多波長光発生装置及び多波長光伝送システム
【課題】光ファイバに入射する光の周波数制御が容易であり、安定的にＳＢＳを抑圧することができる多波長光発生装置及び多波長光伝送システムを提供する。
【解決手段】多波長光を発生する多波長光発生装置１０Ａと、多波長光発生装置１０Ａと多波長光発生装置１０Ａが発生した多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ光ファイバ１２とを有する多波長光伝送システムにおいて、多波長光発生装置１０Ａは、単一周波数の光を発振するＣＷ光源１３と、ＣＷ光源１３から発振した光を変調する変調器１４と、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、変調器１４に印加する信号発生器１５とを有する。
【解決手段】多波長光を発生する多波長光発生装置１０Ａと、多波長光発生装置１０Ａと多波長光発生装置１０Ａが発生した多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ光ファイバ１２とを有する多波長光伝送システムにおいて、多波長光発生装置１０Ａは、単一周波数の光を発振するＣＷ光源１３と、ＣＷ光源１３から発振した光を変調する変調器１４と、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、変調器１４に印加する信号発生器１５とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムにおける多波長光発生装置及び多波長光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ通信において、大容量・長距離化が進んでいる。伝送容量については、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）技術の発展に伴い、急速に増加している。研究レベルでは、１心の光ファイバへ多重される光は数千波にまで達している。しかしながら、必要となる光源の数も膨大なものとなっている。そこで、一台の光源から複数の波長の光を発生させる多波長光発生装置の検討が進められている。
【０００３】
一方で光ファイバは低損失という特徴を有しており、これを用いた、長距離光ファイバ通信が実現されている。又、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ；Erbium Doped Fiber Amplifier）等の光増幅器の登場によって、更なる長距離化が実現されている。海底通信等の長距離通信システムでは、光増幅器を伝送路に複数配置し、伝送に伴う光損失を補っているが、伝送システムのコスト削減の観点からも、ＥＤＦＡによる光増幅の中継間隔は、できる限り広げる必要がある。光ファイバへ入射する信号光のパワーを増加させることにより、更なる長距離化が可能であるが、光ファイバ中で発生する非線形現象の一つである誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ；Stimulated Brillouin Scattering）により、入射光強度が制限される。
【０００４】
以上のことから、更なる大容量化、長距離化を進めるにあたり、前述の多波長光発生装置を用いたＷＤＭ伝送においても、ＳＢＳによる入射光強度の制限が発生するため、ＳＢＳを抑圧する必要がある。ＳＢＳとは、入射光と音響フォノンとの相互作用によって生じる散乱現象であり、光を光ファイバに入射すると、入射光と反対の伝播方向に、ブリルアンシフト周波数ｆBと呼ばれる周波数だけ低い周波数を持つストークス光を発生する。
【０００５】
これは、周波数がｆSである光を光ファイバへ入射した場合、図１０に示すような、（ｆS−ｆB）を中心としたゲインが発生するためである。又、周波数（ｆS＋ｆB）にはロスが生じ、そのロスのスペクトル特性は、ゲイン特性の正負反転の特性である。
【０００６】
入射光強度がＳＢＳ閾値と呼ばれる値よりも大きくなると、強いストークス光が発生し、入射光にデプレッションと呼ばれる飽和現象が発生する。これは、光ファイバヘの入射光強度の増加に対して、光ファイバの出力端で観測される透過光の強度が、ある一定の値で飽和する現象であり、発生した周波数（ｆS−ｆB）のストークス光が周波数ｆSにロスを発生させ、入射光にロスを与えるためである。又、ＳＢＳが発生することにより、伝送品質が劣化するため、入射光強度をＳＢＳ閾値以下の値としなければならない。
【０００７】
そこで、ブリルアンシフト周波数が、光ファイバに添加されるフッ素や二酸化ゲルマニウムなどの添加量や、光ファイバの温度、光ファイバに加わる張力によって変化することを利用し、光ファイバの長手方向に添加するフッ素・二酸化ゲルマニウムの量を変化させたり、光ファイバの温度・光ファイバに加わる張力を変化させたりすることでブリルアンゲインスペクトルを広げ、ＳＢＳを抑圧する技術が提案されている。
【０００８】
しかしながら、これらの技術では、特殊なＳＢＳ抑圧用光ファイバや張力を付加した光ファイバケーブルを新たに敷設し、光ファイバ伝送路を変更する必要があり、既に敷設されている光ファイバを用いた伝送システムに適応できず、経済的ではない。
【０００９】
そこで、ＳＢＳを抑圧したい光に対し、光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍だけ小さい周波数を持つ光を発する光源を用意し、ＳＢＳを抑圧したい光と合波して光ファイバに入射することで、ストークス光の発生を抑圧する技術が提案されている。
【００１０】
ＳＢＳ抑圧の構成と原理を、図１１、図１２を用いて説明する。ＳＢＳ閾値以上の強度を有する光（周波数をｆSとする）を光ファイバに入射すると、図１１（ａ）に示すとおり、ＳＢＳにより（ｆS−ｆB）の周波数を持つストークス光が発生するため、入射光にデプレッションが発生し、透過光の強度は制限される。
【００１１】
ここで、周波数ｆSの光をＳＢＳ抑圧対象光とすると、ＳＢＳ抑圧対象光と、周波数が（ｆS−２×ｆB）のＳＢＳ抑圧光とを合波して光ファイバに入射することで、図１１（ｂ）に示すとおり、ＳＢＳ抑圧光のＳＢＳによって周波数（ｆS−ｆB）に発生するロスと、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳによるゲインと打ち消しあい、ＳＢＳ抑圧対象光のストークス光の発生を抑圧し、ＳＢＳの発生を抑圧することができる。
【００１２】
ＳＢＳ抑圧対象光の光強度を増加させると、発生するゲインが増加するが、これを打ち消すためにＳＢＳ抑圧光の光強度を増加させることで、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳを抑圧することができる。結果、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳ閾値が増加する。
【００１３】
但し、ＳＢＳ抑圧対象光の光強度を更に増加させ、それによって発生するゲインを打ち消すためにＳＢＳ抑圧光の光強度を更に増加させ、その結果、ある値以上の光強度となると、ＳＢＳ抑圧光自身にデプレッションが発生し、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳによって発生するゲインを、ＳＢＳ抑圧光のＳＢＳによって発生するロスで打ち消すことができなくなる。このＳＢＳ抑圧光のデプレッションにより、ＳＢＳ抑圧対象光に対するＳＢＳ抑圧効果には上限が存在する。このＳＢＳ抑圧効果の上限は、波長多重数ｎを増加させることで、拡大することができる。
【００１４】
以下、その原理を、ｎが３の場合（図１１（ｃ））を用いて説明する。３つの光の周波数間隔を２×ｆBとすることで、隣り合う信号光のＳＢＳによるゲインとロスが重なり合い、ストークス光の発生を抑圧し、ＳＢＳの発生を抑圧することができる。３つの周波数の光を左からｘ、ｙ、ｚと呼ぶこととすると、ｚのＳＢＳによって発生するゲインをｙのＳＢＳによって発生するロスが打ち消しあい、ｙのＳＢＳによって発生するゲインをｘのＳＢＳによって発生するロスが打ち消しあうことになる。
【００１５】
つまり、ｚはＳＢＳ抑圧対象光である。ｙはＳＢＳ抑圧対象光であり、ＳＢＳ抑圧光の役割も果たす。ｘはＳＢＳ抑圧光となる。ｎが２の場合の例で述べたように、ｚの光強度を増加させると、そのＳＢＳによって発生するゲインを打ち消すためにｙの光強度を増加させる必要がある。しかし、ｙの光強度がある値以上となると、ｙにＳＢＳによるデプレッションが発生し、ｚのＳＢＳによって発生するゲインを打ち消すことができなくなる。しかし、ｎが３の場合では、ｙのＳＢＳによるゲインをｘが打ち消すことができるため、ｙのＳＢＳを抑圧することができる。つまり、ｘ、ｙの光強度を増加させることで、ｚに対するＳＢＳ抑圧効果が、ｎが２の場合と比較して増加する。
【００１６】
このように、ＳＢＳ抑圧対象光に対し、これより周波数の小さいＳＢＳ抑圧光の数を増加させることで、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳ抑圧効果を増大させることが可能である。
【００１７】
ＳＢＳを抑圧する構成の例を、図１２を用いて説明する。周波数ｆSのＳＢＳ抑圧圧対象光を発する光源３３に対し、ＳＢＳ抑圧対象光の周波数ｆSより光ファイバ３２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍だけ低い周波数（ｆS−２×ｆB）を有するＳＢＳ抑圧光を発する光源３４を設置し、多波長光を受信する受信機３１との間を結ぶ光ファイバ３２へ、光カプラ３５を介して合波して入射する構成をとっている。波長多重数ｎが３以上の場合においても、光源をｎ個用意し、それぞれの光源の周波数間隔を光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍とすることで、ＳＢＳを抑圧することができる
【００１８】
【非特許文献１】T. Ohara et al., "Over-1000-Channel Ultradense WDM Transmission With Supercontinuum Multicarrier Source", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 24, No. 6, JUNE 2006, pp.2311-2317
【非特許文献２】K. Shiraki et al., "Performance of Strain-Free Stimulated Brillouin Scattering Suppression Fiber", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 14, No. 4, APRIL 1996, pp.549-554
【非特許文献３】J. Hansryd et al., "Increase of the SBS Threshold in a Short Highly Nonlinear Fiber by Applying a Temperature Distribution", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 19, No. 11, NOVEMBER 2001, pp.1691-1697
【非特許文献４】P. WeBels et al., "Novel suppression scheme for Brillouin scattering", OPTICS EXPRESS, Vol. 12, No. 19, 20 SEPTEMBER 2004, pp.4443-4448
【非特許文献５】Y. Aoki et al., "Input Power Limits of Single-Mode Optical Fibers due to Stimulated Brillouin Scattering in Optical Communication Systems", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 6, No. 5, MAY 1988, pp.710-719
【非特許文献６】K. Mori, "Stabilisation of optical frequency of modelocked laser diode with Fabry-Perot filter for supercontinuum-based optical ITU grid", Electronics Letters, Vo1. 41, 2005, pp.328-329
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、光源を複数個用意する上記技術では、光ファイバに入射する光の周波数を制御するために、全ての光源において各々発振周波数制御を行う必要があり、光源同士の周波数間隔を所望の間隔に制御することが容易でなく、安定的にＳＢＳを抑圧できないおそれがあり、又、経済性の面からも効果的ではない。
【００２０】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、光ファイバに入射する光の周波数制御が容易であり、安定的にＳＢＳを抑圧することができる多波長光発生装置及び多波長光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決する第１の発明に係る多波長光発生装置は、
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第２の発明に係る多波長光発生装置は、
上記第１発明に記載の多波長光発生装置において、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する第３の発明に係る多波長光発生装置は、
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する第４の発明に係る多波長光伝送システムは、
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【００２５】
上記課題を解決する第５の発明に係る多波長光伝送システムは、
上記第４の発明に記載の多波長光伝送システムにおいて、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決する第６の発明に係る多波長光伝送システムは、
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、発生させる多波長光同士の周波数間隔を電気信号の繰り返し周波数のみで制御するので、制御が容易となり、光ファイバ中で発生するＳＢＳを安定的に抑圧することができる。
【００２８】
又、本発明によれば、光ファイバ中で発生するＳＢＳを安定的に抑圧できるので、光ファイバ出力端からの透過光強度を増加させることが可能となり、伝送距離を拡大することができ、又、入射信号の品質を向上させることができる。つまり、光ファイバ通信の大容量化、長距離化、高品質化を実現することが可能となる。
【００２９】
又、本発明によれば、既設の光ファイバ伝送路に変更を加えることなく、ＳＢＳを抑圧できるため、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。
【実施例】
【００３１】
〔実施形態１〕
図１に、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの構成を示す。
本実施形態に係る多波長光伝送システムは、後述する本実施形態に係る多波長光発生装置１０Ａと、多波長光発生装置１０Ａと多波長光発生装置１０Ａからの多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ伝送用光ファイバ１２とを有する。
【００３２】
そして、本実施形態に係る多波長光生装置１０Ａは、多波長光を発生するものであり、単一周波数のＣＷ（Continuous Wave）光を発振するＣＷ光源１３と、ＣＷ光源１３から発振した光を変調する変調器１４と、変調器１４に印加する電気信号を発生させる信号発生器１５とを有し、信号発生器１５は、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍の繰り返し周波数を持つ電気信号を発生させるものである。
【００３３】
本実施形態では、単一周波数ｆSのＣＷ光を発振するＣＷ光源１３に対し、変調器１４において変調を行うようにしている。変調器１４から出力される光は、変調器１４に印加する電気信号の繰り返し周波数に応じた周波数間隔の線スペクトルを有する光となる。つまり、変調器１４に印加する電気信号を発生させる信号発生器１５の周波数を、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍に設定することで、ＳＢＳを抑圧する周波数間隔［２×ｆB］の多波長光を発生させることができる。
【００３４】
本実施形態では、ＣＷ光源１３の周波数が変わっても、発生する多波長光の周波数間隔は、信号発生器１５における電気信号の繰り返し周波数が変わらなければ、一定である。つまり、従来技術では、光ファイバへ入射する光を発振する光源自体で光周波数制御が必要であったが、これが不要となった。このように、本実施形態では、精度が良く、安定している電気信号の繰り返し周波数の制御のみでよいので、光源自体での光周波数制御と比較して、精度良く、安定して、周波数間隔［２×ｆB］の多波長光を発生させることができる。
【００３５】
ここで、上記変調器としてマッハツェンダ型ＬＮ強度変調器を用い、波長多重数ｎを３とした場合の実験結果を示す。実験では、ブリルアン周波数シフト量ｆBが９．４６７ＧＨｚである分散補償ファイバ（ＤＣＦ;Dispersion Compensation Fiber）１０ｋｍを用いた。又、正弦波発生器により発生させられる［２×ｆB］の周波数を持つ正弦波電気信号を用いて、マッハツェンダ型ＬＮ強度変調器でＣＷ光を強度変調し、図２に示すように、３つの周波数を持つ多波長光を発生させ、これを入射光として用いた。発生した３つの多波長光を、図２において、左からＰｕｍｐ１、Ｐｕｍｐ２、Ｐｕｍｐ３とする。
【００３６】
図３は、実験で用いたＤＣＦに、単一周波数を有するＣＷ光を入射した場合において、その入射光強度に対する透過光、反射光の強度を示している。入射光強度が８ｄＢｍ以上の領域では、透過光強度が飽和し、透過光強度は約−１．６ｄＢｍ以上に増加しないことがわかる。
【００３７】
一方、図４は、実験で用いたＤＣＦに、図２に示した３つの多波長光を同時に入射した場合において、その入射光強度に対する透過光、反射光の強度を示している。図３の結果と比較すると、Ｐｕｍｐ１では、透過光強度が２．６ｄＢｍまで増加していることから、ＳＢＳが抑圧されていることが分かる。又、Ｐｕｍｐ２の場合、透過光強度が１．４ｄＢｍまで増加していることから、Ｐｕｍｐ２に対してもＳＢＳの抑圧効果が確認できた。Ｐｕｍｐ３に関しては、図３の結果と同じであり、ＳＢＳの抑圧効果は無い。
【００３８】
実験で用いたＤＣＦのブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍からのずれをΔｆとし、図２に示した３つの多波長光の周波数間隔をΔｆ＝−１００ＭＨｚ〜＋１００ＭＨｚの範囲で変化させたときの各入射光の後方散乱光（ストークス光）強度を、図５に示す。図５において、Ｐｕｍｐ１、Ｐｕｍｐ２のグラフからわかるように、周波数間隔を［２×ｆB］とすることで（つまり、Δｆ＝０）、ストークス光の抑圧効果が最大となっていることがわかる。
【００３９】
図６に、本実施形態に係る多波長光発生装置を用いた伝送特性の実験系を示す。
この実験系では、図２に示す３つの周波数を持つ多波長光を、正弦波電気信号を発生する正弦波発生器１６に接続された前段のマッハツェンダ型ＬＮ強度変調器１７で発生させている。そして、発生させた多波長光を、信号用パルスを発生するパルスパターン発生器１８に接続された後段のマッハツェンダ型ＬＮ強度変調器１９において強度変調を行い、２．５ＧｂｐｓのＮＲＺ信号を３つ発生させた。これを、光増幅器２０によって２０ｄＢｍまで増幅し、ブリルアン周波数シフト量ｆBが９．４６７ＧＨｚである光ファイバ１２（分散補償ファイバ（ＤＣＦ）１０ｋｍ）へ入射した。
【００４０】
光ファイバ１２（ＤＣＦ）からの出力光のうち、最も短波長側の光を光フィルタ２１で取り出し、ビット誤り率（ＢＥＲ）を測定結果した。その測定結果を図７に示す。図７において、「抑圧有り」の場合は、発生した３つの光の周波数間隔を［２×ｆB］とし、「抑圧無し」の場合は、［２×ｆB−１００ＭＨｚ］とした。なお、「Back to back」は、ＤＣＦを実験系から取り除いた場合のＢＥＲである。この実験の結果、ＳＢＳを抑圧しない場合はエラーフロアが観測されたが、周波数間隔Δｆを［２×ｆB］とすることで、「Back to back」の特性と同様の結果が得られた。このように、本実施形態を用いることにより、ＳＢＳ抑圧効果が安定して得られることが分かる。
【００４１】
〔実施形態２〕
図８に、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの構成を示す。
本実施形態に係る多波長光伝送システムは、後述する本実施形態に係る多波長光発生装置１０Ｂと、多波長光発生装置１０Ｂと多波長光発生装置１０Ｂからの多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ伝送用光ファイバ１２とを有する。つまり、多波長光発生装置１０Ｂの構成が、実施形態１に係る多波長光発生装置１０Ａと相違する。従って、実施形態１における構成と同等のものには同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
本実施形態に係る多波長光生装置１０Ｂも、多波長光を発生するものであり、図８に示すように、ＣＷ光源１３と、ＣＷ光源１３から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器１７と、マッハツェンダ型強度変調器１７で変調した光の位相を変調する位相変調器２２と、マッハツェンダ型強度変調器１７及び位相変調器２２に印加する正弦波電気信号を発生させる正弦波発生器１６とを有し、正弦波発生器１６は、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍の繰り返し周波数を持つ正弦波電気信号を発生させるものである。
【００４３】
つまり、本実施例に係る多波長光生装置１０Ｂは、実施形態１に係る多波長光発生装置１０Ａにおいて、変調器１４をマッハツェンダ型強度変調器１７及び位相変調器２２とし、信号発生器１５を正弦波発生器１６としたものである。
【００４４】
従って、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムは、実施形態１に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムと同等の効果を得ることができる。
【００４５】
加えて、本実施例に係る多波長光生装置１０Ｂでは、上記構成をとることにより、マッハツェンダ型強度変調器１７及び位相変調器２２に印加する正弦波発生器１６の電気信号の振幅を増加させるだけで、発生する各線スペクトルの数を増加させることができ、かつ、発生する線スペクトルの強度偏差を少なくすることができるため、波長多重数の大きな伝送システムの多波長光源にも適用することができる（非特許文献５）。
【００４６】
〔実施形態３〕
図９に、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの構成を示す。
本実施形態に係る多波長光伝送システムは、後述する本実施形態に係る多波長光発生装置１０Ｃと、多波長光発生装置１０Ｃと多波長光発生装置１０Ｃからの多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ伝送用光ファイバ１２とを有する。つまり、多波長光発生装置１０Ｃの構成が、実施形態１に係る多波長光発生装置１０Ａ、実施形態２に係る多波長光発生装置１０Ｂと相違する。従って、実施形態１、２における構成と同等のものには同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４７】
本実施形態に係る多波長光生装置１０Ｃも、多波長光を発生するものであり、図９に示すように、複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザ２４と、モード同期レーザ２４内の変調器に印加する電気信号を発生させる信号発生器２３とを有し、信号発生器２３は、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍の繰り返し周波数を持つ電気信号を発生させるものである。
【００４８】
モード同期レーザ２４から発振される光パルスのスペクトルは、印可される電気信号のパルスの繰り返し周波数と一致した間隔で並ぶ線スペクトルからなる。従って、モード同期レーザ２４のキャビティ内に設置してある変調器に、信号発生器２３から印加する電気信号の周波数を、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍とすることで、各線スペクトルの間隔が光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍となり、ＳＢＳを抑圧することができる多波長光を発生することができる。
【００４９】
上記構成により、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムは、実施形態１、２に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムと同等の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、発生した多波長光を光ファイバ１２へ入射する前に、多波長光発生用光ファイバへ入射し、非線形効果を起こすことで、発生する線スペクトル数を増加させることができる（非特許文献６）。
【００５１】
〔他の実施形態〕
ＳＢＳを抑圧する技術として、本発明で用いた技術の他に、入射信号に位相変調を加え、入射信号のスペクトル幅を広げる技術があるが、本発明は、この技術と組み合わせることが可能であり、更なるＳＢＳ抑圧効果を実現することができる。
【００５２】
又、本発明は、上記実施形態例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。又、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）の発生を抑圧することが可能であり、光ファイバに入射することのできる光信号の強度を増加させることができ、伝送システムにおいて、長距離伝送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】実験において用いた入射光スペクトルを示すグラフである。
【図３】単一周波数のＣＷ光をＤＣＦに入射した場合において、入射光強度に対する透過光、反射光強度の変化を示すグラフである。
【図４】図２に示す多波長光をＤＣＦに入射した場合において、入射光強度に対する透過光、反射光強度の変化を示すグラフである。
【図５】図２に示す多波長光をＤＣＦに入射した場合において、周波数間隔Δｆを［２×ｆB］から±１００ＭＨｚの範囲で変化させたときの各入射光のストークス光の強度変化を示すグラフである。
【図６】本実施形態に係る多波長光発生装置を用いた伝送特性の実験系を示す概略構成図である。
【図７】図６に示した伝送特性の実験系におけるビット誤り率の測定結果を示すグラフである。
【図８】本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
【図１０】誘導ブリルアン散乱によって発生するブリルアンゲインとロスのスペクトルを示すグラフである。
【図１１】誘導ブリルアン散乱の抑圧技術の原理を説明する図である。
【図１２】従来の光伝送システムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 多波長光発生装置
１１ 受信機
１２ 光ファイバ
１３ ＣＷ光源
１４ 変調器
１５ 信号発生器
１６ 正弦波発生器
１７ マッハツェンダ型強度変調器
１８ パルスパターン発生器
１９ マッハツェンダ型強度変調器
２０ 光増幅器
２１ 光フィルタ
２２ 位相変調器
２３ 信号発生器
２４ モード同期レーザ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送システムにおける多波長光発生装置及び多波長光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ファイバ通信において、大容量・長距離化が進んでいる。伝送容量については、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）技術の発展に伴い、急速に増加している。研究レベルでは、１心の光ファイバへ多重される光は数千波にまで達している。しかしながら、必要となる光源の数も膨大なものとなっている。そこで、一台の光源から複数の波長の光を発生させる多波長光発生装置の検討が進められている。
【０００３】
一方で光ファイバは低損失という特徴を有しており、これを用いた、長距離光ファイバ通信が実現されている。又、エルビウム添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ；Erbium Doped Fiber Amplifier）等の光増幅器の登場によって、更なる長距離化が実現されている。海底通信等の長距離通信システムでは、光増幅器を伝送路に複数配置し、伝送に伴う光損失を補っているが、伝送システムのコスト削減の観点からも、ＥＤＦＡによる光増幅の中継間隔は、できる限り広げる必要がある。光ファイバへ入射する信号光のパワーを増加させることにより、更なる長距離化が可能であるが、光ファイバ中で発生する非線形現象の一つである誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ；Stimulated Brillouin Scattering）により、入射光強度が制限される。
【０００４】
以上のことから、更なる大容量化、長距離化を進めるにあたり、前述の多波長光発生装置を用いたＷＤＭ伝送においても、ＳＢＳによる入射光強度の制限が発生するため、ＳＢＳを抑圧する必要がある。ＳＢＳとは、入射光と音響フォノンとの相互作用によって生じる散乱現象であり、光を光ファイバに入射すると、入射光と反対の伝播方向に、ブリルアンシフト周波数ｆBと呼ばれる周波数だけ低い周波数を持つストークス光を発生する。
【０００５】
これは、周波数がｆSである光を光ファイバへ入射した場合、図１０に示すような、（ｆS−ｆB）を中心としたゲインが発生するためである。又、周波数（ｆS＋ｆB）にはロスが生じ、そのロスのスペクトル特性は、ゲイン特性の正負反転の特性である。
【０００６】
入射光強度がＳＢＳ閾値と呼ばれる値よりも大きくなると、強いストークス光が発生し、入射光にデプレッションと呼ばれる飽和現象が発生する。これは、光ファイバヘの入射光強度の増加に対して、光ファイバの出力端で観測される透過光の強度が、ある一定の値で飽和する現象であり、発生した周波数（ｆS−ｆB）のストークス光が周波数ｆSにロスを発生させ、入射光にロスを与えるためである。又、ＳＢＳが発生することにより、伝送品質が劣化するため、入射光強度をＳＢＳ閾値以下の値としなければならない。
【０００７】
そこで、ブリルアンシフト周波数が、光ファイバに添加されるフッ素や二酸化ゲルマニウムなどの添加量や、光ファイバの温度、光ファイバに加わる張力によって変化することを利用し、光ファイバの長手方向に添加するフッ素・二酸化ゲルマニウムの量を変化させたり、光ファイバの温度・光ファイバに加わる張力を変化させたりすることでブリルアンゲインスペクトルを広げ、ＳＢＳを抑圧する技術が提案されている。
【０００８】
しかしながら、これらの技術では、特殊なＳＢＳ抑圧用光ファイバや張力を付加した光ファイバケーブルを新たに敷設し、光ファイバ伝送路を変更する必要があり、既に敷設されている光ファイバを用いた伝送システムに適応できず、経済的ではない。
【０００９】
そこで、ＳＢＳを抑圧したい光に対し、光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍だけ小さい周波数を持つ光を発する光源を用意し、ＳＢＳを抑圧したい光と合波して光ファイバに入射することで、ストークス光の発生を抑圧する技術が提案されている。
【００１０】
ＳＢＳ抑圧の構成と原理を、図１１、図１２を用いて説明する。ＳＢＳ閾値以上の強度を有する光（周波数をｆSとする）を光ファイバに入射すると、図１１（ａ）に示すとおり、ＳＢＳにより（ｆS−ｆB）の周波数を持つストークス光が発生するため、入射光にデプレッションが発生し、透過光の強度は制限される。
【００１１】
ここで、周波数ｆSの光をＳＢＳ抑圧対象光とすると、ＳＢＳ抑圧対象光と、周波数が（ｆS−２×ｆB）のＳＢＳ抑圧光とを合波して光ファイバに入射することで、図１１（ｂ）に示すとおり、ＳＢＳ抑圧光のＳＢＳによって周波数（ｆS−ｆB）に発生するロスと、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳによるゲインと打ち消しあい、ＳＢＳ抑圧対象光のストークス光の発生を抑圧し、ＳＢＳの発生を抑圧することができる。
【００１２】
ＳＢＳ抑圧対象光の光強度を増加させると、発生するゲインが増加するが、これを打ち消すためにＳＢＳ抑圧光の光強度を増加させることで、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳを抑圧することができる。結果、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳ閾値が増加する。
【００１３】
但し、ＳＢＳ抑圧対象光の光強度を更に増加させ、それによって発生するゲインを打ち消すためにＳＢＳ抑圧光の光強度を更に増加させ、その結果、ある値以上の光強度となると、ＳＢＳ抑圧光自身にデプレッションが発生し、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳによって発生するゲインを、ＳＢＳ抑圧光のＳＢＳによって発生するロスで打ち消すことができなくなる。このＳＢＳ抑圧光のデプレッションにより、ＳＢＳ抑圧対象光に対するＳＢＳ抑圧効果には上限が存在する。このＳＢＳ抑圧効果の上限は、波長多重数ｎを増加させることで、拡大することができる。
【００１４】
以下、その原理を、ｎが３の場合（図１１（ｃ））を用いて説明する。３つの光の周波数間隔を２×ｆBとすることで、隣り合う信号光のＳＢＳによるゲインとロスが重なり合い、ストークス光の発生を抑圧し、ＳＢＳの発生を抑圧することができる。３つの周波数の光を左からｘ、ｙ、ｚと呼ぶこととすると、ｚのＳＢＳによって発生するゲインをｙのＳＢＳによって発生するロスが打ち消しあい、ｙのＳＢＳによって発生するゲインをｘのＳＢＳによって発生するロスが打ち消しあうことになる。
【００１５】
つまり、ｚはＳＢＳ抑圧対象光である。ｙはＳＢＳ抑圧対象光であり、ＳＢＳ抑圧光の役割も果たす。ｘはＳＢＳ抑圧光となる。ｎが２の場合の例で述べたように、ｚの光強度を増加させると、そのＳＢＳによって発生するゲインを打ち消すためにｙの光強度を増加させる必要がある。しかし、ｙの光強度がある値以上となると、ｙにＳＢＳによるデプレッションが発生し、ｚのＳＢＳによって発生するゲインを打ち消すことができなくなる。しかし、ｎが３の場合では、ｙのＳＢＳによるゲインをｘが打ち消すことができるため、ｙのＳＢＳを抑圧することができる。つまり、ｘ、ｙの光強度を増加させることで、ｚに対するＳＢＳ抑圧効果が、ｎが２の場合と比較して増加する。
【００１６】
このように、ＳＢＳ抑圧対象光に対し、これより周波数の小さいＳＢＳ抑圧光の数を増加させることで、ＳＢＳ抑圧対象光のＳＢＳ抑圧効果を増大させることが可能である。
【００１７】
ＳＢＳを抑圧する構成の例を、図１２を用いて説明する。周波数ｆSのＳＢＳ抑圧圧対象光を発する光源３３に対し、ＳＢＳ抑圧対象光の周波数ｆSより光ファイバ３２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍だけ低い周波数（ｆS−２×ｆB）を有するＳＢＳ抑圧光を発する光源３４を設置し、多波長光を受信する受信機３１との間を結ぶ光ファイバ３２へ、光カプラ３５を介して合波して入射する構成をとっている。波長多重数ｎが３以上の場合においても、光源をｎ個用意し、それぞれの光源の周波数間隔を光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍とすることで、ＳＢＳを抑圧することができる
【００１８】
【非特許文献１】T. Ohara et al., "Over-1000-Channel Ultradense WDM Transmission With Supercontinuum Multicarrier Source", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 24, No. 6, JUNE 2006, pp.2311-2317
【非特許文献２】K. Shiraki et al., "Performance of Strain-Free Stimulated Brillouin Scattering Suppression Fiber", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 14, No. 4, APRIL 1996, pp.549-554
【非特許文献３】J. Hansryd et al., "Increase of the SBS Threshold in a Short Highly Nonlinear Fiber by Applying a Temperature Distribution", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 19, No. 11, NOVEMBER 2001, pp.1691-1697
【非特許文献４】P. WeBels et al., "Novel suppression scheme for Brillouin scattering", OPTICS EXPRESS, Vol. 12, No. 19, 20 SEPTEMBER 2004, pp.4443-4448
【非特許文献５】Y. Aoki et al., "Input Power Limits of Single-Mode Optical Fibers due to Stimulated Brillouin Scattering in Optical Communication Systems", JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY, Vol. 6, No. 5, MAY 1988, pp.710-719
【非特許文献６】K. Mori, "Stabilisation of optical frequency of modelocked laser diode with Fabry-Perot filter for supercontinuum-based optical ITU grid", Electronics Letters, Vo1. 41, 2005, pp.328-329
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、光源を複数個用意する上記技術では、光ファイバに入射する光の周波数を制御するために、全ての光源において各々発振周波数制御を行う必要があり、光源同士の周波数間隔を所望の間隔に制御することが容易でなく、安定的にＳＢＳを抑圧できないおそれがあり、又、経済性の面からも効果的ではない。
【００２０】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、光ファイバに入射する光の周波数制御が容易であり、安定的にＳＢＳを抑圧することができる多波長光発生装置及び多波長光伝送システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決する第１の発明に係る多波長光発生装置は、
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記課題を解決する第２の発明に係る多波長光発生装置は、
上記第１発明に記載の多波長光発生装置において、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする。
【００２３】
上記課題を解決する第３の発明に係る多波長光発生装置は、
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【００２４】
上記課題を解決する第４の発明に係る多波長光伝送システムは、
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【００２５】
上記課題を解決する第５の発明に係る多波長光伝送システムは、
上記第４の発明に記載の多波長光伝送システムにおいて、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする。
【００２６】
上記課題を解決する第６の発明に係る多波長光伝送システムは、
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、発生させる多波長光同士の周波数間隔を電気信号の繰り返し周波数のみで制御するので、制御が容易となり、光ファイバ中で発生するＳＢＳを安定的に抑圧することができる。
【００２８】
又、本発明によれば、光ファイバ中で発生するＳＢＳを安定的に抑圧できるので、光ファイバ出力端からの透過光強度を増加させることが可能となり、伝送距離を拡大することができ、又、入射信号の品質を向上させることができる。つまり、光ファイバ通信の大容量化、長距離化、高品質化を実現することが可能となる。
【００２９】
又、本発明によれば、既設の光ファイバ伝送路に変更を加えることなく、ＳＢＳを抑圧できるため、経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態について、図１〜図９を用いて説明する。
【実施例】
【００３１】
〔実施形態１〕
図１に、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの構成を示す。
本実施形態に係る多波長光伝送システムは、後述する本実施形態に係る多波長光発生装置１０Ａと、多波長光発生装置１０Ａと多波長光発生装置１０Ａからの多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ伝送用光ファイバ１２とを有する。
【００３２】
そして、本実施形態に係る多波長光生装置１０Ａは、多波長光を発生するものであり、単一周波数のＣＷ（Continuous Wave）光を発振するＣＷ光源１３と、ＣＷ光源１３から発振した光を変調する変調器１４と、変調器１４に印加する電気信号を発生させる信号発生器１５とを有し、信号発生器１５は、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍の繰り返し周波数を持つ電気信号を発生させるものである。
【００３３】
本実施形態では、単一周波数ｆSのＣＷ光を発振するＣＷ光源１３に対し、変調器１４において変調を行うようにしている。変調器１４から出力される光は、変調器１４に印加する電気信号の繰り返し周波数に応じた周波数間隔の線スペクトルを有する光となる。つまり、変調器１４に印加する電気信号を発生させる信号発生器１５の周波数を、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍に設定することで、ＳＢＳを抑圧する周波数間隔［２×ｆB］の多波長光を発生させることができる。
【００３４】
本実施形態では、ＣＷ光源１３の周波数が変わっても、発生する多波長光の周波数間隔は、信号発生器１５における電気信号の繰り返し周波数が変わらなければ、一定である。つまり、従来技術では、光ファイバへ入射する光を発振する光源自体で光周波数制御が必要であったが、これが不要となった。このように、本実施形態では、精度が良く、安定している電気信号の繰り返し周波数の制御のみでよいので、光源自体での光周波数制御と比較して、精度良く、安定して、周波数間隔［２×ｆB］の多波長光を発生させることができる。
【００３５】
ここで、上記変調器としてマッハツェンダ型ＬＮ強度変調器を用い、波長多重数ｎを３とした場合の実験結果を示す。実験では、ブリルアン周波数シフト量ｆBが９．４６７ＧＨｚである分散補償ファイバ（ＤＣＦ;Dispersion Compensation Fiber）１０ｋｍを用いた。又、正弦波発生器により発生させられる［２×ｆB］の周波数を持つ正弦波電気信号を用いて、マッハツェンダ型ＬＮ強度変調器でＣＷ光を強度変調し、図２に示すように、３つの周波数を持つ多波長光を発生させ、これを入射光として用いた。発生した３つの多波長光を、図２において、左からＰｕｍｐ１、Ｐｕｍｐ２、Ｐｕｍｐ３とする。
【００３６】
図３は、実験で用いたＤＣＦに、単一周波数を有するＣＷ光を入射した場合において、その入射光強度に対する透過光、反射光の強度を示している。入射光強度が８ｄＢｍ以上の領域では、透過光強度が飽和し、透過光強度は約−１．６ｄＢｍ以上に増加しないことがわかる。
【００３７】
一方、図４は、実験で用いたＤＣＦに、図２に示した３つの多波長光を同時に入射した場合において、その入射光強度に対する透過光、反射光の強度を示している。図３の結果と比較すると、Ｐｕｍｐ１では、透過光強度が２．６ｄＢｍまで増加していることから、ＳＢＳが抑圧されていることが分かる。又、Ｐｕｍｐ２の場合、透過光強度が１．４ｄＢｍまで増加していることから、Ｐｕｍｐ２に対してもＳＢＳの抑圧効果が確認できた。Ｐｕｍｐ３に関しては、図３の結果と同じであり、ＳＢＳの抑圧効果は無い。
【００３８】
実験で用いたＤＣＦのブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍からのずれをΔｆとし、図２に示した３つの多波長光の周波数間隔をΔｆ＝−１００ＭＨｚ〜＋１００ＭＨｚの範囲で変化させたときの各入射光の後方散乱光（ストークス光）強度を、図５に示す。図５において、Ｐｕｍｐ１、Ｐｕｍｐ２のグラフからわかるように、周波数間隔を［２×ｆB］とすることで（つまり、Δｆ＝０）、ストークス光の抑圧効果が最大となっていることがわかる。
【００３９】
図６に、本実施形態に係る多波長光発生装置を用いた伝送特性の実験系を示す。
この実験系では、図２に示す３つの周波数を持つ多波長光を、正弦波電気信号を発生する正弦波発生器１６に接続された前段のマッハツェンダ型ＬＮ強度変調器１７で発生させている。そして、発生させた多波長光を、信号用パルスを発生するパルスパターン発生器１８に接続された後段のマッハツェンダ型ＬＮ強度変調器１９において強度変調を行い、２．５ＧｂｐｓのＮＲＺ信号を３つ発生させた。これを、光増幅器２０によって２０ｄＢｍまで増幅し、ブリルアン周波数シフト量ｆBが９．４６７ＧＨｚである光ファイバ１２（分散補償ファイバ（ＤＣＦ）１０ｋｍ）へ入射した。
【００４０】
光ファイバ１２（ＤＣＦ）からの出力光のうち、最も短波長側の光を光フィルタ２１で取り出し、ビット誤り率（ＢＥＲ）を測定結果した。その測定結果を図７に示す。図７において、「抑圧有り」の場合は、発生した３つの光の周波数間隔を［２×ｆB］とし、「抑圧無し」の場合は、［２×ｆB−１００ＭＨｚ］とした。なお、「Back to back」は、ＤＣＦを実験系から取り除いた場合のＢＥＲである。この実験の結果、ＳＢＳを抑圧しない場合はエラーフロアが観測されたが、周波数間隔Δｆを［２×ｆB］とすることで、「Back to back」の特性と同様の結果が得られた。このように、本実施形態を用いることにより、ＳＢＳ抑圧効果が安定して得られることが分かる。
【００４１】
〔実施形態２〕
図８に、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの構成を示す。
本実施形態に係る多波長光伝送システムは、後述する本実施形態に係る多波長光発生装置１０Ｂと、多波長光発生装置１０Ｂと多波長光発生装置１０Ｂからの多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ伝送用光ファイバ１２とを有する。つまり、多波長光発生装置１０Ｂの構成が、実施形態１に係る多波長光発生装置１０Ａと相違する。従って、実施形態１における構成と同等のものには同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
本実施形態に係る多波長光生装置１０Ｂも、多波長光を発生するものであり、図８に示すように、ＣＷ光源１３と、ＣＷ光源１３から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器１７と、マッハツェンダ型強度変調器１７で変調した光の位相を変調する位相変調器２２と、マッハツェンダ型強度変調器１７及び位相変調器２２に印加する正弦波電気信号を発生させる正弦波発生器１６とを有し、正弦波発生器１６は、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍の繰り返し周波数を持つ正弦波電気信号を発生させるものである。
【００４３】
つまり、本実施例に係る多波長光生装置１０Ｂは、実施形態１に係る多波長光発生装置１０Ａにおいて、変調器１４をマッハツェンダ型強度変調器１７及び位相変調器２２とし、信号発生器１５を正弦波発生器１６としたものである。
【００４４】
従って、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムは、実施形態１に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムと同等の効果を得ることができる。
【００４５】
加えて、本実施例に係る多波長光生装置１０Ｂでは、上記構成をとることにより、マッハツェンダ型強度変調器１７及び位相変調器２２に印加する正弦波発生器１６の電気信号の振幅を増加させるだけで、発生する各線スペクトルの数を増加させることができ、かつ、発生する線スペクトルの強度偏差を少なくすることができるため、波長多重数の大きな伝送システムの多波長光源にも適用することができる（非特許文献５）。
【００４６】
〔実施形態３〕
図９に、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの構成を示す。
本実施形態に係る多波長光伝送システムは、後述する本実施形態に係る多波長光発生装置１０Ｃと、多波長光発生装置１０Ｃと多波長光発生装置１０Ｃからの多波長光を受信する受信機１１とを結ぶ伝送用光ファイバ１２とを有する。つまり、多波長光発生装置１０Ｃの構成が、実施形態１に係る多波長光発生装置１０Ａ、実施形態２に係る多波長光発生装置１０Ｂと相違する。従って、実施形態１、２における構成と同等のものには同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４７】
本実施形態に係る多波長光生装置１０Ｃも、多波長光を発生するものであり、図９に示すように、複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザ２４と、モード同期レーザ２４内の変調器に印加する電気信号を発生させる信号発生器２３とを有し、信号発生器２３は、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍の繰り返し周波数を持つ電気信号を発生させるものである。
【００４８】
モード同期レーザ２４から発振される光パルスのスペクトルは、印可される電気信号のパルスの繰り返し周波数と一致した間隔で並ぶ線スペクトルからなる。従って、モード同期レーザ２４のキャビティ内に設置してある変調器に、信号発生器２３から印加する電気信号の周波数を、光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍とすることで、各線スペクトルの間隔が光ファイバ１２のブリルアン周波数シフト量ｆBの２倍となり、ＳＢＳを抑圧することができる多波長光を発生することができる。
【００４９】
上記構成により、本実施形態に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムは、実施形態１、２に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムと同等の効果を得ることができる。
【００５０】
なお、発生した多波長光を光ファイバ１２へ入射する前に、多波長光発生用光ファイバへ入射し、非線形効果を起こすことで、発生する線スペクトル数を増加させることができる（非特許文献６）。
【００５１】
〔他の実施形態〕
ＳＢＳを抑圧する技術として、本発明で用いた技術の他に、入射信号に位相変調を加え、入射信号のスペクトル幅を広げる技術があるが、本発明は、この技術と組み合わせることが可能であり、更なるＳＢＳ抑圧効果を実現することができる。
【００５２】
又、本発明は、上記実施形態例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。又、上記実施形態例に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施形態例に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）の発生を抑圧することが可能であり、光ファイバに入射することのできる光信号の強度を増加させることができ、伝送システムにおいて、長距離伝送を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】実験において用いた入射光スペクトルを示すグラフである。
【図３】単一周波数のＣＷ光をＤＣＦに入射した場合において、入射光強度に対する透過光、反射光強度の変化を示すグラフである。
【図４】図２に示す多波長光をＤＣＦに入射した場合において、入射光強度に対する透過光、反射光強度の変化を示すグラフである。
【図５】図２に示す多波長光をＤＣＦに入射した場合において、周波数間隔Δｆを［２×ｆB］から±１００ＭＨｚの範囲で変化させたときの各入射光のストークス光の強度変化を示すグラフである。
【図６】本実施形態に係る多波長光発生装置を用いた伝送特性の実験系を示す概略構成図である。
【図７】図６に示した伝送特性の実験系におけるビット誤り率の測定結果を示すグラフである。
【図８】本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
【図９】本発明に係る多波長光発生装置及び多波長光伝送システムの実施形態の他の一例を示す概略構成図である。
【図１０】誘導ブリルアン散乱によって発生するブリルアンゲインとロスのスペクトルを示すグラフである。
【図１１】誘導ブリルアン散乱の抑圧技術の原理を説明する図である。
【図１２】従来の光伝送システムを示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 多波長光発生装置
１１ 受信機
１２ 光ファイバ
１３ ＣＷ光源
１４ 変調器
１５ 信号発生器
１６ 正弦波発生器
１７ マッハツェンダ型強度変調器
１８ パルスパターン発生器
１９ マッハツェンダ型強度変調器
２０ 光増幅器
２１ 光フィルタ
２２ 位相変調器
２３ 信号発生器
２４ モード同期レーザ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多波長光発生装置において、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする多波長光発生装置。
【請求項３】
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光発生装置。
【請求項４】
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光伝送システム。
【請求項５】
請求項４に記載の多波長光伝送システムにおいて、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする多波長光伝送システム。
【請求項６】
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光伝送システム。
【請求項１】
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多波長光発生装置において、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする多波長光発生装置。
【請求項３】
多波長光を発生する多波長光発生装置において、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
当該多波長光発生装置の伝送対象となる光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光発生装置。
【請求項４】
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
単一周波数の光を発振するＣＷ光源と、
前記ＣＷ光源から発振した光を変調する変調器と、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光伝送システム。
【請求項５】
請求項４に記載の多波長光伝送システムにおいて、
前記変調器を、前記ＣＷ光源から発振した光の強度を変調するマッハツェンダ型強度変調器と、前記マッハツェンダ型強度変調器で変調した光の位相を変調する位相変調器とし、
前記信号発生器を、前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ正弦波電気信号を発生させて、前記マッハツェンダ型強度変調器及び前記位相変調器に印加する正弦波発生器としたことを特徴とする多波長光伝送システム。
【請求項６】
多波長光を発生する多波長光発生装置と、
前記多波長光発生装置と前記多波長光発生装置が発生した多波長光を受信する受信機とを結ぶ光ファイバとを有する多波長光伝送システムにおいて、
前記多波長光発生装置は、
複数の線スペクトルからなる光を発振するモード同期レーザと、
前記光ファイバのブリルアン周波数シフト量の２倍の周波数を持つ電気信号を発生させて、前記モード同期レーザ内の変調器に印加する信号発生器とを有することを特徴とする多波長光伝送システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−５０７５８（Ｐ２０１０−５０７５８Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１３４２２（Ｐ２００８−２１３４２２）
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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