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JP3610530B2 - Wavelength multiplexed signal light generator - Google Patents
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JP3610530B2 - Wavelength multiplexed signal light generator - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、2以上の波長の信号光を同時に発生させ、波長多重して出力する波長多重信号光発生装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
将来の光通信システムでは、通信容量を飛躍的に増大させる方法として波長多重(WDM)伝送システムが有望視されている。これは、複数の異なる光キャリア周波数(波長)に信号を重畳して伝送するもので、光キャリアの数だけ総伝送容量が増大する。
【0003】
ところで、波長多重伝送システムでは複数個の異なる波長の光源が必要となる。現在そのような光源として、異なる波長で連続発振するDFBレーザを20個程度集積化したレーザアレイや、4波長程度で同時発振するモード同期ファイバリングパルスレーザがある。
図8は、モード同期ファイバリングパルスレーザの構成を示す。図において、1は光変調器、2は複屈折媒質、3は偏光子、4は光ファイバアンプ等による利得媒質である。光変調器1から出力された光パルスは、複屈折媒質2、偏光子3、利得媒質4を介して光変調器1に入力されるリング構成となっており、光変調器1から出力光パルスが取り出される。本構成では、複屈折媒質2が複屈折領域5となり、それ以外の領域が単一偏波領域6となる。発振する波長数は、複屈折領域5の数をNとして2個となり、波長間隔は複屈折媒質2の偏波分散により決定される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
モード同期ファイバリングパルスレーザでは、発振波長は利得媒質4の帯域により制限され、自由に光パルスの発振波長を選択し、かつピコ秒以下の超短パルスを得るのは困難であった。
また、従来、LED、SLD、半導体レーザアンプ、光ファイバアンプの自然放出雑音(ASE)などの広帯域の白色雑音光源の出力光を光合分波器を用いてフィルタリングすることにより、一括して複数の波長成分を抽出する多波長光源が提案されている。しかし、いずれも原理的に光源のコヒーレンスが低いので、SN比のよいギガヘルツ以上の広帯域の多波長信号光を発生させることは困難であった。
【0005】
本発明は、超広帯域のコヒーレント白色パルスを発生させるコヒーレント白色光源と光合分波器を組み合わせ、複数個の波長の超短パルス信号を広い波長範囲で一括して発生させることができる波長多重信号光発生装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の波長多重信号光発生装置は、波長λの励起用光パルスを出力する励起用パルス光源と、波長λを含む波長範囲Δλで所定の長さ、分散スロープ、分散を有し、励起用光パルスを入力して超広帯域のコヒーレント白色光を出力する非線形光学媒質とを含むコヒーレント白色光源を備える。
【0007】
このコヒーレント白色光源と、N個の入力ポートとN個の出力ポートを有するアレイ導波路型光合分波器と、N−1個の出力ポートに分波された光パルスを変調し、各波長の変調信号光をN−1個の対応する入力ポートにそれぞれ入力するN−1個の光変調器とを備え、アレイ導波路型光合分波器の1つの入力ポートにコヒーレント白色光を入力し、1つの出力ポートから波長多重信号光を出力する(請求項1)。
【0008】
また、前記のコヒーレント白色光源と、N個の入力ポートとN個の出力ポートを有するアレイ導波路型光合分波器と、所定の2つの出力ポート間にそれぞれ配置され、一方の出力ポートに分波された光パルスをそれぞれ変調し、その変調信号光を他方の出力ポートにそれぞれ入力するN/2個の光変調器とを備え、アレイ導波路型光合分波器の所定の入力ポートにコヒーレント白色光を入力し、所定の入力ポートから波長多重信号光を出力する(請求項2)。
【0009】
また、前記のコヒーレント白色光源と、コヒーレント白色光をN分岐する光分岐手段と、N分岐されたコヒーレント白色光からそれぞれ異なる所定の波長を選択するN個の波長選択手段と、各波長選択手段の出力光を個々に変調するN個の光変調器と、各光変調器の出力光を合波して波長多重信号光を出力する光結合手段とを備える(請求項3)。
【0010】
【作用】
本発明の波長多重信号光発生装置のコヒーレント白色光源は、非線形光学媒質中における励起用光パルスの自己位相変調、相互位相変調、ならびに広い波長範囲にわたる高効率でコヒーレントな光パラメトリック4光波混合を用いて、励起用光パルスの中心波長λの両側のΔλの波長範囲で一様なスペクトル強度と高いコヒーレンス(可干渉性)を有する超広帯域のコヒーレント白色光を発生させることができる。
【0011】
このコヒーレント白色光をアレイ導波路型光合分波器の1つの入力ポートに入力することにより、複数の異なる波長成分を有する光パルス群がそれぞれ異なる出力ポートに出力される。ここで、アレイ導波路型光合分波器のN−1個の出力ポートを光変調器を介してN−1個の入力ポートに1対1の関係で接続することにより、これらの光パルス群を独立に変調し、再びアレイ導波路型光合分波器に入力し合波して1つの出力ポートから波長多重信号光として出力することができる(請求項1)。
【0012】
また、アレイ導波路型光合分波器の所定の出力ポートどうしを光変調器を介して1対1の関係で接続することにより、複数の異なる波長成分を有する光パルス群を独立に変調したのちに、再びアレイ導波路型光合分波器に入力し合波して1つの入力ポートから波長多重信号光として出力することができる(請求項2)。また、コヒーレント白色光をN分岐し、各コヒーレント白色光からそれぞれ異なる所定の波長を選択することにより、複数の異なる波長成分を有する光パルス群が出力される。この光パルス群を各光変調器で独立に変調し、光結合手段に入力し合波することにより波長多重信号光として出力することができる(請求項3)。
【0013】
【実施例】
(第1実施例−請求項1に対応)
図1は、本発明の波長多重信号光発生装置の第1実施例の構成を示す。
図において、コヒーレント白色光源11から出力された超広帯域のコヒーレント白色光は、アレイ導波路型光合分波器12の1つの入力ポートi1から入力される。残りのN−1個の入力ポートi2〜iNは、出力ポートo2〜oNとそれぞれ光変調器13−2〜13−Nを介して1対1に接続される。アレイ導波路型光合分波器12の出力ポートo1から波長多重信号光が出力される。
【0014】
図2は、コヒーレント白色光源11の構成を示す。
図において、コヒーレント白色光源11は、中心波長λの励起用光パルスを出力する励起用パルス光源21と、所定の分散スロープと分散を有する非線形光学媒質22とにより構成される。なお、必要に応じて励起用光パルスを除去するバンド除去フィルタ23を備えてもよい。
【0015】
ここで、コヒーレント白色光源11の非線形光学媒質22中における動作について説明する。
非線形光学媒質22中に入力された励起用光パルスは、自己位相変調によりそのスペクトル幅が励起波長の両側に対称に広げられる。自己位相変調によるスペクトル広がりが4光波混合の帯域に重なり始めると、自己位相変調によって広がったスペクトル成分を種にして、4光波混合の利得曲線に沿ってスペクトルがその利得帯域幅までコヒーレントに広がり始める。そして、しだいに励起光パワーが減少して励起光パワーの平方根に比例する利得帯域幅が減少し始めると、その時点でスペクトル広がりが停止する。このとき発生したコヒーレント白色光スペクトルは、その発生過程から明らかなように励起波長の両側に徐々に広がっていくので連続的で一様となる。また、発生した白色パルスのコヒーレンスは、4光波混合光が発生する際の励起用光パルスのコヒーレンスにより決まり、励起用光パルスにコヒーレンスの高いパルスを用いれば白色光のコヒーレンスも高くなる。
【0016】
さらに、4光波混合の種となるスペクトル成分を発生する自己位相変調は低励起パワーで起こり、また一定の利得帯域を与える4光波混合の必要励起パワーは分散に比例して減少するので、低分散の非線形光学媒質22を用いれば励起パワーの低減化も可能である。
以下、非線形光学媒質22として用いる光導波路(単一モード光ファイバ)の分散スロープと分散の大きさに関する規定を導出する。
【0017】
4光波混合の理論から、最大利得を与える励起光(波長λ)と4光波混合光(波長λ)との光角周波数差Ω(=2πc|1/λ−1/λ|:cは真空中の光速)は、光導波路の3次非線形係数をγ(=2πn/(λAeff)〔1/(W km)〕:nは光導波路の非線形屈折率〔m/W〕、Aeff は光導波路の有効断面積〔m〕)、光導波路中の励起用光パルスのピークパワーをP〔W〕、光導波路の分散をβ〔ps/km〕とすると、
Ω=(2|γ|P/|β|)1/2 〔THz〕 …(1)
となる。また、光導波路の長さをL〔km〕とすると、Ωにおける4光波混合光強度の利得Gは、
=exp(2|γ|PL) …(2)
で与えられる。
【0018】
ここで、白色光が連続的に発生するためには、ΩS において利得をもつ必要があるので、式(2) のG0 は1より大きくなければならない。なお、G0 は2以上であることが好ましい。この条件より白色光発生に必要な光導波路長LC
C ln 0 /(2|γ|P) …(3)
と求まる。
【0019】
ところで、波長λ0 の励起用光パルスと波長λ0±Δλ/2の4光波混合光の光導波路長LC における群遅延差τ〔ps〕は、分散スロープの絶対値を|dD(λ)/dλ|〔ps/nm2/km 〕として近似的に

Figure 0003610530
と表せる。ここで、波長λ0±Δλ/2の4光波混合光が発生するためには、励起用光パルスと4光波混合光との時間的な重なりが必要で、それは両者の群遅延差τが励起用光パルスのパルス幅Δt0(ps:半値全幅)以下であるという条件
Δt0≧τ=(lnG0/16)|dD(λ0)/dλ|・Δλ2/(|γ|P) …(5)
で表される。したがって、分散スロープの条件として
|dD(λ0)/dλ|≦16(|γ|PΔt0)/(Δλ2lnG0) …(6)
が得られる。ここで、PΔt0は励起用光パルスのエネルギーEにほぼ等しいので、光導波路の分散スロープに関する条件式
|dD(λ0)/dλ|≦16(|γ|E)/(Δλ2 ln 0 ) …(7)
が得られる。
【0020】
次に、光導波路が波長λ0 の励起用光パルスから波長λ0±Δλ/2の4光波混合光を発生させるためには、少なくとも式(1) で与えられる利得帯域(∝ΩS)がΔλ/4以上でなければならない。したがって、
ΩS =(2|γ|P/|β2|)1/2≧2πcΔλ/(4λ0 2) …(8)
でなければならない。ここで、β2 とD(λ)の関係式
|β2|=λ2|D(λ)|/(2πc) …(9)
を用いて、光導波路の分散に関する条件式
|D(λ0)|≦(16/πc)・λ0 2|γ|P/(Δλ)2…(10)
が求まる。式(10)は、少なくとも式(3) で規定される長さln 0 /(2|γ|P)にわたって満たされなければならない。
【0021】
なお、光導波路中の励起用光パルスのピークパワーPと、光導波路に入力される励起用光パルスのピークパワーPとは、励起用光パルスの波形変化等のために一般に異なる。これらは補正係数αを用いて、P=αPと表すことができる。
アレイ導波路型光合分波器12は、図1に示すように、入力用導波路アレイ31、入力側コンケイブスラブ導波路32、アレイ導波路(隣接する導波路がΔLの光路長差を有する)33、出力側コンケイブスラブ導波路34、出力用導波路アレイ35により構成される。入力ポートi1から入力用導波路アレイ31に入射された光は、入力側コンケイブスラブ導波路32において回折により広がり、その回折面と垂直に配置されたアレイ導波路33に導かれる。アレイ導波路33は、各導波路が導波路長差ΔLで順次長くなっているので、各導波路を伝搬して出力側コンケイブスラブ導波路34に到達した光には導波路長差ΔLに対応する位相差が生じている。この位相差は波長(光周波数)により異なるので、出力側コンケイブスラブ導波路34のレンズ効果で出力用導波路アレイ35の入力端に集光する際に、波長(光周波数)ごとに異なる位置に集光する。したがって、各出力ポートには異なる光周波数の光が取り出され、光分波器として機能することになる。また、同様に光合波器として機能する。
【0022】
このアレイ導波路型光合分波器12の入出力関係は、図3に示すように入力ポートの位置を1つずらすと、透過中心波長と出力ポートの対応関係が1チャネルずつ巡回的にずれる。たとえば、入出力ポート数を16とし、入力ポートi1にコヒーレント白色光が入力されたときに、出力ポートo1〜o16に波長λ〜λ16が分波されるとすると、入力ポートi4に入力されたコヒーレント白色光は、出力ポートo1,o2,…,o16に波長λ,λ,…,λ16,λ,λ2,λが分波される。このとき、各波長のバンド幅およびチャネル間隔は、アレイ導波路型光合分波器12の導波路パラメータにより決定され、各出力ポートに分波される光パルスのパルス幅はアレイ導波路型光合分波器12のバンド幅より決定されるトランスフォームリミットパルスとなる。
【0023】
図1に示す構成では、入力ポートi1にコヒーレント白色光が入力されると、出力ポートo1,o2,…,oNに波長λ1,λ,…, λのコヒーレントな光パルスがそれぞれ出力される。このうち、出力ポートo2,o3,…,oNに出力される波長λ2,λ,…, λの光パルスは、対応する光変調器13−2,13−3,…,13−Nで変調信号光となり、それぞれ入力ポートi2,i3,…,iNに戻される。これらの変調信号光はアレイ導波路型光合分波器12で合波され、出力ポートo1から波長多重信号光として一括して出力される。なお、出力ポートo1に出力される波長λの光パルスはアレイ導波路型光合分波器12を1回通過しただけであるので、無変調であるとともに挿入損失が他の波長の信号光と比べて小さい。すなわち、出力ポートo1に取り出される波長多重信号光には、光パワーが大きい波長λの光パルス(無変調光)が含まれることになる。
【0024】
このように、本実施例ではアレイ導波路型光合分波器12の所定の入出力ポートを光変調器13を介してループ状に接続することにより、光分波器と光合波器の機能を1つのアレイ導波路型光合分波器で実現させることができる。これにより、光分波器と光合波器を別々に構成した場合(特願平5−221259号の図7の構成)の特性の違いによる影響を回避することができる。
【0025】
1つの出力ポートから波長多重信号光が出力されるためのアレイ導波路型光合分波器12の入出力ポートの接続条件は、
t−1= mod〔(s−1)+(q−r)+N,N〕 …(11)
となる(石田,高橋,“ Loss−imbalance equalisation of arrayed−waveguide grating add−drop multiplexer”, Electron. Lett.,30, pp.1160−1162, 1994)。ここで、q,rは、コヒーレント白色光の入力ポート番号(iq)と波長多重信号光の出力ポート番号(or)に対応する。t,sは、接続される入力ポート番号(it)と出力ポート番号(os)に対応する。 mod〔A,B〕は、AをBで割った余りである。
【0026】
(第2実施例−請求項1に対応)
図4は、本発明の波長多重信号光発生装置の第2実施例の構成を示す。
本実施例は、(11)式における入出力ポート番号の差t−sの絶対値が、N/2となるようにオフセットを与えて接続したものである( mod〔(q−r)+N,N〕=N/2)。ここでは、入出力ポート数Nを16とし、コヒーレント白色光源11から出力されたコヒーレント白色光がアレイ導波路型光合分波器12の入力ポートi4に入力され、出力ポートo12から波長多重信号光が出力される様子を示す。出力ポートo1,o2,…,o16には、波長λ,λ,…, λ16, λ,λ,λのコヒーレントな光パルスがそれぞれ出力される。このうち、出力ポートo1,o2,…,o11,o13,…,o16に出力される波長λ4,λ,…,λ14, λ16,…, λの光パルスは、対応する光変調器13−9,13−10,…,13−16,13−1,…,13−3,13−5,…,13−8を介して入力ポートi9,i10,…,i16,i1,…,i3,i5,…,i8に戻される。
【0027】
これらの変調信号光はアレイ導波路型光合分波器12で再び合波され、出力ポートo12から波長多重信号光として一括して出力される。なお、出力ポートo12に出力される波長λ15の光パルスはアレイ導波路型光合分波器12を1回通過しただけであるので、無変調であるとともに挿入損失が他の波長の信号光と比べて小さい。すなわち、出力ポートo12に取り出される波長多重信号光には、光パワーが大きい波長λ15の光パルス(無変調光)が含まれることになる。
【0028】
第1実施例に対する本実施例の利点は、波長多重信号光の各波長の光パワーのばらつきが低減されることである。その理由を以下に示す。一般にアレイ導波路型光合分波器12の各ポートの損失は、中心のポートを対称にして釣鐘型になっており、中心のポートの損失が最低であり、端のポートの損失が最大となる。したがって、同一番号の入出力ポートを接続する第1実施例の構成では、光がアレイ導波路型光合分波器12を2回通過する際にポートによる損失の違いが倍加する。一方、第2実施例の構成では、N/2だけずらした番号の入出力ポートを接続しているので、損失のばらつきが平均化されて波長多重信号光の波長による光パワーのばらつきが小さくなる。
【0029】
(第3実施例−請求項2に対応)
図5は、本発明の波長多重信号光発生装置の第3実施例の構成を示す。
図において、コヒーレント白色光源11から出力されたコヒーレント白色光は、アレイ導波路型光合分波器12の1つの入力ポートi1から入力される。出力ポートo1〜oNはそれぞれ隣接するものが光変調器13−1〜13−N/2を介して1対1に接続される。
【0030】
入力ポートi1にコヒーレント白色光が入力されると、出力ポートo1,o2,…,oNに波長λ1,λ,…, λのコヒーレントな光パルスがそれぞれ出力される。ここで、出力ポートo1の波長λの光パルスは光変調器13−1を介して出力ポートo2に入力され、出力ポートo2の波長λの光パルスは光変調器13−1を介して出力ポートo1に入力される。他のペアとなっている出力ポート間でも同様である。奇数番号の波長λ,λ,λ,…,λN−1 の変調信号光は、出力ポートo2,o4,…,oNから入力されてアレイ導波路型光合分波器12で合波され、入力ポートiNから波長多重信号光として一括して出力される。また、偶数番号の波長λ,λ,λ,…,λの変調信号光は、出力ポートo1,o3,…,oN−1から入力されてアレイ導波路型光合分波器12で合波され、入力ポートi2から波長多重信号光として一括して出力される。
【0031】
本実施例では、例えば光変調器13−1で波長λの光パルスと波長λの光パルスが同時に変調され、それぞれ異なるポートに出力されることになる。すなわち、2つの波長群(λ,λ,λ,…,λN−1 )と(λ,λ,λ,…,λ)は同じ信号成分を有する波長多重信号光となる。また、本実施例では独立にN/2個の信号しか変調できないが、波長多重信号光の波長チャネル間隔を第1実施例および第2実施例に比べて2倍にすることができる。また、各波長がすべてアレイ導波路型光合分波器12を2回通過するので、第1実施例および第2実施例のように高光パワーの無変調光が波長多重信号光に合波されることがなくなる。
【0032】
(第4実施例−請求項2に対応)
図6は、本発明の波長多重信号光発生装置の第4実施例の構成を示す。
本実施例では、入出力ポート数Nを16とし、コヒーレント白色光源11から出力されたコヒーレント白色光がアレイ導波路型光合分波器12の入力ポートi4に入力される。出力ポートo1とo9,o2とo10,…,o8とo16はそれぞれ光変調器13−9〜13−16を介して1対1に接続される。
【0033】
入力ポートi4にコヒーレント白色光が入力されると、出力ポートo1,o2,…,o16に波長λ4,λ,…, λ16,λ1,λ2,λのコヒーレントな光パルスがそれぞれ出力される。ここで、出力ポートo1の波長λの光パルスは光変調器13−9を介して出力ポートo9に入力され、出力ポートo9の波長λ12の光パルスは光変調器13−9を介して出力ポートo1に入力される。他のペアとなっている出力ポート間でも同様である。これらの変調信号光はアレイ導波路型光合分波器12で合波され、入力ポートi12から波長多重信号光として一括して出力される。
【0034】
1つの出力ポートから波長多重信号光が出力されるためのアレイ導波路型光合分波器12の入出力ポートの接続条件は、
mod〔r−q+N,N〕= mod〔t−s+N,N〕 …(12)
または
mod〔q−r+N,N〕= mod〔t−s+N,N〕 …(13)
となる。ここで、q,rは、コヒーレント白色光の入力ポート番号(iq)と波長多重信号光の入力ポート番号(ir)に対応する。t,sは、接続される出力ポート番号(ot)と出力ポート番号(os)に対応する。 mod〔A,B〕は、AをBで割った余りである。
【0035】
本実施例では、例えば光変調器13−9で波長λの光パルスと波長λ12の光パルスが同時に変調され、ともに入力ポートi12から出力されることになる。すなわち、2つの波長群(λ4,λ,…, λ11)と(λ12,…, λ16,λ1,λ,λ)は同じ信号成分を有する波長多重信号光となる。したがって、その一方の波長多重信号光を用いるか、2系列の波長多重信号光として扱う放送型伝送に用いることができる。また、本実施例では、特にt−sの絶対値がN/2=8になるように設定しており、第2実施例と同様にアレイ導波路型光合分波器12の損失分布の影響を最小限に抑えることができる。
【0036】
(第5実施例−請求項3に対応)
図7は、本発明の波長多重信号光発生装置の第5実施例の構成を示す。
図において、コヒーレント白色光源11から出力された超広帯域のコヒーレント白色光は1×N光カプラ14でN分岐され、それぞれ異なる所定の波長を選択する光バンドパスフィルタ15−1〜15−Nに入力される。各光バンドパスフィルタから出力される光パルスはそれぞれ対応する光変調器13−1〜13−Nで変調される。各信号光はN×1光カプラ16で合波され、波長多重信号光として出力される。
【0037】
本実施例における1×N光カプラ14と光バンドパスフィルタ15−1〜15−Nは、上述した実施例におけるアレイ導波路型光合分波器12に相当し、波長λ〜λのコヒーレントな光パルスを得る光分波器として機能する。各波長のバンド幅および波長チャネル間隔は、各光バンドパスフィルタのフィルタ特性により決定される。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の波長多重信号光発生装置に用いられるコヒーレント白色光源は、複雑なスペクトル構造をもたず、一様で連続的なスペクトルを有し、超広帯域(200nm程度)で高いコヒーレンスを有し、さらにGHzの繰り返し周波数の白色パルスを低励起パワーで発生させることができる。
【0039】
この白色パルスをアレイ導波路型光合分波器または波長選択手段に入力することにより、複数の異なる波長成分を有する光パルス群とし、これらを独立に変調して合波することにより波長多重信号光を発生させることができる。複数の異なる波長成分を有する光パルスのパルス幅、波長チャネル間隔は、用いるアレイ導波路型光合分波器または波長選択手段の特性により任意に選択することができる。これにより、 100Gbit/s 〜1Tbit/s の波長多重超短パルス通信に不可欠な波長多重信号光発生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の波長多重信号光発生装置の第1実施例の構成を示す図。
【図2】コヒーレント白色光源11の構成を示す図。
【図3】アレイ導波路型光合分波器12の入出力関係を示す図。
【図4】本発明の波長多重信号光発生装置の第2実施例の構成を示す図。
【図5】本発明の波長多重信号光発生装置の第3実施例の構成を示す図。
【図6】本発明の波長多重信号光発生装置の第4実施例の構成を示す図。
【図7】本発明の波長多重信号光発生装置の第5実施例の構成を示す図。
【図8】モード同期ファイバリングパルスレーザの構成を示す図。
【符号の説明】
11 コヒーレント白色光源
12 アレイ導波路型光合分波器
13 光変調器
14 1×N光カプラ
15 光バンドパスフィルタ
16 N×1光カプラ
21 励起用パルス光源
22 非線形光学媒質
23 バンド除去フィルタ
31 入力用導波路アレイ
32 入力側コンケイブスラブ導波路
33 アレイ導波路
34 出力側コンケイブスラブ導波路
35 出力用導波路アレイ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a wavelength-multiplexed signal light generator that simultaneously generates signal light having two or more wavelengths, and multiplexes and outputs the signal light.
[0002]
[Prior art]
In future optical communication systems, wavelength division multiplexing (WDM) transmission systems are promising as a method for dramatically increasing communication capacity. In this method, a signal is superimposed and transmitted on a plurality of different optical carrier frequencies (wavelengths), and the total transmission capacity increases by the number of optical carriers.
[0003]
By the way, the wavelength division multiplexing transmission system requires a plurality of light sources having different wavelengths. Currently, as such light sources, there are laser arrays in which about 20 DFB lasers that continuously oscillate at different wavelengths are integrated, and mode-locked fiber ring pulse lasers that simultaneously oscillate at about 4 wavelengths.
FIG. 8 shows the configuration of a mode-locked fiber ring pulse laser. In the figure, 1 is an optical modulator, 2 is a birefringent medium, 3 is a polarizer, and 4 is a gain medium such as an optical fiber amplifier. The optical pulse output from the optical modulator 1 has a ring configuration that is input to the optical modulator 1 via the birefringence medium 2, the polarizer 3, and the gain medium 4, and the output optical pulse from the optical modulator 1. Is taken out. In this configuration, the birefringent medium 2 becomes the birefringent region 5, and the other region becomes the single polarization region 6. Number of wavelengths oscillated, become the 2 N of the number of birefringent region 5 as N, wavelength spacing is determined by the polarization dispersion of the birefringent medium 2.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the mode-locked fiber ring pulse laser, the oscillation wavelength is limited by the band of the gain medium 4, and it is difficult to freely select the oscillation wavelength of the optical pulse and to obtain an ultrashort pulse of picosecond or less.
Conventionally, by filtering the output light of a broadband white noise light source such as LED, SLD, semiconductor laser amplifier, and spontaneous emission noise (ASE) of an optical fiber amplifier using an optical multiplexer / demultiplexer, a plurality of Multi-wavelength light sources that extract wavelength components have been proposed. However, in principle, since the coherence of the light source is low, it has been difficult to generate broadband multi-wavelength signal light having a good S / N ratio and higher than gigahertz.
[0005]
The present invention combines a coherent white light source that generates an ultra-wideband coherent white pulse and an optical multiplexer / demultiplexer, and enables wavelength-division-multiplexed signal light that can generate an ultrashort pulse signal of a plurality of wavelengths in a wide wavelength range. An object is to provide a generator.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Wavelength-multiplexed signal light generating device of the present invention includes a pumping pulse light source for outputting excitation light pulses of the wavelength lambda 0, the wavelength range Δλ a predetermined length including the wavelength lambda 0, the dispersion slope, the dispersion, A coherent white light source including a nonlinear optical medium that inputs an excitation light pulse and outputs ultra-wideband coherent white light.
[0007]
The coherent white light source, an arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer having N input ports and N output ports, and an optical pulse demultiplexed to N-1 output ports are modulated. N-1 optical modulators that respectively input modulated signal light to N-1 corresponding input ports, and input coherent white light to one input port of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer, Wavelength multiplexed signal light is output from one output port.
[0008]
Further, the coherent white light source, an arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer having N input ports and N output ports, and a predetermined two output ports, respectively, are arranged on one output port. And N / 2 optical modulators for modulating the modulated optical pulses and inputting the modulated signal light to the other output port, respectively, and coherent to a predetermined input port of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer White light is input, and wavelength division multiplexed signal light is output from a predetermined input port.
[0009]
Further, the coherent white light source, an optical branching unit for N-branching coherent white light, N wavelength selecting units for selecting different predetermined wavelengths from the N-branched coherent white light, and each wavelength selecting unit N optical modulators for individually modulating the output light and optical coupling means for outputting the wavelength multiplexed signal light by combining the output lights of the respective optical modulators.
[0010]
[Action]
The coherent white light source of the wavelength multiplexed signal light generation apparatus of the present invention uses self-phase modulation and cross-phase modulation of excitation light pulses in a nonlinear optical medium, and highly efficient and coherent optical parametric four-wave mixing over a wide wavelength range. Thus, it is possible to generate ultra-wideband coherent white light having uniform spectral intensity and high coherence (coherence) in the wavelength range of Δλ on both sides of the center wavelength λ 0 of the excitation light pulse.
[0011]
By inputting the coherent white light to one input port of the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer, optical pulse groups having a plurality of different wavelength components are output to different output ports. Here, these optical pulse groups are obtained by connecting the N-1 output ports of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer to the N-1 input ports via the optical modulator in a one-to-one relationship. Can be independently modulated, input again to the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer, and can be combined and output from one output port as wavelength multiplexed signal light.
[0012]
In addition, by connecting predetermined output ports of an arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer in a one-to-one relationship via an optical modulator, an optical pulse group having a plurality of different wavelength components is modulated independently. In addition, the signals can be input again to the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer, and can be output as wavelength multiplexed signal light from one input port. Further, the optical pulse group having a plurality of different wavelength components is output by N-branching the coherent white light and selecting a different predetermined wavelength from each coherent white light. This optical pulse group can be independently modulated by each optical modulator, input to the optical coupling means, and combined to be output as wavelength multiplexed signal light.
[0013]
【Example】
(First embodiment-corresponding to claim 1)
FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of a wavelength multiplexed signal light generator according to the present invention.
In the figure, the ultra-wideband coherent white light output from the coherent white light source 11 is input from one input port i 1 of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12. The remaining N-1 input ports i2 to iN are connected to the output ports o2 to oN on a one-to-one basis via the optical modulators 13-2 to 13-N, respectively. Wavelength multiplexed signal light is output from the output port o1 of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12.
[0014]
FIG. 2 shows the configuration of the coherent white light source 11.
In the figure, the coherent white light source 11 includes an excitation pulse light source 21 that outputs an excitation light pulse having a center wavelength λ 0 , and a nonlinear optical medium 22 having a predetermined dispersion slope and dispersion. In addition, you may provide the band removal filter 23 which removes the optical pulse for excitation as needed.
[0015]
Here, the operation of the coherent white light source 11 in the nonlinear optical medium 22 will be described.
The excitation light pulse input into the nonlinear optical medium 22 has its spectral width spread symmetrically on both sides of the excitation wavelength by self-phase modulation. When the spectrum spread due to self-phase modulation begins to overlap the four-wave mixing band, the spectrum begins to coherently spread to the gain bandwidth along the gain curve of the four-wave mixing using the spectrum component spread by the self-phase modulation as a seed. . Then, when the pump light power gradually decreases and the gain bandwidth proportional to the square root of the pump light power starts to decrease, the spectrum broadening stops at that point. The coherent white light spectrum generated at this time becomes continuous and uniform because it gradually spreads on both sides of the excitation wavelength, as is apparent from the generation process. In addition, the coherence of the generated white pulse is determined by the coherence of the excitation light pulse when the four-wave mixed light is generated. If a high-coherence pulse is used as the excitation light pulse, the coherence of the white light increases.
[0016]
Furthermore, self-phase modulation that generates a spectral component that becomes a seed for four-wave mixing occurs at low excitation power, and the necessary excitation power for four-wave mixing that gives a constant gain band decreases in proportion to the dispersion, so low dispersion If the nonlinear optical medium 22 is used, the excitation power can be reduced.
Hereinafter, provisions regarding the dispersion slope and the magnitude of dispersion of an optical waveguide (single mode optical fiber) used as the nonlinear optical medium 22 are derived.
[0017]
From the theory of four-wave mixing, the optical angular frequency difference between the pumping light (wavelength λ 0 ) and the four-wave mixing light (wavelength λ f ) giving the maximum gain Ω S (= 2πc | 1 / λ 0 −1 / λ f | : C is the speed of light in vacuum) is the third-order nonlinear coefficient of the optical waveguide γ (= 2πn 2 / (λA eff ) [1 / (W km)]: n 2 is the nonlinear refractive index of the optical waveguide [m 2 / W], A eff is the effective area of the optical waveguide [m 2 ]), the peak power of the excitation light pulse in the optical waveguide is P [W], and the dispersion of the optical waveguide is β 2 [ps 2 / km]. ,
Ω S = (2 | γ | P / | β 2 |) 1/2 [THz] (1)
It becomes. When the length of the optical waveguide is L [km], the gain G 0 of the four-wave mixed light intensity at Ω S is
G 0 = exp (2 | γ | PL) (2)
Given in.
[0018]
Here, in order for white light to be generated continuously, it is necessary to have a gain at Ω S , and therefore, G 0 in equation (2) must be greater than 1. Note that G 0 is preferably 2 or more. From this condition, the optical waveguide length L C required for white light generation is L C = ln G 0 / (2 | γ | P) (3)
It is obtained.
[0019]
Incidentally, the wavelength lambda 0 the group delay difference τ in the light waveguide length L C of the excitation light pulse and the wavelength lambda 0 4-wave mixing light of ± [Delta] [lambda] / 2 of [ps], the absolute value of the dispersion slope | dD (lambda) / Dλ | [ps / nm 2 / km] approximately
Figure 0003610530
It can be expressed. Here, in order to generate the four-wave mixed light having the wavelength λ 0 ± Δλ / 2, it is necessary to overlap the excitation light pulse with the four-wave mixed light in terms of time. pulse width Δt 0 of use light pulse: the condition that it (ps full width at half maximum) following Δt 0 ≧ τ = (lnG 0 /16) | dD (λ 0) / dλ | · Δλ 2 / (| γ | P) ... (Five)
It is represented by Therefore, the condition of the dispersion slope is | dD (λ 0 ) / dλ | ≦ 16 (| γ | PΔt 0 ) / (Δλ 2 lnG 0 ) (6)
Is obtained. Here, Pderutati0 than INO substantially equal to the energy E of the excitation light pulse, condition concerning the dispersion slope of the optical waveguide | dD (λ 0) / dλ | ≦ 16 (| γ | E) / (Δλ 2 ln G 0 )… (7)
Is obtained.
[0020]
Then, to the optical waveguide to generate four-wave mixed light of wavelength λ 0 ± Δλ / 2 from the excitation light pulse of the wavelength lambda 0 is given by at least the formula (1) gain bandwidth (Arufaomega S) is Must be greater than Δλ / 4. Therefore,
Ω S = (2 | γ | P / | β 2 |) 1/2 ≧ 2πcΔλ / (4λ 0 2 ) (8)
Must. Here, the relational expression of β 2 and D (λ) | β 2 | = λ 2 | D (λ) | / (2πc) (9)
The conditional expression regarding dispersion of the optical waveguide | D (λ 0 ) | ≦ (16 / πc) · λ 0 2 | γ | P / (Δλ) 2 (10)
Is obtained. Equation (10) must be satisfied over at least the length ln G 0 / (2 | γ | P) defined by equation (3).
[0021]
Note that the peak power P of the excitation optical pulses in the optical waveguide, the peak power P 0 of the excitation light pulse input to the optical waveguide, generally different for waveforms changes in the excitation optical pulses. These can be expressed as P = αP 0 using the correction coefficient α.
As shown in FIG. 1, the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12 includes an input waveguide array 31, an input side concave slab waveguide 32, and an arrayed waveguide (adjacent waveguides have an optical path length difference of ΔL). 33, an output side concave slab waveguide 34, and an output waveguide array 35. The light incident on the input waveguide array 31 from the input port i1 spreads by diffraction in the input side concave slab waveguide 32, and is guided to the arrayed waveguide 33 arranged perpendicular to the diffraction surface. In the arrayed waveguide 33, each waveguide is sequentially lengthened with a waveguide length difference ΔL. Therefore, light that propagates through each waveguide and reaches the output side concave slab waveguide 34 corresponds to the waveguide length difference ΔL. A phase difference occurs. Since this phase difference varies depending on the wavelength (optical frequency), when the light is condensed on the input end of the output waveguide array 35 by the lens effect of the output side concave slab waveguide 34, the phase difference is different at each wavelength (optical frequency). Condensate. Therefore, light of different optical frequencies is extracted from each output port and functions as an optical demultiplexer. Similarly, it functions as an optical multiplexer.
[0022]
As shown in FIG. 3, the input / output relationship of the arrayed waveguide multiplexer / demultiplexer 12 is such that the correspondence between the transmission center wavelength and the output port is cyclically shifted by one channel when the position of the input port is shifted by one. For example, when the number of input / output ports is 16, and when the coherent white light is input to the input port i1, and the wavelengths λ 1 to λ 16 are demultiplexed to the output ports o1 to o16, they are input to the input port i4. In the coherent white light, the wavelengths λ 4 , λ 5 ,..., Λ 16 , λ 1 , λ 2, λ 3 are demultiplexed to the output ports o 1, o 2,. At this time, the bandwidth and channel spacing of each wavelength are determined by the waveguide parameters of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12, and the pulse width of the optical pulse demultiplexed to each output port is determined by the arrayed waveguide optical multiplexing / demultiplexing. The transform limit pulse is determined from the bandwidth of the waver 12.
[0023]
In the configuration shown in FIG. 1, when coherent white light is input to the input port i1, coherent light pulses having wavelengths λ 1, λ 2 ,..., Λ N are output to the output ports o1, o2,. The Among these, the optical pulses of wavelengths λ 2, λ 3 ,..., Λ N output to the output ports o2, o3,..., ON are the corresponding optical modulators 13-2, 13-3,. The modulated signal light is returned to the input ports i2, i3,. These modulated signal lights are multiplexed by the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12, and are collectively output as wavelength multiplexed signal light from the output port o1. Since the optical pulse having the wavelength λ 1 output to the output port o 1 has only passed through the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12 once, it is unmodulated and has an insertion loss of signal light of other wavelengths. Smaller than that. That is, the wavelength multiplexed signal light extracted to the output port o1 includes an optical pulse (unmodulated light) having a wavelength λ 1 having a large optical power.
[0024]
As described above, in this embodiment, predetermined input / output ports of the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12 are connected in a loop through the optical modulator 13 so that the functions of the optical demultiplexer and the optical multiplexer are increased. It can be realized by one arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer. As a result, it is possible to avoid the influence due to the difference in characteristics when the optical demultiplexer and the optical multiplexer are configured separately (configuration of FIG. 7 of Japanese Patent Application No. 5-221259).
[0025]
The connection condition of the input / output ports of the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12 for outputting the wavelength multiplexed signal light from one output port is as follows:
t−1 = mod [(s−1) + (q−r) + N, N] (11)
(Ishida, Takahashi, “Loss-imbalance evaluation of arrayed-waveguided adding add-drop multiplexer”, Electron. Lett., 30, pp. 1160-1162, 1994). Here, q and r correspond to the input port number (iq) of coherent white light and the output port number (or) of wavelength multiplexed signal light. t and s correspond to the input port number (it) and the output port number (os) to be connected. mod [A, B] is the remainder of A divided by B.
[0026]
(Second embodiment-corresponding to claim 1)
FIG. 4 shows the configuration of a second embodiment of the wavelength multiplexed signal light generator according to the present invention.
In the present embodiment, the input / output port number difference ts in equation (11) is connected with an offset so that the absolute value is N / 2 (mod [(q−r) + N, N] = N / 2). Here, the number of input / output ports N is 16, coherent white light output from the coherent white light source 11 is input to the input port i4 of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12, and wavelength multiplexed signal light is output from the output port o12. It shows how it is output. The output ports o1, o2,..., O16 output coherent optical pulses having wavelengths λ 4 , λ 5 ,..., Λ 16 , λ 1 , λ 2 , λ 3 , respectively. Among these, the optical pulses of the wavelengths λ 4, λ 5 ,..., Λ 14 , λ 16 ,..., Λ 3 output to the output ports o1, o2,. , 13-16, 13-1, ..., 13-3, 13-5, ..., 13-8 through the input ports i9, i10, ..., i16, i1, ... , I3, i5,..., I8.
[0027]
These modulated signal lights are multiplexed again by the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12, and are collectively output as wavelength multiplexed signal light from the output port o12. Note that the optical pulse having the wavelength λ 15 output to the output port o12 has only passed through the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12 once, so that it is unmodulated and has an insertion loss of signal light of other wavelengths. Smaller than that. That is, the wavelength-multiplexed signal light extracted to the output port o12 includes an optical pulse (unmodulated light) having a wavelength λ 15 with high optical power.
[0028]
The advantage of this embodiment over the first embodiment is that variations in the optical power of each wavelength of the wavelength multiplexed signal light are reduced. The reason is as follows. In general, the loss of each port of the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12 is a bell shape with the center port symmetrical, the loss of the center port is the lowest, and the loss of the end port is the maximum. . Therefore, in the configuration of the first embodiment in which input / output ports having the same number are connected, the difference in loss due to the ports is doubled when light passes through the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12 twice. On the other hand, in the configuration of the second embodiment, since the input / output ports with numbers shifted by N / 2 are connected, the variation in loss is averaged and the variation in optical power due to the wavelength of the wavelength multiplexed signal light is reduced. .
[0029]
(Third embodiment-corresponding to claim 2)
FIG. 5 shows the configuration of a third embodiment of the wavelength multiplexed signal light generator according to the present invention.
In the figure, the coherent white light output from the coherent white light source 11 is input from one input port i 1 of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12. The adjacent output ports o1 to oN are connected one-to-one via the optical modulators 13-1 to 13-N / 2.
[0030]
When coherent white light is input to the input port i1, coherent light pulses having wavelengths λ 1, λ 2 ,..., Λ N are output to the output ports o1, o2,. Here, the wavelength lambda 1 of the optical pulse of the output port o1 is input to the output port o2 via the optical modulator 13-1, the wavelength lambda 2 of the optical pulses of the output port o2 via the optical modulator 13-1 Input to output port o1. The same applies to the output ports in other pairs. .., ΛN −1 modulated signal light is input from the output ports o2, o4,..., ON and multiplexed by the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12. The odd-numbered wavelengths λ 1 , λ 3 , λ 5 ,. Then, the signals are collectively output from the input port iN as wavelength multiplexed signal light. Also, even-numbered wavelengths λ 2 , λ 4 , λ 6 ,..., Λ N modulated signal light is input from the output ports o 1, o 3,. The signals are multiplexed and output collectively from the input port i2 as wavelength multiplexed signal light.
[0031]
In this embodiment, for example, an optical pulse and a wavelength lambda 2 of the light pulses of the wavelength lambda 1 in the optical modulator 13-1 is modulated at the same time, to be output to different ports. That is, the two wavelength groups (λ 1 , λ 3 , λ 5 ,..., Λ N−1 ) and (λ 2 , λ 4 , λ 6 ,..., Λ N ) are wavelength multiplexed signal light having the same signal component. Become. In this embodiment, only N / 2 signals can be modulated independently, but the wavelength channel interval of the wavelength multiplexed signal light can be doubled compared to the first and second embodiments. Since each wavelength passes through the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12 twice, unmodulated light with high optical power is multiplexed into the wavelength multiplexed signal light as in the first and second embodiments. Nothing will happen.
[0032]
(Fourth embodiment-corresponding to claim 2)
FIG. 6 shows the configuration of a fourth embodiment of the wavelength multiplexed signal light generating apparatus of the present invention.
In the present embodiment, the number N of input / output ports is 16, and the coherent white light output from the coherent white light source 11 is input to the input port i4 of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12. The output ports o1 and o9, o2 and o10,..., O8 and o16 are connected one to one via optical modulators 13-9 to 13-16, respectively.
[0033]
When coherent white light is input to the input port i4, output port o1, o2, ..., wavelength lambda 4 in o16, λ 5, ..., λ 16, λ 1, λ 2, coherent light pulses of lambda 3, respectively Is output. Here, the optical pulse with the wavelength λ 4 of the output port o1 is input to the output port o9 via the optical modulator 13-9, and the optical pulse with the wavelength λ 12 of the output port o9 is input via the optical modulator 13-9. Input to output port o1. The same applies to the output ports in other pairs. These modulated signal lights are multiplexed by the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12, and are collectively output as wavelength multiplexed signal light from the input port i12.
[0034]
The connection condition of the input / output ports of the arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 12 for outputting the wavelength multiplexed signal light from one output port is as follows:
mod [r-q + N, N] = mod [ts + N, N] (12)
Or mod [q−r + N, N] = mod [ts−N + N, N] (13)
It becomes. Here, q and r correspond to the input port number (iq) of coherent white light and the input port number (ir) of wavelength multiplexed signal light. t and s correspond to the output port number (ot) and the output port number (os) to be connected. mod [A, B] is the remainder of A divided by B.
[0035]
In this embodiment, for example, an optical pulse of the optical pulse and a wavelength lambda 12 wavelength lambda 4 in the optical modulator 13-9 is modulated at the same time, so that both output from the input port i12. That is, the two wavelength groups (λ 4, λ 5 ,..., Λ 11 ) and (λ 12, ..., Λ 16 , λ 1, λ 2 , λ 3 ) are wavelength multiplexed signal lights having the same signal component. Therefore, one of the wavelength multiplexed signal lights can be used, or it can be used for broadcast-type transmission handled as two series of wavelength multiplexed signal lights. In this embodiment, the absolute value of ts is set to be N / 2 = 8, and the influence of the loss distribution of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12 is the same as in the second embodiment. Can be minimized.
[0036]
(Fifth embodiment-corresponding to claim 3)
FIG. 7 shows the configuration of the fifth embodiment of the wavelength division multiplexing signal light generating apparatus of the present invention.
In the figure, the ultra-wideband coherent white light output from the coherent white light source 11 is N-branched by a 1 × N optical coupler 14 and input to optical bandpass filters 15-1 to 15-N that select different predetermined wavelengths. Is done. The optical pulses output from each optical bandpass filter are modulated by the corresponding optical modulators 13-1 to 13-N. Each signal light is multiplexed by the N × 1 optical coupler 16 and output as wavelength multiplexed signal light.
[0037]
The 1 × N optical coupler 14 and the optical bandpass filters 15-1 to 15- N in the present embodiment correspond to the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12 in the above-described embodiment, and coherent with wavelengths λ 1 to λ N. It functions as an optical demultiplexer that obtains an optical pulse. The bandwidth and wavelength channel spacing of each wavelength are determined by the filter characteristics of each optical bandpass filter.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, the coherent white light source used in the wavelength multiplexed signal light generation apparatus of the present invention does not have a complicated spectral structure, has a uniform and continuous spectrum, and has an ultra-wideband (about 200 nm). A white pulse having high coherence and a repetition frequency of GHz can be generated with low excitation power.
[0039]
By inputting this white pulse into an arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer or wavelength selection means, an optical pulse group having a plurality of different wavelength components is formed, and these are independently modulated and combined to be wavelength multiplexed signal light. Can be generated. The pulse width and wavelength channel spacing of optical pulses having a plurality of different wavelength components can be arbitrarily selected according to the characteristics of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer or wavelength selection means used. As a result, it is possible to realize a wavelength multiplexed signal light generator indispensable for wavelength multiplexed ultrashort pulse communication of 100 Gbit / s to 1 Tbit / s.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a wavelength multiplexed signal light generator according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a coherent white light source 11;
3 is a diagram showing the input / output relationship of an arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer 12. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of a wavelength multiplexed signal light generating apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a third embodiment of the wavelength division multiplexing signal light generating apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the wavelength division multiplexing signal light generating apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a fifth embodiment of the wavelength division multiplexing signal light generator according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a mode-locked fiber ring pulse laser.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Coherent white light source 12 Array waveguide type optical multiplexer / demultiplexer 13 Optical modulator 14 1 × N optical coupler 15 Optical band pass filter 16 N × 1 optical coupler 21 Excitation pulse light source 22 Non-linear optical medium 23 Band elimination filter 31 For input Waveguide array 32 Input side concave slab waveguide 33 Array waveguide 34 Output side concave slab waveguide 35 Output waveguide array

Claims (3)

波長λ0の励起用光パルスを出力する励起用パルス光源と、3次非線形係数をγ、励起用光パルスの1パルス当たりのエネルギーをE、励起用光パルスのピークパワーをP、4光波混合光強度の利得をG 0 (G 0 は2以上)、真空中の光速をcとしたときに、波長λ0 を中心に発生するコヒーレント白色光のスペクトル幅に等しい波長範囲Δλで長さが
ln 0 /(2|γ|P)〔km〕
以上であり、分散スロープの絶対値が
16(|γ|E)/(Δλ2 ln 0 ) 〔ps/nm2/km 〕
以下であり、かつ波長λ0 での分散の絶対値が
(16/πc)・λ0 2|γ|P/(Δλ)2〔ps/nm/km〕
以下であり、前記励起用光パルスを入力する非線形光学媒質とを有し、非線形光学媒質中における励起用光パルスの自己位相変調、相互位相変調、ならびに広い波長範囲にわたる高効率でコヒーレントな光パラメトリック4光波混合を用いて、励起光波長の両側に一様なスペクトル強度と高いコヒーレンスを有する超広帯域のコヒーレント白色光を発生させるコヒーレント白色光源と、
N個の入力ポートとN個の出力ポートを有するアレイ導波路型光合分波器と、
前記アレイ導波路型光合分波器のN−1個の出力ポートに分波された光パルスを変調し、各波長の変調信号光をN−1個の対応する入力ポートにそれぞれ入力するN−1個の光変調器とを備え、
前記アレイ導波路型光合分波器の1つの入力ポートに前記コヒーレント白色光を入力し、1つの出力ポートから前記各波長の変調信号光を多重した波長多重信号光を出力する構成である
ことを特徴とする波長多重信号光発生装置。
A pump pulse light source that outputs a pumping light pulse of wavelength λ 0 , a third-order nonlinear coefficient γ, an energy per pulse of the pumping light pulse E, a peak power of the pumping light pulse P, and a four-wave mixing When the gain of light intensity is G 0 (G 0 is 2 or more) and the speed of light in vacuum is c, the length is in the wavelength range Δλ equal to the spectral width of the coherent white light generated around the wavelength λ 0.
ln G 0 / (2 | γ | P) [km]
Above, the absolute value of the dispersion slope is
16 (| γ | E) / (Δλ 2 ln G 0 ) [ps / nm 2 / km]
And the absolute value of the dispersion at wavelength λ 0 is
(16 / πc) · λ 0 2 | γ | P / (Δλ) 2 [ps / nm / km]
A non-linear optical medium for inputting the pumping optical pulse, and self-phase modulation and cross-phase modulation of the pumping optical pulse in the non-linear optical medium, and a highly efficient and coherent optical parametric over a wide wavelength range. A coherent white light source that generates ultra-wideband coherent white light with uniform spectral intensity and high coherence on both sides of the excitation light wavelength using four-wave mixing;
An arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer having N input ports and N output ports;
N− that modulates the optical pulse demultiplexed into N−1 output ports of the arrayed waveguide multiplexer / demultiplexer, and inputs the modulated signal light of each wavelength to N−1 corresponding input ports. One optical modulator,
The coherent white light is input to one input port of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer, and wavelength multiplexed signal light obtained by multiplexing the modulated signal light of each wavelength is output from one output port. A wavelength-division multiplexed signal light generator.
請求項1に記載のコヒーレント白色光源と、
N個の入力ポートとN個の出力ポートを有するアレイ導波路型光合分波器と、
前記アレイ導波路型光合分波器の所定の2つの出力ポート間にそれぞれ配置され、一方の出力ポートに分波された光パルスをそれぞれ変調し、その変調信号光を他方の出力ポートにそれぞれ入力するN/2個の光変調器とを備え、
前記アレイ導波路型光合分波器の所定の入力ポートに前記コヒーレント白色光を入力し、所定の入力ポートから前記各波長の変調信号光を多重した波長多重信号光を出力する構成である
ことを特徴とする波長多重信号光発生装置。
A coherent white light source according to claim 1;
An arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer having N input ports and N output ports;
The arrayed waveguide type optical multiplexer / demultiplexer is arranged between two predetermined output ports, respectively, modulates an optical pulse demultiplexed to one output port, and inputs the modulated signal light to the other output port, respectively. N / 2 optical modulators,
The coherent white light is input to a predetermined input port of the arrayed waveguide optical multiplexer / demultiplexer, and wavelength multiplexed signal light obtained by multiplexing the modulated signal light of each wavelength is output from the predetermined input port. A wavelength-division multiplexed signal light generator.
請求項1に記載のコヒーレント白色光源と、
前記コヒーレント白色光源から出力されるコヒーレント白色光をN分岐する光分岐手段と、
N分岐されたコヒーレント白色光からそれぞれ異なる所定の波長を選択するN個の波長選択手段と、
前記各波長選択手段の出力光を個々に変調するN個の光変調器と、
前記各光変調器の出力光を合波して波長多重信号光を出力する光結合手段と
を備えたことを特徴とする波長多重信号光発生装置。
A coherent white light source according to claim 1;
A light branching means for N-branching coherent white light output from the coherent white light source;
N wavelength selection means for selecting different predetermined wavelengths from the N-branched coherent white light,
N optical modulators for individually modulating the output light of each wavelength selection means;
A wavelength-multiplexed signal light generating apparatus, comprising: an optical coupling means for multiplexing the output light of each of the optical modulators and outputting wavelength-multiplexed signal light.
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