專利名稱：光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置和光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置和光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法，尤其涉及一種用于進(jìn)行高速且遠(yuǎn)距離傳輸?shù)氖褂昧斯饫w的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置和光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法。

背景技術(shù)：
近年來，伴隨因特網(wǎng)的普及，傳輸容量呈爆發(fā)式地增長，所以要求光纖傳輸?shù)拇笕萘炕透咚倩，F(xiàn)在，骨干網(wǎng)中不斷引入傳輸速度為10Gbps的系統(tǒng)。但為了適應(yīng)更大的容量，正在開發(fā)傳輸速度高的傳輸系統(tǒng)。為在引入傳輸速度超過10Gbps的系統(tǒng)，較之于10Gbps的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更低的成本就很重要。特別對(duì)于信號(hào)源而言，需要實(shí)現(xiàn)元件小型化和低功率驅(qū)動(dòng)，此外，還需要延長非中繼傳輸?shù)木嚯x。
現(xiàn)在廣泛使用的信號(hào)源例如有直接調(diào)制激光器的方式、和外部調(diào)制從激光器輸出的CW光的方式。在直接調(diào)制方式中，通常為分布反饋型激光器(DFB-LD)的電流調(diào)制驅(qū)動(dòng)。在外部調(diào)制方式中，按照調(diào)制器的種類，可分為電吸收(EA)型調(diào)制器和相位調(diào)制型調(diào)制器兩類。
電吸收型調(diào)制器利用在半導(dǎo)體波導(dǎo)被施加電場(chǎng)時(shí)出現(xiàn)的吸收變化進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。在量子阱結(jié)構(gòu)的情況下，通常利用量子限制斯塔克(QCSE)效應(yīng)，在體(bulk)結(jié)構(gòu)的情況下，通常利用弗朗茲-凱爾迪什效應(yīng)。由于上述結(jié)構(gòu)容易與DFB-LD集成，所以，可作為電場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)制器集成型(EA-)DFB-LD廣泛使用。
作為相位調(diào)制型，主要使用馬赫-策德爾型調(diào)制器。在該調(diào)制器中，由耦合器(coupler)將入射光分支成2個(gè)光路后，由于施加電場(chǎng)而發(fā)生的折射率變化，在2個(gè)光路各自的分支光之間產(chǎn)生相位差。在對(duì)具有相位差的2個(gè)分支光進(jìn)行合波時(shí)，利用因相位差所導(dǎo)致的強(qiáng)度變化進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。關(guān)于折射率變化，除QCSE效應(yīng)、弗朗茲-凱爾迪什效應(yīng)外，還利用電光學(xué)(EO)效應(yīng)。作為調(diào)制器的材料，通常廣泛使用LiNbO3(LN)。
直接調(diào)制方式具有所謂控制簡便的特點(diǎn)。但是，存在這樣的問題，即，在進(jìn)行電流調(diào)制時(shí)，激光器的振蕩波長的頻率會(huì)根據(jù)調(diào)制信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生變化。作為傳輸介質(zhì)的光纖具有散頻的傳播特性，所以，經(jīng)光纖傳播后的光信號(hào)會(huì)因光信號(hào)的頻率變化而發(fā)生劣化。
在圖1中表示現(xiàn)有的光調(diào)制信號(hào)傳輸方式的結(jié)構(gòu)。從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置901輸出的光信號(hào)在光纖902內(nèi)傳播，并由光接收裝置903接收。設(shè)由光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置901的信號(hào)源產(chǎn)生如圖2所示的20Gbps的NRZ信號(hào)。在圖3A中表示用該NRZ信號(hào)對(duì)光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置901的激光直接調(diào)制后所得到的光信號(hào)的眼圖開啟度(アイ開口或eye opening)。在直接調(diào)制方式中，在從激光器輸出的光信號(hào)中產(chǎn)生與調(diào)制信號(hào)相應(yīng)的頻率變化。圖3B表示在頻率變化幅度為10GHz的情況下，在光纖902中傳播50km后由光接收裝置903接收到的光信號(hào)的眼圖開啟度。由上述可知通過光纖傳播后，光信號(hào)的波形顯著潰散。
為了解決上述傳播特性劣化，提出了一種使用濾頻器進(jìn)行頻率振幅和強(qiáng)度振幅的相互轉(zhuǎn)換以抑制頻率變化的方法(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。但是，所存在的問題是由于要直接調(diào)制激光，所以，工作速度就會(huì)受限于激光器的馳豫振蕩頻率。目前，商用激光器的馳豫振蕩頻率為10GHz左右，很難實(shí)現(xiàn)更高速度的調(diào)制。
在外部調(diào)制方式中，電吸收型調(diào)制器由于不使用載流子進(jìn)行電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，所以能夠?qū)崿F(xiàn)40GHz的高速調(diào)制。但是，在利用QCSE效應(yīng)、弗朗茲-凱爾迪什效應(yīng)的調(diào)制器中，由于在帶隙(band gap)端附近進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，所以，除吸收系數(shù)發(fā)生變化外，折射率也會(huì)發(fā)生很大變化。由此，在光信號(hào)上升、下降時(shí)引起光信號(hào)的頻率變化。在進(jìn)行光纖傳播時(shí)，上述頻率變化將導(dǎo)致光信號(hào)劣化，所以就難以實(shí)現(xiàn)非中繼的遠(yuǎn)距離傳輸。
相位調(diào)制型調(diào)制器同樣具有能夠進(jìn)行40GHz的高速調(diào)制并可抑制頻率變化的優(yōu)點(diǎn)。但是，例如，在最廣泛使用的LN調(diào)制器中，元件尺寸大，與半導(dǎo)體比較其驅(qū)動(dòng)電壓較高。此外，還存在不適于與DFB-LD進(jìn)行集成的問題。
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，其目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高速調(diào)制和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓庹{(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置及光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法。
專利文獻(xiàn)1日本發(fā)明專利第3832743號(hào)； 非專利文獻(xiàn)1P.A.Morton等“38.5km error free transmission at10Gbit/s in standard fibre using a low chirp，spectrally filtered，directlymodulated 1.5mm DFB laser(使用低啁啾、頻譜過濾、直接調(diào)制的1.5mm DFB激光在標(biāo)準(zhǔn)光纖中以10Gbit/s進(jìn)行的38.5km無差錯(cuò)傳輸)”，ElectronicsLetters，vol.33，no.4，第311-312頁。


發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的權(quán)利要求1所記載的發(fā)明提供一種光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，該光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置將來自信號(hào)源的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并輸出到具有散頻特性的傳輸介質(zhì)，其特征在于，包括光源，根據(jù)來自上述信號(hào)源的信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制從而產(chǎn)生僅具有頻率調(diào)制成分的光信號(hào)；以及濾頻器，將上述光信號(hào)的頻率調(diào)制成分轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制成分和頻率調(diào)制成分。
上述光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置還可進(jìn)一步包括半導(dǎo)體光放大器，該半導(dǎo)體光放大器將來自上述光源的上述光信號(hào)放大后輸出到上述濾頻器。
上述光源是含波長選擇型濾波器區(qū)域、相位調(diào)整區(qū)域及活性層區(qū)域的激光器，通過對(duì)上述相位調(diào)整區(qū)域施加電壓進(jìn)行頻率調(diào)制。上述波長選擇型濾波器區(qū)域可以設(shè)為以下的任一種分布布喇格反射鏡；由具有不同的環(huán)徑的多個(gè)環(huán)形諧振器構(gòu)成的耦合環(huán)形濾波器；梯形濾波器，在該梯形濾波器中，光路長度不同的多個(gè)波導(dǎo)的兩端分別以梯形形狀連接兩個(gè)波導(dǎo)。此外，優(yōu)選的是上述光源的上述頻率調(diào)制的調(diào)制寬度值被設(shè)定為通過上述光信號(hào)進(jìn)行傳輸時(shí)的比特率的1/4至3/4。。
光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置通過調(diào)整上述濾頻器的振幅成分及相位成分的參數(shù)來抑制經(jīng)轉(zhuǎn)換的頻率調(diào)制成分的變化?？墒褂脴?biāo)準(zhǔn)具濾波器作為上述濾頻器。



圖1表示現(xiàn)有的光調(diào)制信號(hào)傳輸方式的構(gòu)成。
圖2表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的信號(hào)源輸出的NRZ信號(hào)。
圖3A表示按照直接調(diào)制方式用NRZ信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后得到的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖3B表示按照直接調(diào)制方式在光纖中傳播50km后的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖4表示本發(fā)明的實(shí)施例1的光調(diào)制信號(hào)傳輸方式的構(gòu)成。
圖5表示光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的濾頻器的輸入及輸出光信號(hào)的強(qiáng)度成分。
圖6表示光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的濾頻器的輸入及輸出光信號(hào)的頻率成分。
圖7表示實(shí)施例1的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖8表示實(shí)施例1的濾頻器的透過光譜和相位。
圖9表示實(shí)施例1的濾頻器的頻率設(shè)定條件。
圖10A表示從實(shí)施例相關(guān)的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖10B表示按照實(shí)施例1的光調(diào)制信號(hào)傳輸方式在光纖中傳播50km后的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖11用于說明通過濾頻器抑制頻率變化成分。
圖12A表示其中使用了馬赫-策德爾干涉濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖12B表示其中使用了馬赫-策德爾干涉濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖13A表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖13B表示應(yīng)用其中使用了馬赫-策德爾干涉濾波器的濾頻器在光纖中傳播50km后的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖14A表示其中使用了格型(lattice type)濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖14B表示其中使用了格型濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖14C表示其中使用了格型濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖15A表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖15B表示應(yīng)用其中使用了格型濾波器的濾頻器在光纖中傳播50km后的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖16A表示其中使用了耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖16B表示其中使用了耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖17A表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度。
圖17B表示應(yīng)用其中使用了耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器的濾頻器在光纖中傳播50km后的眼圖開啟度。
圖18A表示其中使用了環(huán)形諧振器型濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖18B表示其中使用了環(huán)形諧振器型濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。
圖19A表示實(shí)施例1的光源的結(jié)構(gòu)。
圖19B表示實(shí)施例1的光源的結(jié)構(gòu)。
圖19C表示實(shí)施例1的光源的結(jié)構(gòu)。
圖20表示實(shí)施例1的光源的頻率響應(yīng)特性。
圖21表示實(shí)施例1的光源的具體結(jié)構(gòu)。
圖22A表示實(shí)施例1的光源的諧振器特性。
圖22B表示實(shí)施例1的光源的諧振器特性。
圖23表示實(shí)施例2的光源的具體結(jié)構(gòu)。
圖24表示實(shí)施例3的光源的具體結(jié)構(gòu)。
圖25表示實(shí)施例4的光源的具體結(jié)構(gòu)。
圖26A表示本發(fā)明的實(shí)施例5的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)。
圖26B表示本發(fā)明的實(shí)施例5的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)。
圖27表示實(shí)施例5的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的具體結(jié)構(gòu)。
圖28表示實(shí)施例5的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的光源結(jié)構(gòu)。
圖29表示實(shí)施例5的光源與控制裝置之間的連接關(guān)系。
圖30A表示實(shí)施例5的光源在調(diào)制時(shí)的振蕩光譜。
圖30B表示實(shí)施例5的濾頻器的透過光譜。
圖31表示實(shí)施例6的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的具體結(jié)構(gòu)。
圖32表示實(shí)施例6的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的光源的結(jié)構(gòu)。
圖33表示實(shí)施例6的光源與控制裝置之間的連接關(guān)系。
圖34表示實(shí)施例7的光源的具體結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選實(shí)施方式 下面，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。本實(shí)施方式的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置通過使用濾頻器將僅具有頻率調(diào)制成分的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制成分和頻率調(diào)制成分。此時(shí)，頻率調(diào)制時(shí)的頻率變化被抑制。具體地，如下所述，通過設(shè)定濾頻器的參數(shù)，控制頻率調(diào)制成分，從而在與信號(hào)列的“1”相應(yīng)地存在光信號(hào)的區(qū)域中抑制頻率變化。由此，由于在輸出信號(hào)中實(shí)際上不存在頻率變化，能夠抑制因光纖的散頻特性帶來的影響，所以能實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制和遠(yuǎn)距離傳輸。
其透過函數(shù)下凸的濾波器可用作上述濾頻器。具體而言，可標(biāo)準(zhǔn)具濾波器用作上述濾頻器。此外，在頻率調(diào)制中，應(yīng)用MSK抑制因脈沖分散所導(dǎo)致的信號(hào)重合。并且，在對(duì)光信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制的光源中應(yīng)用DBR-LD，通過向活性層區(qū)域提供電流使其振蕩，并通過向DBR區(qū)域提供電流來調(diào)整振蕩波長。而且，通過向相位調(diào)整區(qū)域施加電壓來產(chǎn)生頻率調(diào)制信號(hào)，所以，在進(jìn)行電場(chǎng)調(diào)制時(shí)強(qiáng)度變化極小，從而能產(chǎn)生以頻率成分為主要成分的理想的頻率調(diào)制信號(hào)。
實(shí)施例1 在圖4中表示本發(fā)明的實(shí)施例1的光調(diào)制信號(hào)傳輸方式的構(gòu)成。光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101包括根據(jù)來自信號(hào)源的NRZ信號(hào)對(duì)光信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制的光源102，以及與該光源102的輸出連接并具有相位成分的濾頻器103。從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)在光纖104中傳播后，由接收裝置105接收。
在圖5中表示光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的濾頻器的輸入光信號(hào)和輸出光信號(hào)的強(qiáng)度成分，在圖6中表示頻率成分。在圖5及圖6中，一并表示了來自信號(hào)源的信號(hào)列“1”和“0”。各圖都是以虛線表示透過濾頻器103前的波形，以實(shí)線表示透過濾頻器103后的波形。在光源102中利用來自信號(hào)源的20Gbps的NRZ信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制所得到的光信號(hào)、即，濾頻器103的輸入光信號(hào)如圖5所示與信號(hào)列無關(guān)而具有一定的強(qiáng)度，并且如圖6所示具有與信號(hào)列相應(yīng)的頻率成分調(diào)制。設(shè)定輸入光信號(hào)，以使得與NRZ信號(hào)的“1”對(duì)應(yīng)的信號(hào)的頻率較之于與“0”對(duì)應(yīng)的頻率高出10GHz。如此，將傳輸比特率的半值設(shè)定為頻率調(diào)制的調(diào)制寬度值，這被稱為所謂MSK(Minimum Shift Keying最小頻移鍵控)。經(jīng)光纖傳播后相鄰脈沖間的相位差為π，能夠抑制光纖傳播的脈沖分散所導(dǎo)致的信號(hào)重合。
此外，如果將頻率調(diào)制的調(diào)制寬度值設(shè)定在光信號(hào)傳輸比特率的1/4至3/4之間，則信號(hào)列“1-0-1”中相鄰脈沖間的相位差符號(hào)相反，能夠抑制光纖傳播后的脈沖分散所導(dǎo)致的信號(hào)重合。另外，在圖6中，透過濾波器后的頻率的陡峭峰值全發(fā)生在與NRZ信號(hào)的“0”對(duì)應(yīng)的光信號(hào)中，而與NRZ信號(hào)的“1”所對(duì)應(yīng)的光信號(hào)的頻率變化并無關(guān)系。上述陡峭的峰值在信號(hào)列“1-0-1”的情況下尤其明顯地呈現(xiàn)，信號(hào)間的相位如上所述與“0”相應(yīng)地急劇變化為π。因此，能夠抑制光信號(hào)傳播中存在的波形變寬所導(dǎo)致的相鄰信號(hào)重合。
在圖7中表示實(shí)施例1的濾頻器的結(jié)構(gòu)。濾頻器103為在諧振器202a，202b的輸入輸出端二級(jí)串聯(lián)連接設(shè)置了反射鏡203a～203d的標(biāo)準(zhǔn)具濾波器201a，201b的結(jié)構(gòu)。濾頻器103的FSR(Free Spectral Range自由頻譜范圍)是100GHz。
在圖8中表示實(shí)施例1的濾頻器的透過光譜和相位。在透過峰值附近，除強(qiáng)度變化外，還產(chǎn)生相位變化。在圖9中表示頻率設(shè)定條件。將與NRZ信號(hào)的“1”對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)定為fGHz，將與NRZ信號(hào)的“0”對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)定為f-10GHz。將濾頻器的透過峰值設(shè)定為f+5GHz。即，與NRZ信號(hào)的“1”對(duì)應(yīng)的光信號(hào)的透過率比與NRZ信號(hào)的“0”對(duì)應(yīng)的光信號(hào)的透過率更高。因此，能產(chǎn)生與輸入的頻率調(diào)制信號(hào)對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)。
對(duì)上述設(shè)定的濾頻器103的輸出光信號(hào)的強(qiáng)度成分按圖5所示進(jìn)行轉(zhuǎn)換?？梢岳斫猓脼V頻器103依據(jù)NRZ的強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)對(duì)頻率調(diào)制信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。此外，按圖6所示進(jìn)行頻率成分轉(zhuǎn)換。雖然透過濾波器前的光信號(hào)具有與信號(hào)列同步的頻率成分，但透過濾波器后的光信號(hào)的頻率成分在0GHz附近的區(qū)域(以下稱為平直線性調(diào)頻(flat chirp)區(qū)域)被擴(kuò)寬。即，可知在信號(hào)列中“1”的情況下在頻率成分的0GHz附近沒有變化，僅在信號(hào)列中“0”的情況下產(chǎn)生大的頻率變化。因此，在與信號(hào)列中“1”相應(yīng)地存在光信號(hào)的區(qū)域中，由于頻率變化被抑制，所以實(shí)質(zhì)上沒有頻率變化，從而能抑制光纖散頻特性帶來的影響。
圖10A表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度，圖10B表示在光纖104中傳播50km后由光接收裝置105接收到的光信號(hào)的眼圖開啟度。光纖104的色散值是16.3ps/nm/km。即使經(jīng)過50km的光纖傳播也不會(huì)產(chǎn)生波形劣化，所以，與圖3所示的現(xiàn)有技術(shù)比較，改善的效果是顯而易見的。
(濾頻器) 接著，說明使用僅有頻率調(diào)制的信號(hào)和濾頻器就能對(duì)光調(diào)制信號(hào)的頻率變化進(jìn)行抑制的原理。按如下方式表示從光源102向?yàn)V頻器103的輸入光信號(hào)A(t)。ω0是中心頻率，t是時(shí)間參數(shù)，θ是調(diào)制所帶來的相位變化，A0是振幅。
A(t)＝A0exp(i(ω0t+θ(t)))(1) 頻率變化成分如下所示 用頻率的2次函數(shù)定義濾波器函數(shù)的振幅成分，用頻率的1次函數(shù)定義相位成分。
T(ω)＝Tr(ω)exp(iθ(ω))＝(a+bω+cω2)exp(i(d+eω)) (3) 此時(shí)，利用濾波器函數(shù)，對(duì)透過濾頻器后的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換，成為 A(ω)是輸入光信號(hào)的頻率成分。透過濾波器后的信號(hào)如下所示被分為振幅成分和相位成分。
由于頻率成分用相位的時(shí)間微分來表示，所以， 在上述公式中，含有濾頻器的振幅參數(shù)a、b、c及相位參數(shù)d、e。因此，通過濾波函數(shù)的設(shè)定，即，振幅成分和相位成分的設(shè)定，除了能產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制成分外，還能控制頻率調(diào)制成分。
如上所述，將與NRZ信號(hào)的“1”對(duì)應(yīng)的光信號(hào)的頻率設(shè)定在濾波器的透過峰值附近，將與NRZ信號(hào)的“0”對(duì)應(yīng)的光信號(hào)的頻率設(shè)定在相對(duì)于與“1”所對(duì)應(yīng)的光信號(hào)的頻率而言的低頻側(cè)。而且，依據(jù)式(10)設(shè)定振幅參數(shù)a、b、c及相位參數(shù)d、e使得Δωf在允許的頻率變化范圍內(nèi)即可。如果在全部時(shí)間域中Δωf一定、即Δωf的時(shí)間微分為0，就可在全部時(shí)間域中使頻率為一定頻率。
在原始的光信號(hào)中沒有強(qiáng)度調(diào)制成分的情況下，由于A0′(t)＝0，A0″(t)＝0，所以式(10)的頻率變化成分Δωf為 根據(jù)式(11)可知，濾頻器的振幅參數(shù)c與頻率控制有關(guān)。
當(dāng)振幅參數(shù)c＞0時(shí)，如圖9所示，濾波器的透過函數(shù)成為下凸的濾波器函數(shù)。參照?qǐng)D11，說明通過濾頻器對(duì)頻率變化成分進(jìn)行的抑制。透過濾頻器前的頻率調(diào)制成分Δω(t)表示圖6中虛線所示波形的信號(hào)列中“1”的位附近的狀態(tài)。用濾頻器對(duì)其附加頻率成分Δωf(t)，而成為透過濾頻器后的頻率調(diào)制成分Δω(t)+Δωf(t)。也就是說，可知如圖6中實(shí)線所示，與信號(hào)列中“1”相應(yīng)平直線性調(diào)頻區(qū)域變寬。此外，當(dāng)振幅參數(shù)c＞0時(shí)，濾波器的透過函數(shù)無分散補(bǔ)償功能，具體地，即使在延遲時(shí)間并不依賴頻率的情況下，也具有能夠抑制頻率變化成分的效果。
這樣，使僅具有頻率調(diào)制成分的信號(hào)通過其強(qiáng)度及相位參數(shù)已被調(diào)整的濾頻器，由此能夠產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)，并能夠控制和抑制信號(hào)中所含有的頻率調(diào)制成分。即，在與信號(hào)列中“1”相應(yīng)地存在光信號(hào)的區(qū)域中，擴(kuò)大平直線性調(diào)頻區(qū)域，抑制頻率變化，從而能使輸出光信號(hào)中實(shí)質(zhì)上不含頻率變化。
具體地，濾頻器103的反射鏡203a～203d的結(jié)構(gòu)為由Ta2O5構(gòu)成的高折射率層和由SiO2構(gòu)成的低折射率層交替在層疊。在此，設(shè)反射鏡203a～203d的反射率為0.7。被其夾持的諧振器202a、202b的厚度L由標(biāo)準(zhǔn)具的透過峰值在光頻率軸上的間隔決定，設(shè)定為下述公式(12)所示即可， L＝c/2/n/FSR(12) 在此，c是真空中的光速，n是諧振器的折射率。要使FSR＝100GHz，只要設(shè)L＝1mm即可。此時(shí)，關(guān)于實(shí)施例1的濾頻器的各參數(shù)，在其工作頻率附近，即，10GHz到0GHz之間，a＝0.566，b＝1.16×10-11s，c＝7.12×10-23s2，d＝-0.490π，e＝-1.54×10-11s。在其近似范圍中，由于c＞0，所以能夠?qū)崿F(xiàn)抑制頻率變化成分的效果。
在上述說明中，濾頻器103采用了透過型的標(biāo)準(zhǔn)具濾波器。但也可以使用反射型的標(biāo)準(zhǔn)具濾波器。此外，即使使用其它的濾波器也能獲得相同的效果。并且，雖然表示了2級(jí)連接濾波器的例子，但濾波器的數(shù)量也可以是1級(jí)或多級(jí)。
(濾頻器的其它實(shí)施例) [a.馬赫-策德爾干涉儀] 在圖12A和12B中表示使用馬赫-策德爾干涉儀濾波器的濾頻器的構(gòu)成。使用馬赫-策德爾干涉儀濾波器也能獲得本發(fā)明的效果。在圖12A所示的馬赫-策德爾干涉儀濾波器中，從光的入射方向起，依次設(shè)置有入射光波導(dǎo)701，2×2光耦合器702，為得到延遲時(shí)間τ而設(shè)置有光路長度差的2個(gè)光波導(dǎo)703a、703b，2×2光耦合器702以及輸出光波導(dǎo)705?？筛鶕?jù)光耦合器的耦合常數(shù)和延遲時(shí)間τ調(diào)整濾波器的透過特性。此外，可通過多級(jí)連接馬赫-策德爾干涉儀濾波器調(diào)整濾波器的透過斜率。
在圖12B中表示級(jí)聯(lián)連接兩級(jí)馬赫-策德爾干涉儀濾波器的濾頻器。關(guān)于馬赫-策德爾型濾波器的透過特性，濾波器的延遲時(shí)間并不依賴頻率，沒有分散補(bǔ)償?shù)墓δ?。但是，如果?yīng)用于實(shí)施例1的濾頻器中，能夠?qū)崿F(xiàn)抗色散性強(qiáng)的傳輸。
在圖13A和13B中表示應(yīng)用其中使用了馬赫-策德爾干涉儀濾波器的濾頻器103在光纖中傳播50km后的眼圖開啟度。表示在圖12B的構(gòu)成中將光耦合器的耦合常數(shù)設(shè)定為0.5并設(shè)定延遲時(shí)間τ使得FSR為40GHz時(shí)的模擬結(jié)果。向?yàn)V波器輸入的輸入信號(hào)是無強(qiáng)度調(diào)制的比特率為20Gbps的NRZ頻率調(diào)制信號(hào)。將與NRZ信號(hào)的“1”對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)定為fGHz，將對(duì)應(yīng)于NRZ信號(hào)的“0”的頻率設(shè)定為f-10GHz。將馬赫-策德爾干涉儀濾波器的透過峰值設(shè)定為f+6GHz。即，頻率調(diào)制振幅是10GHz。在透過濾波器后，在色散值為16.3ps/nm/km的光纖中傳輸了50km。
在圖13A中表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度，在圖13B中表示在光纖104中傳播50km后由光接收裝置105接收到的光信號(hào)的眼圖開啟度。可知即使在經(jīng)過50km的光纖傳播后，波形也不發(fā)生劣化。
[b.格型濾波器] 在圖14A～14C中表示其中使用了格型濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。使用格型濾波器(例如參照專利文獻(xiàn)1)也能獲得本發(fā)明的效果。圖14A所示的格型濾波器是2級(jí)連接的濾波器，從光的入射方向起，依次設(shè)置有入射光波導(dǎo)801，2×2光耦合器802，為得到延遲時(shí)間τ1而設(shè)置有光路長度差的2個(gè)光波導(dǎo)803a和803b，2×2光耦合器804，為得到延遲時(shí)間τ2而設(shè)置有光路長度差的2個(gè)光波導(dǎo)805a和805b，2×2光耦合器806以及輸出光波導(dǎo)807?？赏ㄟ^改變光耦合器的耦合常數(shù)和各級(jí)中的光路長度差來調(diào)整透過光譜特性。
關(guān)于光路長度差，既可以如圖14A所示，僅在一個(gè)光波導(dǎo)中設(shè)置延遲，也可以如圖14B所示，在各級(jí)置換其中設(shè)置有延遲的光波導(dǎo)。此外，像圖14C所示的格型濾波器820那樣，通過多級(jí)連接，能夠提高設(shè)計(jì)的自由度，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的抗色散性強(qiáng)的傳輸。
圖15A、15B表示應(yīng)用其中使用了格型濾波器的濾頻器103在光纖中傳播50km后的眼圖開啟度圖。表示了基于下述情況的模擬結(jié)果，即在圖14A的結(jié)構(gòu)中，光耦合器802、804、806的耦合常數(shù)分別為0.5、0.7、0.1，設(shè)定延遲時(shí)間τ1使得FSR為500GHz，設(shè)定延遲時(shí)間τ2使得FSR為50GHz。輸入濾波器的輸入信號(hào)是無強(qiáng)度調(diào)制的、比特率為20Gbps的NRZ頻率調(diào)制信號(hào)。將與NRZ信號(hào)的“1”對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)定為fGHz，將與NRZ信號(hào)的“0”對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)定為f-10GHz。將格型濾波器的透過峰值設(shè)定為f+30GHz。即，頻率調(diào)制振幅是10GHz。在透過濾波器后，在色散值為16.3ps/nm/km的光纖中傳輸了50km。
在圖15A中表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度，在圖15B中表示在光纖104中傳播50km后由光接收裝置105接收到的光信號(hào)的眼圖開啟度。可知在經(jīng)過50km的光纖傳播后，波形也未發(fā)生劣化。此外，格型濾波器具有色散補(bǔ)償功能。因此，可通過使光過濾器的透過頻帶的色散值與光纖的色散值相反來進(jìn)行色散補(bǔ)償，從而進(jìn)一步增強(qiáng)抗色散性。另外，不限于格型濾波器。諸如標(biāo)準(zhǔn)具濾波器、環(huán)形濾波器等，其色散依賴波長的濾波器均能獲得色散補(bǔ)償?shù)男Ч?br> [c.耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器] 在圖16A、16B中表示其中使用了耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器的濾頻器的結(jié)構(gòu)。使用耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器也能獲得本發(fā)明的效果。在圖16A所示的耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器中，從光的入射方向起，依次設(shè)置有反射鏡213a，諧振器212a，反射鏡213b，諧振器212b及反射鏡213c。可根據(jù)諧振器的長度和反射鏡的反射率調(diào)整濾波器的透過特性。圖16B表示的耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器是在2片反射鏡223a和223d之間設(shè)置了2片以上的反射鏡223b、223c的耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器。
在圖17A、17B中表示應(yīng)用其中使用了耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器的濾頻器103在光纖中傳播50km后的眼圖開啟度圖。是在圖16A的結(jié)構(gòu)中將反射鏡213a、213b、213c的反射率分別設(shè)定為0.75、0.1、0.75并調(diào)整諧振器長度使FSR為50GHz時(shí)的模擬結(jié)果。輸入至濾波器的輸入信號(hào)是無強(qiáng)度調(diào)制的、比特率20Gbps的NRZ頻率調(diào)制信號(hào)。將與NRZ信號(hào)的“1”對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)定為fGHz，將與NRZ信號(hào)的“0”對(duì)應(yīng)的頻率設(shè)定為f-10GHz。將耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器的透過峰值設(shè)定為f+9.5GHz。即，頻率調(diào)制振幅是10GHz。在透過濾波器后，在色散值為16.3ps/nm/km的光纖中傳輸了50km。
在圖17A中表示從光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101輸出的光信號(hào)的眼圖開啟度，在圖17B中表示在光纖104中傳播50km后由光接收裝置105接收到的光信號(hào)的眼圖開啟度?？芍词菇?jīng)過50km的光纖傳播后，波形也未發(fā)生劣化。
[d.環(huán)形諧振器濾波器] 在圖18A、18B中表示其中使用了環(huán)形諧振器濾波器的濾頻器的構(gòu)成。使用環(huán)形諧振器濾波器也能獲得本發(fā)明的效果。在圖18A所示的環(huán)形諧振器濾波器中，從光的入射方向起，依次設(shè)置有入射光波導(dǎo)422a，2×2光耦合器423a，環(huán)形諧振器421，2×2光耦合器423b，及輸出光波導(dǎo)422b?？赏ㄟ^改變光耦合器的耦合常數(shù)和環(huán)形諧振器的光路長度調(diào)制透過光譜特性。圖18B中表示的環(huán)形諧振器是級(jí)聯(lián)連接兩級(jí)環(huán)形諧振器濾波器的濾頻器。
將上述環(huán)形諧振器濾波器用于光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置101的濾頻器103，也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的抗色散性強(qiáng)的傳輸。
(光源) 在圖19A～19C中表示了實(shí)施例1的光源的構(gòu)成。圖19A所示的光源的結(jié)構(gòu)為波長選擇光反射器1001、相位調(diào)整區(qū)域1002、增益區(qū)域1003、光反射器1004依次連接在一起，相位調(diào)整區(qū)域和增益區(qū)域設(shè)置在前、后光反射器之間相位調(diào)整區(qū)域。光源102如前上述僅產(chǎn)生高速的頻率調(diào)制信號(hào)，而幾乎不存在強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)。增益區(qū)域1003是因光注入或電流注入而產(chǎn)生自然放出光和具有放大功能的區(qū)域。從此區(qū)域產(chǎn)生的自然放出光一面由增益區(qū)域1003放大，一面在前后的光反射器1001和1004之間往返。在光反射器1001和1004之間的諧振器的損耗和增益相互平衡且相位條件匹配的情況下，激光器進(jìn)行振蕩。當(dāng)光反射器1001和1004之間的諧振器的長度(諧振器全長)為L、有效折射率為neq、光波長為λ、光速為c、頻率為f時(shí)，相位匹配條件表示如下。
(13) 因此，振蕩頻率f0表示如下。
m整數(shù)(14) 在此，設(shè)所有諧振器的有效折射率是一定的。此時(shí)，通過利用波長選擇光反射器1001僅選擇所希望的一個(gè)縱模式，就能實(shí)現(xiàn)單模振蕩。另外，也可以將圖19A的波長選擇光反射器1001和光反射器1004互換。此外，如圖19B所示，也可以設(shè)前后的光反射器雙方為波長選擇光反射器1011和1014。
頻率調(diào)制操作的原理如下。相位調(diào)整區(qū)域1002是具有自由改變介質(zhì)折射率的功能的區(qū)域。當(dāng)相位調(diào)整區(qū)域1002的折射率變化時(shí)，相位匹配條件也變化，振蕩頻率也變化。設(shè)相位調(diào)整區(qū)域長度為Lp，相位調(diào)整區(qū)域1002的折射率變化量為Δneq。此時(shí)的振蕩頻率的變化量Δf0如下。
因此，通過對(duì)相位調(diào)整區(qū)域1002高速地進(jìn)行折射率調(diào)制，就能實(shí)現(xiàn)高速的頻率調(diào)制。為了實(shí)現(xiàn)高效率的頻率調(diào)制，增大折射率變化量Δneq/neq，和增大相位調(diào)整區(qū)域長度Lp相對(duì)于諧振器整體長度L的比率ΔLp/L是有效的。此外，作為另外的方法，通過調(diào)制波長選擇光反射器1001的反射峰值頻率，也能進(jìn)行頻率調(diào)制。對(duì)于振蕩頻率的調(diào)整，只要將波長選擇光反射器1001的反射峰值頻率調(diào)整為所希望的波長即可。此外，如圖19C所示，也可以在前后的反射鏡1021和1024之間設(shè)置多個(gè)相位調(diào)整區(qū)域1022、1025，在一個(gè)相位調(diào)整區(qū)域1022中進(jìn)行頻率調(diào)制，在另一個(gè)相位調(diào)整區(qū)域1025中進(jìn)行振蕩頻率的微調(diào)。
以下，使用公式簡單地說明有關(guān)本發(fā)明的高速工作的原理?？梢允褂帽嚷史匠淌奖硎炯す馄鞯墓ぷ?。
N是載流子濃度，S是光子密度，t是時(shí)間，I是電流，e是電荷，Va是活性層體積，G是增益，τs是光子壽命，Rsp是再耦合率。τp是諧振器內(nèi)的光子壽命，則如下式所示 在此，ξt是波導(dǎo)的光限制因子，La是活性層長度，Lp是相位調(diào)整區(qū)域長度，LDBR是反射鏡的有效長度，L是所有激光諧振器的有效長度，αa是活性層的傳播損耗，αp是相位調(diào)整區(qū)域的傳播損耗，αDBR是反射鏡區(qū)域的傳播損耗，R1，R2是前后的反射器的反射率。為了簡便起見，假設(shè)整個(gè)區(qū)域的有效折射率都相同。
此時(shí)，使用下式表示激光器的振蕩頻率。
在此，f0是無調(diào)制時(shí)的激光器的振蕩頻率，V是對(duì)相位調(diào)整區(qū)域?qū)拥氖┘与妷?，αLEF是活性層的線寬放大系數(shù)，g′是微分增益，βc是相位調(diào)制層線性調(diào)頻(chirp)參數(shù)。此式的第一項(xiàng)表示由于活性層內(nèi)的載流子濃度隨著調(diào)制而變化，隨之使諧振器內(nèi)的有效折射率變化，從而使得振蕩頻率變化的情況。第二項(xiàng)表示通過對(duì)相位調(diào)整區(qū)域施加電壓使相位調(diào)整區(qū)域的折射率變化，從而使振蕩頻率變化的情況。
如果考慮用電壓V調(diào)制相位調(diào)整區(qū)域，則振蕩頻率依據(jù)式(19)變化。在此，第二項(xiàng)雖然含有調(diào)制電壓的時(shí)間響應(yīng)dV/dt的項(xiàng)，但此項(xiàng)表示調(diào)制信號(hào)本身。因此，成為與調(diào)制電壓相應(yīng)的頻率響應(yīng)。在實(shí)際的元件中，雖然因元件的諧振器響應(yīng)，第二項(xiàng)的響應(yīng)劣化，但與第一項(xiàng)的載流子變化的效果比較，卻是極迅速的過程。
另一方面，第一項(xiàng)含有載流子的時(shí)間響應(yīng)項(xiàng)dN/dt。通常，由于載流子的響應(yīng)慢幾納秒，所以此項(xiàng)成為頻率響應(yīng)劣化的原因。但是，通過設(shè)此項(xiàng)為0，或設(shè)定為相對(duì)于第二項(xiàng)可忽略，第一項(xiàng)就對(duì)頻率響應(yīng)沒有影響，與第二項(xiàng)相對(duì)應(yīng)的高速的頻率調(diào)制成為可能。
以下更具體地說明頻率響應(yīng)特性。通過使用光濾波器轉(zhuǎn)換頻率調(diào)制振幅可獲得本實(shí)施方式中光輸出的強(qiáng)度調(diào)制。因此，頻率響應(yīng)特性能根據(jù)以調(diào)制頻率f對(duì)相位調(diào)整區(qū)域施加電壓振幅ΔV時(shí)的頻率調(diào)制寬度Δf，即關(guān)系式(20)的對(duì)調(diào)制頻率f的依賴性進(jìn)行評(píng)價(jià)。
M(f)/M(0)的頻率依賴性越小，越能獲得良好的調(diào)制響應(yīng)特性。通過將式16～19聯(lián)立進(jìn)行求解，就能獲得對(duì)電壓的小信號(hào)響應(yīng)，用下式表示 在此，fr是元件的馳豫振蕩頻率，Γ被稱為阻尼常數(shù)，分別定義如下 Γ＝ΓN+Γp(23) 其中， S0是穩(wěn)態(tài)的光子密度。此外，Γf是決定頻率響應(yīng)的常數(shù)，定義如下。
當(dāng)Γf接近0時(shí)，式21的值為1，元件的響應(yīng)與調(diào)制頻率無關(guān)，是一定的，可獲得高速的頻率響應(yīng)。此時(shí)，與直接調(diào)制方式比較，與元件的馳豫振蕩頻率無關(guān)是其優(yōu)越之處。
在圖20中表示頻率響應(yīng)特性。橫軸是調(diào)制頻率f，縱軸所示為以分貝表示的符合式21的頻率響應(yīng)。此外，為了進(jìn)行與現(xiàn)有技術(shù)的比較，同時(shí)表示直接調(diào)制方式的情形。直接調(diào)制時(shí)的頻率響應(yīng)特性用相對(duì)于電流調(diào)制振幅ΔI的光子密度的變化量ΔS定義，即 在此情況下，通過使用式16、17，導(dǎo)出通常已知的以下的關(guān)系式 在圖20中，設(shè)fr為10GHz，Γ/2π為10GHz，ΓN/2π為5GHz。在直接調(diào)制的情況下，在馳豫振蕩頻率fr的10GHz附近出現(xiàn)峰值，在比此更高的頻率下頻率響應(yīng)急劇惡化。另一方面，在相位區(qū)域調(diào)制的情況下，雖然存在頻率響應(yīng)惡化的峰值，但相對(duì)于高頻區(qū)域具有平坦的頻率響應(yīng)特性。因此，通過抑制此峰值頻率的惡化，就能實(shí)現(xiàn)高速的調(diào)制操作。具體地，通過使Γf接近于0，就能實(shí)現(xiàn)不依賴于馳豫振蕩頻率的頻率響應(yīng)。由此，可以根據(jù)式28，采取以下的方法。(1)伴隨電壓施加，使吸收損耗的增大接近0，即，使

接近0。(2)隨著載流子密度增大，使活性層的折射率變化即

接近于0，即活性層的線寬放大系數(shù)αLEF接近于0。作為目標(biāo)，式21的值在所希望的調(diào)制頻率范圍內(nèi)收斂在3dB以內(nèi)。理想的情況下，通過使Γf為0，有可能完全不依賴于馳豫振動(dòng)的頻率響應(yīng)。
在此，表示了上述(1)、即，使電壓施加所引起的吸收損耗為0的實(shí)施例。在本實(shí)施例中，在電壓調(diào)制時(shí)吸收損耗變化的原因主要列舉兩點(diǎn)。一是相位調(diào)整區(qū)域中的電壓施加所引起的吸收損耗αp的變化，另一點(diǎn)是根據(jù)反射鏡的反射率R1、R2的波長依賴性的變化。因此，根據(jù)式18，調(diào)制時(shí)的光子壽命的倒數(shù)的變化量表示為 通過將此值保持在一定值，就能將整體的諧振器損耗保持一定，并能在將光輸出保持一定的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高速的頻率調(diào)制。
(光源的具體例) 在圖21中表示了實(shí)施例1的光源的具體的結(jié)構(gòu)。光源102是分布布喇格反射型激光器(DBR-LD)，包括向著光的出射方向設(shè)置的分布布喇格反射鏡(DBR)區(qū)域301、相位調(diào)整區(qū)域302和活性層區(qū)域303。光源102的垂直方向的結(jié)構(gòu)為在n型覆層304上層疊DBR區(qū)域301及相位調(diào)整區(qū)域302的波導(dǎo)層305，和活性層區(qū)域306的量子阱層306。在DBR區(qū)域301的波導(dǎo)層中，設(shè)置衍射光柵307。在這些層之上層疊p型覆層308，接觸層309及p側(cè)電極311。此外，在n型覆層304之下設(shè)置n側(cè)電極310。
在相位調(diào)整區(qū)域302連接有相位調(diào)整電壓控制裝置312，在DBR區(qū)域301連接有振蕩波長控制電流裝置313，在活性層區(qū)域303連接有活性層電流控制裝置314。通過對(duì)活性層區(qū)域303注入電流，因活性層區(qū)域303的出射側(cè)端面和DBR區(qū)域301之間的反射而使自然放出光被反饋，當(dāng)超過閾值時(shí)進(jìn)行振蕩。通過波長選擇型濾波區(qū)域即DBR區(qū)域301的振蕩波長控制電流可以調(diào)整振蕩波長。
在圖22A和22B中表示實(shí)施例1的光源的諧振器特性。橫軸表示DBR區(qū)域301偏離布喇格波長的漂移，縱軸表示諧振器損耗。+標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)縱模式的點(diǎn)。如圖22A的○標(biāo)記所示，設(shè)定相位調(diào)整區(qū)域302的相位調(diào)整電壓和DBR區(qū)域301的振蕩波長控制電流，以使得振蕩模式在布喇格波長的中心附近。在相位調(diào)整區(qū)域302是體結(jié)構(gòu)的情況下，如果施加電壓，就會(huì)由于電光學(xué)效應(yīng)、主要是普克耳斯效應(yīng)和弗朗茲-凱爾迪什效應(yīng)而使得折射率變化。在相位調(diào)整區(qū)域302是量子阱層的情況下，如果施加電壓，主要會(huì)因普克耳斯效應(yīng)和QCSE效應(yīng)而使得折射率變化。此時(shí)，振蕩模式如圖22A的●標(biāo)記所示，相對(duì)于布喇格波長中心在長波長側(cè)即低頻率側(cè)變化。通過使相位調(diào)整電壓低的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于NRZ信號(hào)的“1”，使相位調(diào)整電壓施加時(shí)對(duì)應(yīng)NRZ信號(hào)的“0”，就能產(chǎn)生圖5所示的頻率調(diào)制信號(hào)。在能夠忽略由調(diào)制引起的波導(dǎo)損耗的變化的情況下，如圖22A所示，通過以布喇格波長為中心進(jìn)行頻率調(diào)制，就能抑制強(qiáng)度調(diào)制的產(chǎn)生。因此，如上所述，此時(shí)，激光器的響應(yīng)僅僅由諧振器內(nèi)的響應(yīng)即諧振器內(nèi)的光子壽命決定，超過馳豫振蕩頻率的10GHz以上的高速調(diào)制是可能的。
在圖22B中表示伴隨電場(chǎng)施加而產(chǎn)生波導(dǎo)損耗的變化時(shí)的另一操作條件。設(shè)定相位調(diào)整區(qū)域302的相位調(diào)整電壓和DBR區(qū)域301的振蕩波長控制電流，以使得在振蕩模式下相對(duì)于布喇格波長為短波長。在諧振器特性中，由于DBR反射光譜的波長依賴性，具體地，在施加電場(chǎng)時(shí)，使得相位調(diào)整區(qū)域302的波導(dǎo)損耗增大。如上所述，在調(diào)制時(shí)如果波導(dǎo)損耗變化，則因激光器的閾值增益變化，活性層內(nèi)的載流子密度變化，并且由于激光器輸出變化，產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制。此時(shí)，由于強(qiáng)度調(diào)制中的激光器的響應(yīng)被限制在馳豫振蕩頻率，所以調(diào)制速度被限制在10GHz左右。另一方面，如果按上述的驅(qū)動(dòng)條件，將諧振器光譜的波長依賴性設(shè)定為低電壓時(shí)的損耗比高電壓時(shí)的損耗更高的狀態(tài)，則電場(chǎng)調(diào)制時(shí)的諧振器內(nèi)的閾值增益不變化。即，在此結(jié)構(gòu)中，由于在電場(chǎng)調(diào)制時(shí)沒有產(chǎn)生強(qiáng)度變化，所以能僅產(chǎn)生頻率調(diào)制成分。因此，如上所述，激光器的響應(yīng)僅僅由諧振器內(nèi)的響應(yīng)即諧振器內(nèi)的光子壽命來決定，因此就能夠進(jìn)行超過馳豫振蕩頻率的10GHz以上的高速調(diào)制。
實(shí)施例2 在圖23中表示了實(shí)施例2的光源的具體的結(jié)構(gòu)。光源102是分布布喇格反射型激光器，向著光的出射方向設(shè)置有DBR區(qū)域301a、相位調(diào)整區(qū)域302、活性層區(qū)域303和DBR區(qū)域301b。即使是在活性層和相位調(diào)整區(qū)域的兩側(cè)具有DBR區(qū)域的結(jié)構(gòu)，也能獲得同樣的效果。
另外，在實(shí)施例1及2中，DBR區(qū)域301a，301b中的電壓驅(qū)動(dòng)也能實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)整。利用振蕩波長控制電壓裝置313a，313b對(duì)DBR區(qū)域301a，301b進(jìn)行電壓驅(qū)動(dòng)，也能獲得同樣的效果。
實(shí)施例3 在圖24中表示了實(shí)施例3的光源的具體的結(jié)構(gòu)。光源102向著光的出射方向具備耦合環(huán)形濾波器區(qū)域401、相位調(diào)整區(qū)域302、活性層區(qū)域303。與實(shí)施例1相同，活性層區(qū)域303由多重量子阱層形成，相位調(diào)整區(qū)域302由塊或量子阱波導(dǎo)層形成。
耦合環(huán)形濾波器區(qū)域401包括具有能夠使FSR為600GHz的環(huán)徑的環(huán)形諧振器411a和具有能夠使FSR為700GHz的環(huán)徑的環(huán)形諧振器411b。相位調(diào)整區(qū)域302和環(huán)形諧振器411a通過波導(dǎo)412a，由耦合常數(shù)0.5的2×2合分波器413a耦合。環(huán)形諧振器411a和環(huán)形諧振器411b通過波導(dǎo)412b，由耦合常數(shù)0.5的2×2合分波器413b，413c進(jìn)行耦合。而且，環(huán)形諧振器411b通過耦合常數(shù)0.5的2×2合分波器413d與波導(dǎo)412c耦合。此外，在環(huán)形諧振器411a和環(huán)形諧振器411b上分別連接著振蕩波長控制電流裝置313a、313b。
單一環(huán)形諧振器由于具有周期性的透過光譜，所以通過重合的全部透過光譜變?yōu)?200GHz。由于成為在增益頻帶具有比較寬的FSR的透過光譜，所以可選擇單一的振蕩模式。因此，與實(shí)施例1相同，從活性層電流控制裝置314向活性層區(qū)域303注入電流進(jìn)行激光器振蕩，通過來自振蕩波長控制電流裝置313a，313b的電流注入控制振蕩波長。并且，通過相位調(diào)整區(qū)域312中的電場(chǎng)控制，就能進(jìn)行高速的頻率調(diào)制，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。另外，即使通過環(huán)形諧振器中的電壓驅(qū)動(dòng)也能實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)整。
實(shí)施例4 在圖25中表示了實(shí)施例4的光源的具體的結(jié)構(gòu)。光源102包括向著光的出射方向設(shè)置的梯形濾波器區(qū)域501、相位調(diào)整區(qū)域302和活性層區(qū)域303。與實(shí)施例1相同，活性層區(qū)域303由多重量子阱層形成，相位調(diào)整區(qū)域302由塊或量子阱波導(dǎo)層形成。
梯形濾波器區(qū)域501的具有不同光路長的多個(gè)波導(dǎo)511的兩端分別梯形地連接到兩個(gè)波導(dǎo)上，相鄰的波導(dǎo)分別具有光路差。由于此光路差而產(chǎn)生干涉，通過各波導(dǎo)的透過光譜的組合，就能獲得具有波長選擇性的透過光譜。在梯子的上、下行方向的波導(dǎo)中設(shè)置電極512，在上、下行方向的每一個(gè)電極上分別連接振蕩波長控制電流裝置313a，313b。通過對(duì)此電極注入電流，就能控制振蕩波長。
與實(shí)施例1相同，從活性層電流控制裝置314向活性層區(qū)域303注入電流進(jìn)行激光器振蕩，通過來自振蕩波長控制電流裝置313a，313b的電流注入控制振蕩波長。并且，通過相位調(diào)整區(qū)域312中的電場(chǎng)控制，就能進(jìn)行高速的頻率調(diào)制，并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。另外，即使通過梯形濾波器中的電壓驅(qū)動(dòng)也能實(shí)現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)整。
實(shí)施例5 (多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置) 在圖26A和26B中表示本發(fā)明的實(shí)施例5的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)。說明將本實(shí)施方式應(yīng)用于多波長光源的情形。圖26A所示的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置601包括輸出不同的中心波長的光信號(hào)的光源602-1～602-n，將來自光源602的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行合波而輸出波分復(fù)用信號(hào)的合波器603，放大波分復(fù)用信號(hào)的半導(dǎo)體光放大器(SOA)604，和濾頻器605。合波器603可以使用陣列波導(dǎo)型(AWG)合分波器，多模式干涉型(MMI)合分波器。
現(xiàn)有的多波長光源使用EA-DFB-LD作為光源602。因此，如上所述，在光信號(hào)上升、下降時(shí)引起光信號(hào)的頻率變化，遠(yuǎn)距離傳輸有困難。此外，由于在由SOA64放大的波分復(fù)用信號(hào)中含有強(qiáng)度調(diào)制成分，所以會(huì)產(chǎn)生碼型效應(yīng)(pattern effect)，在光纖傳播時(shí)產(chǎn)生光信號(hào)的劣化。
因此，使用實(shí)施例1～4所示的光源102作為光源602，連接濾頻器605，通過抑制頻率變化，就能實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制且遠(yuǎn)距離傳輸。此外，由于在從光源602輸出的光信號(hào)中未含有強(qiáng)度調(diào)制成分，所以也不產(chǎn)生SOA604中的圖案效應(yīng)，因此能更有效地放大波分復(fù)用信號(hào)。
濾頻器605能按波分復(fù)用信號(hào)的波長設(shè)置單個(gè)的濾波器。此外，在來自多個(gè)光源601的光信號(hào)的中心頻率的頻率間隔一定的情況下，可使濾頻器為一個(gè)。設(shè)定此濾頻器，以使透過峰值的頻率間隔是周期性的，光信號(hào)的頻率間隔的值為透過峰值的頻率間隔的整數(shù)倍。例如，當(dāng)光信號(hào)的中心頻率的頻率間隔為100GHz時(shí)，可以使用FSR為50GHz或100GHz等的濾波器。此時(shí)，由于相對(duì)于各個(gè)波長，在濾波器的透過光譜中可使用相同的斜率，所以能進(jìn)行均勻的頻率控制。作為這樣的濾波器，可使用環(huán)形濾波器、馬赫-策德爾濾波器、標(biāo)準(zhǔn)具濾波器、耦合腔標(biāo)準(zhǔn)具濾波器、點(diǎn)陣濾波器、AWG等。此外，即使在光信號(hào)的頻率間隔是不等間隔的情況下，如果使濾波器的頻率間隔與光信號(hào)的頻率間隔重合，用一個(gè)濾波器就能獲得效果。
圖26B所示的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置601包括輸出不同的中心波長的光信號(hào)的光源602-1～602-n，將來自各個(gè)光源的光進(jìn)行放大的半導(dǎo)體光放大器(SOA)604-1～604-n，將來自半導(dǎo)體放大器604的多個(gè)光信號(hào)進(jìn)行合波以輸出波分復(fù)用信號(hào)的合波器603，和濾頻器605。光源602、合波器603和濾頻器605可以使用圖26A所示的結(jié)構(gòu)。在圖26B所示的結(jié)構(gòu)的情況下，通過調(diào)整各SOA的驅(qū)動(dòng)電流，就能在增大各頻道的光輸出的同時(shí)，進(jìn)行輸出光的均勻化。
在此結(jié)構(gòu)中，由于從光源602輸出的光信號(hào)不含有強(qiáng)度調(diào)制成分，所以也不產(chǎn)生SOA604-1～604-n中的圖案效應(yīng)。因此能更有效地產(chǎn)生高速調(diào)制且高輸出的波分復(fù)用信號(hào)，并且由于通過使用濾頻器605，在產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制的同時(shí)抑制頻率變化，所以能實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制和遠(yuǎn)距離傳輸。
(多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的具體例) 在圖27中表示實(shí)施例5的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置的具體結(jié)構(gòu)。表示圖26A所示的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置601的具體的結(jié)構(gòu)。輸出不同的中心波長的光信號(hào)的光源602-1～602-4由DBR-LD構(gòu)成。各個(gè)光源的振蕩頻率間隔是200GHz。各光源通過S字型波導(dǎo)606-1～606-4與合波器603連接。合波器603由MMI耦合器構(gòu)成。合波器603的輸出通過輸出波導(dǎo)607連接到半導(dǎo)體光放大器(SOA)604。
在圖28中表示光源的結(jié)構(gòu)。是沿圖27所示的點(diǎn)線XXVII的垂直方向的剖面圖。光源602-3由在面向光的出射方向的長度為400μm的后級(jí)DBR區(qū)域301a、長度為100μm的相位調(diào)整區(qū)域302、長度為100μm的活性層區(qū)域303、長度為200μm的前級(jí)DBR區(qū)域301b、長度為1000μm的S字型波導(dǎo)606-3、寬度為20μm、長度為200μm的4×1MMI區(qū)域603、輸出波導(dǎo)607和長度為400μm的SOA區(qū)域604構(gòu)成。S字型波導(dǎo)及輸出波導(dǎo)607是寬2.5μm的脊形結(jié)構(gòu)。
DBR區(qū)域301a，301b、相位調(diào)整區(qū)域302、S字型波導(dǎo)606-3、MMI區(qū)域603以及輸出波導(dǎo)607中的垂直方向的結(jié)構(gòu)為，在摻雜量1×1018cm-3的n型涂層304上由帶隙波長為1.3μm、厚度為300nm的體InGaAsP的波導(dǎo)層305構(gòu)成?；钚詫訁^(qū)域303及SOA區(qū)域604中的垂直方向的結(jié)構(gòu)，在n型覆層304之上，由遷移波長為1.55μm的、上方和下方具有光載流子分離限制層的8層InGaAsP量子阱層構(gòu)成。在DBR區(qū)域301a、301b的波導(dǎo)層中設(shè)置耦合常數(shù)為40cm-1的衍射光柵307。在這些層之上，層疊摻雜量為1×1018cm-3、厚度為1μm的p型InP覆層308，厚度為0.5μm的InGaAsP接觸層309及p側(cè)電極311。此外，在n型覆層304之下設(shè)置n側(cè)電極310。
在相位控制區(qū)域302中連接有相位調(diào)整電壓控制裝置312，在DBR區(qū)域301a，301b中連接有振蕩波長控制電流裝置313a，313b，在活性層區(qū)域303中連接有活性層電流控制裝置314，在SOA區(qū)域中連接有SOA電流控制裝置316。
在圖29中表示實(shí)施例5的光源和控制裝置的連接。關(guān)于每一個(gè)光源602-1～602-4，在相位控制區(qū)域302通過p側(cè)電極311連接著相位調(diào)整電壓控制裝置312-1～312-4。同樣地，在DBR區(qū)域301a，301b連接著振蕩波長控制電流裝置313a-1～313a-4、313b-1～313b-4，在活性層區(qū)域303連接著活性層電流控制裝置314-1～314-4，在SOA區(qū)域連接著SOA電流控制裝置316。
在圖30A中表示實(shí)施例5的光源的調(diào)制時(shí)的振蕩頻譜。一旦從活性層電流控制裝置314-1～314-4進(jìn)行電流注入，光源602-1～602-4就按照各衍射光柵的布喇格波長，以大致200GHz的間隔進(jìn)行振蕩。并且，利用振蕩波長控制電流裝置313a-1～313a-4、313b-1～313b-4，通過使電流流到DBR區(qū)域301a，301b來調(diào)整振蕩波長，就能正確地設(shè)定為200GHz間隔。
從相位調(diào)整電壓控制裝置312-1～312-4對(duì)各頻道施加頻率調(diào)制振幅10GHz、20Gbps的調(diào)制。通過使此信號(hào)通過中心頻率的頻率間隔為200GHz這樣的濾頻器，來產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)。具體地，例如可使用實(shí)施例1所示的FSR間隔100GHz的標(biāo)準(zhǔn)具濾波器。
在圖30B中表示濾頻器的透過光譜。如此，通過對(duì)所有的頻道使用同樣的斜率，就能一次對(duì)所有頻道產(chǎn)生強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)。如實(shí)施例1所示，通過抑制頻率變化成分，就能在多個(gè)頻道同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速和遠(yuǎn)距離的傳輸。
實(shí)施例6 在圖31中表示實(shí)施例6的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置具體的結(jié)構(gòu)。表示了圖26B所示的多波長光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置601的具體的結(jié)構(gòu)。輸出不同的中心波長的光信號(hào)的光源602-1～602-4由DBR-LD構(gòu)成。各個(gè)光源的振蕩頻率間隔是200GHz。各光源通過半導(dǎo)體光放大器(SOA)604-1～604-4及S字型波導(dǎo)606-1～606-4與合波器603連接。合波器603由MMI耦合器構(gòu)成。合波器603的輸出連接到輸出波導(dǎo)607。
在圖32中表示光源的結(jié)構(gòu)。是沿圖31所示的點(diǎn)線XXXI的垂直方向的剖面圖。光源602-3由在面向光的出射方向上的長度為400μm的后級(jí)DBR區(qū)域301a、長度為100μm的相位調(diào)整區(qū)域302、長度為100μm的活性層區(qū)域303、長度為200μm的前級(jí)DBR區(qū)域301b、長度為400μm的SOA區(qū)域604-3、長度為1000μm的S字型波導(dǎo)606-3、寬度為20μm，長度為200μm的4×1MMI區(qū)域603以及輸出波導(dǎo)607構(gòu)成。S字型波導(dǎo)及輸出波導(dǎo)是寬2.5μm的脊形結(jié)構(gòu)。
DBR區(qū)域301a，301b，相位調(diào)整區(qū)域302、S字型波導(dǎo)606-3、MMI區(qū)域603以及輸出波導(dǎo)607中的垂直方向的結(jié)構(gòu)為，在摻雜量為1×1018cm-3的n型覆層304上由帶隙波長1.3μm、厚度300nm的塊InGaAsP的波導(dǎo)層305構(gòu)成?；钚詫訁^(qū)域303及SOA區(qū)域604中的垂直方向的結(jié)構(gòu)為，在n型覆層304之上，由遷移波長1.55μm的、上方和下方具有光載流子分離限制層的8層InGaAsP量子阱層構(gòu)成。在DBR區(qū)域301a，301b的波導(dǎo)層中設(shè)置耦合常數(shù)40cm-1的衍射光柵307。在這些層之上，層疊摻雜量為1×1018cm-3、厚度為1μm的p型InP覆層308，厚度為0.5μm的InGaAsP接觸層309及p側(cè)電極311。此外，在n型覆層304之下設(shè)置n側(cè)電極310。
在相位控制區(qū)域302中連接有相位調(diào)整電壓控制裝置312，在DBR區(qū)域301a，301b中連接有振蕩波長控制電流裝置313a，313b，在活性層區(qū)域303中連接有活性層電流控制裝置314，在SOA區(qū)域中連接有SOA電流控制裝置316。
在圖33中表示實(shí)施例6的光源和控制裝置的連接。關(guān)于光源602-1～602-4的每一個(gè)，在相位控制區(qū)域302通過p側(cè)電極311連接著相位調(diào)整電壓控制裝置312-1～312-4。同樣地，在DBR區(qū)域301a，301b連接著振蕩波長控制電流裝置313a-1～313a-4、313b-1～313b-4，在活性層區(qū)域303連接著活性層電流控制裝置314-1～314-4，在SOA區(qū)域連接著SOA電流控制裝置316-1～316-4。
與實(shí)施例5不同，在光源602-1～602-4上分別連接著SOA604-1～604-4，對(duì)于各SOA連接有SOA電流控制裝置316-1～316-4。使用此光源，與圖30所示的實(shí)施例5同樣地進(jìn)行頻率調(diào)制工作，通過使用濾頻器，就能在多個(gè)頻道同時(shí)實(shí)現(xiàn)高速和遠(yuǎn)距離的傳輸。
實(shí)施例7 實(shí)施例5上述的SOA不僅能用于多波長光源，還能用于實(shí)施例1～4的光源102。通過在光源102和濾頻器103之間插入SOA就能實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制和遠(yuǎn)距離傳輸。
圖34表示實(shí)施例7的光源的具體的結(jié)構(gòu)。光源102在圖23所示實(shí)施例2相關(guān)的光源上追加了SOA。即，光源102是分布布喇格反射型激光器，包括向著光的出射方向設(shè)置的DBR區(qū)域301a、相位調(diào)整區(qū)域302、活性層區(qū)域303、DBR區(qū)域301b、和半導(dǎo)體光放大器(SOA)區(qū)域315。在SOA區(qū)域315連接著SOA電流控制裝置316。在半導(dǎo)體光放大器側(cè)的端面上施加了防反射膜。
利用來自活性層電流控制裝置314的電流注入，在DBR區(qū)域301a和301b之間進(jìn)行激光器振蕩，利用相位調(diào)整區(qū)域302的相位調(diào)整電壓重疊頻率調(diào)制。頻率調(diào)制信號(hào)從輸出側(cè)DBR區(qū)域301b輸入到SOA區(qū)域315，由從SOA電流控制裝置316輸入到SOA區(qū)域的電流進(jìn)行放大。此時(shí)，由于輸出的光信號(hào)不含強(qiáng)度調(diào)制成分，所以不產(chǎn)生SOA區(qū)域的圖案效應(yīng)。因此，能更有效地放大光信號(hào)，并能實(shí)現(xiàn)大功率輸出。通過將濾頻器103連接到此光源，控制頻率變化，就能實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制和遠(yuǎn)距離傳輸。
實(shí)施例8 (其它實(shí)施例) 在實(shí)施例1～4中，雖然表示了標(biāo)準(zhǔn)具濾波器、馬赫-策德爾濾波器、格型濾波器、耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器、環(huán)形諧振器濾波器作為將光信號(hào)的頻率調(diào)制成分轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制及頻率調(diào)制成分的濾頻器，但毫無疑問，即使使用其它的纖維黑光柵、AWG等各種濾波器也能獲得同樣的效果。如上所述，不僅構(gòu)成透過型的濾波器，還可以構(gòu)成反射型的反射鏡。
此外，毫無疑問，作為在光源中的波長選擇型濾波器區(qū)域使用的結(jié)構(gòu)，如果透過特性、反射特性中具有波長選擇性的話，就能使用。
在實(shí)施例1～4中，將對(duì)應(yīng)于NRZ信號(hào)的“1”的信號(hào)的頻率設(shè)定為比對(duì)應(yīng)“0”的頻率高的頻率。相反，也能將對(duì)應(yīng)于“1”的信號(hào)的頻率設(shè)定為比對(duì)應(yīng)“0”的頻率低的頻率。此時(shí)，圖9所示的頻率設(shè)定條件，以對(duì)應(yīng)于“0”的光信號(hào)的頻率為透過峰值，將對(duì)應(yīng)于“1”的光信號(hào)的頻率設(shè)定在高頻側(cè)。
在實(shí)施例1～4中，雖然僅記述了無光信號(hào)的強(qiáng)度調(diào)制成分的情形，但即使在存在強(qiáng)度調(diào)制成分的情況下，盡管在高速調(diào)制方面劣化，也能進(jìn)行頻率控制，獲得與本實(shí)施方式相同的效果。此外，雖然本實(shí)施方式中來自信號(hào)源的信號(hào)為NRZ信號(hào)，但即使使用諸如RZ信號(hào)等其它的信號(hào)也能獲得同樣的效果。
如以上所說明的，根據(jù)本實(shí)施方式，由于通過使用濾頻器將僅具有頻率調(diào)制成分的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制成分和頻率調(diào)制成分，抑制頻率調(diào)制時(shí)的頻率變化，所以能夠進(jìn)行高速調(diào)制和遠(yuǎn)距離傳輸。
權(quán)利要求
1、光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，將來自信號(hào)源的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并將該光信號(hào)輸出到具有散頻特性的傳輸介質(zhì)，其特征在于，包括
光源，根據(jù)來自所述信號(hào)源的信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制從而產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)；以及
濾頻器，將所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)的頻率調(diào)制成分轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制成分和頻率調(diào)制成分。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
還包括半導(dǎo)體光放大器，該半導(dǎo)體光放大器將來自所述光源的所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)放大后輸出到所述濾頻器。
3、光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，將來自多個(gè)信號(hào)源的信號(hào)轉(zhuǎn)換成波分復(fù)用光信號(hào)并將該波分復(fù)用光信號(hào)輸出到具有散頻特性的傳輸介質(zhì)，其特征在于，包括
多個(gè)光源，分別根據(jù)來自所述多個(gè)信號(hào)源的信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制來產(chǎn)生不同中心波長的經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)；
合波器，對(duì)來自所述多個(gè)光源的所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)進(jìn)行合波來輸出波分復(fù)用光信號(hào)；以及
濾頻器，將所述波分復(fù)用光信號(hào)中所包含的所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)的頻率調(diào)制成分轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制成分和頻率調(diào)制成分。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括
半導(dǎo)體光放大器，該半導(dǎo)體光放大器將來自所述合波器的所述波分復(fù)用光信號(hào)放大后輸出到所述濾頻器。
5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括
多個(gè)半導(dǎo)體光放大器，該多個(gè)半導(dǎo)體光放大器被插入到所述多個(gè)光源的每一個(gè)和所述合波器之間，將所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)放大后輸出到所述合波器。
6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
來自所述多個(gè)光源的所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)的中心頻率的頻率間隔是一定的，
所述濾頻器的透過峰值的頻率間隔具有周期性；
設(shè)定所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)的頻率間隔的值使其為所述透過峰值的頻率間隔的整數(shù)倍。
7、根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述光源是含波長選擇型濾波器區(qū)域、相位調(diào)整區(qū)域和活性層區(qū)域的激光器，通過向所述相位調(diào)整區(qū)域施加電壓進(jìn)行頻率調(diào)制。
8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述波長選擇型濾波器區(qū)域包括分布布喇格反射鏡。
9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述波長選擇型濾波器區(qū)域是由多個(gè)具有不同環(huán)徑的環(huán)形諧振器構(gòu)成的耦合環(huán)形濾波器。
10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述波長選擇型濾波器區(qū)域是梯形濾波器，在所述梯形濾波器中，光路長度不同的多個(gè)波導(dǎo)的兩端分別以梯形形狀連接兩個(gè)波導(dǎo)。
11、根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述光源的所述頻率調(diào)制的調(diào)制寬度值被設(shè)定為通過所述光信號(hào)進(jìn)行傳輸時(shí)的比特率的1/4至3/4。
12、根據(jù)權(quán)利要求1至11中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
通過調(diào)整所述濾頻器的振幅成分及相位成分的參數(shù)來抑制所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的光信號(hào)的頻率調(diào)制成分的變化。
13、根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述濾頻器包括標(biāo)準(zhǔn)具濾波器。
14、根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述濾頻器包括馬赫-策德爾干涉儀濾波器。
15、根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述濾頻器包括格型濾波器。
16、根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述濾頻器包括耦合腔諧振標(biāo)準(zhǔn)具濾波器。
17、根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置，其特征在于
所述濾頻器包括環(huán)形諧振器濾波器。
18、光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法，將來自信號(hào)源的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并將該光信號(hào)輸出到具有散頻特性的傳輸介質(zhì)，其特征在于
根據(jù)來自所述信號(hào)源的信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制從而產(chǎn)生經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)；
將所述經(jīng)調(diào)制的光信號(hào)的頻率調(diào)制成分轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制成分和頻率調(diào)制成分。
全文摘要
本發(fā)明提供一種其動(dòng)作速度不受激光器的馳豫振蕩頻率限制并能夠進(jìn)行高速調(diào)制和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓庹{(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置。所述光調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生裝置將來自信號(hào)源的信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)并將該光信號(hào)輸出給具有散頻特性的傳輸介質(zhì)，包括根據(jù)來自所述信號(hào)源的信號(hào)進(jìn)行頻率調(diào)制并產(chǎn)生僅具有頻率調(diào)制成分的光信號(hào)的光源(102)；以及將所述光信號(hào)的頻率調(diào)制成分轉(zhuǎn)換成強(qiáng)度調(diào)制成分和頻率調(diào)制成分的濾頻器(103)。
文檔編號(hào)H04B10/54GK101682166SQ200880020819
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者硴冢孝明, 松尾慎治, 瀨川徹, 鈴木博之 申請(qǐng)人:日本電信電話株式會(huì)社