波長安定化性能の評価

図 5.9に光ヘテロダイン法で測定したレーザスペクトラムを示す．このとき，

5kHzのディザリングのみで，10Gbit/sデータ変調は行っていない．ディザリングに よる光周波数偏移量は400MHzであった．

AM除去機能ONおよびOFFについて，光波長に対するAWGの透過率と波長弁 別出力を波長制御回路のPSD出力で測定した．結果を図 5.10に示す．波長弁別出 力はAWGの伝達関数の微分値に相当する．下図において，AM除去機能がOFF の場合，波長弁別出力にオフセットが確認された．このオフセット量は，レーザで 生じたAM成分に相当する．したがって，従来の波長安定化手法の場合，信号波長 がAWGの中心波長になっても，波長弁別出力のオフセット値はゼロにならない．

よって，波長制御回路は誤った波長に誘導し，波長誤差を生じる．一方，本提案の AM除去法を適用した場合，図 5.10に示すようにオフセットを生じないため，制 御回路への受光パワーや光変調度に影響されず，正確かつ安定な制御が行われる．

図 5.9 光ヘテロダイン法による光スペクトラム観測結果 Optical frequency (200MHz/div)

Optical Power (5dB/div)

w/ dithering (~400MHz p-p)

w/o dithering LD output

1559.4nm

本実験では，5.2.2項に示したディザリングによるAM変調成分と周波数変調成 分の位相差φを測定した．その結果，約32°であり，cosφ =0.85 であった．この 結果は図 5.2に示したシミュレーション結果とよく一致している．また，波長制御 ループでロック可能な光周波数レンジ（キャプチャレンジ）を測定した結果，

±37GHzであった．キャプチャレンジはフリーラン状態から波長補足可能なレンジ

である．また，アンロック状態になるまで追従可能なロックレンジは–73GHz～

+69GHzであった．ロックレンジは，AWGの透過帯域に依存する．

レーザエージングによるI-L特性の劣化を模擬するため，代替手段としてレーザ に印加するディザリング振幅を変化させて，波長安定性を確認した．図 5.11は，

光変調度に対する中心周波数オフセット変化を測定したものである．AM除去機能

をON/OFFして波長変動を確認した．正規化した光変調度1は光変調度0.6％（実

測地）を示している．同図に示すとおり，AM除去機能がある場合，光変調度を変 化させても光周波数変動量は50MHz以内と安定であり，一方，AM除去機能がな い場合は，光変調度の変化に応じて光周波数が変動している．制御回路の受光パワ ーが変動した場合，光変調度が変動したのと同等の状態となる．すなわち，正規化 した光変調度が0.5になった場合，光入力が-3dBになったことと等価である．光入 力パワーの変動は，光コネクタの接続損失の変動によっても生じる．本実験結果は，

図 5.3のシミュレーション結果とよく一致している．

図 5.12に，レーザ波長のドリフトを長時間測定した結果を示す．光信号は，2²³-1

長のPRBSパターンで10Gbit/s変調され，AM除去機能が働いている．波長測定精

度は0.3pm (~37MHz)以下である．60時間において320MHz以下の波長ドリフトで

あり，優れた波長安定化を確認した．

図 5.10 AWGフィルタの伝達関数と位相検波出力 (a) AWGフィルタの伝達関数

(b) AMキャンセルによる位相検波出力

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 Optical frequency shift (GHz)

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

Detector output (a.u.)

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 0.0

0.5 1.0 1.5

Transfer function (linear)

with AM cancellation without AM cancellation

AWG port #11

BW: 0.21nm (a)

(b)

図 5.11 光変調度に対する中心周波数オフセット (10Gbit/s NRZ, PRBS2²³-1).

図 5.12 60時間測定における中心周波数ドリフト (10Gbit/s NRZ, PRBS2²³-1).

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6

Normalized modulation index changes -2

-1 0 1 2 3 4 5

Offset of center frequency (GHz)

without AM cancellation with AM cancellation

0 10 20 30 40 50 60

Time (hour) -1.0

-0.5 0.0 0.5 1.0

Center frequency drift (GHz)

320MHz p-p Light frequency: 192244.17GHz