JP2875537B2 - 周波数多重光通信用検波装置 - Google Patents

周波数多重光通信用検波装置

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JP2875537B2 JP63170954A JP17095488A JP2875537B2 JP 2875537 B2 JP2875537 B2 JP 2875537B2 JP 63170954 A JP63170954 A JP 63170954A JP 17095488 A JP17095488 A JP 17095488A JP 2875537 B2 JP2875537 B2 JP 2875537B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光通信用の検波装置に係り、特に周波数多重
光通信用として広い波長域をカバーし得る検波装置に関
する。
〔従来の技術〕
従来の周波数多重光通信の受信系での周波数分離は、
(1)従来の分光器の原理を利用する回折格子による空
間的な分離(昭和61年度電子通信学会総合全国大会1050
(予稿集4−221頁))、(2)方向性結合器の周波数
特性を利用した分離(昭和62年電子情報通信学会情報シ
ステム部門全国大会330(予稿集2−61頁))、(3)
単一モード発振している半導体レーザを干渉させる方法
(電子通信学会技術報告量子エレクトロニクスOQE78−1
39(1978年61頁))等が考えられていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は次のような問題があった。すなわち、
上記(1)及び(2)の従来技術は周波数分解能が悪
く、波長1.5μmの光に対し周波数分解能は27GHz以上
(波長分解能約2Å)程度であることから周波数密度を
高めることができないという問題があった。また、
(2)の方法では、周期的なフィルタリングの透過帯域
と遮域が同じであることから、特性の異なる分波器を複
数個必要とするという問題があった。(1)の方法では
機械的に回折格子の角度を変えるような構成の煩雑さ、
(2)では、1つの方向性結合器での損失が複数個にな
ると蓄積され、大きな損失を伴うという問題があった。
また(3)の従来技術は、上記の問題がないが、1つ
の発振光で広い波長域をカバーしなければならないた
め、大きな制御入力が必要であるという問題があった。
これを第2図を用いて説明する。送信側から周波数間隔
Δfの複数の周波数の光に信号が乗せられて送られる
(第2図(a))。これに対し、受信側では1つの周波
数f′の窓を有する(第2図(b))。これはコヒーレ
ント光通信では、単一モードの局部発振レーザになる。
この窓の周波数特性を変化させることにより、例えば、
第2図(c)のようにf′をf4に合わせ、f4の周波数の
光を受信したり、第2図(d)のようにf′をf7に合わ
せこの周波数の光を受信したりした。実際の装置として
は、温度を変化させ得る局部発振用レーザを用いたり、
特別な波長可変レーザを用いたりしていた。しかし、こ
のような装置は、周波数領域f1〜fnが広がった場合、受
信側の窓をこれに直接追従させることが困難となった。
本発明の目的は、高い周波数分解能を有し、広い波長
域をカバーし得る周波数多重光通信用検波装置を提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の周波数多重光通
信用検波装置は、複数の周波数の光を用いた送信光より
所望の周波数の光を検波する周波数選択手段を有する周
波数多重光通信用検波装置であって、この周波数選択手
段を、上記複数の送信光の周波数の間隔と異なる複数の
周波数の位置に透過特性を有する共振器とし、かつ、送
信光の周波数間隔をΔf、共振器の通過光の周波数間隔
とΔfの周波数差をδf、周波数多重度をmとすると
き、δfを (ここで、∇fは充分な消光比を得るためのカット周波
数幅である)なる条件を満たすようにし、さらに、共振
器が所望の周波数の光を選択するように制御する制御手
段を設けるようにしたものである。
また、上記目的を達成するために、本発明の周波数多
重光通信用検波装置は、複数の周波数の光を用いた送信
光より所望の周波数の光を検波する周波数選択手段を有
する周波数多重光通信用検波装置であって、この周波数
選択手段を、上記複数の送信光の周波数の間隔と異なる
間隔の複数の周波数の位置に発振特性を有するファブリ
ペロレーザとし、かつ、送信光の周波数間隔をΔf、フ
ァブリペロレーザの発振する光の周波数間隔とΔfの周
波数差をδf、周波数多重度をmとするとき、δfを (ここで、∇fは充分な消光比を得るためのカット周波
数幅である)なる条件を満たすようにし、さらに、レー
ザが所望の周波数の光を選択するように制御する制御手
段を設けるようにしたものである。
本発明に用いる共振器は、空間的に又は屈折率の変化
により共振器長が制御できるファブリペロエタン共振器
又は等価的な共振器長が制御できる共振器であることが
好ましい。
これらのファブリペロエタロン共振器又はファブリペ
ロレーザにおいて、周波数間隔差δfは、送信側周波数
間隔の最小間隔Δfminを多重された周波数の数mプラス
ト1で割った値より小さく、かつ、受信側の周波数特性
における透過値の半値全幅又は発振特性の半値全幅∇f
より広い値とすることが好ましい。この∇fは、カット
周波数幅で、∇f/2以上中心からずれると著しく特性が
悪くなる。すなわち Δfmin/(m+1)>δf>∇f/2 の式を満足することが好ましい。
〔作用〕
本発明の原理を第1図を用いて説明する。第1図
(a)に示すように送信側からΔfの周波数間隔を置い
た複数の周波数の光に信号が乗せられて送られる。これ
に対し、受信側ではこの周波数間隔よりわずかに広いΔ
f+δf(又は狭いΔf−δf)の周波数間隔をΔf′
を有する透過特性を有するファブリペロエタロン又は発
振特性を有するファブリペロレーザを用意する。この透
過率が高い又は発振する領域を窓と呼ぶ。ファブリペロ
エタロン共振器の窓の間隔は、エタロンを形成する2個
の反射板の間隔をl、反射板間の屈折率n、波長をλと
すると で与えられる。このとき周波数間隔差δfは、送信側周
波数間隔の最小間隔Δfminを多重された周波数の数mプ
ラス1で割った値より小さく、かつ、受信側の周波数特
性における透過値の半値全幅(窓の半値全幅)、又は発
振特性の半値全幅(窓の半値全幅)∇fより広い値とす
る。すなわち、 Δfmin/(m+1)δf∇f とする(第1図(b))。
このようにすると送信側から送られた複数の信号光に
対し例えば、f4の周波数の光に受信側のf4′の窓を合わ
せると、他の送信側の光に一致する受信側の窓がないた
め、受信信号光としてf4の周波数の光のみが得られる
(第1図(c))。さらに、上記の受信側の窓の周波数
特性を例えば、光学的にファブリペロエタロン共振間隔
を変えて3δfずらすと、今度は、f7の光が窓f7′と重
なり、受信信号光としてf7の光のみが得られる(第1図
(d))。
このようにすることにより、従来、f4→f7に受信信号
光を変えたいとき、3Δfの周波数変化を与える制御入
力が必要であったものが、本構成では3δfの変化を与
える信号入力で充分となる。上記の周波数構成ではΔf
の周波数変化を与える制御入力で、すべての周波域がカ
バーできる。
このファブリペロエタロンでは、窓の広さとして100M
Hz(7.5×10-4nm)程度まで狭めることが可能である。
本方式を用いれば、本来m×Δfの周波数域をカバー
する程受信側の窓を動かさなければならないものが、m
δfだけ動かせば充分である。特に、mが大きくなると
きこの方式の効果は顕著になる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第
3図(a)に第1の実施例を示す。5種の異なる周波数
の光が伝搬されてきた光ファイバ1からの各々の出射光
は、集束レンズ2を介して受光器4上に焦点を結ぶよう
に設定してある。集束レンズ2と受光器4の間に反射率
が98%のコーティングを施した反射板3−1と3−2及
び支柱3−3、圧電素子PZT3−4より成るファブリペロ
エタロン3を挿入する。5種の異なる伝搬光の波長は〜
1.54μmでその周波数間隔は12.6GHz(波長間隔で1
Å)である。これに対し、ファブリペロエタロン3の2
枚の反射板3−1、3−2の間隔は10.8mmに設定する。
これにより、ファブリペロエタロン3の持つ透過特性の
窓の周波数間隔が13.9GHz(波長間隔で1.1Å)となる。
このときの受信側の窓の半値全幅は〜100MHzである。PZ
Tの電圧に対する受光スペクトルを第3図(b)に示
す。周波数が12.6GHz離れているのであるが上記ファブ
リペロエタロンの設定では見かけ上1.26GHzの間隔に縮
められて見える。このため、上記構成では、12.6GHzに
対応するだけの窓を動かす必要はなくδf1.26GHz分だ
け、PZTの電圧を変えればチューニングできるのであ
る。例えば、f4の周波数の光の信号が入手したい場合、
第3図(b)のように3×1.26GHz分だけ、すなわち共
振器長を0.23μmだけ変えれば良い。本構成であれば波
長1.54μmの半分の0.77μmの制御を行なうための電圧
が印加できれば、すべての周波域をカバーできる。
次に第4図を用いて第2の実施例を説明する。第4
(a)に構成を示す。5種の異なる周波数の光が伝搬さ
れてきた光ファイバ1から各々の伝搬光は、集束レンズ
2を介して外部共振器半導体レーザ8に焦点が合わさ
れ、伝搬光は半導体レーザ8に結合する。外部共振器半
導体レーザ8の構成を第4図(b)に示す。構成部品は
無反射コーティング8−3を施した半導体レーザ8−1
とやはり無反射コーティング8−4を施した集束用グレ
イディドレンズ8−2と反射コーティングを施した反射
板8−5及び支持台8−6よりなる。この外部共振器半
導体レーザ8の共振器は半導体レーザ8−1のへき解面
8−0と反射板8−5により形成される。この共振器の
共振長は、第1の実施例と同じ光路長を持つように設定
した。この半導体レーザ8−1には直流バイアス電流が
直流電源7により加えられる。これにより、光が増幅さ
れる。伝搬光は半導体レーザのへき解面8−0に結合す
る。このとき、外部共振器半導体レーザ8のファブリペ
ロモードに対応する周波数の光のみが強く増幅されるわ
けであるが、特に結合した光の中のレーザのファブリペ
ロモードに一致した周波数の光は、モードロックをかけ
特に強く発光することにある。この現象は、周波数特性
の観点から見るならば、第1図に示した、受信信号光と
同じことになる。第4図の構成で周波数のチューニング
は、外部共振器半導体レーザ8内の半導体レーザ8−1
の温度をペルチェ素子6に注入する電流を制御回路5で
変え、半導体レーザ8−1内の屈折率を変えることによ
り、ファブリペロの共振周波数(増幅周波数)を変える
ことができる。そのときの受光器4で受けた受信信号を
第4図(c)に示す。実施例1と同様に、ペルチェ電流
を変えることにより、第4図(b)に矢印で示したδf
1.26GHzに対応する間隔で、チューニングがとれる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、周波数多重光通信における受信側の
周波数選択が、周波数多重度nに対し1/n以下の低い制
御入力で行なえるので制御装置の小型化、省エネルギ化
の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明するための説明図、第2図
は従来の方式を説明するための説明図、第3図は本発明
の第1の実施例の説明図、第4図は本発明の第2の実施
例の説明図である。 1……光ファイバ、2……集束レンズ 3……ファブリペロエタロン 4……受光器、5……制御回路 6……ペルチェ素子、7……直流電源 8……外部共振器半導体レーザ 3−1、3−2……反射板、3−3支柱 3−4……PZT、8−0……へき解面 8−1……半導体レーザ 8−2……外部共振器用グレイデッドレンズ 8−3、8−4……無反射コーティング 8−5……反射コーティング、8−6……支持台

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の周波数の光を用いた送信光より所望
    の周波数の光を検波する周波数選択手段を有する周波数
    多重光通信用検波装置において、 上記周波数選択手段は、上記複数の送信光の周波数の間
    隔と異なる間隔の複数の周波数の位置に透過特性を有す
    る共振器であって、 かつ、上記送信光の周波数間隔をΔf、上記共振器の通
    過光の周波数間隔とΔfの周波数差をδf、周波数多重
    度をmとするとき、δfは (ここで、∇fは充分な消光比を得るためのカット周波
    数幅である)なる条件を満たし、 さらに、上記共振器が所望の周波数の光を選択するよう
    に制御する制御手段を有することを特徴とする周波数多
    重光通信用検波装置。
  2. 【請求項2】上記共振器はファブリペロエタロン共振器
    である請求項1記載の周波数多重光通信用検波装置。
  3. 【請求項3】複数の周波数の光を用いた送信光より所望
    の周波数の光を検波する周波数選択手段を有する周波数
    多重光通信用検波装置において、 上記周波数選択手段は、上記複数の送信光の周波数の間
    隔と異なる間隔の複数の周波数の位置に発振特性を有す
    るファブリペロレーザであって、 かつ、上記送信光の周波数間隔をΔf、上記ファブリペ
    ロレーザの発振する光の周波数間隔とΔfの周波数差を
    δf、周波数多重度をmとするとき、δfは (ここで、∇fは充分な消光比を得るためのカット周波
    数幅である)なる条件を満たし、 さらに、上記レーザが所望の周波数の光を選択するよう
    に制御する制御手段を有することを特徴とする周波数多
    重光通信用検波装置。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110443A (en) * 1979-02-19 1980-08-25 Fujitsu Ltd Selection unit for optical signal
JPS5632785A (en) * 1979-08-25 1981-04-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Light amplifier

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