JPH07103828A - 周波数可変特性評価装置 - Google Patents

周波数可変特性評価装置

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JPH07103828A
JPH07103828A JP26843193A JP26843193A JPH07103828A JP H07103828 A JPH07103828 A JP H07103828A JP 26843193 A JP26843193 A JP 26843193A JP 26843193 A JP26843193 A JP 26843193A JP H07103828 A JPH07103828 A JP H07103828A
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frequency
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optical
light
light source
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JP26843193A
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Minoru Maeda
稔 前田
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Ando Electric Co Ltd
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Ando Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周波数可変光源の可変特性評価において位相
連続周波数可変幅やその直線性、あるいは発振周波数の
変化方向を精度良く容易に測定できる周波数可変特性評
価装置を提供する。 【構成】 周波数可変光源1の光周波数を一方向に掃引
する周波数制御回路2と、周波数可変光源1からの光を
遅延自己ヘテロダイン検波するための光分岐器4A、遅
延ファイバ5と偏波面制御器7、周波数シフター6、受
光器8からなる遅延自己ヘテロダイン干渉計と、この検
波したビート周波数を測定する周波数分析器9とを備え
ている。ビート周波数の値から周波数変化率が、ビート
周波数と周波数シフター6のキャリア周波数から周波数
可変光源1の周波数の変化方向が、またビート周波数の
時間変化量の積分から位相連続周波数可変幅が、それぞ
れ判る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、周波数可変特性評価
装置についてのものであり、特に光コヒーレント通信や
光コヒーレント計測などの技術分野で使用する発振周波
数可変光源の周波数可変特性を評価する装置についての
ものである。
【0002】
【従来の技術】光コヒーレント通信や光コヒーレント計
測などの分野においては、発振周波数可変光源の開発が
行われており、位相連続の可能な周波数可変光源である
TTG(tunable twin guide)−LD、3電極DBR
(distributed bragg reflector)−LD、多電極DF
B(distributed feedback)−LD、外部共振器型LD
など)の報告がなされている。
【0003】周波数可変光源において、波長領域レベル
での広帯域周波数可変量は、光スペクトルアナライザや
光波長計で測定することができる。周波数領域での位相
連続周波数可変幅を測定する際には、マイケルソン干渉
計、エタロン素子を使用したファブリペロー干渉計、ま
たは偏波面保存ファイバを使用したファブリペロー干渉
計を使用しなければならない。
【0004】つぎに、マイケルソン干渉計を使用した従
来技術の構成を図4に示す。図4によれば、光源発振駆
動回路3により駆動される周波数可変光源1から光(直
線偏波光)をビームスプリッタ14並びに光路差Lを持
たせた反射器15A・15Bとから構成されるマイケル
ソン干渉計を介して受光器8に導き、受光器8において
その干渉波形を受光している。この場合、周波数制御回
路2によって周波数可変光源1の発振周波数を掃引し、
表示器13により干渉波形を測定していくと、周波数可
変光源1の発振周波数に跳び(モードホップ)が発生し
た際に不連続な干渉波形が得られる。そして、それまで
の連続な干渉波形の周期数から位相連続周波数可変幅を
求めることができる。
【0005】図5は偏波面保存ファイバを使用した従来
技術の構成を示したものである。この方法では、周波数
可変光源1からの直線偏波光を偏波面保存ファイバ16
(長さL、屈折率nx 、ny )に45度の偏波面で入射
するとともに、偏波面保存ファイバ16の出力側に偏光
素子(PBS)17を設け、偏光素子17において2つ
に分かれた偏光成分の出力を各受光器8A・8Bにおい
て受光する。周波数可変光源1の発振周波数を掃引する
と、表示器13において観察される干渉波形は、各直交
モード成分で次式のように示される。
【0006】 Ix,y =cosφx,y (φx,y =4πnx,y Lf/c) そしてこれら2つの出力位相方向から、発振周波数の変
化方向がわかる。また周波数可変幅は、上記のマイケル
ソン干渉計を用いた方法と同様に、周期数から求めるこ
とができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図4のマイ
ケルソン干渉計を用いた構成では、光路差Lによって干
渉波形の周期が決まるので、正確な光路差Lを知ってお
く必要がある。また干渉計の光路差によって得られる自
由スペクトル領域(FSR)と周波数可変光源のモード
間隔によっては、モードホップが発生しても、干渉波形
はほとんど変化しない条件もある。さらに、位相連続可
変での周波数変化率(直線性)は、干渉波形の各周期の
間隔から求めなければならないため、直線性の分解能が
悪いという問題がある。その他、発振周波数の変化方向
は、干渉波形のみを観測しても判らないため、光波長計
などの測定器が必要になるという問題もある。
【0008】一方、図5のファブリペロー干渉計を用い
た構成では、偏波面保存ファイバに直線偏波光を45度
傾けて光を入射しなければならない。また、偏波面保存
ファイバの長さLと周波数可変光源の発振周波数fとの
関係で、初めから位相がπ/2以上変化してしまって干
渉波形の位相方向が判らず、発振周波数の変化方向が判
らなくなる場合があるという問題がある。
【0009】この発明は、周波数可変光源における位相
連続周波数可変幅とその変化率(直線性)を精度良く測
定でき、また周波数可変方向を容易に識別することが可
能な周波数特性可変評価装置を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明は、被測定物である周波数可変光源の光周
波数を一方向に掃引し、この掃引した光を光分岐器、周
波数シフタと遅延ファイバ、並びに合波回路としての光
分岐器を備える遅延自己ヘテロダイン干渉計を用いて遅
延自己ヘテロダイン検波してビート周波数を測定するよ
うにした。またこのビート周波数と、周波数シフタのキ
ャリア周波数を測定し、これら測定された周波数の差を
積分する。
【0011】
【作用】発振周波数f0 の周波数可変光源の光周波数を
+Δf/ΔTの割合で変化するように周波数制御回路を
掃引させると、掃引開始から時間t後の光周波数はf0
+Δf/ΔT*tとなる。また周波数偏移量であるキャリ
ア周波数が+fAOの周波数シフタ回路を使用すると、光
分岐回路で分岐された光のうちの周波数シフタ回路を通
過した光周波数は、f0 +Δf/ΔT*t+fAOになる。
さらに、分岐された光のうちの遅延回路を通過した光周
波数は、遅延回路による遅延時間をτすると、f0 +Δ
f/ΔT*(t −τ)となる。このため、光分岐回路で合
波される光は、各々の光周波数差であるfAO−Δf/Δ
T*τのビート周波数として観測される。
【0012】上記の光周波数の掃引中の時間tに、周波
数可変光源の共振器長によるモード間隔の発振周波数変
化Δfm (周波数の跳び:モードホップ)が起きた場
合、上記の周波数シフタ回路側の光周波数は、f0 +Δ
f/ΔT*t+fAO+Δfm と瞬時に変化する。また遅延
回路側は遅延時間τだけ遅れているため、光周波数はf
0 +Δf/ΔT*(t −τ)であり、時間tではΔfm
周波数跳びの光周波数はまだ伝搬されていない。このた
め、上記のビート周波数として観察される光周波数差は
AO−Δf/ΔT*τ+Δfm となり、不連続なビート
周波数が観測される。ここで、掃引の始まりからモード
ホップが起きた時間までが、位相連続周波数可変の範囲
となる。
【0013】そして、このビート周波数の値が周波数変
化率(直線性)となる。この場合、説明では光周波数を
+Δf/ΔTの割合で変化するように周波数制御回路で
掃引させたが、実際はΔfが一定で変化するとはかぎら
ないので、Δf/ΔT*τ成分が周波数変化率(直線
性)となる。また、上記で測定されたビート周波数の変
化、つまりビート周波数を周波数シフタのキャリア周波
数fAOと比較した時の大小(高低)により、周波数可変
光源における周波数の変化方向(可変方向)が判る。さ
らに、ビート周波数の時間変化量の積分Σ(Δf/ΔT
*τ)が可変幅(位相連続周波数可変幅)となる。
【0014】
【実施例】つぎに、この発明の実施例の構成を図1に示
す。図1はこの発明の請求項1に対応する実施例であ
る。図1で、周波数可変光源1の発振周波数は、周波数
可変制御回路2によってf0 の光周波数から一方向に掃
引される。このような周波数可変制御としては、モノリ
シックLDの場合、LDの周波数可変電流(周波数可変
電流及び位相調整電流)自体を掃引すれば良い。また外
部共振器型LDでは、周波数を可変させる回折格子等の
角度、及び共振器の長さを調整するための駆動回路を駆
動掃引すれば良い。
【0015】光周波数が掃引された光は、光分岐器4A
により分岐される。分岐された光は、一方がファイバ長
L(m)の遅延ファイバ5に、また他方がキャリア周波
数+fAOの周波数シフタ6に導かれる。なお、遅延ファ
イバ5には偏波面制御器7が接続されており、これらに
より遅延自己ヘテロダイン干渉計が構成される。ここ
で、各光周波数は下記の式で示される。
【0016】 周波数可変光源1の初期光周波数 f0 [Hz] 周波数シフタ6のキャリア周波数 +fAO[Hz] 掃引した時の周波数変化率 Δf/ΔT[Hz/
sec] 遅延ファイバ5での遅延時間 τ[se
c] また、周波数の掃引開始からt時間後の各光周波数は次
の通りである。
【0017】遅延ファイバ5を通過した光周波数 f0
+Δf/ΔT*(t−τ) [Hz] 周波数シフタ6を通過した光周波数f0 +fAO+Δf*
/ΔTt [Hz] これら遅延ファイバ5、周波数シフタ6を通過した2つ
の光は光分岐器4Bで合波される。またこの合波された
光は、受光器8において電気信号に変換されて遅延自己
ヘテロダイン検波され、これら2つの光周波数差に対応
するビート周波数fAO−Δf/ΔT*τが観測される。
また周波数分析器9で、このビート周波数に対応した値
が出力され、ビート周波数が測定される。
【0018】周波数分析器9としては、遅延時間τより
短い時間で周波数測定ができる周波数カウンタや周波数
弁別器(F/Vコンバータなど)などが用いられる。ま
た周波数分析器9の出力値は、このビート周波数を例え
ば縦軸とし、また例えば掃引時間を横軸としてグラフ表
示するための電気処理回路である表示処理回路12に入
力され、表示器13においてグラフ表示される。こうし
て周波数分析器9からのビート周波数の出力変化が、光
周波数の掃引時間などに対してグラフ表示される。
【0019】図1では、周波数可変制御回路2において
光周波数を変化させており、この周波数変化率(可変
率)Δf/ΔTが一定であれば、得られるビート周波数
もfAO−Δf/ΔT*τの値で一定となる。ここで、ビ
ート周波数の周波数がキャリア周波数fAOより低い周波
数ほど、光周波数は大きい変化率で高周波側に変化して
いる。逆に、ビート周波数の周波数がキャリア周波数f
AOより高い周波数ほど、光周波数は大きい変化率で低周
波側に変化する。
【0020】更に、ビート周波数がキャリア周波数fAO
と等しい場合は、光周波数の変化がないことを示す。こ
のため、得られたビート周波数がキャリア周波数fAO
り高いか低いかで光周波数の変化方向がわかり、またこ
の時の周波数の値が周波数変化率(直線性)となる。た
だし、掃引開始から遅延時間τの間は、周波数の直線性
の値としては得られない。このようにして、周波数可変
光源1における周波数可変の直線性と可変方向(変化方
向)が求められる。
【0021】一方、周波数の掃引中にモードホップが発
生した場合には、周波数可変光源1の共振器長によるモ
ード間隔の発振周波数変化(Δfm =数GHz〜数百G
Hz)が起こり、ビート周波数は受光器8および周波数
分析器9の応答周波数範囲を越えてしまう。そのために
モードホップ発生後の遅延時間はビート周波数の測定が
不可能となり、これによりモードホップが発生したこと
が観測される。
【0022】図2はこの発明の請求項2に対応する実施
例である。図2によれば周波数可変光源1における周波
数可変幅が求めることができる。この場合、周波数可変
幅の測定においては、受光器8で発生したビート周波数
と、周波数シフタ6のキャリア周波数fAOとの周波数の
差の符号も判らなければならない。このため、図2で
は、受光器8におけるビート周波数を測定する周波数分
析器9Aに加えて、周波数シフタ6のキャリア周波数f
AOを測定する周波数分析器9Bを設ける構成とした。そ
して更に、これら周波数分析器9A・9Bからの周波数
出力の差を演算する減算回路10と、減算回路10から
の出力を積分演算する積分回路11とを設け、周波数変
化量の積分Σ(Δf/ΔT*τ)値を得るようにしたも
のである。この積分値が周波数可変光源1における周波
数可変幅となる。
【0023】そして、積分回路11からの出力値である
周波数可変幅は、これを例えば縦軸とし、また例えば掃
引時間を横軸としてグラフ表示するための電気処理回路
である表示処理回路12に入力され、表示器13におい
てグラフ表示される。こうして積分回路11からのビー
ト周波数の周波数可変幅の変化が、光周波数の掃引時間
などに対してグラフ表示される。
【0024】つぎに、図1あるいは図2の実施例の周波
数可変特性評価装置により得られた、周波数掃引時間に
対する発生する各種の周波数変化の例を図3に示す。図
3(a)は、モノリシックLDを用いた周波数可変光源
1において周波数制御回路2からの周波数制御電流であ
る周波数掃引電流を変化したときの、周波数可変光源1
から発振される光周波数の変化を示したものである。
【0025】また図3(b)は、周波数掃引電流の変化
率を一定にして時間掃引した光周波数の周波数特性の波
形である。図3(c)は、実施例の遅延自己ヘテロダイ
ン干渉計により遅延自己ヘテロダイン検波した時に得ら
れるビート周波数の変化を示したものであり、周波数変
化の直線性が判る。図3(d)は、ビート周波数と周波
数シフタのキャリア周波数との周波数差を積分した時の
特性である周波数可変幅が求められる。更に、図3
(e)は、周波数掃引中にモードホップが発生した時の
ビート周波数の変化を示した。
【0026】
【発明の効果】この発明によれば、周波数可変光源にお
ける周波数可変幅、発振周波数変化の直線性が測定精度
良く評価でき、また周波数可変方向も簡単に識別できる
周波数可変特性評価装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の請求項1の周波数可変特性評価装置
に対応する実施例の構成を示した説明図である。
【図2】この発明の請求項2の周波数可変特性評価装置
に対応する実施例の構成を示した説明図である。
【図3】この発明の周波数可変特性評価装置における周
波数掃引電流に対する種々の変化を示したグラフであ
る。
【図4】マイケルソン干渉計を用いた従来の特性評価装
置の構成図である。
【図5】偏波面保存ファイバを用いた従来の特性評価装
置の構成図である。
【符号の説明】
1 周波数可変光源 2 周波数可変制御回路 3 光源発振駆動回路 4A・4B 光分岐器 5 遅延ファイバ 6 周波数シフタ 7 偏波面制御 8 受光器 9 周波数分析器 10 減算回路 11 積分回路 12 表示処理回路 13 表示器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 周波数可変光源(1) の光周波数を掃引す
    る周波数制御回路(2) と、 掃引した光を分岐する光分岐器(4A)と、分岐された光の
    一方を遅延する遅延ファイバ(5) と、分岐された光の他
    方を所定のキャリア周波数で周波数偏移する周波数シフ
    タ(6) と、遅延された光と周波数偏移された光を合波す
    る光分岐器(4B)を備える遅延自己ヘテロダイン干渉計
    と、 合波された光におけるビート周波数を測定する周波数分
    析器(9) とを備えることを特徴とする周波数可変特性評
    価装置。
  2. 【請求項2】 周波数可変光源(1) の光周波数を掃引す
    る周波数制御回路(2) と、 掃引した光を分岐する光分岐回路(4A)と、分岐された光
    の一方を遅延する遅延ファイバ(5) と、分岐された光の
    他方を所定のキャリア周波数で周波数偏移する周波数シ
    フタ(6) と、遅延された光と周波数偏移された光を合波
    する光分岐器(4B)を備える遅延自己ヘテロダイン干渉計
    と、 合波された光におけるビート周波数を測定する周波数分
    析器(8,9A)と、 ビート周波数とキャリア周波数との差を積分する積分回
    路(11)とを備えることを特徴とする周波数可変特性評価
    装置。
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Cited By (5)

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