DE19506275A1

DE19506275A1 - Lichtquelle variabler Wellenlänge

Info

Publication number: DE19506275A1
Application number: DE19506275A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Takeda
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1994-02-28
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1995-08-31
Also published as: FR2716728A1; FR2716728B1; US5544183A; JPH07240716A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtquelle va riabler Wellenlänge.

Fig. 6 ist ein schematisches Diagramm einer Lichtquelle variabler Wellenlänge. In Fig. 6 bezeichnet 1 eine Licht quelle, die kohärentes Licht emittiert, 2 eine Lichtquelle variabler Wellenlänge, 3 eine optische Verzweigungsein richtung, 4 eine optische Verzweigungseinrichtung, 7 einen optischen Koppler, 8 einen Lichtdetektor, 9 einen Signal generator, 10 einen Phasenvergleicher und 11 einen Tief paßfilter (nachfolgend als LPF bezeichnet).

In Fig. 6 emittiert die Lichtquelle 1 kohärentes Licht mit einer Frequenz f₀ und die Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 emittiert Licht mit einer Frequenz f_a. Die optische Ver zweigungseinrichtung 3 zweigt von der Lichtquelle 1 emit tiertes Licht nach außen als ein Referenzlicht und zu dem ersten Speisepunkt des optischen Kopplers 7 ab. Die opti sche Verzweigungseinrichtung 4 zweigt von der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 emittiertes Licht nach außen als ausgegebenes Licht und zu dem zweiten Speisepunkt des op tischen Kopplers 7 ab. Der optische Koppler 7 kombiniert Licht mit einer Frequenz f₀ von der optischen Abzweigungs einrichtung 3 mit demjenigen mit einer Frequenz f_a von der optischen Abzweigungseinrichtung 4.

Der Lichtdetektor 8 detektiert das von dem optischen Kopp ler 7 gelieferte kombinierte Licht und gibt ein Signal mit einer Frequenz Δf₁ aus, die ein Frequenzunterschied zwi schen von der Lichtquelle 1 und dem von der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 emittierten ist. Der Signalgenerator 9 liefert ein Signal mit einer Frequenz f_SG2 an den Phasenvergleicher 10. Der Phasenvergleicher 10 vergleicht in Phase das von dem Lichtdetektor 8 gelieferte Signal mit einer Frequenz Δf₁ mit einem von dem Signal generator ausgegebenen Signal mit einer Frequenz f_SG2, um die Phasendifferenz dazwischen in eine Spannung umzuwan deln und dieselbe auszugeben. Der LPF 11 entfernt Licht mit höheren Frequenzen von dem von dem Phasenvergleicher 10 abgegebenen und gibt das verbleibende Licht an die Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 aus. Nach diesem wird die Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 gesteuert, um die Ausgabe des Phasenvergleichers 10 Null annähern zu lassen. Als ein Ergebnis wird die Oszillationsfrequenz der Licht quelle variabler Wellenlänge 2 auf einer Frequenz gehal ten, die eine Summe der Oszillationsfrequenz der Licht quelle 1 und derjenigen des Signalgenerators 9 ist.

Der Betrieb einer in Fig. 6 dargestellten herkömmlichen Lichtquelle variabler Wellenlänge wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 beschrieben werden. In Fig. 7 ist mit f₀ die Oszillationsfrequenz der Lichtquelle 1 gekennzeichnet, f_a ist diejenige der Lichtquelle variab ler Wellenlänge 2 vor einer Steuerung und Δf₁ ein Frequenz unterschied zwischen Licht, das von der Lichtquelle 1 emittiert wird, und demjenigen, das von der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 emittiert wird. In Fig. 8 ist mit f_b die Oszillationsfrequenz der Lichtquelle variabler Wel lenlänge 2, falls dieselbe gesteuert wird, gekennzeichnet. Als f_SG2 ist die Frequenz eines ausgegebenen Signals des Signalgenerators 9 bezeichnet.

Der Frequenzunterschied zwischen der Lichtquelle 1 und der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 wird anhand der Formel f_b - f₀ = f_SG2 erhalten. Δf₁ wird gleich f_SG2 unter Steuerung werden, so daß der Frequenzunterschied Δf₁ zwischen der Lichtquelle 1 und der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 durch Betreiben des Signalgenerators 9 variiert werden kann, um f_SG2 zu variieren.

Die herkömmliche Lichtquelle variabler Wellenlänge mit der in Fig. 6 dargestellten Konstruktion weist das Problem auf, daß der wahre variable Bereich von Frequenzunter schied auf in der Größenordnung von mehreren GHz bis meh reren 10 GHz begrenzt ist, da der variable Bereich von Frequenzunterschied zwischen der Lichtquelle 1 und der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 gleich demjenigen des Signalgenerators 9 ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lichtquelle variabler Wellenlänge zur Verfügung zu stel len, die fähig ist, den Frequenzunterschied zwischen der Lichtquelle und der Lichtquelle variabler Wellenlänge über einen weiten Bereich zu variieren, indem von der Licht quelle emittiertes Licht einer Phasenmodulation unterwor fen wird, um höhere Harmonische zu erzeugen, die Frequenz von von der Lichtquelle variabler Wellenlänge emittiertem Licht auf einer höheren Harmonischen zu halten und die Frequenz von Phasenmodulation variabel zu machen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Licht quelle variabler Wellenlänge mit einer Lichtquelle, die kohärentes Licht emittiert;
einer ersten optischen Verzweigungseinrichtung zum Abzwei gen von Licht, das von der Lichtquelle emittiert wird, und Ausgeben eines der abgezweigten Lichter als Referenzlicht;
einer Lichtquelle variabler Wellenlänge, die kohärentes Licht mit einer variablen Wellenlänge emittiert;
einer zweiten optischen Verzweigungseinrichtung, die Licht abzweigt, das von der Lichtquelle variabler Wellenlänge emittiert wird, und eines der abgezweigten Lichter nach außen ausgibt;
einem optischen Phasenmodulator, der das andere Licht, das von der ersten optischen Verzweigungseinrichtung abge zweigt wird, in Phase moduliert;
einem Signalgenerator, der ein Modulationssignal an den optischen Phasenmodulator abgibt;
einem Frequenzsteuerkreis, der den Signalgenerator in der Frequenz steuert;
einem optischen Koppler, der das andere Licht, das von der zweiten optischen Verzweigungseinrichtung abgezweigt wird, mit Licht, das von dem optischen Phasenmodulator aus gegeben wird, kombiniert;
einem Lichtdetektor zum Detektieren von Licht, das von dem optischen Koppler ausgegeben wird;
einem zweiten Signalgenerator;
einem Phasenvergleicher, der in Phase eine Ausgabe des Lichtdetektors mit derjenigen des Signalgenerators ver gleicht und eine Phasendifferenz dazwischen in eine Span nung umwandelt und dieselbe ausgibt; und
einem Tiefpaßfilter (LPF), der eine Ausgabe des Phasen vergleichers in der Bandbreite begrenzt und dieselbe an die Lichtquelle variabler Wellenlänge abgibt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß die Lichtquelle variabler Wellenlänge außerdem einen Lichtverstärker umfaßt, der von dem optischen Phasenmodulator ausgegebenes Licht ver stärkt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der Ansprüche und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeich nungen näher erläutert sind. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Schemadiagramm einer Lichtquelle variabler Wel lenlänge gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen jeweiligen Frequenzen vor einer Steuerung gemäß der vorliegen den Erfindung zeigt;

Fig. 3 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen jeweiligen Frequenzen nach einer Steuerung gemäß der vorlie genden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Schemadiagramm der Lichtquelle variabler Wel lenlänge gemäß einer in Fig. 1 dargestellten Aus führungsform;

Fig. 5 ein Schemadiagramm der Lichtquelle variabler Wel lenlänge gemäß einer weiteren in Fig. 1 darge stellten Ausführungsform;

Fig. 6 ein Schemadiagramm einer Lichtquelle variabler Wel lenlänge nach dem Stand der Technik;

Fig. 7 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen jeweiligen Frequenzen vor einer Steuerung nach dem Stand der Technik zeigt; und

Fig. 8 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen jeweiligen Frequenzen nach einer Steuerung nach dem Stand der Technik zeigt.

Die Schemadarstellung der Lichtquelle variabler Wellen länge gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 1 gezeigt. In Fig. 1 ist ein optischer Phasenmodulator mit 5 bezeichnet, 6 ist ein Signalgenerator, 12 ist ein Fre quenzsteuerkreis, und andere Komponenten sind dieselben wie die in Fig. 6 dargestellten. Die in Fig. 1 darge stellte Lichtquelle variabler Wellenlänge schließt außer dem den optischen Phasenmodulator 5, den Signalgenerator 6 und den Frequenzsteuerkreis 12 ein, die dem in Fig. 6 Dar gestellten nach der optischen Verzweigungseinrichtung 3 hinzugefügt sind.

Der Betrieb der Lichtquelle variabler Wellenlänge gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben werden. Der optische Phasenmodulator 5 un terwirft von der Lichtquelle 1 emittiertes kohärentes Licht einer Phasenmodulation mittels eines von dem Signal generator 6 gelieferten Signals, der ein Signal mit einer Frequenz f_SG1 ausgibt, um höhere Harmonische zu erzeugen, wobei die Frequenz f_SG1 von dem Frequenzsteuerkreis 12 be stimmt wird. Der optische Koppler 7 kombiniert das von dem optischen Phasenmodulator 5 ausgegebene Licht mit dem von der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 ausgegebenen. Der Lichtdetektor 8 detektiert von dem optischen Koppler 7 ausgegebenes Licht und gibt ein Signal mit einer Frequenz Δf₂ ab, die ein Frequenzunterschied zwischen der n-ten höheren Harmonischen von von dem optischen Phasenmodulator 5 abgegebenem Licht und von der Lichtquelle variabler Wel lenlänge 2 abgegebenem Licht ist.

Der Signalgenerator 9 liefert ein Signal mit einer Fre quenz f_SG2 an den Phasenvergleicher 10. Der Phasenverglei cher 10 vergleicht das Signal mit einer Frequenz Δf₂, das von dem Lichtdetektor 8 ausgegeben wird, mit dem Signal mit einer Frequenz Δf_SG2, das von dem Signalgenerator 9 ausgegeben wird, um die Phasendifferenz dazwischen in eine Spannung umzuwandeln und dieselbe auszugeben. Der LPF 11 entfernt Licht mit höheren Frequenzen aus Licht, das von dem Phasenvergleicher 10 ausgegeben wird, um das verblei bende Licht an die Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 zu liefern. An diesem Punkt wird die Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 derart gesteuert, daß die Ausgabe des Pha senvergleichers 10 näherungsweise Null erreichen kann.

Der Betrieb der in Fig. 1 dargestellten Lichtquelle variabler Wellenlänge wird im nachfolgenden weiter unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben werden. In Fig. 2 ist f₀ die Frequenz von Licht, das von der Lichtquelle 1 emittiert wird, mit f₀ bezeichnet, f_a die Frequenz von Licht, das von der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 emittiert wird, f_SG1 die Frequenz von Licht, das von dem Signalgenerator 6 erzeugt wird, Δf₂ ein Frequenzunterschied zwischen von der Lichtquelle 1 emittiertem Licht und dem von der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 emittierten und n ist die Ordnung von höheren Harmonischen, die von dem optischen Phasenmodulator 5 ausgegeben werden. In Fig. 3 bezeichnet f_b die Frequenz von Licht, das von der Licht quelle variabler Wellenlänge 2 nach einer Steuerung emit tiert wird, und f_SG2 die Frequenz eines Signals, das von dem Signalgenerator 9 ausgegeben wird.

Wenn die Frequenz von Licht, das von der Lichtquelle va riabler Wellenlänge 2 emittiert wird, auf einer Frequenz gehalten wird, die von derjenigen einer n-ten höheren Har monischen um den Frequenzunterschied f_SG2 verschieden ist, der von dem Signalgenerator 9 geliefert wird, wobei die n- te höhere Harmonische durch Unterwerfen von von der Lichtquelle 1 emittierten Licht einer Phasenmodulation mittels eines von dem Signalgenerator 6 erzeugten Signals erzeugt wird, wird der Frequenzunterschied zwischen der Lichtquelle 1 und der Lichtquelle variabler Wellenlänge 2:
f_b - f₀ = f_SG1 × n + f_SG2, so daß der variable Frequenzbe reich ungefähr n-mal so groß wie derjenige des Signalgene rators 6 wird.

Fig. 4 und 5 sind die Schemadarstellungen der Lichtquelle variabler Wellenlänge von Fig. 1 gemäß den Ausführungsfor men der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 schließt die Lichtquelle variabler Wellenlänge einen Lichtverstärker 13 neben anderen in der Schemadarstellung in Fig. 1 darge stellten Komponenten ein, der wirksam ist, falls die in dem optischen Phasenmodulator 5 erzeugten höheren Har monischen in der Höhe niedrig sind. Fig. 5 ist eine kon krete Schemadarstellung von Fig. 1, worin die Lichtquelle 1 aus einem Halbleiterlaser, die Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 aus einer Kombination von einem Halbleiter laser und einer Temperatursteuereinrichtung unter Verwen dung eines Peltierelements etc. ist, jede der optischen Verzweigungseinrichtungen 3 und 4 und der optische Koppler 7 aus einem optischen Faserkoppler, eine Kombination des Signalgenerators 6 und des Frequenzsteuerkreises 12 aus dem Synthesizer, der optische Koppler 7 aus einer Photo diode, der Signalgenerator 9 aus einem Synthesizer und der Phasenvergleicher 10 aus einem Mixer besteht. Die Licht quelle 1 kann irgendein Laser sein, solange er einen Single Mode aufweist, ohne auf den Halbleiterlaser be schränkt zu sein. Die Lichtquelle variabler Wellenlänge 2 kann auch ein Halbleiterlaser, der mit einem externen Re sonator ausgestattet ist, anstelle des temperaturgesteuer ten Halbleiterlasers oder Festkörperlasers sein und ein optischer Phasenmodulator kann unter Verwendung von Licht leitern für den optischen Phasenmodulator verwendet wer den.

Bei der Lichtquelle variabler Wellenlänge gemäß der vor liegenden Erfindung wird die Frequenz einer Lichtquelle variabler Wellenlänge auf der n-ten höheren Harmonischen gehalten, die durch Unterwerfen von von einer Lichtquelle emittiertem Licht einer Phasenmodulation mittels eines variablen Phasenmodulationssignals erzeugt wird, so daß es möglich ist, einen Frequenzunterschied zwischen der Licht quelle und der Lichtquelle variabler Wellenlänge über ei nen weiten Bereich zu variieren.

Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede nen Ausführungsformen wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Lichtquelle
2 Lichtquelle variabler Wellenlänge
3 erste optische Verzweigungseinrichtung
4 zweite optische Verzweigungseinrichtung
5 optischer Phasenmodulator
6 Signalgenerator
7 optischer Koppler
8 Lichtdetektor
9 zweiter Signalgenerator
10 Phasenvergleicher
11 Tiefpaßfilter
12 Frequenzsteuerkreis
13 Lichtverstärker.

Claims

1. Lichtquelle variabler Wellenlänge mit:
einer Lichtquelle (1), die kohärentes Licht emittiert;
einer ersten optischen Verzweigungseinrichtung (3) zum Abzweigen von Licht, das von der Lichtquelle (1) emittiert wird, und Ausgeben eines der abgezweigten Lichter als Re ferenzlicht;
einer Lichtquelle variabler Wellenlänge (2), die kohären tes Licht mit einer variablen Wellenlänge emittiert;
einer zweiten optischen Verzweigungseinrichtung (4), die Licht abzweigt, das von der Lichtquelle variabler Wellen länge (2) emittiert wird, und eines der abgezweigten Lich ter nach außen ausgibt;
einem optischen Phasenmodulator (5), der das andere Licht, das von der ersten optischen Verzweigungseinrichtung (3) abgezweigt wird, in Phase moduliert;
einem Signalgenerator (6), der ein Modulationssignal an den optischen Phasenmodulator (5) abgibt;
einem Frequenzsteuerkreis (12), der den Signalgenerator (6) in der Frequenz steuert;
einem optischen Koppler (7), der das andere Licht, das von der zweiten optischen Verzweigungseinrichtung (4) abge zweigt wird, mit Licht, das von dem optischen Phasen modulator (5) ausgegeben wird, kombiniert;
einem Lichtdetektor (8) zum Detektieren von Licht, das von dem optischen Koppler (7) ausgegeben wird;
einem zweiten Signalgenerator (9);
einem Phasenvergleicher (10), der in Phase eine Ausgabe des Lichtdetektors (8) mit derjenigen des Signalgenerators (9) vergleicht und eine Phasendifferenz dazwischen in eine Spannung umwandelt und dieselbe ausgibt; und
einem Tiefpaßfilter (LPF) (11), der eine Ausgabe des Pha senvergleichers (10) in der Bandbreite begrenzt und die selbe an die Lichtquelle variabler Wellenlänge (2) abgibt.

2. Lichtquelle variabler Wellenlänge gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle variabler Wel lenlänge außerdem einen Lichtverstärker (13) umfaßt, der Licht, das von dem optischen Phasenmodulator (5) ausge geben wird, verstärkt.