JP2002204037A - High-frequency signal generator - Google Patents

High-frequency signal generator

Info

Publication number
JP2002204037A
JP2002204037A JP2001000119A JP2001000119A JP2002204037A JP 2002204037 A JP2002204037 A JP 2002204037A JP 2001000119 A JP2001000119 A JP 2001000119A JP 2001000119 A JP2001000119 A JP 2001000119A JP 2002204037 A JP2002204037 A JP 2002204037A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
signal
semiconductor laser
optical signal
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001000119A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Un Riyuu
雲 劉
Davis Peter
ピーター・デービス
Tadahito Aida
田人 會田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATR Adaptive Communications Research Laboratories
Original Assignee
ATR Adaptive Communications Research Laboratories
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ATR Adaptive Communications Research Laboratories filed Critical ATR Adaptive Communications Research Laboratories
Priority to JP2001000119A priority Critical patent/JP2002204037A/en
Publication of JP2002204037A publication Critical patent/JP2002204037A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To generate a high-frequency signal such as a high-frequency period signal, a pseudo-random signal or a chaos signal having a frequency exceeding a relaxation oscillation frequency of a semiconductor laser with a simple circuit configuration. SOLUTION: A high-frequency signal generator comprises two semiconductor lasers 1, 2 freerunning with a prescribed freerunning wavelength so that the freerunning wavelengths approach to each other. In this case, a light is injected from one semiconductor laser 1 to another semiconductor laser 2, a light signal generated by the laser 2 is reflected by an external mirror 5 and fed back to the laser 2, and a light signal generated by the laser 2 is photoelectrically converted by a photodiode 7. Thus, for example, the high-frequency signal such as the period signal, pseudo-random signal or the like of a high frequency having the high frequency exceeding the relaxation oscillation frequencies of the lasers 1 and 2 is generated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザを用
いて高周波信号を発生する高周波信号発生装置に関す
る。
The present invention relates to a high-frequency signal generator for generating a high-frequency signal using a semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、半導体レーザに対して注入同
期を行うことにより信号を発生することが研究されてお
り、例えば、米国特許第5,923,687号の明細書
においては、半導体レーザの注入同期による変調帯域の
拡大及びノイズの低減を図る装置(以下、第1の従来例
という。)が開示されている。
2. Description of the Related Art It has been studied to generate a signal by performing injection locking on a semiconductor laser. For example, in the specification of US Pat. An apparatus for expanding a modulation band and reducing noise by injection locking (hereinafter, referred to as a first conventional example) is disclosed.

【0003】この第1の従来例においては、スレーブの
半導体レーザにより第1の光信号が発生され、光変調器
は入力されるマイクロ波信号に従って上記発生された第
1の光信号を強度変調して出力する。もう1つのマスタ
ーの半導体レーザは、上記スレーブの半導体レーザに注
入同期するための第2の光信号を発生し、ここで、第2
の光信号は、注入同期時において、スレーブの半導体レ
ーザにおけるフォトン密度を十分に増大するような大き
なパワーレベルを有する。そして、第2の光信号をスレ
ーブの半導体レーザに注入し、これにより、第1の光信
号の変調帯域幅を増大させるとともに、第1の光信号の
広帯域雑音を軽減させている。
In this first conventional example, a first optical signal is generated by a slave semiconductor laser, and an optical modulator modulates the intensity of the generated first optical signal according to an input microwave signal. Output. The other master semiconductor laser generates a second optical signal for injection locking with the slave semiconductor laser, where
Has a large power level such that the photon density in the slave semiconductor laser is sufficiently increased during injection locking. Then, the second optical signal is injected into the slave semiconductor laser, thereby increasing the modulation bandwidth of the first optical signal and reducing the broadband noise of the first optical signal.

【0004】また、日本国特許第2961898号にお
いては、半導体レーザと、上記半導体レーザから発振さ
れるレーザ光を受光するフォトダイオードとを備えると
ともに、入力側が上記フォトダイオードのアノードと接
続され、出力側が上記半導体レーザのアノードと接続さ
れている非線形増幅器とを備えたカオス発生装置(以
下、第2の従来例という。)が開示されている。
In Japanese Patent No. 2961898, a semiconductor laser and a photodiode for receiving a laser beam oscillated from the semiconductor laser are provided, an input side is connected to an anode of the photodiode, and an output side is provided. A chaos generator (hereinafter referred to as a second conventional example) including a nonlinear amplifier connected to the anode of the semiconductor laser is disclosed.

【0005】この第2の従来例では、半導体レーザを用
いて光カオスを発生させることができ、しかも、この光
カオスは、例えばアバランシェ型フォトダイオードなど
のフォトダイオードに印加する電圧を変化させたりする
ことなどにより高い制御性でしかも容易に制御すること
ができ、従来のように微妙な光学的調整を何ら必要とし
ないという特有の効果を有している。
In the second conventional example, optical chaos can be generated by using a semiconductor laser, and the optical chaos changes a voltage applied to a photodiode such as an avalanche photodiode. For this reason, it can be easily controlled with high controllability, and has a unique effect that no fine optical adjustment is required as in the related art.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
従来例では、半導体レーザの注入同期により、変調帯域
の拡大及びノイズの低減を図り、半導体レーザの電流変
調に対して高速な応答特性が得られるが、これ自身によ
って、例えば数十GHzオーダー以上の高い周波数の振
動が期待できない。
However, in the first conventional example, the modulation band is expanded and noise is reduced by injection locking of the semiconductor laser, and a high-speed response characteristic to current modulation of the semiconductor laser is obtained. However, vibration of a high frequency of, for example, several tens of GHz or more cannot be expected by itself.

【0007】また、第2の従来例では、半導体レーザ、
フォトダイオード、非線形増幅器などによってカオス信
号を発生することができるが、発生する信号の帯域はレ
ーザの緩和振動周波数と電子回路の応答特性などに制限
されているという問題点があった。
In a second conventional example, a semiconductor laser,
Although a chaos signal can be generated by a photodiode, a nonlinear amplifier, or the like, there is a problem that the band of the generated signal is limited by the relaxation oscillation frequency of the laser and the response characteristics of the electronic circuit.

【0008】本発明の目的は以上の問題点を解決し、従
来例に比較して回路構成がきわめて簡単であり、半導体
レーザの緩和振動周波数を超える周波数を有する高周波
の周期信号、擬似ランダム信号などの高周波信号を発生
することができる高周波信号発生装置を提供することに
ある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to have a very simple circuit configuration as compared with the conventional example, to provide a high-frequency periodic signal having a frequency exceeding the relaxation oscillation frequency of a semiconductor laser, a pseudorandom signal, and the like. It is an object of the present invention to provide a high-frequency signal generator capable of generating a high-frequency signal of the above.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る高周波信号
発生装置は、単一波長の第1の光信号を発生する第1の
半導体レーザと、上記第1の光信号が光注入され、上記
第1の光信号の波長に近接し所定の自走発振波長差を有
して第2の光信号を発生する第2の半導体レーザと、上
記第2の半導体レーザによって発生された第2の光信号
を反射して上記第2の半導体レーザに帰還する光反射手
段と、上記第2の半導体レーザによって発生された第2
の光信号を光電変換することにより、高周波信号を発生
する光電変換手段とを備えたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a high-frequency signal generator according to the present invention, comprising: a first semiconductor laser for generating a first optical signal having a single wavelength; A second semiconductor laser which is close to the wavelength of the first optical signal and has a predetermined free-running oscillation wavelength difference to generate a second optical signal; and a second light generated by the second semiconductor laser. A light reflecting means for reflecting a signal and returning the signal to the second semiconductor laser;
And photoelectric conversion means for generating a high-frequency signal by photoelectrically converting the optical signal.

【0010】また、上記高周波信号発生装置において、
好ましくは、上記第1の光信号が上記第2の半導体レー
ザに光注入されたときに、上記第2の光信号が上記第1
の光信号に光注入同期するように設定し、上記高周波信
号の周波数は、光注入同期されていないときの第2の半
導体レーザの緩和振動周波数よりも高い周波数であるこ
とを特徴とする。
In the above high frequency signal generator,
Preferably, when the first optical signal is optically injected into the second semiconductor laser, the second optical signal is transmitted to the first semiconductor laser.
And the frequency of the high-frequency signal is higher than the relaxation oscillation frequency of the second semiconductor laser when the optical signal is not optically locked.

【0011】さらに、上記高周波信号発生装置におい
て、好ましくは、上記光反射手段の反射率を変化させる
ことにより、上記高周波信号として、高周波の周期信号
と、擬似ランダム信号とのうちのいずれか1つを選択的
に発生することを特徴とする。
Further, in the high-frequency signal generator, preferably, by changing the reflectance of the light reflecting means, any one of a high-frequency periodic signal and a pseudo-random signal is used as the high-frequency signal. Is selectively generated.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1は、本発明に係る一実施形態である高
周波信号発生装置の構成を示すブロック図である。この
実施形態に係る高周波信号発生装置の構成を概説すれ
ば、自走発振波長は互いに近接するが所定の自走発振波
長差を有して自走発振する2つの半導体レーザ1,2を
備え、一方の半導体レーザ1から他方の半導体レーザ2
に光注入され、半導体レーザ2によって発生された光信
号を外部鏡5により反射して半導体レーザ2に帰還する
とともに、半導体レーザ2によって発生された光信号を
フォトダイオード7により光電変換することにより、例
えば、半導体レーザ1,2の緩和振動周波数を超える周
波数を有する高周波の周期信号、擬似ランダム信号、カ
オス信号などの高周波信号を発生させることを特徴とし
ている。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a high-frequency signal generator according to an embodiment of the present invention. In general, the configuration of the high-frequency signal generator according to this embodiment includes two semiconductor lasers 1 and 2 that have free-running oscillation wavelengths that are close to each other but have a predetermined free-running oscillation wavelength difference and that self-run. One semiconductor laser 1 to the other semiconductor laser 2
The optical signal generated by the semiconductor laser 2 is reflected by the external mirror 5 and returned to the semiconductor laser 2, and the optical signal generated by the semiconductor laser 2 is photoelectrically converted by the photodiode 7. For example, it is characterized by generating a high-frequency signal such as a high-frequency periodic signal, a pseudo-random signal, and a chaos signal having a frequency exceeding the relaxation oscillation frequency of the semiconductor lasers 1 and 2.

【0014】ここで、半導体レーザ1,2の緩和振動と
は、レーザメカニズムの非線形特性による固有振動であ
る。半導体レーザ1,2の注入電流をパルス変調を行う
とき、出力パワーの立ち上がりに観測される減衰振動や
自走半導体レーザのノイズスペクトルにおける周波数ピ
ークなどの現象は緩和振動を表している。緩和振動の周
波数、すなわち緩和振動周波数Ωは、次式に示すよう
に、半導体レーザ1,2の光子数P、半導体レーザ1,
2の誘導放出による利得G、並びに、次式で示される上
記利得の電子キャリアへの依存性を表す線形利得係数G
により決定される。
Here, the relaxation oscillation of the semiconductor lasers 1 and 2 is a natural oscillation due to the non-linear characteristics of the laser mechanism. When the injection currents of the semiconductor lasers 1 and 2 are pulse-modulated, phenomena such as damping oscillation observed at the rise of the output power and frequency peaks in the noise spectrum of the free-running semiconductor laser represent relaxation oscillation. The frequency of the relaxation oscillation, that is, the relaxation oscillation frequency Ω, is expressed by the number of photons P of the semiconductor lasers 1 and 2,
2 and a linear gain coefficient G representing the dependence of the gain on electron carriers as shown in the following equation.
N.

【0015】[0015]

【数1】Ω=√(GGP)[Number 1] Ω = √ (GG N P)

【数2】G=∂G/∂N## EQU2 ## G N = ∂G / ∂N

【0016】ここで、Nはキャリア数である。Here, N is the number of carriers.

【0017】次いで、図1を参照して、高周波信号発生
装置の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration of the high-frequency signal generator will be described in detail with reference to FIG.

【0018】図1において、半導体レーザ1,2はそれ
ぞれ例えば分布帰還ドラッグ型(DFB型)半導体レー
ザ又は面発光型半導体レーザであり、自走発振波長は互
いに近接するが互いに光注入同期可能な所定の自走発振
波長差を有して自走発振する。半導体レーザ1は単一波
長の第1の光信号を発生する一方、半導体レーザ2は第
1の光信号の波長と実質的に同一又は近接する光注入同
期可能な(光注入同期範囲の波長範囲を有する)波長の
第2の光信号を発生する。ここで、第1の光信号を光ア
イソレータ10を介して半導体レーザ2に入射すること
により光注入する。このとき、半導体レーザ2は、光注
入量に応じて、同期モードではない光注入モード又は光
注入同期モードとなり、第2の光信号を発生して、コリ
メートレンズ3及びビームスプリッタ4を介して、コリ
メートレンズ3の光軸に対して垂直な反射面を有して光
反射手段を構成する外部鏡5に入射させる。ここで、光
注入量が十分大きいとき、光注入同期モードとなり、半
導体レーザ2は、第1の光信号の波長と実質的に同一で
ありコヒーレントである光注入同期された第2の光信号
を発生する。
In FIG. 1, semiconductor lasers 1 and 2 are, for example, distributed feedback drag type (DFB type) semiconductor lasers or surface emitting semiconductor lasers, respectively. Oscillates with a free-running oscillation wavelength difference of While the semiconductor laser 1 generates a first optical signal of a single wavelength, the semiconductor laser 2 can perform optical injection locking substantially the same as or close to the wavelength of the first optical signal (the wavelength range of the optical injection locking range). A second optical signal of a wavelength. Here, the first optical signal is injected into the semiconductor laser 2 via the optical isolator 10 to inject light. At this time, the semiconductor laser 2 enters a light injection mode or a light injection lock mode which is not the synchronous mode according to the light injection amount, generates a second optical signal, and outputs the second optical signal via the collimator lens 3 and the beam splitter 4. The light is made incident on an external mirror 5 having a reflecting surface perpendicular to the optical axis of the collimating lens 3 and constituting light reflecting means. Here, when the light injection amount is sufficiently large, the light injection locking mode is set, and the semiconductor laser 2 converts the light injection locked second optical signal that is substantially the same as the wavelength of the first optical signal and is coherent. appear.

【0019】次いで、外部鏡5は入射した光信号を反射
してビームスプリッタ4及びコリメートレンズ3を介し
て第2の半導体レーザ2に帰還する。一方、第2の半導
体レーザ2によって発生された光信号はビームスプリッ
タ4により取り出され、フォーカスレンズ6を介してフ
ォトダイオード7に入射させる。これに応答して、フォ
トダイオード7は、入射した光信号を電気信号に光電変
換して高周波増幅器8を介して出力する。ここで、発生
される電気信号は、後述するように、例えば、光注入同
期されていないときの半導体レーザ2の緩和振動周波数
よりも高い周波数を有する、高周波の周期信号と、擬似
ランダム信号の一種であるカオス信号などの高周波信号
である。
Next, the external mirror 5 reflects the incident optical signal and returns it to the second semiconductor laser 2 via the beam splitter 4 and the collimating lens 3. On the other hand, the optical signal generated by the second semiconductor laser 2 is taken out by the beam splitter 4 and made incident on the photodiode 7 via the focus lens 6. In response, the photodiode 7 photoelectrically converts the incident optical signal into an electric signal and outputs the electric signal via the high-frequency amplifier 8. Here, the generated electric signal is, as described later, for example, a high-frequency periodic signal having a frequency higher than the relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser 2 when not performing optical injection locking, and a kind of pseudo-random signal. And a high-frequency signal such as a chaos signal.

【0020】以上のように構成された高周波信号発生装
置において、半導体レーザ2から外部鏡5までの光学シ
ステムは、帰還発振系を構成しており、この帰還発振系
の動作は、以下の動作パラメータでその動作モードが変
化する。 (a)半導体レーザ2の注入電流Jb。 (b)半導体レーザ2の出射面から外部鏡5の反射面ま
での距離で決まる遅延量τ。 (c)外部鏡5の反射率ξext。
In the high-frequency signal generator configured as described above, the optical system from the semiconductor laser 2 to the external mirror 5 constitutes a feedback oscillation system. Changes the operation mode. (A) The injection current Jb of the semiconductor laser 2. (B) The delay amount τ determined by the distance from the emission surface of the semiconductor laser 2 to the reflection surface of the external mirror 5. (C) Reflectance of external mirror 5 ξext.

【0021】これらの動作パラメータを変化することに
より、詳細後述するように、当該帰還発振系で発生され
る光信号で強度変調される高周波信号の振動周波数、信
号波形(具体的には、周期的信号であるか、擬似ランダ
ム信号であるか、そして、擬似ランダムの周期パター
ン)が変化する。本実施形態に係る高周波信号発生装置
では、この動作パラメータを変化することにより、動作
モードに応じて、高周波の周期信号、擬似ランダム信号
であるカオス信号などの高周波信号を選択的に発生する
ことができる。
By changing these operating parameters, as will be described later in detail, the oscillation frequency and signal waveform (specifically, the periodic waveform) of the high-frequency signal intensity-modulated by the optical signal generated by the feedback oscillation system are changed. Signal, a pseudo-random signal, and a pseudo-random periodic pattern). The high-frequency signal generator according to the present embodiment can selectively generate high-frequency signals such as a high-frequency periodic signal and a chaotic signal that is a pseudo-random signal according to the operation mode by changing the operation parameter. it can.

【0022】以上説明したように,本実施形態によれ
ば、従来例に比較して回路構成がきわめて簡単であり、
例えば半導体レーザの緩和振動周波数を超える周波数を
有する高周波の周期信号、擬似ランダム信号又はカオス
信号などの高周波信号を発生することができる。
As described above, according to this embodiment, the circuit configuration is extremely simple as compared with the conventional example.
For example, a high-frequency signal such as a high-frequency periodic signal, a pseudo-random signal, or a chaotic signal having a frequency exceeding the relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser can be generated.

【0023】図2は、実施例で用いる第1の比較例であ
る高周波信号発生装置の構成を示すブロック図である。
図2の第1の比較例では、図1の実施形態に比較して、
光注入用の半導体レーザ1が設けられておらず、光注入
されていない。すなわち、半導体レーザ2は自走発振状
態で動作する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a high-frequency signal generator as a first comparative example used in the embodiment.
In the first comparative example of FIG. 2, compared to the embodiment of FIG.
The semiconductor laser 1 for light injection is not provided, and no light is injected. That is, the semiconductor laser 2 operates in a free-running oscillation state.

【0024】図3は、実施例で用いる第2の比較例であ
る高周波信号発生装置の構成を示すブロック図である。
図3の第2の比較例では、第1の実施形態に比較して、
ビームスプリッタ4及び外部鏡5を設けず、半導体レー
ザ2によって発生された光信号はフォーカスレンズ9を
介してフォトダイオード7に入射されている。すなわ
ち、半導体レーザ2は、光注入状態であるが、帰還発振
系を構成していない。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a high-frequency signal generator as a second comparative example used in the embodiment.
In the second comparative example of FIG. 3, compared to the first embodiment,
The optical signal generated by the semiconductor laser 2 is incident on the photodiode 7 via the focus lens 9 without providing the beam splitter 4 and the external mirror 5. That is, the semiconductor laser 2 is in a light injection state, but does not constitute a feedback oscillation system.

【0025】[0025]

【実施例】図4は、第1の比較例である高周波信号発生
装置の数値実験結果であって、高周波発振モードの出力
信号を示す信号波形図である。この数値実験では、動作
パラメータを、注入電流Jb=(1+2/3)Jth
(ここで、Jthはしきい値電流である。)、遅延量τ
=1ns、反射率ξext=0.006に設定した。図
4から明らかなように、緩和振動周波数にほぼ等しい周
波数2.7GHzを有する高周波周期信号を観測でき
た。
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing an output signal in a high-frequency oscillation mode as a result of a numerical experiment of a high-frequency signal generator according to a first comparative example. In this numerical experiment, the operation parameter was set to the injection current Jb = (1 + 2/3) Jth
(Where Jth is a threshold current), the delay amount τ
= 1 ns and the reflectance ξext = 0.006. As is clear from FIG. 4, a high-frequency periodic signal having a frequency of 2.7 GHz substantially equal to the relaxation oscillation frequency was observed.

【0026】図5は、第1の比較例である高周波信号発
生装置の数値実験結果であって、カオス発振モードの出
力信号を示す信号波形図である。この数値実験では、動
作パラメータを、注入電流Jb=(1+2/3)Jt
h、遅延量τ=1ns、反射率ξext=0.012に
設定した。図5から明らかなように、緩和振動周波数に
ほぼ等しい最大周波数2.7GHzを有する高周波カオ
ス信号を観測できた。
FIG. 5 is a signal waveform diagram showing an output signal in the chaos oscillation mode, which is a result of a numerical experiment of the high-frequency signal generator according to the first comparative example. In this numerical experiment, the operating parameter was set to the injection current Jb = (1 + 2/3) Jt
h, the delay amount τ = 1 ns, and the reflectance ξext = 0.012. As is clear from FIG. 5, a high-frequency chaotic signal having a maximum frequency of 2.7 GHz substantially equal to the relaxation oscillation frequency was observed.

【0027】図6は、第2の比較例である高周波信号発
生装置の数値実験結果であって、光注入によるレーザの
出力信号と振動周波数と振動可能性を示す、光注入係数
ξinjに対する振動周波数及び安定係数のグラフであ
る。ここで、光注入係数ξinj(無単位)は、半導体
レーザ1,2の共振器内部における光子減衰係数で規格
化された注入光の強度(相対値)を表す。図6に示す安
定係数が負であるときはレーザが安定し、正であるとき
はレーザが所定の振動数で振動することとなる。図6か
ら明らかなように、振動領域はハッチングで示すよう
に、注入光の強度(相対値)が0.02から0.18ま
での範囲で振動周波数約3ないし約7GHzで振動する
ことが観測されているが、振動周波数の範囲はきわめて
限定されている。
FIG. 6 is a numerical experiment result of the high-frequency signal generator according to the second comparative example, showing the output signal of the laser by light injection, the vibration frequency, and the vibration possibility. And a graph of the stability coefficient. Here, the light injection coefficient ξinj (no unit) represents the intensity (relative value) of the injected light standardized by the photon attenuation coefficient inside the resonators of the semiconductor lasers 1 and 2. When the stability coefficient shown in FIG. 6 is negative, the laser is stabilized, and when it is positive, the laser vibrates at a predetermined frequency. As is clear from FIG. 6, as indicated by hatching, the oscillation region oscillates at an oscillation frequency of about 3 to about 7 GHz when the intensity (relative value) of the injected light is in the range of 0.02 to 0.18. However, the range of vibration frequencies is very limited.

【0028】図7は、実施形態である高周波信号発生装
置の数値実験結果であって、高周波発振モードの出力信
号を示す信号波形図である。この数値実験では、動作パ
ラメータを、注入電流Jb=(1+2/3)Jth、遅
延量τ=1ns、反射率ξext=0.05、光注入強
度比ξinj=0.25、自走発振波長差Ω=3GHz
に設定した。図7から明らかなように、緩和振動周波数
を超える周波数13GHzを有する高周波周期信号を観
測できた。
FIG. 7 is a signal waveform diagram showing an output signal in a high-frequency oscillation mode, which is a result of a numerical experiment of the high-frequency signal generator according to the embodiment. In this numerical experiment, the operating parameters were: injection current Jb = (1 + 2/3) Jth, delay amount τ = 1 ns, reflectance ξext = 0.05, light injection intensity ratio ξinj = 0.25, free-running oscillation wavelength difference Ω. = 3 GHz
Set to. As is clear from FIG. 7, a high-frequency periodic signal having a frequency of 13 GHz exceeding the relaxation oscillation frequency was observed.

【0029】図8は、実施形態である高周波信号発生装
置の数値実験結果であって、カオス発振モードの出力信
号を示す信号波形図である。この数値実験では、動作パ
ラメータを、注入電流Jb=(1+2/3)Jth、遅
延量τ=1ns、反射率ξext=0.125、光注入
強度比ξinj=0.25、自走発振波長差Ω=3GH
zに設定した。図8から明らかなように、緩和振動周波
数を超える最大周波数14GHzを有する高周波のカオ
ス信号を観測できた。
FIG. 8 is a signal waveform diagram showing an output signal in the chaos oscillation mode, which is a result of a numerical experiment of the high-frequency signal generator according to the embodiment. In this numerical experiment, the operating parameters were: injection current Jb = (1 + 2/3) Jth, delay amount τ = 1 ns, reflectance ξext = 0.125, light injection intensity ratio ξinj = 0.25, free-running oscillation wavelength difference Ω. = 3GH
z. As is clear from FIG. 8, a high-frequency chaotic signal having a maximum frequency of 14 GHz exceeding the relaxation oscillation frequency was observed.

【0030】ここで、実施形態に係る図7及び図8の信
号波形はそれぞれ、第1の比較例に係る図4及び図5に
似ているが、横軸及び縦軸ともに、全く異なることに注
意されたい。
Here, the signal waveforms of FIGS. 7 and 8 according to the embodiment are respectively similar to FIGS. 4 and 5 according to the first comparative example, but the horizontal axis and the vertical axis are completely different. Please be careful.

【0031】図9は、実施形態である高周波信号発生装
置の数値実験結果であって、光注入によるレーザの振動
周波数を示す、光注入係数ξinjに対する振動周波数
のグラフである。この数値実験では、動作パラメータ
を、注入電流Jb=(1+2/3)Jth、遅延量τ=
1ns、反射率ξext=0.075、自走発振波長差
Ω=3GHzに設定した。図9から明らかなように、注
入光の強度を増大させてゆくと、最初は振動周波数は、
自走発振波長差に対応する緩和振動周波数で振動する
が、しきい値=約0.14を超えると、振動周波数は、
緩和振動周波数を超える約12GHz以上の周波数で振
動することが観測された。これは、言い換えれば、帰還
発振系に光注入を組み合わせることにより、緩和振動周
波数を超える周波数で振動する高周波信号を発生するこ
とを初めて観測できたといえる。
FIG. 9 is a graph of a numerical experiment result of the high-frequency signal generator according to the embodiment, showing a vibration frequency of a laser caused by light injection and a vibration frequency with respect to a light injection coefficient ξinj. In this numerical experiment, the operating parameters were set as injection current Jb = (1 + 2/3) Jth and delay amount τ =
1 ns, the reflectance ξext = 0.075, and the free-running oscillation wavelength difference Ω = 3 GHz. As is clear from FIG. 9, as the intensity of the injected light increases, the vibration frequency initially becomes
Vibrates at the relaxation oscillation frequency corresponding to the free-running oscillation wavelength difference, but when the threshold value exceeds about 0.14, the oscillation frequency becomes
Vibration at a frequency of about 12 GHz or higher, which exceeds the relaxation oscillation frequency, was observed. In other words, it can be said that, for the first time, generation of a high-frequency signal oscillating at a frequency exceeding the relaxation oscillation frequency can be observed by combining light injection with the feedback oscillation system.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る高周波
信号発生装置によれば、自走発振波長は互いに近接する
2つの半導体レーザを備え、一方の半導体レーザから他
方の半導体レーザに光注入され、他方の半導体レーザに
よって発生された光信号を反射して他方の半導体レーザ
に帰還するとともに、他方の半導体レーザによって発生
された光信号を光電変換することにより、高周波信号を
発生する。従って、従来例に比較して回路構成がきわめ
て簡単であり、例えば半導体レーザの緩和振動周波数を
超える高い周波数を有する高周波の周期信号、擬似ラン
ダム信号などの高周波信号を発生させることができる。
As described above in detail, according to the high-frequency signal generator of the present invention, two semiconductor lasers having free-running oscillation wavelengths close to each other are provided, and light is injected from one semiconductor laser to the other semiconductor laser. Then, the optical signal generated by the other semiconductor laser is reflected and returned to the other semiconductor laser, and the optical signal generated by the other semiconductor laser is photoelectrically converted to generate a high-frequency signal. Therefore, the circuit configuration is extremely simple as compared with the conventional example, and high-frequency signals such as high-frequency periodic signals and pseudo-random signals having a high frequency exceeding the relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser can be generated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る一実施形態である高周波信号発
生装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency signal generator according to an embodiment of the present invention.

【図2】 第1の比較例である高周波信号発生装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency signal generator according to a first comparative example.

【図3】 第2の比較例である高周波信号発生装置の構
成を示すブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency signal generator according to a second comparative example.

【図4】 第1の比較例である高周波信号発生装置の数
値実験結果であって、高周波発振モードの出力信号を示
す信号波形図である。
FIG. 4 is a signal waveform diagram showing an output signal in a high-frequency oscillation mode, which is a result of a numerical experiment of a high-frequency signal generator according to a first comparative example.

【図5】 第1の比較例である高周波信号発生装置の数
値実験結果であって、カオス発振モードの出力信号を示
す信号波形図である。
FIG. 5 is a signal waveform diagram showing an output signal in a chaos oscillation mode, which is a numerical experiment result of the high-frequency signal generator according to the first comparative example.

【図6】 第2の比較例である高周波信号発生装置の数
値実験結果であって、光注入によるレーザの出力信号と
振動周波数と振動可能性を示す、光注入係数ξinjに
対する振動周波数及び安定係数のグラフである。
FIG. 6 is a numerical experiment result of a high-frequency signal generator according to a second comparative example, showing an output signal of a laser by light injection, a vibration frequency and a vibration possibility, and a vibration frequency and a stability coefficient with respect to a light injection coefficient Δinj. It is a graph of.

【図7】 実施形態である高周波信号発生装置の数値実
験結果であって、高周波発振モードの出力信号を示す信
号波形図である。
FIG. 7 is a signal waveform diagram showing an output signal in a high-frequency oscillation mode, which is a numerical experiment result of the high-frequency signal generator according to the embodiment.

【図8】 実施形態である高周波信号発生装置の数値実
験結果であって、カオス発振モードの出力信号を示す信
号波形図である。
FIG. 8 is a signal waveform diagram showing an output signal in a chaos oscillation mode, which is a numerical experiment result of the high-frequency signal generator according to the embodiment.

【図9】 実施形態である高周波信号発生装置の数値実
験結果であって、光注入によるレーザの振動周波数を示
す、光注入係数ξinjに対する振動周波数のグラフで
ある。
FIG. 9 is a graph showing a result of a numerical experiment of the high-frequency signal generator according to the embodiment, showing a vibration frequency of a laser caused by light injection and a vibration frequency with respect to a light injection coefficient ξinj.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…半導体レーザ、 3…コリメートレンズ、 4…ビームスプリッタ、 5…外部鏡、 6…フォーカスレンズ、 7…フォトダイオード、 8…高周波増幅器、 10…光アイソレータ。 1, 2, semiconductor laser, 3: collimating lens, 4: beam splitter, 5: external mirror, 6: focus lens, 7: photodiode, 8: high-frequency amplifier, 10: optical isolator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピーター・デービス 京都府相楽郡精華町光台二丁目2番地2 株式会社エイ・ティ・アール環境適応通信 研究所内 (72)発明者 會田 田人 京都府相楽郡精華町光台二丁目2番地2 株式会社エイ・ティ・アール環境適応通信 研究所内 Fターム(参考) 5F073 AA89 AB21 AB29 EA02 EA29 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Peter Davis 2-1-2 Koikodai, Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Pref. ATR Co., Ltd. Environmentally Adaptive Communication Laboratory (72) Inventor Tajin Aida Kyoto, Kyoto F-term (Reference) 5F073 AA89 AB21 AB29 EA02 EA29

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単一波長の第1の光信号を発生する第1
の半導体レーザと、 上記第1の光信号が光注入され、上記第1の光信号の波
長に近接し所定の自走発振波長差を有して第2の光信号
を発生する第2の半導体レーザと、 上記第2の半導体レーザによって発生された第2の光信
号を反射して上記第2の半導体レーザに帰還する光反射
手段と、 上記第2の半導体レーザによって発生された第2の光信
号を光電変換することにより、高周波信号を発生する光
電変換手段とを備えたことを特徴とする高周波信号発生
装置。
A first optical signal generating a single wavelength first optical signal;
And a second semiconductor that is optically injected with the first optical signal and generates a second optical signal having a predetermined free-running oscillation wavelength difference close to the wavelength of the first optical signal. A laser; a light reflecting means for reflecting a second optical signal generated by the second semiconductor laser and returning to the second semiconductor laser; a second light generated by the second semiconductor laser A high-frequency signal generator comprising: a photoelectric conversion unit that generates a high-frequency signal by photoelectrically converting a signal.
【請求項2】 請求項1記載の高周波信号発生装置にお
いて、上記第1の光信号が上記第2の半導体レーザに光
注入されたときに、上記第2の光信号が上記第1の光信
号に光注入同期するように設定し、上記高周波信号の周
波数は、光注入同期されていないときの第2の半導体レ
ーザの緩和振動周波数よりも高い周波数であることを特
徴とする高周波信号発生装置。
2. The high-frequency signal generator according to claim 1, wherein when the first optical signal is injected into the second semiconductor laser, the second optical signal is changed to the first optical signal. Wherein the frequency of the high-frequency signal is higher than the relaxation oscillation frequency of the second semiconductor laser when the light is not injection-locked.
【請求項3】 請求項1又は2記載の高周波信号発生装
置において、上記光反射手段の反射率を変化させること
により、上記高周波信号として、高周波の周期信号と、
擬似ランダム信号とのうちのいずれか1つを選択的に発
生させることを特徴とする高周波信号発生装置。
3. The high-frequency signal generating device according to claim 1, wherein the high-frequency signal includes a high-frequency periodic signal by changing a reflectance of the light reflecting means.
A high-frequency signal generation device for selectively generating any one of a pseudo-random signal and a pseudo-random signal.
JP2001000119A 2001-01-04 2001-01-04 High-frequency signal generator Pending JP2002204037A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001000119A JP2002204037A (en) 2001-01-04 2001-01-04 High-frequency signal generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001000119A JP2002204037A (en) 2001-01-04 2001-01-04 High-frequency signal generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002204037A true JP2002204037A (en) 2002-07-19

Family

ID=18868995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001000119A Pending JP2002204037A (en) 2001-01-04 2001-01-04 High-frequency signal generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002204037A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006235375A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Ricoh Printing Systems Ltd Image position detection device and image forming apparatus using the same
CN102882127A (en) * 2012-09-19 2013-01-16 大连理工大学 Photoinjection-type chaotic photonic integration device and preparation method thereof
CN108199259A (en) * 2017-12-25 2018-06-22 武汉光迅科技股份有限公司 A kind of joint disturbance formula chaotic laser light signal generator and its application method
CN111653932A (en) * 2020-05-14 2020-09-11 太原理工大学 Chaotic laser device based on light injection amplified spontaneous emission suppression time delay

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006235375A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 Ricoh Printing Systems Ltd Image position detection device and image forming apparatus using the same
JP4597709B2 (en) * 2005-02-25 2010-12-15 株式会社リコー Image position detection apparatus and image forming apparatus using the same
CN102882127A (en) * 2012-09-19 2013-01-16 大连理工大学 Photoinjection-type chaotic photonic integration device and preparation method thereof
CN108199259A (en) * 2017-12-25 2018-06-22 武汉光迅科技股份有限公司 A kind of joint disturbance formula chaotic laser light signal generator and its application method
CN111653932A (en) * 2020-05-14 2020-09-11 太原理工大学 Chaotic laser device based on light injection amplified spontaneous emission suppression time delay

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102626031B1 (en) Quantum random number generation process in multimode laser cavity
JP4985853B2 (en) Optical signal generator and adjustment method thereof
JP2004503944A (en) Method and apparatus for generating frequency modulated pulses
Hao et al. Harmonically Fourier domain mode-locked optoelectronic oscillator
Durhuus et al. Optical wavelength conversion over 18 nm at 2.5 Gb/s by DBR-laser
Bauer et al. Optical microwave source
US9197326B2 (en) Optical wavelength comb generator device
Ozyazici et al. Theoretical model of the hybrid soliton pulse source
Rimoldi et al. CW emission and self-pulsing in a III-V/SiN hybrid laser with narrow band mirror
US10566759B2 (en) Spectral narrowing module, refined spectral line device and method therefor
US5335106A (en) Optically-based frequency synthesizer for generating an electric output signal at a preselected frequency that can be changed over a wide band of frequencies for communication purpose
JP2002204037A (en) High-frequency signal generator
US5598425A (en) High stability ultra-short sources of electromagnetic radiation
Kuramoto et al. All-optical regeneration using a side-mode injection-locked semiconductor laser
WO1994015387A1 (en) Regenerative optical pulse generator
JP2005512136A (en) Optical microwave source
JP2697640B2 (en) Optical clock generator
JPH07307512A (en) Optically pumped ultrahigh-speed laser of forced mode locking type
JPH08160475A (en) Superhigh-speed optical solinton pulse generating device
Seeds Photonic techniques for microwave frequency synthesis
Kim et al. Dynamic analysis of mode-locked sampled-grating distributed Bragg reflector laser diodes
USH96H (en) Intensity modulated light source
Koch et al. A 40 GHz mode locked silicon evanescent laser
Sato et al. High-frequency and low-jitter optical pulse generation using semiconductor mode-locked lasers
Chan et al. Sub-terahertz frequency generation in non-resonant Fabry-Pérot cavity

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040302

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040727