JP2002365677A - 周波数可変型光発振装置 - Google Patents
周波数可変型光発振装置Info
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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- G02F1/39—Non-linear optics for parametric generation or amplification of light, infrared or ultraviolet waves
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 マスタレーザで生成されたレーザ光をスレー
ブレーザに導入することによりスレーブレーザから生成
された四光波信号の共役をロッキングさせてミリ波の光
を発振させる装置を提供する。 【解決手段】 所定の電気信号を生成する電気信号生成
装置１１と、前記電気信号で駆動されて第１の周波数の
光信号を生成して出力するマスタレーザ１２と、前記電
気信号で駆動されて第２の周波数の光信号を生成し、マ
スタレーザ１２から出力された光信号が入力された光信
号を前記第２の周波数の光信号とミキシングして出力す
るスレーブレーザ１３とを含んで構成する。この構成よ
り、高速変調を介した超高速光信号生成技術として数十
ＭＨｚから数ＴＨｚに至る広範囲な領域の周波数の光信
号を発生させることができ、これに基づき超高速光通信
システムで要求される半導体レーザまたは光変調器のよ
うな光素子を具現できる。
ブレーザに導入することによりスレーブレーザから生成
された四光波信号の共役をロッキングさせてミリ波の光
を発振させる装置を提供する。 【解決手段】 所定の電気信号を生成する電気信号生成
装置１１と、前記電気信号で駆動されて第１の周波数の
光信号を生成して出力するマスタレーザ１２と、前記電
気信号で駆動されて第２の周波数の光信号を生成し、マ
スタレーザ１２から出力された光信号が入力された光信
号を前記第２の周波数の光信号とミキシングして出力す
るスレーブレーザ１３とを含んで構成する。この構成よ
り、高速変調を介した超高速光信号生成技術として数十
ＭＨｚから数ＴＨｚに至る広範囲な領域の周波数の光信
号を発生させることができ、これに基づき超高速光通信
システムで要求される半導体レーザまたは光変調器のよ
うな光素子を具現できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、周波数可変型の光
発振装置に係り、特に、マイクロ波（マイクロメートル
波）またはミリ波（ミリメートル波）の光を発振するも
のに関する。
発振装置に係り、特に、マイクロ波（マイクロメートル
波）またはミリ波（ミリメートル波）の光を発振するも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】映像や対話式の情報サービスを提供する
移動体通信の要求が高まるにつれて、無線通信で使用可
能な周波数帯域が次第に少なくなってきており、より広
い帯域でのサービスを可能とする第４世代の無線通信シ
ステムの開発が着手された。そこで、次世代の無線通信
システムであるＩＭＴ−２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎ−２０００；世界共通に使える携帯電話機を目
指し、ＩＴＵ（国際電気通信連合）で技術規格を策定し
た携帯電話システム）で、３〜３００Ｇ（ギガ）Ｈｚの
帯域の周波数を利用するマイクロ波／ミリ波での通信技
術が、広帯域の無線通信システムで関心を集めている。
移動体通信の要求が高まるにつれて、無線通信で使用可
能な周波数帯域が次第に少なくなってきており、より広
い帯域でのサービスを可能とする第４世代の無線通信シ
ステムの開発が着手された。そこで、次世代の無線通信
システムであるＩＭＴ−２０００（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａ
ｔｉｏｎ−２０００；世界共通に使える携帯電話機を目
指し、ＩＴＵ（国際電気通信連合）で技術規格を策定し
た携帯電話システム）で、３〜３００Ｇ（ギガ）Ｈｚの
帯域の周波数を利用するマイクロ波／ミリ波での通信技
術が、広帯域の無線通信システムで関心を集めている。
【０００３】しかし、このような次世代の無線通信シス
テムでは、信号を伝送する距離にはおのずから制限があ
ることや、比較的高い周波数を発生させる装置が必要と
なることから、マイクロ波／ミリ波での無線通信システ
ムを既存の有線通信システムとハイブリッド化させるこ
とが必要となる。その際、減衰率が低く、電磁妨害ノイ
ズを発生させないような光ファイバが高い周波数帯域の
無線信号での長距離伝送を実現させるための最有力候補
とされ、マイクロ波／ミリ波の光を生じさせる技術が、
広帯域の無線通信システムのキーテクノロジーとなって
いる。
テムでは、信号を伝送する距離にはおのずから制限があ
ることや、比較的高い周波数を発生させる装置が必要と
なることから、マイクロ波／ミリ波での無線通信システ
ムを既存の有線通信システムとハイブリッド化させるこ
とが必要となる。その際、減衰率が低く、電磁妨害ノイ
ズを発生させないような光ファイバが高い周波数帯域の
無線信号での長距離伝送を実現させるための最有力候補
とされ、マイクロ波／ミリ波の光を生じさせる技術が、
広帯域の無線通信システムのキーテクノロジーとなって
いる。
【０００４】光ファイバと無線装置とがハイブリッド化
されたシステムで光学的なミリ波を生成させて伝送する
方式には多くの長所がある。例えば、従来のベースバン
ド伝送方式は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎ
ｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ／Ｓｙｎ
ｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｏｐｔｉｃａｌ ＮＥＴｗｏｒｋ；
光ファイバ通信の多重化方式／光同期伝達網）という比
較的複雑な移動基地局を備えることが必要である点で不
利である。これに対して、ミリ波の光を伝送する方式
は、中央基地局からの光を所望のミリ波に生成し、この
ミリ波の光を無線信号に変換して伝送することにより、
コンパクトな遠隔操作のアンテナユニットを備えた相対
的にシンプルな移動基地局を有するのみで前記無線信号
を受信することができる。したがって、このようなミリ
波の光を伝送する方式は、いわゆる「ピコセル（ｐｉｃ
ｏ−ｃｅｌｌ）」と呼ばれる微細な通信網において、数
多くのアンテナの負荷を低減化して経済的で効率的な通
信を可能にする。
されたシステムで光学的なミリ波を生成させて伝送する
方式には多くの長所がある。例えば、従来のベースバン
ド伝送方式は、ＳＤＨ／ＳＯＮＥＴ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎ
ｏｕｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ／Ｓｙｎ
ｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｏｐｔｉｃａｌ ＮＥＴｗｏｒｋ；
光ファイバ通信の多重化方式／光同期伝達網）という比
較的複雑な移動基地局を備えることが必要である点で不
利である。これに対して、ミリ波の光を伝送する方式
は、中央基地局からの光を所望のミリ波に生成し、この
ミリ波の光を無線信号に変換して伝送することにより、
コンパクトな遠隔操作のアンテナユニットを備えた相対
的にシンプルな移動基地局を有するのみで前記無線信号
を受信することができる。したがって、このようなミリ
波の光を伝送する方式は、いわゆる「ピコセル（ｐｉｃ
ｏ−ｃｅｌｌ）」と呼ばれる微細な通信網において、数
多くのアンテナの負荷を低減化して経済的で効率的な通
信を可能にする。
【０００５】更に、中央基地局で比較的高い周波数の光
が生成されるようにすれば、システムの集中化を構築す
ることができると共に、ベースバンドのデジタル信号を
変調することなくそのまま伝送することができるので、
無線基地局が各種の電波形式に対して対応することがで
き、電波形式の変更や電波形式の新設に対して柔軟に対
応することが可能となる。
が生成されるようにすれば、システムの集中化を構築す
ることができると共に、ベースバンドのデジタル信号を
変調することなくそのまま伝送することができるので、
無線基地局が各種の電波形式に対して対応することがで
き、電波形式の変更や電波形式の新設に対して柔軟に対
応することが可能となる。
【０００６】そして、チャネル割り当て、ハンドオーバ
（携帯電話等で通信しながら移動しているとき、次のア
ンテナのエリアへ自動的に切り替えること）、及びアン
テナを容易にコントロールできるといったコントロール
機能を中央基地局に備えたシステムを設ければ、このシ
ステムへの加入者数を増大させることが可能となる。更
にまた、移動体通信用アンテナの制御に必要とされる数
多くの機能を中央基地局に集約させるので、アンテナの
位置選定、維持補修等の問題点を解決することが可能と
なる。
（携帯電話等で通信しながら移動しているとき、次のア
ンテナのエリアへ自動的に切り替えること）、及びアン
テナを容易にコントロールできるといったコントロール
機能を中央基地局に備えたシステムを設ければ、このシ
ステムへの加入者数を増大させることが可能となる。更
にまた、移動体通信用アンテナの制御に必要とされる数
多くの機能を中央基地局に集約させるので、アンテナの
位置選定、維持補修等の問題点を解決することが可能と
なる。
【０００７】前述したような長所から光のミリ波の伝送
方式は、現在、移動体通信や広帯域無線の加入者回線
（Ｂ−ＷＬＬ；Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ
Ｌｏｃａｌ Ｌｏｏｐ）のような無線加入者網に適用
されている。一方、光ファイバの無線伝送システムにお
いて、光源を利用してミリ波信号を発振させる方法は、
変調の方式と光源の数とに応じて分類される。
方式は、現在、移動体通信や広帯域無線の加入者回線
（Ｂ−ＷＬＬ；Ｂｒｏａｄｂａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ
Ｌｏｃａｌ Ｌｏｏｐ）のような無線加入者網に適用
されている。一方、光ファイバの無線伝送システムにお
いて、光源を利用してミリ波信号を発振させる方法は、
変調の方式と光源の数とに応じて分類される。
【０００８】従来のミリ波信号を発振させる方法におけ
る変調の方式として、直接変調方式（例えば、Ｐ．Ａ．
Ｍｏｒｔｏｎ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．、ｖｏ
ｌ．３０、Ｎｏ．２４、ｐｐ．２０４４（１９９４）に
記載されている。）、あるいは外部変調方式（例えば、
Ｕ．Ｇｌｉｅｓｅ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏ
ｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ．Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．４４、
Ｎｏ．１０、ｐｐ．１７１６（１９９６）に記載されて
いる。）等が挙げられる。しかし、これらの方法には、
電子回路が比較的複雑で高コストなことから、経済性が
低く、更に低いミリ波の周波数帯域でのみ発振が可能で
あるという問題点があった。
る変調の方式として、直接変調方式（例えば、Ｐ．Ａ．
Ｍｏｒｔｏｎ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．、ｖｏ
ｌ．３０、Ｎｏ．２４、ｐｐ．２０４４（１９９４）に
記載されている。）、あるいは外部変調方式（例えば、
Ｕ．Ｇｌｉｅｓｅ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏ
ｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ．Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．４４、
Ｎｏ．１０、ｐｐ．１７１６（１９９６）に記載されて
いる。）等が挙げられる。しかし、これらの方法には、
電子回路が比較的複雑で高コストなことから、経済性が
低く、更に低いミリ波の周波数帯域でのみ発振が可能で
あるという問題点があった。
【０００９】また、１つの光源を利用した信号の発振方
法として、サイドバンド技術（ｓｉｄｅ ｂａｎｄ；側
波帯、スペクトルのメイン信号に付随して両裾の部分に
現れる信号。例えば、Ｇ．Ｈ．Ｓｍｉｔｈ、ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅ
ｃｈ．、ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．８、ｐｐ．１４１０（１
９９７）に記載されている。）や、モードロッキングレ
ーザ方法（例えば、Ｔ．Ｋｕｒｉ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．、
ｖｏｌ．４７、Ｎｏ．５、ｐｐ．５７０（１９９９）に
記載されている。）、あるいはデュアルモードレーザ方
法（例えば、Ｄ．Ｗａｋｅ、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍｉ
ｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．
４３、Ｎｏ．９、ｐｐ．２２７０（１９９５）に記載さ
れている。）等が挙げられる。
法として、サイドバンド技術（ｓｉｄｅ ｂａｎｄ；側
波帯、スペクトルのメイン信号に付随して両裾の部分に
現れる信号。例えば、Ｇ．Ｈ．Ｓｍｉｔｈ、ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅ
ｃｈ．、ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．８、ｐｐ．１４１０（１
９９７）に記載されている。）や、モードロッキングレ
ーザ方法（例えば、Ｔ．Ｋｕｒｉ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓ．Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．、
ｖｏｌ．４７、Ｎｏ．５、ｐｐ．５７０（１９９９）に
記載されている。）、あるいはデュアルモードレーザ方
法（例えば、Ｄ．Ｗａｋｅ、ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｍｉ
ｃｒｏｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ Ｔｅｃｈ．、ｖｏｌ．
４３、Ｎｏ．９、ｐｐ．２２７０（１９９５）に記載さ
れている。）等が挙げられる。
【００１０】しかし、これらの方法ではいずれも光素子
の製作が困難であり、また光素子の開発費及びコスト面
で実用性に乏しい。そこで、コスト、周波数の可変性、
及び多チャネルへの拡張性を考慮すると、異なる光源か
ら発振された信号間のビーティングを利用したヘテロダ
イン方式による発振方法が、所望の周波数の信号を生成
する上で望ましい。
の製作が困難であり、また光素子の開発費及びコスト面
で実用性に乏しい。そこで、コスト、周波数の可変性、
及び多チャネルへの拡張性を考慮すると、異なる光源か
ら発振された信号間のビーティングを利用したヘテロダ
イン方式による発振方法が、所望の周波数の信号を生成
する上で望ましい。
【００１１】ところで、前記ヘテロダイン方式のインジ
ェクションロッキングを利用してミリ波を発振させる方
法がある。このうち代表的なものとして、Ｌ．Ｎｏｅｌ
が行った方法（例えば、Ｌ．Ｎｏｅｌ、ＩＥＥＥ Ｔｒ
ａｎｓ．ＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙ Ｔｅｃ
ｈ．、ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．８、ｐｐ．１４１６（１９
９７）に記載されている。）が挙げられる。この方法
は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ラジオ
波）変調されたスレーブレーザのサイドバンドのうち、
１つのモードに連続波のマスタレーザを導入してロッキ
ングし、前記のスレーブレーザとマスタレーザとの間に
ビーティングを生じさせることにより、数十ＧＨｚの光
信号を発振させるものである。しかし、このような方法
は、サイドバンドパワーが微弱であり、サイドバンドモ
ードを選択することができる範囲が比較的狭いために、
最大限達成することが可能なミリ波の周波数が、マスタ
レーザ、あるいはスレーブレーザの変調性能によって制
限されるという短所があった。
ェクションロッキングを利用してミリ波を発振させる方
法がある。このうち代表的なものとして、Ｌ．Ｎｏｅｌ
が行った方法（例えば、Ｌ．Ｎｏｅｌ、ＩＥＥＥ Ｔｒ
ａｎｓ．ＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙ Ｔｅｃ
ｈ．、ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．８、ｐｐ．１４１６（１９
９７）に記載されている。）が挙げられる。この方法
は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ラジオ
波）変調されたスレーブレーザのサイドバンドのうち、
１つのモードに連続波のマスタレーザを導入してロッキ
ングし、前記のスレーブレーザとマスタレーザとの間に
ビーティングを生じさせることにより、数十ＧＨｚの光
信号を発振させるものである。しかし、このような方法
は、サイドバンドパワーが微弱であり、サイドバンドモ
ードを選択することができる範囲が比較的狭いために、
最大限達成することが可能なミリ波の周波数が、マスタ
レーザ、あるいはスレーブレーザの変調性能によって制
限されるという短所があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点を
解決するためになされたものであって、その目的は、マ
スタレーザで生成されたレーザ光をスレーブレーザに導
入することによりスレーブレーザから生成された四光波
信号（Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ−Ｍｉｘｉｎｇ；ＦＷＭ）の
共役をロッキングさせてミリ波の光を発振させる装置を
提供することにある。
解決するためになされたものであって、その目的は、マ
スタレーザで生成されたレーザ光をスレーブレーザに導
入することによりスレーブレーザから生成された四光波
信号（Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ−Ｍｉｘｉｎｇ；ＦＷＭ）の
共役をロッキングさせてミリ波の光を発振させる装置を
提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、所定の電気信号を生成する電気信号生成装
置と、前記電気信号により駆動されて第１の周波数の光
信号を生成するマスタレーザと、前記電気信号により駆
動されて第２の周波数の光信号を生成すると共に、前記
マスタレーザから出力された光信号が入力され、この入
力された光信号を前記第２の周波数の光信号とミキシン
グして出力するスレーブレーザとを含んで構成される周
波数可変型光発振装置を提供する。（請求項１）
の本発明は、所定の電気信号を生成する電気信号生成装
置と、前記電気信号により駆動されて第１の周波数の光
信号を生成するマスタレーザと、前記電気信号により駆
動されて第２の周波数の光信号を生成すると共に、前記
マスタレーザから出力された光信号が入力され、この入
力された光信号を前記第２の周波数の光信号とミキシン
グして出力するスレーブレーザとを含んで構成される周
波数可変型光発振装置を提供する。（請求項１）
【００１４】また、本発明は、前記電気信号生成装置
が、ＲＦ変調された電気信号を生成するＲＦ変調器で構
成されることが可能である。（請求項２） 更に、本発明は、前記マスタレーザが、前記第１の周波
数の光信号と、前記第１の周波数を中心として前記ＲＦ
変調の周波数の間隔で離隔されたサイドバンドモードの
光信号とを生成するように構成されることが望ましい。
（請求項３）
が、ＲＦ変調された電気信号を生成するＲＦ変調器で構
成されることが可能である。（請求項２） 更に、本発明は、前記マスタレーザが、前記第１の周波
数の光信号と、前記第１の周波数を中心として前記ＲＦ
変調の周波数の間隔で離隔されたサイドバンドモードの
光信号とを生成するように構成されることが望ましい。
（請求項３）
【００１５】また、本発明は、前記マスタレーザが、内
部でアイソレート（隔離）された分布帰還型半導体レー
ザ、または、ファブリ−ペロ型半導体レーザで構成され
ることが望ましい。（請求項４） 更に、本発明は、前記スレーブレーザが、前記第２の周
波数の光信号と、前記第２の周波数を中心として前記Ｒ
Ｆ変調の周波数の間隔で離隔されたサイドバンドモード
の光信号とを生成すると共に、前記マスタレーザから入
力される光信号と、それ自体が生成した光信号とをミキ
シングして出力するように構成することができる。（請
求項５）
部でアイソレート（隔離）された分布帰還型半導体レー
ザ、または、ファブリ−ペロ型半導体レーザで構成され
ることが望ましい。（請求項４） 更に、本発明は、前記スレーブレーザが、前記第２の周
波数の光信号と、前記第２の周波数を中心として前記Ｒ
Ｆ変調の周波数の間隔で離隔されたサイドバンドモード
の光信号とを生成すると共に、前記マスタレーザから入
力される光信号と、それ自体が生成した光信号とをミキ
シングして出力するように構成することができる。（請
求項５）
【００１６】更にまた、本発明は、前記スレーブレーザ
が、内部でアイソレート（隔離）されていない分布帰還
型半導体レーザ、または、ファブリ−ペロ型半導体レー
ザであることが望ましい。（請求項６） そして、本発明は、前記スレーブレーザが、前記マスタ
レーザのロッキング周波数の範囲外の周波数を有する光
信号、及び四光波信号を生成することが望ましい。（請
求項７）
が、内部でアイソレート（隔離）されていない分布帰還
型半導体レーザ、または、ファブリ−ペロ型半導体レー
ザであることが望ましい。（請求項６） そして、本発明は、前記スレーブレーザが、前記マスタ
レーザのロッキング周波数の範囲外の周波数を有する光
信号、及び四光波信号を生成することが望ましい。（請
求項７）
【００１７】また、本発明は、前記マスタレーザが、前
記スレーブレーザから生成される光信号の周波数よりも
高い周波数領域に属する周波数の光信号を生成するよう
に構成することができる。（請求項８） そしてまた、本発明は、前記マスタレーザと前記スレー
ブレーザとの間に配置され、前記マスタレーザから出力
された光信号を前記スレーブレーザに伝達すると共に、
前記スレーブレーザから出力される光信号を外部に伝達
する光伝達装置を、更に備えることができる。（請求項
９）
記スレーブレーザから生成される光信号の周波数よりも
高い周波数領域に属する周波数の光信号を生成するよう
に構成することができる。（請求項８） そしてまた、本発明は、前記マスタレーザと前記スレー
ブレーザとの間に配置され、前記マスタレーザから出力
された光信号を前記スレーブレーザに伝達すると共に、
前記スレーブレーザから出力される光信号を外部に伝達
する光伝達装置を、更に備えることができる。（請求項
９）
【００１８】また、本発明は、前記マスタレーザと前記
光信号伝達装置との間に配置され、前記マスタレーザか
ら出力される光信号の偏光状態を調節する偏光制御器
を、更に備えることができる。（請求項１０）
光信号伝達装置との間に配置され、前記マスタレーザか
ら出力される光信号の偏光状態を調節する偏光制御器
を、更に備えることができる。（請求項１０）
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照しな
がら本発明の実施の形態について説明する。図１は、本
発明に係る周波数可変型光発振装置のブロック図であ
る。図１において、参照番号１０は光発振部を示し、参
照番号２０は光発振部１０から出力される光のスペクト
ル特性を測定するための測定部２０を示す。
がら本発明の実施の形態について説明する。図１は、本
発明に係る周波数可変型光発振装置のブロック図であ
る。図１において、参照番号１０は光発振部を示し、参
照番号２０は光発振部１０から出力される光のスペクト
ル特性を測定するための測定部２０を示す。
【００２０】光発振部１０は、電気信号生成装置１１、
マスタレーザ（以下、「ＭＬ」という）１２、及びスレ
ーブレーザ（以下、「ＳＬ」という）１３を備えて構成
される。このとき、ＭＬ１２とＳＬ１３との間に光信号
伝達装置１５を備え、そして、ＭＬ１２と光信号伝達装
置１５との間に偏光制御器１４を備えるように構成する
ことができる。
マスタレーザ（以下、「ＭＬ」という）１２、及びスレ
ーブレーザ（以下、「ＳＬ」という）１３を備えて構成
される。このとき、ＭＬ１２とＳＬ１３との間に光信号
伝達装置１５を備え、そして、ＭＬ１２と光信号伝達装
置１５との間に偏光制御器１４を備えるように構成する
ことができる。
【００２１】電気信号生成装置１１は、ＭＬ１２とＳＬ
１３とを駆動させることができる電気信号を供給するも
のである。この電気信号は、ＲＦ変調信号であることが
望ましい。ＭＬ１２は、前記電気信号により光信号を生
成する。ＭＬ１２に、ＲＦ変調された電気信号が供給さ
れると、ＭＬ１２はそれに対応して変調された光信号を
生成する。
１３とを駆動させることができる電気信号を供給するも
のである。この電気信号は、ＲＦ変調信号であることが
望ましい。ＭＬ１２は、前記電気信号により光信号を生
成する。ＭＬ１２に、ＲＦ変調された電気信号が供給さ
れると、ＭＬ１２はそれに対応して変調された光信号を
生成する。
【００２２】ＭＬ１２は、内部でアイソレート（隔離）
された分布帰還型半導体レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ−Ｌａｓｅｒ−Ｄｉｏｄｅ；以
下、「ＤＦＢ−ＬＤ」と略す）、またはファブリ−ペロ
型半導体レーザ（Ｆａｂｒｙ−Ｐａｒｏｔ−Ｌａｓｅｒ
−Ｄｉｏｄｅ；以下、「ＦＤ−ＬＤ」と略す）で構成さ
れるのが望ましい。ＭＬ１２で生成された光信号はＳＬ
１３に導入されるが、この光信号は光サーキュレータま
たは光アイソレータ（受動減衰器）と接続された光カッ
プラのような光信号伝達装置１５を介して伝送されるよ
うに構成することができる。このとき、ＭＬ１２で生成
された光信号は、その偏光状態が減衰されるように制御
される偏光制御器１４を通過した後、光伝達装置１５に
入力されるように構成されてもよい。ＳＬ１３は、内部
にアイソレータを備えないＤＦＢ−ＬＤまたはＦＤ−Ｌ
Ｄで構成されるのが望ましい。
された分布帰還型半導体レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ
ｄ−Ｆｅｅｄｂａｃｋ−Ｌａｓｅｒ−Ｄｉｏｄｅ；以
下、「ＤＦＢ−ＬＤ」と略す）、またはファブリ−ペロ
型半導体レーザ（Ｆａｂｒｙ−Ｐａｒｏｔ−Ｌａｓｅｒ
−Ｄｉｏｄｅ；以下、「ＦＤ−ＬＤ」と略す）で構成さ
れるのが望ましい。ＭＬ１２で生成された光信号はＳＬ
１３に導入されるが、この光信号は光サーキュレータま
たは光アイソレータ（受動減衰器）と接続された光カッ
プラのような光信号伝達装置１５を介して伝送されるよ
うに構成することができる。このとき、ＭＬ１２で生成
された光信号は、その偏光状態が減衰されるように制御
される偏光制御器１４を通過した後、光伝達装置１５に
入力されるように構成されてもよい。ＳＬ１３は、内部
にアイソレータを備えないＤＦＢ−ＬＤまたはＦＤ−Ｌ
Ｄで構成されるのが望ましい。
【００２３】このとき、ＳＬ１３での非縮退の四光波信
号（ＦＷＭ）を誘起させるために、ＭＬ１２から生成さ
れる周波数ｆMLの光信号をＳＬ１３のロッキング領域外
として、ＳＬ１３から生成される周波数ｆSLの光信号の
よりも高い周波数領域にすることにより、ＳＬ１３とダ
ウンコンバージョンが生じるように離調（回路の共振周
波数が到来信号周波数と異なるように、同調のとれた回
路のインダクタンスまたは容量を変えること）させる必
要がある。また、ＭＬ１２の動作温度やバイアス電流等
を適宜調節することにより、ＭＬ１２から連続波を発生
させてＳＬ１３に導入すれば、半導体レーザの非線形特
性によりｆMLとｆSLとの組み合わせによる各種の周波数
を有した非縮退の四光波信号（ＦＷＭ）の共役信号が誘
起されるようになる。
号（ＦＷＭ）を誘起させるために、ＭＬ１２から生成さ
れる周波数ｆMLの光信号をＳＬ１３のロッキング領域外
として、ＳＬ１３から生成される周波数ｆSLの光信号の
よりも高い周波数領域にすることにより、ＳＬ１３とダ
ウンコンバージョンが生じるように離調（回路の共振周
波数が到来信号周波数と異なるように、同調のとれた回
路のインダクタンスまたは容量を変えること）させる必
要がある。また、ＭＬ１２の動作温度やバイアス電流等
を適宜調節することにより、ＭＬ１２から連続波を発生
させてＳＬ１３に導入すれば、半導体レーザの非線形特
性によりｆMLとｆSLとの組み合わせによる各種の周波数
を有した非縮退の四光波信号（ＦＷＭ）の共役信号が誘
起されるようになる。
【００２４】このとき、ＳＬ１３の空胴（ｃａｖｉｔ
ｙ）における光子密度は、ＭＬ１２とＳＬ１３とのレイ
ジング（レーザの高エネルギー状態へ電子を励起または
ポンピングして、ほとんど単一波長の可視光または赤外
光を発生させる）周波数間の差の周波数で発振されるた
め、２乗直接検出器を用いてＭＬ１２とＳＬ１３とのピ
ーク信号のみならずこれらの信号間のビート信号をも検
出することが可能である。
ｙ）における光子密度は、ＭＬ１２とＳＬ１３とのレイ
ジング（レーザの高エネルギー状態へ電子を励起または
ポンピングして、ほとんど単一波長の可視光または赤外
光を発生させる）周波数間の差の周波数で発振されるた
め、２乗直接検出器を用いてＭＬ１２とＳＬ１３とのピ
ーク信号のみならずこれらの信号間のビート信号をも検
出することが可能である。
【００２５】測定部２０は、光アイソレータ２１、光増
幅器２２、光カップラ２３、光検出器２４、ＲＦスペク
トル分析器２５及び光信号測定器２６を備えて構成され
る。光アイソレータ２１は、光伝達装置１５から伝送さ
れた光信号が再び光伝達装置１５の方向に逆流するのを
防止するものである。また、光増幅器２２は、光アイソ
レータ２１を通過した光信号を増幅し、光カップラ２３
は増幅された光信号を二つの光信号に分割するものであ
る。
幅器２２、光カップラ２３、光検出器２４、ＲＦスペク
トル分析器２５及び光信号測定器２６を備えて構成され
る。光アイソレータ２１は、光伝達装置１５から伝送さ
れた光信号が再び光伝達装置１５の方向に逆流するのを
防止するものである。また、光増幅器２２は、光アイソ
レータ２１を通過した光信号を増幅し、光カップラ２３
は増幅された光信号を二つの光信号に分割するものであ
る。
【００２６】そして、光検出器２４は、分割された光信
号のうちの１つを電気信号に変換するものである。この
とき、光検出器２４で検出される帯域幅は生成させよう
とするマイクロ波／ミリ波の周波数よりも大きいことが
必要である。ＲＦスペクトル分析器２５は、光検出器２
４から出力された出力信号のＲＦスペクトルを提示する
ものである。
号のうちの１つを電気信号に変換するものである。この
とき、光検出器２４で検出される帯域幅は生成させよう
とするマイクロ波／ミリ波の周波数よりも大きいことが
必要である。ＲＦスペクトル分析器２５は、光検出器２
４から出力された出力信号のＲＦスペクトルを提示する
ものである。
【００２７】光カップラ２３で分割された他の信号は、
光信号測定器２６を用いて光学的に測定される。光信号
測定器２６は、光スペクトル分析器、またはフリー（干
渉のない）スペクトルの領域が比較的狭いフェブリ−ペ
ロ型干渉計で構成するのが望ましい。ここに示される測
定部２０は、実験結果の説明を容易にするために本発明
で望ましい形態で構成されたものである。
光信号測定器２６を用いて光学的に測定される。光信号
測定器２６は、光スペクトル分析器、またはフリー（干
渉のない）スペクトルの領域が比較的狭いフェブリ−ペ
ロ型干渉計で構成するのが望ましい。ここに示される測
定部２０は、実験結果の説明を容易にするために本発明
で望ましい形態で構成されたものである。
【００２８】電気信号生成装置１１は、ＭＬ１２及びＳ
Ｌ３に周波数変調を生起し、各レイジング周波数を中心
としてサイドバンドの信号を生じさせ、このとき生成さ
れるビート光信号を更に安定化させることができる。こ
れを詳細に説明すると次の通りである。
Ｌ３に周波数変調を生起し、各レイジング周波数を中心
としてサイドバンドの信号を生じさせ、このとき生成さ
れるビート光信号を更に安定化させることができる。こ
れを詳細に説明すると次の通りである。
【００２９】前述した２乗直接検出器では、発振部１０
のＭＬ１２、ＳＬ１３、または四光波信号（ＦＷＭ信
号）のみならずこれらの信号から生成されるビート信号
も検出されるが、このように検出されたビート信号は互
いに異なった発振源で生成されるために、コヒーレント
性が低く、安定性や純度に欠ける。
のＭＬ１２、ＳＬ１３、または四光波信号（ＦＷＭ信
号）のみならずこれらの信号から生成されるビート信号
も検出されるが、このように検出されたビート信号は互
いに異なった発振源で生成されるために、コヒーレント
性が低く、安定性や純度に欠ける。
【００３０】このようなビート信号の安定化と位相ノイ
ズを減少させるために、ＭＬ１２とＳＬ１３は、３ｄＢ
結合器（図示せず）を介して電気信号生成装置１１、望
ましくはＲＦ信号供給源に接続される。このとき、前記
ＲＦ信号供給源は、電気的に直接変調された信号あるい
は変調されていない信号をＭＬ１２及びＳＬ１３に供給
する。
ズを減少させるために、ＭＬ１２とＳＬ１３は、３ｄＢ
結合器（図示せず）を介して電気信号生成装置１１、望
ましくはＲＦ信号供給源に接続される。このとき、前記
ＲＦ信号供給源は、電気的に直接変調された信号あるい
は変調されていない信号をＭＬ１２及びＳＬ１３に供給
する。
【００３１】そして、ＭＬ１２では、前記ＲＦ信号供給
源による周波数変調によりレイジング周波数を中心とし
てサイドバンドモードが形成される。このサイドバンド
モードは、ＳＬ１３の空胴に導入され、ＳＬ１３から出
力される信号のロッキングを誘起させる。その結果、Ｓ
Ｌ１３の基本モードのみならず非縮退の四光波信号（Ｆ
ＷＭ）の共役モードもロッキング効果によってＭＬ１２
のサイドバンドモードの１つに重複するようにシフトさ
れ、前記ＳＬ１３から出力された信号は揺らぎ（フラク
チュエーション）と位相ノイズがより少ないものとな
る。
源による周波数変調によりレイジング周波数を中心とし
てサイドバンドモードが形成される。このサイドバンド
モードは、ＳＬ１３の空胴に導入され、ＳＬ１３から出
力される信号のロッキングを誘起させる。その結果、Ｓ
Ｌ１３の基本モードのみならず非縮退の四光波信号（Ｆ
ＷＭ）の共役モードもロッキング効果によってＭＬ１２
のサイドバンドモードの１つに重複するようにシフトさ
れ、前記ＳＬ１３から出力された信号は揺らぎ（フラク
チュエーション）と位相ノイズがより少ないものとな
る。
【００３２】図２は、四光波信号（ＦＷＭ）の共役周波
数であるｆI、ｆJ、ＭＬ１２から生成される光信号の周
波数であるｆML、ＳＬ１３から生成される光信号の周波
数であるｆSLのモード示し、図２（ａ）は図１に示され
るマスタレーザＭＬ１２とスレーブレーザＳＬ１３から
それぞれ出力される連続波とこの二つの連続波とを相互
作用させた際に出現する四光波信号（ＦＷＭ）の共役モ
ードであり、図２（ｂ）及び図２（ｃ）はそれぞれマス
タレーザＭＬ１２とスレーブレーザＳＬ１３に電気的に
ＲＦ変調された信号が印加されたときに各々から出力さ
れる光信号のスペクトルであり、図２（ｄ）はインジェ
クションロッキングによるスレーブレーザのレイジング
周波数ｆSLのレッドシフト（赤色偏移）を示したもので
ある。図２（ａ）に示すように、ＭＬ１２とＳＬ１３の
レイジング周波数は、初期段階では互いに分離してお
り、インジェクションロッキングを生じない。
数であるｆI、ｆJ、ＭＬ１２から生成される光信号の周
波数であるｆML、ＳＬ１３から生成される光信号の周波
数であるｆSLのモード示し、図２（ａ）は図１に示され
るマスタレーザＭＬ１２とスレーブレーザＳＬ１３から
それぞれ出力される連続波とこの二つの連続波とを相互
作用させた際に出現する四光波信号（ＦＷＭ）の共役モ
ードであり、図２（ｂ）及び図２（ｃ）はそれぞれマス
タレーザＭＬ１２とスレーブレーザＳＬ１３に電気的に
ＲＦ変調された信号が印加されたときに各々から出力さ
れる光信号のスペクトルであり、図２（ｄ）はインジェ
クションロッキングによるスレーブレーザのレイジング
周波数ｆSLのレッドシフト（赤色偏移）を示したもので
ある。図２（ａ）に示すように、ＭＬ１２とＳＬ１３の
レイジング周波数は、初期段階では互いに分離してお
り、インジェクションロッキングを生じない。
【００３３】図２（ａ）に示すように、四光波信号（Ｆ
ＷＭ）の共役周波数ｆIとＭＬ１２から生成される光信
号の周波数ｆMLとの間隔であるｆbは、四光波信号（Ｆ
ＷＭ）の共役周波数ｆjとＳＬ１３から生成される光信
号の周波数ｆSLとの間隔、及び前記のＭＬ１２とＳＬ１
３の各々から生成される光信号の周波数ｆMLとｆSLとの
間隔と同一である。ＳＬ１３から出力される光信号の周
波数ｆSLは、ＭＬ１２から出力された光信号がＳＬ１３
の空胴に導入される際に、ＳＬ１３のキャリア密度が減
少することによりより低い周波数にシフトする、いわゆ
る「レッドシフト（赤色偏移）」の効果を示す。
ＷＭ）の共役周波数ｆIとＭＬ１２から生成される光信
号の周波数ｆMLとの間隔であるｆbは、四光波信号（Ｆ
ＷＭ）の共役周波数ｆjとＳＬ１３から生成される光信
号の周波数ｆSLとの間隔、及び前記のＭＬ１２とＳＬ１
３の各々から生成される光信号の周波数ｆMLとｆSLとの
間隔と同一である。ＳＬ１３から出力される光信号の周
波数ｆSLは、ＭＬ１２から出力された光信号がＳＬ１３
の空胴に導入される際に、ＳＬ１３のキャリア密度が減
少することによりより低い周波数にシフトする、いわゆ
る「レッドシフト（赤色偏移）」の効果を示す。
【００３４】このとき、ＳＬ１３に導入される光信号
は、ロッキングのためのマスタレーザというよりはむし
ろ四光波信号（ＦＷＭ）を発生させる信号発生装置（ポ
ンプレーザ）としての役割を果たすので、ＭＬ１２とＳ
Ｌ１３によって生起されたビート信号は揺らぎ（フラク
チュエーション）や位相ノイズが比較的大きく、コヒー
レント性の低い信号となる。実験的には、通常、数十Ｇ
Ｈｚのビート信号周波数に対して数十Ｍ（メガ）Ｈｚ程
度の揺らぎが観測される。
は、ロッキングのためのマスタレーザというよりはむし
ろ四光波信号（ＦＷＭ）を発生させる信号発生装置（ポ
ンプレーザ）としての役割を果たすので、ＭＬ１２とＳ
Ｌ１３によって生起されたビート信号は揺らぎ（フラク
チュエーション）や位相ノイズが比較的大きく、コヒー
レント性の低い信号となる。実験的には、通常、数十Ｇ
Ｈｚのビート信号周波数に対して数十Ｍ（メガ）Ｈｚ程
度の揺らぎが観測される。
【００３５】また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すよ
うに、直接変調の場合には、強度の変調のみならず周波
数の変調も生起され、これによりＭＬ１２及びＳＬ１３
のレイジング周波数を中心としたサイドバンドモードが
ＲＦ変調の周波数であるｆmの間隔で生成される。
うに、直接変調の場合には、強度の変調のみならず周波
数の変調も生起され、これによりＭＬ１２及びＳＬ１３
のレイジング周波数を中心としたサイドバンドモードが
ＲＦ変調の周波数であるｆmの間隔で生成される。
【００３６】また、図２（ｄ）に示すように、ＭＬ１２
の四光波信号（ＦＷＭ）がＳＬ１３に導入されると、Ｓ
Ｌ１３のサイドバンドの１つがこれと結合し、ＭＬ１２
のサイドバンドの１つとロックされる。したがって、ｆ
SLはｆMLからＲＦ変調の周波数ｆmの倍数であるｆSL’
にシフトされてＳＬ１３から出力された信号がロックさ
れる。このロッキングの導入は、ＳＬ１３に導入された
ＭＬ１２のサイドバンドモードが、ロッキングの範囲内
で重ねられてＳＬ１３のサイドバンドモードに結合され
たときに達成される。そして、ｆML、ｆSLのサイドバン
ドモードのロッキングの導入がｆSL’にシフトされるに
つれて、ｆSLとマスタレーザの周波数ｆ MLとの間の差は
ＲＦ変調の周波数ｆmの倍数となる。ＲＦ変調の信号強
度Ｐmが増加するにつれてｆSLのレッドシフト及びその
サイドモードが次第に、ＳＬ１３のサイドバンドモード
とＭＬ１２との結合及びロッキングが次第に強くなる。
の四光波信号（ＦＷＭ）がＳＬ１３に導入されると、Ｓ
Ｌ１３のサイドバンドの１つがこれと結合し、ＭＬ１２
のサイドバンドの１つとロックされる。したがって、ｆ
SLはｆMLからＲＦ変調の周波数ｆmの倍数であるｆSL’
にシフトされてＳＬ１３から出力された信号がロックさ
れる。このロッキングの導入は、ＳＬ１３に導入された
ＭＬ１２のサイドバンドモードが、ロッキングの範囲内
で重ねられてＳＬ１３のサイドバンドモードに結合され
たときに達成される。そして、ｆML、ｆSLのサイドバン
ドモードのロッキングの導入がｆSL’にシフトされるに
つれて、ｆSLとマスタレーザの周波数ｆ MLとの間の差は
ＲＦ変調の周波数ｆmの倍数となる。ＲＦ変調の信号強
度Ｐmが増加するにつれてｆSLのレッドシフト及びその
サイドモードが次第に、ＳＬ１３のサイドバンドモード
とＭＬ１２との結合及びロッキングが次第に強くなる。
【００３７】ｆSLがｆ’SLにシフトされると、これらに
対応する四光波信号（ＦＷＭ）の共役周波数ｆI、ｆJも
それぞれｆ’I、ｆ’Jにシフトされて互いにロックされ
る。そして、ｆSLがシフトされるにつれて四光波信号
（ＦＷＭ）の共役周波数の間の間隔もｆbからＲＦ変調
の周波数の倍数ｆ’bに適応される。更に、全ての四光
波信号（ＦＷＭ）の共役モードが互いにロックされて、
位相ノイズが低減化され、周波数がより安定化されたビ
ート信号が生成される。
対応する四光波信号（ＦＷＭ）の共役周波数ｆI、ｆJも
それぞれｆ’I、ｆ’Jにシフトされて互いにロックされ
る。そして、ｆSLがシフトされるにつれて四光波信号
（ＦＷＭ）の共役周波数の間の間隔もｆbからＲＦ変調
の周波数の倍数ｆ’bに適応される。更に、全ての四光
波信号（ＦＷＭ）の共役モードが互いにロックされて、
位相ノイズが低減化され、周波数がより安定化されたビ
ート信号が生成される。
【００３８】図３（ａ）〜図３（ｆ）は、本発明に係る
１例の実施形態で、ＭＬ１２から出力された光信号をＳ
Ｌ１３に導入した際に、ＳＬ１３から出力された光信号
を光スペクトル分析器（図示省略）で測定した結果を示
したものである。また、図４（ａ）〜図４（ｆ）は、本
発明に係る１例の実施形態で、ＭＬ１２から出力された
光信号をＳＬ１３に導入した際に、ＳＬ１３から出力さ
れた光信号をＲＦスペクトル分析器で測定した結果を示
したものである。図３（ａ）及び図４（ａ）は、ＲＦ変
調されていない場合の結果であり、図３（ｂ）〜３
（ｆ）及び図４（ｂ）〜４（ｆ）はＲＦ変調信号パワー
Ｐmがそれぞれ５ｄＢｍ、８ｄＢｍ、１０ｄＢｍ、１２
ｄＢｍ及び１６ｄＢｍの場合の結果を示したものであ
る。
１例の実施形態で、ＭＬ１２から出力された光信号をＳ
Ｌ１３に導入した際に、ＳＬ１３から出力された光信号
を光スペクトル分析器（図示省略）で測定した結果を示
したものである。また、図４（ａ）〜図４（ｆ）は、本
発明に係る１例の実施形態で、ＭＬ１２から出力された
光信号をＳＬ１３に導入した際に、ＳＬ１３から出力さ
れた光信号をＲＦスペクトル分析器で測定した結果を示
したものである。図３（ａ）及び図４（ａ）は、ＲＦ変
調されていない場合の結果であり、図３（ｂ）〜３
（ｆ）及び図４（ｂ）〜４（ｆ）はＲＦ変調信号パワー
Ｐmがそれぞれ５ｄＢｍ、８ｄＢｍ、１０ｄＢｍ、１２
ｄＢｍ及び１６ｄＢｍの場合の結果を示したものであ
る。
【００３９】図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、
ＲＦ変調を実行する装置（ｓｏｕｒｃｅ）がＳＬ１３に
接続されていない場合、ＭＬ１２及びＳＬ１３から、各
々ｆ SL、ｆMLの周波数の信号、四光波信号（ＦＷＭ）の
共役モード信号、及び１３．８ＧＨｚ付近の周波数のビ
ート信号が出力された。
ＲＦ変調を実行する装置（ｓｏｕｒｃｅ）がＳＬ１３に
接続されていない場合、ＭＬ１２及びＳＬ１３から、各
々ｆ SL、ｆMLの周波数の信号、四光波信号（ＦＷＭ）の
共役モード信号、及び１３．８ＧＨｚ付近の周波数のビ
ート信号が出力された。
【００４０】変調周波数ｆmが３ＧＨｚであるＲＦ変調
を実行する装置（ｓｏｕｒｃｅ）により、ＭＬ１２及び
ＳＬ１３が直接変調されれば、図３（ｂ）及び３（ｃ）
に示すように、ｆSLがより低い周波数側にシフトされる
ことがわかる。また、ＲＦ変調信号の強度Ｐmが増加す
るにつれてｆSLはより低い周波数側にシフトするが、こ
のＰmの増加によるＳＬ１３のレイジング周波数のレッ
ドシフト（赤色偏移）の現象は、図４（ｂ）及び４
（ｃ）に示すようにビート信号の周波数がＰmと共に増
加していることからもわかる。
を実行する装置（ｓｏｕｒｃｅ）により、ＭＬ１２及び
ＳＬ１３が直接変調されれば、図３（ｂ）及び３（ｃ）
に示すように、ｆSLがより低い周波数側にシフトされる
ことがわかる。また、ＲＦ変調信号の強度Ｐmが増加す
るにつれてｆSLはより低い周波数側にシフトするが、こ
のＰmの増加によるＳＬ１３のレイジング周波数のレッ
ドシフト（赤色偏移）の現象は、図４（ｂ）及び４
（ｃ）に示すようにビート信号の周波数がＰmと共に増
加していることからもわかる。
【００４１】図４に示すように、電気的にＲＦ変調を実
行することにより、ＭＬ１２の周波数とＳＬ１３の周波
数との間の差の周波数を有する主要なビート信号から間
隔ｆ m離れたビート信号が測定され、この変調された周
波数の倍数であるｆmは変調された信号のｆmの高次高調
波に対応する。図４（ｂ）、４（ｃ）及び４（ｆ）に示
されるビートモードは、主要なビート信号のモードと重
なっておらず、このことは、主要なビート信号はロック
されずに、単にｆｍの整数倍に相当する高次の高調波で
あることを意味している。
行することにより、ＭＬ１２の周波数とＳＬ１３の周波
数との間の差の周波数を有する主要なビート信号から間
隔ｆ m離れたビート信号が測定され、この変調された周
波数の倍数であるｆmは変調された信号のｆmの高次高調
波に対応する。図４（ｂ）、４（ｃ）及び４（ｆ）に示
されるビートモードは、主要なビート信号のモードと重
なっておらず、このことは、主要なビート信号はロック
されずに、単にｆｍの整数倍に相当する高次の高調波で
あることを意味している。
【００４２】また、図４（ｃ）及び４（ｆ）に示すよう
に、主要なビート信号の周辺のモードは、内部にアイソ
レータを備えないＳＬ１３の内部の光ファイバ接続用導
線の表面での後方反射によるものと見られる。更に、強
度Ｐmが増加しているときには、ＳＬ１３のサイドバン
ドモードはレッドシフトされ、ＭＬ１２のサイドバンド
モードにロックされる。そして、１度、このようにＳＬ
１３のサイドバンドモードがＭＬ１２のサイドバンドモ
ードにロックされると、図３（ｄ）及び３（ｅ）に示す
ように、ｆSLはｆMLからｆmの倍数である１５ＧＨｚ離
れたスペクトル位置に固定される。
に、主要なビート信号の周辺のモードは、内部にアイソ
レータを備えないＳＬ１３の内部の光ファイバ接続用導
線の表面での後方反射によるものと見られる。更に、強
度Ｐmが増加しているときには、ＳＬ１３のサイドバン
ドモードはレッドシフトされ、ＭＬ１２のサイドバンド
モードにロックされる。そして、１度、このようにＳＬ
１３のサイドバンドモードがＭＬ１２のサイドバンドモ
ードにロックされると、図３（ｄ）及び３（ｅ）に示す
ように、ｆSLはｆMLからｆmの倍数である１５ＧＨｚ離
れたスペクトル位置に固定される。
【００４３】図４（ｄ）及び４（ｅ）から、このような
ロッキングの範囲内で生成されたビート信号は、位相ノ
イズがより低減化され、その周りに他の周辺モードがな
いことがわかる。また、図４（ｅ）に示されるように、
強度Ｐm＝１２ｄＢｍの信号の場合には、周波数のオフ
セットが１５ＧＨｚから１００ｋＨｚで、ＲＦ信号の位
相ノイズが−９６ｄＢｃ／Ｈｚとなっている。更に、図
４（ａ）に示されるようにロックされていないビート信
号ではその線幅が約４ＭＨｚであるが、ロックされたビ
ート信号ではその線幅は主にＲＦスペクトル分析器２５
の分解能によ決定される。したがって、本発明に係る光
発振装置は、マイクロ波／ミリ波の帯域の信号の線幅を
低減化させることに寄与することも可能である。
ロッキングの範囲内で生成されたビート信号は、位相ノ
イズがより低減化され、その周りに他の周辺モードがな
いことがわかる。また、図４（ｅ）に示されるように、
強度Ｐm＝１２ｄＢｍの信号の場合には、周波数のオフ
セットが１５ＧＨｚから１００ｋＨｚで、ＲＦ信号の位
相ノイズが−９６ｄＢｃ／Ｈｚとなっている。更に、図
４（ａ）に示されるようにロックされていないビート信
号ではその線幅が約４ＭＨｚであるが、ロックされたビ
ート信号ではその線幅は主にＲＦスペクトル分析器２５
の分解能によ決定される。したがって、本発明に係る光
発振装置は、マイクロ波／ミリ波の帯域の信号の線幅を
低減化させることに寄与することも可能である。
【００４４】図４（ｄ）、（ｅ）に示されるように、ビ
ート信号の強度が著しく増加するということは、ビート
信号が単なるｆmの高次高調波ではなく、ロッキングさ
れたものであることを意味する。すなわち、ＳＬ１３の
サイドバンドモードがロックされている限り、Ｐmが増
加してもｆSLはさほどシフトされていないが、Ｐmが１
０ｄＢｍ〜１３．５ｄＢｍの領域では、ＳＬのロッキン
グ挙動はそのまま維持されるようになる。そして、Ｐm
が１３．５ｄＢよりも大きくなると、図３（ｆ）及び図
４（ｆ）に示されるように、ＳＬ１３はロッキングされ
ず、更なるレッドシフトが進行する。
ート信号の強度が著しく増加するということは、ビート
信号が単なるｆmの高次高調波ではなく、ロッキングさ
れたものであることを意味する。すなわち、ＳＬ１３の
サイドバンドモードがロックされている限り、Ｐmが増
加してもｆSLはさほどシフトされていないが、Ｐmが１
０ｄＢｍ〜１３．５ｄＢｍの領域では、ＳＬのロッキン
グ挙動はそのまま維持されるようになる。そして、Ｐm
が１３．５ｄＢよりも大きくなると、図３（ｆ）及び図
４（ｆ）に示されるように、ＳＬ１３はロッキングされ
ず、更なるレッドシフトが進行する。
【００４５】図５は、ビート信号の周波数と電気信号の
強度Ｐmとの関係を示したものである。図５において、
四角形の点は測定された四光波信号（ＦＷＭ）のビート
信号の周波数を示し、実線はロッキングを考慮していな
い四光波信号（ＦＷＭ）ビート信号の周波数に対して線
形フィッティングが行われた結果を示す。図５に示すよ
うに、ＳＬ１３のサイドバンドモードがロッキング領域
内においてロックされていると、周波数の揺らぎ（フラ
クチュエーション）が抑制されて１５ＧＨｚという安定
したビート信号が生成されることがわかる。また、ＳＬ
１３のサイドバンド信号がロックされないときには、ビ
ート信号の周波数は強度Ｐmの増加と共に単調増加し、
１５０ＭＨｚ／ｄＢの傾きで変化していることがわか
る。
強度Ｐmとの関係を示したものである。図５において、
四角形の点は測定された四光波信号（ＦＷＭ）のビート
信号の周波数を示し、実線はロッキングを考慮していな
い四光波信号（ＦＷＭ）ビート信号の周波数に対して線
形フィッティングが行われた結果を示す。図５に示すよ
うに、ＳＬ１３のサイドバンドモードがロッキング領域
内においてロックされていると、周波数の揺らぎ（フラ
クチュエーション）が抑制されて１５ＧＨｚという安定
したビート信号が生成されることがわかる。また、ＳＬ
１３のサイドバンド信号がロックされないときには、ビ
ート信号の周波数は強度Ｐmの増加と共に単調増加し、
１５０ＭＨｚ／ｄＢの傾きで変化していることがわか
る。
【００４６】その結果、強度Ｐｍが１０ｄＢｍ〜１３．
５ｄＢｍというロッキング範囲で、位相ノイズがより小
さくなって、安定したマイクロ波／ミリ波の帯域の信号
を生成させることが可能になる。また、四光波信号（Ｆ
ＷＭ）の共役間のビート信号によって、３０ＧＨｚ、４
５ＧＨｚ及び６０ＧＨｚの信号を得ることが可能とな
る。このことから、本発明によって得られる信号の周波
数の範囲では、幅がより広いものとなる。
５ｄＢｍというロッキング範囲で、位相ノイズがより小
さくなって、安定したマイクロ波／ミリ波の帯域の信号
を生成させることが可能になる。また、四光波信号（Ｆ
ＷＭ）の共役間のビート信号によって、３０ＧＨｚ、４
５ＧＨｚ及び６０ＧＨｚの信号を得ることが可能とな
る。このことから、本発明によって得られる信号の周波
数の範囲では、幅がより広いものとなる。
【００４７】また、本発明に係る周波数可変型光発振装
置は、生成される信号の周波数を可変とすることができ
る。すなわち、ＭＬ１２またはＳＬ１３のバイアス電流
または動作温度等を適宜に制御して、ＭＬ１２またはＳ
Ｌ１３のレイジング周波数を変えることにより、四光波
信号（ＦＷＭ）の共役モードの周波数を変化させて出力
されるビート信号の周波数を変えることが可能となる。
この方法は、前記周波数のチューニングの範囲が広いの
で、比較的ラフな調整に好適である。
置は、生成される信号の周波数を可変とすることができ
る。すなわち、ＭＬ１２またはＳＬ１３のバイアス電流
または動作温度等を適宜に制御して、ＭＬ１２またはＳ
Ｌ１３のレイジング周波数を変えることにより、四光波
信号（ＦＷＭ）の共役モードの周波数を変化させて出力
されるビート信号の周波数を変えることが可能となる。
この方法は、前記周波数のチューニングの範囲が広いの
で、比較的ラフな調整に好適である。
【００４８】また、本発明に係る周波数可変型光発振装
置は、ＲＦ変調の周波数を適宜に調節することにより、
周波数を可変として発生させるものであるが、このよう
に電気信号の周波数を可変とすれば、ＭＬ１２のサイド
バンドモードの周波数は電気信号の変化によって直接的
に変調されるようになる。これらのサイドバンドモード
は、ＳＬ１３の基本モードとそのサイドバンドモード及
び四光波信号（ＦＷＭ）の共役モードのサイドバンドモ
ードをロックさせることにより、それらの周波数を変化
させることができる。この方法はロッキングを比較的容
易に行うことができるので、数十ＭＨｚの分解能で微細
なチューニングを行う場合に適している。また、前記の
二つの周波数可変方法を併用すれば、数ＧＨｚの帯域内
において周波数をチューニングすることが可能となる。
置は、ＲＦ変調の周波数を適宜に調節することにより、
周波数を可変として発生させるものであるが、このよう
に電気信号の周波数を可変とすれば、ＭＬ１２のサイド
バンドモードの周波数は電気信号の変化によって直接的
に変調されるようになる。これらのサイドバンドモード
は、ＳＬ１３の基本モードとそのサイドバンドモード及
び四光波信号（ＦＷＭ）の共役モードのサイドバンドモ
ードをロックさせることにより、それらの周波数を変化
させることができる。この方法はロッキングを比較的容
易に行うことができるので、数十ＭＨｚの分解能で微細
なチューニングを行う場合に適している。また、前記の
二つの周波数可変方法を併用すれば、数ＧＨｚの帯域内
において周波数をチューニングすることが可能となる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明した通りに構成される本発明に
よれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明によれ
ば、高速度で変調を行う超高速光信号生成技術として、
マイクロ波からミリ波に至る、数十Ｍ（メガ）Ｈｚから
数Ｔ（テラ）Ｈｚまでのより広範囲な周波数領域で光信
号を発生させることが可能な周波数可変型光発振装置を
提供することができる。また、本発明はこれを基礎とし
て、超高速光通信システムで要求される半導体レーザま
たは光変調器といった光素子を具現できる。
よれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明によれ
ば、高速度で変調を行う超高速光信号生成技術として、
マイクロ波からミリ波に至る、数十Ｍ（メガ）Ｈｚから
数Ｔ（テラ）Ｈｚまでのより広範囲な周波数領域で光信
号を発生させることが可能な周波数可変型光発振装置を
提供することができる。また、本発明はこれを基礎とし
て、超高速光通信システムで要求される半導体レーザま
たは光変調器といった光素子を具現できる。
【００５０】更に、本発明によれば、前記周波数を可変
として発生させることができ、半導体レーザの電流、温
度等の制御や、電気変調信号の周波数を調節する方法に
よる数ＧＨｚの帯域での比較的ラフな調整と、数十ＭＨ
ｚの間隔でのより微細な調整とを同時に行える光源を具
現することにより、Ｂ−ＷＬＬ等に設置される光帯域無
線通信システムの周波数の可変性を向上させることが可
能な周波数可変型光発振装置を提供することができる。
このため、本発明に係る周波数可変型光発振装置は、各
種の産業分野に応用することができる。
として発生させることができ、半導体レーザの電流、温
度等の制御や、電気変調信号の周波数を調節する方法に
よる数ＧＨｚの帯域での比較的ラフな調整と、数十ＭＨ
ｚの間隔でのより微細な調整とを同時に行える光源を具
現することにより、Ｂ−ＷＬＬ等に設置される光帯域無
線通信システムの周波数の可変性を向上させることが可
能な周波数可変型光発振装置を提供することができる。
このため、本発明に係る周波数可変型光発振装置は、各
種の産業分野に応用することができる。
【００５１】また、本発明に係る周波数可変型光発振装
置は、光源の位相ノイズや発生周波数の揺らぎ（フラク
チュエーション）を低減化して光源の安定化を図ること
ができると共に、３次の相互変調の歪曲を低減化して、
ＳＦＤＲ（Ｓｐｕｎｏｕｓ−Ｆｒｅｅ Ｄｙｎａｍｉｃ
Ｒａｎｇｅ）を向上させることにより高品質の通信を
実現させ、しかも光源のチャープ（ｃｈｉｒｐ）を減ら
して伝送の分散を減少させることができるので、信号を
伝送させる際の性能低下が抑えられる。
置は、光源の位相ノイズや発生周波数の揺らぎ（フラク
チュエーション）を低減化して光源の安定化を図ること
ができると共に、３次の相互変調の歪曲を低減化して、
ＳＦＤＲ（Ｓｐｕｎｏｕｓ−Ｆｒｅｅ Ｄｙｎａｍｉｃ
Ｒａｎｇｅ）を向上させることにより高品質の通信を
実現させ、しかも光源のチャープ（ｃｈｉｒｐ）を減ら
して伝送の分散を減少させることができるので、信号を
伝送させる際の性能低下が抑えられる。
【００５２】特に、この方法は、四光波信号（ＦＷＭ）
共役モード間のロッキングを利用するので、使用可能な
高調波モードの範囲が広く、発生させる信号の周波数の
上限がなくなり、より安定した超高周波周波の光源を具
現できる。本発明に含まれる光源を中央基地局のミリ波
の光源に採用すれば、無線基地局のアンテナの負荷を低
減化して基地局や携帯の端末機の小型化を図ることがで
き、移動体通信用のアンテナを制御するのに必要な機能
と設備とが中央基地局に集結されたシステムを構築する
ことができ、アンテナの管理保守、チャネル割り当ての
制御、及びハンドオーバの制御が容易となる。
共役モード間のロッキングを利用するので、使用可能な
高調波モードの範囲が広く、発生させる信号の周波数の
上限がなくなり、より安定した超高周波周波の光源を具
現できる。本発明に含まれる光源を中央基地局のミリ波
の光源に採用すれば、無線基地局のアンテナの負荷を低
減化して基地局や携帯の端末機の小型化を図ることがで
き、移動体通信用のアンテナを制御するのに必要な機能
と設備とが中央基地局に集結されたシステムを構築する
ことができ、アンテナの管理保守、チャネル割り当ての
制御、及びハンドオーバの制御が容易となる。
【００５３】また、本発明に係る周波数可変型光発振装
置は、周波数可変型の光発振装置の電波形式への対応が
比較的容易で汎用性があり、電波形式の変更や新設に対
して柔軟性を有するものである。
置は、周波数可変型の光発振装置の電波形式への対応が
比較的容易で汎用性があり、電波形式の変更や新設に対
して柔軟性を有するものである。
【図１】本発明に係る周波数可変型光発振装置のブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】図２（ａ）は図１のマスタレーザとスレーブレ
ーザとからそれぞれ出力される連続波とその二つの連続
波とを相互作用させた際に出現する四光波信号（ＦＷ
Ｍ）共役のピークを示し、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は
各々マスタレーザとスレーブレーザとに電気的にＲＦ変
調された信号が印加されたときにそれぞれから出力され
る光信号のスペクトルを示し、図２（ｄ）はインジェク
ションロッキングによるスレーブレーザのレイジング周
波数ｆSLの赤色偏移を示したものである。
ーザとからそれぞれ出力される連続波とその二つの連続
波とを相互作用させた際に出現する四光波信号（ＦＷ
Ｍ）共役のピークを示し、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は
各々マスタレーザとスレーブレーザとに電気的にＲＦ変
調された信号が印加されたときにそれぞれから出力され
る光信号のスペクトルを示し、図２（ｄ）はインジェク
ションロッキングによるスレーブレーザのレイジング周
波数ｆSLの赤色偏移を示したものである。
【図３】図３（ａ）〜（ｆ）は本発明を適用してマスタ
レーザから出力された光をスレーブレーザに導入した際
に、スレーブレーザの出力を光スペクトル分析器で測定
した結果を示したものである。
レーザから出力された光をスレーブレーザに導入した際
に、スレーブレーザの出力を光スペクトル分析器で測定
した結果を示したものである。
【図４】図４（ａ）〜（ｆ）は本発明を適用してマスタ
レーザから出力された光をスレーブレーザに導入した際
に、スレーブレーザの出力をＲＦスペクトル分析器で測
定した結果を示したものである。
レーザから出力された光をスレーブレーザに導入した際
に、スレーブレーザの出力をＲＦスペクトル分析器で測
定した結果を示したものである。
【図５】ビート信号周波数と変調信号のパワーとの関係
を示したものである。
を示したものである。
１０ 光発振部 １１ 電気信号生成装置 １２ マスタレーザ（ＭＬ） １３ スレーブレーザ（ＳＬ） １４ 偏光制御器 ２０ 測定部 ２１ 光アイソレータ ２２ 光増幅器 ２３ 光カップラ ２４ 光検出器 ２５ ＲＦ信号増幅器 ２６ 光信号測定器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/142 10/152
Claims (10)
- 【請求項１】 所定の電気信号を生成する電気信号生成
装置と、 前記電気信号により駆動されて第１の周波数の光信号を
生成するマスタレーザと、 前記電気信号により駆動されて第２の周波数の光信号を
生成すると共に、前記マスタレーザから出力された光信
号が入力され、この入力された光信号を前記第２の周波
数の光信号とミキシングして出力するスレーブレーザ
と、を含むことを特徴とする周波数可変型光発振装置。 - 【請求項２】 前記電気信号生成装置は、 ＲＦ変調された電気信号を生成するＲＦ変調器で構成さ
れることを特徴とする請求項１に記載の周波数可変型光
発振装置。 - 【請求項３】 前記マスタレーザは、 前記第１の周波数の光信号と、前記第１の周波数を中心
として前記ＲＦ変調の周波数の間隔で離隔されたサイド
バンドモードの光信号とを生成することを特徴とする請
求項２に記載の周波数可変型光発振装置。 - 【請求項４】 前記マスタレーザは、 内部でアイソレート（隔離）された分布帰還型半導体レ
ーザ、または、ファブリ−ペロ型半導体レーザで構成さ
れることを特徴とする請求項１または３に記載の周波数
可変型光発振装置。 - 【請求項５】 前記スレーブレーザは、 前記第２の周波数の光信号と、前記第２の周波数を中心
として前記ＲＦ変調の周波数の間隔で離隔されたサイド
バンドモードの光信号とを生成すると共に、前記マスタ
レーザから入力される光信号と、それ自体が生成した光
信号とをミキシングして出力することを特徴とする請求
項２に記載の周波数可変型光発振装置。 - 【請求項６】 前記スレーブレーザは、 内部でアイソレート（隔離）されていない分布帰還型半
導体レーザ、または、ファブリ−ペロ型半導体レーザで
あることを特徴とする請求項１または請求項５に記載の
周波数可変型光発振装置。 - 【請求項７】 前記スレーブレーザは、前記マスタレー
ザのロッキング周波数の範囲外の周波数を有する光信
号、及び四光波信号を生成することを特徴とする請求項
６に記載の周波数可変型光発振装置。 - 【請求項８】 前記マスタレーザは、 前記スレーブレーザから生成される光信号の周波数より
も高い周波数領域に属する周波数の光信号を生成するこ
とを特徴とする請求項１または請求項７に記載の周波数
可変型光発振装置。 - 【請求項９】 前記マスタレーザと前記スレーブレーザ
との間に配置され、前記マスタレーザから出力された光
信号を前記スレーブレーザに伝達すると共に、前記スレ
ーブレーザから出力される光信号を外部に伝達する光伝
達装置を、更に備えることを特徴とする請求項１に記載
の周波数可変型光発振装置。 - 【請求項１０】 前記マスタレーザと前記光信号伝達装
置との間に配置され、前記マスタレーザから出力される
光信号の偏光状態を調節する偏光制御器を、更に備える
ことを特徴とする請求項９に記載の周波数可変型光発振
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2001-16324 | 2001-03-28 | ||
| KR10-2001-0016324A KR100474839B1 (ko) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 광 발진 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002365677A true JP2002365677A (ja) | 2002-12-18 |
Family
ID=19707546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002087563A Pending JP2002365677A (ja) | 2001-03-28 | 2002-03-27 | 周波数可変型光発振装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6813288B2 (ja) |
| EP (1) | EP1246323A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002365677A (ja) |
| KR (1) | KR100474839B1 (ja) |
| CN (1) | CN100355159C (ja) |
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| JP2003304173A (ja) * | 2002-04-11 | 2003-10-24 | Ricoh Co Ltd | 無線システム |
| JP2007243897A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Korea Electronics Telecommun | ミリメートル波の生成装置及びその生成方法 |
| WO2012132374A1 (ja) * | 2011-03-25 | 2012-10-04 | 日本電気株式会社 | 送信器、受信器、送信方法、受信方法及び通信システム |
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| US20060239312A1 (en) * | 2005-04-23 | 2006-10-26 | Telaris Inc. | Semiconductor Lasers in Optical Phase-Locked Loops |
| US7929580B2 (en) * | 2006-09-22 | 2011-04-19 | Alcatel-Lucent Usa Inc. | Inexpensive terahertz pulse wave generator |
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| CN102013630A (zh) * | 2010-10-09 | 2011-04-13 | 维林光电(苏州)有限公司 | 半导体激光模块,半导体激光器的稳定和降噪方法以及固体激光器 |
| WO2013082566A1 (en) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Huawei Technologies Co., Ltd. | Self-seeded colorless burst-mode transmitter using reflective semiconductor optical amplifier and injection-locked fabry-perot laser |
| KR101290399B1 (ko) * | 2011-12-15 | 2013-07-26 | 연세대학교 산학협력단 | 강한 광 주입 반도체 레이저의 이중 루프 변조를 이용한 높은 스퓨리어스 억제력을 가진 광전 발진기 및 이중 루프 변조 방법 |
| US20140270783A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Phase Sensitive Innovations, Inc | Radio-frequency signal repetition and amplification using phase-modulation injection-locked lasers |
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