JP2004007674A - Two-optical signal generator - Google Patents

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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a two-optical signal generator capable of changing a frequency difference between two optical frequencies widely as compared with the conventional case with excellent frequency setting accuracy. <P>SOLUTION: An optical transmitter 101a uses an optical signal generated by a single mode distributed feedback semiconductor laser 21 subjected to intensity modulation by an external optical modulator 25 being a Mach-Zehnder type optical modulator having a nonlinear optical modulation characteristic for a master optical signal by using a high frequency signal with a prescribed radio frequency f<SB>RF</SB>/2 and injects the master optical signal to a Fabry-Perot type semiconductor laser 29 whose Q is decreased so as to attain injection synchronization for optical signals in two particular modes thereby selectively producing two optical signals with an optical frequency difference of the radio frequency f<SB>RF</SB>from optical signals in the multi-mode. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバリンクシステム等に適用され、所定の光周波数差（光波長差）を有しかつ光周波数差を調節可能な２つの光信号を発生する２光信号発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバリンクシステムは、デジタルデータ信号を光信号に変調して無線基地局まで伝送した後、光電変換して得られた無線信号を電力増幅して無線基地局のアンテナから無線送信するものである。
【０００３】
図１１は、光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。図１１において、例えば半導体レーザである光源１は、入力されるデジタルデータ信号により変調された光信号を第１の光信号（光周波数ｆ１）として光合波器３及び光分岐器４を介して光増幅器５に出力する。一方、例えば半導体レーザである光源２は、その光周波数が光周波数制御器１０により制御され、発生した光信号を第２の光信号（光周波数ｆ２）として光合波器３及び光分岐器４を介して光増幅器５に出力する。ここで、光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜は、図１３に示すように、例えば数十乃至数百ＧＨｚのミリ波帯の無線周波数に設定される。光増幅器５は入力される光信号を電力増幅した後、光送信機１０１と、無線基地局にある光受信機２００とを結ぶ光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に送信する。
【０００４】
一方、光分岐器４から分岐された、第１と第２の光信号が混合された混合光信号は、非線形の光電変換特性を有する高速フォトダイオードなどによる光電変換器６で光電変換された後、ミリ波信号発振器７と混合器８からなる周波数変換部により、より低い周波数の高周波信号に変換される。次いで、変換された高周波信号の成分の中から、上記非線形の光電変換特性により発生された光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜に対応して比例する高周波信号を帯域通過フィルタ９により取り出し、光周波数制御器１０に出力する。以上のように構成された光周波数のループ回路により、光周波数制御器１０は、入力される高周波信号に基づいて、光源２により発生される第２の光信号の光周波数ｆ２を上記光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜が一定になるように制御する。すなわち、２つの光源１，２の発振周波数差がミリ波周波数に相当するように、光電変換器６で２つの光信号の干渉成分を取り出し、これをミリ波信号発生器７との周波数の比較をし、その誤差信号で片側の光源２の光周波数を制御している。当該光送信機１０１については、例えば非特許文献１に開示されている（以下、第１の従来例という。）。
【０００５】
光受信機２００において、光増幅器１１は光ファイバケーブル３００を介して光信号を受信した後、光電変換器１２に出力する。光電変換器１２は、非線形の光電変換特性を有する高速フォトダイオードを備え、入力される光信号を光電変換して帯域通過フィルタ１３に出力する。帯域通過フィルタ１３は、光電変換された信号成分の中から、図１４に示すように、上記非線形の光電変換特性により発生された光周波数の差ｆ０＝｜ｆ１−ｆ２｜に相当するミリ波帯の無線信号を取り出した後、無線送信機１４に出力する。無線送信機１４は、電力増幅器を備え、入力される無線信号を電力増幅してアンテナ１５を介して、例えば図１２の無線受信機２１０に接続されたアンテナ９１に向けて送信する。
【０００６】
図１２は、第１の従来例の無線受信機２１０の構成を示すブロック図である。図１２において、アンテナ９１で受信された無線信号は、低雑音増幅器９２で増幅された後、ミリ波帯の周波数ｆ０の無線信号のみを通過させる帯域通過フィルタ９３を介して混合器９４に出力される。混合器９４は、入力される無線信号と、ミリ波信号発振器９５によって発生された上記ミリ波周波数ｆ０に所定の中間周波数を加算した局部発振周波数を有する局部発振信号とを混合することにより、それらの信号の差周波数を有する中間周波数の受信ベースバンド信号を発生して、中間周波帯の信号のみを通過させる帯域通過フィルタ９６及び信号増幅器９７を介して出力する。そして、当該受信ベースバンド信号を復調器（図示せず。）で復調することにより、元のディジタルデータ信号を得る。
【０００７】
また、非特許文献２においては、２つの単一モード半導体レーザを備える構成において、スレーブ側レーザに正弦波信号を用いて強度変調をかけ、その高次モード周波数をマスター側レーザの周波数に同期させることにより、２つの光波のヘテロダイン干渉を利用した２光信号発生器（以下、第２の従来例という。）を構成することが開示されている。
【０００８】
さらに、非特許文献３において、可飽和吸収層を有する分布ブラッグ反射型半導体レーザ（以下、ＤＢＲレーザという。）を複数のモードで発振させ、外部装置から強度変調による２つの側波帯光を注入して同期を取ることにより、２つの光波のヘテロダイン干渉を利用した２光信号発生器（以下、第３の従来例という。）を構成することが開示されている。
【０００９】
また、３つの分布帰還型半導体レーザを用いて光信号の伝送を行うシステムとして、以下の光伝送システムが提案されている。
【００１０】
非特許文献４において、２つの第１と第２の分布帰還型半導体レーザを用いて差周波数がミリ波帯である２つの光信号を発生するミリ波光源と、これらのミリ波光源とは光周波数が異なりかつデータ信号により直接変調された第３の分布帰還型半導体レーザとを備え、ミリ波帯の信号を空間伝送するための光ファイバリンクシステム（以下、第４の従来例という。）が開示されている。この第４の従来例では、送信側で、前者のミリ波光源で発生された２つの光信号と、後者の第３の分布帰還型半導体レーザで発生された光信号とを波長多重して送信する一方、受信側で光フィルタなどにより前者の２つの光信号と、後者の光信号とを波長分離し、それぞれ光電変換素子で電気信号に変換した後、光電変換後の電気信号を所定の局部発振信号と混合することにより、元のミリ波信号を得る。
【００１１】
さらに、非特許文献５において、デジタルデータ信号をバイアス電流として第１の分布帰還型半導体レーザに入力することにより、当該半導体レーザで発生される光信号を当該デジタル信号に従って直接的に強度変調して、その光変調信号の高次変調成分を、３ｄＢ光カップラを介して第２と第３の分布帰還型半導体レーザに注入して２つのモードの光信号を得ること（以下、第５の従来例という。）が開示されている。この第５の従来例において、第２又は第３の分布帰還型半導体レーザに対して弱い変調をかけると、注入同期の作用によりＡＭ−ＰＭ変換の効果が生じて、同期出力光の光周波数は一定であるが、位相が変調されることを利用して、その位相変調信号を用いて信号伝送を行っている。
【００１２】
【非特許文献１】
Ｒ．　Ｐ．　Ｂｒａｕｎ，　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｏｐｔｉｃａｌ　ｍｉｌｌｉｍｅｔｒｅ−ｗａｖｅ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｆｏｒ　ｍｏｂｉｌｅ　６０ＧＨｚ　ｂａｎｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．　３２，　ｐｐ．６２６−６２７，　１９９６年。
【非特許文献２】
Ｄ．　Ｓ．　Ｇｅｏｒｇｅ　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｆｕｒｔｈｅｒ　Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｉｌｌｉｍｅｔｒｅ−ｗａｖｅ　Ｓｉｇｎａｌｓ　ｂｙ　Ｍａｓｔｅｒ／Ｓｌａｖｅ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｉｄｅｂａｎｄ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌｏｃｋｉｎｇ”，　ＭＷＰ　’９７，Ｐｏｓｔ−Ｄｅａｄｌｉｎｅ　Ｐａｐｅｒｓ，　ＰＤＰ−２，　１９９７年。
【非特許文献３】
Ｚ．　Ａｈｍｅｄ，　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｌｏｗ　ｐｈａｓｅ　ｎｏｉｓｅ　ｍｉｌｌｉｍｅｔｒｅ−ｗａｖｅ　ｓｉｇｎａｌ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｕｓｉｎｇ　ａ　ｐａｓｓｉｖｅｌｙ　ｍｏｄｅ　ｌｏｃｋｅｄ　ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　ＤＢＲ　ｌａｓｅｒ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｌｏｃｋｅｄ　ｂｙ　ａｎｏｐｔｉｃａｌ　ＤＳＢＳＣ　ｓｉｇｎａｌ”，　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．３１，　Ｎｏ．１５，　ｐｐ．１２５４，　１９９５年。
【非特許文献４】
Ｌ．　Ｎｏｅｌ　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｎｏｖｅｌ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　Ｈｉｇｈ−Ｃａｐａｃｉｔｙ　６０−ＧＨｚ　Ｆｉｂｅｒ−ＲａｄｉｏＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”，　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｔｈｅｏｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，　Ｖｏｌ．４５，　Ｎｏ．８，　１９９７年８月。
【非特許文献５】
Ｒ．　Ｐ．　Ｂｒａｕｎ　ｅｔ　ａｌ．，　”Ｌｏｗ−Ｐｈａｓｅ−Ｎｏｉｓｅ　Ｍｉｌｌｉｍｅｔｅｒ−Ｗａｖｅ　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｔ　６４　ＧＨｚ　ａｎｄ　Ｄａｔａ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｕｓｉｎｇ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｓｉｄｅｂａｎｄ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌｏｃｋｉｎｇ”，　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．１０，　Ｎｏ．５，　ｐｐ．７２８−７３０，　１９９８年５月。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例においては、周波数制御回路による周波数の安定化には限界があり、ミリ波信号の位相雑音特性が悪く、そのままでは無線通信に利用できないという問題点があった。また、第２の従来例においては、正弦波信号の変調周波数を変えることで、ミリ波周波数は変えられるが、周波数の設定精度が２００ＭＨｚ程度の幅が出来てしまい、周波数の設定精度がきわめて悪いという問題点があった。
【００１４】
また、第３の従来例においては、レーザ中に分布帰還型の光フィルタがあるため、レーザ発振可能周波数の範囲が狭いことと、レーザの共振器としてのＱ値が高いために、同期引き込み範囲が狭く搬送波周波数の可変範囲が小さいという問題点があった。
【００１５】
さらに、第４の従来例では、波長分離のために、受信側の無線基地局毎に高価な光フィルタを設ける必要があり、かつ、電気信号の処理回路で再び混合器が必要であるため、周波数の高い電気部品が多数必要になる。従って、無線基地局が多数必要な場合には、無線基地局のコストがきわめて大きくなるという問題点があった。
【００１６】
またさらに、第５の従来例では、光信号へのミリ波信号の重畳のための変調器が不要であることが特長であるが、反面、発振周波数が良くそろった３個の分布帰還型半導体レーザを揃えなければならないという問題点があった。
【００１７】
本発明の第１の目的は以上の問題点を解決し、２光信号発生器が発生する２つの光周波数差の周波数を、第１乃至第３の従来例に比較して広く変化することができ、しかも周波数の設定精度が良好な２光信号発生器を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の第２の目的は以上の問題点を解決し、光フィルタを必要とせず、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、データ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる２光信号発生器を提供することにある。
【００１９】
さらに、本発明の第３の目的は以上の問題点を解決し、発振周波数が異なる２個の分布帰還型半導体レーザを備えて構成でき、データ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる２光信号発生器を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２記載の２光信号発生器は、請求項１記載の２光信号発生器において、上記第１の光源と上記第１の光変調手段との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第１の光変調手段に出力する第２の光変調手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２２】
さらに、請求項３記載の２光信号発生器は、請求項１記載の２光信号発生器において、上記第１の光源は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した光信号を変調して、変調後の光信号を出力することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る請求項４記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力信号に従って上記発生した光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入しかつ上記第２の光源から出力される光信号を上記第１の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする。
【００２４】
さらに、請求項５記載の２光信号発生器は、請求項４記載の２光信号発生器において、上記第１の光源と上記第２の光源との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第２の光源に出力する光変調手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る請求項６記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生するとともに、上記発生した多モードの光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明に係る請求項７記載の２光信号発生器は、所定の第１の波長を有する単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された第１の光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の第１の光信号を出力する光変調手段と、
上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する単一モードの第２の光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を変調して、変調後の第２の光信号を出力する第２の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号と、上記第２の波長と実質的に同一の波長を有する別の１つの光信号とを含み、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の第１の光信号と、上記第２の光源から出力される変調後の第２の光信号とを上記第３の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする。
【００２７】
【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。図面において、互いに同一又は同様のものは同一の符号を付している。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施形態である光送信機１０１ａの構成を示すブロック図である。本実施形態の光送信機１０１ａの概略構成は、単一モードの分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された光信号に対して、所定の無線周波数ｆＲＦ／２を有する高周波信号を用いて、例えばマッハ・ツェンダ型光変調器である第２の外部光変調器２５により強度変調をかけたものをマスタ光信号とし、当該マスタ光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入させることにより、特定の２モードの光信号が注入同期して、多モードの光信号から選択的に、無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する２つの光信号を発生させることを特徴としている。
【００２９】
まず、図１を参照して、第１の実施形態の光送信機１０１ａの構成について説明する。図１において、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号は第１の外部光変調器２２に入力され、第１の外部光変調器２２は入力されるデジタルデータ信号に従って当該マスタ光信号を強度変調した後、光アイソレータ２３及び偏波保持光ファイバケーブル２４を介して、第２の外部光変調器２５に入力される。
【００３０】
第２の外部光変調器２５は、例えばＬｉＮｂＯ３にてなる光導波路基板に形成された、非線形の光変調特性を有するマッハ・ツェンダ型光変調器であって、当該光変調のバイアス直流電圧が直流電圧源３２からバイアスＴ回路３３を介して入力されるとともに、光ファイバケーブルシステムの無線信号となる所定の無線周波数ｆＲＦの１／２の周波数を有する無線信号が基準信号発生器３０から高周波増幅器３１及びバイアスＴ回路３３を介して入力される。第２の外部光変調器２５は、その非線形の光変調特性により、入力されるマスタ光信号を無線信号に従って強度変調して、強度変調された光信号を、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏波保持光ファイバケーブル２８を介して、スレーブ発振器であるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。従って、光サーキュレータ２７と偏光保持光ファイバケーブル２８は光注入手段を構成する。
【００３１】
第２の外部変調器２５によって強度変調された光信号は、分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長の光搬送波と、当該光搬送波に対して強度変調されたデジタルデータ信号に対応する光信号の側波帯と、上記無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つの光信号の側波帯とを少なくとも含む。上記光フィルタ２６は例えば帯域除去フィルタであって、第２の外部光変調器２５で発生する不要な側波帯や不要な搬送波を除去して、所望の無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）のみを通過させる。なお、マッハ・ツェンダ型光変調器である第２の外部光変調器２５を入力光に対して、最大損失を与えるような動作点で駆動した場合には、不要な搬送波がきわめて少なくすることが可能であり、この場合には必ずしも光フィルタ２６を挿入しなくてもよい。
【００３２】
ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の半導体レーザ媒質の入斜側の端面に、誘電体多層膜（ＡＲコート層）である反射防止膜を形成することにより反射率を約２０乃至１０％に低下させて、当該ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が有するＱ値を低下させる。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９においては、上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含み互いにモード結合された複数の波長の多モードの光信号をそれ自身で発生するように、温度や注入電流などの発光パラメータを調整される。ここで、「実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号」とは、注入同期により引き込むことが可能な２つの光信号を意味し、言い換えれば、注入同期の引き込み範囲内にある２つの光信号を意味する。そして、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、当該多モードの光信号の中から、上記注入同期により、所定の無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つのモードの光信号を選択的に発生して、偏波保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７及び電力光増幅器５を介して出力する。
【００３３】
以上のように構成された光送信機１０１ａにおいては、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された光信号に対して高周波信号を用いて第２の外部光変調器２５により強度変調をかけたものをマスタ光信号とし、当該マスタ光信号を、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入することにより、マスタ光信号の特定の２つの光信号が多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期され、多モードの光信号から選択的に当該特定の２つの光信号を発生させている。すなわち、低いＱ値のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は多モード発振帯域が広いため、マスター側光源である分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、分布帰還型半導体レーザ装置２１のみを取り替えればよいという利点がある。
【００３４】
以上の実施形態においては、所望の無線周波数ｆＲＦの半分の周波数を有する高周波信号を変調信号として用いているが、所望の無線周波数ｆＲＦの１／４、１／８などの周波数を有する高周波信号を変調信号として用いてよい。この場合においても、第２の外部光変調器２５の非線形特性を用いて所望の光周波数差を有する２つの光信号（側波帯）を得ることができる。
【００３５】
以上の実施形態においては、第２の外部光変調器２５としてマッハ・ツェンダ型光変調器を用いているが、本発明はこれに限らず、光位相変調器を用いてマスタ光信号を位相変調することにより、所望の２つの光信号（側波帯）を発生してもよい。この場合、分布帰還型半導体レーザ装置２１の搬送光信号の発振光がそのまま残るので、光フィルタ２６として、ファイバ・ブラッグ型グレーティング又はファブリ・ペロー型共振器を用いて当該発振光を除去する。
【００３６】
分布帰還型半導体レーザ装置２１と第１の外部光変調器２２とを組み合わせ、すなわち第１の外部光変調器２２の変調機能を分布帰還型半導体レーザ装置２１が備え、例えば、公知の電界吸収型（ＥＡ）光変調器付き分布帰還型半導体レーザ装置を用いてもよい。この場合、電界吸収型光変調器の非線形特性を利用する。また、第１の外部光変調器２２と第２の外部光変調器２５の設置位置を入れ替えて、分布帰還型半導体レーザ装置２１と第２の外部光変調器２５とを組み合わせ、すなわち第２の外部光変調器２５の変調機能を分布帰還型半導体レーザ装置２１が備え、例えば、公知の電界吸収型（ＥＡ）光変調器付き分布帰還型半導体レーザ装置を用いてもよい。
【００３７】
図２は、前者の組み合わせであって、本発明に係る第１の実施形態の変形例である光送信機１０１ａａの構成を示すブロック図である。図２の変形例では、図１の第１の実施形態に比較して、分布帰還型半導体レーザ装置２１と第１の外部光変調器２２とが一体化されて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂで構成されている。ここで、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂは非線形の光変調特性を有し、自己で発生する光信号を入力されるデジタルデータ信号に従って強度変調して、変調されたマスタ光信号を光アイソレータ２３及び偏光保持光ファイバケーブル２４を介して第２の外部光変調器２５に出力する。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明に係る第２の実施形態である光送信機１０１ｂの構成を示すブロック図である。第２の実施形態の光送信機１０１ｂの概略構成は、単一モードの分布帰還型半導体レーザ装置２１ａを通過型で構成し、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａによって発生される光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される光信号を分布帰還型半導体レーザ装置２１ａに光注入する相互注入同期型光発振システムを構成したことを特徴としている。
【００３９】
図３において、基準信号発生器３０からの無線周波数ｆＲＦの１／２の無線周波数を有する高周波信号は高周波増幅器３１を介して分布帰還型半導体レーザ装置２１ａにバイアス電流として印加される。分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは非線形の光変調特性を有し、自己で発生する光信号を入力される高周波信号に従って周波数変調して、所望の無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する２つのモードの光信号を発生して、当該２つのモードの光信号を、不要な側波帯を除去して特定の２つの光信号を通過させる光フィルタ４０、光アイソレータ４１、２つの光信号をデジタルデータ信号で強度変調する外部光変調器４２、光サーキュレータ４３、及び偏波保持光ファイバケーブル４４を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。そして、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様に、それ自身で発生する多モードの光信号の中から、上記注入同期により、所定の無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つのモードの光信号を発生して、偏波保持光ファイバケーブル４４、光サーキュレータ４３、光分岐器４５及び電力光増幅器５を介して出力するとともに、光分岐器４５の他方の光信号は分布帰還型半導体レーザ装置２１ａの他方の端面に帰還されて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは通過型の半導体レーザ装置となる。すなわち、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａ、光フィルタ４０、光アイソレータ４１、外部光変調器４２、光サーキュレータ４３、及び光分岐器４５がループ状に形成され、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａによって発生される光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される光信号を分布帰還型半導体レーザ装置２１ａに光注入する相互注入同期型光発振システムを構成する。
【００４０】
以上のように構成された光送信機１０１ｂは、第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、相互に同期注入しているので、温度変動があっても、長期的な周波数精度の安定性が上昇する。また、図１に図示された第２の外部光変調器２５が不要であり、構成が簡単であるという利点がある。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
図４は、本発明に係る第３の実施形態である光送信機１０１ｃを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。この第３の実施形態の光送信機１０１ｃの概略構成は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号を外部光変調器２５により無線周波数ｆＲＦ／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）を含む強度変調後の光信号を光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入し、上記光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、所定の直流バイアス電圧が印加されたデジタルデータ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴としている。なお、光サーキュレータ２７から後段の構成は、図１１の第１の従来例と同様である。
【００４２】
図４において、外部光変調器２５は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号を、基準信号発生器３０によって発生された無線周波数ｆＲＦ／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）を含む強度変調後の光信号を、光アイソレータ２３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。一方、例えばパルス信号である、入力されるデジタルデータ信号は、バイアスＴ回路５２に入力されて、直流電圧源５１からの所定の直流バイアス電圧が印加される。直流バイアス電圧だけバイアスされたデジタルデータ信号はファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に注入電流として入力されて直接変調が行われる。ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様に、Ｑが低下されて多モードの光信号を発生する。上記デジタルデータ信号は例えば、互いに異なるハイレベルとローレベルとを有する２値信号であり、上記直流バイアス電圧は以下の２つのケースのいずれかに調整されて設定される。
【００４３】
（ａ）ケース１：デジタルデータ信号がハイレベルのときに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は注入電流が所定のしきい値を越える動作状態となり、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ（注入同期のオン状態）、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がローレベルのとき、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、注入電流が上記しきい値未満なので非動作状態となり（注入同期のオフ状態）、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００４４】
（ｂ）ケース２：デジタルデータ信号がローレベルのときに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は注入電流が所定のしきい値を越える動作状態となり、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ（注入同期のオン状態）、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がハイレベルのとき、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に入力される注入電流がきわめて大きくなって飽和状態となり、上記特定の２つの光信号のモード以外のモードが優勢となる（注入同期のオフ状態）。従って、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００４５】
以上説明したように、ケース１及び２において、所定の直流バイアス電圧が印加されたデジタルデータ信号のハイレベル又はローレベルの切り換えに応じて、上記注入同期をオン又はオフの状態にすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が所定の有意な消光比で上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることができる。このスイッチング動作により、上記特定の２つの光信号をオン又はオフとし、すなわち、無線送信機１４では上記特定の２つの光信号の光周波数差であるミリ波周波数ｆＲＦの無線信号をオン又はオフとする。従って、例えば図１２の無線受信機２１０において無線搬送波がオン又はオフされた２値の無線信号が受信されて、信号増幅器９７の出力端で２値の受信ベースバンド信号を得ることができる。
【００４６】
従って、本実施形態によれば、第４の従来例の光フィルタを必要とせず、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に対してデジタルデータ信号を入力して直接変調しているので、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００４７】
＜第４の実施形態＞
図５は、本発明に係る第４の実施形態である光送信機１０１ｄを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図であり、図６は、図５の光増幅器５の出力の光電力レベルの光周波数特性を示すグラフである。
【００４８】
この第４の実施形態の光送信機１０１ｄにおいては、図５及び図６に示すように、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された第１の波長（光周波数ｆ１１）を有する単一モードの光信号を外部光変調器２５により無線周波数ｆＲＦ／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２の側波帯；ここで、ｆ１＝ｆ１１−Δｆ，ｆ２＝ｆ１１＋Δｆ）を含む強度変調後の第１の光信号を光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、第１の波長とは異なる第２の波長（光周波数ｆ１２）を有する単一モードの第２の光信号をデジタルデータ信号で強度変調した後、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。ここで、上記強度変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２）を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２）に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号（光周波数ｆ１２）を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号（光周波数ｆ１２）に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴としている。なお、光サーキュレータ２７から後段の構成は、図１１の第１の従来例と同様である。
【００４９】
図６において、外部光変調器２５は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された第１の波長（光周波数ｆ１１）を有する単一モードの光信号を、基準信号発生器３０によって発生された無線周波数ｆＲＦ／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆＲＦの光周波数差を有する特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２の側波帯）を含む強度変調後の光信号を、光アイソレータ２３、光合波器である光カップラ６３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。一方、入力されるデジタルデータ信号は、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃに注入電流として入力され、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃは、第２の波長を有する第２の光信号（光周波数ｆ１２）を発生するとともに、入力されるデジタルデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を強度変調して、強度変調後の第２の光信号を光減衰器６１、光アイソレータ６２、光カップラ６３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様にＱが低下されて、互いにコヒーレントであってモード結合された多モードの光信号を発生し、ここで、多モードの光信号は、上記光周波数ｆ１，ｆ２，ｆ１２などに対応する各波長に実質的に一致する各波長の光信号を含む。上記デジタルデータ信号は例えば、互いに異なるハイレベルとローレベルとを有する２値信号である。
【００５０】
そして、上記デジタルデータ信号がハイレベルであるときに、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃによって発生された第２の光信号（光周波数ｆ１２）が、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される多モードの光信号のうちの光周波数ｆ１２の光信号に注入同期する（注入同期のオン状態）一方、上記デジタルデータ信号がローレベルであるときに、上記注入同期しない（注入同期のオフ状態）ように、光減衰器６１の減衰量を調整して第２の光信号のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９への光注入量を調整する。ここで、上記デジタルデータ信号のレベルに応じて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃによって発生された第２の光信号（光周波数ｆ１２）のレベルが所定の有意な消光比で変化し、これに伴って、上記注入同期により発生される第２の光信号（光周波数ｆ１２）のレベルが同様に変化する。この第２の光信号の注入同期のオン又はオフにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の注入同期の増幅度が変化し、当該ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９のキャビティ内において、光周波数ｆ１２の第２の光信号とモード結合された光周波数ｆ１１の第１の光信号の側波帯の２つの光信号の注入同期をオン又はオフにする。言い換えれば、デジタルデータ信号のレベルに応じて、すなわち、光周波数ｆ１２の第２の光信号のレベルに応じて、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の飽和状態をオン又はオフに変調する。
【００５１】
従って、デジタルデータ信号がハイレベルのとき、注入同期のオン状態となって、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がローレベルのとき、注入同期のオフ状態となって、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００５２】
以上説明したように、デジタルデータ信号のハイレベル又はローレベルの切り換えに応じて、上記注入同期をオン又はオフの状態にすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることができる。このスイッチング動作により、上記特定の２つの光信号をオン又はオフとし、すなわち、無線送信機１４では上記特定の２つの光信号の光周波数差であるミリ波周波数ｆＲＦの無線信号をオン又はオフとする。従って、例えば図１２の無線受信機２１０において無線搬送波がオン又はオフされた２値の無線信号が受信されて、信号増幅器９７の出力端で２値の受信ベースバンド信号を得ることができる。
【００５３】
第５の従来例では、発振周波数が揃った３個の分布帰還型半導体レーザ装置を必要とするが、本実施形態では、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の発振周波数の発振可能範囲が広いので、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃの発振周波数の選択範囲が広くなり、光源の発振周波数を選別する必要がなくなる。従って、発振周波数が異なる２個の分布帰還型半導体レーザを備えて簡単な構成で構築でき、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００５４】
＜変形例＞
図７は、変形例におけるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の周辺回路を示すブロック図である。図１の第１の実施形態においては、光フィルタ２６と電力光増幅器５との間に、光サーキュレータ２７、偏波保持光ファイバケーブル２８及びファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９からなる光回路を挿入しているが、これに代えて、光サーキュレータ２７を除去するために、図７に示すように、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９のレーザ媒質の両端面の両側に、光アイソレータ４６，４７を配して、光信号がファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を通過する通過型に変更してもよい。ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の両端面に反射防止膜を形成することにより、Ｑ値を低下させる。また、第３と第４の実施形態においても同様に、図７のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いてもよい。さらに、図３の第２の実施形態においても、同様に、外部光変調器４２と光分岐器４５との間に、図７の光回路を挿入してもよい。
【００５５】
以上の実施形態において、デジタルデータ信号に応じて強度変調を行う分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂ，２１ｃを備えているが、本発明はこれに限らず、少なくとも両側の側波帯を発生するために、位相変調や周波数変調などの他の変調形式であってもよい。また、強度変調を行う外部光変調器２５を備えているが、本発明はこれに限らず、少なくとも両側の側波帯を発生するために、位相変調や周波数変調などの他の変調形式であってもよい。
【００５６】
以上の実施形態において、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは、デジタルデータ信号に従って光信号を周波数変調を行っているが、強度変調や位相変調などの他の変調形式であってもよい。
【００５７】
以上の実施形態において、Ｑが低下されたファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いているが、本発明はこれに限らず、多モードの光信号を発生するレーザ装置などの光源であればよい。
【００５８】
以上の実施形態においては、基準信号発生器３０は、所定の無線周波数ｆＲＦ／２を有する高周波信号を発生しているが、本発明はこれに限らず、上記高周波信号に比較してより低い周波数の信号を発生してもよい。
【００５９】
【実施例】
以下、第１の実施形態の光送信機１０１ａを用いた実験結果について説明する。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９において、隣接モード間隔が約６０ＧＨｚであり、外部光変調器２５への正弦波信号周波数ｆＲＦ／２＝３０ＧＨｚ近傍であると、特定の２モードが注入同期して多モードの中から選択増幅される。光受信機の光電変換後の高周波搬送波信号の観測には、高速フォトダイオード１２（帯域５０ＧＨｚ）及びスペクトルアナライザを用いた。
【００６０】
注入同期時の光出力のスペクトルを図８に示す。分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長は１５４９．７５ｎｍ、外部光変調器２５の出力光強度は−１８ｄＢｍ、変調周波数ｆＲＦ／２＝３０ＧＨｚ、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９への注入電流は５８．５ｍＡ、周囲温度は２０．０℃であり、被同期スペクトルの光強度は−１ｄＢｍであった。このときの光電変換後の６０ＧＨｚの高周波スペクトルを図９に示す。フォトダイオード１２の変換効率などを含め−２６．３ｄＢｍの強度を得た。また、ピークからの周波数オフセット１００ｋＨｚにおいて、位相雑音特性−８９ｄＢｃ／Ｈｚと良好な値を得た。また、外部光変調器２５への変調周波数の調整により搬送波周波数を変え、ミリ波周波数に対する高周波利得（外部光変調器２５の光出力と、注入同期時のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の光出力での高周波強度比）の利得（図１０）を調べた。６０ＧＨｚにおいて最大利得３３ｄＢを得、利得半値幅は５９ＧＨｚ〜６４ＧＨｚと広帯域である。また、搬送波信号（又は無線信号）の発生範囲は４６ＧＨｚ〜７０ＧＨｚと広いことが判った。これは、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の共振器としてのＱ値が低く注入同期の引き込み範囲が広いためであると考えられる。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の発光スペクトル帯域は２０ｎｍ以上であるため、マスター側光源である分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長が１５４０ｎｍと１５６０ｎｍの場合でも、ほぼ同等な結果が得られ、マスター光源の波長選択範囲も広いことが判った。
【００６１】
以上説明したように、本実験によれば、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９をスレーブ側に用いた構成により、基準周波数が所望の搬送波周波数の半分であり、出力の可変周波数範囲とマスター側光源の波長選択範囲が共に広いミリ波搬送波の発生機能を確認した。
【００６２】
さらに、本発明者らは、第３と第４の実施形態に係る光送信機１０１ｃ，１０１ｄを製作して実験を行い、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に対する直接変調（第３の実施形態）と、強度変調光の注入（第４の実施形態）とによって、特定の２つのモードの光信号に対してデジタルデータ信号に従って同時に強度変調をかけて、当該特定の２つのモードの光信号が、デジタルデータ信号の２値に対応してスイッチングすることを確認した。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように本願の第１の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光源と、多モードの第２の光源とを備え、第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を第２の光源に光注入し、上記光注入した特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させる。
従って、例えば低いＱ値のファブリ・ペロー型の第２の光源を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、例えばファブリ・ペロー型の第２の光源は、多モード発振帯域が広いため、マスター側の第１の光源の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、第１の光源のみを取り替えればよいという利点がある。
【００６４】
また、本願の第２の発明に係る２光信号発生器によれば、入力信号に従って単一モードの光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、多モードの第２の光源とを備え、第１の光源からの変調後の光信号を第２の光源に光注入しかつ第２の光源からの光信号を第１の光源に光注入し、上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させる。
従って、例えば低いＱ値のファブリ・ペロー型の第２の光源を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、例えばファブリ・ペロー型の第２の光源は、多モード発振帯域が広いため、マスター側の第１の光源の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、第１の光源のみを取り替えればよいという利点がある。さらに、相互に同期注入しているので、温度変動があっても、長期的な周波数精度の安定性が上昇する。また、光変調手段が不要であり、構成が簡単であるという利点がある。
【００６５】
さらに、本願の第３の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光源と、自己で発生した多モードの光信号をデータ信号に従って変調する第２の光源とを備え、第１の光源からの光信号を入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を第２の光源に光注入し、上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせる。
従って、第４の従来例の光フィルタを必要とせず、第２の光源に対してデジタルデータ信号を入力して直接変調しているので、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００６６】
またさらに、本願の第４の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、自己で発生する単一モードの第２の光信号を入力されるデータ信号に従って変調する第２の光源と、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源とを備え、第１の光信号を入力信号に従って変調した後の第１の光信号と、第２の光源からの第２の光信号とを第３の光源に光注入し、上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせる。
第５の従来例では、発振周波数が揃った３個の分布帰還型半導体レーザ装置を必要とするが、本発明では、例えばファブリ・ペロー型半導体レーザ装置などの第３の光源の発振周波数の発振可能範囲が比較的広いので、第２の光源の発振周波数の選択範囲が広くなり、光源の発振周波数を選別する必要がなくなる。従って、発振周波数が異なる２個の光源を備えて簡単な構成で構築でき、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態である光送信機１０１ａの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の変形例である光送信機１０１ａａの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態である光送信機１０１ｂの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る第３の実施形態である光送信機１０１ｃを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る第４の実施形態である光送信機１０１ｄを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】図５の光増幅器５の出力の光電力レベルの光周波数特性を示すグラフである。
【図７】変形例におけるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の周辺回路を示すブロック図である。
【図８】図１の光送信機１０１ａから出力される２つの光信号のスペクトルを示すスペクトル図である。
【図９】図８の２つの光信号を光電変換したときの無線信号の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１０】図１の光送信機１０１ａにおいて注入同期前後の無線信号の無線周波数の利得特性を示す図である。
【図１１】第１の従来例の光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図１２】第１の従来例の無線受信機２１０の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１１の光送信機１０１で発生される２つの光信号の光周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１４】図１１の光送信機２００で光電変換後の電気信号の電気周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【符号の説明】
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…分布帰還型半導体レーザ装置、
２２…第１の外部変調器、
２２ａ…外部光変調器、
２３…光アイソレータ、
２４…偏波保持光ファイバケーブル、
２５…第２の外部光変調器、
２６…光フィルタ、
２７…光サーキュレータ、
２８…偏波保持光ファイバケーブル、
２９…ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置、
３０…基準信号発生器、
３１…高周波増幅器、
３２，５１…直流電圧源、
３３，５２…バイアスＴ回路、
４０…光フィルタ、
４１…光アイソレータ、
４２…外部光変調器、
４３…光サーキュレータ、
４４…偏波保持光ファイバケーブル、
４５…光分岐器、
４６，４７…光アイソレータ、
６１…光減衰器、
６２…光アイソレータ、
６３…光カップラ、
１０１ａ，１０１ａａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ…光送信機。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-optical signal generator that is applied to an optical fiber link system or the like and generates two optical signals having a predetermined optical frequency difference (optical wavelength difference) and capable of adjusting the optical frequency difference.
[0002]
[Prior art]
The optical fiber link system modulates a digital data signal into an optical signal, transmits the optical signal to a wireless base station, amplifies the power of a wireless signal obtained by photoelectric conversion, and wirelessly transmits the wireless signal from an antenna of the wireless base station. .
[0003]
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of the optical fiber link system. In FIG. 11, a light source 1, for example, a semiconductor laser, converts an optical signal modulated by an input digital data signal into a first optical signal (optical frequency f1) via an optical multiplexer 3 and an optical splitter 4. Output to the amplifier 5. On the other hand, the light source 2 which is a semiconductor laser, for example, has its optical frequency controlled by the optical frequency controller 10 and uses the generated optical signal as the second optical signal (optical frequency f2) to switch the optical multiplexer 3 and the optical splitter 4 together. The signal is output to the optical amplifier 5 via the optical amplifier 5. Here, the optical frequency difference | f1−f2 | is set to, for example, a radio frequency in a millimeter wave band of several tens to several hundreds GHz as shown in FIG. After power-amplifying the input optical signal, the optical amplifier 5 transmits the optical signal to the optical receiver 200 via the optical fiber cable 300 connecting the optical transmitter 101 and the optical receiver 200 in the wireless base station.
[0004]
On the other hand, the mixed optical signal obtained by mixing the first and second optical signals branched from the optical splitter 4 is subjected to photoelectric conversion by the photoelectric converter 6 such as a high-speed photodiode having nonlinear photoelectric conversion characteristics. The signal is converted into a lower-frequency high-frequency signal by a frequency converter including the millimeter-wave signal oscillator 7 and the mixer 8. Next, from the converted high-frequency signal components, a high-frequency signal proportional to the difference | f1−f2 | Output to the controller 10. With the optical frequency loop circuit configured as described above, the optical frequency controller 10 changes the optical frequency f2 of the second optical signal generated by the light source 2 based on the input high-frequency signal to the above optical frequency. The difference | f1−f2 | is controlled to be constant. That is, the photoelectric converter 6 extracts the interference component of the two optical signals so that the difference between the oscillation frequencies of the two light sources 1 and 2 corresponds to the millimeter wave frequency, and compares the interference component with the millimeter wave signal generator 7. The optical frequency of one light source 2 is controlled by the error signal. The optical transmitter 101 is disclosed, for example, in Non-Patent Document 1 (hereinafter, referred to as a first conventional example).
[0005]
In the optical receiver 200, the optical amplifier 11 receives an optical signal via the optical fiber cable 300 and outputs the signal to the photoelectric converter 12. The photoelectric converter 12 includes a high-speed photodiode having non-linear photoelectric conversion characteristics, and photoelectrically converts an input optical signal and outputs the optical signal to the band-pass filter 13. As shown in FIG. 14, the band-pass filter 13 performs a millimeter-wave band corresponding to an optical frequency difference f0 = | f1-f2 | After extracting the wireless signal, the signal is output to the wireless transmitter 14. The wireless transmitter 14 includes a power amplifier, power-amplifies an input wireless signal, and transmits the amplified signal via the antenna 15 to, for example, an antenna 91 connected to the wireless receiver 210 in FIG.
[0006]
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a first conventional radio receiver 210. As shown in FIG. In FIG. 12, a radio signal received by an antenna 91 is amplified by a low-noise amplifier 92 and then output to a mixer 94 via a band-pass filter 93 that passes only a radio signal of a frequency f0 in a millimeter wave band. You. The mixer 94 mixes the input radio signal with a local oscillation signal having a local oscillation frequency obtained by adding a predetermined intermediate frequency to the millimeter wave frequency f0 generated by the millimeter wave signal oscillator 95, thereby A baseband signal of an intermediate frequency having a difference frequency between the signals is generated, and output via a band-pass filter 96 and a signal amplifier 97 that pass only the signal of the intermediate frequency band. Then, the original digital data signal is obtained by demodulating the received baseband signal with a demodulator (not shown).
[0007]
In Non-Patent Document 2, in a configuration including two single-mode semiconductor lasers, intensity modulation is performed on a slave-side laser using a sine wave signal, and the higher-order mode frequency is synchronized with the frequency of the master-side laser. Accordingly, it is disclosed that a two-optical signal generator (hereinafter, referred to as a second conventional example) using heterodyne interference between two light waves is configured.
[0008]
Further, in Non-Patent Document 3, a distributed Bragg reflection type semiconductor laser (hereinafter, referred to as a DBR laser) having a saturable absorption layer is oscillated in a plurality of modes, and two sideband lights by intensity modulation are injected from an external device. It is disclosed that a two-optical signal generator (hereinafter, referred to as a third conventional example) using heterodyne interference of two light waves by synchronizing the two light waves.
[0009]
The following optical transmission system has been proposed as a system for transmitting an optical signal using three distributed feedback semiconductor lasers.
[0010]
In Non-Patent Document 4, a millimeter-wave light source that generates two optical signals having a difference frequency in a millimeter-wave band using two first and second distributed feedback semiconductor lasers, and these millimeter-wave light sources are light An optical fiber link system (hereinafter, referred to as a fourth conventional example) for spatially transmitting a signal in the millimeter wave band including a third distributed feedback semiconductor laser having a different frequency and directly modulated by a data signal. It has been disclosed. In the fourth conventional example, on the transmitting side, the two optical signals generated by the former millimeter-wave light source and the optical signals generated by the third distributed feedback semiconductor laser are wavelength-multiplexed and transmitted. On the other hand, on the receiving side, the former two optical signals and the latter optical signal are wavelength-separated by an optical filter or the like, converted into electric signals by photoelectric conversion elements, respectively, and the electric signals after photoelectric conversion are converted into predetermined local signals. By mixing with the oscillation signal, the original millimeter wave signal is obtained.
[0011]
Further, in Non-Patent Document 5, by inputting a digital data signal as a bias current to a first distributed feedback semiconductor laser, an optical signal generated by the semiconductor laser is directly intensity-modulated according to the digital signal. Injecting a higher-order modulation component of the optical modulation signal into the second and third distributed feedback semiconductor lasers via a 3 dB optical coupler to obtain an optical signal in two modes (hereinafter, a fifth conventional example) Is disclosed). In the fifth conventional example, when a weak modulation is applied to the second or third distributed feedback semiconductor laser, an AM-PM conversion effect occurs due to an injection locking operation, and the optical frequency of the synchronous output light is increased. The signal transmission is performed using the phase modulated signal by utilizing the fact that the phase is modulated although it is constant.
[0012]
[Non-patent document 1]
R. P. Braun, et al. , "Optical Millimeter-Wave Generation and Transmission Experiments for Mobile 60 GHz Band Communications", Electronics Letters, Vol. 32, pp. 626-627, 1996.
[Non-patent document 2]
D. S. George et al. , "Further Observations on the Optical Generation of Millimeter-wave Signals by Master / Slave Laser Sideband Injection Locking", MWP '97, p.
[Non-Patent Document 3]
Z. Ahmed, et al. , "Low phase noise millimeter-wave signal generation using a passive mode mode locked monolithic DBR laser injection, jointly approved, biosynthesis, digital scoping, digital scoping, digital scoping, digital scoping. 31, No. 15, pp. 1254, 1995.
[Non-patent document 4]
L. Noel et al. , "Novel Technologies for High-Capacity 60-GHz Fiber-RadioTransmission Systems", IEEE Transactions on Microwave Technology and Technology. 45, no. 8, August 1997.
[Non-Patent Document 5]
R. P. Braun et al. , "Low-Phase-Noise Millimeter-Wave Generation at 64 GHz and Data Transmission Using Optical Sideband Injection Locking," IEEE Photoelectronics Trading. 10, No. 5, pp. 728-730, May 1998.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first conventional example, there is a limit in stabilizing the frequency by the frequency control circuit, and the phase noise characteristic of the millimeter wave signal is poor, so that it cannot be used for wireless communication as it is. Further, in the second conventional example, the millimeter wave frequency can be changed by changing the modulation frequency of the sine wave signal, but the frequency setting accuracy has a width of about 200 MHz, and the frequency setting accuracy is extremely poor. There was a problem.
[0014]
Further, in the third conventional example, the distributed feedback type optical filter is provided in the laser, so that the range of the laser oscillating frequency is narrow and the Q value of the laser as a resonator is high, so that the synchronization pull-in range is reduced. And the variable range of the carrier frequency is small.
[0015]
Further, in the fourth conventional example, it is necessary to provide an expensive optical filter for each radio base station on the receiving side for wavelength separation, and a mixer is required again in the electric signal processing circuit. A large number of high frequency electrical components are required. Therefore, when a large number of wireless base stations are required, there is a problem that the cost of the wireless base station becomes extremely large.
[0016]
Further, the fifth conventional example is characterized in that a modulator for superimposing a millimeter wave signal on an optical signal is unnecessary, but on the other hand, three distributed feedback semiconductors having a well-balanced oscillation frequency are provided. There is a problem that lasers must be aligned.
[0017]
A first object of the present invention is to solve the above problems, and to make it possible to change the frequency of the two optical frequency differences generated by the two optical signal generators more widely than in the first to third conventional examples. It is an object of the present invention to provide a two-optical signal generator which can perform the above operation and has a good frequency setting accuracy.
[0018]
Further, a second object of the present invention is to solve the above problems, does not require an optical filter, has a simpler configuration than the fourth conventional example, has a lower manufacturing cost, and has a lower data signal. It is an object of the present invention to provide a two-optical signal generator capable of transmitting an optical signal according to the following.
[0019]
Further, a third object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and can be configured to include two distributed feedback semiconductor lasers having different oscillation frequencies, so that an optical signal can be transmitted according to a data signal. An object of the present invention is to provide a two-optical signal generator.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
A two-light signal generator according to claim 1 of the present invention comprises: a first light source for generating a single-mode light signal;
First optical modulation means for modulating an optical signal generated by the first light source according to an input signal and outputting a modulated optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference; ,
A second light source for generating a multi-mode optical signal including the two specific optical signals having substantially the same wavelength as the specific two optical signals;
Light injection means for injecting the modulated optical signal output from the first light modulation means into the second light source,
The two specific optical signals of the modulated optical signal are injection-locked to the specific two optical signals of the multi-mode optical signal, and the specific injection-locked specific signal is output from the second light source. The above two optical signals are generated.
[0021]
The two-optical signal generator according to the second aspect is the two-optical signal generator according to the first aspect, which is inserted between the first light source and the first optical modulation means, and The apparatus further comprises a second optical modulator for modulating an optical signal generated by the light source in accordance with an input data signal and outputting the modulated optical signal to the first optical modulator.
[0022]
Further, the two-light signal generator according to claim 3 is the two-light signal generator according to claim 1, wherein the first light source generates a single-mode light signal and operates according to an input data signal. The method is characterized in that the generated optical signal is modulated and the modulated optical signal is output.
[0023]
A two-optical signal generator according to claim 4 of the present invention generates a single-mode optical signal, modulates the generated optical signal according to an input signal, and generates a signal having a predetermined optical frequency difference. A first light source that outputs a modulated optical signal including the two optical signals of
A second light source for generating a multi-mode optical signal including the two specific optical signals having substantially the same wavelength as the specific two optical signals;
Light injection for injecting the modulated optical signal output from the first optical modulation means into the second light source and injecting the optical signal output from the second light source into the first light source. Means,
The two specific optical signals of the modulated optical signal are injection-locked to the specific two optical signals of the multi-mode optical signal, and the specific injection-locked specific signal is output from the second light source. The above two optical signals are generated.
[0024]
Furthermore, the two-light signal generator according to claim 5 is the two-light signal generator according to claim 4, which is inserted between the first light source and the second light source, and is provided by the first light source. An optical modulator further modulates the generated optical signal in accordance with the input data signal and outputs the modulated optical signal to the second light source.
[0025]
The two-light signal generator according to claim 6 of the present invention includes a first light source that generates a single-mode light signal;
An optical modulator that modulates an optical signal generated by the first light source according to an input signal and outputs a modulated optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference;
A multi-mode optical signal including two specific optical signals having substantially the same wavelength as the specific two optical signals is generated, and the generated multi-mode optical signal is converted to a data signal to be input. A second light source that modulates according to and generates a modulated multi-mode optical signal;
Light injecting means for injecting the modulated optical signal output from the light modulating means into the second light source,
Two specific optical signals of the modulated optical signals to be optically injected are injection-locked to two specific optical signals of the multi-mode optical signal, and according to a level of the data signal, By turning injection locking on or off, the second light source switches whether to generate the specific two optical signals.
[0026]
Further, the two-light signal generator according to claim 7 of the present invention includes a first light source that generates a single-mode first light signal having a predetermined first wavelength;
A light that modulates a first optical signal generated by the first light source according to an input signal and outputs a modulated first optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference. Modulation means;
A single mode second optical signal having a second wavelength different from the first wavelength is generated, and the generated second optical signal is modulated according to an input data signal. A second light source that outputs a second optical signal;
A specific two optical signals each having substantially the same wavelength as the specific two optical signals, and another another optical signal having a wavelength substantially the same as the second wavelength; A third light source for generating a mode-coupled multi-mode optical signal;
Light injection means for injecting the modulated first light signal output from the light modulation means and the modulated second light signal output from the second light source into the third light source; With
Two specific optical signals of the first optical signal after the modulation are injection-locked with two specific optical signals of the multimode optical signal, and the second optical signal after the modulation is By injecting and locking to another one of the multi-mode optical signals and turning on or off both of the two injection locks according to the level of the data signal, the second light source can be used as the second light source. It is characterized by switching whether or not to generate two specific optical signals.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar components are denoted by the same reference numerals.
[0028]
<First embodiment>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmitter 101a according to a first embodiment of the present invention. The schematic configuration of the optical transmitter 101a of the present embodiment is such that the optical signal generated by the single-mode distributed feedback semiconductor laser device 21 is applied to a predetermined radio frequency f. RF / 2 using a high-frequency signal having an intensity of / 2, for example, a Mach-Zehnder type optical modulator, which is intensity-modulated by a second external optical modulator 25, and the master optical signal is converted into a Fabry-Perot type optical signal. By causing the semiconductor laser device 29 to inject light, a specific two-mode optical signal is injection-locked, and a radio frequency f RF It is characterized in that two optical signals having an optical frequency difference of are generated.
[0029]
First, the configuration of the optical transmitter 101a according to the first embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a single-mode optical signal generated by a distributed feedback semiconductor laser device 21 is input to a first external optical modulator 22, and the first external optical modulator 22 operates in accordance with the input digital data signal. After intensity modulation of the master optical signal, the optical signal is input to a second external optical modulator 25 via an optical isolator 23 and a polarization maintaining optical fiber cable 24.
[0030]
The second external light modulator 25 is, for example, LiNbO 3 A Mach-Zehnder type optical modulator having a non-linear optical modulation characteristic formed on an optical waveguide substrate comprising a bias DC voltage input from a DC voltage source 32 via a bias T circuit 33. And a predetermined radio frequency f serving as a radio signal of the optical fiber cable system. RF Is input from the reference signal generator 30 via the high-frequency amplifier 31 and the bias T circuit 33. The second external optical modulator 25 modulates the intensity of the input master optical signal according to the radio signal according to the non-linear optical modulation characteristic, and outputs the intensity-modulated optical signal to the optical filter 26, the optical circulator 27, and the polarization Light is injected into a Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 as a slave oscillator via a wave holding optical fiber cable 28. Therefore, the optical circulator 27 and the polarization maintaining optical fiber cable 28 constitute light injection means.
[0031]
The optical signal intensity-modulated by the second external modulator 25 includes an optical carrier having an oscillation wavelength of the distributed feedback semiconductor laser device 21 and an optical signal corresponding to a digital data signal intensity-modulated with respect to the optical carrier. The sideband and the radio frequency f RF And the sidebands of two specific optical signals having an optical frequency difference of The optical filter 26 is, for example, a band elimination filter, and removes unnecessary sidebands and unnecessary carrier waves generated by the second external optical modulator 25 to obtain a desired radio frequency f. RF Only two specific optical signals (sidebands) having an optical frequency difference of? When the second external optical modulator 25, which is a Mach-Zehnder optical modulator, is driven at an operating point that gives the maximum loss to the input light, unnecessary carrier waves may be extremely reduced. It is possible, and in this case, the optical filter 26 does not necessarily have to be inserted.
[0032]
Here, by forming an antireflection film, which is a dielectric multilayer film (AR coating layer), on the inclined end face of the semiconductor laser medium of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29, the reflectivity is about 20 to 10%. And the Q value of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 is reduced. In the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29, a multimode optical signal of a plurality of wavelengths mode-coupled to each other including two specific optical signals having substantially the same wavelength as the specific two optical signals, respectively. The emission parameters, such as temperature and injection current, are adjusted so as to generate by itself. Here, “the two specific optical signals having substantially the same wavelength” means two optical signals that can be pulled in by injection locking, in other words, 2 optical signals that are within the pull-in range of injection locking. Means two optical signals. Then, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 performs a predetermined radio frequency f RF The optical signals of two specific modes having an optical frequency difference are selectively generated and output via the polarization maintaining optical fiber cable 28, the optical circulator 27 and the power optical amplifier 5.
[0033]
In the optical transmitter 101a configured as described above, the optical signal generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21 is subjected to intensity modulation by the second external optical modulator 25 using a high-frequency signal. Is used as a master optical signal, and the master optical signal is injected into the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29, so that two specific optical signals of the master optical signal are two specific optical signals of the multi-mode optical signal. It is injection-locked to the optical signal, and selectively generates the specific two optical signals from the multi-mode optical signal. In other words, by using the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 having a low Q value, the pull-in range of the injection locking can be widened, the variable range of the millimeter wave carrier frequency can be widened, and the frequency setting accuracy can be controlled by the reference sine wave modulation. Since the carrier frequency is largely determined by the frequency purity of the signal, a stable carrier frequency with little phase noise can be obtained after photoelectric conversion of the optical receiver. Further, since the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 has a wide multi-mode oscillation band, the selection range of the oscillation frequency of the distributed feedback type semiconductor laser device 21, which is the master side light source, is wide, so that cost reduction and wavelength multiplexing can be achieved. Is advantageous. That is, when changing the oscillation wavelength of the optical signal, there is an advantage that only the distributed feedback semiconductor laser device 21 needs to be replaced.
[0034]
In the above embodiment, the desired radio frequency f RF Is used as the modulation signal, but the desired radio frequency f RF A high-frequency signal having a frequency of 1/4, 1/8 or the like may be used as the modulation signal. Also in this case, two optical signals (sidebands) having a desired optical frequency difference can be obtained by using the nonlinear characteristics of the second external optical modulator 25.
[0035]
In the above embodiment, a Mach-Zehnder type optical modulator is used as the second external optical modulator 25, but the present invention is not limited to this, and the master optical signal is phase-modulated using an optical phase modulator. By doing so, two desired optical signals (sidebands) may be generated. In this case, since the oscillated light of the carrier light signal of the distributed feedback semiconductor laser device 21 remains as it is, the oscillated light is removed by using a fiber Bragg grating or a Fabry-Perot resonator as the optical filter 26.
[0036]
The distributed feedback semiconductor laser device 21 and the first external optical modulator 22 are combined, that is, the distributed feedback semiconductor laser device 21 has a modulation function of the first external optical modulator 22. (EA) A distributed feedback semiconductor laser device with an optical modulator may be used. In this case, the non-linear characteristic of the electro-absorption optical modulator is used. Further, the installation positions of the first external light modulator 22 and the second external light modulator 25 are exchanged, and the distributed feedback semiconductor laser device 21 and the second external light modulator 25 are combined, that is, the second external light modulator 25 is used. The distributed feedback semiconductor laser device 21 includes the modulation function of the external optical modulator 25, and for example, a known distributed feedback semiconductor laser device with an electro-absorption (EA) optical modulator may be used.
[0037]
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an optical transmitter 101aa which is a combination of the former and is a modification of the first embodiment according to the present invention. In the modification of FIG. 2, the distributed feedback semiconductor laser device 21 and the first external optical modulator 22 are integrated as compared with the first embodiment of FIG. It is composed of Here, the distributed feedback type semiconductor laser device 21b has a non-linear optical modulation characteristic, intensity-modulates an optical signal generated by itself according to an input digital data signal, and modulates the modulated master optical signal with the optical isolator 23 and The signal is output to the second external light modulator 25 via the polarization maintaining optical fiber cable 24.
[0038]
<Second embodiment>
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmitter 101b according to a second embodiment of the present invention. The schematic configuration of the optical transmitter 101b according to the second embodiment is configured such that the single-mode distributed feedback semiconductor laser device 21a is of a pass-through type, and an optical signal generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21a is Fabry-Perot. Injection-locked optical oscillation system for injecting light into the semiconductor laser device 29 and injecting an optical signal generated by the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 into the distributed feedback semiconductor laser device 21a. And
[0039]
In FIG. 3, the radio frequency f from the reference signal generator 30 RF The high-frequency signal having a radio frequency of is applied as a bias current to the distributed feedback semiconductor laser device 21 a via the high-frequency amplifier 31. The distributed feedback type semiconductor laser device 21a has a non-linear optical modulation characteristic, frequency-modulates an optical signal generated by itself according to an input high-frequency signal, and obtains a desired radio frequency f. RF An optical filter 40 that generates two modes of optical signals having an optical frequency difference between the two modes, passes the specific two optical signals by removing unnecessary sidebands from the two modes, and an optical isolator 41, light is injected into the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 through an external optical modulator 42 for intensity-modulating two optical signals with a digital data signal, an optical circulator 43, and a polarization-maintaining optical fiber cable 44. As in the first embodiment, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 uses a predetermined radio frequency f RF Optical signals having two specific optical modes having different optical frequency differences are output through the polarization-maintaining optical fiber cable 44, the optical circulator 43, the optical splitter 45, and the power optical amplifier 5, and are output from the optical splitter. The other optical signal 45 is fed back to the other end face of the distributed feedback semiconductor laser device 21a, and the distributed feedback semiconductor laser device 21a becomes a pass-through semiconductor laser device. That is, the distributed feedback semiconductor laser device 21a, the optical filter 40, the optical isolator 41, the external optical modulator 42, the optical circulator 43, and the optical splitter 45 are formed in a loop, and are generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21a. Injection-locked optical oscillation for injecting an optical signal into the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 and injecting an optical signal generated by the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 into the distributed feedback semiconductor laser device 21a. Configure the system.
[0040]
The optical transmitter 101b configured as described above has the same effects as those of the first embodiment and is synchronously injected with each other. Therefore, even if there is a temperature fluctuation, the stability of the long-term frequency accuracy is maintained. Rises. Further, there is an advantage that the second external optical modulator 25 shown in FIG. 1 is not required and the configuration is simple.
[0041]
<Third embodiment>
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber link system including an optical transmitter 101c according to a third embodiment of the present invention. The schematic configuration of the optical transmitter 101c according to the third embodiment is such that the single-mode optical signal generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21 is converted into the radio frequency f by the external optical modulator 25. RF / 2 intensity modulated according to the radio signal RF The optical signal after the intensity modulation including two specific optical signals (sidebands) having the optical frequency difference is injected into the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 via the optical circulator 27 and the polarization maintaining optical fiber cable 28. Then, two specific optical signals of the optically injected optical signals after the intensity modulation are injection-locked to two specific optical signals of the multi-mode optical signal, and a predetermined DC bias voltage is applied. The injection locking is turned on or off in accordance with the level of the digital data signal, thereby switching whether or not the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 generates the specific two optical signals. And The configuration subsequent to the optical circulator 27 is the same as that of the first conventional example shown in FIG.
[0042]
In FIG. 4, the external optical modulator 25 converts the single-mode optical signal generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21 into the radio frequency f generated by the reference signal generator 30. RF / 2 intensity modulated according to the radio signal RF The optical signal after the intensity modulation including the specific two optical signals (sidebands) having the optical frequency difference is converted into an optical isolator 23, a polarization maintaining optical fiber cable 24, an optical filter 26, an optical circulator 27, and a polarization maintaining optical fiber. Light is injected into the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 via the cable 28. On the other hand, an input digital data signal, for example, a pulse signal, is input to the bias T circuit 52, and a predetermined DC bias voltage from the DC voltage source 51 is applied. The digital data signal biased by the DC bias voltage is input to the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 as an injection current and directly modulated. Here, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 generates a multi-mode optical signal by reducing Q as in the first embodiment. The digital data signal is, for example, a binary signal having a high level and a low level which are different from each other, and the DC bias voltage is adjusted and set to one of the following two cases.
[0043]
(A) Case 1: When the digital data signal is at a high level, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 is in an operating state in which the injection current exceeds a predetermined threshold value, and the distributed feedback type semiconductor laser device 21 modulates external light. Two optical signals out of the intensity-modulated optical signals that are optically injected through the optical amplifier 25 are injection-locked to the specific two optical signals of the multi-mode optical signal (injection locking ON). State), the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 simultaneously generates the above-mentioned two specific optical signals corresponding to the two modes that have become synchronously stable, and generates a polarization maintaining optical fiber cable 28, an optical circulator 27, and an optical amplifier 5. And output to the optical receiver 200 via the optical fiber cable 300. On the other hand, when the digital data signal is at a low level, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 is in a non-operating state because the injection current is less than the threshold value (injection-locked off state), and is at or above a predetermined significant level. No specific two optical signals are generated.
[0044]
(B) Case 2: When the digital data signal is at a low level, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 enters an operation state in which the injection current exceeds a predetermined threshold value, and the distributed feedback type semiconductor laser device 21 outputs the external light modulation signal. Two optical signals out of the intensity-modulated optical signals that are optically injected through the optical amplifier 25 are injection-locked to the specific two optical signals of the multi-mode optical signal (injection locking ON). State), the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 simultaneously generates the above-mentioned two specific optical signals corresponding to the two modes that have become synchronously stable, and generates a polarization maintaining optical fiber cable 28, an optical circulator 27, and an optical amplifier 5. And output to the optical receiver 200 via the optical fiber cable 300. On the other hand, when the digital data signal is at a high level, the injection current input to the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 becomes extremely large and becomes saturated, and modes other than the above-described two specific optical signal modes become dominant. (Injection lock off state). Therefore, it does not generate the specific two optical signals above a predetermined significant level.
[0045]
As described above, in the cases 1 and 2, the injection locking is turned on or off in accordance with the switching of the digital data signal to which the predetermined DC bias voltage is applied, from the high level to the low level. It is possible to switch whether or not the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 generates the specific two optical signals at a predetermined significant extinction ratio. By this switching operation, the specific two optical signals are turned on or off, that is, the radio transmitter 14 has a millimeter wave frequency f which is an optical frequency difference between the specific two optical signals. RF Is turned on or off. Therefore, for example, a binary radio signal with the radio carrier turned on or off is received by the radio receiver 210 of FIG. 12, and a binary reception baseband signal can be obtained at the output terminal of the signal amplifier 97.
[0046]
Therefore, according to the present embodiment, the digital data signal is input to the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 and directly modulated without using the optical filter of the fourth conventional example. The configuration is simpler than that of the conventional example, the manufacturing cost is low, and the optical signal can be transmitted according to the digital data signal.
[0047]
<Fourth embodiment>
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber link system including an optical transmitter 101d according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram illustrating the optical power of the output of the optical amplifier 5 of FIG. It is a graph which shows the optical frequency characteristic of a level.
[0048]
In the optical transmitter 101d according to the fourth embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, a single-mode single-mode (optical frequency f11) having the first wavelength (optical frequency f11) generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21 is used. The optical signal is converted to a radio frequency f by an external optical modulator 25. RF / 2 intensity modulated according to the radio signal RF The first optical signal after intensity modulation including two specific optical signals (sidebands of optical frequencies f1 and f2; where f1 = f11−Δf, f2 = f11 + Δf) having an optical frequency difference of Light is injected into the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 via the optical fiber cable 27 and the polarization-maintaining optical fiber cable 28, and the single-mode second having a second wavelength (optical frequency f12) different from the first wavelength. After the intensity of the optical signal is modulated by the digital data signal, the light is injected into the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 via the optical circulator 27 and the polarization maintaining optical fiber cable 28. Here, two specific optical signals (optical frequencies f1 and f2) of the first optical signals after the intensity modulation are converted into specific two optical signals (optical frequencies f1 and f1) of the multi-mode optical signals. f2) and injection-locking the modulated second optical signal (optical frequency f12) with another optical signal (optical frequency f12) of the multi-mode optical signal, The two injection locks are turned on or off in accordance with the signal level to switch whether or not the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 generates the specific two optical signals. I have. The configuration subsequent to the optical circulator 27 is the same as that of the first conventional example shown in FIG.
[0049]
In FIG. 6, an external optical modulator 25 generates a single-mode optical signal having a first wavelength (optical frequency f11) generated by a distributed feedback semiconductor laser device 21 by a reference signal generator 30. Radio frequency f RF / 2 intensity modulated according to the radio signal RF The optical signal after the intensity modulation including two specific optical signals (sidebands of the optical frequencies f1 and f2) having the optical frequency difference is converted into an optical isolator 23, an optical coupler 63 serving as an optical multiplexer, and a polarization maintaining optical fiber. Light is injected into the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 via the cable 24, the optical filter 26, the optical circulator 27, and the polarization maintaining optical fiber cable 28. On the other hand, the input digital data signal is input to the distributed feedback semiconductor laser device 21c as an injection current, and the distributed feedback semiconductor laser device 21c outputs a second optical signal (optical frequency f12) having the second wavelength. The generated second optical signal is intensity-modulated according to the input digital data signal, and the intensity-modulated second optical signal is subjected to the optical attenuator 61, the optical isolator 62, the optical coupler 63, and the polarization holding. Light is injected into the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 via the optical fiber cable 24, the optical filter 26, the optical circulator 27, and the polarization maintaining optical fiber cable 28. As in the first embodiment, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 generates a multimode optical signal whose Q is reduced and which is coherent and mode-coupled to each other. Includes optical signals of respective wavelengths substantially corresponding to the wavelengths corresponding to the optical frequencies f1, f2, f12 and the like. The digital data signal is, for example, a binary signal having a different high level and low level.
[0050]
When the digital data signal is at a high level, the second optical signal (optical frequency f12) generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21c is generated by the Fabry-Perot semiconductor laser device 29. Injection-locking is performed with the optical signal of the optical frequency f12 of the optical signals in the mode (injection-locking ON state), while the injection locking is not performed (injection-locking OFF state) when the digital data signal is at a low level. Then, the amount of light injection of the second optical signal into the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 is adjusted by adjusting the amount of attenuation of the optical attenuator 61. Here, in accordance with the level of the digital data signal, the level of the second optical signal (optical frequency f12) generated by the distributed feedback semiconductor laser device 21c changes at a predetermined significant extinction ratio. Thus, the level of the second optical signal (optical frequency f12) generated by the injection locking changes similarly. When the injection locking of the second optical signal is turned on or off, the amplification degree of the injection locking of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 changes, and the optical frequency f12 in the cavity of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 is changed. The injection locking of two optical signals in the sideband of the first optical signal of the optical frequency f11 mode-coupled with the second optical signal is turned on or off. In other words, the saturation state of the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 is modulated on or off according to the level of the digital data signal, that is, according to the level of the second optical signal of the optical frequency f12.
[0051]
Therefore, when the digital data signal is at a high level, the injection locking is turned on, and a specific one of the intensity-modulated optical signals optically injected from the distributed feedback semiconductor laser device 21 via the external optical modulator 25 is specified. The two optical signals are injection-locked to two specific optical signals of the multi-mode optical signal, so that the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 simultaneously corresponds to the two modes that are synchronously stable. The two specific optical signals are generated and output to the optical receiver 200 via the polarization maintaining optical fiber cable 28, the optical circulator 27, the optical amplifier 5, and the optical fiber cable 300. On the other hand, when the digital data signal is at the low level, the injection locking is turned off, and the above-mentioned two specific optical signals having a predetermined significant level or higher are not generated.
[0052]
As described above, by switching the injection locking on or off in accordance with the switching of the digital data signal to the high level or the low level, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 allows the specific two light Whether to generate a signal or not can be switched. By this switching operation, the specific two optical signals are turned on or off, that is, the radio transmitter 14 has a millimeter wave frequency f which is an optical frequency difference between the specific two optical signals. RF Is turned on or off. Therefore, for example, a binary radio signal with the radio carrier turned on or off is received by the radio receiver 210 of FIG. 12, and a binary reception baseband signal can be obtained at the output terminal of the signal amplifier 97.
[0053]
In the fifth conventional example, three distributed feedback semiconductor laser devices having the same oscillation frequency are required. However, in the present embodiment, since the oscillation possible range of the oscillation frequency of the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 is wide, In addition, the selection range of the oscillation frequency of the distributed feedback semiconductor laser device 21c is widened, and it is not necessary to select the oscillation frequency of the light source. Therefore, it can be constructed with a simple configuration including two distributed feedback semiconductor lasers having different oscillation frequencies, and optical signals can be transmitted according to digital data signals.
[0054]
<Modification>
FIG. 7 is a block diagram showing a peripheral circuit of a Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 according to a modification. In the first embodiment shown in FIG. 1, an optical circuit including an optical circulator 27, a polarization maintaining optical fiber cable 28, and a Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 is inserted between the optical filter 26 and the power optical amplifier 5. Alternatively, in order to remove the optical circulator 27, optical isolators 46 and 47 are provided on both sides of the laser medium of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29, as shown in FIG. Alternatively, the optical signal may be changed to a transmission type in which an optical signal passes through the Fabry-Perot semiconductor laser device 29. Here, by forming antireflection films on both end surfaces of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29, the Q value is reduced. Similarly, in the third and fourth embodiments, the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 of FIG. 7 may be used. Further, in the second embodiment shown in FIG. 3, the optical circuit shown in FIG. 7 may be similarly inserted between the external optical modulator 42 and the optical splitter 45.
[0055]
In the above embodiments, the distributed feedback semiconductor laser devices 21b and 21c that perform intensity modulation according to the digital data signal are provided. However, the present invention is not limited to this, and it is necessary to generate at least both sidebands on both sides. Other modulation formats such as phase modulation and frequency modulation may be used. In addition, the external light modulator 25 that performs intensity modulation is provided. However, the present invention is not limited to this, and other modulation formats such as phase modulation and frequency modulation are used to generate at least both sidebands. You may.
[0056]
In the above embodiment, the distributed feedback semiconductor laser device 21a performs frequency modulation on an optical signal according to a digital data signal, but may employ another modulation format such as intensity modulation or phase modulation.
[0057]
In the above embodiment, the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 with reduced Q is used, but the present invention is not limited to this, and any light source such as a laser device that generates a multi-mode optical signal may be used. .
[0058]
In the above embodiment, the reference signal generator 30 has the predetermined radio frequency f RF Although a high-frequency signal having a frequency of / 2 is generated, the present invention is not limited to this, and a signal having a lower frequency than the high-frequency signal may be generated.
[0059]
【Example】
Hereinafter, experimental results using the optical transmitter 101a according to the first embodiment will be described. In the Fabry-Perot semiconductor laser device 29, the adjacent mode interval is about 60 GHz, and the sine wave signal frequency f to the external optical modulator 25 is RF When / 2 is around 30 GHz, two specific modes are injection-locked and selectively amplified from multiple modes. A high-speed photodiode 12 (bandwidth of 50 GHz) and a spectrum analyzer were used to observe the high-frequency carrier signal after photoelectric conversion of the optical receiver.
[0060]
FIG. 8 shows the spectrum of the optical output at the time of injection locking. The oscillation wavelength of the distributed feedback semiconductor laser device 21 is 1549.75 nm, the output light intensity of the external optical modulator 25 is -18 dBm, and the modulation frequency f RF / 2 = 30 GHz, the injection current into the Fabry-Perot semiconductor laser device 29 was 58.5 mA, the ambient temperature was 20.0 ° C., and the light intensity of the synchronized spectrum was −1 dBm. FIG. 9 shows a 60 GHz high-frequency spectrum after photoelectric conversion at this time. An intensity of −26.3 dBm including the conversion efficiency of the photodiode 12 was obtained. At a frequency offset of 100 kHz from the peak, a favorable value of -89 dBc / Hz was obtained. The carrier frequency is changed by adjusting the modulation frequency to the external optical modulator 25, and the high-frequency gain (the optical output of the external optical modulator 25 and the light of the Fabry-Perot type semiconductor laser The gain (FIG. 10) of the high-frequency intensity ratio at the output was examined. A maximum gain of 33 dB is obtained at 60 GHz, and the half-value width of the gain is a wide band of 59 GHz to 64 GHz. Further, it was found that the generation range of the carrier signal (or the radio signal) was as wide as 46 GHz to 70 GHz. This is considered to be because the Q value of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 as a resonator is low and the pull-in range of injection locking is wide. Since the emission spectrum band of the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 is 20 nm or more, even when the oscillation wavelength of the distributed feedback type semiconductor laser device 21 which is the master side light source is 1540 nm and 1560 nm, almost the same result is obtained. It was found that the wavelength selection range of the master light source was also wide.
[0061]
As described above, according to this experiment, according to the configuration using the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 on the slave side, the reference frequency is half of the desired carrier frequency, the output variable frequency range and the master side light source The function of generating a millimeter-wave carrier with a wide wavelength selection range was confirmed.
[0062]
Further, the present inventors manufactured and performed experiments on the optical transmitters 101c and 101d according to the third and fourth embodiments, and performed direct modulation on the Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 (third embodiment). And the injection of intensity-modulated light (fourth embodiment), the optical signals of two specific modes are simultaneously subjected to intensity modulation in accordance with the digital data signal, and the optical signals of the specific two modes are It was confirmed that switching was performed according to the binary value of the digital data signal.
[0063]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the two-optical signal generator of the first aspect of the present application, the two-light signal generator includes the single-mode first light source and the multi-mode second light source, and is generated by the first light source. The modulated optical signal is modulated according to the input signal, a modulated optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference is injected into a second light source, and The two optical signals are injection-locked to two specific optical signals of the multi-mode optical signal, and the specific two injection-locked optical signals are generated from the second light source.
Therefore, for example, by using a Fabry-Perot type second light source having a low Q value, the pull-in range of the injection locking can be widened, the variable range of the millimeter wave carrier frequency can be widened, and the frequency setting accuracy can be determined by the reference sine Since the carrier frequency is substantially determined by the frequency purity of the wave modulation signal, a stable carrier frequency with little phase noise can be obtained after photoelectric conversion of the optical receiver. Further, for example, the Fabry-Perot type second light source has a wide multi-mode oscillation band, and thus has a wide selection range of the oscillation frequency of the first light source on the master side, which is advantageous in terms of cost reduction, wavelength multiplexing, and the like. It becomes. That is, when the oscillation wavelength of the optical signal is changed, there is an advantage that only the first light source needs to be replaced.
[0064]
Further, according to the two-optical signal generator according to the second aspect of the present invention, the single-mode optical signal is modulated in accordance with the input signal, and after the modulation including the specific two optical signals having a predetermined optical frequency difference. A first light source that outputs an optical signal of a second mode, and a multi-mode second light source. The modulated light signal from the first light source is injected into the second light source, and the second light source receives the modulated light signal. Injecting an optical signal into a first light source, injecting and synchronizing two specific optical signals of the modulated optical signal with two specific optical signals of the multimode optical signal, The two light sources generate the injection-locked two specific optical signals.
Therefore, for example, by using a Fabry-Perot type second light source having a low Q value, the pull-in range of the injection locking can be widened, the variable range of the millimeter wave carrier frequency can be widened, and the frequency setting accuracy can be controlled by the reference sine wave. Since the carrier frequency is substantially determined by the frequency purity of the wave modulation signal, a stable carrier frequency with little phase noise can be obtained after photoelectric conversion of the optical receiver. Further, for example, the Fabry-Perot type second light source has a wide multi-mode oscillation band, and therefore has a wide selection range of the oscillation frequency of the master-side first light source, which is advantageous in terms of cost reduction, wavelength multiplexing, and the like. It becomes. That is, when the oscillation wavelength of the optical signal is changed, there is an advantage that only the first light source needs to be replaced. Further, since they are synchronously injected with each other, the stability of the long-term frequency accuracy is increased even if there is a temperature fluctuation. In addition, there is an advantage that a light modulation unit is not required and the configuration is simple.
[0065]
Further, according to the two-light signal generator according to the third invention of the present application, the single-mode first light source and the second light source that modulates the multi-mode light signal generated by itself according to the data signal are provided. Modulating an optical signal from the first light source in accordance with an input signal, injecting a modulated optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference into a second light source, Two specific optical signals of the injected modulated optical signals are injection-locked to two specific optical signals of the multi-mode optical signal, and the injection locking is performed according to the level of the data signal. Is turned on or off to switch whether or not the second light source generates the specific two light signals.
Therefore, the optical filter of the fourth conventional example is not required, and a digital data signal is input to the second light source and directly modulated, so that the configuration is simpler than that of the fourth conventional example. Thus, the manufacturing cost is low, and the optical signal can be transmitted in accordance with the digital data signal.
[0066]
Still further, according to the two-optical signal generator of the fourth invention of the present application, the first light source for generating the single-mode first optical signal and the self-generated second-mode second light are provided. A second light source for modulating a signal according to an input data signal, and a third light source for generating a multi-mode optical signal mode-coupled to each other, and after modulating the first optical signal according to the input signal. A first light signal and a second light signal from the second light source are injected into a third light source, and specific two light signals of the modulated first light signal are converted to the multiplicity. Injection-locking to two specific optical signals of the mode optical signals, and injection-locking the modulated second optical signal to another one of the multi-mode optical signals; By turning on or off the two injection locks together according to the level of the data signal, 2 light sources is switched whether or not to generate the specific two optical signals.
In the fifth conventional example, three distributed feedback semiconductor laser devices having the same oscillation frequency are required. In the present invention, for example, the oscillation of the oscillation frequency of the third light source such as a Fabry-Perot semiconductor laser device is required. Since the possible range is relatively wide, the selection range of the oscillation frequency of the second light source is widened, and it is not necessary to select the oscillation frequency of the light source. Therefore, it is possible to provide a simple configuration with two light sources having different oscillation frequencies, and to transmit an optical signal according to a digital data signal.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmitter 101a according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmitter 101aa that is a modification of the first embodiment according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmitter 101b according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber link system including an optical transmitter 101c according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an optical fiber link system including an optical transmitter 101d according to a fourth embodiment of the present invention.
6 is a graph showing an optical frequency characteristic of an optical power level of an output of the optical amplifier 5 of FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing peripheral circuits of a Fabry-Perot type semiconductor laser device 29 according to a modification.
FIG. 8 is a spectrum diagram showing spectra of two optical signals output from the optical transmitter 101a of FIG.
9 is a spectrum diagram illustrating a frequency spectrum of a wireless signal when the two optical signals in FIG. 8 are photoelectrically converted.
10 is a diagram illustrating gain characteristics of a radio frequency of a radio signal before and after injection locking in the optical transmitter 101a of FIG. 1;
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a first conventional optical fiber link system.
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a wireless receiver 210 of the first conventional example.
13 is a spectrum diagram showing optical frequency spectra of two optical signals generated by the optical transmitter 101 in FIG.
FIG. 14 is a spectrum diagram showing an electric frequency spectrum of an electric signal after photoelectric conversion by the optical transmitter 200 in FIG. 11;
[Explanation of symbols]
21, 21a, 21b, 21c ... distributed feedback type semiconductor laser device,
22 a first external modulator;
22a ... external light modulator,
23 ... optical isolator,
24 ... Polarization maintaining optical fiber cable,
25 ... second external light modulator,
26 ... optical filter,
27 ... optical circulator,
28 polarization maintaining optical fiber cable,
29: Fabry-Perot type semiconductor laser device,
30 ... reference signal generator,
31 high frequency amplifier,
32, 51 ... DC voltage source,
33, 52 ... bias T circuit,
40 ... Optical filter,
41 ... optical isolator,
42 external light modulator,
43 ... Optical circulator,
44 ... Polarization maintaining optical fiber cable,
45 ... Optical splitter,
46, 47 ... optical isolator,
61 ... optical attenuator,
62 ... optical isolator,
63 ... Optical coupler,
101a, 101aa, 101b, 101c, 101d ... optical transmitters.

Claims (7)

単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする２光信号発生器。A first light source for generating a single mode optical signal;
First optical modulation means for modulating an optical signal generated by the first light source according to an input signal and outputting a modulated optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference; ,
A second light source for generating a multi-mode optical signal including the two specific optical signals having substantially the same wavelength as the specific two optical signals;
Light injection means for injecting the modulated optical signal output from the first light modulation means into the second light source,
The two specific optical signals of the modulated optical signal are injection-locked to the specific two optical signals of the multi-mode optical signal, and the specific injection-locked specific signal is output from the second light source. A two-optical signal generator for generating two optical signals. 上記第１の光源と上記第１の光変調手段との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第１の光変調手段に出力する第２の光変調手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の２光信号発生器。The optical signal, which is inserted between the first light source and the first light modulating means, modulates an optical signal generated by the first light source according to an input data signal, and modulates the optical signal after the modulation. 2. The two-optical signal generator according to claim 1, further comprising a second optical modulator for outputting to the first optical modulator. 上記第１の光源は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した光信号を変調して、変調後の光信号を出力することを特徴とする請求項１記載の２光信号発生器。2. The apparatus according to claim 1, wherein the first light source generates a single-mode optical signal, modulates the generated optical signal according to an input data signal, and outputs a modulated optical signal. A two-optical signal generator according to claim 1. 単一モードの光信号を発生するとともに、入力信号に従って上記発生した光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入しかつ上記第２の光源から出力される光信号を上記第１の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする２光信号発生器。A first mode for generating a single mode optical signal, modulating the generated optical signal according to an input signal, and outputting a modulated optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference; A light source,
A second light source for generating a multi-mode optical signal including the two specific optical signals having substantially the same wavelength as the specific two optical signals;
Light injection for injecting the modulated optical signal output from the first optical modulation means into the second light source and injecting the optical signal output from the second light source into the first light source. Means,
The two specific optical signals of the modulated optical signal are injection-locked to the specific two optical signals of the multi-mode optical signal, and the specific injection-locked specific signal is output from the second light source. A two-optical signal generator for generating two optical signals. 上記第１の光源と上記第２の光源との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第２の光源に出力する光変調手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の２光信号発生器。An optical signal inserted between the first light source and the second light source, generated by the first light source, is modulated according to an input data signal, and the modulated optical signal is converted to the second light source. 5. The two-optical signal generator according to claim 4, further comprising a light modulating means for outputting to a light source. 単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生するとともに、上記発生した多モードの光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする２光信号発生器。A first light source for generating a single mode optical signal;
An optical modulator that modulates an optical signal generated by the first light source according to an input signal and outputs a modulated optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference;
A multi-mode optical signal including two specific optical signals having substantially the same wavelength as the specific two optical signals is generated, and the generated multi-mode optical signal is converted to a data signal to be input. A second light source that modulates according to and generates a modulated multi-mode optical signal;
Light injecting means for injecting the modulated optical signal output from the light modulating means into the second light source,
Two specific optical signals of the modulated optical signals to be optically injected are injection-locked to two specific optical signals of the multi-mode optical signal, and according to a level of the data signal, A two-light signal generator for switching whether or not the second light source generates the specific two light signals by turning on or off injection locking. 所定の第１の波長を有する単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された第１の光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の第１の光信号を出力する光変調手段と、
上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する単一モードの第２の光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を変調して、変調後の第２の光信号を出力する第２の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号と、上記第２の波長と実質的に同一の波長を有する別の１つの光信号とを含み、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の第１の光信号と、上記第２の光源から出力される変調後の第２の光信号とを上記第３の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする２光信号発生器。A first light source for generating a single mode first optical signal having a predetermined first wavelength;
A light that modulates a first optical signal generated by the first light source according to an input signal and outputs a modulated first optical signal including two specific optical signals having a predetermined optical frequency difference. Modulation means;
A single mode second optical signal having a second wavelength different from the first wavelength is generated, and the generated second optical signal is modulated according to an input data signal. A second light source that outputs a second optical signal;
A specific two optical signals each having substantially the same wavelength as the specific two optical signals, and another another optical signal having a wavelength substantially the same as the second wavelength; A third light source for generating a mode-coupled multi-mode optical signal;
Light injection means for injecting the modulated first light signal output from the light modulation means and the modulated second light signal output from the second light source into the third light source; With
Two specific optical signals of the first optical signal after the modulation are injection-locked with two specific optical signals of the multimode optical signal, and the second optical signal after the modulation is By injecting and locking to another one of the multi-mode optical signals and turning on or off both of the two injection locks according to the level of the data signal, the second light source can be used as the second light source. A two-optical signal generator for switching whether or not to generate two specific optical signals.
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