JP2005259999A - レーザ変調波調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光に重畳される低周波信号の振幅変化および／または周波数変化を確実かつ簡易に調整すること。
【解決手段】ＬＤ１からモニタされる光を分岐し、一方の分岐光をＰＤ１３で受光し、他方の分岐光に対して光フィルタ１２によるフィルタリングを施してＰＤ１４で受光し、ＰＤ１３，１４が受光した値をもとにＬＤ１が出力するレーザ光の波長ロック制御を行うとともに、前記レーザ光に低周波信号ｆを重畳して出力するレーザ変調波調整装置において、ＰＤ１３，１４が受光した値をもとにレーザ光上に重畳された低周波信号ｆによって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を取得する比較器５と、この振幅変位および／または周波数変位をもとに低周波信号ｆによって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を調整する低周波コントロール回路６とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、レーザダイオードに低周波信号を重畳する際に、レーザ光上における該低周波信号の振幅変位および／または周波数変位を取得して該低周波信号を調整するレーザ変調波調整装置に関するものである。

従来から、通信用のレーザダイオードを用いた光通信システムでは、レーザダイオードから出力される主信号に、低周波信号である副信号を重畳し、経路情報や保守情報などを伝送したり、ディザー信号として主信号のスペクトル線幅を広げて誘導ブリルアン散乱（ＳＢＳ）を抑制していた。

ここで、レーザ光に重畳される低周波信号としては、低周波信号を複数用い、経路情報などの伝送信号とディザー信号とをそれぞれ別個に重畳する場合と、１つの低周波信号を主として経路情報などの伝送信号として用い、この伝送信号をディザー信号として兼用する場合とがある。

特開２０００−１６４９７７号公報

しかしながら、レーザダイオードを長時間稼働させると経年劣化が生じ、レーザダイオードの特性が変化するため、低周波信号が変調するバイアス電圧変化を一定に保っていても、実際のレーザ光上の周波数変化量が一定でない場合があるという問題点があった。

また、レーザ光上の周波数変化量が一定か否かを検出する回路を設け、この検出結果を用いてレーザ光上の周波数変位量を一定に制御することは、構成が複雑になるとともに部品点数が増大してしまうという問題点があった。

なお、通常、レーザダイオードには、レーザ光の波長を一定に保つための波長ロック機能を有する。波長ロック機能は、具体的には、レーザ光のモニタ光を２分岐し、一方をフォトダイオードなどの受光素子を介して出力し、他方を所定の周波数透過特性を有するフィルタを介した後に受光素子を介して出力し、各出力値の比を用いてレーザ光の波長変動を検出し、この検出結果をもとにペルチェ素子などの温度制御手段を用いて波長を一定にする制御を行うものである。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、レーザ光に重畳される低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変化および／または周波数変化を確実かつ簡易に調整することができるレーザ変調波調整装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明は、レーザダイオードからモニタされる光を分岐し、一方の分岐光を第１の受光素子で受光し、他方の分岐光に対して所定波長成分のフィルタリングを施して第２の受光素子で受光し、第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザダイオードが出力するレーザ光の波長ロック制御を行うとともに、前記レーザ光に所定の低周波信号を重畳して出力するレーザ変調波調整装置において、前記第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザ光上に重畳された前記所定の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された振幅変位および／または周波数変位をもとに前記所定の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を調整する調整手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明は、レーザダイオードからモニタされる光を分岐し、一方の分岐光を第１の受光素子で受光し、他方の分岐光に対して所定波長成分のフィルタリングを施して第２の受光素子で受光し、第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザダイオードが出力するレーザ光の波長ロック制御を行うとともに、前記レーザ光に第１の低周波信号および第２の低周波信号を重畳して出力するレーザ変調波調整装置において、前記第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザ光上に重畳された前記第１および／または第２の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を取得する取得手段と、前記取得手段によって取得された振幅変位および／または周波数変位をもとに前記第１および／または第２の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を調整する調整手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記第１および第２の受光素子が受光した値を高速サンプリングするサンプリング手段を備え、前記取得手段は、前記サンプリング手段によってサンプリングされたデータの一部または全部を用いて前記所定の低周波信号、前記第１の低周波信号、または前記第２の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を取得することを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記第１および第２の受光素子の後段に設けた第１および第２のスイッチと、前記第１および第２のスイッチの切替を時分割制御する時分割制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記第１および第２の受光素子の後段に設けられ、該第１および第２の受光素子の出力と前記調整手段の出力とをそれぞれ乗算し、前記調整手段に出力する第１および第２の乗算手段を備え、前記調整手段は、前記第１および第２の乗算手段の結果をもとに前記第１および第２の受光素子の出力と、前記低周波信号、前記第１の低周波信号または前記第２の低周波信号とを同期させ、周波数変動を検出することを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記調整手段の調整対象とする前記第１の低周波信号の調整履歴をもとに前記レーザダイオードの劣化を推定する劣化推定手段と、前記劣化推定手段の推定結果を用いて前記第２の低周波信号に対する調整を行う劣化調整手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、既に配置された波長ロック機能を有効利用し、簡易かつ少ない部品点数で、レーザ光に重畳される所定の低周波信号、第１の低周波信号、または第２の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を一定に調整できるという効果を奏する。

以下に、図面を参照して、この発明にかかるレーザ変調波調整装置の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。図１において、このレーザ装置は、中心波長を中心に波長が可変なレーザ光を出力するレーザダイオード（ＬＤ）１を有する。このＬＤ１からのモニタ光は、波長ロッカ２によって波長変動が検出され、波長コントロール回路３によってペルチェ素子４の温度コントロールを行うことによってレーザ光の波長コントロールを行っている。

波長ロッカ２は、レーザ光のモニタ光をミラー１１で受け、これを２分岐し、一方の光は、受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）１３に出力され、他方の光は、所定の周波数の光を透過させる光フィルタ１２を介して、受光素子としてのフォトダイオード（ＰＤ）１４に出力される。ＰＤ１３，１４によって受光された信号は、それぞれローパスフィルタ１５，１６を介して比較器１７に出力される。比較器１７は、ＰＤ１３，１４からの出力比をもとに波長の変動を検知し、その結果を波長コントロール回路３に出力する。

一方、比較器５は、ＰＤ１３，１４からの出力をもとにディザー信号としての低周波信号ｆの振幅変化あるいは周波数変化を検知し、この結果を低周波コントロール回路６に出力する。比較器５は、入力されたＰＤ１３とＰＤ１４から入力された信号を除算することによって、低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変化および／または周波数変化を検知する。低周波コントロール回路６は、比較器５から出力された振幅変化信号および／または周波数変化信号をもとに、入力された低周波信号ｆの振幅および／または周波数を制御し、この制御された低周波信号をＬＤ１に出力する。なお、低周波信号ｆは、経路情報などの伝送信号であり、この伝送信号をディザー信号としても用いている。

この実施の形態１によれば、既存の波長ロッカ２を有効利用して、現在出力しているレーザ光上の振幅変化あるいは周波数変化を検知し、この結果をもとに低周波信号によって生じるレーザ光の振幅および／または周波数を調整するようにしているので、簡易な構成で精度の高い低周波信号によって生じるレーザ光の振幅および／または周波数の調整を行うことができる。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、ＰＤ１３，１４で取得した信号をアナログ処理していたが、この実施の形態２ではデジタル処理するようにしている。

図２は、この発明の実施の形態２であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。図２において、このレーザ装置は、ＰＤ１３，１４の後段にデジタル信号処理部２０を設けている。このデジタル信号処理部２０は、図１に示したレーザ装置におけるローパスフィルタ１５，１６および比較器５，１７に置き換えたものである。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

デジタル信号処理部２０は、ＰＤ１３，１４で検出した信号をそれぞれ高速サンプリング部２１によって高速サンプリングを行う。高速サンプリングを行うのは、波長ロッカ２による波長制御を行うために必要なサンプリングデータの他に、低周波信号の制御をも行うサンプリングデータを獲得するためである。サンプル取得回路２２，２３は、それぞれ高速サンプリング部２１によってサンプリングされたデータを所定数取得し、それぞれ比較器２５，２７に出力する。比較器２５は、低周波信号の振幅変化および／または周波数変化を得るデジタル信号処理回路であり、この結果は、低周波コントロール回路６に出力される。一方、比較器２７は、波長ロックの処理をデジタル信号処理する回路であり、その結果は、波長コントロール回路３に出力される。

この実施の形態２では、波長ロック制御と低周波信号制御との双方に必要なデジタル信号処理を共通のデジタル信号処理部２０によって実現しているので、波長ロック制御に影響を及ぼさずに、簡易な構成で精度の高い低周波信号によって生じるレーザ光の振幅および／または周波数の調整を行うことができる。

（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、ＰＤ１３，１４から出力された信号を分岐して、波長ロック制御および低周波信号制御の双方に用いるようにしていたが、この実施の形態３では、ＰＤ１３，１４で得られた信号を、波長ロック制御と低周波信号制御とに時分割で分岐出力するようにしている。

図３は、この発明の実施の形態３であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。図３において、このレーザ装置は、ＰＤ１３，１４の後段に、新たにスイッチ３１，３２を設け、タイマ３０の制御のもとに、ＰＤ１３，１４で取得された信号を、比較器５側とローパスフィルタ１５，１６側とにそれぞれ時分割して出力するようにしている。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。なお、図３では、実施の形態１に対応させてアナログ回路で示しているが、これに限らず、ＰＤ１３，１４から比較器５，１７までの構成をデジタル回路によって構成してもよい。

なお、スイッチ３１，３２に対する時分割時間の割り当てであるが、たとえば低周波信号がＳＢＳを抑えるディザー信号である場合には、たとえば比較器５側に３０秒、比較器１７側に５秒とする時分割制御を行うとよい。

この実施の形態３では、スイッチ３１，３２を用い、波長ロック制御と低周波信号制御とを時分割して制御するようにしているので、波長ロック制御と低周波信号制御とを重要度などに応じて柔軟に割り当てて制御することができる。たとえば、低周波信号制御を経年変化程度のゆっくりした制御を行う場合には、極端に短い時間を低周波信号制御に割り当てればよい。

（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。この実施の形態４では、乗算器を設け、この乗算器で波長ロッカ側の出力と低周波信号とを同期させて、低周波変動を検出するようにしている。

図４は、この発明の実施の形態４であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。図４において、乗算器３３，３４がＰＤ１３，１４のそれぞれ後段に設けられる。この乗算器３３，３４の出力は、低周波コントロール回路６に入力され、低周波コントロール回路６は、調整した低周波信号ｆをＬＤ１に出力するとともに、乗算器３３，３４に出力する。そして、乗算器３３，３４は、それぞれＰＤ１３，１４と低周波コントロール回路６からの出力とを乗算し、その結果を低周波コントロール回路６に出力する。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

すなわち、この実施の形態４では、比較器５の処理を乗算器３３，３４を用いて行うようにしている。これによって、さらに簡易な構成で、低周波信号の調整を行うことができる。

（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態１〜４では、いずれも、低周波信号は一つの信号であり、経路情報などの低周波信号を重畳伝送するとともに、この低周波信号をＳＢＳ抑制のディザー信号として用いているが、この実施の形態４では、経路情報などの低周波信号とＳＢＳ抑制のディザー信号とを異なる低周波信号として生成あるいは入力し、これらをレーザ光に重畳出力するようにしている。

図５は、この発明の実施の形態５であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。図５において、このレーザ装置４０は、外部の低周波情報生成部４１から出力された信号、例えば経路情報を示す低周波信号ｆ１を、インターフェース４２を介して振幅調整器４３に出力する。振幅調整器４３は、入力された低周波信号ｆ１の振幅を制御して加算器４７に出力する。

一方、振幅調整器４５は、低周波コントロール回路６から出力された調整の制御信号をもとに、クロック発生部４４から出力される低周波信号ｆ２の振幅を調整して加算器４７に出力する。

加算器４７は、低周波信号ｆ１，ｆ２を加算し、この加算した信号をバイアスコントローラ（ＡＰＣ）４８に出力し、ＡＰＣ４８はＬＤ１への注入電流信号に、この加算した信号によって変調する。

ここで、ＬＤ劣化推定部４６は、低周波コントロール回路６によって振幅調整された内容、振幅調整された時間、低周波信号が加算されたバイアス電流の変動を履歴として保存し、この履歴内容をもとにＬＤ１の劣化を推定する。さらに、ＬＤ劣化推定部４６は、この推定されたＬＤ１の劣化をもとに低周波信号ｆ１に対する振幅調整を行うべく、振幅調整器４３を制御する。

このＬＤ劣化推定部４６を設けることによって、波長ロッカ制御を有効利用して行った低周波信号ｆ２の振幅調整を行うのみで、低周波信号ｆ１の振幅調整も行うことができる。この結果、簡易な構成で、ふたつの異なる重畳信号である低周波信号ｆ１，ｆ２を調整することができる。

なお、上述した実施の形態１〜４では、経路情報などの信号をディザー信号としても利用していたが、ディザー信号としての低周波信号のみ、あるいは経路情報などの低周波信号のみを調整するようにしてもよい。

以上のように、この発明にかかるレーザ変調波調整装置は、レーザ光に重畳される低周波信号に対する振幅あるいは周波数調整を、波長ロック機能を有効利用し、簡易な構成で確実に低周波信号の振幅あるいは周波数調整を行うことができるので、ＷＤＭ通信システムに好適である。

この発明の実施の形態１であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態４であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態５であるレーザ変調波調整装置を含むレーザ装置の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ レーザダイオード（ＬＤ）
２ 波長ロッカ
３ 波長コントロール回路
４ ペルチェ素子
５，１７，２５，２７ 比較器
６ 低周波コントロール回路
１１ ミラー
１２ 光フィルタ
１３，１４ フォトダイオード（ＰＤ）
１５，１６ ローパスフィルタ
２０ デジタル信号処理部
２１ 高速サンプリング部
２２，２３ サンプル取得回路
３０ タイマ
３１，３２ スイッチ
３３，３４ 乗算器
４１ 低周波情報生成部
４２ インターフェース
４３，４５ 振幅調整器
４４ クロック発生部
４６ ＬＤ劣化推定部
４７ 加算器
４８ バイアスコントローラ（ＡＰＣ）

Claims (6)

1. レーザダイオードからモニタされる光を分岐し、一方の分岐光を第１の受光素子で受光し、他方の分岐光に対して所定波長成分のフィルタリングを施して第２の受光素子で受光し、第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザダイオードが出力するレーザ光の波長ロック制御を行うとともに、前記レーザ光に所定の低周波信号を重畳して出力するレーザ変調波調整装置において、
   前記第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザ光上に重畳された前記所定の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得された振幅変位および／または周波数変位をもとに前記所定の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を調整する調整手段と、
   を備えたことを特徴とするレーザ変調波調整装置。
2. レーザダイオードからモニタされる光を分岐し、一方の分岐光を第１の受光素子で受光し、他方の分岐光に対して所定波長成分のフィルタリングを施して第２の受光素子で受光し、第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザダイオードが出力するレーザ光の波長ロック制御を行うとともに、前記レーザ光に第１の低周波信号および第２の低周波信号を重畳して出力するレーザ変調波調整装置において、
   前記第１および第２の受光素子が受光した値をもとに前記レーザ光上に重畳された前記第１および／または第２の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得された振幅変位および／または周波数変位をもとに前記第１および／または第２の低周波信号によって生じるレーザ光の振幅変位および／または周波数変位を調整する調整手段と、
   を備えたことを特徴とするレーザ変調波調整装置。
3. 前記第１および第２の受光素子が受光した値を高速サンプリングするサンプリング手段を備え、
   前記取得手段は、前記サンプリング手段によってサンプリングされたデータの一部または全部を用いて前記所定の低周波信号、前記第１の低周波信号、または前記第２の低周波信号の振幅変位および／または周波数変位を取得することを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ変調波調整装置。
4. 前記第１および第２の受光素子の後段に設けた第１および第２のスイッチと、
   前記第１および第２のスイッチの切替を時分割制御する時分割制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレーザ変調波調整装置。
5. 前記第１および第２の受光素子の後段に設けられ、該第１および第２の受光素子の出力と前記調整手段の出力とをそれぞれ乗算し、前記調整手段に出力する第１および第２の乗算手段を備え、
   前記調整手段は、前記第１および第２の乗算手段の結果をもとに前記第１および第２の受光素子の出力と、前記低周波信号、前記第１の低周波信号または前記第２の低周波信号とを同期させ、周波数変動を検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のレーザ変調波調整装置。
6. 前記調整手段の調整対象とする前記第１の低周波信号の調整履歴をもとに前記レーザダイオードの劣化を推定する劣化推定手段と、
   前記劣化推定手段の推定結果を用いて前記第２の低周波信号に対する調整を行う劣化調整手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項２〜５のいずれか一つに記載のレーザ変調波調整装置。

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