JP2522022B2 - 光波形整形装置 - Google Patents
光波形整形装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/005—Optical devices external to the laser cavity, specially adapted for lasers, e.g. for homogenisation of the beam or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
- H01S3/0057—Temporal shaping, e.g. pulse compression, frequency chirping
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバを用いたディジタル光通信シス
テム、特に高速光通信システムにおいて用いられる光波
形整形装置に関するものである。
テム、特に高速光通信システムにおいて用いられる光波
形整形装置に関するものである。
光通信システムにおいて、その情報の伝送距離を制限
する要因として、光ファイバによる光信号の減衰があ
る。それを解決する方法として、半導体レーザ光増幅器
を用いて、光信号を増幅し、伝送距離を長くするという
方法が従来提案されている。
する要因として、光ファイバによる光信号の減衰があ
る。それを解決する方法として、半導体レーザ光増幅器
を用いて、光信号を増幅し、伝送距離を長くするという
方法が従来提案されている。
第6図にその従来例の一つであり、“313km トラン
スミッション イクスペリメント アット 1Gb/s ユ
ージング オプティカル アンプリファイアス アンド
ロウ チャープ レーザ,エレクトロニクス レター
ズ,vol.24,No.1,1988(313km Transmission Experime
nt at 1Gb/s Using Opticcal Amplifiers and
a Low Chirp Laser,Electronics Letters)”に記
載されているものを示す。図中、40は半導体レーザ、4
1,42,43,44は半導体レーザ光増幅器、51,52,53,54,55は
光ファイバ、60,62,63,65,66,69はレンズ、61,64,67は
アイソレータ、68は回折格子、70はフォトダイオードで
ある。この例において、半導体レーザ光増幅器41,42,4
3,44を光ファイバ51,52,53,54,55の間に入れ、光信号を
増幅することにより、半導体レーザ光増幅器を用いない
場合と比較して約3倍の313kmの伝送距離を得ている。
スミッション イクスペリメント アット 1Gb/s ユ
ージング オプティカル アンプリファイアス アンド
ロウ チャープ レーザ,エレクトロニクス レター
ズ,vol.24,No.1,1988(313km Transmission Experime
nt at 1Gb/s Using Opticcal Amplifiers and
a Low Chirp Laser,Electronics Letters)”に記
載されているものを示す。図中、40は半導体レーザ、4
1,42,43,44は半導体レーザ光増幅器、51,52,53,54,55は
光ファイバ、60,62,63,65,66,69はレンズ、61,64,67は
アイソレータ、68は回折格子、70はフォトダイオードで
ある。この例において、半導体レーザ光増幅器41,42,4
3,44を光ファイバ51,52,53,54,55の間に入れ、光信号を
増幅することにより、半導体レーザ光増幅器を用いない
場合と比較して約3倍の313kmの伝送距離を得ている。
上述の従来例において、半導体レーザ光増幅器は伝送
距離を向上させたが、以下のようにその伝送距離を制限
する新たな要因が明らかになった。
距離を向上させたが、以下のようにその伝送距離を制限
する新たな要因が明らかになった。
光ファイバ伝送中に起こる波長分散による光信号の波
形劣化。
形劣化。
半導体レーザ光増幅器の光信号に対する応答速度が十
分でないことによる波形劣化。
分でないことによる波形劣化。
これら2つの問題点は、情報の伝送速度が増加するに
つれ、更に大きな影響を与えるものである。
つれ、更に大きな影響を与えるものである。
本発明の目的は、上記2つの問題点を合わせて解決
し、情報の伝送距離を大きく増大させることを可能とす
る光波形整形装置を提供することにある。
し、情報の伝送距離を大きく増大させることを可能とす
る光波形整形装置を提供することにある。
本発明の光波形整形装置は、光入力信号を2系統に分
岐する光カップラと、この光カップラからの出力光の一
方を増幅する半導体レーザ光増幅器と、前記出力光の他
方を電気信号に変換する光電気変換回路と、この光電気
変換回路の出力を微分する微分回路とを有し、前記微分
回路の出力を前記半導体レーザ光増幅器の駆動電流に重
畳することによって、前記光入力信号を波形整形して前
記半導体レーザ光増幅器より出力することを特徴とす
る。
岐する光カップラと、この光カップラからの出力光の一
方を増幅する半導体レーザ光増幅器と、前記出力光の他
方を電気信号に変換する光電気変換回路と、この光電気
変換回路の出力を微分する微分回路とを有し、前記微分
回路の出力を前記半導体レーザ光増幅器の駆動電流に重
畳することによって、前記光入力信号を波形整形して前
記半導体レーザ光増幅器より出力することを特徴とす
る。
本発明の他の光波形整形装置は、光入力信号を2系統
に分岐する光カップラと、この光カップラからの出力光
の一方を増幅する半導体レーザ光増幅器と、前記出力光
の他方を電気信号に変換する光電気変換回路と、この光
電気変換回路の出力を矩形波に変換する矩形波発生回路
とを有し、前記矩形波発生回路の出力を前記半導体レー
ザ光増幅器の駆動電流に重畳することによって、前記光
入力信号を波形整形して前記半導体レーザ光増幅器より
出力することを特徴とする。
に分岐する光カップラと、この光カップラからの出力光
の一方を増幅する半導体レーザ光増幅器と、前記出力光
の他方を電気信号に変換する光電気変換回路と、この光
電気変換回路の出力を矩形波に変換する矩形波発生回路
とを有し、前記矩形波発生回路の出力を前記半導体レー
ザ光増幅器の駆動電流に重畳することによって、前記光
入力信号を波形整形して前記半導体レーザ光増幅器より
出力することを特徴とする。
本発明のさらに他の光波形整形装置は、光入力信号を
2系統に分岐する光カップラと、この光カップラからの
出力光の一方を増幅する半導体レーザ光増幅器と、前記
出力光の他方を電気信号に変換する光電気変換回路と、
この光電気変換回路の出力から前記光入力信号のクロッ
ク成分を抽出するクロック抽出回路と、このクロック抽
出回路の出力を波形整形する波形整形回路とを有し、前
記波形整形回路の出力を前記半導体レーザ光増幅器の駆
動電流に重畳することによって、前記光入力信号を波形
整形して前記半導体レーザ光増幅器より出力することを
特徴とする。
2系統に分岐する光カップラと、この光カップラからの
出力光の一方を増幅する半導体レーザ光増幅器と、前記
出力光の他方を電気信号に変換する光電気変換回路と、
この光電気変換回路の出力から前記光入力信号のクロッ
ク成分を抽出するクロック抽出回路と、このクロック抽
出回路の出力を波形整形する波形整形回路とを有し、前
記波形整形回路の出力を前記半導体レーザ光増幅器の駆
動電流に重畳することによって、前記光入力信号を波形
整形して前記半導体レーザ光増幅器より出力することを
特徴とする。
光入力信号と同期し、その光入力信号よりもより整形
された駆動電流で半導体レーザ光増幅器を動作させる
と、光入力信号のうち波形劣化によって拡がった成分が
除去され、光入力信号の波形整形が行われる。
された駆動電流で半導体レーザ光増幅器を動作させる
と、光入力信号のうち波形劣化によって拡がった成分が
除去され、光入力信号の波形整形が行われる。
波形整形された駆動電流を得る方法としては、光入力
信号を2分岐し、一方を光電気変換した後、電気回路に
おいて波形整形すればよい。この波形整形方法として
は、 微分回路を用いる方法、 矩形波発生回路を用いる方法、 波形からクロック成分を抽出し、そのクロック成分を
整形して用いる方法、 等が考えられる。
信号を2分岐し、一方を光電気変換した後、電気回路に
おいて波形整形すればよい。この波形整形方法として
は、 微分回路を用いる方法、 矩形波発生回路を用いる方法、 波形からクロック成分を抽出し、そのクロック成分を
整形して用いる方法、 等が考えられる。
本発明は、以上の考え方に基づいてなしたものであ
る。
る。
以下、本発明の光波形整形装置の実施例を説明する。
第1図は、微分回路を用いた場合の光波形整形装置を
示す。
示す。
この光波形整形装置は、光入力信号を2系統に分岐す
る光カップラ30と、この光カップラからの出力光の一方
を増幅する半導体レーザ光増幅器1と、他方を電気信号
に変換する光電気変換回路を構成するフォトダイオード
2及び増幅器3と、コンデンサ4及び抵抗5により構成
される微分回路7と、この微分回路7の出力を半導体レ
ーザ光増幅器1の駆動電流に重畳するためのコンデンサ
6とを備えており、31,32,33,34は光ファイバである。
る光カップラ30と、この光カップラからの出力光の一方
を増幅する半導体レーザ光増幅器1と、他方を電気信号
に変換する光電気変換回路を構成するフォトダイオード
2及び増幅器3と、コンデンサ4及び抵抗5により構成
される微分回路7と、この微分回路7の出力を半導体レ
ーザ光増幅器1の駆動電流に重畳するためのコンデンサ
6とを備えており、31,32,33,34は光ファイバである。
この光波形整形装置の動作を、第2図の波形図を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
光入力信号は光ファイバ31を通って光カップラ30によ
って、2系統に分岐される。一方は光ファイバ32を通っ
てフォトダイオード2へ入力され、電気信号に変換され
る。この電気信号は増幅器3により増幅された後、微分
回路7によって微分される。その微分波形を半導体レー
ザ光増幅器1の駆動電流idに、コンデンサ6を介して重
畳する。
って、2系統に分岐される。一方は光ファイバ32を通っ
てフォトダイオード2へ入力され、電気信号に変換され
る。この電気信号は増幅器3により増幅された後、微分
回路7によって微分される。その微分波形を半導体レー
ザ光増幅器1の駆動電流idに、コンデンサ6を介して重
畳する。
光カップラ30からの他方の出力は光ファイバ33を介し
て半導体レーザ光増幅器1に入力される。
て半導体レーザ光増幅器1に入力される。
ここで、第2図に示すように、半導体レーザ光増幅器
1において、重畳後の駆動電流(第2図(b))に対し
て光入力信号(第2図(a))が同期して入るよう、光
ファイバ33の光路長を調節する。また、光入力信号のパ
ルス幅のほぼ1/2程度になるように、微分回路7の時定
数を設定する。その結果、第2図(c)に示されるよう
な増幅され整形された光出力波形が光ファイバ34を介し
て出力される。
1において、重畳後の駆動電流(第2図(b))に対し
て光入力信号(第2図(a))が同期して入るよう、光
ファイバ33の光路長を調節する。また、光入力信号のパ
ルス幅のほぼ1/2程度になるように、微分回路7の時定
数を設定する。その結果、第2図(c)に示されるよう
な増幅され整形された光出力波形が光ファイバ34を介し
て出力される。
この光波形整形装置を光通信システムの中継器として
用いた場合、従来と比べ約3倍の距離を伝送させても同
程度の波形劣化に抑えることができた。
用いた場合、従来と比べ約3倍の距離を伝送させても同
程度の波形劣化に抑えることができた。
以上の実施例においては、抵抗、コンデンサによる微
分回路について述べたが、例えばコイル,トランジス
タ,ダイオード等を用いた様々な微分回路によっても同
等の機能が実現可能である。また、この微分回路の前後
に、電気微分波形の大きさを調節する増幅器を付けるこ
とも可能である。
分回路について述べたが、例えばコイル,トランジス
タ,ダイオード等を用いた様々な微分回路によっても同
等の機能が実現可能である。また、この微分回路の前後
に、電気微分波形の大きさを調節する増幅器を付けるこ
とも可能である。
第3図は、矩形波発生回路を用いた場合の光波形整形
装置を示す。
装置を示す。
この光波形整形装置は、光入力信号を2系統に分岐す
る光カップラ30と、この光カップラからの出力光の一方
を増幅する半導体レーザ光増幅器1と、他方を電気信号
に変換する光電気変換回路を構成するフォトダイオード
2及び増幅器3と、光電気変換回路の出力を矩形波に変
換する矩形波発生回路を構成するシュミット・トリガ回
路8と、増幅器18とを備えており、31,32,33,34は光フ
ァイバである。
る光カップラ30と、この光カップラからの出力光の一方
を増幅する半導体レーザ光増幅器1と、他方を電気信号
に変換する光電気変換回路を構成するフォトダイオード
2及び増幅器3と、光電気変換回路の出力を矩形波に変
換する矩形波発生回路を構成するシュミット・トリガ回
路8と、増幅器18とを備えており、31,32,33,34は光フ
ァイバである。
シュミット・トリガ回路8は、トランジスタ10,11
と、抵抗12,13,14,16,17と、コンデンサ15とから構成さ
れている。
と、抵抗12,13,14,16,17と、コンデンサ15とから構成さ
れている。
この光波形整形装置の動作を、第4図の波形図を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
光入力信号は光ファイバ31を通って光カップラ30によ
って、2系統に分岐される。一方は光ファイバ32を通っ
てフォトダイオード2へ入力され、電気信号に変換され
る。この電気信号は増幅器3により増幅された後、シュ
ミット・トリガ回路8に入力される。シュミット・トリ
ガ回路8では、増幅器3からの電気信号を矩形パルスに
変換している。この矩形パルスを増幅器18で十分増幅
し、その振幅が半導体レーザ光増幅器1の飽和領域に達
するようにしている。増幅された矩形パルスは、半導体
レーザ光増幅器1の駆動電流となる。
って、2系統に分岐される。一方は光ファイバ32を通っ
てフォトダイオード2へ入力され、電気信号に変換され
る。この電気信号は増幅器3により増幅された後、シュ
ミット・トリガ回路8に入力される。シュミット・トリ
ガ回路8では、増幅器3からの電気信号を矩形パルスに
変換している。この矩形パルスを増幅器18で十分増幅
し、その振幅が半導体レーザ光増幅器1の飽和領域に達
するようにしている。増幅された矩形パルスは、半導体
レーザ光増幅器1の駆動電流となる。
ここで、第4図に示すように、半導体レーザ光増幅器
1への光入力信号(第4図(a))とそれに対する駆動
電流(第4図(b))が半導体レーザ光増幅器1に同期
して入るように、光ファイバ33の長さを調節する。ま
た、シュミット・トリガ回路8の出力が、光入力信号の
パルス幅よりも狭いパルスを発生するように、抵抗12,1
の値を調節することにより、光ファイバ34から増幅され
整形された光パルス(第4図(c))が出力される。
1への光入力信号(第4図(a))とそれに対する駆動
電流(第4図(b))が半導体レーザ光増幅器1に同期
して入るように、光ファイバ33の長さを調節する。ま
た、シュミット・トリガ回路8の出力が、光入力信号の
パルス幅よりも狭いパルスを発生するように、抵抗12,1
の値を調節することにより、光ファイバ34から増幅され
整形された光パルス(第4図(c))が出力される。
この光波形整形装置は、第1図の光波形整形装置より
光増幅率が大きく、かつ光出力の消光比が小さくできる
ため、この光波形整形装置を光通信システムの中継器と
して用いた場合に、第1図の光波形整形装置より更に波
形劣化の少ない光出力が得られる。
光増幅率が大きく、かつ光出力の消光比が小さくできる
ため、この光波形整形装置を光通信システムの中継器と
して用いた場合に、第1図の光波形整形装置より更に波
形劣化の少ない光出力が得られる。
第3図の光波形整形装置では、シュミット・トリガ回
路8による矩形パルス発生回路について説明したが、こ
れは他のどのような矩形パルス発生回路でも適用可能で
あることはもちろんである。
路8による矩形パルス発生回路について説明したが、こ
れは他のどのような矩形パルス発生回路でも適用可能で
あることはもちろんである。
第5図は、クロック抽出回路を用いた場合の光波形整
形装置を示す。
形装置を示す。
この光波形整形装置は、光入力信号を2系統に分岐す
る光カップラ30と、この光カップラからの出力光の一方
を増幅する半導体レーザ光増幅器1と、他方を電気信号
に変換する光電気変換回路を構成するフォトダイオード
2及び増幅器3と、光電気変換回路の出力から光入力信
号のクロック成分を抽出するクロック抽出回路を構成す
るSAW(表面弾性波)フィルタ19と、クロック抽出回路
の出力を増幅する増幅器18と、増幅器の出力を波形整形
する波形整形回路を構成するシュミット・トリガ回路21
とを備えており、31,32,33,34は光ファイバである。
る光カップラ30と、この光カップラからの出力光の一方
を増幅する半導体レーザ光増幅器1と、他方を電気信号
に変換する光電気変換回路を構成するフォトダイオード
2及び増幅器3と、光電気変換回路の出力から光入力信
号のクロック成分を抽出するクロック抽出回路を構成す
るSAW(表面弾性波)フィルタ19と、クロック抽出回路
の出力を増幅する増幅器18と、増幅器の出力を波形整形
する波形整形回路を構成するシュミット・トリガ回路21
とを備えており、31,32,33,34は光ファイバである。
シュミット・トリガ回路21は、第3図のシュミット・
トリガ回路8と同一の構成を有している。
トリガ回路8と同一の構成を有している。
この光波形整形装置によれば、光入力信号は光ファイ
バ31を通って光カップラ30によって、2系統に分岐され
る。一方は光ファイバ32を通ってフォトダイオード2へ
入力され、電気信号に変換される。この電気信号は増幅
器3により増幅された後、SAWフィルタ19に入力され
る。SAWフィルタ19では、電気信号のクロック成分を抽
出する。
バ31を通って光カップラ30によって、2系統に分岐され
る。一方は光ファイバ32を通ってフォトダイオード2へ
入力され、電気信号に変換される。この電気信号は増幅
器3により増幅された後、SAWフィルタ19に入力され
る。SAWフィルタ19では、電気信号のクロック成分を抽
出する。
SAWフィルタ19によるクロック抽出の動作は周知であ
るのでここでは言及しない。SAWフィルタ19からの出力
は増幅器18により増幅され、シュミット・トリガ回路21
により矩形波に整形される。この矩形波を半導体レーザ
光増幅器1の駆動電流として用いることにより、増幅さ
れ整形され、なおかつ光信号の間隔が等しくなった光出
力が得られる。
るのでここでは言及しない。SAWフィルタ19からの出力
は増幅器18により増幅され、シュミット・トリガ回路21
により矩形波に整形される。この矩形波を半導体レーザ
光増幅器1の駆動電流として用いることにより、増幅さ
れ整形され、なおかつ光信号の間隔が等しくなった光出
力が得られる。
この光波形整形装置においては、先に述べた第3図の
光波形整形装置と同程度の伝送距離においても波形劣化
は起こらなかった。
光波形整形装置と同程度の伝送距離においても波形劣化
は起こらなかった。
また、この光波形整形装置では、クロック抽出回路と
してSAWフィルタを用いて説明したが、これは他のクロ
ック抽出回路、例えばPLL等に置き換えることも可能で
ある。また、クロック成分をシュミット・トリガ回路に
て整形することについて述べたが、他に微分回路を用い
て整形することも可能である。
してSAWフィルタを用いて説明したが、これは他のクロ
ック抽出回路、例えばPLL等に置き換えることも可能で
ある。また、クロック成分をシュミット・トリガ回路に
て整形することについて述べたが、他に微分回路を用い
て整形することも可能である。
また、以上の各光波形整形装置において、光電気変換
回路としてフォトダイオードと増幅器の例を説明した
が、これは他のどのような光電気変換回路によっても置
き換え可能である。
回路としてフォトダイオードと増幅器の例を説明した
が、これは他のどのような光電気変換回路によっても置
き換え可能である。
更に、以上の3つの光波形整形装置のうちの幾つかを
組み合わせて用いることも十分に有効な手段となり得
る。
組み合わせて用いることも十分に有効な手段となり得
る。
本発明によれば、次のような効果が得られる。
(1)従来から用いられている半導体レーザ光増幅器と
同程度の光増幅率が得られる。
同程度の光増幅率が得られる。
(2)従来の半導体レーザ光増幅器において問題となっ
ていた波形劣化を生じない。
ていた波形劣化を生じない。
(3)波形劣化を起こしている光入力信号に対しても、
光のままで波形整形を行うことができる。
光のままで波形整形を行うことができる。
(4)本発明における方法及び装置は、情報の伝達速度
が上がっても、十分に有効である。
が上がっても、十分に有効である。
(5)本発明の装置の実現は、従来用いられている部品
を用いて、容易に実現可能である。
を用いて、容易に実現可能である。
第1図は本発明の光波形整形装置を示す図、 第2図は第1図の光波形整形装置の動作を説明するため
の波形図、 第3図は本発明の他の光波形整形装置を示す図、 第4図は第2図の光波形整形装置の動作を説明するため
の波形図、 第5図は本発明のさらに他の光波形整形装置を示す図、 第6図は従来例を示す図である。 1……半導体レーザ光増幅器 2……フォトダイオード 3,18……増幅器 4,6,15……コンデンサ 5,12,13,14,16,17……抵抗 7……微分回路 8,21……シュミット・トリガ回路 10,11……トランジスタ 19……SAWフィルタ 30……光カップラ 31,32,33,34……光ファイバ
の波形図、 第3図は本発明の他の光波形整形装置を示す図、 第4図は第2図の光波形整形装置の動作を説明するため
の波形図、 第5図は本発明のさらに他の光波形整形装置を示す図、 第6図は従来例を示す図である。 1……半導体レーザ光増幅器 2……フォトダイオード 3,18……増幅器 4,6,15……コンデンサ 5,12,13,14,16,17……抵抗 7……微分回路 8,21……シュミット・トリガ回路 10,11……トランジスタ 19……SAWフィルタ 30……光カップラ 31,32,33,34……光ファイバ
Claims (3)
- 【請求項1】光入力信号を2系統に分岐する光カップラ
と、この光カップラからの出力光の一方を増幅する半導
体レーザ光増幅器と、前記出力光の他方を電気信号に変
換する光電気変換回路と、この光電気変換回路の出力を
微分する微分回路とを有し、前記微分回路の出力を前記
半導体レーザ光増幅器の駆動電流に重畳することによっ
て、前記光入力信号を波形整形して前記半導体レーザ光
増幅器より出力することを特徴とする光波形整形装置。 - 【請求項2】光入力信号を2系統に分岐する光カップラ
と、この光カップラからの出力光の一方を増幅する半導
体レーザ光増幅器と、前記出力光の他方を電気信号に変
換する光電気変換回路と、この光電気変換回路の出力を
矩形波に変換する矩形波発生回路とを有し、前記矩形波
発生回路の出力を前記半導体レーザ光増幅器の駆動電流
に重畳することによって、前記光入力信号を波形整形し
て前記半導体レーザ光増幅器より出力することを特徴と
する光波形整形装置。 - 【請求項3】光入力信号を2系統に分岐する光カップラ
と、この光カップラからの出力光の一方を増幅する半導
体レーザ光増幅器と、前記出力光の他方を電気信号に変
換する光電気変換回路と、この光電気変換回路の出力か
ら前記光入力信号のクロック成分を抽出するクロック抽
出回路と、このクロック抽出回路の出力を波形整形する
波形整形回路とを有し、前記波形整形回路の出力を前記
半導体レーザ光増幅器の駆動電流に重畳することによっ
て、前記光入力信号を波形整形して前記半導体レーザ光
増幅器より出力することを特徴とする光波形整形装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63185551A JP2522022B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 光波形整形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-07-27 JP JP63185551A patent/JP2522022B2/ja not_active Expired - Lifetime
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