JP2648921B2 - Frequency locking method and apparatus and optical broadband communication network - Google Patents

Frequency locking method and apparatus and optical broadband communication network

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JP2648921B2
JP2648921B2 JP62501053A JP50105387A JP2648921B2 JP 2648921 B2 JP2648921 B2 JP 2648921B2 JP 62501053 A JP62501053 A JP 62501053A JP 50105387 A JP50105387 A JP 50105387A JP 2648921 B2 JP2648921 B2 JP 2648921B2
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coherent radiation
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frequencies
monitoring
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は複数のコヒーレント放射ビームの周波数を一
定の値に固定する方法および装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus for fixing the frequency of a plurality of coherent radiation beams to a fixed value.

〔背景技術〕(Background technology)

近接した光周波数を多重化して電送する光通信装置が
発達してきている。これらの装置は、多数の光情報チャ
ネルを光ファイバ等の一本の光導波路で伝送することが
でき、また、ファイバの狭い周波数帯域で多数のチャネ
ルを伝送できる。周波数多重は近接した周波数で動作す
る複数のレーザ送信機を用いて行われ、一本のファイバ
を経由してデマルチプレクサに送られる。個々のチャネ
ルは、同調可能なヘテロダイン受信機または場合によっ
て単純な光フィルタを使用して検波できる。
2. Description of the Related Art An optical communication device that multiplexes and transmits optical frequencies in close proximity has been developed. These devices can transmit a large number of optical information channels through a single optical waveguide such as an optical fiber, and can transmit a large number of channels in a narrow frequency band of the fiber. Frequency multiplexing is performed using a plurality of laser transmitters operating at close frequencies and sent to a demultiplexer via a single fiber. Individual channels can be detected using a tunable heterodyne receiver or possibly a simple optical filter.

利用可能なチャネル数を最大にするためには、レーザ
の周波数を正確に制御することが重要である。
Accurate control of the laser frequency is important to maximize the number of available channels.

〔発明の開示〕[Disclosure of the Invention]

本発明は以上の問題を解決するものであり、本発明の
第一の発明は、複数の第一コヒーレント放射ビームの周
波数を所定の値に維持する周波数ロック方法において、
複数の参照周波数を含む第二参照コヒーレント放射ビー
ムを発生し、各々の上記第一コヒーレント放射ビームに
ついて、その周波数とそれに対応する上記参照周波数の
ひとつの周波数との関係を監視し、監視される周波数関
係が実質的に一定となるように上記第一コヒーレント放
射ビームの周波数を修正することを特徴とする。
The present invention is to solve the above problems, a first invention of the present invention, in a frequency lock method for maintaining the frequency of the plurality of first coherent radiation beam at a predetermined value,
Generating a second reference coherent radiation beam comprising a plurality of reference frequencies, for each said first coherent radiation beam, monitoring the relationship between that frequency and a corresponding one of said reference frequencies, the monitored frequency The frequency of the first coherent radiation beam is modified so that the relationship is substantially constant.

本発明の第二の発明は、複数の第一コヒーレント放射
ビームの周波数を所定の値に維持する周波数ロック装置
において、複数の参照周波数を含む第二参照コヒーレン
ト放射ビームを発生する参照ビーム発生器と、それぞれ
の上記第一コヒーレント放射ビームについて、その周波
数とそれに対応する上記参照周波数のひとつの周波数と
の関係を監視して制御信号を発生する監視手段と、この
制御信号に応答して、上記監視手段により監視される周
波数関係が実質的に一定となるように上記コヒーレント
放射ビームの周波数を修正する修正手段とを備えたこと
を特徴とする。
A second invention of the present invention is a frequency lock device that maintains the frequencies of a plurality of first coherent radiation beams at a predetermined value, and a reference beam generator that generates a second reference coherent radiation beam including a plurality of reference frequencies. For each of the first coherent radiation beams, monitoring means for monitoring the relationship between the frequency and one of the corresponding reference frequencies to generate a control signal; and in response to the control signal, Correction means for correcting the frequency of the coherent radiation beam such that the frequency relationship monitored by the means is substantially constant.

本発明は、それぞれの第一ビームをその対応する参照
周波数にロックすることにより上述した問題点を解決す
るものであり、参照周波数は参照コヒーレント放射ビー
ムにより提供される。
The present invention solves the above described problem by locking each first beam to its corresponding reference frequency, where the reference frequency is provided by a reference coherent radiation beam.

監視ステップを実行するには多数の方法がある。例え
ば、参照コヒーレント放射ビームを複数の補助ビームに
分配し、それぞれの補助ビームが単一の周波数または小
さい周波数帯域を有するように、補助ビームからフィル
タにより一つの参照周波数だけを残して他の周波数を除
去する。
There are many ways to perform the monitoring steps. For example, a reference coherent radiation beam may be split into a plurality of auxiliary beams, and the auxiliary beam may be filtered to remove other frequencies, leaving only one reference frequency, such that each auxiliary beam has a single frequency or a small frequency band. Remove.

しかし、監視ステップは、参照ビームを複数の補助参
照ビームに分配し、それぞれの第一ビームにひとつの補
助参照ビームを干渉させて複数の中間周波数を含む中間
ビームを発生させ、それぞれの中間ビームに対してその
ひとつの中間周波数を監視することが望ましく、このと
き修正ステップは、中間周波数が実質的に一定となるよ
うに一時ビーム周波数を修正する。
However, the monitoring step includes distributing the reference beam into a plurality of auxiliary reference beams, generating an intermediate beam including a plurality of intermediate frequencies by interfering one auxiliary reference beam with each first beam, and generating an intermediate beam including a plurality of intermediate frequencies. On the other hand, it is desirable to monitor the one intermediate frequency, wherein the modifying step modifies the temporary beam frequency such that the intermediate frequency is substantially constant.

放射が光の場合には、通常の光ファイバ結合器、プレ
ーナ導波路結合器、またはプリズム・ビーム・スプリッ
タを用いて参照ビームを分配できる。したがって、監視
手段は、参照ビームを複数の補助参照ビームに分配する
ビーム・スプリッタと、それぞれの一次ビームにひとつ
の補助ビームを干渉させて複数の中間周波数を含む中間
ビームを生成させる結合手段と、それぞれの中間ビーム
についてひとつの中間周波数を検出して、この検出され
た中間周波数に関連する制御信号を発生する検出手段と
を含む。
If the radiation is light, the reference beam can be distributed using a conventional fiber optic coupler, a planar waveguide coupler, or a prism beam splitter. Therefore, the monitoring means, a beam splitter for distributing the reference beam into a plurality of auxiliary reference beams, and coupling means for causing each primary beam to interfere with one auxiliary beam to generate an intermediate beam including a plurality of intermediate frequencies, Detection means for detecting one intermediate frequency for each intermediate beam and generating a control signal associated with the detected intermediate frequency.

第一ビームの周波数は、レーザその他のビーム源を制
御して補正してもよく、検出手段が発生した制御信号に
より制御される周波数変調器にビームを通過させてもよ
い。
The frequency of the first beam may be corrected by controlling a laser or other beam source, or the beam may be passed through a frequency modulator controlled by a control signal generated by the detection means.

第二参照コヒーレント放射ビームは「櫛」型に分布し
た参照周波数を提供し、この参照周波数は、主参照周波
数を中心として等しい周波数間隔で分布していることが
望ましい。便利なことに、このような参照コヒーレント
放射ビームは、一以上の主参照コヒーレント放射ビーム
を無線周波数信号で変調することにより発生させること
ができ、これにより多数の参照周波数を発生させること
ができる。
The second reference coherent radiation beam provides a "comb" -type distributed reference frequency, which is preferably distributed at equal frequency intervals about the main reference frequency. Conveniently, such a reference coherent radiation beam can be generated by modulating one or more main reference coherent radiation beams with a radio frequency signal, which can generate multiple reference frequencies.

主参照コヒーレント放射ビームを出力する参照ビーム
発生器としては、マッハ・ツェンダ素子または光位相変
調器が適している。どちらの場合でも、素子を無線周波
数で駆動して変調を行うことができる。
A Mach-Zehnder element or an optical phase modulator is suitable as a reference beam generator that outputs a main reference coherent radiation beam. In either case, modulation can be performed by driving the element at radio frequency.

それぞれの第一ビームが参照周波数を含む参照コヒー
レント放射ビームと干渉した場合には、複数の中間周波
数が発生する。個々の第一コヒーレント放射ビームを別
々の参照周波数にロックする必要があり、そのために
は、それぞれの中間周波数を発生させる元となる参照周
波数を識別することが便利である。変調された参照コヒ
ーレント放射ビームがさらにい比較的低い周波数で変調
されている場合には、中間ビームの周波数は、含まれる
参照周波数に依存して異なるずれが生じ、監視ステップ
において所望のずれを含む中間周波数を監視することに
より、各参照周波数を簡単に識別できる。
If each first beam interferes with a reference coherent radiation beam containing a reference frequency, multiple intermediate frequencies are generated. It is necessary to lock each individual first coherent radiation beam to a different reference frequency, for which it is convenient to identify the reference frequency from which each intermediate frequency is generated. If the modulated reference coherent radiation beam is further modulated at a relatively lower frequency, the frequency of the intermediate beam will be differently shifted depending on the included reference frequency and will include the desired shift in the monitoring step By monitoring the intermediate frequencies, each reference frequency can be easily identified.

この付加的な変調は、無線周波数で主参照周波数を変
調する前に、この無線周波数を変調しておくことにより
実現できる。また、離れた位置で、無線周波数とこれと
は別の変調信号とにより主参照コヒーレント放射ビーム
を変調してもよい。
This additional modulation can be achieved by modulating the radio frequency before modulating the main reference frequency. Also, at a remote location, the main reference coherent radiation beam may be modulated by a radio frequency and another modulation signal.

無線周波数変調信号は周期的であり、例えば正弦波形
であり、またはパルス列を含むこともできる。また、二
以上の正弦波信号を結合して変調信号を構成してもよ
い。
The radio frequency modulated signal is periodic, eg, sinusoidal, or may include a pulse train. Further, two or more sine wave signals may be combined to form a modulation signal.

参照ビーム発生器は、適当なレーザ、例えば1.5μm
帯の場合にはHeNeレーザ、1.3μm帯の場合にはNd−YAG
レーザ、または吸収線のような適当な原子的標準値にロ
ックされた半導体レーザを含むことが適している。
The reference beam generator is a suitable laser, for example 1.5 μm
HeNe laser for band, Nd-YAG for 1.3 μm band
It is suitable to include a laser or a semiconductor laser locked to a suitable atomic standard, such as an absorption line.

本発明は特に光領域で実施するには適するが、ある種
の非光波長帯で使用することもできる。本明細書では、
「光」という用語を電磁スペクトルの一部として用い、
可視領域だけでなく、光ファイバ等の誘電体光導波路に
より伝送可能な可視領域の両側の赤外および紫外領域を
含む。
Although the invention is particularly suited for implementation in the optical domain, it can also be used in certain non-optical wavelength bands. In this specification,
Using the term "light" as part of the electromagnetic spectrum,
It includes not only the visible region but also infrared and ultraviolet regions on both sides of the visible region that can be transmitted by a dielectric optical waveguide such as an optical fiber.

「コヒーレント」という用語は、通信装置の分野で
は、ビームのスペクトル線幅が情報による変調の帯域幅
に比較して小さい意味で用いられているので、この明細
書でもこの意味で用いる。
The term "coherent" is also used in this specification, since the term "coherent" is used in the field of communication devices in a sense that the spectral line width of the beam is small compared to the bandwidth of modulation by information.

また、「周波数」という用語を「波長」という用語で
置き換えることもあるが、これらの間には逆数の関係が
ある。
Also, the term “frequency” may be replaced with the term “wavelength”, but there is an inverse relationship between them.

本発明の方法を実行する周波数ロック装置を備えた光
通信装置の例を図面を参照して説明する。
An example of an optical communication device provided with a frequency lock device for performing the method of the present invention will be described with reference to the drawings.

〔図面の簡単な説明〕[Brief description of drawings]

第1図は通信装置のブロック構成図。 FIG. 1 is a block diagram of a communication device.

第2図は周波数ロック装置の一部を示すブロック構成
図。
FIG. 2 is a block diagram showing a part of the frequency lock device.

第3図ないし第5図は第2図の装置における各点の信
号波形を示す図。
3 to 5 are diagrams showing signal waveforms at respective points in the apparatus shown in FIG.

第6図は第2図に示した周波数弁別器の周波数応答を
示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a frequency response of the frequency discriminator shown in FIG.

第7図は参照周波数の識別変調の適用を示す図。 FIG. 7 is a diagram showing application of reference frequency identification modulation.

〔発明を実施するための最良の形態〕[Best mode for carrying out the invention]

本発明による周波数ロック装置の一例を内蔵する光通
信網を第1図に概略的に示す。この通信装置は複数n個
の送信機1を含み、この送信機1が光ファイバ2により
光連結機、すなわちマルチプレクサ3に接続される。光
ファイバ2からの光信号は、マルチプレクサ3により一
本の光ファイバ4に周波数分割多重化され、遠隔の光ス
プリッタ、すなわちデマルチプレクサ5に接続される。
デマルチプレクサ5は、入信号を複数の光ファイバに分
配し、その光ファイバはそれぞれの対応する受信機7に
接続される。それぞれの受信機7は局部発振器を備え、
一般的な方法により、入信号を検出して電気的な復調情
報信号に変換することができる。
An optical communication network incorporating an example of a frequency lock device according to the present invention is schematically illustrated in FIG. The communication device includes a plurality of n transmitters 1, which are connected by an optical fiber 2 to an optical coupler, that is, a multiplexer 3. The optical signal from the optical fiber 2 is frequency-division multiplexed into one optical fiber 4 by a multiplexer 3 and connected to a remote optical splitter, that is, a demultiplexer 5.
The demultiplexer 5 distributes the incoming signal to a plurality of optical fibers, which are connected to respective corresponding receivers 7. Each receiver 7 has a local oscillator,
By a general method, an incoming signal can be detected and converted into an electrical demodulated information signal.

それぞれの送信機1もまたレーザまたは局部発振器を
含み、その出力信号が矢印8に示される情報信号により
変調される。
Each transmitter 1 also includes a laser or local oscillator, the output signal of which is modulated by the information signal indicated by arrow 8.

このタイプの通信網では、送信機1内の局部レーザの
周波数を正確に制御する必要がある。このため参照レー
ザ9が設けられている。この詳細を第2図に示す。(他
の構成として、参照レーザ9の代わりに、複数の参照レ
ーザを使用してその出力を互いに多重化する参照レーザ
装置を用いることもできる。参照レーザの波長は100GHz
間隔である。)参照レーザは1.523μmで動作するHeNe
レーザ10であり、光ファイバ11により、機械的偏向制御
素子13を経由してLiNbO3導波路マッハ・ツェンダ干渉計
12に結合される。干渉計12は平行に配置された二つの位
相変調器を含み、これらの位相変調器は入力端および出
力端でY字型に接続されている。無線周波数源4が設け
られ、干渉計12に周波数f0の無線周波数信号を供給す
る。入力側のY字型接合部で入力パワー(fR)が均等に
分配されるならば、この素子が周波数f0で位相変調深さ
φに変調され、二つの信号を出力側のY字型接合部で
再結合すると、この二つの信号の間に直流位相差φ
生じる。このとき、一般に、周波数fR±nf0の光信号が
発生し、その強度は、 I(fR±nf0)∝Jn 2(φ)〔1+(−1)ncosφ〕 となる。ここでJnは次数nの第一種ベッセル係数であ
る。入力偏光(偏光制御素子13)、無線周波数パワーお
よび直流バイアスを正確に調整することにより、基本周
波数およびその両側に一次、二次、三次、…の高調波周
波数を含む櫛形周波数分布が得られる。
In this type of communication network, it is necessary to accurately control the frequency of the local laser in the transmitter 1. For this purpose, a reference laser 9 is provided. The details are shown in FIG. (Alternatively, instead of the reference laser 9, a reference laser device that uses a plurality of reference lasers and multiplexes their outputs with each other may be used. The wavelength of the reference laser is 100 GHz.
The interval. ) Reference laser is HeNe operating at 1.523μm.
Laser 10 is a LiNbO 3 waveguide Mach-Zehnder interferometer via a mechanical deflection control element 13 by an optical fiber 11
Combined with 12. The interferometer 12 includes two phase modulators arranged in parallel, and these phase modulators are connected in a Y-shape at an input end and an output end. Radio frequency source 4 is provided for supplying a radio frequency signal of frequency f 0 to the interferometer 12. If the input power (f R ) is evenly distributed at the input Y-junction, this element is modulated at frequency f 0 to a phase modulation depth φ 1 and the two signals are output to the output Y-shape. Recombination at the mold junction produces a DC phase difference φ 0 between the two signals. At this time, generally, the generated light signal of a frequency f R ± nf 0 is the intensity, I (f R ± nf 0 ) αJ n 2 (φ 0) - a [1 + (1) n cosφ 0] . Here, J n is a Bessel coefficient of the first kind of order n. By precisely adjusting the input polarization (polarization control element 13), radio frequency power and DC bias, a comb-shaped frequency distribution including the fundamental frequency and the first, second, third,...

一例として、変調信号を+28dBmで420MHz、直流バイ
アスを約7Vとしたときに得られたスペクトルを第3図に
示す。このスペクトルは、マッハ・ツェンダ干渉計12の
出力端で、エタロン型の光スペクトル・アナライザを走
査させて直接に測定したものである。
As an example, FIG. 3 shows a spectrum obtained when the modulation signal is 420 MHz at +28 dBm and the DC bias is about 7 V. This spectrum is measured directly at the output end of the Mach-Zehnder interferometer 12 by scanning with an etalon-type optical spectrum analyzer.

したがって、干渉計12櫛形スペクトル発生器として動
作する。
Therefore, the interferometer 12 operates as a comb spectrum generator.

干渉計12からの櫛形に分布した周波数が光パワー・ス
プリッタ15に供給され、これにより、入ビームが第1図
に示した送信機1にそれぞれ分配供給される。簡単のた
めに、第2図は送信機1のひとつだけについて詳細に示
す。
The frequency distributed in the form of a comb from the interferometer 12 is supplied to the optical power splitter 15, whereby the input beam is distributed and supplied to the transmitter 1 shown in FIG. For simplicity, FIG. 2 shows only one of the transmitters 1 in detail.

それぞれの送信機1は光結合器6を含み、この光結合
器16に参照レーザ装置9からの入信号が供給される。送
信機1の局部レーザは外部共振器レーザ17であり、例え
ばInGaAsPダイオード・レーザで構成され、端面には反
射防止被膜が設けられ、長さ10cmの外部共振器に結合す
る。この外部共振器は、1200本/mmの回折格子とシリカ
・プレートとを含み、このシリカ・プレートを駆動部18
から制御することにより、共振器長を微細に調節するこ
とができる。
Each transmitter 1 includes an optical coupler 6 to which the incoming signal from the reference laser device 9 is supplied. The local laser of the transmitter 1 is an external cavity laser 17, for example, composed of an InGaAsP diode laser, provided with an antireflection coating on the end face and coupled to an external cavity 10 cm long. This external resonator includes a diffraction grating of 1200 lines / mm and a silica plate.
, The resonator length can be finely adjusted.

レーザ17の出力は偏光制御素子19を経由して光スプリ
ッタ20に供給される。レーザ・ビームの一部は、スプリ
ッタ20により、光ファイバ21に沿って一般的な情報変調
手段(図示せず)に供給され、さらにこの情報変調手段
から、送信のためにマルチプレクサ3に供給される。レ
ーザ・ビームの残りの部分は光結合器16の第二の入力ポ
ートに供給され、この光結合器で、スプリッタ15からの
参照ビームに混合される。混合した信号はPINFETホトダ
イオード受信機22に供給される。偏光制御素子19は、受
信機22で偏光が一致するように調整される。
The output of the laser 17 is supplied to the optical splitter 20 via the polarization control device 19. A portion of the laser beam is provided by a splitter 20 along an optical fiber 21 to a general information modulating means (not shown), which in turn supplies the multiplexer 3 for transmission. . The remaining portion of the laser beam is provided to a second input port of an optical coupler 16 where it is mixed with the reference beam from splitter 15. The mixed signal is provided to a PINFET photodiode receiver 22. The polarization control element 19 is adjusted so that the polarization is matched at the receiver 22.

結合器16による結合によって、レーザ17からの信号が
櫛型に分布した周波数のそれぞれに混合され、受信機の
帯域幅が十分に広ければ、多数の中間周波数が生成され
る。これらの中間周波数を増幅器23で増幅し、中間周波
数フィルタ24に供給する。フィルタ24からの出力の一部
は、パス遅延周波数弁別器25に供給され、この周波数弁
別器25の出力信号が、スプリッタ30を経由して駆動回路
18を制御する。したがって、フィルタ24および周波数弁
別器25が、駆動回路18およびレーザ17からの光路ととも
に、周波数ロックループを形成する。
The coupling by the coupler 16 mixes the signal from the laser 17 into each of the comb-distributed frequencies, producing a large number of intermediate frequencies if the receiver bandwidth is wide enough. These intermediate frequencies are amplified by the amplifier 23 and supplied to the intermediate frequency filter 24. A part of the output from the filter 24 is supplied to a path delay frequency discriminator 25, and an output signal of the frequency discriminator 25 is supplied to a driving circuit via a splitter 30.
Control 18 Therefore, the filter 24 and the frequency discriminator 25 together with the optical path from the drive circuit 18 and the laser 17 form a frequency lock loop.

レーザ17がロックされる周波数は、フィルタ24の設定
により定義される。
The frequency at which the laser 17 is locked is defined by the settings of the filter 24.

第2図に示した構成について実験を行い、レーザ17に
関連する回折格子の位置を調節し、外部共振器レーザの
波長を櫛形分布のそれぞれの歯の周波数に順番に近接さ
せたところ、周波数ロック・ループが閉じて周波数をロ
ックできた。この実験では、420MHz間隔に配置された五
個の櫛の歯を用い、中間周波数は最初に100MHzに設定し
た。第4図はエタロンを走査させて測定された基本波お
よびその両側の一次および二次高調波を示す。実験に用
いた装置は、三次高調波へのロックはあらかじめ防止し
た。周波数ロックは安定であり、妨害がなければ数時間
にわたって維持できた。制御ループにより導入される周
波数ジッタは、基本波で5MHzであり、一次高調波で6MH
z、二次高調波で7MHzであった。この値は中間周波数の
強度により大きく影響を受ける。基本的には、それぞれ
の歯のどちらの側でも、同じ中間周波数を発生して外部
共振器レーザをロックできるが、この場合には避けた。
その理由は、周波数弁別器が、第6図に示すように、ロ
ック点が0Hzを中心として非対称に配置される周期特性
をもつからである。この特性において、f1は+102MHzと
測定され、f2は−327MHzと測定され、f3は+535MHzと測
定された。f2およびf3は中間周波数フィルタの帯域から
外れているので、中間周波数がf1のときだけ周波数ロッ
クが生じる。中間周波数フィルタを320MHzを中心とする
ものに取り替えると、第5図に示すように、327MHzオフ
セットした基本波に周波数をロックすることができる。
周波数弁別器25の特性を利用し、フィルタ24の中心周波
数を変更することにより、周波数を少しオフセットさせ
ることができる。これにより、周波数制御ループを異な
る中間周波数にロックさせることができる。光の櫛型分
布の周波数間隔に対して一連の中間周波数の間隔が小さ
く周波数弁別器25が設計されている場合には、この技術
を用いて、光の櫛型分布の歯の間で微細な段階的同調を
行うことができる。ループがロックされるスロープ上の
点を調節することにより、段階的に連続する微細同調、
可能なら微細ステップの中心に同調させることができ
る。
An experiment was conducted on the configuration shown in FIG. 2, and the position of the diffraction grating associated with the laser 17 was adjusted, and the wavelength of the external cavity laser was brought closer to the frequency of each tooth of the comb-shaped distribution.・ The loop was closed and the frequency was locked. In this experiment, five comb teeth arranged at intervals of 420 MHz were used, and the intermediate frequency was initially set to 100 MHz. FIG. 4 shows the fundamental wave measured by scanning the etalon and the first and second harmonics on both sides thereof. The device used for the experiment prevented locking to the third harmonic in advance. The frequency lock was stable and could be maintained for several hours without interference. The frequency jitter introduced by the control loop is 5 MHz for the fundamental and 6 MHz for the first harmonic
z, 7 MHz at the second harmonic. This value is greatly affected by the intensity of the intermediate frequency. Basically, either side of each tooth can generate the same intermediate frequency to lock the external cavity laser, but this was avoided.
The reason is that, as shown in FIG. 6, the frequency discriminator has a periodic characteristic in which the lock points are arranged asymmetrically around 0 Hz. In this characteristic, f 1 is measured as + 102MHz, f 2 is measured with -327MHz, f 3 was measured as + 535 MHz. Since f 2 and f 3 are disengaged from the band of the intermediate frequency filter, only frequency lock when the intermediate frequency is f 1 occurs. If the intermediate frequency filter is replaced with a filter centered on 320 MHz, the frequency can be locked to the fundamental wave offset by 327 MHz as shown in FIG.
By changing the center frequency of the filter 24 using the characteristics of the frequency discriminator 25, the frequency can be slightly offset. This allows the frequency control loop to be locked to a different intermediate frequency. When the frequency discriminator 25 is designed such that the interval between the series of intermediate frequencies is smaller than the frequency interval of the light comb distribution, this technique is used to finely separate the teeth between the teeth of the light distribution. Stepwise tuning can be performed. By adjusting the point on the slope where the loop is locked, a fine tuning that is continuous in steps,
If possible, it can be tuned to the center of the fine step.

制御ループでは、櫛型分布のどの歯に周波数がロック
されているかを知る必要がある。これは、基本波に対す
る歯の位置を定義することにより得られる。また、それ
ぞれの歯で何らかの識別を行うこともできる。これは、
例えばオフセットした信号f0を低周波数信号(fM)で変
調することにより得られる。このような変調を行うと、
櫛型分布のそれぞれの歯(それぞれの側波帯内の)に現
れる偏差(第7図)が異なり、その次数が高いほど偏差
が増大する。これを制御ループ内で検出するには、フィ
ルタ24の出力の一部をスプリッタ20を経由して識別子検
査回路31に導く。単純な検出器を使用する場合には、偏
差が制御ループにより発生するジッタより大きくなけれ
ばならい。また、チャネル内の変調信号周波数に比較し
て小さくなければならない。偏差をループのジッタより
大きくできないときには、低周波数変調を検出するため
に相関受信機が必要となる。
In the control loop, it is necessary to know to which tooth of the comb distribution the frequency is locked. This is obtained by defining the position of the tooth relative to the fundamental. Some identification can also be performed on each tooth. this is,
For example, it is obtained by modulating the offset signal f 0 with a low frequency signal (f M ). With such modulation,
The deviation (FIG. 7) that appears at each tooth (within each sideband) of the comb distribution is different, and the higher the order, the greater the deviation. To detect this in the control loop, a part of the output of the filter 24 is led to the identifier checking circuit 31 via the splitter 20. If a simple detector is used, the deviation must be greater than the jitter generated by the control loop. Also, it must be smaller than the frequency of the modulation signal in the channel. When the deviation cannot be greater than the loop jitter, a correlation receiver is needed to detect low frequency modulation.

識別子検査回路31から出力される信号により粗同調を
行うことができ、これに対して周波数弁別器25からの出
力により微細に同調されることができる。
Coarse tuning can be performed by the signal output from the identifier checking circuit 31, and fine tuning can be performed by the output from the frequency discriminator 25.

第1図に示した通信装置は非常に単純な構造をもつ
が、本発明はより複雑な通信装置でも使用できる。例え
ば、参照レーザ装置9からの出力信号を別のファイバ
(図示せず)に多重して、または送信信号と共にファイ
バ4に多重して、付加的に受信機7に供給することもで
きる。さらに、受信機7に送信機(図示せず)を設け
て、二経路通信装置とすることもできる。この場合に
は、これらの送信機を参照レーザ装置9から送信された
参照周波数にロックする。
Although the communication device shown in FIG. 1 has a very simple structure, the invention can be used with more complicated communication devices. For example, the output signal from the reference laser device 9 can be multiplexed on another fiber (not shown) or multiplexed with the transmission signal on the fiber 4 and additionally supplied to the receiver 7. Further, a transmitter (not shown) may be provided in the receiver 7 to form a two-path communication device. In this case, these transmitters are locked to the reference frequency transmitted from the reference laser device 9.

ある次数に対して、櫛型分布の高周波数側および低周
波数側の双方の側波帯が同じ周波数偏差を生じ、不明確
となることがある。さらに、制御されたレーザ17を含む
ループが選択された次数の上または下にロックされるこ
とがある。これを解決するには、制御ループのまわり
に、隣接する次数の位置および偏差を検査する回路を設
ける。
For a given order, both the high and low frequency sidebands of the comb distribution may produce the same frequency deviation and become ambiguous. Further, the loop containing the controlled laser 17 may be locked above or below the selected order. To solve this, circuits are provided around the control loop to check the position and deviation of adjacent orders.

第7図はまた、参照している歯からチャネル周波数26
が周波数FIFだけオフセットした例を示す。チャネル周
波数は、 fR−2f0+FIF で与えられる。
FIG. 7 also shows the channel frequency 26
Shows an example in which is offset by the frequency F IF . Channel frequency is given by f R -2f 0 + F IF.

フロントページの続き (72)発明者 フンキン ダビッド・ジョン 英国アイピ−12 1エイゼッド・サフォ −ク・ウッドブリッジ・デベンロ−ド22 番地 (56)参考文献 特開 昭61−87383(JP,A)Continuation of the front page (72) Inventor Funkin David John 22nd Aid Suffolk Woodbridge Devenrod, UK I-121 (56) References JP-A-61-87383 (JP, A)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の第一コヒーレント放射ビームのそれ
ぞれの周波数の所定の値に維持する周波数ロック方法に
おいて、 複数の参照周波数を含むひとつの第二参照コヒーレント
放射ビームを発生するステップと、 上記複数の第一コヒーレント放射ビームの各々につい
て、その周波数と上記複数の参照周波数のうちのその第
一コヒーレント放射ビームに対応するひとつの周波数と
の関係を監視するステップと、 監視される各周波数関係がそれぞれ実質的に一定となる
ように上記の複数第一コヒーレント放射ビームのそれぞ
れの周波数を修正するステップと を含む ことを特徴とする周波数ロック方法。
1. A frequency locking method for maintaining a frequency of each of a plurality of first coherent radiation beams at a predetermined value, the method comprising: generating one second reference coherent radiation beam including a plurality of reference frequencies; Monitoring, for each of the first coherent radiation beams, a relationship between the frequency and one of the plurality of reference frequencies corresponding to the first coherent radiation beam; and Modifying the frequency of each of the plurality of first coherent radiation beams to be substantially constant.
【請求項2】監視するステップは、 第二参照コヒーレント放射ビームを複数の補助参照ビー
ムに分配するステップと、 複数の第一コヒーレント放射ビームの各々を上記複数の
補助参照ビームのひとつに干渉させて複数の中間周波数
を含む中間ビームを発生させるステップと、 上記複数の第一コヒーレント放射ビームに対して得られ
た中間ビームのそれぞれについて、その中間ビームに含
まれる中間周波数のひとつを監視するステップと を含み、 修正するステップは、監視される各中間周波数がそれぞ
れ実質的に一定となるように上記複数の第一コヒーレン
ト放射ビームのそれぞれの周波数を修正するステップを
含む 請求の範囲第1項に記載の周波数ロック方法。
2. The method of claim 1, further comprising: distributing the second reference coherent radiation beam to a plurality of auxiliary reference beams; and causing each of the plurality of first coherent radiation beams to interfere with one of the plurality of auxiliary reference beams. Generating an intermediate beam including a plurality of intermediate frequencies; and, for each of the intermediate beams obtained for the plurality of first coherent radiation beams, monitoring one of the intermediate frequencies included in the intermediate beam. 2. The method of claim 1, wherein the modifying step comprises modifying a frequency of each of the plurality of first coherent radiation beams such that each monitored intermediate frequency is substantially constant. Frequency lock method.
【請求項3】第二参照コヒーレント放射ビームを発生す
るステップは、一以上の主参照コヒーレント放射ビーム
を無線周波数で変調して複数の参照周波数を発生させる
ステップを含む請求の範囲第1項または第2項に記載の
周波数ロック方法。
3. The method of claim 1, wherein generating the second reference coherent radiation beam comprises modulating one or more main reference coherent radiation beams at a radio frequency to generate a plurality of reference frequencies. 3. The frequency lock method according to item 2.
【請求項4】第二参照コヒーレント放射ビームを発生す
るステップは、一以上の主参照コヒーレント放射ビーム
を無線周波数で変調して複数の参照周波数を発生させる
ステップと、変調された主参照コヒーレント放射ビーム
をさらに比較的低い周波数で変調して中間ビームの周波
数に参照周波数に依存する偏差を生じさせるステップと
を含み、 監視するステップは、所望の偏差を含む中間周波数を監
視するステップを含む 請求の範囲第2項に記載の周波数ロック方法。
4. A method for generating a second reference coherent radiation beam comprising: modulating one or more main reference coherent radiation beams at a radio frequency to generate a plurality of reference frequencies; Further modulating at a relatively low frequency to produce a reference frequency dependent deviation in the frequency of the intermediate beam, wherein the monitoring comprises monitoring the intermediate frequency with the desired deviation. 3. The frequency lock method according to claim 2.
【請求項5】第一コヒーレント放射ビームおよび第二参
照コヒーレント放射ビームは光ビームである請求の範囲
第1項ないし第4項に記載の周波数ロック方法。
5. The frequency locking method according to claim 1, wherein the first coherent radiation beam and the second reference coherent radiation beam are light beams.
【請求項6】複数の第一コヒーレント放射ビームのそれ
ぞれの周波数を所定の値に維持する周波数ロック装置に
おいて、 複数の参照周波数を含むひとつの第二参照コヒーレント
放射ビームを発生する参照ビーム発生器と、 上記複数の第一コヒーレント放射ビームの各々につい
て、その周波数と上記複数の参照周波数のうちのその第
一コヒーレント放射ビームに対応するひとつの周波数と
の関係を監視して制御信号を発生する監視手段と、 この制御信号に応答して、上記監視手段により監視され
る各周波数関係がそれぞれ実質的に一定となるように上
記複数の第一コヒーレント放射ビームのそれぞれの周波
数を修正する修正手段と を備えたことを特徴とする周波数ロック装置。
6. A frequency lock device for maintaining respective frequencies of a plurality of first coherent radiation beams at a predetermined value, comprising: a reference beam generator for generating one second reference coherent radiation beam including a plurality of reference frequencies; Monitoring means for monitoring the relationship between the frequency of each of the plurality of first coherent radiation beams and one of the plurality of reference frequencies corresponding to the first coherent radiation beam to generate a control signal; And correcting means for correcting the respective frequencies of the plurality of first coherent radiation beams so that the respective frequency relations monitored by the monitoring means are substantially constant in response to the control signal. A frequency lock device.
【請求項7】監視手段は、 第二参照コヒーレント放射ビームを複数の補助参照ビー
ムに分配するビーム・スプリッタと、 複数の第一コヒーレント放射ビームの各々を上記複数の
補助参照ビームのひとつに干渉させて複数の中間周波数
を含む中間ビームを発生させる結合手段と、 上記複数の第一コヒーレント放射ビームに対して得られ
た中間ビームのそれぞれについて、その中間ビームに含
まれるひとつの中間周波数を検出し、その中間周波数に
関連する制御信号を発生する検出手段と を含む 請求の範囲第6項に記載の周波数ロック装置。
7. A monitoring means, comprising: a beam splitter for distributing a second reference coherent radiation beam to a plurality of auxiliary reference beams; and causing each of the plurality of first coherent radiation beams to interfere with one of the plurality of auxiliary reference beams. Coupling means for generating an intermediate beam including a plurality of intermediate frequencies, for each of the intermediate beams obtained for the plurality of first coherent radiation beams, to detect one intermediate frequency included in the intermediate beam, The frequency lock device according to claim 6, further comprising: a detection unit configured to generate a control signal related to the intermediate frequency.
【請求項8】参照ビーム発生器は、 一以上の主参照ビーム発生器と、 無線周波数信号源と、 上記主参照発生器から供給される主参照ビームを上記無
線周波数信号源から供給される無線周波数により変調す
る変調器と を含む請求の範囲第6項または第7項に記載の周波数ロ
ック装置。
8. A reference beam generator, comprising: one or more main reference beam generators; a radio frequency signal source; and a radio frequency signal source supplied from the radio frequency signal source. The frequency lock device according to claim 6, further comprising: a modulator that modulates with a frequency.
【請求項9】第一コヒーレント放射ビームを発生する複
数の第一ビーム源を備え、 この第一ビーム源は、監視手段が発生した制御信号に応
答してそれぞれの第一コヒーレント放射ビームの周波数
を修正する構成である 請求の範囲第6項ないし第8項のいずれかに記載の周波
数ロック装置。
9. A first beam source for generating a first coherent radiation beam, the first beam source responsive to a control signal generated by the monitoring means for controlling a frequency of each first coherent radiation beam. The frequency lock device according to any one of claims 6 to 8, wherein the frequency lock device is configured to correct.
【請求項10】それぞれコヒーレント光信号源が接続さ
れた複数の送信機と、 この送信機の出力信号を周波数分割多重または波長分割
多重する多重化手段と、 信号源が発生した信号の周波数を所定の値に維持する手
段と を備え、 この維持する手段は、 複数の参照周波数を含むひとつの第二参照コヒーレント
放射ビームを発生する参照ビーム発生器と、 上記複数の第一コヒーレント放射ビームの各々につい
て、その周波数と上記複数の参照周波数のうちのその第
一コヒーレント放射ビームに対応するひとつの周波数と
の関係を監視して制御信号を発生する監視手段と、 この制御信号に応答して、上記監視手段により監視され
る各周波数関係がそれぞれ実質的に一定となるように上
記複数の第一コヒーレント放射ビームのそれぞれの周波
数を修正する修正手段と を含む 光広帯域通信ネットワーク。
10. A plurality of transmitters each connected to a coherent optical signal source, multiplexing means for frequency-division multiplexing or wavelength division multiplexing an output signal of the transmitter, and a frequency of a signal generated by the signal source is determined. Means for maintaining a value of the reference beam; wherein the means for maintaining comprises: a reference beam generator for generating one second reference coherent radiation beam including a plurality of reference frequencies; and for each of the plurality of first coherent radiation beams, Monitoring means for monitoring a relationship between the frequency and one of the plurality of reference frequencies corresponding to the first coherent radiation beam to generate a control signal; and in response to the control signal, The respective frequencies of the plurality of first coherent radiation beams such that the respective frequency relationships monitored by the means are each substantially constant. Modifying means for modifying; and an optical broadband communication network.
JP62501053A 1986-01-28 1987-01-27 Frequency locking method and apparatus and optical broadband communication network Expired - Lifetime JP2648921B2 (en)

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GB8602015 1986-01-28
GB8602016 1986-01-28
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JPS63502469A JPS63502469A (en) 1988-09-14
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018151A (en) * 1981-05-29 1991-05-21 Seaton Norman T Laser control apparatus and method for frequency offset phase locking and the minimizing of retro-reflection effects

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JPS63502469A (en) 1988-09-14
GB8602016D0 (en) 1986-03-05

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