JP2664038B2 - 半導体レーザ光変復調方式 - Google Patents

半導体レーザ光変復調方式

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JP2664038B2
JP2664038B2 JP4308806A JP30880692A JP2664038B2 JP 2664038 B2 JP2664038 B2 JP 2664038B2 JP 4308806 A JP4308806 A JP 4308806A JP 30880692 A JP30880692 A JP 30880692A JP 2664038 B2 JP2664038 B2 JP 2664038B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、光通信方式として半導
体レーザ光を変復調する半導体レーザ光変復調方式に関
し、特に、スぺクトル幅が狭くなく発振周波数が不安定
な半導体レーザ光の周波数を安定に変復調し得るように
したものである。 【0002】 【従来の技術】小型のレーザ装置のうち簡易に使用し得
るレーザ装置として多用される半導体レーザ光による光
通信方式としては、レーザ光の強度を変調するインコヒ
ーレント方式とレーザ光の位相もしくは周波数を変調す
るコヒーレント方式との二通りがあるが、従来は、専
ら、レーザ光を強度変調するインコヒーレント方式が用
いられていた。しかしながら、レーザ光強度変調の原理
としては、半導体レーザ素子に供給する駆動電流に変調
信号を重畳したときに発振出力レーザ光の強度が変調信
号に応じて変化するのを利用していた。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
レーザ光の強度変調に際しては、発振出力レーザ光の強
度が変化するのみならず、駆動電流の変化によってレー
ザ光の発振モードが不規則にホップするなどの他の変化
が付随して生ずるために、発振出力レーザ光についてあ
まり良好な信号対ノイズ比が得られないうえに、レーザ
光におけるキャリヤのドリフト速度に関連して、変調可
能な信号周波数の上限が数GHz程度に抑えられる、と
いう欠点があった。 【0004】一方、レーザ光を周波数変調もしくは位相
変調するコヒーレント方式については、電波に対するい
わゆるFM変調とのアナロジーに基づいて、その実現の
可能性が検討され始めた段階に留まっており、しかも、
半導体レーザ光は、その周波数スぺクトル幅が広く、発
振周波数自体が不安定であるために、かかる半導体レー
ザ光の周波数スぺクトル幅を如何にして狭くするかとい
うことと共に如何に安定化するかが問題となっていた
が、従来の状況では、かかるレーザ光の周波数や位相を
任意に変化させて周波数変調や位相変調を行なう技術は
未だ全く開発されていなかった。 【0005】本発明の目的は、上述した従来の欠点を除
去し、それ程狭くないスぺクトル幅を有し、発振周波数
が不安定な半導体レーザ素子の発振出力レーザ光に周波
数変調を施してコヒーレント光通信を実現し得るように
した半導体レーザ光変復調方式を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明は、閾値を超える
大きさの電流を供給して発振させた半導体レーザ素子の
活性領域に信号により強度変調した任意周波数の電磁波
を印加することにより、前記半導体レーザ素子が構成す
るレーザ共振器の実効共振器長を変化させて前記半導体
レーザ素子の発振出力レーザ光の周波数を前記信号によ
り強度変調した前記電磁波により変調するとともに、前
記発振出力レーザ光を2分岐して光路長の異なる2光路
をそれぞれ通過させた後に合波して互いに干渉させるこ
とにより、前記合波により強度変化したレーザ光に含ま
れる前記電磁波と同一周波数の成分を復調して前記信号
を取出すことを特徴とする半導体レーザ光変復調方式で
ある。本発明の他の目的とする所は、閾値を超える大き
さの電流を供給して発振させた半導体レーザ素子の活性
領域に信号により強度変調した任意周波数の電磁波を印
加することにより、前記半導体レーザ素子が構成するレ
ーザ共振器の実効長を変化させて前記半導体レーザ素子
の発振出力レーザ光の周波数を前記信号により強度変調
した前記電磁波により変調する半導体レーザ光変復調方
式を提供するにある。本発明の更に他の目的とする所
は、閾値を超える大きさの電流を供給して発振させた半
導体レーザ素子の活性領域に信号により強度変調した任
意周波数の搬送波に応じて周波数変調を施したレーザ光
を2分岐して光路長の異なる2光路をそれぞれ通過させ
た後に合波して互いに干渉させることにより、前記合波
したレーザ光に生ずる強度変化に含まれる前記搬送波と
同一周波数の成分を復調して前記信号を取出す半導体レ
ーザ光変復調方式を提供するにある。 【0007】 【実施例】以下に図面を参照して実施例につき本発明を
詳細に説明する。本発明方式による半導体レーザ光変復
調装置の構成例を図1に示す。図示の構成において、1
は半導体レーザ素子、2は半導体レーザ素子1に対する
供給電力および動作温度を自動的に制御する自動パワー
・温度制御装置、3は半導体レーザ素子1に変調を施す
搬送波を発生させる発振器、4は変調信号を発生させる
信号源、5は発振器3からの搬送波を信号源4からの変
調信号により強度変調する変調器、6は変調器5からの
被変調搬送波を増幅する電力増幅器である。7は変調可
能な発光素子であって、電力増幅器6からの増幅された
強力な被変調搬送波の印加に応じ、変調信号により強度
変調された電磁波を発生させる。8はその被変調電磁波
を収束して半導体レーザ素子1の活性領域に印加する収
束光学系であり、以上の各要素1〜8によって変調系を
構成する。 【0008】かかる構成の変調系により半導体レーザ素
子1から後述するようにして送出した被変調レーザ光
は、光ファイバ9を介して以下の各要素10〜16よりなる
復調系に伝送される。 【0009】すなわち、10は半透明鏡などからなる光ビ
ームスプリッタ、11および12はビームスプリッタ10によ
り分岐した光ビームをそれぞれ反射させる反射鏡、13は
ビームスプリッタ10からの光ビームの幅を制限するスリ
ット、14はスリット13を通過した光ビームを電気信号に
変換する光電変換素子、15は光電変換素子14からの電気
信号を増幅する増幅器、16は増幅器15からの電気信号を
記録、表示などして出力する出力装置である。 【0010】以上の構成による本発明方式の半導体レー
ザ光変復調装置はつぎのように動作する。半導体レーザ
素子1は、自動パワー・温度制御装置2の制御のもと
に、一定強度および一定モードの発振出力レーザ光を送
出する。一方、発振器3から変調器5に供給した搬送波
は、信号源4から供給した変調信号により変調器5にお
いて強度変調を受けた後に、電力増幅器6を介して変調
可能な発光素子7に印加され、変調信号により強度変調
された電磁波を発生させる。その強度変調を受けた電磁
波を収束光学系8により収束して半導体レーザ素子1が
構成するレーザ共振器(図示せず)に直角方向から印加
すると、その電磁波の強度変化に応じて、例えば、半導
体レーザ素子1における活性領域の密度が変化してその
屈折率、あるいはレーザ共振器の実質的長さが変化し、
したがって、共振器長と屈折率との積となる半導体レー
ザ共振器の実効的な長さが変化し、その結果、印加した
電磁波の変調信号による強度変化に比例して、半導体レ
ーザ素子の発振出力レーザ光は、その周波数が変調信号
に応じて変調されることになる。 【0011】上述のようにして変調系により周波数変調
を施したレーザ光は、光ファイバ9を介して復調系に伝
送され、ビームスプリッタ10により2分岐される。すな
わち、例えば光ビームの光路に対し45゜の角度に配置し
た半透明鏡により進行方向を直角に転じた光ビームと、
半透明鏡を透過して直進する光ビームとに2分岐され
る。かかる2本の光ビームは、それぞれ反射鏡11および
12に向って直進し、それぞれ反射されて分岐点に復帰
し、それぞれ図示のように直進および直角屈折して同一
方向に進行し、合波される。 【0012】かかる光ビームの分岐および合波に際し
て、ビームスプリッタ10と反射鏡11および12との距離を
適切な一定値だけ互いに異ならせておけば、2分岐され
た光ビームが合波されるまでの間にそれぞれ進行する光
路に適切な値の光路長差が生ずるので、ビームスプリッ
タ10と反射鏡11および12とにより不等辺干渉計を構成す
ることになる。したがって、一旦分岐した後に合波した
2つの光ビームの相互間に干渉が生じて、合波後の光ビ
ームに周波数変調に応じた強度変化が生ずることにな
る。すなわち、ビームスプリッタ10により合波した光ビ
ームをスリット13を介して光電変換素子14に供給すれ
ば、その周波数変調に応じた強度変化を検出して電圧信
号に変換することができる。その電圧信号を増幅器15に
導き、搬送波周波数に同調して増幅したうえで出力装置
16に供給し、変調信号を出力する。 【0013】なお、図示の構成による半導体レーザ光変
復調装置においては、その構成を一部変更し、例えば、
通常の構成による半導体レーザ素子の発振出力レーザ光
を従来周知の電気光学効果素子に導いて、変調信号に応
じ、その周波数もしくは位相を変化させるようにするこ
ともできる。また、復調系における不等辺干渉計の構成
をFM電波に対するFM復調回路と同様の構成に替えた
場合にも、半導体レーザ素子の発振周波数を安定化すれ
ば、同様に復調して変調信号を取出すことができる。 【0014】さらに、図示の構成による変調系の変調可
能な発光素子7および収束光学系8の組合わせをミリ波
やマイクロ波に対するアンテナ7′および結合器8′の
組合わせに替えても同様の作用効果を得ることができ
る。これを図2に示す。その作用は図1の場合と全く同
じであるので省略する。 【0015】また、図示の構成による半導体レーザ光変
復調装置において、半導体レーザ素子1に対する入力系
3〜8を省略して、外部からの光などの電磁波を直接に
半導体レーザ素子1に印加するように構成し、その印加
に応じたレーザ光の周波数変化を検出するようにすれ
ば、各種の電磁波にそれぞれ感応する各種のセンサが得
られる。 【0016】 【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、変調信号を電磁波に重畳して直接に半導体レ
ーザ素子の活性領域に印加することにより、半導体レー
ザ発振出力レーザ光に周波数変調を容易に施し得るとと
もに、かかる周波数変調レーザ光を不等辺干渉計をなす
光学系に供給していわゆる自己ビート法によって復調す
ることにより、半導体レーザ発振出力レーザ光が有する
周波数安定度やスぺクトルの拡がりに関する従来の不利
な条件を緩和して安定な周波変復調を行ない得るという
格別の効果を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】図1は本発明方式による半導体レーザ光変復調
装置の構成例を示すブロック線図である。 【図2】図2は同じく本発明方式の他の実施例を示すブ
ロック線図である。 【符号の説明】 1 半導体レーザ素子 2 自動パワー・温度制御装置 3 発振器 4 信号源 5 変調器 6 電力増幅器 7 変調可能な発光素子 7′アンテナ 8 収束光学系 8′結合器 9 光ファイバ 10 ビームスプリッタ 11,12 反射鏡 13 スリット 14 光電変換素子 15 増幅器 16 出力装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/152

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.閾値を超える大きさの電流を供給して発振させた半
    導体レーザ素子の活性領域に信号により強度変調した任
    意周波数の電磁波を印加することにより、前記半導体レ
    ーザ素子が構成するレーザ共振器の実効共振器長を変化
    させて前記半導体レーザ素子の発振出力レーザ光の周波
    数を前記信号により強度変調した前記電磁波により変調
    するとともに、前記発振出力レーザ光を2分岐して光路
    長の異なる2光路をそれぞれ通過させた後に合波して互
    いに干渉させることにより、前記合波により強度変化し
    たレーザ光に含まれる前記電磁波と同一周波数の成分を
    復調して前記信号を取出すことを特徴とする半導体レー
    ザ光変復調方式。 2.閾値を超える大きさの電流を供給して発振させた半
    導体レーザ素子の活性領域に信号により強度変調した任
    意周波数の電磁波を印加することにより、前記半導体レ
    ーザ素子が構成するレーザ共振器の実効長を変化させて
    前記半導体レーザ素子の発振出力レーザ光の周波数を前
    記信号により強度変調した前記電磁波により変調するこ
    とを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ光変復調方
    式。 3.閾値を超える大きさの電流を供給して発振させた半
    導体レーザ素子の活性領域に信号により強度変調した任
    意周波数の搬送波に応じて周波数変調を施したレーザ光
    を2分岐して光路長の異なる2光路をそれぞれ通過させ
    た後に合波して互いに干渉させることにより、前記合波
    したレーザ光に生ずる強度変化に含まれる前記搬送波と
    同一周波数の成分を復調して前記信号を取出すことを特
    徴とする請求項1記載の半導体レーザ光変復調方式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5966183A (ja) * 1982-10-07 1984-04-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 周波数可変半導体レ−ザ
JPS60120333A (ja) * 1983-12-05 1985-06-27 Fujitsu Ltd 光へテロダイン復調方式

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