JP2803391B2 - 光周波数偏移量安定化装置 - Google Patents
光周波数偏移量安定化装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光周波数偏移変調方式
を用いた送信用光源の周波数偏移量安定化装置に関す
る。
を用いた送信用光源の周波数偏移量安定化装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光周波数偏移変調（ＦＳＫ：trequency
shiftkeying) 方式を用いた光ファイバ通信において、
送信光源の周波数偏移量が決まると、通常、最適な受信
器の周波数弁別特性が求まる。例えば、遅延検波を用い
た光ヘテロダイン検波受信では、その周波数弁別特性は
余弦波状の周期特性を持つ。その周期特性の山と谷に対
応した周波数差と光ＦＳＫ信号光の周波数偏移量とが等
しいとき、最大の復調信号を得ることができる。しか
し、周囲の温度等の外乱によって、送信用光源の周波数
偏移量が揺らぐと、受信状態が劣化する。この劣化を抑
えるためには、周波数偏移量の安定化が必要となる。従
来、周波数偏移量を安定化する方法として、マッハツェ
ンダ干渉計の透過周期特性と周波数偏移量とが一致する
ように、印加するデジタル信号の振幅を制御する方法
（特開平２−４１０４３号公報）が知られている。
shiftkeying) 方式を用いた光ファイバ通信において、
送信光源の周波数偏移量が決まると、通常、最適な受信
器の周波数弁別特性が求まる。例えば、遅延検波を用い
た光ヘテロダイン検波受信では、その周波数弁別特性は
余弦波状の周期特性を持つ。その周期特性の山と谷に対
応した周波数差と光ＦＳＫ信号光の周波数偏移量とが等
しいとき、最大の復調信号を得ることができる。しか
し、周囲の温度等の外乱によって、送信用光源の周波数
偏移量が揺らぐと、受信状態が劣化する。この劣化を抑
えるためには、周波数偏移量の安定化が必要となる。従
来、周波数偏移量を安定化する方法として、マッハツェ
ンダ干渉計の透過周期特性と周波数偏移量とが一致する
ように、印加するデジタル信号の振幅を制御する方法
（特開平２−４１０４３号公報）が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、マッハツェンダ干渉計の透過光受信信号と元
のデジタル信号とをミキサで掛け合わせることにより、
受信信号とデジタル信号とが同相か逆相かを判別し、制
御誤差信号を得ていた。これはデジタル信号のビットレ
イト程度の速度で位相差を検出していることになり、高
ビットレイトになるほどこの位相検出は困難になること
が予想される。また用いる回路も高速のものが要求され
る。このように、従来採用されていた光周波数偏移量安
定化には所要回路として高速で、ひいては複雑にして高
価なものが求められており、解決すべき課題があった。
方法では、マッハツェンダ干渉計の透過光受信信号と元
のデジタル信号とをミキサで掛け合わせることにより、
受信信号とデジタル信号とが同相か逆相かを判別し、制
御誤差信号を得ていた。これはデジタル信号のビットレ
イト程度の速度で位相差を検出していることになり、高
ビットレイトになるほどこの位相検出は困難になること
が予想される。また用いる回路も高速のものが要求され
る。このように、従来採用されていた光周波数偏移量安
定化には所要回路として高速で、ひいては複雑にして高
価なものが求められており、解決すべき課題があった。
【０００４】本発明の目的は、比較的低速、簡便な回路
によって、光ＦＳＫ送信用光源の周波数偏移量の揺らぎ
を抑えることのできる光周波数偏移量安定化装置を提供
することにある。
によって、光ＦＳＫ送信用光源の周波数偏移量の揺らぎ
を抑えることのできる光周波数偏移量安定化装置を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願は、上記の課題を解
決するために第１及び第２の発明を提供する。第１の発
明では、注入電流に応じて光周波数の偏移を起す半導体
レーザと、前記半導体レーザを駆動するバイアス電流源
と、前記半導体レーザに印加するデジタル信号の振幅を
減衰量制御信号に応じて変化させる可変減衰器と、低周
波信号を発振しこの低周波信号で前記半導体レーザの発
振周波数を変調する低周波発振器と、前記半導体レーザ
の出力信号光が入射する周期的共振特性を持った光学干
渉計と、前記光学干渉計の出射光を受光して電気信号に
変換する光検出器と、前記光検出器の出力信号を２分岐
した後にそれぞれを半波整流する正負逆の検波特性を持
つ２つの半波整流器と、前記２つの半波整流器の出力の
和の信号を生成する加算増幅器と、前記加算増幅器の出
力と前記低周波発振器の出力との積の信号を生成する掛
け算器と、前記掛け算器の出力の低周波成分をとりだし
前記減衰量制御信号として前記可変減衰器にフィードバ
ックするローパスフィルタとを有することを特徴とす
る。また、前記半導体レーザの出力信号光の中心周波数
安定化のために、前記２つの半波整流器の出力の差をと
る差動増幅器と、前記差動増幅器の出力と前記低周波発
振器の出力との積をとるための掛け算器と、前記掛け算
器の出力の低周波成分をとりだし前記バイアス電流源に
フィードバックするローパスフィルタとを設けてもよ
い。
決するために第１及び第２の発明を提供する。第１の発
明では、注入電流に応じて光周波数の偏移を起す半導体
レーザと、前記半導体レーザを駆動するバイアス電流源
と、前記半導体レーザに印加するデジタル信号の振幅を
減衰量制御信号に応じて変化させる可変減衰器と、低周
波信号を発振しこの低周波信号で前記半導体レーザの発
振周波数を変調する低周波発振器と、前記半導体レーザ
の出力信号光が入射する周期的共振特性を持った光学干
渉計と、前記光学干渉計の出射光を受光して電気信号に
変換する光検出器と、前記光検出器の出力信号を２分岐
した後にそれぞれを半波整流する正負逆の検波特性を持
つ２つの半波整流器と、前記２つの半波整流器の出力の
和の信号を生成する加算増幅器と、前記加算増幅器の出
力と前記低周波発振器の出力との積の信号を生成する掛
け算器と、前記掛け算器の出力の低周波成分をとりだし
前記減衰量制御信号として前記可変減衰器にフィードバ
ックするローパスフィルタとを有することを特徴とす
る。また、前記半導体レーザの出力信号光の中心周波数
安定化のために、前記２つの半波整流器の出力の差をと
る差動増幅器と、前記差動増幅器の出力と前記低周波発
振器の出力との積をとるための掛け算器と、前記掛け算
器の出力の低周波成分をとりだし前記バイアス電流源に
フィードバックするローパスフィルタとを設けてもよ
い。
【０００６】第２の発明は、注入電流に応じて光周波数
の偏移を起す半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動
するバイアス電流源と、前記半導体レーザに印加するデ
ジタル信号の振幅を減衰量制御信号に応じて変化させる
可変減衰器と、入射光として前記半導体レーザの出力信
号光の受けるとともに低周波信号によって共振特性をシ
フトする周期的共振特性を持った光学干渉計と、前記低
周波信号を発振しこの低周波信号で前記光学干渉計の共
振周波数を変調する低周波発振器と、前記光学干渉計の
出射光を受光して電気信号に変換する光検出器と、前記
光検出器の出力信号を２分岐した後にそれぞれを半波整
流する正負逆の検波特性を持つ２つの半波整流器と、前
記２つの半波整流器の出力の和の信号を生成する加算増
幅器と、前記加算増幅器の出力と前記低周波発振器の出
力との積の信号を生成する掛け算器と、前記掛け算器の
出力の低周波成分をとりだし前記減衰量制御信号として
前記可変減衰器にフィードバックするローパスフィルタ
とを有することを特徴とする。また、前記半導体レーザ
の出力信号光の中心周波数安定化のために、前記２つの
半波整流器の出力の差をとる差動増幅器と、前記差動増
幅器の出力と前記低周波発振器の出力との積をとるため
の掛け算器と、前記掛け算器の出力の低周波成分をとり
だし前記バイアス電流源にフィードバックするローパス
フィルタとを設けてもよい。
の偏移を起す半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動
するバイアス電流源と、前記半導体レーザに印加するデ
ジタル信号の振幅を減衰量制御信号に応じて変化させる
可変減衰器と、入射光として前記半導体レーザの出力信
号光の受けるとともに低周波信号によって共振特性をシ
フトする周期的共振特性を持った光学干渉計と、前記低
周波信号を発振しこの低周波信号で前記光学干渉計の共
振周波数を変調する低周波発振器と、前記光学干渉計の
出射光を受光して電気信号に変換する光検出器と、前記
光検出器の出力信号を２分岐した後にそれぞれを半波整
流する正負逆の検波特性を持つ２つの半波整流器と、前
記２つの半波整流器の出力の和の信号を生成する加算増
幅器と、前記加算増幅器の出力と前記低周波発振器の出
力との積の信号を生成する掛け算器と、前記掛け算器の
出力の低周波成分をとりだし前記減衰量制御信号として
前記可変減衰器にフィードバックするローパスフィルタ
とを有することを特徴とする。また、前記半導体レーザ
の出力信号光の中心周波数安定化のために、前記２つの
半波整流器の出力の差をとる差動増幅器と、前記差動増
幅器の出力と前記低周波発振器の出力との積をとるため
の掛け算器と、前記掛け算器の出力の低周波成分をとり
だし前記バイアス電流源にフィードバックするローパス
フィルタとを設けてもよい。
【０００７】
【作用】本発明のうち第１の発明では、半導体レーザに
印加するデジタル信号に低周波信号を重畳し、半導体レ
ーザから出力されたＦＳＫ信号光を低周波で変調する。
このＦＳＫ信号光を、直交する直線偏波間で伝搬遅延時
間差を持つ定偏波ファイバに入射する。定偏波ファイバ
の出射光を、定偏波ファイバの固有軸に対して４５°の
傾きに光学軸を合わせた偏光板を通して光検出器で受光
すると、その出力信号は正弦波状の周波数弁別特性を示
す。この周波数弁別特性の一周期中の山と谷にＦＳＫ信
号のピークが一致するように、印加デジタル信号の振幅
を制御する。このために、前記光検出器の出力の包絡線
を正負別々の半波整流器で検出し、この２つの包絡線の
和をとる。この和信号は、周波数偏移量が規定の値より
小さい時は元の低周波信号と正相、大きいときは逆相と
なる。正相、逆相を判別するために、和信号を元の低周
波信号でロックイン検波し、誤差信号を得る。この誤差
信号がゼロとなるように印加するデジタル信号の振幅を
制御することによって、光周波数偏移量安定化を行うこ
とができる。また、２つの半波整流器の出力の差を元の
低周波信号でロックイン検波することにより得た誤差信
号を、半導体レーザにフィードバックすることにより、
送信信号光の中心周波数安定化も同時に実現することが
できる。
印加するデジタル信号に低周波信号を重畳し、半導体レ
ーザから出力されたＦＳＫ信号光を低周波で変調する。
このＦＳＫ信号光を、直交する直線偏波間で伝搬遅延時
間差を持つ定偏波ファイバに入射する。定偏波ファイバ
の出射光を、定偏波ファイバの固有軸に対して４５°の
傾きに光学軸を合わせた偏光板を通して光検出器で受光
すると、その出力信号は正弦波状の周波数弁別特性を示
す。この周波数弁別特性の一周期中の山と谷にＦＳＫ信
号のピークが一致するように、印加デジタル信号の振幅
を制御する。このために、前記光検出器の出力の包絡線
を正負別々の半波整流器で検出し、この２つの包絡線の
和をとる。この和信号は、周波数偏移量が規定の値より
小さい時は元の低周波信号と正相、大きいときは逆相と
なる。正相、逆相を判別するために、和信号を元の低周
波信号でロックイン検波し、誤差信号を得る。この誤差
信号がゼロとなるように印加するデジタル信号の振幅を
制御することによって、光周波数偏移量安定化を行うこ
とができる。また、２つの半波整流器の出力の差を元の
低周波信号でロックイン検波することにより得た誤差信
号を、半導体レーザにフィードバックすることにより、
送信信号光の中心周波数安定化も同時に実現することが
できる。
【０００８】第２の発明では、半導体レーザの周波数を
低周波信号で変調する代わりに、光学干渉計であるマッ
ハツェンダ干渉計の光路差を低周波信号で変調する。こ
のマッハツェンダ干渉計の出射光を光検出器で電気信号
に変えると、その電気信号は第１の発明の場合の光検出
器出力と全く等しくなる。そこで第１の発明と同様に、
２つの半波整流器の出力の和信号を元の低周波信号でロ
ックイン検波し、この出力がゼロとなるように印加する
デジタル信号の振幅を制御することによって、光周波数
偏移量安定化を行うことができる。また、２つの半波整
流器の出力の差を元の低周波信号でロックイン検波する
ことにより得た誤差信号を、マッハツェンダ干渉計の光
路差にフィードバックすることにより、マッハツェンダ
干渉計の共振特性のゼロクロス点を常に半導体レーザの
中心周波数に追随させることも同時にできる。
低周波信号で変調する代わりに、光学干渉計であるマッ
ハツェンダ干渉計の光路差を低周波信号で変調する。こ
のマッハツェンダ干渉計の出射光を光検出器で電気信号
に変えると、その電気信号は第１の発明の場合の光検出
器出力と全く等しくなる。そこで第１の発明と同様に、
２つの半波整流器の出力の和信号を元の低周波信号でロ
ックイン検波し、この出力がゼロとなるように印加する
デジタル信号の振幅を制御することによって、光周波数
偏移量安定化を行うことができる。また、２つの半波整
流器の出力の差を元の低周波信号でロックイン検波する
ことにより得た誤差信号を、マッハツェンダ干渉計の光
路差にフィードバックすることにより、マッハツェンダ
干渉計の共振特性のゼロクロス点を常に半導体レーザの
中心周波数に追随させることも同時にできる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細に説明す
る。図１は、本発明第１の実施例を示す。図１におい
て、注入電流によって光周波数偏移する１．５μm 帯半
導体レーザ３は、バイアス電流源８によって発振してい
る。伝送すべき２．５Ｇｂ／ｓのデジタル電気信号１
を、外部からの信号に依って減衰量を変えることのでき
る可変減衰器２に通した後、半導体レーザ３に印加す
る。また、低周波発振器９から発生する１ｋＨｚの低周
波信号３０をデジタル電気信号１に重畳して半導体レー
ザ３に印加する。このときの半導体レーザ３からの出射
光の周波数の変化を図２に示す。ここで、ＦＳＫ信号光
の周波数偏移量をΔｆ、中心周波数をｆとする。半導体
レーザ３から出射した光周波数偏移変調された（周波数
偏移量２ＧＨｚ）出力信号光４を、光ファイバ６に入射
し、光分岐器５によって２分岐する。分岐した出力信号
光４のひとつを、手動の偏波制御器１０を通した後、定
偏波ファイバ１２に入射する。定偏波ファイバ１２は、
直交する２つの固有軸を持ち、信号光の偏波をこの固有
軸に合わせて入射すると偏波状態が保持されたまま伝搬
するような光ファイバである。また定偏波ファイバ１２
は直交する固有軸（直線偏波）間で伝搬遅延時間差を持
つため、信号光の偏波を固有軸からずらして入射する
と、光周波数が変化すると偏波分散により出射偏波状態
が変化する。出射光を、固有軸に対して光学軸が４５°
となるように配置した偏光板１３に通し、光検出器１４
で受光し、電気信号に変える。光検出器１４の出力は、
図２に示すように、正弦波状の透過特性を示す。第１の
実施例では、この透過特性の自由スペクトルレンジを４
ＧＨｚにするために、２つの固有軸間の伝搬遅延時間差
が２５０ｐｓ（＝１／４ＧＨｚ）となるように、定偏波
ファイバ１２の長さを調整してある。光検出器１４の出
力を、第３のコンデンサ２９に通して交流成分のみをと
ると、正負に変化するゼロクロス信号となる。このゼロ
クロスでの周波数をｆ０とする。このゼロクロス信号の
包絡線は、半導体レーザ３に印加した低周波発振器９の
信号成分である。この包絡線は、周波数偏移量が２ＧＨ
ｚより小さくなると図２（ａ）に示すように、正の符号
側の包絡線と負の符号側の包絡線とで互いに正相で、か
つ半導体レーザ３に印加した元の低周波信号とも正相と
なる。また、周波数偏移量が２ＧＨｚより大きくなる
と、正の符号側の包絡線と負の符号側の包絡線とで互い
に正相であるが、半導体レーザ３に印加した元の低周波
信号とは逆相となる。この正相、逆相を判別するため
に、コンデンサ２９の出力を２分岐し、それぞれ正と負
の信号に対して半波整流する第１および第２の半波整流
器１８，２２に入力する。第１および第２の半波整流器
１８，２２は、それぞれダイオード１５，１９、抵抗１
６，２０、コンデンサ１７，２１、ローパスフィルタ３
４，３５からなり、包絡線の信号成分程度の低周波成分
のみを出力する。この２つの半波整流器１８，２２の信
号を和算増幅器２３に入力し、この和信号と元の低周波
信号３０とを第１のミキサ２５で掛け合わせ、その低域
成分のみを第１のローパスフィルタ２６でとりだす。こ
のローパスフィルタ２６の出力は、和信号を低周波信号
３０でロックイン検波したものであり、周波数偏移量の
大小に応じて、正負に変化する誤差信号となる。この誤
差信号がゼロになるように、可変減衰器２にフィードバ
ックすることによって、半導体レーザ３の周波数偏移量
を、定偏波ファイバ１２からなる干渉計の自由スペクト
ルレンジの１／２の値（２ＧＨｚ）に安定化することが
できた。また、半導体レーザ３の中心周波数が干渉計の
周波数弁別特性の中心からずれた場合、図２に示すよう
に、光検出器１４の出力の包絡線が変化する。これを用
いて、半導体レーザ３の中心周波数の安定化も図れる。
すなわち、２つの半波整流器１８，２２の信号を差動増
幅器２４に入力し、この差信号と元の定周波信号３０と
を第２のミキサ２７で掛け合わせ、その低域成分のみを
第２のローパスフィルタ２８でとりだす。この第２のロ
ーパスフィルタ２８の出力を、バイアス電流源８にフィ
ードバックすることにより、半導体レーザ３の中心周波
数安定化が周波数偏移量安定化と同時に行うことができ
た。これらの制御を行っているときに、デジタル信号１
の振幅を変化させたところ、ＦＳＫ信号光の周波数偏移
量は２ＧＨｚに対し±１０ＭＨｚ程度の安定度が得られ
た。これより本発明の有効性が確認できた。また、本発
明では、低周波信号を用いて正相か逆相かの位相検出を
しているため、比較的低速な電気回路を用いることがで
きるという利点を有している。
る。図１は、本発明第１の実施例を示す。図１におい
て、注入電流によって光周波数偏移する１．５μm 帯半
導体レーザ３は、バイアス電流源８によって発振してい
る。伝送すべき２．５Ｇｂ／ｓのデジタル電気信号１
を、外部からの信号に依って減衰量を変えることのでき
る可変減衰器２に通した後、半導体レーザ３に印加す
る。また、低周波発振器９から発生する１ｋＨｚの低周
波信号３０をデジタル電気信号１に重畳して半導体レー
ザ３に印加する。このときの半導体レーザ３からの出射
光の周波数の変化を図２に示す。ここで、ＦＳＫ信号光
の周波数偏移量をΔｆ、中心周波数をｆとする。半導体
レーザ３から出射した光周波数偏移変調された（周波数
偏移量２ＧＨｚ）出力信号光４を、光ファイバ６に入射
し、光分岐器５によって２分岐する。分岐した出力信号
光４のひとつを、手動の偏波制御器１０を通した後、定
偏波ファイバ１２に入射する。定偏波ファイバ１２は、
直交する２つの固有軸を持ち、信号光の偏波をこの固有
軸に合わせて入射すると偏波状態が保持されたまま伝搬
するような光ファイバである。また定偏波ファイバ１２
は直交する固有軸（直線偏波）間で伝搬遅延時間差を持
つため、信号光の偏波を固有軸からずらして入射する
と、光周波数が変化すると偏波分散により出射偏波状態
が変化する。出射光を、固有軸に対して光学軸が４５°
となるように配置した偏光板１３に通し、光検出器１４
で受光し、電気信号に変える。光検出器１４の出力は、
図２に示すように、正弦波状の透過特性を示す。第１の
実施例では、この透過特性の自由スペクトルレンジを４
ＧＨｚにするために、２つの固有軸間の伝搬遅延時間差
が２５０ｐｓ（＝１／４ＧＨｚ）となるように、定偏波
ファイバ１２の長さを調整してある。光検出器１４の出
力を、第３のコンデンサ２９に通して交流成分のみをと
ると、正負に変化するゼロクロス信号となる。このゼロ
クロスでの周波数をｆ０とする。このゼロクロス信号の
包絡線は、半導体レーザ３に印加した低周波発振器９の
信号成分である。この包絡線は、周波数偏移量が２ＧＨ
ｚより小さくなると図２（ａ）に示すように、正の符号
側の包絡線と負の符号側の包絡線とで互いに正相で、か
つ半導体レーザ３に印加した元の低周波信号とも正相と
なる。また、周波数偏移量が２ＧＨｚより大きくなる
と、正の符号側の包絡線と負の符号側の包絡線とで互い
に正相であるが、半導体レーザ３に印加した元の低周波
信号とは逆相となる。この正相、逆相を判別するため
に、コンデンサ２９の出力を２分岐し、それぞれ正と負
の信号に対して半波整流する第１および第２の半波整流
器１８，２２に入力する。第１および第２の半波整流器
１８，２２は、それぞれダイオード１５，１９、抵抗１
６，２０、コンデンサ１７，２１、ローパスフィルタ３
４，３５からなり、包絡線の信号成分程度の低周波成分
のみを出力する。この２つの半波整流器１８，２２の信
号を和算増幅器２３に入力し、この和信号と元の低周波
信号３０とを第１のミキサ２５で掛け合わせ、その低域
成分のみを第１のローパスフィルタ２６でとりだす。こ
のローパスフィルタ２６の出力は、和信号を低周波信号
３０でロックイン検波したものであり、周波数偏移量の
大小に応じて、正負に変化する誤差信号となる。この誤
差信号がゼロになるように、可変減衰器２にフィードバ
ックすることによって、半導体レーザ３の周波数偏移量
を、定偏波ファイバ１２からなる干渉計の自由スペクト
ルレンジの１／２の値（２ＧＨｚ）に安定化することが
できた。また、半導体レーザ３の中心周波数が干渉計の
周波数弁別特性の中心からずれた場合、図２に示すよう
に、光検出器１４の出力の包絡線が変化する。これを用
いて、半導体レーザ３の中心周波数の安定化も図れる。
すなわち、２つの半波整流器１８，２２の信号を差動増
幅器２４に入力し、この差信号と元の定周波信号３０と
を第２のミキサ２７で掛け合わせ、その低域成分のみを
第２のローパスフィルタ２８でとりだす。この第２のロ
ーパスフィルタ２８の出力を、バイアス電流源８にフィ
ードバックすることにより、半導体レーザ３の中心周波
数安定化が周波数偏移量安定化と同時に行うことができ
た。これらの制御を行っているときに、デジタル信号１
の振幅を変化させたところ、ＦＳＫ信号光の周波数偏移
量は２ＧＨｚに対し±１０ＭＨｚ程度の安定度が得られ
た。これより本発明の有効性が確認できた。また、本発
明では、低周波信号を用いて正相か逆相かの位相検出を
しているため、比較的低速な電気回路を用いることがで
きるという利点を有している。
【００１０】図３は、本発明の第２の実施例を示す。図
３では、半導体レーザ３からの光ＦＳＫ出力信号光４
（ビットレイト２．５Ｇｂ／ｓ、光周波数偏移量２ＧＨ
ｚ）を、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）導波路でつ
くられた自由スペクトルレンジ４ＧＨｚのマッハツェン
ダ干渉計３１に入射する。マッハツェンダ干渉計３１は
入射光を２分岐し、一方を遅延させた後に合波すること
により、光学的な干渉を起こさせるものである。また、
このマッハツェンダ干渉計３１の導波路には電極がつけ
られており、外部からの電気信号によって導波路内の屈
折率を変えることができる。すなわち、外部信号によっ
てマッハツェンダ干渉計３１の２分岐された光の間の位
相差を変えることができ、周波数弁別特性を周波数軸方
向にシフトさせることができる。このマッハツェンダ干
渉計３１の２つの出力ポートからの出力光をバランス型
光検出器３２で受光して電気信号に変換する。バランス
型光検出器３２は２つの光検出器を直列に接続し、この
接続点の電位差から信号を取り出すものである。このバ
ランス型光検出器３２の電気出力は、図４に示すよう
に、正弦波状の周波数弁別特性を示す。ここでバランス
型光検出器３２の出力がゼロとなる周波数をｆ０とす
る。このマッハツェンダ干渉計３１の電極にバイアス電
圧源３３で直流電圧を印加し、さらに低周波発振器９か
ら出力される１ｋＨｚの低周波信号３０を重畳して印加
する。この結果、図４に示すように、周波数弁別特性を
周波数軸方向に変調することができる。このときのバラ
ンス型光検出器３２の出力は、第１の実施例の場合と全
く同様に、周波数偏移量と中心周波数の変動に対して図
２に示すように変化する。バランス型光検出器３２の出
力の包絡線を得るために、バランス型光検出器３２の出
力信号を２分岐し、それぞれダイオード、抵抗、コンデ
ンサ、ローパスフィルタで構成される第１、第２の半波
整流器１８，２２で半波整流する。これら第１、第２の
半波整流器１８，２２の出力の和を元の低周波信号３０
でロックイン検波し、ロックイン出力を可変減衰器２に
フィードバックすることにより、周波数偏移量安定化が
図れた。また、第１、第２の半波整流器１８，２２の出
力の差を元の低周波信号３０でロックイン検波し、ロッ
クイン出力をバイアス電圧源にフィードバックすること
により、マッハツェンダ干渉計３１の周波数弁別特性の
中心が、半導体レーザ３の中心周波数に常に一致するよ
うに安定化することも同時に実現できた。以上の構成に
おいて、周波数偏移量は２ＧＨｚに対し±１０ＭＨｚの
変動に抑えられ、第１の実施例の場合と同程度の安定度
が得られた。これにより、本発明の有効性が確認でき
た。また、第２の実施例では、マッハツェンダ干渉計３
１の方を低周波変調しているため、半導体レーザ３の発
振周波数に余分な低周波成分がのらないため、受信側で
の感度劣化がないという利点がある。
３では、半導体レーザ３からの光ＦＳＫ出力信号光４
（ビットレイト２．５Ｇｂ／ｓ、光周波数偏移量２ＧＨ
ｚ）を、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3 ）導波路でつ
くられた自由スペクトルレンジ４ＧＨｚのマッハツェン
ダ干渉計３１に入射する。マッハツェンダ干渉計３１は
入射光を２分岐し、一方を遅延させた後に合波すること
により、光学的な干渉を起こさせるものである。また、
このマッハツェンダ干渉計３１の導波路には電極がつけ
られており、外部からの電気信号によって導波路内の屈
折率を変えることができる。すなわち、外部信号によっ
てマッハツェンダ干渉計３１の２分岐された光の間の位
相差を変えることができ、周波数弁別特性を周波数軸方
向にシフトさせることができる。このマッハツェンダ干
渉計３１の２つの出力ポートからの出力光をバランス型
光検出器３２で受光して電気信号に変換する。バランス
型光検出器３２は２つの光検出器を直列に接続し、この
接続点の電位差から信号を取り出すものである。このバ
ランス型光検出器３２の電気出力は、図４に示すよう
に、正弦波状の周波数弁別特性を示す。ここでバランス
型光検出器３２の出力がゼロとなる周波数をｆ０とす
る。このマッハツェンダ干渉計３１の電極にバイアス電
圧源３３で直流電圧を印加し、さらに低周波発振器９か
ら出力される１ｋＨｚの低周波信号３０を重畳して印加
する。この結果、図４に示すように、周波数弁別特性を
周波数軸方向に変調することができる。このときのバラ
ンス型光検出器３２の出力は、第１の実施例の場合と全
く同様に、周波数偏移量と中心周波数の変動に対して図
２に示すように変化する。バランス型光検出器３２の出
力の包絡線を得るために、バランス型光検出器３２の出
力信号を２分岐し、それぞれダイオード、抵抗、コンデ
ンサ、ローパスフィルタで構成される第１、第２の半波
整流器１８，２２で半波整流する。これら第１、第２の
半波整流器１８，２２の出力の和を元の低周波信号３０
でロックイン検波し、ロックイン出力を可変減衰器２に
フィードバックすることにより、周波数偏移量安定化が
図れた。また、第１、第２の半波整流器１８，２２の出
力の差を元の低周波信号３０でロックイン検波し、ロッ
クイン出力をバイアス電圧源にフィードバックすること
により、マッハツェンダ干渉計３１の周波数弁別特性の
中心が、半導体レーザ３の中心周波数に常に一致するよ
うに安定化することも同時に実現できた。以上の構成に
おいて、周波数偏移量は２ＧＨｚに対し±１０ＭＨｚの
変動に抑えられ、第１の実施例の場合と同程度の安定度
が得られた。これにより、本発明の有効性が確認でき
た。また、第２の実施例では、マッハツェンダ干渉計３
１の方を低周波変調しているため、半導体レーザ３の発
振周波数に余分な低周波成分がのらないため、受信側で
の感度劣化がないという利点がある。
【００１１】以上のように、本発明では半導体レーザま
たはマッハツェンダ干渉計に低周波信号を重畳して、こ
の低周波信号について位相検出するため、電気回路はビ
ットレイトに対して比較的低速のものが使えるため、簡
便にかつ低コストで光周波数偏移量安定化を実現するこ
とができる。
たはマッハツェンダ干渉計に低周波信号を重畳して、こ
の低周波信号について位相検出するため、電気回路はビ
ットレイトに対して比較的低速のものが使えるため、簡
便にかつ低コストで光周波数偏移量安定化を実現するこ
とができる。
【００１２】以上、本発明の実施例を２つ説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発
明の範囲内で種々の変形、変更が可能なことはもちろん
である。例えば送信用光源として半導体レーザを用いた
が、外部からの信号によって光周波数偏移するようなレ
ーザ装置であれば、どのような種類のレーザでもその使
用は可能である。また外部変調器によって光周波数偏移
を起こすことも可能である。デジタル電気信号の振幅を
変化させる可変減衰器の代わりに、可変ゲイン増幅器を
用いることも可能である。光学共振器として用いたマッ
ハツェンダ干渉計も導波路型に限らず、光ファイバカプ
ラで構成したもの、複屈折材料や定偏波ファイバを用い
たものなど、いかなるマッハツェンダ干渉計の構成でも
その使用は可能である。さらに、マッハツェンダ干渉計
に限らず、ファブリ・ペロ干渉計のように周期的共振特
性を持つ光学共振器であれば、どの様な光学共振器でも
その使用は可能である。また、第２の実施例では、周波
数弁別特性の中心を半導体レーザの中心周波数に安定化
したが、ロックイン出力を半導体レーザのバイアス電流
源にフィードバックすれば、半導体レーザの中心周波数
を周波数弁別特性の中心に安定化することも可能であ
る。
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発
明の範囲内で種々の変形、変更が可能なことはもちろん
である。例えば送信用光源として半導体レーザを用いた
が、外部からの信号によって光周波数偏移するようなレ
ーザ装置であれば、どのような種類のレーザでもその使
用は可能である。また外部変調器によって光周波数偏移
を起こすことも可能である。デジタル電気信号の振幅を
変化させる可変減衰器の代わりに、可変ゲイン増幅器を
用いることも可能である。光学共振器として用いたマッ
ハツェンダ干渉計も導波路型に限らず、光ファイバカプ
ラで構成したもの、複屈折材料や定偏波ファイバを用い
たものなど、いかなるマッハツェンダ干渉計の構成でも
その使用は可能である。さらに、マッハツェンダ干渉計
に限らず、ファブリ・ペロ干渉計のように周期的共振特
性を持つ光学共振器であれば、どの様な光学共振器でも
その使用は可能である。また、第２の実施例では、周波
数弁別特性の中心を半導体レーザの中心周波数に安定化
したが、ロックイン出力を半導体レーザのバイアス電流
源にフィードバックすれば、半導体レーザの中心周波数
を周波数弁別特性の中心に安定化することも可能であ
る。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的低速、簡便な回路によって、光ＦＳＫ送信用光源
の周波数偏移量の揺らぎを抑えることができる。
比較的低速、簡便な回路によって、光ＦＳＫ送信用光源
の周波数偏移量の揺らぎを抑えることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】定偏波ファイバを用いた干渉計の周波数弁別特
性と光検出器出力との関係の説明図である。
性と光検出器出力との関係の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図４】マッハツェンダ干渉計を低周波変調したときの
周波数弁別特性の変化を示す図である。
周波数弁別特性の変化を示す図である。
【符号の説明】 １ デジタル信号 ２ 可変減衰器 ３ 半導体レーザ ４，７ 出力信号光 ５ 光分波器 ６ 光ファイバ ８ バイアス電流源 ９ 低周波信号源 １０ 偏波制御器 １１ 光コネクタ １２ 定偏波ファイバ １３ 偏光板 １４ 光検出器 １５，１９ ダイオード １６，２０ 抵抗 １７，２１，２９ コンデンサ １８，２２ 半波整流器 ２３ 和算増幅器 ２４ 差動増幅器 ２５，２７ ミキサ ２６，２８，３４，３５ ローパスフィルタ ３０ 低周波信号 ３１ マッハツェンダ干渉計 ３２ バランス型光検出器 ３３ バイアス電圧器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/152 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H01S 3/096 H01S 3/103 H01S 3/133 H01S 3/18 - 3/19
Claims (2)
- 【請求項１】 注入電流に応じて光周波数の偏移を起す
半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するバイアス
電流源と、前記半導体レーザに印加するデジタル信号の
振幅を減衰量制御信号に応じて変化させる可変減衰器
と、低周波信号を発振しこの低周波信号で前記半導体レ
ーザの発振周波数を変調する低周波発振器と、前記半導
体レーザの出力信号光が入射する周期的共振特性を持っ
た光学干渉計と、前記光学干渉計の出射光を受光して電
気信号に変換する光検出器と、前記光検出器の出力信号
を２分岐した後にそれぞれを半波整流する正負逆の検波
特性を持つ２つの半波整流器と、前記２つの半波整流器
の出力の和の信号を生成する加算増幅器と、前記加算増
幅器の出力と前記低周波発振器の出力との積の信号を生
成するミキサと、前記ミキサの出力の低周波成分をとり
だし前記減衰量制御信号として前記可変減衰器にフィー
ドバックするローパスフィルタとを有することを特徴と
する光周波数偏移量安定化装置。 - 【請求項２】 注入電流に応じて光周波数の偏移を起す
半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するバイアス
電流源と、前記半導体レーザに印加するデジタル信号の
振幅を減衰量制御信号に応じて変化させる可変減衰器
と、入射光として前記半導体レーザの出力信号光を受け
るとともに低周波信号によって共振特性をシフトする周
期的共振特性を持った光学干渉計と、前記低周波信号を
発振しこの低周波信号で前記光学干渉計の共振周波数を
変調する低周波発振器と、前記光学干渉計の出射光を受
光して電気信号に変換する光検出器と、前記光検出器の
出力信号を２分岐した後にそれぞれを半波整流する正負
逆の検波特性を持つ２つの半波整流器と、前記２つの半
波整流器の出力の和の信号を生成する加算増幅器と、前
記加算増幅器の出力と前記低周波発振器の出力との積の
信号を生成するミキサと、前記ミキサの出力の低周波成
分をとりだし前記減衰量制御信号として前記可変減衰器
にフィードバックするローパスフィルタとを有すること
を特徴とする光周波数偏移量安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135495A JP2803391B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 光周波数偏移量安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3135495A JP2803391B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 光周波数偏移量安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04335589A JPH04335589A (ja) | 1992-11-24 |
| JP2803391B2 true JP2803391B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=15153078
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3135495A Expired - Fee Related JP2803391B2 (ja) | 1991-05-10 | 1991-05-10 | 光周波数偏移量安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2803391B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9820493D0 (en) * | 1998-09-22 | 1998-11-11 | Secr Defence | Optical phase detector |
| WO2011116196A1 (en) * | 2010-03-17 | 2011-09-22 | Lightlab Imaging, Inc. | Intensity noise reduction methods and apparatus for interferometric sensing and imaging systems |
-
1991
- 1991-05-10 JP JP3135495A patent/JP2803391B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04335589A (ja) | 1992-11-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980616 |
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