JP2977919B2 - 半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置 - Google Patents
半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置Info
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- JP2977919B2 JP2977919B2 JP3049930A JP4993091A JP2977919B2 JP 2977919 B2 JP2977919 B2 JP 2977919B2 JP 3049930 A JP3049930 A JP 3049930A JP 4993091 A JP4993091 A JP 4993091A JP 2977919 B2 JP2977919 B2 JP 2977919B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザの光周波数変調
を用いる通信，計測等において、入力した変調信号に基
づいて周波数もしくは位相変調されたレーザ光の光周波
数偏移量の測定，制御を行う半導体レーザの光周波数偏
移量測定，制御装置に関する。
を用いる通信，計測等において、入力した変調信号に基
づいて周波数もしくは位相変調されたレーザ光の光周波
数偏移量の測定，制御を行う半導体レーザの光周波数偏
移量測定，制御装置に関する。
【０００２】近年、半導体レーザに対し直接光周波数変
調を用いることによって通信，計測等が行われるように
なってきた。例えば通信においてはレーザ光に直接光周
波数変調を加えることにより、伝送路へ送出する光デー
タとするという光通信システムが実用化されつつある。
その一方式として、コヒーレント光を用いたＦＳＫ（Fr
equency Shift Keying) 方式によるコヒーレント光通信
システムが挙げられる。このＦＳＫ方式では、送信すべ
きデータの２論理値（“１”，“０”）に対応して、半
導体レーザからの出力光の周波数を第１光周波数ｆ1 ま
たは第２光周波数ｆ2 に変化させるようなデータ変調
（ＦＳＫ変調）を行う。このとき高い受信感度を得るた
めには光周波数偏移量を一定にする必要がある。
調を用いることによって通信，計測等が行われるように
なってきた。例えば通信においてはレーザ光に直接光周
波数変調を加えることにより、伝送路へ送出する光デー
タとするという光通信システムが実用化されつつある。
その一方式として、コヒーレント光を用いたＦＳＫ（Fr
equency Shift Keying) 方式によるコヒーレント光通信
システムが挙げられる。このＦＳＫ方式では、送信すべ
きデータの２論理値（“１”，“０”）に対応して、半
導体レーザからの出力光の周波数を第１光周波数ｆ1 ま
たは第２光周波数ｆ2 に変化させるようなデータ変調
（ＦＳＫ変調）を行う。このとき高い受信感度を得るた
めには光周波数偏移量を一定にする必要がある。
【０００３】この場合、半導体レーザ自身のバイアス経
年変化あるいはこれを含んだ光モジュールの経年劣化等
により、ＦＭ変調効率（半導体レーザの単位電流あたり
の光周波数可変量）が変化する。特に送信側の半導体レ
ーザのバイアスを制御して、自動周波数制御〔ＡＦＣ）
を行う光周波数分割多重（ＦＤＭ）伝送の場合には、バ
イアスが変化するためＦＭ変調効率が大きく変動する。
そうすると、半導体レーザを同一の駆動電流で変調した
としても、変調指数、すなわち中心周波数ｆ0 に対する
第１及び第２光周波数ｆ1 ，ｆ2の周波数偏移量が初期
に設定した一定値からずれてくる。このズレは光通信シ
ステムにおける受信系において、その受信感度を著しく
劣化させてしまうことになる。
年変化あるいはこれを含んだ光モジュールの経年劣化等
により、ＦＭ変調効率（半導体レーザの単位電流あたり
の光周波数可変量）が変化する。特に送信側の半導体レ
ーザのバイアスを制御して、自動周波数制御〔ＡＦＣ）
を行う光周波数分割多重（ＦＤＭ）伝送の場合には、バ
イアスが変化するためＦＭ変調効率が大きく変動する。
そうすると、半導体レーザを同一の駆動電流で変調した
としても、変調指数、すなわち中心周波数ｆ0 に対する
第１及び第２光周波数ｆ1 ，ｆ2の周波数偏移量が初期
に設定した一定値からずれてくる。このズレは光通信シ
ステムにおける受信系において、その受信感度を著しく
劣化させてしまうことになる。
【０００４】本発明は上記のズレを生じさせない、半導
体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置について述
べるものである。なお、本発明はコヒーレント光を用い
た光計測システム等にも応用できるものである。
体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置について述
べるものである。なお、本発明はコヒーレント光を用い
た光計測システム等にも応用できるものである。
【０００５】
【従来の技術】半導体レーザに対し直接光周波数変調を
行うという技術はきわめて最近現れたものであり、光周
波数偏移量の測定，制御の概念はなく、従来技術として
確立したものは未だ知られていない。
行うという技術はきわめて最近現れたものであり、光周
波数偏移量の測定，制御の概念はなく、従来技術として
確立したものは未だ知られていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、送信側で自
動周波数制御（ＡＦＣ），自動出力制御（ＡＰＣ）が同
時にできるととも送信側の複数レーザを制御でき、その
上マーク率に依存せず高速回路も必要とせず、簡単な構
成で小型化できしかも安価に実現できる、特にＦＤＭ伝
送の場合に有用な半導体レーザの光周波数偏移量の測
定，制御装置を提供することを目的とする。
動周波数制御（ＡＦＣ），自動出力制御（ＡＰＣ）が同
時にできるととも送信側の複数レーザを制御でき、その
上マーク率に依存せず高速回路も必要とせず、簡単な構
成で小型化できしかも安価に実現できる、特にＦＤＭ伝
送の場合に有用な半導体レーザの光周波数偏移量の測
定，制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１図は、本発明の原理
構成を示すブロック図である。同図において、１０は半
導体レーザであり、高速の変調信号の“１”，“０”に
対応して光周波数を第１光周波数ｆ1 ，第２光周波数ｆ
2に変化させられた（ＦＳＫ変調のかけられた）出力光
Ｈ0 を出力する。
構成を示すブロック図である。同図において、１０は半
導体レーザであり、高速の変調信号の“１”，“０”に
対応して光周波数を第１光周波数ｆ1 ，第２光周波数ｆ
2に変化させられた（ＦＳＫ変調のかけられた）出力光
Ｈ0 を出力する。
【０００８】本発明に係る半導体レーザの光周波数偏移
量の測定，制御装置は、半導体レーザ１０からのＦＳＫ
変調のかかった出力光Ｈ0 を受けて動作するもので、図
示するとおり、光干渉器２０と、受光器３０と、動作点
設定手段４０と、光周波数偏移量検出手段５０とからな
る。
量の測定，制御装置は、半導体レーザ１０からのＦＳＫ
変調のかかった出力光Ｈ0 を受けて動作するもので、図
示するとおり、光干渉器２０と、受光器３０と、動作点
設定手段４０と、光周波数偏移量検出手段５０とからな
る。
【０００９】光干渉器２０は、半導体レーザ１０からの
出力光Ｈ0 を受け、光周波数弁別特性に従った干渉光Ｈ
i を出力する。受光器３０は、干渉光Ｈi を受けてその
光強度を電気信号ＥＬに変換する。
出力光Ｈ0 を受け、光周波数弁別特性に従った干渉光Ｈ
i を出力する。受光器３０は、干渉光Ｈi を受けてその
光強度を電気信号ＥＬに変換する。
【００１０】動作点設定手段４０は、予め半導体レーザ
１０のバイアスに低周波変調された前記干渉光Ｈｉの低
周波信号を前記電気信号から同期検波により抽出するこ
とで前記光干渉器２０の動作点を検出し、前記光周波数
弁別特性の極大値あるいは極小値に対応する光周波数に
一致するように動作点を設定する。
１０のバイアスに低周波変調された前記干渉光Ｈｉの低
周波信号を前記電気信号から同期検波により抽出するこ
とで前記光干渉器２０の動作点を検出し、前記光周波数
弁別特性の極大値あるいは極小値に対応する光周波数に
一致するように動作点を設定する。
【００１１】光周波数偏移量検出手段５０は、前記動作
点のもとで発生する低周波信号成分を前記電気信号ＥＬ
から同期検波により抽出し、光周波数偏移量を検出す
る。
点のもとで発生する低周波信号成分を前記電気信号ＥＬ
から同期検波により抽出し、光周波数偏移量を検出す
る。
【００１２】
【作用】本発明に係る半導体レーザの光周波数偏移量の
測定，制御装置の動作原理は、 ｉ）光干渉器２０における光周波数弁別特性の極大値又
は極小値に対応する光周波数に、該光干渉器２０の動作
点を安定化させること、 ii）その安定化された動作点のもとで、予め低周波信号
Ｓ1 で変調されて光干渉器２０から出力される干渉光Ｈ
i の平均光出力強度の低周波信号Ｓ1 の２倍の低周波信
号Ｓ2 成分を受光器３０より出力される電気信号ＥＬか
ら同期検波することにより抽出し、得られた同期検波出
力信号から光周波数偏移量を検出すること、の２点に大
別される。
測定，制御装置の動作原理は、 ｉ）光干渉器２０における光周波数弁別特性の極大値又
は極小値に対応する光周波数に、該光干渉器２０の動作
点を安定化させること、 ii）その安定化された動作点のもとで、予め低周波信号
Ｓ1 で変調されて光干渉器２０から出力される干渉光Ｈ
i の平均光出力強度の低周波信号Ｓ1 の２倍の低周波信
号Ｓ2 成分を受光器３０より出力される電気信号ＥＬか
ら同期検波することにより抽出し、得られた同期検波出
力信号から光周波数偏移量を検出すること、の２点に大
別される。
【００１３】上記ｉ）およびii）の各操作は主として動
作点設定手段４０および光周波数偏移量検出手段５０が
各々行う。これについてさらに詳しく述べる。初めに、
動作点の設定について説明する。
作点設定手段４０および光周波数偏移量検出手段５０が
各々行う。これについてさらに詳しく述べる。初めに、
動作点の設定について説明する。
【００１４】図２(a) は、光干渉器２０の光周波数弁別
特性を示すグラフである。本グラフの横軸は光干渉器２
０に入力する光周波数を示し、縦軸は光干渉器２０から
の干渉光Ｈi の光強度Ｐを示す。なお、干渉光Ｈi には
２つの相補的な干渉光Ｈi1，Ｈi2があり、図２(a) にお
いて実線が干渉光Ｈi1の、また鎖線が相補的な干渉光Ｈ
i2の光周波数弁別特性曲線である。光干渉器２０として
は、ファブリ・ペロー干渉器、マイケルソンあるいはマ
ッハツェンダー干渉器等が良く知られているが、本発明
ではいずれの干渉器を用いても良い。本グラフはマッハ
ツェンダー干渉器を用いたときの例を示すが、このよう
な形の光周波数弁別特性が観測される。
特性を示すグラフである。本グラフの横軸は光干渉器２
０に入力する光周波数を示し、縦軸は光干渉器２０から
の干渉光Ｈi の光強度Ｐを示す。なお、干渉光Ｈi には
２つの相補的な干渉光Ｈi1，Ｈi2があり、図２(a) にお
いて実線が干渉光Ｈi1の、また鎖線が相補的な干渉光Ｈ
i2の光周波数弁別特性曲線である。光干渉器２０として
は、ファブリ・ペロー干渉器、マイケルソンあるいはマ
ッハツェンダー干渉器等が良く知られているが、本発明
ではいずれの干渉器を用いても良い。本グラフはマッハ
ツェンダー干渉器を用いたときの例を示すが、このよう
な形の光周波数弁別特性が観測される。
【００１５】マッハツェンダー干渉器の光周波数弁別特
性は光周波数の変化に対し正弦波状に変化する光強度を
示すが、そのうちの一部を取り出したのが本グラフであ
る。図示するとおり、光強度は極大値ＭＡＸと極小値Ｍ
ＩＮをとる。極大値ＭＡＸを生じさせる光周波数はｆma
x 、極小値ＭＩＮを生じさせる光周波数はｆmin であ
る。本発明ではこれらの極値のいずれか一方と動作点
（第１光周波数ｆ1 と第２光周波数ｆ2 の中間の光周波
数ｆ0 ）が一致するようにする上記の２つの干渉光Ｈi1
及びＨi2は互いに相補的な干渉光であるから、これらを
加算すると図２(a) の一点鎖線の如く平坦な出力とな
る。この平坦な出力値は半導体レーザ１０の光出力に比
例する。また、上記２つの相補的な干渉光Ｈi1及びＨi2
を減算すると、図２(b) に実線で示すように振動が２倍
の出力となる。この減算信号を予め半導体レーザ１０
の、または光干渉器２０のバイアスあるいは温度に重畳
していた低周波信号Ｓ1 で同期検波した後の信号はこの
減算信号を微分した波形つまり図２(b) に鎖線で示すよ
うな波形と等価であるから、極大値ＭＡＸ及び極小値Ｍ
ＩＮにおいて同期検波信号は零になる。従って、この零
点に常に追従するように制御すれば、動作点を光周波数
弁別特性の極大値あるいは極小値と一致させることがで
きる。
性は光周波数の変化に対し正弦波状に変化する光強度を
示すが、そのうちの一部を取り出したのが本グラフであ
る。図示するとおり、光強度は極大値ＭＡＸと極小値Ｍ
ＩＮをとる。極大値ＭＡＸを生じさせる光周波数はｆma
x 、極小値ＭＩＮを生じさせる光周波数はｆmin であ
る。本発明ではこれらの極値のいずれか一方と動作点
（第１光周波数ｆ1 と第２光周波数ｆ2 の中間の光周波
数ｆ0 ）が一致するようにする上記の２つの干渉光Ｈi1
及びＨi2は互いに相補的な干渉光であるから、これらを
加算すると図２(a) の一点鎖線の如く平坦な出力とな
る。この平坦な出力値は半導体レーザ１０の光出力に比
例する。また、上記２つの相補的な干渉光Ｈi1及びＨi2
を減算すると、図２(b) に実線で示すように振動が２倍
の出力となる。この減算信号を予め半導体レーザ１０
の、または光干渉器２０のバイアスあるいは温度に重畳
していた低周波信号Ｓ1 で同期検波した後の信号はこの
減算信号を微分した波形つまり図２(b) に鎖線で示すよ
うな波形と等価であるから、極大値ＭＡＸ及び極小値Ｍ
ＩＮにおいて同期検波信号は零になる。従って、この零
点に常に追従するように制御すれば、動作点を光周波数
弁別特性の極大値あるいは極小値と一致させることがで
きる。
【００１６】次に、光周波数偏移量の検出について説明
する。図３(a) ，(b) ，(c) は、ＦＳＫ変調された光信
号を光干渉器２０で受け、動作点を掃引したときの光干
渉器２０からの光出力のスペクトルを示している。光干
渉器２０はマッハツェンダー型とした。光周波数偏移量
Δｆ（変調指数ｍ）が大きくなるに従い変調された光信
号のスペクトルが広がるため、光の可干渉性が悪くなり
光干渉器２０から出力される光出力のスペクトルも図に
示すように広がる。つまり、図(a) ，(b) ，(c) におい
て光周波数偏移量Δｆの大きさは図(a)＜図(b) ＜図(c)
の順に大きくなり、それに応じて平均光出力のスペク
トル波形が緩やかになっている。
する。図３(a) ，(b) ，(c) は、ＦＳＫ変調された光信
号を光干渉器２０で受け、動作点を掃引したときの光干
渉器２０からの光出力のスペクトルを示している。光干
渉器２０はマッハツェンダー型とした。光周波数偏移量
Δｆ（変調指数ｍ）が大きくなるに従い変調された光信
号のスペクトルが広がるため、光の可干渉性が悪くなり
光干渉器２０から出力される光出力のスペクトルも図に
示すように広がる。つまり、図(a) ，(b) ，(c) におい
て光周波数偏移量Δｆの大きさは図(a)＜図(b) ＜図(c)
の順に大きくなり、それに応じて平均光出力のスペク
トル波形が緩やかになっている。
【００１７】上記のように低周波信号Ｓ1 を同期検波す
ることで動作点設定手段４０により、動作点は常にこの
スペクトルの極大値ＭＡＸあるいは極小値ＭＩＮの位置
に安定化させておく。例えば動作点を極大値ＭＡＸに安
定させた場合、光干渉器２０から出力される平均光出力
は図(a) ，(b) ，(c) の各々中央に示すよう低周波信号
Ｓ1 の変形した波形として観測される。そして、極大値
ＭＡＸの位置に動作点がある場合には、低周波信号のＳ
1 の成分は極小となり、代わって低周波信号Ｓ 1 の２倍
の周波数の低周波信号Ｓ2 成分が最も大きく発生する。
このＳ1 の２倍の周の低周波数信号Ｓ2 成分の振幅の値
はスペクトルの肩の部分の傾きを表わす。この傾きは図
(a) ，(b) ，(c) に示すように光周波数偏移量Δｆの大
きさにより変化するため、低周波信号Ｓ2 の振幅の値は
光周波数偏移量Δｆに対応することになる。
ることで動作点設定手段４０により、動作点は常にこの
スペクトルの極大値ＭＡＸあるいは極小値ＭＩＮの位置
に安定化させておく。例えば動作点を極大値ＭＡＸに安
定させた場合、光干渉器２０から出力される平均光出力
は図(a) ，(b) ，(c) の各々中央に示すよう低周波信号
Ｓ1 の変形した波形として観測される。そして、極大値
ＭＡＸの位置に動作点がある場合には、低周波信号のＳ
1 の成分は極小となり、代わって低周波信号Ｓ 1 の２倍
の周波数の低周波信号Ｓ2 成分が最も大きく発生する。
このＳ1 の２倍の周の低周波数信号Ｓ2 成分の振幅の値
はスペクトルの肩の部分の傾きを表わす。この傾きは図
(a) ，(b) ，(c) に示すように光周波数偏移量Δｆの大
きさにより変化するため、低周波信号Ｓ2 の振幅の値は
光周波数偏移量Δｆに対応することになる。
【００１８】図４に、低周波信号Ｓ1 の２倍の周波数の
低周波信号Ｓ2 での同期検波後の検出信号と光周波数偏
移量Δｆの関係を示す。このグラフにより、光周波数偏
移量Δｆの値は測定されることになる。つまり、安定化
された動作点のもとで発生する干渉光Ｈi の平均光出力
強度の変動の低周波信号Ｓ2 成分を低周波信号Ｓ2 で同
期検波すれば、得られた同期検波後の検出信号と、所定
の光周波数偏移量Δｆを生じさせるときの同期検波出力
信号の設定値とを比較することにより光周波数偏移量Δ
ｆを検出することができ、該検出信号の設定値に向かっ
て収束させるようにデータ変調部に帰還をかければ光周
波数偏移量（変調指数）安定化の制御も可能となる。
低周波信号Ｓ2 での同期検波後の検出信号と光周波数偏
移量Δｆの関係を示す。このグラフにより、光周波数偏
移量Δｆの値は測定されることになる。つまり、安定化
された動作点のもとで発生する干渉光Ｈi の平均光出力
強度の変動の低周波信号Ｓ2 成分を低周波信号Ｓ2 で同
期検波すれば、得られた同期検波後の検出信号と、所定
の光周波数偏移量Δｆを生じさせるときの同期検波出力
信号の設定値とを比較することにより光周波数偏移量Δ
ｆを検出することができ、該検出信号の設定値に向かっ
て収束させるようにデータ変調部に帰還をかければ光周
波数偏移量（変調指数）安定化の制御も可能となる。
【００１９】かくして、図１の動作点設定手段４０は図
２のグラフに着目して設けられ、図１の偏移量検出手段
５０は図４のグラフに着目して設けられたものである。
本発明による特徴は、干渉光Ｈi の光強度を制御変数と
して用いしかも光強度の低周波成分のみを扱うことであ
る。従って、本発明に係る半導体レーザの光周波数偏移
量の測定，制御装置は極めて低い周波数で動作する装置
でよいということになる。
２のグラフに着目して設けられ、図１の偏移量検出手段
５０は図４のグラフに着目して設けられたものである。
本発明による特徴は、干渉光Ｈi の光強度を制御変数と
して用いしかも光強度の低周波成分のみを扱うことであ
る。従って、本発明に係る半導体レーザの光周波数偏移
量の測定，制御装置は極めて低い周波数で動作する装置
でよいということになる。
【００２０】
【実施例】図５は、本発明に基づく一実施例を示すブロ
ック図である。なお、全図を通じて同様の構成要素には
同一の参照番号または記号を付して示す。
ック図である。なお、全図を通じて同様の構成要素には
同一の参照番号または記号を付して示す。
【００２１】同図において、半導体レーザ１０の例えば
その前方光（前方光から制御用の信号をとる場合もあ
る）は光データＤh として図示しない伝送路に入射され
る。この光データＤh は送信すべきデータＤinの
“１”，“０”に応じて光周波数変調（ｆ1 ，ｆ2 ）あ
るいは光位相変調されたものである。この送信すべきデ
ータＤ inによる変調は変調回路１１により行われる。ま
た、図示しないがこの光変調が最適な駆動条件で行われ
るように半導体レーザ１０に周知のバイアス部が設けら
れる。
その前方光（前方光から制御用の信号をとる場合もあ
る）は光データＤh として図示しない伝送路に入射され
る。この光データＤh は送信すべきデータＤinの
“１”，“０”に応じて光周波数変調（ｆ1 ，ｆ2 ）あ
るいは光位相変調されたものである。この送信すべきデ
ータＤ inによる変調は変調回路１１により行われる。ま
た、図示しないがこの光変調が最適な駆動条件で行われ
るように半導体レーザ１０に周知のバイアス部が設けら
れる。
【００２２】本発明に係る装置は、半導体レーザ１０か
らの例えば後方光からなるＦＳＫ変調のかけられた出力
光Ｈ0 を受けて動作する。光干渉器２０は、半導体レー
ザ１０からの出力光Ｈ0 を受け、光周波数弁別特性に従
った互いに相補的な２つの干渉光Ｈi1，Ｈi2を出力す
る。
らの例えば後方光からなるＦＳＫ変調のかけられた出力
光Ｈ0 を受けて動作する。光干渉器２０は、半導体レー
ザ１０からの出力光Ｈ0 を受け、光周波数弁別特性に従
った互いに相補的な２つの干渉光Ｈi1，Ｈi2を出力す
る。
【００２３】図６に、２つの相補的な干渉光を出力する
光干渉器の例を示す。同図において、(a) はマッハツェ
ンダー干渉器を示す図であり、Ｍはハーフミラー、Ｍ′
はミラーであって、２つの光路の光路長間に所定の差を
もたせて干渉させ相補的な２つの干渉光Ｈi1及びＨi2を
発生させる。これら相補的な２つの干渉光Ｈi1及びＨi2
の光周波数弁別特性は図２(a) に示したとおりである。
光干渉器の例を示す。同図において、(a) はマッハツェ
ンダー干渉器を示す図であり、Ｍはハーフミラー、Ｍ′
はミラーであって、２つの光路の光路長間に所定の差を
もたせて干渉させ相補的な２つの干渉光Ｈi1及びＨi2を
発生させる。これら相補的な２つの干渉光Ｈi1及びＨi2
の光周波数弁別特性は図２(a) に示したとおりである。
【００２４】図６において、(b) はファブリ・ペロー干
渉器を示す図であり、一方の干渉光Ｈi1は通常の透過光
であるのに対し、他方の干渉光Ｈi2は反射光である。フ
ァブリ・ペロー干渉器ＦＰが出力光Ｈ0 の光軸に対し傾
斜しているのは、反射光Ｈi2を半導体レーザ１０側に戻
さないようにするためと、反射光を入力光を遮らさずに
取り出すためである。同図中(c) は、(b) における２つ
の干渉光の光周波数弁別特性を示す図である。２つの相
補的な干渉光を得る方法は他にもあるが、ここでは示さ
ない。
渉器を示す図であり、一方の干渉光Ｈi1は通常の透過光
であるのに対し、他方の干渉光Ｈi2は反射光である。フ
ァブリ・ペロー干渉器ＦＰが出力光Ｈ0 の光軸に対し傾
斜しているのは、反射光Ｈi2を半導体レーザ１０側に戻
さないようにするためと、反射光を入力光を遮らさずに
取り出すためである。同図中(c) は、(b) における２つ
の干渉光の光周波数弁別特性を示す図である。２つの相
補的な干渉光を得る方法は他にもあるが、ここでは示さ
ない。
【００２５】再び図５を参照すれば、上記２つの干渉光
Ｈi1，Ｈi2を受けるためフォトダイオード等を用いて２
つの受光器３１，３２が設けられ、干渉光Ｈi1，Ｈi2の
光強度は各々電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 に変換される。ま
た、後述の減算器３７、加算器３８にて電気信号Ｅ
Ｌ1 ，ＥＬ2 の各々に対応する電圧信号を減算、加算す
るので電圧検出抵抗３３，３４、これらと各々対をなす
計装アンプ３５，３６が設けられる。
Ｈi1，Ｈi2を受けるためフォトダイオード等を用いて２
つの受光器３１，３２が設けられ、干渉光Ｈi1，Ｈi2の
光強度は各々電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 に変換される。ま
た、後述の減算器３７、加算器３８にて電気信号Ｅ
Ｌ1 ，ＥＬ2 の各々に対応する電圧信号を減算、加算す
るので電圧検出抵抗３３，３４、これらと各々対をなす
計装アンプ３５，３６が設けられる。
【００２６】減算器３７は、２つの受光器３１、３２か
らの各電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の差成分を出力する。加
算器３８は、２つの受光器３１，３２からの各電気信号
ＥＬ1 ，ＥＬ2 の加算成分を出力する。
らの各電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の差成分を出力する。加
算器３８は、２つの受光器３１，３２からの各電気信号
ＥＬ1 ，ＥＬ2 の加算成分を出力する。
【００２７】本実施例では、動作点設定手段４０は、低
周波発振器４１と、同期検波回路４２と、動作点安定化
回路４３と２つの加算器４４，４５と、アンプあるいは
減衰器４６とからなる。
周波発振器４１と、同期検波回路４２と、動作点安定化
回路４３と２つの加算器４４，４５と、アンプあるいは
減衰器４６とからなる。
【００２８】低周波発振器４１は、低周波信号Ｓ1 を発
振し前記光周波数弁別特性における動作点の周波数を低
周波で変化させる。この動作点のシフトは制御線Ｌ1 を
介し半導体レーザ１０のバイアスあるいは温度に重畳し
半導体レーザ１０の発振周波数を制御して行う方法と、
これとは別に制御線Ｌ1 を介して光干渉器２０のバイア
スあるいは温度に重畳し光干渉器２０の干渉特性を制御
して行う方法とがある。また、これらの両方法が用いら
れても良い。なお、温度に重畳して制御を行う場合には
周知のベルチェ素子が用いられる。低周波とは、データ
の伝送速度の周波数に対して低周波という意味で、例え
ば100 Hzである。
振し前記光周波数弁別特性における動作点の周波数を低
周波で変化させる。この動作点のシフトは制御線Ｌ1 を
介し半導体レーザ１０のバイアスあるいは温度に重畳し
半導体レーザ１０の発振周波数を制御して行う方法と、
これとは別に制御線Ｌ1 を介して光干渉器２０のバイア
スあるいは温度に重畳し光干渉器２０の干渉特性を制御
して行う方法とがある。また、これらの両方法が用いら
れても良い。なお、温度に重畳して制御を行う場合には
周知のベルチェ素子が用いられる。低周波とは、データ
の伝送速度の周波数に対して低周波という意味で、例え
ば100 Hzである。
【００２９】同期検波回路４２は、減算器３７から各電
気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の差成分を受信してその差成分を
動作点検出信号として用い、その動作点検出信号と低周
波発振器４１からの低周波信号Ｓ1 とを入力として動作
点検出信号に対し低周波信号Ｓ1 で同期検波を行い、低
周波信号Ｓ1 に同期した信号成分を抽出する。同期検波
した後の信号は図２(b) で説明したように、光周波数弁
別性を微分した波形と等価であるから、光周波数弁別特
性における極大値ＭＡＸ及び極小値ＭＩＮにおいて同期
検波信号は零になる。従って、動作点安定化回路４３に
よりこの零に常に追従するようにすれば、動作点を常に
極大値ＭＡＸまたは極小値ＭＩＮに一致させることがで
きる。つまり、同期検波信号が常に零になるように半導
体レーザ１０のバイアスあるいは温度、または光干渉器
２０のバイアスあるいは温度に帰還をかければ、同期検
波信号が零となる光周波数に動作点が安定化する。この
とき、半導体レーザ１０のバイアスあるいは温度に帰還
する場合は、動作点の周波数の制御をすることで半導体
レーザ１０の発振周波数も制御することになるから、動
作点の安定化と同時に半導体レーザ１０の自動周波数制
御（ＡＦＣ）も行うことができる。
気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の差成分を受信してその差成分を
動作点検出信号として用い、その動作点検出信号と低周
波発振器４１からの低周波信号Ｓ1 とを入力として動作
点検出信号に対し低周波信号Ｓ1 で同期検波を行い、低
周波信号Ｓ1 に同期した信号成分を抽出する。同期検波
した後の信号は図２(b) で説明したように、光周波数弁
別性を微分した波形と等価であるから、光周波数弁別特
性における極大値ＭＡＸ及び極小値ＭＩＮにおいて同期
検波信号は零になる。従って、動作点安定化回路４３に
よりこの零に常に追従するようにすれば、動作点を常に
極大値ＭＡＸまたは極小値ＭＩＮに一致させることがで
きる。つまり、同期検波信号が常に零になるように半導
体レーザ１０のバイアスあるいは温度、または光干渉器
２０のバイアスあるいは温度に帰還をかければ、同期検
波信号が零となる光周波数に動作点が安定化する。この
とき、半導体レーザ１０のバイアスあるいは温度に帰還
する場合は、動作点の周波数の制御をすることで半導体
レーザ１０の発振周波数も制御することになるから、動
作点の安定化と同時に半導体レーザ１０の自動周波数制
御（ＡＦＣ）も行うことができる。
【００３０】ＡＰＣ制御回路４７は、加算器３８からの
電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の加算成分を光出力検出信号と
して用い、例えば比較部からなり、その第１入力には前
記光出力検出信号を受信し、その第２入力には予め定め
た設定電圧Ｖ1 を受信し、この設定電圧Ｖ1 に対しての
光出力検出信号の変動分を検出し、これらの間の誤差分
が常に零になるように制御線Ｌ2 を介して半導体レーザ
１０バイアスに帰還する。上記２つの干渉光Ｈi1及びＨ
i2は互いに相補的な干渉光であるから、これらを加え合
わせると、図２(a) の一点鎖線の如く平坦な出力とな
る。この平坦な出力は半導体レーザ１０の光出力に比例
する。つまり、前記の電気信号ＥＬ1 及びＥＬ2 を加算
器３８で加算した出力は平坦な信号となり、この平坦な
信号に対応させて電圧Ｖ1 を設定し、平坦な信号のレベ
ルが常に一定のレベルになるように半導体レーザ１０に
帰還をかければ自動光出力制御（ＡＰＣ）が実現され
る。
電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の加算成分を光出力検出信号と
して用い、例えば比較部からなり、その第１入力には前
記光出力検出信号を受信し、その第２入力には予め定め
た設定電圧Ｖ1 を受信し、この設定電圧Ｖ1 に対しての
光出力検出信号の変動分を検出し、これらの間の誤差分
が常に零になるように制御線Ｌ2 を介して半導体レーザ
１０バイアスに帰還する。上記２つの干渉光Ｈi1及びＨ
i2は互いに相補的な干渉光であるから、これらを加え合
わせると、図２(a) の一点鎖線の如く平坦な出力とな
る。この平坦な出力は半導体レーザ１０の光出力に比例
する。つまり、前記の電気信号ＥＬ1 及びＥＬ2 を加算
器３８で加算した出力は平坦な信号となり、この平坦な
信号に対応させて電圧Ｖ1 を設定し、平坦な信号のレベ
ルが常に一定のレベルになるように半導体レーザ１０に
帰還をかければ自動光出力制御（ＡＰＣ）が実現され
る。
【００３１】低周波発振器４１から及び動作点安定化回
路４３から半導体レーザ１０の温度、光干渉器２０のバ
イアスあるいは温度への重畳，帰還は、加算器４４を介
して合流され、また低周波発振器４１から及び動作点安
定化回路４３から半導体レーザ１０のバイアスの重畳，
帰還は、加算器４５を介して合流される。
路４３から半導体レーザ１０の温度、光干渉器２０のバ
イアスあるいは温度への重畳，帰還は、加算器４４を介
して合流され、また低周波発振器４１から及び動作点安
定化回路４３から半導体レーザ１０のバイアスの重畳，
帰還は、加算器４５を介して合流される。
【００３２】図７は、低周波発振器４１による動作を説
明するための波形図である。ただし低周波発振器４１の
発振出力を半導体レーザ１０の駆動電流に重畳した場合
を例にとり説明する。駆動電流を２値に変化させること
により、半導体レーザ１０の出力光Ｈ0 が有する光周波
数は、中心周波数ｆ0を中心として第１光周波数ｆ1 及
び第２光周波数ｆ2 のように変化する。この状態で、低
周波発振器４１の発振出力を重畳すると、この発振出力
の周波数ｆs をもって図示するごとく波状にうねりを伴
う。このようにして低周波成分を含ませた電気信号ＥＬ
は、同期検波回路４２にて低周波発振出力により同期検
波される。
明するための波形図である。ただし低周波発振器４１の
発振出力を半導体レーザ１０の駆動電流に重畳した場合
を例にとり説明する。駆動電流を２値に変化させること
により、半導体レーザ１０の出力光Ｈ0 が有する光周波
数は、中心周波数ｆ0を中心として第１光周波数ｆ1 及
び第２光周波数ｆ2 のように変化する。この状態で、低
周波発振器４１の発振出力を重畳すると、この発振出力
の周波数ｆs をもって図示するごとく波状にうねりを伴
う。このようにして低周波成分を含ませた電気信号ＥＬ
は、同期検波回路４２にて低周波発振出力により同期検
波される。
【００３３】また、光干渉器２０のバイアスを変化させ
ることは容易であり、基本的には光干渉器２０の共振器
長や遅延時間差を変化させれば良い。具体的には、
光弾性効果を利用して変化させる、 電気光学的効果
を利用して変化させる、 機械的外力を加えて変化さ
せる、 熱光学効果を利用して変化させる、等の方法
が良く知られている。
ることは容易であり、基本的には光干渉器２０の共振器
長や遅延時間差を変化させれば良い。具体的には、
光弾性効果を利用して変化させる、 電気光学的効果
を利用して変化させる、 機械的外力を加えて変化さ
せる、 熱光学効果を利用して変化させる、等の方法
が良く知られている。
【００３４】また、本実施例の光周波数偏移量検出手段
５０は、第２の低周波発振器５１と、第２の同期検波回
路５２と、光周波数偏移量安定化回路５３とからなる。
第２の低周波発振器５１は、第１の低周波発振器４１か
ら発振される低周波信号Ｓ1 を受信し、その周波数を２
倍にした低周波信号Ｓ2 を発振する乗算器である。
５０は、第２の低周波発振器５１と、第２の同期検波回
路５２と、光周波数偏移量安定化回路５３とからなる。
第２の低周波発振器５１は、第１の低周波発振器４１か
ら発振される低周波信号Ｓ1 を受信し、その周波数を２
倍にした低周波信号Ｓ2 を発振する乗算器である。
【００３５】第２の同期検波回路５２は、動作点設定手
段４０により光干渉器２０の動作点を光周波数弁別特性
の極大値ＭＡＸあるいは極小値ＭＩＮに安定化させた状
態において、減算器３７から各電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2
の差成分信号を光周波数偏移量検出信号として受信する
とともに、第２の低周波発振器５１からの低周波信号Ｓ
2 を同期検波のための参照信号として受信し、該差成分
信号に対し同期検波を行い低周波信号Ｓ2 成分を抽出し
て光周波数偏移量の検出を行う。
段４０により光干渉器２０の動作点を光周波数弁別特性
の極大値ＭＡＸあるいは極小値ＭＩＮに安定化させた状
態において、減算器３７から各電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2
の差成分信号を光周波数偏移量検出信号として受信する
とともに、第２の低周波発振器５１からの低周波信号Ｓ
2 を同期検波のための参照信号として受信し、該差成分
信号に対し同期検波を行い低周波信号Ｓ2 成分を抽出し
て光周波数偏移量の検出を行う。
【００３６】これは図３を参照して既述したが、上記の
如くＦＳＫ変調された光信号の動作点を安定させるため
に、低周波発振器４１から低周波信号Ｓ1 を予め半導体
レーザ１０のバイアスあるいは温度、または光干渉器２
０のバイアスあるいは温度に重畳して動作点を低周波信
号Ｓ1 で変動させた場合に、光干渉器２０から出力され
る平均光強度の変動に該低周波信号Ｓ1の２倍の周波数
の低周波信号Ｓ2 成分が最も大きく発生する。この低周
波信号Ｓ2 成分の振幅の値は光周波数偏移量Δｆの大き
さに対応し、前記光強度に対応する電気信号に対し低周
波信号Ｓ2 で同期検波した後の検出信号と光周波数偏移
量Δｆの関係は図４に示す関係があることに基づく。
如くＦＳＫ変調された光信号の動作点を安定させるため
に、低周波発振器４１から低周波信号Ｓ1 を予め半導体
レーザ１０のバイアスあるいは温度、または光干渉器２
０のバイアスあるいは温度に重畳して動作点を低周波信
号Ｓ1 で変動させた場合に、光干渉器２０から出力され
る平均光強度の変動に該低周波信号Ｓ1の２倍の周波数
の低周波信号Ｓ2 成分が最も大きく発生する。この低周
波信号Ｓ2 成分の振幅の値は光周波数偏移量Δｆの大き
さに対応し、前記光強度に対応する電気信号に対し低周
波信号Ｓ2 で同期検波した後の検出信号と光周波数偏移
量Δｆの関係は図４に示す関係があることに基づく。
【００３７】つまり、安定化された動作点のもとで、予
め低周波信号Ｓ1 で変調された干渉光Ｈi の平均光出力
強度の低周波信号Ｓ1の２倍の低周波信号Ｓ2 成分を低
周波信号Ｓ2 で同期検波により抽出すれば光周波数偏移
量検出信号が得られる。この場合、第２の同期検波回路
５２への光周波数偏移量検出用信号として減算器３７か
ら各電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の差成分を入力している。
この差信号は図２(b)にも示したように振幅が２倍の信
号であるので、傾斜の鋭い特性の信号をもって光周波数
偏移量Δｆを検出できることになる。これは光周波数偏
移量の制御におけるＳ／Ｎ比を著しく増大させることに
なる。
め低周波信号Ｓ1 で変調された干渉光Ｈi の平均光出力
強度の低周波信号Ｓ1の２倍の低周波信号Ｓ2 成分を低
周波信号Ｓ2 で同期検波により抽出すれば光周波数偏移
量検出信号が得られる。この場合、第２の同期検波回路
５２への光周波数偏移量検出用信号として減算器３７か
ら各電気信号ＥＬ1 ，ＥＬ2 の差成分を入力している。
この差信号は図２(b)にも示したように振幅が２倍の信
号であるので、傾斜の鋭い特性の信号をもって光周波数
偏移量Δｆを検出できることになる。これは光周波数偏
移量の制御におけるＳ／Ｎ比を著しく増大させることに
なる。
【００３８】光周波数偏移量安定化回路５３は、例えば
比較部からなり、その第１入力には第２の同期検波回路
５２で検出された光周波数偏移量検出信号を受信し、そ
の第２の入力には予め定めた設定電圧Ｖ2 を受信し、こ
れらの間の誤差分が零になるよう変調回路１１に帰還す
る。なお、設定電圧Ｖ2 は図４のグラフで示せば予め設
定された光周波数偏移量Δｆに対応する電圧Ｖ2 に相当
し、この設定電圧Ｖ2 が一定値に保持すべき光周波数偏
移量Δｆということになり、光周波数偏移量（変調指
数）安定化の制御も可能となる。
比較部からなり、その第１入力には第２の同期検波回路
５２で検出された光周波数偏移量検出信号を受信し、そ
の第２の入力には予め定めた設定電圧Ｖ2 を受信し、こ
れらの間の誤差分が零になるよう変調回路１１に帰還す
る。なお、設定電圧Ｖ2 は図４のグラフで示せば予め設
定された光周波数偏移量Δｆに対応する電圧Ｖ2 に相当
し、この設定電圧Ｖ2 が一定値に保持すべき光周波数偏
移量Δｆということになり、光周波数偏移量（変調指
数）安定化の制御も可能となる。
【００３９】アンプあるいは減衰器４６は、同期検波の
ための変調信号である低周波信号Ｓ 1 を低周波発振器４
１から制御線Ｌ1 を介して半導体レーザ１０のバイアス
に重畳する場合に、光周波数偏移量検出信号を光周波数
偏移量安定化回路５３から同期検波のための変調信号の
変調振幅に帰還し、該変調信号による光ＦＭ変調の光周
波数偏移量を一定に保ち、半導体レーザ１０の光源部分
の変調効率に動作点設定手段４０及び光周波数偏移量検
BR>出手段５０が影響を受けないようにするため設けら
れている。
ための変調信号である低周波信号Ｓ 1 を低周波発振器４
１から制御線Ｌ1 を介して半導体レーザ１０のバイアス
に重畳する場合に、光周波数偏移量検出信号を光周波数
偏移量安定化回路５３から同期検波のための変調信号の
変調振幅に帰還し、該変調信号による光ＦＭ変調の光周
波数偏移量を一定に保ち、半導体レーザ１０の光源部分
の変調効率に動作点設定手段４０及び光周波数偏移量検
BR>出手段５０が影響を受けないようにするため設けら
れている。
【００４０】つまり、半導体レーザ１０自身のバイアス
経年変化等により、ＦＭ変調効率（バイアス電流の単位
電流あたりの光周波数可変量）が小さくなると、最悪の
場合、低周波信号Ｓが重畳されなくなることがある。そ
のため動作点が設定したようには変動しなくなり、同期
検波が不可能となることがある。これを解消するため、
ＦＭ変調効率が小さくなった場合には、アンプあるいは
減衰器４６で同期検波のための変調信号の振幅を大きく
し、ＦＭ変調効率が大きくなりすぎた場合には、アンプ
あるいは減衰器４６で同期検波のための変調信号の振幅
を小さくなるように、つまり常に低周波信号Ｓ1 が同程
度の振幅になるようにしている。このＦＭ変調効率の大
小は光周波数偏移量Δｆの大小から判断できることであ
る。
経年変化等により、ＦＭ変調効率（バイアス電流の単位
電流あたりの光周波数可変量）が小さくなると、最悪の
場合、低周波信号Ｓが重畳されなくなることがある。そ
のため動作点が設定したようには変動しなくなり、同期
検波が不可能となることがある。これを解消するため、
ＦＭ変調効率が小さくなった場合には、アンプあるいは
減衰器４６で同期検波のための変調信号の振幅を大きく
し、ＦＭ変調効率が大きくなりすぎた場合には、アンプ
あるいは減衰器４６で同期検波のための変調信号の振幅
を小さくなるように、つまり常に低周波信号Ｓ1 が同程
度の振幅になるようにしている。このＦＭ変調効率の大
小は光周波数偏移量Δｆの大小から判断できることであ
る。
【００４１】マーク率モニタ手段６０は、例えば変調回
路１１内に設けられた積分器からなる。変調回路１１に
より半導体レーザ１０の出力光Ｈ0 の周波数を送信すべ
きデータＤｉｎの２論理値“１”，“０”に対応して第
１光周波数ｆ1 または第２光周波数ｆ2 に変化させるよ
うなデータ変調を行う場合の論理値“１”と“０”の発
生する比率（マーク率）をトータル演算し、動作点安定
化回路４３及び光周波数偏移量安定化回路５３に帰還
し、動作点設定手段４０及び光周波数偏移量検出手段５
０の動作状態を制御する手段である。
路１１内に設けられた積分器からなる。変調回路１１に
より半導体レーザ１０の出力光Ｈ0 の周波数を送信すべ
きデータＤｉｎの２論理値“１”，“０”に対応して第
１光周波数ｆ1 または第２光周波数ｆ2 に変化させるよ
うなデータ変調を行う場合の論理値“１”と“０”の発
生する比率（マーク率）をトータル演算し、動作点安定
化回路４３及び光周波数偏移量安定化回路５３に帰還
し、動作点設定手段４０及び光周波数偏移量検出手段５
０の動作状態を制御する手段である。
【００４２】マーク率が例えば１／２の場合、つまり
“１”の発生する確率と“０”の発生する確率が１：１
の場合と、マーク率が例えば１／４となった場合、つま
り“１”の発生する割合と“０”の発生する割合が１：
３となった場合には、図２において動作点の光出力強度
が変化し、そのため図４に示す光周波数偏移量Δｆに対
する同期検波出力信号のグラフが変化し、同期検波出力
信号が予め定めた設定値となるΔｆの値がマーク率の大
小により変化することになる。そのため、光周波数偏移
量安定化回路５３における設定電圧Ｖ2 をマーク率に応
じて変える必要がある。マーク率モニタ手段６０は変調
回路１１による変調信号のマーク率を演算し、その値に
基づき設定電圧Ｖ2 を変化させて光周波数偏移量検出手
段５０がマーク率の変動に影響を受けないようにする。
また、動産点設定手段４０は同期検波回路４２からの出
力が常に零となるように制御しているものであるが、マ
ーク率の変動により同期検波回路４２からの出力にオフ
セット電圧を加え、動作点を極大値または極小値からず
らしてやってもよい。
“１”の発生する確率と“０”の発生する確率が１：１
の場合と、マーク率が例えば１／４となった場合、つま
り“１”の発生する割合と“０”の発生する割合が１：
３となった場合には、図２において動作点の光出力強度
が変化し、そのため図４に示す光周波数偏移量Δｆに対
する同期検波出力信号のグラフが変化し、同期検波出力
信号が予め定めた設定値となるΔｆの値がマーク率の大
小により変化することになる。そのため、光周波数偏移
量安定化回路５３における設定電圧Ｖ2 をマーク率に応
じて変える必要がある。マーク率モニタ手段６０は変調
回路１１による変調信号のマーク率を演算し、その値に
基づき設定電圧Ｖ2 を変化させて光周波数偏移量検出手
段５０がマーク率の変動に影響を受けないようにする。
また、動産点設定手段４０は同期検波回路４２からの出
力が常に零となるように制御しているものであるが、マ
ーク率の変動により同期検波回路４２からの出力にオフ
セット電圧を加え、動作点を極大値または極小値からず
らしてやってもよい。
【００４３】図８は、本発明の第２の実施例を示す図で
あり、ＦＤＭ伝送方式、即ち各情報の送受信搬送周波数
をずらすことにより１本の伝送路が何回線もの情報を送
る、つまり信号ごとに異なった周波数帯を用いることに
より２つ以上の信号を共通の通路を使って伝送する方式
に適用される、半導体レーザの光周波数偏移量の測定，
制御装置の例を示す。
あり、ＦＤＭ伝送方式、即ち各情報の送受信搬送周波数
をずらすことにより１本の伝送路が何回線もの情報を送
る、つまり信号ごとに異なった周波数帯を用いることに
より２つ以上の信号を共通の通路を使って伝送する方式
に適用される、半導体レーザの光周波数偏移量の測定，
制御装置の例を示す。
【００４４】図に示すように、ＦＤＭ伝送においては送
受信ごとに異なった光周波数が必要とされることから、
半導体レーザは複数（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）
設けられ、また複数の半導体レーザの各々の出力光に送
信すべきデータＤinに応じて光変調（ｆ1 ，ｆ2 ）する
ため、変調回路も複数（Ｍ1 ，Ｍ2 ，・・・Ｍn ）設け
られている。複数個の半導体レーザから出力されるＦＳ
Ｋ変調された出力光（Ｈ01，Ｈ02，・・・Ｈ0n）は、一
旦光カプラ１２に入力された後光干渉器２０に出力さ
れ、光周波数弁別特性に従った干渉光Ｈi として受光器
３０に送出される。
受信ごとに異なった光周波数が必要とされることから、
半導体レーザは複数（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）
設けられ、また複数の半導体レーザの各々の出力光に送
信すべきデータＤinに応じて光変調（ｆ1 ，ｆ2 ）する
ため、変調回路も複数（Ｍ1 ，Ｍ2 ，・・・Ｍn ）設け
られている。複数個の半導体レーザから出力されるＦＳ
Ｋ変調された出力光（Ｈ01，Ｈ02，・・・Ｈ0n）は、一
旦光カプラ１２に入力された後光干渉器２０に出力さ
れ、光周波数弁別特性に従った干渉光Ｈi として受光器
３０に送出される。
【００４５】本実施例では、光干渉器２０は１個設けら
れるのが前提とされる。一般に光干渉器の光周波数弁別
特性は図２(a) 及び図６(c) に示したように極大値（極
小値）間の距離が等間隔となる。複数の周波数が必要と
され、また使用される周波数間の間隔に精度が要求され
るＦＤＭ伝送の場合に、特に本発明のように光周波数弁
別特性の極大値または極小値に動作点を安定化させて光
周波数偏移量の測定，制御をしようとする場合には、１
つの光周波数弁別特性の極大値（極小値）に個々の半導
体レーザの動作点を設定するだけで周波数間隔が決定さ
れるから都合が良い。
れるのが前提とされる。一般に光干渉器の光周波数弁別
特性は図２(a) 及び図６(c) に示したように極大値（極
小値）間の距離が等間隔となる。複数の周波数が必要と
され、また使用される周波数間の間隔に精度が要求され
るＦＤＭ伝送の場合に、特に本発明のように光周波数弁
別特性の極大値または極小値に動作点を安定化させて光
周波数偏移量の測定，制御をしようとする場合には、１
つの光周波数弁別特性の極大値（極小値）に個々の半導
体レーザの動作点を設定するだけで周波数間隔が決定さ
れるから都合が良い。
【００４６】尚、光干渉器２０、受光器３０、低周波発
振器４１と同期検波回路４３と加算器４５等からなる動
作点設定手段４０、第２の低周波発振器５１と第２の同
期検波回路と光周波数偏移量安定化回路５３等からなる
光周波数偏移量検出手段５０は、各々第１の実施例と同
様な構成を有し作用を行うものであるから重複説明は省
略する。
振器４１と同期検波回路４３と加算器４５等からなる動
作点設定手段４０、第２の低周波発振器５１と第２の同
期検波回路と光周波数偏移量安定化回路５３等からなる
光周波数偏移量検出手段５０は、各々第１の実施例と同
様な構成を有し作用を行うものであるから重複説明は省
略する。
【００４７】本実施例においては、切り換えスイッチ７
０が設けられていて、図示しない制御手段からの切り換
え信号の入力により、光周波数の安定化制御、光周波数
偏移量の安定化制御がしたい半導体レーザＬＤi を選択
できる構成である。以下説明する。
０が設けられていて、図示しない制御手段からの切り換
え信号の入力により、光周波数の安定化制御、光周波数
偏移量の安定化制御がしたい半導体レーザＬＤi を選択
できる構成である。以下説明する。
【００４８】本発明の動作原理は既述したことを要約す
ると、光干渉器２０の動作点を光周波数弁別特性の極大
値または極小値に安定化させること、該動作点のもとで
発生する低周波信号Ｓ2 成分を電気信号から同期検波に
より抽出することで光周波数偏移量Δｆを検出し、制御
することの２点に大別される。そのためには、低周波発
振器４１から同期検波のための低周波信号Ｓ1 を半導体
レーザのバイアスあるいは温度に重畳することが必要と
される。（尚、ＦＤＭ方式に適用される当該第２の実施
例では光周波数弁別特性を一定とするため、光干渉器２
０のバイアスあるいは温度への低周波信号Ｓ1 の重畳は
行わず、別に光干渉器２０には温度コントロールをして
おく。）つまり、光周波数の安定化制御、光周波数偏移
量の安定化制御がしたい半導体レーザＬＤi に、同期検
波のための変調信号を重畳するためさらには動作点安定
化信号及び光周波数偏移量安定化信号を帰還するための
選択を行うのである。
ると、光干渉器２０の動作点を光周波数弁別特性の極大
値または極小値に安定化させること、該動作点のもとで
発生する低周波信号Ｓ2 成分を電気信号から同期検波に
より抽出することで光周波数偏移量Δｆを検出し、制御
することの２点に大別される。そのためには、低周波発
振器４１から同期検波のための低周波信号Ｓ1 を半導体
レーザのバイアスあるいは温度に重畳することが必要と
される。（尚、ＦＤＭ方式に適用される当該第２の実施
例では光周波数弁別特性を一定とするため、光干渉器２
０のバイアスあるいは温度への低周波信号Ｓ1 の重畳は
行わず、別に光干渉器２０には温度コントロールをして
おく。）つまり、光周波数の安定化制御、光周波数偏移
量の安定化制御がしたい半導体レーザＬＤi に、同期検
波のための変調信号を重畳するためさらには動作点安定
化信号及び光周波数偏移量安定化信号を帰還するための
選択を行うのである。
【００４９】具体的には、時分割を採用し、ｎ個の半導
体レーザ（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）の各々を順
次周期的に切り換えスイッチ７０により選択切り換えを
行い、選択された半導体レーザ（例えばＬＤj ）のバイ
アスあるいは温度に同期検波のための変調信号を重畳す
る。このとき、他の半導体レーザは発振を停止している
わけではなく前方光及び後方光を発振しているのであ
る。例えば切り換えスイッチ７０内にはデータ保持のた
めのレジスタが備えられていて、直前に選択された半導
体レーザＬＤj-1 は該レジスタに保持されている自分が
選択された時の制御信号に応じてその安定化制御を受け
た時点の光周波数偏移量Δｆの光を不図示の伝送路に出
力し続けるのである。そして、一定の周期で再び自分が
選択されると、同期検波のための変調信号をそのバイア
スあるいは温度に重畳されることにより新たに光周波数
の安定化制御、光周波数偏移量の安定化制御を受けるこ
とになる。
体レーザ（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）の各々を順
次周期的に切り換えスイッチ７０により選択切り換えを
行い、選択された半導体レーザ（例えばＬＤj ）のバイ
アスあるいは温度に同期検波のための変調信号を重畳す
る。このとき、他の半導体レーザは発振を停止している
わけではなく前方光及び後方光を発振しているのであ
る。例えば切り換えスイッチ７０内にはデータ保持のた
めのレジスタが備えられていて、直前に選択された半導
体レーザＬＤj-1 は該レジスタに保持されている自分が
選択された時の制御信号に応じてその安定化制御を受け
た時点の光周波数偏移量Δｆの光を不図示の伝送路に出
力し続けるのである。そして、一定の周期で再び自分が
選択されると、同期検波のための変調信号をそのバイア
スあるいは温度に重畳されることにより新たに光周波数
の安定化制御、光周波数偏移量の安定化制御を受けるこ
とになる。
【００５０】また、図示はしないが本発明の第３の実施
例として、第２の実施例に対する次のような変形例も考
えられる。即ち、第３の実施例においては切り換えスイ
ッチ７０を設けず、その代わり複数個の半導体レーザ
（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）の各々のバイアスあ
るいは温度に対して相異なる周波数の同期検波のための
低周波信号（Ｓ11，Ｓ12，・・・Ｓ1n）を重畳する複数
の低周波発振器及び同期検波回路が設けられても良い。
この場合、半導体レーザ（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤ
n ）に対しては時分割を採用する必要はない。つまり、
前記複数の同期検波のための相異なる周波数の変調信号
（Ｓ11，Ｓ12，・・・Ｓ1n）を各々の半導体レーザ（Ｌ
Ｄ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）のバイアスあるいは温度
に重畳し、該複数個の半導体レーザから出力光（Ｈ01，
Ｈ02，・・・Ｈ0n）を光カプラ１２に一斉に出力し、光
干渉器２０は一度に該複数の出力光（Ｈ01，Ｈ02，・・
・Ｈ0n）を受光するのである。このとき光周波数の安定
化制御、光周波数偏移量の安定化制御は一括して行われ
る。この場合、回路規模が大となるので、複数の同期検
波回路の方に時分割を採用しても良いし、複数の周波数
の異なる発振周波数を得るには１つの発振器に対して複
数の周波数乗算器を採用しても良い。
例として、第２の実施例に対する次のような変形例も考
えられる。即ち、第３の実施例においては切り換えスイ
ッチ７０を設けず、その代わり複数個の半導体レーザ
（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）の各々のバイアスあ
るいは温度に対して相異なる周波数の同期検波のための
低周波信号（Ｓ11，Ｓ12，・・・Ｓ1n）を重畳する複数
の低周波発振器及び同期検波回路が設けられても良い。
この場合、半導体レーザ（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤ
n ）に対しては時分割を採用する必要はない。つまり、
前記複数の同期検波のための相異なる周波数の変調信号
（Ｓ11，Ｓ12，・・・Ｓ1n）を各々の半導体レーザ（Ｌ
Ｄ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）のバイアスあるいは温度
に重畳し、該複数個の半導体レーザから出力光（Ｈ01，
Ｈ02，・・・Ｈ0n）を光カプラ１２に一斉に出力し、光
干渉器２０は一度に該複数の出力光（Ｈ01，Ｈ02，・・
・Ｈ0n）を受光するのである。このとき光周波数の安定
化制御、光周波数偏移量の安定化制御は一括して行われ
る。この場合、回路規模が大となるので、複数の同期検
波回路の方に時分割を採用しても良いし、複数の周波数
の異なる発振周波数を得るには１つの発振器に対して複
数の周波数乗算器を採用しても良い。
【００５１】さらに、図示しないが本発明の第４の実施
例として、第２及び第３の実施例に対する次のような変
形例も考えられる。つまり、低周波発振器４１及び同期
検波回路４２を含む動作点設定手段４０が、同期検波の
ための変調信号を半導体レーザＬＤi のバイアスあるい
は温度に重畳する場合に、複数個の半導体レーザに対し
て、順次該変調信号を重畳すること及び各々異なった周
波数の該変調信号を重畳すること、を個別に択一的に即
ち逐次行う方法も考えられる。つまり、同期検波のため
の変調信号を重畳するにあたり、前記第２の実施例で用
いた順次重畳方法あるいは前記第３の実施例で用いた異
なる周波数の重畳方法を必要に応じて採用して良い。
例として、第２及び第３の実施例に対する次のような変
形例も考えられる。つまり、低周波発振器４１及び同期
検波回路４２を含む動作点設定手段４０が、同期検波の
ための変調信号を半導体レーザＬＤi のバイアスあるい
は温度に重畳する場合に、複数個の半導体レーザに対し
て、順次該変調信号を重畳すること及び各々異なった周
波数の該変調信号を重畳すること、を個別に択一的に即
ち逐次行う方法も考えられる。つまり、同期検波のため
の変調信号を重畳するにあたり、前記第２の実施例で用
いた順次重畳方法あるいは前記第３の実施例で用いた異
なる周波数の重畳方法を必要に応じて採用して良い。
【００５２】上記のように、第２乃至第４の実施例にあ
っては、特に光周波数多重伝送等において、複数個の半
導体レーザに対して光周波数の安定化制御、光周波数偏
移量の安定化制御が効果的に行われる。
っては、特に光周波数多重伝送等において、複数個の半
導体レーザに対して光周波数の安定化制御、光周波数偏
移量の安定化制御が効果的に行われる。
【００５３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、送信側で自動周波数制御（ＡＦＣ）、自動出力制御
（ＡＰＣ）が同時にできるとともに、送信側の多数のレ
ーザを制御でき、その上マーク率に依存せず高速回路も
必要とせずに、簡単な構成で小型化でき、しかも安価に
実現できるから、従来課題となっていた光周波数偏移量
の測定、制御が可能となる。特にＦＤＭ伝送の場合に有
用である。
ば、送信側で自動周波数制御（ＡＦＣ）、自動出力制御
（ＡＰＣ）が同時にできるとともに、送信側の多数のレ
ーザを制御でき、その上マーク率に依存せず高速回路も
必要とせずに、簡単な構成で小型化でき、しかも安価に
実現できるから、従来課題となっていた光周波数偏移量
の測定、制御が可能となる。特にＦＤＭ伝送の場合に有
用である。
【図１】本発明の原理構成を示すブロック図である。
【図２】光干渉器の光周波数弁別特性を示すグラフで、
(a) は２つの干渉光の光周波数弁別特性のグラフ、(b)
は２つの干渉光の減算結果のグラフである。
(a) は２つの干渉光の光周波数弁別特性のグラフ、(b)
は２つの干渉光の減算結果のグラフである。
【図３】動作点を掃引したときの干渉器からの光出力ス
ペクトルで、各々Δｆの大きさが図(a) ＜図(b) ＜図
(c) の関係であるグラフである。
ペクトルで、各々Δｆの大きさが図(a) ＜図(b) ＜図
(c) の関係であるグラフである。
【図４】光周波数偏移量と低周波信号Ｓ2 での同期検波
出力信号との関係を示すグラフである。
出力信号との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図６】相補的な２つの干渉光を出力する光干渉器を示
す図で、(a) はマッハツェンダー干渉器を示す図、(b)
はファブリ・ペロー干渉器を示す図、(c) は(b) 図にお
ける２つの干渉光の光周波数弁別特性を示す図である。
す図で、(a) はマッハツェンダー干渉器を示す図、(b)
はファブリ・ペロー干渉器を示す図、(c) は(b) 図にお
ける２つの干渉光の光周波数弁別特性を示す図である。
【図７】低周波発振器による動作を説明するための波形
図である。
図である。
【図８】本発明の第２の実施例を示すブロック図であ
る。
る。
１０，ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn 半導体レー
ザ ２０ 光干渉器 ３０，３１，３２ 受光器 ４０ 動作点設定手段 ５０ 光周波数偏移量検出手段 ６０ マーク率モニタ手段 Ｈ0 出力光 Ｈi ，Ｈi1，Ｈi2 干渉光 ＥＬ，ＥＬ1 ，ＥＬ2 電気信号
ザ ２０ 光干渉器 ３０，３１，３２ 受光器 ４０ 動作点設定手段 ５０ 光周波数偏移量検出手段 ６０ マーク率モニタ手段 Ｈ0 出力光 Ｈi ，Ｈi1，Ｈi2 干渉光 ＥＬ，ＥＬ1 ，ＥＬ2 電気信号
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18 H01S 3/133 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (12)
- 【請求項１】 入力した変調信号に基づいて周波数もし
くは位相変調された光を出力するレーザ光源の、光周波
数偏移量を測定、あるいは予め定めた一定値に制御する
半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置におい
て、前記半導体レーザ（１０）からの出力光（Ｈ0 ）を
受け、光周波数弁別特性に従った干渉光（Ｈi ）を出力
する光干渉器（２０）と、前記干渉光（Ｈi ）を受けて
その光強度を電気信号（ＥＬ）に変換する受光器（３
０）と、予め前記半導体レーザ（１０）のバイアスに低
周波変調された前記干渉光（Ｈ i ）の低周波信号を前記
電気信号（ＥＬ）から同期検波により抽出することで前
記光干渉器（２０）の動作点を検出し、前記光周波数弁
別特性の極大値あるいは極小値に対応する光周波数に一
致するように該動作点を設定する動作点設定手段（４
０）と、前記動作点のもとで発生する低周波信号成分を
前記電気信号（ＥＬ）から同期検波により抽出し、光周
波数偏移量を検出する光周波数偏移量検出手段（５０）
と、からなることを特徴とする半導体レーザの光周波数
偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、光干渉器（２０）か
ら出力される相補的な関係にある２つの干渉光（Ｈi1，
Ｈi2）を各々受光器（３１，３２）で受光し、各受光器
（３１，３２）の出力信号の差成分から動作点検出信号
及び光周波数偏移量検出信号を抽出することを特徴とす
る半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項３】 請求項１において、光干渉器（２０）か
ら出力される相補的な関係にある２つの干渉光（Ｈi1，
Ｈi2）を各々受光器（３１，３２）で受光し、各受光器
（３１，３２）の出力信号の加算成分を半導体レーザ
（１０）の光出力検出信号として用いることを特徴とす
る半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項４】 請求項３において、各受光器（３１，３
２）から出力される出力信号の加算成分を半導体レーザ
（１０）の光出力検出信号として用い、該光出力検出信
号を半導体レーザ（１０）のバイアスに帰還することで
同時に半導体レーザ（１０）の光出力の安定化を行うこ
とを特徴とする半導体レーザの光周波数偏移量の測定，
制御装置。 - 【請求項５】 請求項２において、各受光器（３１，３
２）から出力される出力信号の差成分を動作点検出信号
として用い、該動作点検出信号を半導体レーザ（１０）
のバイアスあるいは温度に帰還することにより動作点の
安定化及び半導体レーザ（１０）の発振周波数の安定化
を同時に行うことを特徴とする半導体レーザの光周波数
偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項６】 請求項２において、各受光器（３１，３
２）から出力される出力信号の差成分を動作点検出信号
として用い、該動作点検出信号を光干渉器（２０）のバ
イアスあるいは温度に帰還することにより動作点の安定
化を行うことを特徴とする半導体レーザの光周波数偏移
量の測定，制御装置。 - 【請求項７】 前記動作点設定手段（４０）が、同期検
波のための変調信号を、半導体レーザ（１０）のバイア
スあるいは温度に重畳することを特徴とする請求項１記
載の半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項８】 前記動作点設定手段（４０）が、同期検
波のための変調信号を、複数の半導体レーザ（ＬＤ1 ，
ＬＤ2 ，・・・ＬＤn）のバイアスあるいは温度に逐次
重畳することにより、光周波数多重伝送等での複数の半
導体レーザ（ＬＤ1 ，ＬＤ2 ，・・・ＬＤn ）に対して
光周波数の安定化制御、光周波数偏移量の安定化制御を
行うことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの光
周波数偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項９】 前記動作点設定手段（４０）が、同期検
波のための変調信号を半導体レーザ（１０）のバイアス
に重畳するとともに、光周波数偏移量検出信号を該変調
信号の変調振幅に帰還し、該変調信号による光ＦＭ変調
の光周波数偏移量を一定に保ち、半導体レーザ（１０）
の光源部分の変調効率に前記動作点設定手段（４０）及
び前記光周波数偏移量検出手段（５０）が影響を受けな
いようにすることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
ーザの光周波数偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項10】 前記動作点設定手段（４０）が、同期検
波のための変調信号を、光干渉器（２０）のバイアスあ
るいは温度に重畳することを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置。 - 【請求項11】 前記動作点設定手段（４０）及び光周波
数偏移量検出手段（５０）が、送信信号のマーク率変動
により影響を受けないように、マーク率モニタ信号を前
期動作点設定手段（４０）及び光周波数偏移量検出手段
（５０）に帰還するマーク率モニタ手段（６０）を有す
ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの光周
波数偏移量，制御装置。 - 【請求項12】 前期光周波数偏移量検出手段（５０）
が、前期動作点のもとで、予め低波数変調された前期干
渉光（Ｈi ）の低波数信号の２倍の周波数の低周波信号
を同期検波することで抽出し、光周波数偏移量の検出を
行うことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの光
周波数偏移量の測定，制御装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049930A JP2977919B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置 |
| CA002060943A CA2060943C (en) | 1990-09-20 | 1991-09-20 | Optical frequency deviation measure and control device for laser light |
| US07/763,513 US5200967A (en) | 1990-09-20 | 1991-09-20 | Optical frequency deviation measure and control device for laser light |
| EP91116045A EP0481242B1 (en) | 1990-09-20 | 1991-09-20 | An optical frequency sweep measure and control device for laser light |
| DE69120369T DE69120369T2 (de) | 1990-09-20 | 1991-09-20 | Vorrichtung zur Steuerung und Messung der optischen Frequenztastung von Laserlicht |
| CA 2063016 CA2063016A1 (en) | 1991-03-14 | 1992-03-13 | Optical frequency deviation measure and control device for laser light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3049930A JP2977919B2 (ja) | 1991-03-14 | 1991-03-14 | 半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04286175A JPH04286175A (ja) | 1992-10-12 |
| JP2977919B2 true JP2977919B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=12844735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3049930A Expired - Fee Related JP2977919B2 (ja) | 1990-09-20 | 1991-03-14 | 半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2977919B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2541903B (en) * | 2015-09-02 | 2020-06-03 | Thermo Fisher Scient Bremen Gmbh | Optimisation of the laser operating point in a laser absorption spectrometer |
-
1991
- 1991-03-14 JP JP3049930A patent/JP2977919B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04286175A (ja) | 1992-10-12 |
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