JP3033649B2 - 光周波数制御装置 - Google Patents
光周波数制御装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/572—Wavelength control
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/506—Multiwavelength transmitters
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば、周波数多重
伝送システム等の光源に用いて好適な光周波数制御装置
に関する。
伝送システム等の光源に用いて好適な光周波数制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、所定の光周波数によるＣＷ（連
続）光を発生する光周波数制御装置が開発されており、
その一構成例について図４を参照して説明する。この図
において、１は基準電圧を発生し、これを基準信号とし
て出力する基準電源である。２は比較回路であり、一方
の入力端に供給される基準信号と他方の入力端に供給さ
れるフィードバック信号（後述する）とを比較してこれ
ら両信号の差分を表わす差分信号を発生する。３は光周
波数制御回路であり、比較回路２から供給される差分信
号に応じた光周波数制御信号を発生する。
続）光を発生する光周波数制御装置が開発されており、
その一構成例について図４を参照して説明する。この図
において、１は基準電圧を発生し、これを基準信号とし
て出力する基準電源である。２は比較回路であり、一方
の入力端に供給される基準信号と他方の入力端に供給さ
れるフィードバック信号（後述する）とを比較してこれ
ら両信号の差分を表わす差分信号を発生する。３は光周
波数制御回路であり、比較回路２から供給される差分信
号に応じた光周波数制御信号を発生する。
【０００３】４は電気／光変換回路であり、光周波数制
御回路３から供給される光周波数制御信号に対応する光
周波数のＣＷ光を発生する。５は電気／光変換回路４か
ら出力されるＣＷ光を光出力端子６へ導光すると共に、
当該ＣＷ光の一部を光周波数弁別器７に供給する光カプ
ラである。光周波数弁別器７は、電気／光変換回路４か
ら出力されるＣＷ光の光周波数を弁別し、当該光周波数
に対応する電気信号を発生し、これを上述したフィード
バック信号として比較回路２に供給する。
御回路３から供給される光周波数制御信号に対応する光
周波数のＣＷ光を発生する。５は電気／光変換回路４か
ら出力されるＣＷ光を光出力端子６へ導光すると共に、
当該ＣＷ光の一部を光周波数弁別器７に供給する光カプ
ラである。光周波数弁別器７は、電気／光変換回路４か
ら出力されるＣＷ光の光周波数を弁別し、当該光周波数
に対応する電気信号を発生し、これを上述したフィード
バック信号として比較回路２に供給する。
【０００４】このような構成によれば、電気／光変換回
路４から出力されるＣＷ光は、光カプラ５を介して光周
波数弁別器７に入力され、当該ＣＷ光の光周波数に対応
したフィードバック信号に変換される。そして、比較回
路２がこのフィードバック信号と基準信号とを比較し、
この比較結果に基づいて光周波数制御回路３が生成する
光周波数制御信号によって電気光変換回路４の光周波数
が制御され、所謂、閉ループのフィードバック制御がな
される。
路４から出力されるＣＷ光は、光カプラ５を介して光周
波数弁別器７に入力され、当該ＣＷ光の光周波数に対応
したフィードバック信号に変換される。そして、比較回
路２がこのフィードバック信号と基準信号とを比較し、
この比較結果に基づいて光周波数制御回路３が生成する
光周波数制御信号によって電気光変換回路４の光周波数
が制御され、所謂、閉ループのフィードバック制御がな
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さて、上述した従来の
光周波数制御装置にあっては、閉ループ利得が充分大き
い場合、光周波数弁別器７の動作特性によって光出力信
号の周波数安定度が決まる。通常、光周波数弁別器７に
は、ファブリペロ共振器を用いる場合が多い。しかしな
がら、一般にファブリペロ共振器は、複数の共振周波数
を持つため、どの共振点で共振しているのかがわから
ず、光周波数の絶対値が不明になったり、また共振点間
隔以上に跨がる光周波数制御を行うことができない、さ
らに温度等の外乱を受け易いという欠点がある。したが
って、このような欠点を備える光周波数弁別器７を用い
る装置では、任意の光周波数による安定したＣＷ光を発
生することができないという問題がある。この発明は、
上述した事情に鑑みてなされたもので、任意の光周波数
による安定したＣＷ光を発生することができる光周波数
制御装置を提供することを目的としている。
光周波数制御装置にあっては、閉ループ利得が充分大き
い場合、光周波数弁別器７の動作特性によって光出力信
号の周波数安定度が決まる。通常、光周波数弁別器７に
は、ファブリペロ共振器を用いる場合が多い。しかしな
がら、一般にファブリペロ共振器は、複数の共振周波数
を持つため、どの共振点で共振しているのかがわから
ず、光周波数の絶対値が不明になったり、また共振点間
隔以上に跨がる光周波数制御を行うことができない、さ
らに温度等の外乱を受け易いという欠点がある。したが
って、このような欠点を備える光周波数弁別器７を用い
る装置では、任意の光周波数による安定したＣＷ光を発
生することができないという問題がある。この発明は、
上述した事情に鑑みてなされたもので、任意の光周波数
による安定したＣＷ光を発生することができる光周波数
制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、この目的を達
成するために、一定時間毎に光周波数成分が階段状に変
化する基準光を所定周期毎に繰り返し発生すると共に、
該変化に対応するタイミング信号を発生する基準光発生
手段と、前記光周波数成分の内から任意に選択される基
準光周波数と、この基準光周波数に追従するよう帰還さ
れるフィードバック光のフィードバック光周波数との周
波数差を前記タイミング信号に同期して検出する検出手
段と、前記周波数差に応じて光周波数を制御する閉ルー
プ回路を備え、この閉ループ回路を循環する出力光信号
を抽出して光出力端へ供給すると共に、当該出力光信号
の一部を前記フィードバック光として前記検出手段へ供
給する出力光発生手段とを具備することを特徴としてい
る。
成するために、一定時間毎に光周波数成分が階段状に変
化する基準光を所定周期毎に繰り返し発生すると共に、
該変化に対応するタイミング信号を発生する基準光発生
手段と、前記光周波数成分の内から任意に選択される基
準光周波数と、この基準光周波数に追従するよう帰還さ
れるフィードバック光のフィードバック光周波数との周
波数差を前記タイミング信号に同期して検出する検出手
段と、前記周波数差に応じて光周波数を制御する閉ルー
プ回路を備え、この閉ループ回路を循環する出力光信号
を抽出して光出力端へ供給すると共に、当該出力光信号
の一部を前記フィードバック光として前記検出手段へ供
給する出力光発生手段とを具備することを特徴としてい
る。
【０００７】
【作用】上記構成によれば、基準光発生手段は、一定時
間毎に光周波数成分が階段状に変化する基準光を所定周
期毎に繰り返し発生すると共に、該変化に対応するタイ
ミング信号を発生し、検出手段が前記光周波数成分の内
から任意に選択される基準光周波数と、この基準光周波
数に追従するよう帰還されるフィードバック光のフィー
ドバック光周波数との周波数差を前記タイミング信号に
同期して検出する。そして、出力光発生手段では、上記
周波数差に応じて光周波数を制御する閉ループ回路内を
循環する出力光信号を抽出して光出力端へ供給すると共
に、当該出力光信号の一部を前記フィードバック光とし
て該検出手段に帰還させる。これにより、安定した任意
の基準光周波数とフィードバック光周波数との周波数差
分をキャンセルするように出力光信号の光周波数が制御
されるため、任意の光周波数による安定した出力光が生
成される。
間毎に光周波数成分が階段状に変化する基準光を所定周
期毎に繰り返し発生すると共に、該変化に対応するタイ
ミング信号を発生し、検出手段が前記光周波数成分の内
から任意に選択される基準光周波数と、この基準光周波
数に追従するよう帰還されるフィードバック光のフィー
ドバック光周波数との周波数差を前記タイミング信号に
同期して検出する。そして、出力光発生手段では、上記
周波数差に応じて光周波数を制御する閉ループ回路内を
循環する出力光信号を抽出して光出力端へ供給すると共
に、当該出力光信号の一部を前記フィードバック光とし
て該検出手段に帰還させる。これにより、安定した任意
の基準光周波数とフィードバック光周波数との周波数差
分をキャンセルするように出力光信号の光周波数が制御
されるため、任意の光周波数による安定した出力光が生
成される。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。 Ａ．実施例の構成 図１はこの発明による一実施例の全体構成を示すブロッ
ク図である。この図において、１０は光周波数が所定値
に固定された光信号１０ａを発生する基準周波数光源で
ある。
いて説明する。 Ａ．実施例の構成 図１はこの発明による一実施例の全体構成を示すブロッ
ク図である。この図において、１０は光周波数が所定値
に固定された光信号１０ａを発生する基準周波数光源で
ある。
【０００９】１１は基準周波数光源１０から供給される
光信号１０ａの光周波数をシフトして出力する光周波数
シフタであり、所定周期毎に光周波数がステップ（階
段）状に繰り返し変化する光信号１１ａ（パルス光列）
を出力する。すなわち、この光周波数シフタ１１では、
図２に示すように、時間をｔ、光周波数をｆで表すと、
ｔ0＜ｔ＜ｔnの範囲で、 ｆ＝ ｆ1 ｔ0＜ｔ＜ｔ1 ｆ2 ＝ｆ1＋ Δｆ ｔ1＜ｔ＜ｔ2 ｆ3 ＝ｆ1＋２Δｆ ｔ2＜ｔ＜ｔ3 ： ： ｆn ＝ｆ1＋（ｎ−１）Δｆ ｔn-1＜ｔ＜ｔn となる階段状に変化する光周波数ｆの光信号１１ａ（パ
ルス光列）を周期１／ｔn 毎に繰り返し出力する。
光信号１０ａの光周波数をシフトして出力する光周波数
シフタであり、所定周期毎に光周波数がステップ（階
段）状に繰り返し変化する光信号１１ａ（パルス光列）
を出力する。すなわち、この光周波数シフタ１１では、
図２に示すように、時間をｔ、光周波数をｆで表すと、
ｔ0＜ｔ＜ｔnの範囲で、 ｆ＝ ｆ1 ｔ0＜ｔ＜ｔ1 ｆ2 ＝ｆ1＋ Δｆ ｔ1＜ｔ＜ｔ2 ｆ3 ＝ｆ1＋２Δｆ ｔ2＜ｔ＜ｔ3 ： ： ｆn ＝ｆ1＋（ｎ−１）Δｆ ｔn-1＜ｔ＜ｔn となる階段状に変化する光周波数ｆの光信号１１ａ（パ
ルス光列）を周期１／ｔn 毎に繰り返し出力する。
【００１０】また、光周波数シフタ１１は、繰り返し周
期１／ｔn に同期した同期信号１１ｂを発生して出力す
る。なお、このような光周波数シフタ１１の詳細は、例
えば、清水薫他著、「Technique for translating ligh
t-wave frequency by usingan optical ring circuit c
ontaining a frequency shifter, OPTICS LETTERS,Vol.
17, No.18, September 15,1992」に開示されている。
期１／ｔn に同期した同期信号１１ｂを発生して出力す
る。なお、このような光周波数シフタ１１の詳細は、例
えば、清水薫他著、「Technique for translating ligh
t-wave frequency by usingan optical ring circuit c
ontaining a frequency shifter, OPTICS LETTERS,Vol.
17, No.18, September 15,1992」に開示されている。
【００１１】１２は光カプラであり、入力端１３に供給
される光信号１１ａと入力端１４に供給されるフィード
バック光信号３０ａ（後述する）とを結合して出力す
る。この光カプラ１２の出力光１２ａには、上述した光
信号１１ａの光周波数とフィードバック光信号の光周波
数との差に応じたビート周波数成分が生じる。１４は光
／電気変換回路であり、上記ビート周波数に対応するビ
ート周波数信号を発生する。１５はこのビート周波数信
号を増幅して出力する増幅器である。
される光信号１１ａと入力端１４に供給されるフィード
バック光信号３０ａ（後述する）とを結合して出力す
る。この光カプラ１２の出力光１２ａには、上述した光
信号１１ａの光周波数とフィードバック光信号の光周波
数との差に応じたビート周波数成分が生じる。１４は光
／電気変換回路であり、上記ビート周波数に対応するビ
ート周波数信号を発生する。１５はこのビート周波数信
号を増幅して出力する増幅器である。
【００１２】１６は光周波数シフタ１１から出力される
同期信号１１ｂに同期したタイミング信号１６ａ，１６
ｂを発生するタイミング発生回路である。１７は周波数
カウンタであり、上記タイミング信号１６ａ，１６ｂに
基づいて増幅器１５から出力されるビート周波数信号の
周波数をカウントし、これを周波数データとして出力す
る。なお、この周波数カウンタ１７は演算機能および一
時記憶機能を備えており、タイミング信号１６ａ（先の
タイミング）に基づいてカウントした第１の周波数デー
タと、タイミング信号１６ｂ（後のタイミング）に基づ
いてカウントした第２の周波数データとの大小関係を比
較すると共に、その比較結果から後のタイミングでカウ
ントした第２の周波数データの正負符号を判別し、その
符号を付した第２の周波数データを次段へ出力するよう
になっている。１８は周波数／電圧変換回路（以下、Ｆ
／Ｖ変換回路と略す）であり、周波数カウンタ１７から
供給される周波数データを電圧信号に変換して出力す
る。
同期信号１１ｂに同期したタイミング信号１６ａ，１６
ｂを発生するタイミング発生回路である。１７は周波数
カウンタであり、上記タイミング信号１６ａ，１６ｂに
基づいて増幅器１５から出力されるビート周波数信号の
周波数をカウントし、これを周波数データとして出力す
る。なお、この周波数カウンタ１７は演算機能および一
時記憶機能を備えており、タイミング信号１６ａ（先の
タイミング）に基づいてカウントした第１の周波数デー
タと、タイミング信号１６ｂ（後のタイミング）に基づ
いてカウントした第２の周波数データとの大小関係を比
較すると共に、その比較結果から後のタイミングでカウ
ントした第２の周波数データの正負符号を判別し、その
符号を付した第２の周波数データを次段へ出力するよう
になっている。１８は周波数／電圧変換回路（以下、Ｆ
／Ｖ変換回路と略す）であり、周波数カウンタ１７から
供給される周波数データを電圧信号に変換して出力す
る。
【００１３】Ｆ／Ｖ変換回路１８の出力は、光周波数安
定化光源２９に供給される。この光源２９は、構成要素
１９〜２８から構成されるものであり、以下ではこれら
構成要素１９〜２８について説明する。まず、１９はセ
レクタであり、入力端１９ａ，１９ｂに入力される信号
のいずれかを選択信号ＳＥＬに応じて選択して出力す
る。すなわち、このセレクタ１９は、図示されていない
制御部から供給される選択信号ＳＥＬに応じて入力端１
９ａに入力される電圧信号、あるいは入力端１９ｂに供
給される基準電圧信号のいずれかを選択して次段へ出力
する。なお、この基準電圧信号は、基準電源２０から出
力される。
定化光源２９に供給される。この光源２９は、構成要素
１９〜２８から構成されるものであり、以下ではこれら
構成要素１９〜２８について説明する。まず、１９はセ
レクタであり、入力端１９ａ，１９ｂに入力される信号
のいずれかを選択信号ＳＥＬに応じて選択して出力す
る。すなわち、このセレクタ１９は、図示されていない
制御部から供給される選択信号ＳＥＬに応じて入力端１
９ａに入力される電圧信号、あるいは入力端１９ｂに供
給される基準電圧信号のいずれかを選択して次段へ出力
する。なお、この基準電圧信号は、基準電源２０から出
力される。
【００１４】２１は比較回路であり、入力端２１ａに供
給される信号と入力端２１ｂに供給される帰還信号２７
ａ（後述する）とを比較して両信号の偏差を表わす偏差
信号を発生する。なお、入力端２１ａには、セレクタ１
９の出力が供給され、一方、入力端２１ｂには周波数弁
別器２７から出力される帰還信号２７ａ（後述する）が
供給される。２３は選択信号ＳＥＬに応じて入力端２３
ａに入力される偏差信号、あるいは入力端２３ｂに供給
される基準電圧信号のいずれかを選択して次段へ出力す
るセレクタである。なお、入力端２３ｂに供給される基
準電圧信号は、基準電源２２から出力される。
給される信号と入力端２１ｂに供給される帰還信号２７
ａ（後述する）とを比較して両信号の偏差を表わす偏差
信号を発生する。なお、入力端２１ａには、セレクタ１
９の出力が供給され、一方、入力端２１ｂには周波数弁
別器２７から出力される帰還信号２７ａ（後述する）が
供給される。２３は選択信号ＳＥＬに応じて入力端２３
ａに入力される偏差信号、あるいは入力端２３ｂに供給
される基準電圧信号のいずれかを選択して次段へ出力す
るセレクタである。なお、入力端２３ｂに供給される基
準電圧信号は、基準電源２２から出力される。
【００１５】２４は電気／光変換回路であり、セレクタ
２３の出力に対応する光周波数の光信号２４ａを発生す
る。この光信号２４ａの光周波数は、温度制御回路２５
の温度制御によって変化し、温度制御回路２５は、上述
したＦ／Ｖ変換器１８から出力される電圧信号に基づい
て電気／光変換回路２４を温度制御するようになってい
る。２６は光カプラであり、上記光信号２４ａを出力端
２６ａから出力すると共に、この光信号２４ａの一部を
出力端２６ｂから周波数弁別器２７に供給する。
２３の出力に対応する光周波数の光信号２４ａを発生す
る。この光信号２４ａの光周波数は、温度制御回路２５
の温度制御によって変化し、温度制御回路２５は、上述
したＦ／Ｖ変換器１８から出力される電圧信号に基づい
て電気／光変換回路２４を温度制御するようになってい
る。２６は光カプラであり、上記光信号２４ａを出力端
２６ａから出力すると共に、この光信号２４ａの一部を
出力端２６ｂから周波数弁別器２７に供給する。
【００１６】周波数弁別器２７は、例えば、ソリットエ
タロンで形成されるファブリペロ共振器を備えており、
光カプラ２６から供給される光信号２４ａの光周波数を
弁別し、当該光周波数に対応する電気信号を発生し、こ
れを上述した帰還信号２７ａとして比較回路２１の入力
端２１ｂに供給する。この周波数弁別器２７は、温度制
御回路２８から供給される温度制御信号に応じてファブ
リペロ共振器の温度を制御するように構成されている。
温度制御回路２８は、上述したＦ／Ｖ変換器１８から出
力される電圧信号に基づいて温度制御信号を発生する。
すなわち、この周波数弁別器２７では、図３に示すよう
に、ファブリペロ共振器が持つ所定の共振点における中
間点（半値位置）を当該ファブリペロ共振器の動作点Ｐ
（弁別特性点）とするように温度制御される。
タロンで形成されるファブリペロ共振器を備えており、
光カプラ２６から供給される光信号２４ａの光周波数を
弁別し、当該光周波数に対応する電気信号を発生し、こ
れを上述した帰還信号２７ａとして比較回路２１の入力
端２１ｂに供給する。この周波数弁別器２７は、温度制
御回路２８から供給される温度制御信号に応じてファブ
リペロ共振器の温度を制御するように構成されている。
温度制御回路２８は、上述したＦ／Ｖ変換器１８から出
力される電圧信号に基づいて温度制御信号を発生する。
すなわち、この周波数弁別器２７では、図３に示すよう
に、ファブリペロ共振器が持つ所定の共振点における中
間点（半値位置）を当該ファブリペロ共振器の動作点Ｐ
（弁別特性点）とするように温度制御される。
【００１７】以上説明した構成要素１９〜２８からなる
光周波数安定化光源２９から出力される光信号２９ａ、
すなわち、光カプラ２６の出力端２６ａから出力される
光信号２４ａの一部は、光カプラ３０に入力される。光
カプラ３０は、光信号２９ａを光出力端子３１に出力す
ると共に、当該光信号２９ａの一部を前述したフィード
バック光信号３０ａとして光カプラ１２の入力端１４に
供給する。
光周波数安定化光源２９から出力される光信号２９ａ、
すなわち、光カプラ２６の出力端２６ａから出力される
光信号２４ａの一部は、光カプラ３０に入力される。光
カプラ３０は、光信号２９ａを光出力端子３１に出力す
ると共に、当該光信号２９ａの一部を前述したフィード
バック光信号３０ａとして光カプラ１２の入力端１４に
供給する。
【００１８】Ｂ．実施例の動作 次に、図１を参照し、上記構成による光周波数制御装置
の動作について説明する。まず、基準周波数光源１０か
ら出力される光信号１０ａの波長を、例えば、１．５５
μｍとすると、その光周波数ｆ1は１９３．４ＴＨｚと
なる。したがって、光周波数シフタ１１は、光周波数ｆ
nの変化幅Δｆを１００ＭＨｚ、ステップ数ｎを１００
０、ステップ時間幅を５０μｓとした時、基準周波数光
源１０から供給される光信号１０ａに基づき、下記式で
表すように、５０ｍｓ毎に光周波数ｆnが階段状に繰り
返し変化する（図２参照）光信号１１ａを発生する。
の動作について説明する。まず、基準周波数光源１０か
ら出力される光信号１０ａの波長を、例えば、１．５５
μｍとすると、その光周波数ｆ1は１９３．４ＴＨｚと
なる。したがって、光周波数シフタ１１は、光周波数ｆ
nの変化幅Δｆを１００ＭＨｚ、ステップ数ｎを１００
０、ステップ時間幅を５０μｓとした時、基準周波数光
源１０から供給される光信号１０ａに基づき、下記式で
表すように、５０ｍｓ毎に光周波数ｆnが階段状に繰り
返し変化する（図２参照）光信号１１ａを発生する。
【００１９】 すなわち、ｆ1 ＝193.400000ＴＨｚ・・・・ 0＜ｔ＜50μｓ ｆ2 ＝193.400100ＴＨｚ・・・・50μｓ＜ｔ＜100μｓ ｆ3 ＝193.400200ＴＨｚ・・・ 100μｓ＜ｔ＜150μｓ ： ： ｆ100＝193.410000ＴＨｚ・・・5000μｓ＜ｔ＜5050μｓ ： ： ｆn ＝193.500000ＴＨｚ・・・49950μｓ＜ｔ＜50000μｓ ｆn+1＝193.400000ＴＨｚ・・・50000μｓ＜ｔ＜50050μｓ そして、このように光周波数が繰り返し変化する光信号
１１ａは、光カプラ１２において前述したフィードバッ
ク光信号３０ａと結合される。
１１ａは、光カプラ１２において前述したフィードバッ
ク光信号３０ａと結合される。
【００２０】一方、フィードバック光信号３０ａは、次
のようにして光周波数安定化光源２９から出力される。
この光源２９では、図示されていない制御部から供給さ
れる選択信号ＳＥＬに応じてセレクタ１９，２３をそれ
ぞれ基準電源２０，２２に設定する。これにより、電気
／光変換回路２４は、基準電源２０が出力する電圧信号
に応じた光周波数の光信号２４ａを発生し、これが光カ
プラ２６を介して光信号２９ａとなり、さらに、光カプ
ラ３０を経てフィードバック光信号３０ａとなる。
のようにして光周波数安定化光源２９から出力される。
この光源２９では、図示されていない制御部から供給さ
れる選択信号ＳＥＬに応じてセレクタ１９，２３をそれ
ぞれ基準電源２０，２２に設定する。これにより、電気
／光変換回路２４は、基準電源２０が出力する電圧信号
に応じた光周波数の光信号２４ａを発生し、これが光カ
プラ２６を介して光信号２９ａとなり、さらに、光カプ
ラ３０を経てフィードバック光信号３０ａとなる。
【００２１】ここで、例えば、所定の光周波数ｆxを持
つフィードバック光信号３０ａを、光周波数ｆ100＝19
3.410000ＴＨｚの光信号１１ａに略一致させる場合、次
のような動作となる。まず、光カプラ１２に光周波数ｆ
xのフィードバック光信号３０ａと光周波数ｆ100の光信
号１１ａとが入力されると、該カプラ１２の通過帯域特
性によって、これら両光信号の周波数差となる｜ｆ100
−ｆx ｜のビート周波数成分を持つ光信号が生じ、これ
が光／電気変換回路１４を介してビート周波数信号に変
換される。
つフィードバック光信号３０ａを、光周波数ｆ100＝19
3.410000ＴＨｚの光信号１１ａに略一致させる場合、次
のような動作となる。まず、光カプラ１２に光周波数ｆ
xのフィードバック光信号３０ａと光周波数ｆ100の光信
号１１ａとが入力されると、該カプラ１２の通過帯域特
性によって、これら両光信号の周波数差となる｜ｆ100
−ｆx ｜のビート周波数成分を持つ光信号が生じ、これ
が光／電気変換回路１４を介してビート周波数信号に変
換される。
【００２２】増幅器１５を介してレベル増幅されたビー
ト周波数信号は、周波数カウンタ１７に供給される。こ
の時、タイミング発生回路１６はステップｎ＝１００の
時点、すなわち、光周波数シフタ２が光周波数ｆ100を
発生するタイミングに同期してタイミング信号１６ａを
発生し、周波数カウンタ１７に供給する。周波数カウン
タ１７は、当該タイミング信号１６ａに基づきカウンタ
値ｆｄ0＝｜ｆ100−ｆx｜を発生する。そして、次のタ
イミングに同期したタイミング信号１６ｂに基づきカウ
ンタ値ｆｄ0＝｜ｆ101−ｆx｜を発生する。ここで、例
えば、フィードバック光信号３０ａの光周波数ｆxが19
3.409500ＴＨｚであるとすると、上述したカウンタ値ｆ
ｄ0は次の値をとる。 ｆｄ0＝ ｜ｆ100−ｆx｜＝500ＭＨｚ・・・・・・・・ 5000μs＜ｔ＜5050μs ｜ｆ101−ｆx｜＝600ＭＨｚ・・・・・・・・ 5050μs＜ｔ＜5100μs
ト周波数信号は、周波数カウンタ１７に供給される。こ
の時、タイミング発生回路１６はステップｎ＝１００の
時点、すなわち、光周波数シフタ２が光周波数ｆ100を
発生するタイミングに同期してタイミング信号１６ａを
発生し、周波数カウンタ１７に供給する。周波数カウン
タ１７は、当該タイミング信号１６ａに基づきカウンタ
値ｆｄ0＝｜ｆ100−ｆx｜を発生する。そして、次のタ
イミングに同期したタイミング信号１６ｂに基づきカウ
ンタ値ｆｄ0＝｜ｆ101−ｆx｜を発生する。ここで、例
えば、フィードバック光信号３０ａの光周波数ｆxが19
3.409500ＴＨｚであるとすると、上述したカウンタ値ｆ
ｄ0は次の値をとる。 ｆｄ0＝ ｜ｆ100−ｆx｜＝500ＭＨｚ・・・・・・・・ 5000μs＜ｔ＜5050μs ｜ｆ101−ｆx｜＝600ＭＨｚ・・・・・・・・ 5050μs＜ｔ＜5100μs
【００２３】周波数カウンタ１７では、上記カウンタ値
｜ｆ100−ｆx｜および｜ｆ101−ｆx｜を大小比較し、
（ｆ100−ｆx ）の極性を表す極性データ「＋１
（正）」あるいは「−１（負）」を発生する。この場
合、（｜ｆ100−ｆx｜−｜ｆ101−ｆx｜）＞０であるか
ら、極性データ「＋１」が生成される。そして、この周
波数カウンタ１７は、こうして得た極性データに基づ
き、（ｆ100−ｆx ）×「＋１」＝５００ＭＨｚなる演
算によって得られる周波数データをＦ／Ｖ変換器１８に
供給する。これにより、Ｆ／Ｖ変換器１８は制御量に相
当する電圧信号を光周波数安定化光源２９に供給する。
｜ｆ100−ｆx｜および｜ｆ101−ｆx｜を大小比較し、
（ｆ100−ｆx ）の極性を表す極性データ「＋１
（正）」あるいは「−１（負）」を発生する。この場
合、（｜ｆ100−ｆx｜−｜ｆ101−ｆx｜）＞０であるか
ら、極性データ「＋１」が生成される。そして、この周
波数カウンタ１７は、こうして得た極性データに基づ
き、（ｆ100−ｆx ）×「＋１」＝５００ＭＨｚなる演
算によって得られる周波数データをＦ／Ｖ変換器１８に
供給する。これにより、Ｆ／Ｖ変換器１８は制御量に相
当する電圧信号を光周波数安定化光源２９に供給する。
【００２４】Ｆ／Ｖ変換器１８が出力する電圧信号は、
温度制御回路２５，２８にそれぞれ入力される。温度制
御回路２５は、この電圧信号に従って電気／光変換回路
２４を温度制御し、これにより当該回路２４が発生する
光信号２４ａの光周波数を制御する。ここで、例えば、
電気／光変換回路２４がＩnＡaＡs多重量子井戸構造の
分布帰還型半導体レーザによって構成されている場合、
−12ＧＨｚ／゜Ｋのスケールファクタを備える温度制御
によって光周波数ｆxが変化する。
温度制御回路２５，２８にそれぞれ入力される。温度制
御回路２５は、この電圧信号に従って電気／光変換回路
２４を温度制御し、これにより当該回路２４が発生する
光信号２４ａの光周波数を制御する。ここで、例えば、
電気／光変換回路２４がＩnＡaＡs多重量子井戸構造の
分布帰還型半導体レーザによって構成されている場合、
−12ＧＨｚ／゜Ｋのスケールファクタを備える温度制御
によって光周波数ｆxが変化する。
【００２５】したがって、上述の例に対応させる場合に
は、半導体レーザの温度を「０．０４２゜Ｋ」減少させ
るように温度制御すると、光周波数ｆxが「５０４ＭＨ
ｚ」増加し、この結果、光信号２４ａの光周波数ｆxが1
93.409500ＴＨｚ＋504ＭＨｚ＝193.410004ＴＨｚとな
り、目的値である光周波数ｆ100（193.410000ＴＨｚ）
に略一致する。そして、この制御動作を１周期、すなわ
ち５０μｓ×１０００回＝５０ｍｓ毎に行うことで、目
的値に略一致した光周波数ｆxを持つ光信号２４ａが生
成される訳である。
は、半導体レーザの温度を「０．０４２゜Ｋ」減少させ
るように温度制御すると、光周波数ｆxが「５０４ＭＨ
ｚ」増加し、この結果、光信号２４ａの光周波数ｆxが1
93.409500ＴＨｚ＋504ＭＨｚ＝193.410004ＴＨｚとな
り、目的値である光周波数ｆ100（193.410000ＴＨｚ）
に略一致する。そして、この制御動作を１周期、すなわ
ち５０μｓ×１０００回＝５０ｍｓ毎に行うことで、目
的値に略一致した光周波数ｆxを持つ光信号２４ａが生
成される訳である。
【００２６】一方、ファブリペロ共振器を備える周波数
弁別器２７では、温度制御回路２８によってその弁別特
性が制御される。例えば、ソリットエタロンから形成さ
れるファブリペロ共振器は、温度制御によって−1.2Ｇ
Ｈｚ／゜Ｃのスケールファクタで共振周波数が変化す
る。そこで、温度制御回路２８は、ファブリペロ共振器
の弁別特性を一定に保つように、Ｆ／Ｖ変換器１８が出
力する電圧信号に応じて周波数弁別器２７を温度制御す
る。すなわち、図３に示すように、所定の共振点におけ
る中間点（半値位置）を当該ファブリペロ共振器の動作
点Ｐとするように温度制御する。
弁別器２７では、温度制御回路２８によってその弁別特
性が制御される。例えば、ソリットエタロンから形成さ
れるファブリペロ共振器は、温度制御によって−1.2Ｇ
Ｈｚ／゜Ｃのスケールファクタで共振周波数が変化す
る。そこで、温度制御回路２８は、ファブリペロ共振器
の弁別特性を一定に保つように、Ｆ／Ｖ変換器１８が出
力する電圧信号に応じて周波数弁別器２７を温度制御す
る。すなわち、図３に示すように、所定の共振点におけ
る中間点（半値位置）を当該ファブリペロ共振器の動作
点Ｐとするように温度制御する。
【００２７】こうして光周波数安定化光源２９が発生す
る光信号２９ａの光周波数ｆxがほぼ目的の光周波数に
制御されると、当該光源２９は図示されていない制御部
から供給される選択信号ＳＥＬに従ってセレクタ１９，
２３をそれぞれ入力端１９ａ，２３ａを選択する。この
結果、当該光源２９では、構成要素２１，２４，２６お
よび２７からなる閉ループ回路が形成され、フィードバ
ック制御がなされる。
る光信号２９ａの光周波数ｆxがほぼ目的の光周波数に
制御されると、当該光源２９は図示されていない制御部
から供給される選択信号ＳＥＬに従ってセレクタ１９，
２３をそれぞれ入力端１９ａ，２３ａを選択する。この
結果、当該光源２９では、構成要素２１，２４，２６お
よび２７からなる閉ループ回路が形成され、フィードバ
ック制御がなされる。
【００２８】すなわち、Ｆ／Ｖ変換器１８が出力する電
圧信号に応じて温度制御回路２５，２８がそれぞれ電気
／光変換回路２４および周波数弁別器２７を温度制御
し、フィードバック光信号３０ａをほぼ目的の光周波数
ｆ100に設定している状態において、閉ループ回路を形
成する比較回路２１は、セレクタ１９を介して供給され
る上記電圧信号と、周波数弁別器２７から出力される帰
還信号２７ａとを比較してこれら両信号の偏差を表わす
偏差信号を発生する。この偏差信号は、セレクタ２３を
介して電気／光変換回路２４に入力される。
圧信号に応じて温度制御回路２５，２８がそれぞれ電気
／光変換回路２４および周波数弁別器２７を温度制御
し、フィードバック光信号３０ａをほぼ目的の光周波数
ｆ100に設定している状態において、閉ループ回路を形
成する比較回路２１は、セレクタ１９を介して供給され
る上記電圧信号と、周波数弁別器２７から出力される帰
還信号２７ａとを比較してこれら両信号の偏差を表わす
偏差信号を発生する。この偏差信号は、セレクタ２３を
介して電気／光変換回路２４に入力される。
【００２９】前述したように、この電気／光変換回路２
４がＩnＡaＡs多重量子井戸構造の分布帰還型半導体レ
ーザによって構成されている時には、レーザ駆動電流を
変化させることによって−200ＭＨｚ／゜Ｋのスケール
ファクタで光周波数ｆxを変化させることが可能であ
る。したがって、このスケールファクタと上記偏差信号
とに応じて電流制御すれば、光信号２４ａの光周波数ｆ
xを目的値である光周波数ｆ100（193.410000ＴＨｚ）に
完全に一致させることができる。
４がＩnＡaＡs多重量子井戸構造の分布帰還型半導体レ
ーザによって構成されている時には、レーザ駆動電流を
変化させることによって−200ＭＨｚ／゜Ｋのスケール
ファクタで光周波数ｆxを変化させることが可能であ
る。したがって、このスケールファクタと上記偏差信号
とに応じて電流制御すれば、光信号２４ａの光周波数ｆ
xを目的値である光周波数ｆ100（193.410000ＴＨｚ）に
完全に一致させることができる。
【００３０】次いで、このような電流制御によって光周
波数ｆxが制御された光信号２４ａは、一定の弁別特性
となるように温度制御された周波数弁別器２７に供給さ
れ、当該光周波数ｆxに対応する帰還信号２７ａとして
比較回路２１の入力端２１ｂに供給する。以後、この閉
ループ回路では、光信号２４ａの光周波数ｆxを目的値
となる光周波数に常時ロックするようフィードバック制
御がなされる。そして、このフィードバック制御動作を
１周期（５０ｍｓ）毎に行うことで、光信号の光周波数
ｆxを目的の光周波数で安定に維持でき、この安定化さ
れた光信号２９ａが光カプラ３０を介して光出力端子３
１に出力されると共に、当該光信号２９ａの一部がフィ
ードバック光信号３０ａとして光カプラ１２へフィード
バックされる。
波数ｆxが制御された光信号２４ａは、一定の弁別特性
となるように温度制御された周波数弁別器２７に供給さ
れ、当該光周波数ｆxに対応する帰還信号２７ａとして
比較回路２１の入力端２１ｂに供給する。以後、この閉
ループ回路では、光信号２４ａの光周波数ｆxを目的値
となる光周波数に常時ロックするようフィードバック制
御がなされる。そして、このフィードバック制御動作を
１周期（５０ｍｓ）毎に行うことで、光信号の光周波数
ｆxを目的の光周波数で安定に維持でき、この安定化さ
れた光信号２９ａが光カプラ３０を介して光出力端子３
１に出力されると共に、当該光信号２９ａの一部がフィ
ードバック光信号３０ａとして光カプラ１２へフィード
バックされる。
【００３１】以上のように、光信号２９ａの光周波数ｆ
xは、光周波数シフタ１１が出力する光信号１１ａによ
って校正され、その安定度は基準周波数光源１０および
光周波数シフタ１１の安定度に依存する。つまり、基準
周波数光源１０および光周波数シフタ１１が発生する光
信号の光周波数は、その絶対値が明らかであり、かつ、
高い安定度であるため、結局、光周波数安定化光源２９
は任意の光周波数による安定したＣＷ光を生成できる。
xは、光周波数シフタ１１が出力する光信号１１ａによ
って校正され、その安定度は基準周波数光源１０および
光周波数シフタ１１の安定度に依存する。つまり、基準
周波数光源１０および光周波数シフタ１１が発生する光
信号の光周波数は、その絶対値が明らかであり、かつ、
高い安定度であるため、結局、光周波数安定化光源２９
は任意の光周波数による安定したＣＷ光を生成できる。
【００３２】なお、光周波数安定化光源２９が出力する
光信号２９ａを所望の光周波数に設定するには、前述し
た動作から明らかなように、繰り返し変化する光信号１
１ａの光周波数ｆ1〜ｆnの内、目的の光周波数が生成さ
れるタイミングに同期してタイミング信号１６ａ，１６
ｂを発生させれば良く、このようにすることで光周波数
ｆ1〜ｆnのいずれか任意の光周波数を発生させることが
可能となる訳である。
光信号２９ａを所望の光周波数に設定するには、前述し
た動作から明らかなように、繰り返し変化する光信号１
１ａの光周波数ｆ1〜ｆnの内、目的の光周波数が生成さ
れるタイミングに同期してタイミング信号１６ａ，１６
ｂを発生させれば良く、このようにすることで光周波数
ｆ1〜ｆnのいずれか任意の光周波数を発生させることが
可能となる訳である。
【００３３】また、前述した構成による光周波数安定化
光源２９を複数備え、これら各光源２９の光周波数間隔
をファブリペロ共振器の共振間隔に一致させると、各光
源２９はそれぞれに割り当てられた光周波数で閉ループ
制御を行い、各自独立した光信号を安定して発生するこ
とができ、周波数多重伝送システムの光源として好適な
ものとなる。
光源２９を複数備え、これら各光源２９の光周波数間隔
をファブリペロ共振器の共振間隔に一致させると、各光
源２９はそれぞれに割り当てられた光周波数で閉ループ
制御を行い、各自独立した光信号を安定して発生するこ
とができ、周波数多重伝送システムの光源として好適な
ものとなる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基準光発生手段は、一定時間毎に光周波数成分が階
段状に変化する基準光を所定周期毎に繰り返し発生する
と共に、該変化に対応するタイミング信号を発生し、検
出手段が前記光周波数成分の内から任意に選択される基
準光周波数と、この基準光周波数に追従するよう帰還さ
れるフィードバック光のフィードバック光周波数との周
波数差を前記タイミング信号に同期して検出する。そし
て、出力光発生手段では、上記周波数差に応じて光周波
数を制御する閉ループ回路内を循環する出力光信号を抽
出して光出力端へ供給すると共に、当該出力光信号の一
部を前記フィードバック光として該検出手段に帰還させ
るので、任意の光周波数による安定したＣＷ光を発生す
ることができる。
ば、基準光発生手段は、一定時間毎に光周波数成分が階
段状に変化する基準光を所定周期毎に繰り返し発生する
と共に、該変化に対応するタイミング信号を発生し、検
出手段が前記光周波数成分の内から任意に選択される基
準光周波数と、この基準光周波数に追従するよう帰還さ
れるフィードバック光のフィードバック光周波数との周
波数差を前記タイミング信号に同期して検出する。そし
て、出力光発生手段では、上記周波数差に応じて光周波
数を制御する閉ループ回路内を循環する出力光信号を抽
出して光出力端へ供給すると共に、当該出力光信号の一
部を前記フィードバック光として該検出手段に帰還させ
るので、任意の光周波数による安定したＣＷ光を発生す
ることができる。
【図１】この発明による一実施例の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】同実施例における光信号１１ａの特性を説明す
るための図である。
るための図である。
【図３】同実施例における周波数弁別器２７の弁別特性
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図４】従来例を示すブロック図である。
１０…基準周波数光源（基準光発生手段）、 １１…光周波数シフタ（基準光発生手段）、 １１ａ…光信号（基準光） １６…タイミング発生回路（基準光発生手段）、 １６ａ，１６ｂ…タイミング信号（タイミング信号）、 １２…光カプラ（検出手段）、 １４…光／電気変換回路（検出手段）、 １７…周波数カウンタ（検出手段）、 １８…周波数／電圧変換回路（検出手段）、 １９，２３…セレクタ（出力光発生手段）、 ２０，２２…基準電源（出力光発生手段）、 ２１…比較回路（出力光発生手段）、 ２４…電気／光変換回路（出力光発生手段）、 ２５，２８…温度制御回路（出力光発生手段）、 ２６…光カプラ（出力光発生手段）、 ２７…周波数弁別器（出力光発生手段）、 ２９…光周波数安定化光源（出力光発生手段）、 ３０…光カプラ（出力光発生手段）、 ３０ａ…フィードバック光信号（フィードバック光）、 ３１…光出力端子３１（光出力端）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内山 晴義 東京都大田区蒲田４丁目19番７号 安藤 電気株式会社内 (72)発明者 清水 薫 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 堀口 常雄 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−198883（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−138331（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−35079（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−208987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300585（ＪＰ，Ａ) Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏ ｌ．17 Ｎｏ．18（Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ 15 1992）ｐｐ．1307−1309 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/10 H01S 3/137 H01S 5/0687 G02F 2/00 - 2/02 H04B 10/00 - 10/14
Claims (1)
- 【請求項１】 一定時間毎に光周波数成分が階段状に変
化する基準光を所定周期毎に繰り返し発生すると共に、
該変化に対応するタイミング信号を発生する基準光発生
手段と、 前記光周波数成分の内から任意に選択される基準光周波
数と、この基準光周波数に追従するよう帰還されるフィ
ードバック光のフィードバック光周波数との周波数差を
前記タイミング信号に同期して検出する検出手段と、 前記周波数差に応じて光周波数を制御する閉ループ回路
を備え、この閉ループ回路を循環する出力光信号を抽出
して光出力端へ供給すると共に、当該出力光信号の一部
を前記フィードバック光として前記検出手段へ供給する
出力光発生手段とを具備することを特徴とする光周波数
制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162932A JP3033649B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 光周波数制御装置 |
| US08/265,724 US5438578A (en) | 1993-06-30 | 1994-06-24 | Light-frequency control apparatus |
| DE4422962A DE4422962A1 (de) | 1993-06-30 | 1994-06-30 | Gerät zur Lichtfrequenzregelung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162932A JP3033649B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 光周波数制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0774703A JPH0774703A (ja) | 1995-03-17 |
| JP3033649B2 true JP3033649B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=15763982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162932A Expired - Fee Related JP3033649B2 (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 光周波数制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5438578A (ja) |
| JP (1) | JP3033649B2 (ja) |
| DE (1) | DE4422962A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3033650B2 (ja) * | 1993-06-30 | 2000-04-17 | 安藤電気株式会社 | 光周波数シンセサイザ |
| JP3759640B2 (ja) * | 1995-06-30 | 2006-03-29 | 日本原子力研究所 | 単一縦モード周波数可変レーザー発振器の発振周波数安定化装置及び方法と周波数掃引可能なレーザー発振装置及び方法 |
| US5866896A (en) * | 1996-02-16 | 1999-02-02 | California Institute Of Technology | Opto-electronic device for frequency standard generation and terahertz-range optical demodulation based on quantum interference |
| US5703892A (en) * | 1996-07-01 | 1997-12-30 | Motorola, Inc. | Method of mode detection and control in semiconductor lasers |
| AU2003248106A1 (en) * | 2002-07-24 | 2004-02-09 | Ntt Electronics Corporation | Laser module and production method for laser module |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4354271A (en) * | 1980-04-28 | 1982-10-12 | Rockwell International Corporation | Frequency-controlled, unstable optical resonator |
| JP2650066B2 (ja) * | 1990-01-31 | 1997-09-03 | キヤノン株式会社 | 画像取り込み装置 |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP5162932A patent/JP3033649B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-06-24 US US08/265,724 patent/US5438578A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-06-30 DE DE4422962A patent/DE4422962A1/de not_active Withdrawn
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｏｐｔｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１７ Ｎｏ．１８（Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １５ １９９２）ｐｐ．１３０７−１３０９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0774703A (ja) | 1995-03-17 |
| DE4422962A1 (de) | 1995-01-19 |
| US5438578A (en) | 1995-08-01 |
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