JP3065423B2

JP3065423B2 - レーザダイオードの駆動装置

Info

Publication number: JP3065423B2
Application number: JP4063970A
Authority: JP
Inventors: 英之宮田; 寛尾中; 輝美近間
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 2000-07-17
Anticipated expiration: 2015-07-17
Also published as: JPH05267760A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（目次）産業上の利用分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段作用実施例発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はレーザダイオードの駆動
装置に関する。近年、レーザダイオード（半導体レー
ザ）から出力されたコヒーレンシンの高いレーザ光に対
して直接光周波数変調又は位相変調を行うことによって
光通信や光計測を行うシステムが実用化されつつある。

【０００３】例えば、光通信システムとして、コヒーレ
ント光を用いたＦＳＫ方式（周波数シフトキーイング方
式）による光通信システムが挙げられる。このＦＳＫ方
式では、送信されるべきデータの「０」又は「１」の２
値論理に対応して、レーザダイオードからの出力の光周
波数が第１周波数ｆ₁又は第２周波数ｆ₂に変化させら
れるような周波数変調が行われる。

【０００４】この場合、レーザダイオード自身の経年変
化や、レーザダイオードを含む光源モジュールの経年変
化、レーザダイオードのバイアス電流の変動等によっ
て、変調効率、即ち単位バイアス電流あたりの周波数可
変量が変化する。これにより、レーザダイオードを同一
の駆動電流で変調しても、変調指数、即ち中心光周波数
ｆ₀を中心とした前述の第１周波数ｆ₁と第２周波数ｆ
₂の間の光周波数偏移量が初期設定値からずれてくる。

【０００５】このずれは、光通信システムの受信系にお
いて、光信号の受信感度を著しく劣化させてしまう。こ
のため、光周波数偏移量を予め定められた値に安定化さ
せるための制御技術が要求される。

【０００６】

【従来の技術】我々は先にレーザ光の光周波数偏移量の
測定・制御装置を提案した（特願平３−２３３４６７
号）。この装置における光周波数偏移量の制御態様にお
いては、レーザダイオードの光周波数偏移量が一定にな
るように、レーザダイオードの変調度を制御している。
つまり、バイアス電流に重畳してレーザダイオードに供
給する変調電流の振幅を制御することによって、レーザ
ダイオードの経年変化等にかかわらず一定の光周波数偏
移量を得るようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
変調電流の振幅を制御する場合、レーザダイオードの周
波数応答特性が劣化することがあった。

【０００８】本発明の目的は、レーザダイオードの周波
数応答特性を劣化させることなくレーザダイオードの光
周波数偏移量を安定化することができるレーザダイオー
ドの駆動装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は本発明のレーザダ
イオードの駆動装置の第１の構成を示すブロック図であ
る。この装置は、変調信号に基づいて周波数変調又は位
相変調されるレーザダイオード１０１と、レーザダイオ
ード１０１からの光を受け、光周波数弁別特性に従った
干渉光を出力する光干渉手段１０２と、該干渉光を受
け、その光強度を電気信号に変換する受光手段１０３
と、該電気信号を受け、光干渉手段１０２におけるレー
ザダイオード１０１の動作点を上記光周波数弁別特性に
おける特定の点を与える光周波数に一致させる動作点安
定化手段１０４と、動作点安定化手段１０４によって上
記動作点の安定化制御が行われているもとで、受光手段
１０３からの電気信号に基づき光周波数偏移量を検出す
る光周波数偏移量検出手段１０５と、光周波数偏移量検
出手段１０５により検出された光周波数偏移量が一定に
なるようにレーザダイオード１０１のバイアス又は温度
を制御するＬＤ制御手段１０６とを備える。

【００１０】図２は本発明のレーザダイオードの駆動装
置の第２の構成を示す図である。この装置は、変調信号
に基づいて周波数変調又は位相変調されるレーザダイオ
ード２０１と、レーザダイオード２０１からの光を受
け、内部に第１の偏光子２０２が挿入され、光周波数弁
別特性に従った干渉光を出力する光干渉手段２０３と、
光干渉手段２０３からの反射光を受け、順次配置される
第１の１／４波長板２０４及び第２の偏光子２０５と、
第２の偏光子２０５からの２種類の光を各々受け、各々
の光強度を電気信号に変換する第１及び第２の受光手段
２０６，２０７と、第１及び第２の受光手段２０６，２
０７からの電気信号の差成分から得られる情報に基づい
て、レーザダイオード２０１の動作点が上記光周波数弁
別特性の極大値又は極小値に対応する光周波数に一致す
るように、レーザダイオード２０１の発振周波数又は光
干渉手段２０３の干渉特性に帰還をかける帰還手段２０
８と、光干渉手段２０３からの透過光を受け、その光強
度を電気信号に変換する第３の受光手段２０９と、帰還
手段２０８によってレーザダイオード２０１の動作点の
安定化制御が行われているもとで、第３の受光手段２０
９からの電気信号に基づいて得られる上記透過光の光強
度の平均値から光周波数偏移量を検出する光周波数偏移
量検出手段２１０と、該平均値と所定値の間の誤差値を
演算し該誤差値をレーザダイオード２０１のバイアス又
は温度に帰還するＬＤ制御手段２１１とを備える。

【００１１】図３は本発明のレーザダイオードの駆動装
置の第３の構成を示す図である。この装置は、変調信号
に基づいて周波数変調又は位相変調されるレーザダイオ
ード２０１と、該レーザダイオードからの光を受け、内
部に第２の１／４波長板３０１が挿入され、光周波数弁
別特性に従った干渉光を出力する光干渉手段３０２と、
光干渉手段３０２からの反射光を受け、順次配置される
第１の１／４波長板２０４及び第２の偏光子２０５と、
第２の偏光子２０５からの２種類の光を各々受け、各々
の光強度を電気信号に変換する第１及び第２の受光手段
２０６，２０７と、第１及び第２の受光手段２０６，２
０７からの電気信号の差成分から得られる情報に基づい
て、レーザダイオード２０１の動作点が上記光周波数弁
別特性の極大値又は極小値に対応する光周波数に一致す
るように、レーザダイオード２０１の発振周波数又は光
干渉手段３０２の干渉特性に帰還をかける帰還手段２０
８と、光干渉手段３０２からの透過光を受ける第３の偏
光子３０３と、第３の偏光子３０３からの少なくとも１
種類の光を受け、その光強度を電気信号に変換する第３
の受光手段２０９と、帰還手段２０８によってレーザダ
イオード２０１の動作点の安定化制御が行われているも
とで、第３の受光手段２０９からの電気信号に基づいて
得られる上記透過光の光強度の平均値から光周波数偏移
量を検出する光周波数偏移量検出手段２１０と、該平均
値と所定値の間の誤差値を演算し該誤差値をレーザダイ
オード２０１のバイアス又は温度に帰還するＬＤ制御手
段２１１とを備える。

【００１２】

【作用】本発明の第１乃至第３の構成のいずれかによる
と、光周波数偏移量検出手段により検出された光周波数
偏移量が一定になるようにレーザダイオードのバイアス
又は温度が制御されるので、レーザダイオードの周波数
応答特性が劣化しにくくなる。レーザダイオードの光周
波数偏移量がどのように安定化されるかは以下の説明か
ら明らかになる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図４は本発
明の第１の構成の第１実施例を示すレーザダイオードの
駆動装置のブロック図である。

【００１４】レーザダイオード４０１から出力される例
えば前方光は、光データＤ_hとして伝送路Ｌに入射され
る。この光データＤ_hは、送信されるべきデータＤ_inの
「０」又は「１」の２値論理に対応してＬＤ駆動回路４
０２から出力される駆動電流に基づいて、その光周波数
が第１周波数ｆ₁又は第２周波数ｆ₂に周波数変調（Ｆ
ＳＫ変調）される。尚、光データＤ_hに対するデータ変
調は、位相変調（ＰＳＫ変調：位相シフトキーイング）
でもよい。

【００１５】また、レーザダイオード４０１からの前方
光でなく後方光が光データＤ_hとして伝送路Ｌに入射さ
れてもよい。この場合は、レーザダイオード４０１から
後述する光干渉器４０３へ出力されるレーザ光は前方光
となる。

【００１６】光干渉器４０３は、レーザダイオード４０
１からの例えば後方光Ｈ₀を受けて、後述する光周波数
弁別特性に従った干渉光Ｈ_iを出力する。受光器４０４
は、干渉光Ｈ_iを受けて、その光強度に対応する電気信
号ＥＬを出力する。

【００１７】本実施例では、レーザダイオード４０１に
おける光周波数偏移量を安定化させるために、まず、低
周波発振器４０５と同期検波回路４０６が、電気信号Ｅ
Ｌに基づいて、レーザダイオード４０１の動作点（中心
光周波数ｆ₀）が光干渉器４０３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一致する
ように制御を行う。

【００１８】そのために、低周波発振器４０５は、制御
線Ｌ₁を介してレーザダイオード４０１の発振周波数又
は光干渉器４０３における干渉特性を低周波数で変化さ
せる。低周波数とは、伝送路Ｌにおけるデータの伝送速
度に対応する周波数に対して十分に低い周波数という意
味であり、例えば１００Ｈｚである。

【００１９】一方、同期検波回路４０６は、受光器４０
４からの電気信号ＥＬと低周波発振器４０５からの発振
出力を入力として、電気信号ＥＬに対して同期検波を行
い、低周波発振器４０５からの発振出力に同期した信号
成分を抽出する。さらに、同期検波回路４０６は、抽出
した信号成分に基づいて、制御線Ｌ₂を介して、レーザ
ダイオード４０１の発振周波数又は光干渉器４０３にお
ける干渉特性に負帰還をかける。

【００２０】図５はレーザダイオード４０１として使用
することができる３電極ＤＦＢ型レーザダイオードの構
成を模式的に示す図である。このレーザダイオードは、
活性層５０１が長いＤＦＢ型（分布帰還型）のレーザダ
イオード素子に、長手方向概略中央部に１／４波長の位
相シフト点５０２を有する浅いグレーティング５０３を
形成し、裏面側には共通電極５０４を、表面側には分割
された電極５０５，５０６及び５０７を形成して構成さ
れる。表面側の中央の電極５０６に供給する電流をＩ_C
と称し、表面側の縁部の電極５０５及び５０７に供給す
る電流をＩ_Sと称する。尚、符号５０８及び５０９は活
性層５０１の両端に形成されたＡＲ膜（無反射膜）を表
す。

【００２１】図６はＬＤ駆動回路４０２における接続図
である。符号６０１はレーザダイオード４０１の温度を
調節するペルチェ素子等の温度制御素子であり、この温
度制御素子６０１は、温度制御入力端子６０２に入力し
た信号に基づき制御される。

【００２２】バイアス回路６０３から供給されるバイア
ス電流は、その一方でインダクタ６０４を介してレーザ
ダイオード４０１のサイド５０５及び５０７に入力し、
他方でインダクタ６０５を介してセンター電極５０６に
入力する。

【００２３】変調回路６０６は、データ入力端子６０７
に入力したデータ（Ｄ_in）に基づき一定振幅の変調電流
を出力し、この変調電流は、キャパシタ６０８を介して
センター電極５０６に入力する。

【００２４】また、バイアス制御入力端子６０９に入力
した電流も、インダクタ６１０を介してセンター電極５
０６に供給される。変調回路６０６に付随的に設けられ
たマーク率モニタ回路６１１は、入力データＤ_inにおけ
るマーク率をリアルタイムで検出し、その検出値に対応
した信号をマーク率検出出力端子６１２から出力する。
バイアス回路６０３にはＡＰＣ入力端子が設けられてお
り、この端子に入力した信号に基づいて、インダクタ６
０４を介してサイド電極５０５及び５０７に供給される
バイアス電流が調節される。

【００２５】マーク率モニタ回路６１１、マーク率検出
出力端子６１２及びＡＰＣ入力端子６１３についてはさ
らに後述する。再び図４に戻り、低周波発振器４０５及
び同期検波回路４０６がレーザダイオード４０２の発振
周波数を制御する場合には、低周波発振器４０５からの
制御線Ｌ₁及び同期検波回路４０６からの制御線Ｌ
₂が、図４の実線で示されるようにＬＤ駆動回路４０２
に接続されることにより、レーザダイオード４０１のバ
イアス電流又は温度が変化させられる。

【００２６】この実施例では、低周波発振器４０５から
の制御線Ｌ₁はＬＤ駆動回路４０２のバイアス制御入力
端子６０９に接続され、同期検波回路４０６からの制御
線Ｌ ₂は温度制御入力端子６０２に接続される。このよ
うな接続を行う理由については後述する。

【００２７】一方、低周波発振器４０５及び同期検波回
路４０６が光干渉器４０３における干渉特性を制御する
場合には、低周波発振器４０５からの制御線Ｌ₁及び同
期検波回路４０６からの制御線Ｌ₂が、図４の破線で示
されるように光干渉器４０３に接続されることにより、
光干渉器４０３の共振器長や遅延時間差等の物理量が低
周波発振器４０５及び同期検波回路４０６の各出力によ
って変化させられる。

【００２８】これらの物理量の具体的な変更方法として
は、光弾性効果を利用して変化させる、電気光学効果を
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、等の方法を用いるこ
とができる。

【００２９】次に、上述のように低周波発振器４０５及
び同期検波回路４０６がレーザダイオード４０３の動作
点を制御しているもとで、図４の比較器４０７の第１の
入力には受光器４０４から出力される電気信号ＥＬの直
流成分電圧ＥＬ′が光強度の平均値に対応する成分とし
て入力され、第２の入力には予め定められた設定電圧Ｖ
₁が入力される。

【００３０】そして、比較器４０７からＬＤ駆動回路６
０７のバイアス制御入力端子６０９へは、上記２つの信
号の誤差成分が負帰還される。ここで、受光器４０４か
ら出力される電気信号ＥＬの直流成分電圧ＥＬ′は、干
渉光Ｈ_iの光強度の平均値に対応し、また、設定電圧Ｖ
₁は光周波数偏移量の設定値に対応している。

【００３１】図４の装置の具体的な動作について以下に
説明する。図７のＡは図４の光干渉器４０３としてマッ
ハツェンダ干渉器が使用された場合の同干渉器の光周波
数弁別特性の一部を示すグラフ、図８のＡは図４の光干
渉器４０３としてファブリ・ペロー干渉器が使用された
場合の同干渉器の光周波数弁別特性の一部を示すグラフ
である。

【００３２】また、各グラフの実線と破線の２つの特性
は、光干渉器４０３が干渉光Ｈ_iとして相補的な２つの
干渉光のうち一つを出力し得るような構成を有する場合
における各々の干渉光に対する光周波数弁別特性に対応
している（後述する第２の実施例参照）。第１の実施例
では、実線又は破線の任意のいずれか一方の特性のみが
対象となる。

【００３３】光干渉器４０３としてマッハツェンダ干渉
器が使用された場合には、その光周波数弁別特性は、図
７のＡのように、光周波数の変化に対して光強度Ｐの値
が正弦波状に変化する特性を呈し、極大点ＭＡＸと極小
点ＭＩＮが交互に現れる。

【００３４】一方、光干渉器４０３としてファブリ・ペ
ロー干渉器が使用された場合には、その光周波数弁別特
性は、図８のＡのように、光周波数の変化に対する光強
度Ｐについて、実線の弁別特性の場合には極大点ＭＡＸ
の位置で光強度Ｐが急峻に変化するパルス状の波形が周
期的に現れる特性を呈し、破線の弁別特性の場合には極
小点ＭＩＮの位置で光強度Ｐが急峻に変化するパルス状
の波形が周期的に現れる特性を呈する。

【００３５】本実施例においては、図４のレーザダイオ
ード４０１における光周波数偏移量を安定化させるため
に、まず、図４の低周波発振器４０５と同期検波回路４
０６が、レーザダイオード４０１の動作点が光干渉器４
０３における図７のＡ又は図８のＡ等の光周波数弁別特
性の極大点ＭＡＸ又は極小点ＭＩＮに対応する光周波数
に常に一致するように制御を行う。このような制御を行
う理由については後述する。

【００３６】図９は、低周波発振器４０５による制御動
作の一例を説明するための波形図である。尚、以下に説
明する例は、低周波発振器４０５からの低周波の発振成
分が、制御線Ｌ₁及びバイアス制御入力端子６０９を介
して、レーザダイオード４０１のバイアス電流に重畳さ
れる例である。

【００３７】レーザダイオード４０１においては、バイ
アス電流に、送信データＤ_inの「０」又は「１」の２値
論理に対応して変調回路６０６（図６参照）から出力さ
れる２値の変調電流Ｉ_pが重畳されることにより、後方
光Ｈ₀の光周波数が中心光周波数ｆ₀を中心として第１
周波数ｆ₁と第２周波数ｆ₂の間で、図９の（Ｉ_p）で
示されるように、矩形波状に変調される。この状態で、
バイアス電流に低周波発振器４０５からの低周波の発振
成分が重畳されると、ｆ₀，ｆ₁及びｆ₂は、上述の発
振出力の発振周波数に同期した周波数ｆ_iで波状にうね
る信号となる。

【００３８】図９のように変調波形が低い周波数でうね
る後方光Ｈ₀は、図７のＡ又は図８のＡに示されるよう
な光周波数弁別特性を有する光干渉器４０３によって干
渉光Ｈ_iに変換され、さらに、この干渉光Ｈ_iは受光器
４０４によって電気信号ＥＬに変換され、この電気信号
ＥＬが同期検波回路４０６に入力する。同期検波回路４
０６は、電気信号ＥＬに対して、低周波発振器４０５の
発振出力によって同期検波を行う。

【００３９】この結果得られる同期検波信号の光周波数
特性は、光干渉器４０３における光周波数弁別特性を微
分した波形と等価となる。図７のＢは、光干渉器４０３
としてマッハツェンダ干渉器が使用された場合の同期検
波信号の光周波数特性を図７のＡの光干渉器４０３の光
周波数弁別特性に対応させて示した図であり、図８のＢ
は、光干渉器４０３としてファブリ・ペロー干渉器が使
用された場合の同期検波信号の光周波数特性を図８のＡ
の光干渉器４０３の光周波数弁別特性に対応させて示し
た図である。

【００４０】尚、図７のＢ及び図８のＢの実線の同期検
波信号の光周波数特性は、各々図７のＡ及び図８のＡの
実線の光周波数弁別特性に対応し、図７のＢ及び図８の
Ｂの破線の同期検波信号の光周波数特性は各々図７のＡ
及び図８のＡの破線の光周波数弁別特性に対応する。

【００４１】図７及び図８から明らかなように、図４の
レーザダイオード４０１が発生する後方光Ｈ₀の中心光
周波数ｆ₀が、干渉光Ｈ_iの光強度Ｐが極大値ＭＡＸ又
は極小値ＭＩＮとなるような周波数である場合には、同
期検波信号の値は０になる。

【００４２】そして、後方光Ｈ₀の中心光周波数ｆ
₀が、干渉光Ｈ_iの光強度Ｐが極大値ＭＡＸ又は極小値
ＭＩＮからずれた値となるような周波数になるに従っ
て、同期検波信号の値は、０から正又は負の方向に、図
７のＢ又は図８のＢに示される光周波数特性に従って変
化する。

【００４３】以上の事実に基づいて、同期検波回路４０
６は、図７のＢ又は図８のＢに例示されるような同期検
波信号の極性を逆にした信号成分を、制御線Ｌ₂を介し
て、ＬＤ駆動回路４０２の温度制御入力端子６０２に入
力する。

【００４４】このような制御動作によって、レーザダイ
オード４０１の発振周波数が、干渉光Ｈ_iの光強度Ｐが
極大値ＭＡＸ又は極小値ＭＩＮとなるような中心光周波
数ｆ ₀になるように、負帰還がかけられる。即ち、レー
ザダイオード４０１の動作点が光干渉器４０３における
光周波数弁別特性の極大値ＭＡＸ又は極小値ＭＩＮに対
応する光周波数に常に一致するような制御動作が実現さ
れる。

【００４５】尚、低周波発振器４０５からの制御線Ｌ₁
又は同期検波回路４０６からの制御線Ｌ₂の接続先は、
光干渉器４０３又はＬＤ駆動回路４０２の温度制御入力
端子６０２もしくはバイアス制御入力端子６０９のいず
れであってもよい。制御線Ｌ ₁及び制御線Ｌ₂の接続先
が同じものであることは、前述した制御動作に何ら影響
を与えるものではない。

【００４６】以上のように低周波発振器４０５及び同期
検波回路４０６がレーザダイオード４０１の動作点を制
御しているもとでレーザダイオード４０１における光周
波数偏移量を安定化させるための具体的な動作原理につ
いて、次に説明する。

【００４７】上述した制御状態のもとでレーザダイオー
ド４０１の発振周波数が変調回路６０６からの２値の変
調電流Ｉ_pに基づいて第１周波数ｆ₁と第２周波数ｆ₂
の間で変化している場合の、ｆ₂とｆ₁の周波数間隔を
Δｆ＝ｆ₁−ｆ₂とし、これを光周波数偏移量と定義す
る。

【００４８】そして、例えば光干渉器４０３としてマッ
ハツェンダ干渉器が使用され、レーザダイオード４０１
の中心光周波数ｆ₀が光干渉器４０３における光周波数
弁別特性の極大値ＭＡＸを与える光周波数に一致させら
れているとする。

【００４９】このような場合において、光周波数偏移量
が、図１０のΔｆ′で示されるように、所定値Δｆより
も小さくなると、Δｆ′のもとで光干渉器４０３から出
力される干渉光Ｈ_iの光強度Ｐ′は、所定値Δｆのもと
で光干渉器４０３から出力される干渉光Ｈ_iの光強度Ｐ
よりも強くなる。逆に、光周波数偏移量が、図１０のΔ
ｆ″で示されるように、Δｆよりも大きくなると、Δ
ｆ″に対応する光強度Ｐ″は、Δｆに対応する光強度Ｐ
よりも弱くなる。

【００５０】ここで、Δｆ、Δｆ′及びΔｆ″の各両端
は、第１周波数ｆ₁及び第２周波数ｆ₂に対応して定ま
るが、実際には、ｆ₁からｆ₂への光周波数の遷移及び
この逆の遷移は、図１０の光周波数弁別特性の特性曲線
に沿って行われる。従って、光周波数偏移量Δｆは光強
度Ｐの平均値Ｐ_avとして監視することが可能となる。

【００５１】図１１は、光干渉器４０３としてマッハツ
ェンダ干渉器が使用された場合における光強度の平均値
と光周波数偏移量の関係を表すグラフである。同グラフ
中の実線と破線の２つの特性は、レーザダイオード４０
１の中心光周波数ｆ₀が光干渉器４０３における光周波
数弁別特性の極大値ＭＡＸに対応する光周波数に一致さ
せられている場合及び極小値ＭＩＮに対応する光周波数
に一致させられている場合の各々に対応する。尚、一点
鎖線の特性については、後述する第２の実施例において
説明する。

【００５２】いま、例えばレーザダイオード４０１の中
心光周波数ｆ₀が光干渉器４０３における光周波数弁別
特性の極大値ＭＡＸに対応する光周波数に一致させられ
ている場合には、図１１の実線の特性からわかるよう
に、光周波数偏移量が、図１１のΔｆ′で示されるよう
に、所定値Δｆより小さくなると、Δｆ′に対応する光
強度Ｐの平均値Ｐ_av′は、Δｆに対応する平均値Ｐ_avよ
り大きくなり、逆に、光周波数偏移量が、図１１のΔ
ｆ″で示されるように、所定値Δｆよりも大きくなる
と、Δｆ″に対応する光強度Ｐの平均値Ｐ_av″は、Δｆ
に対応する平均値Ｐ_avより小さくなる。

【００５３】図１２は、図１１のグラフが得られること
を実証する実験データを示す図であり、横軸には、光周
波数偏移量を模擬するための、レーザダイオードへの変
調電流に相当するパターンパルスゼネレータ（ＰＰＧ）
の出力電圧がプロットされ、縦軸には、光強度の平均値
を模擬するためのＰＩＮダイオードに流れる電流がプロ
ットされている。本実験データのうち、白丸のデータで
プロットされるカーブは図１１の実線の特性に対応し、
黒丸のデータでプロットされるカーブは図１１の破線の
特性に対応する。

【００５４】以上の事実に基づいて、図４の比較器４０
７の第１の入力には受光器４０４から出力される電気信
号ＥＬの直流成分電圧ＥＬ′が光強度の平均値に対応す
る成分として入力され、第２の入力には予め定められた
設定電圧Ｖ₁が入力される。この設定電圧Ｖ₁は、図１
１のグラフ上のＶ₁（＝Ｐ_av）に対応し、Ｖ₁に対応す
るΔｆが、所定値に安定化させられるべき光周波数偏移
量ということになる。

【００５５】そして、比較器４０７からＬＤ駆動回路４
０２のバイアス制御入力端子６０９には、上記２つの信
号の誤差成分（Ｖ₁−ＥＬ′）が負帰還される。即ち、
干渉光Ｈ_iにおける光周波数偏移量が所定値Δｆに等し
ければ、比較器４０７の出力は０である。また、光周波
数偏移量が、図１１のΔｆ′のように、Δｆよりも小さ
くなると、比較器４０７の出力である誤差成分は正とな
り、この正の誤差成分が、例えばレーザダイオード４０
１のバイアス電流を減少させる。逆に、光周波数偏移量
が図１１のΔｆ″のように、Δｆよりも大きくなると、
比較器４０７の出力である誤差成分は負となり、この負
の誤差成分が、例えばレーザダイオード４０１のバイア
ス電流を増大させる。

【００５６】このようにして負帰還がかけられたバイア
ス電流に基づいてレーザダイオード４０１を駆動するこ
とによって、光周波数偏移量を安定化させる制御動作が
実現される。尚、この制御動作においては、レーザダイ
オード４０１のバイアス電流を減少或いは増大させるこ
とに変えて、それぞれレーザダイオード４０１の温度を
低下或いは上昇させるようにしてもよい。

【００５７】以上の第１の実施例において、特に、低周
波発振器４０５からの低周波の発振成分がＬＤ駆動回路
４０２の温度制御入力端子６０２又はバイアス制御入力
端子６０９に入力され、同期検波回路４０６の出力信号
も同じくＬＤ駆動回路４０２の温度制御入力端子６０２
又はバイアス制御入力端子６０９に負帰還される場合に
は、レーザダイオード４０１における自動周波数制御
（ＡＦＣ）が同時に実現されている。

【００５８】即ち、この場合には、レーザダイオード４
０１の中心光周波数ｆ₀が光干渉器４０３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
常に一致させられるように制御が行われる結果、レーザ
ダイオード４０１の中心周波数ｆ₀は常に一定の値に安
定化される。

【００５９】しかし、この場合、比較器４０７からの誤
差信号をＬＤ駆動回路４０２の温度制御入力端子６０２
又はバイアス制御入力端子６０９に帰還させると、ＡＦ
Ｃを含む前者の制御動作が阻害されるおそれがある。

【００６０】一方、図５のレーザダイオードを含めて一
般的なレーザダイオードにおいては、制御可能な単位バ
イアス電流変化に対する光周波数偏移量の方が制御可能
な単位温度変化に対する光周波数偏移量に比べて著しく
小さいという事実がある。

【００６１】そこで、上述のおそれがある場合には、図
４に図示された構成のように、比較器４０７からの誤差
信号をＬＤ駆動回路４０２のバイアス制御入力端子６０
９に帰還させることによってレーザダイオード４０１の
光周波数偏移量の安定化を行い、同期検波回路４０６か
らの制御信号を温度制御入力端子６０２に帰還させるこ
とによって光干渉器４０３の動作点の安定化及びＡＦＣ
を行うようにするのである。

【００６２】レーザダイオード４０１の光周波数偏移量
を安定化するにあたって比較器４０７によりレーザダイ
オード４０１のバイアスを変化させる場合の動作原理を
さらに詳述する。

【００６３】図１３は図５に示したような３電極型のレ
ーザダイオードのＩ−Ｌ特性（バイアス電流の変化に対
する光出力強度の変化を表す特性）を示すグラフであ
る。このグラフにおいて、縦軸は光出力強度、横軸はＩ
_Sバイアス（サイド電極５０５及び５０７に与える電流
Ｉ_Sにおけるバイアス成分）及び温度が一定であるとき
のＩ_Cバイアス（センタ電極５０６に与える電流Ｉ_Cの
バイアス成分）を表している。

【００６４】実線で表されるのは、初期状態におけるレ
ーザダイオードのＩ−Ｌ特性である。Ｉ_Cバイアスがし
きい値を超えるとレーザダイオードはレーザ発振を開始
し、Ｉ_Cバイアスが増加するのに従って光出力強度も増
大していき、モードジャンプにより光出力強度が不連続
に減少した後再びＩ_Cバイアスの増加に従って光出力強
度も増大する。

【００６５】一方、破線で表されるのは、レーザダイオ
ードが経時劣化した後のＩ−Ｌ特性を表しており、この
特性は、実線で表される経時劣化前の特性曲線をＩ_Cバ
イアス増加方向に平行移動させるとともにその傾斜をわ
ずかに減少させて得られるものである。

【００６６】実線で表される経時劣化前の特性曲線にお
けるａ点、ｂ点、ｃ点では、この順にＩ_Cバイアスが増
大しており、ａ点を与えるＩ_Cバイアスはモードジャン
プ点に対応するＩ_Cバイアスよりもわずかに大きい。ま
た、破線で表される経時劣化後の特性曲線におけるａ′
点、ｂ′点、ｃ′点は、それぞれ経時劣化前の特性曲線
におけるａ点、ｂ点、ｃ点に対応する。

【００６７】図１４（Ａ）は、図１３のＩ−Ｌ特性の各
点におけるＦＭ変調効率（単位バイアス電流の変化に対
する光周波数偏移量の変化）の周波数特性を表すグラフ
であり、この特性を周波数応答特性と称する。実線で表
されるのは、ａ点又はａ′点でレーザダイオードを動作
させたときの特性、破線で表されるのはｂ点又はｂ′点
でレーザダイオードを動作させたときの特性、一点鎖線
で表されるのはｃ点又はｃ′点でレーザダイオードを動
作させたときの特性である。ａ点（ａ′点）、ｂ点
（ｂ′点）、ｃ点（ｃ′点）の順に周波数応答特性が劣
化していることがわかる。

【００６８】一般に、初期状態にあるレーザダイオード
を駆動する場合、駆動条件の変動等によるモードジャン
プの発生を防止するために、モードジャンプ点からある
程度離れたｂ点で動作するように自動光出力制御を行
う。このため、自動光出力制御を行っている状態でレー
ザダイオードが経時劣化して、図１３の実線で表される
Ｉ−Ｌ特性から破線で表されるＩ−Ｌ特性に変化する
と、光出力強度が一定に保たれる結果、破線で表される
Ｉ−Ｌ特性におけるｃ′点で動作することとなり、図１
４（Ａ）で説明した通り、周波数応答特性が劣化してし
まう。

【００６９】従来の光周波数偏移量の安定化技術による
場合、光周波数偏移量が一定になるように、レーザダイ
オードの変調度、即ちバイアス電流に重畳する変調電流
の振幅を制御していた。つまり、周波数応答特性が劣化
していることを無視して、変調電流振幅を増大させ、こ
れにより光周波数偏移量の減少又は周波数応答特性の劣
化を補償しているのである。

【００７０】本発明では、レーザダイオードの経時劣化
前に図１３の実線で表されるＩ−Ｌ特性におけるｂ点で
動作していたものを、経時劣化後にも破線で表されるＩ
−Ｌ特性におけるｂ′点で動作するように追従させるた
めに、次の２点に着目する。

【００７１】（１）レーザダイオードの経時劣化の前後
においては、それぞれのＩ−Ｌ特性における対応する２
点での光周波数偏移量はほぼ等しい。（２）図１４（Ｂ）に示すように、ａ点（ａ′点）、ｂ
点（ｂ′点）、ｃ点（ｃ′点）の順に光周波数偏移量が
減少する。

【００７２】これらの事実を考慮すると、レーザダイオ
ードの光周波数偏移量が一定になるようにレーザダイオ
ードのバイアス又は温度を制御することによって、Ｉ−
Ｌ特性の移動にかかわらず、Ｉ−Ｌ特性におけるほぼ同
等の点でのレーザダイオードの動作が可能になるのであ
る。尚、レーザダイオードのバイアス又は温度を制御す
るようにしているのは、これらのパラメータを変化させ
ることにより光周波数偏移量が変化するからである。

【００７３】その結果、レーザダイオードの経時劣化等
にかかわらず、常に一定な光周波数偏移量と周波数応答
特性とを得ることができる。図１５は本発明の第１の構
成の第２実施例を示すレーザダイオードの駆動装置のブ
ロック図である。同図において、図４の第１実施例と同
じ番号を付した部分は同じ機能を有する。

【００７４】第２の実施例が第１の実施例と異なる点
は、主として自動光出力制御（ＡＰＣ）の機能を有する
点である。この機能を実現するために、第２の実施例に
おける光干渉器７０１は、レーザダイオード４０１から
の後方光Ｈ₀を受けることにより、相補的な２つの干渉
光Ｈ_i1及びＨ_i2を出力する構成を有する。ここでは、図
１５の構成について説明する前に、光干渉器７０１の具
体例について説明する。

【００７５】図１６は、相補的な２つの干渉光Ｈ_i1及び
Ｈ_i2を出力するマッハツェンダ干渉器を示す図である。
同図において、Ｍはハーフミラー、Ｍ′はミラーであ
り、２つの光路の光路長間に所定の差を持たせることに
よって、相補的な２つの干渉光Ｈ_i1及びＨ_i2を発生する
ようにしている。これらの相補的な２つの干渉光Ｈ_i1及
びＨ_i2の各光周波数弁別特性は、図１７の実線及び破線
で示されるようになる。

【００７６】図１８は、相補的な２つの干渉光Ｈ_i1及び
Ｈ_i2を出力するファブリ・ペロー干渉器を示す図であ
る。同図において、一方の干渉光Ｈ_i1は透過光であるの
に対して、他方の干渉光Ｈ_i2は反射光である。

【００７７】ここで、ファブリ・ペロー干渉素子ＦＰが
レーザダイオード４０１（図１５参照）からの後方光Ｈ
₀の光軸に対して傾斜しているのは、反射光である干渉
光Ｈ _i2がレーザダイオード４０１に戻らないようにする
ためと、後方光Ｈ₀を遮らずに干渉光Ｈ_i2を取り出すた
めである。これらの相補的な２つの干渉光Ｈ_i1及びＨ _i2
の各光周波数弁別特性は、図１９の実線及び破線で示さ
れるようになる。

【００７８】図２０は相補的な２つの干渉光Ｈ_i1及びＨ
_i2を得る他の光干渉器を示す図である。同図において
は、複屈折結晶ＣＲの入力側に第１の偏光子ＰＬ_iが設
けられ、出力側に第２の偏光子ＰＬ_Oが設けられる。こ
のような構成により、レーザダイオード４０１からの後
方光Ｈ₀から２つの相補的な干渉光Ｈ_i1及びＨ_i2が得ら
れる。

【００７９】上述のような光干渉器７０１を有する図１
５の第２の実施例について以下に説明する。同図におい
て、レーザダイオード４０１、ＬＤ駆動回路４０２、低
周波発振器４０５、同期検波回路４０６及び比較器４０
７は、図４の実施例と同じ機能を有する。符号７０２〜
７０７よりなる部分は、図４の受光器４０４に対応す
る。

【００８０】まず、フォトダイオード等からなる２つの
受光器７０２及び７０３から電気信号ＥＬ₁及びＥＬ₂
が出力される。そして、これら２つの信号に対応する２
つの電圧値が、電圧検出用抵抗７０４及び７０５並びに
演算増幅器７０６及び７０７を介して検出され、これら
２つの電圧値は加算器７０８で加算された後、その加算
結果が自動光出力制御回路（ＡＰＣ回路）７０９に入力
される。

【００８１】ＡＰＣ回路７０９は、レーザダイオード４
０１における自動光出力制御を行う。以下にこの動作原
理について説明する。いま、光干渉器７０１から出力さ
れる２つの干渉光Ｈ_i1及びＨ_i2は互いに相補的な干渉光
であるため、これらが加算されると、その加算出力は、
図１７の一点鎖線で示されるように、平坦な信号とな
る。即ち、受光器７０２及び７０３からの電気信号ＥＬ
₁及びＥＬ₂に対応する各電圧値を加算器７０８で加算
して得られる信号は、直流に近い信号となる。

【００８２】この事実に基づいて、ＡＰＣ回路７０９が
加算器７０８からの加算出力のレベルが常に一定レベル
になるように、ＬＤ駆動回路４０２に負帰還をかけるこ
とにより、自動光出力制御が実現される。この制御信号
は、バイアス回路（図６参照）へのＡＰＣ入力端子６１
３に入力される。

【００８３】ＡＰＣ回路７０９は、予め定められた設定
電圧Ｖ₂に対する加算器７０８からの加算出力の変動成
分を検出し、その極性を反転した信号をＡＰＣ入力端子
６１３に供給する。これにより、レーザダイオード４０
１のサイド電極５０５及び５０７（図６参照）へのＩ_S
バイアス電流が制御され、レーザダイオード４０１の出
力が一定のレベルに保たれる。

【００８４】尚、Ｉ_Sバイアス電流によりＡＰＣを行っ
ているのは、単位Ｉ_S電流の変化に対する光周波数偏移
量の方が単位Ｉ_C電流の変化に対する光周波数偏移量よ
りも小さく、他の制御に対して都合がよいからである。

【００８５】動作点を制御するための同期検波回路４０
６は、図４の第１の実施例の場合と同様に動作するが、
この同期検波回路４０６への入力としては、演算増幅器
７０６の出力が用いられる。尚、演算増幅器７０７の出
力が用いられてもよい。

【００８６】レーザダイオード４０１における光周波数
偏移量を一定値に安定化させるための比較器４０７につ
いても、図４の第１の実施例の場合と同様に動作する。
ただし、第２の実施例においては、比較器４０７への入
力として、電気信号ＥＬ₁とＥＬ₂の差信号の直流成分
が用いられる。この差信号は、受光器７０２と７０３の
接続部分から取り出すことができる。このような差信号
を用いる理由は以下の通りである。

【００８７】第１の実施例で説明したように、比較器４
０７は、例えば図１１に示されるような光強度の平均値
と光周波数偏移量の関係に基づいて、受光器からの電気
信号の直流成分電圧と予め定められた設定電圧との誤差
成分を演算し、この誤差成分によりＬＤ駆動回路へ負帰
還をかけている。

【００８８】ここで、電気信号ＥＬ₁とＥＬ₂の差信号
から得られる光強度の平均値と光周波数偏移量の関係
は、図１１において、干渉光Ｈ_i1に対応する実線の特性
に干渉光Ｈ_i2に対応する破線の特性を極性反転した特性
を加えて得られる一点鎖線で示されるような変化率の大
きな特性で表現される。

【００８９】そこで、このような傾斜の鋭い特性を有す
る信号に基づいて負帰還をかけることによって、光周波
数偏移量の制御におけるＳ／Ｎを著しく増大させること
が可能になるのである。

【００９０】ここで、例えば図１１で、干渉光Ｈ_i1に対
応する実線の特性と干渉光Ｈ_i2に対応する破線の特性の
交点Ｘにおける光周波数偏移量が、レーザダイオード４
０１における所望の光周波数偏移量となるように、回路
を適当に調整することにより、電気信号ＥＬ₁とＥＬ₂
の差信号が０になったときに、所望の光周波数偏移量が
得られる。

【００９１】このように回路調整が行われる場合には、
比較器４０７に入力される設定電圧Ｖ₁は０とされ、比
較器４０７は電気信号ＥＬ₁とＥＬ₂の差信号が常に０
となるようにＬＤ駆動回路４０２に負帰還をかければよ
い。

【００９２】ここで、例えば図１１の交点Ｘにおける光
周波数偏移量がレーザダイオード４０１における所望の
光周波数偏移量となるように回路を調整することは容易
に実現できる。例えば、光干渉器７０１におけるフリー
スペクトラルレンジ又はフィネスを変更し、又は受光器
７０２及び７０３の間の相対的な増幅率や、光結合効率
もしくは量子効率を変更すればよい。

【００９３】図２１は、本発明の第１の構成の第３実施
例を示すレーザダイオードの駆動装置のブロック図であ
る。第３の実施例の基本的な構成は、図１５の第２の実
施例と同様である。第３の実施例が第２の実施例と異な
る点は、比較器４０７に入力される差信号が、受光器７
０２と７０３の接続部分から取り出されるのではなく、
演算増幅器７０６の出力電圧から演算増幅器７０７の出
力電圧を減算器８０１で減算して得た出力として取り出
されるようにした点である。

【００９４】このような構成により、第２の実施例で前
述したように、例えば図１１の交点Ｘにおける光周波数
偏移量がレーザダイオード４０１における所望の光周波
数偏移量となるように回路を調整するためには、演算増
幅器７０６及び７０７の相対的な増幅率を変更すればよ
いことになる。

【００９５】図２２は本発明の第１の構成の第４実施例
を示すレーザダイオードの駆動装置のブロック図であ
る。同図において、図４の第１の実施例と同じ番号を付
した部分は同じ機能を有する。

【００９６】第４の実施例が第１の実施例と異なる点
は、アンプ９０１及び設定電圧制御部９０２を有する点
と、ＬＤ駆動回路４０２のマーク率検出出力端子６１２
が用いられている点である。

【００９７】アンプ９０１は、同期検波のために低周波
発振器４０５からＬＤ駆動回路４０２のバイアス制御入
力端子６０９に入力される低周波発振出力の増幅率を、
制御線Ｌ₃を介して検出される比較器４０７の出力値に
基づいて制御する。

【００９８】いま、図２２のレーザダイオード４０１に
おいて、経年変化等により変調効率（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、低周波発振器４０５からの発振出力によりレー
ザダイオード４０１のバイアス電流が変化したとして
も、レーザダイオード４０１における光周波数が期待さ
れる低周波の変化（図９参照）を生じなくなってしまう
可能性がある。

【００９９】このような場合、同期検波回路４０６にお
いて、第１の実施例の説明において前述したように同期
検波動作及びＬＤ駆動回路４０２への負帰還動作を行う
ことができなくなり、動作点の制御が不可能となってし
まう。

【０１００】これを解決するために、本実施例では、次
のような制御が行われる。まず、レーザダイオード４０
１における光周波数偏移量が所定値よりも小さくなれば
比較器４０７から出力される誤差成分は大きくなり、光
周波数偏移量が所定値よりも大きくなれば上記誤差成分
は小さくなる。

【０１０１】そこで、比較器４０７の出力が制御線Ｌ₃
を介してアンプ９０１の増幅率に負帰還されることによ
り、レーザダイオード４０１における変調効率が小さく
なった場合には低周波発振器４０５からの同期検波のた
めの低周波出力の振幅が大きくなり、逆に、変調効率が
大きくなり過ぎた場合には低周波出力の振幅が小さくな
るような制御が実現されるのである。

【０１０２】マーク率モニタ回路６１１（図６参照）
は、例えば、変調回路６０６内に設けられた積分器によ
って構成され、変調回路６０６に入力される送信データ
Ｄ_inの論理値「１」と「０」の発生比率即ちマーク率を
演算し、比較器４０７における設定電圧Ｖ₁又は同期検
波回路４０６に負帰還をかける。

【０１０３】いま、マーク率が例えば１／２の場合、即
ち「１」と「０」が１：１の割合で発生する場合と、マ
ーク率が例えば１／４の場合即ち「１」と「０」が１：
３の割合で発生する場合とでは、例えば前述した図１０
における光周波数弁別特性における光強度が変化する。

【０１０４】そのため、図１１における光周波数偏移量
に対する光強度の平均値が変化し、光周波数偏移量の設
定値Δｆに対応する光強度の平均値Ｐ_avも変化する。従
って、比較器４０７からＬＤ駆動回路に安定した負帰還
をかけるためには、上述の光強度の平均値Ｐ_avに対応す
る比較器４０７における設定電圧Ｖ₁を、マーク率の変
動に応じて変化させる必要がある。

【０１０５】そこで、本実施例では、設定電圧制御部９
０２が、マーク率検出出力端子６１２から制御線Ｌ₄を
介して通知されるマーク率の検出値に応じて、比較器４
０７に供給される設定電圧Ｖ₁の値を変更する。これに
より、マーク率の変動を受けない光周波数偏移量の安定
化動作が実現される。

【０１０６】尚、マーク率検出出力端子６１２からのマ
ーク率検出出力に基づいて、同期検波回路４０６からＬ
Ｄ駆動回路４０２へ供給される負帰還信号にオフセット
電圧を加え、レーザダイオードの動作点を、光周波数弁
別特性の極大値又は極小値を与える光周波数から故意に
ずらすような制御を行っても、上述の場合と同様の機能
を実現できる。

【０１０７】図２３は本発明の第１の構成の第５実施例
を示すレーザダイオードの駆動装置のブロック図であ
る。第１乃至第４の実施例においては、光干渉器の光周
波数弁別特性における極大点を与える光周波数又は極小
点を与える光周波数に動作点を安定化していたが、本実
施例においては、この点が大きく異なる。

【０１０８】即ち、本実施例における装置の動作原理
は、（１）光干渉器における動作点を、光干渉器の光周
波数弁別特性における極大点を与える光周波数とこの極
大点に隣接する極小点を与える光周波数の中点に対応す
る光周波数（以下「平均光周波数」という。）に安定化
させること、（２）その安定化された動作点のもとで、
受光器からの電気信号における変調信号の周波数に相当
する周波数成分の振幅の平均値又は実効値を検出するこ
と、そして、所定の光周波数変調を生じさせるときの設
定値に向かって上記平均値又は実効値を集束させるよう
にレーザダイオードのバイアス又は温度に帰還をかける
こと、の２点に大別される。

【０１０９】本実施例においては、動作点が平均光周波
数に一致している場合に、受光器からの電気信号におけ
る変調信号の周波数に相当する周波数成分の振幅の平均
値又は実効値と光周波数偏移量が所定の関数関係にある
ことを利用している。具体的には次の通りである。

【０１１０】光干渉器７０１からの２つの干渉光Ｈ_i1及
びＨ_i2は、直列接続されたフォトダイオード等からなる
第１及び第２の受光器７０２及び７０３にそれぞれ入射
する。第１及び第２の受光器７０２及び７０３にそれぞ
れ生じる光電流Ｉ₁及びＩ₂は、電圧検出用の抵抗７０
４及び７０５並びに演算増幅器７０６及び７０７により
電圧値としてそれぞれ検出される。これら２つの電圧値
は、加算器７０８で加算された後、その加算結果がＡＰ
Ｃ回路７０９に入力する。

【０１１１】この実施例では、光電流Ｉ₁及びＩ₂の差
成分を動作点の検出と光周波数偏移量の安定化に供する
ために、第１の受光器７０２と第２の受光器７０３の接
続点の電位変化を光周波数偏移量安定化回路１００３及
び動作点検出回路１００１に取り込んでいる。符号１０
０２は検出された動作点に基づいてレーザダイオード４
０１の発振周波数又は光干渉器７０１の干渉特性を制御
する動作点制御回路である。

【０１１２】動作点制御回路１００２からの制御信号
は、ＬＤ駆動回路４０２の温度制御入力端子６０２に入
力し、光周波数偏移量安定化回路１００３からの制御信
号はバイアス制御入力端子６０９に入力する。この制御
線の接続関係を逆にしてもよい。また、動作点制御回路
１００２からの制御信号を光干渉器７０１に帰還しても
よい。

【０１１３】光周波数偏移量安定化回路１００３は図４
の第１の実施例における比較器４０７或いは図２２の第
４の実施例における比較器４０７及び設定電圧制御部９
０２により構成することができる。

【０１１４】図２４は２つの相補的な干渉光の光周波数
弁別特性における動作点設定の原理を説明するための図
である。図２４（Ａ）に示すように、レーザダイオード
４０１の中心光周波数ｆ₀が平均光周波数に一致してい
る場合には、変調信号Ｉ_pに基づいて第１の受光器７０
２に生じる光電流Ｉ₁の平均値（ＤＣレベル）は、第２
の受光器７０３に生じる光電流Ｉ₂の平均値（ＤＣレベ
ル）に一致する。

【０１１５】一方、図２４（Ｂ）に示すように、動作点
が光周波数の低周波数側にドリフトして、レーザダイオ
ード４０１の中心光周波数ｆ₀が平均光周波数よりも低
くなった場合には、一方の干渉光Ｈ_i1の光周波数弁別特
性に基づいて第１の受光器７０２に生じる光電流Ｉ₁の
ＤＣレベルは、他方の干渉光Ｈ_i2に基づいて第２の受光
器７０３に生じる光電流Ｉ₂のＤＣレベルよりも低くな
る。

【０１１６】他方、図２４（Ｃ）に示すように、動作点
が光周波数の高周波数側にドリフトして、レーザダイオ
ード４０１の中心光周波数ｆ₀が平均光周波数よりも高
くなった場合には、図２４（Ｂ）の場合とは逆に、第１
の受光器７０２に生じる光電流Ｉ₁のＤＣレベルは、第
２の受光器７０３に生じる光電流Ｉ₂のＤＣレベルより
も高くなる。

【０１１７】従って、光電流Ｉ₁のＤＣレベルと光電流
Ｉ₂のＤＣレベルの差或いは光電流Ｉ₁及びＩ₂の差信
号のＤＣレベルが０に集束するような帰還制御を行うこ
とによって、光干渉器７０１における動作点を平均光周
波数に設定することができる。

【０１１８】このような動作点の安定化が実現されてい
ると、レーザダイオード４０１の中心光周波数ｆ₀は、
相補的な２つの干渉光に対する光周波数弁別特性の交点
Ｐ（図７参照）を与える光周波数に一致する。

【０１１９】レーザダイオード４０１の中心光周波数ｆ
₀が周波数弁別特性の交点Ｐを与える光周波数に一致し
ていると、光周波数弁別特性の微分係数は常に一定値に
維持されるから、光電流Ｉ₁又はＩ₂における変調周波
数に相当する周波数成分の振幅の平均値又は実効値と光
周波数偏移量は一定の関数関係を有するようになるので
ある。

【０１２０】このような動作原理に基づいて、光周波数
偏移量安定化回路１００３は、上述の平均値又は実効値
と所定値の間の誤差値を演算し、この誤差値をＬＤ駆動
回路４０２に帰還させる。これにより、レーザダイオー
ド４０１の経時変化等にかかわらずレーザダイオード４
０１における光周波数偏移量を安定化することができ
る。

【０１２１】尚、ＡＰＣ回路７０９の動作については、
図１５の第２の実施例におけるのと同様であるからその
説明を省略する。本実施例においてマーク率補正を行う
場合には、ＬＤ駆動回路４０２のマーク率検出出力端子
６１２からの信号を動作点制御回路１００２及び／又は
光周波数偏移量安定化回路１００３に入力させる。

【０１２２】図２５は本発明の第１の構成の第６実施例
を示すレーザダイオードの駆動装置のブロック図であ
る。本実施例は、光周波数分割多重（ＦＤＭ）伝送シス
テム、即ち、一本の光ファイバ上で複数の中心光周波数
を同時に使用して複数回線分の情報を多重化して送るよ
うな光通信システムに適応される。

【０１２３】図２５のレーザダイオード２００１、ＬＤ
駆動回路２００２、光干渉器２００４、受光器２００５
は、例えば、各々図４の第１の実施例における４０１、
４０２、４０３及び４０４の各部に対応する。また、図
２５の動作点安定化部２００６は図４の低周波発振器４
０５及び同期検波回路４０７に対応し、図２５の光周波
数偏移量安定化部２００７は図４の比較器４０７に対応
している。

【０１２４】図２５の第６の実施例が図４の第１の実施
例と異なるのは、ＦＤＭ伝送システムでは複数の中心光
周波数が必要とされることに対応して、レーザダイオー
ド２００１、ＬＤ駆動回路２００２、受光器２００５、
動作点安定化部２００６及び光周波数偏移量安定化部２
００７の各々が、♯１〜♯ｎの複数個で構成される点で
ある。

【０１２５】このような構成により、♯１〜♯ｎの複数
回線分の送信データＤ_inの多重伝送が実現される。尚、
光干渉器２００４は、本実施例の場合は、ファブリ・ペ
ロー干渉器によって構成される。そして、♯１〜♯ｎの
各レーザダイオード２００１からの♯１〜♯ｎの各後方
光Ｈ₀は、ｎ本の光ファイバによって空間分割されて、
１台のファブリ・ペロー干渉器２００４に導かれ、同干
渉器からの♯１〜♯ｎの各干渉光Ｈ_iは、ｎ本の光ファ
イバによって空間分割されて、ｎ台の受光器２００５に
導かれる。

【０１２６】図２５の♯１〜♯ｎのｎ組の部分の各々に
おけるレーザダイオード２００１における動作点及び光
周波数偏移量の安定化動作は、図４の第１の実施例の場
合と基本的には同じである。

【０１２７】ただし、本実施例では、特に、各動作点安
定化部２００６の出力は、ＬＤ駆動回路２００２に帰還
されることにより、各レーザダイオード２００１におけ
る各レーザ光の各動作点（中心光周波数）が、１台の光
干渉器２００４における１つの光周波数弁別特性上のｎ
点の極大値ＭＡＸ（図７参照）の各々に定位される。

【０１２８】ここで、１つの光周波数弁別特性上におけ
る隣接する極大値間の光周波数間隔は正確に一定値とな
る。従って、上述のように、各レーザダイオード２００
１における各レーザ光の各自動周波数制御（ＡＦＣ）が
同時に実現される結果、ＦＤＭ伝送システムにおける♯
１〜♯ｎの各レーザダイオード２００１におけるｎ点の
動作点を、光周波数軸上で正確に等間隔に配置すること
が可能となる。

【０１２９】そして、各レーザダイオード２００１にお
ける各レーザ光毎に、上述のような自動周波数制御（Ａ
ＦＣ）のもとで、光周波数偏移量を各々所定値に安定化
させることができる。

【０１３０】また、光周波数弁別特性の極大値又は極小
値の１つのピーク値に対し、複数のレーザ光の動作点を
対応させることにより共通の光周波数で異なる伝送路に
対し伝送を行うものにも対応できる。

【０１３１】図２６は、本発明の第１の構成の第７実施
例を示すレーザダイオードの駆動装置のブロック図であ
る。同図で、図２５の第６の実施例と同じ番号を付した
部分は同じ機能を有する。

【０１３２】第７の実施例が第６の実施例と異なる点
は、動作点安定化部と光周波数偏移量安定化部は、各々
２１０１と２１０２の１つずつのみが設けられ、各々が
時分割動作する点である。

【０１３３】そして、♯１〜♯ｎの各受光器２００５か
らの出力は、各出力に割り当てられた時分割タイミング
で、スイッチ２１０３及び２１０４を介して動作点安定
化部２１０１及び光周波数偏移量安定化部２１０２に入
力される。そして、各制御結果はスイッチ２１０５及び
２１０６を介してデータ保持部２１０７及び２１０８に
保持される。各データ保持部２１０７及び２１０８は、
各々、各制御時点において最新の♯１〜♯ｎの各制御デ
ータを、各ＬＤ駆動回路２００２に同時に負帰還する。
上述のような構成により、回路規模を縮小することが可
能となる。

【０１３４】尚、本実施例では、動作点安定化部２１０
１から出力される同期検波用の変調出力（図４の第１の
実施例の低周波発振器４０５の発振出力に対応）は、光
干渉器２００４の温度制御端子に重畳される。これによ
り、各半導体レーザ２００１の各レーザ光の光周波数を
低周波で変調する必要がなくなるため、低周波変調成分
が各レーザ光の本来の通信信号に対応する変調成分に影
響を与えることがなくなる。

【０１３５】図２７は、本発明の第２の構成の実施例を
示すレーザダイオードの駆動装置のブロック図である。
本実施例の特徴は、レーザダイオードにおける光周波数
偏移量を安定化させるための前段階として行われるレー
ザダイオードの動作点の安定化制御が、例えば図４の実
施例で説明したような低周波発振器による低周波変調動
作と同期検波回路による同期検波動作によって行われる
のではなく、光干渉器からの反射光を利用した制御動作
によって行われることである。

【０１３６】図２７において、まず、レーザダイオード
２２０１、ＬＤ駆動回路２２０２及び比較器２２１３等
の機能は、図４の４０１、４０２及び４０７等の機能と
同じである。

【０１３７】レーザダイオード２２０１からの直線偏光
された後方光である入射光Ｈ₀は、ハーフミラー２２０
４に入力される。ハーフミラー２２０４を透過したレー
ザ光は、内部に偏光子２２１８が挿入され、左と右の各
面がミラーコート２２１６と２２１７を施されたファブ
リ・ペロー干渉器２２０５に入力される。この偏光子２
２１８は、その主軸（共振するレーザ光の偏光方向に一
致する）の角度が、図２８のＡのように、入射光Ｈ₀の
偏光方向に対してθ１（０＜θ１＜９０°）の角度とな
るように配置される。

【０１３８】ファブリ・ペロー干渉器２２０５からハー
フミラー２２０４の方向へ反射される反射光Ｂ１は、ハ
ーフミラー２２０４で反射された後、図２８のＣのよう
に、主軸の角度を互いにπ／４傾けて配置されたλ／４
板２２０６と偏光子２２０７を透過する。

【０１３９】そして、偏光子２２０７からの２つの方向
Ｘ３とＹ３の各レーザ光は、受光器２２０８及び２２０
９で各々受光される。減算器２２１０は、受光器２２０
８の出力信号から受光器２２０９の出力信号を減算す
る。

【０１４０】負帰還部２２１１は、減算器２２１０から
の減算信号Ｅ３に基づいてＬＤ駆動回路２２０２の温度
制御入力端子に負帰還をかける。これにより、レーザダ
イオード２２０１における動作点をファブリ・ペロー干
渉器２２０５における光周波数弁別特性の極大値に対応
する光周波数に常に一致させるという制御動作が実現さ
れる。

【０１４１】一方、ファブリ・ペロー干渉器２２０５を
透過した干渉光は、受光器２２１２で受光され、受光器
２２１２の出力信号Ｅ４のうちの直流成分は比較器２２
１３に入力される。

【０１４２】比較器２２１３は、図４の実施例の比較器
４０７の場合と同様にして、受光器２２１２からの直流
成分電圧と予め定められた設定電圧Ｖ₁との誤差成分を
演算する。そして、この誤差成分によりＬＤ駆動回路２
２０２のバイアス制御入力端子へ負帰還がかけられるこ
とにより、レーザダイオード２２０１におけるレーザ光
の光周波数偏移量が安定化される。

【０１４３】また、レーザダイオード２２０１からの出
射光Ｈ₀のうちハーフミラー２２０４を透過せずにそこ
で反射されたレーザ光は、受光器２２１４で受光され
る。ＡＰＣ制御部２２１５は、受光器２２で受光された
モニタ光に基づいて、ＬＤ駆動回路２２０２に負帰還を
かけることにより、レーザダイオード２２０１における
レーザ光の出力を一定レベルに保つ自動光出力制御が実
現される。

【０１４４】以上の構成を有する実施例では、前述した
ように、レーザダイオード２２０１の動作点の安定化制
御がファブリ・ペロー干渉器２２０５からの反射光Ｂ１
を利用した制御動作によって実現されることを特徴とす
る。以下、この動作点の安定化制御について順次説明す
る。

【０１４５】まず、ファブリ・ペロー干渉器２２０５内
の偏光子２２１８は、その主軸の角度が、図２８のＡの
ように、入射光Ｈ₀の偏光方向に対してθ１（０＜θ１
＜９０°）の角度となるように配置される。そのため、
同干渉器内では、入射光Ｈ₀に対して角度がθ１だけ傾
いたＹ１方向の成分のみが共振する。Ｙ１に対して垂直
のＸ１の方向の成分は、干渉器の外へ出てしまい、０と
なる。一方、ミラーコート２２１６の部分では、内部の
偏光子２２１８にかかわらず、入射光Ｈ₀は反射する。

【０１４６】以上の関係を考慮すると、ファブリ・ペロ
ー干渉器２２０５からハーフミラー２２０４の方向へ反
射される反射光Ｂ１（Ｘ１成分とＹ１成分）は、下式で
表現される。

【０１４７】

【数１】

【０１４８】次に、反射光Ｂ１の偏光方向とλ／４板２
２０６の主軸との角度を図２８のＢのようにθ２とする
と、λ／４板２２０６からの出力光Ｂ２（Ｘ２成分とＹ
２成分）は、下式で表現される。

【０１４９】

【数２】

【０１５０】さらに、λ／４板２２０６と偏光子２２０
７の各主軸のなす角度は図２３のＣのようにπ／４であ
るため、偏光子２２０７から受光器２２０８及び２２０
９への各出力光Ｂ３（Ｘ３成分とＹ３成分）は、下式で
表現される。

【０１５１】

【数３】

【０１５２】これより、受光器２２０８の出力Ｅ１と受
光器２２０９の出力Ｅ２は、

【０１５３】

【数４】

【０１５４】で表され、さらに、減算器２２１０の出力
Ｅ３は、

【０１５５】

【数５】

【０１５６】で表される。一方、ファブリ・ペロー干渉
器２２０５から受光器２２１２の方向へは、同干渉器内
で共振し、図２８のＡで示されるＹ１成分のみを有する
干渉光が出力されるため、受光器２２１２の出力Ｅ４
は、下式で表現される。

【０１５７】

【数６】

【０１５８】以上の数１式〜数６式より、数５式で示さ
れる減算器２２１０の出力Ｅ３は、θ１＝π／４で最大
となり、θ１＝０、π／２で０となる。一方、数６式で
示される受光器２２１２の出力Ｅ４は、θ１＝０で最大
となり、θ１＝π／２で０となる。また、上記Ｅ３とＥ
４の両者とも、θ２には依存しない。そして、図２８の
Ｃのように、主軸の角度を互いにπ／４傾けて配置され
たλ／４板２２０６と偏光子２２０７を用いることによ
り、数１式で示されるファブリ・ペロー干渉器２２０５
からハーフミラー２２０４の方向へ反射される反射光Ｂ
１のＸ１成分とＹ１成分の位相差の情報を、数５式で示
される減算器２２１０の出力Ｅ３として取り出すことが
できる。即ち、Ｘ１成分とＹ１成分の位相差をφとすれ
ば、

【０１５９】

【数７】

【０１６０】となる。この位相差φは、数６式で示され
る受光器２２１２の出力Ｅ４における極大点では０、極
小点ではπとなるため、出力Ｅ４における極大点又は極
小点は出力Ｅ３における０点に対応することになる。

【０１６１】上述の特性を、具体的に示すと次のように
なる。いま、数１式における屈折率をｎ＝１．５、ファ
ブリ・ペロー干渉器２２０５のフリースペクトラルレン
ジ（光周波数弁別特性における極大点間の光周波数間隔
に相当する）をｃ／２ｎＬ＝１５ＧＨｚ（ｃは光速）、
ハーフミラー２２０４における反射率をＲ＝０．９（９
０％）、θ１＝π／８として、数５式で示される減算器
２２１０の出力Ｅ３と数６式で示される受光器２２１２
の出力Ｅ４を各光周波数について計算すると、図２９の
Ａ及びＢで示されるごとき光周波数特性が得られる。

【０１６２】ここで、図２９のＢで示される受光器２２
１２の出力Ｅ４の光周波数特性は、図２７のファブリ・
ペロー干渉器２２０５の光周波数弁別特性にほかならな
い。従って、図２９のＡとＢからわかるように、ファブ
リ・ペロー干渉器２２０５の光周波数弁別特性の極大点
は減算器２２１０の出力Ｅ３の光周波数特性の０点に対
応することになる。

【０１６３】以上の事実に基づいて、負帰還部２２１１
が減算器２２１０の出力Ｅ３に基づいてレーザダイオー
ド２２０１の温度に負帰還をかけることにより、レーザ
ダイオード２２０１における動作点をファブリ・ペロー
干渉器２２０５における光周波数弁別特性の極大値に対
応する光周波数に常に一致させるという制御動作が実現
されることになる。

【０１６４】この場合に、図２９のＡの光周波数特性か
らわかるように、負帰還部２２１１は、減算器２２１０
の出力Ｅ３が正極性の場合には、レーザダイオード２２
０１におけるレーザ光の中心光周波数を下げるように負
帰還をかけ、逆に、Ｅ３が負極性の場合には、中心光周
波数を上げるように負帰還をかける。

【０１６５】図３０は、本発明の第３の構成の実施例を
示すレーザダイオードの駆動装置のブロック図である。
同図で、図２７の実施例と同じ番号を付した部分は同じ
機能を有する。

【０１６６】この実施例では、図２７の実施例の場合と
同様に、レーザダイオード２２０１の動作点の安定化制
御が、ファブリ・ペロー干渉器２５０１からの反射光Ｂ
１を利用した制御動作によって行われる。この実施例が
図２７の実施例と異なる点は、ファブリ・ペロー干渉器
２５０１の内部に偏光子ではなくλ／４板２５０５が設
けられ、ファブリ・ペロー干渉器２５０１と受光器２２
１２の間に偏光子２５０２が配置される点である。

【０１６７】上述のλ／４板２５０５は、その主軸の角
度が、図３１のＡのように、入射光Ｈ₀の偏光方向に対
してπ／４の角度となるように配置される。従って、干
渉器内をレーザ光が往復する毎に、反射光の偏光方向
が、入射光Ｈ₀の偏光方向に対して、垂直方向、平行方
向、垂直方向、…というように交互に変化する。

【０１６８】また、偏光子２５０２は、その主軸がλ／
４板２５０５の主軸に対して図３１のＤのようにＺ２の
角度をなすように配置される。上述の構成の本実施例に
おけるレーザダイオード２２０１の動作点の安定化制御
について、図２７の実施例の場合と同様に順次説明す
る。

【０１６９】まず、ファブリ・ペロー干渉器２５０１内
にその主軸の角度が入射光Ｈ₀の偏光方向に対してπ／
４の角度となるように配置されたλ／４板２５０５によ
り、ファブリ・ペロー干渉器２５０１からハーフミラー
２２０４の方向へ反射される反射光Ｂ１には、入射光Ｈ
₀の偏光方向に対して、それと同一方向のＸ０成分と垂
直方向のＹ０成分とが含まれる。

【０１７０】これより、反射光Ｂ１は、下式で表現され
る。

【０１７１】

【数８】

【０１７２】次に、反射光Ｂ１の偏光方向とλ／４板２
２０６の主軸との角度を図３１のＢのようにＺ１とする
と、λ／４板２２０６からの出力光Ｂ２（Ｘ２成分とＹ
２成分）は、下式で表現される。

【０１７３】

【数９】

【０１７４】さらに、λ／４板２２０６と偏光子２２０
７の各主軸の角度は図３１のＣのようにπ／４であるた
め、偏光子２２０７から受光器２２０８及び２２０９へ
の各出力光Ｂ３（Ｘ３成分とＹ３成分）は、図２７の実
施例の説明において前述した数３式と同じ式である下式
で表現される。

【０１７５】

【数１０】

【０１７６】これより、受光器２２０８の出力Ｅ１、受
光器２２０９の出力Ｅ２及び減算器２２１０の出力Ｅ３
は、図２７の実施例の説明において前述した数４式及び
数５式と同じ式である下記の数１１式及び数１２式で表
現される。

【０１７７】

【数１１】

【０１７８】

【数１２】

【０１７９】一方、ファブリ・ペロー干渉器２５０１か
ら偏光子２５０２の方向へは、同干渉器内で共振し、入
射光Ｈ₀の偏光方向に対して右回りの偏光を有する下記
の数１３式で表現される干渉光Ｂ５−１と、左回りの偏
光を有する下記の数１４式で表現される干渉光Ｂ５−２
とが出力される。

【０１８０】

【数１３】

【０１８１】

【数１４】

【０１８２】従って、図３０の偏光子２５０２に入射さ
れる干渉光は、数１３式で表現される干渉光Ｂ５−１と
数１４式で表現される干渉光Ｂ５−２とを、Ｘ１成分及
びＹ１成分毎に合成（加算）した光となる。この合成光
の各成分を新たにＸ１成分及びＹ１成分とすれば、偏光
子２５０２を透過した光Ｂ６（Ｘ４成分とＹ４成分）
は、下式で表現される。

【０１８３】

【数１５】

【０１８４】ここで、受光器２２１２が上述の偏光子２
５０２からのＸ４成分とＹ４成分の２つの出力光Ｂ６の
うち例えばＹ４成分を受光するとすれば、受光器２２１
２の出力Ｅ４は、下式で表現される。

【０１８５】

【数１６】

【０１８６】以上の数８式〜数１６式より、数１２式で
示される図３０の減算器２２１０の出力Ｅ３は、図３１
のＡのようにλ／４板２５０５の主軸と入射光Ｈ₀の偏
光方向とがπ／４の角度をなしている状態で最大となっ
ている。また、上記Ｅ３とＥ４の両者とも、Ｚ１には依
存しない。

【０１８７】そして、図３１のＣのように、主軸の角度
を互いにπ／４傾けて配置されたλ／４板２２０６と偏
光子２２０７を用いることにより、数８式で示されるフ
ァブリ・ペロー干渉器２５０１からハーフミラー２２０
４の方向へ反射される反射光Ｂ１のＸ０成分とＹ０成分
の位相差の情報を、数１２式で示される減算器２２１０
の出力Ｅ３として取り出すことができる。即ち、Ｘ０成
分とＹ０成分の位相差をφとすれば、数７式と同様に、

【０１８８】

【数１７】

【０１８９】となる。この位相差φは、前述した図２７
の実施例の場合と同様に、数１６式で示される受光器２
２１２の出力Ｅ４における極大点では０、極小点ではπ
となるため、出力Ｅ４における極大点又は極小点は出力
Ｅ３における０点に対応することになる。

【０１９０】いま、数８式における屈折率をｎ＝１．
５、ファブリ・ペロー干渉器２５０１のフリースペクト
ラルレンジをｃ／２ｎＬ＝１５ＧＨｚ（ｃは光速）、ハ
ーフミラー２２０４における反射率をＲ＝０．９（９０
％）、ｚ２＝０として、数１２式で示される減算器２２
１０の出力Ｅ３と数１６式で示される受光器２２１２の
出力Ｅ４を各光周波数について計算すると、図３２のＡ
及びＢで示される如き光周波数特性が得られる。

【０１９１】これより、図２７の実施例に関する図２９
の場合と同様、ファブリ・ペロー干渉器２５０１の光周
波数弁別特性の極大点は、減算器２２１０の出力Ｅ３の
光周波数特性の０点に対応する。従って、図２７の実施
例の場合と同様、負帰還部２２１１が減算器２２１０の
出力Ｅ３に基づいてレーザダイオード２２０１の温度に
負帰還をかけることにより、レーザダイオード２２０１
における動作点の安定化制御が実現される。

【０１９２】この場合にも、図２７の実施例と同様に、
図３２のＡの光周波数特性からわかるように、負帰還部
２２１１は、減算器２２１０の出力Ｅ３が正極性の場合
には、レーザダイオード２２０１におけるレーザ光の中
心光周波数を下げるように負帰還をかけ、逆に、Ｅ３が
負極性の場合には、中心光周波数を上げるように負帰還
をかける。

【０１９３】ここで、前述した図２７の実施例では、図
２９のＡからわかるように、負帰還部２２１１が出力Ｅ
３に基づいて帰還をかける場合に、レーザダイオード２
２０１における動作点が光周波数弁別特性における極大
点から離れて隣り合う極大点の中間の光周波数に近付け
ば近付くほど、出力Ｅ３の値は０に近い値をとる。

【０１９４】このため、動作点が上記中間点に近付けば
近付くほど、上記動作点が目標とする極大点に安定して
収束させられにくくなり、隣りの極大点に収束させられ
てしまう危険性が大きくなる。

【０１９５】これに対して、この実施例では、図３２の
Ａからわかるように、上記中間点の直近の光周波数ま
で、出力Ｅ３の値は、上記中間周波数を境に互いに逆極
性の比較的大きな値をとる。

【０１９６】従って、この実施例では、上記動作点が上
記中間点にかなり近付いても、該動作点が目標とする極
大点に安定して収束させられる。このように、この実施
例の方が、図２７の実施例よりも、レーザダイオード２
２０１における動作点のロックインレンジを大きくとる
ことができるという特長を有する。

【０１９７】以上の制御動作により、レーザダイオード
２２０１における動作点をファブリ・ペロー干渉器２５
０１における光周波数弁別特性の極大値に対応する光周
波数に一致させるという制御動作が実現される。

【０１９８】最後に、図３３は、本発明の第２の構成の
他の実施例を示すレーザダイオードの駆動装置のブロッ
ク図である。本実施例は、図２７の実施例の構成を、前
述した図４の実施例の構成を図２５の実施例の構成又は
図２６の実施例の構成に拡張したのと同様に、ＦＤＭ伝
送システム用、又は同一光周波数で複数の伝送を行う場
合に拡張した構成を有している。

【０１９９】図３３において、レーザダイオード２８０
１及び受光器２８０６，２８０７，２８０８，２８０９
は図２７の実施例における２２０１，２２０８，２２０
９，２２１２，２２１４の各部分に対応する。

【０２００】図３３の実施例が図２７の実施例と異なる
のは、ＦＤＭ伝送システムでは複数の中心光周波数が必
要とされることに対応して、レーザダイオード２８０１
及び受光器２８０６，２８０７，２８０８，２８０９の
各々が、＃１〜＃ｎの複数個で構成される点である。こ
のような構成により、＃１〜＃ｎの複数回線分の送信デ
ータの多重伝送が実現される。

【０２０１】一方、ハーフミラー２８０２、内部に偏光
子２８１２が挿入され左と右の各面がミラーコート２８
１０，２８１１を施されたファブリ・ペロー干渉器２８
０３、λ／４板２８０４及び偏光子２８０５は、図２７
の実施例の場合と同様に１つずつ設けられる。そして、
＃１〜＃ｎのレーザダイオード２８０１からの各後方光
は、ｎ本の光ファイバによって空間分割されて、各後方
光毎に上述の１組の光学系によって図２７の実施例の場
合と同様に光学的処理がなされる。

【０２０２】さらに、図３３では省略されているが、図
２６の実施例におけるＬＤ駆動回路２２０２、減算器２
２１０、負帰還部２２１１、比較器２２１３及びＡＰＣ
制御部２２１５と同様の部分が、図３３のレーザダイオ
ード２８０１及び受光器２８０６〜２８０９の＃１〜＃
ｎの各々に対応してｎ個ずつ設けられる。

【０２０３】以上の構成により、低周波発振器による低
周波変調動作と同期検波回路による同期検波動作によら
ずに、各レーザダイオード２８０１における各レーザ光
の各動作点（中心光周波数）を、１台のファブリ・ペロ
ー干渉器２８０３における１つの光周波数弁別特性上の
ｎ点の極大値の各々に正確に等間隔で定位させるか１つ
の極大値に全てのレーザ光の動作点を一致させることが
できる。また、この技術を図３０の実施例の干渉計の技
術にも適用可能である。

【０２０４】そして、各レーザダイオード２８０１にお
ける各レーザ光毎に、上述のような自動周波数制御（Ａ
ＦＣ）のもとで、光周波数偏移量を各々所定値に安定化
させることができる。

【０２０５】

【発明の効果】本発明の効果は実施例等の説明から明ら
かであるが、その主要な効果を確認的に明らかにすれば
次の通りである。

【０２０６】即ち、本発明によると、レーザダイオード
の周波数応答特性を劣化させることなくレーザダイオー
ドの光周波数偏移量を安定化させることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２の構成を示す図である。

【図３】本発明の第３の構成を示す図である。

【図４】本発明の第１の構成の第１の実施例を示す図で
ある。

【図５】３電極分布帰還型レーザダイオードの構成を示
す模式図である。

【図６】ＬＤ駆動回路における接続図である。

【図７】マッハツェンダ干渉器における光周波数弁別特
性と同期検波信号の波形図である。

【図８】ファブリ・ペロー干渉器における光周波数弁別
特性と同期検波信号の波形図である。

【図９】低周波発振器の動作を説明するための波形図で
ある。

【図１０】光周波数偏移量の安定化動作の説明図であ
る。

【図１１】光強度の平均値と光周波数偏移量との関係を
示すグラフである。

【図１２】図１１のグラフが得られることを実証する実
験データを示す図である。

【図１３】図５のレーザダイオードのＩ−Ｌ特性を示す
グラフである。

【図１４】図１３のＩ−Ｌ特性の各点におけるＦＭ変調
効率の周波数特性（Ａ）及び光周波数偏移量（Ｂ）を示
すグラフである。

【図１５】本発明の第１の構成の第２の実施例を示す図
である。

【図１６】相補的な２つの干渉光を出力するマッハツェ
ンダ干渉器を示す図である。

【図１７】図１６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１８】相補的な２つの干渉光を出力するファブリ・
ペロー干渉器を示す図である。

【図１９】図１８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２０】相補的な２つの干渉光を得る他の光干渉器を
示す図である。

【図２１】本発明の第１の構成の第３の実施例を示す図
である。

【図２２】本発明の第１の構成の第４の実施例を示す図
である。

【図２３】本発明の第１の構成の第５の実施例を示す図
である。

【図２４】図２３の装置における動作点安定化の原理説
明図である。

【図２５】本発明の第１の構成の第６の実施例を示す図
である。

【図２６】本発明の第１の構成の第７の実施例を示す図
である。

【図２７】本発明の第２の構成の実施例を示す図であ
る。

【図２８】図２７の実施例における軸関係を示す図であ
る。

【図２９】図２７の実施例における特性図である。

【図３０】本発明の第３の構成の実施例を示す図であ
る。

【図３１】図３０の実施例における軸関係を示す図であ
る。

【図３２】図３０の実施例における特性図である。

【図３３】本発明の第２の構成の他の実施例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１，２０１，４０１，２００１，２２０１，２８０
１レーザダイオード１０２，２０３，３０２光干渉手段１０３，２０６，２０７，２０９受光手段１０４動作点安定化手段１０５，２１０光周波数偏移量検出手段１０６，２１１ＬＤ制御手段２０２，２０５偏光子２０４，３０１１／４波長板２０８帰還手段

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−179823（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−134134（ＪＰ，Ａ) 特開平２−41043（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−15992（ＪＰ，Ａ) 特開平３−174791（ＪＰ，Ａ) 1991年電子情報通信学会秋季大会講演論文集ｐ．４−93（Ｂ−633) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】変調信号に基づいて周波数変調又は位相
変調されるレーザダイオード(101) と、該レーザダイオードからの光を受け、光周波数弁別特性
に従った干渉光を出力する光干渉手段(102) と、該干渉光を受け、その光強度を電気信号に変換する受光
手段(103) と、該電気信号を受け、上記光干渉手段(102) における上記
レーザダイオード(101) の動作点を上記光周波数弁別特
性における特定の点を与える光周波数に一致させる動作
点安定化手段(104) と、該動作点安定化手段によって上記動作点の安定化制御が
行われているもとで、上記受光手段(103) からの電気信
号に基づき光周波数偏移量を検出する光周波数偏移量検
出手段(105) と、該光周波数偏移量検出手段により検出された光周波数偏
移量が一定になるように上記レーザダイオード(101) の
バイアス又は温度を制御するＬＤ制御手段(106) とを備
えたことを特徴とするレーザダイオードの駆動装置。
【請求項２】上記特定の点を与える光周波数は、上記
光周波数弁別特性における極大値又は極小値に対応する
光周波数であり、上記光周波数偏移量検出手段は、上記受光手段からの電
気信号から得られる上記干渉光の光強度の平均値に基づ
き上記光周波数偏移量を検出し、上記ＬＤ制御手段は、該平均値と所定値の間の誤差値を
演算し、該誤差値を上記レーザダイオードのバイアス又
は温度に帰還することを特徴とする請求項１に記載のレ
ーザダイオードの駆動装置。
【請求項３】上記動作点安定化手段は、上記レーザダ
イオードの発振周波数又は上記光干渉手段の干渉特性を
低周波数で変化させる低周波発振器(405) と、該低周波
発振器からの発振出力を参照信号として上記受光手段か
らの電気信号を同期検波する同期検波回路(406) とを含
み、該同期検波回路からの同期検波信号に基づき、上記レー
ザダイオードの発振周波数又は上記光干渉手段の干渉特
性が制御されることを特徴とする請求項２に記載のレー
ザダイオードの駆動装置。
【請求項４】上記低周波発振器(405) が上記レーザダ
イオードの発振周波数を変化させる場合の変化幅は、上
記ＬＤ制御手段によって演算される上記誤差値の大きさ
に基づいて制御されることを特徴とする請求項３に記載
のレーザダイオードの駆動装置。
【請求項５】上記特定の点を与える光周波数は、上記
光周波数弁別特性における極大点を与える光周波数と該
極大点に隣接する極小点を与える光周波数の平均光周波
数であり、上記光周波数偏移量検出手段は、上記受光手段からの電
気信号における上記変調信号の周波数に相当する周波数
成分の振幅の平均値又は実効値に基づき上記光周波数偏
移量を検出し、上記ＬＤ制御手段は、該平均値又は実効値と所定値の間
の誤差値を演算し、該誤差値を上記レーザダイオードの
バイアス又は温度に帰還することを特徴とする請求項１
に記載のレーザダイオードの駆動装置。
【請求項６】上記動作点安定化手段は、上記受光手段
からの電気信号に基づいて上記平均光周波数と上記動作
点の差を検出する動作点検出回路(1001)と、該差が零又
は所定値になるように上記レーザダイオードの発振周波
数又は上記光干渉手段の干渉特性を制御する動作点制御
回路(1002)とを含むことを特徴とする請求項５に記載の
レーザダイオードの駆動装置。
【請求項７】上記ＬＤ制御手段は上記レーザダイオー
ドのバイアスを制御し、上記動作点安定化手段は、上記レーザダイオードの温度
を制御することにより、該レーザダイオードの自動周波
数制御を行うことを特徴とする請求項３又は６に記載の
レーザダイオードの駆動装置。
【請求項８】上記光干渉手段は光周波数弁別特性が互
いに相補的な特性を有する２種類の干渉光を出力し、上記受光手段は該２種類の干渉光をそれぞれ受ける第１
及び第２の受光器(702,703) であり、該第１及び第２の受光器からの各電気信号の差成分のＤ
Ｃレベルに基づいて上記光周波数偏移量検出手段が動作
することを特徴とする請求項３に記載のレーザダイオー
ドの駆動装置。
【請求項９】上記光干渉手段は光周波数弁別特性が互
いに相補的な特性を有する２種類の干渉光を出力し、上記受光手段は該２種類の干渉光をそれぞれ受ける第１
及び第２の受光器(702,703) であり、該第１及び第２の受光器からの各電気信号の差成分のＤ
Ｃレベルに基づいて上記動作点安定化手段及び上記光周
波数偏移量検出手段が動作することを特徴とする請求項
６に記載のレーザダイオードの駆動装置。
【請求項１０】上記第１及び第２の受光器(702,703)
からの各電気信号の和成分に基づいて上記レーザダイオ
ードの発振出力を検出し、該発振出力が一定になるよう
な制御を行う自動光出力制御回路(709) をさらに備えた
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のレーザダイオ
ードの駆動装置。
【請求項１１】上記変調信号におけるマーク率を計測
するマーク率モニタ回路(611) をさらに備え、該マーク率モニタ回路で計測されたマーク率は、上記動
作点安定化手段又は上記ＬＤ制御手段に帰還されること
を特徴とする請求項３又は６に記載のレーザダイオード
の駆動装置。
【請求項１２】上記レーザダイオードは３電極分布帰
還型のレーザダイオードであり、該レーザダイオードのセンタ電極に与えるバイアスが上
記ＬＤ制御手段により制御されることを特徴とする請求
項１又は７に記載のレーザダイオードの駆動装置。
【請求項１３】上記レーザダイオードは複数備えら
れ、上記光干渉手段は、上記各レーザダイオードからの空間
的に分割された複数の光を並列に受け、各々に対応する
干渉光を並列に出力し、上記受光手段、上記動作点安定化手段、上記光周波数偏
移量検出手段及び上記ＬＤ制御手段は、上記レーザダイ
オードの数に応じて複数備えられていることを特徴とす
る請求項１に記載のレーザダイオードの駆動装置。
【請求項１４】上記レーザダイオードは複数備えら
れ、上記光干渉手段は、上記各レーザダイオードからの空間
的に分割された複数の光を並列に受け、各々に対応する
干渉光を並列に出力し、上記受光手段は上記レーザダイオードの数に応じて複数
備えられ、上記動作点安定化手段、上記光周波数偏移量検出手段及
び上記ＬＤ制御手段は、上記複数の受光手段からの各電
気信号に基づいて時分割動作することを特徴とする請求
項１に記載のレーザダイオードの駆動装置。
【請求項１５】上記光干渉手段における上記複数のレ
ーザダイオードの各動作点が上記光周波数弁別特性にお
ける複数の上記特定の点を与える光周波数にそれぞれ一
致するように上記各動作点が安定化されることを特徴と
する請求項１３又は１４に記載のレーザダイオードの駆
動装置。
【請求項１６】上記各動作点は光周波数軸上で等間隔
に設定されることを特徴とする請求項１５に記載のレー
ザダイオードの駆動装置。
【請求項１７】上記光干渉手段における上記複数のレ
ーザダイオードの各動作点が上記光周波数弁別特性にお
ける共通の上記特定の点を与える光周波数にそれぞれ一
致するように上記各動作点が安定化されることを特徴と
する請求項１３又は１４に記載のレーザダイオードの駆
動装置。
【請求項１８】変調信号に基づいて周波数変調又は位
相変調されるレーザダイオード(201) と、該レーザダイオードからの光を受け、内部に第１の偏光
子(202) が挿入され、光周波数弁別特性に従った干渉光
を出力する光干渉手段(203) と、該光干渉手段からの反射光を受け、順次配置される第１
の１／４波長板(204)及び第２の偏光子(205) と、該第２の偏光子からの２種類の光を各々受け、各々の光
強度を電気信号に変換する第１及び第２の受光手段(20
6,207) と、該第１及び第２の受光手段からの電気信号の差成分から
得られる情報に基づいて、上記レーザダイオード(201)
の動作点が上記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一致するように、上記レーザダイオ
ードの発振周波数又は上記光干渉手段(203) の干渉特性
に帰還をかける帰還手段(208) と、上記光干渉手段(203) からの透過光を受け、その光強度
を電気信号に変換する第３の受光手段(209) と、上記帰還手段(208) によって上記レーザダイオード(20
1) の動作点の安定化制御が行われているもとで、上記
第３の受光手段(209) からの電気信号に基づいて得られ
る上記透過光の光強度の平均値から光周波数偏移量を検
出する光周波数偏移量検出手段(210) と、該平均値と所定値の間の誤差値を演算し該誤差値を上記
レーザダイオード(201) のバイアス又は温度に帰還する
ＬＤ制御手段(211) とを備えたことを特徴とするレーザ
ダイオードの駆動装置。
【請求項１９】変調信号に基づいて周波数変調又は位
相変調されるレーザダイオード(201) と、該レーザダイオードからの光を受け、内部に第２の１／
４波長板(301) が挿入され、光周波数弁別特性に従った
干渉光を出力する光干渉手段(302) と、該光干渉手段からの反射光を受け、順次配置される第１
の１／４波長板(204)及び第２の偏光子(205) と、該第２の偏光子からの２種類の光を各々受け、各々の光
強度を電気信号に変換する第１及び第２の受光手段(20
6,207) と、該第１及び第２の受光手段からの電気信号の差成分から
得られる情報に基づいて、上記レーザダイオード(201)
の動作点が上記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一致するように、上記レーザダイオ
ードの発振周波数又は上記光干渉手段(302) の干渉特性
に帰還をかける帰還手段(208) と、上記光干渉手段(302) からの透過光を受ける第３の偏光
子(303) と、該第３の偏光子からの少なくとも１種類の光を受け、そ
の光強度を電気信号に変換する第３の受光手段(209)
と、上記帰還手段(208) によって上記レーザダイオード(20
1) の動作点の安定化制御が行われているもとで、上記
第３の受光手段(209) からの電気信号に基づいて得られ
る上記透過光の光強度の平均値から光周波数偏移量を検
出する光周波数偏移量検出手段(210) と、該平均値と所定値の間の誤差値を演算し該誤差値を上記
レーザダイオード(201) のバイアス又は温度に帰還する
ＬＤ制御手段(211) とを備えたことを特徴とするレーザ
ダイオードの駆動装置。
【請求項２０】上記レーザダイオードは複数備えら
れ、上記光干渉手段は、上記各レーザダイオードからの光を
受けて、各々に対応する干渉光を出力し、上記第１の１／４波長板及び上記第２の偏光子は、上記
光干渉手段からの各反射光を受け、上記第１及び第２の受光手段は、上記第２の偏光子から
の２種類の光を各々受け、各々の光強度を電気信号に変
換し、上記帰還手段は、上記第１及び第２の受光手段からの電
気信号の差成分から得られる情報に基づいて、上記各レ
ーザダイオードの動作点を光周波数弁別特性の極大値又
は極小値に一致するように、上記各レーザダイオードの
バイアス又は温度を制御することにより、上記各レーザ
ダイオードの自動周波数制御を行い、上記第３の受光手段は、上記光干渉手段からの各透過光
を受け、各々の光強度を電気信号に変換し、上記光周波数偏移量検出手段は、上記第３の受光手段か
らの各電気信号に基づいて得られる上記各透過光の光強
度の各平均値からそれぞれ光周波数偏移量を測定し、上記ＬＤ制御手段は、該平均値と所定値の間の各誤差値
を演算し該各誤差値を上記各レーザダイオードのバイア
ス又は温度に帰還することを特徴とする請求項１８又は
１９に記載のレーザダイオードの駆動装置。
【請求項２１】上記レーザダイオードからの光の一部
又は上記第３の受光手段からの電気信号に基づいて、上
記レーザダイオードの発振出力が所定値に安定化される
ように、該レーザダイオードの発振出力に帰還をかける
自動光出力制御手段をさらに備えたことを特徴とする請
求項１８乃至２０のいずれかに記載のレーザダイオード
の駆動装置。