JP3208135B2 - 周波数変調光信号の受光装置 - Google Patents
周波数変調光信号の受光装置Info
- Publication number
- JP3208135B2 JP3208135B2 JP25548190A JP25548190A JP3208135B2 JP 3208135 B2 JP3208135 B2 JP 3208135B2 JP 25548190 A JP25548190 A JP 25548190A JP 25548190 A JP25548190 A JP 25548190A JP 3208135 B2 JP3208135 B2 JP 3208135B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- frequency
- light receiving
- voltage
- receiving device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 21
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 8
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
-
- 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
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
- H01S5/0028—Laser diodes used as detectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4006—Injection locking
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の分野） この発明の目的は周波数変調光信号の受光装置を提供
することである。
することである。
この発明は光通信への適用、とりわけ高密度の波長多
重ネットワークを構成することに使用できる。これは更
に、研究所での周波数変調の測定と半導体レーザの特性
の記述にも使用できる。
重ネットワークを構成することに使用できる。これは更
に、研究所での周波数変調の測定と半導体レーザの特性
の記述にも使用できる。
（従来の技術） 光信号に使用されている種々の変調方式の中で、FSK
（“周波数シフトキーイング”）変調が広く使用されて
いる。その変調方式は送信される情報に従って放出され
る光信号の周波数を移動させることである。この変調は
電流を変調することにより単一周波数の半導体レーザか
ら容易に得られる。強度変調の場合と反対に、レーザか
ら放出される光は全て変調の深さに拘らず周波数変調さ
れる。言い換えれば100％変調に等しい。
（“周波数シフトキーイング”）変調が広く使用されて
いる。その変調方式は送信される情報に従って放出され
る光信号の周波数を移動させることである。この変調は
電流を変調することにより単一周波数の半導体レーザか
ら容易に得られる。強度変調の場合と反対に、レーザか
ら放出される光は全て変調の深さに拘らず周波数変調さ
れる。言い換えれば100％変調に等しい。
FSK変調された光信号の検波は、一般にコヒーレント
検波またはファブリーペロ規格による強度変調の直接変
換のいずれかにより行われている。１番目の方法には、
局部発振器（一般には波長同調形単一周波数レーザによ
り構成されている）、高速光検波器、信号の混合と合成
の電子回路（中間周波数弁別器、判定回路、中間周波数
安定回路）を使用することが必要となり、これにより良
い性能が得られても、その構成は難しい。第２の方法は
殆ど等しいが、変調される信号の周波数を標準の共振周
波数の１つに同調させる制御回路の使用が必要となる。
更に、広範囲に周波数を同調させることができず、これ
によりチャネルを高密度に波長多重することができなく
なる。
検波またはファブリーペロ規格による強度変調の直接変
換のいずれかにより行われている。１番目の方法には、
局部発振器（一般には波長同調形単一周波数レーザによ
り構成されている）、高速光検波器、信号の混合と合成
の電子回路（中間周波数弁別器、判定回路、中間周波数
安定回路）を使用することが必要となり、これにより良
い性能が得られても、その構成は難しい。第２の方法は
殆ど等しいが、変調される信号の周波数を標準の共振周
波数の１つに同調させる制御回路の使用が必要となる。
更に、広範囲に周波数を同調させることができず、これ
によりチャネルを高密度に波長多重することができなく
なる。
光通信の変復調に対するこれらの問題に関して、IEEE
ジャーナル オブ クオンタム エレクトロニクス
（Jurnal of Quantum Electronics）、1981年６月、No.
6、QE−17巻、919頁から935頁に掲載されたヤマモト
ヨシヒサ（Yamamoto Yoshihisa）他の論文による文献が
ある。
ジャーナル オブ クオンタム エレクトロニクス
（Jurnal of Quantum Electronics）、1981年６月、No.
6、QE−17巻、919頁から935頁に掲載されたヤマモト
ヨシヒサ（Yamamoto Yoshihisa）他の論文による文献が
ある。
更に、発光ビームが注入される半導体レーザを使用し
て、比較的簡単に構成される受光装置がいくつかある。
これらの装置には、厳密には復調器としての機能がない
が、むしろ自動周波数制御装置としての機能がある。こ
れらの装置が記載されているのは、ジャーナル オブ
ライトウェーブ テクノロジィ（Jurnal of Lightwave
Technology）、1983年６月、No.2、LT−１巻、294〜401
頁に掲載されたコバヤシ ソウイチ（Kobayashi Soich
i）他の題名が「オートマチック フリークエンシイ
コントロール イン ア セミコンダクタ レーザ ア
ンド アン オプティカル アンプリファイヤ（Semico
nductor Laser and an Optical Amplifier）」の論文
と、IEEE ジャーナル オブ クオンタム エレクトロ
ニクス、1980年９月、No.9、QE−16巻、915頁から917頁
に掲載されたコバヤシ ソウイチ他の題名が「インジェ
クション ロッキング キャラクテリステック オブ
アン AlGaAs セミコンダクタ レーザ（Injection Lo
cking Characteristics of an AlGaAs Semiconductor L
aser）」の論文である。
て、比較的簡単に構成される受光装置がいくつかある。
これらの装置には、厳密には復調器としての機能がない
が、むしろ自動周波数制御装置としての機能がある。こ
れらの装置が記載されているのは、ジャーナル オブ
ライトウェーブ テクノロジィ（Jurnal of Lightwave
Technology）、1983年６月、No.2、LT−１巻、294〜401
頁に掲載されたコバヤシ ソウイチ（Kobayashi Soich
i）他の題名が「オートマチック フリークエンシイ
コントロール イン ア セミコンダクタ レーザ ア
ンド アン オプティカル アンプリファイヤ（Semico
nductor Laser and an Optical Amplifier）」の論文
と、IEEE ジャーナル オブ クオンタム エレクトロ
ニクス、1980年９月、No.9、QE−16巻、915頁から917頁
に掲載されたコバヤシ ソウイチ他の題名が「インジェ
クション ロッキング キャラクテリステック オブ
アン AlGaAs セミコンダクタ レーザ（Injection Lo
cking Characteristics of an AlGaAs Semiconductor L
aser）」の論文である。
発明は周知の技術による素子を使用できるので、後者
の主な特性は記載されていない。
の主な特性は記載されていない。
前述の論文に記載されている技術では、処理される発
光ビームが注入される半導体レーザを使用している
（“オプティカル インジェクション ロッキング”
（Optical−Injection−Locing）技術）。レーザはスレ
ショルドに近づく電流により与えられている（すなわ
ち、実質的にスレショルド電流を0.7倍から1.3倍の間に
する）。レーザが増幅系としての機能を果たし、“イン
ジェクション ロックド アンプリファイヤ（injectio
n−locked amplifier）”（ILA）または“レゾナント
タイプ アンプリファイヤ（resonant−type amplifie
r）”（RTA）と呼ばれている。放出されるレーザは“マ
スタ（master）”レーザとして知られており、放出が注
入されるレーザは“スレーブ（slave）”レーザとして
知られている。
光ビームが注入される半導体レーザを使用している
（“オプティカル インジェクション ロッキング”
（Optical−Injection−Locing）技術）。レーザはスレ
ショルドに近づく電流により与えられている（すなわ
ち、実質的にスレショルド電流を0.7倍から1.3倍の間に
する）。レーザが増幅系としての機能を果たし、“イン
ジェクション ロックド アンプリファイヤ（injectio
n−locked amplifier）”（ILA）または“レゾナント
タイプ アンプリファイヤ（resonant−type amplifie
r）”（RTA）と呼ばれている。放出されるレーザは“マ
スタ（master）”レーザとして知られており、放出が注
入されるレーザは“スレーブ（slave）”レーザとして
知られている。
スレーブレーザはある周波数帯において動作する。増
幅器の活性層が交差したところで注入されたビームは、
ビームの周波数により増幅帯域内で占有した場所に応じ
て増幅される。この増幅は帯域の中央において最大であ
り、両側では減少している。
幅器の活性層が交差したところで注入されたビームは、
ビームの周波数により増幅帯域内で占有した場所に応じ
て増幅される。この増幅は帯域の中央において最大であ
り、両側では減少している。
活性層に光を注入することには光の密度とそれに関連
した光電力を増幅させる重要な効果がある。その結果、
レーザの端子電圧は若干減少する。添付の第１図の曲線
に示すように（前述のコバヤシの１番目の論文の第６図
の曲線の１つをほぼ再現したもの）、電圧Ｖの減少が示
す共振の形（すなわち、逆ベルの形）の最小（または、
必要ならば電位差が最大）はマスタレーザから誘導され
た注入光信号の周波数Ｆがスレーブレーザの増幅帯域の
中心周波数F0に等しい時である。この電位差が減少する
のは、周波数Ｆがロック領域を離れた時消失するように
するため、周波数ＦがF0から移動する時である。
した光電力を増幅させる重要な効果がある。その結果、
レーザの端子電圧は若干減少する。添付の第１図の曲線
に示すように（前述のコバヤシの１番目の論文の第６図
の曲線の１つをほぼ再現したもの）、電圧Ｖの減少が示
す共振の形（すなわち、逆ベルの形）の最小（または、
必要ならば電位差が最大）はマスタレーザから誘導され
た注入光信号の周波数Ｆがスレーブレーザの増幅帯域の
中心周波数F0に等しい時である。この電位差が減少する
のは、周波数Ｆがロック領域を離れた時消失するように
するため、周波数ＦがF0から移動する時である。
この現象はスレーブレーザの電流の値に当然に関連し
ている。第２図（前記文献の第４図の曲線の１つを概略
再現したもの）には、比I/I0に対する電圧ΔＶの変化を
示している。この変化は電流がスレショルド電流に近づ
いたとき（I/Is＝１）大きくなる。電圧変化がほぼ零に
なるのはスレーブレーザがスレショルド電流より1.3倍
または1.4倍大きい電流により分極されている時である
（縦座標は対数メモリであることに注意）。スレショル
ドを２倍にすると、電圧変化は約1/100ミリボルトであ
り利用できない。この理由は、この技術ではスレショル
ドに常に近くなるからである（前述の論文で述べた測定
の殆どはスレショルド電流の1.1倍に等しい電流に対応
している）。
ている。第２図（前記文献の第４図の曲線の１つを概略
再現したもの）には、比I/I0に対する電圧ΔＶの変化を
示している。この変化は電流がスレショルド電流に近づ
いたとき（I/Is＝１）大きくなる。電圧変化がほぼ零に
なるのはスレーブレーザがスレショルド電流より1.3倍
または1.4倍大きい電流により分極されている時である
（縦座標は対数メモリであることに注意）。スレショル
ドを２倍にすると、電圧変化は約1/100ミリボルトであ
り利用できない。この理由は、この技術ではスレショル
ドに常に近くなるからである（前述の論文で述べた測定
の殆どはスレショルド電流の1.1倍に等しい電流に対応
している）。
第１図のような電圧変化により、周波数制御ができる
と考えることができ、マスタレーザの周波数Ｆを基準に
するならばスレーブレーザの端子電圧の変化を誤った信
号とみなすことにより、スレーブレーザの中心周波数F0
は例えばスレーブレーザの温度を変えることにより周波
数Ｆまで戻すことができる。
と考えることができ、マスタレーザの周波数Ｆを基準に
するならばスレーブレーザの端子電圧の変化を誤った信
号とみなすことにより、スレーブレーザの中心周波数F0
は例えばスレーブレーザの温度を変えることにより周波
数Ｆまで戻すことができる。
一方、周波数F0で注入された信号の周波数変化を知り
たいならば、第１図に示されている電圧変化を取り出す
必要がある。第３図のように得られた曲線は前記の文献
の第12図の曲線に概略対応している。
たいならば、第１図に示されている電圧変化を取り出す
必要がある。第３図のように得られた曲線は前記の文献
の第12図の曲線に概略対応している。
電圧変化を取り出すその他のやり方は複雑である。実
際、この方法にはマスタレーザに対してスレーブレーザ
の周波数を安定にする装置があるが、周波数復調装置は
ないので電圧変化を必要としない。
際、この方法にはマスタレーザに対してスレーブレーザ
の周波数を安定にする装置があるが、周波数復調装置は
ないので電圧変化を必要としない。
この周知の技術では、前述のように半導体スレーブレ
ーザがスレショルドに近い増幅器として機能しており、
端子に表われる電圧は常にベルの形をした負の変化を
し、測定された電圧変化は周波数差のみを与え符号を与
えない。
ーザがスレショルドに近い増幅器として機能しており、
端子に表われる電圧は常にベルの形をした負の変化を
し、測定された電圧変化は周波数差のみを与え符号を与
えない。
（発明の要約） この発明はある部分においては、前述の技術によって
いるが、スレーブレーザの端子における電圧が周波数の
違いと符号を示す。従って、適当な信号をもはや取り出
す必要がなくなる。驚くほど極めて好都合なことに、入
射信号の周波数変調は電圧変調により直接表わされる。
いるが、スレーブレーザの端子における電圧が周波数の
違いと符号を示す。従って、適当な信号をもはや取り出
す必要がなくなる。驚くほど極めて好都合なことに、入
射信号の周波数変調は電圧変調により直接表わされる。
この結果は受光装置のレーザ（またはスレーブ）をス
レショルド以上で機能させることにより得られ、実際に
はスレショルドの２倍を越えたところで得られる。これ
らの条件において、レーザは従来の技術におけるような
増幅器としての機能を行わず、発振器として機能を行な
う。レーザには中心発振周波数F0（または中心波長
λ０）がある。発光ビームをこの発振器の活性層に挿入
しても光の密度の変化がほとんどなく、スレショルド以
上での発振状態のため光の密度は極端に大きい。従来の
技術に対する前述の現象は、存在するとしても重要とは
言えない。更に、前に示したように第２図の曲線により
スレショルドにおいて２倍されることにより、この現象
がほとんど生じないことが示される。
レショルド以上で機能させることにより得られ、実際に
はスレショルドの２倍を越えたところで得られる。これ
らの条件において、レーザは従来の技術におけるような
増幅器としての機能を行わず、発振器として機能を行な
う。レーザには中心発振周波数F0（または中心波長
λ０）がある。発光ビームをこの発振器の活性層に挿入
しても光の密度の変化がほとんどなく、スレショルド以
上での発振状態のため光の密度は極端に大きい。従来の
技術に対する前述の現象は、存在するとしても重要とは
言えない。更に、前に示したように第２図の曲線により
スレショルドにおいて２倍されることにより、この現象
がほとんど生じないことが示される。
更に他のメカニズムが生じ、それにより他の現象が表
われるが、それはF0と異なる周波数Ｆでビームを注入す
ることにより発振器の周波数がスライドすることであ
り、この周波数のスライドは活性層の屈折率が変化する
ことにより行われる。この変化ΔＦ＝Ｆ−F0はF0に対す
るＦの位置により正または負となる。ＦがF0未満である
ならば（言い換えれば、波長λがλ０を越えるなら
ば）、屈折率は増加し、発振器の周波数はロック、すな
ち固定されている。この屈折率の増加は活性層のベアラ
（bearer）の密度を減少させることにより得られる。こ
の屈折率が減少するならば、ベアラの密度は増加する。
ベアラの単位あたりの変化に対する屈折率の変化の比
（dn/dN）は負であり、その逆も成り立つ。しかし、ベ
アラの密度により活性層におけるフェルミ準位の分離が
決まり、フェルミ準位の分離はレーザの接合点pnの端子
電圧に対応している。この電圧はＦがF0より小さい時は
減少し、ＦがF0より大きい時は増加する。Ｆ＝F0ならば
普遍のままである。
われるが、それはF0と異なる周波数Ｆでビームを注入す
ることにより発振器の周波数がスライドすることであ
り、この周波数のスライドは活性層の屈折率が変化する
ことにより行われる。この変化ΔＦ＝Ｆ−F0はF0に対す
るＦの位置により正または負となる。ＦがF0未満である
ならば（言い換えれば、波長λがλ０を越えるなら
ば）、屈折率は増加し、発振器の周波数はロック、すな
ち固定されている。この屈折率の増加は活性層のベアラ
（bearer）の密度を減少させることにより得られる。こ
の屈折率が減少するならば、ベアラの密度は増加する。
ベアラの単位あたりの変化に対する屈折率の変化の比
（dn/dN）は負であり、その逆も成り立つ。しかし、ベ
アラの密度により活性層におけるフェルミ準位の分離が
決まり、フェルミ準位の分離はレーザの接合点pnの端子
電圧に対応している。この電圧はＦがF0より小さい時は
減少し、ＦがF0より大きい時は増加する。Ｆ＝F0ならば
普遍のままである。
従って、電圧変化が得られ、その大きさと符号は入射
ビームの周波数Ｆと基準レーザ発振器の中心周波数F0と
の間の差に対応している。従来の技術に含まれる現象と
の主な違いとして注目すべき点は、後者では電圧変化が
Ｆ＝F0に対しては常に負で最大であり、この発明ではそ
の変化はある瞬間では正であり、他の瞬間では負であ
り、Ｆ＝F0の時は零となる。この発明では、受光装置は
周波数の差を直接検出するが、補助の回路の使用に頼る
必要はない。この新しい受光装置の特性には極めて多く
の利点がある。
ビームの周波数Ｆと基準レーザ発振器の中心周波数F0と
の間の差に対応している。従来の技術に含まれる現象と
の主な違いとして注目すべき点は、後者では電圧変化が
Ｆ＝F0に対しては常に負で最大であり、この発明ではそ
の変化はある瞬間では正であり、他の瞬間では負であ
り、Ｆ＝F0の時は零となる。この発明では、受光装置は
周波数の差を直接検出するが、補助の回路の使用に頼る
必要はない。この新しい受光装置の特性には極めて多く
の利点がある。
出願者は図から次の結果を得ている。
（１）波長選択性：光電力が−30dBmの時0.04nm、 （２）2GHzを越える電気的通過範囲、 （３）感度：−30dBm、 （４）電圧／周波数変換係数（dV/dF）:750MHzで約50μ
V/GHz、 （５）温度変化による波長の同調:0.065nm/℃及び電流
の変化による波長の同調:0.013nm/mA、 （６）寸法:0.4×0.1×0.3mm3。
V/GHz、 （５）温度変化による波長の同調:0.065nm/℃及び電流
の変化による波長の同調:0.013nm/mA、 （６）寸法:0.4×0.1×0.3mm3。
より詳細には、この発明の目的は周波数変調光信号に
対する受光装置を提供することであり、その受光装置
は、活性層、スレショルド電流及び中心周波数（F0）を
有する単一周波数半導体レーザ（10）と、スレショルド
を越えてレーザに供給する電流源（12）と、レーザの活
性層の中に周波数変調光ビーム（20）を注入する光学装
置（L1,A,P,LD,L2）と、レーザ（10）の端子に所定の電
圧を加える装置（14）を含み、前記電流源（12）から作
られる供給電流（Ｉ）がレーザのスレショルドより高い
値に調整され、従ってレーザ（10）は発振器として機能
し、前記装置（14）は電圧を供給されると共に注入ビー
ムがないときの中心電圧（V0）に関して、注入ビームの
周波数（Ｆ）とレーザ（10）の実際の周波数（F0）の差
に比例する値と該差の符号を表す電圧（Ｖ）を出力し、
注入された光ビーム（20）の周波数変調をレーザ（10）
の端子の電圧の振幅変調に直接変換する。
対する受光装置を提供することであり、その受光装置
は、活性層、スレショルド電流及び中心周波数（F0）を
有する単一周波数半導体レーザ（10）と、スレショルド
を越えてレーザに供給する電流源（12）と、レーザの活
性層の中に周波数変調光ビーム（20）を注入する光学装
置（L1,A,P,LD,L2）と、レーザ（10）の端子に所定の電
圧を加える装置（14）を含み、前記電流源（12）から作
られる供給電流（Ｉ）がレーザのスレショルドより高い
値に調整され、従ってレーザ（10）は発振器として機能
し、前記装置（14）は電圧を供給されると共に注入ビー
ムがないときの中心電圧（V0）に関して、注入ビームの
周波数（Ｆ）とレーザ（10）の実際の周波数（F0）の差
に比例する値と該差の符号を表す電圧（Ｖ）を出力し、
注入された光ビーム（20）の周波数変調をレーザ（10）
の端子の電圧の振幅変調に直接変換する。
好ましくは、レーザの供給電流はスレッシュホールド
電流より２倍以上大きい。
電流より２倍以上大きい。
（実施例） 以下、図面に基づきこの発明を更に詳しく説明する。
第４図には分布帰還形レーザ10を示している。この種の
レーザは従来、積み重ねた半導体層から作られており、
この半導体層には２つの埋め込み層により構成される１
つの活性層と、１つの分布ネットワークがある。半導体
はInPの上にあるInGaAsPのようなIII−Ｖ族の２元、３
元または４元の化合物に属している。レーザは電流源12
により供給され、端子電圧の測定装置14が取り付けられ
ている。
第４図には分布帰還形レーザ10を示している。この種の
レーザは従来、積み重ねた半導体層から作られており、
この半導体層には２つの埋め込み層により構成される１
つの活性層と、１つの分布ネットワークがある。半導体
はInPの上にあるInGaAsPのようなIII−Ｖ族の２元、３
元または４元の化合物に属している。レーザは電流源12
により供給され、端子電圧の測定装置14が取り付けられ
ている。
注入された電流Ｉはレーザのスレショルド電流Isより
２倍大きい。レーザはこのように発振器として動作状態
に置かれている。レーザは波長λ０（または周波数が
F0）の放射16,18を放出する。
２倍大きい。レーザはこのように発振器として動作状態
に置かれている。レーザは波長λ０（または周波数が
F0）の放射16,18を放出する。
放射16と18の相対的な強度は、レーザの表面の反射係
数により左右される。この発明に対し直接与えられない
これらの条件の説明については特徴はない。
数により左右される。この発明に対し直接与えられない
これらの条件の説明については特徴はない。
周波数がＦ（または波長がλ）の光ビーム20がレーザ
10の中に注入される。その周波数は変調できると仮定し
ている。説明として図の左は周波数が２つの値F1とF2を
取ると仮定して示している（F1は２値情報系の論理０に
対応しF2は論理１に対応している）。
10の中に注入される。その周波数は変調できると仮定し
ている。説明として図の左は周波数が２つの値F1とF2を
取ると仮定して示している（F1は２値情報系の論理０に
対応しF2は論理１に対応している）。
装置14によりレーザの端子で取る電圧Ｖは右側に示さ
れた２つの値V1とV2を取り、２つの周波数F1とF2に対応
していると仮定している。
れた２つの値V1とV2を取り、２つの周波数F1とF2に対応
していると仮定している。
この例では、周波数F1とF2はレーザの中心周波数F0で
囲み、F2はF0より大きいと仮定している。この仮定と前
述の説明により、受信したレーザの動作周波数はビーム
20が注入されたことによりF1またはF2の方にスライドし
ており、これにより動作電圧が上方または下方に移動す
る。従って、電圧変化が常に負である従来の技術との相
違が明らかになる。レーザの中心周波数から離れた２つ
の周波数により、従来の技術ではレーザの端子にほぼ同
じ電圧が得られ、それぞれを識別することはかなり困難
である。
囲み、F2はF0より大きいと仮定している。この仮定と前
述の説明により、受信したレーザの動作周波数はビーム
20が注入されたことによりF1またはF2の方にスライドし
ており、これにより動作電圧が上方または下方に移動す
る。従って、電圧変化が常に負である従来の技術との相
違が明らかになる。レーザの中心周波数から離れた２つ
の周波数により、従来の技術ではレーザの端子にほぼ同
じ電圧が得られ、それぞれを識別することはかなり困難
である。
第５図に示す実験的な組み立てによりこの発明の受光
装置を調べることができる。ここでレーザ10は電源12に
より供給されている。第５図にはエミッタとして動作す
るレーザ30も示してあり、このレーザは誘導性素子とコ
ンデンサを含む“T"34を通して電流源32により供給され
ており、コンデンサは高周波発振器36に接続されてい
る。レーザ30に注入された電流は強度変調されている。
その結果、放出された発光ビームは平均の周波数の近く
で周波数変調されている。
装置を調べることができる。ここでレーザ10は電源12に
より供給されている。第５図にはエミッタとして動作す
るレーザ30も示してあり、このレーザは誘導性素子とコ
ンデンサを含む“T"34を通して電流源32により供給され
ており、コンデンサは高周波発振器36に接続されてい
る。レーザ30に注入された電流は強度変調されている。
その結果、放出された発光ビームは平均の周波数の近く
で周波数変調されている。
光学装置は、更に変調ビームを受光装置として動作す
るレーザ10の中に注入することも行なっている。これら
の装置には、１番目のレンズL1、減衰器Ａ、偏光プリズ
ムＰ、半波長プレートLD、顕微鏡のレンズとなることが
できる２番目のレンズL2がある。装置A,P,LDは光学的に
絶縁機能を果たしている。
るレーザ10の中に注入することも行なっている。これら
の装置には、１番目のレンズL1、減衰器Ａ、偏光プリズ
ムＰ、半波長プレートLD、顕微鏡のレンズとなることが
できる２番目のレンズL2がある。装置A,P,LDは光学的に
絶縁機能を果たしている。
レーザの端子にある電圧測定装置としては、誘導性素
子とコンデンサから成る“T"40の後に増幅器42とスペク
トラムアナライザ44がある。このアナライザにより発生
器36の変調周波数における電圧成分の強度が得られる。
子とコンデンサから成る“T"40の後に増幅器42とスペク
トラムアナライザ44がある。このアナライザにより発生
器36の変調周波数における電圧成分の強度が得られる。
組立体にはさらに破線の矩形50,52により図示された
レーザの恒温装置がある。
レーザの恒温装置がある。
そのような組立体により出願者は第６図と第７図に示
すように、いくつかの量を測定した。これらの測定で
は、放出及び受信されたレーザの電流はそれぞれ35mA及
び49mAであり、それはスレショルド電流の2.2倍であ
る。レーザの温度は20℃に安定にされている。放出レー
ザ（または受信レーザ）の光周波数は、温度を変えるこ
とにより移動することができる。放出レーザの変調は電
流を変更することにより得られる。
すように、いくつかの量を測定した。これらの測定で
は、放出及び受信されたレーザの電流はそれぞれ35mA及
び49mAであり、それはスレショルド電流の2.2倍であ
る。レーザの温度は20℃に安定にされている。放出レー
ザ（または受信レーザ）の光周波数は、温度を変えるこ
とにより移動することができる。放出レーザの変調は電
流を変更することにより得られる。
第６図にはマイクロボルトで表わされ縦座標にある電
圧ΔＶの変化を示しており、それはギガヘルツで表され
る周波数の差ΔＦに対応しており、この差は放出レーザ
30の周波数Ｆと受信レーザ10の中心周波数F0の間隔であ
る。
圧ΔＶの変化を示しており、それはギガヘルツで表され
る周波数の差ΔＦに対応しており、この差は放出レーザ
30の周波数Ｆと受信レーザ10の中心周波数F0の間隔であ
る。
示されている曲線は−30dBmの注入電力に対応してい
る。
る。
ZAの印を付けられた領域はロックの範囲に対応してお
り、この範囲は受光装置が注入ビームの周波数にロック
されている範囲である。この範囲内では、電圧対周波数
の比は直線的である。この範囲外では差Ｆ−F0は発振器
に対して大きすぎるので注入された波の周波数にロック
できない。周波数F0では自然発振状態であり電圧は公称
の値をもつ。
り、この範囲は受光装置が注入ビームの周波数にロック
されている範囲である。この範囲内では、電圧対周波数
の比は直線的である。この範囲外では差Ｆ−F0は発振器
に対して大きすぎるので注入された波の周波数にロック
できない。周波数F0では自然発振状態であり電圧は公称
の値をもつ。
第７図には同様な曲線を示しており、変調周波数は75
0MHzに等しい。曲線C1は注入光電力が−30dBm、すなわ
ち１μＷに、曲線C2は−40dBm、すなわち0.1μＷに対応
している。
0MHzに等しい。曲線C1は注入光電力が−30dBm、すなわ
ち１μＷに、曲線C2は−40dBm、すなわち0.1μＷに対応
している。
変換比は約52V/GHzである。
受光装置の温度またはその電流を変えることにより中
心周波数F0とロック領域を移すことができる。従って、
波長が異なっていることを別にすれば、同じ種類の受光
装置を使用することができ、これは多重システムに有益
である。これは第８図に示されており、この図にはそれ
ぞれが波長λ1,…，λi,…，λＮにより光信号を運ぶＮ
個の光ファイバF01,…,F0i,…,F0Nと、受信の側には波
長λ1,…，λi,…，λＮの関数であり温度T1,…,Ti,…,
TNで安定化されているＮ個の受光装置PH1,…,PHi,…,PH
Nが示されている。
心周波数F0とロック領域を移すことができる。従って、
波長が異なっていることを別にすれば、同じ種類の受光
装置を使用することができ、これは多重システムに有益
である。これは第８図に示されており、この図にはそれ
ぞれが波長λ1,…，λi,…，λＮにより光信号を運ぶＮ
個の光ファイバF01,…,F0i,…,F0Nと、受信の側には波
長λ1,…，λi,…，λＮの関数であり温度T1,…,Ti,…,
TNで安定化されているＮ個の受光装置PH1,…,PHi,…,PH
Nが示されている。
もちろん、前の記述は説明としてDFBレーザのみにつ
いて述べている。他のいかなるレーザも使うことがで
き、量子ピット／活性層レーザ、多電極レーザ（レーザ
チップが分離したいくつかの電極から成る）、マルチセ
クションレーザ（反射、ガイド、増幅のセクションから
成る）が可能である。
いて述べている。他のいかなるレーザも使うことがで
き、量子ピット／活性層レーザ、多電極レーザ（レーザ
チップが分離したいくつかの電極から成る）、マルチセ
クションレーザ（反射、ガイド、増幅のセクションから
成る）が可能である。
第１図は周波数に基づく従来の技術により得られた電圧
変化を示しており、 第２図は分極電流に基づく従来の技術により得られた電
圧変化を示しており、 第３図は従来の技術により得られた電圧の派生を示して
おり、 第４図はこの発明による受光装置の動作原理を図示して
おり、 第５図はこの発明による受光装置を用いた実験の組立体
を示し、 第６図は周波数差によるレーザの端子に与えられた電圧
の変化を図示しており、 第７図は２つの異なる光電力を有した電圧変化に対する
２つの特別な場合を示しており、 第８図はこの発明による多数の受光装置を用いた多重／
分波装置を示している。 10……分布帰還レーザ、12,32……電流源、 14……端子電圧の測定装置、 16,18……放射、20……発光ビーム、 30……レーザ、34,40……“T"、 36……高周波発振器、42……増幅器、 44……スペクトラムアナライザ、 50,52……恒温装置、 Ａ……減衰器、F0……中心周波数、 F01,…,F0i,…,F0N……光ファイバ、 L1……１番目のレンズ、L2……２番自のレンズ、 LD……半波長プレート、Ｐ……偏光プレート、 PH1,…,PHi,…,PHN……受光装置、 V0……中心電圧。
変化を示しており、 第２図は分極電流に基づく従来の技術により得られた電
圧変化を示しており、 第３図は従来の技術により得られた電圧の派生を示して
おり、 第４図はこの発明による受光装置の動作原理を図示して
おり、 第５図はこの発明による受光装置を用いた実験の組立体
を示し、 第６図は周波数差によるレーザの端子に与えられた電圧
の変化を図示しており、 第７図は２つの異なる光電力を有した電圧変化に対する
２つの特別な場合を示しており、 第８図はこの発明による多数の受光装置を用いた多重／
分波装置を示している。 10……分布帰還レーザ、12,32……電流源、 14……端子電圧の測定装置、 16,18……放射、20……発光ビーム、 30……レーザ、34,40……“T"、 36……高周波発振器、42……増幅器、 44……スペクトラムアナライザ、 50,52……恒温装置、 Ａ……減衰器、F0……中心周波数、 F01,…,F0i,…,F0N……光ファイバ、 L1……１番目のレンズ、L2……２番自のレンズ、 LD……半波長プレート、Ｐ……偏光プレート、 PH1,…,PHi,…,PHN……受光装置、 V0……中心電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/142 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04B 10/00 - 10/28 H01S 5/00 - 5/30 G01J 9/00 - 9/04
Claims (8)
- 【請求項１】周波数変調光信号に対する装置であり、活
性層、スレショルド電流及び中心周波数（F0）を有する
単一周波数半導体レーザ（10）と、スレショルドを越え
てレーザに供給する電流源（12）と、レーザの活性層の
中に周波数変調光ビーム（20）を注入する光学装置（L
1,A,P,LD,L2）と、レーザ（10）の端子に所定の電圧を
加える装置（14）を含み、前記電流源（12）から作られ
る供給電流（Ｉ）がレーザのスレショルドより高い値に
調整され、従ってレーザ（10）は発振器として機能し、
前記装置（14）は電圧を供給されると共に注入ビームが
ないときの中心電圧（V0）に関して、注入ビームの周波
数（Ｆ）とレーザ（10）の自然発振周波数（F0）の差に
比例する値と該差の符号を表す電圧（Ｖ）を出力し、注
入された光ビーム（20）の周波数変調がレーザ（10）の
端子の電圧の振幅変調に直接変換され、前記レーザの供
給電流がスレショルド電流の２倍より大きいことを特徴
とする受光装置。 - 【請求項２】レーザの中心周波数を特定の値に調整する
装置（12,50）を含む請求項１記載の受光装置。 - 【請求項３】レーザの中心周波数を調整する装置が温度
調整装置（50）である請求項２記載の受光装置。 - 【請求項４】請求項２記載の受光装置（PH1…PHi…PH
N）を多数含み、各受光装置が特定の周波数に調整され
たレーザを有する受光装置。 - 【請求項５】レーザが分布帰還形（DFB）レーザである
請求項１記載の受光装置。 - 【請求項６】レーザが量子井戸形レーザである請求項１
記載の受光装置。 - 【請求項７】レーザが多電極形レーザである請求項１記
載の受光装置。 - 【請求項８】レーザがマルチセクション形レーザである
請求項１記載の受光装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8912646A FR2652465B1 (fr) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Photorecepteur pour signaux optiques modules en frequence. |
| FR8912646 | 1989-09-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03119841A JPH03119841A (ja) | 1991-05-22 |
| JP3208135B2 true JP3208135B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=9385865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25548190A Expired - Fee Related JP3208135B2 (ja) | 1989-09-27 | 1990-09-27 | 周波数変調光信号の受光装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5063567A (ja) |
| EP (1) | EP0420742B1 (ja) |
| JP (1) | JP3208135B2 (ja) |
| DE (1) | DE69004774T2 (ja) |
| FR (1) | FR2652465B1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2662883B1 (fr) * | 1990-06-05 | 1992-08-21 | France Etat | Systeme de transmission bidirectionnelle a composants lasers identiques. |
| FR2680928B1 (fr) * | 1991-08-30 | 1994-11-10 | France Telecom | Systeme de communication optique utilisant des amplificateurs optiques a semiconducteur a onde progressive. |
| FR2685590B1 (fr) * | 1991-12-20 | 1995-01-13 | France Telecom | Photorecepteur non selectif pour signaux optiques modules en frequence et liaison optique utilisant ce photorecepteur. |
| FR2686753B1 (fr) * | 1992-01-24 | 1994-04-08 | France Telecom | Photorecepteur pour signaux optiques modules en frequence, emetteur-recepteur et liaison optique correspondants. |
| FR2688963B1 (fr) * | 1992-03-20 | 1994-05-13 | France Telecom | Emetteur-recepteur a detection coherente. |
| FR2689708B1 (fr) * | 1992-04-02 | 1994-05-13 | France Telecom | Photorecepteur pour signaux optiques modules en frequence. |
| FR2694457B1 (fr) * | 1992-07-31 | 1994-09-30 | Chebbi Brahim | Laser à semi-conducteur pour la détection d'un rayonnement lumineux, procédé pour l'obtention d'un détecteur photosensible, et application d'un tel laser à la détection d'un rayonnement lumineux. |
| GB2270609B (en) * | 1992-09-09 | 1996-01-24 | Northern Telecom Ltd | Clock recovery |
| US5923687A (en) * | 1996-06-28 | 1999-07-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Bandwidth enhancement and broadband noise reduction in injection-locked semiconductor lasers |
| US6480316B1 (en) | 2001-06-15 | 2002-11-12 | Yotta Networks | System and method for reading data content out of optical data stream without altering the optical data stream |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3976873A (en) * | 1975-05-08 | 1976-08-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Tunable electroabsorptive detector |
| GB2110498B (en) * | 1981-07-14 | 1985-09-04 | British Telecomm | Laser telecommunications system |
| US4805237A (en) * | 1985-04-08 | 1989-02-14 | Hewlett-Packard Company | Parametric diode amplifier |
| US4755016A (en) * | 1985-11-06 | 1988-07-05 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Coherent lightwave transmitters |
| JPH0728077B2 (ja) * | 1986-04-16 | 1995-03-29 | 株式会社トプコン | 半導体レ−ザ−の発振周波数・発振出力安定化装置 |
| US4751705A (en) * | 1986-10-07 | 1988-06-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Single-element optical injection locking of diode-laser arrays |
| US4903341A (en) * | 1987-12-28 | 1990-02-20 | Mcdonnell Douglas Corporation | Semiconductor optical heterodyne detector |
| US4862467A (en) * | 1988-03-18 | 1989-08-29 | Massachusetts Institute Of Technology | One- and two-dimensional optical wavefront synthesis in real time |
| US4930133A (en) * | 1989-06-05 | 1990-05-29 | The Boeing Company | Multiple laser frequency stabilization |
-
1989
- 1989-09-27 FR FR8912646A patent/FR2652465B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-09-14 US US07/582,157 patent/US5063567A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-25 DE DE90402638T patent/DE69004774T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-25 EP EP90402638A patent/EP0420742B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-27 JP JP25548190A patent/JP3208135B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69004774T2 (de) | 1994-03-17 |
| EP0420742A1 (fr) | 1991-04-03 |
| DE69004774D1 (de) | 1994-01-05 |
| EP0420742B1 (fr) | 1993-11-24 |
| FR2652465A1 (fr) | 1991-03-29 |
| JPH03119841A (ja) | 1991-05-22 |
| FR2652465B1 (fr) | 1991-11-15 |
| US5063567A (en) | 1991-11-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH02241133A (ja) | 光波信号を受信する方法、光波信号を介する通信方法及び光波通信システム | |
| WO1992019051A1 (en) | A terminal for a frequency divided, optical communication system | |
| JP3208135B2 (ja) | 周波数変調光信号の受光装置 | |
| Durhuus et al. | Optical wavelength conversion over 18 nm at 2.5 Gb/s by DBR-laser | |
| Barnsley et al. | Wavelength conversion from 1.3 to 1.55 mu m using split contact optical amplifiers | |
| EP0191780A1 (en) | High speed intensity modulated light source | |
| US20020057491A1 (en) | Semi-conductor optical amplifier with adjustable stablized gain and an optical system using such an amplifier | |
| Olsson et al. | Spectral bistability in coupled cavity semiconductor lasers | |
| JPS61163685A (ja) | レ−ザ光直接周波数変調方法 | |
| Yasaka et al. | Repeated wavelength conversion of 10 Gb/s signals and converted signal gating using wavelength-tunable semiconductor lasers | |
| Yasaka et al. | Finely tunable wavelength conversion of high bit-rate signals by using a superstructure-grating distributed Bragg reflector laser | |
| US5404242A (en) | Photoreceiver for frequency-modulated optical signals | |
| Inoue | Wavelength conversion for frequency-modulated light using optical modulation to oscillation frequency of a DFB laser diode | |
| JP3350988B2 (ja) | 周波数変調された光信号用の光受信器及び光リンク | |
| Gallet et al. | Integrated hybrid III-V/SOI directly modulated DFB laser and ring resonator at 10 gbit/s | |
| Van Dijk et al. | Quantum dash mode-locked laser for millimeter-wave coupled opto-electronic oscillator | |
| Yasaka et al. | Finely tunable 10-Gb/s signal wavelength conversion from 1530 to 1560-nm region using a super structure grating distributed Bragg reflector laser | |
| EP0484228A1 (fr) | Procédé de transmission optique par décalage en longueur d'onde et système correspondant | |
| Freeman et al. | Semiconductor optical amplifier for wavelength conversion in subcarrier multiplexed systems | |
| Kikushima et al. | Tunable amplification properties of distributed feedback laser diodes | |
| Lu et al. | Wavelength conversion using a T-gate laser | |
| Sobol | The application of microwave techniques in lightwave systems | |
| Deng et al. | Wavelength tunable V-cavity laser employing integrated thin-film heaters | |
| Suzaki et al. | A novel 1, 3-μm light-emission-and-detection diode for flat responsivity characteristics | |
| CA2057649C (en) | System for the generation of modulated optical signals |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |