JP3411832B2 - 光位相同期光源および光周波数同期光源 - Google Patents
光位相同期光源および光周波数同期光源Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光源から出
力される光の光位相および光周波数を同期させる光位相
同期光源および光周波数同期光源に関する。このような
光位相（光周波数）同期技術は、例えばコヒーレント光
通信システムや位相感応型光増幅器等に必要不可欠なも
のである。
力される光の光位相および光周波数を同期させる光位相
同期光源および光周波数同期光源に関する。このような
光位相（光周波数）同期技術は、例えばコヒーレント光
通信システムや位相感応型光増幅器等に必要不可欠なも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来の光位相同期光源として光位相同期
ループ法がある。光位相同期ループ法は、外部から入力
される基準信号光と光周波数可変レーザ光源から出力さ
れる被制御光を合波して光位相（光周波数）検出器に入
力し、その位相誤差信号を光周波数可変レーザ光源に帰
還することにより、基準信号光に対する被制御光の光位
相（光周波数）同期を実現する方法である。
ループ法がある。光位相同期ループ法は、外部から入力
される基準信号光と光周波数可変レーザ光源から出力さ
れる被制御光を合波して光位相（光周波数）検出器に入
力し、その位相誤差信号を光周波数可変レーザ光源に帰
還することにより、基準信号光に対する被制御光の光位
相（光周波数）同期を実現する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光位相同期
ループ法により光位相同期または光周波数同期を実現す
るに当たり問題となるのは、基準信号光を出力するレー
ザ光源と、光周波数可変レーザ光源の発振光周波数安定
性である。
ループ法により光位相同期または光周波数同期を実現す
るに当たり問題となるのは、基準信号光を出力するレー
ザ光源と、光周波数可変レーザ光源の発振光周波数安定
性である。
【０００４】一般に、レーザ光源における発振光周波数
不安定要因としては、主に次の２つがある。第１の要因
は、レーザ光源内部で発生する自然放出光の影響による
ものである。これにより、レーザ発振光に光位相雑音が
付加され、発振光スペクトルにある程度の広がり（線
幅）が生じる。特に、光通信システムで光源として用い
られる半導体レーザの発振光周波数安定性は悪く、数十
ｋHzから数十ＭHz程度の発振光周波数ゆらぎがある。
不安定要因としては、主に次の２つがある。第１の要因
は、レーザ光源内部で発生する自然放出光の影響による
ものである。これにより、レーザ発振光に光位相雑音が
付加され、発振光スペクトルにある程度の広がり（線
幅）が生じる。特に、光通信システムで光源として用い
られる半導体レーザの発振光周波数安定性は悪く、数十
ｋHzから数十ＭHz程度の発振光周波数ゆらぎがある。
【０００５】第２の要因は、環境温度、励起光パワーま
たは駆動電流のドリフト的な変動によるものである。こ
れは、レーザの発振光周波数に１ＭHzから10ＧHz以上の
広い周波数範囲にわたる変化をもたらす。
たは駆動電流のドリフト的な変動によるものである。こ
れは、レーザの発振光周波数に１ＭHzから10ＧHz以上の
広い周波数範囲にわたる変化をもたらす。
【０００６】光位相同期ループ法による光位相（光周波
数）同期の長時間安定動作を実現する際に特に問題とな
るのは、後者のドリフト的な変動要因による発振光周波
数の広い周波数範囲にわたる変化である。例えば、従来
の光位相同期ループ法により、基準信号光の１ＧHzまで
の光周波数ドリフトに追随して光位相同期を保持するに
は、１ＧHzの動作帯域幅を保証する光位相同期ループが
必要となる。しかし、そのような動作帯域幅を有する回
路の実現は必ずしも容易ではない。また、ループ回路中
に低域通過フィルタを挿入し、位相誤差信号の直流近傍
成分のみを増幅して光周波数可変レーザ光源の注入電流
に重畳して帰還する方法でも、光源の駆動条件そのもの
の変化をもたらす大振幅信号の帰還は不適切である。し
たがって、従来手法による光位相（光周波数）同期の保
持範囲の増大にも限界がある。
数）同期の長時間安定動作を実現する際に特に問題とな
るのは、後者のドリフト的な変動要因による発振光周波
数の広い周波数範囲にわたる変化である。例えば、従来
の光位相同期ループ法により、基準信号光の１ＧHzまで
の光周波数ドリフトに追随して光位相同期を保持するに
は、１ＧHzの動作帯域幅を保証する光位相同期ループが
必要となる。しかし、そのような動作帯域幅を有する回
路の実現は必ずしも容易ではない。また、ループ回路中
に低域通過フィルタを挿入し、位相誤差信号の直流近傍
成分のみを増幅して光周波数可変レーザ光源の注入電流
に重畳して帰還する方法でも、光源の駆動条件そのもの
の変化をもたらす大振幅信号の帰還は不適切である。し
たがって、従来手法による光位相（光周波数）同期の保
持範囲の増大にも限界がある。
【０００７】本発明は、被制御光源である光周波数可変
レーザ光源の注入電流を大振幅変動させることなく、光
位相同期ループの光位相同期保持幅を増大させることが
でき、信頼性の高い光位相同期および光周波数同期を実
現することができる光位相同期光源および光周波数同期
光源を提供することを目的とする。
レーザ光源の注入電流を大振幅変動させることなく、光
位相同期ループの光位相同期保持幅を増大させることが
でき、信頼性の高い光位相同期および光周波数同期を実
現することができる光位相同期光源および光周波数同期
光源を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の光位相同期光源
および光周波数同期光源は、光位相同期ループの誤差信
号を高域周波数成分と低域周波数成分に分離し、被制御
光源である光周波数可変レーザ光源の共振器長、レーザ
共振器の一部または全体の屈折率、レーザ共振器の温度
の少なくとも１つを誤差信号の低域周波数成分に基づい
て制御する。これにより、等価的に誤差信号の直流近傍
成分の制御利得を大きくし、光周波数可変レーザ光源の
注入電流を大振幅変動させることなく、光位相同期ルー
プの光位相同期保持幅を増大させることができる。
および光周波数同期光源は、光位相同期ループの誤差信
号を高域周波数成分と低域周波数成分に分離し、被制御
光源である光周波数可変レーザ光源の共振器長、レーザ
共振器の一部または全体の屈折率、レーザ共振器の温度
の少なくとも１つを誤差信号の低域周波数成分に基づい
て制御する。これにより、等価的に誤差信号の直流近傍
成分の制御利得を大きくし、光周波数可変レーザ光源の
注入電流を大振幅変動させることなく、光位相同期ルー
プの光位相同期保持幅を増大させることができる。
【０００９】図１は、請求項１に記載の光位相同期光源
の基本構成を示す。図において、光周波数可変レーザ光
源１は、外部から入力される基準信号光の光位相に同期
させる被制御光を出力する。光位相検出手段２は、被制
御光と基準信号光を入力し、両者の光位相誤差を検出す
る。分離手段３は、光位相検出手段２から出力される誤
差信号を入力し、低域周波数成分と高域周波数成分とに
分離して光周波数可変レーザ光源１の２つの光周波数制
御手段に別々に帰還する。光周波数可変レーザ光源１
は、２つの光周波数制御手段に入力される誤差信号の各
周波数成分に応答して、基準信号光に対する被制御光の
光位相同期を実現する。
の基本構成を示す。図において、光周波数可変レーザ光
源１は、外部から入力される基準信号光の光位相に同期
させる被制御光を出力する。光位相検出手段２は、被制
御光と基準信号光を入力し、両者の光位相誤差を検出す
る。分離手段３は、光位相検出手段２から出力される誤
差信号を入力し、低域周波数成分と高域周波数成分とに
分離して光周波数可変レーザ光源１の２つの光周波数制
御手段に別々に帰還する。光周波数可変レーザ光源１
は、２つの光周波数制御手段に入力される誤差信号の各
周波数成分に応答して、基準信号光に対する被制御光の
光位相同期を実現する。
【００１０】図２は、請求項２に記載の光周波数同期光
源の基本構成を示す。図において、光周波数可変レーザ
光源１は、外部から入力される基準信号光の光周波数に
対してあるオフセット周波数だけずれた光周波数に同期
させる被制御光を出力する。光周波数検出手段４は、被
制御光と基準信号光を入力し、両者の光周波数差を検出
する。オフセット周波数設定手段５は、被制御光と基準
信号光の光周波数差に相当する繰り返し周波数の信号を
発生する。位相検出手段６は、光周波数検出手段４の出
力信号とオフセット周波数設定手段５の出力信号を入力
し、両者の位相誤差を検出する。分離手段３は、位相検
出手段６から出力される誤差信号を入力し、低域周波数
成分と高域周波数成分とに分離して光周波数可変レーザ
光源１の２つの光周波数制御手段に別々に帰還する。光
周波数可変レーザ光源１は、２つの光周波数制御手段に
入力される誤差信号の各周波数成分に応答して、基準信
号光に対する被制御光の光周波数同期を実現する。
源の基本構成を示す。図において、光周波数可変レーザ
光源１は、外部から入力される基準信号光の光周波数に
対してあるオフセット周波数だけずれた光周波数に同期
させる被制御光を出力する。光周波数検出手段４は、被
制御光と基準信号光を入力し、両者の光周波数差を検出
する。オフセット周波数設定手段５は、被制御光と基準
信号光の光周波数差に相当する繰り返し周波数の信号を
発生する。位相検出手段６は、光周波数検出手段４の出
力信号とオフセット周波数設定手段５の出力信号を入力
し、両者の位相誤差を検出する。分離手段３は、位相検
出手段６から出力される誤差信号を入力し、低域周波数
成分と高域周波数成分とに分離して光周波数可変レーザ
光源１の２つの光周波数制御手段に別々に帰還する。光
周波数可変レーザ光源１は、２つの光周波数制御手段に
入力される誤差信号の各周波数成分に応答して、基準信
号光に対する被制御光の光周波数同期を実現する。
【００１１】図３は、光周波数可変レーザ光源の光周波
数制御手段の基本構成を示す（請求項３，４，５）。図
において、光周波数可変レーザ光源１にフィードバック
される誤差信号は、分離手段３により低域周波数成分と
高域周波数成分とに分離される。光周波数可変レーザ光
源１は、レーザ共振器１１内にレーザ増幅媒体１２を有
し、２つの光周波数制御手段を備える。その１つは、レ
ーザ増幅媒体１２の直流駆動電流を出力する駆動電源１
３と、その直流駆動電流に誤差信号の高域周波数成分を
加算する加算手段１４（図３(a),(b),(c) 共通）であ
る。
数制御手段の基本構成を示す（請求項３，４，５）。図
において、光周波数可変レーザ光源１にフィードバック
される誤差信号は、分離手段３により低域周波数成分と
高域周波数成分とに分離される。光周波数可変レーザ光
源１は、レーザ共振器１１内にレーザ増幅媒体１２を有
し、２つの光周波数制御手段を備える。その１つは、レ
ーザ増幅媒体１２の直流駆動電流を出力する駆動電源１
３と、その直流駆動電流に誤差信号の高域周波数成分を
加算する加算手段１４（図３(a),(b),(c) 共通）であ
る。
【００１２】他の１つは、図３(a) の構成では、誤差信
号の低域周波数成分によりレーザ共振器１１の共振器長
を制御する共振器長制御手段１５である（請求項３）。
図３(b) の構成では、誤差信号の低域周波数成分により
レーザ共振器１１の一部または全体の屈折率を制御する
屈折率制御手段１６である（請求項４）。図３(c) の構
成では、誤差信号の低域周波数成分によりレーザ共振器
１１の一部または全体の温度を制御する温度制御手段１
７である（請求項５）。
号の低域周波数成分によりレーザ共振器１１の共振器長
を制御する共振器長制御手段１５である（請求項３）。
図３(b) の構成では、誤差信号の低域周波数成分により
レーザ共振器１１の一部または全体の屈折率を制御する
屈折率制御手段１６である（請求項４）。図３(c) の構
成では、誤差信号の低域周波数成分によりレーザ共振器
１１の一部または全体の温度を制御する温度制御手段１
７である（請求項５）。
【００１３】図４は、共振器長制御の基本構成を示す
（請求項６，７）。図４(a) の構成は、光周波数可変レ
ーザ光源１が外部共振器構成になっており、レーザ増幅
媒体１２と共振器の反射鏡１８が分離されている。共振
器長制御手段１５は、誤差信号の低域周波数成分により
反射鏡１８の位置を制御する構成である（請求項６）。
（請求項６，７）。図４(a) の構成は、光周波数可変レ
ーザ光源１が外部共振器構成になっており、レーザ増幅
媒体１２と共振器の反射鏡１８が分離されている。共振
器長制御手段１５は、誤差信号の低域周波数成分により
反射鏡１８の位置を制御する構成である（請求項６）。
【００１４】図４(b) の構成は、光周波数可変レーザ光
源１がレーザ増幅媒体１２と光導波路１９が集積化され
たレーザ共振器構造を有している。共振器長制御手段１
５は、誤差信号の低域周波数成分により光導波路１９の
長さを制御する構成である（請求項７）。
源１がレーザ増幅媒体１２と光導波路１９が集積化され
たレーザ共振器構造を有している。共振器長制御手段１
５は、誤差信号の低域周波数成分により光導波路１９の
長さを制御する構成である（請求項７）。
【００１５】図５は、共振器の屈折率制御の基本構成を
示す（請求項８）。図において、光周波数可変レーザ光
源１はレーザ増幅媒体１２と光導波路１９が集積化され
たレーザ共振器構造を有している。屈折率制御手段１６
は、誤差信号の低域周波数成分により光導波路１９の屈
折率を制御する構成である。
示す（請求項８）。図において、光周波数可変レーザ光
源１はレーザ増幅媒体１２と光導波路１９が集積化され
たレーザ共振器構造を有している。屈折率制御手段１６
は、誤差信号の低域周波数成分により光導波路１９の屈
折率を制御する構成である。
【００１６】（動作概要の説明）図１に示す光位相同期
光源の基本構成において、光周波数可変レーザ光源１の
光周波数制御手段として図３(a) に示す共振器長制御を
行う場合の動作概要について、図６を参照して説明す
る。なお、光位相検出手段２は、２入力２出力の光合波
器２１とバランスドレシーバ２２から構成されるものと
する。
光源の基本構成において、光周波数可変レーザ光源１の
光周波数制御手段として図３(a) に示す共振器長制御を
行う場合の動作概要について、図６を参照して説明す
る。なお、光位相検出手段２は、２入力２出力の光合波
器２１とバランスドレシーバ２２から構成されるものと
する。
【００１７】光周波数可変レーザ光源１から出力される
被制御光と、外部から入力される基準信号光をそれぞれ ＥL ＝｜ＥL｜exp(ｉωLt＋θL) …(1) ＥI ＝｜ＥI｜exp(ｉωIt＋θI) …(2) とする。
被制御光と、外部から入力される基準信号光をそれぞれ ＥL ＝｜ＥL｜exp(ｉωLt＋θL) …(1) ＥI ＝｜ＥI｜exp(ｉωIt＋θI) …(2) とする。
【００１８】これらを光合波器２１で合波すると、その
出力光は、 Ｅ1 ＝（ＥL＋ＥI)／√2 ＝｛｜ＥL｜exp(iωLt＋θL)＋｜ＥI｜exp(iωIt＋θI)｝／√2 …(3) Ｅ2 ＝（ＥL−ＥI)／√2 ＝｛｜ＥL｜exp(iωLt＋θL)−｜ＥI｜exp(iωIt＋θI)｝／√2 …(4) となる。この出力光をバランスドレシーバ２２に入力す
ると、その出力電圧（誤差信号）は、 Ｖerr ＝Ｖcos(θL−θI） …(5) となる。
出力光は、 Ｅ1 ＝（ＥL＋ＥI)／√2 ＝｛｜ＥL｜exp(iωLt＋θL)＋｜ＥI｜exp(iωIt＋θI)｝／√2 …(3) Ｅ2 ＝（ＥL−ＥI)／√2 ＝｛｜ＥL｜exp(iωLt＋θL)−｜ＥI｜exp(iωIt＋θI)｝／√2 …(4) となる。この出力光をバランスドレシーバ２２に入力す
ると、その出力電圧（誤差信号）は、 Ｖerr ＝Ｖcos(θL−θI） …(5) となる。
【００１９】従来の手法により、この誤差信号をすべて
光周波数可変レーザ光源１の直流駆動電流に重畳して帰
還すると、発振光周波数の変化量δｆは、ωL ≒ωI 、
θL，θ1 を時間的に変動するパラメータであるとみな
すと、
光周波数可変レーザ光源１の直流駆動電流に重畳して帰
還すると、発振光周波数の変化量δｆは、ωL ≒ωI 、
θL，θ1 を時間的に変動するパラメータであるとみな
すと、
【００２０】
【数１】
【００２１】となる。ここで、ｎはレーザ共振器の屈折
率、ｍは縦モード次数、Ｌは共振器長、ｃは光速度であ
る。このとき、基準信号光の光周波数がΔｆドリフトし
たとすると、 Δｆ＜Ｋ(ω) …(7) である限り、光周波数可変レーザ光源１は基準信号光の
光位相に同期する。しかし、直流駆動電流に誤差信号を
重畳する場合に、図７に破線で示すようにループ利得を
増大させると、駆動状態が大振幅変調になるので、光位
相同期保持幅は実際には数百ＭHzで制限される。
率、ｍは縦モード次数、Ｌは共振器長、ｃは光速度であ
る。このとき、基準信号光の光周波数がΔｆドリフトし
たとすると、 Δｆ＜Ｋ(ω) …(7) である限り、光周波数可変レーザ光源１は基準信号光の
光位相に同期する。しかし、直流駆動電流に誤差信号を
重畳する場合に、図７に破線で示すようにループ利得を
増大させると、駆動状態が大振幅変調になるので、光位
相同期保持幅は実際には数百ＭHzで制限される。
【００２２】そこで、図７に示すように、帰還する誤差
信号のループ利得のうち直流近傍成分のみを大きくし、
基準信号光および被制御光の光周波数ドリフトに伴う広
帯域の光周波数変動に追随できるループ構成をとる。そ
のためには、帰還する誤差信号のうちの低域周波数成分
を分離し、この信号で光周波数可変レーザ光源の共振器
長を制御する。このとき、光周波数可変レーザ光源１の
発振光周波数は、
信号のループ利得のうち直流近傍成分のみを大きくし、
基準信号光および被制御光の光周波数ドリフトに伴う広
帯域の光周波数変動に追随できるループ構成をとる。そ
のためには、帰還する誤差信号のうちの低域周波数成分
を分離し、この信号で光周波数可変レーザ光源の共振器
長を制御する。このとき、光周波数可変レーザ光源１の
発振光周波数は、
【００２３】
【数２】
【００２４】のように変化する。これにより、直流近傍
成分のループ利得を増大させることができ、かつ光周波
数可変レーザ光源１の出力光強度に大幅な影響を与える
ことなく、光位相同期保持幅をＧHz以上に増大させるこ
とができる。
成分のループ利得を増大させることができ、かつ光周波
数可変レーザ光源１の出力光強度に大幅な影響を与える
ことなく、光位相同期保持幅をＧHz以上に増大させるこ
とができる。
【００２５】なお、図３(b) に示すレーザ共振器の一部
または全体の屈折率を制御する構成、図３(c) に示すレ
ーザ共振器の一部または全体の温度を制御する構成にお
いても、式(8) の作用が異なるのみで基本的には同じ機
能を有する。
または全体の屈折率を制御する構成、図３(c) に示すレ
ーザ共振器の一部または全体の温度を制御する構成にお
いても、式(8) の作用が異なるのみで基本的には同じ機
能を有する。
【００２６】次に、図２に示す光周波数同期光源の基本
構成において、光周波数可変レーザ光源１の光周波数制
御手段として図３(a) に示す共振器長制御を行う場合の
動作概要について、図８を参照して説明する。なお、光
周波数検出手段４は、２入力２出力の光合波器４１とバ
ランスドレシーバ４２から構成されるものとする。
構成において、光周波数可変レーザ光源１の光周波数制
御手段として図３(a) に示す共振器長制御を行う場合の
動作概要について、図８を参照して説明する。なお、光
周波数検出手段４は、２入力２出力の光合波器４１とバ
ランスドレシーバ４２から構成されるものとする。
【００２７】光合波器４１は被制御光と基準信号光を合
波し、バランスドレシーバ４２から両者の光周波数差を
示す信号が出力される。位相検出手段６は、バランスド
レシーバ４２の出力信号とオフセット周波数設定手段５
の出力信号を入力し、両者の位相誤差を検出する構成で
あり、それ以降は図６に示す動作説明と同様である。す
なわち、光周波数可変レーザ光源１に帰還する誤差信号
の低域周波数成分のみを分離して光周波数可変レーザ光
源１の共振器長を制御する。これにより、直流近傍成分
のループ利得を増大させることができ、かつ光周波数可
変レーザ光源１の出力光強度に大幅な影響を与えること
なく、光位相同期保持幅をＧHz以上に増大させることが
できる。
波し、バランスドレシーバ４２から両者の光周波数差を
示す信号が出力される。位相検出手段６は、バランスド
レシーバ４２の出力信号とオフセット周波数設定手段５
の出力信号を入力し、両者の位相誤差を検出する構成で
あり、それ以降は図６に示す動作説明と同様である。す
なわち、光周波数可変レーザ光源１に帰還する誤差信号
の低域周波数成分のみを分離して光周波数可変レーザ光
源１の共振器長を制御する。これにより、直流近傍成分
のループ利得を増大させることができ、かつ光周波数可
変レーザ光源１の出力光強度に大幅な影響を与えること
なく、光位相同期保持幅をＧHz以上に増大させることが
できる。
【００２８】また、光周波数可変レーザ光源１が誤差信
号の高域周波数成分と低域周波数成分に対する応答速度
が異なり、図９(a) に示すようにＦＭ応答特性に位相回
転が生ずる場合がある。図９(a) において、横軸は誤差
信号の角周波数ω、縦軸は光周波数可変レーザ光源１の
ＦＭ応答の位相特性(deg) である。は低域周波数成分
に対する位相特性、は高域周波数成分に対する位相特
性、は低域周波数成分が大きい領域、は高域周波数
成分が大きい領域、は高域周波数成分の位相反転が生
じた場合の低域周波数成分＋高域周波数成分の位相特性
である。
号の高域周波数成分と低域周波数成分に対する応答速度
が異なり、図９(a) に示すようにＦＭ応答特性に位相回
転が生ずる場合がある。図９(a) において、横軸は誤差
信号の角周波数ω、縦軸は光周波数可変レーザ光源１の
ＦＭ応答の位相特性(deg) である。は低域周波数成分
に対する位相特性、は高域周波数成分に対する位相特
性、は低域周波数成分が大きい領域、は高域周波数
成分が大きい領域、は高域周波数成分の位相反転が生
じた場合の低域周波数成分＋高域周波数成分の位相特性
である。
【００２９】この場合には、分離手段３で誤差信号を高
域周波数成分と低域周波数成分に分離する際に、前記位
相回転を補償する位相補償回路を組み込む必要がある
（請求項９）。例えば、高域周波数成分と低域周波数成
分の誤差信号入力に対して、光周波数可変レーザ光源１
のＦＭ応答特性が 180度反転するような場合には、図９
(b) に示すような位相補償回路３３を構成すればよい。
この位相補償回路３３は、低域周波数成分を増幅する増
幅器３４と、高域周波数成分を増幅する反転増幅器３５
およびコンデンサ３６により構成される。
域周波数成分と低域周波数成分に分離する際に、前記位
相回転を補償する位相補償回路を組み込む必要がある
（請求項９）。例えば、高域周波数成分と低域周波数成
分の誤差信号入力に対して、光周波数可変レーザ光源１
のＦＭ応答特性が 180度反転するような場合には、図９
(b) に示すような位相補償回路３３を構成すればよい。
この位相補償回路３３は、低域周波数成分を増幅する増
幅器３４と、高域周波数成分を増幅する反転増幅器３５
およびコンデンサ３６により構成される。
【００３０】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態：請求項１，
３，６）図１０は、本発明の光位相同期光源の第１の実
施形態を示す。本実施形態は、図１、図３(a) 、図４
(a) の基本構成を具体化したものであり、ディジタル強
度変調された信号光を基準信号光として入力し、その信
号光キャリアの光位相に同期した光を出力する光位相同
期光源である。
３，６）図１０は、本発明の光位相同期光源の第１の実
施形態を示す。本実施形態は、図１、図３(a) 、図４
(a) の基本構成を具体化したものであり、ディジタル強
度変調された信号光を基準信号光として入力し、その信
号光キャリアの光位相に同期した光を出力する光位相同
期光源である。
【００３１】光周波数可変レーザ光源１は外部共振器構
成になっており、レーザ増幅媒体１２と共振器の反射鏡
１８が分離されている。光位相検出手段２は、２入力２
出力の光合波器２１とバランスドレシーバ２２から構成
され、光周波数可変レーザ光源１から出力される被制御
光と外部から入力される基準信号光を光合波器２１で合
波し、その合波光をバランスドレシーバ２２に入力して
両者の光位相差を示す誤差信号を出力する。この誤差信
号は、フィルタ・増幅回路３１を介して分離手段３に入
力され、高域周波数成分と低域周波数成分に分離され
る。
成になっており、レーザ増幅媒体１２と共振器の反射鏡
１８が分離されている。光位相検出手段２は、２入力２
出力の光合波器２１とバランスドレシーバ２２から構成
され、光周波数可変レーザ光源１から出力される被制御
光と外部から入力される基準信号光を光合波器２１で合
波し、その合波光をバランスドレシーバ２２に入力して
両者の光位相差を示す誤差信号を出力する。この誤差信
号は、フィルタ・増幅回路３１を介して分離手段３に入
力され、高域周波数成分と低域周波数成分に分離され
る。
【００３２】加算手段１４は、駆動電源１３から出力さ
れるレーザ増幅媒体１２の直流駆動電流と、分離手段３
で分離された誤差信号の高域周波数成分を加算し、レー
ザ増幅媒体１２に注入する。共振器長制御回路１５ａは
電源３２により駆動され、分離手段３で分離された誤差
信号の低域周波数成分に応じて反射鏡１８の位置を制御
し、光周波数可変レーザ光源１の共振器長を制御する。
れるレーザ増幅媒体１２の直流駆動電流と、分離手段３
で分離された誤差信号の高域周波数成分を加算し、レー
ザ増幅媒体１２に注入する。共振器長制御回路１５ａは
電源３２により駆動され、分離手段３で分離された誤差
信号の低域周波数成分に応じて反射鏡１８の位置を制御
し、光周波数可変レーザ光源１の共振器長を制御する。
【００３３】ここで、基準信号光の波長は光伝送におい
て有利な1.55μｍとし、光周波数可変レーザ光源１もこ
の波長領域で発振するものとする。また、光周波数可変
レーザ光源１の共振器長を 500μｍ前後とし、共振器長
は共振器長制御回路１５ａの誤差信号入力電圧に対して
0.01μｍ／ｍＶの割合で変化し、最大２μｍの制御が可
能とする。また、光周波数可変レーザ光源１としてＩn
ＧaＡsＰ 半導体レーザを用い、光出力は10ｍＷ、フリ
ーランニング時の発振線幅は 100ｋHzとする。
て有利な1.55μｍとし、光周波数可変レーザ光源１もこ
の波長領域で発振するものとする。また、光周波数可変
レーザ光源１の共振器長を 500μｍ前後とし、共振器長
は共振器長制御回路１５ａの誤差信号入力電圧に対して
0.01μｍ／ｍＶの割合で変化し、最大２μｍの制御が可
能とする。また、光周波数可変レーザ光源１としてＩn
ＧaＡsＰ 半導体レーザを用い、光出力は10ｍＷ、フリ
ーランニング時の発振線幅は 100ｋHzとする。
【００３４】この場合に、式(8) において、共振器屈折
率ｎを 3.0、発振光（被制御光）の共振器内縦モード次
数ｍを1000とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝ 4.0（ＧHz／ｍＶ） …(9) が得られる。その結果、５ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では20ＧHzの広周波数範囲
にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い光
位相同期を実現することができる。
率ｎを 3.0、発振光（被制御光）の共振器内縦モード次
数ｍを1000とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝ 4.0（ＧHz／ｍＶ） …(9) が得られる。その結果、５ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では20ＧHzの広周波数範囲
にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い光
位相同期を実現することができる。
【００３５】（第２の実施形態：請求項１，３，７）図
１１は、本発明の光位相同期光源の第２の実施形態を示
す。本実施形態は、図１、図３(a) 、図４(b) の基本構
成を具体化したものであり、主要部分の構成は第１の実
施形態と同様である。
１１は、本発明の光位相同期光源の第２の実施形態を示
す。本実施形態は、図１、図３(a) 、図４(b) の基本構
成を具体化したものであり、主要部分の構成は第１の実
施形態と同様である。
【００３６】本実施形態の特徴は、光周波数可変レーザ
光源１としてプラスチック光導波路７１上にレーザ増幅
媒質１２を集積化した共振器構造のものを用い、プラス
チック光導波路７１の長さを変化させることにより共振
器長を制御するところにある。プラスチック光導波路７
１の長さは、共振器長制御回路１５ｂにより熱または応
力を加えて膨張または収縮させることにより制御する。
光源１としてプラスチック光導波路７１上にレーザ増幅
媒質１２を集積化した共振器構造のものを用い、プラス
チック光導波路７１の長さを変化させることにより共振
器長を制御するところにある。プラスチック光導波路７
１の長さは、共振器長制御回路１５ｂにより熱または応
力を加えて膨張または収縮させることにより制御する。
【００３７】ここで、レーザ増幅媒質１２にＩnＧaＡs
Ｐ 半導体レーザを用い、共振器全体の長さは２ｍｍ、
光出力は10ｍＷ、フリーランニング時の発振線幅は50ｋ
Hzとする。
Ｐ 半導体レーザを用い、共振器全体の長さは２ｍｍ、
光出力は10ｍＷ、フリーランニング時の発振線幅は50ｋ
Hzとする。
【００３８】熱により共振器長制御を行う場合には、共
振器長は誤差信号入力電圧に対して0.01μｍ／ｍＶの割
合で変化し、最大１μｍの制御が可能である。この場合
に、式(8) において、共振器屈折率ｎを 2.0、発振光
（被制御光）の共振器内縦モード次数ｍを2600とする
と、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝9.75（ＧHz／ｍＶ） …(10) が得られる。その結果、２ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では19.5ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
振器長は誤差信号入力電圧に対して0.01μｍ／ｍＶの割
合で変化し、最大１μｍの制御が可能である。この場合
に、式(8) において、共振器屈折率ｎを 2.0、発振光
（被制御光）の共振器内縦モード次数ｍを2600とする
と、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝9.75（ＧHz／ｍＶ） …(10) が得られる。その結果、２ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では19.5ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
【００３９】また、応力により共振器長制御を行う場合
には、共振器長は誤差信号入力電圧に対して 0.005μｍ
／ｍＶの割合で変化し、最大１μｍの制御が可能であ
る。この場合に、式(8) において、共振器屈折率ｎを
2.0、発振光（被制御光）の共振器内縦モード次数ｍを2
600とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝4.875(ＧHz／ｍＶ） …(11) が得られる。その結果、５ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では24.4ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
には、共振器長は誤差信号入力電圧に対して 0.005μｍ
／ｍＶの割合で変化し、最大１μｍの制御が可能であ
る。この場合に、式(8) において、共振器屈折率ｎを
2.0、発振光（被制御光）の共振器内縦モード次数ｍを2
600とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝4.875(ＧHz／ｍＶ） …(11) が得られる。その結果、５ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では24.4ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
【００４０】（第３の実施形態：請求項１，４，８）図
１２は、本発明の光位相同期光源の第３の実施形態を示
す。本実施形態は、図１、図３(b) 、図５の基本構成を
具体化したものであり、主要部分の構成は第１の実施形
態と同様である。
１２は、本発明の光位相同期光源の第３の実施形態を示
す。本実施形態は、図１、図３(b) 、図５の基本構成を
具体化したものであり、主要部分の構成は第１の実施形
態と同様である。
【００４１】本実施形態の特徴は、光周波数可変レーザ
光源１として石英ＰＬＣ光導波路上に、レーザ増幅媒質
１２とＬiＮbＯ3 結晶７２を集積化した共振器構造のも
のを用い、ＬiＮbＯ3 結晶７２の屈折率を変化させると
ころにある。屈折率制御回路１６は電源３２により駆動
され、分離手段３で分離された誤差信号の低域周波数成
分に応じた電界をＬiＮbＯ3 結晶７２に印加し、ＬiＮb
Ｏ3 結晶７２の屈折率を変化させる。
光源１として石英ＰＬＣ光導波路上に、レーザ増幅媒質
１２とＬiＮbＯ3 結晶７２を集積化した共振器構造のも
のを用い、ＬiＮbＯ3 結晶７２の屈折率を変化させると
ころにある。屈折率制御回路１６は電源３２により駆動
され、分離手段３で分離された誤差信号の低域周波数成
分に応じた電界をＬiＮbＯ3 結晶７２に印加し、ＬiＮb
Ｏ3 結晶７２の屈折率を変化させる。
【００４２】ここで、レーザ増幅媒質１２にＩnＧaＡs
Ｐ 半導体レーザを用い、共振器全体の長さは10ｍｍ、
光出力は10ｍＷ、フリーランニング時の発振線幅は50ｋ
Hzとする。ＬiＮbＯ3 結晶７２は、誤差信号入力電圧に
対して 0.2πrad ／Ｖの割合で変化し、等価的に共振器
長に換算して最大１μｍの制御が可能である。
Ｐ 半導体レーザを用い、共振器全体の長さは10ｍｍ、
光出力は10ｍＷ、フリーランニング時の発振線幅は50ｋ
Hzとする。ＬiＮbＯ3 結晶７２は、誤差信号入力電圧に
対して 0.2πrad ／Ｖの割合で変化し、等価的に共振器
長に換算して最大１μｍの制御が可能である。
【００４３】この場合に、式(8) において、共振器屈折
率ｎを 1.5、発振光（被制御光）の共振器内縦モード次
数ｍを10000 とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝3.0 （ＧHz／Ｖ） …(12) が得られる。その結果、10Ｖ前後の誤差信号を帰還する
ことにより、直流近傍成分では30ＧHzの広周波数範囲に
わたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い光位
相同期を実現することができる。
率ｎを 1.5、発振光（被制御光）の共振器内縦モード次
数ｍを10000 とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝3.0 （ＧHz／Ｖ） …(12) が得られる。その結果、10Ｖ前後の誤差信号を帰還する
ことにより、直流近傍成分では30ＧHzの広周波数範囲に
わたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い光位
相同期を実現することができる。
【００４４】（第４の実施形態：請求項１，５）図１３
は、本発明の光位相同期光源の第４の実施形態を示す。
本実施形態は、図１、図３(c) の基本構成を具体化した
ものであり、主要部分の構成は第１の実施形態と同様で
ある。
は、本発明の光位相同期光源の第４の実施形態を示す。
本実施形態は、図１、図３(c) の基本構成を具体化した
ものであり、主要部分の構成は第１の実施形態と同様で
ある。
【００４５】本実施形態の特徴は、光周波数可変レーザ
光源１として、ペルチェ素子７３により温度制御される
ＩnＧaＡsＰ 半導体ＤＦＢレーザ７４を用いるところに
ある。温度制御回路１７は電源３２により駆動され、分
離手段３で分離された誤差信号の低域周波数成分に応じ
てペルチェ素子７３を制御し、レーザ光源の温度を調整
する。
光源１として、ペルチェ素子７３により温度制御される
ＩnＧaＡsＰ 半導体ＤＦＢレーザ７４を用いるところに
ある。温度制御回路１７は電源３２により駆動され、分
離手段３で分離された誤差信号の低域周波数成分に応じ
てペルチェ素子７３を制御し、レーザ光源の温度を調整
する。
【００４６】ここで、ＩnＧaＡsＰ 半導体ＤＦＢレーザ
７４の共振器長は 300μｍ前後、光出力は10ｍＷ、フリ
ーランニング時の発振線幅は 500ｋHzとする。ＩnＧaＡ
sＰ半導体ＤＦＢレーザ７４の発振光周波数は、 100ＧH
z／Ｋの割合で変化する。一方、ペルチェ素子７３の温
度は、誤差信号入力電圧に対して0.01Ｋ／ｍＶの割合で
変化する。この場合に、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝1.0 （ＧHz／ｍＶ） …(13) が得られる。その結果、10ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では10ＧHzの広周波数範囲
にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い光
位相同期を実現することができる。
７４の共振器長は 300μｍ前後、光出力は10ｍＷ、フリ
ーランニング時の発振線幅は 500ｋHzとする。ＩnＧaＡ
sＰ半導体ＤＦＢレーザ７４の発振光周波数は、 100ＧH
z／Ｋの割合で変化する。一方、ペルチェ素子７３の温
度は、誤差信号入力電圧に対して0.01Ｋ／ｍＶの割合で
変化する。この場合に、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝1.0 （ＧHz／ｍＶ） …(13) が得られる。その結果、10ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では10ＧHzの広周波数範囲
にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い光
位相同期を実現することができる。
【００４７】（第５の実施形態：請求項２，３，６）図
１４は、本発明の光位相同期光源の第５の実施形態を示
す。本実施形態は、図２、図３(a) 、図４(a) の基本構
成を具体化したものであり、ＣＷ光を基準信号光として
入力し、そのＣＷ光に対してあるオフセット周波数分だ
けずれた光周波数に同期した光を出力する光周波数同期
光源である。
１４は、本発明の光位相同期光源の第５の実施形態を示
す。本実施形態は、図２、図３(a) 、図４(a) の基本構
成を具体化したものであり、ＣＷ光を基準信号光として
入力し、そのＣＷ光に対してあるオフセット周波数分だ
けずれた光周波数に同期した光を出力する光周波数同期
光源である。
【００４８】光周波数可変レーザ光源１はリング共振器
構成になっており、レーザ増幅媒体１２がリング共振器
７５内に配置され、リング共振器長を調整する反射鏡１
８が配置されている。光周波数検出手段４は、２入力２
出力の光合波器４１とバランスドレシーバ４２から構成
され、光周波数可変レーザ光源１から出力される被制御
光と外部から入力される基準信号光を光合波器４１で合
波し、その合波光をバランスドレシーバ４２に入力して
両者の光周波数差を示す信号を出力する。
構成になっており、レーザ増幅媒体１２がリング共振器
７５内に配置され、リング共振器長を調整する反射鏡１
８が配置されている。光周波数検出手段４は、２入力２
出力の光合波器４１とバランスドレシーバ４２から構成
され、光周波数可変レーザ光源１から出力される被制御
光と外部から入力される基準信号光を光合波器４１で合
波し、その合波光をバランスドレシーバ４２に入力して
両者の光周波数差を示す信号を出力する。
【００４９】この信号は、フィルタ・増幅回路３１を介
して位相検出手段６として用いられる位相比較器６１に
入力される。オフセット周波数設定手段５として用いら
れる参照信号源５１は、被制御光と基準信号光の光周波
数差に相当する繰り返し周波数の信号を発生する。位相
比較器６１は、フィルタ・増幅回路３１の出力信号と参
照信号源５１の出力信号を入力し、両者の位相誤差を検
出する。この誤差信号は分離手段３に入力され、高域周
波数成分と低域周波数成分に分離される。
して位相検出手段６として用いられる位相比較器６１に
入力される。オフセット周波数設定手段５として用いら
れる参照信号源５１は、被制御光と基準信号光の光周波
数差に相当する繰り返し周波数の信号を発生する。位相
比較器６１は、フィルタ・増幅回路３１の出力信号と参
照信号源５１の出力信号を入力し、両者の位相誤差を検
出する。この誤差信号は分離手段３に入力され、高域周
波数成分と低域周波数成分に分離される。
【００５０】加算手段１４は、駆動電源１３から出力さ
れるレーザ増幅媒体１２の直流駆動電流と、分離手段３
で分離された誤差信号の高域周波数成分を加算し、レー
ザ増幅媒体１２に注入する。共振器長制御回路１５ａは
電源３２により駆動され、分離手段３で分離された誤差
信号の低域周波数成分に応じて反射鏡１８の位置を制御
し、光周波数可変レーザ光源１のリング共振器長を制御
する。
れるレーザ増幅媒体１２の直流駆動電流と、分離手段３
で分離された誤差信号の高域周波数成分を加算し、レー
ザ増幅媒体１２に注入する。共振器長制御回路１５ａは
電源３２により駆動され、分離手段３で分離された誤差
信号の低域周波数成分に応じて反射鏡１８の位置を制御
し、光周波数可変レーザ光源１のリング共振器長を制御
する。
【００５１】ここで、基準信号光（ＣＷ光）の波長は1.
55μｍとし、光周波数可変レーザ光源１もこの波長領域
で発振するものとする。また、光周波数可変レーザ光源
１のリング共振器長を１ｃｍ前後とし、リング共振器長
は共振器長制御回路１５ａの誤差信号入力電圧に対して
0.04μｍ／ｍＶの割合で変化し、最大20μｍの制御が可
能とする。また、レーザ媒質１２にＩnＧaＡsＰ 半導体
レーザを用い、光出力は５ｍＷ、フリーランニング時の
発振線幅は20ｋHzとする。
55μｍとし、光周波数可変レーザ光源１もこの波長領域
で発振するものとする。また、光周波数可変レーザ光源
１のリング共振器長を１ｃｍ前後とし、リング共振器長
は共振器長制御回路１５ａの誤差信号入力電圧に対して
0.04μｍ／ｍＶの割合で変化し、最大20μｍの制御が可
能とする。また、レーザ媒質１２にＩnＧaＡsＰ 半導体
レーザを用い、光出力は５ｍＷ、フリーランニング時の
発振線幅は20ｋHzとする。
【００５２】この場合に、式(8) において、発振光（被
制御光）の共振器内縦モード次数ｍを6400とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝0.77（ＧHz／ｍＶ） …(14) が得られる。その結果、10ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では 7.7ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
制御光）の共振器内縦モード次数ｍを6400とすると、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝0.77（ＧHz／ｍＶ） …(14) が得られる。その結果、10ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では 7.7ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
【００５３】（第６の実施形態：請求項２，３，７）図
１５は、本発明の光位相同期光源の第６の実施形態を示
す。本実施形態は、図２、図３(a) 、図４(b) の基本構
成を具体化したものであり、主要部分の構成は第５の実
施形態と同様である。
１５は、本発明の光位相同期光源の第６の実施形態を示
す。本実施形態は、図２、図３(a) 、図４(b) の基本構
成を具体化したものであり、主要部分の構成は第５の実
施形態と同様である。
【００５４】本実施形態の特徴は、光周波数可変レーザ
光源１としてプラスチック光導波路７１上にレーザ増幅
媒体１２を集積化した共振器構造のものを用い、プラス
チック光導波路７１の長さを変化させることにより共振
器長を制御するところにある。プラスチック光導波路７
１の長さは、共振器長制御回路１５ｂにより熱または応
力を加えて膨張または収縮させることにより制御する。
光源１としてプラスチック光導波路７１上にレーザ増幅
媒体１２を集積化した共振器構造のものを用い、プラス
チック光導波路７１の長さを変化させることにより共振
器長を制御するところにある。プラスチック光導波路７
１の長さは、共振器長制御回路１５ｂにより熱または応
力を加えて膨張または収縮させることにより制御する。
【００５５】ここでレーザ増幅媒体１２にＩnＧaＡsＰ
半導体レーザを用い、共振器全体の長さは２ｍｍ、光出
力は10ｍＷ、フリーランニング時の発振線幅は50ｋHzと
する。応力により共振器長制御を行う場合には、共振器
長は誤差信号入力電圧に対して 0.005μｍ／ｍＶの割合
で変化し、最大１μｍの制御が可能である。この場合
に、式(8) において、共振器屈折率ｎを 2.0、発振光
（被制御光）の共振器内縦モード次数ｍを2600とする
と、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝0.49（ＧHz／ｍＶ） …(15) が得られる。その結果、10ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では 4.9ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
半導体レーザを用い、共振器全体の長さは２ｍｍ、光出
力は10ｍＷ、フリーランニング時の発振線幅は50ｋHzと
する。応力により共振器長制御を行う場合には、共振器
長は誤差信号入力電圧に対して 0.005μｍ／ｍＶの割合
で変化し、最大１μｍの制御が可能である。この場合
に、式(8) において、共振器屈折率ｎを 2.0、発振光
（被制御光）の共振器内縦モード次数ｍを2600とする
と、 δｆL(ω)／δＶerr(ω) ＝0.49（ＧHz／ｍＶ） …(15) が得られる。その結果、10ｍＶ前後の誤差信号を帰還す
ることにより、直流近傍成分では 4.9ＧHzの広周波数範
囲にわたる光周波数ドリフトに対応でき、信頼性の高い
光位相同期を実現することができる。
【００５６】さらに、第１の実施形態に対する第３，第
４の実施形態のように、図２に示す基本構成と、図３
(b) に示す誤差信号の低域周波数成分によりレーザ共振
器１１の一部または全体の屈折率を制御する構成、また
は図３(c) に示す誤差信号の低域周波数成分によりレー
ザ共振器１１の一部または全体の温度を制御する構成と
の組み合わせにおいても同様である。
４の実施形態のように、図２に示す基本構成と、図３
(b) に示す誤差信号の低域周波数成分によりレーザ共振
器１１の一部または全体の屈折率を制御する構成、また
は図３(c) に示す誤差信号の低域周波数成分によりレー
ザ共振器１１の一部または全体の温度を制御する構成と
の組み合わせにおいても同様である。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光位相同
期光源および光周波数同期光源は、光位相同期ループの
誤差信号の低域周波数成分を用いて、被制御光源である
光周波数可変レーザ光源の共振器長、共振器の一部また
は全体の屈折率、共振器の温度の少なくとも１つを制御
することにより、誤差信号の直流近傍成分の制御利得を
大きくすることができる。これにより、光周波数可変レ
ーザ光源の注入電流を大振幅変動させることなく、光位
相同期ループの光位相同期保持幅を容易にＧHz以上に増
大させることができ、信頼性の高い光位相同期（光周波
数同期）を実現することができる。
期光源および光周波数同期光源は、光位相同期ループの
誤差信号の低域周波数成分を用いて、被制御光源である
光周波数可変レーザ光源の共振器長、共振器の一部また
は全体の屈折率、共振器の温度の少なくとも１つを制御
することにより、誤差信号の直流近傍成分の制御利得を
大きくすることができる。これにより、光周波数可変レ
ーザ光源の注入電流を大振幅変動させることなく、光位
相同期ループの光位相同期保持幅を容易にＧHz以上に増
大させることができ、信頼性の高い光位相同期（光周波
数同期）を実現することができる。
【図１】請求項１に記載の光位相同期光源の基本構成を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図２】請求項２に記載の光周波数同期光源の基本構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図３】光周波数可変レーザ光源の光周波数制御手段の
基本構成を示すブロック図。
基本構成を示すブロック図。
【図４】共振器長制御の基本構成を示すブロック図。
【図５】共振器の屈折率制御の基本構成を示すブロック
図。
図。
【図６】請求項１に記載の光位相同期光源の動作概要を
説明する図。
説明する図。
【図７】請求項１に記載の光位相同期光源の作用を説明
する図。
する図。
【図８】請求項２に記載の光周波数同期光源の動作概要
を説明する図。
を説明する図。
【図９】誤差信号の高域周波数成分と低域周波数成分に
対するＦＭ応答特性を説明する図。
対するＦＭ応答特性を説明する図。
【図１０】本発明の光位相同期光源の第１の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１１】本発明の光位相同期光源の第２の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１２】本発明の光位相同期光源の第３の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１３】本発明の光位相同期光源の第４の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１４】本発明の光位相同期光源の第５の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
【図１５】本発明の光位相同期光源の第６の実施形態を
示すブロック図。
示すブロック図。
１ 光周波数可変レーザ光源
２ 光位相検出手段
３ 分離手段
４ 光周波数検出手段
５ オフセット周波数設定手段
６ 位相検出手段
１１ レーザ共振器
１２ レーザ増幅媒質
１３ 駆動電源
１４ 加算手段
１５ 共振器長制御手段
１６ 屈折率制御手段
１７ 温度制御手段
１８ 反射鏡
１９ 光導波路
２１，４１ 光合波器
２２，４２ バランスドレシーバ
３１ フィルタ・増幅回路
３２ 電源
３３ 位相補償回路
３４ 増幅器
３５ 反転増幅器
３６ コンデンサ
５１ 参照信号源
６１ 位相比較器
７１ プラスチック光導波路
７２ ＬiＮbＯ3 結晶
７３ ペルチェ素子
７４ ＩnＧaＡsＰ 半導体ＤＦＢレーザ
７５ リング共振器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (9)
- 【請求項１】 外部から入力される基準信号光の光位相
に同期させる被制御光を出力する光周波数可変レーザ光
源と、 前記被制御光と前記基準信号光を入力し、両者の光位相
誤差を検出する光位相検出手段と、 前記光位相検出手段から出力される誤差信号を入力し、
低域周波数成分と高域周波数成分とに分離して前記光周
波数可変レーザ光源の２つの光周波数制御手段に別々に
帰還する分離手段とを備え、 前記光周波数可変レーザ光源の２つの光周波数制御手段
は、帰還する誤差信号の各周波数成分に応じて、前記基
準信号光に対する前記被制御光の光位相が同期するよう
に制御する構成であることを特徴とする光位相同期光
源。 - 【請求項２】 外部から入力される基準信号光の光周波
数に対してあるオフセット周波数だけずれた光周波数に
同期させる被制御光を出力する光周波数可変レーザ光源
と、 前記被制御光と前記基準信号光を入力し、両者の光周波
数差を検出する光周波数検出手段と、 前記被制御光と前記基準信号光の光周波数差に相当する
繰り返し周波数の信号を発生するオフセット周波数設定
手段と、 前記光周波数検出手段の出力信号と前記オフセット周波
数設定手段の出力信号を入力し、両者の位相誤差を検出
する位相検出手段と、 前記位相検出手段から出力される誤差信号を入力し、低
域周波数成分と高域周波数成分とに分離して前記光周波
数可変レーザ光源の２つの光周波数制御手段に別々に帰
還する分離手段とを備え、 前記光周波数可変レーザ光源の２つの光周波数制御手段
は、帰還する誤差信号の各周波数成分に応じて、前記基
準信号光に対する前記被制御光の光周波数が同期するよ
うに制御する構成であることを特徴とする光周波数同期
光源。 - 【請求項３】 光周波数可変レーザ光源の第１の光周波
数制御手段は、誤差信号の高域周波数成分をレーザ増幅
媒体の駆動電流に加算して注入する構成であり、 前記光周波数可変レーザ光源の第２の光周波数制御手段
は、前記誤差信号の低域周波数成分によりレーザ共振器
の共振器長を制御する共振器長制御手段を備えた構成で
あることを特徴とする請求項１に記載の光位相同期光源
または請求項２に記載の光周波数同期光源。 - 【請求項４】 光周波数可変レーザ光源の第１の光周波
数制御手段は、誤差信号の高域周波数成分をレーザ増幅
媒体の駆動電流に加算して注入する構成であり、 前記光周波数可変レーザ光源の第２の光周波数制御手段
は、前記誤差信号の低域周波数成分によりレーザ共振器
の一部または全体の屈折率を制御する屈折率制御手段を
備えた構成であることを特徴とする請求項１に記載の光
位相同期光源または請求項２に記載の光周波数同期光
源。 - 【請求項５】 光周波数可変レーザ光源の第１の光周波
数制御手段は、誤差信号の高域周波数成分をレーザ増幅
媒体の駆動電流に加算して注入する構成であり、 前記光周波数可変レーザ光源の第２の光周波数制御手段
は、前記誤差信号の低域周波数成分によりレーザ共振器
の一部または全体の温度を制御する温度制御手段を備え
た構成であることを特徴とする請求項１に記載の光位相
同期光源または請求項２に記載の光周波数同期光源。 - 【請求項６】 光周波数可変レーザ光源のレーザ共振器
は可動する反射鏡を有する構成であり、 共振器長制御手段は、誤差信号の低域周波数成分により
前記反射鏡の位置を制御して前記レーザ共振器の共振器
長を制御する構成であることを特徴とする請求項３に記
載の光位相同期光源または光周波数同期光源。 - 【請求項７】 光周波数可変レーザ光源のレーザ共振器
はレーザ増幅媒質と光導波路を集積化した構成であり、 共振器長制御手段は、誤差信号の低域周波数成分により
前記光導波路の長さを熱または応力により制御して前記
レーザ共振器の共振器長を制御する構成であることを特
徴とする請求項３に記載の光位相同期光源または光周波
数同期光源。 - 【請求項８】 光周波数可変レーザ光源のレーザ共振器
はレーザ増幅媒質と光導波路を集積化した構成であり、 屈折率制御手段は、誤差信号の低域周波数成分により前
記光導波路の屈折率を制御して前記レーザ共振器の屈折
率を制御する構成であることを特徴とする請求項４に記
載の光位相同期光源または光周波数同期光源。 - 【請求項９】 光周波数可変レーザ光源において、誤差
信号の高域周波数成分と低域周波数成分に対する応答速
度が異なり、ＦＭ応答特性に位相回転が生ずる場合に、
誤差信号を高域周波数成分と低域周波数成分に分離する
分離手段に前記位相回転を補償する位相補償回路を含む
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光位
相同期光源または光周波数同期光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23276098A JP3411832B2 (ja) | 1998-08-19 | 1998-08-19 | 光位相同期光源および光周波数同期光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23276098A JP3411832B2 (ja) | 1998-08-19 | 1998-08-19 | 光位相同期光源および光周波数同期光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000068580A JP2000068580A (ja) | 2000-03-03 |
| JP3411832B2 true JP3411832B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=16944330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23276098A Expired - Fee Related JP3411832B2 (ja) | 1998-08-19 | 1998-08-19 | 光位相同期光源および光周波数同期光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3411832B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4956749B2 (ja) * | 2007-03-29 | 2012-06-20 | 国立大学法人東北大学 | 超高精度光位相同期システム |
| JP4692601B2 (ja) | 2008-09-26 | 2011-06-01 | 沖電気工業株式会社 | 光位相同期ループ回路 |
-
1998
- 1998-08-19 JP JP23276098A patent/JP3411832B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000068580A (ja) | 2000-03-03 |
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