JP3428290B2 - 半導体レーザの駆動方法,半導体レーザの駆動信号生成装置,信号重畳装置,送信装置および信号生成装置 - Google Patents

半導体レーザの駆動方法,半導体レーザの駆動信号生成装置,信号重畳装置,送信装置および信号生成装置

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JP3428290B2 JP11807096A JP11807096A JP3428290B2 JP 3428290 B2 JP3428290 B2 JP 3428290B2 JP 11807096 A JP11807096 A JP 11807096A JP 11807096 A JP11807096 A JP 11807096A JP 3428290 B2 JP3428290 B2 JP 3428290B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
使用される半導体レーザの駆動方法に関する。光マイク
ロ波通信,光CATV放送などの光通信システムは、大
容量かつ高速な通信技術として注目されている。
【0002】
【従来の技術】半導体レーザを光源とする光通信システ
ムの一例として、半導体レーザを強度変調する方式が知
られている。半導体レーザを強度変調するためには、所
定周波数の搬送波を送信情報(たとえば音声)で強度変
調した駆動信号を半導体レーザに供給して半導体レーザ
を駆動する必要がある。
【0003】図9は、多重光通信系を説明する図であ
り、1は半導体レーザを有する発光装置部,2は第1局
であり、所定の周波数の搬送波を第1の送信情報で強度
変調した信号を発生するものである。また、3は上記第
1局と同様に、第2の送信情報で第1局とは異なる周波
数の搬送波を強度変調した信号を発生するものである。
そして4は第1局と第2局の出力を重畳する重畳部であ
り、5は重畳部4の出力で強度変調された、発光装置部
の半導体レーザの出力を伝送する光ファイバ,6は光フ
ァイバに接続されており、送信された光信号を電気信号
に変換する受信部である。
【0004】このように、複数の送信情報(例えば、複
数のユーザの音声)を多重化して送信する場合、半導体
レーザの前記駆動信号は、各送信情報毎に異なる周波数
で搬送波を用意し、各送信情報で変調された各搬送波を
重畳して得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】多重光通信方式におい
て、その通信品質を評価する指標として、3次相互変調
歪がある。図10に示すように、強度変調される半導体
レーザは、その変調度が小さいほど、一様に3次相互変
調歪が抑制される傾向がある。
【0006】しかし、さらに詳細に検討したところ、実
際には図11に示すように光変調度を下げていくと、急
激に3次相互変調歪が増加するという、通常では予想さ
れない新規な現象が観測できた。この現象が生じなけれ
ば、図10の傾向から、さらなる光変調度の減少による
3次相互変調歪の抑制効果が期待できる。
【0007】本発明は、図11に見られるような急激な
3次相互変調歪の増加を防止するものである。そしてそ
の結果、光変調度をさらに減少して3次相互変調歪を抑
制できるようにするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、第1に、搬送波当たりの光変調度が10
%以下となるように該搬送波を送信情報で強度変調した
主信号と、100kHzないし1MHzの範囲の周波数
で変調された副信号とを重畳した駆動信号を供給して半
導体レーザを駆動することを特徴とする半導体レーザの
駆動方法を提供するものである。
【0009】また、第2に、搬送波当たりの光変調度が
10%以下となるように該搬送波を送信情報で強度変調
した主信号を生成する主信号生成部と、100kHzな
いし1MHzの範囲の周波数で変調された副信号を生成
する副信号生成部と、前記主信号生成部と副信号生成部
とに接続され、前記主信号と前記副信号とを重畳して半
導体レーザの駆動信号を生成する重畳部と、を有する半
導体レーザの駆動信号生成装置を提供するものである。
【0010】また、第3に、搬送波当たりの光変調度が
10%以下となるように該搬送波を送信情報で強度変調
した主信号と100kHzないし1MHzの範囲の周波
数で変調された副信号とを重畳して半導体レーザの駆動
信号を生成する信号重畳装置を提供するものである。ま
た、第4に、搬送波当たりの光変調度が10%以下とな
るように該搬送波を送信情報で強度変調した主信号を生
成する主信号生成部と、100kHzないし1MHzの
範囲の周波数で変調された副信号を生成する副信号生成
部と、前記主信号生成部と副信号生成部とに接続され、
前記主信号と前記副信号とを重畳して半導体レーザの駆
動信号を生成する重畳部と、前記重畳部から出力される
駆動信号を受けて強度変調される半導体レーザとを有す
る送信装置を提供するものである。
【0011】また、第5に、搬送波当たりの光変調度が
10%以下となるように該搬送波を送信情報で強度変調
した主信号を生成する主信号生成部と、100kHzな
いし1MHzの範囲の周波数で変調され、前記主信号と
重畳されて半導体レーザを駆動するための駆動信号とな
る副信号を生成する副信号生成部とを有する信号生成装
置を提供するものである。
【0012】上記第1ないし第5の手段は、以下に説明
する原理に基づいて発明されたものである。本発明者
は、図11のように3次相互変調歪が変調度の低下によ
って急激に増加する現象を解析すべく、まず、上記3次
相互変調歪の急激な増加が生じる通信系において、光フ
ァイバを除して同様の測定をおこなった。
【0013】図2はその測定結果であり、図11に見ら
れるような3次相互変調歪の急激な増加は認められなか
った。このことから、3次相互変調歪の急激な増加は、
光ファイバ内で生じている何らかの現象が原因であると
予想される。つぎに、同様に3次相互変調歪の急激な増
加が生じる系において、光ファイバの光入射端からの戻
り光量を測定した。
【0014】図3は、その測定結果であるが、変調度の
低下にともなって、3次相互変調歪と戻り光とが急激に
増加していることがわかった。また、この戻り光の波長
を測定した結果、図4に示すように、光源である半導体
レーザの波長とは異なる波長であることがわかった。な
お、波長のシフト量は約2.8GHzであった。また、
入射光の光量を変化して同様の測定を行ったところ、図
5に示すように、入射光量が大きいほど、3次相互変調
歪の増加量が大きくなっていることが分かった。
【0015】つまり、入射光量がある値を越えると、3
次相互変調歪の急激な増加現象の増分が大きくなること
から、この波長シフトは、入射光量に対してしきい値を
もっているものと予想される。以上の結果より、図11
に示す3次相互変調歪の急激な増加現象は、光ファイバ
内で入射光が波長シフトすることが原因であると予想さ
れ、しかも、その散乱はある種のしきい値を持っている
ことから、入射光が光ファイバ内で誘導ブリュアン散乱
を受けることが、前述の3次相互変調歪の急激な増加の
原因であると特定できる。
【0016】そこで、本発明者は誘導ブリュアン散乱を
抑制する手法を検討した。この誘導ブリュアン散乱は、
光ファイバ内で入射光量が誘導ブリュアン散乱のしきい
値を越えると、急激に大きくなる。そしてこの誘導ブリ
ュアン散乱のしきい値は、ブリュアン利得係数に依存し
ており、入射光のスペクトル線幅が広くなると、小さく
なるという特性をもっている。
【0017】一方、半導体レーザのスペクトル線幅は、
それを駆動する駆動信号の変調周波数にしたがって変化
するという特質をもっている。本発明者はこの特質に着
目し、スペクトル線幅が広くなる最適な周波数の信号を
生成し、これを送信信号である主信号に重畳する本発明
を創成したのである。図1は、本発明を実現する装置の
原理を説明する図であり、1は半導体レーザを有する発
光装置部,2は第1局であり、所定の周波数の搬送波を
第1の送信情報で強度変調した信号(第1主信号)を発
生するものである。また、3は上記第1局と同様に第2
の送信情報で、第1局とは異なる周波数の搬送波を強度
変調した信号(第2主信号)を発生するものである。
【0018】そして、7は発光装置部1の半導体レーザ
のスペクトル線幅を広くする周波数の信号(第1局,第
2局の信号を主信号とするのに対し、これを副信号とす
る)を生成する副信号生成部である。また、4は第1局
と第2局からの両主信号と上記副信号を重畳する重畳部
であり、5は重畳部4の出力で強度変調された、発光装
置部の半導体レーザの出力を伝送する光ファイバ,6は
光ファイバに接続されており、送信された光信号を電気
信号に変換する受信部である。
【0019】以上の系において、副信号生成部7の発振
周波数を変化したところ、図6に示すように、100K
Hzないし1MHzの範囲でもっともスペクトル線幅が
大きくなることがわかった。なお、図7は図6のない
しにおける半導体レーザのスペクトル線幅を測定した
ものであり、の場合がもっともスペクトル線幅を広く
することができることがわかる。
【0020】そこで本発明では、の付近の特性より考
慮して、100KHzないし1MHzの範囲で副信号を
生成して重畳することをその主たる構成とし、好ましく
はその副信号を200KHzないし400KHzとする
ものである。なお、副信号を主信号に重畳すると、その
両者で2次相互変調歪が生じる。したがって、本発明を
採用するにあたっては、この2次相互変調歪のレベル
が、前記3次相互変調歪のレベル越えないようにするこ
とが好ましい。
【0021】したがって副信号の変調度は、主信号の搬
送波の1%ないし20%であることが更に好ましい。な
お、誘導ブリュアン散乱を抑制することは、例え主信号
が単一(1局のみ)の場合であっても、不要な散乱光
(シフト光)を抑制する効果が得られることから、本発
明は単一の主信号の場合であってもその価値を発揮する
ものである。
【0022】
【発明の実施の形態】図1に示す装置において、副信号
生成部から300KHzの正弦波を発生し、重畳部4に
おいて、2で示される第1局,3で示される第2局から
の主信号と重畳した。ただし、副信号の変調度は、各主
信号の搬送波の変調度の1%とした。なお、第1局は8
00MHzの搬送波を送信信号で強度変調した主信号を
生成しており、第2局は806MHzの搬送波を送信信
号で強度変調した主信号を生成するものである。
【0023】重畳部4から出力される駆動信号は、発光
装置部1の半導体レーザに注入され、半導体レーザが強
度変調されて駆動される。発光装置部1と受信部6との
間は、25Kmに相当する長さのシングルモード光ファ
イバで接続されており、その状態で、第1局,第2局か
らの主信号の変調度を変化した結果が、図8である。
【0024】図8に示されるように、副信号を重畳しな
い場合では、変調度の低下にともなって3次相互変調歪
が増加しているが、本実施例により、副信号を重畳した
場合は、3次相互変調歪が一様に低下しており、本発明
の所期の効果が発揮されていることがわかる。図12
は、本実施例によって得られた3次相互変調歪と、主信
号(第1局,第2局)と副信号で生じる2次相互変調歪
との関係を説明する図である。
【0025】前述のように本実施例では、副信号の変調
度を主信号の変調度の1%と低くしているため、主信号
と副信号とで生じる2次相互変調歪は3次相互変調歪を
下回っており副信号を重畳したことによる弊害は皆無で
ある。なお、たとえ副信号の増加により、図12の2次
相互変調歪が3次相互変調歪のレベルを越えたとして
も、本発明によって図11に示されるような3次相互変
調歪の急激な増加が防止されているので、その場合であ
っても本発明は効果を発揮しているといえる。
【0026】以上説明した本実施例では、副信号に正弦
波を採用したが、特に正弦波に限定されるものではな
く、100KHzないし1MHzの範囲で変調される信
号であれば、その態様を限定しなくとも、半導体レーザ
のスペクトル線幅を広げることが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、誘導ブリュアン散乱が防止でき、また、それによ
り、3次相互変調歪が変調度の低下にともなって急激に
増加する現象がなくなるので、信号と雑音の比がシステ
ムの要求を満たす範囲で、半導体レーザの主信号の変調
度を低下することができる。
【0028】したがって、3次相互変調歪の低減された
光通信系が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を説明する図
【図2】光ファイバを通過しない場合の光変調度と3次
相互変調歪との関係を説明する図
【図3】光変調度と3次相互変調歪,戻り光量との関係
を説明する図
【図4】半導体レーザの出射光と光ファイバからの戻り
光の波長スペクトルとの関係を説明する図
【図5】光ファイバへの入射光量を変化した場合の光変
調度と3次相互変調歪との関係を説明する図
【図6】重畳する副信号の周波数と半導体レーザの出射
光のスペクトル線幅との関係を説明する図
【図7】重畳する副信号の周波数と半導体レーザの出射
光のスペクトル線幅との関係を説明する図
【図8】副信号を重畳した場合の光変調度と3次相互変
調歪との関係を説明する図
【図9】従来の光通信システムを説明する図
【図10】光変調度に対する3次相互変調歪の関係を説
明する図
【図11】新たに知見された、光変調度に対する3次相
互変調歪の関係を説明する図
【図12】実施例によって得られた3次相互変調歪と、
主信号と副信号で生じる2次相互変調歪との関係を説明
する図
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−188686(JP,A) 特開 平6−244488(JP,A) 吉永尚生,SCM映像伝送システムに おける誘導ブリュアン散乱による非直線 歪み劣化,1994年電子情報通信学会春季 大会,日本,社団法人電子情報通信学 会,1994年 3月10日,B−1135,,4 −201 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04B 10/00 - 10/28 H04J 14/00 - 14/08 JICSTファイル(JOIS)

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】搬送波当たりの光変調度が10%以下とな
    るように該搬送波を送信情報で強度変調した主信号と、 100kHzないし1MHzの範囲の周波数で変調され
    た副信号とを重畳した駆動信号を供給して半導体レーザ
    を駆動することを特徴とする半導体レーザの駆動方法。
  2. 【請求項2】前記駆動信号は、搬送波の周波数を異とす
    る複数の前記主信号と、前記副信号とを重畳して得られ
    るものであることを特徴とする請求項1記載の半導体レ
    ーザの駆動方法。
  3. 【請求項3】前記副信号の変調度は主信号の搬送波自身
    の変調度の1%ないし20%であることを特徴とする請
    求項1記載の半導体レーザの駆動方法。
  4. 【請求項4】前記副信号は、200ないし400kHz
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザの
    駆動方法。
  5. 【請求項5】搬送波当たりの光変調度が10%以下とな
    るように該搬送波を送信情報で強度変調した主信号を生
    成する主信号生成部と、 100kHzないし1MHzの範囲の周波数で変調され
    た副信号を生成する副信号生成部と、 前記主信号生成部と副信号生成部とに接続され、前記主
    信号と前記副信号とを重畳して半導体レーザの駆動信号
    を生成する重畳部とを有する半導体レーザの駆動信号生
    成装置。
  6. 【請求項6】前記主信号生成部が搬送波を異として複数
    設けられてなり、前記重畳部は、各主信号生成部から出
    力された各主信号と前記副信号とを重畳するものである
    ことを特徴とする請求項5記載の半導体レーザの駆動信
    号生成装置。
  7. 【請求項7】搬送波当たりの光変調度が10%以下とな
    るように該搬送波を送信情報で強度変調した主信号と1
    00kHzないし1MHzの範囲の周波数で変調された
    副信号とを重畳して半導体レーザの駆動信号を生成する
    信号重畳装置。
  8. 【請求項8】前記主信号が搬送波を異として複数用意さ
    れ、各主信号と前記副信号とを重畳することを特徴とす
    る請求項7記載の信号重畳装置。
  9. 【請求項9】搬送波当たりの光変調度が10%以下とな
    るように該搬送波を送信情報で強度変調した主信号を生
    成する主信号生成部と、 100kHzないし1MHzの範囲の周波数で変調され
    た副信号を生成する副信号生成部と、 前記主信号生成部と副信号生成部とに接続され、前記主
    信号と前記副信号とを重畳して半導体レーザの駆動信号
    を生成する重畳部と、 前記重畳部から出力される駆動信号を受けて強度変調さ
    れる半導体レーザとを有する送信装置。
  10. 【請求項10】前記主信号生成部が搬送波を異として複
    数設けられてなり、前記重畳部は、各主信号生成部から
    出力された各主信号と前記副信号とを重畳するものであ
    ることを特徴とする請求項9記載の送信装置。
  11. 【請求項11】搬送波当たりの光変調度が10%以下と
    なるように該搬送波を送信情報で強度変調した主信号を
    生成する主信号生成部と、 100kHzないし1MHzの範囲の周波数で変調さ
    れ、前記主信号と重畳されて半導体レーザを駆動するた
    めの駆動信号となる副信号を生成する副信号生成部とを
    有する信号生成装置。
  12. 【請求項12】前記主信号生成部が搬送波を異として複
    数設けられてなることを特徴とする請求項11記載の信
    号生成装置。
JP11807096A 1996-05-13 1996-05-13 半導体レーザの駆動方法,半導体レーザの駆動信号生成装置,信号重畳装置,送信装置および信号生成装置 Expired - Lifetime JP3428290B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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吉永尚生,SCM映像伝送システムにおける誘導ブリュアン散乱による非直線歪み劣化,1994年電子情報通信学会春季大会,日本,社団法人電子情報通信学会,1994年 3月10日,B−1135,,4−201

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