JP4458769B2 - ２光信号発生器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバリンクシステム等に適用され、所定の光周波数差（光波長差）を有しかつ光周波数差を調節可能な２つの光信号を発生する２光信号発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバリンクシステムは、デジタルデータ信号を光信号に変調して無線基地局まで伝送した後、光電変換して得られた無線信号を電力増幅して無線基地局のアンテナから無線送信するものである。
【０００３】
図１１は、光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。図１１において、例えば半導体レーザである光源１は、入力されるデジタルデータ信号により変調された光信号を第１の光信号（光周波数ｆ１）として光合波器３及び光分岐器４を介して光増幅器５に出力する。一方、例えば半導体レーザである光源２は、その光周波数が光周波数制御器１０により制御され、発生した光信号を第２の光信号（光周波数ｆ２）として光合波器３及び光分岐器４を介して光増幅器５に出力する。ここで、光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜は、図１３に示すように、例えば数十乃至数百ＧＨｚのミリ波帯の無線周波数に設定される。光増幅器５は入力される光信号を電力増幅した後、光送信機１０１と、無線基地局にある光受信機２００とを結ぶ光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に送信する。
【０００４】
一方、光分岐器４から分岐された、第１と第２の光信号が混合された混合光信号は、非線形の光電変換特性を有する高速フォトダイオードなどによる光電変換器６で光電変換された後、ミリ波信号発振器７と混合器８からなる周波数変換部により、より低い周波数の高周波信号に変換される。次いで、変換された高周波信号の成分の中から、上記非線形の光電変換特性により発生された光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜に対応して比例する高周波信号を帯域通過フィルタ９により取り出し、光周波数制御器１０に出力する。以上のように構成された光周波数のループ回路により、光周波数制御器１０は、入力される高周波信号に基づいて、光源２により発生される第２の光信号の光周波数ｆ２を上記光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜が一定になるように制御する。すなわち、２つの光源１，２の発振周波数差がミリ波周波数に相当するように、光電変換器６で２つの光信号の干渉成分を取り出し、これをミリ波信号発生器７との周波数の比較をし、その誤差信号で片側の光源２の光周波数を制御している。当該光送信機１０１については、例えば非特許文献１に開示されている(以下、第１の従来例という。）。
【０００５】
光受信機２００において、光増幅器１１は光ファイバケーブル３００を介して光信号を受信した後、光電変換器１２に出力する。光電変換器１２は、非線形の光電変換特性を有する高速フォトダイオードを備え、入力される光信号を光電変換して帯域通過フィルタ１３に出力する。帯域通過フィルタ１３は、光電変換された信号成分の中から、図１４に示すように、上記非線形の光電変換特性により発生された光周波数の差ｆ０＝｜ｆ１−ｆ２｜に相当するミリ波帯の無線信号を取り出した後、無線送信機１４に出力する。無線送信機１４は、電力増幅器を備え、入力される無線信号を電力増幅してアンテナ１５を介して、例えば図１２の無線受信機２１０に接続されたアンテナ９１に向けて送信する。
【０００６】
図１２は、第１の従来例の無線受信機２１０の構成を示すブロック図である。図１２において、アンテナ９１で受信された無線信号は、低雑音増幅器９２で増幅された後、ミリ波帯の周波数ｆ０の無線信号のみを通過させる帯域通過フィルタ９３を介して混合器９４に出力される。混合器９４は、入力される無線信号と、ミリ波信号発振器９５によって発生された上記ミリ波周波数ｆ０に所定の中間周波数を加算した局部発振周波数を有する局部発振信号とを混合することにより、それらの信号の差周波数を有する中間周波数の受信ベースバンド信号を発生して、中間周波帯の信号のみを通過させる帯域通過フィルタ９６及び信号増幅器９７を介して出力する。そして、当該受信ベースバンド信号を復調器（図示せず。）で復調することにより、元のディジタルデータ信号を得る。
【０００７】
また、非特許文献２においては、２つの単一モード半導体レーザを備える構成において、スレーブ側レーザに正弦波信号を用いて強度変調をかけ、その高次モード周波数をマスター側レーザの周波数に同期させることにより、２つの光波のヘテロダイン干渉を利用した２光信号発生器（以下、第２の従来例という。）を構成することが開示されている。
【０００８】
さらに、非特許文献３において、可飽和吸収層を有する分布ブラッグ反射型半導体レーザ（以下、ＤＢＲレーザという。）を複数のモードで発振させ、外部装置から強度変調による２つの側波帯光を注入して同期を取ることにより、２つの光波のヘテロダイン干渉を利用した２光信号発生器（以下、第３の従来例という。）を構成することが開示されている。
【０００９】
また、３つの分布帰還型半導体レーザを用いて光信号の伝送を行うシステムとして、以下の光伝送システムが提案されている。
【００１０】
非特許文献４において、２つの第１と第２の分布帰還型半導体レーザを用いて差周波数がミリ波帯である２つの光信号を発生するミリ波光源と、これらのミリ波光源とは光周波数が異なりかつデータ信号により直接変調された第３の分布帰還型半導体レーザとを備え、ミリ波帯の信号を空間伝送するための光ファイバリンクシステム（以下、第４の従来例という。）が開示されている。この第４の従来例では、送信側で、前者のミリ波光源で発生された２つの光信号と、後者の第３の分布帰還型半導体レーザで発生された光信号とを波長多重して送信する一方、受信側で光フィルタなどにより前者の２つの光信号と、後者の光信号とを波長分離し、それぞれ光電変換素子で電気信号に変換した後、光電変換後の電気信号を所定の局部発振信号と混合することにより、元のミリ波信号を得る。
【００１１】
さらに、非特許文献５において、デジタルデータ信号をバイアス電流として第１の分布帰還型半導体レーザに入力することにより、当該半導体レーザで発生される光信号を当該デジタル信号に従って直接的に強度変調して、その光変調信号の高次変調成分を、３ｄＢ光カップラを介して第２と第３の分布帰還型半導体レーザに注入して２つのモードの光信号を得ること（以下、第５の従来例という。）が開示されている。この第５の従来例において、第２又は第３の分布帰還型半導体レーザに対して弱い変調をかけると、注入同期の作用によりＡＭ−ＰＭ変換の効果が生じて、同期出力光の光周波数は一定であるが、位相が変調されることを利用して、その位相変調信号を用いて信号伝送を行っている。
【００１２】
【非特許文献１】
R. P. Braun, et al., "Optical millimetre-wave generation and transmission experiments for mobile 60GHz band Communications", Electronics Letters, Vol. 32, pp.626-627, 1996年。
【非特許文献２】
D. S. George et al., "Further Observations on the Optical Generation of Millimetre-wave Signals by Master/Slave Laser Sideband Injection Locking", MWP '97,Post-Deadline Papers, PDP-2, 1997年。
【非特許文献３】
Z. Ahmed, et al., "Low phase noise millimetre-wave signal generation using a passively mode locked monolithic DBR laser injection locked by an optical DSBSC signal", Electronics Letters, Vol.31, No.15, pp.1254, 1995年。
【非特許文献４】
L. Noel et al., "Novel Techniques for High-Capacity 60-GHz Fiber-Radio Transmission Systems", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.45, No.8, 1997年8月。
【非特許文献５】
R. P. Braun et al., "Low-Phase-Noise Millimeter-Wave Generation at 64 GHz and Data Transmission Using Optical Sideband Injection Locking", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.10, No.5, pp.728-730, 1998年5月。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例においては、周波数制御回路による周波数の安定化には限界があり、ミリ波信号の位相雑音特性が悪く、そのままでは無線通信に利用できないという問題点があった。また、第２の従来例においては、正弦波信号の変調周波数を変えることで、ミリ波周波数は変えられるが、周波数の設定精度が２００ＭＨｚ程度の幅が出来てしまい、周波数の設定精度がきわめて悪いという問題点があった。
【００１４】
また、第３の従来例においては、レーザ中に分布帰還型の光フィルタがあるため、レーザ発振可能周波数の範囲が狭いことと、レーザの共振器としてのＱ値が高いために、同期引き込み範囲が狭く搬送波周波数の可変範囲が小さいという問題点があった。
【００１５】
さらに、第４の従来例では、波長分離のために、受信側の無線基地局毎に高価な光フィルタを設ける必要があり、かつ、電気信号の処理回路で再び混合器が必要であるため、周波数の高い電気部品が多数必要になる。従って、無線基地局が多数必要な場合には、無線基地局のコストがきわめて大きくなるという問題点があった。
【００１６】
またさらに、第５の従来例では、光信号へのミリ波信号の重畳のための変調器が不要であることが特長であるが、反面、発振周波数が良くそろった３個の分布帰還型半導体レーザを揃えなければならないという問題点があった。
【００１７】
本発明の第１の目的は以上の問題点を解決し、２光信号発生器が発生する２つの光周波数差の周波数を、第１乃至第３の従来例に比較して広く変化することができ、しかも周波数の設定精度が良好な２光信号発生器を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の第２の目的は以上の問題点を解決し、光フィルタを必要とせず、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、データ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる２光信号発生器を提供することにある。
【００１９】
さらに、本発明の第３の目的は以上の問題点を解決し、発振周波数が異なる２個の分布帰還型半導体レーザを備えて構成でき、データ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる２光信号発生器を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２記載の２光信号発生器は、請求項１記載の２光信号発生器において、上記第１の光源と上記第１の光変調手段との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第１の光変調手段に出力する第２の光変調手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２２】
さらに、請求項３記載の２光信号発生器は、請求項１記載の２光信号発生器において、上記第１の光源は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した光信号を変調して、変調後の光信号を出力することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る請求項４記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力信号に従って上記発生した光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光源から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入しかつ上記第２の光源から出力される光信号を上記第１の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする。
【００２４】
さらに、請求項５記載の２光信号発生器は、請求項４記載の２光信号発生器において、上記第１の光源と上記第２の光源との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第２の光源に出力する光変調手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る請求項６記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生するとともに、上記発生した多モードの光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明に係る請求項７記載の２光信号発生器は、所定の第１の波長を有する単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された第１の光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の第１の光信号を出力する光変調手段と、
上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する単一モードの第２の光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を変調して、変調後の第２の光信号を出力する第２の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号と、上記第２の波長と実質的に同一の波長を有する別の１つの光信号とを含み、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の第１の光信号と、上記第２の光源から出力される変調後の第２の光信号とを上記第３の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。図面において、互いに同一又は同様のものは同一の符号を付している。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施形態である光送信機１０１ａの構成を示すブロック図である。本実施形態の光送信機１０１ａの概略構成は、単一モードの分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された光信号に対して、所定の無線周波数ｆRF／２を有する高周波信号を用いて、例えばマッハ・ツェンダ型光変調器である第２の外部光変調器２５により強度変調をかけたものをマスタ光信号とし、当該マスタ光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入させることにより、特定の２モードの光信号が注入同期して、多モードの光信号から選択的に、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する２つの光信号を発生させることを特徴としている。
【００２９】
まず、図１を参照して、第１の実施形態の光送信機１０１ａの構成について説明する。図１において、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号は第１の外部光変調器２２に入力され、第１の外部光変調器２２は入力されるデジタルデータ信号に従って当該マスタ光信号を強度変調した後、光アイソレータ２３及び偏波保持光ファイバケーブル２４を介して、第２の外部光変調器２５に入力される。
【００３０】
第２の外部光変調器２５は、例えばＬｉＮｂＯ3にてなる光導波路基板に形成された、非線形の光変調特性を有するマッハ・ツェンダ型光変調器であって、当該光変調のバイアス直流電圧が直流電圧源３２からバイアスＴ回路３３を介して入力されるとともに、光ファイバケーブルシステムの無線信号となる所定の無線周波数ｆRFの１／２の周波数を有する無線信号が基準信号発生器３０から高周波増幅器３１及びバイアスＴ回路３３を介して入力される。第２の外部光変調器２５は、その非線形の光変調特性により、入力されるマスタ光信号を無線信号に従って強度変調して、強度変調された光信号を、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏波保持光ファイバケーブル２８を介して、スレーブ発振器であるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。従って、光サーキュレータ２７と偏光保持光ファイバケーブル２８は光注入手段を構成する。
【００３１】
第２の外部変調器２５によって強度変調された光信号は、分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長の光搬送波と、当該光搬送波に対して強度変調されたデジタルデータ信号に対応する光信号の側波帯と、上記無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号の側波帯とを少なくとも含む。上記光フィルタ２６は例えば帯域除去フィルタであって、第２の外部光変調器２５で発生する不要な側波帯や不要な搬送波を除去して、所望の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）のみを通過させる。なお、マッハ・ツェンダ型光変調器である第２の外部光変調器２５を入力光に対して、最大損失を与えるような動作点で駆動した場合には、不要な搬送波がきわめて少なくすることが可能であり、この場合には必ずしも光フィルタ２６を挿入しなくてもよい。
【００３２】
ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の半導体レーザ媒質の入斜側の端面に、誘電体多層膜（ＡＲコート層）である反射防止膜を形成することにより反射率を約２０乃至１０％に低下させて、当該ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が有するＱ値を低下させる。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９においては、上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含み互いにモード結合された複数の波長の多モードの光信号をそれ自身で発生するように、温度や注入電流などの発光パラメータを調整される。ここで、「実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号」とは、注入同期により引き込むことが可能な２つの光信号を意味し、言い換えれば、注入同期の引き込み範囲内にある２つの光信号を意味する。そして、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、当該多モードの光信号の中から、上記注入同期により、所定の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つのモードの光信号を選択的に発生して、偏波保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７及び電力光増幅器５を介して出力する。
【００３３】
以上のように構成された光送信機１０１ａにおいては、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された光信号に対して高周波信号を用いて第２の外部光変調器２５により強度変調をかけたものをマスタ光信号とし、当該マスタ光信号を、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入することにより、マスタ光信号の特定の２つの光信号が多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期され、多モードの光信号から選択的に当該特定の２つの光信号を発生させている。すなわち、低いＱ値のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は多モード発振帯域が広いため、マスター側光源である分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、分布帰還型半導体レーザ装置２１のみを取り替えればよいという利点がある。
【００３４】
以上の実施形態においては、所望の無線周波数ｆRFの半分の周波数を有する高周波信号を変調信号として用いているが、所望の無線周波数ｆRFの１／４、１／８などの周波数を有する高周波信号を変調信号として用いてよい。この場合においても、第２の外部光変調器２５の非線形特性を用いて所望の光周波数差を有する２つの光信号（側波帯）を得ることができる。
【００３５】
以上の実施形態においては、第２の外部光変調器２５としてマッハ・ツェンダ型光変調器を用いているが、本発明はこれに限らず、光位相変調器を用いてマスタ光信号を位相変調することにより、所望の２つの光信号（側波帯）を発生してもよい。この場合、分布帰還型半導体レーザ装置２１の搬送光信号の発振光がそのまま残るので、光フィルタ２６として、ファイバ・ブラッグ型グレーティング又はファブリ・ペロー型共振器を用いて当該発振光を除去する。
【００３６】
分布帰還型半導体レーザ装置２１と第１の外部光変調器２２とを組み合わせ、すなわち第１の外部光変調器２２の変調機能を分布帰還型半導体レーザ装置２１が備え、例えば、公知の電界吸収型（ＥＡ）光変調器付き分布帰還型半導体レーザ装置を用いてもよい。この場合、電界吸収型光変調器の非線形特性を利用する。また、第１の外部光変調器２２と第２の外部光変調器２５の設置位置を入れ替えて、分布帰還型半導体レーザ装置２１と第２の外部光変調器２５とを組み合わせ、すなわち第２の外部光変調器２５の変調機能を分布帰還型半導体レーザ装置２１が備え、例えば、公知の電界吸収型（ＥＡ）光変調器付き分布帰還型半導体レーザ装置を用いてもよい。
【００３７】
図２は、前者の組み合わせであって、本発明に係る第１の実施形態の変形例である光送信機１０１ａａの構成を示すブロック図である。図２の変形例では、図１の第１の実施形態に比較して、分布帰還型半導体レーザ装置２１と第１の外部光変調器２２とが一体化されて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂで構成されている。ここで、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂは非線形の光変調特性を有し、自己で発生する光信号を入力されるデジタルデータ信号に従って強度変調して、変調されたマスタ光信号を光アイソレータ２３及び偏光保持光ファイバケーブル２４を介して第２の外部光変調器２５に出力する。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明に係る第２の実施形態である光送信機１０１ｂの構成を示すブロック図である。第２の実施形態の光送信機１０１ｂの概略構成は、単一モードの分布帰還型半導体レーザ装置２１ａを通過型で構成し、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａによって発生される光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される光信号を分布帰還型半導体レーザ装置２１ａに光注入する相互注入同期型光発振システムを構成したことを特徴としている。
【００３９】
図３において、基準信号発生器３０からの無線周波数ｆRFの１／２の無線周波数を有する高周波信号は高周波増幅器３１を介して分布帰還型半導体レーザ装置２１ａにバイアス電流として印加される。分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは非線形の光変調特性を有し、自己で発生する光信号を入力される高周波信号に従って周波数変調して、所望の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する２つのモードの光信号を発生して、当該２つのモードの光信号を、不要な側波帯を除去して特定の２つの光信号を通過させる光フィルタ４０、光アイソレータ４１、２つの光信号をデジタルデータ信号で強度変調する外部光変調器４２、光サーキュレータ４３、及び偏波保持光ファイバケーブル４４を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。そして、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様に、それ自身で発生する多モードの光信号の中から、上記注入同期により、所定の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つのモードの光信号を発生して、偏波保持光ファイバケーブル４４、光サーキュレータ４３、光分岐器４５及び電力光増幅器５を介して出力するとともに、光分岐器４５の他方の光信号は分布帰還型半導体レーザ装置２１ａの他方の端面に帰還されて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは通過型の半導体レーザ装置となる。すなわち、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａ、光フィルタ４０、光アイソレータ４１、外部光変調器４２、光サーキュレータ４３、及び光分岐器４５がループ状に形成され、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａによって発生される光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される光信号を分布帰還型半導体レーザ装置２１ａに光注入する相互注入同期型光発振システムを構成する。
【００４０】
以上のように構成された光送信機１０１ｂは、第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、相互に同期注入しているので、温度変動があっても、長期的な周波数精度の安定性が上昇する。また、図１に図示された第２の外部光変調器２５が不要であり、構成が簡単であるという利点がある。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
図４は、本発明に係る第３の実施形態である光送信機１０１ｃを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。この第３の実施形態の光送信機１０１ｃの概略構成は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号を外部光変調器２５により無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）を含む強度変調後の光信号を光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入し、上記光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、所定の直流バイアス電圧が印加されたデジタルデータ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴としている。なお、光サーキュレータ２７から後段の構成は、図１１の第１の従来例と同様である。
【００４２】
図４において、外部光変調器２５は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号を、基準信号発生器３０によって発生された無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）を含む強度変調後の光信号を、光アイソレータ２３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。一方、例えばパルス信号である、入力されるデジタルデータ信号は、バイアスＴ回路５２に入力されて、直流電圧源５１からの所定の直流バイアス電圧が印加される。直流バイアス電圧だけバイアスされたデジタルデータ信号はファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に注入電流として入力されて直接変調が行われる。ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様に、Ｑが低下されて多モードの光信号を発生する。上記デジタルデータ信号は例えば、互いに異なるハイレベルとローレベルとを有する２値信号であり、上記直流バイアス電圧は以下の２つのケースのいずれかに調整されて設定される。
【００４３】
（ａ）ケース１：デジタルデータ信号がハイレベルのときに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は注入電流が所定のしきい値を越える動作状態となり、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ（注入同期のオン状態）、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がローレベルのとき、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、注入電流が上記しきい値未満なので非動作状態となり（注入同期のオフ状態）、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００４４】
（ｂ）ケース２：デジタルデータ信号がローレベルのときに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は注入電流が所定のしきい値を越える動作状態となり、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ（注入同期のオン状態）、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がハイレベルのとき、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に入力される注入電流がきわめて大きくなって飽和状態となり、上記特定の２つの光信号のモード以外のモードが優勢となる（注入同期のオフ状態）。従って、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００４５】
以上説明したように、ケース１及び２において、所定の直流バイアス電圧が印加されたデジタルデータ信号のハイレベル又はローレベルの切り換えに応じて、上記注入同期をオン又はオフの状態にすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が所定の有意な消光比で上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることができる。このスイッチング動作により、上記特定の２つの光信号をオン又はオフとし、すなわち、無線送信機１４では上記特定の２つの光信号の光周波数差であるミリ波周波数ｆRFの無線信号をオン又はオフとする。従って、例えば図１２の無線受信機２１０において無線搬送波がオン又はオフされた２値の無線信号が受信されて、信号増幅器９７の出力端で２値の受信ベースバンド信号を得ることができる。
【００４６】
従って、本実施形態によれば、第４の従来例の光フィルタを必要とせず、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に対してデジタルデータ信号を入力して直接変調しているので、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００４７】
＜第４の実施形態＞
図５は、本発明に係る第４の実施形態である光送信機１０１ｄを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図であり、図６は、図５の光増幅器５の出力の光電力レベルの光周波数特性を示すグラフである。
【００４８】
この第４の実施形態の光送信機１０１ｄにおいては、図５及び図６に示すように、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された第１の波長（光周波数ｆ１１）を有する単一モードの光信号を外部光変調器２５により無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２の側波帯；ここで、ｆ１＝ｆ１１−Δｆ，ｆ２＝ｆ１１＋Δｆ）を含む強度変調後の第１の光信号を光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、第１の波長とは異なる第２の波長（光周波数ｆ１２）を有する単一モードの第２の光信号をデジタルデータ信号で強度変調した後、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。ここで、上記強度変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２）を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２）に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号（光周波数ｆ１２）を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号（光周波数ｆ１２）に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴としている。なお、光サーキュレータ２７から後段の構成は、図１１の第１の従来例と同様である。
【００４９】
図６において、外部光変調器２５は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された第１の波長（光周波数ｆ１１）を有する単一モードの光信号を、基準信号発生器３０によって発生された無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２の側波帯）を含む強度変調後の光信号を、光アイソレータ２３、光合波器である光カップラ６３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。一方、入力されるデジタルデータ信号は、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃに注入電流として入力され、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃは、第２の波長を有する第２の光信号（光周波数ｆ１２）を発生するとともに、入力されるデジタルデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を強度変調して、強度変調後の第２の光信号を光減衰器６１、光アイソレータ６２、光カップラ６３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様にＱが低下されて、互いにコヒーレントであってモード結合された多モードの光信号を発生し、ここで、多モードの光信号は、上記光周波数ｆ１，ｆ２，ｆ１２などに対応する各波長に実質的に一致する各波長の光信号を含む。上記デジタルデータ信号は例えば、互いに異なるハイレベルとローレベルとを有する２値信号である。
【００５０】
そして、上記デジタルデータ信号がハイレベルであるときに、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃによって発生された第２の光信号（光周波数ｆ１２）が、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される多モードの光信号のうちの光周波数ｆ１２の光信号に注入同期する（注入同期のオン状態）一方、上記デジタルデータ信号がローレベルであるときに、上記注入同期しない（注入同期のオフ状態）ように、光減衰器６１の減衰量を調整して第２の光信号のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９への光注入量を調整する。ここで、上記デジタルデータ信号のレベルに応じて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃによって発生された第２の光信号（光周波数ｆ１２）のレベルが所定の有意な消光比で変化し、これに伴って、上記注入同期により発生される第２の光信号（光周波数ｆ１２）のレベルが同様に変化する。この第２の光信号の注入同期のオン又はオフにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の注入同期の増幅度が変化し、当該ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９のキャビティ内において、光周波数ｆ１２の第２の光信号とモード結合された光周波数ｆ１１の第１の光信号の側波帯の２つの光信号の注入同期をオン又はオフにする。言い換えれば、デジタルデータ信号のレベルに応じて、すなわち、光周波数ｆ１２の第２の光信号のレベルに応じて、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の飽和状態をオン又はオフに変調する。
【００５１】
従って、デジタルデータ信号がハイレベルのとき、注入同期のオン状態となって、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がローレベルのとき、注入同期のオフ状態となって、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００５２】
以上説明したように、デジタルデータ信号のハイレベル又はローレベルの切り換えに応じて、上記注入同期をオン又はオフの状態にすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることができる。このスイッチング動作により、上記特定の２つの光信号をオン又はオフとし、すなわち、無線送信機１４では上記特定の２つの光信号の光周波数差であるミリ波周波数ｆRFの無線信号をオン又はオフとする。従って、例えば図１２の無線受信機２１０において無線搬送波がオン又はオフされた２値の無線信号が受信されて、信号増幅器９７の出力端で２値の受信ベースバンド信号を得ることができる。
【００５３】
第５の従来例では、発振周波数が揃った３個の分布帰還型半導体レーザ装置を必要とするが、本実施形態では、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の発振周波数の発振可能範囲が広いので、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃの発振周波数の選択範囲が広くなり、光源の発振周波数を選別する必要がなくなる。従って、発振周波数が異なる２個の分布帰還型半導体レーザを備えて簡単な構成で構築でき、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００５４】
＜変形例＞
図７は、変形例におけるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の周辺回路を示すブロック図である。図１の第１の実施形態においては、光フィルタ２６と電力光増幅器５との間に、光サーキュレータ２７、偏波保持光ファイバケーブル２８及びファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９からなる光回路を挿入しているが、これに代えて、光サーキュレータ２７を除去するために、図７に示すように、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９のレーザ媒質の両端面の両側に、光アイソレータ４６，４７を配して、光信号がファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を通過する通過型に変更してもよい。ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の両端面に反射防止膜を形成することにより、Ｑ値を低下させる。また、第３と第４の実施形態においても同様に、図７のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いてもよい。さらに、図３の第２の実施形態においても、同様に、外部光変調器４２と光分岐器４５との間に、図７の光回路を挿入してもよい。
【００５５】
以上の実施形態において、デジタルデータ信号に応じて強度変調を行う分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂ，２１ｃを備えているが、本発明はこれに限らず、少なくとも両側の側波帯を発生するために、位相変調や周波数変調などの他の変調形式であってもよい。また、強度変調を行う外部光変調器２５を備えているが、本発明はこれに限らず、少なくとも両側の側波帯を発生するために、位相変調や周波数変調などの他の変調形式であってもよい。
【００５６】
以上の実施形態において、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは、デジタルデータ信号に従って光信号を周波数変調を行っているが、強度変調や位相変調などの他の変調形式であってもよい。
【００５７】
以上の実施形態において、Ｑが低下されたファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いているが、本発明はこれに限らず、多モードの光信号を発生するレーザ装置などの光源であればよい。
【００５８】
以上の実施形態においては、基準信号発生器３０は、所定の無線周波数ｆRF／２を有する高周波信号を発生しているが、本発明はこれに限らず、上記高周波信号に比較してより低い周波数の信号を発生してもよい。
【００５９】
【実施例】
以下、第１の実施形態の光送信機１０１ａを用いた実験結果について説明する。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９において、隣接モード間隔が約６０ＧＨｚであり、外部光変調器２５への正弦波信号周波数ｆRF／２＝３０ＧＨｚ近傍であると、特定の２モードが注入同期して多モードの中から選択増幅される。光受信機の光電変換後の高周波搬送波信号の観測には、高速フォトダイオード１２（帯域５０ＧＨｚ）及びスペクトルアナライザを用いた。
【００６０】
注入同期時の光出力のスペクトルを図８に示す。分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長は１５４９．７５ｎｍ、外部光変調器２５の出力光強度は−１８ｄＢｍ、変調周波数ｆRF／２＝３０ＧＨｚ、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９への注入電流は５８．５ｍＡ、周囲温度は２０．０℃であり、被同期スペクトルの光強度は−１ｄＢｍであった。このときの光電変換後の６０ＧＨｚの高周波スペクトルを図９に示す。フォトダイオード１２の変換効率などを含め−２６．３ｄＢｍの強度を得た。また、ピークからの周波数オフセット１００ｋＨｚにおいて、位相雑音特性−８９ｄＢｃ／Ｈｚと良好な値を得た。また、外部光変調器２５への変調周波数の調整により搬送波周波数を変え、ミリ波周波数に対する高周波利得（外部光変調器２５の光出力と、注入同期時のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の光出力での高周波強度比）の利得（図１０）を調べた。６０ＧＨｚにおいて最大利得３３ｄＢを得、利得半値幅は５９ＧＨｚ〜６４ＧＨｚと広帯域である。また、搬送波信号（又は無線信号）の発生範囲は４６ＧＨｚ〜７０ＧＨｚと広いことが判った。これは、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の共振器としてのＱ値が低く注入同期の引き込み範囲が広いためであると考えられる。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の発光スペクトル帯域は２０ｎｍ以上であるため、マスター側光源である分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長が１５４０ｎｍと１５６０ｎｍの場合でも、ほぼ同等な結果が得られ、マスター光源の波長選択範囲も広いことが判った。
【００６１】
以上説明したように、本実験によれば、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９をスレーブ側に用いた構成により、基準周波数が所望の搬送波周波数の半分であり、出力の可変周波数範囲とマスター側光源の波長選択範囲が共に広いミリ波搬送波の発生機能を確認した。
【００６２】
さらに、本発明者らは、第３と第４の実施形態に係る光送信機１０１ｃ，１０１ｄを製作して実験を行い、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に対する直接変調（第３の実施形態）と、強度変調光の注入（第４の実施形態）とによって、特定の２つのモードの光信号に対してデジタルデータ信号に従って同時に強度変調をかけて、当該特定の２つのモードの光信号が、デジタルデータ信号の２値に対応してスイッチングすることを確認した。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように本願の第１の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光源と、多モードの第２の光源とを備え、第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を第２の光源に光注入し、上記光注入した特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させる。
従って、例えば低いＱ値のファブリ・ペロー型の第２の光源を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、例えばファブリ・ペロー型の第２の光源は、多モード発振帯域が広いため、マスター側の第１の光源の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、第１の光源のみを取り替えればよいという利点がある。
【００６４】
また、本願の第２の発明に係る２光信号発生器によれば、入力信号に従って単一モードの光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、多モードの第２の光源とを備え、第１の光源からの変調後の光信号を第２の光源に光注入しかつ第２の光源からの光信号を第１の光源に光注入し、上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させる。
従って、例えば低いＱ値のファブリ・ペロー型の第２の光源を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、例えばファブリ・ペロー型の第２の光源は、多モード発振帯域が広いため、マスター側の第１の光源の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、第１の光源のみを取り替えればよいという利点がある。さらに、相互に同期注入しているので、温度変動があっても、長期的な周波数精度の安定性が上昇する。また、光変調手段が不要であり、構成が簡単であるという利点がある。
【００６５】
さらに、本願の第３の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光源と、自己で発生した多モードの光信号をデータ信号に従って変調する第２の光源とを備え、第１の光源からの光信号を入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を第２の光源に光注入し、上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせる。
従って、第４の従来例の光フィルタを必要とせず、第２の光源に対してデジタルデータ信号を入力して直接変調しているので、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００６６】
またさらに、本願の第４の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、自己で発生する単一モードの第２の光信号を入力されるデータ信号に従って変調する第２の光源と、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源とを備え、第１の光信号を入力信号に従って変調した後の第１の光信号と、第２の光源からの第２の光信号とを第３の光源に光注入し、上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせる。
第５の従来例では、発振周波数が揃った３個の分布帰還型半導体レーザ装置を必要とするが、本発明では、例えばファブリ・ペロー型半導体レーザ装置などの第３の光源の発振周波数の発振可能範囲が比較的広いので、第２の光源の発振周波数の選択範囲が広くなり、光源の発振周波数を選別する必要がなくなる。従って、発振周波数が異なる２個の光源を備えて簡単な構成で構築でき、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施形態である光送信機１０１ａの構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明に係る第１の実施形態の変形例である光送信機１０１ａａの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明に係る第２の実施形態である光送信機１０１ｂの構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明に係る第３の実施形態である光送信機１０１ｃを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明に係る第４の実施形態である光送信機１０１ｄを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】 図５の光増幅器５の出力の光電力レベルの光周波数特性を示すグラフである。
【図７】 変形例におけるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の周辺回路を示すブロック図である。
【図８】 図１の光送信機１０１ａから出力される２つの光信号のスペクトルを示すスペクトル図である。
【図９】 図８の２つの光信号を光電変換したときの無線信号の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１０】 図１の光送信機１０１ａにおいて注入同期前後の無線信号の無線周波数の利得特性を示す図である。
【図１１】 第１の従来例の光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図１２】 第１の従来例の無線受信機２１０の構成を示すブロック図である。
【図１３】 図１１の光送信機１０１で発生される２つの光信号の光周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１４】 図１１の光送信機２００で光電変換後の電気信号の電気周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【符号の説明】
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…分布帰還型半導体レーザ装置、
２２…第１の外部変調器、
２２ａ…外部光変調器、
２３…光アイソレータ、
２４…偏波保持光ファイバケーブル、
２５…第２の外部光変調器、
２６…光フィルタ、
２７…光サーキュレータ、
２８…偏波保持光ファイバケーブル、
２９…ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置、
３０…基準信号発生器、
３１…高周波増幅器、
３２，５１…直流電圧源、
３３，５２…バイアスＴ回路、
４０…光フィルタ、
４１…光アイソレータ、
４２…外部光変調器、
４３…光サーキュレータ、
４４…偏波保持光ファイバケーブル、
４５…光分岐器、
４６，４７…光アイソレータ、
６１…光減衰器、
６２…光アイソレータ、
６３…光カップラ、
１０１ａ，１０１ａａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ…光送信機。
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバリンクシステム等に適用され、所定の光周波数差（光波長差）を有しかつ光周波数差を調節可能な２つの光信号を発生する２光信号発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバリンクシステムは、デジタルデータ信号を光信号に変調して無線基地局まで伝送した後、光電変換して得られた無線信号を電力増幅して無線基地局のアンテナから無線送信するものである。
【０００３】
図１１は、光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。図１１において、例えば半導体レーザである光源１は、入力されるデジタルデータ信号により変調された光信号を第１の光信号（光周波数ｆ１）として光合波器３及び光分岐器４を介して光増幅器５に出力する。一方、例えば半導体レーザである光源２は、その光周波数が光周波数制御器１０により制御され、発生した光信号を第２の光信号（光周波数ｆ２）として光合波器３及び光分岐器４を介して光増幅器５に出力する。ここで、光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜は、図１３に示すように、例えば数十乃至数百ＧＨｚのミリ波帯の無線周波数に設定される。光増幅器５は入力される光信号を電力増幅した後、光送信機１０１と、無線基地局にある光受信機２００とを結ぶ光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に送信する。
【０００４】
一方、光分岐器４から分岐された、第１と第２の光信号が混合された混合光信号は、非線形の光電変換特性を有する高速フォトダイオードなどによる光電変換器６で光電変換された後、ミリ波信号発振器７と混合器８からなる周波数変換部により、より低い周波数の高周波信号に変換される。次いで、変換された高周波信号の成分の中から、上記非線形の光電変換特性により発生された光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜に対応して比例する高周波信号を帯域通過フィルタ９により取り出し、光周波数制御器１０に出力する。以上のように構成された光周波数のループ回路により、光周波数制御器１０は、入力される高周波信号に基づいて、光源２により発生される第２の光信号の光周波数ｆ２を上記光周波数の差｜ｆ１−ｆ２｜が一定になるように制御する。すなわち、２つの光源１，２の発振周波数差がミリ波周波数に相当するように、光電変換器６で２つの光信号の干渉成分を取り出し、これをミリ波信号発生器７との周波数の比較をし、その誤差信号で片側の光源２の光周波数を制御している。当該光送信機１０１については、例えば非特許文献１に開示されている(以下、第１の従来例という。）。
【０００５】
光受信機２００において、光増幅器１１は光ファイバケーブル３００を介して光信号を受信した後、光電変換器１２に出力する。光電変換器１２は、非線形の光電変換特性を有する高速フォトダイオードを備え、入力される光信号を光電変換して帯域通過フィルタ１３に出力する。帯域通過フィルタ１３は、光電変換された信号成分の中から、図１４に示すように、上記非線形の光電変換特性により発生された光周波数の差ｆ０＝｜ｆ１−ｆ２｜に相当するミリ波帯の無線信号を取り出した後、無線送信機１４に出力する。無線送信機１４は、電力増幅器を備え、入力される無線信号を電力増幅してアンテナ１５を介して、例えば図１２の無線受信機２１０に接続されたアンテナ９１に向けて送信する。
【０００６】
図１２は、第１の従来例の無線受信機２１０の構成を示すブロック図である。図１２において、アンテナ９１で受信された無線信号は、低雑音増幅器９２で増幅された後、ミリ波帯の周波数ｆ０の無線信号のみを通過させる帯域通過フィルタ９３を介して混合器９４に出力される。混合器９４は、入力される無線信号と、ミリ波信号発振器９５によって発生された上記ミリ波周波数ｆ０に所定の中間周波数を加算した局部発振周波数を有する局部発振信号とを混合することにより、それらの信号の差周波数を有する中間周波数の受信ベースバンド信号を発生して、中間周波帯の信号のみを通過させる帯域通過フィルタ９６及び信号増幅器９７を介して出力する。そして、当該受信ベースバンド信号を復調器（図示せず。）で復調することにより、元のディジタルデータ信号を得る。
【０００７】
また、非特許文献２においては、２つの単一モード半導体レーザを備える構成において、スレーブ側レーザに正弦波信号を用いて強度変調をかけ、その高次モード周波数をマスター側レーザの周波数に同期させることにより、２つの光波のヘテロダイン干渉を利用した２光信号発生器（以下、第２の従来例という。）を構成することが開示されている。
【０００８】
さらに、非特許文献３において、可飽和吸収層を有する分布ブラッグ反射型半導体レーザ（以下、ＤＢＲレーザという。）を複数のモードで発振させ、外部装置から強度変調による２つの側波帯光を注入して同期を取ることにより、２つの光波のヘテロダイン干渉を利用した２光信号発生器（以下、第３の従来例という。）を構成することが開示されている。
【０００９】
また、３つの分布帰還型半導体レーザを用いて光信号の伝送を行うシステムとして、以下の光伝送システムが提案されている。
【００１０】
非特許文献４において、２つの第１と第２の分布帰還型半導体レーザを用いて差周波数がミリ波帯である２つの光信号を発生するミリ波光源と、これらのミリ波光源とは光周波数が異なりかつデータ信号により直接変調された第３の分布帰還型半導体レーザとを備え、ミリ波帯の信号を空間伝送するための光ファイバリンクシステム（以下、第４の従来例という。）が開示されている。この第４の従来例では、送信側で、前者のミリ波光源で発生された２つの光信号と、後者の第３の分布帰還型半導体レーザで発生された光信号とを波長多重して送信する一方、受信側で光フィルタなどにより前者の２つの光信号と、後者の光信号とを波長分離し、それぞれ光電変換素子で電気信号に変換した後、光電変換後の電気信号を所定の局部発振信号と混合することにより、元のミリ波信号を得る。
【００１１】
さらに、非特許文献５において、デジタルデータ信号をバイアス電流として第１の分布帰還型半導体レーザに入力することにより、当該半導体レーザで発生される光信号を当該デジタル信号に従って直接的に強度変調して、その光変調信号の高次変調成分を、３ｄＢ光カップラを介して第２と第３の分布帰還型半導体レーザに注入して２つのモードの光信号を得ること（以下、第５の従来例という。）が開示されている。この第５の従来例において、第２又は第３の分布帰還型半導体レーザに対して弱い変調をかけると、注入同期の作用によりＡＭ−ＰＭ変換の効果が生じて、同期出力光の光周波数は一定であるが、位相が変調されることを利用して、その位相変調信号を用いて信号伝送を行っている。
【００１２】
【非特許文献１】
R. P. Braun, et al., "Optical millimetre-wave generation and transmission experiments for mobile 60GHz band Communications", Electronics Letters, Vol. 32, pp.626-627, 1996年。
【非特許文献２】
D. S. George et al., "Further Observations on the Optical Generation of Millimetre-wave Signals by Master/Slave Laser Sideband Injection Locking", MWP '97,Post-Deadline Papers, PDP-2, 1997年。
【非特許文献３】
Z. Ahmed, et al., "Low phase noise millimetre-wave signal generation using a passively mode locked monolithic DBR laser injection locked by an optical DSBSC signal", Electronics Letters, Vol.31, No.15, pp.1254, 1995年。
【非特許文献４】
L. Noel et al., "Novel Techniques for High-Capacity 60-GHz Fiber-Radio Transmission Systems", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.45, No.8, 1997年8月。
【非特許文献５】
R. P. Braun et al., "Low-Phase-Noise Millimeter-Wave Generation at 64 GHz and Data Transmission Using Optical Sideband Injection Locking", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.10, No.5, pp.728-730, 1998年5月。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第１の従来例においては、周波数制御回路による周波数の安定化には限界があり、ミリ波信号の位相雑音特性が悪く、そのままでは無線通信に利用できないという問題点があった。また、第２の従来例においては、正弦波信号の変調周波数を変えることで、ミリ波周波数は変えられるが、周波数の設定精度が２００ＭＨｚ程度の幅が出来てしまい、周波数の設定精度がきわめて悪いという問題点があった。
【００１４】
また、第３の従来例においては、レーザ中に分布帰還型の光フィルタがあるため、レーザ発振可能周波数の範囲が狭いことと、レーザの共振器としてのＱ値が高いために、同期引き込み範囲が狭く搬送波周波数の可変範囲が小さいという問題点があった。
【００１５】
さらに、第４の従来例では、波長分離のために、受信側の無線基地局毎に高価な光フィルタを設ける必要があり、かつ、電気信号の処理回路で再び混合器が必要であるため、周波数の高い電気部品が多数必要になる。従って、無線基地局が多数必要な場合には、無線基地局のコストがきわめて大きくなるという問題点があった。
【００１６】
またさらに、第５の従来例では、光信号へのミリ波信号の重畳のための変調器が不要であることが特長であるが、反面、発振周波数が良くそろった３個の分布帰還型半導体レーザを揃えなければならないという問題点があった。
【００１７】
本発明の第１の目的は以上の問題点を解決し、２光信号発生器が発生する２つの光周波数差の周波数を、第１乃至第３の従来例に比較して広く変化することができ、しかも周波数の設定精度が良好な２光信号発生器を提供することにある。
【００１８】
また、本発明の第２の目的は以上の問題点を解決し、光フィルタを必要とせず、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、データ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる２光信号発生器を提供することにある。
【００１９】
さらに、本発明の第３の目的は以上の問題点を解決し、発振周波数が異なる２個の分布帰還型半導体レーザを備えて構成でき、データ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる２光信号発生器を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項２記載の２光信号発生器は、請求項１記載の２光信号発生器において、上記第１の光源と上記第１の光変調手段との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第１の光変調手段に出力する第２の光変調手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２２】
さらに、請求項３記載の２光信号発生器は、請求項１記載の２光信号発生器において、上記第１の光源は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した光信号を変調して、変調後の光信号を出力することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明に係る請求項４記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力信号に従って上記発生した光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光源から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入しかつ上記第２の光源から出力される光信号を上記第１の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする。
【００２４】
さらに、請求項５記載の２光信号発生器は、請求項４記載の２光信号発生器において、上記第１の光源と上記第２の光源との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第２の光源に出力する光変調手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明に係る請求項６記載の２光信号発生器は、単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生するとともに、上記発生した多モードの光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする。
【００２６】
さらに、本発明に係る請求項７記載の２光信号発生器は、所定の第１の波長を有する単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された第１の光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の第１の光信号を出力する光変調手段と、
上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する単一モードの第２の光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を変調して、変調後の第２の光信号を出力する第２の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号と、上記第２の波長と実質的に同一の波長を有する別の１つの光信号とを含み、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の第１の光信号と、上記第２の光源から出力される変調後の第２の光信号とを上記第３の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。図面において、互いに同一又は同様のものは同一の符号を付している。
【００２８】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る第１の実施形態である光送信機１０１ａの構成を示すブロック図である。本実施形態の光送信機１０１ａの概略構成は、単一モードの分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された光信号に対して、所定の無線周波数ｆRF／２を有する高周波信号を用いて、例えばマッハ・ツェンダ型光変調器である第２の外部光変調器２５により強度変調をかけたものをマスタ光信号とし、当該マスタ光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入させることにより、特定の２モードの光信号が注入同期して、多モードの光信号から選択的に、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する２つの光信号を発生させることを特徴としている。
【００２９】
まず、図１を参照して、第１の実施形態の光送信機１０１ａの構成について説明する。図１において、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号は第１の外部光変調器２２に入力され、第１の外部光変調器２２は入力されるデジタルデータ信号に従って当該マスタ光信号を強度変調した後、光アイソレータ２３及び偏波保持光ファイバケーブル２４を介して、第２の外部光変調器２５に入力される。
【００３０】
第２の外部光変調器２５は、例えばＬｉＮｂＯ3にてなる光導波路基板に形成された、非線形の光変調特性を有するマッハ・ツェンダ型光変調器であって、当該光変調のバイアス直流電圧が直流電圧源３２からバイアスＴ回路３３を介して入力されるとともに、光ファイバケーブルシステムの無線信号となる所定の無線周波数ｆRFの１／２の周波数を有する無線信号が基準信号発生器３０から高周波増幅器３１及びバイアスＴ回路３３を介して入力される。第２の外部光変調器２５は、その非線形の光変調特性により、入力されるマスタ光信号を無線信号に従って強度変調して、強度変調された光信号を、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏波保持光ファイバケーブル２８を介して、スレーブ発振器であるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。従って、光サーキュレータ２７と偏光保持光ファイバケーブル２８は光注入手段を構成する。
【００３１】
第２の外部変調器２５によって強度変調された光信号は、分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長の光搬送波と、当該光搬送波に対して強度変調されたデジタルデータ信号に対応する光信号の側波帯と、上記無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号の側波帯とを少なくとも含む。上記光フィルタ２６は例えば帯域除去フィルタであって、第２の外部光変調器２５で発生する不要な側波帯や不要な搬送波を除去して、所望の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）のみを通過させる。なお、マッハ・ツェンダ型光変調器である第２の外部光変調器２５を入力光に対して、最大損失を与えるような動作点で駆動した場合には、不要な搬送波がきわめて少なくすることが可能であり、この場合には必ずしも光フィルタ２６を挿入しなくてもよい。
【００３２】
ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の半導体レーザ媒質の入斜側の端面に、誘電体多層膜（ＡＲコート層）である反射防止膜を形成することにより反射率を約２０乃至１０％に低下させて、当該ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が有するＱ値を低下させる。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９においては、上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含み互いにモード結合された複数の波長の多モードの光信号をそれ自身で発生するように、温度や注入電流などの発光パラメータを調整される。ここで、「実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号」とは、注入同期により引き込むことが可能な２つの光信号を意味し、言い換えれば、注入同期の引き込み範囲内にある２つの光信号を意味する。そして、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、当該多モードの光信号の中から、上記注入同期により、所定の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つのモードの光信号を選択的に発生して、偏波保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７及び電力光増幅器５を介して出力する。
【００３３】
以上のように構成された光送信機１０１ａにおいては、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された光信号に対して高周波信号を用いて第２の外部光変調器２５により強度変調をかけたものをマスタ光信号とし、当該マスタ光信号を、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入することにより、マスタ光信号の特定の２つの光信号が多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期され、多モードの光信号から選択的に当該特定の２つの光信号を発生させている。すなわち、低いＱ値のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は多モード発振帯域が広いため、マスター側光源である分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、分布帰還型半導体レーザ装置２１のみを取り替えればよいという利点がある。
【００３４】
以上の実施形態においては、所望の無線周波数ｆRFの半分の周波数を有する高周波信号を変調信号として用いているが、所望の無線周波数ｆRFの１／４、１／８などの周波数を有する高周波信号を変調信号として用いてよい。この場合においても、第２の外部光変調器２５の非線形特性を用いて所望の光周波数差を有する２つの光信号（側波帯）を得ることができる。
【００３５】
以上の実施形態においては、第２の外部光変調器２５としてマッハ・ツェンダ型光変調器を用いているが、本発明はこれに限らず、光位相変調器を用いてマスタ光信号を位相変調することにより、所望の２つの光信号（側波帯）を発生してもよい。この場合、分布帰還型半導体レーザ装置２１の搬送光信号の発振光がそのまま残るので、光フィルタ２６として、ファイバ・ブラッグ型グレーティング又はファブリ・ペロー型共振器を用いて当該発振光を除去する。
【００３６】
分布帰還型半導体レーザ装置２１と第１の外部光変調器２２とを組み合わせ、すなわち第１の外部光変調器２２の変調機能を分布帰還型半導体レーザ装置２１が備え、例えば、公知の電界吸収型（ＥＡ）光変調器付き分布帰還型半導体レーザ装置を用いてもよい。この場合、電界吸収型光変調器の非線形特性を利用する。また、第１の外部光変調器２２と第２の外部光変調器２５の設置位置を入れ替えて、分布帰還型半導体レーザ装置２１と第２の外部光変調器２５とを組み合わせ、すなわち第２の外部光変調器２５の変調機能を分布帰還型半導体レーザ装置２１が備え、例えば、公知の電界吸収型（ＥＡ）光変調器付き分布帰還型半導体レーザ装置を用いてもよい。
【００３７】
図２は、前者の組み合わせであって、本発明に係る第１の実施形態の変形例である光送信機１０１ａａの構成を示すブロック図である。図２の変形例では、図１の第１の実施形態に比較して、分布帰還型半導体レーザ装置２１と第１の外部光変調器２２とが一体化されて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂで構成されている。ここで、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂは非線形の光変調特性を有し、自己で発生する光信号を入力されるデジタルデータ信号に従って強度変調して、変調されたマスタ光信号を光アイソレータ２３及び偏光保持光ファイバケーブル２４を介して第２の外部光変調器２５に出力する。
【００３８】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明に係る第２の実施形態である光送信機１０１ｂの構成を示すブロック図である。第２の実施形態の光送信機１０１ｂの概略構成は、単一モードの分布帰還型半導体レーザ装置２１ａを通過型で構成し、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａによって発生される光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される光信号を分布帰還型半導体レーザ装置２１ａに光注入する相互注入同期型光発振システムを構成したことを特徴としている。
【００３９】
図３において、基準信号発生器３０からの無線周波数ｆRFの１／２の無線周波数を有する高周波信号は高周波増幅器３１を介して分布帰還型半導体レーザ装置２１ａにバイアス電流として印加される。分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは非線形の光変調特性を有し、自己で発生する光信号を入力される高周波信号に従って周波数変調して、所望の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する２つのモードの光信号を発生して、当該２つのモードの光信号を、不要な側波帯を除去して特定の２つの光信号を通過させる光フィルタ４０、光アイソレータ４１、２つの光信号をデジタルデータ信号で強度変調する外部光変調器４２、光サーキュレータ４３、及び偏波保持光ファイバケーブル４４を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。そして、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様に、それ自身で発生する多モードの光信号の中から、上記注入同期により、所定の無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つのモードの光信号を発生して、偏波保持光ファイバケーブル４４、光サーキュレータ４３、光分岐器４５及び電力光増幅器５を介して出力するとともに、光分岐器４５の他方の光信号は分布帰還型半導体レーザ装置２１ａの他方の端面に帰還されて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは通過型の半導体レーザ装置となる。すなわち、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａ、光フィルタ４０、光アイソレータ４１、外部光変調器４２、光サーキュレータ４３、及び光分岐器４５がループ状に形成され、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａによって発生される光信号をファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される光信号を分布帰還型半導体レーザ装置２１ａに光注入する相互注入同期型光発振システムを構成する。
【００４０】
以上のように構成された光送信機１０１ｂは、第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、相互に同期注入しているので、温度変動があっても、長期的な周波数精度の安定性が上昇する。また、図１に図示された第２の外部光変調器２５が不要であり、構成が簡単であるという利点がある。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
図４は、本発明に係る第３の実施形態である光送信機１０１ｃを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。この第３の実施形態の光送信機１０１ｃの概略構成は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号を外部光変調器２５により無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）を含む強度変調後の光信号を光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入し、上記光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、所定の直流バイアス電圧が印加されたデジタルデータ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴としている。なお、光サーキュレータ２７から後段の構成は、図１１の第１の従来例と同様である。
【００４２】
図４において、外部光変調器２５は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された単一モードの光信号を、基準信号発生器３０によって発生された無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（側波帯）を含む強度変調後の光信号を、光アイソレータ２３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。一方、例えばパルス信号である、入力されるデジタルデータ信号は、バイアスＴ回路５２に入力されて、直流電圧源５１からの所定の直流バイアス電圧が印加される。直流バイアス電圧だけバイアスされたデジタルデータ信号はファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に注入電流として入力されて直接変調が行われる。ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様に、Ｑが低下されて多モードの光信号を発生する。上記デジタルデータ信号は例えば、互いに異なるハイレベルとローレベルとを有する２値信号であり、上記直流バイアス電圧は以下の２つのケースのいずれかに調整されて設定される。
【００４３】
（ａ）ケース１：デジタルデータ信号がハイレベルのときに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は注入電流が所定のしきい値を越える動作状態となり、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ（注入同期のオン状態）、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がローレベルのとき、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、注入電流が上記しきい値未満なので非動作状態となり（注入同期のオフ状態）、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００４４】
（ｂ）ケース２：デジタルデータ信号がローレベルのときに、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は注入電流が所定のしきい値を越える動作状態となり、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ（注入同期のオン状態）、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がハイレベルのとき、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に入力される注入電流がきわめて大きくなって飽和状態となり、上記特定の２つの光信号のモード以外のモードが優勢となる（注入同期のオフ状態）。従って、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００４５】
以上説明したように、ケース１及び２において、所定の直流バイアス電圧が印加されたデジタルデータ信号のハイレベル又はローレベルの切り換えに応じて、上記注入同期をオン又はオフの状態にすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が所定の有意な消光比で上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることができる。このスイッチング動作により、上記特定の２つの光信号をオン又はオフとし、すなわち、無線送信機１４では上記特定の２つの光信号の光周波数差であるミリ波周波数ｆRFの無線信号をオン又はオフとする。従って、例えば図１２の無線受信機２１０において無線搬送波がオン又はオフされた２値の無線信号が受信されて、信号増幅器９７の出力端で２値の受信ベースバンド信号を得ることができる。
【００４６】
従って、本実施形態によれば、第４の従来例の光フィルタを必要とせず、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に対してデジタルデータ信号を入力して直接変調しているので、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００４７】
＜第４の実施形態＞
図５は、本発明に係る第４の実施形態である光送信機１０１ｄを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図であり、図６は、図５の光増幅器５の出力の光電力レベルの光周波数特性を示すグラフである。
【００４８】
この第４の実施形態の光送信機１０１ｄにおいては、図５及び図６に示すように、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された第１の波長（光周波数ｆ１１）を有する単一モードの光信号を外部光変調器２５により無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２の側波帯；ここで、ｆ１＝ｆ１１−Δｆ，ｆ２＝ｆ１１＋Δｆ）を含む強度変調後の第１の光信号を光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入するとともに、第１の波長とは異なる第２の波長（光周波数ｆ１２）を有する単一モードの第２の光信号をデジタルデータ信号で強度変調した後、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。ここで、上記強度変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２）を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２）に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号（光周波数ｆ１２）を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号（光周波数ｆ１２）に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴としている。なお、光サーキュレータ２７から後段の構成は、図１１の第１の従来例と同様である。
【００４９】
図６において、外部光変調器２５は、分布帰還型半導体レーザ装置２１によって発生された第１の波長（光周波数ｆ１１）を有する単一モードの光信号を、基準信号発生器３０によって発生された無線周波数ｆRF／２の無線信号に従って強度変調し、無線周波数ｆRFの光周波数差を有する特定の２つの光信号（光周波数ｆ１，ｆ２の側波帯）を含む強度変調後の光信号を、光アイソレータ２３、光合波器である光カップラ６３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。一方、入力されるデジタルデータ信号は、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃに注入電流として入力され、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃは、第２の波長を有する第２の光信号（光周波数ｆ１２）を発生するとともに、入力されるデジタルデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を強度変調して、強度変調後の第２の光信号を光減衰器６１、光アイソレータ６２、光カップラ６３、偏光保持光ファイバケーブル２４、光フィルタ２６、光サーキュレータ２７及び偏光保持光ファイバケーブル２８を介してファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に光注入する。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は、第１の実施形態と同様にＱが低下されて、互いにコヒーレントであってモード結合された多モードの光信号を発生し、ここで、多モードの光信号は、上記光周波数ｆ１，ｆ２，ｆ１２などに対応する各波長に実質的に一致する各波長の光信号を含む。上記デジタルデータ信号は例えば、互いに異なるハイレベルとローレベルとを有する２値信号である。
【００５０】
そして、上記デジタルデータ信号がハイレベルであるときに、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃによって発生された第２の光信号（光周波数ｆ１２）が、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９によって発生される多モードの光信号のうちの光周波数ｆ１２の光信号に注入同期する（注入同期のオン状態）一方、上記デジタルデータ信号がローレベルであるときに、上記注入同期しない（注入同期のオフ状態）ように、光減衰器６１の減衰量を調整して第２の光信号のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９への光注入量を調整する。ここで、上記デジタルデータ信号のレベルに応じて、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃによって発生された第２の光信号（光周波数ｆ１２）のレベルが所定の有意な消光比で変化し、これに伴って、上記注入同期により発生される第２の光信号（光周波数ｆ１２）のレベルが同様に変化する。この第２の光信号の注入同期のオン又はオフにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の注入同期の増幅度が変化し、当該ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９のキャビティ内において、光周波数ｆ１２の第２の光信号とモード結合された光周波数ｆ１１の第１の光信号の側波帯の２つの光信号の注入同期をオン又はオフにする。言い換えれば、デジタルデータ信号のレベルに応じて、すなわち、光周波数ｆ１２の第２の光信号のレベルに応じて、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の飽和状態をオン又はオフに変調する。
【００５１】
従って、デジタルデータ信号がハイレベルのとき、注入同期のオン状態となって、分布帰還型半導体レーザ装置２１から外部光変調器２５を介して光注入される強度変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を、上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９は同時に同期安定状態となった２つのモードに対応する上記特定の２つの光信号を発生して偏光保持光ファイバケーブル２８、光サーキュレータ２７、光増幅器５及び光ファイバケーブル３００を介して光受信機２００に出力する。一方、デジタルデータ信号がローレベルのとき、注入同期のオフ状態となって、所定の有意なレベル以上の上記特定の２つの光信号を発生しない。
【００５２】
以上説明したように、デジタルデータ信号のハイレベル又はローレベルの切り換えに応じて、上記注入同期をオン又はオフの状態にすることにより、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることができる。このスイッチング動作により、上記特定の２つの光信号をオン又はオフとし、すなわち、無線送信機１４では上記特定の２つの光信号の光周波数差であるミリ波周波数ｆRFの無線信号をオン又はオフとする。従って、例えば図１２の無線受信機２１０において無線搬送波がオン又はオフされた２値の無線信号が受信されて、信号増幅器９７の出力端で２値の受信ベースバンド信号を得ることができる。
【００５３】
第５の従来例では、発振周波数が揃った３個の分布帰還型半導体レーザ装置を必要とするが、本実施形態では、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の発振周波数の発振可能範囲が広いので、分布帰還型半導体レーザ装置２１ｃの発振周波数の選択範囲が広くなり、光源の発振周波数を選別する必要がなくなる。従って、発振周波数が異なる２個の分布帰還型半導体レーザを備えて簡単な構成で構築でき、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００５４】
＜変形例＞
図７は、変形例におけるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の周辺回路を示すブロック図である。図１の第１の実施形態においては、光フィルタ２６と電力光増幅器５との間に、光サーキュレータ２７、偏波保持光ファイバケーブル２８及びファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９からなる光回路を挿入しているが、これに代えて、光サーキュレータ２７を除去するために、図７に示すように、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９のレーザ媒質の両端面の両側に、光アイソレータ４６，４７を配して、光信号がファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を通過する通過型に変更してもよい。ここで、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の両端面に反射防止膜を形成することにより、Ｑ値を低下させる。また、第３と第４の実施形態においても同様に、図７のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いてもよい。さらに、図３の第２の実施形態においても、同様に、外部光変調器４２と光分岐器４５との間に、図７の光回路を挿入してもよい。
【００５５】
以上の実施形態において、デジタルデータ信号に応じて強度変調を行う分布帰還型半導体レーザ装置２１ｂ，２１ｃを備えているが、本発明はこれに限らず、少なくとも両側の側波帯を発生するために、位相変調や周波数変調などの他の変調形式であってもよい。また、強度変調を行う外部光変調器２５を備えているが、本発明はこれに限らず、少なくとも両側の側波帯を発生するために、位相変調や周波数変調などの他の変調形式であってもよい。
【００５６】
以上の実施形態において、分布帰還型半導体レーザ装置２１ａは、デジタルデータ信号に従って光信号を周波数変調を行っているが、強度変調や位相変調などの他の変調形式であってもよい。
【００５７】
以上の実施形態において、Ｑが低下されたファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９を用いているが、本発明はこれに限らず、多モードの光信号を発生するレーザ装置などの光源であればよい。
【００５８】
以上の実施形態においては、基準信号発生器３０は、所定の無線周波数ｆRF／２を有する高周波信号を発生しているが、本発明はこれに限らず、上記高周波信号に比較してより低い周波数の信号を発生してもよい。
【００５９】
【実施例】
以下、第１の実施形態の光送信機１０１ａを用いた実験結果について説明する。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９において、隣接モード間隔が約６０ＧＨｚであり、外部光変調器２５への正弦波信号周波数ｆRF／２＝３０ＧＨｚ近傍であると、特定の２モードが注入同期して多モードの中から選択増幅される。光受信機の光電変換後の高周波搬送波信号の観測には、高速フォトダイオード１２（帯域５０ＧＨｚ）及びスペクトルアナライザを用いた。
【００６０】
注入同期時の光出力のスペクトルを図８に示す。分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長は１５４９．７５ｎｍ、外部光変調器２５の出力光強度は−１８ｄＢｍ、変調周波数ｆRF／２＝３０ＧＨｚ、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９への注入電流は５８．５ｍＡ、周囲温度は２０．０℃であり、被同期スペクトルの光強度は−１ｄＢｍであった。このときの光電変換後の６０ＧＨｚの高周波スペクトルを図９に示す。フォトダイオード１２の変換効率などを含め−２６．３ｄＢｍの強度を得た。また、ピークからの周波数オフセット１００ｋＨｚにおいて、位相雑音特性−８９ｄＢｃ／Ｈｚと良好な値を得た。また、外部光変調器２５への変調周波数の調整により搬送波周波数を変え、ミリ波周波数に対する高周波利得（外部光変調器２５の光出力と、注入同期時のファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の光出力での高周波強度比）の利得（図１０）を調べた。６０ＧＨｚにおいて最大利得３３ｄＢを得、利得半値幅は５９ＧＨｚ〜６４ＧＨｚと広帯域である。また、搬送波信号（又は無線信号）の発生範囲は４６ＧＨｚ〜７０ＧＨｚと広いことが判った。これは、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の共振器としてのＱ値が低く注入同期の引き込み範囲が広いためであると考えられる。ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の発光スペクトル帯域は２０ｎｍ以上であるため、マスター側光源である分布帰還型半導体レーザ装置２１の発振波長が１５４０ｎｍと１５６０ｎｍの場合でも、ほぼ同等な結果が得られ、マスター光源の波長選択範囲も広いことが判った。
【００６１】
以上説明したように、本実験によれば、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９をスレーブ側に用いた構成により、基準周波数が所望の搬送波周波数の半分であり、出力の可変周波数範囲とマスター側光源の波長選択範囲が共に広いミリ波搬送波の発生機能を確認した。
【００６２】
さらに、本発明者らは、第３と第４の実施形態に係る光送信機１０１ｃ，１０１ｄを製作して実験を行い、ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９に対する直接変調（第３の実施形態）と、強度変調光の注入（第４の実施形態）とによって、特定の２つのモードの光信号に対してデジタルデータ信号に従って同時に強度変調をかけて、当該特定の２つのモードの光信号が、デジタルデータ信号の２値に対応してスイッチングすることを確認した。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように本願の第１の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光源と、多モードの第２の光源とを備え、第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を第２の光源に光注入し、上記光注入した特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させる。
従って、例えば低いＱ値のファブリ・ペロー型の第２の光源を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、例えばファブリ・ペロー型の第２の光源は、多モード発振帯域が広いため、マスター側の第１の光源の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、第１の光源のみを取り替えればよいという利点がある。
【００６４】
また、本願の第２の発明に係る２光信号発生器によれば、入力信号に従って単一モードの光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、多モードの第２の光源とを備え、第１の光源からの変調後の光信号を第２の光源に光注入しかつ第２の光源からの光信号を第１の光源に光注入し、上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させる。
従って、例えば低いＱ値のファブリ・ペロー型の第２の光源を用いることにより、注入同期の引き込み範囲が広く、ミリ波搬送波周波数の可変範囲を広くでき、周波数の設定精度は、基準となる正弦波変調信号の周波数純度によってほぼ決められるため、位相雑音の少ない安定な搬送波周波数が光受信機の光電変換後に得られる。また、例えばファブリ・ペロー型の第２の光源は、多モード発振帯域が広いため、マスター側の第１の光源の発振周波数の選択範囲が広く、低コスト化・波長多重化などの点で有利となる。すなわち、光信号の発振波長を変更するときは、第１の光源のみを取り替えればよいという利点がある。さらに、相互に同期注入しているので、温度変動があっても、長期的な周波数精度の安定性が上昇する。また、光変調手段が不要であり、構成が簡単であるという利点がある。
【００６５】
さらに、本願の第３の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光源と、自己で発生した多モードの光信号をデータ信号に従って変調する第２の光源とを備え、第１の光源からの光信号を入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を第２の光源に光注入し、上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせる。
従って、第４の従来例の光フィルタを必要とせず、第２の光源に対してデジタルデータ信号を入力して直接変調しているので、第４の従来例に比較して構成が簡単であって、製造コストが安価であり、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【００６６】
またさらに、本願の第４の発明に係る２光信号発生器によれば、単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、自己で発生する単一モードの第２の光信号を入力されるデータ信号に従って変調する第２の光源と、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源とを備え、第１の光信号を入力信号に従って変調した後の第１の光信号と、第２の光源からの第２の光信号とを第３の光源に光注入し、上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせる。
第５の従来例では、発振周波数が揃った３個の分布帰還型半導体レーザ装置を必要とするが、本発明では、例えばファブリ・ペロー型半導体レーザ装置などの第３の光源の発振周波数の発振可能範囲が比較的広いので、第２の光源の発振周波数の選択範囲が広くなり、光源の発振周波数を選別する必要がなくなる。従って、発振周波数が異なる２個の光源を備えて簡単な構成で構築でき、デジタルデータ信号に応じて光信号の伝送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る第１の実施形態である光送信機１０１ａの構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明に係る第１の実施形態の変形例である光送信機１０１ａａの構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明に係る第２の実施形態である光送信機１０１ｂの構成を示すブロック図である。
【図４】 本発明に係る第３の実施形態である光送信機１０１ｃを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図５】 本発明に係る第４の実施形態である光送信機１０１ｄを備えた光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図６】 図５の光増幅器５の出力の光電力レベルの光周波数特性を示すグラフである。
【図７】 変形例におけるファブリ・ペロー型半導体レーザ装置２９の周辺回路を示すブロック図である。
【図８】 図１の光送信機１０１ａから出力される２つの光信号のスペクトルを示すスペクトル図である。
【図９】 図８の２つの光信号を光電変換したときの無線信号の周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１０】 図１の光送信機１０１ａにおいて注入同期前後の無線信号の無線周波数の利得特性を示す図である。
【図１１】 第１の従来例の光ファイバリンクシステムの構成を示すブロック図である。
【図１２】 第１の従来例の無線受信機２１０の構成を示すブロック図である。
【図１３】 図１１の光送信機１０１で発生される２つの光信号の光周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【図１４】 図１１の光送信機２００で光電変換後の電気信号の電気周波数スペクトルを示すスペクトル図である。
【符号の説明】
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…分布帰還型半導体レーザ装置、
２２…第１の外部変調器、
２２ａ…外部光変調器、
２３…光アイソレータ、
２４…偏波保持光ファイバケーブル、
２５…第２の外部光変調器、
２６…光フィルタ、
２７…光サーキュレータ、
２８…偏波保持光ファイバケーブル、
２９…ファブリ・ペロー型半導体レーザ装置、
３０…基準信号発生器、
３１…高周波増幅器、
３２，５１…直流電圧源、
３３，５２…バイアスＴ回路、
４０…光フィルタ、
４１…光アイソレータ、
４２…外部光変調器、
４３…光サーキュレータ、
４４…偏波保持光ファイバケーブル、
４５…光分岐器、
４６，４７…光アイソレータ、
６１…光減衰器、
６２…光アイソレータ、
６３…光カップラ、
１０１ａ，１０１ａａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ…光送信機。
Claims (7)
- 単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする２光信号発生器。 - 上記第１の光源と上記第１の光変調手段との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第１の光変調手段に出力する第２の光変調手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の２光信号発生器。
- 上記第１の光源は、単一モードの光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した光信号を変調して、変調後の光信号を出力することを特徴とする請求項１記載の２光信号発生器。
- 単一モードの光信号を発生するとともに、入力信号に従って上記発生した光信号を変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する第１の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記第１の光源から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入しかつ上記第２の光源から出力される光信号を上記第１の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させて、上記第２の光源から、注入同期された上記特定の２つの光信号を発生させることを特徴とする２光信号発生器。 - 上記第１の光源と上記第２の光源との間に挿入され、上記第１の光源によって発生された光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の光信号を上記第２の光源に出力する光変調手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４記載の２光信号発生器。
- 単一モードの光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の光信号を出力する光変調手段と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号を含む多モードの光信号を発生するとともに、上記発生した多モードの光信号を、入力されるデータ信号に従って変調して変調後の多モードの光信号を発生する第２の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の光信号を上記第２の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記光注入される変調後の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記注入同期をオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする２光信号発生器。 - 所定の第１の波長を有する単一モードの第１の光信号を発生する第１の光源と、
上記第１の光源によって発生された第１の光信号を、入力信号に従って変調して、所定の光周波数差を有する特定の２つの光信号を含む変調後の第１の光信号を出力する光変調手段と、
上記第１の波長とは異なる第２の波長を有する単一モードの第２の光信号を発生するとともに、入力されるデータ信号に従って上記発生した第２の光信号を変調して、変調後の第２の光信号を出力する第２の光源と、
上記特定の２つの光信号とそれぞれ実質的に同一の波長を有する特定の２つの光信号と、上記第２の波長と実質的に同一の波長を有する別の１つの光信号とを含み、互いにモード結合された多モードの光信号を発生する第３の光源と、
上記光変調手段から出力される変調後の第１の光信号と、上記第２の光源から出力される変調後の第２の光信号とを上記第３の光源に光注入する光注入手段とを備え、
上記変調後の第１の光信号のうちの特定の２つの光信号を上記多モードの光信号のうちの特定の２つの光信号に注入同期させ、かつ上記変調後の第２の光信号を上記多モードの光信号のうちの別の１つの光信号に注入同期させ、上記データ信号のレベルに応じて、上記２つの注入同期をともにオン又はオフすることにより、上記第２の光源が上記特定の２つの光信号を発生するか否かをスイッチングさせることを特徴とする２光信号発生器。
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