JPH0117614B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体レーザを用いたFM変調器に
関す。更に説明を加えるならば、該変調回路の負
帰還回路にフアブリーペローエタロンを挿入し
て、光搬送波周波数を安定した半導体レーザFM
変調器である。

従来、半導体レーザのFM変調は光の振動数よ
り数ケタ低い副搬送波（Ｓ、Ｃ）を用いて行つて
いる。第１図は従来例のFM変調方式のブロツク
図を示す。

図において、入力信号１はFM変調器２にて副
搬送波（Ｓ、Ｃ）３を変調し、被変調波信号は半
導体レーザ（以下レーザと記す）４にて光信号に
変換される。

以上のFM変調器において、光信号より数ケタ
低い副搬送波を使用するため、変調帯域が広くと
れない欠点や、副搬送波を必要とするため、回路
構成が複雑になる等の難点がある。

本発明は上記の難点を解決するために、光搬送
波を安定化し、入力信号で直接FM変調すること
により、従来の変調方式より副搬送波を除い新規
な半導体レーザFM変調器を提供する。

この目的のために、半導体レーザの光出力の一
部を２分割し、一方の光路にフアブリーペローエ
タロンを挿入し、両方の光路の光出力を夫々に対
応した第１び第２光検波器で受光し、該第１及び
第２光検波器の夫々の出力は、夫々に対応した第
１差動増幅器の正或いは反転端子に入力し、該第
１差動増幅器の出力と入力信号を第２差動増幅器
に入力し、該第２差動増幅器の出力を入力信号と
共に直流バイアス信号が与えられているレーザに
負帰還して周波数の安定化を行つた半導体レーザ
FM変調器である。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。第２
図はレーザに直流バイアス電流Ｉを流したときの
光出力を示すもので、バイアス電流I₁において、
周波数fcの光信号（以下、光信号fcと省略する）
を発振する。この条件で、バイアス点（I₁）に周
波数fsの信号（以下、信号fsと省略する）を加え
ると、光信号fcは信号fsによつてFM変調がかけ
られる。この場合光信号fcは温度、電源の変動に
よつて変動する。FM変調において光信号fc（＝
搬送波になる。）が変動するとFM変調を行うこ
とが出来ない。

この解決策として、レーザ発振部に負帰還回路
を構成して、温度及び電源変動による光信号fcの
変動を拠圧することが必要である。

このために負帰還回路の光信号をフアブリーペ
ローエタロン（平行に仕上げられた屈折率一様な
ガラス等の板）を通すことによつてその周波数変
化を強度変化に変換する。

第３図ａはフアブリーペローエタロン１１の構
成を示すもので、平面平行板に仕上げられたガラ
ス板等で作られ、屈折率ｎ、厚さｄ、のとき、波
長λ（ラムダ）の光信号が通過する。フアブリー
ペローエタロン１１の中の位相遅れδは、δ＝
4π／λ・ndとなる。この場合光信号fcの透過は、
第３図ｂの如くなる。

ｂ図はλ（横軸）に対する透過光の強度（縦軸）
を示すもので通化する光の強度はλに対して変化
する。λ゜に動作点を持つようにフアブリーペロー
エタロン１１の厚さを選べば、波長λ（周波数）
の変化に比例して光の強度が変化する。

第４図は本発明の実施例を示す。図において、
レーザ４に端子５より第２図に示した如き直流バ
イアスDCをかけ、この状態で信号S₁と負帰還ル
ープの第２差動増幅器６の出力と共に合成回路７
に入力し、その出力をレーザ４に入力する。これ
により、合成回路７の出力変化に対応したFM変
調が行われる。

ここで、レーザ４の発振出力（光信号fc）を安
定させるために、次の如き負帰還回路を構成す
る。即ちレーザ４の出力の一部をレンズ８で集光
し、第１光路９にフアブリーペローエタロン１１
を挿入する。これによりFM信号はフアブリーペ
ローエタロン１１によつて周波数変動に従つて光
の強度が変化する。この透過光はレンズ１２を介
して第１光検波器１３で検波され、その検波信号
は第１差動増幅器１４の反転入力端子に入力す
る。一方第２光路１０の光信号はレンズ１５を介
して第２検波器１６にて検波され、その検波信号
は第１差動増幅器１４の非反転入力端子に入力さ
れる。第１光路９の光信号と第２光路１０の光信
号の差に比例した出力が第２差動増幅器６の非反
転入力端子に入力され、該増幅器６の他の反転入
力端子には入力信号S₁′が入力されている。

ここで、温度変動、電源変動がない場合につい
て述べると、レーザ４の出力光は合成回路７の出
力に従つて周波数と光の強度が変化しているの
で、光の強度変化分を抑圧して周波数変化分のみ
を取り出さなければならない。ここで、フアブリ
ーペローエタロン１１を通つて第１光検波器１３
に入射するレーザ光は上記の様に合成回路の出力
の周波数及び振幅に従つて強度が変化している。
一方第２光検出器１６出力は信号S₁の振幅に従つ
て強度が変化している、従つて第１、第２光検波
器１３，１４の出力を第１差動増幅器１４に入力
すると、第１差動増幅器１４からは、信号S₁の周
波数成分に対応した変化分のみが出力される。こ
の第１差動増幅器１４の利得を調整して、出力S₂
と信号S₁′の振幅を等しくしておくと、第２差動
増幅器６の出力は０となり、レーザ４には信号S₁
が加えられる。

一方、第３図ｂから明らかな如く、温度、電源
変動等でレーザ４の発振波長がΔλだけ増加する
とフアブリーペローエタロン１１により、透過光
の強度が大きくなり、第１光検知器１３からの出
力が大きくなる。従つて第１差動増幅器１４の出
力の出力がより負側の値になる。

これにより信号S₁′とS₂に差が生じ第２差動増
幅器６から差に対応した出力が得られる。この出
力により合成回路７の出力は低下し、レーザの発
振波長は低くなる。

これにより信号S₁′とS₂に差が生じ第２差動増
幅器６からある周波数の出力が得られる。この出
力により加算回路７の出力は周波数が下り、レー
ザの発振周波数が低くなる。

以上の如く負帰還によつて安定化されたレーザ
４の変調信号出力は他端にて光ケーブル１７に結
合され、受信側Ｒに伝送される。

受信側Ｒにおいて、レンズ１８で変調信号を受
光し、該信号は第３光路１９と第４光路２０に２
分割され、第３光路１９に送信側の変調回路の第
１光路９に使用されたフアブリーペローエタロン
１１とほぼ同一特性の該エタロン１１を挿入す
る。第３、第４光路１９，２０の該信号は夫々の
レンズ２１，２２に対応した夫々の第３光検波器
２３、第４光検波器２４で電気信号に交換され
る。第４光検波器２４の出力は光出力強度に比例
し、第３光検波器２３の出力は強度と波長（周波
数）に対して変化する。これらの検波出力は第３
差動増幅器２５にて光出力の強度の変化を除いた
波長（周波数）の変化に伴つた検出信号が得られ
る。

以上本発明によれば、信号Ｓ１を直接レーザに
て変調するから、広帯域の信号FM変調出来る。
また副搬送波を使用しないので装置が小形化され
る。

また変調回路に負帰還がかけられているので変
調信号が安定し、雑音の影響も少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例のFM変調器、第２図はレーザ
の電流一光出力特性、第３図はフアブリーペロー
エタロンの構造と特性、第４図は本発明の実施例
を示す。 図中、１は入力信号、２はFM変調器、３は副
搬送波、４はレーザ、５はDC端子、６は第２差
動増幅器、７は合成回路、８はレンズ、９は第１
光路、１０は第２光路、１１はフアブリーペロー
エタロン、１２はレンズ、１３は第１光検波器、
１４は第１差動増幅器、１５はレンズ、１６は第
２光検波器、１７は光フアイバ、１８はレンズ、
１９は第３光路、２０は第４光路、２１，２２は
レンズ、２３は第３光検波器、２４は第４光検波
器、２５は第３差動増幅器を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体レーザの光出力を２分割して１部はフ
   アブリーペローエタロンを介して、残りの部分は
   直接に、それぞれ対応する第１光検波器、第２光
   検波器に加え、 得られた第１光検波器出力、第２光検波器出力
   を第１の差動増幅器に加えて２つの検波出力の差
   である第１の差出力S₂を取り出した後、 更に、第２の差動増幅器で入力信号S₁から得た
   信号S₁′と該第１の差出力S₂との差を取つて得ら
   れた第２の差出力と、該入力信号S₁とを合成回路
   で合成して該半導体レーザを駆動する構成にした
   ことを特徴とする半導体レーザのFM変調器。