JPH0210928A - 周波数変調されたコヒーレント光信号の送信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコヒーレントで周波数変調された光信号を送信
するための装置に関するものである。この装置はレーザ
光源と、光結合器とを有している。

このレーザ光源はおのおのの送信周波数のまわりのスペ
クトル帯域幅は１００ＭＨｚ以下であり、そして光結合
器はレーザ光源に接続されていてかつ電気的制御装置に
よってＩｌｌ　ｍｌされる。この制御１装譚は情報を有
する信号を受け取って動作する。

［従来の技術］ 光ファイバを通して情報を伝送するのに、インコヒーレ
ント光を用いた装置が広く使用されている。このような
装置の１つの例が仏国特許出願第２５６３６７２号に開
示されている。この装置の送信器は２つのレーザを有し
、この２つのレーザは異なる波長、例えば０．８ミクロ
ンと０．７８ミクロン、を有する。これらの波長は、そ
れぞれ、「０」と「１」に対応する。この装置番よ簡単
であるが、これらのレーザは広帯域レーザであり、そし
て１本の同一の光ファイバを用いてこの装置は約１０チ
ヤンネルの通信を行なうことができるだけである。通信
容量を大きくするために、コヒーレント通信装置が提案
されている。このコヒーレント通信装置の１つの例が１
．　Ｗ、　５ｔａｎｌｅｙ名の論文［コヒーレント光フ
ァイバ通信装置の技術の概ｌ５１（八Ｔｕｔｏｒｉａｌ
　Ｒｅｖｉｅｗ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ
Ｃｏｈｅｒｅｎｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　　Ｔ
ｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ＋ｓ　）　Ｊ　、
ＩＥＥＥ’コミュニケーション・マカジン、１９８５年
８月、第２３巻、第８号、３７頁−５３頁、に開示され
ている。この論文において、送信装置は狭帯域レーザを
右し、これはいわゆる分布形フィードバック・レー’ｆ
（ＤＦＢレーザ、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ＦｅｅｄＢ
ａｃｋ　Ｌａ５ｅｒ）であり、そしてこのレーザの駆動
電流を２つの電流値の間でｔＩＩＪｌｌすることにより
その光周波数は２つの値の間で変化する。けれども、レ
ーザ光の波長は温度によって変わり、そしてレーザの８
！度は駆ｌ２ＩＷ流によって変わる。したがって、この
ような方法でレーザの光周波数を高い変調周波数で変調
することは困難である。

いわゆる、周波数分割多重化装置！（Ｆ［）Ｍｌ置、Ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌ
ｅｘ　ｓｙｓｔｅｍ　）であるコヒーレント光通信装置
が欧州出願巾着「１、出願番号第０１３１８１８号に開
示されている。ラマン・ナス（Ｒａ■ａｎ−Ｍａｔｈ）
変調器が高度に安定したレーザに接続され、かつ、第１
変調信号に接続される。この変調器は要求された数の出
力を有し、そしてこれらの出力の４３のおのは異なる光
周波数を有する。これらの異なる光周波数は、レーザの
周波数から、第１変調信号の周波数の倍数だけ異ってい
る。このラマン・ナス変調器の出力からの光は、次に、
情報を含んだ信号、例えばテレビジョン（＝号、によっ
て変調される。この変調された光信号が光ファイバを通
して受信器に向けて送信される。また別の光ファイバを
通して、高度に安定したレーデからの光が受信され、そ
してこの光を用いて、情報を右する信号の再生を行なう
ことができる。開示されているこの装置は、ラマン・ナ
ス変調器出力の間でとりわけ漏話があるという欠点をも
っている。また、この変ｇ！Ｊ器のスピードは比較的遅
く、そして光エネルギの損失が大きい。

周波数変調されたコヒーレント光信号を発住する装置は
英国出願中特許、出願番号第２１３１５６７号に開示さ
れている。この装置は光学電気（オプトエレクトロニッ
ク）変調器を有しており、そしてこの光学電気変調器が
高度に安定なレーザと電子制御装置とに接続される。こ
の変調器は３個の導波器分枝を有している。これらの導
波器分枝は事実上同じ長さを有し、そして１つの共通の
入力と１つの共通の出力とを有する。３つの導波固分技
のおのおのは位相調節器を有し、そしてこの位相調節器
は制御′ＩＡ置から電気信号を受け取る。

高度に安定なレーザからの光がこの位相調節器を通り、
そしてその作用により、２つの分離した光周波数のうち
のいずれかの光周波数を右する光が変調器出力のところ
に現われる。この装置は、漏話を避けるのが困難である
という欠点を有し、したがって、両方の光周波数が送信
される光の中に同時に現われるという欠点を有する。ま
た、送信される光の中に、変調された周波数のｉｌ；ｊ
調波が現われる。

［本発明の目的と要約１ 本発明による装置により、前記欠点を回避することがで
きる。本発明による装置はコヒーレントで周波数変調さ
れた光信号を送信することができ、そしてその変調周波
数は高く、かつ、漏話が少なく、かつ、Ｎｇｌ波成分が
少ない。

［実施例］ 本発明は特許請求の範囲に明確に示されている顕著な特
徴を有している。

本発明を、下記において添付図面を参照しながら、ざら
に詳細に説明する。

本発明の周波数変調器の１つの実施例が第１図に示され
ている。第１狭帯域レーザ装置１は、偏光を保持する光
ファイバ２を通して、光結合固装Ｍ３に接続される。光
結合蒸装置３は２つの出力４および５を有する。第２狭
帯域レーザ装置６は、偏光を保持する光ファイバ７を通
して、光結合蒸装置８に接続される。光結合固装げ８は
２つの出力９および１０を有する。これらの光結合蒸装
置の出力４および出力９は、偏光を保持する光ファイバ
１１および１２を通して、方向性光結合器１５の入力１
３および入力１４にそれぞれ接続される。方向性光結合
器１５の１つの入力が光ファイバ１６に接続される。第
ル−ザ装置１に第１制郭回路１７が接続される。この第
１制御回路１７により、第ル−ザ装置１の光周波数「が
一定値に保持される。光結合蒸装置３の出力５ど、光結
合蒸装置８の出力１０は、光検出器１８の光入力に接続
される。光検出器１８は電気出力１９を有する。この電
気出力１９は第２制御回路２０に接続される。この第２
制御回路２０の出力は第２レーザ装置６に接続される。

下記で説明されるように、第２制御回路２０は第２レー
ザ装置６の光周波数ｆ２を一定値に保持する。第ル−ザ
装置１は光波Ｓ１を送信する。光波Ｓ１の大部分Ｓ２は
光結合蒸装置３を通過し、そして方向性光結合器１５の
入力１３に到達する。第２レーザ装［６は光波Ｓ３を送
信する。光波Ｓ３の大部分Ｓ４は光結合蒸装置８を通過
し、そして方向性光結合器１５の入力１４に到達する。

方向性光結合１１５１５の作用により、光波Ｓ２と光波
Ｓ４は交互に出力光ファイバ１６に結合され、それによ
り周波数変調を受けたコヒーレント光信号がえられる。

前記のように、レーザ装置１とレーザ装置６は狭帯域レ
ーザ装Ｙである。簡単な半導体レーザ装置は比較的広い
波長スペクトルを有する光を送信する。そしてその波長
スベク（−ルは中央の振幅最大の主ピークと、複数個の
側波ビークとを有する。

このような従来のレーザは、レーザの長さに沿って相互
に半波長の距離のところに反射表面をそなえることがで
き、そしてこのようなレーザは前記のようにＦＤＦＢレ
ーザ」と云われる。このレーザは事実上中央のピーク付
近の光を送信する。この光の帯域幅は、外部共振器をそ
なえたＤＦＢレーザによって、さらに小さくすることが
できる。

レーザ装置１とレーザ装置６は共振器をそなえたこのよ
うなりＦＢレーザであり、そしてｒ、　ｎ。

５ｔａｎ＋ｅｙ名の１９８５年のＩＥＥＥ：１ミユニケ
ーシヨン・マガジンの前記文献に詳細に開示されている
。第ル−ザ装置１の周波数を制御するレーザ制御回路１
７は従来の実施例による定電流源であり、このレーザ制
御回路１７はレーザ駆動電流１１を一定値に保持する。

光結合蒸装置３と光結合蒸装置８のおのおのは光学電子
材料のウェハ、例えばニオブ酸リチウムのウェハ、をそ
なえ、このウェハの表面の中に拡散で作られた２つの導
波器２１および２２を右する。ウェハの上のこれらの導
波器は、相互作用距１！ｔＬにわたって、１つの導波器
２１の中の電磁界が他の導波器２２に作用を及ぼす程接
近して配置される。すると、１つの導波器の中の光波Ｓ
１またはＳ３は、他の導波器の中に一部分が結合する。

光結合蒸装置３は出力５から光波＄５を光検出器１８に
送り、そして光結合蓋装置８は出力１０から光波Ｓ６を
また光検出器１８に送る。これらの光波は比較的弱いも
のであるように、方向性結合器パラメータが選定される
。光波Ｓ５と光波＄６が相互に重ね合わされ、そして光
検出ｐＪ１８によって検出される。このことにより、光
検出器１８は周波数ｆ　　＝ｆ２−ｆ１をもつ電気的差
信号Ｖｌを送り出す。この信号ｖ１は第２制御回路２０
に送られる。第２制御回路２０はまた周波数ｆｏを有す
る外部基準信号ｖ２を受け取る。第２制御回路２０は従
来の周波数・電流変換器である。

この第２制御回路２０はレーデ装置６の中のレーザに駆
動電流■２を送り、それにより光波Ｓ３の周波数ｆ２を
制御する。制御回路２０は差信号■１を検出して駆動電
流Ｉ２をｉ、ｌＪＩ［ＩＬ、ｆＳ−ｆ２−ｆ、＝ｆｏが
保持されるようにする。

方向性結合器１５は高速変調器であり、例えば、Ｐｅｔ
ｅｒ　Ｓ、　ＣｒｏｓｓおよびＲｏｎａｌｄ　Ｖ、　Ｓ
ｃｈｍｔｄｔ名の論文、「１ギガビット／秒の集積光変
調器（八１Ｇｂｉｔ／ｓ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　０ｐ
ｔｉｃａｌ　Ｈｏｄｕｌａｔｏｒ）　Ｊ、ＩＥＥＥ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃｓ、第ＱＥ−１５巻、第１２号、１９７９年１２
月、１４１５頁−１４１８頁、に開示されている形式の
変調器であることができる。第１図に示されている方向
性結合器は高速度ｗＪ器のＲ要因を示したもので、この
文献による変調器の構造を正しく示しているわけではな
い。情報を含む信号Ｖ３がこの方向性結合器の電極に加
えられる。この信号は結合器１５を交互に交差状態と直
進状態とにし、そして信号Ｓ２と信号Ｓ４を出力光ファ
イバー６に交互に結合する。このようにして、方向性結
合器１５はコヒーレントで周波数変調された、要求され
た光信号で構成される信号Ｓ７を送信する。

レーザ装置１からの信号Ｓ１の周波数と、レーザ装２！
６からの信号Ｓ３の周波数が、第２図に詳細に示されて
いる。第２図において、ｆは光周波数を表し、そしてＰ
は出力の大きさを表す。先回波数ｆ１およびｆ２の大き
さは１０１１ｚの程度である。例えば、約１．５ミクロ
ンの波長の光の場合には、ｆ　およびｆ２は約２Ｘ１０
１１ｚである。

差周波数ｆ。の大きさは１Ｘ１０　　Ｈｚ（１ＧＨｚ）
の程度であり、そしてレーザ装置１の帯域幅とレーザ装
置６の帯域幅はいずれも△ｆ＝１０６Ｈｚの程度である
。前記のように、複数個の周波数変調されたコヒーレン
トな光信号を、１本の光ファイバに送信できることが望
ましい。信号Ｓ７は第２図に示された光信号Ｓを送信す
ることができる。

信号Ｓ８は周波数ｆ３およびｆ４を有する。周波数ｆ３
およびｆ４は第１図で説明したのと同じ方法で発生され
る。ｆ　とｆ４との間の周波数差は、この実施例の場合
には、ｆｏであり、このｆ。はｆｌどｆ２との間の周波
数差と同じである。ざらに周波数変調された信号を、信
号Ｓ７およびＳ８と同じ光ファイバを用いて、送信する
ことができる。この実施例において、ｆｌとｆＳとの間
の周波数差はＦ−２Ｘ１０”ｌｌｚである。帯域幅Δｆ
と、周波数差ｆ。およびＦに対する前記数値は、本発明
がそれらの数値に限定されることを意味するものではな
い。これらの周波数が受信器において信頼性をもって分
離できるように、当業者がこれらの数値を選定すること
ができる。

第１図の本発明による装置は、前記のように、２つの周
波数を有する信号を送信する。この装置は、複数個の周
波数を有する周波数変調された信号を送信するように、
拡張することができる。３つの周波数を有する装置の概
要図が第３図に示されている。第１図に示された装置は
さらに、もう１つのレーザ装置２５と、２つの結合器装
置２６および２７と、光検出器２８と、制御回路２９と
、方向性結合器３０とを有する。この方向性結合器３０
の電極には情報を含んだ信号ｖ６が供給される。制御回
路２９は、制御回路２０の鳴合と同じように、光検出器
２８からの信号■４を受（プ取り、そして制御信号ｖ５
を受け取る。制御回路２９は、電流を制御することによ
って、レーザ装置２５を制御する。レーザ装置２５はｆ
５−ｆｌ−２ｆ。

で定まる周波数ｆ５を有する光信号Ｓ９を送信する。こ
の信号は、第２図において、点線で示されている。これ
らのレーザ装置１，６および２５からの信号は、方向性
結合器１５および３０において、信１１Ｖ３および■６
によって切り替えられて、出力光ファイバ３１に現われ
る。この光ファイバの中の光信号は、３つの周波数ｆ’
、ｆ２およびｆ５を有するコヒーレントで周波数変調さ
れた光信号である。

前記実施例において、レーザ周波数ｆ　　、ｆおよびｆ
５は駆動電流を通して制御された。また別の実施例では
、半導体レーザの周波数を制御するのに、ガス・レーザ
を周波数決定のための局部基準発振器として用いること
ができる。この方式４式％ ン・マガジンの前記文献に開示されている。周波＠ｆ　
およびｆ５はレーザの温度を制御することによって制御
することができる。レーデのこの温度の制御は、例えば
、制御回路２０および２９にペルチェ素子をそなえるこ
とによって行なうことができる。前記実施例により、光
結合器装置３および８は、導波器をそなえた光学電子材
料のウェハを有している。これらの結合器装置は他の方
法で、例えば、近接して配置された２個の光ファイバで
、実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置のブロック線図、第２図は送
信される光の周波数分布図、第３図は本発明の別の実施
例のブロック線図である。 ［符号説明］ １．６，２５　　　　レーザ装置 １３．１４　　　　　光入力 １５．３０　　　　　光結合器 １８．２８　　　　　光検出器 １７．２０．２９　　制御回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）おのおのの送信周波数のまわりに１００ＭＨｚ以
   下のスペクトル帯域幅を有するレーザ光源と、前記レー
   ザ光源に接続されかつ情報を含んだ信号を受け取つて動
   作することが可能な電気的制御装置によつて制御可能で
   あり、 前記レーザ光源が少なくとも２個のレーザ装置（１、６
   、２５）を有しかつ前記レーザ装置のおのおのがその光
   出力を有することと、前記レーザ装置（１、６、２５）
   の前記出力のおのおのが制御可能光結合器（１５、３０
   ）の光入力（１３、１４）に接続されかつまた前記レー
   ザ装置（１、６、２５）が対になつて共通に光検出器（
   １８、２８）に接続されることと、前記レーザ装置のう
   ちの少なくとも１つのレーザ装置（１）が周波数決定正
   規制御回路（１７）に接続されたレーザを有しかつ前記
   周波数決定正規制御回路（１７）が前記レーザの周波数
   を決定することと、前記レーザ装置の中の他のレーザ装
   置（６、２５）のおのおのが周波数制御回路（２０、２
   ９）に接続されかつ前記周波数制御回路（２０、２９）
   が前記レーザ装置のおのおのの光周波数（ｆ＿２、ｆ＿
   ５）を制御することと、前記光検出器（１８、２８）の
   おのおのが前記周波数制御回路（２０、２９）のうちの
   １つの周波数制御回路に接続されることと、前記光検出
   器（１８、２８）が前記レーザ装置（１、６、２５）の
   差周波数（ｆ＿２−ｆ＿１、ｆ＿３−ｆ＿３）に対応す
   る差信号（Ｖ１、Ｖ４）を前記周波数制御回路（２０、
   ２９）に送信しかつ前記周波数制御回路（２０、２９）
   が前記差信号（Ｖ１、Ｖ４）と外部基準信号（Ｖ２、Ｖ
   ５）とに対応する制御信号（１２）を前記他のレーザ装
   置（６、２５）に送信しそれにより前記レーザ装置（１
   、６、２５）の差周波数が前記外部基準信号（Ｖ２、Ｖ
   ５）によつて決定されることと、前記情報を有する信号
   （Ｖ３、Ｖ６）が前記レーザ装置（１、６、２５）から
   の光を交互に制御することにより前記制御可能光結合器
   （１５、３０）の出力（１６、３１）にコヒーレントな
   光信号が出力されることとを特徴とする、コヒーレント
   で周波数変調された光信号を送信する装置。