JPH02288519A - 光位相同期ループ - 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〕 本発明は光通信網における周波数および位相の制御に利
用する。特に、光信号の位相同期ループに関する。

本発明は、光位相同期ループにおいて、局部発振光の周
波数を制御するために局部発振光源とは別に設けられた
光周波数シフタを用いることにより、安定な動作を実現
するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来例の光位相同期ループのブロック構成図を
示す。

従来は、信号光に位相同期した光を発生させるため、外
部共振器付きの半導体レーザ３２を用いていた。すなわ
ち、半導体レーザ３２の出力光を局部発振光として用い
、この局部発振光と信号光とを単一モードカップラ２に
人力して合波する。このとき、信号光と局部発振光との
周波数が異なると、干渉によりビートが発生する。この
ビートを含む合波光を光検出器３で検出し、ループフィ
ルタ４により高周波雑音を除去し、加算器６に供給する
。

加算器６は、ループフィルタ４の出力と源流源３１の出
力とを加算し、ビート周波数が零となって光検出器３の
出力が実質的に一定となるような７Ｎｌイアス電流を半
導体レーザ３２に供給する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電気信号における位相同期ループは、発振周波数
の純度が光波に比較して極めて高い（スペクトル線幅が
狭い）ため、位相同期動作の上でループ遅延は問題とは
ならなかった。

しかし、光位相同期ループの場合にはループ遅延が問題
となる。日森らによる電子通信学会光通信理論研究会で
の発表（ＯＣＴ８６−１７）によると、光位相同期ルー
プでは、スペクトル線幅Δνとループ遅延τは、 τ＜１．４２Ｘ１０−３／Δν の関係を満たさなければ安定動作しない。

半導体レーザ単体のスペクトル線幅Δνは、現在のとこ
ろ５００ｋＨｚ程度が得られているが、その発振周波数
を変化させると、スペクトル線幅Δνが拡がってしまう
。

外部共振器を用いて半導体レーザのスペクトル線幅Δν
を狭窄化した例が、大板らにより、アプライド・フィジ
クスレターズ（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓ＋ｃｓＬｅｔ
ｔｅｒｓ）第５３巻（１９８８年）第１３６０頁に報告
されている。しかし、発振周波数を変化させることは困
難である。

したがって従来は、ループ遅延τを小さくすることで上
述の条件を満たそうとしていた。しかし、現実には安定
な動作は困難であった。

本発明は、以上の課題を解決し、安定に動作する光位相
同期ループを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の光位相同期ループは、局部発振光の周波数を偏
移させる手段として、局部発振光源とは別に設けられた
光周波数シフタを備えたことを特徴とする。

光周波数シフタとしては、例えば音響光学光周波数シフ
タを用いる。

〔作　用〕

光周波数シフタを用いて光周波数を変化させることによ
り、スペクトル線幅Δνを狭窄化する部分と、周波数を
変化させる部分とを分離する。これにより、半導体レー
ザを局部発振光源とする場合でも、外部共振器を用いて
スペクトル線幅Δνを狭窄化し、光位相同期ループでは
スペクトル線幅Δνをほとんど変化させることなく光周
波数を偏移させる。これにより、ループ遅延の要求条件
を緩和することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明第一実施例光位相同期ループのブロック
構成図である。

この光位相同期ループは、信号光と局部発振光とを合波
する手段として単一モードカップラ２を備え、この単一
モードカップラ２の出力する合波光を電気信号に変換す
る光検出器３を備え、この光検出器３の検出出力が実質
的に一定となるように局部発振光の周波数を偏移させる
手段としてループフィルタ４、電圧源５、加算器６およ
び電圧制御発振器７を備える。

ここで本実施例の特徴とするところは、偏移させる手段
としてさらに、局部発振光源とは別に設けられた音響光
学光周波数シフタ１を備えたことにある。

音響光学光周波数シフタ１は、人力された局部発振光の
周波数を電圧制御発振器７の出力する周波数Δｆだけ偏
移させて出力する。このため、音響光学光周波数シフタ
１から出力される局部発振光のスペクトル線幅Δνは、
電圧制御発振器７の出力する周波数Δｆを変化させた場
合でもほぼ一定である。

単一モードカップラ２で信号光と音響光学光周波数シフ
タ１から出力される局部発振光とを合波し、光検出器３
で信号光と局部発振光とのビートを検出する。このビー
トの高周波数雑音をループフィルタ４で除去した後に加
算器６に人力する。

加算器６にはさらに電圧源５の電圧が人力され、二つの
人力の加算電圧により電圧制御発振器７の出力周波数を
変化させ、音響光学光周波数シフタ１の出力周波数およ
び位相を信号光の周波数および位相に引き込む。

光検出器３により検、出されるビートは、信号光と局部
発振光との周波数が一致すると、位相差に依存する直流
信号となる。したがって、電圧源５によるバイアスを変
化させることにより、光位相同期ループの定常位相誤差
を変化させることができる。

第２図は本発明第二実施例光位相同期ループのブロック
構成図である。

本実施例は、音響光学光周波数シフタ１の出力する局部
発振光を円偏光とし、直交する偏光方向についてそれぞ
れ光検出器で検出することが第一実施例と異なる。

すなわち、信号光と局部発振光とを合波する手段として
２人力２出力の単一モードカップラ２′を備え、この単
一モードカップラ２′の出力する合波光を電気信号に変
換するために二つの光検出器２４．２５を備え、音響光
学光周波数シフタ１と単一モードカップラ２との間にλ
／４板２１が挿入され、単一モードカップラ２′と光検
出器２４．２５との間にそれぞれ検光子２２．２３が挿
入され、光検出器２４．２５の出力を乗算する乗算器２
６を備えたことが第一実施例と異なる。

λ／４板２１は音響光学光周波数シフタ１から出力され
る局部発振光を直線偏光から円偏光に変換する。単一モ
ードカップラ２′は、この円偏光の局部発振光と直線偏
光の信号光とを合波する。検光子２２．２３は、単一モ
ードカップラ２′の二つの出力について、それぞれ信号
光の偏光方向と４５°傾斜し、かつ互いに９０°異なる
偏光方向のみを透過させる。光検出器２２．２４は、そ
れぞれ検光子２２．２３の透過光について、信号光と局
部発振光とのビートを検出する。乗算器２６は光検出器
２２．２３の出力を乗算する。

ループフィルタ４は、乗算器２６の出力する乗算ビート
の高周波雑音を除去し、これを加算器６に入力する。加
算器６にはさらに電圧源５の電圧が人力され、二つの人
力の加算電圧により電圧制御発振器７の出力周波数を変
化させ、音響光学光周波数シフタ１の出力周波数および
位相を信号光の周波数および位相に引き込む。

乗算器２６により得られる乗算ビートは、信号光と局部
発振光との周波数が一致すると位相差に依存する直流信
号となる。したがって、電圧源５によるバイアスを変化
させることにより、光位相同期ループの定常位相誤差を
変化させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光位相同期ループは、二
つの異なる光源からの信号光を安定に位相同期させるこ
とができる。したがって、光通信網における周波数およ
び位相を制御することができ、光波の増幅や光コヒーレ
ント通信のホモダイン受信機としても利用できる効果が
ある。

モードカップラ、３．２４．２５・・・光検出器、４・
・・ループフィルタ、５・・・電圧源、６・・・加算器
、７・・・電圧制御発振器、２１・・・λ／４板、２２
．２３川検光子、２６・・・乗算器、３２・・・半導体
レーザ。

特許出願人　日本電信電話株式会社 代理人　弁理士　井　出　直　孝

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明第一実施例光位相同期ループのブロック
構成図。 第２図は本発明第二実施例光位相同期ループのブロック
構成図。 第３図は従来例光位相同期ループのブロック構成図。 １・・・音響光学光周波数シック、２．２′・・・単一
尾−夷舘例 Ｍ　１　口 菖二夷２例 尾　２　口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、信号光と局部発振光とを合波する手段と、この手段
   の出力する合波光を電気信号に変換する光検出器と、 この光検出器の検出出力が実質的に一定の値となるよう
   に上記局部発振光の周波数を偏移させる手段と を備えた光位相同期ループにおいて、 上記偏移させる手段は局部発振光源とは別に設けられた
   光周波数シフタを含む ことを特徴とする光位相同期ループ。