JPH0239131A - 周波数間隔安定化方法、光ヘテロダイン又は光ホモダイン通信方法 - 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］ 本発明は光通信方式に係り、特に、コヒーレント光通信
又は直接検波光通信において、波長多重又は周波数多重
方式に好適な光源の波長又は周波数間隔安定化方式に関
する。

［従来の技術］ 従来、光源の波長又は周波数間隔安定化方式については
、アイ・イー・イー・イー、インタナショナル・コンフ
ァレンス・オン・コミニュケーション・コンファレンス
・レコード３７．４．１゜第１２１９頁から第１２２３
頁（１９８８年）（Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　、　　Ｉ　ｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｎＣｏ
ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｒ
ｅｃｏｒｄ　３７　、４　。

１　ｐｐ、１２１９−１２２３　（１９８８））におい
て論じられている。この論文では、周波数間隔の安定化
の手法として、ファイバ型ファブリペロ共振器、つまり
エタロンの一種を用い、このエタロンを光の周波数を強
度に変換する、光学的な周波数弁別器として用いている
。本方式では仮に、光の周波数が変化すると、このエタ
ロンの出力光の強度が変化し、この変化を検出し、この
信号を制御信号として用いることにより光周波数間隔の
安定化を計っている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術では、光源の周波数安定度はエタロンの温
度２機械的振動、空気圧等の変化に対する安定度によっ
て制限されており、長期間の安定度を保つ事は難しい。

本発明の目的は、長期的に安定度の高い周波数間隔安定
化方式を実現することにある。

また、上記従来技術を用いた。波長多重又は周波数多重
化光通信方式では、複数個の光源からの光を合波する光
カプラ出力の一部を使用せずに捨ており、光出力が有効
に利用されていないという問題があった。

本発明の他の目的は、光源の光出力を有効利用する、波
長多重又は周波数多重化光通信方式を実現することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、以下の手段で達成される。すなわち、２個
の光源の出力光を合波し、その合波された光の一部を光
検出器で光ヘテロダイン検波して電気信号に変換する。

この電気付式と発振器の出力とを掛算し、この掛算によ
り発生する上記電気信号と上記発振器出力との差周波数
成分を取り出し、この信号成分の変動を周波数弁別回路
によって検出し、この信号を上記半導体レーザの一方又
は両方に印加することにより、上記２個の半導体レーザ
の光周波数の差を一定にする。

［作用］ 以下に第１図を用いて本発明の原理を述べる。

ここでは光源１及び２として半導体レーザを考える。

２個の半導体レーザ１及び２の出力光３及び４を光カプ
ラ等の光合波器５で合波し、その出力の一部の光７を光
検波器８で電気信号に変換する。

この時、２個の半導体レーザの出力光の光周波数ｆ、と
ｆ、（ｆ２＞ｆｌと仮定）の差周波数ｆ２−ｆ□成分の
電気信号が発生する。この信号成分と、発振器１１の出
力１２を掛算器１３によって掛算する。この時、発振器
出力１２の周波数を例えばｆｓ　　ｆｏとする。ここで
ｆ５は２個の半導体レーザの希望する光周波数間隔を表
わす。すると掛算器１３の出力には、ｆ、−ｆ□−ｆｓ
＋ｆ０なる周波数成分の信号が現われる。この信号成分
を通過させるフィルタ１４の出力を入力周波数がｆ。の
ときある特定の電圧、例えばＯＶの出方を持つ周波数弁
別回路１６に印加する。すると、この回路の出力は、周
波数ｆ２−ｆニーｆ５に応じた信号となる。この信号を
半導体レーザに印加することによりｆ、−ｆ、＝ｆｇな
るようにできる。第１図では、周波数弁別回路出力信号
１７を光源２の駆動電流２０に重畳することにより、実
現している。このようにして、２個の光源の周波数間隔
は一定値ｆｓに保つことができる。

本発明によれば、２個の光源の周波数間隔の安定度は１
発振器及び周波数弁別回路によって決まるが、この安定
度はエタロン等の光学部品の安定度よりも充分高く、安
定な周波数間隔安定化方式が実現できる。

また、本発明によれば、光合波器の出力の一部を用いて
周波数間隔安定化を行っており、従来使用していなかっ
た光出力を有効に利用した波長多重又は周波数多重化光
通信方式を実現できる。

［実施例］ 以下本発明の第１の実施例を第１図により説明する。波
長多重又は周波数多重光通信においては光源の光周波数
間隔を一定保つことが伝送品質を安定に確保するために
は不可欠である。今光源として例えば半導体レーザを考
え２個の半導体レーザ１及び２の光周波数ｆ１．ｆよ（
ｆ、＞ｆ、と仮定する。）の間隔ｆ、−ｆ、を任意の周
波数ｆｓに一定に保つことを考える。通常の波長多重又
は周波数多重光通信においては、上記２つの光源の出力
光３及び４を光カプラ等の光合波器５によって合波し、
その出力光の一部を送信信号として用いる。

ここで光合波器５の出力光の一部７をｐ−１−ｎフォト
ダイオードまたはＡ　Ｐ　Ｄ　（ＡｖａｌａｎｃｈｅＰ
ｈｏｔｏ　Ｄｉｏｄｅ）等の光検波器８により、電気信
号に変換する。この電気信号にはｆ、−ｆ工なる周波数
成分が含まれている。ここで、ｆ、−ｆ工を通過させる
帯域通過型増幅器９により、この信号を増幅する。ここ
で増幅器９は、低域通過型増幅器と帯域通過フィルタ又
は高域通過フィルタとの組合せでも良い。この増幅器９
の出力信号１０と。

発振ｇｉｌｌの出力１２を掛算器１３で掛算させる。

ここで掛算器１３としては例えばダブルバランスミキサ
がある。この発振器１１の出力１２の周波数をｆｌ−ｆ
、に設定しておく。ここでｆｓは２個の半導体レーザの
希望する光周波数間隔を表わす。

すると、掛算器１３の出力の周波数は、１　（ｆ２−ｆ
ｌ）±（ｆｓ−ｆ、）Ｉとなる。このうち、低周波成分
のＩ　　（ｒ、−ｒ、）−（ｆｓ−ｒ、）Ｉを低減通過
型又は帯域通過型フィルタ１４によって取り出す。この
信号１５を周波数弁別回路１６に印加する。この周波数
弁別回路１６は入力信号の周波数がｆｏの時、その出力
がある一定値、例えばＯｖとなるようにし、入力信号の
周波数がｆ。より高い場合は正の信号、低い場合は負の
信号が出力されるように設定する。この周波数弁別回路
は５第２図に示すように、例えば信号分離回路（デバイ
ダ）と遅延回路２３とダブルバランスミキサ２４から構
成できる。この時、遅延回路２３の遅延時間では、 で略表わされる。すると、この周波数弁別器の入出力特
性は第３図＜ａ＞となり、所望の特性を示す。出力をＶ
、入力周波数をｆとするとＶｏｅｃｏｓ（２２ｆτ）で
表わされる。この周波数弁別回路の出力信号（電圧）１
７を電圧−電流変換回路１８に印加し、電流信号１９を
得る。この信号電流１９を半導体レーザ２の駆動電流２
ｏに加算する。このような構成では、ｆ、−ｆ□＝ｆｓ
となるように半導体レーザ２の光周波数ｆ２が電流によ
って制御される。例えば、何んらかの原因（温度変化、
電流２０の変化等）により、半導体レーザ１の光周波数
ｆｉが高くなり、ｆ、−ｆ、＜ｆｓとなったとする。す
ると、周波数弁別回路１６への入力信号１５の周波数１
（ｆ２−ｆｔ）−（ｆｓ−ｆｏ）は、ｆｏより小さくな
り周波数弁別回路１６からの出力電圧１７は負の電圧が
発生する。すると電圧電流変換回路１８で信号１７に応
じた電流１９を作り、駆動電流２０に印加することによ
り半導体レーザ２の光周波数ｆ２を高くする。（実際に
はこの場合電流１９は頁の電流であり、駆動電流２０を
小さくし、ｆ２を高くする。）このようにしてｆ２−ｆ
よ−　ｆ　ｓとなると、信号１５の周波数成分１　　（
ｆ、−ｆ□）　　　（ｆｓ　　ｆ、）Ｉはｆｏとなり、
周波数弁別回路の出力電圧１７はＯｖとなり。

２つの半導体レーザ１及び２の光周波数差ｆ２ｆ１はｆ
ｓに保たれる。

さて、ｆ□＞　ｆ　２の場合について上記と同様の議論
を行う。この場合はｆ、−ｆ２を一定値ｆｓに保つ必要
がある。掛算Ｄ　１３の出力の低周波成分１５はＩ　　
（ｆよ−ｆ、）−Ｃｆ、−ｆ、）Ｉとなる。

従って前例（ｆ、＞ｆ□の場合）と同様に信号を半導体
レーザ２の駆動電流２０に印加すると、周波数間隔ｆニ
ーｆ２はｆｓから離れて行く。例えばｆ工が高くなった
とすると、ｆ□−ｆ−ｆｓ＞Ｏとなり、周波数弁別器１
６の出力１７は正の電圧が発生し、従って半導体レーザ
２の光周波数ｆ２は低くなる。よってｆｉ−ｆ２はます
ます大きな値となってｆｓから離れて行く。この場合１
次の４つの方法のいづれかを用いることにより、ｆｌ−
ｆ、を一定値ｆｓに設定できる。

■信号電流１９を半導体レーザ２の駆動電流２０ではな
く、半導体レーザ１の駆動電流２１に印加する。

０発振器１１の出力信号１２の周波数をｆｓ＋ｆ０とす
る。

■周波数弁別回路出力の極性を反転する。つまり入力周
波数がｆ。より高い時は負の信号、低い時は正の信号を
出力させる。これは例えば第２図の周波数弁別回路１６
において、遅延回路２３の遅延時間τを を略満足すように設定することにより実現できる。

この時の周波数弁別回路１６の入出力特性は第３図＜ｂ
＞どなる。

■電圧電流変換回路１８の極性を反転する。つまり、正
の入力電圧の時は負の電流（電流吸入）、負の入力電圧
の時は正の電流を出力させる。

尚本実施例は、多電極半導体レーザにも同様に適用でき
るのは言うまでもない、この場合、信号電流１９は、直
接多電極レーザの１つまたは複数個の電極に印加しても
かまわない。

本実施例によれば、駆動電流に負帰還をかける方式であ
るため、帰還系の周波数応答が早く、急しゅんな光周波
数に追従できる周波数間隔安定化方式を実現できる効果
がある。

第２の実施例を第４図を用いて説明する。本実施例では
、光源１及び２として第４図＜ａ＞の半導体レーザ２５
と光学系２６及び鏡２７の組合せ、第４図＜ｂ＞の半導
体レーザ２５と、光ファイバ２８の組合せ、又は第４図
＜ｃ＞の半導体レーザ２５と光学系２４及び回折格子２
９の組合せを用い・る。この時、制御電流１９が重畳さ
れた駆動電流２０′は半導体レーザ２５に印加される。

本方式ではスペクトル線幅の狭い光源が得られるという
効果がある。

第３図の実施例を第４図を用いて説明する。本実施例も
第２の実施例と同様に半導体レーザ２５と、外部鏡又は
光ファイバ、又は回折格子の組合せを用いるが、第１図
の制御回路２２の出力信号１７を用いて、上記光源の、
半導体レーザ２５と、外部鏡又は光ファイバ、又は回折
格子の組合せを用いるが、第１図の制御回路２２の出力
信号１７を用いて、上記光源の、半導体レーザ２５と、
鏡２７又は光ファイバ２８、又は回折格子２９との距ｍ
Ｑを変えることにより光周波数を変化させ周波数間隔の
安定化を計っている。又、回折格子２９を用いた光源で
は、上記出力信号を用いて、回折格子が光軸となる角度
０を変えることにより光周波数を変化させ、周波数間隔
の安定化を計っている。以上の距離Ｑ又は角度θを変化
させるには、鏡２７又は光ファイバ２８、又は回折格子
２９をピエゾ素子で駆動することにより実現できる。第
１図の制御回路２２の出力信号１７を、上記ピエゾ素子
の駆動回路に印加することにより、光周波数を変化させ
１周波数間隔安定化が実現できる。本実施例では、スペ
クトル線幅の狭い光源が得られるという効果がある。

第４図の実施例を第５図を用いて説明する。制御回路２
２の出力電圧１７は差動増幅回路３０によって基準電圧
（第５図ではＶｏＶ）と比較し、その誤差信号３１は、
光源２の温度可変素子１例えばベルチェ素子３２に印加
され、光源２の温度を変化させ、これにより光周波数ｆ
２を変え（−般に半導体レーザでは温度を」二昇させる
と光周波数は低下する）、周波数間隔ｆ２−　ｆｌを設
定値ｆｓに固定する。尚、周波数弁別回路１５の出力特
性を、その入力信号の周波数がｆｏの時Ｏｖと設定した
場合は、差動増幅回路２５の（＋）入力端子の基準電圧
ｖ０をＯｖにするのは言うまでもない。尚、光源２とベ
ルチェ素子３２を一体の国体に入れたレーザモジュール
３３が使用されることを付記しておく。

本実施例によれば、ベルチェ素子に負帰還をかけ温度を
変化させる方式であるため、制御信号によって光源２の
駆動電流が大幅に変化し素子を破壊するおそれがないと
いう効果がある。また、半導体レーザでは、光周波数は
一１２ＧＨｚ／”ｃという対温度特性を持っており、対
電流特性（〜−Ｇ　Ｈｚ／　ｎ　Ａ　）より容易に光周
波数を制御できるという効果がある。

第５の実施例を第６図を用いて説明する。ここで光源１
と２は例えば半導体レーザとする。駆動電流２１で駆動
された光源１の光信号は、光伝送路３′である光ファイ
バを通り光カプラ５で、励発用光源２の出力光４を合波
される。この光カプラ５の出カフは、光検波器８で電気
信号に変換される。この信号のうちのｆ、−ｆｌ（ｆ□
はレーザ１の、ｆ２はレーザ２の光周波数、　ｆ、＞ｆ
よと仮定）の周波数成分は増幅器９により増幅され、部
は復調回路３４で基底帯域信号３５に変換される。増幅
器９の出力の一部１０は、制御回路２２を通の、制御信
号１７に変換される。励発用光源２の電流２０に制御電
流１９を印加することにより、局発用半導体レーザ２の
光周波数ｆ２は、ｆ２−ｆ工”　ｆ　ｓを満足するよう
に働く。この実施例は光ヘテロダイン通信方式における
中間周波数ｆ２−ｆｉの安定化を計ったものである。こ
の実施例でｆｓ＝Ｏとした場合は光ホモダイン通信方式
となる。

本実施例によれば、中間周波数が安定化され、安定な伝
送品質を保って光ヘテロダイン通信方式及び光ホモダイ
ン通信方式が実現できるという効果がある。

尚５本実施例において、光源１，２として他のレーザ、
複数電極を持った半導体レーザ、第４図のような半導体
レーザと光学系及び鏡、光ファイバ、回折格子の組合せ
を用いた場合も考えられる。

また制御信号１７を用いて、局発用光源２の温度を変化
させる第５図の方法も本実施例で使用できるのは言うま
でもない。また、第４図の光源を用いた場合には、制御
信号１７により、半導体レーザ２５（これが局発用光源
２となる）と鏡２７あるいは光ファイバ２８あるいは回
折格子との間隔Ｑ又は回折格子の場合はその再度Ｏを変
化させ、中間周波数を安定化できるのは言うまでもない
。

第６の実施例を第７図を用いて説明する。第７図はバラ
ンス型光受信器３７を用いた光ヘテロダイン又は光ホモ
ダイン方式の構成図である。伝送されて来た光信号３は
局発光４と３ｄＢ光カブラ５で合波され、それぞれの電
力が２分の１に分割されて合波光７及び６として出力さ
れる。７及び６はそれぞれ光検波器８及び８′に入射し
て電気信号に変換された後に加算され、１つの電気信号
を得る。この信号の一部１０は制御回路３６に入力し、
中間周波数の安定化に用いられ、残りは、復調回路３４
に入力し、復調信号３５を出力する。

本実施例によれば１局発光４の強度雑音が抑圧されるの
で高い信号対雑音比を有する復調信号を得るという効果
がある。

第７の実施例を第８図を用いて説明する。第８図は偏波
ダイバーシティ型光受信器３８を用いた光ヘテロダイン
又は光ホモダイン方式の構成図である。伝送されて来た
光信号３は局発光４と光合波器５で合波され、その出力
光７は、偏光プリズム等の偏光分踵器によって互いに１
α交する偏光成分を持つ光７′と７′に分離される。こ
れらの光はそれぞれ、光検波器８′と８で電気信号に変
換され、増幅器９′と９で増幅され、復調回路３４′と
３４で復調信号３５′と３５を得、この復調信号３５′
と３５を加算し信号３６を得る。

増幅器９の出力の一部１０を用いて制御回路３６によっ
て中間周波数の安定化を行う。尚増幅器９′の出力１０
′の一部を制御回路３６に入力させても本実施例は実現
できる。

本実施例によれば、光信号３の偏波変動による復調信号
の信号対雑音比の劣化を抑圧できるという効果がある。

さらに復調回路３４′又は３４に含まれる周波数ミキサ
又は包絡線検波器に振幅２乗特性を持たせると、上記劣
化をさらに抑圧できるという効果を得る。

第８図の実施例を第９図を用いて説明する。第９図はバ
ランス型偏波ダイバーシティ受信器４０を用いた光ヘテ
ロダイン又は光ホモダイン方式の構成図である。光ファ
イバ３′を伝搬して来た信最先３は偏波分離器３９で互
いに略直交する偏波方向を持つＸ偏波成分光３ｘとＸ偏
波成分光３ｘに分離される。偏波分離器３９としては偏
光プリズム又はＬｉＮｂ０．等の複屈折性を示す光学結
晶にＴｉ等のイオン拡散して作った光導波路上に電極を
形成したＴＥ−ＴＭ偏波分離器等がある。光は１局発光
４を同様に偏波分離器３９′で３ｘと３ｙにそれぞれ偏
波方向が略一致した２つの光４Ｘ及び４ｙに分離した後
、それぞれＸ偏波成分光３ｘ及びＸ偏波成分光３ｘと合
波＠５ｘ及び５ｙで合波する。

信号光３ｘと局発光４ｘ及び信号光３ｙと局発光４ｙの
偏波方向を略一致させる方法としては、まず、偏波分離
器３９′の出力光４ｘと４ｙの光パワが等しくなるよう
に局発光ｇ２の角度と位置を設定し、次にこの状態（偏
波分離器３９′と局発光源２の相対位置）を保ったまま
、光ヘテロダイン（又は光ホモダイン）検波出力、つま
り増幅器９ｘ及び９ｙの出力振幅を観測し、これが最大
になるように、偏波分離器３９又は、偏波分離器３９′
と局発光源２の組合せを回転させる。この方法により、
光３ｘと４ｘ、及び３ｙと４ｙのそれぞれ偏波方向を互
いに略一致させることができる。局発光４ｘ及び４ｙを
実現させる他の手段としては、局発光源２と偏波分離器
３９′との間の光路に、偏波制御素子を挿入し、また偏
波分離器３９′の２つの出力から光合波器５Ｘ及び５ｙ
の入力までの光路に偏波制御素子を挿入させる方法もあ
る。この場合１局発光源２から出た光は、偏波制御素子
によって偏波分離素子３９′からの出力パワが等しくな
るように偏波方向を制御する。

偏波制御素子３９′からの２つの出力光の偏波方向を、
それぞれ信号光のＸ偏波成分３ｘ及びｙ偏波成分３ｙの
偏波方向に略一致するように偏波制御素子によって制御
する。この制御方法は、光ヘテロダイン（あるいは光ホ
モダイン）検波出力つまり増幅器９ｘ及び９ｙの出力振
幅を観測し、それが最大になるように、偏波制御素子を
設定するという方法がある。ここで偏波制御素子として
は、光ファイバの形状を円形コイル状にしたもの等があ
る。

さて、２つの光カプラ５Ｘと５ｙのそれぞれの２出カフ
Ｘと６ｘ（又は７ｙと６ｙ）は、２個の光検波器８Ｘ及
び８ｘ　　（又は８ｙと８ｙ′）で電気信号に変換され
るが、この時、光ヘテロダイン検波（またひホモダイン
検波）が起こる。この電気信号は加算され増幅器９ｘ（
又は９ｙ）によって増幅され、復調回路３４ｘ（又は３
４ｙ）によって基底帯域信号３５Ｘ（又は３５ｙ）を得
る。

ただし光ホモダイン検波の場合は復調回路３４ｘ（又は
３４ｙ）は不要である。

復調回路としては遅延素子と掛算器による遅延検波回路
又は帯域通過フィルタと包絡線検波器による包絡線検波
回路等が考えられる。

復調回路３４ｘ及び３４ｙの出力３５ｘ及び３５ｙは加
算され信号３６を得る。

本実施例によれば、局発光４に含まれている強度雑音を
打消し、信号対雑音比の劣化を防ぐ効果がある。さらに
光信号３の偏波変動による復調信、号の信号対雑音比の
劣化を抑圧できるという効果がある。また復調回路３４
又は３４′に含まれる周波数ミキサ又は包絡線検波器に
振幅２乗特性を持たせるとさらに劣化を抑圧できるとい
う効果を得る。

第９の実施例を第１０図を用いて説明する。第１０図は
、４個の光源１，２．１’　、２’の光周波枠数間隔安
定化方式を示したものである。光源１及び２の光は合波
器５によって合波される。その出力光の一部７を利用し
て、第１の実施例と同一の手段により、光ｇ１及び光源
２の光周波数間隔は安定化されている。同様にして光源
ビと２′の光周波数間は、それらの出力光３′及び２′
の合波光の一部７′を利用し第１の実施例と同一の手段
により安定化される。これら２組の光源（１と２）及び
（１′と２′）の光周波数間隔の安定化を行うには、光
合波器５及び５′の出力の一部６，６′を合波器５′で
合波し、その出力の一部７′を利用し、第１の実施例と
同一の手段により、光源１の光周波数を変えることによ
り実現している。尚、ここで使用する帯域通過型増幅器
９′の通過帯域は、光源１と１′の光周波数間隔を含む
ものとする。

以上の手段により４個の光源の周波数間隔安定化を実現
している。

尚、本実施例では第１の実施例により周波数間隔を安定
化しているが、第２．第３．第４の実施例のいずれか、
またはこれらの組合せで実現できるのは言うまでもない
。

また、本実施例では４個の光源の周波数間隔安定化を行
っているが、一般にｎ個の光源の周波数間隔安定化も同
様にして実現できるのは言うまでもない。

本実施例によって複数個の光源の光周波数間隔安定化を
行ったことにより、安定な光送信装置４１を実現できる
という効果がある。

本実施例によると、第１の実施例で述べたと同様の効果
の他に、複数個の光源の光周波数間隔を安定にすること
ができるという効果がある。

第１０の実施例を第１０図と第１１図を用いて説明する
。複数個（第１０図では４個）の光源の光周波数間隔を
安定化する手段は第９の実施例と同様であるが、本実施
例では、上記複数個の配置が、光周波数軸上でのそれぞ
れの光周波数が隣接するように設定したことを特徴とし
ている。第１０図の場合光源、１，２．１’及び２′の
光周波数は第１１図の＜ａ＞又は＜ｂ＞のように配置す
る。ただし第１１図のｆ工、　ｆ２．　ｆ□′及びｆ２
′はそれぞれ光源１，２．１’及び２′の光周波数を示
す。

本実施例によれば、第１０図の光検波器８゜８′及び８
“並びに帯域通過型増幅器９，９′９′の帯域幅を広帯
域にする必要がないという効果がある。

第１１図の実施例を第１２図を用いて説明する。

この実施例では、４個の光源１，２．１’及び２′の光
周波数間隔を一定に保つ手段を表現している。４台の光
源からの光３，４．３’及び４′は光合波器５．５’　
、５’により合波されるが、その出力の一部７″は、光
検波器８によって電気信号に変換される。この電気信号
は、４１Ｆ域通過型増幅器９によって増幅される。上記
電気信号のスペクトル増幅器９の周波数特性を第１３図
に示す。

この図において、ｆ１ｔｆ２？ｆ１′及びｆ２′は、そ
れぞれ光源１，２．１’及び２′の光周波数を示す。増
幅器９の帯域４６は、ｆよ−ｆ□のみを増幅するように
設定されている。ここから信号１９を得るまでの信号処
理は第１の実施例と同様である。この信号はスイッチ１
９を通り、光ｇ２の駆動電流２０に印加され第１の実施
例と同様の動作により光源１と２の光周波数間隔は安定
化される。

ここで制御信号４３で帯域通過型増幅′ｌｊ１．９の増
幅帯域を第１３図の４６から４６′に切換える。

これは、制御信号４３により、電子同調型の帯域通過３
波器の通過帯域を変えることにより実現できる。

この増幅器９の出力信号信号はｆ、　　−ｆ１’の周波
数成分を含む。この信号に第１の実施例と同様の信号処
理を施す。ここで、発振器１１の出力信号１２は、制御
信号４４により、ｆＳ−ｆ、からｆｓ　−ｆｏに切り換
えておく。ここでｆｓ’は、光源１′と２′の光周波数
間隔の安定化の目標値である。信号１９は、制御信号４
５によってスイッチ１００を切り換えることにより駆動
電流２０′に印加され、その結果光源１′と２′の光周
波数間隔は安定化される。

さらに制御信号４３で帯域通過型増幅器９の増幅帯域を
第１３図の４６′から４６′Ｔに切換える。

これにより増幅器９の出力信号はｆｌ　−ｆ□の周波数
成分を含む。この信号に第１の実施例と同様の信号処理
を施す。ここで発振器１１の出力信号１２は制御信号４
４によりｆｓ　　　ｆｏからｆｓ−ｆ、に切換えておく
。ここでｆ５″′は、光源１と１′の光周波数間隔の安
定化の目標値である。信号１９は、制御信号４５によっ
てスイッチ１００を切換えることにより駆動電流２０＃
に印加され、その結果光源１と１′の光周波数間隔は安
定化される。

上記の制御信号４３，４４．４５による、増幅器９の増
幅帯域、発振器１１の発振周波数、及びスイッチ１００
の同時切換えの動作を順次くりかえすことによりすべて
の光源１．１’　、２．２’の光周波数間隔をすべて一
定に保つことができる。

制御信号４３，４４．４５は、コントローラ４２により
発生される。

本実施例によれば、３台以上の光源の光周波数間隔を安
定に保つ場合に、制御系１０１が一系統だけですむとい
う効果がある。

尚、本実施例では光周波数間隔安定化方式として第１の
実施例のかわりに、第２．第３．第４のいずれかを用い
てもよいのけ言うまでもない。

第１２図の実施例を第１２図と第１４図を用いて説明す
る。複数個（第１２図では４個）の光源の光周波数間隔
を安定化する手段は第１１の実施例と同様であるが本実
施例では、上記複数個の光周波数間隔の設定値ｆ５Ｔｆ
ｓ’ｔｆ５′が第１４図のように、それぞれ互いに異な
ることを特徴としている。この図において、ｆ工ｔ　ｆ
Ｌ’　　　ｆｌ及びｆ２′はそれぞれ光源の１．１’　
、２及び２′の光周波数を表わす。

本実施例によると、ｆｓｔ　ｆｓ’及びｆｓ’がすべて
異っているため第１３図でｆｌ−ｆｌ、　ｆｌ−ｆ、及
びｆ　、　ｌ　　　ｆ　Ｌ＋のいずれか２つまたは３つ
の周波数が重なることはなく、周波数安定化信号による
光周波数の周期的変動を抑圧できるという効果がある。

第１３の実施例について説明する。第１図において、２
つの独立なディジタル情報信号に応じた信号電流を駆動
電流２０及び２１にそれぞれ重畳すると、半導体レーザ
２及び１からの光は、上記ディジタル情報信号に応じた
光強度変化又は位相変化を持つ。従って光合波器５の出
力の一部６を伝送用光ファイバに入射させることにより
、強度変調又は周波数変調用の光送信装置４１′が実現
できる。本実施例はこの光送信装置である。

尚１本実施例において、光源として他のレーザ、多電極
半導体レーザ、第４図のような半導体レーザと光学系及
び鏡、光ファイバ、回折格子の組合せを用いた場合も考
えられる。また周波数間隔安定化の手段として第６図の
温度による安定化を用いてもよい。本実施例の他の例と
しては第１０図の４１がある。第１２図の４１′もその
例である。

本実施例によれば、周波数間隔の安定な波長多重用又は
周波数多重用光送信装置が実現できるという効果がある
。

第１４の実施例を第１５図を用いて説明する。

この図の４１は第１３の実施例で述べた送信装置である
。この光送信装置４１の出力光６は光ファイバ４７を伝
送し、光合分波器４８で各光波長別に分波され、その光
出力５０は、光受信器４９で受信される。ここで、光合
分波器４８の光出力５０は、送信装置４１で送信される
波長（又は光周波数）の１つである。光合分波器の出力
は光送信装置１ｆｆ４１から送信される波長多重数（又
は周波数多重数）までの数だけとり出すことができ、こ
の場合、各々の出力にそれぞれ１台づつの光受信器４９
が必要である（第１６図参照この図では多重数２である
）。

本実施例での光信号は強度変調された光であり、光受信
器４９は少なくとも光検波器５１と増幅器から構成され
た直接検波光受信器である。

本実施例により、光周波数間隔を安定に保った、波長多
重又は光周波数多重通信用方式及び通信装置を実現でき
るという効果がある。

尚、第１５図の光送信器としては他の光送信器第１図の
４１′又は第１２図４１′でもよい。

第１５の実施例を第１７図を用いて説明する。

第１３の実施例の送信袋Ｍ４１からの光６は光ファイバ
４７を通り、光出力５４は局発光ｇ５６からの光５５と
光合波器５３で合波される。光合波器５３の出力５７は
、光検波器５８で光ヘテロダイン又は光ホモダイン検波
され、中間周波信号は増幅器５９で増幅され復調回路３
４でベースバンド信号に変換される。このようにすると
、送信装置４１からの周波数多重化された光の中の任意
の信号を光へロチダイン又は光ホモダイン受信器６０で
受信できる。尚、本実施例の光信号は、振幅変調、周波
数変調又は位相変調された光である。

本実施例によると光周波数間隔を安定に保った波長多重
又は光周波数多重通信用方式及び通信装置を実現できる
という効果がある。

尚、第１７図の光送信装置としては他の光送信器、例え
ば第１図の４１′、第１２図の４１′でもよい。

第１６の実施例を第１８図を用いて説明する。

本実施例では、第１５の実施例の光ヘテロダイン又はホ
モダイン受信器６０のかわりにバランス型受信器６１を
用いたことに特徴がある。本実施例は送信装置４１と受
信器６０を組合せた方式及びその伝送装置である。バラ
ンス型受信器の構成及びその動作原理は、第６の実施例
の説明で述べられている。

尚、本実施例の光送信装置としては、他の光送信器、例
えば第１図の４１′、第１２図の４１′でもよい。

本実施例によると、局発光５５の強度雑音が抑圧される
ので高い信号対雑音比を有する復調信号を得ることので
きる方式及びその伝送装置を実現できるという効果があ
る。

第１７の実施例を第１９図を用いて説明する。

本実施例では、光ヘテロダイン又はホモダイン受信器と
して偏波ダイバーシティ受信器６２を用いている。偏波
ダイバーシティ受信器の構成及びその動作原理は、第７
の実施例で既に述べた通りである。本実施例は送信装置
４１と受信器６１を組合せた方式及びその伝送装置であ
る。尚、本実施例の光送信器としては他の光送信器、例
えば第１図の４１′、第１２図の４１＃でもよい。

本実施例によれば、光フアイバ出力５４の偏波変動によ
る復調信号３６の信号対雑音比の劣化を抑圧できるとい
う効果がある。さらに復調回路３４及び３４′に含まれ
る周波数ミキサ又は包絡線検波器に振幅２乗特性を持た
せることにより。

上記劣化をさらに抑圧できる通信方式及びその促進装置
を実現できるという効果を得る。

第１８の実施例を第２０図を用いて説明する。

本実施例では、光ヘテロダイン又はホモダイン受信器と
してバランス型偏波ダイバーシティ受信器６３を用いて
いる。バランス型偏波ダイバーシティ受信器の構成及び
その動作原理は、第８の実施例で既に述べた通りである
。本実施例は、光送信装置４１と受信器６３を組合せた
方式及びその伝送装置である。

尚、本実施例の光送信器としては、他の光送信器、例え
ば第１図の４１′、第１２図の４１′でもよい。

本実施例によれば、局発光源５６からの光に含まれてい
る強度雑音に打消し、信号対雑音比に劣化を防ぐ効果が
ある。さらに光信号５４の偏波変動による復調信号３６
の信号対雑音比の劣化を抑圧できるという効果がある。

また復調回路３４又は３４′に含まれる周波数ミキサ又
は包絡線検波器に振幅２乗特性を持たせるとさらに劣化
を抑圧できるという効果がある。

第１９の実施例を第２１図を用いて説明する。

第２１図において、中央局６４から１本の光ファイバ４
７１，４７２．・・・４７ｎがｎ個の他局６５１．６５
２．・・・６５ｎに布設されている。中央局６４の中に
はｎ個の光送信装置４１１゜４１２、・・・４１ｎがあ
り、この光送信装置は、前出の４１．４１’又は４１′
である。他局６５１゜６５２、・・・６５ｎの中には少
なくとも１つの光受信器６０１，６０２．・・・６０ｎ
であり、これらの光受信器は前出の光受信器４９．’６
０．Ｇｌ。

６２、又は６３である。

本実施例では中央局６４から他局６５１，６５２、・・
・６５ｎに向って波長多重又は周波数多重された光が送
られており、他局６５１，６５２．・・・６５ｎでは直
接検波、光ヘテロダイン検波、光ホモダイン検波のいず
れかの手法で情報を受けている。本実施例はこのシステ
ム方式及びその方式を実施する装置である。

尚、本実施例において、他局６５１，６５２゜・・・６
５ｎのかわりに加入者宅としてもよいのは言うまでもな
い。また、他局６５１，６５２．・・・６５ｎのいずれ
か一つ以上に、光送信装置を設置し、他局から中央局６
４に向って光信号を送信し、中央局に設置された光受信
器で受信できるようにした双方向通信システムも実現で
きるのは言うまでもない。

本実施例によれば、光周波数間隔の安定な、伝送品質の
高い、一方向又は双方向光通信ネットワークが構築でき
るという効果がある。

［発明の効果コ 本発明によれば、光学的エタロン等を使用せずに光周波
数間隔を安定化できるので、長期的に安定な光周波数安
定化方式を実現できるという効果がある。

また１本発明によれば、光カプラ出力の一部を利用した
光周波数安定化を行っているため、光源からの光の有効
利用の効果がある。実際、光カプラを用いた波長多重、
又は光周波数多重化方式では、光カプラ出力の１／２し
か利用していないが、本実施例では、光カプラ出力すべ
てを利用している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は、第
１図の周波数弁別回路の構成を示す図、第３図は、第２
図の周波数弁別特性を示す図、第４図は１本発明の第２
及び第３の実施例の光源の構成図、第５図は、第４図の
実施例を示す図、第６図は、第５の実施例を示す図、第
７図は第６のω 実施例を示す図、第８７は第７の実施例を示す図、第９
図は第８の実施例を示す図、第１０図は第９の実施例を
示す図、第１１図は、第１０の実施例の光源の光周波数
の周波数軸上での配置を示す図、第１２図は第１０．第
１１．及び第１２の実施例の構成を示す図、第１３図は
、第１１の実施例において、電気信号の周波数軸上での
配置を示す図、第１４図は、第１２の実施例における。 各光源からの光の周波数の光周波数軸上での配置を示す
図、第１５図は、第１４の実施例の構成を示す図、第１
６図は、第１４の実施例の他の構成を示す図、第１７図
は第１５の実施例を示す図５第１８図は第１６図の実施
例を示す図、第１９図は第１７の実施例を示す図、第２
０図は第１８の実施例を示す図、第２１図は、第１９の
実施例を示す図である。 第１図 低ｊＪ琢憧（す ↑ （Ｖ 茅ψ図 第２図 ｒ−一一−−一−−−コ 第９目 り一一一一 一一一一−７−　　　　ｊ ３ｇ σ／ 第 ？ 圓 昂 ／／ 肥 〈４ン く）ン 鵠／Ｊ回 ツバｆ２ ｆ／′−ｈ 〃４′ 第７タ国 第７２図 ９″ ４り′ 第７７目 第１ざ図 第２７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２個の光源からの出力光を合波し、その合波された
   光の一部または全部を光検波器で電気信号に変換し、該
   光源の光周波数の差周波数成分を持つ電気信号の一部又
   は全部と発振器出力とを掛算し、この掛算により発生し
   た、該電気信号と該発振器出力との差周波数成分を取出
   し、この信号成分を周波数弁別回路によって電気信号に
   変換し、該周波数弁別回路出力信号を該光源の一方又は
   両方に印加することにより、該光源の光周波数を変化さ
   せ、該２個の光源の光周波数間隔を一定に保つことを特
   徴とする周波数間隔安定化方法。 ２、上記請求範囲１において、該光源として半導体レー
   ザ又は多電極半導体レーザを用いたことを特徴とする周
   波数間隔安定化方法。 ３、上記請求範囲１において、該光源として、半導体レ
   ーザと反射鏡又は回折格子から成る光源を用いたことを
   特徴とする周波数間隔安定化方法。 ４、上記請求範囲３において、該周波数弁別回路出力信
   号を、該反射鏡又は該回折格子の角度又は該半導体レー
   ザとの間隔を変化させる手段の制御信号に用いたことに
   より、該光源の光周波数を変化させ、該２個の光源の光
   周波数間隔を一定に保つことを特徴とする周波数間隔安
   定化方法。 ５、上記請求範囲１、２、または３において、該周波数
   弁別回路出力信号を該光源の一方又は両方の温度を変化
   させる手段の制御信号に用いたことにより、該光源の光
   周波数を変化させ、該２個の光源の光周波数間隔を一定
   に保つことを特徴とする周波数間隔安定化方法。 ６、上記請求範囲１、２、３、４または５において、該
   周波数弁別回路出力信号によって光周波数を制御される
   該光源を局発光源、他方の該光源を信号用光源として用
   いて、請求範囲１、２、３、４、または５の周波数安定
   化方式を用い、中間周波信号の周波数を安定化させたこ
   とを特徴とする光ヘテロダインまたは光ホモダイン通信
   法。 ７、上記請求範囲６において、上記信号光源からの光と
   上記局発光源からの光を合波し、その２つの出力光をそ
   れぞれ電気信号に変換する２個の光検波器と、２つの該
   電気信号を加算する手段を持ったバランス型光受信器を
   使用したことを特徴とする光ヘテロダイン又は光ホモダ
   イン通信方法。 ８、上記請求範囲６において、信号光を局発光を合波し
   、この出力光を略直交する２つの偏波成分に分離する偏
   光分離器と、２つの該偏波成分をそれぞれ電気信号に変
   換する２個の光検波器と、２つの該電気信号をそれぞれ
   復調する２個の復調回路と、２つの該復調信号を加算す
   る加算器とから成る偏波ダイバーシティ受信器を使用し
   たことを特徴とする光ヘテロダイン又は光ホモダイン通
   信方法。 ９、上記請求範囲６において、上記信号光源からの信号
   光を互いに略直交した偏波方向を持つｘ偏波成分光とｙ
   偏波成分光に分離する手段と、上記局発用光源からの光
   を上記ｘ偏波成分光及び上記ｙ偏波成分光の偏波方向に
   略一致した２つの光に分離する手段と、これらの偏波方
   向が略一致した２つの光をそれぞれ合波する２個の光合
   波器と、ｘ偏波成分光と該局発用光源からの光とを合波
   した光合波器の２出力光をそれぞれ電気信号に変換する
   ２個の光検波器と、その電気信号を加算する手段と、加
   算された信号を復調する復調回路と、該ｙ偏波成分光と
   該局発用光源からの光とを合波した光合波器の２出力光
   をそれぞれ電気信号に変換する２個の光検波器と、その
   電気信号を加算する手段と、加算された信号を復調する
   復調回路と、２つの該復調信号を加算する加算回路とを
   少なくとも有するバランス型偏波ダイバーシティ受信器
   を使用したことを特徴とする光ヘテロダイン又は光ホモ
   ダイン通信方法。 １０、複数個の光源の光周波数間隔を安定化させる方式
   において、隣接する２個の該光源の出力光をそれぞれ合
   波器により合波し、順次合波器によって隣接する合波器
   の出力の一部を合波する光学系を用い、また各合波器の
   出力光の一部または全部を用いて、上記請求範囲１、２
   、３、４または５の周波数間隔安定化方式を用い該２個
   の各々の組の光周波数間隔を安定化し、順次該合波器出
   力の一部を用いて上記請求範囲１、２、３、４、または
   ５の周波数安定化方式を用いることにより、該複数個の
   光源の光周波数間隔の安定化を行ったことを特徴とする
   周波数間隔安定化方法。 １１、上記請求範囲１０において、該隣接する２個の光
   源として、該複数個の光源の光周波数が隣接する２個を
   選んだことを特徴とする周波数間隔安定化方法。 １２、複数個の光源からの出力光を合波し、その合波さ
   れた光の一部または全部を光検出器で電気信号に変換し
   、帯域通過３波器により該複数個光源のうちの任意の２
   つの光源の差周波数成分を検出し、この電気信号を、上
   記請求範囲１、２、３、４または５の該光検波器で変換
   された電気信号として該２個の光源の光周波数間隔を上
   記請求範囲１、２、３、４または５の方法により安定化
   する周波数間隔安定化方式において、該帯域通過３波器
   の通過帯域と該発振器の発振周波数を略同時に順次変化
   させることにより、任意の２個の光源の光周波数間隔を
   順次安定化させ、その結果、該複数個の光源のそれぞれ
   の光周波数間隔を一定に保つことを特徴とする周波数間
   隔安定化方法。 １３、上記請求範囲１２において、該複数個の光源の光
   周波数間隔を互いに異なるように設定したことを特徴と
   する周波数間隔安定化方法。