JPH03119841A - 周波数変調光信号の受光装置 - Google Patents
周波数変調光信号の受光装置Info
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- JPH03119841A JPH03119841A JP2255481A JP25548190A JPH03119841A JP H03119841 A JPH03119841 A JP H03119841A JP 2255481 A JP2255481 A JP 2255481A JP 25548190 A JP25548190 A JP 25548190A JP H03119841 A JPH03119841 A JP H03119841A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
- H01S5/0028—Laser diodes used as detectors
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4006—Injection locking
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- Semiconductor Lasers (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の分野）
この発明の目的は周波数変調光信号の受光装置を提供す
ることである。
ることである。
この発明は光通信への適用、とりわけ高密度の波長多重
ネットワークを構成することに使用できる。これは更に
、研究所での周波数変調の測定と半導体レーザの特性の
記述にも使用できる。
ネットワークを構成することに使用できる。これは更に
、研究所での周波数変調の測定と半導体レーザの特性の
記述にも使用できる。
（従来の技術）
光信号に使用されている種々の変調方式の中で、ＦＳＫ
じ周波数シフトキーインク）変調が広く使用されている
。その変調方式は送信される情報に従って放出される光
信号の周波数を移動させることである。この変調は分極
電流を変調することにより単一周波数の半導体レーザか
ら容易に得られる。強度変調の場合と反対に、レーザか
ら放出される光は全て変調の深さに拘らず周波数変調さ
れている。言い換えれば１００％変調に等しい。
じ周波数シフトキーインク）変調が広く使用されている
。その変調方式は送信される情報に従って放出される光
信号の周波数を移動させることである。この変調は分極
電流を変調することにより単一周波数の半導体レーザか
ら容易に得られる。強度変調の場合と反対に、レーザか
ら放出される光は全て変調の深さに拘らず周波数変調さ
れている。言い換えれば１００％変調に等しい。
ＦＳＸ変調された光信号の検波は、一般にコヒーレント
検波またはファプリーベロ規格による強度変調の直接変
換のいずれかにより行われている。１番目の方法には、
局部発振器（一般には波長同調形単一周波数レーザによ
り構成されている）、高速光検波器、信号の混合と合成
の電子回路（中間周波数弁別器、判定回路、中間周波数
安定回路）を使用することが必要となり、これにより良
い性能が得られても、その構成は難しい。第２の方法は
殆ど等しいが、変調される信号の周波数を標準の共振周
波数の１つに同調させる制御回路の使用が必要となる。
検波またはファプリーベロ規格による強度変調の直接変
換のいずれかにより行われている。１番目の方法には、
局部発振器（一般には波長同調形単一周波数レーザによ
り構成されている）、高速光検波器、信号の混合と合成
の電子回路（中間周波数弁別器、判定回路、中間周波数
安定回路）を使用することが必要となり、これにより良
い性能が得られても、その構成は難しい。第２の方法は
殆ど等しいが、変調される信号の周波数を標準の共振周
波数の１つに同調させる制御回路の使用が必要となる。
更に、広範囲に周波数を同調させることができず、これ
によりチャネルを高密度に波長多重することができなく
なる。
によりチャネルを高密度に波長多重することができなく
なる。
光通信の変復調に対するこれらの問題に関して、ＩＥＥ
Ｅ ジャーナル オブ クオンタム エレクトロニク
ス（Ｊｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ）、１９８１年６月、Ｎａ６．ＱＥ−１７
巻、９１９頁から９３５頁に掲載されたヤマモト ヨシ
ヒサ （Ｙａｍａｍｏｔ。
Ｅ ジャーナル オブ クオンタム エレクトロニク
ス（Ｊｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ）、１９８１年６月、Ｎａ６．ＱＥ−１７
巻、９１９頁から９３５頁に掲載されたヤマモト ヨシ
ヒサ （Ｙａｍａｍｏｔ。
Ｙｏｓｈｉｈｉｓａ ）他の論文による文献がある。
更に、処理される発光ビームが注入される半導体レーザ
を使用して、比較的簡単に構成される受光装置がいくつ
かある。これらの装置には、厳密には復調器としての機
能がないが、むしろ自動周波数制御装置としての機能が
ある。これらの装置が記載されているのは、ジャーナル
オブ ライトウェーブ チクノロシイ（Ｊｕｒｎａｌ
ｏｆ ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
１９８３年６月、Ｎｏ、２．ＬＴ−１巻、２９４〜４
０１頁に掲載されたコバヤシ ソウイチ（Ｋｏｂａｙａ
ｓｈｉ ５ｏｉｃｈｉ）他の題名が［オートマチック
フリークエンシイ コントロール イン アセミコンダ
クタ レーザ アンド アン オプティカル アンブリ
ファイヤ（Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒ ａ
ｎｄ ａｎ ０ｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
Ｊの論文と、Ｉ ＥＥＥ ジャーナル オブ クオン
タム エレクトロニクス、 １９８０年９月、 Ｎ（Ｌ
９． ＱＥ−１６巻、 ９１５頁から９１７頁に掲載さ
れたコバヤシソウィチ他の題名が［インジェクション
ロッキング キャラクチリスチック オブ アンＡβＧ
ａＡｓ セミコンダクタ レーザ（Ｉｎｊｅｃｔｉｏ
ｎ Ｌｏｃｋｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ −１ｓｔｉ
ｃｓ ｏｆ ａｎ ＡＪ２ＧａＡｓ Ｓｅｍ１ｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ Ｌａ５ｅｒ）Ｊの論文である。
を使用して、比較的簡単に構成される受光装置がいくつ
かある。これらの装置には、厳密には復調器としての機
能がないが、むしろ自動周波数制御装置としての機能が
ある。これらの装置が記載されているのは、ジャーナル
オブ ライトウェーブ チクノロシイ（Ｊｕｒｎａｌ
ｏｆ ＬｉｇｈｔｗａｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
１９８３年６月、Ｎｏ、２．ＬＴ−１巻、２９４〜４
０１頁に掲載されたコバヤシ ソウイチ（Ｋｏｂａｙａ
ｓｈｉ ５ｏｉｃｈｉ）他の題名が［オートマチック
フリークエンシイ コントロール イン アセミコンダ
クタ レーザ アンド アン オプティカル アンブリ
ファイヤ（Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒ ａ
ｎｄ ａｎ ０ｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）
Ｊの論文と、Ｉ ＥＥＥ ジャーナル オブ クオン
タム エレクトロニクス、 １９８０年９月、 Ｎ（Ｌ
９． ＱＥ−１６巻、 ９１５頁から９１７頁に掲載さ
れたコバヤシソウィチ他の題名が［インジェクション
ロッキング キャラクチリスチック オブ アンＡβＧ
ａＡｓ セミコンダクタ レーザ（Ｉｎｊｅｃｔｉｏ
ｎ Ｌｏｃｋｉｎｇ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ −１ｓｔｉ
ｃｓ ｏｆ ａｎ ＡＪ２ＧａＡｓ Ｓｅｍ１ｃｏｎ
ｄｕｃｔｏｒ Ｌａ５ｅｒ）Ｊの論文である。
発明は簡潔に述べられており、この発明により周知の技
術による一定の素子を使用できるので、後者の論文の主
な特性は記載されていない。
術による一定の素子を使用できるので、後者の論文の主
な特性は記載されていない。
前述の論文に記載されている技術では、処理される発光
ビームが注入される半導体レーザを使用している（”オ
プティカル インジェクション ロッキング” （Ｏｐ
ｔｉｃａｌ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ｌｏｃｋｉｎｇ）技
術）。
ビームが注入される半導体レーザを使用している（”オ
プティカル インジェクション ロッキング” （Ｏｐ
ｔｉｃａｌ−Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−Ｌｏｃｋｉｎｇ）技
術）。
レーザはスレショルドに近づ（電流により与えられてい
る（すなわち、実質的にスレショルド電流を０．７倍か
ら１６３倍の間にする）。レーザが増幅系としての機能
を果たし、“インジェクションロックド アンブリファ
イヤ（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−１ｏｃｋｅｄａｍｐｌｉｆ
ｉｅｒ ）” （ＩＬＡ）または゛レゾナントタイプ
アンブリファイヤ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｙｐｅａｍｐ
ｌｉｆｉｅｒ）” （ＲＴＡ）と呼ばれている。放出さ
れるレーザは“マスク（ｍａｓｔｅｒ）”レーザとして
知られており、放出が注入されるレーザは゛°スレーブ
（ｓｌａｖｅ）”レーザとして知られている。
る（すなわち、実質的にスレショルド電流を０．７倍か
ら１６３倍の間にする）。レーザが増幅系としての機能
を果たし、“インジェクションロックド アンブリファ
イヤ（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ−１ｏｃｋｅｄａｍｐｌｉｆ
ｉｅｒ ）” （ＩＬＡ）または゛レゾナントタイプ
アンブリファイヤ（ｒｅｓｏｎａｎｔ−ｔｙｐｅａｍｐ
ｌｉｆｉｅｒ）” （ＲＴＡ）と呼ばれている。放出さ
れるレーザは“マスク（ｍａｓｔｅｒ）”レーザとして
知られており、放出が注入されるレーザは゛°スレーブ
（ｓｌａｖｅ）”レーザとして知られている。
スレーブレーザはある周波数帯において動作する。増幅
器の活性層が交差したところで注入されたビームは、ビ
ームの周波数により増幅帯域内で占有した場所に応じて
増幅される。この′増幅は帯域の中央において最大であ
り、両側では減少している。
器の活性層が交差したところで注入されたビームは、ビ
ームの周波数により増幅帯域内で占有した場所に応じて
増幅される。この′増幅は帯域の中央において最大であ
り、両側では減少している。
活性層に光を注入することには光の密度とそれに関連し
た光電力を増幅させる重要な効果がある。その結果、レ
ーザの端子電圧は若干減少する。添付の第１図の曲線に
示すように（前述のコバヤシの１番目の論文の第６図の
曲線の１つをほぼ再現したもの）、電圧Ｖの減少が示す
共振の形（すなわち、逆ベルの形）の最小（または、必
要ならば電位差が最大）はマスターレーザから誘導され
た注入光信号の周波数Ｆがスレーブレーザの増幅帯域の
中心周波数Ｆ０に等しい時である。この電位差が減少す
るのは、周波数Ｆがロック領域を離れた時消失するよう
にするため、周波数ＦがＦｏから移動する時である。
た光電力を増幅させる重要な効果がある。その結果、レ
ーザの端子電圧は若干減少する。添付の第１図の曲線に
示すように（前述のコバヤシの１番目の論文の第６図の
曲線の１つをほぼ再現したもの）、電圧Ｖの減少が示す
共振の形（すなわち、逆ベルの形）の最小（または、必
要ならば電位差が最大）はマスターレーザから誘導され
た注入光信号の周波数Ｆがスレーブレーザの増幅帯域の
中心周波数Ｆ０に等しい時である。この電位差が減少す
るのは、周波数Ｆがロック領域を離れた時消失するよう
にするため、周波数ＦがＦｏから移動する時である。
この現象はスレーブレーザの分極電流の値に自然に関連
している。第２図（前記文献の第４図の曲線の１つを概
略再現したもの）には、比Ｉ／Ｉ。
している。第２図（前記文献の第４図の曲線の１つを概
略再現したもの）には、比Ｉ／Ｉ。
に対する電圧ΔＶの変化を示している。この変化は分極
電流がスレショルド電流に近づいたとき（Ｉ ／１．＝
１ ）大きくなる。電圧変化がほぼ零になるのはスレ
ーブレーザがスレショルド電流より１．３倍または１．
４倍大きい電流により分極されている時である（縦座標
は対数メモリであることに注意）。スレショルドを２倍
にすると、電圧変化は約１／１００ミリボルトであり利
用できない。この理由は、この技術ではスレショルドに
常に近くなるからである（前述の論文で述べた測定の殆
どはスレショルド電流の１．１倍に等しい分極電流に対
応している）。
電流がスレショルド電流に近づいたとき（Ｉ ／１．＝
１ ）大きくなる。電圧変化がほぼ零になるのはスレ
ーブレーザがスレショルド電流より１．３倍または１．
４倍大きい電流により分極されている時である（縦座標
は対数メモリであることに注意）。スレショルドを２倍
にすると、電圧変化は約１／１００ミリボルトであり利
用できない。この理由は、この技術ではスレショルドに
常に近くなるからである（前述の論文で述べた測定の殆
どはスレショルド電流の１．１倍に等しい分極電流に対
応している）。
第１図のような電圧変化により、周波数制御ができると
考えることができ、マスタレーザの周波数Ｆを基準にす
るならばスレーブレーザの端子電圧の変化を誤った信号
とみなすことにより、スレーブレーザの中心周波数Ｆ。
考えることができ、マスタレーザの周波数Ｆを基準にす
るならばスレーブレーザの端子電圧の変化を誤った信号
とみなすことにより、スレーブレーザの中心周波数Ｆ。
を例えばスレーブレーザの温度を変えることにより周波
ｆｉＦまで戻すことができる。
ｆｉＦまで戻すことができる。
一方、周波数Ｆ。で注入された信号の周波数変化を知り
たいならば、第１図に示されている電圧変化を取り出す
必要がある。第３図のように得られた曲線は前記の文献
の第１２図の曲線に概略対応している。
たいならば、第１図に示されている電圧変化を取り出す
必要がある。第３図のように得られた曲線は前記の文献
の第１２図の曲線に概略対応している。
電圧変化を取り出すその他のやり方は複雑である。実際
、この方法にはマスタレーザに対してスレーブレーザの
周波数を安定にする装置があるが、周波数復調装置はな
いので電圧変化を必要としない。
、この方法にはマスタレーザに対してスレーブレーザの
周波数を安定にする装置があるが、周波数復調装置はな
いので電圧変化を必要としない。
この周知の技術では、前述のように半導体スレーブレー
ザがスレショルドに近い増幅器として機能しており、端
子に表われる電圧はいつものベルの形をした負の変化を
下回り、測定された電圧変化のみにより符号を別にすれ
ば周波数に差が生ずる。
ザがスレショルドに近い増幅器として機能しており、端
子に表われる電圧はいつものベルの形をした負の変化を
下回り、測定された電圧変化のみにより符号を別にすれ
ば周波数に差が生ずる。
（発明の要約）
この発明はある部分においては、新奇な方法で実施する
ことを除くと前述の技術によっているが、それはスレー
ブレーザの端子における電圧が範囲のみでなく、符号の
面でも周波数の違いを示しているからである。このよう
に、適当な信号をもはや取り出す必要がなくなる。驚く
ほど極めて好都合なことに、入射信号の周波数変調は電
圧変調により直接表わされる。
ことを除くと前述の技術によっているが、それはスレー
ブレーザの端子における電圧が範囲のみでなく、符号の
面でも周波数の違いを示しているからである。このよう
に、適当な信号をもはや取り出す必要がなくなる。驚く
ほど極めて好都合なことに、入射信号の周波数変調は電
圧変調により直接表わされる。
この結果は受光装置のレーザ（またはスレーブ）をスレ
ショルドにおいてうまく機能させることにより得られ、
実際にはスレショルドの２倍を越えたところで得られる
。これらの条件において、レーザは従来の技術における
ような増幅器としての機能を行わず、発振器として機能
を行なう。レーザには中心発振周波数Ｆ。（または中心
波長え。）がある。発光ビームをこの発振器の活性層に
挿入することは光の密度の変化がほとんどなく、スレシ
ョルドにおいては発振機能の状態を良くするため光の密
度は極端に大きい。従来の技術に対する前述の現象は、
存在するとしても重要とは言えない。更に、前に示した
ように第２図の曲線によりスレショルドにおいて２倍さ
れることにより、この減少が殆ど生じないことが示され
る。
ショルドにおいてうまく機能させることにより得られ、
実際にはスレショルドの２倍を越えたところで得られる
。これらの条件において、レーザは従来の技術における
ような増幅器としての機能を行わず、発振器として機能
を行なう。レーザには中心発振周波数Ｆ。（または中心
波長え。）がある。発光ビームをこの発振器の活性層に
挿入することは光の密度の変化がほとんどなく、スレシ
ョルドにおいては発振機能の状態を良くするため光の密
度は極端に大きい。従来の技術に対する前述の現象は、
存在するとしても重要とは言えない。更に、前に示した
ように第２図の曲線によりスレショルドにおいて２倍さ
れることにより、この減少が殆ど生じないことが示され
る。
更に他のメカニズムが生じ、それにより他の現象が表わ
れるが、それはＦ。と異なる周波数Ｆでビームを注入す
ることにより発振器の周波数がスライドすることであり
、この周波数のスライドは活性層の屈折率が変化するこ
とにより示される。この変化ΔＦ＝Ｆ−Ｆ、はＦｏに対
するＦの位置により正または負となる。ＦがＦ０未満で
あるならば（言い換えれば、波長んがλ。を越えるなら
ば）、屈折率は増加し、発振器の周波数はロック、すな
わち固定されている。この屈折率の増加には活性層の障
壁の密度を減少させることにより得られる。
れるが、それはＦ。と異なる周波数Ｆでビームを注入す
ることにより発振器の周波数がスライドすることであり
、この周波数のスライドは活性層の屈折率が変化するこ
とにより示される。この変化ΔＦ＝Ｆ−Ｆ、はＦｏに対
するＦの位置により正または負となる。ＦがＦ０未満で
あるならば（言い換えれば、波長んがλ。を越えるなら
ば）、屈折率は増加し、発振器の周波数はロック、すな
わち固定されている。この屈折率の増加には活性層の障
壁の密度を減少させることにより得られる。
この屈折率が減少するならば、障壁の密度の単位あたり
の変化に対する屈折率の変化の比（ｄｎ／ｄＮ）は負な
ので障壁の密度は増加し、その逆も成り立つ。しかし、
障壁の密度により活性層におけるフェルミ準位の分離が
決まり、フェルミ準位の分離はレーザの接合点ｐｎの端
子電圧に対応している。この電圧はＦがＦ。より小さい
時は減少し、ＦがＦ。より大きい時は増加する。Ｆ＝Ｆ
ｏならば不変のままである。
の変化に対する屈折率の変化の比（ｄｎ／ｄＮ）は負な
ので障壁の密度は増加し、その逆も成り立つ。しかし、
障壁の密度により活性層におけるフェルミ準位の分離が
決まり、フェルミ準位の分離はレーザの接合点ｐｎの端
子電圧に対応している。この電圧はＦがＦ。より小さい
時は減少し、ＦがＦ。より大きい時は増加する。Ｆ＝Ｆ
ｏならば不変のままである。
このように電圧変化が得られ、その範囲と符号は入射ビ
ームの周波数Ｆと基準レーザ発振器の中心周波数Ｆ０と
の間の差に対応している。 従来の技術に含まれる現象
との主な違いとして注目すべて点は、後者では電圧変化
がＦ＝Ｆｏに対しては常に負で最大であり、この発明で
はその変化はある瞬間では正であり、他の瞬間では負で
あり、Ｆ＝Ｆ、の時は零となる。この発明では、受光装
置は周波数の差を直接検出するが、補助の誘導回路の使
用に頼る必要はない。この新しい受光装置の特性には極
めて多くの利点がある。
ームの周波数Ｆと基準レーザ発振器の中心周波数Ｆ０と
の間の差に対応している。 従来の技術に含まれる現象
との主な違いとして注目すべて点は、後者では電圧変化
がＦ＝Ｆｏに対しては常に負で最大であり、この発明で
はその変化はある瞬間では正であり、他の瞬間では負で
あり、Ｆ＝Ｆ、の時は零となる。この発明では、受光装
置は周波数の差を直接検出するが、補助の誘導回路の使
用に頼る必要はない。この新しい受光装置の特性には極
めて多くの利点がある。
出願者は図から次の結果を得ている。
（１）波長選択性：光電力が一３０ｄＢｍの時０． Ｏ
４ｎｍ、（２） ２ ＧＨｚを越える電気的通過範囲、
（３）感度： −３０ｄＢｍ 。
４ｎｍ、（２） ２ ＧＨｚを越える電気的通過範囲、
（３）感度： −３０ｄＢｍ 。
（４）電圧／周波数変換係数（ｄＶ／ｄＦ） ： ７
５０ＭＨｚで約５０μＶ／ＧＨｚ 。
５０ＭＨｚで約５０μＶ／ＧＨｚ 。
（５）温度変化による波長の同調： ０．０６５ｎｍ
／ ’Ｃ及び分極電流の変化による波長の同調： ０．
０１３ｍｍ／ｍＡ。
／ ’Ｃ及び分極電流の変化による波長の同調： ０．
０１３ｍｍ／ｍＡ。
（６）寸法： ０．４Ｘ Ｏ，ｌＸ Ｏ，３ｍｍ”よ
り詳細には、この発明の目的は周波数変調光信号に対す
る受光装置を提供することであり、その受光装置には、
活性層、スレショルド電流と中心周波数を有する単一周
波数の半導体と、スレショルドを越えてレーザに供給す
る分極電流源と、周波数変調発光ビームなレーザの活性
層の中に注入する光学装置と、レーザの端子で電圧を取
り出す装置があり、この受光装置は電源からの供給電流
がレーザのスレショルドよりかなり大きな値に調整され
ていることを特徴としており、レーザは発振器として機
能しており、電圧を取り出す装置は注入されたビームが
無いときに加えられた中心電圧に対し表示された電圧を
供給しており、振幅の変化が注入されたビームの周波数
とレーザの中心周波数の間の差と符号、すなわち前記周
波数の差の符号に比例しており、発光ビームの周波数変
調がレーザの端子に加えられた電圧の振幅変調に直接変
換されている。
り詳細には、この発明の目的は周波数変調光信号に対す
る受光装置を提供することであり、その受光装置には、
活性層、スレショルド電流と中心周波数を有する単一周
波数の半導体と、スレショルドを越えてレーザに供給す
る分極電流源と、周波数変調発光ビームなレーザの活性
層の中に注入する光学装置と、レーザの端子で電圧を取
り出す装置があり、この受光装置は電源からの供給電流
がレーザのスレショルドよりかなり大きな値に調整され
ていることを特徴としており、レーザは発振器として機
能しており、電圧を取り出す装置は注入されたビームが
無いときに加えられた中心電圧に対し表示された電圧を
供給しており、振幅の変化が注入されたビームの周波数
とレーザの中心周波数の間の差と符号、すなわち前記周
波数の差の符号に比例しており、発光ビームの周波数変
調がレーザの端子に加えられた電圧の振幅変調に直接変
換されている。
（実施例）
以下、図面に基づきこの発明を更に詳しく説明する。第
４図には分布帰還形レーザ１０を示している。この種の
レーザは従来、積み重ねた半導体層から作られており、
この半導体層には挟み込む２つの層により構成されてい
る１つの活性層と、１つの分布ネットワークがある。半
導体はＩｎＰの上にあるＩｎＧａＡｓＰのようなｍ−ｖ
族の２元、３元または４元の化合物に属している。レー
ザは電流源１２により供給され、端子電圧の測定装置１
４が取り付けられている。
４図には分布帰還形レーザ１０を示している。この種の
レーザは従来、積み重ねた半導体層から作られており、
この半導体層には挟み込む２つの層により構成されてい
る１つの活性層と、１つの分布ネットワークがある。半
導体はＩｎＰの上にあるＩｎＧａＡｓＰのようなｍ−ｖ
族の２元、３元または４元の化合物に属している。レー
ザは電流源１２により供給され、端子電圧の測定装置１
４が取り付けられている。
注入された電流Ｉはレーザのスレショルド電流Ｉ８より
２倍大きい。レーザはこのように発振器として動作状態
に置かれている。レーザは波長え。
２倍大きい。レーザはこのように発振器として動作状態
に置かれている。レーザは波長え。
（または周波数がＦ。）の放射１６．１８を放出する。
放射１６と１８の相対的な強度は、レーザの表面の反射
係数により左右される。この発明に対し直接与えられな
いこれらの条件の説明については特徴はない。
係数により左右される。この発明に対し直接与えられな
いこれらの条件の説明については特徴はない。
周波数がＦ（または波長がえ）の発光ビーム２０はレー
ザｌＯの中に注入される。その周波数は変調できると仮
定している。説明として、図の左は周波数が２つの値Ｆ
１とＦ２を取ると仮定して示している（Ｆｌは２値情報
系の論理０に対応しＦ２は論理１に対応している）。
ザｌＯの中に注入される。その周波数は変調できると仮
定している。説明として、図の左は周波数が２つの値Ｆ
１とＦ２を取ると仮定して示している（Ｆｌは２値情報
系の論理０に対応しＦ２は論理１に対応している）。
装置１４によりレーザの端子で取る電圧■は右側に示さ
れた２つの値■１と■２を取り、２つの周波数Ｆ１とＦ
２に対応していると仮定している。
れた２つの値■１と■２を取り、２つの周波数Ｆ１とＦ
２に対応していると仮定している。
この例では、周波数ＦｌとＦ２はレーザの中心周波数Ｆ
。で囲み、Ｆ２はＦ。より大きいと仮定している。
。で囲み、Ｆ２はＦ。より大きいと仮定している。
この仮定と前述の説明により、受信したレーザの動作周
波数はビーム２０が注入されたことによりＦｌまたはＦ
２の方にスライドしており、これにより動作電圧が上方
または下方に移動する。これにより、電圧変化が常に負
である技術と相違が明らかになる。レーザの中心周波数
から離れた２つの周波数により、レーザの端子で従来の
技術とほぼ同じ電圧が得られ、それぞれを識別すること
はかなり困難となる。
波数はビーム２０が注入されたことによりＦｌまたはＦ
２の方にスライドしており、これにより動作電圧が上方
または下方に移動する。これにより、電圧変化が常に負
である技術と相違が明らかになる。レーザの中心周波数
から離れた２つの周波数により、レーザの端子で従来の
技術とほぼ同じ電圧が得られ、それぞれを識別すること
はかなり困難となる。
第５図に示す実験的な組み立てによりこの発明の受光装
置を調べることができる。ここでレーザ１０は電源１２
により供給されている。第５図にはエミッタとして動作
するレーザ３０も示してあり、このレーザは誘導性抵抗
とコンデンサを含む“Ｔ”３４を通して電流源３２によ
り供給されており、コンデンサは高周波発振器３６に接
続されている。レーザ３０に注入された電流は強度変調
されている。その結果、放出された発光ビームは平均の
周波数の近くで周波数変更されている。光学装置は、更
に変調ビームを受光装置として動作するレーザｌＯの中
に注入することも行なっている。これらの装置には、１
番目のレンズＬ１、減衰器Ａ、偏光プリズムＰ、半波長
プレートＬＤ、顕微鏡のレンズとなることができる２番
目のレンズＬ２がある。装置Ａ。
置を調べることができる。ここでレーザ１０は電源１２
により供給されている。第５図にはエミッタとして動作
するレーザ３０も示してあり、このレーザは誘導性抵抗
とコンデンサを含む“Ｔ”３４を通して電流源３２によ
り供給されており、コンデンサは高周波発振器３６に接
続されている。レーザ３０に注入された電流は強度変調
されている。その結果、放出された発光ビームは平均の
周波数の近くで周波数変更されている。光学装置は、更
に変調ビームを受光装置として動作するレーザｌＯの中
に注入することも行なっている。これらの装置には、１
番目のレンズＬ１、減衰器Ａ、偏光プリズムＰ、半波長
プレートＬＤ、顕微鏡のレンズとなることができる２番
目のレンズＬ２がある。装置Ａ。
Ｐ、ＬＤは光学的に絶縁機能を果たしている。
レーザの端子にある電圧測定装置としては、誘導性抵抗
とコンデンサから成るＴ”４０の後に増幅器４２とスペ
クトラムアナライザ４４がある。このアナライザにより
発生器３６の変調周波数における電圧成分の強度が得ら
れる。
とコンデンサから成るＴ”４０の後に増幅器４２とスペ
クトラムアナライザ４４がある。このアナライザにより
発生器３６の変調周波数における電圧成分の強度が得ら
れる。
組立てには更に破線の矩形５０．５２により図示された
レーザの恒温装置がある。
レーザの恒温装置がある。
そのような組立てにより出願者は第６図と第７図に示す
ように、一定の量を測定した。これらの測定では、放出
及び受信されたレーザの分極電流はそれぞれ３５ｍＡ及
び４９ｍＡであり、それはスレショルド電流の２．２倍
である。レーザの温度は２０℃に安定にされている。放
出レーザ（または受信レーザ）の光周波数は、温度を変
えることにより移動することができる。放出レーザの変
調は分極電流を変更することにより得られる。
ように、一定の量を測定した。これらの測定では、放出
及び受信されたレーザの分極電流はそれぞれ３５ｍＡ及
び４９ｍＡであり、それはスレショルド電流の２．２倍
である。レーザの温度は２０℃に安定にされている。放
出レーザ（または受信レーザ）の光周波数は、温度を変
えることにより移動することができる。放出レーザの変
調は分極電流を変更することにより得られる。
第６図にはマイクロボルトで表わされ縦座標にある電圧
ΔＶの変化を示しており、それはギガヘルツで表わされ
る周波数の左ΔＦに対応しており、この差は放出レーザ
３０の周波数Ｆと受信レーザ１０の中心周波数Ｆ。の間
隔である。
ΔＶの変化を示しており、それはギガヘルツで表わされ
る周波数の左ΔＦに対応しており、この差は放出レーザ
３０の周波数Ｆと受信レーザ１０の中心周波数Ｆ。の間
隔である。
示されている曲線は一３０ｄＢｍの注入電力に対応して
いる。
いる。
ＺＡの印を付けられた領域はロックの範囲に対応してお
り、この範囲は受光装置が注入ビームの周波数にロック
されている範囲である。この範囲内では、電圧対周波数
の比は直線的である。この範囲外では差Ｆ−Ｆ、は発振
器に対して大きすぎるので注入された波の周波数にロッ
クできない。周波数Ｆ。では発振状態が自然であり電圧
は公称の値をもつ。
り、この範囲は受光装置が注入ビームの周波数にロック
されている範囲である。この範囲内では、電圧対周波数
の比は直線的である。この範囲外では差Ｆ−Ｆ、は発振
器に対して大きすぎるので注入された波の周波数にロッ
クできない。周波数Ｆ。では発振状態が自然であり電圧
は公称の値をもつ。
第７図には同様な曲線を示しており、変調周波数は７５
０ＭＨｚに等しい。曲線ＣＩは注入光電力が一３０ｄＢ
ｎ＋ 、すなわち１μＷに、曲線Ｃ２は一４０ｄＢｍ
、すなわち０．１μＷに対応している。
０ＭＨｚに等しい。曲線ＣＩは注入光電力が一３０ｄＢ
ｎ＋ 、すなわち１μＷに、曲線Ｃ２は一４０ｄＢｍ
、すなわち０．１μＷに対応している。
変換比は約５２Ｖ／ＧＨｚである。
受光装置の温度またはその分極電流を変えることにより
中心周波数Ｆ。とロック領域を移すことができる。この
ように、波長が異なっていることを別にすれば、同じ種
類の受光装置を使用することができ、これは多重システ
ムに有益である。これは第８図に示されており、この図
にはそれぞれが波長え１．・・・、え６．・・・、え、
により光信号を運ぶＮ個の光ファイバＦ。０．・・・、
ＦＱＩ、・・・、 ＦＯＮと、受信の側には波長λ１．
・・・、え６．・・・、λ２の関数であり温度ＴＩ、・
・・Ｉ Ｔ ｌ ｌ・・・、 ＴＮで安定化されている
Ｎ個の受光装置Ｐｉ（１，・・・、 ＰＨ，、・・・Ｐ
１１ Ｎが示されている。
中心周波数Ｆ。とロック領域を移すことができる。この
ように、波長が異なっていることを別にすれば、同じ種
類の受光装置を使用することができ、これは多重システ
ムに有益である。これは第８図に示されており、この図
にはそれぞれが波長え１．・・・、え６．・・・、え、
により光信号を運ぶＮ個の光ファイバＦ。０．・・・、
ＦＱＩ、・・・、 ＦＯＮと、受信の側には波長λ１．
・・・、え６．・・・、λ２の関数であり温度ＴＩ、・
・・Ｉ Ｔ ｌ ｌ・・・、 ＴＮで安定化されている
Ｎ個の受光装置Ｐｉ（１，・・・、 ＰＨ，、・・・Ｐ
１１ Ｎが示されている。
もちろん、前の記述は説明としてＤＦＢレーザのみにつ
いて述べている。他のいかなるレーザも使うことができ
、それには量子ピット／活性層レーザ、多電極レーザ（
レーザチップが分離したいくつかの電極から成る）、マ
ルチセクションレーザ（反射、ガイド、増幅のセクショ
ンから成る）がある。
いて述べている。他のいかなるレーザも使うことができ
、それには量子ピット／活性層レーザ、多電極レーザ（
レーザチップが分離したいくつかの電極から成る）、マ
ルチセクションレーザ（反射、ガイド、増幅のセクショ
ンから成る）がある。
第１図は過去に記載されており、周波数に基づ〈従来の
技術により得られた電圧変化を示しており、 第２図は過去に記載されており、分極電流に基づ〈従来
の技術により得られた電圧変化を示しており、 第３図は過去に記載されており、従来の技術により得ら
れた電圧の導関数を示しており、第４図はこの発明によ
る受光装置の動作原理を図示しており、 第５図はこの発明による受光装置を用いた実験の組立を
示し、 第６図は周波数差によるレーザの端子に与えられた電圧
の変化を図示しており、 第７図は２つの異なる光電力を有した電圧変化に対する
２つの特別な場合を示しており、第８図はこの発明によ
る多数の受光装置を用いた多重／分波装置を示している
。 １０−ｍ−分布帰還レーザ、１２．３２−−一電流源、
１４−ｍ一端子電圧の測定装置、 １６、１８−−一放射、 ２０−−一発光ビーム、
３０−一一レーザ、 ３４．４０−−一 “Ｔ
”３６一−−高周波発振器、 ４２−ｍ−増幅器、４４
−ｍ−スペクトラムアナライザ、 ５０、５２−−一恒温装置、 Ａ−ｍ−減衰器、 Ｆ、−ｍ−中心周波数、ＦＯ
Ｉ、・・・、 ＦＯ，、・・・、 ＦＯＮ−−一光ファ
イバ、Ｌｌ−−−１番目のレンズ、Ｌ２−−−２番目の
レンズ、ＬＤ−ｍ−半波長プレート、Ｐ−ｍ−偏光プレ
ート、ＰＨ１，・・・、 ＰＨ、、・・・、 ＰＨＮ−
ｍ−受光装置、ｖｏ−ｍ−中心電圧。 ムｖ（ｍｖ） ｄＶ／ｃＬＦ
技術により得られた電圧変化を示しており、 第２図は過去に記載されており、分極電流に基づ〈従来
の技術により得られた電圧変化を示しており、 第３図は過去に記載されており、従来の技術により得ら
れた電圧の導関数を示しており、第４図はこの発明によ
る受光装置の動作原理を図示しており、 第５図はこの発明による受光装置を用いた実験の組立を
示し、 第６図は周波数差によるレーザの端子に与えられた電圧
の変化を図示しており、 第７図は２つの異なる光電力を有した電圧変化に対する
２つの特別な場合を示しており、第８図はこの発明によ
る多数の受光装置を用いた多重／分波装置を示している
。 １０−ｍ−分布帰還レーザ、１２．３２−−一電流源、
１４−ｍ一端子電圧の測定装置、 １６、１８−−一放射、 ２０−−一発光ビーム、
３０−一一レーザ、 ３４．４０−−一 “Ｔ
”３６一−−高周波発振器、 ４２−ｍ−増幅器、４４
−ｍ−スペクトラムアナライザ、 ５０、５２−−一恒温装置、 Ａ−ｍ−減衰器、 Ｆ、−ｍ−中心周波数、ＦＯ
Ｉ、・・・、 ＦＯ，、・・・、 ＦＯＮ−−一光ファ
イバ、Ｌｌ−−−１番目のレンズ、Ｌ２−−−２番目の
レンズ、ＬＤ−ｍ−半波長プレート、Ｐ−ｍ−偏光プレ
ート、ＰＨ１，・・・、 ＰＨ、、・・・、 ＰＨＮ−
ｍ−受光装置、ｖｏ−ｍ−中心電圧。 ムｖ（ｍｖ） ｄＶ／ｃＬＦ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）周波数変調光信号に対する装置であり、活性層、
スレショルド電流及び中心周波数を有する単一周波数半
導体レーザと、スレショルドを越えてレーザに供給する
分極電流源と、レーザの活性層の中に周波数変調発光ビ
ームを注入する光学装置と、レーザの端子で電圧を加え
る装置を含み、電流源から作られる供給電流がレーザの
スレシヨルドよりかなり高い値に調整されていることを
特徴としており、レーザは発振器として機能し、その装
置がとる電圧は注入されたビームがないときに加えられ
た中心電圧に対し表示され電圧を供給しており、振幅の
変化が注入されたビームの周波数とレーザの中心周波数
の間の差と符号、すなわち周波数差の符号に比例してお
り、注入された発光ビームの周波数変調がレーザの端子
に加えられた電圧の振幅変調に直接変換される受光装置
。 （２）レーザの供給電流がスレシヨルド電流の２倍より
大きい請求項１記載の受光装置。（３）レーザの中心周
波数を特別な値に調整する装置を含む請求項１記載の受
光装置。 （４）レーザの中心周波数を調整する装置が温度調整装
置である請求項３記載の受光装置。 （５）請求項３記載の受光装置を多数含み、各受光装置
が特定の周波数に調整されたレーザに関係している受光
装置。 （６）レーザが分布帰還形レーザである請求項１記載の
受光装置。 （７）レーザが量子ピット形レーザである請求項１記載
の受光装置。 （８）レーザが多電極形レーザである請求項１記載の受
光装置。 （９）レーザがマルチセクション形レーザである請求項
１記載の受光装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8912646A FR2652465B1 (fr) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Photorecepteur pour signaux optiques modules en frequence. |
| FR8912646 | 1989-09-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03119841A true JPH03119841A (ja) | 1991-05-22 |
| JP3208135B2 JP3208135B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=9385865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25548190A Expired - Fee Related JP3208135B2 (ja) | 1989-09-27 | 1990-09-27 | 周波数変調光信号の受光装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5063567A (ja) |
| EP (1) | EP0420742B1 (ja) |
| JP (1) | JP3208135B2 (ja) |
| DE (1) | DE69004774T2 (ja) |
| FR (1) | FR2652465B1 (ja) |
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| FR2680928B1 (fr) * | 1991-08-30 | 1994-11-10 | France Telecom | Systeme de communication optique utilisant des amplificateurs optiques a semiconducteur a onde progressive. |
| FR2685590B1 (fr) * | 1991-12-20 | 1995-01-13 | France Telecom | Photorecepteur non selectif pour signaux optiques modules en frequence et liaison optique utilisant ce photorecepteur. |
| FR2686753B1 (fr) * | 1992-01-24 | 1994-04-08 | France Telecom | Photorecepteur pour signaux optiques modules en frequence, emetteur-recepteur et liaison optique correspondants. |
| FR2688963B1 (fr) * | 1992-03-20 | 1994-05-13 | France Telecom | Emetteur-recepteur a detection coherente. |
| FR2689708B1 (fr) * | 1992-04-02 | 1994-05-13 | France Telecom | Photorecepteur pour signaux optiques modules en frequence. |
| FR2694457B1 (fr) * | 1992-07-31 | 1994-09-30 | Chebbi Brahim | Laser à semi-conducteur pour la détection d'un rayonnement lumineux, procédé pour l'obtention d'un détecteur photosensible, et application d'un tel laser à la détection d'un rayonnement lumineux. |
| GB2270609B (en) * | 1992-09-09 | 1996-01-24 | Northern Telecom Ltd | Clock recovery |
| US5923687A (en) * | 1996-06-28 | 1999-07-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Bandwidth enhancement and broadband noise reduction in injection-locked semiconductor lasers |
| US6480316B1 (en) | 2001-06-15 | 2002-11-12 | Yotta Networks | System and method for reading data content out of optical data stream without altering the optical data stream |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3976873A (en) * | 1975-05-08 | 1976-08-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Tunable electroabsorptive detector |
| GB2110498B (en) * | 1981-07-14 | 1985-09-04 | British Telecomm | Laser telecommunications system |
| US4805237A (en) * | 1985-04-08 | 1989-02-14 | Hewlett-Packard Company | Parametric diode amplifier |
| US4755016A (en) * | 1985-11-06 | 1988-07-05 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Coherent lightwave transmitters |
| JPH0728077B2 (ja) * | 1986-04-16 | 1995-03-29 | 株式会社トプコン | 半導体レ−ザ−の発振周波数・発振出力安定化装置 |
| US4751705A (en) * | 1986-10-07 | 1988-06-14 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Single-element optical injection locking of diode-laser arrays |
| US4903341A (en) * | 1987-12-28 | 1990-02-20 | Mcdonnell Douglas Corporation | Semiconductor optical heterodyne detector |
| US4862467A (en) * | 1988-03-18 | 1989-08-29 | Massachusetts Institute Of Technology | One- and two-dimensional optical wavefront synthesis in real time |
| US4930133A (en) * | 1989-06-05 | 1990-05-29 | The Boeing Company | Multiple laser frequency stabilization |
-
1989
- 1989-09-27 FR FR8912646A patent/FR2652465B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-09-14 US US07/582,157 patent/US5063567A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-25 DE DE90402638T patent/DE69004774T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-25 EP EP90402638A patent/EP0420742B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-27 JP JP25548190A patent/JP3208135B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| DE69004774T2 (de) | 1994-03-17 |
| EP0420742A1 (fr) | 1991-04-03 |
| DE69004774D1 (de) | 1994-01-05 |
| EP0420742B1 (fr) | 1993-11-24 |
| FR2652465A1 (fr) | 1991-03-29 |
| FR2652465B1 (fr) | 1991-11-15 |
| US5063567A (en) | 1991-11-05 |
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| US5404242A (en) | Photoreceiver for frequency-modulated optical signals | |
| Lu et al. | Wavelength conversion using a T-gate laser | |
| Sun et al. | Directly modulated 25 Gbaud/s tunable in-series DFB laser array for WDM systems | |
| Lee | Wavelength measurement and tracking using semiconductor laser amplifiers for applications in photonic networks |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |