JPH0321936A

JPH0321936A - 光周波数安定化装置

Info

Publication number: JPH0321936A
Application number: JP1156609A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Oda; 一弘織田; Hiroshi Toba; 弘鳥羽; Noburu Shibata; 宣柴田; Katsu Iwashita; 克岩下
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1989-06-19
Filing date: 1989-06-19
Publication date: 1991-01-30
Anticipated expiration: 2010-06-05
Also published as: JPH0752271B2

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〕本発明は中心周波数が互いに異なる複数の光ＦＳＫ変調
信号を伝送する光周波数分割多重伝送に利用する。特に
、光ＦＳＸ変調信号の中心周波数間隔を安定化する光周
波数安定化装置に関する。

本発明は、光周波数安定化装置において、透過周波数が
周期的に変化する光フィルタを基準として光ＦＳＸ変調
信号の中心周波数間隔を安定化することにより、広い周
波数範囲にわたり中心周波数間隔を安定化するものであ
る。

〔従来の技術〕

第１７図は従来例光周波数安定化装置のブロック構戊図
を示す。この光周波数安定化装置は、それぞれ異なる中
心周波数をもつ複数の光信号をそれぞれ安定化すること
ができる。この装置の詳細については、山崎他、昭和６
３年度電子情報通信学会秋季全国大会予稿集、Ｂ−４０
５　、第８−１−１８９頁に示されている。

掃引用レーザダイオード１を時間に対して一定の割合で
周波数掃引し、その光出力を光共振器２に入力すると、
光共振器２の透過率が周波数に対して周期的に極大点を
もつため、光共振器２の共振周波数間隔に対応するある
一定時間ごとに光ノくルスが発生する。この光パルスは
受光素子３に入力されて電気信号の基準パルス列となる
。

送信レーザＬ−　Ｄ　，〜ＬＤ，は情報信号源Ｓ，〜Ｓ
８の信号によりそれぞれ変調され、８個の光ＦＳＫ変調
信号を出力する。この８個の光ＦＳＫ変調信号は、スタ
ーカップラ６で多重された後、方向性結合器７により掃
引用レーザダイオード１の出力光と混合される。混合さ
れた複数の光ＦＳＫ変調信号の中心周波数と掃引用レー
ザ光の周波数が一致したとき、受光素子４に電気のパル
ス信号が発生する。このパルス信号の時間間隔が光ＦＳ
Ｋ変調信号群の中心周波数間隔を表すことになる。

そこで、制御回路５により、受光素子３で得られた基準
パルス列と受光素子４で得られた光ＦＳＫ変調信号の中
心周波数間隔を表すパルス列との時間差を測定し、その
時間差分に相当する電流を送信レーザＬＤ，〜ＬＤ．に
それぞれ帰還する。

これにより、光ＦＳＫ変調信号群の中心周波数の間隔を
光共振器２の周波数間隔で安定化している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の光周波数安定化装置では、掃弓用レーザ
ダイオードにより直線性良く掃引できる周波数帯域がた
かだか１００６８２以下であり、光ＦＳＫ変調信号の中
心周波数間隔がＬＯＧ｝Ｉｚ程度とすると、１０チャン
ネル程度しか安定化できない欠点があった。

本発明は、このような問題を解決し、多数のチャンネル
の光ＦＳＫ信号について、その相対周波数を安定化でき
る光周波数安定化装置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〕

本発明の光周波数安定化装置は、複数の送信レーザのい
ずれかの送信光ＦＳＫ変調信号を選択する選択手段と、
この選択手段の出力光を入力とし、透過率が入射光の周
波数により周期的に変化しその周期が光ＦＳＫ変調信号
の中心周波数間隔に等しい光フィルタとを備えたことを
特徴とする。

選択手段は、周期間隔がΔｆ、２×Δｆ、・・・、ｍ×
△ｆのｍ個の周期形フィルタが縦続接続されたチャンネ
ル選択フィルタを含み、このチャンネル選択フィルタは
、ｍ個の周期形フィルタのそれぞれの透過周波数を設定
する手段を含むことが望ましい。ただし、△ｆは光ＦＳ
Ｋ変調信号の中心周波数間隔の設定値である。

光フィルタは、ひとつの入射ボートおよび二つの出射ポ
ートとを含み、上記入射ボートから一方の出射ポートに
至る透過率と他方の出射ボートに至る透過率とが入射光
の周波数により周期的かつ相補的に変化する周期形フィ
ルタであることが望ましい。

このとき、周期形フィルタの二つの出射ボートの出射光
をそれぞれ受光する二つの受光素子と、この二つの受光
素子の出力電流の差を求める回路手段と、周期形フィル
タの入射光が二つの出射ポートに等しく分配されるよう
な周波数に光ＦＳＫ変調信号の中心周波数を設定する手
段とを備えることが望ましい。

また、光フィルタの出射光を受光する受光素子と、この
受光素子の出力を光フィルタに入射した光ＦＳＫ変調信
号の情報信号で同期検波する同期検波回路と、光フィル
タの入射光が光フィルタの透過率が極大または極小とな
る周波数にその先ＦＳＸ変調信号の中心周波数を設定す
る手段とを備えることもできる。この場合にも、光フィ
ルタとして二つの出射ポートを含む周期形フィルタを用
い、二つの受光素子でそれぞれの出射光を受光すること
ができる。このときには、二つの受光素子の出力電流の
差について同期検波する。

〔作　用〕

透過率が入射光の周波数により周期的に変化する光フィ
ルタは、同一の弁別特性を示す点が入射周波数に対して
周期的に現れる光弁別器として用いることができる。こ
の同一の弁別特性を示す点を以下「弁別特性点」という
。

例えば、光フィルタとして二つの出射ボートを含む周期
形フィルタを用い、弁別特性点として二つの出射ボート
における光強度が等しい周波数を選ぶどする。このとき
、光弁別器に光ＦＳＸ変調信号を入射すると、中心周波
数が弁別特性点に一致していれば、二つの出射ポートの
弁別出力が相補的となる。中心周波数が弁別特性点から
ずれると、二つの弁別出力が変化する。そこで、これが
相殺されるように送信元の周波数を制御する。

また、弁別特性点どして光フィルタの透過率が極小とな
る点を選ぶこともできる。このとき、中心周波数が弁別
特性点に一致していれば、弁別出力は一定となる。しか
し、中心周波数が弁別特性点からずれると、変調された
情報信号に対応する弁別出力が現れる。このときの位相
は、低周波数側にずれたか高周波数側にずれたかにより
、元の情報信号と異なる。したがって、この弁別出力を
元の情報信号で同期検波すれば、周波数のずれを検出す
ることができる。

弁別特性点として透過率が極大となる点を選んでも同様
である。また、光フィルタとして二つの出射ポートを含
む周波数フィルタを用い、二つの出射ポートの透過率が
一方が極大、一方が極小となる点を選択し、その差分を
同期検波してもよい。

このようにして、複数の送信レーザについて、それぞの
発振周波数を光弁別器の周期的な弁別特性点に一致させ
ることができ、この弁別特性点の周波数間隔を基準とし
て、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数間隔が安定化される
。

光ＦＳＫ変調信号（およびそれを送信した送信レーザ）
を選択する選択手段としてチャンネル選択フィルタを用
いる場合には、安定化すべきチャネルを高速に切り換え
ることができ、切り換え可能なチャンネル数も増加する
。例えば、従来例のように掃引用レーザダイオードを使
用する場合には、伝送ビット速度４００Ｍｂ／ｓ　，チ
ャネル間隔８　ＧＨｚのとき、安定化できるチャネル数
はたかだか８個である。これに対して本発明の場合には
、例えば伝送ビット速度６００Ｍｂ／ｓ　、チャネル間
隔１０ＧＨｚでチャネル数１００以上の周波数を安定化
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の光周波数安定化装置の基本構或を示す
ブロック構或図である。

この装置は、互いに異なる中心周波数で光ＦＳＫ変調信
号を送信する複数の送信レーザＬＤ．〜ＬＤ，，と、こ
の複数の送信レーザＬＤ，　〜ＬＤ．の出力光を検出す
る受光素子ＰｄａＳＰｄｂと、この受光素子Ｐｄａ，Ｐ
ｄ，の検出出力により複数の送信レーザＬＤ．’〜ＬＤ
．の送信ＦＳＫ変調信号の中心周波数間隔があらかじめ
定められた値となるように各送信レーザの発振周波数を
負帰還制御する制御手段として負荷抵抗１７、誤差信号
検出部ｌ９およびバイアス電流群２１とを備える。バイ
アス電流群２１は、送信レーザＬＤ．〜ＬＤｈのそれぞ
れに対応して、バイアス電流源ｂ，〜ｂ１を備える。

送信レーザＬ　Ｄ　＋　〜ＬＤ，，は、注入電流に応じ
て光周波数が変化するレーザダイオードにより構戊され
る。それぞれの送信レーザＬＤ，〜ＬＤ．には、情報信
号源Ｓ１〜Ｓｈからのディジタル電気信号と、バイアス
電流源ｂ１〜ｂ．とが、加算器１１−１〜１１−ｎを経
由して供給される。これにより、ｎ個の光ＦＳＫ変調信
号が得られる。

このｎ個の光ＦＳＫ変調信号は、多重化装置１２により
周波数分割多重される。多重化装置１２として、通常は
スターカップラ等が使用される。多重化装置１２の出力
は光伝送路に送出されるが、その一部がファイバ１３に
分岐される。

ここで本構或の特徴とするところは、送信レーザＬＤ，
〜ＬＤ．のいずれかの送信光ＦＳＫ変調信号を選択する
選択手段としてチャネル選択フィルタ１４を備え、この
チャネル選択フィルタ１４の出力光を入力とし、透過率
が入射光の周波数により周期的に変化しその周期が光Ｆ
ＳＫ変調信号の中心周波数間隔に等しい光フィルタとし
て光弁別器ｌ６を備えたことを特徴とする。

多重化された光ＦＳＫ変調信号は、ファイバ１３によっ
てチャンネル選択フィルタ１４に入力される。

チャンネル選択フィルタ１４は、複数の光ＦＳＫ変調信
号の中から任意の１チャンネルを選択する。

チャンネル選択フィルタｌ４は例えば周期形フィルタに
より構或される。周期形フィルタの周期間隔を透過率の
極大値から極小値までの周波数間隔で定義すると、周期
間隔がΔｆ−ｍΔｒの周期形フィルタを多段に接続する
ことにより、中心周波数間隔がΔｆの光ＦＳＫ変調信号
をチャンネルごとに分離できる。チャンネル選択フィル
タ１４を所望の周波数に同調させるには、各周期形フィ
ルターのヒータ電極１ｔ−１〜Ｈ−ｍに、同調周波数に
対応した電流ｌ，〜ｌ，を印加する。このチャンネル選
択フィルタ■４により、光弁別器１６に所望のチャンネ
ルのＦＳＫ信号１５だけが入力される。

光弁別器１６は周期形フィルタで構或され、光ＦＳＫ変
調信号の周波数に対して透過率が周期的に異なり、選択
された光ＦＳＸ変調信号を光強度変調信号に変換する。

この光弁別器１６により得られた光強度変調信号は、受
光素子Ｐｄ．とＰｄ．により周波数偏移に応じた電流Δ
ｌに変換される。

この電流Δｉは、負荷抵抗１７により電圧ΔＶとして取
り出される。誤差信号検出部ｌ９は、このΔＶに基づい
て、光弁別器１６の弁別特性点と光ＦＳＫ信号の中心周
波数とのずれを検出し、得られた誤差信号をバイアス電
流群２ｌへ帰還し、この誤差信号に基づいてバイアス電
流源ｂ，〜ｂｈを制御することにより、光ＦＳＫ信号の
中心周波数を光弁別器１６の弁別点に一致させる。

以上の操作をチャンネル選択フィルタ１４の選択チャン
ネルを順次切り換えて繰り返す。光弁別器１６の弁別特
性が周波数に対して周期的に変化し、この周期に対応し
て送信レーザＬＤ，〜ＬＤ．の出力周波数が安定化され
る。したがって、光弁別器１６の透過率の極大値から極
小値までの周波数間隔ΔＦとすると、光ＦＳＫ変調信号
群の周波数間隔Δｆは、光弁別器１６の周期間隔ΔＦの
ｐ倍（ｐは２以上の正整数）で相対的に安定化される。

このように、複数の光ＦＳＫ変調信号の中心周波数を光
弁別器１６の周期間隔ΔＦの整数倍の周波数間隔Δｆで
相対的に安定化できる。

送信レーザＬＤ，〜ＬＤ．の出力を光弁別器１６に導く
ために、ここでは、送信側において多重化後の光信号を
分岐する構或とした。しかし、送信レーザＬＤ，〜ＬＤ
，，の出力をそのまま多重化前に分岐して光弁別器ｌ６
に導いてもよく、受信側に光弁別器１６を設けてもよい
。

本発明の具体的な実施例について以下に説明する。

第２図は本発明第一実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構或図である。

送信レーザＬＤ，−ＬＤｈにはそれぞれ、情報信号源３
１〜Ｓｏからのディジタル電気信号と、バイアス電流源
ｂ，−ｂ，からのバイアス電流とが、加算器１１−１−
１１−ｎを経由して供給される。これにより送信レーザ
ＬＤ，−ＬＤｌ，は、それぞれ光ＦＳＫ変調信号を出力
し、ｎ系列の光信号が得られる。

これらの光ＦＳＫ変調信号は、多重化装置１２により周
波数分割多重され、ファイバ１３を経由してチャンネル
選択フィルタｌ４に入力される。チャンネル選択フィル
タ１４は、ｎ個の光ＦＳＫ変調信号からｋ番目のチャン
ネルの光信号のみを選択して通過させる。

チャンネル選択フィルタｌ４は、周期間隔がΔｆ、２×
Δｆ１・・・、ｍ×Δｆのｍ個の導波路形周期形フィル
タが縦続接続された構造をもつ。ただし、Δｆは光ＦＳ
Ｋ変調信号の中間周波数間隔の設定値である。このチャ
ンネル選択フィルタ１４の同調周波数は、各周期形フィ
ルタのヒータ電極Ｈ−１〜Ｈ−ｍに電流を流して導波路
の光路長を変化させ、光の位相をシフトさせることによ
り得られる。ここで、周期形フィルタの個数ｍと光ＦＳ
Ｋ変調信号の数ｎとは、ｎ≦２″、ｎ，ｍは１以上の整
数、という条件がある。

このような導波路形周期形フィルタをｍ段縦続に接続し
た構戊のチャンネル選択フィルタについては、鳥羽他、
エレクトロニクスレータズ、１９８８年、第２４巻第２
号、第７８頁に詳しく説明されいてる。

チャンネル選択フィルタ１４の同調周波数をｋ番目のチ
ャンネルに設定すると、光弁別器１６には、そのチャン
ネルの光ＦＳＫ変調信号のみが入力される。

光弁別器１６は、例えばチャンネル選択フィルタ１４で
用いたと同等の周期形フィルタを含み、二つの出射ポー
｝ｐ−，ｐｂに、それぞれ互いに相補的な強度の光を出
力する。

この出力光は受光素子Ｐｄ．　、Ｐｄ．にそれぞれ人射
し、それぞれの受光素子Ｐｄ．　、ＰｄｂにＩａｓｌｂ
の電流が流れる。そこで、受光素子Ｐｄａ，Ｐｄｂを直
列に接続しておけば、Δｉ＝ｉ，−ｉｂが得られる。

第３図は光弁別器１６の透過率と電流差Δｌとの関係を
示す。第３図（ａ）は入射光の周波数に対する光分別器
１６の透過率を示し、（ｂ）はそのときの電流差△ｉの
値を示す。また、（Ｃ）は、ある周波数における入射光
強度に対する電流差Δ１の値を示す。

このように、電流差Δｌを用いると、光ＦＳＫ変調信号
が含んでいる強度雑音が相殺される利点がある。また、
この電流差ｌの値により、光弁別器１６の入射光周波数
が所望の弁別特性点から高周波側にずれたのか低周波側
にずれたのかを判別できる。ただし、実際の判別のため
には、負荷抵抗１７により電流差Δｌを電圧信号に変換
する。変換された電圧信号を誤差信号ΔＶとし、この信
号を送信レーザＬＤアに負帰還させる。

すなわち、負荷抵抗１７の電圧を誤差信号ΔＶとし、こ
れを差勤増幅器２２で増幅し、低域通過フィルタ３２に
より平滑化し、ｌＸｎスイッチ２６を介してバイアス電
流源ｂｋを制御する。これにより、送信レーザＬＤｋの
送信する光ＦＳＫ変調信号の中心周波数を光弁別器ｌ６
の弁別特性点に一致させる。ｌＸｎスイッチ２６は、制
御装置２７からの制御により、チャンネル選択フィルタ
１４の同調周波数がｋ番目のチャンネルに設定されたと
同時に、低域通過フィルタ３２の出力をバイアス電流源
ｂｋに接続する。

第２図には、差動増幅器２２の入力に情報信号源Ｓｈか
らの電気信号をｌｘｙ１スイッチ２４および低域通過フ
ィルタ２５を介して供給した例を示す。誤差信号ΔＶに
マーク率依存性がない場合には、これらの回路構或は不
要である。マーク率依存性がある場合には、その依存性
を除去するため、誤差信号ΔＶからマーク率を減算する
。マーク率は、元の情報信号を低域通過フィルタ２５に
通すことにより得られる。ｌＸｎスイッチ２４はｌＸｎ
スイッチ２６と同様に制御され、情報信号源Ｓ，からの
信号を低域通過フィルタ２５に供給する。

チャンネル選択フィルタ制御回路２８を用いてチャンネ
ル選択フィルタ１４を透過する周波数を順次高速に切り
換え、以上の操作を繰り返す。光弁別器１６の弁別特性
が入射光周波数に対して周期的に変化し、それぞれの弁
別特性点に送信レーザＬ　Ｄ　ｒＬＤ．の送信する光Ｆ
ＳＸ変調信号の中心周波数を一致させる。光弁別器ｌ６
の透過率の極大値から極小値までの周波数間隔をΔＦと
すると、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数間隔Δｆは、Δ
Ｆのｐ倍に設定される。ただしｐは２以上の整数である
。

第４図ないし第１２図は光弁別器１６により誤差信号を
検出する原理を示す。以下では、光ＦＳＫ変調信号とし
て「０」と「１」の信号レベルをもつ二値信号の場合に
ついて説明する。

第４図ないし第６図は、光弁別器１６の周波数間隔ΔＦ
と光ＦＳＸ変調信号の周波数偏位ｆ．とがΔＦ＝１／２
　　ｆ．の場合について、光弁別器１６により誤差信号
を検出する原理を説明する図である。

第４図は、光ＦＳＸ変調信号の中心周波数ｆ。′が光弁
別器ｌ６の弁別特性点、すなわち光ＦＳＫ変調信号の中
心周波数が安定化されるべき周波数ｆ。

に等しい場合を示し、第５図はｆ。’　一ｆ。＋δｆの
場合を示し、第６図はｆ。／　＝＝　（ｏ−δｆの場合
を示す。ただし、δｆはｒ。からのオフセット周波数を
表し、その値は正である。

第４図ないし第６図において、それぞれの図の（ａ）は
周波数偏位ｆ．と光弁別器ｌ６の透過率との関係を示し
、わ）は一方の出射ボートｐ６から出射される光強度、
（Ｃ）は受光素子Ｐｄａの検出電流、（ｄ）は受光素子
Ｐｄ，の検出電流、（ｅ）は誤差信号ΔＶ、（ｆ）は誤
差信号ΔＶの時間平均〈ΔＶ〉を示す。また、これらの
図において、τは光ＦＳＫ変調信号の時間軸上の周期を
表す。

第４図（ａ）、第５図（ａ）、第６図（ａ）において、
実線は光弁別器１６の入射ボートから出射ボートｐａに
至る透過率を示し、破線は出射ポートｐ，に至る透過率
を示す。

ここでは、光ＦＳＸ変調信号の波形は完全な矩形である
とする。

第４図に示すように、ΔＦ＝１／２　　ｆ．のときには
、光ＦＳＸ変調信号の信号レベルが「０」、「１」のい
ずれであっても、光弁別器１６の二つの出射ポー｝ｐ−
，ｐｂにおける光強度は実質的に一定となる。また、光
ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ０′が弁別特性点の周波
数ｆ０と一致しているときには、二つの出射ボー｝ｐ−
、ｐｂにおける光強度は実質的に等しくなる。したがっ
て、受光素子Ｐｄ，　、Ｐｄｂの検出電流＋ａ、ｌｂが
一定かつ実質的に等しい値となり、誤差信号ΔＶは零と
なる。

光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。′が弁別特性点の周
波数ｆ。からδｒだけ高周波側にずれている場合には、
第５図に示すように、二つの出射ポー｝ｐ−，ｐｂにお
ける光強度は異なってくる。

このため、受光素子ｐｄ．　、Ｐｄｂ検出電流＋ａｓｌ
，に差が生じ、誤差信号ΔＶの極性が正となる。

逆に、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。′が弁別特性
点の周波数ｆｏからδｆだけ低周波側にずれている場合
には、第６図に示すように、誤差信号ΔＶの極性が負と
なる。

このように、誤差信号ΔＶの極性により、光ＦＳＫ変調
信号の中心周波数ｆ。′が高周波側へずれたのか、低周
波側にずれたのかを判別できる。

したがって、この誤差信号ΔＶを送信レーザに帰還させ
て、その発振周波数を調整することができる。

以上に示した条件の具体的な数値として、チャンネル周
波数間隔Δｆ　＝１０Ｇｆｌｚ　、光弁別器１６の周波
数間隔ΔＦ＝ＩＧＨｚ、光ＦＳＫ変調信号の周波数偏移
ｆ．＝２ＧＨｚ　とするとき、１チャンネルあたりの伝
送ビットレー｝　６００Ｍｂ／ｓ　，チャンネル数１０
０以上の光周波数分割多重伝送における周波数安定化を
行うこどができる。

以上の説明では、光ＦＳＫ変調信号の波形が完金な矩形
であるとし、このため、光弁別器１６の出射ポートＩ）
−、ｐｂにおける光強度が一定であるとして説明した。

しかし、現実的には、光ＦＳＫ変調信号の波形は完全な
矩形となることはない。

このため、光強度に変動が生じ、誤差信号ΔＶが変動す
る。しかし、その信号低域通過フィルタ３２に通して時
間平均くΔＶ〉をとれば、その変動は除去される。

以上の例では、光弁別器１６の周波数間隔ΔＦと周波数
偏位ｆＭとの間に ΔＦ＝ｆ，／２の関係がある場合を説明した。この場合には、光弁別器
１６のポー｝ｐ＝、ｐｂ　における光強度では信号レベ
ルの「０」、「■」を判別できないかわりに、マーク率
に依存せずに光周波数を安定化できる。

第７図ないし第９図は、第４図ないし第６図と同様に、
光弁別器１６により誤差信号を検出する原理を説明する
図である。ただしこの例では、光弁別器１６の周波数間
隔ΔＦと光ＦＳＫ変調信号の周波数偏位ｆ，との関係が
ΔＦ＝　ｆ，であり、光ＦＳＸ変調信号の中心周波数ｒ
。′を光弁別器１６の透過率が１７２　となる周波数ｆ
。に合わせる場合を示す。

第７図は、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。

が光弁別器１６の弁別特性点の周波数ｆ。に等しい場合
を示し、第８図はｆｏ′−ｆ。＋δｆの場合を示し、第
９図はｆ。　一ｆｏ−δｆの場合を示す。ただし、δｆ
　＋ｔ　ｆ　ｏからのオフセット周波数を表し、その値
は正である。

第７図ないし第９図において、それぞれの図の（ａ）は
周波数偏位ｆ，Ｉと光弁別器１６の透過率との関係を示
し、（ｂ）は一方の出射ポートｐ６から出射される光強
度、（Ｃ）は受光素子Ｐｄ，の検出電流、（ｄ）は受光
素子Ｐｄｂの検出電流、（ｅ）は誤差信号ΔＶ、（ｆ）
は誤差信号ΔＶの時間平均くΔＶ〉を示す。また、これ
らの図において、τは光ＦＳＸ変調信号の時間軸上の周
期を表す。

第７図（ａ）、第８図（ａ）、第９図（ａ）において、
実線は光弁別器ｌ６の入射ポートから出射ボートｐ，に
至る透過率を示し、破線は出射ポー｝ｐｂに至る透過率
を示す。

ここでは、光ＦＳＫ変調信号の波形が完全な矩形にはな
らなないとする。実際的には、このように、完全な矩形
ではない光ＦＳＫ変調信号の方がむしろ発生しやすい。

第７図に示すように、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ
。′が弁別特性点の周波数ｆ。と一致しているときには
、二つの出射ボートｐ−、ｐｂにおける光強度は信号レ
ベルに対応して相補的に変化する。このため、受光素子
Ｐｄ．　、Ｐｄｂの検出電流１ａｓｌｂ　もまた相補的
となり、誤差信号ΔＶの極性は光ＦＳＫ変調信号に信号
レベルに対応して変化する。しかし、この誤差信号ΔＶ
を平滑化した時間平均くΔＶ〉の値は零となる。

光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ０′が弁別特性点の周
波数ｆｏからδｆだけ高周波側にずれている場合には、
第８図に示すように、二つの出射ポー｝１１）ａ，ｐｂ
における光強度は相補的な状態からずれてくる。このた
め、くΔＶ〉の極性が正となる。

逆に、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。′が弁別特性
点の周波数ｆ。からδｒだけ低周波側にずれると、第９
図に示すように、〈△Ｖ〉の極性が負となる。

このように、誤差信号ΔＶの時間平均〈ΔＶ〉を求めれ
ば、その極性から、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。

′が高周波側へずれたのか、低周波側にずれたのかを判
別できる。したがって、この時間平均〈ΔＶ〉を送信レ
ーザに帰還させて、その発振周波数を調整することがで
きる。

この例の場合には、誤差信号ΔＶの基準レベルＶｏはマ
ーク率により変動する。そこで、低域通過フィルタ２５
の出力を差動増幅器２２に入力し、誤差信号ΔＶからマ
ーク率に比例する値を差し引く。

以上に示した条件の具体的な数値として、チャンネル周
波数間隔Δｆ　＝１０ＧＨｚ　、光弁別器１６の周波数
間隔ΔＦ＝２ＧＨｚ、光ＦＳＫ変調信号の周波数偏移ｆ
，＝２Ｇｌ｛ｚ　とするとき、１チャンネルあたりの伝
送ビットレート６００Ｍｂ／ｓ　、チャンネル数１００
以上の光周波数分割多重伝送における周波数安定化を行
うことができる。

第１０図ないし第１２図は、第４図ないし第６図、第７
図ないし第９図と同様に、光弁別器１６により誤差信号
を検出する原理を説明する図である。ただしこの例では
、光弁別器ｌ６の周波数間隔ΔＦと光ＦＳＫ変調信号の
周波数偏位ｆ，との関係がΔＦ＞ｆヮであり、光ＦＳＫ
変調信号の中心周波数ｆｏ′を光弁別器１６の透過率が
１／２となる周波数ｆｏに合わせる場合を示す。

第１０図は、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。

が光弁別器１６の弁別特性点の周波数ｆ。に等しい場合
を示し、第１１図はｆｏ””ｆｏ＋δｆの場合を示し、
第■２図はｆ。　＝ｆｏ一δｆの場合を示す。ただし、
δｆはｆ。からのオフセット周波数を表し、その値は正
である。

第１０図ないし第１２図において、それぞれの図の（ａ
）は周波数偏位ｆ，と光弁別器１６の透過率との関係を
示し、（ｂ）は一方の出射ポートｐａから出射される光
強度、（Ｃ）は受光素子Ｐｄａの検出電流、（ｄ）は受
光素子Ｐｄ，の検出電流、（ｅ）は誤差信号△Ｖ１（ｆ
）は誤差信号ΔＶの時間平均くΔＶ）を示す。また、こ
れらの図において、τは光ＦＳＫ変調信号の時間軸上の
周期を表す。

第ｌＯ図（ａ）、第１１図（ａ）、第１２図（ａ）にお
いて、実線は光弁別器ｌ６の入射ボートから出射ポート
ｐ６　に至る透過率を示し、破線は出射ボートｐ，に至
る透過率を示す。

ここでは、光ＦＳＸ変調信号の波形が完全な矩形の場合
を示す。

第１０図に示すように、光ＦＳＸ変調信号の中心周波数
ｆ。′が弁別特性点の周波数ｆ。と一致しているときに
は、二つの出射ポー１”Ｔ）−、Ｉ）ｂにおける光強度
は信号レベルに対応して相補的に変化する。このため、
受光素子Ｐｄ．，Ｐｄ．の検出電流！４、”ｂ　もまた
相補的となり、誤差信号ΔＶの極性は光ＦＳＫ変調信号
に信号レベルに対応して変化する。しかし、この誤差信
号ΔＶを平滑化した時間平均くΔＶ〉の値は零となる。

光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆｏ′が弁別特性点の周
波数ｒ。からδｆだけ高周波側にずれている場合には、
第ｌ１図に示すように、二つの出射ボー｝ｐ＆、’ｐｂ
　における光強度は相補的な状態からずれてくる。この
ため、くΔＶ〉の極性が正となる。

逆に、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｒ。′が弁別特性
点の周波数ｆｏからδｆだけ低周波側にずれると、第１
２図に示すように、〈ΔＶ〉の極性が負となる。

このように、誤差信号ΔＶの時間平均くΔＶ〉を求めれ
ば、その極性から、光ＦＳＸ変調信号の中心周波数ｆ０
′が高周波側へずれたのか、低周波側にずれたのかを判
別できる。したがって、この時間平均くΔＶ〉を送信レ
ーザに帰還させて、その発振周波数を調整することがで
きる。

この例の場合にも、誤差信号ΔＶの基準レベルＶｏはマ
ーク率により変動する。そこで、低域通過フィルタ２５
の出力を差動増幅器２２に入力し、誤差信号ΔＶからマ
ーク率に比例する値を差し引く。

以上に示した条件の具体的な数値として、チャンネル周
波数間隔Δｆ　＝１０ＧＨｚ　、光弁別器１６の周波数
間隔ΔＦ＝５ＧＨｚ、光ＦＳＫ変調信号の周波数偏移ｆ
．＝２ＧＨｚ　とするとき、１チャンネルあたりの伝送
ビットレー｝６００Ｍｂ／ｓ　、チャンネル数１００以
上の光周波数分割多重伝送における周波数安定化を行う
ことができる。

第１３図は本発明第二実施例光周波数安定化装置のブロ
ック構或図である。

この実施例は、誤差信号ΔＶの位ｔ目を判定することに
より周波数のずれを検出することが第一実施例と異なる
。

すなわち、チャンネル選択フィルタによりｋ番目の光Ｆ
ＳＫ変調信号を選択すると同時に、１×ｎスイッチ２４
でｋ番目の情報信号を選択し、これを参照信号として乗
算器３１に入力する。この乗算器３１にはさらに、差動
増幅器２２から誤差信号ΔＶが入力される。この乗算器
３１の出力に得られる同期検波出力くΔＶ〉を低域通過
フィルタ３２、増幅器３３およびｌＸｎスイッチ２６を
介してバイアス電流Ｒｂｗに供給する。

同期検波を行う場合には、同期検波出力〈ΔＶ〉の基準
レベルＶ。が光ＦＳＫ変調信号のマーク率によって変動
することがないので、マーク率に比例する値を差動増幅
器２２に入力する必要はない。

動作時には、制御装置２７の制御により、チャンネル選
択フィルタ制御回路２８を用いて、ｋ番目のチャンネル
がチャンネル選択フィルタ１４を透過するように設定す
る。これと同時に、ｌＸｎスイッチ２４によりｋ番目の
情報信号を参照信号として乗算器３■に接続し、ｌＸｎ
スイッチ２６により増幅器３３の出力をｋ番目のバイア
ス電流源ｂｋに接続する。この状態でｋ番目の送信レー
ザしＤｋの送信する光ＦＳＫ変調信号の中心周波数を光
弁別器ｌ６のひとつの弁別特性点の周波数ｆ。に一致さ
せる。

この操作を繰り返す。

光弁別器１６の弁別特性が入射光周波数に対して周期的
に変化しているので、それぞれの弁別特性点に送信レー
ザＬＤ，−ＬＤ，，の送信する光ＦＳＫ変調信号の中心
周波数を一致させると、それぞれの中心周波数が等周波
数間隔で安定化される。

光弁別器１６の透過率の極大値から極小値までの周波数
間隔をΔＦとすると、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数間
隔Δｆは、ΔＦのｐ倍に設定される。

ただしｐは２以上の整数である。

第１４図ないし第１６図は同期検波による誤差信号検出
の原理を説明する図である。

第ｌ４図は、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。

が、安定化されるべき光弁別器１６の弁別特性点の周波
数ｆ。に等しい場合を示し、第１５図はｆ。′＝ｆｏ＋
δｆの場合を示し、第１６図はｆｏ　　＝ｆｏ一δ『の
場合を示す。ただし、δｆはｆ。からのオフセット周波
数を表し、その値は正である。

第１４図ないし第１６図において、それぞれの図の（ａ
）は周波数偏位ｆっと光弁別器１６の透過率との関係を
示し、（ｂ）は一方の出射ポートｐａから出射される光
強度、（Ｃ）は受光素子Ｐｄ，の検出電流、（ｄ）は受
光素子Ｐｄ，の検出電流、（ｅ）は誤差信号ΔＶ１（ｆ
）は誤差信号ΔＶの時間平均〈ΔＶ）を示す。また、こ
れらの図において、τは光ＦＳＫ変調信号の時間軸上の
周期を表す。

第１４図（ａ）、第１５図（ａ）、第１６図（ａ）にお
いて、実線は光弁別器１６の入射ボートから出射ボー１
−ｐａ　に至る透過率を示し、破線は出射ポートｐ５に
至る透過率を示す。

以下の議論は光ＦＳＫ変調信号の波形が矩形でない場合
にも或り立つが、簡単のため波形が完全な矩形であると
する。

また、安定化されるべき弁別特性点の周波数ｆ。

が、出射ポートｐａへの透過率が極小となる周波数であ
る場合について説明する。また、光別器１６の周波数間
隔ΔＦと光ＦＳＫ変調信号の周波数偏位ｆｍとはΔＦ＝
　ｆｍであるとする。

第１４図に示すように、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数
ｆ。′が弁別特性点の周波数ｆ。と一致しているときに
は、二つの出射ポー｝１）ａ，ｐｂにおける光強度は実
質的に一定となる。このため、受光素子Ｐｄａ，ｐａｂ
の検出電流１ａｑ’ｂ　もまた一定となり、誤差信号Δ
Ｖには情報信号或分は含まれない。したがって、同期検
波出力〈ΔＶ〉の値は零となる。

光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。′が弁別特性点の周
波数ｆ。からδｆだけ高周波側にずれている場合には、
第１５図に示すように、二つの出射ボー｝ｐ−、ｐｂに
おける光強度に情報信号或分が含まれ、これが誤差信号
ΔＶにも含まれることになる。このとき、誤差信号ΔＶ
の波形は、変調信号に対して逆相となっている。したが
って、誤差信号△Ｖを参照信号と乗算し平滑化して得ら
れる同期検波出力くΔＶ〉の極性は負となる。

逆に、光ＦＳＫ変調信号の中心周波数ｆ。′が弁別特性
点の周波数ｆ。からδｆだけ低周波側にずれている場合
には、第１６図に示すように、誤差信号の波形が変調信
号と同相とある。したがって、誤差信号ΔＶを参照信号
と乗算し平滑化して得られる同期検波出力〈ΔＶ〉の極
性は正となる。

すなわち、同期検波出力〈ΔＶ〉の極性から、光ＦＳＫ
変調信号の中心周波数が高周波側にずれたのか、低周波
側にずれたのかを判別できる。

安定化されるべき弁別特性点の周波数ｆ。が出射ボート
ｐ．への透過率の極大点とする場合には、光ＦＳＫ変調
信号の中心周波数のずれの方向と同期検波出力〈ΔＶ〉
の極性との関係が逆になるだけである。

以上に示した条件の具体的な数値として、チャンネル周
波数間隔Δｆ　＝１０ＧＨｚ　、光弁別器ｌ６の周波数
間隔ΔＦ＝５ＧＨｚ，光ＦＳＸ変調信号の周波数偏移ｆ
．＝２ＧＨｚ　とするとき、ｌチャンネルあたりの伝送
ビットレー｝６００Ｍｂ／ｓ　，チャンネル数１００以
上の光周波数分割多重伝送における周波数安定化を行う
ことができる。

また、以上の説明では、光弁別器１６の周波数間隔ΔＦ
と光ＦＳＫ変調信号の周波数偏位ｆｍとが等しいとした
。しかし、ΔＦｆ．ｆｍの場合でも、受光素子ｐａａ，
Ｐｄｂの検出電流１ａｓｌｂの基準レベルが変化するだ
けで、同様に光周波数を安定化することができる。

さらには、一方の出射ポートの光強度だけを基準として
同期検波を行うこともできる。

５以上の実施例では、チャンネル選択フィルタ１４とし
て周期形フィルタを多段に接続したものを例に説明した
が、透過率の半値全幅ＢがＢ＞　ｆ，の条件を満たすも
のであれば、可同調ファブリ・ペロー共振器や同調回折
格子形フィルタを用いても本発明を同様に実施できる。

ただし、ファブリ・ペロー共振器を用いる場合には、共
振周波数間隔が　ΔｆＸ　（ｎ−１）＋ｆ，より大きく
なければならない。ただし、Δｆは光ＦＳＫ変調信号の
中心周波数間隔であり、ｎはチャンネル数である。

また、光弁別器１６として透過率の半値全幅をＢとする
可同調ファブリ・ペロー共振器を使用しても本発明を同
様に実施できる。

以上の説明では光ＦＳＫ変調信号として二値信号を用い
る場合について説明したが、多値ＦＳＫ変調信号の場合
にも本発明を同様に実施できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の光周波数安定可装置は、
掃引用レーザダイオードを使用せず、周波数選択フィル
タを使用して安定化するチャンネルを高速に切り換える
ことができ、しかもチャンネル数の制限が従来に比較し
て緩和される。これにより、例えば伝送ビット速度６０
０Ｍｂ／ｓ　，チャンネル間隔１０ＧＨｚ　％’　チャ
ンネル数１００以上の光ＦＳＫ変調信号について、それ
ぞれの中心周波数間隔をひとつの装置で安定化すること
ができる。

本発明は、多数のチャンネルについて周波数安定化可能
であり、周波数多重化される光ＦＳＫ信号のチャンネル
数を増加させることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光周波数安定化装置の基本的な構或を
示すブロック構戊図。第２図は本発明第一実施例光周波数安定化装置のブロッ
ク構戊図。第３図は光弁別器の透過率と二つの受光素子による受光
電流の差との関係を示す図。第４図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第５図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第６図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第７図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第８図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第９図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第１０図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第１１図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第ｌ２図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第１３図は本発明第二実施例光周波数安定化装置のブロ
ック構或図。第１４図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第１５図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第１６図は光弁別器による誤差信号検出の原理図。第１７図は従来例光周波数安定化装置のブロック構戊図
。１・・・掃引用レーザダイオード、２・・・光共振器、
３、４・・・受光素子、５・・・制御回路、６・・・ス
ターカップラ、７・・・方向性結合器、１■−１〜１１
−ｎ・・・加算器、１２・・・多重化装置、１３・・・
ファイバ、１４・・・チャンネル選択フィルタ、１６・
・・光弁別器、１７・・・負荷抵抗、１９・・・誤差信
号検出部、２１・・・バイアス電流群、２２・・・差動
増幅器、２４、２６・・・ｌＸｎスイッチ、２５、３２
・・・低域通過フィルタ、２７・・・制御装置、２８・
・・チャンネル選択フィルタ制御回路、３１・・・乗算
器、３３・・・増幅器、Ｓ１〜Ｓ５・・・情報信号源、
ＬＤ．〜ＬＤ．・・・送信レーザ、ｐｄ．、Ｐｄｂ・・
・受光素子。

Claims

【特許請求の範囲】１、互いに異なる中心周波数で光ＦＳＫ変調信号を送信
する複数の送信レーザと、この複数の送信レーザの出力光を検出する受光素子と、この受光素子の検出出力により上記複数の送信レーザの
送信光ＦＳＫ変調信号の中心周波数間隔があらかじめ定
められた値となるように各送信レーザの発振周波数を負
帰還制御する制御手段とを備えた光周波数安定化装置に
おいて、上記出力光の上記受光素子に至る通路に、上記複数の送信レーザのいずれかの送信光ＦＳＫ変調信
号を選択する選択手段と、この選択手段の出力光を入力とし、透過率が入射光の周
波数により周期的に変化しその周期が上記中心周波数間
隔に等しい光フィルタとを備えたことを特徴とする光周波数安定化装置。