JPH03237828A - 光周波数多重伝送用光源 - 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］ この発明は、光フアイバ通信系等において、複数の異な
る信号の伝送をそれぞれ異なる波長の光により行う、光
周波数多重伝送方式の光源に関するものである。

［従来の技術］ 第６図は、例えば、下坂らによって電子情報通信学会技
術研究報告０ＱＥ８７−９４に示された従来の光周波数
多重伝送用光源の構成例を示す構成図である。ここでは
光周波数の多重数は３であるとして例を示す。図におい
て、（１ａ）　　（１ｂ）（１ｃ）は発振周波数が可変
である伝送用レーザダイオード、（２）は制御用レーザ
ダイオード、（３）は光フアイバ伝送路、（４）は制御
用レーザダイオード（２）の出力光の一部が入力する、
フリースベクトルレンジがΔｆのファブリペロ−共振器
、（５）は制御用レーザダイオード（２）の出力光の一
部と伝送用レーザダイオード（１ａ）（１ｂ）　　（１
ｃ）の出力光の一部を結合するための結合器、（６）は
制御用レーザダイオード（２）の出力光をファプリペロ
ー共振器（４）と結合器（５）に分配するための分配器
、（７）は伝送用レーザダイオード（１ａ）　　（１ｂ
）　　（１ｃ）から出射した信号光を結合し一部を結合
器（５）に−部を光フアイバ伝送路（３）に分配する結
合分配器、（８）はファプリペロー共振器（４）を透過
した制御用レーザダイオード（２）の出力光の一部を受
光し電気信号に変換するための受光素子Ａ１（９）は結
合器（５）で結合された制御用し・−ザダイオード（２
）の出力光の一部と伝送用レーザダイオード（１ａ）　
　（１ｂ）　　（１ｃ）の出力光の一部を受光し電気信
号に変換するための受光素子Ｂ、（ｌＯ）は受光素子Ａ
（８）より送られる電気信号と受光素子Ｂ（９）より送
られる電気信号を比較し、伝送用レーザダイオード（ｌ
ａ）（１ｂ）（ｌｃ）の発振周波数間隔を一定に保つよ
うに制御するコントローラである。

次に従来例の動作を説明する。

制御用レーザダイオード（２）には周期的な鋸歯状の電
流が印加される。レーザダイオードは注入電流により発
振周波数が変化するという性質があるので、制御用レー
ザダイオード（２）の発振周波数は周期的にスイープさ
れる。制御用レーザダイオード（２）の出力光のうち一
部は分配器（６）によりファブリペロ−共振器（４）に
導かれる。ファブリペロ−共振器（４）の共振周波数は
フリースベクトルレンジの周波数間隔Δｆで等間隔に現
われる。従って、発振周波数が時間とともに変化する光
が入射した場合は、その周波数が共振周波数に一致する
ごとにパルス状の光が出射され、この光は受光素子Ａ（
８）に入射する。受光素子Ａ（８）では等時間間隔でパ
ルス状の光を受光し電気に変換する。従って、コントロ
ーラ（１０）には等時間間隔の電気パルスが伝送され、
その個々のパルスは周波数間隔Δｆの周波数を表してい
る。上記について第７図（ａ）を用いて説明する。例え
ば制御用レーザダイオード（２）に鋸歯状の電流を印加
し発振周波数を変化させた時、周波数ｆｌ、ｆ２．ｆ３
においてファブリペロ−共振器（４）の共振周波数に一
致したとすると、第７図（ａ）に示すように３本のパル
スが観測される。この３本のパルスはそれぞれ時間軸に
変換された周波数ｆｌ、ｆ２．ｆ３を表している。

方制御用レーザダイオード（２）の出力光のうち一部は
分配器（６）により結合器（５）に導かれる。又伝送用
レーザダイオード（１ａ）　　（１ｂ）（１ｃ）の出力
光は結合分配器（７）により一部は伝送路に導かれ一部
は結合器（５）に導かれる。

結合器（５）において、制御用レーザダイオード（２）
の出力光と伝送用レーザダイオード（１ａ）（１ｂ）　
　（１ｃ）の出力光は混合され受光素子Ｂ（９）に入射
する。受光素子Ｂ（９）ではＤＣ光をカットし、制御用
レーザダイオード（２）と伝送用レーザダイオード（１
ａ）　　（１ｂ）　　（１ｃ）のビート信号のみを切り
出してコントローラ（１０）に送り込む。従って、スイ
ープされている制御用レーザダイオード（２）の周波数
と伝送用レーザダイオード（１ａ）　　（１ｂ）　　（
１ｃ）の周波数が一致した時のみにビート信号が発生し
コントローラ（１０）に送り込まれる。上記について第
７図（ａ）（ｂ）を用いて説明する。例えば伝送用レー
ザダイオード（１ａ）の周波数がｆｌであるとすると、
ビート信号は第７図（ａ）に示した受光素子Ａ（８）の
パルス列の周波数ｆ１を示すパルスが発生する時間に一
致して発生する。しかし、伝送用レーザダイオード（１
ａ）の周波数がｆｌからずれている場合は、Δｔ１時間
だけずれてビート信号が発生する。コントローラ（１０
）ではこのΔ１．時間のずれを検出して、Δｔ１が０に
なるように伝送用レーザダイオード（１ａ）の注入電流
を変化させ発振周波数を制御してやることにより、伝送
用レーザダイオード（１ａ）の発振周波数を１１に保つ
ことが出来る。同様にして伝送用レーザダイオード（１
ｂ）　　（１ｃ）の発振周波数をｆ２．ｆ３に保つこと
ができる。以上のようにして伝送用レーザダイオードの
発振周波数間隔を、基準となるファプリペロー共振器（
４）の共振周波数間隔Δｆに保つことができる。これに
より各伝送用レーザダイオードに割り当てた各チャンネ
ル間の干渉が防がれ、安定した光周波数多重伝送方式が
可能となる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の光周波数多重伝送用光源では、伝送
用レーザダイオードとして、発振周波数が可変であるレ
ーザダイオードが多重数だけ必要であり高価となるとい
う問題点があった。また、伝送用レーザダイオードとは
別に制御用レーザダイオード、伝送用レーザダイオード
の発振周波数間隔の設定基準とするファプリペロー共振
器、２つの受光素子、コントローラ等が必要であり、構
成が複雑になるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
のであり、多数の伝送用レーザダイオードを必要とせず
、簡単な構成で各チャンネルで使用する光の周波数間隔
が所定の値に安定に保持された光周波数多重伝送用光源
を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る光周波数多重伝送用光源は、レザ発振の
周波数間隔を設定する光共振器と、この中に配置された
レーザ媒質となる光導波路と、この先導波路を励起して
レーザ発振させる励起用光源とを備えた光導波路レーザ
を用い、上記光導波路レーザで発振した複数の発振波長
のレーザ光を分波器で波長別に分離し、この分離された
各発振波長のレーザ光のそれぞれを変調器で変調し、こ
の変調された各発振波長のレーザ光を結合分配器で結合
し光ファイバに出力するように構成したものである。

［作用］ 上記のように構成された光周波数多重伝送用光源におい
ては、光導波路レーザは、レーザ発振の周波数間隔を設
定する光共振器の中にレーザ媒質となる光導波路が配置
されており、励起用光源からの光で励起されると Δｆ　−Ｃ／　２　Ｌ　ｏ　　　　　　　　・・・　（
１）ただし、Ｌｏ　：共振器光学長、Ｃ：光速で決定さ
れる一定の周波数間隔Δｆのマルチモード発振をする。

従って、このマルチモード発振しているレーザ光の各モ
ードを、分波器により波長別に分離して独立したチャン
ネルの光源として取り出すため、各チャンネルの光源の
周波数間隔は常に上記Δｆあるいはその整数倍に保持さ
れる。

［実施例］ 第１図は、この発明の光周波数多重伝送用光源の一実施
例の構成を示す構成図であり、光フアイバ伝送系で使用
される低損失な波長領域である１、５μｍ帯での伝送に
適した光周波数多重伝送用光源を示す。図において、（
１１）は希土類元素をドーピングした１、５μｍ帯で発
振するレーザ媒質となる光導波路、（１２）はこの光導
波路を励起してレーザ発振させるための励起用光源、（
１３）は励起用光源（１２）から出射した光は透過し、
光導波路（１１）で発振するレーザ光は反射するミラー
Ａ、（１４）は励起用光源（■２）から出射した光は反
射し、光導波路（１１）で発振するレーザ光の一部を透
過するミラーＢ、（１５）は光導波路（１１）、励起用
光源（１２）、ミラーＡ　（１３）　、ミラーＢ（１４
）を備えて構成される光導波路レーザ、（１６）は光導
波路レーザ（１５）で発振した複数の発振波長のレーザ
光を波長別に分離する分波器、（１７）はこの分離され
た各発振波長のレーザ光をそれぞれ変調するための変調
器、（７）は第６図に示した従来例と同等のものであり
、この変調された各発振波長のレーザ光を結合し一本の
光フアイバ伝送路あるいは複数の光フアイバ伝送路に分
配する結合分配器である。ここで、光導波路（１１）を
挟むミラーＡ（１３）とミラーＢ（１４）は、光を閉じ
込めレーザ発振の周波数間隔を設定してレーザ発振を生
じさせるための光共振器であるファプリペロー形共振器
を構成するものである。また、ここで分波器（１６）に
は多数の波長の分波に適した回折格子按分波器、変調器
（１７）にはマツハツエンダ−彩度調器、結合分配器（
７）にはスターカプラ等が適用できる。

次に、第１図に示した光周波数多重伝送用光源の動作に
ついて説明する。

先導波路（１１）には希土類元素として例えばエルビウ
ムがドーピングされている。この時、励起用光源（１２
）として例えば波長１．４８μｍで発振する半導体レー
ザ等を用いれば、光導波路（１１）では波長１．５３５
μｍ近傍での利得が増加しレーザ発振が生じる。ここで
、レーザ発振は共振器の損失が小さくなる波長で生じる
。ファブリペロー形の共振器では損失が小さくなる波長
はフリースベクトルレンジΔｆ間隔で等間隔に並んでい
る。従って、光導波路レーザ（１５）は波長１．５３５
μｍの近傍において、第２図に示すようにΔｆ間隔のマ
ルチモード発振をする。このマルチモード発振をしてい
るレーザ光を分波器（１６）により一つ一つの独立した
モードに分離し、それぞれ変調器（１７）に導く。変調
器（１７）では、各モードの光にそれぞれ１チャンネル
分の信号を割り当て変調を行う。これによりΔｆ間隔の
各波長の光にはそれぞれ独立したチャンネルの信号が乗
せられる。この各チャンネルの異なる波長の光は結合分
配器（７）により混合され、−本又は複数の光フアイバ
伝送路に出力され光周波数多重伝送される。

以上のように、各チャンネルの光の周波数間隔は、必ず
光導波路レーザ（１５）の共振器のフリースベクトルレ
ンジΔｆ間隔で等間隔にでき、簡単な構成で光の周波数
間隔が一定値に保持された光周波数多重伝送用光源を実
現できる。また、上記の光周波数多重伝送用光源を用い
れば、各チャンネル間の干渉が防がれ、安定した光周波
数多重伝送方式が可能となる。さらに、上記の光周波数
多重伝送用光源は１．５μｍ帯で構成されており、光フ
アイバ伝送に適する。

なお、以上の実施例では各チャンネルの光の周波数間隔
がフリースベクトルレンジΔｆ間隔で一定値に保持され
た光周波数多重伝送用光源について説明したが、各チャ
ンネルの光の周波数間隔はΔｆ間隔で等間隔であるもの
に限るものではなく、マルチ七−ド発振しているレーザ
光の所定の周波数のモードを分波器により波長別に分離
して取り出し、各チャンネルの光の周波数間隔をΔｆあ
るいはその整数倍にして保持しても良い。

ところで、光周波数多重伝送方式は各家庭に多チャンネ
ルの映像をサービスするような、映像分配システムなど
に用いられる。このようなシステムでは多数の加入者に
信号を分配しなければならず、途中で光を分配するため
必然的に各加入者に到達する光のレベルが低下する。こ
の結果、分配できる加入者の数が制限されてしまうが、
これを防ぎ加入者の数を増加するために光フアイバ増幅
器を伝送路中に挿入することが提案されている。

例えば、島田によって雑誌Ｏｐ　１ｕｓＥＸＮｏ。

１１３、ｐｐ７５−８２、（１９８９）に提案されてい
る方式の構成を第３図に示す。第３図において、（１８
）は局、（１９）は光周波数多重伝送装置、（２０）は
光フアイバ増幅器、（２■）はスターカプラ、（２２）
は各家庭、（３）は光フアイバ伝送路である。光周波数
多重された多チャンネルの映像信号は局（１８）に設置
された光周波数多重伝送装置（１９）により光フアイバ
伝送路（３）に入力され伝搬する。この映像信号はスタ
ーカプラ（２１）により各家庭（２２）に分配される。

ここで各家庭（２２）に伝送される光のレベル低下を補
うために、スターカプラ（２１）の前に光フアイバ増幅
器（２０）が挿入されている。光フアイバ増幅器（２０
）の構成説明図を第４図に示す。（２３）は希土類元素
をドーピングした光ファイバ、（２４）はこれを励起す
るための励起用光源、（２５）は励起用光源（２４）よ
り出射した光を反射し増幅する信号光を透過するフィル
タ、（３）は光フアイバ伝送路である。例えば通常１．
５μｍ帯の光フアイバ伝送系に用いられる希土類元素と
してエルビウムをドーピングした光フアイバ増幅器を考
える。中沢により雑誌“光学”第１８巻第６号ｐｐ、２
９１−２９６にしめされたこの光フアイバ増幅器の利得
曲線を第５図に示す。第５図より光フアイバ増幅器の利
得は波長１．５３５μｍ近傍で大きいことがわかる。

従って、波長１．５３５μｍ近傍の光を信号光として用
いれば大きな増幅利得が得られる利点があり、この波長
範囲に信号光の波長を設定できれば先に述べたように加
入者数を増やせるため有利である。ところが、この大き
な利得が得られる波長領域は３〜５ｎｍと狭い。もし信
号光の光源を従来のレーザダイオードを用いる構成とし
た場合、その製造誤差により波長をこの領域に設定する
のは困難である。そこで、以上に示したように、光周波
数多重伝送のための信号光の光源として希土類元素をド
ーピングした先導波路レーザを備えた光周波数多重伝送
用光源を用いれば、信号光の波長を自動的に光フアイバ
増幅器の利得領域に一致させることができるという利点
があり、信号光の波長を選択する必要がなく容易に多加
入者の映像分配システムを構築することができるという
効果がある。

なお、以上の実施例ではレーザ媒質となる先導波路とし
て希土類元素、特にエルビウムがドーピングされたもの
を用いた場合について説明したが、これに限るものでは
なく、例えばネオジム（元素記号：Ｎｄ）をドーピング
したもの、あるいは、０．８μｍ帯でレーザ発振するも
の等でも良い。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、レーザ発振の周波数
間隔を設定する光共振器内にレーザ媒質となる光導波路
を配置してレーザ発振させる先導波路レーザを備え、上
記光共振器で決定される一定の周波数間隔のマルチモー
ド発振をしている先導波路レーザの各モードを分波器に
より波長別に分離して取り出し、それぞれを変調して各
チャンネルの信号光とするので、簡単な構成で各チャン
ネル間の光の周波数間隔を所定の値で安定化させた光周
波数多重伝送用光源が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の光周波数多重伝送用光源の一実施例
の構成を示す構成図、第２図は光導波路レーザの発振ス
ペクトルを示す図、第３図は光フアイバ増幅器を伝送路
中に挿入した映像分配システムの構成図、第４図は光フ
アイバ増幅器の構成図、第５図は光フアイバ増幅器の利
得曲線を示す図、第６図は従来の光周波数多重伝送用光
源の構成を示す構成図、第７図はコントローラに送り込
まれる基準パルス列と誤差パルス列を示す説明図である
。 図において、（１ａ）　　（１ｂ）　　（１ｃ）は伝送
用レーザダイオード、（２）は制御用レーザダイオード
、（３）は光フアイバ伝送路、（４）はファブリペロ−
共振器、（５）は結合器、（６）は分配器、（７）は結
合分配器、（８）は受光素子Ａ、（９）は受光素子Ｂ、
（１０）はコントロラ、（１１）は希土類元素をドーピ
ングした光導波路、（１２）は励起用光源、（１３）は
ミラＡ、（１４）はミラーＢ、（１５）は光導波路レー
ザ、（１６）は分波器、（１７）は変調器、（１８）は
局、（１９）は光周波数多重伝送装置、（２０）は光フ
アイバ増幅器、（２１）はスターカプラ、（２２）は各
家庭、（２３）は希土類元素をドーピングした光ファイ
バ、（２４）は励起用光源、（２５）はフィルタである
。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ発振の周波数間隔を設定する光共振器と、この中
   に配置されたレーザ媒質となる光導波路と、この光導波
   路を励起してレーザ発振させる励起用光源とを備えた光
   導波路レーザと、上記光導波路レーザで発振した複数の
   発振波長のレーザ光を波長別に分離する分波器と、この
   分離された各発振波長のレーザ光のそれぞれを変調する
   変調器と、この変調された各発振波長のレーザ光を結合
   し光ファイバに出力する結合分配器とを備えたことを特
   徴とする光周波数多重伝送用光源。