JPH0555681A - 変調光信号発生システム - Google Patents

変調光信号発生システム

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JPH0555681A
JPH0555681A JP3352860A JP35286091A JPH0555681A JP H0555681 A JPH0555681 A JP H0555681A JP 3352860 A JP3352860 A JP 3352860A JP 35286091 A JP35286091 A JP 35286091A JP H0555681 A JPH0555681 A JP H0555681A
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Massimo Calzavara
マツシモ・カルザバーラ
Giovanni Giacomelli
ギオバンニ・ギアコメリ
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 無線周波数あるいはマイクロ・ウエーブ周波
数の副搬送波を利用する光ファイバ通信システムに関
し、とりわけこれらのシステムに使用する変調光信号発
生方法および装置に係る。 【構成】 変調光信号発生システムであつて、遅れを有
する光−電気フィードバック回路２に関連した半導体レ
ーザ１の直流バイアス電流に、光信号、振幅変調された
入力信号、フィードバック回路に現れた光信号の組合せ
に由来する光信号を検出して得られた電流の変種が重ね
合わせられる。入力信号の変調周波数（ｆ２）とフィー
ドバック・ループ２の低周波利得（Ｂ）との適切な選択
により、レーザ出力信号は、入力信号の変調周波数（ｆ
２）に等しい周波数において振幅変調される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無線周波数あるいはマ
イクロ・ウエーブ周波数の副搬送波を利用する光ファイ
バ通信システムに関し、とりわけこれらのシステムに使
用する変調光信号発生方法および装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】上記の型の光通信システムは、例えばイ
ンテグレーテッド・サービス・ネットワーク等の広帯域
ディストリビューション・ネットワークで採用されてお
り、それらは、光ファイバを広帯域伝送媒体として使用
する。これらのシステムおよびその応用例は、オルシャ
ンスキ（R. Olshansky）、ランジッセラ（V. A. Lanzis
era ）およびヒル（P.M. Hill）により、ジャーナル・
オブ・ライトウエーブ・テクノロジー Vol.74, No.９
（1989年９月) p. 1329 以降に掲載された、『広帯域デ
ィストリビューションのための副搬送波ライトウエーブ
・システム』と題する論文に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、これ
らのシステムの一つにおける使用のための変調光信号発
生方法および装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
のバイアス電流に、レーザの出力信号の一部分を電気的
な形に組合せかつ変換して得られ、臨界値より低いがそ
れに近い低周波利得を有する光−電気フィードバック・
ループ中で遅らされた電気信号の変種および第１の変調
周波数において振幅変調された外部の光信号とが重ね合
わせられる方法であつて、前記周波数が、そこでレーザ
出力強度がフィードバック・ループの存在の故に変調さ
れる周波数の個別のセットに属するものであり、且つフ
ィードバック信号のみの変換によつて得られた電気信号
の変種がバイアス電流に重ね合わせられ、且つ低周波利
得がその臨界値より高い時、前記強度の変調周波数であ
る方法が提供される。
【０００５】本発明は、本発明者らによつて観察され
た、遅れのある光−電気フィードバックを有する半導体
レーザにおける現象を利用する。これらの条件の下で、
レーザが発するビームの強度は振幅変調され、フィード
バック・ループの遅れτおよび低周波利得Ｂに依存す
る、周波数の個別のセットに属する周波数で発振する。
より特定的には、遅れτは可能な変調周波数を決定し、
利得Ｂの絶対値｜Ｂ｜は実際の変調周波数を決定する。
値｜Ｂ｜により、２つの異なるレーザ動作支配が存在す
る：｜Ｂ｜が、ある臨界値Ｂｃより低い限り、レーザが
発するビームの強度は、レーザの弛緩発振の周波数に近
い周波数ｆ１で変調され；若し、反対に｜Ｂ｜＞Ｂｃな
ら、発振はそのセットの最低周波数である周波数ｆ２で
起こり、Ｂの符号に依存して１／τまたは１／２τであ
る。これらの条件の下で、レーザ出力の信号パワーは、
非常に高い。変調周波数は、一般に無線あるいはマイク
ロ・ウエーブ周波数の中に含まれている。
【０００６】このようにして得られた変調は、非常に狭
いスペクトル内容を表す。
【０００７】遅れのある光−電気フィードバックを有す
る半導体レーザの行動のより詳しい解析は、本発明者ら
によつて1989年12月１日 オプチカル・コミュニケーシ
ョンVol.74, No. 1-2 に寄稿された『遅れのある光−電
気フィードバックを有する半導体レーザにおける不安定
性』と題する論文中に報告されている。
【０００８】更なる研究および実験は、本発明者らを、
｜Ｂ｜が僅かにＢｃより低い時、システムが周波数ｆ２
に非常に敏感となり、そしてレーザに周波数ｆ２で振幅
変調された低いパワーの信号をも注入することにより、
レーザ出力パワーの発振周波数がｆ１からｆ２に移り、
出力信号パワーは依然として非常に高く、外部信号無し
での周波数ｆ１における発振の場合に得られるパワー
に、基本的に対応することの観察に導いた。このレーザ
出力信号の高いパワーは、２つの効果の合計によるもの
である：その第１のものは、デテクター、レーザ、およ
び介在することがあり得る増幅回路の組合せ作用による
ものであり、一方第２のものは、フィードバック・ルー
プの存在によるものであり、この高いパワーの達成に主
として貢献しているものの一つである。本発明は正に、
この効果を利用しているもので、それは、以後簡単のた
め、出力パワーが実効上入力パワーと無関係であつて
も、『増幅効果』と呼ぶことにする。
【０００９】本発明のこの他の特徴によれば、｜Ｂ｜の
ある与えられた値に対し、変調が、振幅変調された信号
の注入の有無により２つの異なる周波数で起こると言う
事実をも、増幅効果に結びついた周波数変調効果を得る
ために利用している。この目的のために、振幅変調され
た光信号は、予め定められた時間間隔においてのみフィ
ードバック信号と組合せられ、出てゆくビームの変調周
波数を、第１の周波数と、外部信号が無い場合、フィー
ドバック・ループのその利得によつて定まる変調周波数
である第２の変調周波数との間で周期的に切り換えるよ
うにしている。
【００１０】本発明は更に、次の要素を含む上記方法を
行う装置をも提供する：半導体レーザ；前記半導体レー
ザと関連し、レーザの出力信号の一部分を供給されプリ
セット可能な遅れ、および臨界値に非常に近いがより低
いプリセット可能な低周波利得を有する光−電気フィー
ドバック・ループ；前記レーザの出力信号の一部分を、
増幅すべき光入力信号と組合せるための手段であつて、
その光信号は、そこでレーザの出力ビームの強度がフィ
ードバック・ループの存在の故に変調され得る周波数の
個別のセットに属する周波数であり且つ、振幅変調入力
信号の不存在において前記強度の変調周波数であり、前
記臨界値より高いフィードバック・ループの低周波利得
に対して第１の変調周波数（ｆ２）で振幅変調されたも
のである；および前記組合せにより生じた光信号を、前
記電気信号の変種をレーザのバイアス電流に重ね合わ
せ、得られた信号を半導体レーザに、その出力信号を入
力信号のそれと同一の周波数において振幅変調するよう
供給するため、電気信号に変換するための手段。
【００１１】
【実施例】本発明は、本発明装置を略示する添付図面を
参照してより詳細に説明される。図面において、光信号
の経路は、２重線矢印で、電気信号の経路は、棒線矢印
で示される。
【００１２】図示のように、直流ＩＢでバイアスされた
半導体レーザ１は、全体として２で示される光−電気フ
ィードバック・ループと関連しており、光−電気フィー
ドバック・ループは、半導体レーザ１の１面、例えば前
面より発する放射を供給されている。このフィードバッ
ク・ループは：外側から調節可能で、矢印Ｆで示すよう
に、レーザ１に対し進退するよう動かすことの可能なコ
ーナー・リフレクタで略示される、遅れτを信号に導入
する遅れ要素３；遅れ要素３から出てゆく信号を電流に
変換するデテクタ４；デテクタの出力電流を増幅し、外
側から調節可能な利得を有する増幅器５；この発明に使
用するため、この増幅器利得は、フィードバック・ルー
プ２の低周波利得Ｂが、上記臨界値Ｂｃより少し低いよ
うに、調節されている；例えば、すべてのノイズ（例え
ばレーザ構造に由来する量子ノイズおよび熱ノイズ）に
よりレーザ出力信号の通常の揺らぎより生じる光検出変
化を、レーザ・バイアス電流ＩＢに重合わすよう図示の
ような、所謂『バイアス・ティー』を形成するように接
続されたインダクタンス６ａおよびキャパシタ６ｂを含
む回路。
【００１３】レンズ７および８は、それぞれレーザ１か
ら発する放射、および遅れ要素３から出てゆく放射をフ
ィードバック回路２およびデテクタ４に送ることを可能
とする光学系を略示する。デテクタ４は、レンズ８を通
じて、上記周波数ｆ２に等しい変調周波数で低パワー振
幅変調された光信号を受ける。この信号は、各光源９か
ら来る。この信号の波長には、それが明らかにデテクタ
４に受け入れられる範囲にある限り、何ら特別の制約が
課されない。
【００１４】例えば、発生器１０により供給される周波
数ｆ２での正弦波副搬送波により得られる振幅変調を行
う装置は、光源９に組み込まれている。光ビームが振幅
変調され得るやり方は、当業界に良く知られている。
【００１５】変調された光信号は、フィードバック信号
と同様に取り扱われ、それゆえ、フィードバック信号の
揺らぎによるデテクタ出力電流の変動ばかりでなく、光
源９からの信号の振幅変調による変動も、レーザ１のバ
イアス電流ＩＢに重合わせられる。周波数ｆ２で振幅変
調された増幅済信号はレーザ１の後面から出てゆき、レ
ンズ１１で集められ受信機に送られる。
【００１６】この装置は、上記したシステムで、異なる
応用を見出すことが出来る。これは次のように例示する
ことが出来る：フィードバック・ループの遅れ、および
利得により定められる周波数の１つにおける発振器とし
ての使用；フィードバック・ループの遅れに作用するよ
う外側から調節可能な中心周波数を有する狭帯域増幅器
（外部低パワー信号の注入による）としての使用；イン
ジェクション・ロックド発振器としての使用；二値信号
伝送システムにおける、多分増幅と結びついた、周波数
変調を行う変調器としての使用；実際、この装置は、変
調信号を受ける（ビット１）か、受けない（ビット０）
かで、周波数ｆ２と周波数ｆ１との間を切り換える；こ
の応用においては、図示のように、光源９から発するビ
ームを周期的に遮断する手段（例えば、光源１３により
供給される矩形波信号により制御される音・光変調器１
２）が必要となり、あるいは、その正弦波副搬送波が、
二値信号により電気的に変調される。
【００１７】遅れτの典型的な値は、数ナノ秒のオーダ
ーであり、Ｂｃの典型的な値は、１と２との間にある。
注入信号パワーは、レーザ特性により；典型的な値は、
０．１ ｍＷのオーダー、あるいはそれ以下であつて良
い。半導体レーザ１が、市販の単一モード・レーザで、
デテクタ４が、市販のアバランシェ・フォト・デテクタ
である本発明の一実施例においては、Ｂｃが、１．３
（約 ２．５ｄＢ）、τが、４ ｎｓであり、周波数ｆ
１およびｆ２は、それぞれ９７０ ＭＨｚ、２３４ Ｍ
Ｈｚであつた；他の実施例においては、Ｂｃが、１．５
（約 ３．５ｄＢ）、τが、５ ｎｓであり、周波数ｆ
１およびｆ２は、それぞれ６６０ ＭＨｚ、１００ Ｍ
Ｈｚであつた。両方の例で、Ｂは、Ｂｃより約 ０．５
ｄＢ低くセットされた。得られた増幅効果は２０ｄＢを
越えていた。
【００１８】上述の実施例は、非限定的な例示としての
み与えられ、本発明の範囲から逸脱することなく変形お
よび改良が可能であることは明らかである。より特定的
には、装置は、当業に熟達した者に明らかな改良を有す
る集積光学技術により実施することが出来る；この場
合、遅れτは、個別部品の場合より大幅に小さく、それ
ゆえ、装置は、それに従がつた高い周波数で動作するこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の略図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ ２ 光−電気フィードバック・回路及びループ ３ 遅れ要素 ４ デテクタ ５ 増幅器 ６ａ インダクタンス ６ｂ キャパシタ ７、８、１１ レンズ ９、１３ 光源 １０ 発生器 １２ 光変調器
フロントページの続き (72)発明者 フオーチユーナト・テイト・アレツチ イタリー国 フイレンツエ、50125 エ ル・イー・フエルミ ６ (72)発明者 マツシモ・カルザバーラ イタリー国 トリノ、ク・ソ・ペシエーラ 142／９ (72)発明者 ギオバンニ・ギアコメリ イタリー国 フイレンツエ、ヴイア・デ イ・ソフイアーノ 58

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体レーザ（１）のバイアス電流に、
    レーザ（１）の出力信号の一部分を電気的な形に組合せ
    かつ変換して得られ、プリセット可能な遅れ（τ）およ
    び臨界値（Ｂｃ）より低いがそれに近いプリセット可能
    な低周波利得（Ｂ）を有する光−電気フィードバック回
    路（２）中で遅らされたた電気信号の変種および第１の
    変調周波数（ｆ２）において振幅変調された光信号とが
    重ね合わせられる振幅変調された光信号発生方法であつ
    て、前記周波数が、そこでレーザ（１）から出てゆくビ
    ーム強度がフィードバック回路（２）の存在の故に変調
    される周波数の個別のセットに属するものであり、且つ
    フィードバック信号のみの変換によつて得られた電気信
    号の変種がバイアス電流に重ね合わせられ、且つ低周波
    利得がその臨界値より高い時、前記強度の変調周波数で
    ある方法。
  2. 【請求項２】 前記振幅変調された光信号が、レーザ出
    力信号の変調周波数を、前記第１の変調周波数（ｆ２）
    と、これも又前記個別のセットに属し、フィードバック
    信号のみの変換によつて得られた電気信号の変種がバイ
    アス電流に重ね合わせられ、且つ低周波利得がその臨界
    値（Ｂｃ）より低い時、前記強度の変調周波数である第
    ２の変調周波数（ｆ１）との間で周期的に切り換えるよ
    うに、予め定められた時間間隔においてのみ、フィード
    バック信号と組合せられものである請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 次の要素を含む振幅変調された光信号発
    生装置：半導体レーザ（１）；前記半導体レーザ（１）
    と関連し、レーザ（１）の出力信号の一部分を供給され
    プリセット可能な遅れ（τ）および臨界値（Ｂｃ）に非
    常に近いがより低いプリセット可能な低周波利得（Ｂ）
    を有する光−電気フィードバック・ループ；前記レーザ
    （１）の出力信号の一部分を、増幅すべき光信号と組合
    せるための手段（８）であつて、その光信号は、そこで
    レーザ（１）の出力信号の強度が遅れを含むフィードバ
    ック・ループ（２）の存在の故に変調され得る周波数の
    個別のセットに属する周波数であり且つ、振幅変調入力
    信号の不存在において前記強度の変調周波数であり、前
    記臨界値（Ｂｃ）より高いフィードバック・ループの低
    周波利得に対して第１の変調周波数（ｆ２）で振幅変調
    されたものである；および前記組合せにより生じた光信
    号を、前記電気信号の変種をレーザのバイアス電流（Ｉ
    Ｂ）に重ね合わせ、得られた信号を半導体レーザ（１）
    に、その出力信号を入力信号のそれと同一の周波数にお
    いて振幅変調するよう供給するため、電気信号に変換す
    るための手段（４、５、６ａ、６ｂ）。
  4. 【請求項４】 振幅変調入力信号を、それが組合せ手段
    （８）に達する前に、レーザ（１）の出力信号を、入力
    信号が遮断されている期間、これも又前記個別のセット
    に属しフィードバック信号が存在し、フィードバック・
    ループの利得が、臨界値（Ｂｃ）より低い時のみ、レー
    ザの出力信号の発振強度の周波数である第２の周波数
    （ｆ１）で変調するように、周期的に遮断するための手
    段（１２、１３）を含むことを特徴とする請求項３記載
    の装置。
JP3352860A 1990-12-21 1991-12-17 変調光信号発生システム Expired - Lifetime JPH07109914B2 (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
IT68036A IT1241364B (it) 1990-12-21 1990-12-21 Sistema di emissione sdi segnali ottici modulati
IT68036-A/90 1990-12-21

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JPH0555681A true JPH0555681A (ja) 1993-03-05
JPH07109914B2 JPH07109914B2 (ja) 1995-11-22

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US (1) US5197075A (ja)
EP (1) EP0492480B1 (ja)
JP (1) JPH07109914B2 (ja)
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IT (1) IT1241364B (ja)

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