JPH0591048A - Optical transmitter - Google Patents

Optical transmitter

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Publication number
JPH0591048A
JPH0591048A JP3278235A JP27823591A JPH0591048A JP H0591048 A JPH0591048 A JP H0591048A JP 3278235 A JP3278235 A JP 3278235A JP 27823591 A JP27823591 A JP 27823591A JP H0591048 A JPH0591048 A JP H0591048A
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JP
Japan
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optical
path length
optical path
polarization
modulation
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Pending
Application number
JP3278235A
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Japanese (ja)
Inventor
Tazuko Tomioka
多寿子 富岡
Shigeru Oshima
茂 大島
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain an optical communication equipment stable against temperature in which coherent optical communication employing a polarized wave scramble at a high speed data rate is facilitated and the modulation condition is simply changed. CONSTITUTION:The optical communication equipment applies polarized wave self modulation of an external resonance laser and the resonator is provided with an optical path length modulation means to apply FSK modulation so that its rate of change is sufficient with respect to the length of the resonator. The optical ring resonator forms a resonator structure by three full reflection mirrors 11A and one partial reflection mirror 11Aa. An electrooptic crystal refraction rate modulator 1 receiving a modulation signal is provided to one optical axis between the adjacent mirrors 11A and a semiconductor laser medium 3, a lens 5, a polarized wave conversion element 7A and a wavelength conversion element 9A are provided to the other optical axis.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はコヒーレント光伝送用の
光送信装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmitter for coherent optical transmission.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、コヒーレント光送信を行なう場
合、受信時に信号光の偏波と局発光の偏波が一致してい
ないと著しい受信感度の劣化が起こることが知られてい
る。しかしながら、通常の光ファイバ中を伝搬してきた
光は光ファイバに加えられた圧力、温度変化、振動等の
ために、その偏光が随時変化する。この偏光に対応する
ために従来いくつかの方式が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when performing coherent optical transmission, it is known that the reception sensitivity is significantly deteriorated when the polarization of the signal light and the polarization of the local oscillation light do not match at the time of reception. However, the light propagating through the ordinary optical fiber changes its polarization from time to time due to pressure, temperature change, vibration, etc. applied to the optical fiber. Several methods have been conventionally proposed to deal with this polarization.

【0003】例えば、ファイバスクイーザなどを用いて
信号光と局発光の偏波を一致させるように制御する能動
偏波制御、信号光と局発光をそれぞれ直交する偏波に分
けて受信する偏波ダイバーシティ、信号光の偏波を送信
側でビットレート以上の速度でスイッチして送る偏波ス
クランブル、光ファイバそのものが偏波変動を起こしに
くい偏波保持ファイバ等が知られている。
For example, active polarization control is performed by using a fiber squeezer or the like so as to match the polarizations of the signal light and the local oscillation light, and the polarization is received by dividing the signal light and the local oscillation light into orthogonal polarizations. Diversity, polarization scrambling in which polarization of signal light is switched and transmitted at a speed higher than the bit rate on the transmission side, and polarization maintaining fiber in which the optical fiber itself does not easily cause polarization fluctuation are known.

【0004】その中で偏波スクランブルは、本質的な3
dBの受信感度劣化はあるものの受信側で特別な偏波対
策が必要とされないことから少数の送信器に対して、多
数の受信器があるようなシステムでは魅力的である。
Among them, polarization scrambling is essentially 3
Although there is a deterioration in the receiving sensitivity of dB, no special measures against polarization are required on the receiving side, which is attractive in a system having a large number of receivers with respect to a small number of transmitters.

【0005】信号光に偏波変調をかける方法はこれまで
大別して2種類報告されている。1つは信号光の出力端
に電気光学効果を用いた高速の偏波変調器を配置する方
法(例えば、Electronics Letters Vol.23(1987)No.10
pp513-514 T.G.Hodgkinson他”POLARISATION-INSENSITI
VE HETERODYNE DETECTION USING POLARISATION SCRAMB
LING”:ただし、ここでは偏波変調器の代わりに位相変
調器と波長素子、合分波器を使用している。)であり、
もう1つはFSK(Frequency Shift Keying:周波数偏
移変調)のかかった信号光を複屈折媒質中を通し、その
波長(周波数)依存性によって、データの光周波数に対
応して偏波がスイッチする方法(例えば、OFC89
WG4“Polarisation-insensitive 500-Mbit/s FSK
transmission over 153 km by passive polarisation s
witching”R.noe 他)である。
Up to now, two types of methods for applying polarization modulation to signal light have been roughly classified and reported. One is a method of arranging a high-speed polarization modulator using the electro-optic effect at the output end of signal light (for example, Electronics Letters Vol.23 (1987) No.10).
pp513-514 TGHodgkinson and others ”POLARISATION-INSENSITI
VE HETERODYNE DETECTION USING POLARISATION SCRAMB
LING ”: However, here, instead of the polarization modulator, a phase modulator, a wavelength element, and a multiplexer / demultiplexer are used.),
The other is to pass signal light subjected to FSK (Frequency Shift Keying) through a birefringent medium, and the polarization is switched according to the optical frequency of the data depending on the wavelength (frequency) dependence. Method (eg OFC , 89
WG4 "Polarisation-insensitive 500-Mbit / s FSK
transmission over 153 km by passive polarisation s
witching ”R.noe and others).

【0006】後者のタイプの偏波スクランブルについ
て、図19を参照して説明する。
The latter type of polarization scrambling will be described with reference to FIG.

【0007】まず、ビーム源としての半導体レーザ4
1、この半導体レーザ41から射出されるレーザ光の光
軸上に、当該レーザ光を平行光に変換するためのレンズ
5a、半導体レーザ41に戻り光を抑圧するためのアイ
ソレータ43、定偏波ファイバ147aに光を集光する
ためのレンズ5bがそれぞれ配設される。
First, a semiconductor laser 4 as a beam source
1. On the optical axis of the laser light emitted from the semiconductor laser 41, a lens 5a for converting the laser light into parallel light, an isolator 43 for suppressing return light to the semiconductor laser 41, and a constant polarization fiber. Lenses 5b for condensing light are respectively arranged on 147a.

【0008】この半導体レーザ41は、注入電流Iを変
化させてFSK変調を行ない得るものである。すなわ
ち、デジタル信号の“0”を光周波数f1 に、また
“1”を光周波数f2 に変換する。
This semiconductor laser 41 can change the injection current I to perform FSK modulation. That is, "0" of the digital signal is converted into the optical frequency f 1 , and "1" of the digital signal is converted into the optical frequency f 2 .

【0009】次に、定偏波ファイバ147aに入射する
直交成分をExi,Eyiとし、同様に出射光をEx0,Ey0
とする。このとき、定偏波ファイバ147aではx成分
とy成分は異なる伝播定数βx ,βy でそれぞれ伝播す
る。
Next, the orthogonal components incident on the polarization-maintaining fiber 147a are defined as E xi and E yi, and the emitted light is similarly defined as E x0 and E y0.
And At this time, in the constant polarization fiber 147a, the x component and the y component respectively propagate with different propagation constants β x and β y .

【0010】定偏波ファイバ147aの長さをLとする
と、出射光Ex0,Ey0はそれぞれ Ex0=ExiA (1) 但し A=−jβx L Ey0=EyiB (2) 但し B=−jβy Lとなる。
[0010] The length of the polarization maintaining fiber 147a is L, respectively emitted light E x0, E y0 E x0 = E xi e A (1) where A = -jβ x L E y0 = E yi e B ( 2) However, B = -jβ y L.

【0011】一方、伝播定数βx ,βy は定偏波ファイ
バ137aの等価屈折率nx ,ny を用いて次式のよう
に表わせる。
On the other hand, the propagation constants β x and β y can be expressed by the following equations using the equivalent refractive indices n x and n y of the constant polarization fiber 137a.

【0012】 βx =2πnx /λ=2πnx f/c (3) βy =2πny /λ=2πny f/c (4) ここでfは光周波数、cは真空中での光速である。Β x = 2πn x / λ = 2πn x f / c (3) β y = 2πn y / λ = 2πn y f / c (4) where f is the optical frequency and c is the speed of light in a vacuum. is there.

【0013】いま、Exi=Eyiとなるように入射条件と
して定めれば式(1)〜(4)より次式を得る。
Now, if the incidence conditions are set so that E xi = E yi , the following equation is obtained from equations (1) to (4).

【0014】[0014]

【数1】 [Equation 1]

【0015】さらに、f=f1 の時f1 L(ny
x )/c=m(mは整数)とすれば式(5)は次式
(6)のようになる。
Further, when f = f 1 , f 1 L ( ny−
If n x ) / c = m (m is an integer), the equation (5) becomes the following equation (6).

【0016】 Ex0=Ey0 (6) また、f=f2 の時f1 L(ny −nx )/c=m+1
/2とすれば式(5)は次式(7)のようになる。
E x0 = E y0 (6) When f = f 2 , f 1 L ( ny− n x ) / c = m + 1
If it is / 2, the equation (5) becomes the following equation (7).

【0017】 Ex0=−Ey0 (7) 以上のような条件でFSK変調をすれば、定偏波ファイ
バ147aの出力端ではf1 の時の偏波とf2 の時の偏
波は直交することがわかる。一般に出力端での偏波の直
交条件は次式(8)で与えられる。
E x0 = −E y0 (7) If FSK modulation is performed under the above conditions, the polarization at f 1 and the polarization at f 2 are orthogonal at the output end of the constant polarization fiber 147 a. I understand that Generally, the orthogonal condition of polarization at the output end is given by the following equation (8).

【0018】 (f1 −f2 )L(ny −nx )/c=1/2 (8) このような変調条件で変調すれば、受信器側でもf1
信号光とf2 の信号光の光の偏波は直交しており、偏波
ダイバーシチ受信器を用いなくともf1 の信号若しくは
2 の信号の少なくとも一方は受信できる。したがっ
て、光受信器の構成を大幅に簡略化できる。
(F 1 −f 2 ) L ( ny −n x ) / c = 1/2 (8) If modulation is performed under such a modulation condition, the signal light of f 1 and f 2 of The polarization of the signal light is orthogonal to each other, and at least one of the signal f 1 and the signal f 2 can be received without using the polarization diversity receiver. Therefore, the configuration of the optical receiver can be greatly simplified.

【0019】また、上述したように変調条件として式
(8)を満足すれば良いことから、この方式では(f1
−f2 )の値を変える時はファイバ長Lも変化させるこ
とになる。すなわち、異なる長さの定偏波ファイバ14
7aにつなぎ替ることによって、定偏波ファイバ147
aの長さを変えるようにする。
Further, as described above, since it suffices to satisfy the expression (8) as the modulation condition, in this method (f 1
When the value of −f 2 ) is changed, the fiber length L is also changed. That is, the constant polarization fibers 14 of different lengths
7a, so that the constant polarization fiber 147
Try to change the length of a.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
偏波スクランブルの従来例で信号光の出力端に電気光学
効果を用いた高速の偏波変調器を配置する方法は、偏波
スクランブルがビットレートより早い速度で行わなけれ
ば効果がないことから、ビットレートより高速な変調器
が必要とされ、そのため結果的に変調器の速度がビット
レートを制限することになってしまう。
However, in the former example of polarization scrambling, the method of arranging a high-speed polarization modulator using the electro-optic effect at the output end of the signal light is such that the polarization scrambling is at a bit rate. Modulators faster than the bit rate are needed because they have no effect unless they are done at a faster rate, which results in the speed of the modulator limiting the bit rate.

【0021】また、後者の複屈折媒質の波長依存性によ
って、データの光周波数に対応して偏波がスイッチする
方法は、2値のFSK変調のみに対応するもので、しか
も、データの“1”に対応する光周波数と“0”に対応
する光周波数の差がハードウェアによって固定されるこ
とから、ビットレートや変調指数の自由度がなくなって
しまう。
Further, the latter method of switching the polarization depending on the optical frequency of the data due to the wavelength dependence of the birefringent medium is only applicable to binary FSK modulation, and moreover, the data "1" Since the difference between the optical frequency corresponding to "" and the optical frequency corresponding to "0" is fixed by hardware, the degree of freedom of the bit rate and the modulation index is lost.

【0022】また、変調条件としての式(8)を満足す
るために定偏波ファイバの長さを変える方式は、定偏波
ファイバを数百m程度必要とするため、ボビンに巻いて
も光送信器は大形となり、またこの定偏波ファイバ14
7aにおける樹脂のプライマリコートの熱膨張係数が大
きいため、温度変化によって(ny −nx )の値が変動
し、系が不安定になる虞がある。
Further, the method of changing the length of the constant polarization fiber in order to satisfy the equation (8) as the modulation condition requires several hundreds of meters of the constant polarization fiber. The transmitter has a large size, and this constant polarization fiber 14
Since the thermal expansion coefficient of the primary coating resin is large in 7a, a temperature change varies the value of (n y -n x), the system is may become unstable.

【0023】以上説明したように従来の光送信器はビッ
トレートの高速化が難かしかったり変調条件を簡易に変
えることができず、装置が大形であり、温度に対して不
安定であるという問題点があった。
As described above, in the conventional optical transmitter, it is difficult to increase the bit rate or the modulation condition cannot be changed easily, the device is large and unstable with respect to temperature. There was a problem.

【0024】本発明の第1の目的は、高速のデータレー
トにおいて容易に偏波スクランブルを用いたコヒーレン
ト光通信が行えるようにすることにある。
A first object of the present invention is to facilitate coherent optical communication using polarization scrambling at a high data rate.

【0025】また、本発明の第2の目的は、簡易に変調
条件を変えることができ、小形で温度に対して安定な偏
波スクランブル装置を提供することにある。
A second object of the present invention is to provide a polarization scrambler which can easily change the modulation condition, is small and is stable against temperature.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本願第1の発明の光送信装置は、光共振器内に半導体
レーザ媒質とこの半導体レーザ媒質から出射されるレー
ザ光の偏波を変換する偏波変換手段及び当該光共振器に
おける光路長を変調する光路長変調手段とを有して、偏
波自己変調による変調を行うことを要旨とする。
In order to solve the above problems, an optical transmitter according to the first invention of the present application provides a semiconductor laser medium and a polarization of laser light emitted from the semiconductor laser medium in an optical resonator. The gist of the present invention is to carry out modulation by polarization self-modulation, having polarization conversion means for conversion and optical path length modulation means for modulating the optical path length in the optical resonator.

【0027】本願第2の発明は、一対のコーナキューブ
によって構成される光リング共振器内に半導体レーザ媒
質と、この半導体レーザ媒質から出射されるレーザ光の
偏波を変換する偏波変換手段とを配設し、さらに当該光
リング共振器における光路長を変調する光路長変調手段
とを有して、偏波自己変調による変調を行うことを要旨
とする。
According to a second aspect of the present invention, a semiconductor laser medium is provided in an optical ring resonator formed by a pair of corner cubes, and polarization conversion means for converting the polarization of the laser light emitted from the semiconductor laser medium. And an optical path length modulation means for modulating the optical path length in the optical ring resonator to perform modulation by polarization self-modulation.

【0028】本願第3の発明は、複数のミラーによって
構成される外部共振器内に半導体レーザ媒質と、この半
導体レーザ媒質から出射されるレーザ光の偏波を変換す
る偏波変換手段とを配設し、さらに当該外部光共振器に
おける光路長を変調する光路長変調手段とを有して、偏
波自己変調による変調を行うことを要旨とする。
In the third invention of the present application, a semiconductor laser medium and a polarization conversion means for converting the polarization of the laser light emitted from the semiconductor laser medium are arranged in an external resonator constituted by a plurality of mirrors. The present invention is characterized in that it further comprises an optical path length modulation means for modulating the optical path length in the external optical resonator, and performs modulation by polarization self-modulation.

【0029】本願第4の発明は、前記請求項1乃至3記
載の光送信装置における光路長変調手段が、前記半導体
レーザ媒質に流す電流によって光共振器における光路長
を変調することを要旨とする。
A fourth aspect of the present invention is characterized in that the optical path length modulating means in the optical transmitter according to the first to third aspects modulates the optical path length in the optical resonator by a current flowing through the semiconductor laser medium. ..

【0030】本願第5の発明は、前記請求項1乃至4記
載の光送信装置における光共振器の光路上に当該光に対
する波長選択性を有する波長選択手段を配設したことを
要旨とする。
A fifth aspect of the present invention is characterized in that wavelength selecting means having wavelength selectivity for the light is arranged on the optical path of the optical resonator in the optical transmitting apparatus according to the first to fourth aspects.

【0031】本願第6の発明は、入射するビームを第1
のビームと第2のビームに分割する分割手段と、この分
割手段で分割された第1のビームの偏波と第2のビーム
の偏波とを直交せしめる直交手段と、前記分割手段で分
割された第1のビームの光路長と第2のビームの光路長
に光路長差を与える光路長差付与手段と、この光路長差
付与手段を介して光路長差を付与された第1のビームと
第2のビームとを合波する合波手段とを有することを要
旨とする。
The sixth invention of the present application is that the incident beam is incident on the first beam.
Means for splitting into the second beam and the second beam, orthogonal means for making the polarization of the first beam and the polarization of the second beam split by this splitting means orthogonal, and the splitting means An optical path length difference giving means for giving an optical path length difference to the optical path length of the first beam and an optical path length of the second beam; and a first beam given an optical path length difference through the optical path length difference giving means. The gist is to have a combining means for combining the second beam.

【0032】さらに、本願第7の発明は、入射するビー
ムを第1のビームと第2のビームに分割する分割手段
と、この分割手段で分割された第1のビームの偏波と第
2のビームの偏波とを直交せしめる直交手段と、前記分
割手段で分割された第1のビームの光路長と第2のビー
ムの光路長に光路長差を与える光路長差付与手段と、こ
の光路長差付与手段によって与えられる光路長差を任意
の値に変更する光路長差変更手段と、前記光路長差付与
手段を介して光路長差を付与された第1のビームと第2
のビームとを合波する合波手段とを有することを要旨と
する。
Further, in the seventh invention of the present application, splitting means for splitting the incident beam into a first beam and a second beam, a polarization of the first beam split by the splitting means, and a second beam. An orthogonal means for making the polarization of the beam orthogonal to each other, an optical path length difference giving means for giving an optical path length difference between the optical path lengths of the first beam and the second beam divided by the dividing means, and the optical path length. An optical path length difference changing means for changing the optical path length difference given by the difference giving means to an arbitrary value; a first beam and a second beam to which the optical path length difference is given through the optical path length difference giving means.
The gist of the present invention is to have a combining means for combining the above-mentioned beams.

【0033】[0033]

【作用】本願第1の発明の光送信装置は、外部共振器レ
ーザの偏波自己変調という現象を応用したものであっ
て、その光共振器内に、光路長変調手段を具備すること
でFSK変調がかけられるように共振器長に対してその
変化率が十分な長さとなるようにした。
The optical transmitter of the first invention of the present application is an application of the phenomenon of polarization self-modulation of an external resonator laser, and the optical path length modulation means is provided in the optical resonator to provide FSK. The rate of change with respect to the cavity length is set to be sufficiently long so that modulation can be applied.

【0034】本願第2の発明では、一対のコーナキュー
ブによって構成される光リング共振器を用いて小形化か
つ調整容易としたもので、その際、当該光リング共振器
における光路長を変調する光路長変調手段を当該光リン
グ共振器内若しくは外部に配設して、偏波自己変調によ
る変調を行う。
In the second invention of the present application, an optical ring resonator composed of a pair of corner cubes is used to make it compact and easy to adjust. At that time, an optical path for modulating the optical path length in the optical ring resonator is used. The long modulation means is disposed inside or outside the optical ring resonator to perform polarization self-modulation.

【0035】本願第3の発明は、複数のミラーによって
構成される外部共振器を用いて小形化したもので、その
際、当該外部光共振器における光路長を変調する光路長
変調手段を外部光共振器内若しくは外部に配設して、偏
波自己変調による変調を行う。
The third invention of the present application is miniaturized by using an external resonator composed of a plurality of mirrors. At that time, an optical path length modulating means for modulating the optical path length in the external optical resonator is used. It is arranged inside or outside the resonator to perform modulation by polarization self-modulation.

【0036】本願第4の発明は、半導体レーザ媒質に流
す電流によって光共振器における光路長を変調して、前
記請求項1乃至3記載の光送信装置における光路長変調
手段を構成するようにする。
According to a fourth aspect of the present invention, the optical path length in the optical resonator is modulated by the electric current flowing in the semiconductor laser medium to constitute the optical path length modulating means in the optical transmitting apparatus according to any one of claims 1 to 3. ..

【0037】また、本願第5の発明では、波長選択性の
ある手段を光共振器内の適当な位置に配置し所望の縦モ
ード以外は光共振器内で共振が起こらずレーザ発振しな
いようにする。
Further, in the fifth invention of the present application, means having wavelength selectivity is arranged at an appropriate position in the optical resonator so that no resonance occurs in the optical resonator except for a desired longitudinal mode and laser oscillation does not occur. To do.

【0038】本願第6の発明の光送信装置においては、
半導体レーザの光を第1のビームと第2のビームに分割
し、第2のビームには大きな光路長を与えたのち偏光合
成する光回路を用いている。言い換えれば、式(8)に
おいてL(ny −nx )を得るかわりに(Ly −Lx
を得る方法である。
In the optical transmitter of the sixth invention of the present application,
An optical circuit is used which splits the light of the semiconductor laser into a first beam and a second beam, gives a large optical path length to the second beam, and then performs polarization synthesis. In other words, instead of obtaining the equation (8) L a (n y -n x) (L y -L x)
Is a way to get.

【0039】すなわち、一般に光路長は物理的な長さL
に屈折率nを掛けたものと考えられ、一方、L(ny
x )はもともと(Lny −Lnx )であり、y偏波と
x偏波で屈折率が異なる複屈折物質におけるy偏波の光
路長Lny とx偏波の光路長Lnx の差を意味すること
から、複屈折物質を使用しなくてもy偏波とx偏波に物
理的な長さの差(Ly −Lx )を与えれば上記光路長差
L(ny −nx )になる。したがって、定偏波ファイバ
を用いる光回路では(ny −nx )が小さいためLを数
100mに設定する必要があったが、本発明では直接
(Ly −Lx )を得るので数cmの大きさで実現できる。
That is, in general, the optical path length is the physical length L.
Is multiplied by the refractive index n, while L ( ny
n x) is the original (Ln y -Ln x), the difference between the y-polarization and x-polarized optical path length of the y-polarized wave in the refractive index is different from the birefringent material in wave Ln y and x polarization of the optical path length Ln x Therefore, if a physical length difference (L y −L x ) is given to the y polarized wave and the x polarized wave without using a birefringent substance, the optical path length difference L ( ny −n x ). Accordingly, the optical circuit using a fixed polarization fiber (n y -n x) it was necessary to set the number 100m to for small L, the number since the present invention is obtained directly (L y -L x) cm Can be realized in the size of.

【0040】さらに、本願第7の発明は、前記第6の発
明に加え、光路長差付与手段によって与えられる光路長
差を任意の値に変更する光路長差変更手段を設けて、容
易に変調条件を変更し得るようにしたものである。
Further, in addition to the sixth aspect of the present invention, the seventh aspect of the present invention is provided with an optical path length difference changing means for changing the optical path length difference given by the optical path length difference giving means to an arbitrary value for easy modulation. The conditions can be changed.

【0041】[0041]

【実施例】まず、本発明で用いる外部共振器レーザの偏
波自己変調について、簡単に説明する。この外部共振器
レーザの偏波自己変調とは、最近、ミリ波発生の方法と
して報告されたものである(IEEE Photonics Technolog
y Letters,Vol.2(1990),No.7,pp467-469,W.H.Loh他 ”
Polarization Self-Modulation at MultigigahertzFreq
uencies in an External-Cavity Semiconductor Lase
r”)。
First, the polarization self-modulation of an external cavity laser used in the present invention will be briefly described. This polarization self-modulation of an external cavity laser was recently reported as a method of millimeter wave generation (IEEE Photonics Technolog
y Letters, Vol.2 (1990), No.7, pp467-469, WHLoh et al. ”
Polarization Self-Modulation at MultigigahertzFreq
uencies in an External-Cavity Semiconductor Lase
r ”).

【0042】すなわち、図17に示すように、リング共
振器内に無反射コートを施した半導体レーザ媒質3と共
に偏波変換素子112(1/2波長板など)を配置す
る。レーザ発振の最も初期の状態で、まず半導体レーザ
媒質3から発せられた、ある決まった直線偏波の光が光
共振器内を伝搬する際、偏波変換素子112で初めの偏
波に直交する偏波に変換される。この変換された光が、
光共振器内を一周して半導体レーザ媒質3内に戻って来
ると、半導体レーザ媒質3内ではそれまで発振していた
光に代わって、入射してきた光と同じ偏波の光で発振す
るようになる。
That is, as shown in FIG. 17, the polarization conversion element 112 (1/2 wavelength plate or the like) is arranged in the ring resonator together with the semiconductor laser medium 3 having the antireflection coating. In the earliest state of laser oscillation, when a certain linearly polarized light emitted from the semiconductor laser medium 3 propagates in the optical resonator, it is orthogonal to the first polarized wave in the polarization conversion element 112. Converted to polarized waves. This converted light is
When the light goes around the optical resonator and returns to the inside of the semiconductor laser medium 3, the semiconductor laser medium 3 oscillates with the light of the same polarization as the incident light instead of the light that has been oscillating until then. become.

【0043】従って、光共振器から取り出されるレーザ
光は、光が光共振器内を一周する時間毎に偏波がスイッ
チするようなものとなる(前記の文献では光共振器の出
射口に偏光子とフォトダイオードなどの検波装置を配置
することによりマイクロ波やミリ波を発生させることが
できると述べている)。すなわち、この偏波のスイッチ
する時間が共振器内の光路長(以下、単に共振器長とも
いう)に応じて変化することから、偏波のスイッチする
時間を高速化するためには共振器長を短くすることによ
り達成できることが明らかである(同様に、前記文献で
は、光共振器内にわずかに反射のあるガラス面を、その
ガラス面とレーザ媒質の間の距離が共振器長の奇数分の
1になるように挿入することによっても高速化できると
述べている)。
Therefore, the laser light extracted from the optical resonator is such that the polarization is switched every time the light makes a round in the optical resonator (in the above-mentioned literature, the polarized light is emitted to the exit of the optical resonator). It states that it is possible to generate microwaves and millimeter waves by arranging a detection device such as a child and a photodiode). That is, since the switching time of this polarization changes according to the optical path length in the resonator (hereinafter also simply referred to as the resonator length), the resonator length must be increased in order to speed up the polarization switching time. It is clear that this can be achieved by shortening (in the above-mentioned document, a glass surface having a slight reflection in the optical resonator is defined as a distance between the glass surface and the laser medium is an odd number of resonator lengths). It is stated that the speed can also be increased by inserting so that it becomes 1).

【0044】この共振器長を短くする方法として、同文
献では、リング共振器のまま小さくしても良いが、さら
に高速に偏波スイッチを行ないたい場合には図18に示
すようにファブリ・ペロー共振器内に1/4波長板13
9を置く構造を取ることによって共振器長をより短くで
き(Applied Physics Letters Vol.56(1990)No.25,26W.
H.Loh他 ”High-frequency polarization self-modula
tion and chaotic phenomena in external cavity semi
conductor lasers ”に報告されている。)、究極の形
態としてはレーザと偏波変換素子を同一の基板上に集積
した集積光学(integrated optics)型にすれば100G
Hz程度までスイッチ速度を上げることが可能であると
述べている。
As a method of shortening this resonator length, in the literature, the ring resonator may be made small as it is, but if it is desired to perform polarization switching at a higher speed, as shown in FIG. 18, the Fabry-Perot is used. Quarter wave plate 13 in the resonator
The cavity length can be made shorter by adopting the structure in which 9 is placed (Applied Physics Letters Vol.56 (1990) No.25,26W.
H. Loh et al. "High-frequency polarization self-modula
tion and chaotic phenomena in external cavity semi
conductor lasers "), the ultimate form is 100G if integrated lasers and polarization conversion elements are integrated on the same substrate.
It states that it is possible to increase the switching speed up to about Hz.

【0045】従って、当該装置をコヒーレント光通信の
偏波スクランブルの光源として用いれば、従来例で述べ
たような高速の変調が行えないためにビットレートを制
限するということはなくなる。すなわち、通常の偏波ス
クランブルでは偏波のスイッチレートは最低ビットレー
トの倍必要だといわれているが、現在、光通信のビット
レートは最も速いもので20Gbps程度であり(これ
以上の高速化は電子回路の問題から不可能であると考え
られている)、その場合でも偏波スイッチのレートは4
0GHzで良いので、前述の装置を用いれば実施するこ
とができるようになる。
Therefore, if the device is used as a polarization scramble light source for coherent optical communication, the bit rate is not limited because high speed modulation cannot be performed as described in the conventional example. That is, in normal polarization scrambling, it is said that the switch rate of polarization needs to be double the minimum bit rate, but at present, the fastest bit rate of optical communication is about 20 Gbps (higher speeds cannot be achieved. It is considered impossible due to the problem of electronic circuits.) Even then, the rate of the polarization switch is 4
Since 0 GHz is sufficient, it can be implemented by using the above-mentioned device.

【0046】次に、光に対するデータ変調のかけ方につ
いて説明する。コヒーレント光通信の変調方式には大き
く分けて3方式ある。すなわち、光の振幅を変調するA
SK(Amplitude Shift Keying:振幅変調)、光周波数
を変調するFSK及び光の位相を変調するPSK(Phas
e Shift Keying)である。
Next, a method of applying data modulation to light will be described. There are roughly three types of modulation methods for coherent optical communication. That is, A that modulates the amplitude of light
SK (Amplitude Shift Keying), FSK that modulates the optical frequency, and PSK (Phas that modulates the phase of the light)
e Shift Keying).

【0047】この3方式のうち、送信光に偏波スクラン
ブルをかける場合には、ASKとFSKのみが使用可能
である。例えば、前述の装置を用いてASK変調をかけ
ることはきわめて容易である。光共振器の外に外部変調
器をおいてもいいし、レーザ媒質に注入する電流をO
N,OFFさせて直接変調を行なうことも可能である。
しかしながら、ASKは一般的にFSKに比べ受信感度
が落ちることが知られており、上述したように本質的に
3dBの受信感度劣化を有する偏波スクランブルを行な
う場合には、受信感度のあまり良くないASKを用いる
ことは得策ではない。
Of the three systems, only ASK and FSK can be used when polarization scrambling is applied to the transmitted light. For example, it is very easy to apply ASK modulation using the above device. An external modulator may be placed outside the optical resonator, and the current injected into the laser medium may be O
It is also possible to perform direct modulation by turning off N and OFF.
However, it is known that ASK generally has lower reception sensitivity than FSK, and as described above, the reception sensitivity is not so good in the case of performing polarization scrambling which essentially has a deterioration in reception sensitivity of 3 dB. Using ASK is not a good idea.

【0048】次に、FSKについてみると、通常FSK
は半導体レーザ媒質のみで形成される半導体レーザ装置
の場合には、半導体レーザ装置への注入電流を変化さ
せ、そのほぼ共振器全体あるいは、光共振器の大部分の
屈折率を変化させることにより行われる。しかし、外部
共振器を有するレーザ装置の場合には、その全共振器長
に対して半導体レーザ媒質長の占める割合が著しく小さ
くなり、レーザ媒質内を変調するだけではFSKを行う
のに十分なだけ周波数を変調できない。さらに、この外
部共振器構造では、レーザの縦モードが多モード発振と
なり、そのままでは、コヒーレント光通信の光源として
使用できない可能性がある。
Next, regarding the FSK, the normal FSK
In the case of a semiconductor laser device formed of only a semiconductor laser medium, the injection current to the semiconductor laser device is changed to change the refractive index of almost the entire resonator or most of the optical resonator. Be seen. However, in the case of a laser device having an external resonator, the ratio of the semiconductor laser medium length to the total resonator length becomes extremely small, and modulation in the laser medium is sufficient to perform FSK. The frequency cannot be modulated. Furthermore, in this external resonator structure, the longitudinal mode of the laser becomes multimode oscillation, and there is a possibility that it cannot be used as it is as a light source for coherent optical communication.

【0049】そこで、本発明では、偏波自己変調レーザ
光共振器内にその共振器長の大部分を占めるような屈折
率変調装置あるいは、光共振器長を空間的に変化させる
装置を用いて、FSKを行うのに十分なだけ光共振器の
光路長を変化させられるようにし、あるいは外部共振器
の部分を半導体レーザ媒質の長さと比較できる程度まで
極力短くしてレーザ媒質への注入電流による直接変調が
可能であるようにする。また、さらに波長選択性のある
素子を光共振器内の適当な位置に配置することによっ
て、所望の縦モード以外は光共振器内で共振が起こらず
レーザ発振しないようにするものである。
Therefore, in the present invention, a refractive index modulation device that occupies most of the resonator length in the polarization self-modulation laser optical resonator or a device that spatially changes the optical resonator length is used. , The optical path length of the optical resonator can be changed sufficiently to perform FSK, or the portion of the external resonator is made as short as possible to the extent that it can be compared with the length of the semiconductor laser medium. Make direct modulation possible. Further, by arranging a wavelength selective element at an appropriate position in the optical resonator, no resonance occurs in the optical resonator other than the desired longitudinal mode and laser oscillation does not occur.

【0050】以下、本発明の実施例を図面を参照して具
体的に説明する。図1に示す光リング共振器は本発明に
係る実施例の最もシンプルな構成を示すものである。ま
ず、構成に付いて説明する。図1に示す光リング共振器
は、3枚の全反射ミラー11Aと1枚の部分反射ミラー
11Aaによって共振器構造をとっている。また隣接す
るミラー11A間に設定される4本の光軸の内、平行な
一対の光軸の一側に電気光学結晶屈折率変調器1が配設
され、他側に半導体レーザ媒質3、レンズ5、偏波変換
素子7A及び波長選択素子9Aが配設される。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. The optical ring resonator shown in FIG. 1 shows the simplest configuration of the embodiment according to the present invention. First, the configuration will be described. The optical ring resonator shown in FIG. 1 has a resonator structure with three total reflection mirrors 11A and one partial reflection mirror 11Aa. Further, of the four optical axes set between the adjacent mirrors 11A, the electro-optic crystal refractive index modulator 1 is disposed on one side of a pair of parallel optical axes, and the semiconductor laser medium 3 and the lens are disposed on the other side. 5, a polarization conversion element 7A and a wavelength selection element 9A are arranged.

【0051】また、この光リング共振器は十分な偏波ス
イッチのスピードを得るために、素子の配設されない平
行な一対の光軸長は、他の光軸に配設される素子が接触
しない程度に、極力短くなるように設定する。
Further, in this optical ring resonator, in order to obtain a sufficient speed of the polarization switch, a pair of parallel optical axis lengths in which elements are not arranged do not contact elements arranged in other optical axes. Set as short as possible.

【0052】光路長変調手段としての電気光学結晶屈折
率変調素子1は、LiNb03 等によって構成され、ミ
ラー11A間を埋めるような長さのものを配置する。
The electro-optic crystal refractive index modulating element 1 as the optical path length modulating means is composed of LiNbO 3 or the like, and is arranged so as to fill the space between the mirrors 11A.

【0053】半導体レーザ媒質3の両端に配設されるレ
ンズ5,5は、リング共振器内の光を平行光線とするも
のである。また、波長選択素子9Aと各共振器ミラー1
1A以外の素子には、その両端に無反射コートを施して
おく。4枚の共振器ミラー11A,11Aaはそれぞれ
反射率に偏波依存性がなく、そのうち、3枚のミラー1
1Aは反射率が100%にできるだけ近いもので、残り
の1枚のミラー11Aaは光を外部に取り出せるように
反射率が100%より小さいものにする。
The lenses 5 and 5 arranged at both ends of the semiconductor laser medium 3 collimate the light in the ring resonator into parallel rays. In addition, the wavelength selection element 9A and each resonator mirror 1
Non-reflective coating is applied to both ends of the elements other than 1A. Each of the four resonator mirrors 11A and 11Aa has no polarization dependence in reflectance, and three of the mirrors
1A has a reflectance as close to 100% as possible, and the remaining one mirror 11Aa has a reflectance less than 100% so that light can be extracted to the outside.

【0054】偏波変換素子7Aとしては1/2波長板や
90°ファラデー・ローテータなどが考えられる。さら
に、電気光学結晶に電極をつけたり、ファラデー・ロー
テータの磁性体にコイルを巻く等して、電気的にチュー
ニングすることでそれらに相当する特性を持つようにし
たものでも良い。1/2波長板(またはその相当品)を
用いる場合には、その軸の向きは偏波の変換が正しく起
こるような向きに配置する。
As the polarization conversion element 7A, a ½ wavelength plate, a 90 ° Faraday rotator, etc. can be considered. Furthermore, an electrode may be attached to the electro-optic crystal, or a coil may be wound around the magnetic material of the Faraday rotator so as to have characteristics corresponding to those by electrically tuning. When a half-wave plate (or its equivalent) is used, its axis should be oriented so that polarization conversion will occur correctly.

【0055】波長選択素子9Aとして、ファブリー・ペ
ロー・エタロンのように無反射コートのできない素子を
用いる場合は、角度を僅かに傾けて反射光が半導体レー
ザ媒質3に戻らないようにするか、あるいは、半導体レ
ーザ媒質3との距離が共振器長全体の奇数分の1になる
ようにする。これは、前述したように光共振器内に反射
のある面が存在するとそこで左回りと右回りの結合が起
こって偏波のスイッチする速度がその反射面の位置で変
化するからである。また、誘電体多層膜フィルタのよう
に無反射コートをすることは可能であるが、その内部で
本質的に反射特性を持つものはやはりファブリー・ペロ
ー・エタロンの場合と同様の位置に配置するべきであ
る。波長を選択するに当たってその原理が素子内部での
反射によらない素子、たとえば、マッハ・ツェンダー型
のような進行波型のものには無反射コートを施す。
When an element such as a Fabry-Perot etalon that cannot be subjected to antireflection coating is used as the wavelength selection element 9A, the angle is slightly inclined so that the reflected light does not return to the semiconductor laser medium 3, or , The distance from the semiconductor laser medium 3 is set to be an odd fraction of the entire cavity length. This is because, as described above, if there is a reflective surface in the optical resonator, counterclockwise and clockwise coupling occurs there, and the switching speed of polarization changes at the position of the reflective surface. Also, although it is possible to apply a non-reflective coating such as a dielectric multilayer filter, those that have essentially reflective characteristics inside should be placed at the same position as in the case of the Fabry-Perot etalon. Is. In selecting a wavelength, an element whose principle does not depend on reflection inside the element, for example, a traveling wave type element such as a Mach-Zehnder type element is coated with an antireflection coating.

【0056】さらに、図2及び図3に示すように電気光
学結晶13A、13Bなどによる屈折率変調器はバルク
結晶に電極15Aをつけたものや、結晶基板上に導波路
19を設け、電極15Bをつけたものが考えられるが、
結晶の切り出し方向やバイアス電圧のかけ方、変調時の
電圧の振幅などに注意して偏波依存性が無いように動作
させるようにする。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the refractive index modulator using the electro-optic crystals 13A, 13B or the like has a bulk crystal provided with an electrode 15A, or a waveguide 19 is provided on a crystal substrate to provide an electrode 15B. It is possible to add something with
Pay attention to the crystal cutting-out direction, how to apply the bias voltage, the amplitude of the voltage at the time of modulation, etc., and operate so that there is no polarization dependence.

【0057】図4に示す光リング共振器は、図1に示し
た光リング共振器の4枚のミラー11A,11A,11
A,11Aaをアライメントが簡単になるようにコーナ
ーキューブ21Aに置き換えたものである。この時、そ
のうち1面だけが反射率が100%より小さいのは前述
の装置と同じである。
The optical ring resonator shown in FIG. 4 has four mirrors 11A, 11A and 11 of the optical ring resonator shown in FIG.
The corner cubes 21A are replaced with A and 11Aa for easy alignment. At this time, the reflectance is less than 100% on only one surface, as in the above-described device.

【0058】また、この様に、コーナーキューブ21A
を用いた場合、データのビットレートが数100Mbp
s程度までの低速であれば、図5に示すように電気光学
結晶屈折率変調素子1を取り除き、かわりに、一方のコ
ーナーキューブ21Bにピエゾ素子23Aを取り付け、
データ信号源25によって当該ピエゾ素子23Aを振動
させて光路長を変化させることにより、発振周波数を変
化させ、FSK変調をかけることもできる。この場合、
電気光学結晶屈折率変調素子1を取り除いて生じたスペ
ースに偏波変換素子7Aや波長選択素子9Aを移すこと
によって、さらに小形化できる。
Also, in this way, the corner cube 21A
, The data bit rate is several hundred Mbp
At a low speed up to about s, the electro-optic crystal refractive index modulation element 1 is removed as shown in FIG. 5, and instead, the piezo element 23A is attached to one corner cube 21B,
It is also possible to vibrate the piezo element 23A by the data signal source 25 and change the optical path length, thereby changing the oscillation frequency and performing FSK modulation. in this case,
The size can be further reduced by moving the polarization conversion element 7A and the wavelength selection element 9A to the space created by removing the electro-optic crystal refractive index modulation element 1.

【0059】前述してきたように偏波スイッチの速度を
さらに高速にしたい場合には、上記のようなリング型共
振器ではなく、通常の外部共振器と1/4波長板を用い
ると良い。この場合も同様にしてFSK変調をかけるこ
とができる。図6にその実施例を示す。
As described above, when it is desired to further increase the speed of the polarization switch, a normal external resonator and a 1/4 wavelength plate may be used instead of the ring resonator as described above. In this case as well, FSK modulation can be similarly applied. An example thereof is shown in FIG.

【0060】図6に示す通常の外部共振器において、偏
波変換素子7Aは1/4波長板か45°ファラデ・ロー
テータ、または、それらの電気的な相当品が使用され
る。半導体レーザ媒質3の2つの端面のうちの内側の、
すなわち光共振器内部側の面は無反射コートを施し、反
対の面は光を取り出せるように、反射率を100%より
小さくする。
In the normal external resonator shown in FIG. 6, a quarter wavelength plate, a 45 ° Farade rotator, or their electrical equivalents are used as the polarization conversion element 7A. Inside the two end faces of the semiconductor laser medium 3,
That is, the inner surface of the optical resonator is coated with a non-reflective coating, and the opposite surface has a reflectance of less than 100% so that light can be extracted.

【0061】また、外部共振器ミラー11Bは、反射率
100%のものを用いるが、図7に示す通常の外部共振
器のように、光共振器内部に配置する素子で最も端部に
あるもの、図7においては偏波変換素子7Bの外側を1
00%に近い高反射コートにしても良い。
The external resonator mirror 11B has a reflectance of 100%, but it is located at the end of the elements arranged inside the optical resonator, like the normal external resonator shown in FIG. , In FIG. 7, the outside of the polarization conversion element 7B is 1
A high reflection coat close to 00% may be used.

【0062】波長選択素子9は前述したリング共振器の
場合のように、個別に素子を設けても良いが、この場
合、前述したように素子の挿入角度や位置に注意が必要
である。そこで、図8においては、半導体レーザ媒質3
をDBR(Distributed BraggReflector)構造にするこ
とにより、波長選択素子9が半導体レーザ媒質3A中に
含まれることになり挿入位置などに注意を払う必要がな
くなる。このとき、半導体レーザ媒質3Aには両端に無
反射コートを施す。また、この半導体レーザ媒質3Aを
図9に示すように、複数の電極15Cを具備する多電極
構造とすると良い。さらに、図10に示すように図8に
示す共振器ミラー11Bを回折格子33にする方法も考
えられる。
The wavelength selection element 9 may be individually provided as in the case of the ring resonator described above, but in this case, attention must be paid to the insertion angle and position of the element as described above. Therefore, in FIG.
By adopting a DBR (Distributed Bragg Reflector) structure, the wavelength selection element 9 is included in the semiconductor laser medium 3A, and it is not necessary to pay attention to the insertion position. At this time, the semiconductor laser medium 3A is provided with antireflection coating on both ends. Further, the semiconductor laser medium 3A may have a multi-electrode structure including a plurality of electrodes 15C as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 10, a method of using the resonator mirror 11B shown in FIG. 8 as the diffraction grating 33 can be considered.

【0063】また、FSK変調をかける方法として、図
11に示すように、リング共振器の場合と同様に外部共
振器ミラー11Cにピエゾ振動子23Bを取り付けてデ
ータ信号源25によって当該ピエゾ振動子23Bを共振
器長方向に振動させてもよい。
As a method of performing FSK modulation, as shown in FIG. 11, as in the case of the ring resonator, the piezoelectric resonator 23B is attached to the external resonator mirror 11C and the data signal source 25 causes the piezoelectric resonator 23B to be connected. May be vibrated in the resonator length direction.

【0064】また、図12及び図13に示すように、レ
ーザ媒質の光共振器内部側の端面をレンズ構造35にす
るなどしてレンズを他の素子と一体化してしまい、偏波
変換素子としてその長さが半導体レーザ媒質と比較でき
る程度か、あるいはそれよりもずっと小さくなるような
ものを用いれば、レーザ媒質の長さの全共振器長に占め
る割合が大きくなっても、レーザ媒質に流す電流量を変
えることにより直接FSK変調をかけることも可能とな
る。例えば、1/4波長板はレーザ媒質長程度の長さで
作ることも可能である。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, the lens is integrated with other elements by forming the lens structure 35 on the end surface of the laser medium on the inner side of the optical resonator to form a polarization conversion element. Even if the ratio of the length of the laser medium to the total cavity length becomes large, it will flow to the laser medium if the length is comparable to the semiconductor laser medium or much smaller than that. It is also possible to directly apply FSK modulation by changing the amount of current. For example, the quarter-wave plate can be made as long as the length of the laser medium.

【0065】さらに、図14に示すように偏波変換素子
7Cを導波路に用いてレーザ媒質29Dと集積化すれ
ば、偏波変換素子7Cとレーザ媒質29Dとの間のレン
ズも取り除くことも可能となり、全共振器長が短くなっ
て直接FSK変調の効率を上げることができる。
Furthermore, as shown in FIG. 14, if the polarization conversion element 7C is used as a waveguide and integrated with the laser medium 29D, the lens between the polarization conversion element 7C and the laser medium 29D can also be removed. Therefore, the total resonator length is shortened, and the efficiency of direct FSK modulation can be increased.

【0066】上述したように、上記各実施例によれば、
偏波自己変調レーザの光共振器内にその全共振器長に対
して、光路長が十分に変化する素子を配置することでF
SK変調を可能とし、波長選択性を有する素子を光共振
器内部に配置することで縦モードの多モード発振が起こ
らないようにすることができ、超高速の偏波スイッチが
可能で、かつビットレートやFSK変調指数に依存しな
いコヒーレント光通信の偏波スクランブル光源を提供す
ることが可能となる。
As described above, according to the above embodiments,
By arranging an element in which the optical path length is sufficiently changed with respect to the total resonator length in the optical resonator of the polarization self-modulating laser, F
By placing an element having SK modulation and wavelength selectivity inside the optical resonator, it is possible to prevent multimode oscillation in the longitudinal mode from occurring, and it is possible to realize an ultra-high-speed polarization switch and It is possible to provide a polarization scramble light source for coherent optical communication that does not depend on the rate or the FSK modulation index.

【0067】次に本発明の第2の発明に関する光送信器
の他の実施例を説明する。図15は本発明による光送信
器の一実施例である。図15において、半導体レーザ4
1、レンズ5、アイソレータ43、偏光ビームスプリッ
タ45、レンズ5及び光ファイバ47は半導体レーザ4
1から出射されるレーザ光の光軸上に直線状に配設さ
れ、また偏光ビームスプリッタ45の該光軸に直交する
位置にコーナキューブ21Aが配設される。
Next, another embodiment of the optical transmitter according to the second aspect of the present invention will be described. FIG. 15 shows an embodiment of the optical transmitter according to the present invention. In FIG. 15, the semiconductor laser 4
1, the lens 5, the isolator 43, the polarization beam splitter 45, the lens 5 and the optical fiber 47 are the semiconductor laser 4
A linear cube is arranged on the optical axis of the laser beam emitted from the laser beam No. 1, and a corner cube 21A is arranged at a position orthogonal to the optical axis of the polarization beam splitter 45.

【0068】しかして、半導体レーザ41から出射した
光はレンズ5aで平行光に変換され、光アイソレータ4
3を通過する。光アイソレータ43はファラディ効果を
利用しているので、ファラディ回転子を1つ用いている
ものは45°偏光面が回転している。したがって半導体
レーザ41がTEモードで発振していればアイソレータ
43通過後は45°偏光面が回転し、偏光ビームスプリ
ッタ(PBS)45Aでは光が2等分される。2等分さ
れた光のうち一方はコーナキューブ21Aで折り返され
PBS45Bに入射し、ここで残りの一方のビームと偏
光合成する。偏光合成された光はレンズ5bで光ファイ
バ47に集光するものである。
The light emitted from the semiconductor laser 41 is converted into parallel light by the lens 5a, and the optical isolator 4
Pass 3. Since the optical isolator 43 utilizes the Faraday effect, the one using one Faraday rotator has its polarization plane rotated by 45 °. Therefore, if the semiconductor laser 41 is oscillating in the TE mode, the polarization plane rotates by 45 ° after passing through the isolator 43, and the light is split into two in the polarization beam splitter (PBS) 45A. One of the two halves of the light is returned by the corner cube 21A and enters the PBS 45B, where it is polarized and combined with the other one of the beams. The polarized and combined light is condensed on the optical fiber 47 by the lens 5b.

【0069】本発明では、出力端での偏波の直交条件は
式(8)のかわりに式(9)で与えられる。
In the present invention, the orthogonal condition of polarization at the output end is given by equation (9) instead of equation (8).

【0070】 2(f1 −f2 )K/c=1/2 (9) ここで、KはPBSとコーナキューブ21A間の距離で
ある。
2 (f 1 −f 2 ) K / c = 1/2 (9) Here, K is the distance between the PBS and the corner cube 21A.

【0071】例えばf1 −f2 =2[GHz]とすれば
K=3.75cmであり、極めて小形に光送信器が構成で
き、光学系全体を熱膨張率が小さい材料を基板として組
立ることにより温度に対しても安定化できる。そしてコ
ーナキューブ21Aを可動してKを可変すれば、簡易に
式(9)を満足させることが可能である。
For example, if f 1 -f 2 = 2 [GHz], then K = 3.75 cm, an extremely small optical transmitter can be constructed, and the entire optical system is assembled using a material having a small coefficient of thermal expansion as a substrate. As a result, the temperature can be stabilized. Then, by moving the corner cube 21A and changing K, it is possible to easily satisfy the expression (9).

【0072】コーナキューブ21Aのかわりに2枚の鏡
を用いても良いことはもちろんであるが、コーナキュー
ブ21Aのほうが固定する際の角度精度が緩和でき、コ
ーナキューブ21Aを可動する機構の精度の緩和につな
がる。
It is needless to say that two mirrors may be used instead of the corner cube 21A, but the corner cube 21A can relax the angular accuracy when fixing and the accuracy of the mechanism for moving the corner cube 21A. Leads to relaxation.

【0073】また、アイソレータ43、ファラデー素子
2段構成のものなどの時にはアイソレータ43通過後に
λ/2波長板を挿入して45°回転させてもよい。ある
いは図16に示すようにPBS(4)のかわりに等分配
のビームスプリッタ49を用い、一方の光路にλ/2波
長板41を挿入して2つのビームの偏光面を直交させて
もよい。
When the isolator 43, the Faraday element has a two-stage structure, or the like, a λ / 2 wave plate may be inserted and rotated by 45 ° after passing through the isolator 43. Alternatively, as shown in FIG. 16, a beam splitter 49 of equal distribution may be used instead of the PBS (4), and a λ / 2 wavelength plate 41 may be inserted in one optical path to make the polarization planes of the two beams orthogonal to each other.

【0074】さらに、以上の光回路の一部若しくは全て
を同一基板上に集積し、集積光回路によりこの光送信器
を実現してもよい。
Further, some or all of the above optical circuits may be integrated on the same substrate, and this optical transmitter may be realized by an integrated optical circuit.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように本発明の光送信装置
は、第1番目に容易に高速のデータレートで偏波スクラ
ンブルを用いたコヒーレント光通信を行うことができ、
また第2には偏波スクランブルを行う際に変調条件の変
更も容易に対応でき、小形で温度安定性に優れる等の効
果を奏するものである。
As described above, the optical transmitter of the present invention is the first to easily perform coherent optical communication using polarization scrambling at a high data rate,
Secondly, when the polarization scrambling is performed, the modulation condition can be easily changed, and the small size and the excellent temperature stability can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of the present invention.

【図2】本発明に用いる偏波変換素子の例である。FIG. 2 is an example of a polarization conversion element used in the present invention.

【図3】本発明に用いる偏波変換素子の例である。FIG. 3 is an example of a polarization conversion element used in the present invention.

【図4】本発明の実施例の1つで、共振器ミラーとして
コーナーキューブを使用した例である。
FIG. 4 is one of the embodiments of the present invention, in which a corner cube is used as a resonator mirror.

【図5】本発明の実施例の1つで、光路長変調器とし
て、コーナーキューブに取り付けられたピエゾ振動子を
使用している例である。
FIG. 5 is one of the embodiments of the present invention, in which a piezo oscillator attached to a corner cube is used as an optical path length modulator.

【図6】本発明の実施例の1つで、外部共振器構造を取
っている例である。
FIG. 6 is one of the embodiments of the present invention and is an example in which an external resonator structure is adopted.

【図7】本発明の実施例の1つで、図6の共振器ミラー
を他の素子と一体化させた例である。
FIG. 7 is an embodiment of the present invention, which is an example in which the resonator mirror of FIG. 6 is integrated with other elements.

【図8】本発明の実施例の1つで、図6の半導体レーザ
媒質を多電極DBR構造とし、波長選択素子と一体化し
た例である。
8 is an example of an embodiment in which the semiconductor laser medium of FIG. 6 has a multi-electrode DBR structure and is integrated with a wavelength selection element.

【図9】図8の多電極DBRの構造を示した図である。9 is a diagram showing the structure of the multi-electrode DBR of FIG.

【図10】本発明の実施例の1つで、図6の全反射ミラ
ーの代わりに波長選択素子としての機能を持つ回折格子
を使用した例である。
10 is an example of an embodiment of the present invention, in which a diffraction grating having a function as a wavelength selection element is used instead of the total reflection mirror in FIG.

【図11】本発明の実施例の1つで、光路長変調素子と
して全反射ミラーに一体化したピエゾ振動子を使用した
例である。
FIG. 11 is an example of an embodiment of the present invention in which a piezo oscillator integrated with a total reflection mirror is used as an optical path length modulation element.

【図12】本発明の実施例の1つで、レンズとレーザ媒
質を一体化し、全体の共振器長を短くして直接FSK変
調を可能にした例である。
FIG. 12 is an example of an embodiment of the present invention, in which a lens and a laser medium are integrated to shorten the entire resonator length to enable direct FSK modulation.

【図13】図12のレンズと一体化したレーザ媒質の構
造を示す1例である。
13 is an example showing the structure of a laser medium integrated with the lens of FIG.

【図14】本発明の実施例の1つで、全体を集積した例
である。
FIG. 14 is one of the embodiments of the present invention and is an example in which the whole is integrated.

【図15】本発明に係る光送信器の一実施例を示す構成
図である。
FIG. 15 is a configuration diagram showing an embodiment of an optical transmitter according to the present invention.

【図16】本発明に係る他の実施例を示す構成図であ
る。
FIG. 16 is a configuration diagram showing another embodiment according to the present invention.

【図17】従来のリング共振器型の偏波自己変調レーザ
の構造を示す説明図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a structure of a conventional polarization self-modulating laser of a ring resonator type.

【図18】従来の外部共振器型の偏波自己変調レーザの
構造を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory view showing the structure of a conventional external cavity type polarization self-modulating laser.

【図19】従来の光送信器の構成図である。FIG. 19 is a configuration diagram of a conventional optical transmitter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電気光学結晶屈折率変調器 3 半導体レーザ媒質 5 レンズ 7 偏波変換素子 9 波長選択素子 11 全反射ミラー 11a 部分反射ミラー 13 電気光学結晶 15 電極 17 電源 19 導波路 21 コーナキューブ 23 ピエゾ振動子 25 データ信号源 27 高反射膜 29 他電極DBR構造半導体レーザ媒質 31 ブラッグ回折格子 33 回折格子 35 レンズ状媒質 41 半導体レーザ 43 アイソレータ 45 偏光ビームスプリッタ 47 光ファイバ 49 ビームスプリッタ 51 λ/2波長板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electro-optic crystal refractive index modulator 3 Semiconductor laser medium 5 Lens 7 Polarization conversion element 9 Wavelength selection element 11 Total reflection mirror 11a Partial reflection mirror 13 Electro-optic crystal 15 Electrode 17 Power supply 19 Waveguide 21 Corner cube 23 Piezo oscillator 25 Data signal source 27 Highly reflective film 29 Other electrode DBR structure Semiconductor laser medium 31 Bragg diffraction grating 33 Diffraction grating 35 Lens medium 41 Semiconductor laser 43 Isolator 45 Polarization beam splitter 47 Optical fiber 49 Beam splitter 51 λ / 2 wavelength plate

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光共振器内に半導体レーザ媒質とこの半
導体レーザ媒質から出射されるレーザ光の偏波を変換す
る偏波変換手段及び当該光共振器における光路長を変調
する光路長変調手段とを有して、偏波自己変調による変
調を行うことを特徴とする光送信装置。
1. A semiconductor laser medium in an optical resonator, a polarization conversion means for converting the polarization of laser light emitted from the semiconductor laser medium, and an optical path length modulation means for modulating the optical path length in the optical resonator. And an optical transmitter that performs modulation by polarization self-modulation.
【請求項2】 一対のコーナキューブによって構成され
る光リング共振器内に半導体レーザ媒質と、この半導体
レーザ媒質から出射されるレーザ光の偏波を変換する偏
波変換手段とを配設し、さらに当該光リング共振器にお
ける光路長を変調する光路長変調手段とを有して、偏波
自己変調による変調を行うことを特徴とする光送信装
置。
2. A semiconductor laser medium and a polarization conversion means for converting the polarization of laser light emitted from the semiconductor laser medium are arranged in an optical ring resonator constituted by a pair of corner cubes, An optical transmission device further comprising: an optical path length modulation unit that modulates an optical path length in the optical ring resonator to perform polarization self-modulation.
【請求項3】 複数のミラーによって構成される外部共
振器内に半導体レーザ媒質と、この半導体レーザ媒質か
ら出射されるレーザ光の偏波を変換する偏波変換手段と
を配設し、さらに当該外部光共振器における光路長を変
調する光路長変調手段とを有して、偏波自己変調による
変調を行うことを特徴とする光送信装置。
3. A semiconductor laser medium and a polarization conversion means for converting the polarization of laser light emitted from the semiconductor laser medium are arranged in an external resonator constituted by a plurality of mirrors, and further, An optical transmission device, comprising: an optical path length modulation means for modulating an optical path length in an external optical resonator to perform modulation by polarization self-modulation.
【請求項4】 前記光路長変調手段は、前記半導体レー
ザ媒質に流す電流によって光共振器における光路長を変
調することを特徴とする請求項1乃至3記載の光送信装
置。
4. The optical transmitter according to claim 1, wherein the optical path length modulation means modulates the optical path length in the optical resonator by a current flowing through the semiconductor laser medium.
【請求項5】 前記光共振器の光路上に当該光に対する
波長選択性を有する波長選択手段を配設したことを特徴
とする請求項1乃至4記載の光送信装置。
5. The optical transmitter according to claim 1, wherein wavelength selecting means having wavelength selectivity with respect to the light is arranged on an optical path of the optical resonator.
【請求項6】 入射するビームを第1のビームと第2の
ビームに分割する分割手段と、 この分割手段で分割された第1のビームの偏波と第2の
ビームの偏波とを直交せしめる直交手段と、 前記分割手段で分割された第1のビームの光路長と第2
のビームの光路長に光路長差を与える光路長差付与手段
と、 この光路長差付与手段を介して光路長差を付与された第
1のビームと第2のビームとを合波する合波手段とを有
することを特徴とする光送信装置。
6. A dividing means for dividing an incident beam into a first beam and a second beam, and a polarization of the first beam and a polarization of the second beam divided by the dividing means are orthogonal to each other. The orthogonal means for biasing, the optical path length of the first beam split by the splitting means, and the second
Optical path length difference imparting means for imparting an optical path length difference to the optical path length of the beam, and a multiplexer for multiplexing the first beam and the second beam to which the optical path length difference is imparted via the optical path length difference imparting means. An optical transmitter comprising:
【請求項7】 入射するビームを第1のビームと第2の
ビームに分割する分割手段と、 この分割手段で分割された第1のビームの偏波と第2の
ビームの偏波とを直交せしめる直交手段と、 前記分割手段で分割された第1のビームの光路長と第2
のビームの光路長に光路長差を与える光路長差付与手段
と、 この光路長差付与手段によって与えられる光路長差を任
意の値に変更する光路長差変更手段と、 前記光路長差付与手段を介して光路長差を付与された第
1のビームと第2のビームとを合波する合波手段とを有
することを特徴とする光送信装置。
7. A dividing means for dividing an incident beam into a first beam and a second beam, and a polarization of the first beam and a polarization of the second beam divided by the dividing means are orthogonal to each other. The orthogonal means for biasing, the optical path length of the first beam split by the splitting means, and the second
An optical path length difference giving means for giving an optical path length difference to the optical path length of the beam, an optical path length difference changing means for changing the optical path length difference given by the optical path length difference giving means to an arbitrary value, and the optical path length difference giving means An optical transmission device, comprising: a combining unit that combines the first beam and the second beam that have been provided with an optical path length difference via the.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1194859A (en) * 1997-09-18 1999-04-09 Toshihiko Kataoka Scanning near-field optical microscope utilizing optical resonator

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