JPH061912B2 - 周波数偏移変調光送信装置 - Google Patents
周波数偏移変調光送信装置Info
- Publication number
- JPH061912B2 JPH061912B2 JP59256666A JP25666684A JPH061912B2 JP H061912 B2 JPH061912 B2 JP H061912B2 JP 59256666 A JP59256666 A JP 59256666A JP 25666684 A JP25666684 A JP 25666684A JP H061912 B2 JPH061912 B2 JP H061912B2
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- Japan
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- light
- frequency shift
- optical
- light source
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-
- 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
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/503—Laser transmitters
- H04B10/504—Laser transmitters using direct modulation
-
- 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
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/572—Wavelength control
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は光通信、特に周波数偏移変調方式の光通信装置
に関する。
に関する。
（従来の技術） 半導体レーザは、その出力光強度を注入電流のオン・オ
フによって容易に変調できるため、光ファイバ通信等の
光源として広く使用されている。またこの半導体レーザ
では、同時に注入電極の微小な変化に応じて、その発振
周波数が変化するため、いわゆる周波数偏移変調方式
（ＦＳＫ方式）による信号の伝達も可能である。この場
合特に光ヘテロダイン型検波によってＦＳＫ方式の信号
伝送を行なえば、光受信感度の改善効果と相まって長距
離伝送等で可能な、きわめて有効な通信システムが構築
できる（電気通信研究所研究実用化報告第32巻、第12
号、2173-2184ページ(1982)）。
フによって容易に変調できるため、光ファイバ通信等の
光源として広く使用されている。またこの半導体レーザ
では、同時に注入電極の微小な変化に応じて、その発振
周波数が変化するため、いわゆる周波数偏移変調方式
（ＦＳＫ方式）による信号の伝達も可能である。この場
合特に光ヘテロダイン型検波によってＦＳＫ方式の信号
伝送を行なえば、光受信感度の改善効果と相まって長距
離伝送等で可能な、きわめて有効な通信システムが構築
できる（電気通信研究所研究実用化報告第32巻、第12
号、2173-2184ページ(1982)）。
ところで、ＦＳＫ方式において、信号の各シンボル間の
周波数差は予め定められた一定値でなければならない
が、半導体レーザ発振周波数（発振波長）の変調電流依
存性は必ずしも一様ではなく、半導体レーザの構造パラ
メータ、バイアス電流値、変調周波数等によって大きく
変化する。
周波数差は予め定められた一定値でなければならない
が、半導体レーザ発振周波数（発振波長）の変調電流依
存性は必ずしも一様ではなく、半導体レーザの構造パラ
メータ、バイアス電流値、変調周波数等によって大きく
変化する。
例えば変調電流１ｍＡ当り100MHz〜数GHzと１０倍以上
も異なることが知られている。従って信号送信部におい
て、周波数偏移量が予め定められた一定値になるように
制御して半導体レーザを周波数変調する必要があるが、
従来は光源とその駆動回路のみで構成されており、その
制御がなされていなかった。
も異なることが知られている。従って信号送信部におい
て、周波数偏移量が予め定められた一定値になるように
制御して半導体レーザを周波数変調する必要があるが、
従来は光源とその駆動回路のみで構成されており、その
制御がなされていなかった。
（発明の目的） 従って本発明の目的は、周波数偏移量が定められた一定
値に制御された周波数変調波を信号光として出力できる
光送信装置を提供することにある。
値に制御された周波数変調波を信号光として出力できる
光送信装置を提供することにある。
（発明の構成） 本発明は、周波数偏移変調された光を信号光として送信
する光送信装置において、前記信号光の一部を少なくと
も２分岐するとともに、得られた２分岐光の一方を他方
に対して適切に遅延させた後に両者を合波し、その合波
光のビート周波数から前記信号光の偏移量を検出、制御
することを特徴としている。
する光送信装置において、前記信号光の一部を少なくと
も２分岐するとともに、得られた２分岐光の一方を他方
に対して適切に遅延させた後に両者を合波し、その合波
光のビート周波数から前記信号光の偏移量を検出、制御
することを特徴としている。
（発明の原理） 本発明は、信号光の一部を用いた遅延自己ヘテロダイン
検波によって、周波数偏移量に対応した周波数のビート
信号を得、そのビート信号の周波数が一定値になるよう
に光源の変調度を制御することによって、周波数偏移量
が一定値の周波数変調信号光を得るものである。
検波によって、周波数偏移量に対応した周波数のビート
信号を得、そのビート信号の周波数が一定値になるよう
に光源の変調度を制御することによって、周波数偏移量
が一定値の周波数変調信号光を得るものである。
説明を簡単にするために２値ＦＳＫ信号光を考え、符号
のマークとスペースに対応する波長の周波数差（周波数
偏移量）を仮に500MHzとする。ここで信号光の一部を２
分岐し、この２分岐光の一方を他方に対して、例えば数
ビット分だけ遅延させた後両者を合波する。得られた合
波光を光検出器に入射してビート周波数を検出する（こ
のような操作を遅延自己ヘテロダイン検波と呼ぶことが
できる）と、合波した両分岐光の瞬時の周波数差に対応
したビート周波数を得ることができる。この場合、信号
光の周波数偏移量は500MHzであるので、瞬時周波数の差
は０Hzと±500MHzの場合が生じ得る。従って０Hzと500M
Hz付近にピークを有するビート信号が得られる。500MHz
付近のビート周波数は信号光の周波数偏移量に直接対応
しているので、この500MHz付近のビート周波数を一定値
に保つように光源の駆動回路を制御すれば変調度が一定
に保たれる。
のマークとスペースに対応する波長の周波数差（周波数
偏移量）を仮に500MHzとする。ここで信号光の一部を２
分岐し、この２分岐光の一方を他方に対して、例えば数
ビット分だけ遅延させた後両者を合波する。得られた合
波光を光検出器に入射してビート周波数を検出する（こ
のような操作を遅延自己ヘテロダイン検波と呼ぶことが
できる）と、合波した両分岐光の瞬時の周波数差に対応
したビート周波数を得ることができる。この場合、信号
光の周波数偏移量は500MHzであるので、瞬時周波数の差
は０Hzと±500MHzの場合が生じ得る。従って０Hzと500M
Hz付近にピークを有するビート信号が得られる。500MHz
付近のビート周波数は信号光の周波数偏移量に直接対応
しているので、この500MHz付近のビート周波数を一定値
に保つように光源の駆動回路を制御すれば変調度が一定
に保たれる。
（実施例） 第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は周波数偏移の検出状態を説明するための図である。
図は周波数偏移の検出状態を説明するための図である。
単一軸モード発振する半導体レーザ光源１には、バイア
ス電源２およびパルス駆動回路３からそれぞれバイアス
電流４とパルス信号電流５が印加され、２値周波数偏移
変調された信号光６が出射される。
ス電源２およびパルス駆動回路３からそれぞれバイアス
電流４とパルス信号電流５が印加され、２値周波数偏移
変調された信号光６が出射される。
半導体レーザ光源１の共振器面は劈開面で構成されてい
るので信号光６が出射される劈開面とは反対側の面から
信号光と同一の周波数偏移変調を受けた参照光７を取出
すことができる。この参照光７は光分岐器８によって２
つの光ビート（第１，第２の参照光１１，１２とする）
に分けられた後、長さの異なる第１，第２の光ファイバ
９，１０にそれぞれ結合、伝搬する。伝搬した第１，第
２の参照光１１，１２は合波器１３によって合波され、
光検出器１４に入射する。
るので信号光６が出射される劈開面とは反対側の面から
信号光と同一の周波数偏移変調を受けた参照光７を取出
すことができる。この参照光７は光分岐器８によって２
つの光ビート（第１，第２の参照光１１，１２とする）
に分けられた後、長さの異なる第１，第２の光ファイバ
９，１０にそれぞれ結合、伝搬する。伝搬した第１，第
２の参照光１１，１２は合波器１３によって合波され、
光検出器１４に入射する。
光検出器１４では、第１，第２の参照光１１，１２のビ
ート出力１５、即ち零周波数と偏移周波数近傍にピーク
を有するビート出力１５（電気出力）が得られる。ビー
ト出力１５は増幅器１６で増幅された後、バンドパスフ
ィルタ１７により偏移周波数近傍のビート成分１８のみ
が取出されて周波数弁別器１９に入力する。周波数弁別
器１９ではこのビート成分１８の中心周波数が設定周波
数と比較され、得られた誤差信号２１はローパスフィル
タ２０を通ってパルス駆動回路３に帰還される。パルス
駆動回路３では誤差信号２１にもとづいてパルス電流５
の振幅を変え、ビート成分１８の中心周波数が設定周波
数に一致するように制御している。
ート出力１５、即ち零周波数と偏移周波数近傍にピーク
を有するビート出力１５（電気出力）が得られる。ビー
ト出力１５は増幅器１６で増幅された後、バンドパスフ
ィルタ１７により偏移周波数近傍のビート成分１８のみ
が取出されて周波数弁別器１９に入力する。周波数弁別
器１９ではこのビート成分１８の中心周波数が設定周波
数と比較され、得られた誤差信号２１はローパスフィル
タ２０を通ってパルス駆動回路３に帰還される。パルス
駆動回路３では誤差信号２１にもとづいてパルス電流５
の振幅を変え、ビート成分１８の中心周波数が設定周波
数に一致するように制御している。
実施例では、周波数偏移量を600MHz、ビットレートを10
0ＭＬ／Ｓに設定した。また第１，第２の光ファイバ
９，１０の長さの差を約２ｍにし、第１，第２の参照光
１１，１２の遅延差がちょうど１０ｎｓ，１ビット分ず
れるようにした。従って第２図(a),(b)に示すように、
合波される第１，第２の参照光１１，１２の周波数差は
各時点で零か600MHzかのいずれかになるため、第２図
(c)に示すような零周波数と600MHzの２値を取るビート
出力１５が得られることになる。
0ＭＬ／Ｓに設定した。また第１，第２の光ファイバ
９，１０の長さの差を約２ｍにし、第１，第２の参照光
１１，１２の遅延差がちょうど１０ｎｓ，１ビット分ず
れるようにした。従って第２図(a),(b)に示すように、
合波される第１，第２の参照光１１，１２の周波数差は
各時点で零か600MHzかのいずれかになるため、第２図
(c)に示すような零周波数と600MHzの２値を取るビート
出力１５が得られることになる。
半導体レーザ光源１としては波長1.3μｍ、分布帰還形
の半導体レーザを用いた。このレーザにおける周波数偏
移量のパルス電流値依存性は約200MHz／mAである。従っ
て600MHzの周波数偏移量を得て、しかも十分な偏移量安
定化の制御を行なうために、パルス駆動回路３のパルス
電流出力としては３±1.5mAの振幅が得られるようにし
た。
の半導体レーザを用いた。このレーザにおける周波数偏
移量のパルス電流値依存性は約200MHz／mAである。従っ
て600MHzの周波数偏移量を得て、しかも十分な偏移量安
定化の制御を行なうために、パルス駆動回路３のパルス
電流出力としては３±1.5mAの振幅が得られるようにし
た。
光分岐器８、第１，第２の光ファイバ９，１０，合波器
１３はいずれも偏波面保存形の単一モードファイバによ
って構成されており、第１，第２の参照光１１，１２が
偏波面の一致した状態で効率良く安定に合波されるよう
にしてある。なお、光分波器８と合波器１３はいずれも
第１，第２の光ファイバ９，１０，２本を近接し、加
熱、伸延して得たものである。
１３はいずれも偏波面保存形の単一モードファイバによ
って構成されており、第１，第２の参照光１１，１２が
偏波面の一致した状態で効率良く安定に合波されるよう
にしてある。なお、光分波器８と合波器１３はいずれも
第１，第２の光ファイバ９，１０，２本を近接し、加
熱、伸延して得たものである。
第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第４
図は同じく周波数偏移の検出状態を示す図である。第２
の実施例は第１の実施例と比べると、３値の周波数偏移
変調を行なった点、伝送用信号光そのものから参照光を
取り出した点および制御電極を有する特殊な半導体レー
ザを用いた点が異なる。
図は同じく周波数偏移の検出状態を示す図である。第２
の実施例は第１の実施例と比べると、３値の周波数偏移
変調を行なった点、伝送用信号光そのものから参照光を
取り出した点および制御電極を有する特殊な半導体レー
ザを用いた点が異なる。
この実施例に使用した半導体レーザ光源１は、分布帰還
用の回折格子層３０に近接した活性領域３１と、その活
性領域の延長上にある制御領域３２とを有する単一軸モ
ード発振の半導体レーザ素子であり、制御領域３２に注
入する電流を変えることにより、周波数偏移変調された
信号光６を取出すことができる。このような半導体レー
ザ光源１については特願昭59-62418に詳しい。
用の回折格子層３０に近接した活性領域３１と、その活
性領域の延長上にある制御領域３２とを有する単一軸モ
ード発振の半導体レーザ素子であり、制御領域３２に注
入する電流を変えることにより、周波数偏移変調された
信号光６を取出すことができる。このような半導体レー
ザ光源１については特願昭59-62418に詳しい。
制御領域３２には第１のバイアス電源３３およびパルス
駆動回路３からそれぞれ第１のバイアス電流３４と３値
のパルス電流５が印加され、３値周波数偏移変調された
信号光６が出射される。信号光６は光アイソレータ３５
を通った後、光分岐器によって選出信号光３６と第１，
第２の参照光１１，１２に分けられ、信号光用光ファイ
バ３７および長さが異なる第１，第２の光ファイバ９，
１０にそれぞれ結合、伝搬する。合波器１３、光検出器
１４、増幅器１６、バンドパスフィルタ１７、周波数弁
別器１９、ローパスフィルタ２０の働きは第１の実施例
と類似である。信号光６は100Mb/sで変調され、符号間
の周波数偏移量は500MHzに選び、第１，第２の参照光１
１，１２の遅延差は２ビット分ずれるようにした。この
場合第４図に示すようにビート出力１５は零周波数、50
0MHz、1GHzの３値を取るが、バンドパスフィルタ１７に
よって500MHzのビート出力のみが取出されて周波数弁別
器１９に送られる。半導体レーザ光源１の活性領域３１
には第２のバイアス電源３８から第２のバイアス電流３
９が印加されているが、このレーザの周波数偏移量のパ
ルス電流依存性（パルス電流５の波高値依存性）は第２
のバイアス電流３９に依存しており、その電流値を増す
ほど周波数偏移量が大きくなる領域がある。従って第２
の実施例では周波数弁別器１９からの誤差信号２０は第
２のバイアス電源３８に帰還され、第２のバイアス電流
３９の大きさを制御することによって周波数偏移量を一
定値に保っている。
駆動回路３からそれぞれ第１のバイアス電流３４と３値
のパルス電流５が印加され、３値周波数偏移変調された
信号光６が出射される。信号光６は光アイソレータ３５
を通った後、光分岐器によって選出信号光３６と第１，
第２の参照光１１，１２に分けられ、信号光用光ファイ
バ３７および長さが異なる第１，第２の光ファイバ９，
１０にそれぞれ結合、伝搬する。合波器１３、光検出器
１４、増幅器１６、バンドパスフィルタ１７、周波数弁
別器１９、ローパスフィルタ２０の働きは第１の実施例
と類似である。信号光６は100Mb/sで変調され、符号間
の周波数偏移量は500MHzに選び、第１，第２の参照光１
１，１２の遅延差は２ビット分ずれるようにした。この
場合第４図に示すようにビート出力１５は零周波数、50
0MHz、1GHzの３値を取るが、バンドパスフィルタ１７に
よって500MHzのビート出力のみが取出されて周波数弁別
器１９に送られる。半導体レーザ光源１の活性領域３１
には第２のバイアス電源３８から第２のバイアス電流３
９が印加されているが、このレーザの周波数偏移量のパ
ルス電流依存性（パルス電流５の波高値依存性）は第２
のバイアス電流３９に依存しており、その電流値を増す
ほど周波数偏移量が大きくなる領域がある。従って第２
の実施例では周波数弁別器１９からの誤差信号２０は第
２のバイアス電源３８に帰還され、第２のバイアス電流
３９の大きさを制御することによって周波数偏移量を一
定値に保っている。
第２の実施例で使用した光分岐器８は第１の実施例と同
様に偏波面保存型光ファイバを用いたもので、信号光用
光ファイバ３７、第１，第２の光ファイバ９，１０，３
本を部分的に近接し、加熱、伸延して得たものである。
様に偏波面保存型光ファイバを用いたもので、信号光用
光ファイバ３７、第１，第２の光ファイバ９，１０，３
本を部分的に近接し、加熱、伸延して得たものである。
なお、この実施例においては第１の実施例と同様に誤差
信号２１をパルス駆動回路３に帰還しても良いし、また
第１のバイアス電源３３に帰還しても同様の周波数偏移
量の制御が可能である。
信号２１をパルス駆動回路３に帰還しても良いし、また
第１のバイアス電源３３に帰還しても同様の周波数偏移
量の制御が可能である。
本発明に関しては以上の実施例の他にもさまざまな変形
が考えられる。光源としては分布帰還形の半導体レーザ
光源１を用いたが、他のレーザ光源例えば外部共振器形
の半導体レーザ、気体レーザ、固体レーザであっても良
い。また周波数変調の手段としては半導体レーザ光源１
の注入電流を変調することで行なっていたが、他の手段
例えば半導体レーザ以外のレーザであれば共振器内に組
込まれた内部変調器を変調することや、共振器のミラー
の位置を光軸方向に変位させて変調することで周波数変
調を行なっても良い。また、実施例では２値、３値の変
調の例を示したが、より多値の変調を行なっても良い。
が考えられる。光源としては分布帰還形の半導体レーザ
光源１を用いたが、他のレーザ光源例えば外部共振器形
の半導体レーザ、気体レーザ、固体レーザであっても良
い。また周波数変調の手段としては半導体レーザ光源１
の注入電流を変調することで行なっていたが、他の手段
例えば半導体レーザ以外のレーザであれば共振器内に組
込まれた内部変調器を変調することや、共振器のミラー
の位置を光軸方向に変位させて変調することで周波数変
調を行なっても良い。また、実施例では２値、３値の変
調の例を示したが、より多値の変調を行なっても良い。
光分岐器８、合波器３としては偏波面保存型の単一モー
ドファイバを近接、加熱、伸延したものを示したが、そ
れ以外にも例えば微小レンズや干渉膜フィルタを用いた
ものを始めとする多様なものが使用可能である。また光
ファイバとしては偏波面保存型でない通常の単一モード
ファイバであっても良い。さらには光ファイバ等を使用
せずに第１，第２の参照光を平行ビームにして空間を伝
搬させた後合波しても良い。
ドファイバを近接、加熱、伸延したものを示したが、そ
れ以外にも例えば微小レンズや干渉膜フィルタを用いた
ものを始めとする多様なものが使用可能である。また光
ファイバとしては偏波面保存型でない通常の単一モード
ファイバであっても良い。さらには光ファイバ等を使用
せずに第１，第２の参照光を平行ビームにして空間を伝
搬させた後合波しても良い。
（発明の効果） 以上詳しく述べたように、本発明によれば周波数偏移量
が定められた一定値に制御された周波数変調波を信号光
として出力できる光送信装置を得ることができた。周波
数偏移量の検出方法も単純であり、誤差が小さい時、実
用性でも優れている
が定められた一定値に制御された周波数変調波を信号光
として出力できる光送信装置を得ることができた。周波
数偏移量の検出方法も単純であり、誤差が小さい時、実
用性でも優れている
第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は第１の実施例における周波数偏移の検出状態を説明
するための図、第３図は第２の実施例を示すブロック
図、第４図は第２の実施例における周波数偏移の検出状
態を説明するための図である。 図において １……半導体レーザ光源 ５……パルス信号電流 ６……信号光 １１，１２……第１，第２の参照光
９，１０……第１，第２の光ファイバ １３……合波器 １４……光検出器 １５……ビート出力 １９……周波数弁別器 ２１……誤差信号 である。
図は第１の実施例における周波数偏移の検出状態を説明
するための図、第３図は第２の実施例を示すブロック
図、第４図は第２の実施例における周波数偏移の検出状
態を説明するための図である。 図において １……半導体レーザ光源 ５……パルス信号電流 ６……信号光 １１，１２……第１，第２の参照光
９，１０……第１，第２の光ファイバ １３……合波器 １４……光検出器 １５……ビート出力 １９……周波数弁別器 ２１……誤差信号 である。
Claims (1)
- 【請求項１】出力光の周波数を変化させることが可能な
光源と、この光源を周波数偏移変調して駆動する駆動回
路と、光源からの出力光の一部を二分岐する光分岐器
と、この光分岐器により得られた２つの光のうち一方を
他方に対して遅延せしむる遅延手段と、前記光分岐から
出射し遅延手段を経た光と遅延されない光とを合波する
合波器と、合波器により得られた合波光のビート周波数
を検出し、このビート周波数が定められた値となるよう
前記駆動回路を制御する制御手段とを少なくとも備えて
いることを特徴とする周波数偏移変調光送信装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256666A JPH061912B2 (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 周波数偏移変調光送信装置 |
| GB08529757A GB2168561B (en) | 1984-12-05 | 1985-12-03 | Fsk laser transmitting apparatus |
| US06/804,436 US4700352A (en) | 1984-12-05 | 1985-12-04 | FSK laser transmitting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59256666A JPH061912B2 (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 周波数偏移変調光送信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61134134A JPS61134134A (ja) | 1986-06-21 |
| JPH061912B2 true JPH061912B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=17295779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59256666A Expired - Lifetime JPH061912B2 (ja) | 1984-12-05 | 1984-12-05 | 周波数偏移変調光送信装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4700352A (ja) |
| JP (1) | JPH061912B2 (ja) |
| GB (1) | GB2168561B (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0235662B1 (en) * | 1986-02-17 | 1993-10-27 | Nec Corporation | Optical transmitter comprising an optical frequency discriminator |
| US4794351A (en) * | 1986-09-29 | 1988-12-27 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Optical mixer for upconverting or downconverting an optical signal |
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