JPH07114305B2 - レーザー通信システム内のハーモニック歪を低減するための干渉計デバイス - Google Patents
レーザー通信システム内のハーモニック歪を低減するための干渉計デバイスInfo
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- JPH07114305B2 JPH07114305B2 JP2226783A JP22678390A JPH07114305B2 JP H07114305 B2 JPH07114305 B2 JP H07114305B2 JP 2226783 A JP2226783 A JP 2226783A JP 22678390 A JP22678390 A JP 22678390A JP H07114305 B2 JPH07114305 B2 JP H07114305B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は光通信システム、より詳細には、光学信号源と
して変調された半導体注入レーザーを使用する光伝送シ
ステムに関する。
して変調された半導体注入レーザーを使用する光伝送シ
ステムに関する。
技術の背景 アナログ或はデジタル信号光通信システムは、典型的に
は、その光出力が送信すべき情報を表わす変調信号に従
ってレーザー内に注入される電流によって変調される
（電流注入変調）半導体注入レーザーを使用する。この
出力は、次に、伝送ライン、典型的には光ファイバーを
使用して受信機に送られ、ここで、この変調信号が検出
され、情報が回復及び使用される。例えば、このような
システムは、ケーブルTV、衛星通信、及びレーダー通信
などに使用できる。
は、その光出力が送信すべき情報を表わす変調信号に従
ってレーザー内に注入される電流によって変調される
（電流注入変調）半導体注入レーザーを使用する。この
出力は、次に、伝送ライン、典型的には光ファイバーを
使用して受信機に送られ、ここで、この変調信号が検出
され、情報が回復及び使用される。例えば、このような
システムは、ケーブルTV、衛星通信、及びレーダー通信
などに使用できる。
このようなシステムを効率的に使用するために、同一レ
ーザーを使用して同一伝送ライン上を多くの異なる信号
が同時に伝送される（多重化される）。この目的のため
に、レーザーは、典型的には、複数のサブキャリア周波
数によって変調される（周波数多重化）が、これら複数
のサブキャリア周波数自体は、対応する複数の信号によ
って振幅あるいは周波数変調（AMあるいはFM）される。
但し、レーザー材料のこれら電気信号に対する応答の固
有の分散非線型性（dispersive nonlinearity）あるい
はレーザー空洞の非線型干渉計特性に起因する応答の固
有の非線型性、あるいはこの両者が結果としての回避で
きないレーザー応答の全体としての非線型性を与える。
電気信号に対するレーザー応答のこの全体としての非線
型性は、結果として、信号の望ましくないハーモニック
を生成する原因となる。更に、変調されたレーザーの波
長チャーピング（chirping）、及び伝送ラインに沿って
位置する分散性要素の非線型伝送特性とが一体となっ
て、ハーモニック歪を与え、従って、異なる周波数変調
信号間の望ましくない変調を与え、これによって、夫
々、望ましくないハーモニック歪及び望ましくない変調
間歪（クロストーク）が発生することとなる。
ーザーを使用して同一伝送ライン上を多くの異なる信号
が同時に伝送される（多重化される）。この目的のため
に、レーザーは、典型的には、複数のサブキャリア周波
数によって変調される（周波数多重化）が、これら複数
のサブキャリア周波数自体は、対応する複数の信号によ
って振幅あるいは周波数変調（AMあるいはFM）される。
但し、レーザー材料のこれら電気信号に対する応答の固
有の分散非線型性（dispersive nonlinearity）あるい
はレーザー空洞の非線型干渉計特性に起因する応答の固
有の非線型性、あるいはこの両者が結果としての回避で
きないレーザー応答の全体としての非線型性を与える。
電気信号に対するレーザー応答のこの全体としての非線
型性は、結果として、信号の望ましくないハーモニック
を生成する原因となる。更に、変調されたレーザーの波
長チャーピング（chirping）、及び伝送ラインに沿って
位置する分散性要素の非線型伝送特性とが一体となっ
て、ハーモニック歪を与え、従って、異なる周波数変調
信号間の望ましくない変調を与え、これによって、夫
々、望ましくないハーモニック歪及び望ましくない変調
間歪（クロストーク）が発生することとなる。
先行技術においては、上記の望ましくない歪を低減する
ために、当分野における研究者たちは、レーザーの動作
DCバイアス電流を、変調信号が全てゼロのとき、レーザ
ーがその最も線型に近いレンジ（領域）、つまり、レー
ザーの光学出力の強度がレーザーに加えられた電流の線
型関数となるのに最も近い領域（最大線型領域）の中央
にて動作するように選択してきた。これを達成するため
に、レーザーがこの線型レンジ内のDCバイアスにて動作
し、二次ハーモニック歪が最少となることを確保するた
めの様々な電気フィード バック スキームが考えられ
てきた。つまり、例えば、フィルター及びフィードバッ
クによって、レーザーの光学出力内の二次ハーモニック
が（レーザーに加えられるテスト信号に応答して）検出
され、DCバイアス電流に対する修正信号がこの二次ハー
モニック歪を最少にするためにDCバイアス電流を調節す
るようにフィードバックされる。このようなスキーム
は、例えば、1978年７月18日付けで、A.アルバネス（A.
Albanese）に交付された『レーザー制御回路（Laser Co
ntrol Circuit）』という名称の合衆国特許第4,101,847
号において開示されている。このようにアプローチは、
レーザー内に生成される二次ハーモニック歪を低減する
めには有効であるが、これは望ましくないより高次のハ
ーモニックを低減できず、また伝送ラインに沿って生成
されるハーモニック歪を排除することもない。
ために、当分野における研究者たちは、レーザーの動作
DCバイアス電流を、変調信号が全てゼロのとき、レーザ
ーがその最も線型に近いレンジ（領域）、つまり、レー
ザーの光学出力の強度がレーザーに加えられた電流の線
型関数となるのに最も近い領域（最大線型領域）の中央
にて動作するように選択してきた。これを達成するため
に、レーザーがこの線型レンジ内のDCバイアスにて動作
し、二次ハーモニック歪が最少となることを確保するた
めの様々な電気フィード バック スキームが考えられ
てきた。つまり、例えば、フィルター及びフィードバッ
クによって、レーザーの光学出力内の二次ハーモニック
が（レーザーに加えられるテスト信号に応答して）検出
され、DCバイアス電流に対する修正信号がこの二次ハー
モニック歪を最少にするためにDCバイアス電流を調節す
るようにフィードバックされる。このようなスキーム
は、例えば、1978年７月18日付けで、A.アルバネス（A.
Albanese）に交付された『レーザー制御回路（Laser Co
ntrol Circuit）』という名称の合衆国特許第4,101,847
号において開示されている。このようにアプローチは、
レーザー内に生成される二次ハーモニック歪を低減する
めには有効であるが、これは望ましくないより高次のハ
ーモニックを低減できず、また伝送ラインに沿って生成
されるハーモニック歪を排除することもない。
発明の要約 波長チャープを示し、また光通信システム内における光
源として使用される半導体注入レーザーにおいては、二
次及び三次ハーモニック歪が同時にこのレーザーの光学
出力の経路内に位置された光学干渉計デバイス、例え
ば、ファブリペロ エタロンによって生成される二次及
び三次ハーモニックによって最少にされる。長所とし
て、このエタロンは、比較的低い、つまり、10％以下の
反射率を持つ。こうして、このエタロン内の非線型性が
レーザー内の二次及び三次非線型性の両方の非線型性を
補償する。干渉計デバイスの光学パラメータは、レーザ
ーのDCバイアス電流の選択との関連で、二次ハーモニッ
ク歪及び三次ハーモニック歪の両方を同時的に最少にす
るように選択及び必要であれば動作中に修正される。こ
れら干渉計デバイスのパラメータは、デバイスの光学位
相φ及び反射率ｒを含む。ファブリペロ エタロン デ
バイスの場合は、例えば、この光学位相φは、nd cosθ
／λに比例する。つまり、反射率ｎ、厚さｄと入射角の
コサインcosθを掛けたものを光線の真空波長で割った
ものに比例する。従って、任意の波長λに対して、位相
θは、厚さｄ、入射角θあるいは屈折率ｎを変えること
によって変えることができる。反射率ｒは、ファブリペ
ロの個々の面の（光学強度あるいはパワーの）反射係数
である。
源として使用される半導体注入レーザーにおいては、二
次及び三次ハーモニック歪が同時にこのレーザーの光学
出力の経路内に位置された光学干渉計デバイス、例え
ば、ファブリペロ エタロンによって生成される二次及
び三次ハーモニックによって最少にされる。長所とし
て、このエタロンは、比較的低い、つまり、10％以下の
反射率を持つ。こうして、このエタロン内の非線型性が
レーザー内の二次及び三次非線型性の両方の非線型性を
補償する。干渉計デバイスの光学パラメータは、レーザ
ーのDCバイアス電流の選択との関連で、二次ハーモニッ
ク歪及び三次ハーモニック歪の両方を同時的に最少にす
るように選択及び必要であれば動作中に修正される。こ
れら干渉計デバイスのパラメータは、デバイスの光学位
相φ及び反射率ｒを含む。ファブリペロ エタロン デ
バイスの場合は、例えば、この光学位相φは、nd cosθ
／λに比例する。つまり、反射率ｎ、厚さｄと入射角の
コサインcosθを掛けたものを光線の真空波長で割った
ものに比例する。従って、任意の波長λに対して、位相
θは、厚さｄ、入射角θあるいは屈折率ｎを変えること
によって変えることができる。反射率ｒは、ファブリペ
ロの個々の面の（光学強度あるいはパワーの）反射係数
である。
本発明及び本発明の特徴及び長所は、以下の詳細な説明
を図面を参照にて読むことによって一層明白となるもの
である。
を図面を参照にて読むことによって一層明白となるもの
である。
発生の実施例 第１図に示されるように、光学通信システム100におい
ては、半導体注入レーザー10が変調された光線11を放射
するが、これは、当分野において周知のように、多重信
号チャネル バンク40によって、アナログ振幅あるいは
周波数変調信号によって変調される。こうして変調され
た光線11は、光線に対して角度θの方位を持って置かれ
たファブリペロ エタロン12を通過する。エタロンを通
って伝播した後、変調された光線13が現われ、光線スプ
リッター14に当るが、これにより、光線13の強度の殆ど
（典型的には約90％）は、変調された光線15として現わ
れる。この変調された光線15は、光ファイバ16に入り、
これを通って、光学検出器17、典型的には、光ダイオー
ド検出器へと伝播する。この光ダイオード検出器の電気
出力は、増幅器18、典型的には、アナログ増幅器への入
力として供給される。増幅器18の出力は出力端子19に供
給され、この端子は、増幅器18の出力信号内に受信され
る情報を使用するためのユーティリゼーション手段20つ
まり、回路等に接続される。
ては、半導体注入レーザー10が変調された光線11を放射
するが、これは、当分野において周知のように、多重信
号チャネル バンク40によって、アナログ振幅あるいは
周波数変調信号によって変調される。こうして変調され
た光線11は、光線に対して角度θの方位を持って置かれ
たファブリペロ エタロン12を通過する。エタロンを通
って伝播した後、変調された光線13が現われ、光線スプ
リッター14に当るが、これにより、光線13の強度の殆ど
（典型的には約90％）は、変調された光線15として現わ
れる。この変調された光線15は、光ファイバ16に入り、
これを通って、光学検出器17、典型的には、光ダイオー
ド検出器へと伝播する。この光ダイオード検出器の電気
出力は、増幅器18、典型的には、アナログ増幅器への入
力として供給される。増幅器18の出力は出力端子19に供
給され、この端子は、増幅器18の出力信号内に受信され
る情報を使用するためのユーティリゼーション手段20つ
まり、回路等に接続される。
光線スプリッター14によって生成された残りの光線31
（典型的には、光線13の強度の約10％を持つ）は、その
出力がもう一つの増幅器33に供給されるもう一つの光検
出器32に当る。この増幅器33の出力端子は、第二のハー
モニック検出器34に接続されるが、これは、DCバイアス
ソース35を制御する。一方、DCバイアス ソース35
は、DCバイアス電流IBをレーザー10に供給する。
（典型的には、光線13の強度の約10％を持つ）は、その
出力がもう一つの増幅器33に供給されるもう一つの光検
出器32に当る。この増幅器33の出力端子は、第二のハー
モニック検出器34に接続されるが、これは、DCバイアス
ソース35を制御する。一方、DCバイアス ソース35
は、DCバイアス電流IBをレーザー10に供給する。
ファブリペロ12のパラメータは、DCバイアス電流IBとと
もに、ハーモニック検出器からの信号が存在しないと
き、試行錯誤によって、あるいは付録に示される計算に
よって、或はこの計算と試行錯誤（微調節）との組合わ
せによって、二次及び三次ハーモニック歪を最少にする
ように選択される。
もに、ハーモニック検出器からの信号が存在しないと
き、試行錯誤によって、あるいは付録に示される計算に
よって、或はこの計算と試行錯誤（微調節）との組合わ
せによって、二次及び三次ハーモニック歪を最少にする
ように選択される。
レーザー動作の際に、検出器34によって検出される（チ
ャネル バンク40によって供給される変調信号に対す
る）全ての二次ハーモニック成分は、システム内の制御
されない摂動に起因する歪を表わし、従って、DCバイア
スが負のフィードバックの原理に従って、あるいは視覚
あるいは他の試行錯誤調節に従って、この二次ハーモニ
ックを低減するように検出器34によって調節される。
ャネル バンク40によって供給される変調信号に対す
る）全ての二次ハーモニック成分は、システム内の制御
されない摂動に起因する歪を表わし、従って、DCバイア
スが負のフィードバックの原理に従って、あるいは視覚
あるいは他の試行錯誤調節に従って、この二次ハーモニ
ックを低減するように検出器34によって調節される。
本発明のもう一つの実施態様によると、第２図に示され
るように、光通信システム200内においてレーザー10か
らの光線11は、ファイバー16に入りこれを通って伝播す
る。ファイバーから光線50として出現すると、これは、
ファブリペロ エタロン52に当る。光線51に対する可変
方位角度Φを持つのに加えて、エタロン52は、また、可
変屈折率、両面間の可変間隔、あるいは（必要に応じて
反射率を変化させるための）両面間の可変方位（非平
行）、或はこれら可変パラメータの任意の組合わせを持
つことができる。両面間のこの間隔及び方位は、例え
ば、当技術において周知のように、圧電制御メカニズム
によって制御されるエタロンの両面間に位置された圧電
材料を使用することによって制御できる。エタロン52か
ら出現する光線53は、検出器17に当るが、これは、電気
信号を生成し、この信号は、増幅器18によって増幅され
る。
るように、光通信システム200内においてレーザー10か
らの光線11は、ファイバー16に入りこれを通って伝播す
る。ファイバーから光線50として出現すると、これは、
ファブリペロ エタロン52に当る。光線51に対する可変
方位角度Φを持つのに加えて、エタロン52は、また、可
変屈折率、両面間の可変間隔、あるいは（必要に応じて
反射率を変化させるための）両面間の可変方位（非平
行）、或はこれら可変パラメータの任意の組合わせを持
つことができる。両面間のこの間隔及び方位は、例え
ば、当技術において周知のように、圧電制御メカニズム
によって制御されるエタロンの両面間に位置された圧電
材料を使用することによって制御できる。エタロン52か
ら出現する光線53は、検出器17に当るが、これは、電気
信号を生成し、この信号は、増幅器18によって増幅され
る。
動作の際に、二次ハーモニック検出器62は、増幅器18の
出力内に（チャネル バンク40によって供給される信号
に対する）二次ハーモニック成分を検出し、そして、負
のフィードバックの原理あるいは試行錯誤に従って、こ
の出力内の二次ハーモニックを低減するために、エタロ
ン52の位相Φを変えるために圧電制御メカニズム51に一
つの信号をフィードバックする。同時に、必要であると
きは、三次ハーモニック検出器63が増幅器18の出力内の
三次ハーモニックを検出し、そして負のフィードバック
の原理あるいは試行錯誤に従って、この三次ハーモニッ
ク歪を低減するために、エタロンの対面する面の方位
（非平行性）を変え、従って、これら両面の反射率を変
えることによってフィネスを変えるために圧電制御メカ
ニズム51に一つの信号をフィードバックする。
出力内に（チャネル バンク40によって供給される信号
に対する）二次ハーモニック成分を検出し、そして、負
のフィードバックの原理あるいは試行錯誤に従って、こ
の出力内の二次ハーモニックを低減するために、エタロ
ン52の位相Φを変えるために圧電制御メカニズム51に一
つの信号をフィードバックする。同時に、必要であると
きは、三次ハーモニック検出器63が増幅器18の出力内の
三次ハーモニックを検出し、そして負のフィードバック
の原理あるいは試行錯誤に従って、この三次ハーモニッ
ク歪を低減するために、エタロンの対面する面の方位
（非平行性）を変え、従って、これら両面の反射率を変
えることによってフィネスを変えるために圧電制御メカ
ニズム51に一つの信号をフィードバックする。
一例として（第１図）、レーザー10はｐ−ｎ接合インジ
ウム・ガリウム・ヒ素・リン化物分散フィードバック注
入レーザーであり、これは、光学イソレータ（図示無
し）を介してシングル モード ファイバー（図示無
し）の短いセクションに結合される。ファイバー（図示
無し）の他方の短いセクションは、これら二つの短いフ
ァイバーの両端間のエタロン干渉効果を回避するため
に、もう一つのファイバー（図示無し）を介して、光線
を検出器32に結合するために使用される。このレーザー
によって照射される光の波長は、約1.3マイクロメート
ルである。DCバイアス電流は約40から41ミリアンペアの
間にされる。レーザーはユニット当り約325メガヘルツ
／ミリアンペアの変調チャープ、及び約1.7ギガヘルツ
／ミリアンペアのDCチャープを持つ。変調電流は、約22
5メガヘルツの周波数において、約21ミリアンペアとさ
れる。応答係数δ（付録参照）の非線型性は、約0.003/
ミリアンペアである。最後に、ファイバーエタロンは、
約2.88X1018／セコンド（あるいは1.16x10-8cm）のフリ
ー スペクトル レンジ（FSR＝c/2nd cosθ）、及び約
３パーセントの屈折率ｒを持つ。二次ハーモニック歪の
測定された向上は、少なくとも約20dBであり、三次ハー
モニック歪は、二次ハーモニック歪以下にとどまった。
ウム・ガリウム・ヒ素・リン化物分散フィードバック注
入レーザーであり、これは、光学イソレータ（図示無
し）を介してシングル モード ファイバー（図示無
し）の短いセクションに結合される。ファイバー（図示
無し）の他方の短いセクションは、これら二つの短いフ
ァイバーの両端間のエタロン干渉効果を回避するため
に、もう一つのファイバー（図示無し）を介して、光線
を検出器32に結合するために使用される。このレーザー
によって照射される光の波長は、約1.3マイクロメート
ルである。DCバイアス電流は約40から41ミリアンペアの
間にされる。レーザーはユニット当り約325メガヘルツ
／ミリアンペアの変調チャープ、及び約1.7ギガヘルツ
／ミリアンペアのDCチャープを持つ。変調電流は、約22
5メガヘルツの周波数において、約21ミリアンペアとさ
れる。応答係数δ（付録参照）の非線型性は、約0.003/
ミリアンペアである。最後に、ファイバーエタロンは、
約2.88X1018／セコンド（あるいは1.16x10-8cm）のフリ
ー スペクトル レンジ（FSR＝c/2nd cosθ）、及び約
３パーセントの屈折率ｒを持つ。二次ハーモニック歪の
測定された向上は、少なくとも約20dBであり、三次ハー
モニック歪は、二次ハーモニック歪以下にとどまった。
ここで、ハーモニック歪について説明する。
非線型のパワー／電流関係を持つ変調半導体レーザーか
らのパワー（強度）出力POは、以下のように書くことが
できる。
らのパワー（強度）出力POは、以下のように書くことが
できる。
PO＝ｋ・Ｉ・（１−δ・１） （１） ここで、ｋは、定数であり、Ｉはレーザー ドライブ電
流（バイアス プラス信号）であり、そしてδは、応答
係数の非線型性である。レーザーが周波数ｆにおいて振
幅変調され、そしてドライブ電流Ｉが域値以上のバイア
ス電流Ib及びピーク ツウ ピーク値Imを持つ信号電流
から成るようなケースにおいては、以下の関係を成立す
る。
流（バイアス プラス信号）であり、そしてδは、応答
係数の非線型性である。レーザーが周波数ｆにおいて振
幅変調され、そしてドライブ電流Ｉが域値以上のバイア
ス電流Ib及びピーク ツウ ピーク値Imを持つ信号電流
から成るようなケースにおいては、以下の関係を成立す
る。
一方、低反射率を持つファブリペロ エタロンの透過関
数Ｆは、概ね以下の式によって与えられる。
数Ｆは、概ね以下の式によって与えられる。
ここで、Ｒは、エタロンのリプル（＝１−PMIN／PMAX）
を表わす。
を表わす。
レーザー波長が温度及び出力パワー、従って、レーザー
ドライブ電流に依存することを考えると、低反射率フ
ァブリペロ エタロンの透過関数Ｆ＝P/Poは、以下のよ
うに表わすことができる。
ドライブ電流に依存することを考えると、低反射率フ
ァブリペロ エタロンの透過関数Ｆ＝P/Poは、以下のよ
うに表わすことができる。
ここで、βdcはdcバイアス電流の単位変化当りのレージ
ング波長のシフトであり、βは単位変調電流当りの変調
誘導チャープであり、そしてΦＯは、特にエタロンの光
学厚さに依存する任意位相である。エタロンを通っての
伝播の後に現われる光学パワーＰがＰ＝POに与えられる
ことに注意すると、式（１）、（２）、及び（４）を組
合わせることによって、エタロンを通過した後の光学パ
ワーに対して以下の式が得られる。
ング波長のシフトであり、βは単位変調電流当りの変調
誘導チャープであり、そしてΦＯは、特にエタロンの光
学厚さに依存する任意位相である。エタロンを通っての
伝播の後に現われる光学パワーＰがＰ＝POに与えられる
ことに注意すると、式（１）、（２）、及び（４）を組
合わせることによって、エタロンを通過した後の光学パ
ワーに対して以下の式が得られる。
式（５）は、周波数ｆの高度に非線型関数であり、ハー
モニック歪を与える。この式のベッセル関数表現は、そ
れぞれ基本成分Sf、二次ハーモニック成分S2f、及び三
次ハーモニック成分S3fに対して、以下の式を与える。
モニック歪を与える。この式のベッセル関数表現は、そ
れぞれ基本成分Sf、二次ハーモニック成分S2f、及び三
次ハーモニック成分S3fに対して、以下の式を与える。
ここで、 である。
上によって与えられ、実験によって確認される二次及び
ハーモニック光は、バイアス電流Ibが変化されると、互
いに逆位相となる自然傾向を持つ。つまり、二次ハーモ
ニック成分S2fが最少付近（サインφ＝０）にあると、
三次成分S3fは、最大（cosφ＝１）付近に来る。ファブ
リペロのパラメータの妥当な選択によって、この逆位相
傾向を破り、従って、二次及び三次ハーモニック成分を
同時的に最少にすること、つまり、同時的に、S2f＝S3f
＝０にすることが可能である。
ハーモニック光は、バイアス電流Ibが変化されると、互
いに逆位相となる自然傾向を持つ。つまり、二次ハーモ
ニック成分S2fが最少付近（サインφ＝０）にあると、
三次成分S3fは、最大（cosφ＝１）付近に来る。ファブ
リペロのパラメータの妥当な選択によって、この逆位相
傾向を破り、従って、二次及び三次ハーモニック成分を
同時的に最少にすること、つまり、同時的に、S2f＝S3f
＝０にすることが可能である。
数学的に、要求されるパラメータを、δがゼロでないと
想定し、最初にＲに対する式７（S2f＝０）をφ、Im、
及びIb:R＝Ｒ（φ、Im、Ib）の関数として解くことによ
って計算することができる。次に、Imの好都合の値、典
型的には、Ibのおおむね期待される値の約0.95倍以下の
値を、Ｒがφ及びIb:R＝Ｒ（Ib，φ）の関数として得る
ことができるように選択する。次に、Ibに対する式８
（S3f＝０）をＲが相殺することに注目してφの関数と
してとき、次にIbに対することの解をφの式で前のＲ＝
Ｒ（Ib、φ）に代入してＲをφ、Ｒ＝Ｒ（φ）の関数と
して得る、つまり、ファブリペロ エタロン リプルを
エタロン位相の関数として得る。このリプルは反射率ｒ
と（１−Ｒ）＝（１−ｒ）２／（１＋r2）の関係を持つ
が、これは低反射率エタロンに対しては、Ｒ＝4rに整理
でき、このため、いずれにしても反射率ｒがこうして任
意のエタロン位相φに対して計算できる。エタロン位相
はφ＝４πnd cosθ／λによって与えられるため、任意
の波長λ及びエタロン位相φに対して、ｎ（屈折率）、
ｄ（厚さ）、及びcosθが、こうして、二次及び三次ハ
ーモニック歪の両法を同時に最少にするように計算可能
である。
想定し、最初にＲに対する式７（S2f＝０）をφ、Im、
及びIb:R＝Ｒ（φ、Im、Ib）の関数として解くことによ
って計算することができる。次に、Imの好都合の値、典
型的には、Ibのおおむね期待される値の約0.95倍以下の
値を、Ｒがφ及びIb:R＝Ｒ（Ib，φ）の関数として得る
ことができるように選択する。次に、Ibに対する式８
（S3f＝０）をＲが相殺することに注目してφの関数と
してとき、次にIbに対することの解をφの式で前のＲ＝
Ｒ（Ib、φ）に代入してＲをφ、Ｒ＝Ｒ（φ）の関数と
して得る、つまり、ファブリペロ エタロン リプルを
エタロン位相の関数として得る。このリプルは反射率ｒ
と（１−Ｒ）＝（１−ｒ）２／（１＋r2）の関係を持つ
が、これは低反射率エタロンに対しては、Ｒ＝4rに整理
でき、このため、いずれにしても反射率ｒがこうして任
意のエタロン位相φに対して計算できる。エタロン位相
はφ＝４πnd cosθ／λによって与えられるため、任意
の波長λ及びエタロン位相φに対して、ｎ（屈折率）、
ｄ（厚さ）、及びcosθが、こうして、二次及び三次ハ
ーモニック歪の両法を同時に最少にするように計算可能
である。
δ＝０、つまり、理想（線型）レーザーのケースにおい
ては、式７のS2fを０、そして式８のS3fを０にセットす
ることにより、tanφに対する二つの連続方程式が得ら
れるが、これが両立するためには以下が要求される。
ては、式７のS2fを０、そして式８のS3fを０にセットす
ることにより、tanφに対する二つの連続方程式が得ら
れるが、これが両立するためには以下が要求される。
式９は、従って、ファブリペロ エタロンを通過した後
の出力内に二次及び三次ハーモニック歪が存在しない線
型レーザーのケースに対するきっちりとした解であるこ
とに注意する。
の出力内に二次及び三次ハーモニック歪が存在しない線
型レーザーのケースに対するきっちりとした解であるこ
とに注意する。
本発明は、特定の実施態様を用いて説明されたが、本発
明の範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であ
る。例えば干渉計デバイス、例えば、ファブリペロ エ
タロン52のこれらパラメータは、レーザーによってのみ
でなく、レーザーによって生成されたものに加えて、フ
ァブリペロによって生成された二次あるいは三次ハーモ
ニック歪、あるいはこの両方を最少にするために、動作
の際に選択及び調節することができる。最後に、ファブ
リペロ エタロンの代わりに、他の干渉計デバイス、例
えば共鳴光学増幅器を使用することができる。
明の範囲から逸脱することなく様々な修正が可能であ
る。例えば干渉計デバイス、例えば、ファブリペロ エ
タロン52のこれらパラメータは、レーザーによってのみ
でなく、レーザーによって生成されたものに加えて、フ
ァブリペロによって生成された二次あるいは三次ハーモ
ニック歪、あるいはこの両方を最少にするために、動作
の際に選択及び調節することができる。最後に、ファブ
リペロ エタロンの代わりに、他の干渉計デバイス、例
えば共鳴光学増幅器を使用することができる。
第１図は、本発明の一つの特定の実施態様に従う光通信
システムを示す図；そして 第２図は、本発明のもう一つの実施態様に従う他の光通
信システムを示す図である。 第１図と第２図との間の主な差は、ファブリペロ エタ
ロンがこのシステムの送信端の所に置かれるが受信端の
所に置かれるかである。 第１図と第２図内において本質的に同一の要素は同一の
参照番号を持つ。 〈主要部分の符号の説明〉 10……半導体注入レーザー 11、13……変調光線 12……光学干渉計デバイス 14……光線スプリッター 16……光ファイバ 17……光学検出 18、33……増幅器 20……ユティリゼーション手段 34……二次ハーモニック検出器 40……多重チャネル バンク 52……ファブリペロ エタロン 62……二次ハーモニック検出器及びエタロン位相フィー
ドバック 63……二次ハーモニック検出器及びエタロン反射率フィ
ードバック
システムを示す図；そして 第２図は、本発明のもう一つの実施態様に従う他の光通
信システムを示す図である。 第１図と第２図との間の主な差は、ファブリペロ エタ
ロンがこのシステムの送信端の所に置かれるが受信端の
所に置かれるかである。 第１図と第２図内において本質的に同一の要素は同一の
参照番号を持つ。 〈主要部分の符号の説明〉 10……半導体注入レーザー 11、13……変調光線 12……光学干渉計デバイス 14……光線スプリッター 16……光ファイバ 17……光学検出 18、33……増幅器 20……ユティリゼーション手段 34……二次ハーモニック検出器 40……多重チャネル バンク 52……ファブリペロ エタロン 62……二次ハーモニック検出器及びエタロン位相フィー
ドバック 63……二次ハーモニック検出器及びエタロン反射率フィ
ードバック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4561119（ＵＳ，Ａ)
Claims (8)
- 【請求項１】（ａ）レーザーに加えられる信号によって
変調される変調光線である光線を放射する半導体注入レ
ーザー（10）；及び （ｂ）該光線内のハーモニック歪を低減するよう選択さ
れた位相を有し該変調光線の経路内に置かれた光学干渉
計デバイス（12）を含み、該干渉計デバイスは各々が約
10パーセント以下の反射率を持つ対面する面を持つファ
ブリペロエタロンであることを特徴とする光伝送システ
ム。 - 【請求項２】該干渉計デバイスの位相が二次及び三次ハ
ーモニック歪を同時に最小にするように選択され、該レ
ーザーが半導体注入レーザーであることを特徴とする請
求項１記載のシステム。 - 【請求項３】該レーザーから来る光放射を受信及び送信
するように位置された光ファイバーをさらに含むことを
特徴とする請求項２記載のシステム。 - 【請求項４】該ファイバーから来る光を検出するための
手段をさらに含むことを特徴とする請求項３記載のシス
テム。 - 【請求項５】該ファイバーから来る光を検出及び使用す
るための手段をさらに含むことを特徴とする請求項３記
載のシステム。 - 【請求項６】該レーザーから来る光放射を受信及び送信
するように位置された光ファイバーをさらに含むことを
特徴とする請求項１記載のシステム。 - 【請求項７】該レーザーから来る光を検出するための手
段をさらに含むことを特徴とする請求項６記載のシステ
ム。 - 【請求項８】該ファイバーから来る光を検出及び利用す
るための手段をさらに含むことを特徴とする請求項６記
載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/401,204 US5003546A (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Interferometric devices for reducing harmonic distortions in laser communication systems |
| US401,204 | 1989-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03130723A JPH03130723A (ja) | 1991-06-04 |
| JPH07114305B2 true JPH07114305B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=23586789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2226783A Expired - Lifetime JPH07114305B2 (ja) | 1989-08-31 | 1990-08-30 | レーザー通信システム内のハーモニック歪を低減するための干渉計デバイス |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5003546A (ja) |
| EP (1) | EP0415645B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07114305B2 (ja) |
| DE (1) | DE69005949T2 (ja) |
Families Citing this family (30)
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| US5369522A (en) * | 1991-03-12 | 1994-11-29 | Hughes Aircraft Company | Modulation system and method with third order intermodulation distortion reduction |
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| DE4119265A1 (de) * | 1991-06-12 | 1992-12-17 | Ant Nachrichtentech | Verfahren zur stabilisierung der sendefrequenz eines lasers |
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- 1989-08-31 US US07/401,204 patent/US5003546A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-08-22 EP EP90309233A patent/EP0415645B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-22 DE DE69005949T patent/DE69005949T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-30 JP JP2226783A patent/JPH07114305B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5003546A (en) | 1991-03-26 |
| EP0415645B1 (en) | 1994-01-12 |
| EP0415645A1 (en) | 1991-03-06 |
| JPH03130723A (ja) | 1991-06-04 |
| DE69005949D1 (de) | 1994-02-24 |
| DE69005949T2 (de) | 1994-06-16 |
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