JPH0746191A - Optical phase synchronizing device - Google Patents

Optical phase synchronizing device

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Publication number
JPH0746191A
JPH0746191A JP5191451A JP19145193A JPH0746191A JP H0746191 A JPH0746191 A JP H0746191A JP 5191451 A JP5191451 A JP 5191451A JP 19145193 A JP19145193 A JP 19145193A JP H0746191 A JPH0746191 A JP H0746191A
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JP
Japan
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laser light
optical
phase
master
laser beam
Prior art date
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Application number
JP5191451A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fumihiko Ito
文彦 伊藤
Kenichi Kitayama
研一 北山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH0746191A publication Critical patent/JPH0746191A/en
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Abstract

PURPOSE:To perform phase synchronization even for phase fluctuation in a high frequency band without requiring a laser with complicated structure by finding light frequency difference between a master laser beam and a slave laser beam by detecting the interference signals of them by a photodetector, modulating the slave laser beam by the light frequency difference, and taking out a specific light frequency component. CONSTITUTION:When the slave laser beam outputted from a slave laser 2 is phase-synchronized with the master laser beam outputted from a master laser 1, the slave laser beam outputted from the slave laser 2 is separated by a partial transmission mirror 3b, and the beam on one side is multiplexed with the master laser beam by a partial transmission mirror 3a, then, it is made incident on the photodetector 4. The slave laser beam on the other side, to which delay being given by a movable mirror 8, is made incident on a phase modulator 7. The slave laser beam made incident on the phase modulator 7 is generated at the photodetector 4, and phase modulation is applied to it by a photoelectric current waveform amplified by an amplifier 5, and a beam with specific frequency can be taken out by a light frequency filter 9.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は光通信および光計測に利
用する。特に、コヒーレント光通信技術および光の干渉
を利用するセンサ技術の実現に必要な光位相同期技術に
関する。さらに詳しくは、単一の光周波数で発振するマ
スターレーザに対して、マスターレーザとは別のレーザ
(これをスレーブレーザという)からマスターレーザの
発振周波数もしくは位相と完全に同期したレーザ光を得
る光位相同期装置に関する。
The present invention is used in optical communication and optical measurement. In particular, the present invention relates to a coherent optical communication technology and an optical phase synchronization technology necessary for realizing a sensor technology that utilizes optical interference. More specifically, a master laser that oscillates at a single optical frequency, and a laser beam that is completely synchronized with the oscillation frequency or phase of the master laser from a laser different from the master laser (this is called a slave laser). The present invention relates to a phase synchronizer.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は従来例の光位相同期装置を示すブ
ロック構成図である。この装置は、単一の光周波数で発
振するマスターレーザ1と、スレーブレーザ2と、この
二つのレーザ1、2の出力を合波する部分透過鏡3と、
合波光を検出する光検出器4と、この光検出器4の出力
をスレーブレーザ2に帰還する増幅器5および低域通過
フィルタ6とを備える。この構成では、スレーブレーザ
2の発振周波数がマスターレーザ1のそれに同期したと
きに、低域通過フィルタ6の出力が最大となる。このた
め、これをスレーブレーザ2に帰還してその発振周波数
を調整することにより、光位相同期が実現される。
2. Description of the Related Art FIG. 8 is a block diagram showing a conventional optical phase synchronizer. This device comprises a master laser 1 that oscillates at a single optical frequency, a slave laser 2, and a partial transmission mirror 3 that combines the outputs of the two lasers 1 and 2.
A photodetector 4 for detecting the combined light, an amplifier 5 for returning the output of the photodetector 4 to the slave laser 2 and a low-pass filter 6 are provided. With this configuration, when the oscillation frequency of the slave laser 2 is synchronized with that of the master laser 1, the output of the low pass filter 6 becomes maximum. Therefore, the optical phase synchronization is realized by feeding this back to the slave laser 2 and adjusting the oscillation frequency thereof.

【0003】この装置において、スレーブレーザ2は、
その発振周波数を外部からの信号によって変更できるこ
とが必要である。これは、たとえば半導体レーザであれ
ば、その注入電流を制御することによって達成できる。
また、その他のレーザにおいても、共振器の長さをピエ
ゾ制御その他により機械的に制御することによって達成
できる。
In this device, the slave laser 2 is
It is necessary that the oscillation frequency can be changed by a signal from the outside. This can be achieved by controlling the injection current of a semiconductor laser, for example.
Also, in other lasers, it can be achieved by mechanically controlling the length of the resonator by piezo control or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光位相
同期装置では、以下のような問題点がある。
However, the conventional optical phase synchronization device has the following problems.

【0005】まず、半導体レーザにおいて、注入電流を
調整することによって発振周波数を制御する場合に、通
常は、注入電流の変化によって発振周波数ばかりでなく
発振強度も変化する。このようなスレーブレーザに含ま
れる振幅変調成分は、コヒーレント光通信装置その他に
利用するうえで好ましいものではない。その対策とし
て、半導体レーザの電極を分割し、発振強度を制御する
部分と独立して発振周波数を制御する領域を設けること
によって、振幅変調成分を抑圧することが行われてい
る。しかし、このようにして強度と周波数の制御を完全
に独立に行うためには、半導体レーザの応答を理想的な
ものに改善する必要があり、これを歩留りよく安価に製
造することは困難であった。
First, in the semiconductor laser, when the oscillation frequency is controlled by adjusting the injection current, usually, not only the oscillation frequency but also the oscillation intensity changes due to the change of the injection current. The amplitude modulation component contained in such a slave laser is not preferable for use in a coherent optical communication device or the like. As a countermeasure, the amplitude modulation component is suppressed by dividing the electrode of the semiconductor laser and providing a region for controlling the oscillation frequency independently of the portion for controlling the oscillation intensity. However, in order to completely control the intensity and frequency independently in this way, it is necessary to improve the response of the semiconductor laser to an ideal one, and it is difficult to manufacture it with high yield and at low cost. It was

【0006】また、共振器の長さを機械的に制御する場
合には、共振器長の機械的な応答の帯域が通常は数十k
Hz程度に制限されるため、これよりも速い位相の揺ら
ぎを制御することは困難である。このため、非常に限ら
れた用途にしか利用できない。
When mechanically controlling the length of the resonator, the mechanical response band of the resonator length is usually several tens of k.
Since it is limited to about Hz, it is difficult to control phase fluctuations faster than this. Therefore, it can only be used for very limited purposes.

【0007】本発明は、このような課題を解決し、電極
分割半導体レーザのような複雑な構造のレーザを必要と
せず、高帯域の位相揺らぎに対しても位相同期を実現す
ることのできる光位相同期装置を提供することを目的と
する。
The present invention solves such a problem, does not require a laser having a complicated structure such as an electrode-divided semiconductor laser, and can realize phase synchronization even for phase fluctuations in a high band. An object is to provide a phase synchronization device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の光位相同期装置
は、レーザ光源と、このレーザ光源の出力光(以下「ス
レーブレーザ光」という)をマスターレーザ光に位相同
期させる手段とを備えた光位相同期装置において、位相
同期させる手段は、スレーブレーザ光とマスターレーザ
光との光周波数差を検出する手段と、検出された光周波
数差を変調信号としてスレーブレーザ光を変調する手段
とを含み、レーザ光源は、その発振平均周波数が、マス
ターレーザ光の平均周波数に対して、マスターレーザ光
の線幅とスレーブレーザ光の線幅との平均値より離れて
設定され、変調する手段における変調信号とスレーブレ
ーザ光との遅延時間差がマスターレーザ光の線幅の逆数
およびスレーブレーザ光の線幅の逆数の少なくとも一方
より小さくなるようにスレーブレーザ光を遅延させる光
遅延手段を備えたことを特徴とする。
An optical phase synchronizer of the present invention comprises a laser light source and means for phase-locking the output light of this laser light source (hereinafter referred to as "slave laser light") with a master laser light. In the optical phase synchronization device, the means for phase synchronization includes means for detecting an optical frequency difference between the slave laser light and the master laser light, and means for modulating the slave laser light by using the detected optical frequency difference as a modulation signal. The laser light source has an oscillation average frequency that is set apart from the average value of the line width of the master laser light and the line width of the slave laser light with respect to the average frequency of the master laser light. And the slave laser light have a delay time difference smaller than at least one of the reciprocal of the master laser light line width and the reciprocal of the slave laser light line width. Characterized by comprising an optical delay means for delaying the slave laser light.

【0009】変調する手段の出力光からあらかじめ定め
られた光周波数を取り出す手段を備えることがよい。
Means may be provided for extracting a predetermined optical frequency from the output light of the modulating means.

【0010】マスターレーザ光が変調された光信号列で
あるときには、検出する手段に、不要なスペクトル成分
を取り除く手段を備えることがよい。この手段は、電気
信号の段階で行うものでもよく、光の段階で行うもので
もよい。
When the master laser light is a modulated optical signal train, it is preferable that the detecting means includes means for removing unnecessary spectral components. This means may be performed at the electrical signal stage or at the optical stage.

【0011】[0011]

【作用】マスターレーザ光とスレーブレーザ光との干渉
信号を光検出器により検出してその光周波数差を求め、
その光周波数差によりスレーブレーザ光を変調する。こ
のとき、ひとつのスレーブレーザ光を分岐してから光周
波数差を求めて変調信号とするために要した時間と、そ
の変調信号により変調されるスレーブレーザ光の遅延時
間とが所定の関係を満たせば、変調出力光にマスターレ
ーザ光に同期した成分が生じる。さらに、マスターレー
ザ光とスレーブレーザ光とのそれぞれの発振平均周波数
がそれぞれの線幅の平均値より離れていれば、マスター
レーザ光に同期した成分がスペクトル上で他の成分と分
離され、光周波数フィルタにより分離できるようにな
る。
[Operation] The interference signal between the master laser light and the slave laser light is detected by the photodetector, and the optical frequency difference is obtained,
The slave laser light is modulated by the optical frequency difference. At this time, the time required to obtain the optical frequency difference after branching one slave laser beam to obtain the modulation signal and the delay time of the slave laser beam modulated by the modulation signal must satisfy a predetermined relationship. For example, a component synchronized with the master laser light is generated in the modulated output light. Furthermore, if the respective oscillation average frequencies of the master laser light and the slave laser light are far from the average value of the respective line widths, the component synchronized with the master laser light is separated from other components on the spectrum, and the optical frequency Can be separated by a filter.

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明第一実施例の光位相同期装置を
示すブロック構成図である。この装置は、レーザ光源と
してスレーブレーザ2を備え、このスレーブレーザ2の
出力するスレーブレーザ光をマスターレーザ1の出力す
るマスターレーザ光に位相同期させる手段を備える。こ
こで本実施例の特徴とするところは、この位相同期させ
る手段に、スレーブレーザ光とマスターレーザ光との光
周波数差を検出する手段として部分透過鏡3a、3b、
光検出器4および増幅器5を備え、検出された光周波数
差を変調信号としてスレーブレーザ光を変調する手段と
して位相変調器7を備え、スレーブレーザ2は、その発
振平均周波数が、マスターレーザ光の平均周波数に対し
て、マスターレーザ光の線幅とスレーブレーザ光の線幅
との平均値より離れて設定され、位相変調器7における
変調信号とスレーブレーザ光との遅延時間差がマスター
レーザ光の線幅の逆数およびスレーブレーザ光の線幅の
逆数の少なくとも一方より小さくなるようにスレーブレ
ーザ光を遅延させる光遅延手段として可動ミラー8を備
えたことを特徴とする。また、位相変調器7の出力光か
らあらかじめ定められた光周波数を取り出す手段とし
て、光周波数フィルタ9を備える。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a block diagram showing an optical phase synchronizer according to a first embodiment of the present invention. This apparatus includes a slave laser 2 as a laser light source, and means for phase-locking the slave laser light output from the slave laser 2 with the master laser light output from the master laser 1. Here, the feature of this embodiment is that the means for phase synchronization is provided with partial transmission mirrors 3a, 3b as means for detecting the optical frequency difference between the slave laser light and the master laser light.
The slave laser 2 includes a photodetector 4 and an amplifier 5, and a phase modulator 7 as a means for modulating the slave laser light by using the detected optical frequency difference as a modulation signal. The slave laser 2 has an oscillation average frequency of the master laser light. It is set apart from the average value of the line width of the master laser light and the line width of the slave laser light with respect to the average frequency, and the delay time difference between the modulation signal in the phase modulator 7 and the slave laser light is the line of the master laser light. The movable mirror 8 is provided as an optical delay unit that delays the slave laser light so as to be smaller than at least one of the reciprocal of the width and the reciprocal of the line width of the slave laser light. Moreover, an optical frequency filter 9 is provided as a means for extracting a predetermined optical frequency from the output light of the phase modulator 7.

【0013】スレーブレーザ2の出力したスレーブレー
ザ光は、部分透過鏡3bによって分離され、その一方が
部分透過鏡3aによりマスターレーザ光と合波されて光
検出器4に入射する。部分透過鏡3bによって分離され
たもう一方のスレーブレーザ光は、可動ミラー8により
遅延を与えられた後に位相変調器7に入射する。光検出
器4で生じた光電流は、増幅器5により増幅され、位相
変調器7の駆動信号となる。位相変調器7に入射したス
レーブレーザ光は、光検出器4で生じた光電流波形によ
って位相変調され、光周波数フィルタ9によって特定の
周波数の光が取り出される。
The slave laser light output from the slave laser 2 is separated by the partial transmission mirror 3b, one of which is combined with the master laser light by the partial transmission mirror 3a and enters the photodetector 4. The other slave laser beam separated by the partial transmission mirror 3b enters the phase modulator 7 after being delayed by the movable mirror 8. The photocurrent generated in the photodetector 4 is amplified by the amplifier 5 and becomes a drive signal for the phase modulator 7. The slave laser light that has entered the phase modulator 7 is phase-modulated by the photocurrent waveform generated in the photodetector 4, and the light of a specific frequency is extracted by the optical frequency filter 9.

【0014】この動作をさらに詳しく説明するため、マ
スターレーザ光およびスレーブレーザ光のそれぞれの複
素電界振幅EM (t) 、ES (t) を次式で表す。
To explain this operation in more detail, the complex electric field amplitudes E M (t) and E S (t) of the master laser light and the slave laser light are expressed by the following equations.

【0015】[0015]

【数1】 ここで、aM 、aS は振幅を表し、νM 、νS は各々の
レーザ光の平均光周波数である。ここで、各々のレーザ
光の平均光周波数が変動することのないように、マスタ
ーレーザ1およびスレーブレーザ2のそれぞれの温度、
注入電流その他を一定に制御しておく必要がある。θM
(t)、θS (t)は位相であり、時刻tに対してラン
ダムに変化しているが、レーザ光のコヒーレンス時間内
ではほぼ一定であり、次のように表される。
[Equation 1] Here, a M and a S represent amplitudes, and ν M and ν S are average optical frequencies of the respective laser lights. Here, the respective temperatures of the master laser 1 and the slave laser 2 are set so that the average optical frequency of the respective laser beams does not change.
It is necessary to control the injection current and other constants. θ M
Although (t) and θ S (t) are phases and change randomly with respect to time t, they are almost constant within the coherence time of the laser light and are represented as follows.

【0016】[0016]

【数2】 ただし、τ<TM 、τ<TS であり、TM 、TS はそれ
ぞれマスターレーザ光、スレーブレーザ光のコヒーレン
ス時間であり、位相揺らぎの帯域と等価であるレーザ線
幅ΔνM 、ΔνS と次の関係にある。
[Equation 2] However, τ <T M , τ <T S , T M and T S are coherence times of the master laser light and the slave laser light, respectively, and laser line widths Δν M and Δν S equivalent to the band of phase fluctuation. And have the following relationship.

【0017】[0017]

【数3】 光検出器4で生じる光電流I(t) は次式で与えられる。[Equation 3] The photocurrent I (t) generated in the photodetector 4 is given by the following equation.

【0018】[0018]

【数4】 この式の第1項と第2項は直流成分である。位相変調器
7の駆動信号としては交流成分のみを考慮すればよいの
で、その駆動信号V(t) は次のようになる。
[Equation 4] The first and second terms of this equation are DC components. Since it is sufficient to consider only the AC component as the drive signal of the phase modulator 7, the drive signal V (t) is as follows.

【0019】[0019]

【数5】 ここで、スレーブレーザ光が部分透過鏡3bによって分
離されてから、数式5の光電流信号が位相変調器7に到
着するのに要する時間と、スレーブレーザ光が直接に位
相変調器7に到着するのに要する時間との差をτd で表
す。このとき、数式5の信号によって位相変調されたス
レーブレーザ光は次の式で表される。
[Equation 5] Here, after the slave laser light is separated by the partial transmission mirror 3b, the time required for the photocurrent signal of Expression 5 to reach the phase modulator 7 and the slave laser light directly arrives at the phase modulator 7. The difference from the time required for is represented by τ d . At this time, the slave laser light phase-modulated by the signal of Expression 5 is expressed by the following expression.

【0020】[0020]

【数6】 この式は以下のようにフーリエ級数に展開される。[Equation 6] This equation is expanded to the Fourier series as follows.

【0021】[0021]

【数7】 この式は、位相変調器7からの出力が、周波数νS +k
(νM −νS )、ただし−∞<k<∞、の多数の連続光
が合成されたものであることを示している。これらの連
続光の光周波数は、一定の間隔νM −νS で並んでい
る。ここで、この中のk=1の場合、すなわち光周波数
がνM の光に着目する。k=1の項は次の式で表され
る。
[Equation 7] This equation shows that the output from the phase modulator 7 is the frequency ν S + k
M −ν S ), where −∞ <k <∞, a large number of continuous lights are synthesized. The optical frequencies of these continuous lights are arranged at regular intervals ν M −ν S. Here, in the case of k = 1 among these, that is, attention is focused on light having an optical frequency of ν M. The term of k = 1 is expressed by the following equation.

【0022】[0022]

【数8】 この数式において、τd <TS ならば、数式2から、こ
の光はマスターレーザ光とまったく同じ位相揺らぎをも
つ。したがって、τd <TS なる状態を実現すれば、光
周波数フィルタ9により位相変調器7の出力から周波数
νM の光のみを取り出すことによって、マスターレーザ
光に位相同期した出力光を得ることができる。τd <T
S なる状態を実現するため、本実施例では、可動ミラー
8によりスレーブレーザ光の光路長を調整する。スレー
ブレーザ光の線幅を100MHzとすると、数式3によ
りTS =10nsであるから、光路長はおよそcTS
3m(cは光速度)の精度で調整すればよく、容易に達
成できる。
[Equation 8] In this equation, if τ d <T S , from Equation 2, this light has exactly the same phase fluctuation as the master laser light. Therefore, if the condition of τ d <T S is realized, output light phase-locked with the master laser light can be obtained by extracting only the light of frequency ν M from the output of the phase modulator 7 by the optical frequency filter 9. it can. τ d <T
In order to realize the state of S, the optical path length of the slave laser light is adjusted by the movable mirror 8 in this embodiment. Assuming that the line width of the slave laser light is 100 MHz, T S = 10 ns according to Formula 3, so that the optical path length is approximately cT S =
It can be easily achieved by adjusting with an accuracy of 3 m (c is the speed of light).

【0023】本実施例を動作させるには、以下の条件が
満たされる必要がある。
In order to operate this embodiment, the following conditions need to be satisfied.

【0024】第一に、光検出器4、増幅器5および位相
変調器7は、二つのレーザ光の平均光周波数差νM −ν
S 近傍で帯域をもち、かつその帯域は位相揺らぎの帯域
であるΔνM 、ΔνS よりも大きくなければならない。
ただし、ΔνM 、ΔνS は半導体レーザではせいぜい1
00MHz程度であり、この程度の帯域を実現すること
は容易である。
First, the photodetector 4, the amplifier 5 and the phase modulator 7 have an average optical frequency difference ν M -ν of two laser beams.
It has a band in the vicinity of S and must be larger than the phase fluctuation bands Δν M and Δν S.
However, Δν M and Δν S are at most 1 for semiconductor lasers.
It is about 00 MHz, and it is easy to realize such a band.

【0025】第二に、二つのレーザ光の平均光周波数差
νM −νS をある程度大きく設定しておく必要がある。
この理由の第一は、平均光周波数差νM −νS があまり
に小さくなると、数式7のようにνM −νS の間隔でな
らぶ多数の光周波数から特定の周波数を取り出すとき
に、極めて周波数分解能の高い光周波数フィルタが必要
になることである。したがって、平均光周波数差νM
νS は、使用する光周波数フィルタの分解能より大きく
設定する必要がある。理由の第二は、数式7の各kの値
に対応する光の瞬時周波数が隣のkに対応する光の平均
周波数に重なってしまうと、もはやいかなる分解能の光
周波数フィルタをもってしても、それらを分離できない
ということになる。このために必要な条件は次式で表さ
れる。
Second, it is necessary to set the average optical frequency difference ν M −ν S of the two laser beams to a certain degree.
The first reason for this is that when the average optical frequency difference ν M −ν S becomes too small, when a specific frequency is extracted from a large number of optical frequencies arranged at intervals of ν M −ν S as shown in Equation 7, the frequency becomes extremely high. That is, a high-resolution optical frequency filter is required. Therefore, the average optical frequency difference ν M
It is necessary to set ν S larger than the resolution of the optical frequency filter used. The second reason is that if the instantaneous frequency of light corresponding to each value of k in Equation 7 overlaps with the average frequency of light corresponding to the next k, no matter what resolution the optical frequency filter has, the Will not be separated. The condition required for this is expressed by the following equation.

【0026】[0026]

【数9】 すなわち、νM −νS は、各レーザ光の線幅の平均値よ
りも大きく設定する必要がある。ただし、レーザ光の線
幅は一般に3dB低下帯域で定義されるので、数式9の
臨界条件では隣合う光の消光比が3dBとなり、実用上
十分ではない。実用的には、二つのレーザ光の線幅の平
均より10倍以上大きくすることが望ましい。したがっ
て、第一の制約との兼ね合いから、νM −νS は1〜1
0GHz程度に設定することが望ましいと考えられる。
[Equation 9] That is, ν M −ν S needs to be set larger than the average value of the line width of each laser beam. However, since the line width of the laser light is generally defined by the 3 dB lowering band, the extinction ratio of adjacent light is 3 dB under the critical condition of Expression 9, which is not practically sufficient. Practically, it is desirable to make it 10 times or more larger than the average of the line widths of the two laser beams. Therefore, in consideration of the first constraint, ν M −ν S is 1 to 1
It is considered desirable to set the frequency to about 0 GHz.

【0027】このようにして、ある単一の光周波数で発
振するマスターレーザに対して、マスターレーザとは別
のレーザによって、そのマスターレーザの発振周波数も
しくは位相に完全に同期したレーザ光を得ることができ
る。
In this way, for a master laser that oscillates at a single optical frequency, a laser beam that is completely synchronized with the oscillation frequency or phase of the master laser can be obtained by a laser different from the master laser. You can

【0028】なお、この実施例では変調する手段として
位相変調器を使用したが、振幅変調器を使用しても本発
明を実施できる。ただし、位相変調器のほうが、k=1
に対する周波数の発生効率を大きくすることができる。
Although the phase modulator is used as the modulating means in this embodiment, the present invention can be implemented by using the amplitude modulator. However, k = 1 for the phase modulator
It is possible to increase the generation efficiency of the frequency with respect to.

【0029】図2は本発明第二実施例の光位相同期装置
を示すブロック構成図である。この実施例は、マスター
レーザ光が変調された光信号列であり、増幅器5と位相
変調器7との間に、不要なスペクトル成分を取り除く手
段として帯域通過フィルタ10を備えたことが第一実施
例と異なる。この場合には、マスターレーザ光として入
力された光信号列の光搬送波周波数にスレーブレーザ光
を位相同期させる。
FIG. 2 is a block diagram showing an optical phase synchronizer according to the second embodiment of the present invention. This embodiment is an optical signal train in which the master laser light is modulated, and a band pass filter 10 is provided between the amplifier 5 and the phase modulator 7 as means for removing unnecessary spectral components. Different from the example. In this case, the slave laser light is phase-locked with the optical carrier frequency of the optical signal train input as the master laser light.

【0030】図3および図4は本実施例の動作を説明す
る図である。本実施例の動作について、第一実施例と異
なる点について説明する。
3 and 4 are diagrams for explaining the operation of this embodiment. Regarding the operation of this embodiment, the difference from the first embodiment will be described.

【0031】本実施例における入力は変調された光信号
列であるため、そのスペクトルは単色ではなく、図3に
示すように、搬送波の光周波数νM を中心として広がっ
ている。これをスレーブレーザ光とともに光検出器4に
入射したときの光電流のスペクトルは、図4に示すよう
に、νM −νS を中心として広がる。そこで、帯域通過
フィルタ10によってνM −νS 近傍の周波数のみを取
り出し、それによって位相変調器7を駆動する。これに
より、第一実施例と同様に、搬送波の光周波数νM に位
相同期した光を得ることができる。
Since the input in this embodiment is a modulated optical signal train, its spectrum is not monochromatic, but spreads around the optical frequency ν M of the carrier as shown in FIG. The spectrum of the photocurrent when it enters the photodetector 4 together with the slave laser light spreads around ν M −ν S as shown in FIG. Therefore, the band pass filter 10 extracts only frequencies in the vicinity of ν M −ν S , and drives the phase modulator 7 accordingly. As a result, as in the first embodiment, it is possible to obtain light that is phase-locked with the optical frequency ν M of the carrier.

【0032】図5は本発明第三実施例の光位相同期装置
を示すブロック構成図である。本実施例は、マスターレ
ーザ光から直接に不要なスペクトル成分を取り除く手段
としてその入力段に光周波数フィルタ11を備えたこと
が第二実施例と異なる。
FIG. 5 is a block diagram showing an optical phase synchronizer according to the third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the second embodiment in that an optical frequency filter 11 is provided at the input stage as means for directly removing unnecessary spectral components from the master laser light.

【0033】図6および図8は本実施例の動作を説明す
る図である。本実施例は、図6に示すように、光信号列
のスペクトルの広がりがνM −νS の2倍よりも大きい
場合に使用される。本実施例の動作は第二実施例とほぼ
同じであるが、以下の点で異なる。
6 and 8 are diagrams for explaining the operation of this embodiment. This embodiment is used when the spread of the spectrum of the optical signal train is larger than twice ν M −ν S as shown in FIG. The operation of this embodiment is almost the same as that of the second embodiment, but differs in the following points.

【0034】位相変調器7を駆動するには、スレーブレ
ーザ光(光周波数νS )と光信号列の搬送波(光周波数
νM )との干渉信号を取り出す必要があるが、光信号列
のスペクトルの広がりがνM −νS の2倍よりも大きい
場合には、νS に対してνMと対称の位置にあるスペク
トル成分が、光電流のスペクトルのνM −νS の位置に
混在してしまう。これを防ぐため、光周波数フィルタ1
1によって、νS に対してνM と対称の位置にあるスペ
クトル成分を取り除いておけばよい。これによって、第
二実施例と全く同様の動作により、搬送波の光周波数ν
M に位相同期した光を得ることができる。
In order to drive the phase modulator 7, it is necessary to extract an interference signal between the slave laser light (optical frequency ν S ) and the carrier of the optical signal train (optical frequency ν M ), but the spectrum of the optical signal train is required. If the spread is greater than 2 times the [nu M -v S of the spectral component at the position of [nu M and symmetrically with respect to the [nu S is mixed in a position of the spectrum [nu M -v S photocurrent Will end up. To prevent this, the optical frequency filter 1
By 1, the spectral component at a position symmetrical to v M with respect to v S may be removed. As a result, the optical frequency ν of the carrier wave is exactly the same as in the second embodiment.
Light that is phase-locked with M can be obtained.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光位相同
期装置は、電極分割半導体レーザのような複雑な構造の
レーザを必要とせず、高帯域の位相ゆらぎに対して位相
同期を実現することができる。本発明は、光通信および
光計測の分野、特にコヒーレント光通信技術および光の
干渉を利用するセンサ技術に利用して特に効果がある。
As described above, the optical phase-locking device of the present invention does not require a laser having a complicated structure such as an electrode-divided semiconductor laser, and realizes phase-locking with respect to a phase fluctuation in a high band. be able to. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is particularly effective in the fields of optical communication and optical measurement, particularly in coherent optical communication technology and sensor technology utilizing optical interference.

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

【図1】本発明第一実施例の光位相同期装置を示すブロ
ック構成図。
FIG. 1 is a block configuration diagram showing an optical phase synchronization device of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明第二実施例の光位相同期装置を示すブロ
ック構成図。
FIG. 2 is a block diagram showing an optical phase synchronizer according to a second embodiment of the present invention.

【図3】第二実施例の動作を説明する図であり、光信号
のスペクトルを示す図。
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment and is a diagram showing a spectrum of an optical signal.

【図4】第二実施例の動作を説明する図であり、光検出
器の出力する光電流信号のスペクトルを示す図。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the second embodiment, showing the spectrum of the photocurrent signal output from the photodetector.

【図5】本発明第三実施例の光位相同期装置を示すブロ
ック構成図。
FIG. 5 is a block configuration diagram showing an optical phase synchronization device of a third embodiment of the present invention.

【図6】第三実施例の動作を説明する図であり、光信号
のスペクトルを示す図。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the third embodiment and is a diagram showing a spectrum of an optical signal.

【図7】第三実施例の動作を説明する図であり、光検出
器の出力する光電流信号のスペクトルを示す図。
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the third embodiment, showing the spectrum of the photocurrent signal output from the photodetector.

【図8】従来例の光位相同期装置を示すブロック構成
図。
FIG. 8 is a block diagram showing a conventional optical phase synchronizer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスターレーザ 2 スレーブレーザ 3、3a、3b 部分透過鏡 4 光検出器 5 増幅器 6 低域通過フィルタ 7 位相変調器 8 可動ミラー 9、11 光周波数フィルタ 10 帯域通過フィルタ 1 Master Laser 2 Slave Laser 3, 3a, 3b Partial Transmission Mirror 4 Photo Detector 5 Amplifier 6 Low Pass Filter 7 Phase Modulator 8 Movable Mirror 9, 11 Optical Frequency Filter 10 Band Pass Filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G02F 1/01 B ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location G02F 1/01 B

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ光源と、 このレーザ光源の出力光をマスターレーザ光に位相同期
させる手段とを備えた光位相同期装置において、 上記位相同期させる手段は、 上記レーザ光源の出力光と上記マスターレーザ光との光
周波数差を検出する手段と、 検出された光周波数差を変調信号として上記レーザ光源
の出力光を変調する手段とを含み、 上記レーザ光源は、その発振平均周波数が、上記マスタ
ーレーザ光の平均周波数に対して、上記マスターレーザ
光の線幅と上記レーザ光源の出力線幅との平均値より離
れて設定され、 上記変調する手段における上記変調信号と上記レーザ光
源の出力光との遅延時間差が上記マスターレーザ光の線
幅の逆数および上記レーザ光源の出力線幅の逆数の少な
くとも一方より小さくなるように上記レーザ光源の出力
光を遅延させる光遅延手段を備えたことを特徴すとる光
位相同期装置。
1. An optical phase synchronizer comprising a laser light source and means for phase-locking the output light of the laser light source with a master laser light, wherein the means for phase-locking is the output light of the laser light source and the master. A means for detecting an optical frequency difference with the laser light, and a means for modulating the output light of the laser light source using the detected optical frequency difference as a modulation signal, wherein the laser light source has an oscillation average frequency of the master With respect to the average frequency of the laser light, set apart from the average value of the line width of the master laser light and the output line width of the laser light source, the modulation signal in the modulating means and the output light of the laser light source. Of the laser light source such that the delay time difference is smaller than at least one of the reciprocal of the line width of the master laser light and the reciprocal of the output line width of the laser light source. An optical phase synchronization device characterized by comprising an optical delay means for delaying the output light of the.
【請求項2】 上記変調する手段の出力光からあらかじ
め定められた光周波数を取り出す手段を備えた請求項1
記載の光位相同期装置。
2. A means for extracting a predetermined optical frequency from the output light of the modulating means.
The optical phase synchronizer described.
【請求項3】 上記マスターレーザ光は変調された光信
号列であり、上記検出する手段は不要なスペクトル成分
を取り除く手段を含む請求項1または2記載の光位相同
期装置。
3. The optical phase synchronizer according to claim 1, wherein the master laser light is a modulated optical signal train, and the detecting means includes means for removing unnecessary spectral components.
JP5191451A 1993-08-02 1993-08-02 Optical phase synchronizing device Pending JPH0746191A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8165476B2 (en) 2008-09-26 2012-04-24 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical phase locked loop
CN114006660A (en) * 2021-10-29 2022-02-01 上海交通大学 Optical frequency transmission device and optical frequency transmission method based on time delay

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