JPH10221656A - 光送信器及び光送信方法 - Google Patents

光送信器及び光送信方法

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JPH10221656A
JPH10221656A JP9023717A JP2371797A JPH10221656A JP H10221656 A JPH10221656 A JP H10221656A JP 9023717 A JP9023717 A JP 9023717A JP 2371797 A JP2371797 A JP 2371797A JP H10221656 A JPH10221656 A JP H10221656A
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JP
Japan
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semiconductor laser
light source
amplitude
laser light
optical
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JP9023717A
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English (en)
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Arihide Noda
有秀 野田
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 SBSの抑圧のために半導体レーザ光源を周
波数変調して,光スペクトラム線幅を拡げる際に生じる
振幅変動を緩和して,安定した光ファイバ伝送を行うこ
とを可能とする光送信器及び光送信方法を提供する。 【解決手段】 半導体レーザ光源1で発光した出力光は
外部光強度変調器2に入射され,ディジタル信号で強度
変調される。SBSを抑制するため前記半導体レーザ光
源を発振器5の出力信号で微少周波数変調し光スペクト
ル線幅を拡げる。この周波数変調と同時に振幅変調も行
われ振幅変動が生じる。ここで発振器5の出力信号によ
り可変利得増幅器6の利得を可変させ,ディジタル信号
をさらに変調する。この変調された信号で強度変調器2
を駆動し,かつ半導体レーザ光源1での振幅変動と,外
部光強度変調器2での発振器5による振幅変調とがちよ
うど逆位相となるように遅延回路7の遅延量を合わすこ
とにより,前記半導体レーザ光源1で生じた振幅変動を
打ち消すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,光フアイバ通信シ
ステムでの長距離伝送を可能とした,光送信器に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来,光ファイバ通信において長距離伝
送を実現するため,光送信器から送り出される信号光の
パワーを大きくしていくと,光ファイバのコア径が小さ
いことから伝搬する信号光のエネルギー密度が極端に大
きくなるため,誘導ブリュアン散乱(Stimulated Brill
ouin Scatterrin ,以下SBSと略す)が発生すること
が知られている。このSBSが生じると光ファイバに入
射された信号光は,光ファイバ内で入射側に後方散乱さ
れるため,信号光のパワーをいくら大きくしていっても
光ファイバ伝送後の出射側ではある値以上の信号光は現
れない。
【0003】また,SBSの発生により信号光の光波形
に歪みや揺らぎ(ジッタ)等が生じて,波形劣化を引き
起こす。このため光受信器での符号誤り率特性が劣化
し,最終的にはディジタル信号の伝送に支障をきたすこ
とになる。
【0004】SBSは光ファイバに入射される光パワー
がある閾値以上になると発生するが,この閾値は光パワ
ーの値だけでなく,入射光のスペクトル線幅,ブリュア
ン帯域,光フアイバのコア径,光フアイバの実効長等に
よっても決定される。光パワーの閾値をPth とすると信
号光のスペクトル線幅との関係は,次の数1式で表され
る。
【0005】
【数1】 この式より,信号光のスペクトル線幅Δνs が大きいほ
どPth 入射光パワーの閾値が大きくなり,SBSが生じ
にくいことがわかる。実際の外部光強度変調器による強
度変調方式の光送信器では,半導体レーザ光源の光スペ
クトル線幅によって決定される。この光スペクトル線幅
は一般的には数MHzから数10MHzと小さく,SB
Sが発生する確率は非常に高い。このため従来技術で
は,半導体レーザ光源の光スペクトル線幅をディジタル
信号ビットレート等に関係なく独立に変化させることを
利用して,信号光スペクトル線幅を周波数変調等によっ
て等化的に大きくして,SBS発生を抑圧していた(特
開平4−293024「光送信装置」,特開平6−22
4503号公報,「光通信システムにおける励起ブリュ
アン散乱の抑制方法」参照)。
【0006】これらの従来技術による光送信器のブロッ
ク図を図6に示す。図6を参照すると,半導体レーザ光
源1からの出力光は,外部光強度変調器52においてデ
ィジタル信号に従って強度変調されて,光ファイバ増幅
器53で増幅され,伝送路光ファイバへと送出される。
一方,直流電源3から半導体レーザ光源1に印加される
電流は,ミキサ4によって発振器5の出力で微少に変調
され,これにより半導体レーザ光源1の出力光を周波数
変調して,光スペクトル線幅を広げていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】光フアイバへの入射光
パワーの閾値Pth を大きくすれば,より長距離の伝送
が可能となる。このためには,上記数1式からわかるよ
うにΔνs で示される信号光のスペクトル線幅を大きく
することにより実現が可能となることは前項で述べた。
【0008】しかしながら信号光のスペクトル線幅Δν
s を大きくするために,半導体レーザ光源の周波数変調
度を大きくしていくと同時に振幅変調も行われ,前記半
導体レーザ光源の出力光の振幅が変動する。この変動
量,すなわち振幅変調度は周波数変調度に比例して大き
くなる。
【0009】この現象を緩和するために,半導体レーザ
光源の周波数変調効率を改善して振幅変調が起き難くす
るような方法も考えられるが,本来,周波数変調を行う
ために駆動電流を変化すれば出力光のレベルが変動し振
幅変調が起きるのは当然のことであるため,根本的な解
決にはならない。
【0010】上述した振幅変調が起きるとこの振幅変化
が光受信器側で復調され,歪みや揺らぎ(ジッタ)等の
波形劣化を引き起こし,符号誤り率特性の劣化によりデ
ィジタル信号の伝送に障害を起こすことがあった。
【0011】そこで,本発明の技術的課題は,半導体レ
ーザ光源を周波数変調する際に生じる振幅変調による出
力光の振幅変動を打ち消すことにより,光受信器での符
号誤り率の劣化を防ぐことができる光送信器と光送信方
法とを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,半導体
レーザ光源と,前記半導体レーザ光源の出力光をディジ
タル信号で強度変調する強度変調手段と,前記ディジタ
ル信号を増幅し振幅可変を行う可変増幅手段と,前記半
導体レーザ光源に対して周波数変調するとともに前記可
変増幅手段に対して振幅変調する周波数振幅変調手段と
を備えていることを特徴とする光送信器が得られる。
【0013】また,本発明によれば,前記光送信器にお
いて,前記半導体レーザ光源の振幅変調度を検出する振
幅変調度検出手段を備えていることを特徴とする光送信
器が得られる。
【0014】また,本発明によれば,前記いずれかの光
送信器において,前記半導体レーザ光源の周波数変調度
を検出する振幅変調度検出手段を備えていることを特徴
とする光送信器が得られる。
【0015】また,本発明によれば,半導体レーザ光源
の出力光をデジタル信号で強度変調し,前記半導体レー
ザ光源で起こる振幅変調によって振幅変調を緩和する強
度変調手段を備えていることを特徴とする光送信器が得
られる。
【0016】さらに,本発明によれば,半導体レーザ光
源の出力光をデジタル信号で強度変調し,前記半導体レ
ーザ光源で起こる振幅変調によって振幅変調を緩和する
ことを特徴とする光送信方法が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0018】(第1の実施の形態)図1は本発明の第1
の実施の形態による光送信器の原理を示すブロック図で
ある。図1を参照すると,本発明の光送信器には,出力
光を放出する半導体レーザ光源1とディジタル信号に応
じて前記出力光を強度変調して信号光を生成する強度変
調手段である外部光強度変調器2と,前記半導体レーザ
光源1に電流を印加するための直流電源3と,この電流
を微少変調するミキサ4と,前記半導体レーザ光源の光
スペクトル線幅を広げるための発振器5と,伝送するデ
ィジタル信号を増幅し出力振幅を可変する可変増幅手段
である可変利得増幅器6と,前記可変利得増幅器6に加
わる発振器5の出力の位相を調整する遅延回路7とを備
えている。ここで,周波数振幅変調手段は,直流電源
3,ミキサ4,発振器5,遅延回路7とを備えて構成さ
れる。
【0019】本発明の第1の実施の形態では,SBS緩
和のために半導体レーザ光源に周波数変調した際に生じ
る,出力光の振幅変動を打ち消すことができる。
【0020】この本発明の第1の実施の形態による光送
信器の動作について説明する。
【0021】半導体レーザ光源1で発光した出力光は外
部光強度変調器2に入射される。前記半導体レーザ光源
1は直流電源3によって駆動され,かつ発光した出力光
は一定の光パワーとなるように制御されている。ー方,
伝送するディジタル信号は可変利得増幅器6で増幅さ
れ,この信号を外部光強度変調器2に加えることによ
り,入射された出力光をディジタル信号に応じて強度変
調する。SBSが発生する閾値は,光スペクトル線幅の
大きさに依存することは先に述ベた通りである。伝送路
光フアイバで,SBSが発生するのを抑制するために,
発振器5の出力信号で前記直流電源3の出力電流をミキ
サ4で微少に変調することにより,前記半導体レーザ光
源1を周波数変調して光スペクトル線幅を数100MH
z程度まで拡げている。この周波数変調をすると同時に
起こる振幅変調により,半導体レーザ光源1からの出力
光は強度変調されて振幅変動が生じる。この振幅変動し
た出力光は,後段の外部光強度変調器2でさらにディジ
タル信号に応じて強度変調される。つまり前記の外部光
強度変調器2の出力光は,半導体レーザ光源1での振幅
変調と外部光強度変調器2での強度変調と,2重に変調
が行われていることなる。ここで発振器5の出力信号を
使って,この信号に応じて可変利得増幅器6の利得を可
変させる。すると可変利得増幅器6のから出力されるデ
ィジタル信号(電気信号)は,発振器5の周波数に応じ
て振幅変動する。つまりディジタル信号による振幅変動
と,発振器5の出力での振幅変調とが2重にかかつてい
ることになる。またこの振幅変動する周波数は,前述の
半導体レーザ光源1で振幅変調される周波数と全く同一
である。この2重に振幅変調されたディジタル信号を使
って外部光強度変調器2を駆動し,かつ半導体レーザ光
源1での振幅変動と,外部光強度変調器2での発振器5
による振幅変調とが,ちようど逆位相となるように遅延
回路7の遅延量を合わすことにより,半導体レーザ光源
1で生じた振幅変動を打ち消すことができる。
【0022】以上の動作より,半導体レーザ光源1で生
じる振幅変調により,デジタル信号の品質の劣化や光受
信器側で生じる符号謝り率の劣化を防ぐことができる。
【0023】(第2の実施の形態)図2は本発明の第2
の実施の形態による光送信器を示すブロック図であり,
図1の光送信器と同様の原理を備えている。図2におい
て,光送信器は,半導体レーザ11と,強度変調手段で
あるLN(LiNbO3 )光強度変調器12と,自動光
パワー制御回路13と,可変利得増幅器14と,発振器
5と,データ信号増幅器15と,可変減衰器16と,遅
延線17とを備えている。
【0024】半導体レーザ11は,1.55μmの波長
で発光する半導体レーザ光源で光モニタ用の受光素子を
内蔵している。
【0025】自動光パワー制御回路13は半導体レーザ
11に内蔵された受光素子の出力をもとに前記半導体レ
ーザ光源11が出力する出力光レベルが一定となるよう
制御を行う。
【0026】発振器5は,伝送するディジタル信号より
もはるかに低い100KHz程度の周波数を発生する。
【0027】可変利得増幅器14は前記発振器5の出力
を可変して増幅する。
【0028】データ信号増幅器16は,伝送するディジ
タル信号を前記LN光強度変調器を駆動できる振幅(約
5VP-P )まで増幅する。このデータ信号増幅器15と
可変減衰器16とで,可変利得手段を構成している。
【0029】可変減衰器16は前記デ一タ信号増幅器1
5の出力信号の振幅を可変する。
【0030】遅延線17は発振器5の出力信号の位相を
可変する。
【0031】この可変利得増幅器14と,発信器5と,
半導体素子の受光素子と,自動光パワー制御回路とで,
周波数振幅変調手段が構成される。
【0032】次に,本発明の第2の実施の形態による光
送信器の動作について説明する。
【0033】図2を再び参照すると,半導体レーザ11
から出力された信号光は,LN光強度変調器12で,例
えば10Gbpsのデジタル信号で強度変調される。こ
の際にこの10Gbpsディジタル信号は,データ信号
増幅器16で最大振幅5VP-P 程度まで増幅されて可変
減衰器16を通ってLN光強度変調器12に与えられて
いる。そして可変減衰器16の動作により,ディジタル
信号の振幅は最大振幅からマイナス数10パーセントま
で自由に可変できる。これよりディジタル信号は100
KHzの発振器の出力信号で,さらに振幅変調される。
【0034】また前記の半導体レーザ1から出力される
出力光パワーは,自動光パワー制御回路13で一定とな
るように,フィードバック制御されている。
【0035】半導体レーザの光スペクトル線幅は,10
0KHzの発振器と可変利得増幅器14によって,周波
数変調されて,200MHz程度まで拡げられている。
この時,同時に振幅変調が生じて,図3(a)に見られ
るように10パーセント程度の振幅変動が起きる。一
方,先に説明したようにLN光強度変調器12に加わる
ディジタル信号の振幅にも,図3(b)のAの部分のよ
うな変動が生じている。この時,遅延線の量を調整して
図3(a)と図3(b)のAの部分に示す関係のよう
に,お互いに逆位相とする事により,図3(c)の様に
振幅変動を打ち消すことができる。
【0036】(第3の実施の形態)図4は本発明の第3
の実施の形態による光変調器を示すブロック図であり,
図2の第2の実施の形態にさらに機能を追加したもので
ある。図4に示すように,LN光強度変調器12の出力
光の一部を分岐する光カプラ19と,100KHzの光
信号の振幅変動を検出し監視する振幅変調度検出手段1
8を備えている点以外は,第2の実施の形態によるもの
と同様な構成を有している。この振幅変調度検出手段1
8の出力が最小となるように可変減衰器16を制御する
フィードバックがかけられている。このため半導体レー
ザ11の経時劣化等により振幅変調効率が変化しても,
常にLN光強度変調器12の光出力に含まれる振幅変動
を最適となるように打ち消すことができる。
【0037】(第4の実施の形態)図5は本発明の第4
の実施の形態による光変調器を示すブロック図である。
図5に示すように,第4の実施の形態による光変調器
は,図4の第3の実施の形態に光スペクトル線幅,つま
り周波数変調度を監視する周波数変調度検出手段22が
追加され,可変利得増幅器14にフィードバックがかけ
られている。これにより前記と同様,経時劣化等により
半導体レーザの周波数変調効率が変化しても,常に光ス
ペクトル線幅は一定となるように制御され,これに追従
するように振幅変調度検出手段18のフィードバックル
ープが働き,光出力に含まれる振幅変動も最小となる。
【0038】
【発明の効果】以上説明した様に,本発明では,SBS
の発生を抑圧するために周波数変調により半導体レーザ
光源の光スペクトル線幅を拡げた際に生じる振幅変動
を,後段の外部光強度変調器で逆位相の振幅変調された
ディジタル信号とで打ち消し合うことにより,ディジタ
ル信号の品質の劣化や光受信器での符号誤り率の劣化を
防ぐとができることから,伝送距離を延ばすことができ
る光送信器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による光送信器の原
理を示すブロック図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態による光送信器のブ
ロック図である。
【図3】図2の光送信器の動作原理を説明するための図
である。
【図4】本発明の第3の実施の形態による光送信器のブ
ロック図である。
【図5】本発明の第4の実施の形態による光送信器のブ
ロック図である。
【図6】従来技術による光送信器のブロック図である。
【符号の説明】
1 半導体レーザ光源 2 外部光強度変調器 3 直流電源 4 ミキサ 5 発振器 6,14 可変利得増幅器 7 遅延回路 11 半導体レーザ 12 LN光強度変調器 13 自動光パワー制御回路 15 データ信号増幅器 16 可変減衰器 17 遅延線 19,21 光カプラ 18 振幅変調度検出手段 22 周波数変調度検出手段 52 光強度変調器 53 光ファイバ増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/04 10/06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザ光源と,前記半導体レーザ
    光源の出力光をディジタル信号で強度変調する強度変調
    手段と,前記ディジタル信号を増幅し振幅可変を行う可
    変増幅手段と,前記半導体レーザ光源に対して周波数変
    調するとともに前記可変増幅手段に対して振幅変調する
    周波数振幅変調手段とを備えていることを特徴とする光
    送信器。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光送信器において,前記
    半導体レーザ光源の振幅変調度を検出する振幅変調度検
    出手段を備えていることを特徴とする光送信器。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の光送信器におい
    て,前記半導体レーザ光源の周波数変調度を検出する振
    幅変調度検出手段を備えていることを特徴とする光送信
    器。
  4. 【請求項4】 半導体レーザ光源の出力光をデジタル信
    号で強度変調し,前記半導体レーザ光源で起こる振幅変
    調によって振幅変調を緩和する強度変調手段を備えてい
    ることを特徴とする光送信器。
  5. 【請求項5】 半導体レーザ光源の出力光をデジタル信
    号で強度変調し,前記半導体レーザ光源で起こる振幅変
    調によって振幅変調を緩和することを特徴とする光送信
    方法。
JP9023717A 1997-02-06 1997-02-06 光送信器及び光送信方法 Pending JPH10221656A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100353846B1 (ko) * 2000-12-26 2002-09-28 한국전자통신연구원 모드 로킹 광섬유 레이저 공진 장치
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