JPH1041894A - 光送信器 - Google Patents

光送信器

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JPH1041894A
JPH1041894A JP8194189A JP19418996A JPH1041894A JP H1041894 A JPH1041894 A JP H1041894A JP 8194189 A JP8194189 A JP 8194189A JP 19418996 A JP19418996 A JP 19418996A JP H1041894 A JPH1041894 A JP H1041894A
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JP
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light
output
optical
optical fiber
line width
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JP8194189A
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English (en)
Inventor
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】 光ファイバ伝送路を駆動する光送信器におい
て、光スペクトル線幅を一定に保つ。 【解決手段】 レーザ光源1は発光出力は光強度変調器
2で強度変調を受けた後、光ファイバ増幅器3は光分岐
素子7を介して光ファイバ伝送路を出力駆動する。光分
岐素子7は光を分岐し、さらに二分して半分を遅延用光
ファイバ8を通し、残りの半分と混合して受光素子9に
入射する。得られた信号を受光素子9で検出し、F/V
変換回路10で変換すると、光スペクトル線幅に等しい
直流電位が得られる。比較制御回路11で基準電圧14
と比較し、可変利得増幅器12の利得を制御して、レー
ザ光源1の直流電源4の電流の微少変調量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光送信器に関し、特
に光ファイバ通信システムの長距離伝送用の光送信器に
関する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信において長距離伝送を実
現するために、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
くなって、誘導ブリュアン散乱(Stimulated Brillouin
Scattering、 以下SBSと記す)が発生する。
【0003】SBSが生じると、光ファイバに入射され
た信号光は、光ファイバ内において入射側に(後方)散
乱されるため、信号光パワーをいくら大きくしても、光
ファイバ伝送後の出射側ではある値以上の信号光はあら
われない。また、SBSが発生することにより、信号光
の光波形に歪みや揺らぎ(ジッタ)等の波形劣化を引き
起こす。
【0004】このため光受信器において符号誤り率特性
が劣化し、最終的には伝送すべきディジタル信号の伝送
にも支障を来すことにもなる。
【0005】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。この閾値は光パワー
だけでなく、入射光のスペクトル線幅、ブリュアン帯
域、光ファイバのコア径、光ファイバの実効長等によっ
て決定される。光パワーの閾値をPthとすると、次の式
で表される。
【0006】 Pth=〔21・M・αs・Ae・K/{gs (1−exp(−αsL))}〕 ×〔(Δνs+ΔνB)/ΔνB } 但し、M:伝送ビットレートに依存する値(100 Mbps程
度以下ではM=1、それ以上ではM=2)、αs:光フ
ァイバの信号光波長での損失係数、Ae:光ファイバの
実効断面積、K:光ファイバの偏向保存性に依存する定
数で、通常はK=2、gs:誘導ブリュアン散乱のピー
ク利得係数、L:光ファイバ長、Δνs:信号光のスペ
クトル線幅、ΔνB:光ファイバのブリュアン利得帯域
幅。
【0007】この式より、Δνs:信号光のスペクトル
線幅が大きいほど、Pth:入射光パワーの閾値が大きく
なり、SBSがおきにくいことがわかる(但し、入力光
パワーの閾値は信号光のスペクトル線幅だけで決まるわ
けではないので、SBSの発生を防ぐ方法は信号光のス
ペクトル線幅を制御する方法だけではない)。
【0008】従来の光強度変調器による強度変調方式の
光送信器では、入射光パワーの閾値はレーザ光源の光ス
ペクトル線幅によって決定されるが、この光スペクトル
線幅は一般的には例えば数MHzから数10MHzと小
さく、SBSが発生する確率は高い。
【0009】このため、図3に示す特開平4−2930
24号公報に記載されている従来の光送信器において
は、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、独立に変化させても差し支え
ないことを利用して、信号光スペクトル線幅を周波数変
調等によって等価的に大きくして、SBS発生を抑圧し
ていた。
【0010】図3において、レーザ光源1からの放出光
は光強度変調器2で、(伝送すべき)ディジタル信号に
よって強度変調されて、光ファイバ増幅器3で増幅後、
光ファイバ伝送路へ送出される。
【0011】一方、直流電流源4からレーザ光源1に印
加される電流は、ミキサ6によって発振器5の出力で微
少にレベル(振幅)変調され、これによりレーザ光源1
の放出光を周波数変調して、光スペクトル線幅を広げて
いた。
【0012】尚、レーザ光源1には放出光の強度をモニ
タする検出器を含み、その検出器の出力を直流電流源4
にフィードバックすることで、経年的なレーザ光源1の
放出光強度(低下)を補正する。
【0013】レーザ光源1のレーザ光発生素子は、一般
に流す電流によって放出光の強度と波長が変化する。レ
ーザ光発生素子にはいくつかの種類があって、使用電流
付近で電流をわずかに変化させた場合、強度が大きく変
化するものと波長が大きく変化するものとがある。図3
に示す光送信器の場合は、使用電流付近で電流をわずか
に変化させると、波長が大きく変化する種類のレーザ光
発生素子を使用する。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】図3に示す従来の光送
信器の場合、レーザ光源1の周波数変調効率が経時変化
等によって変わったり、発振器5の出力の大きさが何ら
かの原因で変化したとき、光スペクトル線幅の大きさが
変化する。従って、これにより光ファイバ伝送路の入射
光パワーの閾値も変わってしまうため、この条件変化に
よってSBSが発生し、(伝送)信号光の光波形に歪み
や揺らぎ(ジッタ)等の波形劣化を引き起こし、光受信
器側での符号誤り率特性の劣化で、(伝送)ディジタル
信号の伝送に障害を起こす不都合がある。
【0015】上述のように、レーザ光発生素子には、使
用電流付近で電流をわずかに変化させたとき、波長(周
波数)が大きく変化する種類のものを使用しているが、
多少とも放出光強度が変化することは避けられない。放
出光強度がある程度以上大きく変動すると、これまた光
受信器側での揺らぎ(ジッタ)の原因となる。従って、
光スペクトル線幅をある程度以上に大きくすることはで
きない。
【0016】本発明の目的は、光スペクトル線幅を一定
に保った光送信器を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザ光源と、前記半導体レーザ光源の出力光を伝送すべき
ディジタル信号で光強度変調する光強度変調手段と、前
記光強度変調手段の出力を増幅して光ファイバ伝送路を
駆動する光出力手段と、前記半導体レーザ光源を駆動す
る直流電流供給手段と、前記直流電流供給手段の出力を
振幅変調して前記半導体レーザ光源の出力光を周波数変
調する周波数変調手段とを含む光送信器は、前記光出力
手段の出力光の一部を分岐して光スペクトル線幅に比例
する直流電圧を検出する光スペクトル線幅検出手段と、
基準電圧を発生する手段と、前記光スペクトル線幅検出
手段の出力と前記基準電圧とを比較して前記周波数変調
手段を制御する周波数変調制御手段とを含むことを特徴
とする。
【0018】本発明の作用は次の通りである。光ファイ
バ伝送路の入射光の波長(周波数)変調度を検出して、
レーザ光源の電流(レベル)変調度へフィードバック制
御する。
【0019】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例について
図面を参照して説明する。
【0020】図1は本発明による光送信器の実施例の構
成を示すブロック図であり、図3と同等部分は同一符号
にて示している。
【0021】図1において、(半導体)レーザ光源1は
例えば1.55μmの波長で発光し、例えばLN(Li
NbO3)の光強度変調器2で、例えば10Gbpsの
(伝送)ディジタル信号で強度(振幅)変調を受けた
後、(Er)光ファイバ増幅器3により信号光を例えば
+15dBm程度まで増幅して、光分岐素子7を介して
光ファイバ伝送路を出力駆動する。
【0022】発振器5は、光受信器に悪影響が出ないよ
うに、(伝送)ディジタル信号より充分に低い例えば1
00kHz程度の周波数で発振し、可変利得増幅器12
及びミキサ6を介して、レーザ光源1の直流電源4の電
流を微少(レベル)変調する。
【0023】光分岐素子7は、光ファイバ伝送路の入射
光から例えば分岐比20対1で、例えば+2dBm程度
の光を分岐し、さらに二分して半分を遅延用光ファイバ
8を通し、残りの半分と混合して受光素子9に入射す
る。遅延用光ファイバ8は例えば約5km程度の遅延用
のシングルモード光ファイバで、入力光を遅延させる。
【0024】遅延用光ファイバ8の入力の遅延していな
い(光)信号と、出力の遅延した(光)信号とを混合し
て干渉させると、光波長(周波数)に対して(周波数変
調を受けた)正弦波状に強度が変化する(光)信号が得
られる。得られた(光)信号を例えばInGaAsフォ
トダイオード受光素子9で検出すると電気信号に変換さ
れる。
【0025】この電気信号をF/V変換回路10で周波
数/電圧変換して整流すると、光ファイバ伝送路の入射
光が受けている周波数変調度(ほぼ光スペクトル線幅に
等しい)に比例する直流電位が得られる。F/V変換回
路10の入出力特性は、例えば入力される信号の周波数
が100MHzの時の変換された出力電圧は1V、20
0MHzでは2V、300MHzでは3Vと常に比例関
係となる。
【0026】ここで検出できる光スペクトル線幅の最小
スペクトル幅(Δf)は、Δf=1.5/π×τd、た
だし、τd:遅延用光ファイバ8の遅延量、で与えられ
る。ここでτd を5kmの光ファイバの遅延量とする
と、Δf≒20kHzとなる。
【0027】一方、光ファイバ伝送路に入射される光パ
ワーが+15dBmの場合、SBSが発生しない光スペ
クトル線幅の最小値は、Δf≒400MHzであり、遅
延用光ファイバ8の長さを5kmとすると、充分な検出
分解能が得られることがわかる。
【0028】従って、F/V変換回路10の出力は、光
ファイバ伝送路の入射光の光スペクトル線幅に比例した
直流電位で、比較制御回路11で基準電圧14と比較
し、可変利得増幅器12の利得を制御して、レーザ光源
1の直流電源4の電流の微少(レベル)変調量を制御す
る。これによって、光ファイバ伝送路の入射光の光スペ
クトル線幅を一定に保つことができる。
【0029】すなわち、光スペクトル線幅が小さくなっ
て、F/V変換回路10の出力電圧が基準電圧14より
下がると、比較制御回路11は可変利得増幅器12の利
得を大きくして、半導体レーザ光源1の周波数変調度を
あげて、光スペクトル線幅を大きくする。
【0030】また逆に、光スペクトル線幅が大きくなっ
て、F/V変換回路10の出力電圧が基準電圧14より
上がると、比較制御回路11は可変利得増幅器12の利
得を小さくして、半導体レーザ光源1の周波数変調度を
下げて、光スペクトル線幅を小さくする。
【0031】光ファイバ伝送路でSBSが発生しない光
スペクトル線幅となるよう、比較制御回路11の基準電
圧14を設定すれば、この基準電圧14が変動しない限
り、設定した光スペクトル線幅で安定化される。
【0032】図2に本発明の他の実施例を示す。図2に
おいて図1との違いは、例えば20対1の光分岐素子7
のもう一方のポートに、例えばInGaAsフォトダイ
オード13を設けて、光ファイバ伝送路でのSBSによ
って発生した散乱光を監視している点である。
【0033】この散乱光の量により、比較制御回路11
の基準電圧を変化させ、光スペクトル線幅を可変する。
光ファイバ伝送路からのSBSによる散乱光が小さい場
合は、半導体レーザ光源1の周波数変調度を小さくし
て、光スペクトル線幅を小さくしている。これにより、
周波数変調と同時に副次的に発生する強度変調を抑え、
この強度変調成分が、(伝送)ディジタル信号の周波数
スペクトル帯域内に影響を与え、信号の品質を劣化させ
ることを防ぐ。
【0034】尚、半導体レーザ光源1の発光する光波長
は1.55μmに限定されるものではなく、また受光素
子もInGaAsフォトダイオードのみならず、Geフ
ォトダイオードやアバランシェフォトダイオード等を用
いても良い。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光ファイ
バ伝送路の光スペクトル線幅を監視して、光スペクトル
線幅の大きさが一定となるように制御することにより、
レーザ光源の経時劣化等により周波数変調特性が変わっ
ても、光スペクトル線幅が変化することがなく、(伝
送)ディジタル信号の品質の劣化や、光受信器での符号
誤り率の劣化が防げる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のブロック図である。
【図2】本発明の他の実施例のブロック図である。
【図3】従来の光送信器の一例のブロック図である。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 光強度変調器 3 光ファイバ増幅器 4 直流電源 5 発振器 6 ミキサ 7 光分岐素子 8 遅延用光ファイバ 9 受光素子 10 F/V変換回路 11 比較制御回路 12 可変利得増幅器 14 基準電圧

Claims (3)

    【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
    光源の出力光を伝送すべきディジタル信号で光強度変調
    する光強度変調手段と、前記光強度変調手段の出力を増
    幅して光ファイバ伝送路を駆動する光出力手段と、前記
    半導体レーザ光源を駆動する直流電流供給手段と、前記
    直流電流供給手段の出力を振幅変調して前記半導体レー
    ザ光源の出力光を周波数変調する周波数変調手段とを含
    む光送信器であって、前記光出力手段の出力光の一部を
    分岐して光スペクトル線幅に比例する直流電圧を検出す
    る光スペクトル線幅検出手段と、基準電圧を発生する手
    段と、前記光スペクトル線幅検出手段の出力と前記基準
    電圧とを比較して前記周波数変調手段を制御する周波数
    変調制御手段とを含むことを特徴とする光送信器。
  2. 【請求項2】 前記光スペクトル線幅検出手段が、遅延
    用光ファイバと、前記遅延用光ファイバの出力光と入力
    光を混合して電気信号に変換する光/電気変換手段と、
    前記光/電気変換手段の出力を周波数/電圧変換する手
    段とを含むことを特徴とする請求項1記載の光送信器。
  3. 【請求項3】 前記光出力手段の出力光の一部をさらに
    分岐して散乱光強度を検出する散乱光検出手段を含み、
    前記散乱光検出手段の出力を前記基準電圧とすることを
    含むことを特徴とする請求項2記載の光送信器。
JP8194189A 1996-07-24 1996-07-24 光送信器 Pending JPH1041894A (ja)

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JP8194189A JPH1041894A (ja) 1996-07-24 1996-07-24 光送信器

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6650846B1 (en) 1998-06-09 2003-11-18 Nec Corporation Optical transmitter and optical transmission system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6650846B1 (en) 1998-06-09 2003-11-18 Nec Corporation Optical transmitter and optical transmission system

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