JPS5875340A - 光周波数変調システム - Google Patents

光周波数変調システム

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JPS5875340A
JPS5875340A JP57152851A JP15285182A JPS5875340A JP S5875340 A JPS5875340 A JP S5875340A JP 57152851 A JP57152851 A JP 57152851A JP 15285182 A JP15285182 A JP 15285182A JP S5875340 A JPS5875340 A JP S5875340A
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    • H04B14/006—Angle modulation

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、送信機において変調信号が半導体注入レー
ザ（１ｎｊｅｃｔｉｏｎ　１ａｓｅｒ　）　　を変調し
、レーザ出力が光検出器によって受信機において検出さ
れる形式の光通信システムに関するものである。送信機
と受信機は光フアイバ伝送路によって結合させてもよい
。
現在の光伝送システムは光源の強度変調を使用している
。これは各種の変調形苓の電気入力例えばＰＣＭ、ＰＰ
Ｍ、ＦＭ、ＡＭ等と組合されているが情報は強度変調に
よって光信号に与えられる。真の光学的ＰＭ方式につい
てぃくっがの理論的な研究が行なわれているが、レーザ
の周波数変調は困離であった。光周波数変調方式を実用
化するためには変調されるべき光がコヒーレントでなけ
ればならない。
この発明によれば、半導体注入レーザな備えた送信機と
、光検出器を備えた受信機と、送信機と受信機との間に
配置された光周波数弁別手段とを具備し、送信機はまた
レーザ用バイアス電流源を備え、それによってレーザは
レーザしきい値よ０Ｅの実・賃上一定のパワーレベルテ
動作され、バイアス電流変調手段が予め定められた限界
内でバイアス電流を変調する如く配置され、１記バイア
ス電流の変調の限界は周波数弁別手段の出力部における
強度変調の深さが周波数弁別出段に対する入力部におけ
る周波数変調の深さより大傘くなる如く定められている
光通信システムが提供される。
本発明者は、注入レーザが直接変調された時（バイアス
電流の変調による）、強度が変化するのみならず波長も
また変化することを発見した。その偏差は１００万分の
数部に過ぎないが、光周波数は非常に高いからそれは数
ギガヘルツの値となる。偏差は熱効果の結果として低い
周波数で大きいけれども、高い周波数ではｌ　ｍＡ当り
の偏差は５００ＭＨｚ以ヒまで平坦である。
１単一モード１注入レーザがピーク光パワーレベルまで
レーザ発振しきい値から変調される時、レーザ発振は１
つの縦モードから他のものに変化する。この変移の間に
レーザは、同じレ−ｆが一定パワーレベルにバイアスさ
れている時には単−縦モードでしか発振できないにも拘
らず、同時に２つの縦モードで発振する。
それ故、半導体レーザのバイアス電流が強度変調の深さ
が全く小さいような小さい変調電流だけで変調されると
光周波数弁別器に供給されるとき燐度変調に変換するこ
とがで糎る対応する波長の変化が発生する。光周波数弁
別器は送信機、受信機の何れの側に位置させることもで
〜る。それ故後者（受信機側）の場合には送信機と受信
機との間の伝送は光周波数変調された信号によって行な
われる。
以下、この発明の実施例を添附−図面を参照にして説明
する。
半導体注入レーザの通常の強度変調は第１図に示すよう
にレーザ発振しきい値のすぐ下、すなわち“オフ′また
はＩ０′状態から１オン′または１１′状態のピークパ
ワーレベルへパイる。
この発明の注入レーザの周波数変調のためには第２図に
破線で示すようにレーザは高パワーレベルに最初にバイ
アス電流が与えられている。
バイアス電流の小さな変調が平均パワー出力を常に高い
状態に保たれるようにして行なわれる。
これは第３図に示すようにレーザ出力の周波数に小さい
がはつき％）とした変化を生じさせる。
この周波数変調された出力は弁別器例えばマイケルソン
千［−，７ツハ・ツエンデン（ＭａｃｈＺｅｈｎｄｅｒ
）干渉計或は通過する光のただ１つの波長に共振するフ
ァブリ・ペロー（Ｆａｂｒｙ　Ｐｒｏｔ）共振空洞等に
供給される。次いで弁別器の出力は第４図に示すように
効果的に強！を変調される。波長λ（周波数ｒ＋）　　
において真の全光パワーは弁別器から放出される。一方
波長λ、（周波数ｆ、）　　においでは小量の、顕著で
ない光が放出されるに過ぎない。
レーザバイアス電流の変調深間は１つの縦方向モードか
ら他のモードヘレーザ発振が変化するレベルによって決
定される。明らかにこの条件内においてバイアス電流変
調が大傘いほどレーザ出力の周波数変調は効果的であ１
）また弁別器出力の強度変調も大傘くなる。
この形式の注入レーザの周波数変調はいくつかの方法で
利用することかで舞る。代表的な実施例では光ファイバ
１（＠５図）を使用してレーザ２を光検出器、フに結合
させるシステムにおいて周波数弁別器４はレーザ２に隣
接して配置される。変調器５においてバイアス電流Ｉｂ
のレベルを変調信号Ｓｍによ１１制御することによって
上述のように光フアイバ１巾を伝送する出力は結果的に
その強プが変調される。その八番】に第６図のように周
波数弁別器４を光検出器３に隣ｉして配置することもで
きる。この場合には光フアイバ中を伝送される光は周波
数変調されている。いずれの場合にも光検出器例えば光
導電性ダイオードは強度変調された入力に応答すること
ができる。
８７図においてはレーザ用のバイアス電流の変調の所要
のレベルを優るための方法を示している。典型的な注入
レーザではいわゆるレーザ２の萌面すなわち光ファイバ
Ｉ中への放射とレーザの背面からの放射の両方の光出力
を得ることが可能である。第７図に示す装置においては
＠２１Ｉの周波数弁別器６がレーザ２の背後に配置され
てレーザの背面からの光を受けている。
その代りに＠２０周波数弁別器に対する入力光をレーザ
の前面から放射される光から分岐し、て取り出してもよ
い。第２の周波数弁別器６の出力は第２の光検出器７に
与えられ、それは差動増巾器８の一方の入力となる。変
調信号は差動増巾器８の他方の入力端子に供給され、増
巾器８の出力はレーザにバイアス電流を供給し、負帰還
ループが形成される。＠２の周波数弁別器６は所望の周
波数に基いて瞬時光周波数を監視し、電気的負帰還によ
って変調電流を調節する。
これは周波数の偏移における変化を修正する、すなわち
ＰＭ周波数レスポンスを平坦にする効果がある。さらに
それは変調を線形にすることを可能にする。さらに正確
に述べれば線形周波数弁別器に対して変調を線形化し、
非直線性を周波数弁別器の非直線性に追従するようにさ
せる。これは両用する周波数弁別器が例えば線形特性で
なく正弦波特性を有する場合には有利に利用できる。し
たがって、第２の、すなわち負帰還用の周波数弁別器と
して前面の周波数弁別器と同じ形式のものが用いられる
と、システムの全体゛としての伝達関数は線形となる。
光学的ＰＭ周波数弁別器の最も簡単な装置は周波数だけ
でなく人力パワーの変化にも感応する。前に述べたよう
に、レーザ出力の強度は少ししか変調されないが周波数
変調は効果的に行なわれる。このＡＭ成分は負帰還ルー
プに用いる同様のＡＭに感応するＦＭ周波数弁別器を使
用すれば除去されないが補償することができる。
その代りに、受信装置が強度の変化に不感であるＦＭ周
波数弁別器を使用しているならば、もしも良好な線形特
性を必要とするのであれば同様のものを負帰還ループに
も使用しなければならない。
非直線性が変調深度に比較してそれ程重要でないデジタ
ル用の場合にはもつと低い利得を有する周波数弁別器（
第８図）を負帰還用Ｃ二使用することが可能である。こ
れは受信機周波数弁別器の出力が限界から外れたピーク
位ｌの傾斜がゼロの領域に入ることがあっても負帰還ル
ープの安定な動作を行なわせることを可能にする。
第５図に示す形態は、第９図に示すように周波数弁別器
４の光出力から電気入力へ帰還を与えることによって改
善できる。これは第７図と類似しているが＠２の光学的
ＦＭ周波数弁別器を使用する必要がない。
伝送のための強度変調を発生させるためにＦＭ周波数弁
別器を使用する利点はずっと小さい変調電流を使用する
ことかで舞ることである。
これは高い変調深度においてさえも単−縦モードでの動
作を可能にする。これは現在の注入レーザでは可能では
ない。
しかしながら、伝送における周波数変調された出力の利
用は＠１０図に示すように受信機においてブシュプル動
作形式を使用することを可能にする効果を生じる。この
場合に受信機においては二重周波数弁別器が必要であり
、その１つが２個の光間波数のそれぞれにおいて別々の
出力を生じる。もしも周波数変調された出力の全部がレ
ーザから送信されるならば画周波数に対して実質り全パ
ワーが受信機において得られることが実現される。それ
故受信機は周波数ｆ１において受信された光が一方の光
検出器１０に指向され、一方間波数ｆ、においでは光は
第２の光検出器１１に指向されるように・構成される。
２個の光検出器は直列に配置され、その接続点から取り
出された出力が出力増巾器に供給される。この装置は、
受信機が光検出器の一方が故障した場合にも組み込まれ
た重複装置としての性格を有するという付加的な効果を
有する。
特定の個々の部品やそれ等の接続の正確な方法例えば光
周波数弁別器の構造やレーザから光ファイバへの光の結
合等について詳細な説明はされていないが、これ等は当
業者に周知の事項であり、この発明の一部を形成するも
のではないから省略したものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は半導体注入レーザの通常の強度変調を示し、第
２図はこの発明によるレーザ出力の周波数変調を行なう
ために必要な強度変調の減少したレベルを示し、８３図
は第２図に示した減少したレベルの強度変調により生じ
る周波数変調を示し、第４図は１１！３図に示した周波
数変調された光信号が光周波数弁別器を通過して生じる
強賓変孤を示す。１１１５図はレーザに隣接した周波１
４〜器を有するシステムを示し、第６図は光検出器に隣
接して周波数弁別器を配置したシステムを示す。８７図
は光周波数帰還を利用したレーザの周波′数変調を示し
、第８図は第７図に示す装置の帰還路中で利得の低い周
波数弁別器を使用した場合の効果を示す。第９図は帰還
を使用してレーザの周波数変調を制御する別の手段を示
し、第１０図は周波数変調された光信号に使用す、る受
信装置を示す。 １・・・光ファイバ、　　２・・・レーザ、９　、７　
、　Ｉ　Ｏ、Ｉ　Ｊ・・・光検出器４．６．９・・・周
波数弁別器、　５・・・変調器８・・・差動増巾器、　
　Ｉｂ・・・バイアス電流８ｍ・・・変調信号。 出願人代理人　弁理士　鈴　圧式　彦 Ｆｉｇ　、１．’ Ｆｉｇ、３゜ Ｆｉｇ・４・　　　　′

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）半導体注入レーザな備えた送信機と、光検出器を
    備えた受信機と、送信機と受信機との間に設けられた光
    周波数弁別手段・とを具備し。 前記送信機はまたレーザのバイアス電流源を具備し、レ
    ーザはレーザ発振しきい値のｔの実質上一定の平均パワ
    ーレベルにおいて動作され。 予め定められた限界内においてバイアス電流を変調する
    バイ゛アス電流変調手段が設けられており、ｖＩ記限界
    は周波数弁別手段の出力における強度変調深度が周波数
    弁別手段に対する入力における周波数変調深間よ０も大
    きくなる如く定められている光通信システム。 （２）周波数弁別手段がレーザに隣接して配置されてい
    る特許請求の範囲＠１項記載のシステム０ （３）周波数弁別手段が光検出器に隣接して配置されて
    いる特許請求の範囲１１１項記載のシステム。 （４）光出力が受信機に光出力を供給するレーザの１面
    から得られると共にレーザから第２の光出力を発生する
    手段が設けられ、この第２の光出力が供給される第２の
    周波数弁別手段が設ケラレ、該第２の周波数弁別手段の
    出力が第２の光検出器に供給され、該１ｔ！２の光検出
    器は差動増巾器の一方の入力端子に結合され、舵記差動
    増巾器の他方の入力端子には変調信号が供給サレ、差動
    増巾器の出力がレーザのバイアス電流を変調する如く構
    成されている特許請求の範囲第１項ないし１１３項のい
    ずれか記載のシステム。 ＋５１８２の周波数弁別手段が１１１１の周波数弁別手
    段と実質上同じ特性を有している特許請求の範囲８４項
    記載のシステム。 ＋６１１１２の周波数弁別手段が第１の周波数弁別手段
    より低い利得を有している特許請求の範囲第４項記載の
    システム。 （７）　　周波数弁別手段の出力の一部が送信機側の第
    ２の光検出器に供給され、送信機は一方の入力端子に第
    ２の光検出器の出力が供給され、他方の入力端子に変調
    信号が供給される差動増巾器を備えた帰還ループを有し
    ており、豹記差動増巾器の出力がレーザに対する変調さ
    れたバイアス電流を与える如く構成されている特許請求
    ノ１［１１２項記載のシステム。 （８）周波数弁別手段が受信機に隣接して配置され、受
    信機は直列に接続された＠１と第２の光検出器を具備し
    てお１）、光検出器間の接続部が受信機に接続され、周
    波数弁別手段は２個の異なる光周波数のそれぞれにおい
    ては別々の光出力を発生し、２個の光検出器のそれぞれ
    に２個の光出力を結合するための別々の手段を具備して
    いる特許請求の範囲＠１項ないし第７項のいずれか記載
    のシステム、。１゜ （９）光周波数弁別手段がファブリ・ベロー共振空洞を
    具備している特許請求の範囲第１項ないし＠７項のいず
    れか記載のシステム。 （至）光周波数弁別手段がマイケルソン干渉針を具備し
    ている特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか記
    載のシステム。 （１１光周波数弁別手段がマツバ−ツエンデル干渉計を
    具備している特許請求の範囲第１項ないし＠？項のいず
    れか記載のシステム。 （２）光周波数弁別手段が異なる光周波数に同調した２
    個の別々のファブリ・ペロー共振器を具備している特許
    請求の範囲ｓ８項記載のシステム。 α３　光周波数弁別手段が異なる光周波数に同調した２
    個の別々のマイケルソン干渉計を具備している特許請求
    の範囲第８項記載のシステム。 Ｃｌ４１　　光周波数弁別手段が異なる光周波数に同調
    した２個の別々のマツ八・ツエンデル干渉針を具備して
    いる特許請求の範囲第８項記載のシステム。 （２）送信機と受信機との間の伝送が光ファイバにより
    行なわれる如く構成されている特許請求の範囲第１項な
    いし第１４項のいずれか記載のシステム
JP57152851A 1981-09-03 1982-09-03 光周波数変調システム Expired JPS5939934B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB08126694A GB2107147B (en) 1981-09-03 1981-09-03 Optical requency modulation system
GB8126694 1981-09-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5875340A true JPS5875340A (ja) 1983-05-07
JPS5939934B2 JPS5939934B2 (ja) 1984-09-27

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ID=10524294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57152851A Expired JPS5939934B2 (ja) 1981-09-03 1982-09-03 光周波数変調システム

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US (1) US4561119A (ja)
JP (1) JPS5939934B2 (ja)
DE (1) DE3232430C2 (ja)
ES (1) ES515404A0 (ja)
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