JPS60251685A - 半導体レ−ザ−の非直線性補償装置 - Google Patents
半導体レ−ザ−の非直線性補償装置Info
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- JPS60251685A JPS60251685A JP10768984A JP10768984A JPS60251685A JP S60251685 A JPS60251685 A JP S60251685A JP 10768984 A JP10768984 A JP 10768984A JP 10768984 A JP10768984 A JP 10768984A JP S60251685 A JPS60251685 A JP S60251685A
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- signal
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- component
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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
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06213—Amplitude modulation
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
この発明は半導体レーザーの直接変調に関わる2、1′
もので、変調時の非直線性を補償し、特に複数局゛波数
成分からなる変調入力信号の複数周波数成分による相互
変調成分を除去する補償装置に関わるものである。
もので、変調時の非直線性を補償し、特に複数局゛波数
成分からなる変調入力信号の複数周波数成分による相互
変調成分を除去する補償装置に関わるものである。
(従来技術と問題点)
従来、半導体レーザーの直接変調における非直線性を補
償する目的で、ブリディストーション法、フィードバッ
ク法などの手段が講じられてきた。
償する目的で、ブリディストーション法、フィードバッ
ク法などの手段が講じられてきた。
ブリディストーション法とは、半導体レーザー変l・・
調時の微分振幅特性および微分位相特性の非直線性と逆
の非直線性を持つように、ターイオードの非直肪性を用
いて入力信号を歪ませて、変調の非直線性を補償するも
のである◇この方法では、非直線性勿折線近似している
ので、多数のダイオード・・を用いて、これらの動作点
を精密に調整しなけれはならない欠点があった。
調時の微分振幅特性および微分位相特性の非直線性と逆
の非直線性を持つように、ターイオードの非直肪性を用
いて入力信号を歪ませて、変調の非直線性を補償するも
のである◇この方法では、非直線性勿折線近似している
ので、多数のダイオード・・を用いて、これらの動作点
を精密に調整しなけれはならない欠点があった。
第2図はブリディストーション回路の特性を自動的に設
定することを試みた回路である◎変調信号1に発振器9
からのパイロット信号(fp) ”41 、・・°成器
4で加え、半導体レーザーダイオード2の出゛力を直接
変調する。出力光はその一部を受光回路8で電気信号に
変換する。変換された電気信号中のパイロット信号(f
p)の2次、8次高調波成分(2fp、8fp)が、発
振器9から直接導出したバイー′ロット信号の2次、8
次高調波成分(5,6)で乗算器7によりそれぞれ同期
検波される形になシ(120回路部動作)、それぞれ検
波出力を取出し、積分器10を経由した信号で、ブリデ
ィストーション回路部11における2次高調波、8次高
調波1°゛のプリディストーションレベルを制御してい
る。
定することを試みた回路である◎変調信号1に発振器9
からのパイロット信号(fp) ”41 、・・°成器
4で加え、半導体レーザーダイオード2の出゛力を直接
変調する。出力光はその一部を受光回路8で電気信号に
変換する。変換された電気信号中のパイロット信号(f
p)の2次、8次高調波成分(2fp、8fp)が、発
振器9から直接導出したバイー′ロット信号の2次、8
次高調波成分(5,6)で乗算器7によりそれぞれ同期
検波される形になシ(120回路部動作)、それぞれ検
波出力を取出し、積分器10を経由した信号で、ブリデ
ィストーション回路部11における2次高調波、8次高
調波1°゛のプリディストーションレベルを制御してい
る。
この方法は回路の構成が複雑になる欠点があった〇
一部フイードバック法は、レーザーダイオードの出力光
の一部を分岐して受光素子に加え、得ら゛れた電気信号
を入力に帰還して補償を行なうものであるOこの方法で
は帰還回路の応答速度によυ使用可能な周波数の上限が
制約されるので、変調信号の周波数が高い場合は使用で
きない欠点があった0 (発明の要点) 本発明は、従来の欠点を除去し、簡単な構成で為レーザ
ーダイオード直接変調時の非直線性歪や特に相互変調歪
を改善することを目的とするもので゛・ある。すなわち
本発明の半導体レーザーの非直線性補償装置は、半導体
レーザーに複数周波数成分からなる変調入力信号を印加
して直接変調光出力を得るにらたシ、当該半導体レーザ
ーにレーザー発振動作と々るバイアス電流と正弦波の補
償用信10号とを加え、前記補償用信号の周波数を前記
半導体レーザーの緩和振動周波数と前記変調入力信号の
周波数との差もしくは和の周波数の近傍に設定するとと
もに、前記補償用信号のレベルおよび周波数を調整して
、所要帯域内の前記複数周波教戒1分による相互変調成
分を除去することを特徴とするものである。
の一部を分岐して受光素子に加え、得ら゛れた電気信号
を入力に帰還して補償を行なうものであるOこの方法で
は帰還回路の応答速度によυ使用可能な周波数の上限が
制約されるので、変調信号の周波数が高い場合は使用で
きない欠点があった0 (発明の要点) 本発明は、従来の欠点を除去し、簡単な構成で為レーザ
ーダイオード直接変調時の非直線性歪や特に相互変調歪
を改善することを目的とするもので゛・ある。すなわち
本発明の半導体レーザーの非直線性補償装置は、半導体
レーザーに複数周波数成分からなる変調入力信号を印加
して直接変調光出力を得るにらたシ、当該半導体レーザ
ーにレーザー発振動作と々るバイアス電流と正弦波の補
償用信10号とを加え、前記補償用信号の周波数を前記
半導体レーザーの緩和振動周波数と前記変調入力信号の
周波数との差もしくは和の周波数の近傍に設定するとと
もに、前記補償用信号のレベルおよび周波数を調整して
、所要帯域内の前記複数周波教戒1分による相互変調成
分を除去することを特徴とするものである。
(本発明にいたる原理の説明)
第1図(a)は本発明の原理的構成を示した図で、・・
・°1は変調する信号を発生する信号源、9は補償用゛
の信号を発生する信号源、4は1と9の信号源出力を合
成する合成回路、2は半導体レーザー、8は半導体レー
ザーの光出力を外部に導びく光ケーブルである。
・°1は変調する信号を発生する信号源、9は補償用゛
の信号を発生する信号源、4は1と9の信号源出力を合
成する合成回路、2は半導体レーザー、8は半導体レー
ザーの光出力を外部に導びく光ケーブルである。
以下に本発明による半導体レーザー直接変調時の相互変
調ひずみの補償効果について説明する0まず、周波数f
工、12の2波の変調信号で半導体レーザーを直接変調
した場合を考える。このとき半導体レーザー内部の光子
の密度には、周波数1“1f1.f2で変化する成分が
発生するが、さらに半導体レーザーの非直線性のため、
周波数mf□十nf2(m、 nは整数)で変化する成
分も同時に発生するOこのため・光出力には多数の周波
数成分が含まれるが、とくに、周波数21−f、げ)と
2f2−f工。
調ひずみの補償効果について説明する0まず、周波数f
工、12の2波の変調信号で半導体レーザーを直接変調
した場合を考える。このとき半導体レーザー内部の光子
の密度には、周波数1“1f1.f2で変化する成分が
発生するが、さらに半導体レーザーの非直線性のため、
周波数mf□十nf2(m、 nは整数)で変化する成
分も同時に発生するOこのため・光出力には多数の周波
数成分が含まれるが、とくに、周波数21−f、げ)と
2f2−f工。
1 2 8
げ)の成分は、第1図(b)のように希望する変調信号
f、 +、 f、に接近した周波数になるので、通信に
妨害を与える原因になっている0これらの成分の振幅は
、ff成分の振幅の8茨積に比例するた1.2 め8次の相互変調ひずみ成分と呼ばれる。
f、 +、 f、に接近した周波数になるので、通信に
妨害を与える原因になっている0これらの成分の振幅は
、ff成分の振幅の8茨積に比例するた1.2 め8次の相互変調ひずみ成分と呼ばれる。
次に周波数fの補償用信号15を重畳した場合゛を考え
る。このとき、半導体レーザー内部の光子の密度には、
周波数’1. fl!、’Pで変化する成分とともに、
f、±f、jp±f、 fP’r: f8. f、±f
4で変化する成分16.17が発生する。
る。このとき、半導体レーザー内部の光子の密度には、
周波数’1. fl!、’Pで変化する成分とともに、
f、±f、jp±f、 fP’r: f8. f、±f
4で変化する成分16.17が発生する。
ここで、fPの上側の成分16がレーザーダイオードの
緩和振動周波数frの付近になるようにf。
緩和振動周波数frの付近になるようにf。
15を設定し、補償用信号の入力を充分に加えるとS第
1図(C)のように上側の成分の振幅は非常に大きくな
る〇 ところで、光子の密度が変化する周波数成分に第1図(
d)の実線のようにf、 15 、 f、 十f1.f
、十f。
1図(C)のように上側の成分の振幅は非常に大きくな
る〇 ところで、光子の密度が変化する周波数成分に第1図(
d)の実線のようにf、 15 、 f、 十f1.f
、十f。
f、+f、fP+f、16の成分があるときは、半導体
レーザー内部の非直線性のために、第1図(d)点線の
ようにf、f、f、 f4,18の成分が発生する0し
たがって、補償用信号を加えたときの8次ひずみ成分は
、補償用信号がないときの第1図(b)の成分14に、
補償用信号を加えたために発生する第1図(d)の点線
の成分18が加わったものになる。
レーザー内部の非直線性のために、第1図(d)点線の
ようにf、f、f、 f4,18の成分が発生する0し
たがって、補償用信号を加えたときの8次ひずみ成分は
、補償用信号がないときの第1図(b)の成分14に、
補償用信号を加えたために発生する第1図(d)の点線
の成分18が加わったものになる。
ところで、第1図((1)の点線の成分18の位相と、
第。
第。
1図中)の実線の成分14と唾には位相差があり、2つ
の位相差は後述のようにf、によって変化する。そこで
、2つの位相差が180°になるようにfPを選び、2
つの成分の振幅が等しくなるように補償用信号の入力レ
ベルを設定すれば3次相互変調ひずみを打ち消すことが
できる。
の位相差は後述のようにf、によって変化する。そこで
、2つの位相差が180°になるようにfPを選び、2
つの成分の振幅が等しくなるように補償用信号の入力レ
ベルを設定すれば3次相互変調ひずみを打ち消すことが
できる。
なお、fP+f8. f、十f、成分の振幅は補償用信
号の入力の8乗にほぼ比例して増大するが、f。
号の入力の8乗にほぼ比例して増大するが、f。
+f、f、+f2成分の振幅は補償用信号の入力に比例
して増大する。このため、8次相互変調ひずみが打ち消
されるときの補償用信号の入力においては、f、+f、
fP+f2の成分は、f□ f2を打ち消す程太きく
になく、位相差も180°からずれているので、希望す
る変調信号が補償用信号によって受ける影響は小さい。
して増大する。このため、8次相互変調ひずみが打ち消
されるときの補償用信号の入力においては、f、+f、
fP+f2の成分は、f□ f2を打ち消す程太きく
になく、位相差も180°からずれているので、希望す
る変調信号が補償用信号によって受ける影響は小さい。
以上ではfP+ f、が緩和振動周波数の近傍にある場
合について説明したが、f、、−fよが緩和振動周波数
の近傍にある場合も同様の補償効果が生じる。
合について説明したが、f、、−fよが緩和振動周波数
の近傍にある場合も同様の補償効果が生じる。
また、f、の高調波の上下にできる側帯波が緩和振動周
波数の近傍にある場合も補償効果が生じることがめる〇 なお第8図は半導体レーザーダイオードに変調信号を印
加したときの変調信号周波数に対する光出力振幅および
位相特性を一般的に示したものである0特に緩和振動周
波数fx近傍では光出力が増大するとともに変調周波数
に応じて大幅に位相が変化する性質があり、第1図(d
)で述べた打消信号の位相はこの性質を利用し補償用信
号fPの周波数の調整によって打消しに適した角度とな
るよう((シている。
波数の近傍にある場合も補償効果が生じることがめる〇 なお第8図は半導体レーザーダイオードに変調信号を印
加したときの変調信号周波数に対する光出力振幅および
位相特性を一般的に示したものである0特に緩和振動周
波数fx近傍では光出力が増大するとともに変調周波数
に応じて大幅に位相が変化する性質があり、第1図(d
)で述べた打消信号の位相はこの性質を利用し補償用信
号fPの周波数の調整によって打消しに適した角度とな
るよう((シている。
(実 験 例 )
次に、実験結果について説明する。第4図は、変調信号
の周波数とレベルを一定にしておき(f −1,00G
H2(−10dBm)、 f、=1.01GHz(−1
0dBm)か最適の周波数に選んだ補償用信号(fP=
1.73 GHz )の入力レベルを変化させたとき
の8次相互変調出力を測定したものである(バイアス電
流:工th+6mA)。補償用信号の入力レベルを大き
くするにつれ、8次相互変調出力が小さくなシ約−8d
Bmの入力で最小になシ、その後再び増加すること、最
適の入力レベルでは30 dB以上の改善量が得られる
こと、入力レベルが最適値から±1(iB変化しても2
0dB以上の改善量が得られることがわかる(図の破線
は補償用信号のないときの出力)。
の周波数とレベルを一定にしておき(f −1,00G
H2(−10dBm)、 f、=1.01GHz(−1
0dBm)か最適の周波数に選んだ補償用信号(fP=
1.73 GHz )の入力レベルを変化させたとき
の8次相互変調出力を測定したものである(バイアス電
流:工th+6mA)。補償用信号の入力レベルを大き
くするにつれ、8次相互変調出力が小さくなシ約−8d
Bmの入力で最小になシ、その後再び増加すること、最
適の入力レベルでは30 dB以上の改善量が得られる
こと、入力レベルが最適値から±1(iB変化しても2
0dB以上の改善量が得られることがわかる(図の破線
は補償用信号のないときの出力)。
第5図は、変調信号の周波数とレベルを一定にしておき
〜(fz=1.00 GHz (No d13m )、
f2= 1.01GH2(−10dBm ) )、補償
用信号の入力レベルを最適にして周波数を変化させたと
きの8次相互変調歪の改善量を測定したものである(バ
イアス電流: It’h +6111A ) 0周波数
が最適値の場合F3 n dB以上の改善量が得られて
いるが、最適値から15%変化しても20dB以上の改
善量が得られていることがわかる。
〜(fz=1.00 GHz (No d13m )、
f2= 1.01GH2(−10dBm ) )、補償
用信号の入力レベルを最適にして周波数を変化させたと
きの8次相互変調歪の改善量を測定したものである(バ
イアス電流: It’h +6111A ) 0周波数
が最適値の場合F3 n dB以上の改善量が得られて
いるが、最適値から15%変化しても20dB以上の改
善量が得られていることがわかる。
第6図は補償用信号の周波数(1,I GHz )とレ
ベル(−4(IBm )を一定にしておき(バイアス電
流二lth +6mA ) 、変調信号の周波数を変化
させたときの8次相互変調歪の改善量を測定したもので
ある。比帯域幅10%以上の周波数範囲にわたって、2
0 dB以上の改善量が得られている。なお、改善量は
変調信号のレベルには依存しない。
ベル(−4(IBm )を一定にしておき(バイアス電
流二lth +6mA ) 、変調信号の周波数を変化
させたときの8次相互変調歪の改善量を測定したもので
ある。比帯域幅10%以上の周波数範囲にわたって、2
0 dB以上の改善量が得られている。なお、改善量は
変調信号のレベルには依存しない。
以上の実験結果から本発明により半導体レーザーの直接
変調時における相互変調歪の補償が効果的に行なうこと
ができること、補償用周波数や補償用信号電力に高い安
定度が要求きれないこと、変調信号のレベルが変化して
も補償用信号電力を再調整する必要がないことがわかる
。
変調時における相互変調歪の補償が効果的に行なうこと
ができること、補償用周波数や補償用信号電力に高い安
定度が要求きれないこと、変調信号のレベルが変化して
も補償用信号電力を再調整する必要がないことがわかる
。
(発明の効果)
この発明を実施することにより、簡単な構成でへ半導体
レーザーダイオード直接変調時の非直線性歪や特に相互
変調歪を従来の補償装置よりも効率よく改善することが
できる。また従来の装置では、変調信号のレベルや周波
数が変化すると再調整する必要があったが、この発明を
実施することKよシ再調整を行なわなくとも十分な補償
効果を得ることができる。
レーザーダイオード直接変調時の非直線性歪や特に相互
変調歪を従来の補償装置よりも効率よく改善することが
できる。また従来の装置では、変調信号のレベルや周波
数が変化すると再調整する必要があったが、この発明を
実施することKよシ再調整を行なわなくとも十分な補償
効果を得ることができる。
第1図(a)は本発明の詳細な説明するための基本的構
成のブロック線囚、 第1図(ti) 、 (c) 、 (d)はそれぞれ本
発明の詳細な説明するための変調スペクトル図、 第2図は従来のブリディストーション回路の特性を自動
的に設定することを試みた回路を示す図、第8図は半導
体レーザーダイオードの変調周波数対光出力振幅(at
ならびに光出力位相角特性中)を示す図・ 第4.5.6図は本発明を実施したときの実験結果を示
す図である。 1・・・変調信号入力端子 2・・・レーザーダイオー
ド8・・・光ファイバ 4・・・合成器 5・・・2次高調波発生器 6・・・8次高調波発生器
7・・・乗算器 8・・・受光回路 9・・・発振器 lO・・・積分器 11・・・ブリディストーション回路部12・・・検波
回路部 18・・・駆動回路14・・・f□ f、 f
8. f、の信号群15・・・補償用信号周波数f。 16・・・上側のアイドラ信号群 17・・・下側のアイドラ信号群 18・・・打消信号群。 特許出願人 日 本放送協会 第1図 (a) 第1図 fl液枚− Jfl汲叛 −→− 第2図 第3図 (a) (b) ttut浪牧− 第4図 オ出°イf用イH9刀(dBtn) −第5図 オi1イ實用イ自号贋UL4ダ(trHxノー第6図 太2゜ 舌 量 (tシB〕″ を
成のブロック線囚、 第1図(ti) 、 (c) 、 (d)はそれぞれ本
発明の詳細な説明するための変調スペクトル図、 第2図は従来のブリディストーション回路の特性を自動
的に設定することを試みた回路を示す図、第8図は半導
体レーザーダイオードの変調周波数対光出力振幅(at
ならびに光出力位相角特性中)を示す図・ 第4.5.6図は本発明を実施したときの実験結果を示
す図である。 1・・・変調信号入力端子 2・・・レーザーダイオー
ド8・・・光ファイバ 4・・・合成器 5・・・2次高調波発生器 6・・・8次高調波発生器
7・・・乗算器 8・・・受光回路 9・・・発振器 lO・・・積分器 11・・・ブリディストーション回路部12・・・検波
回路部 18・・・駆動回路14・・・f□ f、 f
8. f、の信号群15・・・補償用信号周波数f。 16・・・上側のアイドラ信号群 17・・・下側のアイドラ信号群 18・・・打消信号群。 特許出願人 日 本放送協会 第1図 (a) 第1図 fl液枚− Jfl汲叛 −→− 第2図 第3図 (a) (b) ttut浪牧− 第4図 オ出°イf用イH9刀(dBtn) −第5図 オi1イ實用イ自号贋UL4ダ(trHxノー第6図 太2゜ 舌 量 (tシB〕″ を
Claims (1)
- 1 半導体レーザーに複数周波数成分からなる・変調入
力信号を印加して直接変調光出力を得るにあたシ、当該
半導体レーザーにレーザー発振動作となるバイアス電流
と正弦波の補償用信号とを刃口え、前記補償用信号の周
波数を前記半導体レーザーの緩和振動周波数と前記1・
・変調入力信号の周波数との差もし7くは和の周波数の
近傍に設定するとともに1前記補償用信号のレベルおよ
び周波数を調整して、所要帯域内の前記複数周波数成分
による相互変調成分を除去することを特徴とする半導体
レー゛ザーの非直線性補償装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10768984A JPS60251685A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 半導体レ−ザ−の非直線性補償装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10768984A JPS60251685A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 半導体レ−ザ−の非直線性補償装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60251685A true JPS60251685A (ja) | 1985-12-12 |
JPH0410751B2 JPH0410751B2 (ja) | 1992-02-26 |
Family
ID=14465467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10768984A Granted JPS60251685A (ja) | 1984-05-28 | 1984-05-28 | 半導体レ−ザ−の非直線性補償装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60251685A (ja) |
-
1984
- 1984-05-28 JP JP10768984A patent/JPS60251685A/ja active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0410751B2 (ja) | 1992-02-26 |
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