JPS6052135A - 光ヘテロダイン・ホモダイン検波方法 - Google Patents

光ヘテロダイン・ホモダイン検波方法

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JPS6052135A
JPS6052135A JP58160769A JP16076983A JPS6052135A JP S6052135 A JPS6052135 A JP S6052135A JP 58160769 A JP58160769 A JP 58160769A JP 16076983 A JP16076983 A JP 16076983A JP S6052135 A JPS6052135 A JP S6052135A
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JP
Japan
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frequency
light
signal
wavelength
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP58160769A
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English (en)
Inventor
Minoru Shikada
鹿田 實
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS6052135A publication Critical patent/JPS6052135A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B10/00Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60Receivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は元へテロダイン検波または元ホモダイン検波
の方法に関する。
レーザ元を用いた元ヘテロダイン検波1元ホモダイン検
波通信方式の特長は、従来の検波方式に比べて10〜1
00倍も光受信感度が改善できる点に有る。このため例
えば元ファイバ通信においては長中継間隔伝送が可能に
なる方式として、また元情報処理においては各種光セン
サーの超高感度化が可能になる方式として注目されてい
る。
この方式においては、光受信部において、信号光と同一
波長かまたはわずかに波長のずれた局部発振光を出力す
るレーザ光源を用意し、この局部発振光と信号光を合波
させて得た中間周波出力(ビート出力)を電気的に処理
して信号を復調している。中間周波数は通常数百MHz
〜数G flzでその周波数安定度は一般に数MHz以
下に抑えなければならないが、そのためには信号光、あ
るいは局部発振光の波長(周波数)全固定し、しかもそ
の波長の変動幅を周波数にして数MUz以下に抑えなけ
ればならない。信号光や局部発揚光の周波数は一般に良
く使われている波長1μm帯のもので200THz (
200X 10” l1z)と非常に高いため、この周
波数を固定し、しかもその周波数変動幅を数Mllzに
抑えることは簡単ではない。特に半導体レーザでは印加
電流値や周囲温度で周波数(波長)が数十G11zも変
動するため、所定の周波数に固定し、変動幅を小さく抑
えることは簡単ではなかった。
従来からレーザ光源の周波数(波長)を所定の周波数に
固定する最も優れた方法は、特定の物質の分光吸収特性
の吸収ピーク波長にレーザ光の波長を一致させる方法で
ある。この方法ではまずレーザ光の波長を一定周期で微
小に振り(ウオブリング)ながら特定の物質中を通過さ
せる、そして分光吸収特性の吸収ピーク波長の所で生じ
る通過光出力の変化を検出して、そのピーク波長にレー
ザ光のウオブリング中心波長を一致させている。
分光吸収特性の吸収ピークはシャープであシ、またその
ピーク波長は温度その他の影響を受けにくいので良好な
波長基準となる。
しかし、この方法を元ヘテロダイン検波2元ホモダイン
検波方式に適用させる場合、ウオブリングのために中間
周波数が一定値を中心に周期的に変動することになるの
で、従来適用は困難であつた。
本発明の目的は、分光吸収特性の吸収ピーク波長にレー
ザ光の波長を一致させる場合のように、レーザ光の波長
を微小に振る必要がある波長固定。
安定化手段を用いる場合でも元へテロダイン・ホモダイ
ン検波が可能なyCヘテロゲイン・ホモダイン検波方法
を提供することにある。
本発明の方法は、信号元延信号元と同−波長又はわずか
にずれた波長の局部発振光を合波させて得た中間周波出
力を電気信号に変換して復調する元ヘテロダイン・ホモ
ダイン検波方法において、信号光を周波数変調した変調
周波数に同期した一定周波数で局部発振光を周波数変調
すると共に、中間周波数が一定値になるように局部発揚
光の周波数変調度及び位相を制御したことに特徴がある
本発明においては、まず信号光の変調周波数に同期した
一定周波数で局部発振光レーザブ乙源の波長を周波数変
調して、信号光9局部発振元それぞれの中心波長を一定
値に保つ制御を行なう。そして同時に振られる波長の周
期および振幅をそれぞれ同期させることによシ差周波数
出力である中間周波出力を一定周波数でしかも周波数変
動の少ないものに制御している。
このた込従来し−ザ元の波長を一匣周期で振るために、
実現が困難であったツCヘテロダイン・ホモダイン検波
方式への適用が可能になった。
次に図面を用いて本発明について詳しく説明するO 第1図〜第3図は本発明の第1の実施例を説明するため
の図である。ここで第1図は元信号送信部のブロック図
、第2図は元受信部のブロック図、第3図は波長安定化
の原理を説明するための図である。
まず、元信号送信部について説明する。波長0.85μ
mの半導体レーザ光源1は発振周波数1kHz冊、出カ
一定の第1の発振器2と出力電流値可変の第1のレーザ
バイアス電源3とで駆動され、各レーザ共振器面(図示
せず)から前方出力光4および後方出力光5を出力する
。前方出力光4は信号発生器5によって駆動された光変
調器6で光強度変調され、信号光7となって光体送路8
を伝送される。
一方後方出力光5は半導体レーザ光源1の波長制御用と
して使われる。即ち、後方出力光5は波長0.852μ
mK元吸収線を持つセシュームを内部に充填した第1の
光吸収セル9を通9、第1の光検出器10に入射する。
ところで一般忙半導体レーザ光源は印加電流値に応じて
、その波長(周波数)が変る。これは印加電流値に応じ
て、半導体レーザ光源の活性層の温度が変るために、そ
の屈折率が変化し、従ってレーザ共据器の光学的な長さ
が異なってくるために生じる。この波長変化は一般に印
加電流変化1mA当シ周波数にして数GHzになる。仁
のため第1の発振器2で駆動されている第1の半導体レ
ーザ光源1の出力光は前方出力光4゜後方出力光5とも
周期1kHzの周波数変調をされた出力光となる。この
周波数変調をされた後方出力光5は光吸収セル9を通る
ことによって吸収を受けるが、後方出力光5の波長が、
光吸収セル9の吸収ピーク波長に近い場合、光吸収セル
9の−般的に単峰的な光吸収ピーク特性によって1kH
zの周波数変調外が1kHzの光強度変動分に変換され
る。この光強度変動への変換の様子は第3図に概略を示
すように、0光吸収ピーク波長と後方出力光5の波長が
一致した時は1kHzの光強度変動分がほぼ零になるこ
と、および■後方出力光5の波長が光吸収ピーク波長よ
り長いか、短いかで1kHzの光強度変動の位相が18
0°異なるという特徴を有する1、これらの特徴を利用
して後方出力光5の波長を光吸収ピーク波長に一致させ
ることができる。月1jちブC吸収セル9の通過光11
のyc強度は第1の一’+検出器10によ2て検知され
、電気信号12に変換される。この電気信号12は第1
の発振器2の1kHzの参照信号13と第1の比較器1
4で比較される。第1の比較器14は参照信号13の一
定位相の所で電気信号12の出力を測定する一種のロッ
ク・イン・アンブリファイア−であり、例えば、電気信
号12の1kllz変動分が参照信号13と同位相であ
ればその波高値を正出力で、逆位相であれば同じく波高
値を負で出力する。この第1の比較器出力15と後方出
力光5の波長との関係を第3図Aに示すが、第1の比較
器出力15は光吸収特性(第3図B)のちょうど−次微
分になっておシ、その零と交差する所がほぼ光吸収ピー
ク波長に一致する。従って第1の比較器出力15を第1
のレーザバイアス電源3にフィードバックし、第1の比
較器出力15が常に零に保たれるように、半導体レーザ
光源1の印加区流16を変えて、その中心波長を制御し
ている。
次に第2図の光受信部について説明する。光体送路8を
伝搬した信号光7はハーフミラ−20によって局部発振
光21と合波され第2の光検知器22に入射する。局部
発振光21は信号光7とは一定波長(周波数にして50
0 Mllz )だけずれており、その差周波数を中間
周波数とする中間周波(1号23が第2の光検知器22
から出力され、増幅器24で増幅される。半導体レーザ
を用いた局部発振光光源25は元信号送信部と同様に発
振周波数1 kHz栂の第2の発振器26と、出力′電
流値可変の第2のレーザバイアス電源27とで駆動され
、各レーザ共振器面(図示せず)から、局部発振光21
および後方モニタ元28を出力する。第2の光吸収セル
29、第3の光検出器30.第2の比較器31は信号送
信部で使用したものと同様のものであり、局部発振光2
10波長制御の動作も同様に行なわれる。
光受信部においては、信号′″L7の1kHz周期での
周波数変調外と、局部発振光21の1kllz周期の周
波数変調外とをその変調度1位相とも一致させることに
よシ、両光の差周波数である中間周波信号23の周波f
9に一定に保つようにしている、このために具体的には
中間周波信号23の周波数変動量を周波数弁別器32で
検出し、次にバンドパスフィルタ34によってIkl(
zの変動成分を抽出し、この1kHz成分35が最小に
なるように制御回路33によって第2の発振器26の駆
動出力36の位相および出力を制御している。またこの
ようにして得られた中間周波信号23の周波数を所望の
周波数にするため、周波数弁別器32の出力37を第2
のレーザバイアス電源27にフィードバックして、第2
の比較器出力38に一定量のバイアスを与えているO このようにして得られた光へテロタ゛イン・ホモダイン
検波装置ではレーザ光波長を一定周期で撮る必要がある
波長1ん定、安定化十忙を用いても、一定周波数の中間
周波数を得ることか可能であり、容易に元ヘテロダイン
検波1元ホモダイン検波を行なうことができた。しかも
各光源の波長は第1゜第2の光吸収セル9.29の光吸
収ピーク波長によって確定しているので、実際に光通信
装置を稼動させる時、局部発振光21と信号光70波長
差)411ち中間周波数を容易に所冗値に引込むこと力
;できたO 本発明においては上記実施の他にもさまさ゛まな変形が
可能である。
光源としては半導体レーザを用いたが、気体レーザ、固
体レーザ等であってもよい。また波長(周波数)制御は
半導体レーザへの印/Ju’fi流のiti制御で行な
ったが、共振器ミラー位置の伶1」御。
LiNbO3等の元学変詞器(レーザ共振器内変調器→
への印加電圧の制御で行なっても良い。元吸収セル9.
29としてはセシェームを用いた例を示したが、光源の
波長域に確定した吸収ピーク波長を持つものであれば基
本的にはどのようなものでも良い。形もセル状のもので
はなく、ロッド状ファイバ状のものでも良い。波長基準
としては光吸収セ、ル9.29以外にもエタロン、多層
反射膜等が考えられるが、現状では分子や原子の吸収波
長を利用する光吸収セル9.29が最も良い。
局部発振元光源25の波長制御においても光吸収セル2
9の光吸収ピーク波長に波長を安定化する例を示したが
、単に周波数弁別器320出力37を第2のレーザバイ
アス電源27にフィードバックするだけでも中間周波数
の安定化は可能である。
この場合中間周波数が安定化するように、局部発振−$
21の波長(周波数)が第2のレーザバイアス電源27
によって1kllzで周波数変調されることになる。こ
の場合前記実施例に比べ構成は簡単であるが、中間周波
数の引込み特性が多少低下する。
周波数変調の周期は1kHzに選んだが信号伝送帯域よ
)十分低い値であればどのような値であっても良い。ま
た実施例では中間周波数k 500 Mllzに選ぶ光
ヘテロダイン検波方式の例を示したが、中間周波数を零
にする元ホモダイン検波方式への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における元信号送信部図である
。ここで 1・・・半導体レーザ光源 7・・・イM号元8・・・
光体送路 25・・局部発振元元混20・・ハーフミラ
−22,10,30・・・光検出器2.26・・・発振
器 9.29・・・光吸収セル14.31・・・比較器
 32・・周波数弁別器3.27・・・レーザバイアス
電源 である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 信号光に信号光と同−波長又はわずか忙ずれた波長の局
    部発振光を合波させて得た中間周波出力を電気信号に変
    換して復調する光ヘテロダイン・ホモダイン検波方法に
    おいて、信号光を周波数変調した変調周波数忙同期した
    一定周波数で局部発振光を周波数変調すると共に、中間
    周波数が一定値になるように局部発振光の周波数変調度
    及び位相を制御したことを特徴とする光へテロダイン・
    ホモダイン検波方法。
JP58160769A 1983-09-01 1983-09-01 光ヘテロダイン・ホモダイン検波方法 Pending JPS6052135A (ja)

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JP58160769A JPS6052135A (ja) 1983-09-01 1983-09-01 光ヘテロダイン・ホモダイン検波方法

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JP58160769A Pending JPS6052135A (ja) 1983-09-01 1983-09-01 光ヘテロダイン・ホモダイン検波方法

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JP (1) JPS6052135A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075793A (en) * 1987-08-04 1991-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for detecting intensity-modulated light signals
US5515197A (en) * 1990-12-17 1996-05-07 U.S. Philips Corporation Coherent optical multichannel receiver

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5075793A (en) * 1987-08-04 1991-12-24 Siemens Aktiengesellschaft Apparatus for detecting intensity-modulated light signals
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