JPS6152634A - 半導体レ−ザ光変復調方式 - Google Patents
半導体レ−ザ光変復調方式Info
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- JPS6152634A JPS6152634A JP59173107A JP17310784A JPS6152634A JP S6152634 A JPS6152634 A JP S6152634A JP 59173107 A JP59173107 A JP 59173107A JP 17310784 A JP17310784 A JP 17310784A JP S6152634 A JPS6152634 A JP S6152634A
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- Japan
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- semiconductor laser
- signal
- frequency
- modulated
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/516—Details of coding or modulation
- H04B10/548—Phase or frequency modulation
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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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
-
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- 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
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
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- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/50—Transmitters
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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- H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
- H04B10/69—Electrical arrangements in the receiver
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- 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
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- Plasma & Fusion (AREA)
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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）
本発明は、光通信方式として半導体レーザ光を変復調す
る半導体レーザ光変復調方式に関し、特に、スペクトル
幅が狭くなく発掘周波数が不安定な半導体レーザ光の周
波数を安定に変復調し得るようにしたものである。
る半導体レーザ光変復調方式に関し、特に、スペクトル
幅が狭くなく発掘周波数が不安定な半導体レーザ光の周
波数を安定に変復調し得るようにしたものである。
（従来技Ｖｆｉ）
小型のレーザ装置として簡易に使用し得るレーザ装置と
して多用される半導体レーザ光による光通信方式として
は、レーザ光の強度を変調するインコヒーレント方式と
レーザ光の位相もしくは周波数を変調するコヒーインド
方式との二通りがあるが、従来は、専ら、レーザ光を強
度変調するインコヒーレント方式が用いられていた。し
かして、レーザ光強度変調の原理としては、半導体レー
ザ素子に供給する駆！ＦＩＪ電流に変調信号を重畳した
とぎに発振゛出力レーザ光の強度が変調信号に応じて変
化するのを利用していた。しかしながら、かかるレーザ
光の強度変調に際しては、発振出力レーザ光の強度が変
化するのみならず、駆動電流の変化によってレーザ光の
発（辰モードが不規則にホップするなどの他の変化が付
随して生ずるために、発振出力レーザ光についてあまり
良好な信号対ノイズ比が得られないうえに、レーザ光に
おけるキャリヤのドリフト速度に関連して、変調可能な
信号周波数の上限が数Ｇ１−１程度に抑えられる、とい
う欠点があった。
して多用される半導体レーザ光による光通信方式として
は、レーザ光の強度を変調するインコヒーレント方式と
レーザ光の位相もしくは周波数を変調するコヒーインド
方式との二通りがあるが、従来は、専ら、レーザ光を強
度変調するインコヒーレント方式が用いられていた。し
かして、レーザ光強度変調の原理としては、半導体レー
ザ素子に供給する駆！ＦＩＪ電流に変調信号を重畳した
とぎに発振゛出力レーザ光の強度が変調信号に応じて変
化するのを利用していた。しかしながら、かかるレーザ
光の強度変調に際しては、発振出力レーザ光の強度が変
化するのみならず、駆動電流の変化によってレーザ光の
発（辰モードが不規則にホップするなどの他の変化が付
随して生ずるために、発振出力レーザ光についてあまり
良好な信号対ノイズ比が得られないうえに、レーザ光に
おけるキャリヤのドリフト速度に関連して、変調可能な
信号周波数の上限が数Ｇ１−１程度に抑えられる、とい
う欠点があった。
一方、レーザ光を周波数変調もしくは位相変調するコヒ
ーレント方式については、電波に対するいわゆるＦＭ変
調とのアナロジ−に基づいて、その実現の可能性が検討
され始めた段階に留まっており、しかも、半導体レーザ
光は、その周波数スペクトル幅が広く、発振周波数自体
が不安定であるために、かかる半導体レーザ光の周波数
スペクトル幅を如何にして狭くするとともに安定化する
かが問題となっている従来の状況では、かかるレーザ光
の周波数や位相を任意に変化させて周波数変調や位相変
調を行なう技術は未だ全く開発されていなかった。
ーレント方式については、電波に対するいわゆるＦＭ変
調とのアナロジ−に基づいて、その実現の可能性が検討
され始めた段階に留まっており、しかも、半導体レーザ
光は、その周波数スペクトル幅が広く、発振周波数自体
が不安定であるために、かかる半導体レーザ光の周波数
スペクトル幅を如何にして狭くするとともに安定化する
かが問題となっている従来の状況では、かかるレーザ光
の周波数や位相を任意に変化させて周波数変調や位相変
調を行なう技術は未だ全く開発されていなかった。
（発明の目的〉
本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去し、それ程
狭くないスペクトル幅を有し、発振周波数が不安定な半
導体レーザ素子の発掘出力レーザ光に周波数変調を施し
てコヒーレント光通信を実現し得るようにした半導体レ
ーザ光変復調方式を提供することにある。
狭くないスペクトル幅を有し、発振周波数が不安定な半
導体レーザ素子の発掘出力レーザ光に周波数変調を施し
てコヒーレント光通信を実現し得るようにした半導体レ
ーザ光変復調方式を提供することにある。
（発明の構成）
スナワチ、本発明半導体レーザ光変復調方式は、閾値を
超える大きざの電流を供給して発振Ｑ セｔｃ半導体レ
ーザ素子の活性領域に信号により強度変調した圧力波も
しく５は電磁波を印加することにより、前記半導体レー
ザ素子が構成するレーザ共撮器の実効長を変化させて前
記半導体レーザ素子の発振出力レーザ光の周波数を前記
信号により変調するとともに、前記発振出力レーザ光を
２分岐して光路長の異なる２光路をそれぞれ通過させた
後に合波して互いに干渉させることにより、前記合波し
たレーザ光に生ずる強度変化に含まれる前記圧力波もし
くは電磁波と同一周波数の成分を復調して前記信号を取
出すことを特徴とするものである。
超える大きざの電流を供給して発振Ｑ セｔｃ半導体レ
ーザ素子の活性領域に信号により強度変調した圧力波も
しく５は電磁波を印加することにより、前記半導体レー
ザ素子が構成するレーザ共撮器の実効長を変化させて前
記半導体レーザ素子の発振出力レーザ光の周波数を前記
信号により変調するとともに、前記発振出力レーザ光を
２分岐して光路長の異なる２光路をそれぞれ通過させた
後に合波して互いに干渉させることにより、前記合波し
たレーザ光に生ずる強度変化に含まれる前記圧力波もし
くは電磁波と同一周波数の成分を復調して前記信号を取
出すことを特徴とするものである。
（実施例）
以下に図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説明
する。
する。
本発明方式による半導体レーザ光変復調装置の構成例を
第１図に示す。図示の構成において、１は半導体レーザ
素子、２は半導体レーザ素子１に対する供給電力および
動作温度を自動的に制御する自動パワー・温度制御装置
、３は半導体レーザ素子１に変調を施す搬送波を発生さ
せる発振器、４は変調信号を発生させる信号源、５は発
振器３からの搬送波を信号源４からの変調信号により強
度変調する変調器、６は変調器５からの被変調搬送波を
増幅する電力増幅器、７は、超音波振動子であって、電
力増幅器６からの増幅された強力な被変調搬送波の印加
に応じ、変調信号により強度変調された弾性波を発生さ
せ、８はその被変調弾性波を収束して半導体レーザ素子
１の活性領域に印加するホーンであり、以上の各要素１
〜８によって変調系を構成する。
第１図に示す。図示の構成において、１は半導体レーザ
素子、２は半導体レーザ素子１に対する供給電力および
動作温度を自動的に制御する自動パワー・温度制御装置
、３は半導体レーザ素子１に変調を施す搬送波を発生さ
せる発振器、４は変調信号を発生させる信号源、５は発
振器３からの搬送波を信号源４からの変調信号により強
度変調する変調器、６は変調器５からの被変調搬送波を
増幅する電力増幅器、７は、超音波振動子であって、電
力増幅器６からの増幅された強力な被変調搬送波の印加
に応じ、変調信号により強度変調された弾性波を発生さ
せ、８はその被変調弾性波を収束して半導体レーザ素子
１の活性領域に印加するホーンであり、以上の各要素１
〜８によって変調系を構成する。
かかる構成の変調系により半導体レーザ素子１から後述
するようにして送出した被変調レーザ光は、光ファイバ
９を介して以下の各要素１０〜１６よりなる復調系に伝
送される。
するようにして送出した被変調レーザ光は、光ファイバ
９を介して以下の各要素１０〜１６よりなる復調系に伝
送される。
すなわち、１０は半透明鏡などからなる光ビームスプリ
ッタ、１１および１２はビームスプリッタ１０により分
岐した光ビームをそれぞれ反射させる反射鏡、１３はビ
ームスプリッタ１０からの光ビームの幅を制限するスリ
ット、１４はスリット１３を通過した光ビームを電気信
号に変換する光電変換素子、１５は光電変換素子１４か
らの電気信号を増幅する増幅器、１６は増幅器１５から
の電気信号を記録、表示などして出力する出力装置であ
る。
ッタ、１１および１２はビームスプリッタ１０により分
岐した光ビームをそれぞれ反射させる反射鏡、１３はビ
ームスプリッタ１０からの光ビームの幅を制限するスリ
ット、１４はスリット１３を通過した光ビームを電気信
号に変換する光電変換素子、１５は光電変換素子１４か
らの電気信号を増幅する増幅器、１６は増幅器１５から
の電気信号を記録、表示などして出力する出力装置であ
る。
以上の構成による本発明方式の半導体レーザ光変復調装
置はつぎのように動作する。
置はつぎのように動作する。
半導体レーザ素子１は、自動パワー・温度制御装置２の
制御のもとに、一定強度および一部モードの発振出力レ
ーザ光を送出する。一方、発振器３から変調器５に供給
した搬送波は、信号源４から供給した変調信号により変
調器５において強度変調を受けた後に、電力増幅器６を
介して超音波振動子７に印加され、変調信号により強度
変調された弾性波を発生させる。その強度変調を受けた
弾性波をホーン８により収束して半導体レーザ素子１が
構成するレーザ共振器（図示せず）に直角方向から印加
すると、その、弾性波の強度変化に応じて、例えば、半
導体レーザ素子１における活性領域の密度が変化してそ
の屈折率、あるいは、レーザ共振器の実質的長さが変化
し、したがって、共振器長と屈折率との積となる半導体
レーザ共振器の実効的な長さが変化し、その結果、印加
した弾性波の変調信号による強度変化に比例して、半導
体レーザ素子の発振出力レーザ光は、その周波数が変調
信号に応じて変調されることになる。
制御のもとに、一定強度および一部モードの発振出力レ
ーザ光を送出する。一方、発振器３から変調器５に供給
した搬送波は、信号源４から供給した変調信号により変
調器５において強度変調を受けた後に、電力増幅器６を
介して超音波振動子７に印加され、変調信号により強度
変調された弾性波を発生させる。その強度変調を受けた
弾性波をホーン８により収束して半導体レーザ素子１が
構成するレーザ共振器（図示せず）に直角方向から印加
すると、その、弾性波の強度変化に応じて、例えば、半
導体レーザ素子１における活性領域の密度が変化してそ
の屈折率、あるいは、レーザ共振器の実質的長さが変化
し、したがって、共振器長と屈折率との積となる半導体
レーザ共振器の実効的な長さが変化し、その結果、印加
した弾性波の変調信号による強度変化に比例して、半導
体レーザ素子の発振出力レーザ光は、その周波数が変調
信号に応じて変調されることになる。
上述のようにして変調系により周波数変調を施したレー
ザ光は、光ファイバ９を介して復調系に伝送され、ビー
ムスプリッタ１０により２分岐される。すなわち、例え
ば光ビームの光路に対し４５゛の角度に配置した半透明
鏡により進行方向を直角に転じた光ビームと、半透明鏡
を透過して直進する光ビームとに２分岐される。かかる
２本の光ビームは、それぞれ、反射鏡１１および１２に
向って直進し、それぞれ反射されて分岐点に復帰し、そ
れぞれ、図示のように直進および直角屈折して同一方向
に進行し、合波される。
ザ光は、光ファイバ９を介して復調系に伝送され、ビー
ムスプリッタ１０により２分岐される。すなわち、例え
ば光ビームの光路に対し４５゛の角度に配置した半透明
鏡により進行方向を直角に転じた光ビームと、半透明鏡
を透過して直進する光ビームとに２分岐される。かかる
２本の光ビームは、それぞれ、反射鏡１１および１２に
向って直進し、それぞれ反射されて分岐点に復帰し、そ
れぞれ、図示のように直進および直角屈折して同一方向
に進行し、合波される。
かかる光ビームの分岐および合波に際して、ビームスプ
リッタ１０と反射鏡１１および１２どの距離を適切な一
定値だけ互いに異ならせておけば、２分岐された光ビー
ムが合波されるまでの間にそれぞれ進行する光路に適切
な値の光路長差が生ずるので、ビームスプリッタ１０と
反射鏡１１および１２とにより不等辺干渉計を構成づる
ことになる。したがって、一旦分岐した１多に合波した
２光ビームの相互間に干渉が生じて、合波後の光ビーム
に周波数変調に応じた強度変化が生ずることになる。す
なわち、ビームスプリッタ１０により合波した光ビーム
をスリット１３を介して光電変換素子１４に供給すれば
、その周波数変調に応じた強度変化を検出して電圧信号
に変換することができる。その電圧信号を増幅器１５に
導き、搬送波周波数に同調して増幅したうえで出力装＠
１６に供給し、変調信号を出力する。
リッタ１０と反射鏡１１および１２どの距離を適切な一
定値だけ互いに異ならせておけば、２分岐された光ビー
ムが合波されるまでの間にそれぞれ進行する光路に適切
な値の光路長差が生ずるので、ビームスプリッタ１０と
反射鏡１１および１２とにより不等辺干渉計を構成づる
ことになる。したがって、一旦分岐した１多に合波した
２光ビームの相互間に干渉が生じて、合波後の光ビーム
に周波数変調に応じた強度変化が生ずることになる。す
なわち、ビームスプリッタ１０により合波した光ビーム
をスリット１３を介して光電変換素子１４に供給すれば
、その周波数変調に応じた強度変化を検出して電圧信号
に変換することができる。その電圧信号を増幅器１５に
導き、搬送波周波数に同調して増幅したうえで出力装＠
１６に供給し、変調信号を出力する。
なお、図示の構成による半導体レーザ光変復調装置にお
いては、その構成を一部変更し、例えば、通常の構成に
よる半導体レーザ素子の発振出力レーザ光を従来周知の
電気光学効果素子に導いて、変調信号に応じ、その周波
数もしくは位相を変化させるようにすることもできる。
いては、その構成を一部変更し、例えば、通常の構成に
よる半導体レーザ素子の発振出力レーザ光を従来周知の
電気光学効果素子に導いて、変調信号に応じ、その周波
数もしくは位相を変化させるようにすることもできる。
また、復調系における不等辺干渉計の構成をＦＭ電磁波
対するＦＭ復調回路と同様の構成に替えた場合にも、半
導体レーザ素子の発振周波数を安定化すれば、同様に復
調して変調信号を取出すことができる。
対するＦＭ復調回路と同様の構成に替えた場合にも、半
導体レーザ素子の発振周波数を安定化すれば、同様に復
調して変調信号を取出すことができる。
さらに、図示の構成による変調系の超音波振動子７およ
びホーン８の組合わせをミリ波やマイクロ波に対するア
ンテナおよび結合器の組合ねゼに替え、あるいは、変調
可能の発光素子および収束光学系の組合わせに替えても
同様の作用効果を得ることができる。
びホーン８の組合わせをミリ波やマイクロ波に対するア
ンテナおよび結合器の組合ねゼに替え、あるいは、変調
可能の発光素子および収束光学系の組合わせに替えても
同様の作用効果を得ることができる。
また、第２図示の構成による半導体レーザ光変復調装置
において、半導体レーザ素子１に対する入力系３〜Ｂを
省略して、外部からの振動などの圧力波もしくは光など
の電磁波を直接に半導体レーザ素子１に印加するように
構成し、その印加に応じたレーザ光の周波数変化を検出
するようにすれば、各種の圧力波や電磁波にそれぞれ感
応する各種のセンサが得られる。
において、半導体レーザ素子１に対する入力系３〜Ｂを
省略して、外部からの振動などの圧力波もしくは光など
の電磁波を直接に半導体レーザ素子１に印加するように
構成し、その印加に応じたレーザ光の周波数変化を検出
するようにすれば、各種の圧力波や電磁波にそれぞれ感
応する各種のセンサが得られる。
（効 果）
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、変調
信号を圧力波や電磁波に重資して直接に半導体レーザ素
子の活性領域に印加することにより、半導体レーザ発振
出力レーザ光に周波数変調を容易に施し得るとともに、
かかる周波数変調レーザ光を不等辺干渉計をなす光学系
に供給していわゆる自己ビート法によって復調すること
により、半導体レーザ発掘出力レーザ光が有する周波数
安定度やスペクトルの拡がりに関する従来の不利な条件
−を緩和して安定な周波変復調を行ない得るという格別
の効果を挙げることができる。
信号を圧力波や電磁波に重資して直接に半導体レーザ素
子の活性領域に印加することにより、半導体レーザ発振
出力レーザ光に周波数変調を容易に施し得るとともに、
かかる周波数変調レーザ光を不等辺干渉計をなす光学系
に供給していわゆる自己ビート法によって復調すること
により、半導体レーザ発掘出力レーザ光が有する周波数
安定度やスペクトルの拡がりに関する従来の不利な条件
−を緩和して安定な周波変復調を行ない得るという格別
の効果を挙げることができる。
第１図は本発明方式による半導体レーザ光変復調装置の
構成例を示すブロック線図である。 １・・・半導体レーザ素子 ２・・・自動パワー・温度制御装置 ３・・・発振器 ４・・・信号源５・・・変
調器 ６・・・電力増幅器７・・・超音波振動
子 、８・・・ホーン９・・・光ファイバ −０
・・・ビームスプリッタ１１．１２・・・反射鏡１３・
・・スリット１４・・・光電変換素子 １５・・・増
幅器１６・・・出力装置。 手続補正書 昭和５９年１０月１日 １、事件の表示 昭和５９年 特 許 願第１７３１０７号２発明の名称 半導体レーザ光変復調方式 ３、補正をする者゛ 事件との関係 特許出願人 北海道大学長 ５゜ ａ補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄７
、補正の内容 （別紙の通り） １、明細書第３頁第６行の「コヒーインド方式」を・「
フヒーレント方式」に訂正し、 同頁第２０行の「数ＧＨ程度」を「数ＧＨｚ程度」に訂
正する。 ２、同第１０頁第１３行の「第２図示」を「図示」に訂
正する。
構成例を示すブロック線図である。 １・・・半導体レーザ素子 ２・・・自動パワー・温度制御装置 ３・・・発振器 ４・・・信号源５・・・変
調器 ６・・・電力増幅器７・・・超音波振動
子 、８・・・ホーン９・・・光ファイバ −０
・・・ビームスプリッタ１１．１２・・・反射鏡１３・
・・スリット１４・・・光電変換素子 １５・・・増
幅器１６・・・出力装置。 手続補正書 昭和５９年１０月１日 １、事件の表示 昭和５９年 特 許 願第１７３１０７号２発明の名称 半導体レーザ光変復調方式 ３、補正をする者゛ 事件との関係 特許出願人 北海道大学長 ５゜ ａ補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄７
、補正の内容 （別紙の通り） １、明細書第３頁第６行の「コヒーインド方式」を・「
フヒーレント方式」に訂正し、 同頁第２０行の「数ＧＨ程度」を「数ＧＨｚ程度」に訂
正する。 ２、同第１０頁第１３行の「第２図示」を「図示」に訂
正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、閾値を超える大きさの電流を供給して発振させた半
導体レーザ素子の活性領域に信号により強度変調した圧
力波もしくは電磁波を印加することにより、前記半導体
レーザ素子が構成するレーザ共振器の実効長を変化させ
て前記半導体レーザ素子の発振出力レーザ光の周波数を
前記信号により変調するとともに、前記発振出力レーザ
光を２分岐して光路長の異なる２光路をそれぞれ通過さ
せた後に合波して互いに干渉させることにより、前記合
波したレーザ光に生ずる強度変化に含まれる前記圧力波
もしくは電磁波と同一周波数の成分を復調して前記信号
を取出すことを特徴とする半導体レーザ光変復調方式。 ２、閾値を超える大きさの電流を供給して発振させた半
導体レーザ素子の活性領域に信号により強度変調した圧
力波もしくは電磁波を印加することにより、前記半導体
レーザ素子が構成するレーザ共振器の実効長を変化させ
て前記半導体レーザ素子の発振出力レーザ光の周波数を
前記信号により変調することを特徴とする半導体レーザ
光変調方式。 ３、信号により強度変調した搬送波に応じて周波数変調
を施したレーザ光を２分岐して光路長の異なる２光路を
それぞれ通過させた後に合波して互いに干渉させること
により、前記合波したレーザ光に生ずる強度変化に含ま
れる前記搬送波と同一周波数の成分を復調して前記信号
を取出すことを特徴とするレーザ光復調方式。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59173107A JPS6152634A (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 半導体レ−ザ光変復調方式 |
| US06/763,923 US4751477A (en) | 1984-08-22 | 1985-08-08 | Semiconductor laser light modulation and demodulation system |
| DE8585401664T DE3582907D1 (de) | 1984-08-22 | 1985-08-21 | Modulation eines halbleiterlasers und demodulationssystem. |
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