JPS62133773A - 受光回路の周波数特性測定方法 - Google Patents

受光回路の周波数特性測定方法

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JPS62133773A
JPS62133773A JP60274412A JP27441285A JPS62133773A JP S62133773 A JPS62133773 A JP S62133773A JP 60274412 A JP60274412 A JP 60274412A JP 27441285 A JP27441285 A JP 27441285A JP S62133773 A JPS62133773 A JP S62133773A
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receiving circuit
light
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semiconductor laser
optical
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Satomoto Kawanishi
悟基 川西
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猿渡 正俊
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速光伝送方式において受信側で使用される
受光回路の周波数特性を精度良く測定する方法に関する
ものである。
〔従来の技術〕
従来、受光回路(受光素子として一体に構成されている
ものを含む)の周波数特性を評価するには、光信号とし
て周波数を掃引したIM(インテンシテイ・モジュレー
ション)信号もしくは短パルス化した光信号を入射し、
該受光回路で光電変換して得られる電気信号の周波数特
性もしくはパルス波形を観測方法が用いられていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、前者の場合は、光のTM倍信号高周波にわたっ
て発生させることおよび発生させた変調信号のレベルを
較正することが不可欠である。そして、この場合、光信
号を発生・変調する半導体レーザ(L D)および外部
変調器の帯域に限界があること、あるいは広帯域な光受
信系を用いた較正が必要になること等により広帯域な光
受光回路の評価が基本的に困難であった。また、後者の
場合は、被測定帯域に比べて十分小さな光パルスを発生
させてそのパルス幅を評価しておくことが必要になるの
に加えて、得られた電気信号波形をフーリエ変換しなけ
ればならなかった。
このように従来方法では、入射させる光自身を測定帯域
に対応して強度変調等を行う光送信系の高速化技術が必
要であり、さらに、光信号波形の較正技術等が必要であ
る。したがって、帯域測定系の構成が複雑になるだけで
なく測定可能な帯域やその精度にも問題があった。
〔問題点を解決するだめの手段〕
本発明の周波数特性測定方法は上記問題点に鑑みてなさ
れたものであり、2台の半導体レーザの出力光を合波し
て被測定対象である受光回路に入力しながら前記2台の
半導体レーザの少なくとも一方に直流バイアス電流変化
や温度変化のような物理的変化を与えて2台の半導体レ
ーザの発振周波数差を掃引すると共に前記受光回路の電
気出力をスペクトルアナライザで測定するものである。
〔作用〕
2台の単一周波数で発振する半導体レーザの時間振幅を
v+(t)、vz(t)とし、V+(t)、Vz(t)
を以下のように表す。
V+(t)=acos ω、t         ・(
1)vz(t)= bcos ω2t        
 ・・・(2)この2つの光を合波して被測定対象であ
る受光回路に入射した後に、この受光回路の電気出力と
して得られるヘテロゲイン検波出力V3(t)は、Va
(t)= (acos ω、t+bcos ω2t)2
=a2cos2ω、t+ b”cos2ω2j+2ab
cosω、tcosω2t =a2cos2ω、t+b2cos”  ωzt+ab
 (cos(ω、−ωz)+cos(ω++ωz)1・
・・(3) となり、第3項に差周波数成分が生ずる。2台の半導体
レーザはCW(コンティニアス・ウェーブ)発振状態で
あるため、a、bは一定である。また、ω3.ω2は半
導体レーザの温度あるいは直流バイアス電流を変えるこ
とで可変であり、例えば、半導体レーザの温度を1°C
程度変化させることで10GHz以上の周波数掃引を行
うことが可能である。
このとき、a、bの値の変動は通常はほとんど無視でき
る。したがって、2台の半導体レーザの出力光を合波し
た時のビート強度(OCab)は、受信系を評価するの
に必要な周波数差の範囲(約50Gtlz)では一定で
あり、このビート光を受光回路に入射した際の周波数−
検出出力特性は、精度良く受光回路の周波数特性を表す
〔実施例〕
以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す構成図であり、第2図
は本実施例に用いられている半導体レーザの構造を示す
斜視図である。分布帰還型半導体レーザ(D F B 
−L D)101,102はそれぞれ独立して発振する
ものであり、DFB−LDアレイ100として一体に構
成されている。このようにアレイ状に一体構成すると、
半導体レーザ101.102の発振波長差を1人程度以
内とし、しかも単一波長とすることが容易であり、後述
する動作制御が容易となる。半導体レーザ101,10
2にはそれぞれ上部電極103.104および共通の下
部電極105が設けられている。半導体レーザ101の
両端の光出力部には出力光を絞るためのレンズ106.
117が配置され、半導体レーザ102の両端の光出力
部には同じく出力光を絞るためのレンズ107.118
が配置されている。レンズ106,107.117.1
18の前方には、アイソレータ10B、 109.11
9.120が配置されており、反射によって半導体レー
ザ101,102の出力光や発振スペルトルが不安定に
ならないようにしている。この4つのアイソレータのう
ちの2つのアイソレータ108,109の前方には、入
射光の周波数によって透過光強度が変化する素子、例え
ばファブリペローエタロン等の光フィルタ110.11
1が配置されている。この光フィルタ110.111の
周波数−透過光強度は第3図に示すように、そのピーク
が互いにずれている。光フィルタ110.111のさら
に前方にはフォトダイオード112.113が配置され
ており、フォトダイオード112.113の出力端子は
それぞれ差動増幅器114の非反転入力端子3反転入力
端子に接続されている。差動増幅器114の出力端子は
電気ミキサ115.126のそれぞれにおいて一方の入
力端子に接続されている。電気ミキサ115の他方の入
力端子には半導体レーザ101に印加する直流バイアス
電流の電源が接続されており、電気ミキサ115の出力
端子は半導体レーザ101の上部電極103に接続され
ている。電気ミキサ126の他方の入力端子には電気ミ
キサ127の出力端子が接続され、電気ミキサ126の
出力端子は半導体レーザ102の上部電極104に接続
されている。
アイソレータ120の前方には光強度変調器122が設
けられている。光強度変調器122は増幅器123から
の電気信号によってアイソレータ120が出力する光を
変調する。光ミキサ121はアイソレータ119および
光強度変調器122からの光を合波する手段であり、そ
の出力光は被測定対象である受光回路124に入力され
、受光回路124の出力信号はスペクトルアナライザ1
25に入力される。なお、信号源116は微小電流波形
を発生し、この信号は電気ミキサ127において直流バ
イアス電流に重畳されて半導体レーザ102の上部電極
104に与えられると共に、増幅器123に与えられる
つぎに、本実施例の動作を説明する。まず、上部電極1
03.104に同じ値の直流バイアス電流がそれぞれ与
えられると、半導体レーザIOL 102からレーザ光
が出力される。半導体レーザ101の出力光のうちレン
ズ106で絞られたものはアイソレータ108、光フィ
ルタ110を通ってフォトダイオード112で電気信号
に変換される。また、半導体レーザ102の出力光のう
ちレンズ107で絞られたものはアイソレータ109、
光フィルタ111を通ってフォトダイオード113で電
気信号に変換される。
このとき、光フィルタ110および111の発振周波数
−透過光強度特性は第3図に示すように互いにずれてお
り、周波数foにおいて透過光強度が一致している。そ
のため、差動増幅器114の出力は第4図に示すように
なる。この差動増幅器114の出力ば電気ミキサ115
を通して半導体レーザ101の注入電流にフィードハッ
クされ、また、電気ミキサ126を通して半導体レーザ
102の注入電流にフィードバックされる。そして、こ
のフィードバックによって、定常状態においては、半導
体レーザ101.102の発振周波数が差動増幅器11
4の出力がOとなる点foに固定される。
このような定常状態において、第5図に示すような信号
源116からの鋸歯状波(例えば数1(]Hz〜数Kl
(z)が電気ミキサ127において直流バイアス電流に
重畳され、半導体レーザ102の上部電極104に与え
られる。なお、この電流波形は鋸歯状波以外の波形、例
えば正弦波、三角波等あまり急峻でない電流波形であれ
ば何でもよい。この重畳された微小電流によって半導体
レーザ102の発振周波数が変化し、2台の半導体レー
ザ101.102の発振周波数差に変化が加えられる。
ここで、符号106〜115および126で構成される
フィードバック系は、この重畳電流には応答しない程度
の遅い時定数を持つように設計されている。従って、発
振周波数差のゆっくりした変動(0、1Hz程度以下)
を抑えたまま、重畳電流によって瞬時的な周波数差の掃
引を行うことが可能となる。
ところで、このように半導体レーザへの注入電流を変化
させた場合には、発振周波数のみならず出力光強度も変
化する。この出力光強度の変動が無視できない場合には
、光強度変調器122および増幅器123を用いて光出
力の較正を行う必要がある。第6図は光強度変調器12
2の動作を示すグラフであり、横軸は光強度変調器12
2への印加電圧、縦軸は透過光強度を表す。光強度変調
器122では、信号源116からの重畳電流によって波
形601に示すように変動している光出力を、同じく信
号源116からの電流を増幅器123によって適当に増
幅した印加電圧信号602で変調する。すなわち、増幅
器123によって光強度変調器122における変調強度
を調節し、また、動作点を選ぶことにより、出力光強度
を直線603に示すように一定にすることができる。こ
の光を、光ミキサ121において半導体レーザ101が
出力する一定強度の出力光と合波し、受光回路124に
入力する。このとき、受光回路124の出力電気信号を
スペクトルアナライザ125に入力することにより、受
光回路124の周波数−出力振幅特性を測定することが
できる。
なお、信号源116による注入電流の変動分は微小であ
るため、該注入電流による半導体レーザ1゜2の出力光
強度の変動は通常は無視できる程度であり、このような
場合には光強度変調器122および増幅器123は不要
である。
第7図は本発明の他の実施例を示す構成図であり、第8
図はこの実施例に用いられている半導体レーザの構造を
示す斜視図である。第7図および第8図において、第1
図および第2図と同−若しくは相当部分には同一の符号
を付してその詳細な説明を省略する。本実施例では上部
電極103.104上にそれぞれ絶縁層513を介して
発熱体層509.510が形成されており、各発熱体層
509,510にはそれぞれ通電用の端子505 、5
06 、507 、508が接続されている。端子50
5,506および端子507,508にはそれぞれ信号
源531および532が接続されている。なお、511
,512および514はそれぞれ上部電極103゜10
4および下部電極105に接続する取り出し線の端子で
ある。
つぎに、本実施例の動作を説明する。符号106〜11
5および126に示すフィードバック回路によって2台
の半導体レーザ101,102の発振周波数が安定化さ
れる動作は第1の実施例と全く同じである。ついで、こ
の安定状態から、半導体レーザ101゜102間に発振
周波数差を与えることになるが、第1の実施例とはこの
発振周波数差を与える方法が異なる。本実施例において
は、発熱体層509または510に電流を流して発熱さ
せ、この発熱による半導体レーザ101,102の温度
変化により発振周波数を変化させて2台の半導体レーザ
101 、102の発振周波数差を変化させるのである
。この場合にも、符号106〜115および126に示
すフィードバック回路は、信号源531または532に
印加される鋸歯状波などの電流波形には応答しない程度
の遅い時定数をもつように構成されている。
本実施例では、半導体レーザ101,102の発振周波
数の温度依存性を利用して発振周波数差の掃引を行って
いる。半導体レーザの発振周波数の温度依存性はIOC
;Hz/deg以上であり、したがって、受光回路12
4の特性測定に必要な周波数差(数十GHz程度)を生
じさせるに必要な温度変化は数℃となる。この温度範囲
においては、半導体レーザ101.102の出力はほぼ
一定であり、受光回路124に入射する光強度は特に較
正することなく一定に保たれる。したがって、受光回路
124の出力をスペクトルアナライザ125に入力すれ
ば、スペクトルアナライザ125の表示は受光回路12
4の周波数特性を表すことになる。
なお、上記2つの実施例では、アイソレータ108゜1
09あるいはフォトダイオード112.113等のばら
つき等のために、定常状態における2台の半導体レーザ
1.01,102の発振周波数が一致せず、発振周波数
差が多少化じた位置でフィードバック系が安定になる場
合もあり得るが、このような場合でも加える信号波形の
大きさや半導体レーザ101,102の直流バイアス電
流の調節等を行うことによって今まで述べた測定と同様
の測定を行うことができる。
また、半導体レーザ101,102として分布帰還型の
ものを用いているが、これに限定されるものではない。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の周波数特性測定方法によれ
ば、2台の半導体レーザの出力光を合波して被測定対象
である受光回路に入力しながら前記2台の半導体レーザ
の少なくとも一方に直流バイアス電流変化や温度変化の
ような物理的変化を与えて2台の半導体レーザの発振周
波数差を掃引すると共に前記受光回路の電気出力をスペ
クトルアナライザで測定するので、超高速変調技術、超
短光パルス発生技術といった特殊な技術を用いることな
く精度良く受光回路の周波数特性を測定することができ
る。すなわち、簡易性ならびに精度の両面において、従
来の測定方法よりも優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本実
施例に用いられている半導体レーザの構造を示す斜視図
、第3図は光フィルタ110および111の発振周波数
−透過光強度特性を示すグラフ、第4図は差動増幅器1
14の出力特性を示すグラフ、第5図は重畳電流の波形
図、第6図は光強度変調器122の動作を示すグラフ、
第7図は本発明の一実施例を示す構成図、第8図は本実
施例に用いられている半導体レーザの構造を示す斜視図
である。 101.102・・・半導体レーザ、116,531,
532・・・信号源、121・・・光ミキサ、124・
・・受光回路、125・・・スペクトルアナライザ、5
09,510・・・発熱体層。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 山川 数構(ほか1名) 第3図 第4図 2/l/17/l/1 第6図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)2台の半導体レーザの出力光を合波して被測定対
    象である受光回路に入力しながら前記2台の半導体レー
    ザの少なくとも一方に物理的変化を与えて2台の半導体
    レーザの発振周波数差を掃引すると共に前記受光回路の
    電気出力をスペクトルアナライザで測定することを特徴
    とする受光回路の周波数特性測定方法。
  2. (2)物理的変化が直流バイアス電流変化である特許請
    求の範囲第1項記載の受光回路の周波数特性測定方法。
  3. (3)物理的変化が温度変化である特許請求の範囲第1
    項記載の受光回路の周波数特性測定方法。
JP60274412A 1985-12-06 1985-12-06 受光回路の周波数特性測定方法 Granted JPS62133773A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041278A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Panasonic Electric Works Co Ltd オーバーフロー口の開閉構造
JP2009041279A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Panasonic Electric Works Co Ltd オーバーフロー口の開閉構造

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009041278A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Panasonic Electric Works Co Ltd オーバーフロー口の開閉構造
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