JPH01308971A - 光スペクトル解析方法及びシステム - Google Patents
光スペクトル解析方法及びシステムInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/04—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by beating two waves of a same source but of different frequency and measuring the phase shift of the lower frequency obtained
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (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】
（産業上の利用分野）
本発明は光スペクトラム分析器、特に変調された光学信
号のスペクトラムの測定に関する。さらに詳細には本発
明は、ゲート化変調源および光学遅延回路を使用して自
己ホモダイン検出を達成し、変調された光学信号のスペ
クトラムを測定する方法および装置に関する。
号のスペクトラムの測定に関する。さらに詳細には本発
明は、ゲート化変調源および光学遅延回路を使用して自
己ホモダイン検出を達成し、変調された光学信号のスペ
クトラムを測定する方法および装置に関する。
（従来技術とその問題点）
光源のパワースペクトラムは、その光源で動作する、フ
ァイバ光学システムまたは関連素子のような光学装置（
素子）の性能を決定する。たとえば、ファイバ光学シス
テム内のどこかにある光学受信器にリンクするために光
ファイバケーブルにレーザ発信器が信号を送る場合、レ
ーザのパワースペクトラムは光フアイバ中での分散に基
づくパルス歪の債を決定し、したがって連絡リンクの有
効性を決定する。
ァイバ光学システムまたは関連素子のような光学装置（
素子）の性能を決定する。たとえば、ファイバ光学シス
テム内のどこかにある光学受信器にリンクするために光
ファイバケーブルにレーザ発信器が信号を送る場合、レ
ーザのパワースペクトラムは光フアイバ中での分散に基
づくパルス歪の債を決定し、したがって連絡リンクの有
効性を決定する。
このパワースペクトラムを測定する種々の技術が知られ
ている。残念ながら、それらは全てパワースペクトラム
測定するのに限界や欠点がある。
ている。残念ながら、それらは全てパワースペクトラム
測定するのに限界や欠点がある。
１つの周知の方法は格子分光計を使用するものである。
しかし、実際には、分解能の要求は格子分光計で可能な
ものを越える。
ものを越える。
他の周知の方法は、ファブリ・ペロ（ＦａｂｒｙＰｅｒ
ｏｔ）弁別器、マツハ・ツエンダ（Ｍａｃｈ ２ｅｈｎ
ｄｅｒ）弁別器、マイケルソン（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ）
弁別器を用いる。しかし、ＡＭが存在するとこれらの弁
別器によってなされる測定が混乱する。
ｏｔ）弁別器、マツハ・ツエンダ（Ｍａｃｈ ２ｅｈｎ
ｄｅｒ）弁別器、マイケルソン（Ｍｉｃｈｅｌｓｏｎ）
弁別器を用いる。しかし、ＡＭが存在するとこれらの弁
別器によってなされる測定が混乱する。
別の公知の方法は走査ファブリ・ベロ分光計を用いてい
る。しかし、この分光計は広いスペクトル帯にわたって
動作されると、ダイナミック周波数帯域が制限される。
る。しかし、この分光計は広いスペクトル帯にわたって
動作されると、ダイナミック周波数帯域が制限される。
半導体レーザスペクトラム分析用の合成ヘテロゲイン・
インタフェロメトリの技術は、Ａｂｉｔｂｏｌ。
インタフェロメトリの技術は、Ａｂｉｔｂｏｌ。
Ｃ，、Ｇａｌ Ｉ ｉｏｎ、 Ｐ、、 Ｎａｋａｊｉｍ
ａ、 Ｈ，、およびＣｈａｂｒａｎ、 Ｃ９によって、
′へｎａｌｙｓｅ ｄ、ｅ ｌａ Ｌａｒｇｅｕｒ ５
ｐｅｃｔｒａｌｅｄ’ｕｎ Ｌａ５ｅｒ Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｅｕｒ ｐａｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔ
−ｒｉｅ Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ ５ｙｎｔｈｅｔｉｑ
ｕｅ、”と題し、Ｊ、 ０ｐｔｉｃｓ（Ｐａｒｉｓ）、
１９８４． Ｖａｔ、 １５． Ｎｏ、 ６ 、 Ｐ
Ｐ、 ４１１−４１８に開示されている。
ａ、 Ｈ，、およびＣｈａｂｒａｎ、 Ｃ９によって、
′へｎａｌｙｓｅ ｄ、ｅ ｌａ Ｌａｒｇｅｕｒ ５
ｐｅｃｔｒａｌｅｄ’ｕｎ Ｌａ５ｅｒ Ｓｅｍ１ｃｏ
ｎｄｕｃｔｅｕｒ ｐａｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔ
−ｒｉｅ Ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ ５ｙｎｔｈｅｔｉｑ
ｕｅ、”と題し、Ｊ、 ０ｐｔｉｃｓ（Ｐａｒｉｓ）、
１９８４． Ｖａｔ、 １５． Ｎｏ、 ６ 、 Ｐ
Ｐ、 ４１１−４１８に開示されている。
このレーデは、バイアス注入電流に小振幅矩形波信号を
重ねることによって周波数シフトされる。
重ねることによって周波数シフトされる。
光学フィールドは、光学遅延回路を含む不平衡でマツハ
・ツエンダ単シードファイバ・インタフェロメータによ
って分析される。そのインタフェロメータの出力にある
検出器は光学積（Ｐｒｏｄｕｃｔ）検出器として働く。
・ツエンダ単シードファイバ・インタフェロメータによ
って分析される。そのインタフェロメータの出力にある
検出器は光学積（Ｐｒｏｄｕｃｔ）検出器として働く。
残念ながら、変調は矩形波であることに限定され、そし
て変調速度は、矩形波が遅延の２倍の周期を有するよう
に光学回路中の遅延に依存する。
て変調速度は、矩形波が遅延の２倍の周期を有するよう
に光学回路中の遅延に依存する。
（発明の目的）
本発明の目的は、局部発振器の技術に基づいて、実際の
光学フィールドスペクトラムが混合され、ベースバンド
に降下され、そして直接に観察できるような方法および
装置を提供することである。
光学フィールドスペクトラムが混合され、ベースバンド
に降下され、そして直接に観察できるような方法および
装置を提供することである。
そして本発明の方法および装置は付加的な局部発振器を
用いないでこの局部発振器法を達成する。
用いないでこの局部発振器法を達成する。
（発明の概要）
本発明による一実施例は光学信号の光学フィールドスペ
クトラムの直接測定を与える。本発明の方法および装置
はレーザのような単一光源を用いる。そしてこの光源に
よって発生された光学信号は選択的に変調するために変
調源によって制御される。従って、光源によって発生し
た光学信号は２つの状態、すなわち非変調状態と変調状
態（問題の光学フィールドスペクトラムを運ぶ状態）と
を交互にとる。
クトラムの直接測定を与える。本発明の方法および装置
はレーザのような単一光源を用いる。そしてこの光源に
よって発生された光学信号は選択的に変調するために変
調源によって制御される。従って、光源によって発生し
た光学信号は２つの状態、すなわち非変調状態と変調状
態（問題の光学フィールドスペクトラムを運ぶ状態）と
を交互にとる。
光源によって発生した光学信号は光学遅延線と光学コン
シフ） （ｃｏｎｄｎｉｔ）との並列回路に導かれる。
シフ） （ｃｏｎｄｎｉｔ）との並列回路に導かれる。
各状態の接続時間は光学遅延線の遅延時間またはその整
数分の１に等しい。信号源によって発生する光学信号の
状態は時系列（時間的には順次）で生じるけれども、こ
れらは光学コンジットと光学遅延線との並列光学回路を
通された後同時に混合される。光源によって発生した光
学信号の非変調状態は局部発振器信号として働く・。光
学コンジットと光学遅延線との並列結合と光検出器の組
み合わせは、光源によって発生した光学信号の非変調状
態および変調状態を与えられたとき、自己ホモダイン受
信器として働く。光源によって発生した光学信号の非変
調状態および変調状態の自己ホモダイン混合は、マイク
ロ波スペクトラム分析器のようなアナライザの帯域幅内
に、光学パワースペクトラムを周波数変換する。
数分の１に等しい。信号源によって発生する光学信号の
状態は時系列（時間的には順次）で生じるけれども、こ
れらは光学コンジットと光学遅延線との並列光学回路を
通された後同時に混合される。光源によって発生した光
学信号の非変調状態は局部発振器信号として働く・。光
学コンジットと光学遅延線との並列結合と光検出器の組
み合わせは、光源によって発生した光学信号の非変調状
態および変調状態を与えられたとき、自己ホモダイン受
信器として働く。光源によって発生した光学信号の非変
調状態および変調状態の自己ホモダイン混合は、マイク
ロ波スペクトラム分析器のようなアナライザの帯域幅内
に、光学パワースペクトラムを周波数変換する。
１工
本発明の方法および装置槽基本的に波長に依存しない（
３００ｎｍ以上の検出器およびファイバ素子によっての
み限定される）。また、付加的な局部発振器のトラッキ
ング動作は必要とされない。また、上記文献に開示され
たものを含めて公知の光学スペクトラム分析と異なって
光源によって発生された光学信号のゲートに変調を与え
るために変調源がゲート信号によってゲート化されると
き、高周波変調が与えられる。すなわち、ゲート関数１
、ｔ の下に変調が存在する。この変調費、従来のような光学
遅延線の遅延と結びついた変調速度ではなく、ゲート周
波数より大きい任意の周波数でよい。
３００ｎｍ以上の検出器およびファイバ素子によっての
み限定される）。また、付加的な局部発振器のトラッキ
ング動作は必要とされない。また、上記文献に開示され
たものを含めて公知の光学スペクトラム分析と異なって
光源によって発生された光学信号のゲートに変調を与え
るために変調源がゲート信号によってゲート化されると
き、高周波変調が与えられる。すなわち、ゲート関数１
、ｔ の下に変調が存在する。この変調費、従来のような光学
遅延線の遅延と結びついた変調速度ではなく、ゲート周
波数より大きい任意の周波数でよい。
（実施例）
本発明は光学信号の光学フィールドスペクトラムの直接
測定を可能にする。レーザのような単一の光源が、光学
パワースペクトラムを分析器（たとえばマイクロ波スペ
クトラム分析器）の帯域幅内に周波数変換するのに用い
られる。これは、光源によって発生した光学信号を２つ
の状態、すなわち非変調状態（局部発振器信号の代わり
に用いられる）と変調状態（問題の光学フィールドスペ
クトラムを運ぶ）とに切り換え、光学遅延回路を含む自
己ホモダイン受信器内でこれらの状態を混合することに
よって達成される。
測定を可能にする。レーザのような単一の光源が、光学
パワースペクトラムを分析器（たとえばマイクロ波スペ
クトラム分析器）の帯域幅内に周波数変換するのに用い
られる。これは、光源によって発生した光学信号を２つ
の状態、すなわち非変調状態（局部発振器信号の代わり
に用いられる）と変調状態（問題の光学フィールドスペ
クトラムを運ぶ）とに切り換え、光学遅延回路を含む自
己ホモダイン受信器内でこれらの状態を混合することに
よって達成される。
り
第１図は、ＩＯで一般的に示された本発明−一実施例に
よる光学スペクトラム分析器の概略図である。光学スペ
クトラム分析器１０は光学信号を発生する光源１２を含
む。光源にはたとえばＤＦＢレーザのようなレーザでよ
い。
よる光学スペクトラム分析器の概略図である。光学スペ
クトラム分析器１０は光学信号を発生する光源１２を含
む。光源にはたとえばＤＦＢレーザのようなレーザでよ
い。
本発明により、光学スペクトラム分析器１０はさらに、
光源１２に接続された変調源１４を有する。変調源１４
は変調のバーストを発生するゲート仲変調器が望ましい
。こうして、第２図に示すように、変調源１４はゲート
信号１６を発生する。ゲート信号（ゲート関数）１６は
変調信号１８をゲートするためのトリガが信号として用
いられ、それによってゲートに変調信号２０が発生する
。ゲート信号１６が重ねられる変調信号１８拍、連続波
、パルス、疑似ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）
または他の形式でよい。ゲート−変調信号２０は第２図
に示すように、５０％のデユーティサイクルおよび２Ｔ
の周期を有しているのが望ましい。変調周波数（「ｍ）
とゲート周波数（ｆ ＧＡＴＥ）との関係は、ｆ ｍ
＞ ｆ ＧＡＴＢ 変調源１４によって発生したゲート化変調信号２゜は光
源１２によって発生した光学信号を変調する。
光源１２に接続された変調源１４を有する。変調源１４
は変調のバーストを発生するゲート仲変調器が望ましい
。こうして、第２図に示すように、変調源１４はゲート
信号１６を発生する。ゲート信号（ゲート関数）１６は
変調信号１８をゲートするためのトリガが信号として用
いられ、それによってゲートに変調信号２０が発生する
。ゲート信号１６が重ねられる変調信号１８拍、連続波
、パルス、疑似ランダムビットシーケンス（ＰＲＢＳ）
または他の形式でよい。ゲート−変調信号２０は第２図
に示すように、５０％のデユーティサイクルおよび２Ｔ
の周期を有しているのが望ましい。変調周波数（「ｍ）
とゲート周波数（ｆ ＧＡＴＥ）との関係は、ｆ ｍ
＞ ｆ ＧＡＴＢ 変調源１４によって発生したゲート化変調信号２゜は光
源１２によって発生した光学信号を変調する。
第３図に示されるように、光源１２によって発生した光
学信号は２つの状態、即ち第３Ａ図に示された非変調状
態と、第３Ｂ図に示された問題の光学フィールドスペク
トラムを運ぶ変調状態とをとる。
学信号は２つの状態、即ち第３Ａ図に示された非変調状
態と、第３Ｂ図に示された問題の光学フィールドスペク
トラムを運ぶ変調状態とをとる。
再び第１図において、光学スペクトラム分析器ＩＯはさ
らに光源１２Ｍ接続された第１の光学パワースプリッタ
２２を有する。光学スペクトラム分析器および光学遅延
線２６（その人力は第１の光学パワースプリッタに接続
される）を有している。光学コンジット２４は光ファイ
バケーブルでも、大気（すなわち自由空間）でもよい。
らに光源１２Ｍ接続された第１の光学パワースプリッタ
２２を有する。光学スペクトラム分析器および光学遅延
線２６（その人力は第１の光学パワースプリッタに接続
される）を有している。光学コンジット２４は光ファイ
バケーブルでも、大気（すなわち自由空間）でもよい。
光学遅延線２６＠所定の長さの光学ファイバケーブルが
望ましい。
望ましい。
ゲート周波数と光学遅延線２６の所定の遅延時間（Ｔ）
との関係は、 ｆ６＾ＴＥ−Ｔ＝ｎ＋１／２、（ｎ＝０．１．２、・・
・）光学コンジット２４および遅延線２６の出力は、こ
れふまた光学スペクトラム分析器１０に含まれる第２の
光学パワースプリッタ２８に接続される。従って、光学
コンジット２４および光学遅延線２０は並列光学回路と
して接続される。
との関係は、 ｆ６＾ＴＥ−Ｔ＝ｎ＋１／２、（ｎ＝０．１．２、・・
・）光学コンジット２４および遅延線２６の出力は、こ
れふまた光学スペクトラム分析器１０に含まれる第２の
光学パワースプリッタ２８に接続される。従って、光学
コンジット２４および光学遅延線２０は並列光学回路と
して接続される。
光学スペクトラム分析器１０はさらに光検出器３０を有
する。光検出器３０はたとえばホトダイオードでよい。
する。光検出器３０はたとえばホトダイオードでよい。
光検出器３０の検出帯域幅は、ＡＭ、ＦＭ帯域幅より広
いことが望ましい。最後に、光学スペクトラム分析器１
０は、マイクロ波スペクトラム分析器またはＲＦスペク
トラム分析器のような分析器を含むことが望ましい。
いことが望ましい。最後に、光学スペクトラム分析器１
０は、マイクロ波スペクトラム分析器またはＲＦスペク
トラム分析器のような分析器を含むことが望ましい。
第１の光学パワースプリッタ２２＃、光学コンジット２
４、光学遅延線２６、第２の光学パワースプリッタ２８
、および光検出器３０の組み合わせは次に説明するよう
に、第３図に示された光源１２によってイン受信器とな
る。光源１２によって発生した非変調光学信号は局部発
振器信号の代わりに用いられる。
４、光学遅延線２６、第２の光学パワースプリッタ２８
、および光検出器３０の組み合わせは次に説明するよう
に、第３図に示された光源１２によってイン受信器とな
る。光源１２によって発生した非変調光学信号は局部発
振器信号の代わりに用いられる。
光学コンジット２４を通過する光学信号をＥＡ（ｔ）光
学遅延線２６を通過する光学信号をＥｔ＋（ｔ）とする
。ＥＡ（ｔ）は第４Ａ図に示され、Ｅａ（ｔ）は第４Ｂ
図に示されている。ＥＡ（ｔ）およびＥｌｌ（ｔ）は交
互に局部発振器信号、変調光学信号（変調された光学信
号）として働く。
学遅延線２６を通過する光学信号をＥｔ＋（ｔ）とする
。ＥＡ（ｔ）は第４Ａ図に示され、Ｅａ（ｔ）は第４Ｂ
図に示されている。ＥＡ（ｔ）およびＥｌｌ（ｔ）は交
互に局部発振器信号、変調光学信号（変調された光学信
号）として働く。
光源１２によって発生した交互に非変調状態、変調状態
となる光学信号が第１１第２の光学パワースプリッタ２
２．２８において分離、再結合される結果として、フィ
ールドＥは２つの部分より成る。
となる光学信号が第１１第２の光学パワースプリッタ２
２．２８において分離、再結合される結果として、フィ
ールドＥは２つの部分より成る。
１つに光源によって発生した変調光学信号によるもの、
もう１つは非変調光学信号によるものである。従って、
光検出器３０における信号電流■。は、ＥＡ （ｔ
）２＋Ｅ Ａ （ｔ）”＋２ ［ＥＡ （
ｔ） ・ Ｅ、（ｔ）］に比例する。最初の２つの
項は光学強度変調を表す。最後の項は問題のスペクトル
情報を与える。
もう１つは非変調光学信号によるものである。従って、
光検出器３０における信号電流■。は、ＥＡ （ｔ
）２＋Ｅ Ａ （ｔ）”＋２ ［ＥＡ （
ｔ） ・ Ｅ、（ｔ）］に比例する。最初の２つの
項は光学強度変調を表す。最後の項は問題のスペクトル
情報を与える。
たとえば、第４図に示されたように時間Ｔの間、Ｅｘ（
ｔ）が光源１２より発生した不変調光学信号で現在、局
部発振器信号として作用し、またＥａ（ｔ）がＡＭ、Ｆ
Ｍ両方とも課された変調光学信号である場合、上記式に
おける第３項（これはＥＡ（ｔ）・Ｅａ（ｔ）に比例す
る）は実効的に局部発振器信号の等傷物と未知の信号と
の間の混合を表す。これによって、その分解能が、レー
ザのような光源１２の非変調線幅の関数、および光学コ
ンジット２４、光学遅延線２６の干渉計伝達関数となる
測定が得られる。
ｔ）が光源１２より発生した不変調光学信号で現在、局
部発振器信号として作用し、またＥａ（ｔ）がＡＭ、Ｆ
Ｍ両方とも課された変調光学信号である場合、上記式に
おける第３項（これはＥＡ（ｔ）・Ｅａ（ｔ）に比例す
る）は実効的に局部発振器信号の等傷物と未知の信号と
の間の混合を表す。これによって、その分解能が、レー
ザのような光源１２の非変調線幅の関数、および光学コ
ンジット２４、光学遅延線２６の干渉計伝達関数となる
測定が得られる。
光学スペクトラム分析器１０はＩＭ変調の間レーザが受
けるチャーブ（ｃｈｉｒρ）を直接測定できる。
けるチャーブ（ｃｈｉｒρ）を直接測定できる。
レーザ変調は、光学回路の遅延差の２倍の周期の矩形波
によってゲート化させるのが望ましい。ゲート関数１６
がオンのとき、変調信号はレーザに通過することが許さ
れる。その結果、２つの光学ビーム（１つは非変調、他
は変調）が混合され、レーザのチ、−ブと直接関連した
項が生じる。
によってゲート化させるのが望ましい。ゲート関数１６
がオンのとき、変調信号はレーザに通過することが許さ
れる。その結果、２つの光学ビーム（１つは非変調、他
は変調）が混合され、レーザのチ、−ブと直接関連した
項が生じる。
たとえば、ＤＦＢ半導体レーザが光学通信システムにお
いてより広く使用されるにつれて、それのより正確な特
徴化がだんだん必要になってきている。線幅および小さ
な周波数偏移の測定は、ファイバ光学回路を用いて達成
できる長い遅延を利用することによって説明されている
。例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １９８０
． ｖｏｌ、 １６． ＩＭＰ、 ６３０−６３１゜に
Ｎｏｖｅｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒｅ５
ｏｌｕｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍ−ｅｎｔ ｏｆ Ｌ
ａ５ｅｒ ０ｕｔｐｕｔ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、”と題し
、また旧−ｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １９８６．
ｖｏｌ、 ２２． ＰＩ）、 １０５２−１０５４にＭ
ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔ Ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉ−ｏｎ Ｃｈａｒａｃ
ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ １３ Ｆ Ｂ
−Ｌ Ｄ ｂｙ Ｄｅｌａｙｅ−ｄ ｓｅｌｆ−
ｔｌｏｍｏｄｙｎｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ、”と題して
説明されている。
いてより広く使用されるにつれて、それのより正確な特
徴化がだんだん必要になってきている。線幅および小さ
な周波数偏移の測定は、ファイバ光学回路を用いて達成
できる長い遅延を利用することによって説明されている
。例えば、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １９８０
． ｖｏｌ、 １６． ＩＭＰ、 ６３０−６３１゜に
Ｎｏｖｅｌ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｒｅ５
ｏｌｕｔｉｏｎ Ｍｅａｓｕｒｅｍ−ｅｎｔ ｏｆ Ｌ
ａ５ｅｒ ０ｕｔｐｕｔ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、”と題し
、また旧−ｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １９８６．
ｖｏｌ、 ２２． ＰＩ）、 １０５２−１０５４にＭ
ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｉｒｅｃｔ Ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉ−ｏｎ Ｃｈａｒａｃ
ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ １３ Ｆ Ｂ
−Ｌ Ｄ ｂｙ Ｄｅｌａｙｅ−ｄ ｓｅｌｆ−
ｔｌｏｍｏｄｙｎｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ、”と題して
説明されている。
ファイバリンク上での分散を決定するのに有用に
な別の重要な測定便、現在の変調されたＤＦＢレーザの
光学フィールドのスペクトラムの測定である。本発明に
よる方法および装置はゲート化変調と結合した光学遅延
線２６を用いて、通常の動作状態にあるＤＦＢレーザの
光学フィールドと強度との両方のホモダインパワースペ
クトラムを測定する。
光学フィールドのスペクトラムの測定である。本発明に
よる方法および装置はゲート化変調と結合した光学遅延
線２６を用いて、通常の動作状態にあるＤＦＢレーザの
光学フィールドと強度との両方のホモダインパワースペ
クトラムを測定する。
本発明の方法および装置において、変調ＤＦＢレーザと
ＣＷ局部発振器との混合は適当な光学遅延と結びついた
ゲート化変調を用いて単一のレーザで達成される。これ
により、＋／−２２ＧＨｚまでの周波数チャーブ測定が
実行できる。広幅帯域幅分析器３２（すなわち、光学検
出器、プリアンプ、およびマイクロ波スペクトラム分析
器）でその混合された光学信号を測定することによって
周波数チャーブの直接観察が可能になる。
ＣＷ局部発振器との混合は適当な光学遅延と結びついた
ゲート化変調を用いて単一のレーザで達成される。これ
により、＋／−２２ＧＨｚまでの周波数チャーブ測定が
実行できる。広幅帯域幅分析器３２（すなわち、光学検
出器、プリアンプ、およびマイクロ波スペクトラム分析
器）でその混合された光学信号を測定することによって
周波数チャーブの直接観察が可能になる。
さらに詳細にいうと、ＤＦＢレーザは光源１２となり、
２つの動作状態間（各状態は時間Ｔだけ続く）で切り換
えられる。一方の状態では、レーザはＣＷ局部発振器と
して動作し、他方の状態では、任意の所望のＡＣ結合変
調をレーザに加えることができる。時間Ｔは変調期間よ
りずっと長いものと仮定する。
２つの動作状態間（各状態は時間Ｔだけ続く）で切り換
えられる。一方の状態では、レーザはＣＷ局部発振器と
して動作し、他方の状態では、任意の所望のＡＣ結合変
調をレーザに加えることができる。時間Ｔは変調期間よ
りずっと長いものと仮定する。
レーザ信号は第１の光学パワースプリッタ２２へ、そし
て光学コンジット２４、光学遅延線２６からなる並列光
学回路に送られる。この並列光学回路の時間遅延差Ｔは
第２のパワースプリッタ２８において、変調レーザ状態
と非変調レーザ状態との連続を起こさせる。この回路は
光検出器３０とともに光学的ホモダイン受信機として動
作する。変調レーザ信号がＣＷ局部発振器信号と混合さ
れ、２つの別々のレーザが必要であるという制限を受け
ない。
て光学コンジット２４、光学遅延線２６からなる並列光
学回路に送られる。この並列光学回路の時間遅延差Ｔは
第２のパワースプリッタ２８において、変調レーザ状態
と非変調レーザ状態との連続を起こさせる。この回路は
光検出器３０とともに光学的ホモダイン受信機として動
作する。変調レーザ信号がＣＷ局部発振器信号と混合さ
れ、２つの別々のレーザが必要であるという制限を受け
ない。
出力光電流の最終パワースペクトラムは２つの要素から
なる。第１のものはレーザのゲート化強度変調に関連し
た直接フィー井トスルー項である。
なる。第１のものはレーザのゲート化強度変調に関連し
た直接フィー井トスルー項である。
第２の項は非変調、変調レーザ状態間の光学的混合の結
果である。この第２の項はレーザによって発生した光学
信号の周波数変化の直接観察を提供する。実際に、これ
ら２つの項は、強度変調項はスペクトル的に狭く、これ
に対して光学ＦＭスペクトルに関連した項はレーザ線（
ライン）幅のため広くなるため、容易に区別される。
果である。この第２の項はレーザによって発生した光学
信号の周波数変化の直接観察を提供する。実際に、これ
ら２つの項は、強度変調項はスペクトル的に狭く、これ
に対して光学ＦＭスペクトルに関連した項はレーザ線（
ライン）幅のため広くなるため、容易に区別される。
ＤＦＢレーザの実際の測定に第１図に示された光学スペ
クトラム分析器１０を用いて実行された。
クトラム分析器１０を用いて実行された。
１．３２μｍで動作するあるＤＦＢレーザ（閾値電流−
１４，４Ｍ Ａ ）の出力は、第１のパワースプリッタ
２２に結合される前に２つのアイソレータ（図示せず）
を通過させた。遅延差（〉３μ５ｅｃ）はＤＦＢしｆ
（線幅＞ ２０Ｍ Ｈｚ ）のコヒーレンス時間よりず
っと長かった。
１４，４Ｍ Ａ ）の出力は、第１のパワースプリッタ
２２に結合される前に２つのアイソレータ（図示せず）
を通過させた。遅延差（〉３μ５ｅｃ）はＤＦＢしｆ
（線幅＞ ２０Ｍ Ｈｚ ）のコヒーレンス時間よりず
っと長かった。
光検出器３０によって発生した信号は分析器３２（たと
えば、高速１ ｎＧａＡｓ検出器、マイクロ波プリアン
プ、およびマイクロ波スペクトラム分析器を含んでｌｌ
ｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ社製Ｈ
Ｐ７１４００Ａ光波信号分析器のような１００Ｋ Ｈｚ
〜２２Ｇ Ｈｚで較正されたマイクロ波スペクトラム分
析器）に送られた。電気検出システムの帯域幅は２２Ｇ
Ｈｚ（１，３μｍで＋１−０．１２ｎｍ）であった。こ
れはＤＦＢレーザで達成できる典型的な周波数変化によ
く合致する。
えば、高速１ ｎＧａＡｓ検出器、マイクロ波プリアン
プ、およびマイクロ波スペクトラム分析器を含んでｌｌ
ｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ Ｃｏｍｐａｎｙ社製Ｈ
Ｐ７１４００Ａ光波信号分析器のような１００Ｋ Ｈｚ
〜２２Ｇ Ｈｚで較正されたマイクロ波スペクトラム分
析器）に送られた。電気検出システムの帯域幅は２２Ｇ
Ｈｚ（１，３μｍで＋１−０．１２ｎｍ）であった。こ
れはＤＦＢレーザで達成できる典型的な周波数変化によ
く合致する。
ＤＦＢレーザは正弦、ＰＲＢＳ変調両方の下で測定され
た。熱的に誘起された周波数チャーブを防止するのを助
けるために、変調源１４は、レーザへの平均電流がゲー
ト期間の両半分の間一定となるようにＡＣ結合された。
た。熱的に誘起された周波数チャーブを防止するのを助
けるために、変調源１４は、レーザへの平均電流がゲー
ト期間の両半分の間一定となるようにＡＣ結合された。
第５図は、正弦、ＰＲＢＳ変調に対する光検出器３０の
光電流のパワースペクトラムを示す。正弦変調の場合（
第５Ａ図）、変調周波数ｆｍは １００イ五 Ｍｌ−ｉｚ、ＤＣバイアス電流は３６ＭΔ、変調枠数は
約８３％であった。結果としてのレーザの周波数チャー
ブは約＋／−１３であって、約１３０のＦＭ変調指数に
対応する。３ＧＨｚ以下の個別（ディスクリート）のス
ペクトラム要素は、基本（１００Ｍ Ｈｚ ）および、
レーザの非線形特性によって発生した種々の高調波での
強度変調の直接フ・イードスルーによるものである。Ｐ
ＲＢＳ変調の場合（第５Ｂ図）、クロック周波数「Ｃは
３５０Ｍ Ｈｚバイアス電流は５０Ｍ Ａ 、変調深さ
は約２０％、そしてコードシーケンスはＮＲＺ （長さ
−２７−１）であった。正弦波数スペクトルによると思
われる。等５Ｂ図の底部トレースは光学信号がブロック
されている分析器３２の雑音フロアである。
光電流のパワースペクトラムを示す。正弦変調の場合（
第５Ａ図）、変調周波数ｆｍは １００イ五 Ｍｌ−ｉｚ、ＤＣバイアス電流は３６ＭΔ、変調枠数は
約８３％であった。結果としてのレーザの周波数チャー
ブは約＋／−１３であって、約１３０のＦＭ変調指数に
対応する。３ＧＨｚ以下の個別（ディスクリート）のス
ペクトラム要素は、基本（１００Ｍ Ｈｚ ）および、
レーザの非線形特性によって発生した種々の高調波での
強度変調の直接フ・イードスルーによるものである。Ｐ
ＲＢＳ変調の場合（第５Ｂ図）、クロック周波数「Ｃは
３５０Ｍ Ｈｚバイアス電流は５０Ｍ Ａ 、変調深さ
は約２０％、そしてコードシーケンスはＮＲＺ （長さ
−２７−１）であった。正弦波数スペクトルによると思
われる。等５Ｂ図の底部トレースは光学信号がブロック
されている分析器３２の雑音フロアである。
第６図は最大周波数チャープ対ＤＦＢレーザの龜
変調指数のプロットを示す。両方の合線に対する変調速
度は類似していた（すなわち、正弦変調、ｆｍ＝ ３０
０ＭＨｚ、ＰＲＢＳ、ｆ ｃ＝ ３６５ＭＨｚ）。
度は類似していた（すなわち、正弦変調、ｆｍ＝ ３０
０ＭＨｚ、ＰＲＢＳ、ｆ ｃ＝ ３６５ＭＨｚ）。
（発明の効果）
以上の説明より明らかなように、本発明による方法およ
び装置は、局部発振器を別個に設けることなしに、変調
されたＤＦＢレーザの光学フィールドのホモダインパワ
ースペクトラムを直接測定できる。種々の修正、変形が
本発明の精神、範囲から離れないでなしうろことは当業
者に明らがであろう。
び装置は、局部発振器を別個に設けることなしに、変調
されたＤＦＢレーザの光学フィールドのホモダインパワ
ースペクトラムを直接測定できる。種々の修正、変形が
本発明の精神、範囲から離れないでなしうろことは当業
者に明らがであろう。
第１図は本発明による光スペクトラム分析器のブロック
図、第２図は第１図に示した変調源によって発生される
信号を示した図、第３Δ図および第３Ｂ図は非変調光学
信号と変調光学信号との周波数スペクトラムを示した図
、第４Ａ図および第４Ｂ図は、第１図に示した光源によ
って発生される光学信号を示した図、第５Ａ図および第
５Ｂ図はＤＦＢレーザに対する本発明による分析器の出
力信号の状態を示した図、第６図は本発明による分析器
のＤＦＢレーザに対する最大周波数チャーブ対変調指数
の関係を示した図である。 １２：光源（レーザ） １４：変調源（ゲート化変調源） ２２．２８：パワ・スプリッタ ２４：光学コンジット ２６：光学遅延線
図、第２図は第１図に示した変調源によって発生される
信号を示した図、第３Δ図および第３Ｂ図は非変調光学
信号と変調光学信号との周波数スペクトラムを示した図
、第４Ａ図および第４Ｂ図は、第１図に示した光源によ
って発生される光学信号を示した図、第５Ａ図および第
５Ｂ図はＤＦＢレーザに対する本発明による分析器の出
力信号の状態を示した図、第６図は本発明による分析器
のＤＦＢレーザに対する最大周波数チャーブ対変調指数
の関係を示した図である。 １２：光源（レーザ） １４：変調源（ゲート化変調源） ２２．２８：パワ・スプリッタ ２４：光学コンジット ２６：光学遅延線
Claims (6)
- （１）光学信号を発生する光源と、前記光源に接続され
、前記光学信号が非変調状態と変調状態とに変化するよ
うに前記光学信号を変調するための変調信号を発生する
変調源と、前記光源に接続され、前記光学信号を分割す
る手段と、入力端が前記分割手段に接続された光学コン
ジットと、入力端が前記分割手段に接続された光学遅延
線と、前記光学コンジットおよび光学遅延線の出力端に
接続された信号結合手段とより成り、前記非変調状態を
もつ信号を局部発振信号として使用するようにした光ス
ペクトラム分析器。 - （２）前記光源はレーザーである請求項第１項記載の光
スペクトラム分析器。 - （３）前記変調源は、バースト変調信号を発生する請求
項第１項記載の光スペクトラム分析器。 - （４）前記変調信号は連続波、パルス、または疑似ラン
ダムビットシーケンスとゲート機能とを用いて発生され
る請求項第１項記載の光スペクトラム分析器。 - （５）前記変調信号は５０％のデューティ・サイクルで
ゲート化されている請求項第１項記載の光スペクトラム
分析器。 - （６）前記光学コンジットは光ファイバケーブルまたは
大気である請求項第１項記載の光スペクトラム分析器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US146,915 | 1988-01-22 | ||
| US07/146,915 US4859843A (en) | 1988-01-22 | 1988-01-22 | Method and apparatus for optical signal analysis using a gated modulation source and an optical delay circuit to achieve a self-homodyne receiver |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01308971A true JPH01308971A (ja) | 1989-12-13 |
| JP2842882B2 JP2842882B2 (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=22519552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011789A Expired - Fee Related JP2842882B2 (ja) | 1988-01-22 | 1989-01-20 | 光スペクトル解析方法及びシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4859843A (ja) |
| EP (1) | EP0325480B1 (ja) |
| JP (1) | JP2842882B2 (ja) |
| DE (1) | DE68915553T2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5319438A (en) * | 1992-01-24 | 1994-06-07 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Interferometric, self-homodyne optical receiver and method and optical transmission system incorporating same |
| FR2689632B1 (fr) * | 1992-04-02 | 1997-09-19 | Thomson Csf | Detecteur a fibre optique de contraintes. |
| US7283572B2 (en) * | 2004-01-15 | 2007-10-16 | Ben Gurion University Of The Negey | Measurement of wavelength transients in tunable lasers |
| US10050713B2 (en) * | 2015-03-02 | 2018-08-14 | Futurewei Technologies, Inc. | Optical transceiver using duplex media, self-homodyne detection (SHD), coherent detection, and uncooled laser |
| CN112505408B (zh) * | 2020-11-19 | 2022-02-08 | 中国电子科技集团公司第三十研究所 | 一种微波光子测频装置与方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4725774A (en) * | 1986-06-20 | 1988-02-16 | Northrop Corporation | Integrated interferometric acousto-optic spectrum analyzer |
| US4768880A (en) * | 1986-06-23 | 1988-09-06 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | System and method for accurate loop length determination in fiber-optic sensors and signal processors |
| GB2192272B (en) * | 1986-07-02 | 1990-06-06 | Cossor Electronics Ltd | Spectrum analyser |
-
1988
- 1988-01-22 US US07/146,915 patent/US4859843A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-01-20 EP EP89300554A patent/EP0325480B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-20 DE DE68915553T patent/DE68915553T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-01-20 JP JP1011789A patent/JP2842882B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ANALYSE DE LA LARGEUR SPECTRALE D UN LASER SEMICONDUCTEUR PAR INTERFEROMETRIE HETERODYNE SYNTHETIQUE=1984 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68915553T2 (de) | 1994-09-15 |
| EP0325480A3 (en) | 1991-04-24 |
| JP2842882B2 (ja) | 1999-01-06 |
| EP0325480A2 (en) | 1989-07-26 |
| DE68915553D1 (de) | 1994-07-07 |
| US4859843A (en) | 1989-08-22 |
| EP0325480B1 (en) | 1994-06-01 |
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