JPH02182039A - 波長同期システム - Google Patents

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〕 本発明は複数のローカル局の各々で保有する仮数のレー
ザ装置の発振周波数の組合せが各ローカル局間で互いに
一致するように制御する波長同期システムに関する。

〔従来の技術〕

従来、複数のローカル局に波長同期を施す方法としては
、基準局で保有する周波数掃引光源からの出射光及びこ
れの光学共振器透過光を各ローカル局に供給し、各ロー
カル局では送られてきたこれら２つの基準光をもとに自
局内の複数のレーザ装置に周波数間隔安定化制御を行う
方法（下坂ら。

昭和６３年度電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集
１分冊Ｂ−１，８−１−１８８ページ参照）が知られて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の方法においては、基準局から各ローカル局に供給
する必要のある基準信号が周波数掃引光。

光学共振器を透過した周波数掃引光及び周波数掃引のタ
イミング信号の３ｗｉ類ある。従って、基準局から各ロ
ーカル局に信号線を３本設ける必要があシ、ケーブル敷
設コストが高くなる。しかも、光ケーブルと電気線が混
在しているため、基準局とローカル局とが遠く離れてい
るときには、同一時刻に到達すべき各信号の間の伝搬遅
延差が無視できなくなる。

また１周波数掃引光を光学共振器に通した光は。

光学共振器の透過特性を反映してパルス列となり、その
−掃引周ル１内での発生時刻が光学共振器の共伽周波数
に対応しているが、基準局とローカル局とが遠く離れて
いて長尺ファイバを通す必要があるときＫＩ／′ｉ、フ
ァイバの波長分散の影響を受けて上記パルスの生起時刻
が変化してしまう。

したがって１本発明の目的は基準局から各ローカル局に
対して設けるべき信号線の本数を１本に減らし、かつ基
準局とローカル局との間の距離が長くなっても送るべき
基準信号の品質が劣化しない波長同期システムを提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の波長同期システムは発振周波数を制御する対象
である互いに異なる発振周波数の複数のレーザ装置をそ
れぞれ有する複数のローカル局と、制御の基準となる周
波数で発振する基準用レーザ装置と前記基準用レーザ装
置の出射光を前記複数のローカル局に分岐する第１の光
分岐器とを有する基準局とを備え； 前記複数のローカル局のそれぞれは前記第１の光分岐器
の出射光全分岐する第２の光分岐器と、前記複数のレー
ザ装置のそれぞれの出射光の少なくとも一部と前記第２
の光分岐器の第１の出射光とを合波する第１０光合波器
と、外部からの入力信号に応じて前記複数のレーザ装置
の発振周波数を含む範囲で発振周波数を掃引する参照用
レーザ装置と、前記参照用レーザ装置の出射光を分岐す
る第３の光分岐器と、前記第３の光分岐器の第１の出射
光と前記第１の光合波器の出射光とを合成する第２０光
合波器と、前記第２の光合波器の出射光を電気信号に変
換する第１の光検出器と、前記第３の光分岐器の第２の
出射光と前記第２の光分岐器の第２の出射光とを合波す
る第３の光合波器と、前記第３の光合波器の出射光の周
波数変化を透過光の振幅変化に変換しかつ外部からの印
加信号により共振周波数間隔が変化する光学共振器と、
前記光学共振器の出射光を電気信号に変換する第２の光
検出器と、前記参照用レーザ装置の発振周波数掃引時の
前記第２の光合波器の出射光により検出する前記複数の
レーザ装置の発振周波数間隔の前記参照用レーザ装置の
発振周波数掃引時の前記光学共振器の共振ピークに対応
する出射光を用いて設定した周波数間隔基準に対する胆
差を一定値に安定化させるための制御信号全出力する第
１の制御装置と、前記第１の制御装置からの制御信号に
従って前記複数のレーザ装置の入力信号を変化させるレ
ーザ裟ｆ駆動装置と、前記第２の光検出器の出力の直流
成分が最大になるように前記光学共振器に印加する制御
信号を出力する第２の制御装置とから構成される。

〔作用〕

本発明においては、基準局から各ローカル局へは発振周
波数が絶対安定化された光のみであるため、基準信号を
送るのに必要なケーブルの本数は光フアイバ１本である
。また、送る基準信号も直流光であるため、光ファイバ
の波長分散の影響を受けず従って基準信号としての品質
は劣化しない。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例の構成図である。なお、この
実施例では説明を簡単にするためにローカル局数が２個
、各ローカル局で持つ制御対象レーザ装置が３台の場合
につき述べる。基準局Ｃ８内に基準用レーザ装置として
保持する１、５５μｍ帯分布帰還型半導体レーサ（ＤＦ
Ｂ）ｌからの出射光はアイソレータ２ｔ−透過後にハー
フミラ−３で２分岐される。一方の分岐光は分岐比１：
１の第１の光分岐器４に入力される。他方の分岐光はア
ンモニアガスを５９Ｔｏｒｒの圧力で充填した長さ５０
αのガラスセル５に入射される。ガラスセル５を透過し
た光は光検出器６で電気信号に変換される。

この電気信号は制御回路７に入力される。制御回路７は
入力された電気信号のレベルが一定値になるような、す
なわちＤＦＢｌの発振周波数がアンモニアガスの吸収曲
線上の適宜選定したある一点に保持されるような制御信
号を出力する。この制御信号はレーサ躯動装置８で電流
に変換されてＤＦＢｌに注入される。このような制御に
よＪ、ＤＦＢＩの発振周波数はアンモニア吸収曲線上の
一点に絶対安定化される。なお１以上の構成要素１〜８
は基準局ＣＳを構成する。

この実施例ではローカル局ＬＳＩ、ＬＳ２を２つ想定し
ているが、これらの構成要素及び動作は互いに同一であ
るため、ここでは、一方のローカル局ＬＳＴのみについ
て説明する。基準局Ｃ８内の第１の光分岐器４の２つの
出力のうち第１の出射光９は第１のローカル局ＬＳＩに
送られる。第１の出射光９はローカル局ＬＳＩ内で分岐
比１：１の第２の光分岐器１４により第１及び第２の出
射光１５．１６に分けられる。制御対象レーザ装置１７
．１８，１９の出射光は各々光アイソレータ２０．２１
．２２を透過した後、第２の光分岐器１４の第１の出射
光１５と共に第１の光合波器２３により合波される。一
方、ローカル局ＬＳＩ内で参照用レーザ装置として用い
ている１、５５μｍ帯波長帯波外布ブラック反射型半導
体レーサ（ＤＢＲ）１１は鋸歯状波発生器１２により印
加される繰シ返し周波数５００Ｈｚの鋸歯状波に従って
その発振周波数が時間に対し鋸歯状に変化している。Ｄ
ＢＲＩＩからの出射光は第１の光アイソレータ１３を透
過した後、第３の光分岐器２４により第１及び第２の出
射光２５．２６にパワー比１：１に分けられる。

第２の光分岐器１４の第２の出射光１６は光可変減衰器
２７を透過した後、第３の光合波器２８により第３の光
分岐器２４の第２の出射光２６と合波される。第３の光
合波器２８の出射光はフィネス１０．フリースベクトル
レンジ１０ＧＨｚとなるようにその厚さ及び端面反射率
を調整した石英製ファプリーベロエタロン２９に入射さ
れる。ファプリーベロエタロン２９の透過光は鋸歯状波
発生器１２からの出力信号の１周期中、ＤＢＲＩＩの周
波数が７アブリーペロエタロン２９の共振周波数に一致
した時点で発生するパルス列状の光及び基準ｑＣ８から
送られてくる直流光に対応した直流光から構成されてい
るが、この１周期中のパルスの数が４つになるように鋸
歯状波発生器１２の出力のピーク電圧を調整しておく。

また、ファプリーペロエタロン２９に含マレル直流光し
ベルカパルス光のピークレベルを越えないように光可変
減衰器２７で基準）ｆｌＪｃｓから送られる直流光に与
える減衰量を調整しておく。ファプリーペロエタロン２
９の透過光は第２の光検出器３０で電気信号に変換され
た後に２分岐され、一方は第１の制御装置３１の第２の
入力端子３３に、他方はパルス波形除去用の低域通過フ
ィルタ３５を介して第２の制御装置３４に入力される。

第２の制御装置３４では入力直流電圧が最大になるよう
に最大値制御を行ない、その出力制御信号により温度制
御装置３６を枢動してファプリーベロエタロン２９の温
度を制御し、その共振周波数を絶対安定化されたＤＦＢ
Ｉの発振周波数に絶対安定化している。第１の光合波器
２３の出射光は第２の光合波器３７により第３の光分岐
器２４の第１の出射光２５と合波される。その合波光は
第１の光検出器３８で電気信号に変換された後、第１の
制御装置３１の第１の入力端子３２に印加される。

続いて、第１の制御装置３１の詳細構成及び機能につい
て説明する。第３図は第１図に示した第１の制御装置３
１の構成図であシ、第４図は第３図に示した第１の制御
装置３１の中のパルス発生時刻差計測回路４１０の詳細
構成を示す。第３図において、第１の入力端子３２に入
力した電気信号は遮断周波数６００ＭＨｚの低域増幅器
４０５に入力される。この低域増幅器４０５は低域通過
フィルタの役割も果しておｐ、ＤＢＲＩＩからの出射光
の周波数と、１）ＦＢＩ、１７，１８．１９の出射光の
周波数との差が、はぼ±６００ＭＨｚの範囲に入ってい
るときにパルス状の電気信号が出力される。

パルスの数は第１図の鋸歯状波発生器１２の出力信号６
０７，６０８（第２図参照）の−周期にＤＢＲｌｌとＤ
ＦＢＩ、１７，１８．１９の各々の発振中心周波数との
差が±６００ＭＨｚ範囲にはいる回数に等しく、それは
３つである。以下、これらのパルスをそれぞれ第１、第
２、第３及び第４のビートパルスと呼ぶ。このパルスは
包絡線検波回路４０６で包絡線検波された後、さらにシ
ュミットトリガ回路４０７で論理レベルに等しい振幅を
持つ方形波に整形され、続いてインバータ回路４０８で
極性が反転された後、パルス発生時刻差計測回路４１０
の第２の入力端子４０９に入力される。

方、第２の光検出器３０からのパルス状の電気信号は低
域増幅器４０１で増幅された後、シュミットトリガ回路
４０２で出力レベルを論理レベルとした後、インバータ
回路４０３で極性を反転してパルス発生時刻差計測回路
４１０の第１の入力端子４０４に入力される。なお、第
１図の鋸歯状波発生器１２の出力信号６０７，６０８（
第２図参照）の−周期中にパルス発生時刻差計測回路４
１０の第１の入力端子４０４に入力されるパルスの数は
前述のように４つである。これらのパルスをそれぞれ第
１％第２．第３及び第４の基準パルスと呼ぶ。

この実施例ではＤＦＢＩ７，１８．１９の発振周波数を
それぞれ上記光学共伽器の第２から第４の光学共振周波
数にあわせるように、これら第１から第３のＤＦＢＩ７
，１８．１９の発振周波数を制御する。

したがって、制御装置３１では第２、第３及び第４のビ
ートパルスの生起時刻がそれぞれ第２、第３及び第４の
基準パルスの生起時刻にほぼ一致するよう圧制御する。

以下、その詳細を説明する。

第４図は第３図中のパルス発生時刻差計側回路４１０の
詳細構成図である。上述の基準パルス列とビートパルス
列（第２図（ａ）　、　（ｂ）　’）がそれぞれ第１及
び第２の入力端子４０４，４０９に入力されると、第１
及び第２のカウンタ５０１．５０２がらは第２図（Ｃ）
から（ｅ）に示す方形波が出力される。第２図において
、実線が基準パルス列によって作られた第１のカウンタ
５０１の第１から第３の出力端の出力であり、点線がビ
ートパルス列によって作られた第２のカウンタ５０２の
第１から第３の出力端の出力である。これらの方形波は
各基準パルス及びビートパルスの生起時刻をその立ち上
が９時刻とし、また、それぞれ次のパルスの生起時刻を
立ち下がり時刻としている。ただし、最後のパルスであ
る第４の基準パルス及び第４のビートパルスで立ち上が
った方形波（第２図（ｅ））はいずれも第１図の鋸歯状
波発生器２の出力信号（第２図６０７．６０８参照）で
ある鋸歯状波の次の一周期の開始時刻を享ち下が夛時刻
としている。これらのカウンタ５０！　、５０２の出力
は、いずれも第１の出力が第１のｅｘｃｌｕｓｉｖｅ　
−ＯＲ（ＥＸ−ＯＲ）回路５０３に、第２の出力が第２
のｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−ＯＲ回路５０４に、かつ第３の
出力が第３のｅｘｃｌｕ−３ｉｖｅ−ＯＲ回路５０５に
入力される。このとき、これら第１から第３のｅｘｃｌ
ｕｓｉｖｅ−０几回路５０３゜５０４．５０５からは第
２図（ｆ）から（ｈ）に示すようにそれぞれ２つずつの
方形パルスが出力される。そこで、パルス選択回路５０
６でこれらの方形パルスの内、先頭つまシ時間的に早い
方の方形パルスのみをそれぞれ選択して出力する。さら
に１次のパルス順序判定回路５０７で第１の基準パルス
と第１のビートパルスのどちらが先に生起しているか、
また同様に第２、第３のこれらのパルスはどちらが先に
生起しているかを判定して、基準パルスに対してビート
パルスが先に生起しているときは正の電圧の方形パルス
（パルス幅はパルス選択回路の出力と同じ）を出力し、
基準パルスに対してビートパルスが後のときは負の電圧
の方形パルスを出力する。これはＤＦＢの発振周波数を
ＤＦＢへの注入電流で制御するため、ＤＦＢに帰還する
電流の変化の方向を変えなければならないためである。

このパルス順序判定回路５０７の出力はそれぞれ第３図
の第１から第３の積分器４１１，４１２゜４１３で第１
図の鋸歯状波発生器２の掃引時間の２から３倍程度の時
間内で積分して、上記方形パルスのパルス幅及び基準パ
ルスとビートパルスの時間的前後関係から決まる正また
は負の電圧の大きさに変換する。これらの積分器４１１
，４１２゜４１３の出力はそれぞれ個々に後段に接続さ
れた第５図に示す回路からなるレーザ装置駆動装置３９
．４０．４１の入力端７０１に接続される。同装置では
入力端７０１からの信号をＤＦＢに対する直流バイアス
電流に重畳してＤＦＢを駆動する。

以上の操作を第２のローカル局ＬＳ２に対しても行なう
ことにより、基準局Ｃ８から供給されるＤＦＢＩの出射
光により同一の共振周波数を持つように制御されたファ
プリーベロエタロン２９の同じ共振周波数の組合せ（周
波数軸上でＤＦＢＩの発振周波数に一致した共振周波数
から数えて２〜４番目の組合せ）に各組の３台のＤＦＢ
Ｉ７．１８゜１９の発振周波数が安定化される。

特に、基準局Ｃ８からローカル局ＬＳＩ、Ｌ８２の各々
に供給する光の発振周波数を絶対安定化し、これを用い
て各ローカル局の制御の基準となる光学共振器の共振周
波数を絶対安定化しているため、各ローカル局で制御さ
れる複数のレーザ装置は全て絶対安定化されていること
になる。しかも、その間隔周波数までもが各ローカル局
間で互いに等。

しい値に絶対安定化されている。

なお、ＤＦＢＩ、ＤＦＢＩ７，１８．１９及びＤＢＲ。

１１はそれぞれ第１〜第５の温度制御装置４２゜４３．
４４，４５．４６により温度変動幅０．２℃以内に温度
安定化されている。

上記実施例では、３台のレーザ装置を１組とし−〔、こ
れを２組同時に安定化し、同じ発振周波数の組合せを持
つレーザ装置の組を２組生成している。しかし、１担当
たシのレーザ装置の個数及び組数はこれらの値に限定さ
れず、前者は鋸歯状波発生器１２からの出力信号の周波
数及びピーク電圧を調整しかつ１周期あたシフアプリ−
ペロエタロン２９から出射されるパルスの数を増大する
ことにより、まだ後者は第２の光分岐器４の分岐数を増
すことにより増大することができる。また。

ファプリーベロエタロン２９の厚さを変えることにより
、周波数間隔を自由に設定することができる。さらに、
安定化する対象であるレーザ装置も半導体レーザに限定
されず、外部からの信号に応じて発掘周波数が変化する
レーザ装置なら安定化可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、基準局と各ローカ
ル局とが遠く離れていても制御動作の劣化はなく波長同
期を施すことが可能とな）、しかも基準局とローカル局
との間に設ける信号線は１本に削減でき経済的効果は太
きい。

【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である。 第２図は同実施例におけるパルス発生時刻差計測回路の
動作の説明図であり、第２図（ａ）は基準パルス列、第
２図（ｂ）はビートパルス列、第２図（Ｃ）は第４図中
のカウンタ５０１．５０２の第１の出力、第２図（ｄ）
は第４図中のカウンタ５０１，５０２の第２の出力、第
２図（ｅ）は第４図中のカウンタ５０１　、５０２の第
３の出力、第２図けｌ　、　（ｇ）　、　（ｈ）はそれ
ぞれ第４図中のｅｘｃｌｕｓｉｖｅ　−ＯＲ回路５０３
，５０４，５０５の出力である。第３図は同実施例にお
ける第１の制御装置の構成図、第４図は第３図中のパル
ス発生時刻差計測回路の構成図、第５図は同実施例にお
けるレーザ装置駆動装置の構成図である。 Ｃ８・・・基準局、ＬＳＩ、Ｌ８２・・・ローカル局、
１゜１７．１８．１９−１．５５／ｊｆｆｌ帯分布帰還
形半導体レーザ、２，１３，２０，２１．２２・・・光
アイソレータ、３・・・ハーフミラ−４，１４，２４・
・・光分岐器、５・・・気体セル、６　、３０　、３８
・・・光検出器、７，３１゜３４・・・制御装置、８，
３９，４０．４１・・・レーザ装置駆動装置、１１・・
・１．５５μｍ帯波長可変分布ブラッグ反射型半導体レ
ーザ、１２・・・鋸歯状波発生器、２３．２８．３７・
・・光合波器、２７・・・光可変減衰器、２９・・・フ
ァプリーペロエタロン、３５・・・ｉ域ａｉフィルタ、
３６，４２，４３，４４，４５．４６・・・温度制御装
置、４０１・・・低域増幅器、４０２，４０７・・・シ
ュミットトリガ回路、４０３，４０８・・・インバータ
回路、４０４，４０９・・・パルス発生時刻差計測回路
の入力端子、４０５・・・遮断周波数６００ＭＨｚの低
域増幅器、４０６・・・包絡線検波回路、４１０・・・
パルス発生時刻差計測回路、４１１，４１２，４１３・
・・積分器、５０１．５０２・・・カウンタ、５０３，
５０４゜５０５°＝　ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ−０几回路、
５０６−・・パルス選択回路、５０７・・・パルス順序
判定回路。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 茅２図 茅 Ｓ 図 」＋−責 １゜ 事件の表示 平成 １年 特許願 第００１８２１号 ２゜ 発明の名称 波長同期システム ３゜ 補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発振周波数を制御する対象である互いに異なる発振周波
   数の複数のレーザ装置をそれぞれ有する複数のローカル
   局と、制御の基準となる周波数で発振する基準用レーザ
   装置と前記基準用レーザ装置の出射光を前記複数のロー
   カル局に分岐する第１の光分岐器とを有する基準局とを
   備え； 前記複数のローカル局のそれぞれは前記第１の光分岐器
   の出射光を分岐する第２の光分岐器と、前記複数のレー
   ザ装置のそれぞれの出射光の少なくとも一部と前記第２
   の光分岐器の第１の出射光とを合波する第１の光合波器
   と、外部からの入力信号に応じて前記複数のレーザ装置
   の発振周波数を含む範囲で発振周波数を掃引する参照用
   レーザ装置と、前記参照用レーザ装置の出射光を分岐す
   る第３の光分岐器と、前記第３の光分岐器の第１の出射
   光と前記第１の光合波器の出射光とを合波する第２の光
   合波器と、前記第２の光合波器の出射光を電気信号に変
   換する第１の光検出器と、前記第３の光分岐器の第２の
   出射光と前記第２の光分岐器の第２の出射光とを合波す
   る第３の光合波器と、前記第３の光合波器の出射光の周
   波数変化を透過光の振幅変化に変換しかつ外部からの印
   加信号により共振周波数間隔が変化する光学共振器と、
   前記光学共振器の出射光を電気信号に変換する第２の光
   検出器と、前記参照用レーザ装置の発振周波数掃引時の
   前記第２の光合波器の出射光により検出する前記複数の
   レーザ装置の発振周波数間隔の前記参照用レーザ装置の
   発振周波数掃引時の前記光学共振器の共振ピークに対応
   する出射光を用いて設定した周波数間隔基準に対する誤
   差を一定値に安定化させるための制御信号を出力する第
   １の制御装置と、前記第１の制御装置からの制御信号に
   従って前記複数のレーザ装置の入力信号を変化させるレ
   ーザ装置駆動装置と、前記第２の光検出器の出力の直流
   成分が最大になるように前記光学共振器に印加する制御
   信号を出力する第２の制御装置とから構成されることを
   特徴とする波長同期システム。