JPH03225981A

JPH03225981A - レーザ装置周波数間隔安定化方法

Info

Publication number: JPH03225981A
Application number: JP2020763A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shimozaka; 直樹下坂; Katsumi Emura; 克己江村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1990-01-31
Publication date: 1991-10-04
Anticipated expiration: 2013-05-18
Also published as: JP2751521B2

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、光通信などに用いる複数のレーザ装置の各発
振周波数の間隔を安定化するための発振周波数間隔安定
化方法に関する。

（従来の技術）複数のレーザ装置の周波数間隔を安定化させる方法とし
ては、次の２つの方法が従来から知られている。１つの
レーザ装置の発振周波数をファブシーぺ口共振器に対し
て安定化し、このレーザ装置の発振周波数に対し、他の
レーザ装置の発振周波数を互いの周波数間隔が別のファ
プリーベロ共振器のフリースベクトルレンジにより与え
られる周波数間隔基準と一致するように安定化するとい
う第１の方法（鳥羽ら、昭和６１年度電子通信学会通信
部門全国大会予稿集、分冊２．２−２０４ページ）、あ
るいは１つのレーザ装置の周波数を安定化し、他のいく
つかのレーザ装置出射光と合波し、さらにこの光と周波
数を一定周期の鋸歯状に掃引している参照用レーザ装置
出射光とを合波し、ビート信号として得られるパルス列
を構成する各パルスの出現時刻が、上記安定化レーザ装
置に対応するパルスの出現時刻に対して一定時間差を保
っているかをモニタすることにより各レーザ装置の発信
周波数間隔を安定化するという第２の方法（シュトレー
ベルらによるアイ拳オー・オー・シー・イー・シー・オ
ー・シー”８５　（１００Ｃ−ＥＯＯＣ’８５）テクニ
カルダイジェスト第３巻（１９８５年）　８１ページ）
である。

しかし、上記第一の方法においては、周波数間隔の基準
を与えるファプリーペロ共振器のミラー間隔を掃引して
使用する必要があり、単なるエタロン板を使用する場合
に比べ装置が大型化する。

また第二の方法においては、周波数間隔の基準を予め測
定しておいた参照用レーザ装置の周波数変化に対する各
パルスの出現時刻間隔に求めているため、この間隔基準
が実際の制御時に、大幅に変化してしまうことは十分に
予想され、制御時に各レーザ装置の周波数間隔が確定さ
れているとは言い難い。

一方、最近、ファプリーベロ共振器としてエタロン板を
用いることで、厳密な周波数間隔基準を保持し、かつ掃
引型ファプリーペロ使用時の問題であった装置の大型化
を回避して構成したものとして、下坂らによる電子情報
通信学会技術研究報告第８７巻Ｃ３８７−９６記載のも
のが知られている。

この構成では、発振周波数が周期的に掃引された周波数
掃引用レーザ装置からの出射光を２分岐し、一方を光学
共振器に入射する。この入射光と光学共振器の共振周波
数が一致した時点でパルス状の光が出射される。他方の
光は制御対象のレーザ装置の出射光と合波する。この合
波光のビート信号のうち、低周波成分のみを切り出すと
制御対象のレーザ装置及び周波数掃引用レーザ装置の発
振周波数がほぼ一致した時点で、パルス状の信号が得ら
れる。前記の光学共振器出力の各パルスと、ビートから
得られるパルスが時間軸上で重なるように制御すること
により、制御対象の各レーザ装置の発振周波数間隔が、
光学共振器のフリースベクトルレンジに等しい値に安定
化される。

（発明が解決しようとする課題）上記の構成においては、安定化時の発振周波数間隔が互
いに等しくなるように、光学共振器のフリースベクトル
レンジを固定としていた。一方、光通信の分野では半導
体レーザ光増幅器、もしくは光フアイバ型光増幅器を光
伝送路に挿入して、受信感度の改善、伝送距離の増大を
図る試みが現在広く行なわれている。この際、光増幅器
への入射光が発振周波数の互いに異なる複数のレーザ装
置の出射光である場合、その周波数間隔を数Ｇ１１ｚ程
度以下に狭くすると、隣接する発振周波数ｆ１゜ｆ２の
光の間で近縮退４光波混合が発生し、近接するチャンネ
ルのクロストークとなって受信感度の劣化を招く。なお
、近縮退４光波混合については向井他による電子情報通
信学会技術研究報告の１９８８年６月２０日発行分の６
９ページから７４ページに所載の文献に詳しい。近縮退
４光波混合により発生する光の周波数はｆ＋　　　（ｆ
２　ｆｌ）ｆ２＋（ｆ２−ｆｌ）などで与えられるから
、光増幅器に入射されるレーザ光の周波数がｆ２ｆ１の
一定の周波数間隔で配置されていると、各レーザ光に重
畳されるクロストーク量が最大となる。従って光増幅器
に入力されるレーザ光周波数は、クロストークを押圧す
るためには、不等な間隔で配置する必要がある。ところ
が上述したように従来の構成では、一定な間隔でしか間
隔周波数を安定化することができなかった。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を除去せし
めて、不等２間隔で複数のレーザ装置の発振周波数間隔
を安定化することが可能なレーザ装置周波数間隔安定化
方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）前述の課題を解決するために、本発明では、外部から印
加する信号により発振周波数を掃引し、かつ、その掃引
範囲に発振周波数間隔を制御する対象たる複数のレーザ
装置の各発振周波数を含む周波数掃引光と、前記複数の
レーザ装置からの出射光とを合波することにより得られ
るビート光を電気信号に変換した後、その低周波域成分
のみを通過させて得られるビートパルス列であって、前
記複数のレーザ装置の各発振周波数に対応した電気パル
ス列であるビートパルス列の生起時刻と、前記周波数掃
引光の一部を分岐して制御すべき周波数間隔に一致した
周期的共振周波数を有する光学共振器を通すことによっ
て生じる前記周波数掃引光の通過光強度のパルス状変化
を電気信号に変換して得られる基準パルス列の生起時刻
とを比較し、前記ビートパルス列の各パルスの生起時刻と、前記基準
パルス列の中において前記各ビートパルスが基準とすべ
き前記各基準パルスの生起時刻との間の時間差を誤差信
号として、この誤差信号がほぼ定められた一定の値とな
るよう制御対象たる複数のレーザ装置の発振周波数を制
御するレーザ装置発振周波数間隔安定化方法において、
前記基準パルス列から数個おきに選択したパルスのみを
制御に用いることを特徴とする。

（作用）本発明においては、周波数掃引光を光学共振器に通すこ
とにより得られる基準パルス列のうち、数個おきに任意
に選択したパルスを新たな基準パルス列として制御に用
いている。従って、使用する光学共振器のフリースベク
トルレンジの整数倍の範囲で、自由に基準パルスに対応
する周波数の間隔を設定することができるから、不当な
間隔で発振周波数間隔を安定化できる。

（実施例）以下、本発明を実施例について図面を参照して詳しく説
明する。第１図は本発明の一実施例の方法を適用するレ
ーザ装置の構成図である。

■、５５μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ１では
、鋸歯状波発生器２により印加される繰り返し周波数２
０ｋｌ＋ｚの信号２７．２８　（第２図参照）に従い、
その出射光周波数が時間に対し、鋸歯状に変化している
。１．５５μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ１か
ら出射された光は光アイソレータ３を透過した後、光分
岐器４により第１及び第２の出力光にパワー比１：１に
分けられる。このうち、第１の出力光は屈折率１．５、
厚さ１　ｃｍでフィネス３０になるよう両面の反射率を
設定した石英ガラス製エタロン板５を透過した後に第１
の光検出器６に入射される。第１の光検出器６には、鋸
歯状波発生器２からの出力信号の一周期中、１．５５μ
ｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ１の周波数がエタ
ロン板５の共振周波数に一致した時点でパルス状の光が
入力されるが、この１周期のパルスの数が、４つになる
よう、鋸歯状波発生器２の出力のピーク電圧を調整して
おく。制御する際には、３つのレーザ装置をこのうち第
１，２゜４のパルスに安定化する。このとき各レーザ装
置の周波数間隔は１５ＧＨｚおよび３０ＧＨｚにそれぞ
れ安定化される。第１の光検出器６からの電気信号は制
御装置７の第１の入力端子７１に印加される。

一方、周波数間隔を安定化する対象であるｌ、５５μｍ
帯分布帰還形レーザ８，９．１０からの出射光はそれぞ
れ光アイソレータ１１，１２．１３を透過した後筒１の
光合波器１４により合波される。

第１の光合波器１４からの出射光は第２の光合波器１５
により光分岐器４の第２の出力光と合波される。第２の
光合波器１５の出力は検出器１６により電気信号に変換
された後、図には示していないが、遮断周波数１００　
ＭＨｚの低域通過フィルタに入力される。低域通過フィ
ルタからは、１．５５μｍ帯位相制御領域付分布反射形
レーザ１からの出射光の周波数と、１．５５μｍ帯分布
帰還形レーザ８．９．１０の出射光の周波数の差が、は
ぼ±１００Ｍ１＋ｚ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。パルスの数は鋸歯状発生　０器２の出力信号２７．２８（第２図参照）の１周期に１
．５５μｍ帯位相制御領域付分布反射形レーザ１と１．
５５μｍ帯分布帰還形レーザ８，９．１０の各々の発振
周波数の差が±１００　Ｍｌｌｚ範囲に入る回数に等し
く、それは３つである。第２の光検出器１６からの電気
信号は制御装置（詳細は第３図に示す）７の第２の入力
端子７２に印加される。

第３図に示した制御装置７では、第２図（ａ）に示した
制御装置７の第１の入力端子７１への入力及び第２図（
ｂ）に示した制御装置７の第２の入力端子７２への入力
のパルス発生時刻差２４，２５゜２６を誤差信号とし、
これらの大きさが零になるような制御信号を出力する。

なお、第３図中のパルス発生時刻差計測回路３３（第４
図に回路の一例を図示）は、入力される２つのパルス列
を構成する各パルスをそれぞれ発生時刻順に並べたとき
、対応する順位（ただし、第１．２．４の基準パルスの
みを使用するため、パルス発生時刻差計測回路３３では
３番目に到着する基準パルスを無視している。）の２つ
のパル１ス（計３組）の発生時刻差に比例した幅を持ち、高さは
一定の方形パルスを出力する。ただし上記の２つのパル
スのうちの先に発生するパルスが入力される２系列のパ
ルス列のどちらに属するかて、出力は、正または負の方
形パルスになる機能を備えており、その詳細は第４図に
示す。制御装置７からの第１、第２、第３の制御信号は
それぞれレーザ装置駆動装置１７．１８．１９に入力さ
れる。

レーザ装置駆動装置１７．１８．１９からは制御信号に
応じた駆動電流が１．５５μ町帯分布帰還形レーザ８．
９．１０に注入される。なお、１．５５μｍ帯位相制御
領域付分布反射形レザー１．１．５５μｍ帯分布帰還形
レーザ８，９．１０についてはそれぞれ温度制御装置２
０，２１，２２．２３により変動範囲±０．１　’Ｃ以
内に温度が安定化されている。

本実施例では、３台のレーザ装置だけの周波数間隔を安
定化しているが、鋸歯状波発生器２からの出力信号の周
波数およびピーク電圧を調整し、１周期あたりにエタロ
ン板５から出射されるパルスの数を変化させれば、さら
に多くのレーザ装置　２の周波数間招を同時に安定化できる。また、エタロン板
の厚さを変化させることで、周波数間隔を自由に設定で
きる。また、本実施例では周波数間隔を１５ＧＩＩｚ及
び３０　ＧＨｚに設定しているが、周波数掃引光の掃引
範囲を拡大して、基準パルスを増大させることにより基
準パルス選択の幅が広がり周波数間隔設定の自由度を増
すことができる。

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振周波数が
変化するレーザ装置なら、安定化が可能である。

（発明の効果）以上述べたきたように本発明により、任意の個数のレー
ザ装置の周波数間隔を同時に安定化することができ、し
かもその周波数間隔は使用する光学共振器により厳密に
、また、光学共振器のフリースベクトルレンジの整数倍
の範囲で任意に規定することができる。

【図面の簡単な説明】

　３第１図は本発明の実施例の方法を適用するレーザ装置の
構成図、第２図（ａ）は第１図中の制御装置７に入力さ
れる第１の光検出器６からの電気信号を示す図、第２図
（ｂ）は第１図中の制御装置７に人力される第２の光検
出器１６からの電気信号を表す図である。また、第３図は第１図中の制御装置７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回路図である
。１・・・１．５５μｍ帯位相制御領域付分布反射形レー
ザ、２・・・鋸歯状波発生器、３，１１，１２．１３・
・・光アイソレータ、４・・・光分岐器、５・・・エタ
ロン板、６．１６・・・光検出器、７・・・制御装置、
８，９１０−１．５５μｍ帯分布帰還形レーザ、１４．
１５・・・光合波器、１７，１８．１９・・・レーザ装
置駆動装置、２０，２１，２２．２３・・・温度制御装
置、２４．２５．２６・・・誤差信号、２７．２８・・
・鋸歯状波発生器２からの出力波形。　４

Claims

【特許請求の範囲】外部から印加する信号により発振周波数を掃引し、かつ
、その掃引範囲に発振周波数間隔を制御する対象たる複
数のレーザ装置の各発振周波数を含む周波数掃引光と、
前記複数のレーザ装置からの出射光とを合波することに
より得られるビート光を電気信号に変換した後、その低
周波域成分のみを通過させて得られるビートパルス列で
あって、前記複数のレーザ装置の各発振周波数に対応し
た電気パルス列であるビートパルス列の生起時刻と、前
記周波数掃引光の一部を分岐して制御すべき周波数間隔
に一致した周期的共振周波数を有する光学共振器を通す
ことによって生じる前記周波数掃引光の通過光強度のパ
ルス状変化を電気信号に変換して得られる基準パルス列
の生起時刻とを比較し、前記ビートパルス列の各パルス
の生起時刻と、前記基準パルス列の中において前記各ビ
ートパルスが基準とすべき前記各基準パルスの生起時刻
との間の時間差を誤差信号として、この誤差信号がほぼ
定められた一定の値となるよう制御対象たる複数のレー
ザ装置の発振周波数を制御するレーザ装置発振周波数間
隔安定化方法において、前記基準パルス列から数個おきに選択したパルスのみを
制御に用いることを特徴とするレーザ装置周波数間隔安
定化方法。