JPH0327859B2 - - Google Patents

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JPH0327859B2
JPH0327859B2 JP60274412A JP27441285A JPH0327859B2 JP H0327859 B2 JPH0327859 B2 JP H0327859B2 JP 60274412 A JP60274412 A JP 60274412A JP 27441285 A JP27441285 A JP 27441285A JP H0327859 B2 JPH0327859 B2 JP H0327859B2
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JP
Japan
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output
receiving circuit
light receiving
light
semiconductor laser
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JP60274412A
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JPS62133773A (ja
Inventor
Satoki Kawanishi
Masatoshi Saruwatari
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NTT Inc
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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・モジユレーシヨン)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IM信号を高周波
にわたつ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(LD)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つた。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つた。
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。したがつて、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つた。
〔問題点を解決するための手段〕
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v1(t)、v2(t)とし、v1(t)、v2(t)
を以下のように表す。
v1(t)acosω1t ……(1) v2(t)bcosω2t ……(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ダイン検波出力v3(t)は、 v3(t)=(acosω1t+bcosω2t)2 =a2cos2ω1t+b2cos2ω2t +2abcosω1tcosω2t =a2cos2ω1t+b2cos2ω2t +ab{cos(ω1−ω2)+cos(ω1+ω2)} ……(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(コンテイニアス・ウエーブ)
発振状態であるため、a、bは一定である。ま
た、ω1、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℃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。したがつて、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(∞ab)
は、受信系を評価するのに必要な周波数差の範囲
(約50GHz)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を詳細に説明する。
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(DFB−LD)101,102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10
1,102の発振波長差を1Å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101,1
02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106,107,117,118の
前方には、アイソレータ108,109,11
9,120が配置されており、反射によつて半導
体レーザ101,102の出力光や発振スペクト
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10
8,109の前方には、入射光の周波数によつて
透過光強度が変化する素子、例えばフアブリペロ
ーエタロン等の光フイルタ110,111が配置
されている。この光フイルタ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。光フイルタ110,1
11のさらに前方にはフオトダイオード112,
113が配置されており、フオトダイオード11
2,113の出力端子はそれぞれ差動増幅器11
4の非反転入力端子、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1
22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つてアイソレータ
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103,104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10
1,102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、光フイルタ110
を通つてフオトダイオード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、光フイルタ111を通つてフオトダイオ
ード113で電気信号に変換される。このとき、
光フイルタ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
は電気ミキサ115を通して半導体レーザ101
の注入電流にフイードバツクされ、また、電気ミ
キサ126を通して半導体レーザ102の注入電
流にフイードバツクされる。そして、このフイー
ドバツクによつて、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
114の出力が0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10Hz
〜数KHz)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つて半導体レーザ10
2の発振周波数が変化し、2台の半導体レーザ1
01,102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
構成されるフイードバツク系は、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。従つて、発振周波数差のゆつくり変
動(0.1Hz程度以下)を抑えたまま、重畳電流に
よつ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122の動作を示
すグラフであり、横軸は光強度変調器122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
つて波形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12
3によつ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によつて光強
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1
01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12
4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
102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12
2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図と同一若し
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50
5,506,507,508が接続されている。
端子505,506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103,104および下部電極1
05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10
6〜115および126に示すフイードバツク回
路によつて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1
06〜115および126に示すフイードバツク
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
の掃引を行つている。半導体レーザの発振周波数
の温度依存性は10GHz/deg以上であり、したが
つて、受光回路124の特性測定に必要な周波数
差(数+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。したがつて、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124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1
08,109あるいはフオトダイオード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101,102の発振周波
数が一致せず、発振周波数差が多少生じた位置で
フイードバツ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つ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つ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図は光フイルタ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114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、116,5
31,532……信号源、121……光ミキサ、
124……受光回路、125……スペクトルアナ
ライザ、509,510……発熱体層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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 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 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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JP4941982B2 (ja) * 2007-08-09 2012-05-30 パナソニック株式会社 オーバーフロー口の開閉構造
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