JPH036431A - 光周波数変調特性の測定装置 - Google Patents

光周波数変調特性の測定装置

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JPH036431A
JPH036431A JP1141406A JP14140689A JPH036431A JP H036431 A JPH036431 A JP H036431A JP 1141406 A JP1141406 A JP 1141406A JP 14140689 A JP14140689 A JP 14140689A JP H036431 A JPH036431 A JP H036431A
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Seiji Norimatsu
乗松 誠司
Katsu Iwashita
克 岩下
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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〕 本発明は光通信装置の測定に利用する。本発明は周波数
変調された光信号の変調特性を測定するために利用する
。本発明は半導体レーザから放出され周波数変調された
コヒーレント光通信用の光信号の変調特性を測定するに
適する。
〔従来の技術〕
コヒーレント光通信では、周波数変調方式が優れている
ことが知られている。またこのために、半導体レーザを
直接変調することにより得られる周波数変調信号を用い
ると簡単な送信回路を得ることができる。ところが半導
体レーザの直接変調により得られる光信号の周波数変調
信号は、周波数変調成分とともに振幅変調成分をも含む
ので、この周波数変調特性の測定には振幅変調成分の影
響の少ない測定方法が必要である。
従来、このような測定にはマツハツエンダ干渉計が用い
られている。第3図にその測定系の構成図を示す。第2
図は人力光周波数と出力光強度を表わす特性図である。
横軸に光周波数をとり縦軸に出力光の光強度を表わす。
この特性曲線の勾配の大きい点aを選び、この点aの周
波数faを中心周波数として周波数変調された入力光を
マツハツエンダ干渉計に与えると、入力された光を2つ
に分け、その2つの光に光路差を与えて干渉させ周波数
変調成分を強度変化に変換するので、第2図(a)の実
線と破線で示したような光強度の変化に変換された2つ
の光信号が得られる。この光強度に変換された2つの光
信号をそれぞれ光電変換素子で電圧信号に変換し、2つ
の差分をとることにより振幅変調成分を打ち消すことが
できる。これを第2図(b)に示す。
この差分電気信号を観測することにより周波数変調応答
特性を観測することができる。前記光路差は温度変化な
どの環境の変化によって変化し、周波数fa に対する
点が特性曲線の勾配の大きい位置でなくなってしまう。
そこでマツハツエンダ干渉計にヒータを装着しておき、
ヒータにより加熱される温度に従って実効的に光路が変
化して光路差が変化するように構成する。差分電気信号
の一部を周波数変調成分に影響されないために、低域濾
波器を通して制御回路に人力し差分電気信号が常に平均
的に零電位になるように上記ヒータを制御する。
また、別の方法として偏波保持ファイバを利用するもの
が考えられる。偏波保持ファイバには偏波を保持する2
つの直交軸が存在する。これらをそれぞれX軸、Y軸と
する。光がX軸およびY軸を通ると微妙に異なった伝搬
時間で伝搬する。偏波保持ファイバのX軸、Y軸に対し
て光の偏波が45度の角度になるように光を入力し、光
の偏波のX軸成分、Y軸成分が異なった伝搬時間で伝搬
する。偏波保持ファイバの光出力端に偏波アナライザを
おき、偏波保持ファイバの1つの偏波保持軸に対して光
の偏波が45度の角度で出射するようにする。この出射
光信号を光電変換素子で電圧信号に変換する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、前記マツハツエンダ干渉計を利用した方法で
は、安定測定のためにヒータを装着した光導波路が必要
であるが、先導波路は加工が難しく容易に入手できない
また、前記偏波保持光ファイバを利用する方法では、偏
波保持光ファイバは容易に入手できるが、上記の構成に
すると制御が不可能で安定測定ができない。そのうえ、
測定時に強度変調成分も同時に測定するため何らかの方
法で強度変調成分を除去しなければならない。これを解
決する方法として、個順保持ファイバへの入射角度を9
0度回転して再度測定し、再測定結果から周波数変調成
分のみを取り出す方法が考えられる。しかし、これでは
2回の測定とその処理が必要なため非常に時間を要する
本発明はこれを解決するもので、容易に人手できる偏波
保持光ファイバを利用し、かつ制御を行うことにより安
定な測定を可能にするとともに、その機構がきわめて簡
単であり取扱い工数の小さい装置を提供することを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、偏波保持光ファイバの光出力端に偏波保持光
ファイバのX軸またはY軸それぞれに対してほぼ45度
の角度を成す2つの直交偏波成分をとり出せるように偏
波ビームスプリッタを設け、偏波ビームスプリッタから
の出力ポートにそれぞれ光電変換器を設けて、この2つ
の光電変換器の出力電気信号の差分を出力信号とする電
気回路手段を設けたことを特徴とする。
また、偏波保持光ファイバのX軸またはY軸の実効的な
光路長を制御する手段を設け、この手段に前記出力電気
信号の差分に応じる制御人力、特に望ましくは差分の時
間平均値が零になるような制御回路を備えることができ
る。
〔作用〕
偏波ビームスプリッタの2つの出力光ボートには、人力
光の周波数変化に対して位相の異なる強度信号が得られ
る。また、偏波ビームスプリッタの2つの出力光ボート
には、入力光の振幅変化の影響がそのまま現れる。した
がって、この2つの光出力ボートに現れる信号を減算す
ることにより、人力光の振幅変化の影響は除かれるとと
もに、周波数変化に対する強度変化は2倍になる。また
、偏波保持ファイバのX軸またはY軸の実効的な光路長
を制御する手段を設け、この手段に前記出力電気信号の
差分に応じる制御入力、特に望ましくは差分の時間平均
値が零にな′るような制御回路を備えることができる。
上記2つの出力ポートの光出力を受信しこの差をとるこ
とによる方法が、偏波保持ファイバを利用する測定方法
についても採用できるのは、偏波保持ファイバのX軸お
よびY軸それぞれに対して45度の角度を成す2つの直
交偏波成分を同時にとりだせるように偏波ビームスプリ
ッタを設けることによって可能である。このことを式を
用いて説明する。
入力ポートの信号を次式で表わす。
5(t)=Acos (2yr f を十Φ(t))(
1)ここで、Aは光の電界、fは光の周波数、Φ(1)
は周波数変調信号である。偏波保持ファイバのX軸およ
びY軸の信号はそれぞれ S +(t)= Acos (2πft+Φ(t) )
 / −ff  (2)S2(t)=Acos (2y
r f (t + r)+Φ(t+τ)/VT    
 (3)ここでτは、光信号がX軸またはY軸を通って
偏波保持ファイバから出力される時の時間差である。偏
波ビームスプリッタでX軸またはY軸それぞれに対して
45度の角度を成す2つの直交偏波成分に分けて取り出
すのでそれぞれ 5s(t)= Acos (2rr f t+Φ(t)
)/2−ACO9(2πf(t+τ) +Φ←t+τ)/2  (4) S4(t)= Acos (2yr f t+Φ(t)
)/ 2 +Acos (,2rr f (t + r
)十Φ(t+τ)/2(5) これらは電界であるのでこれを受光素子で検波すると 5s(t)2=A2/4−A2/4 xcos(2πfτ十Φ(を十τ)−Φ(t))(6) S6(t)2=A2/4 +A2/4 xcos(2πfτ十Φ(t+τ)−Φ(t))〔7〕 となる。すなわち、2つの出力ポートのそれぞれによる
受信ではA2に含まれる強度変調成分も同時に測定する
ことになる。ところが両出カの差をとると S s (t)2S s (t)2 A2/2CO3(2πfτ+Φ(を十τ)−Φ(t))
(8) となるため式(6)、(7)に第1項に含まれる強度変
調成分は除去される。もっとも、第2項の成分は差をと
っても除去できずに残るがこれは十分小さいため問題に
ならない。
〔実施例〕
第1図は本発明実施例装置の構成図である。この装置は
、入力光として周波数変調された被測定光の偏波状態を
制御する偏波制御器1と、偏波制御器1の出力光が入射
する偏波保持ファイバ2と、偏波保持ファイバ2の出力
光のX軸およびY軸それぞれに対して45度の角度を成
す2つの直交偏波成分であるX′軸およびY′軸方向成
分に分けて取り出す偏波ビームスプリッタ3と、偏波ビ
ームスプリッタ3の出力光の強度を電気信号に変換する
光電変換器4および5とを備える。偏波制御器1は偏波
保持ファイバ2の1つの偏波保持軸どちらかに対して4
5度の角度を成すように制御しておく。偏波ビームスプ
リッタ3を光のX′軸成分とY′軸成分とに分けて同時
にとり出すように設けられるところに特徴がある。2つ
の光電変換器4および5の出力電気信号の差分を出力信
号とする電気回路手段として、この光電変換器4をアノ
ード側の電位と光電変換器5のカソード側の電位とが加
算されるように直列に接続し、この差分の出力は増幅器
6を介して出力端子7に送出される。
また、偏波保持ファイバ2にはX軸とY軸の光路長の差
を制御する手段としてピエゾ素子8が設け0 られ、このピエゾ素子8の電圧を光電変換器4および5
の差分出力にしたがって制御する制御回路9が接続され
る。
偏波保持ファイバ2の偏波保持軸xs*iよびY軸には
、その光伝搬時間の差がτであるように実効的な長さに
差があるから、偏波ビームスプリッタ3の2つの出力光
には干渉が発生する。したがって、ポート100人力光
と2つの光電変換器4および5の出力との間には、第2
図に示すような周波数光強度特性が得られる。第2図に
おいて実線の曲線は光電変換器4の出力特性であり、破
線の曲線は光電変換器5の出力特性である。
第2図において、この曲線の勾配がほぼ一様である点a
を選び、ポート10に人力する人力光としてこの点aに
対応する周波数f6を中心周波数とする周波数変調され
た光信号を与えると、光電変換器4および5の出力信号
はこの入力光の周波数の変化に応じてその出力が第2図
(a)のように変化する。この強度の変化は2つの光電
変換器4および5について逆方向であるから、これらを
減算することにより第2図(b)のように2倍の振幅と
なる。
この実施例では、ピエゾ素子8により加えられる圧力に
したがって実効的に光路が変化して、上記時間τが変化
するように構成されている。すなわち、制御回路9の人
力には2つの光電変換器4および5の差分の信号が与え
られる。この制御回路9の人力にはこの入力に与えられ
る上記差分の信号が常に平均的に零電位になるように制
御する制御回路9とが設けられる。
したがって、第2図に示す被測定信号の中心周波数f6
が変動して、も、a点は実線と破線のちょうど交点にな
るように追従することになる。
上記例では偏波保持ファイバ2にはX軸およびY軸の光
路長の差を変化させる手段としてピエゾ素子8を用いた
が、これに限らず、偏波保持ファイバの偏波保持X軸お
よびY軸の実効的な光路差を変化させるさまざまな方法
を用いて同様に本発明を実施することができる。
偏波保持軸に対する角度は正確に45度でなくわずかに
ずれても本発明は成立する。
1 2 〔発明の効果〕 以上述べたように、簡単に得られる偏波保持光ファイバ
を用いて簡単な回路で光周波数変調特性を測定できる装
置が得られる。これはマツハツエンダ干渉計を用いるも
のに比べて、簡便であるとともに安定な測定を行うこと
ができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例装置の構成図。 第2図は従来例装置および本発明実施例装置の動作説明
用波形図。 第3図は本発明実施例装置の構成図。 1・・・偏波制御器、2・・・偏波保持ファイバ、3・
・・偏波ビームスプリッタ、4.5・・・光電変換器、
6・・・増幅器、7・・・出力端子、訃・・ピエゾ素子
、9・・・光路長制御回路、11・・・半導体レーザ、
12・・・ミラー13・・・モータ。 3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、偏波保持光ファイバと、 この偏波保持光ファイバの一つの偏波保持軸に対してほ
    ぼ45度の偏波面で被測定光を入射させる偏波制御器と
    、 前記偏波保持光ファイバの出射光を二つの偏波方向の成
    分に分波する偏波ビームスプリッタと、この偏波ビーム
    スプリッタの二つの出射光の強度をそれぞれ電気信号に
    変換する二つの光電変換器と、 この二つの光電変換器の各出力の差分を検出する回路と を備えたことを特徴とする光周波数変調特性の測定装置
    。 2、前記偏波保持光ファイバ内の二つの偏波保持軸方向
    成分の伝搬速度を前記差分が零になるように制御する手
    段を設けた請求項1記載の光周波数変調特性の測定装置
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5841536A (en) * 1997-08-01 1998-11-24 The United States Of America As Represented By The Director Of The National Security Agency Polarization interferometer apparatus using the polarization dependent phase lag in a birefringent retarder

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