JPH04285830A - 半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザの光周波数変調
を用いる通信、計測等において、入力した変調信号に基
づいて周波数もしくは位相変調されたレーザ光の光周波
数偏移量の測定、制御を行う半導体レーザの光周波数偏
移量測定、制御装置に関する。

【０００２】近年、半導体レーザに対し直接光周波数変
調を用いることによって通信、計測等が行われるように
なってきた。例えば通信においてはレーザ光に直接光周
波数変調を加えることにより、伝送路へ送出する光デー
タとするという光通信システムが実用化されつつある。 その一方式として、コヒーレント光を用いたＦＳＫ（Ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｓｈｉｆｔ　Ｋｅｙｉｎｇ）　方式
によるコヒーレント光通信システムが挙げられる。この
ＦＳＫ方式では、送信すべきデータの２論理値（“１”
，“０”）に対応して、半導体レーザからの出力光の周
波数を第１光周波数ｆ１　、第２光周波数ｆ２　に変化
させるようなデータ変調（ＦＭ変調）を行う。

【０００３】この場合、半導体レーザ自身のバイアス経
年変化あるいはこれを含んだ光モジュールの経年劣化等
により、ＦＭ変調効率（半導体レーザの単位電流あたり
の光周波数可変量）が変化する。そうすると、半導体レ
ーザを同一駆動電流で変調したとしても、変調指数、す
なわち中心周波数Ｆ０　に対する第１及び第２光周波数
ｆ１　，ｆ２　の周波数偏移量が初期に設定した一定値
からずれてくる。このズレは光通信システムのおける受
信系において、その受信感度を著しく劣化させてしまう
ことになる。

【０００４】本発明は上記のズレを生じさせない、半導
体レーザの光周波数偏移量の測定、制御装置について述
べるものである。なお、本発明はコヒーレント光を用い
た光計測システム等にも応用できるものである。

【０００５】

【従来の技術】半導体レーザに対し直接光周波数変調を
行うという技術はきわめて最近現れたものであり、光周
波数偏移量の測定、制御の概念ななく、従来技術として
確立したものは未だ知られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は簡単な構成で
小型化できしかも安価に実現できる半導体レーザの光周
波数偏移量の測定、制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１図は、本発明の原理
構成を示すブロック図である。同図において、１０は半
導体レーザであり、高速の変調信号の“１”，“０”に
対応して光周波数を第１周波数ｆ１　、第２周波数ｆ２
　に変化させられた（ＦＳＫ変調のかけられた）出力光
Ｈ０　を出力する。

【０００８】本発明に係る半導体レーザの光周波数偏移
量の測定，制御装置は、半導体レーザ１０からＦＳＫ変
調のかかった出力光Ｈ０　を受けて動作するもので、図
示するとおり、光干渉器２０と、受光器３０と、動作点
設定手段４０と、光周波数偏移量検出手段５０とからな
る。

【０００９】光干渉器２０は、半導体レーザ１０からの
出力光Ｈ０　を受け、光周波数弁別特性に従った干渉光
Ｈｉ　を出力する。受光器３０は、干渉光Ｈｉ　を受け
てその光強度を電気信号ＥＬに変換する。

【００１０】動作点設定手段４０は、電気信号ＥＬを受
信し、光干渉器２０の動作点が、前記光周波数弁別特性
の最大値と最小値の中央値に対応する光周波数に一致す
るように動作点を設定する。

【００１１】光周波数偏移量検出手段５０は、前記動作
点のもとで予め低周波変調された前記干渉光Ｈｉ　の平
均光出力強度の低周波信号成分を前記電気信号ＥＬから
同期検波により抽出し、光周波数偏移量を検出する。

【００１２】

【作用】本発明に係る半導体レーザの光周波数偏移量の
測定，制御装置の動作原理は、ｉ）光干渉器２０におけ
る光周波数弁別特性の中央値に対応する光周波数に、該
光干渉器２０の動作点を安定化させること、ｉｉ）その
安定化された動作点のもとで、予め低周波変調されて光
干渉器２０から出力される干渉光Ｈｉ　の平均光出力強
度の低周波信号成分を受光器３０より出力される電気信
号から低周波信号で同期検波することにより抽出し、得
られた同期検波出力信号から光周波数偏移量を検出する
こと、の２点に大別される。

【００１３】上記ｉ）およびｉｉ）の各操作は主として
動作点設定手段４０および光周波数偏移量検出手段５０
が各々行う。これについてさらに詳しく述べる。初めに
、動作点の設定について説明する。

【００１４】図２（ａ）　は、光干渉器２０の光周波数
弁別特性を示すグラフである。本グラフの横軸は光周波
数すなわち光干渉器の動作周波数を示し、縦軸は光干渉
器２０からの干渉光Ｈｉ　の光強度Ｐを示す。なお、干
渉光Ｈｉ　は２つあり光干渉器２０からの相補的な関係
にある干渉光Ｈｉ１，Ｈｉ２である。図２（ａ）　にお
いて実線が干渉光Ｈｉ１の、また鎖線が相補的な干渉光
Ｈｉ２の光周波数弁別特性曲線である。光干渉器２０と
しては、ファブリ・ペロー干渉器、マイケルソンあるい
はマッハツェンダー干渉器等が良く知られているが、本
発明ではいずれの干渉器を用いても良い。本グラフはマ
ッハツェンダー干渉器を用いたときの例を示すが、この
ような形の光周波数弁別特性が観測される。

【００１５】一般に、マッハツェンダー干渉器を用いた
場合光周波数弁別特性は光周波数の変化に対し正弦波状
に変化する光強度を示すが、そのうちの一部を取り出し
たのが本グラフである。図示するとおり、光強度は極大
値ＭＡＸと極小値ＭＩＮをとる。極大値ＭＡＸを生じさ
せる光周波数はｆｍａｘ　、極小値ＭＩＮを生じさせる
光周波数はｆｍｉｎ　である。本発明では動作点（第１
光周波数ｆ１　と第２光周波数ｆ２　の中間の光周波数
ｆ０　）がこれらの極値間の中央値ＭＥＤ（周波数ｆｍ
ｅｄ）と常に一致するようにする。

【００１６】上記の２つの干渉光Ｈｉ１及びＨｉ２は互
いに相補的な干渉光であるから、これらを各々受光しそ
の出力を加算すると図２（ａ）　の一点鎖線の如く平坦
な出力となる。この平坦な出力値は半導体レーザ１０の
光出力に比例する。また、上記２つの相補的な干渉光Ｈ
ｉ１及びＨｉ２を各々受光しその出力を減算すると、振
幅が２倍となりしかも中央値ＭＥＤすなわち動作点のと
ころで零点とクロスする。従って、この減算された信号
が常に零になるように、半導体レーザ１０あるいは光干
渉器２０のバイアスあるいは温度を制御すれば、動作点
を光周波数弁別特性の中央値ＭＥＤに一致させることが
できる。

【００１７】次に、光周波数偏移量の検出について説明
する。ここでは、説明を簡単にするために、半導体レー
ザ１０からの出力光Ｈ０　にはマーク率１／２　の理想
的なＦＳＫ変調がかけられているものとする。マーク率
とは、変調信号の“１”と“０”の発生する比率のこと
であり、“１”と“０”とが等確率で発生すればマーク
率は１／２　、“１”と“０”の比が１：３であればマ
ーク率は１／４　である。理想的なＦＳＫ変調とは、光
周波数のｆ１　とｆ２　の間の遷移時間が無限に小さい
ということである。

【００１８】上記のように、動作点を光周波数弁別特性
の中央値ＭＥＤに安定させる。この状態を図３（ａ）　
に示す。便宜上、光周波数偏移量ΔｆをΔｆ＝ＦＳＲ／
２とした。ＦＳＲとはフリースペクトラルレンジで光周
波数弁別特性の隣り合う極大値（極小値）間の光周波数
差である。動作点を中央値ＭＥＤに安定させておいて、
低周波周波信号Ｓで変動させる。図３（ｂ）　に示すよ
うに、動作点が右方へ移動すれば、光周波数ｆ１　，ｆ
２　各々も右方へ移動し、光周波数ｆ１　での光出力Ｐ
１　は上昇し、光周波数ｆ２　での光出力Ｐ２　は下降
する。また図３（ｃ）　に示すように、動作点が左方へ
移動すれば光周波数ｆ１　，ｆ２　各々も左方へ移動し
、光周波数ｆ１　での光出力Ｐ１　は上昇し、光周波数
ｆ２　での光出力Ｐ２　は下降する。この光出力Ｐ１　
，Ｐ２　の変動は、光干渉器２０からの平均光出力強度
の変動として観測される。このように、２つの光周波数
ｆ１　，ｆ２　の差（ｆ１　−ｆ２　）である光周波数
偏移量Δｆの大きさにより、光干渉器２０からの平均光
出力の強度の変動の位相、振幅に変化が起こる。以下、
詳述する。

【００１９】図４（ａ）　は、光周波数偏移量Δｆの値
が光干渉器２０のＦＳＲ／２よりも小さい場合である。 同図において、動作点を低周波信号Ｓで変動させると、
動作点が右方へ移動するに従い光周波数ｆ１　，ｆ２　
が右方へ移動し、その右方移動に応じて光出力は各々上
昇し、動作点が左方へ移動するに従い光周波数ｆ１　，
ｆ２　が左方へ移動し、その左方移動に応じて光出力は
各々下降する。従って、平均光出力強度の変動は図の右
方に示す通りである。

【００２０】図４（ｂ）　は、光周波数偏移量Δｆの値
が光干渉器２０のＦＳＲ／２と一致する、すなわちΔｆ
＝ＦＳＲ／２の場合である。このとき、図２（ｂ）　に
も示したように光出力が集中している光周波数ｆ１　，
ｆ２　が互いに相補的な動きをするため、移動に応じて
出力される光出力の増加分と減少分は等しいから、動作
点を低周波信号Ｓで変動させるにもかかわらず、図４（
ｂ）　の右に示す通り平均光出力強度の変動は無い。

【００２１】図４（ｃ）　は、光周波数偏移量Δｆの値
が光干渉器２０のＦＳＲ／２よりも大きい場合である。 同図において、動作点を低周波信号Ｓで変動させると、
動作点が右方へ移動するに従い光周波数ｆ１　，ｆ２　
が右方へ移動し、その移動に応じて出力される光出力は
各々下降する。動作点が左方へ移動するに従い光周波数
ｆ１　，ｆ２　が左方へ移動し、その移動に応じて出力
される光出力は各々上昇する。従って、平均光出力強度
の変動は図の右に示す通りである。この図４（ｃ）　に
示したΔｆ＞ＦＳＲ／２の場合は、図４（ａ）　に示し
たΔｆ＜ＦＳＲ／２の場合に対し位相が反転している。

【００２２】このように、光周波数偏移量Δｆの大きさ
に応じて、平均光出力強度の変動の位相、振幅に変化が
生じる。従って、光干渉器２０からの平均光出力強度を
受光器３０で電気信号に変換し、この電気信号を低周波
信号Ｓで同期検波すれば光周波数偏移量Δｆの大きさが
求められる。

【００２３】光周波数偏移量Δｆに対してこの平均光出
力強度の同期検波出力信号は一般的に図５に示すように
なる。動作点が光周波数弁別特性曲線の正負どちらかの
傾きに設定されているか同期検波の参照信号の位相によ
って、実線，鎖線のどちらかの信号が出力される。ここ
で、同期検波出力信号の零からのズレは光周波数偏移量
ΔｆのＦＳＲ／２からのズレを表わし、光周波数偏移量
ΔｆがＦＳＲ／２と一致する場合は同期検波出力信号は
零となる。これにより、同期検波出力信号を測定すれば
、光周波数偏移量Δｆの値が測定される。よって、光周
波数偏移量Δｆの値は測定され、また、光周波数偏移量
（変調指数）の制御も可能となる。

【００２４】かくして、図１の動作点設定手段４０は図
２のグラフに着目して設けられ、図１の偏移量検出手段
５０は図５のグラフに着目して設けられたものである。 本発明による特徴は、干渉光Ｈｉ１の光強度を制御変数
として用いしかも光強度の低周波成分のみを扱うことで
ある。従って、本発明に係る半導体レーザの光周波数偏
移量の測定、制御装置構成が簡単で極めて低い周波数で
動作する装置でよいということになる。

【００２５】

【実施例】図６は、本発明に基づく一実施例を示すブロ
ック図である。なお、全図を通じて同様の構成要素には
同一の参照番号または記号を付して示す。

【００２６】同図において、半導体レーザ１０の例えば
その前方光（前方光から制御用の信号をとる場合もある
）は光データＤｈ　として図示しない伝送路に入射され
る。この光データＤｈ　は送信すべきデータＤｉｎの“
１”，“０”に応じて光変調（ｆ１　，ｆ２　）あるい
は位相変調されたものである。この送信すべきデータＤ
ｉｎによる変調は変調回路１１により行われる。また、
図示しないがこの光変調が最適な駆動条件で行われるよ
うに半導体レーザ１０に周知のバイアス部が設けられる
。

【００２７】本発明に係る装置は、半導体レーザ１０か
らの例えば後方光からなるＦＳＫ変調のかけられた出力
光Ｈ０　を受けて動作する。光干渉器２０は、半導体レ
ーザ１０からの出力光Ｈ０　を受けて、光周波数弁別特
性に従った互いに相補的な２つの干渉光Ｈｉ１，Ｈｉ２
を出力する。

【００２８】図７に、２つの相補的な干渉光を出力する
光干渉器の例を示す。同図において、（ａ）はマッハツ
ェンダー干渉器を示す図であり、Ｍはハーフミラー、Ｍ
′はミラーであって、２つの光路の光路長間に所定の差
をもたせて干渉させ相補的な２つの干渉光Ｈｉ１及びＨ
ｉ２を発生させる。これら相補的な２つの干渉光Ｈｉ１
及びＨｉ２の光周波数弁別特性は図２（ａ）　に示した
とおりである。

【００２９】図７において、（ｂ）　はファブリ・ペロ
ー干渉器を示す図であり、一方の干渉光Ｈｉ１は通常の
透過光であるのに対し、他方の干渉光Ｈｉ２は反射光で
ある。ファブリ・ペロー干渉器ＦＰが出力光Ｈ０　の光
軸に対し傾斜しているのは、反射光Ｈｉ２を半導体レー
ザ１０側に戻さないようにするためである。同図（ｃ）
　は、（ｂ）　における２つの干渉光の光周波数弁別特
性を示す図である。２つの相補的な干渉光を得る方法は
他にもあるが、ここでは示さない。

【００３０】図６に戻り、これら２つの干渉光Ｈｉ１，
Ｈｉ２を受けるためフォトダイオード等を用いて２つの
受光器３１，３６が設けられ、干渉光Ｈｉ１，Ｈｉ２の
光強度は各々電気信号ＥＬ１　，ＥＬ２　に変換される
。また、後述の減算器４１、加算器４３にて電気信号Ｅ
Ｌ１　，ＥＬ２　の各々に対応する電圧信号を減算、加
算するので電圧検出抵抗３２，３７、これらと各々対を
なす計装アンプ３３，３８が設けられる。

【００３１】減算器４１は、２つの受光器３１，３６か
らの各電気信号ＥＬ１　，ＥＬ２　の差成分を出力する
。加算器４３は、２つの受光器３１，３６からの各電気
信号ＥＬ１　，ＥＬ２　の加算成分を出力する。

【００３２】本実施例では動作点設定手段４０は、動作
点制御回路４２とＡＰＣ制御回路４４とからなる。動作
点制御回路４２は、減算器４１から各電気信号ＥＬ１　
，ＥＬ２　の差成分を受信してその差成分を動作点検出
信号として用い、動作点を光周波数弁別特性の中央値Ｍ
ＥＤに常に一致させる。この動作点のシフトは、制御線
Ｌ１　を介して半導体レーザ１０のバイアスあるいは温
度に帰還し半導体レーザ１０の発振周波数を制御して行
う方法と、これとは別に制御線Ｌ１　を介して光干渉器
２０のバイアスあるいは温度に帰還し光干渉器２０の干
渉特性を制御して行う方法がある。また、これらの両方
法が用いられても良い。なお、温度に帰還して制御を行
う場合には周知のペルチェ素子が用いられる。上記の２
つの干渉光Ｈｉ１，Ｈｉ２は各々相補的な干渉光である
から、これらの差をとると図２（ｂ）　に示すように中
央値ＭＥＤのところで零点とクロスする。つまり、前記
の電気信号ＥＬ１　及びＥＬ２　を減算器４１で減算し
た出力は中央値ＭＥＤで零点とクロスするから、電気信
号ＥＬ１　とＥＬ２　の差信号を動作点検出信号として
用い、この差信号が常に零になるように半導体レーザ１
０のバイアスあるいは温度、または光干渉器２０のバイ
アスあるいは温度に帰還をかければ差信号が零となる光
周波数に動作点が安定化する。このとき、半導体レーザ
１０のバイアスあるいは温度に帰還する場合には、動作
点の周波数の制御がそのまま半導体レーザ１０の出力Ｈ
０　の発振周波数も制御することになるから、動作点の
安定化と同時に半導体レーザ１０の自動周波数制御（Ａ
ＦＣ）も行うことができる。

【００３３】ＡＰＣ制御回路４４は、加算器４３からの
各電気信号ＥＬ１　，ＥＬ２　の加算成分を光出力検出
信号として用い、例えば比較部からなり、その第１入力
には上記光出力検出信号を受信し、その第２の入力には
予め定めた設定電圧Ｖ１　を受信し、この設定電圧Ｖ１
　に対しての光出力検出信号の変動分を検出し、これら
の間の誤差分が常に零になるように制御線Ｌ２　を介し
て半導体レーザ１０のバイアスに帰還する。上記の２つ
の干渉光Ｈｉ１及びＨｉ２は互いに相対的な干渉光であ
るから、これらを加え合わせると、図２（ａ）　の一点
鎖線の如く平坦な出力となる。この平坦な出力は半導体
レーザ１０の光出力に比例する。つまり、前期の電気信
号ＥＬ１　及び電気信号ＥＬ２　を加算器４３で加算し
た出力は平坦な信号となり、この平坦な信号に対応させ
て電圧Ｖ１　を設定し、平坦な信号のレベルが常に一定
のレベルになるように半導体レーザ１０に帰還をかけれ
ば自動光出力制御（ＡＰＣ）が実現される。

【００３４】光周波数変移量検出手段５０は、低周波発
振器５１、同期検波回路５２、光周波数偏移量安定化回
路５３及び、アンプ５４からなる。低周波発振器５１は
、光周波数弁別特性における動作点の発振周波数を変化
させるため、制御線Ｌ３　を介して半導体レーザ１０の
発動周波数あるいは光干渉器２０の干渉特性を低周波で
変化させる。低周波とはデータの伝送速度の周波数に対
して低周波という意味で、例えば　１００Ｈｚであり、
動作点設定手段４０の回路の応答速度よりも早い速度の
低周波信号Ｓで動作点を変動させる。低周波信号Ｓは後
述の同期検波回路５２で同期検波用信号として用いられ
るのもので、この同期検波用信号を、半導体レーザ１０
のバイアスであるいは温度に重畳することにより、また
は光干渉器２０のバイアスあるいは温度に重畳すること
により、動作点の発振周波数を変化させる。

【００３５】図８は、低周波発振器５１による動作を説
明するための波形図である。ただし低周波発振器５１の
発振出力を半導体レーザ１０の駆動電流に重畳した場合
を例にとり説明する。駆動電流を２値に変化させること
により、半導体レーザ１０の出力光Ｈ０　が有する光周
波数は、中心周波数ｆ０　を中心として第１光周波数ｆ
１　及び第２光周波数ｆ２　のように変化する。この状
態で、低周波発振器５１の発振出力を重畳すると、この
発振出力の周波数ｆｓ　をもって図示するごとく波状に
うねりを伴う。このようにして低周波成分を含ませた電
気信号ＥＬは、同期検波回路５２にて低周波発振出力に
より同期検波される。

【００３６】また、光干渉器２０のバイアスを変化させ
ることは容易であり、基本的には光干渉器２０の共振器
長や遅延時間差を変化させれば良い。具体的には、■　
　光弾圧性効果を利用して変化させる、■　　電気光学
的効果を利用して変化させる、■　　機械的外力を加え
て変化させる、■　　熱光学効果を利用して変化させる
、等の方法が良く知られている。

【００３７】図６に戻り、同期検波回路５２は、減算器
４１からの各電気信号ＥＬ１　，ＥＬ２　の差成分信号
と低周波発振器５１からの同期検波用変調信号とを入力
として、該差成分信号に対し同期検波を行い該同期検波
用変調信号に同期した信号成分を抽出する。この同期検
波により抽出された信号成分が光周波数偏移量検出信号
であり、光周波数偏移量測定が行われる。以下、同期検
波回路５２での光周波数偏移量Δｆの測定について説明
する。

【００３８】上記のようにＦＳＫ変調された光信号の動
作点を干渉器２０の光周波数弁別特性の中央ＭＥＤに安
定させ、その動作点のもとで、同期検波用変調信号の低
周波信号Ｓで変動させると、図４に示したように光周波
数偏移量Δｆの大きさに応じて平均光出力強度の変動の
位相、振幅に変化が起こる。従って、干渉器２０からの
平均光出力強度を受光器３０で電気信号に変換し、この
電気信号を低周波信号Ｓで同期検波すれば光周波数偏移
量Δｆの大きさが求められる。

【００３９】光周波数偏移量Δｆに対しての平均光出力
強度の同期検波出力信号は図５に示すようになり、同図
において同期検波出力信号の零からのズレは光周波数変
移量ΔｆのＦＳＲ／２からのズレを表わし、光周波数偏
移量ΔｆがＦＳＲ／２と一致する場合は同期検波出力信
号は零となる。これにより、同期検波出力信号を測定す
れば光周波数偏移量Δｆの値が測定される。

【００４０】光周波数偏移量安定回路５３は、例えば比
較部からなり、その第１入力には同期検波回路５２で求
められた光周波数偏移量Δｆの検出信号を受信し、その
第２入力には予め定められた設定電圧Ｖ２　を受信しこ
れらの間の誤差分が０になるように変調回路１１に帰還
し、常に光周波数偏移量Δｆ（変調指数）を一定に保つ
。設定電圧Ｖ２　に対応する光周波数偏移量Δｆが一定
値に保持すべき光周波数偏移量Δｆということになり、
光周波数偏移量（変調指数）安定化の制御が可能となる
。

【００４１】同期検波回路５２への入力としては、電気
信号ＥＬ１　とＥＬ２　の差信号を用いる。この差信号
は、図５の実線のカーブに対し点線のカーブを極性反転
して加えることと等価であり、つまり傾斜の鋭い特性の
信号をもって光周波数偏移量を制御できることになる。 これは光周波数偏移量制御におけるＳ／Ｎ比を著しく増
大させたことになる。

【００４２】アンプ５４は、同期検波用変調信号を低周
波発振器５１から制御線Ｌ３　を介して半導体レーザ１
０のバイアスに重畳する場合に、光周波数偏移量検出信
号を光周波数偏移量安定化回路５３から同期検波用変調
信号の変調振幅に帰還して、該変調信号による光ＦＭ変
調の光周波数偏移量を一定に保ち、半導体レーザ１０の
光源部分の変調効率に光周波数偏移量検出手段５０が影
響を受けないようにするため設けられている。

【００４３】つまり、半導体レーザ１０自身のバイアス
経年変化等により、ＦＭ変調効率（バイアス電流の単位
電流あたりの光周波数可変量）が小さくなると、最悪の
場合、低周波信号Ｓが重畳されなくなることがある。そ
のため動作点が設定したようには変動しなくなり、同期
検波が不可能となることがある。これを解消するため、
ＦＭ変調効率が小さくなった場合には、アンプ５４で同
期検波用変調信号の振幅を大きくし、ＦＭ変調効率が大
きくなりすぎた場合には、アンプ５４で同期検波用変調
信号の振幅を小さくなるように、つまり常に低周波信号
Ｓが同程度の振幅になるようにしている。このＦＭ変調
効率の大小は光周波数偏移量Δｆの大小から判断できる
ことである。

【００４４】マーク率モニタ手段６０は、例えば変調回
路１１内に設けられた積分器からなる。変調回路１１に
より半導体レーザ１０の出力光Ｈ０　の周波数を送信す
べきデータの２論理値“１”，“０”に対応して第１光
周波数ｆ１　または第２光周波数ｆ２　に変化させるよ
うなデータ変調を行う場合の論理値“１”と“０”の発
生する確率をトータル演算し、光周波数偏移量検出手段
５０の動作状態を制御する手段である。

【００４５】図２に示したグラフは、マーク率が１／２
の場合であったが、マーク率が例えば１／４となった場
合、つまり“１”の発生する割合と“０”の発生する割
合が１：３となった場合には、図３において平均光出力
強度が右上方に移動し、そのため図５に示す光周波数偏
移量Δｆに対する同期検波出力信号のグラフが変化し、
同期検波出力信号が零となるΔｆの値がマーク率の大小
により変化することになる。そのため、光周波数偏移量
安定化回路５３における設定電圧Ｖ２　をマーク率に応
じて換える必要がある。マーク率モニタ手段６０は変調
回路１１による変調信号のマーク率を演算し、その値に
基づき設定電圧Ｖ２　を変化させて光周波数偏移量検出
手段５０の動作状態を制御する。つまり、入力した変調
信号のマーク率モニタ信号を光周波数偏移量安定化回路
５３に帰還し、マーク率変動の影響を与えない。

【００４６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、従来より課題となっていた光周波数偏移量の測定、
制御が可能となる。さらに広帯域な受光器、電子回路を
含まない簡単な構成であるため、装置が小型化、簡略化
されしかもコストを抑えて構成することができる。また
、光周波数偏移量の測定、制御と同時に光源のＡＰＣ，
ＡＦＣ動作を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成を示すブロック図である。

【図２】マッハツェンダー光干渉器の光周波数弁別特性
を示す図であり、（ａ）　は２つの干渉光の光周波数弁
別特性を示す図、（ｂ）　は（ａ）　の２つの干渉光の
減算結果強度を示す図である。

【図３】マッハツェンダー光干渉器の光周波数弁別特性
を示す図であり、（ａ）　は動作点を中央値に安定させ
て場合、（ｂ）　は動作点を右に移動させた時の模式図
、（ｃ）　は動作点を左に移動させた時の模式図である
。

【図４】動作点を変動させた時の平均光出力強度の変動
を示す模式図であり、（ａ）　はΔｆ＜ＦＳＲ／２、（
ｂ）　はΔｆ＝ＦＳＲ／２、（ｃ）　はΔｆ＞ＦＳＲ／
２の場合である。

【図５】光周波数偏移量に対する同期検波出力信号のグ
ラフである。

【図６】本発明の一実施例の構成を示す図である。

【図７】相補的な２つの干渉光を出力する光干渉器を示
す図であり、（ａ）　はマッハツェンダー干渉器を示す
図、（ｂ）　はファブリ・ペロー干渉器を示す図、（ｃ
）　は（ｂ）　における２つの干渉光の光周波数弁別特
性を示す図である。

【図８】低周波発振器による動作を説明するための波形
図である。

【符号の説明】

１０　　　　　　　　　　　　　　　　　　半導体レー
ザ２０　　　　　　　　　　　　　　　　　　光干渉器
３０，３１，３６　　　　　　受光器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力した変調信号に基づいて周波数も
   しくは位相変調された光を出力するレーザ光源の、光周
   波数偏移量を測定、あるいは予め定めた一定値に制御す
   る半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置にお
   いて、前記半導体レーザ（１０）からの出力光（Ｈ０　
   ）を受け、光周波数弁別特性に従った干渉光（Ｈｉ　）
   を出力する光干渉器（２０）と、前記干渉光（Ｈｉ　）
   を受けてその光強度を電気信号（ＥＬ）に変換する受光
   器（３０）と、前記電気信号（ＥＬ）を受信し、前記光
   干渉器（２０）の動作点が前記光周波数弁別特性の最大
   値と最小値の中央値に対応する光周波数に一致するよう
   に該動作点を設定する動作点設定手段（４０）と、前記
   動作点のもとで予め低周波変調された前記干渉光（Ｈｉ
   　）の平均光出力強度の低周波信号成分を前記電気信号
   （ＥＬ）から同期検波により抽出し、光周波数偏移量を
   検出する光周波数偏移量検出手段（５０）と、からなる
   ことを特徴とする半導体レーザの光周波数偏移量の測定
   ，制御装置。
2. 【請求項２】　　前記動作点設定手段（４０）が、光干
   渉器（２０）から出力される相補的な関係にある２つの
   干渉光（Ｈｉ１，Ｈｉ２）を２つの受光器（３１，３６
   ）で受光し、各受光器（３１，３６）の出力信号の差成
   分を動作点検出信号として用い、各受光器（３１，３６
   ）の加算成分を半導体レーザ（１０）の光出力検出信号
   として用いることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
   ーザの光周波数偏移量の測定，制御装置。
3. 【請求項３】　　前記動作点設定手段（４０）が、各受
   光器（３１，３６）から出力される出力信号の加算成分
   を半導体レーザ（１０）の光出力検出信号として用い、
   該光出力検出信号と設定値との誤差信号を半導体レーザ
   （１０）のバイアスあるいは温度に帰還することで同時
   に半導体レーザ（１０）の光出力の安定化を行うことを
   特徴とする請求項１記載の半導体レーザの光周波数偏移
   量の測定，制御装置。
4. 【請求項４】　　前記動作点設定手段（４０）が、各受
   光器（３１，３６）から出力される出力信号の差成分を
   動作点検出信号として用い、該動作点検出信号を半導体
   レーザ（１０）のバイアスあるいは温度に帰還すること
   により、動作点の安定化及び半導体レーザ（１０）の発
   振周波数の安定化を同時に行うことを特徴とする請求項
   ２記載の半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装
   置。
5. 【請求項５】　　前記動作点設定手段（４０）が、各受
   光器（３１，３６）から出力される出力信号の差成分を
   動作点検出信号として用い、該動作点検出信号を光干渉
   器（２０）のバイアスあるいは温度に帰還することによ
   り動作点の安定化を行うことを特徴とする請求項２記載
   の半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御装置。
6. 【請求項６】　　前記光周波数偏移量検出手段（５０）
   が、同期検波のための変調信号を、光干渉器（２０）の
   バイアスあるいは温度に重畳することを特徴とする請求
   項１記載の半導体レーザの光周波数偏移量の測定，制御
   装置。
7. 【請求項７】　　前記光周波数偏移量検出手段（５０）
   が、同期検波のための変調信号を、半導体レーザ（１０
   ）のバイアスあるいは温度に重畳することを特徴とする
   請求項１記載の半導体レーザの光周波数偏移量の測定，
   制御装置。
8. 【請求項８】　　前記光周波数偏移量検出手段（５０）
   が、同期検波のための変調信号を半導体レーザ（１０）
   のバイアスに重畳するとともに、光周波数偏移量検出信
   号を該変調信号の変調振幅に帰還し、該変調信号による
   光ＦＭ変調の光周波数偏移量を一定に保ち、半導体レー
   ザ（１０）の光源部分の変動効率に前記光周波数偏移量
   検出手段（５０）が影響を受けないようにすることを特
   徴とする請求項７記載の半導体レーザの光周波数偏移量
   の測定，制御装置。
9. 【請求項９】　　入力した変調信号のマーク率変動が上
   記光周波数偏移量検出手段（５０）に影響を与えないよ
   うに、マーク率モニタ信号を該光周波数偏移量検出手段
   （５０）に帰還するマーク率モニタ手段（６０）を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザの光周
   波数偏移量の測定，制御装置。