JPH0810848B2 - 光送信器 - Google Patents
光送信器Info
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- JPH0810848B2 JPH0810848B2 JP61102417A JP10241786A JPH0810848B2 JP H0810848 B2 JPH0810848 B2 JP H0810848B2 JP 61102417 A JP61102417 A JP 61102417A JP 10241786 A JP10241786 A JP 10241786A JP H0810848 B2 JPH0810848 B2 JP H0810848B2
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- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 claims description 14
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 13
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Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光通信等で使用させる光送信器に関するも
のである。
のである。
（従来の技術） 光通信システムにおいては、光送信器として半導体レ
ーザへの注入電流を変調して出力強度を変調する方式が
一般に用いられている。
ーザへの注入電流を変調して出力強度を変調する方式が
一般に用いられている。
特に、光ディジタル信号変調をする場合、予め、レー
ザの直流バイアス電流を発振しきい値に設定し、送信符
号に対応したパルス電流をこのバイアス電流に重畳する
ことによって強度変調された光パルス出力を得ている。
この場合、パルス符号のスペースに対応する光出力は、
マークに対応する光出力に比較し、充分小さくないと、
消光比劣化による通信品質の低下を引き起こす。従って
スペースに対応する注入電流は、しきい値電流よりわず
かに低い値に設定するのが一般である。しかし、このよ
うな変調方法で、1Gb/s以上の高ビットレートの変調を
行なうと、レーザへのバイアス電流をしきい値付近にま
で低下させると、レーザの応答が遅くなり、波形のすそ
引きが大きく、高速変調できなくなる欠点があった。ま
た1Gb/s以上の高ビットレート変調でバイアス電流をし
きい値付近に設定すると、直接変調に伴なう周波数揺ら
ぎ（チャーピング）が大きく、長距離伝送において、光
ファイバの分散による波形歪を生する問題点もあった。
ザの直流バイアス電流を発振しきい値に設定し、送信符
号に対応したパルス電流をこのバイアス電流に重畳する
ことによって強度変調された光パルス出力を得ている。
この場合、パルス符号のスペースに対応する光出力は、
マークに対応する光出力に比較し、充分小さくないと、
消光比劣化による通信品質の低下を引き起こす。従って
スペースに対応する注入電流は、しきい値電流よりわず
かに低い値に設定するのが一般である。しかし、このよ
うな変調方法で、1Gb/s以上の高ビットレートの変調を
行なうと、レーザへのバイアス電流をしきい値付近にま
で低下させると、レーザの応答が遅くなり、波形のすそ
引きが大きく、高速変調できなくなる欠点があった。ま
た1Gb/s以上の高ビットレート変調でバイアス電流をし
きい値付近に設定すると、直接変調に伴なう周波数揺ら
ぎ（チャーピング）が大きく、長距離伝送において、光
ファイバの分散による波形歪を生する問題点もあった。
これに対し、半導体レーザへの注入電流を、送信符号
に対応したパルス電流により変調することでレーザ光を
周波数変調し、この周波数変調された信号光を周波数弁
別器を用いて強度変調に変換して送信する変調方法を用
いると、レーザへのバイアス電流をしきい値以上にして
も、周波数弁別器の弁別特性により消光比による劣化量
を抑圧した光強度変調波を得られるための、1Gb/s以上
の高ビットレートの変調を行なうことができる。
に対応したパルス電流により変調することでレーザ光を
周波数変調し、この周波数変調された信号光を周波数弁
別器を用いて強度変調に変換して送信する変調方法を用
いると、レーザへのバイアス電流をしきい値以上にして
も、周波数弁別器の弁別特性により消光比による劣化量
を抑圧した光強度変調波を得られるための、1Gb/s以上
の高ビットレートの変調を行なうことができる。
（発明が解決しようとする問題点） しかし、この変調方法のままでは、半導体レーザの発
振波長、周波数弁別器の周波数弁別特性が、周囲の温度
変化、振動等の外乱により変化すると消光比が劣化した
り信号光の強度変調分が小さくなる欠点がある。本発明
の目的は、この欠点を解決することにある。
振波長、周波数弁別器の周波数弁別特性が、周囲の温度
変化、振動等の外乱により変化すると消光比が劣化した
り信号光の強度変調分が小さくなる欠点がある。本発明
の目的は、この欠点を解決することにある。
（問題を解決するための手段） 本発明は、周波数変調成分を含む信号光を出力する光
源部と、前記信号光の周波数変調成分を強度変調成分に
変換して送信出力する光周波数弁別器と、前記周波数弁
別器の出力をモニタして送信信号の消光比を改善するよ
う前記光源部の発振周波数または光周波数弁別器の周波
数特性を制御する負帰還回路とを備えた構成となってい
る。
源部と、前記信号光の周波数変調成分を強度変調成分に
変換して送信出力する光周波数弁別器と、前記周波数弁
別器の出力をモニタして送信信号の消光比を改善するよ
う前記光源部の発振周波数または光周波数弁別器の周波
数特性を制御する負帰還回路とを備えた構成となってい
る。
（作用） 以下、光源部として半導体レーザを用いた例で本発明
の原理について説明する。一般に半導体レーザの発振周
波数は注入電流量や半導体レーザの温度により変化す
る。（コバヤシ他、アイ・イー・イー・イーQE18巻、58
2ページ〜595ページ1982年刊）このためレーザへの注入
電流を発振しきい値以上としておくと、注入電流を変化
させることで強度変調をかけると同時に周波数変調をか
けることができる。このようにして直接注入電流変調し
て得られた周波数変調光を、光周波数弁別器に入力す
る。この時、信号がマークの時には、弁別器の透過率が
ｋ（ｋ＜１）、スペース時には透過率が０となるように
弁別器に弁別特性を持たせると、弁別器の透過出力とし
てマーク時には、強度はｋ倍にスペース時には強度は０
とすることができるので、消光比による劣化量を抑圧し
た光強度変調波を得ることができる。
の原理について説明する。一般に半導体レーザの発振周
波数は注入電流量や半導体レーザの温度により変化す
る。（コバヤシ他、アイ・イー・イー・イーQE18巻、58
2ページ〜595ページ1982年刊）このためレーザへの注入
電流を発振しきい値以上としておくと、注入電流を変化
させることで強度変調をかけると同時に周波数変調をか
けることができる。このようにして直接注入電流変調し
て得られた周波数変調光を、光周波数弁別器に入力す
る。この時、信号がマークの時には、弁別器の透過率が
ｋ（ｋ＜１）、スペース時には透過率が０となるように
弁別器に弁別特性を持たせると、弁別器の透過出力とし
てマーク時には、強度はｋ倍にスペース時には強度は０
とすることができるので、消光比による劣化量を抑圧し
た光強度変調波を得ることができる。
以下、周波数弁別器としてマハツェンダ干渉計を考え
マーク率ｍのNRZ符号の場合を例にとって説明する。こ
の時、周波数弁別器への入力光パワーをマーク時には
PM、スペース時にはPSとすると、消光比が最良となるマ
ーク時の透過率ｋ、スペース時の透過率０の場合には、
出力Pmoniは、 Pmoni＝ｍ（１−ｋ）PM＋（１−ｍ）PS となる。さて、ここでレーザの発振周波数が温度等の外
乱により変化したことを考えると、マーク時の透過率は
ｋが１より小さいので、発振周波数ずれに比例して変化
するが、スペース時の透過率は、発振周波数ずれの方向
に依らず透過率は０より大きくなる。ここで、マーク時
の透過率は、外乱による一次の微小変化となるが、スペ
ース時の透過率は、外乱による２次の微小変化となるた
め外乱による透過率の微小変化量をΔｋとすると出力Pm
oniは１次近似で、 Pmoni≒ｍ（１−ｋ−Δｋ）PM＋（１−ｍ）PS となる。これと最良値との差をとり、これに比例してレ
ーザの温度、注入電流、あるいはマイケルソン干渉計の
光路差へ負帰還をかければ、消光比を最良に保つことが
できる。またｋを0.9程度に設定すれば送信信号光振幅
の減少も0.5dB以内となる。また、周波数弁別器の弁別
特性も同様な負帰還で制御できる。
マーク率ｍのNRZ符号の場合を例にとって説明する。こ
の時、周波数弁別器への入力光パワーをマーク時には
PM、スペース時にはPSとすると、消光比が最良となるマ
ーク時の透過率ｋ、スペース時の透過率０の場合には、
出力Pmoniは、 Pmoni＝ｍ（１−ｋ）PM＋（１−ｍ）PS となる。さて、ここでレーザの発振周波数が温度等の外
乱により変化したことを考えると、マーク時の透過率は
ｋが１より小さいので、発振周波数ずれに比例して変化
するが、スペース時の透過率は、発振周波数ずれの方向
に依らず透過率は０より大きくなる。ここで、マーク時
の透過率は、外乱による一次の微小変化となるが、スペ
ース時の透過率は、外乱による２次の微小変化となるた
め外乱による透過率の微小変化量をΔｋとすると出力Pm
oniは１次近似で、 Pmoni≒ｍ（１−ｋ−Δｋ）PM＋（１−ｍ）PS となる。これと最良値との差をとり、これに比例してレ
ーザの温度、注入電流、あるいはマイケルソン干渉計の
光路差へ負帰還をかければ、消光比を最良に保つことが
できる。またｋを0.9程度に設定すれば送信信号光振幅
の減少も0.5dB以内となる。また、周波数弁別器の弁別
特性も同様な負帰還で制御できる。
（実施例） 第１図は、本発明の典型的な実施例の構成図である。
第2,3図は各部の特性を示す図である。この実施例で
は、半導体レーザ１と周波数弁別器としてのマハツェン
ダ干渉計６およびレーザの温度コントローラ３への負帰
還回路21で構成される。
第2,3図は各部の特性を示す図である。この実施例で
は、半導体レーザ１と周波数弁別器としてのマハツェン
ダ干渉計６およびレーザの温度コントローラ３への負帰
還回路21で構成される。
次に本実施例の動作と動作条件を第１〜３図を用いて
説明する。第１図において、1Gb/sの直接パルス電流変
調を受けた波長1.5μｍの半導体レーザ１の出力光20
は、ハーフミラー５およびミラー４からなるマハツェン
ダ干渉計６に入力される。マハツェンダ干渉計６は、周
波数弁別器として動作する。ここで用いた半導体レーザ
１は、発振電流しきい値20mAの単一軸モード発振するレ
ーザであり、信号がスペースの時の電流値I1は30mA、マ
ーク時の電流値I2を50mAとした。この時、マーク時とス
ペース時の発振周波数の差は第２図に示すように約20GH
zとなった。次にマハツェンダ干渉計の光路30,31の光路
差を25GHzの周波数が弁別可能な約6mmにし、さらに信号
がスペース時に出力光９が出ないように光路差を微調し
た（第３図）。また、光路差6mmによる時間遅れで生ず
る出力光９の立上り・立下りのジッタは25ps以下に抑え
られ、1Gb/sの伝送では問題を生じない。この時、出力
光９の消光比は、1:100となり強度変調成分もレーザ１
の出力光20に比らべ1.3倍となった。この時、光検出器
７の電圧出力と直流電源11の電圧を一致させ、差動増幅
器８の出力を零とする。この差動増幅器８の出力は、光
検出器７の電圧出力が直流電源11より大きくなった時に
はレーザ１の温度を下げ発振周波数を上げるように調節
し、また光検出器の電圧出力が直流電源11の電圧より下
がった時にはレーザ１の温度を上げるように調節した。
説明する。第１図において、1Gb/sの直接パルス電流変
調を受けた波長1.5μｍの半導体レーザ１の出力光20
は、ハーフミラー５およびミラー４からなるマハツェン
ダ干渉計６に入力される。マハツェンダ干渉計６は、周
波数弁別器として動作する。ここで用いた半導体レーザ
１は、発振電流しきい値20mAの単一軸モード発振するレ
ーザであり、信号がスペースの時の電流値I1は30mA、マ
ーク時の電流値I2を50mAとした。この時、マーク時とス
ペース時の発振周波数の差は第２図に示すように約20GH
zとなった。次にマハツェンダ干渉計の光路30,31の光路
差を25GHzの周波数が弁別可能な約6mmにし、さらに信号
がスペース時に出力光９が出ないように光路差を微調し
た（第３図）。また、光路差6mmによる時間遅れで生ず
る出力光９の立上り・立下りのジッタは25ps以下に抑え
られ、1Gb/sの伝送では問題を生じない。この時、出力
光９の消光比は、1:100となり強度変調成分もレーザ１
の出力光20に比らべ1.3倍となった。この時、光検出器
７の電圧出力と直流電源11の電圧を一致させ、差動増幅
器８の出力を零とする。この差動増幅器８の出力は、光
検出器７の電圧出力が直流電源11より大きくなった時に
はレーザ１の温度を下げ発振周波数を上げるように調節
し、また光検出器の電圧出力が直流電源11の電圧より下
がった時にはレーザ１の温度を上げるように調節した。
この結果出力光９の消光比が1:100のまま安定に得ら
れた。第２の実施例の構成を第４図に示した。この実施
例が第１の実施例と異なる点は、外乱の影響を打ち消す
ためにマハツェンダ干渉計６の光路差へ負帰還を行なっ
ていることである。本実施例では、レーザの温度制御は
行なっていない。この光路差を変化させるため、ここで
は、位相整合器10としてLiNbO3の結晶に電圧を印加する
ことで実効光学長を変化させる素子を用いた。本実施例
においても、半導体レーザ１、マハツェンダ干渉計６お
よび直流電源11は第１の実施例と同様に設定した。差動
増幅器８の出力電圧を位相整合器10に印加することで、
光検出器７の出力電圧が直流電源11の設定電圧値より大
きい時、位相整合器10の実効長を短かくして、マハツェ
ンダ干渉計６の透過特性を高周波側にシフトし、消光比
を保ち、逆の場合、位相整合器10の実効長を長くしてマ
ハツェンダ干渉計６の透過特性を低周波側にシフトして
消光比を保った。この結果、出力光９は消光比が1:100
のまま、安定な強度変調波となった。
れた。第２の実施例の構成を第４図に示した。この実施
例が第１の実施例と異なる点は、外乱の影響を打ち消す
ためにマハツェンダ干渉計６の光路差へ負帰還を行なっ
ていることである。本実施例では、レーザの温度制御は
行なっていない。この光路差を変化させるため、ここで
は、位相整合器10としてLiNbO3の結晶に電圧を印加する
ことで実効光学長を変化させる素子を用いた。本実施例
においても、半導体レーザ１、マハツェンダ干渉計６お
よび直流電源11は第１の実施例と同様に設定した。差動
増幅器８の出力電圧を位相整合器10に印加することで、
光検出器７の出力電圧が直流電源11の設定電圧値より大
きい時、位相整合器10の実効長を短かくして、マハツェ
ンダ干渉計６の透過特性を高周波側にシフトし、消光比
を保ち、逆の場合、位相整合器10の実効長を長くしてマ
ハツェンダ干渉計６の透過特性を低周波側にシフトして
消光比を保った。この結果、出力光９は消光比が1:100
のまま、安定な強度変調波となった。
本発明においては、以上の実施例の他にも様々な変形
例がある。例えばマハツェンダ干渉計のかわりに回折格
子を用いることも可能であるし、位相整合器としては、
圧電素子で媒質を圧縮することで屈折率を変化させる方
式のものを使用することもできる。また、レーザの温度
や、干渉計の弁別特性に負帰還をかけるかわりにレーザ
への注入電流量へ負帰還をかけることもできる。
例がある。例えばマハツェンダ干渉計のかわりに回折格
子を用いることも可能であるし、位相整合器としては、
圧電素子で媒質を圧縮することで屈折率を変化させる方
式のものを使用することもできる。また、レーザの温度
や、干渉計の弁別特性に負帰還をかけるかわりにレーザ
への注入電流量へ負帰還をかけることもできる。
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、半導体レーザを直接変
調し得られた周波数変調成分を含む信号光を周波数弁別
器で弁別して前記周波数変調成分を強度変調に変換する
変調方式において、消光比を安定に保ち、光強度変調振
幅も安定に保つことができる。
調し得られた周波数変調成分を含む信号光を周波数弁別
器で弁別して前記周波数変調成分を強度変調に変換する
変調方式において、消光比を安定に保ち、光強度変調振
幅も安定に保つことができる。
第１図は本発明の典型的な実施例の構成図、第２図は半
導体レーザの発振周波数と注入電流量の関係を表わした
図、第３図は光周波数弁別器の透過率と入力周波数の関
係を表わした図、第４図は第２の実施例の構成図であ
る。 図において 1:半導体レーザ、6:マハツェンダ干渉計 2:変調信号源、7:光検出器 3:温度コントローラ、8:差動増幅器 4:ミラー、10:位相整合器 5:ハーフミラー、11:直流電源 である。
導体レーザの発振周波数と注入電流量の関係を表わした
図、第３図は光周波数弁別器の透過率と入力周波数の関
係を表わした図、第４図は第２の実施例の構成図であ
る。 図において 1:半導体レーザ、6:マハツェンダ干渉計 2:変調信号源、7:光検出器 3:温度コントローラ、8:差動増幅器 4:ミラー、10:位相整合器 5:ハーフミラー、11:直流電源 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/142 10/152
Claims (1)
- 【請求項１】周波数変調成分を含む信号光を出力する光
源部と、前記信号光の周波数変調成分を強度変調成分に
変換する光周波数弁別器と、前記周波数弁別器の出力を
モニタし、送信信号の消光比を改善するよう前記光源部
の発振周波数または光周波数弁別器の周波数特性を制御
する負帰還回路とを備えていることを特徴とする光送信
器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61102417A JPH0810848B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 光送信器 |
| US07/015,705 US4805235A (en) | 1986-02-17 | 1987-02-17 | Optical transmitter comprising an optical frequency discriminator |
| DE87102199T DE3787902T2 (de) | 1986-02-17 | 1987-02-17 | Optischer Sender mit einem optischen Frequenzdiskriminator. |
| EP87102199A EP0235662B1 (en) | 1986-02-17 | 1987-02-17 | Optical transmitter comprising an optical frequency discriminator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61102417A JPH0810848B2 (ja) | 1986-05-02 | 1986-05-02 | 光送信器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62258528A JPS62258528A (ja) | 1987-11-11 |
| JPH0810848B2 true JPH0810848B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=14326870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61102417A Expired - Fee Related JPH0810848B2 (ja) | 1986-02-17 | 1986-05-02 | 光送信器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810848B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8922681D0 (en) * | 1989-10-09 | 1989-11-22 | Secr Defence | Oscillator |
| CA2051325C (en) * | 1990-09-14 | 1999-06-29 | Shigeki Watanabe | Optical communication system |
| JP2970776B2 (ja) * | 1990-12-17 | 1999-11-02 | 富士通株式会社 | 光送信装置 |
| JP2015102537A (ja) * | 2013-11-28 | 2015-06-04 | キヤノン株式会社 | 光干渉断層計 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2107147B (en) * | 1981-09-03 | 1985-07-10 | Standard Telephones Cables Ltd | Optical requency modulation system |
| JPS60145737A (ja) * | 1984-01-09 | 1985-08-01 | Nec Corp | 光信号送信装置 |
-
1986
- 1986-05-02 JP JP61102417A patent/JPH0810848B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62258528A (ja) | 1987-11-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |