JPH0815742A - 光周波数安定化装置及び光周波数選択装置 - Google Patents
光周波数安定化装置及び光周波数選択装置Info
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- JPH0815742A JPH0815742A JP6146186A JP14618694A JPH0815742A JP H0815742 A JPH0815742 A JP H0815742A JP 6146186 A JP6146186 A JP 6146186A JP 14618694 A JP14618694 A JP 14618694A JP H0815742 A JPH0815742 A JP H0815742A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は光周波数安定化装置及び光周波数選
択装置に関し、波長変換器（周波数シフタ）を有するシ
ステムに適用可能な上記装置の提供を目的とする。 【構成】 信号光を出力する信号光源１と、変換信号光
を出力する周波数シフタ２と、周波数弁別器３と、光検
出器４と、低周波信号を出力する発振器５と、この信号
に基づき信号光源１を周波数変調する変調手段６と、同
期検波手段７と、同期手段７の出力特性を反転させる反
転手段８と、同期検波手段７の出力に基づき信号光源１
を制御する制御手段とから構成する。
択装置に関し、波長変換器（周波数シフタ）を有するシ
ステムに適用可能な上記装置の提供を目的とする。 【構成】 信号光を出力する信号光源１と、変換信号光
を出力する周波数シフタ２と、周波数弁別器３と、光検
出器４と、低周波信号を出力する発振器５と、この信号
に基づき信号光源１を周波数変調する変調手段６と、同
期検波手段７と、同期手段７の出力特性を反転させる反
転手段８と、同期検波手段７の出力に基づき信号光源１
を制御する制御手段とから構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光周波数領域での多重
光通信、光周波数による光交換、光クロスコネクト、光
演算処理等の広範囲な分野において利用可能な光周波数
安定化装置及び光周波数選択装置に関する。
光通信、光周波数による光交換、光クロスコネクト、光
演算処理等の広範囲な分野において利用可能な光周波数
安定化装置及び光周波数選択装置に関する。
【０００２】近年、光周波数領域での多重化による光通
信、光交換、光クロスコネクト、光演算処理技術とし
て、多数の光周波数を同時に安定化する技術や光周波数
を選択して抽出する技術等について検討が行われてい
る。光周波数領域での多重化システムにおいて、波長変
換機能は極めて重要な技術である。波長変換機能を有す
るものとして四光波混合による周波数シフタが提案され
ている。この種の周波数シフタを有するシステムにおい
ては、信号光の持つ情報に対して変換信号光の持つ情報
の位相が反転するので、独特の光周波数安定化及び光周
波数選択が必要になる。
信、光交換、光クロスコネクト、光演算処理技術とし
て、多数の光周波数を同時に安定化する技術や光周波数
を選択して抽出する技術等について検討が行われてい
る。光周波数領域での多重化システムにおいて、波長変
換機能は極めて重要な技術である。波長変換機能を有す
るものとして四光波混合による周波数シフタが提案され
ている。この種の周波数シフタを有するシステムにおい
ては、信号光の持つ情報に対して変換信号光の持つ情報
の位相が反転するので、独特の光周波数安定化及び光周
波数選択が必要になる。
【０００３】
【従来の技術】従来、四光波混合による波長変換機能を
有する周波数シフタとして、周波数ｆ p のポンプ光を出
力するポンプ光源を有し、信号光を供給されて周波数２
ｆp −ｆs の変換信号光を出力する周波数シフタが公知
である。この周波数シフタは、一般に、ポンプ光のハイ
パワーにより四光波混合を生じさせるために、ポンプ光
及び信号光が供給される非線形光学媒質をさらに有して
いる。
有する周波数シフタとして、周波数ｆ p のポンプ光を出
力するポンプ光源を有し、信号光を供給されて周波数２
ｆp −ｆs の変換信号光を出力する周波数シフタが公知
である。この周波数シフタは、一般に、ポンプ光のハイ
パワーにより四光波混合を生じさせるために、ポンプ光
及び信号光が供給される非線形光学媒質をさらに有して
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の周波数シフタを
備えたシステムにおいて、信号光の周波数ｆs 及びポン
プ光の周波数ｆp がそれぞれ±100MHzに例えば温度制御
により安定化されている場合、変換信号光の周波数は２
ｆp −ｆs であるから、その安定度は±300MHzになる。
従って、変換信号光の周波数を直接安定化した方が安定
度が改善される。
備えたシステムにおいて、信号光の周波数ｆs 及びポン
プ光の周波数ｆp がそれぞれ±100MHzに例えば温度制御
により安定化されている場合、変換信号光の周波数は２
ｆp −ｆs であるから、その安定度は±300MHzになる。
従って、変換信号光の周波数を直接安定化した方が安定
度が改善される。
【０００５】一方、四光波混合による周波数シフタから
出力される光には、ｆs の信号光、周波数ｆp のポンプ
光、波長変換された周波数２ｆp −ｆs の変換信号光、
同じく波長変換された周波数２ｆs −ｆp の光があり、
これらのうちから周波数２ｆ p −ｆs の変換信号光だけ
を選択・抽出する必要がある。
出力される光には、ｆs の信号光、周波数ｆp のポンプ
光、波長変換された周波数２ｆp −ｆs の変換信号光、
同じく波長変換された周波数２ｆs −ｆp の光があり、
これらのうちから周波数２ｆ p −ｆs の変換信号光だけ
を選択・抽出する必要がある。
【０００６】よって、本発明の目的は、周波数シフタを
備えたシステムに適用可能な光周波数安定化装置及び光
周波数選択装置を提供することにある。
備えたシステムに適用可能な光周波数安定化装置及び光
周波数選択装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の光周波数安定化
装置及び光周波数選択装置では、信号光の周波数を周波
数弁別器または光フィルタのピーク周波数に一致させる
ために、同期検波手段が採用されている。
装置及び光周波数選択装置では、信号光の周波数を周波
数弁別器または光フィルタのピーク周波数に一致させる
ために、同期検波手段が採用されている。
【０００８】周波数ｆs の信号光は周波数ｆm の低周波
信号により周波数変調される。例えば光周波数安定化装
置においては、信号光の周波数変化は周波数弁別器によ
って強度変化に変換され、その強度変化が光検出器によ
り検出される。
信号により周波数変調される。例えば光周波数安定化装
置においては、信号光の周波数変化は周波数弁別器によ
って強度変化に変換され、その強度変化が光検出器によ
り検出される。
【０００９】同期検波手段は周波数弁別器の入出力特性
の周波数微分に相当する出力特性を有している。周波数
ｆs の信号光が周波数ｆm の低周波信号によって周波数
変調されると、周波数２ｆp −ｆs の変換信号光は、信
号光とは逆相で周波数変調される。従って、変換信号光
の逆相の周波数変化が周波数弁別器に入力されたとき、
その出力としての強度変化も信号光による強度変化とは
逆相になる。
の周波数微分に相当する出力特性を有している。周波数
ｆs の信号光が周波数ｆm の低周波信号によって周波数
変調されると、周波数２ｆp −ｆs の変換信号光は、信
号光とは逆相で周波数変調される。従って、変換信号光
の逆相の周波数変化が周波数弁別器に入力されたとき、
その出力としての強度変化も信号光による強度変化とは
逆相になる。
【００１０】そこで、本発明では、同期検波手段の出力
特性を反転させる反転手段を設け、これにより、同期検
波手段の出力が一定になるような信号光源の制御を可能
にしている。
特性を反転させる反転手段を設け、これにより、同期検
波手段の出力が一定になるような信号光源の制御を可能
にしている。
【００１１】
【作用】本発明では、上述のように同期検波手段の出力
特性を反転させる反転手段を設けているので、周波数シ
フタを備えたシステムに適用可能な光周波数安定化装置
及び光周波数選択装置の提供が可能になる。
特性を反転させる反転手段を設けているので、周波数シ
フタを備えたシステムに適用可能な光周波数安定化装置
及び光周波数選択装置の提供が可能になる。
【００１２】尚、本発明の他の光周波数安定化装置で
は、同期検波手段の出力が一定になるようにポンプ光源
を制御している。この場合には、低周波信号に基づいて
ポンプ光源が周波数変調される。従って、ポンプ光源の
周波数変調成分と変換信号光の周波数変調成分は同相と
なり、同期検波手段の反転手段は不要である。その詳細
については後述する。
は、同期検波手段の出力が一定になるようにポンプ光源
を制御している。この場合には、低周波信号に基づいて
ポンプ光源が周波数変調される。従って、ポンプ光源の
周波数変調成分と変換信号光の周波数変調成分は同相と
なり、同期検波手段の反転手段は不要である。その詳細
については後述する。
【００１３】
【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に添って詳細
に説明する。図１は本発明の光周波数安定化装置の基本
構成を示すブロック図である。
に説明する。図１は本発明の光周波数安定化装置の基本
構成を示すブロック図である。
【００１４】信号光源１は、周波数ｆs の信号光を出力
する。周波数シフタ２は、周波数ｆp のポンプ光を出力
するポンプ光源を有し、信号光を供給されて周波数２ｆ
p −ｆs の変換信号光を出力する。
する。周波数シフタ２は、周波数ｆp のポンプ光を出力
するポンプ光源を有し、信号光を供給されて周波数２ｆ
p −ｆs の変換信号光を出力する。
【００１５】周波数シフタ２は、出力強度の最大または
最小を与えるピーク周波数がある入出力特性を有してお
り、周波数シフタ２からの変換信号光を供給されてその
周波数変化を強度変化に変換して出力する。
最小を与えるピーク周波数がある入出力特性を有してお
り、周波数シフタ２からの変換信号光を供給されてその
周波数変化を強度変化に変換して出力する。
【００１６】光検出器４は、周波数弁別器３の出力光を
供給されてその強度に応じたレベルの検出信号を出力す
る。発振器５は周波数ｆm の低周波信号を出力する。
供給されてその強度に応じたレベルの検出信号を出力す
る。発振器５は周波数ｆm の低周波信号を出力する。
【００１７】変調手段６は、発振器５からの低周波信号
に基づき信号光源１を周波数変調する。同期検波手段７
は、発振器５及び光検出器４に動作的に接続され、周波
数弁別器３の入出力特性の周波数微分に相当する出力特
性を有している。
に基づき信号光源１を周波数変調する。同期検波手段７
は、発振器５及び光検出器４に動作的に接続され、周波
数弁別器３の入出力特性の周波数微分に相当する出力特
性を有している。
【００１８】反転手段８は同期検波手段７の出力特性を
反転させる。制御手段９は、同期検波手段７の出力が一
定になるように信号光源１を制御する。
反転させる。制御手段９は、同期検波手段７の出力が一
定になるように信号光源１を制御する。
【００１９】図２は本発明の光周波数安定化装置の第１
実施例を示すブロック図である。信号光源としてのレー
ザダイオード１１からの信号光は周波数シフタ２に供給
される。
実施例を示すブロック図である。信号光源としてのレー
ザダイオード１１からの信号光は周波数シフタ２に供給
される。
【００２０】周波数シフタ２は、ポンプ光を出力するポ
ンプ光源１２と、非線形光学媒質１３と、ポンプ光源１
２及び非線形光学媒質１３に光学的に接続される光カプ
ラ１４とを有している。光カプラ１４は、レーザダイオ
ード１１から供給された信号光をポンプ光源１２からの
ポンプ光と共に非線形光学媒質１３に導き入れる。
ンプ光源１２と、非線形光学媒質１３と、ポンプ光源１
２及び非線形光学媒質１３に光学的に接続される光カプ
ラ１４とを有している。光カプラ１４は、レーザダイオ
ード１１から供給された信号光をポンプ光源１２からの
ポンプ光と共に非線形光学媒質１３に導き入れる。
【００２１】非線形光学媒質１３としては光ファイバや
半導体光増幅器を用いることができる。非線形光学媒質
１３に信号光及びポンプ光が供給されると、非線形光学
媒質１３内において四光波混合が生じ、これにより信号
光の周波数及びポンプ光の周波数とは異なる周波数を有
する光が生成される。
半導体光増幅器を用いることができる。非線形光学媒質
１３に信号光及びポンプ光が供給されると、非線形光学
媒質１３内において四光波混合が生じ、これにより信号
光の周波数及びポンプ光の周波数とは異なる周波数を有
する光が生成される。
【００２２】非線形光学媒質１３の出力光（変換信号
光）は周波数弁別器３に供給され、周波数弁別器３の出
力光は光分岐回路１５で分岐される。光分岐回路１５は
供給された光を少なくとも２つの分岐光に分岐し、この
分岐光の１つが光検出器としてのフォトダイオード１６
に供給される。分岐光の他の１つは例えば光伝送路に送
出される。
光）は周波数弁別器３に供給され、周波数弁別器３の出
力光は光分岐回路１５で分岐される。光分岐回路１５は
供給された光を少なくとも２つの分岐光に分岐し、この
分岐光の１つが光検出器としてのフォトダイオード１６
に供給される。分岐光の他の１つは例えば光伝送路に送
出される。
【００２３】同期検波手段７は、第１及び第２入力ポー
ト並びに出力ポートを有するミキサ１７と、ミキサ１７
の出力ポートに接続されるローパスフィルタ１８とを含
む。ミキサ１７の第１入力ポートには発振器５からの低
周波信号が供給され、第２入力ポートにはフォトダイオ
ード１６からの検出信号が供給される。
ト並びに出力ポートを有するミキサ１７と、ミキサ１７
の出力ポートに接続されるローパスフィルタ１８とを含
む。ミキサ１７の第１入力ポートには発振器５からの低
周波信号が供給され、第２入力ポートにはフォトダイオ
ード１６からの検出信号が供給される。
【００２４】ローパスフィルタ１８の出力ポートは反転
回路１９及びスイッチ２０を介して制御回路２１の入力
ポートに接続され、制御回路２１の出力ポートはレーザ
ダイオード１１に接続される。ローパスフィルタ１８の
出力ポートはまた反転回路を介さずにスイッチ２２を介
して直接制御回路２１に接続される。
回路１９及びスイッチ２０を介して制御回路２１の入力
ポートに接続され、制御回路２１の出力ポートはレーザ
ダイオード１１に接続される。ローパスフィルタ１８の
出力ポートはまた反転回路を介さずにスイッチ２２を介
して直接制御回路２１に接続される。
【００２５】変調回路２３は発振器５からの低周波信号
を受けて、これに基づいてレーザダイオード１１を周波
数変調する。この周波数変調は、例えば、変調回路２３
が低周波信号をレーザダイオード１１のバイアス電流に
重畳することでなされる。制御回路２１の制御対象は例
えばレーザダイオード１１のバイアス電流である。レー
ザダイオード１１の温度が制御されてもよい。
を受けて、これに基づいてレーザダイオード１１を周波
数変調する。この周波数変調は、例えば、変調回路２３
が低周波信号をレーザダイオード１１のバイアス電流に
重畳することでなされる。制御回路２１の制御対象は例
えばレーザダイオード１１のバイアス電流である。レー
ザダイオード１１の温度が制御されてもよい。
【００２６】図３により非線形光学媒質における波長変
換について説明する。非線形光学媒質１３に周波数ｆs
の信号光と周波数ｆp のポンプ光とが入射すると、非線
形光学媒質１３からは、周波数ｆs の信号光と、周波数
ｆp のポンプ光と、周波数２ｆs −ｆp の光と、周波数
２ｆp −ｆs の光とが出力される。
換について説明する。非線形光学媒質１３に周波数ｆs
の信号光と周波数ｆp のポンプ光とが入射すると、非線
形光学媒質１３からは、周波数ｆs の信号光と、周波数
ｆp のポンプ光と、周波数２ｆs −ｆp の光と、周波数
２ｆp −ｆs の光とが出力される。
【００２７】ポンプ光のパワーが信号光のパワーよりも
大きい場合、周波数２ｆs −ｆp の光は僅かである。一
般的な光システムではポンプ光のパワーが大きく設定さ
れるので、本願明細書では、周波数２ｆp −ｆs の光を
重要視し、これを変換信号光と称することとする。
大きい場合、周波数２ｆs −ｆp の光は僅かである。一
般的な光システムではポンプ光のパワーが大きく設定さ
れるので、本願明細書では、周波数２ｆp −ｆs の光を
重要視し、これを変換信号光と称することとする。
【００２８】図４は、四光波混合により非線形光学媒質
１３から出力される各光の周波数配置を説明するための
図である。信号光の周波数の方がポンプ光の周波数より
も高い場合には、（Ａ）に示されるように、周波数２ｆ
p −ｆs の変換信号光と、周波数ｆp のポンプ光と、周
波数ｆs の信号光と、周波数２ｆs −ｆp の光とが周波
数軸上にこの順で出現する。
１３から出力される各光の周波数配置を説明するための
図である。信号光の周波数の方がポンプ光の周波数より
も高い場合には、（Ａ）に示されるように、周波数２ｆ
p −ｆs の変換信号光と、周波数ｆp のポンプ光と、周
波数ｆs の信号光と、周波数２ｆs −ｆp の光とが周波
数軸上にこの順で出現する。
【００２９】ポンプ光の周波数の方が信号光の周波数よ
りも高い場合には、（Ｂ）に示されるように、周波数２
ｆs −ｆp の光と、周波数ｆs の信号光と、周波数ｆp
のポンプ光と、周波数２ｆp −ｆs の変換信号光とが周
波数軸上にこの順で出現する。
りも高い場合には、（Ｂ）に示されるように、周波数２
ｆs −ｆp の光と、周波数ｆs の信号光と、周波数ｆp
のポンプ光と、周波数２ｆp −ｆs の変換信号光とが周
波数軸上にこの順で出現する。
【００３０】何れの場合にも、信号光と変換信号光はポ
ンプ光を中心として対称の位置にある。従って、ポンプ
光の周波数が一定であるとすると、信号光の周波数が高
くなるのに従って変換信号光の周波数は低くなるし、信
号光の周波数が低くなるのに従って変換信号光の周波数
は高くなる。
ンプ光を中心として対称の位置にある。従って、ポンプ
光の周波数が一定であるとすると、信号光の周波数が高
くなるのに従って変換信号光の周波数は低くなるし、信
号光の周波数が低くなるのに従って変換信号光の周波数
は高くなる。
【００３１】この原理に従うと、図２の装置においてレ
ーザダイオード１１を発振器５からの低周波信号により
周波数変調した場合、これに伴って非線形光学媒質１３
から周波数弁別器３に供給される変換信号光も周波数変
調されることとなるが、信号光における周波数変調成分
と変換信号光における周波数変調成分とは逆相となる。
この様子を図５に示す。
ーザダイオード１１を発振器５からの低周波信号により
周波数変調した場合、これに伴って非線形光学媒質１３
から周波数弁別器３に供給される変換信号光も周波数変
調されることとなるが、信号光における周波数変調成分
と変換信号光における周波数変調成分とは逆相となる。
この様子を図５に示す。
【００３２】図５において、縦軸は光周波数、横軸は時
間を表している。信号光の周波数は、周波数ｆs を中心
として時間の経過とともに低周波信号の波形をトレース
する。その周期は１／ｆm である。
間を表している。信号光の周波数は、周波数ｆs を中心
として時間の経過とともに低周波信号の波形をトレース
する。その周期は１／ｆm である。
【００３３】一方、変換信号光は、周波数２ｆp −ｆs
を中心として信号光とは逆相で変化する。即ち、信号光
の周波数変調成分と変換信号光の周波数変調成分は１８
０°位相がずれている。
を中心として信号光とは逆相で変化する。即ち、信号光
の周波数変調成分と変換信号光の周波数変調成分は１８
０°位相がずれている。
【００３４】図６の（Ａ）に周波数弁別器の入出力特性
を、（Ｂ）に同期検波手段の出力特性をそれぞれ示す。
周波数弁別器の入出力特性において、横軸は周波数弁別
器に供給された光の周波数、縦軸は周波数弁別器から出
力される光の強度を表す。
を、（Ｂ）に同期検波手段の出力特性をそれぞれ示す。
周波数弁別器の入出力特性において、横軸は周波数弁別
器に供給された光の周波数、縦軸は周波数弁別器から出
力される光の強度を表す。
【００３５】同期検波手段の出力特性において、横軸は
光周波数、縦軸は同期検波手段から出力されるＤＣ信号
の出力レベルを表している。ＤＣ信号は例えば、図２の
ミキサ１７からローパスフィルタ１８を介して出力され
る。
光周波数、縦軸は同期検波手段から出力されるＤＣ信号
の出力レベルを表している。ＤＣ信号は例えば、図２の
ミキサ１７からローパスフィルタ１８を介して出力され
る。
【００３６】この実施例では、周波数弁別器の入出力特
性は、出力強度の最大を与えるピーク周波数ｆmax を有
しており、このような特性は、例えばファブリペロ共振
器によって与えられる。
性は、出力強度の最大を与えるピーク周波数ｆmax を有
しており、このような特性は、例えばファブリペロ共振
器によって与えられる。
【００３７】同期検波手段の出力特性は、周波数弁別器
の入出力特性の周波数微分に相当している。つまり、変
換信号光の周波数がピーク周波数ｆmax に一致するとき
には、ＤＣ信号のレベルは零となり、一致しないときに
は、その差に応じた正負のＤＣ信号が得られることにな
る。
の入出力特性の周波数微分に相当している。つまり、変
換信号光の周波数がピーク周波数ｆmax に一致するとき
には、ＤＣ信号のレベルは零となり、一致しないときに
は、その差に応じた正負のＤＣ信号が得られることにな
る。
【００３８】従来、周波数シフタを有していないシステ
ムにおいて、上述のような同期検波手段を用いて信号光
源の周波数を周波数弁別器のピーク周波数に一致させる
制御が行われていた。この制御においては、ＤＣ信号が
零になるように信号光源が制御される。
ムにおいて、上述のような同期検波手段を用いて信号光
源の周波数を周波数弁別器のピーク周波数に一致させる
制御が行われていた。この制御においては、ＤＣ信号が
零になるように信号光源が制御される。
【００３９】即ち、ＤＣ信号が正である場合には信号光
の周波数を高めるように信号光源の例えばバイアス電流
が調節され、ＤＣ信号が負の場合には信号光の周波数が
低くなるように信号光源が制御される。このようなフィ
ードバック制御によって、信号光の周波数が周波数弁別
器のピーク周波数に一致するように制御される。
の周波数を高めるように信号光源の例えばバイアス電流
が調節され、ＤＣ信号が負の場合には信号光の周波数が
低くなるように信号光源が制御される。このようなフィ
ードバック制御によって、信号光の周波数が周波数弁別
器のピーク周波数に一致するように制御される。
【００４０】本発明では、周波数シフタを用いているた
めに図５により説明したように、信号光の周波数変調成
分と変換信号光の周波数変調成分は互いに逆相である。
従って、同期検波手段をそのまま本発明に適用したとし
ても、変換信号光の周波数を周波数弁別器のピーク周波
数に一致させることができない。
めに図５により説明したように、信号光の周波数変調成
分と変換信号光の周波数変調成分は互いに逆相である。
従って、同期検波手段をそのまま本発明に適用したとし
ても、変換信号光の周波数を周波数弁別器のピーク周波
数に一致させることができない。
【００４１】そこで、同期検波手段の出力特性を反転さ
せる反転手段が採用される。この反転手段は、図２の実
施例では、同期検波手段７と制御回路２１の間に設けら
れた反転回路１９である。
せる反転手段が採用される。この反転手段は、図２の実
施例では、同期検波手段７と制御回路２１の間に設けら
れた反転回路１９である。
【００４２】反転回路１９に接続されるスイッチ２０を
オンにすると、同期検波手段の出力特性は、実質的に、
図６の（Ｂ）に破線で示すようなものと等価になる。こ
れにより、信号光の周波数変調成分と変換信号光の周波
数変調成分とが互いに逆相であるにも関わらず、ＤＣ信
号が零になるような制御が可能になるのである。
オンにすると、同期検波手段の出力特性は、実質的に、
図６の（Ｂ）に破線で示すようなものと等価になる。こ
れにより、信号光の周波数変調成分と変換信号光の周波
数変調成分とが互いに逆相であるにも関わらず、ＤＣ信
号が零になるような制御が可能になるのである。
【００４３】周波数シフタ２から出力される周波数ｆs
の信号光或いは周波数２ｆs −ｆpの光について周波数
安定化を行う場合には、反転回路１９に接続される２０
をオフにし、同期検波手段７と制御回路２１を直接に接
続するスイッチ２２をオンにする。これにより、同期検
波手段７の出力特性は、実質的に、図６の（Ｂ）に実線
で示すようなものとなり、従来通りの制御が可能にな
る。
の信号光或いは周波数２ｆs −ｆpの光について周波数
安定化を行う場合には、反転回路１９に接続される２０
をオフにし、同期検波手段７と制御回路２１を直接に接
続するスイッチ２２をオンにする。これにより、同期検
波手段７の出力特性は、実質的に、図６の（Ｂ）に実線
で示すようなものとなり、従来通りの制御が可能にな
る。
【００４４】本発明では、変換信号光について同期検波
手段及び反転手段を用いて直接周波数安定化を行ってい
るので、信号光源及びポンプ光源についてそれぞれ周波
数安定化を行う場合と比べて、周波数の安定度が向上す
る。即ち、信号光及びポンプ光の周波数のバラツキがそ
れぞれ±100MHzである場合、変換信号光のバラツキはそ
の３倍の±300MHzになるのに対して、本発明では、これ
と同じ精度の制御によって変換信号光を直接安定化した
場合、そのバラツキは±100MHzになる。
手段及び反転手段を用いて直接周波数安定化を行ってい
るので、信号光源及びポンプ光源についてそれぞれ周波
数安定化を行う場合と比べて、周波数の安定度が向上す
る。即ち、信号光及びポンプ光の周波数のバラツキがそ
れぞれ±100MHzである場合、変換信号光のバラツキはそ
の３倍の±300MHzになるのに対して、本発明では、これ
と同じ精度の制御によって変換信号光を直接安定化した
場合、そのバラツキは±100MHzになる。
【００４５】図７、図８及び図９は本発明の光周波数安
定化装置の他の実施例を示すブロック図である。図７に
示される第２実施例においては、反転手段８がフォトダ
イオード１６と同期検波手段７の間に設けられている。
図８に示される第３実施例においては、反転手段８が発
振器５と同期検波手段７の間に設けられている。また、
図９に示される第４実施例においては、反転手段８が発
振器５と変調回路２３の間に設けられている。
定化装置の他の実施例を示すブロック図である。図７に
示される第２実施例においては、反転手段８がフォトダ
イオード１６と同期検波手段７の間に設けられている。
図８に示される第３実施例においては、反転手段８が発
振器５と同期検波手段７の間に設けられている。また、
図９に示される第４実施例においては、反転手段８が発
振器５と変調回路２３の間に設けられている。
【００４６】何れの実施例によっても、同期検波手段７
の出力特性を容易に反転させることができるので、図２
の第１実施例と同じように本発明の目的が達成される。
図１０は本発明の光周波数安定化装置の第５実施例を示
すブロック図である。光周波数分割多重への本発明の適
用例である。
の出力特性を容易に反転させることができるので、図２
の第１実施例と同じように本発明の目的が達成される。
図１０は本発明の光周波数安定化装置の第５実施例を示
すブロック図である。光周波数分割多重への本発明の適
用例である。
【００４７】この実施例では、それぞれ異なる周波数ｆ
s1，ｆs2，・・・，ｆsn（ｎは自然数）の信号光をそれ
ぞれ出力する複数の信号光源１（＃１，＃２，・・・，
＃ｎ）が用いられている。また、各信号光源１（＃１，
＃２，・・・，＃ｎ）からの信号光を加え合わせて周波
数シフタ２に供給するために、光カプラ等からなる光マ
ルチプレクサ３１が設けられている。
s1，ｆs2，・・・，ｆsn（ｎは自然数）の信号光をそれ
ぞれ出力する複数の信号光源１（＃１，＃２，・・・，
＃ｎ）が用いられている。また、各信号光源１（＃１，
＃２，・・・，＃ｎ）からの信号光を加え合わせて周波
数シフタ２に供給するために、光カプラ等からなる光マ
ルチプレクサ３１が設けられている。
【００４８】また、各信号光源１（＃１，＃２，・・
・，＃ｎ）に対応して、複数の発振器５（＃１，＃２，
・・・，＃ｎ）と、複数の変調手段６（＃１，＃２，・
・・，＃ｎ）と、複数の同期検波手段７（＃１，＃２，
・・・，＃ｎ）と、複数の反転手段８（＃１，＃２，・
・・，＃ｎ）と、複数の制御手段９（＃１，＃２，・・
・，＃ｎ）とが設けられている。他の部分については、
図１の基本構成と同じである。
・，＃ｎ）に対応して、複数の発振器５（＃１，＃２，
・・・，＃ｎ）と、複数の変調手段６（＃１，＃２，・
・・，＃ｎ）と、複数の同期検波手段７（＃１，＃２，
・・・，＃ｎ）と、複数の反転手段８（＃１，＃２，・
・・，＃ｎ）と、複数の制御手段９（＃１，＃２，・・
・，＃ｎ）とが設けられている。他の部分については、
図１の基本構成と同じである。
【００４９】図１１に図１０の装置における信号光、ポ
ンプ光及び変換信号光の周波数配置の例を示す。周波数
シフタ２は、各信号光源１（＃１，＃２，・・・，＃
ｎ）に対応して、それぞれ周波数２ｆp −ｆs1，２ｆp
−ｆs2，・・・，２ｆp −ｆsnの変換信号光を出力す
る。即ち、図１１に示されるように、各信号光と各変換
信号光はポンプ光を中心として周波数軸上で鏡像関係に
ある。
ンプ光及び変換信号光の周波数配置の例を示す。周波数
シフタ２は、各信号光源１（＃１，＃２，・・・，＃
ｎ）に対応して、それぞれ周波数２ｆp −ｆs1，２ｆp
−ｆs2，・・・，２ｆp −ｆsnの変換信号光を出力す
る。即ち、図１１に示されるように、各信号光と各変換
信号光はポンプ光を中心として周波数軸上で鏡像関係に
ある。
【００５０】周波数弁別器３は、各信号光源に対応して
その入出力特性においてそれぞれ異なる複数のピーク周
波数を有している。このような複数のピーク周波数を有
する周波数弁別器としては、ファブリペロ共振器があ
る。ファブリペロ共振器においては、ピーク周波数は周
波数軸上でほぼ等間隔に出現する。従って、本実施例に
よると、各変換信号光の周波数を周波数軸上でほぼ等間
隔に安定化することができる。
その入出力特性においてそれぞれ異なる複数のピーク周
波数を有している。このような複数のピーク周波数を有
する周波数弁別器としては、ファブリペロ共振器があ
る。ファブリペロ共振器においては、ピーク周波数は周
波数軸上でほぼ等間隔に出現する。従って、本実施例に
よると、各変換信号光の周波数を周波数軸上でほぼ等間
隔に安定化することができる。
【００５１】各同期検波手段７（＃１，＃２，・・・，
＃ｎ）を独立して機能させるために、各発振器５（＃
１，＃２，・・・，＃ｎ）は各信号光源に対応してそれ
ぞれ異なる周波数ｆm1，ｆm2，・・・，ｆmnの低周波信
号を出力する。
＃ｎ）を独立して機能させるために、各発振器５（＃
１，＃２，・・・，＃ｎ）は各信号光源に対応してそれ
ぞれ異なる周波数ｆm1，ｆm2，・・・，ｆmnの低周波信
号を出力する。
【００５２】この実施例では、各反転手段８（＃１，＃
２，・・・，＃ｎ）は、それぞれ、光検出器４と各同期
検波手段７（＃１，＃２，・・・，＃ｎ）との間に設け
られている。また、各反転手段は、前述の実施例と同様
に、それぞれ、反転回路１９及びスイッチ２０，２２を
有している。
２，・・・，＃ｎ）は、それぞれ、光検出器４と各同期
検波手段７（＃１，＃２，・・・，＃ｎ）との間に設け
られている。また、各反転手段は、前述の実施例と同様
に、それぞれ、反転回路１９及びスイッチ２０，２２を
有している。
【００５３】この実施例によると、周波数シフタを光周
波数分割多重システムに適用した場合における各変換信
号光の周波数安定化を容易に行うことができる。図１２
は本発明の光周波数安定化装置の第６実施例を示すブロ
ック図である。この実施例は、発振器５からの低周波信
号に基づき変調手段６がポンプ光源１２を周波数変調す
ると共に、同期検波手段７の出力に基づき制御手段９が
ポンプ光源１２を制御する点で特徴付けられる。
波数分割多重システムに適用した場合における各変換信
号光の周波数安定化を容易に行うことができる。図１２
は本発明の光周波数安定化装置の第６実施例を示すブロ
ック図である。この実施例は、発振器５からの低周波信
号に基づき変調手段６がポンプ光源１２を周波数変調す
ると共に、同期検波手段７の出力に基づき制御手段９が
ポンプ光源１２を制御する点で特徴付けられる。
【００５４】図４の（Ａ）を参照して、ポンプ光を周波
数変調する場合における変換信号光の周波数変動につい
て考察する。信号光を周波数変調する場合、変換信号光
の周波数変調成分は信号光の周波数変調成分とは逆相に
なるが、ポンプ光を周波数変調する場合には、変換信号
光の周波数変調成分はポンプ光の周波数変調成分と同相
になる。従って、この実施例では同期検波手段７につい
ての反転手段が不要である。
数変調する場合における変換信号光の周波数変動につい
て考察する。信号光を周波数変調する場合、変換信号光
の周波数変調成分は信号光の周波数変調成分とは逆相に
なるが、ポンプ光を周波数変調する場合には、変換信号
光の周波数変調成分はポンプ光の周波数変調成分と同相
になる。従って、この実施例では同期検波手段７につい
ての反転手段が不要である。
【００５５】この実施例では、発振器５と同期検波手段
７の間に周波数ダブラ４１が設けられている。周波数ダ
ブラ４１は、発振器５からの低周波信号の周波数を２倍
にしてこれを同期検波手段７に供給する。
７の間に周波数ダブラ４１が設けられている。周波数ダ
ブラ４１は、発振器５からの低周波信号の周波数を２倍
にしてこれを同期検波手段７に供給する。
【００５６】ポンプ光を周波数変調する場合、変換信号
光の周波数変調成分はポンプ光の周波数変調成分の周期
の２分の１に相当する周期を有する。これは、ポンプ光
の周波数ｆp と変換信号光の周波数２ｆp −ｆs の関係
から明らかである。
光の周波数変調成分はポンプ光の周波数変調成分の周期
の２分の１に相当する周期を有する。これは、ポンプ光
の周波数ｆp と変換信号光の周波数２ｆp −ｆs の関係
から明らかである。
【００５７】そのため、同期検波による周波数安定化を
行うために、ポンプ光の周波数変調成分である低周波信
号の周波数を２倍にして同期検波手段７に供給するので
ある。
行うために、ポンプ光の周波数変調成分である低周波信
号の周波数を２倍にして同期検波手段７に供給するので
ある。
【００５８】図１３は本発明の光周波数選択装置の基本
構成を示すブロック図である。信号光源１は、周波数ｆ
s の信号光を出力する。周波数シフタ２は、周波数ｆp
のポンプ光を出力するポンプ光源を有しており、信号光
源１から信号光を供給されて周波数２ｆp −ｆs の変換
信号光を出力する。
構成を示すブロック図である。信号光源１は、周波数ｆ
s の信号光を出力する。周波数シフタ２は、周波数ｆp
のポンプ光を出力するポンプ光源を有しており、信号光
源１から信号光を供給されて周波数２ｆp −ｆs の変換
信号光を出力する。
【００５９】この変換信号光は光フィルタ５１に供給さ
れる。光フィルタ５１は、最大透過率を与えるピーク周
波数がある帯域通過特性を有している。また、この帯域
通過特性は周波数軸上で可変である。
れる。光フィルタ５１は、最大透過率を与えるピーク周
波数がある帯域通過特性を有している。また、この帯域
通過特性は周波数軸上で可変である。
【００６０】光分岐手段５２は、光フィルタ５１の出力
光を供給されて少なくとも２つの分岐光に分岐して出力
する。光検出器４は、光分岐手段５２における分岐光の
１つが供給されて、その強度に応じたレベルの検出信号
を出力する。
光を供給されて少なくとも２つの分岐光に分岐して出力
する。光検出器４は、光分岐手段５２における分岐光の
１つが供給されて、その強度に応じたレベルの検出信号
を出力する。
【００６１】発振器５は周波数ｆm の低周波信号を出力
する。変調手段６は、発振器５からの低周波信号に基づ
き信号光源１を周波数変調する。
する。変調手段６は、発振器５からの低周波信号に基づ
き信号光源１を周波数変調する。
【００６２】光検出器４及び発振器５に動作的に接続さ
れる同期検波手段７は、光フィルタ５１の帯域通過特性
の周波数微分に相当する出力特性を有している。光検出
器４及び光フィルタ５１に動作的に接続される走査手段
５２は、光フィルタ５１の帯域通過特性を走査し、光検
出器４から検出信号が出力されたときにその走査を中止
する。
れる同期検波手段７は、光フィルタ５１の帯域通過特性
の周波数微分に相当する出力特性を有している。光検出
器４及び光フィルタ５１に動作的に接続される走査手段
５２は、光フィルタ５１の帯域通過特性を走査し、光検
出器４から検出信号が出力されたときにその走査を中止
する。
【００６３】反転手段８は同期検波手段７の出力特性を
反転させる。制御手段５３は、同期検波手段７の出力が
一定になるように光フィルタ５１の帯域通過特性を制御
する。
反転させる。制御手段５３は、同期検波手段７の出力が
一定になるように光フィルタ５１の帯域通過特性を制御
する。
【００６４】周波数シフタ２は、例えば、図３により説
明したように、種々の周波数の光を出力する。これらの
中から変換信号光を選択しようとする場合、図１３の装
置は有用である。
明したように、種々の周波数の光を出力する。これらの
中から変換信号光を選択しようとする場合、図１３の装
置は有用である。
【００６５】走査手段５２が光フィルタ５１の帯域通過
特性を走査して、変換信号光の周波数が光フィルタ５１
の通過帯域に包含されると、同期検波手段７から出力が
得られる。
特性を走査して、変換信号光の周波数が光フィルタ５１
の通過帯域に包含されると、同期検波手段７から出力が
得られる。
【００６６】この同期検波手段の出力に基づき、走査手
段５２は光フィルタ５１の帯域通過特性の走査を中止す
る。そして、制御手段５３は、同期検波手段７の出力が
例えば零になるように光フィルタ５１の帯域通過特性を
制御する。
段５２は光フィルタ５１の帯域通過特性の走査を中止す
る。そして、制御手段５３は、同期検波手段７の出力が
例えば零になるように光フィルタ５１の帯域通過特性を
制御する。
【００６７】帯域通過特性が可変である光フィルタの例
としては、ファブリペロ共振器がある。ファブリペロ共
振器の温度を調節することにより、その帯域通過特性が
変化する。
としては、ファブリペロ共振器がある。ファブリペロ共
振器の温度を調節することにより、その帯域通過特性が
変化する。
【００６８】この光周波数選択装置の基本構成について
も、これまでの光周波数安定化装置の種々の実施例に準
ずるバリエーションが採用可能である。
も、これまでの光周波数安定化装置の種々の実施例に準
ずるバリエーションが採用可能である。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
周波数シフタを備えたシステムに適用可能な光周波数安
定化装置及び光周波数選択装置の提供が可能になるとい
う効果が生じる。
周波数シフタを備えたシステムに適用可能な光周波数安
定化装置及び光周波数選択装置の提供が可能になるとい
う効果が生じる。
【図１】本発明の光周波数安定化装置の基本構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】本発明の光周波数安定化装置の第１実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図３】非線形光学媒質の説明図である。
【図４】周波数配置の説明図である。
【図５】信号光及び変換信号光の周波数変調の説明図で
ある。
ある。
【図６】周波数弁別器の入出力特性（Ａ）及び同期検波
手段の出力特性（Ｂ）を示す図である。
手段の出力特性（Ｂ）を示す図である。
【図７】本発明の光周波数安定化装置の第２実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図８】本発明の光周波数安定化装置の第３実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図９】本発明の光周波数安定化装置の第４実施例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図１０】本発明の光周波数安定化装置の第５実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１１】図１０の装置における信号光、ポンプ光及び
変換信号光の周波数配置の説明図である。
変換信号光の周波数配置の説明図である。
【図１２】本発明の光周波数安定化装置の第６実施例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図１３】本発明の光周波数選択装置の基本構成を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
１ 信号光源 ２ 周波数シフタ ３ 周波数弁別器 ４ 光検出器 ５ 発振器 ６ 変調手段 ７ 同期検波手段 ８ 反転手段 ９ 制御手段
Claims (10)
- 【請求項１】 周波数ｆs の信号光を出力する信号光源
と、 周波数ｆp のポンプ光を出力するポンプ光源を有し、上
記信号光を供給されて周波数２ｆp −ｆs の変換信号光
を出力する周波数シフタと、 出力強度の最大または最小を与えるピーク周波数がある
入出力特性を有し、上記変換信号光を供給されてその周
波数変化を強度変化に変換して出力する周波数弁別器
と、 該周波数弁別器の出力光を供給されてその強度に応じた
レベルの検出信号を出力する光検出器と、 周波数ｆm の低周波信号を出力する発振器と、 該低周波信号に基づき上記信号光源を周波数変調する変
調手段と、 上記発振器及び上記光検出器に動作的に接続され、上記
周波数弁別器の入出力特性の周波数微分に相当する出力
特性を有する同期検波手段と、 該同期検波手段の出力特性を反転させる反転手段と、 上記同期検波手段の出力が一定になるように上記信号光
源を制御する制御手段とを備えた光周波数安定化装置。 - 【請求項２】 上記周波数シフタは、非線形光学媒質
と、上記ポンプ光源及び上記非線形光学媒質に光学的に
接続され上記ポンプ光を上記信号光と共に上記非線形光
学媒質に導き入れる光カプラとをさらに有する請求項１
に記載の光周波数安定化装置。 - 【請求項３】 上記同期検波手段は、上記低周波信号が
供給される第１入力ポートと上記検出信号が供給される
第２入力ポートと上記制御手段に動作的に接続される出
力ポートとを有するミキサを含み、 該ミキサは、上記変換信号光の周波数が上記ピーク周波
数に一致するときには零で上記信号光の周波数が上記ピ
ーク周波数に一致しないときにはその差に応じた正負の
ＤＣ信号を上記出力ポートから出力し、 上記制御手段は、上記ＤＣ信号が零になるように上記信
号光源を制御する請求項１に記載の光周波数安定化装
置。 - 【請求項４】 上記反転手段は上記第１入力ポートと上
記発振器の間に設けられた反転回路からなる請求項３に
記載の光周波数安定化装置。 - 【請求項５】 上記反転手段は上記第２入力ポートと上
記光検出器の間に設けられた反転回路からなる請求項３
に記載の光周波数安定化装置。 - 【請求項６】 上記反転手段は上記出力ポートと上記制
御手段の間に設けられた反転回路からなる請求項３に記
載の光周波数安定化装置。 - 【請求項７】 上記信号光源はそれぞれ異なる周波数ｆ
s1，ｆs2，・・・，ｆsnの信号光を出力する複数の信号
光源からなり、 該複数の信号光源からの信号光を加え合わせて上記周波
数シフタに供給する光マルチプレクサをさらに備え、 上記周波数シフタは上記複数の信号光源に対応してそれ
ぞれ周波数２ｆp −ｆ s1，２ｆp −ｆs2，・・・，２ｆ
p −ｆsnの変換信号光を出力し、 上記周波数弁別器は上記複数の信号光源に対応してその
入出力特性においてそれぞれ異なる複数のピーク周波数
を有し、 上記発振器は上記複数の信号光源に対応してそれぞれ異
なる周波数ｆm1，ｆm2，・・・，ｆmnの低周波信号を出
力する複数の発振器からなり、 上記変調手段、上記同期検波手段、上記制御手段及び上
記反転手段は上記複数の信号光源に対応してそれぞれ複
数ある請求項１に記載の光周波数安定化装置。 - 【請求項８】 上記周波数弁別器の出力光を供給されて
少なくとも２つの分岐光に分岐して出力する光分岐手段
をさらに備え、 該分岐光の１つが上記光検出器に供給される請求項１に
記載の光周波数安定化装置。 - 【請求項９】 周波数ｆs の信号光を出力する信号光源
と、 周波数ｆp のポンプ光を出力するポンプ光源を有し、上
記信号光を供給されて周波数２ｆp −ｆs の変換信号光
を出力する周波数シフタと、 出力強度の最大または最小を与えるピーク周波数がある
入出力特性を有し、上記変換信号光を供給されてその周
波数変化を強度変化に変換して出力する周波数弁別器
と、 該周波数弁別器の出力光を供給されてその強度に応じた
レベルの検出信号を出力する光検出器と、 周波数ｆm の低周波信号を出力する発振器と、 該低周波信号に基づき上記ポンプ光源を周波数変調する
変調手段と、 上記低周波信号を供給されてその周波数を２倍にして出
力する周波数ダブラと、 該周波数ダブラ及び上記光検出器に動作的に接続され、
上記周波数弁別器の入出力特性の周波数微分に相当する
出力特性を有する同期検波手段と、 該同期検波手段の出力が一定になるように上記ポンプ光
源を制御する制御手段とを備えた光周波数安定化装置。 - 【請求項１０】 周波数ｆs の信号光を出力する信号光
源と、 周波数ｆp のポンプ光を出力するポンプ光源を有し、上
記信号光を供給されて周波数２ｆp −ｆs の変換信号光
を出力する周波数シフタと、 最大透過率を与えるピーク周波数がある帯域通過特性を
有し、該帯域通過特性は周波数軸上で可変であり、上記
変換信号光が供給される光フィルタと、 該光フィルタの出力光を供給されて少なくとも２つの分
岐光に分岐して出力する光分岐手段と、 上記分岐光の１つが供給されてその強度に応じたレベル
の検出信号を出力する光検出器と、 周波数ｆm の低周波信号を出力する発振器と、 該低周波信号に基づき上記信号光源を周波数変調する変
調手段と、 上記発振器及び上記光検出器に動作的に接続され、上記
光フィルタの帯域通過特性の周波数微分に相当する出力
特性を有する同期検波手段と、 上記光フィルタの帯域通過特性を走査し、上記同期検波
手段から信号が出力されたときにその走査を中止する走
査手段と、 上記同期検波手段の出力特性を反転させる反転手段と、 上記同期検波手段の出力が一定になるように上記光フィ
ルタの帯域通過特性を制御する制御手段とを備えた光周
波数選択装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14618694A JP3231545B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 光周波数安定化装置 |
| US08/458,678 US5510922A (en) | 1994-06-28 | 1995-06-02 | Optical frequency stabilizer and optical frequency selector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14618694A JP3231545B2 (ja) | 1994-06-28 | 1994-06-28 | 光周波数安定化装置 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001242721A Division JP2002116469A (ja) | 2001-08-09 | 2001-08-09 | 光周波数選択装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0815742A true JPH0815742A (ja) | 1996-01-19 |
| JP3231545B2 JP3231545B2 (ja) | 2001-11-26 |
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