JPS5870651A - 光フアイバ通信装置用送信装置 - 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】 この発明は、光源に半導体レーザを用いる光フアイバ通
信装置用送信装置に関し、特に予備の半導体レーザを備
える高信頼度の元ファイバ通信装置用送信装置に関する
。

元ファイバ通信装置で光源に半導体レーデが用しへられ
ている場合、この装置に用いられているデバイスの中で
は一般に半導体レーザの寿命が最も＋、−１かいため、
光フアイバ通信装置の信頼度は半導体レーザで決まるこ
とが多い。′そのために、装置の・保守が特に難かしい
海底光フアイバ通信装置等では、予備の半導体レーザを
備える方式を採用することによシ装置全体の高信頼度化
をはかるということが従来考えられている。従来、予備
の半導１′（、レーザを備える方式としては、主に２つ
の方式が考えられてお９９例えば１９７９年６月２９日
に発行された電子通信学会技術研究報告第２９巻。

第７２号、　Ｃ３７９−５７、鷲尾氏他の論文「海底光
中継型光源予備切替方式の検討」に述べられている。

その第１の方式は、現用と予備の半導体レーザに接続さ
れた光ファイバを元スイッチによシ伝送路元ファイバに
切替接続する方式である。この方式では低損失、高信頼
度の光スィッチが必要とされるが、従来開発されている
低損失な光スィッチは４懺械的な光スィッチだけで、こ
の機械的な光スイッチでは可動部分を有するために信頼
度が低いという欠点があった。また、第２の方式は、現
用と予備の半導体レーザにそれぞれ一本ずつの伝送路光
ファイバを割シ当て、これら伝送路光ファイバの出力光
を一つの光検出器で受光するとともに。

現用と予備の半導体レーザの動作の切替えを、これらを
駆動する駆動回路の入力信号を電気切替回路で切替える
ことにょシ行うという方式である。

この方式では、予備の伝送路光ファイバが必要なために
高価になるという欠点や伝送路が太くなるという欠点が
あった。

本発明の目的は、予備の半導体レーザを備えた光フアイ
バ通信装置用送信装置において、光フアイバ通信装置を
低価格で実現することができる。

高信頼度の元ファイバ通信装置用送信装置を提供するこ
とにある。

本発明によれば、電流ポンピング形の第１及び第２の半
導体レーザと、入力端に受けた変調信号を、第１及び第
２の出力端のうち選択信号によって選択された出力端に
出力する切替回路と、上記第１の出力端の上記変調信号
を受け、上記第１の半導体レーザに駆動電流として変調
信号電流と直流バイアス電流とを供給する第１の駆動回
路と。

上記第２の出力端の上記変調信号を受け、上記第２の半
導体レーザに駆動電流として変調信号電流・と直流バイ
アス電流とを供給する第２の駆動回路と、上記第１の半
導体レーデの出力光の一部を検出し該第１の半導体レー
ザの出力光の）Ｊ？ワーを所定値に保つように上記第１
の駆動回路の上記直流バイアス電流と上記変調信号電流
とのうちの少なくとも一方を制御する第１の自動出力制
御回路と。

上記第２の半導体レーザの出力光の一部を検出し該第２
の半導体レーザの出力光の・ぐワーを所定値に保つよう
に上記第２の駆動回路の上記直流・ぐイアスミ流と上記
変調信号電流とのうちの少なくとも一方を制御する第２
の自動出力制御回路と、上記第１及び第２の半導体レー
ザの出力光がそれぞれ入力される第１及び第２の偏波面
保存光ファイバと、上記第１及び第２の偏波面保存光フ
ァイバの出力直線偏光を偏波面多重して出力側光ファイ
バに出力する偏波面多重回路と、初めは上記切替回路に
上記第１の出力端を選択させることのできる選択信号を
出力し、上記第１の半導体レーザの劣化が所定値以上に
なると上記切替回路に上記第２の出力端を選択させるこ
とのできる選択信号を出力する切替制御回路とを含むこ
とを特徴とする光フアイバ通信装置用送信装置が得られ
る。

この発明の光フアイバ通信装置用送信装置においては、
最初は変調信号入力端子からの変調信号は現用である第
１の半導体レーザを駆動する第１の駆動回路に供給され
るように切替回路の接続が設定されている。この時、第
１の半導体レーザが発振し、その出力光のパワーは第１
の自動出力制御回路によシ所定値に保たれている。第１
の半導体レーザの出力光は第１の偏波面保存光ファイバ
及び偏波面多重回路を通９．出力側光ファイバに出力さ
れる。一方、予備である第２の半導体レーザを駆動する
第２の駆動回路には、変調信号が供給されていないから
第２の自動制御回路の作用にょシ第２の半導体レーザは
発振しないようになつている。そのために出力側光ファ
イバには第２の半・、１７体レーザの出力光は出力され
ない。第１の半導体レーザが劣化してこの第１の半導体
レーザの出力光のパワーが低下すると、第１の半導体レ
ーザの出力光の／？クワ−所定値に保つように第１の自
動出力制御回路が動作し、第１の半導体レーザに供給さ
れる直流バイアス電流と変調信号電流のうちの少くとも
一方が増加する。第１の半導体レーザに供給されるこれ
ら電流が第１の半導体レーザの寿命を示す特定値以上に
なると、切替制御回路の働きによシ切替回路の接続が切
替えられ、変調信号は第２の駆動回路の方に供給され、
第１の駆動回路には供給されなくなる。ここで予備であ
る第２の半導体レーザの発振が開始するとともに。

現用である第１の半導体レーザの発振は第１の自動出力
制御回路の作用によシ停止する。第２の半導体レーザが
発振した後では、出力側光ファイバには第２の半導体レ
ーデの出力光が出力されるが。

第１の半導体レーザの出力光は出力されない。

この発明の光フアイバ通信装置用送信装置では。

現用である第１の半導体レーザの出力光と予備である第
２の半導体レーザの出力光は偏波面多重回路で偏波面多
重されて出力側光ファイバに出力されているため、伝送
路光ファイバは現用と予備の第１．第２の半導体レーザ
に対して合計で１本でよ（，２本の伝送路光ファイバを
用いる場合に比べて伝送路は経済的である。伝送路距離
の長い海底光フアイバ通信装置等では、全体価格のうち
で伝送路価格の占める割合は非常に太きいから、伝送路
が経済的になることは光ファイバ通信装置が低価格にな
ることにつながる。また、偏波面多重回路は偏波面の違
いを利用して多重する回路であるために、半導体レーザ
の出力光のように偏光度が高い光に対しては損失が小さ
いから、偏波面多重回路を使用することによる過剰損失
が小さい。さらに、この発明の光フアイバ通信装置用送
信装置では、■信頼度が高い受動光デバイスである偏波
面多重回路を使用してお９．信頼度が低い機械的光スィ
ッチのような可能部分を有するデバイスは使用しない、
■切替回路等の電気回路は高信頼度でちる。■信頼度の
最も低い半導体レーザには現用と予１’ｉｉｎを設け、
現用の半導体レーザの寿命に相当する期間以降は予備の
半導体レーザが発振するようにしているから光フアイバ
通信装置用送信装置の寿命は約２倍になる１等のことか
ら高信頼度である。

次に本発明の実施例について図面を参照して説明す′る
。

この発明の最も好ましい実施例の構成を示す第１図を参
照すると、電流ポンピング形の第１の半導体レーザ１の
電気入力端子には第１の駆動回路３が接続されている。

この第１の駆動回路３に切替回路１２を介して変調信号
入力端子１１からの変調信号が供給された時、第１の駆
動回路３は第１の半導体レーザ１に変調信号電流と直流
バイアス電流とを、実動電流として供給するようになっ
ている。第１の半導体レーザｌは第１の駆動回路３から
の変調信号電流と直流バイアス電流とで駆動されて変調
信号を光信号に変換する。光信号はモニター光と送信光
とに分れて第１の半導体レーザ１より出力される。第１
の自動出力制御回路５は。

第１の半導体レーザｌのモニター光を検出する第１のフ
ォトダイオード１４と、この第１のフォトダイオード１
４の出力信号の平均値と前記変調信号の平均値とを比較
して第１の半導体レーザ１の出力光のノクワーが所定値
になるように第１の駆動回路３の直流バイアス電流を制
御する第１の比較制御回路１６とから構成されている。

第１の比較制御回路１６では、第１のフォトダイオード
１４の出力信号の平均値と変調信号の平均値の差をとり
、この差の値が零になるように第１の駆動回路３の直流
バイアス電流を制御する制御信号を出力する。すなわち
、第１のフォトダイオード１４の出力信号の平均値の方
が変調信号の平均値よシも大きい場合には第１の駆動回
路３の直流バイアス電流を減少させるように制御し、ま
た逆の場合には直流バイアス電流を増加させるように制
御し第１の半導体レーザ１の出力光のパワーを所定値に
保つ。変調信号入力端子１１の変調信号は４００Ｍｂ／
ｓの２　＠ＰＣＭ　、ｅルス信号で、この信号が第１の
駆動回路３に供給されると第１の半導体レーザｌにはピ
ーク値が５０　ｍＡの２値ＰＣＭ　ノｆルス電流が印加
される。第１の半導体レーザｌは２周囲温度が２０℃で
スレシホールド電流が３０ｍＡ、発振波長が１．３μｍ
のＩｎＧａＡｓＰ半導体レーザである。第１の半導体ｌ
ノーヂ１に印加される直流バイアス電流は。

スレシホールド電流が３０ｍＡの場合には２９　ｍＡに
設定され、第１の半導体レーザ１からは送信光としてパ
ルスピーク値が５ｍＷの２値ＰＣＭの光、？ルスが出力
される。ここで２周囲温度変動や第１の半導体レーザ１
の劣化等によりそのスレシホールド電流が変動しても、
第１の自動出力制御回路５と第１の、駆動回路３とによ
シ自動的に直流バイアス電流がｊｊ＋’ｊ御されて光パ
ルスのピーク値は５’　ｍＷの一定値に保たれる。なお
、変調信号である２値ＰＣＭ信号のマーク率が変動した
としても、第１の自動出力制御回路５の第１の比較制御
回路１６に入力する変調信号の平均値と第１のフォトダ
イオード１４の検出信号の平均値は等しく変動するから
これら信号の平均値の差は変わらず、第１の比較制御回
路１６の出力の制御信号は不変であるために直流バイア
ス電流は変動せず、光・ぐルスのピーク値は変化しない
。さらに、第１の駆動回路３に変調信号が供給されない
時は、この第１の駆動回路３の変調信号電流は零である
から第１の半導体レーザｌには変調信号電流は印加され
ないし。

また第１の自動出力制御回路５の第１の比較制御回路１
６に入力する変調信号も零であるから第１のフォトダイ
オード１４の検出信号が零になるように直流バイアス電
流も零になり、第１の半導体レーザ１は発振しない。

なお、第２の半導体レーザ２．第２の駆動回路４、第２
の自動出力制御回路６．第２のフォトダイオード１５．
第２の比較制御回路１７は、それぞれ第１の半導体レー
ザｌ、第１の駆動回路３゜第１の自動出力制御回路５．
第１のフォトダイオード１４．第１の比較制御回路１６
と同様の構成で同様の作用をする。

第１．第２の半導体レーザ１．２の出力の送信光はそれ
ぞれ結合回路により第１．第２の偏波面保存光ファイバ
７．８に入力される。第１．第２の偏波面保存光ファイ
バ７．８は、コア径が１０Ｉ’ｍ　＋楕円クラッドの長
軸が６０μｍ、短軸が１５μｍ。

ファイバ外径が１２５μｍで、楕円クラッドの長軸また
は短軸Ｑて平行な偏波面の直線偏光が入力された場合に
（は偏波面の保存された直線偏光を出力する特性を有し
ている。第１．第２の半導体レーザ１゜２の出力の送信
光は直線偏光で、これら送信光の偏波面はそれぞれ第１
．第２の偏波面保存光ファイバ７．８の楕円クラッドの
長軸に平行な向きに合されている。前記第１．第２の偏
波面保存光ファイバ７．８は偏波面多重回路１０の入力
側ファイバと兼用されておシ、これら第１．第２の偏波
面保存光ファイバ７．８の出力端の断面の楕円クラッド
の長袖は互いに９０度の角度をなしており。

互いに偏皺面の直交する直線偏光が出力される。

偏波面多重回路１０は、第２図に示したように。

互いに偏波面の直交する前記第１．第２の偏波面保存光
ファイバ７．８の出力の直線偏光を方解石板２０の複屈
折作用によシ多重化し、集束性ロッドレンズ２１で集光
してコア径が１０μｍ、ファイバ外径が１２５μｍの単
一モード光ファイバ９に入力させている。すなわち、第
１の偏波面保存光ファイバ７の出力光は方解石板２０の
中を常光線として第１のビーム２２のように伝搬して集
束性ロッドレンズ２１に入力するが、第２の偏波面保存
光ファイバ８の出力光は方解石板２０の中を異常光線と
して第２のビーム２Ｂのように伝搬する。第１の偏波面
保存光ファイバ８の異常光線２３は。

方解石板２０を通過することにより位置がずらされて集
束性ロッドレンズ２１の中では第１の偏波面保存光ファ
イバ７の出力光の常光線と重なる。

偏波面多重回路１０の損失は１．５ｄＢで、この回路は
偏波面の違いを利用する多重回路であるために低損失で
ある。第１．第２の半導体レーザ１，２の出力の送信光
のｄ’ワーは共に／ｌｌススーク値で５ｍＷ（＋７ｄＢ
ｍ）、第１の半導体レーザ１と第１の偏波面保存光ファ
イバ７との結合損失及び第２の半導体レーザ２と第２の
偏波面保存光ファイバ８との結合損失は共に４．５ｄＢ
であり、従って、第１゜第２の半導体レーデ１，２の出
力光のうちで単一モード光ファイバ９から出力されるノ
Ｊ？ワーは光Ａ？ルスビーク値でそれぞれ＋１　ｄＢｍ
である。

さて、切替回路１２は、最初、変調信号入力端子１１か
らの変調信号を第１の駆動回路３に供給。

し２第２の駆動回路４には供給しないように接続されて
いる。この時、第１の半導体レーザｌが発振して単一モ
ード光ファイバ９がらは第１の半導体レーザ１からの光
が出方されるが、第２の半導体レーザ２は発振しないた
めに単一モード光ファイバ９からは第２の半導体レーデ
２がらの光は出力されない。第１の半導体レーザ１が劣
化してそノスレシホールド電流が増大すると、スレシボ
ールド電流の増大に合せて第１の半導体レーザ１の出力
光のパルスのピーク値を一定に保つように第１の自動出
力制御回路５が動作して第１の半導体レーザ１に印加さ
れる直流バイアス電流を増加させる。この直流バイアス
電流が第１の半導体レーザｌの寿命を示す特定値（例え
ば２００ｍＡ）以上になると、切替制御回路１３が動作
して切替回路１３が動作して切替回路１２の接続を切替
えて変調信号入力端子１１からの変調信号を第１の駆動
回路３に供給するのを停止し、第２の駆動回路４に供給
するようになる。このため、第１の半導体レーザ１の発
振が停止して単一モード光ファイバ９からは第１の半導
体レーザ１からの光は出力されないが、第２の半導体レ
ーザ２の発振が開始するので単一モード光ファイバ９か
らは代９に第２の半導体レーザ２からの光が出力される
ようになる。

なお１以上の実施例では変調信号入力端子１１からの変
調信号はビットレイトが４００　Ｍｂ／ｓの２値ＰＣＭ
　／＃ルス信号であるとしたが、他のビットレイトであ
ってもよいし、また他の符号・９ルス信号であってもよ
い。さらに変調信号はアナログ信号てもよい。マルチモ
ード光ファイバを用いる場合には、第１．第２の偏波面
保存光ファイバ７．８はコアが楕円形、クラッドが円形
の構造であってもよい。なお、第１．第２の自動出力制
御回路５゜６１佳それぞれ、第１．第２のフォトダイオ
ード１／１．１５の検出信号の平均値と変調信号の平均
値とを比較して直流バイアス電流を制御するとしたが、
この検出信号のピーク値と基準値とを比較。

して直流バイアス電流を制御してもよい。また。

直流バイアス電流を制御するかわりに、変調信号電流を
制御してもよいし、また直流バイアス電流と変調信号電
流の両方を制御してもよい。変調信号電流を制御する場
合には切替制御回路１３では変調信号電流を検出して切
替回路１２を制御すればよいし、また、直流バイアス電
流と変調信号電流の両方を制御する場合には切替制御回
路１３では直流バイアス電流と変調信号電流のうちの少
なくとも一方を検出して切替回路１２を制御すればよい
。なお、第１．第２の半導体レーデ１，２は周囲温度２
０℃でのスレシホールド電流が３０　ｍＡ　。

発振波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ−半導体レーザ
であるとしたが、他の特性や他の材料の電流ポンピング
形半導体レーデであってもよい。また、変調信号電流や
直流バイアス電流の値、第１．第２の半導体レーザ１，
２の出力光のパワーの値としては。

種々の値がとシ得る。

以上述べたように１本実施例の光フアイバ通信装置用送
信装置によれば、半導体レーザの寿命で定まっている光
フアイバ通信装置用送信装置の信頼度を予備の半導体レ
ーザを備えることにより２倍に伸ばすことが出来るから
、信頼度の改善効果は大きい。また、低損失な偏波面多
重回路を使用しているから予備の半導体レーザを備える
ことによる過剰損失が小さい。また、偏波面多重回路は
可動部分のない受動回路であるからその信頼度も高く、
偏波面多重回路で光フアイバ通信装置用送信装置の信頼
度が左右されるということは無い。

また、切替回路等の電気回路には、信頼度の高い部品を
使用しているから、電気回路で信頼度が左右されるとい
うことも無い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の最も好ましい実施例の構成を示すブ
ロック図、第２図は第１図の実施例で使使用されている
偏波面多重回路１ｏの構成を示す断面図である。 １．２・・・半導体レーザ、３，４・・・駆動回路。 ５．６・・・自動出力制御回路、７，８・・・偏波面保
存光ファイバ、９・・・単一モード光ファイバ、１０・
・・偏波面多重回路、１１・・・変調信号入力端子、１
２・・・切替回路、１３・・・切替制御回路。 馬２図 手続補正書く自発） 昭和Ｓど年１月１４日 特許庁長官　若　杉　和犬　殿 １、事件の表示 昭和５６年特許願第１６８５４４号 ２　発明の名称 光フアイバ通信装置用送信装置 ６、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　（４２３）日本電気株式会社 ４、代理人　〒１０５ 住　所　東京都港区西新橋１丁目４番１０号・９・弥 摸 （ほか２名） ５、補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）　明細書の発明の詳細な説明の欄６　補正の内容 （１）別紙のとおり （２）　１．明細書５頁１７行目〜５頁２０行目の「が
それぞれ・・・・・・の出力直線偏光」を削除する。 ２明細書６頁１５行目〜６頁１６行目の「第１の偏波面
・・・・・・及び」を削除する。 ６明細書１８頁３行目の「種々の値がとり得る。」を次
の記載に改める。 「種々の値をとり得る。また１以上の実施例では偏波面
保存光ファイバを使用する例について述べたが、第１．
第２の半導体レーザの出力光が偏波面多重されて単一モ
ード光ファイバに入力する構成であれば、偏波面保存光
ファイバを使用しなくてもよい。」 （別紙） 〔特許請求の範囲〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　電流ポンピング形の第１及び第２の半導体レーザ
   七、入力端に受けた変調信号を、第１及び第２の出力端
   のうち選択信号によって選択された出力端に出力する切
   替回路と、上記第１の出力端の上記変調信号を受け、上
   記第１の半導体レーザに駆動゛電流として変調信号電流
   と直流バイアス電流とを供給する第１の駆動回路と、上
   記第２の出力端の上記変調信号を受け、上記第２の半導
   体レーザに駆動電流として変調信号電流と直流バイアス
   ゛電流とを供給する第２の駆動回路上、上記第１の半導
   体レーザの出力光の一部を検出し該第１の半導体レーザ
   の出力光のノ＜？ワーを所定値に保つように上記第１の
   駆動回路の上記直流バイアス電流と上記変調信号電流と
   のうちの少なくとも一方を制御する第１の自動出力制御
   回路と、上記第２の半導体レーザの出力光の一部を検出
   し該第２の半導体レーザの出力光のパワーを所定値に保
   つよう。 に上記第２の駆動回路の上記直流バイアス電流と上記変
   調信号電流とのうちの少なくとも一方を制御する第２の
   自動出力制御回路と、上記第１及び第２の半導体レーザ
   の出力光がそれぞれ入力される第１及び第２の偏波面保
   存光ファイバと、上記第１及び第２の偏波面保存光ファ
   イバの出力直線偏光を偏波面多重して出力側光ファイバ
   に出力する偏波面多重回路と、初めは上記切替回路に上
   記第１の出力端を選択させることのできる選択信号を出
   力し、上記第１の半導体レーザの劣化が所定値以上にな
   ると上記切替回路に上記第２の出力端を選択させること
   のできる選択信号を出力する切替制御回路とを含むこと
   を特徴とする光フアイバ通信装置用送信装置。