JPS6345877A - 複数の光源周波数の安定化方法 - Google Patents

複数の光源周波数の安定化方法

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JPS6345877A
JPS6345877A JP61190177A JP19017786A JPS6345877A JP S6345877 A JPS6345877 A JP S6345877A JP 61190177 A JP61190177 A JP 61190177A JP 19017786 A JP19017786 A JP 19017786A JP S6345877 A JPS6345877 A JP S6345877A
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    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068Stabilisation of laser output parameters
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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、複数のレーザの発振周波数を一括して安定化
させる複数の光源周波数安定化方法に関する。本発明は
、光周波数分割多重伝送用光源として使用される。
〔従来の技術〕
第5図は複数の光源周波数安定化方法による従来の光源
の一例を示すブロック構成図である(イー、ジエ、バア
チャアス他「コヒーレント光ファイバ加入者線」エレク
トロニクスレター;E、J、Bachus etal 
rCoherent opical−fiber 5u
bscriber1ineJ Electronics
 Letters第21巻、1203頁、1985年参
照)。本従来例は、3個の半導体レーザl、2および3
の光信号の光周波数f+ 、rz、r−rを安定化させ
る方法を示している。安定化法を次に述べる。まず、制
御用半導体レーザ3の出力を出力光ファイバF3に結合
し、これを光ファイバF4およびF5に分岐し、光ファ
イバF5の出力をf−V変換器5に人力する。r−v変
換器5は入力レーザ周波数(f)に対して第6図のよう
な光出力(V)特性を有する。このような特性は、例え
ばファブリ・ペローエタロンやリング共振器を用いるこ
とにより得られる。第6図中のA点では光周波数の変動
が出力強度変動に変換される。これをフォトダイオード
6で検波し、制御回路7を通してバイアス電流、あるい
は温度に負帰還することにより半導体レーザ3の光周波
数f、は絶対周波数安定化される。
そして、半導体レーザ1.2および3の出力はそれぞれ
出力用の光ファイバF1、F2およびF4を通して、合
波器4に結合し、合波後光ファイバF6に結合される。
光ファイバF6の出力はさらに伝送用の光ファイバF7
とモニタ用の光ファイバF8に分岐される。光ファイバ
F8の出力は光方向性結合器C1により制御用の半導体
レーザ10の出力と混合され、フォトダイオード11で
ヘテロゲイン検波される。いま、半導体レーザ10の光
周波数fcを光周波数f、 、ftおよびF3にわたっ
てのこぎり波発生回路9により掃引すると、fc =f
n  (n=1.2.3)のとき、半導体レーザ10で
ヘテロゲイン検波出力パルスが発生する。
チャンネル周波数制御回路8ではそれぞれの出力パルス
の発生時刻を記憶し、各々のレーザ間の相対的周波数位
置の設定値と比較し、その差に相当する温度較正値T+
TzおよびTcをそれぞれ半導体レーザ1.2および1
0の温度にフィードバックすることにより、各々の発振
周波数を安定化するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記の従来の安定化方法では、半導体レーザ10におい
て、ヘテロダイン検波を行うため、検波回路が複雑にな
るとともに各レーザ間の偏波を揃える必要がある。従来
の単一モードファイバを使用した場合、温度等の外乱に
より偏波ゆらぎを生じるため、周波数測定精度の劣化が
起こる可能性がある。従って偏波ゆらぎを抑えるため高
価な偏波保持ファイバを導入する必要が生じる。また、
多重数が増加した場合、光周波数fcを広範囲にわたり
掃引する必要が生じる。例えば5 GHzの周波数間隔
で10波多重する場合、所要掃引周波数は最小で45G
Hzとなる。典型的な波長1.55.n帯のInGa八
sPへInp系、のDFBレーザでは45G)Iz変化
させるためには温度を4℃変化させる必要があり、1回
掃引するために1分以上の時間を要し、周波数ゆらぎを
十分速く抑圧することができない欠点がある。
また、半導体レーザのバイアス電流によって発振周波数
を変化させることもできる。この場合、発振周波数45
GHzの変化は電流変化でほぼ45mAに相当し、その
ために半導体レーザ10の発振出力が大きく変動し、周
波数測定精度が劣化する。このように、従来の安定化方
法は多重数を増加した場合、十分な機能を果たさない欠
点がある。
本発明の目的は、上記の欠点を除去することにより、簡
易でしかも安定な構成で、複数の光源周波数を一括して
安定化させることができる複数の光源周波数の安定化方
法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、異なる光周波数の光信号を発生する複数のレ
ーザについて、いずれか一つのレーザの光周波数を安定
化回路により安定化して、この安定化した光周波数の光
信号と他の各レーザの光信号を合波し、所定の手段によ
り上記安定化したレーザの光周波数を基準として上記他
の各レーザの光周波数を比較し設定値からのずれ量を検
出し、このずれ量に従って上記他の各レーザの光信号発
生条件を制御し、光周波数の安定化を行う複数の光源周
波数の安定化方法において、上記所定の手段として掃引
形干渉計を用い、上記安定化したレーザの光周波数と上
記他の各レーザの光周波数との間隔を測定し、その値を
各々の設定値と比較しずれ量とすることを特徴とする。
〔作 用〕
掃引形干渉計例えば掃引形ファブリ・ペロー干渉計は、
多波の光信号を直接同時に入力してそれぞれの光周波数
に対応して干渉した光信号が出力される。従ってこの出
力を受光素子で検出して、安定化した光周波数を基準と
して各光周波数の周波数間隔を求め、この値をあらかじ
め設定された値と比較することにより各光周波数のずれ
量が得られる。
すなわち、従来例のように特別に制御用のレーザ(第5
図の半導体レーザ10)を必要とせず、かつヘテロゲイ
ン検波などの間接的でなく直接的に各光周波数のずれ量
が得られる。
従って、簡単でかつ安定な構成で、複数の光源周波数を
一括して安定化させることが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
第1図は本発明の一実施例による光源を示すブロック構
成図で、4個の半導体レーザについての場合を示す。
本実施例は、4個の単−縦モードスペクトルを有する半
導体レーザ21.22.23および24と、それぞれの
温度安定化回路25.26.27および28と、それぞ
れの出力用の光ファイバFil、F12、F1aおよび
F14と、光ファイバFilを光ファイバ15およびF
16に分岐する光方向性結合RSCIIと、入力に光フ
ァイバF15、F12、F1aおよびF14が接続され
、各半導体レーザ21〜24の光周波数f0、f12、
f13およびF1aの光信号を合波する合波器29と、
光ファイバF16に分岐された半導体レーザ11の光周
波数を弁別するための、レンズLll、L12、ファブ
リ・ペローエタロン30およびフォトダイオードDll
と、フォトダイオードDllの出力に接続され半導体レ
ーザ11のバイアス電流を制御する電流制御回路31と
、合波器29の出力用の光ファイバ17と、光ファイバ
17を伝送用の光ファイバF18と、モニタ用の光ファ
イバF19とに分岐する光方向性結合器C12と、光フ
ァイバF19からの光信号をレンズL13を介して入力
し各光周波数の周波数間隔を測定する掃引形ファブリ・
ペロー干渉計32と、掃引形ファブリ・ペロー干渉計3
2の出力を取り出し電気信号に変換するレンズL14お
よびフォトダイオードD12と、フォトダイオードD1
2の出力を入力し、ディジタル信号に変換するA−D変
換器33と、A−D変換器33の出力を入力し、各光周
波数f18、[13およびF1aの所定の設定値からの
ずれ量を算出するプロセッサ34と、プロセッサ34の
出力を各半導体レーザ12.13および14社振り分け
るスキャナ35と、スキャナ35の出力をアナログ信号
に変換して、各半導体レーザ12.13および14のバ
イアス電流に負帰還するD−A変換器36とを含んでい
る。なお、ここで光ファイバはすべて単一モードのもの
である。
次に、本実施例の動作について説明する。まず半導体レ
ーザ21〜24の温度安定化をそれぞれの温度安定化回
路25〜28により行う。各々の光信号はそれぞれ光フ
ァイバFil〜F14に結合され、合波器29により光
ファイバF17に光学的に多重して結合される。その際
、光ファイバFilの出力は光方向性結合器C1lによ
り合波器29に結合する光ファイバF15と光ファイバ
F16とに分岐される。光ファイバF16の出力はレン
ズLllによりコリメートされ、ファブリ・ペローエタ
ロン30を透過し、レンズL12によりフォトダイオー
ドDllに結合される。ファブリ・ペローエタロン30
により、半導体レーザ11の光周波数ゆらぎは光強度ゆ
らぎ変換され、さらにフォトダイオードDLLにより信
号強度ゆらぎに変換される。これを電流制御回路31を
通して半導体レーザ11のバイアス電流に負帰還するこ
とにより、半導体レーザ11の光周波数が絶対安定化さ
れる。両端の反射率90%、厚さ51のエタロンを用い
た場合、周波数安定度約I MHzが実験的に得られた
(鳥羽性、「光波伝送LD光源周波数安定化回路の検討
」、昭和60年度電子通信学会総合全国大会予稿264
7参照)。実験で使用した半導体レーザは、波長1.5
−帯で発振するInGaAs1’/InPの分布帰還形
半導体レーザである。この場合、電流に対する発振周波
数の変動量は典型的にはIGHz/端^である。
一方、半導体レーザ22〜24の光周波数は掃引形ファ
ブリ・ペロー干渉計32を周波数モニタとして、半導体
レーザ11の光周波数に対して相対的に安定化される。
以下その手順を述べる。合波器出力用の光ファイバF1
7は光方向性結合器C12により伝送用の光ファイバF
18とモニタ用の光ファイバF19に分岐され、光ファ
イバF19の出力はレンズL13によりコリメートされ
た後、掃引形ファブリ・ペロー干渉計32を透過し、レ
ンズL14によりフォトダイオードD12に結合され、
フォトダイオードD12により直接検波される。
第2図は掃引形ファブリ・ペロー干渉計32の出カスベ
クトルを示す特性図である。第2図中fll〜f14は
それぞれ半導体レーザ11〜14の光周波数であり、各
半導体レーザの周波数間隔は5GHz。
ファブリ・ペロー干渉計32の自由空間長は30GHz
に設定している。フォトダイオードD12の出力はA−
D変換器33を通してプロセッサ34により光周波数f
1□、f13およびf14と光周波数r、との相対周波
数差を各々測定し、所定の周波数差からの誤差を計算す
る。その後スキャナ35およびD−A変換器36を通し
て周波数誤差に対応する電流量を各半導体レーザ22〜
24のバイアス電流に負帰還することにより、半導体レ
ーザ22〜24の光周波数r+z〜f14を半導体レー
ザ21の光周波数f、に対して相対的に安定化させるこ
とができ、結果として半導体レーザ21〜24の光周波
数fll〜f14が絶対安定化される。
第3図は安定化を行わない場合の相対周波数の時間変化
を示す特性図である。15分間で約600MHzのドリ
フトが生じている。
第4図は周波数安定化時の相対周波数の時間変化を示す
特性図である。電流帰還の間隔は2秒であり、短期的な
変動(52秒)は安定化前の140M)lzに対し、安
定化時12(1MHzと、顕著な改善は見られないが、
長期的ドリフトはほぼ抑圧されている。
電流帰還速度を速くすることにより、短期的安定度も改
善される。
また、本実施例では半導体レーザのバイアス電流に帰還
したが、レンズ温度に帰還して安定化させることも可能
である。1.5−帯で発振するInGaAsP/InP
分布帰還形半導体レーザの温度に対する発振周波数の変
動量は約10GH2/’Cである。
さらに、本実施例では4光周波数の安定化を行ったが、
それ以上の周波数についても、掃引形ファブリ・ペロー
干渉計の自由空間長を全体の周波数範囲よりも大きく設
定するだけで同様に安定化させることができる。
本発明の特徴は、第1図に示すように、掃引形干渉計に
より複数の光源の光周波数を一括して測定し、これらを
同時に安定化することにある。従来の技術では、各々の
光源の周波数差をヘテロゲイン検波により測定するのに
対し、本発明では直接検波すること、また、制御用レー
ザ(第5図の半導体レーザ10)を使用しないというと
ころが異なる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、複数の光源周波数を一
括して安定化することが可能であるうえ、各光源周波数
を直接検波しているので、多数の光源周波数の安定化に
ついて、簡易でしかも安定な構成で行える効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例による光源を示すブロック構
成図。 第2図は第1図の安定化時の掃引形ファブリ・ペロー干
渉計の出カスベクトルを示す特性図。 第3図は第1・図において安定化を行わない場合の相対
周波数の時間変化を示す特性図。 第4図は第1図において安定化を行った場合の相対周波
数の時間変化を示す特性図。 第5図は従来例による光源を示すブロック構成図。 第6図は第5図のf−V変換器の光周波数と光出力の関
係を示す特性図。 1〜3.10.21〜24・・・半導体レーザ、4.2
9・・・合波器、5・・・f−V変換器、6.11・・
・フォトダイオード、7・・・制御回路、8・・・チャ
ンネル周波数制御回路、9・・・のこぎり波発生器、2
5〜28・・・温度安定化回路、30・・・ファブリ・
ペローエタロン、31・・・電流制御回路、32・・・
掃引形ファブリ・ペロー干渉計、33・・・A−D変換
器、34・・・プロセッサ、35・・・スキャナ、36
・・・D−A変換器、C1、C1l、C12・・・光方
向性結合器、Dll、 D12・・・フォトダイオード
、F1〜F8、Fil〜F19・・・光ファイバ、f、
〜f1、f11〜f14・・・光周波数、Lll〜L1
4・・・レンズ、71%T2、Tc・・・温度較正値。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)異なる光周波数の光信号を発生する複数のレーザ
    について、いずれか一つのレーザの光周波数を安定化回
    路により安定化して、この安定化した光周波数の光信号
    と他の各レーザの光信号を合波し、所定の手段により上
    記安定化したレーザの光周波数を基準として上記他の各
    レーザの光周波数を比較し設定値からのずれ量を検出し
    、このずれ量に従って上記他の各レーザの光信号発生条
    件を制御し、光周波数の安定化を行う複数の光源周波数
    の安定化方法において、 上記所定の手段として掃引形干渉計を用い、上記安定化
    したレーザの光周波数と上記他の各レーザの光周波数と
    の間隔を測定し、その値を各々の設定値と比較しずれ量
    とする ことを特徴とする複数の光源周波数の安定化方法。
JP61190177A 1986-08-12 1986-08-12 複数の光源周波数の安定化方法 Expired - Lifetime JPH06101604B2 (ja)

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