JP2894436B2 - Optical transmitter - Google Patents
Optical transmitterInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバ通信シス
テムでの長距離伝送を可能とした、光送信器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical transmitter which enables long-distance transmission in an optical fiber communication system.
【0002】[0002]
【従来の技術】光ファイバ通信システムは、光送信器か
ら出射されたレーザ光を伝送路光ファイバを介して光受
信機まで送出するシステムである。このような光ファイ
バ通信システムにおいて長距離伝送を実現するために、
光送信器からの送り出される信号光のパワーを大きくす
ることが考えられる。しかしながら、信号光のパワーを
大きくしていくと、光ファイバのコア径が小さいことか
ら、伝搬する信号光のエネルギー密度が極端に大きくな
るため、誘導ブリュアン散乱(Stimulated Brillouin S
catterring:以下SBSと略す)が発生する。2. Description of the Related Art An optical fiber communication system is a system for transmitting laser light emitted from an optical transmitter to an optical receiver via a transmission line optical fiber. In order to realize long-distance transmission in such an optical fiber communication system,
It is conceivable to increase the power of the signal light transmitted from the optical transmitter. However, as the power of the signal light is increased, the energy density of the propagating signal light becomes extremely large because the core diameter of the optical fiber is small, so that stimulated Brillouin scattering (Stimulated Brillouin S) is performed.
catterring: hereinafter abbreviated as SBS).
【0003】このSBSが生じると、光ファイバに入射
された信号光は、光ファイバ内で入射側に後方散乱され
るため、信号光のパワーをいくら大きくしていっても光
ファイバ伝送後の出射端ではある値以上の信号光はあら
われない。また、SBSの発生により信号光の光波形に
歪みや揺らぎ(ジッタ)等が生じて、波形劣化を引き起
こす。このため光受信器での符号誤り率特性が劣化し、
最終的にはディジタル信号の伝送に支障をきたすことに
なる。[0003] When this SBS occurs, the signal light incident on the optical fiber is backscattered to the incident side in the optical fiber. At the end, no signal light exceeding a certain value appears. In addition, the occurrence of SBS causes distortion, fluctuation (jitter), and the like in the optical waveform of the signal light, thereby causing waveform deterioration. As a result, the bit error rate characteristics of the optical receiver deteriorate,
Eventually, transmission of digital signals will be hindered.
【0004】SBSは光ファイバに入射される光パワー
がある閾値以上になると発生する。この閾値は光パワー
の値だけでなく、入射光のスペクトル線幅、ブリュアン
帯域、光ファイバのコア径、光ファイバの実効長等によ
っても決定される。光パワーの閾値をPthとすると、閾
値Pthは下記の数式1で表される。[0004] The SBS is generated when the optical power incident on the optical fiber exceeds a certain threshold. This threshold is determined not only by the value of the optical power but also by the spectral line width of the incident light, the Brillouin band, the core diameter of the optical fiber, the effective length of the optical fiber, and the like. Assuming that the threshold value of the optical power is P th , the threshold value P th is represented by the following Equation 1.
【0005】[0005]
【数1】 上記数式1より、信号光のスペクトル線幅Δνs が大き
いほど、入射光パワーの閾値Pthが高くなり、SBSが
生じにくいことが分かる。実際の外部光変調器による強
度変調方式の光送信器では、入射光パワーの閾値Pthは
半導体レーザ光源の光スペクトル線幅によって決定され
る。この光スペクトル線幅は一般的には数MHzから数
10MHzと狭く、SBSが発生する確率は非常に高
い。(Equation 1) From Equation 1, it can be seen that as the spectral line width Δν s of the signal light is larger, the threshold value P th of the incident light power is higher, and SBS is less likely to occur. In an actual intensity-modulated optical transmitter using an external optical modulator, the threshold value P th of the incident light power is determined by the optical spectrum line width of the semiconductor laser light source. The line width of this optical spectrum is generally as narrow as several MHz to several tens of MHz, and the probability of occurrence of SBS is very high.
【0006】このため従来技術では、半導体レーザ光源
の光スペクトル線幅をビットレート等に関係なく独立に
変化させることを利用して、信号光スペクトル線幅を周
波数変調等によって等価的に大きくして、SBS発生を
抑圧している。For this reason, in the prior art, the signal light spectrum line width is equivalently increased by frequency modulation or the like by utilizing the fact that the light spectrum line width of the semiconductor laser light source is independently changed regardless of the bit rate or the like. , SBS occurrence is suppressed.
【0007】図4に従来技術による光送信器のブロック
図を示す。図示の光送信器は、半導体レーザ光源401
と、光強度変調器402と、光ファイバ増幅器403
と、直流電源404と、発振器405と、ミキサ406
とから構成されている。FIG. 4 shows a block diagram of a conventional optical transmitter. The optical transmitter shown is a semiconductor laser light source 401.
, An optical intensity modulator 402, and an optical fiber amplifier 403
, DC power supply 404, oscillator 405, mixer 406
It is composed of
【0008】半導体レーザ光源401から放出されたレ
ーザ光は外部光変調器402によってディジタル信号に
従って強度変調されて、光ファイバ増幅器403で光増
幅され、伝送路光ファイバへと送出される。一方、直流
電源404から半導体レーザ光源401に印加される電
流は、ミキサ406によって発振器405の出力で微小
に変調され、これにより半導体レーザ光源401から放
出されるレーザ光を周波数変調して、レーザ光の光スペ
クトル線幅を広げている。The laser light emitted from the semiconductor laser light source 401 is intensity-modulated by an external optical modulator 402 according to a digital signal, optically amplified by an optical fiber amplifier 403, and transmitted to a transmission line optical fiber. On the other hand, the current applied from the DC power supply 404 to the semiconductor laser light source 401 is minutely modulated by the output of the oscillator 405 by the mixer 406, thereby frequency-modulating the laser light emitted from the semiconductor laser light source 401, The line width of the light spectrum of is expanded.
【0009】本発明に関連する先行技術が種々知られて
いる。例えば、特開平4−293024号公報(以下、
先行技術1と呼ぶ)には、送信パワーレベルを高くして
も誘導ブリュアン散乱が抑制され、従来に比べて長い距
離の光ファイバ通信に適用できる「光送信装置」が開示
されている。この先行技術1では、その図2に図示した
実施例にあるように、実際に伝送路の光ファイバで発生
したSBSのパワーを監視して、それに応じて周波数変
調度を設定している。Various prior arts related to the present invention are known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-293024 (hereinafter referred to as
The prior art 1) discloses an “optical transmission device” in which stimulated Brillouin scattering is suppressed even when the transmission power level is increased, and which can be applied to optical fiber communication over a longer distance than before. In the prior art 1, as in the embodiment shown in FIG. 2, the power of the SBS actually generated in the optical fiber of the transmission line is monitored, and the frequency modulation degree is set accordingly.
【0010】また、特開平6−224503号公報(以
下、先行技術2と呼ぶ)には、既存の光ファイバ通信シ
ステムにおいて、励起ブリリュアン散乱を抑制する方法
が提供されている。先行技術2では、光ソースから、光
ファイバを介して、固定感受性バンド幅を有する光受信
器に情報符号化光信号が伝送される光通信システムにお
ける励起ブリリュアン散乱を抑制する方法において、レ
ーザの出力を振動させる為に、交流波を用いる。この交
流波の周波数は、光ファイバに接続される受信機のカッ
トオフ周波数より極めて低く、しかし、ブリリュアンゲ
インを抑制する程度に高い。この振動により、前記情報
符号化光信号が、光受信器の感受性のバンド幅の外側の
周波数で周波数変調され、情報符号化光信号のライン幅
を増加させることを特徴とする。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-224503 (hereinafter referred to as Prior Art 2) provides a method for suppressing excitation Brillouin scattering in an existing optical fiber communication system. Prior Art 2 discloses a method for suppressing pump Brillouin scattering in an optical communication system in which an information-encoded optical signal is transmitted from an optical source via an optical fiber to an optical receiver having a fixed sensitivity bandwidth. In order to vibrate, AC waves are used. The frequency of this AC wave is extremely lower than the cutoff frequency of the receiver connected to the optical fiber, but is high enough to suppress the Brillouin gain. The vibration causes the information-encoded optical signal to be frequency-modulated at a frequency outside the sensitivity bandwidth of the optical receiver, thereby increasing the line width of the information-encoded optical signal.
【0011】さらに、特開昭62−1332号公報(以
下、先行技術3と呼ぶ)には、誘導ブリュアン散乱光の
発生を抑制することにより、大幅に伝送距離を長くした
「光ファイバ通信装置」が開示されている。信号光発生
用レーザ光源は駆動回路から発生した電気パルス列によ
り強度変調されており、多軸モードレーザ光を出射して
いる。光源から出射された信号光パルス列はレンズによ
り光ファイバに結合されている。そして光ファイバはレ
ンズにより光受信器に結合されている。上記光ファイバ
通信装置において、光源の発振軸モード数Nと伝送路に
入射する信号光パワーPinと次のような関係とする。2
≦N≦(1+(√(4T2 −(Δt)2)/M(λ0 )
・L・Δλ),Pin>P0 。但し、P0 は単一モード光
入射のときに伝送路内で誘導ブリュアン散乱光が生じる
閾値入力光パワー、Δtは信号光パルス幅、Tは光パル
スの繰り返し周期、λ0 は多モード光の中心波長、Lは
伝送距離、M(λ)は波長λにおける分散。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-1332 (hereinafter referred to as Prior Art 3) discloses an "optical fiber communication device" in which the transmission distance is greatly increased by suppressing the generation of stimulated Brillouin scattered light. Is disclosed. The laser light source for signal light generation is intensity-modulated by an electric pulse train generated from a drive circuit, and emits multi-axis mode laser light. The signal light pulse train emitted from the light source is coupled to the optical fiber by a lens. The optical fiber is connected to the optical receiver by a lens. In the optical fiber communication apparatus, to a light source of the oscillation longitudinal mode number N and the signal light power incident on the transmission path P in the following relationship. 2
≦ N ≦ (1+ (√ (4T 2 − (Δt) 2 ) / M (λ 0 ))
L · Δλ), P in > P 0 . Here, P 0 is a threshold input optical power at which stimulated Brillouin scattered light occurs in the transmission line when single mode light is incident, Δt is a signal light pulse width, T is a light pulse repetition period, and λ 0 is a multimode light. The center wavelength, L is the transmission distance, and M (λ) is the dispersion at wavelength λ.
【0012】特公平3−4141号公報(以下、先行技
術4と呼ぶ)には、光ファイバの一端から、1以上の狭
い光線幅の光パワーの光信号を入射し、光信号の位相角
度を誘導ブリュアン散乱を抑圧する時間と共に変えるこ
とにより、誘電導波路の光伝送でブリュアン散乱を抑圧
し、高パワーの信号を伝送する「光伝送方法および装
置」が開示されている。この先行技術4では、誘導ブリ
ュアン散乱SBSを検出する装置に、レーザ光源、テス
トファイバ及び電力または周波数モニタ装置とを設け
る。この光源からの単一波長のレーザ光を、可変減衰器
を介してファイバに入射する。この装置の周波数モニタ
装置で、ファイバを通過する光の周波数スペクトルをモ
ニタする。そして狭い光線幅の光パワーの光信号の位相
角度を、散乱SBSを抑圧する時間と共に変化し、誘電
導波路の光伝送により散乱SBSを抑圧し、高パワーの
光信号を伝送する。In Japanese Patent Publication No. 3-4141 (hereinafter referred to as Prior Art 4), an optical signal having an optical power of one or more narrow beam width is incident from one end of an optical fiber, and the phase angle of the optical signal is adjusted. An "optical transmission method and apparatus" is disclosed that suppresses Brillouin scattering in optical transmission of a dielectric waveguide and transmits a high-power signal by changing with the time for suppressing stimulated Brillouin scattering. In this prior art 4, a device for detecting stimulated Brillouin scattering SBS is provided with a laser light source, a test fiber, and a power or frequency monitoring device. The laser light of a single wavelength from this light source enters the fiber via the variable attenuator. The frequency spectrum of the light passing through the fiber is monitored by the frequency monitor of this device. Then, the phase angle of the optical signal having the optical power of the narrow beam width changes with the time for suppressing the scattered SBS, the scattered SBS is suppressed by the optical transmission of the dielectric waveguide, and the high-power optical signal is transmitted.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、光フ
ァイバへの入射光パワーの閾値Pthを大きくすればより
長距離の伝送が可能となる。このためには、上記数式1
から分かるように、信号光のスペクトル線幅Δνs を大
きくすることにより実現が可能となる。As described above, if the threshold value Pth of the optical power incident on the optical fiber is increased, transmission over a longer distance becomes possible. For this purpose, the above equation 1
As can be seen from FIG. 6, the realization becomes possible by increasing the spectral line width Δν s of the signal light.
【0014】しかしながら、半導体レーザ光源401の
周波数変調効率は経時変化等により変わったり、発振器
405の出力の大きさが何らかの原因で変化する。この
ような場合、光スペクトル線幅Δνs の大きさが変化を
起こす。これにより入射光パワーの閾値Pthの変わって
しまう。このため、この変化条件によってはSBSが発
生して信号光の光波形に歪みや揺らぎ(ジッタ)等の波
形劣化を引き起こし、光受信器での符号誤り率特性の劣
化によりディジタル信号の伝送に障害を起こすことがあ
る。However, the frequency modulation efficiency of the semiconductor laser light source 401 changes due to a change over time or the like, or the magnitude of the output of the oscillator 405 changes for some reason. In such a case, the magnitude of the optical spectrum line width Δν s changes. This changes the threshold value P th of the incident light power. For this reason, depending on this change condition, SBS is generated, causing waveform deterioration such as distortion and fluctuation (jitter) in the optical waveform of the signal light, and impairing the transmission of digital signals due to deterioration of the bit error rate characteristics in the optical receiver. May cause
【0015】また先行技術1に開示されているように、
SBSのパワーを監視して周波数変調度を設定する方法
では、SBSのパワーが大きくなった場合に光スペクト
ル線幅が大きくなりすぎる。これが光受信器側でのジッ
タ増大につながり、符号誤り率特性の劣化を引き起こす
原因となっている。Further, as disclosed in Prior Art 1,
In the method of setting the frequency modulation degree by monitoring the power of the SBS, the optical spectrum line width becomes too large when the power of the SBS increases. This leads to an increase in jitter on the optical receiver side, which causes deterioration of the bit error rate characteristics.
【0016】したがって、本発明の目的は、SBSの発
生を抑圧するために半導体レーザ光源から出射されるレ
ーザ光の光スペクトル線幅を大きくするのに必要な周波
数変調度を監視して、光スペクトル線幅の大きさを常に
一定になるように制御することにより、光受信器での符
号誤り率の劣化を防ぐことにある。Accordingly, an object of the present invention is to monitor a frequency modulation degree necessary for increasing the optical spectrum line width of laser light emitted from a semiconductor laser light source in order to suppress the occurrence of SBS, An object of the present invention is to prevent the bit error rate in the optical receiver from deteriorating by controlling the line width to be always constant.
【0017】なお、先行技術2〜4のいずれも、励起ブ
リリュアン散乱を抑制する技術思想を開示するだけであ
って、光スペクトル線幅の大きさを常に一定に維持する
ものではない。Each of the prior arts 2 to 4 only discloses a technical idea for suppressing excitation Brillouin scattering, but does not always keep the magnitude of the optical spectrum line width constant.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
光を出射する半導体レーザ光源と、前記レーザ光をディ
ジタル信号で強度変調して変調レーザ光を出力する強度
変調手段と、前記変調レーザ光を入射光として伝送路光
ファイバに送出する手段と、前記半導体レーザ光源に供
給される電流に交流信号を重畳して、前記レーザ光を周
波数変調する手段と、前記入射光の一部が入射される、
前記伝送路光ファイバよりもコア径の小さい光ファイバ
を含み、該光ファイバで発生した誘導ブリュアン散乱の
パワーを検出して、検出結果を示す検出信号を出力する
検出手段と、前記検出信号に応答して前記半導体レーザ
光源の光スペクトル線幅を可変する可変手段とを備え、
前記検出手段と前記可変手段とによって、前記半導体レ
ーザ光源の前記光スペクトル線幅が一定になるように制
御すること、を特徴とする光送信器が得られる。According to the present invention, a semiconductor laser light source for emitting laser light, intensity modulation means for intensity-modulating the laser light with a digital signal and outputting modulated laser light, and the modulated laser Transmission line light using light as incident light
Means for sending out to a fiber, means for superimposing an AC signal on the current supplied to the semiconductor laser light source, means for frequency-modulating the laser light, and a part of the incident light is incident,
Optical fiber having a smaller core diameter than the transmission path optical fiber
Including stimulated Brillouin scattering generated in the optical fiber
Detects the power, and detection means for outputting a detection signal indicating the detection result, the semiconductor laser in response to said detection signal
Variable means for varying the optical spectrum line width of the light source ,
The semiconductor laser is detected by the detecting means and the variable means.
So that the optical spectrum line width of the laser light source is constant.
Controlling the optical transmitter.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0020】図1に本発明の一実施の形態による光送信
器の構成を示す。図示の光送信器は、CW光を放出する
半導体レーザ光源101と、ディジタル信号に応じてC
W光を強度変調して信号光を生成する光強度変調器10
2と、この信号光を増幅して伝送路光ファイバに送出す
る光ファイバ増幅器103と、半導体レーザ光源101
に電流を印加するための直流電源104と、半導体レー
ザ光源101から放出されるCW光の光スペクトル線幅
を広げるための発振器105と、直流電源104からの
電流を発振器105から発振信号によって微小変調し、
変調した電流を半導体レーザ光源101へ加えるミキサ
106とを備えている。FIG. 1 shows the configuration of an optical transmitter according to an embodiment of the present invention. The illustrated optical transmitter includes a semiconductor laser light source 101 that emits CW light, and a CW according to a digital signal.
Light intensity modulator 10 for intensity-modulating W light to generate signal light
2, an optical fiber amplifier 103 for amplifying the signal light and transmitting the amplified signal light to the transmission line optical fiber, and a semiconductor laser light source 101.
A DC power supply 104 for applying a current to the semiconductor laser 101, an oscillator 105 for expanding the optical spectrum line width of the CW light emitted from the semiconductor laser light source 101, and a minute modulation of the current from the DC power supply 104 by the oscillation signal from the oscillator 105. And
And a mixer 106 for applying a modulated current to the semiconductor laser light source 101.
【0021】さらに、光送信器は、光ファイバ増幅器1
03の後段で伝送路光ファイバへの入射光の一部を取り
出す光分岐素子107と、伝送路光ファイバよりコア径
が小さくSBSがさらに発生しやすい光ファイバ109
と、光分岐素子107で分岐された光を光ファイバ10
9へ入射すると共にこの光ファイバ109で発生したS
BSのパワーを検出する光カプラ108と、この検出さ
れたSBSのパワーを光−電気変換する受光素子110
と、この受光素子110の出力信号に基づいて、発振器
105の発振信号を可変して半導体レーザ光源101か
ら放出されるCW光の光スペクトル線幅を変化させるた
めの制御回路111とを備えている。Further, the optical transmitter is an optical fiber amplifier 1
03, an optical branching element 107 for taking out a part of the light incident on the transmission line optical fiber, and an optical fiber 109 having a smaller core diameter than the transmission line optical fiber and more likely to cause SBS.
And the light branched by the light branching element 107
9 and S generated in the optical fiber 109.
An optical coupler 108 for detecting the power of the BS, and a light receiving element 110 for performing optical-electrical conversion of the detected power of the SBS
And a control circuit 111 for changing the oscillation signal of the oscillator 105 based on the output signal of the light receiving element 110 to change the optical spectrum line width of the CW light emitted from the semiconductor laser light source 101. .
【0022】すなわち、本発明では、伝送路光ファイバ
への入射光の光スペクトル線幅を監視し、その値を一定
の大きさに保つことにより、半導体レーザ光源101の
経時劣化等による光スペクトル線幅の大きさが変わり、
伝送路光ファイバでのSBSの発生を抑制する。That is, according to the present invention, the optical spectrum line width of the light incident on the transmission line optical fiber is monitored, and the value is maintained at a constant value. The size of the width changes,
The generation of SBS in the transmission line optical fiber is suppressed.
【0023】以下、図1を参照して、本実施の形態に係
る光送信器の動作について説明する。The operation of the optical transmitter according to the present embodiment will be described below with reference to FIG.
【0024】半導体レーザ光源101で発光したCW光
は、光強度変調器102に入射される。半導体レーザ光
源101は直流電源104によって駆動され、かつ発光
したCW光は後述するいように一定の光パワーとなるよ
うに制御されている。光強度変調器102に入射された
CW光は、ディジタル信号によって強度変調される。こ
の強度変調された変調光は光ファイバ増幅器103によ
って伝送系で必要とする光パワーまで増幅され、伝送路
光ファイバヘと送り出される。The CW light emitted from the semiconductor laser light source 101 enters a light intensity modulator 102. The semiconductor laser light source 101 is driven by a DC power supply 104, and the emitted CW light is controlled to have a constant light power as described later. The CW light incident on the light intensity modulator 102 is intensity-modulated by a digital signal. The intensity-modulated light is amplified by the optical fiber amplifier 103 to the optical power required in the transmission system, and sent out to the transmission line optical fiber.
【0025】前述したように、SBSの発生する閾値は
光スペクトル線幅の大きさに依存する。伝送路光フィイ
バでSBSが発生するのを抑制するために、発振器10
5の発振信号で直流電源104の出力電流をミキサ10
6で微小に変調することにより、半導体レーザ光源10
1から発光するCW光を周波数変調してCW光の光スペ
クトル線幅を数100MHz程度まで大きくしている。As described above, the threshold at which SBS occurs depends on the magnitude of the optical spectrum line width. In order to suppress the occurrence of SBS in the transmission line optical fiber, an oscillator 10
5, the output current of the DC power supply 104 is
6, the semiconductor laser light source 10
The CW light emitted from No. 1 is frequency-modulated to increase the optical spectrum line width of the CW light to about several hundred MHz.
【0026】光ファイバ増幅器103の出力光は光分岐
素子107でその一部が取り出され、コア径の小さい光
ファイバ109に与えられる。なお、この光ファイバ1
09の先端はそこで反射光が生ないように終端されてい
る。A part of the output light of the optical fiber amplifier 103 is extracted by an optical branching element 107 and is supplied to an optical fiber 109 having a small core diameter. This optical fiber 1
The tip of 09 is terminated so that no reflected light is generated there.
【0027】光ファイバ109は伝送路光ファイバより
コア径が小さいため、前出の数式1からも分かるよう
に、光ファイバ109の実効断面積Ae が小さいために
SBSが発生する光パワーの閾値Pthは低くなる。この
ため、伝送路光ファイバでSBSが発生しなくても、前
出の光ファイバ109ではSBSが発することになる。
ここで発生したSBSのパワーは光カプラ108で検出
されるが、この検出される量は半導体レーザ光源101
から発光するCW光の光スペクトル線幅に比例する。つ
まり前出の数式1で表される信号光のスペクトル線幅Δ
νs が変化すれば、光パワーの閾値Pthも変化するた
め、発生したSBSのパワーを検出すれば相対的に光ス
ペクトル線幅がわかることになる。Since the core diameter of the optical fiber 109 is smaller than that of the transmission line optical fiber, the threshold value of the optical power at which SBS occurs because the effective area Ae of the optical fiber 109 is small, as can be seen from the above-described formula (1). P th decreases. For this reason, even if SBS does not occur in the transmission line optical fiber, SBS is emitted in the optical fiber 109 described above.
The power of the SBS generated here is detected by the optical coupler 108, and the detected amount is determined by the semiconductor laser light source 101.
Is proportional to the optical spectrum line width of the CW light emitted from. That is, the spectral line width Δ of the signal light represented by the above-mentioned formula 1
If ν s changes, the threshold value P th of the optical power also changes. Therefore, if the power of the generated SBS is detected, the optical spectrum line width can be relatively determined.
【0028】受光素子110で光−電気変換された直流
電圧は制御回路111を通して発振器105の発振信号
の大きさを変化させる。The DC voltage photo-electrically converted by the light receiving element 110 changes the magnitude of the oscillation signal of the oscillator 105 through the control circuit 111.
【0029】ここで、制御回路111は、この直流電圧
がある定められた値となるように発振器105の発振信
号の大きさを制御する。この事により、常に伝送路光フ
ァイバに入射される光スペクトル線幅を一定に保つこと
ができる。[0029] Here, the control circuit 111 controls the magnitude of the oscillation signal of the oscillator 105 so that constant Merare was a certain value the DC voltage. As a result, the line width of the light spectrum incident on the transmission line optical fiber can always be kept constant.
【0030】以上の動作により、半導体レーザ光源10
1の経時劣化や発振器105の出力変動によりCW光の
光スペクトル線幅の大きさが変化してSBSが発生して
も、CW光の光スペクトル線幅の大きさを一定となるよ
うに制御することができる。これにより、ディジタル信
号の品質の劣化や光受信器側で生じる符号誤り率の劣化
を防ぐことができる。With the above operation, the semiconductor laser light source 10
Even if the optical spectrum line width of the CW light changes due to the deterioration with time of 1 or the output fluctuation of the oscillator 105 and SBS occurs, the control is performed so that the size of the optical spectrum line width of the CW light becomes constant. be able to. As a result, it is possible to prevent the deterioration of the quality of the digital signal and the deterioration of the bit error rate occurring on the optical receiver side.
【0031】[0031]
【実施例】次に、図2を参照して、本発明の一実施例に
よる光送信器について説明する。図示の光送信器は、半
導体レーザ光源201と、光強度変調器202と、デー
タ信号増幅器203と、光ファイバ増幅器204と、自
動光パワー制御回路205と、発振器206と、可変利
得増幅器207と、ミキサ208と、光カプラ209
と、光カプラ210と、光ファイバ211と、フォトダ
イオード212と、比較制御回路213とを有する。Next, an optical transmitter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The illustrated optical transmitter includes a semiconductor laser light source 201, an optical intensity modulator 202, a data signal amplifier 203, an optical fiber amplifier 204, an automatic optical power control circuit 205, an oscillator 206, a variable gain amplifier 207, Mixer 208 and optical coupler 209
, An optical coupler 210, an optical fiber 211, a photodiode 212, and a comparison control circuit 213.
【0032】半導体レーザ光源201は1.55μmの
波長のCW光を発光する半導体レーザ光源で、光モニタ
用の受光素子(図示せず)を内蔵している。光強度変調
器202はLN(LiNbO3 )光強度変調器である。
データ信号増幅器203は伝送するディジタル信号をL
N(LiNbO3 )光強度変調器202を駆動できる振
幅(約5Vp-p )まで増幅する。光ファイバ増幅器20
4は+15dBm程度を出力するEr光ファイバ増幅器
である。自動光パワー制御回路205は半導体レーザ光
源201に内蔵された受光素子の出力に基づいて半導体
レーザ光源201が出力するCW光のレベルが一定とな
るよう制御を行う。発振器206は伝送するディジタル
信号よりもはるかに低い100kHz程度の発振周波数
をもつ発振信号を発生する。可変利得増幅器207は発
振器206の利得を可変して発振信号を増幅する。ミキ
サ208は半導体レーザ光源201を駆動する直流電流
を発振器206から出力される発振信号で微小に変調す
る。光カプラ209はEr光ファイバ増幅器204の出
力光の一部を取り出す分岐比2:1の光カプラである。
光ファイバ211はコア径2〜4μmで長さ20km程
度の1.55μm零分散ファイバである。光カプラ21
0は1.55μm零分散ファイバ211で発生したSB
Sのパワーを検出する分岐比20:1の光カプラであ
る。フォトダイオード212は光−電気変換を行うため
のInGaAsフォトダイオードである。比較制御回路
213はある定められた電圧とInGaAsフォトダイ
オード212の出力電圧とを比較し、制御信号を作り出
す。The semiconductor laser light source 201 is a semiconductor laser light source that emits CW light having a wavelength of 1.55 μm, and has a built-in light receiving element (not shown) for optical monitoring. The light intensity modulator 202 is an LN (LiNbO 3 ) light intensity modulator.
The data signal amplifier 203 converts the transmitted digital signal to L
The signal is amplified to an amplitude (about 5 V pp ) at which the N (LiNbO 3 ) light intensity modulator 202 can be driven. Optical fiber amplifier 20
Reference numeral 4 denotes an Er optical fiber amplifier that outputs about +15 dBm. The automatic optical power control circuit 205 controls the level of the CW light output from the semiconductor laser light source 201 to be constant based on the output of the light receiving element built in the semiconductor laser light source 201. The oscillator 206 generates an oscillation signal having an oscillation frequency of about 100 kHz, which is much lower than the digital signal to be transmitted. The variable gain amplifier 207 changes the gain of the oscillator 206 to amplify the oscillation signal. The mixer 208 minutely modulates a direct current for driving the semiconductor laser light source 201 with an oscillation signal output from the oscillator 206. The optical coupler 209 is an optical coupler having a branching ratio of 2: 1 for extracting a part of the output light of the Er optical fiber amplifier 204.
The optical fiber 211 is a 1.55 μm zero dispersion fiber having a core diameter of 2 to 4 μm and a length of about 20 km. Optical coupler 21
0 is the SB generated in the 1.55 μm zero dispersion fiber 211
This is an optical coupler having a branching ratio of 20: 1 for detecting the power of S. The photodiode 212 is an InGaAs photodiode for performing photoelectric conversion. The comparison control circuit 213 compares a predetermined voltage with the output voltage of the InGaAs photodiode 212 to generate a control signal.
【0033】次に、図2を参照して、本実施例の動作に
ついて説明する。半導体レーザ光源210から出力され
た信号光は、LN光強度変調器202で、例えば、10
Gbpsのビットレートをもつディジタル信号で強度変
調される。この際に、このディジタル信号は、データ信
号増幅器203で最大振幅5Vp-p 程度まで増幅されて
LN光強度変調器に与えられる。Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG. The signal light output from the semiconductor laser light source 210 is output to the LN light intensity modulator 202 by, for example, 10
The intensity is modulated by a digital signal having a bit rate of Gbps. At this time, the digital signal is amplified by the data signal amplifier 203 up to a maximum amplitude of about 5 V pp and provided to the LN light intensity modulator.
【0034】半導体レーザ光源201から出力されるC
W光のパワーは、自動光パワー制御回路205にて一定
となるようにフィードバック制御される。C output from the semiconductor laser light source 201
The power of the W light is feedback-controlled by the automatic light power control circuit 205 so as to be constant.
【0035】強度変調された信号光は次段のEr光ファ
イバ増幅器204にて+15dB程度まで増幅される。
その増幅された信号光は伝送路光ファイバに送られる
が、その一部が光カプラ209で取り出される。この取
り出された光のレベルは+10.0dBm程度であり、
次段の光カプラ210を通って1.55μm零分散ファ
イバ211に送られる。この1.55μm零分散ファイ
バ211のコア径は2〜4μmであり、伝送路に使われ
る光ファイバのコア径(約8μm)と比べて半分以下で
ある。このため伝送路光ファイバよりも遥かに低い入射
光パワーでSBSが発生する。The intensity-modulated signal light is amplified to about +15 dB by the next-stage Er optical fiber amplifier 204.
The amplified signal light is sent to the transmission line optical fiber, and a part thereof is extracted by the optical coupler 209. The level of the extracted light is about +10.0 dBm,
The light is sent to the 1.55 μm zero-dispersion fiber 211 through the next-stage optical coupler 210. The core diameter of the 1.55 μm zero-dispersion fiber 211 is 2 to 4 μm, which is less than half the core diameter (about 8 μm) of the optical fiber used for the transmission line. Therefore, SBS is generated at an incident light power much lower than that of the transmission line optical fiber.
【0036】例えば、図3に示すような特性をもつ光フ
ァイバの場合、それぞれの光ファイバにCW光(光スペ
クトラム線幅が最小状態)を入射したとする。この場
合、伝送路の光ファイバ(1.55μm零分散ファイ
バ)では入射光パワー+7dBm程度でSBSが発生し
ているが、コア径が小さい光ファイバでは+0dBm程
度で既にSBSが発生している。実際にはSBS抑圧の
ため、光スペクトル線幅を数100MHzに大きくする
ことから、SBSが発生する閾値の光パワーはそれぞれ
+15dBm,+5dBmとなる。For example, in the case of optical fibers having the characteristics shown in FIG. 3, it is assumed that CW light (the optical spectrum line width is in a minimum state) is incident on each optical fiber. In this case, in the optical fiber (1.55 μm zero-dispersion fiber) of the transmission line, SBS is generated at about +7 dBm of the incident light power, but in an optical fiber having a small core diameter, SBS is already generated at about +0 dBm. Actually, since the optical spectrum line width is increased to several hundred MHz to suppress SBS, the threshold optical power at which SBS occurs is +15 dBm and +5 dBm, respectively.
【0037】図2の構成では、光カプラ209の伝送路
側の光出力パワーは約+13.2dBmであり、反対
側、つまり光カプラ210への光出力パワーは約+1
0.2dBmとなる。またコア径の小さい1.55μm
零分散ファイバ211に入射される光パワーは、光カプ
ラ210の分岐比が20:1であるため、+9.8dB
mとなる。In the configuration of FIG. 2, the optical output power on the transmission line side of the optical coupler 209 is about +13.2 dBm, and the optical output power to the opposite side, that is, the optical output power to the optical coupler 210 is about +1.
0.2 dBm. 1.55μm with small core diameter
The optical power incident on the zero dispersion fiber 211 is +9.8 dB because the branching ratio of the optical coupler 210 is 20: 1.
m.
【0038】これより前記の数100MHz程度の光ス
ペクトル線幅であった場合、伝送路光ファイバではSB
S発生の閾値+15dBmに対して入射光パワーは+1
3.2dBmであるため、SBSは発生しない。しか
し、コア径の小さい1.55μm零分散ファイバ211
ではSBS発生の閾値+5dBmに対して、入射光パワ
ーが+9.8dBmであることから、SBSが発生して
いる。Accordingly, when the optical spectrum line width is about several hundred MHz, the transmission line
The incident light power is +1 with respect to the S generation threshold +15 dBm.
Since it is 3.2 dBm, SBS does not occur. However, a 1.55 μm zero dispersion fiber 211 having a small core diameter is used.
Since the incident light power is +9.8 dBm with respect to the threshold value of SBS generation of +5 dBm, SBS is generated.
【0039】この発生したSBSのパワーを光カプラ2
10で検出して、InGaAsフォトダイオード212
で直流電圧に変換する。この直流電圧は検出されたSB
Sのパワーに比例する。つまり光スペクトル線幅が大き
くなると、SBSのパワーが大きくなるため、InGa
Asフォトダイオード212の出力電圧も大きくなる。
また逆に光スペクトル線幅が小さくなりSBSのパワー
も小さくなると、InGaAsフォトダイオード212
の出力電圧は小さくなる。The power of the generated SBS is transferred to the optical coupler 2.
10 and the InGaAs photodiode 212
To convert to DC voltage. This DC voltage is equal to the detected SB
It is proportional to the power of S. That is, as the optical spectrum line width increases, the power of the SBS increases, so that the InGa
The output voltage of the As photodiode 212 also increases.
Conversely, when the optical spectrum line width decreases and the power of the SBS also decreases, the InGaAs photodiode 212
Output voltage becomes smaller.
【0040】この直流電圧は次段の比較制御回路213
に入る。ここでは、この直流電圧がある定められた基準
電圧と比較され、InGaAsフォトダイオード212
の出力電圧が常に等しくなるように、次段の可変利得増
幅器207の利得を可変させて、光スペクトル線幅を制
御する。This DC voltage is supplied to a comparison control circuit 213 at the next stage.
to go into. Here, the DC voltage is compared with a predetermined reference voltage, and the InGaAs photodiode 212
The gain of the variable gain amplifier 207 at the next stage is varied so that the optical spectrum line width is controlled so that the output voltage of the next stage is always equal.
【0041】つまり、レーザ光の光スペクトル線幅が小
さくなって、InGaAsフォトダイオード21の出力
電圧が基準電圧より下がると、比較制御回路213は可
変利得増幅器207の利得を大きくして、半導体レーザ
光源201の周波数変調度を上げて、光スペクトル線幅
を大きくする。That is, when the optical spectrum line width of the laser light decreases and the output voltage of the InGaAs photodiode 21 falls below the reference voltage, the comparison control circuit 213 increases the gain of the variable gain amplifier 207 to increase the semiconductor laser light source. The frequency spectrum 201 is increased to increase the optical spectrum line width.
【0042】また逆にレーザ光の光スペクトル線幅が大
きくなって、InGaAsフォトダイオード21の出力
電圧が基準電圧より上がる、比較制御回路213は可変
利得増幅器207の利得を小さくして、半導体レーザ光
源201の周波数変調度を下げて、光スペクトル線幅を
小さくする。Conversely, the optical spectrum line width of the laser light increases, and the output voltage of the InGaAs photodiode 21 rises above the reference voltage. The comparison control circuit 213 reduces the gain of the variable gain amplifier 207 to reduce the semiconductor laser light source. By lowering the frequency modulation degree 201, the optical spectrum line width is reduced.
【0043】伝送路光ファイバでSBSが発生しない光
スペクトル線幅となるように、比較制御回路213の基
準電圧を設定すれば、この基準電圧が変動しない限り設
定した光スペクトル線幅で安定化される。If the reference voltage of the comparison control circuit 213 is set so that the optical spectrum line width does not cause SBS in the transmission line optical fiber, the reference voltage is stabilized at the set optical spectrum line width unless the reference voltage fluctuates. You.
【0044】本発明は上述した実施形態に限定せず、本
発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・変形が可
能である。The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではSBS
の発生を抑圧するために半導体レーザ光源から出射され
るレーザ光の光スペクトル線幅を監視して、光スペクト
ル線幅の大きさが常に一定となるように制御することに
より、半導体レーザ光源の経時変化等により周波数変調
効率が変わっても光スペクトル線幅は変化することな
く、ディジタル信号の品質の劣化や光受信器での符号誤
り率の劣化を防ぐことができる。また、光スペクトル線
幅の検出にコア径の小さい光ファイバを用いることによ
り、検出手段の構成を簡単にすることができる。As described above, according to the present invention, SBS
By monitoring the optical spectrum line width of the laser light emitted from the semiconductor laser light source in order to suppress the occurrence of laser light, and controlling the optical spectrum line width to be always constant, the time of the semiconductor laser light source Frequency modulation due to change, etc.
Even if the efficiency changes, the optical spectrum line width does not change, and it is possible to prevent the deterioration of the quality of the digital signal and the deterioration of the bit error rate in the optical receiver. Further, by using an optical fiber having a small core diameter for detecting the optical spectrum line width, the configuration of the detecting means can be simplified.
【図1】本発明の一実施の形態による光送信器を示すブ
ロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an optical transmitter according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例による光送信器を示すブロッ
ク図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an optical transmitter according to an embodiment of the present invention.
【図3】光ファイバによるSBS発生を説明するための
図である。FIG. 3 is a diagram for explaining SBS generation by an optical fiber.
【図4】従来技術による光送信器を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing a conventional optical transmitter.
101 半導体レーザ光源 102 光強度変調器 103 光ファイバ増幅器 104 直流電源 105 発振器 106 ミキサ 107 光分岐素子 108 光カプラ 109 コア径の小さい光ファイバ 110 受光素子 111 制御回路 201 半導体レーザ光源 202 光強度変調器 203 データ信号増幅器 204 光ファイバ増幅器 205 自動光パワー制御回路 206 発振器 207 可変利得増幅器 208 ミキサ 209 光カプラ(光分岐素子) 210 光カプラ 211 コア径の小さい光ファイバ 212 フォトダイオード(受光素子) 213 比較制御回路 Reference Signs List 101 semiconductor laser light source 102 light intensity modulator 103 optical fiber amplifier 104 DC power supply 105 oscillator 106 mixer 107 optical branching element 108 optical coupler 109 optical fiber with small core diameter 110 light receiving element 111 control circuit 201 semiconductor laser light source 202 light intensity modulator 203 Data signal amplifier 204 Optical fiber amplifier 205 Automatic optical power control circuit 206 Oscillator 207 Variable gain amplifier 208 Mixer 209 Optical coupler (optical branching element) 210 Optical coupler 211 Optical fiber with small core diameter 212 Photodiode (light receiving element) 213 Comparison control circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H04B 10/152 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/133 H01S 3/30 H04B 10/04 H04B 10/06 H04B 10/142 H04B 10/152 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H04B 10/152 (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/133 H01S 3/30 H04B 10/04 H04B 10/06 H04B 10/142 H04B 10/152 JICST file (JOIS)
Claims (1)
と、前記レーザ光をディジタル信号で強度変調して変調
レーザ光を出力する強度変調手段と、前記変調レーザ光
を入射光として伝送路光ファイバに送出する手段と、前
記半導体レーザ光源に供給される電流に交流信号を重畳
して、前記レーザ光を周波数変調する手段と、前記入射
光の一部が入射される、前記伝送路光ファイバよりもコ
ア径の小さい光ファイバを含み、該光ファイバで発生し
た誘導ブリュアン散乱のパワーを検出して、検出結果を
示す検出信号を出力する検出手段と、前記検出信号に応
答して前記半導体レーザ光源の光スペクトル線幅を可変
する可変手段とを備え、前記検出手段と前記可変手段と
によって、前記半導体レーザ光源の前記光スペクトル線
幅が一定になるように制御すること、を特徴とする光送
信器。1. A semiconductor laser light source for emitting a laser beam, and intensity modulation of the laser beam by a digital signal.
Intensity modulation means for outputting laser light, and the modulated laser light
And means for sending the transmission line optical fiber as the incident light, by superimposing an AC signal to the current supplied to the semiconductor laser light source, and means for frequency modulating the laser beam, the incident
A part of the light is incident on the transmission line optical fiber.
Including optical fiber with small diameter,
Induction Brillouin by detecting the scattering power, comprising: a detecting means for outputting a detection signal indicating the detection result, and a varying means for varying the optical spectral line width of the semiconductor laser light source in response to the detection signal, the Detecting means and the variable means;
The light spectrum line of the semiconductor laser light source
An optical transmitter, wherein the width is controlled to be constant .
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