光FSK通信の光源に必要な半導体レーザの周波数安定化の研究-送信側と受信側用の異なる周波数安定化法の開発-

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450151
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 佐藤 孝 新潟大学, 工学部, 教授 (10143752)
• 研究分担者: 大河 正志 新潟大学, 工学部, 助教授 (90213644) ; 丸山 武男 新潟大学, 工学部, 教授 (10018492)
• キーワード: 半導体レーザ / 周波数安定化 / 光FSK通信 / 磁気光学効果 / 送信側と受信側での安定化

研究概要

現在用いられている光通信システムの光強度変調方式では、将来のより高速でより大容量の通信の需要に対応する事は困難である。しかし、電波の領域で開発されてきた周波数変調や位相変調を用いた光通信を実現するには、現在の半導体レーザの周波数安定度は不十分であり、搬送波としての特性に問題があり直ちに実用化することは困難である。そこで光源である半導体レーザの発振周波数の安定化を検討した。我々が用いている方法は、変調時に得られる信号の変化を利用して安定化のための制御信号を得る方式であり、単純な包絡線検波回路を応用したものであるが、安定度改善の効果は十分なものが得られている。本研究では、これまでの方法を更に進めて精度並びに信頼性の高い安定度の評価を実現し、実際の光通信に用いられている波長帯への我々の周波数安定化法の適応について検討している。まず様々な光PDM-FSK変調条件の下での変調時の発振周波数の安定化を基準波長安としてRb原子のD_2吸収線(780nm)を用いて行った。続いて光通信用の波長である1.5μm帯の半導体レーザの2次高調波がRb原子のD_2吸収線付近にあることを利用して、2次高調波を用いた周波数安定化の実験を、780nm帯での安定化と同じ方法で行うことを検討している。一般に光PDM-FSK変調時に、従来方式では実現できない周波数安定度が、我々が考案したPEAK方式を用いた場合には実現できることを確認した。次に2つのレーザ光の間のビート信号を用いる周波数安定度の評価方法を採用し、信頼性の高い周波数安定度の評価を行った。その際、参照用レーザとして、我々が開発した磁気光学効果を用いた方法で安定化したレーザを用いることで、実験条件の自由度が向上させることに成功した。

研究成果

• [文献書誌] T.Nimonji,T.Sato,他: "Oscillation frequency stabilization of a semiconductor laser using the magneto-optical effects of Rb-D2 absorption line" SPIE Laser Diodes and Applications III. 17-28 (1998)
• [文献書誌] T.Sato,T.Maruyama,他: "Oscillation wavelength shifts of visible and infrared laser diodes in a magnetic field" SPIE Laser Diodes and Applications III. 173-181 (1998)
• [文献書誌] H.Nakamura,T.Sato,他: "Oscillation frequency stabilization of a semiconductor laser under direct FSK by using the PEAK method" SPIE Laser Diodes and Applications III. 182-191 (1998)
• [文献書誌] 岡崎 正、佐藤 孝、他: "1.5μm帯半導体レーザの光フィードバック時における内在的二次高調波の観測" 平成10年度電子情報通信学会信越支部大会 論文番号N3. 301-302 (1998)
• [文献書誌] 細谷邦之、佐藤 孝、他: "二つの周波数基準を用いた半導体レーザの周波数安定化の研究" 平成10年度電子情報通信学会信越支部大会 論文番号N7. 309-310 (1998)
• [文献書誌] 加藤 京、佐藤 孝、他: "Rb原子の磁気光学効果を用いた半導体レーザの周波数安定化-ファラデー効果を用いたPEAK方式による安定化-" 第8回電気学会東京支部新潟支所研究発表会論文番号II-10. 53-54 (1998)
• [文献書誌] 高橋吉宏、佐藤 孝、他: "Rb原子の吸収線とエタロンを用いた半導体レーザーの周波数安定化" 平成10年度日本物理学会新潟支部第26回例会論文番号PS8. (1998)
• [文献書誌] 植杉 徹、佐藤 孝、他: "半導体レーザーの光フィードバック時における内在的二次高調波の研究-外部変調器を用いた観測-" 平成10年度物理学会新潟支部第26回例会論文番号PS9. (1998)
• [文献書誌] 丸山慎也、佐藤 孝、他: "半導体レーザの光フィードバック時における基本波と内在的二次高調波" 電子情報通信学会技術研究報告 LQE98-120. 73-78 (1999)