JP3210152B2 - Driving method and driving device for semiconductor laser, and optical communication method and optical communication system using the same - Google Patents

Driving method and driving device for semiconductor laser, and optical communication method and optical communication system using the same

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JP3210152B2 JP23169493A JP23169493A JP3210152B2 JP 3210152 B2 JP3210152 B2 JP 3210152B2 JP 23169493 A JP23169493 A JP 23169493A JP 23169493 A JP23169493 A JP 23169493A JP 3210152 B2 JP3210152 B2 JP 3210152B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】半導体レーザを光通信用光源とし
て用いるときの変調、あるいは波長安定化を行なうとき
の駆動方法を提供する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention provides a driving method for performing modulation or wavelength stabilization when a semiconductor laser is used as a light source for optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信用光源として例えば、単一縦モー
ド発振する分布帰還レーザ(DFB レーザ)が開発されて
いる。
2. Description of the Related Art As a light source for optical communication, for example, a distributed feedback laser (DFB laser) which oscillates in a single longitudinal mode has been developed.

【0003】このレーザを用いて現在実用化されている
直接光強度変調方式では、変調電流の振幅が数10mA程度
必要で、レーザ(以下LDともいう)のバイアス点がしき
い値近辺なので、緩和振動に起因する共振周波数が小さ
く数Gbps以上の高周波変調に向かない。また、変調時の
波長変動が大きく、長距離伝送時の分散、波長多重通信
時のクロストークなどが問題となっている。
In the direct light intensity modulation system currently in practical use using this laser, the amplitude of the modulation current is required to be about several tens mA, and the bias point of the laser (hereinafter also referred to as LD) is near the threshold value. The resonance frequency due to vibration is small and not suitable for high-frequency modulation of several Gbps or more. Further, wavelength fluctuation at the time of modulation is large, and there are problems such as dispersion during long-distance transmission and crosstalk during wavelength multiplex communication.

【0004】一方、注入電流によって直接周波数変調す
る方式は、変調電流の振幅が数mAと小さく、LDのバイア
ス点がしきい値以上なので、広帯域な変調が可能で、波
長変動が小さくなるために長距離伝送や波長多重通信の
通信方式として有望視されている。
On the other hand, in the method of directly modulating the frequency by the injection current, since the amplitude of the modulation current is as small as several mA and the bias point of the LD is equal to or higher than the threshold value, wide band modulation is possible and the wavelength fluctuation is reduced. Promising as a communication system for long-distance transmission or wavelength multiplex communication.

【0005】この周波数変調方式を超長距離伝送や高密
度光周波数多重に適用するため、コヒーレント光通信を
行なう場合、光源のスペクトル線幅や発振波長が高度に
安定化されている必要があるが、それを電気的負帰還で
制御する方法もあり、その場合もレーザの直接周波数変
調特性が応用されている。このような安定化の技術は、
光計測においても応用されている。
In order to apply this frequency modulation method to ultra-long distance transmission or high-density optical frequency multiplexing, when performing coherent optical communication, the spectral line width and oscillation wavelength of the light source must be highly stabilized. There is also a method of controlling it by electrical negative feedback, and in that case, the direct frequency modulation characteristic of the laser is applied. Such stabilization techniques are:
It is also applied in optical measurement.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、レ
ーザの直接周波数変調特性は、数MHz 以下の低周波にお
いて劣化していることが問題となっている。例えば、図
14のような単電極のDFB レーザを正弦波電流で変調し
たときの、変調周波数と変調効率(電流1mA に対して変
動する周波数シフト量)の関係を図15に、変調周波数
と位相差(変調電流と変調光信号との位相差)の関係を
図16に示す。この図のように、数MHz 以下の周波数で
変調効率は変動し、位相も変動して直流(以下DCともい
う)に近づくと逆相の応答を示すことがわかる。これ
は、レーザの直接周波数変調の物理的要因として、数MH
z にカットオフを持つ逆相の熱による屈折率変化の効果
と、共振周波数までフラットな同相のキャリア密度によ
る屈折率変化の効果の2つが重ね合わされているからで
ある。低域では、熱の効果が支配的になってしまうため
に、このように変調特性の平坦性が失われてしまう。
However, the problem is that the direct frequency modulation characteristics of the laser deteriorate at low frequencies of several MHz or less. For example, FIG. 15 shows the relationship between the modulation frequency and the modulation efficiency (frequency shift amount fluctuating with respect to a current of 1 mA) when a single-electrode DFB laser as shown in FIG. 14 is modulated with a sine wave current. FIG. 16 shows the relationship between the phase differences (the phase difference between the modulation current and the modulation optical signal). As shown in this figure, it can be seen that the modulation efficiency fluctuates at a frequency of several MHz or less, and the phase also fluctuates and, when approaching direct current (hereinafter also referred to as DC), shows a response in the opposite phase. This is a few MHZ as a physical factor in the direct frequency modulation of the laser.
This is because two effects, that is, the effect of the change in the refractive index due to the heat of the opposite phase having a cutoff at z and the effect of the change in the refractive index due to the carrier density of the same phase that is flat up to the resonance frequency are superimposed. In the low band, the effect of heat becomes dominant, and thus the flatness of the modulation characteristic is lost.

【0007】このような特性を示す場合、種々の問題が
生じる。まず、周波数変調としてディジタル信号を送る
FSK(Frequency shift keying)の場合、パルス幅が数MH
z 以下では波形変換されてしまい、伝送に誤りが生じ
る。その例を図17に示す。(a) のようにパルス幅 1MH
z でパルスやせが起こっており、(b) のように100kHzで
は逆相のパルスになってしまう。従って、低域に制限を
受けることになり、符号化の自由度が制限される。ま
た、スペクトル線幅を電気的負帰還によって狭窄化する
場合、波長のゆらぎが数MHz 以下の周波数では位相が回
るために負帰還制御が困難になる。
When such characteristics are exhibited, various problems occur. First, send a digital signal as frequency modulation
For FSK (Frequency shift keying), the pulse width is several MH
Below z, the waveform is converted, causing transmission errors. An example is shown in FIG. Pulse width 1MH as shown in (a)
The pulse is thin at z, and at 100 kHz, it becomes a pulse of opposite phase as shown in (b). Therefore, the low frequency band is restricted, and the degree of freedom of encoding is restricted. Also, when the spectral line width is narrowed by electrical negative feedback, negative frequency feedback control becomes difficult because the phase turns at a frequency of less than several MHz in wavelength fluctuation.

【0008】このような問題を解決するために、半導体
レーザ装置を改良する方法もいくつか考案されている。
例えば、図18のように3電極構造にして両端の電極あ
るいは、中心電極を変調することで、熱の効果を抑える
ものがある(YUZO YOSHIKUNI,et al.,IEEE J.Lightwav
e technol.,vol.LT-5,NO.4,p.516,April,1987 )。しか
し、この場合、各電極のバイアス電流の値によってふる
まいが変化し、素子間にばらつきがあるために実用化が
困難である。また、図19のように中心部にλ/4シフ
ト回折格子を持ち、回折格子の深さが周辺部より深くな
っている構造では、中心電極を変調することで、キャリ
アの効果も逆相応答を示し、熱の効果と同相になるため
位相回りはなく、しかも熱効果の低減もできるため低域
特性の改善が図られる例もある(小路元他、1992年春季
応物予稿、30a-SF-8)。しかし、作製が複雑で歩留まり
が悪く、コストが高くなるという欠点がある。
In order to solve such a problem, several methods for improving a semiconductor laser device have been devised.
For example, there is a three-electrode structure as shown in FIG. 18 in which the effect of heat is suppressed by modulating the electrodes at both ends or the center electrode (YUZO YOSHIKUNI, et al., IEEE J. Lightwav).
e technol., vol. LT-5, NO. 4, p. 516, April, 1987). However, in this case, the behavior changes depending on the value of the bias current of each electrode, and there is a variation between the elements, so that practical use is difficult. In a structure having a λ / 4 shift diffraction grating in the center as shown in FIG. 19 and the depth of the diffraction grating being deeper than the peripheral portion, the effect of the carrier can also be reversed by modulating the center electrode. In some cases, there is no phase rotation because it is in phase with the heat effect, and the heat effect can be reduced, thus improving the low-frequency characteristics (Mr. Motokoji, et al., Spring 1992 Spring Preliminary Report, 30a-SF- 8). However, there are disadvantages that the fabrication is complicated, the yield is low, and the cost is high.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明においては、活性
層への電流注入用の電極として少なくとも第1の電極と
第2の電極を持つ半導体レーザを、変調電流を直接注入
することによって周波数変調する駆動方法であって、変
調電流の周波数帯域が高周波の時第1の電極に
変調電流を注入し、該第2の電極には該変調電流と逆相
の変調電流を注入せず、低周波の時第1の電極に
高周波の時と同様に変調電流を注入すると同時に、
2の電極に該変調電流とは逆相の変調電流を注入するこ
とを特徴とする半導体レーザの駆動方法を用いることに
より、上記課題を素子構造を複雑にすることなく解決す
る。
According to the present invention, the activity
A drive method for frequency-modulating a semiconductor laser having at least a first electrode and a second electrode as electrodes for current injection into a layer by directly injecting a modulation current, wherein the frequency band of the modulation current is high. the the first electrode to inject <br/> modulation current in time, the second electrode modulation current and reverse phase
Without injection modulation current, at the same time when the low-frequency injecting Similarly modulation current in the case of high frequency to the first electrode, the modulation current of the reverse phase to the modulation current to the second electrode The above problem is solved without complicating the element structure by using a semiconductor laser driving method characterized by injection.

【0010】更に具体的に構成例を示して説明すると、
まず、図1のように2電極構造のDFBレーザとする。
このときの片電極にのみ電流を注入した時の変調特性は
図2のようになる。この場合、図14のレーザと比較す
ると低周波数域の熱効果は小さくなるが、やはり数MHz
程度までしか平坦な領域がないことがわかる。そこで、
低域(数10MHz 以下)の周波数で上記の変調信号と同期
した逆相信号をもう片方の電極に加える。その大きさ
は、素子の材料、構造、実装形態によって異なるが、最
適値つまり一方の電極に加える電流の位相と出力光の位
相との間の位相差が0の状態が低域にわたって持続され
るよう調整する。すると、図3のように数kHzまで低
域特性を伸ばすことができる。
A more specific example will be described.
First, a DFB laser having a two-electrode structure is used as shown in FIG.
At this time, the modulation characteristics when current is injected into only one electrode are as shown in FIG. In this case, the thermal effect in the low frequency range is smaller than that of the laser of FIG.
It can be seen that there is only a flat area to the extent. Therefore,
An opposite-phase signal synchronized with the above-mentioned modulation signal at a low frequency (several tens of MHz or less) is applied to the other electrode. Although the magnitude varies depending on the material, structure, and mounting form of the element, an optimum value, that is, a state in which the phase difference between the phase of the current applied to one electrode and the phase of the output light is zero is maintained over a low range. Adjust as follows. Then, as shown in FIG. 3, the low-frequency characteristic can be extended to several kHz.

【0011】このような逆相信号を発生させる手段は色
々考えられるが、DC〜数10MHz という低周波でのみ考え
ればよいので簡単に実現できる。たとえば、図4 のよう
に信号をパワーデバイダによって2つに分割し、ひとつ
は広帯域な反転アンプを通し、もうひとつはカットオフ
数10MHz 程度の非反転アンプを通してそれぞれLとCで
構成されたバイアスT を通してレーザの電極にDC電流
とAC結合で重畳すればよい。この図でレーザは2つの
ダイオードの並列として表現してある。
There are various means for generating such an inverted-phase signal, but it can be easily realized because it is sufficient to consider only a low frequency of DC to several tens of MHz. For example, as shown in FIG. 4, a signal is divided into two by a power divider, one is passed through a wideband inverting amplifier, and the other is passed through a non-inverting amplifier having a cut-off number of about 10 MHz. May be superimposed on the electrode of the laser by DC current and AC coupling. In this figure, the laser is represented as two diodes in parallel.

【0012】または、図5 のように高速の電流ドライバ
チップを用いて、反転出力はそのまま、非反転出力はカ
ットオフ数10MHz の低域通過フィルタを通してそれぞれ
の電極をドライブしてもよい。図のように、このドライ
バチップは変調電流源IpとDCバイアス電流源Ibが並列に
集積されたものである。この場合、バイアスT を通さな
いので、変調電流の低域カットオフは存在せず、DCまで
駆動できる。また、小型の回路基板に実装でき、レーザ
とともに1つの箱にモジュール化してもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 5, a high-speed current driver chip may be used to drive each electrode through a low-pass filter with a cut-off number of 10 MHz while using the inverted output as it is and the non-inverted output as it is. As shown, the driver chip are those modulated current source I p and DC bias current source I b are integrated in parallel. In this case, since the bias T is not passed, there is no low-frequency cutoff of the modulation current, and it is possible to drive to DC. Further, it may be mounted on a small circuit board, and may be modularized into one box together with the laser.

【0013】[0013]

【実施例】(実施例1)図1は本発明による駆動方法を
実現するための2電極DFB レーザの斜視図、図4は本発
明による第1の実施例の駆動方法を説明する図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a perspective view of a two-electrode DFB laser for realizing a driving method according to the present invention, and FIG. 4 is a view for explaining a driving method of a first embodiment according to the present invention. .

【0014】図1で、101 はn-GaAs基板、102 はn-AlGa
As(x=0.45) クラッド層、103 はi-GaAs 6nm 井戸層
/i-AlGaAs(x=0.22) 10nm が5 層交互に積まれた多重量
子井戸活性層、104 は p-AlGaAs(x=0.15) 光ガイド層、
105 はp-AlGaAs(x=0.45)クラッド層、106 はp-AlGaAs
(x=0.07) コンタクト層、107 はp-AlGaAs(x=0.4) 埋め
込み層、108 はn-AlGaAs(x=0.4) 埋め込み層、109 はp
電極、110 はn電極である。光ガイド層上にはピッチ24
5nm 、深さ 100nmの回折格子が形成され、片方の出射端
面には無反射コーティング111 を施してある。p電極10
9 およびコンタクト層106 は図のように素子中央付近で
2つに分けられている。
In FIG. 1, 101 is an n-GaAs substrate and 102 is n-AlGa
As (x = 0.45) cladding layer, 103 is an i-GaAs 6 nm well layer / i-AlGaAs (x = 0.22), a multiple quantum well active layer in which 5 layers of 10 nm are alternately stacked, 104 is p-AlGaAs (x = 0.15) ) Light guide layer,
105 is p-AlGaAs (x = 0.45) cladding layer, 106 is p-AlGaAs
(x = 0.07) contact layer, 107 is p-AlGaAs (x = 0.4) buried layer, 108 is n-AlGaAs (x = 0.4) buried layer, 109 is p
The electrode 110 is an n-electrode. 24 pitch on the light guide layer
A diffraction grating having a thickness of 5 nm and a depth of 100 nm is formed, and an anti-reflection coating 111 is applied to one of the emission end faces. p electrode 10
9 and the contact layer 106 are divided into two near the center of the element as shown in the figure.

【0015】無反射コーティング側の電極に流すバイア
ス電流をI1、反対側に流すバイアス電流をI2とし、しき
い値I1+I2=30mA(I1,I2>10mA)でDFB モードで発振した。
発振している状態でI1にのみ変調電流である高周波電流
ΔI1 をAC結合の手段であるバイアスT にて重畳して
周波数変調した場合、その変調特性は図2のようになっ
た。数MHz 〜数GHz の変調周波数にわたって0.6GHz/mA
程度の平坦な変調効率を示すが、数MHz 以下の周波数で
は、変調効率が大きくなることがわかる。これは、課題
の項目で述べたように低域で熱の効果が大きく支配的に
なるためである。位相特性は、従来例と同じ図16のよ
うであった。
The bias current flowing to the electrode on the anti-reflection coating side is I 1 , and the bias current flowing to the opposite side is I 2, and the DFB mode is performed with a threshold value I 1 + I 2 = 30 mA (I 1 , I 2 > 10 mA). Oscillated.
When the high-frequency current ΔI 1 , which is a modulation current, is superimposed only on I 1 and bias-modulated by the bias T serving as AC coupling means in the oscillating state, the modulation characteristics are as shown in FIG. 0.6 GHz / mA over modulation frequencies from several MHz to several GHz
Although the modulation efficiency is approximately flat, it can be seen that the modulation efficiency increases at a frequency of several MHz or less. This is because the effect of heat becomes dominant in low frequencies as described in the item of the problem. The phase characteristics were as shown in FIG.

【0016】そこで、図4 のような方法でI2に補償電流
ΔI2 を重畳して流した。変調電源409 からの信号を1
:1 のパワーデバイダ408 によって2つに分け、1つ
は利得10、カットオフ周波数10GHz の反転広帯域ビデオ
アンプ406 を通し、低域カットオフ周波数1kHzのバイア
スT402によって DC 電源403 の直流電流と重畳させてレ
ーザ401 の電流として駆動する。パワーデバイダのもう
ひとつの出力は、利得3、カットオフ周波数10MHz の非
反転オペアンプ407 を通し、同様にバイアスT404によっ
てDC電源405 の直流電流と重畳させてレーザ401 の電流
として駆動する。この場合、変調電源は出力可変のもの
で、変調度は電源で調整する。
[0016] Therefore, it flowed by superimposing a compensation current [Delta] I 2 to I 2 in such a way that in FIG. 1 from the modulation power supply 409
: 1 is divided into two by a power divider 408, and one is passed through an inverting wideband video amplifier 406 having a gain of 10 and a cutoff frequency of 10 GHz, and is superimposed on a direct current of a DC power supply 403 by a bias T402 having a low cutoff frequency of 1 kHz. To drive the laser 401 as a current. The other output of the power divider passes through a non-inverting operational amplifier 407 having a gain of 3 and a cutoff frequency of 10 MHz, and is similarly superimposed on a DC current of a DC power supply 405 by a bias T404 to be driven as a laser 401 current. In this case, the output of the modulation power supply is variable, and the degree of modulation is adjusted by the power supply.

【0017】本実施例においては、低域での熱効果によ
る位相のずれを効果的に抑えるべく最適化するために、
反転広帯域ビデオアンプ406の利得を10に固定し、
非反転オペアンプ407の利得を変化させた。その結
果、非反転オペアンプ407の利得を3と決定した。こ
れは素子構造、材料、実装形態などで異なるため、その
都度最適化する必要がある。
In this embodiment, in order to optimize to effectively suppress the phase shift due to the thermal effect in the low frequency range,
The gain of the inverted wideband video amplifier 406 is fixed at 10,
The gain of the non-inverting operational amplifier 407 was changed. As a result, the gain of the non-inverting operational amplifier 407 was determined to be 3. Since this differs depending on the element structure, material, mounting form, etc., it is necessary to optimize each time.

【0018】このような駆動方法で周波数変調したとこ
ろ図3のように低域特性が大幅に改善でき、数kHz まで
平坦な特性が得られた。このとき位相特性も数kHz 〜1G
Hzで同相応答を示した。これにより、簡単な構造のDFB
レーザにおいて、パルス幅数kHz 〜数GHz までの矩形波
信号による周波数変調すなわちFSK 伝送が可能となっ
た。
When frequency modulation was performed by such a driving method, the low-frequency characteristics were greatly improved as shown in FIG. 3, and flat characteristics up to several kHz were obtained. At this time, the phase characteristics are also several kHz to 1G.
It showed in-phase response at Hz. This allows a simple structure DFB
In a laser, frequency modulation using a square wave signal with a pulse width of several kHz to several GHz, that is, FSK transmission, has become possible.

【0019】また本実施例では広帯域ビデオアンプを反
転型に、オペアンプを非反転型にした。これは一般に広
帯域アンプは反転型の方が良い特性が得られるからであ
り、要求される仕様によっては逆になっていても問題で
はない。
In this embodiment, the wideband video amplifier is of an inverting type and the operational amplifier is of a non-inverting type. This is because in general, the inverting type broadband amplifier provides better characteristics, and it does not matter if it is reversed depending on the required specifications.

【0020】(実施例2)図5は本発明による第2の実
施例の駆動方法を説明する図である。使用する素子は、
実施例1とほぼ同じ2電極のDFB レーザである。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a diagram for explaining a driving method according to a second embodiment of the present invention. The elements used are
This is a two-electrode DFB laser almost the same as in the first embodiment.

【0021】本実施例では、低域カットオフを持つバイ
アスT を使用せず、同時に駆動系全体を小型にするため
に、変調可能な結合手段である電圧電流変換器としてレ
ーザドライバICを用いたものである。電圧電流変換器は
電圧信号により電流を駆動するものである。このドライ
バICの中身は図5の503 、504 のように直流電流源Ibと
変調電流源Ipが並列に集積化されており、 ECLレベルの
変調信号を入力することでDCオフセット電流を持つ変調
電流を駆動できるものである。その変調度及びバイアス
電流量はIC側で制御できる。
In this embodiment, a laser driver IC is used as a voltage-to-current converter, which is a modulating coupling means, in order to reduce the size of the entire driving system without using a bias T having a low-frequency cutoff. Things. A voltage-current converter drives a current by a voltage signal. As shown in 503 and 504 in FIG. 5, a DC current source Ib and a modulation current source Ip are integrated in parallel, and a modulation current having a DC offset current is input by inputting an ECL level modulation signal. Can be driven. The degree of modulation and the amount of bias current can be controlled on the IC side.

【0022】次に、具体的な駆動方法を説明する。ECL
出力をもつ変調電源505 の出力をドライバIC 503、504
に入力する。変調電源を2つに分岐するときは2つのド
ライバICの直前で行なえばパワーデバイダは不要にな
る。ドライバIC 503は変調入力に対し同相出力、ドライ
バIC 504は逆相出力を取り出す。これは、同相出力、逆
相出力の2つを持つドライバIC1つで駆動してもよい。
逆相出力の方はカットオフ10MHz のローパスフィルタ50
2 を通してレーザ501 の電流I2+ΔI2 として駆動す
る。同相出力の方はそのままレーザ501 の電流I1+ΔI
1 として駆動する。ΔI1とΔI2の電流比については、
実施例1と同様に10:3で最適化した。ここで、ドラ
イバICは図5のように、レーザをグランドにつって電流
を引き込む形にした方が高速性を出すことができるので
望ましい。そこで、この実施例では、図1と導電型を逆
にしてp 基板を用い、電極分離する側をn 電極にした素
子を用いた。
Next, a specific driving method will be described. ECL
Output of modulation power supply 505 with output
To enter. When the modulation power supply is branched into two, if it is performed immediately before the two driver ICs, the power divider becomes unnecessary. The driver IC 503 takes out the in-phase output with respect to the modulation input, and the driver IC 504 takes out the in-phase output with respect to the modulation input. This may be driven by one driver IC having two in-phase outputs and two in-phase outputs.
Low-pass filter with cut-off 10MHz for reverse phase output 50
2 is driven as a current I 2 + ΔI 2 of the laser 501. The in-phase output is the current I 1 + ΔI of the laser 501 as it is.
Drive as 1 . Regarding the current ratio between ΔI 1 and ΔI 2 ,
Optimized at 10: 3 as in Example 1. Here, as shown in FIG. 5, it is desirable that the driver IC is configured to draw the current by connecting the laser to the ground, as shown in FIG. Therefore, in this embodiment, an element in which the conductivity type is reversed and a p-substrate is used, and the electrode separating side is an n-electrode is used.

【0023】このような駆動系を組めば、系全体を非常
に小型にでき、1つの箱にモジュール化できる。また、
実施例1ではバイアスT の帯域で低域が制限されるが、
本実施例では低域の制限がない。そのため、低域特性を
さらに改善することができ、100Hz 〜数GHz にわたって
変調特性を平坦にすることができた。これにより、FSK
伝送する場合に、 3Gbpsで連続度が220-1 以上のNRZ
(No Returnto Zero)信号で符号化す
ることができ、非常に高密度な伝送が可能となる。
If such a drive system is assembled, the entire system can be made very small and modularized into one box. Also,
In the first embodiment, the low band is limited by the band of the bias T,
In this embodiment, there is no restriction on the low frequency range. As a result, the low-frequency characteristics could be further improved, and the modulation characteristics could be made flat from 100 Hz to several GHz. This allows FSK
When transmitting, NRZ with 3Gbps and continuity of 2 20 -1 or more
(No Return Zero) signal, which enables very high-density transmission.

【0024】(実施例3)本発明による第3の実施例
は、レーザの低域特性を改善する実施例1の駆動方法
を、発振スペクトルの電気的フィードバックによる狭窄
化に適用したものであり、波長のゆらぎの周期が一定の
値よりも長い場合には一般的なフィードバックによる狭
窄化では熱効果による位相のずれが生じるため対応でき
ないが、本実施例により対応できるようになる。その駆
動系を図6に示す。
(Embodiment 3) In a third embodiment of the present invention, the driving method of Embodiment 1 for improving the low-frequency characteristics of a laser is applied to narrowing of an oscillation spectrum by electrical feedback. In the case where the period of the wavelength fluctuation is longer than a certain value, the narrowing by the general feedback cannot cope with the phase shift due to the thermal effect, but this embodiment can cope. FIG. 6 shows the drive system.

【0025】半導体DFB レーザ601 からでた光を周波数
弁別器610 を通して、光の周波数のゆらぎを光強度のゆ
らぎに変換し、これを光検出器609 で電気信号に変換す
る。ここでは、周波数弁別器として、フリースペクトル
レンジ5GHz、フィネス50のファブリペロエタロンを用
い、光検出器としてGaAsのpin ホトダイオードを用い
た。その電気信号を実施例1と同様の方法でレーザ601
の注入電流に重畳させて、フィードバック制御を行な
う。その帰還率は、アンプA1 606及びアンプA2 607の利
得と、光検出器に入射する光パワーで調整できる。ここ
では、アンプA1の利得を100 、アンプA2の利得を30と
し、光パワーは10μW〜100 μWの間で最適調整した。
また、フィードバック系の実距離が高域の帯域を制限す
るため、10cm程度に小型化し、フィードバックの時間遅
れから共振してしまう周波数を3GHzに遠ざけた。
The light emitted from the semiconductor DFB laser 601 passes through a frequency discriminator 610 to convert the fluctuation of the frequency of the light into a fluctuation of the light intensity, and the light detector 609 converts the fluctuation into an electric signal. Here, a Fabry-Perot etalon having a free spectrum range of 5 GHz and a finesse of 50 was used as a frequency discriminator, and a GaAs pin photodiode was used as a photodetector. The electric signal is transmitted to the laser 601 in the same manner as in the first embodiment.
The feedback control is performed by superimposing the feedback control on the injection current. The feedback ratio can be adjusted by the gain of the amplifiers A 1 606 and A 2 607 and the optical power incident on the photodetector. Here, the gain of the amplifier A 1 100, the gain of the amplifier A 2 and 30, the optical power is optimally adjusted between 10μW~100 μW.
In addition, the actual distance of the feedback system limited the high frequency band, so the size was reduced to about 10 cm, and the frequency at which resonance occurred due to the time delay of feedback was kept away from 3 GHz.

【0026】この結果、フィードバック制御しない状態
で15MHz 程度あったスペクトル線幅が、200kHz程度まで
約1/100 に狭窄化でき、コヒーレント光通信の光源とし
て使用可能なレベルとなった。
As a result, the spectral line width, which was about 15 MHz without feedback control, could be narrowed to about 1/100 up to about 200 kHz, which is a level usable as a light source for coherent optical communication.

【0027】この状態で、更に変調電流を重畳すること
により実施例1あるいは実施例2の駆動系および駆動方
法でFSK 伝送が可能である。
In this state, by further superimposing the modulation current, FSK transmission can be performed by the driving system and the driving method of the first or second embodiment.

【0028】この駆動方法で駆動する光源を用いて光伝
送系を組んだ例を図7に示す。光源701 から出た光をシ
ングルモード光フアイバ702 に結合させて伝送する。受
信側では、光源 701と同じ波長で発振する局部発振器と
してのレーザ703 とのビートをとり、光検出器 704で検
出して遅延検波法などで検波する。レーザ703 の発振波
長はビート信号を光検出器705 で検出した信号をもとに
PLL (Phase Lock Loop )法により発振波長が安定化さ
れる。
FIG. 7 shows an example in which an optical transmission system is assembled using a light source driven by this driving method. Light emitted from the light source 701 is coupled to a single mode optical fiber 702 and transmitted. On the receiving side, a beat with the laser 703 as a local oscillator oscillating at the same wavelength as the light source 701 is taken, detected by the photodetector 704, and detected by a delay detection method or the like. The oscillation wavelength of the laser 703 is based on the beat signal detected by the photodetector 705.
The oscillation wavelength is stabilized by the PLL (Phase Lock Loop) method.

【0029】(実施例4)本発明による第4の実施例
は、波長多重伝送を行なうため、レーザの波長可変特性
を利用するものである。実施例1の2電極DFB レーザで
は、それぞれの電極に流す電流値を制御することで、発
振波長を変えることができる。その波長可変特性を図8
に示す。それぞれの電極に流すバイアス電流を等しく、
すなわちI1=I2 の関係を保って電流I1を20mAから60mAま
で変化させると発振波長が835nm から836nm まで約1nm
波長を連続的に変化できる。本実施例ではそのことを利
用して、バイアス電流を制御して中心となる発振波長を
決定したうえで、実施例1もしくは2で示したような変
調をかけたり、実施例3で示したような発振スペクトル
の狭窄化を行ったりすることができることを示すもので
ある。
(Embodiment 4) The fourth embodiment of the present invention utilizes the wavelength tunable characteristics of a laser to perform wavelength division multiplexing transmission. In the two-electrode DFB laser of the first embodiment, the oscillation wavelength can be changed by controlling the value of the current flowing through each electrode. FIG. 8 shows the wavelength tunable characteristics.
Shown in Make the bias current flowing through each electrode equal,
That is, when the current I 1 is changed from 20 mA to 60 mA while maintaining the relationship of I 1 = I 2, the oscillation wavelength becomes about 1 nm from 835 nm to 836 nm.
The wavelength can be changed continuously. In the present embodiment, utilizing this fact, the bias current is controlled to determine the central oscillation wavelength, and then the modulation is performed as described in the first or second embodiment, or as shown in the third embodiment. This indicates that it is possible to narrow the oscillation spectrum.

【0030】次に、図9に沿って本実施例による駆動方
法を用いて波長多重通信を行なう方法を説明する。901
は本発明によってFSK 方式で変調されている光通信用光
源である。この光源では、上に述べたように1nm の範囲
で波長を変えられる。本実施例ではFSK の周波数偏移量
を5GHzとした。本実施例における素子では、変調電流振
幅を8.3mA とすることによって5GHzの周波数偏移量が得
られた。そこで、波長多重する場合に 10GHz(〜0.02n
m)程度の間隔で並べても隣のチャンネルにクロストー
クを与えることはない。従って、この光源装置を用いた
場合、1 /0.02=50チャンネル程度の波長多重が可能で
ある。この光源から出射された光をシングルモードファ
イバ902 に結合させ伝送する。光ファイバを伝送した信
号光は受信装置において、光フィルタ903 により所望の
波長の光を選択分波し、光検出器904 により信号検波す
る。ここでは、光フィルタとして実施例1などのDFB レ
ーザと同じ構造のものを、しきい値以下に電流をバイア
スして使用している。2電極の電流比率を変えること
で、透過利得を20dB一定で透過波長を1nm 変えることが
できる。このフィルタの10dBダウンの透過幅は約10GHz
(〜 0.02nm )であり、上記のように0.02nmの間隔で波
長多重するのに十分な特性を持っている。
Next, a method of performing wavelength division multiplexing communication using the driving method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 901
Is a light source for optical communication modulated by the FSK method according to the present invention. With this light source, the wavelength can be changed in the range of 1 nm as described above. In this embodiment, the frequency shift amount of FSK is set to 5 GHz. In the device of this example, a frequency shift of 5 GHz was obtained by setting the modulation current amplitude to 8.3 mA. Therefore, in the case of wavelength multiplexing, 10 GHz (~ 0.02n
m) Even if they are arranged at intervals of about m), they do not give crosstalk to adjacent channels. Therefore, when this light source device is used, wavelength multiplexing of about 1 / 0.02 = 50 channels is possible. The light emitted from the light source is coupled to a single mode fiber 902 and transmitted. In the receiving apparatus, the signal light transmitted through the optical fiber is selectively demultiplexed into light having a desired wavelength by an optical filter 903 and detected by a photodetector 904. Here, an optical filter having the same structure as that of the DFB laser according to the first embodiment or the like is used by biasing a current below a threshold value. By changing the current ratio of the two electrodes, the transmission wavelength can be changed by 1 nm while the transmission gain is kept constant at 20 dB. This filter has a 10 dB down transmission width of about 10 GHz
(Up to 0.02 nm), which is sufficient for wavelength multiplexing at intervals of 0.02 nm as described above.

【0031】FSK 信号の検波にはこのフィルタの透過特
性を利用する。図10のように、フィルタの透過ピーク
波長を波長多重信号の中の所望のチャンネル、例えばCH
2 の光のマーク周波数(FSK 信号の”1 ”に当たる)に
合わせてやると、スペース周波数(FSK 信号の”0”に
当たる)は上記で述べた周波数偏移量5GHzだけ離れてい
るため、フィルタ透過後に10dBの消光比で”1”、”
0”の検波をすることができる。
The FSK signal is detected by utilizing the transmission characteristics of the filter. As shown in FIG. 10, the transmission peak wavelength of the filter is set to a desired channel, for example, CH
When adjusted to the mark frequency of light 2 (corresponding to "1" of the FSK signal), the space frequency (corresponding to "0" of the FSK signal) is separated by the above-mentioned frequency deviation of 5 GHz, so that it passes through the filter. Later, with an extinction ratio of 10dB, "1", "
0 "can be detected.

【0032】光フィルタとしてその他のもの、例えば、
従来例で挙げたマッハツエンダ型、ファイバファブリペ
ロ型などを用いてもよい。また、ここでは光源と受信装
置を1つずつしか記載していないが、当然、光カップラ
などでいくつかの光源あるいは受信装置をつなげて伝送
してもよい。
Other optical filters, for example,
A Mach-Zehnder type, a fiber Fabry-Perot type, or the like described in the conventional example may be used. Although only one light source and one receiving device are described here, it is needless to say that several light sources or receiving devices may be connected by an optical coupler or the like for transmission.

【0033】また、波長多重信号の受信の方法は本実施
例以外に、実施例3で述べたようなコヒーレント方式で
もよい。
The method of receiving a wavelength division multiplexed signal may be the coherent method described in the third embodiment, other than the present embodiment.

【0034】以上は、GaAs系のレーザについて述べてき
たが、InP 系など他の材料でも同様に実現できる。
Although the GaAs laser has been described above, other materials such as an InP laser can be similarly realized.

【0035】(実施例5)図11に、本発明による光通
信用光源の駆動方法及びそれを用いた光通信方式を波長
多重光LANシステムに応用する場合の各端末に接続さ
れる光−電気変換部(ノード)の構成例を、図12にそ
のノードを用いた光LANシステムの構成例を示す。
(Embodiment 5) FIG. 11 shows a method for driving a light source for optical communication according to the present invention and an optical-electrical device connected to each terminal when an optical communication system using the same is applied to a wavelength division multiplexing optical LAN system. FIG. 12 shows a configuration example of a conversion unit (node), and FIG. 12 shows a configuration example of an optical LAN system using the node.

【0036】外部に接続された光ファイバ1001を媒
体として光信号がノードに取り込まれ、分岐部1002
によりその一部が実施例4に示したような波長可変光フ
ィルタを備えた受信装置1003に入射する。この受信
装置により実施例4の方法で所望の波長の光信号だけ取
り出して信号検波を行う。受信方法としては、実施例3
で述べたようなコヒーレント方式でもよい。その場合、
光フィルタではなく、局部発振レーザを備えることにな
る。
An optical signal is taken into the node by using the optical fiber 1001 connected to the outside as a medium,
As a result, a part of the light enters the receiving apparatus 1003 including the wavelength tunable optical filter as described in the fourth embodiment. With this receiving apparatus, only the optical signal of the desired wavelength is extracted and signal detection is performed by the method of the fourth embodiment. As the receiving method, the third embodiment
The coherent method as described above may be used. In that case,
A local oscillation laser is provided instead of an optical filter.

【0037】一方、ノードから光信号を送信する場合に
は、波長可変DFBレーザ1004を実施例1〜3のい
ずれかの方法で駆動し、FSK方式による変調を行って
アイソレータ1005を通して分岐部1006を介して
光伝送路に入射せしめる。
On the other hand, when an optical signal is transmitted from a node, the wavelength tunable DFB laser 1004 is driven by any of the methods of the first to third embodiments, and is modulated by the FSK method. Through the optical transmission line.

【0038】また、波長可変DFBレーザ及び波長可変
光フィルタを2つ以上の複数を設けて、波長可変範囲を
広げることもできる。
Further, by providing two or more plural tunable DFB lasers and plural tunable optical filters, the tunable range can be expanded.

【0039】光LANシステムのネットワークとして、
図12に示すものはバス型であり、AおよびBの方向に
ノードを接続しネットワーク化された多数の端末及びセ
ンタを設置することができる。ただし、多数のノードを
接続するためには、光の減衰を補償するために光増幅器
を伝送路上に直列に配することが必要となる。また、各
端末にノードを2つ接続し伝送路を2本にすることでD
QDB方式等による双方向の伝送が可能となる。
As a network of the optical LAN system,
FIG. 12 shows a bus type in which nodes are connected in directions A and B, and a large number of networked terminals and centers can be installed. However, in order to connect a large number of nodes, it is necessary to arrange optical amplifiers in series on a transmission line in order to compensate for optical attenuation. Also, by connecting two nodes to each terminal and using two transmission paths, D
Two-way transmission by the QDB method or the like becomes possible.

【0040】このような光ネットワークシステムにおい
て、本発明による装置の駆動方法を用いれば、実施例4
で述べたように多重度50の高密度波長多重光伝送ネッ
トワークを構築できる。
In such an optical network system, if the driving method of the device according to the present invention is used, the fourth embodiment will be described.
As described above, a high-density wavelength division multiplexing optical transmission network with a multiplicity of 50 can be constructed.

【0041】また、ネットワークの方式として、図12
のAとBをつなげたループ型や、スター型あるいはそれ
らを複合した形態のものでも良い。
As a network system, FIG.
It may be a loop type connecting A and B, a star type, or a composite form thereof.

【0042】(実施例6)本発明による装置及び光通信
方式により、図13のようなトポロジーを持つ波長多重
光CATVの構築ができる。CATVセンタにおいて波
長可変レーザを本発明による実施例1あるいは2の駆動
方法で変調し、実施例4の駆動方法で波長多重光源とす
る。受け手となる加入者側において実施例4のような波
長可変フィルタを備えた受信装置を用いる。従来は、D
FBレーザの動的波長変動の影響により、DFBフィル
タをこのようなシステムに用いることが困難であった
が、本発明により可能となった。
(Embodiment 6) A wavelength division multiplexing CATV having a topology as shown in FIG. 13 can be constructed by the apparatus and the optical communication system according to the present invention. In the CATV center, the wavelength tunable laser is modulated by the driving method of the first or second embodiment according to the present invention, and the driving method of the fourth embodiment is used as a wavelength multiplexed light source. A receiving apparatus provided with a wavelength tunable filter as in the fourth embodiment is used on the subscriber side as a receiver. Conventionally, D
Although it was difficult to use a DFB filter in such a system due to the influence of the dynamic wavelength fluctuation of the FB laser, the present invention has made it possible.

【0043】さらに、加入者に外部変調器を持たせ、加
入者からの信号をその変調器からの反射光で受け取り
(簡易型双方向光CATVの一形態、例えば石川、古田
“光CATV加入者系における双方向伝送用LN外部変
調器”OCS91−82,p.51)、図13のような
スター型ネットワークを構築することで、双方向光CA
TVが可能となり、サービスの高機能化が図れる。
Further, a subscriber is provided with an external modulator, and a signal from the subscriber is received as reflected light from the modulator (a form of simplified bidirectional optical CATV, for example, Ishikawa, Furuta, "Optical CATV subscriber"). An LN external modulator for bidirectional transmission in a system "OCS91-82, p.51), and by constructing a star network as shown in FIG.
TV becomes possible, and the service can be enhanced.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明により、半導体レーザの周波数変
調をする際の低域側の変調帯域を大幅に伸ばすことがで
き、高密度伝送が可能となる。また、発振スペクトル線
幅を電気的フィードバック法により狭窄化する時の帯域
が広がるため、従来より狭いスペクトル線幅が簡単に得
られ、コヒーレント光通信に適した光源を提供できる。
According to the present invention, the modulation band on the low frequency side when performing frequency modulation of a semiconductor laser can be greatly extended, and high-density transmission becomes possible. Further, since the band when the oscillation spectral line width is narrowed by the electric feedback method is widened, a narrower spectral line width can be easily obtained than before, and a light source suitable for coherent optical communication can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による駆動方法を適用する分布帰還型半
導体レーザの斜視図の一部を断面で表わした図
FIG. 1 is a cross-sectional view of a part of a perspective view of a distributed feedback semiconductor laser to which a driving method according to the present invention is applied.

【図2】2電極のうち片方の電極のみを周波数変調した
ときの変調特性を示す図
FIG. 2 is a diagram showing a modulation characteristic when only one of two electrodes is frequency-modulated.

【図3】本発明による駆動方法で周波数変調したときの
変調特性を示す図
FIG. 3 is a diagram showing a modulation characteristic when frequency modulation is performed by the driving method according to the present invention.

【図4】本発明による第1の実施例の駆動方法を説明す
るブロック図
FIG. 4 is a block diagram illustrating a driving method according to a first embodiment of the present invention.

【図5】本発明による第2の実施例の駆動方法を説明す
るブロック図
FIG. 5 is a block diagram illustrating a driving method according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明による第3の実施例であるスペクトル線
幅狭窄化の駆動方法を説明するブロック図
FIG. 6 is a block diagram illustrating a driving method for narrowing a spectral line width according to a third embodiment of the present invention.

【図7】第3の実施例の駆動方法を用いてコヒーレント
光通信を行なう伝送系を示す図
FIG. 7 is a diagram illustrating a transmission system that performs coherent optical communication using the driving method according to the third embodiment.

【図8】分布帰還型半導体レーザの波長可変特性を示す
FIG. 8 is a diagram showing a wavelength tunable characteristic of a distributed feedback semiconductor laser.

【図9】第4の実施例である波長多重伝送を行なうとき
の伝送系を示す図
FIG. 9 is a diagram showing a transmission system when performing wavelength division multiplexing transmission according to a fourth embodiment.

【図10】波長多重信号の受信方法を説明する図FIG. 10 is a diagram illustrating a method of receiving a wavelength multiplexed signal.

【図11】第5の実施例である光ノードの構成例を示す
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of an optical node according to a fifth embodiment;

【図12】光LAN ネットワークを説明する図FIG. 12 illustrates an optical LAN network.

【図13】光CATVシステムを説明する図FIG. 13 illustrates an optical CATV system.

【図14】単電極の分布帰還型レーザを示す図FIG. 14 shows a single-electrode distributed feedback laser.

【図15】従来の周波数変調特性を示す図FIG. 15 is a diagram showing a conventional frequency modulation characteristic.

【図16】従来の位相特性を示す図FIG. 16 shows a conventional phase characteristic.

【図17】従来のFSK 応答特性を説明する図FIG. 17 is a diagram for explaining a conventional FSK response characteristic.

【図18】3電極分布帰還型レーザの従来例を示す図FIG. 18 is a diagram showing a conventional example of a three-electrode distributed feedback laser.

【図19】不均一深さ回折格子を持つ分布帰還型レーザ
の従来例を示す図
FIG. 19 is a diagram showing a conventional example of a distributed feedback laser having a non-uniform depth diffraction grating.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 、1041、1051 基板 102 、105 クラッド層 103 、1042、1054 活性層 104 、 1043 、1053 光ガイド層 106 コンタクト層 107 、108 埋め込み層 109 、110 、 1045 、1055 電極 401 、501 、601 2電極半導体レーザ 402 、404 、602 、604 バイアスT 403 、405 、603 、605 直流電流源 406 、407 、 606、 607 アンプ 408 、608 パワーデバイダ 409 変調電源 502 ローパスフィルタ 503 、504 レーザドライバIC 505 変調電源 609 、704 、705 、904 光検出器 610 周波数弁別器 701 、901 、1004 光通信光源 702 、902 、1001 光ファイバ 703 局部発振レーザ 706 PLL 用制御回路 903 波長可変光フィルタ 1002、1006 光分岐器 1005 光アイソレータ 1003 受信装置 1044、1052 回折格子 1056 λ/4 シフト部 101, 1041, 1051 Substrate 102, 105 Cladding layer 103, 1042, 1054 Active layer 104, 1043, 1053 Light guide layer 106 Contact layer 107, 108 Buried layer 109, 110, 1045, 1055 Electrode 401, 501, 601 Two-electrode semiconductor Laser 402, 404, 602, 604 Bias T 403, 405, 603, 605 DC current source 406, 407, 606, 607 Amplifier 408, 608 Power divider 409 Modulation power supply 502 Low-pass filter 503, 504 Laser driver IC 505 Modulation power supply 609, 704, 705, 904 Photodetector 610 Frequency discriminator 701, 901, 1004 Optical communication light source 702, 902, 1001 Optical fiber 703 Local oscillation laser 706 PLL control circuit 903 Wavelength tunable optical filter 1002, 1006 Optical splitter 1005 Optical isolator 1003 Receiver 1044, 1052 Diffraction grating 1056 λ / 4 shift unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/28 (56)参考文献 特開 平4−137778(JP,A) 特開 昭61−290789(JP,A) 特開 平2−234484(JP,A) 特開 平2−268479(JP,A) 特開 平3−295289(JP,A) 特開 昭64−73687(JP,A) 特開 昭63−204779(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H04B 10/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI H04B 10/28 (56) References JP-A-4-137778 (JP, A) JP-A-61-290789 (JP, A) JP-A-2-234484 (JP, A) JP-A-2-268479 (JP, A) JP-A-3-295289 (JP, A) JP-A-64-73687 (JP, A) JP-A-63-204779 ( JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 H04B 10/00

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 活性層への電流注入用の電極として少な
くとも第1の電極と第2の電極を持つ半導体レーザを、
変調電流を直接注入することによって周波数変調する駆
動方法であって、変調電流の周波数帯域が高周波の時
第1の電極に変調電流を注入し、該第2の電極
には該変調電流と逆相の変調電流を注入せず、低周波の
第1の電極に高周波の時と同様に変調電流を
注入すると同時に、第2の電極に該変調電流とは逆相
の変調電流を注入することを特徴とする半導体レーザの
駆動方法。
1. A semiconductor laser having at least a first electrode and a second electrode as electrodes for injecting current into an active layer ,
A driving method of a frequency modulated by injecting a modulation current directly, when the frequency band of the modulation current of high frequency
Injects modulation current to the first electrode, the second electrode
Without injecting a modulation current modulation current in opposite phase to, at the same time at the time of low-frequency <br/> injecting Similarly the modulation current and the time of the high frequency to the first electrode, the second A method for driving a semiconductor laser, wherein a modulation current having a phase opposite to that of the modulation current is injected into an electrode.
【請求項2】 逆相の変調電流を注入する低周波の周波
数帯域が、10MHz 程度以下であることを特徴とする請求
項1記載の半導体レーザの駆動方法。
2. The method of driving a semiconductor laser according to claim 1, wherein the low-frequency band into which the opposite-phase modulation current is injected is about 10 MHz or less.
【請求項3】 第2の電極に注入する逆相の変調電流の
変調振幅を、第1の電極に注入する変調信号と、変調さ
れた光周波数変調信号との間に位相差を生じないように
調整したことを特徴とする請求項1及び2記載の半導体
レーザの駆動方法。
3. The modulation amplitude of the opposite-phase modulation current injected into the second electrode is adjusted so as not to cause a phase difference between the modulation signal injected into the first electrode and the modulated optical frequency modulation signal. 3. The method of driving a semiconductor laser according to claim 1, wherein the adjustment is performed in the following manner.
【請求項4】 電流注入用の電極として少なくとも第1
の電極と第2の電極を持つ半導体レーザを、変調電流を
直接注入することによって周波数変調する半導体レーザ
の駆動装置であって、変調電源の出力を2つに分ける手
段と、2つに分けた出力の一方を利得のカットオフが数
GHz 以上の第1の増幅器を通した後、直流成分をカット
してバイアス電流に重畳し、第1の電極に注入する手段
と、残りの一方を利得のカットオフ周波数が10MHz 程度
の第2の増幅器を通した後、直流成分をカットしてバイ
アス電流に重畳し、第2の電極に注入する手段とを有
し、前記第1の増幅器と第2の増幅器の一方が反転増幅
器であり、残りの一方が非反転増幅器であり、上記第1
の増幅器と第2の増幅器の利得の比を変えることによっ
て、レーザに注入する互いに逆相な2つの変調電流の変
調振幅の比が調整できることを特徴とする半導体レーザ
の駆動装置。
4. At least a first electrode as a current injection electrode.
A semiconductor laser drive device that frequency-modulates a semiconductor laser having an electrode and a second electrode by directly injecting a modulation current, wherein a means for dividing an output of a modulation power supply into two and a means for dividing the output into two. One of the outputs has a gain cutoff
After passing through a first amplifier of GHz or more, a DC component is cut and superimposed on a bias current and injected into the first electrode, and the other is divided into a second device having a gain cutoff frequency of about 10 MHz. Means for cutting the direct current component after passing through the amplifier, superimposing it on the bias current, and injecting it into the second electrode, wherein one of the first amplifier and the second amplifier is an inverting amplifier, Is a non-inverting amplifier, and the first
A driving ratio of the modulation amplitudes of two modulation currents having opposite phases to be injected into the laser by changing the gain ratio of the amplifier and the second amplifier.
【請求項5】 電流注入用の電極として少なくとも第1
の電極と第2の電極を持つ半導体レーザを、変調電流を
直接注入することによって周波数変調する半導体レーザ
の駆動装置であって、変調電源の出力を2つに分ける手
段と、2つに分けた出力の一方をバイアス電流とともに
第1の電極に注入する逆相出力の電圧電流変換器と、残
りの一方をバイアス電流とともに第2の電極に注入する
同相出力の電圧電流変換器と、該2つの電圧電流変換器
いずれか一方と該半導体レーザの間に設けられたカット
オフ周波数が10MHz 程度の低域通過フィルタとを有し、
上記2つの電圧電流変換器の利得の比を変えることによ
って、レーザに注入する互いに逆相な変調電流の変調振
幅の比が調整できることを特徴とする半導体レーザの駆
動装置。
5. At least a first electrode as a current injection electrode.
A semiconductor laser drive device that frequency-modulates a semiconductor laser having an electrode and a second electrode by directly injecting a modulation current, wherein a means for dividing an output of a modulation power supply into two and a means for dividing the output into two. A negative-phase output voltage-current converter for injecting one of the outputs together with the bias current into the first electrode, a common-mode output voltage-current converter for injecting the other one of the outputs together with the bias current into the second electrode, A low-pass filter having a cut-off frequency of about 10 MHz provided between one of the voltage-current converters and the semiconductor laser;
A semiconductor laser driving device characterized in that the ratio of the modulation amplitudes of the modulation currents of opposite phases to be injected into the laser can be adjusted by changing the ratio of the gains of the two voltage-current converters.
【請求項6】 電流注入用の電極として少なくとも第1
の電極と第2の電極を持つ半導体レーザの発振スペクト
ル線幅を狭窄化して駆動する方法であって、該レーザの
出力光の発振波長の揺らぎを検出して得られた電気信号
を、該電気信号の周波数帯域が高周波のときは第1の電
極に該電気信号による負帰還電流を注入し、低周波の時
は第1の電極に高周波の時と同様に該電気信号による負
帰還電流を注入すると同時に、第2の電極に該電気信号
による負帰還電流とは逆相の電流を注入することを特徴
とする半導体レーザの駆動方法。
6. At least a first electrode as a current injection electrode.
A method of narrowing the oscillation spectrum line width of a semiconductor laser having a first electrode and a second electrode, and driving the semiconductor laser. The electric signal obtained by detecting the fluctuation of the oscillation wavelength of the output light of the laser is converted into the electric signal. When the frequency band of the signal is high frequency, a negative feedback current by the electric signal is injected into the first electrode, and when the frequency band is low, a negative feedback current by the electric signal is injected into the first electrode as in the case of the high frequency. And simultaneously injecting a current having a phase opposite to the negative feedback current due to the electric signal into the second electrode.
【請求項7】 逆相の電流を注入する低周波の周波数帯
域が、10MHz 程度以下であることを特徴とする請求項6
記載の半導体レーザの駆動方法。
7. A low-frequency band for injecting a current having an opposite phase is about 10 MHz or less.
The driving method of the semiconductor laser according to the above.
【請求項8】 第2の電極に注入する逆相の電流の振幅
を、第1の電極に注入する電流と、該2つの電流注入に
よる光周波数の変動との間に位相差を生じないように調
整したことを特徴とする請求項6及び7記載の半導体レ
ーザの駆動方法。
8. The amplitude of the current of the opposite phase injected to the second electrode is adjusted so as not to cause a phase difference between the current injected to the first electrode and the fluctuation of the optical frequency due to the injection of the two currents. 8. The method of driving a semiconductor laser according to claim 6, wherein the method is adjusted.
【請求項9】 電流注入用の電極として少なくとも第1
の電極と第2の電極を持つ半導体レーザの発振スペクト
ル線幅を狭窄化して駆動する装置であって、該レーザの
出力光の一部を取り出す手段と、該レーザの発振波長の
揺らぎを検出する周波数弁別器と、該周波数弁別器を通
過した光を検出する光検出器と、該光検出器で得た信号
を2つに分ける手段と、2つに分けた信号の一方を利得
のカットオフが数GHz 以上の第1の増幅器を通した後、
直流成分をカットしてバイアス電流に重畳し、第1の電
極に注入する手段と、残りの一方を利得のカットオフ周
波数が10MHz 程度の第2の増幅器を通した後、直流成分
をカットしてバイアス電流に重畳し、第2の電極に注入
する手段とを有し、前記第1の増幅器と第2の増幅器の
一方が反転増幅器であり、残りの一方が非反転増幅器で
あり、上記第1の増幅器と第2の増幅器の利得の比を変
えることによって、レーザに注入する互いに逆相な2つ
の変調電流の変調振幅の比が調整できることを特徴とす
る半導体レーザの駆動装置。
9. At least a first electrode as a current injection electrode.
Device for narrowing the oscillation spectrum line width of a semiconductor laser having an electrode and a second electrode, means for extracting a part of the output light of the laser, and detecting fluctuations in the oscillation wavelength of the laser A frequency discriminator, a photodetector for detecting light passing through the frequency discriminator, a unit for dividing a signal obtained by the photodetector into two, and a gain cutoff for one of the two divided signals. After passing through the first amplifier over several GHz,
A DC component is cut and superimposed on a bias current, and the other is passed through a second amplifier having a gain cutoff frequency of about 10 MHz. Means for superimposing on a bias current and injecting the bias current into a second electrode, wherein one of the first amplifier and the second amplifier is an inverting amplifier and the other is a non-inverting amplifier; A driving ratio of the modulation amplitudes of two modulation currents having opposite phases to be injected into the laser by changing the gain ratio of the amplifier and the second amplifier.
【請求項10】 電流注入用の電極として少なくとも第
1の電極と第2の電極を持つ半導体レーザの発振スペク
トル線幅を狭窄化して駆動する装置であって、該レーザ
の出力光の一部を取り出す手段と、該レーザの発振波長
の揺らぎを検出する周波数弁別器と、該周波数弁別器を
通過した光を検出する光検出器と、該光検出器で得た信
号を2つに分ける手段と、2つに分けた信号の一方をバ
イアス電流とともに第1の電極に注入する逆相出力の電
圧電流変換器と、残りの一方をバイアス電流とともに第
2の電極に注入する同相出力の電圧電流変換器と、該2
つの電圧電流変換器いずれか一方と該半導体レーザの間
に設けられたカットオフ周波数が10MHz 程度の低域通過
フィルタとを有し、上記2つの電圧電流変換器の利得の
比を変えることによって、レーザに注入する互いに逆相
な変調電流の変調振幅の比が調整できることを特徴とす
る半導体レーザの駆動装置。
10. A device for driving a semiconductor laser having at least a first electrode and a second electrode as current injection electrodes, by narrowing an oscillation spectrum line width of the semiconductor laser, wherein a part of output light of the laser is used. Extracting means, a frequency discriminator for detecting fluctuations in the oscillation wavelength of the laser, a photodetector for detecting light passing through the frequency discriminator, and means for dividing a signal obtained by the photodetector into two. A negative-phase output voltage-current converter for injecting one of the two divided signals into the first electrode together with the bias current, and a common-mode output voltage-current converter for injecting the other one into the second electrode together with the bias current Vessel and the 2
A low-pass filter with a cut-off frequency of about 10 MHz provided between one of the two voltage-current converters and changing the gain ratio of the two voltage-current converters, A driving device for a semiconductor laser, wherein a ratio of modulation amplitudes of modulation currents having opposite phases to be injected into a laser can be adjusted.
【請求項11】 請求項6記載の駆動方法によって半導
体レーザを駆動する際、半導体レーザに注入する2つの
電流に、少なくともどちらか一方の変調振幅を調整可能
な、互いに逆相な変調電流をさらに重畳し、周波数変調
することを特徴とする半導体レーザの駆動方法。
11. A driving method for driving a semiconductor laser according to claim 6, wherein two currents injected into the semiconductor laser further include modulation currents having opposite modulation phases, at least one of which has a modulation amplitude adjustable. A method for driving a semiconductor laser, comprising superimposing and frequency modulating.
【請求項12】 周波数変調が、ディジタル信号で変調
するFSK(Frecuency Shift Key
ing)であることを特徴とする請求項11記載の半導
体レーザの駆動方法。
12. An FSK (Frequency Shift Key) in which frequency modulation is performed by a digital signal.
13. The method of driving a semiconductor laser according to claim 11, wherein:
【請求項13】 請求項12記載の駆動方法で変調した
送信光を光ファイバで伝送し、受信側では局部発振レー
ザを用いてビート検出してコヒーレント通信を行う光通
信方法。
13. An optical communication method in which transmission light modulated by the driving method according to claim 12 is transmitted through an optical fiber, and a receiving side performs beat detection using a local oscillation laser to perform coherent communication.
【請求項14】 周波数変調が、ディジタル信号で変調
するFSKであることを特徴とする請求項1乃至3記載
の半導体レーザの駆動方法。
14. The method of driving a semiconductor laser according to claim 1, wherein the frequency modulation is FSK modulated by a digital signal.
【請求項15】 請求項12もしくは14記載の駆動方
法で変調した送信光を光ファイバで伝送して、受信側で
波長フィルタを通して直接検波する光通信方法。
15. An optical communication method in which transmission light modulated by the driving method according to claim 12 is transmitted through an optical fiber and directly detected through a wavelength filter at a receiving side.
【請求項16】 送信光源を複数接続し一本の光ファイ
バに複数の波長の光をそれぞれ変調して伝送させ、受信
側で所望の波長の光にのせた信号のみを取り出すような
波長分割多重伝送をする光通信方法において、それぞれ
の波長ごとの光通信の方法が請求項13または15記載
の方法であることを特徴とする光通信方法。
16. Wavelength division multiplexing in which a plurality of transmission light sources are connected, light of a plurality of wavelengths is modulated and transmitted on one optical fiber, and only a signal on the light of a desired wavelength is extracted on the receiving side. 16. The optical communication method for transmission, wherein the optical communication method for each wavelength is the method according to claim 13 or 15.
【請求項17】 一本の光ファイバに複数のノードを接
続し、複数の波長の光をそれぞれ変調して波長分割多重
伝送する光通信システムにおいて、おのおののノードは
送信部と受信部からなる光−電気変換装置を有し、請求
項16記載の光通信方法により通信を行うことを特徴と
する光通信システム。
17. In an optical communication system in which a plurality of nodes are connected to one optical fiber and each of which modulates light of a plurality of wavelengths and performs wavelength division multiplexing transmission, each node is an optical communication system comprising a transmission unit and a reception unit. -An optical communication system comprising an electric conversion device and performing communication by the optical communication method according to claim 16.
【請求項18】 放送センタを有し、該放送センタと光
加入者を光ファイバで結び、放送センタは請求項1乃至
3もしくは11記載の半導体レーザの駆動方法により半
導体レーザを駆動して信号を送信し、光加入者は局部発
振レーザを用いてビート検出して受信するか、もしくは
波長フィルタを通して直接検波して受信することによっ
て光CATVを構築する光通信システム。
18. A broadcasting center, wherein the broadcasting center and optical subscribers are connected by an optical fiber, and the broadcasting center drives the semiconductor laser according to the semiconductor laser driving method according to claim 1 to 3 to transmit a signal. An optical communication system in which an optical CATV is constructed by transmitting and detecting an optical beat using a local oscillation laser and receiving it, or by directly detecting and receiving through a wavelength filter.
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