JP3301376B2 - 同調可能光信号源およびその光信号波長を制御する方法 - Google Patents
同調可能光信号源およびその光信号波長を制御する方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同調可能レーザお
よび他の同調可能な光信号源に係り、特に、同調可能な
光信号源により生成される光信号の波長を安定化するた
めの技術に関する。
よび他の同調可能な光信号源に係り、特に、同調可能な
光信号源により生成される光信号の波長を安定化するた
めの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】同調可能半導体レーザの広範囲での商業
化に対する主な障害は、長時間の波長安定性である。多
くの同調可能レーザにおいて、出力波長は、プラズマ効
果により屈折率を変化させるために、同調区分に電流を
注入することにより制御される。例えば、利得区分およ
び同調区分を有する典型的な２区分分布ブラッグ反射器
（ＤＢＲ）レーザにおいて、出力波長は、以下の式に従
って、同調区分のブラッグ波長λB を変化させることに
より調節される。
化に対する主な障害は、長時間の波長安定性である。多
くの同調可能レーザにおいて、出力波長は、プラズマ効
果により屈折率を変化させるために、同調区分に電流を
注入することにより制御される。例えば、利得区分およ
び同調区分を有する典型的な２区分分布ブラッグ反射器
（ＤＢＲ）レーザにおいて、出力波長は、以下の式に従
って、同調区分のブラッグ波長λB を変化させることに
より調節される。
【０００３】λN ＝２ｎeffΛg ここでｎeffは、同調区分の有効屈折率であり、Λgは、
同調区分中の回折格子の回折格子ピッチである。したが
って、出力波長は、屈折率の関数であり、屈折率は、同
調区分の活性半導体層中のキャリア密度に比例する。
同調区分中の回折格子の回折格子ピッチである。したが
って、出力波長は、屈折率の関数であり、屈折率は、同
調区分の活性半導体層中のキャリア密度に比例する。
【０００４】多くの実用的な適用例において、活性層に
与えられる同調電流が実質的に一定である「セットアン
ドフォーゲット（set-and-forget）」モードにおいてレ
ーザを動作させることが望ましい。しかし、電流同調レ
ーザが一定電流バイアス状態下で長時間おかれると、非
放射欠陥の核が生じることまたは活性層の周りでの漏れ
が増加することのような要因により、キャリア密度が減
少し、波長がドリフトする傾向にある。
与えられる同調電流が実質的に一定である「セットアン
ドフォーゲット（set-and-forget）」モードにおいてレ
ーザを動作させることが望ましい。しかし、電流同調レ
ーザが一定電流バイアス状態下で長時間おかれると、非
放射欠陥の核が生じることまたは活性層の周りでの漏れ
が増加することのような要因により、キャリア密度が減
少し、波長がドリフトする傾向にある。
【０００５】このドリフトは、かなり大きくなることが
あり、レーザに大きな離散モードホップを受けさせる可
能性さえある。ＤＢＲレーザの波長安定化問題に関する
更なる詳細は、例えば、S.L. Woodward 等による "The
Effects of Aging on the Bragg Section of a DBR las
er," IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 5,No.
7, pp. 750-752, July 1993 に示されている。
あり、レーザに大きな離散モードホップを受けさせる可
能性さえある。ＤＢＲレーザの波長安定化問題に関する
更なる詳細は、例えば、S.L. Woodward 等による "The
Effects of Aging on the Bragg Section of a DBR las
er," IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 5,No.
7, pp. 750-752, July 1993 に示されている。
【０００６】同調可能半導体レーザにおいて波長安定化
問題を解決するための従来のアプローチは、正確なフィ
ルタを使用してレージング波長を監視することが必要で
ある。
問題を解決するための従来のアプローチは、正確なフィ
ルタを使用してレージング波長を監視することが必要で
ある。
【０００７】例示的なフィルタリング技術は、例えば、
T. Coroy 等による "Active Wavelength Measurement S
ystem Using an InGaAs-InP Quantum-Well Electroabso
rption Filtering Detector," IEEE Photonics Technol
ogy Letters, Vol. 8, No. 12, pp. 1686-1688, Decemb
er 1996 、 M. Teshimaおよび M. Koga による "100-G
Hz-Spaced 8-Channel Frequency Control of DBR Laser
s for Virtual Wavelength Path Cross-Connect Syste
m," IEEE Photonics Technology Letters, Vol.8, No.
12, pp. 1701-1703, December 1996 、および C.R. Gil
es および T.L.Koch による "Method for Setting the
Absolute Frequency of a Tunable, 1.5μm Two-Sectio
n DBR Laser," IEEE Photonics Technology Letters, V
ol. 2,No. 1, pp. 63-65, January 1990 に示されてい
る。
T. Coroy 等による "Active Wavelength Measurement S
ystem Using an InGaAs-InP Quantum-Well Electroabso
rption Filtering Detector," IEEE Photonics Technol
ogy Letters, Vol. 8, No. 12, pp. 1686-1688, Decemb
er 1996 、 M. Teshimaおよび M. Koga による "100-G
Hz-Spaced 8-Channel Frequency Control of DBR Laser
s for Virtual Wavelength Path Cross-Connect Syste
m," IEEE Photonics Technology Letters, Vol.8, No.
12, pp. 1701-1703, December 1996 、および C.R. Gil
es および T.L.Koch による "Method for Setting the
Absolute Frequency of a Tunable, 1.5μm Two-Sectio
n DBR Laser," IEEE Photonics Technology Letters, V
ol. 2,No. 1, pp. 63-65, January 1990 に示されてい
る。
【０００８】しかし、これらのフィルタリング技術は、
高価であり、多くの実用的な適用例において、具現化す
ることが困難である。また、必要とされるフィルタは、
単一チップ上に半導体レーザとともに集積することにし
ばしば不適切である。
高価であり、多くの実用的な適用例において、具現化す
ることが困難である。また、必要とされるフィルタは、
単一チップ上に半導体レーザとともに集積することにし
ばしば不適切である。
【０００９】別の従来の波長安定化技術は、S.L. Woodw
ard 等による "A Control Loop Which Ensures High Si
de-Mode-Suppression Ratio in a Tunable DBR Laser,"
IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 4, No. 5,
pp. 417-419, May 1992 に示されている。この技術
は、同調区分を通過するレーザ光の測定に基づいて、Ｄ
ＢＲレーザの同調区分に与えられる電流を調節するため
のフィードバック制御ループを使用する。
ard 等による "A Control Loop Which Ensures High Si
de-Mode-Suppression Ratio in a Tunable DBR Laser,"
IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 4, No. 5,
pp. 417-419, May 1992 に示されている。この技術
は、同調区分を通過するレーザ光の測定に基づいて、Ｄ
ＢＲレーザの同調区分に与えられる電流を調節するため
のフィードバック制御ループを使用する。
【００１０】レーザ光は、集積された検出器において検
出され、制御ループは、レーザ光の出力波長がブラッグ
バンドの中心に常にあるように、同調電流を調節する。
この制御ループは、エージングの影響にもかかわらずＤ
ＢＲレーザが単一モード動作のままであることを保障す
る。しかし、この技術は、同調可能ＤＢＲレーザ設計の
狭い範囲でのみ動作可能であり、ブラッグバンドの中心
以外の波長において動作すべき同調可能レーザとともに
使用することに、一般に適していない。
出され、制御ループは、レーザ光の出力波長がブラッグ
バンドの中心に常にあるように、同調電流を調節する。
この制御ループは、エージングの影響にもかかわらずＤ
ＢＲレーザが単一モード動作のままであることを保障す
る。しかし、この技術は、同調可能ＤＢＲレーザ設計の
狭い範囲でのみ動作可能であり、ブラッグバンドの中心
以外の波長において動作すべき同調可能レーザとともに
使用することに、一般に適していない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】したがって、従来のア
プローチが有していたコスト、複雑さおよび他の問題を
除去する同調可能半導体レーザにおいて波長を安定化す
るための改良された技術を得る必要がある。
プローチが有していたコスト、複雑さおよび他の問題を
除去する同調可能半導体レーザにおいて波長を安定化す
るための改良された技術を得る必要がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、同調可能半導
体レーザまたは他の光信号源における波長安定化のため
の方法および装置を提供する。一般に、本発明は、同調
可能レーザの同調区分からの自発放出（ＳＥ）を検出す
ること、および同調区分に電流を提供するフィードバッ
ク制御ループを駆動するために、検出されたＳＥを使用
することを含む。
体レーザまたは他の光信号源における波長安定化のため
の方法および装置を提供する。一般に、本発明は、同調
可能レーザの同調区分からの自発放出（ＳＥ）を検出す
ること、および同調区分に電流を提供するフィードバッ
ク制御ループを駆動するために、検出されたＳＥを使用
することを含む。
【００１３】本発明の一側面によれば、利得区分および
少なくとも１つの同調区分を含む波長制御同調可能光信
号源が提供される。検出器は、光信号源の同調区分から
のＳＥを検出するために使用される。検出器は、利得区
分および同調区分とともに単一チップに集積可能であ
り、または同調区分の側面からのＳＥを検出するよう
に、チップに隣接して配置されることも可能である。
少なくとも１つの同調区分を含む波長制御同調可能光信
号源が提供される。検出器は、光信号源の同調区分から
のＳＥを検出するために使用される。検出器は、利得区
分および同調区分とともに単一チップに集積可能であ
り、または同調区分の側面からのＳＥを検出するよう
に、チップに隣接して配置されることも可能である。
【００１４】いずれの場合においても、１つまたは２つ
以上の絶縁領域が、利得区分により生成されるＳＥから
および利得区分により拡散されるレーザ光から検出器を
分離するために、チップ上に形成され得る。他の実施形
態において、ＳＥは、出力ファイバからの光信号パワー
の一部分を外部検出器に結合させることにより、検出さ
れ得る。出力ファイバからの結合は、光スプリッタ、波
長分割多重（ＷＤＭ）カプラ、または他の適切な光信号
カプラを使用して具現化され得る。
以上の絶縁領域が、利得区分により生成されるＳＥから
および利得区分により拡散されるレーザ光から検出器を
分離するために、チップ上に形成され得る。他の実施形
態において、ＳＥは、出力ファイバからの光信号パワー
の一部分を外部検出器に結合させることにより、検出さ
れ得る。出力ファイバからの結合は、光スプリッタ、波
長分割多重（ＷＤＭ）カプラ、または他の適切な光信号
カプラを使用して具現化され得る。
【００１５】フィルタリングは、利得区分ＳＥまたは出
力ファイバから結合されるレーザ光を除去するために、
検出器の前で使用され得る。内部または外部検出器から
検出されたＳＥは、光信号波長を制御するために、フィ
ードバック制御ループにおいて使用される。例えば、フ
ィードバック制御ループは、エージングのような影響に
よる活性層キャリア密度の減少にもかかわらず、出力レ
ーザ光波長が安定化されるように、検出された同調区分
ＳＥを実質的に一定のレベルに維持するように動作する
ことができる。
力ファイバから結合されるレーザ光を除去するために、
検出器の前で使用され得る。内部または外部検出器から
検出されたＳＥは、光信号波長を制御するために、フィ
ードバック制御ループにおいて使用される。例えば、フ
ィードバック制御ループは、エージングのような影響に
よる活性層キャリア密度の減少にもかかわらず、出力レ
ーザ光波長が安定化されるように、検出された同調区分
ＳＥを実質的に一定のレベルに維持するように動作する
ことができる。
【００１６】本発明の別の側面によれば、複数の同調区
分を有する同調可能な光源の出力波長は、対応する複数
のＳＥ検出器およびフィードバック制御ループを使用し
て安定化され得る。例えば、複数区分ＤＢＲレーザは、
利得区分、ＤＢＲ同調区分および位相同調区分を含むこ
とができる。ＤＢＲ同調区分に関連づけられた第１の集
積または外部ＳＥ検出器は、ＤＢＲ同調区分からのＳＥ
を検出し、第１の電圧制御電流源の一方の入力を駆動す
る。
分を有する同調可能な光源の出力波長は、対応する複数
のＳＥ検出器およびフィードバック制御ループを使用し
て安定化され得る。例えば、複数区分ＤＢＲレーザは、
利得区分、ＤＢＲ同調区分および位相同調区分を含むこ
とができる。ＤＢＲ同調区分に関連づけられた第１の集
積または外部ＳＥ検出器は、ＤＢＲ同調区分からのＳＥ
を検出し、第１の電圧制御電流源の一方の入力を駆動す
る。
【００１７】この電流源は、ＤＢＲ同調区分から検出さ
れたＳＥが、第１のレベルに維持されるように、ＤＢＲ
同調区分に供給される電流の量を制御する。位相同調区
分に関連づけられた第２の集積または外部ＳＥ検出器
は、位相同調区分からのＳＥを検出し、第２の電圧制御
電流源の一方の入力を駆動する。第２の電流源は、位相
同調区分から検出されたＳＥが第２のレベルに維持され
るように、位相同調区分に供給される電流を制御する。
れたＳＥが、第１のレベルに維持されるように、ＤＢＲ
同調区分に供給される電流の量を制御する。位相同調区
分に関連づけられた第２の集積または外部ＳＥ検出器
は、位相同調区分からのＳＥを検出し、第２の電圧制御
電流源の一方の入力を駆動する。第２の電流源は、位相
同調区分から検出されたＳＥが第２のレベルに維持され
るように、位相同調区分に供給される電流を制御する。
【００１８】この２つのＳＥ検出器の間の電気的な絶縁
は、適切に配置されたエッチングされたまたはイオン注
入された絶縁領域により提供され得る。これは、ＤＢＲ
同調区分ＳＥのスペクトルが位相同調区分ＳＥのスペク
トルと重複する適用例においても、ＤＢＲ同調区分ＳＥ
と位相同調区分ＳＥとの分離を可能にする。したがっ
て、本発明は、それぞれが、特定の同調区分から検出さ
れたＳＥに従って出力レーザ光波長を制御する複数のフ
ィードバック制御ループを使用することにより、複数の
同調区分を有する同調可能光信号源において具現化され
得る。
は、適切に配置されたエッチングされたまたはイオン注
入された絶縁領域により提供され得る。これは、ＤＢＲ
同調区分ＳＥのスペクトルが位相同調区分ＳＥのスペク
トルと重複する適用例においても、ＤＢＲ同調区分ＳＥ
と位相同調区分ＳＥとの分離を可能にする。したがっ
て、本発明は、それぞれが、特定の同調区分から検出さ
れたＳＥに従って出力レーザ光波長を制御する複数のフ
ィードバック制御ループを使用することにより、複数の
同調区分を有する同調可能光信号源において具現化され
得る。
【００１９】本発明は、正確なフィルタリングを必要と
する従来の安定化技術よりも具現化が簡単でかつ安価な
波長安定化技術を提供する。例えば、本発明は、同調可
能半導体レーザとともに単一チップに集積することに適
した単数または複数のＳＥ検出器を使用して具現化され
得る。本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、図
面とともに以下の詳細な説明からさらに明らかとなる。
する従来の安定化技術よりも具現化が簡単でかつ安価な
波長安定化技術を提供する。例えば、本発明は、同調可
能半導体レーザとともに単一チップに集積することに適
した単数または複数のＳＥ検出器を使用して具現化され
得る。本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、図
面とともに以下の詳細な説明からさらに明らかとなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明を、例示的な同調可能半導
体レーザとの関連で説明する。しかし、本発明は、いず
れかの特定のタイプのレーザとともに使用することに限
定されず、波長が検出された自発放出（ＳＥ）のフィー
ドバック制御により安定化され得るいずれかの光源にも
より広く適用可能である。例えば、本発明は、利得区分
および単一の同調区分を有する単純な２区分分布ブラッ
グ反射器（ＤＢＲ）同調可能レーザとともに使用するこ
とに適しており、同様に利得区分および２つのＤＢＲ同
調区分および１つの位相同調区分を有する４区分同調可
能上部構造回折格子ＤＢＲレーザのようなより複雑なデ
バイスとともに使用することにも適している。
体レーザとの関連で説明する。しかし、本発明は、いず
れかの特定のタイプのレーザとともに使用することに限
定されず、波長が検出された自発放出（ＳＥ）のフィー
ドバック制御により安定化され得るいずれかの光源にも
より広く適用可能である。例えば、本発明は、利得区分
および単一の同調区分を有する単純な２区分分布ブラッ
グ反射器（ＤＢＲ）同調可能レーザとともに使用するこ
とに適しており、同様に利得区分および２つのＤＢＲ同
調区分および１つの位相同調区分を有する４区分同調可
能上部構造回折格子ＤＢＲレーザのようなより複雑なデ
バイスとともに使用することにも適している。
【００２１】本発明は、非ＤＢＲ同調可能レーザととも
に使用することもできる。「同調可能レーザ」という用
語は、出力波長が、同調区分電流注入または光信号源の
いずれか他の動作パラメータを変化させることにより同
調可能またはその他の調節が可能であるいずれのタイプ
の光信号源も含むことを意図している。「安定化」とい
う用語は、出力波長を特定の所定値に維持することだけ
でなく、時間、温度または他の動作条件について出力波
長に対する所望の多様なパターンを提供することを含む
他のタイプの波長制御も含むことを意図している。
に使用することもできる。「同調可能レーザ」という用
語は、出力波長が、同調区分電流注入または光信号源の
いずれか他の動作パラメータを変化させることにより同
調可能またはその他の調節が可能であるいずれのタイプ
の光信号源も含むことを意図している。「安定化」とい
う用語は、出力波長を特定の所定値に維持することだけ
でなく、時間、温度または他の動作条件について出力波
長に対する所望の多様なパターンを提供することを含む
他のタイプの波長制御も含むことを意図している。
【００２２】「自発放出」という用語は、いかなるタイ
プの雑音または活性層キャリア密度、従って出力波長に
比例するレーザまたは他の光源により放出される他の単
数または複数の信号も含むことが意図されている。「同
調区分」という用語は、ＤＢＲ回折格子同調区分および
位相同調区分の両方を含み、同様に他のタイプの同調区
分も含むことが意図されている。「レーザ光」という用
語は、レーザまたは他の光源により生成される所望の一
次光信号を指すために使用される。
プの雑音または活性層キャリア密度、従って出力波長に
比例するレーザまたは他の光源により放出される他の単
数または複数の信号も含むことが意図されている。「同
調区分」という用語は、ＤＢＲ回折格子同調区分および
位相同調区分の両方を含み、同様に他のタイプの同調区
分も含むことが意図されている。「レーザ光」という用
語は、レーザまたは他の光源により生成される所望の一
次光信号を指すために使用される。
【００２３】本発明による波長安定化は、同調可能レー
ザの同調区分からの自発放出（ＳＥ）を監視することに
より提供される。本発明は、ＤＢＲレーザまたは他のタ
イプの同調可能レーザの同調区分からのＳＥが、同調区
分の単数または複数の活性層中のキャリア密度にほぼ比
例するという事実に部分的に基づく。
ザの同調区分からの自発放出（ＳＥ）を監視することに
より提供される。本発明は、ＤＢＲレーザまたは他のタ
イプの同調可能レーザの同調区分からのＳＥが、同調区
分の単数または複数の活性層中のキャリア密度にほぼ比
例するという事実に部分的に基づく。
【００２４】検出された同調区分ＳＥは、検出されたＳ
Ｅ、従って活性層キャリア密度を所望のレベルに維持す
ることにより、出力波長を安定化させるフィードバック
制御ループにおいて、使用され得る。例えば、フィード
バック制御ループは、活性層キャリア密度、従って同調
区分の有効屈折率ｎeff が一定のままであり、実質的に
一定波長を有する出力レーザ光を生じるように、検出さ
れたＳＥ信号を所定の一定レベルに維持するために使用
され得る。
Ｅ、従って活性層キャリア密度を所望のレベルに維持す
ることにより、出力波長を安定化させるフィードバック
制御ループにおいて、使用され得る。例えば、フィード
バック制御ループは、活性層キャリア密度、従って同調
区分の有効屈折率ｎeff が一定のままであり、実質的に
一定波長を有する出力レーザ光を生じるように、検出さ
れたＳＥ信号を所定の一定レベルに維持するために使用
され得る。
【００２５】図１は、本発明による例示的な波長を安定
化された同調可能半導体レーザ１０を示す。レーザ１０
は、利得区分１４および同調区分１６を有する同調可能
ＤＢＲチップ１２を含む。利得区分１４は、利得電流Ｉ
gainにより駆動され、同調区分１６は、同調電流Ｉtune
により駆動される。光導波路１８は、ＤＢＲチップ１２
の利得区分１４および同調区分１６の上または中を通
る。同調区分１６は、導波路１８と交差する多数の平行
な垂直な線としてこの例において示されている回折格子
を含む。
化された同調可能半導体レーザ１０を示す。レーザ１０
は、利得区分１４および同調区分１６を有する同調可能
ＤＢＲチップ１２を含む。利得区分１４は、利得電流Ｉ
gainにより駆動され、同調区分１６は、同調電流Ｉtune
により駆動される。光導波路１８は、ＤＢＲチップ１２
の利得区分１４および同調区分１６の上または中を通
る。同調区分１６は、導波路１８と交差する多数の平行
な垂直な線としてこの例において示されている回折格子
を含む。
【００２６】ＤＢＲチップ１２は、特定の波長および総
合光出力Ｐout を有する出力光信号を生成する。ＤＢＲ
チップ１２は、２区分レーザであり、その出力波長は、
同調区分１６に注入される電流Ｉtuneの大きさおよびこ
れによる同調区分の屈折率ｎeff を変化させることによ
り制御される。出力波長は、同調区分１６中の回折格子
の隣接する回折格子エレメント間の距離に対応する回折
格子ピッチΛg の関数である。
合光出力Ｐout を有する出力光信号を生成する。ＤＢＲ
チップ１２は、２区分レーザであり、その出力波長は、
同調区分１６に注入される電流Ｉtuneの大きさおよびこ
れによる同調区分の屈折率ｎeff を変化させることによ
り制御される。出力波長は、同調区分１６中の回折格子
の隣接する回折格子エレメント間の距離に対応する回折
格子ピッチΛg の関数である。
【００２７】波長を安定化されたレーザ１０は、集積化
ＳＥ検出器２０を含む。検出器２０は、利得区分１４お
よび同調区分１６とともにＤＢＲチップ１２に集積され
ている。検出器２０は、同調区分１６から放出されたＳ
Ｅの単数または複数の波長に対して感度がよく、図１に
おいて検出器２０へ入る矢印で示されているＳＥを受信
するために、同調区分１６に隣接して配置されている。
ＳＥ検出器２０を含む。検出器２０は、利得区分１４お
よび同調区分１６とともにＤＢＲチップ１２に集積され
ている。検出器２０は、同調区分１６から放出されたＳ
Ｅの単数または複数の波長に対して感度がよく、図１に
おいて検出器２０へ入る矢印で示されているＳＥを受信
するために、同調区分１６に隣接して配置されている。
【００２８】検出器２０は、検出されたＳＥの量に比例
する検出されたＳＥ電流信号Ｉdetを生成する。検出さ
れたＳＥ電流信号Ｉdetは、フィードバックライン２２
により、電圧制御電流源２４の第１の入力へ供給され
る。電圧制御電流源２４の第１の入力は、抵抗Ｒ1 によ
り接地電位に接続されている。電圧制御電流源２４の第
２の入力は、可変抵抗Ｒset により電圧源Ｖｃｃに接続
されており、抵抗Ｒ2 により接地電位に接続されてい
る。
する検出されたＳＥ電流信号Ｉdetを生成する。検出さ
れたＳＥ電流信号Ｉdetは、フィードバックライン２２
により、電圧制御電流源２４の第１の入力へ供給され
る。電圧制御電流源２４の第１の入力は、抵抗Ｒ1 によ
り接地電位に接続されている。電圧制御電流源２４の第
２の入力は、可変抵抗Ｒset により電圧源Ｖｃｃに接続
されており、抵抗Ｒ2 により接地電位に接続されてい
る。
【００２９】抵抗Ｒsetは、電圧制御電流源２４の第２
の入力に表れる設定点電圧を変化させるために、変化さ
せられる。電圧制御電流源２４は、活性層電流密度、お
よびこれによる有効屈折率ｎeffおよび出力光電流波長
を制御するために、ＤＢＲチップ１２の同調区分１６に
供給される同調電流Ｉtuneを上述した方法で生成する。
この実施形態における波長安定化されたレーザ１０は、
集積化ＳＥ検出器２０、フィードバックライン２２およ
び電圧制御電流源２４を含むフィードバック制御ループ
を含む。
の入力に表れる設定点電圧を変化させるために、変化さ
せられる。電圧制御電流源２４は、活性層電流密度、お
よびこれによる有効屈折率ｎeffおよび出力光電流波長
を制御するために、ＤＢＲチップ１２の同調区分１６に
供給される同調電流Ｉtuneを上述した方法で生成する。
この実施形態における波長安定化されたレーザ１０は、
集積化ＳＥ検出器２０、フィードバックライン２２およ
び電圧制御電流源２４を含むフィードバック制御ループ
を含む。
【００３０】フィードバック制御ループは、検出された
ＳＥが、電流源２４の第２の入力における設定点電圧に
一致する電流源２４の第１の入力における対応する電圧
を生成するように、同調電流Ｉtuneを調節するように動
作する。この方法において、図１のフィードバック制御
ループは、実質的に一定の検出されたＳＥの量、および
実質的に一定な活性層キャリア密度、有効屈折率ｎeff
および出力レーザ光波長を維持するように動作する。
ＳＥが、電流源２４の第２の入力における設定点電圧に
一致する電流源２４の第１の入力における対応する電圧
を生成するように、同調電流Ｉtuneを調節するように動
作する。この方法において、図１のフィードバック制御
ループは、実質的に一定の検出されたＳＥの量、および
実質的に一定な活性層キャリア密度、有効屈折率ｎeff
および出力レーザ光波長を維持するように動作する。
【００３１】図２Ａおよび２Ｂは、図１の例示的なＤＢ
Ｒチップ１２の詳細を示す。図２Ａは、チップ１２がこ
の実施形態において、利得区分１４を同調区分１６から
分離する第１の電気的絶縁領域３０、および同調区分１
６を集積化検出器２０から分離する第２の電気的絶縁領
域３２を含むように構成されたことを示す。絶縁領域３
０，３２は、トレンチまたはイオン注入領域として具現
化することができ、集積化検出器２０に入射する非ＳＥ
光および利得区分ＳＥ光の量を減少させるように設計さ
れている。
Ｒチップ１２の詳細を示す。図２Ａは、チップ１２がこ
の実施形態において、利得区分１４を同調区分１６から
分離する第１の電気的絶縁領域３０、および同調区分１
６を集積化検出器２０から分離する第２の電気的絶縁領
域３２を含むように構成されたことを示す。絶縁領域３
０，３２は、トレンチまたはイオン注入領域として具現
化することができ、集積化検出器２０に入射する非ＳＥ
光および利得区分ＳＥ光の量を減少させるように設計さ
れている。
【００３２】図２Ｂは、図２Ａの切断線Ｂ−Ｂ′に沿う
ＤＢＲチップ１２の断面図を示す。ＤＢＲチップ１２
が、この実施形態において、ｎ型ＩｎＰの基板４０、多
数の実質的に真性のＩｎＧａＡｓＰ層からなる活性領域
４１および４３、およびｐ型ＩｎＰの上側クラッド領域
４２を含む多層構造であることがわかる。上側クラッド
領域４２は、１つまたは２つ以上のＩｎＧａＡｓＰ層を
含むこともできる。
ＤＢＲチップ１２の断面図を示す。ＤＢＲチップ１２
が、この実施形態において、ｎ型ＩｎＰの基板４０、多
数の実質的に真性のＩｎＧａＡｓＰ層からなる活性領域
４１および４３、およびｐ型ＩｎＰの上側クラッド領域
４２を含む多層構造であることがわかる。上側クラッド
領域４２は、１つまたは２つ以上のＩｎＧａＡｓＰ層を
含むこともできる。
【００３３】多層構造は、ｎ型およびｐ型のＩｎＰ領域
４０および４２から注入されるキャリアが、真性の活性
領域４１および４３に横方向に閉じ込められるように、
ＩｎＰをドープされた複数の層により形成される多数の
電流素子領域４４を含む。電気的絶縁領域３２は、同調
区分１６の電気的接点層１６ａと検出器２０の電気的接
点層２０ａとの間に配置される。
４０および４２から注入されるキャリアが、真性の活性
領域４１および４３に横方向に閉じ込められるように、
ＩｎＰをドープされた複数の層により形成される多数の
電流素子領域４４を含む。電気的絶縁領域３２は、同調
区分１６の電気的接点層１６ａと検出器２０の電気的接
点層２０ａとの間に配置される。
【００３４】ＣＢＲチップ１２の領域４０，４１，４
２，４３および４４は、多数のポジティブ−真性−ネガ
ティブ（ｐ−ｉ−ｎ）ダイオード構造を一般に形成す
る。領域４２，４１および４０により形成され、同調区
分１６と関連づけられたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、
一般に、注入されたキャリアの最大の電気的閉じ込めお
よび利得区分１４により生成されたレーザ光の光閉じ込
めを提供するように配置される。
２，４３および４４は、多数のポジティブ−真性−ネガ
ティブ（ｐ−ｉ−ｎ）ダイオード構造を一般に形成す
る。領域４２，４１および４０により形成され、同調区
分１６と関連づけられたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、
一般に、注入されたキャリアの最大の電気的閉じ込めお
よび利得区分１４により生成されたレーザ光の光閉じ込
めを提供するように配置される。
【００３５】動作において、同調区分１６に関連づけら
れたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、一般に順バイアスさ
れて、図２Ｂ中の波状の矢印により示されているよう
に、活性領域４１からＳＥを放出させる。領域４２，４
３および４０により形成される、集積化検出器２０に関
連づけられたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、一般に、領
域４１により放出されたＳＥの一部分を吸収するように
配置される。
れたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、一般に順バイアスさ
れて、図２Ｂ中の波状の矢印により示されているよう
に、活性領域４１からＳＥを放出させる。領域４２，４
３および４０により形成される、集積化検出器２０に関
連づけられたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、一般に、領
域４１により放出されたＳＥの一部分を吸収するように
配置される。
【００３６】動作において、集積化検出器２０に関連づ
けられたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、一般に順バイア
スされる。図２Ｂに示された例示的な多層構造は、通常
のキャップメサ埋め込みヘテロ構造（ＣＭＢＨ）レーザ
プロセスを使用して形成されるタイプである。本発明
は、多数の他のタイプのプロセスのいずれかを使用する
広範囲な多様な他の構造で形成された同調可能レーザを
使用することで具現化され得る。
けられたｐ−ｉ−ｎダイオード構造は、一般に順バイア
スされる。図２Ｂに示された例示的な多層構造は、通常
のキャップメサ埋め込みヘテロ構造（ＣＭＢＨ）レーザ
プロセスを使用して形成されるタイプである。本発明
は、多数の他のタイプのプロセスのいずれかを使用する
広範囲な多様な他の構造で形成された同調可能レーザを
使用することで具現化され得る。
【００３７】図３および４は、図１の波長を安定化され
たレーザ１０の集積化ＳＥ検出器２０が、外部ＳＥ検出
器で置き換えられた本発明の２つの例示的な実施形態を
示す。図３は、上述したように、利得区分１４、同調区
分１６および導波路１８を有するＤＢＲチップ１２を示
す。同調区分からのＳＥは、図３において、据え付けブ
ロック５２により支持されたｐ−ｉ−ｎダイオード検出
器５０により検出される。
たレーザ１０の集積化ＳＥ検出器２０が、外部ＳＥ検出
器で置き換えられた本発明の２つの例示的な実施形態を
示す。図３は、上述したように、利得区分１４、同調区
分１６および導波路１８を有するＤＢＲチップ１２を示
す。同調区分からのＳＥは、図３において、据え付けブ
ロック５２により支持されたｐ−ｉ−ｎダイオード検出
器５０により検出される。
【００３８】検出器５０は、図示されているように同調
区分の対応する側面からのＳＥを受信するように、ＤＢ
Ｒチップ１２の側面のエッジに前表面を隣接して配置さ
れる。ＤＢＲチップ１２は、トレンチまたはイオン注入
領域として具現化され得る絶縁領域５４を含む。絶縁領
域５４は、利得区分ＳＥおよび外部ｐ−ｉ−ｎダイオー
ド検出器５０に入射される拡散レーザ光の量を低減させ
る。
区分の対応する側面からのＳＥを受信するように、ＤＢ
Ｒチップ１２の側面のエッジに前表面を隣接して配置さ
れる。ＤＢＲチップ１２は、トレンチまたはイオン注入
領域として具現化され得る絶縁領域５４を含む。絶縁領
域５４は、利得区分ＳＥおよび外部ｐ−ｉ−ｎダイオー
ド検出器５０に入射される拡散レーザ光の量を低減させ
る。
【００３９】また、外部検出器５０は、利得区分ＳＥお
よび拡散レーザ光のさらなる除去を提供するために、そ
の前面上に集積されたフィルタを含むことができる。図
４は、上述したように、利得区分１４、同調区分１６、
導波路１８、外部ｐ−ｉ−ｎダイオード検出器５０、据
え付けブロック５２および絶縁領域５４を有するＤＢＲ
チップ１２を示す。
よび拡散レーザ光のさらなる除去を提供するために、そ
の前面上に集積されたフィルタを含むことができる。図
４は、上述したように、利得区分１４、同調区分１６、
導波路１８、外部ｐ−ｉ−ｎダイオード検出器５０、据
え付けブロック５２および絶縁領域５４を有するＤＢＲ
チップ１２を示す。
【００４０】図４の実施形態は、同調区分１６からのＳ
Ｅを集め、それを外部検出器５０に集中させるレンズ５
６を含む。フィルタ５８は、利得区分ＳＥおよび拡散レ
ーザ光のさらなる除去を提供するために、レンズ５６と
検出器５０との間に配置される。図４の実施形態は、図
３の実施形態よりも一般に大きいが、同調区分ＳＥの検
出によりよい感度を提供でき、同様に所定の適用例にお
いて利得区分ＳＥおよび拡散レーザ光のよりよい除去を
提供することができる。
Ｅを集め、それを外部検出器５０に集中させるレンズ５
６を含む。フィルタ５８は、利得区分ＳＥおよび拡散レ
ーザ光のさらなる除去を提供するために、レンズ５６と
検出器５０との間に配置される。図４の実施形態は、図
３の実施形態よりも一般に大きいが、同調区分ＳＥの検
出によりよい感度を提供でき、同様に所定の適用例にお
いて利得区分ＳＥおよび拡散レーザ光のよりよい除去を
提供することができる。
【００４１】図５は、同調区分ＳＥが、ＤＢＲチップ１
２の出力に結合される光ファイバ６０において監視され
る波長を安定化された同調可能レーザ１０Ｎを示す。光
ファイバ６０は、通常の単一モード光ファイバであって
もよい。ＤＢＲチップ１２は、通常の方法で、ファイバ
６０に結合される総合光出力Ｐout を生成する。総合光
出力Ｐout は、利得区分１４からのＳＥ、同調区分１６
からのＳＥ、および同調区分１６に与えられる同調電流
Ｉtuneの関数である波長におけるレーザ光を含む。
２の出力に結合される光ファイバ６０において監視され
る波長を安定化された同調可能レーザ１０Ｎを示す。光
ファイバ６０は、通常の単一モード光ファイバであって
もよい。ＤＢＲチップ１２は、通常の方法で、ファイバ
６０に結合される総合光出力Ｐout を生成する。総合光
出力Ｐout は、利得区分１４からのＳＥ、同調区分１６
からのＳＥ、および同調区分１６に与えられる同調電流
Ｉtuneの関数である波長におけるレーザ光を含む。
【００４２】ファイバ６０における総合光出力Ｐout の
一部分が、光カプラ６２によりバンドパスフィルタ６４
の入力に結合される。総合光出力Ｐoutの残りの部分Ｐo
utＮは、光ファイバ６０の出力に表れる。カプラ６２
は、光スプリッタまたは他の適切なタイプの光信号カプ
ラとして具現化することができ、ＤＢＲチップ１２によ
り生成される光信号パワーの約１％から１０％が、バン
ドパスフィルタ６４の入力に結合されるように、構成さ
れ得る。バンドパスフィルタ６４は、同調区分ＳＥの波
長を通過させ、利得区分ＳＥの波長およびレーザ光を阻
止するように設計される。
一部分が、光カプラ６２によりバンドパスフィルタ６４
の入力に結合される。総合光出力Ｐoutの残りの部分Ｐo
utＮは、光ファイバ６０の出力に表れる。カプラ６２
は、光スプリッタまたは他の適切なタイプの光信号カプ
ラとして具現化することができ、ＤＢＲチップ１２によ
り生成される光信号パワーの約１％から１０％が、バン
ドパスフィルタ６４の入力に結合されるように、構成さ
れ得る。バンドパスフィルタ６４は、同調区分ＳＥの波
長を通過させ、利得区分ＳＥの波長およびレーザ光を阻
止するように設計される。
【００４３】図６は、ＤＢＲチップ１２の総合光出力Ｐ
out の例示的なスペクトルのプロットを、波長λの関数
として示し、かつバンドパスフィルタ６４の対応する応
答Ｒ（λ）を示す。Ｐout（λ） プロットは、約１．３
乃至１．４μｍの波長に中心を持つ同調区分ＳＥ、約
１．５５乃至１．６μｍの波長に中心を持つ利得区分Ｓ
Ｅ、およびレーザ光を示す。バンドパスフィルタ６４の
応答Ｒ（λ）は、同調区分ＳＥの中心波長である１．３
乃至１．４μｍに中心を有し、同調区分ＳＥを通過さ
せ、利得区分ＳＥおよびレーザ光を減衰させる。
out の例示的なスペクトルのプロットを、波長λの関数
として示し、かつバンドパスフィルタ６４の対応する応
答Ｒ（λ）を示す。Ｐout（λ） プロットは、約１．３
乃至１．４μｍの波長に中心を持つ同調区分ＳＥ、約
１．５５乃至１．６μｍの波長に中心を持つ利得区分Ｓ
Ｅ、およびレーザ光を示す。バンドパスフィルタ６４の
応答Ｒ（λ）は、同調区分ＳＥの中心波長である１．３
乃至１．４μｍに中心を有し、同調区分ＳＥを通過さ
せ、利得区分ＳＥおよびレーザ光を減衰させる。
【００４４】所与の適用例において使用されるバンドパ
スフィルタの特定の特性は、一般に、同調区分ＳＥ、利
得区分ＳＥおよびレーザ光の相対的な波長およびパワー
レベルのようなファクタに依存する。代替的な実施形態
において、バンドパスフィルタ６４は、同調区分ＳＥを
通過させ、利得区分ＳＥおよびレーザ光を除去するよう
に設計されたローパスフィルタで置き換えることが可能
である。
スフィルタの特定の特性は、一般に、同調区分ＳＥ、利
得区分ＳＥおよびレーザ光の相対的な波長およびパワー
レベルのようなファクタに依存する。代替的な実施形態
において、バンドパスフィルタ６４は、同調区分ＳＥを
通過させ、利得区分ＳＥおよびレーザ光を除去するよう
に設計されたローパスフィルタで置き換えることが可能
である。
【００４５】図５において、フィルタされた同調区分Ｓ
Ｅは、電圧制御電流源２４の入力に与えられる検出され
たＳＥ電流信号Ｉdetを生成するために、ＳＥ検出器６
６に与えられる。電流源２４は、ＤＢＲチップ１２によ
り生成されるレーザ光の波長を制御するために、同調区
分１６に与えられる同調電流Ｉtuneを生成する。電流源
２４は、電流源２４の第１の入力において検出されたＳ
Ｅ電流信号Ｉdet により抵抗Ｒ1 の両端に生じる電圧
が、抵抗Ｒ2 および可変抵抗Ｒsetの分圧器により電圧
制御電流源２４の第２の入力において生成される設定点
電圧に実質的に等価になるように、同調電流Ｉtuneを変
化させる。
Ｅは、電圧制御電流源２４の入力に与えられる検出され
たＳＥ電流信号Ｉdetを生成するために、ＳＥ検出器６
６に与えられる。電流源２４は、ＤＢＲチップ１２によ
り生成されるレーザ光の波長を制御するために、同調区
分１６に与えられる同調電流Ｉtuneを生成する。電流源
２４は、電流源２４の第１の入力において検出されたＳ
Ｅ電流信号Ｉdet により抵抗Ｒ1 の両端に生じる電圧
が、抵抗Ｒ2 および可変抵抗Ｒsetの分圧器により電圧
制御電流源２４の第２の入力において生成される設定点
電圧に実質的に等価になるように、同調電流Ｉtuneを変
化させる。
【００４６】したがって、図５の波長安定化されたレー
ザは、光カプラ６２、バンドパスフィルタ６４、ＳＥ検
出器６６および電圧制御電流源２４からなるフィードバ
ック制御ループを含む。図１の対応する制御ループと同
様に、図５のフィードバック制御ループは、検出された
同調区分ＳＥが、電流源２４の第２の入力における設定
点電圧に一致する電流源２４の第１の入力における電圧
を生成するように、同調電流Ｉtuneを調節するために動
作する。図５のフィードバック制御ループは、実質的に
一定量の検出された同調区分ＳＥ、およびこれによる実
質的に一定の活性層キャリア密度、有効屈折率ｎeff お
よび出力レーザ光波長を維持する。
ザは、光カプラ６２、バンドパスフィルタ６４、ＳＥ検
出器６６および電圧制御電流源２４からなるフィードバ
ック制御ループを含む。図１の対応する制御ループと同
様に、図５のフィードバック制御ループは、検出された
同調区分ＳＥが、電流源２４の第２の入力における設定
点電圧に一致する電流源２４の第１の入力における電圧
を生成するように、同調電流Ｉtuneを調節するために動
作する。図５のフィードバック制御ループは、実質的に
一定量の検出された同調区分ＳＥ、およびこれによる実
質的に一定の活性層キャリア密度、有効屈折率ｎeff お
よび出力レーザ光波長を維持する。
【００４７】図７は、光カプラ６２が、波長分割多重
（ＷＤＭ）カプラ７０として具現化される図５の波長安
定化された同調可能レーザの代替的な実施形態を示す。
ＷＤＭカプラ７０は、ＤＢＲチップ１２の総合光出力Ｐ
out を、光ファイバ７２に結合される第１のチャネルと
光ファイバ７４に結合される第２のチャネルとに分離す
る。第１のチャネルは、約１．５５μｍの波長に中心を
有し、第２のチャネルは約１．３μｍの波長に中心を有
することができる。
（ＷＤＭ）カプラ７０として具現化される図５の波長安
定化された同調可能レーザの代替的な実施形態を示す。
ＷＤＭカプラ７０は、ＤＢＲチップ１２の総合光出力Ｐ
out を、光ファイバ７２に結合される第１のチャネルと
光ファイバ７４に結合される第２のチャネルとに分離す
る。第１のチャネルは、約１．５５μｍの波長に中心を
有し、第２のチャネルは約１．３μｍの波長に中心を有
することができる。
【００４８】ＤＢＲチップ１２により生成される総合出
力パワーＰout のスペクトルが、図６に示されたものに
対応する場合、光ファイバ７２に与えられる第１のチャ
ネルは、利得区分ＳＥおよびレーザ光を含み、光ファイ
バ７４に与えられる第２のチャネルは、同調区分ＳＥを
含むことになる。したがって、同調区分ＳＥは、ＷＤＭ
カプラ７０およびファイバ７４によりＳＥ検出器６６へ
導かれる。
力パワーＰout のスペクトルが、図６に示されたものに
対応する場合、光ファイバ７２に与えられる第１のチャ
ネルは、利得区分ＳＥおよびレーザ光を含み、光ファイ
バ７４に与えられる第２のチャネルは、同調区分ＳＥを
含むことになる。したがって、同調区分ＳＥは、ＷＤＭ
カプラ７０およびファイバ７４によりＳＥ検出器６６へ
導かれる。
【００４９】そして、検出された同調区分ＳＥは、同調
区分ＳＥが所定レベルに維持され、出力レーザ光波長が
実質的に一定のままとなるように、電圧制御電流源２４
が同調電流Ｉtuneを調節するフィードバック制御ループ
において使用される。ＷＤＭカプラの波長チャネルは、
利得区分ＳＥおよびレーザ光の最大の除去を有するファ
イバ７４への同調区分ＳＥの最適な結合のために特定さ
れる。図７に示されているように、ＷＤＭカプラの使用
は、改善された感度および低減されたコストのような図
５の実施形態の数多くの利点を提供し得る。
区分ＳＥが所定レベルに維持され、出力レーザ光波長が
実質的に一定のままとなるように、電圧制御電流源２４
が同調電流Ｉtuneを調節するフィードバック制御ループ
において使用される。ＷＤＭカプラの波長チャネルは、
利得区分ＳＥおよびレーザ光の最大の除去を有するファ
イバ７４への同調区分ＳＥの最適な結合のために特定さ
れる。図７に示されているように、ＷＤＭカプラの使用
は、改善された感度および低減されたコストのような図
５の実施形態の数多くの利点を提供し得る。
【００５０】図５および７に示されたインラインＳＥ監
視技術は、例えば同調区分ＳＥを大きく減衰させる電気
吸収（ＥＡ）変調器を有する装置、同調区分ＳＥ波長
が、利得区分ＳＥまたはレーザ光の波長に近すぎる装
置、または重複するＳＥスペクトルを生成する複数の同
調区分を有する装置のようなあるタイプの光源とともに
使用するには適切でない可能性がある。これらの場合
に、図１，３および４との関連で説明されたもののよう
な実施形態は、波長安定化を提供するために尚使用可能
である。
視技術は、例えば同調区分ＳＥを大きく減衰させる電気
吸収（ＥＡ）変調器を有する装置、同調区分ＳＥ波長
が、利得区分ＳＥまたはレーザ光の波長に近すぎる装
置、または重複するＳＥスペクトルを生成する複数の同
調区分を有する装置のようなあるタイプの光源とともに
使用するには適切でない可能性がある。これらの場合
に、図１，３および４との関連で説明されたもののよう
な実施形態は、波長安定化を提供するために尚使用可能
である。
【００５１】図８は、同調可能レーザ１００の２つの異
なる同調区分から検出されたＳＥ信号を監視しかつ制御
するために、２つのフィードバック制御ループを使用す
る本発明の別の代替的な実施形態を示す。図８に示され
た波長を安定化された同調可能レーザ１００は、利得区
分１０４、ＤＢＲ同調区分１０６および位相同調区分１
１２を有する３区分ＤＢＲチップ１０２を含む。
なる同調区分から検出されたＳＥ信号を監視しかつ制御
するために、２つのフィードバック制御ループを使用す
る本発明の別の代替的な実施形態を示す。図８に示され
た波長を安定化された同調可能レーザ１００は、利得区
分１０４、ＤＢＲ同調区分１０６および位相同調区分１
１２を有する３区分ＤＢＲチップ１０２を含む。
【００５２】利得区分１０４、ＤＢＲ同調区分１０６お
よび位相同調区分１１２は、電流信号Ｉgain，ＩDBRお
よびＩphaseのそれぞれにより駆動される。３区分チッ
プ１０２は、区分１０４、１０６および１１２の上また
は中を通過する光導波路１０８の出力において、総合光
出力Ｐout を生成する。３区分チップ１０２は、第１の
集積化ＳＥ検出器１１０および第２の集積化ＳＥ検出器
１１４を含む。
よび位相同調区分１１２は、電流信号Ｉgain，ＩDBRお
よびＩphaseのそれぞれにより駆動される。３区分チッ
プ１０２は、区分１０４、１０６および１１２の上また
は中を通過する光導波路１０８の出力において、総合光
出力Ｐout を生成する。３区分チップ１０２は、第１の
集積化ＳＥ検出器１１０および第２の集積化ＳＥ検出器
１１４を含む。
【００５３】第１の検出器１１０は、ＤＢＲ同調区分１
０６からのＳＥを検出し、結果としての検出されたＳＥ
電流信号を、フィードバックライン２２により電圧制御
電流源２４の入力へ供給する。電圧制御電流源２４は、
図１との関連で上述されたものと同様の方法で、ＤＢＲ
同調区分に与えられる電流ＩDBRを制御するために、検
出されたＳＥ電流信号を使用する。したがって、検出器
１１０、フィードバックライン２２および電圧制御電流
源２４からなる第１のフィードバック制御ループは、Ｄ
ＢＲ同調区分１０６から検出したＳＥを第１の所定レベ
ルに維持するように動作し、チップ１０２の出力におけ
るレーザ光の波長を安定化するように働く。
０６からのＳＥを検出し、結果としての検出されたＳＥ
電流信号を、フィードバックライン２２により電圧制御
電流源２４の入力へ供給する。電圧制御電流源２４は、
図１との関連で上述されたものと同様の方法で、ＤＢＲ
同調区分に与えられる電流ＩDBRを制御するために、検
出されたＳＥ電流信号を使用する。したがって、検出器
１１０、フィードバックライン２２および電圧制御電流
源２４からなる第１のフィードバック制御ループは、Ｄ
ＢＲ同調区分１０６から検出したＳＥを第１の所定レベ
ルに維持するように動作し、チップ１０２の出力におけ
るレーザ光の波長を安定化するように働く。
【００５４】第２の検出器１１４は、位相同調区分１１
２からＳＥを検出し、結果として検出されたＳＥ電流信
号をライン１２２を経由して第２の電圧制御電流源１２
４の入力へ供給する。第２の電流源１２４は、検出され
たＳＥ電流信号により抵抗Ｒ1Ｎ の両端に生じる電圧
が、Ｒ2ＮおよびＲsetＮの分圧器により確立される設定
点電圧に一致するように、抵抗Ｒ1Ｎ，Ｒ2ＮおよびＲ
setＮ との関連で動作する。
２からＳＥを検出し、結果として検出されたＳＥ電流信
号をライン１２２を経由して第２の電圧制御電流源１２
４の入力へ供給する。第２の電流源１２４は、検出され
たＳＥ電流信号により抵抗Ｒ1Ｎ の両端に生じる電圧
が、Ｒ2ＮおよびＲsetＮの分圧器により確立される設定
点電圧に一致するように、抵抗Ｒ1Ｎ，Ｒ2ＮおよびＲ
setＮ との関連で動作する。
【００５５】したがって、検出器１１４、ライン１２２
および電流源１２４からなる第２のフィードバック制御
ループは、位相同調区分１１２から検出されたＳＥを第
２の所定レベルに維持するように動作し、これにより出
力レーザ光の波長を安定化するために、第１のフィード
バック制御ループとの関連で働く。ＤＢＲチップ１０２
は、チップ１０２の多様な区分と集積化検出器１１０お
よび１１４との間の電気的絶縁を提供する多数のイオン
注入されたまたはエッチングされた絶縁領域１３０，１
３２，１３４および１３６をさらに含む。
および電流源１２４からなる第２のフィードバック制御
ループは、位相同調区分１１２から検出されたＳＥを第
２の所定レベルに維持するように動作し、これにより出
力レーザ光の波長を安定化するために、第１のフィード
バック制御ループとの関連で働く。ＤＢＲチップ１０２
は、チップ１０２の多様な区分と集積化検出器１１０お
よび１１４との間の電気的絶縁を提供する多数のイオン
注入されたまたはエッチングされた絶縁領域１３０，１
３２，１３４および１３６をさらに含む。
【００５６】これは、集積化検出器１１０および１１４
に入射する光が、同調区分１０６および１１２により生
成されるＳＥをそれぞれ主に含むことを保障する。所与
のＳＥ検出器は、利得区分ＳＥ、非ＳＥレーザ光または
隣接する同調区分からのＳＥではなく、その対応する同
調区分により生成されるＳＥを検出するように配置され
る。これは、同調区分ＳＥスペクトルが完全にまたは部
分的に重複する適用例において、特に有利である。
に入射する光が、同調区分１０６および１１２により生
成されるＳＥをそれぞれ主に含むことを保障する。所与
のＳＥ検出器は、利得区分ＳＥ、非ＳＥレーザ光または
隣接する同調区分からのＳＥではなく、その対応する同
調区分により生成されるＳＥを検出するように配置され
る。これは、同調区分ＳＥスペクトルが完全にまたは部
分的に重複する適用例において、特に有利である。
【００５７】図９は、図８の３区分ＤＢＲチップ１０２
により生成され得る総合光出力Ｐout を波長λの関数と
して示す例示的な光スペクトルのプロットである。この
スペクトルＰout（λ） は、利得区分１０４からのＳ
Ｅ、ＤＢＲ同調区分１０６からのＳＥ、位相同調区分１
１２からのＳＥおよびレーザ光を含む。ＤＢＲ同調区分
１０６からのＳＥおよび位相同調区分１１２からのＳＥ
は、図示されているように波長において重複する。
により生成され得る総合光出力Ｐout を波長λの関数と
して示す例示的な光スペクトルのプロットである。この
スペクトルＰout（λ） は、利得区分１０４からのＳ
Ｅ、ＤＢＲ同調区分１０６からのＳＥ、位相同調区分１
１２からのＳＥおよびレーザ光を含む。ＤＢＲ同調区分
１０６からのＳＥおよび位相同調区分１１２からのＳＥ
は、図示されているように波長において重複する。
【００５８】図８の実施形態は、ＤＢＲ同調区分１０６
からのＳＥおよび位相同調区分１１２からのＳＥの両方
が、上述したような２つの別個の電気的に絶縁された検
出器を使用することにより、２つの異なるフィードバッ
ク制御ループにおいて同時に監視されることを可能にす
る。図８の実施形態は、図３および４の外部検出器構成
を使用して具現化することができ、同様に他の検出器構
成を使用しても具現化でき、光源が３つまたは４つ以上
の同調区分を含む適用例にも容易に拡張可能である。
からのＳＥおよび位相同調区分１１２からのＳＥの両方
が、上述したような２つの別個の電気的に絶縁された検
出器を使用することにより、２つの異なるフィードバッ
ク制御ループにおいて同時に監視されることを可能にす
る。図８の実施形態は、図３および４の外部検出器構成
を使用して具現化することができ、同様に他の検出器構
成を使用しても具現化でき、光源が３つまたは４つ以上
の同調区分を含む適用例にも容易に拡張可能である。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コストおよび複雑さを防止しつつ、同調可能半導体レー
ザにおける安定性を改善可能な技術を提供することがで
きる。
コストおよび複雑さを防止しつつ、同調可能半導体レー
ザにおける安定性を改善可能な技術を提供することがで
きる。
【図１】本発明によるレーザの同調区分からの自発放出
（ＳＥ）を検出するために集積された検出器を使用して
波長を安定化する例示的な同調可能半導体レーザを示す
図。
（ＳＥ）を検出するために集積された検出器を使用して
波長を安定化する例示的な同調可能半導体レーザを示す
図。
【図２】Ａ 図１の同調可能レーザの一部分の詳細図。 Ｂ 図２Ａに示された同調可能レーザの部分の断面図。
【図３】本発明の一実施形態による波長安定化提供のた
めの使用に適した外部ＳＥ検出器を示す図。
めの使用に適した外部ＳＥ検出器を示す図。
【図４】本発明の別の実施形態による波長安定化提供の
ための使用に適した外部ＳＥ検出器を示す図。
ための使用に適した外部ＳＥ検出器を示す図。
【図５】本発明の一実施形態によるレーザの同調区分か
らのＳＥを検出するためにインライン監視技術を使用す
る波長安定化を備えた同調可能半導体レーザを示す図。
らのＳＥを検出するためにインライン監視技術を使用す
る波長安定化を備えた同調可能半導体レーザを示す図。
【図６】図５の監視されるラインにおける例示的な光ス
ペクトルおよび図５のインライン監視技術とともに使用
することに適したバンドパスフィルタの対応する応答を
示す図。
ペクトルおよび図５のインライン監視技術とともに使用
することに適したバンドパスフィルタの対応する応答を
示す図。
【図７】図５の同調可能レーザの同調区分からのＳＥを
検出するための使用に適したインライン監視技術の代替
的な実施形態を示す図。
検出するための使用に適したインライン監視技術の代替
的な実施形態を示す図。
【図８】本発明の一実施形態による複数の同調区分、Ｓ
Ｅ検出器およびフィードバック制御ループを有する波長
安定化同調可能半導体レーザを示す図。
Ｅ検出器およびフィードバック制御ループを有する波長
安定化同調可能半導体レーザを示す図。
【図９】図８の実施形態における複数同調区分レーザに
より生成され得る光出力スペクトルのプロット図。
より生成され得る光出力スペクトルのプロット図。
１０ 同調可能半導体レーザ １２ 同調可能ＤＢＲチップ １４ 利得区分 １６ 同調区分 １８ 光導波路 ２０ 集積化ＳＥ検出器 ２２ フィードバックライン ２４ 電流源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊ ｅｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (56)参考文献 特開 平８−198032（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−252188（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−189529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−79788（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−45938（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−250042（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−250819（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−131113（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−62022（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，４ ［５］，ｐ．417−419 ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２ ［１］，ｐ．63−65 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (22)
- 【請求項１】 少なくとも１つの同調区分（１６）を有
する同調可能光信号源の光信号波長を制御する方法にお
いて、 （Ａ） 前記光信号源の同調区分からの自発放出（Ｓ
Ｅ）を検出するステップと、 （Ｂ） 前記光信号波長を制御するために、検出された
自発放出をフィードバック制御ループ（２２，２４）中
で利用するステップとを有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記（Ｂ）ステップが、 （Ｂ１）前記自発放出が実質的に一定レベルに維持され
るように、前記フィードバック制御ループを動作させる
ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 前記（Ａ）ステップが、 （Ａ１）同調区分および利得区分とともに共通チップ上
に集積された検出器を含み、前記検出器が絶縁領域によ
り前記利得区分から分離されるように、前記同調可能光
信号源を構成するステップと、 （Ａ２）前記集積された検出器中で、前記同調区分から
の自発放出を検出するステップとをさらに含むことを特
徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 前記（Ａ）ステップが、 （Ａ３）同調区分を含むチップの外部に配置された検出
器中で前記自発放出を検出するステップをさらに含むこ
とを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項５】 前記（Ａ３）同調区分を含むチップの外
部に配置された検出器中で前記自発放出を検出するステ
ップが、 （Ａ３１）据え付けブロック上に支持され、かつ同調区
分の側面から放出される自発放出を検出するように配置
されたｐ−ｉ−ｎダイオード外部検出器中で、前記自発
放出を検出するステップをさらに含むことを特徴とする
請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記（Ａ３）同調区分を含むチップの外
部に配置された検出器中で自発放出を検出するステップ
が、 （Ａ３２）前記同調区分の側面から放出され、かつフォ
ーカスレンズにより外部検出器に集中される自発放出を
検出するように構成された外部検出器中で、自発放出を
検出するステップをさらに含むことを特徴とする請求項
４記載の方法。 - 【請求項７】 前記（Ａ）ステップが、 （Ａ４）前記光信号源の出力に接続された出力ファイバ
からの光信号パワーを結合するステップと、 （Ａ５）前記結合された光信号パワー中の自発放出を検
出するステップとをさらに含むことを特徴とする請求項
１記載の方法。 - 【請求項８】 前記（Ａ４）出力ファイバからの光信号
パワーを結合するステップが、 （Ａ４１）前記光信号パワーを波長分割多重カプラに与
えるステップをさらに含むことを特徴とする請求項７記
載の方法。 - 【請求項９】 前記（Ａ５）結合された光信号パワー中
の自発放出を検出するステップに先だって、 （Ａ６）前記結合された光信号パワーをフィルタリング
するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７記
載の方法。 - 【請求項１０】 前記光信号源が、複数の同調区分を含
み、 前記（Ａ）自発放出を検出するステップが、対応する複
数の検出器を使用して前記同調区分からの自発放出を検
出するステップをさらに含み、 前記（Ｂ）検出された自発放出をフィードバック制御ル
ープ中で利用するステップが、光信号波長を制御するた
めに、複数の同調区分から検出された自発放出を対応す
る複数のフィードバック制御ループ中で利用するステッ
プをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記複数の同調区分が、位相同調区分
および分布ブラッグ反射器同調区分を含むことを特徴と
する請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 （Ａ）少なくとも１つの同調区分（１
６）と、 （Ｂ）光信号源の同調区分からの自発放出を検出するた
めの検出器（２０）と、 （Ｃ）前記検出された自発放出が光信号波長を制御する
ために使用されるフィードバック制御ループ（２２，２
４）とを有する波長制御同調可能光信号源。 - 【請求項１３】 前記（Ｃ）フィードバック制御ループ
（２２，２４）が、前記同調区分から検出された自発放
出を実質的に一定レベルに維持するように動作可能であ
ることを特徴とする請求項１２記載の光信号源。 - 【請求項１４】 前記（Ｂ）検出器（２０）は、前記同
調区分および利得区分とともに共通チップに集積されて
おり、 前記（Ｂ）検出器（２０）は、絶縁領域により前記利得
区分から分離されていることを特徴とする請求項１２記
載の光信号源。 - 【請求項１５】 前記（Ｂ）検出器（２０）は、前記同
調区分を含むチップの外部に配置されていることを特徴
とする請求項１２記載の光信号源。 - 【請求項１６】 前記検出器が、据え付けブロック上に
指示されており、かつ前記同調区分の側面から放出され
る自発放出を検出するように配置されたｐ−ｉ−ｎダイ
オード外部検出器として具現化されていることを特徴と
する請求項１５記載の光信号源。 - 【請求項１７】 前記（Ｂ）検出器（２０）が、前記同
調区分の側面から放出され、かつフォーカスレンズによ
り外部検出器で集中される自発放出を検出するように配
置された外部検出器として具現化されていることを特徴
とする請求項１５記載の光信号源。 - 【請求項１８】 （Ｃ）光源の出力に接続された出力フ
ァイバからの光信号パワーを結合するための光カプラを
さらに含み、前記自発放出が、前記結合された光信号パ
ワー中で検出されることを特徴とする請求項１２記載の
光信号源。 - 【請求項１９】 前記（Ｃ）光カプラが、波長分割多重
カプラであることを特徴とする請求項１８記載の光信号
源。 - 【請求項２０】 （Ｄ）前記自発放出が検出される前に
前記結合された光信号パワーをフィルタリングするため
のフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１８記
載の光信号源。 - 【請求項２１】 （Ａ）複数の同調区分と、 （Ｂ）それぞれが複数の同調区分のうちの対応する１つ
からの自発放出を検出する複数の検出器と、 （Ｃ）それぞれが、光信号波長を制御するために、複数
の同調区分のうちの１つから検出された自発放出を利用
する複数のフィードバック制御ループとをさらに含むこ
とを特徴とする請求項１２記載の光信号源。 - 【請求項２２】 前記（Ａ）複数の同調区分が、位相同
調区分および分布ブラッグ反射器同調区分を含むことを
特徴とする請求項２１記載の光信号源。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/799653 | 1997-02-11 | ||
| US08/799,653 US5832014A (en) | 1997-02-11 | 1997-02-11 | Wavelength stabilization in tunable semiconductor lasers |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223964A JPH10223964A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3301376B2 true JP3301376B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=25176426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02892998A Expired - Lifetime JP3301376B2 (ja) | 1997-02-11 | 1998-02-10 | 同調可能光信号源およびその光信号波長を制御する方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5832014A (ja) |
| EP (1) | EP0858138B1 (ja) |
| JP (1) | JP3301376B2 (ja) |
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| US6272157B1 (en) | 1999-01-11 | 2001-08-07 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. | Apparatus and method for calibrating a wavelength stabilized laser |
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