DE3131024A1 - "anordnung mit einer halbleiterlaserdiode" - Google Patents

"anordnung mit einer halbleiterlaserdiode"

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DE3131024A1
DE3131024A1 DE19813131024 DE3131024A DE3131024A1 DE 3131024 A1 DE3131024 A1 DE 3131024A1 DE 19813131024 DE19813131024 DE 19813131024 DE 3131024 A DE3131024 A DE 3131024A DE 3131024 A1 DE3131024 A1 DE 3131024A1
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Giok Djan 5621 Eindhoven Khoe
Christiaan Hendrik Frans 5621 Eindhoven Velzel
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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Description

PHN 9819 - . *Ζ ' -20.6.1981
Anordnung mit einer Halbleiterlaserdiode
Die Erfindung bezieht sich, auf eine Anordnung mit einer Halbleiterlaserdiode.
Wenn eine Halbleiterlaserdiode, die eine grosse ' Kohärenzlänge hat, mit einer Gradienten—Glasfaser oder im allgemeinen mit einor Multimodefaser gekoppelt wird und wenn sich eine oder mehrere nicht-ideale Faserkopplungen oder im allgemeinen Verbindungen mit einer räumlich filternden ¥irkung in dem Übertragungsweg befinden., tritt an der Empfangsseite der Faser.sogenanntes.Moderauschen auf.
Die Erscheinung von. Moderauschen ist in "Proceedings of the Fourth European Conference on Optical Communication", September 12-15, 1978, Genf, Seiten 492 bis 501, beschrieben worden. Darin ist auch angegeben, dass durch Verwendung eines Lasers, der eine grössere Spektrallinienbreite eines
'5longitudinalen Modus und folglich eine kleinere Kohärenzlänge hat, das Moderauschen stark verringert werden kann.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Anordnung mit einer Halbleiterlaserdiode zu schaffen, wodurch ausgehend von einem Laser, der an sich eine kleine Spektral- linienbreite eines longitudinalen Modus hat, ein optisches Spektrum des Lasers erhalten wird,, das zum Verringern des Moderauschens in Faserübertragungssystemen geeignet ist.
Die Anordnung mit einer Halbleiterlaserdiode nach
der Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass eine der Stirnflächen der Halbleiterlaserdiode mit einem Ende eines Abschnittes eines optischen Mpnomode-Wellenieiters gekoppelt ist, dessen anderes Ende reflektierend abgeschlossen ist. .-■-..-; :..·-;; ■-·,-
In Fig. 1 ist eine Halbleiterlaserdiode .1 vom
'30 Mehr schicht typ dargestellt, die - auf einem Kühlblock. 2 augeordnet ist. Eine aktive Schicht 4 befindet sich zwischen spiegelnden Stirnflächen 5 und 6, die den Laserresonator bilden. Die Stirnflächen 5 und 6 sind teilweise durchlässige
PHN 9819 fr β 20.6.1981
Spiegel, die einen Teil des auftreffenden Lichtes durchlassen.
Das Licht, das von der Stirnfläche 5 durchgelassen •wird, wird mittels einer Kopplung 7 mit dem Kern einer Ubertragungsfaser 8 gekoppelt, beispielsweise einer Gradienten-Faser die den Anfang eines (Fern-) Ubertragungssystems bildet.
Die optische Leistung P des Lasers als Funktion der wellenlänge A kann für einen Laser guter Qualität eine Form aufweisen, wie diese in Fig. 2 dargestellt ist. In der Praxis hat es sich herausgestellt, dass bei Verwendung derartiger Laser an der Empfangsseite des optischen Ubertragungssystems ein Rauschen eines bestimmten Typs auftritt, welches als Moderauschen bezeichnet wird. Ein Laser mit einer kleinen Spektrallinienbreite und foTglich einer grossen Kohärenzlänge kann in der Ubertragungsfaser bis in grossen Abständen vom Laser zeitveränderliche Intensitätsverteilungen über den Faserquerschnitt verursachen, die beispielsweise hinter einer nicht-idealen Faserkopplung ^ zu Intensitätsmodulation des optischen Signals führen können. Diese Intensitätsverteilungen werden wegen ihrer Form als Punktmuster bezeichnet.
Zur Verringerung des Moderauschens in dem Übertragungssystem wird die Stirnfläche 6 des Lasers mittels einer optischen Kopplung 9 mit einem Ende eines Abschnittes einer Monomodefaser 10 gekoppelt, deren anderes Ende durch einen Spiegel 11 reflektierend angeschlossen ist.
Ein Teil des Laserlichtes, das durch die Stirnfläche 6 des Lasers 6 durchgelassen wird, wird mittels der Kopplung 9 in die Monomodefaser 10 gekoppelt und kehrt nach Reflexion am Spiegel 11 in den Laser zurück» Die Monomodefaser 10 bildet folglich eine ausserliche optische Rückkopplungsstrecke für den Laser, Dadurch nimmt die Spektrallinienbreite B" des Lasers zu, und es stellt sich heraus, dass die Feinstruktur eines Modus aus einer Anzahl Reso- ■*> nanzen in einem gegenseitigen Abstand Af besteht, wofür annähernd gilt: έ
Af = Vg//L,
PHN 9819 ^f ψ 20.6.1981
wobei Vg die G-ruppengeschwindigkeit in der Faser 10 und L die Länge der Faser 10 darstellt. Die optische Leistung P als Funktion der Wellenlänge Λ bei Verwendung der externen optischen Rückkopplung wird eine Form aufweisen, wie diese in Fig. 3 dargestellt ist.
Hpi* Untersuchungen hat es sich herausgestellt, dass «?■■; -esentlich ist, dass sich das Licht in der Faser 10 in nur einem Modus fortpflanzen kann, da sonst Phasen-. Schwankungen in dem von der Faser 10 zum Laser reflektierten Licht auftreten können, die ein zusätzliches Rauschen im optischen Ausgang der Laserdiode verursachen können.
In einer alternativen Ausführungsform kann der Spiegel 11 durch eine reflektierende Schicht 12 am Ende der Faser 10 ersetzt werden. Auch ist es möglich, das Ende der
^ Faser mit einer Siliciumphotodiode zu koppeln, die als Monitor wirksam sein kann, wobei Reflexion am Faser-Dioden-Ubergang auftritt. Die beiden Massnahmen lassen sich auch kombiniert anwenden, wenn die reflektierende Schicht 12 teilweise durchlässig gemacht wird.
Kopplungen zwischen einem Laser und einer Mono— modefaser zum Verwirklichen der Kopplung 9 sind aus der Literatur bekannt, beispielsweise aus "Proceedings of the First European Conference on Optical Fiber Communication" September 16-18, 1975, London, Seiten 114-6 (Khoe).
In einer weiteren alternativen Ausführungsform,
die in den Figuren nicht dargestellt ist, kann statt der Monomodefaser 10 ein integrierter planarer optischer Monomodewellenleiter verwendet werden. Eine Kopplung einer Laserdiode mit einem derartigen Wellenleiter ist beispielsweise in "Applied Optics", Heft 19, Juni 1980f Seiten 1847-52, beschrieben worden.
Die grössere Spektrallinienbreite eines longitudinalen Modus der Laserdiode geht mit einer kleineren Kohärenz— länge einher, wie beispielsweise in "IEEE Journal of Quantum Electronics", Heft QE-15, August 1979, Seiten 782-6 (Velzel et al), dargelegt ist. Dadurch beschränkt sich das Auftreten von Punktmustern auf einen geringen Abstand vom Laser.
Ohne Verwendung der äusseren optischen Rückkopplung
31 3 102A
PHN 9819 /5^ 20.6.1 Q81
kann dieser Abstand für eine Gradienten-Faser einige Kilometer betragen. Durch. Anwendung der Erfindung kann der Abstand in dem in der Ubertragungsfaser Punktmuster auftreten können, auf ein oder einige Meter, abhängig von der Zunahme der Dispersion, die no>'h gerade zulässig ist, beschränkt werden. Es soll daher vormieden werden, dass innerhalb dieses kurzen Abstandes nicht-ideale Faserkopplungen oder andere Verbindungen mit einem räumlichen Filtereffekt verwendet werden. Das Auftreten von Moderauschen über
^ die Länge der Ubertragungsfaser wird dann vermieden. In einem praktischen Fall wurde eine Monomodefaser 10 mit einem Kerndurchmesser von 6/um, einer V-Zahl von 2,2 und einer Länge L = 50 mm verwendet, und der Kopplungswirkungs— grad der Kopplung 9 betrug etwa 15$. Es stellte sich jedoch heraus, dass keiner der genannten Parameter einen kritischen Wert aufwies.
Leerserte

Claims (2)

·» ««A A « ft vt PHN 9819 ^T 20.6.1981 PATENTANSPRÜCHE
1. Anordnung mit einer Halbleiterlaserdiode, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Stirnflächen der Halbleiterlaserdiode mit einem Ende eines Abschnittes eines optischen Monomodewellenleiters optisch gekoppelt ist, dessen anderes Ende mindestens teilweise reflektierend abgeschlossen ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an 4em genannten anderen Ende des optischen Monomodewellenleiters eine mindestens teilweise reflektierende
Schicht angebracht ist.
. 10 .
DE19813131024 1980-08-06 1981-08-05 "anordnung mit einer halbleiterlaserdiode" Withdrawn DE3131024A1 (de)

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