JP2002033548A - モード同期半導体レーザの駆動方法及び装置 - Google Patents
モード同期半導体レーザの駆動方法及び装置Info
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- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/06835—Stabilising during pulse modulation or generation
Abstract
(57)【要約】
【課題】基準周波数とモード同期半導体レーザの固有周
波数の差が大きい場合でも、周波数を基準周波数に合わ
せ込むことを可能とする駆動方法及び回路の提供。 【解決手段】少なくとも光増幅領域１２と、可飽和吸収
領域１１と、共振器長調整領域１４と、光強度を外部か
ら強制変調する光変調領域１３を有し、可飽和吸収領域
に逆バイアス電圧が印加され、光増幅領域に電流注入を
行うことで受動モード同期が生じ共振器長調整領域への
バイアスによって固有周波数が調整されるモード同期半
導体レーザと、光変調領域に基準周波数の正弦波を印加
して強制的な光変調を行う発振器１５を備え、モード同
期半導体レーザの出力光を電気信号に光電変換する光検
出器３０と、共振器長調整領域へのバイアスを供給する
駆動部３４と、光検出部の出力を入力し低周波の雑音成
分が抽出する雑音検出部３２と、雑音成分の強度が最小
となるように駆動部を制御して前記共振器長調整領域へ
のバイアスを調整する制御部３３を備える。
波数の差が大きい場合でも、周波数を基準周波数に合わ
せ込むことを可能とする駆動方法及び回路の提供。 【解決手段】少なくとも光増幅領域１２と、可飽和吸収
領域１１と、共振器長調整領域１４と、光強度を外部か
ら強制変調する光変調領域１３を有し、可飽和吸収領域
に逆バイアス電圧が印加され、光増幅領域に電流注入を
行うことで受動モード同期が生じ共振器長調整領域への
バイアスによって固有周波数が調整されるモード同期半
導体レーザと、光変調領域に基準周波数の正弦波を印加
して強制的な光変調を行う発振器１５を備え、モード同
期半導体レーザの出力光を電気信号に光電変換する光検
出器３０と、共振器長調整領域へのバイアスを供給する
駆動部３４と、光検出部の出力を入力し低周波の雑音成
分が抽出する雑音検出部３２と、雑音成分の強度が最小
となるように駆動部を制御して前記共振器長調整領域へ
のバイアスを調整する制御部３３を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測、
光情報処理に用いられるモード同期半導体レーザの駆動
方法及び駆動装置に関する。
光情報処理に用いられるモード同期半導体レーザの駆動
方法及び駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信技術の大容量化への要求が
益々高まっており、これに対応するためのデバイス・方
式が盛んに検討されている。光通信の大容量化の方式と
して、主に、波長多重方式と時分割多重方式の２つが存
在しており、これらを併用することで、現実的な大容量
通信システムが構築されていくものと思料される。
益々高まっており、これに対応するためのデバイス・方
式が盛んに検討されている。光通信の大容量化の方式と
して、主に、波長多重方式と時分割多重方式の２つが存
在しており、これらを併用することで、現実的な大容量
通信システムが構築されていくものと思料される。
【０００３】時分割多重方式の中でも、パルス光を用い
た光時分割多重方式が注目されている。この方式では、
ピコ秒オーダーのパルス光を、チャンネル毎に、光変調
器で、信号変調した後に、一定間隔の遅延を与えて合波
させることで、100ギガビット／秒を越える超高速の時
間多重された光信号列が得られる。
た光時分割多重方式が注目されている。この方式では、
ピコ秒オーダーのパルス光を、チャンネル毎に、光変調
器で、信号変調した後に、一定間隔の遅延を与えて合波
させることで、100ギガビット／秒を越える超高速の時
間多重された光信号列が得られる。
【０００４】モード同期半導体レーザは、比較的容易か
つ安定に、ピコ秒オーダーの超高速パルスを発生できる
ことから、このような光通信用の光源として有望であ
る。
つ安定に、ピコ秒オーダーの超高速パルスを発生できる
ことから、このような光通信用の光源として有望であ
る。
【０００５】光通信への応用では、通信システムによっ
て、基準周波数が厳密に規定されているため、モード同
期半導体レーザの光パルスの繰り返し周波数を基準周波
数に固定し、光パルス出力をシステムに同期させる必要
がある。
て、基準周波数が厳密に規定されているため、モード同
期半導体レーザの光パルスの繰り返し周波数を基準周波
数に固定し、光パルス出力をシステムに同期させる必要
がある。
【０００６】この目的のために、モード同期半導体レー
ザの駆動方法として、外部から基準周波数の正弦波を印
加し、強制的な光変調を行うことで、周波数をロッキン
グするアクティブモード同期、あるいは、これと受動
（パッシブ）モード同期を組み合わせたハイブリッドモ
ード同期が、一般的に、用いられている。
ザの駆動方法として、外部から基準周波数の正弦波を印
加し、強制的な光変調を行うことで、周波数をロッキン
グするアクティブモード同期、あるいは、これと受動
（パッシブ）モード同期を組み合わせたハイブリッドモ
ード同期が、一般的に、用いられている。
【０００７】このとき問題となるのは、ロッキング可能
な範囲が、基準周波数の0.1%程度と狭く、この範囲に、
モード同期半導体レーザの共振器の固有周波数を合わせ
込むことが困難である、ということである。
な範囲が、基準周波数の0.1%程度と狭く、この範囲に、
モード同期半導体レーザの共振器の固有周波数を合わせ
込むことが困難である、ということである。
【０００８】すなわち、モード同期半導体レーザの固有
周波数は、レーザ共振器内の光パルスの往復時間の逆数
で与えられ、光共振器長で固有周波数が一義的に決まる
が、半導体レーザの共振器は、通常、劈開（両端面の劈
開）によって形成されるので、要求される0.1%の周波数
精度、共振器長にして、1μm以下の精度で、再現性良く
制御することは、極めて困難である。
周波数は、レーザ共振器内の光パルスの往復時間の逆数
で与えられ、光共振器長で固有周波数が一義的に決まる
が、半導体レーザの共振器は、通常、劈開（両端面の劈
開）によって形成されるので、要求される0.1%の周波数
精度、共振器長にして、1μm以下の精度で、再現性良く
制御することは、極めて困難である。
【０００９】一般に用いられる機械的な劈開工程で発生
する誤差は、10 μm程度とされ、周波数の精度として
は、たかだか１％であるため、基準周波数でロッキング
可能な素子の歩留まりはきわめて低い。
する誤差は、10 μm程度とされ、周波数の精度として
は、たかだか１％であるため、基準周波数でロッキング
可能な素子の歩留まりはきわめて低い。
【００１０】この劈開精度の問題を解決するために、共
振器の光学長を外部から変化させて周波数のずれを補正
する方法が、検討されている。例えば、（１）光導波路
の屈折率を電流注入や電界印加により電気的に変化させ
る方法と、（２）共振器端に設けた分布反射鏡の実効長
を変化させる方法が報告されている。
振器の光学長を外部から変化させて周波数のずれを補正
する方法が、検討されている。例えば、（１）光導波路
の屈折率を電流注入や電界印加により電気的に変化させ
る方法と、（２）共振器端に設けた分布反射鏡の実効長
を変化させる方法が報告されている。
【００１１】（２）の方法として、例えば特願平１０−
３５９５８４号には、電界吸収効果を用いて、分布反射
鏡内部の光吸収損失を外部からの電界印加によって可変
にし、分布反射鏡の実効長、すなわち、分布反射鏡への
光の侵入深さを変えることにより、モード同期周波数を
補正する方法が提案されている。
３５９５８４号には、電界吸収効果を用いて、分布反射
鏡内部の光吸収損失を外部からの電界印加によって可変
にし、分布反射鏡の実効長、すなわち、分布反射鏡への
光の侵入深さを変えることにより、モード同期周波数を
補正する方法が提案されている。
【００１２】以上のような手法により、モード同期半導
体レーザの周波数を、外部から電気的に合わせ込むこと
が可能となるが、周波数調整用の端子が増えることによ
る、駆動が複雑化する。
体レーザの周波数を、外部から電気的に合わせ込むこと
が可能となるが、周波数調整用の端子が増えることによ
る、駆動が複雑化する。
【００１３】この駆動の複雑化を避けるために、周波数
調整の自動化が求められる。
調整の自動化が求められる。
【００１４】モード同期半導体レーザの周波数を自動的
に基準周波数に合わせ込むには、周波数のずれを検知し
て、周波数調整領域をフィードバック制御する必要があ
る。
に基準周波数に合わせ込むには、周波数のずれを検知し
て、周波数調整領域をフィードバック制御する必要があ
る。
【００１５】一般に、自動周波数調整の手法としては、
従来から位相同期ループ（Phase Locked Loop、「ＰＬ
Ｌ」という）がよく知られている。これは、電圧制御発
振器（ＶＣＯ）の出力周波数を、基準発振器の周波数に
一致させる手法であり、基準信号との周波数差を検知
し、位相差に応じた信号をループフィルタで平滑化して
電圧制御発振器に制御電圧として供給し、電圧制御発振
器の出力を位相周波数比較器にフィードバックする。
従来から位相同期ループ（Phase Locked Loop、「ＰＬ
Ｌ」という）がよく知られている。これは、電圧制御発
振器（ＶＣＯ）の出力周波数を、基準発振器の周波数に
一致させる手法であり、基準信号との周波数差を検知
し、位相差に応じた信号をループフィルタで平滑化して
電圧制御発振器に制御電圧として供給し、電圧制御発振
器の出力を位相周波数比較器にフィードバックする。
【００１６】外部電圧で周波数が可変のモード同期半導
体レーザは電圧制御発振器と同様な動作をするので、こ
れをＰＬＬによって自動制御する試みが、文献１（1994
年刊、「Electronics Letters」、Vol.30、第59〜60
頁、「Stable picosecond pulsegeneration at 46 Ghz
by mode-locking of a semiconductor laser operation
in an optoelectronic phase-locked loop」）に報告さ
れている。
体レーザは電圧制御発振器と同様な動作をするので、こ
れをＰＬＬによって自動制御する試みが、文献１（1994
年刊、「Electronics Letters」、Vol.30、第59〜60
頁、「Stable picosecond pulsegeneration at 46 Ghz
by mode-locking of a semiconductor laser operation
in an optoelectronic phase-locked loop」）に報告さ
れている。
【００１７】上記文献１に記載されている構成について
説明する。図９は、上記文献１に記載される構成につい
て、ＰＬＬ動作にかかわる部分を抜粋して示したもので
ある。
説明する。図９は、上記文献１に記載される構成につい
て、ＰＬＬ動作にかかわる部分を抜粋して示したもので
ある。
【００１８】モード同期半導体レーザは３電極構成とさ
れ、中央に光増幅領域５１、両端に可飽和吸収領域５
２、５３が配置されており、全長810 μmの共振器で発
生するモード同期パルスの繰り返し周波数は、約46.8 G
Hzである。
れ、中央に光増幅領域５１、両端に可飽和吸収領域５
２、５３が配置されており、全長810 μmの共振器で発
生するモード同期パルスの繰り返し周波数は、約46.8 G
Hzである。
【００１９】パルス繰り返し周波数は、可飽和吸収領域
５２、５３に印加する電圧により、5MHzの範囲で変化す
ることを利用して、ＰＬＬを実現している。
５２、５３に印加する電圧により、5MHzの範囲で変化す
ることを利用して、ＰＬＬを実現している。
【００２０】出射した光パルス列は、光ファイバ６１を
介して、受光器５４で受光されて電気信号に変換され、
まず、第１のミキサー５５で、４０GHzの信号源５６と
ミキシングすることにより、ビート周波数6.8 GHzの信
号が得られる。
介して、受光器５４で受光されて電気信号に変換され、
まず、第１のミキサー５５で、４０GHzの信号源５６と
ミキシングすることにより、ビート周波数6.8 GHzの信
号が得られる。
【００２１】この信号を、アンプ６２で増幅し、第２の
ミキサー５８で、信号源５７からの6.8 GHzの基準信号
と位相比較し、得られた誤差信号を、能動ループフィル
ター５９で選択増幅した後、直流電源６４に電源電圧と
加算器６５で加算し、可飽和吸収領域５２、５３に加え
ることで、フィードバックループが形成される。
ミキサー５８で、信号源５７からの6.8 GHzの基準信号
と位相比較し、得られた誤差信号を、能動ループフィル
ター５９で選択増幅した後、直流電源６４に電源電圧と
加算器６５で加算し、可飽和吸収領域５２、５３に加え
ることで、フィードバックループが形成される。
【００２２】以上の構成により、モード同期半導体レー
ザの周波数は、信号源５６と５７の周波数の和である4
6.8 GHzに固定（ロック）される。
ザの周波数は、信号源５６と５７の周波数の和である4
6.8 GHzに固定（ロック）される。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＰＬＬ
を用いる手法には、適用可能な周波数の限界と、ロッキ
ング可能な範囲の限界という２つの問題がある。
を用いる手法には、適用可能な周波数の限界と、ロッキ
ング可能な範囲の限界という２つの問題がある。
【００２４】周波数の限界とは、光パルスの繰り返し周
波数と同等の高速な位相比較器が必要であり、電気的な
応答速度で動作周波数が制限される、ということであ
る。
波数と同等の高速な位相比較器が必要であり、電気的な
応答速度で動作周波数が制限される、ということであ
る。
【００２５】図９に示す構成では、ミキサー回路を２段
にして、周波数のダウンコンバージョンを行うことで、
高周波に対応しているが、それには、40 GHzという高周
波動作のミキサー５５が必要とされている。
にして、周波数のダウンコンバージョンを行うことで、
高周波に対応しているが、それには、40 GHzという高周
波動作のミキサー５５が必要とされている。
【００２６】さらに高周波では、周波数逓倍による高調
波ミキサーを用いる方法や、四光波混合等の光学的な非
線形性を利用して高速化を図ることが試みられている
が、構成が複雑かつ大型化する問題が生じる。
波ミキサーを用いる方法や、四光波混合等の光学的な非
線形性を利用して高速化を図ることが試みられている
が、構成が複雑かつ大型化する問題が生じる。
【００２７】次に、ロッキング可能な範囲の限界とは、
フィードバックループの安定性を高めるために、ループ
フィルタで帯域が制限されることと、ループの遅延時間
によって、引き込み可能な周波数範囲が制限されること
であり、通常のロッキング可能な周波数幅は、１MHz程
度である。
フィードバックループの安定性を高めるために、ループ
フィルタで帯域が制限されることと、ループの遅延時間
によって、引き込み可能な周波数範囲が制限されること
であり、通常のロッキング可能な周波数幅は、１MHz程
度である。
【００２８】このロッキング可能範囲は、モード同期半
導体レーザを強制変調してロッキングするアクティブモ
ード同期のロッキング範囲と同等、あるいはそれ以下で
あり、前述した、モード同期半導体レーザの作製誤差に
よる周波数誤差が１％程度ある場合のロッキングに適用
することはできない。
導体レーザを強制変調してロッキングするアクティブモ
ード同期のロッキング範囲と同等、あるいはそれ以下で
あり、前述した、モード同期半導体レーザの作製誤差に
よる周波数誤差が１％程度ある場合のロッキングに適用
することはできない。
【００２９】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その主たる目的は、基準周波
数とモード同期半導体レーザの固有周波数の差が大きい
場合でも、モード同期半導体レーザの周波数を基準周波
数に合わせ込むことを可能とする駆動方法及び装置を提
供することにある。これ以外の本発明の目的、特徴、利
点等は、以下の実施の形態等の記載から、当業者には、
直ちに明らかとされるであろう。
てなされたものであって、その主たる目的は、基準周波
数とモード同期半導体レーザの固有周波数の差が大きい
場合でも、モード同期半導体レーザの周波数を基準周波
数に合わせ込むことを可能とする駆動方法及び装置を提
供することにある。これ以外の本発明の目的、特徴、利
点等は、以下の実施の形態等の記載から、当業者には、
直ちに明らかとされるであろう。
【００３０】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係るモード同期半導体レーザの駆動方法は、強制的
な光変調を行いながら、モード同期半導体の光パルス出
力の強度雑音を検出し、これが最小となるように、モー
ド同期半導体レーザの周波数調整領域を駆動するによ
り、周波数調整を行うようにしたものである。上記目的
は、特許請求の範囲の各請求項の発明によっても同様に
して達成される。
明に係るモード同期半導体レーザの駆動方法は、強制的
な光変調を行いながら、モード同期半導体の光パルス出
力の強度雑音を検出し、これが最小となるように、モー
ド同期半導体レーザの周波数調整領域を駆動するによ
り、周波数調整を行うようにしたものである。上記目的
は、特許請求の範囲の各請求項の発明によっても同様に
して達成される。
【００３１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について以下
に説明する。モード同期半導体レーザに、外部から、基
準周波数の正弦波を印加して、強制的な光変調を行う
と、入力する基準周波数とモード同期半導体レーザの固
有周波数が一致した時に、モード同期半導体レーザの光
パルス出力が、基準信号に同期する周波数ロッキングが
起こる。
に説明する。モード同期半導体レーザに、外部から、基
準周波数の正弦波を印加して、強制的な光変調を行う
と、入力する基準周波数とモード同期半導体レーザの固
有周波数が一致した時に、モード同期半導体レーザの光
パルス出力が、基準信号に同期する周波数ロッキングが
起こる。
【００３２】このロッキング動作の過程で、出力パルス
光の強度雑音を観測すると、周波数ロッキング時に、強
度雑音が最小となり、強制変調が最も強く作用する条件
で、強度ゆらぎが最小になるという相関関係が明らかに
認められる。
光の強度雑音を観測すると、周波数ロッキング時に、強
度雑音が最小となり、強制変調が最も強く作用する条件
で、強度ゆらぎが最小になるという相関関係が明らかに
認められる。
【００３３】この関係を利用することにより、強度雑音
を最小とするように、モード同期半導体レーザの周波数
領域を駆動、あるいは動作温度を調節して、周波数調整
を行うことで、基準周波数に合わせ込むことが可能とな
る。
を最小とするように、モード同期半導体レーザの周波数
領域を駆動、あるいは動作温度を調節して、周波数調整
を行うことで、基準周波数に合わせ込むことが可能とな
る。
【００３４】また、この強度雑音の変化は、１ＧＨｚ程
度までの周波数域で明瞭に観測できるため、比較的低周
波で動作する簡便な電気回路によって検出し、フィード
バックループを構築することが可能である。
度までの周波数域で明瞭に観測できるため、比較的低周
波で動作する簡便な電気回路によって検出し、フィード
バックループを構築することが可能である。
【００３５】本発明は、少なくとも光増幅領域（１２）
と、可飽和吸収領域（１１）と、共振器長調整領域（１
４）と、光強度を外部から強制変調する光変調領域（１
３）と、を有し、可飽和吸収領域（１１）に逆バイアス
電圧が印加され、光増幅領域（１２）に電流注入を行う
ことで、受動モード同期が生じ、共振器長調整領域（１
４）へのバイアスによって固有周波数が調整されるモー
ド同期半導体レーザと、光変調領域（１３）に、基準周
波数の正弦波を印加して強制的な光変調を行う発振器
（１５）を備え、モード同期半導体レーザの出力光を電
気信号に光電変換する光検出器（３０）と、共振器長調
整領域へのバイアスを供給する駆動部（３４）と、光検
出部（３０）の出力を入力とし、低周波の雑音成分が抽
出する雑音検出部（３２）と、前記雑音成分の強度が最
小となるように、前記駆動部を制御して前記共振器長調
整領域へのバイアスを調整する制御部（３３）と、を備
えている。
と、可飽和吸収領域（１１）と、共振器長調整領域（１
４）と、光強度を外部から強制変調する光変調領域（１
３）と、を有し、可飽和吸収領域（１１）に逆バイアス
電圧が印加され、光増幅領域（１２）に電流注入を行う
ことで、受動モード同期が生じ、共振器長調整領域（１
４）へのバイアスによって固有周波数が調整されるモー
ド同期半導体レーザと、光変調領域（１３）に、基準周
波数の正弦波を印加して強制的な光変調を行う発振器
（１５）を備え、モード同期半導体レーザの出力光を電
気信号に光電変換する光検出器（３０）と、共振器長調
整領域へのバイアスを供給する駆動部（３４）と、光検
出部（３０）の出力を入力とし、低周波の雑音成分が抽
出する雑音検出部（３２）と、前記雑音成分の強度が最
小となるように、前記駆動部を制御して前記共振器長調
整領域へのバイアスを調整する制御部（３３）と、を備
えている。
【００３６】本発明は、少なくとも光増幅領域と、可飽
和吸収領域（１１）と、共振器長調整領域（１４）と、
光強度を外部から強制変調する光変調領域（１３）と、
を有し、前記可飽和吸収領域（１１）に逆バイアス電圧
が印加され、光増幅領域（１２）に電流注入を行うこと
で受動モード同期が生じ、共振器長調整領域（１４）へ
のバイアスによって固有周波数が調整されるモード同期
半導体レーザを備え、光変調領域（１３）に基準周波数
の正弦波を印加して強制的な光変調を行う発振器（１
５）を備え、モード同期半導体レーザの出力光を電気信
号に光電変換する光検出器（３１）と、共振器長調整領
域（１０）に、正弦波を印加する低周波発振器（４０）
と、光検出器（３１）の出力から低周波の雑音成分を取
り出す低域通過フィルタ（３２）と、前記雑音成分を、
低周波発振器（４０）からの信号と位相を合わせて掛け
あわせる乗算器（４１）と、乗算器（４１）の出力を積
分する積分器（４２）と、積分器（４２）の出力は、基
準周波数より共振器の固有周波数が低周波側のときに
負、高周波側のときに正となり、これが零になるよう
に、前記共振器長調整領域へのバイアスの調整する誤差
増幅器（４３）と、誤差増幅器（４３）の出力と、低周
波発振器（４０）の出力を足し合わせて前記共振器長調
整領域（１４）へのバイアスとして供給する加算器（４
４）と、を備えている。
和吸収領域（１１）と、共振器長調整領域（１４）と、
光強度を外部から強制変調する光変調領域（１３）と、
を有し、前記可飽和吸収領域（１１）に逆バイアス電圧
が印加され、光増幅領域（１２）に電流注入を行うこと
で受動モード同期が生じ、共振器長調整領域（１４）へ
のバイアスによって固有周波数が調整されるモード同期
半導体レーザを備え、光変調領域（１３）に基準周波数
の正弦波を印加して強制的な光変調を行う発振器（１
５）を備え、モード同期半導体レーザの出力光を電気信
号に光電変換する光検出器（３１）と、共振器長調整領
域（１０）に、正弦波を印加する低周波発振器（４０）
と、光検出器（３１）の出力から低周波の雑音成分を取
り出す低域通過フィルタ（３２）と、前記雑音成分を、
低周波発振器（４０）からの信号と位相を合わせて掛け
あわせる乗算器（４１）と、乗算器（４１）の出力を積
分する積分器（４２）と、積分器（４２）の出力は、基
準周波数より共振器の固有周波数が低周波側のときに
負、高周波側のときに正となり、これが零になるよう
に、前記共振器長調整領域へのバイアスの調整する誤差
増幅器（４３）と、誤差増幅器（４３）の出力と、低周
波発振器（４０）の出力を足し合わせて前記共振器長調
整領域（１４）へのバイアスとして供給する加算器（４
４）と、を備えている。
【００３７】本発明においては、低周波発振器（４０）
から共振器長調整領域（１４）に印加する正弦波電圧振
幅を調整する制御する振幅制御部（４５）を備え、前記
振幅制御部（４５）は、前記積分器（４２）からの誤差
信号の大きさに応じて振幅を制御する可変減衰器よりな
り、ロッキングして周波数が安定化され、誤差が零にな
ると前記共振器長調整領域に印加する正弦波の振幅を零
あるいはロッキングを維持するための微小な振幅となる
ように設定され、加算器（４４）は、振幅制御部（４
５）の出力と誤差増幅器（４３）の出力を加算して共振
器長調整領域（１４）へのバイアスを出力する。
から共振器長調整領域（１４）に印加する正弦波電圧振
幅を調整する制御する振幅制御部（４５）を備え、前記
振幅制御部（４５）は、前記積分器（４２）からの誤差
信号の大きさに応じて振幅を制御する可変減衰器よりな
り、ロッキングして周波数が安定化され、誤差が零にな
ると前記共振器長調整領域に印加する正弦波の振幅を零
あるいはロッキングを維持するための微小な振幅となる
ように設定され、加算器（４４）は、振幅制御部（４
５）の出力と誤差増幅器（４３）の出力を加算して共振
器長調整領域（１４）へのバイアスを出力する。
【００３８】モード同期半導体レーザの可飽和吸収領域
からバイアステイーを用いたコンデンサ結合により光電
流を取り出し、前記光電流から低周波の雑音成分を抽出
する構成としてもよい。
からバイアステイーを用いたコンデンサ結合により光電
流を取り出し、前記光電流から低周波の雑音成分を抽出
する構成としてもよい。
【００３９】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細かつ具体的に説明すべく、本発明の実施例について
図面を参照して説明する。
詳細かつ具体的に説明すべく、本発明の実施例について
図面を参照して説明する。
【００４０】図１は、本発明の一実施例のモード同期半
導体レーザの駆動方法を説明するための図である。モー
ド同期半導体レーザは、可飽和吸収領域１１、光増幅領
域１２、光変調領域１３、共振器長調整領域（分布反射
鏡）１４が集積されている。
導体レーザの駆動方法を説明するための図である。モー
ド同期半導体レーザは、可飽和吸収領域１１、光増幅領
域１２、光変調領域１３、共振器長調整領域（分布反射
鏡）１４が集積されている。
【００４１】各領域の位置関係として、可飽和吸収領域
１１と光変調領域１３の位置は好ましくは、各々、共振
器端にある。
１１と光変調領域１３の位置は好ましくは、各々、共振
器端にある。
【００４２】共振器長調整領域の位置は、構造が受動導
波路のときは光変調領域よりも内側で光増幅領域との位
置関係は任意であり、分布反射鏡１４の場合は、図１に
示す通り、共振器端に位置するように配置する。
波路のときは光変調領域よりも内側で光増幅領域との位
置関係は任意であり、分布反射鏡１４の場合は、図１に
示す通り、共振器端に位置するように配置する。
【００４３】可飽和吸収領域１１に逆バイアス電圧を印
加し、光増幅領域１２に電流注入を行うことで、受動モ
ード同期が生じる。
加し、光増幅領域１２に電流注入を行うことで、受動モ
ード同期が生じる。
【００４４】モード同期半導体レーザの固有周波数は、
共振器長調整領域１４へのバイアスによって調整され
る。
共振器長調整領域１４へのバイアスによって調整され
る。
【００４５】さらに、光変調領域１３に、基準周波数の
正弦波を発振器１５から印加して強制的な光変調を行
う。
正弦波を発振器１５から印加して強制的な光変調を行
う。
【００４６】モード同期半導体レーザの固有周波数と基
準周波数のずれが小さいとき、強制変調によって、モー
ド同期半導体レーザの周波数が、基準周波数にロックさ
れるハイブリッドモード同期動作が得られる。
準周波数のずれが小さいとき、強制変調によって、モー
ド同期半導体レーザの周波数が、基準周波数にロックさ
れるハイブリッドモード同期動作が得られる。
【００４７】本発明の一実施例では、モード同期半導体
レーザの固有周波数を基準周波数に合わせ込む方法とし
て、強度雑音が最小となるように、共振器長調整領域を
調整する。このために、モード同期半導体レーザの外部
に、光電変換部３０、雑音検出部３２、制御部３３、お
よび駆動部３４による制御ループを設けている。
レーザの固有周波数を基準周波数に合わせ込む方法とし
て、強度雑音が最小となるように、共振器長調整領域を
調整する。このために、モード同期半導体レーザの外部
に、光電変換部３０、雑音検出部３２、制御部３３、お
よび駆動部３４による制御ループを設けている。
【００４８】モード同期半導体レーザの出力光は、光電
変換部３１で電気信号に変換され、雑音検出部３２で、
低周波の雑音成分が抽出される。
変換部３１で電気信号に変換され、雑音検出部３２で、
低周波の雑音成分が抽出される。
【００４９】制御部３３は、この雑音成分の強度が最小
となるように、駆動部３４を制御し、共振器長調整領域
（分布反射鏡）１４へのバイアスを調整する。
となるように、駆動部３４を制御し、共振器長調整領域
（分布反射鏡）１４へのバイアスを調整する。
【００５０】図２は、本発明の一実施例に用いるモード
同期半導体レーザの構成の一例を示す図である。図２を
参照すると、モード同期半導体レーザは、光増幅領域１
２、可飽和吸収領域１１、光変調領域１３、および分布
反射鏡１４を有する４電極構造である。この構造は、n-
InP基板１０上に、活性層２１を1.5 μmの幅で形成し、
これをp-InPクラッド層２２で埋め込んだ構造となって
いる。分布反射鏡１４の下には、基板１０上に回折格子
２０が設けられている。
同期半導体レーザの構成の一例を示す図である。図２を
参照すると、モード同期半導体レーザは、光増幅領域１
２、可飽和吸収領域１１、光変調領域１３、および分布
反射鏡１４を有する４電極構造である。この構造は、n-
InP基板１０上に、活性層２１を1.5 μmの幅で形成し、
これをp-InPクラッド層２２で埋め込んだ構造となって
いる。分布反射鏡１４の下には、基板１０上に回折格子
２０が設けられている。
【００５１】この素子構造は、例えば特願平１０−３５
９５８４号に詳細に記載されている。ここでは、通信周
波数規格の１つである、ＳＤＨ（synhronous digital
hierarchy）周波数の19.906 GHzを基準周波数とする
モード同期半導体レーザの駆動について説明する。
９５８４号に詳細に記載されている。ここでは、通信周
波数規格の１つである、ＳＤＨ（synhronous digital
hierarchy）周波数の19.906 GHzを基準周波数とする
モード同期半導体レーザの駆動について説明する。
【００５２】共振器の全長は2120μmで、可飽和吸収領
域１１の長さは100μm、光変調領域１３の長さは120μ
m、分布反射鏡１４の長さは250μmとした。
域１１の長さは100μm、光変調領域１３の長さは120μ
m、分布反射鏡１４の長さは250μmとした。
【００５３】光増幅領域１２に電流を注入し、可飽和吸
収領域１１に逆バイアス電圧を印加することで、受動モ
ード同期が起こり、光増幅領域１２への注入電流を60 m
A、可飽和吸収領域のバイアス電圧を-0.7 Vとし、分布
反射鏡１４、および、光変調領域１３の電極を駆動しな
い（端子電圧は０Ｖ）場合に、受動モード同期を行わせ
たとき、19.5 GHzの繰り返しパルスが得られた。
収領域１１に逆バイアス電圧を印加することで、受動モ
ード同期が起こり、光増幅領域１２への注入電流を60 m
A、可飽和吸収領域のバイアス電圧を-0.7 Vとし、分布
反射鏡１４、および、光変調領域１３の電極を駆動しな
い（端子電圧は０Ｖ）場合に、受動モード同期を行わせ
たとき、19.5 GHzの繰り返しパルスが得られた。
【００５４】基準周波数からのずれは、分布反射鏡１４
へのバイアス電圧（駆動部３４から供給する）を調整す
ることで補正する。
へのバイアス電圧（駆動部３４から供給する）を調整す
ることで補正する。
【００５５】分布反射鏡１４の部分の活性層２１は、波
長1.48μmに吸収端をもつ量子井戸構造であり、外部か
ら電界を印加すると、電界吸収効果により、モード同期
パルス光に対する吸収損失が増加する。この損失増加に
より、分布反射鏡１４への光侵入深さが減少し、実効的
に、共振器長が短くなる効果が得られ、モード同期周波
数は高くなる。
長1.48μmに吸収端をもつ量子井戸構造であり、外部か
ら電界を印加すると、電界吸収効果により、モード同期
パルス光に対する吸収損失が増加する。この損失増加に
より、分布反射鏡１４への光侵入深さが減少し、実効的
に、共振器長が短くなる効果が得られ、モード同期周波
数は高くなる。
【００５６】図３は、光増幅領域１２と可飽和吸収領域
１１の駆動条件を固定したままで分布反射鏡１４への印
加電圧を変化させて、周波数を測定した結果を示す図で
ある。
１１の駆動条件を固定したままで分布反射鏡１４への印
加電圧を変化させて、周波数を測定した結果を示す図で
ある。
【００５７】分布反射鏡１４への逆バイアス電圧の変化
に伴い、周波数は単調に変化し、-1.4７ Vで19.906 GHz
の周波数に一致した。
に伴い、周波数は単調に変化し、-1.4７ Vで19.906 GHz
の周波数に一致した。
【００５８】図４は、受動モード同期した状態で、光変
調領域１３にシンセサイザの正弦波電圧を印加して強制
変調を行っている状態で、分布反射鏡１４の電圧を変化
させ、モード同期周波数を基準信号からの離調度と強度
雑音の関係を測定した結果である。
調領域１３にシンセサイザの正弦波電圧を印加して強制
変調を行っている状態で、分布反射鏡１４の電圧を変化
させ、モード同期周波数を基準信号からの離調度と強度
雑音の関係を測定した結果である。
【００５９】雑音強度は、出力光を受光器で受光し、出
力される電気信号から２ＧＨｚ以下の雑音成分をフィル
ターで抜き出して、その電圧を測定した。
力される電気信号から２ＧＨｚ以下の雑音成分をフィル
ターで抜き出して、その電圧を測定した。
【００６０】分布反射鏡１４への印加電圧が、-1.5V付
近で、強度雑音が最小になっており、図３と対応させる
と、モード同期周波数が基準周波数に一致している条件
であり、周波数スペクトルを観測すると、図５に示すよ
うに、強制変調によって、基準周波数の19.906 GHzにロ
ックされたハイブリッドモード同期動作をしていること
が分かる。
近で、強度雑音が最小になっており、図３と対応させる
と、モード同期周波数が基準周波数に一致している条件
であり、周波数スペクトルを観測すると、図５に示すよ
うに、強制変調によって、基準周波数の19.906 GHzにロ
ックされたハイブリッドモード同期動作をしていること
が分かる。
【００６１】周波数の安定度を示すタイミングジッタの
値は、0.22 ps（ピコ秒）であり、実用に十分な安定度
が得られている。
値は、0.22 ps（ピコ秒）であり、実用に十分な安定度
が得られている。
【００６２】以上の結果から、強度雑音を測定し、これ
を最小となるように周波数を調整することにより、基準
周波数に一致した駆動が行えることが確認された。
を最小となるように周波数を調整することにより、基準
周波数に一致した駆動が行えることが確認された。
【００６３】次に、本発明の第２の実施例について説明
する。図６は、本発明の第２の実施例の構成を示す図で
あり、周波数チューニングを自動で行うフィードバック
ループの構成を示す図である。基準周波数と共振器の固
有周波数を一致させる動作について説明する。
する。図６は、本発明の第２の実施例の構成を示す図で
あり、周波数チューニングを自動で行うフィードバック
ループの構成を示す図である。基準周波数と共振器の固
有周波数を一致させる動作について説明する。
【００６４】分布反射鏡１４には、低周波発振器４０か
ら正弦波を印加し、この正弦波電圧の変化に伴う周波数
の変化による、強度雑音の変化を検出してフィードバッ
クを行う。ここで、誤差増幅器４３の出力と、低周波発
振器４０の出力は、加算器４４で足し合わされて、分布
反射鏡１４に印加される。
ら正弦波を印加し、この正弦波電圧の変化に伴う周波数
の変化による、強度雑音の変化を検出してフィードバッ
クを行う。ここで、誤差増幅器４３の出力と、低周波発
振器４０の出力は、加算器４４で足し合わされて、分布
反射鏡１４に印加される。
【００６５】出力光パルス列は、光検出器３１で電気信
号に変換され、低域通過フィルター３２で、低周波の雑
音成分のみが取り出される。
号に変換され、低域通過フィルター３２で、低周波の雑
音成分のみが取り出される。
【００６６】雑音成分は、乗算器４１で低周波発振器４
０からの信号と位相を合わせて掛けあわされ、積分器４
２で積分される。
０からの信号と位相を合わせて掛けあわされ、積分器４
２で積分される。
【００６７】この積分出力は、基準周波数より共振器の
固有周波数が低周波側のときに負、高周波側のときに正
となり、これが０になるように、誤差増幅器４３で、分
布反射鏡１４のバイアス電圧が調整される。
固有周波数が低周波側のときに負、高周波側のときに正
となり、これが０になるように、誤差増幅器４３で、分
布反射鏡１４のバイアス電圧が調整される。
【００６８】次に、本発明の第３の実施例について説明
する。図７は、本発明の第３の実施例の構成を示す図で
あり、図６に示した前記第２の実施例の構成に、低周波
発振器４０から分布反射鏡１４に印加する正弦波電圧振
幅を調整する制御する振幅制御部４５が付加されてい
る。
する。図７は、本発明の第３の実施例の構成を示す図で
あり、図６に示した前記第２の実施例の構成に、低周波
発振器４０から分布反射鏡１４に印加する正弦波電圧振
幅を調整する制御する振幅制御部４５が付加されてい
る。
【００６９】振幅制御部４５は、積分器４２からの誤差
信号の大きさに応じて振幅を制御する可変減衰器であ
り、ロッキングして周波数が安定化され、誤差が０にな
ると分布反射鏡に印加する正弦波の振幅を０あるいはロ
ッキングを維持するための微小な振幅となるように設定
される。
信号の大きさに応じて振幅を制御する可変減衰器であ
り、ロッキングして周波数が安定化され、誤差が０にな
ると分布反射鏡に印加する正弦波の振幅を０あるいはロ
ッキングを維持するための微小な振幅となるように設定
される。
【００７０】これにより、ロッキング後は分布反射鏡１
４に印加される低周波発振器４０の正弦波によって周波
数が変調されることがなく、安定度が向上する。
４に印加される低周波発振器４０の正弦波によって周波
数が変調されることがなく、安定度が向上する。
【００７１】次に、本発明の第４の実施例について説明
する。図８は、本発明の第４の実施例の構成を示す図で
ある。図６に示した前記第２の実施例の構成において、
光電変換を、光検出器３１のかわりに、可飽和吸収領域
１１から光電流を取り出すことで実現している。
する。図８は、本発明の第４の実施例の構成を示す図で
ある。図６に示した前記第２の実施例の構成において、
光電変換を、光検出器３１のかわりに、可飽和吸収領域
１１から光電流を取り出すことで実現している。
【００７２】これにより、同様の効果が得られる上に、
構成がさらに簡略化される。具体的には、バイアスティ
ーを用いてコンデンサー結合により、交流成分として、
雑音成分を抽出する。なお、この実施例の可飽和吸収領
域１１から光電流を取り出す構成は、図６以外の実施例
にも同様にして適用できる。
構成がさらに簡略化される。具体的には、バイアスティ
ーを用いてコンデンサー結合により、交流成分として、
雑音成分を抽出する。なお、この実施例の可飽和吸収領
域１１から光電流を取り出す構成は、図６以外の実施例
にも同様にして適用できる。
【００７３】上記した実施例及び図面の内容は、あくま
で本発明を例示的に説明するためのものであり、本発明
を限定するためのものでなく、本発明は、特許請求の範
囲の各請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る
であろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
で本発明を例示的に説明するためのものであり、本発明
を限定するためのものでなく、本発明は、特許請求の範
囲の各請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る
であろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のＰＬＬ等の駆動方式では実現できなかった、広い
周波数範囲、即ち、基準周波数とモード同期半導体レー
ザの固有周波数の差が大きい場合でも、モード同期半導
体レーザの周波数を基準周波数に合わせ込む駆動を可能
とする、という効果を奏する。
従来のＰＬＬ等の駆動方式では実現できなかった、広い
周波数範囲、即ち、基準周波数とモード同期半導体レー
ザの固有周波数の差が大きい場合でも、モード同期半導
体レーザの周波数を基準周波数に合わせ込む駆動を可能
とする、という効果を奏する。
【００７５】かかる、本発明によれば、簡便な駆動で通
信システムの基準周波数に一致した周波数で動作する光
パルス光源が得られる。
信システムの基準周波数に一致した周波数で動作する光
パルス光源が得られる。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図２】本発明の一実施例のモード同期半導体レーザの
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施例のモード同期半導体レーザの
周波数と制御電圧の関係を示す図である。
周波数と制御電圧の関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施例における、モード同期半導体
レーザの低周波強度雑音と制御電圧の関係を示す図であ
る。
レーザの低周波強度雑音と制御電圧の関係を示す図であ
る。
【図５】本発明の一実施例における、基準周波数に安定
化されたモード同期半導体レーザの周波数スペクトルを
示す図である。
化されたモード同期半導体レーザの周波数スペクトルを
示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図７】本発明の第３の実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図８】本発明の第４の実施例を説明するための図であ
る。
る。
【図９】従来のモード同期半導体レーザの駆動方法を説
明するための図である。
明するための図である。
１０ n-InP基板 １１ 可飽和吸収領域 １２ 光増幅領域 １３ 光変調領域 １４ 分布反射鏡 １５ 基準周波数発振器 ２０ 回折格子 ２１ 活性層 ２２ p-InPクラッド層 ３０ 光電変換部 ３１ 光検出器 ３２ 雑音検出部 ３３ 制御部 ３４ 駆動部 ４０ 低周波発振器 ４１ 乗算器 ４２ 積分器 ４３ 誤差増幅器 ４４ 加算器 ４５ 振幅制御部 ５１ 光増幅領域 ５２、５３ 可飽和吸収領域 ５４ 光検出器 ５５ ミキサー ５６、５７ 発振器 ５８ 位相比較器
Claims (18)
- 【請求項１】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領域
と、共振器長調整領域と、光強度を外部から強制変調す
る光変調領域と、を有するモード同期半導体レーザの駆
動方法において、 光パルス出力の繰り返し周波数を、基準周波数にロッキ
ングする際に、前記光変調領域に、前記基準周波数の信
号を印加し、出力光の強度雑音が最小となるように、前
記共振器長調整領域に印加するバイアスを調整する、こ
とを特徴とするモード同期半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項２】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領域
と、共振器長調整領域と、光強度を外部から強制変調す
る光変調領域と、を有するモード同期半導体レーザの駆
動方法において、 光パルス出力の繰り返し周波数を、基準周波数にロッキ
ングする際に、前記光変調領域に、前記基準周波数の信
号を印加し、前記可飽和吸収領域で発生する光電流の低
周波雑音成分を測定し、前記低周波雑音の強度が最小と
なるように、前記共振器長調整領域に印加するバイアス
を調整する、ことを特徴とするモード同期半導体レーザ
の駆動方法。 - 【請求項３】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領域
と、共振器長調整領域と、光変調領域と、を有し、前記
可飽和吸収領域に逆バイアス電圧が印加され、前記光増
幅領域に電流注入を行うことで受動モード同期が生じ、
前記共振器長調整領域へのバイアスによって固有周波数
が調整されるモード同期半導体レーザの駆動方法であっ
て、 前記光変調領域に、発振器から基準周波数の信号を印加
して強制的な光変調を行う工程と、 前記モード同期半導体レーザの出力から低周波の雑音成
分を抽出する工程と、 前記雑音成分の強度が最小となるように、前記共振器長
調整領域へのバイアスを供給する駆動部を制御し、前記
共振器長調整領域へのバイアスを調整する工程と、 を含む、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの駆
動方法。 - 【請求項４】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領域
と、共振器長調整領域と、光変調領域と、を有し、前記
可飽和吸収領域に逆バイアス電圧が印加され、前記光増
幅領域に電流注入を行うことで受動モード同期が生じ、
前記共振器長調整領域へのバイアスによって固有周波数
が調整されるモード同期半導体レーザの駆動方法であっ
て、 前記光変調領域に、発振器から基準周波数の信号を印加
して強制的な光変調を行う工程と、 前記モード同期半導体レーザの出力から、低周波の雑音
成分を抽出する工程と前記共振器長調整領域に、低周波
発振器から低周波信号を印加する工程と、、 前記抽出された前記雑音成分を、前記低周波発振器から
の信号と乗算する工程と、 前記乗算結果を積分する工程と、 前記積分出力は、前記基準周波数と比べて、前記固有周
波数が低周波側にあるか、高周波側にあるかで極性を変
え、前記積分出力が零になるように、誤差増幅器で、前
記共振器長調整領域へのバイアスの調整する工程と、 前記誤差増幅器の出力と前記低周波発振器の出力とを足
し合わせて前記共振器長調整領域へのバイアスとして供
給する工程と、 を含む、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの駆
動方法。 - 【請求項５】前記光変調領域に、前記基準周波数の正弦
波信号を印加する、ことを特徴とする、請求項１乃至４
のいずれか一に記載のモード同期半導体レーザの駆動方
法。 - 【請求項６】前記共振器長調整領域に印加されるバイア
スが電圧または電流よりなる、ことを特徴とする、請求
項１乃至４のいずれか一に記載のモード同期半導体レー
ザの駆動方法。 - 【請求項７】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領域
と、共振器長調整領域と、光強度を外部から強制変調す
る光変調領域と、を有するモード同期半導体レーザにお
いて、 光パルス出力の繰り返し周波数を基準周波数にロッキン
グさせるにあたり、前記光変調領域に、前記基準周波数
の信号を印加する手段と、 前記モード同期半導体レーザ出力から、雑音成分を抽出
する手段と、 前記雑音成分が最小となるように、前記共振器長調整領
域に印加するバイアスを調整する制御を行う手段と、を
備えた、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの駆
動装置。 - 【請求項８】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領域
と、共振器長調整領域と、光強度を外部から強制変調す
る光変調領域と、を有するモード同期半導体レーザにお
いて、 光パルス出力の繰り返し周波数を基準周波数にロッキン
グさせるにあたり、前記光変調領域に、前記基準周波数
の信号を印加する手段と、 前記可飽和吸収領域で発生する光電流の低周波雑音成分
を検出する手段と、 前記低周波雑音の強度が最小となるように、前記共振器
長調整領域に印加するバイアスを調整する制御を行う手
段と、 を備えた、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの
駆動装置。 - 【請求項９】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領域
と、共振器長調整領域と、光変調領域と、を有し、前記
可飽和吸収領域に逆バイアス電圧が印加され、前記光増
幅領域に電流注入を行うことで受動モード同期が生じ、
前記共振器長調整領域へのバイアスによって固有周波数
が調整されるモード同期半導体レーザと、 前記光変調領域に、基準周波数の信号を印加して強制的
な光変調を行う発振器と、 前記モード同期半導体レーザの出力光を電気信号に光電
変換する光検出器と、 前記共振器長調整領域へのバイアスを供給する駆動部
と、 前記光検出部の出力を入力とし低周波の雑音成分を抽出
する雑音検出部と、 前記雑音検出部で検出された前記雑音成分の強度が最小
となるように、前記駆動部を制御して、前記共振器長調
整領域へのバイアスを調整する制御部と、 を備えた、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの
駆動装置。 - 【請求項１０】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領
域と、共振器長調整領域と、光変調領域と、を有し、前
記可飽和吸収領域に逆バイアス電圧が印加され、前記光
増幅領域に電流注入を行うことで受動モード同期が生
じ、前記共振器長調整領域へのバイアスによって固有周
波数が調整されるモード同期半導体レーザと、 前記光変調領域に基準周波数の信号を印加して強制的な
光変調を行う発振器と、 前記モード同期半導体レーザの出力光を電気信号に光電
変換する光検出器と、 前記共振器長調整領域に低周波信号を印加する低周波発
振器と、 前記光検出器の出力を入力し低周波の雑音成分を取り出
す低域通過フィルタと、 前記低域通過フィルタで抽出された前記雑音成分を、前
記低周波発振器からの信号と掛けあわせる乗算器と、 前記乗算器の出力を積分する積分器と、を備え、 前記積分器の出力は、前記基準周波数と比べて、前記固
有周波数が低周波側にあるか、高周波側にあるかで極性
を変え、 前記積分器の出力を入力し、前記積分器の出力が零にな
るように、前記共振器長調整領域へのバイアスの調整す
る誤差増幅器と、 前記誤差増幅器の出力と前記低周波発振器の出力とを足
し合わせて前記共振器長調整領域へのバイアスとして供
給する加算器と、 を備えた、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの
駆動装置。 - 【請求項１１】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領
域と、共振器長調整領域と、光変調領域と、を有し、前
記可飽和吸収領域に逆バイアス電圧が印加され、光増幅
領域に電流注入を行うことで受動モード同期が生じ、前
記共振器長調整領域へのバイアスによって固有周波数が
調整されるモード同期半導体レーザと、 前記光変調領域に基準周波数の信号を印加して強制的な
光変調を行う発振器と、 前記可飽和吸収領域からバイアステイーを用いたコンデ
ンサ結合により光電流を取り出し前記光電流から低周波
の雑音成分を抽出する雑音検出部と、 前記共振器長調整領域へのバイアスを供給する駆動部
と、 前記光検出部の出力を入力とし、低周波の雑音成分が抽
出する雑音検出部と、 前記雑音成分の強度が最小となるように、前記駆動部を
制御して前記共振器長調整領域へのバイアスを調整する
制御部と、 を備えた、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの
駆動装置。 - 【請求項１２】少なくとも光増幅領域と、可飽和吸収領
域と、共振器長調整領域と、光変調領域と、を有し、前
記可飽和吸収領域に逆バイアス電圧が印加され、光増幅
領域に電流注入を行うことで受動モード同期が生じ、前
記共振器長調整領域へのバイアスによって固有周波数が
調整されるモード同期半導体レーザを備え、 前記光変調領域に、基準周波数の信号を印加して強制的
な光変調を行う発振器と、 前記共振器長調整領域に低周波信号を印加する低周波発
振器と、 前記モード同期半導体レーザの前記可飽和吸収領域から
バイアステイーを用いたコンデンサ結合により光電流を
取り出し、前記光電流から低周波の雑音成分を取り出す
低域通過フィルタと、 前記低域通過フィルタで抽出された前記雑音成分を、前
記低周波発振器からの信号と掛けあわせる乗算器と、 前記乗算器の出力を積分する積分器と、を備え、 前記積分器の出力は、前記基準周波数と比べて、前記固
有周波数が低周波側にあるか、高周波側にあるかで極性
を変え、 前記積分器の出力を入力し、前記積分器の出力が零にな
るように、前記共振器長調整領域へのバイアスの調整す
る誤差増幅器と、 前記誤差増幅器の出力と、前記低周波発振器の出力とを
足し合わせて前記共振器長調整領域へのバイアスとして
供給する加算器と、 を備えた、ことを特徴とするモード同期半導体レーザの
駆動装置。 - 【請求項１３】前記低周波発振器から前記共振器長調整
領域に印加する信号の振幅を調整する制御する振幅制御
部を備え、 前記振幅制御部は、前記積分器からの誤差信号の大きさ
に応じて振幅を制御する可変減衰器よりなり、 ロッキングして周波数が安定化され、誤差が零になる
と、前記共振器長調整領域に印加する正弦波の振幅を零
あるいはロッキングを維持するための微小な振幅となる
ように設定され、 前記加算器は、前記振幅制御部の出力と前記誤差増幅器
の出力を加算する、ことを特徴とする、請求項１０又は
１２に記載のモード同期半導体レーザの駆動装置。 - 【請求項１４】前記発振器が、基準周波数の正弦波信号
を前記光変調領域に印加して強制的な光変調を行う、こ
とを特徴とする、請求項７乃至１３のいずれか一に記載
のモード同期半導体レーザの駆動装置。 - 【請求項１５】前記低周波発振器が、低周波の正弦波信
号を前記共振器長調整領域に印加する、ことを特徴とす
る、請求項１０又は１２に記載のモード同期半導体レー
ザの駆動装置。 - 【請求項１６】前記乗算器が、前記低域通過フィルタで
抽出された前記雑音成分を、前記低周波発振器からの信
号を位相を合わせて乗算する、ことを特徴とする、請求
項１０又は１２に記載のモード同期半導体レーザの駆動
装置。 - 【請求項１７】前記共振器長調整領域に印加されるバイ
アスが電圧または電流よりなる、ことを特徴とする、請
求項７乃至１６のいずれか一に記載のモード同期半導体
レーザの駆動装置。 - 【請求項１８】前記共振器長調整領域が、分布反射鏡を
有する、ことを特徴とする、請求項７乃至１７のいずれ
か一に記載のモード同期半導体レーザの駆動装置。
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