JP2002094463A - 半導体光増幅装置及びそれに用いる利得調整方法 - Google Patents

半導体光増幅装置及びそれに用いる利得調整方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の大型や高コスト化を招くことなく、構
成する半導体光増幅器の利得を常に一定に保つことが可
能な半導体光増幅装置を提供する。 【解決手段】 半導体光増幅器11−1〜11−(n+
1)は入力光信号を増幅するn個の半導体光増幅器11
−1〜11−nと一つのモニタ用半導体光増幅器11−
(n+1)とから、1チップ毎に切離されることなく、
アレイ状に構成されている。光モニタ12はモニタ用半
導体光増幅器11−(n+1)から出力される自然放出
光の光パワーをモニタし、自動利得調整回路2は光モニ
タ12からの自然放出光の光パワーが一定となるよう
に、モニタ用半導体光増幅器11−(n+1)のバイア
ス電流を制御するとともに、n個の半導体光増幅器11
−1〜11−nのバイアス電流を、モニタ用半導体光増
幅器11−(n+1)と同じように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体光増幅装置及
びそれに用いる利得調整方法に関し、特に半導体レーザ
の利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバ
イアスして外部からの入射光に対して増幅器として動作
させる半導体光増幅器の利得調整方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、種々の光通信・交換システムにお
いては、光増幅器が多く適用されている。このうち、半
導体光増幅器(SOA:Semiconductor
Optical Amplifier)は半導体レーザ
の利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバ
イアスし、外部からの入射光に対して増幅器として動作
させるものである。半導体光増幅器は小型、広い利得波
長帯域幅、高飽和出力、アレイ化/集積化が可能である
等の特徴を持ち、大規模な光交換システムへの応用が期
待されている。
【0003】大規模な光交換システムにおいてはその内
部で各入力ポートの光のパワーが揃っていることが重要
になる。しかしながら、半導体光増幅器の利得は周囲の
温度、入射光の偏光状態等によって変化する。
【0004】したがって、半導体光増幅器をシステム内
で用いる際には、半導体光増幅器の利得の安定化が不可
欠であり、システム内には多くの半導体光増幅器が用い
られるため、小型・安価である必要がある。
【0005】上記の利得調整方法としては、特開昭59
−10046号公報に記載されているように、一つの半
導体光増幅器に関して一つの光モニタと、AGC(Au
tomatic Gain Contorol:自動利
得調整)回路とを設ける方法がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
光増幅器では、上記公報記載の方法の場合、光モニタと
AGC回路とを設けているので. これが装置の大型や高
コスト化を招く原因となっている。
【0007】また、光モニタへの入力光を信号光から分
岐しているため、仮に一つの光モニタで複数の半導体光
増幅器を制御しようとすると、モニタしている信号光の
みに分岐による損失が生じ、光パワーを同じにすること
ができない。
【0008】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、装置の大型や高コスト化を招くことなく、構成す
る半導体光増幅器の利得を常に一定に保つことができる
半導体光増幅装置及びそれに用いる利得調整方法を提供
することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体光増
幅装置は、半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流
を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に
対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用いる
半導体光増幅装置であって、アレイ状に配置して構成さ
れるn+1個の半導体光増幅器と、前記n+1個の半導
体光増幅器のバイアス電流を一括制御する自動利得調整
回路とを備えている。
【0010】本発明による半導体光増幅装置の利得調整
方法は、半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を
発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に対
して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用いる半
導体光増幅装置の利得調整方法であって、アレイ状に配
置して構成されるn+1個の半導体光増幅器のバイアス
電流を一括制御するようにしている。
【0011】すなわち、本発明の半導体光増幅装置は、
半導体光増幅器(SOA:Semiconductor
Optical Amplifier)をアレイ状に
配置して構成され、そのうちの一つの半導体光増幅器の
自然放出光(ASE:Amplified Spont
aneous Emission)の光パワーをモニタ
し、自動利得調整(AGC:Automatic Ga
in Contorol)回路でn+1個の半導体光増
幅器のバイアス電流を一括制御している。これによっ
て、入力する光信号に対して一定の利得を提供すること
が可能となる。
【0012】具体的に、本発明の半導体光増幅装置で
は、n+1個の半導体光増幅器がアレイ状に配置されて
構成されており、その特性は均一である。光モニタは一
つのモニタ用半導体光増幅器に接続され、そのモニタ用
半導体光増幅器から出力される自然放出光の光パワーを
モニタする。自動利得調整回路は光モニタに接続され、
そのモニタ信号の光パワーが一定となるように、n+1
個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御する。こ
れによって、装置の大型や高コスト化を招くことなく、
全ての半導体光増幅器の利得を常に一定に保つことが可
能になる。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施例について
図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例によ
る半導体光増幅装置の構成を示すブロック図である。図
1において、本発明の一実施例による半導体光増幅装置
はアレイ状に配置されたn+1個の半導体光増幅器(S
OA:Semiconductor Optical
Amplifier)11−1〜11−(n+1)と光
モニタ12とからなるアレイSOA(半導体光増幅器)
1と、自動利得調整(AGC:Automatic G
ain Contorol)回路2とから構成されてい
る。
【0014】n+1個の半導体光増幅器11−1〜11
−(n+1)は入力光信号を増幅するn個の半導体光増
幅器11−1〜11−nと一つのモニタ用半導体光増幅
器11−(n+1)とから、1チップ毎に切離されるこ
となく、アレイ状に構成されている。
【0015】光モニタ12はモニタ用半導体光増幅器1
1−(n+1)に接続され、モニタ用半導体光増幅器1
1−(n+1)から出力される自然放出光(ASE:A
mplified Spontaneous Emis
sion)の光パワーをモニタする。自動利得調整回路
2は光モニタ12からの自然放出光の光パワーが一定と
なるように、モニタ用半導体光増幅器11−(n+1)
のバイアス電流を制御するとともに、n個の半導体光増
幅器11−1〜11−nのバイアス電流をモニタ用半導
体光増幅器11−(n+1)のバイアス電流と同じよう
に制御する。
【0016】n個の半導体光増幅器11−1〜11−n
とモニタ用半導体光増幅器11−(n+1)とは1チッ
プ毎に切離されてなく、アレイ状になっているので、そ
の特性は均一であり、半導体光増幅器の利得は自然放出
光の出力パワーに正比例している。そのため、光モニタ
12によってモニタされたモニタ用半導体光増幅器11
−(n+1)から出力される自然放出光の出力パワーを
モニタして一定にすることによって、半導体光増幅器の
利得を一定にすることができる。
【0017】光モニタ12は、通常のLD(Laser
Diode)に用いられるモニタ用PD(Photo
Diode)と同様に、モノリシックに構成され、モ
ニタ用半導体光増幅器11−(n+1)から出力される
自然放出光をモニタする。
【0018】自動利得調整回路2は光モニタ12でモニ
タされた自然放出光の光パワーが一定になるように、モ
ニタ用半導体光増幅器11−(n+1)のバイアス電流
を制御するとともに、他の半導体光増幅器11−1〜1
1−nのバイアス電流もモニタ用半導体光増幅器11−
(n+1)と同様に制御する。
【0019】半導体光増幅器11−1〜11−(n+
1)の利得は温度等によって変化するが、半導体光増幅
器11−1〜11−(n+1)は1チップ毎に切離され
てなくアレイ状になっており、その特性が同じであるた
め、モニタ用半導体光増幅器11−(n+1)から出力
される自然放出光の光パワーを光モニタ12でモニタ
し、自動利得調整回路2で自然放出光の光パワーが一定
になるようにバイアス電流を制御することによって、モ
ニタ用半導体光増幅器11−(n+1)の利得を一定に
するとともに、他の半導体光増幅器11−1〜11−n
の利得を、同じように制御されたバイアス電流を入力す
ることによって一定とする。
【0020】図2は本発明の一実施例による半導体光増
幅装置を用いた光交換システムのインラインアンプの構
成を示すブロック図である。この図2を参照して本発明
の一実施例による半導体光増幅装置を光交換システムの
インラインアンプとして利用した場合の動作について説
明する。
【0021】光SW(スイッチ)3からの光パワーの揃
ったn個の入力信号光は半導体光増幅器11−1〜11
−nに入力されて増幅される。半導体光増幅器11−1
〜11−n及びモニタ用半導体光増幅器11−(n+
1)はアレイ状になっているため、その特性が均一であ
り、各光信号の利得は同じである。
【0022】しかしながら、半導体光増幅器11−1〜
11−n及びモニタ用半導体光増幅器11−(n+1)
の利得は温度等によって変化するので、アレイ状でかつ
特性が同じであるモニタ用半導体光増幅器11−(n+
1)から出力される自然放出光の光パワーを光モニタ1
2でモニタし、自動利得調整回路2で自然放出光の光パ
ワーが一定になるようにバイアス電流を制御することに
よって、モニタ用半導体光増幅器11−(n+1)の利
得を一定にするとともに、他の半導体光増幅器11−1
〜11−nの利得を、上記と同じように制御されたバイ
アス電流を入力させることによって一定とする。
【0023】上記のようにして、自動利得調整回路2か
らのバイアス電流によって制御される半導体光増幅器1
1−1〜11−n及びモニタ用半導体光増幅器11−
(n+1)は温度等が変化しても、常に一定の利得が得
られる。したがって、半導体光増幅器11−1〜11−
nに入力された光パワーの揃ったn個の光信号は温度等
に左右されず、同じ利得を得て、常に一定のパワーで出
力されることとなる。
【0024】このように、n個の半導体光増幅器11−
1〜11−nの出力光パワーを常に一定にすることがで
きる。したがって、温度等が変動しても全ての出力が同
じ光パワーであるため、光受信器側で光パワーのダウン
や急激な変動等によって、エラーが発生することはな
い。このため、光交換機への応用が期待される。
【0025】また、n+1個の半導体光増幅器11−1
〜11−(n+1)をアレイ状にしているため、半導体
光増幅器自体の特性のばらつきをなすことができる。こ
のため、一つの光モニタ12でn+1個の半導体光増幅
器11−1〜11−(n+1)の利得を一括制御するこ
とができる。
【0026】さらに、一つの光モニタ12でn+1個の
半導体光増幅器11−1〜11−(n+1)の利得を一
括制御することができるので、大幅な小型化や低価格化
を図ることができる。
【0027】さらにまた、半導体光増幅器を用いている
ため、通常のLDとは異なり、インラインで光をモニタ
することができないが、モニタ用のチャネルを設けるこ
とで可能となる。これによって、光信号の出力を分岐す
る必要がなくなり、信号光の損失をなくすことができ
る。
【0028】図3は本発明の他の実施例による半導体光
増幅装置の構成を示すブロック図である。図3におい
て、本発明の他の実施例による半導体光増幅装置は、n
+1個の半導体光増幅器11−1〜11−(n+1)と
自動利得調整回路2との間にゲート制御回路4−1〜4
−(n+1)を設けた以外は図1に示す本発明の一実施
例による半導体光増幅装置と同様の構成となっており、
同一構成要素には同一符号を付してある。
【0029】本実施例では、nポートの光パワーの揃っ
た光入力信号が半導体光増幅器11−1〜11−nに入
力される。半導体光増幅器11−1〜11−nは任意の
光信号のみを通過させる光ゲート機能を有する。光ゲー
トのON/OFF信号は自動利得調整回路2に接続され
たゲート制御回路4−1〜4−nによって、利得制御信
号とともに出力される。
【0030】このため、異なるゲートをONしてもその
出力パワーは一定である。これによって、半導体光増幅
器を光ゲートとして用いることで、一定のパワーを出力
する光スイッチとして利用することができるという新た
な効果を得られる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい
値以下にバイアスして外部からの入射光に対して増幅器
として動作させる半導体光増幅器を用いる半導体光増幅
装置において、アレイ状に配置して構成されるn+1個
の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御することに
よって、装置の大型や高コスト化を招くことなく、構成
する半導体光増幅器の利得を常に一定に保つことができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体光増幅装置の構
成を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施例による半導体光増幅装置を用
いた光交換システムのインラインアンプの構成を示すブ
ロック図である。
【図3】本発明の他の実施例による半導体光増幅装置の
構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 アレイ半導体光増幅器 2 自動利得調整回路 3 光スイッチ 4−1〜4−(n+1) ゲート制御回路 11−1〜11−n 半導体光増幅器 11−(n+1) モニタ用半導体光増幅器 12 光モニタ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体レーザの利得機能を利用し、注入
    電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射
    光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用
    いる半導体光増幅装置であって、アレイ状に配置して構
    成されるn+1個の半導体光増幅器と、前記n+1個の
    半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御する自動利得
    調整回路とを有することを特徴とする半導体光増幅装
    置。
  2. 【請求項2】 前記n+1個の半導体光増幅器のうちの
    一つからの自然放出光の光パワーをモニタするモニタ手
    段を含み、前記自動利得調整回路が前記モニタ手段でモ
    ニタされる光パワーを基に前記n+1個の半導体光増幅
    器のバイアス電流を一括制御するようにしたことを特徴
    とする請求項1記載の半導体光増幅装置。
  3. 【請求項3】 前記n+1個の半導体光増幅器のうちの
    一つを、前記モニタ手段によって前記自然放出光の光パ
    ワーがモニタされるモニタ専用回路としたことを特徴と
    する請求項2記載の半導体光増幅装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体光増幅器を光ゲートとして用
    いるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項3
    のいずれか記載の半導体光増幅装置。
  5. 【請求項5】 半導体レーザの利得機能を利用し、注入
    電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射
    光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用
    いる半導体光増幅装置の利得調整方法であって、アレイ
    状に配置して構成されるn+1個の半導体光増幅器のバ
    イアス電流を一括制御するようにしたことを特徴とする
    利得調整方法。
  6. 【請求項6】 前記n+1個の半導体光増幅器のうちの
    一つからの自然放出光の光パワーをモニタし、そのモニ
    タされる光パワーを基に前記n+1個の半導体光増幅器
    のバイアス電流を一括制御するようにしたことを特徴と
    する請求項5記載の利得調整方法。
  7. 【請求項7】 前記n+1個の半導体光増幅器のうちの
    一つを、前記自然放出光の光パワーがモニタされるモニ
    タ専用回路としたことを特徴とする請求項6記載の利得
    調整方法。
  8. 【請求項8】 前記半導体光増幅器を光ゲートとして用
    いるようにしたことを特徴とする請求項5から請求項7
    のいずれか記載の利得調整方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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