JP2003069142A

JP2003069142A - 波長モニタ、光モジュール及び光通信システム

Info

Publication number: JP2003069142A
Application number: JP2001259344A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kinoshita; 順一木下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-08-29
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【課題】コンパクト且つ高信頼性を有する波長モニ
タ、それを搭載した光モジュール及びこれらを用いた光
通信システムを提供することを目的とする。【解決手段】光源（１００）からの出力光を受ける
第１の光検出器（４０１）と、前記第１の光検出器を透
過した光を受け、光透過率が波長選択性を有する光フィ
ルタ素子（３０１）と、前記光フィルタ素子を透過した
光を受ける第２の光検出器（５０１）と、を備えた波長
モニタを提供することより、ハーフミラーが不要とな
り、コンパクトで、アセンブリが確実且つ容易となり、
高い信頼性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長モニタ、光モ
ジュール及び光通信システムに関し、より具体的には、
波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexin
g）方式の光通信システムなどに用いられる光源の波長
を所望の波長にロック（lock：固定）するための波長モ
ニタ、それを搭載した光モジュール、及びこれらを用い
た光通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種の光応用分野において、半導
体レーザなどの光源から放出される光の波長を特定の範
囲にロックする技術が必要とされている。

【０００３】例えば、光通信システムの分野において
は、一本の光ファイバーに多数の波長チャネルを通すこ
とができるＷＤＭ方式や、これをさらに進化させたＤＷ
ＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing：高
密度波長多重）方式が開発され、通信情報量の増大に貢
献しているが、これらの通信方式においても光源の波長
の安定化とロックが肝心である。

【０００４】光源の波長を高精度に制御するには、波長
固定器（波長ロッカー）が必要である。波長ロッカー
は、光源の波長の変化をモニタし、光源にフィードバッ
クする機能を有する。すなわち、光源の波長の変化を精
度良く検出できる波長モニタが極めて重要な役割を有す
る。

【０００５】図９及び図１０は、本発明者が本発明に至
る過程で検討した波長モニタ付き光モジュールの要部構
成を表す模式図である。すなわち、図９は、その正面構
成図であり、図１０は、その平面構成図である。

【０００６】これらの図面に例示した光源は、通常のＡ
Ｒ／ＨＲ型ＤＦＢレーザ１００である。すなわち、ＤＦ
Ｂ（Distributed FeedBack：分布帰還型）レーザ１００
は、ＩｎＰ（インジウム燐）などをベース材料とした半
導体レーザである。活性層１と導波層２より構成される
導波路構造が、ＩｎＰクラッド３、４に挟まれている。
そして、素子の上下には、電極２０がそれぞれ設けられ
ている。

【０００７】レーザの前端面には、誘電体薄膜よりなる
無反射（ＡＲ：Anti-Reflection）コート５が形成され
ている。また、レーザの後端面には、高反射膜（ＨＲ：
HighReflectivity）コート６が形成されている。ＨＲコ
ート６は、例えば、互いに屈折率が異なる２種類の誘電
体膜を交互に積層させることにより得られる。

【０００８】レーザ１００の前端面からは強い光出力が
得られ、主目的である光通信などに利用される。これに
対して、レーザ１００の後端面からは、前端面出力より
も小さい光出力が得られる。導波層２には、回折格子１
０が刻まれている。この回折格子１０の周期と、導波路
構造の実効屈折率と、回折格子の高反射端面６での位相
とによってレーザの発振波長が決定される。

【０００９】レーザの発振波長は、回折格子の周期や構
成材料の屈折率の温度変化に応じて変化するので、原理
的には温度を一定に制御すれば波長は制御される。しか
し、素子のマウント状態の経時変化や、レーザ１００へ
の通電条件などによりレーザの発振部の温度が変動する
場合もあり、このような素子の内部温度を精密に制御す
ることは困難である。それゆえに、確実な波長制御のた
めには、レーザ１００の放出光の波長そのものをモニタ
することが必要である。

【００１０】図９及び図１０に例示した光モジュールに
おいては、レーザの後端面から出力された発振光は、ハ
ーフミラー２００により分割され、その透過光がエタロ
ン３００に入射する。エタロン３００は、所定の屈折率
を有する光学媒質を一対の鏡面端面により挟んだ構造を
有する。具体的には、例えば両面が鏡面のガラス板でも
良い。

【００１１】エタロン３００の中では光の多重反射が起
こるため、エタロンは一種の「光学フィルタ」として機
能する。つまり、図９の挿入図に例示した如く、光透過
率が波長に対して周期的に変化し、その周期（波長間
隔）Δλは次式で表わすことができる。 Δλ＝λ^２／（２ｎＬ）・・・（１）ここで、ｎはエタロンの屈折率、Ｌはエタロンの厚さ、
λは入射光の中心波長である。

【００１２】つまり、エタロン３００からの透過光の強
度は波長が変わると変化するので、フォトダイオード５
００（photodiode：ＰＤ）でモニタすることにより、波
長の変化を検知できる。

【００１３】図１０に表した平面構成を見るとさらにわ
かりやすい。レーザ１００の出力は、ハーフミラー２０
０により分割され、その一部は別のフォトダイオード４
００で検出される。これらフォトダイオード４００と５
００の検出結果を比較することによって波長の変化が分
かる。

【００１４】図示しないが、この２つのフォトダイオー
ドの検出結果を比較する回路をさらに設け、その結果を
ペルチェ素子等の温度コントロール装置にフィードバッ
クしてレーザ１００の温度を調節することにより、発振
波長を所定の範囲に制御できる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図９及び図１
０に例示した波長モニタは、複数の光学素子を組み合わ
せて構成されているため、サイズが大きく、部品点数が
多く、光学的なアセンブリが面倒である。

【００１６】また、各光学素子のおける不要な光反射の
影響や角度の「ずれ」等にも注意しなくてはいけない。
また、機械的な振動や衝撃、あるいは永年の経時変化
により、光学的なアセンブリが変化する虞もある。

【００１７】本発明はかかる課題の認識に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、コンパクト且つ高信頼性
を有する波長モニタ、それを搭載した光モジュール及び
これらを用いた光通信システムを提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の波長モニタは、光源からの出力光を受ける
第１の光検出器と、前記第１の光検出器を透過した光を
受け、光透過率が波長選択性を有する光フィルタ素子
と、前記光フィルタ素子を透過した光を受ける第２の光
検出器と、を備えたことを特徴とする。

【００１９】上記構成によれば、ハーフミラーが不要と
なり、コンパクトで、アセンブリが確実且つ容易とな
り、高い信頼性を得ることができる。

【００２０】ここで、前記第１の光検出器は、前記光フ
ィルタ素子により反射された光も受けるようにしてもよ
い。

【００２１】また、前記光フィルタ素子として、エタロ
ンを用いると、高い波長選択性が得られ、精密な波長の
モニタと制御が可能となる。

【００２２】また、前記第１及び第２の光検出器として
は、表面入射型のフォトダイオードを用いることができ
る。

【００２３】または、前記第１及び第２の光検出器とし
ては、端面入射型のフォトダイオードを用いることもで
きる。

【００２４】さらに、前記第１及び第２の光検出器と、
前記光フィルタ素子とは、それぞれ導波路を有し、これ
ら導波路が略同軸に配置されてなるものとしてもよい。

【００２５】またさらに、前記第１及び第２の光検出器
と、前記光フィルタ素子とがモノリシックに集積された
ものとすれば、極めてコンパクトで高い信頼性が得られ
る。

【００２６】一方、本発明の光モジュールは、光源と、
上記のいずれかの波長モニタと、を備え、前記波長モニ
タは、前記光源の波長を制御するための制御信号を出力
することを特徴とする。

【００２７】上記構成によれば、コンパクトでアセンブ
リも容易で信頼性も高い光モジュールが得られる。

【００２８】一方、本発明の光通信システムは、上記の
光モジュールと、前記第１の光検出器の検出出力と前記
第２の光検出器の検出出力とに基づいて前記光源の波長
を制御するための制御信号を出力する制御信号出力手段
と、前記光源から放出される光を伝送する光ファイバ
と、前記光ファイバを介して伝送された前記光を検出す
る受信器と、を備えたことを特徴とする。

【００２９】上記構成によれば、コストが安く、高い信
頼性を有する波長ロッカー付き光通信システムが得られ
る。

【００３０】またここで、前記光通信システムは、前記
光ファイバに複数の波長チャネルを形成する波長多重方
式の光通信システムであり、前記光フィルタ素子は、前
記複数の波長チャネルに対応した前記波長選択性を有す
るものとすれば、ＷＤＭ方式の光通信システムを従来よ
りも高い信頼性と低いコストで実現することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００３２】図１は、本発明の実施の形態にかかる波長
モニタを搭載した光モジュールの要部構成を表す模式図
である。

【００３３】すなわち、本発明の波長モニタは、例え
ば、ＡＲ／ＨＲ型ＤＦＢレーザ１００からの出力波長を
ロックするために用いることができる。レーザ１００に
関しては、図９及び図１０に関して前述したものと同様
の要素に同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００３４】本発明においては、レーザ１００の後端面
に、第１の光検出素子４０１、エタロン３０１、第２の
光検出素子５０１が、この順番に略同軸上に設けられて
いる。図１に表した具体例においては、第１及び第２の
光検出素子４０１、５０１は、いわゆる「表面入射型」
のプレーナ型フォトダイオードであり、レーザ１００か
らの発振光に対して感度を有する材料により形成されて
いる。

【００３５】具体的には、例えば、レーザ１００がＩｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓ系の材料からなる長波長レーザである
場合には、検出素子４０１、５０１は、それぞれｎ型Ｉ
ｎＰ基板４０１Ａ、５０１Ａの上に、ＩｎＧａＡｓ光吸
収層４０１Ｂ、５０１Ｂ、ｎ型ＩｎＰ層４０１Ｃ、５０
１Ｃを積層し、その一部にｐ型不純物が導入されてｐ型
領域４０１Ｄ、５０１Ｄが形成された構造を有する。

【００３６】光検出素子４０１、５０１のｐ型領域に
は、ｐ側電極４０１Ｅ、５０１Ｅが形成されている。ま
た一方、ＩｎＰ基板の裏面側には、ｎ側電極４０１Ｆ、
５０１Ｆがそれぞれ形成されている。

【００３７】但しここで、第１の光検出素子４０１のｎ
側電極４０１Ｆは、入射光の少なくとも一部が透過する
ように開口ＯＰを有する。

【００３８】また、エタロン３０１は、図９に関して前
述したように、所定の屈折率を有する光学媒質を一対の
鏡面端面により挟んだ構造を有する。具体的には、例え
ば両面が鏡面のガラス板やシリコン（Ｓｉ）板などでも
良い。ガラスは、光学部品として安定した特性を有し、
広範に入手できる点で有利である。

【００３９】また、シリコンなどの半導体材料からなる
エタロンも、用いる波長に応じて高い透過率を有し、且
つ高い屈折率を有する材料を適宜選択して形成できる点
で有利である。この観点からは、シリコンやゲルマニウ
ムの他にも、III−Ｖ族やII−IV族系をはじめとした各
種の化合物半導体から適宜材料を選択してエタロンを構
成することができる。

【００４０】さて、第１及び第２の光検出素子４０１、
５０１は、それぞれモニタ演算回路（制御信号出力手
段）６００に接続されている。モニタ演算回路６００
は、それぞれの光検出素子に所定のバイアス電圧を印加
し、検出された光モニタ信号を適宜演算処理し、波長調
節機構７００に制御信号ＣＳをフィードバックする。な
お、モニタ演算回路６００は、レーザ１００や光検出素
子４０１、５０１などが搭載された「光モジュール」の
内部に設けることもでき、または外部に設けることもで
きる。

【００４１】波長調節機構７００は、モニタ演算回路６
００から入力した制御信号ＣＳに基づいてレーザ１００
の波長が所定の値になるようにレーザ１００に作用す
る。

【００４２】波長調節機構７００としては、レーザ１０
０から放出される光の波長を調節することができる手段
として当業者が用いるものをそのまま採用することがで
きる。具体的には、例えば、波長調節機構７００とし
て、ペルチェ素子などの温度調節機能を有するものを用
いることができる。すなわち、レーザ１００の温度を変
化させことにより、その発振波長を所定の値に調節する
ことができる。

【００４３】波長調節機構７００はまた、ピエゾ素子の
ように、レーザ１００に対して機械的な作用を及ぼすも
のであってもよい。例えば、レーザ１００に対して歪み
を与えることにより、その発振波長を調節することも可
能だからである。

【００４４】波長調節機構７００の具体例としては、そ
の他、レーザ１００に対する電圧あるいは電流を調節す
るものや、レーザの光軸上に設けられた波長シフタなど
も挙げることができる。

【００４５】以上説明した構成において、レーザ１００
の後端面から出力された発振光は、第１の光検出素子４
０１に入射し、その一部が光吸収層４０１Ｂにおいて吸
収されて強度がモニタされる。また一方、光検出素子４
０１に入射した発振光の一部は、光吸収層４０１Ｂを透
過し、ｎ側電極４０１Ｆの開口ＯＰを介してエタロン３
０１に入射する。

【００４６】エタロン３０１の中では光の多重反射が起
こるため、前記（１）式により表したように、「光学フ
ィルタ」として機能する。つまり、図９の挿入図に例示
した如く、光透過率は波長に対して周期的に変化し、特
定の波長のみが高い透過率を有する。

【００４７】ここで、エタロン３０１において反射され
た光Ｌ４は、再び第１の光検出素子４０１に入射し、そ
の光吸収層４０１Ｂにより吸収されてモニタされる。

【００４８】一方、エタロン３０１を透過した光Ｌ３
は、第２の光検出素子５０１に入射してその強度がモニ
タされる。

【００４９】（１）式あるいは図９の挿入図に例示した
如く、エタロン３０１における反射光と透過光のバラン
スは、波長に応じて鋭く変化するので、第１及び第２の
光検出素子４０１、５０１のモニタ出力のバランスの波
長に対する関係を予め測定しておけば、高い精度で波長
の「ずれ」を検出することが可能となる。

【００５０】例えば、レーザの後端面から出射した発振
光の強度をＬ１、第１の光検出素子４０１を透過した光
の強度をＬ２、エタロン３０１における透過光及び反射
光の強度をそれぞれＬ３、Ｌ４とすると、次式が成立す
る。Ｌ２＝Ｌ３＋Ｌ４ここで、簡単のために、エタロン３０１における光の損
失や、光検出素子における光反射などを無視すると、第
１の光検出素子４０１に入射する光の強度の合計Ｐ１
は、以下の如くである。Ｐ１＝Ｌ１−Ｌ２＋Ｌ４＝Ｌ１−（Ｌ３＋Ｌ４）＋Ｌ４＝Ｌ１−Ｌ３一方、第２の光検出素子５０１に入射する光の強度の合
計Ｐ２は、以下の如くである。Ｐ２＝Ｌ３つまり、光の損失を無視した場合には、レーザ１００か
ら放出された光Ｌ１がエタロン３０１により適宜分割さ
れて、第１及び第２の光検出素子４０１、５０１にそれ
ぞれ分配されることとなる。そして、その分割比は、
（１）式あるいは図９の挿入図に例示した如く、鋭い波
長依存性を有する。

【００５１】従って、第１及び第２の光検出素子４０
１、５０１のモニタ強度の波長依存性を予め測定してお
けば、レーザ１００の発振波長の「ずれ」を精密に検出
し、モニタ演算回路６００を介して波長調節機構７００
にフィードバックすることができる。その結果として、
レーザ１００の発振波長を正確にロックすることが可能
となる。

【００５２】また、本発明によれば、図９に例示したよ
うなハーフミラーなどの光学部品が不要となるため、光
学的なアセンブリが容易となり、機械的な衝撃や振動な
どに対する耐久性が高く、永年の経年変化なども生じに
くい波長モニタを実現することができる。

【００５３】さらに、本発明によれば、光検出素子やエ
タロンを略同軸上に配置するので、サイズがコンパクト
となり、調節も容易となる。

【００５４】なお、図１において、レーザ１００から第
１の光検出素子４０１に入射した光の反射による「戻り
光」を抑制するためには、第１の光検出素子４０１の入
射面に図示しないＡＲコートなどを施せばよい。

【００５５】さらにまた、エタロン３０１からの反射光
（Ｌ４）が第１の光検出素子４０１を透過することによ
るレーザ１００への戻り光を抑制するためには、レーザ
１００と光検出素子４０１との間に図示しない光アイソ
レータなどを適宜設ければよい。

【００５６】次に、本発明の第２の具体例について説明
する。

【００５７】図２は、本発明の第２の具体例としての波
長モニタの要部構成を表す模式図である。

【００５８】同図については、図１、図９及び図１０に
関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付し
て詳細な説明は省略する。

【００５９】本具体例の波長モニタは、いわゆる「端面
入射型」の光検出素子４０２、５０２を備える。その具
体的な構造について説明すると、例えば、レーザ１００
がＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系の材料からなる長波長レーザ
である場合には、その発振波長に合わせて、検出素子４
０２、５０２は、それぞれｎ型ＩｎＰ基板４０２Ａ、５
０２Ａの上に、ＩｎＧａＡｓ光吸収層４０２Ｂ、５０２
Ｂ、ｐ型ＩｎＰ層４０２Ｃ、５０２Ｃが順に積層された
構造を有する。

【００６０】ｐ型ＩｎＰ層４０２Ｃ、５０２Ｃの上に
は、ｐ側電極４０１Ｅ、５０１Ｅが形成されている。ま
た一方、ＩｎＰ基板の裏面側には、ｎ側電極４０１Ｆ、
５０１Ｆがそれぞれ形成されている。

【００６１】光検出素子４０２、５０２に対して、入射
光は、その光吸収層４０２Ｂ、５０２Ｂの端面から導入
され、吸収されて光検出信号が得られる。

【００６２】このような光検出素子４０２、５０２を用
いても、図１に関して前述したものと同様にレーザ１０
０の波長の「ずれ」を精密に検出し、波長調節機構７０
０にフィードバックすることができる。

【００６３】次に、本発明の第３の具体例について説明
する。

【００６４】図３は、本発明の第３の具体例としての波
長モニタの要部構成を表す模式図である。

【００６５】同図についても、図１、図２、図９及び図
１０に関して前述したものと同様の要素には同一の符号
を付して詳細な説明は省略する。

【００６６】本具体例の波長モニタは、いわゆる「導波
路型」の光検出素子４０３、５０３をエタロン３０１と
モノリシックに集積化した構造を有する。

【００６７】その具体的な構造について説明すると、例
えば、レーザ１００がＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓ系の材料か
らなる長波長レーザである場合には、その発振波長に合
わせて、検出素子４０３、５０３は、共通のｎ型ＩｎＰ
基板８００の上にそれぞれ形成することができる。つま
り、ＩｎＰ基板８００の上に、ＩｎＧａＡｓ導波路層４
０３Ｂ、５０３Ｂ、ｐ型ＩｎＰ層４０３Ｃ、５０３Ｃを
順に積層することにより、光検出素子４０３、５０３を
形成することができる。

【００６８】ｐ型ＩｎＰ層４０３Ｃ、５０３Ｃの上に
は、ｐ側電極４０３Ｅ、５０３Ｅが形成されている。ま
た一方、ＩｎＰ基板８００の裏面側には、共通のｎ側電
極８０２が形成されている。

【００６９】また一方、２つの光検出素子４０３、５０
３の間には、エタロン３０１がモノリシックに設けられ
ている。但し、本具体例のエタロン３０１は、互いに屈
折率が異なる導波路層３０１Ａと、クラッド層３０１Ｂ
の積層構造を有する。導波路層３０１Ａは、光を導波す
る役割を有し、クラッド層３０１Ｂは、光を導波路層３
０１Ａに閉じこめる役割を有する。そして、導波路層３
０１Ａにおいて、（１）式あるいは図９の挿入図に例示
したようなフィルタリング作用が得られる。

【００７０】このようなエタロン３０１は、具体的に
は、ＩｎＰ基板８００の上にそれぞれ窒化シリコン層３
０１Ａ、酸化シリコン層３０１Ｂを積層形成することよ
り集積できる。

【００７１】そして、本具体例においては、第１の光検
出素子４０３とエタロン３０１と第２の光検出素子５０
３の導波路層が同軸となるようにモノリシックに形成さ
れている。

【００７２】以上の構成において、光源であるレーザ１
００からの光は、第１の光検出素子４０３の導波路層４
０３Ｂに導入され、これを透過した光がエタロンの導波
路層３０１Ａに入射し、その波長に応じてフィルタリン
グされて反射光成分と透過光成分とに分割される。

【００７３】従って、第１乃至第２具体例と同様に、第
１の光検出素子４０３と第２の光検出素子５０３との検
出信号のバランスを測定することによって、レーザ１０
０の発振波長の「ずれ」を精密に検出することができ
る。

【００７４】本具体例によれば、第１乃至第２具体例と
同様の作用効果が得られ、さらに、光検出素子とエタロ
ンとをモノリシックに集積することにより、コンパクト
で高い信頼性を有する波長モニタを実現することができ
る。特に、モノリシック構成とすることにより、各素子
の光学的な配置関係の「ずれ」などをほぼ解消できる点
で有利である。

【００７５】次に、本発明の第４の具体例について説明
する。

【００７６】図４は、本発明の第４の具体例としての波
長モニタの要部構成を表す模式図である。

【００７７】同図についても、図１乃至図３、図９及び
図１０に関して前述したものと同様の要素には同一の符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００７８】本具体例の波長モニタも、モノリシックに
集積された「導波路型」の構造を有する。但し、本具体
例の場合、ガラス基板９００の上に各素子が集積されて
いる。すなわち、ガラス基板９００の中央付近には、導
波路層３０１Ａとクラッド層３０１Ｂとを有するエタロ
ン３０１が形成されている。

【００７９】一方、エタロン３０１の両側においてガラ
ス基板９００の上には、第１及び第２の光検出素子４０
４、５０４が設けられている。その具体的な構造につい
て説明すると、例えば、レーザ１００がＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓ系の材料からなる長波長レーザである場合には、
その発振波長に合わせて、検出素子４０４、５０４は、
ｎ型ＩｎＰ層４０４Ａ、５０４Ａの上に、ＩｎＧａＡｓ
導波路層４０４Ｂ、５０４Ｂ、ｐ型ＩｎＰ層４０４Ｃ、
５０４Ｃを順に積層した構造を有する。

【００８０】ｐ型ＩｎＰ層４０４Ｃ、５０４Ｃの上に
は、ｐ側電極４０４Ｅ、５０４Ｅが形成されている。ま
た一方、ＩｎＰ層４０４Ａ、５０４Ａの裏面側には、ｎ
側電極４０４Ｆ、５０４Ｆが形成されている。

【００８１】これらの光検出素子４０４、５０４は、ガ
ラス基板９００の上にそれぞれ貼り合わせることにより
エタロン３０１と集積化することができる。

【００８２】本具体例においても、第１の光検出素子４
０４とエタロン３０１と第２の光検出素子５０４の導波
路層を同軸に配置することにより、コンパクトで高い信
頼性を有する波長モニタを実現することができる。特
に、モノリシック構成とすることにより、各素子の光学
的な配置関係の「ずれ」などをほぼ解消できる点で有利
である。

【００８３】またさらに、ガラス基板９００の上に集積
することにより、熱膨張などの影響を低減し、波長検出
精度をさらに高くすることができる。すなわち、ガラス
基板９００は、ＩｎＰ基板などと比較して熱膨張率が小
さいため、基板の熱膨張によるエタロン３０１のフィル
タリング特性の変動を低減することができる。

【００８４】その結果として、温度依存性の良好な波長
モニタおよびこれを搭載した光モジュールを実現するこ
とができる。

【００８５】次に、本発明の第５の具体例について説明
する。

【００８６】図５は、本発明の第５の具体例としての波
長多重光通信システムの構成を表す模式図である。すな
わち、光モジュール１１００と光モジュール１２００
は、光ファイバ１３００を介して光信号を送受信する。
そして、これら光モジュール１１００、１２００の送信
部には、第１乃至第４具体例に関して前述したような本
発明の波長モニタあるいは光モジュールが組み込まれて
いる。

【００８７】波長多重光通信システムにおいては、一本
の光ファイバ１３００に複数の波長チャネルを通す必要
がある。従って、隣接チャネル間のクロス・トークを防
ぎ、チャネル密度を上げるためには、各チャネル波長の
安定化が極めて重要である。

【００８８】この要求に対して、本発明によれば、精密
且つ高い信頼性の波長モニタを提供することにより、安
価で確実な光通信システムを実現することができる。

【００８９】図６及び図７は、波長多重光通信システム
の要部の具体的な構成を例示する模式図である。波長多
重光通信（ＷＤＭ）の送信側には、λ／４シフトＤＦＢ
レーザ１００を複数個並列に配置し、それぞれの回析格
子の周期をわずかずつ変化させることにより多波長で発
振するＷＤＭ用光源部を構成することができる。

【００９０】図６に表した具体例においては、送信側
に、一定の波長間隔を有するλ1 〜λN の波長でそれぞ
れ発振する複数のＤＦＢレーザ１００Ａ、１００Ｂ、・
・・が配置されている。これらのＤＦＢレーザ１００
Ａ、１００Ｂ、・・・は、直接変調され、その光出力は
合波器１２０で合波されて１本の光ファイバ１３００を
通して伝送される。受信側においては、伝送された光信
号が光アンプ１４０により増幅され、分波器１６０によ
ってそれぞれ元の波長に分離される。分離された光は、
アバランシェ・フォトダイオード（ＡＰＤ）やＰＩＮ型
フォトダイオード（ＰＩＮ−ＰＤ）等の受光素子１８０
Ａ、１８０Ｂ、・・・によって電気信号に変換される。
図７に表した具体例においては、各レーザ１００Ａ、１
００Ｂ、・・・は直接変調されずに、直流信号で駆動さ
れ、その光出力が外部変調器１１０Ａ、１１０Ｂ、・・
・によって変調される。このために、図６に例示したシ
ステムよりも、より高速で変調できるという利点を有す
る。

【００９１】そして、図６、図７に例示したいずれのシ
ステムにおいても、レーザ１００Ａ、１００Ｂ、・・・
の後端面に本発明の波長モニタを設けてフィードバック
制御を行うことにより、それぞれの発振波長を正確にロ
ックすることができる。

【００９２】図８は、これらのＷＤＭシステムにおける
波長モニタの配置関係を例示する模式図である。

【００９３】すなわち、図８（ａ）に例示した構造の場
合、レーザ１００Ａ、１００Ｂ、・・・の後端面に、本
発明の波長モニタ２０００Ａ、２０００Ｂ、・・・・を
それぞれ設けてフィードバック制御を行うことにより、
それぞれのレーザの発振波長を正確にロックすることが
できる。

【００９４】このようにレーザ毎に波長モニタを設ける
場合であっても、モニタに用いるエタロン３０１の波長
間隔（（１）式におけるΔλ）をＷＤＭの波長チャネル
の間隔と同一に設定すれば、複数の波長が異なるレーザ
１００Ａ、１００Ｂ、・・・に対して、同一種類の波長
モニタを用いることができる。つまり、レーザ１００
Ａ、１００Ｂの発振波長の設定値はそれぞれ異なるので
あるが、波長モニタとしては、同一構造のものを用いる
ことができる。さらに、本発明によれば、ハーフミラー
などの光学部品が不要であるため、製造がさらに容易で
コストも大幅に下げることが可能となる。

【００９５】一方、図８（ｂ）に例示した構造の場合、
レーザ１００Ａ、１００Ｂ、・・・の後端面には、光フ
ァイバなどの導波手段が結合され、光スイッチ２２００
を介して共通の波長モニタ２０００に結合されている。
すなわち、光スイッチ２２００を切り替えることによ
り、波長モニタは適宜レーザ１００Ａ、１００Ｂ、・・
・のうちのいずれかの波長をモニタして調節する。

【００９６】図９及び図１０に関して前述したように、
レーザの発振波長の「ずれ」は、通常は、内部温度の変
動や、通電条件の変化、あるいはレーザの環境の経年変
化などにより徐々に生ずることが多く、常時モニタする
必要性が低い場合も多い。従って、図８（ｂ）の如く、
光スイッチ２２００を介して複数のレーザ１００Ａ、１
００Ｂ、・・・を共通の波長モニタ２０００で順次フィ
ードバック制御しても十分な波長ロックを実現すること
ができる。

【００９７】本具体例の場合、複数のレーザをひとつの
波長モニタで制御できるだけでなく、波長モニタがハー
フミラーなどの光学部品を必要としない点でさらに構造
を簡略にすることができ、製造が容易でコストも大幅に
下げることができる。

【００９８】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。

【００９９】例えば、本発明の波長モニタを適用する光
源は、ＩｎＰ系ＤＦＢレーザ１００に限定されず、その
他、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ系、ＧａＡｌＡｓ／Ｇａ
Ａｓ系、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ／ＧａＡｓ系、Ｇａ
Ｎ／ＩｎＧａＮ系を始めとした、各種のレーザあるいは
発光素子に適用して同様の作用効果を得ることができ、
本発明に包含される。

【０１００】また、光検出素子についても、ＩｎＰ系の
フォトダイオードに限定されず、光源の波長に応じて各
種の材料からなる各種の検出素子を用いて同様に本発明
を実施することができる。

【０１０１】さらに、エタロンについても、ガラスある
いはシリコンなどの半導体、あるいは酸化シリコン、窒
化シリコンなどを用いたものには限定されず、その他、
各種の光学媒質を用いて同様に本発明を実施することが
できる。

【０１０２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
第１の光検出素子とエタロンと第２の光検出素子とをこ
の順に配置し、第１の光検出素子を透過した光をエタロ
ンに導入することにより、光源の波長のずれを精密に検
出することが可能となる。

【０１０３】その結果として、ハーフミラーなどの光学
部品が不要となるため、光学的なアセンブリが容易とな
り、機械的な衝撃や振動などに対する耐久性が高く、永
年の経年変化なども生じにくい波長モニタを実現するこ
とができる。

【０１０４】さらに、本発明によれば、光検出素子やエ
タロンを略同軸上に配置するので、サイズがコンパクト
となり、調節も容易となる。

【０１０５】以上説明したように、本発明によれば、コ
ンパクト且つ高信頼性を有する波長モニタを安価に提供
することができ、産業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる波長モニタを搭載
した光モジュールの要部構成を表す模式図である。

【図２】本発明の第２の具体例としての波長モニタの要
部構成を表す模式図である。

【図３】本発明の第３の具体例としての波長モニタの要
部構成を表す模式図である。

【図４】本発明の第４の具体例としての波長モニタの要
部構成を表す模式図である。

【図５】本発明の第５の具体例としての波長多重光通信
システムの構成を表す模式図である。

【図６】本発明の波長多重光通信システムの要部の具体
的な構成を例示する模式図である。

【図７】本発明の波長多重光通信システムの要部の具体
的な構成を例示する模式図である。

【図８】本発明のＷＤＭシステムにおける波長モニタの
配置関係を例示する模式図である。

【図９】本発明者が本発明に至る過程で検討した波長モ
ニタ付き光モジュールの要部構成を表す正面構成図であ
る。

【図１０】本発明者が本発明に至る過程で検討した波長
モニタ付き光モジュールの要部構成を表す平面構成図で
ある。

【符号の説明】

１活性層２導波層３、４クラッド５ＡＲコート６ＨＲコート１０回折格子２０電極１００レーザ１１０外部変調器１２０合波器１４０光アンプ１６０分波器１８０受光素子２００ハーフミラー３００エタロン３０１エタロン３０１Ａ導波路層３０１Ｂクラッド層４００フォトダイオード４０１光検出素子４０１Ａ基板４０１Ｂ光吸収層４０１Ｃｎ型層４０１Ｄｐ型領域４０１Ｅｐ側電極４０１Ｆｎ側電極４０２光検出素子４０２検出素子４０２Ａ基板４０２Ｂ光吸収層４０２Ｃｐ型層４０３光検出素子４０３検出素子４０３Ｂ導波路層４０３Ｃｐ型層４０３Ｅｐ側電極４０４光検出素子４０４Ａｎ型層４０４Ｂ導波路層４０４Ｃｐ型層４０４Ｅｐ側電極４０４Ｆｎ側電極５００フォトダイオード５０１光検出素子５０３光検出素子５０４光検出素子６００モニタ演算回路７００波長調節機構８００基板８０２ｎ側電極９００ガラス基板１１００光モジュール１２００光モジュール１３００光ファイバ２０００波長モニタ２２００光スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｊ 14/00 14/02 Ｆターム(参考） 2H048 GA01 GA03 GA13 GA48 GA62 5F073 AA64 AA83 AB28 BA01 CA07 CB02 EA03 FA01 5F088 AA03 AB07 BA15 BA20 BB01 DA20 EA06 GA02 GA05 JA13 5K002 AA01 BA05 BA13 CA05 DA02 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの出力光を受ける第１の光検出器
と、前記第１の光検出器を透過した光を受け、光透過率が波
長選択性を有する光フィルタ素子と、前記光フィルタ素子を透過した光を受ける第２の光検出
器と、を備えたことを特徴とする波長モニタ。
【請求項２】前記第１の光検出器は、前記光フィルタ素
子により反射された光も受けることを特徴とする請求項
１記載の波長モニタ。
【請求項３】前記光フィルタ素子は、エタロンであるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の波長モニタ。
【請求項４】前記第１及び第２の光検出器は、表面入射
型のフォトダイオードであることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１つに記載の波長モニタ。
【請求項５】前記第１及び第２の光検出器は、端面入射
型のフォトダイオードであることを特徴とする請求項１
〜３のいずれか１つに記載の波長モニタ。
【請求項６】前記第１及び第２の光検出器と、前記光フ
ィルタ素子とは、それぞれ導波路を有し、これら導波路
が略同軸に配置されてなることを特徴とする請求項１〜
３のいずれか１つに記載の波長モニタ。
【請求項７】前記第１及び第２の光検出器と、前記光フ
ィルタ素子とがモノリシックに集積されたことを特徴と
する請求項５または６に記載の波長モニタ。
【請求項８】光源と、請求項１〜７のいずれか１つに記載の波長モニタと、を備えたことを特徴とする光モジュール。
【請求項９】請求項８記載の光モジュールと、前記第１の光検出器の検出出力と前記第２の光検出器の
検出出力とに基づいて前記光源の波長を制御するための
制御信号を出力する制御信号出力手段と、前記光源から放出される光を伝送する光ファイバと、前記光ファイバを介して伝送された前記光を検出する受
信器と、を備えたことを特徴とする光通信システム。
【請求項１０】前記光通信システムは、前記光ファイバ
に複数の波長チャネルを形成する波長多重方式の光通信
システムであり、前記光フィルタ素子は、前記複数の波長チャネルに対応
した前記波長選択性を有することを特徴とする請求項９
記載の光通信システム。