JP2003508927A - 一体化された変調器を有する波長固定外部共振器レーザ - Google Patents
一体化された変調器を有する波長固定外部共振器レーザInfo
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
-
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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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- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
-
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- H01S5/14—External cavity lasers
Abstract
(57)【要約】
フィルタ固定レーザ及び波長固定レーザの双方の利点を有する光学送信機であって、光学変調器(14)を一体化するように外部共振器(32)を変更することによる光学送信機を開示する。外部共振器(32)は、光通路用の往復光路を設ける。基板(24)は、外部共振器(32)に接続され、この場合、少なくとも1つの利得部材(16)と光学変調器(14)は、基板(24)に一体化される。部分反射器(40)も基板(24)に一体化され、且つ少なくとも1つの利得部材(16)と光学変調器(14)を接続する。
Description
【0001】
本発明は、レーザに関するものであって、特に光通信の送信機として使用され
る外部共振器レーザに関する。
る外部共振器レーザに関する。
【0002】
高密度の波長分割多重(DWDM)システムにおいて、送信機波長は、クロス
トーク特性を満たし、且つ(略25年の)寿命を迎えるまでシステムを確実に動
作するように、国際電気通信連合(以下ITUと称す)規格格子のITU標準波
長の1つに固定されなければならない。自走式(フリーランニング)の商業用の
分布帰還型(DFB)レーザのレイジング波長は、内設されたDFB格子及び半
導体導波路の屈折率により規定され、0.1nm/℃の割合で温度に依存して変
化する。図11は、ノーテルテクノロジー(Nortel Technolog
y)により実証された波長固定DFBレーザを示したものであって、ビー.ヴィ
レネーヴ、エイチ.ビー.キム、エム.キュー及びディー.ガリエピーによる「
電気通信送信機用の小型の波長安定化機構」、レーザ・電気光学学会(LEOS
)夏会合、WDMコンポーネントテクノロジー、WD2、19−20、1997
年8月13日〜15日、カナダ国モントリオール州ケベック市、(B. Villeneuve
, H. B. Kim, M. Cyr and D. Gariepy, "A compact wavelength stabilization
scheme for telecommunication transmitter," Digest of the LEOS Summer Top
ical Meetings, WDM Components Technology, WD2, 19-20, August 13-15, 1997
, Montreal, Quebec, Canada)の論文に記載されている。ファブリー・ペローフ
ィルタ又は単一共振器の複数層の誘電体フィルタ114を通過するレーザ光11
2の僅かな発散光は、開口部として機能するように近接して配置された2つの光
検出器116により検出される。光検出器116は、半導体レーザ光源118の
中心線から等しく離間している。フィルタ114は、透過波長を制御及びモニタ
するように調整されるので、各光検出器116は、発散レーザ光源により放出さ
れた全立体角の両者に共通する部分の異なる部分(箇所)を捕捉する。角度の差
異による波長中のオフセットされている2つの異なるスペクトル応答は、図12
に示されるように生成される。差分信号又は識別信号222は、演算増幅器22
0により使用され、ITU標準波長又は中心波長λ0にレージング波長を固定す
るようにヒートシンク温度を制御している。
トーク特性を満たし、且つ(略25年の)寿命を迎えるまでシステムを確実に動
作するように、国際電気通信連合(以下ITUと称す)規格格子のITU標準波
長の1つに固定されなければならない。自走式(フリーランニング)の商業用の
分布帰還型(DFB)レーザのレイジング波長は、内設されたDFB格子及び半
導体導波路の屈折率により規定され、0.1nm/℃の割合で温度に依存して変
化する。図11は、ノーテルテクノロジー(Nortel Technolog
y)により実証された波長固定DFBレーザを示したものであって、ビー.ヴィ
レネーヴ、エイチ.ビー.キム、エム.キュー及びディー.ガリエピーによる「
電気通信送信機用の小型の波長安定化機構」、レーザ・電気光学学会(LEOS
)夏会合、WDMコンポーネントテクノロジー、WD2、19−20、1997
年8月13日〜15日、カナダ国モントリオール州ケベック市、(B. Villeneuve
, H. B. Kim, M. Cyr and D. Gariepy, "A compact wavelength stabilization
scheme for telecommunication transmitter," Digest of the LEOS Summer Top
ical Meetings, WDM Components Technology, WD2, 19-20, August 13-15, 1997
, Montreal, Quebec, Canada)の論文に記載されている。ファブリー・ペローフ
ィルタ又は単一共振器の複数層の誘電体フィルタ114を通過するレーザ光11
2の僅かな発散光は、開口部として機能するように近接して配置された2つの光
検出器116により検出される。光検出器116は、半導体レーザ光源118の
中心線から等しく離間している。フィルタ114は、透過波長を制御及びモニタ
するように調整されるので、各光検出器116は、発散レーザ光源により放出さ
れた全立体角の両者に共通する部分の異なる部分(箇所)を捕捉する。角度の差
異による波長中のオフセットされている2つの異なるスペクトル応答は、図12
に示されるように生成される。差分信号又は識別信号222は、演算増幅器22
0により使用され、ITU標準波長又は中心波長λ0にレージング波長を固定す
るようにヒートシンク温度を制御している。
【0003】
図12は、理想的な場合を示しており、図中では、中心周波数が、ITU標準
波長に合わせられるように、2つの応答信号の間の波長オフセットは、有効帯域
幅にほぼ等しい。しかしながら、温度信頼性を維持し又は改善しながら波長固定
レーザの上述の種類の温度制御において波長識別に必要とされるフォトダイオー
ド116及び演算増幅器220といった特別な外部フィードバック部品を、コス
ト削減の為に排除することが好ましい。
波長に合わせられるように、2つの応答信号の間の波長オフセットは、有効帯域
幅にほぼ等しい。しかしながら、温度信頼性を維持し又は改善しながら波長固定
レーザの上述の種類の温度制御において波長識別に必要とされるフォトダイオー
ド116及び演算増幅器220といった特別な外部フィードバック部品を、コス
ト削減の為に排除することが好ましい。
【0004】
図13及び図14に示される如きフィルタ固定の外部共振器レーザが、近年提
唱され且つ実証されている。誘電性材料、つまりファイバ格子及び複数層誘電体
フィルタ等で生成されるフィルタの中心波長が、DFBレーザに使用される半導
体格子フィルタよりも温度に敏感ではない(<0.005nm/℃)故に、当該
レーザは、波長をモニタするフィードバック制御を必要としない。反射ブラッグ
格子をファイバに作成することで、正確なレージング波長が確立される。ITU
規格格子の周波数の1つはブラッグ格子用に選択される。石英ファイバに周波数
を書き込む(1つの周波数に限定する)利点は、石英が小なる熱膨張定数(略5
x10-7/℃)を有していること及び共振ブラッグ周波数変化が温度補正により
無視され得ること、である。
唱され且つ実証されている。誘電性材料、つまりファイバ格子及び複数層誘電体
フィルタ等で生成されるフィルタの中心波長が、DFBレーザに使用される半導
体格子フィルタよりも温度に敏感ではない(<0.005nm/℃)故に、当該
レーザは、波長をモニタするフィードバック制御を必要としない。反射ブラッグ
格子をファイバに作成することで、正確なレージング波長が確立される。ITU
規格格子の周波数の1つはブラッグ格子用に選択される。石英ファイバに周波数
を書き込む(1つの周波数に限定する)利点は、石英が小なる熱膨張定数(略5
x10-7/℃)を有していること及び共振ブラッグ周波数変化が温度補正により
無視され得ること、である。
【0005】
図13に示され且つ米国特許第5,844,926号に記載される如く、半導
体レーザダイオードチップ118は、一方の端面132に反射防止(AR)膜2
6が設けられ、所定長の光ファイバピグテイル134が一方の端面132に光学
的に接続され、光ファイバピグテイル134中には、レーザ光学共振器の一方の
端部を規定するブラッグ格子反射器136を有している。レーザ光学共振器の他
方の端面は、反射防止膜(AR)が設けられた端面から離れたレーザチップの端
面の反射端面138である。このように、このブラッグ格子反射器はレーザ周波
数を固定する手段を提供している。
体レーザダイオードチップ118は、一方の端面132に反射防止(AR)膜2
6が設けられ、所定長の光ファイバピグテイル134が一方の端面132に光学
的に接続され、光ファイバピグテイル134中には、レーザ光学共振器の一方の
端部を規定するブラッグ格子反射器136を有している。レーザ光学共振器の他
方の端面は、反射防止膜(AR)が設けられた端面から離れたレーザチップの端
面の反射端面138である。このように、このブラッグ格子反射器はレーザ周波
数を固定する手段を提供している。
【0006】
図14の如く、ファイバを使用する代わりに、空気を外部共振器に用いても良
い。本明細書に記載され且つ米国特許第5,434,874号及び米国特許第5
,870,417号に記載の、利得媒体、例えば半導体(レーザチップ)118
等は、前面138及び後面132を有し、後面132は反射防止膜26を有して
おり、これらは図13に示されている。レーザチップから発せられた光142は
、後面132を介して外部空気共振器中に入射する。共振器は、プリズム、鏡、
フィルター、格子等の同調(チューニング)部材162を含み、特定レーザ波長
をレーザチップ118中へ反射する。この往復光作用142は、レーザを発生さ
せ、その結果前面138を介して選択自在な波長62を出力する。従って、レー
ザチップの前面138から出力される光62の波長は、格子、フィルタ、又は他
の同調部材162の角度の変化により制御され得る。共振器は、コリメーティン
グレンズ144をも含んでいて、レーザチップの後面132から放出された光を
、格子、フィルタ、又は他の同調部材162に方向付けている。
い。本明細書に記載され且つ米国特許第5,434,874号及び米国特許第5
,870,417号に記載の、利得媒体、例えば半導体(レーザチップ)118
等は、前面138及び後面132を有し、後面132は反射防止膜26を有して
おり、これらは図13に示されている。レーザチップから発せられた光142は
、後面132を介して外部空気共振器中に入射する。共振器は、プリズム、鏡、
フィルター、格子等の同調(チューニング)部材162を含み、特定レーザ波長
をレーザチップ118中へ反射する。この往復光作用142は、レーザを発生さ
せ、その結果前面138を介して選択自在な波長62を出力する。従って、レー
ザチップの前面138から出力される光62の波長は、格子、フィルタ、又は他
の同調部材162の角度の変化により制御され得る。共振器は、コリメーティン
グレンズ144をも含んでいて、レーザチップの後面132から放出された光を
、格子、フィルタ、又は他の同調部材162に方向付けている。
【0007】
しかしながら、当該外部共振器が長い故に、フィルタ固定レーザは、高いビッ
トレートで直接変調出来ない。図9に示す如く、外部受動共振器の長さが増加す
るに従い、3dB変調帯域幅は減少する。例えば、300μmの共振器長さを有
する半導体レーザの直接変調帯域幅は、略10GHzである。その結果、固定フ
ィルタレーザを2.5Gbit/sec又はそれより大なる速度で直接変調させ
ることは、外部受動共振器の長さが1cm又はそれより大なる長さになる故に、
困難である。その上、往復時間に対応する周波数(ピーク周波数)において直接
変調応答は、図15に示される如く非常に強調される。外部受動共振器長を関数
とするピーク周波数のグラフは、図10に示されている。もしピーク周波数が信
号の高調波振動数の1つに近似しているのであれば、信号は歪められる。従って
、外部変調器が、高速度変調の為には必要となる。その上、外部変調器を外部共
振器レーザに組み込むことで少なくともコストを削減することにもなる。
トレートで直接変調出来ない。図9に示す如く、外部受動共振器の長さが増加す
るに従い、3dB変調帯域幅は減少する。例えば、300μmの共振器長さを有
する半導体レーザの直接変調帯域幅は、略10GHzである。その結果、固定フ
ィルタレーザを2.5Gbit/sec又はそれより大なる速度で直接変調させ
ることは、外部受動共振器の長さが1cm又はそれより大なる長さになる故に、
困難である。その上、往復時間に対応する周波数(ピーク周波数)において直接
変調応答は、図15に示される如く非常に強調される。外部受動共振器長を関数
とするピーク周波数のグラフは、図10に示されている。もしピーク周波数が信
号の高調波振動数の1つに近似しているのであれば、信号は歪められる。従って
、外部変調器が、高速度変調の為には必要となる。その上、外部変調器を外部共
振器レーザに組み込むことで少なくともコストを削減することにもなる。
【0008】
本発明の1つの形態は、フィルタ固定レーザ及び波長固定レーザの双方の利点
を有する光学送信機であって、外部変調器を一体化するように外部共振器を変更
することによる光学送信機である。外部共振器は、光通路用の往復光路を設ける
。基板は、外部共振器に接続され、この場合少なくとも1つの利得部材と光学変
調器は、基板に一体化される。部分反射器も基板に一体化され、且つ上記少なく
とも1つの利得部材と光学変調器とを接続する。
を有する光学送信機であって、外部変調器を一体化するように外部共振器を変更
することによる光学送信機である。外部共振器は、光通路用の往復光路を設ける
。基板は、外部共振器に接続され、この場合少なくとも1つの利得部材と光学変
調器は、基板に一体化される。部分反射器も基板に一体化され、且つ上記少なく
とも1つの利得部材と光学変調器とを接続する。
【0009】
他の形態として、本発明は、利得部材と部分反射器との間に一体化された飽和
性吸収体を含んでいる。本発明の更なる形態において、基板は、導波路の両端面
に第1反射防止(AR)膜面及び第2反射防止(AR)膜面を有している導波路
である。 本発明のその他の特徴と利点は、以下の詳細な説明に記載されており、且つそ
の1部は、当業者に対して当該記載から容易に明白となるか、又は添付図面だけ
ではなく、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、を含む本明細書に記載された発
明を実行することにより理解され得る。
性吸収体を含んでいる。本発明の更なる形態において、基板は、導波路の両端面
に第1反射防止(AR)膜面及び第2反射防止(AR)膜面を有している導波路
である。 本発明のその他の特徴と利点は、以下の詳細な説明に記載されており、且つそ
の1部は、当業者に対して当該記載から容易に明白となるか、又は添付図面だけ
ではなく、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、を含む本明細書に記載された発
明を実行することにより理解され得る。
【0010】
前述の概略的な記載及び以下の詳細な説明の双方は、本発明の単なる例示であ
って、特許が請求される発明の本質及び特徴を理解するように概観又は構成を供
与することを意図したものであることは、理解される。添付図面は、本発明の更
なる理解を与えるように含められていて、且つ本明細書の1部に組み込まれ且つ
1部を構成している。図面は様々な実施例を示し、且つ詳細な説明と共に本発明
の原理及び動作を説明するように共に記載されている。
って、特許が請求される発明の本質及び特徴を理解するように概観又は構成を供
与することを意図したものであることは、理解される。添付図面は、本発明の更
なる理解を与えるように含められていて、且つ本明細書の1部に組み込まれ且つ
1部を構成している。図面は様々な実施例を示し、且つ詳細な説明と共に本発明
の原理及び動作を説明するように共に記載されている。
【0011】
以下の詳細な説明は、本発明の好ましい実施例をより詳細に示しており、実施
例は添付図面中に示されている。可能な限り、同一の参照符号が、図面を通して
同一又は類似の部分を示すように使用されている。本発明の光送信機の実施例が
図1に示され、且つその全体を符号10として示す。
例は添付図面中に示されている。可能な限り、同一の参照符号が、図面を通して
同一又は類似の部分を示すように使用されている。本発明の光送信機の実施例が
図1に示され、且つその全体を符号10として示す。
【0012】
本発明によると、本発明の送信機は、光変調器14を含み、フィルタ固定外部
共振器レーザ12に一体化されている。一体化にする手段が、波長固定外部共振
器レーザ10を形成するように使用されていて、当該一体化にする手段は、図1
3及び図14に示す如き従来の基本的なフィルタ固定外部共振器レーザに、本発
明の一体化された変調器を付加するように変更することである。
共振器レーザ12に一体化されている。一体化にする手段が、波長固定外部共振
器レーザ10を形成するように使用されていて、当該一体化にする手段は、図1
3及び図14に示す如き従来の基本的なフィルタ固定外部共振器レーザに、本発
明の一体化された変調器を付加するように変更することである。
【0013】
図16は、自発的なフィードバックを行う付加的なコンポーネントを用いるこ
となく高速変調が達成可能であって、フィルタ固定外部共振器レーザ内に変調器
を一体化することにより実現可能な利点を示す。本発明によると、波長固定外部
レーザは、高速DWDMシステム用に一体化された変調器を有するようにして設
けられている。図16において、本発明の特徴及び利点は、他の従来の方法と比
較され且つ要約されている。一体化された変調器を有する波長固定外部レーザに
より形成された送信機は、DWDMシステムを統合する人には非常に興味深い。
なぜならば、当該送信機は、ITU基準波長に波長を固定する自発的なフィード
バック制御を行う高価な部材と高速変調用の外部変調器を削減できるからである
。
となく高速変調が達成可能であって、フィルタ固定外部共振器レーザ内に変調器
を一体化することにより実現可能な利点を示す。本発明によると、波長固定外部
レーザは、高速DWDMシステム用に一体化された変調器を有するようにして設
けられている。図16において、本発明の特徴及び利点は、他の従来の方法と比
較され且つ要約されている。一体化された変調器を有する波長固定外部レーザに
より形成された送信機は、DWDMシステムを統合する人には非常に興味深い。
なぜならば、当該送信機は、ITU基準波長に波長を固定する自発的なフィード
バック制御を行う高価な部材と高速変調用の外部変調器を削減できるからである
。
【0014】
以下に実施例として示し且つ図1に記載の如く、図13及び図14からの同様
の部分を参照すると、外部共振器レーザ12は、半導体導波路基板つまりチップ
24の第1位置に少なくとも1つの利得部材16を含んでおり、半導体導波路基
板つまりチップ24は、付加された自発的フィードバックを用いることなく、レ
ーザスペクトル特性又はレージング効果を与えることが可能となるように、外部
共振器32に接続された第1反射防止(AR)膜面26を含んでいる。第2基板
部分34を形成するように導波路基板24を伸張することにより、本発明の長所
が実現可能となる。以下に記載し且つ図1に示す如く、変調器14は、変調器部
材、例えば電界吸収材又はマッハツェンダー変調器等を含んでおり、高速変調器
を提供するように、部分反射器40と導波路基板24のレーザ出力端面の第2反
射防止(AR)膜面56との間の、基板24の受動領域34つまり第2部分に変
調部材を形成する。基板24の第2部分の残り部分は、広帯域幅であることが好
ましい部分反射器40及び本発明の第2反射防止膜面56を含む。
の部分を参照すると、外部共振器レーザ12は、半導体導波路基板つまりチップ
24の第1位置に少なくとも1つの利得部材16を含んでおり、半導体導波路基
板つまりチップ24は、付加された自発的フィードバックを用いることなく、レ
ーザスペクトル特性又はレージング効果を与えることが可能となるように、外部
共振器32に接続された第1反射防止(AR)膜面26を含んでいる。第2基板
部分34を形成するように導波路基板24を伸張することにより、本発明の長所
が実現可能となる。以下に記載し且つ図1に示す如く、変調器14は、変調器部
材、例えば電界吸収材又はマッハツェンダー変調器等を含んでおり、高速変調器
を提供するように、部分反射器40と導波路基板24のレーザ出力端面の第2反
射防止(AR)膜面56との間の、基板24の受動領域34つまり第2部分に変
調部材を形成する。基板24の第2部分の残り部分は、広帯域幅であることが好
ましい部分反射器40及び本発明の第2反射防止膜面56を含む。
【0015】
本発明によると、部分反射器40は、変更された外部レーザ共振器の一方の端
部を形成する必要がある。変更された外部共振器の他方の端部は、外部反射器又
は鏡11により従来の通り設けられ、例えば空気共振器であれば図2の外部波長
選択フィルタ又は他の同調部材162の形態を取ることが好ましく、また例えば
ファイバ共振器であれば図13のブラッグ格子反射器136の形態を取ることが
好ましい。部分反射器40は、変調器14へと出力光として一部の光を伝導する
。加えて、部分反射器40は、外部反射器又は鏡11であって、例えばレージン
グ波長が波長選択フィルタ162又はブラッグ格子のブラッグ波長により単一に
決定されるような格子又は外部波長選択反射器162等の、帯域幅よりも広い帯
域幅であることが好ましい。
部を形成する必要がある。変更された外部共振器の他方の端部は、外部反射器又
は鏡11により従来の通り設けられ、例えば空気共振器であれば図2の外部波長
選択フィルタ又は他の同調部材162の形態を取ることが好ましく、また例えば
ファイバ共振器であれば図13のブラッグ格子反射器136の形態を取ることが
好ましい。部分反射器40は、変調器14へと出力光として一部の光を伝導する
。加えて、部分反射器40は、外部反射器又は鏡11であって、例えばレージン
グ波長が波長選択フィルタ162又はブラッグ格子のブラッグ波長により単一に
決定されるような格子又は外部波長選択反射器162等の、帯域幅よりも広い帯
域幅であることが好ましい。
【0016】
単一チップ又は基板24の外部で光62を変調するように、広帯域部分反射器
40は、形成されており、且つ利得部材16と変調器14部分の間に、又は導波
路基板チップ24の部分に、挿入されるか又は他の方法で挟み込まれる。外部共
振器レーザ12の1部である、第1基板部分又はその一部22の利得部材16は
、1570nmのバンドギャップ波長を伴う活性層を有している。もし、電界吸
収型変調器が利用されるのであれば、第2部分34の変調器14は、導波路領域
において単層であって、1490nmのバンドギャップ波長の層を有している。
光は、電界吸収型変調器14を通過して電界吸収効果の影響により変調される。
ゼロバイアスの下では、光は、ほとんど減衰することなく変調器14を通過して
進行する。反転バイアスの下では、変調器14のバンドギャップは赤外側にシフ
トされる故に、光が吸収される。レーザ16の出力は、導波路24の変調器側又
は端部から行なわれる。反射防止(AR)膜は、端面26及び56の双方に設け
られることが好ましく、その結果潜在的な複合共振器の影響によるスペクトル劣
化を避けることが出来る。上記2つの基板部分又は部分22、34を形成する製
造工程は、「一体化された電界吸収変調器を伴う10波長DFBレーザ配列の特
性調査」、アメリカ電気・電子通信学会(IEEE)のレーザ・電気光学学会定
期報告、ThI2、マサチューセッツ州ボストン市、1996年11月18日〜
21日、("Performance study of a 10-wavelength DFB laser array with inte
grated electroabsorption modulators," Proc. of IEEE Lasers and Electro-O
ptics Society Annual Meeting, ThI2, Boston, MA, November 18-21, 1996)の
論文中に記載される如く、変調器一体型DFBレーザの形成に使用される。
40は、形成されており、且つ利得部材16と変調器14部分の間に、又は導波
路基板チップ24の部分に、挿入されるか又は他の方法で挟み込まれる。外部共
振器レーザ12の1部である、第1基板部分又はその一部22の利得部材16は
、1570nmのバンドギャップ波長を伴う活性層を有している。もし、電界吸
収型変調器が利用されるのであれば、第2部分34の変調器14は、導波路領域
において単層であって、1490nmのバンドギャップ波長の層を有している。
光は、電界吸収型変調器14を通過して電界吸収効果の影響により変調される。
ゼロバイアスの下では、光は、ほとんど減衰することなく変調器14を通過して
進行する。反転バイアスの下では、変調器14のバンドギャップは赤外側にシフ
トされる故に、光が吸収される。レーザ16の出力は、導波路24の変調器側又
は端部から行なわれる。反射防止(AR)膜は、端面26及び56の双方に設け
られることが好ましく、その結果潜在的な複合共振器の影響によるスペクトル劣
化を避けることが出来る。上記2つの基板部分又は部分22、34を形成する製
造工程は、「一体化された電界吸収変調器を伴う10波長DFBレーザ配列の特
性調査」、アメリカ電気・電子通信学会(IEEE)のレーザ・電気光学学会定
期報告、ThI2、マサチューセッツ州ボストン市、1996年11月18日〜
21日、("Performance study of a 10-wavelength DFB laser array with inte
grated electroabsorption modulators," Proc. of IEEE Lasers and Electro-O
ptics Society Annual Meeting, ThI2, Boston, MA, November 18-21, 1996)の
論文中に記載される如く、変調器一体型DFBレーザの形成に使用される。
【0017】
図2及び図3は、部分広帯域反射器40に対する様々な変形例のうちの少なく
とも2つの実施例を示している。広帯域幅の内部部分反射器は、エッチングによ
るファセット(図2)又は導波路ループ鏡(図3)により形成され得る。図2の
エッチングによるファセットは、非常に小型ではあるが、その製造は複雑である
。適当なドライエッチングプロセスは、適切な鏡の形成に使用され、且つ正確な
大きさの制御は、挿入損失を低く抑えることに利用され且つ正確な分割比(sp
litting ratio)を可能にする。
とも2つの実施例を示している。広帯域幅の内部部分反射器は、エッチングによ
るファセット(図2)又は導波路ループ鏡(図3)により形成され得る。図2の
エッチングによるファセットは、非常に小型ではあるが、その製造は複雑である
。適当なドライエッチングプロセスは、適切な鏡の形成に使用され、且つ正確な
大きさの制御は、挿入損失を低く抑えることに利用され且つ正確な分割比(sp
litting ratio)を可能にする。
【0018】
以下に記載され且つ図3に示す如く、本発明の代替実施例において、図1の内
部反射器40は、導波路ループ鏡404である。導波路ループ鏡の反射率と透過
率は図7又は図8に示す如き2x2カプラの分割比により調整される。図3のル
ープ鏡は図2のエッチングによるファセットよりも大きくなるものの、ループ鏡
は、製造が容易となる。上述の2つの実施例において、熱電(thermal
electric・TE)冷却(例えば、ヒートシンクを使用するもの)及び温
度制御は、必要とせず、なぜならばレージング波長は図1の狭帯域反射器、フィ
ルタ、鏡11により決定されるか、若しくは温度感度が非常に低い図14及び図
3の他の種類の同調部材162により決定されるからである。
部反射器40は、導波路ループ鏡404である。導波路ループ鏡の反射率と透過
率は図7又は図8に示す如き2x2カプラの分割比により調整される。図3のル
ープ鏡は図2のエッチングによるファセットよりも大きくなるものの、ループ鏡
は、製造が容易となる。上述の2つの実施例において、熱電(thermal
electric・TE)冷却(例えば、ヒートシンクを使用するもの)及び温
度制御は、必要とせず、なぜならばレージング波長は図1の狭帯域反射器、フィ
ルタ、鏡11により決定されるか、若しくは温度感度が非常に低い図14及び図
3の他の種類の同調部材162により決定されるからである。
【0019】
以下に記載され且つ図4に示される如く、本発明の他の代替実施例において、
内部部分反射器は、ブラッグ反射器(DBR)406にされる。
内部部分反射器は、ブラッグ反射器(DBR)406にされる。
【0020】
本発明は、実施例として以下に示した例により明確にされる。
(実施例1)
図1の狭帯域幅の内部部分反射器40は、図4の受動導波路領域中の分布ブラ
ッグ反射器(DBR)406として設けられる。反射帯域幅(ΔλB)は、次の
ように記載され得る。
ッグ反射器(DBR)406として設けられる。反射帯域幅(ΔλB)は、次の
ように記載され得る。
【0021】
【数1】
ここでκは、格子接続定数であり、λは波長であり、nは屈折率である。反射
帯域幅は、λ=1.55μm、κ=100/cmと仮定した場合に略2nmとな
る。レージング波長は、内部DBR反射器406の帯域幅よりも充分に狭い波長
幅を有する外部フィルタ62により決定される。この実施例において、チップ製
造工程は、格子が活性レーザ22の上部に配置される代わりに導波路34層の1
部に配置されるという点を除いて、変調器一体型DFBレーザに対する工程と全
く同一となる。内部反射帯域幅は狭い故、内部反射帯域幅が外部フィルタ162
の中心波長と完全に重複するように、チップの温度は±10℃に制御する必要が
ある。しかしながら、自発的なフィードバック制御を行う波長モニタリングは、
必要としない。
帯域幅は、λ=1.55μm、κ=100/cmと仮定した場合に略2nmとな
る。レージング波長は、内部DBR反射器406の帯域幅よりも充分に狭い波長
幅を有する外部フィルタ62により決定される。この実施例において、チップ製
造工程は、格子が活性レーザ22の上部に配置される代わりに導波路34層の1
部に配置されるという点を除いて、変調器一体型DFBレーザに対する工程と全
く同一となる。内部反射帯域幅は狭い故、内部反射帯域幅が外部フィルタ162
の中心波長と完全に重複するように、チップの温度は±10℃に制御する必要が
ある。しかしながら、自発的なフィードバック制御を行う波長モニタリングは、
必要としない。
【0022】
以下に記載し且つ図5及び図6に示す如く、変形例において、光学送信機は、
利得部材16と同一活性層に形成され且つ利得部材16と部分反射器の間に形成
されている飽和性吸収体72を更に含んでいて、当該部分反射器は、図5中のエ
ッチングされたファセット402及び図6中のループ鏡にされるか若しくは他の
適切な部分反射器とされる。図5及び図6の波長固定レーザは、モード固定レー
ザを形成するように変更される。上述した製造プロセスと同一の製造プロセスは
、時間分割多重化(TDM)システム用の一体化された変調器を有するモード固
定レーザ等を形成することが可能である。利得部材16と同一の活性層に形成さ
れる反転バイアス基板吸収体72は、外部共振器32中の光の往復時間により決
定される一定割合のモード固定を生じるように、チップに一体化される。その上
、反復性の狭パルスは、信号を透過するように一体化された変調器14により変
調される。複数の当該モード固定レーザからの出力は、全情報処理量を増加する
ように時間領域中に挿入することが可能である。従って、大なるコスト削減が、
別個の変調器に通常要求される光学ピグテイルを排除することにより可能となる
。
利得部材16と同一活性層に形成され且つ利得部材16と部分反射器の間に形成
されている飽和性吸収体72を更に含んでいて、当該部分反射器は、図5中のエ
ッチングされたファセット402及び図6中のループ鏡にされるか若しくは他の
適切な部分反射器とされる。図5及び図6の波長固定レーザは、モード固定レー
ザを形成するように変更される。上述した製造プロセスと同一の製造プロセスは
、時間分割多重化(TDM)システム用の一体化された変調器を有するモード固
定レーザ等を形成することが可能である。利得部材16と同一の活性層に形成さ
れる反転バイアス基板吸収体72は、外部共振器32中の光の往復時間により決
定される一定割合のモード固定を生じるように、チップに一体化される。その上
、反復性の狭パルスは、信号を透過するように一体化された変調器14により変
調される。複数の当該モード固定レーザからの出力は、全情報処理量を増加する
ように時間領域中に挿入することが可能である。従って、大なるコスト削減が、
別個の変調器に通常要求される光学ピグテイルを排除することにより可能となる
。
【0023】
望まれる外部共振器レーザの種類によって本発明の外部共振器32に対して、
変形と変更が実施可能であることを、当業者は理解できる。例えば、図1−6に
示されている外部共振器は、空気共振器ではなく、図13に示されたファイバ共
振器としてもよい。 本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変更と変形が本発明に対し
て実施され得ることを、当業者は理解できる。従って、本発明は、特許請求の範
囲及びそれと均等の範囲内において、本発明の様々な変形と変更を含むことを意
図している。
変形と変更が実施可能であることを、当業者は理解できる。例えば、図1−6に
示されている外部共振器は、空気共振器ではなく、図13に示されたファイバ共
振器としてもよい。 本発明の精神と範囲から逸脱することなく、様々な変更と変形が本発明に対し
て実施され得ることを、当業者は理解できる。従って、本発明は、特許請求の範
囲及びそれと均等の範囲内において、本発明の様々な変形と変更を含むことを意
図している。
【図1】 本発明による一体化された変調器を有する波長固定外部共振器レーザ
の概略図である。
の概略図である。
【図2】 本発明による一体化された変調器であって、図1の部分反射器40を
、エッチングされたファセットに変更した波長固定外部共振器レーザの概略図で
ある。
、エッチングされたファセットに変更した波長固定外部共振器レーザの概略図で
ある。
【図3】 本発明による一体化された変調器であって、図1の部分反射器40を
、導波路ループ鏡に変更した波長固定外部共振器レーザの概略図である。
、導波路ループ鏡に変更した波長固定外部共振器レーザの概略図である。
【図4】 本発明による一体化された変調器であって、図1の部分反射器40を
、分布ブラッグ反射器に変更した波長固定外部共振器レーザの概略図である。
、分布ブラッグ反射器に変更した波長固定外部共振器レーザの概略図である。
【図5】 本発明による一体化された変調器及びエッチングされたファセットを
有する、モード固定された外部共振器レーザの概略図である。
有する、モード固定された外部共振器レーザの概略図である。
【図6】 本発明による一体化された変調器及び導波路ループ鏡を有する、モー
ド固定された外部共振器レーザの概略図である。
ド固定された外部共振器レーザの概略図である。
【図7】 図3の導波路ループ鏡404の概略図である。
【図8】 図3の導波路ループ鏡404の2x2カプラの交差比(crossi
ng ratio)の関数である反射光及び透過光のグラフである。
ng ratio)の関数である反射光及び透過光のグラフである。
【図9】 図13及び図14の外部共振器レーザの外部受動共振器長の関数であ
る3dB変調帯域幅のグラフである。
る3dB変調帯域幅のグラフである。
【図10】 図13及び図14の外部共振器レーザの外部受動共振器長の関数で
あるピーク周波数のグラフである。
あるピーク周波数のグラフである。
【図11】 従来技術の波長固定DFBレーザの概略図である。
【図12】 図11の離間して配置された2つの光検出器116からのスペクト
ル応答である。
ル応答である。
【図13】 ファイバを外部共振器とした、従来技術のフィルタ固定外部共振器
レーザの概略図である。
レーザの概略図である。
【図14】 空気を外部共振器とした、従来技術のフィルタ固定外部共振器レー
ザの概略図である。
ザの概略図である。
【図15】 図13及び図14の外部共振器レーザの小なる信号変調応答のグラ
フである。
フである。
【図16】 従来技術の波長固定レーザ、従来技術のフィルタ固定レーザ及び本
発明の一体化された変調器を有する波長固定レーザの比較を表した表である。
発明の一体化された変調器を有する波長固定レーザの比較を表した表である。
10 光送信機
11 外部反射器又は鏡
12 第1部分
14 光学変調器
16 利得部材
24 基板
26 第1反射防止(AR)膜面
32 外部共振器
34 第2部分
40 部分反射器
56 第2反射防止(AR)膜面
72 飽和性吸収体
112 レーザ光
114 フィルタ
116 光検出器
118 半導体レーザ光源
134 光ファイバピグテイル
136 ブラッグ格子反射器
144 コリメーティングレンズ
162 同調部材
220 演算増幅器
222 識別信号
402 ファセット
404 導波路ループ鏡
406 ブラッグ反射器(DBR)
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I
T,LU,MC,NL,PT,SE),AE,AL,A
M,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY
,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,EE,
ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR,H
U,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP
,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,
LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,N
Z,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI
,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,
UZ,VN,YU,ZA,ZW
Claims (10)
- 【請求項1】 基板と、 前記基板に一体化された少なくとも1つの利得部材と、 前記基板に一体化された光学変調器と、 前記基板に一体化され、且つ前記少なくとも1つの利得部材を前記光学変調器
に接続する部分反射器と、 を含むことを特徴とする光学送信機モジュール。 - 【請求項2】 前記部分反射器は、エッチングされたファセットからなることを
特徴とする請求項1記載の光学送信機モジュール。 - 【請求項3】 前記部分反射器は、ループ鏡からなることを特徴とする請求項1
記載の光学送信機モジュール。 - 【請求項4】 前記部分反射器は、分布ブラッグ反射(DBR)鏡からなること
を特徴とする請求項1記載の光学送信機モジュール。 - 【請求項5】 前記基板に一体化され、且つ前記少なくとも1つの利得部材と前
記部分反射器とを接続する飽和性吸収体をさらに含むことを特徴とする請求項1
記載の光学送信機モジュール。 - 【請求項6】 前記基板は、導波路を含んでいて、前記導波路の両端部に第1反
射防止(AR)膜面と第2反射防止(AR)膜面とを有していることを特徴とす
る請求項1記載の光学送信機モジュール。 - 【請求項7】 前記光学変調器は、前記部分反射器と前記第2反射防止(AR)
膜面との間に電界吸収変調部材を含むことを特徴とする請求項6記載の光学送信
機モジュール。 - 【請求項8】 前記少なくとも1つの利得部材は、第1バンドギャップ波長を有
するように前記基板の活性層に形成されることを特徴とする請求項1記載の光学
送信機モジュール。 - 【請求項9】 前記光学変調器は、前記少なくとも1つの利得部材の前記第1バ
ンドギャップ波長よりも短波長の第2バンドギャップ波長を有するように前記基
板に作成されることを特徴とする請求項8記載の光学送信機モジュール。 - 【請求項10】 光通過用の往復光路を形成する外部共振器と、 前記外部共振器に接続された基板と、 前記基板に一体化されている少なくとも1つの利得部材と、 前記基板に一体化されている光学変調器と、 前記基板と一体化され、且つ前記少なくとも1つの利得部材と前記光学変調器
とを接続する部分反射器と、 を含むことを特徴とする光学送信機。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/386,621 | 1999-08-31 | ||
US09/386,621 US6295308B1 (en) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Wavelength-locked external cavity lasers with an integrated modulator |
PCT/US2000/018859 WO2001017077A1 (en) | 1999-08-31 | 2000-07-11 | Wavelength-locked external cavity lasers with an integrated modulator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003508927A true JP2003508927A (ja) | 2003-03-04 |
Family
ID=23526366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001520521A Pending JP2003508927A (ja) | 1999-08-31 | 2000-07-11 | 一体化された変調器を有する波長固定外部共振器レーザ |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6295308B1 (ja) |
EP (1) | EP1218990A1 (ja) |
JP (1) | JP2003508927A (ja) |
CN (1) | CN1371539A (ja) |
AU (1) | AU5928500A (ja) |
CA (1) | CA2381046A1 (ja) |
TW (1) | TW466808B (ja) |
WO (1) | WO2001017077A1 (ja) |
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WO2007080891A1 (ja) * | 2006-01-11 | 2007-07-19 | Nec Corporation | 半導体レーザ、モジュール、及び、光送信機 |
JP2007200942A (ja) * | 2006-01-23 | 2007-08-09 | Fujitsu Ltd | 光モジュール |
WO2014115330A1 (ja) * | 2013-01-28 | 2014-07-31 | 富士通株式会社 | レーザ装置、光変調装置及び光半導体素子 |
US9762034B2 (en) | 2014-04-21 | 2017-09-12 | Fujitsu Limited | Tunable laser source, optical transmitter, and optical transmitter and receiver module |
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US7167651B2 (en) * | 2000-09-26 | 2007-01-23 | Celight, Inc. | System and method for code division multiplexed optical communication |
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TW493092B (en) * | 2001-03-20 | 2002-07-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Structure of adjusting of central wavelengths of optical filters using in a DWDM system and method of the same |
WO2002080317A1 (en) * | 2001-03-30 | 2002-10-10 | Santur Corporation | Alignment of an on chip modulator |
AU2002254522A1 (en) | 2001-03-30 | 2003-11-11 | Santur Corporation | High speed modulation of arrayed lasers |
WO2002084742A1 (en) | 2001-03-30 | 2002-10-24 | Santur Corporation | Switched laser array modulation with integral electroabsorption modulator |
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