JP2006073874A - 半導体光増幅デバイス、半導体光増幅駆動装置、および半導体光受信装置 - Google Patents
半導体光増幅デバイス、半導体光増幅駆動装置、および半導体光受信装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 半導体光増幅デバイス1は、活性層2と、n型InP基板9と、n型InPクラッド層12と、p型InPクラッド層13と、p電極21〜23と、n電極27〜29とを備える。活性層2は、たとえばInGaAsPから構成され、可飽和吸収領域4と、光増幅領域5,6とを含む。光増幅領域5,6には、p電極22,23を介して、共通の変調電流がそれぞれ注入される。可飽和吸収領域4には、p電極21を介して、光増幅領域5,6とは独立に変調電流が注入される。活性層2は、外部からの光信号に付加雑音光が印加された注入光Pinを受けて、注入光Pinが増幅された出力光Poutを出射する。
【選択図】 図1
Description
図1は、この発明の実施の形態1における半導体光増幅デバイス1の共振器側面の概略的な構成を示した断面図である。
実施の形態1における半導体光増幅デバイス1の変形例である半導体光増幅デバイス1Aは、付加雑音光Pnとして有色雑音の代わりに白色雑音を用いた以外は、実施の形態1の半導体光増幅デバイス1と同じである。半導体光増幅デバイス1Aにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態1における半導体光増幅デバイス1の他の変形例である半導体光増幅デバイス1Bは、可飽和吸収領域4に注入する電流を変調電流から一定電流に変更した以外は、実施の形態1の半導体光増幅デバイス1と同じである。半導体光増幅デバイス1Bにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態1における半導体光増幅デバイス1の他の変形例である半導体光増幅デバイス1Cは、光増幅領域5,6に注入する変調電流を一定電流に変更した以外は、実施の形態1の半導体光増幅デバイス1と同じである。半導体光増幅デバイス1Cにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態1における半導体光増幅デバイス1の他の変形例である半導体光増幅デバイス1Dは、光増幅領域5,6および可飽和吸収領域4に注入する変調電流を一定電流に変更した以外は、実施の形態1の半導体光増幅デバイス1と同じである。半導体光増幅デバイス1Dにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
図7は、この発明の実施の形態2における半導体光増幅駆動装置10Aの概略的な構成を示した図である。
図8は、この発明の実施の形態3における半導体光増幅駆動装置10Bの概略的な構成を示した図である。
実施の形態3における半導体光増幅駆動装置10Bの変形例である半導体光増幅駆動装置10Baは、出力光Poutの代わりに光信号P0をモニターし、ビットエラーレートの低減効果を得られる条件をあらかじめ入力した制御回路によって変調電流を調整する以外は、実施の形態3の半導体光増幅駆動装置10Bと同じである。
実施の形態3における半導体光増幅駆動装置10Bの他の変形例である半導体光増幅駆動装置10Bbは、p電極21に接続されている変調電流供給回路69を一定電流供給回路に変更した以外は、実施の形態3の半導体光増幅駆動装置10Bと同じである。半導体光増幅駆動装置10Bbにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態3における半導体光増幅駆動装置10Bの他の変形例である半導体光増幅駆動装置10Bcは、p電極22,23に接続されている変調電流供給回路68を一定電流供給回路に変更した以外は、実施の形態3の半導体光増幅駆動装置10Bと同じである。半導体光増幅駆動装置10Bcにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態3における半導体光増幅駆動装置10Bの他の変形例である半導体光増幅駆動装置10Bdは、p電極21〜23に接続されている変調電流供給回路68,69を一定電流供給回路に変更した以外は、実施の形態3の半導体光増幅駆動装置10Bと同じである。半導体光増幅駆動装置10Bdにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
図9は、この発明の実施の形態4における半導体光増幅駆動装置10Cの概略的な構成を示した図である。
実施の形態4における半導体光増幅駆動装置10Cの変形例である半導体光増幅駆動装置10Caは、付加雑音電流として有色雑音の代わりに白色雑音を用いた以外は、実施の形態4の半導体光増幅駆動装置10Cと同じである。半導体光増幅駆動装置10Caにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態4における半導体光増幅駆動装置10Cの他の変形例である半導体光増幅駆動装置10Cbは、p電極21に接続されている変調電流供給回路91を一定電流供給回路に変更した以外は、実施の形態4の半導体光増幅駆動装置10Cと同じである。半導体光増幅駆動装置10Cbにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態4における半導体光増幅駆動装置10Cの他の変形例である半導体光増幅駆動装置10Ccは、結合器90を介してp電極22,23に接続されている変調電流供給回路88を一定電流供給回路に変更した以外は、実施の形態4の半導体光増幅駆動装置10Cと同じである。半導体光増幅駆動装置10Ccにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
実施の形態4における半導体光増幅駆動装置10Cの他の変形例である半導体光増幅駆動装置10Cdは、変調電流供給回路88,91を一定電流供給回路に変更した以外は、実施の形態4の半導体光増幅駆動装置10Cと同じである。半導体光増幅駆動装置10Cdにおいても、劣化した信号を増幅し、ビットエラーレートが低減された光出力を得られる。
図12は、この発明の実施の形態5における半導体光増幅駆動装置10Dの概略的な構成を示した図である。
図13は、この発明の実施の形態6における半導体光受信装置20Aの概略的な構成を示した図である。
図14は、この発明の実施の形態7における半導体光受信装置20Bの概略的な構成を示した図である。
図15は、この発明の実施の形態8における半導体光受信装置20Cの概略的な構成を示した図である。
図16は、この発明の実施の形態9における半導体光受信装置20Dの概略的な構成を示した図である。
Claims (38)
- 光信号を増幅する半導体光増幅デバイスであって、
光増幅領域と可飽和吸収領域とを含む活性層と、
第1の極性の電極と、
前記第1の極性の電極に対して設けられる第2の電極とを備え、
前記第1の極性の電極および前記第2の極性の電極の少なくとも一方は、前記光増幅領域と前記可飽和吸収領域とに対して独立に電流を注入できるように分割され、
前記活性層は、前記光信号を含む注入光を受けて、該注入光が増幅された出力光を出射する、半導体光増幅デバイス。 - 前記光増幅領域は、前記可飽和吸収領域の両側にそれぞれ配置される第1および第2の光増幅領域を含み、
前記第1および第2の光増幅領域の一方の端面から前記注入光が入射され、前記第1および第2の光増幅領域の他方の端面から前記出力光が出射される、請求項1に記載の半導体光増幅デバイス。 - 前記可飽和吸収領域の共振器方向に占める長さの割合は、1%以上であり、かつ50%未満である、請求項1に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記光増幅領域および前記可飽和吸収領域に注入される電流の強度は、前記出力光の振幅が増大し、前記光信号のビットエラーレートが低減するように調整されている、請求項1に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記光増幅領域に注入される電流は、変調電流である、請求項4に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記光増幅領域に注入される電流は、一定電流である、請求項4に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記可飽和吸収領域に注入される電流は、変調電流である、請求項4に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記可飽和吸収領域に注入される電流は、一定電流である、請求項4に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記注入光は、前記光信号と雑音光とを重ね合わせることにより生成される、請求項1〜8のいずれかに記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記雑音光は、ランダムな強度変化を有する、請求項9に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記雑音光は、前記光信号と確率的に同期している、請求項9に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記雑音光の強度は、前記光信号のビットエラーレートが最小である最適雑音強度となるように調整されている、請求項9に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記雑音光のカットオフ周波数は、前記光信号のビットエラーレートが低減するように調整されている、請求項9に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記雑音光の最大値と最小値との差は、前記光信号の振幅の1/10以下である、請求項9に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記雑音光は、有色雑音の雑音光である、請求項9に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記雑音光は、白色雑音の雑音光である、請求項9に記載の半導体光増幅デバイス。
- 前記半導体光増幅デバイスは、双安定状態の半導体レーザである、請求項1〜16のいずれかに記載の半導体光増幅デバイス。
- 光信号を増幅する半導体光増幅駆動装置であって、
請求項1〜17のいずれかに記載の半導体光増幅デバイスと、
前記出力光の一部を検出して電気信号に変換する光電変換素子と、
前記電気信号の所定の周波数成分を抽出するフィルタと、
前記フィルタから出力される電流と基準電流との差分をとって強度を調整するプリアンプと、
前記プリアンプから出力される電流を受けて、該電流に応じた前記雑音光を前記半導体光増幅デバイスに出力する光源とを備える、半導体光増幅駆動装置。 - 前記光源は、半導体レーザである。請求項18に記載の半導体光増幅駆動装置。
- 光信号を増幅する半導体光増幅駆動装置であって、
請求項1〜4および17のいずれかに記載の半導体光増幅デバイスと、
前記出力光の一部を検出して電気信号に変換する光電変換素子と、
前記電気信号を受けて、前記光信号と該光信号に含まれる雑音とが確率的に同期するように前記出力光の状態をモニターするフィードバック制御回路と、
前記フィードバック制御回路から出力される第1の制御信号に応じて、前記光増幅領域に第1の電流を供給する第1の電流供給回路と、
前記フィードバック制御回路から出力される第2の制御信号に応じて、前記可飽和吸収領域に第2の電流を供給する第2の電流供給回路とを備える、半導体光増幅駆動装置。 - 光信号を増幅する半導体光増幅駆動装置であって、
請求項1〜4および17のいずれかに記載の半導体光増幅デバイスと、
前記注入光の一部を検出して電気信号に変換する光電変換素子と、
前記電気信号を受けて、前記光信号と該光信号に含まれる雑音とが確率的に同期するように前記注入光の状態をモニターするフィードバック制御回路と、
前記フィードバック制御回路から出力される第1の制御信号に応じて、前記光増幅領域に第1の電流を供給する第1の電流供給回路と、
前記フィードバック制御回路から出力される第2の制御信号に応じて、前記可飽和吸収領域に第2の電流を供給する第2の電流供給回路とを備える、半導体光増幅駆動装置。 - 光信号を増幅する半導体光増幅駆動装置であって、
請求項1〜4および17のいずれかに記載の半導体光増幅デバイスと、
第1の電流を供給する第1の電流供給回路と、
前記光信号と確率的に同期した雑音電流を供給する雑音電流供給回路と、
前記第1の電流と前記雑音電流とを結合して前記光増幅領域に供給する結合器と、
前記可飽和吸収領域に第2の電流を供給する第2の電流供給回路とを備える、半導体光増幅駆動装置。 - 前記第1の電流供給回路は、変調電流を供給する、請求項20〜22のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記第1の電流供給回路は、一定電流を供給する、請求項20〜22のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記第2の電流供給回路は、変調電流を供給する、請求項20〜22のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記第2の電流供給回路は、一定電流を供給する、請求項20〜22のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 光信号を増幅する半導体光増幅駆動装置であって、
請求項1〜4および17のいずれかに記載の半導体光増幅デバイスと、
前記出力光の一部を検出して電気信号に変換する光電変換素子と、
前記電気信号の所定の周波数成分を抽出するフィルタと、
前記フィルタから出力される電流と基準電流との差分をとって強度を調整するプリアンプと、
前記プリアンプから出力される電流を受けて、該電流に応じた雑音電流を前記活性層に出力する雑音電流供給回路とを備える、半導体光増幅駆動装置。 - 前記フィルタは、ローパスフィルタである、請求項18または27に記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記雑音電流は、ランダムな強度変化を有する、請求項22〜27のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記雑音電流は、前記光信号と確率的に同期している、請求項22〜27のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記雑音電流のカットオフ周波数は、前記光信号のビットエラーレートが低減するように調整されている、請求項22〜27のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記雑音電流の最大値と最小値との差は、前記出力光の振幅が増大し、前記光信号のビットエラーレートが低減するように調整されている、請求項22〜27のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記雑音電流の最大値と最小値との差は、前記光増幅領域に注入される電流値以下である、請求項22〜27のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記雑音電流は、有色雑音の雑音電流である、請求項22〜27のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 前記雑音電流は、白色雑音の雑音電流である、請求項22〜27のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置。
- 光信号を増幅して受信する半導体光受信装置であって、
請求項18〜35のいずれかに記載の半導体光増幅駆動装置と、
前記出力光の一部または全部を受光する受光素子とを備える、半導体光受信装置。 - 前記受光素子は、光電変換素子である、請求項36に記載の半導体光受信装置。
- 前記半導体光増幅駆動装置と前記受光素子とは、同一基板上に集積化されている、請求項36に記載の半導体光受信装置。
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