JP2007214430A - Multimode optical communication system and multiwavelength surface emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発振波長が異なる複数の面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)とマルチモード光ファイバを用いたマルチモード光通信システム、および発振波長が異なる複数の面発光レーザを備えた多波長面発光素子に関する。 The present invention relates to a multimode optical communication system using a plurality of vertical cavity surface emitting lasers (VCSELs) and multimode optical fibers, and a multi-surface optical laser including a plurality of surface emitting lasers having different oscillation wavelengths. The present invention relates to a wavelength surface light emitting device.
近年、FTTH(Fiber To The Home)に代表される光通信は、非常に速い速度で一般家庭へも浸透し、大変身近な存在になってきている。また、光通信のメリットである超高速性を生かしてアクセス系においても1Gbpsから100Gbpsへと移行していくのは必至である。 In recent years, optical communication represented by FTTH (Fiber To The Home) has penetrated into ordinary homes at a very high speed and has become very familiar. In addition, it is inevitable that the access system will shift from 1 Gbps to 100 Gbps by taking advantage of the super-high speed that is the merit of optical communication.
光通信には、高速伝送及び長距離通信に適したシングルモード光ファイバや、短距離で使用でき、取り扱いが比較的楽で安価なマルチモード光ファイバが用いられる。シングルモード光ファイバは、光の伝播領域であるコアの直径が10μm以下と非常に小さく、この部分に外部から光を正確に導光するのは難しい。このため、光学系の調整が大変で、コストがかかるといった問題がある。マルチモード光ファイバは、コアの直径が一般に50μm以上と大きいため、光学系の調整が容易となる。また、マルチモード光ファイバは、複数のモードの光がコア内を伝播し、光の伝播速度がモード毎に異なるため、光信号が時間的に広がるので、長距離通信には使えず、数100m以下の短距離で使用される。 For optical communication, a single mode optical fiber suitable for high-speed transmission and long-distance communication, or a multimode optical fiber that can be used at a short distance, is relatively easy to handle, and is inexpensive. A single mode optical fiber has a very small core diameter, which is a light propagation region, of 10 μm or less, and it is difficult to accurately guide light from the outside to this portion. For this reason, there is a problem that adjustment of the optical system is difficult and costly. Since the multimode optical fiber has a large core diameter of generally 50 μm or more, the optical system can be easily adjusted. In addition, since a multimode optical fiber propagates light in a plurality of modes in the core and the propagation speed of the light is different for each mode, the optical signal spreads in time. Used in the following short distances.
広く一般のユーザまでに普及させるためには、安価であることが重要であり、マルチモード光ファイバを用いることにより低コスト化が期待できる。 In order to spread widely to general users, it is important that the price is low, and the use of a multi-mode optical fiber can reduce the cost.
このようなマルチモード光ファイバを用いた従来の光通信システムとして、例えば、マルチモード光ファイバと、アパーチャの直径が8μmよりも大きい単一の面発光レーザとを用いたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。このシステムは、積極的に高次のモードを信号伝達に使用している。
As a conventional optical communication system using such a multimode optical fiber, for example, one using a multimode optical fiber and a single surface emitting laser having an aperture diameter larger than 8 μm is known ( For example, see
また、波長の異なる複数の面発光レーザ(VCSEL)を用いて1本のマルチモード光ファイバに導光する方式も検討されている。 In addition, a method of guiding light to a single multimode optical fiber using a plurality of surface emitting lasers (VCSEL) having different wavelengths has been studied.
図6は、そのマルチモード光通信システムの一例を示す。このマルチモード光通信システム200は、波長が異なる第1および第2のVCSEL201,202からのレーザ光を、第1および第2の光導波路203,204とレンズ205を介してコア206a及びクラッド206bからなるマルチモード光ファイバ206に導光している。この構成によれば、VCSELの間隔が大きくても、マルチモード光ファイバ206のコア206aに導光することができる。 FIG. 6 shows an example of the multimode optical communication system. The multimode optical communication system 200 transmits laser beams from the first and second VCSELs 201 and 202 having different wavelengths from the core 206a and the clad 206b via the first and second optical waveguides 203 and 204 and the lens 205. Is guided to a multimode optical fiber 206. According to this configuration, light can be guided to the core 206a of the multimode optical fiber 206 even when the interval between the VCSELs is large.
また、従来のマルチモード光ファイバとして、例えば、波長が異なる複数のVCSELをマウンタに取り付け、レンズ等の光学系を介さずにマルチモード光ファイバに導光するものが知られている(例えば、特許文献2参照。)また、量子井戸活性層の材料、例えば、AlとGaの比を適宜調整することで、波長が20nmずつ異なる発振波長を得ている。 Further, as a conventional multimode optical fiber, for example, one in which a plurality of VCSELs having different wavelengths are attached to a mounter and guided to the multimode optical fiber without passing through an optical system such as a lens is known (for example, a patent) (See Document 2.) Further, by appropriately adjusting the material of the quantum well active layer, for example, the ratio of Al and Ga, oscillation wavelengths having different wavelengths by 20 nm are obtained.
同一基板上に形成した複数のVCSEL間で発振波長を変える従来の方法として、VCSEL間でメサの径を変えてMOCVD(Metal Organic Chemical Vapour Deposition:有機金属気相成長法)の体積速度に影響を与え、DBRやMQW(multi Quantum Well:多重量子井戸構造)の全体の膜厚が異なり、それによりキャビティ長を変えて発振波長を変化させる方法や(例えば、非特許文献1参照。)、共振器部分または導波路部分の断面積を変えることにより、発振波長を変化させる方法がある(特許文献3参照。)。
しかし、特許文献1の構成によると、光ファイバに高次モードが多く入射すると、モード間の群遅延が発生し、高速伝送には不向きとなる。
However, according to the configuration of
また、図6に示す構成では、レンズ等の光学系を介してマルチモード光ファイバに導光しているため、マルチモード光ファイバ、光学系およびVCSEL間のアライメントに手間がかかり、コスト高を招く。 Further, in the configuration shown in FIG. 6, since the light is guided to the multimode optical fiber through an optical system such as a lens, it takes time to align the multimode optical fiber, the optical system, and the VCSEL, resulting in high cost. .
マルチモード光ファイバを用いた光通信システムを安価に構成する場合、受信側で波長の分離を行うのに低価格のエッジフィルタを使用できるようにするため、2波長VCSELの発振波長が15nm以上、望ましくは20nm以上離れていることが必要である。 When an optical communication system using a multimode optical fiber is configured at low cost, the oscillation wavelength of the two-wavelength VCSEL is 15 nm or more so that a low-cost edge filter can be used for wavelength separation on the receiving side. Desirably, it should be 20 nm or more away.
しかし、特許文献2の構成によると、波長差20nmを得ることができるが、VCSEL間を正確に保持してマウンタに実装する必要があり、実装に要する手間がかかる。また、非特許文献1の構成によると、MOCVD装置内のガス分布の影響を直接受けるため、再現性に乏しい。特許文献3の構成では、変化できる波長の範囲が数nm以下と非常に狭く、DWDM(Dense Wavelength Division Multiplexing)用光源にしか使用できず、15nm以上の大きな波長分離には向かない。
However, according to the configuration of Patent Document 2, it is possible to obtain a wavelength difference of 20 nm, but it is necessary to mount the mounter with the VCSELs accurately maintained, which takes time and effort. Further, according to the configuration of Non-Patent
従って、本発明の目的は、低コストで、高速伝送が可能なマルチモード光通信システムおよび多波長面発光素子を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-mode optical communication system and a multi-wavelength surface light emitting device that are capable of high-speed transmission at low cost.
本発明の一態様は、上記目的を達成するため、以下のマルチモード光通信システムおよび多波長面発光素子を提供する。 In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides the following multimode optical communication system and multiwavelength surface light emitting device.
[1]マルチモード光ファイバと、光を出射するアパーチャの直径が8μm以下であって、波長が異なる複数のシングルモードの光を前記マルチモード光ファイバに入射する複数の面発光レーザと備えたことを特徴とするマルチモード光通信システム。 [1] A multi-mode optical fiber and a plurality of surface-emitting lasers having a plurality of single-mode light beams having different diameters and having a diameter of an aperture that emits light of 8 μm or less. A multimode optical communication system.
上記構成のマルチモード光通信システムによれば、光ファイバとして、比較的安価なマルチモード光ファイバを用いることにより、システムの低コスト化が図れる。また、波長が異なる各面発光レーザのアパーチャの直径を8μm以下とすることにより、シングルモードの光を出射することが可能となり、高速伝送が可能となる。なお、より完全なシングルモードを得るには、アパーチャの直径を6μm以下とするのが好ましい。また、レーザとして、面発光レーザを用いることにより、発光点の2次元的配置が容易となる。ここで、本特許請求の範囲及び明細書において、「アパーチャ」とは、酸化狭窄層のアパーチャをいう。 According to the multimode optical communication system configured as described above, the cost of the system can be reduced by using a relatively inexpensive multimode optical fiber as the optical fiber. Further, by setting the diameter of the apertures of the surface emitting lasers having different wavelengths to 8 μm or less, single mode light can be emitted, and high-speed transmission is possible. In order to obtain a more complete single mode, the diameter of the aperture is preferably 6 μm or less. Further, by using a surface emitting laser as the laser, the two-dimensional arrangement of light emitting points is facilitated. Here, in the claims and the specification, the “aperture” means an aperture of the oxidized constriction layer.
[2]前記複数の面発光レーザは、前記複数のシングルモードの光を光学系を介さずに前記マルチモード光ファイバに入射することを特徴とする前記[1]に記載のマルチモード光通信システム。光学系を用いないことにより、部品点数を削減することができ、アライメントが容易となる。光学系には、コリメータレンズや集光レンズ等が含まれる。なお、必要に応じて光学系を用いてもよい。 [2] The multi-mode optical communication system according to [1], wherein the plurality of surface-emitting lasers make the plurality of single-mode light incident on the multi-mode optical fiber without passing through an optical system. . By not using an optical system, the number of parts can be reduced and alignment becomes easy. The optical system includes a collimator lens and a condenser lens. An optical system may be used as necessary.
[3]前記複数の面発光レーザは、複数の前記アパーチャに外接する円の直径が、前記マルチモード光ファイバのコアの直径よりも小さいことを特徴とする前記[1]に記載のマルチモード光通信システム。この構成によれば、各面発光レーザからのレーザ光を光学系を介さずにマルチモード光ファイバに導光することができる。 [3] The multimode light according to [1], wherein the plurality of surface emitting lasers have a diameter of a circle circumscribing the plurality of apertures smaller than a diameter of a core of the multimode optical fiber. Communications system. According to this configuration, laser light from each surface emitting laser can be guided to the multimode optical fiber without passing through the optical system.
[4]前記複数のアパーチャに外接する円の直径は、50μm以下であることを特徴とする前記[3]に記載のマルチモード光通信システム。マルチモード光ファイバのコア径は、一般に50μm以上であるので、複数のアパーチャに外接する円の直径を50μm以下とすることにより、各面発光レーザからのレーザ光を光学系を介さずにマルチモード光ファイバに入射させることができる。 [4] The multimode optical communication system according to [3], wherein a diameter of a circle circumscribing the plurality of apertures is 50 μm or less. Since the core diameter of a multimode optical fiber is generally 50 μm or more, the diameter of a circle circumscribing a plurality of apertures is set to 50 μm or less so that laser light from each surface emitting laser can be transmitted without passing through an optical system. It can enter into an optical fiber.
[5]前記複数の面発光レーザは、共通の基板上に形成されたことを特徴とする前記[1]に記載のマルチモード光通信システム。この構成によれば、面発光レーザ間の位置合わせ作業が不要になる。 [5] The multimode optical communication system according to [1], wherein the plurality of surface emitting lasers are formed on a common substrate. According to this configuration, alignment work between the surface emitting lasers is not necessary.
[6]前記複数の面発光レーザは、位相調整層の厚みが相互に異なることにより前記複数のシングルモードの光の波長が相互に異なることを特徴とする前記[1]に記載のマルチモードマルチモード光通信システム。この構成によれば、発光点間隔(またはピッチ)を短くすることができ、発振波長差を大きくすることができる。位相調整層は、TiO2膜等の半導体やSiO2膜、Si3N4膜等の誘電体から構成することができる。 [6] The multi-mode multi-mode according to [1], wherein the plurality of surface-emitting lasers have different wavelengths of the plurality of single-mode lights due to different thicknesses of the phase adjustment layers. Mode optical communication system. According to this configuration, the light emitting point interval (or pitch) can be shortened, and the oscillation wavelength difference can be increased. The phase adjustment layer can be composed of a semiconductor such as a TiO 2 film or a dielectric such as a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film.
[7]前記複数の面発光レーザは、発振波長のピークが相互に15nm以上離れていることを特徴とする前記[1]に記載のマルチモード光通信システム。この構成により、受信側で波長分離を行うのに、低価格のエッジフィルタを用いることができ、システムの低コスト化が図れる。なお、発振波長のピークは、相互に20nm以上離れていることが好ましい。 [7] The multimode optical communication system according to [1], wherein the plurality of surface emitting lasers have oscillation wavelength peaks separated from each other by 15 nm or more. With this configuration, a low-cost edge filter can be used to perform wavelength separation on the receiving side, and the cost of the system can be reduced. Note that the peaks of the oscillation wavelengths are preferably separated from each other by 20 nm or more.
[8]共通の基板上に、光を出射するアパーチャの直径が8μm以下であって、波長が異なる複数のシングルモードの光を出射する複数の面発光レーザを備え、前記複数の面発光レーザは、位相調整層の厚みが相互に異なることにより前記複数のシングルモードの光の波長が相互に異なることを特徴とする多波長面発光素子。 [8] A plurality of surface-emitting lasers that emit a plurality of single-mode light beams having different diameters and having a diameter of an aperture that emits light of 8 μm or less on a common substrate. The multi-wavelength surface emitting device is characterized in that the thicknesses of the phase adjustment layers are different from each other, so that the wavelengths of the plurality of single mode lights are different from each other.
上記構成の多波長面発光素子によれば、波長が異なる各面発光レーザのアパーチャの直径を8μm以下とすることにより、シングルモードの光を出射することが可能となり、高速伝送が可能となる。なお、より完全なシングルモードを得るには、アパーチャの直径を6μm以下とするのが好ましい。位相調整層の厚みが相互に異なることにより発振波長を変更することにより、発振波長差を大きくすることができる。また、レーザとして、面発光レーザを用いることにより、発光点の2次元的配置が容易となる。特に、3波長以上を用いる場合は、同心円上に発光点を配置することができ、マルチモード光ファイバのコアに直接導光することが容易となる。 According to the multi-wavelength surface light emitting device having the above-described configuration, by setting the diameter of the aperture of each surface emitting laser having different wavelengths to 8 μm or less, single mode light can be emitted and high-speed transmission is possible. In order to obtain a more complete single mode, the diameter of the aperture is preferably 6 μm or less. By changing the oscillation wavelength when the thicknesses of the phase adjustment layers are different from each other, the oscillation wavelength difference can be increased. Further, by using a surface emitting laser as the laser, the two-dimensional arrangement of light emitting points is facilitated. In particular, when three or more wavelengths are used, the light emitting points can be arranged on concentric circles, and the light can be easily guided directly to the core of the multimode optical fiber.
本発明によれば、低コストで、高速伝送が可能となる。 According to the present invention, high-speed transmission is possible at low cost.
[第1の実施の形態]
(多波長面発光素子の構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る多波長面発光素子を示す。この多波長面発光素子100は、波長が異なる2つのシングルモードの光を出射する第1および第2のVCSEL2,3をGaAs等からなる共通の基板1上にモノリシックに作製したものであり、マルチモード光ファイバ20の端面に近接配置されて用いられる。
[First Embodiment]
(Configuration of multi-wavelength surface light emitting device)
FIG. 1 shows a multi-wavelength surface light emitting device according to a first embodiment of the present invention. The multi-wavelength surface light emitting device 100 is formed by monolithically forming first and second VCSELs 2 and 3 that emit two single-mode lights having different wavelengths on a
第1,第2のVCSEL2,3は、円柱状のメサ部4A,4Bと、メサ部4A,4Bの上面に出射窓5aが形成された電極5A,5Bとを備えている。そして、第1,第2のVCSEL2,3の後述する酸化狭窄層の各アパーチャ9aに外接する円の直径Dは、マルチモード光ファイバ20のコア21の直径以下にしている。なお、メサ部4A,4Bの外形は、角柱状であってもよい。
The first and second VCSELs 2 and 3 include
また、第1,第2のVCSEL2,3は、発振波長のピークが15nm以上離れていることが望ましい。具体的には、第1のVCSEL2は、例えば、発振波長が840nmであり、第2のVCSEL3は、例えば、発振波長が860nmである。また、第1,第2のVCSEL2,3のアパーチャ径dは、例えば、8μm以下であり、より完全なシングルモードを得るには、6μm以下が好ましい。 Further, it is desirable that the first and second VCSELs 2 and 3 have an oscillation wavelength peak separated by 15 nm or more. Specifically, the first VCSEL 2 has an oscillation wavelength of 840 nm, for example, and the second VCSEL 3 has an oscillation wavelength of 860 nm, for example. In addition, the aperture diameter d of the first and second VCSELs 2 and 3 is, for example, 8 μm or less, and 6 μm or less is preferable to obtain a more complete single mode.
マルチモード光ファイバ20は、コア21と、コア21の外側に設けられたクラッド22とを備えて構成されている。マルチモード光ファイバ20は、用途や規格にもよるが、例えば、コア径が62.5μm、50μm等のものがある。従って、第1,第2のVCSEL2,3のアパーチャ9aの間隔(発光点間隔)が50μm以下であれば、レンズ等の光学系を用いなくとも、コア径62.5μmのマルチモード光ファイバ20に導光することができる。また、アパーチャ9aの間隔が40μmであれば、光学系を介さずにコア径が50μmのマルチモード光ファイバ20へ導光することができる。
The multimode
なお、本実施の形態では、アライメントが不必要な光学系無しの構成にしたが、必要に応じて光学系を使用することができる。例えば、2つのVCSEL間のアパーチャ5aの間隔が50μmで、マルチモード光ファイバ20のコア径が50μmであるような場合、簡単な縮小光学系を用いることで、アパーチャ間隔にほぼ等しいコア径のマルチモード光ファイバ20に導光することができる。また、VCSEL出射口とファイバコアの間に樹脂等を用いて、VCSEL出射口とファイバコアの屈折率差を小さくし、反射光を少なくしても良い。
In this embodiment, a configuration without an optical system that does not require alignment is used, but an optical system can be used as necessary. For example, when the distance between the apertures 5a between two VCSELs is 50 μm and the core diameter of the multimode
(多波長面発光素子の製造方法)
図2は、多波長面発光素子100の製造工程を示す。まず、図2Aの(a)のように、GaAsからなる基板1上に、下部ミラー6、活性層7及び保護層8をMOCVD法により順次形成する。
(Manufacturing method of multi-wavelength surface light emitting device)
FIG. 2 shows a manufacturing process of the multi-wavelength surface light emitting device 100. First, as shown in FIG. 2A, a
下部ミラー6は、AlxGa1−xAsのxを変化させて40周期を積層してなるDBR構造であり、各層の厚みはλ0/4(λ0=真空中で850nm)である。また、活性層7は、i−GaAsで量子井戸構造により下部ミラー6上に堆積する。
Lower mirror 6, Al x Ga 1-x As a DBR structure formed by laminating altered so by 40 cycles of x, and the thickness of each layer is (850 nm in lambda 0 = vacuum) λ 0/4. The
次に、図2Aの(b)のように、酸化狭窄が行えるようにするため、ドライエッチング等により、直径25μmの円柱状のメサ(Mesa)部4A,4Bを30μmの間隔に形成した。このメサ部4A,4Bは、第1,第2のVCSEL2,3に対応する。
Next, as shown in FIG. 2A (b),
次に、図2Aの(c)のように、メサ部4A,4B上の保護層8を除去し、メサ部4A,4Bを酸化狭窄し、アパーチャ9aを有する酸化狭窄層9を形成して電流経路を形成する。ここで、酸化狭窄層9によるアパーチャ9aの直径dは、8μm以下とし、高次のモードが入りにくいようにする。高次のモードは、基本波と発振波長が異なるため、なるべく少なくしておく必要である。
Next, as shown in FIG. 2A (c), the protective layer 8 on the
次に、フォトリソグラフィ工程によって、メサ部4A,4Bのそれぞれの表面にSiO2からなる誘電体膜をt1の厚みに着膜する。ついで、図2Aの(d)のように、メサ部4Bの誘電体膜を除去し、メサ部4Aの誘電体膜を残す処理を施して、メサ部4Aに残された誘電体膜を第1の位相調整層10とする。
Next, a dielectric film made of SiO 2 is deposited to a thickness of t1 on each surface of the
第1の位相調整層10の厚みは、予め位相調整層の膜厚(QWDT:quarter-wave optical-thickness)と波長の関係を反射スペクトルや透過スペクトルに対応させて把握しておき、反射率(または透過率)を随時測定しながら膜厚を決定する。
The thickness of the first
例えば、着膜装置(チャンバ)内に反射率(または透過率)を測定するための光学系を配置し、所望の発振波長からのずれを着膜装置内で測定すれば、作製の途中で中間品を着膜装置から取り出すことなく、発振波長を制御することが可能である。 For example, if an optical system for measuring reflectance (or transmittance) is arranged in a film deposition apparatus (chamber) and a deviation from a desired oscillation wavelength is measured in the film deposition apparatus, it is intermediate during the production. It is possible to control the oscillation wavelength without removing the product from the film deposition apparatus.
次に、図2Bの(e)のように、第1の位相調整層10及びメサ部4Bの表面に、SiO2からなる第2の位相調整層11A,11Bをt2の厚みに着膜する。これにより、第1,第2のVCSEL2,3の発振波長を大きく変えたλ1,λ2の2波長の発振が可能になる。
Next, as shown in FIG. 2B (e), the second
次に、図2Bの(f)のように、リフトオフ用レジストを形成してから、TiO2/SiO2からなる膜を6.5周期積層して、誘電体多層を形成する。積層の膜厚は、λ0/4である。次に、リフトオフしてTiO2/SiO2からなる上部ミラー12を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B (f), after a lift-off resist is formed, a film made of TiO 2 / SiO 2 is laminated for 6.5 periods to form a dielectric multilayer. The thickness of the laminate is a λ 0/4. Next, the
更に、金(Au)のリフトオフ用レジストを形成した後、金を蒸着する。次に、リフトオフして、図2Bの(e)のように、電極5A,5Bを形成する。こうして作製した2波長VCSELの平面図が図1である。
Further, after a gold (Au) lift-off resist is formed, gold is deposited. Next, lift-off is performed to form
以上のようにして作製した多波長面発光素子100は、第1,第2のVCSEL2,3の常温における発振波長が、840nmと860nmであり、発光点間隔30μm、発振波長間隔20nmが得られた。 In the multi-wavelength surface light emitting device 100 fabricated as described above, the oscillation wavelengths of the first and second VCSELs 2 and 3 at room temperature were 840 nm and 860 nm, the emission point interval was 30 μm, and the oscillation wavelength interval was 20 nm. .
(第1の実施の形態の効果)
第1の実施の形態によれば、下記の効果を奏する。
(イ)第1,第2のVCSEL2,3を近接配置しても、第1のVCSEL2の位相調整層の厚み(t1+t2)と、第2のVCSEL3の位相調整層の厚みt2とを異なる値に設けたことで、発振波長を20nm程度に大きく変化させることができ、2波長VCSELの多波長面発光素子100を容易に構成することができる。
(ロ)2波長VCSELによる多波長面発光素子100からの光をマルチモード光ファイバ20に導光すれば、安価なフィルタを使用して光を分離することができる。
(ハ)第1,第2のVCSEL2,3の間隔を30μmとした場合、一般的な50μm径のマルチモード光ファイバ20との光結合を光学系を介さずに行えるようになり、光学系を用いた場合のアライメントを不要にすることができる。
(Effects of the first embodiment)
According to the first embodiment, the following effects are obtained.
(A) Even if the first and second VCSELs 2 and 3 are arranged close to each other, the thickness (t1 + t2) of the phase adjustment layer of the first VCSEL2 and the thickness t2 of the phase adjustment layer of the second VCSEL3 are different from each other. By providing, the oscillation wavelength can be largely changed to about 20 nm, and the multi-wavelength surface light emitting device 100 of the two-wavelength VCSEL can be easily configured.
(B) If the light from the multi-wavelength surface emitting device 100 by the two-wavelength VCSEL is guided to the multimode
(C) When the distance between the first and second VCSELs 2 and 3 is 30 μm, optical coupling with a general multi-mode
[第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る多波長面発光素子を示す。本実施の形態は、第1の実施の形態において、多波長面発光素子100のVCSELの搭載数を3つにしたものであり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。なお、図3においては、電極の図示を省略している。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a multi-wavelength surface light emitting device according to the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the number of VCSELs mounted on the multi-wavelength surface light emitting device 100 is three in the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment. In FIG. 3, the electrodes are not shown.
この多波長面発光素子100は、互いに発振波長の異なる3つの第1〜第3のVCSEL31,32,33を共通の基板1上に正三角形に配置したものである。第1〜第3のVCSEL〜33の各アパーチャ9aに外接する円の直径Dをマルチモード光ファイバ20のコア21の直径よりも小さくしている。
In the multi-wavelength surface light emitting device 100, three first to third VCSELs 31, 32, and 33 having different oscillation wavelengths are arranged on a
また、多波長面発光素子100は、例えば、第1の実施の形態に示す位相調整層11,10A,10Bの上に、更に、Si3N4等からなる誘電体膜を着膜して、第3の位相調整層を形成することにより、作製することができる。 In addition, the multi-wavelength surface light emitting device 100 is formed by, for example, depositing a dielectric film made of Si 3 N 4 or the like on the phase adjustment layers 11, 10 A, and 10 B shown in the first embodiment. It can be manufactured by forming the third phase adjustment layer.
上記構成の第2の実施の形態によれば、マルチモード光ファイバ20のコア21の直径よりも内側に配置可能な数のVCSELを用いることができるため、伝搬させる光の波長数を3つにすることができる。
According to the second embodiment having the above configuration, the number of VCSELs that can be arranged on the inner side of the diameter of the core 21 of the multimode
[第3の実施の形態]
図4は、本発明の第3の実施の形態に係る多波長面発光素子を示す。本実施の形態は、第1の実施の形態において、多波長面発光素子100のVCSELの搭載数を4つにしたものであり、その他の構成は第1の実施の形態と同様である。なお、図4においては、電極の図示を省略している。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows a multi-wavelength surface light emitting device according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the number of VCSELs mounted in the multi-wavelength surface light emitting device 100 is four in the first embodiment, and the other configurations are the same as those in the first embodiment. In FIG. 4, illustration of electrodes is omitted.
この多波長面発光素子100は、互いに発振波長の異なる4つの第1〜第4のVCSEL41,42,43,44を共通の基板1上に四角形に配置したものである。第1〜第4のVCSEL41〜44の各アパーチャ9aに外接する円の直径Dをマルチモード光ファイバ20のコア21の直径よりも小さくしている。
In this multi-wavelength surface light emitting device 100, four first to fourth VCSELs 41, 42, 43, and 44 having different oscillation wavelengths are arranged on a
また、多波長面発光素子100は、例えば、第1の実施の形態に示す位相調整層11,10A,10Bの上に、更に、Si3N4等からなる誘電体膜を着膜して、第3の位相調整層、更には第4の位相調整層を形成することにより、作製することができる。 In addition, the multi-wavelength surface light emitting device 100 is formed by, for example, depositing a dielectric film made of Si 3 N 4 or the like on the phase adjustment layers 11, 10 A, and 10 B shown in the first embodiment. It can be produced by forming a third phase adjusting layer and further a fourth phase adjusting layer.
上記構成の第3の実施の形態によれば、マルチモード光ファイバ20のコア21の直径よりも内側に配置可能な数のVCSELを用いることができるため、伝搬させる光の波長数を4つにすることができる。
According to the third embodiment having the above-described configuration, the number of VCSELs that can be arranged inside the diameter of the core 21 of the multimode
[第4の実施の形態]
(マルチモード光通信システムの構成)
図5は、本発明の第4の実施の形態に係るマルチモード光通信システムを示す。このマルチモード光通信システム50は、図1に示した2波長VCSEL構成の多波長面発光素子100及びマルチモード光ファイバ20と、マルチモード光ファイバ20の他端の光軸上に配置された波長分離手段としての波長分離フィルタ51と、波長分離フィルタ51の透過光路上に配設された第1のフォトダイオード52と、波長分離フィルタ51の反射光路上に配設された第2のフォトダイオード53とを備えて構成されている。
[Fourth Embodiment]
(Configuration of multi-mode optical communication system)
FIG. 5 shows a multimode optical communication system according to the fourth embodiment of the present invention. The multimode optical communication system 50 includes a multiwavelength surface light emitting device 100 and a multimode
なお、多波長面発光素子100の第1,第2のVCSEL2,3には、図示しない光変調器が接続されており、また、第1,第2のフォトダイオード52,53には、図示しない復調器が接続されている。 An optical modulator (not shown) is connected to the first and second VCSELs 2 and 3 of the multi-wavelength surface light emitting device 100, and the first and second photodiodes 52 and 53 are not shown. A demodulator is connected.
波長分離フィルタ51は、例えば、所定の波長以下を反射し、所定の波長以上を透過させるエッチフィルタを用いることができる。なお、波長分離手段として、波長分離フィルタの他に、回折格子、波長選択性光ファイバカプラ、光ファイバブラッググレーティング(FBG)等を用いることができる。 As the wavelength separation filter 51, for example, an etch filter that reflects a predetermined wavelength or less and transmits a predetermined wavelength or more can be used. In addition to the wavelength separation filter, a diffraction grating, a wavelength selective optical fiber coupler, an optical fiber Bragg grating (FBG), or the like can be used as the wavelength separation means.
マルチモード光ファイバ20は、例えば、コアおよびクラッドがフッ化物ガラスからなるガラス光ファイバや、例えば、PMMA(アクリル)からなるコアと、フッ素系樹脂からなるクラッドからなるプラスチック光ファイバを用いることができる。
As the multimode
(マルチモード光通信システムの動作)
ここでは、コア径が200μm以下のマルチモード光ファイバ20を用いている。多波長面発光素子100の第1,第2のVCSEL2,3からの2つのレーザ光は、マルチモード光ファイバ20の一端のコア21に同時に入射され、コア21内を伝搬してマルチモード光ファイバ20の他端に到達、更に、波長分離フィルタ51に到達する。
(Operation of multi-mode optical communication system)
Here, a multimode
第1のVCSEL2からの840nmのレーザ光は、波長分離フィルタ51を反射して第1のフォトダイオード52に到達し、第1のフォトダイオード52によって電気信号に変換される。一方、第2のVCSEL3からの860nmのレーザ光は、波長分離フィルタ51で反射して第2のフォトダイオード53に到達し、第2のフォトダイオード53によって電気信号に変換される。 The 840 nm laser light from the first VCSEL 2 is reflected by the wavelength separation filter 51 and reaches the first photodiode 52, and is converted into an electric signal by the first photodiode 52. On the other hand, the 860 nm laser light from the second VCSEL 3 is reflected by the wavelength separation filter 51 and reaches the second photodiode 53, and is converted into an electric signal by the second photodiode 53.
以上のように、マルチモード光通信システム50では、マルチモード光ファイバ20からの2つの波長の光は、波長分離フィルタ51によって2つの光信号が分波され、それぞれが電気信号に変換される。
As described above, in the multimode optical communication system 50, the two optical signals from the multimode
上述した第4の実施の形態によれば、多波長面発光素子100の第1,第2のVCSEL2,3の間隔をマルチモード光ファイバ20のコア径より小さくできることにより、光学系を用いずに第1,第2のVCSEL2,3からの光をマルチモード光ファイバ20に容易に導光することができ、近距離通信を並列に高速に行うことができる。例えば、1波長あたり10Gbps以上で送信すれば、トータル20Gbps以上の信号伝送を実現することができる。また、15nm以上離れた波長を受信するので、波長分離フィルタ51として、安価なエッジフィルタを用いることができる。
According to the above-described fourth embodiment, the distance between the first and second VCSELs 2 and 3 of the multi-wavelength surface light emitting device 100 can be made smaller than the core diameter of the multimode
[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from or changing the technical idea of the present invention.
1 基板
2 第1のVCSEL
3 第2のVCSEL
4A,4B メサ部
5A,5B 電極
5a 出射窓
6 下部ミラー
7 活性層
8 保護層
9 酸化狭窄層
9a アパーチャ
10,11A,11B 位相調整層
12 上部ミラー
14 絶縁膜
20 マルチモード光ファイバ
21 コア
22 クラッド
31 第1のVCSEL
32 第2のVCSEL
33 第3のVCSEL
41 第1のVCSEL
42 第2のVCSEL
43 第3のVCSEL
44 第4のVCSEL
50 マルチモード光通信システム
51 波長分離フィルタ
52 第1のフォトダイオード
53 第2のフォトダイオード
100 多波長面発光素子
200 マルチモード光通信システム
201 第1のVCSEL
202 第2のVCSEL
203 第1の光導波路
204 第2の光導波路
205 レンズ
206 マルチモード光ファイバ
206a コア
206b クラッド
1 Substrate 2 First VCSEL
3 Second VCSEL
4A,
32 Second VCSEL
33 Third VCSEL
41 First VCSEL
42 Second VCSEL
43 Third VCSEL
44 Fourth VCSEL
50 Multimode Optical Communication System 51 Wavelength Separation Filter 52 First Photodiode 53 Second Photodiode 100 Multiwavelength Surface Light Emitting Element 200 Multimode Optical Communication System 201 First VCSEL
202 second VCSEL
203 First optical waveguide 204 Second optical waveguide 205 Lens 206 Multimode optical fiber 206a Core 206b Clad
Claims (8)
光を出射するアパーチャの直径が8μm以下であって、波長が異なる複数のシングルモードの光を前記マルチモード光ファイバに入射する複数の面発光レーザと備えたことを特徴とするマルチモード光通信システム。 A multimode optical fiber;
A multi-mode optical communication system comprising: a plurality of surface-emitting lasers having a plurality of single-mode light beams having different diameters and having a diameter of an aperture for emitting light of 8 μm or less; .
前記複数の面発光レーザは、位相調整層の厚みが相互に異なることにより前記複数のシングルモードの光の波長が相互に異なることを特徴とする多波長面発光素子。 A plurality of surface emitting lasers that emit a plurality of single-mode light beams having different diameters and having a diameter of 8 μm or less on a common substrate;
The plurality of surface-emitting lasers are characterized in that the wavelengths of the plurality of single-mode lights are different from each other due to the thicknesses of the phase adjustment layers being different from each other.
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