JP2008015360A - 波長変換素子および波長変換素子駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】活性層2は、InGaAsPから構成される量子井戸構造を有し、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11,12を介して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10を介して、光増幅領域5,6とは独立に電圧が印加される。入射面7から入射される入力光Pinは、「1」または「0」の2値の光強度からなる光信号に白色雑音の雑音光を付加して生成されている。可飽和吸収領域4および光増幅領域5,6は、波長変換素子1が双安定状態の半導体レーザとなる条件で構成されている。
【選択図】図1
Description
図15を参照して、従来の双安定型半導体波長変換素子60は、活性層61a,61bと、可飽和吸収領域62と、光ガイド層63と、分布ブラッグ反射(DBR)型回折格子64と、p電極65〜68と、クラッド層69,82と、n電極81とを備える。双安定型半導体波長変換素子60は、活性層61aの端面から入射される入力光PINを波長変換し、DBR型回折格子64の端面から出力光POUTを出射する。
図17を参照して、従来の波長変換素子70は、p電極71,72と、p型キャップ層73と、クラッド層74,77と、活性領域75と可飽和吸収領域76とを含む活性層80と、n型基板78と、n電極79とを備える。波長変換素子70は、可飽和吸収領域76に入射される入力光PIN0を波長変換し、活性領域75および可飽和吸収領域76から出力光POUT1,POUT2を出射する。
好ましくは、前記第1の極性の電極を通じて雑音電流が前記光増幅領域および前記可飽和吸収領域の少なくとも一方に注入され、前記雑音電流の強度は、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る。
好ましくは、前記光増幅領域の利得スペクトルと前記可飽和吸収領域の吸収スペクトルとを合計した全体利得スペクトルを前記入力光の波長と合わせ、前記光増幅領域の利得スペクトルを前記出力光の波長と合わせるように、前記光増幅領域に注入される注入電流の強度が調整される。
好ましくは、前記光増幅領域および前記可飽和吸収領域の少なくとも一方に不純物が添加され、前記不純物の濃度は、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る。
好ましくは、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の光増幅領域を含む。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光信号が入射され、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。
図1は、この発明の実施の形態1による波長変換素子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における波長変換素子1の変形例である波長変換素子1Aは、付加雑音光Pnが付加雑音電流Inに置き換えられた点において、図1の波長変換素子1と異なる。したがって、図1等と重複する部分の説明はここでは繰り返さない。ここでは、非周期的でランダムな強度変化を持ち、光信号P0に対する雑音として波長変換素子1Aの活性層2に注入される電流を「付加雑音電流」と称する。
実施の形態1における波長変換素子1の他の変形例である波長変換素子1Bは、双安定状態の半導体素子とは入出力特性の異なる非線形の半導体光素子が用いられている点において、図1の波長変換素子1と異なる。したがって、図1等と重複する部分の説明はここでは繰り返さない。波長変換素子1Bは、たとえばInGaAsP系化合物半導体によって作製されている。
図14は、この発明の実施の形態2による波長変換素子駆動装置20の概略的な構成を示した図である。
実施の形態2における波長変換素子駆動装置20の変形例である波長変換素子駆動装置20Aは、波長変換素子1に供給される付加雑音電流Inが実施の形態1と同様の付加雑音光Pnに置き換えられた点において、図14の波長変換素子駆動装置20と異なる。したがって、図14と重複する部分の説明はここでは繰り返さない。
Claims (27)
- 光信号の波長を変換する波長変換素子であって、
光増幅領域および可飽和吸収領域を含む活性層と、
電流が注入されおよび/または電圧が印加される第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、
前記光増幅領域に注入される注入電流の強度は、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、
前記可飽和吸収領域に印加される印加電圧の強度は、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、
前記活性層は、前記光信号を含む入力光を受けて、前記入力光の波長が変換され振幅が増幅された出力光を出射する、波長変換素子。 - 前記入力光に付加される雑音光が前記光増幅領域および前記可飽和吸収領域の少なくとも一方に入射され、前記雑音光の強度は、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る、請求項1に記載の波長変換素子。
- 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2に記載の波長変換素子。
- 前記雑音光は、ランダムな強度変換を有する、請求項2に記載の波長変換素子。
- 前記第1の極性の電極を通じて雑音電流が前記光増幅領域および前記可飽和吸収領域の少なくとも一方に注入され、前記雑音電流の強度は、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る、請求項1に記載の波長変換素子。
- 前記雑音電流の最大値と最小値との差は、前記注入電流の振幅の1/10以下である、請求項5に記載の波長変換素子。
- 前記雑音電流は、ランダムな強度変換を有する、請求項5に記載の波長変換素子。
- 前記光増幅領域の利得スペクトルと前記可飽和吸収領域の吸収スペクトルとを合計した全体利得スペクトルを前記入力光の波長と合わせ、前記光増幅領域の利得スペクトルを前記出力光の波長と合わせるように、前記光増幅領域に注入される注入電流の強度が調整される、請求項1に記載の波長変換素子。
- 前記光増幅領域の利得スペクトルと前記可飽和吸収領域の吸収スペクトルとを合計した全体利得スペクトルを前記入力光の波長と合わせ、前記光増幅領域の利得スペクトルを前記出力光の波長と合わせるように、前記可飽和吸収領域に印加される印加電圧の強度が調整される、請求項1に記載の波長変換素子。
- 前記活性層は、量子井戸構造を有する、請求項1に記載の波長変換素子。
- 前記光増幅領域および前記可飽和吸収領域の少なくとも一方に不純物が添加され、前記不純物の濃度は、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る、請求項1に記載の波長変換素子。
- 前記波長変換素子は、入出力特性がヒステリシスを示す双安定半導体レーザである、請求項1に記載の波長変換素子。
- 前記波長変換素子は、入出力特性が不連続性を示す半導体レーザである、請求項1に記載の波長変換素子。
- 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光信号が入射され、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に記載の波長変換素子。 - 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に記載の波長変換素子。
- 入力光を含む入力信号を受けて波長が変換された出力光を出力する波長変換素子を駆動する波長変換素子駆動装置であって、
請求項1〜15のいずれかに記載の前記波長変換素子と、前記出力光を検出して受信信号を出力する光電変換素子とを含む波長変換モジュールと、
前記受信信号を受けて、前記波長変換素子の入出力特性を調整するための制御信号を出力するフィードバック制御回路とを備える、波長変換素子駆動装置。 - 前記フィードバック制御回路からの制御信号に従って前記波長変換素子の温度を制御する温度制御回路をさらに備え、
前記波長変換モジュールは、前記温度制御回路からの制御信号を受けて前記波長変換素子を含む前記波長変換モジュールの温度を調整する温度制御機構をさらに含む、請求項16に記載の波長変換素子駆動装置。 - 前記温度制御機構は、前記波長変換素子の温度を検知し、該温度検知信号を前記フィードバック制御回路に出力するサーミスタを有する、請求項17に記載の波長変換素子駆動装置。
- 前記温度制御機構は、前記温度制御回路からの制御信号を受けて、前記波長変換素子を昇温または冷却させるペルチェクーラーを有する、請求項17に記載の波長変換素子駆動装置。
- 前記波長変換素子に接続されている可変抵抗と、
前記フィードバック制御回路からの制御信号に従って前記可変抵抗の抵抗値を制御する可変抵抗制御部とをさらに備える、請求項16に記載の波長変換素子駆動装置。 - 前記フィードバック制御回路は、前記波長変換素子の可飽和吸収領域から流れる電流を前記可変抵抗を介してモニターする、請求項20に記載の波長変換素子駆動装置。
- 前記受信信号を受けて、確率共鳴効果が得られるように雑音が付加された電流を前記波長変換素子に供給するための制御信号を出力する確率共鳴制御回路と、
前記確率共鳴制御回路からの制御信号を受けて、前記波長変換素子の入出力特性を調整するための電流を前記波長変換素子に供給する電流供給部とをさらに備える、請求項16に記載の波長変換素子駆動装置。 - 前記波長変換素子の入出力特性を調整するための光を前記波長変換素子に供給するための光源をさらに備える、請求項16に記載の波長変換素子駆動装置。
- 前記光源は、前記受信信号を受けて、確率共鳴効果が得られるように雑音が付加された光を前記波長変換素子に供給する、請求項23に記載の波長変換素子駆動装置。
- 前記フィードバック制御回路からの制御信号に基づいて、前記波長変換素子の可飽和吸収領域に印加される電圧を制御する電圧制御回路と、
前記電圧制御回路からの制御信号に従って前記波長変換素子に電圧を供給する電圧供給部とをさらに備える、請求項16に記載の波長変換素子駆動装置。 - 前記受信信号に基づいて、前記入力光が前記波長変換素子の立ち上がりしきい値および立下がりしきい値を上下するように調整された電流を前記波長変換素子に供給する電流供給部をさらに備える、請求項16に記載の波長変換素子駆動装置。
- 前記光電変換素子は、前記波長変換モジュールと同一基板上に集積化されている、請求項16に記載の波長変換素子駆動装置。
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