JP2009200453A - 波長安定化多連光送信器 - Google Patents

Abstract

【課題】 光波長多重通信では半導体レーザ素子の発振波長の安定化が必要であり、多数の半導体レーザ素子のレーザ光の波長モニタを簡略化する事が目的である。
【解決手段】 同一基板１上に同じ発振波長の複数個の半導体レーザ素子２を等間隔で並べた発振波長が等間隔で異なる複数個の半導体レーザアレイ３において、モニタ用に１個を付加しておく。平面光伝送路を複数層積層し周囲の壁面に球面反射鏡１０と回折格子１１を形成した多層光分波器１２も１層付加する。
半導体レーザアレイ３と多層光分波器１２の１層の出射面１４をリボンファイバアレイ５で光学的に結合し、その入射面１３からの光ファイバ７を多層固体分光器１６の入射面１７のファイバアレイ１８に結合する。多層固体分光器１６の出射面２３に配置された二次元固体撮像素子２４からの映像信号を信号処理装置２５でそれぞれ処理して、各波長が所定の波長になるように各冷却装置１５の温度を別々に制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の波長のレーザ光を光ファイバに伝送させる光波長多重通信用の光送信器に関するものである。

複数の波長のレーザ光を光ファイバに伝送させる光波長多重通信では、光源の半導体レーザ素子の発振波長の安定化が必要であるから、半導体レーザ素子を小型冷却装置で直接冷却して波長安定化しなければならない。そのため半導体レーザ素子からの発振レーザ光の波長をモニタして、常に所定の波長を発振するように温度を制御している。ＣＡＴＶ局のように多数の光ファイバを管理している場所では、非常にたくさんの半導体レーザ素子があり、全ての光の波長をモニタするのは困難であった。

多数の半導体レーザ素子からのレーザ光を波長モニタする方法の簡略化を目的としている。

同一基板上に同じ発振波長の複数個の半導体レーザ素子を等間隔で並べた発振波長が等間隔で異なる複数個の半導体レーザアレイにおいて、さらにモニタ用に余分な１個を付加しておく。屈折率の大きいコア層を屈折率の小さいクラッド層ではさんだ構造の平面光伝送路を複数層積層し、周囲の壁面に球面反射鏡と回折格子を形成した多層光分波器も余分に１層付加しておく。各半導体レーザアレイはそれぞれ冷却装置の上に置かれている。

モニタ用の半導体レーザ素子と多層光分波器の１層の出射面をリボンファイバアレイで光学的に結合し、その入射面からの光ファイバを多層固体分光器の入射面に接続したリボンファイバのうちの１本と結合する。各半導体レーザアレイのレーザ光は多層光分波器で一度合波されてから、多層固体分光器で再び波長ごとに分光されて出射面に配置された二次元固体撮像素子で映像信号に変換され、信号処理装置でそれぞれ処理して、各々のピーク位置から各レーザ光の波長のずれを計算し、各波長が所定の波長になるように各冷却装置の温度を別々に制御する。

１台の多層固体分光器で多数の半導体レーザアレイの波長モニタができるので、製造経費が安価になり、実装スペースも小さくできる。

この例では２本の光ファイバに４波のレーザ光をそれぞれ光波長多重伝送する場合を示す。

図１は同一基板上に発振波長が同じ半導体レーザ素子を３個等間隔で並べた半導体レーザアレイの斜視図である。それぞれ所定の波長の半導体レーザアレイを２個用意する。

図２は３本の外形１２５ミクロンの光ファイバを一次元配列したリボンファイバを４組格子状に並べたリボンファイバアレイの斜視図である。

図３は３本の外形１２５ミクロンの光ファイバを一次元配列したリボンファイバの斜視図である。１本はモニタ用光ファイバで、他の２本は光ケーブルに接続される。

図４は３層のコア層をクラッド層ではさんだ構造の平面光伝送路の周囲の壁面に球面反射鏡と回折格子を形成した光分波器を３層積層した多層光分波器の斜視図である。コア層の厚さは５０ミクロンで、間隔は１２５ミクロンである。多層光分波器の大きさは数ｃｍ角で、全体の厚さは３７５ミクロンで非常に薄いが、見やすくするために厚さ方向を拡大して描いている。球面反射鏡は壁面を円筒状に光学研磨してから金属を真空蒸着して形成する。回折格子は小片を格子が厚さ方向になるように貼り付けてある。壁面には入射面と出射面がある。

図５は波長安定化多連光送信器の平面図である。それぞれ冷却装置の上に置いた発振波長が等間隔で異なる複数個の半導体レーザアレイとリボンファイバを各々光学的に結合し、多層光分波器の出射面に図２のリボンファイバアレイを一括接続する。入射面には図３のリボンファイバを一括接続する。図３のモニタ用光ファイバを多層固体分光器の入射面に接続したリボンファイバと光コネクタで接続する。モニタ用の半導体レーザ素子からのレーザ光は上段のコア層内で球面反射鏡により並行光線になり、回折格子で回折されてから再び球面反射鏡で集光されて図３の上段の光ファイバに入る。そして多層固体分光器に入射して、コア層内で球面反射鏡により並行光線になり、回折格子で回折されてから再び球面反射鏡で集光されて出射面に配置した二次元固体撮像素子に入射して、光波長分布が映像信号として出力される。その映像信号を信号処理装置で処理して、各々のピーク位置から各レーザ光の波長のずれを計算し、各波長が所定の波長になるように各冷却装置の温度を別々に制御する。この例では、多層固体分光器に３本のモニタが接続できるから６本の光ファイバに対応して、１２波をモニタできる。実際には多層分波器は９層、多層固体分光器は６４層で、１０波長の波長多重をするから、８ｘ６４＝５１２本の光ファイバの光送信器に対応でき、半導体レーザアレイの冷却装置は１０ｘ６４＝６４０個になる。

ＣＡＴＶの局側に設置する多数の光送信器の発振波長が簡単に安定化できるので、光波長多重通信がＣＡＴＶ局と加入者との間で用意に実現でき、さまざまな情報が高速大容量で提供できる。

半導体レーザアレイの斜視図である。 出射面に接続するリボンファイバアレイの斜視図である。 入射面に接続するリボンファイバの斜視図である。 多層光分波器の斜視図である。 波長安定化多連光送信器の平面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 半導体レーザ素子
３ 半導体レーザアレイ
４ リボンファイバ
５ リボンファイバアレイ
６ 多層分波器の入射面に接続するリボンファイバ
７ モニタ用光ファイバ
８ コア層
９ クラッド層
１０ 球面反射鏡
１１ 回折格子
１２ 多層光分波器
１３ 入射面
１４ 出射面
１５ 冷却装置
１６ 多層固体分光器
１７ 入射面
１８ 多層固体分光器の入射面に接続したリボンファイバ
１９ 光コネクタ
２０ レーザ光
２１ 球面反射鏡
２２ 回折格子
２３ 出射面
２４ ２次元固体撮像素子
２５ 信号処理装置

Claims (1)

1. それぞれ冷却装置の上に置かれた、同一基板上に同じ発振波長の複数個の半導体レーザ素子を等間隔で並べた発振波長が等間隔で異なる複数個の半導体レーザアレイと、屈折率の大きいコア層を屈折率の小さいクラッド層ではさんだ構造の平面光伝送路を複数層積層し周囲の壁面に球面反射鏡と回折格子を形成した多層光分波器とを、光ファイバを一次元配列したリボンファイバを複数本格子状に並べたリボンファイバアレイで光学的に結合し、多層光分波器の入射面からの光ファイバを、屈折率の大きいコア層を屈折率の小さいクラッド層ではさんだ平面光伝送路の壁面に球面反射鏡と回折格子を形成した多層固体分光器の入射面に結合し、その出射面に配置された二次元固体撮像素子からの映像信号を信号処理装置でそれぞれ処理して、各冷却装置の温度を別々に制御して半導体レーザアレイの発振波長を安定化する装置。

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