JP2010034114A - Laser device, laser module, and wavelength multiplexing optical communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザ装置、レーザモジュールおよび波長多重光通信システムに関する。 The present invention relates to a laser device, a laser module, and a wavelength division multiplexing optical communication system.
波長多重(WDM)光通信技術は、幹線系における大容量かつ高速な伝送を可能にし、アクセス系においては波長ルーティング機能を与えるなど、多彩な応用の可能性を秘めた技術である。このWDM光通信では、システム側が指定するチャンネル波長グリッドに合致した多数の発振波長を有する半導体レーザモジュールを用意する必要がある。 The wavelength division multiplexing (WDM) optical communication technology is a technology that has various application possibilities, such as enabling high-capacity and high-speed transmission in a trunk line system and providing a wavelength routing function in an access system. In this WDM optical communication, it is necessary to prepare a semiconductor laser module having a large number of oscillation wavelengths that matches a channel wavelength grid specified by the system side.
従来では半導体レーザモジュールの発振波長は単一に固定されていることから、波長数分のモジュールを用意しておく必要があり、在庫管理の煩雑化等が問題となっていた。 Conventionally, since the oscillation wavelength of the semiconductor laser module is fixed to a single wavelength, it is necessary to prepare modules for the number of wavelengths, and there has been a problem of complicated inventory management.
そこで、単一のモジュールで発振波長を変えられる方式として分布帰還(Distributed Feed−Back:DFB)型レーザアレイや、サンプルドグレーティング分布ブラッグ反射(Sampled Grating−Distributed Bragg Reflector:SG−DBR)型レーザ、あるいは非特許文献1に示すような外部共振器型レーザなどが考案されている。 Therefore, as a method of changing the oscillation wavelength with a single module, a distributed feedback (Distributed Feed-Back: DFB) type laser array, a sampled grating-distributed Bragg reflection (Sampled Bragg Reflector: SG-DBR) type laser, Alternatively, an external resonator type laser as shown in Non-Patent Document 1 has been devised.
しかしながら、従来の外部共振器型の波長可変レーザモジュールについて、光通信システムに用いる際には、変調器をレーザ装置に接続する必要があったため(この詳細な構成については、本文献の発明を実施するための最良の形態において説明する。)、接合点における結合損失の増大やモジュールのサイズがかさばるといった問題があった。 However, when using a conventional external resonator type wavelength tunable laser module in an optical communication system, it is necessary to connect the modulator to the laser device (for the detailed configuration, the invention of this document is implemented). (This will be described in the best mode for achieving this).) There are problems such as an increase in coupling loss at the junction and a large module size.
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、変調器を接続することによる光学部品間の結合損失やサイズがかさばるといった問題を抑制し、安定して光信号の変調が可能である高性能な外部共振器型波長可変タイプのレーザ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses the problem of bulky coupling loss and size between optical components caused by connecting a modulator, thereby stably modulating an optical signal. It is an object of the present invention to provide a high-performance external resonator type wavelength tunable laser device capable of performing
本発明に係るレーザ装置は、外部共振器、一方端で前記外部共振器に隣接され他方端をレーザ光出射端部とする半導体素子を備え、半導体素子は一方端側に設けられた位相調整領域、位相調整領域のレーザ光出射端部側に設けられた利得領域、利得領域のレーザ光出射端部側に設けられた広帯域反射ミラー、広帯域反射ミラーのレーザ光出射端部側に設けられた変調領域を備えて構成される。 A laser apparatus according to the present invention includes an external resonator, a semiconductor element having one end adjacent to the external resonator and having the other end as a laser beam emitting end, and the semiconductor element is provided in a phase adjustment region provided on one end side. , A gain region provided on the laser beam emission end side of the phase adjustment region, a broadband reflection mirror provided on the laser beam emission end side of the gain region, and a modulation provided on the laser beam emission end side of the broadband reflection mirror Configured with areas.
本発明のレーザ装置に含まれる半導体素子は、レーザ光の出射端部と利得領域の間に広帯域反射ミラーを備えているため、共振器の反射位置が規定される。このように半導体素子内で共振器端面が規定されるため、変調領域を半導体素子に集積することが可能である。また、本発明のレーザ装置は変調領域を集積したことにより、レーザ装置を含むレーザモジュールのサイズの小型化が可能である。 Since the semiconductor element included in the laser device of the present invention includes the broadband reflection mirror between the laser light emitting end and the gain region, the reflection position of the resonator is defined. As described above, since the resonator end face is defined in the semiconductor element, the modulation region can be integrated in the semiconductor element. In addition, since the modulation area is integrated in the laser device of the present invention, the size of the laser module including the laser device can be reduced.
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
<実施の形態1>
(構成)
図1は、実施の形態1における波長可変レーザ(レーザ装置)20の基本的な構成を示す断面図である。波長可変レーザ20は、外部共振器19と、一方端で外部共振器19に隣接され他方端をレーザ光出射端部とする半導体素子18とを備える。半導体素子18は、一方端側に設けられた位相調整領域17、位相調整領域17のレーザ光出射端部側に設けられた利得領域16、利得領域16のレーザ光出射端部側に設けられた広帯域反射ミラー15、広帯域反射ミラー15のレーザ光出射端部側に設けられた電界吸収型(Electro Absorption:EA)変調器(変調領域)14が集積されている。出射端面側すなわち他端側には低反射膜1aが形成され、その反対側すなわち一方端側にも低反射膜1bが形成される。
<Embodiment 1>
(Constitution)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a wavelength tunable laser (laser device) 20 according to the first embodiment. The wavelength
また、外部共振器19は、半導体素子の一方端側から順次に配設された、レンズ(集光レンズ)11、エタロン(エタロンフィルタ)12、液晶波長可変ミラー13からなる。
The
図1のように、EA変調器14はp−InP基板9上にあるp−InP下クラッド層8aとn−InP上クラッド層3aで多重量子井戸吸収層4を挟み込んだ構造となっており、n−InP上クラッド層3a上にはn側電極2aが形成されている。広帯域反射ミラー15はp−InP下クラッド層8bとn−InP上クラッド層3bでチャープ回折格子5を挟んだ構造を形成している。利得領域16はp−InP基板9上にp−InP下クラッド層8c、活性層6、n−InP上クラッド層3cを積層した構造になっており、その上にn側電極2bが形成されている。そして、位相調整領域17も同様にp−InP基板9上にp−InP下クラッド層8d、活性層7、n−InP上クラッド層3dを積層した構造となっており、その上にn側電極2cが形成されている。上述したそれぞれの領域は、p−InP基板9上に形成されており、p−InP基板9の下にはp側電極10が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
ここで図2は、液晶波長可変ミラー13の反射スペクトル22、エタロン12の透過スペクトル23および自由スペクトル範囲24、共振器モード25、広帯域反射ミラー15の反射スペクトル26が、それぞれ横軸を波長とし示された図である。
Here, FIG. 2 shows the
広帯域反射ミラー15の反射スペクトル26は、ITU(International Telecommunication Union)グリッドのC帯(1530〜1565nm)全域に亘って、図2に示すようにほぼフラットな特性を持つことが望ましく、この場合に求められる帯域幅はおよそ35nmである。
The
広帯域反射ミラー15の反射率が低い場合、液晶波長可変ミラー13との間で発生する共振の利得が低下し、閾値電圧が上昇してしまうため、広帯域反射ミラー15の反射率は少なくとも10%以上であることが望ましい。
When the reflectance of the
上記のような広帯域反射ミラー15を実現するための手段としては、チャープ回折格子5を有する構成が考えられる。ここで、チャープ回折格子とは回折格子の繰り返し周期に摂動を有する類の回折格子のことである。
As a means for realizing the
(動作)
次に、この波長可変レーザ20の動作について図1、図2を基に述べる。利得領域16のn側電極2bとp側電極10の間に順方向に電流を流し、活性層6に電流を注入することによって活性層6内でレーザ光が発生する。活性層6はInGaAsPからなる多重量子井戸層であるため、発生したレーザ光はInPからなる周囲のクラッド層よりも屈折率の高い活性層6にほぼ閉じ込められて伝播する。このようにして伝播するレーザ光は広帯域反射ミラー15と液晶波長可変ミラー13の間で共振を起こし、利得が損失を上回った時点でレーザ発振する。共振器長が数ミリメートルあるため、これだけの構成では非常に多くの共振器モードが存在し、発振波長が単一に定まらないが、図2に示すようにエタロン12の透過スペクトル23における透過ピークと、液晶波長可変ミラー13の反射スペクトル22における反射ピーク22aが重なる波長で発振するようになる。
(Operation)
Next, the operation of the wavelength
液晶波長可変ミラー13は、液晶に印加する電圧に応じて液晶の屈折率を変化させることにより、反射スペクトルの反射ピーク22aの波長を変えることができる。
The liquid crystal wavelength
上記のように、液晶波長可変ミラー13の反射ピーク22aを変えることができるため、エタロン12の透過ピークを光通信光源の規格であるITUグリッドに合わせて設計しておくことによって、規格で定められた波長をそれぞれ発振可能になる。この際に、エタロン12の透過ピークと共振器モード25の波長を一致させるため、n側電極2cとp側電極10との間に電流を流すことによって位相調整領域17の等価屈折率を減少させて共振器モード25の位置を微調することが可能である。
As described above, since the
上記の通り、波長可変動作は、液晶波長可変ミラー13への印加電圧を制御すること、および位相調整領域17へ流す電流量を調整することにより実現する。このように2つのパラメータのみで波長可変動作を実現できるため、波長制御が容易である。
As described above, the wavelength variable operation is realized by controlling the voltage applied to the liquid crystal wavelength
(効果)
図3は、非特許文献1に記された従来の波長可変レーザ20の基本的な構成を示す断面図である。従来の波長可変レーザ20では光通信システムに用いる際には、図に示す半導体素子18および外部共振器19とは別に、図示していない変調器を接続する必要があったため、接合点における結合損失の増大やサイズがかさばるといった問題があった。
(effect)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a basic configuration of a conventional wavelength
また、図4は本実施の形態1に対する比較例であり、図3で示した波長可変レーザ20について、バットジョイントによりEA変調器14を集積した半導体レーザである。図4で示したような広帯域反射ミラー15が無いため、外部共振器端面と対を成して共振器を形成するべき反射端が、EA変調器14と利得領域16の間に存在せず、レーザ発振に至ることができない。
FIG. 4 is a comparative example of the first embodiment, which is a semiconductor laser in which the
図5は本実施の形態1に対する別の比較例であり、利得領域16とEA変調器14の間にドライエッチングにより形成したギャップミラー27を挟んだ構造の半導体レーザである。この場合にはギャップ位置の利得領域16側端面が共振器端として作用することでレーザ発振は可能となるが、ギャップミラー27のEA変調器14側端面でレーザ光が反射して戻ってくることに起因する雑音を防ぐことができない。
FIG. 5 shows another comparative example with respect to the first embodiment, which is a semiconductor laser having a structure in which a
一方、本実施の形態の場合は前述のようにチャープ回折格子構造を有する広帯域反射ミラー15を備えているため、広範囲の波長のレーザ光がそれぞれ異なった回折格子位置で反射を受けて多数の共振器モードが立つことになる。この多数のモードの中でエタロン12の透過ピークと液晶波長可変ミラー13の反射ピークが重なった波長でレーザ発振が可能であり、EA変調器14と広帯域反射ミラー15の界面での反射を非常に小さく設計することが可能であるため、戻り光による雑音の影響を防ぐことができる。
On the other hand, in the case of the present embodiment, since the
次に、本実施の形態1におけるEA変調器14の作用について説明する。EA変調器14はp−InP下クラッド8aとn−InP上クラッド3aとの間に多重量子井戸(MQW)吸収層4を挟みこんだ構成である。MQW吸収層4に垂直に逆バイアスを印加すると、量子閉じ込めシュタルク効果(Quantum Confined Stark Effect:QCSE)により顕著な吸収端のシフトが生じるため、広帯域反射ミラー15を透過してくるレーザ光に強度変調信号を重畳することが可能となる。
Next, the operation of the
図1では、集積する変調器としてEA変調器14を示しているが、半導体プロセスによって形成される変調器であればどのような方式でも良い。例えばマッハ・ツェンダー(Mach−Zehnder:MZ)変調器を集積することも可能である。
In FIG. 1, the
<実施の形態2>
(構成)
図6は、本実施の形態2における波長可変レーザ20の基本的な構成を示す断面図である。本実施の形態2の波長可変レーザ20は、実施の形態1の構成に加えて、EA変調器14のレーザ光出射端部側に設けられた半導体増幅器(Semiconductor Optical Amplifier:SOA)29をさらに備える。SOA29はp−InP下クラッド8eとn−InP上クラッド3eとの間にクラッド層よりも屈折率の高い活性層28を挟みこんだ構成である。n−InP上クラッド層3e上にはn側電極2dが形成されている。上述したSOA29の領域は、p−InP基板9上に形成されており、p−InP基板9の下にはp側電極10が形成されている。
<Embodiment 2>
(Constitution)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a basic configuration of the
その他の構成は、実施の形態1において図1で示した波長可変レーザ20と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
Since the other configuration is the same as that of the
(動作)
図6に示す波長可変レーザ20について、n側電極2dとp側電極10の間の電圧を調整することにより、SOA29から出射するレーザ光出力の調整が行われる。その他の動作は、実施の形態1において図1に示した波長可変レーザ20と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
(Operation)
In the
(効果)
SOA29が形成されることにより、出射するレーザ光出力の調整が可能である。なお、SOA29のレーザ光出射端面側に活性層28より屈折率の小さい窓領域を形成すると、反射戻り光に対する耐性を高めることができる。また、上記窓領域を形成するかわりに、活性層28を伝播する光の波面がレーザ光出射端面に直交しないよう、レーザ光出射端面側において導波路に屈曲を与えることでも同様の効果が得られる。
(effect)
By forming the
図5では、SOA29をEA変調器14の後段に集積しているが、EA変調器14と広帯域反射ミラー15との間に集積したとしても同様の効果を有する。
In FIG. 5, the
<実施の形態3>
(構成)
図7は、本実施の形態3における外部共振器型波長可変レーザモジュール(レーザモジュール)39の基本的な構成を示す概略図である。外部共振器型波長可変レーザモジュール39は波長可変レーザ20を備え、波長可変レーザ20のレーザ光出射端部側から順次にレンズ32とフェルール31が配設され、フェルール31には光ファイバが接続される。波長可変レーザ20を構成する半導体素子18には電極に電圧を印加するための配線34が接続され、液晶波長可変ミラー13にも電圧を調整するための配線35が接続される。
<Embodiment 3>
(Constitution)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a basic configuration of an external resonator type wavelength tunable laser module (laser module) 39 according to the third embodiment. The external resonator type wavelength
また、フェルール31および配線34,35を外部に通す穴が形成され、全体を覆うように設置されるパッケージ33が設けられる。すなわち、半導体レーザ18、レンズ11、エタロン12、および液晶波長可変ミラー13からなる波長可変レーザ20が、集光用のレンズ32およびフェルール31、光ファイバ30、その他配線34,35とともにパッケージ33に収められている。
Further, a hole for passing the
波長可変レーザ20の構成は、実施の形態1において図1で示したものと同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
Since the configuration of the
(動作)
次に、図7に示した外部共振器型波長可変レーザモジュール39の動作の説明を行う。まず、パッケージ33の外にまで引き出された配線34を通して、半導体素子18の電極間に電気信号が入力される。発生したレーザ光は外部共振器へと出射し、配線35を通じて印加された電圧に応じた波長の光だけが液晶波長可変ミラー13で反射を受け、利得が損失を上回った時点でレーザ発振する。
(Operation)
Next, the operation of the external resonator type
レーザ発振した光は半導体素子18内に集積されたEA変調器14に印加された電圧信号に応じて強度変調を受け、レーザ光21が出射する。出射したレーザ光21はフェルール31に固定された光ファイバ30へと、レンズ32によって集光される。これにより、ITUグリッド内の任意の波長を有する光信号を変調して送信することを可能にする。
The laser-oscillated light is intensity-modulated according to a voltage signal applied to the
(効果)
図8は、本実施の形態3の比較例として挙げた、従来の変調器ハイブリッド集積型である外部共振器型波長可変レーザモジュール39の構成を示す概略図である。本実施の形態との相違点は、半導体素子18中に変調器が集積されていないために、レーザ光21の出射後にレンズ32を介して光学的にEA変調器36に集積し、レンズ37を通して光ファイバへと集光されるところにある。また、上記の構成に伴い、EA変調器36の駆動は配線38に逆バイアスを印加することによって実現される。
(effect)
FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of an external resonator type
このように、EA変調器36を光学的に結合するために、製造工程中の光軸調整がより複雑になり、コストの増大を招く要因となる。また、パッケージ33のサイズも大きくする必要があるなどのデメリットが存在する。
As described above, since the
図9は、本実施の形態3の別の比較例として挙げた従来の外部共振器型波長可変レーザモジュール39の構成を示す概略図である。ハイブリッド集積により単一モジュールとして構成された図8と異なり、変調器モジュール43と波長可変レーザモジュール44を個別に配し、両者間を光ファイバ30aで連結する構成となっている。前記構成と同様にEA変調器41の駆動は配線42に逆バイアスを印加することにより行う。
FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional external resonator type
単一モジュールではなく、変調器モジュール43と波長可変レーザモジュール44を用いる構成となっているため、両者間の結合を担う光ファイバ30aにおいて結合損失が生じるという問題がある。その他にも、モジュール毎にパッケージを必要とし、全体の構成としてサイズがかさばるというデメリットがある。
Since the
一方、本実施の形態3の場合には、半導体素子18にEA変調器36が形成されているため、図8または図9に示した外部共振器型波長可変レーザモジュール39のように半導体素子18とは別に設置されるEA変調器36,41を準備する必要がないため、コストの増大やパッケージサイズの増加、および光結合損失を抑制することが可能である。
On the other hand, in the case of the third embodiment, since the
<実施の形態4>
(構成)
図10は、本実施の形態4における外部共振器型波長可変レーザモジュール39の基本的な構成を示す概略図である。
<Embodiment 4>
(Constitution)
FIG. 10 is a schematic diagram showing a basic configuration of the external resonator type wavelength
本実施の形態4の外部共振器型波長可変レーザモジュール39は、半導体素子18とレンズ32の間にビームスプリッタ45aを備える。また、ビームスプリッタ45aにより分光され、レンズ32とは別方向に出射されるレーザをさらに分光するビームスプリッタ45b、ビームスプリッタ45bにより分光された波長可変レーザ20のレーザ出力を受光し検知する第1のフォトダイオード(第1の光検出器)46を備える。
The external resonator type wavelength
ビームスプリッタ45bにより分光され、第1のフォトダイオード46とは別方向に出射されるレーザを反射するミラー49を備え、ミラー49により反射されたレーザを受光する第2のフォトダイオード(第2の光検出器)50を備える。ビームスプリッタ45bとミラー49の間にはエタロン(第2のエタロンフィルタ)47が設置される。すなわち、第2のフォトダイオード50は、波長可変レーザ20のレーザ出力をエタロン47を介して受光し検知する。
A second photodiode (second light) that receives the laser beam reflected by the
エタロン47に隣接する温度センサ(温度モニタ)48をさらに備える。また図示していないが、所望するITU−Tグリッド波長からのドリフト量を計算し、半導体素子18内の位相調整領域17に印加する電圧を調整する外部制御回路を備える。外部制御回路は、第1のフォトダイオード46の検出結果と第2のフォトダイオード50の検出結果に基づき、レーザ出力の波長ドリフトを検知する波長ドリフト検知機構と、波長ドリフトを補償する波長ドリフト補償機構とを備える。
A temperature sensor (temperature monitor) 48 adjacent to the
その他の構成は実施の形態3で示した図7と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。従って、本実施の形態4の外部共振器型波長可変レーザモジュール39は、実施の形態3の構成に加えて、ビームスプリッタ45a、45bおよび第1のフォトダイオード46と第2のフォトダイオード50、エタロン47、温度センサ48からなる波長ロッカ70が配置され、モニタした光の出力と波長に応じてフィードバック制御を行う系を備えている。
Since other configurations are the same as those in FIG. 7 described in the third embodiment, a detailed description thereof is omitted here. Therefore, the external resonator type wavelength
(動作)
次に、本実施の形態に係る外部共振器型波長可変レーザモジュール39の動作について述べる。実施の形態3と同様の手順によって出射されたレーザ光21は、ビームスプリッタ45aによって、その一部が波長ロッカ70へと導かれる。波長ロッカ70へと導かれたレーザ光は、ビームスプリッタ45bによりさらに分岐される。一方はエタロン47とミラー49を介して第2のフォトダイオード50へと導かれ、もう片方は第1のフォトダイオード46へと導かれる。
(Operation)
Next, the operation of the external resonator type
次に、本実施の形態に係る波長ロッカ70の動作について説明する。図11は、エタロン47の透過率スペクトルの一部を示した模式図である。このような透過率スペクトルのスロープ中に所望のITU−Tグリッド波長51が来るように、エタロン47を設計する。レーザ発振波長が一定であれば、第1のフォトダイオード46の出力と第2のフォトダイオード50の出力の比はエタロン47の透過率に比例した一定の値を持つ。そのため、レーザ光出力が変化した場合は、2つのフォトダイオードの出力が、その比を保って同時に変化する。一方で、レーザ光21の発振波長が変化した場合には、第1のフォトダイオード46の出力は変化せず、第2のフォトダイオード50の出力のみが変化する。すなわち、フォトダイオードの出力比が変化し、エタロン47の透過率は定格エタロン透過率55とずれてしまう。このようにフォトダイオード出力比とエタロン透過率のずれを調べることにより波長ドリフト52の検知を行う。
Next, the operation of the
上記のように、フォトダイオード出力比の変化はエタロン透過率の増減と相関しており、図8の場合を例にとれば、出力比の増大すなわちエタロン透過率の増大は短波長側である第一の発振波長53への波長ドリフトを示す。逆に、出力比の減少すなわちエタロン透過率の減少は長波長側である第二の発振波長54への波長ドリフトを示す。
As described above, the change in the photodiode output ratio correlates with the increase or decrease in the etalon transmittance. Taking the case of FIG. 8 as an example, the increase in the output ratio, that is, the increase in the etalon transmittance is on the short wavelength side. The wavelength drift to one
エタロン透過率スペクトルとフォトダイオード出力比の相関から推定されるレーザ光21の発振波長と、所望するITU−Tグリッド波長51のドリフト量を計算し、図示しない外部制御回路を介して位相調整領域17に印加する電圧を調整することにより、発振波長のドリフトを補償する。
The oscillation wavelength of the
また、エタロン47の透過率は温度依存性を有するため、図示しない外部制御回路はフォトダイオード出力比の変化がレーザ光発振波長のドリフトによるものか、エタロン透過率の温度変化によるものかを判別するために温度センサ48によってエタロン47の温度を検知し、透過率スペクトルの温度依存性を補償する。すなわち、外部制御回路に含まれる波長ドリフト検知機構は、温度センサ48の検出結果にも基づきレーザ出力の波長ドリフトを検知する。
Further, since the transmittance of the
(効果)
本実施の形態に係る外部共振器型波長可変レーザモジュール39は、上述した波長ロッカ70を備えているため、発振波長のドリフトを補償することが可能である。
(effect)
Since the external resonator type wavelength
なお、温度センサ48を用いるかわりに、本実施の形態4においてパッケージの底面に温調素子(Thermo−Electric Cooler:TEC)を配置して、構成部品の温度を一定に管理することで温度依存性の補償を排除しても構わない。
Instead of using the
<実施の形態5>
(構成)
図12は、本実施の形態5における波長多重(WDM)光通信システム71の基本的な構成を示す概略図である。本実施の形態3および4に記載の変調器集積型の外部共振器型波長可変レーザモジュール39(本実施の形態においては、変調器集積型波長可変レーザモジュール56とする。)を複数並べて、光ファイバ57を通じて光合波器58と接続された構成となっている。光合波器58は、合波した光を出力する光ファイバ59とも接続される。
<Embodiment 5>
(Constitution)
FIG. 12 is a schematic diagram showing a basic configuration of a wavelength division multiplexing (WDM)
光合波器58は、例えばアレイ導波回折格子(Arrayed Waveguide Grating:AWG)やファイバブラッグ回折格子(Fiber Bragg Grating:FBG)などにより構成される。
The
(動作)
次に、図12に示した波長多重光通信システム71の動作の説明を行う。複数の変調器集積型波長可変レーザモジュール56から出射されたレーザは、複数の光ファイバ57を介し光合波器58へと入力される。光合波器58は、入力されたレーザを合波し光ファイバ59へと出力する。
(Operation)
Next, the operation of the wavelength division multiplexing
(効果)
図13は、本実施の形態5の比較例として示した従来の波長多重光通信システム71の基本構成を示す概略図である。本実施の形態5との違いは、波長可変レーザモジュール60と変調器モジュール61が個別に存在しており、その間が光ファイバ62によって連結されていることにある。なお、波長可変レーザモジュール60は、従来の技術として上述した、図3に示すような波長可変レーザ20により構成されている。すなわち、EA変調器14,36を含まない構成である。
(effect)
FIG. 13 is a schematic diagram showing a basic configuration of a conventional wavelength division multiplexing
図13のような従来までの構成では光ファイバ62による連結部で余分な結合損失が存在するのに対して、本実施の形態5では変調器集積型波長可変レーザモジュール56に変調器が集積されているため、結合損失の少ない高品位な波長可変光源を提供可能である。
In the conventional configuration as shown in FIG. 13, there is an extra coupling loss at the connecting portion by the
1a,1b 低反射膜、2a〜2d n側電極、3a〜3e n−InP上クラッド層、4 多重量子井戸(MQW)吸収層、5 チャープ回折格子、6,7,28 活性層、8a〜8e p−InP下クラッド層、9 p−InP基板、10 p側電極、11,40 レンズ、12,47 エタロン、13 液晶波長可変ミラー、14,36,41 EA変調器、15 広帯域反射ミラー、16 利得領域、17 位相調整領域、18 半導体素子、19 外部共振器、20 波長可変レーザ、21 レーザ光、22 液晶波長可変ミラーの反射スペクトル、22a 反射ピーク、23 エタロンの透過スペクトル、24 エタロンの自由スペクトル範囲、25 共振器モード、26 広帯域反射ミラーの反射スペクトル、27 ギャップミラー、29 半導体増幅器(SOA)、30 光ファイバ、31 フェルール、32 レンズ、33 パッケージ、34,35,38,42 配線、37 レンズ、39 外部共振器型波長可変レーザモジュール、43 変調器モジュール、44 波長可変レーザモジュール、45a,45b ビームスプリッタ、46 第1のフォトダイオード、48 温度センサ、49 ミラー、50 第2のフォトダイオード、51 ITU−Tグリッド波長、52 波長ドリフト、53,54 発振波長、55 定格透過率、56 変調器集積型波長可変レーザモジュール、57,59,62 光ファイバ、58 光合波器、60 波長可変レーザモジュール、61 変調器モジュール、70 波長ロッカ、71 波長多重光通信システム。 1a, 1b Low reflection film, 2a-2d n-side electrode, 3a-3e n-InP upper cladding layer, 4 multiple quantum well (MQW) absorption layer, 5 chirped diffraction grating, 6, 7, 28 active layer, 8a-8e p-InP lower cladding layer, 9 p-InP substrate, 10 p-side electrode, 11, 40 lens, 12,47 etalon, 13 liquid crystal wavelength tunable mirror, 14, 36, 41 EA modulator, 15 broadband reflection mirror, 16 gain Region, 17 phase adjustment region, 18 semiconductor element, 19 external resonator, 20 wavelength tunable laser, 21 laser light, 22 reflection spectrum of liquid crystal wavelength tunable mirror, 22a reflection peak, 23 etalon transmission spectrum, 24 etalon free spectrum range , 25 Cavity mode, 26 Reflection spectrum of broadband reflection mirror, 27 Gap mirror, 29 Semiconductor Amplifier (SOA), 30 optical fiber, 31 ferrule, 32 lens, 33 package, 34, 35, 38, 42 wiring, 37 lens, 39 external resonator type tunable laser module, 43 modulator module, 44 tunable laser module 45a, 45b Beam splitter, 46 First photodiode, 48 Temperature sensor, 49 Mirror, 50 Second photodiode, 51 ITU-T grid wavelength, 52 Wavelength drift, 53, 54 Oscillation wavelength, 55 Rated transmittance, 56 Modulator integrated wavelength tunable laser module, 57, 59, 62 optical fiber, 58 optical multiplexer, 60 wavelength tunable laser module, 61 modulator module, 70 wavelength locker, 71 wavelength multiplexing optical communication system.
Claims (9)
一方端で前記外部共振器に隣接され他方端をレーザ光出射端部とする半導体素子と、を備え、
前記半導体素子は、
前記一方端側に設けられた位相調整領域と、
前記位相調整領域の前記レーザ光出射端部側に設けられた利得領域と、
前記利得領域の前記レーザ光出射端部側に設けられた広帯域反射ミラーと、
前記広帯域反射ミラーの前記レーザ光出射端部側に設けられた変調領域と、を備える、
レーザ装置。 An external resonator,
A semiconductor element adjacent to the external resonator at one end and having the other end as a laser beam emitting end, and
The semiconductor element is
A phase adjustment region provided on the one end side;
A gain region provided on the laser light emitting end side of the phase adjustment region;
A broadband reflection mirror provided on the laser beam emission end side of the gain region;
A modulation region provided on the laser beam output end side of the broadband reflection mirror,
Laser device.
請求項1に記載のレーザ装置。 The modulation region is an electroabsorption (EA) modulator.
The laser device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載のレーザ装置。 The broadband reflecting mirror has a chirped diffraction grating,
The laser device according to claim 1.
集光レンズと、
エタロンフィルタと、
液晶波長可変ミラーと、を備える、
請求項1から請求項3のいずれかに記載のレーザ装置。 The external resonator is sequentially disposed from the one end side of the semiconductor element,
A condenser lens;
An etalon filter,
A liquid crystal wavelength tunable mirror,
The laser device according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項4のいずれかに記載のレーザ装置。 A semiconductor amplifier (SOA) provided on the laser beam emitting end side of the modulation region;
The laser device according to any one of claims 1 to 4.
前記レーザ装置の前記他方端側から順次に配設された、
レンズと、
フェルールと、
前記フェルールに接続される光ファイバと、を備える、
レーザモジュール。 A laser device according to any one of claims 1 to 5;
Sequentially disposed from the other end side of the laser device,
A lens,
Ferrules,
An optical fiber connected to the ferrule,
Laser module.
第2のエタロンフィルタと、
前記レーザ装置のレーザ出力を前記第2のエタロンフィルタを介して検知する第2の光検出器と、
前記第1の光検出器の検出結果と前記第2の光検出器の検出結果に基づき、前記レーザ出力の波長ドリフトを検知する波長ドリフト検知機構と、
前記波長ドリフトを補償する波長ドリフト補償機構と、を備える、
請求項6に記載のレーザモジュール。 A first photodetector for detecting a laser output of the laser device;
A second etalon filter;
A second photodetector for detecting the laser output of the laser device via the second etalon filter;
A wavelength drift detection mechanism that detects a wavelength drift of the laser output based on a detection result of the first photodetector and a detection result of the second photodetector;
A wavelength drift compensation mechanism for compensating for the wavelength drift,
The laser module according to claim 6.
前記波長ドリフト検知機構は、前記温度モニタの検出結果にも基づき前記レーザ出力の波長ドリフトを検知する、
請求項7に記載のレーザモジュール。 A temperature monitor adjacent to the second etalon filter;
The wavelength drift detection mechanism detects the wavelength drift of the laser output based also on the detection result of the temperature monitor,
The laser module according to claim 7.
前記複数のレーザモジュールに接続される光合波器と、を備える、
波長多重光通信システム。 A plurality of laser modules according to any one of claims 6 to 8,
An optical multiplexer connected to the plurality of laser modules,
Wavelength multiplexing optical communication system.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008191841A JP2010034114A (en) | 2008-07-25 | 2008-07-25 | Laser device, laser module, and wavelength multiplexing optical communication system |
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Publication Number | Publication Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2010034114A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101405419B1 (en) * | 2010-06-18 | 2014-06-27 | 한국전자통신연구원 | laser module |
WO2019208575A1 (en) | 2018-04-26 | 2019-10-31 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Optical semiconductor device and method of controlling same |
US11050218B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-06-29 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Method to tune emission wavelength of laser apparatus |
WO2022247184A1 (en) * | 2021-05-25 | 2022-12-01 | 苏州旭创科技有限公司 | Tunable laser device |
-
2008
- 2008-07-25 JP JP2008191841A patent/JP2010034114A/en active Pending
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