JP2011077069A - 波長可変光源モジュール及び波長可変光送信器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】波長可変光源素子103と波長ロッカー107を、同一の温度制御素子基板102上に搭載する。この場合、波長ロッカー107のエタロン素子のFSRを、波長可変光源素子103のLDチャネル間隔からある一定値ずらして選択する。そして、サーミスタ素子104を波長可変光源素子103の近傍に搭載し、且つ、波長可変光源素子103とエタロン素子を同一温度で動作させる。
【選択図】図1A
Description
そこで、1つの素子で所望の発振波長(光周波数)を設定できる半導体LDモジュールを用いれば、在庫の共通化を図ることができるため保守コストの低減に有効である。
DFB−LDアレイ2の各DFBレーザから出力したレーザ光は、光合波器3によって合波されて半導体光増幅器4に入力し、光増幅されて光出力部7から出力される構成となっている。
上記波長可変光源素子の特徴は、DFB−LDアレイ2と半導体光増幅器4が同一の半導体基板1上に一体的に集積化されている点である。
また、各DFB−LDの構造は同じ温度範囲で発振する周波数範囲が重ならないように設計されている。
図8に示す波長可変光源モジュールでは、波長可変光源素子25と波長ロッカー28が、2個の温度制御素子(ペルチェ素子)22,23によって個別に温度制御されている。
図9に、エタロン素子16(図7参照)を通過した後のレーザ光が、波長検出用のPD12(図7参照)に入射したときの受光電流特性の例を示す。図9に示すように、ある一定温度において、光周波数(横軸)に対して周期的に振幅が変化する光電流信号が検出される。
したがって、図8に示す温度制御型の波長可変光源モジュールにおいては、波長可変光源素子25の制御温度と駆動電流の設定によって、ある1つの光周波数が発生している条件下において、波長ロッカー28に備えた波長検出用のPD12の検出電流がある一定値(図9ロックポイント)になるように、波長可変光源素子25の制御温度に負帰還制御をかけることにより(つまり、温度制御素子22による発熱温度に負帰還制御をかけることにより)波長の固定を行う。
更に全チャネルに対してエタロン素子を同温度で用いたい場合には、エタロン素子のFSR(free spectral range)をLDチャネル間隔と一致させる必要もある。
しかし、波長可変光源素子の波長可変手段が温度制御型の場合、そこからの輻射熱等で光干渉型フィルタの干渉特性まで変化してしまうため、別途、光干渉型フィルタの温度を一定に保つ温度制御機構(例えばペルチェ素子)を組み合わせることが必須となっていた。
なお、温度依存性を極力抑えた特殊な光干渉型フィルタも存在してはいたが、非常に高価なため、コスト要求の強い光送信器用途に用いるのは困難であった。
(1)波長可変光源素子と波長ロッカーを個別に温度制御するため、温度制御用の部材が2系統必要となり部材・実装コストがかさむ。
(2)温度制御用の使用ピン数も2系統必要となり、使用ピン数の制限される小型筐体化の実現が困難である。
そうすることにより、温度制御機構は一つで済むようになり、また、特殊な光干渉型フィルタを用いる必要も無い事から、低消費電力でかつ低コストな構成とする事ができる。また、発振波長のフィードバック精度も損なわずに済むようになる。
分布帰還型半導体レーザ素子を有しており、温度を制御することにより出力する光の波長が制御される温度制御型の波長可変光源素子と、
前記波長可変光源素子から出力された光が通過すると共に、通過する光の一部を分岐して光干渉型フィルタを透過させた後の光を検出することにより光の波長を検出し、且つ、通過する光の一部を分岐して光の強度を検出する波長ロッカーとが、
同一の温度制御素子基板上に搭載されており、
前記光干渉型フィルタは、その隣接したピーク周波数間隔FSRe(GHz)が、前記波長可変光源素子の隣接した出力チャネルの周波数間隔ΔfLD(GHz)、前記分布帰還型半導体レーザ素子の出力周波数の温度変化率a(GHz/℃)、および前記光干渉型光フィルタのピーク周波数の温度変化率b(GHz/℃)を用いて、FSRe=ΔfLD×(1−b/a)となるように選択されていることを特徴とする。
前記波長可変光源素子は、単一または複数の分布帰還型半導体レーザ素子を含む構成であること、
または、前記波長可変光源素子は、分布帰還型半導体レーザ素子アレイと半導体光増幅器とそれらを光学的に結合する光合波器とが一体的に集積されていること、
または、前記波長可変光源素子と光変調器とが同一基板上に一体的に集積されていること、
または、前記光変調器が電界吸収型光変調器であること、
または、前記光変調器がマッハ・ツェンダ型光変調器であることを特徴とする。
前記光干渉型フィルタはエタロン素子であること、
または、前記光干渉型フィルタはリング共振器であること、
または、前記光干渉型フィルタはマッハ・ツェンダ干渉計であることを特徴とする。
前記の波長可変光源モジュールと、
前記波長ロッカーにより検出した光の波長の値によって前記波長可変光源素子の制御温度に負帰還制御をかける出力波長制御機構と、
前記波長ロッカーにより検出した光の強度の値によって、前記波長可変光源素子に備えた半導体光増幅器の駆動電流に負帰還制御をかける出力光パワー制御機構とを備えたことを特徴とする。
図1Aに本発明の第一の実施形態に係る波長可変光源モジュール100を示す。図1Aにおいて、101は筐体、102は温度制御素子基板(ペルチェ素子基板)、103は波長可変光源素子、104は温度検出抵抗素子(サーミスタ素子)、105a,105bはレンズ、106はアイソレータ、107は波長ロッカー、108は光ファイバを示す。
波長ロッカー107は、図7に示す波長ロッカー構成においてサーミスタ素子17を除く構成のものであり、第1及び第2のビームスプリッタや光干渉型フィルタ(エタロン素子)や波長検出用PDや光強度検出用PDを有している。
波長可変光源素子103から出力された光は、波長ロッカー107を通過すると共に、通過する光の一部が分岐され光干渉型フィルタを透過して波長検出用PDにより光の波長が検出され、且つ、通過する光の一部が分岐されて光強度検出用PDにより光の強度が検出される。
また、ΔTLD=ΔfLD/aより、
FSRe=ΔfLD−Δfe=ΔfLD−(b×ΔTLD)=ΔfLD−(b×ΔfLD/a)=ΔfLD×(1-b/a)
と表すことができる。
ここで、上述した波長可変光源モジュール100を用いた波長可変送信器200を、本発明の第2の実施形態として、図1Bを参照して説明する。
波長ロッカー107に備えた波長検出用のPD12の出力信号、即ち、波長検出信号は、出力波長制御機構150に送られるようなっている。
また、波長ロッカー107に備えた光強度検出用のPD13の出力信号、即ち、光強度検出信号は、出力光パワー制御機構151に送られるようなっている。
出力光パワー制御機構151は、光強度検出信号の値に応じて、波長可変光源モジュール100から出力される光の強度が所望の強度となるように、波長可変光源素子103の半導体光増幅器の駆動電流に対して負帰還制御をかける。
かくして、波長可変光源モジュール100から出力される光の周波数が固定される共に、光強度が一定となる。
次に、本発明の各種変形例を、第3の実施形態として以下に説明する。
本発明で用いる波長可変光源素子としては、温度制御型の波長可変機構を備えていれば何を用いても構わない。DFBレーザ単体はいうまでもなく、DFBレーザアレイやDFBレーザアレイを含む外部共振器型の波長可変光源素子でも構わない。
但し、半導体光増幅器を含まない構成の場合、光出力はDFBレーザの駆動電流に負帰還制御がかかるため出力波長に影響を与え、光出力と波長の双方を安定化するための制御シーケンスが複雑化する可能性がある。
また、本実施例では半導体素子が波長可変光源素子の場合のみ示したが、電界吸収(EA)型光変調器やマッハ・ツェンダ(MZ)型光変調器等の各種光変調器が波長可変光源素子と一体的に集積化された光変調器付き波長可変光源素子についても、図1と同様のモジュール構成が可能である。
101 筐体
102 温度制御素子基板(ペルチェ素子基板)
103 波長可変光源素子
104 温度検出抵抗素子(サーミスタ素子)
105a,105b レンズ
106 アイソレータ
107 波長ロッカー
108 光ファイバ
150 出力波長制御機構
151 出力光パワー制御機構
200 波長可変光送信器
Claims (10)
- 分布帰還型半導体レーザ素子を有しており、温度を制御することにより出力する光の波長が制御される温度制御型の波長可変光源素子と、
前記波長可変光源素子から出力された光が通過すると共に、通過する光の一部を分岐して光干渉型フィルタを透過させた後の光を検出することにより光の波長を検出し、且つ、通過する光の一部を分岐して光の強度を検出する波長ロッカーとが、
同一の温度制御素子基板上に搭載されており、
前記光干渉型フィルタは、その隣接したピーク周波数間隔FSRe(GHz)が、前記波長可変光源素子の隣接した出力チャネルの周波数間隔ΔfLD(GHz)、前記分布帰還型半導体レーザ素子の出力周波数の温度変化率a(GHz/℃)、および前記光干渉型光フィルタのピーク周波数の温度変化率b(GHz/℃)を用いて、FSRe=ΔfLD×(1−b/a)となるように選択されていることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項1において、
前記波長可変光源素子は、単一または複数の分布帰還型半導体レーザ素子を含む構成であることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項1または請求項2において、
前記波長可変光源素子は、分布帰還型半導体レーザ素子アレイと半導体光増幅器とそれらを光学的に結合する光合波器とが一体的に集積されている構成であることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記波長可変光源素子と光変調器とが同一基板上に一体的に集積されていることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項4において、
前記光変調器が電界吸収型光変調器であることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項4において、
前記光変調器がマッハ・ツェンダ型光変調器であることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記光干渉型フィルタはエタロン素子であることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記光干渉型フィルタはリング共振器であることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記光干渉型フィルタはマッハ・ツェンダ干渉計であることを特徴とする波長可変光源モジュール。 - 請求項1乃至請求項9のいずれか一項の波長可変光源モジュールと、
前記波長ロッカーにより検出した光の波長の値によって前記波長可変光源素子の制御温度に負帰還制御をかける出力波長制御機構と、
前記波長ロッカーにより検出した光の強度の値によって、前記波長可変光源素子に備えた半導体光増幅器の駆動電流に負帰還制御をかける出力光パワー制御機構と、
を備えたことを特徴とする波長可変光送信器。
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JP2009223717A JP2011077069A (ja) | 2009-09-29 | 2009-09-29 | 波長可変光源モジュール及び波長可変光送信器 |
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JP2009223717A Pending JP2011077069A (ja) | 2009-09-29 | 2009-09-29 | 波長可変光源モジュール及び波長可変光送信器 |
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JP2013093345A (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-16 | Hitachi Ltd | 光モジュールおよび多層基板 |
US9335495B2 (en) | 2013-03-08 | 2016-05-10 | Mitsubishi Electric Corporation | Optical module |
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2009
- 2009-09-29 JP JP2009223717A patent/JP2011077069A/ja active Pending
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