JP2015094812A - Wavelength variable light source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大容量光通信網の構成要素である波長可変光源に関する。 The present invention relates to a wavelength tunable light source that is a component of a large-capacity optical communication network.
長距離通信網の高速化に伴い、多値変調を用いた通信方式が使用され始めている。図1は、非特許文献1に示されるような多値変調用トランシーバの構成の一例を示す。図1には、光受信部110と、デジタル信号処理部120と、光送信部130とを備えた多値変調用トランシーバ100が示されている。
With an increase in the speed of a long-distance communication network, a communication method using multilevel modulation has begun to be used. FIG. 1 shows an example of the configuration of a multi-level modulation transceiver as shown in Non-Patent Document 1. FIG. 1 shows a
光受信部110は、伝送されてきた光を受信して分波する偏波分波器PBSと、光受信部110内で干渉光を生成する受信用波長可変光源LOと、2つの90度光ハイブリッド回路111と、8つの受光器112とを備える。デジタル信号処理部120は、アナログ・デジタル変換部ADCを含む。光送信部130は、変調光の元となる光を生成する送信用波長可変光源LDと、送信用波長可変光源LDで生成された光を変調する2つの変調器131と、偏波合波器PBCとを含む。
The
光受信信号は、偏波分波器PBSによって分波され、受信用波長可変光源LOの出力光と干渉させるコヒーレント検波を行った上で、受光器112によって電気信号に変換されて、デジタル信号処理部120に出力される。
The received optical signal is demultiplexed by the polarization demultiplexer PBS, subjected to coherent detection that causes interference with the output light of the receiving wavelength variable light source LO, and then converted into an electric signal by the light receiver 112 for digital signal processing. Is output to the
デジタル信号処理部120に出力された電気信号は、アナログ・デジタル変換部ADCに入力されてアナログ・デジタル変換が行われ、変換されたデジタル信号に対して波長分散(CD)、偏波モード分散(PMD)の補償等が行われて、光送信部130に出力される。
The electric signal output to the digital
光送信部130において、送信用波長可変光源LDから出力された光は、2つの変調器131に入力され、変調器131においてデジタル信号処理部120から出力された信号に基づいて変調が行われ、偏波合波器PBCによって合波された上で4値変調(QPSK:Quadrature Phase Shift Keying)の光送信信号として出力される。
In the
ここで重要なのは、図1に示される多値変調用トランシーバ100においては、送信用波長可変光源LDと受信用波長可変光源LOとの2つの波長可変光源を必要とすることである。多値変調用トランシーバで使用される波長可変光源としては、非特許文献2乃至4に示される波長可変光源が挙げられる。以下、図2及び図3を用いて、多値変調用トランシーバで使用される従来の波長可変光源を示す。
What is important here is that the
図2は、分布反射型レーザ(以下、DBRレーザ)を用いた従来の波長可変光源を示す。図2に示される波長可変光源200は、例えば超周期構造回折格子反射器(SSG−DBR)を波長選択器として用いたレーザであって、光増幅部210及び波長可変光源部220を備える。
FIG. 2 shows a conventional wavelength tunable light source using a distributed reflection laser (hereinafter referred to as DBR laser). A
波長可変光源部220は、前側ミラー部221、後側ミラー部222、位相調整部223及び光利得部224(活性領域)の4領域からなる。前側ミラー部221及び後側ミラー部222はそれぞれSSG−DBRであり、前側ミラー部221及び後側ミラー部222には周期的な位相変調が施された回折格子が形成され、その結果、反射特性には波長軸上に複数のピークが形成される。前後の反射ピークの間隔が異なるため、ただ一箇所、前後の反射ピークが一致する点でのみレーザ発振が生じる。前側ミラー部221及び後側ミラー部222への電流注入により反射ピークの組み合わせを変えることにより、大きな波長変化が得られる。位相調整部223への電流は、縦モードの制御に使用する。 The wavelength tunable light source unit 220 includes four regions: a front mirror unit 221, a rear mirror unit 222, a phase adjustment unit 223, and an optical gain unit 224 (active region). The front mirror unit 221 and the rear mirror unit 222 are each SSG-DBR, and a diffraction grating subjected to periodic phase modulation is formed on the front mirror unit 221 and the rear mirror unit 222. As a result, reflection characteristics are formed. A plurality of peaks are formed on the wavelength axis. Since the interval between the front and rear reflection peaks is different, laser oscillation occurs only at one point where the front and rear reflection peaks coincide. By changing the combination of reflection peaks by injecting current into the front mirror part 221 and the rear mirror part 222, a large wavelength change can be obtained. The current to the phase adjustment unit 223 is used for vertical mode control.
波長可変光源部220から出力された光は、波長可変光源部220の前方に設置された光増幅部210で増幅されて出力される。 The light output from the wavelength tunable light source unit 220 is amplified and output by the optical amplifying unit 210 installed in front of the wavelength tunable light source unit 220.
図3は、半導体レーザアレイを用いた従来の波長可変光源を示す。図3に示される波長可変光源300は、分布帰還型レーザ(以下、DFBレーザ)321を複数並べた半導体レーザアレイを用いており、光増幅部310及び波長可変光源部320を備える。波長可変光源部320は、5個のDFBレーザ321及び光合波器322を含む。
FIG. 3 shows a conventional wavelength tunable light source using a semiconductor laser array. A wavelength
図3に示される波長可変光源300において、DFBレーザ321の発振光周波数は、共振器内に形成されている回折格子の周期によって決まる。5個のDFBレーザ321の発振光周波数は、回折格子の周期を少しずつ変化させて形成することによって、幅の広い波長にわたって波長を変えることができる。さらに、DFBレーザ321の発振光周波数は、チップ温度1℃あたり約12GHzの割合で変化するため、5個のDFBレーザ321のうち、どれか1つのみに電流を流して発振させ、さらにレーザチップの温度を調整することにより、所望の光周波数(波長)を得ることができる。
In the wavelength
波長可変光源部320から出力された光は、波長可変光源部320の前方に設置された光増幅部310で増幅されて出力される。 The light output from the wavelength tunable light source unit 320 is amplified and output by the optical amplification unit 310 installed in front of the wavelength tunable light source unit 320.
先に述べたように、多値変調用トランシーバは、上述したような波長可変光源を、送信用・受信用にそれぞれ1つ、すなわちトランシーバ内に2台搭載している。このとき、二台の波長可変光源から出力される光は同じ波長である必要がある。今後はトランシーバの小型や低消費電力化のために、波長可変光源一台で送信用と受信用とを兼ねる必要がある。 As described above, the multi-level modulation transceiver includes one tunable light source as described above for transmission and reception, that is, two in the transceiver. At this time, the light output from the two wavelength variable light sources needs to have the same wavelength. In the future, in order to reduce the size and power consumption of transceivers, it is necessary to use both a tunable light source for transmission and reception.
しかし、波長可変光源一台で送信用と受信用とを兼ねるためには、波長可変光源の出力光を分岐する光分岐部が新たに必要であるが、構造が複雑化するという問題があった。 However, in order to combine transmission and reception with a single wavelength tunable light source, a new optical branching unit that divides the output light of the wavelength tunable light source is required, but there is a problem that the structure becomes complicated. .
図4は、従来の2出力波長可変光源の第1の例を示す。図4には、図2に示される波長可変光源200と、レンズ410と、ビームスプリッタ420とを備えた2出力波長可変光源400が示されている。図4に示される2出力波長可変光源400は、図2に示される波長可変光源200から出力されるレーザ光を、レンズ410を通してビームスプリッタ420(光分岐部)に入力して、上部と左部に分岐した例である。
FIG. 4 shows a first example of a conventional two-output wavelength tunable light source. FIG. 4 shows a two-output variable
同様に、図5は、従来の2出力波長可変光源の第2の例を示す。図5には、図3に示される波長可変光源300と、レンズ410と、ビームスプリッタ420とを備えた2出力波長可変光源500が示されている。図5に示される2出力波長可変光源400は、図3に示される波長可変光源300から出力されるレーザ光を、レンズ410を通してビームスプリッタ420(光分岐部)に入力し、上部と左部に分岐した例である。
Similarly, FIG. 5 shows a second example of a conventional dual output wavelength variable light source. FIG. 5 shows a two-output variable
しかしながら、図4及び図5に示されるような従来の2出力波長可変光源においては、ビームスプリッタ420では決められた分岐比でのみ光を分岐するため、分岐比が固定されてしまうという問題があった。一般的に、送信用に必要な光強度と受信用に必要な光強度は異なるために、送信及び受信それぞれに最適な光強度に分岐する必要があるが、従来の2出力波長可変光源では動的に分岐比をコントロールして送信及び受信それぞれに最適な光パワーを送ることが困難であった。また、図4及び図5に示されるような従来の2出力波長可変光源においては、レンズ410及びビームスプリッタ420からなる空間光学系を使用しているため、構造が複雑化し装置が大型化するという問題があった。 However, the conventional two-output wavelength tunable light source as shown in FIGS. 4 and 5 has a problem that the beam splitter 420 branches the light only at a determined branching ratio, so that the branching ratio is fixed. It was. In general, since the light intensity required for transmission and the light intensity required for reception are different, it is necessary to branch to the optimal light intensity for each of transmission and reception. Therefore, it is difficult to control the branching ratio and transmit the optimum optical power for both transmission and reception. In addition, the conventional dual output wavelength variable light source as shown in FIGS. 4 and 5 uses a spatial optical system composed of a lens 410 and a beam splitter 420, which complicates the structure and increases the size of the apparatus. There was a problem.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の波長可変光源は、レーザ光を出力する波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を増幅する光増幅部と、第1の出力導波路及び第2の出力導波路を有し、前記光増幅部で増幅されて出力されたレーザ光を前記第1の出力導波路と前記第2の出力導波路とに2分岐する分岐部とを備え、前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、前記分岐部には、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路における光の分岐比を調整するための電極が接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, a wavelength tunable light source according to claim 1 includes a wavelength tunable light source unit that outputs laser light, an optical amplifying unit that amplifies the laser light output from the wavelength tunable light source unit, A first output waveguide and a second output waveguide, and the laser light amplified and output by the optical amplifying unit is branched into the first output waveguide and the second output waveguide. A branching unit, and the branching unit is a Mach-Zehnder interferometer or a directional coupler, and the branching unit adjusts a light branching ratio in the first output waveguide and the second output waveguide. It is characterized in that an electrode for connecting is connected.
請求項2に記載の波長可変光源は、レーザ光を出力する波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を2分岐する分岐部と、前記分岐部の第1の出力導波路から出力された光を増幅する第1の光増幅部と、前記分岐部の第2の出力導波路から出力された光を増幅する第2の光増幅部とを備え、前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、前記第1の光増幅器及び前記第2の光増幅器における光の増幅度を調整することにより、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路から出力される光の強度を制御可能であることを特徴とする。 The wavelength tunable light source according to claim 2 includes a wavelength tunable light source unit that outputs laser light, a branching unit that divides the laser light output from the wavelength tunable light source unit into two, and a first output guide of the branching unit. A first optical amplification unit that amplifies the light output from the waveguide, and a second optical amplification unit that amplifies the light output from the second output waveguide of the branching unit, A Mach-Zehnder interferometer or a directional coupler, wherein the first output waveguide and the second output waveguide are adjusted by adjusting the degree of light amplification in the first optical amplifier and the second optical amplifier. It is possible to control the intensity of the light output from.
請求項3に記載の波長可変光源は、請求項1又は2に記載の波長可変光源であって、前記第1の出力導波路を導波する光の方向は、前記第2の出力導波路を導波する光の方向に対して90度又は180度異なっていることを特徴とする。 The wavelength tunable light source according to claim 3 is the wavelength tunable light source according to claim 1 or 2, wherein a direction of light guided through the first output waveguide is the same as that of the second output waveguide. It differs from the direction of the guided light by 90 degrees or 180 degrees.
請求項4に記載の波長可変光源は、請求項1乃至3のいずれかに記載の波長可変光源であって、前記波長可変光源部は、分布帰還型半導体レーザ又は分布反射型半導体レーザであることを特徴とする。 A wavelength tunable light source according to claim 4 is the wavelength tunable light source according to any one of claims 1 to 3, wherein the wavelength tunable light source section is a distributed feedback semiconductor laser or a distributed reflection semiconductor laser. It is characterized by.
請求項5に記載の波長可変光源は、請求項1乃至3のいずれかに記載の波長可変光源であって、前記波長可変光源部は、n個(nは2以上の整数)の半導体レーザをアレイ状に並べた半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイから出力された光をそれぞれ合波して出力するn入力1出力の合波部とを含み、前記半導体レーザは、分布帰還型半導体レーザ又は分布反射型半導体レーザであることを特徴とする。 The wavelength tunable light source according to claim 5 is the wavelength tunable light source according to any one of claims 1 to 3, wherein the wavelength tunable light source unit includes n semiconductor lasers (n is an integer of 2 or more). A semiconductor laser array arranged in an array; and an n-input 1-output multiplexing unit that multiplexes and outputs light output from the semiconductor laser array, and the semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser or It is a distributed reflection type semiconductor laser.
請求項6に記載の波長可変光源は、請求項5に記載の波長可変光源であって、前記分波部及び前記合波部は一体化されており、前記分波部及び前記合波部によりn入力2出力の合分波器が構成されていることを特徴とする。 The wavelength tunable light source according to claim 6 is the wavelength tunable light source according to claim 5, wherein the demultiplexing unit and the multiplexing unit are integrated, and the demultiplexing unit and the multiplexing unit An n-input 2-output multiplexer / demultiplexer is configured.
本発明に係る2出力波長可変光源によると、小型かつ2出力の光パワーを個別に調整可能な波長可変光源が実現可能となる。 According to the two-output wavelength tunable light source according to the present invention, it is possible to realize a tunable light source that is small and capable of individually adjusting the optical power of two outputs.
以下に本発明の具体的な実施形態を例にして説明する。以下に示される実施例は、本発明の効果を示す1つの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得ることは言うまでもない。 Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described as an example. The following embodiment is an example showing the effect of the present invention, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
(実施例1)
図6(a)は、本発明の実施例1に係る2出力波長可変光源を示す。図6(a)には、光増幅部610と、波長可変光源部620と、マッハツェンダ干渉型分岐器(以下、MZ干渉型分岐器とする)630とを備えた2出力波長可変光源600が示されている。本発明の実施例1に係る2出力波長可変光源600では、DBRレーザを波長可変光源部620として用いており、波長可変光源部620は、前側ミラー部621、後側ミラー部622、位相調整部623及び光利得部624(活性領域)を含む。
Example 1
FIG. 6A shows a two-output wavelength tunable light source according to the first embodiment of the present invention. 6A shows a two-output wavelength tunable
実施例1に係る2出力波長可変光源600では、光分岐部としてMZ干渉型分岐器630を用いている。MZ干渉型分岐器630には、分岐比調整電極640が接続されている。光増幅部610としては、半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)を用いることができる。
In the two-output wavelength tunable
図7は、MZ干渉型分波器630の構成を示す。図7に示されるMZ干渉型分波器630は、1入力2出力の分波器になっており、入力用導波路631と、第1の出力導波路632と、第2の出力導波路633と、1入力2出力の多モード干渉型導波路カプラ(以下、MMIカプラとする)634と、2入力2出力のMMIカプラ635と、2本のアーム導波路636及び637と、位相調整領域638とを備える。
FIG. 7 shows the configuration of the MZ
MMIカプラ634は入力用導波路631に入力した光を2本のアーム導波路636及び637に分岐する。位相調整領域638は、印加された電圧に応じて、アーム導波路637を伝搬する光の位相を調整する。MZ干渉型分波器630に接続された分岐比調整電極640を介して位相調整領域638に電圧を印加することで、入力用導波路631に入力した光を2本のアーム導波路636及び637において任意の分岐比で分岐することができる。2本のアーム導波路636及び637において分岐比が調整された各光は、MMIカプラ635を介して第1の出力導波路632及び第2の出力導波路633からそれぞれ出力される。
The MMI coupler 634 branches the light input to the
実施例1に係る2出力波長可変光源600では、MZ干渉型分岐器630を集積することにより、外部に光分岐部が不要となり、小型の2出力波長可変光源を実現可能となる。また、MZ干渉型分岐器630は、分岐比調整電極640に電圧を印加することにより、動的に光の分岐比を調整して、第1の出力導波路632及び第2の出力導波路633から出力することが可能である。
In the two-output wavelength tunable
図6(b)は、本発明の実施例1に係る2出力波長可変光源の他の例を示す。図6(a)に示される2出力波長可変光源600は、MZ干渉型分岐器630の第1の出力導波路632からの出力を左部に、第2の出力導波路633からの出力を右部に出しており、第1の出力導波路632と第2の出力導波路633とで光の導波方向が略180度異なっているが、図6(b)に示される2出力波長可変光源601のように、第1の出力導波路632からの出力を左部に、第2の出力導波路633からの出力を下部に出すようにして、第1の出力導波路632と第2の出力導波路633とで光の導波方向を略90度異なるようにすることもできる。出力する面を変えることで、空間光学系のレンズ構成が容易になる。また、空間光学系でなく、例えば石英系導波路に接続する光学系を考える場合には、第1の出力導波路632及び第2の出力導波路633の出力を双方とも左部に出すことも有効である。
FIG. 6B shows another example of the dual output wavelength variable light source according to the first embodiment of the present invention. In the two-output wavelength tunable
図6(c)は、本発明の実施例1に係る2出力波長可変光源のさらに他の例を示す。図6(c)に示される2出力波長可変光源602は、図6(a)及び(b)に示される2出力波長可変光源600及び601とは異なり、波長可変光源部620の出力を1入力2出力の光分岐部650で2つに分岐した後に、第1の光増幅部611及び第2の光増幅部612という2つの光増幅部を通すものである。
FIG. 6C shows still another example of the dual output wavelength variable light source according to the first embodiment of the present invention. A two-output wavelength tunable
図6(c)に示される2出力波長可変光源602によれば、第1の光増幅部611及び第2の光増幅部612における光の増幅度を調整することで、図6(a)及び(b)に示される2出力波長可変光源600及び601よりも自由な分岐比の調整が可能になる。例えば、図6(a)及び(b)に示される2出力波長可変光源600及び601の最高出力強度は、光増幅部610の飽和出力からMZ干渉型分岐器630の光損失を引いた値になるが、図6(c)に示される2出力波長可変光源602の最高出力強度は、第1の光増幅部611の飽和出力そのものになり、2出力波長可変光源600、601及び602で同じ光増幅部を使用した場合、図6(c)に示される2出力波長可変光源602ではより強い最高出力強度を得ることができる。
According to the two-output wavelength tunable
また、図6(c)に示される2出力波長可変光源602においては、光分岐部650の分岐比が固定であっても(例えばY分岐導波路はMMIカプラを使っても)、第1の光増幅部611及び第2の光増幅部612における光の増幅度を調整することにより、自由な分岐比を得ることができる。
In the two-output wavelength tunable
図6(a)及び(b)に示されるMZ干渉型分岐器630では、分岐比調整電極640及び位相調整領域638を介してアーム導波路の一方にのみ電圧を印加しているが、両アームに印加しても構わない。また、図6(a)及び(b)に示される2出力波長可変光源では、MZ干渉型分岐器を用いたが、光方向性結合器を使い、方向性結合器の一方または両方の導波路に電圧を印加しても構わない。
In the MZ interference
図6(c)は左部と右部に出力しているが、左部と下部、もしくは両方とも左部でも構わない。また2つの出力のうち、一方の出力光強度が弱くて構わない(通常、受信用光源LOに必要な光強度は、送信用光源LDに必要な光強度よりも弱い)場合には、2つの光増幅部の素子長を同一にせず、一方の(弱い方の)素子長を短くしても構わない。 Although FIG. 6C outputs to the left part and the right part, the left part and the lower part, or both may be the left part. In addition, when the output light intensity of one of the two outputs may be weak (normally, the light intensity required for the reception light source LO is weaker than the light intensity required for the transmission light source LD) The element lengths of the optical amplifiers may not be the same, and one (weaker) element length may be shortened.
以下に、本発明の実施例1に係る2出力波長可変光源の作成方法を示す。 A method for producing a two-output wavelength tunable light source according to Example 1 of the present invention will be described below.
半導体層の結晶成長には有機金属気相成長(MOVPE:Metal-Oganic Vapor Phase Epitaxy)法を用い、n−InP基板上に結晶成長した。光増幅部610及び光利得部624の活性層には、バンドギャップ波長1.59ミクロンのInGaAsP多重量子井戸(MQW:Multi-Quantum Well)層を用い、ウェル数は6で、1%の圧出歪を与えた。光増幅部610及び光利得部624の活性層の下部にはn−InPクラッド層を設け、上部にはp−InPクラッド層を設け、2つのクラッド層で活性層を挟むダブルヘテロ構造とした。p−InPクラッド層の上には、p−InGaAsPコンタクト層を成長した。 For the crystal growth of the semiconductor layer, a metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method was used to grow a crystal on the n-InP substrate. The active layer of the optical amplification unit 610 and the optical gain unit 624 is an InGaAsP multi-quantum well (MQW) layer with a band gap wavelength of 1.59 microns. Distorted. An n-InP clad layer is provided below the active layer of the optical amplifying unit 610 and the optical gain unit 624, and a p-InP clad layer is provided above the active layer, thereby forming a double hetero structure in which the active layer is sandwiched between the two clad layers. A p-InGaAsP contact layer was grown on the p-InP cladding layer.
前側ミラー部621、後側ミラー部622、位相調整部623、MZ干渉型分岐器630のコア層は、バンドギャップ波長1.3ミクロンのノンドープInGaAsPコア層とし、光増幅部610及び光利得部624とバットジョイントした。コア層の下部にはn−InPクラッド層、上部にはノンドープInPクラッド層を設けた。前側ミラー部621及び後側ミラー部622の回折格子は、ノンドープInPクラッド層に形成した。回折格子の深さは40nmとした。ノンドープInPクラッド層の上には、p−InGaAsコンタクト層を成長した。メサ幅は1.2ミクロンとし、Cl2反応性イオンエッチング(RIE:Reactive ion etching)で形成したメサの両脇はpn電流ブロック層による埋込成長で埋めた。
The core layer of the front mirror unit 621, the rear mirror unit 622, the phase adjustment unit 623, and the MZ interference
p側の電極はAuZn/Auとし、光増幅部610、前側ミラー部621、後側ミラー部622、位相調整部623、光利得部624及び分岐比調整電極640を分離するために、AuZn/Au電極とp−InGaAsPコンタクト層とを分離した。n側の電極はAuGe/Auとした。素子の劈開後、端面の反射を減らすため、両端に無反射(AR:anti-reflecting)コートを施した。ARコートの反射率は0.5%以下とした。 The p-side electrode is AuZn / Au, and AuZn / Au is used to separate the optical amplification unit 610, the front mirror unit 621, the rear mirror unit 622, the phase adjustment unit 623, the optical gain unit 624, and the branching ratio adjustment electrode 640. The electrode and the p-InGaAsP contact layer were separated. The n-side electrode was AuGe / Au. After the device was cleaved, anti-reflecting (AR) coating was applied to both ends in order to reduce reflection at the end face. The reflectance of the AR coat was 0.5% or less.
光増幅部610、前側ミラー部621、後側ミラー部622、位相調整部623、光利得部624の長さは、それぞれ500ミクロン、400ミクロン、600ミクロン、150ミクロン、350ミクロンとした。また、MZ干渉型分波器630の長さは、2000ミクロンとした。
The lengths of the optical amplification unit 610, the front mirror unit 621, the rear mirror unit 622, the phase adjustment unit 623, and the optical gain unit 624 were 500 microns, 400 microns, 600 microns, 150 microns, and 350 microns, respectively. The length of the MZ
図4に示される従来の2出力波長可変光源400と実施例1に係る2出力波長可変光源600とで、サイズ比較を行った。実施例1に係る2出力波長可変光源600では、長さ3.0mm、幅0.5mmであったのに対して、従来の2出力波長可変光源400では、長さ5.0mm、幅1.5mmであった。このことから、実施例1に係る2出力波長可変光源600は、従来の2出力波長可変光源400に比べて小型化に適していることがわかる。
The conventional two-output wavelength tunable
次に、従来の2出力波長可変光源400と実施例1に係る2出力波長可変光源600とで、光出力パワーを確認した。このとき、それぞれの光利得部には100mAのバイアス電流、光増幅部には200mAのバイアス電流を印加した。従来の2出力波長可変光源400では、分岐した光は上部へは+13.1dBm、左部へは+12.9dBmとなったが、分岐比が固定されており、光パワーを調整できなかった。
Next, the optical output power was confirmed with the conventional two-output wavelength variable
それに対して、実施例1に係る2出力波長可変光源600では、左部へ+13.2dBm、右部へ+12.6dBmとなった。また、実施例1に係る2出力波長可変光源600の分岐比調整電極640を介してMZ干渉型分岐器630に1.0Vの電圧を印加すると、光パワーは左部へ+10.2dBm、右部へ+14.6dBmずつとなった。さらに、分岐比調整電極640を介してMZ干渉型分岐器630に−1.0Vの電圧を印加すると、光パワーは左部へ+13.2dBm、右部へ+12.7dBmずつとなった。この結果から、実施例1に係る2出力波長可変光源600においては、分岐比調整電極640による印加電圧を調整することによって、受信側及び送信側のそれぞれに必要な光パワーを任意で設定できることが確認できた。
On the other hand, in the dual-output wavelength tunable
以上より、2出力の光パワーを個別に調整可能な小型波長可変光源が実現可能であることが明らかである。 From the above, it is apparent that a small wavelength variable light source capable of individually adjusting the optical power of two outputs can be realized.
なお、図6(a)〜(c)に示される2出力波長可変光源では、波長可変光源部620として図2に示される波長可変光源部220を用いているが、図3に示される波長可変光源部320を用いてもよいことは言うまでもない。 6A to 6C uses the wavelength tunable light source unit 220 shown in FIG. 2 as the wavelength tunable light source unit 620. However, the wavelength tunable light source unit 620 shown in FIG. Needless to say, the light source unit 320 may be used.
さらに図2の220の波長可変光源部は「前側ミラー部」と「位相調整部」と「光利得部」と「後側ミラー部」を有する、いわゆる「SSG−DBR」型のもので説明しているが、波長可変光源部を「サンプルドグレーティング(SG)を有するDFB型の光利得部」と「サンプルドグレーティング(SG)をわずかにチャープさせたミラー部」を有する(「位相長調整部」を有さない)いわゆる「SG−DBR」型のものでも構わない。 Further, the wavelength variable light source unit 220 in FIG. 2 is a so-called “SSG-DBR” type having a “front mirror unit”, a “phase adjustment unit”, an “optical gain unit”, and a “rear mirror unit”. However, the wavelength tunable light source section has “DFB type optical gain section having sampled grating (SG)” and “mirror section slightly chirped by sampled grating (SG)” (“phase length adjusting section It may be of the so-called “SG-DBR” type.
また「前側ミラー部」「後側ミラー部」「サンプルドグレーティング(SG)をわずかにチャープさせたミラー部」を調整するために、対応する電極から電流注入しても構わないし、ヒータ電極を設けて局所発熱をしても構わない。 In order to adjust the “front mirror part”, “rear mirror part”, and “mirror part slightly chirped with the sampled grating (SG)”, current may be injected from the corresponding electrode, or a heater electrode is provided. Local heating may be used.
(実施例2)
図8(a)は、本発明の実施例2に係る2出力波長可変光源を示す。図8(a)には、第1の光増幅部810と、第2の光増幅部815と、波長可変光源部820と、光分波器830とを備えた2出力波長可変光源800が示されている。実施例2に係る2出力波長可変光源800において、波長可変光源部820は、複数のDFBレーザ821と、光合波器822とを含む。
(Example 2)
FIG. 8A shows a two-output wavelength tunable light source according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8A shows a two-output wavelength variable
図8(a)に示されるように、実施例2に係る2出力波長可変光源800では、波長可変光源部820としてDFBレーザアレイを用い、光合波器822として5入力1出力のMMIカプラを、光分岐部830として1入力2出力のMMIカプラを用いた構成となっている。また、光分岐部830の第1の出力導波路832に第1の光増幅器810を接続し、光分岐部830の第2の出力導波路833に第2の光増幅器815を接続した構成となっている。第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815はSOAとすることができ、SOA長は共に1.2mmとした。
As shown in FIG. 8A, in the two-output wavelength tunable
図8(b)は、本発明の実施例2に係る2出力波長可変光源の他の例を示す。図8(b)には、第1の光増幅部810と、第2の光増幅部815と、波長可変光源部840とを備えた2出力波長可変光源801が示されている。2出力波長可変光源801において、波長可変光源部840は、複数のDFBレーザ821と、MMIカプラ(光合分波部)841とを含む。
FIG. 8B shows another example of the dual output wavelength variable light source according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8B shows a two-output variable wavelength
図8(b)に示される2出力波長可変光源801では、図8(a)に示される2出力波長可変光源800における5入力1出力のMMIカプラ(光合波部)822と1入力2出力のMMIカプラ(光分波部)830とが一体化されており、5入力2出力のMMIカプラ841を構成している。
In the two-output wavelength tunable
ここで、図8(a)及び図8(b)に示される2出力波長可変光源800及び801においては、第1の出力導波路832及び第2の出力導波路833を介して左部と下部から光を出力するようにしているが、左部と右部から光を出力するようにしても構わない。また、空間光学系でなく、例えば石英系導波路に接続する光学系を考える場合には、分岐部の出力の双方とも左部に出すことも有効である。
Here, in the two-output wavelength tunable
以下に、本発明の実施例2に係る2出力波長可変光源800の作成方法を示す。
Hereinafter, a method of creating the dual-output wavelength tunable
半導体層の結晶成長にはMOVPE法を用い、n−InP基板上に結晶成長した。DFBレーザ821、第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815の活性層には、InGaAsP多重量子井戸(MQW)層を用いた。DFBレーザ821、第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815の活性層の下部にはn−InPクラッド層を設け、上部にはp−InPクラッド層を設け、2つのクラッド層で活性層を挟むダブルヘテロ構造とした。p−InPクラッド層の上にはp−InGaAsPコンタクト層を成長した。
The crystal growth of the semiconductor layer was performed on the n-InP substrate using the MOVPE method. InGaAsP multiple quantum well (MQW) layers were used as active layers of the
導波路やMMIカプラのコア層は厚さ0.3ミクロンのノンドープInGaAsPコア層とし、DFBレーザ821や第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815とそれぞれとバットジョイントした。コア層の下部にはn−InPクラッド層を設け、上部にはノンドープInPクラッド層を設けた。
The core layer of the waveguide and the MMI coupler was a non-doped InGaAsP core layer having a thickness of 0.3 microns, and butt-jointed with the
曲導波路の最小半径は250ミクロン、DFBレーザ821の共振長は450ミクロン、第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815の長さは1200ミクロンとした。メサ幅は1.5ミクロンとし、Cl2反応性イオンエッチング(RIE)で形成したメサの両脇はpn電流ブロック層による埋込成長で埋めた。
The minimum radius of the curved waveguide is 250 microns, the resonance length of the
DFBレーザ821、第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815のp側電極はAuZn/Auとし、n側電極はAuGe/Auとした。素子の劈開後、端面の反射を減らすため、両端にASコートを施した。ARコートの反射率は0.5%以下とした。
The p-side electrode of the
図5に示される従来の2出力波長可変光源500と実施例2に係る2出力波長可変光源800とで、サイズ比較を行った。実施例2に係る2出力波長可変光源800では、長さ4.0mm、幅1.3mmであったのに対して、従来の2出力波長可変光源500では、長さ6.0mm、幅1.5mmであった。このことから、実施例2に係る2出力波長可変光源800は従来の2出力波長可変光源500に比べて小型化に適していることがわかる。
The conventional two-output wavelength tunable
次に、図5に示される従来の2出力波長可変光源500と実施例2に係る2出力波長可変光源800とで、光出力パワーを確認した。このとき、DFBレーザの光利得部には100mAのバイアス電流、従来の2出力波長可変光源500における光増幅部310には200mAのバイアス電流、実施例2に係る2出力波長可変光源800における第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815にはそれぞれの110mAのバイアス電流を印加した。従来の2出力波長可変光源500では分岐した光の光パワーは左部へは+10.1dBm、上部へは+9.9dBmであったが、分岐比が固定されており、光パワーを調整できなかった。
Next, the optical output power was confirmed with the conventional two-output wavelength tunable
それに対して、実施例2に係る2出力波長可変光源800では、光パワーは左部へは+9.8dBm、下部へは+10.2dBmであった。また、実施例2に係る2出力波長可変光源800における第1の光増幅部810のバイアス電流を150mAにし、第2の光増幅部815のバイアス電流を80mAにすることにより、光パワーは左部へは+13.0dBm、下部へは+8.2dBmとなった。さらに、第1の光増幅部810のバイアス電流を80mAにし、第2の光増幅部815のバイアス電流を150mAにすることにより、光パワーは左部へは+8.1dBm、下部へは+13.3dBmとなった。この結果から、第1の光増幅部810及び第2の光増幅部815の電流値をそれぞれ調整することで、受信側と送信側とのそれぞれに必要なパワーを任意で設定できることが確認できた。
On the other hand, in the dual-output wavelength tunable
以上より、2出力の光パワーを個別に調整可能な小型波長可変光源が実現可能であることが明らかである。 From the above, it is apparent that a small wavelength variable light source capable of individually adjusting the optical power of two outputs can be realized.
なお、図8(a)及び図8(b)に示される例では、DFBレーザ821のアレイを用いて説明したが、図2に示される波長可変光源部を複数個並べたDBRレーザアレイでも構わない。また、図8(a)及び図8(b)では、DFBレーザアレイとして、5個のDFBレーザ821を用いた例を図示しているが、DFBレーザの個数は5個に限定されるものではない。DFBレーザ821の個数は例えば12個でも構わない。
In the example shown in FIGS. 8A and 8B, the array of the
また、実施例2では、合波器、分波器としてMMIカプラの例を挙げているが、MZ干渉型、方向性結合器型、Y分岐型の合波器、分波器を使うこともでき、さらにはこれらの種々を組み合わせてもいい。 In the second embodiment, an example of an MMI coupler is given as a multiplexer / demultiplexer. However, an MZ interference type, directional coupler type, Y-branch type multiplexer / demultiplexer may be used. In addition, these various types may be combined.
実施例1及び2においては、活性層やコア層の組成としてInGaAsP系を使用した例を示しているが、活性層やコア層の組成としてInGaAlAs系やAlGaAs系を使用してもよい。さらに、Si、Al、Ga、In、As、P、Sbの中の少なくとも2種類以上の元素からなるIII−V族化合物半導体であっても構わない。また、p側電極はAuZn/Auとしたが、例えばTi/Pt/Auでもよく、オーミックコンタクトさえ取れればどんなものでも構わない。n側電極はAuGe/Auとしたが、例えばAuGeNi/Auでもよく、オーミックコンタクトさえ取れればどんなものでも構わない。 In Examples 1 and 2, an example in which an InGaAsP system is used as the composition of the active layer and the core layer is shown, but an InGaAlAs system and an AlGaAs system may be used as the composition of the active layer and the core layer. Further, it may be a III-V group compound semiconductor composed of at least two kinds of elements among Si, Al, Ga, In, As, P, and Sb. Further, although the p-side electrode is AuZn / Au, for example, Ti / Pt / Au may be used. The n-side electrode is AuGe / Au, but it may be, for example, AuGeNi / Au, and any material can be used as long as an ohmic contact can be obtained.
多値変調用トランシーバ 100
光受信部 110
90度光ハイブリッド回路 111
受光器 112
デジタル信号処理部 120
光送信部 130
変調器 131
偏波分波器 PBS
偏波合波器 PBC
受信用波長可変光源 LO
送信用波長可変光源 LD
アナログ・デジタル変換部 ADC
波長可変光源 200、300
光増幅部 210、310、610
波長可変光源部 220、320、620、820、840
前側ミラー部 221、621
後側ミラー部 222、622
位相調整部 223、623
光利得部 224、624
DFBレーザ 321、821
光合波器 322、822
2出力波長可変光源 400、500、600、601、602、800、801
レンズ 410
ビームスプリッタ 420
第1の光増幅部 611、810
第2の光増幅部 612、815
MZ干渉型分波器 630
入力用導波路 631
第1の出力導波路 632、832
第2の出力導波路 633、833
MMIカプラ 634、635
アーム導波路 636、637
位相調整領域 638
分岐比調整電極 640
光分岐部 650、830
光合分波部 841
90 degree optical
Receiver 112
Modulator 131
Polarization demultiplexer PBS
Polarization multiplexer PBC
Tunable light source for reception LO
Variable wavelength light source for transmission LD
Analog to digital converter ADC
Wavelength variable
Optical amplifier 210, 310, 610
Wavelength variable light source 220, 320, 620, 820, 840
Front mirror part 221, 621
Rear mirror 222, 622
Phase adjustment unit 223, 623
Optical gain unit 224, 624
Optical multiplexer 322, 822
Dual output wavelength variable
Lens 410
Beam splitter 420
First
Second
MZ
MMI coupler 634, 635
Branching ratio adjustment electrode 640
Optical branching
Optical multiplexing / demultiplexing
Claims (6)
前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を増幅する光増幅部と、
第1の出力導波路及び第2の出力導波路を有し、前記光増幅部で増幅されて出力されたレーザ光を前記第1の出力導波路と前記第2の出力導波路とに2分岐する分岐部と
を備え、
前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、
前記分岐部には、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路における光の分岐比を調整するための電極が接続されていることを特徴とする波長可変光源。 A wavelength tunable light source that outputs laser light;
An optical amplifying unit for amplifying laser light output from the wavelength variable light source unit;
A first output waveguide and a second output waveguide are provided, and the laser light amplified and output by the optical amplification unit is branched into the first output waveguide and the second output waveguide. And a branching section
The branch is a Mach-Zehnder interferometer or a directional coupler,
An electrode for adjusting a branching ratio of light in the first output waveguide and the second output waveguide is connected to the branch portion.
前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を2分岐する分岐部と、
前記分岐部の第1の出力導波路から出力された光を増幅する第1の光増幅部と、
前記分岐部の第2の出力導波路から出力された光を増幅する第2の光増幅部と
を備え、
前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、
前記第1の光増幅器及び前記第2の光増幅器における光の増幅度を調整することにより、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路から出力される光の強度を制御可能であることを特徴とする波長可変光源。 A wavelength tunable light source that outputs laser light;
A branching unit that splits the laser light output from the wavelength tunable light source unit into two;
A first optical amplifying unit for amplifying light output from the first output waveguide of the branching unit;
A second optical amplifying unit for amplifying light output from the second output waveguide of the branching unit,
The branch is a Mach-Zehnder interferometer or a directional coupler,
The intensity of light output from the first output waveguide and the second output waveguide can be controlled by adjusting the degree of light amplification in the first optical amplifier and the second optical amplifier. A wavelength tunable light source characterized by being.
n個(nは2以上の整数)の半導体レーザをアレイ状に並べた半導体レーザアレイと、
前記半導体レーザアレイから出力された光をそれぞれ合波して出力するn入力1出力の合波部と
を含み、
前記半導体レーザは、分布帰還型半導体レーザ又は分布反射型半導体レーザであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の波長可変光源。 The wavelength tunable light source unit is
a semiconductor laser array in which n (n is an integer of 2 or more) semiconductor lasers are arranged in an array;
An n-input 1-output combiner for combining and outputting the light output from the semiconductor laser array,
The wavelength tunable light source according to any one of claims 1 to 3, wherein the semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser or a distributed reflection semiconductor laser.
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