JP2508602B2 - 半導体アンプ - Google Patents
半導体アンプInfo
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- JP2508602B2 JP2508602B2 JP5255352A JP25535293A JP2508602B2 JP 2508602 B2 JP2508602 B2 JP 2508602B2 JP 5255352 A JP5255352 A JP 5255352A JP 25535293 A JP25535293 A JP 25535293A JP 2508602 B2 JP2508602 B2 JP 2508602B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光信号を直接に増幅する
半導体アンプに関し、特に光ファイバ通信システムの光
伝送路への挿入に適する半導体アンプに関する。
半導体アンプに関し、特に光ファイバ通信システムの光
伝送路への挿入に適する半導体アンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、光ファイバ通信用の光増幅器の光
増幅媒体として、ＧａＡｓ系やＩｎＰ系の半導体を用い
る半導体アンプが知られている。この半導体アンプは、
半導体レーザと同程度に微小な半導体を光増幅媒体と
し、この半導体への注入電流を励起源とする。この半導
体アンプは、利得や飽和光出力については光ファイバア
ンプに劣るが、小型に構成でき、また励起方式も簡単で
あるので、集積化に適しており、将来は光導波路デバイ
スと複合化されて光ファイバ通信システムのキーデバイ
スになるものと嘱望されている。
増幅媒体として、ＧａＡｓ系やＩｎＰ系の半導体を用い
る半導体アンプが知られている。この半導体アンプは、
半導体レーザと同程度に微小な半導体を光増幅媒体と
し、この半導体への注入電流を励起源とする。この半導
体アンプは、利得や飽和光出力については光ファイバア
ンプに劣るが、小型に構成でき、また励起方式も簡単で
あるので、集積化に適しており、将来は光導波路デバイ
スと複合化されて光ファイバ通信システムのキーデバイ
スになるものと嘱望されている。
【０００３】図３は従来の半導体アンプの基本構成図で
ある。光ファイバ３１から供給された光信号はレンズ４
２を介して半導体アンプ素子３３に入力される。ここ
で、半導体アンプ素子３３は注入電流により励起されて
電子状態が反転分布しており、光信号は半導体アンプ素
子３３の誘導放電現象により増幅され、増幅された光信
号がレンズ３４を介して光ファイバ３５に出力される。
上記構成要素は筺体３６に収容されている。
ある。光ファイバ３１から供給された光信号はレンズ４
２を介して半導体アンプ素子３３に入力される。ここ
で、半導体アンプ素子３３は注入電流により励起されて
電子状態が反転分布しており、光信号は半導体アンプ素
子３３の誘導放電現象により増幅され、増幅された光信
号がレンズ３４を介して光ファイバ３５に出力される。
上記構成要素は筺体３６に収容されている。
【０００４】さて、実際の光ファイバ通信システムに用
いられる光増幅器は、環境変化や経時変化に対して光出
力電力を一定に保つためや、あるいはシステムコントロ
ールのために光出力を可変できることが要求される。こ
のため、光増幅器には、上記半導体アンプに加え、入力
および出力光信号電力をモニタし、これらのモニタ出力
に応答して上記半導体アンプ３３への注入電流を変える
フィードバック制御回路を必要とする。
いられる光増幅器は、環境変化や経時変化に対して光出
力電力を一定に保つためや、あるいはシステムコントロ
ールのために光出力を可変できることが要求される。こ
のため、光増幅器には、上記半導体アンプに加え、入力
および出力光信号電力をモニタし、これらのモニタ出力
に応答して上記半導体アンプ３３への注入電流を変える
フィードバック制御回路を必要とする。
【０００５】図４は、従来から広く採用されている半導
体レーザモジュールの構成図を示している。この半導体
レーザモジュールは、半導体レーザ素子４２からの出力
光をレンズ４３を介して光ファイバ４４に出力し、同時
に、半導体受光素子４１が半導体レーザ素子４２からの
後方出力光を受けて出力光のレベルをモニタする。これ
らの構成要素は筺体４５に収容されている。しかし、こ
の半導体レザーモジュールにおける出力光モニタ方式が
図３に示したような光信号の入力用および出力用光ファ
イバ３１および３５を必要とする半導体アンプに適用で
きないのは明白である。
体レーザモジュールの構成図を示している。この半導体
レーザモジュールは、半導体レーザ素子４２からの出力
光をレンズ４３を介して光ファイバ４４に出力し、同時
に、半導体受光素子４１が半導体レーザ素子４２からの
後方出力光を受けて出力光のレベルをモニタする。これ
らの構成要素は筺体４５に収容されている。しかし、こ
の半導体レザーモジュールにおける出力光モニタ方式が
図３に示したような光信号の入力用および出力用光ファ
イバ３１および３５を必要とする半導体アンプに適用で
きないのは明白である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第１
の目的は、入力光および出力光を同時にモニタして光増
幅状態のフィードバックができる半導体アンプを提供す
ることにある。
の目的は、入力光および出力光を同時にモニタして光増
幅状態のフィードバックができる半導体アンプを提供す
ることにある。
【０００７】本発明の第２の目的は、小型で構造が簡単
でありしかも集積回路化に適する半導体アンプを提供す
ることにある。
でありしかも集積回路化に適する半導体アンプを提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体アンプ
は、入力光を供給する入力側光導波路と、前記入力光を
２分岐する第１の光学的結合手段と、前記分岐入力光の
一つを増幅して増幅光を生じる光半導体増幅素子と、前
記分岐入力光の別の一つを受けて第１の電気信号を生じ
る第１の半導体受光素子と、前記増幅光を受けてその一
部を反射するとともに別の一部を透過する第２の光学的
結合手段と、前記反射増幅光を受けて第２の電気信号を
生じる第２の半導体受光素子と、前記透過増幅光を受け
る出力側光導波路と、前記第１および第２の電気信号に
応答して前記光半導体増幅素子への注入電流を制御する
フィードバック回路部とを備えている。
は、入力光を供給する入力側光導波路と、前記入力光を
２分岐する第１の光学的結合手段と、前記分岐入力光の
一つを増幅して増幅光を生じる光半導体増幅素子と、前
記分岐入力光の別の一つを受けて第１の電気信号を生じ
る第１の半導体受光素子と、前記増幅光を受けてその一
部を反射するとともに別の一部を透過する第２の光学的
結合手段と、前記反射増幅光を受けて第２の電気信号を
生じる第２の半導体受光素子と、前記透過増幅光を受け
る出力側光導波路と、前記第１および第２の電気信号に
応答して前記光半導体増幅素子への注入電流を制御する
フィードバック回路部とを備えている。
【０００９】前記半導体アンプの一実施態様は、前記半
導体増幅素子と前記第１および第２の半導体受光素子と
が、同一平面上に配列されており、前記第１の光学的結
合手段が、前記入力光の一部を回折させて前記分岐入力
光の一つとし前記入力光の別の一つを直進させて前記分
岐入力光の別の一つとする回折素子を備えており、前記
第２の光学的結合手段が、増幅光を受けてその一部を反
射するとともに別の一部を透過するハーフミラーを備え
ており、前記フィードバック回路部が、前記第１の電気
信号と前記第２の電気信号とを比較処理する手段を備え
ている。
導体増幅素子と前記第１および第２の半導体受光素子と
が、同一平面上に配列されており、前記第１の光学的結
合手段が、前記入力光の一部を回折させて前記分岐入力
光の一つとし前記入力光の別の一つを直進させて前記分
岐入力光の別の一つとする回折素子を備えており、前記
第２の光学的結合手段が、増幅光を受けてその一部を反
射するとともに別の一部を透過するハーフミラーを備え
ており、前記フィードバック回路部が、前記第１の電気
信号と前記第２の電気信号とを比較処理する手段を備え
ている。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１１】図１は本発明の第１の実施例の構成図であ
る。
る。
【００１２】この半導体アンプは、入力側光導波路端末
１から光信号Ｓ１を入力する。この光信号Ｓ１は回折素
子４を含む光学的結合手段３ａに供給され、この光信号
Ｓ１の一部Ｓ２が回折素子４により回折されて半導体受
光素子７ａに供給される。半導体受光素子７ａは光信号
Ｓ２に応答して電気信号Ｓ７を生じる。一方、光信号Ｓ
１の残りの光信号Ｓ３は回折素子４を直進して光半導体
増幅素子６に供給される。光半導体増幅素子６は、制御
回路１０からの注入電流Ｓ８により励起されており、光
信号Ｓ３を増幅して増幅光信号Ｓ４を生じる。この増幅
光信号Ｓ４はハーフミラー５を含む光学的結合手段３ｂ
に供給され、この増幅光信号Ｓ４の一部Ｓ５がハーフミ
ラー５により反射されて半導体受光素子７ｂに供給され
る。半導体受光素子７ｂは光信号Ｓ５に応答して電気信
号Ｓ９を生じる。一方、増幅光信号Ｓ４の残りの光信号
Ｓ６はハーフミラー５を直進して出力側光導波路端末２
に出力される。
１から光信号Ｓ１を入力する。この光信号Ｓ１は回折素
子４を含む光学的結合手段３ａに供給され、この光信号
Ｓ１の一部Ｓ２が回折素子４により回折されて半導体受
光素子７ａに供給される。半導体受光素子７ａは光信号
Ｓ２に応答して電気信号Ｓ７を生じる。一方、光信号Ｓ
１の残りの光信号Ｓ３は回折素子４を直進して光半導体
増幅素子６に供給される。光半導体増幅素子６は、制御
回路１０からの注入電流Ｓ８により励起されており、光
信号Ｓ３を増幅して増幅光信号Ｓ４を生じる。この増幅
光信号Ｓ４はハーフミラー５を含む光学的結合手段３ｂ
に供給され、この増幅光信号Ｓ４の一部Ｓ５がハーフミ
ラー５により反射されて半導体受光素子７ｂに供給され
る。半導体受光素子７ｂは光信号Ｓ５に応答して電気信
号Ｓ９を生じる。一方、増幅光信号Ｓ４の残りの光信号
Ｓ６はハーフミラー５を直進して出力側光導波路端末２
に出力される。
【００１３】なお、この半導体アンプでは、入力側およ
び出力側導波路端末１，２，光学的結合手段３ａ，３
ｂ，光半導体増幅素子６および半導体受光素子７ａ，７
ｂが同一平面上に配列され、しかも、光半導体増幅素子
６および半導体受光素子７ａ，７ｂが導波路端末１およ
び２に入出射する光信号Ｓ１およびＳ６の光路に関して
並列に配列されている。
び出力側導波路端末１，２，光学的結合手段３ａ，３
ｂ，光半導体増幅素子６および半導体受光素子７ａ，７
ｂが同一平面上に配列され、しかも、光半導体増幅素子
６および半導体受光素子７ａ，７ｂが導波路端末１およ
び２に入出射する光信号Ｓ１およびＳ６の光路に関して
並列に配列されている。
【００１４】電気信号Ｓ７とＳ９とは制御回路１０に入
力され、制御回路１０は、これらの電気信号Ｓ７および
Ｓ９を比較処理し、適正な注入電流Ｓ８を光半導体増幅
素子６に供給する。
力され、制御回路１０は、これらの電気信号Ｓ７および
Ｓ９を比較処理し、適正な注入電流Ｓ８を光半導体増幅
素子６に供給する。
【００１５】また、図５は本発明の光増幅器の第１の実
施例を具体化した斜視図である。図６は、図５に示され
た光増幅器の光半導体素子がマウントされた部分の拡大
図である。
施例を具体化した斜視図である。図６は、図５に示され
た光増幅器の光半導体素子がマウントされた部分の拡大
図である。
【００１６】図５において、光ファイバ５１、及び光フ
ァイバ５２はフィールド径がともに１０μｍのシングル
モードファイバである。それらの端面は、反射再入射光
を抑圧するために、８度に斜め研磨され、さらにＡＲコ
ーティングが施されている。光半導体増幅素子５６は、
ステム５８の上面中央に配置されたヒートシング上に固
着されている。光半導体増幅素子５６の両側には、入力
光モニタ用半導体受光素子（受光素子）５７ａ、及び出
力光モニタ用半導体受光素子（受光素子）５７ｂが搭載
されている。光半導体増幅素子５６はＩｎＰ系半導体で
あり、増幅波長は１．３μｍである。また、受光素子５
７ａ、５７ｂはともにＧａＩｎＰ系半導体であり、受光
径は約８０μｍである。光半導体増幅素子５６と受光素
子５７ａあるいは５７ｂとの間隔は、それぞれ８００μ
ｍである。
ァイバ５２はフィールド径がともに１０μｍのシングル
モードファイバである。それらの端面は、反射再入射光
を抑圧するために、８度に斜め研磨され、さらにＡＲコ
ーティングが施されている。光半導体増幅素子５６は、
ステム５８の上面中央に配置されたヒートシング上に固
着されている。光半導体増幅素子５６の両側には、入力
光モニタ用半導体受光素子（受光素子）５７ａ、及び出
力光モニタ用半導体受光素子（受光素子）５７ｂが搭載
されている。光半導体増幅素子５６はＩｎＰ系半導体で
あり、増幅波長は１．３μｍである。また、受光素子５
７ａ、５７ｂはともにＧａＩｎＰ系半導体であり、受光
径は約８０μｍである。光半導体増幅素子５６と受光素
子５７ａあるいは５７ｂとの間隔は、それぞれ８００μ
ｍである。
【００１７】図６に示されるように、光半導体増幅素子
５６だけヒートシンク５８を介してステム５９の上に配
置され、半導体受光素子５７ａ、５７ｂは直接ステム５
９の上に配置され、光半導体増幅素子５６の活性層と半
導体受光素子５７ａ、５７ｂの受光面は同じ高さになっ
ている。
５６だけヒートシンク５８を介してステム５９の上に配
置され、半導体受光素子５７ａ、５７ｂは直接ステム５
９の上に配置され、光半導体増幅素子５６の活性層と半
導体受光素子５７ａ、５７ｂの受光面は同じ高さになっ
ている。
【００１８】光ファイバ５１と光半導体増幅素子５６を
光学的に結合するレンズ５３ａには、直径２ｍｍの非球
面レンズを用いている。レンズ５３ａの光半導体増幅素
子５６と対向する側のＮＡは０．５であり、像変換倍率
はほぼ１：５である。レンズ５３には、波長１．３μｍ
に対する１次の回折が２０％で、回折角が１５度の透過
回折素子（回折格子）５４を挟み込んでいる。
光学的に結合するレンズ５３ａには、直径２ｍｍの非球
面レンズを用いている。レンズ５３ａの光半導体増幅素
子５６と対向する側のＮＡは０．５であり、像変換倍率
はほぼ１：５である。レンズ５３には、波長１．３μｍ
に対する１次の回折が２０％で、回折角が１５度の透過
回折素子（回折格子）５４を挟み込んでいる。
【００１９】一方、光半導体増幅素子５６と出力側光フ
ァイバ５２を結合するレンズ５３ｂにはレンズ５３ａと
同じ特性のレンズが用いられており、光半導体増幅素子
５６に対して対象な位置に配置されている。レンズ５３
ｂでは、波長１．３μｍでの反射率が１％の干渉膜型の
ハーフミラー５５が挟み込まれている（図示省略）。ハ
ーフミラー５５は、光軸に対して約７．５度傾けてあ
り、反射光が受光素子５７ｂに結合する位置に配置され
ている。
ァイバ５２を結合するレンズ５３ｂにはレンズ５３ａと
同じ特性のレンズが用いられており、光半導体増幅素子
５６に対して対象な位置に配置されている。レンズ５３
ｂでは、波長１．３μｍでの反射率が１％の干渉膜型の
ハーフミラー５５が挟み込まれている（図示省略）。ハ
ーフミラー５５は、光軸に対して約７．５度傾けてあ
り、反射光が受光素子５７ｂに結合する位置に配置され
ている。
【００２０】光ファイバ５１と光半導体増幅素子５６、
及び光半導体増幅素子５６と光ファイバ５２との結合損
失はそれぞれ４ｄＢである。回折素子４の１次回折光が
２０％であるから、入力光の約−７ｄＢの強度の光が光
モニタ用受光素子５７ａに入力される。一方、光半導体
増幅素子５６の利得が１８ｄＢで、ハーフミラー５５の
反射率が１％（−２０ｄＢ）であるので、光半導体増幅
素子６への入力光の約−２ｄＢの強度の光が受光素子７
ｂに入力される。
及び光半導体増幅素子５６と光ファイバ５２との結合損
失はそれぞれ４ｄＢである。回折素子４の１次回折光が
２０％であるから、入力光の約−７ｄＢの強度の光が光
モニタ用受光素子５７ａに入力される。一方、光半導体
増幅素子５６の利得が１８ｄＢで、ハーフミラー５５の
反射率が１％（−２０ｄＢ）であるので、光半導体増幅
素子６への入力光の約−２ｄＢの強度の光が受光素子７
ｂに入力される。
【００２１】受光素子５７ａ、５７ｂによりモニタされ
た光信号は電気信号Ｓ７、Ｓ９にそれぞれ変換されて、
制御回路６０に入力される。制御回路６０では、モニタ
された増幅前の光強度と増幅後の光業度が所定の割合に
なるように監視する。周囲温度の変化などで光強度の割
合が変化した場合には、制御回路６０からの注入電流Ｓ
８を制御して、所定の利得を維持する。
た光信号は電気信号Ｓ７、Ｓ９にそれぞれ変換されて、
制御回路６０に入力される。制御回路６０では、モニタ
された増幅前の光強度と増幅後の光業度が所定の割合に
なるように監視する。周囲温度の変化などで光強度の割
合が変化した場合には、制御回路６０からの注入電流Ｓ
８を制御して、所定の利得を維持する。
【００２２】上記レンズ５３ａ、５３ｂ、回折素子５
４、ハーフミラー５５、光半導体増幅素子５６、受光素
子５７ａ、５７ｂは筺体６２に収容される。筺体６２の
大きさは、全長１４ｍｍ×全幅１２ｍｍ×高さ６ｍｍで
あり、モニタが内蔵されていない光半導体増幅素子とほ
ぼ同じ大きさである。
４、ハーフミラー５５、光半導体増幅素子５６、受光素
子５７ａ、５７ｂは筺体６２に収容される。筺体６２の
大きさは、全長１４ｍｍ×全幅１２ｍｍ×高さ６ｍｍで
あり、モニタが内蔵されていない光半導体増幅素子とほ
ぼ同じ大きさである。
【００２３】図２は、本発明の第２の実施例の部品配置
図であり、また光信号の進行方向も重畳して示してい
る。この長波長光信号増幅用の半導体アンプは、半導体
アンプアレーモジュール構成をとっており、図１に示し
たと同様の単位半導体アンプを４組有する。なお、この
図においては、単位半導体アンプは１組だけ示し、また
制御回路の図示を省略している。
図であり、また光信号の進行方向も重畳して示してい
る。この長波長光信号増幅用の半導体アンプは、半導体
アンプアレーモジュール構成をとっており、図１に示し
たと同様の単位半導体アンプを４組有する。なお、この
図においては、単位半導体アンプは１組だけ示し、また
制御回路の図示を省略している。
【００２４】図２において、入力側光導波路端末１１お
よび出力側光導波路端末１２は、それぞれモードフィー
ルド径８μｍの単一モード光ファイバを用いている。光
半導体素子１９は、同一基板上のＩｎＰ系半導体素子で
構成されており、光半導体増幅素子１６をまん中に、半
導体受光素子１７ａおよび１７ｂを両端にして１２５μ
ｍピッチで並列に３個つなげたものを１組として、これ
を４組備えている。入力側光導波路端末１１と光半導体
素子１９との間には、レンズ２０ａと回折素子１４とを
一体化した光学的結合手段１３ａが挿入されており、導
波路端末１１から入射した光信号Ｓ１１の１０％程度が
回折素子１４により回折され、この回折光信号Ｓ１２が
半導体受光素子１７ａに結合してモニタされる。光信号
Ｓ１１の残り信号Ｓ１３は得心して光半導体増幅素子１
６に結合され、増幅素子１６はこの信号Ｓ１３を増幅し
て増幅光信号Ｓ１４を生じる。また、光半導体素子１９
と出力側光導波路端末１２との間にもレンズ２０ｂと反
射率１％程度のハーフミラー１５とを一体化した光学的
結合手段１３ｂが挿入されている。従って、光半導体増
幅素子１６からの増幅光信号Ｓ１４の１／１００程度の
光信号Ｓ１５が半導体受光素子１７ｂによりモニタさ
れ、残り光信号Ｓ１６が導波路端末１２に出力される。
よび出力側光導波路端末１２は、それぞれモードフィー
ルド径８μｍの単一モード光ファイバを用いている。光
半導体素子１９は、同一基板上のＩｎＰ系半導体素子で
構成されており、光半導体増幅素子１６をまん中に、半
導体受光素子１７ａおよび１７ｂを両端にして１２５μ
ｍピッチで並列に３個つなげたものを１組として、これ
を４組備えている。入力側光導波路端末１１と光半導体
素子１９との間には、レンズ２０ａと回折素子１４とを
一体化した光学的結合手段１３ａが挿入されており、導
波路端末１１から入射した光信号Ｓ１１の１０％程度が
回折素子１４により回折され、この回折光信号Ｓ１２が
半導体受光素子１７ａに結合してモニタされる。光信号
Ｓ１１の残り信号Ｓ１３は得心して光半導体増幅素子１
６に結合され、増幅素子１６はこの信号Ｓ１３を増幅し
て増幅光信号Ｓ１４を生じる。また、光半導体素子１９
と出力側光導波路端末１２との間にもレンズ２０ｂと反
射率１％程度のハーフミラー１５とを一体化した光学的
結合手段１３ｂが挿入されている。従って、光半導体増
幅素子１６からの増幅光信号Ｓ１４の１／１００程度の
光信号Ｓ１５が半導体受光素子１７ｂによりモニタさ
れ、残り光信号Ｓ１６が導波路端末１２に出力される。
【００２５】なお、この半導体アンプにおいても、入力
側および出力側導波路端末１１，１２，光学的結合手段
１３ａ，１３ｂ，増幅素子１６および半導体受光素子１
７ａ，１７ｂ（光半導体素子１９）が同一平面上に配列
され、しかも、光半導体増幅素子１６および半導体受光
素子１７ａ，１７ｂが導波路端末１１および１２に入出
射する光信号Ｓ１１およびＳ１６の光路に関して並列に
配列されている。従って、これらの構成要素間には光信
号の経路を変える素子を必要としない。
側および出力側導波路端末１１，１２，光学的結合手段
１３ａ，１３ｂ，増幅素子１６および半導体受光素子１
７ａ，１７ｂ（光半導体素子１９）が同一平面上に配列
され、しかも、光半導体増幅素子１６および半導体受光
素子１７ａ，１７ｂが導波路端末１１および１２に入出
射する光信号Ｓ１１およびＳ１６の光路に関して並列に
配列されている。従って、これらの構成要素間には光信
号の経路を変える素子を必要としない。
【００２６】上述のとおり、図２の半導体アンプでは、
入力光信号Ｓ１１の１／１０および増幅光信号Ｓ１４の
１／１００がモニタされている。半導体受光素子１７ａ
および１７ｂからそれぞれ生じる電気信号は、制御回路
で比較処理され、この制御回路は適正な注入電流を光半
導体増幅素子１６にフィードバックする。
入力光信号Ｓ１１の１／１０および増幅光信号Ｓ１４の
１／１００がモニタされている。半導体受光素子１７ａ
および１７ｂからそれぞれ生じる電気信号は、制御回路
で比較処理され、この制御回路は適正な注入電流を光半
導体増幅素子１６にフィードバックする。
【００２７】この半導体アンプは、単位半導体アンプを
４組並列にしかも同一平面上に配列した半導体アンプア
レーモジュールであり、共通の筺体１８に収容して一つ
の光学ユニットを形成している。また、光半導体素子１
９は光半導体素子１６と半導体受光素子１７ａと１７ｂ
とからなる１２個の素子をモノリシック基板上に形成し
ている。
４組並列にしかも同一平面上に配列した半導体アンプア
レーモジュールであり、共通の筺体１８に収容して一つ
の光学ユニットを形成している。また、光半導体素子１
９は光半導体素子１６と半導体受光素子１７ａと１７ｂ
とからなる１２個の素子をモノリシック基板上に形成し
ている。
【００２８】なお、回折素子１４と半導体受光素子１７
ａとを含む入力側の光信号モニタを省略した簡易型の半
導体アンプを構成することも勿論可能である。
ａとを含む入力側の光信号モニタを省略した簡易型の半
導体アンプを構成することも勿論可能である。
【００２９】図７は、本発明の光増幅器の第３の実施例
の構成図である。
の構成図である。
【００３０】第２の実施例と同様、光半導体増幅素子７
６と受光素子７７ａ、７７ｂは、同一のＩｎＰ系半導体
基板によりモノリシックに形成されている。これらはシ
リコン基板７８は中央に固着されている。一方、シリコ
ン基板７８の表面には、光半導体増幅素子７６の端面の
両側に石英光導波路が７９ａ、７９ｂが形成されてい
る。石英光導波路７９ａ、７９ｂは、底部クラッド層と
上部クラッド層と、厚さが９μｍ、幅が９μｍのコア部
からなり、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されている。入力側
の石英光導波路７９ａの途中には、分岐角が約２度のＹ
分岐部７４ａが形成されている。Ｙ分岐部７４ａの分岐
比は９：１であり、一端は光半導体増幅素子７６に、他
端は受光素子７７ａに結合されている。また、出力側の
石英光導波路７９ｂの途中にも、Ｙ分岐部７４ｂが形成
されている。このＹ分岐部７４ｂには溝が形成されてお
り、ハーフミラー７５が装着されている。このハーフミ
ラー７５により、９９％の光は透過され、１％は反射し
て受光素子７７ｂに結合される。さらに、シリコン基板
７８の両端には化学的エッチングによりＶ溝７０ａ、７
０ｂが形成されている。Ｖ溝７０ａには入力側光ファイ
バ７１が、Ｖ溝７０ｂには出力側光ファイバ７２がそれ
ぞれ配置され、石英光導波路７９ａ、７９ｂとそれぞれ
接続されている。
６と受光素子７７ａ、７７ｂは、同一のＩｎＰ系半導体
基板によりモノリシックに形成されている。これらはシ
リコン基板７８は中央に固着されている。一方、シリコ
ン基板７８の表面には、光半導体増幅素子７６の端面の
両側に石英光導波路が７９ａ、７９ｂが形成されてい
る。石英光導波路７９ａ、７９ｂは、底部クラッド層と
上部クラッド層と、厚さが９μｍ、幅が９μｍのコア部
からなり、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成されている。入力側
の石英光導波路７９ａの途中には、分岐角が約２度のＹ
分岐部７４ａが形成されている。Ｙ分岐部７４ａの分岐
比は９：１であり、一端は光半導体増幅素子７６に、他
端は受光素子７７ａに結合されている。また、出力側の
石英光導波路７９ｂの途中にも、Ｙ分岐部７４ｂが形成
されている。このＹ分岐部７４ｂには溝が形成されてお
り、ハーフミラー７５が装着されている。このハーフミ
ラー７５により、９９％の光は透過され、１％は反射し
て受光素子７７ｂに結合される。さらに、シリコン基板
７８の両端には化学的エッチングによりＶ溝７０ａ、７
０ｂが形成されている。Ｖ溝７０ａには入力側光ファイ
バ７１が、Ｖ溝７０ｂには出力側光ファイバ７２がそれ
ぞれ配置され、石英光導波路７９ａ、７９ｂとそれぞれ
接続されている。
【００３１】受光素子７７ａと７７ｂでモニタされた信
号光は、それぞれ電気信号に変換されて制御回路８０に
送出される。第１の実施例と同様の方法で、利得が一定
になるように、光半導体増幅素子７６への注入電流が制
御される。本発明は、本実施例に示されたように、導波
路基板上に光半導体増幅素子と受光素子を配置し、光学
的結合手段をＹ分岐光導波路により形成することによ
り、同一基板上に集積化することも可能である。
号光は、それぞれ電気信号に変換されて制御回路８０に
送出される。第１の実施例と同様の方法で、利得が一定
になるように、光半導体増幅素子７６への注入電流が制
御される。本発明は、本実施例に示されたように、導波
路基板上に光半導体増幅素子と受光素子を配置し、光学
的結合手段をＹ分岐光導波路により形成することによ
り、同一基板上に集積化することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、入力側お
よび出力側光導波路とこれらの導波路間に挿入された光
半導体増幅素子と上記増幅素子の前後に配置され上記増
幅素子の入力および出力光信号を分岐する２つの光学的
結合手段とこれらの光学的結合手段から分岐された光信
号をそれぞれ受ける２つの半導体受光素子とを同一平面
上に配列し、しかも上記増幅素子と受光素子とを上記導
波路に入出力する光信号の光路に関して並列に配列して
いる。
よび出力側光導波路とこれらの導波路間に挿入された光
半導体増幅素子と上記増幅素子の前後に配置され上記増
幅素子の入力および出力光信号を分岐する２つの光学的
結合手段とこれらの光学的結合手段から分岐された光信
号をそれぞれ受ける２つの半導体受光素子とを同一平面
上に配列し、しかも上記増幅素子と受光素子とを上記導
波路に入出力する光信号の光路に関して並列に配列して
いる。
【００３３】従って、本発明の半導体アンプにおいて
は、簡単な光学系の構成で入力および出力光信号のモニ
タが可能であり、このモニタ結果に応答する制御回路の
制御により、光増幅度等の光増幅状態のフィードバック
制御が可能となる。
は、簡単な光学系の構成で入力および出力光信号のモニ
タが可能であり、このモニタ結果に応答する制御回路の
制御により、光増幅度等の光増幅状態のフィードバック
制御が可能となる。
【００３４】また、入力および出力信号光のモニタ回路
が構成されているにも拘わらず、光学系の大きさの増加
が殆どないという効果がある。
が構成されているにも拘わらず、光学系の大きさの増加
が殆どないという効果がある。
【００３５】さらに、この半導体アンプは、光増幅素子
および受光素子を同一構造の半導体素子で形成できるの
で、集積回路化を容易にする効果がある。
および受光素子を同一構造の半導体素子で形成できるの
で、集積回路化を容易にする効果がある。
【００３６】また、本発明の半導体アンプは、石英光導
波路などの光導波路を用いることによって、光分岐手段
などを光導波路基板上に形成し、同時に光半導体増幅素
子と受光素子をこの基板上に実装することにより、さら
に小形化することも可能である。
波路などの光導波路を用いることによって、光分岐手段
などを光導波路基板上に形成し、同時に光半導体増幅素
子と受光素子をこの基板上に実装することにより、さら
に小形化することも可能である。
【図１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図２】本発明の第２の実施例の部品配置図であり、ま
た光信号の進行方向も重畳して示している。
た光信号の進行方向も重畳して示している。
【図３】従来の半導体アンプの基本構成図である。
【図４】半導体レーザモジュールの構成図である。
【図５】本発明の第１の実施例の斜視図。
【図６】本発明の第１の実施例の断面図。
【図７】本発明の第３の実施例の構成図。
１，１１ 入力側光導波路端末 ２，１２ 出力側光導波路端末 ３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ 光学的結合手段 ４，１４ 回折素子 ５，１５ ハーフミラー ６，１６ 光半導体増幅素子 ７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ 半導体受光素子 １０ 制御回路 １８，３６，４５ 筺体 １９ 半導体素子 ３１，３５，４４ 光ファイバ ２０ａ，２０ｂ，３２，３４，４３ レンズ ３３ 半導体アンプ素子 ４０ 半導体レーザモジュール ４１ 受光素子 ４２ 半導体レーザ素子 ５１，７１ 入力側光ファイバ ５２，７２ 出力側光ファイバ ５３ａ，５３ｂ 非球面レンズ ５４ 回折格子 ５５，７５ ハーフミラー ５６，７６ 光半導体増幅素子 ５７ａ，７７ａ 入力光モニタ用受光素子 ５７ｂ，７７ｂ 出力光モニタ用受光素子 ５８ ヒートシンク ５９ ステム ６０，８０ 制御回路 ６１ 電気端子 ６２ 筺体 ７０ａ，７０ｂ Ｖ溝 ７４ａ，７４ｂ Ｙ分岐部 ７８ シリコン基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｂ 10/06
Claims (8)
- 【請求項１】 入力光を供給する入力側光導波路と、前
記入力光を２分岐する第１の光学的結合手段と、前記分
岐入力光の一つを増幅して増幅光を生じる光半導体増幅
素子と、前記分岐入力光の別の一つを受けて第１の電気
信号を生じる第１の半導体素子と、前記分岐入力光を受
けてその一部を反射するとともに別の一部を透過する第
２の光学的結合手段と、前記反射増幅光を受けて第２の
電気信号を生じる第２の半導体受光素子と、前記透過増
幅光を受ける出力側光導波路と、前記第１および第２の
電気信号に応答して前記光半導体増幅素子への注入電流
を制御するフィードバック回路部とを備えることを特徴
とする半導体アンプ。 - 【請求項２】 前記半導体増幅素子と前記第１および第
２の半導体受光素子とが、同一平面上に配列されてお
り、前記第１の光学的結合手段が、前記入力光の一部を
回折させて前記分岐入力光の一つとし前記入力光の別の
一つを直進させて前記分岐入力光の別の一つとする回折
素子を備えており、前記第２の光学的結合手段が、増幅
光を受けてその一部を反射するとともに別の一部を透過
するハーフミラーを備えており、前記フィードバック回
路部が、前記第１の電気信号と前記第２の電気信号とを
比較処理する手段を備えていることを特徴とする請求光
１記載の半導体アンプ。 - 【請求項３】 前記入力側および出力側光導波路と前記
第１および第２の光学的結合手段と前記半導体増幅素子
と前記第１および第２の半導体受光素子とが同一平面上
に配列されるとともに１ユニット構成をとることを特徴
とする請求項１記載の半導体アンプ。 - 【請求項４】 前記半導体増幅素子と前記第１および第
２の半導体受光素子とがモノリシック集積回路化されて
いることを特徴とする請求項２記載の半導体アンプ。 - 【請求項５】 前記入力光を２分岐する第１の光学的結
合手段と、前記増幅光を受けてその一部を反射するとと
もに別の一部を透過する第２の光学的結合手段は、同一
基板上に形成された光導波路からなり、 前記光半導体増幅素子と前記第１の半導体素子と前記第
２の半導体素子が、前記基板上に配置されていることを
特徴とする請求光１記載の半導体アンプ。 - 【請求項６】 前記入力光を２分岐する第１の光学的結
合手段は、Ｙ分岐光導波路であることを特徴とする請求
項５記載の半導体アンプ。 - 【請求項７】 前記増幅光を受けてその一部を反射する
とともに別の一部を透過する第２の光学的結合手段は、
前記光半導体素子と前記第２の半導体受光素子に対して
Ｙ分岐され、分岐部にハーフミラーを有する光導波路で
あることを特徴とする請求項５記載の半導体アンプ。 - 【請求項８】 前記基板はシリコンからなり、前記光導
波路は前記基板表面に形成された石英からなることを特
徴とする請求項５記載の半導体アンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5255352A JP2508602B2 (ja) | 1992-10-13 | 1993-10-13 | 半導体アンプ |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-273951 | 1992-10-13 | ||
| JP27395192 | 1992-10-13 | ||
| JP5255352A JP2508602B2 (ja) | 1992-10-13 | 1993-10-13 | 半導体アンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232814A JPH06232814A (ja) | 1994-08-19 |
| JP2508602B2 true JP2508602B2 (ja) | 1996-06-19 |
Family
ID=26542162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5255352A Expired - Lifetime JP2508602B2 (ja) | 1992-10-13 | 1993-10-13 | 半導体アンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2508602B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334780B1 (ko) * | 1999-09-16 | 2002-05-02 | 윤종용 | 광섬유 증폭기의 광신호 감시기 |
| JP5380872B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2014-01-08 | 富士通株式会社 | 光ゲート素子の監視装置及び方法並びに光スイッチシステム |
| JP2011165712A (ja) * | 2010-02-04 | 2011-08-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体光増幅器モジュール |
| JP5837329B2 (ja) * | 2011-05-18 | 2015-12-24 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
| US9634463B2 (en) | 2014-07-09 | 2017-04-25 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Optical module installing a semiconductor optical amplifier and process of assembling the same |
| JP2016018120A (ja) | 2014-07-09 | 2016-02-01 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体光増幅装置 |
| JP6558688B2 (ja) | 2014-07-09 | 2019-08-14 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体光増幅装置 |
-
1993
- 1993-10-13 JP JP5255352A patent/JP2508602B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06232814A (ja) | 1994-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960220 |