JP2515824B2 - 波長選択増幅器 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は波長多重された信号光から１つの波長を選
択して増幅する波長選択増幅器に関する。
択して増幅する波長選択増幅器に関する。
第６図は信学技報OQE86−132に示された従来の波長選
択増幅器の概略構成図で、図において、１は波長選択増
幅器、1aは信号光を導く導波層、1bは導波層1a周部に設
けられた回折格子、1cは基板、1dは活性層、1eはクラッ
ド層、２は電極、３は電極２に注入する波長選択電流Ｉ
の導通路、４は波長選択増幅器１に入力される波長多重
された入力光、５は波長選択増幅器１からの出力光、12
は安定化コイル、13は直流電源である。
択増幅器の概略構成図で、図において、１は波長選択増
幅器、1aは信号光を導く導波層、1bは導波層1a周部に設
けられた回折格子、1cは基板、1dは活性層、1eはクラッ
ド層、２は電極、３は電極２に注入する波長選択電流Ｉ
の導通路、４は波長選択増幅器１に入力される波長多重
された入力光、５は波長選択増幅器１からの出力光、12
は安定化コイル、13は直流電源である。
DFBレーザを用いた波長選択増幅器１においては回折
格子1bの導波層1aの等価屈折率Neqで決まるブラッグ波
長λＢ＝2NeqΛ（１次のブラッグ回折）の近傍で急激に
反射率が高くなる。このときの様子を横軸を波長、縦軸
を反射鏡損失として示したのが第７図（ａ）である。た
だし、通常のDFBレーザでは、波長λの光を回折格子に
より反射させた時に生ずる位相変化があるため、分布帰
還構造の有効長をLeffとして第（１）式を満たす波長の
光でなければ位相整合条件を満たすことができない。
格子1bの導波層1aの等価屈折率Neqで決まるブラッグ波
長λＢ＝2NeqΛ（１次のブラッグ回折）の近傍で急激に
反射率が高くなる。このときの様子を横軸を波長、縦軸
を反射鏡損失として示したのが第７図（ａ）である。た
だし、通常のDFBレーザでは、波長λの光を回折格子に
より反射させた時に生ずる位相変化があるため、分布帰
還構造の有効長をLeffとして第（１）式を満たす波長の
光でなければ位相整合条件を満たすことができない。
今、電極２に波長選択電流Ｉを注入していくと活性層
1d内の全利得が第７図（ａ）のαＭ−minと等しくな
り、波長λ+1,λ-1で発振が可能になる。ところでレー
ザダイオード増幅器において、入力光４の電界振幅Ain
と共振器内のその電界振幅Alの間には第（２）式に示す
関係がある。
1d内の全利得が第７図（ａ）のαＭ−minと等しくな
り、波長λ+1,λ-1で発振が可能になる。ところでレー
ザダイオード増幅器において、入力光４の電界振幅Ain
と共振器内のその電界振幅Alの間には第（２）式に示す
関係がある。
第（２）式でＩは波長選択電流、Ithは発振閾値での
波長選択電流である。第（１）より波長選択電流Ｉを発
振閾値近傍にしたとき、共振器内での増幅率は最大とな
るため透過増幅率も最大となる。第７図（ｂ）に波長選
択電流Ｉを閾値近傍に設定して全利得をαＭ−minに近
づけた場合について入力光４に対する出力光５を透過増
幅率の波長特性を示す。図の横軸は波長λ＝1.3μｍ近
傍において入力光４とブラッグ波長とのずれを示してい
る。図において増幅率が極大となる２つのピークが存在
するが、このピークの線幅Δｆは波長選択電流Ｉが閾値
に近づくにつれて零に漸近し、閾値から離れるにつれて
増大する。このように閾値近傍では強い波長選択性が生
ずる。
波長選択電流である。第（１）より波長選択電流Ｉを発
振閾値近傍にしたとき、共振器内での増幅率は最大とな
るため透過増幅率も最大となる。第７図（ｂ）に波長選
択電流Ｉを閾値近傍に設定して全利得をαＭ−minに近
づけた場合について入力光４に対する出力光５を透過増
幅率の波長特性を示す。図の横軸は波長λ＝1.3μｍ近
傍において入力光４とブラッグ波長とのずれを示してい
る。図において増幅率が極大となる２つのピークが存在
するが、このピークの線幅Δｆは波長選択電流Ｉが閾値
に近づくにつれて零に漸近し、閾値から離れるにつれて
増大する。このように閾値近傍では強い波長選択性が生
ずる。
また、波長選択電流Ｉを変化させ注入キャリア密度を
変化させると上記のように全利得が変化するので等価屈
折率も変化する。このため、ブラッグ波長及び位相整合
条件が変化し、位相整合条件を満たす波長は次式とな
る。
変化させると上記のように全利得が変化するので等価屈
折率も変化する。このため、ブラッグ波長及び位相整合
条件が変化し、位相整合条件を満たす波長は次式とな
る。
第７図（ｃ）に１つのピークに着目してＩ＝0.99Ith,
I＝0.95Ith,I＝0.90Ithとした時のピーク値の波長変化
を示す。
I＝0.95Ith,I＝0.90Ithとした時のピーク値の波長変化
を示す。
図において、８は第７図（ｃ）における波長のずれが
260G Hz付近に存在する次のピーク値の高さである。こ
こで、S/Nを20dB以上とるためには波長選択電流Ｉは0.9
5Ith以上必要であり、この時の可変選択波長幅は高々14
G Hz程度である。
260G Hz付近に存在する次のピーク値の高さである。こ
こで、S/Nを20dB以上とるためには波長選択電流Ｉは0.9
5Ith以上必要であり、この時の可変選択波長幅は高々14
G Hz程度である。
従来の波長選択増幅器は以上のように構成されていた
ので、透過増幅率の波長特性は双峰形となり単一波長を
選択することが難しかった。また波長選択電流の注入に
より利得を閾値近傍に保ったまま選択波長を変えること
ができなかったので、可変選択波長幅は14G Hz程度と限
られており、かつ選択波長に依存して透過増幅率が変化
するなどの問題点があった。
ので、透過増幅率の波長特性は双峰形となり単一波長を
選択することが難しかった。また波長選択電流の注入に
より利得を閾値近傍に保ったまま選択波長を変えること
ができなかったので、可変選択波長幅は14G Hz程度と限
られており、かつ選択波長に依存して透過増幅率が変化
するなどの問題点があった。
この発明は上記の問題点を解決するためになされたも
ので、選択する波長を１つとし、かつ可変波長幅を広く
とれる波長選択増幅器を得ることを目的とする。
ので、選択する波長を１つとし、かつ可変波長幅を広く
とれる波長選択増幅器を得ることを目的とする。
この発明に係る波長選択増幅器は、活性領域に設けら
れた回折格子1bにπの位相ずれ部６を設けるとともに活
性領域に電流を流す電流２を複数備えたことを特徴とす
るものである。
れた回折格子1bにπの位相ずれ部６を設けるとともに活
性領域に電流を流す電流２を複数備えたことを特徴とす
るものである。
回折格子1bに設けたπの位相ずれ部６により、光の位
相にπ/2の位相回りを生ずる。ここで、複数設けられた
電極２の１つに閾値近傍の値の電流を流し、他の電極に
所定の値の電流を各々流すと、単峰性の波長選択特性が
得られる。
相にπ/2の位相回りを生ずる。ここで、複数設けられた
電極２の１つに閾値近傍の値の電流を流し、他の電極に
所定の値の電流を各々流すと、単峰性の波長選択特性が
得られる。
この発明の一実施例を図について説明する。第１図は
この発明の一実施例を示す構成図である。なお、便宜上
電極の分割数を２とした。第１図において、６は単一波
長を選択するために回折格子1b中に設けたπの位相ずれ
部、７は波長選択増幅器１のうち導通路３を流れる波長
選択電流I1に応じて、全利得を閾値近傍に設定するため
に２分割した電極の片方に注入する閾値設定電流I2を流
す導通路である。その他の部分は従来のDFBレーザを用
いた波長選択増幅器と同じである。
この発明の一実施例を示す構成図である。なお、便宜上
電極の分割数を２とした。第１図において、６は単一波
長を選択するために回折格子1b中に設けたπの位相ずれ
部、７は波長選択増幅器１のうち導通路３を流れる波長
選択電流I1に応じて、全利得を閾値近傍に設定するため
に２分割した電極の片方に注入する閾値設定電流I2を流
す導通路である。その他の部分は従来のDFBレーザを用
いた波長選択増幅器と同じである。
λ/4シフトDFBレーザでは、第２図（ａ）に示すよう
に反射鏡損失は従来のDFBレーザと同じであるが、回折
格子中に設けたπの位相ずれ部６により、光の位相にπ
/2の位相回りを生ずる。このためλ/4シフト部をはさむ
左右の回折格子によって反射された光の位相変化φは4N
eq・π・Leff（1/λ−1/λＢ）で与えられるので位相整
合条件を満足する波長λｍ（λ/4）は（４）式となる。
に反射鏡損失は従来のDFBレーザと同じであるが、回折
格子中に設けたπの位相ずれ部６により、光の位相にπ
/2の位相回りを生ずる。このためλ/4シフト部をはさむ
左右の回折格子によって反射された光の位相変化φは4N
eq・π・Leff（1/λ−1/λＢ）で与えられるので位相整
合条件を満足する波長λｍ（λ/4）は（４）式となる。
（４）式よりｍ＝０でブラッグ波長λＢでの位相整合
条件は満足されることがわかる。
条件は満足されることがわかる。
このため、波長選択電流をI1、閾値設定電流をI2とす
ると、I1＝I2の条件で、全利得を第２図（ａ）に示すα
Ｍ−min近傍の値に設定するとブラッグ波長での選択増
幅が可能となる。第２図（ｂ）は入力光４に対する出力
光５の透過増幅率の波長特性を示したものである。図中
横軸は波長λ＝1.3μｍにおいてブラッグ波長からのず
れを示している。次に波長選択電流I1と閾値設定電流Ib
の値を変えた場合の効果について説明する。説明の便宜
上、波長選択電流I1の流れ込む領域を領域Ｉ、閾値設定
電流I2流れ込む領域を領域IIとして、各領域での反射鏡
損失と全領域での反射鏡損失の波長特性を模式的に第３
図（ａ）に示す。第３図（ａ）において、9aは領域Ｉの
反射鏡損失の波長特性、9bは領域IIの反射鏡損失の波長
特性、9cは全領域での反射鏡損失の波長特性である。ま
た、λB1は領域Ｉの等価屈折率Neq1により決まる領域Ｉ
でのブラッグ波長、λB2は領域IIの等価屈折率Neq2によ
り決まる領域IIでのブラッグ波長、λBTはλB1とλB2の
平均値で表される全領域でのブラッグ波長、11は全領域
での反射鏡損失の最小値である。第３図（ｂ）は領域Ｉ
の注入電流I1と領域IIの注入電流I2の電流差が第３図
（ａ）の場合より大きくλB1,λB2の波長差が広がった
場合を示したものである。第２図（ａ）はλB1＝λB2＝
λBT＝λB0の場合である。
ると、I1＝I2の条件で、全利得を第２図（ａ）に示すα
Ｍ−min近傍の値に設定するとブラッグ波長での選択増
幅が可能となる。第２図（ｂ）は入力光４に対する出力
光５の透過増幅率の波長特性を示したものである。図中
横軸は波長λ＝1.3μｍにおいてブラッグ波長からのず
れを示している。次に波長選択電流I1と閾値設定電流Ib
の値を変えた場合の効果について説明する。説明の便宜
上、波長選択電流I1の流れ込む領域を領域Ｉ、閾値設定
電流I2流れ込む領域を領域IIとして、各領域での反射鏡
損失と全領域での反射鏡損失の波長特性を模式的に第３
図（ａ）に示す。第３図（ａ）において、9aは領域Ｉの
反射鏡損失の波長特性、9bは領域IIの反射鏡損失の波長
特性、9cは全領域での反射鏡損失の波長特性である。ま
た、λB1は領域Ｉの等価屈折率Neq1により決まる領域Ｉ
でのブラッグ波長、λB2は領域IIの等価屈折率Neq2によ
り決まる領域IIでのブラッグ波長、λBTはλB1とλB2の
平均値で表される全領域でのブラッグ波長、11は全領域
での反射鏡損失の最小値である。第３図（ｂ）は領域Ｉ
の注入電流I1と領域IIの注入電流I2の電流差が第３図
（ａ）の場合より大きくλB1,λB2の波長差が広がった
場合を示したものである。第２図（ａ）はλB1＝λB2＝
λBT＝λB0の場合である。
第２図（ａ），第３図（ａ）に示したようにI1とI2の
差が大きくなるに従って反射鏡損失の最小値αＭ−min
は大きくなり、また波長に対する反対鏡損失の変化もゆ
るやかになる。更に、第３図（ｂ）に示す程度にI1とI2
の差が広がると反射鏡損失の最小値は一つでなくなり、
またλBTでもなくなる。なお、位相整合条件を満たす波
長λｋは、領域Ｉの等価屈折率Neq1と領域IIの等価屈折
率Neq2を用いて次式となる。
差が大きくなるに従って反射鏡損失の最小値αＭ−min
は大きくなり、また波長に対する反対鏡損失の変化もゆ
るやかになる。更に、第３図（ｂ）に示す程度にI1とI2
の差が広がると反射鏡損失の最小値は一つでなくなり、
またλBTでもなくなる。なお、位相整合条件を満たす波
長λｋは、領域Ｉの等価屈折率Neq1と領域IIの等価屈折
率Neq2を用いて次式となる。
ここで、leff1,leff2は領域I,IIの有効長を示す。
上記第（６）式においてleff1＝leff2＝leff,2leff＝
Leffとして分割された２つの電極の長さが等しいとし、
実にｋ＝０とおくと位相整合条件を満たす波長は第
（７）式となり、全領域でのブラッグ波長λBTと等しく
なる。
Leffとして分割された２つの電極の長さが等しいとし、
実にｋ＝０とおくと位相整合条件を満たす波長は第
（７）式となり、全領域でのブラッグ波長λBTと等しく
なる。
つまりλBTでの反射鏡損失が最小値αＭ−minである
時、λBTで単一波長の増幅が可能である。
時、λBTで単一波長の増幅が可能である。
第２図（ａ）に示した電流I1とI2をI1＝I2＝I0と設定
した時のブラッグ波長をλB0、等価屈折率をNeq0、I1,I
2のI0からのずれをΔI1,ΔI2とするとλBTは次式で表せ
る。
した時のブラッグ波長をλB0、等価屈折率をNeq0、I1,I
2のI0からのずれをΔI1,ΔI2とするとλBTは次式で表せ
る。
λBT＝λB0＋｛Δn1（ΔI1）＋Δn2（ΔI2）｝Λ（８） ここで、Δn1（ΔI1），Δn2（ΔI2）はΔI1,ΔI2に
よって等価屈折率がNeq0からずれを示す。また第３図
（ａ），第３図（ｂ）に示したようにλBTでの発振閾値
は、電流I1とI2とによる全領域での全利得が最小の反射
鏡損失αＭ−min11と等しくなる場合である。
よって等価屈折率がNeq0からずれを示す。また第３図
（ａ），第３図（ｂ）に示したようにλBTでの発振閾値
は、電流I1とI2とによる全領域での全利得が最小の反射
鏡損失αＭ−min11と等しくなる場合である。
αＭ−min（Δn1,Δn2）＝Ｇ（I0＋ΔI1,I0＋ΔI2）
（９） ここでＧ（I0＋ΔI1,I0＋ΔI2）は全領域での全利得
を示す。第４図（ａ）〜第４図（ｆ）に回折格子の結合
定数Ｋ＝66.7cm-1、λ/4シフトDFBレーザの長さＬ＝300
μｍ、λ/4シフト位置をレーザの中央においた場合の波
長選択電流I1を0.96Ioから1.4Ioと変化させた場合に閾
値設定電流I2を第（９）式を用いて調整して閾値に保つ
ようにした場合の透過増幅率の波長特性を示す。また第
５図に波長選択電流I1に対する全領域のブラッグ波長λ
BTとその時の全利得を閾値近傍に設定する閾値設定電流
I2の値を示す。
（９） ここでＧ（I0＋ΔI1,I0＋ΔI2）は全領域での全利得
を示す。第４図（ａ）〜第４図（ｆ）に回折格子の結合
定数Ｋ＝66.7cm-1、λ/4シフトDFBレーザの長さＬ＝300
μｍ、λ/4シフト位置をレーザの中央においた場合の波
長選択電流I1を0.96Ioから1.4Ioと変化させた場合に閾
値設定電流I2を第（９）式を用いて調整して閾値に保つ
ようにした場合の透過増幅率の波長特性を示す。また第
５図に波長選択電流I1に対する全領域のブラッグ波長λ
BTとその時の全利得を閾値近傍に設定する閾値設定電流
I2の値を示す。
第５図で（ｐ）はI1＝I0を、（ｑ）はI1＝1.32I0を示
す。第4B図〜第4E図から分かるように、I1がI1＝I
0（ｐ）とI1＝1.32I0（ｑ）の間にある場合、波長選択
増幅器１の透過増幅率は選択波長に対して他の波長のも
のより20dB以上高い状態が保たれている。つまり第５図
に示した27.5Å（〜490G Hz）の波長範囲でS/N＝20dBを
確保しつつ単一波長の選択ができる。これは、従来のDF
Bレーザを用いたものに比較して35倍程度の波長選択可
変幅をもつ。
す。第4B図〜第4E図から分かるように、I1がI1＝I
0（ｐ）とI1＝1.32I0（ｑ）の間にある場合、波長選択
増幅器１の透過増幅率は選択波長に対して他の波長のも
のより20dB以上高い状態が保たれている。つまり第５図
に示した27.5Å（〜490G Hz）の波長範囲でS/N＝20dBを
確保しつつ単一波長の選択ができる。これは、従来のDF
Bレーザを用いたものに比較して35倍程度の波長選択可
変幅をもつ。
なお、上記実施例では２分割電極で説明したが多分割
電極を用いて各分割電極に与える電流を調整することで
同様の機能を得ることも容易であり分割数を多くするに
つれて制御精度が向上する。
電極を用いて各分割電極に与える電流を調整することで
同様の機能を得ることも容易であり分割数を多くするに
つれて制御精度が向上する。
以上のようにこの発明によれば、活性領域に設けられ
た回折格子にπの位相ずれ部を設けるとともに上記活性
領域に電流を流す電極を複数備えたので、波長選択増幅
器の透過増幅特性を単峰性にできかつ注入電流による選
択波長可変幅を従来のものに比べ35倍程度広くとれる効
果がある。
た回折格子にπの位相ずれ部を設けるとともに上記活性
領域に電流を流す電極を複数備えたので、波長選択増幅
器の透過増幅特性を単峰性にできかつ注入電流による選
択波長可変幅を従来のものに比べ35倍程度広くとれる効
果がある。
第１図はこの発明の一実施例を示す構造の概略図、第２
図（ａ）はλ/4シフトDFBレーザの反射鏡損失の波長依
存性を示す特性図、第２図（ｂ）はλ/4シフトDFBレー
ザを用いた波長選択増幅器の増幅率の波長依存性を示す
特性図、第３図（ａ）及び第３図（ｂ）は２分割した電
極に異なる注入電流を与えた場合の反射鏡損失の波長依
存性の特性図、第４図（ａ）ないし第４図（ｆ）は、２
分割した電極に異なる電流を注入した場合の透過増幅率
の波長依存性を示す特性図、第５図は波長選択電流値に
対する透過増幅波長の変化とその時の閾値設定電流の値
の計算結果を示す特性図である。第６図は従来の波長選
択増幅器を示す構造の概略図、第７図（ａ）は通常のDF
Bレーザの反射鏡損失の波長依存性を示す特性図、第７
図（ｂ）は従来の波長選択増幅器の透過増幅率の波長依
存性を示す特性図、第７図（ｃ）は従来の波長選択増幅
器の波長選択電流による透過増幅波長の変化を示す特性
図である。 図において、1aは導波層、1bは回折格子、1cは基板、1d
は活性層、1eはクラッド層、２は電極、I1は波長選択電
流、４は入力光、５は出力光、６はπの位相ずれ部、I2
は閾値設定電流をそれぞれ示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
図（ａ）はλ/4シフトDFBレーザの反射鏡損失の波長依
存性を示す特性図、第２図（ｂ）はλ/4シフトDFBレー
ザを用いた波長選択増幅器の増幅率の波長依存性を示す
特性図、第３図（ａ）及び第３図（ｂ）は２分割した電
極に異なる注入電流を与えた場合の反射鏡損失の波長依
存性の特性図、第４図（ａ）ないし第４図（ｆ）は、２
分割した電極に異なる電流を注入した場合の透過増幅率
の波長依存性を示す特性図、第５図は波長選択電流値に
対する透過増幅波長の変化とその時の閾値設定電流の値
の計算結果を示す特性図である。第６図は従来の波長選
択増幅器を示す構造の概略図、第７図（ａ）は通常のDF
Bレーザの反射鏡損失の波長依存性を示す特性図、第７
図（ｂ）は従来の波長選択増幅器の透過増幅率の波長依
存性を示す特性図、第７図（ｃ）は従来の波長選択増幅
器の波長選択電流による透過増幅波長の変化を示す特性
図である。 図において、1aは導波層、1bは回折格子、1cは基板、1d
は活性層、1eはクラッド層、２は電極、I1は波長選択電
流、４は入力光、５は出力光、６はπの位相ずれ部、I2
は閾値設定電流をそれぞれ示す。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】波長多重された信号光を活性領域に設けら
れた導波層に導き、この導波層の周部に設けた回折格子
の反射を利用し、かつ上記活性領域に流す電流を変化さ
せて、特定の波長の信号を選択，増幅する波長選択増幅
器において、 上記回折格子にπの位相ずれ部を設けるとともに上記活
性領域に電流を流す電極を複数備えたことを特徴とする
波長選択増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263063A JP2515824B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 波長選択増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62263063A JP2515824B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 波長選択増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01105591A JPH01105591A (ja) | 1989-04-24 |
| JP2515824B2 true JP2515824B2 (ja) | 1996-07-10 |
Family
ID=17384333
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62263063A Expired - Fee Related JP2515824B2 (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 波長選択増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2515824B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429531B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2004-05-03 | 삼성전자주식회사 | 분포귀환형 반도체 레이저 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2655600B2 (ja) * | 1987-04-09 | 1997-09-24 | 日本電気株式会社 | 光フィルタ素子 |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62263063A patent/JP2515824B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01105591A (ja) | 1989-04-24 |
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