JP2845120B2 - 半導体レーザの長距離伝送評価方法及び評価装置 - Google Patents
半導体レーザの長距離伝送評価方法及び評価装置Info
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- JP2845120B2 JP2845120B2 JP2748294A JP2748294A JP2845120B2 JP 2845120 B2 JP2845120 B2 JP 2845120B2 JP 2748294 A JP2748294 A JP 2748294A JP 2748294 A JP2748294 A JP 2748294A JP 2845120 B2 JP2845120 B2 JP 2845120B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レーザを長距離伝
送する際のエラーを検出してその評価を行うための方法
と評価装置に関する。
送する際のエラーを検出してその評価を行うための方法
と評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、幹線系光通信システムにおける技
術革新は目ざましく、動的に単一軸モードで発振するＤ
ＦＢ−ＬＤ（分布帰還型レーザダイオード）や、高効
率、高感度を同時に実現したＡＰＤ（アバランシフォト
ダイオード）の開発、実用化に伴って、既に〜２．５Ｇ
ｂ／ｓの光通信システムが実用化されている。また、こ
れらの光通信システムに用いられる半導体発光素子、受
光素子の高性能化に伴い、システム自体の更なる高性能
化（長距離、大容量化）とともに、システム全体の低コ
スト化、小型化が検討、実現されつつある。
術革新は目ざましく、動的に単一軸モードで発振するＤ
ＦＢ−ＬＤ（分布帰還型レーザダイオード）や、高効
率、高感度を同時に実現したＡＰＤ（アバランシフォト
ダイオード）の開発、実用化に伴って、既に〜２．５Ｇ
ｂ／ｓの光通信システムが実用化されている。また、こ
れらの光通信システムに用いられる半導体発光素子、受
光素子の高性能化に伴い、システム自体の更なる高性能
化（長距離、大容量化）とともに、システム全体の低コ
スト化、小型化が検討、実現されつつある。
【０００３】一例を挙げれば、半導体レーザを温度調整
することなく広い温度範囲で動作させるのもその一つで
あり、温度検出するためのサーミスタ、温度制御するた
めのペルチェ素子を不要として低コスト化、小型化が図
れるばかりでなく、システム側の制御系の大幅な簡略化
が可能となる。実際に、−４０〜＋８５℃という極めて
広い温度範囲（ホスタイル環境と称する）で温度調整な
しで動作保証した半導体レーザも開発され、製品化され
つつある。
することなく広い温度範囲で動作させるのもその一つで
あり、温度検出するためのサーミスタ、温度制御するた
めのペルチェ素子を不要として低コスト化、小型化が図
れるばかりでなく、システム側の制御系の大幅な簡略化
が可能となる。実際に、−４０〜＋８５℃という極めて
広い温度範囲（ホスタイル環境と称する）で温度調整な
しで動作保証した半導体レーザも開発され、製品化され
つつある。
【０００４】図５は温度調整素子及び温度検出用のサー
ミスタを内蔵しない同軸型半導体レーザモジュールの構
成図である。半導体レーザ素子３１はヒートシンク３２
を介してモニタ用フォトダイオード３３を搭載したステ
ム３４にソルダにて融着され、かつキャップ３５にて気
密封止される。また、ステム３４とキャップ３５からな
る半導体レーザパッケージは筒状のレンズホルダ３８の
一端部に固定され、このレンズホルダ３８の中央部に固
定された集光用レンズ３６と光学結合され、更にレンズ
ホルダ３８の他端部にスライドリング３９により保持さ
れた光ファイバ３７に光学結合されている。
ミスタを内蔵しない同軸型半導体レーザモジュールの構
成図である。半導体レーザ素子３１はヒートシンク３２
を介してモニタ用フォトダイオード３３を搭載したステ
ム３４にソルダにて融着され、かつキャップ３５にて気
密封止される。また、ステム３４とキャップ３５からな
る半導体レーザパッケージは筒状のレンズホルダ３８の
一端部に固定され、このレンズホルダ３８の中央部に固
定された集光用レンズ３６と光学結合され、更にレンズ
ホルダ３８の他端部にスライドリング３９により保持さ
れた光ファイバ３７に光学結合されている。
【０００５】なお、この同軸型半導体レーザモジュール
に用いられるパッケージとしては低コスト化のため、Ｃ
Ｄ（小型光ディスク）用レーザと同一の形状を有した
５．６ｍｍφの小型キャンパッケージが多く用いられて
いるが、小型キャンパッケージは放熱性が悪く、特にホ
スタイル環境化での使用を考えた場合には、半導体レー
ザの高温動作の大きな妨げとなっていた。このため、高
温動作の向上を目指して半導体レーザの構造にもさまざ
まな工夫が凝らされ、活性層領域に多重量子井戸構造
（ＭＱＷ構造：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗ
ｅｌｌ）を用いて閾値の低下、外部微分量子効率の向上
を図った半導体レーザ等が実用化に至っている。
に用いられるパッケージとしては低コスト化のため、Ｃ
Ｄ（小型光ディスク）用レーザと同一の形状を有した
５．６ｍｍφの小型キャンパッケージが多く用いられて
いるが、小型キャンパッケージは放熱性が悪く、特にホ
スタイル環境化での使用を考えた場合には、半導体レー
ザの高温動作の大きな妨げとなっていた。このため、高
温動作の向上を目指して半導体レーザの構造にもさまざ
まな工夫が凝らされ、活性層領域に多重量子井戸構造
（ＭＱＷ構造：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗ
ｅｌｌ）を用いて閾値の低下、外部微分量子効率の向上
を図った半導体レーザ等が実用化に至っている。
【０００６】ところで、上述した半導体レーザモジュー
ルはＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ＬＤ）を念
頭において説明したが、このＦＰ−ＬＤの場合には複数
のモードが発振しているために、伝送速度が比較的高
く、また距離が長い場合には伝送後に波長分散に伴う波
形劣化を引起し、パワーペナルティを生じる。例えば、
ＩＴＵ−ＴＳによると、１．３μｍ帯の６２２Ｍｂ／ｓ
の長距離伝送（〜４０Ｋｍ）に用いられる送信用レーザ
としては直接変調時のスペクトル幅を１．７ｎｍ（ＲＭ
Ｓ法）と推奨しており、この要求を満足するためにはＦ
Ｐ−ＬＤでは厳しい選別を余儀なくされる。
ルはＦＰ−ＬＤ（Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ ＬＤ）を念
頭において説明したが、このＦＰ−ＬＤの場合には複数
のモードが発振しているために、伝送速度が比較的高
く、また距離が長い場合には伝送後に波長分散に伴う波
形劣化を引起し、パワーペナルティを生じる。例えば、
ＩＴＵ−ＴＳによると、１．３μｍ帯の６２２Ｍｂ／ｓ
の長距離伝送（〜４０Ｋｍ）に用いられる送信用レーザ
としては直接変調時のスペクトル幅を１．７ｎｍ（ＲＭ
Ｓ法）と推奨しており、この要求を満足するためにはＦ
Ｐ−ＬＤでは厳しい選別を余儀なくされる。
【０００７】一方、単一のモードで発振する１．３μｍ
帯のＤＦＢ−ＬＤ（分布帰還型半導体レーザ）では波長
分散による伝送劣化を引き起こすことがなく、良好な伝
送特性が得られるが、ホスタイル環境での単一モード発
振を保証することが容易ではない。通常、ＤＦＢ−ＬＤ
のスペクトル特性ではＤＦＢモードの発振波長（λＤ）
と半導体レーザの最大利得波長を表すゲインピーク（λ
Ｇ）の位置関係が重要なパラメータとなり、両者の波長
差（ΔλＤ−Ｇ＝λＤ−λＧ）をデチューニングと呼ん
でいる。このデチューニング量の絶対値が著しく大きい
（＞２０ｎｍ）場合には、ＤＦＢ−ＬＤはＤＦＢモード
の発振に充分な利得を得ることが難しいため、発振閾値
が大幅に上昇したり、また特にゲインピークの利得半値
幅が狭くなる低温側では確率的にゲインピークでの発振
が観測されたりすることがある。したがって、このデチ
ューニング量は動作温度範囲で±１５ｎｍより大きくな
ってしまい、単一モードでの発振が困難となる。
帯のＤＦＢ−ＬＤ（分布帰還型半導体レーザ）では波長
分散による伝送劣化を引き起こすことがなく、良好な伝
送特性が得られるが、ホスタイル環境での単一モード発
振を保証することが容易ではない。通常、ＤＦＢ−ＬＤ
のスペクトル特性ではＤＦＢモードの発振波長（λＤ）
と半導体レーザの最大利得波長を表すゲインピーク（λ
Ｇ）の位置関係が重要なパラメータとなり、両者の波長
差（ΔλＤ−Ｇ＝λＤ−λＧ）をデチューニングと呼ん
でいる。このデチューニング量の絶対値が著しく大きい
（＞２０ｎｍ）場合には、ＤＦＢ−ＬＤはＤＦＢモード
の発振に充分な利得を得ることが難しいため、発振閾値
が大幅に上昇したり、また特にゲインピークの利得半値
幅が狭くなる低温側では確率的にゲインピークでの発振
が観測されたりすることがある。したがって、このデチ
ューニング量は動作温度範囲で±１５ｎｍより大きくな
ってしまい、単一モードでの発振が困難となる。
【０００８】具体的には、ＤＦＢモードの温度依存性は
半導体レーザの屈折率の温度変化によるため、１℃当た
り０．０８〜０．１ｎｍの変動を生じるが、ゲインピー
クはバンドギャップの温度依存性によって変化するた
め、１℃当たり０．３〜０．４ｎｍもの変動となる。し
たがって、ホスタイル環境での使用を考えた場合には、
デチューニング量は全温度範囲で約３６ｎｍもの変動を
することになり、ＴＣ＝２５℃でλＤ＝λＧを仮定する
と、−４０℃では＋１８ｎｍのデチューニングのためゲ
インピークでの確率的な発振が懸念され、＋８５℃では
−１８ｎｍのデチューニングのため大幅な閾値上昇が予
想される。
半導体レーザの屈折率の温度変化によるため、１℃当た
り０．０８〜０．１ｎｍの変動を生じるが、ゲインピー
クはバンドギャップの温度依存性によって変化するた
め、１℃当たり０．３〜０．４ｎｍもの変動となる。し
たがって、ホスタイル環境での使用を考えた場合には、
デチューニング量は全温度範囲で約３６ｎｍもの変動を
することになり、ＴＣ＝２５℃でλＤ＝λＧを仮定する
と、−４０℃では＋１８ｎｍのデチューニングのためゲ
インピークでの確率的な発振が懸念され、＋８５℃では
−１８ｎｍのデチューニングのため大幅な閾値上昇が予
想される。
【０００９】このため、従来からこれら半導体レーザの
長距離伝送の評価が行われている。図６はＤＦＢ−ＬＤ
の長距離伝送評価装置の構成図である。ＤＦＢ−ＬＤモ
ジュール４２は温度制御装置４１内に設置され、その環
境温度が任意に制御できるように構成される。また、Ｄ
ＦＢ−ＬＤモジュール４２にはバイアス電源４３と信号
発生源４４が接続され、これらによって駆動されて所定
の光信号を出力する。この光信号は長尺の光ファイバ２
００を通して受信側に伝送される。受信側は、光減衰器
４５、受信モジュール４６、ＡＧＣ回路４７、クロック
再生回路４８、エラー検出回路４９を備えており、光フ
ァイバ２００を伝送された光信号を再生し、その再生信
号に基づいてエラーを検出する。このエラー検出を、Ｄ
ＦＢ−ＬＤモジュール４２の温度を変化させながら行
う。
長距離伝送の評価が行われている。図６はＤＦＢ−ＬＤ
の長距離伝送評価装置の構成図である。ＤＦＢ−ＬＤモ
ジュール４２は温度制御装置４１内に設置され、その環
境温度が任意に制御できるように構成される。また、Ｄ
ＦＢ−ＬＤモジュール４２にはバイアス電源４３と信号
発生源４４が接続され、これらによって駆動されて所定
の光信号を出力する。この光信号は長尺の光ファイバ２
００を通して受信側に伝送される。受信側は、光減衰器
４５、受信モジュール４６、ＡＧＣ回路４７、クロック
再生回路４８、エラー検出回路４９を備えており、光フ
ァイバ２００を伝送された光信号を再生し、その再生信
号に基づいてエラーを検出する。このエラー検出を、Ｄ
ＦＢ−ＬＤモジュール４２の温度を変化させながら行
う。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような長距離伝送
評価装置を用いて評価を行うのは、仮に、ＤＦＢ−ＬＤ
の環境温度の低温側でゲインピークでの確率的な発振が
生じた場合には、そのビットに相当する信号は波長が極
端に短くなり、また単一モード発振でないため、伝送前
（ＢＡＣＫ−ＴＯ−ＢＡＣＫ）には波長分散による影響
がないため、特に問題は生じないが、長距離伝送後には
波長分散により他のビットとの伝搬速度差を生じ、パワ
ーペナルティ或いはエラーフロアを生じさせることにな
るためである。
評価装置を用いて評価を行うのは、仮に、ＤＦＢ−ＬＤ
の環境温度の低温側でゲインピークでの確率的な発振が
生じた場合には、そのビットに相当する信号は波長が極
端に短くなり、また単一モード発振でないため、伝送前
（ＢＡＣＫ−ＴＯ−ＢＡＣＫ）には波長分散による影響
がないため、特に問題は生じないが、長距離伝送後には
波長分散により他のビットとの伝搬速度差を生じ、パワ
ーペナルティ或いはエラーフロアを生じさせることにな
るためである。
【００１１】このように従来の半導体レーザにおいて
は、高速、長距離伝送に適したＤＦＢ−ＬＤモジュール
でさえ、ホスタイル環境下での動作保証をするには、実
際に所定のビットレートでの伝送評価を個別に行う必要
がある。この場合、伝送評価には長距離の光ファイバを
必要とするために、評価装置が大型化され、かつ装置の
高コスト化を生じるという問題がある。また、長距離の
光ファイバを用いるために、反射戻り光量等の外部状況
の変化に応じてパワーペナルティ量が変動したり、エラ
ーフロアを生じている場合においてもフロアレベルが１
０-9以下のときには測定確度を上げるために長時間、複
数回の測定が必要になるという問題がある。
は、高速、長距離伝送に適したＤＦＢ−ＬＤモジュール
でさえ、ホスタイル環境下での動作保証をするには、実
際に所定のビットレートでの伝送評価を個別に行う必要
がある。この場合、伝送評価には長距離の光ファイバを
必要とするために、評価装置が大型化され、かつ装置の
高コスト化を生じるという問題がある。また、長距離の
光ファイバを用いるために、反射戻り光量等の外部状況
の変化に応じてパワーペナルティ量が変動したり、エラ
ーフロアを生じている場合においてもフロアレベルが１
０-9以下のときには測定確度を上げるために長時間、複
数回の測定が必要になるという問題がある。
【００１２】
【発明の目的】本発明の目的は、半導体レーザの長距離
伝送の評価を簡易でかつ小型の評価装置で行うことがで
きる評価方法を提供することにある。また、本発明の他
の目的は、半導体レーザの長距離伝送の評価を小型でか
つ簡易な構成で行うことができる評価装置を提供する。
更に、本発明の目的は、長距離の光学ファイバを不要と
し、個々に長距離の伝送を行うことなく、しかも反射戻
り光等の影響を受けることなく高い精度での半導体レー
ザの長距離伝送の評価を可能にした評価装置を提供する
ことにある。
伝送の評価を簡易でかつ小型の評価装置で行うことがで
きる評価方法を提供することにある。また、本発明の他
の目的は、半導体レーザの長距離伝送の評価を小型でか
つ簡易な構成で行うことができる評価装置を提供する。
更に、本発明の目的は、長距離の光学ファイバを不要と
し、個々に長距離の伝送を行うことなく、しかも反射戻
り光等の影響を受けることなく高い精度での半導体レー
ザの長距離伝送の評価を可能にした評価装置を提供する
ことにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
長距離伝送評価装置は、半導体レーザと、前記半導体レ
ーザを駆動する信号を発生する信号発生器と、前記半導
体レーザに光学結合される光学系と、前記光学系により
前記半導体レーザにその一端部が光学結合される光ファ
イバと、前記光ファイバの他端部に光学結合されて光信
号を光電変換する受信器と、前記光電変換された信号か
らエラーを検出するエラー検出器と、前記光学系と前記
受信器との間に介挿されて前記半導体レーザの動作温度
Ｔ０における発振波長λｐ（Ｔ０）を基準としてλｐ
（Ｔ０）近傍の透過波長帯域を有する波長フィルタとを
備え、該波長フィルタは、前記光ファイバの一部をリン
グ状に巻いて構成し、前記光ファイバのカットオフ波長
より長波長側を透過するように構成したことを特徴とす
る。
長距離伝送評価装置は、半導体レーザと、前記半導体レ
ーザを駆動する信号を発生する信号発生器と、前記半導
体レーザに光学結合される光学系と、前記光学系により
前記半導体レーザにその一端部が光学結合される光ファ
イバと、前記光ファイバの他端部に光学結合されて光信
号を光電変換する受信器と、前記光電変換された信号か
らエラーを検出するエラー検出器と、前記光学系と前記
受信器との間に介挿されて前記半導体レーザの動作温度
Ｔ０における発振波長λｐ（Ｔ０）を基準としてλｐ
（Ｔ０）近傍の透過波長帯域を有する波長フィルタとを
備え、該波長フィルタは、前記光ファイバの一部をリン
グ状に巻いて構成し、前記光ファイバのカットオフ波長
より長波長側を透過するように構成したことを特徴とす
る。
【００１４】ここで、前記半導体レーザには、その動作
温度を可変とする温度制御装置を備えることが好まし
い。
温度を可変とする温度制御装置を備えることが好まし
い。
【００１５】また、本発明の半導体レーザの長距離伝送
評価方法は、所定の温度範囲で動作温度を変えて半導体
レーザを動作させ、該半導体レーザから出力される光信
号を光ファイバを通して受信側に伝送し、該受信側では
伝送された光信号のエラーを検出して半導体レーザの長
距離伝送評価を行う評価方法であり、前記光ファイバの
一部をリング状に巻いて前記半導体レーザの動作温度Ｔ
０における発振波長λｐ（Ｔ０）を基準としてλｐ（Ｔ
０）近傍の透過波長帯域を有する波長フィルタを構成
し、前記光ファイバのカットオフ波長より長波長側を透
過することを特徴とする。
評価方法は、所定の温度範囲で動作温度を変えて半導体
レーザを動作させ、該半導体レーザから出力される光信
号を光ファイバを通して受信側に伝送し、該受信側では
伝送された光信号のエラーを検出して半導体レーザの長
距離伝送評価を行う評価方法であり、前記光ファイバの
一部をリング状に巻いて前記半導体レーザの動作温度Ｔ
０における発振波長λｐ（Ｔ０）を基準としてλｐ（Ｔ
０）近傍の透過波長帯域を有する波長フィルタを構成
し、前記光ファイバのカットオフ波長より長波長側を透
過することを特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明によれば、ゲインピークでの確率的な発
振が生じた場合に、そのビットに相当する信号の波長は
半導体レーザの発振波長より大きく外れているため、発
振波長の近傍の透過波長帯域を有する光学フィルタによ
りカットされる。このため、ゲインピーク発振を生じた
ビットが欠落した信号光が受信側においてエラー検出さ
れ、個々に長距離伝送試験を実施せずに、また反射戻り
光等の外部状況の変化に影響されることなく、高い測定
確度で伝送の評価を行うことが可能となる。光学フィル
タに代えて、光ファイバの一部をリング状に巻いた構成
とし、光ファイバのカットオフ波長を利用することで、
信号をカットすることが可能となり、光額フィルタの場
合と略同様に長距離伝送試験を行うことなく、高い精度
での評価が可能となる。
振が生じた場合に、そのビットに相当する信号の波長は
半導体レーザの発振波長より大きく外れているため、発
振波長の近傍の透過波長帯域を有する光学フィルタによ
りカットされる。このため、ゲインピーク発振を生じた
ビットが欠落した信号光が受信側においてエラー検出さ
れ、個々に長距離伝送試験を実施せずに、また反射戻り
光等の外部状況の変化に影響されることなく、高い測定
確度で伝送の評価を行うことが可能となる。光学フィル
タに代えて、光ファイバの一部をリング状に巻いた構成
とし、光ファイバのカットオフ波長を利用することで、
信号をカットすることが可能となり、光額フィルタの場
合と略同様に長距離伝送試験を行うことなく、高い精度
での評価が可能となる。
【００１７】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の参照例を示す半導体レーザの長距
離伝送を評価するための評価装置の構成図であり、ここ
ではＤＦＢ−ＬＤに本発明を適用した例を示している。
同図において、例えば図５に示したようなＤＦＢ−ＬＤ
モジュール１２は温度制御装置１１内に設置され、その
環境温度が任意に制御可能に構成されている。また、前
記ＤＦＢ−ＬＤモジュール１２にはバイアス電源１３と
信号発生源１４が接続され、これらによって駆動されて
所要の光信号を出力するように構成される。この出力さ
れる光信号は光ファイバ１００の一端部に入力される。
する。図１は本発明の参照例を示す半導体レーザの長距
離伝送を評価するための評価装置の構成図であり、ここ
ではＤＦＢ−ＬＤに本発明を適用した例を示している。
同図において、例えば図５に示したようなＤＦＢ−ＬＤ
モジュール１２は温度制御装置１１内に設置され、その
環境温度が任意に制御可能に構成されている。また、前
記ＤＦＢ−ＬＤモジュール１２にはバイアス電源１３と
信号発生源１４が接続され、これらによって駆動されて
所要の光信号を出力するように構成される。この出力さ
れる光信号は光ファイバ１００の一端部に入力される。
【００１８】前記光ファイバ１００の他端部には光減衰
器１５、受信モジュール１６，ＡＧＣ回路１７、クロッ
ク再生回路１８、エラー検出回路１９で構成される受信
部が設けられ、光ファイバを伝送された光信号を受信モ
ジュール１６で光電変換し、ＡＧＣ回路１７とクロック
再生回路１８によって信号が再生され、かつこの再生さ
れた信号からエラー検出回路１９においてエラーが検出
される。そして、前記ＤＦＢ−ＬＤモジュール１２と、
光減衰器１５との間には、光信号の帯域を制限するため
の光学フィルタ（波長フィルタ）１０１が介挿される。
この光学フィルタ１０１は、前記ＤＦＢ−ＬＤモジュー
ル１２の半導体レーザ素子の動作温度Ｔ０における発振
波長λｐ（Ｔ０）を基準とし、この発振波長に対してλ
ｐ（Ｔ０）±５ｎｍの透過波長帯域を有している。
器１５、受信モジュール１６，ＡＧＣ回路１７、クロッ
ク再生回路１８、エラー検出回路１９で構成される受信
部が設けられ、光ファイバを伝送された光信号を受信モ
ジュール１６で光電変換し、ＡＧＣ回路１７とクロック
再生回路１８によって信号が再生され、かつこの再生さ
れた信号からエラー検出回路１９においてエラーが検出
される。そして、前記ＤＦＢ−ＬＤモジュール１２と、
光減衰器１５との間には、光信号の帯域を制限するため
の光学フィルタ（波長フィルタ）１０１が介挿される。
この光学フィルタ１０１は、前記ＤＦＢ−ＬＤモジュー
ル１２の半導体レーザ素子の動作温度Ｔ０における発振
波長λｐ（Ｔ０）を基準とし、この発振波長に対してλ
ｐ（Ｔ０）±５ｎｍの透過波長帯域を有している。
【００１９】したがって、この評価装置では次に説明す
るように長距離光ファイバを必要とすることなくＤＦＢ
−ＬＤの伝送特性を評価することができる。即ち動的単
一軸モードでの発振安定度に優れるＤＦＢ−ＬＤがサイ
ドモードでの確率的な発振を引き起こすのはＤＦＢモー
ドとゲインピークの波長差、即ちデチューニング量の絶
対値が著しく大きい場合に限られ、この現象は動作温度
がホスタイル環境下の中でも＋８５℃、或いは−４０℃
の近傍でのみ問題となることは既に説明した通りであ
る。
るように長距離光ファイバを必要とすることなくＤＦＢ
−ＬＤの伝送特性を評価することができる。即ち動的単
一軸モードでの発振安定度に優れるＤＦＢ−ＬＤがサイ
ドモードでの確率的な発振を引き起こすのはＤＦＢモー
ドとゲインピークの波長差、即ちデチューニング量の絶
対値が著しく大きい場合に限られ、この現象は動作温度
がホスタイル環境下の中でも＋８５℃、或いは−４０℃
の近傍でのみ問題となることは既に説明した通りであ
る。
【００２０】このため、仮にゲインピークでの確率的な
発振が生じた場合には、図２に示すように、そのビット
に相当する信号は波長がＤＦＢ−ＬＤの発振波長λｐ
（Ｔ０）より大きく外れているために、λｐ（Ｔ０）±
５ｎｍの透過波長帯域を有する光学フィルタ１０１によ
りカットされることになる。このようにして、受信モジ
ュール１６にはゲインピーク発振を生じたビットが欠落
した信号光が入力され光電変換されたのち、エラー検出
回路１９にてエラー検出されることになり、従来の長距
離伝送試験を実施せずに、また反射戻り光等の外部状況
の変化に影響されることなく、高い測定確度でエラーフ
ロアを検出することができる。
発振が生じた場合には、図２に示すように、そのビット
に相当する信号は波長がＤＦＢ−ＬＤの発振波長λｐ
（Ｔ０）より大きく外れているために、λｐ（Ｔ０）±
５ｎｍの透過波長帯域を有する光学フィルタ１０１によ
りカットされることになる。このようにして、受信モジ
ュール１６にはゲインピーク発振を生じたビットが欠落
した信号光が入力され光電変換されたのち、エラー検出
回路１９にてエラー検出されることになり、従来の長距
離伝送試験を実施せずに、また反射戻り光等の外部状況
の変化に影響されることなく、高い測定確度でエラーフ
ロアを検出することができる。
【００２１】図３は本発明の実施例の半導体レーザの長
距離伝送の評価を行う装置の構成図である。同図におい
て、図５に示したようなＤＦＢ−ＬＤモジュール２２は
温度制御装置２１内に設置され、その環境温度が任意に
制御可能に構成されている。また、前記ＤＦＢ−ＬＤモ
ジュール２２にはバイアス電源２３と信号発生源２４が
接続され、これらによって駆動されて所要の光信号を出
力するように構成される。この出力される光信号は光フ
ァイバ１００の一端部に入力される。
距離伝送の評価を行う装置の構成図である。同図におい
て、図５に示したようなＤＦＢ−ＬＤモジュール２２は
温度制御装置２１内に設置され、その環境温度が任意に
制御可能に構成されている。また、前記ＤＦＢ−ＬＤモ
ジュール２２にはバイアス電源２３と信号発生源２４が
接続され、これらによって駆動されて所要の光信号を出
力するように構成される。この出力される光信号は光フ
ァイバ１００の一端部に入力される。
【００２２】前記光ファイバ１００の他端部には光減衰
器２５、受信モジュール２６，ＡＧＣ回路２７、クロッ
ク再生回路２８、エラー検出回路２９で構成される受信
部が設けられ、光ファイバを伝送された光信号を受信モ
ジュール２６で光電変換し、ＡＧＣ回路２７とクロック
再生回路２８によって信号が再生され、かつこの再生さ
れた信号からエラー検出回路２９においてエラーが検出
される。そして、前記光ファイバには、その一部に曲げ
半径ｒ、巻き回数ｎのリング状部分（ピグテイル）１０
２を形成し、このピグテイル１０２を実施例１で用いた
光学フィルタ１０１の代わりに構成している。即ち、こ
のピグテイル１０２は、光ファイバ１００自身が有する
カットオフの特性を利用してフィルタ機能を発揮させる
ものである。
器２５、受信モジュール２６，ＡＧＣ回路２７、クロッ
ク再生回路２８、エラー検出回路２９で構成される受信
部が設けられ、光ファイバを伝送された光信号を受信モ
ジュール２６で光電変換し、ＡＧＣ回路２７とクロック
再生回路２８によって信号が再生され、かつこの再生さ
れた信号からエラー検出回路２９においてエラーが検出
される。そして、前記光ファイバには、その一部に曲げ
半径ｒ、巻き回数ｎのリング状部分（ピグテイル）１０
２を形成し、このピグテイル１０２を実施例１で用いた
光学フィルタ１０１の代わりに構成している。即ち、こ
のピグテイル１０２は、光ファイバ１００自身が有する
カットオフの特性を利用してフィルタ機能を発揮させる
ものである。
【００２３】即ち、一般に光ファイバのカットオフ特
性、即ちカットオフ波長λｃは光ファイバのコア径及び
屈折率差で一義的に決定され、実際の光ファイバではシ
ングルモードファイバの場合で１２７５ｎｍ程度とされ
ている。また、そのときの減衰量Ａ（ｄＢ）は、曲げ半
径ｒ、及び巻き回数ｎによって、Ａ（ｄＢ）∝ｒ，ｎの
関係にあるため、減衰量をピグテイルの曲げ半径ｒ及び
巻き回数ｎによって任意に調整することができる。
性、即ちカットオフ波長λｃは光ファイバのコア径及び
屈折率差で一義的に決定され、実際の光ファイバではシ
ングルモードファイバの場合で１２７５ｎｍ程度とされ
ている。また、そのときの減衰量Ａ（ｄＢ）は、曲げ半
径ｒ、及び巻き回数ｎによって、Ａ（ｄＢ）∝ｒ，ｎの
関係にあるため、減衰量をピグテイルの曲げ半径ｒ及び
巻き回数ｎによって任意に調整することができる。
【００２４】図４に示すように、＋８５℃での閾値上昇
を抑制するためにＤＦＢ−ＬＤのデチューニング量（Δ
λＤ−Ｇ）をＴ０＝＋８５℃で〜０ｎｍと設定した場合
には、Ｔ０＝−４０℃でのゲインピーク波長は１２６０
ｎｍ程度（ゲインピークの温度依存性で０．４ｎｍ／ｄ
ｅｇ）となる。したがって、仮にゲインピークでの確率
的発振が生じた場合には、光ファイバのカットオフ特性
が実施例１における光学フィルタ１０１と同等の効果を
有することになる。
を抑制するためにＤＦＢ−ＬＤのデチューニング量（Δ
λＤ−Ｇ）をＴ０＝＋８５℃で〜０ｎｍと設定した場合
には、Ｔ０＝−４０℃でのゲインピーク波長は１２６０
ｎｍ程度（ゲインピークの温度依存性で０．４ｎｍ／ｄ
ｅｇ）となる。したがって、仮にゲインピークでの確率
的発振が生じた場合には、光ファイバのカットオフ特性
が実施例１における光学フィルタ１０１と同等の効果を
有することになる。
【００２５】したがって、実施例においては、受信モジ
ュール２６にはゲインピーク発振を生じたビットが欠落
した信号光が入力され光電変換されたのち、エラー検出
回路２９にてエラー検出されることになり、従来の長距
離伝送試験を実施せずに、また反射戻り光等の外部状況
の変化に影響されることなく、高い測定確度でエラーフ
ロアを検出することができる。また、この実施例では光
学フィルタを独立して設ける必要がなく、光ファイバの
一部で光学フィルタと同等の機能を得ることができるた
め、評価装置の構成を更に簡略化することが可能とな
る。
ュール２６にはゲインピーク発振を生じたビットが欠落
した信号光が入力され光電変換されたのち、エラー検出
回路２９にてエラー検出されることになり、従来の長距
離伝送試験を実施せずに、また反射戻り光等の外部状況
の変化に影響されることなく、高い測定確度でエラーフ
ロアを検出することができる。また、この実施例では光
学フィルタを独立して設ける必要がなく、光ファイバの
一部で光学フィルタと同等の機能を得ることができるた
め、評価装置の構成を更に簡略化することが可能とな
る。
【００２６】ここで、実施例においてはＤＦＢ−ＬＤの
低温側でのゲインピークの確率的な発振に着目して説明
を行っているが、例えばＦＰ−ＬＤにおいて特定の温度
でモードスプリットが生じて信号光の発振波長でないモ
ードでの発振があった場合にも、伝送系に光学フィルタ
を介挿し、或いは光ファイバにピグテイルを設けること
で、これをカットすることができる。
低温側でのゲインピークの確率的な発振に着目して説明
を行っているが、例えばＦＰ−ＬＤにおいて特定の温度
でモードスプリットが生じて信号光の発振波長でないモ
ードでの発振があった場合にも、伝送系に光学フィルタ
を介挿し、或いは光ファイバにピグテイルを設けること
で、これをカットすることができる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明方法は、光フ
ァイバの一部をリング状に巻いた構成の波長フィルタを
用いて半導体レーザから出力される光信号を半導体レー
ザの所定の動作温度における発振波長近傍の帯域のみに
制限して受信側に伝送してエラー検出を行うので、光信
号の波長以外のサイドモードで確率的な発振を生じたビ
ットをカットしてエラー検出することができ、長距離伝
送を実際に行うことなく、簡易にかつ高い精度でエラー
検出を行い、半導体レーザの評価を行うことができる。
ァイバの一部をリング状に巻いた構成の波長フィルタを
用いて半導体レーザから出力される光信号を半導体レー
ザの所定の動作温度における発振波長近傍の帯域のみに
制限して受信側に伝送してエラー検出を行うので、光信
号の波長以外のサイドモードで確率的な発振を生じたビ
ットをカットしてエラー検出することができ、長距離伝
送を実際に行うことなく、簡易にかつ高い精度でエラー
検出を行い、半導体レーザの評価を行うことができる。
【００２８】また、本発明装置は、半導体レーザの所定
温度における発振波長近傍の透過波長帯域を有する波長
フィルタとして光ファイバの一部をリング状に巻いた構
成とし、光ファイバのカットオフ波長より長波長側を透
過するように構成することで、参照例のように波長フィ
ルタを介挿する構成に比較して構成の簡略化が実現でき
るとともに、長距離伝送を実際に行うことなく、長距離
の光ファイバが不要になるとともに、個々に長距離の伝
送を行うことなく、評価装置の構成の簡略化が可能とな
る。また、長距離の光ファイバを不要にすることで、反
射戻り光等の影響を受けることなく高い精度での半導体
レーザの長距離伝送の評価が可能となる。
温度における発振波長近傍の透過波長帯域を有する波長
フィルタとして光ファイバの一部をリング状に巻いた構
成とし、光ファイバのカットオフ波長より長波長側を透
過するように構成することで、参照例のように波長フィ
ルタを介挿する構成に比較して構成の簡略化が実現でき
るとともに、長距離伝送を実際に行うことなく、長距離
の光ファイバが不要になるとともに、個々に長距離の伝
送を行うことなく、評価装置の構成の簡略化が可能とな
る。また、長距離の光ファイバを不要にすることで、反
射戻り光等の影響を受けることなく高い精度での半導体
レーザの長距離伝送の評価が可能となる。
【図１】本発明の長距離伝送評価装置の参照例の構成図
である。
である。
【図２】参照例における評価方法を説明するための図で
ある。
ある。
【図３】本発明の長距離伝送評価装置の実施例の構成図
である。
である。
【図４】実施例における評価方法を説明するための図で
ある。
ある。
【図５】半導体レーザモジュールの一例の断面図であ
る。
る。
【図６】従来の長距離伝送評価装置の一例の構成図であ
る。
る。
１１，２１ 温度制御装置 １２，２２ 半導体レーザモジュール（ＤＦＢ−ＬＤモ
ジュール） １６，２６ 受信モジュール １９，２９ エラー検出回路 １００ 光ファイバ １０１ 光学フィルタ １０２ ピグテイル
ジュール） １６，２６ 受信モジュール １９，２９ エラー検出回路 １００ 光ファイバ １０１ 光学フィルタ １０２ ピグテイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−42590（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−25989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−39788（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−202884（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−189980（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45700（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体レーザと、前記半導体レーザを駆
動する信号を発生する信号発生器と、前記半導体レーザ
に光学結合される光学系と、前記光学系により前記半導
体レーザにその一端部が光学結合される光ファイバと、
前記光ファイバの他端部に光学結合されて光信号を光電
変換する受信器と、前記光電変換された信号からエラー
を検出するエラー検出器と、前記光学系と前記受信器と
の間に介挿されて前記半導体レーザの動作温度Ｔ０にお
ける発振波長λｐ（Ｔ０）を基準としてλｐ（Ｔ０）近
傍の透過波長帯域を有する波長フィルタとを備え、該波
長フィルタは、前記光ファイバの一部をリング状に巻い
て構成し、前記光ファイバのカットオフ波長より長波長
側を透過するように構成したことを特徴とする半導体レ
ーザの長距離伝送評価装置。 - 【請求項２】 前記半導体レーザには、その動作温度を
可変とする温度制御装置を備える請求項１に記載の半導
体レーザの長距離伝送評価装置。 - 【請求項３】 所定の温度範囲で動作温度を変えて半導
体レーザを動作させ、該半導体レーザから出力される光
信号を光ファイバを通して受信側に伝送し、該受信側で
は伝送された光信号のエラーを検出して半導体レーザの
長距離伝送評価を行う評価方法であり、前記光ファイバ
の一部をリング状に巻いて前記半導体レーザの動作温度
Ｔ０における発振波長λｐ（Ｔ０）を基準としてλｐ
（Ｔ０）近傍の透過波長帯域を有する波長フィルタを構
成し、前記光ファイバのカットオフ波長より長波長側を
透過することを特徴とする半導体レーザの長距離伝送評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2748294A JP2845120B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 半導体レーザの長距離伝送評価方法及び評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2748294A JP2845120B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 半導体レーザの長距離伝送評価方法及び評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07221370A JPH07221370A (ja) | 1995-08-18 |
| JP2845120B2 true JP2845120B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=12222356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2748294A Expired - Fee Related JP2845120B2 (ja) | 1994-01-31 | 1994-01-31 | 半導体レーザの長距離伝送評価方法及び評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845120B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3515361B2 (ja) * | 1997-03-14 | 2004-04-05 | 株式会社東芝 | 半導体発光素子 |
| JP4639786B2 (ja) * | 2004-12-09 | 2011-02-23 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザ生産物を作製する方法 |
| KR102244001B1 (ko) * | 2014-12-30 | 2021-04-26 | (주)아이엠 | 레이저 프로젝터의 광학 필터 특성 측정 장치 및 방법 |
| CN109060317B (zh) * | 2018-09-07 | 2020-07-28 | 西安工业大学 | 激光光束远距离传输的特性参数试验系统及其工作过程 |
-
1994
- 1994-01-31 JP JP2748294A patent/JP2845120B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07221370A (ja) | 1995-08-18 |
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