JP3192293B2 - 光伝送装置 - Google Patents
光伝送装置Info
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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、光周波数分割多重（光
ＦＤＭ）通信等の通信方式における光伝送装置に関す
る。
ＦＤＭ）通信等の通信方式における光伝送装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より光通信技術の研究や開発が盛ん
に行なわれている。これは光信号伝送が電気信号伝送よ
り伝送速度や信号間の干渉等の点で優れているからであ
る。このような状況の中、近年、光ＦＤＭが注目されて
いる。これは光ＦＤＭが光の周波数空間への多重化を利
用することで大容量伝送を実現する通信方式であるから
である。特に、光の周波数・位相を利用するコヒーレン
ト光通信は、周波数多重の高密度化が可能であり、飛躍
的に情報伝送量を増大することができるため、次世代通
信方式として有望視されている。
に行なわれている。これは光信号伝送が電気信号伝送よ
り伝送速度や信号間の干渉等の点で優れているからであ
る。このような状況の中、近年、光ＦＤＭが注目されて
いる。これは光ＦＤＭが光の周波数空間への多重化を利
用することで大容量伝送を実現する通信方式であるから
である。特に、光の周波数・位相を利用するコヒーレン
ト光通信は、周波数多重の高密度化が可能であり、飛躍
的に情報伝送量を増大することができるため、次世代通
信方式として有望視されている。
【０００３】ところで、コヒーレント光通信では、単一
縦モード発振し、狭いスペクトル線幅を有する光源が要
求される。光ＦＤＭ通信方式においては、以上の特性に
加えて、広範囲にわたる波長可変特性が要求される。波
長可変光源は、受信側においてチャンネルを選択する際
に用いられ、その波長可変範囲が広いほど多数のチャン
ネルを受信することが可能となる。また、ｎ対ｎ光通信
システムを構成するためには、チャンネルの切り換え時
間が短いことが要求される。
縦モード発振し、狭いスペクトル線幅を有する光源が要
求される。光ＦＤＭ通信方式においては、以上の特性に
加えて、広範囲にわたる波長可変特性が要求される。波
長可変光源は、受信側においてチャンネルを選択する際
に用いられ、その波長可変範囲が広いほど多数のチャン
ネルを受信することが可能となる。また、ｎ対ｎ光通信
システムを構成するためには、チャンネルの切り換え時
間が短いことが要求される。
【０００４】波長可変な半導体レーザとしては、多電極
分布帰還型（多電極ＤＦＢ）半導体レーザや、多電極分
布ブラッグ反射型（多電極ＤＢＲ）半導体レーザなどが
知られている。
分布帰還型（多電極ＤＦＢ）半導体レーザや、多電極分
布ブラッグ反射型（多電極ＤＢＲ）半導体レーザなどが
知られている。
【０００５】多電極ＤＦＢ半導体レーザにおいては、レ
ーザ本体を共振器方向に複数の領域に分割し、それぞれ
の領域に独立に電流注入することで、共振器内部の屈折
率分布を制御し、発振波長を変化させるもので、高い光
出力と狭いスペクトル線幅を広い波長可変範囲にわたっ
て実現できるという特徴がある。
ーザ本体を共振器方向に複数の領域に分割し、それぞれ
の領域に独立に電流注入することで、共振器内部の屈折
率分布を制御し、発振波長を変化させるもので、高い光
出力と狭いスペクトル線幅を広い波長可変範囲にわたっ
て実現できるという特徴がある。
【０００６】しかし、多電極ＤＦＢ半導体レーザにおい
ては、屈折率はキャリア密度と温度とに依存するが、活
性導波路における注入電流によるキャリア密度の変化量
が小さいため、電流注入にともなう温度上昇の影響が無
視できない。実際のデバイスにおいて、数ｎｍ以上にわ
たる広い波長可変範囲が得られているが、温度による波
長可変量が支配的である。
ては、屈折率はキャリア密度と温度とに依存するが、活
性導波路における注入電流によるキャリア密度の変化量
が小さいため、電流注入にともなう温度上昇の影響が無
視できない。実際のデバイスにおいて、数ｎｍ以上にわ
たる広い波長可変範囲が得られているが、温度による波
長可変量が支配的である。
【０００７】このため、多電極ＤＦＢレーザを用いた光
伝送装置では、波長変化の速度は温度変化の速度によっ
て律速され、チャンネルの切り換え時間がミリ秒程度と
長くなるという問題点があった。
伝送装置では、波長変化の速度は温度変化の速度によっ
て律速され、チャンネルの切り換え時間がミリ秒程度と
長くなるという問題点があった。
【０００８】一方、多電極ＤＢＲ半導体レーザは、共振
器方向において、活性領域の他に、受動導波路からなる
ブラッグ反射領域と位相整合領域とを有しており、各領
域に対応して複数の電極を設けたものである。
器方向において、活性領域の他に、受動導波路からなる
ブラッグ反射領域と位相整合領域とを有しており、各領
域に対応して複数の電極を設けたものである。
【０００９】ブラッグ反射領域と位相整合領域への注入
電流を制御し、その屈折率を変化させることで波長可変
動作を行なう。受動導波路（ブラッグ反射領域，位相整
合領域）では、注入電流によりそのキャリア密度を大き
く変化させることができるため、ブラッグ反射領域と位
相整合領域における屈折率変化に対しては、温度の寄与
よりもキャリア密度の寄与の方が支配的となる。このた
め、キャリア密度の変化の速度はナノ秒程度と速いた
め、多電極ＤＢＲレーザでは、短いチャンネル切り換え
時間を実現できる。
電流を制御し、その屈折率を変化させることで波長可変
動作を行なう。受動導波路（ブラッグ反射領域，位相整
合領域）では、注入電流によりそのキャリア密度を大き
く変化させることができるため、ブラッグ反射領域と位
相整合領域における屈折率変化に対しては、温度の寄与
よりもキャリア密度の寄与の方が支配的となる。このた
め、キャリア密度の変化の速度はナノ秒程度と速いた
め、多電極ＤＢＲレーザでは、短いチャンネル切り換え
時間を実現できる。
【００１０】しかし、受動導波路における注入キャリア
量が大きくなると、吸収損失が増大し、光出力が減少す
ると同時に、スペクトル線幅が増大する。このため、多
電極ＤＢＲレーザを用いた光伝送装置では、狭いスペク
トル線幅を保てる波長可変範囲が小さくなるという問題
点があった。
量が大きくなると、吸収損失が増大し、光出力が減少す
ると同時に、スペクトル線幅が増大する。このため、多
電極ＤＢＲレーザを用いた光伝送装置では、狭いスペク
トル線幅を保てる波長可変範囲が小さくなるという問題
点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の多
電極ＤＦＢ半導体レーザを用いた光伝送装置では、広い
波長可変範囲にわたって狭いスペクトル線幅を保てる
が、チャンネルの切り換え時間が長いという問題点があ
った。
電極ＤＦＢ半導体レーザを用いた光伝送装置では、広い
波長可変範囲にわたって狭いスペクトル線幅を保てる
が、チャンネルの切り換え時間が長いという問題点があ
った。
【００１２】また、従来の多電極ＤＢＲ半導体レーザを
用いた光伝送装置では、チャンネルの切り換え時間は短
いが、狭いスペクトル線幅を保てる波長可変範囲が狭い
という問題点があった。
用いた光伝送装置では、チャンネルの切り換え時間は短
いが、狭いスペクトル線幅を保てる波長可変範囲が狭い
という問題点があった。
【００１３】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、広範囲にわたって狭い
スペクトル線幅を保ちつつ、短いチャンネル切り換え時
間を実現できる光伝送装置を提供することにある。
ので、その目的とするところは、広範囲にわたって狭い
スペクトル線幅を保ちつつ、短いチャンネル切り換え時
間を実現できる光伝送装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の光伝送装置は、光信号を送信する送信装
置と、受信用光源として半導体レーザを使用し、前記光
信号を受信する光受信装置とを具備してなり、前記半導
体レーザは、その発振波長を温度により制御する第１の
発振波長制御手段と、キャリア密度によって制御する第
２の発振波長制御手段とを備え、前記第１の発振波長制
御手段により所望の波長範囲にわたって発振波長を過渡
的に掃引するとともに、この発振周波数を前記第２の発
振波長制御手段により過渡的に変動させ、範囲の所望の
波長を段階的に順次選択することを特徴とする。
めに、本発明の光伝送装置は、光信号を送信する送信装
置と、受信用光源として半導体レーザを使用し、前記光
信号を受信する光受信装置とを具備してなり、前記半導
体レーザは、その発振波長を温度により制御する第１の
発振波長制御手段と、キャリア密度によって制御する第
２の発振波長制御手段とを備え、前記第１の発振波長制
御手段により所望の波長範囲にわたって発振波長を過渡
的に掃引するとともに、この発振周波数を前記第２の発
振波長制御手段により過渡的に変動させ、範囲の所望の
波長を段階的に順次選択することを特徴とする。
【００１５】ここで、発振波長を温度により制御する第
１の発振波長制御手段とは、具体的には、活性導波路領
域への電流注入、或いは（薄膜抵抗などの）作りつけら
れた加熱手段を意味している。活性導波路領域への電流
注入の場合、温度変化と同時にキャリア密度変化が生じ
るため、温度変化の効果の方が支配的になるようにす
る。
１の発振波長制御手段とは、具体的には、活性導波路領
域への電流注入、或いは（薄膜抵抗などの）作りつけら
れた加熱手段を意味している。活性導波路領域への電流
注入の場合、温度変化と同時にキャリア密度変化が生じ
るため、温度変化の効果の方が支配的になるようにす
る。
【００１６】
【作用】一般に、温度による発振波長の制御は、広い波
長可変範囲にわたって狭いスペクトル線幅を保てるが、
発振波長の切り換えに時間がかかる。一方、キャリア密
度による発振波長の制御は、発振波長の切り換え時間は
短いが、狭いスペクトル線幅を保てる波長可変範囲は狭
い。
長可変範囲にわたって狭いスペクトル線幅を保てるが、
発振波長の切り換えに時間がかかる。一方、キャリア密
度による発振波長の制御は、発振波長の切り換え時間は
短いが、狭いスペクトル線幅を保てる波長可変範囲は狭
い。
【００１７】このため、本発明によれば、発振波長を温
度により制御する第１の発振波長制御手段によって、狭
いスペクトル線幅を保ったまま広範囲の波長範囲を掃引
できるとともに、キャリア密度によって制御する第２の
発振波長制御手段によって、短時間で上記波長範囲の所
望の波長を選択できる。
度により制御する第１の発振波長制御手段によって、狭
いスペクトル線幅を保ったまま広範囲の波長範囲を掃引
できるとともに、キャリア密度によって制御する第２の
発振波長制御手段によって、短時間で上記波長範囲の所
望の波長を選択できる。
【００１８】したがって、上記第１および第２の発振波
長制御手段を備えた半導体レーザを用いた本発明の光伝
送装置によれば、広範囲にわたって狭いスペクトル線幅
を保ちつつ、短いチャンネル切り換え時間を実現でき
る。
長制御手段を備えた半導体レーザを用いた本発明の光伝
送装置によれば、広範囲にわたって狭いスペクトル線幅
を保ちつつ、短いチャンネル切り換え時間を実現でき
る。
【００１９】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例に係る光伝送装置の
受信装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を示
す模式図である。
る。図１は、本発明の第１の実施例に係る光伝送装置の
受信装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を示
す模式図である。
【００２０】図中、１はｎ型ＩｎＰ基板を示しており、
このｎ型ＩｎＰ基板１上には共振器方向の一部を除いて
回折格子２が形成されている。この回折格子２上には、
活性導波路としてのＩｎＧａＡｓＰ活性層（光導波層を
含む）３が形成され、また、共振器方向で回折格子が形
成されていない領域には、受動導波路としてのＩｎＧａ
ＡｓＰ受動層（光導波層を含む）４が形成されている。
このｎ型ＩｎＰ基板１上には共振器方向の一部を除いて
回折格子２が形成されている。この回折格子２上には、
活性導波路としてのＩｎＧａＡｓＰ活性層（光導波層を
含む）３が形成され、また、共振器方向で回折格子が形
成されていない領域には、受動導波路としてのＩｎＧａ
ＡｓＰ受動層（光導波層を含む）４が形成されている。
【００２１】ＩｎＧａＡｓＰ活性層３とＩｎＧａＡｓＰ
受動層４の上には、ｐ型ＩｎＰクラッド層５およびｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層６が形成され、このｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層６は電極ごとに分離されて形成さ
れている。
受動層４の上には、ｐ型ＩｎＰクラッド層５およびｐ型
ＩｎＧａＡｓコンタクト層６が形成され、このｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓコンタクト層６は電極ごとに分離されて形成さ
れている。
【００２２】共振器方向には４つのｐ型オーミック電極
７1 ，７2 ，７3 ，７4 が設けられており、これらのう
ちｐ型オーミック電極７2 はＩｎＧａＡｓＰ受動層４上
に形成されている。劈開により形成された両端面には、
ＳｉＮx からなる反射率１％以下の低反射膜９がコーテ
ィングされている。
７1 ，７2 ，７3 ，７4 が設けられており、これらのう
ちｐ型オーミック電極７2 はＩｎＧａＡｓＰ受動層４上
に形成されている。劈開により形成された両端面には、
ＳｉＮx からなる反射率１％以下の低反射膜９がコーテ
ィングされている。
【００２３】レーザ本体は、ＡｕＳｎハンダにより接地
電極となるヒートシンク（不図示）の上に固定されてお
り、ヒートシンクは、例えば、温度センサとペルチェ素
子とを用いて一定温度になるように制御されている。
電極となるヒートシンク（不図示）の上に固定されてお
り、ヒートシンクは、例えば、温度センサとペルチェ素
子とを用いて一定温度になるように制御されている。
【００２４】ｐ型電極７1 ，７2 ，７3 ，７4 は、セラ
ミック基板上に形成された給電線とボンディングにより
接続されており、各電極独立に注入電流を制御できるよ
うになっている。ｐ型電極７1 ，７3 ，７4 は電流制御
装置１２（第１の発振波長制御手段）によって、ｐ型電
極７2 は自動周波数制御回路１１（第２の発振波長制御
手段）によって制御できるようになっている。具体的に
は、周波数検出装置１０にはビームスプリッタ１３を介
してレーザ光１７の一部が導入されるようになってい
る。そして、周波数検出装置１０はレーザ光１７の周波
数を検出し、この検出結果は自動周波数制御回路１１を
介して電極７2 への注入電流にフィードバックされてい
る。また、電流制御装置１２は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層
３への注入電流を精密に制御すると同時に、チャンネル
波長の切り換えを指示する信号を自動周波数制御回路１
１へ送っている。
ミック基板上に形成された給電線とボンディングにより
接続されており、各電極独立に注入電流を制御できるよ
うになっている。ｐ型電極７1 ，７3 ，７4 は電流制御
装置１２（第１の発振波長制御手段）によって、ｐ型電
極７2 は自動周波数制御回路１１（第２の発振波長制御
手段）によって制御できるようになっている。具体的に
は、周波数検出装置１０にはビームスプリッタ１３を介
してレーザ光１７の一部が導入されるようになってい
る。そして、周波数検出装置１０はレーザ光１７の周波
数を検出し、この検出結果は自動周波数制御回路１１を
介して電極７2 への注入電流にフィードバックされてい
る。また、電流制御装置１２は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層
３への注入電流を精密に制御すると同時に、チャンネル
波長の切り換えを指示する信号を自動周波数制御回路１
１へ送っている。
【００２５】ここで、電流制御装置１２とは、具体的に
は、活性導波路領域への電流注入、或いは（薄膜抵抗な
どの）作りつけられた加熱手段を意味している。なお、
活性導波路領域への電流注入の場合、温度変化と同時に
キャリア密度変化が生じるため、温度変化の効果の方が
支配的になるようにする。
は、活性導波路領域への電流注入、或いは（薄膜抵抗な
どの）作りつけられた加熱手段を意味している。なお、
活性導波路領域への電流注入の場合、温度変化と同時に
キャリア密度変化が生じるため、温度変化の効果の方が
支配的になるようにする。
【００２６】この多電極ＤＦＢ半導体レーザによれば、
例えば、電極７2 への注入電流を０ｍＡとし、受動導波
路にキャリアを注入しない場合には、電極７1 ，７4 へ
の注入電流を一定とし、電極７3 への注入電流を４００
ｍＡ変化させることにより、スペクトル線幅を１ＭＨｚ
以下に保ちながら、５ｎｍにわたる連続波長可変動作を
得ることができる。
例えば、電極７2 への注入電流を０ｍＡとし、受動導波
路にキャリアを注入しない場合には、電極７1 ，７4 へ
の注入電流を一定とし、電極７3 への注入電流を４００
ｍＡ変化させることにより、スペクトル線幅を１ＭＨｚ
以下に保ちながら、５ｎｍにわたる連続波長可変動作を
得ることができる。
【００２７】図２は、電極７3 （活性導波路）への注入
電流をステップ状に変化させたときの発振波長の時間変
化を示している。ここでは、活性導波路における屈折率
変化を利用して発振波長を変化させており、温度変化に
より波長可変動作を得ている。このため、波長可変量に
関係なく、発振波長を切り換えるまでに１ミリ秒の時間
を有している。また、発振波長の時間変化は、急俊に立
ち上がってから、緩やかに変化している。
電流をステップ状に変化させたときの発振波長の時間変
化を示している。ここでは、活性導波路における屈折率
変化を利用して発振波長を変化させており、温度変化に
より波長可変動作を得ている。このため、波長可変量に
関係なく、発振波長を切り換えるまでに１ミリ秒の時間
を有している。また、発振波長の時間変化は、急俊に立
ち上がってから、緩やかに変化している。
【００２８】このため、図３に示すように、電極７3 へ
の注入電流を直線的に変化させると、時間に対してほぼ
線形に発振波長を変化させることができる。例えば、１
ミリ秒の間に５ｎｍの波長掃引を行なえば、コヒーレン
ト光通信では、０．１ｎｍ程度の狭いチャンネル間隔で
周波数多重化することができるので、５ｎｍの波長掃引
の間に５０チャンネルにおよぶ多数のチャンネル波長を
横切ることになる。
の注入電流を直線的に変化させると、時間に対してほぼ
線形に発振波長を変化させることができる。例えば、１
ミリ秒の間に５ｎｍの波長掃引を行なえば、コヒーレン
ト光通信では、０．１ｎｍ程度の狭いチャンネル間隔で
周波数多重化することができるので、５ｎｍの波長掃引
の間に５０チャンネルにおよぶ多数のチャンネル波長を
横切ることになる。
【００２９】このように活性導波路における屈折率変化
を利用し、所定の発振波長範囲の波長を掃引し、各チャ
ンネル波長を横切るようにしたときに、電極７2 （受動
導波路）への注入電流を図５に示すように変化させれ
ば、発振波長を各チャンネル波長に合わせながら、発振
波長を掃引することができる。例えば、１ミリ秒かけて
発振波長を５ｎｍ掃引する間に、各チャンネルに２０マ
イクロ秒ずつアクセスすれば、５０チャンネルを切り換
えることができる。
を利用し、所定の発振波長範囲の波長を掃引し、各チャ
ンネル波長を横切るようにしたときに、電極７2 （受動
導波路）への注入電流を図５に示すように変化させれ
ば、発振波長を各チャンネル波長に合わせながら、発振
波長を掃引することができる。例えば、１ミリ秒かけて
発振波長を５ｎｍ掃引する間に、各チャンネルに２０マ
イクロ秒ずつアクセスすれば、５０チャンネルを切り換
えることができる。
【００３０】このチャンネルの切り換えは、受動導波路
における屈折率変化がキャリア密度変化に基づいている
ため、チャンネルの切り換え時間はナノ秒程度と速い。
このため、例えば、各チャンネルに割り当てられたタイ
ムスロットが２０マイクロ秒という短いものに対して
も、十分に短いチャンネル切り換え時間を実現できる。
における屈折率変化がキャリア密度変化に基づいている
ため、チャンネルの切り換え時間はナノ秒程度と速い。
このため、例えば、各チャンネルに割り当てられたタイ
ムスロットが２０マイクロ秒という短いものに対して
も、十分に短いチャンネル切り換え時間を実現できる。
【００３１】また、ＩｎＧａＡｓＰ受動層４のキャリア
密度変化にともなう波長変化量はチャンネル間隔以下と
小さく、電極７2 への注入電流は微少量で済むため、全
チャンネルにおいて３ＭＨｚ以下の狭いスペクトル線幅
を得ることができる。
密度変化にともなう波長変化量はチャンネル間隔以下と
小さく、電極７2 への注入電流は微少量で済むため、全
チャンネルにおいて３ＭＨｚ以下の狭いスペクトル線幅
を得ることができる。
【００３２】かくして本実施例によれば、活性導波路へ
の注入電流を変化させて広範囲にわたり波長掃引を行な
う間に、受動導波路への注入電流を制御して各チャンネ
ルを高速に切り換えることにより、狭いスペクトル線幅
を保ちつつ、多数のチャンネルとアクセスすることがで
きる。
の注入電流を変化させて広範囲にわたり波長掃引を行な
う間に、受動導波路への注入電流を制御して各チャンネ
ルを高速に切り換えることにより、狭いスペクトル線幅
を保ちつつ、多数のチャンネルとアクセスすることがで
きる。
【００３３】次に図１の多電極ＤＦＢ半導体レーザにお
ける波長可変動作の第１の変形例を図４を用いて説明す
る。この図４は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３（活性導波
路）およびＩｎＧａＡｓＰ受動層４（受動導波路）への
注入電流と、発振波長の時間変化との関係を示してい
る。
ける波長可変動作の第１の変形例を図４を用いて説明す
る。この図４は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３（活性導波
路）およびＩｎＧａＡｓＰ受動層４（受動導波路）への
注入電流と、発振波長の時間変化との関係を示してい
る。
【００３４】実際のシステムでは、広範囲にわたる波長
掃引を繰り返すことになるため、例えば、チャンネル１
からチャンネルｎまでを順次切り換えながら発振波長を
掃引した後に、チャンネル１の波長まで発振波長を戻さ
なければならない。
掃引を繰り返すことになるため、例えば、チャンネル１
からチャンネルｎまでを順次切り換えながら発振波長を
掃引した後に、チャンネル１の波長まで発振波長を戻さ
なければならない。
【００３５】これを実現するには、図４に示すように、
長波長側のチャンネル１から短波長側のチャンネルｎへ
と順次チャンネルを切り換えた後に、活性導波路への注
入電流を制御し、温度変化の過剰応答を利用すること
で、１００マイクロ秒で発振波長を長波長側のチャンネ
ル１まで掃引できる。１ミリ秒の間に各チャンネルに１
回ずつアクセスすることにすれば、デッドタイムは１０
％に抑えられることになる。
長波長側のチャンネル１から短波長側のチャンネルｎへ
と順次チャンネルを切り換えた後に、活性導波路への注
入電流を制御し、温度変化の過剰応答を利用すること
で、１００マイクロ秒で発振波長を長波長側のチャンネ
ル１まで掃引できる。１ミリ秒の間に各チャンネルに１
回ずつアクセスすることにすれば、デッドタイムは１０
％に抑えられることになる。
【００３６】次に図１の多電極ＤＦＢ半導体レーザにお
ける波長可変動作の第２の変形例を図８を用いて説明す
る。この変形例では、デッドタイムをなくすために、図
８に示すように、チャンネル１からチャンネルｎまでを
順次切り換えながら発振波長を掃引した後に、逆にチャ
ンネルｎからチャンネル１までを順次切り換えながら発
振波長を掃引している。また、活性導波路への注入電流
を制御することにより、波長掃引時間を片道５００マイ
クロ秒としており、少なくとも１ミリ秒の間に１回は、
どのチャンネルにもアクセスできるようになっている。
ける波長可変動作の第２の変形例を図８を用いて説明す
る。この変形例では、デッドタイムをなくすために、図
８に示すように、チャンネル１からチャンネルｎまでを
順次切り換えながら発振波長を掃引した後に、逆にチャ
ンネルｎからチャンネル１までを順次切り換えながら発
振波長を掃引している。また、活性導波路への注入電流
を制御することにより、波長掃引時間を片道５００マイ
クロ秒としており、少なくとも１ミリ秒の間に１回は、
どのチャンネルにもアクセスできるようになっている。
【００３７】図６は、本発明の第２の実施例に係るｎ対
ｎ光通信システムの概略構成を示す模式図である。図
中、２１1 〜２１n は光送信装置を示しており、これら
光送信装置２１1 〜２１n は、スターカプラ２０を介し
て、光受信装置２２1 〜２２n に接続されている。光受
信装置２２1 〜２２n はローカルオシレータとして先の
実施例の多電極ＤＦＢ半導体レーザを用いている。すな
わち、広範囲にわって狭いスペクトル線幅を保ちつつ、
短いチャンネル切り換え時間を実現できる半導体レーザ
が用いられている。
ｎ光通信システムの概略構成を示す模式図である。図
中、２１1 〜２１n は光送信装置を示しており、これら
光送信装置２１1 〜２１n は、スターカプラ２０を介し
て、光受信装置２２1 〜２２n に接続されている。光受
信装置２２1 〜２２n はローカルオシレータとして先の
実施例の多電極ＤＦＢ半導体レーザを用いている。すな
わち、広範囲にわって狭いスペクトル線幅を保ちつつ、
短いチャンネル切り換え時間を実現できる半導体レーザ
が用いられている。
【００３８】光送信装置２１1 〜２１n は、それぞれ、
送信信号である波長λ1 〜λn の光信号を送信し、これ
は波長λ1 〜λn の光信号はスターカプラ２０によって
周波数分割多重され、光受信装置２２1 〜２２n に送ら
れる。
送信信号である波長λ1 〜λn の光信号を送信し、これ
は波長λ1 〜λn の光信号はスターカプラ２０によって
周波数分割多重され、光受信装置２２1 〜２２n に送ら
れる。
【００３９】図７に、スターカプラ２０からの送信信号
（チャンネルｃｈ1 〜ｃｈ2 ）と多電極ＤＦＢ半導体レ
ーザの発振波長との関係を示す。各チャンネルからの送
信信号は、隣り合ったチャンネルと１タイムスロットず
つ時間的にずれるように同期されている。ここで、光受
信装置２２1 についていうと、発振波長を図７に示すよ
うに階段状に掃引すれば、光受信装置２２1 は各チャン
ネルから送信信号を時分割で受信できる。
（チャンネルｃｈ1 〜ｃｈ2 ）と多電極ＤＦＢ半導体レ
ーザの発振波長との関係を示す。各チャンネルからの送
信信号は、隣り合ったチャンネルと１タイムスロットず
つ時間的にずれるように同期されている。ここで、光受
信装置２２1 についていうと、発振波長を図７に示すよ
うに階段状に掃引すれば、光受信装置２２1 は各チャン
ネルから送信信号を時分割で受信できる。
【００４０】すなわち、受信装置２２1 は、まず、時間
ｔ1 で発振波長λ1 のレーザ光よりチャネルｃｈ1 から
の送信信号を受信し、次いで時間ｔ2 で発振波長λ2 の
レーザ光よりチャネルｃｈ2 からの送信信号を受信した
後、時間ｔ3 で発振波長λ2のレーザ光よりチャネルｃ
ｈ3 からの送信信号を受信し、以下、同様に各チャネル
からの送信信号を受信する。同様にして、受信装置２２
2 〜２２n も全てのチャンネルからの送信信号を受信で
きる。
ｔ1 で発振波長λ1 のレーザ光よりチャネルｃｈ1 から
の送信信号を受信し、次いで時間ｔ2 で発振波長λ2 の
レーザ光よりチャネルｃｈ2 からの送信信号を受信した
後、時間ｔ3 で発振波長λ2のレーザ光よりチャネルｃ
ｈ3 からの送信信号を受信し、以下、同様に各チャネル
からの送信信号を受信する。同様にして、受信装置２２
2 〜２２n も全てのチャンネルからの送信信号を受信で
きる。
【００４１】本実施例の光通信システムでは、ネットワ
ーク全体で各チャンネルからの送信信号を同期させる必
要があり、このための制御信号をネットワーク全体のコ
ントローラから各チャンネルに送信する必要がある。こ
のためには、例えば、１つのチャンネル波長をこの制御
信号用に割り当てたり、或いはデッドタイム中に強度変
調信号として制御信号を送信すれば良い。
ーク全体で各チャンネルからの送信信号を同期させる必
要があり、このための制御信号をネットワーク全体のコ
ントローラから各チャンネルに送信する必要がある。こ
のためには、例えば、１つのチャンネル波長をこの制御
信号用に割り当てたり、或いはデッドタイム中に強度変
調信号として制御信号を送信すれば良い。
【００４２】また、ＩｎＧａＡｓＰ受動層４のキャリア
密度変化にともなう波長可変量は、チャンネル間隔以下
にする必要はなく、受動導波路への注入電流は、狭いス
ペクトル線幅を保てる範囲内で変化させることができ
る。
密度変化にともなう波長可変量は、チャンネル間隔以下
にする必要はなく、受動導波路への注入電流は、狭いス
ペクトル線幅を保てる範囲内で変化させることができ
る。
【００４３】例えば、受動導波路への注入電流を図９の
ように制御することにより、チャンネルｃｈi-1 やチャ
ンネルｃｈi+1 に割り当てられたタイムスロットをチャ
ンネルｃｈi との通信に用いる。
ように制御することにより、チャンネルｃｈi-1 やチャ
ンネルｃｈi+1 に割り当てられたタイムスロットをチャ
ンネルｃｈi との通信に用いる。
【００４４】また、各チャンネルに割り当てられるタイ
ムスロットは、全チャンネルに対して同じ長さである必
要はなく、更に、温度による波長掃引が時間に対して線
形である必要もない。チャンネルを切り換えながら波長
掃引する周期も一定である必要はない。
ムスロットは、全チャンネルに対して同じ長さである必
要はなく、更に、温度による波長掃引が時間に対して線
形である必要もない。チャンネルを切り換えながら波長
掃引する周期も一定である必要はない。
【００４５】また、チャンネルｃｈ1 からチャンネルｃ
ｈn まで波長掃引する時間と、チャンネルｃｈn からチ
ャンネルｃｈ1 まで波長掃引する時間とを変えても良
い。図１０は、本発明の第３の実施例に係る光伝送装置
の受信装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を
示す模式図である。なお、図１の多電極ＤＦＢ半導体レ
ーザと対応する部分には図１と同一符号を付してあり、
詳細な説明は省略する。
ｈn まで波長掃引する時間と、チャンネルｃｈn からチ
ャンネルｃｈ1 まで波長掃引する時間とを変えても良
い。図１０は、本発明の第３の実施例に係る光伝送装置
の受信装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を
示す模式図である。なお、図１の多電極ＤＦＢ半導体レ
ーザと対応する部分には図１と同一符号を付してあり、
詳細な説明は省略する。
【００４６】ｎ型ＩｎＰ基板１上には、ＩｎＧａＡｓＰ
活性層（光導波層を含む）３，ＩｎＧａＡｓＰ受動層
（光導波層を含む）４1 、４2 が形成され、ＩｎＧａＡ
ｓＰ受動層４2 の下には回折格子２が形成されている。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３，ＩｎＧａＡｓＰ受動層４1 ，
４2 はメサ状にエッチングされた後に、半絶縁性ＩｎＰ
層１４によって埋め込まれている。
活性層（光導波層を含む）３，ＩｎＧａＡｓＰ受動層
（光導波層を含む）４1 、４2 が形成され、ＩｎＧａＡ
ｓＰ受動層４2 の下には回折格子２が形成されている。
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３，ＩｎＧａＡｓＰ受動層４1 ，
４2 はメサ状にエッチングされた後に、半絶縁性ＩｎＰ
層１４によって埋め込まれている。
【００４７】ＩｎＧａＡｓＰ活性層３，ＩｎＧａＡｓＰ
受動層４1 ，４2 および半絶縁性ＩｎＰ層１４上には、
ｐ型ＩｎＰクラッド層５が形成され、その上にはｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層６およびｐ型オーミック電極７
1 ，７2 ，７3 が、ＩｎＧａＡｓＰ層４１、４２、３に
対応して共振器方向に３つに分離されて形成されてい
る。そして、加熱用のＰｔ薄膜抵抗１６が、ＳｉＯ2 膜
１５によりｐ型ＩｎＰクラッド層５と絶縁されて形成さ
れている。
受動層４1 ，４2 および半絶縁性ＩｎＰ層１４上には、
ｐ型ＩｎＰクラッド層５が形成され、その上にはｐ型Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層６およびｐ型オーミック電極７
1 ，７2 ，７3 が、ＩｎＧａＡｓＰ層４１、４２、３に
対応して共振器方向に３つに分離されて形成されてい
る。そして、加熱用のＰｔ薄膜抵抗１６が、ＳｉＯ2 膜
１５によりｐ型ＩｎＰクラッド層５と絶縁されて形成さ
れている。
【００４８】このように構成された多電極ＤＢＲ半導体
レーザによれば、温度変化による発振波長制御はＰｔ薄
膜抵抗１６への電流注入によって行なわれ、キャリア密
度変化による発振波長制御は受動導波路への電流注入に
よって行なわれる。この受動導波路への電流注入は、電
極７1 または電極７2 への電流注入により行なう。ま
た、電極７1 ，７2 への注入電流を同時に制御しても良
い。その具体的な操作方法は、第１の実施例と同様に、
様々な波長可変動作が可能である。
レーザによれば、温度変化による発振波長制御はＰｔ薄
膜抵抗１６への電流注入によって行なわれ、キャリア密
度変化による発振波長制御は受動導波路への電流注入に
よって行なわれる。この受動導波路への電流注入は、電
極７1 または電極７2 への電流注入により行なう。ま
た、電極７1 ，７2 への注入電流を同時に制御しても良
い。その具体的な操作方法は、第１の実施例と同様に、
様々な波長可変動作が可能である。
【００４９】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば、上記実施例では、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系の半導体レーザの場合について説明したが、本発
明はＩｎＧａＡｌＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＡｓ系、ＡｌＧ
ａＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＳｂ系、ＺｎＣｄＳＳｅ系な
ど様々な材料系にも適用できる。
るものではない。例えば、上記実施例では、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系の半導体レーザの場合について説明したが、本発
明はＩｎＧａＡｌＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＡｓ系、ＡｌＧ
ａＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓＳｂ系、ＺｎＣｄＳＳｅ系な
ど様々な材料系にも適用できる。
【００５０】また、基板はｎ型基板に限るものではない
し、端面には無反射コーティングを施さなくても良い。
更に、半導体レーザの横構造は半絶縁層埋め込み構造に
限るものではないし、活性層や受動層はバルク材料から
構成されていても量子井戸構造から構成されていても良
い。
し、端面には無反射コーティングを施さなくても良い。
更に、半導体レーザの横構造は半絶縁層埋め込み構造に
限るものではないし、活性層や受動層はバルク材料から
構成されていても量子井戸構造から構成されていても良
い。
【００５１】更にまた、共振器方向における受動導波路
と活性導波路の位置、回折格子を設ける位置、分割電極
数、加熱手段を設ける位置、加熱手段の数など適宜変更
できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施できる。
と活性導波路の位置、回折格子を設ける位置、分割電極
数、加熱手段を設ける位置、加熱手段の数など適宜変更
できる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施できる。
【００５２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、発
振波長を主として温度により制御する第１の発振波長制
御手段によって、狭いスペクトル線幅を保ったまま広範
囲の波長範囲を掃引できるとともに、主としてキャリア
密度によって制御する第２の発振波長制御手段によっ
て、短時間で上記波長範囲の所望の波長を選択できる。
したがって、広範囲にわたって狭いスペクトル線幅を保
ちつつ、短いチャンネル切り換え時間を実現できる。
振波長を主として温度により制御する第１の発振波長制
御手段によって、狭いスペクトル線幅を保ったまま広範
囲の波長範囲を掃引できるとともに、主としてキャリア
密度によって制御する第２の発振波長制御手段によっ
て、短時間で上記波長範囲の所望の波長を選択できる。
したがって、広範囲にわたって狭いスペクトル線幅を保
ちつつ、短いチャンネル切り換え時間を実現できる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る光伝送装置の受信
装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を示す模
式図。
装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を示す模
式図。
【図２】活性領域の注入電流と発振波長との関係を示す
図。
図。
【図３】活性領域の注入電流と発振波長との関係を示す
図。
図。
【図４】活性領域および受動導導波路の注入電流と発振
波長との関係を示す図
波長との関係を示す図
【図５】活性領域および受動導導波路の注入電流と発振
波長との関係を示す図。
波長との関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施例に係るｎ対ｎ光通信シス
テムの概略構成を示す模式図。
テムの概略構成を示す模式図。
【図７】送信信号と発振波長との関係を示す図。
【図８】活性領域および受動導導波路の注入電流と発振
波長との関係を示す図。
波長との関係を示す図。
【図９】活性領域および受動導導波路の注入電流と発振
波長との関係を示す図。
波長との関係を示す図。
【図１０】本発明の第３の実施例に係る光伝送装置の受
信装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を示す
模式図。
信装置に用いる多電極ＤＦＢ半導体レーザの構造を示す
模式図。
１…ｎ型ＩｎＰ基板 ２…回折格子 ３…ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４，４1 ，４2 …ＩｎＧａＡｓＰ受動層 ５…ｐ型ＩｎＰクラッド層 ６…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ７1 ，７2 ，７3 ，７4 …ｐ型オーミック電極 ８…ｎ型オーミック電極 ９…低反射膜 １０…周波数検出装置 １１…自動周波数制御回路（第２の発振波長制御手段） １２…電流制御装置（第１の発振波長制御手段） １３…ビームスプリッタ １４…半絶縁性ＩｎＰ層 １５…ＳｉＯ2 膜 １６…Ｐｔ抵抗薄膜 １７…レーザ光 ２０…スターカプラ ２１1 〜２１n …光送信装置 ２２1 〜２２n …光受信装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/28 (56)参考文献 特開 平３−87087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−14988（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−53616（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97601（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−104626（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H04B 10/04 H04B 10/06 H04B 10/14 H04B 10/26 H04B 10/28 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (2)
- 【請求項１】光信号を送信する送信装置と、 受信用光源として半導体レーザを使用し、前記光信号を
受信する光受信装置とを具備してなり、 前記半導体レーザは、その発振波長を温度により制御す
る第１の発振波長制御手段と、キャリア密度によって制
御する第２の発振波長制御手段とを備え、前記第１の発
振波長制御手段により所望の波長範囲にわたって発振波
長を過渡的に掃引するとともに、この発振周波数を前記
第２の発振波長制御手段により過渡的に変動させ、所望
の波長を段階的に順次選択することを特徴とする光伝送
装置。 - 【請求項２】前記光信号は周波数分割多重信号であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光伝送装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22991193A JP3192293B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 光伝送装置 |
| US08/208,704 US5642371A (en) | 1993-03-12 | 1994-03-11 | Optical transmission apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22991193A JP3192293B2 (ja) | 1993-09-16 | 1993-09-16 | 光伝送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786694A JPH0786694A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3192293B2 true JP3192293B2 (ja) | 2001-07-23 |
Family
ID=16899674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22991193A Expired - Fee Related JP3192293B2 (ja) | 1993-03-12 | 1993-09-16 | 光伝送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3192293B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09331107A (ja) * | 1996-06-11 | 1997-12-22 | Canon Inc | 波長可変光源及びその波長制御方法及び波長多重通信ネットワーク |
| JP2007294914A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-11-08 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置 |
| JP2007273644A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置、レーザチップおよびレーザモジュール |
| JP5303581B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2013-10-02 | 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 |
| US8121169B2 (en) * | 2009-04-14 | 2012-02-21 | Corning Incorporated | Split control of front and rear DBR grating portions |
| JP5303580B2 (ja) * | 2011-01-11 | 2013-10-02 | 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、レーザチップおよびレーザモジュール |
| US9595804B2 (en) * | 2011-07-22 | 2017-03-14 | Insight Photonic Solutions, Inc. | System and method of dynamic and adaptive creation of a wavelength continuous and prescribed wavelength versus time sweep from a laser |
| JP5773942B2 (ja) * | 2012-05-18 | 2015-09-02 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザモジュール |
| JP5858879B2 (ja) * | 2012-07-18 | 2016-02-10 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザモジュール |
-
1993
- 1993-09-16 JP JP22991193A patent/JP3192293B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0786694A (ja) | 1995-03-31 |
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