JP3257185B2 - 半導体光源装置とその駆動方法 - Google Patents
半導体光源装置とその駆動方法Info
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Description
号出力から他の任意の波長の光変調信号出力への切り換
えを高速に行いうる半導体光源装置とその駆動方法に関
する。
代表的な構造を図1に示す(1993年電子情報通信学
会春季大会予稿B−961)。図中、1は波長可変半導
体レーザダイオード素子、2は光スイッチ素子、3は外
部変調器素子、4は光ファイバである。
通りである。波長可変半導体レーザダイオード素子1
は、特定の範囲内において出力波長を任意に設定可能で
あるが、波長設定のために数十〜数百nsの時間を要す
る。そのため、1ns以下の高速で出力波長を切り換え
るために、2個の波長可変半導体レーザダイオード素子
1が用意され、光スイッチ素子2で一方の波長可変半導
体レーザダイオード素子1を選択し、外部変調器素子3
によって変調して出力する。その間、他方の波長可変半
導体レーザダイオード素子1は、次に送り出す波長に設
定して待機させておき、波長切り換え時に光スイッチ素
子2で選択する。このような動作を繰り返すことによ
り、高速な波長切り換えが実現されている。しかし、こ
の従来構造の高速波長切換光源においては、各素子間を
結ぶ光ファイバ4の接続点において、1接続点あたり5
dB以上、トータルで25dB以上の接続損失がある。
また、波長可変半導体レーザダイオード素子1の波長設
定においては、波長設定用電極に電流を注入することか
ら素子温度が変動し、熱による波長ドリフトを伴うた
め、波長安定化のために光学部品と電気回路を組み合わ
せた図2に示すような複雑な波長制御装置を用いる必要
があった。
波長切換光源では、各素子と接続用の光ファイバの接続
点数が多いため、装置の組立に高精度(1μm程度)が
要求される箇所が多く、また、各接続点で損失が発生す
るので、波長可変半導体レーザダイオード素子から出射
された光パワーが有効に用いられないという欠点があっ
た。さらに波長設定後に波長可変半導体レーザダイオー
ド素子内における温度変動による波長ドリフトが発生す
るため、波長安定化のために同様の高精度の組み立て箇
所を含む複雑な制御装置を組み合わせて用いる必要があ
った。
構成で、かつ高効率、高信頼性、簡単な制御回路で動作
可能な高速波長切換光源となる半導体光源装置を提供す
ることを課題とする。
明の構成は、同一半導体基板上に、波長可変レーザダ
イオード素子と吸収型光スイッチ素子各1個が直列に配
置された単位素子を並列に複数組配置し、さらに当該単
位素子の複数の光出力端子を1つの光出力端子にまとめ
るための光合流素子あるいは光カプラ素子と出力光を変
調するための吸収型光変調器素子とを配置すること、
個々の波長可変レーザダイオード素子の波長設定用電極
に隣接して熱ドリフト制御用電極を設け、該波長可変用
電極に注入する電流量と該熱ドリフト制御用電極に注入
する電流量を相補的に制御する電気回路を組み合わせて
構成したことを特徴とする。
作用する。すなわち、複数の波長可変レーザダイオード
素子によってあらかじめ出力波長を設定し、吸収型光ス
イッチ素子で一つの波長可変レーザダイオード素子を選
択して出力波長を切り換えるため、0.1ns以下の高
速な波長切換が可能であり、選択された波長可変レーザ
ダイオード素子より出射された光は、外部変調器素子に
よって変調されて信号光として出力される。また、吸収
型光スイッチ素子によって選択されていない波長可変レ
ーザダイオード素子は、待機時間を利用して任意の波長
に設定でき、波長安定後に吸収型光スイッチによって選
択されるため、本発明の装置は、任意の波長の光変調信
号列を0.1ns以下の切り換え時間で、次々にに送り
出すという動作を行う。さらに本発明においては、熱ド
リフト制御用電極を設けたことにより、波長設定が簡単
な電気回路のみで可能となった。
明する。
実施例を示す図である。波長可変レーザダイオード素子
と吸収型光スイッチ素子各2個とY型光合流回路と吸収
型光変調器素子とからなる半導体モノリシック素子と電
気制御回路を用いて実現する場合の構成図である。図
中、10は半導体基板、21および22は波長可変レー
ザダイオード素子、21Aおよび22Aは当該波長可変
レーザダイオード素子を構成する活性領域電極、同様に
21Bおよび22Bは波長設定用電極、31および32
は吸収型光スイッチ素子、40はY型光合流回路、50
は吸収型光変調器素子、61および62は熱ドリフト制
御用電極、71および72は波長設定用電気制御回路で
ある。
よる半導体光源装置の一実施例の半導体モノリシック素
子部分について構造を示した一部断面視した斜視図およ
び要部の断面図である。図中、100は基板となるn型
InP層、101はp型InGaAs層、102はp型
InP層、103は波長可変レーザダイオード素子の活
性層となる2種類の組成のInGaAsP層の多重積層
によって構成された多重量子井戸層、104は吸収型光
スイッチ素子および吸収型光変調器素子の光吸収層とな
る2種類の組成のInGaAsP層の多重積層によって
構成された多重量子井戸層、105は104で示された
多重量子井戸層に回折格子を形成することによって構成
した波長設定用ブラッグ反射鏡層、106は透明光導波
路層となるInGaAsP層、107は透明光導波路の
損失を低減するためのアンドープInP層、110は吸
収型光スイッチ素子および吸収型変調器素子のポンディ
ングパッド電極部分の浮遊容量を低減するためのポリイ
ミド層、120は裏面側電極である。図4および図5に
は示されていないが、吸収型光変調器素子50の断面構
造は、吸収型光スイッチ素子31および32と同一であ
る。また熱ドリフト制御用電極61および62直下の構
造は、波長設定用電極21Bおよび22B直下の構造と
同一である。
動作について説明する。
22は、それぞれ所要のパワー、所要の波長で発振する
ように、活性領域電極と波長設定用電極に電流が注入さ
れている。熱ドリフト制御用電極61および62には、
後に詳しく示す方法によって制御された電流が注入され
ている。波長可変レーザダイオード素子21および22
によって発せられたレーザ光は、吸収型光スイッチ素子
31および32によって一方が選択され、Y型光合流回
路40を通して吸収型光変調器素子50に導かれ、変調
された光信号として出射される。出射信号光の波長の切
り換えは、吸収型光スイッチ素子31および32のon
/offの組み合わせを反転することによって行う。送
信光信号の波長を時系列上で任意に設定するためには、
吸収型光スイッチ素子のon/off反転後に選択され
ていない側の波長可変レーザダイオード素子の波長を設
定し、次のon/off反転まで待機状態にするという
動作を繰り返せばよい。
1B,22B、熱ドリフト制御用電極61,62に注入
される電流量は、以下のように決定される。
B,22Bに注入される電流をそれぞれI21B ,I
22B 、熱ドリフト制御用電極61,62に注入される電
流をそれぞれI61,I62とすると、それらの間には次の
関係を保たせる。Iconstはある一定の電流とす
る。
フト制御用電極61,62における一定電流注入時の発
熱量の違いを補正するための係数であり、実際には差動
AMPの利得を初期設定時に調整することにより決定さ
れる。初期設定後、上記の電流バランスを満たす動作は
波長設定用電気制御回路71および72によって自動的
に行われる。
の装置により、図6のように任意の波長の送信光信号列
を次々に出力する場合、各波長設定用電極、熱ドリフト
制御用電極に注入される電流量および吸収型光スイッチ
素子のon/offの組み合わせを表1に示す。
源装置は、同一半導体基板上に単純な素子を組み合わせ
て構成され、簡単な制御回路で動作可能であるため、以
下に示すような効果を奏するものである。
であるため高効率であり、高精度を要する組み立て箇所
が少ない。
は本質的に同一素子であるため、制作工程が単純であ
り、高信頼性、低価格が同時に実現できる。
め、波長設定が簡単な電気回路のみで可能である。
ある。
装置の一例を示す構成図である。
成図である。
モノリシック素子部分の構造を示す一部断面視した斜視
図である。
式図である。
する活性領域電極 21B,22B 波長可変レーザダイオード素子を構成
する波長設定用電極 31,32 吸収型光スイッチ素子 40 Y型光合流回路 50 吸収型光変調器素子 61,62 熱ドリフト制御用電極 71,72 波長設定用電気制御回路 100 n型InP層 101 p型InGaAs層 102 p型InP層 103 波長可変レーザダイオード素子の活性層となる
多重量子井戸層 104 吸収型光スイッチ素子および吸収型光変調器素
子の光吸収層となる多重量子井戸層 105 波長設定用ブラッグ反射鏡層 106 透明光導波路層となるInGaAsP層 107 アンドープInP層 110 ポリイミド層 120 裏面側電極
Claims (2)
- 【請求項1】 同一半導体基板上に、波長可変レーザダ
イオード素子と吸収型光スイッチ素子各1個が直列に配
置された単位素子を並列に複数組配置し、さらに該単位
素子の複数の光出力端子を1つの光出力端子にまとめる
ための光合流素子あるいは光カプラ素子と、出力光を変
調するための吸収型光変調器素子とを配置してなる半導
体光源装置であって、 前記個々の波長可変レーザダイオード素子の波長設定用
電極に隣接して熱ドリフト制御用電極を設けるととも
に、前記波長設定用電極に注入する電流量と前記熱ドリ
フト制御用電極に注入する電流量を相補的に制御する電
気回路を組み合わせたことを特徴とする半導体光源装
置。 - 【請求項2】 同一半導体基板上に、波長可変レーザダ
イオード素子と吸収型光スイッチ素子各1個が直列に配
置された単位素子を並列に複数組配置し、さらに当該単
位素子の複数の光出力端子を1つの光出力端子にまとめ
るための光合流素子あるいは光カプラ素子と、出力光を
変調するための吸収型光変調器素子とを配置してなる半
導体光源装置の駆動方法であって、 前記個々の波長可変レーザダイオード素子の波長設定用
電極に隣接して熱ドリフト制御用電極を設け、当該波長
設定用電極に注入する電流量と当該熱ドリフト制御用電
極に注入する電流とを相補的に制御して発振波長の熱ド
リフトを制御することを特徴とする半導体光源装置の駆
動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25148593A JP3257185B2 (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 半導体光源装置とその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25148593A JP3257185B2 (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 半導体光源装置とその駆動方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07106548A JPH07106548A (ja) | 1995-04-21 |
JP3257185B2 true JP3257185B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=17223511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25148593A Expired - Lifetime JP3257185B2 (ja) | 1993-10-07 | 1993-10-07 | 半導体光源装置とその駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3257185B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008108475A1 (ja) | 2007-03-08 | 2008-09-12 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 波長可変半導体レーザ素子及びその制御装置、制御方法 |
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-
1993
- 1993-10-07 JP JP25148593A patent/JP3257185B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
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1993年電子情報通信学会春季大会B−961 p.4−99 |
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