JP3287443B2 - The semiconductor laser and an optical communication system using the same capable polarization modulation - Google Patents

The semiconductor laser and an optical communication system using the same capable polarization modulation

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JP3287443B2
JP3287443B2 JP1554295A JP1554295A JP3287443B2 JP 3287443 B2 JP3287443 B2 JP 3287443B2 JP 1554295 A JP1554295 A JP 1554295A JP 1554295 A JP1554295 A JP 1554295A JP 3287443 B2 JP3287443 B2 JP 3287443B2
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肇 坂田
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キヤノン株式会社
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【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速変調時などにおいても動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長分割多重光通信等を実現するための半導体レーザに関するものであり、特に、直交する偏波モードの発振制御を可能とする偏波変調可能な半導体レーザおよびこれを用いた光通信方式に関するものである。 The present invention relates also to suppress dynamic wavelength fluctuation at such high speed modulation is relates to a semiconductor laser for realizing stable high density wavelength division multiplexing optical communications, in particular, perpendicular relates an optical communication system using possible that polarization modulatable semiconductor laser and this oscillation control of the polarization mode.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量を拡大することが望まれており、複数の波長あるいは光周波数を1本の光ファイバに多重させた波長多重(WDM) In recent years, it has been desirable to increase the transmission capacity in the field of optical communications, wavelength-multiplexed with a plurality of wavelengths or light frequency is multiplexed into one optical fiber (WDM)
伝送の開発が行なわれている。 Development of transmission has been carried out. 伝送容量をなるべく多くする為には、波長間隔を狭くすることが重要である。 To as many transmission capacity, it is important to narrow the wavelength interval. その為には、波長フィルタあるいは分波器の選択帯域幅が小さく、光源となるレーザの占有周波数帯域あるいはスペクトル線幅が小さいことが望ましい。 For this purpose, a small select bandwidth of the wavelength filter or duplexer, it is desirable occupied frequency band or spectral line width of the laser as a light source is small. 例えば、波長可変幅3nmの半導体DFBフィルタでは、透過帯域幅0.03nm程度である為、理想的には100チャネルの多重が可能である。 For example, in the semiconductor DFB filter wavelength variable width 3 nm, because of the order of transmission bandwidth 0.03 nm, and ideally it is possible to 100 channels multiplexed. しかし、この場合、光源のスペクトル線幅が0.03nm以下であることが要求される。 However, in this case, the spectral line width of the light source is required to be not more than 0.03 nm.
現状では、動的単一モード発振する半導体レーザとして知られるDFBレーザでさえも、直接ASK変調を行なうと動的波長変動が起きてスペクトル線幅が0.3nm At present, the dynamic single-mode oscillation even DFB laser known as a semiconductor laser for the spectral line width happening dynamically wavelength fluctuation when performing direct ASK modulation 0.3nm
程度まで広がってしまい、このような波長多重伝送には向かない。 It will spread to the extent, not suitable for such a wavelength multiplexing transmission.

【0003】そこで、このような波長変動を抑える為、 [0003] Therefore, in order to suppress such a wavelength variation,
外部強度変調器を用いたり(例えば鈴木他、“λ/4シフトDFBレーザ/吸収型光変調器集積光源”, 電子情報通信学会研究会予稿集, OQE90−45, Or using an external intensity modulator (e.g. Suzuki other, "lambda / 4 shift DFB laser / optical modulator integrated light source", IEICE Technical Committee Proceedings, OQE90-45,
p. p. 99, 1990)、直接FSK変調方式(例えば、M.J.Chawski et al. “1.5 99, 1990), direct FSK modulation scheme (e.g., M.J.Chawski et al. "1.5
Gbit/s FSK transmission s Gbit / s FSK transmission s
ystem usingtwo electrode ystem usingtwo electrode
DFB laser as a tunableFSK DFB laser as a tunableFSK
discriminator/photodetec discriminator / photodetec
tr”,Electron. Lett. vol.2 tr ", Electron. Lett. vol.2
6, No. 6, No. 15, p. 15, p. 1146,1990)、直接偏波変調方式(特開平2−159781号明細書)などが考案されている。 1146,1990), such as direct polarization modulation system (JP-A-2-159781 specification) has been devised.

【0004】上記3つの例を比較してみる。 [0004] Comparing the above three examples. 外部変調器の場合、波長変動が0.03nm程度あり、仕様に対してぎりぎりの性能であり、装置の点数も増えるためコストなどの面で好ましくない。 For external modulators, wavelength fluctuations have about 0.03 nm, a marginal performance for specification is not preferable in terms of cost for also increases the number of devices. また、FSKの場合、受信側のフィルタを波長弁別装置として機能させる必要があり、複雑な制御技術を必要とする。 Also, in the case of FSK, it is necessary to function of the receiving filter as a wavelength discrimination apparatus, require complex control technology. 一方、偏波変調は、 On the other hand, polarization modulation,
通常のDFBレーザを多電極化するだけで装置点数は増えず、波長変動が外部変調方式に比べてさらに小さく、 Only device number for multielectrode the ordinary DFB laser is not increased, even smaller when the wavelength fluctuation is compared with the external modulation system,
伝送信号はASKのため、受信側のフィルタ等の負荷が小さいという利点がある。 Transmission signal for ASK, there is an advantage that the load is small such as the receiving side filter.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとしてる課題】以上の様に偏波変調は、波長多重伝送等に好適の変調方式であるが、従来の提案では、偏波の制御を可能とする為の積極的手段を有していない。 THE INVENTION attempted to have problems solved] above polarization modulation as is suitable for the modulation scheme in the wavelength multiplexing transmission, etc., in the conventional proposal, the active means for enabling control of the polarization It does not have. その為、再現性の高いデバイスの実現が困難であり、また、作製後の調整が必要で歩留まりが悪いなどの問題点があった。 Therefore, it is difficult to realize a high reproducibility device, also, there is a problem such as poor need a yield adjustment after fabrication.

【0006】よって、本発明の目的は、上記の問題点を解決した偏波変調可能な半導体レーザ及びこれを用いた光通信方式を提供することにある。 [0006] Therefore, an object of the present invention is to provide an optical communication system using resolved polarization modulatable semiconductor laser and which the above-mentioned problems.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、典型的には、 Means for Solving the Problems The present invention is, typically,
実用的な偏波変調方式を提供するために、1対のブラッグ反射導波路或はブラッグ反射導波路と反射端面に挾まれた活性方向性結合器(活性領域を含む方向性結合器) To provide a practical polarization modulation method, a pair of Bragg reflector waveguide or Bragg reflector waveguide and the reflecting end face sandwiched active directional coupler (directional coupler including an active region)
から構成される半導体レーザを用い、該半導体レーザは直交する2つの偏波モードのいずれでも発振が可能なように構成され、発振する偏波モードの選択は、該活性方向性結合器の結合波長と該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長とを、該2つの偏波モードのうちいずれかの偏波モードにおいて合わせることにより行なうことを特徴とする。 A semiconductor laser constituted by the semiconductor laser is configured to allow oscillation either of the two polarization modes orthogonal, the selection of polarization modes to oscillate is coupled wavelength of the active directional coupler and the Bragg wavelength of the Bragg reflection waveguides, and performing by combining in any polarization mode of the two polarization modes.

【0008】詳細には、本発明の偏波変調可能な半導体レーザ 、1対のブラッグ反射導波路に挾まれた活性方向性結合器から構成される半導体レーザであって、該半導体レーザは直交する2つの偏波モードのいずれでも発振が可能なように構成され、該活性方向性結合器の結合波長と該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長とを夫々制御する手段(例えば、複数の電極)を備え、発振する偏波モードの選択は、該活性方向性結合器の結合波長と該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長とを、該制御手段により、該2つの偏波モードのうちいずれかの偏波モードにおいて合わせることにより行なわれ、更に、該活性方 [0008] Specifically, polarization modulatable semiconductor laser of the present invention is a semiconductor laser composed of sandwiched active directional coupler to a pair of Bragg reflection waveguides, the semiconductor laser is perpendicular constructed and to allow oscillation either of the two polarization modes, means for respectively controlling the Bragg wavelength of the coupling wavelength and the Bragg reflection waveguide of the active directional coupler (e.g., a plurality of electrodes) with the selection of polarization modes oscillate, and the Bragg wavelength of the coupling wavelength and the Bragg reflection waveguide of the active directional coupler, by said control means, the polarization of one of the two polarization modes done by matching the mode, further, the active side
向性結合器における導波モード間の結合が、グレーティ The coupling between the guided mode in the tropic coupler Gureti
ングによる位相整合で行なわれることを特徴とする。 Characterized in that it is performed in phase matching by ring. また、1対のブラッグ反射導波路は、ブラッグ反射導波路と反射端面に置き換えられてもよい。 Further, the pair of Bragg reflection waveguide may be replaced with a Bragg reflection waveguide and the reflecting facet. 具体的には、以下の形態を取ることができる。 Specifically, it is possible to take the following form. 活性方向性結合器は活性層と導波路層を含む。 Active directional coupler comprises an active layer and the waveguide layer. 2つの偏波モードにおける共振器内利得が、ブラッグ反射導波路のブラッグ波長付近において、ほぼ等しくなるように構成されている。 Resonator gain in the two polarization modes, in the vicinity of Bragg wavelength of the Bragg reflected waveguide are configured to be substantially equal. 活性層が、 The active layer,
引っ張り歪が導入された多重量子井戸で構成され、ホールの準位であるヘビーホール準位E hh0とライトホール準位E lh0がほぼ等しくなる様に構成されている。 Consists of pulling multiple quantum well strain is introduced, heavy hole level E hh0 and light hole level E LH0 is constructed as substantially equal a level of the hole.

【0009】また、本発明の光通信方式は、上記偏波変調可能な半導体レーザを直接偏波変調して、その出力光を偏光子もしくは偏波ビームスプリッタを通すことにより、振幅変調された信号光として、光ファイバで伝送し光受信器で検波することを特徴とする。 Further, the optical communication system of the present invention is to directly polarization modulating the polarization modulatable semiconductor laser, by passing through the polarizer or polarization beam splitter and the output light, the amplitude modulated signal as light, characterized in that transmitted in the optical fiber is detected by the optical receiver. また、上記偏波変調可能な半導体レーザのブラッグ反射導波路に注入する電流を制御することでその発振波長が可変になるように該半導体レーザを使用して振幅変調された信号光を得ることを特徴とする。 Further, to obtain a using the semiconductor laser as the oscillation wavelength is variable by controlling the current injected into the Bragg reflector waveguide of the polarization modulatable semiconductor laser amplitude modulated signal light and features.

【0010】更に、本発明の光通信方式は、上記偏波変調可能な半導体レーザを複数接続し、複数の波長の光を夫々変調して伝送させ、光フィルタもしくは分波器を備えた光受信器により所望の波長の光にのせた信号のみを取り出す様に、波長分割多重通信することを特徴とする。 Furthermore, the optical communication system of the present invention, the polarization can be modulated semiconductor lasers connecting a plurality, is transmitted multiple wavelengths of light each modulated, the light received with the optical filter or the duplexer vessel by as taking out only a signal carrying the light of the desired wavelength, characterized in that wavelength division multiplexing communications.

【0011】 [0011]

【第1実施例】具体的に、図1及び図2をもとに本発明の原理を説明する。 [First embodiment] Specifically, to explain the principles of the present invention based on FIGS. ブラッグ反射領域11、12(一方が反射端面でもよい)と活性方向性結合領域13の3領域からなる半導体レーザにおいて、ブラッグ反射領域1 In the semiconductor laser having three regions of the Bragg reflection region 11, 12 (one may be a reflection end surface) and the active directional coupler region 13, the Bragg reflection region 1
1、12では図2(a)のように、特定の波長(ブラッグ波長)のみが反射される様、導波路層14の上にあるグレーティング層15に細かい周期のグレーティング1 As in the 1,12 FIG. 2 (a), the manner in which only a specific wavelength (Bragg wavelength) is reflected, the grating of fine period grating layer 15 overlying the waveguide layer 14 1
6が形成されている。 6 is formed. グレーティング16で反射されるブラッグ波長λ BRは偏波モードに依存し多少異なるが、 Slightly different but Bragg wavelength lambda BR reflected by the grating 16 depends on the polarization mode,
その差は僅かである。 The difference is slight.

【0012】活性方向性結合領域13では、導波路層1 [0012] In the active directional coupler region 13, the waveguide layer 1
4の上部にグレーティング層15が形成され、更に活性層17が形成されている。 4 is a grating layer 15 on top of the formation, and further that the active layer 17 formed. 活性層17と導波路層14の組成/層厚が異なる為、活性方向性結合領域13では、 Since the composition / layer thickness of the active layer 17 and the waveguide layer 14 are different, the active directional coupler region 13,
特定の結合波長λ DCでのみ、導波モード間の位相整合が満足され、活性層17と導波路層14に夫々中心強度を有する2つの導波モード間で結合が生ずる。 Only specific binding wavelength lambda DC, is satisfied the phase matching between the guided mode coupling occurs between the two guided modes each having a center intensity in the active layer 17 and the waveguide layer 14. 直交する2 Two orthogonal
つの偏波モード(TEおよびTMモード)に対して、この結合波長λ DCは図2(b)、(c)のように異なった値となる。 One of the relative polarization mode (TE or TM mode), the coupling wavelength lambda DC FIG. 2 (b), the different values as (c). 活性方向性結合領域13の電極104に注入する電流を制御することにより、結合波長λ DCを変化させ、あるときは、図2(b)のようにTMモードのλ DC By controlling the current injected to the electrode 104 of the active directional coupler region 13, alter binding wavelength lambda DC, some time, lambda DC TM mode as shown in FIG. 2 (b)
を、あるときは、図2(c)のようにTEモードのλ DC A certain time, the TE mode as shown in FIG. 2 (c) λ DC
をブラッグ反射領域11、12で反射されるブラッグ波長λ BRに一致させる。 The match the Bragg wavelength lambda BR reflected by the Bragg reflection regions 11 and 12.

【0013】活性方向性結合領域13で、結合する偏波モード(TEもしくはTMモード)を切り換えることにより、導波路層14から活性層17へ移行した偏波モードのみが利得を受けて、ブラッグ反射領域11および1 [0013] In the active directional coupler region 13, by switching the coupling to polarization mode (TE or TM mode), only the polarization mode shifts to the active layer 17 from the waveguide layer 14 is subjected to gain Bragg reflector regions 11 and 1
2(或は反射端面)の間で共振されてレーザ共振となる。 2 (or reflection end surface) is resonated between the laser resonator.

【0014】ブラッグ反射領域11、12に電流を注入すると、導波路層14の実効屈折率が変化し、ブラッグ波長λ BRが変化する。 [0014] injecting a current into the Bragg reflector regions 11, 12, the effective refractive index of the waveguide layer 14 is changed, the Bragg wavelength lambda BR is changed. 活性方向性結合領域13の結合波長の帯域幅は、ブラッグ反射波長の帯域幅と比較して2 Bandwidth binding wavelength of the active directional coupler region 13, as compared to the bandwidth of the Bragg reflection wavelength 2
桁以上広い為、ブラッグ反射領域11、12で発振波長を変化させても、十分に活性方向性結合領域13の結合条件を満足できる。 For broad least digits, even if the oscillation wavelength is changed at the Bragg reflector regions 11 and 12, fully satisfactory binding conditions of the active directional coupling region 13.

【0015】以上の様な構成により、発振波長はブラッグ反射領域で、また、偏波の選択は活性方向性結合領域でとそれぞれ独立に制御できるため、波長チューニング時にも安定な偏波変調を行なうことができる。 [0015] With the above-described configuration, the oscillation wavelength in the Bragg reflection region, since the selection of the polarization can be controlled independently with active directional coupler region, stably polarization modulation even when the wavelength tuning be able to.

【0016】本発明による第1実施例の詳細を説明する。 [0016] describing the details of the first embodiment according to the present invention. 図1は本実施例による半導体レーザの断面図で、1 Figure 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present embodiment, 1
00は基板となるn−InP、101はクラッドとなるn−InP層、14は上記のInGaAsP光導波路層、15は導波路層14より屈折率の低い上記のInG 00 n-InP, 101 are n-InP layer serving as a cladding comprising a substrate, 14 is InGaAsP optical waveguide layer of the 15 low above refractive index than the waveguide layer 14 InG
aAsPグレーティング層、16はブラッグ反射を起こす周期の細かい上記のグレーティング、17はアンドープのIn 0.53 Ga 0.47 As(厚さ5nm)/In 0.28 aAsP grating layer, fine above the grating periodicity that causes Bragg reflection 16, undoped In 0.53 Ga 0.47 As (thickness 5 nm) is 17 / In 0.28 G
0.72 As(厚さ5nm)10層からなる歪超格子構造の上記の活性層、102はp−InPクラッド層、10 a 0.72 As (thickness 5 nm) above the active layer of the strained superlattice structure consisting of 10 layers, 102 p-InP cladding layer, 10
3はp−In 0.59 Ga 0.41 As 0.90.1コンタクト層、 3 p-In 0.59 Ga 0.41 As 0.9 P 0.1 contact layer,
104は上記のp電極であるCr/AuZnNi/Au 104 is a p electrode of the Cr / AuZnNi / Au
層、105は基板側のn電極であるAuGeNi/Au Layer 105 is the n-electrode on the substrate side AuGeNi / Au
層である。 It is a layer. ここで、活性層17は引っ張り歪をもつ多重量子井戸層になっており、ホールの準位であるライトホール準位と電子の基底順位の遷移エネルギー(E lh0 Here, the active layer 17 pulls have become multi-quantum well layer having a strained, light holes level and electrons of the base rank of the transition energy is level of the hole (E LH0 -
e0 )とホールの準位であるヘビーホール準位と電子の基底順位の遷移エネルギー(E hh0 −E e0 )を等しく設計してあるため、歪を含まない超格子に比べるとTM偏波での利得が高く、TEモードとTMモードの発光スペクトルは1.56μmを中心としてほぼ重なる。 E e0) because that is equal designing heavy hole level and the electron ground order of transition energy is level of the hole (E hh0 -E e0), compared to the superlattice containing no distortion in the TM polarization high gain of the emission spectrum of the TE mode and the TM mode is substantially overlap around a 1.56 .mu.m. グレーティング16によるブラッグ波長は利得の中心波長とほぼ重なるようグレーティング16の周期を0.24μm 0.24μm period of the grating 16 as the Bragg wavelength by the grating 16 is substantially overlapped with the center wavelength of the gain
に設定している。 It is set to.

【0017】したがって、図2(b )に示すように活性方向性結合領域13におけるTMモードの結合波長が、ブラッグ反射領域のブラッグ波長(ここでは1.5 [0017] Thus, Figure 2 coupling wavelength of the TM mode in the active directional coupler region 13 as shown in (b) is, the Bragg wavelength of Bragg reflection region (1.5 in this case
6μm)を含むように同調を行なえば、必然的にTEモードの結合波長はブラッグ波長より十分長波長側にシフトし、TEモードの結合は生じない。 By performing the tuning to include 6 [mu] m), coupling wavelength inevitably TE mode is shifted sufficiently long wavelength side of the Bragg wavelength, coupling of the TE mode does not occur. この状態で、レーザはTMモードで発振する。 In this state, the laser oscillates at a TM mode.

【0018】次に、活性方向性結合領域13への注入電流を変化し、図2(c)のようにブラッグ反射領域のブラッグ波長に対して、TEモードが結合するように制御すれば、同様の機構により、TEモードでのレーザ発振が起こる。 Next, change the current injected into the active directional coupling region 13 for the Bragg wavelength of Bragg reflection region as shown in FIG. 2 (c), the by controlling such TE modes are coupled, similarly by the mechanism, the laser oscillation in the TE mode occurs. このようにして、電流制御によりTE/TM In this manner, the current control TE / TM
モードのスイッチングがおこる。 Switching mode occurs. TEモードとTMモードのブラッグ反射領域におけるブラッグ波長は、いずれも波長1.56μm付近であるが、導波路の横閉じ込め構造や層組成などデバイスの構造に依存し多少ずれる。 Bragg wavelength in the Bragg reflection region of the TE and TM modes is each a vicinity of the wavelength of 1.56 .mu.m, depending on the lateral confinement of the structures, such as and the layer composition the device structure of the waveguide shift slightly.
しかし、通常3−6nm程度である。 However, it is usually about 3-6nm. それに対して、活性方向性結合領域13での結合帯域幅は20nm程度でブラッグ波長のばらつきは十分含まれる。 In contrast, binding bandwidth active directional coupling region 13 the variation of the Bragg wavelength of about 20nm are included sufficient. そのため、ブラッグ反射領域での発振波長の変化に対して、活性方向性結合領域13の結合効率はほとんど影響を受けない。 Therefore, with respect to the change in the oscillation wavelength of the Bragg reflection region, the coupling efficiency of the active directional coupling region 13 hardly affected.

【0019】図3に本発明の半導体レーザを用いて強度変調信号を伝送し、受信する光伝送系のブロック図を示した。 [0019] Figure 3 using a semiconductor laser of the present invention transmits the intensity modulated signal, and a block diagram of a receiver for an optical transmission system. 半導体レーザ31からの光出力を図3に示したように編光子32に通してTE偏波(もしくはTM偏波) TE polarization through the light output to the knitting photon 32 as shown in FIG. 3 from the semiconductor laser 31 (or TM polarization)
のみを取り出すことにより、高い消光比の強度振幅信号が得られる。 By extracting only the intensity amplitude signal of a high extinction ratio can be obtained. この際、TE/TMのモード変化は生じるが、レーザ出力光の強度自体の変動はほとんどないため(E lh0 −E e0とE hh0 −E e0の遷移エネルギーを等しく設計してあるので)、活性層17のキャリア変動によるチャーピングが極めて小さくなる。 At this time, although the mode change of the TE / TM occurs, (so are equal designing transition energy E LH0 -E e0 and E hh0 -E e0) variation in the intensity itself of the laser output light because almost no activity chirping due to carrier fluctuation of the layer 17 is extremely small. 偏光子32によって選択されたTE光は、アイソレータ33を通して光ファイバ34に結合させて伝送する。 TE light selected by the polarizer 32 transmits by coupling through an isolator 33 to the optical fiber 34. 伝送された光は光検出器35にて検出される。 Transmitted light is detected by the light detector 35. このとき、TEとTMの消光比は20dB以上得られ、したがって、この消光比をもつASK伝送が可能である。 In this case, the extinction ratio of the TE and TM are obtained than 20 dB, therefore, it is possible ASK transmission with this extinction ratio.

【0020】本発明の半導体レーザの偏波変調時にチャーピングは極めて小さくTEモード出力のみを観測したところ0.03nm以下であることが確かめられた。 The semiconductor laser chirping when polarization modulation of the present invention, it has been confirmed is 0.03nm or less was observed only a very small TE mode output. また、偏波変調の変調帯域も1GHz以上であることが示された。 Furthermore, it was shown that the modulation band of polarization modulation is also more 1 GHz.

【0021】本発明による半導体レーザを用いて光伝送を行なった実施例を図4に沿って説明する。 It will be described with reference to FIG. 4 an example of performing optical transmission using a semiconductor laser according to [0021] the present invention. 図4において、41は本発明によって波長制御及び消光比が安定に制御され偏波変調されている半導体レーザである。 4, 41 is a semiconductor laser wavelength control and extinction ratio is modulated stably controlled polarization by the present invention. この半導体レーザでは、波長間隔6GHz(約0.05n In this semiconductor laser, wavelength interval 6 GHz (about 0.05n
m)程度で、3nmの範囲で波長を変えられる(図1の電極104への電流を制御して行う)。 In m) extent, it can change the wavelength range of 3 nm (performed by controlling the current to the electrode 104 of FIG. 1). また、偏波変調では、通常の直接強度変調で問題になるようなチャーピングと呼ばれる動的波長変動が2GHz以下と非常に小さいため、波長多重する場合に10GHz間隔で並べても隣のチャンネルにクロストークを与えることはない。 Further, by the polarization modulation, for dynamic wavelength variation called chirping as a problem in a conventional direct intensity modulation is very small and below 2GHz cross next to the channels arranged in 10GHz intervals when wavelength multiplexing It does not give the talk.
従って、この半導体レーザを用いた場合、3/0.05 Therefore, when using the semiconductor laser, 3 / 0.05
=60チャネル程度の波長多重が可能である。 = 60 channels of the wavelength multiplexing is possible. この半導体レーザは偏光ビームスプリッタ42と一体化して光送信装置40を構成している。 This semiconductor laser is integrated with the polarization beam splitter 42 constitute the optical transmitter 40. この光送信装置40から出射された光を光ファイバ43に結合させ伝送する。 The light emitted from the light transmitting unit 40 to be coupled to optical fiber 43 for transmission. ファイバカップラ44を伝送した信号光は、光受信装置45 The signal light transmitting fiber coupler 44, optical receiver 45
において、光フィルタ46により所望の波長チャネルの光が選択分波され、光検出器47により信号検波される。 In, the optical filter 46 light of a desired wavelength channel is selected demultiplexed, it is the signal detected by the photodetector 47. ここでは、光フィルタ46としてDFBレーザと同じ構造のものを、しきい値以下に電流をバイアスして使用している。 Here, what the optical filter 46 having the same structure as the DFB laser, is used to bias the current below the threshold. 2電極の電流比率を変えることで、透過利得を20dB一定で透過波長を3nmの範囲で変えることができる。 By varying the current ratio of 2 electrodes, the transmission wavelength of the transmission gain at 20dB constant can be varied in the range of 3 nm. また、このフィルタ46の10dBダウンの透過幅は0.03であり、0.05nmの間隔で波長多重するのに十分な特性を持つている。 Further, transmission width of 10dB down of the filter 46 is 0.03, which has sufficient characteristics for wavelength multiplexing at intervals of 0.05 nm. 光フィルタ46 The optical filter 46
として、同様の波長透過幅を持つもの、例えば、マハツェンダ型、ファブリペロ型などを用いてもよい As those having a similar wavelength transmission width, for example, Mahatsuenda type, or the like may be used Fabry-Perot

【0022】 [0022]

【第2実施例】本発明による第2の実施例を図5に沿って説明する。 The [Second Embodiment] A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. ブラッグ反射領域11、12の構造は第1 Structure of Bragg reflection regions 11 and 12 first
実施例と同様であるが、活性方向性結合領域13における波長選択性(偏波モード選択性)を更に高めるため、 Although similar to the embodiment, for increasing wavelength selectivity of the active directional coupler region 13 (polarization mode selective) Furthermore,
活性方向性結合領域13には比較的荒い周期のグレーティング51が形成されている。 Grating 51 of relatively rough period in the active directional coupler region 13 is formed. さらに本実施例では、グレーティング51上に、グレーティング層15とは屈折率の異なるInGaAaP中間クラッド層52が形成され、その上に活性層53が形成されている。 Further, in this embodiment, on the grating 51, the grating layer 15 is formed InGaAaP intermediate cladding layer 52 having different refractive indices, the active layer 53 is formed thereon. 活性層53 The active layer 53
は縦横対称としたInGaAsからなり(勿論、第1実施例の活性層17でもよい)、TEモード及びTMモードに対して同様の利得を持つ。 Consists of InGaAs which is the aspect symmetry (of course, may be the active layer 17 of the first embodiment) has the same gain for TE and TM modes. ブラッグ反射領域11、 Bragg reflection region 11,
12のグレーティング16の周期等は第1実施例と同じである。 Period or the like of the grating 16 of the 12 is the same as the first embodiment.

【0023】導波路層14と活性層53にそれぞれ中心強度を有する導波モードの実効屈折率をそれぞれN (w) The effective refractive index of the guided mode having a respective center intensity in the waveguide layer 14 and the active layer 53, respectively N (w)
eff 、N (a) eff 、比較的荒いグレーティング51の周期をΛ DCとすれば、結合波長λ DC =|N (w) eff −N (a) eff eff, N (a) eff, if the period of the relatively coarse gratings 51 and lambda DC, binding wavelength λ DC = | N (w) eff -N (a) eff
|Λ DCで表わされる。 | Represented by Λ DC.

【0024】ここで、グレーティング51による結合波長は、偏波依存性が強くTEモードとTMモードに対して通常30nm程度異なる値を持つ。 [0024] Here, bonds wavelength by the grating 51 has a regular 30nm about different values ​​for polarization dependence strongly TE and TM modes. したがって、活性方向性結合領域13のTEモードの結合波長が、ブラッグ反射領域11、12のブラッグ波長(ここでは1.5 Thus, binding wavelength of the TE mode of the active directional coupling regions 13, the Bragg wavelength (1.5 in this case the Bragg reflection regions 11 and 12
6μm)を含むように活性方向性領域13に電流を注入して同調を行なえば、必然的にTMモードの結合波長は1.53μm付近となる。 By performing the tuning current is injected into the active directional region 13 to include a 6 [mu] m), coupling wavelength inevitably TM mode becomes around 1.53 .mu.m.

【0025】ここで、活性方向性結合領域13ではTE [0025] Here, in the active directional coupler region 13 TE
モードのみが選択結合される為、活性層53が励起されて生じた自然放出光のうちTEモードのみがブラッグ反射領域に移行結合される。 Since only mode is selected binding, active layer 53 is only TE mode of the spontaneous emission after excitation is transferred bound to the Bragg reflection region. ブラッグ反射領域11、12 Bragg reflection regions 11 and 12
では、ブラッグ波長で強い反射が生じ、結局、ブラッグ反射領域で決定されるブラッグ波長での発振がTEモードで生じる。 So strong reflection occurs at the Bragg wavelength, after all, oscillation at the Bragg wavelength determined by the Bragg reflection area occurs in the TE mode. 次に、活性方向性結合領域13への注入電流を変化し、ブラッグ反射領域のブラッグ波長に対して、TMモードが結合するように制御すれば、同様の機構により、TMモードでのレーザ発振が起こる。 Next, change the current injected into the active directional coupling region 13 for the Bragg wavelength of the Bragg reflection region, by controlling so as TM modes are coupled by the same mechanism, the laser oscillation in TM mode Occur. このようにして、活性方向性結合領域13への電流制御により前記実施例と同様にTE/TMモードの偏波スイッチングおよび波長制御を行なうことができた。 In this way, it was possible by the current control to the active directional coupling region 13 performs the polarization switching and wavelength control of the embodiment similarly to TE / TM mode. 本実施例でも、一方が反射端面であれば、共振がブラッグ反射領域と活性層の外端の反射端面で起こる。 Also in this embodiment, if one is reflecting end face, resonance occurs in the reflecting end surface of the outer edge of the Bragg reflector region and the active layer.

【0026】本実施例では、グレーティング51による位相整合を用いるため、非対称性のみによる方向性結合器(例えば、第1実施例)と比較して、グレーティングを作製するぶん製法は少し複雑になるが、結合帯域幅がより限定され、強い波長選択性を示す。 [0026] In this embodiment, since the use of phase matching by the grating 51, the asymmetry only by directional couplers (e.g., the first embodiment) than, Bun method of making a grating is a little complicated , coupling bandwidth is more limited, exhibit strong wavelength selectivity. そのため、活性方向性結合領域の長さも短くて済み、より小さい電流変化で偏波モードの切換が可能となる特徴を有する。 Therefore, it is short the length of the active directional coupling region has a feature that enables the switching of the polarization modes at a smaller current change. 動作原理に関しては前記実施例と同様である。 Is with respect to the operation principle is the same as the previous examples. 第2実施例も、第1実施例と同様に、図3、図4の様な光通信方式に使用できる。 The second embodiment also, as in the first embodiment, FIG. 3, can be used in optical communication systems such as FIG.

【0027】 [0027]

【発明の効果】本発明により、動的波長変動の極めて小さい偏波変調可能な半導体レーザが実現でき、これを使用した直接偏波変調方式を用いて、高密度波長多重光通信システムを構築できる。 According to the present invention, can be realized very small polarization modulatable semiconductor laser dynamic wavelength variation, using a direct polarization modulation method using this, we construct a dense wavelength division multiplexing optical communication system .

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明による半導体レーザの構造を説明する図。 Diagram illustrating a structure of a semiconductor laser according to the invention; FIG.

【図2】本発明による半導体レーザの動作原理を表わす図。 Diagram illustrating the operation principle of the semiconductor laser according to the invention, FIG.

【図3】本発明による半導体レーザを用いた光通信方式を説明する図。 Diagram illustrating an optical communication system using a semiconductor laser according to the present invention; FIG.

【図4】本発明による半導体レーザを用いたたの光通信方式を説明する図。 Diagram illustrating an optical communication system of another using a semiconductor laser according to the invention; FIG.

【図5】本発明による他の半導体レーザの構造を示す図。 It shows the structure of another semiconductor laser according to the present invention; FIG.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

11、12 ブラッグ反射領域 13 活性方向性結合領域 14 導波路層 15 グレーティング層 16 ブラッグ反射を起こすグレーティング 17、53 活性層 31、41 半導体レーザ 32、42 偏光子もしくは偏光ビームスプリッタ 33 光アイソレータ 34、43 光ファイバ 35、47 光検出器 40 光送信装置 44 ファイバカップラ 45 光受信装置 46 光フィルタ 51 方向性結合を起こすグレーティング 52 中間クラッド層 100 基板 101、102 クラッド層 103 コンタクト層 104、105 電極 11,12 Bragg reflector region 13 active directional coupler region 14 waveguide layer 15 grating layer 16 causes Bragg reflection grating 17,53 active layers 31 and 41 the semiconductor laser 32, 42 polarizer or polarization beam splitter 33 optical isolators 34, 43 optical fiber 35, 47 the light detector 40 an optical transmitting apparatus 44 fiber coupler 45 causes the light receiving device 46 optical filter 51 directional coupler grating 52 intermediate cladding layer 100 substrate 101, 102 clad layer 103 contact layer 104 and 105 electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H04B 10/02 H04B 10/28 JICSTファイル(JOIS) ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (58) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01S 5/00 - 5/50 H04B 10/02 H04B 10/28 JICST file (JOIS)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】1対のブラッグ反射導波路に挾まれた活性方向性結合器から構成される半導体レーザであって、該半導体レーザは直交する2つの偏波モードのいずれでも発振が可能なように構成され、該活性方向性結合器の結合波長と該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長とを夫々制御する手段を備え、発振する偏波モードの選択は、該活性方向性結合器の結合波長と該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長とを、該制御手段により、該2つの偏波モードのうちいずれかの偏波モードにおいて合わせることにより行なわれ、更に、該活性方向性結合器における導波モード間の結合が、グレーティングによる位相整合で行なわれることを特徴とする偏波変調可能な半導体レーザ。 1. A semiconductor laser composed of sandwiched active directional coupler to a pair of Bragg reflection waveguides, the semiconductor laser so that oscillation can be any of the two polarization modes orthogonal is configured, comprising means for respectively controlling the Bragg wavelength of the coupling wavelength and the Bragg reflection waveguide of the active directional coupler, the selection of polarization modes to oscillate includes a coupling wavelength of the active directional coupler a Bragg wavelength of the Bragg reflection waveguides, by control means, one of the two polarization modes performed by combining in any polarization mode, further, between the waveguide mode in the active directional coupler binding, the polarization modulatable semiconductor laser which is characterized in that performed in phase matching by grating.
  2. 【請求項2】ブラッグ反射導波路と反射端面に挾まれた活性方向性結合器から構成される半導体レーザであって、該半導体レーザは直交する2つの偏波モードのいずれでも発振が可能なように構成され、該活性方向性結合器の結合波長と該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長とを夫々制御する手段を備え、発振する偏波モードの選択は、該活性方向性結合器の結合波長と該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長とを、該制御手段により、該2つの偏波モードのうちいずれかの偏波モードにおいて合わせることにより行なわれ、更に、該活性方向性結合器における導波モード間の結合が、グレーティングによる位相整合で行なわれることを特徴とする偏波変調可能な半導体レーザ。 2. A semiconductor laser composed of Bragg reflection waveguide and sandwiched active directional coupler reflecting facet, the semiconductor laser so that oscillation can be any of the two polarization modes orthogonal is configured, comprising means for respectively controlling the Bragg wavelength of the coupling wavelength and the Bragg reflection waveguide of the active directional coupler, the selection of polarization modes to oscillate includes a coupling wavelength of the active directional coupler a Bragg wavelength of the Bragg reflection waveguides, by control means, one of the two polarization modes performed by combining in any polarization mode, further, between the waveguide mode in the active directional coupler binding, the polarization modulatable semiconductor laser which is characterized in that performed in phase matching by grating.
  3. 【請求項3】前記活性方向性結合器は活性層と導波路層を含むことを特徴とする請求項1または2記載の偏波変調可能な半導体レーザ。 Wherein said active directional coupler according to claim 1 or 2 polarization modulatable semiconductor laser, wherein the including the active layer and the waveguide layer.
  4. 【請求項4】前記2つの偏波モードにおける共振器内利得が、該ブラッグ反射導波路のブラッグ波長付近において、ほぼ等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の偏波変調可能な半導体レーザ。 4. A resonator gain in the two polarization modes, in the vicinity of Bragg wavelength of the Bragg reflection waveguides, any of claims 1 to 3, characterized in that it is configured to be substantially equal polarization modulatable semiconductor laser crab according.
  5. 【請求項5】前記活性層が、引っ張り歪が導入された多重量子井戸で構成され、ホールの準位であるヘビーホール準位E hh0とライトホール準位E lh0がほぼ等しくなる様に構成されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の偏波変調可能な半導体レーザ。 Wherein said active layer is formed of a multiple quantum well tensile strain is introduced, heavy hole level E hh0 and light hole level E LH0 a level of the holes are constructed as substantially equal polarization modulatable semiconductor laser according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the.
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の偏波変調可能な半導体レーザを直接偏波変調して、その出力光を偏光子もしくは偏波ビームスプリッタを通すことにより、振幅変調された信号光として、光ファイバで伝送し光受信器で検波することを特徴とする光通信方式。 6. Polarization modulatable semiconductor laser is directly polarization modulation according to any one of claims 1 to 5, by passing the the output light polarizer or polarization beam splitter, it is amplitude-modulated and as the signal light, transmitted by the optical fiber optical communication system, characterized by detection by the optical receiver.
  7. 【請求項7】 請求項1乃至5のいずれかに記載の偏波変調可能な半導体レーザのブラッグ反射導波路に注入する電流を制御することでその発振波長が可変になるように該半導体レーザを使用して振幅変調された信号光を得ることを特徴とする光通信方式。 7. The semiconductor laser as the oscillation wavelength by controlling the current injected into the Bragg reflector waveguide polarization modulatable semiconductor laser according to any one of claims 1 to 5 is variable optical communication system, characterized in that to obtain an amplitude modulated signal light using.
  8. 【請求項8】 請求項1乃至5のいずれかに記載の偏波変調可能な半導体レーザを複数接続し、複数の波長の光を夫々変調して伝送させ、光フィルタもしくは分波器を備えた光受信器により所望の波長の光にのせた信号のみを取り出す様に、波長分割多重通信することを特徴とする光通信方式。 8. The polarization modulatable semiconductor laser according to any one of claims 1 to 5 and more connected, to transmit multiple wavelengths of light each modulated and, with an optical filter or the duplexer as extracting only signals placed on the light of the desired wavelength by the optical receiver, an optical communication system, characterized in that the wavelength division multiplexing communications.
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