JP3434705B2 - Injection-locked laser oscillator and optical communication system using the oscillator - Google Patents

Injection-locked laser oscillator and optical communication system using the oscillator

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JP3434705B2
JP3434705B2 JP12485298A JP12485298A JP3434705B2 JP 3434705 B2 JP3434705 B2 JP 3434705B2 JP 12485298 A JP12485298 A JP 12485298A JP 12485298 A JP12485298 A JP 12485298A JP 3434705 B2 JP3434705 B2 JP 3434705B2
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injection
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semiconductor laser
optical signal
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陽一 橋本
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光情報処
理に有用な超高速繰返しの超短光パルス列を発生する注
入同期型レーザ発振器に関する。さらには、そのような
注入同期型レーザ発振器を、中継器のレーザ増幅器とし
て用いた光通信システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection-locked laser oscillator for generating an ultra-short repetitive ultrashort optical pulse train useful for optical communication and optical information processing. Furthermore, the present invention relates to an optical communication system using such an injection locking type laser oscillator as a laser amplifier of a repeater.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超高速光通信システムを構築する
ために、電子回路による速度制限を受けない全光学的な
光信号処理技術への要求が高まっている。その主要な技
術として、光信号パルス列からこれに同期した光クロッ
クパルス列を生成する全光クロック抽出が挙げられる。
全光クロック抽出を実現しようとする試みとして、従来
より以下のような技術が提案されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to construct an ultrahigh-speed optical communication system, there is an increasing demand for an all-optical optical signal processing technique that is not subject to speed limitation by an electronic circuit. As its main technique, there is an all-optical clock extraction that generates an optical clock pulse train synchronized with the optical signal pulse train .
As an attempt to realize all-optical clock extraction, the following techniques have been conventionally proposed.

【0003】(1)光タイミング検出回路(特開平6-13
981号公報参照):この光タイミング検出回路は、入力
光信号の基本繰返し周波数と同期する共振器長を有す
る、1チップ型の受動モード同期半導体レーザ素子への
注入同期を利用して全光クロック抽出を行うようになっ
ている。その具体的な構成を図3に示す。
(1) Optical timing detection circuit (Japanese Patent Laid-Open No. 6-13
(See Japanese Patent Publication No. 981): This optical timing detection circuit uses an all-optical clock using injection locking to a one-chip passive mode-locking semiconductor laser device having a cavity length that is synchronized with the fundamental repetition frequency of an input optical signal. It is designed to perform extraction. Its concrete configuration is shown in FIG.

【0004】図3を参照すると、この光タイミング検出
回路は、可飽和吸収領域111と利得領域112を有す
る1チップ型の受動モード同期半導体レーザ素子101
と、外部からの光信号パルス列118を受動モード同期
半導体レーザ素子101へ入力するために設けられたフ
ァイバ結合レンズ103、光アイソレータ104および
素子結合レンズ105と、受動モード同期半導体レーザ
素子101から発生する光パルス(光クロックパルス列
119)を外部へ出力するために設けられたコリメーシ
ョンレンズ106、光アイソレータ107およびファイ
バ結合レンズ108とを有する。
Referring to FIG. 3, this optical timing detection circuit is a one-chip type passive mode-locking semiconductor laser device 101 having a saturable absorption region 111 and a gain region 112.
And the fiber coupling lens 103, the optical isolator 104, and the element coupling lens 105 provided for inputting an optical signal pulse train 118 from the outside to the passive mode-locking semiconductor laser device 101, and the passive mode-locking semiconductor laser device 101. It has a collimation lens 106, an optical isolator 107, and a fiber coupling lens 108 that are provided to output an optical pulse (optical clock pulse train 119) to the outside.

【0005】上記光タイミング検出回路の受動モード同
期半導体レーザ素子101の共振器長は、光信号パルス
列118の基本繰り返し周波数と同期するように構成さ
れる。これにより、光信号パルス列118がその基本繰
り返し周波数とほぼ同じ基本モード同期周波数を有する
受動モード同期半導体レーザ素子101に入力されるこ
ととなり、受動モード同期半導体レーザ素子101から
は、光信号パルス列118に同期した光クロックパルス
列119が得られることになる。この光タイミング検出
回路では、例えば10GHz以上の超高繰り返しの超短
光パルス列を発生することが可能である。
The resonator length of the passive mode-locking semiconductor laser device 101 of the optical timing detection circuit is configured to be synchronized with the basic repetition frequency of the optical signal pulse train 118. As a result, the optical signal pulse train 118 is input to the passive mode-locking semiconductor laser device 101 having a fundamental mode-locking frequency that is almost the same as the fundamental repetition frequency, and the passive mode-locking semiconductor laser device 101 shifts to the optical signal pulse train 118. A synchronized optical clock pulse train 119 is obtained. With this optical timing detection circuit, it is possible to generate an ultrashort repeating optical pulse train of 10 GHz or higher, for example.

【0006】(2)全光クロック抽出(R.Ludwing et a
l., "40 Gbit/s demultiplexing experiment with 10 G
Hz all-optical clock recovery using a modelocked s
emiconductor laser," Electron. Let., vol.32, No.4,
pp.327-329, February 1996):この全光クロック抽出
は、共振器長を可変できるモード同期半導体レーザ素子
を利用したものである。その具体的な構成を図4に示
す。
(2) All-optical clock extraction (R. Ludwing et a
l., "40 Gbit / s demultiplexing experiment with 10 G
Hz all-optical clock recovery using a modelocked s
emiconductor laser, "Electron. Let., vol.32, No.4,
pp.327-329, February 1996): This all-optical clock extraction uses a mode-locked semiconductor laser device with variable cavity length. The specific structure is shown in FIG.

【0007】図4に示す全光クロック抽出の構成は、可
飽和吸収領域211と利得領域212を有する1チップ
型のモード同期半導体レーザ素子201と、この半導体
レーザ素子201との間で外部共振器を構成する全反射
鏡215と、これら半導体レーザ素子201と全反射鏡
215との間に設けられ、両者を光学的に結合するため
のコリメーションレンズ214と、外部からの光信号パ
ルス列218をモード同期半導体レーザ素子201へ入
力するために設けられたサーキュレータ209、ファイ
バ結合レンズ203および素子結合レンズ205とを有
する。モード同期半導体レーザ素子201の利得領域2
12側の端面に反射防止膜213が設けられている。
The all-optical clock extraction configuration shown in FIG. 4 has a one-chip mode-locking semiconductor laser device 201 having a saturable absorption region 211 and a gain region 212, and an external resonator between the semiconductor laser device 201. , A collimation lens 214 provided between the semiconductor laser element 201 and the total reflection mirror 215 for optically coupling the two, and an optical signal pulse train 218 from the outside are mode-locked. It has a circulator 209, a fiber coupling lens 203, and a device coupling lens 205 provided for inputting to the semiconductor laser device 201. Gain region 2 of mode-locked semiconductor laser device 201
An antireflection film 213 is provided on the end surface on the 12th side.

【0008】全反射鏡215はモード同期半導体レーザ
素子201の光軸に沿って移動可能に構成されており、
この全反射鏡215を移動することで共振器長(モード
周期周波数)を可変できる。サーキュレータ209は、
光信号パルス列218をモード同期半導体レーザ素子2
01に入力し、該モード同期半導体レーザ素子201か
ら発生した光クロックパルス列219を分離して出力す
る。
The total reflection mirror 215 is constructed so as to be movable along the optical axis of the mode-locking semiconductor laser device 201.
By moving the total reflection mirror 215, the resonator length (mode cycle frequency) can be changed. The circulator 209 is
The optical signal pulse train 218 is applied to the mode-locked semiconductor laser device 2
01, and the optical clock pulse train 219 generated from the mode-locked semiconductor laser device 201 is separated and output.

【0009】上記の全光クロック抽出の構成では、所望
の基本繰り返し周波数を持つ光信号パルス列218とほ
ぼ同じ基本モード同期周波数を得るように共振器長を設
定する。これにより、光信号パルス列218の基本繰り
返し周波数とモード同期半導体レーザ素子201の基本
モード同期周波数とのずれをなくすことができ、サーキ
ュレータ209から出力される光クロックパルス列21
9が光信号パルス列218に同期したものとなる。
In the above all-optical clock extraction configuration, the resonator length is set so as to obtain a fundamental mode-locking frequency that is substantially the same as that of the optical signal pulse train 218 having a desired fundamental repetition frequency. As a result, it is possible to eliminate the deviation between the basic repetition frequency of the optical signal pulse train 218 and the basic mode-locking frequency of the mode-locked semiconductor laser device 201, and the optical clock pulse train 21 output from the circulator 209.
9 is synchronized with the optical signal pulse train 218.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の技術には、以下のような問題がある。
However, the conventional techniques described above have the following problems.

【0011】図3に示した光タイミング検出回路では、
光クロックパルス列119の繰り返し周波数は受動モー
ド同期半導体レーザ素子101の共振器長で決まり、現
状ではその繰り返し周波数を厳密に制御することは困難
である。そのため、図3に示した光タイミング検出回路
において光クロック抽出を行うには、光信号パルス列1
18の基本繰り返し周波数と受動モード同期半導体レー
ザ素子101の共振器長(基本モード同期周波数)とを
必ず一致させる必要がある。しかし、受動モード同期半
導体レーザ素子101の素子長には製造ばらつき等があ
るため、実際は光信号パルス列118の基本繰り返し周
波数と受動モード同期半導体レーザ素子の基本モード同
期周波数とにずれが生じてしまい、光クロック抽出がで
きなくなってしまうという問題がある。さらに、この光
タイミング検出回路の受動モード同期半導体レーザ素子
101は、発生可能な光クロックパルス列の波長を任意
に選択することができないという問題もある。
In the optical timing detection circuit shown in FIG. 3,
The repetition frequency of the optical clock pulse train 119 is determined by the resonator length of the passive mode-locking semiconductor laser device 101, and it is difficult to control the repetition frequency strictly at present. Therefore, in order to extract the optical clock in the optical timing detection circuit shown in FIG.
The fundamental repetition frequency of 18 and the cavity length (fundamental mode-locking frequency) of the passive mode-locking semiconductor laser device 101 must be matched. However, due to manufacturing variations in the element length of the passive mode-locking semiconductor laser element 101, in reality, a deviation occurs between the basic repetition frequency of the optical signal pulse train 118 and the basic mode-locking frequency of the passive mode-locking semiconductor laser element, There is a problem that the optical clock cannot be extracted. Furthermore, the passive mode-locking semiconductor laser device 101 of this optical timing detection circuit has a problem that the wavelength of the optical clock pulse train that can be generated cannot be arbitrarily selected.

【0012】図4に示した全光クロック抽出の構成で
は、上述したような光信号パルス列の基本繰り返し周波
数とモード同期半導体レーザ素子の基本モード同期周波
数との間にずれが生じても、共振器長を可変することに
より両者の周波数を一致させることができる。しかしな
がら、光信号パルス列218と光抽出クロックパルス列
219とは同じ経路を通過する構造になっているため、
光分離素子としてサーキュレータ209が必要である。
現状では、サーキュレータの利用は、戻り光による外部
共振器効果を誘発し易く、また、光抽出クロックパルス
列219の光出力取り出し効率も悪くなってしまう。
In the configuration of all-optical clock extraction shown in FIG. 4, even if there is a deviation between the fundamental repetition frequency of the optical signal pulse train and the fundamental mode-locking frequency of the mode-locked semiconductor laser device as described above, By changing the length, both frequencies can be matched. However, since the optical signal pulse train 218 and the optical extraction clock pulse train 219 are structured to pass through the same path,
The circulator 209 is required as a light separating element.
At present, the use of the circulator tends to induce the external resonator effect due to the returning light, and the light output extraction efficiency of the light extraction clock pulse train 219 also deteriorates.

【0013】本発明の目的は、注入される光信号パルス
列の基本繰り返し周波数とモード同期周波数とを一致さ
せることができ、しかも、サーキュレータを用いる必要
のない注入同期型レーザ発振器を提供することにある。
An object of the present invention is to provide an injection-locked laser oscillator in which the fundamental repetition frequency of the injected optical signal pulse train can be matched with the mode-locking frequency, and which does not require the use of a circulator. .

【0014】さらには、そのような注入同期型レーザ発
振器を、中継器のレーザ増幅器として用いた光通信シス
テムを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an optical communication system using such an injection locking type laser oscillator as a laser amplifier of a repeater.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の注入同期型レーザ発振器は、可飽和吸収領
域と利得領域を有し、前記可飽和吸収領域側の端面を外
部の光信号発振源からの光信号パルス列が注入される入
力面とし、前記利得領域側の端面を出力面とする半導体
レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の可飽和吸収領域
側の端面との間で外部共振器を構成する、該外部共振器
の共振器長を可変できるように移動可能に構成された半
透鏡を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an injection locking type laser oscillator of the present invention has a saturable absorption region and a gain region, and the end face on the saturable absorption region side is provided with external light. External resonance between a semiconductor laser element having an input surface into which an optical signal pulse train from a signal oscillation source is injected and an end surface on the gain region side as an output surface, and an end face on the saturable absorption region side of the semiconductor laser device. It is characterized by having a semi-transmissive mirror that is configured to be movable so that the resonator length of the external resonator can be varied.

【0016】また、本発明の注入同期型レーザ発振器
は、可飽和吸収領域と利得領域を有し、前記可飽和吸収
領域側の端面を外部の光信号発振源からの光信号パルス
列が注入される入力面とし、前記利得領域側の端面を出
力面とする半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子
の可飽和吸収領域側の端面との間で外部共振器を構成す
る、該外部共振器の共振器長を可変できるように移動可
能に構成された半透鏡と、前記外部共振器の半透鏡を透
過する、前記光信号パルス列と同期した光クロックパル
ス列の波長を選択的に設定する波長選択素子とを有する
ことを特徴とする
The injection locked laser oscillator of the present invention
Has a saturable absorption region and a gain region,
Optical signal pulse from an external optical signal source on the end face on the region side
The row is injected as the input surface, and the end surface on the gain region side is output.
Semiconductor laser device as a force surface, and the semiconductor laser device
An external resonator is formed between the end face on the saturable absorption region side of
It can be moved so that the resonator length of the external resonator can be changed.
The semi-transparent mirror that is configured to
The optical clock pulse synchronized with the optical signal pulse train
And a wavelength selection element that selectively sets the wavelength of the column
It is characterized by

【0017】上記の場合、前記波長選択素子により選択
的に設定された光クロックパルスの波長成分の一部を選
択的に切り出す外部光フィルタを有していてもよい。
In the above case, the wavelength is selected by the wavelength selection element.
A part of the wavelength component of the optical clock pulse
You may have the external optical filter cut out selectively .

【0018】さらに、前記半導体レーザ素子と半透鏡と
の間に、両者を光学的に結合するためのコリメーション
レンズが設けられ、該コリメーションレンズと前記半透
鏡との間に前記波長選択素子が設けられた構成としても
よい。
Further, a collimation lens for optically coupling the semiconductor laser element and the semi-transparent mirror is provided between the semiconductor laser element and the semi-transparent mirror, and the wavelength selection element is provided between the collimation lens and the semi-transparent mirror. The configuration may be different.

【0019】さらに、前記波長選択素子は、分散素子よ
りなるものであってもよい。
Further, the wavelength selection element may be a dispersive element.

【0020】本発明の光通信システムは上述のいずれか
に記載の注入同期型レーザ発振器を、中継器のレーザ増
幅器として用いたことを特徴とする。
An optical communication system of the present invention is characterized in that the injection locking type laser oscillator described in any one of the above is used as a laser amplifier of a repeater.

【0021】(作用)上記のとおりの本発明において
は、外部共振器を構成する半透鏡を移動することにより
共振器長を可変できるので、半導体レーザ素子に注入さ
れる外部の光信号発振源からの光信号パルス列の基本繰
り返し周波数と外部共振器のモード同期周波数とを一致
させることが可能である。
(Operation) In the present invention as described above, the resonator length can be changed by moving the semi-transparent mirror forming the external resonator, so that the external optical signal oscillation source injected into the semiconductor laser device can be used. It is possible to match the fundamental repetition frequency of the optical signal pulse train of 1 and the mode-locking frequency of the external resonator.

【0022】また、本発明においては、外部共振器の半
透鏡を透過した光が出力光となるように構成されている
ので、従来のようなサーキュレータは必要ない。
Further, in the present invention, since the light transmitted through the semi-transparent mirror of the external resonator becomes the output light, the circulator as in the prior art is not necessary.

【0023】さらに、外部共振器から発振する光クロッ
クパルス列の波長は、波長選択素子により任意に設定す
ることができるので、例えば、光信号パルス列とは中心
波長の異なる光クロックパルス列を発振することができ
る。
Further, since the wavelength of the optical clock pulse train oscillated from the external resonator can be set arbitrarily by the wavelength selection element, for example, an optical clock pulse train having a center wavelength different from that of the optical signal pulse train can be oscillated. it can.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0025】本発明の一実施形態の注入同期型レーザ発
振器の概略構成を図1に示す。この注入同期型レーザ発
振器は、直流電圧源12が接続された可飽和吸収領域1
1と直流電源14が接続された利得領域13を有する、
タンデム電極型の半導体レーザ素子1と、この半導体レ
ーザ素子1との間で外部共振器を構成する反射鏡15
と、これら半導体レーザ素子1と反射鏡15との間に設
けられ、両者を光学的に結合するためのコリメーション
レンズ16と、このコリメーションレンズ16と反射鏡
15との間に設けられた波長選択素子17とを有する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of an injection locking type laser oscillator according to an embodiment of the present invention. This injection-locked laser oscillator has a saturable absorption region 1 to which a DC voltage source 12 is connected.
1 has a gain region 13 to which the DC power supply 14 is connected,
A tandem electrode type semiconductor laser device 1 and a reflecting mirror 15 forming an external resonator between the semiconductor laser device 1 and the semiconductor laser device 1.
And a collimation lens 16 provided between the semiconductor laser device 1 and the reflecting mirror 15 for optically coupling the two, and a wavelength selection element provided between the collimation lens 16 and the reflecting mirror 15. 17 and.

【0026】さらに、この注入同期型レーザ発振器は、
外部の光信号発振源からの光信号パルス列18を半導体
レーザ素子1へ入力する手段として、光ファイバ2、フ
ァイバ結合レンズ3、光アイソレータ4および素子結合
レンズ5を備え、上記外部共振器にて発生した光パルス
(光クロックパルス列19)を外部へ出力する手段とし
て、光アイソレータ6、ファイバ結合レンズ7および光
ファイバ8を備える。
Further, this injection locked laser oscillator is
An optical fiber 2, a fiber coupling lens 3, an optical isolator 4 and an element coupling lens 5 are provided as means for inputting an optical signal pulse train 18 from an external optical signal oscillation source to the semiconductor laser device 1, and are generated by the external resonator. An optical isolator 6, a fiber coupling lens 7 and an optical fiber 8 are provided as means for outputting the optical pulse (optical clock pulse train 19) to the outside.

【0027】半導体レーザ素子1は、可飽和吸収領域1
1と利得領域13との2分極された電極を備えたInGaAs
/InGaAsP多重量子井戸構造を有している。この半導体レ
ーザ素子1の可飽和吸収領域11には直流電圧源12に
より逆バイアスが印加され、利得領域13には直流電源
14により順電流が注入される。また、この半導体レー
ザ素子1の利得領域13側の端面には反射防止膜10が
設けられており、半導体レーザ素子1の可飽和吸収領域
11の端面と反射鏡15とでファブリペロ型の外部共振
器を構成している。
The semiconductor laser device 1 comprises a saturable absorption region 1
InGaAs with two polarized electrodes of 1 and gain region 13
/ InGaAsP multiple quantum well structure. A reverse bias is applied to the saturable absorption region 11 of the semiconductor laser device 1 by the DC voltage source 12, and a forward current is injected to the gain region 13 by the DC power supply 14. An antireflection film 10 is provided on the end face of the semiconductor laser device 1 on the gain region 13 side, and the Fabry-Perot type external resonator is formed by the end face of the saturable absorption region 11 of the semiconductor laser device 1 and the reflecting mirror 15. Are configured.

【0028】反射鏡15は、コリメーションレンズ16
でコリメートされた平行光束の一部を透過する半透鏡
(ハーフミラー)であって、半導体レーザ素子1および
波長選択素子17の光学軸に沿って移動できるようにな
っている。すなわち、この反射鏡15は、半導体レーザ
素子1の可飽和吸収領域11の端面とで構成する外部共
振器の共振器長を可変できるように移動可能に構成され
ている。
The reflecting mirror 15 is a collimation lens 16
It is a semi-transparent mirror (half mirror) that transmits a part of the collimated parallel light flux, and is movable along the optical axes of the semiconductor laser element 1 and the wavelength selection element 17. That is, the reflecting mirror 15 is movable so that the resonator length of the external resonator formed by the end face of the saturable absorption region 11 of the semiconductor laser device 1 can be changed.

【0029】光アイソレータ4,6は、光クロックパル
スの戻り光による外部共振器効果を防止する他、次段か
らの光の影響を防ぐ。波長選択素子17は、プリズムや
回折格子等の分散素子からなるもので、外部共振器の光
学軸とのなす角度を調節することにより、外部共振器か
ら発振する光の波長を任意に設定することができる。
The optical isolators 4 and 6 prevent the external resonator effect due to the returning light of the optical clock pulse and also prevent the influence of the light from the next stage. The wavelength selection element 17 is composed of a dispersive element such as a prism or a diffraction grating, and can arbitrarily set the wavelength of light oscillated from the external resonator by adjusting the angle formed with the optical axis of the external resonator. You can

【0030】全光クロック抽出の物理的機構は、注入パ
ルスによるモード同期半導体レーザ素子の可飽和吸収領
域の光吸収による変調によるもので、本実施形態では、
可飽和吸収領域11側の端面から光り信号パルスを注入
して、可飽和吸収領域11の吸収変調を効果的に引き起
こすようになっている。他方、半導体レーザ素子1の利
得領域13での誘導放出による光信号パルスの増幅は抑
制できるようになっている。
The physical mechanism of all-optical clock extraction is based on modulation by light absorption in the saturable absorption region of the mode-locked semiconductor laser device by an injection pulse. In this embodiment,
A light signal pulse is injected from the end face on the saturable absorption region 11 side to effectively cause absorption modulation of the saturable absorption region 11. On the other hand, amplification of the optical signal pulse due to stimulated emission in the gain region 13 of the semiconductor laser device 1 can be suppressed.

【0031】上記のように構成される注入同期型レーザ
発振器では、外部の光信号発振源から発振された光信号
パルス列18が光ファイバ2で導かれ、ファイバ結合レ
ンズ3、光アイソレータ4、素子結合レンズ5を介して
半導体レーザ素子1の可飽和吸収領域11側の端面に入
射する。ここで、半導体レーザ素子1の可飽和吸収領域
11側の端面に入射する光(光信号パルス列18)は、
可飽和吸収領域11での吸収が飽和するのに十分な光強
度を持つ。
In the injection locked laser oscillator configured as described above, the optical signal pulse train 18 oscillated from the external optical signal oscillation source is guided by the optical fiber 2, and the fiber coupling lens 3, the optical isolator 4, and the element coupling are provided. The light is incident on the end face of the semiconductor laser device 1 on the saturable absorption region 11 side via the lens 5. Here, the light (optical signal pulse train 18) incident on the end face of the semiconductor laser device 1 on the saturable absorption region 11 side is
It has a light intensity sufficient to saturate the absorption in the saturable absorption region 11.

【0032】半導体レーザ素子1の可飽和吸収領域11
側の端面に光信号パルス列18が入射すると、半導体レ
ーザ素子1と反射鏡15とで構成される外部共振器で
は、光信号パルス列18に周波数と位相が同期した光ク
ロックパルス列が発生する。そして、その光クロックパ
ルス列が外部共振器の反射鏡15を透過し、該透過した
光クロックパルス列(光クロックパルス列19)が、光
アイソレータ6、ファイバ結合レンズ7および光ファイ
バ8を介して光出力として取り出される。
The saturable absorption region 11 of the semiconductor laser device 1
When the optical signal pulse train 18 is incident on the end face on the side, an optical clock pulse train whose frequency and phase are synchronized is generated in the optical signal pulse train 18 in the external resonator composed of the semiconductor laser device 1 and the reflecting mirror 15. Then, the optical clock pulse train passes through the reflecting mirror 15 of the external resonator, and the transmitted optical clock pulse train (optical clock pulse train 19) is output as an optical output through the optical isolator 6, the fiber coupling lens 7 and the optical fiber 8. Taken out.

【0033】本実施形態の注入同期型レーザ発振器で
は、外部共振器の内部に設けられている波長選択素子1
7の、外部共振器の光学軸とのなす角度を調節すること
により、光クロックパルス列19の波長を任意の波長に
設定することができる。これにより、入力光である光信
号パルス列18と出力光である光クロックパルス列19
との中心波長を異なるものにすることができる。
In the injection-locked laser oscillator according to this embodiment, the wavelength selection element 1 provided inside the external resonator is used.
The wavelength of the optical clock pulse train 19 can be set to an arbitrary wavelength by adjusting the angle formed by 7 with the optical axis of the external resonator. Thereby, the optical signal pulse train 18 which is the input light and the optical clock pulse train 19 which is the output light
The center wavelengths of and can be different.

【0034】例えば、図2(a)に示すように、光注入
同期において、中心波長λの光信号パルス列18を、
その中心波長λとは異なる中心波長λでモード同期
動作を行うように波長選択素子17を調節した外部共振
器の半導体レーザ素子1に注入することにより、中心波
長λの光クロックパルス列19を得ることができる。
また、図2(b)に示すように、中心波長λの光クロ
ックパルス列19の波長成分の一部を外部光フィルタ
(不図示)で選択的に切り出して、中心波長λの光ク
ロックパルス列を得るようにすることもできる。いずれ
の場合も、光信号パルス列18と同期した、中心波長の
異なる光クロックパルス列19を得ることができ、これ
により四光波混合などの次段の光信号プロセスへの利用
が可能となる。
For example, as shown in FIG. 2 (a), the optical signal pulse train 18 having the center wavelength λ 1 is
By injecting the external cavity semiconductor laser element 1 of which to adjust the wavelength selection element 17 to perform the mode-locking operation at different center wavelengths lambda 2 and the center wavelength lambda 1, the optical clock pulse train 19 having a central wavelength lambda 2 Can be obtained.
Further, as shown in FIG. 2B, a part of the wavelength component of the optical clock pulse train 19 of the central wavelength λ 2 is selectively cut out by an external optical filter (not shown), and the optical clock pulse train of the central wavelength λ 3 is extracted. Can also be obtained. In either case, it is possible to obtain the optical clock pulse train 19 synchronized with the optical signal pulse train 18 and having a different center wavelength, and this can be utilized for the next stage optical signal process such as four-wave mixing.

【0035】上述の注入同期型レーザ発振器では、反射
鏡15の反射率を適切に選択することにより、光出力を
効率よく取り出すことができる。このような注入同期型
レーザ発振器は、光通信システムの中継器のレーザ増幅
器として用いることができる。
In the injection locked laser oscillator described above, the light output can be efficiently extracted by appropriately selecting the reflectance of the reflecting mirror 15. Such an injection locking type laser oscillator can be used as a laser amplifier of a repeater of an optical communication system.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、半導体レーザ素子の可飽和吸収領域側の端面と
反射鏡との距離を変えることにより、外部共振器の共振
器長を変えることができるので、外部共振器におけるモ
ード同期周波数を広範囲に変化させることができ、信頼
性の高い注入同期型レーザ発振器を提供することができ
る。
According to the present invention configured as described above, the resonator length of the external resonator is changed by changing the distance between the end surface of the semiconductor laser device on the saturable absorption region side and the reflecting mirror. Therefore, the mode-locked frequency in the external resonator can be changed over a wide range, and a highly reliable injection-locked laser oscillator can be provided.

【0037】さらに加えて、本発明の注入同期型レーザ
発振器は、サーキュレータを用いていないので、従来の
ものに比べて、戻り光による外部共振器効果を防止する
ことに優れ、光クロックパルス列の光出力取り出し効率
も高くなるという効果を奏する。
Furthermore, since the injection locked laser oscillator of the present invention does not use a circulator, it is more excellent in preventing the external resonator effect due to the returning light than the conventional one, and the optical clock pulse train can be used. This has the effect of increasing the output extraction efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態の注入同期型レーザ発振器
の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an injection locking laser oscillator according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は、図1に示した注入同期型レーザ発振
器における、光信号パルスと光クロックパルスのスペク
トルを示す図、(b)は、(a)に示した光クロックパ
ルスの波長成分の一部を外部光フィルタで切り出した光
クロックパルスのスペクトルを示す図である。
2A is a diagram showing spectra of an optical signal pulse and an optical clock pulse in the injection locked laser oscillator shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a wavelength of the optical clock pulse shown in FIG. It is a figure which shows the spectrum of the optical clock pulse which cut out a part of component by the external optical filter.

【図3】特開平6-13981号公報に開示された光タイミン
グ検出回路の概略構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical timing detection circuit disclosed in JP-A-613981.

【図4】従来の共振器長の可変が可能な全光クロック抽
出の構成を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of conventional all-optical clock extraction capable of varying the resonator length.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体レーザ素子 2 光ファイバ 3,7 ファイバ結合レンズ 4,6 光アイソレータ 5 素子結合レンズ 10 反射防止膜 11 可飽和吸収領域 12 直流電圧源 13 利得領域 14 直流電源 15 反射鏡 16 コリメーションレンズ 17 波長選択素子 18 光信号パルス列 19 光クロックパルス列 1 Semiconductor laser device 2 optical fiber 3,7 Fiber coupling lens 4,6 optical isolator 5 element coupling lens 10 Antireflection film 11 Saturable absorption region 12 DC voltage source 13 Gain area 14 DC power supply 15 Reflector 16 Collimation lens 17 Wavelength selection element 18 Optical signal pulse train 19 Optical clock pulse train

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H04B 10/142 10/152 (56)参考文献 特開 平9−191147(JP,A) 特開 平8−321663(JP,A) 特開 平3−114280(JP,A) IEEE Journal of Q uantun Electronic s,27[4],pp.1048−1060 IEEE Journal of Q uantun Electronic s,28[10],pp.2186−2200 1997年電子情報通信学会エレクトロニ クスソサイエティ大会講演論文集1,p p.317−318─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H04B 10/142 10/152 (56) References JP-A-9-191147 (JP, A) JP-A-8-321663 (JP, A) Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-114280 (JP, A) IEEE Journal of Q Quantun Electronics, 27 [4], pp. 1048-1060 IEEE Journal of Q Quantun Electronics, 28 [10], pp. 2186-2200 Proceedings of the 1997 IEICE Electronic Society Conference 1, p.p. 317-318

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 可飽和吸収領域と利得領域を有し、前記
可飽和吸収領域側の端面を外部の光信号発振源からの光
信号パルス列が注入される入力面とし、前記利得領域側
の端面を出力面とする半導体レーザ素子と、 前記半導体レーザ素子の可飽和吸収領域側の端面との間
で外部共振器を構成する、該外部共振器の共振器長を可
変できるように移動可能に構成された半透鏡と、 前記外部共振器の半透鏡を透過する、前記光信号パルス
列と同期した光クロックパルス列の波長を選択的に設定
する波長選択素子とを有することを特徴とする注入同期
型レーザ発振器。
1. A saturable absorption region and a gain region, wherein the end face on the saturable absorption region side is an input face into which an optical signal pulse train from an external optical signal oscillation source is injected, and the end face on the gain region side. An external resonator is formed between a semiconductor laser device having an output surface and an end face on the saturable absorption region side of the semiconductor laser device, and is configured to be movable so that the resonator length of the external resonator can be changed. Injection-locked laser, comprising: a semitransparent mirror, and a wavelength selection element that selectively sets the wavelength of an optical clock pulse train that is synchronized with the optical signal pulse train and that is transmitted through the semitransparent mirror of the external resonator. Oscillator.
【請求項2】 請求項に記載の注入同期型レーザ発振
器において、 前記波長選択素子により選択的に設定された光クロック
パルスの波長成分の一部を選択的に切り出す外部光フィ
ルタを有することを特徴とする注入同期型レーザ発振
器。
2. The injection locked laser oscillator according to claim 1 , further comprising an external optical filter that selectively cuts out a part of a wavelength component of the optical clock pulse that is selectively set by the wavelength selection element. A characteristic injection-locked laser oscillator.
【請求項3】 請求項に記載の注入同期型レーザ発振
器において、 前記半導体レーザ素子と半透鏡との間に、両者を光学的
に結合するためのコリメーションレンズが設けられ、該
コリメーションレンズと前記半透鏡との間に前記波長選
択素子が設けられたことを特徴とする注入同期型レーザ
発振器。
3. The injection locked laser oscillator according to claim 1 , wherein a collimation lens for optically coupling the semiconductor laser element and the semitransparent mirror is provided between the semiconductor laser element and the semitransparent mirror. An injection locking laser oscillator, wherein the wavelength selection element is provided between the semitransparent mirror and the semitransparent mirror.
【請求項4】 請求項に記載の注入同期型レーザ発振
器において、 前記波長選択素子は、分散素子よりなることを特徴とす
る注入同期型レーザ発振器。
4. The injection locked laser oscillator according to claim 1 , wherein the wavelength selection element is a dispersive element.
【請求項5】 請求項1乃至請求項のいずれかに記載
の注入同期型レーザ発振器を、中継器のレーザ増幅器と
して用いたことを特徴とする光通信システム。
5. The optical communication system characterized by using an injection-locked laser oscillator according to any one of claims 1 to 4, as a laser amplifier of the repeater.
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