JP4115292B2 - Semiconductor optical device for wavelength division multiplexing - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分割多重(WDM;wavelength division multiplexing)用半導体光デバイスに関し、より詳しくは、WDM通信システムで用いられる半導体光デバイスの波長グリッド安定化技術に係る波長分割多重用半導体光デバイスに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の通信システムの高速大容量化に対応する方策のひとつとして、一本の光ファイバに複数の波長の異なる光信号を重畳させて同時に伝送する波長分割多重(WDM)方式の研究が盛んに行われ、一部実用化も始まっている。さらに光信号のまま信号のルーティングを行う光波ネットワークの研究も進められ、ルーティングのポイント(ノード)における信号の識別と切り替えに、光の波長情報を用いることが検討されている。このようなシステムにおいては光の波長が信号の識別として用いられるため、その安定性や制御性が重要である。
【0003】
光の波長による識別と分離を行うデバイスの代表的なものとして、アレイ導波路格子(AWG;arrayed waveguide grating)がある。これは光路長が少しずつ異なる光導波路を並べることで、光の位相のずれを干渉させ、光を波長ごとに異なる光導波路に導くことを可能にする。このようにしてWDMシステムで重畳された複数の波長の信号を分離することが可能である。また、これとはまったく逆の動作原理によって、複数の異なる導波路を伝播して来た異なる波長の光を、ひとつの導波路に合波することが可能である。
【0004】
このときAWGの合分波される光の波長は、アレイ導波路の光路長差で決まるが、この光路長は導波路媒質の屈折率に依存するため、AWGの波長グリッドを制御するために、屈折率を安定化させるための素子の温度制御が必要である。これまで主に用いられているAWGは、石英の光導波路を用いているため、温度による屈折率の温度変動が小さく、また素子自身が発熱することがないため、サーミスタによる温度監視でペルチェ素子等で温度を一定化させる方法が用いられている。
【0005】
一方、近年では半導体を光導波路媒質としたAWGの研究も盛んに進められている。これは半導体光増幅器(SOA;semiconductor optical amplifier)や電界吸収型光変調器(EAM;electro absorption modulator)等の半導体素子をモノリシックに集積化することで、非常に小型な多機能の光半導体素子を実現することが可能となるためである。
【0006】
その主な例としては、図4に示す波長セレクタのように半導体AWG401、402およびSOA403、404をモノリシックに集積した半導体光素子(例えば、非特許文献1参照)や、図5に示す多波長光変調素子のように半導体AWG501、SOA502およびEAM503をモノリシックに集積した半導体光素子(例えば、非特許文献2参照)が報告されている。
【0007】
これらの素子では、AWGとともにSOAやEAMがモノリシック集積されているため、これらの素子への注入電流や電界印加時の電流等によるジュール発熱で、チップ自身が発熱するため、石英導波路によるAWGと比較し、温度の制御が難しくなっている。
【0008】
このような発熱を伴う機能素子をモノリシック集積したデバイスでは、注入電流量等の動作条件によってチップ自身の発熱量が異なるため、これによる温度のずれを校正する必要がある。しかしモノリシック集積した半導体デバイスでは、半導体チップ上に直接サーミスタを搭載することが困難である。
【0009】
このため、図6に示すように、ペルチェ602上のヒートシンク603に半導体デバイス604とサーミスタ605とをそれぞれハンダ等で固定し、サーミスタによる温度監視でペルチェ素子で温度を一定化させる温度校正方法が取られる。この場合、サーミスタ605でモニターされる温度はヒートシンク603の温度となるため、半導体デバイス604の温度は間接的な測定になってしまう。特に、温度による屈折率変化が大きい半導体AWGを持つデバイスでは、その設定精度が十分でない。
【0010】
このためAWGを波長グリッドに合わせる場合は、実際に光信号と同じ波長のダミー信号光を入力し、そのダミー信号光の出力信号をモニターしながら温度を制御(校正)する必要があった。また、設定後にSOAへの注入電流量等の動作条件を変えた場合は、再度ダミー入力光による温度校正を行う必要があり、長期の連続動作時や動作条件の変化に対応する際には問題となる可能性が考えられる。
【0011】
【非特許文献1】
N. Kikuchi他, “64-channel WDM channel selector”, 27th European Conference on Optical Communication (ECOC2001)
【0012】
【非特許文献2】
Y. Suzaki他, “DWDM Monolithic Photonic Integrated Circuit”, 14th Indium Phosphide and Related Materials Conference (IPRM2002)
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
発熱を伴う素子をモノリシックに集積したAWGを用いたWDM用半導体光素子では、素子の発熱量に変化があった場合でも、AWGの波長グリッドを常にWDMの波長チャンネルに一致させるために、素子(特にAWG)の温度を一定に保持するような制御を必要とする。従来の方法では、ダミー信号を入力しその出力信号をモニターしながら制御(校正)する必要があったため、実使用状態での常時監視や常時制御が困難であった。
【0014】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ダミー信号を用いることなく、発熱素子の動作条件変化時にも実使用状態下において、常時監視及び常時制御を可能とする波長分割多重用半導体光デバイスを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の波長分割多重用半導体光デバイスは、半導体素子をモノシリックに集積化した波長分割多重用半導体光デバイスであって、信号光入力ポートに入力された波長分割多重された信号光を個々の波長の光に分波し、個々の波長の光を合波して波長分割多重された信号光を信号光出力ポートに出力するアレイ導波路格子(AWG)と、光を発生する光発生手段であって、前記AWGによって分波され分波出力ポートから出力された個々の波長の光の強度を制御し、当該制御された個々の波長の光を前記AWGによる合波のために合波入力ポートに入力する半導体光増幅器(SOA)であり、前記光発生手段によって発生した光は増幅自然放出光(ASE)であり、該ASEは前記分波出力ポート又は前記合波入力ポートのいずれかを介して前記AWGに入力される光発生手段と、該光発生手段によって発生した光から、前記AWGに入力された前記ASEのスペクトルから成る光を、前記信号光入力ポートに入力される信号光及び前記信号光出力ポートに出力される信号光とは別の光であるASE光として取り出して出力し、前記別の光であるASE光をモニターし、このモニター結果に基づいて前記光デバイスの温度調節を行う光出力手段とを備えたことを特徴とする(実施形態1〜3、図1〜3に対応)。
【0017】
また、前記光出力手段は、前記分波出力ポートを介して前記AWGに入力される前記ASEのスペクトルから成る光を、前記信号光出力ポートに出力される信号光とは別の光であるASE光として前記信号光出力ポートに出力することを特徴とする(実施形態1、図1に対応)。
【0018】
以上の構成により、WDMの信号光を分波するAWGと出力する際に合波するAWGとを、同一のAWGで行う場合は、信号光出力の波長とは異なる波長スペクトルの増幅自然放出光(ASE;amplified spontaneous emission)出力として、同じ出力ポートに波長多重化された信号として取り出すことが可能である。これは同じ出力ポートに対して異なる入力ポートからの信号が合波されることと同じ働きである(実施形態1)。
【0019】
また、前記光出力手段は、前記分波出力ポートを介して前記AWGに入力された前記ASEのスペクトルから成る光を前記信号光入力ポートに出力し、当該出力した光から前記信号光入力ポートに入力される信号光とは別の光であるASE光を出力することを特徴とする(実施形態2、図2に対応)。
【0020】
以上の構成により、WDM信号光の分波と合波とを同一のAWGで行う場合は、信号光入力ポートへ逆向きの光出力としてASE出力を取り出すことが可能である。この場合は信号光波長と同じ波長を持つスペクトルとしてASEが出力されるが、伝播方向が逆となるためサーキュレータ等を用いて信号光入力とASE出力とを外部で分離することが出来る(実施形態2)。
【0021】
また、前記光出力手段は、前記別の光であるASE光を前記信号光入力ポート及び前記信号光出力ポートとは別のポートに出力することを特徴とする(実施形態3、図3に対応)。
【0022】
以上の構成により、AWGにASE出力専用ポートを作ることが可能である。この場合も当然、信号光とは独立したASE出力の取り出しが可能である(実施形態3)。
【0023】
なお、特許請求の範囲と対応する実施形態及び図番を()で示す。ただし、特許請求の範囲に記載した構成要素は上記()部の実施形態の構成部に限定されるものではない。
【0024】
本発明の以上の構成により、波長多重化された信号を合分波する素子としてAWGを用いる場合、AWGの特徴のひとつである、入力光ポートと出力光ポートとのそれぞれの位置が入出力する光の波長差によって決まり光の波長の絶対値にはよらないことを利用することで、ASE出力を本来の信号光出力とは別の波長あるいは別のポートに出力することが可能となる。
【0025】
以上のような構成で信号光とは別に取り出されたASE出力は、そのスペクトル形状がAWGのフィルタ特性によって決まる。また、AWGは光の干渉によって合分波するという動作原理のため、出力ポートの波長(周波数)間隔は等間隔になる。したがって、このASE出力スペクトルのピーク位置を波長グリッドに合わせることで、信号光に対する波長グリッドにAWGのグリッドを一致させることが可能となる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、各図面において同様の機能を有する箇所には同一の符号を付し、説明の重複は省略する。
【0027】
[実施形態1]
図1は、本実施形態1のWDM用半導体光デバイスの説明図で、信号光出力ポートに波長多重化されたASE出力を取り出す場合の概要を示す。合波と分波に同じAWG106を用いたWDM用半導体光デバイス100で、出力ポート105にASE信号を取り出す場合の実施形態について、図1を用いて説明する。図中符号100はWDM用半導体光デバイス、101はWDM信号光入力ポート、102は分波出力ポート、103はSOA、104は合波入力ポート、105は合波出力ポート(兼、ASE出力ポート)、106はAWGである。
【0028】
波長多重化された光信号は、AWG106のWDM信号光入力ポート101に入力され、分波出力ポート102において波長ごとに分波され、それぞれ異なる光導波路に導かれる。個々の導波路には、光強度のスイッチングや増幅を可能とするSOA103がそれぞれ配置されている。ここで増幅された光はそれぞれ、再び同じAWG106の合波入力ポート104の別のポートに入力され、合波出力ポート105の一つのポートで合波される。SOA103に電流が流れている場合、信号光入力の有無にかかわらずSOA103からの自然放出光が増幅されたASEが発生し、これは、入射された光信号を合波するためのAWG106への合波入力ポート104に入射すると共に、分波されAWG106からSOA103に向けて出力される分波出力ポート102へも、同時に入射する。
【0029】
このとき、分波出力ポート102からの信号光の進行方向と逆向きに走行するASEは、分波出力ポート102から合波出力ポート105へのアレイ導波路を走行しAWG106で合波された後、分波出力ポート102の異なるポート(波長)からの光信号として、波長多重化されて合波出力ポート105に出力される。このときのASEスペクトルは、AWG106のフィルタ特性を反映するため、合波出力ポート105に対応した光の波長スペクトルを持つ。このときのASEの波長スペクトルは、AWG106に結合したポート(分波出力ポート102、合波出力ポート105等)の位置にのみ依存するため、入出力ポート(分波出力ポート102、合波出力ポート105等)の位置を決めることで、このASE出力スペクトルの波長は任意に決定することが出来る。
【0030】
[実施形態2]
図2は、本実施形態2のWDM用半導体光デバイスの説明図で、信号光入力ポートに逆走させてASE出力を取り出す場合の概要を示す。合波と分波に同じAWG207を用いたWDM用半導体光デバイス200で、入力ポート201にASE信号を取り出す場合の実施形態について、図2を用いて説明する。図中符号200はWDM用半導体光デバイス、201はWDM信号光入力ポート(兼、ASE出力ポート)、202は分波出力ポート、203はSOA、204は合波入力ポート、205は合波出力ポート、206はサーキュレータ、207はAWGである。
【0031】
波長多重化された光信号は、まずサーキュレータ206を通してAWG207のWDM信号光入力ポート201に入力され、分波出力ポート202において波長ごとに分波され、それぞれ異なる光導波路に導かれる。個々の導波路には、光強度のスイッチングや増幅を可能とするSOA203がそれぞれ配置されている。ここで増幅された光はそれぞれ、再び同じAWG207の合波入力ポート204の別のポートから入力され、合波出力ポート205の一つのポートに合波される。SOA203に電流が流れている場合、信号光入力の有無にかかわらずASEが発生し、これは、入射された光信号を合波するためのAWG207への合波入力ポート204に入射すると共に、分波されAWG207からSOA203に向けて出力される分波出力ポート202へも、同時に入射する。
【0032】
この分波出力ポート202からの信号光の進行方向と逆向きに走行するASEは、信号光を分波した場合と同じ経路でAWG207を逆向きに伝播し(分波出力ポート202からWDM信号光入力ポート201へのアレイ導波路を走行し)合波され、WDM信号光入力ポート201に出力される。そしてサーキュレータ206を通してASE出力として取り出すことが可能となる。
【0033】
[実施形態3]
図3は、本実施形態3のWDM用半導体光デバイスの説明図で、AWGにASE出力ポートを作製した場合の概要を示す。ASE信号を取り出すポート307をAWG306に取り付けた場合の実施形態について、図3を用いて説明する。なおこれは、AWGを合波と分波とで共用する場合(実施形態1、2のように合波と分波に同じAWGを用いる)、及びそれぞれ用いる場合(AWGを合波と分波とでそれぞれ別なAWGを用いる)のいずれにも適用可能である。
図中符号300はWDM用半導体光デバイス、301はWDM信号光入力ポート、302は分波出力ポート、303はSOA、304は合波入力ポート、305は合波出力ポート、306はAWG、307はASE出力ポートである。
【0034】
波長多重化された光信号は、AWG306のWDM信号光入力ポート301に入力され、分波出力ポート302において波長ごとに分波され、それぞれ異なる光導波路に導かれる。個々の導波路には、光強度のスイッチングや増幅を可能とするSOA303がそれぞれ配置されている。ここで増幅された光はそれぞれ、再び同じAWG306の合波入力ポート304の別のポートから入力され、合波出力ポート305の一つのポートで合波される。SOA303に電流が流れている場合、信号光入力の有無にかかわらずASEが発生し、これは、入射された光信号を合波するためのAWG306への合波入力ポート304に入射すると共に、分波されAWG306よりSOA303に向けて出力される分波出力ポート302へも、同時に入射する。
【0035】
これらのASE信号を取り出すための合波ポートであるASE出力ポート307をAWG306に作製しておくことにより、出力信号光とは異なる波長スペクトルで合波出力ポート305とは異なるASE出力ポート307にASE出力を取り出すことが可能となる。
【0036】
即ち、分波出力ポート302からの信号光の進行方向と逆向きに走行するASEは、分波出力ポート302からASE出力ポート307へのアレイ導波路を走行しAWG306で合波された後、分波出力ポート302からの光信号として、波長多重化されてASE出力ポート307に出力される。
【0037】
なお、このASE出力ポート307は、AWGを合波と分波とでそれぞれ別なAWGを用いた場合、合波側のAWGおよび分波側のAWGの、いずれのAWGへも作製可能である。
【0038】
[実施形態の効果]
以上説明した実施形態1〜3のように構成されたWDM用半導体光デバイスを使用すれば、異なる波長スペクトルの信号として多重化し出力されたASEのスペクトルをモニターすることで、信号光とは全く独立にAWGの波長グリッドを確認することが可能となる。このAWGの波長グリッドのスペクトルを持つASE出力のピーク波長が常に一定になるように素子の温度を制御することで、常に波長グリッドをモニターし制御することが可能となる。
【0039】
これは、前述の従来の技術で図6に示した温度校正方法において、従来、ダミー信号を入力しその出力信号をモニターしながら制御(校正)していたことに替えて、上述の実施形態1〜3におけるASEのスペクトルをモニターすればよい。
【0040】
このため、実使用条件下においても、入力信号光の有無にかかわらず、またSOA等の発熱を伴う素子の動作条件の変化にもかかわらず、常にAWGの波長グリッドを一定に制御することが可能となる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、半導体素子をモノシリックに集積化した波長分割多重用半導体光デバイスは、信号光入力ポートに入力された波長分割多重された信号光を個々の波長の光に分波し、個々の波長の光を合波して波長分割多重された信号光を信号光出力ポートに出力するアレイ導波路格子(AWG)と、光を発生する光発生手段と、それによって発生した光から、信号光入力ポートに入力される信号光及び信号光出力ポートに出力される信号光とは別の光を取り出して出力する光出力手段とを備える。
【0042】
これにより、本発明の波長分割多重用半導体光デバイスを使用すれば、上記別の光をモニターすることで、信号光とは全く独立にAWGの波長グリッドを確認することが可能となる。このAWGの波長グリッドのスペクトルを持つ上記別の光のピーク波長が常に一定になるように素子の温度を制御することで、常に波長グリッドをモニターし制御することが可能となる。
【0043】
このため、ダミー信号を用いることなく、発熱素子の動作条件変化時にも実使用状態下において、常時監視及び常時制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1のWDM用半導体光デバイスの説明図である。
【図2】本発明の実施形態2のWDM用半導体光デバイスの説明図である。
【図3】本発明の実施形態3のWDM用半導体光デバイスの説明図である。
【図4】従来の波長セレクタを示す図である。
【図5】従来の多波長光変調素子を示す図である。
【図6】従来の温度校正方法を示す図である。
【符号の説明】
100、200、300 WDM用半導体光デバイス
101、201、301 WDM信号光入力ポート
102、202、302 分波出力ポート
103、203、303 SOA
104、204、304 合波入力ポート
105、205、305 合波出力ポート
106、207、306 AWG
206 サーキュレータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor optical device for wavelength division multiplexing (WDM), and more particularly to a semiconductor optical device for wavelength division multiplexing according to a wavelength grid stabilization technique for a semiconductor optical device used in a WDM communication system.
[0002]
[Prior art]
As one of the measures to cope with high speed and large capacity of communication systems in recent years, research on wavelength division multiplexing (WDM) system that superimposes and transmits optical signals with different wavelengths on a single optical fiber is actively conducted. However, some commercialization has begun. Furthermore, research on lightwave networks that route signals as they are is progressing, and the use of optical wavelength information for the identification and switching of signals at routing points (nodes) is being studied. In such a system, since the wavelength of light is used as a signal identification, its stability and controllability are important.
[0003]
A typical device that performs identification and separation based on the wavelength of light is an arrayed waveguide grating (AWG). By arranging optical waveguides with slightly different optical path lengths, it is possible to cause a phase shift of light to interfere and guide light to different optical waveguides for each wavelength. In this way, it is possible to separate signals of a plurality of wavelengths superimposed in the WDM system. Moreover, it is possible to multiplex light of different wavelengths propagating through a plurality of different waveguides into one waveguide by an operation principle completely opposite to this.
[0004]
At this time, the wavelength of the light to be multiplexed / demultiplexed by the AWG is determined by the optical path length difference of the arrayed waveguide, but since this optical path length depends on the refractive index of the waveguide medium, in order to control the wavelength grid of the AWG, It is necessary to control the temperature of the element to stabilize the refractive index. The AWG that has been mainly used so far uses a quartz optical waveguide, so the temperature fluctuation of the refractive index due to temperature is small, and the element itself does not generate heat. A method of making the temperature constant is used.
[0005]
On the other hand, in recent years, research on AWG using a semiconductor as an optical waveguide medium has been actively conducted. This is a monolithically integrated semiconductor device such as a semiconductor optical amplifier (SOA) or an electroabsorption optical modulator (EAM), which enables a very small and multifunctional optical semiconductor device. This is because it can be realized.
[0006]
Major examples thereof include a semiconductor optical device in which semiconductor AWGs 401 and 402 and SOAs 403 and 404 are monolithically integrated as in the wavelength selector shown in FIG. 4 (see, for example, Non-Patent Document 1), and multi-wavelength light shown in FIG. A semiconductor optical device in which semiconductor AWGs 501, SOA 502, and EAM 503 are monolithically integrated like a modulation device (for example, see Non-Patent Document 2) has been reported.
[0007]
In these elements, SOA and EAM are monolithically integrated together with AWG, so the chip itself generates heat due to Joule heating due to the injection current to these elements and the current when applying an electric field, etc. In comparison, temperature control is difficult.
[0008]
In a device that monolithically integrates such functional elements that generate heat, the amount of heat generated by the chip itself varies depending on the operating conditions such as the amount of injected current, and thus a temperature shift due to this must be calibrated. However, in a monolithically integrated semiconductor device, it is difficult to mount the thermistor directly on the semiconductor chip.
[0009]
Therefore, as shown in FIG. 6, a temperature calibration method is adopted in which the semiconductor device 604 and the thermistor 605 are respectively fixed to the heat sink 603 on the Peltier 602 with solder and the temperature is made constant by the Peltier element by monitoring the temperature with the thermistor. It is done. In this case, since the temperature monitored by the thermistor 605 is the temperature of the heat sink 603, the temperature of the semiconductor device 604 is indirectly measured. In particular, in a device having a semiconductor AWG that has a large refractive index change with temperature, the setting accuracy is not sufficient.
[0010]
For this reason, when matching the AWG to the wavelength grid, it is necessary to actually input dummy signal light having the same wavelength as the optical signal and control (calibrate) the temperature while monitoring the output signal of the dummy signal light. In addition, if the operating conditions such as the amount of current injected into the SOA are changed after setting, it is necessary to perform temperature calibration again using dummy input light, which is a problem when dealing with long-term continuous operation or changes in operating conditions. It is possible that
[0011]
[Non-Patent Document 1]
N. Kikuchi et al., “64-channel WDM channel selector”, 27 th European Conference on Optical Communication (ECOC2001)
[0012]
[Non-Patent Document 2]
Y. Suzaki other, "DWDM Monolithic Photonic Integrated Circuit" , 14 th Indium Phosphide and Related Materials Conference (IPRM2002)
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In a WDM semiconductor optical device using an AWG that monolithically integrates elements that generate heat, even if there is a change in the amount of heat generated by the element, in order to keep the AWG wavelength grid consistent with the WDM wavelength channel, the element ( In particular, control is required to keep the temperature of AWG) constant. In the conventional method, since it is necessary to control (calibrate) while inputting a dummy signal and monitoring the output signal, it is difficult to always monitor and control in actual use.
[0014]
The present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to perform continuous monitoring and continuous control under actual use conditions even when the operating conditions of the heating element are changed without using a dummy signal. An object of the present invention is to provide a semiconductor optical device for wavelength division multiplexing that can be realized.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the wavelength division multiplexing semiconductor optical device of the present invention is a wavelength division multiplexing semiconductor optical device in which semiconductor elements are monolithically integrated, and the wavelength input to the signal light input port. An arrayed waveguide grating (AWG) that demultiplexes the multiplexed signal light into individual wavelength light, combines the individual wavelength light, and outputs the wavelength-division multiplexed signal light to the signal light output port; A light generating means for generating light , controlling the intensity of light of each wavelength demultiplexed by the AWG and output from the demultiplexing output port, and the light of the controlled individual wavelength by the AWG A semiconductor optical amplifier (SOA) that inputs to a multiplexing input port for multiplexing, the light generated by the light generating means is amplified spontaneous emission light (ASE), and the ASE is the demultiplexing output port or the A light generating means to be inputted to the AWG through any wave input port, the light generated by said light generating means, a light composed of the ASE spectrum input to the AWG, the signal light input port The signal light input to the signal light and the signal light output to the signal light output port are extracted and output as ASE light that is different from the signal light, and the ASE light that is the other light is monitored. And an optical output means for adjusting the temperature of the optical device (corresponding to Embodiments 1 to 3 and FIGS. 1 to 3).
[0017]
Further, the light output means, a light composed of the spectrum of the ASE inputted into the through the demultiplexer output port AWG, and the signal light output to the signal light output port which is another optical ASE The light is output to the signal light output port (corresponding to Embodiment 1 and FIG. 1).
[0018]
With the above configuration, when the AWG that demultiplexes the WDM signal light and the AWG that is multiplexed when output are performed with the same AWG, amplified spontaneous emission light having a wavelength spectrum different from the wavelength of the signal light output ( As ASE (amplified spontaneous emission) output, it can be extracted as a wavelength multiplexed signal at the same output port. This is the same function as a case where signals from different input ports are multiplexed with respect to the same output port (Embodiment 1).
[0019]
The optical output means outputs light having the spectrum of the ASE input to the AWG through the demultiplexing output port to the signal light input port, and from the output light to the signal light input port. It is characterized in that ASE light , which is light different from the input signal light, is output (corresponding to Embodiment 2 and FIG. 2).
[0020]
With the above configuration, when demultiplexing and multiplexing of WDM signal light are performed by the same AWG, it is possible to extract the ASE output as an optical output in the reverse direction to the signal light input port. In this case, ASE is output as a spectrum having the same wavelength as the signal light wavelength, but since the propagation direction is reversed, the signal light input and the ASE output can be separated externally using a circulator or the like (embodiment). 2).
[0021]
Further, the light output means outputs the ASE light which is the different light to a port different from the signal light input port and the signal light output port (corresponding to Embodiment 3 and FIG. 3). ).
[0022]
With the above configuration, it is possible to create an ASE output port on the AWG. In this case, as a matter of course, it is possible to extract the ASE output independent of the signal light (Embodiment 3).
[0023]
In addition, embodiment and figure number corresponding to a claim are shown by (). However, the constituent elements described in the claims are not limited to the constituent parts in the embodiment of the above () part.
[0024]
With the above configuration of the present invention, when an AWG is used as an element for multiplexing / demultiplexing a wavelength-multiplexed signal, each position of the input optical port and the output optical port, which is one of the features of the AWG, is input / output. By utilizing the fact that it depends on the wavelength difference of light and does not depend on the absolute value of the wavelength of the light, it is possible to output the ASE output to a wavelength different from the original signal light output or to another port.
[0025]
The ASE output extracted separately from the signal light with the above configuration is determined by the filter characteristics of the AWG. Also, because of the operating principle that AWGs multiplex and demultiplex due to light interference, the wavelength (frequency) intervals of output ports are equal. Therefore, by aligning the peak position of the ASE output spectrum with the wavelength grid, the AWG grid can be matched with the wavelength grid for the signal light.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location which has the same function in each drawing, and duplication of description is abbreviate | omitted.
[0027]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a WDM semiconductor optical device according to the first embodiment, and shows an outline when an ASE output wavelength-multiplexed at a signal light output port is taken out. An embodiment in which an ASE signal is extracted from an output port 105 in the WDM semiconductor optical device 100 using the same AWG 106 for multiplexing and demultiplexing will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 100 is a WDM semiconductor optical device, 101 is a WDM signal light input port, 102 is a demultiplexing output port, 103 is SOA, 104 is a multiplexing input port, and 105 is a multiplexing output port (also an ASE output port). 106 is an AWG.
[0028]
The wavelength-multiplexed optical signal is input to the WDM signal light input port 101 of the AWG 106, demultiplexed for each wavelength at the demultiplexing output port 102, and guided to different optical waveguides. In each waveguide, an SOA 103 that enables switching and amplification of light intensity is arranged. The light amplified here is input to another port of the multiplexing input port 104 of the same AWG 106 again, and is multiplexed at one port of the multiplexing output port 105. When a current flows through the SOA 103, an ASE in which spontaneous emission light from the SOA 103 is amplified is generated regardless of the presence or absence of signal light input, and this is combined with the AWG 106 for multiplexing the incident optical signal. In addition to being incident on the wave input port 104, it is also incident on the demultiplexing output port 102 that is demultiplexed and output from the AWG 106 toward the SOA 103.
[0029]
At this time, the ASE traveling in the direction opposite to the traveling direction of the signal light from the demultiplexing output port 102 travels through the arrayed waveguide from the demultiplexing output port 102 to the multiplexing output port 105 and is multiplexed by the AWG 106. The optical signals from different ports (wavelengths) of the demultiplexing output port 102 are wavelength multiplexed and output to the multiplexing output port 105. The ASE spectrum at this time has a wavelength spectrum of light corresponding to the combined output port 105 in order to reflect the filter characteristics of the AWG 106. Since the wavelength spectrum of the ASE at this time depends only on the position of the ports (demultiplexing output port 102, multiplexing output port 105, etc.) coupled to the AWG 106, the input / output ports (demultiplexing output port 102, multiplexing output port) 105), the wavelength of the ASE output spectrum can be determined arbitrarily.
[0030]
[Embodiment 2]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the WDM semiconductor optical device according to the second embodiment, and shows an outline in the case where the ASE output is extracted by running backward to the signal light input port. An embodiment in which an ASE signal is extracted to the input port 201 in the WDM semiconductor optical device 200 using the same AWG 207 for multiplexing and demultiplexing will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 200 denotes a WDM semiconductor optical device, 201 denotes a WDM signal light input port (also ASE output port), 202 denotes a demultiplexing output port, 203 denotes an SOA, 204 denotes a multiplexing input port, and 205 denotes a multiplexing output port. 206 is a circulator, and 207 is an AWG.
[0031]
The wavelength-multiplexed optical signal is first input to the WDM signal light input port 201 of the AWG 207 through the circulator 206, demultiplexed for each wavelength at the demultiplexing output port 202, and guided to different optical waveguides. Each of the waveguides is provided with an SOA 203 that enables switching and amplification of light intensity. The light amplified here is input again from another port of the multiplexing input port 204 of the same AWG 207 and multiplexed into one port of the multiplexing output port 205. When a current flows through the SOA 203, an ASE occurs regardless of the presence or absence of signal light input, which is incident on the multiplexing input port 204 to the AWG 207 for multiplexing the incident optical signal and separated. The light is also incident on the demultiplexing output port 202 that is output from the AWG 207 toward the SOA 203.
[0032]
The ASE traveling in the direction opposite to the traveling direction of the signal light from the demultiplexing output port 202 propagates in the reverse direction through the AWG 207 along the same path as when the signal light is demultiplexed (from the demultiplexing output port 202 to the WDM signal light). It travels through the arrayed waveguide to the input port 201) and is multiplexed and output to the WDM signal light input port 201. Then, it can be taken out as an ASE output through the circulator 206.
[0033]
[Embodiment 3]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the WDM semiconductor optical device according to the third embodiment, and shows an outline when an ASE output port is fabricated in the AWG. An embodiment in which a port 307 for extracting an ASE signal is attached to the AWG 306 will be described with reference to FIG. In addition, this is the case where the AWG is shared by multiplexing and demultiplexing (the same AWG is used for multiplexing and demultiplexing as in the first and second embodiments) and when each is used (the AWG is combined and demultiplexed). And use different AWGs).
In the figure, reference numeral 300 is a WDM semiconductor optical device, 301 is a WDM signal light input port, 302 is a demultiplexing output port, 303 is SOA, 304 is a multiplexing input port, 305 is a multiplexing output port, 306 is an AWG, and 307 is ASE output port.
[0034]
The wavelength-multiplexed optical signal is input to the WDM signal light input port 301 of the AWG 306, demultiplexed for each wavelength at the demultiplexing output port 302, and guided to different optical waveguides. Each of the waveguides is provided with an SOA 303 that enables switching and amplification of light intensity. The light amplified here is input again from another port of the multiplexing input port 304 of the same AWG 306 and multiplexed at one port of the multiplexing output port 305. When a current flows through the SOA 303, an ASE occurs regardless of the presence or absence of signal light input, which is incident on the multiplexing input port 304 to the AWG 306 for multiplexing the incident optical signal, and is separated. The light is also incident on the demultiplexing output port 302 that is output from the AWG 306 toward the SOA 303.
[0035]
An ASE output port 307, which is a multiplexing port for extracting these ASE signals, is prepared in the AWG 306, so that an ASE output port 307 having a wavelength spectrum different from that of the output signal light is different from that of the combined output port 305. The output can be taken out.
[0036]
That is, the ASE traveling in the direction opposite to the traveling direction of the signal light from the demultiplexing output port 302 travels through the arrayed waveguide from the demultiplexing output port 302 to the ASE output port 307 and is multiplexed by the AWG 306, and then demultiplexed. Wavelength multiplexed as an optical signal from the wave output port 302 is output to the ASE output port 307.
[0037]
Note that this ASE output port 307 can be produced for both the AWG on the multiplexing side and the AWG on the demultiplexing side when separate AWGs are used for the AWG for multiplexing and demultiplexing.
[0038]
[Effect of the embodiment]
If the WDM semiconductor optical device configured as in Embodiments 1 to 3 described above is used, the spectrum of ASE multiplexed and output as signals of different wavelength spectra is monitored, so that it is completely independent of the signal light. It is possible to confirm the wavelength grid of AWG. By controlling the temperature of the element so that the peak wavelength of the ASE output having the spectrum of this AWG wavelength grid is always constant, the wavelength grid can always be monitored and controlled.
[0039]
In the temperature calibration method shown in FIG. 6 according to the above-described conventional technology, this is replaced with the conventional control (calibration) in which a dummy signal is input and the output signal is monitored. What is necessary is just to monitor the spectrum of ASE in ~ 3.
[0040]
For this reason, the AWG wavelength grid can always be controlled to be constant regardless of the presence or absence of input signal light, and regardless of changes in the operating conditions of elements that generate heat, such as SOA, even under actual usage conditions. It becomes.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the semiconductor optical device for wavelength division multiplexing in which the semiconductor elements are monolithically integrated, converts the wavelength division multiplexed signal light input to the signal light input port into light of each wavelength. An arrayed waveguide grating (AWG) that demultiplexes and combines the light of each wavelength and outputs the wavelength division multiplexed signal light to the signal light output port, light generating means for generating light, and generated thereby Light output means for extracting and outputting signal light input to the signal light input port and light different from the signal light output to the signal light output port.
[0042]
As a result, if the semiconductor optical device for wavelength division multiplexing according to the present invention is used, it is possible to check the AWG wavelength grid completely independently of the signal light by monitoring the other light. By controlling the temperature of the element so that the peak wavelength of the other light having the spectrum of the AWG wavelength grid is always constant, the wavelength grid can always be monitored and controlled.
[0043]
For this reason, it is possible to constantly monitor and constantly control even when the operating conditions of the heating element are changed without using a dummy signal under the actual use state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a WDM semiconductor optical device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a WDM semiconductor optical device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a WDM semiconductor optical device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional wavelength selector.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional multi-wavelength light modulation element.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional temperature calibration method.
[Explanation of symbols]
100, 200, 300 WDM semiconductor optical devices 101, 201, 301 WDM signal light input ports 102, 202, 302 Demultiplexed output ports 103, 203, 303 SOA
104, 204, 304 Combined input port 105, 205, 305 Combined output port 106, 207, 306 AWG
206 Circulator

Claims (4)

半導体素子をモノシリックに集積化した波長分割多重用半導体光デバイスであって、
信号光入力ポートに入力された波長分割多重された信号光を個々の波長の光に分波し、個々の波長の光を合波して波長分割多重された信号光を信号光出力ポートに出力するアレイ導波路格子(AWG)と、
光を発生する光発生手段であって、前記AWGによって分波され分波出力ポートから出力された個々の波長の光の強度を制御し、当該制御された個々の波長の光を前記AWGによる合波のために合波入力ポートに入力する半導体光増幅器(SOA)であり、前記光発生手段によって発生した光は増幅自然放出光(ASE)であり、該ASEは前記分波出力ポート又は前記合波入力ポートのいずれかを介して前記AWGに入力される光発生手段と、
該光発生手段によって発生した光から、前記AWGに入力された前記ASEのスペクトルから成る光を、前記信号光入力ポートに入力される信号光及び前記信号光出力ポートに出力される信号光とは別の光であるASE光として取り出して出力し、前記別の光であるASE光をモニターし、このモニター結果に基づいて前記光デバイスの温度調節を行う光出力手段と
を備えることを特徴とする波長分割多重用半導体光デバイス。
A semiconductor optical device for wavelength division multiplexing in which semiconductor elements are monolithically integrated,
The wavelength division multiplexed signal light input to the signal light input port is demultiplexed into light of each wavelength, and the light of each wavelength is combined and output to the signal light output port. An arrayed waveguide grating (AWG),
Light generating means for generating light , controlling the intensity of light of each wavelength demultiplexed by the AWG and output from the demultiplexing output port, and combining the light of the controlled individual wavelength by the AWG. A semiconductor optical amplifier (SOA) that inputs to a multiplexing input port for waves, and the light generated by the light generating means is amplified spontaneous emission light (ASE), and the ASE is the demultiplexing output port or the multiplexing output port; Light generating means input to the AWG via any of the wave input ports ;
The signal light input to the signal light input port and the signal light output to the signal light output port from the light generated by the light generation means to the light composed of the ASE spectrum input to the AWG Light output means for extracting and outputting the ASE light as another light, monitoring the ASE light as the other light, and adjusting the temperature of the optical device based on the monitoring result. Semiconductor optical device for wavelength division multiplexing.
請求項1に記載の波長分割多重用半導体光デバイスにおいて、
前記光出力手段は、前記分波出力ポートを介して前記AWGに入力される前記ASEのスペクトルから成る光を、前記信号光出力ポートに出力される信号光とは別の光であるASE光として前記信号光出力ポートに出力する
ことを特徴とする波長分割多重用半導体光デバイス。
In the wavelength division multiplexing semiconductor optical device according to claim 1,
The light output means converts light having the spectrum of the ASE input to the AWG through the demultiplexing output port as ASE light that is light different from the signal light output to the signal light output port. A wavelength division multiplexing semiconductor optical device that outputs to the signal light output port.
請求項1に記載の波長分割多重用半導体光デバイスにおいて、
前記光出力手段は、前記分波出力ポートを介して前記AWGに入力された前記ASEのスペクトルから成る光を前記信号光入力ポートに出力し、当該出力した光から前記信号光入力ポートに入力される信号光とは別の光であるASE光を出力する
ことを特徴とする波長分割多重用半導体光デバイス。
In the wavelength division multiplexing semiconductor optical device according to claim 1,
The light output means outputs light having the spectrum of the ASE input to the AWG through the demultiplexing output port to the signal light input port, and the output light is input to the signal light input port. A wavelength division multiplexing semiconductor optical device characterized in that it outputs ASE light that is different from signal light.
請求項1に記載の波長分割多重用半導体光デバイスにおいて、
前記光出力手段は、前記別の光であるASE光を前記信号光入力ポート及び前記信号光出力ポートとは別のポートに出力する
ことを特徴とする波長分割多重用半導体光デバイス。
In the wavelength division multiplexing semiconductor optical device according to claim 1,
The optical output means outputs the ASE light which is the different light to a port different from the signal light input port and the signal light output port. A wavelength division multiplexing semiconductor optical device.
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