JP6038059B2 - Wavelength variable light source and wavelength variable light source module - Google Patents
Wavelength variable light source and wavelength variable light source module Download PDFInfo
- Publication number
- JP6038059B2 JP6038059B2 JP2014041253A JP2014041253A JP6038059B2 JP 6038059 B2 JP6038059 B2 JP 6038059B2 JP 2014041253 A JP2014041253 A JP 2014041253A JP 2014041253 A JP2014041253 A JP 2014041253A JP 6038059 B2 JP6038059 B2 JP 6038059B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- soa
- stage
- light source
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
本発明は、複数の半導体レーザを集積した波長可変光源および当該波長可変光源を備える波長可変光源モジュールに関する。 The present invention relates to a wavelength variable light source in which a plurality of semiconductor lasers are integrated and a wavelength variable light source module including the wavelength variable light source.
近年、通信需要の飛躍的な増加に伴い、波長が異なる複数の信号光を多重化することによって1本の光ファイバで大容量伝送を可能とする波長分割多重通信システムが実現されている。 2. Description of the Related Art In recent years, with a dramatic increase in communication demand, a wavelength division multiplexing communication system has been realized that enables large-capacity transmission with a single optical fiber by multiplexing a plurality of signal lights having different wavelengths.
上記の波長分割多重通信システムに用いられる光源としては、少なくとも30〜40dB以上の高いサイドモード抑圧比(Side Mode Suppression Ratio : SMSR)が得られる単一モードのLD(Laser Diode)(以下、単一モードLDという)が好適である。単一モードLDには、例えば、分布帰還型LD(Distributed Feedback Laser Diode、以下、DFB−LDという)や、分布ブラッグ反射型LD(Distributed Bragg Reflector Laser Diode、以下、DBR−LDという)等がある。 As a light source used in the wavelength division multiplexing communication system, a single mode LD (Laser Diode) (hereinafter referred to as a single diode) capable of obtaining a high side mode suppression ratio (SMSR) of at least 30 to 40 dB or more. (Referred to as mode LD). Examples of the single mode LD include a distributed feedback laser diode (hereinafter referred to as DFB-LD) and a distributed Bragg reflector laser diode (hereinafter referred to as DBR-LD). .
また、波長分割多重通信システムを実現するためには、全波長帯域をカバーする低コストの波長可変光源が必要となる。当該波長可変光源としては、同一基板上にモノリシック集積されたLD光源が注目されている。 In order to realize a wavelength division multiplexing communication system, a low-cost tunable light source that covers the entire wavelength band is required. As the wavelength tunable light source, an LD light source monolithically integrated on the same substrate has attracted attention.
一般的に、上記の波長可変光源は、データ信号を生成する外部変調器モジュールと組み合わせて用いられるが、他に電界吸収(Electro Absorption : EA)型光変調器やマッハツェンダ(Mach Zehnder : MZ)型光変調器を同一基板上にモノリシック集積する研究も行われている。 In general, the above-mentioned wavelength tunable light source is used in combination with an external modulator module that generates a data signal. In addition, an electroabsorption (EA) type optical modulator or a Mach Zehnder (MZ) type is used. Research is also underway to monolithically integrate optical modulators on the same substrate.
従来、複数のDFB−LDの出力側が多モード干渉(Multi Mode Interference)型の光合波回路(以下、MMIという)の入力導波路に接続され、MMIにて合波された光を半導体光増幅素子(Semiconductor Optical Amplifier、以下、SOAという)で増幅した後に出力導波路から出力するよう構成された波長可変光源が開示されている(例えば、特許文献1参照)。なお、以下では、K入力(Kは自然数)、L出力(Lは自然数)のMMIのことを、K×L−MMIと記す。すなわち、K入力とはMMIに接続されるK本の入力導波路のことをいい、L出力とはMMIに接続されるL本の出力導波路のことをいう。 Conventionally, the output side of a plurality of DFB-LDs is connected to an input waveguide of a multimode interference (Multi Mode Interference) type optical multiplexing circuit (hereinafter referred to as MMI), and the light multiplexed by the MMI is a semiconductor optical amplifier. A variable wavelength light source configured to output from an output waveguide after being amplified by a semiconductor optical amplifier (hereinafter referred to as SOA) is disclosed (for example, see Patent Document 1). In the following, the MMI of K input (K is a natural number) and L output (L is a natural number) will be referred to as K × L-MMI. That is, the K input refers to K input waveguides connected to the MMI, and the L output refers to L output waveguides connected to the MMI.
また、複数のLDの出力側がN×2−MMI(Nは3以上の自然数)に接続され、MMIの2本の出力導波路がマッハツェンダ変調器の2本のアームに接続された波長可変光源が開示されている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2によれば、N×1−MMIを用いる場合と比較して、光損失を改善することが可能となる。
In addition, a wavelength tunable light source in which the output sides of a plurality of LDs are connected to N × 2-MMI (N is a natural number of 3 or more), and two output waveguides of MMI are connected to two arms of a Mach-Zehnder modulator. It is disclosed (for example, see Patent Document 2). According to
また、複数のDFB−LDの出力側がMMIに接続され、MMIの2本の出力導波路の各々にて位相調整を行った後、他のMMIを介して1本の出力導波路から光が出力されるよう構成された波長可変光源が開示されている(例えば、特許文献3参照)。特許文献3によれば、高出力化とSN比(Signal to Noise ratio)の改善が可能となる。
Further, the output sides of the plurality of DFB-LDs are connected to the MMI, and after phase adjustment is performed in each of the two output waveguides of the MMI, light is output from one output waveguide via the other MMI. A tunable light source configured to be configured is disclosed (for example, see Patent Document 3). According to
幹線系において伝送速度40Gbps以上の波長分割多重通信システムでは、近年、光位相変調を用いたデジタルコヒーレント通信が実用化されつつある。デジタルコヒーレント通信を採用した波長分割多重通信システムでは、レーザ発振線幅が1MHz以下、より望ましくは500kHz以下の狭線幅波長可変光源が送受信用の光源として用いられている。 In a wavelength division multiplexing communication system having a transmission rate of 40 Gbps or higher in a trunk line system, digital coherent communication using optical phase modulation has recently been put into practical use. In a wavelength division multiplex communication system employing digital coherent communication, a narrow linewidth variable wavelength light source having a laser oscillation line width of 1 MHz or less, more preferably 500 kHz or less is used as a light source for transmission and reception.
特許文献1では、光を出力するためにSOAに電流を印加した場合(SOAをONにした場合)において、SOAにて発生した熱がDFB−LDに到達し、当該熱の影響を受けてDFB−LDの発振波長が変化するという問題がある。例えば、DFB−LD等の素子を搭載したモジュール内に波長モニタ(DFB−LDから出力される光の波長を検出するためのモニタ)を備え、DFB−LDの発振波長が常に一定となるように制御したとしても、SOAに電流を印加した瞬間に発生する熱の影響を受けてDFB−LDの発振波長が変動するため、DFB−LDの発振波長が安定化するまでの時間(立ち上げ時間)を要していた。
In
また、上記のデジタルコヒーレント通信を採用した波長分割多重通信において、送信用および受信用で使用する光信号の波長が異なる場合、送信用と受信用とで別個の波長可変光源が必要であり、当該波長可変光源を備える送受信装置全体の消費電力が増加する。 In addition, in the wavelength division multiplex communication employing the above digital coherent communication, if the wavelengths of the optical signals used for transmission and reception are different, separate wavelength variable light sources are required for transmission and reception. The power consumption of the entire transmission / reception apparatus including the wavelength tunable light source increases.
一方、上記のデジタルコヒーレント通信を採用した波長分割多重通信において、送信用および受信用で使用する光信号の波長が同じ場合も多くあり、一般的に送信用と受信用とで必要とされる狭線幅波長可変光源の光出力は異なる。このような場合は、送受信装置全体の消費電力の低減や実装面積の低減の観点から、1つの波長可変光源を送受信用の光源として兼用することが望ましい。 On the other hand, in the wavelength division multiplex communication employing the above-mentioned digital coherent communication, there are many cases where the wavelengths of optical signals used for transmission and reception are the same, which is generally required for transmission and reception. The light output of the line width variable wavelength light source is different. In such a case, it is desirable to use one tunable light source as a light source for transmission and reception from the viewpoint of reducing power consumption of the entire transmission and reception device and reducing the mounting area.
例えば、特許文献1〜3の波長可変光源を送受信用の光源として兼用する場合において、特許文献1〜3の波長可変光源は1出力であるため偏波保持カプラによって2出力にする必要がある。しかし、このような構成では偏波保持カプラで分岐損が生じてしまうため、当該分岐損を補うために波長可変光源の出力側に設けられたSOAに対する注入電流を増やして波長可変光源からの光出力を増加させる必要があるが、消費電力やレーザ発振線幅の増大の原因になるという問題がある。
For example, in the case where the wavelength tunable light source disclosed in
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、発振波長の変動を抑制して安定化させることが可能な波長可変光源および波光可変光源モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a wavelength tunable light source and a wave light tunable light source module capable of stabilizing by suppressing fluctuations in oscillation wavelength. .
上記の課題を解決するために、本発明による波長可変光源は、入力側および出力側を有し、入力側に複数の入力導波路の一端が接続され、出力側に少なくとも1つ以上の出力導波路が接続され、かつ各入力導波路から入力された光を合波し、当該合波した光を出力導波路に出力する光合波回路と、各入力導波路の他端に接続され、各々が異なる波長で単一モード発振可能な複数の半導体レーザと、出力導波路の光合波回路側に接続された前段光増幅器と、出力導波路の前段光増幅器の後段側に接続された後段光増幅器とを備え、出力導波路から出力される光は、後段光増幅器によって出力のON/OFFが制御され、出力導波路から出力される光の出力がON時に前段光増幅器および後段光増幅器で消費される電力が、出力導波路から出力される光の出力がOFF時に前段光増幅器および後段光増幅器で消費される電力と等しいように、前段光増幅器および後段光増幅器を制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a wavelength tunable light source according to the present invention has an input side and an output side, one end of a plurality of input waveguides is connected to the input side, and at least one or more output guides are connected to the output side. A waveguide is connected, and the light input from each input waveguide is multiplexed, and an optical multiplexing circuit that outputs the combined light to the output waveguide; and the other end of each input waveguide; A plurality of semiconductor lasers capable of single mode oscillation at different wavelengths, a pre-stage optical amplifier connected to the optical multiplexing circuit side of the output waveguide, and a post-stage optical amplifier connected to the post-stage side of the pre-stage optical amplifier of the output waveguide; ON / OFF of the light output from the output waveguide is controlled by the post-stage optical amplifier, and the light output from the output waveguide is consumed by the pre-stage optical amplifier and the post-stage optical amplifier when the output is ON. Power is output from the output waveguide That the output of the light so that equal power dissipated in the OFF at front-stage optical amplifier and the rear-stage optical amplifier, characterized that you control the front-stage optical amplifier and the rear-stage optical amplifier.
本発明によると、入力側および出力側を有し、入力側に複数の入力導波路の一端が接続され、出力側に少なくとも1つ以上の出力導波路が接続され、かつ各入力導波路から入力された光を合波し、当該合波した光を出力導波路に出力する光合波回路と、各入力導波路の他端に接続され、各々が異なる波長で単一モード発振可能な複数の半導体レーザと、出力導波路の光合波回路側に接続された前段光増幅器と、出力導波路の前段光増幅器の後段側に接続された後段光増幅器とを備え、出力導波路から出力される光は、後段光増幅器によって出力のON/OFFが制御され、出力導波路から出力される光の出力がON時に前段光増幅器および後段光増幅器で消費される電力が、出力導波路から出力される光の出力がOFF時に前段光増幅器および後段光増幅器で消費される電力と等しいように、前段光増幅器および後段光増幅器を制御するため、発振波長の変動を抑制して安定化させることが可能となる。
According to the present invention, it has an input side and an output side, one end of a plurality of input waveguides is connected to the input side, at least one or more output waveguides are connected to the output side, and input from each input waveguide And a plurality of semiconductors that are connected to the other end of each input waveguide and that can oscillate in a single mode at different wavelengths. A laser, a front-stage optical amplifier connected to the optical multiplexing circuit side of the output waveguide, and a rear-stage optical amplifier connected to the rear stage side of the front-stage optical amplifier of the output waveguide, and light output from the output waveguide is The ON / OFF of the output is controlled by the post-stage optical amplifier, and the power consumed by the pre-stage optical amplifier and the post-stage optical amplifier when the output of the light output from the output waveguide is ON, the light output from the output waveguide When the output is OFF, the pre-stage optical amplifier and As equal power consumed by the rear-stage optical amplifier, order to control the front-stage optical amplifier and the rear-stage optical amplifier, it is possible to stabilize and inhibit the fluctuation of the oscillation wavelength.
本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
なお、以下では、各図において同一または同様の構成部分については同じ符号あるいは同じ名称を付しており、それらの機能も同様である。 In the following, in each figure, the same or similar components are denoted by the same reference numerals or names, and their functions are also the same.
また、各実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、あるいはそれらの相対的な配置などは本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。 In addition, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the constituent elements exemplified in each embodiment are appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. The present invention is not limited to these examples.
<前提技術>
まず、本発明の前提技術について説明する。
<Prerequisite technology>
First, the prerequisite technology of the present invention will be described.
図12は、前提技術による波長可変光源の構成の一例を示す図であり、発振波長が異なる複数の単一モードLDを用いた波長可変光源の構成の一例を示している。 FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of a wavelength tunable light source according to the base technology, and shows an example of the configuration of a wavelength tunable light source using a plurality of single mode LDs having different oscillation wavelengths.
DFB−LDアレイ2は、N個のDFB−LD1から構成され、N×1−MMI3(Nは3以上の自然数)のMMI入力導波路4に接続されている。
The DFB-
SOA6は、N×1−MMI3のMMI出力導波路5に接続されている。
The
上記の構成において、DFB−LDアレイ2のうちの任意のDFB−LD1をレーザ発振させると、DFB−LD1から出力された光(以下、LD出力光という)の1/NはMMI出力導波路5にて結合し、残りの(N−1)/NはMMI出力導波路5の外に放射される。分岐損失や結合損失等の補償は、SOA6に対して電流注入することによって行われ、SOA6からは高い送信用光出力7が外部に出力される。
In the above configuration, when an arbitrary DFB-LD1 in the DFB-
図13は、図12のA−A断面の一例を示す断面図であり、MMI入力導波路4の構成の一例を示している。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the AA cross section of FIG. 12, and shows an example of the configuration of the
MMI入力導波路4は、InP基板40上に、InP下部クラッド層41、InP電流ブロック層44およびInGaAsP導波層42、InP上部クラッド層43を順に積層して形成している。InGaAsP導波層42には、LD出力光に対する吸収のないInGaAsP系材料が用いられている。InGaAsP導波層42は、バルクのエピタキシャル層でもよく、多重量子井戸(Multiple Quantum Well : MQW)層でもよい。
The
なお、図13では、MMI入力導波路4の構成について示しているが、MMI出力導波路5の構成についても同様である。
Although FIG. 13 shows the configuration of the
また、N×1−MMI3の幅広の多モード領域における構成は、InGaAsP導波層42の幅(図13の紙面左右方向の幅)がMMI入力導波路4およびMMI出力導波路5よりも広くなっていることを除けば、MMI入力導波路4およびMMI出力導波路5の構成と同様である。
Further, in the configuration in the wide multimode region of N × 1-MMI3, the width of the InGaAsP waveguide layer 42 (width in the horizontal direction in FIG. 13) is wider than that of the
図14は、図12のB−B断面の一例を示す断面図であり、SOA6の構成の一例を示している。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the BB cross section of FIG. 12, and shows an example of the configuration of the
SOA6は、InP基板40上に、InP下部クラッド層41、InP電流ブロック層44およびInGaAsP活性層45、InP上部クラッド層43、InGaAsPコンタクト層46、電極47を順に積層して形成している。InGaAsP活性層45には、MMI出力導波路5を通過する光(以下、導波光という)に対して利得を有するInGaAsP系材料が用いられている。InGaAsP活性層45は、バルクのエピタキシャル層でもよく、多重量子井戸(Multiple Quantum Well : MQW)層でもよい。
The
なお、図14では、SOA6の構成について示しているが、DFB−LD1の構成についても同様である。DFB−LD1およびSOA6では、InP基板40およびInGaAsPコンタクト層46に設けられた電極47を介して電流注入を行うと、InGaAsP活性層45に利得が生じて自然放出光が発生する。DFB−LD1では、回折格子によって反射された特定の波長の自然放出光が誘導放出の種光となり、予め定められた閾値電流を超えるとレーザ発振する。一方、SOA6は、LD出力光に対する増幅器として機能するが、単独でレーザ発振しないように設計されている。
In FIG. 14, the configuration of the
DFB−LD1の発振波長は、DFB−LD1の温度(以下、素子温度という)に応じて約0.1nm/℃の割合で変化する。従って、素子温度を所定の範囲(例えば、10〜50℃)で変化させたときに、DFB−LDアレイ2(例えば、N=10〜16)のうちの任意のDFB−LD1の発振波長が、隣接する他のDFB−LD1の発振波長と一致するように、各DFB−LD1の発振波長の間隔を設計しておく。このとき、DFB−LD1の選択と素子温度調整との併用によって、ワンチップで形成されたDFB−LDアレイ2でC帯(Conventional band)またはL帯(Long band)の全波長帯域(約30〜40nm)をカバーすることができる。
The oscillation wavelength of the DFB-LD1 changes at a rate of about 0.1 nm / ° C. according to the temperature of the DFB-LD1 (hereinafter referred to as element temperature). Therefore, when the element temperature is changed in a predetermined range (for example, 10 to 50 ° C.), the oscillation wavelength of any DFB-
図15は、前提技術による送受信装置8の構成の一例を示す図であり、デジタルコヒーレント通信システム用の送受信装置8の構成を示している。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the configuration of the transmission /
波長可変光源モジュール9から出力された送信用光出力7は、変調器モジュール10にて変調された後、送信信号11として外部に出力される。
The transmission
また、外部から受信した受信信号12は、波長可変光源モジュール9から出力された受信用光出力13とともに受信モジュール14に入力され、信号処理後に復元される。
The
図15に示す送受信装置8において、変調器モジュール10にて挿入損失が生じるため、一般的に送信用光出力7は高い出力を必要とするが、受信用光出力13は相対的に低い出力であってもよい。
In the transmission /
しかし、上述の通り、送信用および受信用で使用する光信号の波長が同じ場合は、送受信装置8全体の消費電力の低減や実装面積の低減の観点から、1つの波長可変光源モジュールを送受信用の光源として兼用することが望ましい。
However, as described above, when the wavelengths of optical signals used for transmission and reception are the same, one wavelength variable light source module is used for transmission / reception from the viewpoint of reducing the power consumption of the entire transmission /
図16は、前提技術による波長可変光源モジュール9の構成の一例を示す図であり、送信用および受信用で使用する光信号の波長が同じであり、1つの波長可変光源モジュールを送受信用の光源として兼用した場合の構成を示している。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the configuration of the wavelength tunable
波長可変光源モジュール9は、波長可変光源15と、結合光学系16と、ビームスプリッタ18と、モニタ19とを備えている。また、波長可変光源モジュール9のLD出力側には、光ファイバ17および偏波保持カプラ20が接続されている。
The wavelength tunable
波長可変光源15は、単一モードのLD出力光を出射し、出射されたLD出力光はレンズや光アイソレータ(図示せず)等を含む結合光学系16を介して光ファイバ17に結合する。光ファイバ17に結合したLD出力光は、偏波保持カプラ20によって所定の比率に分岐され、分岐された各々のLD出力光は送信用光出力7および受信用光出力13として出力される。
The variable wavelength
また、結合光学系16を通過するLD出力光の一部は、ビームスプリッタ18にて取り出され、波長フィルタやフォトダイオード等(図示せず)を含むモニタ19にてLD出力光の波長や出力レベルが検出される。
Further, part of the LD output light that passes through the coupling
図12に示すような1出力(1つの光を出力する)の波長可変光源を、図15に示す送受信装置8あるいは図16に示す波長可変光源モジュール9に適用する場合において、光を出力するためにSOA6に電流を印加(SOA6をON)すると、SOA6にて発生した熱がDFB−LD1に到達し、DFB−LD1の発振波長が変化するという問題がある。
In order to output light when a tunable light source with one output (outputs one light) as shown in FIG. 12 is applied to the transmitting /
例えば、温度を一定とする制御を行う場合において、温度を検出するためのサーミスタをDFB−LD1の近傍に配置したとしても、DFB−LD1自身の温度を検出することはできないため、SOA6から発生した熱の影響を受けてDFB−LD1の発振波長が変動する。 For example, when controlling the temperature to be constant, even if a thermistor for detecting the temperature is arranged in the vicinity of the DFB-LD1, the temperature of the DFB-LD1 itself cannot be detected. The oscillation wavelength of the DFB-LD1 varies under the influence of heat.
また、DFB−LD1等の素子を搭載したモジュール内に波長モニタを備え、DFB−LD1の発振波長が常に一定となるように制御したとしても、SOA6に電流を印加した瞬間に発生する熱の影響を受けてDFB−LD1の発振波長が変動するため、DFB−LD1の発振波長が安定化するまでの時間(立ち上げ時間)を要していた。
Even if a module equipped with an element such as DFB-LD1 is equipped with a wavelength monitor and controlled so that the oscillation wavelength of DFB-LD1 is always constant, the influence of heat generated at the moment when current is applied to
さらに、偏波保持カプラ20によって2出力(2つの光を出力する)にした場合では、偏波保持カプラ20で分岐損が生じてしまうため、当該分岐損を補うために波長可変光源の出力側に設けられたSOA6に対する注入電流を増やして波長可変光源からの光出力を増加させる必要があるが、消費電力やレーザ発振線幅の増大の原因になるという問題がある。
Further, when the
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、以下に詳細に説明する。 The present invention has been made to solve such problems, and will be described in detail below.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1による波長可変光源の構成の一例を示す図である。
<
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a wavelength tunable light source according to
本発明の実施の形態1による波長可変光源は、12個のDFB−LD1(半導体レーザ)から構成されるDFB−LDアレイ2と、MMI入力導波路4と、12×1−MMI21(光合波回路)と、前段SOA22(前段光増幅器)と、後段SOA23(後段光増幅器)とを備えている。図12に示す前提技術による波長可変光源との差異は、本実施の形態1の12×1−MMI21に前段SOA22および後段SOA23(2段型SOA)が接続されている点である。
The wavelength tunable light source according to the first embodiment of the present invention includes a DFB-
なお、図1に示す波長可変光源が、図12に示す前提技術による波長可変光源と同一の増幅率および光出力を得るためには、前段SOA22の長さと後段SOA23の長さとの合計が、図12に示すSOA6(1段型SOA)の長さと同一となるようにすればよい。ここで、各SOAの長さとは、LD出力光の通過方向の長さのことをいう。
In order for the tunable light source shown in FIG. 1 to obtain the same amplification factor and optical output as the tunable light source according to the base technology shown in FIG. 12, the sum of the length of the front-
12×1−MMI21は、入力側および出力側を有し、入力側に12本のMMI入力導波路4の一端が接続され、出力側に1本のMMI出力導波路5が接続され、かつ各MMI入力導波路4から入力されたLD出力光を合波し、当該合波したLD出力光をMMI出力導波路5に出力する。
The 12 × 1-
12個のDFB−LD1は、各MMI入力導波路4の他端に接続され、各々が異なる波長で単一モード発振可能である。
The twelve DFB-
前段SOA22および後段SOA23は、MMI出力導波路5と各々シリアルに接続されている。すなわち、前段SOA22はMMI出力導波路5の12×1−MMI21側に接続され、後段SOA23はMMI出力導波路5の前段SOA22の後段側(光出力25が出力される側)に接続されている。また、前段SOA22と後段SOA23との間には、SOA接続導波路24が設けられている。
The front-
MMI出力導波路5の出射端側には、長さの異なる導波路型のSOA(前段SOA22および後段SOA23)が設けられており、前段SOA22および後段SOA23の各々には電極47が独立して接続されている(図14参照)。
On the exit end side of the
前段SOA22および後段SOA23は、MMI出力導波路5およびSOA接続導波路24における所定の箇所をエッチングで除去した後、バットジョイント成長と呼ばれる再成長技術によって、MMI出力導波路5およびSOA接続導波路24の断面と、前段SOA22および後段SOA23の断面とが直接接合するように形成される。また、出力端での反射戻り光の発生を抑制するために、出力端面には無反射コーティング(図示せず)が施されている。反射戻り光の発生を抑制することによって、レーザ発振線幅の増大を抑制することができる。
The
なお、MMI入力導波路4、MMI出力導波路5、およびSOA接続導波路24の構成は図13に示す構成と同様であり、DFB−LD1、前段SOA22、および後段SOA23の構成は図14に示す構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The configurations of the
次に、波長可変光源の動作について説明する。 Next, the operation of the wavelength tunable light source will be described.
任意のDFB−LD1を選択して閾値電流以上の電流注入を行うと、当該選択されたDFB−LD1にてレーザ発振が生じる。DFB−LD1から出力されたLD出力光は、MMI入力導波路4を介して12×1−MMI21の多モード領域に入力される。このとき、12×1−MMI21が適切に設計されていれば、全波長帯域に渡ってMMI出力導波路5に約1/12の割合でLD出力光を結合させることができる。
When an arbitrary DFB-LD1 is selected and current injection greater than or equal to the threshold current is performed, laser oscillation occurs in the selected DFB-LD1. The LD output light output from the DFB-
前段SOA22および後段SOA23に対して電流注入すると、MMI出力導波路5を進行するLD出力光は前段SOA22にて増幅され、前段SOA22にて増幅されたLD出力光は後段SOA23にてさらに増幅され、光出力25として出力される。
When current is injected into the
しかし、前段SOA22に対して電流注入し、後段SOA23に対して電流注入しない場合は、後段SOA23にてLD出力光が吸収され、光出力25は出力されない。このように、後段SOA23は、LD出力光を増幅させる機能に加えて、LD光出力をON/OFFする機能(シャッター機能)を有している。すなわち、MMI出力導波路5から出力される光(光出力25)は、後段SOA23によって出力のON/OFFが制御される。
However, when the current is injected into the
ここで、SOAにおける光の増幅および減衰の原理について簡単に説明する。 Here, the principle of light amplification and attenuation in the SOA will be briefly described.
SOAに対して供給される電流が多い場合は、SOAにおけるエネルギが高い準位に電子が多く存在する。この場合、光との相互作用によって電子が下位の空き準位(エネルギが低く、電子が存在しない準位)に遷移し、2つの準位差に相当するエネルギが光として放出される。これにより、光(例えば、上記のLD出力光)が増幅して出力される。 When a large amount of current is supplied to the SOA, there are many electrons at a level where the energy in the SOA is high. In this case, an electron transits to a lower vacant level (a level where energy is low and no electron exists) by interaction with light, and energy corresponding to the difference between the two levels is emitted as light. Thereby, light (for example, said LD output light) is amplified and output.
一方、SOAに対して供給される電流が少ない場合は、SOAにおけるエネルギが低い準位に電子が多く存在する。この場合、電子は光との相互作用によって光(例えば、上記のLD出力光)からエネルギを吸収しながら上位の空き準位に遷移する。これにより、光(例えば、上記のLD出力光)は減衰して出力されない。 On the other hand, when the current supplied to the SOA is small, there are many electrons at a level where the energy in the SOA is low. In this case, electrons transit to a higher vacant level while absorbing energy from light (for example, the above-mentioned LD output light) by interaction with light. Thereby, light (for example, said LD output light) attenuate | damps and is not output.
上記より、前段SOA22に対しては電流を印加して光を増幅させ、後段SOA23に対しては電流の印加を制御することによって、前段SOA22から出力された光を後段SOA23でさらに増幅させてから光出力25を出力する(光出力25をONにする)ことができ、あるいは前段SOA22から出力された光を後段SOA23で減衰させて光出力25を出力しない(光出力25をOFFにする)ようにすることができる。
As described above, the light is amplified by applying current to the front-
本実施の形態1において、前段SOA22および後段SOA23の制御については、前段SOA22に対しては常に電流を印加し、光出力25を出力するか否かに応じて後段SOA23のみに対して電流を印加するか否かを制御する。このように、2段型SOAとすることによって、光出力25のON/OFFを切り替える際に発生する熱量の変動を抑制することができるため、DFB−LD1の波長変動を抑制することができ、DFB−LD1の発振波長が安定化するまでに要する立ち上げ時間の短縮が可能となる。
In the first embodiment, regarding the control of the front-
図2は、光出力をOFFからONに切り替えた場合における波長可変光源の発振波長の変動の一例を示す図である。図2において、横軸は時間を示し、縦軸は波長可変光源(DFB−LD)の発振波長のずれ(変動)を示している。また、破線は1段型SOAの場合(図12参照)を示し、実線は2段型SOA(図1参照)の場合を示している。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of fluctuations in the oscillation wavelength of the wavelength tunable light source when the optical output is switched from OFF to ON. In FIG. 2, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the shift (variation) in the oscillation wavelength of the wavelength tunable light source (DFB-LD). A broken line indicates a case of a single-stage SOA (see FIG. 12), and a solid line indicates a case of a two-stage SOA (see FIG. 1).
なお、1段型SOAの場合および2段型SOAの場合ともに、光出力がOFF時およびON時において、選択した任意のDFB−LDは常にON状態である(DFB−LDからLD出力光が出力されている)。2段型SOAの場合は、前段SOA(前段SOA22)も常にON状態である。光出力を出力する際には、1段型SOAの場合はSOA(SOA6)をON状態とし、2段型SOAの場合は後段SOA(後段SOA23)をON状態とする。 In the case of the one-stage SOA and the two-stage SOA, any selected DFB-LD is always in the ON state when the optical output is OFF and ON (the LD output light is output from the DFB-LD). Have been). In the case of a two-stage SOA, the front SOA (previous SOA 22) is always ON. When outputting the optical output, the SOA (SOA 6) is turned on in the case of the one-stage SOA, and the rear-stage SOA (rear-stage SOA 23) is turned on in the case of the two-stage SOA.
また、2段型SOAにおける前段SOAの長さと後段SOAの長さとの合計は、1段型SOAにおけるSOAの長さと同じであるものとする。1段型SOAの場合および2段型SOAの場合ともに、光出力25は同じであるものとする。
Further, the sum of the length of the front SOA and the length of the rear SOA in the two-stage SOA is assumed to be the same as the SOA in the first-stage SOA. It is assumed that the
図2に示すように、2段型SOAの場合は、1段型SOAの場合と比較して、発振波長の変動を抑制している。 As shown in FIG. 2, the fluctuation of the oscillation wavelength is suppressed in the case of the two-stage SOA as compared with the case of the single-stage SOA.
光出力の一部の発振波長を波長モニタで検出し、ペルチェ素子等で温度制御することによって発振波長をフィードバックする制御を行ったとしても、光出力のON/OFFを切り替える際には発振波長を決めるDFB−LDの温度が変動するため、発振波長も変動してしまう。しかし、2段型SOAの後段SOAのみで光出力のON/OFFを切り替えることによって熱量の変化が小さくなり、DFB−LDの温度変動(すなわち、DFB−LDの発振波長の変動)を抑制し、発振波長が安定化するまでの立ち上げ時間の短縮が可能となる。 Even if the oscillation wavelength is detected by a wavelength monitor and the temperature is controlled by a Peltier element or the like, the oscillation wavelength is fed back by switching the optical output ON / OFF. Since the temperature of the determined DFB-LD varies, the oscillation wavelength also varies. However, the change in heat quantity is reduced by switching the optical output ON / OFF only with the latter stage SOA of the two-stage SOA, and the temperature fluctuation of the DFB-LD (that is, fluctuation of the oscillation wavelength of the DFB-LD) is suppressed. It is possible to shorten the start-up time until the oscillation wavelength is stabilized.
2段型SOAでは、前段SOAの長さと後段SOAの長さとの合計を1段型のSOAの長さと同じにした場合において、前段SOAの長さが長く、後段SOAの長さが短いほど、光出力のON/OFFを切り替える際の熱量の変動(発振波長の変動)を抑制することができ、立ち上げ時間の短縮が可能となる。しかし、後段SOAの長さを短くしすぎると、光出力をOFFにしたとき(後段SOAをOFFにしたとき)に光出力を完全に遮断することができなくなる。従って、必要に応じて(必要な遮断量に応じて)後段SOAの長さを調整する必要がある。 In the two-stage SOA, when the sum of the length of the front-stage SOA and the length of the rear-stage SOA is the same as the length of the single-stage SOA, the length of the front-stage SOA is longer and the length of the rear-stage SOA is shorter. Variations in the amount of heat (oscillation wavelength variation) when switching on / off the optical output can be suppressed, and the start-up time can be shortened. However, if the length of the post-stage SOA is made too short, the optical output cannot be completely blocked when the optical output is turned off (when the post-stage SOA is turned off). Therefore, it is necessary to adjust the length of the subsequent SOA as necessary (according to the required amount of cutoff).
以上のことから、本実施の形態1によれば、光出力のON/OFFを切り替える際に生じるDFB−LDの発振波長の変動を抑制し、発振波長が安定化するまでの立ち上げ時間を短縮することができる。 From the above, according to the first embodiment, the fluctuation of the oscillation wavelength of the DFB-LD that occurs when the optical output is switched ON / OFF is suppressed, and the startup time until the oscillation wavelength is stabilized is shortened. can do.
なお、本実施の形態1による波長可変光源を、図15に示す送受信装置8あるいは図16に示す波長可変光源モジュール9に適用することによって、発振波長が安定化するまでの立ち上げ時間が短縮された送受信装置8あるいは波長可変光源モジュール9を実現することができる。
By applying the wavelength tunable light source according to the first embodiment to the transmission /
<実施の形態2>
実施の形態1では、2段型SOAとし、光出力のON/OFFは後段SOAのみによって切り替えることによってDFB−LDの発振波長の変動を抑制している。本発明の実施の形態2では、後段SOAだけでなく前段SOAも制御することによって、発振波長の変動をさらに抑制することを特徴としている。
<
In the first embodiment, a two-stage SOA is used, and ON / OFF of the optical output is switched only by the subsequent SOA, thereby suppressing fluctuations in the oscillation wavelength of the DFB-LD. The second embodiment of the present invention is characterized in that the fluctuation of the oscillation wavelength is further suppressed by controlling not only the rear stage SOA but also the front stage SOA.
本実施の形態2による波長可変光源の構成は、実施の形態1(図1参照)と同様であるため、ここでは説明を省略する。 Since the configuration of the wavelength tunable light source according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment (see FIG. 1), description thereof is omitted here.
実施の形態1では、後段SOA23のみによって光出力25のON/OFFを切り替えているが、後段SOA23から発生する熱量の変化に伴うDFB−LD1の発振波長の変動は残留する。
In the first embodiment, ON / OFF of the
図3および図4は、本実施の形態2による波長可変光源の前段SOA22および後段SOA23の制御の一例を説明するための図である。図3および図4において、横軸は前段SOA22および後段SOA23の位置関係を示し(図1と同じ位置関係)、縦軸は前段SOA22および後段SOA23に印加する電力を示している。なお、図3は光出力25がOFF時の場合を示し、図4は光出力25がON時の場合を示している。
FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining an example of control of the front-
図3に示すように、光出力25がOFF時の場合は、前段SOA22のみONとしている。
As shown in FIG. 3, when the
図4に示すように、光出力25がON時の場合は、前段SOA22および後段SOA23をONとしている。このとき、前段SOA22に印加する電流(すなわち電力)は、光出力25がOFF時の場合(図3参照)よりも少し低減させ、ON時の間はその状態を保持する。すなわち、前段SOA22に対してON時に印加される電流は、OFF時に印加される電流よりも減少するように制御される。
As shown in FIG. 4, when the
上記において、光出力25がOFF時の場合における前段SOA22および後段SOA23に印加する合計の電力と、光出力25がON時の場合における前段SOA22および後段SOA23に印加する合計の電力とが略同一となるように設定している。すなわち、MMI出力導波路5から出力される光出力25がON時に前段SOA22および後段SOA23で消費される電力が、MMI出力導波路5から出力される光出力25の出力がOFF時に前段SOA22および後段SOA23で消費される電力と等しいように、前段SOA22および後段SOA23を制御する。
In the above description, the total power applied to the front-
図5は、光出力25をOFFからONに切り替えた場合における波長可変光源の発振波長の変動の一例を示す図である。図5において、横軸は時間を示し、縦軸は波長可変光源(DFB−LD)の発振波長のずれ(変動)を示している。また、破線は前段SOAを制御しない場合(実施の形態1)を示し、実線は前段SOAを制御する場合(本実施の形態2)を示している。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of fluctuations in the oscillation wavelength of the wavelength tunable light source when the
図5に示すように、前段SOA22を制御しない場合よりも前段SOA22を制御した場合の方が、DFB−LD1に伝達される熱量の変化を抑制し、DFB−LD1の発振波長の変動をより抑制することができる。
As shown in FIG. 5, the change in the amount of heat transferred to the DFB-LD1 is suppressed and the fluctuation of the oscillation wavelength of the DFB-LD1 is further suppressed when the
以上のことから、本実施の形態2によれば、実施の形態1よりもDFB−LDの発振波長の変動を抑制することができる。 From the above, according to the second embodiment, fluctuations in the oscillation wavelength of the DFB-LD can be suppressed more than in the first embodiment.
<実施の形態3>
図16に示す前提技術による波長可変光源モジュール9において、波長可変光源15は1出力であるため、偏波保持カプラ20によって2出力にしている。しかし、このような構成では偏波保持カプラ20で分岐損が生じてしまうため、当該分岐損を補うために波長可変光源15の出力側に設けられたSOA(図示せず)に対する注入電流を増やして波長可変光源15からのLD出力光の出力を増加させる必要があるが、消費電力やレーザ発振線幅の増大の原因になるという問題がある。
<
In the wavelength tunable
本発明の実施の形態3では、波長可変光源を2出力として送受信用の光源として兼用し、かつDFB−LDの発振波長の変動を抑制することを特徴としている。 The third embodiment of the present invention is characterized in that the wavelength tunable light source has two outputs and is also used as a light source for transmission and reception, and suppresses fluctuations in the oscillation wavelength of the DFB-LD.
図6は、本実施の形態3による波長可変光源の構成の一例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of the wavelength tunable light source according to the third embodiment.
本実施の形態3による波長可変光源は、12個のDFB−LD1(半導体レーザ)から構成されるDFB−LDアレイ2と、MMI入力導波路4と、12×2−MMI26(光合波回路)と、送信用SOA27と、受信用SOA30とを備えている。図12に示す前提技術による波長可変光源との差異は、本実施の形態3の各MMI出力導波路5に2段型SOAが2出力分接続されている点である。
The wavelength tunable light source according to the third embodiment includes a DFB-
なお、図6に示す波長可変光源が、図12に示す前提技術による波長可変光源と同一の増幅率および光出力を得るためには、各2段型SOAの前段SOA22の長さと後段SOA23の長さとの合計が、図12に示すSOA6(1段型SOA)の長さと同一となるようにすればよい。ここで、各SOAの長さとは、LD出力光の通過方向の長さのことをいう。
In order for the tunable light source shown in FIG. 6 to obtain the same amplification factor and optical output as the tunable light source according to the base technology shown in FIG. 12, the length of the
12×2−MMI26は、入力側および出力側を有し、入力側に12本のMMI入力導波路4の一端が接続され、出力側に2本のMMI出力導波路5が接続され、かつ各MMI入力導波路4から入力されたLD出力光を合波し、当該合波したLD出力光をMMI出力導波路5に出力する。
The 12 × 2-
12個のDFB−LD1は、各MMI入力導波路4の他端に接続され、各々が異なる波長で単一モード発振可能である。
The twelve DFB-
送信用SOA27は、前段SOA28および後段SOA29を有している。前段SOA28および後段SOA29は、MMI出力導波路5と各々シリアルに接続されている。また、前段SOA28と後段SOA29との間には、SOA接続導波路24が設けられている。
The
受信用SOA30は、前段SOA31および後段SOA32を有している。前段SOA31および後段SOA32は、MMI出力導波路5と各々シリアルに接続されている。また、前段SOA31と後段SOA32との間には、SOA接続導波路24が設けられている。
The
2つのMMI出力導波路5の出射端側には、長さの異なる導波路型のSOA(前段SOA28、後段SOA29、前段SOA31、後段SOA32)が設けられており、前段SOA28、後段SOA29、前段SOA31、および後段SOA32の各々には電極47が独立して接続されている(図14参照)。
On the exit end side of the two
前段SOA28、後段SOA29、前段SOA31、および後段SOA32は、MMI出力導波路5およびSOA接続導波路24における所定の箇所をエッチングで除去した後、バットジョイント成長と呼ばれる再成長技術によって、MMI出力導波路5およびSOA接続導波路24の断面と、前段SOA28、後段SOA29、前段SOA31、および後段SOA32の断面とが直接接合するように形成される。また、出力端での反射戻り光の発生を抑制するために、出力端面には無反射コーティング(図示せず)が施されている。反射戻り光の発生を抑制することによって、レーザ発振線幅の増大を抑制することができる。
The
なお、MMI入力導波路4、MMI出力導波路5、およびSOA接続導波路24の構成は図13に示す構成と同様であり、DFB−LD1、前段SOA28、後段SOA29、前段SOA31、および後段SOA32の構成は図14に示す構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The configurations of the
次に、波長可変光源の動作について説明する。 Next, the operation of the wavelength tunable light source will be described.
任意のDFB−LD1を選択して閾値電流以上の電流注入を行うと、当該選択されたDFB−LD1にてレーザ発振が生じる。DFB−LD1から出力されたLD出力光は、MMI入力導波路4を介して12×2−MMI26の多モード領域に入力される。このとき、12×2−MMI26が適切に設計されていれば、全波長帯域に渡ってMMI出力導波路5に略等しく、それぞれ前提技術によるDFB−LD1(図12参照)と略同程度である約1/12の割合でLD出力光を結合させることができる。従って、2つのMMI出力導波路5を設けたとしても、前提技術によるDFB−LD1よりも駆動電流を増大させる必要はない(すなわち、DFB−LD1の駆動電流は前提技術と同程度でよい)。
When an arbitrary DFB-LD1 is selected and current injection greater than or equal to the threshold current is performed, laser oscillation occurs in the selected DFB-LD1. The LD output light output from the DFB-
送信用SOA27および受信用SOA30に対して電流注入を行うと、各MMI出力導波路5を進行するLD出力光は増幅され、電流値を増やすと送信用SOA27および受信用SOA30における増幅率も増大する。当該増幅率は、入力光を基準とした出力光強度を対数表示することによって表されるが、一般的に非線形的な振る舞いを示す。すなわち、入力光が弱い(低出力)と増幅率は略一定であるが、入力光が強い(高出力)と増幅率が低下するため、最大出力が入力光強度とともに飽和する傾向を示す。また、送信用SOA27および受信用SOA30の単位長さ当たりの飽和出力は、送信用SOA27および受信用SOA30の活性層(図14のInGaAsP活性層45に相当)の光閉じ込め係数や電流密度によって決まる。従って、送信用SOA27および受信用SOA30の活性層の光閉じ込め係数や電流密度が同じであれば、送信用SOA27および受信用SOA30の最大出力は、送信用SOA27および受信用SOA30の長さによって決定される。
When current injection is performed on the
図6に示すように、送信用SOA27の長さは受信用SOA30の長さよりも長く、活性層の幅や光閉じ込め係数は同一である。従って、同じ電流密度における最大出力は、送信用SOA27の方が受信用SOA30よりも高くなる。すなわち、送信用SOA27の方が受信用SOA30よりも増幅率が高い。
As shown in FIG. 6, the length of the
上述の通り、デジタルコヒーレント通信システム用の送受信装置では、受信用光出力13は送信用光出力7よりも低くてよいため、送信用SOA27にて増幅された光を送信用光出力7として用い、受信用SOA30にて増幅された光を受信用光出力13として用いることが可能となる。
As described above, in the transmission / reception apparatus for the digital coherent communication system, the reception
換言すれば、送信用SOA27の長さが前提技術によるSOA6(図12参照)と同一であれば、同等の送信用光出力7を得るために必要なDFB−LD1の駆動電流と送信用SOA27に対する注入電流は同じであり、受信用光出力13を得るために必要な受信用SOA30に対する注入電流は前提技術よりも少ない。従って、図6に示す本実施の形態3による1つの波長可変光源を送受信装置に用いた場合、別個の波長可変光源を用いた前提技術による送受信装置(図15参照)に比べて、消費電力を1/2以下に低減することができる。
In other words, if the length of the
このように、本実施の形態3によれば、波長可変光源を送受信用の光源として兼用し、かつレーザ発振線幅および消費電力の増大を抑制することが可能となる。 As described above, according to the third embodiment, it is possible to use the variable wavelength light source as a light source for transmission and reception, and to suppress an increase in laser oscillation line width and power consumption.
実施の形態1でも説明したように、図6に示すような2段型SOAにおいて、後段SOA29および後段SOA32は、LD出力光を増幅させる機能に加えて、LD光出力をON/OFFする機能(シャッター機能)を有している。本実施の形態3では、前段SOA28および前段SOA31の各々に対しては常に電流を印加し、送信用光出力7あるいは受信用光出力13を出力するか否かに応じて後段SOA29および後段SOA32の各々に対して電流を印加するか否かを独立して制御する。
As described in the first embodiment, in the two-stage SOA as shown in FIG. 6, the rear-
図7は、受信用光出力13をOFFからONに切り替えた場合における送信用光出力7の発振波長の変動の一例を示す図である。図7において、横軸は時間を示し、縦軸は送信用光出力7の発振波長のずれ(変動)を示している。また、破線は図8に示す1段型SOAの場合を示し、実線は2段型SOA(図6参照)の場合を示している。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of fluctuations in the oscillation wavelength of the transmission
なお、1段型SOAの場合および2段型SOAの場合ともに、光出力(送信用光出力7、受信用光出力13)がOFF時およびON時において、選択した任意のDFB−LDは常にON状態である(DFB−LDからLD出力光が出力されている)。2段型SOAの場合は、送信用SOA(送信用SOA27)および受信用SOA(受信用SOA30)における各前段SOA(前段SOA28、前段SOA31)も常にON状態である。光出力を出力する際には、1段型SOAの場合はSOA(送信用SOA33、受信用SOA34)をON状態とし、2段型SOAの場合は送信用SOAおよび受信用SOAにおける各後段SOA(後段SOA29、後段SOA32)をON状態とする。
In the case of the one-stage SOA and the two-stage SOA, any selected DFB-LD is always ON when the optical output (transmitting
また、送信用SOAおよび受信用SOAについて、2段型SOAにおける前段SOAの長さと後段SOAの長さとの合計は、1段型SOAにおけるSOAの長さと同じであるものとする。1段型SOAの場合および2段型SOAの場合ともに、送信用光出力7および受信用光出力13は同じであるものとする。
In addition, regarding the transmission SOA and the reception SOA, the sum of the length of the preceding SOA and the length of the subsequent SOA in the two-stage SOA is assumed to be the same as the SOA length in the one-stage SOA. It is assumed that the transmission
図7に示すように、2段型SOAの場合は、1段型SOAの場合と比較して、発振波長の変動を抑制している。 As shown in FIG. 7, in the case of a two-stage SOA, fluctuations in the oscillation wavelength are suppressed compared to the case of a single-stage SOA.
光出力の一部の発振波長を波長モニタで検出し、ペルチェ素子等で温度制御することによって発振波長をフィードバックする制御を行ったとしても、光出力のON/OFFを切り替える際には発振波長を決めるDFB−LDの温度が変動するため、発振波長も変動してしまう。しかし、2段型SOAの各後段SOAのみで光出力のON/OFFを切り替えることによって熱量の変化が小さくなり、DFB−LDの温度変動(すなわち、DFB−LDの発振波長の変動、図7の例では送信用光出力の発振波長の変動)を抑制することが可能となる。 Even if the oscillation wavelength is detected by a wavelength monitor and the temperature is controlled by a Peltier element or the like, the oscillation wavelength is fed back by switching the optical output ON / OFF. Since the temperature of the determined DFB-LD varies, the oscillation wavelength also varies. However, the change in the amount of heat is reduced by switching the light output ON / OFF only in each subsequent stage SOA of the two-stage SOA, and the temperature fluctuation of the DFB-LD (that is, the fluctuation of the oscillation wavelength of the DFB-LD, FIG. 7). In the example, it is possible to suppress fluctuations in the oscillation wavelength of the transmission optical output.
なお、図7では、受信用光出力をOFFからONに切り替えた場合における送信用光出力の発振波長の変動を示しているが、受信用光出力をONからOFFとした場合でも、2段型SOAでは上記と同様の効果が得られる。また、送信用光出力をOFFからONあるいはONからOFFに切り替えた場合においても、上記と同様に、2段型SOAでは受信用光出力の発振波長の変動を抑制することができる。 FIG. 7 shows the fluctuation of the oscillation wavelength of the transmission light output when the reception light output is switched from OFF to ON. However, even when the reception light output is switched from ON to OFF, a two-stage type is shown. In the SOA, the same effect as described above can be obtained. Further, even when the transmission optical output is switched from OFF to ON or from ON to OFF, the two-stage SOA can suppress fluctuations in the oscillation wavelength of the reception optical output as described above.
2段型SOAでは、前段SOAの長さと後段SOAの長さとの合計を1段型のSOAの長さと同じにした場合において、前段SOAの長さが長く、後段SOAの長さが短いほど、光出力のON/OFFを切り替える際の熱量の変動(発振波長の変動)を抑制することができ、立ち上げ時間の短縮が可能となる。しかし、後段SOAの長さを短くしすぎると、光出力をOFFにしたとき(後段SOAをOFFにしたとき)に光出力を完全に遮断することができなくなる。従って、必要に応じて(必要な遮断量に応じて)後段SOAの長さを調整する必要がある。 In the two-stage SOA, when the sum of the length of the front-stage SOA and the length of the rear-stage SOA is the same as the length of the single-stage SOA, the length of the front-stage SOA is longer and the length of the rear-stage SOA is shorter. Variations in the amount of heat (oscillation wavelength variation) when switching on / off the optical output can be suppressed, and the start-up time can be shortened. However, if the length of the post-stage SOA is made too short, the optical output cannot be completely blocked when the optical output is turned off (when the post-stage SOA is turned off). Therefore, it is necessary to adjust the length of the subsequent SOA as necessary (according to the required amount of cutoff).
上記では、後段SOA29および後段SOA32のみによって送信用光出力7あるいは受信用光出力13のON/OFFを切り替えているが、後段SOA29および後段SOA32から発生する熱量の変化に伴うDFB−LD1の発振波長の変動は残留する。このような問題の対策として、実施の形態2において説明したように、前段SOA28および前段SOA31も制御することによって、DFB−LD1の発振波長の変動をさらに抑制することが可能となる。なお、波長可変光源の構成は、図6と同様である。
In the above description, ON / OFF of the transmission
具体的には、送信用SOA27および受信用SOA30について、図3に示すように、光出力(送信用光出力7、受信用光出力13)がOFF時の場合は、前段SOA(前段SOA28、前段SOA31)のみONとしている。また、図4に示すように、光出力がON時の場合は、前段SOAおよび後段SOA(後段SOA29、後段SOA32)をONとしている。光出力がON状態の間、前段SOAに印加する電流(すなわち電力)は、光出力がOFF時の場合よりも少し低減させ、その状態を保持する。
Specifically, for the
なお、光出力がOFF時の場合における前段SOAおよび後段SOAに印加する合計の電力と、光出力がON時の場合における前段SOAおよび後段SOAに印加する合計の電力とが略同一となるように設定している。 Note that the total power applied to the front-stage SOA and the rear-stage SOA when the optical output is OFF is substantially the same as the total power applied to the front-stage SOA and the rear-stage SOA when the optical output is ON. It is set.
図9は、受信用光出力13をOFFからONに切り替えた場合における送信用光出力7の発振波長の変動の一例を示す図である。図9において、横軸は時間を示し、縦軸は送信用光出力7の発振波長のずれ(変動)を示している。また、破線は前段SOA(前段SOA28、前段SOA31)を制御しない場合を示し、実線は前段SOAを制御する場合を示している。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of fluctuations in the oscillation wavelength of the transmission
図9に示すように、前段SOAを制御しない場合よりも前段SOAを制御した場合の方が、DFB−LD1に伝達される熱量の変化を抑制し、DFB−LD1の発振波長の変動をより抑制することができる。すなわち、送信用光出力7の発振波長の変動を抑制することができる。
As shown in FIG. 9, the change in the amount of heat transferred to the DFB-
なお、図9では送信用光出力7の発振波長の変動について示しているが、受信用光出力13についても同様の効果が得られる。
Although FIG. 9 shows the fluctuation of the oscillation wavelength of the transmission
以上のことから、本実施の形態3によれば、波長可変光源を2出力として送受信用の光源として兼用し、かつレーザ発振線幅および消費電力の増大を抑制することができる。また、DFB−LDの発振波長の変動を抑制することができる。 From the above, according to the third embodiment, it is possible to use the wavelength tunable light source as two outputs as a light source for transmission and reception, and to suppress an increase in laser oscillation line width and power consumption. In addition, fluctuations in the oscillation wavelength of the DFB-LD can be suppressed.
<実施の形態4>
図10は、本発明の実施の形態4による波長可変光源モジュール35の構成の一例を示す図である。
<
FIG. 10 is a diagram showing an example of the configuration of the wavelength tunable
本実施の形態4では、実施の形態3による波長可変光源(図6参照)を、波長可変光源モジュール35の波長可変光源36として用いることを特徴としている。波長可変光源モジュール35におけるその他の構成および動作は、図16の前提技術による波長可変光源モジュール9と同様であるため、ここでは説明を省略する。
The fourth embodiment is characterized in that the variable wavelength light source (see FIG. 6) according to the third embodiment is used as the variable wavelength
図10に示すように、波長可変光源モジュール35の2つの出力ポートは、結合光学系16によって2本の光ファイバ17に分離して結像され、各光ファイバ17から出力される光を送信用光出力7および受信用光出力13として用いることができる。すなわち、波長可変光源36から出力された複数の出力光の各々を別個に取り出している。
As shown in FIG. 10, the two output ports of the wavelength tunable
以上のことから、本実施の形態4によれば、図16の前提技術による波長可変光源モジュール9の出力側に設けた偏波保持カプラ20が不要となるため、前提技術による波長可変光源モジュール9よりもレーザ発振線幅の増大を抑制することができる。また、波長可変光源36は2段型SOAを用いているため、光出力(送信用光出力7、受信用光出力13)のON/OFFを後段SOAでのみ切り替えることによって、送信用光出力7のON/OFFを切り替えた場合における受信用光出力13の発振波長の変動、および受信用光出力13のON/OFFを切り替えた場合における送信用光出力7の発振波長の変動を抑制することができる。
From the above, according to the fourth embodiment, the
<実施の形態5>
図11は、本発明の実施の形態5による送受信装置37の構成の一例を示す図である。
<
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the configuration of the transmission /
本実施の形態5では、送受信装置37が実施の形態4による波長可変光源モジュール35を備えることを特徴としている。
The fifth embodiment is characterized in that the transmitting / receiving
波長可変光源モジュール35から出力された送信用光出力7は、変調器モジュール10にて変調された後、送信信号11として外部に出力される。
The
また、外部から受信した受信信号12は、波長可変光源モジュール35から出力された受信用光出力13とともに受信モジュール14に入力され、信号処理後に復元される。
The received
このように、波長可変光源モジュール35は、送受信用の光源モジュールとして兼用されている。
Thus, the wavelength variable
以上のことから、本実施の形態5によれば、波長可変光源モジュール35を送受信用の光源モジュールとして兼用することができるため、前提技術による2つの波長可変光源モジュール9を用いた送受信装置8(図15参照)よりも消費電力を低減することができる。また、波長可変光源モジュール35において用いられる波長可変光源は2段型SOAであるため、光出力(送信用光出力7、受信用光出力13)のON/OFFを後段SOAでのみ切り替えることによって、送信用光出力7のON/OFFを切り替えた場合における受信用光出力13の発振波長の変動、および受信用光出力13のON/OFFを切り替えた場合における送信用光出力7の発振波長の変動を抑制することができる。
From the above, according to the fifth embodiment, the wavelength tunable
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 DFB−LD、2 DFB−LDアレイ、3 N×1−MMI、4 MMI入力導波路、5 MMI出力導波路、6 SOA、7 送信用光出力、8 送受信装置、9 波長可変光源モジュール、10 変調器モジュール、11 送信信号、12 受信信号、13 受信用光出力、14 受信モジュール、15 波長可変光源、16 結合光学系、17 光ファイバ、18 ビームスプリッタ、19 モニタ、20 偏波保持カプラ、21 12×1−MMI、22 前段SOA、23 後段SOA、24 SOA接続導波路、25 光出力、26 12×2−MMI、27 送信用SOA、28 前段SOA、29 後段SOA、30 受信用SOA、31 前段SOA、32 後段SOA、33 送信用SOA、34 受信用SOA、35 波長可変光源モジュール、36 波長可変光源、37 送受信装置、40 InP基板、41 InP下部クラッド層、42 InGaAsP導波層、43 InP上部クラッド層、44 InP電流ブロック層、45 InGaAsP活性層、46 InGaAsPコンタクト層、47 電極。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
各前記入力導波路の他端に接続され、各々が異なる波長で単一モード発振可能な複数の半導体レーザと、
前記出力導波路の前記光合波回路側に接続された前段光増幅器と、
前記出力導波路の前記前段光増幅器の後段側に接続された後段光増幅器と、
を備え、
前記出力導波路から出力される前記光は、前記後段光増幅器によって出力のON/OFFが制御され、
前記出力導波路から出力される前記光の出力がON時に前記前段光増幅器および前記後段光増幅器で消費される電力が、前記出力導波路から出力される前記光の出力がOFF時に前記前段光増幅器および前記後段光増幅器で消費される電力と等しいように、前記前段光増幅器および前記後段光増幅器を制御することを特徴とする、波長可変光源。 One end of a plurality of input waveguides is connected to the input side, and at least one or more output waveguides are connected to the output side, and input from each of the input waveguides An optical multiplexing circuit for combining light and outputting the combined light to the output waveguide;
A plurality of semiconductor lasers connected to the other end of each of the input waveguides, each capable of single mode oscillation at different wavelengths;
A pre-stage optical amplifier connected to the optical waveguide side of the output waveguide;
A post-stage optical amplifier connected to the post-stage side of the pre-stage optical amplifier of the output waveguide;
With
The light output from the output waveguide is controlled to be turned ON / OFF by the post-stage optical amplifier ,
The power consumed by the front-stage optical amplifier and the rear-stage optical amplifier when the output of the light output from the output waveguide is ON, and the front-stage optical amplifier when the output of the light output from the output waveguide is OFF and the like equal to the power consumed by the rear-stage optical amplifier, characterized that you control the front-stage optical amplifier and the rear-stage optical amplifier, the wavelength tunable light source.
前記波長可変光源から出力された出力光を取り出し可能であることを特徴とする、波長可変光源モジュール。 A wavelength tunable light source according to any one of claims 1 to 4,
The wavelength tunable light source module, wherein output light output from the wavelength tunable light source can be taken out.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014041253A JP6038059B2 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Wavelength variable light source and wavelength variable light source module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014041253A JP6038059B2 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Wavelength variable light source and wavelength variable light source module |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015167174A JP2015167174A (en) | 2015-09-24 |
JP6038059B2 true JP6038059B2 (en) | 2016-12-07 |
Family
ID=54257929
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014041253A Active JP6038059B2 (en) | 2014-03-04 | 2014-03-04 | Wavelength variable light source and wavelength variable light source module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6038059B2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6381507B2 (en) * | 2015-10-27 | 2018-08-29 | 三菱電機株式会社 | Optical coupler, wavelength tunable light source and wavelength tunable light source module |
JP6180666B1 (en) * | 2016-05-16 | 2017-08-16 | 三菱電機株式会社 | Wavelength variable light source and wavelength switching control method for wavelength variable light source |
JP2018042104A (en) | 2016-09-07 | 2018-03-15 | 富士通株式会社 | Optical communication system |
JP6849524B2 (en) * | 2017-05-10 | 2021-03-24 | 日本電信電話株式会社 | Semiconductor laser light source |
CN115473581A (en) * | 2022-09-29 | 2022-12-13 | 中山水木光华电子信息科技有限公司 | DFB array coupling adjustable light source, optical fiber coding and demodulating system and method |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63288085A (en) * | 1987-05-20 | 1988-11-25 | Seiko Epson Corp | Semiconductor laser array |
JPH06120622A (en) * | 1992-10-07 | 1994-04-28 | Canon Inc | Semiconductor laser device |
JP3222217B2 (en) * | 1992-10-07 | 2001-10-22 | キヤノン株式会社 | Semiconductor laser system |
JP2001154160A (en) * | 1999-11-26 | 2001-06-08 | Nec Corp | Optical switch |
JP3929810B2 (en) * | 2002-04-03 | 2007-06-13 | 株式会社アドバンテスト | Optical amplification apparatus and test apparatus |
JP2007158057A (en) * | 2005-12-06 | 2007-06-21 | Hitachi Ltd | Integrated laser device |
JP4850757B2 (en) * | 2007-03-08 | 2012-01-11 | 日本電信電話株式会社 | Wavelength tunable semiconductor laser device, control device and control method thereof |
JP5457239B2 (en) * | 2010-03-18 | 2014-04-02 | 日本電信電話株式会社 | Wavelength control method and wavelength control apparatus for optical element |
JP5626083B2 (en) * | 2011-04-11 | 2014-11-19 | 富士通株式会社 | Optical amplifier |
-
2014
- 2014-03-04 JP JP2014041253A patent/JP6038059B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015167174A (en) | 2015-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5567226B2 (en) | Semiconductor laser module | |
US9762029B2 (en) | Semiconductor laser and optical integrated light source including the same | |
JP6337960B2 (en) | Optical transceiver module | |
JPWO2017135381A1 (en) | Optical transmitter and light intensity monitoring method | |
JP6038059B2 (en) | Wavelength variable light source and wavelength variable light source module | |
KR102021278B1 (en) | reflective colorless optical transmitter | |
JP2013168500A (en) | Optical semiconductor device | |
US8548024B2 (en) | Semiconductor laser module | |
JP6543188B2 (en) | Wavelength multiplex optical transmitter and control method thereof | |
US9601906B2 (en) | Wavelength-tunable light source and wavelength-tunable light source module | |
JP6320192B2 (en) | Wavelength variable light source and wavelength variable light source module | |
JP2015094812A (en) | Wavelength variable light source | |
JP6173206B2 (en) | Optical integrated device | |
JP6454256B2 (en) | Wavelength multiplexed optical transmitter | |
JP2016149529A (en) | Wavelength-tunable light source and wavelength-tunable light source module | |
JP2013118315A (en) | Semiconductor laser device and semiconductor laser module | |
JP6245656B2 (en) | Semiconductor laser element | |
JP2010034114A (en) | Laser device, laser module, and wavelength multiplexing optical communication system | |
JP2019047053A (en) | Multi-wavelength light source | |
JP6381507B2 (en) | Optical coupler, wavelength tunable light source and wavelength tunable light source module | |
JP2013251424A (en) | Optical integrated device | |
JP5823921B2 (en) | Semiconductor optical integrated device | |
JP2019057541A (en) | Semiconductor optical integrated element | |
JP2019057539A (en) | Semiconductor optical integrated element | |
JP4036291B2 (en) | Optical amplification element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151021 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160608 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160705 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161101 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6038059 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |