JPH01293026A - 光中継器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光増幅器を用いた光中継器に関する。

〔従来の技術〕

長距離大容量の光フアイバ通信の進展に伴って、比較的
狭い地域内に複数の端局を持ち、この端局間を光ファイ
バで結び高度な情報伝送を行う光ＬＡＮの構想が迅速に
実用化に向けて進展している。光ＬＡＮの構成のひとつ
として、第４図（ａ）に示した様なループ形の光ＬＡＮ
がある。第４図（ｂ）は本図（ａ）のＬＡＮにおける端
局２の構成を示す図である。ループ形光ＬＡＮでは主局
１及び複数の端局２がループ状に光ファイバによシ接続
され、主局１又は端局２から発せられた光信号は同一方
向にループ状光ファイバを伝送する。各端局２において
は方向性結合器３によシ伝送されてきた光信号を分岐し
、受光器４によシ光信号を検波する。

また、端局２において発生した情報は半導体レーザ５に
よシ光信号に変換され、方向性結合器３により光フアイ
バルーズに送シ込まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この様なループ形光ＬＡＮでは、送信された光信号は各
端局に達するまでの間に光ファイバの伝送損失及び途中
の各端局２の方向性結合器３における分岐損失等を受け
、減衰する。その減衰の程度は端局２の数が増すほど大
きくなる。この様な光信号の減衰を補うために、従来の
ループ形光ＬＡＮでは、各端局２間において、光の増幅
器６が必要とされていた。即ち、ループ形光ＬＡＮでは
各端Ｐｔ１Ｊ２の受光器４と半導体レーザ５、及びこれ
以外に光増幅器６の３種類の光デバイス、更にその駆動
装置が必要とされ、構成が比較的複雑なものになってい
た。

本発明の目的は構成が簡単で、より安価な光フアイバ通
信網を構築することのできる光中継器を提供することに
あり、本光中継器はループ形光ＬＡＮの構成を簡単化な
らしめるその端局としても使用できるものである。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明による光中継器の特徴は、半導体ダブルヘテロ構
造光増幅器と、この光増幅器に振幅変調された光信号を
入力する手段と、前記光増幅器に直流バイアスを加える
第１の電気回路とを備えた光中継器において、前記第１
の電気回路とは別に、前記光信号の周波数又はピットレ
ートよシも低い正弦波又はパルス状の信号電流を前記光
増幅器に加える第２の電気回路を有している点である。

さらに限定すれば、前記光増幅器の光入力側に光分岐回
路とこの光分岐回路によ多分岐された光信号を受光する
受光器とを備えたこと、または、前記光増幅器に入力す
る光信号の振幅に応じて微小に変化する前記光増幅器の
端子間電圧をモニタする検波回路を備えたことを特徴と
している。

〔作用〕

光ＬＡＮでは一般に主局１から発せられる光信号の方が
、各端局２から発せられる光信号よシもはるかに情報量
が多い。従って、端局２からの光信号の周波数又はピッ
トレートは、主局ｌからの光信号のそれに比べはるかに
低い。この様な場合主局１から送られてくる光をそのま
ま搬送波として使い、この光を低速変調することによっ
て、同一の光に周波数成分の異なる２つ以上の信号を重
畳させることができる。この様な伝送方式は光増幅器６
を各端局２（光中継器）に用いることによシ実現できる
。即ち、光増幅器６に高速変調された光信号を入力し、
その増幅率を低速で変調することにより、光増幅器６か
らの光出力は入力信号に低速の振幅変調が重畳されたも
のとなる。また、この様な光増幅器６を各端局２に使用
することによシ、各端局２において半導体レーザ５は不
要となる他、各端局２間において光増幅器６は不必要と
なる。また、上記と同様の構成は長距離光フアイバ通信
用の光中継器としても使用できるものである。

以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

〔実施例１〕 第１図は本発明の第１の実施例である光中継器の構成図
である。光増幅器６と光分岐回路７と受光器４とから構
成されている。光増幅器６はＩｎＧａＡｓＰ系の半導体
ダブルヘテロ構造を成し、開された両端面に反射率０．
１％の無反射コーティングを施しである。受光器４はＩ
ｎＧａＡｓアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）で
ある。光増幅器６には直流バイアスを加える電気回路８
と、正弦波の信号電流を直流バイアスに重畳して加える
変調回路９が接続されている。

第２図は光増幅器６の横断面図である。この光増幅器は
、ｎ−ＩｎＰ基板１１及びこの基板１１上に積層された
積層構造とでなる半導体ウェハと、この半導体ウェハの
上下に設けられた電極１６゜１７と、半導体ウェハの両
端面に施された無反射コーティングであるＳｉＮ膜１８
，１９とからなる。

基板１１上の半導体積層構造は厚さ３μｍのｎ−１ｎＰ
バッファ層１２と、波長組成１，５８μｍ、厚さ０．３
μｎ＠（７）／７ドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３と、
厚さ２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層１４と、厚さ０．５
ｐｔｎのｐ十−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層１５とからな
る。この光増幅器６に順方向の直流バイアスを加えるこ
とによ）、一方の端面から入射した光信号Ｐｉｎは活性
層１３によシ増幅され、他方の端面からＰｏｕｔとして
出射する。本光増幅器は活性層１３の波長組成を１．５
８μｍとしたから、波長１．５μｍ帯の光だけに増幅作
用を有する。

第１図に示した光中継器においては、送信されてきたパ
ルス状光信号を光分岐回路７によシ２分し、一方を受光
器４によシ受光検波する。また他方は光増幅器６への入
力光Ｐｉｎとして導かれる。

光増幅器６においては電気回路８から一定の直流バイア
スが加えられることによって、入力信号Ｐｉｎは一定の
増幅を受け、出力光Ｐｏｕｔとして次段の光中継器に送
られる。一方、中継器または中継局自体で発生した情報
の信号は、アナログ信号電流として、変調回路９によっ
て光増幅器６に加えられる。その結果、光増＠器６から
の光出力Ｐｏｕｔは、増幅されたパルス信号にアナログ
信号が重畳されたものとなる。但し、アナログ信号の周
波数は、パルス信号のピットレートに比べ、十分低く設
定される。なぜならば、他局において本光中継器からの
光信号を受光検波するに当って、両信号の周波数が大き
く異なっておることは両信号の分離のために必要だから
である。

第１の実施例である光中継器に波長１．５５μｍ。

速度１．２Ｇｂ／ｓのパルス変調された光信号（平均パ
ワー；−２５ｄＢｆｉ）を入力した結果、光増幅器６の
増幅率として２３ｄＢを得ることができた。また、光増
幅器６を変調回路９によって、入力光信号のピットレー
トよりも十分低い３２Ｍ）Ｌｘで変調した。

変調度は約３０％である。その結果１．２ｏｂ７’ｓの
パルス信号に３２ＭＨｚのアナログ信号が重畳された光
出力が得られた。この信号を約３０Ｋｍの光ファイバに
よシ伝送した後にＡＰＤによシ受光し、電気的な周波数
フィルタによシ両信号を分離することによシ、良好な受
信特性を得ることができ、パルス信号の受信感度が一２
５ｄＢｆｌ！（エラーレート；１０−’）であシ、アナ
ログ信号復調波形は良好であった。

〔実施例２〕 第３図に本発明の第２の実施例である光中継器の構成を
示す。光増幅器６とそれに直流バイアスを加える電気回
路８、アナログ変調用の変調回路９と、光増幅器６の端
子間電圧の微弱な変化をモニタするモニタ回路１０とで
構成されている。この第２の実施例においても光増幅器
６には第２図のものを用いる。第３図の装置の構成にお
いて第１図の実施例と異なる点は受光器４が無い代わｐ
に、光増幅器６の端子間電圧をモニタするモニタ回路１
０が備わっている点である。第３図の実施例による光中
継器においては、光の増幅及びアナログ信号の発信の動
作は第１図の実施例の場合と同じである。但し、送信さ
れてきた光信号の受光は光増幅器６において実行される
。即ち、光増幅器６に電気回路８から定電流の直流バイ
アスのみが加えられ、変調回路９からの信号が重畳され
ていない状態において、光増幅器６の端子間電圧は光入
力信号に応じて微弱に変化する。これは、光増幅器６の
活性層１３内のキャリア密度が、入力光の強度に応じて
、誘導再結合現象により変化するために生じる。従って
光増幅器６の端子間電圧の微弱な変化をモニタすること
によシ、送信されてきた光信号を受光、検波することが
できる。

第３図の光中継器では、アナログ信号の発信と、受光の
動作を同時に行うことはできないが、第１図の実施例で
示した光中継器と比べ、光分岐回路７及び受光器４が不
要であること、更に光分岐回路７による分岐損失が無い
ことなどの利点がある。

第３図の実施例の光中継器に波長１．５５μｆｆ！１．
２Ｇｂ／ｓのパルス変調された光信号を入力させ、光増
幅ムロを受光動作させたところ、エラーレート１０　に
おいて、受信感度−２２ｄＢｆｎを得ることができた。

また、その他の光増幅及びアナログ信号の重畳等の動作
特性としては、第１図の実施例で示した光中継器と同様
の性能を得ることができた。

尚、本発明の実施例では、光中継器への入力光としてパ
ルス変調した光信号を用いたが、入力信号はアナログ変
調されたものであってもよい。同様に光増幅器６を変調
する信号として、本実施例ではアナログ信号を用いたが
、入力信号よシも速度の十分低いパルス信号によシ光増
幅器６を変調してもよい。その場合も変調度はやは＃）
３０％以下に抑えた方が好ましい。更に本発明の実施例
では、伝送する光の波長として１．５５μｍ帯を用いた
が、光増幅器６の活性層１３の組成または光増幅器６に
用いる材料系を変えることにより、本発明は他の波長帯
への応用が可能である。

〔発明の効果〕

本発明による光中継器は、光源となる半導体レーザを必
要としないから装置の構成が簡単になるだけでなく、光
の増幅作用を持ち併せているから、長距離光フアイバシ
ステムの各中継器間、又はループ形光ＬＡＮの各端局に
用いた場合にはその端局間の伝送路に第４図の光増幅器
６のないループ形光ＬＡＮの構築を可能にする。このよ
うに、本発明の光中継器の採用によシ、光フアイバ通信
網が安価に構築でき、ループ形光ＬＡＮの構成が簡単に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図はそれぞれ本発明の第１及び第２の実
施例である光中継器の構成図でアシ、第２図はこれら光
中継器に用いる光増幅器の横断面図である。また第４図
は従来の光ループ形ＬＡＮの構成を示す図である。 図において、１・・・主局、２・・・端局、３・・・方
向性結合器、４・・・受光器、５・・・半導体レーザ、
６・・・光増幅器、７・・・光分岐回路、８・・・直流
電気回路、９・・・変調回路、１０・・・モニタ回路、
１１・・・ｎ−ＩｎＰ基板、１２・・・ｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、１３・・・ＩｎＧａＡ　ｓ　Ｐ活性層、　１４
−ｐ−ＩｎＰクラッド層、１５・・−ｐ＋−ＩｎＧａＡ
ｓＰキャップ層、１６．１７−・・電極、１８．１９・
・・ＳｉＮ膜である。 代理人　弁理士　　本　庄　伸　分 画１図 第２図 第３図 第４図（ａ） 第４図（１））

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体ダブルヘテロ構造光増幅器と、この光増幅器
   に振幅変調された光信号を入力する手段と、前記光増幅
   器によって増幅された光信号を出力する手段と、前記光
   増幅器に直流バイアスを加える第１の電気回路とを備え
   た光中継器において、前記第１の電気回路とは別に、前
   記光信号の周波数又はピットレートよりも低い正弦波又
   はパルス状の信号電流を前記光増幅器に加える第２の電
   気回路を備えることを特徴とする光中継器。 ２、前記光増幅器の光入力側に光分岐回路とこの光分岐
   回路により分岐された光信号を受光する受光器とを備え
   ることを特徴とする請求項１記載の光中継器。 ３、前記光増幅器に入力する光信号の振幅に応じて微小
   に変化する前記光増幅器の端子間電圧をモニタする検波
   回路を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の光
   中継器。