JPH02159781A - 光通信装置 - Google Patents

光通信装置

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JPH02159781A
JPH02159781A JP63313962A JP31396288A JPH02159781A JP H02159781 A JPH02159781 A JP H02159781A JP 63313962 A JP63313962 A JP 63313962A JP 31396288 A JP31396288 A JP 31396288A JP H02159781 A JPH02159781 A JP H02159781A
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Junichi Kinoshita
順一 木下
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    • H01S5/1243—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers incorporating phase shifts by other means than a jump in the grating period, e.g. bent waveguides

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は光通信装置に関し、特に高速変調を可能にした
光通信装置に関する。
（従来の技術） 近年、光通信用の光源として、各種の半導体発光素子が
盛んに使用されている。この中でも光導波路に沿って周
期的摂動（回折格子）を設けた分布帰還型半導体レーザ
は、回折格子の波長選択性により、単一波長（単一縦モ
ード）での発振が容易に実現できる。
現在、この素子は長距離高速光通信用の光源としてＧａ
１ｎＡｓＰ／ＩｎＰ系材料を用いて実用化されている。
この分布帰還型半導体レーザ素子の構造として、第４図
にその導波路構造の断面構造模式図を示すように、両男
開端面にＡＲ（無反射）コート５０等によってその反射
率を低下させ、かつその共振器の中央に回折格子５２の
周期の不連続部５４を有する構造が知られている。この
不連続部５４が管内波長λのｎ±１八倍へｎは整数）に
相当する位相だけシフトしている場合は、プラグ波長（
ｔｈｅ　Ｂｒａｇｇｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）での発振が
可能である。かつ他の縦モードとのゲイン差も大きいた
め、単一縦モード動作に極めて有利である。
（発明が解決しようとする課題） 分布帰還型半導体レーザ素子は単一波長性を有し、光通
信において、極めて有用である。しかしながら、他の半
導体レーザ素子と同じく小さな変調電流で高速にスイッ
チング動作を行なうことが困難である。
即ち、レーザの共振器全体を励起してスイッチングする
直接変調方法では、励起する面積に応じた大きな電流が
必要であり、また閾値以下がらスイッチングするため、
大きな励起密度まで変調する必要もあり、動作速度も余
り大きくできない。
本発明は、上記従来技術の欠点を克服するものであり、
半導体レーザにおいて低電流で変調可能な高速光スイッ
チを実現し、そしてそれを用いた光通信装置を提供する
ものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、光源と、光源からの光を受光する受光素子と
を備えた光通信装置において、光源と受光素子との間に
偏光板を有するとともに、光源は発光層を含む光導波路
上に沿って回折格子を備えることによって光のフィード
バックを行なう分布帰還型半導体レーザであって、光導
波路構造の一部分の励起状態を変調することによって、
偏光の異なる２つの偏波モードのうちのいずれか一方の
発振を選択的に行なうことを特徴とする光通信装置であ
る。
（作　用） 本発明では、光源である分布帰還型半導体レザは位相シ
フト量を２つの偏波モード（ＴＥモトと７Ｍモード）で
異なるように調整できるようにしたもので、位相シフト
量の差は２つのモード間の発振閾値の差を生じさせる。
これにより、２つの偏波モードの間で選択的に発振を行
なわせることができる。
位相シフト量の調整は、共振器方向に一定長さをもつ等
価位相シフト領域に印加する注入電流によって等測的に
制御する。注入電流によるキャリア密度の相対変化は、
その位相シフト領域の等価屈折率の相対変化を引き起こ
す作用がある。従って、導波光の位相速度が変わり、そ
の部分の通過前後で導波光の感じる回折格子の位相が変
化する。
故に、回折格子の周期の不連続を導入したこと等価な作
用を生じる。ＴＥモードと７Ｍモード間の位相シフト量
の差は、導波路構造による２つの偏波モードの光り閉じ
込め係数の差とシフト領域長で決定される。
従って、この分布帰還型半導体レーザによれば、等価位
相シフト領域への注入電流の制御によりＴＥモードと７
Ｍモード間でいずれかを選択的に発振させることができ
る。そして分布帰還型半導体レーザとその出力光を受光
する受光素子との間に、分布帰還型半導体レーザの′２
つの偏波モードのうち片方の偏波モードのみを透過する
偏光板を配置すれば、その偏波モードのみを受光素子へ
出力できる。
本発明によれば、特に分布帰還型半導体レーザは等価位
相シフト領域も含めて全体をバイアスしておき、面積の
狭い等価位相シフト領域でのみ注入電流を変調すれぼれ
ば良い。従って、変調信号は弱くても良い。また、発振
状態のまま２つのモード間でスイッチングしているので
、応答速度も速い。更に、出射端面側の偏光フィルタの
特性により、高い消光比も達成できる。
（実施例） 第３図は本発明の光通信装置の概略構成を示す。
光源１の前面には偏光板２が配置され、光源１からの出
力光は偏光板２を透過してから光ファイバ３を介して受
光素子４に入射される。
光源１は後述する分布帰還型半導体レーザからなり、変
調信号５によってＴＥモードと７Ｍモードのいずれか一
方の偏波モードで発振する。なお、６はバイアス電源で
ある。また、偏光板２はＴＥモードと７Ｍモードのいず
れか一方の偏波モードのみを透過するように配置されて
いる。
従って、本発明の光通信装置によれば、変調信号５のオ
ン／オフに従って光源１はＴＥモードと７Ｍモードのい
ずれかの発振をする。偏光板２を透過できる光は、ＴＥ
モードと７Ｍモードのいずれか一方の偏波モードのみで
あり、変調信号５のオン／オフに対応して点滅した光が
光ファイバ３を介して受光素子４に伝達される。
以下、本発明に用いる光源について詳述する。
この実施例は光源としてＧａＩｎＡｓＰ／ＩｎＰ系材料
を用いた等価λ／４型位相シフト型分布帰還型半導体レ
ーザについてのものである。
第１図は実施例のλ／４位相シフト型分布帰還型半導体
レーザの断面図である。なお、位相シフト量は実際には
３λ／４を用いたが、便宜的にλ／４と表記した。
ます、ｎ型ＩｎＰ基板１０上に１次の回折格子１２を形
成し、その上にｎ型ＧａＩｎＡｓＰ光導波層１４（λ−
１，２７・μｍ帯組成、０．１μｍ厚）、アンドブＧａ
１ｎＡｓＰ活性層１６（λ＝１．５５μｍ帯組成、０．
１　、ｃｕｎ厚）、ｐ型Ｃａ１ｎＡｓＰアンチメルトバ
ック層１８（λ＝１．２７μｍ帯組成、０．（１５μｍ
厚）、ｐ型ＩｎＰクラッド層１９、ｐ＋現型ＧａｎＡｓ
Ｐオーミックコンタクト層２０（λ＝１．１５μｍ帯組
成）を順次、ＬＰＥ　（液相エピタキシャル）結晶成長
法により積層する。
この後、エツチングにより、半導体層２０，１９．１８
、ｌＢ、１４．１２の一部を除去し、メサ・ストライプ
部３０を形成する。次にメサ・ストライプ部３０の周囲
を、ｐ型１ｎＰ層２２、ｎ型ＩｎＰ層２３、アンドープ
Ｇａ１ｎＡｓＰキヤツプ層２４（λ−１，１５μｍ帯組
成）を液相エピタキシャル結晶成長法で連続成長して埋
め込む。これにより、半導体レーザの動ドライブ部３０
の活性層１６にのみ、電流が効率良く注入される。この
後、オーミックコンタクト層２０およびキャップ層２４
の上にｐ電極２６およびｐ電極２７を、またＩｎＰ基板
１０の裏面にｎｆ［極２８を形成した。なお、共振器中
央部の等偏向に位相シフトを生じさせる領域に設けた電
極２７は、他の領域とは独立に電流を注入できるように
、ｐ電極２Ｂとは電気的に独立している。なお、共振器
長しは３００μｍ１また位相シフトを生じさせる領域の
長さは５０μｍとした。また共振器の端面は無反射コー
ト２９を施した。
第２図を用いてこの分布帰還型半導体レーザの動作を説
明する。第２図ａ、　　ｂおよびＣは、規格化モードゲ
インαＬ（モードゲインαと共振器長しとの積）と波長
（ここではＴＥモードのＢｒａｇｇ波長からのずれ量Δ
λで表示）の関係を示している。なお、各モードは丸印
で表示した。
さて、第２図ａでは、共振器中央部の位相シフト領域の
位相シフト量が、７Ｍモードで３λ／４条件（λ：管内
波長、すなわち、Ｂｒａｇｇ波長で発振する）であるが
、ＴＥモードでは３λ／４条件から離れた量となるよう
に、電極２７からの電流を調整しである。このとき、両
モードのゲイン差をΔαＬで表示するように、７Ｍモー
ドの方が閾値ゲイン（αＬ）が小さいため、ＴＥモード
を抑えて７Ｍモードが発振する。第１図に示すように半
導体レーザの出射端面側に配置した偏光板３４を、７Ｍ
モードが透過しないようにセットした場合は、出力はカ
ットされ偏光板３４の外へは取り出せない（オフ状態）
。
次に、Ｐ電極２７の電流を調整して、等価位相シフト量
を変化させると、第２図すに示すように、ＴＥ、ＴＭの
両モードは、それぞれのゲイン・カーブ（破線で表示）
上を動き、ついには両者の閾値ゲインは等しくなる（Δ
αＬ＝Ｏ）。
さらにｐ電極２７の電流を変化させると、第２図Ｃに示
すように、逆にＴＥモードの方のαＬが小さくなり、Ｔ
Ｅモードが発振する。このとき、初めて偏光板３４から
光出力が取り出される（オン状態）。
以上のように、ｐ電極２７の電流を調整（変調）して、
等価位相シフト量を変化させることにより、発振モード
（ＴＥ、７Ｍモード）を制御し、偏光板３４を透過する
光のオン・オフ状態を制御できる。
このような分布帰還型半導体レーザでは、ｐ電極２６に
よるバイアス電流を８０ｍＡとした場合、電極２７の面
積が狭いため、１０ｍＡ程度の変調電流で２０１１１Ｗ
以上の出力が得られている。つまり、ｐ電極２６による
バイアスによって出力が決まり、増幅器的な効果が得ら
れている。
また、ｐ電極２６によるバイアスを大きくして動作でき
るため、緩和振動周波数も高くできる。この結果、５Ｇ
ｂｐｓ以上の高速動作も可能であった。
［発明の効果］ 本発明によれば、単一縦モード性を保持しながら、低電
流で変調可能な半導体レーザが実現でき、高速変調可能
な光通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に用いる実施例の分布帰還型レザ素子を
示す水平および垂直断面図、第２図は分布帰還型レーザ
素子の動作を説明する図、第３図は本発明の光通信装置
の概略構成を示す図、第４図は従来例のλ／４位相シフ
ト構造の導波路構造の断面構造模式図である。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 光源と、光源からの光を受光する受光素子とを備えた光
    通信装置において、 前記光源と前記受光素子との間に偏光板を有するととも
    に、前記光源は発光層を含む光導波路上に沿って回折格
    子を備えることによって光のフィードバックを行なう分
    布帰還型半導体レーザであって、前記光導波路構造の一
    部分の励起状態を変調することによって、偏光の異なる
    ２つの偏波モードのうちのいずれか一方の発振を選択的
    に行なうことを特徴とする光通信装置。
JP63313962A 1988-12-14 1988-12-14 光通信装置 Pending JPH02159781A (ja)

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