JPH04320081A - Semiconductor light source - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は単一縦モードで発振し、
かつ波長可変時にもスペクトル線幅の狭い分布反射型半
導体光源に関するものである。[Industrial Application Field] The present invention oscillates in a single longitudinal mode,
The present invention also relates to a distributed reflection type semiconductor light source that has a narrow spectral linewidth even when the wavelength is variable.
【0002】0002
【従来の技術】ファブリペロー型の半導体レーザでは、
位相条件を満足するある特定の間隔で縦モードが存在す
る。この縦モード間には損失差がないため、直流動作時
には、単一モード動作が得られても、わずかな利得の変
動によって、高速直接変調を行うと利得分布が激しく変
動するため、多モード動作やモードホッピングが生ずる
。この問題に対して安定した単一縦モードを達成しうる
ように、半導体レーザの構造に配慮することを縦モード
制御という。この問題を解決する方法として、共振器に
波長による損失差をつけることが行われているが、その
例として、分布帰還型レーザ(以下、DFBレーザとも
いう)、分布反射型半導体レーザ(以下、DBRレーザ
ともいう)、外部に回折格子を有するレーザ等がある。
そのなかで、DBRレーザはキャリアの不均一を引き起
こす空間的ホールバーニングの影響を受けにくく、単一
縦モード発振を安定して得やすい構造であるとされてい
る。また、波長可変作用に関し、DBRレーザは電流注
入によるプラズマ効果を利用してガイド層の屈折率を変
化させており、熱的効果により屈折率を変化させたDF
Bレーザに比べて、波長可変速度は高速に安定して行え
るという長所がある。[Prior art] In a Fabry-Perot type semiconductor laser,
Longitudinal modes exist at certain intervals that satisfy the phase condition. Since there is no loss difference between these longitudinal modes, even if single-mode operation is obtained during DC operation, the gain distribution will fluctuate drastically when high-speed direct modulation is performed due to slight gain fluctuations, so multi-mode operation mode hopping occurs. Longitudinal mode control is a method of considering the structure of a semiconductor laser so that a stable single longitudinal mode can be achieved in response to this problem. One way to solve this problem is to create a loss difference depending on the wavelength in the resonator. Examples of this are distributed feedback lasers (hereinafter also referred to as DFB lasers) and distributed reflection semiconductor lasers (hereinafter also referred to as DFB lasers). There are also lasers (also called DBR lasers), lasers with external diffraction gratings, etc. Among them, DBR lasers are said to be less susceptible to spatial hole burning that causes carrier non-uniformity and have a structure that allows stable single longitudinal mode oscillation to be easily obtained. Regarding the wavelength tunable effect, DBR lasers change the refractive index of the guide layer using the plasma effect caused by current injection, and DF lasers change the refractive index by thermal effects.
Compared to the B laser, it has the advantage of being able to perform wavelength tuning quickly and stably.
【0003】このように、波長を可変できることはDB
Rレーザの特徴の一つであるが、波長可変時のスペクト
ル線幅の劣化は大きい。この原因として、発光領域と波
長制御領域との電気的絶縁特性が低いことや、pn接合
の設定にも問題があると考えられるが、根本的な原因と
しては、プラズマ効果を発生させるためのガイド層への
キャリア注入によって、発光領域の屈折率が影響を受け
ることが挙げられる。[0003] The ability to vary the wavelength in this way is
One of the characteristics of the R laser is that the spectral linewidth deteriorates significantly when the wavelength is varied. The cause of this is thought to be the poor electrical insulation between the light emitting region and the wavelength control region, and the setting of the pn junction.However, the fundamental cause is that the guide for generating the plasma effect is insufficient. One example is that the refractive index of the light emitting region is affected by carrier injection into the layer.
【0004】単一縦モードであり、なおかつスペクトル
線幅を狭くする一般な方法として、外部共振器を用いた
構造が知られている。この構造では発光素子の端面から
出射された光を外部に配置した鏡、回折格子、一方の端
面に高反射膜を形成したファイバ端面等で反射させ、そ
れを再び発光素子に戻すことにより狭線幅化を達成して
いる。スペクトル線幅が狭くなるのは、共振器間すなわ
ち素子と反射面との距離が長くなり共振幅が小さくなっ
たことによる。A structure using an external resonator is known as a general method for achieving a single longitudinal mode and narrowing the spectral linewidth. In this structure, the light emitted from the end face of the light emitting element is reflected by an external mirror, a diffraction grating, a fiber end face with a high reflection film formed on one end face, etc., and then returned to the light emitting element. Achieved widening. The reason why the spectral linewidth becomes narrow is that the distance between the resonators, that is, between the element and the reflecting surface becomes longer and the resonance amplitude becomes smaller.
【0005】また、スペクトル線幅を狭くする方法とし
て量子井戸構造を用いた構成もあげられる。多重量子井
戸構造に加え、その素子自体の長共振器化によりスペク
トル線幅を狭くすることができるとされている。例えば
、1991年電子情報通信学会春季全国大会予稿集(C
−148,松井他)によると、素子長を2.2mmにし
た多重量子井戸構造DBRレーザにおいて、最小スペク
トル線幅は、85KHzまで狭くなっている。[0005] Another method of narrowing the spectral line width is a configuration using a quantum well structure. In addition to the multi-quantum well structure, it is said that the spectral linewidth can be narrowed by making the device itself a long resonator. For example, the Proceedings of the 1991 Spring National Conference of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (C
148, Matsui et al.), the minimum spectral linewidth is narrowed to 85 KHz in a multi-quantum well structure DBR laser with an element length of 2.2 mm.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】次に、これらの従来技
術の有する課題について述べる。まず、DBRレーザに
おいて、波長を可変時に、スペクトル線幅が広がってし
まうということが最大の問題である。この問題を解決す
るため、上記の色々な方法が上げられているが、それぞ
れ固有の問題を抱えている。[Problems to be Solved by the Invention] Next, problems faced by these conventional techniques will be described. First, the biggest problem with DBR lasers is that the spectral line width widens when the wavelength is varied. Various methods have been proposed to solve this problem, but each method has its own problems.
【0007】スペクトル線幅を狭くするために外部共振
器を用いた構造は、レーザへの帰還光がレーザ素子端面
と外部反射鏡、グレーティングとの間で空間的に結合さ
れているために、熱や機械的な振動による影響を受けや
すく、レーザ端面での戻り光の位相が最適値からずれや
すくなり、発振波長、周波数、スペクトル線幅が変動し
やすいという問題や、装置として機構的な一体性が維持
しにくい、精度を維持するための機構が複雑になるとい
った問題がある。また、外部反射鏡として、一方の端面
に高反射率の膜を形成したファイバを用いた外部共振器
の構成では、高反射膜側からの光出力のモニタが困難で
あるといった問題もある。より根本的には、DBRレー
ザは光の出射が一方の端面からのみ行われるので、外部
共振器を取りつけることが不可能であるという問題があ
る。In a structure using an external resonator to narrow the spectral linewidth, the feedback light to the laser is spatially coupled between the end facet of the laser element and the external reflector or grating, so that heat is generated. The problem is that the phase of the return light at the laser end face tends to deviate from the optimum value, and the oscillation wavelength, frequency, and spectral line width tend to fluctuate, as well as the mechanical integrity of the device. There are problems in that it is difficult to maintain accuracy and the mechanism for maintaining accuracy is complicated. Further, in the configuration of an external resonator using a fiber with a high reflectance film formed on one end face as an external reflecting mirror, there is a problem that it is difficult to monitor the light output from the high reflection film side. More fundamentally, a DBR laser has a problem in that it is impossible to attach an external resonator because light is emitted from only one end facet.
【0008】そして、素子自体の構造を改良し、素子長
を長くした多重量子井戸構造のレーザでは、従来のバル
ク構造のものに比べてスペクトル線幅の狭窄化を実現で
きるが、製作上の歩留りを維持することには困難がとも
なっている。また、コヒーレント通信方式ではより線幅
が狭いことが要求されており量子井戸を用いた構造でも
、まだ10KHz以下というレベルまでスペクトル線幅
を狭窄化することは困難となっている。[0008] Lasers with a multi-quantum well structure, in which the structure of the element itself has been improved and the element length has been lengthened, can achieve narrower spectral linewidths than those with conventional bulk structures, but the manufacturing yield is There are difficulties in maintaining it. Furthermore, coherent communication systems require narrower linewidths, and even with structures using quantum wells, it is still difficult to narrow the spectral linewidth to a level of 10 KHz or less.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】ここで、上記の問題点を
解決するための手段を述べる。本発明は、分布反射型半
導体レーザ1の波長を変化させたときにおいても、スペ
クトル線幅を狭窄化を行うため、分布反射型半導体レー
ザ1の出射面に所定の長さを有する光ファイバ4を接続
する。分布反射型半導体レーザ1から光ファイバ4に入
射された光の一部は、光ファイバ4自体が有する構造的
不均一性に起因した後方散乱光となり、自動的に分布反
射型半導体レーザ1への帰還光となってスペクトル線幅
の狭窄化を可能とする。[Means for Solving the Problems] Here, means for solving the above problems will be described. The present invention provides an optical fiber 4 having a predetermined length on the emission surface of the distributed reflection semiconductor laser 1 in order to narrow the spectral line width even when the wavelength of the distributed reflection semiconductor laser 1 is changed. Connecting. A part of the light incident on the optical fiber 4 from the distributed reflection type semiconductor laser 1 becomes backscattered light due to the structural non-uniformity of the optical fiber 4 itself, and is automatically transmitted to the distributed reflection type semiconductor laser 1. It becomes feedback light and makes it possible to narrow the spectral line width.
【0010】0010
【作用】分布反射型半導体レーザ1の素子端面から出射
された光は、素子と光ファイバ4との間に介在するレン
ズ等の光結合部を通過し光ファイバ4に入射される。一
般的に光ファイバ4には導波路となるコア径、屈折率に
微少な不均一性を有しており、その結果、光の伝搬方向
に沿って不均一な屈折率の分布が生じている。すなわち
、この屈折率分布は分布定数的な微小反射源となり、光
ファイバ4へ入射された光の一部は後方散乱光(以下、
バックスキャタともいう)となってDBRレーザ1への
微少な帰還光となる。この後方散乱光の強度は、光ファ
イバ長が約1kmの時、約−40dB程度であり、狭線
幅化に必要とされる光強度を十分有し、また実効的に長
い外部共振器長構成としてあるので、容易にスペクトル
線幅の狭窄化を実現できる。すなわち、光ファイバ4は
光の導波路・伝搬体であると同時に自己整合的に反射鏡
の働きを兼ね、入射された光の一部は後方散乱光となっ
てDBRレーザ1へ帰還することにより線幅が狭窄化さ
れる。[Operation] Light emitted from the element end face of the distributed reflection type semiconductor laser 1 passes through an optical coupling part such as a lens interposed between the element and the optical fiber 4, and enters the optical fiber 4. Generally, the optical fiber 4 has slight non-uniformity in the core diameter and refractive index that serve as a waveguide, resulting in a non-uniform refractive index distribution along the light propagation direction. . In other words, this refractive index distribution becomes a distribution constant minute reflection source, and a part of the light incident on the optical fiber 4 becomes backscattered light (hereinafter referred to as
(also referred to as back scatter) and becomes a minute amount of feedback light to the DBR laser 1. The intensity of this backscattered light is about -40 dB when the optical fiber length is about 1 km, and it has sufficient light intensity required for linewidth narrowing, and the external cavity length is effectively long. Therefore, it is possible to easily narrow the spectral line width. In other words, the optical fiber 4 serves as a light waveguide/propagator as well as a reflecting mirror in a self-aligned manner, and a portion of the incident light becomes backscattered light and returns to the DBR laser 1. The line width is narrowed.
【0011】[0011]
【実施例】本発明の実施例を以下、図面にもとづき説明
する。図1に第一の実施例を示す。DBRレーザ1には
3電極型DBRレーザ1aを用いている。この3電極型
DBRレーザ1aから出射された光は、光結合部3を介
して単一モードの光ファイバ4であるスペクトル線幅狭
窄用ファイバ4aに入射される。一般的に光結合部3に
は球レンズやセルフォックレンズ等が用いられるが、こ
こではファイバの一方の先端がレンズ作用をもつように
球状加工され、光結合部3とスペクトル線幅狭窄用ファ
イバ4aが一体化された構成としている。入射された光
の一部は後方散乱光となって3電極型DBRレーザ1a
に戻り、スペクトル線幅が狭窄化される。ここでスペク
トル線幅狭窄用ファイバ4aは光の低損失導波路、伝搬
体であると同時にスペクトル線幅狭窄化に必要なレーザ
への帰還光として後方散乱光の発生源を兼ねたものであ
り、スペクトル線幅を約10KHz程度まで狭窄化する
ためには、長さとして約1km程度が必要である。スペ
クトル線幅狭窄用ファイバ4aの他の一端は光アイソレ
ータ8の入射側に結合され、また8の出射側は光取り出
し用の光コネクタ5がついた単一モード光ファイバ9と
結合している。光アイソレータ8は約60dB以上の逆
方向挿入損失を有し、また光アイソレータ8とスペクト
ル線幅狭窄用ファイバ4との結合部での反射は約−58
dB以下であり、3電極型DBRレーザ1aへの帰還光
は実質的にスペクトル線幅狭窄用ファイバ4aで生じる
後方散乱光の強度−40dBのものが主たるものと考え
られる。Embodiments Examples of the present invention will be described below based on the drawings. FIG. 1 shows a first embodiment. As the DBR laser 1, a three-electrode DBR laser 1a is used. The light emitted from the three-electrode DBR laser 1a is incident on the spectral line width narrowing fiber 4a, which is a single mode optical fiber 4, via the optical coupling section 3. Generally, a spherical lens, selfoc lens, etc. is used for the optical coupling part 3, but here, one tip of the fiber is processed into a spherical shape so as to have a lens effect, and the optical coupling part 3 and a fiber for spectral line width narrowing are used. 4a is integrated. A part of the incident light becomes backscattered light and enters the three-electrode DBR laser 1a.
, and the spectral linewidth is narrowed. Here, the fiber 4a for spectral line width narrowing is a low-loss waveguide and propagation body for light, and at the same time, it also serves as a source of backscattered light as feedback light to the laser necessary for narrowing the spectral line width. In order to narrow the spectral line width to about 10 KHz, a length of about 1 km is required. The other end of the spectral line width narrowing fiber 4a is coupled to the input side of an optical isolator 8, and the output side of 8 is coupled to a single mode optical fiber 9 having an optical connector 5 for light extraction. The optical isolator 8 has a reverse insertion loss of about 60 dB or more, and the reflection at the coupling part between the optical isolator 8 and the spectral line width narrowing fiber 4 is about -58 dB.
dB or less, and it is considered that the feedback light to the three-electrode DBR laser 1a is essentially backscattered light generated in the spectral line width narrowing fiber 4a with an intensity of -40 dB.
【0012】第1の実施例の構成において得られたスペ
クトル線幅狭窄用ファイバ4aの長さとスペクトル線幅
との関係を図2に示す。スペクトル線幅は通信用の単一
モード光ファイバ9からの出射光を、遅延用として単一
モード光ファイバを100km用いた遅延自己ヘテロダ
イン方式により測定した。図2で用いたレーザダイオー
ド(以下、LDともいう)は、第1の実施例で用いられ
た活性領域、位相制御領域、分布反射領域を有する3電
極型DBRレーザ1aであり、各領域への注入電流を制
御することにより、発振波長が1.549μmから1.
547μmまで位相連続で波長を可変できる特性を有し
ている。活性領域のみに電流を注入し光出力を3mWに
制御したとき、このLD単体でのスペクトル線幅は約3
7MHzであった。しかし、同光出力を保持しながら短
波長側に波長を約1.8nmシフトさせた場合、スペク
トル線幅は約100MHz以上にまでひろがってしまっ
た。図2では、縦軸にスペクトル線幅、横軸に単一モー
ド光ファイバの長さをとっている。図2中、○印記号(
LD1)は上記LDにおいて活性領域のみに電流注入し
た場合、□印記号(LD2)は他の2電極部にも電流源
を接続した場合、△印記号(LD3)は短波長側に波長
を約1.8nmシフトさせた場合の測定値をプロットし
たものである。なお光出力は3mWの一定の条件で行っ
た。FIG. 2 shows the relationship between the length of the spectral linewidth narrowing fiber 4a and the spectral linewidth obtained in the configuration of the first embodiment. The spectral linewidth was measured by a delay self-heterodyne method using a 100 km single mode optical fiber for delay on the light emitted from the single mode optical fiber 9 for communication. The laser diode (hereinafter also referred to as LD) used in FIG. 2 is the three-electrode DBR laser 1a having an active region, a phase control region, and a distributed reflection region used in the first embodiment. By controlling the injection current, the oscillation wavelength can be changed from 1.549 μm to 1.549 μm.
It has the characteristic that the wavelength can be varied with phase continuity up to 547 μm. When a current is injected only into the active region and the optical output is controlled to 3 mW, the spectral linewidth of this LD alone is approximately 3 mW.
It was 7MHz. However, when the wavelength was shifted to the shorter wavelength side by about 1.8 nm while maintaining the same optical output, the spectral linewidth expanded to about 100 MHz or more. In FIG. 2, the vertical axis represents the spectral linewidth, and the horizontal axis represents the length of the single mode optical fiber. In Figure 2, the ○ symbol (
LD1) is when current is injected only into the active region of the above LD, □ symbol (LD2) is when a current source is also connected to the other two electrodes, and △ symbol (LD3) is when the wavelength is approximately shifted to the short wavelength side. This is a plot of measured values when shifted by 1.8 nm. Note that the optical output was conducted under a constant condition of 3 mW.
【0013】図2より、スペクトル線幅はLDにスペク
トル線幅狭窄用ファイバ4aを用いることにより急激に
減少すること、またスペクトル線幅狭窄用ファイバ4a
は1km程度で減少効果に飽和傾向があること、さらに
波長シフト時においても狭窄効果が得られること等がわ
かる。このLDと同構造をした他のレーザでのスペクト
ル線幅は、LD単体では29MHzであったものが、ス
ペクトル線幅狭窄用ファイバ4aとして1km結合した
場合、6.2KHzに減少した。またLD1の波長を−
1.7nmシフトした場合、スペクトル線幅狭窄用ファ
イバ4aを1km結合時にはスペクトル線幅は6.0K
Hzが得られた。上記結果により後方向散乱光を用いる
本構成系では容易に狭スペクトル線幅が得られ、また約
1/5000程度のスペクトル線幅を狭窄化する効果が
得られ、さらに波長シフト後も有効であることがわかる
。From FIG. 2, it can be seen that the spectral linewidth is rapidly reduced by using the spectral linewidth narrowing fiber 4a in the LD, and that the spectral linewidth narrowing fiber 4a
It can be seen that there is a tendency for the reduction effect to saturate at about 1 km, and that a constriction effect can be obtained even when the wavelength is shifted. The spectral line width of other lasers having the same structure as this LD was 29 MHz when the LD was used alone, but when it was coupled for 1 km as the spectral line width narrowing fiber 4a, the spectral line width decreased to 6.2 KHz. Also, the wavelength of LD1 is -
When shifted by 1.7 nm, the spectral line width is 6.0 K when the fiber 4a for spectral line width narrowing is coupled for 1 km.
Hz was obtained. As a result of the above results, in this system using backscattered light, a narrow spectral linewidth can be easily obtained, and the effect of narrowing the spectral linewidth by about 1/5000 can be obtained, and it is also effective after a wavelength shift. I understand that.
【0014】なお、このDBRレーザに光ファイバを結
合する方法は、波長を変化させた場合においてもスペク
トル線幅の狭窄化を達成できることは実証されたが、D
FBレーザにおいてもその効果があることは明らかであ
る。以下、このDFBレーザについて図3、図4を用い
て述べる。図3ではDFBレーザ1bを用い、帰還光と
しての後方散乱光をレーザ1の前面側から導入した例で
ある。DFBレーザとして本実施例では波長1.3μm
で発振する反射率非対称構造(前面反射率が1%、後方
反射率は30%)のDFBレーザを用いている。DFB
レーザ1bのフロント側には単一縦モード化を促進し、
また、光取り出し効率を高める目的で酸化シリコンから
なる反射防止膜2を設けてある。DFBレーザ1bから
出射された光は、先端が球状に加工されレンズ作用をも
つ光結合部3を一体結合したスペクトル線幅狭窄用ファ
イバ4aに入射される。スペクトル線幅狭窄用ファイバ
4aはスペクトル線幅狭窄化のために長さとしてスペク
トル線幅が10KHzを達成するためには、1km程度
必要である。入射された光の一部は後方散乱光となって
DFBレーザ1bへもどり、スペクトル線幅が狭窄化さ
れる。狭窄化されたスペクトル線幅を持つ光はDFBレ
ーザ1bの前面、後面の双方から出射される。第2の実
施例では省略しているがレーザ1の後面側からの光も光
出力のモニタ等に利用できるのは明らかである。光アイ
ソレータ8は約60dBm以上の逆方向挿入損を有し、
光アイソレータ8より前方からの戻り光がレーザ1に戻
るのを防いでいる。スペクトル線幅は単一モード光ファ
イバ9からの出射光を、前述の遅延自己ヘテロダイン方
式により測定した結果、LD1単体のスペクトル線幅は
36MHzであったものが、スペクトル線幅狭窄用ファ
イバ4aとして1km結合した場合、50KHzに減少
した。[0014] Although it has been demonstrated that this method of coupling an optical fiber to a DBR laser can narrow the spectral line width even when the wavelength is changed,
It is clear that FB lasers also have this effect. This DFB laser will be described below using FIGS. 3 and 4. FIG. 3 shows an example in which a DFB laser 1b is used and backscattered light as feedback light is introduced from the front side of the laser 1. In this example, the DFB laser has a wavelength of 1.3 μm.
A DFB laser with an asymmetric reflectance structure (front reflectance of 1%, rear reflectance of 30%) is used. DFB
On the front side of the laser 1b, a single longitudinal mode is promoted,
Furthermore, an antireflection film 2 made of silicon oxide is provided for the purpose of increasing light extraction efficiency. The light emitted from the DFB laser 1b is incident on a spectral line width narrowing fiber 4a which has a spherical tip and is integrally coupled with an optical coupling part 3 having a lens function. The length of the spectral line width narrowing fiber 4a is required to be about 1 km in order to achieve a spectral line width of 10 KHz. A part of the incident light becomes backscattered light and returns to the DFB laser 1b, thereby narrowing the spectral line width. Light with a narrowed spectral linewidth is emitted from both the front and rear surfaces of the DFB laser 1b. Although omitted in the second embodiment, it is clear that the light from the rear side of the laser 1 can also be used for monitoring the optical output. The optical isolator 8 has a reverse insertion loss of about 60 dBm or more,
Return light from ahead of the optical isolator 8 is prevented from returning to the laser 1. The spectral linewidth was determined by measuring the emitted light from the single mode optical fiber 9 using the delayed self-heterodyne method described above, and found that the spectral linewidth of the LD1 alone was 36 MHz, but the spectral linewidth of the spectral linewidth narrowing fiber 4a was 1 km. When coupled, it was reduced to 50KHz.
【0015】図4ではDFBレーザ1bを用い、帰還光
としての後方散乱光をレーザ1の後面側から導入した例
である。DFBレーザとして本実施例では波長1.3μ
mで発振する反射率非対称構造(前面反射率が1%、後
方反射率は30%)のDFBレーザ1bを用いている。
レーザのフロント側には単一縦モード化を促進し、また
光取り出し効率を高める目的で酸化シリコンからなる反
射防止膜2を設けてある。レーザ1の後面側から出射さ
れた光は、先端が球状に加工されレンズ作用をもつ光結
合部3を介してスペクトル線幅狭窄用ファイバ4aに入
射される。スペクトル線幅狭窄用ファイバ4aはスペク
トル線幅狭窄化のために長さとして1km程度必要であ
る。入射された光の一部は後方散乱光となってレーザ1
へもどり、スペクトル線幅が狭窄化される。狭窄化され
たスペクトル線幅を持つ光はレーザ1の前面、後面の双
方から出射される。DFBレーザ1bの前面からの出射
光は球レンズ6、光アイソレータ8、集光用セルフォッ
クレンズ7を経て単一モード光ファイバ9に結合される
。スペクトル線幅は単一モード光ファイバ9からの出射
光を、前述の遅延自己ヘテロダイン方式により測定した
結果、LD単体のスペクトル線幅は25MHzであった
ものが、スペクトル線幅狭窄用ファイバ4aとして1k
m結合した場合、50KHzに減少した。FIG. 4 shows an example in which a DFB laser 1b is used and backscattered light as feedback light is introduced from the rear side of the laser 1. In this example, the DFB laser has a wavelength of 1.3μ.
A DFB laser 1b with an asymmetric reflectance structure (front reflectance of 1%, rear reflectance of 30%) that oscillates at m is used. An antireflection film 2 made of silicon oxide is provided on the front side of the laser for the purpose of promoting single longitudinal mode and increasing light extraction efficiency. The light emitted from the rear surface side of the laser 1 is input into the spectral line width narrowing fiber 4a via the optical coupling part 3 whose tip is processed into a spherical shape and has a lens function. The fiber 4a for spectral line width narrowing requires a length of about 1 km for narrowing the spectral line width. A part of the incident light becomes backscattered light and is emitted by laser 1.
Returning to the previous step, the spectral linewidth is narrowed. Light with a narrowed spectral linewidth is emitted from both the front and rear surfaces of the laser 1. The light emitted from the front surface of the DFB laser 1b is coupled to a single mode optical fiber 9 through a ball lens 6, an optical isolator 8, and a selfoc lens 7 for focusing. The spectral linewidth was measured using the delayed self-heterodyne method described above for the light emitted from the single mode optical fiber 9, and the spectral linewidth of the LD itself was 25 MHz, but the spectral linewidth of the spectral line width narrowing fiber 4a was 1K.
When m-coupled, it decreased to 50KHz.
【0016】また、波長を変化させた場合においてもス
ペクトル線幅の狭窄化を達成できるDBRレーザに光フ
ァイバを結合する方法は外部共振器の構成においても有
効である。図5では外部共振器構成のレーザの前面側か
ら後方散乱光を導入し、狭線幅化をはかった例を示す。
この実施例ではレーザ1として、反射防止膜2が形成さ
れたファブリペロー型レーザ1cを用いている。ファブ
リペロー型レーザ1cの後面つまり反射防止膜2側から
の出射光はレンズ7を経て回折格子10に集光後波長選
択し、単一波長となった回折光を再びセルフォックレン
ズ7を経てファブリペロー型レーザ1cにもどすことに
よりレーザ前面からは単一縦モードの光が出射される。
ファブリペロー型レーザ1cの前面側から出射された光
は、この段階で既に200〜500KHz程度にスペク
トル線幅が狭窄化されるが、さらに狭窄化するためにセ
ルフォックレンズ7を介してスペクトル線幅狭窄化用フ
ァイバ4aに入射される。例えば、スペクトル線幅を1
0KHz程度まで狭窄化するには、スペクトル線幅狭窄
用ファイバ4aは1km程度必要である。入射された光
の一部は後方散乱光となってファブリペロー型レーザ1
cにもどり、スペクトル線幅が狭窄化される。狭窄化さ
れたスペクトル線幅を持つ光は、スペクトル線幅狭窄用
ファイバ4aと結合された光アイソレータ8、及び通信
用の単一モード光ファイバ9の先端に結合された光コネ
クタ5から出射される。Furthermore, the method of coupling an optical fiber to a DBR laser, which can narrow the spectral line width even when the wavelength is changed, is also effective in the configuration of an external resonator. FIG. 5 shows an example in which backscattered light is introduced from the front side of a laser having an external cavity configuration to narrow the linewidth. In this embodiment, a Fabry-Perot laser 1c on which an antireflection film 2 is formed is used as the laser 1. The light emitted from the rear surface of the Fabry-Perot laser 1c, that is, from the side of the anti-reflection film 2, passes through the lens 7, focuses on the diffraction grating 10, selects its wavelength, and returns the diffracted light, which has a single wavelength, to the Fabry-Perot laser 1c via the Selfoc lens 7. By returning to the Perot type laser 1c, light in a single longitudinal mode is emitted from the front of the laser. The spectral line width of the light emitted from the front side of the Fabry-Perot laser 1c has already been narrowed to about 200 to 500 KHz at this stage, but in order to further narrow the spectral line width, it is passed through the Selfoc lens 7 to narrow the spectral line width. The light is input to the constricting fiber 4a. For example, if the spectral linewidth is 1
In order to narrow the spectrum to about 0 KHz, the length of the fiber 4a for narrowing the spectral line width is required to be about 1 km. A part of the incident light becomes backscattered light and enters the Fabry-Perot laser 1.
Returning to step c, the spectral linewidth is narrowed. The light having the narrowed spectral linewidth is emitted from the optical isolator 8 coupled to the spectral linewidth narrowing fiber 4a and the optical connector 5 coupled to the tip of the single mode optical fiber 9 for communication. .
【0017】[0017]
【発明の効果】本発明に係る分布反射型半導体レーザは
、出射端面にスペクトル線幅狭窄用ファイバを接続した
ことにより、波長可変時においても、出射光のスペクト
ル線幅を10kHz程度まで狭窄化をすることが可能と
なった。スペクトル線幅が狭くなった結果、光通信の多
重化が可能となり、さらに大容量の情報を伝送すること
も可能となる。また、分布反射型半導体レーザの素子に
所定の長さの光ファイバを結合する構造であるので、そ
の製作は非常に容易である。そして、分布反射型半導体
レーザでは、光の出射は片側にしか行われないが、本発
明の構成では、反射鏡を用いることなくスペクトル線幅
を狭窄化できるので、出射した光がそのまま、狭窄化さ
れ、通信に使用できる。Effects of the Invention The distributed reflection type semiconductor laser according to the present invention can narrow the spectral linewidth of the emitted light to about 10 kHz even when the wavelength is variable by connecting the fiber for spectral linewidth narrowing to the emission end facet. It became possible to do so. As a result of the narrower spectral linewidth, it becomes possible to multiplex optical communications and transmit even larger amounts of information. Further, since the structure is such that an optical fiber of a predetermined length is coupled to the element of the distributed reflection type semiconductor laser, it is very easy to manufacture. In a distributed reflection type semiconductor laser, light is emitted only from one side, but with the configuration of the present invention, the spectral line width can be narrowed without using a reflecting mirror, so the emitted light can be directly emitted from the narrowed side. and can be used for communication.
【0018】[0018]
【図1】本発明の第1の実施例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例におけるファイバ長対ス
ペクトル線幅特性を示す図。FIG. 2 is a diagram showing fiber length versus spectral linewidth characteristics in the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の実施例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4の実施例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
1 DBRレーザ。 1a 3電極型DBRレーザ。 1b DFBレーザ。 1c ファブリペロー型レーザ。 2 反射防止膜。 3 光結合部。 4 光ファイバ。 4a スペクトル線幅狭窄用ファイバ。 5 光コネクタ。 6 球レンズ。 7 集光用セルフォックレンズ。 8 光アイソレータ。 9 単一モード光ファイバ。 10 回折格子。 1 DBR laser. 1a 3-electrode DBR laser. 1b DFB laser. 1c Fabry-Perot laser. 2. Anti-reflection film. 3. Optical coupling part. 4. Optical fiber. 4a Fiber for spectral line width narrowing. 5. Optical connector. 6. Ball lens. 7 Selfoc lens for condensing light. 8. Optical isolator. 9 Single mode optical fiber. 10 Diffraction grating.
Claims (1)
と、該半導体レーザの出射面にその一端が結合して配置
された所定の長さを有する光ファイバ(4)とから構成
され、該光ファイバの他端から狭スペクトル線幅を有す
る波長可変単一縦モード光を出射する半導体光源。Claim 1: Tunable wavelength distributed reflection semiconductor laser (1)
and an optical fiber (4) having a predetermined length, one end of which is coupled to the emission surface of the semiconductor laser, and a wavelength tunable unit having a narrow spectral linewidth extending from the other end of the optical fiber. A semiconductor light source that emits light in one longitudinal mode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11395191A JPH04320081A (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Semiconductor light source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11395191A JPH04320081A (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Semiconductor light source |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04320081A true JPH04320081A (en) | 1992-11-10 |
Family
ID=14625298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11395191A Pending JPH04320081A (en) | 1991-04-18 | 1991-04-18 | Semiconductor light source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04320081A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017164037A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 日本電気株式会社 | Light source device |
-
1991
- 1991-04-18 JP JP11395191A patent/JPH04320081A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017164037A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | 日本電気株式会社 | Light source device |
CN108886235A (en) * | 2016-03-24 | 2018-11-23 | 日本电气株式会社 | Light supply apparatus |
JPWO2017164037A1 (en) * | 2016-03-24 | 2018-12-13 | 日本電気株式会社 | Light source device |
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