JPH05291653A - 光増幅装置 - Google Patents
光増幅装置Info
- Publication number
- JPH05291653A JPH05291653A JP8531392A JP8531392A JPH05291653A JP H05291653 A JPH05291653 A JP H05291653A JP 8531392 A JP8531392 A JP 8531392A JP 8531392 A JP8531392 A JP 8531392A JP H05291653 A JPH05291653 A JP H05291653A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- output
- light
- semiconductor
- lens
- 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.)
- Pending
Links
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体光増幅素子を用いた光増幅装置におい
て、光出力強度を安定化し、また、飽和光出力値を一定
に保ったまま、利得を変化させる。 【構成】 入力信号光は偏波面保存光ファイバ4から半
導体光増幅素子1に入力される。半導体光増幅素子1に
より増幅された信号光は光アイソレ−タ10、光フィル
タ11を通過した後、一部は出力側の単一モ−ドファイ
バ9に結合すると共に、一部が出力光モニタ素子13に
より検出され、この検出出力を基準値と比較することに
より半導体光増幅素子1へ注入される駆動電流が制御さ
れる。 【効果】 本発明によれば、高い飽和光出力特性を持
ち、光出力強度を安定化することが可能な光増幅装置が
得られる。
て、光出力強度を安定化し、また、飽和光出力値を一定
に保ったまま、利得を変化させる。 【構成】 入力信号光は偏波面保存光ファイバ4から半
導体光増幅素子1に入力される。半導体光増幅素子1に
より増幅された信号光は光アイソレ−タ10、光フィル
タ11を通過した後、一部は出力側の単一モ−ドファイ
バ9に結合すると共に、一部が出力光モニタ素子13に
より検出され、この検出出力を基準値と比較することに
より半導体光増幅素子1へ注入される駆動電流が制御さ
れる。 【効果】 本発明によれば、高い飽和光出力特性を持
ち、光出力強度を安定化することが可能な光増幅装置が
得られる。
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体光増幅素子を用
いた光増幅装置に係り、特に、光ネットワ−ク通信、広
帯域光通信などに用いられる光増幅装置に関する。
いた光増幅装置に係り、特に、光ネットワ−ク通信、広
帯域光通信などに用いられる光増幅装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、光増幅装置については、エレクト
ロニクス.レタ−、1991年、第27巻、第20号、
第1845頁から第1846頁(Electronic
s letters,1991,Vol.27,No.
20,pp.1845〜1846)において論じられて
いるように、光増幅素子の光信号入力側、出力側の両方
に先球加工された単一モ−ドファイバを有する半導体光
増幅装置が報告されている。
ロニクス.レタ−、1991年、第27巻、第20号、
第1845頁から第1846頁(Electronic
s letters,1991,Vol.27,No.
20,pp.1845〜1846)において論じられて
いるように、光増幅素子の光信号入力側、出力側の両方
に先球加工された単一モ−ドファイバを有する半導体光
増幅装置が報告されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は光信号
入力側、出力側共に、先球加工された単一モ−ドファイ
バにより、半導体光増幅素子と入出力側光ファイバとの
光結合を得ていたが、半導体光増幅素子から出力側光フ
ァイバへ向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレ−
タ、半導体光増幅素子で増幅された信号光のみを通過さ
せる光フィルタ、半導体光増幅素子で増幅された信号光
の強度を検出するために上記信号光の一部を取りだすた
めの光学的手段は光増幅装置内に設けることが困難であ
り、これらを光増幅装置外に設ける場合には、構成が複
雑になり、光結合損失が伴うという問題点がある。ま
た、光増幅素子に入力される信号光の偏波状態が変動し
た場合に、光増幅素子の利得が変動し、光増幅装置から
の光出力が変動するという問題点がある。また、光増幅
素子に注入される駆動電流を変化させることにより利得
を制御する場合には、飽和光出力値が変動するという問
題点がある。
入力側、出力側共に、先球加工された単一モ−ドファイ
バにより、半導体光増幅素子と入出力側光ファイバとの
光結合を得ていたが、半導体光増幅素子から出力側光フ
ァイバへ向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレ−
タ、半導体光増幅素子で増幅された信号光のみを通過さ
せる光フィルタ、半導体光増幅素子で増幅された信号光
の強度を検出するために上記信号光の一部を取りだすた
めの光学的手段は光増幅装置内に設けることが困難であ
り、これらを光増幅装置外に設ける場合には、構成が複
雑になり、光結合損失が伴うという問題点がある。ま
た、光増幅素子に入力される信号光の偏波状態が変動し
た場合に、光増幅素子の利得が変動し、光増幅装置から
の光出力が変動するという問題点がある。また、光増幅
素子に注入される駆動電流を変化させることにより利得
を制御する場合には、飽和光出力値が変動するという問
題点がある。
【0004】本発明の第1の目的は、上記光アイソレ−
タ、上記光フィルタ、および半導体光増幅素子で増幅さ
れた信号光の一部を取りだすための光学的手段を低損失
に光増幅装置内に設けるための構成を提供することにあ
る。
タ、上記光フィルタ、および半導体光増幅素子で増幅さ
れた信号光の一部を取りだすための光学的手段を低損失
に光増幅装置内に設けるための構成を提供することにあ
る。
【0005】本発明の第2の目的は、半導体光増幅素子
に入力される信号光の偏波状態を一定に保ち、光増幅素
子の利得の変動が小さい光増幅装置を提供することにあ
る。本発明の第3の目的は、半導体光増幅素子の飽和光
出力値を一定に保ったまま、利得を制御することが可能
である、光増幅装置を提供することにある。
に入力される信号光の偏波状態を一定に保ち、光増幅素
子の利得の変動が小さい光増幅装置を提供することにあ
る。本発明の第3の目的は、半導体光増幅素子の飽和光
出力値を一定に保ったまま、利得を制御することが可能
である、光増幅装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明では、半導体光増幅素子からの出力光
を出力側光ファイバに導く光学的手段を、上記半導体光
増幅素子からの出力光を平行光に変換する第1レンズと
この平行光を集光して上記出力側ファイバに結合する第
2レンズから構成し、半導体光増幅素子から出力側光フ
ァイバへ向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレ−
タ、半導体光増幅素子で増幅された信号光のみを通過さ
せる光フィルタ、上記半導体光増幅素子で増幅された信
号光の一部を取りだすためのガラス板、をこの順に、上
記第1レンズと上記第2レンズの間に配置する構成とす
る。
るために、本発明では、半導体光増幅素子からの出力光
を出力側光ファイバに導く光学的手段を、上記半導体光
増幅素子からの出力光を平行光に変換する第1レンズと
この平行光を集光して上記出力側ファイバに結合する第
2レンズから構成し、半導体光増幅素子から出力側光フ
ァイバへ向かう方向にのみ光を通過させる光アイソレ−
タ、半導体光増幅素子で増幅された信号光のみを通過さ
せる光フィルタ、上記半導体光増幅素子で増幅された信
号光の一部を取りだすためのガラス板、をこの順に、上
記第1レンズと上記第2レンズの間に配置する構成とす
る。
【0007】上記第2の目的を達成するために、入力側
光ファイバは、信号光の偏波面を保持しつつ伝送する偏
波面保持光ファイバとし、かつ上記偏波面保持光ファイ
バの偏波面方向を、上記半導体光増幅素子の利得が最大
となる偏波面方向に一致させる。
光ファイバは、信号光の偏波面を保持しつつ伝送する偏
波面保持光ファイバとし、かつ上記偏波面保持光ファイ
バの偏波面方向を、上記半導体光増幅素子の利得が最大
となる偏波面方向に一致させる。
【0008】上記第3の目的を達成するために、上記半
導体光増幅素子に電流を供給するための電極を、光信号
伝送方向に沿って2個に分割し、上記光検出器からの検
出出力に基づき、上記各電極のうち入力側にある電極か
ら注入される駆動電流を制御し、かつ上記各電極のうち
出力側にある電極から注入される駆動電流を一定に保つ
構成としている。
導体光増幅素子に電流を供給するための電極を、光信号
伝送方向に沿って2個に分割し、上記光検出器からの検
出出力に基づき、上記各電極のうち入力側にある電極か
ら注入される駆動電流を制御し、かつ上記各電極のうち
出力側にある電極から注入される駆動電流を一定に保つ
構成としている。
【0009】
【作用】半導体光増幅素子からの出力光は上記第1レン
ズにより平行光に変換され、光アイソレ−タを通過した
後、光フィルタを通過することにより上記半導体光増幅
素子の自然放出光が取り除かれ、上記半導体光増幅素子
で増幅された信号光のみがガラス板に導かれ、上記ガラ
ス板によって上記信号光の一部が光検出器に、一部が出
力側光ファイバに結合される。これにより、光増幅装置
からの出力信号光の強度を一定に制御することが可能と
なる。
ズにより平行光に変換され、光アイソレ−タを通過した
後、光フィルタを通過することにより上記半導体光増幅
素子の自然放出光が取り除かれ、上記半導体光増幅素子
で増幅された信号光のみがガラス板に導かれ、上記ガラ
ス板によって上記信号光の一部が光検出器に、一部が出
力側光ファイバに結合される。これにより、光増幅装置
からの出力信号光の強度を一定に制御することが可能と
なる。
【0010】また、入力側にある、偏波面保持光ファイ
バから、常に上記半導体光増幅素子の利得が最大となる
偏波面方向を持つ光信号が入力される。このため、光増
幅素子の利得の変動が低減される。
バから、常に上記半導体光増幅素子の利得が最大となる
偏波面方向を持つ光信号が入力される。このため、光増
幅素子の利得の変動が低減される。
【0011】また、半導体光増幅素子の2個の電極のう
ち入力側にある電極から注入される駆動電流の増減によ
り利得が制御され、かつ出力側にある電極から注入され
る駆動電流が一定であるため、飽和光出力値が一定に保
たれる。
ち入力側にある電極から注入される駆動電流の増減によ
り利得が制御され、かつ出力側にある電極から注入され
る駆動電流が一定であるため、飽和光出力値が一定に保
たれる。
【0012】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1により説明す
る。図1は本実施例装置の上面から見た構成図(一部を
展開図で示す。)である。図1において、1は半導体光
増幅素子、2は第1レンズ、3は第2レンズ、4は偏波
面保存光ファイバ、5はフェル−ル、6は光増幅素子搭
載ブロック、7は気密パッケ−ジ、8はフェル−ルホル
ダ、9は単一モ−ドファイバ、10は光アイソレ−タ、
11は光フィルタ、12は平行ガラス板、13は出力光
モニタ素子、14はスタッド、15はリ−ド線、16は
ワイヤボンディング、17はサ−ミスタ、18は電子冷
却素子、19は光アイソレ−タ10、光フィルタ11、
平行ガラス板12、第2レンズ3aを一体化した、光部
品一体化第2レンズホルダである。
る。図1は本実施例装置の上面から見た構成図(一部を
展開図で示す。)である。図1において、1は半導体光
増幅素子、2は第1レンズ、3は第2レンズ、4は偏波
面保存光ファイバ、5はフェル−ル、6は光増幅素子搭
載ブロック、7は気密パッケ−ジ、8はフェル−ルホル
ダ、9は単一モ−ドファイバ、10は光アイソレ−タ、
11は光フィルタ、12は平行ガラス板、13は出力光
モニタ素子、14はスタッド、15はリ−ド線、16は
ワイヤボンディング、17はサ−ミスタ、18は電子冷
却素子、19は光アイソレ−タ10、光フィルタ11、
平行ガラス板12、第2レンズ3aを一体化した、光部
品一体化第2レンズホルダである。
【0013】半導体光増幅素子1はInGaAsP/I
nGaAs多重量子井戸構造からなる活性層を含む光導
波路を有し、波長1.53μmの信号光に対し最大利得
を持つ。光導波路は劈開面の垂線に対し、6度の傾きを
持ち、入出力側端面はInP結晶による窓領域を持ち、
入出力側端面に低反射多層膜が形成されているため、波
長1.53μm〜1.56μmの信号光に対し0.00
5%以下の低反射特性を持つ。素子長は600μm、そ
のうち光導波路の長さが550μm、窓領域の長さが各
々25μmである。第1レンズ2は開口数が0.6、焦
点距離が0.71mm、有効径が0.85mmであるガ
ラスモ−ルド非球面レンズである。第2レンズ3は開口
数が0.37、焦点距離が3.5mmである屈折率分布
レンズである。光アイソレ−タ10は偏光子、ファラデ
−回転子、検光子からなる偏波依存型光アイソレ−タで
あり、順方向の挿入損が0.5dB以下、逆方向の損失
は50dB以上である。光フィルタ11は中心波長1.
55μm、3dB帯域幅が3nmである帯域通過光フィ
ルタである。平行ガラス板12は片面に中心波長1.5
5μmの反射防止膜が形成されており、他面の波長1.
55μmの信号光に対する反射率は5%になるように設
計されている。偏波面保存光ファイバ4、単一モ−ドフ
ァイバ9の先端は斜め研磨されており、研磨角は6°で
ある。
nGaAs多重量子井戸構造からなる活性層を含む光導
波路を有し、波長1.53μmの信号光に対し最大利得
を持つ。光導波路は劈開面の垂線に対し、6度の傾きを
持ち、入出力側端面はInP結晶による窓領域を持ち、
入出力側端面に低反射多層膜が形成されているため、波
長1.53μm〜1.56μmの信号光に対し0.00
5%以下の低反射特性を持つ。素子長は600μm、そ
のうち光導波路の長さが550μm、窓領域の長さが各
々25μmである。第1レンズ2は開口数が0.6、焦
点距離が0.71mm、有効径が0.85mmであるガ
ラスモ−ルド非球面レンズである。第2レンズ3は開口
数が0.37、焦点距離が3.5mmである屈折率分布
レンズである。光アイソレ−タ10は偏光子、ファラデ
−回転子、検光子からなる偏波依存型光アイソレ−タで
あり、順方向の挿入損が0.5dB以下、逆方向の損失
は50dB以上である。光フィルタ11は中心波長1.
55μm、3dB帯域幅が3nmである帯域通過光フィ
ルタである。平行ガラス板12は片面に中心波長1.5
5μmの反射防止膜が形成されており、他面の波長1.
55μmの信号光に対する反射率は5%になるように設
計されている。偏波面保存光ファイバ4、単一モ−ドフ
ァイバ9の先端は斜め研磨されており、研磨角は6°で
ある。
【0014】フェル−ル5a付きの偏波面保存光ファイ
バ4から入力された光信号は第2レンズ3aにより平行
光に変換され、第1レンズ2aにより集光し、半導体光
増幅素子1に結合される。半導体光増幅素子1により増
幅された光信号は第1レンズ2bにより平行光に変換さ
れ、光アイソレ−タ10、光フィルタをこの順に通過し
た後、平行ガラス板12に入射され、一部は反射され、
一部は通過する。通過光は第2レンズ3bにより集光さ
れフェル−ル5b付きの単一モ−ドファイバ9に結合さ
れる。反射光は出力光モニタ素子13に入射される。
バ4から入力された光信号は第2レンズ3aにより平行
光に変換され、第1レンズ2aにより集光し、半導体光
増幅素子1に結合される。半導体光増幅素子1により増
幅された光信号は第1レンズ2bにより平行光に変換さ
れ、光アイソレ−タ10、光フィルタをこの順に通過し
た後、平行ガラス板12に入射され、一部は反射され、
一部は通過する。通過光は第2レンズ3bにより集光さ
れフェル−ル5b付きの単一モ−ドファイバ9に結合さ
れる。反射光は出力光モニタ素子13に入射される。
【0015】本装置の組み立て手順について述べる。ま
ず、光増幅素子搭載ブロック6上にサ−ミスタ17を半
田固定した後、サブマウント付きの半導体光増幅素子1
を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸上に半田固定す
る。第1レンズ2を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸
上に半田固定する。気密パッケ−ジ7の出力側にある円
筒部分に光部品一体化型第2レンズホルダ19を挿入、
固定する。気密パッケ−ジ7の底面に電子冷却素子18
を半田固定し、常温もしくは常温より10℃位低い温度
に保持できるようにし、この電子冷却素子18上で、気
密パッケ−ジ7の中心軸上に光増幅素子搭載ブロック6
を半田固定する。第2レンズを気密パッケ−ジ7の入力
側の側壁、および光部品一体化型第2レンズホルダ19
に挿入し、固定する。フェル−ル5a付きの偏波面保存
光ファイバ4を挿入したフェル−ルホルダ8aを気密パ
ッケ−ジ7の側壁にYAGレーザ溶接固定する。この
時、偏波面保存光ファイバ4の偏波面方向を半導体光増
幅素子1が最大の利得を持つ偏波面方向に一致させると
共に、半導体光増幅素子1を発光させて、単一モードフ
ァイバ4からの出力光が最大になるように位置調整して
おく。フェル−ル5b付きの単一モ−ドファイバ9を挿
入したフェル−ルホルダ8bを光部品一体化型第2レン
ズホルダ19の側壁にYAGレーザ溶接固定する。この
時、半導体光増幅素子1を発光させて、単一モードファ
イバ9からの出力光が最大になるように位置調整してお
く。出力光モニタ素子13を気密パッケ−ジ7の内部に
半田固定する。半導体光増幅素子1を発光させて、その
平行ガラス板12による反射光が出力光モニタ素子13
に入射されるように位置調整しておく。半導体光増幅素
子1のN電極には、リード線15、ワイヤボンディング
16、スタッド14、サブマウントを通して、P電極に
は、リード線15、ワイヤボンディング16、光増幅素
子搭載ブロック6を通して電源が供給される。また、リ
ード線15を介してサーミスタ17の抵抗値を測定し、
リード線15により電子冷却素子18に電流を流して、
光増幅素子搭載ブロック6全体を冷却することが可能で
あり、冷却能力は−40℃/アンペアであった。
ず、光増幅素子搭載ブロック6上にサ−ミスタ17を半
田固定した後、サブマウント付きの半導体光増幅素子1
を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸上に半田固定す
る。第1レンズ2を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸
上に半田固定する。気密パッケ−ジ7の出力側にある円
筒部分に光部品一体化型第2レンズホルダ19を挿入、
固定する。気密パッケ−ジ7の底面に電子冷却素子18
を半田固定し、常温もしくは常温より10℃位低い温度
に保持できるようにし、この電子冷却素子18上で、気
密パッケ−ジ7の中心軸上に光増幅素子搭載ブロック6
を半田固定する。第2レンズを気密パッケ−ジ7の入力
側の側壁、および光部品一体化型第2レンズホルダ19
に挿入し、固定する。フェル−ル5a付きの偏波面保存
光ファイバ4を挿入したフェル−ルホルダ8aを気密パ
ッケ−ジ7の側壁にYAGレーザ溶接固定する。この
時、偏波面保存光ファイバ4の偏波面方向を半導体光増
幅素子1が最大の利得を持つ偏波面方向に一致させると
共に、半導体光増幅素子1を発光させて、単一モードフ
ァイバ4からの出力光が最大になるように位置調整して
おく。フェル−ル5b付きの単一モ−ドファイバ9を挿
入したフェル−ルホルダ8bを光部品一体化型第2レン
ズホルダ19の側壁にYAGレーザ溶接固定する。この
時、半導体光増幅素子1を発光させて、単一モードファ
イバ9からの出力光が最大になるように位置調整してお
く。出力光モニタ素子13を気密パッケ−ジ7の内部に
半田固定する。半導体光増幅素子1を発光させて、その
平行ガラス板12による反射光が出力光モニタ素子13
に入射されるように位置調整しておく。半導体光増幅素
子1のN電極には、リード線15、ワイヤボンディング
16、スタッド14、サブマウントを通して、P電極に
は、リード線15、ワイヤボンディング16、光増幅素
子搭載ブロック6を通して電源が供給される。また、リ
ード線15を介してサーミスタ17の抵抗値を測定し、
リード線15により電子冷却素子18に電流を流して、
光増幅素子搭載ブロック6全体を冷却することが可能で
あり、冷却能力は−40℃/アンペアであった。
【0016】上記構成の実施例装置の結合効率は、入力
側で−3dB、出力側で−4dBであった。温度20℃
一定の条件で、半導体光増幅素子1に200mAの電流
を流したところ、井戸層数が5層の場合、利得は19d
B、利得が3dB低下する光出力強度(飽和光出力値)
は17dBmであった。10層の場合、利得は29d
B、飽和光出力値は11dBmであった。井戸層数が5
層、または10層の半導体光増幅素子1を用いた本実施
例装置の、入出力ファイバ間の実効的な利得の、出力側
ファイバから出力される光出力信号強度に対する依存性
を図2に示す。本実施例装置を光送信器の直後に設置し
て使用する場合、飽和光出力値が大きいことが重要であ
るため、井戸層数が5層の半導体光増幅素子1を用いる
こととした。この場合、入出力ファイバ間の実効的な利
得、出力側ファイバから出力される光出力信号の飽和光
出力値は12dB、13dBmであった。出力光モニタ素
子13の検出強度を基準値と比較し、上記半導体光増幅
素子へ注入される駆動電流を制御することにより、光入
力信号の強度が−7dBmから0dBmまで変化した場
合でも出力側ファイバから出力される光出力信号の強度
の変動は0.2dB以下であった。また、上記実施例で
示した光増幅装置を、光送信機の直後に設置し、最小受
信感度が−17dBmである光受信装置を用いることによ
って、10Gb/s、100kmの伝送が可能になった。
側で−3dB、出力側で−4dBであった。温度20℃
一定の条件で、半導体光増幅素子1に200mAの電流
を流したところ、井戸層数が5層の場合、利得は19d
B、利得が3dB低下する光出力強度(飽和光出力値)
は17dBmであった。10層の場合、利得は29d
B、飽和光出力値は11dBmであった。井戸層数が5
層、または10層の半導体光増幅素子1を用いた本実施
例装置の、入出力ファイバ間の実効的な利得の、出力側
ファイバから出力される光出力信号強度に対する依存性
を図2に示す。本実施例装置を光送信器の直後に設置し
て使用する場合、飽和光出力値が大きいことが重要であ
るため、井戸層数が5層の半導体光増幅素子1を用いる
こととした。この場合、入出力ファイバ間の実効的な利
得、出力側ファイバから出力される光出力信号の飽和光
出力値は12dB、13dBmであった。出力光モニタ素
子13の検出強度を基準値と比較し、上記半導体光増幅
素子へ注入される駆動電流を制御することにより、光入
力信号の強度が−7dBmから0dBmまで変化した場
合でも出力側ファイバから出力される光出力信号の強度
の変動は0.2dB以下であった。また、上記実施例で
示した光増幅装置を、光送信機の直後に設置し、最小受
信感度が−17dBmである光受信装置を用いることによ
って、10Gb/s、100kmの伝送が可能になった。
【0017】本発明の第2の実施例を図3、図4、図5
により説明する。図3は本実施例装置の上面から見た構
成図(一部を展開図で示す。)である。31は半導体光
増幅素子、21は非球面第2レンズ、22は光フィルタ
である。非球面第2レンズ21は開口数が0.37、焦
点距離が3.5mmであるガラスモ−ルド非球面レンズ
であり、平行光が入射された場合、一部を焦点位置に集
光すると共に、一部を反射し、異なる焦点位置に集光す
る。反射部分は90%以上の反射率を持ち、その他の部
分は反射率が0.5%以下になるように多層膜が形成さ
れている。図4は本実施例装置に用いられる半導体光増
幅素子の上面図、図5はその縦断面図である。32は半
導体光増幅素子に電流を供給するための電極のうち光信
号の入力側にある、入力側P側電極、33は光信号の出
力側にある、出力側P側電極、34は光導波路、35は
入力側端面、36は出力側端面、37は光導波路34の
入出力側端にある窓領域、38は反射防止多層膜であ
る。41は基板、42はN側電極、43はキャップ層、
44はクラッド層、45は井戸層、46は障壁層であ
る。半導体光増幅素子の素子長は600μm、そのうち
光導波路34の長さが550μm、入出力側端にある窓
領域37の長さが各々25μmである。井戸層45の組
成はInGaAs、厚さは8nmであり、障壁層46の
組成はInGaAsP、厚さは30nmである。井戸層
45は5層ある。クラッド層44、窓領域37の組成は
InPである。光導波路34の幅は約1μmであり、左
右両側がクラッド層44により埋め込まれている。
により説明する。図3は本実施例装置の上面から見た構
成図(一部を展開図で示す。)である。31は半導体光
増幅素子、21は非球面第2レンズ、22は光フィルタ
である。非球面第2レンズ21は開口数が0.37、焦
点距離が3.5mmであるガラスモ−ルド非球面レンズ
であり、平行光が入射された場合、一部を焦点位置に集
光すると共に、一部を反射し、異なる焦点位置に集光す
る。反射部分は90%以上の反射率を持ち、その他の部
分は反射率が0.5%以下になるように多層膜が形成さ
れている。図4は本実施例装置に用いられる半導体光増
幅素子の上面図、図5はその縦断面図である。32は半
導体光増幅素子に電流を供給するための電極のうち光信
号の入力側にある、入力側P側電極、33は光信号の出
力側にある、出力側P側電極、34は光導波路、35は
入力側端面、36は出力側端面、37は光導波路34の
入出力側端にある窓領域、38は反射防止多層膜であ
る。41は基板、42はN側電極、43はキャップ層、
44はクラッド層、45は井戸層、46は障壁層であ
る。半導体光増幅素子の素子長は600μm、そのうち
光導波路34の長さが550μm、入出力側端にある窓
領域37の長さが各々25μmである。井戸層45の組
成はInGaAs、厚さは8nmであり、障壁層46の
組成はInGaAsP、厚さは30nmである。井戸層
45は5層ある。クラッド層44、窓領域37の組成は
InPである。光導波路34の幅は約1μmであり、左
右両側がクラッド層44により埋め込まれている。
【0018】フェル−ル5a付きの偏波面保存光ファイ
バ4から入力された光信号は第2レンズ3aにより平行
光に変換され、第1レンズ2aにより集光し、半導体光
増幅素子31に結合される。半導体光増幅素子31によ
り増幅された光信号は第1レンズ2bにより平行光に変
換され、光アイソレ−タ10を通過した後、非球面第2
レンズ21に入射され、一部は反射され、一部は通過す
る。通過光は集光されフェル−ル5b付きの単一モ−ド
ファイバ9に結合される。反射光は光フィルタ22付き
の出力光モニタ素子13上の、ほぼ中心に集光される。
バ4から入力された光信号は第2レンズ3aにより平行
光に変換され、第1レンズ2aにより集光し、半導体光
増幅素子31に結合される。半導体光増幅素子31によ
り増幅された光信号は第1レンズ2bにより平行光に変
換され、光アイソレ−タ10を通過した後、非球面第2
レンズ21に入射され、一部は反射され、一部は通過す
る。通過光は集光されフェル−ル5b付きの単一モ−ド
ファイバ9に結合される。反射光は光フィルタ22付き
の出力光モニタ素子13上の、ほぼ中心に集光される。
【0019】本装置の組み立て手順について述べる。ま
ず、光増幅素子搭載ブロック6上にサ−ミスタ17を半
田固定した後、サブマウント付きの半導体光増幅素子3
1を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸上に半田固定す
る。第1レンズ2を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸
上に半田固定する。気密パッケ−ジ7の出力側にある円
筒部分に光アイソレ−タ10を挿入、固定し、上記円筒
部分内部に非球面第2レンズ21を固定する。気密パッ
ケ−ジ7の底面に電子冷却素子18を半田固定し、この
電子冷却素子18上で、気密パッケ−ジ7の中心軸上に
光増幅素子搭載ブロック6を半田固定する。第2レンズ
3aを気密パッケ−ジ7の入力側の側壁に挿入し、固定
する。フェル−ル5a付きの偏波面保存光ファイバ4を
挿入したフェル−ルホルダ8aを気密パッケ−ジ7の側
壁にYAGレーザ溶接固定する。この時、偏波面保存光
ファイバ4の偏波面方向を半導体光増幅素子31が最大
の利得を持つ偏波面方向に一致させると共に、半導体光
増幅素子31を発光させて、単一モードファイバ4から
の出力光が最大になるように位置調整しておく。フェル
−ル5b付きの単一モ−ドファイバ9を挿入したフェル
−ルホルダ8bを気密パッケ−ジ7の側壁にYAGレー
ザ溶接固定する。この時、半導体光増幅素子31を発光
させて、単一モードファイバ9からの出力光が最大にな
るように位置調整しておく。光フィルタ22付きの出力
光モニタ素子13を気密パッケ−ジ7の内部に半田固定
する。半導体光増幅素子31を発光させて、その平行ガ
ラス板12による反射光が出力光モニタ素子13上の、
ほぼ中心に焦点を結ぶように位置調整しておく。半導体
光増幅素子31のN電極には、リード線15、ワイヤボ
ンディング16、光増幅素子搭載ブロック6、サブマウ
ントを通して、両P側電極32、33にはリード線1
5、ワイヤボンディング16、2個のスタッド14を通
して電源が供給される。電流が注入された状態で、入力
側端面35から光信号が入力されると、誘導放出作用に
より光導波路34中を伝搬する間に増幅され、出力側端
面36から出力される。出力信号光を出力光モニタ素子
13により検出し、検出強度を基準値と比較し、上記入
力側P側電極32に注入される駆動電流を制御する。こ
の際、上記出力側P側電極33に注入される駆動電流は
一定とする。また、第1の実施例と同様、リード線15
を介してサーミスタ17の抵抗値を測定し、リード線1
5により電子冷却素子18に電流を流して、光増幅素子
搭載ブロック6全体を冷却することが可能である。
ず、光増幅素子搭載ブロック6上にサ−ミスタ17を半
田固定した後、サブマウント付きの半導体光増幅素子3
1を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸上に半田固定す
る。第1レンズ2を光増幅素子搭載ブロック6の中心軸
上に半田固定する。気密パッケ−ジ7の出力側にある円
筒部分に光アイソレ−タ10を挿入、固定し、上記円筒
部分内部に非球面第2レンズ21を固定する。気密パッ
ケ−ジ7の底面に電子冷却素子18を半田固定し、この
電子冷却素子18上で、気密パッケ−ジ7の中心軸上に
光増幅素子搭載ブロック6を半田固定する。第2レンズ
3aを気密パッケ−ジ7の入力側の側壁に挿入し、固定
する。フェル−ル5a付きの偏波面保存光ファイバ4を
挿入したフェル−ルホルダ8aを気密パッケ−ジ7の側
壁にYAGレーザ溶接固定する。この時、偏波面保存光
ファイバ4の偏波面方向を半導体光増幅素子31が最大
の利得を持つ偏波面方向に一致させると共に、半導体光
増幅素子31を発光させて、単一モードファイバ4から
の出力光が最大になるように位置調整しておく。フェル
−ル5b付きの単一モ−ドファイバ9を挿入したフェル
−ルホルダ8bを気密パッケ−ジ7の側壁にYAGレー
ザ溶接固定する。この時、半導体光増幅素子31を発光
させて、単一モードファイバ9からの出力光が最大にな
るように位置調整しておく。光フィルタ22付きの出力
光モニタ素子13を気密パッケ−ジ7の内部に半田固定
する。半導体光増幅素子31を発光させて、その平行ガ
ラス板12による反射光が出力光モニタ素子13上の、
ほぼ中心に焦点を結ぶように位置調整しておく。半導体
光増幅素子31のN電極には、リード線15、ワイヤボ
ンディング16、光増幅素子搭載ブロック6、サブマウ
ントを通して、両P側電極32、33にはリード線1
5、ワイヤボンディング16、2個のスタッド14を通
して電源が供給される。電流が注入された状態で、入力
側端面35から光信号が入力されると、誘導放出作用に
より光導波路34中を伝搬する間に増幅され、出力側端
面36から出力される。出力信号光を出力光モニタ素子
13により検出し、検出強度を基準値と比較し、上記入
力側P側電極32に注入される駆動電流を制御する。こ
の際、上記出力側P側電極33に注入される駆動電流は
一定とする。また、第1の実施例と同様、リード線15
を介してサーミスタ17の抵抗値を測定し、リード線1
5により電子冷却素子18に電流を流して、光増幅素子
搭載ブロック6全体を冷却することが可能である。
【0020】上記構成の実施例装置の結合効率は、第1
の実施例と同様、入力側で−3dB、出力側で−4dB
であった。温度20℃一定の条件で、半導体光増幅素子
31に200mAの電流を流したところ、利得は19d
B、利得が3dB低下する光出力強度(飽和光出力値)
は17dBmであった。入出力ファイバ間の実効的な利
得、出力側ファイバから出力される光出力信号の飽和光
出力値はそれぞれ12dB、13dBmであった。出力光
モニタ素子13の検出強度を基準値と比較し、上記入力
側P側電極に注入される駆動電流を40mAから100
mAまで変化させ、上記出力側P側電極に注入される駆
動電流を100mA一定とした結果、素子の飽和光出力
値を16.5dBmから17dBmの間に保ったまま、
利得を15dBから19dBまで変化させることが可能
となった。これにより、光入力信号の強度が−4dBm
から0dBmまで変化した場合でも、出力側ファイバか
ら出力される光出力信号の強度の変動は0.2dB以下
であり、光入力信号の強度によらず光出力信号の波形の
歪はほとんど観測されなかった。また、上記実施例で示
した光増幅装置を、光送信機の直後に設置し、最小受信
感度が−17dBmである光受信装置を用いることによっ
て、10Gb/s、100kmの伝送が可能になった。
の実施例と同様、入力側で−3dB、出力側で−4dB
であった。温度20℃一定の条件で、半導体光増幅素子
31に200mAの電流を流したところ、利得は19d
B、利得が3dB低下する光出力強度(飽和光出力値)
は17dBmであった。入出力ファイバ間の実効的な利
得、出力側ファイバから出力される光出力信号の飽和光
出力値はそれぞれ12dB、13dBmであった。出力光
モニタ素子13の検出強度を基準値と比較し、上記入力
側P側電極に注入される駆動電流を40mAから100
mAまで変化させ、上記出力側P側電極に注入される駆
動電流を100mA一定とした結果、素子の飽和光出力
値を16.5dBmから17dBmの間に保ったまま、
利得を15dBから19dBまで変化させることが可能
となった。これにより、光入力信号の強度が−4dBm
から0dBmまで変化した場合でも、出力側ファイバか
ら出力される光出力信号の強度の変動は0.2dB以下
であり、光入力信号の強度によらず光出力信号の波形の
歪はほとんど観測されなかった。また、上記実施例で示
した光増幅装置を、光送信機の直後に設置し、最小受信
感度が−17dBmである光受信装置を用いることによっ
て、10Gb/s、100kmの伝送が可能になった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、高い飽和光出力特性を
持ち、光出力強度を安定化することが可能な光増幅装置
が得られるので、光ブ−スタ増幅器、光中継増幅器など
へのシステム応用が可能となる。
持ち、光出力強度を安定化することが可能な光増幅装置
が得られるので、光ブ−スタ増幅器、光中継増幅器など
へのシステム応用が可能となる。
【図1】第1の実施例装置の上面図。
【図2】第1の実施例装置の光増幅特性図。
【図3】第2の実施例装置の上面図。
【図4】第2の実施例装置の半導体光増幅素子の上面
図。
図。
【図5】第2の実施例装置の半導体光増幅素子の縦断面
図。
図。
1…半導体光増幅素子、4…偏波面保存光ファイバ、9
…単一モ−ドファイバ、10…光アイソレ−タ、11…
光フィルタ、12…平行ガラス板、13…出力光モニタ
素子、21…非球面第2レンズ、32…入力側P側電
極、33…出力側P側電極。
…単一モ−ドファイバ、10…光アイソレ−タ、11…
光フィルタ、12…平行ガラス板、13…出力光モニタ
素子、21…非球面第2レンズ、32…入力側P側電
極、33…出力側P側電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/13 8934−4M
Claims (13)
- 【請求項1】半導体光増幅素子と、信号光を上記半導体
光増幅素子に導くための入力側光ファイバと、上記半導
体光増幅素子により増幅された信号光を出力する出力側
光ファイバと、上記入力側光ファイバからの信号光を上
記半導体光増幅素子に導く光学的手段と、上記半導体光
増幅素子からの出力光を上記出力側光ファイバに導く光
学的手段を備えた光増幅装置において、上記半導体光増
幅素子の出力端と上記出力側光ファイバの間に、上記半
導体光増幅素子から上記出力側光ファイバへ向かう方向
にのみ光を通過させる光アイソレ−タと、上記半導体光
増幅素子で増幅された信号光の一部を取りだすための光
学的手段と、上記一部の信号光の強度を検出し、この検
出出力を基準値と比較することにより上記半導体光増幅
素子へ注入される駆動電流を制御する目的の光検出器を
備えたことを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項2】請求項1記載の光増幅装置において、上記
半導体光増幅素子と上記半導体光増幅素子で増幅された
信号光の一部を取りだすための光学的手段の間に、上記
半導体光増幅素子で増幅された信号光のみを通過させる
光フィルタを備えたことを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項3】請求項1記載の光増幅装置において、上記
半導体光増幅素子で増幅された信号光の一部を取りだす
ための光学的手段と、上記一部の信号光の強度を検出す
る光検出器の間に、上記半導体光増幅素子で増幅された
信号光のみを通過させる光フィルタを備えたことを特徴
とする光増幅装置。 - 【請求項4】請求項2記載の光増幅装置において、上記
半導体光増幅素子からの出力光を上記出力側光ファイバ
に導く光学的手段が1個以上の光学レンズからなり、上
記光フィルタが上記光学レンズの1つに一体化されてい
ることを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項5】請求項1、2、3または4記載の光増幅装
置において、上記半導体光増幅素子からの出力光を上記
出力側光ファイバに導く光学的手段が1個以上の光学レ
ンズからなり、上記半導体光増幅素子で増幅された信号
光の一部を取りだすための光学的手段が上記光学レンズ
の1つに一体化されていることを特徴とする光増幅装
置。 - 【請求項6】請求項3または5記載の光増幅装置におい
て、上記光フィルタが上記光検出器に一体化されている
ことを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項7】請求項2または3記載の光増幅装置におい
て、上記半導体光増幅素子で増幅された信号光の一部を
取りだすための光学的手段が、上記信号光の一部を反射
し一部を通過させるガラス板、またはビ−ムスプリッタ
−からなり、上記光フィルタが上記ガラス板または上記
ビ−ムスプリッタ−に一体化されていることを特徴とす
る光増幅装置。 - 【請求項8】請求項1、2、3、6または7記載の光増
幅装置において、上記半導体光増幅素子からの出力光を
上記出力側光ファイバに導く光学的手段が、上記半導体
光増幅素子からの出力光を平行光に変換する第1レンズ
とこの平行光を集光して上記出力側ファイバに結合する
第2レンズからなり、上記光アイソレ−タ、上記光フィ
ルタ、上記半導体光増幅素子で増幅された信号光の一部
を取りだすための光学的手段、が、上記第1レンズから
上記第2レンズに向かってこの順に、上記第1レンズと
上記第2レンズの間にあることを特徴とする光増幅装
置。 - 【請求項9】請求項1、2、3、4、5、6または7記
載の光増幅装置において、上記半導体光増幅素子からの
出力光を上記出力側光ファイバに導く光学的手段が、上
記半導体光増幅素子からの出力光を平行光に変換する第
1レンズとこの平行光を集光して上記出力側ファイバに
結合する第2レンズからなり、上記光アイソレ−タ、上
記光フィルタ、上記半導体光増幅素子で増幅された信号
光の一部を取りだすための光学的手段、が、上記第1レ
ンズから上記第2レンズに向かってこの順にあり、それ
らの何れかまたは全部が、上記第1レンズまたは上記第
2レンズに一体化されていることを特徴とする光増幅装
置。 - 【請求項10】請求項1、2、3、4、5、6、7、8
または9記載の光増幅装置において、上記入力側ファイ
バが、信号光の偏波面を保持しつつ伝送する偏波面保持
光ファイバからなり、かつ上記偏波面保持光ファイバの
偏波面方向が、上記半導体光増幅素子の利得が最大とな
る偏波面方向に一致していることを特徴とする光増幅装
置。 - 【請求項11】請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9または10記載の光増幅装置において、上記半導体
光増幅素子に電流を供給するための電極が、光信号伝送
方向に沿って2個以上に分割されており、上記各電極か
ら注入される駆動電流を独立に制御することにより、上
記半導体光増幅素子の飽和光出力値を一定に保ったまま
利得を変化させることが可能であることを特徴とする光
増幅装置。 - 【請求項12】請求項11記載の光増幅装置において、上
記半導体光増幅素子に電流を供給するための電極が、光
信号伝送方向に沿って2個に分割されており、上記光検
出器からの検出出力に基づき、上記各電極のうち入力側
にある電極から注入される駆動電流を制御し、かつ上記
各電極のうち出力側にある電極から注入される駆動電流
を一定に保つことにより、上記半導体光増幅素子の飽和
光出力値を一定に保ったまま利得を変化させることが可
能であることを特徴とする光増幅装置。 - 【請求項13】請求項1、2、3、4、5、6、7、
8、9、10または11記載の光増幅装置が従属接続された
ことを特徴とする光信号伝送網。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8531392A JPH05291653A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8531392A JPH05291653A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光増幅装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05291653A true JPH05291653A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13855122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8531392A Pending JPH05291653A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 光増幅装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05291653A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002082321A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 可変光フィルタ |
US8380032B2 (en) | 2010-02-04 | 2013-02-19 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor optical amplifier module |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP8531392A patent/JPH05291653A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002082321A (ja) * | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Mitsubishi Electric Corp | 可変光フィルタ |
US8380032B2 (en) | 2010-02-04 | 2013-02-19 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor optical amplifier module |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4995696A (en) | Optical amplifier module | |
US7529021B2 (en) | Semiconductor laser module, optical amplifier, and method of manufacturing the semiconductor laser module | |
JP3931545B2 (ja) | 発光モジュール | |
US7433558B2 (en) | Methods for optical isolation in high power fiber-optic systems | |
US5930423A (en) | Semiconductor optical waveguide devices with integrated beam expander coupled to flat fibers | |
US5101461A (en) | Optical fiber amplifier apparatus | |
KR100407346B1 (ko) | 모니터링 장치를 구비한 반도체 광증폭기 모듈 | |
KR20070013985A (ko) | 양방향성 광모듈 | |
US6452669B1 (en) | Transmission detection for vertical cavity surface emitting laser power monitor and system | |
US6513991B1 (en) | Semiconductor optical device package | |
JPH05291653A (ja) | 光増幅装置 | |
JP2003110191A (ja) | 波長検出装置、マルチモード半導体レーザモジュール、波長安定化装置およびラマン増幅器 | |
EP1480305B1 (en) | Semiconductor optical amplifier module | |
US20030039277A1 (en) | Semiconductor laser apparatus and semiconductor laser module | |
EP1203971A1 (en) | Depolarised semiconductor laser module, manufacturing method thereof and Raman amplifier | |
US5812715A (en) | Optoelectronic device with a coupling between a semiconductor diode laser modulator or amplifier and two optical glass fibers | |
JP2736385B2 (ja) | 光増幅器 | |
JP2694803B2 (ja) | 光半導体レーザ装置の波長安定化方式 | |
JP2005345694A (ja) | 光集積化モジュール | |
JPH0527146A (ja) | 光機能装置 | |
US5252823A (en) | Combined light source and readout for fiber-optic sensors with reduced back-reflections | |
JPH01145885A (ja) | 光増幅器 | |
JP5063300B2 (ja) | レーザモジュール | |
JP3042439B2 (ja) | 光ファイバ増幅器 | |
JPH01142717A (ja) | 光ファイバ内ブリュアン増幅方法及び装置 |