JPH05291694A - 低チャープ光源 - Google Patents
低チャープ光源Info
- Publication number
- JPH05291694A JPH05291694A JP8531192A JP8531192A JPH05291694A JP H05291694 A JPH05291694 A JP H05291694A JP 8531192 A JP8531192 A JP 8531192A JP 8531192 A JP8531192 A JP 8531192A JP H05291694 A JPH05291694 A JP H05291694A
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- optical
- low
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超高速、超長距離伝送に必須な低チャープか
つ高出力な光源を実現する。 【構成】 半導体レーザ１の出力側に光変調器２を配置
し、さらに光変調器２の出力側に光増幅器３を配置す
る。光増幅器３からの自然放出光のレーザへの帰還によ
るレーザのＦＭ変調効果によって光変調器３で発生する
チャーピングを打ち消す。 【効果】 本発明によれば、低チャープかつ高出力な光
通信用光源を構成可能であり、これにより超高速、超長
距離伝送を実現することが出来る。
つ高出力な光源を実現する。 【構成】 半導体レーザ１の出力側に光変調器２を配置
し、さらに光変調器２の出力側に光増幅器３を配置す
る。光増幅器３からの自然放出光のレーザへの帰還によ
るレーザのＦＭ変調効果によって光変調器３で発生する
チャーピングを打ち消す。 【効果】 本発明によれば、低チャープかつ高出力な光
通信用光源を構成可能であり、これにより超高速、超長
距離伝送を実現することが出来る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信用光源に係り、中
でも高速、長距離伝送に適した低チャープ光源に関す
る。
でも高速、長距離伝送に適した低チャープ光源に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の光変調器集積化光源の構成例とし
ては鈴木他による１９９１年電子情報通信学会春季全国
大会 ＮｏＣ．１６６に報告されているものが挙げられ
る。同従来例はＤＦＢレ−ザと電界吸収型光変調器を一
体集積化したものであり、外部変調器の低チャープ性
（スペクトルの揺らぎが小さい）をレーザの直接変調と
同様なシステム構成で実現し得るものである。
ては鈴木他による１９９１年電子情報通信学会春季全国
大会 ＮｏＣ．１６６に報告されているものが挙げられ
る。同従来例はＤＦＢレ−ザと電界吸収型光変調器を一
体集積化したものであり、外部変調器の低チャープ性
（スペクトルの揺らぎが小さい）をレーザの直接変調と
同様なシステム構成で実現し得るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例はレーザ直
接変調方式に比べて低チャープではあるが、変調器部で
生じる位相変調により僅かなチャーピングが生じる。10
Gb/sの様な超高速伝送で長距離伝送を実現するために
は、このチャーピングも問題となることが知られてお
り、その点で上記従来例は充分な性能を持つものではな
い。
接変調方式に比べて低チャープではあるが、変調器部で
生じる位相変調により僅かなチャーピングが生じる。10
Gb/sの様な超高速伝送で長距離伝送を実現するために
は、このチャーピングも問題となることが知られてお
り、その点で上記従来例は充分な性能を持つものではな
い。
【０００４】また、光変調器に過度の強度の光を入力し
た場合、光吸収に伴って発生するフォトキャリアが光変
調器内に蓄積し、変調特性を劣化させる所謂キャリアパ
イルアップという現象が生じることが知られている。こ
のため、光変調器への入力光レベルを高くすることが困
難であり、結果的に大きな変調光が得られないという問
題をあった。
た場合、光吸収に伴って発生するフォトキャリアが光変
調器内に蓄積し、変調特性を劣化させる所謂キャリアパ
イルアップという現象が生じることが知られている。こ
のため、光変調器への入力光レベルを高くすることが困
難であり、結果的に大きな変調光が得られないという問
題をあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、光変調器の後段に半導体光増幅器を集積化
することを特徴とする。
するために、光変調器の後段に半導体光増幅器を集積化
することを特徴とする。
【０００６】
【作用】第１に問題に対して、本発明の光源は以下のよ
うな作用を示す。半導体光増幅器で生じる自然放出光
（ＡＳＥ-Amplified Spontenious Emission)は光変調器
によりレーザ出力と同様に変調を受け、レーザ内部に伝
わる。このＡＳＥはレーザ内部で誘導放出現象を生じ、
レーザ内部のキャリアを消費する。従って、レーザ内部
のキャリア蓄積量に対し駆動電流を所定の小信号で変調
した場合と同様な働きを与える。即ち、発振波長が僅か
に変化する所謂ＦＭ変調を生じさせる。この現象は通常
チャーピングと言われているものと同様であるが、その
変化量は通常のレーザ直接変調に比べ遥かに小さく、外
部変調により発生するチャーピングと同程度である。ま
た、変化の極性は変調器部で発生するチャーピングと逆
特性であり、変調器部で発生するチャーピングを打ち消
す働きを有している。これにより、レーザと変調器のみ
を集積化する場合に比べて小さなチャーピングを実現す
ることが可能となる。
うな作用を示す。半導体光増幅器で生じる自然放出光
（ＡＳＥ-Amplified Spontenious Emission)は光変調器
によりレーザ出力と同様に変調を受け、レーザ内部に伝
わる。このＡＳＥはレーザ内部で誘導放出現象を生じ、
レーザ内部のキャリアを消費する。従って、レーザ内部
のキャリア蓄積量に対し駆動電流を所定の小信号で変調
した場合と同様な働きを与える。即ち、発振波長が僅か
に変化する所謂ＦＭ変調を生じさせる。この現象は通常
チャーピングと言われているものと同様であるが、その
変化量は通常のレーザ直接変調に比べ遥かに小さく、外
部変調により発生するチャーピングと同程度である。ま
た、変化の極性は変調器部で発生するチャーピングと逆
特性であり、変調器部で発生するチャーピングを打ち消
す働きを有している。これにより、レーザと変調器のみ
を集積化する場合に比べて小さなチャーピングを実現す
ることが可能となる。
【０００７】第２の問題は、高出力半導体増幅器を導入
することにより解決出来る。また、本発明の構成では半
導体増幅器に入力されるのは常に単一の偏光成分のみで
あり、通常の半導体増幅器において問題となる偏光依存
性は全く問題とはならない。従って、容易に高出力化を
図ることが可能であり、結果として高出力な集積化光源
を構成することが出来る。
することにより解決出来る。また、本発明の構成では半
導体増幅器に入力されるのは常に単一の偏光成分のみで
あり、通常の半導体増幅器において問題となる偏光依存
性は全く問題とはならない。従って、容易に高出力化を
図ることが可能であり、結果として高出力な集積化光源
を構成することが出来る。
【０００８】
【実施例】図１に本発明の基本となる光源の構成を示
す。図１において１は半導体レーザ、２は光変調器、３
は光増幅器をそれぞれ示している。所定波長で発振する
該半導体レーザの出射光10は、４の光変調器駆動回路か
らの駆動電気信号11に従って光変調器により光の強度変
調を受け、12の光信号となる。この光信号が光増幅器に
より所定の強度を有する光出力信号13となり出力され
る。この時、光増幅器で発生した14の増幅自然放出光
（ＡＳＥ）も光変調器において、光信号と同相に変調さ
れ，15の変調ＡＳＥ光となり、半導体レーザに帰還され
る。このＡＳＥ光に対する誘導放出により半導体レーザ
内部のキャリアが消費され、キャリア蓄積量を変調する
ため、半導体レーザ出射光10には変調信号に追随した波
長変化（チャーピング）が生じることになる。変調器が
ＯＮになる（光出力が増大する）場合にはＡＳＥ光が増
大し、キャリア消費量も増大するために、等価的にレー
ザ駆動電流を減少させた場合と同方向のチャーピングを
生じる（結果的に負極性のチャーピングを与える）。従
って、半導体光変調器において生じる正のチャーピング
を、同効果による負のチャーピングで打ち消すことが可
能であり、これによりチャーピングの無いもしくは負の
チャーピング特性を有する光源を構成することが可能と
なる。
す。図１において１は半導体レーザ、２は光変調器、３
は光増幅器をそれぞれ示している。所定波長で発振する
該半導体レーザの出射光10は、４の光変調器駆動回路か
らの駆動電気信号11に従って光変調器により光の強度変
調を受け、12の光信号となる。この光信号が光増幅器に
より所定の強度を有する光出力信号13となり出力され
る。この時、光増幅器で発生した14の増幅自然放出光
（ＡＳＥ）も光変調器において、光信号と同相に変調さ
れ，15の変調ＡＳＥ光となり、半導体レーザに帰還され
る。このＡＳＥ光に対する誘導放出により半導体レーザ
内部のキャリアが消費され、キャリア蓄積量を変調する
ため、半導体レーザ出射光10には変調信号に追随した波
長変化（チャーピング）が生じることになる。変調器が
ＯＮになる（光出力が増大する）場合にはＡＳＥ光が増
大し、キャリア消費量も増大するために、等価的にレー
ザ駆動電流を減少させた場合と同方向のチャーピングを
生じる（結果的に負極性のチャーピングを与える）。従
って、半導体光変調器において生じる正のチャーピング
を、同効果による負のチャーピングで打ち消すことが可
能であり、これによりチャーピングの無いもしくは負の
チャーピング特性を有する光源を構成することが可能と
なる。
【０００９】図２は本発明の光源を１チップに集積化し
た集積化光源の基本構成を示したものである。半導体レ
ーザとして、高抵抗半導体層埋め込み構造分布帰還（Ｄ
ＦＢ）構造を採用し、光変調器として高抵抗半導体層埋
め込み電界吸収型（ＥＡ）光変調器を用いた構成例であ
る。半導体レーザと半導体増幅器はレーザ部が分布帰還
（ＤＦＢ）構造を持つ点を除けば全く類似であり、半導
体レーザと光変調器の集積化光源とその作成プロセスは
基本的に同一でよい。即ち、図３に示した様に、最初に
１．５５μｍのバンドギャップを有する活性層をＬＰＥ
もしくはＭＯＣＶＤ法により形成した後、光変調器部の
活性層をエッチングで除去し、ここに１．４５μｍのバ
ンドギャップを有する光吸収層を活性層とバッドジョイ
ントする位置に選択成長する。この構造を活性層幅１μ
ｍ程度の導波路に加工し、これをＦｅ−ＩｎＰ高抵抗半
導体層で埋め込み、ｐ−電極を上面に蒸着し、所定の電
極形状にエッチングする。このウエハーを所定の素子長
に劈開し、端面に無反射コーティングを行うことで、集
積化光源チップが完成する。この様に集積化素子として
本発明の光源を構成することにより、出力光が安定かつ
高出力（結合損失の影響を受けない）になると共に、大
きなＡＳＥ戻り光量が得られるためにフィードバックに
よるチャーピングの打ち消しを容易に生じさせることが
可能となる。
た集積化光源の基本構成を示したものである。半導体レ
ーザとして、高抵抗半導体層埋め込み構造分布帰還（Ｄ
ＦＢ）構造を採用し、光変調器として高抵抗半導体層埋
め込み電界吸収型（ＥＡ）光変調器を用いた構成例であ
る。半導体レーザと半導体増幅器はレーザ部が分布帰還
（ＤＦＢ）構造を持つ点を除けば全く類似であり、半導
体レーザと光変調器の集積化光源とその作成プロセスは
基本的に同一でよい。即ち、図３に示した様に、最初に
１．５５μｍのバンドギャップを有する活性層をＬＰＥ
もしくはＭＯＣＶＤ法により形成した後、光変調器部の
活性層をエッチングで除去し、ここに１．４５μｍのバ
ンドギャップを有する光吸収層を活性層とバッドジョイ
ントする位置に選択成長する。この構造を活性層幅１μ
ｍ程度の導波路に加工し、これをＦｅ−ＩｎＰ高抵抗半
導体層で埋め込み、ｐ−電極を上面に蒸着し、所定の電
極形状にエッチングする。このウエハーを所定の素子長
に劈開し、端面に無反射コーティングを行うことで、集
積化光源チップが完成する。この様に集積化素子として
本発明の光源を構成することにより、出力光が安定かつ
高出力（結合損失の影響を受けない）になると共に、大
きなＡＳＥ戻り光量が得られるためにフィードバックに
よるチャーピングの打ち消しを容易に生じさせることが
可能となる。
【００１０】図４は本発明の集積化光源の別の実施例を
示したものであり、（ａ）は素子上面図、（ｂ）は光軸
方向の断面図、（ｃ）は光軸に対して垂直方向の断面図
である。本実施例の特徴は集積化光源作成に選択成長に
よるバンドギャップ制御技術を用いている点にある。そ
のプロセスフローを図５に示す。図５の素子作成プロセ
スは基本的に図３の場合と類似であるが、図３(a),(b),
(c)の２回の結晶成長プロセスが図５の(a)の選択成長マ
スク形成と(b)の結晶成長に変化する点が異なる。これ
により１回の結晶成長により素子基本構造が形成される
ため素子作成プロセスが著しく簡略化されると共に、素
子間の光結合がほぼ100％になるという利点が生じる。
このため、光増幅器からのＡＳＥ戻り光の光量を一般の
集積化の場合に比べて大きくすることが可能となり、本
発明のチャーピング低減効果を大きくすることが出来
る。
示したものであり、（ａ）は素子上面図、（ｂ）は光軸
方向の断面図、（ｃ）は光軸に対して垂直方向の断面図
である。本実施例の特徴は集積化光源作成に選択成長に
よるバンドギャップ制御技術を用いている点にある。そ
のプロセスフローを図５に示す。図５の素子作成プロセ
スは基本的に図３の場合と類似であるが、図３(a),(b),
(c)の２回の結晶成長プロセスが図５の(a)の選択成長マ
スク形成と(b)の結晶成長に変化する点が異なる。これ
により１回の結晶成長により素子基本構造が形成される
ため素子作成プロセスが著しく簡略化されると共に、素
子間の光結合がほぼ100％になるという利点が生じる。
このため、光増幅器からのＡＳＥ戻り光の光量を一般の
集積化の場合に比べて大きくすることが可能となり、本
発明のチャーピング低減効果を大きくすることが出来
る。
【００１１】図６は本発明の集積化光源の別の実施例で
ある。本実施例の特徴は光増幅器部を複数の電極で形成
し、増幅器での増幅度とＡＳＥ戻り光量を独立に制御す
ることを可能とした点にある。即ち、戻り光量は光増幅
器入力側の電極への電流注入量に大きく依存し、増幅度
は両電極への電流注入量の和に依存するため、入力側の
電極への電流注入量を大きくとり、出力側への電流注入
量を小さく抑えることで増幅度を一定にしたままで戻り
光量を増大させることが可能である。また、逆の電流分
布にすることで、戻り光量を低減した状態で増幅度を一
定に保つことも可能である。
ある。本実施例の特徴は光増幅器部を複数の電極で形成
し、増幅器での増幅度とＡＳＥ戻り光量を独立に制御す
ることを可能とした点にある。即ち、戻り光量は光増幅
器入力側の電極への電流注入量に大きく依存し、増幅度
は両電極への電流注入量の和に依存するため、入力側の
電極への電流注入量を大きくとり、出力側への電流注入
量を小さく抑えることで増幅度を一定にしたままで戻り
光量を増大させることが可能である。また、逆の電流分
布にすることで、戻り光量を低減した状態で増幅度を一
定に保つことも可能である。
【００１２】図７は本発明の集積化光源を用いた光送信
機の構成及びそれを用いた光伝送システムの構成を示し
たものである。低速の電気信号を多重化器により一本の
高速電気信号にまとめ、これを光変調器駆動回路により
所定の信号振幅を持った電気信号とし、これにより光変
調器部を駆動する。レーザ部及び光増幅器部は直流電流
によって駆動すればよいので、送信器構成は直接変調方
式の場合と類似の構成でよい。本発明の集積化光源を使
用することによって、直接変調方式に比べ遥かに低チャ
ープな光信号が得られるため、高速長距離伝送が可能と
なる。なお、本実施例は中継器を使用しない伝送の場合
のみを取り上げたが、本発明の集積化光源は光増幅器を
用いた中継器を多段に使用した超長距離伝送において、
最も有効な光源となることは言うまでもない。
機の構成及びそれを用いた光伝送システムの構成を示し
たものである。低速の電気信号を多重化器により一本の
高速電気信号にまとめ、これを光変調器駆動回路により
所定の信号振幅を持った電気信号とし、これにより光変
調器部を駆動する。レーザ部及び光増幅器部は直流電流
によって駆動すればよいので、送信器構成は直接変調方
式の場合と類似の構成でよい。本発明の集積化光源を使
用することによって、直接変調方式に比べ遥かに低チャ
ープな光信号が得られるため、高速長距離伝送が可能と
なる。なお、本実施例は中継器を使用しない伝送の場合
のみを取り上げたが、本発明の集積化光源は光増幅器を
用いた中継器を多段に使用した超長距離伝送において、
最も有効な光源となることは言うまでもない。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、低チャープかつ高出力
な光通信用光源を構成可能であり、これにより超高速、
超長距離伝送を実現することが出来る。
な光通信用光源を構成可能であり、これにより超高速、
超長距離伝送を実現することが出来る。
【図１】本発明による光源の基本構成
【図２】本発明による集積化光源の基本構成
【図３】本発明による集積化光源の作成プロセス例
【図４】本発明による集積化光源の他の構成例
【図５】本発明による集積化光源の作成プロセス例
【図６】本発明による集積化光源の他の構成例
【図７】本発明による光源を用いた光通信システムの構
成例
成例
１---半導体レーザ、２---光変調器、３---光増幅器、
４---変調器駆動回路 １０--半導体レーザ出力光、１１--変調器駆動電気信
号、１２--変調光信号 １３--光出力、１４--ＡＳＥ光、１５--変調ＡＳＥ光 ３１--活性層、３２--光導波路層、３３--基板、３４--
クラッド層 ３５--キャップ層、４７--グレーティング、４８--アイ
ソレーション溝 ４９--ストライプ、５０--半絶縁性半導体、５１--ｐ−
電極 ５２--選択成長マスク。
４---変調器駆動回路 １０--半導体レーザ出力光、１１--変調器駆動電気信
号、１２--変調光信号 １３--光出力、１４--ＡＳＥ光、１５--変調ＡＳＥ光 ３１--活性層、３２--光導波路層、３３--基板、３４--
クラッド層 ３５--キャップ層、４７--グレーティング、４８--アイ
ソレーション溝 ４９--ストライプ、５０--半絶縁性半導体、５１--ｐ−
電極 ５２--選択成長マスク。
Claims (7)
- 【請求項１】半導体レーザと該半導体レーザから出射し
た光を所定の光波形に変調する光変調器とを含む低チャ
ープ光源において、変調器出力側に光増幅器を配置し、
該光増幅器において生じる自然放出光が該半導体レーザ
に該光変調器を介して入射されることを特徴とする低チ
ャープ光源。 - 【請求項２】半導体レーザと該半導体レーザからの出射
光を所定の光波形に変調する半導体光変調器と、半導体
光変調器からの出射光を所定の光強度のまで増幅する半
導体光増幅器とが同一基板上に集積された低チャープ光
源において、該光増幅器において生じる自然放出光を該
光変調器を介して該半導体レーザに入射させることを特
徴とする低チャープ光源。 - 【請求項３】請求項１又は２記載の低チャープ光源にお
いて、上記光増幅器を複数の光増幅器の直列配置によっ
て構成したことを特徴とする低チャープ光源。 - 【請求項４】第１乃至３項記載のいずれかの低チャープ
光源において、上記光増幅器内で発生する自然放出光強
度を調整することにより、半導体レーザからの出射光に
周波数変位を生じさせることを特徴とする低チャープ光
源。 - 【請求項５】第１乃至４項記載のいずれかの低チャープ
光源において、上記光増幅器内で発生する自然放出光強
度を、半導体レーザからの出射光の周波数変位が光変調
器内での位相変化打ち消す様に設定したことを特徴とす
る低チャープ光源。 - 【請求項６】第１乃至４項記載のいずれかの低チャープ
光源において、上記光増幅器内で発生する自然放出光強
度を、光源出力の位相及び周波数変化が伝送媒体での分
散特性の影響が最小となる様に設定したことを特徴とす
る低チャープ光源。 - 【請求項７】第１乃至６項記載のいずれかの低チャープ
光源を光送信機に用いていることを特徴とする光通信シ
ステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8531192A JPH05291694A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 低チャープ光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8531192A JPH05291694A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 低チャープ光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291694A true JPH05291694A (ja) | 1993-11-05 |
Family
ID=13855065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8531192A Pending JPH05291694A (ja) | 1992-04-07 | 1992-04-07 | 低チャープ光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05291694A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7308012B2 (en) | 2003-06-27 | 2007-12-11 | Nec Corporation | Semiconductor laser module and method of assembling the same |
| JP2008209899A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-09-11 | Avago Technologies Fopd Ip (Singapore) Pte Ltd | 変調器アレイと共有レーザとを使用する並列チャネル光通信 |
| US7641401B2 (en) | 2003-06-27 | 2010-01-05 | Nec Corporation | Optical element holder and optical communication module |
| WO2016136183A1 (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 日本電信電話株式会社 | Ｓｏａ集積ｅａ－ｄｆｂレーザ及びその駆動方法 |
| JP2018074098A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積回路 |
-
1992
- 1992-04-07 JP JP8531192A patent/JPH05291694A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7308012B2 (en) | 2003-06-27 | 2007-12-11 | Nec Corporation | Semiconductor laser module and method of assembling the same |
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| JP4722114B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2011-07-13 | アバゴ・テクノロジーズ・エフオーピーディー・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド | 変調器アレイと共有レーザとを使用する並列チャネル光通信 |
| WO2016136183A1 (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 日本電信電話株式会社 | Ｓｏａ集積ｅａ－ｄｆｂレーザ及びその駆動方法 |
| JPWO2016136183A1 (ja) * | 2015-02-23 | 2017-07-20 | 日本電信電話株式会社 | Ｓｏａ集積ｅａ−ｄｆｂレーザ及びその駆動方法 |
| US10128632B2 (en) | 2015-02-23 | 2018-11-13 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Electroabsorption modulator integrated distributed feedback laser with integrated semiconductor optical amplifier, and driving method for same |
| JP2018074098A (ja) * | 2016-11-04 | 2018-05-10 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積回路 |
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