JPH06101606B2 - 波長多重光通信用光源 - Google Patents
波長多重光通信用光源Info
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- JPH06101606B2 JPH06101606B2 JP29374685A JP29374685A JPH06101606B2 JP H06101606 B2 JPH06101606 B2 JP H06101606B2 JP 29374685 A JP29374685 A JP 29374685A JP 29374685 A JP29374685 A JP 29374685A JP H06101606 B2 JPH06101606 B2 JP H06101606B2
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- Japan
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- diffraction grating
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は光通信に用いる波長多重光通信用光源に関す
る。
る。
従来の技術 波長多重光通信においては、多重度の数たけの波長の異
なる光源が必要になる。波長多重光通信用光源としては
0.8−1.3μｍ発振波長を有する発光ダイオードや半導体
レーザ（以下LD）の中から、各チャンネル間隔に相当す
る波長のものを選別して用いていた。
なる光源が必要になる。波長多重光通信用光源としては
0.8−1.3μｍ発振波長を有する発光ダイオードや半導体
レーザ（以下LD）の中から、各チャンネル間隔に相当す
る波長のものを選別して用いていた。
これまでに実用化している波長多重光通信システムにお
いては、多重度は２から４波長程度のものであり、光源
の波長間隔も0.1−0.2μｍ間隔に設定し、光源となる発
光ダイオードやLDの組成材料比を変化させたり、材料自
体をかえることによって希望の波長をえている。
いては、多重度は２から４波長程度のものであり、光源
の波長間隔も0.1−0.2μｍ間隔に設定し、光源となる発
光ダイオードやLDの組成材料比を変化させたり、材料自
体をかえることによって希望の波長をえている。
発光ダイオードを光源とした場合、発光ダイオードのス
ペクトル幅が約30nmと広いために隣接チャンネル間のク
ロストークを考慮した場合、発光波長間隔をせまくする
ことが困難である。また、光源に単一モード波長のLDを
用いた場合、そのスペクトル幅は数10MHz以下であるた
めにチャンネル間がせばめられ、多重度も飛躍的に高め
ることが可能となる。
ペクトル幅が約30nmと広いために隣接チャンネル間のク
ロストークを考慮した場合、発光波長間隔をせまくする
ことが困難である。また、光源に単一モード波長のLDを
用いた場合、そのスペクトル幅は数10MHz以下であるた
めにチャンネル間がせばめられ、多重度も飛躍的に高め
ることが可能となる。
他方、わずかに異なる周期構造を有するDFBレーザ(Dist
ributed Feedback Laser)を１つのチップに集積し、ア
レイ化したものがある。（ハジメ オカダ他、ジャパニ
ーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
第12巻、1984年12月(Hajime Okada他 JAPANESE JOUNAL
OF APPLIED PHYSICS,Vol,12 DEC,1984) 第３図にその実例をしめす。周期の差によって波長の異
なる５つの光をえることが出来る。
ributed Feedback Laser)を１つのチップに集積し、ア
レイ化したものがある。（ハジメ オカダ他、ジャパニ
ーズ ジャーナル オブ アプライド フィジックス
第12巻、1984年12月(Hajime Okada他 JAPANESE JOUNAL
OF APPLIED PHYSICS,Vol,12 DEC,1984) 第３図にその実例をしめす。周期の差によって波長の異
なる５つの光をえることが出来る。
発明が解決しようとする問題点 しかし現在最も多く使用されているファブリーペロー型
の構造を有するLDでは同一プロセスで作成しても、その
発振波長はバラツキを生じる。このため、多重度の高い
波長多重光通信システムを構成するためには多くのLDの
サンプルの中から必要とする波長のものを選別するか、
設計値に近い波長を有するLDを温度制御して設計値の波
長にしている。このためLDの歩留りが悪くなってしま
う。また波長間隔を広くするとLDの歩留りは良くなる
が、各チャンネルにおいて光ファイバーの伝送損失が異
なるためにシステムとしてのパワーマージンが最悪のチ
ャンネルによって決定されてしまう。他の光学部品にお
いても特性の変化が生じる。このため部品によってはチ
ャンネルで材料や構成を変える必要が生じ、コストアッ
プとなってしまう。
の構造を有するLDでは同一プロセスで作成しても、その
発振波長はバラツキを生じる。このため、多重度の高い
波長多重光通信システムを構成するためには多くのLDの
サンプルの中から必要とする波長のものを選別するか、
設計値に近い波長を有するLDを温度制御して設計値の波
長にしている。このためLDの歩留りが悪くなってしま
う。また波長間隔を広くするとLDの歩留りは良くなる
が、各チャンネルにおいて光ファイバーの伝送損失が異
なるためにシステムとしてのパワーマージンが最悪のチ
ャンネルによって決定されてしまう。他の光学部品にお
いても特性の変化が生じる。このため部品によってはチ
ャンネルで材料や構成を変える必要が生じ、コストアッ
プとなってしまう。
第３図に示したDFBレーザアレイではその作成プロセス
が複雑であり、導波路部に構成する溝のピッチをきわめ
て精密に制御しなければならず、素子の再現性や歩留り
に大きな問題がある。また素子がアレイ状になっている
ためにLDを同時駆動した場合、発熱しLDの温度上昇をま
ねく。従って波長変化や出力レベルの低下を招く。
が複雑であり、導波路部に構成する溝のピッチをきわめ
て精密に制御しなければならず、素子の再現性や歩留り
に大きな問題がある。また素子がアレイ状になっている
ためにLDを同時駆動した場合、発熱しLDの温度上昇をま
ねく。従って波長変化や出力レベルの低下を招く。
本発明は上記問題に鑑み、LDの発振周波数を安定化し、
多重度の高い波長多重光通信用光源を提供するものであ
る。
多重度の高い波長多重光通信用光源を提供するものであ
る。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の波長多重光通信用
光源は複数個のLDと外部に複数本の光ファイバーと１枚
の平面回折格子と１つの集束ロッドレンズと複数枚の反
射鏡を具備し各LDに対して特定波長の外部光共振器を形
成し、光学部品を光学ガラスブロックを用いて一体化し
たものである。
光源は複数個のLDと外部に複数本の光ファイバーと１枚
の平面回折格子と１つの集束ロッドレンズと複数枚の反
射鏡を具備し各LDに対して特定波長の外部光共振器を形
成し、光学部品を光学ガラスブロックを用いて一体化し
たものである。
作用 本発明は上記した構成によって、複数個のLDの発振周波
数を同時に独立に安定化制御することによって上記に説
明した問題点を解決しようとするものである。
数を同時に独立に安定化制御することによって上記に説
明した問題点を解決しようとするものである。
実施例 以下、本発明の１実施例における波長多重光通信用光源
について図面を参照しながら説明する。
について図面を参照しながら説明する。
第１図は本発明の１実施例における波長多重光通信用光
源の構成図を示すものである。複数個のLD1からの出力
光は各おの光ファイバー２に入力される。光ファイバー
の各出射端はコリメートレンズ３の焦点面（ｘ−ｙ平
面）上に配置する。４は平面回折格子で溝はＹ方向に切
られている。このため光ファイバー２の配列はLD間のク
ロストークをさけるために、ｙ方向では重ならないよう
にしなければならない。第１図における実施例では、光
ファイバー２はすべてｙ軸方向に配列してあるが必ずし
も同一ｘ座標上に配列する必要はなく、斜め方向に配列
してもよい。光ファイバー２よりでた光は、コリメート
レンズ３により平行光となって平面回折格子４に入射さ
れる。いま、平面回析格子４の溝に対に対して垂直な平
面（Ｘ−Ｎ面）での光入射角，回折角をα，βとし、ま
たオフプレイン角をφとすると波長λの光は、 ｄ・cosφ・（sinα＋sinβ）＝ｍλ ……（１） を満たす。但し、ｄは溝間隔、ｍは次数である。もし、
入射角とオフプレイン角が一定ならば、入射光の波長λ
が変化すると回折角βが変化する。
源の構成図を示すものである。複数個のLD1からの出力
光は各おの光ファイバー２に入力される。光ファイバー
の各出射端はコリメートレンズ３の焦点面（ｘ−ｙ平
面）上に配置する。４は平面回折格子で溝はＹ方向に切
られている。このため光ファイバー２の配列はLD間のク
ロストークをさけるために、ｙ方向では重ならないよう
にしなければならない。第１図における実施例では、光
ファイバー２はすべてｙ軸方向に配列してあるが必ずし
も同一ｘ座標上に配列する必要はなく、斜め方向に配列
してもよい。光ファイバー２よりでた光は、コリメート
レンズ３により平行光となって平面回折格子４に入射さ
れる。いま、平面回析格子４の溝に対に対して垂直な平
面（Ｘ−Ｎ面）での光入射角，回折角をα，βとし、ま
たオフプレイン角をφとすると波長λの光は、 ｄ・cosφ・（sinα＋sinβ）＝ｍλ ……（１） を満たす。但し、ｄは溝間隔、ｍは次数である。もし、
入射角とオフプレイン角が一定ならば、入射光の波長λ
が変化すると回折角βが変化する。
Δβ変化すると集光レンズ３の焦点面ではΔｘ＝Δβ・
ｆに対応する。
ｆに対応する。
ｆは集光レンズ３の焦点距離である。LD1の出力光は光
ファイバー２を通りレンズ３で平行光となって平面回折
格子４で回折される。回折された光は、集光レンズ３の
焦点面上で波長に対応した位置に集光される。FP型LDに
おいては、発振可能な縦モードが複数本存在するので、
特定波長に対応する、レンズ３の焦点面上の位置に反射
鏡６を配置すると、LD1においてその特定波長に対して
だけ外部光共振器が形成される。従ってLD1の発振波長
は（１）式によって幾何学的に決定される。また、レン
ズ３の焦点面の反射鏡６の（ｘ−ｙ）面内の位置を変え
ることによって、共振周波数が変化し、LD1の発振周波
数も利得の範囲内で変化させることができる。従って、
波長多重光通信用光源としてある一定の波長間隔で発振
するLD光源が必要な場合、第１図に示されるように反射
鏡６を複数個を必要な波長位置に配列し、しかも光ファ
イバーの出射端をｙ軸方向に分散して配置することによ
り各LD1の回折光を集光レンズ５の焦点面上においてｙ
軸方向に分散して結像させ、各LD1の利得の広がりによ
って生ずるスペクトルの裾の重りをレンズ５の焦点面上
で回避しながら、前記反射鏡６をｘ−ｙ面において２次
元的に配列し、外部光共振器を形成してやればよい。第
２図にレンズ３の焦点面での各LD1の結像スペクトルを
示す。各LDが縦マルチモードで発振していると１つのLD
1の発振スペクトルはｘ方向に分散して結像される。特
定の縦モードスペクトルの結像点に反射鏡６を配置する
と、反射鏡６上に結像された発振スペクトル像７を光源
として再び元の光路を通りLDへ帰還される。第２図のa,
b,c,d,eのスペクトルは、第１図のLD1a,b,c,d,eの発光
スペクトルに対応している。
ファイバー２を通りレンズ３で平行光となって平面回折
格子４で回折される。回折された光は、集光レンズ３の
焦点面上で波長に対応した位置に集光される。FP型LDに
おいては、発振可能な縦モードが複数本存在するので、
特定波長に対応する、レンズ３の焦点面上の位置に反射
鏡６を配置すると、LD1においてその特定波長に対して
だけ外部光共振器が形成される。従ってLD1の発振波長
は（１）式によって幾何学的に決定される。また、レン
ズ３の焦点面の反射鏡６の（ｘ−ｙ）面内の位置を変え
ることによって、共振周波数が変化し、LD1の発振周波
数も利得の範囲内で変化させることができる。従って、
波長多重光通信用光源としてある一定の波長間隔で発振
するLD光源が必要な場合、第１図に示されるように反射
鏡６を複数個を必要な波長位置に配列し、しかも光ファ
イバーの出射端をｙ軸方向に分散して配置することによ
り各LD1の回折光を集光レンズ５の焦点面上においてｙ
軸方向に分散して結像させ、各LD1の利得の広がりによ
って生ずるスペクトルの裾の重りをレンズ５の焦点面上
で回避しながら、前記反射鏡６をｘ−ｙ面において２次
元的に配列し、外部光共振器を形成してやればよい。第
２図にレンズ３の焦点面での各LD1の結像スペクトルを
示す。各LDが縦マルチモードで発振していると１つのLD
1の発振スペクトルはｘ方向に分散して結像される。特
定の縦モードスペクトルの結像点に反射鏡６を配置する
と、反射鏡６上に結像された発振スペクトル像７を光源
として再び元の光路を通りLDへ帰還される。第２図のa,
b,c,d,eのスペクトルは、第１図のLD1a,b,c,d,eの発光
スペクトルに対応している。
なお、本実施例では、平面回折格子４での１次の回折光
の帰還にはレンズ３と反射鏡６によって構成されたキャ
ッツアイ光学系を用いているために安定した光帰還が行
える。
の帰還にはレンズ３と反射鏡６によって構成されたキャ
ッツアイ光学系を用いているために安定した光帰還が行
える。
また、LD1の出力光は光ファイバー２によって外部光共
振器に導かれているために、LDアレイとは異なり、各LD
1を独立に温度制御することが可能となる。
振器に導かれているために、LDアレイとは異なり、各LD
1を独立に温度制御することが可能となる。
また、本実施例においてはコリメートレンズ３に集束ロ
ッドレンズを用いているため、レンズの一端面が焦点面
になっており、光ファイバー２及び帰還用反射鏡６はこ
の端面に所定の位置で接着すればよい。さらに平面回折
格子４及び集束ロッドレンズ３を光学ガラスブロック10
に紫外線硬化樹脂等を用いて接着すると光学系はしっか
りと固定され機械的な振動や衝撃に対して強くなるし、
光ファイバー２や反射鏡６の焦点方向の調整も不要とな
る。
ッドレンズを用いているため、レンズの一端面が焦点面
になっており、光ファイバー２及び帰還用反射鏡６はこ
の端面に所定の位置で接着すればよい。さらに平面回折
格子４及び集束ロッドレンズ３を光学ガラスブロック10
に紫外線硬化樹脂等を用いて接着すると光学系はしっか
りと固定され機械的な振動や衝撃に対して強くなるし、
光ファイバー２や反射鏡６の焦点方向の調整も不要とな
る。
発明の効果 以上のように本発明は複数個のLDの外部に、１つのレン
ズと一枚の平面回折格子と、前記LDからの出力光を導く
光ファイバーと、複数個の反射鏡を具備し、LD外部に周
波数選択性のある光共振器を構成し、複数個のLDを独立
にかつ選択的に単一モード発振させることによって、周
波数を安定化し、周波数間隔が狭く多重度の高い波長多
重光通信用の光源を提供することができうる。
ズと一枚の平面回折格子と、前記LDからの出力光を導く
光ファイバーと、複数個の反射鏡を具備し、LD外部に周
波数選択性のある光共振器を構成し、複数個のLDを独立
にかつ選択的に単一モード発振させることによって、周
波数を安定化し、周波数間隔が狭く多重度の高い波長多
重光通信用の光源を提供することができうる。
第１図は本発明の一実施例における波長多重光通信用光
源の構成図、第２図はレンズの焦点面上のLDの発光スペ
クトル図、第３図は従来の光源の斜視図である。 １……半導体レーザー、２……光ファイバー、 ３……集束ロッドレンズ、４……平面回折格子、 ６……反射鏡、10……光学ガラスブロック。
源の構成図、第２図はレンズの焦点面上のLDの発光スペ
クトル図、第３図は従来の光源の斜視図である。 １……半導体レーザー、２……光ファイバー、 ３……集束ロッドレンズ、４……平面回折格子、 ６……反射鏡、10……光学ガラスブロック。
Claims (2)
- 【請求項１】複数個の半導体レーザ素子と前記半導体レ
ーザ素子の出力光を導波する複数本の光ファイバーと、
前記複数本の光ファイバーからの出力光を平行光にする
１つの1/4ピッチ集束ロッドレンズと、前記1/4ピッチ集
束ロッドレンズによってコリメートされた前記複数本の
光ファイバーからの出力光を、発信波長に応じた方向へ
分散させる平面回折格子と、前記平面回折格子で分散さ
れた光を選択的に前記光ファイバーの出射部へ帰還させ
る反射鏡と、前記反射鏡と上記光ファイバーの出射端を
前記1/4ピッチ集束ロッドレンズの同一焦点面上に配置
したリトロー型光学系とを有し、前記1/4ピッチ集束ロ
ッドレンズと前記平面回折格子と前記光ファイバー、前
記反射鏡を光学ガラスブロックを用いて一体化したこと
を特徴とする波長多重光通信用光源。 - 【請求項２】光ファイバーからの出射光が平面回折格子
の溝に対する法線に対して斜めに入射するように光ファ
イバーを集束ロッドレンズの焦点面に配列した特許請求
の範囲第１項記載の波長多重光通信用光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29374685A JPH06101606B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 波長多重光通信用光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29374685A JPH06101606B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 波長多重光通信用光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62152191A JPS62152191A (ja) | 1987-07-07 |
| JPH06101606B2 true JPH06101606B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=17798699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29374685A Expired - Fee Related JPH06101606B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 波長多重光通信用光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101606B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI291274B (en) * | 2002-07-04 | 2007-12-11 | Arima Optoelectronics Corp | Resonating cavity system for broadly tunable multi-wavelength semiconductor lasers |
| KR100485212B1 (ko) * | 2002-12-12 | 2005-04-25 | 한국전자통신연구원 | 파장가변 반도체 레이저 다이오드 |
| US8345724B2 (en) * | 2008-10-27 | 2013-01-01 | Trumpf Photonics Inc. | Laser beam interleaving |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP29374685A patent/JPH06101606B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62152191A (ja) | 1987-07-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |