JPH06101607B2 - 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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- JPH06101607B2 JPH06101607B2 JP60293831A JP29383185A JPH06101607B2 JP H06101607 B2 JPH06101607 B2 JP H06101607B2 JP 60293831 A JP60293831 A JP 60293831A JP 29383185 A JP29383185 A JP 29383185A JP H06101607 B2 JPH06101607 B2 JP H06101607B2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—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
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/506—Multiwavelength transmitters
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/572—Wavelength control
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、多重度の数だけの波長の異
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の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の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Distributed Fe
edbackレーザ（以下DFBレーザ）を１つのチップに集積
し、アレイ化したものがある。
edbackレーザ（以下DFBレーザ）を１つのチップに集積
し、アレイ化したものがある。
第６図にその実施例をしめす。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。
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。
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ずる。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。
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ずる。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６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召く。
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召く。
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するものである。
多重度の高い波長多重光通信用光源をするものである。
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も外部に複数本の光ファイバーと１枚
の平面回折格子と３つのレンズと複数枚の反射鏡並びに
受光素子アレイを具備し各LDに対して特定波長の外部光
共振器を形成し平面回折格子での０次回折光のパワー変
動を検出し、LDの駆動回路へ負帰還をかけたものであ
る。
光源は複数個のLDも外部に複数本の光ファイバーと１枚
の平面回折格子と３つのレンズと複数枚の反射鏡並びに
受光素子アレイを具備し各LDに対して特定波長の外部光
共振器を形成し平面回折格子での０次回折光のパワー変
動を検出し、LDの駆動回路へ負帰還をかけたものであ
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。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からの出力光は各々光ファ
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
折格子４の溝に対に対して垂直な平面（Ｘ−Ｎ面）での
光の入射角、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５の焦点面ではΔｘ′＝Δβ・ｆに対応する。
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からの出力光は各々光ファ
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
折格子４の溝に対に対して垂直な平面（Ｘ−Ｎ面）での
光の入射角、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５の焦点面ではΔｘ′＝Δβ・ｆに対応する。
ｆは集光レンズ５の焦点距離である。第２図はφ＝０の
場合の光学系をしめす。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５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５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５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３
図にレンズ５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LD1
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３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。
場合の光学系をしめす。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５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５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５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３
図にレンズ５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LD1
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３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５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
なえる。平面回折格子４での回折光のビーム径が小さ
く、かつ分散が大きい場合、集光レンズ５を除き、反射
鏡６の代りにコーナーミラーを用いてもよい。
の帰還にはレンズ５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
なえる。平面回折格子４での回折光のビーム径が小さ
く、かつ分散が大きい場合、集光レンズ５を除き、反射
鏡６の代りにコーナーミラーを用いてもよい。
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、第４図においては平面回折格子４で生じた０次の
回折光を用いて、LD1の出力強度変化を受光素子10によ
って検出しLD1の駆動回路12へ負帰還をかけ、出力レベ
ルを一定にたもつシステムを示す。
回折光を用いて、LD1の出力強度変化を受光素子10によ
って検出しLD1の駆動回路12へ負帰還をかけ、出力レベ
ルを一定にたもつシステムを示す。
また複数個のLDの発振光強度を０次回折光を利用して制
御した場合は第１図に示す。この光学系においては０次
の回折光は平面回折格子４を鏡とした反射光を等しく、
光ファイバー２の入射位置に対応した集光レンズ８の焦
点面に各LD1の出力光の一部が結像する。よってこの結
像点に対応した位置に受光面を持つ受光素子アレイを配
置しておけばよい。第５図は受光素子アレイの１例をし
めしたものである。
御した場合は第１図に示す。この光学系においては０次
の回折光は平面回折格子４を鏡とした反射光を等しく、
光ファイバー２の入射位置に対応した集光レンズ８の焦
点面に各LD1の出力光の一部が結像する。よってこの結
像点に対応した位置に受光面を持つ受光素子アレイを配
置しておけばよい。第５図は受光素子アレイの１例をし
めしたものである。
発明の効果 以上のように本発明は複数個のLDの外部に、３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、複数個の反射鏡及び受光素子アレイを
具備し、LD外部に周波数選択性のある光共振器を構成
し、また平面回折格子で生ずる各LD0次回折光を受光素
子アレイを用いてその強度変化を検出しLD駆動回路へ負
帰還することで複数のLDの発振周波数及び出力パワーを
安定にかつ独立に制御することのできる多重度の高い波
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、複数個の反射鏡及び受光素子アレイを
具備し、LD外部に周波数選択性のある光共振器を構成
し、また平面回折格子で生ずる各LD0次回折光を受光素
子アレイを用いてその強度変化を検出しLD駆動回路へ負
帰還することで複数のLDの発振周波数及び出力パワーを
安定にかつ独立に制御することのできる多重度の高い波
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図は本発明におけるLDの発振制御光学系
の構成図、第３図は集光レンズの焦点面上のLDの発光ス
ペクトル図、第４図は本実施例における電気的、光学的
帰還制御用ブロック図、第５図は本発明における受光素
子の構成図、第６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……コ
リメートレンズ、４……平面回折格子、５……集光レン
ズ、６……反射鏡、７……受光素子アレイ、８……集光
レンズ、12……半導体レーザー駆動回路。
の構成図、第２図は本発明におけるLDの発振制御光学系
の構成図、第３図は集光レンズの焦点面上のLDの発光ス
ペクトル図、第４図は本実施例における電気的、光学的
帰還制御用ブロック図、第５図は本発明における受光素
子の構成図、第６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……コ
リメートレンズ、４……平面回折格子、５……集光レン
ズ、６……反射鏡、７……受光素子アレイ、８……集光
レンズ、12……半導体レーザー駆動回路。
Claims (3)
- 【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
つのコリメータレンズと前記コリメータレンズによっ
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を備え、前
記平面回折格子からの０次回折光の強度を検知する光検
出器を備え、前記光検出器の電気出力を負帰還し半導体
レーザの出力を一定に保つ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
イバーをコリメート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。 - 【請求項３】平面回折格子からの分散光を集光する集光
レンズと、前記集光レンズの焦点面上に配置されたスリ
ット状の平面鏡を用いて前記分散光を選択的に入射方向
へ帰還させることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
または第（２）項記載の波長多重光通信用光源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60293831A JPH06101607B2 (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 |
|---|---|---|---|
| JP60293831A JPH06101607B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 波長多重光通信用光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62154685A JPS62154685A (ja) | 1987-07-09 |
| JPH06101607B2 true JPH06101607B2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=17799721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60293831A Expired - Fee Related JPH06101607B2 (ja) | 1985-12-26 | 1985-12-26 | 波長多重光通信用光源 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06101607B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2738432B1 (fr) * | 1995-09-01 | 1997-09-26 | Hamel Andre | Composant optique adapte a la surveillance d'une liaison multilongueur d'onde et multiplexeur a insertion-extraction utilisant ce composant, application aux reseaux optiques |
| JP4063908B2 (ja) | 1997-01-29 | 2008-03-19 | 富士通株式会社 | 光源装置、光増幅器及び光通信システム |
| JP6871672B2 (ja) | 2013-06-28 | 2021-05-12 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | 光デバイス |
| DE112019002619T5 (de) * | 2018-05-22 | 2021-03-18 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Leistungs- und spektralüberwachung bei wellenlängenstrahlkombinierenden lasersystemen |
-
1985
- 1985-12-26 JP JP60293831A patent/JPH06101607B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62154685A (ja) | 1987-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |