JPH0632325B2 - 光合分波器 - Google Patents
光合分波器Info
- Publication number
- JPH0632325B2 JPH0632325B2 JP59123766A JP12376684A JPH0632325B2 JP H0632325 B2 JPH0632325 B2 JP H0632325B2 JP 59123766 A JP59123766 A JP 59123766A JP 12376684 A JP12376684 A JP 12376684A JP H0632325 B2 JPH0632325 B2 JP H0632325B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- wavelength
- demultiplexer
- light
- light emitting
- 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.)
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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
- H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、たとえば波長多重方式の双方向光通信に用い
て好適であり、各波長の光信号を分波および合波する光
合分波器に関するものである。
て好適であり、各波長の光信号を分波および合波する光
合分波器に関するものである。
［従来技術］ 光通信に用いる光ファイバ等の情報伝送線路の有効利用
を図るための手段として、互いに異なる波長の光信号を
多重化して同時に１本の線路で伝送する波長多重通信が
知られている。
を図るための手段として、互いに異なる波長の光信号を
多重化して同時に１本の線路で伝送する波長多重通信が
知られている。
従来は、このような波長多重通信として、第１図に示す
構成が一般に用いられている。第１図は上りおよび下り
各２波長の４波長λ１，λ２，λ３，λ４による多重通
信の例を示し、ここで、１は４波長の信号を多重化した
信号の光伝送路、 2,2′は光伝送路１の両端に配置した
光分波合波器、3,4,5,6 および 3′,4′,5′,6′はそれ
ぞれ波長λ１，λ２，λ３，λ４の光信号路であって、
それぞれ、光分波合波器２および２′により光伝送路１
に合波および光伝送路１から分波されるそれぞれの波長
の光信号を通す。31，41，51，61はそれぞれ波長λ１，
λ２，λ３，λ４の発光素子であり、32，42，52，62は
それぞれ波長λ１，λ２，λ３，λ４の光検出素子であ
り、第１図の例では右方向に波長λ１およびλ２の信号
を光伝送路１を介して伝送し、それと同時に、左方向に
波長λ３およびλ４の信号を同一の光伝送部１を介して
伝送する。
構成が一般に用いられている。第１図は上りおよび下り
各２波長の４波長λ１，λ２，λ３，λ４による多重通
信の例を示し、ここで、１は４波長の信号を多重化した
信号の光伝送路、 2,2′は光伝送路１の両端に配置した
光分波合波器、3,4,5,6 および 3′,4′,5′,6′はそれ
ぞれ波長λ１，λ２，λ３，λ４の光信号路であって、
それぞれ、光分波合波器２および２′により光伝送路１
に合波および光伝送路１から分波されるそれぞれの波長
の光信号を通す。31，41，51，61はそれぞれ波長λ１，
λ２，λ３，λ４の発光素子であり、32，42，52，62は
それぞれ波長λ１，λ２，λ３，λ４の光検出素子であ
り、第１図の例では右方向に波長λ１およびλ２の信号
を光伝送路１を介して伝送し、それと同時に、左方向に
波長λ３およびλ４の信号を同一の光伝送部１を介して
伝送する。
第１図示の光分波合波器 2,2′は、従来は多層膜フィル
タや回折格子等を用いて構成されている。ここで、多層
膜フィルタを用いて構成した光分波合波器の例を第２図
に示す。本例では、光多重信号を通す光伝送路１および
個別波長光信号を通す光信号路3,4,5,6 を光ファイバで
構成する。光ファイバ1,3,4,5,6 の端面にはグレーデッ
ドインデクス型のロッドレンズ71,73,74,75,76を配置
し、さらにロッドレンズ73，74，75，76にはそれぞれガ
ラスブロック93,94,95,96 を介してバンドパスフィルタ
のための多層膜フィルタ83,84,85,86 を配置する。ロッ
ドレンズ71および多層膜フィルタ83〜86を図示のように
ガラスブロック90に配設する。ガラスブロック90の、ロ
ッドレンズ71とは反対側にはガラスブロック91および92
を介してそれぞれ短波長通過フィルタおよび長波長通過
フィルタのための多層膜フィルタ81および82を配設す
る。ここで、光ファイバ3,5,6 からは波長がそれぞれ0.
81μｍ，1.2 μｍ，1.3 μｍの入力光を入れて光ファイ
バ１に導き、逆に光ファイバ１からの伝送光を光ファイ
バ４に導いて波長0.89μｍの出力光を取り出す。
タや回折格子等を用いて構成されている。ここで、多層
膜フィルタを用いて構成した光分波合波器の例を第２図
に示す。本例では、光多重信号を通す光伝送路１および
個別波長光信号を通す光信号路3,4,5,6 を光ファイバで
構成する。光ファイバ1,3,4,5,6 の端面にはグレーデッ
ドインデクス型のロッドレンズ71,73,74,75,76を配置
し、さらにロッドレンズ73，74，75，76にはそれぞれガ
ラスブロック93,94,95,96 を介してバンドパスフィルタ
のための多層膜フィルタ83,84,85,86 を配置する。ロッ
ドレンズ71および多層膜フィルタ83〜86を図示のように
ガラスブロック90に配設する。ガラスブロック90の、ロ
ッドレンズ71とは反対側にはガラスブロック91および92
を介してそれぞれ短波長通過フィルタおよび長波長通過
フィルタのための多層膜フィルタ81および82を配設す
る。ここで、光ファイバ3,5,6 からは波長がそれぞれ0.
81μｍ，1.2 μｍ，1.3 μｍの入力光を入れて光ファイ
バ１に導き、逆に光ファイバ１からの伝送光を光ファイ
バ４に導いて波長0.89μｍの出力光を取り出す。
ところで、このような構成の光分波合波器を製作するた
めには、レンズ，フィルタ，ガラスブロック等を全て個
別の部品で用意しておかなければならず、しかもこれら
の各部品には厳しい位置および角度の精度が要求される
ので、各波長における損失等をモニタしながら調整を行
って最良点で接着する必要があり、したがってこの手順
が複雑で時間がかかるという欠点がある。
めには、レンズ，フィルタ，ガラスブロック等を全て個
別の部品で用意しておかなければならず、しかもこれら
の各部品には厳しい位置および角度の精度が要求される
ので、各波長における損失等をモニタしながら調整を行
って最良点で接着する必要があり、したがってこの手順
が複雑で時間がかかるという欠点がある。
［目的］ そこで、本発明の目的は、上述の欠点に鑑みて、製作時
の調整を簡略化し、さらに小形化および経済化を図った
光合分波器を提供することにある。
の調整を簡略化し、さらに小形化および経済化を図った
光合分波器を提供することにある。
［発明の構成］ かかる構成を達成するために、本発明では、半導体の波
長による透過・吸収特性を利用して光合分波器を構成す
る。
長による透過・吸収特性を利用して光合分波器を構成す
る。
すなわち、本発明は光伝送用光ファイバと結合されて光
信号の分波および合波を行う光合分波器において、光フ
ァイバの光軸上に発光部および非励起部が発光した光の
伝搬方向に併設された半導体発光素子を合波もしくは分
波すべき周波数の数だけ有し、前記半導体発光素子のそ
れぞれを発光部の発光波長の短い順に光軸上に発光部お
よび非励起部の順序に配置して結合し、発光波長の最も
短い発光部を前記光ファイバと結合させるようにしたこ
とを特徴とする。
信号の分波および合波を行う光合分波器において、光フ
ァイバの光軸上に発光部および非励起部が発光した光の
伝搬方向に併設された半導体発光素子を合波もしくは分
波すべき周波数の数だけ有し、前記半導体発光素子のそ
れぞれを発光部の発光波長の短い順に光軸上に発光部お
よび非励起部の順序に配置して結合し、発光波長の最も
短い発光部を前記光ファイバと結合させるようにしたこ
とを特徴とする。
［実施例］ 以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第３図は本発明光合分波器の一実施例を構成する素子の
構造を示し、ここで、11，11′はヘテロ接合型導波路の
コア部を形成する活性層であり、溝10で互いに分離され
ている。12，12′はコア部11，11′の一面上に溝10をは
さんで配置されたクラッデイングである。13はコア部1
1，11′の他面上に、一部分が溝10をはさんで配置され
たクラッデイングである。これらクラッデイング12およ
び13はそれぞれＰ型およびＮ型半導体により構成され
る。クラッデイング12，12′の表面には電極14，14′を
配置し、クラッデイング13の表面には電極15を配置す
る。電極14，14′をそれぞれ負荷抵抗ＲＬを介して電気
端子16，16′に接続する。電極15は接地する。以上によ
り本発明による半導体合分波素子20を構成する。
構造を示し、ここで、11，11′はヘテロ接合型導波路の
コア部を形成する活性層であり、溝10で互いに分離され
ている。12，12′はコア部11，11′の一面上に溝10をは
さんで配置されたクラッデイングである。13はコア部1
1，11′の他面上に、一部分が溝10をはさんで配置され
たクラッデイングである。これらクラッデイング12およ
び13はそれぞれＰ型およびＮ型半導体により構成され
る。クラッデイング12，12′の表面には電極14，14′を
配置し、クラッデイング13の表面には電極15を配置す
る。電極14，14′をそれぞれ負荷抵抗ＲＬを介して電気
端子16，16′に接続する。電極15は接地する。以上によ
り本発明による半導体合分波素子20を構成する。
以下にこの合分波素子20の動作を説明する。
まず、第４図は共振器長 200μｍの GaAlAsレーザダイ
オードの活性層における減衰率の波長依存性を示す、PN
接合に対して順方向電流ＩがＯの場合には吸収特性を示
し、この電流Ｉが発振閾値Ith 以上の場合には0.82μｍ
の波長でゲインαｇを持ち発振した。また、注入電流が
Ｏの場合には発振波長0.82μｍの波長に対しては吸収が
50dB以上となった。
オードの活性層における減衰率の波長依存性を示す、PN
接合に対して順方向電流ＩがＯの場合には吸収特性を示
し、この電流Ｉが発振閾値Ith 以上の場合には0.82μｍ
の波長でゲインαｇを持ち発振した。また、注入電流が
Ｏの場合には発振波長0.82μｍの波長に対しては吸収が
50dB以上となった。
したがって、第３図のヘテロ接合型導波路をこのような
GaAlAsレーザダイオードで構成し、その中間部分に活
性層11，11′を分離する形で溝10が形成されているとき
には、各電気端子16，16′に供給する電流の値によって
活性層11，11′にそれぞれ異なった動作をさせることが
できる。
GaAlAsレーザダイオードで構成し、その中間部分に活
性層11，11′を分離する形で溝10が形成されているとき
には、各電気端子16，16′に供給する電流の値によって
活性層11，11′にそれぞれ異なった動作をさせることが
できる。
今、端子16′に発振閾値Ith 以上の注入電流を印加し、
端子16には電流を印加しない(I＝0) とすると、電流を
印加した部分では発振が起こり、電流を印加しない非励
起部分は吸収領域となる。したがって、発振した光は第
３図の左方向には外部へ出射されるが、右方向へ出射さ
れた光は吸収部分で吸収されて右方向には外部へ出射さ
れない。
端子16には電流を印加しない(I＝0) とすると、電流を
印加した部分では発振が起こり、電流を印加しない非励
起部分は吸収領域となる。したがって、発振した光は第
３図の左方向には外部へ出射されるが、右方向へ出射さ
れた光は吸収部分で吸収されて右方向には外部へ出射さ
れない。
また、吸収領域のPN接合には光検出機能があるため、端
子16′は光検出用端子として使用できる。その光検出速
度を向上させるためには、PN接合に逆方向バイアスを印
加するのが効果的である。
子16′は光検出用端子として使用できる。その光検出速
度を向上させるためには、PN接合に逆方向バイアスを印
加するのが効果的である。
半導体材料では、バンドギャップエネルギに対応する波
長より長い波長の光に対しては吸収がなく非常に低損失
で透過する。したがって、吸収部の長さｌａを適切に選
択することによってバンドギャップエネルギに対応する
波長を境にして波長選択性をもつ光検出器として動作さ
せることができる、すなわち、分波機能を持たせること
ができる。
長より長い波長の光に対しては吸収がなく非常に低損失
で透過する。したがって、吸収部の長さｌａを適切に選
択することによってバンドギャップエネルギに対応する
波長を境にして波長選択性をもつ光検出器として動作さ
せることができる、すなわち、分波機能を持たせること
ができる。
実験で用いた GaAlAsの場合には、波長0.82μｍを境に
して0.84μｍ以上の波長に対しては5cm-1以下の吸収率
となった。
して0.84μｍ以上の波長に対しては5cm-1以下の吸収率
となった。
第３図に示した分離用の溝10は発振部分と吸収部分（光
検出部分）とを分離させるための一手段であり、通常10
μｍ以下の幅とすればよいが、発振部分を分布帰還型レ
ーザで構成する場合にはこのような溝を必要としない。
検出部分）とを分離させるための一手段であり、通常10
μｍ以下の幅とすればよいが、発振部分を分布帰還型レ
ーザで構成する場合にはこのような溝を必要としない。
次に、本発明の合分波素子を用いて合分波器を構成する
１実施例を第５図に示す。ここで、波長多重信号伝送用
光ファイバ１に対して第３図示の合分波素子20と同様の
構造をもち、それぞれ発光波長の異なる合分波素子20-
1,20-2,20-3を縦続に接続する。さらに詳述すると、た
とえば３波長の光を多重する場合には、光ファイバ１の
光軸上に発光部および非励起部が並設された素子20-1,2
0-2,20-3を、各発光波長λ１，λ２，λ３がλ１＜λ２
＜λ３となるようにして、互いの光軸を揃えて配置して
結合させる。そして、発光波長の一番短い素子20-1の発
光部側に伝送用光ファイバ１を結合させる。
１実施例を第５図に示す。ここで、波長多重信号伝送用
光ファイバ１に対して第３図示の合分波素子20と同様の
構造をもち、それぞれ発光波長の異なる合分波素子20-
1,20-2,20-3を縦続に接続する。さらに詳述すると、た
とえば３波長の光を多重する場合には、光ファイバ１の
光軸上に発光部および非励起部が並設された素子20-1,2
0-2,20-3を、各発光波長λ１，λ２，λ３がλ１＜λ２
＜λ３となるようにして、互いの光軸を揃えて配置して
結合させる。そして、発光波長の一番短い素子20-1の発
光部側に伝送用光ファイバ１を結合させる。
このような合分波素子20-1,20-2,20-3を同一の材料系で
構成する場合には、各々の活性層の組成を変化させるこ
とにより実現でき、たとえばこれら各素子を一体に形成
することもできる。他方、これら素子を異種の材料系、
たとえばGaAs系とInP 系の材料を用いて構成するときに
は、各素子間の波長差を大きくとることはできる。その
場合には、一体に形成することはできないので、各素子
を光学的に接続すればよい。
構成する場合には、各々の活性層の組成を変化させるこ
とにより実現でき、たとえばこれら各素子を一体に形成
することもできる。他方、これら素子を異種の材料系、
たとえばGaAs系とInP 系の材料を用いて構成するときに
は、各素子間の波長差を大きくとることはできる。その
場合には、一体に形成することはできないので、各素子
を光学的に接続すればよい。
例えば、波長λ１およびλ２を送信用光信号、波長λ３
を受信用光信号と仮定すると、以下のように合・分波動
作を行わせることができる。
を受信用光信号と仮定すると、以下のように合・分波動
作を行わせることができる。
まず、素子20-1で発生した波長λ１の光は素子20-1の吸
収部で吸収されるため右方向へは伝搬されず、光ファイ
バ１を通して送出される。素子20-2で発生した波長λ２
の光は同様に素子20-2の吸収部で吸収されるため右方向
へは伝搬されず、素子20-1に導かれる。この波長λ２の
光は素子20-1に対してはバンドギャップエネルギに対応
する波長よりも長波長側に選んであるため、この素子20
-1では吸収されずに透過し、光ファイバ１を通して送出
される。
収部で吸収されるため右方向へは伝搬されず、光ファイ
バ１を通して送出される。素子20-2で発生した波長λ２
の光は同様に素子20-2の吸収部で吸収されるため右方向
へは伝搬されず、素子20-1に導かれる。この波長λ２の
光は素子20-1に対してはバンドギャップエネルギに対応
する波長よりも長波長側に選んであるため、この素子20
-1では吸収されずに透過し、光ファイバ１を通して送出
される。
一方、波長λ３の光信号が光ファイバ１を通して左方向
から入射してきた場合には、この光信号は光合分波素子
20-1および20-2を透過して素子20-3の活性層中で吸収さ
れる。したがって、この場合には電気端子16′を受光用
端子として使用することによって分波機能を達成するこ
とができる。
から入射してきた場合には、この光信号は光合分波素子
20-1および20-2を透過して素子20-3の活性層中で吸収さ
れる。したがって、この場合には電気端子16′を受光用
端子として使用することによって分波機能を達成するこ
とができる。
光ファイバ１の他端においても同様の動作を実現するこ
とができるので、ここでの説明は省略する。
とができるので、ここでの説明は省略する。
なお、波長多重数に応じて合分波素子を増やせばよいこ
とは言うまでもない。また以上では導波型素子について
説明してきたが、面発光受光素子を積層する構成の場合
にも本発明を適用して同様の機能効果を達成できる。
とは言うまでもない。また以上では導波型素子について
説明してきたが、面発光受光素子を積層する構成の場合
にも本発明を適用して同様の機能効果を達成できる。
［効果］ 本発明では、光軸に沿って発光部と非励起部とを並設し
た体発光素子を光軸上に縦続配置し、その発光素子の半
導体材料のバンドギャップエネルギを利用して光の分波
および合波を行うので、次のような利点を有する。
た体発光素子を光軸上に縦続配置し、その発光素子の半
導体材料のバンドギャップエネルギを利用して光の分波
および合波を行うので、次のような利点を有する。
(1) 波長選択性素子としてレーザダイオードのような発
光用材料それ自体を用いることができるので、装置を廉
価に構成できる。
光用材料それ自体を用いることができるので、装置を廉
価に構成できる。
(2) 同一構造の半導体素子を光軸上にタンデムに並べる
構成であるため、製造が容易であり、かつ装置の小型化
が容易である。
構成であるため、製造が容易であり、かつ装置の小型化
が容易である。
(3) 順方向の注入電流をオン・オフすることによって光
スイッチ機能を持たせることができ、多機能素子として
動作させることも可能となる。
スイッチ機能を持たせることができ、多機能素子として
動作させることも可能となる。
(4) 半導体材料で構成するので長寿命である。
第1図は従来の波長多重通信用合分波器の構成例を示す
ブロック図、 第２図は第１図における合分波器の具体的構成例を示す
線図、 第３図は本発明光合分波器を構成する光合分波素子の一
実施例の構造を示す断面図、 第４図は半導体レーザにおける吸収率の波長依存性を示
す特性曲線図、 第５図は本発明光合分波器の一実施例の構成を示す線図
である。 １……伝送用光ファイバ、 ２……光合分波器、 3,4,5,6 ……導波路、 31,41,51,61 ……波長λ１，λ２，λ３，λ４に対応す
る発光素子、 32,42,52,62 ……波長λ１，λ２，λ３，λ４に対応す
る光検出素子、 71,73,74,75,76……結合用ロッドレンズ、 81,82,83,84,85,86 ……誘電体多層膜、 90,91,92,93,94,95,96……ガラスブロック、 11，11′……活性層、 12，12′……Ｐ型半導体クラッディング、 13，13′……Ｎ型半導体クラッディング、 14,15 ……電極、 16，16′……電気端子、 PL……負荷抵抗、 20，20-1,20-2,20-3……光合分波素子。
ブロック図、 第２図は第１図における合分波器の具体的構成例を示す
線図、 第３図は本発明光合分波器を構成する光合分波素子の一
実施例の構造を示す断面図、 第４図は半導体レーザにおける吸収率の波長依存性を示
す特性曲線図、 第５図は本発明光合分波器の一実施例の構成を示す線図
である。 １……伝送用光ファイバ、 ２……光合分波器、 3,4,5,6 ……導波路、 31,41,51,61 ……波長λ１，λ２，λ３，λ４に対応す
る発光素子、 32,42,52,62 ……波長λ１，λ２，λ３，λ４に対応す
る光検出素子、 71,73,74,75,76……結合用ロッドレンズ、 81,82,83,84,85,86 ……誘電体多層膜、 90,91,92,93,94,95,96……ガラスブロック、 11，11′……活性層、 12，12′……Ｐ型半導体クラッディング、 13，13′……Ｎ型半導体クラッディング、 14,15 ……電極、 16，16′……電気端子、 PL……負荷抵抗、 20，20-1,20-2,20-3……光合分波素子。
Claims (1)
- 【請求項１】光伝送用光ファイバと結合されて光信号の
分波および合波を行う光合分波器において、前記光ファ
イバの光軸上に発光部および非励起部が発光した光の伝
搬方向に併設された半導体発光素子を合波もしくは分波
すべき周波数の数だけ有し、前記半導体発光素子のそれ
ぞれを前記発光部の発光波長の短い順に前記光軸上に発
光部および非励起部の順序に配置して結合し、発光波長
の最も短い発光部を前記光ファイバと結合させるように
したことを特徴とする光合分波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123766A JPH0632325B2 (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | 光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59123766A JPH0632325B2 (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | 光合分波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613490A JPS613490A (ja) | 1986-01-09 |
| JPH0632325B2 true JPH0632325B2 (ja) | 1994-04-27 |
Family
ID=14868749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59123766A Expired - Lifetime JPH0632325B2 (ja) | 1984-06-18 | 1984-06-18 | 光合分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632325B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3697319B2 (ja) | 1996-06-14 | 2005-09-21 | 株式会社日立コミュニケーションテクノロジー | 光伝送装置および光ネットワーク |
| DE10361177A1 (de) * | 2003-12-15 | 2005-07-14 | Leica Microsystems Heidelberg Gmbh | Vorrichtung zur Bereitstellung eines Laserlichtstrahls |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58196634A (ja) * | 1982-05-12 | 1983-11-16 | Nec Corp | 光学ヘツド用光源 |
-
1984
- 1984-06-18 JP JP59123766A patent/JPH0632325B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS613490A (ja) | 1986-01-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |