JPH06350174A - Communication pulse light source device - Google Patents

Communication pulse light source device

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JPH06350174A
JPH06350174A JP13605193A JP13605193A JPH06350174A JP H06350174 A JPH06350174 A JP H06350174A JP 13605193 A JP13605193 A JP 13605193A JP 13605193 A JP13605193 A JP 13605193A JP H06350174 A JPH06350174 A JP H06350174A
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optical
frequency
refractive index
fluctuation
resonator
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Atsushi Takada
篤 高田
Katsumi Iwatsuki
岩月  勝美
Masatoshi Saruwatari
正俊 猿渡
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Abstract

PURPOSE:To reduce a frequency fluctuation between pulses and suppress pulse expansion after an optical fiber transmission and an increase in timing jitters by a method wherein a fluctuation of optical frequency between beam pulses is detected and a feedback loop into a change part of a refractive index is arranged so as to minimize the fluctuation portion. CONSTITUTION:An optical interferometer 7 acts as an optical frequency-strength converter that a change portion of the optical frequency is converted into a change of strength of output beams as to a certain longitudinal mode of an inputted light wave. The thus-generated outputs of the optical interferometer 7 are converted into electric signals by an optical converter 8 and sent to an electric circuit part 9. The electric circuit part 9 transmits signals to a refractive index change part 3 so that input electric signals can be constant, namely frequency of beam pulses can be constant. An increase in line width, namely a fluctuation of the optical frequency between pulses can be suppressed by modulating an effective resonator length by changing the refractive index within the optical reso-l nator 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、通信用のパルス光源装
置に関するものであり、さらに詳しくは、長距離超大容
量光伝送システムや光信号処理において必要とされる短
光パルス光源に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse light source device for communication, and more particularly to a short optical pulse light source required in a long distance ultra large capacity optical transmission system and optical signal processing. .

【0002】[0002]

【従来の技術】現在実用に供されている大容量光伝送シ
ステムでは、半導体レーザ(LD)の直接変調法が使用
されている。最近は、さらに高速で大容量の光伝送シス
テムの構築を目指して、光ソリトン等の短光パルスを用
いた伝送方法が研究されている。現在、このような将来
の通信用の短光パルス光源として、半導体レーザのゲイ
ンスイッチ法、半導体レーザのモード同期法、ファイバ
リングレーザの高調波モード同期法等が主に検討されて
いる。
2. Description of the Related Art In a large-capacity optical transmission system currently in practical use, a direct modulation method of a semiconductor laser (LD) is used. Recently, a transmission method using a short optical pulse such as an optical soliton has been studied for the purpose of constructing an optical transmission system having a higher speed and a larger capacity. Currently, as such a short optical pulse light source for future communication, a gain switching method for a semiconductor laser, a mode locking method for a semiconductor laser, a harmonic mode locking method for a fiber ring laser, etc. are mainly studied.

【0003】前記の半導体レーザのゲインスイッチ法で
は、パルス間の光位相が不規則に変動している。
In the above-mentioned gain switching method for semiconductor lasers, the optical phase between pulses fluctuates irregularly.

【0004】また、前記ファイバリングレーザの高調波
モード同期法は、レーザ共振器の基本周波数の逓倍の周
波数でモードロッカが駆動されたモード同期法である。
周知のように、通常のファイバリングレーザのモード同
期法では、共振器長が数メートル以上であり、基本繰り
返し周波数が200MHz以下となる。したがって、数
ギガヘルツ以上の繰り返し周波数のパルスを発生させる
場合、高調波モード同期法が必須となる。しかし、この
ようなファイバリングレーザの高調波モード同期法で
も、光パルスを構成する複数の縦モードが競合する場
合、パルス間の光位相が不規則に変動する。そのため、
これらの方法で発生した光パルスを光ファイバ伝送系の
信号源に使用すると、光ファイバの波長分散と光非線形
効果によりタイミングジッタが増加し、伝送可能な距離
が制限されてしまう(参考;Ming Ding,“Limits of lo
ng-distance soliton transmission in optical fibers
withlaser diodes as pulse sources ”,IEEE Photon.
Tech Lett.,4(6),pp.667-669)。
The harmonic mode-locking method for the fiber ring laser is a mode-locking method in which a mode locker is driven at a frequency that is a multiple of the fundamental frequency of the laser resonator.
As is well known, in the mode-locking method of a normal fiber ring laser, the cavity length is several meters or more, and the basic repetition frequency is 200 MHz or less. Therefore, the harmonic mode-locking method is indispensable for generating a pulse having a repetition frequency of several gigahertz or more. However, even in such a harmonic mode-locking method for a fiber ring laser, when a plurality of longitudinal modes constituting an optical pulse compete with each other, the optical phase between the pulses fluctuates irregularly. for that reason,
When the optical pulse generated by these methods is used for the signal source of the optical fiber transmission system, the wavelength jitter and the optical nonlinear effect of the optical fiber increase the timing jitter, and the transmission distance is limited (reference: Ming Ding , “Limits of lo
ng-distance soliton transmission in optical fibers
withlaser diodes as pulse sources ”, IEEE Photon.
Tech Lett., 4 (6), pp.667-669).

【0005】これに対し、前記半導体レーザのモード同
期法では、基本周波数のモード同期法により、パルス間
の光位相が揃った光パルス列を発生させることができる
ばかりでなく、モノリシックに光共振器を構成すること
により、熱的、機械的擾乱を被らない安定なパルス光源
装置を構成できる可能性がある。
On the other hand, in the mode-locking method of the semiconductor laser, not only can the optical pulse train in which the optical phases of the pulses are aligned is generated by the mode-locking method of the fundamental frequency, but also an optical resonator can be monolithically formed. By configuring, there is a possibility that a stable pulse light source device that does not suffer from thermal or mechanical disturbance can be configured.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、基本周波数
のモード同期では、繰り返し周波数に反比例して共振器
長が短くなり、10GHz以上では5mm以下になる。
周知のシャロウ・タウンズによるレーザ線幅決定理論に
よれば、レーザ発振の線幅は、共振器長に反比例するの
で、レーザ光源の共振器長が短くなると、線幅の増加が
問題となる。
By the way, in mode-locking of the fundamental frequency, the resonator length becomes short in inverse proportion to the repetition frequency, and becomes 5 mm or less at 10 GHz or more.
According to the well-known theory for determining the laser line width by Shallow Towns, the line width of laser oscillation is inversely proportional to the cavity length. Therefore, when the cavity length of the laser light source becomes short, the line width increases.

【0007】この線幅増加は、単一縦モードの連続発振
動作の場合では、主に光位相雑音の増加(発振光周波数
の揺らぎ)に対応するが、モード同期パルス発振動作の
場合には、複数の光パルスにわたって存在する光位相揺
らぎの増加、すなわちパルス間の光周波数の揺らぎの増
加に対応する。
This increase in line width mainly corresponds to an increase in optical phase noise (fluctuation of oscillation optical frequency) in the case of continuous oscillation operation in a single longitudinal mode, but in the case of mode-locked pulse oscillation operation, It corresponds to the increase of the optical phase fluctuation existing over a plurality of light pulses, that is, the fluctuation of the optical frequency between the pulses.

【0008】したがって、高速パルスのモード同期法で
は、パルス間の光周波数揺らぎが大きく、光ファイバ伝
送後のタイミングジッタの増加につながるという問題が
有った。
Therefore, the mode-locking method for high-speed pulses has a problem that the optical frequency fluctuation between pulses is large, which leads to an increase in timing jitter after optical fiber transmission.

【0009】また、通信用光源では、外部電気信号と同
期して光パルスを発生させる必要が有るため、モード同
期法の中でも能動モード同期法が必須となる。従来の半
導体レーザの能動モード同期法では、外部電流信号の利
得媒質への注入によるキャリア密度の変調により、利得
媒質部を通過する共振器内光波に対する利得と損失とを
交互に与えて(光ゲート動作)、モード同期を実現して
いた。ところが、利得媒質内のキャリア密度の変動は、
利得を変調すると、同時に利得媒質の屈折率変動を引き
起こし、個々のパルス内での発振波長の変動(チヤーピ
ング)をも誘起させていた。これにより、光スペクトル
の包絡線がパルス幅と比較して必要以上に広がるため、
光ファイバ伝送後の過大なパルスの拡がりを招くという
問題があった。
Further, in the light source for communication, it is necessary to generate an optical pulse in synchronization with an external electric signal, so that the active mode locking method is essential among the mode locking methods. In the conventional active mode-locking method for semiconductor lasers, the carrier density is modulated by injecting an external current signal into a gain medium to alternately give a gain and a loss to an optical wave in a resonator passing through the gain medium (optical gate Operation), mode synchronization was realized. However, the fluctuation of the carrier density in the gain medium is
When the gain is modulated, the refractive index of the gain medium fluctuates at the same time, and the fluctuation of the oscillation wavelength within each pulse (chiaping) is also induced. This makes the envelope of the optical spectrum wider than necessary compared to the pulse width,
There is a problem that it causes an excessive spread of the pulse after the optical fiber transmission.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】図1は、本発明の基本構
成の一例を示すブロック図である。この図を参照して、
本発明の構成を説明する。すなわち、本発明の通信用パ
ルス光源装置は、ある波長域に対して利得を有する利得
媒質部1と、印加された電圧により前記波長域に対する
光吸収率が変化する光ゲート部2と、外部からの信号に
より屈折率が変化する屈折率変化部3とが、内部に配置
形成された光共振器4と、前記光共振器4の光周回(往
復)時間のほぼ逆数の周波数を有する電気的信号を前記
光ゲート部2に印加する光ゲート部駆動回路5と、前記
光共振器4の出力光の一部が光分岐器6を介して入射さ
れ、ある一つの縦モードスペクトルについて、その中心
周波数の変化分が光パワーの変化に変換されて出力され
るように設計された光干渉計7と、前記光干渉計7に入
射した出力光を検波する光電変換部8と、前記光電変換
部8の出力を入力し、その信号の変動成分が減少するよ
うに前記光共振器4の屈折率変化部3にフィードバック
する電気回路部9と、からなることを特徴としている。
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the basic configuration of the present invention. Referring to this figure,
The configuration of the present invention will be described. That is, the communication pulse light source device of the present invention includes a gain medium section 1 having a gain in a certain wavelength range, an optical gate section 2 in which an optical absorption rate in the wavelength range is changed by an applied voltage, and an optical gate section 2 from the outside. An optical signal having a refractive index changing section 3 whose refractive index changes according to the signal of 1. and an optical signal having a frequency substantially the reciprocal of the optical circulation (reciprocating) time of the optical resonator 4. To the optical gate unit 2, and a part of the output light of the optical resonator 4 is incident through the optical branching unit 6, and the center frequency of a certain longitudinal mode spectrum. Optical interferometer 7 designed to be converted into a change in optical power and output, a photoelectric converter 8 for detecting the output light incident on the optical interferometer 7, and the photoelectric converter 8 Input the output of An electrical circuit portion 9 is fed back to the refractive index change portion 3 of the optical resonator 4 to small, it is characterized in that it consists of.

【0011】前記構成において、光干渉計は、ファブリ
・ペロ干渉計、またはマッハツェンダ干渉計が好まし
い。
In the above structure, the optical interferometer is preferably a Fabry-Perot interferometer or a Mach-Zehnder interferometer.

【0012】[0012]

【作用】前記光共振器4より出射した光パルスは、その
一部が光分岐器6により取りだされ、光干渉計7に導か
れる。光干渉計7は、入力される光波のある一つの縦モ
ードについて、その光周波数の変化分を出力光の強度の
変化に変換する光周波数−強度変換器として作用する。
この変換の光周波数領域において見た様子を、模式的に
図2に示す。モード同期出力パルスの1つの縦モードの
スペクトルの中心を、光干渉計の光周波数−透過率曲線
の肩の位置に設定する。この時、他の縦モードからの出
力は、注目する縦モードスペクトルの透過出力光に混入
しないように注意する必要がある。この注目モードの光
周波数の微弱な揺らぎは、光干渉計の出力光の強度揺ら
ぎに変換されている。
The optical pulse emitted from the optical resonator 4 is partially taken out by the optical splitter 6 and guided to the optical interferometer 7. The optical interferometer 7 functions as an optical frequency-intensity converter that converts a change in the optical frequency of one longitudinal mode of an input light wave into a change in the intensity of output light.
FIG. 2 schematically shows how the conversion is viewed in the optical frequency region. The center of the spectrum of one longitudinal mode of the mode-locked output pulse is set at the position of the shoulder of the optical frequency-transmittance curve of the optical interferometer. At this time, it is necessary to take care not to mix the output from other longitudinal modes with the transmitted output light of the longitudinal mode spectrum of interest. The weak fluctuation of the optical frequency in this attention mode is converted into the intensity fluctuation of the output light of the optical interferometer.

【0013】このようにして発生した光干渉計7の出力
は、光電変換部8により電気信号に変換され、電気回路
部9に送出される。電気回路部9では、入力電気信号が
一定、すなわち、光パルスの周波数が一定となるよう
に、光共振器4の屈折率変化部3に信号を送出する。線
幅の増加、すなわちパルス間の光周波数の揺らぎは、実
効共振器長を光共振器4内の屈折率を変化させることに
より変調して、抑圧できる。従って、このフィードバッ
クループにより、出力パルス列の光周波数の揺らぎが抑
圧された光パルス列が、出力される。
The output of the optical interferometer 7 thus generated is converted into an electric signal by the photoelectric conversion unit 8 and sent to the electric circuit unit 9. The electric circuit section 9 sends a signal to the refractive index changing section 3 of the optical resonator 4 so that the input electric signal becomes constant, that is, the frequency of the optical pulse becomes constant. The increase of the line width, that is, the fluctuation of the optical frequency between the pulses can be suppressed by modulating the effective resonator length by changing the refractive index in the optical resonator 4. Therefore, this feedback loop outputs an optical pulse train in which fluctuations in the optical frequency of the output pulse train are suppressed.

【0014】半導体基板上の光共振器4内には、利得媒
質部1、光ゲート部2が形成されている。能動モード同
期法は、光共振器内の光往復(周回)時間のほぼ逆数
(ほぼ±5%の誤差内)の周波数で共振器内光波を変調
し、複数の共振器モードを同一位相で励振させて、光パ
ルスを発生させる方法である。本発明では、利得媒質の
注入電流を直接変調する従来の半導体レーザモード同期
法と異なり、利得媒質への注入電流は一定とし、利得媒
質とは別の領域に設けた光ゲート部2を駆動信号で駆動
しているため、利得媒質の屈折率変動はない。また、光
ゲート部2は、印加された電界に応じて半導体伝導帯と
価電子帯付近のバント構造を変調し、入射光波に対する
吸収率が変化するいわゆるEA(Electroabsorption) 変
調器を配置しており、その屈折率変化は無視できるほど
少ない。したがって、光共振器4内部に屈折率が変動す
る部分がなくなるため、従来利得媒質において生じてい
た屈折率変動によるチヤーピングを無視できるほど少な
くすることができる。さらに、EA変調器では印加電圧
と光透過特性の非線形性により、光に対するゲート幅
は、印加された正弦波電圧の半周期の10分の1程度に
圧縮され、利得媒質の変調と比較してより短い光パルス
の発生が可能となる。
A gain medium portion 1 and an optical gate portion 2 are formed in the optical resonator 4 on the semiconductor substrate. The active mode-locking method modulates the optical wave inside the resonator at a frequency that is almost the reciprocal of the optical round-trip time in the optical resonator (within an error of about ± 5%), and excites multiple resonator modes in the same phase. This is a method of generating an optical pulse. In the present invention, unlike the conventional semiconductor laser mode-locking method in which the injection current of the gain medium is directly modulated, the injection current to the gain medium is constant and the optical gate unit 2 provided in a region different from the gain medium is driven by a drive signal. Since it is driven by, there is no fluctuation in the refractive index of the gain medium. In addition, the optical gate unit 2 is provided with a so-called EA (Electroabsorption) modulator that modulates the band structure near the semiconductor conduction band and the valence band according to the applied electric field and changes the absorptance with respect to the incident light wave. , Its refractive index change is so small that it can be ignored. Therefore, since there is no portion where the refractive index fluctuates inside the optical resonator 4, it is possible to reduce the chaping caused by the refractive index fluctuation that has occurred in the conventional gain medium to a negligible amount. Further, in the EA modulator, the gate width for light is compressed to about 1/10 of the half cycle of the applied sine wave voltage due to the non-linearity of the applied voltage and the light transmission characteristic, and compared with the modulation of the gain medium. It is possible to generate shorter light pulses.

【0015】また、この光ゲート部2は、モノリシック
に利得媒質部1と集積化できるので、熱的、機械的撹乱
を被らない小体積で簡易な光源装置とすることができ
る。
Further, since the optical gate section 2 can be monolithically integrated with the gain medium section 1, it is possible to provide a simple light source device having a small volume which is not subjected to thermal or mechanical disturbance.

【0016】前記本発明と従来の技術との差異は、第一
に、光パルス間の光周波数の変動を検知し、その変動分
が最小となるように屈折率変化部分へのフィードパック
ループを設置することにより、光パルス間の周波数の揺
らぎを抑圧した点にある。そして、第2には、光共振器
内の光ゲート部を利得媒質とは別に設け、しかもモノリ
シック化が可能なEA変調器とし、これにより、チヤー
ピングを無くした点にある。これらにより、本発明は、
長距離高速光伝送系の光源としての適用を可能としたも
のであり、この点が従来技術と異なるところである。
The difference between the present invention and the prior art is that, firstly, a change in the optical frequency between optical pulses is detected, and a feed pack loop to the refractive index changing portion is set so that the change is minimized. The installation is to suppress the frequency fluctuation between optical pulses. Secondly, the optical gate portion in the optical resonator is provided separately from the gain medium, and the monolithic EA modulator is provided, whereby the chapering is eliminated. By these, the present invention,
It is applicable to a long-distance high-speed optical transmission system as a light source, and this point is different from the prior art.

【0017】[0017]

【実施例】以下、図面を用いて、本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0018】(実施例1)図3に本発明の第1の実施例
を示す。同一の半導体基板10上に半導体利得媒質部1
1、EAゲート部(光ゲート部)12、屈折率変化部1
3が、モノリシックに集積化されている。1.5μm帯
のパルスを発生する場合は、利得媒質11は、順に、n-
InGaAsP 層、InGaAsP/InGaAs多重量子井戸(MQW)
層、p-InGaAsP 層、およびp-InP 層を成長させ、その上
部に電極11aを設置し、EAゲート部12は、順に、
n-InAlAs層、InGaAs/InAlAs-MQW層、p-InAlAs層、お
よびp-InGaAs層を成長させ、その上部に電極12aを設
置することにより、実現できる。さらに、屈折率変化部
13は、利得媒質部11の層構造からMQW層を省略し
た積層構造にして、上部に制御用電極13aを設けるこ
とにより、実現できる。また、基板10には、屈折率変
化部13の導波路層に近接して共振器14の入出力方向
に沿った回折格子15を設けており、これにより、本装
置を、回折格子15のピッチ(山と山の間隔)に合致し
た波長のみを反射する分布ブラッグ反射構造としてい
る。これは、利得波長領域内では反射率が最も高い波長
領域で発振するため、回折格子15のピッチを制御する
ことにより、発振波長領域を調節できるようにするため
である。電気回路部16から屈折率変化部13の上部に
設けられた制御用電極13aを介して注入される電流に
より、屈折率変化部13の屈折率を変化させ、実効的な
回折格子15のピッチを制御できる。光ゲート部である
EAゲート部12に印加する信号の周波数は、光共振器
14の光周回時間のほぼ逆数の周波数で、±5%程度の
誤差は許容される。光共振器14の長さを約2.5mm
とすると、繰り返し周波数20GHzの光パルス列を発
生させることができる。光ゲート部であるEAゲート部
12に印加する信号を20GHzの正弦波とすると、そ
のゲート幅はEA透過特性の非線形性により約5psと
なるため、パルス幅1ps以下の光パルスの発生が期待
できる。
(Embodiment 1) FIG. 3 shows a first embodiment of the present invention. The semiconductor gain medium part 1 is formed on the same semiconductor substrate 10.
1, EA gate section (optical gate section) 12, refractive index changing section 1
3 are monolithically integrated. In the case of generating a pulse in the 1.5 μm band, the gain medium 11 has n-
InGaAsP layer, InGaAsP / InGaAs multiple quantum well (MQW)
Layer, a p-InGaAsP layer, and a p-InP layer are grown, and an electrode 11a is placed on the grown layer, and the EA gate portion 12 is
This can be realized by growing an n-InAlAs layer, an InGaAs / InAlAs-MQW layer, a p-InAlAs layer, and a p-InGaAs layer, and disposing an electrode 12a on the grown layer. Further, the refractive index changing portion 13 can be realized by forming a laminated structure in which the MQW layer is omitted from the layer structure of the gain medium portion 11 and providing the control electrode 13a on the upper portion. Further, the substrate 10 is provided with a diffraction grating 15 close to the waveguide layer of the refractive index changing portion 13 and along the input / output direction of the resonator 14, whereby the device is provided with a pitch of the diffraction grating 15. It has a distributed Bragg reflection structure that reflects only the wavelengths that match the (peak-to-peak spacing). This is to oscillate in the wavelength region where the reflectance is the highest in the gain wavelength region, so that the oscillation wavelength region can be adjusted by controlling the pitch of the diffraction grating 15. The refractive index of the refractive index changing portion 13 is changed by the current injected from the electric circuit portion 16 through the control electrode 13a provided above the refractive index changing portion 13, and the effective pitch of the diffraction grating 15 is changed. You can control. The frequency of the signal applied to the EA gate unit 12, which is the optical gate unit, is a frequency that is approximately the reciprocal of the optical circulation time of the optical resonator 14, and an error of about ± 5% is allowed. The length of the optical resonator 14 is about 2.5 mm
Then, an optical pulse train with a repetition frequency of 20 GHz can be generated. If the signal applied to the EA gate unit 12, which is the optical gate unit, is a sine wave of 20 GHz, its gate width will be about 5 ps due to the nonlinearity of the EA transmission characteristic, so that an optical pulse with a pulse width of 1 ps or less can be expected. .

【0019】基板10の裏面に施した高反射膜17から
漏洩した光パルスは、平行ビームに変換するためのレン
ズ系18を通過し、ファブリ・ペロ干渉計19に導かれ
る。このファブリ・ペロ干渉計19は、反射鏡間隔を
0.3mmとして自由スペクトル領域を500GHz
に、光周波数分解能は約100MHzと設定されてお
り、20GHz間隔のモード同期パルスの縦モードの1
つについて、その光周波数揺らぎ量に応じた光出力の変
化が取り出せる。ファブリ・ペロ干渉計19の出力光
は、光電変換部20で光電変換され、パルス間の光周波
数の揺らぎ量に応じた電気信号が前記電気回路部16に
送出される。この電気回路部16では、約100MHz
以上の高周波成分を高周波除去フィルタ(ローパスフィ
ルタ)により取り除き、光周波数の揺らぎを反映してい
る100MHz以下の成分の変動量が減少するように、
フィードパックするための電流を屈折率変化部13に注
入している。
The light pulse leaked from the high reflection film 17 formed on the back surface of the substrate 10 passes through a lens system 18 for converting into a parallel beam and is guided to a Fabry-Perot interferometer 19. This Fabry-Perot interferometer 19 has a free spectral range of 500 GHz with a reflecting mirror spacing of 0.3 mm.
In addition, the optical frequency resolution is set to about 100 MHz, and the longitudinal mode of mode-locked pulses at 20 GHz intervals is set to 1
For one, the change in the optical output depending on the fluctuation amount of the optical frequency can be extracted. The output light of the Fabry-Perot interferometer 19 is photoelectrically converted by the photoelectric conversion unit 20, and an electric signal corresponding to the fluctuation amount of the optical frequency between the pulses is sent to the electric circuit unit 16. In this electric circuit section 16, about 100MHz
The above high-frequency components are removed by a high-frequency removal filter (low-pass filter) so that the fluctuation amount of the components of 100 MHz or less that reflects the fluctuation of the optical frequency is reduced.
An electric current for feed-packing is injected into the refractive index changing section 13.

【0020】(実施例2)図4に本発明の実施例2を示
す。図中、図1の構成と同一構成要素には同一符号を付
して説明を簡略化する。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals to simplify the description.

【0021】本実施例は、実施例1の構成にパルス狭窄
化のための可飽和吸収部21を付け加えて、衝突モード
同期が生じる構成とするとともに、電気信号で与えられ
たデータにより出力パルスの強度変調を行なうための光
EA変調部22を、光共振器24の外にモノリシックに
集積化した構成としている。すなわち、光共振器24の
軸方向の中心部に可飽和吸収部21を設け、光共振器2
4の両方の端部に第1の光ゲート部23aと第2の光ゲ
ート部23bを設けた構成としている。これにより、光
共振器24内に同時に2個の光パルスが存在して、光共
振器24の中央部の可飽和吸収部21で衝突するため、
吸収飽和の効果が倍加して、より短い光パルスが発生す
る。光共振器24の長さを約2.5mm、ゲート駆動周
波数を40GHzとすると、繰り返し周波数40GHz
の光パルス列を発生させることができる。光共振器24
内の2個の光パルスに対して同じ利得飽和の効果を与え
るため、利得媒質部25a、25bのそれぞれの光共振
器24の軸方向上の位置は、光共振器24の端からちょ
うど4分の1の位置に設けている。光周波数の揺らぎの
光強度への変換は、ここでは2段階に分かれて実行され
ている。この様子を図5に示す。まず、図4の左に示さ
れている高反射膜17から出射した光パルスは、共振器
長が約0.15mm、フィネス(自由スペクトル領域と
周波数分解能の比)が約25の第1のファブリ・ペロ干
渉計26aにより、モード同期パルスの縦モードの1つ
を抜き出される。次に、抽出された1つの縦モードが透
過率曲線のちょうど肩にかかるように調整された第2の
ファブリ・ペロ干渉計26bに入射する。第2のファブ
リ・ペロ干渉計26bは、約10MHzの周波数の揺ら
ぎを効率良く強度揺らぎへ変換するために、共振器長が
10mm、フィネスが500(周波数分解能換算;30
MHz)に設定されている。この構成により、1MHz
の周波数変動を10%程度の光強度変化に変換すること
ができる。このように、周波数−強度変換を2個のファ
ブリ・ペロ干渉計26a、26bで行なうことにより、
実施例1におけるファブリ・ペロ干渉計1個での変換方
法と比較して、個々の干渉計26a、26bの設計自由
度を増加し、より安定な周波数−強度変換を行なうこと
ができる。また、ファブリ・ペロ干渉計や電気回路部
は、図3の構成では、モード周期光共振器とは別部品と
しているが、光共振器に対してOEIC(Opt-Electric
Integrated Circuit ;光回路と電子回路をモノリシッ
クに集積化した回路)化して、モード同期光共振器と同
一の半導体基板上に形成することも可能である。
In the present embodiment, a saturable absorber 21 for pulse narrowing is added to the structure of the first embodiment so that collision mode locking occurs, and the output pulse of the output pulse is generated by the data given by the electric signal. The optical EA modulator 22 for performing intensity modulation is monolithically integrated outside the optical resonator 24. That is, the saturable absorber 21 is provided at the center of the optical resonator 24 in the axial direction, and the optical resonator 2
4 is provided with the first optical gate portion 23a and the second optical gate portion 23b at both ends. As a result, two optical pulses simultaneously exist in the optical resonator 24 and collide with the saturable absorber 21 at the center of the optical resonator 24.
The effect of absorption saturation doubles, resulting in shorter light pulses. If the length of the optical resonator 24 is about 2.5 mm and the gate drive frequency is 40 GHz, the repetition frequency is 40 GHz.
The optical pulse train can be generated. Optical resonator 24
Since the same gain saturation effect is given to the two optical pulses in the optical resonator 24, the positions of the gain medium portions 25a and 25b in the axial direction of the optical resonator 24 are exactly 4 minutes from the end of the optical resonator 24. It is provided at position 1. The conversion of the fluctuation of the optical frequency into the light intensity is executed in two steps here. This state is shown in FIG. First, the optical pulse emitted from the high-reflection film 17 shown on the left side of FIG. 4 has a resonator length of about 0.15 mm and a finesse (ratio of free spectral region and frequency resolution) of about 25. One of the longitudinal modes of the mode-locking pulse is extracted by the Perot interferometer 26a. Then, the one extracted longitudinal mode is incident on the second Fabry-Perot interferometer 26b adjusted so as to lie just on the shoulder of the transmittance curve. The second Fabry-Perot interferometer 26b has a resonator length of 10 mm and a finesse of 500 (frequency resolution conversion; 30 in order to efficiently convert fluctuations of a frequency of about 10 MHz into intensity fluctuations.
MHz). With this configuration, 1MHz
The frequency fluctuation can be converted into a light intensity change of about 10%. Thus, by performing the frequency-intensity conversion with the two Fabry-Perot interferometers 26a and 26b,
Compared with the conversion method using one Fabry-Perot interferometer in the first embodiment, the degree of freedom in designing the individual interferometers 26a and 26b can be increased, and more stable frequency-intensity conversion can be performed. Further, the Fabry-Perot interferometer and the electric circuit section are separate parts from the mode-period optical resonator in the configuration of FIG. 3, but the OEIC (Opt-Electric
It is also possible to form an integrated circuit (a circuit in which an optical circuit and an electronic circuit are monolithically integrated) and form them on the same semiconductor substrate as the mode-locked optical resonator.

【0022】(実施例3)図6に本発明の実施例3を示
す。本実施例は、実施例2の構成をリング共振器構成と
したものである。リング状の光共振器30の全長をLと
すると、可飽和吸収部31と利得媒質部32との間、お
よび利得媒質部32と光ゲート部33との間隔を、それ
ぞれL/4として、光共振器30内の反対方向に回る2
つのパルスが、可飽和吸収部31と光ゲート部33にお
いて重なり、利得媒質部32において等間隔で入射する
ように設計されている。直径3mmとして、繰り返し周
波数10GHzのパルス列が発生する。光ゲート部33
は、10GHzで駆動する。右周りの出力光は、リング
状光共振器30に近接して設けられた直線状の光導波路
34から出射し、光変調部35でデータ信号によって変
調されて、送出される。他方の左周りの出力光は、パル
ス間の周波数の揺らぎ抑圧のためのモニタ光として用い
られている。なお、図中、図3、4内の符号と同一符号
は同一構成要素を示しており、36は、このリング状光
共振器30の屈折率変化部であり、37は半導体基板で
ある。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In this embodiment, the structure of the second embodiment is a ring resonator structure. Assuming that the total length of the ring-shaped optical resonator 30 is L, the space between the saturable absorber 31 and the gain medium part 32 and the space between the gain medium part 32 and the optical gate part 33 are set to L / 4, respectively. Rotate in the opposite direction in the resonator 30 2
The two pulses are designed to overlap in the saturable absorption section 31 and the optical gate section 33 and enter the gain medium section 32 at equal intervals. A pulse train having a diameter of 3 mm and a repetition frequency of 10 GHz is generated. Optical gate unit 33
Drives at 10 GHz. The right-handed output light is emitted from the linear optical waveguide 34 provided in the vicinity of the ring-shaped optical resonator 30, modulated by the optical modulator 35 by the data signal, and transmitted. The other left-handed output light is used as monitor light for suppressing fluctuations in frequency between pulses. In the figure, the same reference numerals as those in FIGS. 3 and 4 denote the same components, 36 is a refractive index changing portion of the ring-shaped optical resonator 30, and 37 is a semiconductor substrate.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明装置は、チヤーピングがなく、パ
ルス間の周波数揺らぎが少ないため、光ファイバ伝送後
のパルス広がりやタイミングジッタの増加が少ない通信
用光パルス光源として有効に用いることが可能である。
Since the device of the present invention has no chipping and little frequency fluctuation between pulses, it can be effectively used as an optical pulse light source for communication with little increase in pulse spread and timing jitter after optical fiber transmission. is there.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかるパルス光源装置の基本構成を示
す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a basic configuration of a pulse light source device according to the present invention.

【図2】本発明にかかるパルス光源装置の作用の1つを
説明するためのグラフである。
FIG. 2 is a graph for explaining one of the actions of the pulse light source device according to the present invention.

【図3】本発明にかかるパルス光源装置の第1の実施例
を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a first embodiment of a pulse light source device according to the present invention.

【図4】本発明にかかるパルス光源装置の第2の実施例
を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the pulse light source device according to the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例の作用を説明するための
グラフである。
FIG. 5 is a graph for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.

【図6】本発明にかかるパルス光源装置の第3の実施例
を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a third embodiment of the pulse light source device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 利得媒質部 11a 電極 12 EAゲート部(光ゲート部) 12a 電極 13 屈折率変化部 13a 電極 14 光共振器 15 格子 16 電気回路部 17 高反射膜 18 レンズ系 19 ファブリ・ペロ干渉計 20 光電変換部 21 可飽和吸収部 22 光EA変調部 23a 第1の光ゲート部 23b 第2の光ゲート部 24 光共振器 25a 利得媒質部 25b 利得媒質部 26a 第1のファブリ・ペロ干渉計 26b 第2のファブリ・ペロ干渉計 30 リング状光共振器 31 可飽和吸収部 32 利得媒質部 33 光ゲート部 34 光導波路 35 光変調部 36 屈折率変化部 37 半導体基板 10 semiconductor substrate 11 gain medium part 11a electrode 12 EA gate part (optical gate part) 12a electrode 13 refractive index changing part 13a electrode 14 optical resonator 15 grating 16 electric circuit part 17 high reflection film 18 lens system 19 Fabry-Perot interferometer 20 photoelectric conversion unit 21 saturable absorption unit 22 optical EA modulation unit 23a first optical gate unit 23b second optical gate unit 24 optical resonator 25a gain medium unit 25b gain medium unit 26a first Fabry-Perot interferometer 26b Second Fabry-Perot interferometer 30 Ring-shaped optical resonator 31 Saturable absorption section 32 Gain medium section 33 Optical gate section 34 Optical waveguide 35 Optical modulation section 36 Refractive index changing section 37 Semiconductor substrate

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ある波長域に対して利得を有する利得媒
質部と、印加された電圧により前記波長域に対する光吸
収率が変化する光ゲート部と、外部からの信号により屈
折率が変化する屈折率変化部とが光共振器内部に配置形
成された光共振器と、 前記光ゲート部に前記光共振器の光周回(往復)時間の
逆数の周波数を有する電気的信号を印加する光ゲート部
駆動回路と、 前記光共振器からの出力光の一つの縦モードスペクトル
について、その中心周波数の変化分を光パワーの変化に
変換する光干渉計と、 前記光干渉計の出力光を検波する光電変換部と、 前記光電変換部の出力を入力し、その信号の変動成分が
減少するように前記光共振器の屈折率変化部にフィード
バックする電気回路部と、 からなることを特徴とする通信用パルス光源装置。
1. A gain medium section having a gain in a certain wavelength range, an optical gate section in which a light absorption rate in the wavelength range is changed by an applied voltage, and a refraction in which a refractive index is changed by an external signal. An optical resonator in which a rate changing unit is arranged and formed inside the optical resonator, and an optical gate unit for applying an electrical signal having a frequency that is the reciprocal of the optical circulation (round-trip) time of the optical resonator to the optical gate unit. A drive circuit, an optical interferometer that converts a change in center frequency of the output light from the optical resonator into a change in optical power, and a photoelectric detector that detects output light of the optical interferometer. A communication unit, comprising: a conversion unit; and an electric circuit unit that inputs an output of the photoelectric conversion unit and feeds back the output to the refractive index changing unit of the optical resonator so that a fluctuation component of the signal is reduced. Pulse light source device
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH08340154A (en) * 1995-06-09 1996-12-24 Nec Corp Generation of optical pulse and device
JP2003224328A (en) * 2002-01-30 2003-08-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Semiconductor pulse light source device

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