JPH0656905B2 - 光ヘテロダイン受信装置 - Google Patents
光ヘテロダイン受信装置Info
- Publication number
- JPH0656905B2 JPH0656905B2 JP20020884A JP20020884A JPH0656905B2 JP H0656905 B2 JPH0656905 B2 JP H0656905B2 JP 20020884 A JP20020884 A JP 20020884A JP 20020884 A JP20020884 A JP 20020884A JP H0656905 B2 JPH0656905 B2 JP H0656905B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- optical
- optical waveguide
- dfb
- heterodyne
- 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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- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は光ヘテロダイン受信装置に関する。
（従来技術とその問題点） 高速変調時にも安定な単一軸モード発振を示し、光ファ
イバ通信における伝送帯域を大きくとることのできる半
導体光源として分布帰還型半導体レーザ(ＤＦＢ−Ｌ
Ｄ)、分布ブラッグ反射型半導体レーザ(ＤＢＲ−ＬＤ)
の開発が進められている。ＤＦＢ−ＬＤ、ＤＢＲ−ＬＤ
は適当なピッチの回折格子による波長選択機構を有して
おり、Ｇｂ／Ｓレベルの高速度で変調しても単一波長で
安定に発振するという結果が得られている。
イバ通信における伝送帯域を大きくとることのできる半
導体光源として分布帰還型半導体レーザ(ＤＦＢ−Ｌ
Ｄ)、分布ブラッグ反射型半導体レーザ(ＤＢＲ−ＬＤ)
の開発が進められている。ＤＦＢ−ＬＤ、ＤＢＲ−ＬＤ
は適当なピッチの回折格子による波長選択機構を有して
おり、Ｇｂ／Ｓレベルの高速度で変調しても単一波長で
安定に発振するという結果が得られている。
これらの単一軸モード半導体レーザは直接検波通信方式
のみならず、光ヘテロダイン伝送方式等への適用も期待
される。このような単一軸モード半導体メーダと受光素
子、光導波路等を組みあわせることにより局部発振ＬＤ
と受光素子より成るヘテロダイン伝送用の受信系が構成
できる。このような試みのひとつとして野口氏らは昭和
５８年度秋の応用物理学会講演会において報告したよう
に、ＢＨ構造光素子と光導波路との集積型光半導体装置
を開発した。野口氏らの開発した装置は埋め込み構造の
ＤＦＢ−ＬＤと、受光素子および光導波路とを集積し、
光導波路の一端子から信号光を入力し、局部発振ＤＦＢ
−ＬＤとのビート光をとることにより、光ヘテロダイン
受信器として使用することができる。
のみならず、光ヘテロダイン伝送方式等への適用も期待
される。このような単一軸モード半導体メーダと受光素
子、光導波路等を組みあわせることにより局部発振ＬＤ
と受光素子より成るヘテロダイン伝送用の受信系が構成
できる。このような試みのひとつとして野口氏らは昭和
５８年度秋の応用物理学会講演会において報告したよう
に、ＢＨ構造光素子と光導波路との集積型光半導体装置
を開発した。野口氏らの開発した装置は埋め込み構造の
ＤＦＢ−ＬＤと、受光素子および光導波路とを集積し、
光導波路の一端子から信号光を入力し、局部発振ＤＦＢ
−ＬＤとのビート光をとることにより、光ヘテロダイン
受信器として使用することができる。
しかしながら野口氏らの開発した集積型の装置において
は局部発振光源として用いるＤＦＢ−ＬＤは素子作製時
にその発振波長が決まってしまうことになる。ＤＦＢ−
ＬＤの場合、発振波長は回折格子の周期をΛ、回折格子
次数をｍ、等価屈折率をNeffとすると、２Neff・Λ／ｍ
によって与えられるブラッグ波長の近傍のモードで決ま
る。等価屈折率は活性層、ガイド層の膜厚で決定される
ので、この例では原理的に発振波長を変化させることが
できず、温度変化等による信号光の発振波長変化に対し
て、その動作が不安定になりやすいという欠点を有して
いた。
は局部発振光源として用いるＤＦＢ−ＬＤは素子作製時
にその発振波長が決まってしまうことになる。ＤＦＢ−
ＬＤの場合、発振波長は回折格子の周期をΛ、回折格子
次数をｍ、等価屈折率をNeffとすると、２Neff・Λ／ｍ
によって与えられるブラッグ波長の近傍のモードで決ま
る。等価屈折率は活性層、ガイド層の膜厚で決定される
ので、この例では原理的に発振波長を変化させることが
できず、温度変化等による信号光の発振波長変化に対し
て、その動作が不安定になりやすいという欠点を有して
いた。
（発明の目的） 本発明の目的は上述の観点にたって、信号光の発振波長
変化に十分追従し、安定な動作特性が得られるヘテロダ
イン受信装置を提供することにある。
変化に十分追従し、安定な動作特性が得られるヘテロダ
イン受信装置を提供することにある。
（発明の構成） 本願発明は、半導体基板上に、少なくとも一つの分岐部
を持つ光導波路と、前記光導波路の分岐側の一方に局部
発振用の半導体レーザ、前記光導波路の合波側に受光素
子集積した光ヘテロダイン受信装置において、前記半導
体レーザは活性層と一方の面に回折格子を有するガイド
層を少なくとも備え、かつ、活性領域上に形成した電極
とは独立した波長制御用電極を有する波長制御領域を備
え、前記光ヘテロダイン受信装置に入る光信号の波長変
化に追従するよう前記波長制御領域に電流を流すことを
特徴とする光ヘテロダイン受信装置である。
を持つ光導波路と、前記光導波路の分岐側の一方に局部
発振用の半導体レーザ、前記光導波路の合波側に受光素
子集積した光ヘテロダイン受信装置において、前記半導
体レーザは活性層と一方の面に回折格子を有するガイド
層を少なくとも備え、かつ、活性領域上に形成した電極
とは独立した波長制御用電極を有する波長制御領域を備
え、前記光ヘテロダイン受信装置に入る光信号の波長変
化に追従するよう前記波長制御領域に電流を流すことを
特徴とする光ヘテロダイン受信装置である。
（発明の原理・作用） 単一軸モード半導体レーザと受光素子、光導波路を用い
てヘテロダイン受信系を構成するには周波数がわずかに
異なる信号光と局部発振光とを光導波路で合波し、２つ
のコヒーレントな光のビートを受光素子で検波する必要
がある。信号光は送信元の環境に応じた温度変化等によ
りその発振波長が変化しうるわけで、受信系の中間周波
数を一定に保つためには信号光の発振周波数変化に応じ
て、局部発振光源の発振周波数を変化させることが必要
となるわけである。本発明の光ヘテロダイン受信装置に
おいてはヘテロダイン受信系を構成する局部発振光源
に、発振波長が制御可能な単一軸モード半導体レーザを
用い、信号光の発振波長が変化しても受信系の中間周波
数を一定に保つことが可能となった。
てヘテロダイン受信系を構成するには周波数がわずかに
異なる信号光と局部発振光とを光導波路で合波し、２つ
のコヒーレントな光のビートを受光素子で検波する必要
がある。信号光は送信元の環境に応じた温度変化等によ
りその発振波長が変化しうるわけで、受信系の中間周波
数を一定に保つためには信号光の発振周波数変化に応じ
て、局部発振光源の発振周波数を変化させることが必要
となるわけである。本発明の光ヘテロダイン受信装置に
おいてはヘテロダイン受信系を構成する局部発振光源
に、発振波長が制御可能な単一軸モード半導体レーザを
用い、信号光の発振波長が変化しても受信系の中間周波
数を一定に保つことが可能となった。
（実施例） 以下実施例を示す図面を用いて本発明をより詳細に説明
する。第１図に本発明の一実施例である光ヘテロダイン
受信装置の平面図を示す。半導体基板１上に波長制御機
構を有するＤＦＢ−ＬＤ２、フォトダイオード３、光導
波路４が形成されている。光導波路４の入力端５から入
射した信号光は局部発振器であるＤＦＢ−ＬＤ２の光と
合波し、フォトダイオード３で受信される。ＤＦＢ−Ｌ
Ｄ２はＤＦＢ領域（活性領域）７と波長制御領域８とか
らなり、レーザ発振させておいて波長制御領域８に電流
を流して、その部分の屈折率を変化させることにより発
振波長を変化させることができる。
する。第１図に本発明の一実施例である光ヘテロダイン
受信装置の平面図を示す。半導体基板１上に波長制御機
構を有するＤＦＢ−ＬＤ２、フォトダイオード３、光導
波路４が形成されている。光導波路４の入力端５から入
射した信号光は局部発振器であるＤＦＢ−ＬＤ２の光と
合波し、フォトダイオード３で受信される。ＤＦＢ−Ｌ
Ｄ２はＤＦＢ領域（活性領域）７と波長制御領域８とか
らなり、レーザ発振させておいて波長制御領域８に電流
を流して、その部分の屈折率を変化させることにより発
振波長を変化させることができる。
したがって信号光６の波長変化に追従して発振波長を制
御することにより受信系の中間周波数を一定に保つこと
ができる。このような素子を作製するには、ＤＦＢ−Ｌ
Ｄのための回折格子上への結晶成長、光導波層、制御領
域層の結晶成長、全体の埋め込み結晶成長等３回のＬＰ
Ｅ成長工程を行なえばよい。第２図にＤＦＢ−ＬＤ２付
近のレーザ共振軸方向の断面図を示す。ＩｎＰ基板１１
上に回折格子１２を形成し、そのうえに例えば波長１．
３μｍ相当のＩｎ０．７２Ｇａ０．２８Ａｓ０．６１Ｐ
０．３９ガイド層１３、波長１．５５μｍ相当のＩｎ
０．５９Ｇａ０．４１Ａｓ０．９０Ｐ０．１０活性層１
４、クラッド層２０等をまず積層する。部分的にエッチ
ングを行なって活性層１４等を除去した後、光導波路層
１５とクラッド層２０を選択的に成長する。その後ＤＦ
Ｂ電極１８、制御電極１９、絶縁膜１６、高反射コーテ
ィング膜１７をそれぞれ形成し、波長制御可能なＤＦＢ
−ＬＤ２が作製できる。第３図に同素子の動作原理を示
す。図にはブラッグ波長からの伝播定数のずれ量△βＬ
としきい値利得αＬとの関係を示す。回折格子の端２１
における実効的な位相を変化させることにより、図の曲
線上を軸モードが動き、２０Å程度の連続的な波長変化
が可能である。
御することにより受信系の中間周波数を一定に保つこと
ができる。このような素子を作製するには、ＤＦＢ−Ｌ
Ｄのための回折格子上への結晶成長、光導波層、制御領
域層の結晶成長、全体の埋め込み結晶成長等３回のＬＰ
Ｅ成長工程を行なえばよい。第２図にＤＦＢ−ＬＤ２付
近のレーザ共振軸方向の断面図を示す。ＩｎＰ基板１１
上に回折格子１２を形成し、そのうえに例えば波長１．
３μｍ相当のＩｎ０．７２Ｇａ０．２８Ａｓ０．６１Ｐ
０．３９ガイド層１３、波長１．５５μｍ相当のＩｎ
０．５９Ｇａ０．４１Ａｓ０．９０Ｐ０．１０活性層１
４、クラッド層２０等をまず積層する。部分的にエッチ
ングを行なって活性層１４等を除去した後、光導波路層
１５とクラッド層２０を選択的に成長する。その後ＤＦ
Ｂ電極１８、制御電極１９、絶縁膜１６、高反射コーテ
ィング膜１７をそれぞれ形成し、波長制御可能なＤＦＢ
−ＬＤ２が作製できる。第３図に同素子の動作原理を示
す。図にはブラッグ波長からの伝播定数のずれ量△βＬ
としきい値利得αＬとの関係を示す。回折格子の端２１
における実効的な位相を変化させることにより、図の曲
線上を軸モードが動き、２０Å程度の連続的な波長変化
が可能である。
本実施例ではＤＦＢ領域７の長さ２００μｍ、制御領域
８の長さ１００μｍとし、室温ＣＷでの発振しきい値電
流３０ｍＡ、微分量子効率３０％程度のＤＦＢ−ＬＤが
再現性よく得られた。波長の変化も１７Å程度の値が得
られた。
８の長さ１００μｍとし、室温ＣＷでの発振しきい値電
流３０ｍＡ、微分量子効率３０％程度のＤＦＢ−ＬＤが
再現性よく得られた。波長の変化も１７Å程度の値が得
られた。
以上のように本発明の実施例において、ヘテロダイン受
信装置において、発振波長の制御可能なＤＦＢ−ＬＤを
採用し、つねに受信系の中間周波数を一定に保つことが
可能となった。すなわち安定な受信特性を有する集積型
のヘテロダイン受信系を構成する装置を実現できた。
信装置において、発振波長の制御可能なＤＦＢ−ＬＤを
採用し、つねに受信系の中間周波数を一定に保つことが
可能となった。すなわち安定な受信特性を有する集積型
のヘテロダイン受信系を構成する装置を実現できた。
なお本発明の実施例においては局部発振光源としてＤＦ
Ｂ−ＬＤを採用したが、ＤＢＲ−ＬＤを用いてもさしつ
かえない。その場合にもキャリア注入による屈折率変化
を利用して発振波長の変化が可能となる。また実施例に
おいてはキャリア注入によるプラズマ効果を利用した
が、電気光学効果等によって屈折率を変化させてもさし
つかえない。用いる半導体材料も実施例においてはＩｎ
Ｐを基板、ＩｎＧａＡｓＰを活性層とした波長１μｍ帯
の素子を示したが、もちろんこれに限るものではなく、
ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ等他の半導体材料を用い
て何ら差しつかえない。受信系を構成する受光素子も実
施例ではフォトダイオードを示したが、フォトコンダク
タ、ＡＰＤ等他の受光素子を用いて何ら差しつかえな
い。
Ｂ−ＬＤを採用したが、ＤＢＲ−ＬＤを用いてもさしつ
かえない。その場合にもキャリア注入による屈折率変化
を利用して発振波長の変化が可能となる。また実施例に
おいてはキャリア注入によるプラズマ効果を利用した
が、電気光学効果等によって屈折率を変化させてもさし
つかえない。用いる半導体材料も実施例においてはＩｎ
Ｐを基板、ＩｎＧａＡｓＰを活性層とした波長１μｍ帯
の素子を示したが、もちろんこれに限るものではなく、
ＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ等他の半導体材料を用い
て何ら差しつかえない。受信系を構成する受光素子も実
施例ではフォトダイオードを示したが、フォトコンダク
タ、ＡＰＤ等他の受光素子を用いて何ら差しつかえな
い。
（発明の効果） 本発明の特徴はヘテロダイン受信装置において、局部発
振光源として発振波長の制御が可能な単一軸モードＬＤ
を用いたことである。これによって信号光の波長変動に
追従して局部発振光の発振周波数を制御することが可能
となり、つねに受信系の中間周波数を一定に保ち、安定
な動作特性を有するヘテロダイン受信用の装置が実現で
きた。
振光源として発振波長の制御が可能な単一軸モードＬＤ
を用いたことである。これによって信号光の波長変動に
追従して局部発振光の発振周波数を制御することが可能
となり、つねに受信系の中間周波数を一定に保ち、安定
な動作特性を有するヘテロダイン受信用の装置が実現で
きた。
第１図は本発明の一実施例である光ヘテロダイン受信装
置の平面図、第２図はそれを構成するＤＦＢ−ＬＤの素
子断面図、第３図はそのＤＦＢ−ＬＤの動作原理をあら
わすしきい値利得曲線を示す図。図中１は半導体基板、
２はＤＦＢ−ＬＤ、３はフォトダイオード、４は光導波
路、５は入力端、６は信号光、７はＤＦＢ領域、８は制
御領域、１１はＩｎＰ基板、１２は回折格子、１３はガ
イド層、１４は活性層、１５は光導波路層、１６は絶縁
膜、１７は高反射コーティング膜、１８はＤＦＢ電極、
１９は制御電極、２０はクラッド層、２１は回折格子の
端をそれぞれあらわす。
置の平面図、第２図はそれを構成するＤＦＢ−ＬＤの素
子断面図、第３図はそのＤＦＢ−ＬＤの動作原理をあら
わすしきい値利得曲線を示す図。図中１は半導体基板、
２はＤＦＢ−ＬＤ、３はフォトダイオード、４は光導波
路、５は入力端、６は信号光、７はＤＦＢ領域、８は制
御領域、１１はＩｎＰ基板、１２は回折格子、１３はガ
イド層、１４は活性層、１５は光導波路層、１６は絶縁
膜、１７は高反射コーティング膜、１８はＤＦＢ電極、
１９は制御電極、２０はクラッド層、２１は回折格子の
端をそれぞれあらわす。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に、少なくとも一つの分岐部
を持つ光導波路と、前記光導波路の分岐側の一方に局部
発振用の半導体レーザ、前記光導波路の合波側に受光素
子集積した光ヘテロダイン受信装置において、前記半導
体レーザは活性層と一方の面に回折格子を有するガイド
層を少なくとも備え、かつ、活性領域上に形成した電極
とは独立した波長制御用電極を有する波長制御領域を備
え、前記光ヘテロダイン受信装置に入る光信号の波長変
化に追従するよう前記波長制御領域に電流を流すことを
特徴とする光ヘテロダイン受信装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20020884A JPH0656905B2 (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 光ヘテロダイン受信装置 |
| US06/758,238 US4751710A (en) | 1984-07-26 | 1985-07-24 | Semiconductor laser device |
| DE8585109337T DE3584330D1 (de) | 1984-07-26 | 1985-07-25 | Halbleiterlaservorrichtung. |
| CA000487530A CA1253946A (en) | 1984-07-26 | 1985-07-25 | Semiconductor laser device |
| EP85109337A EP0169567B1 (en) | 1984-07-26 | 1985-07-25 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20020884A JPH0656905B2 (ja) | 1984-09-25 | 1984-09-25 | 光ヘテロダイン受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6178190A JPS6178190A (ja) | 1986-04-21 |
| JPH0656905B2 true JPH0656905B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=16420602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20020884A Expired - Lifetime JPH0656905B2 (ja) | 1984-07-26 | 1984-09-25 | 光ヘテロダイン受信装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656905B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0831653B2 (ja) * | 1987-07-21 | 1996-03-27 | 国際電信電話株式会社 | 半導体レ−ザ |
| EP3726674B1 (en) * | 2017-12-15 | 2024-04-24 | HORIBA, Ltd. | Semiconductor laser |
-
1984
- 1984-09-25 JP JP20020884A patent/JPH0656905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6178190A (ja) | 1986-04-21 |
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