JPH07153933A - 波長変換素子 - Google Patents
波長変換素子Info
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- JPH07153933A JPH07153933A JP30032593A JP30032593A JPH07153933A JP H07153933 A JPH07153933 A JP H07153933A JP 30032593 A JP30032593 A JP 30032593A JP 30032593 A JP30032593 A JP 30032593A JP H07153933 A JPH07153933 A JP H07153933A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 入力信号光強度を低減し、素子偏波依存性を
低減した波長変換素子を提供する。 【構成】 波長変換素子はｎ−ＩｎＰ基板１上に光増幅
器２２として活性層２、波長可変レーザ部２１の光入力
側ＳＳＧ−ＤＢＲ２３、活性領域２４、位相調整領域２
５および光出力側ＳＳＧ−ＤＲＢとしてそれぞれ光導波
路３、活性層４、位相調整領域５および光導波路６を光
導波方向に接続し、埋め込み層８を設ける。これらの上
にｐ−ＩｎＰクラッド層９とＩｎＧａＡｓＰキャップ層
１０をそれぞれ設た後、ｐ−側電極１２，１４，１５，
１６，１７を光増幅器２２、光入力側ＳＳＧ−ＤＢＲ２
３、活性領域２４、位相調整領域２５、光出力側ＳＳＧ
−ＤＢＲバイアス用に設ける。さらに、基板１の裏面側
にｎ−側電極１１を設け、光入出力側両端面に誘電体多
層膜７を設ける。
低減した波長変換素子を提供する。 【構成】 波長変換素子はｎ−ＩｎＰ基板１上に光増幅
器２２として活性層２、波長可変レーザ部２１の光入力
側ＳＳＧ−ＤＢＲ２３、活性領域２４、位相調整領域２
５および光出力側ＳＳＧ−ＤＲＢとしてそれぞれ光導波
路３、活性層４、位相調整領域５および光導波路６を光
導波方向に接続し、埋め込み層８を設ける。これらの上
にｐ−ＩｎＰクラッド層９とＩｎＧａＡｓＰキャップ層
１０をそれぞれ設た後、ｐ−側電極１２，１４，１５，
１６，１７を光増幅器２２、光入力側ＳＳＧ−ＤＢＲ２
３、活性領域２４、位相調整領域２５、光出力側ＳＳＧ
−ＤＢＲバイアス用に設ける。さらに、基板１の裏面側
にｎ−側電極１１を設け、光入出力側両端面に誘電体多
層膜７を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバー通信や光
交換等に用いられる、入力光の波長を他波長へ変換す
る、波長変換素子に関するものである。
交換等に用いられる、入力光の波長を他波長へ変換す
る、波長変換素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、１．５５μｍ帯の波長を１．５５
μｍ帯の他の波長へ変換する半導体素子としては、レー
ザ共振器内に可飽和吸収領域を有する分布帰還型半導体
レーザ（例えば、Ｈ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ等、ＩＥＥＥ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ，ｖｏｌ．２４，ｐｐ．２１５３−２１５
９，１９８８，“Ｔｕｎａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ−ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｕｓｉｎｇ
ａｎ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｔｒｉｇｇｅｒａｂｌｅ
ｍｕｌｔｉｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄ
ｅ”．）や分布反射型半導体レーザ（例えば、Ｋ．Ｋｏ
ｎｄｏ等、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎ
ｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｖｏｌ．２８，ｐ
ｐ．１３４３−１３４８，“Ａ ｔｕｎａｂｌｅ ｗａ
ｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｓｅ
ｒ”．）があった。しかし、それらの応答速度は、共振
器内の可飽和吸収領域の応答速度により制限をされ、数
ＧＨｚ程度の応答速度での動作が観測されているのみで
ある。また半導体光増幅器を用いた波長変換の報告があ
り（例えば、Ｂ．Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ等、１９ｔｈ Ｅ
ｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆ．Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，
ＴｈＰ１２．６，１９９３，“２０Ｇｂｉｔ／ｓ ｐｏ
ｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａ
ｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆ
ｉｅｒｓ”．）、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の応答速度での
動作も可能であることが報告されている。しかし、半導
体光増幅器による波長変換では、変換先の光の波長は、
素子への入力光により決定され、素子自体では変換先の
波長を制御できなかった。
μｍ帯の他の波長へ変換する半導体素子としては、レー
ザ共振器内に可飽和吸収領域を有する分布帰還型半導体
レーザ（例えば、Ｈ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ等、ＩＥＥＥ
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ，ｖｏｌ．２４，ｐｐ．２１５３−２１５
９，１９８８，“Ｔｕｎａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ−ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｕｓｉｎｇ
ａｎ ｏｐｔｉｃａｌｌｙ ｔｒｉｇｇｅｒａｂｌｅ
ｍｕｌｔｉｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔ
ｅｄ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄ
ｅ”．）や分布反射型半導体レーザ（例えば、Ｋ．Ｋｏ
ｎｄｏ等、ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎ
ｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ｖｏｌ．２８，ｐ
ｐ．１３４３−１３４８，“Ａ ｔｕｎａｂｌｅ ｗａ
ｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｌａｓｅ
ｒ”．）があった。しかし、それらの応答速度は、共振
器内の可飽和吸収領域の応答速度により制限をされ、数
ＧＨｚ程度の応答速度での動作が観測されているのみで
ある。また半導体光増幅器を用いた波長変換の報告があ
り（例えば、Ｂ．Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ等、１９ｔｈ Ｅ
ｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆ．Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍｕｎ．，
ＴｈＰ１２．６，１９９３，“２０Ｇｂｉｔ／ｓ ｐｏ
ｌａｒｉｓａｔｉｏｎ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｗａ
ｖｅｌｅｎｇｔｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｉｎｓｅｍ
ｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｍｐｌｉｆ
ｉｅｒｓ”．）、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の応答速度での
動作も可能であることが報告されている。しかし、半導
体光増幅器による波長変換では、変換先の光の波長は、
素子への入力光により決定され、素子自体では変換先の
波長を制御できなかった。
【０００３】一方、単一モード半導体レーザを用いた波
長変換の検討も行われてきた。これは単一モード半導体
レーザへ、信号光を注入した際のレーザ発振モード利得
の飽和現象を原理として用いており、素子は通常は単一
モード半導体レーザ構造をしていた。また、変換光波長
は、単一モード半導体レーザの発振光波長と一致し、そ
の波長は、単一モード半導体レーザに波長可変機能を持
たせた波長可変レーザとすることにより、変化させるこ
とができた（例えば、Ｂ．Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ等、１８
ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆ．Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍ
ｕｎ．，ＷｅＡ１０．４，１９９２，“Ｐｅｎａｌｔｙ
ｆｒｅｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏ
ｎ ｏｆ ２．５Ｇｂｉｔ／ｓ ｓｉｇｎａｌｓ ｕｓ
ｉｎｇａ ｔｕｎａｂｌｅ ＤＢＲ−ｌａｓｅｒ”）。
しかし、この方法による波長変換では、高速信号の波長
変換が可能ではあるが、素子の偏波依存性のために、入
力信号光の偏波により、等価的に素子に結合する入力信
号光強度が変化し、変換動作時に大きな偏波依存性が存
在した。これは半導体レーザ活性層への光閉じ込めに関
し、発振モードの偏波に対する光閉じ込め係数ΓTEと、
それとは直交する偏波を有するモードに対する光閉じ込
め係数ΓTMとの間に差があるからである（活性層がバル
ク構造半導体からなるレーザにおいては、ΓTEは０．
２、ΓTMは０．１５程度の値を有する。）。また、変換
光の消光比（最大強度と最小強度の比）を大きくするた
めに、素子へ入力する信号光強度を大きなもの（＞数十
ｍＷ）とする必要があった。
長変換の検討も行われてきた。これは単一モード半導体
レーザへ、信号光を注入した際のレーザ発振モード利得
の飽和現象を原理として用いており、素子は通常は単一
モード半導体レーザ構造をしていた。また、変換光波長
は、単一モード半導体レーザの発振光波長と一致し、そ
の波長は、単一モード半導体レーザに波長可変機能を持
たせた波長可変レーザとすることにより、変化させるこ
とができた（例えば、Ｂ．Ｍｉｋｋｅｌｓｅｎ等、１８
ｔｈ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆ．Ｏｐｔ．Ｃｏｍｍ
ｕｎ．，ＷｅＡ１０．４，１９９２，“Ｐｅｎａｌｔｙ
ｆｒｅｅ ｗａｖｅｌｅｎｇｈ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏ
ｎ ｏｆ ２．５Ｇｂｉｔ／ｓ ｓｉｇｎａｌｓ ｕｓ
ｉｎｇａ ｔｕｎａｂｌｅ ＤＢＲ−ｌａｓｅｒ”）。
しかし、この方法による波長変換では、高速信号の波長
変換が可能ではあるが、素子の偏波依存性のために、入
力信号光の偏波により、等価的に素子に結合する入力信
号光強度が変化し、変換動作時に大きな偏波依存性が存
在した。これは半導体レーザ活性層への光閉じ込めに関
し、発振モードの偏波に対する光閉じ込め係数ΓTEと、
それとは直交する偏波を有するモードに対する光閉じ込
め係数ΓTMとの間に差があるからである（活性層がバル
ク構造半導体からなるレーザにおいては、ΓTEは０．
２、ΓTMは０．１５程度の値を有する。）。また、変換
光の消光比（最大強度と最小強度の比）を大きくするた
めに、素子へ入力する信号光強度を大きなもの（＞数十
ｍＷ）とする必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、波
長可変半導体レーザを波長変換素子として用いた場合に
は、素子の動作入力信号光強度が大きい、入力信号光偏
波依存性が大きい、という問題があった。従って、これ
らの課題を解決した波長変換素子の実現が望まれてい
た。
長可変半導体レーザを波長変換素子として用いた場合に
は、素子の動作入力信号光強度が大きい、入力信号光偏
波依存性が大きい、という問題があった。従って、これ
らの課題を解決した波長変換素子の実現が望まれてい
た。
【０００５】本発明は、波長可変半導体レーザの信号光
入力側に、半導体光増幅器を集積することにより、入力
信号光強度を低減し、素子偏波依存性を低減した、低入
力信号強度、偏波無依存波長可変波長変換素子を提供す
ることを目的としている。
入力側に、半導体光増幅器を集積することにより、入力
信号光強度を低減し、素子偏波依存性を低減した、低入
力信号強度、偏波無依存波長可変波長変換素子を提供す
ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上述の目的を解決するた
めに、本発明の基本的構成では、半導体光増幅器を波長
可変半導体レーザの信号光入力側に集積し、入力信号光
強度を増幅することにより、素子の動作入力信号光強度
の低減を図った。さらに、半導体光増幅器の光増幅特性
に偏波依存性を導入することにより、波長可変半導体レ
ーザに起因する素子偏波依存性の補償を行った。
めに、本発明の基本的構成では、半導体光増幅器を波長
可変半導体レーザの信号光入力側に集積し、入力信号光
強度を増幅することにより、素子の動作入力信号光強度
の低減を図った。さらに、半導体光増幅器の光増幅特性
に偏波依存性を導入することにより、波長可変半導体レ
ーザに起因する素子偏波依存性の補償を行った。
【０００７】すなわち、１）本発明の波長変換素子は単
一波長で発振する分布反射型半導体レーザにおいて、一
方の素子端に半導体光増幅器を集積したことを特徴とす
る。
一波長で発振する分布反射型半導体レーザにおいて、一
方の素子端に半導体光増幅器を集積したことを特徴とす
る。
【０００８】２）本発明の波長変換素子は１）において
半導体光増幅器に偏波依存性をもたせ、分布反射型半導
体レーザの発振光偏波に対する光利得に比べ、発振光偏
波と直交する偏波を有する光に対する光利得を大きくし
たことを特徴とする。
半導体光増幅器に偏波依存性をもたせ、分布反射型半導
体レーザの発振光偏波に対する光利得に比べ、発振光偏
波と直交する偏波を有する光に対する光利得を大きくし
たことを特徴とする。
【０００９】３）本発明の波長変換素子は１）または
２）において半導体光増幅器の集積された側の分布反射
鏡領域長が他方の分布反射鏡領域長に比べて長いことを
特徴とする。
２）において半導体光増幅器の集積された側の分布反射
鏡領域長が他方の分布反射鏡領域長に比べて長いことを
特徴とする。
【００１０】４）本発明の波長変換素子は１）〜３）の
一つにおいて信号光入力側に、光モードの空間分布形状
（スポットサイズ）を変換する光ビームスポットサイズ
変換器を集積することを特徴とする。
一つにおいて信号光入力側に、光モードの空間分布形状
（スポットサイズ）を変換する光ビームスポットサイズ
変換器を集積することを特徴とする。
【００１１】
【作用】半導体光増幅器を波長可変半導体レーザの信号
光入力側に集積することにより、素子の動作入力信号光
強度を一桁以上低減することができる。また、当該半導
体光増幅器の活性層に引っ張り歪多重量子井戸構造を導
入することにより、光増幅特性に偏波依存性をもたせ、
かつ引っ張り歪量を調整することにより波長可変半導体
レーザに起因する偏波依存性の補償を行い、素子の入力
信号光偏波に対する依存性をほぼ完全になくすことがで
きた。
光入力側に集積することにより、素子の動作入力信号光
強度を一桁以上低減することができる。また、当該半導
体光増幅器の活性層に引っ張り歪多重量子井戸構造を導
入することにより、光増幅特性に偏波依存性をもたせ、
かつ引っ張り歪量を調整することにより波長可変半導体
レーザに起因する偏波依存性の補償を行い、素子の入力
信号光偏波に対する依存性をほぼ完全になくすことがで
きた。
【００１２】（動作原理）波長可変半導体レーザを用い
た波長変換においては、入力信号光によるレーザ発振モ
ード利得の飽和現象を原理として用いている。つまり、
発振状態にある半導体レーザへ、外部から光を注入する
と、入力光に対する誘導放出が起こり、レーザ共振器内
での光に対する増幅利得が飽和する。このためレーザの
発振光に対する利得も減少し、発振光強度が減少する。
入力光強度が、ある信号により強度変調されている場合
には、その強度変化に対応してレーザ発振光強度が変調
を受けるのである。この際、入力信号光波長と、レーザ
発振光波長とが異なるため、波長変換が達成されるので
ある。また当該波長変換法においては、波長変換の原理
を入力光による発振モード利得変調によるため、波長変
換された信号は、入力信号に対して反転したものとな
る。またレーザを波長可変なものとすることにより、変
換光波長を任意に可変できる。
た波長変換においては、入力信号光によるレーザ発振モ
ード利得の飽和現象を原理として用いている。つまり、
発振状態にある半導体レーザへ、外部から光を注入する
と、入力光に対する誘導放出が起こり、レーザ共振器内
での光に対する増幅利得が飽和する。このためレーザの
発振光に対する利得も減少し、発振光強度が減少する。
入力光強度が、ある信号により強度変調されている場合
には、その強度変化に対応してレーザ発振光強度が変調
を受けるのである。この際、入力信号光波長と、レーザ
発振光波長とが異なるため、波長変換が達成されるので
ある。また当該波長変換法においては、波長変換の原理
を入力光による発振モード利得変調によるため、波長変
換された信号は、入力信号に対して反転したものとな
る。またレーザを波長可変なものとすることにより、変
換光波長を任意に可変できる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
は勿論である。
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されないこと
は勿論である。
【００１４】（実施例１）図１，図２に本発明の第１実
施例を示す。本素子はｎ−ＩｎＰ基板１上に活性層２、
光導波路３（バンド端波長１．３μｍ）、活性層４（バ
ンド端波長１．５６μｍ）、位相調整領域５（バンド端
波長１．３μｍ）、光導波路６（バンド端波長１．３μ
ｍ）を光導波方向に接続して形成し、これらの上にｐ−
ＩｎＰクラッド層９とＩｎＧａＡｓＰキャップ層１０を
それぞれ設け、光導波方向に沿って中央にメサを形成
し、高抵抗鉄ドープＩｎＰ８により埋め込みを行った埋
め込み構造とし、光増幅器バイアス用ｐ−側電極１２、
光入力側ＳＳＧ−ＤＢＲバイアス用ｐ−側電極１４、活
性領域バイアス用ｐ−側電極１５、位相調整領域バイア
ス用ｐ−側電極１６、光出力側ＳＳＧ−ＤＢＲバイアス
用ｐ−側電極１７をキャップ層１０および埋め込み層８
の上に設けるとともに基板１の裏面側にｎ−側電極１１
を設けた（図２）。
施例を示す。本素子はｎ−ＩｎＰ基板１上に活性層２、
光導波路３（バンド端波長１．３μｍ）、活性層４（バ
ンド端波長１．５６μｍ）、位相調整領域５（バンド端
波長１．３μｍ）、光導波路６（バンド端波長１．３μ
ｍ）を光導波方向に接続して形成し、これらの上にｐ−
ＩｎＰクラッド層９とＩｎＧａＡｓＰキャップ層１０を
それぞれ設け、光導波方向に沿って中央にメサを形成
し、高抵抗鉄ドープＩｎＰ８により埋め込みを行った埋
め込み構造とし、光増幅器バイアス用ｐ−側電極１２、
光入力側ＳＳＧ−ＤＢＲバイアス用ｐ−側電極１４、活
性領域バイアス用ｐ−側電極１５、位相調整領域バイア
ス用ｐ−側電極１６、光出力側ＳＳＧ−ＤＢＲバイアス
用ｐ−側電極１７をキャップ層１０および埋め込み層８
の上に設けるとともに基板１の裏面側にｎ−側電極１１
を設けた（図２）。
【００１５】本素子は波長可変レーザ部２１と光増幅器
２２を有する。波長可変レーザ部２１は超周期回折格子
（ＳＳＧ）分布反射鏡（ＤＢＲ）２３，２６、活性領域
２４、および位相調整領域２５より構成され、素子の発
振波長はＳＳＧ−ＤＢＲ領域２３および２６の高反射率
を示す波長周期を、図５に示すように、両者の間で若干
異なるものとすることにより、当該領域へ電流を注入す
ることにより変化することができる（例えば、Ｈ．Ｉｓ
ｈｉｉ等、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．５，Ｎｏ．６，ｐｐ．６１３−６
１５，１９９３，“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｐｈａｓｅ−ｓ
ｈｉｆｔ ｓｕｐｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｒａｔ
ｉｎｇ ＤＢＲ ｌａｓｅｒｓ ｆｏｒ ｂｒｏａｄ
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｕｎｉｎｇ”）。
２２を有する。波長可変レーザ部２１は超周期回折格子
（ＳＳＧ）分布反射鏡（ＤＢＲ）２３，２６、活性領域
２４、および位相調整領域２５より構成され、素子の発
振波長はＳＳＧ−ＤＢＲ領域２３および２６の高反射率
を示す波長周期を、図５に示すように、両者の間で若干
異なるものとすることにより、当該領域へ電流を注入す
ることにより変化することができる（例えば、Ｈ．Ｉｓ
ｈｉｉ等、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．
Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．５，Ｎｏ．６，ｐｐ．６１３−６
１５，１９９３，“Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−ｐｈａｓｅ−ｓ
ｈｉｆｔ ｓｕｐｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｒａｔ
ｉｎｇ ＤＢＲ ｌａｓｅｒｓ ｆｏｒ ｂｒｏａｄ
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｔｕｎｉｎｇ”）。
【００１６】ここでは、例えば光出力側ＳＳＧ−ＤＢＲ
領域２６へ電流注入することにより当該領域の屈折率を
変化させ、ＳＳＧ−ＤＢＲ領域２６の反射率ピーク波長
を全体的に短波長化することが出来る。これにより、こ
れまで左端のピーク波長で両側のＳＳＧ−ＤＢＲ領域の
反射率ピーク波長が一致していたものが、左から２番目
のピークで一致することになる。したがって反射率ピー
ク波長が長波長化したことになる。当該レーザの発振
は、この波長で行なわれるので、発振波長が長波長化す
ることになる。
領域２６へ電流注入することにより当該領域の屈折率を
変化させ、ＳＳＧ−ＤＢＲ領域２６の反射率ピーク波長
を全体的に短波長化することが出来る。これにより、こ
れまで左端のピーク波長で両側のＳＳＧ−ＤＢＲ領域の
反射率ピーク波長が一致していたものが、左から２番目
のピークで一致することになる。したがって反射率ピー
ク波長が長波長化したことになる。当該レーザの発振
は、この波長で行なわれるので、発振波長が長波長化す
ることになる。
【００１７】また、光入力側ＳＳＧ−ＤＢＲ領域２３の
長さは、ＳＳＧ−ＤＢＲ領域２６に比べて２倍以上の長
さとしＳＳＧ−ＤＢＲ領域２３からの出力光強度を領域
２６からの出力光強度に比べて一桁以上低くした。これ
によりＳＳＧ−ＤＢＲレーザからの出力された変換光に
よる半導体増幅器の動作不安定性を解消した。
長さは、ＳＳＧ−ＤＢＲ領域２６に比べて２倍以上の長
さとしＳＳＧ−ＤＢＲ領域２３からの出力光強度を領域
２６からの出力光強度に比べて一桁以上低くした。これ
によりＳＳＧ−ＤＢＲレーザからの出力された変換光に
よる半導体増幅器の動作不安定性を解消した。
【００１８】波長可変レーザ部２１の活性層領域２４の
活性層４はバンド端波長１．５６μｍのＩｎＧａＡｓＰ
により形成されており、発振モードに対する光閉じ込め
係数ΓTEは０．２、発振モードとは直交する偏波を有す
るモードに対する光閉じ込め係数ΓTMは０．１５と見積
もられている。
活性層４はバンド端波長１．５６μｍのＩｎＧａＡｓＰ
により形成されており、発振モードに対する光閉じ込め
係数ΓTEは０．２、発振モードとは直交する偏波を有す
るモードに対する光閉じ込め係数ΓTMは０．１５と見積
もられている。
【００１９】波長可変レーザ２１の信号光入力側には半
導体光増幅器２２が集積されており、この領域において
入力信号光の増幅が行われる。当該領域２２の活性層２
は、ＩｎＧａＡｓからなる井戸層と、バンド端波長１．
３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層との積層構造とした多重
量子井戸構造を有している。さらに、当該半導体光増幅
器２２の活性層２中の井戸層には引っ張り歪が導入され
ており、波長可変レーザ部２１の発振光の偏波と同じ偏
波（ＴＥ）を有する入力信号光に対する光増幅利得は発
振光偏波と直交する偏波（ＴＭ）を有する入力信号光に
対する光増幅利得に比べて若干小さくなるように設計さ
れている。これは活性層２の井戸層を形成するＩｎＧａ
ＡｓのＧａ組成比を０．６程度とすることにより達成さ
れた。
導体光増幅器２２が集積されており、この領域において
入力信号光の増幅が行われる。当該領域２２の活性層２
は、ＩｎＧａＡｓからなる井戸層と、バンド端波長１．
３μｍのＩｎＧａＡｓＰ障壁層との積層構造とした多重
量子井戸構造を有している。さらに、当該半導体光増幅
器２２の活性層２中の井戸層には引っ張り歪が導入され
ており、波長可変レーザ部２１の発振光の偏波と同じ偏
波（ＴＥ）を有する入力信号光に対する光増幅利得は発
振光偏波と直交する偏波（ＴＭ）を有する入力信号光に
対する光増幅利得に比べて若干小さくなるように設計さ
れている。これは活性層２の井戸層を形成するＩｎＧａ
ＡｓのＧａ組成比を０．６程度とすることにより達成さ
れた。
【００２０】素子の両端面には端面反射率を低減すべく
ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 からなる無反射コートとしての誘電
体多層膜７が形成されており、これにより端面反射率を
０．１％以下にまで低減した。
ＳｉＯ2 ／ＴｉＯ2 からなる無反射コートとしての誘電
体多層膜７が形成されており、これにより端面反射率を
０．１％以下にまで低減した。
【００２１】このような構成の可変波長変換素子を用い
ることにより、入力信号光１００に重畳された信号を素
子の発振光１０１に重畳することができ、従来素子を用
いた場合に必要であった素子動作パワーを一桁以上小さ
くできた（〜１ｍＷ）。さらに、この半導体光増幅器２
２の光利得の偏波依存性により、波長可変レーザ部２１
の活性層２４での光閉じ込め係数の偏波依存性を打ち消
すことができ、本素子の入力信号光偏波依存性を完全に
解消することができた。
ることにより、入力信号光１００に重畳された信号を素
子の発振光１０１に重畳することができ、従来素子を用
いた場合に必要であった素子動作パワーを一桁以上小さ
くできた（〜１ｍＷ）。さらに、この半導体光増幅器２
２の光利得の偏波依存性により、波長可変レーザ部２１
の活性層２４での光閉じ込め係数の偏波依存性を打ち消
すことができ、本素子の入力信号光偏波依存性を完全に
解消することができた。
【００２２】なお、本実施例においては波長可変レーザ
部として超周期回折格子ＤＢＲレーザを取り上げたが、
波長可変レーザ部を構成するレーザ構造として、他の波
長可変レーザ（例えば通常のＤＢＲレーザ）を採用して
も同様の効果を得られることは明らかである。
部として超周期回折格子ＤＢＲレーザを取り上げたが、
波長可変レーザ部を構成するレーザ構造として、他の波
長可変レーザ（例えば通常のＤＢＲレーザ）を採用して
も同様の効果を得られることは明らかである。
【００２３】（実施例２）図３，図４は、本発明の第２
の実施例を示す。本実施例においては、波長変換素子
は、第１の実施例に記載した波長変換素子の信号光入力
側に光ビームのスポットサイズを変換する機能を有する
光導波路１８を内蔵したスポットサイズ変換部２７を集
積した構造を有する。それ以外の構成は第１の実施例の
素子と同じである。
の実施例を示す。本実施例においては、波長変換素子
は、第１の実施例に記載した波長変換素子の信号光入力
側に光ビームのスポットサイズを変換する機能を有する
光導波路１８を内蔵したスポットサイズ変換部２７を集
積した構造を有する。それ以外の構成は第１の実施例の
素子と同じである。
【００２４】半導体光増幅部２２および波長可変レーザ
部２１中では、伝搬する光のスポットサイズは１μｍ程
度であり、通常の単一モード光ファイバ中での光のスポ
ットサイズは１０μｍ程度の値をとる。このために光フ
ァイバを伝搬した光を波長変換素子に結合する際には、
レンズあるいは先球テーパファイバ等の特殊な部品が必
要であり、このため光ファイバを伝搬してきた光の光素
子への結合効率は、結合系のずれ（軸ずれ）に対して非
常に敏感であった。
部２１中では、伝搬する光のスポットサイズは１μｍ程
度であり、通常の単一モード光ファイバ中での光のスポ
ットサイズは１０μｍ程度の値をとる。このために光フ
ァイバを伝搬した光を波長変換素子に結合する際には、
レンズあるいは先球テーパファイバ等の特殊な部品が必
要であり、このため光ファイバを伝搬してきた光の光素
子への結合効率は、結合系のずれ（軸ずれ）に対して非
常に敏感であった。
【００２５】光ビームのスポットサイズ変換部２７中の
光導波路１８においては、図４に示すように光導波路幅
および光導波路厚が、素子端面（光結合部位）に近づく
につれて、徐々に狭く（薄く）なっており、このため光
導波路１８への光の閉じ込めが弱くなっていき、光導波
路のスポットサイズが素子端面に近づくにしたがって拡
大され、素子端面ではスポットサイズ１０μｍ程度にな
る。この素子端面でのスポットサイズの拡大により、光
ファイバと素子の光導波路との光結合効率は向上する。
光導波路１８においては、図４に示すように光導波路幅
および光導波路厚が、素子端面（光結合部位）に近づく
につれて、徐々に狭く（薄く）なっており、このため光
導波路１８への光の閉じ込めが弱くなっていき、光導波
路のスポットサイズが素子端面に近づくにしたがって拡
大され、素子端面ではスポットサイズ１０μｍ程度にな
る。この素子端面でのスポットサイズの拡大により、光
ファイバと素子の光導波路との光結合効率は向上する。
【００２６】このスポットサイズ変換部２７を第１の実
施例に記載した波長変換素子の信号光入力側に集積する
ことにより、軸ずれに対して結合の度合いが大きくは変
わらず、また小さな結合損でのファイバー素子間結合が
実現できた。さらに、スポットサイズ変換部２７を素子
に集積することにより、半導体光増幅部２２の端面反射
率を等価的に低減でき、当該部分へバイアスする電流が
大きくなった場合でも当該部分での発振が起こらず、安
定な光増幅器として動作させることが可能となった。
施例に記載した波長変換素子の信号光入力側に集積する
ことにより、軸ずれに対して結合の度合いが大きくは変
わらず、また小さな結合損でのファイバー素子間結合が
実現できた。さらに、スポットサイズ変換部２７を素子
に集積することにより、半導体光増幅部２２の端面反射
率を等価的に低減でき、当該部分へバイアスする電流が
大きくなった場合でも当該部分での発振が起こらず、安
定な光増幅器として動作させることが可能となった。
【００２７】
【発明の効果】以上、具体的な実施例により説明したよ
うに、本発明により、動作入力光強度が従来構造素子に
比べ一桁低減され、かつ入力信号光偏波依存性のない波
長可変波長変換素子が実現された。また光ビームスポッ
トサイズ変換構造を素子に集積化することにより、単一
モード光ファイバとの安定でかつ高効率な結合が実現で
き、さらには、より安定な光増幅部の動作を得ることが
できた。
うに、本発明により、動作入力光強度が従来構造素子に
比べ一桁低減され、かつ入力信号光偏波依存性のない波
長可変波長変換素子が実現された。また光ビームスポッ
トサイズ変換構造を素子に集積化することにより、単一
モード光ファイバとの安定でかつ高効率な結合が実現で
き、さらには、より安定な光増幅部の動作を得ることが
できた。
【図１】本発明の一実施例を示す図である。
【図２】図１に示す実施例による素子の断面を表す図で
ある。
ある。
【図３】本発明の一実施例を示す図である。
【図４】図３に示す実施例による素子の断面を表す図で
あり、ａ，ｂ，ｃは図３中の断面ａ，ｂ，ｃを表す。
あり、ａ，ｂ，ｃは図３中の断面ａ，ｂ，ｃを表す。
【図５】ＳＳＧ−ＤＢＲの動作を説明する図である。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ 活性層（引っ張り歪導入多重量子井戸層） ３ バンド端波長１．３μｍの光導波層 ４ バンド端波長１．５６μｍの活性層 ５ バンド端波長１．３μｍの位相調整領域 ６ バンド端波長１．３μｍの光導波層 ７ 誘電体多層膜（無反射コート） ８ 高抵抗鉄ドープＩｎＰ埋め込み層 ９ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １０ ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 １１ ｎ側電極 １２ 光増幅器バイアス用ｐ−側電極 １４ 光入力側ＳＳＧ−ＤＢＲバイアス用ｐ−側電極 １５ 活性領域バイアス用ｐ−側電極 １６ 位相調整領域バイアス用ｐ−側電極 １７ 光出力側ＳＳＧ−ＤＢＲバイアス用ｐ−側電極 １８ 光ビームスポット変換部の光導波路 ２１ 波長可変レーザ部 ２２ 光増幅器 ２３ 光入力側ＳＳＧ−ＤＢＲ領域 ２４ 活性領域 ２５ 位相調整領域 ２６ 光出力側ＳＳＧ−ＤＢＲ領域 ２７ 光ビームスポットサイズ変換部 １００ 入力信号光 １０１ 波長変換光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾江 邦重 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】 単一波長で発振する分布反射型半導体レ
ーザにおいて、一方の素子端に半導体光増幅器を集積し
たことを特徴とする波長変換素子。 - 【請求項２】 半導体光増幅器に偏波依存性をもたせ、
分布反射型半導体レーザの発振光偏波に対する光利得に
比べ、発振光偏波と直交する偏波を有する光に対する光
利得を大きくしたことを特徴とする請求項１記載の波長
変換素子。 - 【請求項３】 半導体光増幅器の集積された側の分布反
射鏡領域長が他方の分布反射鏡領域長に比べて長いこと
を特徴とする請求項１または２記載の波長変換素子。 - 【請求項４】 信号光入力側に、光モードの空間分布形
状を変換する光ビームスポットサイズ変換器を集積する
ことを特徴とする請求項１，２または３記載の波長変換
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30032593A JPH07153933A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30032593A JPH07153933A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153933A true JPH07153933A (ja) | 1995-06-16 |
Family
ID=17883419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30032593A Pending JPH07153933A (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | 波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07153933A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003510664A (ja) * | 1999-09-28 | 2003-03-18 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 集積された波長同調可能な１段階及び２段階の純光学式波長変換器 |
| JP2015149440A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | ソフトバンクテレコム株式会社 | 波長変換素子、波長変換装置及び制御装置 |
-
1993
- 1993-11-30 JP JP30032593A patent/JPH07153933A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003510664A (ja) * | 1999-09-28 | 2003-03-18 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | 集積された波長同調可能な１段階及び２段階の純光学式波長変換器 |
| JP2015149440A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | ソフトバンクテレコム株式会社 | 波長変換素子、波長変換装置及び制御装置 |
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