JPH0731314B2 - 光信号の変調装置 - Google Patents
光信号の変調装置Info
- Publication number
- JPH0731314B2 JPH0731314B2 JP62161177A JP16117787A JPH0731314B2 JP H0731314 B2 JPH0731314 B2 JP H0731314B2 JP 62161177 A JP62161177 A JP 62161177A JP 16117787 A JP16117787 A JP 16117787A JP H0731314 B2 JPH0731314 B2 JP H0731314B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical
- modulator
- optical modulator
- optical amplifier
- light
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバ通信系等で用いる光信号の変調装
置に関するものである。
置に関するものである。
光ファイバ通信系では現在、光信号の変調手段として
は、光源となる半導体レーザへの注入電流を変調する直
接変調が広く用いられている。しかし、半導体レーザの
直接変調は、 （１）強度変調に伴う発振波長のゆらぎ（チャーピン
グ）が生じる、 （２）変調周波数の上限が10GHz程度と考えられる、 等の点で、高密度波長多重伝送，超高速伝送には適用が
難しい。この問題を解決するために、半導体多重量子井
戸（MQW）等の電界効果を利用した超高速外部変調器を
直流駆動された半導体レーザと組み合わせて用いること
が考えられている。
は、光源となる半導体レーザへの注入電流を変調する直
接変調が広く用いられている。しかし、半導体レーザの
直接変調は、 （１）強度変調に伴う発振波長のゆらぎ（チャーピン
グ）が生じる、 （２）変調周波数の上限が10GHz程度と考えられる、 等の点で、高密度波長多重伝送，超高速伝送には適用が
難しい。この問題を解決するために、半導体多重量子井
戸（MQW）等の電界効果を利用した超高速外部変調器を
直流駆動された半導体レーザと組み合わせて用いること
が考えられている。
MQWの電界効果を利用した光変調器は、電界による吸収
端の長波長側へのシフトを利用した吸収型光変調器であ
り、変調の機構にキャリアが関与しないため超高速の変
調が可能である。しかしながら、これらの光変調器には
挿入損失があり、長距離伝送を目的とする際には問題と
なる。
端の長波長側へのシフトを利用した吸収型光変調器であ
り、変調の機構にキャリアが関与しないため超高速の変
調が可能である。しかしながら、これらの光変調器には
挿入損失があり、長距離伝送を目的とする際には問題と
なる。
この挿入損失を補償するために、光変調器を光増幅器と
組み合わせて用いることも考えられている。この場合、
光信号を光変調器で変調した後、光増幅器により増幅す
る構成がとられている。しかし、現状で最も有用な光増
幅器である半導体レーザ（LD）光増幅器は、自然発光分
に起因する雑音が大きく、狭帯域の波長フィルタを併用
しないとS/Nの劣化が生じるという問題がある。
組み合わせて用いることも考えられている。この場合、
光信号を光変調器で変調した後、光増幅器により増幅す
る構成がとられている。しかし、現状で最も有用な光増
幅器である半導体レーザ（LD）光増幅器は、自然発光分
に起因する雑音が大きく、狭帯域の波長フィルタを併用
しないとS/Nの劣化が生じるという問題がある。
本発明の目的は、上述の問題を除き、高速かつ波長変動
のない変調が可能で、挿入損失が小さく、S/Nの良好な
光信号の変調装置を提供することにある。
のない変調が可能で、挿入損失が小さく、S/Nの良好な
光信号の変調装置を提供することにある。
本発明は、半導体レーザ（LD）の利得機構を利用したLD
光増幅器と、光変調器と、前記LD光増幅器と前記光変調
器とを光学的に接続する手段とからなる光信号の変調装
置において、前記LD光増幅器を入力側に、前記光変調器
を出力側に設置し、前記光変調器を、多重量子井戸構造
の電界吸収効果もしくはフランツ・ケルディッシュ効果
を利用した導波型電界吸収光変調器としたことを特徴と
する。
光増幅器と、光変調器と、前記LD光増幅器と前記光変調
器とを光学的に接続する手段とからなる光信号の変調装
置において、前記LD光増幅器を入力側に、前記光変調器
を出力側に設置し、前記光変調器を、多重量子井戸構造
の電界吸収効果もしくはフランツ・ケルディッシュ効果
を利用した導波型電界吸収光変調器としたことを特徴と
する。
まずここで、半導体レーザ（LD）光増幅器における信号
光と雑音光について説明する。
光と雑音光について説明する。
第３図は、LD光増幅器の利得スペクトラムを説明するた
めの図である。理想的な進行波型LD光増幅器の利得スペ
クトラムは、第３図（ａ）に示すように数100Åにわた
っており、この波長範囲にある入射光に対して増幅作用
を示す。一方この利得を持つ波長範囲内で、LD光増幅器
は自分自身でインコヒーレントな自然発光出力を持って
おり、これがLD光増幅器の雑音の原因となる。つまり、
第３図（ａ）のように利得ピーク波長付近の波長の入力
信号光は第３図（ｂ）のように増幅されるが、それには
自然発光による雑音光が重畳される。このような雑音光
を含む光信号を光検出器により受光すると、ショット雑
音に加え、信号−雑音光，雑音光間のビート雑音が生じ
信号のS/Nを大きく劣化させることになる。従ってS/Nの
改善のためには何らかの形で光受信器の前で雑音光を除
去する必要がある。
めの図である。理想的な進行波型LD光増幅器の利得スペ
クトラムは、第３図（ａ）に示すように数100Åにわた
っており、この波長範囲にある入射光に対して増幅作用
を示す。一方この利得を持つ波長範囲内で、LD光増幅器
は自分自身でインコヒーレントな自然発光出力を持って
おり、これがLD光増幅器の雑音の原因となる。つまり、
第３図（ａ）のように利得ピーク波長付近の波長の入力
信号光は第３図（ｂ）のように増幅されるが、それには
自然発光による雑音光が重畳される。このような雑音光
を含む光信号を光検出器により受光すると、ショット雑
音に加え、信号−雑音光，雑音光間のビート雑音が生じ
信号のS/Nを大きく劣化させることになる。従ってS/Nの
改善のためには何らかの形で光受信器の前で雑音光を除
去する必要がある。
自然発光分による雑音を除く手段としては、信号と雑音
光のスペクトラム，空間的コヒーレンシィの違い，自然
発光分が直線偏光していないこと等を利用して、波長フ
イルタ，空間フィルタ，偏光フィルタを用いる方法が知
られている。実際、LD光増幅器を用いた光ファイバ伝送
系では、しばしば光受信器の前に狭帯域の波長フィルタ
を挿入してS/Nの改善を計っている。しかし、その場合
は光部品の数が増えるという新たな課題が生じる。
光のスペクトラム，空間的コヒーレンシィの違い，自然
発光分が直線偏光していないこと等を利用して、波長フ
イルタ，空間フィルタ，偏光フィルタを用いる方法が知
られている。実際、LD光増幅器を用いた光ファイバ伝送
系では、しばしば光受信器の前に狭帯域の波長フィルタ
を挿入してS/Nの改善を計っている。しかし、その場合
は光部品の数が増えるという新たな課題が生じる。
一方、光変調器の特性を考えると、光変調器は何らかの
形でLD光増幅器の自然発光雑音に対しフィルタ作用を持
っている。つまりMQWの電界吸収型，フランツ・ケルデ
ィッシュ型等の吸収型変調器では、吸収端より短波長側
の光は吸収されてしまうことになり、光の短波長カット
フィルタとして働く。またLiNbO3基板上へのTi拡散導波
路を用いた方向性結合器型光変調器スイッチでは、変調
／スイッチ動作に偏光依存性が大きく、一種の偏光フィ
ルタとして働く。またシングルモード導波路を用いた導
波型光変調器は、入射光に対し、空間フィルタとして働
く。従ってLD光増幅器と光変調器を組み合わせて用いる
際に、光信号の入力側にLD光増幅器を、出力側に光変調
器を配置すれば、光変調器が雑音フィルタとして働くの
で、さらにフィルタを用いなくてもS/Nの改善が可能と
なる。
形でLD光増幅器の自然発光雑音に対しフィルタ作用を持
っている。つまりMQWの電界吸収型，フランツ・ケルデ
ィッシュ型等の吸収型変調器では、吸収端より短波長側
の光は吸収されてしまうことになり、光の短波長カット
フィルタとして働く。またLiNbO3基板上へのTi拡散導波
路を用いた方向性結合器型光変調器スイッチでは、変調
／スイッチ動作に偏光依存性が大きく、一種の偏光フィ
ルタとして働く。またシングルモード導波路を用いた導
波型光変調器は、入射光に対し、空間フィルタとして働
く。従ってLD光増幅器と光変調器を組み合わせて用いる
際に、光信号の入力側にLD光増幅器を、出力側に光変調
器を配置すれば、光変調器が雑音フィルタとして働くの
で、さらにフィルタを用いなくてもS/Nの改善が可能と
なる。
本発明は、この事実を利用したものである。
第１図は、本発明による光信号の変調装置を説明するた
めの図である。
めの図である。
第１図は、本発明による光信号の変調装置の一実施例の
ブロック図を示す図である。この変調器は、入力側にLD
光増幅器２が、出力側に光変調器４が設置され、これら
は定偏波光ファイバ1,3,5によって接続されている。
ブロック図を示す図である。この変調器は、入力側にLD
光増幅器２が、出力側に光変調器４が設置され、これら
は定偏波光ファイバ1,3,5によって接続されている。
LD光増幅器２は、通常のファブリペロー型LDの両端面に
ARコートを施したもので、ｐ−ｎ接合間に順バイアスを
加えることにより内部で利得が得られる。
ARコートを施したもので、ｐ−ｎ接合間に順バイアスを
加えることにより内部で利得が得られる。
光変調器４は、ここではｉ−多重量子井戸導波層を持つ
ｐ−ｉ−ｎダイオード構造のもので、ｐ−ｉ−ｎ接合に
逆バイアスを印加することにより吸収端より長波長側の
波長の光に対し変調器として動作する。
ｐ−ｉ−ｎダイオード構造のもので、ｐ−ｉ−ｎ接合に
逆バイアスを印加することにより吸収端より長波長側の
波長の光に対し変調器として動作する。
以上のような構成の変調装置において、定偏波光ファイ
バ１により伝送された直流光は、まず、LD光増幅器２に
結合される。LD光増幅器２により増幅された光信号は、
定偏波光ファイバ３により光変調器４に結合される。光
変調器４へ信号に応じた変調電圧を印加すれば、光変調
器４の出力光は光ファイバ５へ信号光として出力され
る。
バ１により伝送された直流光は、まず、LD光増幅器２に
結合される。LD光増幅器２により増幅された光信号は、
定偏波光ファイバ３により光変調器４に結合される。光
変調器４へ信号に応じた変調電圧を印加すれば、光変調
器４の出力光は光ファイバ５へ信号光として出力され
る。
第２図（ａ）は、LD光増幅器２の出力のスペクトラムを
示している。先に述べたようにLD光増幅器２の出力に
は、増幅された信号光（DC）と共に自然発光分による雑
音光が重畳されている。ここでは光信号光波長が、LD光
増幅器２の利得ピーク近傍となるように設定されてい
る。第２図（ｂ）は、光変調器４の電圧による吸収スペ
クトラムの変化を示している。ここでは信号光がTM入射
するように、LD光増幅器２と光変調器４の間は定偏波フ
ァイバ３で接続されている。光変調器４への電圧の印加
により多重量子井戸導波層の光吸収係数は長波長側にシ
フトする。従って光変調器４の出力光のスペクトラム
は、電圧をかけない時には第２図（ｃ）のようになり、
電圧をかけた時には第２図（ｄ）のようになる。つまり
信号光に対し変調作用が生じると共に、雑音光に対する
波長フィルタ作用が得られる。
示している。先に述べたようにLD光増幅器２の出力に
は、増幅された信号光（DC）と共に自然発光分による雑
音光が重畳されている。ここでは光信号光波長が、LD光
増幅器２の利得ピーク近傍となるように設定されてい
る。第２図（ｂ）は、光変調器４の電圧による吸収スペ
クトラムの変化を示している。ここでは信号光がTM入射
するように、LD光増幅器２と光変調器４の間は定偏波フ
ァイバ３で接続されている。光変調器４への電圧の印加
により多重量子井戸導波層の光吸収係数は長波長側にシ
フトする。従って光変調器４の出力光のスペクトラム
は、電圧をかけない時には第２図（ｃ）のようになり、
電圧をかけた時には第２図（ｄ）のようになる。つまり
信号光に対し変調作用が生じると共に、雑音光に対する
波長フィルタ作用が得られる。
第２図（ｂ）〜（ｄ）に示したのはTM波に対する特性で
あるが、TE波に対しては吸収端そのものがTMに比べ長波
長側にあるため、波長フィルタとしての効果は更に大き
い。
あるが、TE波に対しては吸収端そのものがTMに比べ長波
長側にあるため、波長フィルタとしての効果は更に大き
い。
更に先に述べたように、光変調器４として導波型素子を
用いているので、その空間フィルタ作用により自然放出
光成分は更に除去される。
用いているので、その空間フィルタ作用により自然放出
光成分は更に除去される。
以上のように、光信号（DC）の入力側にLD光増幅器２
を、出力側に光変調器４を配することにより、S/Nの改
善が可能である。またLD光増幅器と光変調器を組み合わ
せて用いることにより変調動作が得られるだけでなく、
挿入損失の補償はおろか利得を得ることも可能である。
を、出力側に光変調器４を配することにより、S/Nの改
善が可能である。またLD光増幅器と光変調器を組み合わ
せて用いることにより変調動作が得られるだけでなく、
挿入損失の補償はおろか利得を得ることも可能である。
光変調器としては受動型のものであれば本発明の効果は
生じるが、本実施例のようなMQWの電界効果，フランツ
・ケルディッシュ効果を利用した導波型電界吸収変調器
を用いた場合に最も効果が大きい。光変調器として半導
体材料によるものを用いた場合には、LD光増幅器とモノ
リシックに集積することも可能となる。
生じるが、本実施例のようなMQWの電界効果，フランツ
・ケルディッシュ効果を利用した導波型電界吸収変調器
を用いた場合に最も効果が大きい。光変調器として半導
体材料によるものを用いた場合には、LD光増幅器とモノ
リシックに集積することも可能となる。
以上詳細に説明したように本発明によれば、高速かつ波
長変動のない変調が可能で、挿入損失が小さく、かつS/
Nの良好な光信号の変調装置が得られる。
長変動のない変調が可能で、挿入損失が小さく、かつS/
Nの良好な光信号の変調装置が得られる。
第１図は、光信号の変調装置の一実施例を示す図、 第２図は、第１図の変調装置の動作を説明するための
図、 第３図は、LD光増幅器の特性を説明するための図であ
る。 1,3,5……光ファイバ ２……LD光増幅器 ４……光変調器
図、 第３図は、LD光増幅器の特性を説明するための図であ
る。 1,3,5……光ファイバ ２……LD光増幅器 ４……光変調器
Claims (1)
- 【請求項１】半導体レーザ（LD）の利得機構を利用した
LD光増幅器と、光変調器と、前記LD光増幅器と前記光変
調器とを光学的に接続する手段とからなる光信号の変調
装置において、前記LD光増幅器を入力側に、前記光変調
器を出力側に設置し、前記光変調器を、多重量子井戸構
造の電界吸収効果もしくはフランツ・ケルディッシュ効
果を利用した導波型電界吸収光変調器としたことを特徴
とする光信号の変調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62161177A JPH0731314B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 光信号の変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62161177A JPH0731314B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 光信号の変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS646921A JPS646921A (en) | 1989-01-11 |
| JPH0731314B2 true JPH0731314B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=15730048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62161177A Expired - Lifetime JPH0731314B2 (ja) | 1987-06-30 | 1987-06-30 | 光信号の変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0731314B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4183248A1 (en) | 2021-11-22 | 2023-05-24 | JK Gitis OÜ | Method for preparing granules from waste of hydrophilic fibrous material |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10190140A (ja) * | 1996-12-20 | 1998-07-21 | Nec Corp | 半導体光増幅器モジュールおよびそれを用いた光通信・光交換システム |
| JP4771581B2 (ja) * | 2000-11-13 | 2011-09-14 | 富士通株式会社 | 半導体光増幅装置及びその製造方法 |
| JP2005064051A (ja) | 2003-08-14 | 2005-03-10 | Fibest Ltd | 光モジュールおよび光通信システム |
| JP2009016594A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Nec Corp | 半導体光素子の実装構造 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6288447A (ja) * | 1985-10-14 | 1987-04-22 | Nec Corp | 光中継装置 |
-
1987
- 1987-06-30 JP JP62161177A patent/JPH0731314B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4183248A1 (en) | 2021-11-22 | 2023-05-24 | JK Gitis OÜ | Method for preparing granules from waste of hydrophilic fibrous material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS646921A (en) | 1989-01-11 |
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