JPH08172244A - 光伝送装置およびその変調方式 - Google Patents
光伝送装置およびその変調方式Info
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- JPH08172244A JPH08172244A JP6334065A JP33406594A JPH08172244A JP H08172244 A JPH08172244 A JP H08172244A JP 6334065 A JP6334065 A JP 6334065A JP 33406594 A JP33406594 A JP 33406594A JP H08172244 A JPH08172244 A JP H08172244A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】２つの偏波の間で安定に変調できる光伝送装置
及びその変調方式である。 【構成】分布帰還型半導体レーザにおいて、ＴＥ偏波で
の縦モードの間（好適には、その中心付近）にＴＭ偏波
での縦モードが位置するようにさせる。更に、その半導
体レーザの利得をＴＥ偏波とＴＭ偏波でほぼ等しくして
もよい。半導体レーザを、電気的に複数の領域Ａ、Ｂに
分離し、その複数の領域への注入電流を制御することに
より、発振する偏波の方向をＴＥ偏波とＴＭ偏波間で変
調し、偏光子を透過させることにより、ＡＭ変調された
信号を送り出す。
及びその変調方式である。 【構成】分布帰還型半導体レーザにおいて、ＴＥ偏波で
の縦モードの間（好適には、その中心付近）にＴＭ偏波
での縦モードが位置するようにさせる。更に、その半導
体レーザの利得をＴＥ偏波とＴＭ偏波でほぼ等しくして
もよい。半導体レーザを、電気的に複数の領域Ａ、Ｂに
分離し、その複数の領域への注入電流を制御することに
より、発振する偏波の方向をＴＥ偏波とＴＭ偏波間で変
調し、偏光子を透過させることにより、ＡＭ変調された
信号を送り出す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ＬＡＮシステムなど
の光通信システム等に用いられる半導体レーザ、光伝送
装置、その通信方式等に関するものである。
の光通信システム等に用いられる半導体レーザ、光伝送
装置、その通信方式等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９に従来例を示す（特開昭６２−４２
５９３号）。この従来例は、ｎ−ＩｎＰ基板１１１上
に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１１９、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１２０、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２１、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層１２２が形成されたストライ
プ状のメサ構造を有し、これをｐ−ＩｎＰ１１２、ｎ−
ＩｎＰ１１３、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ１１４で埋め込んで
いる。ガイド層１１９に沿って形成されるコラゲーショ
ンの深さＤは５０〜１５０ｎｍ、ピッチは４００ｎｍで
ある。また、共振器長ＬＬは４００μｍである。そし
て、端面には反射を無くすためにＡｌ2Ｏ3のコーティン
グ１１８が施してある。
５９３号）。この従来例は、ｎ−ＩｎＰ基板１１１上
に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１１９、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層１２０、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２１、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層１２２が形成されたストライ
プ状のメサ構造を有し、これをｐ−ＩｎＰ１１２、ｎ−
ＩｎＰ１１３、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ１１４で埋め込んで
いる。ガイド層１１９に沿って形成されるコラゲーショ
ンの深さＤは５０〜１５０ｎｍ、ピッチは４００ｎｍで
ある。また、共振器長ＬＬは４００μｍである。そし
て、端面には反射を無くすためにＡｌ2Ｏ3のコーティン
グ１１８が施してある。
【０００３】これらの、ＤＦＢレーザでは、利得の大き
さがＴＥ、ＴＭ双方に同程度となるようにすることによ
り、ＴＥモード、ＴＭモードのどちらでも発振すること
が可能であり、注入電流を変えると発振モードがＴＥモ
ード、ＴＭモード間で変化する。この様なレーザを用
い、バイアス電流を、ＴＥモードからＴＭモードに移る
直前に設定することにより、わずかな変調電流でＴＥモ
ード、ＴＭモードの変調が可能となる。この変調された
光を、ＴＥ波或はＴＭ波のみを選択するような検光子を
通して外部へ取り出すようにすることにより、高速かつ
消光比の高い変調が可能となる。
さがＴＥ、ＴＭ双方に同程度となるようにすることによ
り、ＴＥモード、ＴＭモードのどちらでも発振すること
が可能であり、注入電流を変えると発振モードがＴＥモ
ード、ＴＭモード間で変化する。この様なレーザを用
い、バイアス電流を、ＴＥモードからＴＭモードに移る
直前に設定することにより、わずかな変調電流でＴＥモ
ード、ＴＭモードの変調が可能となる。この変調された
光を、ＴＥ波或はＴＭ波のみを選択するような検光子を
通して外部へ取り出すようにすることにより、高速かつ
消光比の高い変調が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来例で用いられているような通常のＤＦＢレーザでは、
ＴＥおよびＴＭ偏波に対する有効屈折率、内部利得、ブ
ラッグ波長などの違いにより、特性が異なり、その振舞
が不安定で複雑なものとなり、ＴＥ／ＴＭ変調可能な素
子の歩留りが悪かった。また、変調を行なう場合のバイ
アス点を探すのが難しい、波長可変光源として用いる場
合にモードの跳びが複雑になるために波長制御が難しい
などの問題点があった。
来例で用いられているような通常のＤＦＢレーザでは、
ＴＥおよびＴＭ偏波に対する有効屈折率、内部利得、ブ
ラッグ波長などの違いにより、特性が異なり、その振舞
が不安定で複雑なものとなり、ＴＥ／ＴＭ変調可能な素
子の歩留りが悪かった。また、変調を行なう場合のバイ
アス点を探すのが難しい、波長可変光源として用いる場
合にモードの跳びが複雑になるために波長制御が難しい
などの問題点があった。
【０００５】本発明の目的は、これらの問題点を解決し
た半導体レーザ、光伝送装置、その変調方式、この変調
方式を用いた光通信方式を提供することにある。
た半導体レーザ、光伝送装置、その変調方式、この変調
方式を用いた光通信方式を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、分布帰還型半
導体レーザにおいて、ＴＥ偏波での縦モードの間（好適
には、その中心付近）にＴＭ偏波での縦モードが位置す
るようにさせる。更に、その半導体レーザの利得をＴＥ
偏波とＴＭ偏波でほぼ等しくしてもよい。さらに、半導
体レーザを、電気的に複数の領域に分離し、その複数の
領域への注入電流を制御することにより、発振する偏波
の方向をＴＥ偏波とＴＭ偏波間で変調し、偏光子を透過
させることにより、ＡＭ変調された信号を送り出す。
導体レーザにおいて、ＴＥ偏波での縦モードの間（好適
には、その中心付近）にＴＭ偏波での縦モードが位置す
るようにさせる。更に、その半導体レーザの利得をＴＥ
偏波とＴＭ偏波でほぼ等しくしてもよい。さらに、半導
体レーザを、電気的に複数の領域に分離し、その複数の
領域への注入電流を制御することにより、発振する偏波
の方向をＴＥ偏波とＴＭ偏波間で変調し、偏光子を透過
させることにより、ＡＭ変調された信号を送り出す。
【０００７】詳細には、本発明の光伝送装置ないし半導
体レーザは、複数の電気的に分離された領域を有する分
布帰還型半導体レーザにおいて、ＴＥ偏波に対するブラ
ッグ波長とＴＭ偏波に対するブラッグ波長の差があっ
て、一方の偏波の隣接する縦モード間隔より小さく（例
えば、その間隔の約１／２）設定されていることを特徴
とする。
体レーザは、複数の電気的に分離された領域を有する分
布帰還型半導体レーザにおいて、ＴＥ偏波に対するブラ
ッグ波長とＴＭ偏波に対するブラッグ波長の差があっ
て、一方の偏波の隣接する縦モード間隔より小さく（例
えば、その間隔の約１／２）設定されていることを特徴
とする。
【０００８】以下の様に構成してもよい。半導体レーザ
のＴＥ偏波に対するブラッグ波長とＴＭ偏波に対するブ
ラッグ波長の波長差が、片方の偏波に対する隣接する縦
モード間隔の約１／２となるように、ＴＥ偏波に対する
有効屈折率とＴＭ偏波に対する有効屈折率の差が設定さ
れる。半導体レーザの電気的に分離された複数の領域の
うち、少なくとも１つの領域が活性層を有さず、位相の
みを制御する位相制御領域である。半導体レーザの活性
層がバルク、或は面内の引っ張り歪を持つ歪量子井戸で
構成される。
のＴＥ偏波に対するブラッグ波長とＴＭ偏波に対するブ
ラッグ波長の波長差が、片方の偏波に対する隣接する縦
モード間隔の約１／２となるように、ＴＥ偏波に対する
有効屈折率とＴＭ偏波に対する有効屈折率の差が設定さ
れる。半導体レーザの電気的に分離された複数の領域の
うち、少なくとも１つの領域が活性層を有さず、位相の
みを制御する位相制御領域である。半導体レーザの活性
層がバルク、或は面内の引っ張り歪を持つ歪量子井戸で
構成される。
【０００９】また、本発明の光伝送装置ないし半導体レ
ーザの変調方式は、上記の半導体レーザが、電気的に複
数の領域に分離されており、該複数の領域への注入電流
を制御することにより、出力光の偏波の方向をＴＥ偏波
とＴＭ偏波の間で変調し、該出力光の２偏波のうち１偏
波のみを選択して取り出すことにより、ＡＭ変調された
信号を送り出すことを特徴とする。
ーザの変調方式は、上記の半導体レーザが、電気的に複
数の領域に分離されており、該複数の領域への注入電流
を制御することにより、出力光の偏波の方向をＴＥ偏波
とＴＭ偏波の間で変調し、該出力光の２偏波のうち１偏
波のみを選択して取り出すことにより、ＡＭ変調された
信号を送り出すことを特徴とする。
【００１０】また、本発明の光通信方式は、上記の変調
方式において、該２つの偏波のうち送出する方の偏波の
波長を可変にし、該２つの偏波間でスイッチングを行な
うよう注入電流を変調し、受信側で波長フィルタを用い
て任意の波長の信号を検出することを特徴とする。この
光通信方式において、該光伝送装置と該波長フィルタを
複数用いて波長多重光通信を行なうこともできる。
方式において、該２つの偏波のうち送出する方の偏波の
波長を可変にし、該２つの偏波間でスイッチングを行な
うよう注入電流を変調し、受信側で波長フィルタを用い
て任意の波長の信号を検出することを特徴とする。この
光通信方式において、該光伝送装置と該波長フィルタを
複数用いて波長多重光通信を行なうこともできる。
【００１１】
【実施例１】図１に本発明の実施例１の素子の構成を示
す。ｎ−ＩｎＰ基板３０に回折格子２１を作製し、その
上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３１、φ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層３２、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１３、
ｐ−ＩｎＰクラッド層１４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層１７を順次積層する。幅２μｍのメサ・ストライ
プを残して、基板３０の上までエッチングし、その周囲
をｎ−ＩｎＰ層、ｎ−ＩｎＰ層で埋め込む。これらの上
にｐ型電極１９を設け、裏面にｎ型電極２０を設ける。
ｐ型の電極１９は、２つの領域Ａ、Ｂで独立に電流の制
御ができるように共振器中央で分離する。共振器長は６
００μｍ、端面はＡＲコーティングを施し、反射率は１
％以下とした。
す。ｎ−ＩｎＰ基板３０に回折格子２１を作製し、その
上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３１、φ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層３２、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１３、
ｐ−ＩｎＰクラッド層１４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層１７を順次積層する。幅２μｍのメサ・ストライ
プを残して、基板３０の上までエッチングし、その周囲
をｎ−ＩｎＰ層、ｎ−ＩｎＰ層で埋め込む。これらの上
にｐ型電極１９を設け、裏面にｎ型電極２０を設ける。
ｐ型の電極１９は、２つの領域Ａ、Ｂで独立に電流の制
御ができるように共振器中央で分離する。共振器長は６
００μｍ、端面はＡＲコーティングを施し、反射率は１
％以下とした。
【００１２】次に、素子の動作を説明する。図２に本実
施例のＤＦＢ−ＬＤのΔβＬ（βは伝搬定数）とｇthＬ
（ディメンションの関係でＬをかけている）の関係を示
す。素子の導波路においてＴＥ偏波とＴＭ偏波では有効
屈折率が異なるため、発振する波長が異なる。本実施例
では、ＴＥ偏波に対するブラッグ波長（λBTE）とＴＭ
偏波に対するブラッグ波長（λBTM）の波長差が、片方
の偏波の隣接する縦モード間の波長差（Δλ）の約１／
２になるように有効屈折率の設計を行なった。
施例のＤＦＢ−ＬＤのΔβＬ（βは伝搬定数）とｇthＬ
（ディメンションの関係でＬをかけている）の関係を示
す。素子の導波路においてＴＥ偏波とＴＭ偏波では有効
屈折率が異なるため、発振する波長が異なる。本実施例
では、ＴＥ偏波に対するブラッグ波長（λBTE）とＴＭ
偏波に対するブラッグ波長（λBTM）の波長差が、片方
の偏波の隣接する縦モード間の波長差（Δλ）の約１／
２になるように有効屈折率の設計を行なった。
【００１３】 λBTE−λBTM≒ΔλTE／２（≒ΔλTM／２） より、 ｎTE−ｎTM＝ΔλTE／（４Λ） 〜５×１０-4 となる。ここで、ｎTE、ｎTMはそれぞれＴＥ偏波、ＴＭ
偏波に対する有効屈折率である。本実施例ではＴＥ偏波
とＴＭ偏波の有効屈折率の差が約５×１０-4となるよう
に層構成を設計することにより、ＴＥ偏波の縦モードの
間隔のほぼ中心にＴＭ偏波の縦モードが位置するよう作
製できる。有効屈折率の違いによる全共振器長でのＴＥ
とＴＭの位相変化量の差は約０．１πであり、ここでは
ほとんど考慮しなくて良いと考えられる。
偏波に対する有効屈折率である。本実施例ではＴＥ偏波
とＴＭ偏波の有効屈折率の差が約５×１０-4となるよう
に層構成を設計することにより、ＴＥ偏波の縦モードの
間隔のほぼ中心にＴＭ偏波の縦モードが位置するよう作
製できる。有効屈折率の違いによる全共振器長でのＴＥ
とＴＭの位相変化量の差は約０．１πであり、ここでは
ほとんど考慮しなくて良いと考えられる。
【００１４】２電極ＤＦＢ−ＬＤの片側の電極に電流を
注入することにより、有効屈折率が変化し、発振条件が
変わっていく。簡単なモデルで考えると、まず、ストッ
プバンドに最も近い−１のモードが発振し、電流量の増
加によってしきい値利得ｇ-1が徐々に大きくなる。一
方、隣のモードは、電流量の増加によりしきい値利得ｇ
-2が徐々に小さくなっていき、発振モードは−２のモー
ドに遷移する。この２つのモードが競合する付近ではし
きい値が大きくなり、モードが不安定であり、その結
果、雑音も増加する。従って、ＴＥ偏波の縦モード間隔
のほぼ中心にＴＭ偏波の縦モードを位置させ、ＴＥ偏波
とＴＭ偏波に対する利得を近付けることにより、ＴＥ偏
波の２つのモードが競合し、しきい値利得が増加する付
近で、ＴＭ偏波が発振しやすくなる。それと同時に、発
振が安定になり、雑音が減少する。
注入することにより、有効屈折率が変化し、発振条件が
変わっていく。簡単なモデルで考えると、まず、ストッ
プバンドに最も近い−１のモードが発振し、電流量の増
加によってしきい値利得ｇ-1が徐々に大きくなる。一
方、隣のモードは、電流量の増加によりしきい値利得ｇ
-2が徐々に小さくなっていき、発振モードは−２のモー
ドに遷移する。この２つのモードが競合する付近ではし
きい値が大きくなり、モードが不安定であり、その結
果、雑音も増加する。従って、ＴＥ偏波の縦モード間隔
のほぼ中心にＴＭ偏波の縦モードを位置させ、ＴＥ偏波
とＴＭ偏波に対する利得を近付けることにより、ＴＥ偏
波の２つのモードが競合し、しきい値利得が増加する付
近で、ＴＭ偏波が発振しやすくなる。それと同時に、発
振が安定になり、雑音が減少する。
【００１５】図３に、本実施例のレーザを用いた変調方
法を示す。半導体ＴＥレーザの片側の電極にバイアス電
流Ｉ0を注入し、変調電流ΔＩ＝（Ｉ1−Ｉ0）を重畳す
ることにより、出力光はＴＥ偏波とＴＭ偏波で変調され
る。この出力光を偏光子を用いてＴＥ偏波のみ或はＴＭ
偏波のみを透過させることにより、パワーが１，０の信
号として取り出すことができる。
法を示す。半導体ＴＥレーザの片側の電極にバイアス電
流Ｉ0を注入し、変調電流ΔＩ＝（Ｉ1−Ｉ0）を重畳す
ることにより、出力光はＴＥ偏波とＴＭ偏波で変調され
る。この出力光を偏光子を用いてＴＥ偏波のみ或はＴＭ
偏波のみを透過させることにより、パワーが１，０の信
号として取り出すことができる。
【００１６】図４に、本実施例の半導体レーザとその変
調方式を用いた光通信システムの構成図を示す。図３の
ような特性を持つ半導体レーザ１に図３の方法で変調電
流を注入し、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の間で変調する。この
光７を偏光子２を用いてＴＥ偏波あるいはＴＭ偏波のみ
を透過させることにより、パワーが１，０の信号６とす
る。偏光子２を透過した光６を、レンズ３を用いてファ
イバ４に結合させ、伝送した後、フォトダイオード５で
信号を検出する。
調方式を用いた光通信システムの構成図を示す。図３の
ような特性を持つ半導体レーザ１に図３の方法で変調電
流を注入し、ＴＥ偏波とＴＭ偏波の間で変調する。この
光７を偏光子２を用いてＴＥ偏波あるいはＴＭ偏波のみ
を透過させることにより、パワーが１，０の信号６とす
る。偏光子２を透過した光６を、レンズ３を用いてファ
イバ４に結合させ、伝送した後、フォトダイオード５で
信号を検出する。
【００１７】本実施例では、微小な電流で消光比の大き
い変調が得られる。従って、キャリア密度の変動が少な
く、チャーピングが抑制され、スペクトルの広がりを小
さくすることができ、高速の変調を行なうことが可能と
なる。また、片方の偏波の隣接する２つのモードの競合
による不安定さや雑音を抑えることができる。
い変調が得られる。従って、キャリア密度の変動が少な
く、チャーピングが抑制され、スペクトルの広がりを小
さくすることができ、高速の変調を行なうことが可能と
なる。また、片方の偏波の隣接する２つのモードの競合
による不安定さや雑音を抑えることができる。
【００１８】
【実施例２】図５に実施例２の素子を示す。本実施例の
素子は、３つの領域から構成される。中央の領域は位相
シフト制御領域２４であり、両端の領域は活性領域２５
である。位相シフト制御領域２４は活性層３２を有さな
い。従って、位相と利得を独立に制御することが可能で
ある。
素子は、３つの領域から構成される。中央の領域は位相
シフト制御領域２４であり、両端の領域は活性領域２５
である。位相シフト制御領域２４は活性層３２を有さな
い。従って、位相と利得を独立に制御することが可能で
ある。
【００１９】位相シフト（位相シフト制御領域２４）の
存在により起こる現象を述べる。共振器の中央で考える
と、均一な回折格子の場合、ブラッグ波長では、右方向
と左方向に進行する光の位相が合わず、ブラッグ波長を
挟んだ２つの波長で、右方向と左方向に進行する光の位
相が合って発振する。これらの２つの波長での反射は、
ブラッグ波長での反射に比べて弱いため、しきい値利得
が上昇する。位相シフトを調整することにより、発振波
長をブラッグ波長に近付け、しきい値利得を減少させる
ことができる（図２と図６のグラフの違いはこのことを
反映している）。
存在により起こる現象を述べる。共振器の中央で考える
と、均一な回折格子の場合、ブラッグ波長では、右方向
と左方向に進行する光の位相が合わず、ブラッグ波長を
挟んだ２つの波長で、右方向と左方向に進行する光の位
相が合って発振する。これらの２つの波長での反射は、
ブラッグ波長での反射に比べて弱いため、しきい値利得
が上昇する。位相シフトを調整することにより、発振波
長をブラッグ波長に近付け、しきい値利得を減少させる
ことができる（図２と図６のグラフの違いはこのことを
反映している）。
【００２０】まず、素子の作製方法について記述する。
ｎ−ＩｎＰ基板３０の活性領域２５に回折格子２１を作
製し、その上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３１、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層３２、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層
１３、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層１７を順次積層する。その後、位相シフト
制御領域２４の活性層３２までの層をエッチングし、そ
の上にｐ−ＩｎＰ１４層を積層する。幅２μｍのメサ・
ストライプを残して、基板３０の上までエッチングし、
その周囲をｎ−ＩｎＰ層、ｐ−ＩｎＰ層で埋め込む。各
領域２４、２５は独立に電流制御できるように、電気的
に分離する。これらの上にｐ型電極１９を設け、裏面に
ｎ型電極２０を設ける。活性領域２５は各々３００μ
ｍ、位相制御領域２４は２００μｍとした。端面はＡＲ
コーティングを施し、反射率は１％以下とした。
ｎ−ＩｎＰ基板３０の活性領域２５に回折格子２１を作
製し、その上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３１、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層３２、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層
１３、ｐ−ＩｎＰクラッド層１４、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層１７を順次積層する。その後、位相シフト
制御領域２４の活性層３２までの層をエッチングし、そ
の上にｐ−ＩｎＰ１４層を積層する。幅２μｍのメサ・
ストライプを残して、基板３０の上までエッチングし、
その周囲をｎ−ＩｎＰ層、ｐ−ＩｎＰ層で埋め込む。各
領域２４、２５は独立に電流制御できるように、電気的
に分離する。これらの上にｐ型電極１９を設け、裏面に
ｎ型電極２０を設ける。活性領域２５は各々３００μ
ｍ、位相制御領域２４は２００μｍとした。端面はＡＲ
コーティングを施し、反射率は１％以下とした。
【００２１】次に、素子の動作を説明する。図６に本実
施例のＤＦＢ−ＬＤのΔβＬとｇthＬの関係を示す。本
実施例でも、実施例１と同様にＴＥ偏波に対するブラッ
グ波長（λBTE）とＴＭ偏波に対するブラッグ波長（λ
BTM）の波長差が、片方の偏波の隣接する発振モード間
の波長差（Δλ）の約１／２になるように有効屈折率の
設計を行なった。実施例１と同様に、ＴＥ偏波とＴＭ偏
波の有効屈折率の差が約５×１０-4となるように層構成
を設計した。
施例のＤＦＢ−ＬＤのΔβＬとｇthＬの関係を示す。本
実施例でも、実施例１と同様にＴＥ偏波に対するブラッ
グ波長（λBTE）とＴＭ偏波に対するブラッグ波長（λ
BTM）の波長差が、片方の偏波の隣接する発振モード間
の波長差（Δλ）の約１／２になるように有効屈折率の
設計を行なった。実施例１と同様に、ＴＥ偏波とＴＭ偏
波の有効屈折率の差が約５×１０-4となるように層構成
を設計した。
【００２２】ＴＥ偏波の縦モード間隔のほぼ中心にＴＭ
偏波の縦モードを位置させ、ＴＥ偏波とＴＭ偏波に対す
る利得を近付けることにより、ＴＥ偏波の２つのモード
が競合し、しきい値利得が増加する付近で、ＴＭ偏波が
発振しやすくなる。それと同時に、発振が安定になり、
雑音が減少する。また、位相シフト制御領域２４への注
入電流により、位相シフト量を制御することができるの
で、しきい値利得が減少し、安定に発振することができ
る。
偏波の縦モードを位置させ、ＴＥ偏波とＴＭ偏波に対す
る利得を近付けることにより、ＴＥ偏波の２つのモード
が競合し、しきい値利得が増加する付近で、ＴＭ偏波が
発振しやすくなる。それと同時に、発振が安定になり、
雑音が減少する。また、位相シフト制御領域２４への注
入電流により、位相シフト量を制御することができるの
で、しきい値利得が減少し、安定に発振することができ
る。
【００２３】本実施例のレーザを用いた変調方法を示
す。実施例１と同様に、半導体レーザの活性領域２５の
片側の電極にバイアス電流Ｉ0を注入し、変調電流ΔＩ
＝（Ｉ1−Ｉ0）を重畳することにより、出力光はＴＥ偏
波とＴＭ偏波で変調される。この出力光を偏光子を用い
てＴＥ偏波のみ或はＴＭ偏波のみを透過させることによ
り、パワーが１，０の信号として取り出すことができ
る。この変調方式を用いて、実施例１と同様な光通信シ
ステムを構成することができる。
す。実施例１と同様に、半導体レーザの活性領域２５の
片側の電極にバイアス電流Ｉ0を注入し、変調電流ΔＩ
＝（Ｉ1−Ｉ0）を重畳することにより、出力光はＴＥ偏
波とＴＭ偏波で変調される。この出力光を偏光子を用い
てＴＥ偏波のみ或はＴＭ偏波のみを透過させることによ
り、パワーが１，０の信号として取り出すことができ
る。この変調方式を用いて、実施例１と同様な光通信シ
ステムを構成することができる。
【００２４】本実施例でも、微小な電流で消光比の大き
い変調が得られる。従って、キャリア密度の変動が少な
く、チャーピングが抑制され、スペクトルの広がりを小
さくすることができ、高速の変調を行なうことが可能と
なる。また、位相シフト制御領域の存在により、しきい
値利得が下がり、実施例１よりもさらにＴＥ／ＴＭ変調
を安定に行なえる。
い変調が得られる。従って、キャリア密度の変動が少な
く、チャーピングが抑制され、スペクトルの広がりを小
さくすることができ、高速の変調を行なうことが可能と
なる。また、位相シフト制御領域の存在により、しきい
値利得が下がり、実施例１よりもさらにＴＥ／ＴＭ変調
を安定に行なえる。
【００２５】
【実施例３】図７に実施例３の素子を示す。本実施例の
素子は、実施例２と同様、３つの領域から構成される。
中央の領域は位相シフト制御領域２４であり、両端の領
域は活性領域２５である。位相シフト制御領域２４は活
性層３２’を有さない。従って、位相と利得を独立に制
御することが可能である。さらに、本実施例では、活性
層３２’に歪量子井戸を導入することにより、素子の高
性能化をはかった。
素子は、実施例２と同様、３つの領域から構成される。
中央の領域は位相シフト制御領域２４であり、両端の領
域は活性領域２５である。位相シフト制御領域２４は活
性層３２’を有さない。従って、位相と利得を独立に制
御することが可能である。さらに、本実施例では、活性
層３２’に歪量子井戸を導入することにより、素子の高
性能化をはかった。
【００２６】まず、素子の作製方法について記述する。
ｎ−ＩｎＰ基板３０の活性領域２５に回折格子２１を作
製し、その上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３１、歪量
子井戸活性層３２’、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１
３、ｐ−ＩｎＰａｙａクラッド層１４、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１７を順次積層する。本実施例の場合
の活性層３２’は、井戸層として、ｉ−ＩｎＧａＡｓ２
２を５ｎｍ、バリア層としてｉ−ＩｎＧａＡｓ２３を５
ｎｍ、これを１０層積層したもので構成する。その後、
位相シフト制御領域２４の活性層３２’までの層をエッ
チングし、その上にｐ−ＩｎＰ層１４を積層する。幅２
μｍのメサ・ストライプを残して、基板３０の上までエ
ッチングし、その周囲をｎ−ＩｎＰ層、ｐ−ＩｎＰ層で
埋め込む。各領域２４、２５は独立に電流制御できるよ
うに、電気的に分離する。これらの上にｐ型電極１９を
設け、裏面にｎ型電極２０を設ける。活性領域２５は各
々３００μｍ、位相シフト制御領域は２００μｍとし
た。端面はＡＲコーティングを施し、反射率は１％以下
とした。
ｎ−ＩｎＰ基板３０の活性領域２５に回折格子２１を作
製し、その上にｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３１、歪量
子井戸活性層３２’、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰバッファ層１
３、ｐ−ＩｎＰａｙａクラッド層１４、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層１７を順次積層する。本実施例の場合
の活性層３２’は、井戸層として、ｉ−ＩｎＧａＡｓ２
２を５ｎｍ、バリア層としてｉ−ＩｎＧａＡｓ２３を５
ｎｍ、これを１０層積層したもので構成する。その後、
位相シフト制御領域２４の活性層３２’までの層をエッ
チングし、その上にｐ−ＩｎＰ層１４を積層する。幅２
μｍのメサ・ストライプを残して、基板３０の上までエ
ッチングし、その周囲をｎ−ＩｎＰ層、ｐ−ＩｎＰ層で
埋め込む。各領域２４、２５は独立に電流制御できるよ
うに、電気的に分離する。これらの上にｐ型電極１９を
設け、裏面にｎ型電極２０を設ける。活性領域２５は各
々３００μｍ、位相シフト制御領域は２００μｍとし
た。端面はＡＲコーティングを施し、反射率は１％以下
とした。
【００２７】次に、素子の動作を説明する。本実施例の
場合、活性層３２’が多重量子井戸構造で、しかもバリ
ア層２３に引っ張り歪が導入されているため、ＴＭ偏波
の利得をＴＥ偏波の利得に近付けることができ、ＴＥ／
ＴＭ変調レーザとしての歩留りが非常に向上する。ま
た、バルク活性層の場合に比較して低い電流密度で大き
な利得係数が得られる。本実施例においても、実施例１
と同様に、２つの隣接するＴＥ偏波の縦モード間隔のほ
ぼ中心付近にＴＭ偏波のブラッグ波長が位置するように
有効屈折率の設計を行なった。
場合、活性層３２’が多重量子井戸構造で、しかもバリ
ア層２３に引っ張り歪が導入されているため、ＴＭ偏波
の利得をＴＥ偏波の利得に近付けることができ、ＴＥ／
ＴＭ変調レーザとしての歩留りが非常に向上する。ま
た、バルク活性層の場合に比較して低い電流密度で大き
な利得係数が得られる。本実施例においても、実施例１
と同様に、２つの隣接するＴＥ偏波の縦モード間隔のほ
ぼ中心付近にＴＭ偏波のブラッグ波長が位置するように
有効屈折率の設計を行なった。
【００２８】ＴＥ偏波の２つのモードが競合し、しきい
値利得が増加する付近で、ＴＭ偏波が発振しやすくな
る。それと同時に、発振が安定になり、雑音が減少す
る。また、位相シフト制御領域２４への注入電流によ
り、位相シフト量を制御することができるので、しきい
値利得が減少し、安定に発振することができる。
値利得が増加する付近で、ＴＭ偏波が発振しやすくな
る。それと同時に、発振が安定になり、雑音が減少す
る。また、位相シフト制御領域２４への注入電流によ
り、位相シフト量を制御することができるので、しきい
値利得が減少し、安定に発振することができる。
【００２９】本実施例のレーザを用いた変調方法を示
す。実施例１と同様に、半導体レーザの活性領域２５の
片側の電極にバイアス電流Ｉ0を注入し、変調電流ΔＩ
＝（Ｉ1−Ｉ0）を重畳することにより、出力光はＴＥ偏
波とＴＭ偏波で変調される。この出力光を偏光子を用い
てＴＥ偏波のみ或はＴＭ偏波のみを透過させることによ
り、パワーが１，０の信号として取り出すことができ
る。この変調方式を用いて、実施例１と同様な光通信シ
ステムを構成することができる。
す。実施例１と同様に、半導体レーザの活性領域２５の
片側の電極にバイアス電流Ｉ0を注入し、変調電流ΔＩ
＝（Ｉ1−Ｉ0）を重畳することにより、出力光はＴＥ偏
波とＴＭ偏波で変調される。この出力光を偏光子を用い
てＴＥ偏波のみ或はＴＭ偏波のみを透過させることによ
り、パワーが１，０の信号として取り出すことができ
る。この変調方式を用いて、実施例１と同様な光通信シ
ステムを構成することができる。
【００３０】本実施例でも、微小な電流で消光比の大き
い変調が得られる。従って、キャリア密度の変動が少な
く、チャーピングが抑制され、スペクトルの広がりを小
さくすることができ、高速の変調を行なうことが可能と
なる。また、ＴＥとＴＭの利得をほぼ等しくし、低い電
流密度で大きな利得係数が得られるようになるため、Ｔ
Ｅ／ＴＭ変調素子としての歩留りが向上した。
い変調が得られる。従って、キャリア密度の変動が少な
く、チャーピングが抑制され、スペクトルの広がりを小
さくすることができ、高速の変調を行なうことが可能と
なる。また、ＴＥとＴＭの利得をほぼ等しくし、低い電
流密度で大きな利得係数が得られるようになるため、Ｔ
Ｅ／ＴＭ変調素子としての歩留りが向上した。
【００３１】
【実施例４】本実施例で用いる波長可変レーザは実施例
１で用いたレーザと同様の特性を持つレーザである。実
施例１の半導体レーザは注入電流を変えることにより、
発振波長を変化させることができる。
１で用いたレーザと同様の特性を持つレーザである。実
施例１の半導体レーザは注入電流を変えることにより、
発振波長を変化させることができる。
【００３２】実施例１と同様に、半導体レーザ１の活性
領域の片側の電極にバイアス電流Ｉ0を注入し、信号１
として、変調電流ΔＩ＝（Ｉ1−Ｉ0）で変調することに
より、出力光は波長λ1（ＴＥ偏波）とλ0（ＴＭ偏波）
の間で変調された信号となる。同様に、半導体レーザ１
にバイアス電流Ｉ0を注入し、信号２として、変調電流
ΔＩ＝（Ｉ2−Ｉ0）で変調することにより、出力光は波
長λ2（ＴＥ偏波）とλ0（ＴＭ偏波）の間で変調された
信号となる。この様に、変調電流を変えることにより、
出力光の偏波および波長を変えることができる。この出
力光を、まず偏光子を透過させてＴＭ偏波（λ0）をカ
ットすることにより、波長λ1と波長λ2のそれぞれを、
光パワーが１，０の信号として取り出すことができる。
領域の片側の電極にバイアス電流Ｉ0を注入し、信号１
として、変調電流ΔＩ＝（Ｉ1−Ｉ0）で変調することに
より、出力光は波長λ1（ＴＥ偏波）とλ0（ＴＭ偏波）
の間で変調された信号となる。同様に、半導体レーザ１
にバイアス電流Ｉ0を注入し、信号２として、変調電流
ΔＩ＝（Ｉ2−Ｉ0）で変調することにより、出力光は波
長λ2（ＴＥ偏波）とλ0（ＴＭ偏波）の間で変調された
信号となる。この様に、変調電流を変えることにより、
出力光の偏波および波長を変えることができる。この出
力光を、まず偏光子を透過させてＴＭ偏波（λ0）をカ
ットすることにより、波長λ1と波長λ2のそれぞれを、
光パワーが１，０の信号として取り出すことができる。
【００３３】図８に、実施例２の変調方式を用いた波長
多重光通信システムの構成図を示す。半導体レーザ１を
上述の方法で変調電流（Ｉn−Ｉ0）で変調し、出力光を
波長λ0（ＴＭ偏波）とλn（ＴＥ偏波）の間で変調され
た信号７’（信号ｎ）とする。この光７を偏光子２を用
いてλn（ＴＥ偏波）のみを透過させることにより、パ
ワーが１，０の信号６’とする。偏光子２を透過した光
を、レンズ３を用いてファイバ４に結合させ、ファイバ
４を伝送させた後、分岐器１０でｎ個に分配する。分配
された光は１２の特性を有する受信フィルタ１１（Ｆ
ｎ）で波長λnのみを透過させることにより、パワーが
１，０の信号６’となる。
多重光通信システムの構成図を示す。半導体レーザ１を
上述の方法で変調電流（Ｉn−Ｉ0）で変調し、出力光を
波長λ0（ＴＭ偏波）とλn（ＴＥ偏波）の間で変調され
た信号７’（信号ｎ）とする。この光７を偏光子２を用
いてλn（ＴＥ偏波）のみを透過させることにより、パ
ワーが１，０の信号６’とする。偏光子２を透過した光
を、レンズ３を用いてファイバ４に結合させ、ファイバ
４を伝送させた後、分岐器１０でｎ個に分配する。分配
された光は１２の特性を有する受信フィルタ１１（Ｆ
ｎ）で波長λnのみを透過させることにより、パワーが
１，０の信号６’となる。
【００３４】この場合の受信フィルタ１１は、１Å程度
しか離れていない波長を分離するため、透過バンド幅の
小さい波長フィルタが必要である。例えばＤＦＢフィル
タ、ファブリペローフィルタ、マッハツエンダ型フィル
タなどである。受信フィルタ１１を透過した光をフォト
ダイオード５で受光し、信号を検出する。
しか離れていない波長を分離するため、透過バンド幅の
小さい波長フィルタが必要である。例えばＤＦＢフィル
タ、ファブリペローフィルタ、マッハツエンダ型フィル
タなどである。受信フィルタ１１を透過した光をフォト
ダイオード５で受光し、信号を検出する。
【００３５】さらに、波長フィルタを同調機能を有する
可変フィルタにすることにより、受信側で自由にチャン
ネルを選択することができる。
可変フィルタにすることにより、受信側で自由にチャン
ネルを選択することができる。
【００３６】本実施例でも、微小な電流で変調を行なえ
るため、キャリア密度の変動が小さく、チャーピングが
抑制され、スペクトル広がりを抑えることができ、高速
の変調を行なうことができる。また、スペクトル広がり
が小さいため、波長毎に異なる信号を割り当てる場合に
も、波長数多く取ることができ、また、消光比の良好な
信号が得られる。本実施例の場合、ＴＥ偏波のみで変調
を行なう場合に比較して、隣接する縦モード間隔の最も
発振しにくい領域にＴＭ偏波の縦モードが設けられてい
るため、変調を安定に低雑音で行なうことができる。そ
の結果、容易に消光比の高く、高速で、しかも波長多重
数の多い通信を行なうことが可能となる。
るため、キャリア密度の変動が小さく、チャーピングが
抑制され、スペクトル広がりを抑えることができ、高速
の変調を行なうことができる。また、スペクトル広がり
が小さいため、波長毎に異なる信号を割り当てる場合に
も、波長数多く取ることができ、また、消光比の良好な
信号が得られる。本実施例の場合、ＴＥ偏波のみで変調
を行なう場合に比較して、隣接する縦モード間隔の最も
発振しにくい領域にＴＭ偏波の縦モードが設けられてい
るため、変調を安定に低雑音で行なうことができる。そ
の結果、容易に消光比の高く、高速で、しかも波長多重
数の多い通信を行なうことが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。 １．通常のＤＦＢレーザを用いたＴＥ／ＴＭ変調と比較
して、安定に変調を行なうことができる。 ２．一方の偏波の縦モードの間隔の中心付近にもう一方
の偏波の縦モードが存在するため、しきい値利得が下が
り、効率が向上し、また、雑音も低減される。 ３．微小な電流で変調を行なえるため、チャーピングが
抑制され、スペクトル広がりが抑えられ、また高速な変
調が容易に実現できる。 ４．微小な電流で変調を行なうにもかかわらず、良好な
消光比が容易に得られる。 ５．スペクトル幅の広がりが抑えられるため、波長多重
時にも良好な消光比が得られる。
いるので、以下に記載するような効果を奏する。 １．通常のＤＦＢレーザを用いたＴＥ／ＴＭ変調と比較
して、安定に変調を行なうことができる。 ２．一方の偏波の縦モードの間隔の中心付近にもう一方
の偏波の縦モードが存在するため、しきい値利得が下が
り、効率が向上し、また、雑音も低減される。 ３．微小な電流で変調を行なえるため、チャーピングが
抑制され、スペクトル広がりが抑えられ、また高速な変
調が容易に実現できる。 ４．微小な電流で変調を行なうにもかかわらず、良好な
消光比が容易に得られる。 ５．スペクトル幅の広がりが抑えられるため、波長多重
時にも良好な消光比が得られる。
【図１】実施例１の素子の構成図。
【図２】実施例１のΔβＬとｇthＬの関係を示す図。
【図３】実施例１の素子の注入電流−しきい値利得特性
とその変調方法を説明する図。
とその変調方法を説明する図。
【図４】実施例１の素子とその変調方法を用いた通信シ
ステムの構成例の図。
ステムの構成例の図。
【図５】実施例２の素子の構成図。
【図６】実施例２のΔβＬとｇthＬの関係を示す図。
【図７】実施例３の素子の構成図。
【図８】実施例４の素子とその変調方法を用いた波長多
重光通信システムの構成例の図。
重光通信システムの構成例の図。
【図９】従来例を示す図。
１ 半導体レーザ ２ 偏光子 ３ レンズ ４ 光ファイバ ５ フォトダイオード ６、６’ 偏光子透過後の信号 ７、７’ レーザからの光 １０ 分岐器 １１ 受信フィルタ １２ 受信フィルタの特性 １３ バッファ層 １４ クラッド層 １７ コンタクト層 １９、２０ 電極 ２１ 回折格子 ２２ 井戸層 ２３ バリア層 ２４ 位相制御領域 ２５ 活性領域 ３０ 基板 ３１ ガイド層 ３２、３２’ 活性層
Claims (10)
- 【請求項１】 複数の電気的に分離された領域を有する
分布帰還型半導体レーザにおいて、ＴＥ偏波に対するブ
ラッグ波長とＴＭ偏波に対するブラッグ波長の差があっ
て、一方の偏波の隣接する縦モード間隔より小さく設定
されていることを特徴とする光伝送装置。 - 【請求項２】 ＴＥ偏波に対するブラッグ波長とＴＭ偏
波に対するブラッグ波長の差が、一方の偏波の隣接する
縦モード間隔の約１／２であることを特徴とする請求項
１記載の光伝送装置。 - 【請求項３】 該半導体レーザのＴＥ偏波に対するブラ
ッグ波長とＴＭ偏波に対するブラッグ波長の波長差が、
片方の偏波に対する隣接する縦モード間隔の約１／２と
なるように、ＴＥ偏波に対する有効屈折率とＴＭ偏波に
対する有効屈折率の差が設定されることを特徴とする請
求項１または２記載の光伝送装置。 - 【請求項４】 該半導体レーザの電気的に分離された複
数の領域のうち、少なくとも１つの領域が活性層を有さ
ず、位相のみを制御する位相制御領域であることを特徴
とする請求項１または２記載の光伝送装置。 - 【請求項５】 該半導体レーザの活性層がバルクで構成
されていることを特徴とする請求項１または２記載の光
伝送装置。 - 【請求項６】 該半導体レーザの活性層が面内の引っ張
り歪を持つ歪量子井戸で構成されることを特徴とする請
求項１または２記載の光伝送装置。 - 【請求項７】 請求項１または２記載の半導体レーザ
が、電気的に複数の領域に分離されており、該複数の領
域への注入電流を制御することにより、出力光の偏波の
方向をＴＥ偏波とＴＭ偏波の間で変調し、該出力光の２
偏波のうち１偏波のみを選択して取り出すことにより、
ＡＭ変調された信号を送り出すことを特徴とする変調方
式。 - 【請求項８】 請求項７記載の変調方式において、該２
つの偏波のうち送出する方の偏波の波長を可変にし、該
２つの偏波間でスイッチングを行なうよう注入電流を変
調し、受信側で波長フィルタを用いて任意の波長の信号
を検出することを特徴とする光通信方式。 - 【請求項９】 請求項８記載の光通信方式において、該
光伝送装置と該波長フィルタを複数用いて通信を行なう
ことを特徴とする波長多重光通信方式。 - 【請求項１０】 複数の電気的に分離された領域を有す
る分布帰還型半導体レーザにおいて、ＴＥ偏波に対する
ブラッグ波長とＴＭ偏波に対するブラッグ波長の差があ
って、一方の偏波の隣接する縦モード間隔より小さく設
定されていることを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334065A JPH08172244A (ja) | 1994-12-17 | 1994-12-17 | 光伝送装置およびその変調方式 |
| US08/570,654 US5841799A (en) | 1994-12-17 | 1995-12-11 | Semiconductor laser, modulation method therefor and optical communication system using the same |
| DE69526041T DE69526041T2 (de) | 1994-12-17 | 1995-12-14 | Halbleiterlaser, Modulationsverfahren und optisches Kommunikationssystem |
| EP95119710A EP0717480B1 (en) | 1994-12-17 | 1995-12-14 | Semiconductor laser, modulation method therefor and optical communication system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6334065A JPH08172244A (ja) | 1994-12-17 | 1994-12-17 | 光伝送装置およびその変調方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08172244A true JPH08172244A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=18273122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6334065A Pending JPH08172244A (ja) | 1994-12-17 | 1994-12-17 | 光伝送装置およびその変調方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08172244A (ja) |
-
1994
- 1994-12-17 JP JP6334065A patent/JPH08172244A/ja active Pending
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