JPH0876157A - 雑音フィルタ - Google Patents
雑音フィルタInfo
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- JPH0876157A JPH0876157A JP6211189A JP21118994A JPH0876157A JP H0876157 A JPH0876157 A JP H0876157A JP 6211189 A JP6211189 A JP 6211189A JP 21118994 A JP21118994 A JP 21118994A JP H0876157 A JPH0876157 A JP H0876157A
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- optical
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高ビットレートの光パルス列の雑音を濾過す
ることができ、信号光の損失を大幅に低減することが可
能であり、信号光に対し偏光無依存な雑音フィルタを提
供する。 【構成】 半導体基板上に可飽和吸収特性を有する多重
量子井戸層が形成されてなる可飽和吸収体と、光信号を
第１の光と第２の光に分岐する光分岐手段と、該第２の
光を増幅する光増幅手段と、増幅された前記第２の光を
２つの直交する偏波に分離し、その後一方の偏波を９０
度回転し再び他方と合波する分離・合波手段と、該合波
した第２の光を前記可飽和吸収体に入射する第１の入射
手段と、前記第１の光を前記可飽和吸収体における前記
第２の光の入射位置に入射する第２の入射手段と、前記
可飽和吸収体から反射または透過された前記第１の光を
取り出す出射手段とを具備することを特徴とする。
ることができ、信号光の損失を大幅に低減することが可
能であり、信号光に対し偏光無依存な雑音フィルタを提
供する。 【構成】 半導体基板上に可飽和吸収特性を有する多重
量子井戸層が形成されてなる可飽和吸収体と、光信号を
第１の光と第２の光に分岐する光分岐手段と、該第２の
光を増幅する光増幅手段と、増幅された前記第２の光を
２つの直交する偏波に分離し、その後一方の偏波を９０
度回転し再び他方と合波する分離・合波手段と、該合波
した第２の光を前記可飽和吸収体に入射する第１の入射
手段と、前記第１の光を前記可飽和吸収体における前記
第２の光の入射位置に入射する第２の入射手段と、前記
可飽和吸収体から反射または透過された前記第１の光を
取り出す出射手段とを具備することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、将来の高速・大容量光
通信システムにおいて、光増幅器から発生する自発放出
光（ＡＳＥ；Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏ
ｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）雑音を除去する雑音フィルタ
に関するものである。
通信システムにおいて、光増幅器から発生する自発放出
光（ＡＳＥ；Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏ
ｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）雑音を除去する雑音フィルタ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】光通信において、光信号を電気信号に変
換することなく、光の状態のまま増幅するために、エル
ビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ；Ｅｒｂｉｕｍ
Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が用
いられる。このとき、図１に示すように、自然放出光
（ＡＳＥ）雑音が信号光パルス列に重畳される。そのた
め、信号のＳＮ比が劣化する問題が生じる。図１（ａ）
に示すように、このエルビウムドープファイバ増幅器１
では、図１（ｂ）に示すような入力光パルスが入力され
ると、図１（ｃ）に示すような出力パルスが得られる
が、このとき、自然放出光（ＡＳＥ）雑音２が信号光パ
ルス列３に重畳される。そのため、信号のＳＮ比（Ｓｉ
ｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が劣化する
問題が生じる。この問題を解決する方法として、多重量
子井戸（ＭＱＷ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｗｅｌｌ）層が有する可飽和吸収特性を利用することが
容易に考えられる。１．５５μｍ帯の可飽和吸収体の一
例を図２に示す。この図のような従来の雑音フィルタに
おけるＭＱＷ層４は、ＩｎＰ基板５上に５００℃でＩｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓをノンドープで成長させたもの
である。この可飽和吸収体の表面でのフレネル反射を抑
えるため、両面には低反射膜（ＡＲコート；Ａｎｔｉ−
Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ）６が施されて
いる。入力光信号Ｉは、光強度を上げるため、集光レン
ズ７によりＭＱＷ層４中に絞りこまれる。このとき、Ｍ
ＱＷ層４は光信号Ｉの一部を吸収し、内部にキャリアを
蓄積する。励起されたキャリアは、クーロン遮蔽効果や
位相空間充満効果により励起子吸収に関与する状態密度
を減少させる。その結果、図３に示すように、光が弱い
ときは、大きな吸収を受け、光が強くなると、吸収が小
さくなる。光強度と透過率の関係を図４に示す。すなわ
ち、光強度の高い光パルスは大きく透過し、光強度の弱
い雑音は吸収をされ、余り透過しなくなる。その結果、
雑音である自然放出光は低減される。
換することなく、光の状態のまま増幅するために、エル
ビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ；Ｅｒｂｉｕｍ
Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が用
いられる。このとき、図１に示すように、自然放出光
（ＡＳＥ）雑音が信号光パルス列に重畳される。そのた
め、信号のＳＮ比が劣化する問題が生じる。図１（ａ）
に示すように、このエルビウムドープファイバ増幅器１
では、図１（ｂ）に示すような入力光パルスが入力され
ると、図１（ｃ）に示すような出力パルスが得られる
が、このとき、自然放出光（ＡＳＥ）雑音２が信号光パ
ルス列３に重畳される。そのため、信号のＳＮ比（Ｓｉ
ｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）が劣化する
問題が生じる。この問題を解決する方法として、多重量
子井戸（ＭＱＷ；Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ
Ｗｅｌｌ）層が有する可飽和吸収特性を利用することが
容易に考えられる。１．５５μｍ帯の可飽和吸収体の一
例を図２に示す。この図のような従来の雑音フィルタに
おけるＭＱＷ層４は、ＩｎＰ基板５上に５００℃でＩｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓをノンドープで成長させたもの
である。この可飽和吸収体の表面でのフレネル反射を抑
えるため、両面には低反射膜（ＡＲコート；Ａｎｔｉ−
Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ）６が施されて
いる。入力光信号Ｉは、光強度を上げるため、集光レン
ズ７によりＭＱＷ層４中に絞りこまれる。このとき、Ｍ
ＱＷ層４は光信号Ｉの一部を吸収し、内部にキャリアを
蓄積する。励起されたキャリアは、クーロン遮蔽効果や
位相空間充満効果により励起子吸収に関与する状態密度
を減少させる。その結果、図３に示すように、光が弱い
ときは、大きな吸収を受け、光が強くなると、吸収が小
さくなる。光強度と透過率の関係を図４に示す。すなわ
ち、光強度の高い光パルスは大きく透過し、光強度の弱
い雑音は吸収をされ、余り透過しなくなる。その結果、
雑音である自然放出光は低減される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の問題点を、
図５に示すような従来の雑音フィルタの構成図を用い
て、説明する。図５に示すように、増幅器１から出力光
信号（Ａ）が集光レンズ７を介して雑音フィルタ（Ｂ）
に入射され、雑音フィルタ（Ｂ）からの出力光信号
（Ｃ）が光ファイバ８を通過する構成で、通過した後の
光信号を（Ｄ）で示される場合を考える。
図５に示すような従来の雑音フィルタの構成図を用い
て、説明する。図５に示すように、増幅器１から出力光
信号（Ａ）が集光レンズ７を介して雑音フィルタ（Ｂ）
に入射され、雑音フィルタ（Ｂ）からの出力光信号
（Ｃ）が光ファイバ８を通過する構成で、通過した後の
光信号を（Ｄ）で示される場合を考える。
【０００４】第一の課題は、従来のＭＱＷ層においては
励起されたキャリア寿命が数ナノ秒と極めて長いことで
ある。図６に示すように、出力光信号（Ａ）のパルス間
隔が１０ナノ秒と長い場合は、次のパルスが来たとき、
寿命が数ナノ秒のキャリア密度は初期状態に回復してい
る。そのため、透過率は、図７に示すように、大きく変
化する。その結果、雑音フィルタ（Ｂ）を通過した後の
光信号（Ｃ）は、図８に示すように、時間的分布がある
ものの、雑音は低減される。ここで、この光信号（Ｃ）
の光パルスが、光ソリトンパルス（ファイバの非線形効
果と分散が釣り合い、光パルスの形が伝搬に伴い変化し
ないパルス）である場合、光ファイバ８中の伝搬に伴
い、図９に示すように、光信号（Ｄ）中の雑音光２ａ
は、光分散により時間軸上に広がり、ほぼ一様となる。
このとき、すなわち、光信号（Ａ）から光信号（Ｄ）へ
の雑音除去比が、光増幅器（ＥＤＦＡ）１での雑音増加
率を上回れば、ＳＮ比の劣化が起きないことになる。
励起されたキャリア寿命が数ナノ秒と極めて長いことで
ある。図６に示すように、出力光信号（Ａ）のパルス間
隔が１０ナノ秒と長い場合は、次のパルスが来たとき、
寿命が数ナノ秒のキャリア密度は初期状態に回復してい
る。そのため、透過率は、図７に示すように、大きく変
化する。その結果、雑音フィルタ（Ｂ）を通過した後の
光信号（Ｃ）は、図８に示すように、時間的分布がある
ものの、雑音は低減される。ここで、この光信号（Ｃ）
の光パルスが、光ソリトンパルス（ファイバの非線形効
果と分散が釣り合い、光パルスの形が伝搬に伴い変化し
ないパルス）である場合、光ファイバ８中の伝搬に伴
い、図９に示すように、光信号（Ｄ）中の雑音光２ａ
は、光分散により時間軸上に広がり、ほぼ一様となる。
このとき、すなわち、光信号（Ａ）から光信号（Ｄ）へ
の雑音除去比が、光増幅器（ＥＤＦＡ）１での雑音増加
率を上回れば、ＳＮ比の劣化が起きないことになる。
【０００５】ところが、図１０（ａ）に示すように、パ
ルス間隔が１００ピコ秒程度の高ビットレートの信号列
になると、ＭＱＷ層中のキャリアは寿命が数ナノ秒であ
るので、次のパルスが来るまでに枯死することができず
残存する。そのため、図１０（ｂ）に示すように、大き
な透過率変化が得られなくなり、雑音の除去が不可能に
なる。
ルス間隔が１００ピコ秒程度の高ビットレートの信号列
になると、ＭＱＷ層中のキャリアは寿命が数ナノ秒であ
るので、次のパルスが来るまでに枯死することができず
残存する。そのため、図１０（ｂ）に示すように、大き
な透過率変化が得られなくなり、雑音の除去が不可能に
なる。
【０００６】第二の課題は、光信号の吸収損失が大きい
ことである。従来の単一パルスによる自己透過率変調で
は、光パルスの前半部分を吸収させ、キャリアを励起
し、それによりブリーチングを引き起こし、後半部分を
透過させるため、どうしても吸収損失が大きくなってし
まう。吸収損失を低減するには、光信号強度を大きくす
ればよいが、そのためには、利得の大きな光増幅器が必
要となり、その分、自然放出光雑音も大きくなる。
ことである。従来の単一パルスによる自己透過率変調で
は、光パルスの前半部分を吸収させ、キャリアを励起
し、それによりブリーチングを引き起こし、後半部分を
透過させるため、どうしても吸収損失が大きくなってし
まう。吸収損失を低減するには、光信号強度を大きくす
ればよいが、そのためには、利得の大きな光増幅器が必
要となり、その分、自然放出光雑音も大きくなる。
【０００７】第三の課題は、入射する光信号の偏光状態
に対し、可飽和吸収特性が大きく変化することである。
電子および正孔は、一つのエネルギー状態に対し、アッ
プスピンとダウンスピンの二つの状態が縮退して存在す
る。今、電子と重い正孔との励起子遷移を考えると、図
１１に示すように、円偏光の信号光が入射した場合に
は、一方のスピンのみを励起することになり、図１２に
示すように、直線偏光の場合には、両方のスピンを励起
することになる。これは、一つのエネルギー準位を埋め
るのに、円偏光の場合に対し直線偏光の場合では、２倍
の光パワーが必要なことを意味する。したがって、図１
３に示すように、可飽和吸収体の透過率は、大きな偏光
依存性を有することになる。しかし、この問題が大きく
クローズアップするのは、第一の課題である高速性が解
決し、高速な信号を扱う場合においてである。スピンは
６０〜１００ピコ秒程度の緩和時間で一様になるため、
２ナノ秒のキャリア寿命を有する従来の半導体材料を用
い、同程度の光信号を扱うかぎり、このスピンによる偏
光依存性はあまり問題にならない。したがって、本発明
のねらいは、特にパルス間隔がピコ秒程度またはそれ以
下の信号光における雑音を除去することを目的とする。
に対し、可飽和吸収特性が大きく変化することである。
電子および正孔は、一つのエネルギー状態に対し、アッ
プスピンとダウンスピンの二つの状態が縮退して存在す
る。今、電子と重い正孔との励起子遷移を考えると、図
１１に示すように、円偏光の信号光が入射した場合に
は、一方のスピンのみを励起することになり、図１２に
示すように、直線偏光の場合には、両方のスピンを励起
することになる。これは、一つのエネルギー準位を埋め
るのに、円偏光の場合に対し直線偏光の場合では、２倍
の光パワーが必要なことを意味する。したがって、図１
３に示すように、可飽和吸収体の透過率は、大きな偏光
依存性を有することになる。しかし、この問題が大きく
クローズアップするのは、第一の課題である高速性が解
決し、高速な信号を扱う場合においてである。スピンは
６０〜１００ピコ秒程度の緩和時間で一様になるため、
２ナノ秒のキャリア寿命を有する従来の半導体材料を用
い、同程度の光信号を扱うかぎり、このスピンによる偏
光依存性はあまり問題にならない。したがって、本発明
のねらいは、特にパルス間隔がピコ秒程度またはそれ以
下の信号光における雑音を除去することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第一の課題であるキャリ
ア寿命の低減を実現するために、多重量子井戸層とし
て、従来の成長温度である５００℃より低温の１５０℃
〜４００℃で、ドーパントとしてｐ型元素、特にＢｅを
添加して、成長させた多重量子井戸層を用いる。さら
に、第二の課題である吸収損失の低減には、光信号を二
つに分け、一方を励起光として大きく増幅し、それによ
り可飽和吸収を引き起こし、透明になったそのときに信
号光を通す、自己ポンプ−プローブ方式を採用する。さ
らに、第三の課題である偏光依存性の問題は、励起光を
常に直線偏光とすることによって解決可能である。
ア寿命の低減を実現するために、多重量子井戸層とし
て、従来の成長温度である５００℃より低温の１５０℃
〜４００℃で、ドーパントとしてｐ型元素、特にＢｅを
添加して、成長させた多重量子井戸層を用いる。さら
に、第二の課題である吸収損失の低減には、光信号を二
つに分け、一方を励起光として大きく増幅し、それによ
り可飽和吸収を引き起こし、透明になったそのときに信
号光を通す、自己ポンプ−プローブ方式を採用する。さ
らに、第三の課題である偏光依存性の問題は、励起光を
常に直線偏光とすることによって解決可能である。
【０００９】すなわち、本発明の雑音フィルタは、半導
体基板上に可飽和吸収特性を有する多重量子井戸層が形
成されてなる可飽和吸収体と、光信号を第１の光と第２
の光に分岐する光分岐手段と、該第２の光を増幅する光
増幅手段と、増幅された前記第２の光を２つの直交する
偏波に分離し、その後一方の偏波を９０度回転し再び他
方と合波させる分離・合波手段と、該合波した第２の光
を前記可飽和吸収体に入射させる第１の入射手段と、前
記第１の光を前記可飽和吸収体における前記第２の光の
入射位置に入射させる第２の入射手段と、前記可飽和吸
収体から反射または透過された前記第１の光を取り出す
出射手段と、を具備することを特徴としている。
体基板上に可飽和吸収特性を有する多重量子井戸層が形
成されてなる可飽和吸収体と、光信号を第１の光と第２
の光に分岐する光分岐手段と、該第２の光を増幅する光
増幅手段と、増幅された前記第２の光を２つの直交する
偏波に分離し、その後一方の偏波を９０度回転し再び他
方と合波させる分離・合波手段と、該合波した第２の光
を前記可飽和吸収体に入射させる第１の入射手段と、前
記第１の光を前記可飽和吸収体における前記第２の光の
入射位置に入射させる第２の入射手段と、前記可飽和吸
収体から反射または透過された前記第１の光を取り出す
出射手段と、を具備することを特徴としている。
【００１０】また、前記多重量子井戸層は、１５０℃か
ら４００℃の低温成長層であり、かつドーパントとして
ｐ型元素またはＢｅが１０17ｃｍ-3以上添加されてお
り、キャリア寿命が１００ピコ秒以上であることが、好
ましい。
ら４００℃の低温成長層であり、かつドーパントとして
ｐ型元素またはＢｅが１０17ｃｍ-3以上添加されてお
り、キャリア寿命が１００ピコ秒以上であることが、好
ましい。
【００１１】
【作用】成長温度に対するキャリア寿命の変化を図１４
に示し、従来の５００℃で成長させたノンドープ多重量
子井戸層と、それより低温である２００℃で成長させた
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸層にＢｅをド
ープしたものとについて、キャリア寿命を測定した結果
を図１５に示す。従来、ガスソース分子線エピタキシー
装置では、５００℃で量子井戸層の成長を行う。このと
き、励起されたキャリア発光再結合過程が支配的となる
ため、得られた多重量子井戸層は、図１５中に実線のカ
ーブで示すように、キャリア寿命が１０3 ピコ秒（数ナ
ノ秒）程度であり、レーザ等の発光デバイスへの応用に
は極めて有用である。しかし、その反面、発光再結合過
程に伴うキャリア寿命は極めて長く、数〜数十ナノ秒で
あるため、前記したパルス間隔が１００ピコ秒程度の高
ビットレート信号列の雑音フィルタとして用いることは
困難である。
に示し、従来の５００℃で成長させたノンドープ多重量
子井戸層と、それより低温である２００℃で成長させた
ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸層にＢｅをド
ープしたものとについて、キャリア寿命を測定した結果
を図１５に示す。従来、ガスソース分子線エピタキシー
装置では、５００℃で量子井戸層の成長を行う。このと
き、励起されたキャリア発光再結合過程が支配的となる
ため、得られた多重量子井戸層は、図１５中に実線のカ
ーブで示すように、キャリア寿命が１０3 ピコ秒（数ナ
ノ秒）程度であり、レーザ等の発光デバイスへの応用に
は極めて有用である。しかし、その反面、発光再結合過
程に伴うキャリア寿命は極めて長く、数〜数十ナノ秒で
あるため、前記したパルス間隔が１００ピコ秒程度の高
ビットレート信号列の雑音フィルタとして用いることは
困難である。
【００１２】これに対し、本発明でのように、温度を下
げて、１５０℃〜４００℃で、さらにＢｅをドープして
成長を行うと、深い準位に再結合中心が形成されると考
えられ、そのためキャリアの寿命は１００ピコ秒程度ま
で高速化される。この量子井戸層の成長を１５０℃未満
で行うと、励起子による吸収の波長変化が生じないと思
われる。そのため、成長温度として利用しがたい。ま
た、成長温度が４００℃を越えると、キャリア寿命が長
くなり始めるため、４００℃を越える成長温度も利用で
きない。また、成長中にｐ型元素またはＢｅを導入する
と、キャリア寿命は１ピコ秒程度まで低減することが可
能になる。この高速なキャリア寿命を実現するためのド
ープ元素としては、Ｂｅ以外にｐ型元素が適当であり、
その添加量は１０17ｃｍ-3以上とすれば、キャリア寿命
を１００ピコ秒以下とすることができる。
げて、１５０℃〜４００℃で、さらにＢｅをドープして
成長を行うと、深い準位に再結合中心が形成されると考
えられ、そのためキャリアの寿命は１００ピコ秒程度ま
で高速化される。この量子井戸層の成長を１５０℃未満
で行うと、励起子による吸収の波長変化が生じないと思
われる。そのため、成長温度として利用しがたい。ま
た、成長温度が４００℃を越えると、キャリア寿命が長
くなり始めるため、４００℃を越える成長温度も利用で
きない。また、成長中にｐ型元素またはＢｅを導入する
と、キャリア寿命は１ピコ秒程度まで低減することが可
能になる。この高速なキャリア寿命を実現するためのド
ープ元素としては、Ｂｅ以外にｐ型元素が適当であり、
その添加量は１０17ｃｍ-3以上とすれば、キャリア寿命
を１００ピコ秒以下とすることができる。
【００１３】次に、自己ポンプ−プローブ法による吸収
損失の違いの実験結果を図１６に示す。この図に示す励
起光の吸収損失が、従来の信号光だけの自己透過率変調
法によるものと等価で有る。前述したように、従来法で
損失を低減するには、光増幅器の利得を大きくする必要
が有り、自然放出光雑音の増大を招いてしまう。それに
対し、本方法では、励起光の光増幅器の利得をいくら大
きくしても、信号光の自然放出光雑音に影響を与えな
い。さらに、励起光が透明にしてくれた後に、信号光が
入射されるため、図１６に示すように、信号光の損失は
大きく低減される。
損失の違いの実験結果を図１６に示す。この図に示す励
起光の吸収損失が、従来の信号光だけの自己透過率変調
法によるものと等価で有る。前述したように、従来法で
損失を低減するには、光増幅器の利得を大きくする必要
が有り、自然放出光雑音の増大を招いてしまう。それに
対し、本方法では、励起光の光増幅器の利得をいくら大
きくしても、信号光の自然放出光雑音に影響を与えな
い。さらに、励起光が透明にしてくれた後に、信号光が
入射されるため、図１６に示すように、信号光の損失は
大きく低減される。
【００１４】信号光に対する偏光依存性に関しては、励
起光を常に直線偏光とすることによって、両スピンが均
等に励起されるため、完全に除去される。
起光を常に直線偏光とすることによって、両スピンが均
等に励起されるため、完全に除去される。
【００１５】
【実施例】本発明の雑音フィルタに好適に用いることの
できる可飽和吸収体を得るために、基板上に多重量子井
戸層を分子線エピタキシー法により成長させた。用いた
装置は、周知のガスソース分子線エピタキシー装置であ
り、下記の成長条件にて行った。また、ドープ材料はＢ
ｅを用いた。
できる可飽和吸収体を得るために、基板上に多重量子井
戸層を分子線エピタキシー法により成長させた。用いた
装置は、周知のガスソース分子線エピタキシー装置であ
り、下記の成長条件にて行った。また、ドープ材料はＢ
ｅを用いた。
【００１６】 （ｉ） III 族ソース ： Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ（メタ
ル） （ii） Ｖ族ソース ： ＡｓＨ3 ガス（流量２ｃｃ
ｍ） （iii ） 成長中の真空度 ： １．３×１０-5Ｔｏｒ
ｒ （iv） 基板回転速度 ： ２０ｒｐｍ （ｖ） 成長速度 ： ２．６μｍ／ｈ （vi） 成長温度 ： １５０，２００，３００，４０
０，６００（℃） 上記の各温度により成長させた多重量子井戸層のキャリ
ア寿命を測定したところ、前記した図１４の結果となっ
た。図から明らかなように、成長温度が４００℃を越え
ると、キャリア寿命が長くなり始めるので、成長温度は
４００℃以下が好ましい。また、１５０℃近傍ではキャ
リア寿命の値に問題はないが、１５０℃未満になると、
励起子による吸収の波長変化が生じなくなる可能性が大
きいので、１５０℃未満での成長は避けるべきである。
ル） （ii） Ｖ族ソース ： ＡｓＨ3 ガス（流量２ｃｃ
ｍ） （iii ） 成長中の真空度 ： １．３×１０-5Ｔｏｒ
ｒ （iv） 基板回転速度 ： ２０ｒｐｍ （ｖ） 成長速度 ： ２．６μｍ／ｈ （vi） 成長温度 ： １５０，２００，３００，４０
０，６００（℃） 上記の各温度により成長させた多重量子井戸層のキャリ
ア寿命を測定したところ、前記した図１４の結果となっ
た。図から明らかなように、成長温度が４００℃を越え
ると、キャリア寿命が長くなり始めるので、成長温度は
４００℃以下が好ましい。また、１５０℃近傍ではキャ
リア寿命の値に問題はないが、１５０℃未満になると、
励起子による吸収の波長変化が生じなくなる可能性が大
きいので、１５０℃未満での成長は避けるべきである。
【００１７】次に、Ｂｅドープ量の変化が、キャリア寿
命に及ぼす影響について調べるために、成長温度を２０
０℃のみとした以外は前記と同様の条件で、Ｂｅドープ
量を０ｃｍ-3から約８ｃｍ-3まで４通りに変化させて量
子井戸層を成長させ、それぞれのキャリア寿命を測定し
た。その結果は前記した図１５のようになった。ここ
で、比較のために、成長温度５００℃において成長させ
た量子井戸層のドープ量変化に対するキャリア寿命の変
化も図１５に合わせて示した。図から明らかなように、
２００℃での成長では、Ｂｅを１０17ｃｍ-3以上の量を
ドープすることによって、キャリア寿命が急激に短くな
ることがわかる。
命に及ぼす影響について調べるために、成長温度を２０
０℃のみとした以外は前記と同様の条件で、Ｂｅドープ
量を０ｃｍ-3から約８ｃｍ-3まで４通りに変化させて量
子井戸層を成長させ、それぞれのキャリア寿命を測定し
た。その結果は前記した図１５のようになった。ここ
で、比較のために、成長温度５００℃において成長させ
た量子井戸層のドープ量変化に対するキャリア寿命の変
化も図１５に合わせて示した。図から明らかなように、
２００℃での成長では、Ｂｅを１０17ｃｍ-3以上の量を
ドープすることによって、キャリア寿命が急激に短くな
ることがわかる。
【００１８】次に、前記のようにして作製した可飽和吸
収体を用いた本発明の雑音フィルタの構成を図１７を参
照して説明する。
収体を用いた本発明の雑音フィルタの構成を図１７を参
照して説明する。
【００１９】図に示すように、光ファイバ１０を伝送し
てきた信号光の１０％程度を光カプラ（光分岐手段）１
１により一方の光ファイバ１２に励起光として取り出
し、光増幅器（光増幅手段）１３により大きく増幅させ
る。増幅された励起光は、ウオラストンプリズム１４で
二つの直交した直線偏光に空間的に分離される。これら
をそのままレンズで集光して励起したのでは、光電界が
合成され、再び円偏光になる危険性が有るため、一方を
λ／２波長板１５により直線偏光のまま９０度回転さ
せ、平行な直線偏光とする。ここで、ウオラストンプリ
ズム１４とλ／２波長板１５は、分離・合波手段を構成
している。ファイバ１０を伝搬してくる信号光は、環境
の変化によりその偏光状態が変化するため、プリズム１
４により分離した二つの直線偏光の強度は、ランダムに
変化する。しかし、再びレンズ１６、１７（第１の入射
手段）により一点に集光し、前記構成の可飽和吸収体１
８に照射したとき、励起されるキャリアは一定となる。
光カプラ１１で分離した残り９０％の信号光は、前記励
起光とタイミングを合わせる遅延ファイバ１９を通った
後、ミラー２０、レンズ１７を介して可飽和吸収体１８
の励起された点に照射される。ここで、遅延ファイバ１
９、ミラー２０、およびレンズ１７は、第２の入射手段
を構成している。この後、信号光は可飽和吸収体１８を
透過した後に反射し、レンズ１７、ミラー２１を介して
光ファイバに取り出される。ここで、レンズ１７および
ミラー２１は、出射手段を構成している。なお、この場
合の出射信号光は、可飽和吸収体１８の多重量子井戸層
を透過した後、反射膜により反射された信号光であった
が、透過したままの信号光をファイバに取り出すように
しても良い。
てきた信号光の１０％程度を光カプラ（光分岐手段）１
１により一方の光ファイバ１２に励起光として取り出
し、光増幅器（光増幅手段）１３により大きく増幅させ
る。増幅された励起光は、ウオラストンプリズム１４で
二つの直交した直線偏光に空間的に分離される。これら
をそのままレンズで集光して励起したのでは、光電界が
合成され、再び円偏光になる危険性が有るため、一方を
λ／２波長板１５により直線偏光のまま９０度回転さ
せ、平行な直線偏光とする。ここで、ウオラストンプリ
ズム１４とλ／２波長板１５は、分離・合波手段を構成
している。ファイバ１０を伝搬してくる信号光は、環境
の変化によりその偏光状態が変化するため、プリズム１
４により分離した二つの直線偏光の強度は、ランダムに
変化する。しかし、再びレンズ１６、１７（第１の入射
手段）により一点に集光し、前記構成の可飽和吸収体１
８に照射したとき、励起されるキャリアは一定となる。
光カプラ１１で分離した残り９０％の信号光は、前記励
起光とタイミングを合わせる遅延ファイバ１９を通った
後、ミラー２０、レンズ１７を介して可飽和吸収体１８
の励起された点に照射される。ここで、遅延ファイバ１
９、ミラー２０、およびレンズ１７は、第２の入射手段
を構成している。この後、信号光は可飽和吸収体１８を
透過した後に反射し、レンズ１７、ミラー２１を介して
光ファイバに取り出される。ここで、レンズ１７および
ミラー２１は、出射手段を構成している。なお、この場
合の出射信号光は、可飽和吸収体１８の多重量子井戸層
を透過した後、反射膜により反射された信号光であった
が、透過したままの信号光をファイバに取り出すように
しても良い。
【００２０】前述したように、直線偏光で励起する限
り、この信号光に対し偏光依存性は無く、また励起光に
より透明になった後に信号光が照射されるため、吸収損
失は極めて小さくなる。
り、この信号光に対し偏光依存性は無く、また励起光に
より透明になった後に信号光が照射されるため、吸収損
失は極めて小さくなる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、高速な
可飽和吸収体として、Ｂｅをドープした低温成長量子井
戸層を用いることにより、高ビットレートの光パルス列
の雑音フィルタとしての動作を可能とするものである。
さらに、自己ポンプ−プローブ法を採用することによ
り、信号光の損失を大幅に低減することが可能である。
また、励起光の偏光を常に直線に保つことによって、信
号光に対し偏光無依存な雑音フィルタを可能とするもの
である。
可飽和吸収体として、Ｂｅをドープした低温成長量子井
戸層を用いることにより、高ビットレートの光パルス列
の雑音フィルタとしての動作を可能とするものである。
さらに、自己ポンプ−プローブ法を採用することによ
り、信号光の損失を大幅に低減することが可能である。
また、励起光の偏光を常に直線に保つことによって、信
号光に対し偏光無依存な雑音フィルタを可能とするもの
である。
【図１】エビウムドープファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）
により自然放出光（ＡＳＥ）雑音が増加する説明図であ
り、（ａ）はエビウムドープファイバ増幅器の概略構成
図、（ｂ）は同増幅器への入力光パルスを示すグラフ、
（ｃ）は同増幅器からの出力光パルスを示すグラフであ
る。
により自然放出光（ＡＳＥ）雑音が増加する説明図であ
り、（ａ）はエビウムドープファイバ増幅器の概略構成
図、（ｂ）は同増幅器への入力光パルスを示すグラフ、
（ｃ）は同増幅器からの出力光パルスを示すグラフであ
る。
【図２】半導体可飽和吸収体を用いた従来の雑音フィル
タの概略構成図である。
タの概略構成図である。
【図３】従来の雑音フィルタにおける励起光強度による
吸収スペクトルの変化を示すグラフである。
吸収スペクトルの変化を示すグラフである。
【図４】従来の雑音フィルタにおける光強度と透過率の
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図５】従来の雑音フィルタの原理を説明するための光
学系の構成図である。
学系の構成図である。
【図６】前記光学系における光増幅器からの出力光信号
のパルスを示すグラフである。
のパルスを示すグラフである。
【図７】前記光学系における雑音フィルタの過飽和吸収
体での透過率の変化を示すグラフである。
体での透過率の変化を示すグラフである。
【図８】前記光学系における雑音フィルタからの出力光
信号のパルスを示すグラフである。
信号のパルスを示すグラフである。
【図９】前記光学系における雑音フィルタからの出力光
信号が光ファイバ中を通過した状態でのパルスを示すグ
ラフである。
信号が光ファイバ中を通過した状態でのパルスを示すグ
ラフである。
【図１０】従来の雑音フィルタにおいてその過飽和吸収
体のキャリア寿命が長いことにより生じる問題点の説明
するもので、（ａ）はパルス間隔が短い入力光信号のパ
ルス列を示すグラフ、（ｂ）はこの入力光信号を受けた
場合の従来の雑音フィルタにおける透過率の変化を示す
グラフである。
体のキャリア寿命が長いことにより生じる問題点の説明
するもので、（ａ）はパルス間隔が短い入力光信号のパ
ルス列を示すグラフ、（ｂ）はこの入力光信号を受けた
場合の従来の雑音フィルタにおける透過率の変化を示す
グラフである。
【図１１】円偏光励起の場合のスピンに基づく偏光依存
性の説明図である。
性の説明図である。
【図１２】直線偏光励起の場合のスピンに基づく偏光依
存性の説明図である。
存性の説明図である。
【図１３】円偏光と直線偏光の可飽和吸収特性の違いを
示すもので、入射光強度と吸収損失との関係を示すグラ
フである。
示すもので、入射光強度と吸収損失との関係を示すグラ
フである。
【図１４】本発明の一実施例を説明するためのもので、
多重量子井戸層の成長温度とキャリア寿命の関係を示す
グラフである。
多重量子井戸層の成長温度とキャリア寿命の関係を示す
グラフである。
【図１５】従来の雑音フィルタを構成していた多重量子
井戸層を比較例として、本発明に用いる低温成長させＢ
ｅをドープしたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井
戸層におけるＢｅドープ量とキャリア寿命との関係を示
したグラフである。
井戸層を比較例として、本発明に用いる低温成長させＢ
ｅをドープしたＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井
戸層におけるＢｅドープ量とキャリア寿命との関係を示
したグラフである。
【図１６】本発明を説明するためのもので、励起光と信
号光の吸収損失の違いを示すグラフである。
号光の吸収損失の違いを示すグラフである。
【図１７】本発明の雑音フィルタの一実施例の概略構成
図である。
図である。
１０ 光ファイバ １１ 光カプラ １２ 光ファイバ １３ 光増幅器 １４ ウオラストンプリズム １５ λ／２波長板 １６，１７ レンズ １８ 可飽和吸収体 １９ 遅延ファイバ ２０，２１ ミラー
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に可飽和吸収特性を有する
多重量子井戸層が形成されてなる可飽和吸収体と、 光信号を第１の光と第２の光に分岐する光分岐手段と、 前記第２の光を増幅する光増幅手段と、 前記増幅された第２の光を２つの直交する偏波に分離
し、その後一方の偏波を９０度回転し再び他方と合波さ
せる分離・合波手段と、 該合波した第２の光を前記可飽和吸収体に入射させる第
１の入射手段と、 前記第１の光を前記可飽和吸収体における前記第２の光
の入射位置に入射させる第２の入射手段と、 前記可飽和吸収体から反射または透過された前記第１の
光を取り出す出射手段と、を具備することを特徴とする
雑音フィルタ。 - 【請求項２】 前記多重量子井戸層が１５０℃から４０
０℃の低温成長層であり、かつドーパントとしてｐ型元
素またはＢｅが１０17ｃｍ-3以上添加されており、キャ
リア寿命が１００ピコ秒以上であることを特徴とする請
求項１に記載の雑音フィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6211189A JPH0876157A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 雑音フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6211189A JPH0876157A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 雑音フィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0876157A true JPH0876157A (ja) | 1996-03-22 |
Family
ID=16601879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6211189A Pending JPH0876157A (ja) | 1994-09-05 | 1994-09-05 | 雑音フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0876157A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008085292A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-04-10 | Komatsu Ltd | 極端紫外光源装置用ドライバーレーザ |
-
1994
- 1994-09-05 JP JP6211189A patent/JPH0876157A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008085292A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-04-10 | Komatsu Ltd | 極端紫外光源装置用ドライバーレーザ |
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Legal Events
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