JPH09102643A - 光波長変換回路 - Google Patents
光波長変換回路Info
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- JPH09102643A JPH09102643A JP25650795A JP25650795A JPH09102643A JP H09102643 A JPH09102643 A JP H09102643A JP 25650795 A JP25650795 A JP 25650795A JP 25650795 A JP25650795 A JP 25650795A JP H09102643 A JPH09102643 A JP H09102643A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で偏波無依存の波長変換を可能と
する。 【解決手段】 本発明の発振抑圧型の光波長変換回路
は、それぞれ所定の電流を注入することにより偏波無依
存の光増幅部と発振偏波を設定する発振偏波選択部とな
るレーザ活性媒質と、発振波長を設定する発振波長選択
部とを有する半導体レーザを用いる。本発明の可飽和吸
収型の光波長変換回路は、それぞれ所定の電流を注入す
ることにより偏波無依存の可飽和吸収部と偏波依存の光
増幅部となるレーザ活性媒質と、発振波長を設定する発
振波長選択部とを有する半導体レーザを用いる。
する。 【解決手段】 本発明の発振抑圧型の光波長変換回路
は、それぞれ所定の電流を注入することにより偏波無依
存の光増幅部と発振偏波を設定する発振偏波選択部とな
るレーザ活性媒質と、発振波長を設定する発振波長選択
部とを有する半導体レーザを用いる。本発明の可飽和吸
収型の光波長変換回路は、それぞれ所定の電流を注入す
ることにより偏波無依存の可飽和吸収部と偏波依存の光
増幅部となるレーザ活性媒質と、発振波長を設定する発
振波長選択部とを有する半導体レーザを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザを用
いて強度変調信号光の波長を変換する光波長変換回路に
関する。
いて強度変調信号光の波長を変換する光波長変換回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザを用いた光波長変換回路に
は発振抑圧型や可飽和吸収型がある。発振抑圧型の光波
長変換回路は、連続発振している半導体レーザに対し
て、レーザの発振波長λ2 と異なる波長λ1 の強度変調
信号光を入力する。入力信号光がオンになると、波長λ
2 の発振に使われていたキャリアが入力信号光によって
消費され、このため波長λ2 のレーザ発振が停止する。
逆に、入力信号光がオフになると、波長λ2 の発振光が
出力される。すなわち、入力信号光のオン・オフに応じ
て半導体レーザの発振光が相補的に（符号反転して）変
調され、波長λ1から波長λ2 へ波長変換されることに
なる。しかし、レーザの光増幅部には偏波依存性があ
り、入力信号光の偏波によりキャリア消費に違いが生じ
る。これが、波長変換効率の偏波依存性の原因となる。
は発振抑圧型や可飽和吸収型がある。発振抑圧型の光波
長変換回路は、連続発振している半導体レーザに対し
て、レーザの発振波長λ2 と異なる波長λ1 の強度変調
信号光を入力する。入力信号光がオンになると、波長λ
2 の発振に使われていたキャリアが入力信号光によって
消費され、このため波長λ2 のレーザ発振が停止する。
逆に、入力信号光がオフになると、波長λ2 の発振光が
出力される。すなわち、入力信号光のオン・オフに応じ
て半導体レーザの発振光が相補的に（符号反転して）変
調され、波長λ1から波長λ2 へ波長変換されることに
なる。しかし、レーザの光増幅部には偏波依存性があ
り、入力信号光の偏波によりキャリア消費に違いが生じ
る。これが、波長変換効率の偏波依存性の原因となる。
【０００３】可飽和吸収型の光波長変換回路は、共振器
内に増幅部と可飽和吸収部を有し、可飽和吸収部の吸収
によりレーザ発振が阻止されている半導体レーザに対し
て、波長λ1 の強度変調信号光を入力する。入力信号光
がオンになると可飽和吸収部での吸収が減少し、波長λ
2 の発振光が出力される。すなわち、入力信号光のオン
・オフに応じて半導体レーザの発振光が同符号で変調さ
れ、波長λ1 から波長λ2 へ波長変換されることにな
る。しかし、可飽和吸収部には偏波依存性があり、入力
信号光の偏波により吸収減少の程度に違いが生じる。こ
れが、波長変換効率の偏波依存性の原因となる。
内に増幅部と可飽和吸収部を有し、可飽和吸収部の吸収
によりレーザ発振が阻止されている半導体レーザに対し
て、波長λ1 の強度変調信号光を入力する。入力信号光
がオンになると可飽和吸収部での吸収が減少し、波長λ
2 の発振光が出力される。すなわち、入力信号光のオン
・オフに応じて半導体レーザの発振光が同符号で変調さ
れ、波長λ1 から波長λ2 へ波長変換されることにな
る。しかし、可飽和吸収部には偏波依存性があり、入力
信号光の偏波により吸収減少の程度に違いが生じる。こ
れが、波長変換効率の偏波依存性の原因となる。
【０００４】このようなレーザ活性媒質の偏波依存性に
起因する波長変換過程の偏波依存性を解消するには、偏
波無依存なレーザ活性媒質からなる半導体レーザを用い
ればよいと考えられる。しかし、このような半導体レー
ザは発振偏波が不安定となり、安定動作が困難であるこ
とが報告されている。これに対して、入力信号光により
キャリアが変調される部分のみを偏波無依存化し、同時
に半導体レーザの発振自体は単一偏波とする構成がある
（特願平６−１８２６２３号）。この先願の構成を図
８，図９に示す。
起因する波長変換過程の偏波依存性を解消するには、偏
波無依存なレーザ活性媒質からなる半導体レーザを用い
ればよいと考えられる。しかし、このような半導体レー
ザは発振偏波が不安定となり、安定動作が困難であるこ
とが報告されている。これに対して、入力信号光により
キャリアが変調される部分のみを偏波無依存化し、同時
に半導体レーザの発振自体は単一偏波とする構成がある
（特願平６−１８２６２３号）。この先願の構成を図
８，図９に示す。
【０００５】図８に示す光波長変換回路は、偏波無依存
の半導体光増幅器８１と、レーザ発振モード選択のため
の素子（結合レンズ８２，偏光子８３，回折格子８４）
を組み合わせた外部共振器構成である。半導体光増幅器
８１は、入力信号光の偏波に依存せずにキャリアが消費
される。偏光子８３は単一偏波選択のためのものであ
り、回折格子８４は単一波長選択のためのものである。
レーザ共振器は、半導体光増幅器８１の端面と回折格子
８４との間に形成される。このような構成により、安定
に単一モードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波
に依存しない波長変換が行われる。
の半導体光増幅器８１と、レーザ発振モード選択のため
の素子（結合レンズ８２，偏光子８３，回折格子８４）
を組み合わせた外部共振器構成である。半導体光増幅器
８１は、入力信号光の偏波に依存せずにキャリアが消費
される。偏光子８３は単一偏波選択のためのものであ
り、回折格子８４は単一波長選択のためのものである。
レーザ共振器は、半導体光増幅器８１の端面と回折格子
８４との間に形成される。このような構成により、安定
に単一モードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波
に依存しない波長変換が行われる。
【０００６】図９に示す光波長変換回路は、偏波無依存
の光増幅領域を含む分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型半導
体レーザ９１と、光カプラ９２，９３と、波長λ2 の注
入同期用の定常光を出力する半導体レーザ９４により構
成される。ＤＢＲ型半導体レーザ９１は、ＤＢＲ領域９
１ａと端面９１ｂを両反射面とする共振器内に、偏波無
依存の光増幅領域９１ｃを配置した構成になっている。
このＤＢＲ型半導体レーザ９１は、発振閾値より大きい
電流が定常的に印加されて発振状態にある。一方、波長
λ2 の定常光（注入同期光）と波長λ1 の入力信号光
は、光カプラ９２，９３で合波されてＤＢＲ型半導体レ
ーザ９１に注入される。ここで、波長λ1の入力信号光
は、波長λ2 の定常光に注入同期した発振光を抑圧する
波長変換元の信号光である。
の光増幅領域を含む分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型半導
体レーザ９１と、光カプラ９２，９３と、波長λ2 の注
入同期用の定常光を出力する半導体レーザ９４により構
成される。ＤＢＲ型半導体レーザ９１は、ＤＢＲ領域９
１ａと端面９１ｂを両反射面とする共振器内に、偏波無
依存の光増幅領域９１ｃを配置した構成になっている。
このＤＢＲ型半導体レーザ９１は、発振閾値より大きい
電流が定常的に印加されて発振状態にある。一方、波長
λ2 の定常光（注入同期光）と波長λ1 の入力信号光
は、光カプラ９２，９３で合波されてＤＢＲ型半導体レ
ーザ９１に注入される。ここで、波長λ1の入力信号光
は、波長λ2 の定常光に注入同期した発振光を抑圧する
波長変換元の信号光である。
【０００７】偏波無依存の光増幅領域９１ｃを有するＤ
ＢＲ型半導体レーザ９１で自由発振させると、ＴＥモー
ドとＴＭモードの両偏波で発振する。一方、ＤＢＲ領域
９１ａの反射波長は通常は偏波によって異なるので、Ｔ
Ｅモード発振とＴＭモード発振とでは発振波長が異な
る。したがって、ＤＢＲ型半導体レーザ９１に発振閾値
以上の電流を印加すると、偏波および波長の異なる２モ
ードで発振することになる。
ＢＲ型半導体レーザ９１で自由発振させると、ＴＥモー
ドとＴＭモードの両偏波で発振する。一方、ＤＢＲ領域
９１ａの反射波長は通常は偏波によって異なるので、Ｔ
Ｅモード発振とＴＭモード発振とでは発振波長が異な
る。したがって、ＤＢＲ型半導体レーザ９１に発振閾値
以上の電流を印加すると、偏波および波長の異なる２モ
ードで発振することになる。
【０００８】このＤＢＲ型半導体レーザ９１に注入され
る波長λ2 の定常光は、波長λ1 の入力信号光が注入さ
れていない状態では、一方の発振モードに対して注入同
期がかかるように入力レベル，偏波，波長が設定され
る。これにより、ＤＢＲ型半導体レーザ９１は、波長λ
1 の入力信号光がオフのときには波長λ2 の定常光と同
一の波長λ2 および偏波状態で発振する。
る波長λ2 の定常光は、波長λ1 の入力信号光が注入さ
れていない状態では、一方の発振モードに対して注入同
期がかかるように入力レベル，偏波，波長が設定され
る。これにより、ＤＢＲ型半導体レーザ９１は、波長λ
1 の入力信号光がオフのときには波長λ2 の定常光と同
一の波長λ2 および偏波状態で発振する。
【０００９】波長λ1 の入力信号光がオンになると、波
長λ2 の定常光に同期して発振しているＤＢＲ型半導体
レーザ９１に波長λ1 の光が注入されることになる。こ
のとき、光増幅領域９１ｃでは、波長λ1 の入力信号光
による誘導放出で波長λ2 の発振に使われていたキャリ
アが入力信号光によって消費され、このため波長λ2の
発振モードに対する利得が減少する。これに伴い、波長
λ2 の発振は抑圧される。すなわち、波長λ1 の入力信
号光のオン・オフに応じて、波長λ2 の発振光の出力レ
ベルが相補的に（符号反転して）変調され、波長λ1 か
ら波長λ2 へ波長変換されることになる。この波長λ2
の波長変換信号光は、波長λ2 の定常光と波長λ1 の入
力信号光を注入した同一の端面から出射され、光カプラ
９２，９３を介して分離される。
長λ2 の定常光に同期して発振しているＤＢＲ型半導体
レーザ９１に波長λ1 の光が注入されることになる。こ
のとき、光増幅領域９１ｃでは、波長λ1 の入力信号光
による誘導放出で波長λ2 の発振に使われていたキャリ
アが入力信号光によって消費され、このため波長λ2の
発振モードに対する利得が減少する。これに伴い、波長
λ2 の発振は抑圧される。すなわち、波長λ1 の入力信
号光のオン・オフに応じて、波長λ2 の発振光の出力レ
ベルが相補的に（符号反転して）変調され、波長λ1 か
ら波長λ2 へ波長変換されることになる。この波長λ2
の波長変換信号光は、波長λ2 の定常光と波長λ1 の入
力信号光を注入した同一の端面から出射され、光カプラ
９２，９３を介して分離される。
【００１０】本構成では、光増幅領域９１ｃに偏波依存
性がないので、波長λ1 の入力信号光によるキャリア消
費過程には偏波依存性が現れない。これにより、安定に
単一モードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波に
依存しない波長変換が行われる。
性がないので、波長λ1 の入力信号光によるキャリア消
費過程には偏波依存性が現れない。これにより、安定に
単一モードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波に
依存しない波長変換が行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、先願の光波
長変換回路における偏波無依存化のための構成は、図８
および図９に示すように多数の光部品を必要とし、組立
行程が多くなる。また、一体成形を試みる場合でも、偏
波選択のための特別の構造を作り込む必要がある。した
がって、いずれにしても構成または作製過程が複雑にな
る。
長変換回路における偏波無依存化のための構成は、図８
および図９に示すように多数の光部品を必要とし、組立
行程が多くなる。また、一体成形を試みる場合でも、偏
波選択のための特別の構造を作り込む必要がある。した
がって、いずれにしても構成または作製過程が複雑にな
る。
【００１２】本発明は、簡単な構成で偏波無依存の波長
変換を可能とする光波長変換回路を提供することを目的
とする。
変換を可能とする光波長変換回路を提供することを目的
とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の発振抑圧型の光
波長変換回路は、それぞれ所定の電流を注入することに
より偏波無依存の光増幅部と発振偏波を設定する発振偏
波選択部となるレーザ活性媒質と、発振波長を設定する
発振波長選択部とを有する半導体レーザを用いる。発振
偏波選択部の機能により、半導体レーザは自由発振時に
単一モードで安定に発振する。波長λ2 で単一モードレ
ーザ発振している半導体レーザの光増幅部に波長λ1 の
入力信号光を入力すると、入力信号光と相補的な信号列
をなす波長λ2 の波長変換信号光が出力される。しか
も、光増幅部に偏波依存性がないので、入力信号光の偏
波に依存しない波長変換を行うことができる。
波長変換回路は、それぞれ所定の電流を注入することに
より偏波無依存の光増幅部と発振偏波を設定する発振偏
波選択部となるレーザ活性媒質と、発振波長を設定する
発振波長選択部とを有する半導体レーザを用いる。発振
偏波選択部の機能により、半導体レーザは自由発振時に
単一モードで安定に発振する。波長λ2 で単一モードレ
ーザ発振している半導体レーザの光増幅部に波長λ1 の
入力信号光を入力すると、入力信号光と相補的な信号列
をなす波長λ2 の波長変換信号光が出力される。しか
も、光増幅部に偏波依存性がないので、入力信号光の偏
波に依存しない波長変換を行うことができる。
【００１４】本発明の可飽和吸収型の光波長変換回路
は、それぞれ所定の電流を注入することにより偏波無依
存の可飽和吸収部と偏波依存の光増幅部となるレーザ活
性媒質と、発振波長を設定する発振波長選択部とを有す
る半導体レーザを用いる。可飽和吸収部の吸収が入力信
号光のオンにより減少すると、光増幅部における偏波に
依存したモード利得差により単一モードでレーザ発振が
開始する。波長λ1 の入力信号光を偏波無依存の可飽和
吸収部から入力すると、入力信号光のオン・オフに応じ
て、波長λ2 の発振光の出力レベルが同符号で変調さ
れ、波長λ1 から波長λ2 へ波長変換される。しかも、
可飽和吸収部に偏波依存性がないので、入力信号光の偏
波に依存しない波長変換を行うことができる。
は、それぞれ所定の電流を注入することにより偏波無依
存の可飽和吸収部と偏波依存の光増幅部となるレーザ活
性媒質と、発振波長を設定する発振波長選択部とを有す
る半導体レーザを用いる。可飽和吸収部の吸収が入力信
号光のオンにより減少すると、光増幅部における偏波に
依存したモード利得差により単一モードでレーザ発振が
開始する。波長λ1 の入力信号光を偏波無依存の可飽和
吸収部から入力すると、入力信号光のオン・オフに応じ
て、波長λ2 の発振光の出力レベルが同符号で変調さ
れ、波長λ1 から波長λ2 へ波長変換される。しかも、
可飽和吸収部に偏波依存性がないので、入力信号光の偏
波に依存しない波長変換を行うことができる。
【００１５】
（第１の実施形態）図１は、本発明の光波長変換回路の
第１の実施形態（発振抑圧型）を示す。図において、本
実施形態の光波長変換回路は、発振波長選択部となるＤ
ＢＲ領域１１ａと端面１１ｂを両反射面とする共振器内
に、利得領域として偏波無依存の光増幅部１１ｃと発振
偏波選択部１１ｄを配置した分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）型半導体レーザ１１により構成される。各領域に
は、それぞれ対応する電極１０ａ，１０ｃ，１０ｄから
個別に電流が注入される。
第１の実施形態（発振抑圧型）を示す。図において、本
実施形態の光波長変換回路は、発振波長選択部となるＤ
ＢＲ領域１１ａと端面１１ｂを両反射面とする共振器内
に、利得領域として偏波無依存の光増幅部１１ｃと発振
偏波選択部１１ｄを配置した分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）型半導体レーザ１１により構成される。各領域に
は、それぞれ対応する電極１０ａ，１０ｃ，１０ｄから
個別に電流が注入される。
【００１６】光増幅部１１ｃと発振偏波選択部１１ｄと
して歪超格子構造レーザ活性媒質を用いる。この媒質
は、バンド構造の設計によりＴＥモードとＴＭモードの
利得差を制御できることが知られている。さらに、その
モード利得差は注入電流に依存する。歪超格子構造を用
いて作製された偏波無依存の半導体光増幅器の利得特性
を図２に示す。これによると、偏波による利得差が印加
電流量に依存することがわかる。これは、注入電流量の
変化に伴うキャリア密度の変化により、ＴＥモード利得
に関与するヘビーホールの遷移確率と、ＴＭモード利得
に関与するライトホールの遷移確率とが増減し、偏波に
対する利得差が変化するためである。
して歪超格子構造レーザ活性媒質を用いる。この媒質
は、バンド構造の設計によりＴＥモードとＴＭモードの
利得差を制御できることが知られている。さらに、その
モード利得差は注入電流に依存する。歪超格子構造を用
いて作製された偏波無依存の半導体光増幅器の利得特性
を図２に示す。これによると、偏波による利得差が印加
電流量に依存することがわかる。これは、注入電流量の
変化に伴うキャリア密度の変化により、ＴＥモード利得
に関与するヘビーホールの遷移確率と、ＴＭモード利得
に関与するライトホールの遷移確率とが増減し、偏波に
対する利得差が変化するためである。
【００１７】光増幅部１１ｃは、図２のａ点の高電流注
入状態とすることにより偏波無依存の利得領域として機
能する。発振偏波選択部１１ｄは、図２のｂ点の低電流
注入状態とすることにより偏波に依存したモード利得差
が生じ、レーザ発振が単一モードとなるための領域とし
て機能する。このような構成により、ＤＢＲ型半導体レ
ーザ１１は自由発振時に単一モードで安定に発振する。
入状態とすることにより偏波無依存の利得領域として機
能する。発振偏波選択部１１ｄは、図２のｂ点の低電流
注入状態とすることにより偏波に依存したモード利得差
が生じ、レーザ発振が単一モードとなるための領域とし
て機能する。このような構成により、ＤＢＲ型半導体レ
ーザ１１は自由発振時に単一モードで安定に発振する。
【００１８】このＤＢＲ型半導体レーザ１１に対して、
波長λ1 の強度変調信号光を偏波無依存の光増幅部１１
ｃから入力する。光増幅部１１ｃでは、入力信号光の誘
導放出によりその偏波状態に関わらずキャリアが消費さ
れる。それに伴い、波長λ2の発振モード利得が減少
し、結果として入力信号光がオンのときのみ波長λ2 の
発振が抑圧される。すなわち、波長λ1 の入力信号光の
オン・オフに応じて、波長λ2 の発振光の出力レベルが
相補的に（符号反転して）変調され、波長λ1 から波長
λ2 へ波長変換される。この波長λ2 の波長変換信号光
は、ＤＢＲ型半導体レーザ１１の他端から出力される。
波長フィルタ２１は、ＤＢＲ型半導体レーザ１１の出力
光から波長λ1 の入力信号光を除去し、波長λ2 の波長
変換信号光のみを出力する。
波長λ1 の強度変調信号光を偏波無依存の光増幅部１１
ｃから入力する。光増幅部１１ｃでは、入力信号光の誘
導放出によりその偏波状態に関わらずキャリアが消費さ
れる。それに伴い、波長λ2の発振モード利得が減少
し、結果として入力信号光がオンのときのみ波長λ2 の
発振が抑圧される。すなわち、波長λ1 の入力信号光の
オン・オフに応じて、波長λ2 の発振光の出力レベルが
相補的に（符号反転して）変調され、波長λ1 から波長
λ2 へ波長変換される。この波長λ2 の波長変換信号光
は、ＤＢＲ型半導体レーザ１１の他端から出力される。
波長フィルタ２１は、ＤＢＲ型半導体レーザ１１の出力
光から波長λ1 の入力信号光を除去し、波長λ2 の波長
変換信号光のみを出力する。
【００１９】本構成では、光増幅部１１ｃに偏波依存性
がないので、波長λ1 の入力信号光によるキャリア消費
過程には偏波依存性が現れない。これにより、安定に単
一モードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波に依
存しない波長変換を行うことができる。なお、ＤＢＲ型
半導体レーザ１１には、必要に応じて位相調整領域を含
んでいてもよい。また、信号光の入力側に、反射特性に
偏波依存性のないＤＢＲ領域を配置して共振器を構成し
てもよい。
がないので、波長λ1 の入力信号光によるキャリア消費
過程には偏波依存性が現れない。これにより、安定に単
一モードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波に依
存しない波長変換を行うことができる。なお、ＤＢＲ型
半導体レーザ１１には、必要に応じて位相調整領域を含
んでいてもよい。また、信号光の入力側に、反射特性に
偏波依存性のないＤＢＲ領域を配置して共振器を構成し
てもよい。
【００２０】（第２の実施形態）図３は、本発明の光波
長変換回路の第２の実施形態（可飽和吸収型）を示す。
図において、本実施形態の光波長変換回路は、ＤＢＲ領
域１２ａと端面１２ｂを両反射面とする共振器内に、利
得領域として偏波無依存の可飽和吸収部１２ｃと偏波依
存の光増幅部１２ｄを配置した分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）型半導体レーザ１２により構成される。各領域に
は、それぞれ対応する電極１０ａ，１０ｃ，１０ｄから
個別に電流が注入される。
長変換回路の第２の実施形態（可飽和吸収型）を示す。
図において、本実施形態の光波長変換回路は、ＤＢＲ領
域１２ａと端面１２ｂを両反射面とする共振器内に、利
得領域として偏波無依存の可飽和吸収部１２ｃと偏波依
存の光増幅部１２ｄを配置した分布ブラッグ反射（ＤＢ
Ｒ）型半導体レーザ１２により構成される。各領域に
は、それぞれ対応する電極１０ａ，１０ｃ，１０ｄから
個別に電流が注入される。
【００２１】可飽和吸収部１２ｃと光増幅部１２ｄは、
図４のような特性を有する歪超格子レーザ活性媒質とす
る。図４の特性の特徴は、図２の特性と逆に低電流注入
時に偏波依存性が少なく、高電流注入時に偏波依存性が
大きくなるところにある。このような特性は歪超格子レ
ーザ活性媒質のバンド構造の設計により実現できる。可
飽和吸収部１２ｃは図４のａ点の低電流注入状態とする
ことにより、偏波無依存の可飽和吸収領域となる。光増
幅部１２ｄは、図４のｂ点の高電流注入状態とすること
により、可飽和吸収部１２ｃの吸収が入力信号光のオン
により減少すると、偏波に依存したモード利得差により
単一モードでレーザ発振が開始する利得領域として機能
する。このような構成により、ＤＢＲ型半導体レーザ１
２は発振時に単一モードで安定に発振する。
図４のような特性を有する歪超格子レーザ活性媒質とす
る。図４の特性の特徴は、図２の特性と逆に低電流注入
時に偏波依存性が少なく、高電流注入時に偏波依存性が
大きくなるところにある。このような特性は歪超格子レ
ーザ活性媒質のバンド構造の設計により実現できる。可
飽和吸収部１２ｃは図４のａ点の低電流注入状態とする
ことにより、偏波無依存の可飽和吸収領域となる。光増
幅部１２ｄは、図４のｂ点の高電流注入状態とすること
により、可飽和吸収部１２ｃの吸収が入力信号光のオン
により減少すると、偏波に依存したモード利得差により
単一モードでレーザ発振が開始する利得領域として機能
する。このような構成により、ＤＢＲ型半導体レーザ１
２は発振時に単一モードで安定に発振する。
【００２２】このＤＢＲ型半導体レーザ１２に対して、
波長λ1 の強度変調信号光を偏波無依存の可飽和吸収部
１２ｃから入力する。可飽和吸収部１２ｃでは、入力信
号光の誘導吸収によりその偏波状態に関わらずキャリア
密度が増大する。それに伴い、波長λ2 のレーザ共振器
中の損失が減少し、結果として入力信号光がオンのとき
のみ波長λ2 で発振する。すなわち、波長λ1 の入力信
号光のオン・オフに応じて、波長λ2 の発振光の出力レ
ベルが同符号で変調され、波長λ1 から波長λ2 へ波長
変換される。この波長λ2 の波長変換信号光は、ＤＢＲ
型半導体レーザ１２の他端から出力される。波長フィル
タ２１は、ＤＢＲ型半導体レーザ１２の出力光から波長
λ1 の入力信号光を除去し、波長λ2 の波長変換信号光
のみを出力する。
波長λ1 の強度変調信号光を偏波無依存の可飽和吸収部
１２ｃから入力する。可飽和吸収部１２ｃでは、入力信
号光の誘導吸収によりその偏波状態に関わらずキャリア
密度が増大する。それに伴い、波長λ2 のレーザ共振器
中の損失が減少し、結果として入力信号光がオンのとき
のみ波長λ2 で発振する。すなわち、波長λ1 の入力信
号光のオン・オフに応じて、波長λ2 の発振光の出力レ
ベルが同符号で変調され、波長λ1 から波長λ2 へ波長
変換される。この波長λ2 の波長変換信号光は、ＤＢＲ
型半導体レーザ１２の他端から出力される。波長フィル
タ２１は、ＤＢＲ型半導体レーザ１２の出力光から波長
λ1 の入力信号光を除去し、波長λ2 の波長変換信号光
のみを出力する。
【００２３】本構成では、可飽和吸収部１２ｃに偏波依
存性がないので、波長λ1 の入力信号光によるキャリア
密度増大の過程には偏波依存性が現れない。これによ
り、安定に単一モードでレーザ発振させながら、入力信
号光の偏波に依存しない波長変換を行うことができる。
なお、ＤＢＲ型半導体レーザ１２には、必要に応じて位
相調整領域を含んでいてもよい。また、信号光の入力側
に、反射特性に偏波依存性のないＤＢＲ領域を配置して
共振器を構成してもよい。
存性がないので、波長λ1 の入力信号光によるキャリア
密度増大の過程には偏波依存性が現れない。これによ
り、安定に単一モードでレーザ発振させながら、入力信
号光の偏波に依存しない波長変換を行うことができる。
なお、ＤＢＲ型半導体レーザ１２には、必要に応じて位
相調整領域を含んでいてもよい。また、信号光の入力側
に、反射特性に偏波依存性のないＤＢＲ領域を配置して
共振器を構成してもよい。
【００２４】（第３の実施形態）図５は、本発明の光波
長変換回路の第３の実施形態を示す。本実施形態の特徴
は、第１の実施形態および第２の実施形態において、入
力信号光と波長変換信号光をＤＢＲ型半導体レーザ１
１，１２の同一端面から入出力し、光カプラ２２を用い
て分離するところにある。これにより、ＤＢＲ型半導体
レーザ１１，１２との光結合が１箇所になる利点があ
る。(1) は第１の実施形態（発振抑圧型）に対応し、
(2) は第２の実施形態（可飽和吸収型）に対応する。
長変換回路の第３の実施形態を示す。本実施形態の特徴
は、第１の実施形態および第２の実施形態において、入
力信号光と波長変換信号光をＤＢＲ型半導体レーザ１
１，１２の同一端面から入出力し、光カプラ２２を用い
て分離するところにある。これにより、ＤＢＲ型半導体
レーザ１１，１２との光結合が１箇所になる利点があ
る。(1) は第１の実施形態（発振抑圧型）に対応し、
(2) は第２の実施形態（可飽和吸収型）に対応する。
【００２５】光カプラ２２は、光サーキュレータ、ＷＤ
Ｍ（波長多重分離）カプラ、ビームスプリッタに置き換
えてもよい。なお、ＤＢＲ型半導体レーザ１１，１２
が、入力端側にも反射特性に偏波依存性のないＤＢＲ領
域を配置し、かつ両端面が十分に無反射加工されている
場合や、光カプラ２２に代えてＷＤＭカプラを用いた場
合には、波長λ1 の入力信号光と波長λ2 の波長変換信
号光との混入が無視できるので波長フィルタ２１は不要
となる。
Ｍ（波長多重分離）カプラ、ビームスプリッタに置き換
えてもよい。なお、ＤＢＲ型半導体レーザ１１，１２
が、入力端側にも反射特性に偏波依存性のないＤＢＲ領
域を配置し、かつ両端面が十分に無反射加工されている
場合や、光カプラ２２に代えてＷＤＭカプラを用いた場
合には、波長λ1 の入力信号光と波長λ2 の波長変換信
号光との混入が無視できるので波長フィルタ２１は不要
となる。
【００２６】（第４の実施形態）図６は、本発明の光波
長変換回路の第４の実施形態を示す。本実施形態の特徴
は、第１の実施形態および第２の実施形態におけるＤＢ
Ｒ型半導体レーザ１１，１２を、分布帰還（ＤＦＢ）型
半導体レーザ１３，１４に置き換えたところにある。
長変換回路の第４の実施形態を示す。本実施形態の特徴
は、第１の実施形態および第２の実施形態におけるＤＢ
Ｒ型半導体レーザ１１，１２を、分布帰還（ＤＦＢ）型
半導体レーザ１３，１４に置き換えたところにある。
【００２７】図において、(1) は第１の実施形態（発振
抑圧型）に対応し、(2) は第２の実施形態（可飽和吸収
型）に対応する。１３ｃは偏波無依存の光増幅部、１３
ｄは発振偏波選択部であり、それぞれ電極１０ｃ，１０
ｄから個別に所定の電流が注入される。１４ｃは偏波無
依存の可飽和吸収部、１４ｄは偏波依存の光増幅部であ
り、それぞれ電極１０ｃ，１０ｄから個別に所定の電流
が注入される。さらに、レーザ発振波長を選択するため
の回折格子１３ｅ，１４ｅが設けられる。なお、ＤＦＢ
型半導体レーザ１３，１４には、必要に応じてλ／４シ
フト構造等の位相調整領域を含んでいてもよい。波長フ
ィルタ２１は、ＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４の出力
光から波長λ1 の入力信号光を除去し、波長λ2 の波長
変換信号光のみを出力する。
抑圧型）に対応し、(2) は第２の実施形態（可飽和吸収
型）に対応する。１３ｃは偏波無依存の光増幅部、１３
ｄは発振偏波選択部であり、それぞれ電極１０ｃ，１０
ｄから個別に所定の電流が注入される。１４ｃは偏波無
依存の可飽和吸収部、１４ｄは偏波依存の光増幅部であ
り、それぞれ電極１０ｃ，１０ｄから個別に所定の電流
が注入される。さらに、レーザ発振波長を選択するため
の回折格子１３ｅ，１４ｅが設けられる。なお、ＤＦＢ
型半導体レーザ１３，１４には、必要に応じてλ／４シ
フト構造等の位相調整領域を含んでいてもよい。波長フ
ィルタ２１は、ＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４の出力
光から波長λ1 の入力信号光を除去し、波長λ2 の波長
変換信号光のみを出力する。
【００２８】（第５の実施形態）図７は、本発明の光波
長変換回路の第５の実施形態を示す。本実施形態の特徴
は、第４の実施形態において、入力信号光と波長変換信
号光をＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４の同一端面から
入出力し、光カプラ２２を用いて分離するところにあ
る。これにより、ＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４との
光結合が１箇所になる利点がある。(1) は第４の実施形
態の発振抑圧型に対応し、(2) は第４の実施形態の可飽
和吸収型に対応する。
長変換回路の第５の実施形態を示す。本実施形態の特徴
は、第４の実施形態において、入力信号光と波長変換信
号光をＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４の同一端面から
入出力し、光カプラ２２を用いて分離するところにあ
る。これにより、ＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４との
光結合が１箇所になる利点がある。(1) は第４の実施形
態の発振抑圧型に対応し、(2) は第４の実施形態の可飽
和吸収型に対応する。
【００２９】光カプラ２２は、光サーキュレータ、ＷＤ
Ｍ（波長多重分離）カプラ、ビームスプリッタに置き換
えてもよい。なお、ＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４の
両端面が十分に無反射加工されている場合や、光カプラ
２２に代えてＷＤＭカプラを用いた場合には、波長λ1
の入力信号光と波長λ2 の波長変換信号光との混入が無
視できるので波長フィルタ２１は不要となる。
Ｍ（波長多重分離）カプラ、ビームスプリッタに置き換
えてもよい。なお、ＤＦＢ型半導体レーザ１３，１４の
両端面が十分に無反射加工されている場合や、光カプラ
２２に代えてＷＤＭカプラを用いた場合には、波長λ1
の入力信号光と波長λ2 の波長変換信号光との混入が無
視できるので波長フィルタ２１は不要となる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、レーザ活性媒質に
個別の電極から不均一に電流注入することにより、偏波
無依存のレーザ活性媒質領域と偏波依存のレーザ活性媒
質領域を形成することができる。本発明の発振抑圧型の
光波長変換回路は、前者を偏波無依存の光増幅器とし、
後者を発振偏波選択部とすることにより、安定に単一モ
ードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波に依存し
ない波長変換を行うことができる。
個別の電極から不均一に電流注入することにより、偏波
無依存のレーザ活性媒質領域と偏波依存のレーザ活性媒
質領域を形成することができる。本発明の発振抑圧型の
光波長変換回路は、前者を偏波無依存の光増幅器とし、
後者を発振偏波選択部とすることにより、安定に単一モ
ードでレーザ発振しながら、入力信号光の偏波に依存し
ない波長変換を行うことができる。
【００３１】また、可飽和吸収型の光波長変換回路は、
前者を偏波無依存の可飽和吸収部とし、後者を偏波依存
の光増幅部とすることにより、安定に単一モードでレー
ザ発振させながら、入力信号光の偏波に依存しない波長
変換を行うことができる。
前者を偏波無依存の可飽和吸収部とし、後者を偏波依存
の光増幅部とすることにより、安定に単一モードでレー
ザ発振させながら、入力信号光の偏波に依存しない波長
変換を行うことができる。
【図１】本発明の光波長変換回路の第１の実施形態（発
振抑圧型）を示す図。
振抑圧型）を示す図。
【図２】歪超格子構造を用いて作製された偏波無依存の
半導体光増幅器の利得特性を示す図。
半導体光増幅器の利得特性を示す図。
【図３】本発明の光波長変換回路の第２の実施形態（可
飽和吸収型）を示す図。
飽和吸収型）を示す図。
【図４】歪超格子構造を用いて作製された偏波無依存の
半導体光増幅器の利得特性を示す図。
半導体光増幅器の利得特性を示す図。
【図５】本発明の光波長変換回路の第３の実施形態を示
す図。
す図。
【図６】本発明の光波長変換回路の第４の実施形態を示
す図。
す図。
【図７】本発明の光波長変換回路の第５の実施形態を示
す図。
す図。
【図８】外部共振器型の従来の光波長変換回路の構成を
示す図。
示す図。
【図９】注入同期型の従来の光波長変換回路の構成を示
す図。
す図。
１０ 電極 １１ 分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型半導体レーザ １１ａ ＤＢＲ領域 １１ｂ 端面 １１ｃ 偏波無依存の光増幅部 １１ｄ 発振偏波選択部 １２ 分布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型半導体レーザ １２ａ ＤＢＲ領域 １２ｂ 端面 １２ｃ 偏波無依存の可飽和吸収部 １２ｄ 偏波依存の光増幅部 １３ 分布帰還（ＤＦＢ）型半導体レーザ １３ｃ 偏波無依存の光増幅部 １３ｄ 発振偏波選択部 １３ｅ 回折格子 １４ 分布帰還（ＤＦＢ）型半導体レーザ １４ｃ 偏波無依存の可飽和吸収部 １４ｄ 偏波依存の光増幅部 １４ｅ 回折格子 ２１ 波長フィルタ ２２ 光カプラ
Claims (6)
- 【請求項１】 発振閾値以上の電流注入により波長λ2
で自由発振している半導体レーザに波長λ1 の強度変調
信号光を入力し、この入力信号光がオンのときに半導体
レーザの発振を抑圧することにより、波長λ1 の入力信
号光と相補的な信号列をなす波長λ2 の波長変換信号光
を出力する発振抑圧型の光波長変換回路において、 前記半導体レーザは、注入電流量により利得偏波依存性
が異なり、それぞれ所定の電流を注入することにより偏
波無依存の光増幅部と発振偏波を設定する発振偏波選択
部となるレーザ活性媒質と、発振波長を設定する発振波
長選択部とから構成され、前記入力信号光を光増幅部に
入力する構成であることを特徴とする光波長変換回路。 - 【請求項２】 発振閾値以下に電流注入した可飽和吸収
部と、可飽和吸収部の吸収が減少すれば波長λ2 で発振
する程度に電流注入した光増幅部とを有する半導体レー
ザに、波長λ1 の強度変調信号光を入力し、この入力信
号光がオンのときに可飽和吸収部の吸収が減少して波長
λ2 で発振し、波長λ1 の入力信号光と同符号の信号列
をなす波長λ2 の波長変換信号光を出力する可飽和吸収
型の光波長変換回路において、 前記半導体レーザは、注入電流量により利得偏波依存性
が異なり、それぞれ所定の電流を注入することにより偏
波無依存の可飽和吸収部と偏波による利得差のある光増
幅部となるレーザ活性媒質と、発振波長を設定する発振
波長選択部とから構成され、前記入力信号光を可飽和吸
収部に入力する構成であることを特徴とする光波長変換
回路。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の光波長
変換回路において、 発振波長選択部を有する半導体レーザは、分布ブラッグ
反射（ＤＢＲ）型半導体レーザであることを特徴とする
光波長変換回路。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の光波長
変換回路において、 発振波長選択部を有する半導体レーザは、分布帰還（Ｄ
ＦＢ）型半導体レーザであることを特徴とする光波長変
換回路。 - 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の光波長
変換回路において、 半導体レーザに位相調整領域を含むことを特徴とする光
波長変換回路。 - 【請求項６】 請求項１または請求項２に記載の光波長
変換回路において、 注入電流量により利得偏波依存性が異なるレーザ活性媒
質は、歪超格子構造レーザ活性媒質であることを特徴と
する光波長変換回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25650795A JPH09102643A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 光波長変換回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25650795A JPH09102643A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 光波長変換回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09102643A true JPH09102643A (ja) | 1997-04-15 |
Family
ID=17293598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25650795A Pending JPH09102643A (ja) | 1995-10-03 | 1995-10-03 | 光波長変換回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09102643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6271960B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-08-07 | Nec Corporation | Method and apparatus for wavelength conversion of signal light |
| WO2003107498A1 (en) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | Intel Corporation | Method and apparatus for tunable wavelength conversion using a bragg grating and a laser in a semiconductor substrate |
-
1995
- 1995-10-03 JP JP25650795A patent/JPH09102643A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6271960B1 (en) | 1998-03-13 | 2001-08-07 | Nec Corporation | Method and apparatus for wavelength conversion of signal light |
| WO2003107498A1 (en) * | 2002-06-13 | 2003-12-24 | Intel Corporation | Method and apparatus for tunable wavelength conversion using a bragg grating and a laser in a semiconductor substrate |
| US6788727B2 (en) | 2002-06-13 | 2004-09-07 | Intel Corporation | Method and apparatus for tunable wavelength conversion using a bragg grating and a laser in a semiconductor substrate |
| CN100344034C (zh) * | 2002-06-13 | 2007-10-17 | 英特尔公司 | 利用半导体衬底中的激光器和布拉格光栅进行可调波长转换的方法和装置 |
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