JPH09186409A - 光源装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信方式、光通信システム - Google Patents
光源装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信方式、光通信システムInfo
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- JPH09186409A JPH09186409A JP8016955A JP1695596A JPH09186409A JP H09186409 A JPH09186409 A JP H09186409A JP 8016955 A JP8016955 A JP 8016955A JP 1695596 A JP1695596 A JP 1695596A JP H09186409 A JPH09186409 A JP H09186409A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】２つの偏波モードのしきい値利得の変化を、位
相制御ではなく、光導波路の一部の光の伝搬損失を２つ
の偏波モードに対して独立に変化させて行なって、２つ
の偏波モード間でスイッチングする光源装置、その駆動
方法及びそれを用いた光通信システムである。 【解決手段】半導体レーザ（Ａ）と光学的に結合した偏
波モードスプリッタ（Ｂ）の光の伝搬損失を２つの偏波
モードに対して独立に変化させて、しきい利得の大小関
係を制御することで２つの偏波モード間でスイッチング
させる。半導体レーザ（Ａ）と、２つの偏波モードを異
なる伝搬方向に分岐する導波型の偏波モードスプリッタ
（Ｂ）が光学的に結合している。偏波モードスプリッタ
（Ｂ）を導波する光の伝搬損失を２つの偏波モードに対
して独立に変化させることにより、半導体レーザ（Ａ）
の発振偏波モードは２つの偏波モードのいずれか一方を
選択できる。
相制御ではなく、光導波路の一部の光の伝搬損失を２つ
の偏波モードに対して独立に変化させて行なって、２つ
の偏波モード間でスイッチングする光源装置、その駆動
方法及びそれを用いた光通信システムである。 【解決手段】半導体レーザ（Ａ）と光学的に結合した偏
波モードスプリッタ（Ｂ）の光の伝搬損失を２つの偏波
モードに対して独立に変化させて、しきい利得の大小関
係を制御することで２つの偏波モード間でスイッチング
させる。半導体レーザ（Ａ）と、２つの偏波モードを異
なる伝搬方向に分岐する導波型の偏波モードスプリッタ
（Ｂ）が光学的に結合している。偏波モードスプリッタ
（Ｂ）を導波する光の伝搬損失を２つの偏波モードに対
して独立に変化させることにより、半導体レーザ（Ａ）
の発振偏波モードは２つの偏波モードのいずれか一方を
選択できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速変調時等にお
いても動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長多重光
通信を実現するための光通信用等の光源装置ないし半導
体レーザ装置、その駆動法及びそれを用いた光通信方
式、光通信システムに関する。
いても動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長多重光
通信を実現するための光通信用等の光源装置ないし半導
体レーザ装置、その駆動法及びそれを用いた光通信方
式、光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量の拡
大が望まれており、複数の波長あるいは光周波数を１本
の光ファイバに多重させた光周波数多重（光ＦＤＭ）伝
送の開発が行なわれている。
大が望まれており、複数の波長あるいは光周波数を１本
の光ファイバに多重させた光周波数多重（光ＦＤＭ）伝
送の開発が行なわれている。
【０００３】光ＦＤＭの技術は受信方法によって２つに
大別できる。局発光源とのビートを取って中間周波数を
得て検出するコヒーレント光通信と、波長可変フィルタ
で所望の波長（周波数）の光のみを透過させて検出する
方法である。
大別できる。局発光源とのビートを取って中間周波数を
得て検出するコヒーレント光通信と、波長可変フィルタ
で所望の波長（周波数）の光のみを透過させて検出する
方法である。
【０００４】ここでは、後者の波長可変フィルタを用い
た光通信方式について述べる。上記波長可変フィルタに
は、マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ型、ＡＯ
（音響光学）変調器型、半導体型などがあり開発が進め
られている。
た光通信方式について述べる。上記波長可変フィルタに
は、マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ型、ＡＯ
（音響光学）変調器型、半導体型などがあり開発が進め
られている。
【０００５】その光ＦＤＭにおいて、伝送容量をなるべ
く多くするためには、波長間隔を小さくすることが重要
である。その為には、波長可変フィルタの透過帯域幅を
小さく、光源となるレーザの占有周波数帯域あるいはス
ペクトル線幅が小さいことが望ましい。例えば、波長可
変幅３ｎｍの半導体ＤＦＢフィルタでは、透過帯域幅
０．０３ｎｍ程度であるため、理想的には１００チャネ
ルの多重が可能である。しかし、この場合、光源のスペ
クトル線幅が０．０３ｎｍ以下であることが要求され
る。現状では、動的単一モード発振する半導体レーザと
して知られるＤＦＢレーザでも、高速（１００ＭＨｚ以
上）で直接ＡＳＫ変調を行なうと、動的波長変動が起き
てスペクトル線幅が０．３ｎｍ程度まで広がってしま
い、このような波長多重伝送には向かない。
く多くするためには、波長間隔を小さくすることが重要
である。その為には、波長可変フィルタの透過帯域幅を
小さく、光源となるレーザの占有周波数帯域あるいはス
ペクトル線幅が小さいことが望ましい。例えば、波長可
変幅３ｎｍの半導体ＤＦＢフィルタでは、透過帯域幅
０．０３ｎｍ程度であるため、理想的には１００チャネ
ルの多重が可能である。しかし、この場合、光源のスペ
クトル線幅が０．０３ｎｍ以下であることが要求され
る。現状では、動的単一モード発振する半導体レーザと
して知られるＤＦＢレーザでも、高速（１００ＭＨｚ以
上）で直接ＡＳＫ変調を行なうと、動的波長変動が起き
てスペクトル線幅が０．３ｎｍ程度まで広がってしま
い、このような波長多重伝送には向かない。
【０００６】そこで、このような波長変動を抑える変調
方式として、直接偏波変調方式が有望な方式の１つとし
て提案されている（特開平２−１５９７８１等を参
照）。
方式として、直接偏波変調方式が有望な方式の１つとし
て提案されている（特開平２−１５９７８１等を参
照）。
【０００７】この偏波変調方式は、図６（ｂ）のように
ＴＥとＴＭモードがスイッチングする点にバイアス電流
を固定し、Ｉ1を微小矩形電流△Ｉ1で変調すると、図６
（ｃ）のように発振光の偏波面がスイッチングし、図６
（ａ）のようにレーザ１０００の出力端に偏光子１００
１を置いてどちらかの偏波面のみを選択的に取り出すこ
とで、ＡＳＫを行なうものである。通常のＤＦＢレーザ
（分布帰還型レーザ）の構造を工夫するだけで、直接変
調するにもかかわらず波長変動が外部変調方式に比べて
さらに小さい。
ＴＥとＴＭモードがスイッチングする点にバイアス電流
を固定し、Ｉ1を微小矩形電流△Ｉ1で変調すると、図６
（ｃ）のように発振光の偏波面がスイッチングし、図６
（ａ）のようにレーザ１０００の出力端に偏光子１００
１を置いてどちらかの偏波面のみを選択的に取り出すこ
とで、ＡＳＫを行なうものである。通常のＤＦＢレーザ
（分布帰還型レーザ）の構造を工夫するだけで、直接変
調するにもかかわらず波長変動が外部変調方式に比べて
さらに小さい。
【０００８】原理を簡単に述べる。図６（ａ）のＩ1に
変調電流△Ｉ1を流すことで、ＤＦＢレーザ内のｒｏｕ
ｎｄ ｔｒｉｐの位相差（位相変化量）が変化する。そ
れによって回折格子による損失が変化、すなわちしきい
値利得が変化するが、ＴＥモードとＴＭモードでは導波
路の有効屈折率が異なるため、位相差の変化の仕方、す
なわちしきい値利得の変化の仕方が異なる。従って、Ｔ
ＥモードとＴＭモードのしきい値利得の大小関係を変化
させることができ、これによって偏波変調が可能となる
（小さい方のしきい値利得のモードで発振が起こる）。
変調電流△Ｉ1を流すことで、ＤＦＢレーザ内のｒｏｕ
ｎｄ ｔｒｉｐの位相差（位相変化量）が変化する。そ
れによって回折格子による損失が変化、すなわちしきい
値利得が変化するが、ＴＥモードとＴＭモードでは導波
路の有効屈折率が異なるため、位相差の変化の仕方、す
なわちしきい値利得の変化の仕方が異なる。従って、Ｔ
ＥモードとＴＭモードのしきい値利得の大小関係を変化
させることができ、これによって偏波変調が可能となる
（小さい方のしきい値利得のモードで発振が起こる）。
【０００９】
【発明が解決しようとしている課題】この様に、従来提
案されている偏波変調ＤＦＢレーザは、位相を制御する
ことにより偏波スイッチングを実現しており、利得自体
はあまり変化できない。従って、ＤＦＢモードの発振波
長近傍（ブラッグ波長近傍）において、ＴＥ／ＴＭの利
得が近くなるように精度良く作製しなければならない。
具体的には、活性層においてＴＥ／ＴＭの利得ピークを
一致させたり、利得ピークと回折格子のブラッグ波長の
位置関係を数ｎｍオーダーで一致させる必要があり、再
現性良く作製するのが難しい。また、回折格子の位相シ
フト量や端面反射による影響も大きいため、位相シフト
量、端面の無反射コーテイング等も精度を要求される。
案されている偏波変調ＤＦＢレーザは、位相を制御する
ことにより偏波スイッチングを実現しており、利得自体
はあまり変化できない。従って、ＤＦＢモードの発振波
長近傍（ブラッグ波長近傍）において、ＴＥ／ＴＭの利
得が近くなるように精度良く作製しなければならない。
具体的には、活性層においてＴＥ／ＴＭの利得ピークを
一致させたり、利得ピークと回折格子のブラッグ波長の
位置関係を数ｎｍオーダーで一致させる必要があり、再
現性良く作製するのが難しい。また、回折格子の位相シ
フト量や端面反射による影響も大きいため、位相シフト
量、端面の無反射コーテイング等も精度を要求される。
【００１０】また、ある程度精度良く作製したとして
も、作製誤差によって、素子間でＴＥ／ＴＭのしきい値
利得差や、回折格子の初期位相差などがばらつく。その
結果、偏波スイッチングするためのレーザバイアス電流
や、変調振幅などにばらつきが生じるため、生産性が良
くない。
も、作製誤差によって、素子間でＴＥ／ＴＭのしきい値
利得差や、回折格子の初期位相差などがばらつく。その
結果、偏波スイッチングするためのレーザバイアス電流
や、変調振幅などにばらつきが生じるため、生産性が良
くない。
【００１１】このような課題に鑑み、本発明の目的を各
請求項に対応して以下に述べる。１）の目的は、レーザ
の２つの偏波モードであるＴＥ／ＴＭのしきい値利得の
変化を、位相制御ではなく、光導波路の一部の光の伝搬
損失を２つの偏波モードに対して独立に変化させて行な
って、２つの偏波モード間でスイッチングする光源装置
を提供するものである（請求項１に対応）。２）の目的
は、１）のような作用をする集積型の半導体レーザを有
する光源装置を提供することである（請求項２に対
応）。３）、４）の目的は、簡単に作製できる偏波モー
ドスプリッタを有する光源装置を提供するものである
（請求項３、４に対応）。５）、１５）、１６）の目的
は、発振波長を変化できる偏波スイッチング可能なレー
ザを有する光源装置およびその駆動方法を提供すること
である（請求項５、１５、１６に対応）。６）の目的
は、ファブリペロー型の１）のようなレーザを有する光
源装置を提供することである（請求項６に対応）。
７）、１０）の目的は、単一縦モード発振可能な１）の
ようなレーザを有する光源装置を提供することである
（請求項７、１０に対応）。８）、９）の目的は、単一
モード性を向上させた構造を提供することである（請求
項８、９に対応）。１１）、１２）の目的は、ＴＥ／Ｔ
Ｍの偏波スイッチングを効果的に行なうための活性層の
構造を提供するものである（請求項１１、１２に対
応）。１３）、１４）の目的は、偏波スイッチングさせ
るための駆動方法を提供するものである（請求項１３、
１４に対応）。１７）の目的は、１）のようなレーザを
有する光源装置でチャーピングの少ない偏波変調伝送を
行なう光通信方式を提供することである（請求項１７に
対応）。１８）、１９）の目的は、１７）のような伝送
方式で用いられる光−電気変換装置及びその伝送方式を
用いた光ＬＡＮシステムなどの光通信システムを提供す
ることである（請求項１８、１９に対応）。
請求項に対応して以下に述べる。１）の目的は、レーザ
の２つの偏波モードであるＴＥ／ＴＭのしきい値利得の
変化を、位相制御ではなく、光導波路の一部の光の伝搬
損失を２つの偏波モードに対して独立に変化させて行な
って、２つの偏波モード間でスイッチングする光源装置
を提供するものである（請求項１に対応）。２）の目的
は、１）のような作用をする集積型の半導体レーザを有
する光源装置を提供することである（請求項２に対
応）。３）、４）の目的は、簡単に作製できる偏波モー
ドスプリッタを有する光源装置を提供するものである
（請求項３、４に対応）。５）、１５）、１６）の目的
は、発振波長を変化できる偏波スイッチング可能なレー
ザを有する光源装置およびその駆動方法を提供すること
である（請求項５、１５、１６に対応）。６）の目的
は、ファブリペロー型の１）のようなレーザを有する光
源装置を提供することである（請求項６に対応）。
７）、１０）の目的は、単一縦モード発振可能な１）の
ようなレーザを有する光源装置を提供することである
（請求項７、１０に対応）。８）、９）の目的は、単一
モード性を向上させた構造を提供することである（請求
項８、９に対応）。１１）、１２）の目的は、ＴＥ／Ｔ
Ｍの偏波スイッチングを効果的に行なうための活性層の
構造を提供するものである（請求項１１、１２に対
応）。１３）、１４）の目的は、偏波スイッチングさせ
るための駆動方法を提供するものである（請求項１３、
１４に対応）。１７）の目的は、１）のようなレーザを
有する光源装置でチャーピングの少ない偏波変調伝送を
行なう光通信方式を提供することである（請求項１７に
対応）。１８）、１９）の目的は、１７）のような伝送
方式で用いられる光−電気変換装置及びその伝送方式を
用いた光ＬＡＮシステムなどの光通信システムを提供す
ることである（請求項１８、１９に対応）。
【００１２】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では、位
相を変化させるかわりに、ＴＥ／ＴＭの利得を積極的に
変化させることで、歩留まりよく偏波スイッチングを行
なえるようにする。本発明による素子構造の原理を、図
１の斜視図で示された具体例に沿って簡単に説明する。
相を変化させるかわりに、ＴＥ／ＴＭの利得を積極的に
変化させることで、歩留まりよく偏波スイッチングを行
なえるようにする。本発明による素子構造の原理を、図
１の斜視図で示された具体例に沿って簡単に説明する。
【００１３】これは、ＤＦＢレーザ（Ａ）と光学的に結
合したＹ分岐偏波モードスプリッタ（Ｂ）があり、ＴＥ
モードの共振器とＴＭモードの共振器が異なるように構
成されている。ここで、レーザのしきい値条件は、 （Γ・ｇ―α）Ｌ−ｌｎ（１／Ｒ）＝Ｇ＞０ で示される。ただし、Γ：閉じ込め係数、ｇ：利得、
α：損失、Ｌ：共振器長、Ｒ：反射率（両端で等しいと
している）である。上の式で、ＴＥモードとＴＭモード
でそれぞれの値は異なり、上式を満たし、しかもＧの値
の大きい方の偏波モードで発振する。
合したＹ分岐偏波モードスプリッタ（Ｂ）があり、ＴＥ
モードの共振器とＴＭモードの共振器が異なるように構
成されている。ここで、レーザのしきい値条件は、 （Γ・ｇ―α）Ｌ−ｌｎ（１／Ｒ）＝Ｇ＞０ で示される。ただし、Γ：閉じ込め係数、ｇ：利得、
α：損失、Ｌ：共振器長、Ｒ：反射率（両端で等しいと
している）である。上の式で、ＴＥモードとＴＭモード
でそれぞれの値は異なり、上式を満たし、しかもＧの値
の大きい方の偏波モードで発振する。
【００１４】そこで、それぞれの値にＴＥ、ＴＭのサフ
イックスを付けて差を取ると、 ＧTE−ＧTM＝（Γ(A) TE・ｇ(A) TE−Γ(A) TM・ｇ(A) TM）Ｌcom （１） ＋（Γ(B) TE・ｇ(B) TE・ＬTE−Γ(B) TM・ｇ(B) TM・ＬTM） （２） −（α(A) TE−α(A) TM）Ｌcom （３） −（α(B) TE・ＬTE−α(B) TM・ＬTM） （４） −｛ｌｎ（１／ＲTE−ｌｎ（１／ＲTM）｝ （５） ただし、Ｌcom は両偏波モードに共通な利得領域の長
さ、ＬTE、ＬTMなどはそれぞれの偏波モードスプリッタ
での導波長さで、Γ、ｇ、αにつけた番号は共通利得領
域で（Ａ）、両偏波それぞれのモードスプリッタ領域で
（Ｂ）をつけている。ここで、図１のものでは、モード
スプリッタ部分では利得がなく損失のみなので上式で
（２）項目はなくなる。偏波モードスプリッタのそれぞ
れの領域に電流注入して有効屈折率を変化させる、ある
いは電界印加によつて吸収端を変化させることで、吸収
αTE、αTMの大小関係を変化させることで、（４）項目
の正負を制御することができる。
イックスを付けて差を取ると、 ＧTE−ＧTM＝（Γ(A) TE・ｇ(A) TE−Γ(A) TM・ｇ(A) TM）Ｌcom （１） ＋（Γ(B) TE・ｇ(B) TE・ＬTE−Γ(B) TM・ｇ(B) TM・ＬTM） （２） −（α(A) TE−α(A) TM）Ｌcom （３） −（α(B) TE・ＬTE−α(B) TM・ＬTM） （４） −｛ｌｎ（１／ＲTE−ｌｎ（１／ＲTM）｝ （５） ただし、Ｌcom は両偏波モードに共通な利得領域の長
さ、ＬTE、ＬTMなどはそれぞれの偏波モードスプリッタ
での導波長さで、Γ、ｇ、αにつけた番号は共通利得領
域で（Ａ）、両偏波それぞれのモードスプリッタ領域で
（Ｂ）をつけている。ここで、図１のものでは、モード
スプリッタ部分では利得がなく損失のみなので上式で
（２）項目はなくなる。偏波モードスプリッタのそれぞ
れの領域に電流注入して有効屈折率を変化させる、ある
いは電界印加によつて吸収端を変化させることで、吸収
αTE、αTMの大小関係を変化させることで、（４）項目
の正負を制御することができる。
【００１５】ここで、偏波モードスプリッタの各導波路
の伝搬損失はほぼ等しく、（４）項目がα(B) TE・ＬTE
＝α(B) TM・ＬTMで、利得がＴＥモードの方が大きくあ
るいは端面反射率がＲTEの方が大きくＧTE−ＧTM＞０で
ＴＥモード発振しているときに、偏波モードスプリッタ
の部分の電流を変化させて、α(B) TE・ＬTE＞α(B) TM・
ＬTMとすることで、ＧTE−ＧTM＜０としてＴＭモード発
振させることが可能である。その逆もまた可能である。
このとき、（１）、（３）、（５）項目については絶対
値があまり大きくなく、（４）項目だけでＧTE−ＧTMの
正負を制御できるようにする必要がある。そのために
は、特に影響の大きい（１）項目でＴＥとＴＭの利得領
域でのゲインの差を小さくする必要がある。
の伝搬損失はほぼ等しく、（４）項目がα(B) TE・ＬTE
＝α(B) TM・ＬTMで、利得がＴＥモードの方が大きくあ
るいは端面反射率がＲTEの方が大きくＧTE−ＧTM＞０で
ＴＥモード発振しているときに、偏波モードスプリッタ
の部分の電流を変化させて、α(B) TE・ＬTE＞α(B) TM・
ＬTMとすることで、ＧTE−ＧTM＜０としてＴＭモード発
振させることが可能である。その逆もまた可能である。
このとき、（１）、（３）、（５）項目については絶対
値があまり大きくなく、（４）項目だけでＧTE−ＧTMの
正負を制御できるようにする必要がある。そのために
は、特に影響の大きい（１）項目でＴＥとＴＭの利得領
域でのゲインの差を小さくする必要がある。
【００１６】各請求項に対応した、目的を達成するため
の手段、作用を述べると以下のようになる。 １）半導体レーザと光学的に結合した偏波モードスプリ
ッタの光の伝搬損失を２つの偏波モードに対して独立に
変化させて、しきい利得の大小関係を制御することで２
つの偏波モード間でスイッチングさせる。詳細には、半
導体レーザと、該半導体レーザの偏波面の異なる２つの
偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する導波型の偏波モ
ードスプリッタが光学的に結合しており、該偏波モード
スプリッタの分岐後の出射端は一定の反射率を持ち、該
偏波モードスプリッタを導波する光の伝搬損失を該異な
る２つの偏波モードに対して独立に変化させる制御手段
（例えば、電極）を持ち、該制御手段により、該半導体
レーザの発振偏波モードについて該異なる２つの偏波モ
ードのうちからいずれか一方を選択できることを特徴と
する光源装置である。
の手段、作用を述べると以下のようになる。 １）半導体レーザと光学的に結合した偏波モードスプリ
ッタの光の伝搬損失を２つの偏波モードに対して独立に
変化させて、しきい利得の大小関係を制御することで２
つの偏波モード間でスイッチングさせる。詳細には、半
導体レーザと、該半導体レーザの偏波面の異なる２つの
偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する導波型の偏波モ
ードスプリッタが光学的に結合しており、該偏波モード
スプリッタの分岐後の出射端は一定の反射率を持ち、該
偏波モードスプリッタを導波する光の伝搬損失を該異な
る２つの偏波モードに対して独立に変化させる制御手段
（例えば、電極）を持ち、該制御手段により、該半導体
レーザの発振偏波モードについて該異なる２つの偏波モ
ードのうちからいずれか一方を選択できることを特徴と
する光源装置である。
【００１７】２）偏波モードスプリッタを半導体レーザ
と同一基板上に作製することで、１）のような作用をす
る集積型の半導体レーザを有する光源装置を提供でき
る。詳細には、偏波モードスプリッタが半導体導波路で
形成され、半導体レーザと該偏波モードスプリッタが同
一半導体結晶基板上に集積されていることを特徴とす
る。
と同一基板上に作製することで、１）のような作用をす
る集積型の半導体レーザを有する光源装置を提供でき
る。詳細には、偏波モードスプリッタが半導体導波路で
形成され、半導体レーザと該偏波モードスプリッタが同
一半導体結晶基板上に集積されていることを特徴とす
る。
【００１８】３）偏波モードスプリッタの導波層が半導
体超格子で形成され、一部領域をＳｉＮ膜などを装荷し
てアニールすることで混晶化し、容易に偏波モードスプ
リッタが作製できる。詳細には、偏波モードスプリッタ
が、同一平面上にＹ分岐導波路で形成され、導波路層に
半導体超格子を含み、該Ｙ分岐導波路の一方の導波路層
のみ該半導体超格子を混晶化してあることを特徴とす
る。
体超格子で形成され、一部領域をＳｉＮ膜などを装荷し
てアニールすることで混晶化し、容易に偏波モードスプ
リッタが作製できる。詳細には、偏波モードスプリッタ
が、同一平面上にＹ分岐導波路で形成され、導波路層に
半導体超格子を含み、該Ｙ分岐導波路の一方の導波路層
のみ該半導体超格子を混晶化してあることを特徴とす
る。
【００１９】４）偏波モードスプリッタは、前記半導体
レーザとは反対側の端面に無反射コーティングが施され
て、機能をより向上させている。
レーザとは反対側の端面に無反射コーティングが施され
て、機能をより向上させている。
【００２０】５）半導体レーザは、電極を光導波路の光
の進行方向に複数設け、光導波路の光の進行方向に不均
一に電流注入することによってレーザ発振波長を変化で
きる。
の進行方向に複数設け、光導波路の光の進行方向に不均
一に電流注入することによってレーザ発振波長を変化で
きる。
【００２１】６）半導体レーザは、ファブリペローレー
ザ構造をとっている。
ザ構造をとっている。
【００２２】７）回折格子を導波路の一部に設けて分布
帰還型（ＤＦＢ）レーザとすることで、単一縦モード発
振可能な１）のようなレーザを提供できる。
帰還型（ＤＦＢ）レーザとすることで、単一縦モード発
振可能な１）のようなレーザを提供できる。
【００２３】８）半導体レーザは、回折格子を具備した
分布帰還型レーザであり、さらに該回折格子が位相シフ
ト領域を有して、より単一モード性を向上させている。
分布帰還型レーザであり、さらに該回折格子が位相シフ
ト領域を有して、より単一モード性を向上させている。
【００２４】９）半導体レーザは、回折格子を具備した
分布帰還型レーザであり、さらに前記偏波モードスプリ
ッタとは反対側の該分布帰還型レーザの端面に無反射コ
ーティングが施されていて、より単一モード性を向上さ
せている。
分布帰還型レーザであり、さらに前記偏波モードスプリ
ッタとは反対側の該分布帰還型レーザの端面に無反射コ
ーティングが施されていて、より単一モード性を向上さ
せている。
【００２５】１０）回折格子を導波路の一部に設けて分
布反射型（ＤＢＲ）レーザとすることで、単一縦モード
発振可能な１）のようなレーザを提供できる。
布反射型（ＤＢＲ）レーザとすることで、単一縦モード
発振可能な１）のようなレーザを提供できる。
【００２６】１１）ＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザ
において、ブラッグ波長をＴＭモードのゲインピーク近
傍にすることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得を近接
させて偏波スイッチングが効率よく行なえるようにす
る。詳細には、半導体レーザの活性層が多重量子井戸で
構成され、ホールの準位であるライトホール準位と電子
の基底準位間のエネルギーバンドギャップに対応する波
長の近傍にブラッグ波長がくるように前記回折格子のピ
ッチを設定し、前記半導体レーザは、ブラッグ波長での
しきい値利得が前記２つの偏波モードでほぼ等しくなる
ように構成されている。
において、ブラッグ波長をＴＭモードのゲインピーク近
傍にすることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得を近接
させて偏波スイッチングが効率よく行なえるようにす
る。詳細には、半導体レーザの活性層が多重量子井戸で
構成され、ホールの準位であるライトホール準位と電子
の基底準位間のエネルギーバンドギャップに対応する波
長の近傍にブラッグ波長がくるように前記回折格子のピ
ッチを設定し、前記半導体レーザは、ブラッグ波長での
しきい値利得が前記２つの偏波モードでほぼ等しくなる
ように構成されている。
【００２７】１２）活性層に引っ張り歪みをもつ多重量
子井戸を用いることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得
を近接させて偏波スイッチングが効率よく行なえるよう
にする。詳細には、半導体レーザの活性層が、引っ張り
歪が導入された多重量子井戸で構成され、該半導体レー
ザは、ホールの準位であるヘビーホール準位とライトホ
ール準位が等しいかもしくは後者の方が電子の基底準位
に近い構成とされている。
子井戸を用いることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得
を近接させて偏波スイッチングが効率よく行なえるよう
にする。詳細には、半導体レーザの活性層が、引っ張り
歪が導入された多重量子井戸で構成され、該半導体レー
ザは、ホールの準位であるヘビーホール準位とライトホ
ール準位が等しいかもしくは後者の方が電子の基底準位
に近い構成とされている。
【００２８】１３）偏波モードスプリッタにおいて電流
注入しない状態で発振する偏波モードとは異なる偏波モ
ードが伝搬する導波路に電流を注入し、電流注入した導
波路を伝般する偏波モードの伝搬損失を減少させること
で電流注入しない状態で発振する偏波モードとは異なる
偏波モードにスイッチングさせることができる。
注入しない状態で発振する偏波モードとは異なる偏波モ
ードが伝搬する導波路に電流を注入し、電流注入した導
波路を伝般する偏波モードの伝搬損失を減少させること
で電流注入しない状態で発振する偏波モードとは異なる
偏波モードにスイッチングさせることができる。
【００２９】１４）偏波モードスプリッタにおいて電界
印加しない状態で発振する偏波モードと同じ偏波モード
が伝搬する導波路に逆電界を印加し、電界印加した導波
路を伝搬する偏波モードの伝般損失を増大させることで
電界印加しない状態で発振する偏波モードとは異なる偏
波モードにスイッチングさせることができる。
印加しない状態で発振する偏波モードと同じ偏波モード
が伝搬する導波路に逆電界を印加し、電界印加した導波
路を伝搬する偏波モードの伝般損失を増大させることで
電界印加しない状態で発振する偏波モードとは異なる偏
波モードにスイッチングさせることができる。
【００３０】１５）レーザの導波方向の複数の電極を設
け、その注入電流量の比を変えることで、波長を変化さ
せると共に偏波スイッチングできるようにする。
け、その注入電流量の比を変えることで、波長を変化さ
せると共に偏波スイッチングできるようにする。
【００３１】１６）回折格子が形成された導波路部分に
注入する電流を変えることで、波長を変化させると共に
偏波スイッチングできるようにする。
注入する電流を変えることで、波長を変化させると共に
偏波スイッチングできるようにする。
【００３２】１７）偏波スイッチングを変調信号により
行ない、片方の偏波のみを偏波モードスプリッタの一方
の出力から取り出して伝送を行ない、直接検波すること
で光通信を行なう。
行ない、片方の偏波のみを偏波モードスプリッタの一方
の出力から取り出して伝送を行ない、直接検波すること
で光通信を行なう。
【００３３】１８）上記駆動方法によって変調信号をも
とに偏波のスイッチングを行なう光通信用光源と光受信
器を１つにまとめて光−電気変換装置を構成する。
とに偏波のスイッチングを行なう光通信用光源と光受信
器を１つにまとめて光−電気変換装置を構成する。
【００３４】１９）上記光−電気変換装置を用い、上記
の光通信方式による光送受信を行なう波長分割多重光伝
送システムを構築する。
の光通信方式による光送受信を行なう波長分割多重光伝
送システムを構築する。
【００３５】
【発明の実施の形態】第１実施例 本発明による第１の実施例を、図１及び図２に沿って説
明する。図１は集積半導体装置の斜視図、図２はその導
波路に沿った断面図である。
明する。図１は集積半導体装置の斜視図、図２はその導
波路に沿った断面図である。
【００３６】図１のように、分布帰還（ＤＦＢ）レーザ
部（Ａ）と、Ｙ分岐構造の偏光モードスプリッタ（Ｂ）
が集積されている。これらの導波路は、高抵抗のＩｎＰ
による埋め込み構造１０５で形成している。この実施例
では、偏光モードスプリッタは１０９の領域のみ、Ｓｉ
Ｎ膜を装荷しアニールすることで、導波路を形成してい
る超格子の混晶化を行なって、ＴＭ偏波のみが導波する
ようになっており、他方にはＴＥ偏波が導波するように
なっている。このとき、Ｙ分岐のそれぞれの端における
ＴＥ／ＴＭの消光比として１０ｄＢが得られている。本
素子の長さは、（Ａ）のＤＦＢレーザ部で５００μｍ、
（Ｂ）の偏光モードスプリッタは約２５００μｍで、全
長は約３０００μｍとなっている。
部（Ａ）と、Ｙ分岐構造の偏光モードスプリッタ（Ｂ）
が集積されている。これらの導波路は、高抵抗のＩｎＰ
による埋め込み構造１０５で形成している。この実施例
では、偏光モードスプリッタは１０９の領域のみ、Ｓｉ
Ｎ膜を装荷しアニールすることで、導波路を形成してい
る超格子の混晶化を行なって、ＴＭ偏波のみが導波する
ようになっており、他方にはＴＥ偏波が導波するように
なっている。このとき、Ｙ分岐のそれぞれの端における
ＴＥ／ＴＭの消光比として１０ｄＢが得られている。本
素子の長さは、（Ａ）のＤＦＢレーザ部で５００μｍ、
（Ｂ）の偏光モードスプリッタは約２５００μｍで、全
長は約３０００μｍとなっている。
【００３７】次に、図２に沿って素子構造及び作製方法
について簡単に述べる。１０１は表面に（Ａ）領域のみ
回折格子ｇを形成したｎ−ＩｎＰ基板、１０２は厚さ
０．２μｍでバンドギャップ波長λｇ＝１．１５μｍの
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、１０３は井戸層ｉ（ｉ
ｎｔｒｉｎｓｉｃ）−Ｉｎ0.28Ｇａ0.72Ａｓ（厚さｌ０
ｎｍ）、バリア層ｉ―ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５
μｍ、厚さｌ０ｎｍ）それぞれｌ０層、ＳＣＨ層ｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１５０ｎｍ）
からなる歪み多重量子井戸構造の活性層、１０４はｐ−
ＩｎＰクラッド層、１０５はｐ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ
コンタクト層、１０６、１０７、１０８はｐ側の電極で
あるＣｒ／ＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ層、１１０はｎ側の電極
であるＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ層である。１１１は反射防止
膜となるＳｉ０膜で片端面にのみ形成してある。
について簡単に述べる。１０１は表面に（Ａ）領域のみ
回折格子ｇを形成したｎ−ＩｎＰ基板、１０２は厚さ
０．２μｍでバンドギャップ波長λｇ＝１．１５μｍの
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、１０３は井戸層ｉ（ｉ
ｎｔｒｉｎｓｉｃ）−Ｉｎ0.28Ｇａ0.72Ａｓ（厚さｌ０
ｎｍ）、バリア層ｉ―ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５
μｍ、厚さｌ０ｎｍ）それぞれｌ０層、ＳＣＨ層ｉ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１５０ｎｍ）
からなる歪み多重量子井戸構造の活性層、１０４はｐ−
ＩｎＰクラッド層、１０５はｐ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ
コンタクト層、１０６、１０７、１０８はｐ側の電極で
あるＣｒ／ＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ層、１１０はｎ側の電極
であるＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ層である。１１１は反射防止
膜となるＳｉ０膜で片端面にのみ形成してある。
【００３８】Ｙ分岐導波路部（Ｂ）においては、コンタ
クト層、クラッド層、活性層、光ガイド層をエッチング
して基板１０１を露出させた後、ｉ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47
Ａｓ井戸層（厚さ３ｎｍ）、ｉ―ＩｎＰバリア層（厚さ
５ｎｍ）それぞれ２０層からなる超格子構造の光ガイド
層２０６、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０４、ｐ−Ｉｎ0.53
Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層１０５が選択再成長により形
成されている。再成長した光ガイド層２０６は、エネル
ギーバンドギャップに相当する波長が約１．３μｍであ
り、レーザの発振波長１．５５μｍの光に対しては損失
の小さい構造になっている。
クト層、クラッド層、活性層、光ガイド層をエッチング
して基板１０１を露出させた後、ｉ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47
Ａｓ井戸層（厚さ３ｎｍ）、ｉ―ＩｎＰバリア層（厚さ
５ｎｍ）それぞれ２０層からなる超格子構造の光ガイド
層２０６、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０４、ｐ−Ｉｎ0.53
Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層１０５が選択再成長により形
成されている。再成長した光ガイド層２０６は、エネル
ギーバンドギャップに相当する波長が約１．３μｍであ
り、レーザの発振波長１．５５μｍの光に対しては損失
の小さい構造になっている。
【００３９】ここで、このＤＦＢレーザ部（Ａ）は活性
層１０３が引っ張り歪をもつ多重量子井戸層になってお
り、ライトホールと電子の基底準位間遷移エネルギー
（Ｅｌｈ０−Ｅｅ０）に対応する波長は１．５６μｍ、
ヘビーホールと電子の基底準位間遷移エネルギー（Ｅｈ
ｈ０−Ｅｅ０）に対応する波長も１．５６μｍと遷移エ
ネルギーを等しく設計してあるため、ＴＥモードとＴＭ
モードに対する利得はほぼ等しく、効率よく偏波スイッ
チングできる構成になっている。ここで、ＤＦＢレーザ
部（Ａ）の回折格子ｇによる分布帰還波長（ブラッグ波
長）はＥｌｈ０−Ｅｅ０に対応する波長より短波長側と
なるよう回折格子ｇのピッチを２４０ｎｍに設定し、Ｔ
Ｅモードて１．５６２μｍ、ＴＭモードで１．５５８μ
ｍでブラッグ波長を持つ構成にしている。
層１０３が引っ張り歪をもつ多重量子井戸層になってお
り、ライトホールと電子の基底準位間遷移エネルギー
（Ｅｌｈ０−Ｅｅ０）に対応する波長は１．５６μｍ、
ヘビーホールと電子の基底準位間遷移エネルギー（Ｅｈ
ｈ０−Ｅｅ０）に対応する波長も１．５６μｍと遷移エ
ネルギーを等しく設計してあるため、ＴＥモードとＴＭ
モードに対する利得はほぼ等しく、効率よく偏波スイッ
チングできる構成になっている。ここで、ＤＦＢレーザ
部（Ａ）の回折格子ｇによる分布帰還波長（ブラッグ波
長）はＥｌｈ０−Ｅｅ０に対応する波長より短波長側と
なるよう回折格子ｇのピッチを２４０ｎｍに設定し、Ｔ
Ｅモードて１．５６２μｍ、ＴＭモードで１．５５８μ
ｍでブラッグ波長を持つ構成にしている。
【００４０】このＤＦＢレーザ部（Ａ）は、その他の構
造、例えば、活性層のない領域がある構造、回折格子に
シフトが設けられた構造などでもよい。また、波長可変
のため多電極構成のＤＦＢレーザでもよい。
造、例えば、活性層のない領域がある構造、回折格子に
シフトが設けられた構造などでもよい。また、波長可変
のため多電極構成のＤＦＢレーザでもよい。
【００４１】次に、再び図１に沿って、本素子の駆動方
法を説明する。電極ｌ０６に直流電流ＩLDを流すとしき
い値２０ｍＡ程度でＴＥモードで発振した。これは、活
性層１０３での利得は両偏波でほぼ等しいが、Ｙ分岐導
波路（Ｂ）側の端面での反射率がＴＥモードの方がわず
かに大きく、課題を解決する手段のところで述べたしき
い値の式で（５）項目が正になることから、わずかにＴ
Ｅモードの方がしきい値が低くなるからである。
法を説明する。電極ｌ０６に直流電流ＩLDを流すとしき
い値２０ｍＡ程度でＴＥモードで発振した。これは、活
性層１０３での利得は両偏波でほぼ等しいが、Ｙ分岐導
波路（Ｂ）側の端面での反射率がＴＥモードの方がわず
かに大きく、課題を解決する手段のところで述べたしき
い値の式で（５）項目が正になることから、わずかにＴ
Ｅモードの方がしきい値が低くなるからである。
【００４２】ここで、電極１０８に電流ＩTMを注入して
いくとＴＭモードの導波路の有効屈折率が減少し、ＴＭ
モードに対する損失αTMが減少する。従って、課題を解
決する手段の項で述ベたしきい値の式の（４）項目でα
(B) TE・ＬTE＞α(B) TM・ＬTMとなってＴＭモードのしき
い値が下がる。このため、ＩTM＞１０ｍＡでＴＭモード
に発振モードがスイッチングした。そこで、電極１０８
に振幅１０ｍＡのディジタル信号を重畳させると、ＴＥ
／ＴＭのスイッチング変調が可能である。
いくとＴＭモードの導波路の有効屈折率が減少し、ＴＭ
モードに対する損失αTMが減少する。従って、課題を解
決する手段の項で述ベたしきい値の式の（４）項目でα
(B) TE・ＬTE＞α(B) TM・ＬTMとなってＴＭモードのしき
い値が下がる。このため、ＩTM＞１０ｍＡでＴＭモード
に発振モードがスイッチングした。そこで、電極１０８
に振幅１０ｍＡのディジタル信号を重畳させると、ＴＥ
／ＴＭのスイッチング変調が可能である。
【００４３】それぞれの偏波モードはＹ分岐導波路部
（Ｂ）のそれぞれの出射端から分離されて出力されるた
め、どちらかの光出力を取れば、ＡＳＫ信号として取り
出せる。もちろん、消光比をさらに上げるために偏光子
等を配したり、戻り光を防ぐために光アイソレータを配
してもよい。また、本実施例では、Ｙ分岐導波路部
（Ｂ）の出射端は、へき開のみとなっているが、反射率
を制御する為に、ＳｉＯxなどをコーティングしてもよ
い。この時、変調帯域は２００ｋＨｚ〜５ＧＨｚであつ
た。また、変調時の動的波長変動は０．０ｌｎｍ以下に
抑えられていた。
（Ｂ）のそれぞれの出射端から分離されて出力されるた
め、どちらかの光出力を取れば、ＡＳＫ信号として取り
出せる。もちろん、消光比をさらに上げるために偏光子
等を配したり、戻り光を防ぐために光アイソレータを配
してもよい。また、本実施例では、Ｙ分岐導波路部
（Ｂ）の出射端は、へき開のみとなっているが、反射率
を制御する為に、ＳｉＯxなどをコーティングしてもよ
い。この時、変調帯域は２００ｋＨｚ〜５ＧＨｚであつ
た。また、変調時の動的波長変動は０．０ｌｎｍ以下に
抑えられていた。
【００４４】一方、ＤＦＢレーザ部（Ａ）で活性層１０
３のＴＭモードの利得の方を大きく設計した場合には、
Ｙ分岐導波路部（Ｂ）に電流を流さない状態で、ＴＭモ
ードで発振する場合がある。この場合には、電極１０７
にＩTEを流すことでＴＭモードに対してエネルギーを補
給してＴＥモードにスイッチングすることができる。
３のＴＭモードの利得の方を大きく設計した場合には、
Ｙ分岐導波路部（Ｂ）に電流を流さない状態で、ＴＭモ
ードで発振する場合がある。この場合には、電極１０７
にＩTEを流すことでＴＭモードに対してエネルギーを補
給してＴＥモードにスイッチングすることができる。
【００４５】また、ＤＦＢレーザ部（Ａ）で電極を２分
割して、注入電流比を変化させることで、１．５ｎｍ程
度の幅で発振波長を変えてＴＥ／ＴＭ変調をすることも
できる。
割して、注入電流比を変化させることで、１．５ｎｍ程
度の幅で発振波長を変えてＴＥ／ＴＭ変調をすることも
できる。
【００４６】このように、本発明による集積半導体装置
によつて、波長多重光通信に適した偏波変調光源を歩留
まりよく提供でき、しかも出射端に置いて一方の偏波を
選択する為の偏光子が不要であるという利点がある。
によつて、波長多重光通信に適した偏波変調光源を歩留
まりよく提供でき、しかも出射端に置いて一方の偏波を
選択する為の偏光子が不要であるという利点がある。
【００４７】第２実施例 本発明による第２の実施例を図３に沿って説明する。全
体の構成は第１実施例とほは同じであるが、本実施例で
はレーザ部（Ａ）を分布反射型レーザ（ＤＢＲレーザ）
としたもので、導波路に沿った断面図が図３である。
体の構成は第１実施例とほは同じであるが、本実施例で
はレーザ部（Ａ）を分布反射型レーザ（ＤＢＲレーザ）
としたもので、導波路に沿った断面図が図３である。
【００４８】図３において、３０１はｎ―ＩｎＰ基板、
３０２は厚さ０．１μｍでバンドギャップ波長λｇ＝
１．１５μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、３０３
は井戸層ｉ−Ｉｎ0.28Ｇａ0.72Ａｓ（厚さｌ０ｎｍ）、
バリア層ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚
さ１０ｎｍ）それぞれｌ０層、ＳＣＨ層ｉ―ＩｎＧａＡ
ｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１５０ｎｍ）からなる
歪み多重量子井戸構造の活性層、３０４はｐ−ＩｎＰク
ラッド層、３０５はｐ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタク
ト層、３０７はｐ側の電極であるＣｒ／ＡｕＺｎＮｉ／
Ａｕ層、３０８はｎ側の電極であるＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ
層である。
３０２は厚さ０．１μｍでバンドギャップ波長λｇ＝
１．１５μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、３０３
は井戸層ｉ−Ｉｎ0.28Ｇａ0.72Ａｓ（厚さｌ０ｎｍ）、
バリア層ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚
さ１０ｎｍ）それぞれｌ０層、ＳＣＨ層ｉ―ＩｎＧａＡ
ｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１５０ｎｍ）からなる
歪み多重量子井戸構造の活性層、３０４はｐ−ＩｎＰク
ラッド層、３０５はｐ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタク
ト層、３０７はｐ側の電極であるＣｒ／ＡｕＺｎＮｉ／
Ａｕ層、３０８はｎ側の電極であるＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ
層である。
【００４９】一部の領域においては、コンタクト層、ク
ラッド層、活性層、光ガイド層をエッチングして基板３
０１を露出させた後、分布反射領域に回折格子ｇを形成
し、ｉ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ井戸層（厚さ３ｎｍ）、
ｉ‐ＩｎＰバリア層（厚さ５ｎｍ）それぞれ２０層から
なる超格子構造の光ガイド層３０６、ｐ―ＩｎＰクラッ
ド層３０４、ｐ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層３
０５が選択再成長により形成されている。
ラッド層、活性層、光ガイド層をエッチングして基板３
０１を露出させた後、分布反射領域に回折格子ｇを形成
し、ｉ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ井戸層（厚さ３ｎｍ）、
ｉ‐ＩｎＰバリア層（厚さ５ｎｍ）それぞれ２０層から
なる超格子構造の光ガイド層３０６、ｐ―ＩｎＰクラッ
ド層３０４、ｐ−Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層３
０５が選択再成長により形成されている。
【００５０】それぞれの領域の長さは、活性層３０３の
ある領域は３００μｍ、回折格子ｇの領域は３００μｍ
（従つて、ＤＢＲレーザ部（Ａ）は６００μｍ）で、Ｙ
分岐導波路部（Ｂ）は第１実施例と同じく２５００μｍ
である。
ある領域は３００μｍ、回折格子ｇの領域は３００μｍ
（従つて、ＤＢＲレーザ部（Ａ）は６００μｍ）で、Ｙ
分岐導波路部（Ｂ）は第１実施例と同じく２５００μｍ
である。
【００５１】駆動方法及び動作に関しては、第１実施例
とほぼ同じである。ただし、ＤＢＲレーザ部（Ａ）の発
振しきい値は３０ｍＡと少し高い値である。また、回折
格子ｇの部に注入する電流によって発振波長を変化で
き、連続可変ではないものの、３ｎｍと第１実施例より
広い波長可変幅が得られる。
とほぼ同じである。ただし、ＤＢＲレーザ部（Ａ）の発
振しきい値は３０ｍＡと少し高い値である。また、回折
格子ｇの部に注入する電流によって発振波長を変化で
き、連続可変ではないものの、３ｎｍと第１実施例より
広い波長可変幅が得られる。
【００５２】第３実施例 第１、第２実施例は回折格子を有した動的単一モードレ
ーザの実施例を示してきたが、本発明による第３の実施
例は、レーザ部に回折格子を設けなく両端面へき開のフ
ァプリペロレーザ型としたものである。全体の構成は図
１と同様で、導波路方向の断面は図２で回折格子ｇがな
く無反射膜１１１もないものである。
ーザの実施例を示してきたが、本発明による第３の実施
例は、レーザ部に回折格子を設けなく両端面へき開のフ
ァプリペロレーザ型としたものである。全体の構成は図
１と同様で、導波路方向の断面は図２で回折格子ｇがな
く無反射膜１１１もないものである。
【００５３】この場合、発振モードはマルチモードとな
るが、第１実施例と同様に偏波変調することができる。
本実施例では、変調電流が大きくなり、また、へき開端
面に偏波依存性（ＴＥモードの方が一般的に反射率が大
きい）があるので活性層を工夫して（例えば、引っ張り
歪み量子井戸構造とする）ＴＭモードの利得を大きくす
る必要性が生じることもある。
るが、第１実施例と同様に偏波変調することができる。
本実施例では、変調電流が大きくなり、また、へき開端
面に偏波依存性（ＴＥモードの方が一般的に反射率が大
きい）があるので活性層を工夫して（例えば、引っ張り
歪み量子井戸構造とする）ＴＭモードの利得を大きくす
る必要性が生じることもある。
【００５４】本実施例は、波長多重度があまり高くない
或は波長多重を必要としない簡易的な光通信や、空間伝
搬光通信、光情報処理などに適用することができる。
或は波長多重を必要としない簡易的な光通信や、空間伝
搬光通信、光情報処理などに適用することができる。
【００５５】第４実施例 第１、第２、第３実施例では、偏波のスイッチングをＹ
分岐導波路部（Ｂ）に注入する電流によって行なってい
たが、本実施例ではこれを電界印加で行なうものであ
る。
分岐導波路部（Ｂ）に注入する電流によって行なってい
たが、本実施例ではこれを電界印加で行なうものであ
る。
【００５６】第１実施例の素子で、構造と駆動方法を述
べる。全体の構成は図１と同じである。電界印加によつ
て吸収αを変化させるために、Ｙ分岐導波路（Ｂ）の光
ガイド層２０６の構成が若干異なり、ｉ―Ｉｎ0.53Ｇａ
0.47Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）、ｉ‐ＩｎＧａＡｓＰバ
リア層（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍ）それぞれ
２０層で構成され、吸収端波長を約１．４μｍとしてあ
る。
べる。全体の構成は図１と同じである。電界印加によつ
て吸収αを変化させるために、Ｙ分岐導波路（Ｂ）の光
ガイド層２０６の構成が若干異なり、ｉ―Ｉｎ0.53Ｇａ
0.47Ａｓ井戸層（厚さ４ｎｍ）、ｉ‐ＩｎＧａＡｓＰバ
リア層（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１０ｎｍ）それぞれ
２０層で構成され、吸収端波長を約１．４μｍとしてあ
る。
【００５７】この領域（Ｂ）に逆電界を印加すると、量
子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）によつて吸収端
波長が長波長側にシフトして発振波長の光（１．５６μ
ｍ付近）に対して吸収係数αが増大する。この効果は、
偏波依存性が大きく、ＴＥモードの光に対しては効果的
であるが、ＴＭモードの光に対しては吸収係数の増大は
小さい。従って、偏波スイッチングを行なう場合には、
Ｙ分岐偏波モードスプリッタ部（Ｂ）のＴＥモードの導
波路に電界１０７を介して電界を印加し、ＴＥモードの
吸収を増大させる方式になる。
子閉じ込めシュタルク効果（ＱＣＳＥ）によつて吸収端
波長が長波長側にシフトして発振波長の光（１．５６μ
ｍ付近）に対して吸収係数αが増大する。この効果は、
偏波依存性が大きく、ＴＥモードの光に対しては効果的
であるが、ＴＭモードの光に対しては吸収係数の増大は
小さい。従って、偏波スイッチングを行なう場合には、
Ｙ分岐偏波モードスプリッタ部（Ｂ）のＴＥモードの導
波路に電界１０７を介して電界を印加し、ＴＥモードの
吸収を増大させる方式になる。
【００５８】よって、第１実施例と同様に電界を印加し
ない状態でＴＥモードで発振するが、Ｙ分岐導波路部
（Ｂ）に５Ｖの逆電界を印加するとＴＥモードの吸収が
増大してしきい値が上昇し、ＴＭモードで発振すること
になる。そこで、図１の電極１０７に振幅５Ｖの変調信
号を印加することで偏波変調ができる。
ない状態でＴＥモードで発振するが、Ｙ分岐導波路部
（Ｂ）に５Ｖの逆電界を印加するとＴＥモードの吸収が
増大してしきい値が上昇し、ＴＭモードで発振すること
になる。そこで、図１の電極１０７に振幅５Ｖの変調信
号を印加することで偏波変調ができる。
【００５９】本実施例では、変調を電界で行なうため、
変調電源の消費電力が小さくて済み、しかも熱の影響が
ないので、ＤＣから５ＧＨｚまでの広い変調帯域が得ら
れた。もちろん、第２、第３実施例の素子についても同
様のことが可能である。
変調電源の消費電力が小さくて済み、しかも熱の影響が
ないので、ＤＣから５ＧＨｚまでの広い変調帯域が得ら
れた。もちろん、第２、第３実施例の素子についても同
様のことが可能である。
【００６０】第５実施例 図４に、本発明による半導体レーザを用いた偏波変調光
伝送を波長多重光ＬＡＮシステムに応用する場合の各端
末に接続される光−電気変換部（ノード）の構成例を、
図５にそのノードを用いた光ＬＡＮシステムの構成例を
示す。
伝送を波長多重光ＬＡＮシステムに応用する場合の各端
末に接続される光−電気変換部（ノード）の構成例を、
図５にそのノードを用いた光ＬＡＮシステムの構成例を
示す。
【００６１】各部に接続された光ファイバ９０１を媒体
として、光信号がノードに取り込まれ、分岐部９０２に
よりその一部が波長可変フイルタを備えた受信装置９０
３に入射する。波長可変フィルタとしては、ファイバフ
ァブリペローフィルタを用いたが、その他にマッハツェ
ンダフィルタや干渉膜フィルタ等でもよい。この受信装
置９０３により所望の波長の光信号のみを取り出して信
号検波を行なう。一方、ノードから光信号を送信する場
合には、第１実施例から第４実施例までのいずれかのＤ
ＦＢレーザ９０４を偏波変調し、Ｙ分岐モードスプリッ
タのいずれかの出力、すなわちＴＥモードかＴＭモード
のいずれか一方を分岐部９０６を介して光伝送路９０１
に入射せしめる。このとき、レーザ９０４ヘの戻り光の
影響を避けるために、アイソレータ９０５を入れてもよ
い。
として、光信号がノードに取り込まれ、分岐部９０２に
よりその一部が波長可変フイルタを備えた受信装置９０
３に入射する。波長可変フィルタとしては、ファイバフ
ァブリペローフィルタを用いたが、その他にマッハツェ
ンダフィルタや干渉膜フィルタ等でもよい。この受信装
置９０３により所望の波長の光信号のみを取り出して信
号検波を行なう。一方、ノードから光信号を送信する場
合には、第１実施例から第４実施例までのいずれかのＤ
ＦＢレーザ９０４を偏波変調し、Ｙ分岐モードスプリッ
タのいずれかの出力、すなわちＴＥモードかＴＭモード
のいずれか一方を分岐部９０６を介して光伝送路９０１
に入射せしめる。このとき、レーザ９０４ヘの戻り光の
影響を避けるために、アイソレータ９０５を入れてもよ
い。
【００６２】波長可変範囲をさらに広げる必要がある場
合には、複数のＤＦＢレーザを設けてやればよい。
合には、複数のＤＦＢレーザを設けてやればよい。
【００６３】光ＬＡＮシステムのネットワークとして、
図５に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向にノ
ードを接続しネットワーク化された多数の端末およびセ
ンタを設置することができる。ただし、多数のノードを
接続するためには、光の減衰を補償するために光増幅器
を伝送路９０１上に直列に設置する必要がある。また、
各端末にノードを２つ接続し伝送路を２本にすることで
ＤＱＤＢ方式による双方向の光伝送が可能となる。
図５に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向にノ
ードを接続しネットワーク化された多数の端末およびセ
ンタを設置することができる。ただし、多数のノードを
接続するためには、光の減衰を補償するために光増幅器
を伝送路９０１上に直列に設置する必要がある。また、
各端末にノードを２つ接続し伝送路を２本にすることで
ＤＱＤＢ方式による双方向の光伝送が可能となる。
【００６４】本発明による偏波変調では、第１実施例に
述べたように変調時の波長変動が０．０ｌｎｍ以下であ
るため、波長可変幅１．５ｎｍの場合、１．５／０．０
１＝１５０チャネルの高密度波長多重伝送による光ネッ
トワークシステムを構築できる。また、ネットワークの
形態として、図５のＡとＢを接続したループ型や、スタ
ー型、あるいはそれらを複合した形態のものでもよい。
述べたように変調時の波長変動が０．０ｌｎｍ以下であ
るため、波長可変幅１．５ｎｍの場合、１．５／０．０
１＝１５０チャネルの高密度波長多重伝送による光ネッ
トワークシステムを構築できる。また、ネットワークの
形態として、図５のＡとＢを接続したループ型や、スタ
ー型、あるいはそれらを複合した形態のものでもよい。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって各
請求項に対応して次のような効果がある。１）によれ
ば、光導波路の一部の光の伝搬損失を２つの偏波モード
に対して独立に変化させることで、レーザの２つの偏波
モード間でスイッチングする光源装置を再現性よく提供
できる。２）によれば、１）のような作用をする小型、
低コストの集積型の光源装置を提供できる。３）、４）
によれば、簡単に作製できる性能の良い偏波モードスプ
リッタを提供できる。５）、１０）、１１）によれば、
発振波長を変化できる偏波スイッチング可能なレーザを
提供できる。６）によれば、偏波スイッチング制御を効
率的に行ない得る１）のような半導体レーザを提供でき
る。７）、８）、９）、１０）によれば、単一縦モード
発振可能な１）のような光源装置を提供できる。１
１）、１２）によれば、ＴＥ／ＴＭの偏波スイッチング
を効果的に行なうための活性層の構造を提供できる。１
３）、１４）によれば、偏波スイッチングさせるための
駆動方法を提供できる。１７）によれば、１）のような
光源装置でチャーピングの少ない偏波変調伝送を提供で
きる。１８）、１９）によれば、１７）のような伝送方
式を用いた高密度波長多重光ＬＡＮシステム等を提供で
きる。
請求項に対応して次のような効果がある。１）によれ
ば、光導波路の一部の光の伝搬損失を２つの偏波モード
に対して独立に変化させることで、レーザの２つの偏波
モード間でスイッチングする光源装置を再現性よく提供
できる。２）によれば、１）のような作用をする小型、
低コストの集積型の光源装置を提供できる。３）、４）
によれば、簡単に作製できる性能の良い偏波モードスプ
リッタを提供できる。５）、１０）、１１）によれば、
発振波長を変化できる偏波スイッチング可能なレーザを
提供できる。６）によれば、偏波スイッチング制御を効
率的に行ない得る１）のような半導体レーザを提供でき
る。７）、８）、９）、１０）によれば、単一縦モード
発振可能な１）のような光源装置を提供できる。１
１）、１２）によれば、ＴＥ／ＴＭの偏波スイッチング
を効果的に行なうための活性層の構造を提供できる。１
３）、１４）によれば、偏波スイッチングさせるための
駆動方法を提供できる。１７）によれば、１）のような
光源装置でチャーピングの少ない偏波変調伝送を提供で
きる。１８）、１９）によれば、１７）のような伝送方
式を用いた高密度波長多重光ＬＡＮシステム等を提供で
きる。
【図１】図１は本発明による集積型偏波変調レーザの斜
視図。
視図。
【図２】図２は本発明による集積型偏波変調ＤＦＢレー
ザの断面図。
ザの断面図。
【図３】図３は本発明による集積型偏波変調ＤＢＲレー
ザの断面図。
ザの断面図。
【図４】図４は本発明によるレーザを用いた光ＬＡＮシ
ステムに用いられる光−電気変換部の構成例の図。
ステムに用いられる光−電気変換部の構成例の図。
【図５】図５は光ＬＡＮシステムのネットワークを説明
する図。
する図。
【図６】図６は偏波変調レーザ及びその駆動方法の従来
例を説明する図。
例を説明する図。
１０１、３０１ 基板 １０２、２０６、３０２、３０６ 光ガイド層 １０３、３０３ 活性層 １０４、３０４ クラッド層 １０５、３０５ コンタクト層 １０５ 埋め込み層 １０６、１０７、１０８、１１０、３０７、３０８
電極 １０９ 超格子光ガイド層を混晶化した領域 １１１ 無反射コーティング ｇ グレーティング ９０１ 光ファイバ ９０２、９０６ 光分岐器 ９０３ 波長選択受信器 ９０４ 本発明による集積型半導体レーザ ９０５ 光アイソレータ １００１ 偏光子 １０００ 偏波変調半導体レーザ
電極 １０９ 超格子光ガイド層を混晶化した領域 １１１ 無反射コーティング ｇ グレーティング ９０１ 光ファイバ ９０２、９０６ 光分岐器 ９０３ 波長選択受信器 ９０４ 本発明による集積型半導体レーザ ９０５ 光アイソレータ １００１ 偏光子 １０００ 偏波変調半導体レーザ
Claims (19)
- 【請求項１】半導体レーザと、該半導体レーザの偏波面
の異なる２つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する
導波型の偏波モードスプリッタが光学的に結合してお
り、該偏波モードスプリッタの分岐後の出射端は一定の
反射率を持ち、該偏波モードスプリッタを導波する光の
伝搬損失を該異なる２つの偏波モードに対して独立に変
化させる制御手段を持ち、該制御手段により、該半導体
レーザの発振偏波モードについて該異なる２つの偏波モ
ードのうちからいずれか一方を選択できることを特徴と
する光源装置。 - 【請求項２】前記偏波モードスプリッタが半導体導波路
で形成され、半導体レーザと該偏波モードスプリッタが
同一半導体結晶基板上に集積されていることを特徴とす
る請求項１記載の光源装置。 - 【請求項３】前記偏波モードスプリッタが、同一平面上
にＹ分岐導波路で形成され、導波路層に半導体超格子を
含み、該Ｙ分岐導波路の一方の導波路層のみ該半導体超
格子を混晶化してあることを特徴とする請求項１又は２
記載の光源装置。 - 【請求項４】前記偏波モードスプリッタは、前記半導体
レーザとは反対側の端面に無反射コーティングが施され
ているを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の光
源装置。 - 【請求項５】前記半導体レーザは、電極を光導波路の光
の進行方向に複数設け、光導波路の光の進行方向に不均
一に電流注入することによってレーザ発振波長を変化で
きることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の
光源装置。 - 【請求項６】前記半導体レーザは、ファブリペローレー
ザであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記
載の光源装置。 - 【請求項７】前記半導体レーザは活性領域の導波路に回
折格子を具備した分布帰還型レーザであることを特徴と
する請求項１乃至５の何れかに記載の光源装置。 - 【請求項８】前記半導体レーザは、回折格子を具備した
分布帰還型レーザであり、さらに該回折格子が位相シフ
ト領域を有することを特徴とする請求項７記載の光源装
置。 - 【請求項９】前記半導体レーザは、回折格子を具備した
分布帰還型レーザであり、さらに前記偏波モードスプリ
ッタとは反対側の該分布帰還型レーザの端面に無反射コ
ーティングが施されているを特徴とする請求項７記載の
光源装置。 - 【請求項１０】前記半導体レーザは活性領域以外の導波
路に回折格子を具備した分布反射型レーザであることを
特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の光源装置。 - 【請求項１１】前記半導体レーザの活性層が多重量子井
戸で構成され、ホールの準位であるライトホール準位と
電子の基底準位間のエネルギーバンドギャップに対応す
る波長の近傍にブラッグ波長がくるように前記回折格子
のピッチを設定し、前記半導体レーザは、ブラッグ波長
でのしきい値利得が前記２つの偏波モードでほぼ等しく
なるように構成されていることを特徴とする請求項７乃
至１０の何れかに記載の光源装置。 - 【請求項１２】前記半導体レーザの活性層が、引っ張り
歪が導入された多重量子井戸で構成され、該半導体レー
ザは、ホールの準位であるヘビーホール準位とライトホ
ール準位が等しいかもしくは後者の方が電子の基底準位
に近い構成とされていることを特徴とする請求項１乃至
１１の何れかに記載の光源装置。 - 【請求項１３】前記半導体レーザの異なる２つの偏波モ
ードから発振モードを選択する方法が、該偏波モードス
プリッタにおいて電流注入しない状態て発振する偏波モ
ードとは異なる偏波モードが伝搬する導波路に電流を注
入し、電流注入した導波路を伝搬する偏波モードの伝搬
損失を減少させることで電流注入しない状態で発振する
偏波モードとは異なる偏波モードにスイッチングさせる
ことであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れか
に記載の光源装置の駆動方法。 - 【請求項１４】前記半導体レーザの異なる２つの偏波モ
ードから発振モードを選択する方法が、該偏波モードス
プリッタにおいて電圧印加しない状態で発振する偏波モ
ードと同じ偏波モードが伝搬する導波路に逆電界を印加
し、電界印加した導波路を伝搬する偏波モードの伝搬損
失を増大させることで電圧印加しない状態で発振する偏
波モードとは異なる偏波モードにスイッチングさせるこ
とであることを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに
記載の光源装置の駆動方法。 - 【請求項１５】請求項５記載の半導体レーザで、電極を
複数に分割して活性領域に注入する電流の不均一度を変
化させることで発振波長を変化させながら請求項１３又
は１４記載の駆動方法で偏波をスイッチングさせること
を特徴とする請求項５記載の光源装置の駆動方法。 - 【請求項１６】請求項１０記載の半導体レーザで、回折
格子を具備した導波路に注入する電流を変化させること
で発振波長を変化させながら請求項１３又は１４記載の
駆動方法で偏波をスイッチングさせることを特徴とする
請求項１０記載の光源装置の駆動方法。 - 【請求項１７】請求項１乃至１２の何れかに記載の光源
装置を、請求項１３乃至１６の何れかに記載の駆動方法
によって変調信号をもとに偏波のスイッチングを行なう
光通信用光源として用い、前記偏波モードスプリッタの
いずれか一方の光出力を光ファイバで伝送し、光受信器
で直接検波することを特徴とする光通信方式。 - 【請求項１８】請求項１乃至１２の何れかに記載の光源
装置を、請求項１３乃至１６の何れかに記載の駆動方法
によって変調信号をもとに偏波のスイッチングを行なう
光通信用光源と光受信器を１つにまとめたことを特徴と
する光−電気変換装置。 - 【請求項１９】請求項１８記載の光−電気変換装置を用
い、請求項１７記載の光通信方式による光送受信を行な
うことを特徴とする波長分割多重光伝送システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016955A JPH09186409A (ja) | 1996-01-04 | 1996-01-04 | 光源装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信方式、光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8016955A JPH09186409A (ja) | 1996-01-04 | 1996-01-04 | 光源装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信方式、光通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09186409A true JPH09186409A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=11930543
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8016955A Pending JPH09186409A (ja) | 1996-01-04 | 1996-01-04 | 光源装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信方式、光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09186409A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114175430A (zh) * | 2019-07-10 | 2022-03-11 | 庆北大学校产学协力团 | 激光二极管、光集成装置及其制造方法 |
-
1996
- 1996-01-04 JP JP8016955A patent/JPH09186409A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114175430A (zh) * | 2019-07-10 | 2022-03-11 | 庆北大学校产学协力团 | 激光二极管、光集成装置及其制造方法 |
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