JPH11326974A - Injection synchronous laser oscillator and optical communication system using the oscillator - Google Patents
Injection synchronous laser oscillator and optical communication system using the oscillatorInfo
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- JPH11326974A JPH11326974A JP10124852A JP12485298A JPH11326974A JP H11326974 A JPH11326974 A JP H11326974A JP 10124852 A JP10124852 A JP 10124852A JP 12485298 A JP12485298 A JP 12485298A JP H11326974 A JPH11326974 A JP H11326974A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光情報処
理に有用な超高速繰返しの超短光パルス列を発生する注
入同期型レーザ発振器に関する。さらには、そのような
注入同期型レーザ発振器を、中継器のレーザ増幅器とし
て用いた光通信システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection-locked laser oscillator that generates an ultrahigh-speed repetition ultrashort optical pulse train useful for optical communication and optical information processing. Further, the present invention relates to an optical communication system using such an injection locked laser oscillator as a laser amplifier of a repeater.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、超高速光通信システムを構築する
ために、電子回路による速度制限を受けない全光学的な
光信号処理技術への要求が高まっている。その主要な技
術として、光信号パルスパルス列からこれに同期した光
クロックパルス列を生成する全光クロック抽出が挙げら
れる。全光クロック抽出を実現しようとする試みとし
て、従来より以下のような技術が提案されている。2. Description of the Related Art In recent years, in order to construct an ultra-high-speed optical communication system, there has been an increasing demand for an all-optical optical signal processing technique which is not subject to speed limitations by electronic circuits. The main technique is extraction of an all-optical clock which generates an optical clock pulse train synchronized with the optical signal pulse train from the optical signal pulse train. As an attempt to realize all-optical clock extraction, the following techniques have been conventionally proposed.
【０００３】（１）光タイミング検出回路（特開平6-13
981号公報参照）：この光タイミング検出回路は、入力
光信号の基本繰返し周波数と同期する共振器長を有す
る、１チップ型の受動モード同期半導体レーザ素子への
注入同期を利用して全光クロック抽出を行うようになっ
ている。その具体的な構成を図３に示す。(1) Optical timing detection circuit (Japanese Unexamined Patent Publication No.
This optical timing detection circuit uses an all-optical clock by utilizing injection locking into a one-chip passive mode-locked semiconductor laser device having a resonator length synchronized with the basic repetition frequency of an input optical signal. Extraction is performed. The specific configuration is shown in FIG.
【０００４】図３を参照すると、この光タイミング検出
回路は、可飽和吸収領域１１１と利得領域１１２を有す
る１チップ型の受動モード同期半導体レーザ素子１０１
と、外部からの光信号パルス列１１８を受動モード同期
半導体レーザ素子１０１へ入力するために設けられたフ
ァイバ結合レンズ１０３、光アイソレータ１０４および
素子結合レンズ１０５と、受動モード同期半導体レーザ
素子１０１から発生する光パルス（光クロックパルス列
１１９）を外部へ出力するために設けられたコリメーシ
ョンレンズ１０６、光アイソレータ１０７およびファイ
バ結合レンズ１０８とを有する。Referring to FIG. 3, this optical timing detection circuit is a one-chip passive mode-locked semiconductor laser device 101 having a saturable absorption region 111 and a gain region 112.
And a fiber-coupling lens 103, an optical isolator 104, and a device-coupling lens 105 provided for inputting an optical signal pulse train 118 from the outside to the passive mode-locking semiconductor laser device 101, and the passive mode-locking semiconductor laser device 101. It has a collimation lens 106, an optical isolator 107 and a fiber coupling lens 108 provided for outputting an optical pulse (optical clock pulse train 119) to the outside.
【０００５】上記光タイミング検出回路の受動モード同
期半導体レーザ素子１０１の共振器長は、光信号パルス
列１１８の基本繰り返し周波数と同期するように構成さ
れる。これにより、光信号パルス列１１８がその基本繰
り返し周波数とほぼ同じ基本モード同期周波数を有する
受動モード同期半導体レーザ素子１０１に入力されるこ
ととなり、受動モード同期半導体レーザ素子１０１から
は、光信号パルス列１１８に同期した光クロックパルス
列１１９が得られることになる。この光タイミング検出
回路では、例えば１０ＧＨｚ以上の超高繰り返しの超短
光パルス列を発生することが可能である。[0005] The resonator length of the passive mode-locked semiconductor laser element 101 of the optical timing detection circuit is configured to be synchronized with the basic repetition frequency of the optical signal pulse train 118. As a result, the optical signal pulse train 118 is input to the passive mode-locked semiconductor laser device 101 having the same fundamental mode locking frequency as the fundamental repetition frequency. A synchronized optical clock pulse train 119 is obtained. This optical timing detection circuit can generate an ultrashort optical pulse train with an extremely high repetition rate of, for example, 10 GHz or more.
【０００６】（２）全光クロック抽出（R.Ludwing et a
l., "40 Gbit/s demultiplexing experiment with 10 G
Hz all-optical clock recovery using a modelocked s
emiconductor laser," Electron. Let., vol.32, No.4,
pp.327-329, February 1996）：この全光クロック抽出
は、共振器長を可変できるモード同期半導体レーザ素子
を利用したものである。その具体的な構成を図４に示
す。(2) All-optical clock extraction (R. Ludwing et a
l., "40 Gbit / s demultiplexing experiment with 10 G
Hz all-optical clock recovery using a modelocked s
emiconductor laser, "Electron. Let., vol.32, No.4,
pp.327-329, February 1996): This all-optical clock extraction utilizes a mode-locked semiconductor laser device capable of changing the cavity length. The specific configuration is shown in FIG.
【０００７】図４に示す全光クロック抽出の構成は、可
飽和吸収領域２１１と利得領域２１２を有する１チップ
型のモード同期半導体レーザ素子２０１と、この半導体
レーザ素子２０１との間で外部共振器を構成する全反射
鏡２１５と、これら半導体レーザ素子２０１と全反射鏡
２１５との間に設けられ、両者を光学的に結合するため
のコリメーションレンズ２１４と、外部からの光信号パ
ルス列２１８をモード同期半導体レーザ素子２０１へ入
力するために設けられたサーキュレータ２０９、ファイ
バ結合レンズ２０３および素子結合レンズ２０５とを有
する。モード同期半導体レーザ素子２０１の利得領域２
１２側の端面に反射防止膜２１３が設けられている。[0007] The configuration of the all-optical clock extraction shown in FIG. 4 is a one-chip mode-locked semiconductor laser device 201 having a saturable absorption region 211 and a gain region 212, and an external resonator between the semiconductor laser device 201. , A collimation lens 214 provided between the semiconductor laser element 201 and the total reflection mirror 215 for optically coupling the two, and a mode-locked optical signal pulse train 218 from the outside. It has a circulator 209, a fiber-coupled lens 203 and an element-coupled lens 205 provided for inputting to the semiconductor laser element 201. Gain region 2 of mode-locked semiconductor laser device 201
An antireflection film 213 is provided on the end surface on the 12th side.
【０００８】全反射鏡２１５はモード同期半導体レーザ
素子２０１の光軸に沿って移動可能に構成されており、
この全反射鏡２１５を移動することで共振器長（モード
周期周波数）を可変できる。サーキュレータ２０９は、
光信号パルス列２１８をモード同期半導体レーザ素子２
０１に入力し、該モード同期半導体レーザ素子２０１か
ら発生した光クロックパルス列２１９を分離して出力す
る。The total reflection mirror 215 is configured to be movable along the optical axis of the mode-locked semiconductor laser device 201.
By moving the total reflection mirror 215, the resonator length (mode periodic frequency) can be changed. The circulator 209
The optical signal pulse train 218 is applied to the mode-locked semiconductor laser device 2
The optical clock pulse train 219 generated from the mode-locked semiconductor laser element 201 is separated and output.
【０００９】上記の全光クロック抽出の構成では、所望
の基本繰り返し周波数を持つ光信号パルス列２１８とほ
ぼ同じ基本モード同期周波数を得るように共振器長を設
定する。これにより、光信号パルス列２１８の基本繰り
返し周波数とモード同期半導体レーザ素子２０１の基本
モード同期周波数とのずれをなくすことができ、サーキ
ュレータ２０９から出力される光クロックパルス列２１
９が光信号パルス列２１８に同期したものとなる。In the above-described configuration for extracting all optical clocks, the resonator length is set so as to obtain a fundamental mode locking frequency substantially equal to that of the optical signal pulse train 218 having a desired fundamental repetition frequency. Thereby, it is possible to eliminate the difference between the basic repetition frequency of the optical signal pulse train 218 and the basic mode locking frequency of the mode-locked semiconductor laser device 201, and the optical clock pulse train 21 output from the circulator 209 can be eliminated.
9 is synchronized with the optical signal pulse train 218.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の技術には、以下のような問題がある。However, the prior art as described above has the following problems.
【００１１】図３に示した光タイミング検出回路では、
光クロックパルス列１１９の繰り返し周波数は受動モー
ド同期半導体レーザ素子１０１の共振器長で決まり、現
状ではその繰り返し周波数を厳密に制御することは困難
である。そのため、図３に示した光タイミング検出回路
において光クロック抽出を行うには、光信号パルス列１
１８の基本繰り返し周波数と受動モード同期半導体レー
ザ素子１０１の共振器長（基本モード同期周波数）とを
必ず一致させる必要がある。しかし、受動モード同期半
導体レーザ素子１０１の素子長には製造ばらつき等があ
るため、実際は光信号パルス列１１８の基本繰り返し周
波数と受動モード同期半導体レーザ素子の基本モード同
期周波数とにずれが生じてしまい、光クロック抽出がで
きなくなってしまうという問題がある。さらに、この光
タイミング検出回路の受動モード同期半導体レーザ素子
１０１は、発生可能な光クロックパルス列の波長を任意
に選択することができないという問題もある。In the optical timing detection circuit shown in FIG.
The repetition frequency of the optical clock pulse train 119 is determined by the resonator length of the passively mode-locked semiconductor laser device 101, and it is difficult at present to precisely control the repetition frequency. Therefore, in order to extract an optical clock in the optical timing detection circuit shown in FIG.
It is necessary that the fundamental repetition frequency of 18 and the cavity length (fundamental mode-locking frequency) of the passive mode-locked semiconductor laser device 101 always match. However, since the element length of the passive mode-locked semiconductor laser element 101 has manufacturing variations and the like, actually, a deviation occurs between the basic repetition frequency of the optical signal pulse train 118 and the basic mode-locking frequency of the passive mode-locked semiconductor laser element. There is a problem that the optical clock cannot be extracted. Further, the passive mode-locked semiconductor laser device 101 of the optical timing detection circuit has a problem that the wavelength of an optical clock pulse train that can be generated cannot be arbitrarily selected.
【００１２】図４に示した全光クロック抽出の構成で
は、上述したような光信号パルス列の基本繰り返し周波
数とモード同期半導体レーザ素子の基本モード同期周波
数との間にずれが生じても、共振器長を可変することに
より両者の周波数を一致させることができる。しかしな
がら、光信号パルス列２１８と光抽出クロックパルス列
２１９とは同じ経路を通過する構造になっているため、
光分離素子としてサーキュレータ２０９が必要である。
現状では、サーキュレータの利用は、戻り光による外部
共振器効果を誘発し易く、また、光抽出クロックパルス
列２１９の光出力取り出し効率も悪くなってしまう。In the configuration of the all-optical clock extraction shown in FIG. 4, even if a deviation occurs between the basic repetition frequency of the optical signal pulse train and the basic mode locking frequency of the mode-locked semiconductor laser device as described above, the cavity By changing the length, both frequencies can be matched. However, since the optical signal pulse train 218 and the light extraction clock pulse train 219 have a structure passing through the same path,
A circulator 209 is required as a light separating element.
At present, the use of the circulator tends to induce an external resonator effect due to the return light, and the light output extraction efficiency of the light extraction clock pulse train 219 also deteriorates.
【００１３】本発明の目的は、注入される光信号パルス
列の基本繰り返し周波数とモード同期周波数とを一致さ
せることができ、しかも、サーキュレータを用いる必要
のない注入同期型レーザ発振器を提供することにある。An object of the present invention is to provide an injection-locked laser oscillator that can make the basic repetition frequency of the optical signal pulse train to be injected coincide with the mode-locking frequency and that does not require the use of a circulator. .
【００１４】さらには、そのような注入同期型レーザ発
振器を、中継器のレーザ増幅器として用いた光通信シス
テムを提供することにある。Still another object of the present invention is to provide an optical communication system using such an injection-locked laser oscillator as a laser amplifier of a repeater.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の注入同期型レーザ発振器は、可飽和吸収領
域と利得領域を有し、前記可飽和吸収領域側の端面を外
部の光信号発振源からの光信号パルス列が注入される入
力面とし、前記利得領域側の端面を出力面とする半導体
レーザ素子と、前記半導体レーザ素子の可飽和吸収領域
側の端面との間で外部共振器を構成する、該外部共振器
の共振器長を可変できるように移動可能に構成された半
透鏡と、前記外部共振器の半透鏡を透過する、前記光信
号パルス列と同期した光クロックパルス列の波長を選択
的に設定する波長選択素子とを有することを特徴とす
る。In order to achieve the above object, an injection-locked laser oscillator according to the present invention has a saturable absorption region and a gain region, and has an end face on the saturable absorption region side for external light. External resonance occurs between a semiconductor laser device having an input surface into which an optical signal pulse train from a signal oscillation source is injected and an end surface on the gain region side as an output surface, and an end surface on the saturable absorption region side of the semiconductor laser device. A semi-transmissive mirror that is configured to be movable so that the resonator length of the external resonator can be varied, and an optical clock pulse train that is transmitted through the semi-transparent mirror of the external resonator and is synchronized with the optical signal pulse train. A wavelength selection element for selectively setting a wavelength.
【００１６】上記の場合、前記半導体レーザ素子の利得
領域側の端面に反射防止膜を形成してもよい。In the above case, an antireflection film may be formed on the end face on the gain region side of the semiconductor laser device.
【００１７】また、前記半導体レーザ素子と半透鏡とで
構成される外部共振器が、ファブリ・ペロ型のレーザ発
振器であってもよい。Further, the external resonator constituted by the semiconductor laser element and the semi-transparent mirror may be a Fabry-Perot laser oscillator.
【００１８】さらに、前記半導体レーザ素子と半透鏡と
の間に、両者を光学的に結合するためのコリメーション
レンズが設けられ、該コリメーションレンズと前記半透
鏡との間に前記波長選択素子が設けられた構成としても
よい。Further, a collimation lens for optically coupling the two is provided between the semiconductor laser element and the semi-transparent mirror, and the wavelength selection element is provided between the collimation lens and the semi-transparent mirror. May be adopted.
【００１９】さらに、前記波長選択素子は、分散素子よ
りなるものであってもよい。ことを特徴とする注入同期
型レーザ発振器。Further, the wavelength selection element may be composed of a dispersion element. An injection-locked laser oscillator characterized in that:
【００２０】本発明の光通信システムは上述のいずれか
に記載の注入同期型レーザ発振器を、中継器のレーザ増
幅器として用いたことを特徴とする。An optical communication system according to the present invention is characterized in that the injection-locked laser oscillator described above is used as a laser amplifier of a repeater.
【００２１】（作用）上記のとおりの本発明において
は、外部共振器を構成する半透鏡を移動することにより
共振器長を可変できるので、半導体レーザ素子に注入さ
れる外部の光信号発振源からの光信号パルス列の基本繰
り返し周波数と外部共振器のモード同期周波数とを一致
させることが可能である。(Function) In the present invention as described above, the length of the resonator can be changed by moving the semi-transparent mirror constituting the external resonator, so that an external optical signal oscillation source injected into the semiconductor laser element can be used. It is possible to make the basic repetition frequency of the optical signal pulse train of FIG.
【００２２】また、本発明においては、外部共振器の半
透鏡を透過した光が出力光となるように構成されている
ので、従来のようなサーキュレータは必要ない。Further, in the present invention, since the light transmitted through the semi-transparent mirror of the external resonator becomes the output light, the circulator unlike the conventional one is unnecessary.
【００２３】さらに、外部共振器から発振する光クロッ
クパルス列の波長は、波長選択素子により任意に設定す
ることができるので、例えば、光信号パルス列とは中心
波長の異なる光クロックパルス列を発振することができ
る。Further, since the wavelength of the optical clock pulse train oscillated from the external resonator can be arbitrarily set by the wavelength selection element, for example, it is possible to oscillate an optical clock pulse train having a center wavelength different from that of the optical signal pulse train. it can.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２５】本発明の一実施形態の注入同期型レーザ発
振器の概略構成を図１に示す。この注入同期型レーザ発
振器は、直流電圧源１２が接続された可飽和吸収領域１
１と直流電源１４が接続された利得領域１３を有する、
タンデム電極型の半導体レーザ素子１と、この半導体レ
ーザ素子１との間で外部共振器を構成する反射鏡１５
と、これら半導体レーザ素子１と反射鏡１５との間に設
けられ、両者を光学的に結合するためのコリメーション
レンズ１６と、このコリメーションレンズ１６と反射鏡
１５との間に設けられた波長選択素子１７とを有する。FIG. 1 shows a schematic configuration of an injection-locked laser oscillator according to an embodiment of the present invention. This injection-locked laser oscillator includes a saturable absorption region 1 to which a DC voltage source 12 is connected.
1 and a gain region 13 to which a DC power supply 14 is connected.
A tandem electrode type semiconductor laser device 1 and a reflector 15 constituting an external resonator between the semiconductor laser device 1 and the semiconductor laser device 1.
And a collimation lens 16 provided between the semiconductor laser element 1 and the reflection mirror 15 for optically coupling the two, and a wavelength selection element provided between the collimation lens 16 and the reflection mirror 15. And 17.
【００２６】さらに、この注入同期型レーザ発振器は、
外部の光信号発振源からの光信号パルス列１８を半導体
レーザ素子１へ入力する手段として、光ファイバ２、フ
ァイバ結合レンズ３、光アイソレータ４および素子結合
レンズ５を備え、上記外部共振器にて発生した光パルス
（光クロックパルス列１９）を外部へ出力する手段とし
て、光アイソレータ６、ファイバ結合レンズ７および光
ファイバ８を備える。Further, this injection-locked laser oscillator has
As means for inputting an optical signal pulse train 18 from an external optical signal oscillation source to the semiconductor laser device 1, an optical fiber 2, a fiber coupling lens 3, an optical isolator 4, and an element coupling lens 5 are provided. An optical isolator 6, a fiber coupling lens 7, and an optical fiber 8 are provided as means for outputting the generated optical pulse (optical clock pulse train 19) to the outside.
【００２７】半導体レーザ素子１は、可飽和吸収領域１
１と利得領域１３との２分極された電極を備えたInGaAs
/InGaAsP多重量子井戸構造を有している。この半導体レ
ーザ素子１の可飽和吸収領域１１には直流電圧源１２に
より逆バイアスが印加され、利得領域１３には直流電源
１４により順電流が注入される。また、この半導体レー
ザ素子１の利得領域１３側の端面には反射防止膜１０が
設けられており、半導体レーザ素子１の可飽和吸収領域
１１の端面と反射鏡１５とでファブリペロ型の外部共振
器を構成している。The semiconductor laser device 1 has a saturable absorption region 1
InGaAs with two polarized electrodes of 1 and gain region 13
/ InGaAsP has a multiple quantum well structure. A reverse bias is applied to a saturable absorption region 11 of the semiconductor laser device 1 by a DC voltage source 12, and a forward current is injected to a gain region 13 by a DC power supply 14. An antireflection film 10 is provided on the end face of the semiconductor laser element 1 on the gain region 13 side. The Fabry-Perot type external resonator is formed by the end face of the saturable absorption area 11 of the semiconductor laser element 1 and the reflecting mirror 15. Is composed.
【００２８】反射鏡１５は、コリメーションレンズ１６
でコリメートされた平行光束の一部を透過する半透鏡
（ハーフミラー）であって、半導体レーザ素子１および
波長選択素子１７の光学軸に沿って移動できるようにな
っている。すなわち、この反射鏡１５は、半導体レーザ
素子１の可飽和吸収領域１１の端面とで構成する外部共
振器の共振器長を可変できるように移動可能に構成され
ている。The reflecting mirror 15 is a collimating lens 16
Is a semi-transmissive mirror (half mirror) that transmits a part of the collimated light beam collimated by the laser beam, and is movable along the optical axes of the semiconductor laser device 1 and the wavelength selection device 17. That is, the reflecting mirror 15 is configured to be movable so that the resonator length of the external resonator formed by the end face of the saturable absorption region 11 of the semiconductor laser device 1 can be varied.
【００２９】光アイソレータ４，６は、光クロックパル
スの戻り光による外部共振器効果を防止する他、次段か
らの光の影響を防ぐ。波長選択素子１７は、プリズムや
回折格子等の分散素子からなるもので、外部共振器の光
学軸とのなす角度を調節することにより、外部共振器か
ら発振する光の波長を任意に設定することができる。The optical isolators 4 and 6 prevent the external resonator effect due to the return light of the optical clock pulse and also prevent the influence of light from the next stage. The wavelength selection element 17 is composed of a dispersive element such as a prism or a diffraction grating. By adjusting the angle between the wavelength and the optical axis of the external resonator, the wavelength of light oscillated from the external resonator can be set arbitrarily. Can be.
【００３０】全光クロック抽出の物理的機構は、注入パ
ルスによるモード同期半導体レーザ素子の可飽和吸収領
域の光吸収による変調によるもので、本実施形態では、
可飽和吸収領域１１側の端面から光り信号パルスを注入
して、可飽和吸収領域１１の吸収変調を効果的に引き起
こすようになっている。他方、半導体レーザ素子１の利
得領域１３での誘導放出による光信号パルスの増幅は抑
制できるようになっている。The physical mechanism of the all-optical clock extraction is based on modulation by light absorption in a saturable absorption region of a mode-locked semiconductor laser device by an injection pulse.
A light signal pulse is injected from the end face on the saturable absorption region 11 side, so that absorption modulation of the saturable absorption region 11 is effectively caused. On the other hand, amplification of an optical signal pulse due to stimulated emission in the gain region 13 of the semiconductor laser device 1 can be suppressed.
【００３１】上記のように構成される注入同期型レーザ
発振器では、外部の光信号発振源から発振された光信号
パルス列１８が光ファイバ２で導かれ、ファイバ結合レ
ンズ３、光アイソレータ４、素子結合レンズ５を介して
半導体レーザ素子１の可飽和吸収領域１１側の端面に入
射する。ここで、半導体レーザ素子１の可飽和吸収領域
１１側の端面に入射する光（光信号パルス列１８）は、
可飽和吸収領域１１での吸収が飽和するのに十分な光強
度を持つ。In the injection-locked laser oscillator configured as described above, an optical signal pulse train 18 oscillated from an external optical signal oscillation source is guided by the optical fiber 2, and the fiber coupling lens 3, the optical isolator 4, and the element coupling The light enters the end face of the semiconductor laser device 1 on the saturable absorption region 11 side via the lens 5. Here, the light (optical signal pulse train 18) incident on the end face of the semiconductor laser device 1 on the saturable absorption region 11 side is:
It has a light intensity sufficient to saturate the absorption in the saturable absorption region 11.
【００３２】半導体レーザ素子１の可飽和吸収領域１１
側の端面に光信号パルス列１８が入射すると、半導体レ
ーザ素子１と反射鏡１５とで構成される外部共振器で
は、光信号パルス列１８に周波数と位相が同期した光ク
ロックパルス列が発生する。そして、その光クロックパ
ルス列が外部共振器の反射鏡１５を透過し、該透過した
光クロックパルス列（光クロックパルス列１９）が、光
アイソレータ６、ファイバ結合レンズ７および光ファイ
バ８を介して光出力として取り出される。The saturable absorption region 11 of the semiconductor laser device 1
When the optical signal pulse train 18 is incident on the end face on the side, an optical clock pulse train whose frequency and phase are synchronized with the optical signal pulse train 18 is generated in the external resonator composed of the semiconductor laser device 1 and the reflecting mirror 15. Then, the optical clock pulse train passes through the reflecting mirror 15 of the external resonator, and the transmitted optical clock pulse train (optical clock pulse train 19) is output as an optical output via the optical isolator 6, the fiber coupling lens 7, and the optical fiber 8. Taken out.
【００３３】本実施形態の注入同期型レーザ発振器で
は、外部共振器の内部に設けられている波長選択素子１
７の、外部共振器の光学軸とのなす角度を調節すること
により、光クロックパルス列１９の波長を任意の波長に
設定することができる。これにより、入力光である光信
号パルス列１８と出力光である光クロックパルス列１９
との中心波長を異なるものにすることができる。In the injection-locked laser oscillator of the present embodiment, the wavelength selection element 1 provided inside the external resonator
The wavelength of the optical clock pulse train 19 can be set to an arbitrary wavelength by adjusting the angle of the optical clock pulse train 7 with the optical axis of the external resonator. Thus, the optical signal pulse train 18 as the input light and the optical clock pulse train 19 as the output light
Can be different from each other.
【００３４】例えば、図２（ａ）に示すように、光注入
同期において、中心波長λ１の光信号パルス列１８を、
その中心波長λ１とは異なる中心波長λ２でモード同期
動作を行うように波長選択素子１７を調節した外部共振
器の半導体レーザ素子１に注入することにより、中心波
長λ２の光クロックパルス列１９を得ることができる。
また、図２（ｂ）に示すように、中心波長λ２の光クロ
ックパルス列１９の波長成分の一部を外部光フィルタ
（不図示）で選択的に切り出して、中心波長λ３の光ク
ロックパルス列を得るようにすることもできる。いずれ
の場合も、光信号パルス列１８と同期した、中心波長の
異なる光クロックパルス列１９を得ることができ、これ
により四光波混合などの次段の光信号プロセスへの利用
が可能となる。For example, as shown in FIG. 2A, in optical injection locking, an optical signal pulse train 18 having a center wavelength λ 1 is
By injecting the external cavity semiconductor laser element 1 of which to adjust the wavelength selection element 17 to perform the mode-locking operation at different center wavelengths lambda 2 and the center wavelength lambda 1, the optical clock pulse train 19 having a central wavelength lambda 2 Can be obtained.
Further, as shown in FIG. 2B, a part of the wavelength component of the optical clock pulse train 19 having the center wavelength λ 2 is selectively cut out by an external optical filter (not shown), and the optical clock pulse train having the center wavelength λ 3 is obtained. Can be obtained. In any case, an optical clock pulse train 19 having a different center wavelength synchronized with the optical signal pulse train 18 can be obtained, which makes it possible to use it for the next-stage optical signal process such as four-wave mixing.
【００３５】上述の注入同期型レーザ発振器では、反射
鏡１５の反射率を適切に選択することにより、光出力を
効率よく取り出すことができる。このような注入同期型
レーザ発振器は、光通信システムの中継器のレーザ増幅
器として用いることができる。In the above-described injection-locked laser oscillator, an optical output can be efficiently extracted by appropriately selecting the reflectance of the reflecting mirror 15. Such an injection-locked laser oscillator can be used as a laser amplifier of a repeater of an optical communication system.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、半導体レーザ素子の可飽和吸収領域側の端面と
反射鏡との距離を変えることにより、外部共振器の共振
器長を変えることができるので、外部共振器におけるモ
ード同期周波数を広範囲に変化させることができ、信頼
性の高い注入同期型レーザ発振器を提供することができ
る。According to the present invention configured as described above, the length of the external resonator is changed by changing the distance between the end face of the semiconductor laser device on the saturable absorption region side and the reflecting mirror. Therefore, the mode-locking frequency in the external resonator can be changed over a wide range, and a highly reliable injection-locked laser oscillator can be provided.
【００３７】さらに加えて、本発明の注入同期型レーザ
発振器は、サーキュレータを用いていないので、従来の
ものに比べて、戻り光による外部共振器効果を防止する
ことに優れ、光クロックパルス列の光出力取り出し効率
も高くなるという効果を奏する。In addition, since the injection-locked laser oscillator of the present invention does not use a circulator, it is more excellent in preventing the external resonator effect due to the return light than the conventional one, and the light of the optical clock pulse train is excellent. This has the effect of increasing the output extraction efficiency.
【図１】本発明の一実施形態の注入同期型レーザ発振器
の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an injection-locked laser oscillator according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は、図１に示した注入同期型レーザ発振
器における、光信号パルスと光クロックパルスのスペク
トルを示す図、（ｂ）は、（ａ）に示した光クロックパ
ルスの波長成分の一部を外部光フィルタで切り出した光
クロックパルスのスペクトルを示す図である。2A is a diagram showing the spectrum of an optical signal pulse and an optical clock pulse in the injection-locked laser shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a diagram showing the wavelength of the optical clock pulse shown in FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a spectrum of an optical clock pulse obtained by cutting out a part of components by an external optical filter.
【図３】特開平6-13981号公報に開示された光タイミン
グ検出回路の概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an optical timing detection circuit disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-131981.
【図４】従来の共振器長の可変が可能な全光クロック抽
出の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional all-optical clock extraction capable of changing a resonator length.
１ 半導体レーザ素子 ２ 光ファイバ ３，７ ファイバ結合レンズ ４，６ 光アイソレータ ５ 素子結合レンズ １０ 反射防止膜 １１ 可飽和吸収領域 １２ 直流電圧源 １３ 利得領域 １４ 直流電源 １５ 反射鏡 １６ コリメーションレンズ １７ 波長選択素子 １８ 光信号パルス列 １９ 光クロックパルス列 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser element 2 Optical fiber 3, 7 Fiber coupling lens 4, 6 Optical isolator 5 Element coupling lens 10 Anti-reflection film 11 Saturable absorption area 12 DC voltage source 13 Gain area 14 DC power supply 15 Reflecting mirror 16 Collimation lens 17 Wavelength selection Element 18 Optical signal pulse train 19 Optical clock pulse train
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H04B 10/06
Claims (6)
可飽和吸収領域側の端面を外部の光信号発振源からの光
信号パルス列が注入される入力面とし、前記利得領域側
の端面を出力面とする半導体レーザ素子と、 前記半導体レーザ素子の可飽和吸収領域側の端面との間
で外部共振器を構成する、該外部共振器の共振器長を可
変できるように移動可能に構成された半透鏡と、 前記外部共振器の半透鏡を透過する、前記光信号パルス
列と同期した光クロックパルス列の波長を選択的に設定
する波長選択素子とを有することを特徴とする注入同期
型レーザ発振器。1. An end face having a saturable absorption area and a gain area, an end face on the saturable absorption area side being an input face into which an optical signal pulse train from an external optical signal oscillation source is injected, and an end face on the gain area side. A semiconductor laser device having an output surface thereof, and an external resonator formed between the semiconductor laser device and an end face of the semiconductor laser device on the saturable absorption region side. The semiconductor laser device is configured to be movable so that the resonator length of the external resonator can be changed. Injection-locked laser, comprising: a semi-transparent mirror, and a wavelength-selecting element that selectively sets the wavelength of an optical clock pulse train synchronized with the optical signal pulse train, the semi-transparent mirror transmitting the external resonator. Oscillator.
器において、 前記半導体レーザ素子の利得領域側の端面に反射防止膜
が形成されたことを特徴とする注入同期型レーザ発振
器。2. The injection-locked laser oscillator according to claim 1, wherein an antireflection film is formed on an end face of the semiconductor laser device on a gain region side.
器において、 前記半導体レーザ素子と半透鏡とで構成される外部共振
器が、ファブリ・ペロ型のレーザ発振器であることを特
徴とする注入同期型レーザ発振器。3. The injection-locked laser oscillator according to claim 1, wherein the external resonator including the semiconductor laser element and the semi-transparent mirror is a Fabry-Perot laser oscillator. Synchronous laser oscillator.
器において、 前記半導体レーザ素子と半透鏡との間に、両者を光学的
に結合するためのコリメーションレンズが設けられ、該
コリメーションレンズと前記半透鏡との間に前記波長選
択素子が設けられたことを特徴とする注入同期型レーザ
発振器。4. The injection-locked laser oscillator according to claim 1, wherein a collimation lens for optically coupling the semiconductor laser element and the semi-transparent mirror is provided, and the collimation lens and the semi-transparent mirror are provided. An injection-locked laser oscillator characterized in that the wavelength selecting element is provided between the semi-transparent mirror and the semi-transparent mirror.
器において、 前記波長選択素子は、分散素子よりなることを特徴とす
る注入同期型レーザ発振器。5. The injection-locked laser oscillator according to claim 1, wherein said wavelength selection element comprises a dispersion element.
の注入同期型レーザ発振器を、中継器のレーザ増幅器と
して用いたことを特徴とする光通信システム。6. An optical communication system using the injection-locked laser oscillator according to claim 1 as a laser amplifier of a repeater.
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|---|---|---|---|
| JP12485298A JP3434705B2 (en) | 1998-05-07 | 1998-05-07 | Injection-locked laser oscillator and optical communication system using the oscillator |
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1998
- 1998-05-07 JP JP12485298A patent/JP3434705B2/en not_active Expired - Lifetime
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