JPH1174600A - レーザの直接振幅変調方法 - Google Patents
レーザの直接振幅変調方法Info
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- JPH1174600A JPH1174600A JP10146072A JP14607298A JPH1174600A JP H1174600 A JPH1174600 A JP H1174600A JP 10146072 A JP10146072 A JP 10146072A JP 14607298 A JP14607298 A JP 14607298A JP H1174600 A JPH1174600 A JP H1174600A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、動的チャープが最適化されるよう
に分布帰還型レーザの光放出を振幅変調する方法の提供
を目的とする。 【解決手段】 本発明の分布帰還型レーザは、２乃至３
個のインライン分離素子に対称的に分割されたトップ電
極が設けられ、分離素子を介して、バイアス電流が対称
的な分布で供給され、変調電流は時間的反対称性を備え
たプッシュプル式に供給される。
に分布帰還型レーザの光放出を振幅変調する方法の提供
を目的とする。 【解決手段】 本発明の分布帰還型レーザは、２乃至３
個のインライン分離素子に対称的に分割されたトップ電
極が設けられ、分離素子を介して、バイアス電流が対称
的な分布で供給され、変調電流は時間的反対称性を備え
たプッシュプル式に供給される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は分布帰還型レーザの
高速振幅変調におけるチャープ制御に関する。半導体分
布帰還型レーザの注入電流の変調は、レーザ放出の強度
及び波長の双方に変動を生じさせる。この波長変動がチ
ャープと称される。チャープは波長分散を示す振幅変調
伝送システムに帯域制限を加える。
高速振幅変調におけるチャープ制御に関する。半導体分
布帰還型レーザの注入電流の変調は、レーザ放出の強度
及び波長の双方に変動を生じさせる。この波長変動がチ
ャープと称される。チャープは波長分散を示す振幅変調
伝送システムに帯域制限を加える。
【０００２】
【従来の技術】Y Yoshikuni 他による論文“Independen
t modulation in amplitude and frequency regiems by
a multi-electrode distributed - feedback laser",
Optical Fiber Communication Conference in Atlanta,
Georia, February 25, 1986には、均一な物理的ピッチ
回折格子を備え、レーザのトップ電極が三つのインライ
ンセクションに分割され、その中の少なくとも一のセク
ションは他のセクションとは独立にドライブされる分布
帰還型レーザが記載されている。特に、この論文は、変
調効率の差が、分割された電極構造体に印加された変調
電流の振幅及び位相を調節することにより振幅及び周波
数を独立に変調させ得ることを指摘し、また、分割され
た電極の前面部への第１の信号の印加を、分割された電
極構造体の中心部へ振幅の小さい方の第２の信号の印加
よりも僅かに位相を進めて行うことにより最小のチャー
プで振幅変調が実現されることを示している。同様に、
最小振幅変調を伴う周波数変調は、第１の信号の振幅を
第２の信号よりも大きくし、かつ、実質的に逆位相（プ
ッシュプル）の関係にすることにより実現されることが
開示されている。
t modulation in amplitude and frequency regiems by
a multi-electrode distributed - feedback laser",
Optical Fiber Communication Conference in Atlanta,
Georia, February 25, 1986には、均一な物理的ピッチ
回折格子を備え、レーザのトップ電極が三つのインライ
ンセクションに分割され、その中の少なくとも一のセク
ションは他のセクションとは独立にドライブされる分布
帰還型レーザが記載されている。特に、この論文は、変
調効率の差が、分割された電極構造体に印加された変調
電流の振幅及び位相を調節することにより振幅及び周波
数を独立に変調させ得ることを指摘し、また、分割され
た電極の前面部への第１の信号の印加を、分割された電
極構造体の中心部へ振幅の小さい方の第２の信号の印加
よりも僅かに位相を進めて行うことにより最小のチャー
プで振幅変調が実現されることを示している。同様に、
最小振幅変調を伴う周波数変調は、第１の信号の振幅を
第２の信号よりも大きくし、かつ、実質的に逆位相（プ
ッシュプル）の関係にすることにより実現されることが
開示されている。
【０００３】O Nilson他による論文“Formulas for Dir
ect Frequency Modulation Response of Two-Electrode
Diode Lasers: Proposal for Improvement", Electr
onics Letters 3rd December 1987, Vol.23, No.25, Pa
ge 1371-2 には、振幅変調ではなく周波数変調用に設計
された２電極レーザ構造体の動作の理論が記載されてい
る。この理論によれば、熱効果は位相シフトを生じさせ
るが、熱効果はレーザをプッシュプル式にポンピングす
ることにより回避できることが前提とされている。しか
し、このような２電極レーザのプッシュプル動作は、振
幅変調ではなく周波数変調を行うように構成された装置
の場合に限られることに注意する必要があり、引用論文
には所望の周波数変調を行うため、二つのセクションは
異なるαパラメータを持つことが必要であると説明され
ている。従って、プッシュプルを利用するという指摘
は、特に、レーザの二つのセクションを分離する平面の
周りに対称的ではないレーザダイオードに関係してい
る。
ect Frequency Modulation Response of Two-Electrode
Diode Lasers: Proposal for Improvement", Electr
onics Letters 3rd December 1987, Vol.23, No.25, Pa
ge 1371-2 には、振幅変調ではなく周波数変調用に設計
された２電極レーザ構造体の動作の理論が記載されてい
る。この理論によれば、熱効果は位相シフトを生じさせ
るが、熱効果はレーザをプッシュプル式にポンピングす
ることにより回避できることが前提とされている。しか
し、このような２電極レーザのプッシュプル動作は、振
幅変調ではなく周波数変調を行うように構成された装置
の場合に限られることに注意する必要があり、引用論文
には所望の周波数変調を行うため、二つのセクションは
異なるαパラメータを持つことが必要であると説明され
ている。従って、プッシュプルを利用するという指摘
は、特に、レーザの二つのセクションを分離する平面の
周りに対称的ではないレーザダイオードに関係してい
る。
【０００４】上記のいずれの引用文献も高速パルスの立
ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジで発生する放出周
波数に対する過渡的効果を意味する動的チャープと直接
的な関係はない。データレートが増加すると共に、この
動的チャープは潜在的な問題として重要になると考えれ
る。動的チャープは、主として、注入変調電流の立ち上
がり及び立ち下がりエッジと関連したレーザの全体的な
光子集団の変化の影響から生じると考えられるので、上
記引用文献に提案されている方法で注入電流変調に対す
る周波数変調応答を除去することは動的チャープの固有
の問題を指摘していない。
ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジで発生する放出周
波数に対する過渡的効果を意味する動的チャープと直接
的な関係はない。データレートが増加すると共に、この
動的チャープは潜在的な問題として重要になると考えれ
る。動的チャープは、主として、注入変調電流の立ち上
がり及び立ち下がりエッジと関連したレーザの全体的な
光子集団の変化の影響から生じると考えられるので、上
記引用文献に提案されている方法で注入電流変調に対す
る周波数変調応答を除去することは動的チャープの固有
の問題を指摘していない。
【０００５】この動的チャープ問題は、I H White 他に
よる論文“LIne Narrowed Picosecond Optical Pulse G
eneration Using Three Contact InGaAsP/InP multi-qu
antum Well distributed Feedback Laser under Gain S
witching", Electronics Letters, Vol.28, No.13, Pag
e 1257に記載されている。論文のタイトルからも分かる
ように、レーザは３セクションのトップ電極を有し、そ
の中の両端のセクションは電気的にコモンである。動的
チャープは共通にされた両端のセクションの利得切替を
行うように配置し、同時に、効果的な光学注入ロッキン
グ機構が得られるように一定バイアスを中間セクション
に印加することにより低減される。中心領域は、両端の
領域に印加された電気変調により発生された利得切替さ
れたパルスの波長のロックを行う。これによりチャープ
が低減されるが、光子集団の変調が残されている限り、
この方法は完全に有効というわけではない。
よる論文“LIne Narrowed Picosecond Optical Pulse G
eneration Using Three Contact InGaAsP/InP multi-qu
antum Well distributed Feedback Laser under Gain S
witching", Electronics Letters, Vol.28, No.13, Pag
e 1257に記載されている。論文のタイトルからも分かる
ように、レーザは３セクションのトップ電極を有し、そ
の中の両端のセクションは電気的にコモンである。動的
チャープは共通にされた両端のセクションの利得切替を
行うように配置し、同時に、効果的な光学注入ロッキン
グ機構が得られるように一定バイアスを中間セクション
に印加することにより低減される。中心領域は、両端の
領域に印加された電気変調により発生された利得切替さ
れたパルスの波長のロックを行う。これによりチャープ
が低減されるが、光子集団の変調が残されている限り、
この方法は完全に有効というわけではない。
【０００６】米国特許第５ ５０２ ７４１号は、チャ
ープの制御を目的とし、動的チャープを最小限に抑える
べく分布帰還型レーザの光放出を振幅変調する方法が記
載されている。このため、分布帰還型レーザは、２又は
３個のインライン状の別個の素子に対称的に分割された
トップ電極が設けられ、この素子を介して、バイアス電
流が対称的な分布で印加され、変調電流が反対称（プッ
シュプル）分布で印加される。
ープの制御を目的とし、動的チャープを最小限に抑える
べく分布帰還型レーザの光放出を振幅変調する方法が記
載されている。このため、分布帰還型レーザは、２又は
３個のインライン状の別個の素子に対称的に分割された
トップ電極が設けられ、この素子を介して、バイアス電
流が対称的な分布で印加され、変調電流が反対称（プッ
シュプル）分布で印加される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の全体
的な目的は、動的チャープが最適化されるように分布帰
還型レーザの光放出を振幅変調する方法を提供すること
である。典型的に、分布帰還型レーザは光伝送システム
の光送信器側にあり、最適化されたチャープは受信器側
で最小化されたアイクロージャペナルティ(eye closure
penalty) を与えるチャープである。一般的に言うと、
この最適化チャープ条件は、分布帰還型レーザからの出
力に、最小化された動的チャープを与える条件と同一で
はない。
的な目的は、動的チャープが最適化されるように分布帰
還型レーザの光放出を振幅変調する方法を提供すること
である。典型的に、分布帰還型レーザは光伝送システム
の光送信器側にあり、最適化されたチャープは受信器側
で最小化されたアイクロージャペナルティ(eye closure
penalty) を与えるチャープである。一般的に言うと、
この最適化チャープ条件は、分布帰還型レーザからの出
力に、最小化された動的チャープを与える条件と同一で
はない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、レーザ放出の
光軸を内部に画成し、上記光軸と直交し実質的に対称性
のある平面を有する分布帰還型光共振器からなる分布帰
還型レーザを振幅変調する方法であって、上記実質的に
対称性のある平面に関して実質的に対称的に分布したバ
イアス電流が上記分布帰還型光共振器に供給され、バイ
アス電流にはデータ成分及び反転データ成分からなる変
調電流が重畳され、上記データ成分は上記対称性のある
平面に対し対称的に加重された分布を有し、上記反転デ
ータ成分は、上記データ成分のレプリカであるが、必ず
しも同一振幅でなくてもよい分布を有し、上記データ成
分及び反転データ成分は、位相シフトされたプッシュプ
ルモードで動作するように、上記反転データ成分に関し
て位相シフトされたデータ成分と共に、上記対称性のあ
る平面に関して鏡面対称で供給される方法である。
光軸を内部に画成し、上記光軸と直交し実質的に対称性
のある平面を有する分布帰還型光共振器からなる分布帰
還型レーザを振幅変調する方法であって、上記実質的に
対称性のある平面に関して実質的に対称的に分布したバ
イアス電流が上記分布帰還型光共振器に供給され、バイ
アス電流にはデータ成分及び反転データ成分からなる変
調電流が重畳され、上記データ成分は上記対称性のある
平面に対し対称的に加重された分布を有し、上記反転デ
ータ成分は、上記データ成分のレプリカであるが、必ず
しも同一振幅でなくてもよい分布を有し、上記データ成
分及び反転データ成分は、位相シフトされたプッシュプ
ルモードで動作するように、上記反転データ成分に関し
て位相シフトされたデータ成分と共に、上記対称性のあ
る平面に関して鏡面対称で供給される方法である。
【０００９】また、本発明は、光軸を画成する分布帰還
型光共振器を有し、分布帰還型レーザにレーザを発生さ
せるため電流を上記光共振器に注入させ得る電極構造体
が設けられた分布帰還型注入レーザにおいて、上記構造
体は電流注入が変化し得る光軸に沿った分布で設定され
る分割された構造体であり、上記分布帰還型光共振器は
上記光軸に直交した実質的な対称性のある平面を有し、
上記分布帰還型レーザは、上記光共振器の対称性のある
平面に関して対称的に配置されたバイアス電流を上記分
割された電極構造体に供給し、上記対称性のある平面に
関して対称的に加重された分布を有するデータ成分、及
び、上記データ成分のレプリカであり、必ずしも同一振
幅でなくても良い反転データ成分からなる変調電流を上
記バイアス電流に重畳させ、位相シフトされたプッシュ
プルモードで動作するように、上記データ成分及び反転
データ成分を、上記反転データ成分に関して位相シフト
されたデータ成分と共に、上記対称性のある平面に関し
て鏡面対称で供給するように適応した駆動手段が設けら
れている。
型光共振器を有し、分布帰還型レーザにレーザを発生さ
せるため電流を上記光共振器に注入させ得る電極構造体
が設けられた分布帰還型注入レーザにおいて、上記構造
体は電流注入が変化し得る光軸に沿った分布で設定され
る分割された構造体であり、上記分布帰還型光共振器は
上記光軸に直交した実質的な対称性のある平面を有し、
上記分布帰還型レーザは、上記光共振器の対称性のある
平面に関して対称的に配置されたバイアス電流を上記分
割された電極構造体に供給し、上記対称性のある平面に
関して対称的に加重された分布を有するデータ成分、及
び、上記データ成分のレプリカであり、必ずしも同一振
幅でなくても良い反転データ成分からなる変調電流を上
記バイアス電流に重畳させ、位相シフトされたプッシュ
プルモードで動作するように、上記データ成分及び反転
データ成分を、上記反転データ成分に関して位相シフト
されたデータ成分と共に、上記対称性のある平面に関し
て鏡面対称で供給するように適応した駆動手段が設けら
れている。
【００１０】本発明は、また、上記のレーザを内蔵する
光伝送システムである。
光伝送システムである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下では、光伝送システムで使用
され、本発明を好ましい形態で実現する動作モードを有
するレーザの説明を行う。以下の説明では添付図面を参
照する。光伝送システムの基本素子は図１に示されてい
る。光伝送システムは、伝送路１２によって光受信器１
１と光結合された光送信器１０により構成される。典型
的に、伝送路１２は光増幅器１３の連鎖を有する。本例
において、光送信器１０は、少なくとも１台の直接変調
分布帰還型半導体レーザを含む（図１において、半導体
レーザは光送信器１０と一体的に示されている）。波長
分割多重化システムの場合、光送信器１０は２台以上の
レーザを含む。
され、本発明を好ましい形態で実現する動作モードを有
するレーザの説明を行う。以下の説明では添付図面を参
照する。光伝送システムの基本素子は図１に示されてい
る。光伝送システムは、伝送路１２によって光受信器１
１と光結合された光送信器１０により構成される。典型
的に、伝送路１２は光増幅器１３の連鎖を有する。本例
において、光送信器１０は、少なくとも１台の直接変調
分布帰還型半導体レーザを含む（図１において、半導体
レーザは光送信器１０と一体的に示されている）。波長
分割多重化システムの場合、光送信器１０は２台以上の
レーザを含む。
【００１２】本発明による振幅変調の方法が適用される
分布帰還型レーザの基本半導体構造の好ましい形態は、
従来の分布帰還型レーザ構造に対し、好ましくは分布帰
還型回折格子が全く位相シフトを伴わないという重要な
相違点がある。かかる基本半導体構造は、例えば、図２
に示される如く、ｎ形Ｉｎｐ基板２０からなり、基板２
０の上には、ｎ形ＩｎＰバッファ層２１から始まる一連
のエピタキシャル被覆層が成長させられる。バッファ層
の一番上には、アンドープ４重下方導波路層２２と、多
重量子井戸（ＭＱＷ）構造２３と、アンドープ４重上方
導波路層２４と、ｐ形ＩｎＰクラッド層２５と、ｐ形３
重接触層２６とからなる。ＭＱＷ構造２３は、典型的
に、上方及び下方導波路層２４及び２２の組成と同一の
組成を有する障壁層の間に挟まれた３重又は４重材料か
らなる約６個の量子ストレインド又はアンストレインド
井戸層により構成される。
分布帰還型レーザの基本半導体構造の好ましい形態は、
従来の分布帰還型レーザ構造に対し、好ましくは分布帰
還型回折格子が全く位相シフトを伴わないという重要な
相違点がある。かかる基本半導体構造は、例えば、図２
に示される如く、ｎ形Ｉｎｐ基板２０からなり、基板２
０の上には、ｎ形ＩｎＰバッファ層２１から始まる一連
のエピタキシャル被覆層が成長させられる。バッファ層
の一番上には、アンドープ４重下方導波路層２２と、多
重量子井戸（ＭＱＷ）構造２３と、アンドープ４重上方
導波路層２４と、ｐ形ＩｎＰクラッド層２５と、ｐ形３
重接触層２６とからなる。ＭＱＷ構造２３は、典型的
に、上方及び下方導波路層２４及び２２の組成と同一の
組成を有する障壁層の間に挟まれた３重又は４重材料か
らなる約６個の量子ストレインド又はアンストレインド
井戸層により構成される。
【００１３】エピタキシャル成長は、上方導波路層の成
長後、一時的に止められ、成長層２５及び２６へのエピ
タキシャル成長の再開の前に、例えば、電子ビームリト
グラフィを用いて分布帰還型回折格子２７を形成すべく
上方導波路層の露出した表面をパターン化する。（図示
しない）他の構造の場合、分布帰還型回折格子は、構造
の一番上ではなく、ＭＱＷ構造の下にあり、バッファ層
２１の成長の直後に作成される。
長後、一時的に止められ、成長層２５及び２６へのエピ
タキシャル成長の再開の前に、例えば、電子ビームリト
グラフィを用いて分布帰還型回折格子２７を形成すべく
上方導波路層の露出した表面をパターン化する。（図示
しない）他の構造の場合、分布帰還型回折格子は、構造
の一番上ではなく、ＭＱＷ構造の下にあり、バッファ層
２１の成長の直後に作成される。
【００１４】上記の層構造は、層の平面と直交した方向
に導波路特性を与える。横方向の導波路は、従来の手
段、例えば、リッジ導波路構造又は埋め込みヘテロスト
ラクチャ構造を用いて設けられ、このようにして定めら
れるレーザの光軸は、分布帰還型構造２７の回折格子ラ
インが延びる方向と直角の方向に層の平面上を延びる軸
である。通常、分布帰還型レーザは、接触層２６と接触
する単一のトップ電極を有するが、本例の場合、トップ
電極は、図２に示される如く、二つのインラインセクシ
ョン２８ａ及び２８ｂに分割され、或いは、図３に示さ
れる如く、三つのインラインセクション３８ａ、３８ｂ
及び３８ｃに分割される。
に導波路特性を与える。横方向の導波路は、従来の手
段、例えば、リッジ導波路構造又は埋め込みヘテロスト
ラクチャ構造を用いて設けられ、このようにして定めら
れるレーザの光軸は、分布帰還型構造２７の回折格子ラ
インが延びる方向と直角の方向に層の平面上を延びる軸
である。通常、分布帰還型レーザは、接触層２６と接触
する単一のトップ電極を有するが、本例の場合、トップ
電極は、図２に示される如く、二つのインラインセクシ
ョン２８ａ及び２８ｂに分割され、或いは、図３に示さ
れる如く、三つのインラインセクション３８ａ、３８ｂ
及び３８ｃに分割される。
【００１５】トップ電極セクションの配置は、半導体レ
ーザ構造体及びその電極構造体に対し、（図２及び３に
破線２９及び３９で示されているように）実質的な対称
性のある平面を保つような配置である。レーザには、エ
ピタキシャル層の平面に対し横方向及び垂直方向に光子
を制限する構造が設けられ、次に、分割されたトップ電
極構造を用いることにより、トップ電極構造を介してレ
ーザに供給された注入電流の分布の変調によりレーザの
光軸方向の光子の分布を変調する手段が設けられてい
る。米国特許第５ ５０２ ７４１号の技術に従って、
レーザは、対称平面２９、３９に関して実質的に対称に
分布されたバイアス電流が供給され、上記平面に関して
実質的に反対称（即ち、プッシュプル式）に分布された
変調電流がこのバイアス電流の上に重畳される。変調
は、光子集団全体の重心を光軸に沿って軸方向の前後に
シフトすると共に、その集団（光子エネルギー）を実質
的に一定に保つ効果を有する。図２に示された２素子形
のトップ電極構造の場合、対称性関係は、ｉb がバイア
ス電流を表し、ｉm が変調電流を表すとき、（ｉb ±ｉ
m ）及び｛−（−ｉb ±ｉm ）｝の形の電流を夫々の素
子２８ａ及び２８ｂに印加することにより得られる。説
明の便宜上、条件ｉb ＝ｉm の下で、全電流ドライブ
は、素子２８ｄだけを通る印加と、素子２８ｂだけを通
る印加との間で交番する。図３に示された３素子形のト
ップ電極構造の場合、必要とされる対称性関係は、（ｉ
b1±ｉm ）、ｉb2及び｛−（−ｉb1±ｉm ）｝の形式の
電流を夫々の素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃに供給する
ことにより得られる。
ーザ構造体及びその電極構造体に対し、（図２及び３に
破線２９及び３９で示されているように）実質的な対称
性のある平面を保つような配置である。レーザには、エ
ピタキシャル層の平面に対し横方向及び垂直方向に光子
を制限する構造が設けられ、次に、分割されたトップ電
極構造を用いることにより、トップ電極構造を介してレ
ーザに供給された注入電流の分布の変調によりレーザの
光軸方向の光子の分布を変調する手段が設けられてい
る。米国特許第５ ５０２ ７４１号の技術に従って、
レーザは、対称平面２９、３９に関して実質的に対称に
分布されたバイアス電流が供給され、上記平面に関して
実質的に反対称（即ち、プッシュプル式）に分布された
変調電流がこのバイアス電流の上に重畳される。変調
は、光子集団全体の重心を光軸に沿って軸方向の前後に
シフトすると共に、その集団（光子エネルギー）を実質
的に一定に保つ効果を有する。図２に示された２素子形
のトップ電極構造の場合、対称性関係は、ｉb がバイア
ス電流を表し、ｉm が変調電流を表すとき、（ｉb ±ｉ
m ）及び｛−（−ｉb ±ｉm ）｝の形の電流を夫々の素
子２８ａ及び２８ｂに印加することにより得られる。説
明の便宜上、条件ｉb ＝ｉm の下で、全電流ドライブ
は、素子２８ｄだけを通る印加と、素子２８ｂだけを通
る印加との間で交番する。図３に示された３素子形のト
ップ電極構造の場合、必要とされる対称性関係は、（ｉ
b1±ｉm ）、ｉb2及び｛−（−ｉb1±ｉm ）｝の形式の
電流を夫々の素子３８ａ、３８ｂ及び３８ｃに供給する
ことにより得られる。
【００１６】本発明の教示によれば、バイアス電流は同
じ方法で供給されるが、変調電流は、端子２８ａ又は３
８ａへの±ｉm の印加と、端子２８ｂ又は３８ｂへの−
（±ｉm ）の印加との間で位相差を伴って供給される。
より複雑なトップ電極構造を備えたレーザ構造の場合
に、電流±ｉm は全部が単一の電極に供給されるのでは
なく、２個以上の電極の間に分布し、この分布が対称性
平面２９、３９に関して反対称に加重される必要があ
る。電流±ｉm の反転である電流−（±ｉm ）は、電流
±ｉm の分布の鏡像である同様に加重された分布を用い
て対称性の平面に供給される。
じ方法で供給されるが、変調電流は、端子２８ａ又は３
８ａへの±ｉm の印加と、端子２８ｂ又は３８ｂへの−
（±ｉm ）の印加との間で位相差を伴って供給される。
より複雑なトップ電極構造を備えたレーザ構造の場合
に、電流±ｉm は全部が単一の電極に供給されるのでは
なく、２個以上の電極の間に分布し、この分布が対称性
平面２９、３９に関して反対称に加重される必要があ
る。電流±ｉm の反転である電流−（±ｉm ）は、電流
±ｉm の分布の鏡像である同様に加重された分布を用い
て対称性の平面に供給される。
【００１７】±ｉm の印加と、−（±ｉm ）の印加との
間に位相差が存在することにより生成されたドライブ条
件の反対称性に加えて、二つのドライブ電流の相対的な
振幅には、±ｋｉm 及び−（±ｉm ）を与えるべく反対
称性があり、ここで、ｋは単位元とは異なる定数であ
る。上記の２通りの反対称性を明瞭に区別するため、変
調電流の相対的な振幅の差によって生じた反対称性は、
変調深さ反対称性と称され、一方、位相の差によって生
じた反対称性は時間反対称性と称される。これらの影響
を説明するため、上記の両方のタイプの反対称性に関し
て正及び負によって表される意味を定義するための取り
決めを採用する方が便宜である。従って、正の変調深さ
反対称性は、レーザの出力ファセットから離れている対
称性のある平面側の変調深さが近い方の平面側での変調
深さを超える条件として定義される。かくして、正の変
調深さ反対称性の条件下で、レーザに蓄積されたエネル
ギーはパルスがレーザをオンすると共に減少する。正の
時間反対称性は、レーザの出力ファセットから離れてい
る対称性の平面側に印加された変調が近い方の平面側に
印加された変調よりも先に印加される条件として定義さ
れる。
間に位相差が存在することにより生成されたドライブ条
件の反対称性に加えて、二つのドライブ電流の相対的な
振幅には、±ｋｉm 及び−（±ｉm ）を与えるべく反対
称性があり、ここで、ｋは単位元とは異なる定数であ
る。上記の２通りの反対称性を明瞭に区別するため、変
調電流の相対的な振幅の差によって生じた反対称性は、
変調深さ反対称性と称され、一方、位相の差によって生
じた反対称性は時間反対称性と称される。これらの影響
を説明するため、上記の両方のタイプの反対称性に関し
て正及び負によって表される意味を定義するための取り
決めを採用する方が便宜である。従って、正の変調深さ
反対称性は、レーザの出力ファセットから離れている対
称性のある平面側の変調深さが近い方の平面側での変調
深さを超える条件として定義される。かくして、正の変
調深さ反対称性の条件下で、レーザに蓄積されたエネル
ギーはパルスがレーザをオンすると共に減少する。正の
時間反対称性は、レーザの出力ファセットから離れてい
る対称性の平面側に印加された変調が近い方の平面側に
印加された変調よりも先に印加される条件として定義さ
れる。
【００１８】
【実施例】図４には、図３の通りに構成されたレーザの
特定の一例に関して、時間反対称性が全くない場合の変
調深さ反対称性の大きさの変化が、ビットシーケンス
“０，１，０“で変調されたときにレーザの出力に現れ
るチャープに影響を与える様子が示されている。図４の
軌跡は、レーザの端子３８ｂに一定電流を印加し、端子
３８ａ及び端子３８ｃの中で出力ファセットに近い方の
端子として随意的に指定された端子３８ｃに印加された
電流を０ｍＡと４０ｍＡとの間で切り換えることにより
得られる。出力ファセットから遠い方の端子である端子
３８ａに異なる電流の値を供給することにより別の軌跡
が生成される。“同相”のラベルが付けられた軌跡に関
して、端子３８ａに印加された電流は、端子３８ｃに印
加された電流と同相で印加された４０ｍＡである。図４
の他の軌跡に関して、端子３８ａに印加された電流は、
端子３８ｃへの電流の印加に対して逆位相で印加され
る。“同相”以外の軌跡のラベルは、反対称性と関係す
る。０ｍＡのラベルが付けられた軌跡の場合に、端子３
８ａに供給される電流は４０ｍＡと０ｍＡの間で切り換
えられる。ー４０ｍＡのラベルが付けられた軌跡の場
合、端子３８ａに供給される電流は、０ｍＡと０ｍＡと
の間で切り換えられ、電流ドライブはシングルエンド段
である。対称性を考察することにより、０ｍＡの軌跡が
最も平坦になることが期待される。−１０ｍＡの軌跡の
方が平坦であるという事実は、テスト中の特定のレーザ
の物理的な対称性が完全ではないということを意味す
る。
特定の一例に関して、時間反対称性が全くない場合の変
調深さ反対称性の大きさの変化が、ビットシーケンス
“０，１，０“で変調されたときにレーザの出力に現れ
るチャープに影響を与える様子が示されている。図４の
軌跡は、レーザの端子３８ｂに一定電流を印加し、端子
３８ａ及び端子３８ｃの中で出力ファセットに近い方の
端子として随意的に指定された端子３８ｃに印加された
電流を０ｍＡと４０ｍＡとの間で切り換えることにより
得られる。出力ファセットから遠い方の端子である端子
３８ａに異なる電流の値を供給することにより別の軌跡
が生成される。“同相”のラベルが付けられた軌跡に関
して、端子３８ａに印加された電流は、端子３８ｃに印
加された電流と同相で印加された４０ｍＡである。図４
の他の軌跡に関して、端子３８ａに印加された電流は、
端子３８ｃへの電流の印加に対して逆位相で印加され
る。“同相”以外の軌跡のラベルは、反対称性と関係す
る。０ｍＡのラベルが付けられた軌跡の場合に、端子３
８ａに供給される電流は４０ｍＡと０ｍＡの間で切り換
えられる。ー４０ｍＡのラベルが付けられた軌跡の場
合、端子３８ａに供給される電流は、０ｍＡと０ｍＡと
の間で切り換えられ、電流ドライブはシングルエンド段
である。対称性を考察することにより、０ｍＡの軌跡が
最も平坦になることが期待される。−１０ｍＡの軌跡の
方が平坦であるという事実は、テスト中の特定のレーザ
の物理的な対称性が完全ではないということを意味す
る。
【００１９】次に、時間的ドライブ反対称性の影響につ
いて説明する。図５には、図３に示される如く構成され
たレーザに印加されたプッシュプル電流ドライブの印加
の種々の時間反対称性に関してシミュレーションされて
結果が表されている。このシミュレーションは、接点３
８ｂ上の直流バイアスが５０ｍＡ、両側の接点３８ａ及
び３８ｃ上の直流バイアスが２２．５ｍＡ、端の接点の
変調深さが４０ｍＡの場合に、“０，１，０”ビットシ
ーケンスによる１．５Ｇｂ／ｓの変調に関係する。この
シミュレーションは、C F Tsang 他の“Comparison bet
ween 'power matrix model (PMM)' and 'time domain m
odel (TDM)' in modeling large responses of DFB las
ers", IEEE Proc.J., vol.141, no.2, pp 89-96, Apr.
1994及び L M Zhang 他による“Dynamic Analysis of
radiation and side mode suppression in second orde
r DFB lasers using time-domain large signal travel
ling wave model", IEEE J. Quantum Electron., vol.3
0, no.6, pp.1389-1395, June 1994 に記載されている
ように時間域モデル化に基づいている。このことは、図
５において、時間反対称性を正から負、又は、その逆に
変化させることによって、パルスのターンオン及びター
ンオフ時の波長偏差は、データ１の本体部内の放出波長
がデータ０の本体部内の放出波長と一致するようにドラ
イブの全体的な対称性を維持したまま符号を変えるよう
に発生され得る。
いて説明する。図５には、図３に示される如く構成され
たレーザに印加されたプッシュプル電流ドライブの印加
の種々の時間反対称性に関してシミュレーションされて
結果が表されている。このシミュレーションは、接点３
８ｂ上の直流バイアスが５０ｍＡ、両側の接点３８ａ及
び３８ｃ上の直流バイアスが２２．５ｍＡ、端の接点の
変調深さが４０ｍＡの場合に、“０，１，０”ビットシ
ーケンスによる１．５Ｇｂ／ｓの変調に関係する。この
シミュレーションは、C F Tsang 他の“Comparison bet
ween 'power matrix model (PMM)' and 'time domain m
odel (TDM)' in modeling large responses of DFB las
ers", IEEE Proc.J., vol.141, no.2, pp 89-96, Apr.
1994及び L M Zhang 他による“Dynamic Analysis of
radiation and side mode suppression in second orde
r DFB lasers using time-domain large signal travel
ling wave model", IEEE J. Quantum Electron., vol.3
0, no.6, pp.1389-1395, June 1994 に記載されている
ように時間域モデル化に基づいている。このことは、図
５において、時間反対称性を正から負、又は、その逆に
変化させることによって、パルスのターンオン及びター
ンオフ時の波長偏差は、データ１の本体部内の放出波長
がデータ０の本体部内の放出波長と一致するようにドラ
イブの全体的な対称性を維持したまま符号を変えるよう
に発生され得る。
【００２０】この影響は蓄積されたエネルギーと平均伝
搬密度の変化を考慮することによって理解され得る。パ
ルスは、出力から遠い方の接点のスイッチをオフし、出
力に近い方の接点のスイッチをオンすることによりター
ンオンされる。正の時間反対称性に対し、遠い方の接点
のスイッチをオフすることにより、近い方の接点のスイ
ッチがオンされ、パルスがターンオンすると共に、近い
方の接点がターンオンされる前に、平均伝搬密度と蓄積
されたエネルギーの過渡的な減少が生じる。このような
過渡的な減少は過渡的な正の放出波長シフトと関連して
いる。
搬密度の変化を考慮することによって理解され得る。パ
ルスは、出力から遠い方の接点のスイッチをオフし、出
力に近い方の接点のスイッチをオンすることによりター
ンオンされる。正の時間反対称性に対し、遠い方の接点
のスイッチをオフすることにより、近い方の接点のスイ
ッチがオンされ、パルスがターンオンすると共に、近い
方の接点がターンオンされる前に、平均伝搬密度と蓄積
されたエネルギーの過渡的な減少が生じる。このような
過渡的な減少は過渡的な正の放出波長シフトと関連して
いる。
【００２１】ターンオフの場合、遠い方の接点のスイッ
チをオンすることにより、近い方の接点のスイッチがオ
フされるので、つなぎ目では平均伝搬密度及び蓄積され
たエネルギーの過渡的な増加が生じる。この過渡的な増
加は過渡的な負の放出波長シフトと関連している。本例
の場合、平均伝搬密度及び蓄積されたエネルギーの増加
はターンオンと関連し、減少はターンオフと関連してい
るので、上記の影響は、負の時間反対称性の変化中に相
互交換される。
チをオンすることにより、近い方の接点のスイッチがオ
フされるので、つなぎ目では平均伝搬密度及び蓄積され
たエネルギーの過渡的な増加が生じる。この過渡的な増
加は過渡的な負の放出波長シフトと関連している。本例
の場合、平均伝搬密度及び蓄積されたエネルギーの増加
はターンオンと関連し、減少はターンオフと関連してい
るので、上記の影響は、負の時間反対称性の変化中に相
互交換される。
【００２２】図６には、＋１０ｍＡのバイアスレベル反
対称性が存在する場合に、時間反対称性が６０ｐｓであ
る軌跡が示されている。図７には、消滅比が図５を参照
して説明したドライブ条件を用いて時間反対称性と共に
変化する様子が示されている。同図によれば、オフセッ
トは消滅比に殆ど影響を与えないことが分かる。
対称性が存在する場合に、時間反対称性が６０ｐｓであ
る軌跡が示されている。図７には、消滅比が図５を参照
して説明したドライブ条件を用いて時間反対称性と共に
変化する様子が示されている。同図によれば、オフセッ
トは消滅比に殆ど影響を与えないことが分かる。
【００２３】図８はアイダイヤグラム(eye diagrams)で
あり、図９は、正及び負の時間反対称性が、＋６０ｐｓ
の時間反対称性を用いて図５を参照して説明した方法で
適用された場合に、アイクロージャプロット(eye closu
re plot)への影響を示す図である。正の時間反対称性
は、非常に強力なパルス圧縮を発生し、１ｄＢのアイク
ロージャに対し、伝送距離を１２００ｋｍを超えるまで
著しく改善し、一方、負の時間反対称性は、アイをより
高速に閉じさせることが分かる。これは、時間的分解さ
れたチャープ形状を考察することにより説明される。パ
ルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの赤及び
青の波長シフトは、パルスが伝搬すると共に、負チャー
プ外部変調器に対し生じる圧縮と類似した強い圧縮を与
えながらエッジを一体的に移動させる。負の時間反対称
性が加えられたとき、反対の事象が生じ、エッジは急激
に離される。従って、時間反対称性を利用することによ
り、負チャープ外部変調器の伝送性能に匹敵する伝送性
能が得られる可能性がある。
あり、図９は、正及び負の時間反対称性が、＋６０ｐｓ
の時間反対称性を用いて図５を参照して説明した方法で
適用された場合に、アイクロージャプロット(eye closu
re plot)への影響を示す図である。正の時間反対称性
は、非常に強力なパルス圧縮を発生し、１ｄＢのアイク
ロージャに対し、伝送距離を１２００ｋｍを超えるまで
著しく改善し、一方、負の時間反対称性は、アイをより
高速に閉じさせることが分かる。これは、時間的分解さ
れたチャープ形状を考察することにより説明される。パ
ルスの立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジの赤及び
青の波長シフトは、パルスが伝搬すると共に、負チャー
プ外部変調器に対し生じる圧縮と類似した強い圧縮を与
えながらエッジを一体的に移動させる。負の時間反対称
性が加えられたとき、反対の事象が生じ、エッジは急激
に離される。従って、時間反対称性を利用することによ
り、負チャープ外部変調器の伝送性能に匹敵する伝送性
能が得られる可能性がある。
【００２４】
【発明の効果】厳密なチャープの最適化の形式は、レー
ザ構造及びファイバリンクの分散に依存する。重要な点
は最小レベルのチャープが必ずしも最良の性能を与える
とは限らないことであり、むしろ、時間的に分解された
チャープが重要である。プッシュプル変調によって得ら
れるこのチャープの形状を調整する潜在能力は、外部変
調器に匹敵する。外部変調器は、パルスを“予めチャー
プ状”にすることが可能であり、即ち、スペクトル形状
はファイバの所定の分散を補償するため調整される。適
当なバイアスを加えることにより、外部変調器は、大き
い伝送スパンを実現する負のチャープを生成する。同様
に、プッシュプル変調を用いることにより、チャープは
分散を補償するため予めチャープ状にされたパルスを与
えるように調整され得る。適当な時間反対称性を用いる
ことにより最適化された外部変調器から得られるチャー
プ形状と類似した負のチャープ形状が獲得されるが、直
接変調されたソースによって提供されるコスト及び単純
さの利点が得られる。
ザ構造及びファイバリンクの分散に依存する。重要な点
は最小レベルのチャープが必ずしも最良の性能を与える
とは限らないことであり、むしろ、時間的に分解された
チャープが重要である。プッシュプル変調によって得ら
れるこのチャープの形状を調整する潜在能力は、外部変
調器に匹敵する。外部変調器は、パルスを“予めチャー
プ状”にすることが可能であり、即ち、スペクトル形状
はファイバの所定の分散を補償するため調整される。適
当なバイアスを加えることにより、外部変調器は、大き
い伝送スパンを実現する負のチャープを生成する。同様
に、プッシュプル変調を用いることにより、チャープは
分散を補償するため予めチャープ状にされたパルスを与
えるように調整され得る。適当な時間反対称性を用いる
ことにより最適化された外部変調器から得られるチャー
プ形状と類似した負のチャープ形状が獲得されるが、直
接変調されたソースによって提供されるコスト及び単純
さの利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光伝送システムの概要図である。
【図２】２セクションのトップ電極形の分布型帰還レー
ザの縦方向断面図である。
ザの縦方向断面図である。
【図３】３セクションのトップ電極形の分布型帰還レー
ザの縦方向断面図である。
ザの縦方向断面図である。
【図４】レーザドライブの種々の振幅反対称性のレベル
に対するチャープを示すグラフの組である。
に対するチャープを示すグラフの組である。
【図５】レーザドライブの種々の時間反対称性のレベル
に対するチャープを示すグラフの組である。
に対するチャープを示すグラフの組である。
【図６】直流バイアス反対称性のある特定の時間反対称
性の値に対するチャープを示すグラフである。
性の値に対するチャープを示すグラフである。
【図７】レーザドライブの時間反対称性のある消滅比の
変動を示すグラフである。
変動を示すグラフである。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は、夫々、正及び負の時間反
対称性に対しシミュレーションされたアイのグラフであ
る。
対称性に対しシミュレーションされたアイのグラフであ
る。
【図９】種々の時間反対称性の量に関する伝送距離に対
するアイクロージャのグラフである。
するアイクロージャのグラフである。
２０ ｎ形Ｉｎｐ基板 ２１ ｎ形Ｉｎｐバッファ層 ２２ アンドープ４重下方導波路層 ２３ 多重量子井戸（ＭＱＷ）構造 ２４ アンドープ４重上方導波路層 ２５ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ２６ ｐ形３重接触層 ２７ 分布帰還型回折格子 ２８ａ，２８ｂ インラインセクション ２９ 対称性のある平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バリー ジョン フラニガン イギリス国，ロンドン エヌダブリュー６ １ピージェイ，ウエスト・ハンプステッ ド，キングダン・ウェイ 11，フラット２ (72)発明者 ジョン エドワード キャロル イギリス国，ケンブリッジ シービー１ ４アールジェイ，ウォーツ・コーズウェイ 19
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザ放出の光軸を内部に画成し、上記
光軸と直交し実質的に対称性のある平面を有する分布帰
還型光共振器からなる分布帰還型レーザを振幅変調する
方法であって、 上記実質的に対称性のある平面に関して実質的に対称的
に分布したバイアス電流が上記分布帰還型光共振器に供
給され、 バイアス電流にはデータ成分及び反転データ成分からな
る変調電流が重畳され、 上記データ成分は上記対称性のある平面に関して対称的
に加重された分布を有し、 上記反転データ成分は上記データ成分のレプリカである
が、必ずしも同一振幅でなくてもよい分布を有し、 上記データ成分及び反転データ成分は、位相シフトされ
たプッシュプルモードで動作するように、上記反転デー
タ成分に関して位相シフトされたデータ成分と共に上記
対称性のある平面に関して鏡面対称的に供給される方
法。 - 【請求項２】 光軸を画成する分布帰還型光共振器を有
し、分布帰還型レーザにレーザを発生させるため電流を
上記光共振器に注入させ得る電極構造体が設けられた分
布帰還型注入レーザにおいて、 上記構造体は電流注入が変化し得る光軸に沿った分布で
設定される分割された構造体であり、 上記分布帰還型光共振器は上記光軸と直交した実質的な
対称性のある平面を有し、 上記分布帰還型レーザは、上記光共振器の対称性のある
平面に関して対称的に配置されたバイアス電流を上記分
割された電極構造体に供給し、上記対称性のある平面に
関して対称的に加重された分布を有するデータ成分、及
び、上記データ成分のレプリカであり、必ずしも同一振
幅でなくても良い反転データ成分からなる変調電流を上
記バイアス電流に重畳させ、 位相シフトされたプッシュプルモードで動作するよう
に、上記データ成分及び反転データ成分を、上記反転デ
ータ成分に関して位相シフトされたデータ成分と共に上
記対称性のある平面に関して鏡面対称で供給するように
適応した駆動手段が設けられている分布帰還型注入レー
ザ。 - 【請求項３】 請求項２記載の分布帰還型注入レーザを
有する光送信器と、 光伝送路を介して上記光送信器と光結合された光受信器
とからなる光伝送システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/865,760 US5901164A (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Direct amplitude modulation of lasers |
| US865760 | 1997-05-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1174600A true JPH1174600A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=25346168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10146072A Pending JPH1174600A (ja) | 1997-05-30 | 1998-05-27 | レーザの直接振幅変調方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5901164A (ja) |
| EP (1) | EP0881726B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1174600A (ja) |
| CA (1) | CA2235179A1 (ja) |
| DE (1) | DE69824485T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429531B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2004-05-03 | 삼성전자주식회사 | 분포귀환형 반도체 레이저 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6480516B1 (en) * | 1999-03-31 | 2002-11-12 | Japan As Represented By Secretary Of Agency Of Industrial Science And Technology | Surface semiconductor optical amplifier with transparent substrate |
| US6647048B2 (en) * | 2000-04-28 | 2003-11-11 | Photodigm, Inc. | Grating-outcoupled surface-emitting lasers using quantum wells with thickness and composition variation |
| US6714575B2 (en) * | 2001-03-05 | 2004-03-30 | Photodigm, Inc. | Optical modulator system |
| WO2010111689A2 (en) | 2009-03-26 | 2010-09-30 | Kaiam Corp. | A semiconductor laser device and circuit for and method of driving same |
| JP7206393B2 (ja) * | 2019-01-04 | 2023-01-17 | 華為技術有限公司 | 半導体レーザ、光伝送部品、光回線端末および光ネットワークユニット |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5502741A (en) * | 1994-03-22 | 1996-03-26 | Northern Telecom Limited | Direct amplitude modulation of lasers |
-
1997
- 1997-05-30 US US08/865,760 patent/US5901164A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-04-28 EP EP98303274A patent/EP0881726B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-04-28 DE DE69824485T patent/DE69824485T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-12 CA CA002235179A patent/CA2235179A1/en not_active Abandoned
- 1998-05-27 JP JP10146072A patent/JPH1174600A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100429531B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2004-05-03 | 삼성전자주식회사 | 분포귀환형 반도체 레이저 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5901164A (en) | 1999-05-04 |
| CA2235179A1 (en) | 1998-11-30 |
| DE69824485T2 (de) | 2005-08-04 |
| EP0881726A3 (en) | 2000-06-28 |
| EP0881726B1 (en) | 2004-06-16 |
| EP0881726A2 (en) | 1998-12-02 |
| DE69824485D1 (de) | 2004-07-22 |
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