JPS58161391A - 注入ロツクされたレ−ザ光源 - Google Patents

注入ロツクされたレ−ザ光源

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JPS58161391A
JPS58161391A JP58017305A JP1730583A JPS58161391A JP S58161391 A JPS58161391 A JP S58161391A JP 58017305 A JP58017305 A JP 58017305A JP 1730583 A JP1730583 A JP 1730583A JP S58161391 A JPS58161391 A JP S58161391A
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JP
Japan
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laser
light source
slave
master
semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP58017305A
Other languages
English (en)
Inventor
デビツド・ウイリアム・スミス
リチヤ−ド・ワイアツト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
British Telecommunications PLC
Original Assignee
British Telecommunications PLC
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Filing date
Publication date
Application filed by British Telecommunications PLC filed Critical British Telecommunications PLC
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4006Injection locking

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Surgery Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はレーデ光源に関するものである。よシ詳細にい
えば、本発明は注入ロックされたレーデ光源に関するも
のである。
本発叫は、光フアイバ通信システムの分野において、重
要な応用を有する。
背景技術 単−縦モードで動作しそして小さな線幅と高い周波数安
定度を有する光源をうろことと、特に光フアイバ通信シ
ステムのためにこのような光源をうるための多くの努力
が従来なされてきた。
2つの半導体レーデを有する単−縦モード半導体レーデ
光源が従来提案されている。この光源では、半導体マス
タ レーデからの光が半導体スレーブ レーデの中に注
入され、この半導体スレーブ レーデの選定された特定
のモードが特別に強められた。もし2つの半導体レーず
が適切に制御されるならば、スレーブ レーデの光出力
は単−縦モードである。(例えば次の文献をみよ。
J、 Yamada等名の[Improvement 
in IntensityFluctuation N
o1se of a 1C)bit/ s −Modu
latedIn()aAsP La5er by a 
Light Injection Technique
JJapanese Journal of Appl
ied Physics第19巻第11号(1980年
11月)L689−L692頁、J、 Yamada等
名の[Modulated Single −Long
itudinal Mode  Sem1conduc
tor  La5er  andFibre Tran
smission Characteristics 
 at 1.55μm J IEEEJournal 
of Quantum Electronics第QE
−17巻第6号(1981年6月) 、Licenti
aPatentverwaltungs Gmb[(名
の仏国特許第2.306,551号、S、 Kobay
ashi等名の[SingleMode 0perat
ion of 5 Q Q Mbit/s Modul
atedAIGaAs  Sem1conductor
  La5er  by InjectionLock
ingJ Electronics Letters 
(i 98Q年9月)第16巻第19号、日本電気株式
会社(日本国東京)に譲渡された米国特許第3,999
,146号) 850 nmの領域の波長で動作する場
合でも、または1.3〜1.5μmの波長領域で動作す
る場合でも、これらの光源の線幅が大き過ぎるために、
コヒーレント光通信システムにとって適切であるこの種
の注入ロックされたレーデ光源をうるこ七は、現在まで
できていない。ロックされたモードの線幅は、各半導体
レーザが単独で生ずる線幅に比べてそれ程小さくないこ
とがよくみられた。具体的にいえば、単一モードの線幅
を測定したところ%100MH2〜1GHz領域の線幅
であった。一方、コヒーレントPSK(位相シフト キ
ー)システムおよびFSK (周波数シスト キー)シ
ステムでは、少なくとも2桁小さな線幅、理想的にはメ
がヘルツ以下の線幅が要求される。
コヒーレント光通信システムの動作原理とその特性は文
献に記載されている。(例えば、y、 yamamot
o名の[Receiver PerformanceE
valuation of Various Digi
tal OpticalModulation −De
modulation System in the 
Q、 5−1.0 μm Wavelength Re
gion J IEEEJournalof Quan
tum Electronics第qli: −16巻
第11号(1980年11月)1251−1259頁、
およびこの論文に引用されている文献) コヒーレント光通信システムは、直接強度変調方式に比
べて、周知の利点を有している。特に、1.5μm領域
の波長において利点を有している。
この波長領域では、直接検波方式の光受信機の特性は一
般に良くない。コヒーレント検波の感度はずっとよく、
シたがって、この利点は送信機・受信機間距離が大きい
場に十分に発揮される。この長距離通信は1.5μmの
波長領域で低損失の光ファイバができるようになったの
で可能となった。
発明の要約 本発明の目的は小さな線幅のレーザ光源をうることであ
る。
本発明の目的はまた、小さな線幅の光出力をうるための
レーず光源の動作方法をうろことである。
本発明は、がス マスタ レーデを用いることによシ、
半導体スレーブ レーデから著しく小さな線幅をうろこ
とができるということに基づいている。
半導体レーザの線幅はこのようにいちじるしく小さくす
ることができ、コヒーレント光通信に用いることができ
る。
このように、本発明によシ、第ル−プすなわちマスタ 
レーザと、第2レーデすなわちスレーブ レーデと、前
記マスタ レーずおよびスレーブ レーデを制御するた
めの装置とを有し、前記マスタ レーザからの光が前記
スレーブ レーデの中に注入されて前記スレーブ レー
ザをステイミュレートするように前記マスタ レーザお
よび前記スレーブ レーずが配置されることと、前記マ
スタ レーデおよびスレーブ レーザを制御する前記装
置によって前記スレーブ レーずからの光出力が単−縦
モードであるように制御されることと、前記マスタ レ
ーずががス レーずであることと、前記スレーブ レー
ザが半導体レーずであることとを特徴とする光源かえら
れる。
このがス レーずは約1.5μmで動作するヘリウム 
ネオン レーデであることが好ましい。ヘリウム ネオ
ン レーずの量子的限界線幅は1Hz程度であ夛、そし
て1MHz以上の長時間安定度をうるように制御するこ
とができる。
半導体レーデは、例えば、埋込みフレセントレーずであ
ることができる。
この半導体レーずは単−横モードを有することが好まし
く、そして正常動作条件下で単一もしくは多重縦モード
を有することができる。
本発明によりまた、2つのレーデを有し、これらのうち
の第ル−ザががス レーずであシそして第2レーずが半
導体レーデであシ、前記レーデが第ル−ずからの光が第
2レーザの中に注入されて第2レーずをステイミュレー
トするように配置された光源において、単−縦モード光
出力をうるための前記光源の動作方法がえられる。
本発明による光源の特徴は1−5MHzまたはそれ以下
の線幅をもった光出力かえられることである。
このような線幅は従来えられていた線幅よりも大幅に小
さい。
この光源の変調は、スレーブ レーずに変調信号を従来
の方法で加えることによシ、容易に見られる。
これとは違って、とのレーず光源の出力は別の変調装置
で変調することができる。例えば、マスタ レーデとス
レーブ レーずとの間にこの変調装置を配置することが
できる。
複数個のスレーブ レーずを同一のマスタ レーデに注
入ロックすることができる。
複数個のスレーブ レーザが同一のマスタ し−ずにロ
ックされた時、いくつかのスレーブ レーずの出力また
はスレーブ レーザのおのおのの出力が他のスレーブ 
レーデから周波数が予め定められた大きさだけ異なるよ
うに構成することができる。この周波数の差をうる装置
’tマスタ レーずとスレーブ レーずの間に配置する
ことができる。このような装置は、例えば、市販されて
いる音響光学周波数シフタであることができる。
本発明を、絡付の図面を参照しながら、特定の実施例に
ついて説明する。
発明の実施態様 第1図は本発明による光源を概略的に示したものである
。この光源はヘリウム ネオン がスマスタ レーず1
0を有している。このレーデ10はE(e−Ne管1O
aと、外部鏡10bを有し、このレーデから放射される
光が、光アイソレータ11とレンズ12を通って、半導
体スレーブ レーず14に進むように、これらのF(e
−Ne管や外部鏡が配置される。このヘリウム ネオン
 レーず10は低出力小線幅で1.523μmで動作す
るように変更された市販の外部鏡レーザであり、2つの
15μW出力ビームを有している。磁気光アイソレータ
のような光アイソレータ11は、フィードバックによる
潜在的不安定性の問題を軽減する役割を果たす。
半導体レーJc14は、正常動作条件の下で、単−横モ
ードと多重縦モード特性を有する埋込みクレセント レ
ーずである。このレーず14は、バット接合単モード 
ファイバ端で1つの小平面に、そしてビーム コリメー
ティング マイクロレンズで他の小平面に、DIL(デ
ュアル イン ライン)パッケージ内に装着される。最
初の実験では、He−Neレーず10からの光はファイ
バ端を通して半導体レーず12の中に注入され、そして
半導体レーずの出力光はマイクロレンズからの出力光と
平行であった。半導体レーデ14のためのバイアス制御
装置は、パッケージの温度を制御するために、ペルチェ
冷却素子を有することができる。
この光源が動作するさいには、半導体レーず14はヘリ
ウム ネオン・レーデ10からの光によって注入ロック
される。半導体レーず14がらの光で構成されるこの光
源からの出力光は波長1.5μm′f:もったビームで
あシ、その出力線幅は小さくて1.5 MHz以下であ
る。線幅のこの減少は、ヘリウム ネオン レーずから
の小さいバンド幅の1.523μm放射光が少量だけ半
導体レーずキャビティの中に注入された結果である。ヘ
リウム ネオン レーずは利得プロフィルの中心に安定
化され、1MHz以上の長時間安定度かえられる。
レーず モード スペクトルについて行なわれた測定に
よれば、注入のある場合、半導体レーず出力の85%以
上が1.!523μmのモードに集中した。半導体レー
ず12のレーず駆動電流は、1G[(zのロッキングバ
ンド幅を持ったロッキングをうるために、最適値の土0
゜5 mAの範囲内に維持されなければならない。注入
ロック状態での半導体レーデ12からの出力を測定した
ところ、測定されたバンド幅は約1−5 MHzまたは
それ以下であった。ガス レーず10の出力を200μ
Wまで増加しそして別のHe−Neシレーを用いてヘテ
ロダ1 イン検波を行った最近の測定では、注入ロックされた半
導体レーザの場合、 FWE111vf線幅(最大値の
半分のところの全線幅)は3 Q KHz以下であシ、
そして[(e−Neシレー10に対する機械的外乱と音
響的外乱によって限定されているように見えた。
注入のない場合には、測定されたモード線幅は1GHz
以上であった。したがって、ヘリウム ネオン レーデ
10を用いた半導体レーデ14の注入ロッキングは半導
体レーデ14の位相コヒーレンスを2桁以上改良する。
レーflOおよびレーず14を制御するための制御回路
は第1図には詳細には示されていない。
このような回路は当業者には周知であろう。
本発明による光源を応用した2つの実施例が第2a図お
よび第2b図に示されている。第2a図は、本発明によ
る光源を、振幅変調および振幅シフト キーイング装置
に用いた実施例を示している。この装置では、変調信号
は線路18によって半導体レーず14に加えられる。こ
の変調された信号はとのレーデ光源のスレーブ レーザ
14か2 らの出力に現われ、この出力がファイバ19の中へ放射
される。
第2b図は1本発明による光源を、位相変調および位相
シフト キーイング装置に用いた実施例を示している。
この装置では、ヘリウム ネオンレーず10と半導体レ
ーデ14との間の光路内に配置された既知の変調装置2
1に、変調信号が線路20全通して加えられる。
一般的にいって、がス レーずは実際の光フアイバ通信
システムに用いるのに適していない。その理由は信頼性
と有効寿命のためであシ、および維持費と支援設備のた
めである。けれども、本発明を用いることによってえら
れるコヒーレント光通信システムのための送信機・受信
機間距離が大きいことを考えれば、前記維持費と支援設
備も許容しうるものとなる。
本発明による光源は通信システムに対して有用であるば
かシでなく、例えば、ファイバ検査システムに応用しう
ることもわかるはずである。このファイバ検査システム
の場合には、ヘテロダイン検波を行なえば、光フアイバ
内の不連続点で逆方向に散乱された光を検出する感度が
非常に改良される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による光源の概略図、 第2a図および第2b図は本発明による光源を応用しf
c2つの実施例図。 10〜14 光源 10    マスタ レーデ 14    スレーブ レーザ 21    変調装置 代理人 浅 村   皓 手続補正書(自発) 昭和58年 3月/夕日 特許庁長官殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第17305  号 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人 5、補正命令の日付 昭和  年  月  日 6、補正により増加する発明の数

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11マスタ レーr (10) (!:、 前記vx
    りレーザの光出力を受取るスレーブ レーデ(14)と
    を有し、前記マスタ レーず(10)ががスレーブであ
    ることと、前記スレーブ レーず(14)が半導体レー
    ザであることとを特徴とする注入ロックされたレーザ光
    源(10〜14)。 (2、特許請求の範囲第1項において、前記マスタレ−
    ず(10)が1.5μmの領域の波長で動作する光源。 (3)特許請求の範囲第1項または第2項において、前
    記マスタ レ−47” (10)がヘリウム ネオンが
    スレーブである光源。 (4)特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかにおい
    て、前記スレーブ レーザ(14)が埋込みクレセント
    半導体レーデである光源。 (5)特許請求の範囲第4項において、前記スレーブ 
    レーず(14)がInGaAsPレーずである光源。 (6)特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれかにおい
    て、少なくとも1つの別のスレーブ レーずが前記マス
    タ レーず(10)に注入ロックされる光源。 (7)  特許請求の範囲第6項において、別の前記ス
    レーブ レーデが前記スレーブ レーデ(14)から予
    め定められた量だけずれた周波数で動作するように配置
    された光源。 (8)  マスタ レーデ(10)と、少なくとも1つ
    のスレーブ レーず(14)とを有し、前記スレーブ 
    レーデ(14)ががス レーず(10)で注入ロックさ
    れることを特徴とするレーザ光源の動作方法。
JP58017305A 1982-02-05 1983-02-04 注入ロツクされたレ−ザ光源 Pending JPS58161391A (ja)

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GB8203314 1982-02-05
GB8203314 1982-02-05

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JPS58161391A true JPS58161391A (ja) 1983-09-24

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JP1991094339U Pending JPH0497378U (ja) 1982-02-05 1991-11-18

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EP (1) EP0087220B1 (ja)
JP (2) JPS58161391A (ja)
AT (1) ATE16741T1 (ja)
AU (1) AU555865B2 (ja)
CA (1) CA1219637A (ja)
DE (1) DE3361309D1 (ja)
DK (1) DK163765C (ja)
ES (1) ES519465A0 (ja)
IE (1) IE54090B1 (ja)
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US4556980A (en) 1985-12-03
CA1219637A (en) 1987-03-24
DK37583A (da) 1983-08-06
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PT76190A (en) 1983-03-01
PT76190B (en) 1985-11-13
NO166157B (no) 1991-02-25
AU555865B2 (en) 1986-10-09
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