JPS60262480A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS60262480A JPS60262480A JP11848284A JP11848284A JPS60262480A JP S60262480 A JPS60262480 A JP S60262480A JP 11848284 A JP11848284 A JP 11848284A JP 11848284 A JP11848284 A JP 11848284A JP S60262480 A JPS60262480 A JP S60262480A
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- Japan
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- semiconductor laser
- laser
- beams
- oscillation
- frequency
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/06213—Amplitude modulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/065—Mode locking; Mode suppression; Mode selection ; Self pulsating
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- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は半導体レーザを用いて信号伝送を行なう装置に
関する。
関する。
従来例の構成とその問題点
従来、半導体レーザを光通信に利用する場合、光に信号
を乗せるのに強度変調を用い、伝送された信号を検出す
るのには光の強度変化をそのま捷電気信号の変化として
検出する直接検波が行なわれている。
を乗せるのに強度変調を用い、伝送された信号を検出す
るのには光の強度変化をそのま捷電気信号の変化として
検出する直接検波が行なわれている。
しかしながら最近では光が１０’“Ｈｚ以」二もの非常
に高い周波数を有するという特徴を積極的に利用しよう
とするヘテロダイン検波によるコヒーシン１−伝送が考
えられている。このような伝送を行なつ従来のシステム
の一例を第１図に示す。半導体レーザ１を周波数変調信
号源とし、出射されたレーザ光２を光フアイバ伝送路３
で伝送し、検知器４で受光する。この時もう１つの半導
体レーザ６を局部発振器として用い、局部発振レーザ光
６を例えば半透鏡７を用いて検出器４に合波する。
に高い周波数を有するという特徴を積極的に利用しよう
とするヘテロダイン検波によるコヒーシン１−伝送が考
えられている。このような伝送を行なつ従来のシステム
の一例を第１図に示す。半導体レーザ１を周波数変調信
号源とし、出射されたレーザ光２を光フアイバ伝送路３
で伝送し、検知器４で受光する。この時もう１つの半導
体レーザ６を局部発振器として用い、局部発振レーザ光
６を例えば半透鏡７を用いて検出器４に合波する。
半導体レーザ１及び６の発振周波数を■１．ｖ２とする
と、ｖｌ、ｖ２それぞれは１０”Ｈ２以」二もの非常に
高い周波数であるから検出器４は応答することが出来な
いが、差周波数Δｖ＝ｖ１−ｖ２を検出器４の応答周波
数より小さくすると、検知器出力電流はΔＶの周波数成
分をもつ。つまりこれが光のビートであり、電気的フィ
ルり８によりこの周波数成分の電流９を取り出すことが
出来る。
と、ｖｌ、ｖ２それぞれは１０”Ｈ２以」二もの非常に
高い周波数であるから検出器４は応答することが出来な
いが、差周波数Δｖ＝ｖ１−ｖ２を検出器４の応答周波
数より小さくすると、検知器出力電流はΔＶの周波数成
分をもつ。つまりこれが光のビートであり、電気的フィ
ルり８によりこの周波数成分の電流９を取り出すことが
出来る。
これが光ヘテロダイン法であるがこの伝送方式は次のい
くつかの欠点を含んでいる。
くつかの欠点を含んでいる。
（１）半導体レーザの発振周波数は温度変化に対して不
安定なため、極めて精密な温度コン１−ロールを行なわ
ねばならない。
安定なため、極めて精密な温度コン１−ロールを行なわ
ねばならない。
（２）変調信号用半導体レーザは送信側、局部発振器用
半導体レーザが受信側に各々独立に配置せねばならず、
十目互の発振周波数安定化を行なわねばならない。
半導体レーザが受信側に各々独立に配置せねばならず、
十目互の発振周波数安定化を行なわねばならない。
つまりレーザ相互間の周波数変動が大きいこと力；一番
の問題となっている。これを改良するための方法として
第２の従来例を第２図に示す。半導体レーザ１０の出射
光１１をハーフミラ−１２で２つに分岐し、一方の光１
３はファイバ１４に入則し、他方の光１５は音響光学（
Ａ１０）変調器１６に入射する。Ａ１０変調器１６には
周波数シフト用駆動回路１７及び変調信号回路１８がミ
キサー９を介して接続されており、これら両ビームがハ
ーフミラ−２０を通して検出器２１」二で合波されビー
ト信号２３が電気的フィルタ２２より出力される。つま
り半導体レーザを強度変調源とすることなく、光の周波
数を信号源として用いている。このシステムにおいては
光源である半導体レーザはただ１つであるため、レーザ
の周波数変動等の悪影響は除去されるが、外部変調器で
あるＡ１０変調器が必要である。
の問題となっている。これを改良するための方法として
第２の従来例を第２図に示す。半導体レーザ１０の出射
光１１をハーフミラ−１２で２つに分岐し、一方の光１
３はファイバ１４に入則し、他方の光１５は音響光学（
Ａ１０）変調器１６に入射する。Ａ１０変調器１６には
周波数シフト用駆動回路１７及び変調信号回路１８がミ
キサー９を介して接続されており、これら両ビームがハ
ーフミラ−２０を通して検出器２１」二で合波されビー
ト信号２３が電気的フィルタ２２より出力される。つま
り半導体レーザを強度変調源とすることなく、光の周波
数を信号源として用いている。このシステムにおいては
光源である半導体レーザはただ１つであるため、レーザ
の周波数変動等の悪影響は除去されるが、外部変調器で
あるＡ１０変調器が必要である。
以上のように、半導体レーザを２つ使用する場合には両
者の発振周波数安定化が問題であり、半導体レーザ一つ
の場合には外部変調器を用いなければならないというの
が現状であった。
者の発振周波数安定化が問題であり、半導体レーザ一つ
の場合には外部変調器を用いなければならないというの
が現状であった。
発明の目的
本発明は、半導体レーザを強度変調信号源として用いず
に光の周波数を利用した信号伝送を行なうシステムを、
外部変調器を用いるととなくまた唯１つの半導体レーザ
のみを使用して可能とすることを提案することを目的と
する。
に光の周波数を利用した信号伝送を行なうシステムを、
外部変調器を用いるととなくまた唯１つの半導体レーザ
のみを使用して可能とすることを提案することを目的と
する。
発明の構成
本発明の構成は、半導体レーザの利得部を共通とし前記
利得部の外部に２組の複合共振器を構成する少なくとも
２つの共振器面を有し、前記２つの共振器面の反射率あ
るいは前記２組の複合共振器の光学長を、２組の複合共
振器相互に異なるように配置し、前記半導体レーザの駆
動電流を変調することを特徴とする半導体レーザ装置で
あり、前記２つの共振器面を２つの回折格子により構成
しても良く、また利得部に周期構造を有し、利得部外部
の２つの複合共振器を光導波路を用いて構成して良い。
利得部の外部に２組の複合共振器を構成する少なくとも
２つの共振器面を有し、前記２つの共振器面の反射率あ
るいは前記２組の複合共振器の光学長を、２組の複合共
振器相互に異なるように配置し、前記半導体レーザの駆
動電流を変調することを特徴とする半導体レーザ装置で
あり、前記２つの共振器面を２つの回折格子により構成
しても良く、また利得部に周期構造を有し、利得部外部
の２つの複合共振器を光導波路を用いて構成して良い。
実施例の説明
以下に本発明の内容を実施例を用いて説明する。
第１の実施例を第３図に示す。半導体レーザ３０の端面
３１からの出射光３２をレンズ３３でコリメートし、コ
リメートされたレーザ光３４を半透鏡３５で分岐し、分
岐されたそれぞれのレーザー光６ ・・ ゛ が回折格子３６及び３７に入射し、回折された光が同一
の光路を通って半導体レーザ３ｏへ帰還される。２つの
回折格子３６及び３７を半導体レーザ３０に対する複合
共振器とするため、半導体レーザの利得波長範囲内に２
本の縦モード発振を実現できる。この２本の縦モードの
発振周波数をｆｌ及びｆ２ と表わすと、ｆｌ及びｆ２
はレーザの駆動電流及びレーザマウント温度を一定にし
ておいても回折格子３６及び３７の配置角度を変化する
ことにより任意に選択することが可能である。更に駆動
電流及びレーザマウント温度を微調整することで非常に
近接した２本の発振モードを唯１つの半導体レーザを用
いて得ることができるわけである。
３１からの出射光３２をレンズ３３でコリメートし、コ
リメートされたレーザ光３４を半透鏡３５で分岐し、分
岐されたそれぞれのレーザー光６ ・・ ゛ が回折格子３６及び３７に入射し、回折された光が同一
の光路を通って半導体レーザ３ｏへ帰還される。２つの
回折格子３６及び３７を半導体レーザ３０に対する複合
共振器とするため、半導体レーザの利得波長範囲内に２
本の縦モード発振を実現できる。この２本の縦モードの
発振周波数をｆｌ及びｆ２ と表わすと、ｆｌ及びｆ２
はレーザの駆動電流及びレーザマウント温度を一定にし
ておいても回折格子３６及び３７の配置角度を変化する
ことにより任意に選択することが可能である。更に駆動
電流及びレーザマウント温度を微調整することで非常に
近接した２本の発振モードを唯１つの半導体レーザを用
いて得ることができるわけである。
半導体レーザ３０の端面３８から出射するレーザ光３９
は、上記２つの近接した発振周波数を有しており、ファ
イバ４０を伝搬して検出器４１に入射する。この時検出
器４１の帯域がΔｆｆｌ１−ｆ２よすも大きいならば、
２つの発振光のビート信号Δｆを検出し、従来例２例で
示したものと同様な信号を検出器４１は検出することに
なる。
は、上記２つの近接した発振周波数を有しており、ファ
イバ４０を伝搬して検出器４１に入射する。この時検出
器４１の帯域がΔｆｆｌ１−ｆ２よすも大きいならば、
２つの発振光のビート信号Δｆを検出し、従来例２例で
示したものと同様な信号を検出器４１は検出することに
なる。
さらにこの半導体レーザ３ｏに変調回路４２により電流
振１］変調信号を印加すると２木の発振光の発振周波数
ｆ１及びｆ２は、変調の単位電流振［１１ΔＩに対応し
てΔｆ１及びΔｆ２ だけ発振周波数は変化する。すな
わち半導体レーザが直接周波数変調されるわけでビート
信号ΔｆはΔｆ−ｆ１−ｆ２からΔｆ′＝（ｆ１＋Δｆ
１）−（ｆ２＋Δｆ２）＝Δｆ＋（Δｆ１−Δｆ２）と
変化する。つまりビート信号Δｆが変調され、これを信
号として情報伝送が可能となる。単位電流振［１］Δ■
に対する発振周波数変化量Δｆ１及びΔｆ２ は、複合
共振器の光学長つ壕り半導体レーザ３０から回折格子３
６までの距離及び半導体レーザ３ｏから回折格子３７ま
での距離により異なり、また回折格子３６及び３７の一
次回折効率にも依存する。よって複合共振器構成を適当
に設定することにより、ビート信号Δｆを用いた信号伝
送が可能となり、これは唯１つの半導体レーザを直接変
調しているので、半導体レーザを２つ使用する際の相互
の周波数安定化の問題はなく、また外部変調器を使用し
ないので装置が簡略化できる。−！、た半導体レーザに
複合共振器を構成することにより、半導体レーザの発振
スペクトル線［１］を極めて狭ＩＪ化でき、Ｓ／Ｎ比向
上も可能である。
振１］変調信号を印加すると２木の発振光の発振周波数
ｆ１及びｆ２は、変調の単位電流振［１１ΔＩに対応し
てΔｆ１及びΔｆ２ だけ発振周波数は変化する。すな
わち半導体レーザが直接周波数変調されるわけでビート
信号ΔｆはΔｆ−ｆ１−ｆ２からΔｆ′＝（ｆ１＋Δｆ
１）−（ｆ２＋Δｆ２）＝Δｆ＋（Δｆ１−Δｆ２）と
変化する。つまりビート信号Δｆが変調され、これを信
号として情報伝送が可能となる。単位電流振［１］Δ■
に対する発振周波数変化量Δｆ１及びΔｆ２ は、複合
共振器の光学長つ壕り半導体レーザ３０から回折格子３
６までの距離及び半導体レーザ３ｏから回折格子３７ま
での距離により異なり、また回折格子３６及び３７の一
次回折効率にも依存する。よって複合共振器構成を適当
に設定することにより、ビート信号Δｆを用いた信号伝
送が可能となり、これは唯１つの半導体レーザを直接変
調しているので、半導体レーザを２つ使用する際の相互
の周波数安定化の問題はなく、また外部変調器を使用し
ないので装置が簡略化できる。−！、た半導体レーザに
複合共振器を構成することにより、半導体レーザの発振
スペクトル線［１］を極めて狭ＩＪ化でき、Ｓ／Ｎ比向
上も可能である。
次に他の実施例を第４図に示す。これは第１の実施例で
述べた構成を外部の光学素子等を用いることなく１つの
素子上に一体化したものである。
述べた構成を外部の光学素子等を用いることなく１つの
素子上に一体化したものである。
第４図（ａ）は平面図、第４図（ｂ）はＡ−Ａ’面の断
面図を示したものである。化合物半導体基板４３上に周
期構造４４を有した利得部４５に先導波路４６及び４７
が結合されていて、光導波路の利得部４６から遠い端面
４８及び４９を複合共振器を構成する面とする。また断
面図に関しては基板４３上にクラッド層５０オたクラッ
ド層５０上の一部に周期構造４４を有し、光導波路層５
１、活性層５２、クランド層６３、キャップ層６４を有
し、両側を電極°°Ｅ′−“５６ｆＵａ帆５性層°°は
“期構造“° 。
面図を示したものである。化合物半導体基板４３上に周
期構造４４を有した利得部４５に先導波路４６及び４７
が結合されていて、光導波路の利得部４６から遠い端面
４８及び４９を複合共振器を構成する面とする。また断
面図に関しては基板４３上にクラッド層５０オたクラッ
ド層５０上の一部に周期構造４４を有し、光導波路層５
１、活性層５２、クランド層６３、キャップ層６４を有
し、両側を電極°°Ｅ′−“５６ｆＵａ帆５性層°°は
“期構造“° 。
の範囲にある。この構成により、活性層の利得波長内に
周期構造による波長選択ロスを有し、発振波長範囲を限
定し、さらにその範囲内に２木の発９１＼−２ 振光をもつように光導波路４６．４７及びその端面４８
．４９が機能する。この様子を第５図に光の周波数空間
を用いて説明する。第５図（ａ）は利得と周期構造によ
る発振周波数選択ロスの関係を示す図であり、２つの複
合共振器を構成することにより第５図中）に示すように
２つの発振周波数ｆ１及びｆ２で発振させることが可能
である。この状態でレーザ駆動電流を変化すると、発振
周波数ｆ１及びｆ２は変化し、両者のビート周波数Δｆ
二ｆ１−ｆ２が変調されることは、第１の実施例で説明
した如くである。第６図（ｉＬ）において■は利得、■
は発振スペクトル、■は周期構造による選択ロスを示す
。
周期構造による波長選択ロスを有し、発振波長範囲を限
定し、さらにその範囲内に２木の発９１＼−２ 振光をもつように光導波路４６．４７及びその端面４８
．４９が機能する。この様子を第５図に光の周波数空間
を用いて説明する。第５図（ａ）は利得と周期構造によ
る発振周波数選択ロスの関係を示す図であり、２つの複
合共振器を構成することにより第５図中）に示すように
２つの発振周波数ｆ１及びｆ２で発振させることが可能
である。この状態でレーザ駆動電流を変化すると、発振
周波数ｆ１及びｆ２は変化し、両者のビート周波数Δｆ
二ｆ１−ｆ２が変調されることは、第１の実施例で説明
した如くである。第６図（ｉＬ）において■は利得、■
は発振スペクトル、■は周期構造による選択ロスを示す
。
発明の効果
以上のように本発明においては、半導体レーザを強度変
調することなく光の周波数を利用するいわゆるコヒーレ
ント伝送に関して、半導体レーザを２つ信号源及び局部
発振源として用いた相互の発振周波数安定化の必要がな
いように、ただ１つの半導体レーザを用いて、また従来
のような外部変調器を用いることなく半導体レーザへの
直接変１ｏ 、 調により光の周波数を利用した信号伝送を可能とするも
のであり、その効果は極めて大である。
調することなく光の周波数を利用するいわゆるコヒーレ
ント伝送に関して、半導体レーザを２つ信号源及び局部
発振源として用いた相互の発振周波数安定化の必要がな
いように、ただ１つの半導体レーザを用いて、また従来
のような外部変調器を用いることなく半導体レーザへの
直接変１ｏ 、 調により光の周波数を利用した信号伝送を可能とするも
のであり、その効果は極めて大である。
第１図、第２図は従来光ヘテロダイン検波システムの概
略構成図、第３図は本発明の一実施例を用いたシステム
を示す概略図、第４図（ａ）は本発明の他の実施例を示
す概略図、間中）は同（ａ）のＡ−Ａ’線対応断面図、
第５図（ａ）、（ｂ）は第４図で示した実施例の光の周
波数空間を示す図である。 ３０・・・・・・半導体レーザ、３１．３８・・・・・
半導体レーザ端面、３２・・・・・出射光、３３・・・
・コリメートレンズ、３４・・・・・・レーザ光、３５
用半透鏡、３６ 、３７・・・・・回折格子、３９・
・・・出射レーザ光、４ｏ・ ・ファイバ、４１・ ・
検出器、４２・・・・・・変調回路、４３・・・・化合
物半導体基板、４４・・・・・・周期構造、４６・・・
利得部、４６．４７・・・・・先導波路、４Ｂ ＋ ４
９・・・・・・共振器端面、５０．５３・・・・・・ク
ラッド層、６１・・・・光導波路層、５２・・・活性層
、５４・・・・キャップ層、５５ 、５６・・・・・・
電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第４
図 第５図 （０−） 磐 （ｂ） ６ ４０１− 、ｆｚｆ＋ 光の周涙較
略構成図、第３図は本発明の一実施例を用いたシステム
を示す概略図、第４図（ａ）は本発明の他の実施例を示
す概略図、間中）は同（ａ）のＡ−Ａ’線対応断面図、
第５図（ａ）、（ｂ）は第４図で示した実施例の光の周
波数空間を示す図である。 ３０・・・・・・半導体レーザ、３１．３８・・・・・
半導体レーザ端面、３２・・・・・出射光、３３・・・
・コリメートレンズ、３４・・・・・・レーザ光、３５
用半透鏡、３６ 、３７・・・・・回折格子、３９・
・・・出射レーザ光、４ｏ・ ・ファイバ、４１・ ・
検出器、４２・・・・・・変調回路、４３・・・・化合
物半導体基板、４４・・・・・・周期構造、４６・・・
利得部、４６．４７・・・・・先導波路、４Ｂ ＋ ４
９・・・・・・共振器端面、５０．５３・・・・・・ク
ラッド層、６１・・・・光導波路層、５２・・・活性層
、５４・・・・キャップ層、５５ 、５６・・・・・・
電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第４
図 第５図 （０−） 磐 （ｂ） ６ ４０１− 、ｆｚｆ＋ 光の周涙較
Claims (3)
- （１）半導体レーザの利得部を共通とし、前記利得部の
外部に２組の複合共振器を構成する少なくとも２つの共
振器面を有し、前記２つの共振器面の反射率あるいは前
記２組の複合共振器の光学長を前記２組の複合共振器相
互に異なるように配置し、前記半導体レーザの駆動電流
を変調することを特徴とする半導体レーザ装置。 - （２）２つの共振器面を２つの回折格子により構成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体レ
ーザ装Ｍ。 - （３）利得部に周期構造を有し、利得部外部の２組の複
合共振器を先導波路を用いて構成することを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11848284A JPS60262480A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11848284A JPS60262480A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262480A true JPS60262480A (ja) | 1985-12-25 |
Family
ID=14737764
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11848284A Pending JPS60262480A (ja) | 1984-06-08 | 1984-06-08 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262480A (ja) |
-
1984
- 1984-06-08 JP JP11848284A patent/JPS60262480A/ja active Pending
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