JPS61163685A - レ−ザ光直接周波数変調方法 - Google Patents
レ−ザ光直接周波数変調方法Info
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- JPS61163685A JPS61163685A JP424285A JP424285A JPS61163685A JP S61163685 A JPS61163685 A JP S61163685A JP 424285 A JP424285 A JP 424285A JP 424285 A JP424285 A JP 424285A JP S61163685 A JPS61163685 A JP S61163685A
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- modulating
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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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
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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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、周波数変調したレーザ光をレーザから直接に
得る方法に関する。
得る方法に関する。
（従来の技術）
祈年、単導体レーザの特性が向トＬ−竜一軸モードで発
振し、かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られ
るようになり、光の周波数や位相の情報を用いるフヒー
レント光伝送方法の実現が可能になってきた。特に周波
数情報を用いるＦ５にへテロダイン光通信方式の場合に
は、半導体レーザの注入電流を微小に変化させることに
より半導体レーザの出力光を直接に周波数変調する方法
が可能であり、簡便に損失の手許いシステムを構成する
ことができるという特長がある。この半導体レーザ直接
周波数変調は、注入電流の変化によりレーザ媒質内のキ
ャリア密度が変化し、レーザ媒質の屈折率が変わる効果
と、注入電流の変化に対応してレーザ媒質の温度が変化
しレーザ媒質の屈折率が変わる効果の２つの効果によっ
て引きおこされる。
振し、かつスペクトル純度の高い半導体レーザが得られ
るようになり、光の周波数や位相の情報を用いるフヒー
レント光伝送方法の実現が可能になってきた。特に周波
数情報を用いるＦ５にへテロダイン光通信方式の場合に
は、半導体レーザの注入電流を微小に変化させることに
より半導体レーザの出力光を直接に周波数変調する方法
が可能であり、簡便に損失の手許いシステムを構成する
ことができるという特長がある。この半導体レーザ直接
周波数変調は、注入電流の変化によりレーザ媒質内のキ
ャリア密度が変化し、レーザ媒質の屈折率が変わる効果
と、注入電流の変化に対応してレーザ媒質の温度が変化
しレーザ媒質の屈折率が変わる効果の２つの効果によっ
て引きおこされる。
（発明が解決しようとする問題点）
ところが、これらの２つの効果はともに周波数特性を持
っており変調周波数によって周波数偏移の大きさが異な
っている。そこで、従来の直接周波数変調方法では、パ
ルスにより周波数変調すると周波数特性に対応して波形
劣化が変調光におこり、変調光の受信感度が悪くなる。
っており変調周波数によって周波数偏移の大きさが異な
っている。そこで、従来の直接周波数変調方法では、パ
ルスにより周波数変調すると周波数特性に対応して波形
劣化が変調光におこり、変調光の受信感度が悪くなる。
従来のレーザ光直接周波数変調方法にはこのような問題
点があった （斉藤、出来、木材、“フヒーレント光フ
ァイバ伝送変復調技術−ＦＳＸへテロダイン検波−”、
通研実用化報告、第３１巻、第１２号）。
点があった （斉藤、出来、木材、“フヒーレント光フ
ァイバ伝送変復調技術−ＦＳＸへテロダイン検波−”、
通研実用化報告、第３１巻、第１２号）。
そこで、本発明の目的は、変調光における波形劣化が少
ないレーザ光直接周波数変調方法の提供にある。
ないレーザ光直接周波数変調方法の提供にある。
（問題点を解決するための手段）
前述の問題点を解決するために本発明が提供するレーザ
光直接周波数変調方法は、活性層に沿って回折格子が設
けてあるレーザ領域及び前記活性石に光学的に結合する
光ガイド暦を有する変調領域からなる集積型半導体レー
ザ素子を光源として用い、前記変Ｌｆｌｆｌｊｉ域へ注
入する電流を変化させることにより、前記集積型半導体
レーザ素子の出力光の周波数を変調することを特徴とし
ている。
光直接周波数変調方法は、活性層に沿って回折格子が設
けてあるレーザ領域及び前記活性石に光学的に結合する
光ガイド暦を有する変調領域からなる集積型半導体レー
ザ素子を光源として用い、前記変Ｌｆｌｆｌｊｉ域へ注
入する電流を変化させることにより、前記集積型半導体
レーザ素子の出力光の周波数を変調することを特徴とし
ている。
（発明の原理）
つぎに本発明の詳細な説明する。ここでは集積型半導体
レーザ素子としては、レーザ領域の活性層の近くに回折
格子からなる分布帰還領域を持ち、変調領域に活性層と
光学的に結合する光ガイド層を持つものをまず考える。
レーザ素子としては、レーザ領域の活性層の近くに回折
格子からなる分布帰還領域を持ち、変調領域に活性層と
光学的に結合する光ガイド層を持つものをまず考える。
この集積型半導体レーザ素子はレーザ領域が分布帰還構
成になっているので回折格子の波長選択性に合った波長
で単一軸モード発振する。この集積型半導体レーザ素子
のレーザ領域を閾値以上にバイアスし、さらにその注入
電流の大きさを微小に変化許せるとレーザ媒質内のキャ
リア密度の変動量よりレーザ媒質内の屈折率が変化して
レーザ出力光に周波数変調がかかる。これは通常の半導
体レーザで行なわれている従来の直接周波数変調方法と
同じである。
成になっているので回折格子の波長選択性に合った波長
で単一軸モード発振する。この集積型半導体レーザ素子
のレーザ領域を閾値以上にバイアスし、さらにその注入
電流の大きさを微小に変化許せるとレーザ媒質内のキャ
リア密度の変動量よりレーザ媒質内の屈折率が変化して
レーザ出力光に周波数変調がかかる。これは通常の半導
体レーザで行なわれている従来の直接周波数変調方法と
同じである。
この場合のキャリア密度変動は半導体レーザの緩和振動
に影響されるから、変調周波数によってキャリアの変動
量に違いが生じる。従って、直接周波数変調時の変調特
性も不均一になり１０ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲では変調
周波数が高いほど周波数偏移が大きいという現象が観測
される。この場合の周波数偏移の周波数特性の一例を第
２図に示す。
に影響されるから、変調周波数によってキャリアの変動
量に違いが生じる。従って、直接周波数変調時の変調特
性も不均一になり１０ＭＨｚ〜数ＧＨｚの範囲では変調
周波数が高いほど周波数偏移が大きいという現象が観測
される。この場合の周波数偏移の周波数特性の一例を第
２図に示す。
このためし・−ザ領域に加える電流をパルスでＡＭ変調
しＦＮ変調したレーザ光を得て、このレーザ光を復調す
る場合には波形歪が生じていた。
しＦＮ変調したレーザ光を得て、このレーザ光を復調す
る場合には波形歪が生じていた。
：れに対し本発明では、この集積型半導体レーザ素子の
レーザ領域を閾値以上の一定値にバイアスしておき変調
領域に加える電流の大きさを変調信号で微小に変化させ
る。この場合にもその出力光に周波数変調をかけること
ができ、しかもその周波数変調特性に、レーザ領域で変
調を行なう場合のような変調周波数依存性がないことを
本発明者は見出した−この場合の周波数変調は次のよう
な原理により実現されている。
レーザ領域を閾値以上の一定値にバイアスしておき変調
領域に加える電流の大きさを変調信号で微小に変化させ
る。この場合にもその出力光に周波数変調をかけること
ができ、しかもその周波数変調特性に、レーザ領域で変
調を行なう場合のような変調周波数依存性がないことを
本発明者は見出した−この場合の周波数変調は次のよう
な原理により実現されている。
一般に、分布帰還型半導体レーザの発振周波数を決める
要因のひとつとして半導体レーザの共振器端面と回折格
子の位相関係があげられる。本発明で用いる集積型半導
体レーザ素子の変調領域に電流を注入すると変調領域の
キャリア密度が変化する。これにより、等価的に、分布
帰還領域側から見た変調領域側端面の位相条件がかわっ
たことになり発振周波数が変化し、ひいては出力光に周
波数変調がかかる。このとき変調領域はレーザ領域のよ
うな活性領域ではなく、キャリア密度変動の影響を受け
ないから、均一な周波数変調特性が得られる。また、レ
ーザ領域ではキャリア密度はレーザ発振閾値状態にクラ
ンプされるので電流注入に対するキャリア密度変動は小
さい。これに対し変調領域では注入きれた電流のほとん
どがキャリア密度変動に寄与するので効率の良い周波数
変調を実現することができる。
要因のひとつとして半導体レーザの共振器端面と回折格
子の位相関係があげられる。本発明で用いる集積型半導
体レーザ素子の変調領域に電流を注入すると変調領域の
キャリア密度が変化する。これにより、等価的に、分布
帰還領域側から見た変調領域側端面の位相条件がかわっ
たことになり発振周波数が変化し、ひいては出力光に周
波数変調がかかる。このとき変調領域はレーザ領域のよ
うな活性領域ではなく、キャリア密度変動の影響を受け
ないから、均一な周波数変調特性が得られる。また、レ
ーザ領域ではキャリア密度はレーザ発振閾値状態にクラ
ンプされるので電流注入に対するキャリア密度変動は小
さい。これに対し変調領域では注入きれた電流のほとん
どがキャリア密度変動に寄与するので効率の良い周波数
変調を実現することができる。
次に、レーザ領域が分布反射型のレーザで構成される場
合を考える。分布反射型レーザの活性領域に縦続して変
調領域が構成しである場合、変調領域に変調電流を加え
ることにより、変調領域の屈折率が変わり、集積型半導
体レーザ素子全体の等価的な共振器長が変わり、変調電
流により周波数変調きれた出力光が得られる。
合を考える。分布反射型レーザの活性領域に縦続して変
調領域が構成しである場合、変調領域に変調電流を加え
ることにより、変調領域の屈折率が変わり、集積型半導
体レーザ素子全体の等価的な共振器長が変わり、変調電
流により周波数変調きれた出力光が得られる。
（実施例）
以下に本発明の実施例を図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例で使用するレーザ光直接周波
数変調装置のブロック図、第２図は第１図の集積型半導
体レーザ素子において従来の方法によりレーザ領域で周
波数変調を行なった場合の変調特性を示す図、第３図は
第１図装置においてその実施例により変調領域で周波数
変調を行なった場合の変調特性を示す図である。
数変調装置のブロック図、第２図は第１図の集積型半導
体レーザ素子において従来の方法によりレーザ領域で周
波数変調を行なった場合の変調特性を示す図、第３図は
第１図装置においてその実施例により変調領域で周波数
変調を行なった場合の変調特性を示す図である。
この実施例で用いた集積型半導体レーザ素子２１は次の
ようにして構成した。まず、ｎ−ＩｎＰ基板１の上に波
長組成１．３７＠のＩｎＧａＡＳＰ活性層２、波長組成
１．２−のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３をエピタキ
シャル成長させ、さらにレーザ領域２２となる部分の光
ガイド層３の表面にのみ周期約２０００人の回折格子１
０を形成した。また、変調領域２３となる部分の光ガイ
ド暦３は平坦な状態とした。その後全面を覆うようにＰ
−ＩｎＰｎチク２フ４、Ｐ”−ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層５をエピタキシャル成長させる。そして、レーザ領域
２２および変調領域２３のキャップ＠５上に駆動Ｎ極６
、変調電極７をそれぞれ形成し、ＩｎＰ基板１の下には
ｎ側ＴＩＥ栖８を形成した。また、駆動電極６と変調電
極７の間には、両電極間の電気的アイソレーションをよ
くするために、キャップ層５より深い溝９を形成した。
ようにして構成した。まず、ｎ−ＩｎＰ基板１の上に波
長組成１．３７＠のＩｎＧａＡＳＰ活性層２、波長組成
１．２−のｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３をエピタキ
シャル成長させ、さらにレーザ領域２２となる部分の光
ガイド層３の表面にのみ周期約２０００人の回折格子１
０を形成した。また、変調領域２３となる部分の光ガイ
ド暦３は平坦な状態とした。その後全面を覆うようにＰ
−ＩｎＰｎチク２フ４、Ｐ”−ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層５をエピタキシャル成長させる。そして、レーザ領域
２２および変調領域２３のキャップ＠５上に駆動Ｎ極６
、変調電極７をそれぞれ形成し、ＩｎＰ基板１の下には
ｎ側ＴＩＥ栖８を形成した。また、駆動電極６と変調電
極７の間には、両電極間の電気的アイソレーションをよ
くするために、キャップ層５より深い溝９を形成した。
また周辺回路として、レーザ領域２２に電流を注入する
ための駆動回路１１と変調領域に電流を注入するための
変調回路１２、周波数変調を行なうための変調信号を発
生する信号発生器１３を用意した。
ための駆動回路１１と変調領域に電流を注入するための
変調回路１２、周波数変調を行なうための変調信号を発
生する信号発生器１３を用意した。
レーザレーザ領域２２は発振閾値以上の一定値にバイア
スしておき、信号発生器１３からの信号を、変調回路１
２を介して、変調領域２３に加えて周波数変調を行なう
。その変調特性を第３図に示す。変調領域２３での周波
数変調はその変調効率がよく、また変調特性に変調周波
数依存性はなかった。
スしておき、信号発生器１３からの信号を、変調回路１
２を介して、変調領域２３に加えて周波数変調を行なう
。その変調特性を第３図に示す。変調領域２３での周波
数変調はその変調効率がよく、また変調特性に変調周波
数依存性はなかった。
次に、信号発生器１３で１００Ｍｂ／ｓのＮＲＺランダ
ム信号を発生し、変調回路１２を介して変調領域２３に
加え、２値団変調を行なった。ここで集積型半導体レー
ザ素子２１からの被変調出力光２４をファブリ・ペロー
・エタロンを通すことで直接光周波数弁別検波し、出力
波形を観潤した。得られた波形は変調波形をほぼ忠実に
再生しており、変調領域２３での周波数変調による波形
歪はなかった。
ム信号を発生し、変調回路１２を介して変調領域２３に
加え、２値団変調を行なった。ここで集積型半導体レー
ザ素子２１からの被変調出力光２４をファブリ・ペロー
・エタロンを通すことで直接光周波数弁別検波し、出力
波形を観潤した。得られた波形は変調波形をほぼ忠実に
再生しており、変調領域２３での周波数変調による波形
歪はなかった。
本発明には以上の実施例の他にも様々な変形例が考えら
れる。たとえば、本実施例ではレーザ領域２２において
分布帰還用の回折格子１０が活性層２の上側にある集積
型半導体レーザ素子２１を用いたが、回折格子１０を活
性層２の下側につけた集積型半導体レーザ素子を用いて
もよい。また、本発明では、レーザ領域２２において回
折格子１０は一部にのみ構成し、回折格子１０のある領
域を非注入領域とした、すなわちレーザ領域２２が分布
反射型のレーザにより構成きれる集積型半導体レーザ素
子も使用できる。集積型半導体レーザ素子１のストライ
プ構造は本実施例の埋め込みへテロ構造に限らず、プレ
ーナストライプ構造、トランスバースジャンクションス
トライプ構造等様々な構造をとることができる。また、
集猜型半導体レーザ素子１の発振波長は３−に限定きれ
ず、例えば１．５５−等様々な波長にすることが可能で
ある。また、集積型半導体レーザ素子２１として変調領
域２３の側の端面に反射率を低減させるコーティングを
施したものを使用してもよい。この場合には、被変調出
力光２４の光パワーを高めることが出来る。
れる。たとえば、本実施例ではレーザ領域２２において
分布帰還用の回折格子１０が活性層２の上側にある集積
型半導体レーザ素子２１を用いたが、回折格子１０を活
性層２の下側につけた集積型半導体レーザ素子を用いて
もよい。また、本発明では、レーザ領域２２において回
折格子１０は一部にのみ構成し、回折格子１０のある領
域を非注入領域とした、すなわちレーザ領域２２が分布
反射型のレーザにより構成きれる集積型半導体レーザ素
子も使用できる。集積型半導体レーザ素子１のストライ
プ構造は本実施例の埋め込みへテロ構造に限らず、プレ
ーナストライプ構造、トランスバースジャンクションス
トライプ構造等様々な構造をとることができる。また、
集猜型半導体レーザ素子１の発振波長は３−に限定きれ
ず、例えば１．５５−等様々な波長にすることが可能で
ある。また、集積型半導体レーザ素子２１として変調領
域２３の側の端面に反射率を低減させるコーティングを
施したものを使用してもよい。この場合には、被変調出
力光２４の光パワーを高めることが出来る。
（発明の効果）
以上のように本発明のレーザ光直接周波数変調方法では
、直接周波数変調における変調特性に変調周波数依存性
がない、従って、直接変調による波形劣化をなくするこ
とができる。たとえば、半導体レーザを１００Ｍｂ／ｓ
ＮＲＺ信号で直接変調した場合には、従来の方法では
直接変調による波形歪のために最悪時には１０ｄＢ以上
の受信感度劣化がみられたが、本発明によれば波形歪に
よる受信感度劣化をほとんどなくすことが可能である。
、直接周波数変調における変調特性に変調周波数依存性
がない、従って、直接変調による波形劣化をなくするこ
とができる。たとえば、半導体レーザを１００Ｍｂ／ｓ
ＮＲＺ信号で直接変調した場合には、従来の方法では
直接変調による波形歪のために最悪時には１０ｄＢ以上
の受信感度劣化がみられたが、本発明によれば波形歪に
よる受信感度劣化をほとんどなくすことが可能である。
このように、本発明によれば変調光における波形劣化が
ないレーザ光直接周波数変調方法が提供できる。
ないレーザ光直接周波数変調方法が提供できる。
第１図は本発明の一実施例で使用するレーザ光直接周波
数変調装置のブロック図、第２図は第１図の集積型半導
体レーザ素子２１において従来の方法によりレーザ領域
で周波数変調を行なった場合の変調特性を示す図、第３
図は第１図の装置においてその実施例により変調領域で
周波数変調を行なった場合の変調特性を示す図である。 ２・・・活性居、３・・・光ガイド暦、６・・・駆動電
極、７・・・変調電極、１０・・・回折格子、１１・・
・駆動回路、１２・・・変調回路、１３・・・信号発生
器、２１・・・集積型半導体レーザ素子、２２・・・レ
ーザ領域、２３・・・変調領域、２４・・・被変調出力
光。 、−−１ 代理人弁理士 内 原 晋ｆ 、、’、、 ：、
、 ：１＼、− 第１図 ２： 池４７！：８ ３： 光がイ）′肩２４
：板便側飲刀光
数変調装置のブロック図、第２図は第１図の集積型半導
体レーザ素子２１において従来の方法によりレーザ領域
で周波数変調を行なった場合の変調特性を示す図、第３
図は第１図の装置においてその実施例により変調領域で
周波数変調を行なった場合の変調特性を示す図である。 ２・・・活性居、３・・・光ガイド暦、６・・・駆動電
極、７・・・変調電極、１０・・・回折格子、１１・・
・駆動回路、１２・・・変調回路、１３・・・信号発生
器、２１・・・集積型半導体レーザ素子、２２・・・レ
ーザ領域、２３・・・変調領域、２４・・・被変調出力
光。 、−−１ 代理人弁理士 内 原 晋ｆ 、、’、、 ：、
、 ：１＼、− 第１図 ２： 池４７！：８ ３： 光がイ）′肩２４
：板便側飲刀光
Claims (1)
- 活性層に沿って回折格子が設けてあるレーザ領域及び前
記活性層に光学的に結合する光ガイド層を有する変調領
域からなる集積型半導体レーザ素子を光源として用い、
前記変調領域へ注入する電流を変化させることにより、
前記集積型半導体レーザ素子の出力光の周波数を変調す
ることを特徴とするレーザ光直接周波数変調方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60004242A JPH0626276B2 (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | レ−ザ光直接周波数変調方法 |
| EP19860300116 EP0189252A3 (en) | 1985-01-14 | 1986-01-09 | Semiconductor laser direct frequency modulation system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60004242A JPH0626276B2 (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | レ−ザ光直接周波数変調方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163685A true JPS61163685A (ja) | 1986-07-24 |
| JPH0626276B2 JPH0626276B2 (ja) | 1994-04-06 |
Family
ID=11579074
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60004242A Expired - Lifetime JPH0626276B2 (ja) | 1985-01-14 | 1985-01-14 | レ−ザ光直接周波数変調方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0189252A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0626276B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100776099B1 (ko) | 2006-03-06 | 2007-11-15 | 엘에스전선 주식회사 | 듀얼 타입 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
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| US4972352A (en) * | 1988-08-10 | 1990-11-20 | Shildon Limited | Semiconductors lasers |
| FR2636177B1 (fr) * | 1988-09-08 | 1990-11-16 | Comp Generale Electricite | Source laser a semi-conducteur modulee a frequence elevee |
| EP0772312A3 (en) * | 1990-09-14 | 1997-09-03 | Fujitsu Ltd | Optical communication system with multiplexed subcarriers |
| US5185756A (en) * | 1991-06-06 | 1993-02-09 | Gte Laboratories Incorporated | Wideband optical amplifier-receiver utilizing two electrode optical amplifier |
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| US6331908B1 (en) | 1999-11-22 | 2001-12-18 | Lucent Technologies Inc. | Optical system for reduced SBS |
| GB2373369A (en) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Univ Bristol | Laser diodes |
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| JPS59188988A (ja) * | 1983-04-11 | 1984-10-26 | Nec Corp | 半導体レ−ザおよびその駆動方法 |
-
1985
- 1985-01-14 JP JP60004242A patent/JPH0626276B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1986
- 1986-01-09 EP EP19860300116 patent/EP0189252A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59217384A (ja) * | 1983-05-26 | 1984-12-07 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 低雑音半導体レ−ザ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100776099B1 (ko) | 2006-03-06 | 2007-11-15 | 엘에스전선 주식회사 | 듀얼 타입 레이저 다이오드 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0189252A3 (en) | 1990-10-10 |
| JPH0626276B2 (ja) | 1994-04-06 |
| EP0189252A2 (en) | 1986-07-30 |
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