JPS6139643A - 光送信装置 - Google Patents

光送信装置

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JPS6139643A
JPS6139643A JP15982384A JP15982384A JPS6139643A JP S6139643 A JPS6139643 A JP S6139643A JP 15982384 A JP15982384 A JP 15982384A JP 15982384 A JP15982384 A JP 15982384A JP S6139643 A JPS6139643 A JP S6139643A
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JP
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bistable
current
oscillation
dfb
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Ikuo Mito
郁夫 水戸
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の分野） 本発明は光フアイバ通信用光送信装置に関する。
（従来技術とその欠点） 光ファイバの低損化及び分布帰還形半導体レーザ（以下
ＤＦＢ　ＬＤと略す）等の単一軸モード半導体レーザの
開発、ゲルマニウムあるいは°ＩｎＧａＡｓアバランシ
ュ・フォト・ダイオード（以下ＡＰＤと略す）等の高感
度受光素子の開発、等により１００−を越える中継距離
での光フアイバ伝送が可能となって来た。現在、更に長
距離での伝送、あるいはよシ高速度での伝送を追求し、
検討が進められている。長距離化・高速度化を阻害する
大きな問題として光ファイバの波長分散がちる。光ファ
イバの伝送損失が最も小さく長距離伝送が期待できる波
長１．５〜１６μｍにおいては、材料分散を主要因とす
る波長分散が約−２ｐｓ／ｂ／Ａと大きい値をとる。従
って２０ｂ／Ｓの変調速度で１１００Ｋ程度の伝送を行
うには：光源は勿論単一軸モードで、そのスペクトル幅
広がりを０，８Ａ程度に抑える必要がある。しかしなが
ら、従来のＤＦＢ　ＬＤを高速度で直接変調を行う場合
、ＤＦＢ　ＬＤの活性層のキャリア密度が変調を受ける
ことから、必ず発振波長が変調され（以下波長チャーピ
ングと称する）、スペクトル線幅が１〜２人程度に広が
ってしまっていた。従って波長１．５μｍ帯で高速度の
伝送を行う場合には伝送可能距離は伝送損失による制限
よりもむしろ波長分散による制限を受けていた。
（発明の目的） 本発明の目的は、光フアイバ通信用として高速直接変調
時においても、波長チャーピングが少ない送信装置を提
供することにある。
（発明の構成） 本発明によれば、注入電流を増加させる場合の第１の発
振閾値と、注入電流を減少させる場合の第２の発振閾値
とを有し双安定形のヒステリシスを有する双安定分布帰
還形半導体レーザと、前記双安定分布帰還形半導体レー
ザに、第２の発振閾値以下のバイアス電流を印加するバ
イアス回路部と、前記バイアス電流に重畳させたときの
波高値が前記第１の発振閾値よシも大きくなるような電
流パルスを印加する駆動回路部とを少なくとも含んで構
成されることを特徴とする光送信装置が得られる。
（発明の原理） 実施例を述べる前に本発明の重要な構成要素である双安
定ＤＦＢ　ＬＤの特性について述べる。第２図にその構
造を示す。ＤＦＢ　ＬＤにおいても電流非注入領域を形
成することで双安定動作が得られることは秋葉等によ）
、１９８３年発行のアイ・イー・イー・イー・ジャーナ
ル・オプ・カンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥＥ　Ｊ
ｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ　）第ＱＥ−１９巻、第６号の１０５３頁に示さ
れている。第２図は山口等によって昭和５９年春の電子
通信学会総合全国大会１０２６で報告された二重チャン
ネルブレーナ埋め込み形のＤＦＢＬＤの一部に電流非注
入領域１００を形成した双安定ＤＦＢ　ＬＤである。こ
の電流非注入領域１００はｎ形ＩｎＰ電流閉じ込め層７
がメサストライプ５０の上部に積層されて形成されてい
る。通常の７アプリー・ペロー形半導体レーザに関する
同様の構造は小田切等によシ昭和５７年秋の電子通信学
会光・電波部門全国大会の予稿集２７２で報告されてい
る。第３図にこの双安定ＤＦＢ　ＬＤの特性を示す。第
３図（ａ）に示される様に光出力は注入電流に対しヒス
テリシス特性を示し、立ち上シ時の発振閾ＯＮ　！゛・
。
値電流、　　Ｉｔｈ　　は６０１ＴＩＡ、立ち下り時の
発振閾値ｏＴ：Ｆ、 電流、Ｉｔｈ　　は５０ｍＡであった。との様な特性は
前述した秋葉等の論文にも示されているが、発振スペク
トル等に関しては述べられていない。そこで注入電流に
対し発振スペクトルを測定してみると５ＱｍＡから１０
０ｍＡ程度の注入電流域で、発振波長がＬ５５０μｍで
単一軸モード動作していた。しかし更に微細に発振波長
を測定してみると、第３図（ｂ）に示すように注入電流
に対し、わずかに周波数が変移していることがわかった
。通常のＤＦＢ　ＬＤでも注入電流を増加させると活性
層のキャリア密度の変化、及び活性層の温度上昇による
影響を受は発振周波数が変移するが、　双安定ＤＦＢ　
ＬＤは通常のＤＦＢ　ＬＤ　と異なる動きを示した。即
ちＩｔｈ　　よシもわずかに大きな電流値のところで極
値を有しておシ、Ｉ？Ｐ”の付近の電流の変化に対し発
振周波数がほとんど変化しないことがわかった。ｅ”’
の付近での電流に対する発振周波数の変移は０．６〜０
．８　ＧＨｚ／ｉｎＡであシこの値は通常のＤＦＢ　Ｌ
Ｄ　より大きい値である。この様々特性を有する双安定
ＤＦＢ　ＬＤに矩形のパルス電流を印加して、応答特性
を評価した。これを第４図に示す。第４図（ａ）に示す
ように、直流のバイアス電流ＩｂをＩｔｈ　　よりも小
さい４８ｍＡに設定し、１５ｍＡの波高値、５ｎｓの幅
のパルスを印加した。この時光出力波形は立ち上シ時に
大きな緩和振動が見られた。この様々大きな緩和振動が
あるときは、半導体レーザでは一般に活性層内のキャリ
ア密度が大きく変調されるため、発振周波数が大きく変
動するが、測定した双安定ＤＦＢＬＤでは、第４図（ｂ
）に示す様に発振スペクトル線幅が半値全幅で６００　
ＭＨｚ程度であシ、発振周波数変動量が小さいことがわ
かった。この理由は、第３図（ｂ）に示される様に、注
入電流を増加し発振させた時には、活性層のキャリア密
度が変動してもこの電流値付近で発振周波数変移量が小
さいため、光出力が大きく変動しても、即ち光の強度変
調が大きくても発振周波数はあまシ変動しないことによ
る。
以上の現象は双安定ＤＦＢ　ＬＤに関して初めて見出さ
れたものである。双安定ＤＦＢ　ＬＤのこの様な特徴を
光フアイバ通信に応用することが可能である。
〈実施例〉 第１図は本発明の実施例を示す光送信装置の構成図であ
る。第２図に示される双安定ＤＦＢ　ＬＤ２０を動作さ
せるだめの、バイアス回路部２１、駆動回路部２２、及
び結合抵抗２３、結合コンデンサ２４から構成されてい
る。バイアス回路部２１かθＦη− ら双安定ＤＦＢ　ＬＤがＯＦＦする時の閾値Ｉｉｈ。
５　Ｑ　ｍＡ、よシ小さい４８ｍＡのバイアス電流Ｉｂ
が、双安定ＤＦＢ　ＬＤに加えられ、又駆動回路部２２
からは入力信号に対応し、　　Ｉｂに重畳された時、双
安定ＤＦＢ　ＬＤがＯＮする時の閾値Ｉｔｈ、　６０ｍ
人よシ大きくなる波高値１５ｍＡのパルス電流Ｉｐが加
えられた。結合抵抗２３の大きさは５０Ω、結合コンデ
ンサ２４の大きさは１μＦとしバイアス回路部２１と駆
動回路部２２との間の電気の漏洩を小さくした。入力信
号として、クロック周波数４５　Ｑ　ＭＨｚの擬似ラン
ダムパルス発生器からの信号を用いて光送信装置を動か
して特性を評価した。
その結果双安定ＤＦＢ　ＬＤは入力信号に追従した光信
号パルスを発生しており、光パルスの高さは７ｍＷであ
った。変調された光信号のスペクトルを評価したところ
、第４図（ｂ）に示したのと同様な形が得られ、ランダ
ムパルスで変調した場合にも約６００　ＭＨｚと狭い発
振スペクトル線幅が得られた。
この光送信装置で発生させた光信号を光学レンズ系を用
いて、コア径１０μｍの単一モードファイバに結合損失
２ｄＢで入射させて、伝送実験を行った。受光には受光
径８０μｍのＧｅ−ＡＰＤを用いた。受信器系の受信レ
ベルは１０　８　　のビット・エラー・レートの時−４
２ｄＢｍであった。１．５５μｍ帯の波長で光ファイバ
のスプライス損失を含んだ平均の伝送損失が０．２５　
ｄＢ／Ｋｍの光ファイバを用いたところ、２ｄＢｍのマ
ージンをもって１６０−の距離まで送信することができ
た。この距離は、光ファイバの分散による制限ではなく
損失による制限を受けた値であ）、信号光の発振スペク
トル線幅は十分小さく抑えられていることが判った。
この結果は双安定ＤＦＢ　ＬＤ２０をヒステリシス領域
を横切る形で変調を行う方法が十分有効であることを示
している。ちなみに、バイアス回路部２１からのバイア
ス電流Ｉｂを大きくして、ヒステリシス領域を横切らな
い形で変調した時は、スペクトル線幅が３　ＧＨｚ程度
とガり波長分散の影響を受は伝送可能距離は１００−で
おった。また通常のＤＦＢＬＤを用いた場合の伝送可能
距離も１００ｂ程度であった。
第１図に示した実施例には基本構成要素のみを示したが
、双安定ＤＦＢ　ＬＤの動作温度を一定の値に制御す温
度コントロール装置や、双安定ＤＦＢＬＤへの戻シ光の
影響を少なくするだめの光アイソレータ等を組み込むこ
とも可能である。
（発明の効果） 本発明による光送信装置は、発振スペクトル線幅の狭い
信号パルスを発生することができるため、光フアイバ通
信システム用の光送信部に用いると、光ファイバの波長
分散による制限を受けないため、伝送可能距離が大幅に
向上されることである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は双安定
ＤＦＢ　ＬＤの構造図、第３図（ａ）、（ｂ）は各々双
安定ＤＦＢ　ＬＤのＬ−Ｉ特性及び発振周波数変移量を
示す図、第４図（ａ）（ｂ）は各々、電流と光出力の変
調波形、及び変調時の発振周波数変移量を示す図である
。図中、７はｎ形ＩｎＰ電流閉じ込め層、５０はメサス
トライプ、１００は電流非注入領域、２０は双安定ＤＦ
Ｂ　ＬＤｌ　２１はバイアス回路部、２２は駆動回路部
である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 注入電流を増加させた場合にレーザ発振が始まる第１の
    発振閾値と、レーザ発振状態で注入電流を減少させた場
    合にレーザ発振が止まる第２の発振閾値とを有する双安
    定形のヒステリシス特性を示す双安定分布帰還形半導体
    レーザと、前記双安定分布帰還形半導体レーザに第２の
    発振閾値以下のバイアス電流を印加するバイアス回路部
    と、前記バイアス電流に重畳させたときの波高値が前記
    第１の発振閾値よりも大きくなるような電流パルスを前
    記双安定分布帰還型半導体レーザに印加する駆動回路部
    とを少なくとも含んで構成されることを特徴とする光送
    信装置。
JP15982384A 1984-07-30 1984-07-30 光送信装置 Pending JPS6139643A (ja)

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US06/760,560 US4947458A (en) 1984-07-30 1985-07-30 Optical transmitter utilizing a bistable distributed feedback semiconductor laser
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EP0171027B1 (en) 1991-12-04
EP0171027A2 (en) 1986-02-12
EP0171027A3 (en) 1988-12-21
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