JPS6160622B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光注入送信装置、特に送信光源とし
て働く半導体レーザの他に、この半導体レーザに
光注入する光を出力する半導体レーザを備えた光
送信装置に関する。

光フアイバ通信装置等に用いる光送信装置で
は、光源に半導体レーザを用い、この半導体レー
ザを変調信号電流で直接駆動することにより発振
と変調とを同時に行なうことが一般的である。こ
の場合、高レベルの出力光を得るために、半導体
レーザを大振幅の変調信号で駆動することが多い
が、そうすると半導体レーザの発振光スペクトル
幅は広がり、マルチ縦モードになるのが通例であ
つた。送信光の光スペクトル幅が広いと、伝送路
に使用される光フアイバの材料分散により、伝送
路出力端ではモード分配雑音が生じたり、信号光
の周波数特性が劣化するという欠点があつた。ま
た、受信側でヘテロダイン検波を行なおうとする
場合には、送信光が単一スペクトルでないと受信
感度の劣化等が生じるという欠点があつた。

半導体レーザはその構造にもよるが、通常は直
流励起の場合には単一スペクトルで発振するとい
う特性を有する。そのために、従来は直流励起に
より単一スペクトルで発振している半導体レーザ
の出力光を、変調信号電流で励起されてマルチ縦
モードで発振している半導体レーザに注入するこ
とにより、光注入された半導体レーザの出力光の
光スペクトルを注入光の単一スペクトルに一致さ
せた単一スペクトル発振にするという技術が開発
されている。

しかし、従来のこの技術では、光注入を受ける
半導体レーザがパルス信号で変調されている場
合、この半導体レーザにはレーザ発振が生じない
符号“０”の時にも光が注入されるために、特に
符号“０”の時の雑音の増加が起こるという欠点
があつた。

この発明の目的は、注入光による被注入半導体
レーザの雑音の増加を抑制した光注入送信装置を
提供することにある。

この発明によれば、第１の半導体レーザと、該
第１の半導体レーザの出力光が注入される第２の
半導体レーザと、前記第１、第２の半導体レーザ
に励起信号を与えるための電気信号入力端子を有
し、前記第２の半導体レーザに注入される注入光
信号と前記第２の半導体レーザの励起信号とを同
期させることを特徴とする光注入送信装置が得ら
れる。

この発明の光注入送信装置では、注入光を出力
する第１の半導体レーザは、光が注入される第２
の半導体レーザを励起する信号と同じ情報の信号
で変調されており、しかも第１の半導体レーザの
出力光信号である注入光信号が第２の半導体レー
ザに注入されるときには、この第２の半導体レー
ザの励起信号と同期されている。そのために例え
ば電気信号入力端子に入力する信号がパルス符号
変調された信号の場合には、第２の半導体レーザ
の励起信号の符号と注入光信号の符号とは一致し
ている。

ところで、第１の半導体レーザの励起信号電流
には、スレシホルド電流よりもわずかに大きい直
流バイアス電流と小振幅のパルス信号電流とを用
いればこの第１の半導体レーザからは出力光の符
号が“１”のときには単一スペクトル発振のパル
ス変調された光信号が出力出来る。一方、第２の
半導体レーザの励起信号電流には、スレシホルド
電流よりもわずかに小さい直流バイアス電流と大
振幅のパルス信号電流を用いれば、注入光が無い
場合には、発振スペクトルは単一ではないが高出
力のパルス変調された光信号を第２の半導体レー
ザより出力させることが出来る。

ここで、第１の半導体レーザの出力光信号であ
る注入光信号を第２の半導体レーザに注入すれ
ば、第２の半導体レーザの励起信号の符号が
“１”のときには注入光信号の符号も“１”で注
入光信号のレベルは比較的高く、しかも注入光信
号の光スペクトルも単一なので、第２の半導体レ
ーザの発振光スペクトルは注入光の単一スペクト
ルと一致した単一スペクトルになるとともに、ピ
ーク値の大きい、符号が“１”の光パルスが第２
の半導体レーザより出力出来る。

一方、第２の半導体レーザの励起信号の符号が
“０”のときには、注入光信号の符号も“０”で
レベルが低いために、第２の半導体レーザの動作
に与える影響は小さく、注入光により雑音が発生
するということはほとんど無いし、また第２の半
導体レーザから出力される光レベルも符号が
“１”の場場合に比べると非常に小さい。

次にこの発明を実施例により図面を参照して説
明する。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図、第２図はこの実施例を説明するための各
部の信号波形の一部を示した図である。

電気信号入力端子１に入力した変調信号は分岐
回路２に導びかれ、等価な２つの信号に分けられ
る。この分岐回路２の出力の一方の信号は第１の
駆動回路３に導びかれて増幅されたのち、直流バ
イアス電流に重畳されて第１の半導体レーザ４に
印加されている。この第１の半導体レーザ４は、
スレシホルド電流が温度25℃で30mA、、発振波
長が約1.56μｍのInGaAsP半導体レーザで、埋め
込みヘテロ構造を有している。電気信号入力端子
１に入力している変調信号は、ビツトレイトが
400Mb／ｓ、デユーテイフアクタが約50％のパル
ス符号変調された信号で、この信号の波形を第２
図ｂに、符号を第２図ａに示す。

この信号は第１の駆動回路３でパルスピーク値
が10mAの信号に変換されると共に、第１の半導
体レーザ４のスレシホルド電流よりもわずかに高
い値（35mA）の直流バイアス電流に重畳されて
第１の半導体レーザ４に印加されている。この第
１の半導体レーザ４からは、パルスの符号が
“１”のときの光パワーが1.5mW、光スペクトル
が単一スペクトル、パルスの符号が“０”のとき
の光パワーが0.5mWの光パルス信号が出力され
ている。この光パルス信号の波形を第２図ｂに対
応させて第２図ｃに示す。

第１の半導体レーザ４の出力の光パルス信号
は、結合回路５に入り、ここのレンズ系で集光さ
れて第２の半導体レーザ６に注入される注入光信
号になつている。なお結合回路５には光アイソレ
ータが備えられており、第１の半導体レーザ４の
出力光はこの光アイソレータを1dB以下の低損失
で通過するが、第２の半導体レーザ６等での反射
光は25dB以上の損失を受けるために、反射光は
第１の半導体レーザ４には戻りにくくなつてい
る。第２の半導体レーザ６には、第１の半導体レ
ーザ４と同じ構造で、ほぼ同じ特性のものが使用
されており、スレシホルド電流は温度25℃で
30mA、発振波長は約1.56μｍである。

分岐回路２の出力の２つの信号のうちの他方
は、第２の駆動回路７に導びかれ、パルスピーク
値が60mAの信号に変換されると共に、第２の半
導体レーザ６のスレシホルド電流よりもわずかに
低い値（29.5mA）の直流バイアス電流に重畳さ
れて第２の半導体レーザ６に印加されている。

第２の半導体レーザ６は、第１の半導体レーザ
４からの注入光信号が注入されないときは、出力
光パルスピーク値が5mW、パルスオン−オフ比
が15dB、光スペクトルがマルチ縦モード（縦モ
ード間隔が４Å、スペクトル包絡線の半値全幅が
30Å）で発振する。

第２の半導体レーザ６の励起信号は注入光信号
と同期するように、第２の駆動回路７の出力の信
号の位相が定められている。この励起信号の波形
を第２図ｄに示す。また、注入光信号の符号
“１”の場合の単一スペクトルは、第２の半導体
レーザ６のスペクトルであるマルチ縦モードのう
ちの一つに合致するように、第１の半導体レーザ
４の温度が制御されている。

このような状態で注入光信号が第２の半導体レ
ーザ６に注入されると、第２の半導体レーザ６の
発振光スペクトルは注入光信号の発振光スペクト
ルである単一スペクトルに一致した単一スペクト
ルになる。また、第２の半導体レーザ６の出力光
パルスの符号が“０”の場合には、注入光信号の
符号も“０”で注入光レベルが低いために、雑音
の発生は小さく抑えることが出来る。なお、以上
のような光注入により、第２の半導体レーザ６の
出力光パルスのピーク値は約5.3mWになつた。
このときの第２の半導体レーザ６の出力光パルス
信号の波形を第２図ｅに示す。

なお、以上の実施例では、第１、第２の半導体
レーザ４，６は波長が約1.56μｍで、埋め込みヘ
テロ構造のInGaAsP半導体レーザであるとした
が、他の波長、他の材料、他の構造のものであつ
てもよい。例えば、注入光を出力する第１の半導
体レーザには、光出力が小さくても単色性の高い
光スペクトルが得やすいもの、注入光が注入され
る第２の半導体レーザには大出力光が得やすいも
のというような使い分けをしてもよい。

また、注入光が注入される第２の半導体レーザ
の励起信号を、注入光信号よりも数10psから数
100psの時間だけ遅らせてもよい。このようにす
れば、注入光信号は第２の半導体レーザにその発
振の直前に注入されるので、単一スペクトルの注
入光が種になつて第２の半導体レーザは単一スペ
クトルで発振し易くなるし、また注入光信号によ
つて第２の半導体レーザの緩和振動が抑圧され易
くなる。

なお、第１、第２の半導体レーザの発振波長
は、第２の半導体レーザに注入光である第１の半
導体レーザの出力光が注入された時に、第２の半
導体レーザの発振波長が注入光の波長に引き込ま
れて一致する程度に合致していればよい。すなわ
ち、第２の半導体レーザの発振波長が第１の半導
体レーザの発振波長に引き込まれて一致すること
が可能な波長の最大分離量は0.1Å〜１Å程度な
ので、第１、第２の半導体レーザの発振波長はこ
の程度の範囲内で一致していればよい。

また、第２の半導体レーザ６と第２の駆動回路
７には、第２の半導体レーザ６のスレシホルド電
流の温度変化や経年変化を補償するための自動出
力制御回路を設け、第２の半導体レーザ６の出力
光パワーが温度等によらずに常に一定値になるよ
うに直流バイアス電流を制御してもよい。同様
に、第１の半導体レーザ４の出力光パワーが一定
になるように、その直流バイアス電流を制御して
もよい。

この発明によれば、以上説明したように注入光
による被注入半導体レーザの雑音を制御した光注
入送信装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示すブロ
ツク図、第２図はこの実施例を説明するための各
部の信号波形図である。 １……電気信号入力端子、２……分岐回路、
３，７……駆動回路、４，６……半導体レーザ、
５……結合回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の半導体レーザと、該第１の半導体レー
   ザの出力光が注入される第２の半導体レーザと、
   前記第１、第２の半導体レーザに励起信号を与え
   るための電気信号入力端子を有し、前記第２の半
   導体レーザに注入される注入光信号と前記第２の
   半導体レーザの励起信号とを同期させることを特
   徴とする光注入送信装置。 ２ 第２の半導体レーザの励起信号が前記第２の
   半導体レーザに注入される注入光信号に対して
   10ps〜数100psの時間遅延を持つことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の光注入送信装置。 ３ 第１の半導体レーザの発振光スペクトルが単
   一スペクトルであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の光注入送信装置。 ４ 第２の半導体レーザの発振光スペクトルが前
   記注入光信号により単一スペクトルになると共
   に、注入光信号の単一スペクトルに一致すること
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載の光注入
   送信装置。