JPS62154684A - 波長多重光通信用光源 - Google Patents

波長多重光通信用光源

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JPS62154684A
JPS62154684A JP60293809A JP29380985A JPS62154684A JP S62154684 A JPS62154684 A JP S62154684A JP 60293809 A JP60293809 A JP 60293809A JP 29380985 A JP29380985 A JP 29380985A JP S62154684 A JPS62154684 A JP S62154684A
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宏之 朝倉
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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】 産業上の利用分野 この発明は光通信に用いる波長多重光通信用光源に関す
る。
従来の技術 波長多重光通信においては、多重度の数たけの波長の異
なる光源が必要になる。波長多重光通信用光源としては
0.8−1.3μmの発振波長を有する発光ダイオード
や半導体レーザ(以下LD)の中から、各チャンネル間
隔に相当する波長のものを選別して用いていた。
これまでに実用化している波長多重光通信システムにお
いては、多重度は2から4波長程度のものであり、光源
の波長間隔も0.1−0.2μm間隔に設定し、光源と
なる発光ダイオードやLDの組成材料比を変化させたり
、材料自体をかえることによって希望の波長をえている
発光ダイオードを光源とした場合、発光ダイオードのス
ペクトル幅が約30nmと広いために隣接チャンネル間
のクロストークを考慮した場合、発光波長間隔をせまく
することが困難である。また、光源に単一モード波長の
LDを用いた場合、そのスペクトル幅は数10Ml1z
以下であるためにチャンネル間がせばめられ、多重度も
飛躍的に高めることが可能となる。
他方、わずかに異なる周期構造を有するDist −r
ibuted  Feedback レーザ(以下DF
Bレーザ)を1つのチップに集積し、アレイ化したもの
がある。
第7図にその実施例をしめす。周期の差によって波長の
異なる5つの光をえることが出来る。
発明が解決しようとする問題点 しかし現在量も多く使用されているファプリーペロー型
の構造を有するLDでは同一プロセスで作成しても、そ
の発振波長はバラツキを生じる。
このため、多重度の高い波長多重光通信システムを構成
するためには多くのLDのサンプルの中から必要とする
波長のものを選別するか、設計値に近い波長を有するL
Dを温度制御して設計値の波長にしている。このためL
Dの歩留りが悪くなってしまう。また波長間隔を広くす
るとLDの歩留りは良くなるが、各チャンネルにおいて
光ファイバーの伝送損失が異なるためにシステムとして
のパワーマージンが最悪のチャンネルによって決定され
てしまう。他の光学部品においても特性の変化が生ずる
。このため部品によってはチャンネルで材料や構成を変
える必要が生じ、コストアンプとなってしまう。
第7図に示したDFBレーザアレイではその作成プロセ
スが複雑であり、導波路部に構成する溝のピッチをきわ
めて精密に制御しなければならず、素子の再現性や歩留
りに大きな問題がある。また素子がアレイ状になってい
るためにLDを同時駆動した場合、発熱しLDの温度上
昇をまねく。従って波長変化や出力レベルの低下を召く
本発明は上記問題に鑑み、LDの発振周波数を安定化し
、多重度の高い波長多重光通信用光源をするものである
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の波長多重光通信用
光源は複数個のLDも外部に複数本の光ファイバーと1
枚の平面回折格子と3つの集束ロッドレンズと複数枚の
反射鏡並びに受光素子アレイを具備し各LDに対して特
定波長の外部光共振器を形成し光学ガラスブロックをも
ちいて光学系を一体化し平面回折格子でのO次回折光の
パワー変動を検出し、LDの駆動回路へ負帰還をかけた
ものである。
作用 本発明は上記した構成によって、複数個のLDの発振周
波数を同時に独立に安定化制御することによって上記に
説明した問題点を解決しようとするものである。
実施例 以下、本発明の1実施例における波長多重光通信用光源
について図面を参照しながら説明する。
第2図は本発明の1実施例における波長多重光通信用光
源の構成図を示すものである。複数個のしDlからの出
力光は各おの光ファイバー2に入力される。光ファイバ
ーの各出射端はコリメートレンズ3の焦点面(x−y平
面)上に配置する。4は平面回折格子で溝はY方向に切
られている。このため光ファイバー2の配列はLD間の
クロストークをさけるために、Y方向では重ならないよ
うにしなければならない。第2図における実施例では、
光ファイバー2はすべてy軸方向に配列しであるが必ず
しも同−X座標上に配列する必要はなく、斜め方向に配
列してもよい。光ファイバー2よりでた光は、コリメー
トレンズ3により千行光となって平面回折格子4に入射
される。いま、平面回折格子4の溝に対に対して垂直な
平面<X−N面)での光の入射角、回折角をα、βとし
、またオフプレイン角をφとすると波長λの光は、d 
・cosφ・(sinα+ sinβ)=mλ・(L)
を満たす。但し、dは溝間隔、mは次数である。
もし、入射角とオフプレイン角が一定ならば、入射光の
波長λが変化すると回折角βが変化する。
Δβ変化すると集光レンズ5の焦点面ではΔX゛=Δβ
・fに対応する。
「は集光レンズ5の焦点距離である。第3図はφ=0の
場合の光学系をしめす。LDIの出力光は光ファイバー
2を通りレンズ3で平行光となって平面回折格子4で回
折される。回折された光は、集光レンズ5の焦点面上で
波長に対応した位置に集光される。FP型LDにおいて
は、発振可能な縦モードが複数本存在するので、特定波
長に対応する、レンズ5の焦点面上の位置に反射鏡6を
配置すると、LDIにおいてその特定波長に対してだけ
外部光共振器が形成される。従ってLDIの発振波長は
(1)式によって幾何学的に決定される。
また、レンズ5の焦点面の反射鏡6の(Xl  、 l
 )面内の位置を変えることによって、共振周波数が変
化し、LDIの発振周波数も利得の範囲内で変化させる
ことができる。従って、波長多重光通信用光源としであ
る一定の波長間隔で発振するLD光源が必要な場合、第
2図に示されるように反射鏡6を複数個を必要な波長位
置に配列し、しかも光ファイバーの出射端をy軸方向に
分散して配置することにより各LDIの回折光を集光レ
ンズ5の焦点面上においてy゛軸方向に分散して結像さ
せ、各LDIの利得の広がりによって生ずるスペクトル
の裾の重りをレンズ5の焦点面上で回避しながら、前記
反射鏡6をx’−y’面において2次元的に配列し、外
部光共振器を形成してやればよい。第4図にレンズ5の
焦点面での各LDIの結像スペクトルを示す。各LDが
縦マルチモードで発振していると1゛つのLDIの発振
スペクトルはX゛方向分散して結像される。特定の縦モ
ードスペクトルの結像点に反射v16配置すると、反射
鏡6上に結像された発振スペクトル像7を光源として再
び元の光路を通りLDへ帰還される。第4図のa、b、
c、d、eのスペクトルは、第2図のLDla、b、c
、d、eの発光スペクトルに対応している。
なお、本実施例では、平面回折格子4での1次の回折光
の帰還にはレンズ5と反射鏡6によって構成されたキャ
ソツアイ光学系を用いているために安定した光帰還が行
なえる。
また、LDIの出力光は光ファイバー2によって外部光
共振器に導かれているために、LDアレイとは異なり、
各LDIを独立に温度制御することが可能となる。
また、第5図においては平面回折格子4で生じた0次の
回折光を用いて、LDIの出力強度変化を受光素子10
によって検出しLDIの駆動回路12へ負帰還をかけ、
出力レベルを一定にだもつシステムを示す。
また複数個のLDの発振光強度を0次回折光を利用して
制御した場合を第2図に示す。この光学系においては0
次の回折光は平面回折格子4を鏡とした反射光と等しく
、光ファイバー2の入射位置に対応した集光レンズ8の
焦点面に各LDIの出力光の一部が結像する。よってこ
の結像点に対応した位置に受光面を持つ受光素子アレイ
を配置しておけばよい。第6図は受光素子アレイの1例
をしめしたものである。
第1図は光学ガラスブロックをもちいて帰還光学系を一
体化したものである。各コリメートレンズ及び集光レン
ズに集束ロッドレンズを使用することで光学ガラスブロ
ック20の端面に、紫外線硬化樹脂等の接着剤をもちい
て接着する。また回折格子4も同様にして光学ガラスブ
ロック20に接着しておく。LDIの各出力光を導く光
ファイバー2の出力端を集束ロッドレンズI5の焦点面
上の所定の位置に配列、接着し、また発振波長選択用光
加還鏡6を集束ロッドレンズ16の焦点面上の所定の位
置に配列、接着することにより、各LDIの発振波長選
択をおこなう。平面回折格子4で分散された0次の回折
光は集束ロッドレンズ17の焦点面上に結像し、受光素
子アレイ18で光電変換され、各LDIの強度変動を検
知し、LD駆動回路に負帰還がかけられる。その結果L
DIの光出力強度は一定の値に保たれる。
光学系を一体化することによって機械的安定性及び強度
を高めることができ、振動や衝撃による光学アライメン
トのずれや狂いを防止することができ、全体を小型かつ
軽量にすることができる。
発明の効果 以上のように本発明は複数個のLDの外部に、3つの集
束ロッドレンズと一枚の平面回折格子と、前記LDから
の出力光を導く光ファイバーと、複数個の反射鏡及び受
光素子アレイを具0iff L/、LD外部に周波数選
択性のある光共振器を構成し、また平面回折格子で生ず
る各LDO次回次回折畳光素子アレイを用いてその強度
変化を検出し、LD駆動回路へ負帰還することで複数の
LDの発振周波数及び出力パワーを安定にかつ独立に制
御することのできる多重度の高い波長多重光通信用の光
源を提供することができうる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における波長多重光通信用光源
の構成図、第2図、第3図は本発明におけるLDの発振
制御光学系の構成図、第4図は集光レンズの焦点面上の
LDの発光スペクトル図、第5図は本実施例における電
気的、光学的帰還制御用ブロック図、第6図は本発明に
おける受光素子の構成図、第7図は従来の実施例の光源
の斜視図である。 1・・・・・・半導体レーザ、2・・・・・・光ファイ
バー、3・・・・・・コリメートレンズ、4・・・・・
・平面回折格子、5・・・・・・集光レンズ、6・・・
・・・反射鏡、7・・・・・・受光素子アレイ、8・・
・・・・集光レンズ、12・・・・・・半導体レーザ駆
動回路。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名−”  +
  N  Fl 寸 − JLI++/イddン 第3図 第4図 第6図 7受光素子アレイ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数個の半導体レーザ素子と前記半導体レーザ素
    子の出力光を導波する複数本の光ファイバーと前記複数
    本の光ファイバーからの出力光を平行光にする集束ロッ
    ドレンズと前記集束ロッドレンズによって、コリメート
    された前記複数本の光ファイバからの出力光を、発振波
    長に応じた方向へ分散させる平面回折格子と、前記平面
    回折格子で分散された光を選択的に前記光ファイバーの
    出射部へ帰還させる反射鏡及び前記平面回折格子からの
    0次回折光の強度を検知する光検出器を備え、前記集束
    ロッドレンズ、前記平面回折格子、前記光ファイバー、
    前記反射鏡及び光検出素子を光学ガラスブロックに張り
    つけて光学系を一体化し、前記光検出器の電気出力を負
    帰還し半導体レーザの出力を一定に保つことを特徴とす
    る波長多重光通信用光源。
  2. (2)光ファイバーからの出射光が平面回折格子の溝に
    対する法線に対して斜めに入射するように光ファイバー
    をコリメートレンズの焦点面に配列した特許請求の範囲
    第(1)項記載の波長多重光通信用光源。
  3. (3)平面回折格子からの分散光を集光する集光レンズ
    と、前記集光レンズの焦点面上に配置されたスリット状
    の平面鏡とを用いて前記分散光を選択的に入射方向へ帰
    還させることを特徴とする特許請求の範囲第(1)また
    は第(2)項記載の波長多重光通信用光源。
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WO2001018578A1 (en) * 1999-09-08 2001-03-15 Lightchip, Inc. Wavelength division multiplexer and demultiplexer using polymer lenses

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6298182B1 (en) 1997-12-13 2001-10-02 Light Chip, Inc. Wavelength division multiplexing/demultiplexing devices using polymer lenses
WO2001018578A1 (en) * 1999-09-08 2001-03-15 Lightchip, Inc. Wavelength division multiplexer and demultiplexer using polymer lenses

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