JPS63164377A - 光集積回路 - Google Patents

光集積回路

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JPS63164377A JP61312007A JP31200786A JPS63164377A JP S63164377 A JPS63164377 A JP S63164377A JP 61312007 A JP61312007 A JP 61312007A JP 31200786 A JP31200786 A JP 31200786A JP S63164377 A JPS63164377 A JP S63164377A
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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 本発明は、コヒーレント光通信、光応用計測等に用いる
ことができる光ホモダイン検波用の光集積回路に関する
ものである。
従来の技術 現在、光通信の変復調方式は、強度変調・直接検波を用
いるものが主流であるが、情報伝送の大容量化、中継器
間隔の延長に対する要求が高まっており、コヒーレント
光通信の実現が期待されている。コヒーレント光通信で
は、送信された信号光は受信端でヘテロダインあるいは
ホモダイン検波される。第２図に光ヘテロダインあるい
はホモダイン受信機の構成を示す。信号光１は、局部発
振器２から出射された局部発振光３とビームスプリッタ
４で合成され、光検出器６で検出される。
６は自動周波数制御装置あるいはループフィルタであり
、ヘテロダイン検波では中間周波数を一定値に保つため
、ホモダイン検波では局部発振光の位相を信号光の位相
に同期させるために検波信号７によって局部発振器が制
御される。
この方式では、受信端に十分強度の大きい局部発振器を
用いれば、シヲット雑音限界の受信感度を得ることがで
きる。
発明が解決しようとする問題点 上記従来の技術で述べたように、ヘテロダイン検波ある
いはホモダイン検波によれば、直接検波方式に比べて大
幅にＳ／Ｎ比を改善することが可能となる。しかし、コ
ヒーレント光通信を実現するためには、まだ数多くの技
術的課題があり、特に半導体レーザのスペクトル純度の
改善が重要な問題になっている。
スペクトル純度は、半導体レーザを外部共振器構成とす
ることにより改善することができるが、パイプリッド構
成の場合には、機械的に不安定となりやすい。
また、第２図で示した受信装置も従来モノリシック化さ
れておらず、装置全体が非常に大きくなるという欠点が
ある。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、局部発
振器としての外部共振器半導体レーザと光結合器と受光
器を同一基板上に集積化することにより、信号光によっ
て注入同期されたスペクトル線幅の狭い局部発振器を有
するモノリシックな受信装置を提供することを目的とし
ている。
問題点を解決するための手段 本発明の光集積回路は、半導体基板上に、部分的に形成
された少なくとも活性層および閉じ込め層を含む半導体
レーザの活性領域と、前記活性領域に近接して形成され
た前記活性領域からの発光を導波し得る第１の光導波路
と、一端から入射した受信光を導波し得る第２の光導波
路と前記第２の光導波路の一端に位置する受光器とを備
え、前記活性領域の一端と前記第１の光導波路の一端が
高反射率を有して半導体レーザの共振器を形成し、前記
第１と第２０光導波路が結合比を変化し得る２×２光結
合器を形成し、前記受信光の一部を前記２×２光スイッ
チを介して前記半導体レーザに注入して注入同期させ、
注入同期された前記半導体レーザの発光を局部発振光と
して前記２×２光結合器を介して前記第１の光導波路に
結合し、前記受信光と合成して前記受光器によりホモダ
イン検波を行う構成であり、前記第２の光導波路は、前
記活性領域より遠い端面に近接して形成された前記活性
領域からの発光を波長を選択して反射し得るグレーティ
ングを有し、前記グレーティングが制御電極を有して反
射する光の波長が可変である構成であってもよい。
作用 本発明は、上記した構成により、外部共振器として光導
波路を有する半導体レーザと、２×２光結合器を構成す
る光導波路と受光器が同一基板上に集積化された光集積
回路となっている。レーザ部は、比較的長い光導波路を
外部共振器とした外部共振器型半導坏レーザとなってお
り、活性領域の一端と光導波路の一端を共振器としてい
るため、活性領域での自然放出による位相揺らぎおよび
キャリア密度変化による共振周波数揺らぎが緩和され、
スペクトル線幅の狭い単一モード発振光が得られる。光
導波路は方向性結合器としても作用しており、出力光は
２×２光スイッチを介して取り出されるため、両共振器
端面は高反射率としている０ 第１０光導波路の一端から入射した受信光は、２×２光
結合器で一部はレーザ部に注入され、一部は受光器に入
射する。受信光がレーザ部に注入されると注入同期がか
かり、レーザ部の発振光は、発振周波数および位相が共
に受信光に同期する。
この注入同期されたレーザ光は、光結合器を介して受信
光と合成されて受光器に入射し、ホモダイン検波される
。′ 注入同期幅は、注入光パワーと、注入される側のレーザ
光パワーに依存し両レーザ光の周波数間隔が注入同期幅
よりも大きければ注入同期は起こらないが、レーザ部の
光導波路の一端にグレーティングを形成し、制御電極を
設けることにより、発振周波数を注入同期幅内に設定す
ることができる０ 実施例 第１図に本発明の実施例を構成している光集積回路の概
略斜視図を示す。１は外部共振器型半導体レーザの活性
領域、２は外部共振器となる光導波路であり、グレーテ
ィング３と反射膜コートを施した端面４でレーザ共振器
を構成しており、５は制御電極である。６は光導波路、
７は受光器、点線で示した領域８は方向性結合器である
。光導波路６の一端９から受信光１ｏが入射し、方向性
結合器８で受信光の一部１１が外部共振器型半導体レー
ザに注入され、注入同期がかかる。注入同期がかかった
外部共振器型半導体レーザの発振光１２は局部発振光と
して方向性結合器８で受信光１３と合成されて受光器７
でホモダイン検波され、信号が復調される。
本実施例では、受信光としてムＳＫ変調信号用い、制御
電極に電流を注入することにより、外部共振器型半導体
レーザの発振周波数は、受信光のキャリア周波数に同期
された。この時のスペクトル線幅は１Ｍ）−１ｚ以下で
あり、安定に復調信号を得ることができた。
また、本実施例では、２×２光結合器として方向性結合
器を用い、結合比がほぼ１：１になるように結合長を設
定したが、内部全反射型あるいはバイポーラ型光スイッ
チ等を用いて所望の結合比を得るように電圧値を設定し
て光結合器として用いてもよい。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明は、光導波路が半導体レ
ーザの外部共振器として作用すると同時に、注入同期用
の光結合器として働いているため、信号光と周波数およ
び位相が共に同期したスペクトル線幅の狭い局部発振光
が得られ、モノリシックに集積化された小型で安定なホ
モダイン検波装置となっており、コヒーレント光通信や
光センサー等の受信機として有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を構成している光集積回路の
概略斜視図、第２図は従来のヘテロダインあるいはホモ
ダイン受信機の構成図である。 １・・・・・・活性領域、２，６・・・・・・光導波路
、３・・・・・・グレーティング、４・・・・・・高反
射率端面、６・・・・・・制御電極、７・・・・・・受
光器、８・・川・２×２光結合器。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）半導体基板上に、部分的に形成された少なくとも
    活性層および閉込め層を含む半導体レーザの活性領域と
    、前記活性領域に近接して形成された前記活性領域から
    の発光を導波し得る第１の光導波路と、一端から入射し
    た受信光を導波し得る第２の光導波路と、前記第２の光
    導波路の一端に位置する受光器とを備え、前記活性領域
    の一端と前記第１の光導波路の一端が高反射率を有して
    半導体レーザの共振器を形成し、前記第１と第２の光導
    波路が結合比を変化し得る２×２光結合器を形成し、前
    記受信光の一部を前記２×２光スイッチを介して前記半
    導体レーザに注入して注入同期させ、注入同期された前
    記半導体レーザの発光を局部発振光として前記２×２光
    スイッチを介して前記第１の光導波路に結合し、前記受
    信光と合成して前記受光器によりホモダイン検波するよ
    うにしてなる光集積回路。
  2. （２）半導体レーザを構成する第２の光導波路の活性領
    域より遠い端面に近接して形成された前記活性領域から
    の発光を波長を選択して反射し得るグレーティングを設
    け、前記グレーティングは制御電極を有して、反射する
    光の波長が可変である特許請求の範囲第１項記載の光集
    積回路。
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