JPS63276286A - 半導体レ−ザの発振波長安定化装置 - Google Patents
半導体レ−ザの発振波長安定化装置Info
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- JPS63276286A JPS63276286A JP11219887A JP11219887A JPS63276286A JP S63276286 A JPS63276286 A JP S63276286A JP 11219887 A JP11219887 A JP 11219887A JP 11219887 A JP11219887 A JP 11219887A JP S63276286 A JPS63276286 A JP S63276286A
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- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 4
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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-
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-
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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」
この発明は半導体レーザをパルス電流；：より直接変調
してデジタル光信号を送信する装置において、そのパル
ス電流の変調により半導体レーザが温度上昇して発振波
長が変動するのを抑圧する半導体の発振波長安定化装置
に関する。
してデジタル光信号を送信する装置において、そのパル
ス電流の変調により半導体レーザが温度上昇して発振波
長が変動するのを抑圧する半導体の発振波長安定化装置
に関する。
「従来の技術」
高速の伝送速度を有するデジタル光伝送系（：おいては
、単一モード光ファイバの波長分散と光源の発振波長の
スペクトル広がりとにより伝送後の波形に劣化、が生じ
るため、中継間隔が制限される。
、単一モード光ファイバの波長分散と光源の発振波長の
スペクトル広がりとにより伝送後の波形に劣化、が生じ
るため、中継間隔が制限される。
このため光ファイバには低分散性が要求され、また光源
には発振波長が単一で狭スペクトルかつ変調によっても
波長が安定であることが要求される。
には発振波長が単一で狭スペクトルかつ変調によっても
波長が安定であることが要求される。
この要求に答えるレーザとして高速直接変調時も単−縦
モードで発振するＤＦＢ （分布帰還形）レーザ、ＤＢ
Ｒ（分布反射形）レーザ等が開発され実用化されている
。
モードで発振するＤＦＢ （分布帰還形）レーザ、ＤＢ
Ｒ（分布反射形）レーザ等が開発され実用化されている
。
このようなりＦＢレーザであっても直接変調時には活性
層内のキャリア密度の変動に対応した屈折率変動により
波長変動が生じ（チャーピング）。
層内のキャリア密度の変動に対応した屈折率変動により
波長変動が生じ（チャーピング）。
単−縦モードのスペクトルが僅かに広がる。例えば４５
０Ｍｂ／ｓの高速変調時にはスペクトル半値全幅はチャ
ーピングによりＱ、ｌ ｎ ｍ〜０．２ ｎ ｍ程度と
なり、ファイバの分散係数を１８ ｐｓ／ｋｍ／口ｍと
すると中継間隔は７０ ｋｍ〜１４３ｋｍに制限される
。
０Ｍｂ／ｓの高速変調時にはスペクトル半値全幅はチャ
ーピングによりＱ、ｌ ｎ ｍ〜０．２ ｎ ｍ程度と
なり、ファイバの分散係数を１８ ｐｓ／ｋｍ／口ｍと
すると中継間隔は７０ ｋｍ〜１４３ｋｍに制限される
。
上記のチャーピングによるスペクトル広がりに加えて、
一般に半導体レーザは印加される変調電流により温度変
動を生じるため、この温度変動に対応した発振波長の変
動は避けられない。このためパルスが連続する部分にお
いては温度上昇により波長が長波長側にシフトし、パル
スが疎の部分゛においては短波長側に戻る結果となり、
全パルスパターンの平均スペクトルに一層の広がりを生
じさせる。従って上記の中継間隔はさらにせばめられる
。
一般に半導体レーザは印加される変調電流により温度変
動を生じるため、この温度変動に対応した発振波長の変
動は避けられない。このためパルスが連続する部分にお
いては温度上昇により波長が長波長側にシフトし、パル
スが疎の部分゛においては短波長側に戻る結果となり、
全パルスパターンの平均スペクトルに一層の広がりを生
じさせる。従って上記の中継間隔はさらにせばめられる
。
パルスが密のパターンにおける温度上昇によるＤＦＢレ
ーザの波長変動の例を第３図、第４因に示す。これらは
１２ピツトのパルス連の例であり。
ーザの波長変動の例を第３図、第４因に示す。これらは
１２ピツトのパルス連の例であり。
第３図、第４図Ａは全体の光波形であり、第３図。
第４図は１．５４８μｍから順次、長波長側に０．Ｏ３
ｎｍの分解能の分光器により切り出した波形を示してい
る。パルス連の最初のビット程、短波長側で発振し、後
方のビットになるほど温度上昇により長波長側で発振し
ていることを示している。このような効果は第３図、第
４図に示すようにバイアス電流を０．９ Ｉｔｈから１
．１ Ｉｔｈ （Ｉｔｈ ：半導体し一層の発振しきい
値電流）に上昇させても改善効果が得られないという特
徴を有する、一方、パルス電流の増加に対しては第４図
に示すように、印加電力が増大するため、最初のパルス
と１２ピツ）Ｑのパルスの中心波長の差は増加する。例
えば変調電流１００ｍＡでは約Ｑ、ｌｎｍの波長差を生
じる。この点は、高出力化により長中継間隔化を達成す
るうえで問題となる。またこのような波長変動の特性か
ら半導体レーザの熱の時定数は１０ｎｓ〜３０ｎｓの１
直であることがわかる。
ｎｍの分解能の分光器により切り出した波形を示してい
る。パルス連の最初のビット程、短波長側で発振し、後
方のビットになるほど温度上昇により長波長側で発振し
ていることを示している。このような効果は第３図、第
４図に示すようにバイアス電流を０．９ Ｉｔｈから１
．１ Ｉｔｈ （Ｉｔｈ ：半導体し一層の発振しきい
値電流）に上昇させても改善効果が得られないという特
徴を有する、一方、パルス電流の増加に対しては第４図
に示すように、印加電力が増大するため、最初のパルス
と１２ピツ）Ｑのパルスの中心波長の差は増加する。例
えば変調電流１００ｍＡでは約Ｑ、ｌｎｍの波長差を生
じる。この点は、高出力化により長中継間隔化を達成す
るうえで問題となる。またこのような波長変動の特性か
ら半導体レーザの熱の時定数は１０ｎｓ〜３０ｎｓの１
直であることがわかる。
第５図はこのような波長変動による受信レベル劣化量の
計算結果と実験結果を示しており、＠度変動−による波
長変動がＱ、ｌｎｍの場合、１１００ｋの伝送で約０．
５ｄＢの受信レベル劣化が生じることがわかる。
計算結果と実験結果を示しており、＠度変動−による波
長変動がＱ、ｌｎｍの場合、１１００ｋの伝送で約０．
５ｄＢの受信レベル劣化が生じることがわかる。
「問題点を解決するだめの手段」
この第１発明によると半導体レーザを冷やす冷却体が設
けられ、その冷却体は供給される電流値に応じて冷却作
用をなすものであり、その温度上昇率は半導体レーザの
それと等しいものとされている。その冷却体には電流調
節回路を通じて、半導体レーザに印加するパルス電流の
パルスパターンと同じパルスパターンの電流が供給され
、半導体レーザの温度上昇分を相殺するような電流値の
電流パルスとされている。
けられ、その冷却体は供給される電流値に応じて冷却作
用をなすものであり、その温度上昇率は半導体レーザの
それと等しいものとされている。その冷却体には電流調
節回路を通じて、半導体レーザに印加するパルス電流の
パルスパターンと同じパルスパターンの電流が供給され
、半導体レーザの温度上昇分を相殺するような電流値の
電流パルスとされている。
このようにして冷却体の冷却作用により半導体レーザの
直接変調による温度変動を無くすことになり、その半導
体レーザの発振波長が抑圧される。
直接変調による温度変動を無くすことになり、その半導
体レーザの発振波長が抑圧される。
この第２発明によると半導体レーザ鷺加熱する発熱体が
設けられ、その発熱体は供給され電流値に応じて発熱作
用をなすものであり、その温度上昇率は半導体レーザの
それと等しいものとされている。その発熱には電流調節
回路を通じて、半導体レーザに印加するパルス電流のパ
ルスパターンと逆極性のパルスパターンの電流が供給さ
れ、半導体レーザの温度上昇分を相殺する電流値の電流
パルスとされている。半導体レーザに印加するパルス電
流のパルスパターンと同じパルスパターンの電流が符号
反転回路へ供給され、その各パルスの符号の極性が反転
されて電流調節回路へ供給される。
設けられ、その発熱体は供給され電流値に応じて発熱作
用をなすものであり、その温度上昇率は半導体レーザの
それと等しいものとされている。その発熱には電流調節
回路を通じて、半導体レーザに印加するパルス電流のパ
ルスパターンと逆極性のパルスパターンの電流が供給さ
れ、半導体レーザの温度上昇分を相殺する電流値の電流
パルスとされている。半導体レーザに印加するパルス電
流のパルスパターンと同じパルスパターンの電流が符号
反転回路へ供給され、その各パルスの符号の極性が反転
されて電流調節回路へ供給される。
このようにして発熱体の加熱作用により半導体レーザの
直接変調による温度変動を無くすことになり、その半導
体レーザの発振波長が抑圧される。
直接変調による温度変動を無くすことになり、その半導
体レーザの発振波長が抑圧される。
「第１実施例」
第１図はこの第１発明の実施例を示す。ＤＦＢレーザの
ような半導体レーザ１１に、変調回路１２からパルス変
調電流１３が直接印加され、直接変調が行われ、その半
導体レーザ１１からの光パルス出力は例えば単一モード
光ファイバ１４に入射される。
ような半導体レーザ１１に、変調回路１２からパルス変
調電流１３が直接印加され、直接変調が行われ、その半
導体レーザ１１からの光パルス出力は例えば単一モード
光ファイバ１４に入射される。
この第１発明においては半導体レーザ１１を冷却する冷
却体１５が設けられる。冷却体１５は供給される電流の
絶対値に応じて冷却作用を行うものであり、例えばベル
チェ素子により構成される。
却体１５が設けられる。冷却体１５は供給される電流の
絶対値に応じて冷却作用を行うものであり、例えばベル
チェ素子により構成される。
変調回路１２の出力パルス電流は分岐されて電流調節回
路１６へ供給され、電流調節回路１６で適当な電流値と
され、半導体レーザ１１へ印加するパルス電流のパルス
パターンと同一のパルスパターンの電流が冷却体１５へ
印加される。冷却体１５の温度上昇率は半導体レーザ１
１のそれと同一に選定されである。
路１６へ供給され、電流調節回路１６で適当な電流値と
され、半導体レーザ１１へ印加するパルス電流のパルス
パターンと同一のパルスパターンの電流が冷却体１５へ
印加される。冷却体１５の温度上昇率は半導体レーザ１
１のそれと同一に選定されである。
変調回路１２のパルス変調電流１３による半導体レーザ
１１の温度上昇分を反対に同一の速度で冷却させて温度
変動を相殺させるしくみである。
１１の温度上昇分を反対に同一の速度で冷却させて温度
変動を相殺させるしくみである。
このため冷却体１５には半導体レーザ１１に印加される
パルス電流１３と同一のパルスパターンの電流を同時に
印加される。このとき冷却体１５と半導体レーザ１１の
熱抵抗の差による両者の温度変化量の差を零にするため
冷却体１５に印加する電流のピーク値を電流調節回路１
６により予め調節する。このようにして変調電流パルス
パターンの変動に起因した波長変動は抑えられ、光ファ
イバ１４により安定Ｃ二伝送される。
パルス電流１３と同一のパルスパターンの電流を同時に
印加される。このとき冷却体１５と半導体レーザ１１の
熱抵抗の差による両者の温度変化量の差を零にするため
冷却体１５に印加する電流のピーク値を電流調節回路１
６により予め調節する。このようにして変調電流パルス
パターンの変動に起因した波長変動は抑えられ、光ファ
イバ１４により安定Ｃ二伝送される。
「第２実施例」
第２図はこの第２発明の実施例を示し、第１実施例と対
応する部分には同一符号を付けである。
応する部分には同一符号を付けである。
この第２発明によれば半導体レーザ１１を加熱する発熱
体１７が設けられる。発熱体１７は供給される電流の絶
対値に応じて加熱作用を行うものであり１例えば抵抗線
で構成される。加熱体１７の温度上昇率は半導体レーザ
１１のそれと等しく選定される。またこの例では変調回
路１２の出力パルス電流は符号反転回路１８を介して電
流調節回路１６へ供給され、電流調節回路１６の出力は
発熱体１７へ供給される。符号反転回路１８はその各パ
ルスの符号の極性を反転させるものであり。
体１７が設けられる。発熱体１７は供給される電流の絶
対値に応じて加熱作用を行うものであり１例えば抵抗線
で構成される。加熱体１７の温度上昇率は半導体レーザ
１１のそれと等しく選定される。またこの例では変調回
路１２の出力パルス電流は符号反転回路１８を介して電
流調節回路１６へ供給され、電流調節回路１６の出力は
発熱体１７へ供給される。符号反転回路１８はその各パ
ルスの符号の極性を反転させるものであり。
従ってその入力と出力とでは電流パルスパターンの疎密
が反転される。
が反転される。
このように構成されているため半導体レーザ１１に印加
されるパルスパターンの疎の部分でパルスの密のパター
ンを発熱体１７に印加して温度変動を相殺すること（二
なる。半導体レーザ１１と発熱体１７との温度上昇率を
一致させ熱抵抗の差は電流調節回路１６により調節する
。このようにして変調電流のパルスパターンの変動に起
因した波長変動は抑えられ、光ファイバ１４により安定
Ｃ二伝送される。
されるパルスパターンの疎の部分でパルスの密のパター
ンを発熱体１７に印加して温度変動を相殺すること（二
なる。半導体レーザ１１と発熱体１７との温度上昇率を
一致させ熱抵抗の差は電流調節回路１６により調節する
。このようにして変調電流のパルスパターンの変動に起
因した波長変動は抑えられ、光ファイバ１４により安定
Ｃ二伝送される。
「発明の効果」
以上説明したようにこの発明の安定化装置によれば安価
な発熱体、あるいは冷却体と、変調電流を用いて簡単に
実現でき、温度変動による発振波長変動を無くすことが
できる。
な発熱体、あるいは冷却体と、変調電流を用いて簡単に
実現でき、温度変動による発振波長変動を無くすことが
できる。
第１図はこの第１発明の実施例を示すブロック図、第２
図はこの第２発明の実施例を示すブロック図、第３図及
び第４図はそれぞれ温度変動による発振波長の変動例を
示す図、第５因はパルス変調電流と波長シフト量の関係
を示す図、第６図は温度変動による波長シフトによる受
信レベル劣化量の計算結果と実験結果の例を示す因であ
る。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 草 野 卓木１ 回 オ ２図 １ｏ １ｔ）１７膏然伜 ル ３ 回 ２０ｍｖＩ 、 ＋ ２．０λｎｓ 牛 ４ 図 ９ １．５４８０２５
１．Ｉｍ山躯〜−−＋０，２５λ 」ｔ＾ｎｆυを几へｎｆυｌバｆＬ ＋１．７５Ａ
−ユ＾バへＡ／υυ℃ルハＡＬ ＋２．２５六
第５図 ハ０ルス電ｉ（ｍＡ）
図はこの第２発明の実施例を示すブロック図、第３図及
び第４図はそれぞれ温度変動による発振波長の変動例を
示す図、第５因はパルス変調電流と波長シフト量の関係
を示す図、第６図は温度変動による波長シフトによる受
信レベル劣化量の計算結果と実験結果の例を示す因であ
る。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 草 野 卓木１ 回 オ ２図 １ｏ １ｔ）１７膏然伜 ル ３ 回 ２０ｍｖＩ 、 ＋ ２．０λｎｓ 牛 ４ 図 ９ １．５４８０２５
１．Ｉｍ山躯〜−−＋０，２５λ 」ｔ＾ｎｆυを几へｎｆυｌバｆＬ ＋１．７５Ａ
−ユ＾バへＡ／υυ℃ルハＡＬ ＋２．２５六
第５図 ハ０ルス電ｉ（ｍＡ）
Claims (2)
- （１）半導体レーザをパルス電流により直接変調してデ
ジタル光信号を送信する装置において、上記半導体レー
ザの温度上昇率と等しい温度上昇率をもち、供給される
電流値に応じて冷却作用をなし、上記半導体レーザを冷
やす冷却体と、 上記半導体レーザに印加するパルス電流のパルスパター
ンと同じパルスパターンの電流が供給され、上記半導体
レーザの温度上昇分を相殺するような電流値の電流パル
スを上記冷却体に印加する電流調節回路とを具備する半
導体レーザの発振波長安定化装置。 - （２）半導体レーザをパルス電流により直接変調してデ
ジタル光信号を送信する装置において、上記半導体レー
ザの温度上昇率と等しい温度上昇率をもち、供給される
電流値に応じて加熱作用をなし、上記半導体レーザを加
熱する発熱体と、 上記半導体レーザに印加するパルス電流のパルスパター
ンと同じパルスパターンの電流が供給され、その符号の
極性を反転する符号反転回路と、 その符号反転回路の出力電流パルスが供給され、上記半
導体レーザの温度上昇分を相殺するような電流値の電流
パルスを上記発熱体に印加する電流調節回路とを具備す
る半導体レーザの発振波長安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11219887A JP2582368B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザの発振波長安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11219887A JP2582368B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザの発振波長安定化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63276286A true JPS63276286A (ja) | 1988-11-14 |
| JP2582368B2 JP2582368B2 (ja) | 1997-02-19 |
Family
ID=14580714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11219887A Expired - Fee Related JP2582368B2 (ja) | 1987-05-08 | 1987-05-08 | 半導体レ−ザの発振波長安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2582368B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053122A1 (de) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Wärmesenke für einen gepulsten laserdiodenbarren mit optimierter thermischer zeitkonstante |
| JP2008227401A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光送信器 |
| US20180041007A1 (en) * | 2015-05-27 | 2018-02-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Temperature control circuit, transmitter, and temperature control method |
-
1987
- 1987-05-08 JP JP11219887A patent/JP2582368B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005053122A1 (de) * | 2003-11-28 | 2005-06-09 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Wärmesenke für einen gepulsten laserdiodenbarren mit optimierter thermischer zeitkonstante |
| JP2008227401A (ja) * | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光送信器 |
| US20180041007A1 (en) * | 2015-05-27 | 2018-02-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Temperature control circuit, transmitter, and temperature control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2582368B2 (ja) | 1997-02-19 |
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