JP2697640B2 - 光クロック発生器 - Google Patents
光クロック発生器Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
- H04L7/0075—Arrangements for synchronising receiver with transmitter with photonic or optical means
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- Optics & Photonics (AREA)
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- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光計測に有用
な超高速繰り返しの超短光パルス列を発生する光クロッ
ク発生器に関する。
な超高速繰り返しの超短光パルス列を発生する光クロッ
ク発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超高速の光通信、光情報処理の基
本技術として数十ＧＨｚ以上の繰り返し周波数を有する
光パルス列の発生を可能にする技術の要求が高まってい
る。高速光パルスを発生させる光オシレータの１つとし
て、２セクションまたは３セクション構造によりモード
同期動作する半導体レーザが挙げられる。このデバイス
では、電極によって分離された１つのセクションに逆バ
イアスを印加して可飽和吸収領域として作用させること
により、受動モード同期とよばれる動作モードで周期的
なピコ秒光パルス列が生成される。
本技術として数十ＧＨｚ以上の繰り返し周波数を有する
光パルス列の発生を可能にする技術の要求が高まってい
る。高速光パルスを発生させる光オシレータの１つとし
て、２セクションまたは３セクション構造によりモード
同期動作する半導体レーザが挙げられる。このデバイス
では、電極によって分離された１つのセクションに逆バ
イアスを印加して可飽和吸収領域として作用させること
により、受動モード同期とよばれる動作モードで周期的
なピコ秒光パルス列が生成される。
【０００３】通常、このような光パルス列ではパルスの
周期の揺らぎが大きいため、これを低減する目的で光パ
ルスの繰り返しと等しい周波数を有する安定化された電
気的高周波発生源からの出力を半導体レーザに加える方
法が取られる。この技術については、たとえばデリクソ
ン（Ｄ．Ｊ．Ｄｅｒｉｃｋｓｏｎ）らによるジャーナル
オブカンタムエレクトロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．）誌の第２８巻１０号の
ｐ．２１８６からｐ．２２０２にわたって掲載された論
文の中に述べられている。図２は従来の光クロック発生
器であるハイブリッド型モード同期半導体レーザの構成
を示している。この構成ではモード同期半導体レーザ８
は、利得領域９への直流電源Ｂ１０による直流電流の供
給と、可飽和吸収領域１１へのバイアス電源１２による
逆バイアスの印加で受動モード同期動作をし、さらに動
作の安定化のために、バイアスティー４を介し可飽和吸
収領域１１に対して出力光パルス列１４と繰り返し周波
数の等しい高周波信号を信号発生器３によって印加す
る。
周期の揺らぎが大きいため、これを低減する目的で光パ
ルスの繰り返しと等しい周波数を有する安定化された電
気的高周波発生源からの出力を半導体レーザに加える方
法が取られる。この技術については、たとえばデリクソ
ン（Ｄ．Ｊ．Ｄｅｒｉｃｋｓｏｎ）らによるジャーナル
オブカンタムエレクトロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａ
ｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．）誌の第２８巻１０号の
ｐ．２１８６からｐ．２２０２にわたって掲載された論
文の中に述べられている。図２は従来の光クロック発生
器であるハイブリッド型モード同期半導体レーザの構成
を示している。この構成ではモード同期半導体レーザ８
は、利得領域９への直流電源Ｂ１０による直流電流の供
給と、可飽和吸収領域１１へのバイアス電源１２による
逆バイアスの印加で受動モード同期動作をし、さらに動
作の安定化のために、バイアスティー４を介し可飽和吸
収領域１１に対して出力光パルス列１４と繰り返し周波
数の等しい高周波信号を信号発生器３によって印加す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光通信応用では、光パ
ルスの繰り返し周波数の精度や動作の安定性を極力安定
化することが必要である。上記のモード同期半導体レー
ザにおいては、受動モード同期という光学的な非線形現
象を高周波による変調によって安定化するのであるが、
この方法によっても光通信に要求される安定度を達成す
るのは容易でない。電気的変調による十分な安定化のた
めには３０ｄＢｍ程度の高周波を半導体レーザに入力し
なければならない。しかし、このような高出力の超高周
波を使用するにはきわめて特殊な機器や部品が必要とな
り、装置が大型かつ高価になるという問題が生じる。
ルスの繰り返し周波数の精度や動作の安定性を極力安定
化することが必要である。上記のモード同期半導体レー
ザにおいては、受動モード同期という光学的な非線形現
象を高周波による変調によって安定化するのであるが、
この方法によっても光通信に要求される安定度を達成す
るのは容易でない。電気的変調による十分な安定化のた
めには３０ｄＢｍ程度の高周波を半導体レーザに入力し
なければならない。しかし、このような高出力の超高周
波を使用するにはきわめて特殊な機器や部品が必要とな
り、装置が大型かつ高価になるという問題が生じる。
【０００５】本発明の目的は、上述した従来の光クロッ
ク発生器の持つ欠点を除去した、小型かつ安価で周波数
の安定化がしやすい光クロック発生器を提供することに
ある。
ク発生器の持つ欠点を除去した、小型かつ安価で周波数
の安定化がしやすい光クロック発生器を提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による光クロック
発生器は、励起電流の直接変調により周期的な光パルス
列を発生する第１の半導体レーザと、この半導体レーザ
からの光出力の少なくとも一部を結合させる手段と、可
飽和吸収領域を有する第２の半導体レーザを備えたこと
を特徴とする。また、定常的な連続光を発生する第１の
半導体レーザと、この半導体レーザからの光出力を強度
変調して周期的な光パルス列を発生させる手段と、この
光パルス列出力の少なくとも一部を結合させる手段と、
可飽和吸収領域を有する第２の半導体レーザを備えたこ
とを特徴とする。そして、第２の半導体レーザは可飽和
吸収作用によりセルフパルセーション動作または受動モ
ード同期動作をすることを特徴としている。
発生器は、励起電流の直接変調により周期的な光パルス
列を発生する第１の半導体レーザと、この半導体レーザ
からの光出力の少なくとも一部を結合させる手段と、可
飽和吸収領域を有する第２の半導体レーザを備えたこと
を特徴とする。また、定常的な連続光を発生する第１の
半導体レーザと、この半導体レーザからの光出力を強度
変調して周期的な光パルス列を発生させる手段と、この
光パルス列出力の少なくとも一部を結合させる手段と、
可飽和吸収領域を有する第２の半導体レーザを備えたこ
とを特徴とする。そして、第２の半導体レーザは可飽和
吸収作用によりセルフパルセーション動作または受動モ
ード同期動作をすることを特徴としている。
【０００７】
【作用】本発明では、安定化された周期的光パルス列の
注入を行いセルフパルセーション半導体レーザや受動モ
ード同期半導体レーザを注入同期動作によって安定化さ
せる。安定化した光パルス列は半導体レーザの励起電流
の直接変調、または連続発振する半導体レーザの出力を
光強度変調器によって強度変調することによって得られ
る。しかし、これらの光パルスは通常１０ｐｓ以上の時
間幅を有するので、光マルチプレクスによって分離のよ
い数十ＧＨｚの繰り返し周波数の光パルス列を得るのは
困難である。そこで、このような光パルス列を１０ＧＨ
ｚ程度の周波数で生成させ、その光を可飽和吸収領域を
有する半導体レーザに注入することで時間幅が圧縮され
た光パルス列を得る。このとき、可飽和吸収領域を有す
る半導体レーザの動作パルス周波数は、注入する光パル
ス列の繰り返し周波数に一致するような設定を行う。光
注入される半導体レーザのうち特に受動モード同期半導
体レーザでは光パルスの共振器内の周回現象によりパル
ス圧縮が有効に生じる。また、光注入される半導体レー
ザからの光パルス周波数が注入光パルス列と同様に安定
化されるのは、注入光の中心光周波数および位相同期し
たサイドバンドへの周波数引き込み現象による。すなわ
ち、可飽和吸収作用を有する半導体レーザ内の光学的非
線形現象を電気的な変調によってではなく、外部からの
光入力による光学的な方法で効率的に安定化を図ること
ができる。
注入を行いセルフパルセーション半導体レーザや受動モ
ード同期半導体レーザを注入同期動作によって安定化さ
せる。安定化した光パルス列は半導体レーザの励起電流
の直接変調、または連続発振する半導体レーザの出力を
光強度変調器によって強度変調することによって得られ
る。しかし、これらの光パルスは通常１０ｐｓ以上の時
間幅を有するので、光マルチプレクスによって分離のよ
い数十ＧＨｚの繰り返し周波数の光パルス列を得るのは
困難である。そこで、このような光パルス列を１０ＧＨ
ｚ程度の周波数で生成させ、その光を可飽和吸収領域を
有する半導体レーザに注入することで時間幅が圧縮され
た光パルス列を得る。このとき、可飽和吸収領域を有す
る半導体レーザの動作パルス周波数は、注入する光パル
ス列の繰り返し周波数に一致するような設定を行う。光
注入される半導体レーザのうち特に受動モード同期半導
体レーザでは光パルスの共振器内の周回現象によりパル
ス圧縮が有効に生じる。また、光注入される半導体レー
ザからの光パルス周波数が注入光パルス列と同様に安定
化されるのは、注入光の中心光周波数および位相同期し
たサイドバンドへの周波数引き込み現象による。すなわ
ち、可飽和吸収作用を有する半導体レーザ内の光学的非
線形現象を電気的な変調によってではなく、外部からの
光入力による光学的な方法で効率的に安定化を図ること
ができる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して実施例
を示す。図１は、本発明を適用した光クロック発生器の
構成の一実施例を模式的に表している。
を示す。図１は、本発明を適用した光クロック発生器の
構成の一実施例を模式的に表している。
【０００９】半導体レーザ１は、直流電流Ａ２による直
流電流と信号発生器３からの高周波または周期的パルス
信号とによりバイアスティー４を介して駆動されること
で、揺らぎの少ない入力光パルス列５を生成する。この
入力光パルス列５はコリメーションレンズ６およびフォ
ーカスレンズ７によってモード同期半導体レーザ８に結
合させられる。また図示していないがコリメーションレ
ンズ６とフォーカスレンズ７の間にはアイソレータが配
置される。モード同期半導体レーザ８は、利得領域９へ
の直流電源Ｂ１０による直流電流の供給と可飽和吸収領
域１１へのバイアス電源１２による逆バイアスの印加で
受動モード同期動作をするが、繰り返し周波数の等しい
入力光パルス列５の入射によりこれへの同期作用により
モード同期動作の揺らぎが抑制される。このようにし
て、揺らぎが少なくかつ時間幅の狭い安定な光同期出力
光パルス列１３が得られる。
流電流と信号発生器３からの高周波または周期的パルス
信号とによりバイアスティー４を介して駆動されること
で、揺らぎの少ない入力光パルス列５を生成する。この
入力光パルス列５はコリメーションレンズ６およびフォ
ーカスレンズ７によってモード同期半導体レーザ８に結
合させられる。また図示していないがコリメーションレ
ンズ６とフォーカスレンズ７の間にはアイソレータが配
置される。モード同期半導体レーザ８は、利得領域９へ
の直流電源Ｂ１０による直流電流の供給と可飽和吸収領
域１１へのバイアス電源１２による逆バイアスの印加で
受動モード同期動作をするが、繰り返し周波数の等しい
入力光パルス列５の入射によりこれへの同期作用により
モード同期動作の揺らぎが抑制される。このようにし
て、揺らぎが少なくかつ時間幅の狭い安定な光同期出力
光パルス列１３が得られる。
【００１０】本実施例では、半導体レーザ１として全長
が約０．５mmのＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸構造を有する分布帰還型レーザを用いた。信号発生
器３からの高周波周波数は１０ＧＨｚとした。また、モ
ード同期半導体レーザ８は、全長が約４mmのＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造を有する２電極の
劈開面反射型レーザを用いた。適切な条件でこれらの半
導体レーザを動作させることにより、半導体レーザ１か
ら時間幅約２０ｐｓの入力光パルス列５が得られ、また
それを１００ｍＷ程度モード同期半導体レーザ８に結合
させることでタイミング揺らぎが入力光パルス列５と同
程度に抑制された時間幅約５ｐｓの光同期出力光パルス
列１３が得られた。
が約０．５mmのＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子
井戸構造を有する分布帰還型レーザを用いた。信号発生
器３からの高周波周波数は１０ＧＨｚとした。また、モ
ード同期半導体レーザ８は、全長が約４mmのＩｎＧａＡ
ｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸構造を有する２電極の
劈開面反射型レーザを用いた。適切な条件でこれらの半
導体レーザを動作させることにより、半導体レーザ１か
ら時間幅約２０ｐｓの入力光パルス列５が得られ、また
それを１００ｍＷ程度モード同期半導体レーザ８に結合
させることでタイミング揺らぎが入力光パルス列５と同
程度に抑制された時間幅約５ｐｓの光同期出力光パルス
列１３が得られた。
【００１１】なお、実施例では、ＩｎＧａＡｓ系多重量
子井戸構造を有する半導体レーザを実施例に記載した
が、原理的な見地から特定の材料系に限定されず、また
モード同期半導体レーザの共振器の反射鏡は劈開面によ
る代わりに分布帰還構造によって構成してもよいことは
明らかである。また、レンズの代わりにファイバーを用
いてもよい。さらに、上記の実施例では、可飽和吸収領
域を有する半導体レーザとして受動モード同期半導体レ
ーザを用いた場合を示したが、光パルスの時間幅が約１
０ｐｓでよい場合にはセルフパルセーション動作をする
半導体レーザを使用することができる。また、上記の実
施例では、安定化された入力光パルスの発生源として電
流の直接変調による半導体レーザの場合について述べた
が、入力光パルスを生成するためには連続動作の半導体
レーザからの光出力を光強度変調器によって強度変調し
てもよい。
子井戸構造を有する半導体レーザを実施例に記載した
が、原理的な見地から特定の材料系に限定されず、また
モード同期半導体レーザの共振器の反射鏡は劈開面によ
る代わりに分布帰還構造によって構成してもよいことは
明らかである。また、レンズの代わりにファイバーを用
いてもよい。さらに、上記の実施例では、可飽和吸収領
域を有する半導体レーザとして受動モード同期半導体レ
ーザを用いた場合を示したが、光パルスの時間幅が約１
０ｐｓでよい場合にはセルフパルセーション動作をする
半導体レーザを使用することができる。また、上記の実
施例では、安定化された入力光パルスの発生源として電
流の直接変調による半導体レーザの場合について述べた
が、入力光パルスを生成するためには連続動作の半導体
レーザからの光出力を光強度変調器によって強度変調し
てもよい。
【００１２】
【発明の効果】以上、本発明によれば、電気的な制御系
への負担が軽い構成によって、今後の超高速光通信応用
上重要な十分に安定化されたピコ秒領域の光パルスを得
ることができる。
への負担が軽い構成によって、今後の超高速光通信応用
上重要な十分に安定化されたピコ秒領域の光パルスを得
ることができる。
【図１】本発明を適用した光クロック発生器の実施例の
模式図である。
模式図である。
【図２】従来の光クロック発生器の構成を示す図であ
る。
る。
１ 半導体レーザ ２ 直流電源Ａ ３ 信号発生器 ４ バイアスティー ５ 入力光パルス列 ６ コリメーションレンズ ７ フォーカスレンズ ８ モード同期半導体レーザ ９ 利得領域 １０ 直流電源Ｂ １１ 可飽和吸収領域 １２ バイアス電源Ｂ １３ 光同期出力光パルス列 １４ 出力光パルス列
Claims (4)
- 【請求項１】 励起電流の直接変調により周期的な光パ
ルス列を発生する第１の半導体レーザと、可飽和吸収領
域を有しそれ自身で周期的な光パルス列を発生する第２
の半導体レーザと、前記第１の半導体レーザからの光出
力の少なくとも一部を前記第２の半導体レーザに結合さ
せて前記第２の半導体レーザの発生する光パルス列のタ
イミングの揺らぎを抑制する手段とを備えたことを特徴
とする光クロック発生器。 - 【請求項２】 定常的な連続光を発生する第１の半導体
レーザと、この半導体レーザからの光出力を強度変調し
て周期的な光パルス列を発生させる手段と、可飽和吸収
領域を有しそれ自身で周期的な光パルス列を発生する第
２の半導体レーザと、前記発生させる手段からの光パル
ス列出力の少なくとも一部を前記第２の半導体レーザに
結合させて前記第２の半導体レーザの発生する光パルス
列のタイミングの揺らぎを抑制する手段とを備えたこと
を特徴とする光クロック発生器。 - 【請求項３】 前記第２の半導体レーザは可飽和吸収作
用によりセルフパルセーション動作をすることを特徴と
する請求項１または２記載の光クロック発生器。 - 【請求項４】 前記第２の半導体レーザは可飽和吸収作
用により受動モード同期動作をすることを特徴とする請
求項１または２記載の光クロック発生器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6280692A JP2697640B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 光クロック発生器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6280692A JP2697640B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 光クロック発生器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08148749A JPH08148749A (ja) | 1996-06-07 |
| JP2697640B2 true JP2697640B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=17628620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6280692A Expired - Lifetime JP2697640B2 (ja) | 1994-11-15 | 1994-11-15 | 光クロック発生器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2697640B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11501168A (ja) * | 1995-12-22 | 1999-01-26 | フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ | クロック信号を同期させる光学ユニット |
| JPH1174598A (ja) * | 1997-08-27 | 1999-03-16 | Oki Electric Ind Co Ltd | 高速光パルス発生装置 |
| JPH11340954A (ja) * | 1998-05-28 | 1999-12-10 | Nec Corp | 光クロック抽出回路 |
| JP4239440B2 (ja) | 2001-07-12 | 2009-03-18 | 日本電気株式会社 | 光クロックパルス列発生装置 |
| CN100546133C (zh) * | 2004-02-04 | 2009-09-30 | 日本电信电话株式会社 | 锁模激光光源及利用其的多载波光源 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS625679A (ja) * | 1985-07-02 | 1987-01-12 | Nec Corp | 複合半導体レ−ザ装置 |
| JPH05259581A (ja) * | 1992-03-16 | 1993-10-08 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換器 |
| JPH06302901A (ja) * | 1993-04-12 | 1994-10-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光パルス発生制御素子 |
-
1994
- 1994-11-15 JP JP6280692A patent/JP2697640B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08148749A (ja) | 1996-06-07 |
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