JP2900567B2 - 半導体光増幅装置 - Google Patents
半導体光増幅装置Info
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- H—ELECTRICITY
- 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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は利得安定化手段を持つ半導体光増幅装置に関
する。
する。
（従来の技術） 近年、半導体や稀土類元素を添加した光ファイバを用
いた光増幅器に於て実用的な特性が得られるようにな
り、光増幅器を種々の光通信・交換システムに適用する
動きが盛んになってきている。このうち、半導体光増幅
器は、半導体レーザーの利得機構を利用して、注入電流
を発振しきい値以下にバイアスし外部からの入射光に対
して増幅器として動作させるものである。小型、広い利
得波長帯域幅、高飽和出力、アレイ化／集積可能等の特
長を持ち、光交換システムの様な多数点対多数点の光ネ
ットワークの規模拡大への応用が期待されている。
いた光増幅器に於て実用的な特性が得られるようにな
り、光増幅器を種々の光通信・交換システムに適用する
動きが盛んになってきている。このうち、半導体光増幅
器は、半導体レーザーの利得機構を利用して、注入電流
を発振しきい値以下にバイアスし外部からの入射光に対
して増幅器として動作させるものである。小型、広い利
得波長帯域幅、高飽和出力、アレイ化／集積可能等の特
長を持ち、光交換システムの様な多数点対多数点の光ネ
ットワークの規模拡大への応用が期待されている。
半導体光増幅器の利得は、周囲の温度、入射光の偏光
状態等により変化する。従って、半導体光増幅器を実際
にシステムの中で用いる際には、光増幅器の利得の安定
化制御が不可欠である。従来、光増幅器の利得安定化方
式としては、送信信号に予め10KHz程度の低周波数パイ
ロット信号を重畳して光ファイバで伝送し、リピータと
して用いる光増幅器の部分で、光増幅器出力の一部を分
岐して分岐光を得、この分岐光を電気信号に変換してパ
イロット信号を検出するか、又は光増幅器の端子電圧変
化からパイロット信号を検出し、そのパイロット信号の
大きさを一定値に保つように制御する方法が知られてい
る。この技術については、雑誌「エレクトロニクス・レ
ターズ（Electronics Letters）」、第25巻、1989年、2
35−236頁や、「電子情報通信学会英文論文誌」、第E72
巻、1989年、1059−1060頁に述べられている。
状態等により変化する。従って、半導体光増幅器を実際
にシステムの中で用いる際には、光増幅器の利得の安定
化制御が不可欠である。従来、光増幅器の利得安定化方
式としては、送信信号に予め10KHz程度の低周波数パイ
ロット信号を重畳して光ファイバで伝送し、リピータと
して用いる光増幅器の部分で、光増幅器出力の一部を分
岐して分岐光を得、この分岐光を電気信号に変換してパ
イロット信号を検出するか、又は光増幅器の端子電圧変
化からパイロット信号を検出し、そのパイロット信号の
大きさを一定値に保つように制御する方法が知られてい
る。この技術については、雑誌「エレクトロニクス・レ
ターズ（Electronics Letters）」、第25巻、1989年、2
35−236頁や、「電子情報通信学会英文論文誌」、第E72
巻、1989年、1059−1060頁に述べられている。
（発明が解決しようとする課題） しかし、従来の光増幅器の利得安定化方法では、周波
信号を伝送信号に重畳するために、光送信器として特殊
な方式のものを採用するか、又は外部変調器を用いる必
要がある。
信号を伝送信号に重畳するために、光送信器として特殊
な方式のものを採用するか、又は外部変調器を用いる必
要がある。
本発明の目的は、上述の課題を解決し、特殊な光送信
器や光変調器を用いずに利得の安定化制御が可能な半導
体光増幅器を提供することにある。
器や光変調器を用いずに利得の安定化制御が可能な半導
体光増幅器を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明による半導体光増幅装置は、活性層の光軸方向
に配列されていて互いに独立な複数の電流注入領域を持
つ半導体光増幅器と、前記複数の電流注入領域のうち入
力端面に近い第一の注入領域に直流電流と共に低周波の
特定周波数信号を印加する手段と、前記光増幅器の出力
光中の前記特定の周波数信号成分を検出し、その大きさ
を一定値に保つように、前記光増幅器の前記第一の注入
領域以外の電流注入領域への注入電流を制御する手段と
からなることを特徴とするものである。
に配列されていて互いに独立な複数の電流注入領域を持
つ半導体光増幅器と、前記複数の電流注入領域のうち入
力端面に近い第一の注入領域に直流電流と共に低周波の
特定周波数信号を印加する手段と、前記光増幅器の出力
光中の前記特定の周波数信号成分を検出し、その大きさ
を一定値に保つように、前記光増幅器の前記第一の注入
領域以外の電流注入領域への注入電流を制御する手段と
からなることを特徴とするものである。
（作用） 本願と同一の出願人により先に出願されている特願昭
63−123142に述べられているように、半導体光増幅器で
は、エピタキシャル層側の電極を分離することにより、
互いに独立に電流を注入できる多電極構造を実現するこ
とが可能である。また、「電子情報通信学会論文誌」、
第E71巻、第10号、1988年、第972−974頁に述べられて
いるように、半導体光増幅器は注入電流を変調すること
により、利得をもつ光変調器として利用できる。従っ
て、多電極構造半導体光増幅器を用いた場合、入力側に
近い電極に直流バイアスと共に低周波パイロット信号を
印加し、光増幅器出力のパイロット信号成分を抽出し
て、それを一定値になるように制御することにより、利
得安定化が可能となる。この場合、パイロット信号印加
のための光変調器と光増幅器がモノリシック集積されて
いる素子を用いているから、特殊な光送信器や光変調器
を用いずに利得の安定化制御ができる半導体光増幅装置
が可能となる。
63−123142に述べられているように、半導体光増幅器で
は、エピタキシャル層側の電極を分離することにより、
互いに独立に電流を注入できる多電極構造を実現するこ
とが可能である。また、「電子情報通信学会論文誌」、
第E71巻、第10号、1988年、第972−974頁に述べられて
いるように、半導体光増幅器は注入電流を変調すること
により、利得をもつ光変調器として利用できる。従っ
て、多電極構造半導体光増幅器を用いた場合、入力側に
近い電極に直流バイアスと共に低周波パイロット信号を
印加し、光増幅器出力のパイロット信号成分を抽出し
て、それを一定値になるように制御することにより、利
得安定化が可能となる。この場合、パイロット信号印加
のための光変調器と光増幅器がモノリシック集積されて
いる素子を用いているから、特殊な光送信器や光変調器
を用いずに利得の安定化制御ができる半導体光増幅装置
が可能となる。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例の半導体光増幅装置を示す
ブロック図である。本図において、半導体光増幅器20
は、光軸に沿い、かつ基盤に垂直な面における断面図で
示してある。先ず初めに、本実施例に用いる半導体光増
幅器の製作方法に付いて説明する。
ブロック図である。本図において、半導体光増幅器20
は、光軸に沿い、かつ基盤に垂直な面における断面図で
示してある。先ず初めに、本実施例に用いる半導体光増
幅器の製作方法に付いて説明する。
まず気相成長法により、ｎ−InPバッファ層11、ノン
ドープのInGaAsP活性層12、ｐ−InPクラッド層13、ｐ−
InGaAsPキャップ層14を（100）ｎ−InP基板10上に連続
的に成長する。次に、ここでは図示していないが、エッ
チングと埋込の成長により特開昭58−067087号に開示さ
れているような二重のチャンネルプレーナ埋込み（DC−
PBH）構造を形成する。この半導体光増幅器において
は、利得の偏光依存性を低減するための活性層を0.2μ
ｍ、幅を１μｍとした。
ドープのInGaAsP活性層12、ｐ−InPクラッド層13、ｐ−
InGaAsPキャップ層14を（100）ｎ−InP基板10上に連続
的に成長する。次に、ここでは図示していないが、エッ
チングと埋込の成長により特開昭58−067087号に開示さ
れているような二重のチャンネルプレーナ埋込み（DC−
PBH）構造を形成する。この半導体光増幅器において
は、利得の偏光依存性を低減するための活性層を0.2μ
ｍ、幅を１μｍとした。
次にｐ側にオーム性電極を前面に蒸着した後、通常の
フォトリングラフィ法及びドライエッチング法によりｐ
側電極15、ｐ−InGaAsPキャップ層14及びｐ−InPクラッ
ド層13の途中迄を光軸に垂直な方向にストライプ状に除
去する。図ではｐ側電極15のうちの信号入力側を15a、
出力側を15bとして符号を付している。次いでｎ側電極1
6を形成し、へき開により入出力端面17a、17bを形成
し、その上に無反射コート膜となるSiN膜18a,18bをプラ
ズマCVD法により形成する。ここで述べたｐ側電極と半
導体層の途中迄の除去はｐ側電極を15a,15bに分割し電
気的な分離を行うためのもので、半導体層の除去の代わ
りにイオン打込等を用いてもよい。このような構造をと
ることにより、活性層の光軸方向に、互いに独立に電流
を注入できる２つの領域を得ることができる。
フォトリングラフィ法及びドライエッチング法によりｐ
側電極15、ｐ−InGaAsPキャップ層14及びｐ−InPクラッ
ド層13の途中迄を光軸に垂直な方向にストライプ状に除
去する。図ではｐ側電極15のうちの信号入力側を15a、
出力側を15bとして符号を付している。次いでｎ側電極1
6を形成し、へき開により入出力端面17a、17bを形成
し、その上に無反射コート膜となるSiN膜18a,18bをプラ
ズマCVD法により形成する。ここで述べたｐ側電極と半
導体層の途中迄の除去はｐ側電極を15a,15bに分割し電
気的な分離を行うためのもので、半導体層の除去の代わ
りにイオン打込等を用いてもよい。このような構造をと
ることにより、活性層の光軸方向に、互いに独立に電流
を注入できる２つの領域を得ることができる。
次に本実施例の動作を説明する。光ファイバ1aにより
伝送された入力光信号19aはレンズ等の光結合手段（図
では省略）により光増幅器20のに結合される。電極15a
は、光増幅器20のｐ側電極のうち入力側に近い電極であ
る。発振器2aからの小振幅、低周波（ここでは10kHz）
パイロット信号と直流電流2bからの直流電流とが駆動回
路2cにより加え合わされ、電極15aに印可される。光増
幅器20の光出力19bは、光ファイバ1bに結合された後、
一部は光分岐３により分岐され、光検出器４により電気
信号に変換される。光検出器４の出力信号は、増幅器５
により増幅される。増幅器５の出力側には帯域フィルタ
が設けていて、この帯域フィルタにより10KHzのパイロ
ット信号周波成分が取り出される。このパイロット信号
周波数成分は、整流回路６で整流され、整流回路６の出
力の直流信号は、低域フィルタ７を通り平滑化され、差
動増幅器８の一つの入力端子8aに入力される。差動増幅
器８のもう一つの入力端子8bには、基準となる電圧が印
可される。差動増幅器８の出力は光増幅器駆動回路９で
電力を増幅される。光増幅器駆動回路９の出力は光増幅
器20のもう一つのｐ側電極15bに駆動電流として加えら
れる。このような構成により、半導体光増幅器20の光出
力19bは、光分岐３、光検出器４、増幅器５、整流回路
６、低域フィルタ７、差動増幅器８および光増幅器駆動
回路９を経て、ｐ側電極15bに帰還される。この帰還回
路により、差動増幅器８の出力が零になるように、光増
幅器駆動回路９の出力の駆動電流が制御され、ひいては
半導体光増幅器20の利得が一定に制御される。
伝送された入力光信号19aはレンズ等の光結合手段（図
では省略）により光増幅器20のに結合される。電極15a
は、光増幅器20のｐ側電極のうち入力側に近い電極であ
る。発振器2aからの小振幅、低周波（ここでは10kHz）
パイロット信号と直流電流2bからの直流電流とが駆動回
路2cにより加え合わされ、電極15aに印可される。光増
幅器20の光出力19bは、光ファイバ1bに結合された後、
一部は光分岐３により分岐され、光検出器４により電気
信号に変換される。光検出器４の出力信号は、増幅器５
により増幅される。増幅器５の出力側には帯域フィルタ
が設けていて、この帯域フィルタにより10KHzのパイロ
ット信号周波成分が取り出される。このパイロット信号
周波数成分は、整流回路６で整流され、整流回路６の出
力の直流信号は、低域フィルタ７を通り平滑化され、差
動増幅器８の一つの入力端子8aに入力される。差動増幅
器８のもう一つの入力端子8bには、基準となる電圧が印
可される。差動増幅器８の出力は光増幅器駆動回路９で
電力を増幅される。光増幅器駆動回路９の出力は光増幅
器20のもう一つのｐ側電極15bに駆動電流として加えら
れる。このような構成により、半導体光増幅器20の光出
力19bは、光分岐３、光検出器４、増幅器５、整流回路
６、低域フィルタ７、差動増幅器８および光増幅器駆動
回路９を経て、ｐ側電極15bに帰還される。この帰還回
路により、差動増幅器８の出力が零になるように、光増
幅器駆動回路９の出力の駆動電流が制御され、ひいては
半導体光増幅器20の利得が一定に制御される。
この構成によれば、低周波信号を伝送信号に重畳する
ための特殊な光送信器や外部変調器を用いることなく光
増幅器の利得安定化制御が可能となる。光増幅器を光変
調器として用いる際には、自然放出光が問題になるが、
入力信号光強度に対して、利得の大きさ（直流バイアス
の大きさ）を最適化することによりこの問題は除くこと
が出来る。実験では電極15aへの直流注入電流30mA、パ
イロット信号振幅1mAの状態で、光増幅器20のファイバ
間利得を10dBに安定化することが確認できた。
ための特殊な光送信器や外部変調器を用いることなく光
増幅器の利得安定化制御が可能となる。光増幅器を光変
調器として用いる際には、自然放出光が問題になるが、
入力信号光強度に対して、利得の大きさ（直流バイアス
の大きさ）を最適化することによりこの問題は除くこと
が出来る。実験では電極15aへの直流注入電流30mA、パ
イロット信号振幅1mAの状態で、光増幅器20のファイバ
間利得を10dBに安定化することが確認できた。
また、従来、遠隔地に置かれた光送信器でパイロット
信号を印可していたのに比べ、光増幅器20の極く近くで
パイロット信号を印加するから、遠隔地に置かれた光送
信器の状態、光送信器と光交換機の間の光ファイバ伝送
路1aの状態によらず、光増幅器20の利得の安定化制御が
容易に確実に実現できるという利点も生じる。
信号を印可していたのに比べ、光増幅器20の極く近くで
パイロット信号を印加するから、遠隔地に置かれた光送
信器の状態、光送信器と光交換機の間の光ファイバ伝送
路1aの状態によらず、光増幅器20の利得の安定化制御が
容易に確実に実現できるという利点も生じる。
以上の実施例では、光増幅器出力中のパイロット信号
の強度のモニタを、光増幅器出力の一部を分岐して光電
変換することにより行ったが、雑誌「エレクトロニクス
・レターズ（Electronics Letters）」、第25巻、1989
年、235−236頁に述べられているように、光増幅器の端
子電圧変化を検知してもよい。
の強度のモニタを、光増幅器出力の一部を分岐して光電
変換することにより行ったが、雑誌「エレクトロニクス
・レターズ（Electronics Letters）」、第25巻、1989
年、235−236頁に述べられているように、光増幅器の端
子電圧変化を検知してもよい。
（発明の効果） 以上に説明したように、本発明によれば、従来の光増
幅器の利得安定化方法で必要であった低周波信号を伝送
信号に重畳するための特殊な光送信器や外部変調器を必
要とせずに利得の安定化制御が可能な半導体光増幅装置
が得られる。
幅器の利得安定化方法で必要であった低周波信号を伝送
信号に重畳するための特殊な光送信器や外部変調器を必
要とせずに利得の安定化制御が可能な半導体光増幅装置
が得られる。
第１図は本発明による半導体光増幅装置の構成を示すブ
ロック図である。本図に於て、1a,1bは光ファイバ、2a
は発振器、2bは直流電源、2cは駆動回路、３は光分岐、
４は光検出器、５は増幅器、６は帯域フィルタ、７は整
流回路、８は差動増幅器、8a,8bは端子、９は駆動回
路、10は半導体基板、11,12,13、14は半導体、15a,15b,
16は電極、17a,17bは端面、18a,18bは無反射コート膜、
19a,19bは光信号である。
ロック図である。本図に於て、1a,1bは光ファイバ、2a
は発振器、2bは直流電源、2cは駆動回路、３は光分岐、
４は光検出器、５は増幅器、６は帯域フィルタ、７は整
流回路、８は差動増幅器、8a,8bは端子、９は駆動回
路、10は半導体基板、11,12,13、14は半導体、15a,15b,
16は電極、17a,17bは端面、18a,18bは無反射コート膜、
19a,19bは光信号である。
Claims (1)
- 【請求項１】活性層の光軸方向に配列され互いに独立な
複数の電流注入領域を持つ半導体光増幅器と、前記複数
の電流注入領域のうち入力端面に近い第一の注入領域に
直流電流と共に低周波の特定周波数信号を印加する手段
と、前記光増幅器の出力光中の前記特定周波数信号の成
分を検出し、その大きさを一定値に保つように、前記光
増幅器における前記第一の注入領域以外の電流注入領域
への注入電流を制御する手段とからなることを特徴とす
る半導体光増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238780A JP2900567B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 半導体光増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2238780A JP2900567B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 半導体光増幅装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04118637A JPH04118637A (ja) | 1992-04-20 |
| JP2900567B2 true JP2900567B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=17035171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2238780A Expired - Lifetime JP2900567B2 (ja) | 1990-09-07 | 1990-09-07 | 半導体光増幅装置 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP2900567B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1990
- 1990-09-07 JP JP2238780A patent/JP2900567B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH04118637A (ja) | 1992-04-20 |
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