JP3502017B2 - サイドモード抑圧比（ｓｍｓｒ）が高く波長も安定した可調光送信機 - Google Patents
サイドモード抑圧比（ｓｍｓｒ）が高く波長も安定した可調光送信機Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/50—Transmitters
- H04B10/501—Structural aspects
- H04B10/506—Multiwavelength transmitters
-
- 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
- H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
- H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
- H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、可調
光送信機、より詳細には、可調分布型ブラッグ反射器
（ＤＢＲ）半導体レーザ並びにレーザを安定化させるた
めおよびサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）を比較的高く
維持するための手段を備える光送信機に関する。
光送信機、より詳細には、可調分布型ブラッグ反射器
（ＤＢＲ）半導体レーザ並びにレーザを安定化させるた
めおよびサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）を比較的高く
維持するための手段を備える光送信機に関する。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重（ＷＤＭ）光網は、おのお
のが異なる搬送波周波数あるいは波長を持つ複数のチャ
ネルを単一の光ファイバ上にローディングすることで、
通信（例えば、伝送）システムの情報搬送能力を増加さ
せる。過去数年間で、商用波長分割多重（ＷＤＭ）シス
テムのチャネル密度は劇的に増加している。現時点で
は、例えば、約１．５５μｍ近傍の搬送波周波数にて動
作し、８０個の別個のチャネルを、５０ＧＨｚの間隔に
て搬送する能力を持つ商用システムが存在する。さらに
大きな容量を持つシステムも現在計画中である。これら
システムは、しばしば、稠密ＷＤＭあるいはＤＷＤＭシ
ステムと呼ばれている。このようなシステムにおいて
は、好ましくは、複数の所望のチャネル波長のサブセッ
トの任意の一つにて動作できる光源（あるいは光送信機
が用いられる。
のが異なる搬送波周波数あるいは波長を持つ複数のチャ
ネルを単一の光ファイバ上にローディングすることで、
通信（例えば、伝送）システムの情報搬送能力を増加さ
せる。過去数年間で、商用波長分割多重（ＷＤＭ）シス
テムのチャネル密度は劇的に増加している。現時点で
は、例えば、約１．５５μｍ近傍の搬送波周波数にて動
作し、８０個の別個のチャネルを、５０ＧＨｚの間隔に
て搬送する能力を持つ商用システムが存在する。さらに
大きな容量を持つシステムも現在計画中である。これら
システムは、しばしば、稠密ＷＤＭあるいはＤＷＤＭシ
ステムと呼ばれている。このようなシステムにおいて
は、好ましくは、複数の所望のチャネル波長のサブセッ
トの任意の一つにて動作できる光源（あるいは光送信機
が用いられる。
【０００３】ただし、これらシステムを長期間に渡って
動作していると、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）半導
体レーザの性能が、エージングおよび材料の欠陥に起因
して、次第に劣化し、レーザの波長が所望のチャネル波
長から別の波長にドリフトするようになる。ドリフトが
大きくなると、レーザは、モードホップ（mode hop）を
示すようになる。つまり、出力が、突然、異なる縦モー
ドにスイッチするようになる。波長分割多重（ＷＤＭ）
システムでは、モードホップを起こすチャネルは、突
然、当初指定されたモードとは異なるモード（つまり、
搬送波波長）（例えば、ＩＴＵグリッドポイントによっ
て指定されるのとは異なるチャネル波長）にて動作し始
める。
動作していると、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）半導
体レーザの性能が、エージングおよび材料の欠陥に起因
して、次第に劣化し、レーザの波長が所望のチャネル波
長から別の波長にドリフトするようになる。ドリフトが
大きくなると、レーザは、モードホップ（mode hop）を
示すようになる。つまり、出力が、突然、異なる縦モー
ドにスイッチするようになる。波長分割多重（ＷＤＭ）
システムでは、モードホップを起こすチャネルは、突
然、当初指定されたモードとは異なるモード（つまり、
搬送波波長）（例えば、ＩＴＵグリッドポイントによっ
て指定されるのとは異なるチャネル波長）にて動作し始
める。
【０００４】レーザを、所定の搬送波波長（縦モード）
にて、モードホッピングを起こすことなく、動作するよ
うに制御する（つまり、安定化させる）必要性と同時
に、他の縦モードの強度を相対的に低く維持する必要
性、つまり、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）をできる
限り高く維持する必要性が存在する。
にて、モードホッピングを起こすことなく、動作するよ
うに制御する（つまり、安定化させる）必要性と同時
に、他の縦モードの強度を相対的に低く維持する必要
性、つまり、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）をできる
限り高く維持する必要性が存在する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】波長の安定化するため、
およびサイドモード抑圧比（SMSR）を高く維持するため
の従来の技術による一つのアプローチが、S.L.Woodward
らによって、IEEE Photonics Lett.,Vol.4,No.5,pp.417
ュ419(May 1992)において開示されている（以降、これは
Woodwardとして言及される）。Woodwardの構成による
と、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザは、ブラッ
グ同調セクションを備え、これが利得セクションと光検
出器との間に配置され、これらセクションとモノリシッ
クに一体化される。表向きは、制御ループによって、レ
ーザの単一モードの動作と高いサイドモード抑圧比（Ｓ
ＭＳＲ）が確保されている。より具体的には、ブラッグ
セクションに供給される同調電流に、１００ｋＨｚの正
弦波（ディザー）が加えられる。エラー信号がブラッグ
セクションを通じて一体化された光検出器に送信される
光信号から導出され、このエラー信号がロックイン増幅
器によって検出され、同調セクションにフィードバック
される。彼らの論文の図２に示されるように、Woodward
は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）は、検出器電流
（つまり、レーザの出力電力）の同調電流に関する第一
次導関数がゼロとなるときの（つまり、ｄＰout／ｄＩ
tune＝０のとき）最大となることを示唆する。
およびサイドモード抑圧比（SMSR）を高く維持するため
の従来の技術による一つのアプローチが、S.L.Woodward
らによって、IEEE Photonics Lett.,Vol.4,No.5,pp.417
ュ419(May 1992)において開示されている（以降、これは
Woodwardとして言及される）。Woodwardの構成による
と、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザは、ブラッ
グ同調セクションを備え、これが利得セクションと光検
出器との間に配置され、これらセクションとモノリシッ
クに一体化される。表向きは、制御ループによって、レ
ーザの単一モードの動作と高いサイドモード抑圧比（Ｓ
ＭＳＲ）が確保されている。より具体的には、ブラッグ
セクションに供給される同調電流に、１００ｋＨｚの正
弦波（ディザー）が加えられる。エラー信号がブラッグ
セクションを通じて一体化された光検出器に送信される
光信号から導出され、このエラー信号がロックイン増幅
器によって検出され、同調セクションにフィードバック
される。彼らの論文の図２に示されるように、Woodward
は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）は、検出器電流
（つまり、レーザの出力電力）の同調電流に関する第一
次導関数がゼロとなるときの（つまり、ｄＰout／ｄＩ
tune＝０のとき）最大となることを示唆する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】実際の波長分割多重
（ＷＤＭ）システムにおいては、各チャネルに対するサ
イドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）は、必ずしもｄＰout／
ｄＩtune＝０において最大とはならなず、実際、代表的
なケースにおいては、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）
は、ｄＰout／ｄＩtune＝０においては極大より３〜５
ｄＢ低くなること、つまり、殆どのチャネルでは、サイ
ドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）は、第一次導関数が０では
ない同調電流の値において極大となることが発見され
た。この発見に基づいて、本発明の一つの実施例による
波長安定化光送信機は、分布型ブラッグ反射器（ＤＢ
Ｒ）半導体レーザおよびレーザの中心波長を制御するた
めのフィードバックループを備える。特徴として、この
光送信機は、メモリを備えるが、このメモリ内には、サ
イドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が極大となる第一次導関
数ｄＰout／ｄＩtuneの非ゼロの値が複数の異なるチャ
ネル波長のおのおのに対して格納される。この光送信機
は、さらに、コントローラを備え、このコントローラ
は、これら格納されている値に応答して、レーザに、サ
イドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が最大となるレベルの同
調電流を各チャネル波長に対して供給する。
（ＷＤＭ）システムにおいては、各チャネルに対するサ
イドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）は、必ずしもｄＰout／
ｄＩtune＝０において最大とはならなず、実際、代表的
なケースにおいては、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）
は、ｄＰout／ｄＩtune＝０においては極大より３〜５
ｄＢ低くなること、つまり、殆どのチャネルでは、サイ
ドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）は、第一次導関数が０では
ない同調電流の値において極大となることが発見され
た。この発見に基づいて、本発明の一つの実施例による
波長安定化光送信機は、分布型ブラッグ反射器（ＤＢ
Ｒ）半導体レーザおよびレーザの中心波長を制御するた
めのフィードバックループを備える。特徴として、この
光送信機は、メモリを備えるが、このメモリ内には、サ
イドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が極大となる第一次導関
数ｄＰout／ｄＩtuneの非ゼロの値が複数の異なるチャ
ネル波長のおのおのに対して格納される。この光送信機
は、さらに、コントローラを備え、このコントローラ
は、これら格納されている値に応答して、レーザに、サ
イドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が最大となるレベルの同
調電流を各チャネル波長に対して供給する。
【０００７】本発明および本発明の様々な特徴および長
所が、以下の詳細な説明を、付録の図面を参照しながら
読むことで一層明らかになるものである。
所が、以下の詳細な説明を、付録の図面を参照しながら
読むことで一層明らかになるものである。
【０００８】なお、図面を簡潔にするために、図１およ
び図２は、正確な縮尺では描かれていない。加えて、Α
は、物理的あるいは光学的単位を記述する場合は、オン
グストロームを表し、電流を記述する場合は、アンペア
を表す。
び図２は、正確な縮尺では描かれていない。加えて、Α
は、物理的あるいは光学的単位を記述する場合は、オン
グストロームを表し、電流を記述する場合は、アンペア
を表す。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に示すように、本発明の一つ
の実施例による光送信機１０は、複数の中心波長の任意
の一つ、例えば、波長分割多重（ＷＤＭ）通信システム
のキャリアあるいはチャネル波長の光出力を生成するよ
うに設計された可調分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レ
ーザ１２を備える。このレーザの出力は、一例として光
ファイバ１４として示される伝送媒体に結合される。波
長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいては、複数の分布
型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザの出力が、例えば、
適当な受動結合器（図示せず）内で、例えば、ファイバ
を通じて同時に伝送するために結合される。後者は、レ
ーザ出力をこれを利用するデバイス１５に配信する。デ
バイス１５としては、端末装置、光受信機、光増幅器、
光イソレータ、光結合器、光マルチプレクサなどが含ま
れる。
の実施例による光送信機１０は、複数の中心波長の任意
の一つ、例えば、波長分割多重（ＷＤＭ）通信システム
のキャリアあるいはチャネル波長の光出力を生成するよ
うに設計された可調分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レ
ーザ１２を備える。このレーザの出力は、一例として光
ファイバ１４として示される伝送媒体に結合される。波
長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいては、複数の分布
型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザの出力が、例えば、
適当な受動結合器（図示せず）内で、例えば、ファイバ
を通じて同時に伝送するために結合される。後者は、レ
ーザ出力をこれを利用するデバイス１５に配信する。デ
バイス１５としては、端末装置、光受信機、光増幅器、
光イソレータ、光結合器、光マルチプレクサなどが含ま
れる。
【００１０】分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザ
は、当分野において周知のように、典型的には、光学的
にタンデム配列に結合された少なくとも２つのモノリシ
ックなセクション、つまり、利得セクションと分布型ブ
ラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションを含む。オプション
として、このレーザは、これとモノリシックに一体化さ
れた一つあるいは複数のデバイス、例えば、光増幅器セ
クション、変調器セクション、光検出器セクション、他
の格子セクション、あるいは周波数同調セクションを含
むこともできる。別の方法として、光検出器は、レーザ
にとって外部の離散デバイスとすることもできる。（後
に説明するように、図１および図２の各実施例において
は、周波数弁別器１６の一部を形成する外部離散光弁別
器１６．１が利用される）。いずれの場合も、光検出器
は、レーザの出力電力のモニタとして機能する。出力電
力は、利得セクションに加えられる利得電流Ｉgainによ
って決定される。出力光は、利得セクションから出現す
ることも、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクション
（あるいは一体化された光検出器セクション）から出現
することもあり、前者の場合は、通常、正面放出と呼ば
れ、後者の場合は、通常、背面放出と呼ばれる。同調電
流Ｉtuneが、レーザ出力の中心波長を同調するために分
布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに加えられ
る。波長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいては、レー
ザは、チャネル波長のサブグループに対応する複数の中
心波長の任意の一つを生成する能力を持ち、様々な異な
るサブグループの波長を生成する異なるレーザの出力を
結合することで、システムの広範囲なチャネルのスペク
トル（広がり）がカバーされる。
は、当分野において周知のように、典型的には、光学的
にタンデム配列に結合された少なくとも２つのモノリシ
ックなセクション、つまり、利得セクションと分布型ブ
ラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションを含む。オプション
として、このレーザは、これとモノリシックに一体化さ
れた一つあるいは複数のデバイス、例えば、光増幅器セ
クション、変調器セクション、光検出器セクション、他
の格子セクション、あるいは周波数同調セクションを含
むこともできる。別の方法として、光検出器は、レーザ
にとって外部の離散デバイスとすることもできる。（後
に説明するように、図１および図２の各実施例において
は、周波数弁別器１６の一部を形成する外部離散光弁別
器１６．１が利用される）。いずれの場合も、光検出器
は、レーザの出力電力のモニタとして機能する。出力電
力は、利得セクションに加えられる利得電流Ｉgainによ
って決定される。出力光は、利得セクションから出現す
ることも、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクション
（あるいは一体化された光検出器セクション）から出現
することもあり、前者の場合は、通常、正面放出と呼ば
れ、後者の場合は、通常、背面放出と呼ばれる。同調電
流Ｉtuneが、レーザ出力の中心波長を同調するために分
布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに加えられ
る。波長分割多重（ＷＤＭ）システムにおいては、レー
ザは、チャネル波長のサブグループに対応する複数の中
心波長の任意の一つを生成する能力を持ち、様々な異な
るサブグループの波長を生成する異なるレーザの出力を
結合することで、システムの広範囲なチャネルのスペク
トル（広がり）がカバーされる。
【００１１】ただし、レーザ１２の出力波長は、そのま
までは、時間の経過と共に不安定となることがある。つ
まり、波長がエージングおよびレーザ内の材料の欠陥の
ために、ドリフトすることがある。前述のように、波長
が大きくドリフトすると、レーザは、モードホッピング
を示すことがある。つまり、レーザが、突然、所望のあ
るいは指定されたチャネル波長に対応する一つの縦モー
ド（中心波長）から別の縦モードにスイッチすることが
ある。このために、送信機１０には、出力波長を安定化
するためのフィードバックループ、およびモードホッピ
ングを抑圧するためのフィードバックループが設けられ
る。さらに、オプションとして、送信機１０に、出力電
力を一定に維持するための第三のフィードバックループ
を設けることもある。
までは、時間の経過と共に不安定となることがある。つ
まり、波長がエージングおよびレーザ内の材料の欠陥の
ために、ドリフトすることがある。前述のように、波長
が大きくドリフトすると、レーザは、モードホッピング
を示すことがある。つまり、レーザが、突然、所望のあ
るいは指定されたチャネル波長に対応する一つの縦モー
ド（中心波長）から別の縦モードにスイッチすることが
ある。このために、送信機１０には、出力波長を安定化
するためのフィードバックループ、およびモードホッピ
ングを抑圧するためのフィードバックループが設けられ
る。さらに、オプションとして、送信機１０に、出力電
力を一定に維持するための第三のフィードバックループ
を設けることもある。
【００１２】より具体的には、光送信機１０は、波長安
定化フィードバックループを備え、これは、光結合器あ
るいはタップ２２、周波数弁別器１６、マイクロプロセ
ッサ（μＰ）１８、およびレーザ１２から構成される。
レーザ１２には、周知の熱電気クーラ（ＴＥＣ）１２．
１および温度センサ１２．２が熱的に結合される。タッ
プ２２は、光出力の小さな割合（例えば、５％）を、周
波数弁別器１６に結合する。周波数弁別器１６は、当分
野においては周知のように、コリメータ（図示せず）を
備え、タップ２２からの光信号をビームスプリッタ（図
示せず）に向ける。ビームスプリッタは、ビーム（光信
号）を２つの部分に分割する。この一方は、参照光検出
器１６．１によって受光され、もう一方は、ファブリペ
ロ（ＦＰ）エタロン（図示せず）を通じてファブリペロ
（ＦＰ）光検出器１６．２にパスされる。これら光検出
器からのＤＣ光電流ＩFPおよびＩrefを、トランスイン
ピーダンス増幅器２４に結合することで、対応する電圧
信号ＶEPおよびＶrefが生成され、これら電圧信号が入
力としてマイクロプロセッサ１８に供給される。周波数
弁別器１６は、さらに、温度センサ１６．３を備える。
この出力は、マイクロプロセッサ１８の一方の入力に供
給され、レーザ１２の温度センサ１２．２からの出力が
もう一つの入力に供給される。一方、マイクロプロセッ
サ１８は、エラー信号Ｔerrorを熱電気クーラ（ＴＥ
Ｃ）１２．１に供給し、これによって、レーザ１２の温
度、より具体的には、レーザ１２の分布型ブラッグ反射
器（ＤＢＲ）セクションの温度を制御する。
定化フィードバックループを備え、これは、光結合器あ
るいはタップ２２、周波数弁別器１６、マイクロプロセ
ッサ（μＰ）１８、およびレーザ１２から構成される。
レーザ１２には、周知の熱電気クーラ（ＴＥＣ）１２．
１および温度センサ１２．２が熱的に結合される。タッ
プ２２は、光出力の小さな割合（例えば、５％）を、周
波数弁別器１６に結合する。周波数弁別器１６は、当分
野においては周知のように、コリメータ（図示せず）を
備え、タップ２２からの光信号をビームスプリッタ（図
示せず）に向ける。ビームスプリッタは、ビーム（光信
号）を２つの部分に分割する。この一方は、参照光検出
器１６．１によって受光され、もう一方は、ファブリペ
ロ（ＦＰ）エタロン（図示せず）を通じてファブリペロ
（ＦＰ）光検出器１６．２にパスされる。これら光検出
器からのＤＣ光電流ＩFPおよびＩrefを、トランスイン
ピーダンス増幅器２４に結合することで、対応する電圧
信号ＶEPおよびＶrefが生成され、これら電圧信号が入
力としてマイクロプロセッサ１８に供給される。周波数
弁別器１６は、さらに、温度センサ１６．３を備える。
この出力は、マイクロプロセッサ１８の一方の入力に供
給され、レーザ１２の温度センサ１２．２からの出力が
もう一つの入力に供給される。一方、マイクロプロセッ
サ１８は、エラー信号Ｔerrorを熱電気クーラ（ＴＥ
Ｃ）１２．１に供給し、これによって、レーザ１２の温
度、より具体的には、レーザ１２の分布型ブラッグ反射
器（ＤＢＲ）セクションの温度を制御する。
【００１３】動作においては、この波長安定化フィード
バックループは、ＤＣ光電流の比を測定する（この比
は、弁別比と呼ばれる）。エラー信号Ｔerrorが、マイ
クロプロセッサ１８内にレーザの所定の中心波長（例え
ば、ＩＴＵ格子ポイント）に対して格納されている値と
この判別比との間の偏差として生成される。このエラー
信号にて熱電気クーラ（ＴＥＣ）１２．１を駆動するこ
とで、レーザの温度が、閉じたフィードバックループ方
式にてこの偏差が０になるまで変化される。
バックループは、ＤＣ光電流の比を測定する（この比
は、弁別比と呼ばれる）。エラー信号Ｔerrorが、マイ
クロプロセッサ１８内にレーザの所定の中心波長（例え
ば、ＩＴＵ格子ポイント）に対して格納されている値と
この判別比との間の偏差として生成される。このエラー
信号にて熱電気クーラ（ＴＥＣ）１２．１を駆動するこ
とで、レーザの温度が、閉じたフィードバックループ方
式にてこの偏差が０になるまで変化される。
【００１４】他方、モードホップ抑圧フィードバックル
ープは、位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）２０（例え
ば、ロックイン増幅器）、同調電流のＤＣ源２６、ディ
ザー信号のＡＣ源２８、およびマイクロプロセッサ１８
から構成される。位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）２
０は、周波数弁別器１６のＶref出力とディザー源２８
から入力を受信し、出力信号（例えば、ロックイン増幅
器の同相信号）を接続２１を通じてマイクロプロセッサ
１８に供給する。ディザー源２８からのディザー信号
は、ＤＣ源２８からのＤＣ同調信号に加えられ、レーザ
１２の分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに加
えられる。ＤＣ同調電流の規模はマイクロプロセッサ１
８によって制御される。
ープは、位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）２０（例え
ば、ロックイン増幅器）、同調電流のＤＣ源２６、ディ
ザー信号のＡＣ源２８、およびマイクロプロセッサ１８
から構成される。位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）２
０は、周波数弁別器１６のＶref出力とディザー源２８
から入力を受信し、出力信号（例えば、ロックイン増幅
器の同相信号）を接続２１を通じてマイクロプロセッサ
１８に供給する。ディザー源２８からのディザー信号
は、ＤＣ源２８からのＤＣ同調信号に加えられ、レーザ
１２の分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに加
えられる。ＤＣ同調電流の規模はマイクロプロセッサ１
８によって制御される。
【００１５】一例として、ＤＣ同調電流は、０．１〜４
０ｍＡのレンジを持ち、ディザー電流は、たった約１０
μＡなるピーク・ツウ・ピークの比較的小さな振幅を持
つ。
０ｍＡのレンジを持ち、ディザー電流は、たった約１０
μＡなるピーク・ツウ・ピークの比較的小さな振幅を持
つ。
【００１６】動作においては、位相センシティブ検出器
（ＰＳＤ）２０とディザー源２８の組合せからアナログ
アプローチが構成され、レーザ１２の出力電流の同調電
流に関する第一次導関数、つまり、ｄＰout／ｄＩtune
が生成される。（後に図２との関連で説明するように、
デジタルアプローチを用いてこの導関数を生成すること
もできる）。位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）２０と
してロックイン増幅器が用いられる場合は、ロックイン
増幅器によって生成される同相ロックイン信号は、この
第一次導関数に比例する。この同相信号は、導関数が正
である場合は正とされ、その他の場合は、負あるいは０
とされる。（ロックイン増幅器からの直交信号は、用い
られる全ての同調電流に対して重要でないことが確認さ
れている）。この第一次導関数がレーザの動作を制御す
るために用いられる。つまり、レーザがキャリア信号を
提供するためにどのようなチャネルに対して指定されて
いる場合でも、レーザが極大サイドモード抑圧比（ＳＭ
ＳＲ）にて動作するようにされる。ここで用いられる極
大なる用語は、各チャネルに対する局所極大のみでな
く、極大値の約１ｄＢ以内のサイドモード抑圧比（ＳＭ
ＳＲ）値も含むことに注意する。許容可能なサイドモー
ド抑圧比（ＳＭＳＲ）のレンジは、勿論、ｄＰ out／ｄ
Ｉtuneおよび／あるいは同調電流についても対応する許
容可能なレンジが存在することを意味する。
（ＰＳＤ）２０とディザー源２８の組合せからアナログ
アプローチが構成され、レーザ１２の出力電流の同調電
流に関する第一次導関数、つまり、ｄＰout／ｄＩtune
が生成される。（後に図２との関連で説明するように、
デジタルアプローチを用いてこの導関数を生成すること
もできる）。位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）２０と
してロックイン増幅器が用いられる場合は、ロックイン
増幅器によって生成される同相ロックイン信号は、この
第一次導関数に比例する。この同相信号は、導関数が正
である場合は正とされ、その他の場合は、負あるいは０
とされる。（ロックイン増幅器からの直交信号は、用い
られる全ての同調電流に対して重要でないことが確認さ
れている）。この第一次導関数がレーザの動作を制御す
るために用いられる。つまり、レーザがキャリア信号を
提供するためにどのようなチャネルに対して指定されて
いる場合でも、レーザが極大サイドモード抑圧比（ＳＭ
ＳＲ）にて動作するようにされる。ここで用いられる極
大なる用語は、各チャネルに対する局所極大のみでな
く、極大値の約１ｄＢ以内のサイドモード抑圧比（ＳＭ
ＳＲ）値も含むことに注意する。許容可能なサイドモー
ド抑圧比（ＳＭＳＲ）のレンジは、勿論、ｄＰ out／ｄ
Ｉtuneおよび／あるいは同調電流についても対応する許
容可能なレンジが存在することを意味する。
【００１７】図３の階段状のグラフは、分布型ブラッグ
反射器（ＤＢＲ）レーザの同調の様子を示す。ここで、
各概ね水平なステップは、極大サイドモード抑圧比（Ｓ
ＭＳＲ）に対応する（つまり、ｄＰout／ｄＩtuneに比
例する）同相ロックイン信号の様々な異なる値を含む。
典型的には、これら値は、送信機が現場に展開される前
に、例えば、それらがまだ工場に置かれているときに、
マイクロプロセッサ１８のメモリ内に格納される。図４
はこの状況を示す。４つの垂直な矢印４０〜４３は、４
つの隣接するチャネルの各々に対して、極大サイドモー
ド抑圧比（ＳＭＳＲ）を提供する同相ロックイン信号の
値を示す。このケースにおいては、それぞれ、矢印４０
〜４３に対応するチャネルに対して、それぞれ、−０．
９、−１．０、−０．８および−０．４なる値が格納さ
れる。同調電流の対応する値もメモリ内に格納される。
上述の極大なる用語の定義に従うと、格納されるこれら
値は、おのおの、極大±１ｄＢのレンジをカバーする。
反射器（ＤＢＲ）レーザの同調の様子を示す。ここで、
各概ね水平なステップは、極大サイドモード抑圧比（Ｓ
ＭＳＲ）に対応する（つまり、ｄＰout／ｄＩtuneに比
例する）同相ロックイン信号の様々な異なる値を含む。
典型的には、これら値は、送信機が現場に展開される前
に、例えば、それらがまだ工場に置かれているときに、
マイクロプロセッサ１８のメモリ内に格納される。図４
はこの状況を示す。４つの垂直な矢印４０〜４３は、４
つの隣接するチャネルの各々に対して、極大サイドモー
ド抑圧比（ＳＭＳＲ）を提供する同相ロックイン信号の
値を示す。このケースにおいては、それぞれ、矢印４０
〜４３に対応するチャネルに対して、それぞれ、−０．
９、−１．０、−０．８および−０．４なる値が格納さ
れる。同調電流の対応する値もメモリ内に格納される。
上述の極大なる用語の定義に従うと、格納されるこれら
値は、おのおの、極大±１ｄＢのレンジをカバーする。
【００１８】注意すべき点は、図５に示すように、極大
サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）に対応する同調電流の
値は、必ずしも、ｄＰout／ｄＩtune＝０におけるそれ
らとは対応しないことである。より具体的には、図５の
グラフは分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザの正面
出力電力およびサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の両方
を同調電流の関数として示すが、図面から明らかなよう
に、ｄＰout／ｄＩtun e＝０における電力曲線のピーク
は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）曲線のピーク、つ
まり、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の極大とは一致
せず、実際には、ｄＰout／ｄＩtune＝０における同調
電流は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の各ピークの
より低い方向にずれ、ここでは、サイドモード抑圧比
（ＳＭＳＲ）は、極大値より３〜５ｄＢだけ低くなる傾
向がある。
サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）に対応する同調電流の
値は、必ずしも、ｄＰout／ｄＩtune＝０におけるそれ
らとは対応しないことである。より具体的には、図５の
グラフは分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザの正面
出力電力およびサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の両方
を同調電流の関数として示すが、図面から明らかなよう
に、ｄＰout／ｄＩtun e＝０における電力曲線のピーク
は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）曲線のピーク、つ
まり、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の極大とは一致
せず、実際には、ｄＰout／ｄＩtune＝０における同調
電流は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の各ピークの
より低い方向にずれ、ここでは、サイドモード抑圧比
（ＳＭＳＲ）は、極大値より３〜５ｄＢだけ低くなる傾
向がある。
【００１９】一定の振幅のディザー電流を用いた場合
は、同調電流の値が高くなると、ロックイン信号は低減
する。このため、実施においては、各同調ステップ（つ
まり、チャネル）に対して極大値の約１ｄＢ以内のサイ
ドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）に対応する特定の値に同調
電流を安定化するために、ロックイン信号が十分である
か検出される。より多くの電流が必要とされる場合は、
ディザー電流の振幅を同調電流に比例してスケーリング
することで、各チャネルに対して極大サイドモード抑圧
比（ＳＭＳＲ）の各ポイントにおいて一定な光変調深さ
が得られるようにされる。別の方法として、一定な電圧
振幅のディザー信号を用いることもできる。
は、同調電流の値が高くなると、ロックイン信号は低減
する。このため、実施においては、各同調ステップ（つ
まり、チャネル）に対して極大値の約１ｄＢ以内のサイ
ドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）に対応する特定の値に同調
電流を安定化するために、ロックイン信号が十分である
か検出される。より多くの電流が必要とされる場合は、
ディザー電流の振幅を同調電流に比例してスケーリング
することで、各チャネルに対して極大サイドモード抑圧
比（ＳＭＳＲ）の各ポイントにおいて一定な光変調深さ
が得られるようにされる。別の方法として、一定な電圧
振幅のディザー信号を用いることもできる。
【００２０】図１に示すように、オプションとしての電
力制御ループが、マイクロプロセッサ１８、利得電流源
３０への接続１９、およびレーザ１２から構成される。
力制御ループが、マイクロプロセッサ１８、利得電流源
３０への接続１９、およびレーザ１２から構成される。
【００２１】上述の構成は、単に、本発明の原理に従っ
て実現することが可能な幾つかの実施を解説するための
ものであり、当業者においては、本発明の精神および範
囲から逸脱することなく、他の様々な構成を考案できる
ことに注意する。より具体的には、第一次導関数ｄＰ
out／ｄＩtuneは、上述のようにアナログ的ではなく、
デジタル的に生成することもできる。図２は、本発明の
この実現を示す。マイクロプロセッサ１８は、方形波電
流Ｉswを生成し、その振幅および継続期間を制御する。
方形波電流ＩswがＤＣ電流ＩDCに加えられ、こうして、
分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに加えられ
る同調電流の総量が２つの値ＩDC1とＩDC2との間でスイ
ッチされる。例えば、方形波のこれら値の一方が０の場
合は、ＩDCとＩDC＋ＩSWとの間でスイッチされる。典型
的には、ＩSWは、相対的に小さな値、例えば、ＩDCの１
０-3〜１０-4とされる。同調電流の小さな増分変化の結
果として現われるレーザ出力電力の変化が周波数弁別器
１６内の参照検出器１６．１によって検出される。終局
的には、この電流の変化は、マイクロプロセッサ１８へ
の入力の所にＶrefの変化として現われる。マイクロプ
ロセッサ１８によって導関数の数値が計算され、これが
レーザを安定化するために、図１の位相固定ループを用
いてアナログ的に得られる導関数を用いる場合と同様な
やり方で用いられる。
て実現することが可能な幾つかの実施を解説するための
ものであり、当業者においては、本発明の精神および範
囲から逸脱することなく、他の様々な構成を考案できる
ことに注意する。より具体的には、第一次導関数ｄＰ
out／ｄＩtuneは、上述のようにアナログ的ではなく、
デジタル的に生成することもできる。図２は、本発明の
この実現を示す。マイクロプロセッサ１８は、方形波電
流Ｉswを生成し、その振幅および継続期間を制御する。
方形波電流ＩswがＤＣ電流ＩDCに加えられ、こうして、
分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに加えられ
る同調電流の総量が２つの値ＩDC1とＩDC2との間でスイ
ッチされる。例えば、方形波のこれら値の一方が０の場
合は、ＩDCとＩDC＋ＩSWとの間でスイッチされる。典型
的には、ＩSWは、相対的に小さな値、例えば、ＩDCの１
０-3〜１０-4とされる。同調電流の小さな増分変化の結
果として現われるレーザ出力電力の変化が周波数弁別器
１６内の参照検出器１６．１によって検出される。終局
的には、この電流の変化は、マイクロプロセッサ１８へ
の入力の所にＶrefの変化として現われる。マイクロプ
ロセッサ１８によって導関数の数値が計算され、これが
レーザを安定化するために、図１の位相固定ループを用
いてアナログ的に得られる導関数を用いる場合と同様な
やり方で用いられる。
【００２２】例
以下の例は、本発明の一つの実施例による図１に示すタ
イプの光送信機について解説する。様々な材料、寸法お
よび動作条件は、単に解説のために示されるものであ
り、特に明言されない限り、本発明の範囲を限定するこ
とを意図するものではない。
イプの光送信機について解説する。様々な材料、寸法お
よび動作条件は、単に解説のために示されるものであ
り、特に明言されない限り、本発明の範囲を限定するこ
とを意図するものではない。
【００２３】分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザ
は、利得セクション、光検出器セクション、およびこの
間に配置される分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクシ
ョンから成る３セクションモノリシック一体型デバイス
として構成される。ただし、光検出器セクションの代わ
りに、周波数弁別器内の離散光検出器を電力モニタとし
て用いることもできる。一つの設計においては、利得セ
クションの長さは、４１０μｍとされ、もう一つの設計
においては、これは、８２０μｍとされる。いずれの場
合も、利得セクションは、ＭＱＷアクティブ領域を備
え、この領域は、１．３μｍのバンドギャップの導波路
層の上面に６個の圧縮されたＩｎＧａＰ（４元）量子井
戸層を成長させることで得られる。分布型ブラッグ反射
器（ＤＢＲ）セクションの長さは、３００μｍとされ、
これは、上述の導波路層の上面に、ＭＱＷアクティブ領
域の層を選択的化学エッチングにて除去した後に、別個
の成長過程にて１．４２μｍのバンドギャップの２００
０Αの厚さの４元層を成長させることで得られる。
は、利得セクション、光検出器セクション、およびこの
間に配置される分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクシ
ョンから成る３セクションモノリシック一体型デバイス
として構成される。ただし、光検出器セクションの代わ
りに、周波数弁別器内の離散光検出器を電力モニタとし
て用いることもできる。一つの設計においては、利得セ
クションの長さは、４１０μｍとされ、もう一つの設計
においては、これは、８２０μｍとされる。いずれの場
合も、利得セクションは、ＭＱＷアクティブ領域を備
え、この領域は、１．３μｍのバンドギャップの導波路
層の上面に６個の圧縮されたＩｎＧａＰ（４元）量子井
戸層を成長させることで得られる。分布型ブラッグ反射
器（ＤＢＲ）セクションの長さは、３００μｍとされ、
これは、上述の導波路層の上面に、ＭＱＷアクティブ領
域の層を選択的化学エッチングにて除去した後に、別個
の成長過程にて１．４２μｍのバンドギャップの２００
０Αの厚さの４元層を成長させることで得られる。
【００２４】レーザが担体（例えば、シリコンあるいは
セラミック基板）の上部に配置され、当分野において周
知のやり方で、担体の下部に熱電気クーラ（ＴＥＣ）１
２．１およびセンサ１２．２が配置される。ファイバ１
４が周知のレンズ配列を経るようにレーザの正面に結合
される。光結合器２２には、市販の５％タップが用いら
れ、これによって、レーザ出力電力の一部が周波数弁別
器１６のパッケージ壁内に設けられたコリメータに向け
られる。このコリメータから出る光線の直径は、約０．
５ｍｍ、発散は約０．２５°程度とされる。これが出力
面をＡＲコーティングされ、入力光線軸に対して約１０
°の角度だけ傾斜されたＩｎＰシートによって２つの光
線に分割される。ＩｎＰスプリッタから反射される光線
の部分は電力モニタとして機能する光検出器１６．１に
当てられる。スプリッタを透過するビームの部分は光線
軸に対して約５°の角度に傾斜されたファブリペロ（Ｆ
Ｐ）エタロンに当てられる。ファブリペロ（ＦＰ）エタ
ロンから出る光は、光検出器１６．２によって集光され
る。こうして、光検出器１６．２によって生成される光
電流の上にはエタロンの透過特性が印加される。これら
２つの検出器の光電流の電力依存比がトランスインピー
ダンス増幅器２４によってVFPとしてマイクロプロセッ
サ１８に供給される弁別信号として機能する。
セラミック基板）の上部に配置され、当分野において周
知のやり方で、担体の下部に熱電気クーラ（ＴＥＣ）１
２．１およびセンサ１２．２が配置される。ファイバ１
４が周知のレンズ配列を経るようにレーザの正面に結合
される。光結合器２２には、市販の５％タップが用いら
れ、これによって、レーザ出力電力の一部が周波数弁別
器１６のパッケージ壁内に設けられたコリメータに向け
られる。このコリメータから出る光線の直径は、約０．
５ｍｍ、発散は約０．２５°程度とされる。これが出力
面をＡＲコーティングされ、入力光線軸に対して約１０
°の角度だけ傾斜されたＩｎＰシートによって２つの光
線に分割される。ＩｎＰスプリッタから反射される光線
の部分は電力モニタとして機能する光検出器１６．１に
当てられる。スプリッタを透過するビームの部分は光線
軸に対して約５°の角度に傾斜されたファブリペロ（Ｆ
Ｐ）エタロンに当てられる。ファブリペロ（ＦＰ）エタ
ロンから出る光は、光検出器１６．２によって集光され
る。こうして、光検出器１６．２によって生成される光
電流の上にはエタロンの透過特性が印加される。これら
２つの検出器の光電流の電力依存比がトランスインピー
ダンス増幅器２４によってVFPとしてマイクロプロセッ
サ１８に供給される弁別信号として機能する。
【００２５】弁別信号を測定したが、これは偏波にはあ
まり依存しないとこが分かった。つまり、ポアンカレ球
上に一様に分布する約５００個の偏波状態がサンプリン
グされたが、こうして生成される弁別信号の変動は、周
波数弁別器の波長に対して、最も深いスロープの所で、
約３ｐｍ（ピコメートル）の波長における総ピーク・ツ
ウ・ピーク変動に相当する程度であることが分かった。
まり依存しないとこが分かった。つまり、ポアンカレ球
上に一様に分布する約５００個の偏波状態がサンプリン
グされたが、こうして生成される弁別信号の変動は、周
波数弁別器の波長に対して、最も深いスロープの所で、
約３ｐｍ（ピコメートル）の波長における総ピーク・ツ
ウ・ピーク変動に相当する程度であることが分かった。
【００２６】ファブリペロ（ＦＰ）エタロンの自由スペ
クトルレンジ（ＦＳＲ）は、レーザの同調ステップサイ
ズに一致するように設計された。図３のデータは、おの
おの１００ＧＨｚの同調テップサイズと自由スペクトル
レンジ（ＦＳＲ）を示す。後に説明するように、稠密波
長分割多重（ＤＷＤＭ）システムにおいては、１００Ｇ
Ｈｚの成分の組合せが、５０ＧＨｚのチャネル間隔にて
用いられる。
クトルレンジ（ＦＳＲ）は、レーザの同調ステップサイ
ズに一致するように設計された。図３のデータは、おの
おの１００ＧＨｚの同調テップサイズと自由スペクトル
レンジ（ＦＳＲ）を示す。後に説明するように、稠密波
長分割多重（ＤＷＤＭ）システムにおいては、１００Ｇ
Ｈｚの成分の組合せが、５０ＧＨｚのチャネル間隔にて
用いられる。
【００２７】位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）２０は
市販のロックイン増幅器とされ、マイクロプロセッサ１
８も市販のマイクロプロセッサとされた。ディザー源２
８によって、ＤＣ源２６からのＤＣ同調電流の上に１０
ｋＨｚの一定の振幅の電流（約１０μＡピーク・ツウ・
ピーク）が印加された。
市販のロックイン増幅器とされ、マイクロプロセッサ１
８も市販のマイクロプロセッサとされた。ディザー源２
８によって、ＤＣ源２６からのＤＣ同調電流の上に１０
ｋＨｚの一定の振幅の電流（約１０μＡピーク・ツウ・
ピーク）が印加された。
【００２８】図３は、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）
レーザの特性を分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクシ
ョンに加えられる同調電流の関数として示す。同調電流
を増加することで、より短い波長側にステップ様に同調
できることが観測された。０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）
なるステップ間（中央から中央まで）波長間隔が観測さ
れたが、これは、利得セクションの光学長（この場合
は、４１０μｍ）によって決まる。サイドモード抑圧比
（ＳＭＳＲ）のピークは、各同調ステップの中央（平均
電流）の所に来ることが観測された。図５に示すよう
に、利得セクションからのファイバ結合された出力電力
は、各同調ステップの概ね中央に丸まった特性ピークを
示す。ただし、より注意深く調べた結果、電力のピーク
は、各同調ステップの中央、すなわち、サイドモード抑
圧比（ＳＭＳＲ）曲線のピークに対応する同調電流より
幾分低い所で起こることが分った。我々は、分布型ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）レーザについて１００ＧＨｚなる
同調ステップ（図３）および５０ＧＨｚなる同調ステッ
プ（図示せず）の両方を用いて調べた。
レーザの特性を分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクシ
ョンに加えられる同調電流の関数として示す。同調電流
を増加することで、より短い波長側にステップ様に同調
できることが観測された。０．８ｎｍ（１００ＧＨｚ）
なるステップ間（中央から中央まで）波長間隔が観測さ
れたが、これは、利得セクションの光学長（この場合
は、４１０μｍ）によって決まる。サイドモード抑圧比
（ＳＭＳＲ）のピークは、各同調ステップの中央（平均
電流）の所に来ることが観測された。図５に示すよう
に、利得セクションからのファイバ結合された出力電力
は、各同調ステップの概ね中央に丸まった特性ピークを
示す。ただし、より注意深く調べた結果、電力のピーク
は、各同調ステップの中央、すなわち、サイドモード抑
圧比（ＳＭＳＲ）曲線のピークに対応する同調電流より
幾分低い所で起こることが分った。我々は、分布型ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）レーザについて１００ＧＨｚなる
同調ステップ（図３）および５０ＧＨｚなる同調ステッ
プ（図示せず）の両方を用いて調べた。
【００２９】フィードバックループが開かれ、かつ、同
調電流および利得電流が固定された状態では、分布型ブ
ラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザの温度が変動すると、レ
ーザ出力はモードホッピングを起こすことが観測され
た。典型的なチャネルの場合は、１０°から４０℃の間
で２個のモードホップが観測された。モードホップ抑圧
ループの有効性を調べるために、ループを閉じた状態
と、開いた状態で、レーザ温度を０℃から４０℃まで次
第に増加させ、各同調ステップについて、両者が比較さ
れた。この結果、モードホッピングが抑圧されることが
確認された。この５０ＧＨｚなるステップサイズの分布
型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザでは、この温度レン
ジ全体を通じて、約２０個の同調ステップに対して、モ
ードホップは全く観測されなかった。温度を変化させ、
利得電流は一定に維持して、ループを閉じて、極大サイ
ドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が維持されるように同調が
試みられた。この結果、サイドモード抑圧比（ＳＭＳ
Ｒ）は、全ての同調ステップに対して、全レンジに渡っ
て、約３０ｄＢ以上に維持され、レーザの閾値電流が比
較的高いより高い温度においてのみ約３５ｄＢより低く
なることが確認された。温度に対する同調のレートは、
全てのステップに対して、０．０９５±０．００３ｎｍ
／Ｃ°であることが観測されたが、これも、１．５５μ
ｍＤＦＢレーザに固有の値である。
調電流および利得電流が固定された状態では、分布型ブ
ラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザの温度が変動すると、レ
ーザ出力はモードホッピングを起こすことが観測され
た。典型的なチャネルの場合は、１０°から４０℃の間
で２個のモードホップが観測された。モードホップ抑圧
ループの有効性を調べるために、ループを閉じた状態
と、開いた状態で、レーザ温度を０℃から４０℃まで次
第に増加させ、各同調ステップについて、両者が比較さ
れた。この結果、モードホッピングが抑圧されることが
確認された。この５０ＧＨｚなるステップサイズの分布
型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザでは、この温度レン
ジ全体を通じて、約２０個の同調ステップに対して、モ
ードホップは全く観測されなかった。温度を変化させ、
利得電流は一定に維持して、ループを閉じて、極大サイ
ドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が維持されるように同調が
試みられた。この結果、サイドモード抑圧比（ＳＭＳ
Ｒ）は、全ての同調ステップに対して、全レンジに渡っ
て、約３０ｄＢ以上に維持され、レーザの閾値電流が比
較的高いより高い温度においてのみ約３５ｄＢより低く
なることが確認された。温度に対する同調のレートは、
全てのステップに対して、０．０９５±０．００３ｎｍ
／Ｃ°であることが観測されたが、これも、１．５５μ
ｍＤＦＢレーザに固有の値である。
【００３０】送信機を波長安定化ループとモードホップ
抑圧ループの両方を閉じて動作することで、二重ループ
制御についても実験された。利得電流が５０ｍＡ（最も
高い同調電流の閾値よりすぐ下の値）から１００ｍＡま
で増加された。図６は、与えられた同調ステップに対す
る出力電力と波長の関係を示す。波長は、出力電流が増
加しても、約±２ｐｍ、あるいは±０．２５ＧＨｚ以内
（用いられる計器によって決まる波長分解能の範囲内）
にとどまることが観測された。この利得電流の５０ｍＡ
の範囲を通じて、ファイバ出力電力は、約０．０５ｍＷ
から０．１７ｍＷに増加し、サイドモード抑圧比（ＳＭ
ＳＲ）は、約３３．５ｄＢから４１．５ｄＢに増加し
た。実施に当たっては、第三の電力制御フィードバック
ループを、周波数弁別器１６内の光検出器１６．１と共
に、出力電力を一定に維持するために用いることも考え
られる。この第三のループを、他の２つのループと一緒
に動作させることで、電力、波長およびサイドモード抑
圧比（ＳＭＳＲ）を図６上の任意のポイントに維持する
ことができる。
抑圧ループの両方を閉じて動作することで、二重ループ
制御についても実験された。利得電流が５０ｍＡ（最も
高い同調電流の閾値よりすぐ下の値）から１００ｍＡま
で増加された。図６は、与えられた同調ステップに対す
る出力電力と波長の関係を示す。波長は、出力電流が増
加しても、約±２ｐｍ、あるいは±０．２５ＧＨｚ以内
（用いられる計器によって決まる波長分解能の範囲内）
にとどまることが観測された。この利得電流の５０ｍＡ
の範囲を通じて、ファイバ出力電力は、約０．０５ｍＷ
から０．１７ｍＷに増加し、サイドモード抑圧比（ＳＭ
ＳＲ）は、約３３．５ｄＢから４１．５ｄＢに増加し
た。実施に当たっては、第三の電力制御フィードバック
ループを、周波数弁別器１６内の光検出器１６．１と共
に、出力電力を一定に維持するために用いることも考え
られる。この第三のループを、他の２つのループと一緒
に動作させることで、電力、波長およびサイドモード抑
圧比（ＳＭＳＲ）を図６上の任意のポイントに維持する
ことができる。
【図１】本発明の一つの実施例によるｄＰout／ｄＩ
tuneを生成するためにアナログスキームを用いる光送信
機の略ブロック図である。
tuneを生成するためにアナログスキームを用いる光送信
機の略ブロック図である。
【図２】本発明のもう一つの実施例によるｄＰout／ｄ
Ｉtuneを生成するためにデジタルスキームを用いる光送
信機の略ブロック図である。
Ｉtuneを生成するためにデジタルスキームを用いる光送
信機の略ブロック図である。
【図３】分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザの出力
の波長およびそのサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）を同
調電流の関数として示すグラフであり、１００ｍＡなる
利得電流と20°Cなる温度にて遂行された結果を示す図
である。
の波長およびそのサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）を同
調電流の関数として示すグラフであり、１００ｍＡなる
利得電流と20°Cなる温度にて遂行された結果を示す図
である。
【図４】同相ロックイン信号とサイドモード抑圧比（Ｓ
ＭＳＲ）を同調電流の関数として示すグラフである。
ＭＳＲ）を同調電流の関数として示すグラフである。
【図５】正面出力電力（実線）とサイドモード抑圧比
（ＳＭＳＲ）（破線）を示すグラフであり、各チャネル
に対してサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が、必ずし
も、ｄＰout／ｄＩtune＝０における同調電流にて極大
とはならないことを示す図である。
（ＳＭＳＲ）（破線）を示すグラフであり、各チャネル
に対してサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が、必ずし
も、ｄＰout／ｄＩtune＝０における同調電流にて極大
とはならないことを示す図である。
【図６】中心波長制御ループおよびモードホップ制御ル
ープの両方が閉じられた状態での分布型ブラッグ反射器
（ＤＢＲ）レーザの出力波長と光ファイバに結合される
レーザの出力電力を、レーザに加えられる利得電流の関
数として示すグラフの図である。
ープの両方が閉じられた状態での分布型ブラッグ反射器
（ＤＢＲ）レーザの出力波長と光ファイバに結合される
レーザの出力電力を、レーザに加えられる利得電流の関
数として示すグラフの図である。
１０ 光送信機
１２ 可調分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）レーザ
１２．１ 熱電気クーラ（ＴＥＣ）
１２．２ 温度センサ
１４ 光ファイバ
１５ 利用デバイス
１６ 周波数弁別器
１６．１ 参照光検出器
１６．２ ファブリペロ（ＦＰ）光検出器
１６．３ 温度センサ
２０ 位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）
２２ 光結合器
２４ トランスインピーダンス増幅器
２６ 同調電流用ＤＣ源
２８ ディザー信号用ＡＣ源
Claims (9)
- 【請求項１】 おのおのが異なるチャネル波長にて動作
する複数のチャネルを持つ波長分割多重（ＷＤＭ）シス
テム内で用いるための光送信機であって、 レーザ出力が中心波長および少なくとも一つのサイドモ
ードを持つ、分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）半導体レ
ーザであって、前記中心波長が前記レーザに加えられる
同調電流に応答して変化しするような分布型ブラッグ反
射器（ＤＢＲ）半導体レーザと、 前記中心波長を制御するためのフィードバックループと
を備えるこの光送信機において、 サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が極大となる前記レー
ザの出力電力の同調電流に関する第一次導関数の非ゼロ
値が前記複数の異なるチャネル波長のおのおのに対して
格納されるメモリと、 第一次導関数を生成し、生成された導関数を格納されて
いる値と比較し、この比較に応答して、前記レーザに前
記サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が極大となるレベル
の同調電流を個々のチャネル波長に対して供給するコン
トローラとを含むことを特徴とする光送信機。 - 【請求項２】 前記光送信機がマイクロプロセッサを備
え、このマイクロプロセッサが前記メモリおよび前記コ
ントローラを備えることを特徴とする請求項１の光送信
機。 - 【請求項３】 前記フィードバックループが、中心波長
を安定化させるための第一のフィードバックループと、
中心波長がある縦モードから別の縦モードにホッピング
するのを抑圧するための第二のフィードバックループと
を含むことを特徴とする請求項１の光送信機。 - 【請求項４】 前記レーザが、タンデムに配列された分
布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションと利得セクシ
ョンとを含み、前記光送信機が前記同調電流を前記分布
型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに加えるための
電流源、位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）、前記位相
センシティブ検出器（ＰＳＤ）、および前記分布型ブラ
ッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに結合されたディザー
信号源を備えることを特徴とする請求項１の光送信機。 - 【請求項５】 さらに、前記レーザの出力に応答する周
波数弁別器、および前記周波数弁別器と前記位相センシ
ティブ検出器（ＰＳＤ）との出力に応答して前記第一次
導関数を生成するためのマイクロプロセッサを備えるこ
とを特徴とする請求項４の光送信機。 - 【請求項６】 前記位相センシティブ検出器（ＰＳＤ）
が同相ロックイン信号を生成するロックイン増幅器から
なり、前記マイクロプロセッサが前記同相ロックイン信
号を前記格納されている前記第一次導関数の値と比較
し、これに基づいて、前記分布型ブラッグ反射器（ＤＢ
Ｒ）セクションに、前記複数のチャネル波長のおのおの
に対して、前記サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）を最大
にする同調電流を供給することを特徴とする請求項５の
光送信機。 - 【請求項７】 前記光送信機の出力が振幅変調され、前
記ディザー源の出力が、前記同調電流に比例して、極大
サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）の各ポイントにおい
て、各チャネルに対して、本質的に一定な変調深さが達
成されるようにスケーリングされることを特徴とする請
求項４の光送信機。 - 【請求項８】 前記光送信機の出力が振幅変調され、前
記ディザー源の出力が、極大サイドモード抑圧比（ＳＭ
ＳＲ）の各ポイントにおいて、本質的に一定な電圧とさ
れることを特徴とする請求項４の光送信機。 - 【請求項９】 前記レーザが、タンデムに配列された分
布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションと利得セクシ
ョンを含み、前記光送信機が前記分布型ブラッグ反射器
（ＤＢＲ）セクションに前記同調電流を加えるための電
流源を備え、前記コントローラがマイクロプロセッサを
備え、このマイクロプロセッサが相対的に低い振幅の方
形波を供給し、これを前記同調電流に加えることで前記
同調電流に振幅の変動が起され、前記光送信機が、前記
同調電流の振幅の変動を検出し、対応する信号を前記マ
イクロプロセッサに供給するための手段を備え、前記マ
イクロプロセッサが、前記信号に応答して第一次導関数
の数値を計算し、計算された第一次導関数と格納されて
いる第一次導関数を比較し、この比較に基づいて、前記
方形波の振幅および継続期間を変化させることで、前記
分布型ブラッグ反射器（ＤＢＲ）セクションに、前記サ
イドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）が最大となる同調電流を
供給することを特徴とする請求項１の光送信機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/330,389 US6064681A (en) | 1999-06-11 | 1999-06-11 | Wavelength stabilized, tunable optical transmitter with high SMSR |
| US09/330389 | 1999-06-11 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001036190A JP2001036190A (ja) | 2001-02-09 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000173064A Expired - Fee Related JP3502017B2 (ja) | 1999-06-11 | 2000-06-09 | サイドモード抑圧比（ｓｍｓｒ）が高く波長も安定した可調光送信機 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3502017B2 (ja) |
| CA (1) | CA2310443C (ja) |
| DE (1) | DE60025676T2 (ja) |
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| US6222861B1 (en) * | 1998-09-03 | 2001-04-24 | Photonic Solutions, Inc. | Method and apparatus for controlling the wavelength of a laser |
| JP3307346B2 (ja) * | 1998-11-27 | 2002-07-24 | 日本電気株式会社 | 波長制御回路 |
| SE518827C2 (sv) | 1999-02-17 | 2002-11-26 | Altitun Ab | Metod för karakterisering av en avstämbar laser |
| SE515435C2 (sv) * | 1999-02-17 | 2001-08-06 | Altitun Ab | Metod för att våglängdslåsa och modkontrollera en avstämbar laser |
| SE514187C2 (sv) | 1999-07-06 | 2001-01-22 | Altitun Ab | Förfarande och anordning för att utstyra en avstämbar laser |
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| JP2003511866A (ja) * | 1999-10-15 | 2003-03-25 | ツナミ、フォトニクス、リミテッド | 可変波長レーザを組込んだオプトエレクトロニクス・デバイスとそれの特性調整方法 |
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| US6535532B1 (en) * | 1999-12-30 | 2003-03-18 | Agere Systems Inc | Method and apparatus to select optimal operating conditions in a digital wavelength stabilized control system |
| SE518381C2 (sv) * | 2000-04-05 | 2002-10-01 | Altitun Ab | Metod för frekvens- och modstabilisering av en avstämbar laser |
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- 1999-06-11 US US09/330,389 patent/US6064681A/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-05-31 EP EP00304633A patent/EP1059745B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-31 DE DE60025676T patent/DE60025676T2/de not_active Expired - Lifetime
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