JPH01500064A - 光学的に制御される選択器 - Google Patents

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】 光学的に制御される選択器 〔背景技術〕 光伝送装置が広く用いられるようになり、遠距離通信装置をすべて光学的に動作 させる制御論理を可能とするため、光信号により直接に制御できる素子を提供す ることの必要性が増大している。

本明細書において「光」とは、電磁スペクトラムの可視領域だけでなく、可視領 域の両側の、光ファイバのような誘電体光導波路により伝送可能な赤外および紫 外領域を含む。

〔発明の開示〕

本発明によると、光学的に制御される選択器は、光入力信号が入力される第一の 入力ポート、光制御信号が入力される第二の入力ポートおよび結合した信号を出 力する出力ポートを含む光結合器と、この結合器の出力に接続されて上記結合し た信号を受光する共振器とを備え、この共振器は、光制御信号のパワーが変化す るとこの共振器の共振周波数を変化させる光学的非線形材料を含む。使用時には 、光制御信号のパワーによって、光共振器内で、光入力信号の送出または抑止を 制御する。

このような選択器は単純なスイッチとして動作することができ、その場合には、 通常は入力信号として単色光を用いる。光共振器が入力信号の周波数で共振する ように制御信号を同調させると、光共振器は入力光信号を送出し、スイッチが「 オン」となる。これに対し、人力信号の周波数と異なる光共振器の周波数に制御 信号を同調すると、入力信号が光共振器を通過できなくなり、スイッチが「オフ 」となる。

また、この選択器を使用して、周波数が異なる複数の入力信号のひとつを選択す ることもできる。この例として、それぞれ波長の異なる二辺上の別個の信号を含 む周波数または波長多重信号の場合がある。この場合には、制御信号を使用して 、光共振器の共振周波数を複数の入力信号の特定のひとつに一致するように設定 し、これにより、この特定のひとつの信号を光共振器を経由して送出し、残りの 光信号については抑止する。このように本発明の選択器は、周波数または波長分 割で多重化された光信号に対して、光学的に制御されるデマルチプレクサの基本 となる。

共振器としてはファブリペロ−共振器が望ましく、完全に非線形材料で満たされ ていることが望ましい。セレン化亜鉛またはガリウム・ヒ素その他の受動非線形 材料を使用することができる。しかし、共振器内の光学材料が活性光学材料であ ることが非常に望ましく、これにより光共振器が増幅器として動作し、共振器の 共振周波数に対応する周波数の光信号に対して大きな正の利得が得られる。活性 非線形光学材料を使用することにより、選択器の選択性が増大し、光共振器から 送出される信号と抑止される信号との弁別比が改善される。通信装置に使用する 場合には、光共振器は、典型的には半導体レーザ増幅器により形成される。この ような増幅器としては、ファブリペロ−型または分布帰還型が用いられる。

使用時にレーザ増幅器に印加されるバイアス電流は、増幅器をレーザ発振しきい 値以下のレベルにバイアスする。光入力信号と光鮮魚信号との双方が増幅器に供 給されると、増幅器を通過する光のパワーが増加して屈折率の変化が生じ、増幅 器を異なる共振周波数に同調する。光制御信号によりレーザ増幅器を同調させ、 入力信号の特定のひとつ、または選択されたひとつの周波数と同じ周波数で発振 させると、その入力信号が増幅され、他の入力信号は抑止される。

選択器は、バイアス手段、例えばレーザ発振しきい値よりわずかに低いレベルに なるようにレーザ発振器にバイアス電流を供給するだめの定電流源を含むことも できる。

モノクロメータその他の濾波手段を光共振器の出力側に配置し、入力信号または 選択されたひとつの入力信号から制御信号を分離することができるが、光共振器 の後段で出力信号を受け取る装置が、その入力信号または選択されたひとつの入 力信号の光だけに応答するか、また制御信号により影響を受けない場合には、濾 波手段は必ずしも必要ではない。濾波手段はまた、光共振器をレーザにより構成 した場合に発生する自然放出を除去することもできる。

本発明による選択器およびその動作の実験例について添付図面を参照して説明す る。

〔図面の簡単な説明〕

＄１図は選択器および実験装置の構成図。

第２図は二つの異なるパワーの光に対する選択器の利得対波長特性を示すグラフ 。

第３図は三つの異なる波長帯の入力信号における制御信号パワーに対する増幅器 共振波長の変化を示すグラフ。

〔発明を実施するための最良の形態〕 本発明による選択器は、光入力信号が入力される第一の入力ポート２、光制御信 号が入力される第二の入力ポート３および結合した信号を出力する出力ポート４ を含む光フアイバ結合器１と、レーザ増幅器５とを備える。レーザ増幅器５はフ ァブリペロ−型であり、例えばネルソン、ウォング、レグシールド、ホップス、 マーレルおよびウォーリングによる、エレクトロニクスレターズ第２１巻第１１ 号（１９８５年５月２３日）第４９３頁ないし第４９４頁、「ハイ・パフォーマ ンス・ＤＣ−ＰＢＨレーザズ・アト１．５２マイクロメータズ・パイ・ア・ハイ ブリッド・ＭＯ−″ＰＥ／ＬＰＥプロセス」と題された論文（Ｅｌｅｃｔｒｏ旧 ｃｓＬｅｔｔｅｒｓ　２３　Ｍａｙ１９８５．　Ｖｏｌ、２１．　Ｎｏ、］１． 　Ｉ’ａｇｅｓ　４９３−４９４．　”旧ｇｈ　Ｐｅｒ−ｆｏｒｍａｎｃｅ　ｎ Ｃ−ＰＢｌ（Ｌａ５ｅｒｓ　ａｔ　１．５２　ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｅｓ　ｂｙ　 ａ　ＨｙｂｒｉｄＭＯＶＰＥ／ＬＰＢ　Ｐｒｏｃｅｓｓ”、　ｂｙ　Ｎｅ１ｓｏ ｎ　Ａ　Ｗ、　ｌｏｎｇ　Ｓ、　Ｒｅｇｎａｕｌｔ　Ｊ　Ｃ。

Ｈｏｂｂｓ　ＲＥ、　Ｍｕｒｒｅｌ　Ｄ　Ｌ、　ａｎｄ　ｌｌａｌｌｉｎｇ　Ｒ Ｈ）に示されたような、ダブル・チャネル・プレーナ埋め込みへテロ構造レーザ として構成される。レーザの端面反射率は、反射防止被膜を設けることにより、 ３％ないし４％に削減されている。このレーザをしきい電流の９３％にバイアス する。光フアイバ結合器１は方向性結合器であり、出力ファイバ４は先細りの形 状に終端され、レンズ５１を経由してレーザ増幅器５に結合する。

選択器を動作させる実験のため、第二の入力ポートに供給された光入力信号を監 視できるように、光フアイバ結合器ｌから第二の出力ポートロを取り出す。第二 の出力ポートロから放出された光をホトダイオード７で受光する。光信号入力は 、例えば、ワイアットおよびデブリンによる、エレクトロニクスレターズ第１９ 巻第３号（１９８３年２月３日）、第１１０頁ないし第１１２頁、ｒ　１０ｋ） Ｉｚラインウィドス・１．５マイクロメータＩｎＧａＡｓＰエクスターナル・キ ャビティ・レーザ・ウィズ５５ｎｍチューニング・レンジ」と題する論文（Ｅｌ ｅｃｔｒｏ−ｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ　３　Ｆｅｂ　１９８３．　Ｖｏｌ、１ ９．　Ｎｏ、３．　ＰａｇｅｓｌｌＯ−１１２，ｒｌｏｋＨｚＬｉｎｅｗｉｄｔ ｈ　１．５　ｍｉｃｒｏｍｅｔｒｅ　ＩｎＧａＡｓＰ　Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｃａ ｖｉｔｙ　Ｌａ５ｅｒ　ｗｉｔｈ５５ｎｍ　Ｔｕｎｉｇ　Ｒａｎｇｅ”、　Ｂｙ 　Ｗｙａｔｔ　Ｒａｎｄ　Ｄｅｖｌｉｎ　ｗ　Ｊ’ｔに説明された外部共振器レ ーザを含む同調可能な光源８により発生する。このレーザの外部共振器は回転可 能な回折格子により定義され、ステッピングモータを用いて回折格子を回転させ ることによりレーザを同調させることができる。同調可能な光源８はまた、バイ アス電流を制御してレーザの出力を３マイクロワツトに維持する光帰還ループを 含む。この出力は、チョッパ・ホイール９を経由して、結合器１の第一の入力ポ ート２に供給される。増幅器５の出力１０は、レンズ５２を経由してモノクロメ ータ１１に供給される。モノクロメータ１１は同調可能な光源８に連結されてお り、常に、同調可能な光源８により放出されたと同じ波長の光を放出する。第二 のホトダイオード１２がモノクロメータ１１の出力側に配置され、このモロクロ メータ１１を通過する光を監視する。

制御信号は、１５２６．５ｎ−で動作する分布帰還レーザ１３により、結合器１ の第二の入力ポート３に供給される。分布帰還レーザ１３の出力した光は、減衰 器１４を経由して結合器１の第二の入力ポート３に結合する。

この選択器の有効性を確認するために、同調可能な光源８とモノクロメータ１１ とを調整し、ホトダイオード７．１２で断続的な信号を検出して記録することに より、波長に対する利得を測定した。このようにして、異なるレベルの制御信号 と、異なる中心波長とについて測定を繰り返した。二つの測定結果を第２図に示 す。この一連の測定から、制御信号パワーに対する共振波長の変化を第３図にプ ロットした。

この増幅器は、パワーが半分となる帯域幅が０．ｌｌｎｍ　（１４ＧＨｚ）、フ ァイバからファイバへのピーク利得が１０ｄＢの能動フィルタとして動作した。

帯域幅はバイアス電流および端面反射率に依存し、必要に応じて増加または減少 させることができる。制御信号パワーを増加させると誘導放出の割合が増加し、 このためキャリア密度が減少し、増幅器の屈折率が増加する。１．４マイクロワ ツトから２５マイクロワツトに増加させたところ、増幅器の共振波長が０．ｌｌ ｎｍ変化した。

第３図は、制御信号パワーが増加すると、同調効果が減少することを示す。これ は、増幅器の共振波長が固定された制御信号波長からずれ、増幅率および制御信 号の効果が減少するためである。わずかに長い波長で、より大パワーの制御信号 を用いれば、より大きな同調範囲が得られる。

国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　ＴＨＥ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰ ＯＲＴ　０ＮＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　Ａ！’ＰＬＩＣＡＴｒＯＮ　Ｎｏ、 　ＰＣＴ／ＧＢ　８７１００３５９　（Ｓｋ　１７１５９）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．光入力信号が入力される第一の入力ボート、光制御信号が入力される第二の 入力ポートおよび結合した信号を出力する出力ポートを含む光結合器と、 この結合器の出力に接続されて上記結合した信号を受光する共振器と を備え、 この共振器は、光制御信号のパワーが変化するとこの共振器の共振周波数を変化 させる光学的非線形材料を含み、使用時には、光制御信号のパワーによって、光 共振器内で光入力信号の送出または抑止を制御する構成である 光学的に制御される選択器。
2. ２．共振器は光学的非線形材料により完全に満たされたファブリペロー共振器で ある請求項１に記載の選択器。
3. ３．共振器内の光学的非線形材料は活性光学材料であり、共振器は、増幅器とし て動作し、共振器の共振周波数に対応する周波数の光信号に対して大きな正の利 得を発生する構成である請求項１または請求項２に記載の選択器。
4. ４．共振器は半導体レーザ増幅器により形成された光共振器である請求項３に記 載の選択器。
5. ５．増幅器はファブリペロー型増幅器または分布帰還型増幅器である請求項４に 記載の選択器。
6. ６．共振器の出力側には、入力信号または選択されたひとつの入力信号から制御 信号を分離する濾波手段が設けられた請求項１に記載の選択器。
7. ７．濾波手段はモノクロメータにより形成された請求項６に記載の選択器。
8. ８．請求項１、請求項６または請求項７に記載の選択器を含むスイッチまたはデ マルチプレクサを備えた光通信システム。