JPH02174429A - 半導体レーザトランスミッタシステムと、波長分割多重化通信システム - Google Patents
半導体レーザトランスミッタシステムと、波長分割多重化通信システムInfo
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- JPH02174429A JPH02174429A JP63304335A JP30433588A JPH02174429A JP H02174429 A JPH02174429 A JP H02174429A JP 63304335 A JP63304335 A JP 63304335A JP 30433588 A JP30433588 A JP 30433588A JP H02174429 A JPH02174429 A JP H02174429A
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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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/024—Arrangements for thermal management
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- H01S5/02415—Active cooling, e.g. the laser temperature is controlled by a thermo-electric cooler or water cooling by using a thermo-electric cooler [TEC], e.g. Peltier element
-
- 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
- H01S5/0607—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying physical parameters other than the potential of the electrodes, e.g. by an electric or magnetic field, mechanical deformation, pressure, light, temperature
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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】
（発明の背景）
〔産業上の利用分野〕
本発明は、所定波長仕様に応じる半導体・レーザ・トラ
ンスミッタの数を増加させる新技術に関し、特に、動作
温度の調節により、レーデの中心波長を変化させる技術
に関する。
ンスミッタの数を増加させる新技術に関し、特に、動作
温度の調節により、レーデの中心波長を変化させる技術
に関する。
レーザ・ベースのコミュニケーションシステムは、たい
てい、許容できる動作波長に関連する波長域を有する。
てい、許容できる動作波長に関連する波長域を有する。
即ち、システムデザイナ−が、与えられた波長λ。を中
心波長として設定する場合に、それは、±Δλの許容波
長域を有する。
心波長として設定する場合に、それは、±Δλの許容波
長域を有する。
このシステム仕様は、デバイスデザイナ−１及び／又は
、製造者に渡される。彼らは、規準を満足するレーデを
、できるだけ低いコストで供給しなければならない。例
えば、特別なハイ・ピット・レートのレーザ・ベースの
伝送システムには、１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰのレー
ザを必要とするものがある。該レーザは、１３０８ｎｍ
の中心波長、及び、±４ｎｍの波長域を有する。しかし
、多くの場合、使用されるビット・レート・システムが
高くなれば高くなる程（例えば、Ｉ Ｇ ｂ ／ ｓよ
り大）、中心波長についての許容できる波長域は、小さ
くなる。
、製造者に渡される。彼らは、規準を満足するレーデを
、できるだけ低いコストで供給しなければならない。例
えば、特別なハイ・ピット・レートのレーザ・ベースの
伝送システムには、１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰのレー
ザを必要とするものがある。該レーザは、１３０８ｎｍ
の中心波長、及び、±４ｎｍの波長域を有する。しかし
、多くの場合、使用されるビット・レート・システムが
高くなれば高くなる程（例えば、Ｉ Ｇ ｂ ／ ｓよ
り大）、中心波長についての許容できる波長域は、小さ
くなる。
製造されるレーザは、明らかに波長の分布を有するため
、精密なシステム仕様は、該システム中で使用されるデ
バイス数に大きく影響する。典型的な製造操作では、お
そらく、製造されるレーデの５０％のみが、要求される
波長仕様に適合するであろう。製造されたレーデが、所
定範囲外の伝送波長を示す場合には、異なる波長を必要
とされる他の機器に応用されるかもしれないが、その大
多数は、スクラップとして廃棄される。このスクラップ
の大きな割合はレーデ製造時のコストに含められている
のだが、それは、費用に於いて、許容できるレーザのコ
ストに付加される多大なプレミアムを産み出す。こうい
うわけで、特定の波長仕様を満足するレーザ数を増加さ
せることが望まれるきた。
、精密なシステム仕様は、該システム中で使用されるデ
バイス数に大きく影響する。典型的な製造操作では、お
そらく、製造されるレーデの５０％のみが、要求される
波長仕様に適合するであろう。製造されたレーデが、所
定範囲外の伝送波長を示す場合には、異なる波長を必要
とされる他の機器に応用されるかもしれないが、その大
多数は、スクラップとして廃棄される。このスクラップ
の大きな割合はレーデ製造時のコストに含められている
のだが、それは、費用に於いて、許容できるレーザのコ
ストに付加される多大なプレミアムを産み出す。こうい
うわけで、特定の波長仕様を満足するレーザ数を増加さ
せることが望まれるきた。
システムが装置されて以来、レーザの動作波長を制御す
るための先行技術中に、多くのシステムが存在する。成
る典型的な装置は、１９８４年１１月２７日に、Ｓ、Ｆ
、 Ｌａｒｇｅ等に許可された米国特許４．４８５．４
７５ 号に開示されている。
るための先行技術中に、多くのシステムが存在する。成
る典型的な装置は、１９８４年１１月２７日に、Ｓ、Ｆ
、 Ｌａｒｇｅ等に許可された米国特許４．４８５．４
７５ 号に開示されている。
Ｌａｒｇｅ等は、ＧＲＩＮレンズと回折格子との結合を
利用して、レーデの出力波長のドリフトをモニターして
いる。出力ドリフトが±Δλを越える時、ドリフト検出
器は、熱電冷却器に制御信号を送る。該熱電冷却器は、
レーザの温度を上昇あるいは下降させて、波長を所定の
範囲内におさめる。
利用して、レーデの出力波長のドリフトをモニターして
いる。出力ドリフトが±Δλを越える時、ドリフト検出
器は、熱電冷却器に制御信号を送る。該熱電冷却器は、
レーザの温度を上昇あるいは下降させて、波長を所定の
範囲内におさめる。
しかし、かかる動的な波長制御装置は、波長仕様に適合
するレーザの装着をともなってのみ利用される。
するレーザの装着をともなってのみ利用される。
熱電冷却器は、また、レーザ・トランスミッタを伴い、
一定のレーザ動作温度の維持に利用される。該温度は、
慣習的な動作温度である２０°Ｃである。いくつかの応
用では、周囲温度が一５０Ｃ−↓１００°Ｃの間で変化
する場合にも、熱電冷却器は、変化を最小く例えば±０
．５°Ｃ）にして、レーザを２０°Ｃに維持しなければ
ならない。レーザ自体は、８０−１００ミ’Ｊワツトの
オーダーの熱負荷を発生させるとしても、該熱負荷も、
熱電冷却器に吸収されなければならない。
一定のレーザ動作温度の維持に利用される。該温度は、
慣習的な動作温度である２０°Ｃである。いくつかの応
用では、周囲温度が一５０Ｃ−↓１００°Ｃの間で変化
する場合にも、熱電冷却器は、変化を最小く例えば±０
．５°Ｃ）にして、レーザを２０°Ｃに維持しなければ
ならない。レーザ自体は、８０−１００ミ’Ｊワツトの
オーダーの熱負荷を発生させるとしても、該熱負荷も、
熱電冷却器に吸収されなければならない。
１９８６年１２月２８日に、Ｂ、 Ｓ、 Ｓｉｍｏｎｓ
に発行された米国特許４６３１７２８ 号は、レーザの
温度をモニターし、熱電冷却器の応答を制御するための
、典型的な回路装置について開示している。
に発行された米国特許４６３１７２８ 号は、レーザの
温度をモニターし、熱電冷却器の応答を制御するための
、典型的な回路装置について開示している。
Ｓ ｉｍｏｎｓの回路は、付加電流を熱電冷却器に供給
するためのパルス幅変調コントローラ、スイッチング・
トランジスタ、及びネットワーク・フィルタを利用する
ことによって、レーザ・ベースの冷却器に必要な、先行
技術を凌ぐ改良された効率を示すことを目的としている
。
するためのパルス幅変調コントローラ、スイッチング・
トランジスタ、及びネットワーク・フィルタを利用する
ことによって、レーザ・ベースの冷却器に必要な、先行
技術を凌ぐ改良された効率を示すことを目的としている
。
しかし、Ｌａｒｇｅ等もＳｉｍｏｎｓも、与えられた波
長仕様に適合するレーザの割合を増加させる方法を発見
する際に生ずる問題については言及していなＬａｒｇｅ
等は、単に、レーザ〈おそらく、要求される波長仕様に
適合している）が搭載されてかみ、動作波長を制御して
いるにすぎない。Ｓｉｍｏｎｓは、搭載されたレーザを
、周囲温度にかかわらず、所定の動作温度に維持してい
る。
長仕様に適合するレーザの割合を増加させる方法を発見
する際に生ずる問題については言及していなＬａｒｇｅ
等は、単に、レーザ〈おそらく、要求される波長仕様に
適合している）が搭載されてかみ、動作波長を制御して
いるにすぎない。Ｓｉｍｏｎｓは、搭載されたレーザを
、周囲温度にかかわらず、所定の動作温度に維持してい
る。
こういうわけで、特定の波長仕様に於いて、要求される
仕様を犠牲にすることなく、システムに許容できるレー
デの数を増加させる方法が必要なのである。
仕様を犠牲にすることなく、システムに許容できるレー
デの数を増加させる方法が必要なのである。
く以下、余白〉
（発明の概要）
先行技術に残存している問題は、本発明によってアドレ
スされている。本発明は、所定の波長仕様を満たすレー
ザ・トランスミッタの生産割合を増加させるための技術
に関する。
スされている。本発明は、所定の波長仕様を満たすレー
ザ・トランスミッタの生産割合を増加させるための技術
に関する。
本発明の１つの目的は、ハイビットコミユニケージジョ
ンシステムで使用されているレーザの現在の生産統計を
、現在、略５０％である値を越すレベルにまで改良する
ことである。
ンシステムで使用されているレーザの現在の生産統計を
、現在、略５０％である値を越すレベルにまで改良する
ことである。
本発明の他の目的は、レーザ動作波長の厳密な制御を提
供することである。それによって、多数のレーザを単一
の伝送システムの中で同時に使用することが可能になる
。波長分割マルティブレクサ（ＷＤＭ）システムが、そ
の例である。
供することである。それによって、多数のレーザを単一
の伝送システムの中で同時に使用することが可能になる
。波長分割マルティブレクサ（ＷＤＭ）システムが、そ
の例である。
上記目的、また、上記以外の目的は、本発明のように、
各々のレーデの動作温度を、分離もしくは独立して制御
し、レーデの動作波長を、システムの波長仕様内にする
ことで達成される。本技術では、造られた波長（以下“
レーザの固有波長”という）を有するレーザが、所定の
システム・レンジ以下の場合は、十分に加熱することに
より、その波長を許容範囲にまで上昇させる。逆に、シ
ステム・レンジ以上の固有波長を有するレーザは冷却さ
れて、その波長を、所定のレンジ以内に下降させられる
。
各々のレーデの動作温度を、分離もしくは独立して制御
し、レーデの動作波長を、システムの波長仕様内にする
ことで達成される。本技術では、造られた波長（以下“
レーザの固有波長”という）を有するレーザが、所定の
システム・レンジ以下の場合は、十分に加熱することに
より、その波長を許容範囲にまで上昇させる。逆に、シ
ステム・レンジ以上の固有波長を有するレーザは冷却さ
れて、その波長を、所定のレンジ以内に下降させられる
。
本発明の技術は、図面を参照する以下の記述により、十
分、かつ、完全に理解される。
分、かつ、完全に理解される。
〈以下、余白〉
（実施例の説明）
レーザ波長と動作温度との周知の関係に基づいて、与え
られたシステム仕様に合致するレーザのパーセンテージ
を増加させることが提案されている。
られたシステム仕様に合致するレーザのパーセンテージ
を増加させることが提案されている。
第１図には、本発明の技術の利点が例示されている。後
の説明に於いて、典型的なシステムは、１．３μｍの［
ｎＧａＡｓＰレーデの使用を必要とすることが確認され
るであろう。ここでシステムは、１３０３〜１３１１ｎ
ｍの波長範囲についてレーザの使用が可能である。
の説明に於いて、典型的なシステムは、１．３μｍの［
ｎＧａＡｓＰレーデの使用を必要とすることが確認され
るであろう。ここでシステムは、１３０３〜１３１１ｎ
ｍの波長範囲についてレーザの使用が可能である。
第１図中、曲線は、１２７５〜１３５３ｎｍまでの範囲
のレーザの固有波長の分布の典型例を示すものである。
のレーザの固有波長の分布の典型例を示すものである。
即ち、これは、製造プロセスの完了時のデバイスの中心
波長の分布である。
波長の分布である。
図示のように、製造されたデバイスの多数は、許容範囲
である１３０３〜１３１１ｎｍを外れている（即ち、１
２７５〜１３０３ｎｍ、１３１１〜１３３５ｎｍの範囲
にある〉。
である１３０３〜１３１１ｎｍを外れている（即ち、１
２７５〜１３０３ｎｍ、１３１１〜１３３５ｎｍの範囲
にある〉。
本発明によると、システム・レンジの両サイドの多数の
レーザの動作温度は、該レーザの波長を仕様範囲内に位
置させるべく上げたり下げたりするために、標準的な動
作温度（例えば、２０°Ｃ程度）付近で増加もしくは減
少される。
レーザの動作温度は、該レーザの波長を仕様範囲内に位
置させるべく上げたり下げたりするために、標準的な動
作温度（例えば、２０°Ｃ程度）付近で増加もしくは減
少される。
例えば、前述した１、３μｍのｆｎＧａＡｓＰレーザは
、０．４ｎｍ／’ Ｃの、ポジティブな温度依存性を示
すことが知られている。こうして、例えば、２０°Ｃの
上下±１０°Ｃの範囲の温度チューニングは、仕様の４
ｎｍ （０，４ｎｍ／” ＣＸｌ０°Ｃ）以内のレーザ
が、同じシステム仕様に合致するように、加熱され、又
は、冷却されることを許容するだろう。特に、１２９９
〜１３０３ｎｍ（第１図中のＨの部分）の範囲内にある
レーデは、その中心波長が、少なくとも１３０３ｎｍに
なるまで加熱される。これが生じる温度（例えば、３０
°Ｃ）は、上記特別なデバイスの動作温度としてセット
される。
、０．４ｎｍ／’ Ｃの、ポジティブな温度依存性を示
すことが知られている。こうして、例えば、２０°Ｃの
上下±１０°Ｃの範囲の温度チューニングは、仕様の４
ｎｍ （０，４ｎｍ／” ＣＸｌ０°Ｃ）以内のレーザ
が、同じシステム仕様に合致するように、加熱され、又
は、冷却されることを許容するだろう。特に、１２９９
〜１３０３ｎｍ（第１図中のＨの部分）の範囲内にある
レーデは、その中心波長が、少なくとも１３０３ｎｍに
なるまで加熱される。これが生じる温度（例えば、３０
°Ｃ）は、上記特別なデバイスの動作温度としてセット
される。
同様に、１３１１〜１３１５ｎｍ （第１図中のＣの部
分）の範囲内のレーザは、その中心波長が１３１１ｎｍ
より低くなるまで冷却される。これが生じる温度（例え
ば、１０°Ｃ）も、上記特別なデバイスの動作温度とし
てセットされる。
分）の範囲内のレーザは、その中心波長が１３１１ｎｍ
より低くなるまで冷却される。これが生じる温度（例え
ば、１０°Ｃ）も、上記特別なデバイスの動作温度とし
てセットされる。
したがって、固有波長が仕様範囲外であるレーデは、そ
の波長を上げ、又は、下げて、許容限度内に納めるべく
、個々に温度調整をされる。
の波長を上げ、又は、下げて、許容限度内に納めるべく
、個々に温度調整をされる。
１２９９〜１３１５ｎｍに拡張された温度調整範囲が、
第１図に示されている。第１図から明らかなように、ａ
＋１０°Ｃの温度調整は、製造プロセスからの使用可能
なレーザ数を、著しく増やしている。この増加は、例え
ば、仕様に合致するレーデを２倍に増やす結果となる。
第１図に示されている。第１図から明らかなように、ａ
＋１０°Ｃの温度調整は、製造プロセスからの使用可能
なレーザ数を、著しく増やしている。この増加は、例え
ば、仕様に合致するレーデを２倍に増やす結果となる。
明らかに、他の多くの温度範囲も使用可能である。例え
ば、±２０°Ｃの温度調整は、レーザの使用に於いて、
より広いスペクトル・レンジである１２９５〜１３１９
ｎｍ（±８ｎｍ）を結果する。
ば、±２０°Ｃの温度調整は、レーザの使用に於いて、
より広いスペクトル・レンジである１２９５〜１３１９
ｎｍ（±８ｎｍ）を結果する。
非相称的な加熱及び冷却調整も、利用可能であろう。即
ち、与えられたシステムは、波長仕様の下限の下から２
ｎｍ上げるため！ご５°Ｃの加熱範囲を、また、上限の
上から４ｎｍ下げるため：二１０°Ｃの冷却範囲を使用
してもよい。さらに、システムは、レーデが初期状態と
して仕隨よりも高い範囲にあれば冷却のみを、一方、低
い範囲にあれば加熱のみを、行うようにデザインされて
もよい。
ち、与えられたシステムは、波長仕様の下限の下から２
ｎｍ上げるため！ご５°Ｃの加熱範囲を、また、上限の
上から４ｎｍ下げるため：二１０°Ｃの冷却範囲を使用
してもよい。さらに、システムは、レーデが初期状態と
して仕隨よりも高い範囲にあれば冷却のみを、一方、低
い範囲にあれば加熱のみを、行うようにデザインされて
もよい。
ここで、０．４ｎｍ／’Ｃの温度依存性は、成る特別な
タイプである１、３μｍのマルチ・ロンディテニーディ
ナル・モードの１． ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐデバイス
のみに関連している点に注目されたい。他のレーザが、
異なる温度依存性を示すことは、周知である。例えば．
．．５μｍのマルチ・ロンデイｆｘｆイナル・モード（
７） Ｉ ｎ Ｑ ａ Ａ ｓ Ｐ レーザは、０．４
６１ｍ／” Ｃの温度依存性を示す。
タイプである１、３μｍのマルチ・ロンディテニーディ
ナル・モードの１． ｎ Ｇ ａ Ａ ｓ Ｐデバイス
のみに関連している点に注目されたい。他のレーザが、
異なる温度依存性を示すことは、周知である。例えば．
．．５μｍのマルチ・ロンデイｆｘｆイナル・モード（
７） Ｉ ｎ Ｑ ａ Ａ ｓ Ｐ レーザは、０．４
６１ｍ／” Ｃの温度依存性を示す。
また．．．３ｍのシングルモードに配置されたフィード
バックレーザは、Ｑ、ｌｎｍ／”Ｃの依存性を示すにす
ぎない。
バックレーザは、Ｑ、ｌｎｍ／”Ｃの依存性を示すにす
ぎない。
従来のレーザ・ベースのコミュニケーンヨンシステムは
、例えば２０°Ｃという公称温度で作動するレーザを有
するようにデザインされている。
、例えば２０°Ｃという公称温度で作動するレーザを有
するようにデザインされている。
本発明の調整技術は、各レーザが、それ自身の温度で作
動することを結果する。これらのシステムの大部分は、
温度調整回路を伴って構成されるため、温度におけるこ
の変化は、最小の回路調整を必要とするのみであり、多
大なデバイスもしくは／ステムコストの追加をしなくて
もよい。
動することを結果する。これらのシステムの大部分は、
温度調整回路を伴って構成されるため、温度におけるこ
の変化は、最小の回路調整を必要とするのみであり、多
大なデバイスもしくは／ステムコストの追加をしなくて
もよい。
熱電冷却器（ＴＥクーラー、又は、ＴＥＣｓ）は、レー
ザの動作温度に影響を与えるための通常の手段である。
ザの動作温度に影響を与えるための通常の手段である。
原則として、ＴＥクーラーは、ｐタイプとｎタイプの材
料が交互するピラーによって分離された平行プレート・
セラミック構造を有する。第１極性のプレート間に印加
された電圧は、ピラー間の与えられた方向に電流を流す
原因となる。入力される信号の極性と上記電流の方向性
は、平行プレート構造のトップ・プレートに熱を加える
か、又は、熱を取り去るかを決定する。このため、平行
プレート構造のトップに位置するレーザが、加熱される
か冷却されるかは、人力される信号の極性に負うことに
なる。
料が交互するピラーによって分離された平行プレート・
セラミック構造を有する。第１極性のプレート間に印加
された電圧は、ピラー間の与えられた方向に電流を流す
原因となる。入力される信号の極性と上記電流の方向性
は、平行プレート構造のトップ・プレートに熱を加える
か、又は、熱を取り去るかを決定する。このため、平行
プレート構造のトップに位置するレーザが、加熱される
か冷却されるかは、人力される信号の極性に負うことに
なる。
第２図のブロック図は、コントロール回路１０の一例を
、本発明のレーザ１４に対して温度／波長調整を行うた
めのＴＥクーラー１２とともに示している。回路１０へ
の人力信号は、レーデ１４に近接して配置された感温デ
バイス１６（例ＩＣ温度センサ、サーミスタ等）からの
電流信号、又は電圧信号のいづれかである。温度センサ
かるの出力信号は、必然的に温度関数であるため、回路
１０への人力信号（図中、電圧信号Ｖｌｌｌ （Ｔ）と
して示す）は、レーザの周囲温度を示すこととなる。
、本発明のレーザ１４に対して温度／波長調整を行うた
めのＴＥクーラー１２とともに示している。回路１０へ
の人力信号は、レーデ１４に近接して配置された感温デ
バイス１６（例ＩＣ温度センサ、サーミスタ等）からの
電流信号、又は電圧信号のいづれかである。温度センサ
かるの出力信号は、必然的に温度関数であるため、回路
１０への人力信号（図中、電圧信号Ｖｌｌｌ （Ｔ）と
して示す）は、レーザの周囲温度を示すこととなる。
第２図図示のように、人力信号ｖ１゜（Ｔ）は、差動増
幅器１８に於いて、電流源２２に接続されポテンショメ
ータ２０によって発生される参照電圧Ｖ０Ｆ と比較さ
れる。Ｖｔ＊ （Ｔ）とＶＩＥＦ との差は増幅され、
制御信号として、ＴＥクーラー１２へ出力される。例え
ば、冷却が必要ならば、負極性信号Ｖｏａｔ （Ｖ’
、Ｉ（Ｔ） ＞ＶＩＥＦ トＬテ表すれる）が送られる
。また、加熱が必要ならば、正極性信号Ｖ。Ｕアが送信
される。Ｖ Ｑ Ｕ ７ の大きさは、必要とされてい
る加熱もしくは冷却の程度に対応する。
幅器１８に於いて、電流源２２に接続されポテンショメ
ータ２０によって発生される参照電圧Ｖ０Ｆ と比較さ
れる。Ｖｔ＊ （Ｔ）とＶＩＥＦ との差は増幅され、
制御信号として、ＴＥクーラー１２へ出力される。例え
ば、冷却が必要ならば、負極性信号Ｖｏａｔ （Ｖ’
、Ｉ（Ｔ） ＞ＶＩＥＦ トＬテ表すれる）が送られる
。また、加熱が必要ならば、正極性信号Ｖ。Ｕアが送信
される。Ｖ Ｑ Ｕ ７ の大きさは、必要とされてい
る加熱もしくは冷却の程度に対応する。
第２図図示の電流源２２からの基準電流ＩｔεＦは、ポ
テンショメータ２０を切る電圧を生じさせる。したがっ
て、ポテンショメータ２０の抵抗値を調整することによ
って、加熱又は冷却を必要な程度に行い得るように、Ｖ
ｌ ｉ Ｆ″の大きさを、増加させ、又は、減少させ
ることができる。
テンショメータ２０を切る電圧を生じさせる。したがっ
て、ポテンショメータ２０の抵抗値を調整することによ
って、加熱又は冷却を必要な程度に行い得るように、Ｖ
ｌ ｉ Ｆ″の大きさを、増加させ、又は、減少させ
ることができる。
本発明に於いては、全てのレーザは、搭載に先立って、
その固有中心波長を確かめるべく、テストされる。
その固有中心波長を確かめるべく、テストされる。
システム仕様内のレーザは、仕様に適合させるべく加熱
されたり（エリアＨ〉、又は、冷却されたり（エリアＣ
）するレーザと同様に、その後、特定のデバイスの動作
温度に望まれるＶ、！、を発生するためにポテンショメ
ータ２０に必要とされる適切な指示とともに配置される
。
されたり（エリアＨ〉、又は、冷却されたり（エリアＣ
）するレーザと同様に、その後、特定のデバイスの動作
温度に望まれるＶ、！、を発生するためにポテンショメ
ータ２０に必要とされる適切な指示とともに配置される
。
本発明の温度チューニングは、波長分割多重化（ｗｏＭ
＞ システムに使用されるレーザの歩留りを増加させる
のに利用される。
＞ システムに使用されるレーザの歩留りを増加させる
のに利用される。
ＷＤＭｊ！、［載されたコミ二ニケーンヨン・システム
の容量を増加させるための、魅力のある技術である。該
コミ二ニケーション・システムでは、中心波長の異なる
ライト・ウェーブ・キャリア信号を利用することによっ
て、単一のファイ／イー上で、同時に２以上のメツセー
ジ信号が伝送される。
の容量を増加させるための、魅力のある技術である。該
コミ二ニケーション・システムでは、中心波長の異なる
ライト・ウェーブ・キャリア信号を利用することによっ
て、単一のファイ／イー上で、同時に２以上のメツセー
ジ信号が伝送される。
該システムの受信側端末に於いて、これらの異なるメツ
セージチャンネルは、周知のフィルタ技術の利用により
、分離されねばならない。
セージチャンネルは、周知のフィルタ技術の利用により
、分離されねばならない。
Ｗ Ｄ Ｍは、ハイ・ビット・レート・システムの重要
な側面であるロー・ビット・レートで動作する関連エレ
クトロニクスを可能にする一方で、有効なシステム・ビ
ット・レートを増加させる。このことは、エレクトロニ
クスを、その限界まで押し上げるものである。
な側面であるロー・ビット・レートで動作する関連エレ
クトロニクスを可能にする一方で、有効なシステム・ビ
ット・レートを増加させる。このことは、エレクトロニ
クスを、その限界まで押し上げるものである。
従来のＷ Ｄ Ｍ受信側端末に於いては、異なるメッセ
ージ・チャンネルを、過度の漏話なく分離しようとする
際の問題が存する。この問題が、チャンネルの数ととも
に増加すること、及び、個々のメツセージチャンネルと
共に使用されるレーザの中心波長を制御するためのシス
テムの能力に少なからす依存していることは周知である
。こうして、本発明に於いて、温度チューニングは、各
チャンネルの中心波長に非常に近い中心波長のレーザの
数を増加させるのに使用される。この技術は、第３図に
示されている。
ージ・チャンネルを、過度の漏話なく分離しようとする
際の問題が存する。この問題が、チャンネルの数ととも
に増加すること、及び、個々のメツセージチャンネルと
共に使用されるレーザの中心波長を制御するためのシス
テムの能力に少なからす依存していることは周知である
。こうして、本発明に於いて、温度チューニングは、各
チャンネルの中心波長に非常に近い中心波長のレーザの
数を増加させるのに使用される。この技術は、第３図に
示されている。
第１図と合わせて第３図は、レーデ中心波長の典型的な
分布を示している。この典型的なＷＤＭンステムに関し
ては、図示するように、中心波長λ１−λ、で動作する
５つのメッセージ・チャンネルを使用することが望まれ
る。関連するＷＤＭ受信側端末（不図示）では、５チヤ
ンネル・ドロッピング・フィルタ（ノツチ・フィルタ）
のセットが、分離されたメツセージ・シグナルを回復す
るために使用される。
分布を示している。この典型的なＷＤＭンステムに関し
ては、図示するように、中心波長λ１−λ、で動作する
５つのメッセージ・チャンネルを使用することが望まれ
る。関連するＷＤＭ受信側端末（不図示）では、５チヤ
ンネル・ドロッピング・フィルタ（ノツチ・フィルタ）
のセットが、分離されたメツセージ・シグナルを回復す
るために使用される。
先行技術に於いて、隣接するメツセージ間の漏話は、第
３図の斜線部のλｉ ±Δλの範囲内の固有中心波長の
レーデを搭載するトランスミー／夕を使用することによ
ってのみ、最小化され得る。これは、製造されたレーザ
のうち、小さなパーセンテージである。したがって、本
発明の温度チニーニング技術は、各中心波長の近辺のこ
の望ましい範囲になるレーザの数を増加させるのに使用
され得る。特に、第１領域λ８くλ１−Δλ（第３図中
“Ｈ”として示す）内にあるレーザは、その中心波長が
、少なくとも、λ１−Δλになるまで、加熱される。同
嘩に、第２領域λ。〉λ１＋Δλ（第３図中“Ｃ”とし
て示す）内にあるレーザは、その中心波長が、多くとも
、λ１＋Δλになるまで、冷却される。上述の本発明の
特質のように、この温度チニーニング技術を有するＷＤ
Ｍシステムは、特定の伝送波長の使用可能なレーザの数
を増加させるために、加熱及び／又は冷却の、任意の組
合せを利用できる。
３図の斜線部のλｉ ±Δλの範囲内の固有中心波長の
レーデを搭載するトランスミー／夕を使用することによ
ってのみ、最小化され得る。これは、製造されたレーザ
のうち、小さなパーセンテージである。したがって、本
発明の温度チニーニング技術は、各中心波長の近辺のこ
の望ましい範囲になるレーザの数を増加させるのに使用
され得る。特に、第１領域λ８くλ１−Δλ（第３図中
“Ｈ”として示す）内にあるレーザは、その中心波長が
、少なくとも、λ１−Δλになるまで、加熱される。同
嘩に、第２領域λ。〉λ１＋Δλ（第３図中“Ｃ”とし
て示す）内にあるレーザは、その中心波長が、多くとも
、λ１＋Δλになるまで、冷却される。上述の本発明の
特質のように、この温度チニーニング技術を有するＷＤ
Ｍシステムは、特定の伝送波長の使用可能なレーザの数
を増加させるために、加熱及び／又は冷却の、任意の組
合せを利用できる。
く以下、余白〉
第１図は、製造されたレーザの固有波長分布の一例を示
すグラフであり、所定のシステム仕随ハ分布の中心部と
して示されている。第２図は、本発胡の温度波長調整技
術を実行する回路例をブロック図で示すものである。第
３図は、Ｗ Ｄ Ｍシステムの一例についての波長分布
を示し、かかるンステムで使用され得るレーデの数を増
加させるための本発明の温度チニーニング技術の利用を
も含んでいる。 ＦＩＧ、 １
すグラフであり、所定のシステム仕随ハ分布の中心部と
して示されている。第２図は、本発胡の温度波長調整技
術を実行する回路例をブロック図で示すものである。第
３図は、Ｗ Ｄ Ｍシステムの一例についての波長分布
を示し、かかるンステムで使用され得るレーデの数を増
加させるための本発明の温度チニーニング技術の利用を
も含んでいる。 ＦＩＧ、 １
Claims (7)
- （１）各々、所定の波長仕様λ＿０±Δλ内で動作する
レーザを有する多数のトランスミッタと、上記トランス
ミッタの少なくとも幾つかは第１レーザを有し、該第１
レーザは、所定の温度範囲Ｔ＿１±ΔＴ内に温度が維持
されるとき、上記仕様内の波長で動作し、 上記トランスミッタ以外のトランスミッタは、第２レー
ザを有し、該第２レーザは、上記所定の範囲内に温度が
維持されても、上記仕様内の波長で動作せず、及び、 前記第２レーザを、上記所定の範囲外である温度Ｔ＿２
±Ｔに維持して、上記仕様内の波長で動作させる手段と
、 を有することを特徴とする半導体レーザトランスミッタ
システム。 - （２）前記所定の範囲は２０℃±１℃であり、前記第２
レーザは、２２℃より大きいか、１８℃より小さい温度
Ｔ＿２に維持されることを特徴とする請求項１記載のシ
ステム。 - （３）前記第２レーザの温度２は、該第２レーザの波長
が、仕様以上であるか仕様以下であるかによって、各々
、約１０−１８℃、約２２−３０℃の範囲にあることを
特徴とする請求項２記載のシステム。 - （４）単一の光学ファイバ上に多重化された多数の分離
メッセージ・チャンネル上で情報を伝達するための、波
長分割多重化（ＷＤＭ）通信システムにおいて、 各々、関連する波長範囲（λ１±Δλ、λ＿２±Δλ．
．．）内で動作するレーザを有する多数のトランスミッ
タと、 上記トランスミッタの少なくとも幾つかは第１レーザを
有し、該第１レーザは所定温度範囲Ｔ＿１±Ｔ内に温度
が維持されるとき、それらの関連する範囲内の波長で動
作し、 上記トランスミッタ以外のトランスミッタは、第２レー
ザを有し、該第２レーザは、上記所定の範囲内に温度が
維持されても、それらの関連する範囲内の波長で動作せ
ず、及び、 前記第２レーザを、上記所定の範囲外である温度Ｔ＿２
±ΔＴに維持して、それらの関連する範囲内の波長で動
作させる手段と、 を有することを特徴とする波長分割多重化通信システム
。 - （５）通信システムに於けるトランスミッタの搭載に先
だって、 ａ）固有波長分布が、仕様波長λ＿０±Δλを越える、
多数の半導体レーザを用意するステップ、ｂ）レーザの
動作温度を変える制御回路にレーザを設置するステップ
、 ｃ）仕様波長以下の第１バンドのレーザと、仕様波長以
上の第２バンドのレーザを特定するように、制御回路中
でレーザを動作させるステップ、ｄ）動作波長が仕様波
長内になるまでレーザを加熱するために、第１バンドの
レーザの制御回路を調整するステップ、 ｅ）動作波長が仕様波長内になるまでレーザを冷却する
ために、第２バンドのレーザの制御回路を調整するステ
ップ、 からなる所定の波長仕様λ＿０±Δλに適合することを
特徴とする半導体レーザ・トランスミッタシステム。 - （６）前記ステップｄ）、及びステップｅ）の実行に際
し、レーザを加熱及び冷却するために、熱電手段が利用
され、 前記制御回路から前記熱電手段に対して、既知極性（Ｖ
＿ｏ＿ｕ＿ｔ）の参照信号を供給し、該供給に際して、
該信号の極性が、加熱時には第１極性となるように、冷
却時には第１極性と反対極性の第２極性となるようにす
るステップ、 前記ステップｄ）、及びステップｅ）で必要とされる加
熱及び冷却を供給するべく、前記参照信号の大きさを調
整するステップ、 を含むことを特徴とする請求項５記載の半導体レーザ・
トランスミッタシステム。 - （７）前記調整ステップを実行するに際して、前記参照
信号は、アンプ入力における抵抗値の変化によって増幅
器の調整される増幅器によって供給されることを特徴と
する請求項６記載の半導体レーザ・トランスミッタシス
テム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/127,843 US4922480A (en) | 1987-12-02 | 1987-12-02 | Technique for improving the percentage of semiconductor lasers usable with a predetermined wavelength specification |
| US127843 | 1987-12-02 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10180734A Division JPH1174846A (ja) | 1987-12-02 | 1998-06-26 | 半導体レーザトランスミッタシステムと、波長分割多重化通信システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174429A true JPH02174429A (ja) | 1990-07-05 |
| JPH0761040B2 JPH0761040B2 (ja) | 1995-06-28 |
Family
ID=22432249
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63304335A Expired - Lifetime JPH0761040B2 (ja) | 1987-12-02 | 1988-12-02 | 半導体レーザトランスミッタシステムと、波長分割多重化通信システム |
| JP10180734A Pending JPH1174846A (ja) | 1987-12-02 | 1998-06-26 | 半導体レーザトランスミッタシステムと、波長分割多重化通信システム |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10180734A Pending JPH1174846A (ja) | 1987-12-02 | 1998-06-26 | 半導体レーザトランスミッタシステムと、波長分割多重化通信システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4922480A (ja) |
| JP (2) | JPH0761040B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3152424B2 (ja) * | 1990-07-13 | 2001-04-03 | 株式会社日立製作所 | 波長可変半導体レーザ |
| US5088098A (en) * | 1990-10-16 | 1992-02-11 | General Instrument Corporation | Thermoelectric cooler control circuit |
| US5197076A (en) * | 1991-11-15 | 1993-03-23 | Davis James G | Temperature stabilizable laser apparatus |
| GB9308519D0 (en) * | 1993-04-24 | 1993-06-09 | Renishaw Transducer Syst | Frequency stabilised laser diode |
| GB9408085D0 (en) * | 1994-04-23 | 1994-06-15 | Renishaw Plc | Frequency stabilisation of a laser diode |
| US5673129A (en) * | 1996-02-23 | 1997-09-30 | Ciena Corporation | WDM optical communication systems with wavelength stabilized optical selectors |
| US5943152A (en) * | 1996-02-23 | 1999-08-24 | Ciena Corporation | Laser wavelength control device |
| US6111681A (en) | 1996-02-23 | 2000-08-29 | Ciena Corporation | WDM optical communication systems with wavelength-stabilized optical selectors |
| US6553044B1 (en) | 1998-10-20 | 2003-04-22 | Quantum Devices, Inc. | Method and apparatus for reducing electrical and thermal crosstalk of a laser array |
| US6771678B1 (en) * | 2000-06-13 | 2004-08-03 | International Business Machines Corporation | Laser system and method of operation having improved signal continuity and safety |
| US6570704B2 (en) * | 2001-03-14 | 2003-05-27 | Northrop Grumman Corporation | High average power chirped pulse fiber amplifier array |
| KR100433879B1 (ko) * | 2002-09-09 | 2004-06-04 | 삼성전자주식회사 | 광통신 소자의 온도제어장치 |
| AU2005291865A1 (en) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Broadband Royalty Corporation | Apparatus, method, and computer program product for controlling laser wavelength stability |
| JP2013115257A (ja) * | 2011-11-29 | 2013-06-10 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュール |
| CN105183034B (zh) * | 2015-08-04 | 2017-09-12 | 北京航空航天大学 | 一种用于半导体激光器的两级温度控制系统 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022840A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-05 | Toshiba Corp | 波長多重光送信装置 |
| JPH01194530A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-04 | Fujitsu Ltd | 多重光信号受信装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0001714B1 (en) * | 1977-10-26 | 1984-03-21 | The Post Office | Control apparatus for a semi-conductor laser device |
| US4639075A (en) * | 1983-05-23 | 1987-01-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Distortion free fiber optic system |
| US4485475A (en) * | 1983-05-27 | 1984-11-27 | The Mitre Corporation | Optical source peak wavelength control using a wavelength feedback network |
| US4722081A (en) * | 1984-07-11 | 1988-01-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Analog optical transmission system |
| US4631728A (en) * | 1985-07-22 | 1986-12-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Thermoelectric cooler control circuit |
| FR2593654B1 (fr) * | 1986-01-28 | 1988-03-11 | Comp Generale Electricite | Dispositif de telecommunications photoniques coherentes. |
| US4715028A (en) * | 1986-06-13 | 1987-12-22 | Polaroid Corporation | Optical communication system |
-
1987
- 1987-12-02 US US07/127,843 patent/US4922480A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-12-02 JP JP63304335A patent/JPH0761040B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-06-26 JP JP10180734A patent/JPH1174846A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6022840A (ja) * | 1983-07-19 | 1985-02-05 | Toshiba Corp | 波長多重光送信装置 |
| JPH01194530A (ja) * | 1988-01-28 | 1989-08-04 | Fujitsu Ltd | 多重光信号受信装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4922480A (en) | 1990-05-01 |
| JPH0761040B2 (ja) | 1995-06-28 |
| JPH1174846A (ja) | 1999-03-16 |
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