JPH04162481A - 集積化光源装置 - Google Patents
集積化光源装置Info
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- JPH04162481A JPH04162481A JP2286138A JP28613890A JPH04162481A JP H04162481 A JPH04162481 A JP H04162481A JP 2286138 A JP2286138 A JP 2286138A JP 28613890 A JP28613890 A JP 28613890A JP H04162481 A JPH04162481 A JP H04162481A
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Classifications
-
- 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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
- H01S5/0265—Intensity modulators
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体レーザと電界吸収型半導体光変調器とが
集積化された集積化光源装置に関する。
集積化された集積化光源装置に関する。
分布帰還型半導体レーザ（Ｄ Ｆ Ｂ −Ｌ Ｄ ）等
の単一波長半導体レーザと電界吸収型光変調器を集積化
した光源は、レーザ発振部と変調器部とが分離されてい
るため、変調動作の際にも発振波長が変動しないという
特徴を有している。これは、従来のＤＦＢ−ＬＤを直接
変調する光通信システムにおいて、伝送後の波形劣化を
招くとして大きな問題となる変調時の波長変動（波長チ
ャーピングと言う〉を克服できるという利点となる。特
に、ＤＦＢ−ＬＤを直接変調する方式の伝送限界と思わ
れる２ Ｇ ｂ ／ ｓ以上のシステムにおいて、上記
の集積化光源は極めて魅力的な存在であり、現在各所で
研究開発が行なわれている（例えば、酔田他、電子情報
通信学界、光量子エレクトロニクス研究会予稿集、○Ｑ
Ｅ８９−３０ １９８９年発行など）。前記文献では集
積化光源を用いた５Ｇｂ ／ ｓ −６９ｋ ｍの高速
・長距離伝送実験について報告している。
の単一波長半導体レーザと電界吸収型光変調器を集積化
した光源は、レーザ発振部と変調器部とが分離されてい
るため、変調動作の際にも発振波長が変動しないという
特徴を有している。これは、従来のＤＦＢ−ＬＤを直接
変調する光通信システムにおいて、伝送後の波形劣化を
招くとして大きな問題となる変調時の波長変動（波長チ
ャーピングと言う〉を克服できるという利点となる。特
に、ＤＦＢ−ＬＤを直接変調する方式の伝送限界と思わ
れる２ Ｇ ｂ ／ ｓ以上のシステムにおいて、上記
の集積化光源は極めて魅力的な存在であり、現在各所で
研究開発が行なわれている（例えば、酔田他、電子情報
通信学界、光量子エレクトロニクス研究会予稿集、○Ｑ
Ｅ８９−３０ １９８９年発行など）。前記文献では集
積化光源を用いた５Ｇｂ ／ ｓ −６９ｋ ｍの高速
・長距離伝送実験について報告している。
ところで集積化光源からの光出力は、レーザ光が光変調
器を通過した分だけ、単体ＤＦＢ−ＬＤに比べて低い。
器を通過した分だけ、単体ＤＦＢ−ＬＤに比べて低い。
一方、高ビットレートの伝送では、受信側の感度が低下
するため、送信側ではより高い光出力が必要とされる。
するため、送信側ではより高い光出力が必要とされる。
そこで、パワーマージンに余裕のある光伝送を実現する
ために、光変調器とは反対側のレーザ端面に高反射膜コ
ーティングを施すことによって、光変調器側から高光出
力を得る試みが行なわれている（例えば、須藤゛ 他、
１９９０年春季応用物理学関係連合講演会、３０ａ−８
Ａ−１５）。上記文献では、高反射膜コーティングによ
り、光変調器側からの注入電流−光出力の効率が、コー
ティング前の状態の約１．４倍に改善されたことを述べ
ている。
ために、光変調器とは反対側のレーザ端面に高反射膜コ
ーティングを施すことによって、光変調器側から高光出
力を得る試みが行なわれている（例えば、須藤゛ 他、
１９９０年春季応用物理学関係連合講演会、３０ａ−８
Ａ−１５）。上記文献では、高反射膜コーティングによ
り、光変調器側からの注入電流−光出力の効率が、コー
ティング前の状態の約１．４倍に改善されたことを述べ
ている。
集積化光源を実際のシステムに適用する際、従来のＤＦ
Ｂ−ＬＤ直接変調方式と同様に、光ファイバへの入力光
強度を一定に保つ（この機能をＡｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ
Ｃｏｎｔｒｏｌ： Ａ Ｐ Ｃと呼ぶ）必要がある。従
来のシステムではＡＰＣ動作を実現するために、ＤＦＢ
−ＬＤの裏端面からの光出力をＰＩＮフォトダイオード
でモニタし、フォトダイオードの受光パワーが一定とな
るようにＬＤのバイアス電流を調整していた。集積化光
源を用いたシステムでも、裏端面からの光出力があれば
同様の方式によりＡＰＣ動作が可能である。しかし、前
記したように、裏面に高反射コートを施して高出力化を
図った素子では、裏面からのモニタ光を得ることができ
ないため、従来の方式に変わる新たなＡＰＣ方式を開発
する必要が生じた。
Ｂ−ＬＤ直接変調方式と同様に、光ファイバへの入力光
強度を一定に保つ（この機能をＡｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ
Ｃｏｎｔｒｏｌ： Ａ Ｐ Ｃと呼ぶ）必要がある。従
来のシステムではＡＰＣ動作を実現するために、ＤＦＢ
−ＬＤの裏端面からの光出力をＰＩＮフォトダイオード
でモニタし、フォトダイオードの受光パワーが一定とな
るようにＬＤのバイアス電流を調整していた。集積化光
源を用いたシステムでも、裏端面からの光出力があれば
同様の方式によりＡＰＣ動作が可能である。しかし、前
記したように、裏面に高反射コートを施して高出力化を
図った素子では、裏面からのモニタ光を得ることができ
ないため、従来の方式に変わる新たなＡＰＣ方式を開発
する必要が生じた。
本発明の目的は、光源の裏面に光出力モニタ用のＰＴＮ
フォトダイオードを配置する必要がなく、ＡＰＣ動作が
可能な集積化光源装置を提供することにある。
フォトダイオードを配置する必要がなく、ＡＰＣ動作が
可能な集積化光源装置を提供することにある。
本発明による集積化光源装置は、半導体レーザと電界吸
収型光変調器とが１つの半導体基板に集積化された集積
化光源と、前記半導体レーザにレーザ発振のための直流
電源を注入する電気回路と、前記変調器に光の強度変調
を行うための信号電圧を加える電気回路と、前記光変調
器において光の吸収によって生じる光電流の平均値を測
定し、この光電流が常に一定となるように前記半導体レ
ーザに注入する直流電流を制御する機能とを備えた構成
である。
収型光変調器とが１つの半導体基板に集積化された集積
化光源と、前記半導体レーザにレーザ発振のための直流
電源を注入する電気回路と、前記変調器に光の強度変調
を行うための信号電圧を加える電気回路と、前記光変調
器において光の吸収によって生じる光電流の平均値を測
定し、この光電流が常に一定となるように前記半導体レ
ーザに注入する直流電流を制御する機能とを備えた構成
である。
集積化光源において、電界吸収型光変調器の吸収層に形
成されたｐｎ接合部に、逆方向の信号電圧を加えると、
吸収層内部の吸収係数が変調され、その結果透過光の強
度が変調される。この時、変調信号のパルスのデユーテ
ィを一定（通常は１／２）とすると、光変調器において
吸収によって生じる光電流は、レーザ部から光変調器に
導かれた全光出力に比例する。このことは、即ち光変調
器で発生する光電流と、光変調器を通過して出力される
光出力とが比例関係にあることを意味する。この原理を
応用すれば、光変調器で発生する光電流が常に一定とな
るように、レーザ部への注入電流を制御することにより
ＡＰＣ動作が容易に得られる。
成されたｐｎ接合部に、逆方向の信号電圧を加えると、
吸収層内部の吸収係数が変調され、その結果透過光の強
度が変調される。この時、変調信号のパルスのデユーテ
ィを一定（通常は１／２）とすると、光変調器において
吸収によって生じる光電流は、レーザ部から光変調器に
導かれた全光出力に比例する。このことは、即ち光変調
器で発生する光電流と、光変調器を通過して出力される
光出力とが比例関係にあることを意味する。この原理を
応用すれば、光変調器で発生する光電流が常に一定とな
るように、レーザ部への注入電流を制御することにより
ＡＰＣ動作が容易に得られる。
〔実施例１〕
以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例である集積化光源装置の
構成を示すものである。まず集積化光源素子の構造につ
いては、前述した文献等に示されているため、ここでは
簡単に説明する。ｎ−Ｉｎｐ半導体基板１の表面のレー
ザ領域１００に相当する部分に回折格子２が形成、され
ており、基板１の上全面に波長組成１．３μｍのｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層３（厚さ０．１μｍ）が形成され
ている。ガイド層３の上には、レーザ領域１００に相当
する部分にゲインピーク波長１．５５μｍのＩ ｎＧａ
Ａｓ／Ｉ ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性層４が、また
光変調器部２００に相当する部分に波長組成１．４Ｃ１
μｍのＩｎＧａＡｓＰ光吸収層５（厚さ０．３μｍ）が
互いに横方向に接続する形で形成されている。そして、
それらの上にｐ −ＩｎＰクラッド層６（厚さ２μｍ）
が全面に形成されており、更にその上のレーザ領域１０
０及び６一 変調器部２００のそれぞれの領域に独立にｐ ＋＝Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層７を有している。キャップ層７の
上にはレーザ部１００と光変調器２００のｎ側電極８が
、また基板１の下にはｎ側電極９が形成されている。光
変調器側端面には無反射コーテイング膜１０が、またレ
ーザ側端面には高反射コーテイング膜１１が形成されて
いる。この集積化光源に公知のバイアス回路３００、ド
ライブ回路４００、モニタ回路５００を図示のように接
続して集積化光源装置ができ上る。
構成を示すものである。まず集積化光源素子の構造につ
いては、前述した文献等に示されているため、ここでは
簡単に説明する。ｎ−Ｉｎｐ半導体基板１の表面のレー
ザ領域１００に相当する部分に回折格子２が形成、され
ており、基板１の上全面に波長組成１．３μｍのｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層３（厚さ０．１μｍ）が形成され
ている。ガイド層３の上には、レーザ領域１００に相当
する部分にゲインピーク波長１．５５μｍのＩ ｎＧａ
Ａｓ／Ｉ ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性層４が、また
光変調器部２００に相当する部分に波長組成１．４Ｃ１
μｍのＩｎＧａＡｓＰ光吸収層５（厚さ０．３μｍ）が
互いに横方向に接続する形で形成されている。そして、
それらの上にｐ −ＩｎＰクラッド層６（厚さ２μｍ）
が全面に形成されており、更にその上のレーザ領域１０
０及び６一 変調器部２００のそれぞれの領域に独立にｐ ＋＝Ｉｎ
ＧａＡｓＰキャップ層７を有している。キャップ層７の
上にはレーザ部１００と光変調器２００のｎ側電極８が
、また基板１の下にはｎ側電極９が形成されている。光
変調器側端面には無反射コーテイング膜１０が、またレ
ーザ側端面には高反射コーテイング膜１１が形成されて
いる。この集積化光源に公知のバイアス回路３００、ド
ライブ回路４００、モニタ回路５００を図示のように接
続して集積化光源装置ができ上る。
この集積化光源のレーザ部１００に、バイアス回路３０
０により直流電流を注入することによりレーザ発振を得
た。発振しきい値は２０ｍＡであった。レーザ部１００
に約１００ｍＡの電流を注入しドライブ回路４００から
の信号電圧により光変調器２００において５ Ｇ ｂ
／ ｓのランダムパルス変調を行った。その結果、良好
な変調波形が得られている光変調器２００からの光出力
の平均は２ｍＷである。光変調器２００で発生した光電
流をモニタ回路５００により測定したところ約２ｍＡで
あった。この光電流を一定に保つように、フィードバッ
クループ６００によりバイアス回路３００からレーザ部
１００への注入電流を制御した。
０により直流電流を注入することによりレーザ発振を得
た。発振しきい値は２０ｍＡであった。レーザ部１００
に約１００ｍＡの電流を注入しドライブ回路４００から
の信号電圧により光変調器２００において５ Ｇ ｂ
／ ｓのランダムパルス変調を行った。その結果、良好
な変調波形が得られている光変調器２００からの光出力
の平均は２ｍＷである。光変調器２００で発生した光電
流をモニタ回路５００により測定したところ約２ｍＡで
あった。この光電流を一定に保つように、フィードバッ
クループ６００によりバイアス回路３００からレーザ部
１００への注入電流を制御した。
第２図に周囲の温度を変えた時の、上記ＡＰＣ制御を行
った場合と、そうでない場合との光出力の変動の様子を
示す。本発明のＡＰＣ制御により、０℃〜６０℃の広い
温度範囲にわたって光出力の変動±０．５ｄＢ以下の低
出力動作が得られた。
った場合と、そうでない場合との光出力の変動の様子を
示す。本発明のＡＰＣ制御により、０℃〜６０℃の広い
温度範囲にわたって光出力の変動±０．５ｄＢ以下の低
出力動作が得られた。
尚、本実施例では、集積化光源の構造の詳細については
触れなかったが、゛半導体レーザ１００及び電界吸収型
光変調器２００は共にいかなる構造のものであっても本
発明の一般性は失われない。
触れなかったが、゛半導体レーザ１００及び電界吸収型
光変調器２００は共にいかなる構造のものであっても本
発明の一般性は失われない。
例えば、前者は分布ブラッグ反射型のレーザ（ＤＢＲ−
ＬＤ）であってもよい。後者は吸収層５にＭＱＷを用い
た謂ゆる量子閉じ込めシュタルク効果を利用したもので
あってもよい。
ＬＤ）であってもよい。後者は吸収層５にＭＱＷを用い
た謂ゆる量子閉じ込めシュタルク効果を利用したもので
あってもよい。
〔実施例２〕
第３図に本発明の第２の実施例である集積化光源装置の
構成図を示す。本装置は、アレイ上に並んだ複数の波長
可変半導体レーザ１００と電界吸収型光変調器２００、
それにスターカップラー７００とを同一半導体基板１の
上に集積化した集積化光源を用いている。波長可変半導
体レーザ１００は、活性領域１０１９位相制御領域１０
２．ＤＢＲ領域１０３の３領域からなるＤＢＲ−ＬＤで
ある。スターカップラー７００は半導体光導波路から形
成されている。光変調器２００は実施例１と同様の構造
をなしている。スターカップラー７００の出力端には無
反射コート膜１０が形成されている。
構成図を示す。本装置は、アレイ上に並んだ複数の波長
可変半導体レーザ１００と電界吸収型光変調器２００、
それにスターカップラー７００とを同一半導体基板１の
上に集積化した集積化光源を用いている。波長可変半導
体レーザ１００は、活性領域１０１９位相制御領域１０
２．ＤＢＲ領域１０３の３領域からなるＤＢＲ−ＬＤで
ある。スターカップラー７００は半導体光導波路から形
成されている。光変調器２００は実施例１と同様の構造
をなしている。スターカップラー７００の出力端には無
反射コート膜１０が形成されている。
この集積化光源に、公知のバイアス回路３００、ドライ
ブ回路４００、モニタ回路５００、波長制御回路８００
を図示のような接続して集積化光源装置ができ上る。な
お、図では集積化光源の一部の素子にしか接続されてい
ないが、実際は他の素子にも接続している。全ての接続
を描くと煩雑になるので一部のみ表示して他は図示略し
である。
ブ回路４００、モニタ回路５００、波長制御回路８００
を図示のような接続して集積化光源装置ができ上る。な
お、図では集積化光源の一部の素子にしか接続されてい
ないが、実際は他の素子にも接続している。全ての接続
を描くと煩雑になるので一部のみ表示して他は図示略し
である。
この集積化光源は、位相制御領域１０２及びＤＢＲ領域
１０３に注入する電流を波長制御回路８００によって調
整することによって、レーザの発振波長を任意にコント
ロールできる。そのため、各レーザの発振波長を少しづ
つずらすことによって、光波長多重伝送用の光源として
使用できる。
１０３に注入する電流を波長制御回路８００によって調
整することによって、レーザの発振波長を任意にコント
ロールできる。そのため、各レーザの発振波長を少しづ
つずらすことによって、光波長多重伝送用の光源として
使用できる。
本集積化光源装置においても、実施例１と同様に、バイ
アス回路５００によって活性領域１０１に電流注入する
ことでレーザ発振が生じ、そのレーザ光を光変調器２０
０において、ドライブ回路４００からの信号電圧によっ
て強度変調することができる。光変調器において発生す
る光電流をモニタ回路５００により測定し、光電流が一
定となるように活性領域１０１に注入する電流をバイア
ス回路３００によって制御することにより、スターカッ
プラ７００からの光出力は、周囲温度の変化（０℃〜６
０℃）によらずほぼ一定に保つことができた。
アス回路５００によって活性領域１０１に電流注入する
ことでレーザ発振が生じ、そのレーザ光を光変調器２０
０において、ドライブ回路４００からの信号電圧によっ
て強度変調することができる。光変調器において発生す
る光電流をモニタ回路５００により測定し、光電流が一
定となるように活性領域１０１に注入する電流をバイア
ス回路３００によって制御することにより、スターカッ
プラ７００からの光出力は、周囲温度の変化（０℃〜６
０℃）によらずほぼ一定に保つことができた。
本発明による集積化光源装置では、ＡＰＣ動作のための
光源の裏面からの光出力モニタを必要としないなめ、光
源の後方端面に高反射コーテイング膜を形成することに
より高出力動作が容易に実現される利点を有している。
光源の裏面からの光出力モニタを必要としないなめ、光
源の後方端面に高反射コーテイング膜を形成することに
より高出力動作が容易に実現される利点を有している。
また、実施例２で示した様なアレイデバイスでは、それ
ぞれのチャンネル毎に従来の様な出力モニタ用のＰＩＮ
フォトダイオードを備えつけることは実装上不可能であ
る。本発明はこれらの問題点をも容易に解決するもので
ある。
ぞれのチャンネル毎に従来の様な出力モニタ用のＰＩＮ
フォトダイオードを備えつけることは実装上不可能であ
る。本発明はこれらの問題点をも容易に解決するもので
ある。
第１図、第３図は本発明の第１．第２の実施例である集
積化光源装置の構成図である。 第２図は実施例１の集積化光源の低出力動作を示した図
である。図において、１はｐ−ＩｎＰ基板、２は回折格
子、３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、４はＭＱＷ活性
層、５はＩｎＧａＡｓＰキャップ層、８．９は電極、１
０は無反射コーテイング膜、１１は高反射コーテイング
膜、１００はレーザ部、１０１は活性領域３１０２は位
相制御領域、１０３はＤＢＲ領域、２００は光変調器、
３００はバイアス回路、４００はドライブ回路、５００
は光電流モニタ回路、６００はフィードバックループ、
７００はスターカップラー、８００は波長制御回路であ
る。
積化光源装置の構成図である。 第２図は実施例１の集積化光源の低出力動作を示した図
である。図において、１はｐ−ＩｎＰ基板、２は回折格
子、３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、４はＭＱＷ活性
層、５はＩｎＧａＡｓＰキャップ層、８．９は電極、１
０は無反射コーテイング膜、１１は高反射コーテイング
膜、１００はレーザ部、１０１は活性領域３１０２は位
相制御領域、１０３はＤＢＲ領域、２００は光変調器、
３００はバイアス回路、４００はドライブ回路、５００
は光電流モニタ回路、６００はフィードバックループ、
７００はスターカップラー、８００は波長制御回路であ
る。
Claims (1)
- 半導体レーザと電界吸収型光変調器とが１つの半導体
基板に集積化された集積化光源と、前記半導体レーザに
レーザ発振のための直流電源を注入する電気回路と、前
記変調器に光の強度変調を行うための信号電圧を加える
電気回路と、前記光変調器において光の吸収によって生
じる光電流の平均値を測定し、この光電流が常に一定と
なるように前記半導体レーザに注入する直流電流を制御
する機能とを備えたことを特徴とする集積化光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286138A JP2616206B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 集積化光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286138A JP2616206B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 集積化光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04162481A true JPH04162481A (ja) | 1992-06-05 |
| JP2616206B2 JP2616206B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=17700429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2286138A Expired - Fee Related JP2616206B2 (ja) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | 集積化光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616206B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-10-24 JP JP2286138A patent/JP2616206B2/ja not_active Expired - Fee Related
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