JPH0474485A - 半導体レーザの高周波応答特性測定方法 - Google Patents

半導体レーザの高周波応答特性測定方法

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JPH0474485A
JPH0474485A JP18853790A JP18853790A JPH0474485A JP H0474485 A JPH0474485 A JP H0474485A JP 18853790 A JP18853790 A JP 18853790A JP 18853790 A JP18853790 A JP 18853790A JP H0474485 A JPH0474485 A JP H0474485A
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JP
Japan
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semiconductor laser
measured
light
wavelength
pump light
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JP18853790A
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English (en)
Inventor
Shigeru Murata
茂 村田
Akihisa Tomita
章久 富田
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体レーザの高周波応答特性の測定方法に
関する。
(従来の技術) 光フアイバ通信の高速化にともなって、光源となる半導
体レーザの高周波変調の応答特性を正確に評価すること
がますます重要となってきている。数GHz以上の高周
波領域での応答特性を測定するに当たって問題となるの
は、半導体レーザ素子やマウントの浮遊容量である。す
なわち、通常半導体レーザの高周波応答特性は、被測定
半導体レーザの駆動電流を直接変調する方法で測定され
ているために、浮遊容量による影響がさけられない。こ
のためにより高周波になるほど本来の応答特性を正確に
測定することが難しくなる。そこでこの浮遊容量の影響
を受けない高周波応答特性の測定方法として、被測定半
導体レーザを電流で変調する代わりに、外部からの変調
された光で変調する光変調法が開発された。
第3図にこの従来例を示す。この測定方法については、
C,H,LANGEらの論文エレクトロニクスレターズ
誌24(1988)1131〜1132頁(C,H,L
ange et、 al、。
Electron、 Lett、 24 ppH31−
1132,1988)。またはアブライドフィジクス誌
55、(1989)1704−1706頁(C,H。
Lange et、 al、、 Appl、 Phys
、 Lett、 55 pp1704−1706゜19
89)に詳しく説明されているので、ここでは簡単に説
明しておく。まず被測定半導体レーザ1oには、ポンプ
用の半導体レーザ2oがらの変調されたレーザ光(以下
ポンプ光)が被測定半導体レーザ1oの端面から注入さ
れる。ポンプ光はネットワークアナライザ80のポート
1から出力される変調電流によって直接変調される。注
入されたポンプ光の波長は、被測定半導体レーザ1oの
利得波長幅内にある。このためポンプ光による誘導放出
によって被測定半導体レーザ1oの活性領域内のキャリ
ア密度が変調され、そこから出射される被測定光が変調
される。ポンプ光の偏波面をTM偏波にして、被測定光
の偏波面と直交させるために1/2波長板95を用いて
いる。被測定半導体レーザ1oがら反射されるポンプ光
は偏光ビームスプリッタ4oで反射するため、受光器7
0には被測定光だけが入射する。受光器70から発生す
る電気信号はネットワークアナライザ80のポート2に
入り、高周波応答特性が測定される。才・ノドワークア
ナライザ80は、変調されたポンプ光を直接受光器70
に入れたときの値を基準とすることで較正される。
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来例は、浮遊容量の影響を受けない半導体レ
ーザの高周波応答特性の測定方法として有効な方法であ
るが、改良すべき点を有している。それはポンプ光の波
長を微妙に制御する必要があるため、測定が難しい点で
ある。具体的には、正確な高周波応答特性を測定するた
めには、ポンプ光の波長を被測定半導体レーザ10の共
振波長に正確に合わせる必要がある。このためポンプ用
の半導体レーザ20と被測定半導体レーザLotともに
温度安定化し、かつ2つのレーザの波長をモニターしな
ければならない。
本発明の目的は、上述の従来例を改良し、ポンプ光の波
長制御の問題を改善した、簡便な浮遊容量に影響されな
い半導体レーザの高周波変調の応答特性の測定方法を提
供することである。
(課題を解決するための手段) 本発明の半導体レーザ高周波応答特性測定方法は、 (1)変調された電気出力によってポンプ光を変調する
手段と、変調された前記ポンプ光を被測定半導体レーザ
に注入する手段と、前記被測定半導体レーザから出射さ
れる被測定光と前記ポンプ光とを分離する手段と、分離
された前記被測定光を受光する受光器と、前記受光器か
ら発生する変調された電気信号の大きさを測定する手段
とを少なくとも含み、前記ポンプ光の中心波長が前記被
測定半導体レーザの利得波長幅内にあり、かつ前記ポン
プ光のスペクトル幅が前記被測定半導体レーザの軸モー
ド間隔より広いことを特徴とする。
(2)変調された電気出力によってポンプ光を変調する
手段と、変調された前記ポンプ光を被測定半導体レーザ
に注入する手段と、前記被測定半導体レーザから出射さ
れる被測定光と前記ポンプ光とを分離する手段と、分離
された前記被測定光を受光する受光器と、前記受光器か
ら発生する変調された電気信号の大きさを測定する手段
とを少なくとも含み、前記ポンプ光の波長が前記被測定
半導体レーザの利得波長よりも短波長側にあることを特
徴とする。
(実施例) 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の第1の実施例を説明するための図で
あり、特許請求範囲第1項に記された半導体レーザの高
周波応答特性測定を行うための測定系を表す。第3図に
示した従来例との最大の違いは、ポンプ光として発光ダ
イオード25の光を利用している点である。波長1.3
□m帯あるいは1.5□m帯では発光ダイオードのスペ
クトル幅は10nm以上あり、通常の半導体レーザの軸
モード間隔(lnm程度)よりかなり太きい。このため
、応答特性に対するポンプ光の波長依存性は平均化され
る。したがって、従来例のようにポンプ光の波長を微妙
に制御し、被測定半導体レーザ10の共振波長にあわせ
なくても、正確な応答特性が得られる。ポンプ光の中心
波長は、被測定半導体レーザ10の利得波長幅(数10
nm)内にあればよい。
次に従来例と比べた時の、その他の違いについて述べる
。ただし、これらは本発明の本質的な特徴ではない。ま
ず、ポンプ光を高速の光変調器60を用いて強度変調し
ている。ここでは光変調器60として変調帯域10GH
z以上のフランツケルデイシュ型の半導体吸収型光変調
器60を用いている。
光変調器60を用いる理由は、発光ダイオード25を直
接電流変調した時の変調帯域が、通常IGHz以下しか
ないためである。高い周波数まで測定を行うためには、
ポンプ光をやはり高速で強度変調する必要がある。また
この半導体吸収型光変調器60は被変調光に対する偏波
依存性が小さいという特長もある。一般に、発光ダイオ
ードの光出力は特定の偏波面を持たないために、変調を
半導体吸収型光変調器60で行う方が都合がよい。次に
、変調されたポンプ光を偏光ビームスプリッタ−ではな
く、ハーフミラ−30を通して被測定半導体レーザ10
に注入している。これは量子井戸半導体レーザのように
TM偏波のポンプ光に対して変調がかかりにくい半導体
レーザの場合も測定できるようにするためである。(た
だし、第2の実施例では、従来例と同じ偏光ビームスプ
リッタ−40を用いている)。
被測定光とポンプ光の分離は波長フィルタ50で行って
いる。ここでは波長フィルタ50として、回折格子を用
いている。ポンプ光と被測定光の波長差を20nm以上
とれば、受光器70に入るポンプ光を十分除去できる。
この測定系を用いて被測定半導体レーザ10の高周波応
答特性を測定する方法は、基本的に上述の従来例の方法
と同じであるが、以下具体的に説明する。被測定半導体
レーザ10として、波長1.55A1mのファブIノベ
ロー型量子井戸半導体レーザを用いる場合について述べ
る。この時ポンプ光としては中心波長1.52□mスペ
クトル幅15nmの端面発光ダイオード25を用いる。
端面発光ダイオード25は、通常の固型発光ダイオード
と比べると、光出力が大きく、スペクトル幅が狭いので
都合がよい。このポンプ光を変調帯域15GHzの半導
体吸収型光変調器60で変調する。この光変調器60を
ネットワークアナライザ80のポート1がら出力される
変調電圧によって駆動する。強度変調されたポンプ光を
レンズ100で平行ビームとした後、ハーフミラ−30
で反射し、被測定半導体レーザ10に端面から注入する
。この注入されたポンプ光による誘導放出によって被測
定半導体レーザ10のキャリアが変調され、そこから出
射される被測定光が変調される。
被測定半導体光レーザ10から出射される被測定光と反
射されるポンプ光とはともにハーフミラ−30とアイソ
レータ91を通過させた後、波長フィルタ50に入射さ
せる。受光器70がら発生する電気信号はネットワーク
アナライザ80のポート2に入れ、高周波応答特性を測
定する。ネットワークアナライザ80は、変調されたポ
ンプ光を直接受光器70に入れたときの値を基準とする
ことで較正する。この測定方法では、マウントなどの浮
遊容量の影響を受けずに、20GHz以上の高周波領域
まで、半導体レーザの高周波応答特性を測定することが
可能である。
第2図は、本発明の第2の実施例を説明するための図で
あり、第1の実施例と同じ特許請求範囲第1項に記され
た半導体レーザの高周波応答特性の測定系を表す。ここ
でもポンプ光として発光ダイオード25の光を利用して
いるため、応答特性に対するポンプ光の波長依存性は平
均化される。したがって、被測定半導体レーザ10の共
振波長にあわせなくても、正確な応答特性が得られる。
第1の実施例との主な違いは、ポンプ光の除去に従来例
と同じ偏光ビームスプリッタ40を利用していることで
ある。このため第1の実施例のような波長フィルタ50
は不要である。その代わり、ポンプ光をTM偏波にして
被測定半導体レーザ10に注入する必要がある。この目
的のために光変調器61の前に偏光子45を導入した。
この場合光変調器61は偏波依存性があってもよい。し
たがって、LiNbO3光変調器のような損失の少ない
光変調器を用いることが出来る。ただし、TM fJi
R波に対する利得が小さい量子井戸半導体レーザのよう
な半導体レーザの測定には向かない。この測定系を用い
て被測定半導体レザ10の高周波応答特性を測定する方
法は、基本的に上述の従来例や第1の実施例で述べた高
周波応答特性を測定する方法と同じであるため説明は省
略する。この測定方法では、マウントなどの浮遊容量の
影響を受けずに、光変調器61の変調帯域以上の高周波
領域まで、半導体レーザの高周波応答特性を測定するこ
とが可能である。
次に、第3の実施例として、特許請求範囲第2項に記さ
れた半導体レーザの高周波応答特性の測定系を説明する
。第1および第2の実施例と異なる点は、本実施例にお
いては、ポンプ光として、被測定半導体レーザ10の利
得波長より短波長の半導体レーザ光を利用している点で
ある。他の構成は第3図に示した従来例と同じであるた
め、図面は第3図を併用して説明する。注入されたポン
プ光は、波長が短いため、被測定半導体レーザ10の活
性層でほとんど吸収されて、キャリアを生成する。ポン
プ光が強度変調されていれば、被測定半導体レーザ10
は、直接に駆動電流が変調された場合と同様な応答特性
を示す。この場合、ポンプ光の波長は被測定半導体レー
ザ10の吸収領域にあればよいため、波長に対する制限
は従来例と比べて非常にゆるくなる。したがって、微妙
な温度制御などは不要である。また、ポンプ光の吸収を
利用しているため、量子井戸半導体レーザなとも測定で
きる。
この測定系を用いて被測定半導体レーザ10の高周波応
答特性を測定する方法は、基本的に上述の従来例で述べ
た高周波応答特性を測定する方法と同じである。すなわ
ち、ポンプ用半導体レーザ20はネットワークアナライ
ザ80のポート1から出力される変調電流によって直接
変調される。この変調されたポンプ光が、偏光ビームス
プリッタ−40を通して、被測定半導体レーザ10に注
入される。この場合、被測定半導体レーザ10に注入す
るポンプ光の偏波は、TEでもTMでもどちらでもかま
わない。
したがって、偏光ビームスプリッタ−40でなくハーフ
ミラ−を用いることもできる。ここで偏光ビームスプリ
ッタ−40を用いている理由は、ハーフミラ−の場合よ
りも、注入するポンプ光の損失が少なくてすむためであ
る。この測定方法では、マウントなどの浮遊容量の影響
を受けずに、ポンプ用半導体レーザ20の変調帯域以上
の高周波領域まで、被測定半導体レーザ10の高周波応
答特性を測定することが可能である。量子井戸半導体レ
ーザなどの測定にも利用できる。
なお、第3の実施例においては、被測定半導体レーザ1
0に注入するポンプ光の変調方法として、ポンプ用の半
導体レーザ20を直接電流変調する方法を用いたが、第
1または第2の実施例と同様に、ポンプ用半導体レーザ
20のレーザ光を高速の光強度変調器で変調する方法を
用いてもよい。また先にも少しふれたが、偏光ビームス
プリッタ40の変わりに、第1の実施例と同様にハーフ
ミラ−30と波長フィルタ50を利用して、被変調光を
分離してもよい。たたしこの場合、分離するポンプ光は
、光学系からの極わずかな反射による成分だけであるた
め、十分に反射に注意すれば、波長フィルタ50は必ず
しも必要ない。
以上3つの実施例について詳しく説明してきたが、以下
で若干の補足をする。まず、被測定半導体レーザ10の
波長は1.55□mに限らず、どのような波長でも本発
明の測定方法を適用できる。ただし、ポンプ光などの波
長を被測定半導体レーザに合わせて変更する必要がある
ことは当然である。
また、光学系に関しては、実施例のようなレンズ100
を用いた空間伝播的な結合系でなく、光ファイバを用い
た結合系を構成することも可能である。
また、ポンプ光の注入は、被測定半導体レーザ10の前
方端面からだけでなく、適当な光学系を構成すれば、後
方端面(つまり被変調光を取り呂すのと反対側の端面)
から注入することもできる。この場合にはハーフミラ−
などは不要になる。さらに、実施例においては、半導体
レーザの強度変調における高周波応答特性の測定につい
てだけ述べたが、本発明を応用することによって、周波
数変調における高周波応答特性を測定することも可能で
ある。この目的のためには、すべての実施例において、
受光器70の前に、マツハツエンダ干渉計ノような周波
数弁別器を設置すればよい。
(発明の効果) 以上説明したように本発明の方法によれば、簡便でかつ
浮遊容量に影響されないで、10GHz以上まで半導体
レーザの高周波応答特性が測定できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を説明するための図、第
2図は第2の実施例を説明するための図、第3図は従来
例を説明するための図である。図において、10は被測
定半導体レーザ、20はポンプ用ノ半導体レーザ、25
は発光ダイオード、3oはハーフミラ−140は偏光ビ
ームスプリッタ、45は偏光子、50は波長フィルタ、
60.61は光強度変調器、7oは受光器、80はネッ
トワークアナライザ、91はアイyレータ、95 ハ1
/2波長板、100はレンズである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)変調された電気出力によってポンプ光を変調する
    手段と、変調された前記ポンプ光を被測定半導体レーザ
    に注入する手段と、前記被測定半導体レーザから出射さ
    れる被測定光と前記ポンプ光とを分離する手段と、分離
    された前記被測定光を受光する受光器と、前記受光器か
    ら発生する変調された電気信号の大きさを測定する手段
    とを少なくとも含み、前記ポンプ光の中心波長が前記被
    測定半導体レーザの利得波長幅内にあり、かつ前記ポン
    プ光のスペクトル幅が前記被測定半導体レーザの軸モー
    ド間隔より広いことを特徴とする半導体レーザの高周波
    応答特性測定方法。
  2. (2)変調された電気出力によってポンプ光を変調する
    手段と、変調された前記ポンプ光を被測定半導体レーザ
    に注入する手段と、前記被測定半導体レーザから出射さ
    れる被測定光と前記ポンプ光とを分離する手段と、分離
    された前記被測定光を受光する受光器と、前記受光器か
    ら発生する変調された電気信号の大きさを測定する手段
    とを少なくとも含み、前記ポンプ光の波長が前記被測定
    半導体レーザの利得波長よりも短波長側にあることを特
    徴とする半導体レーザの高周波応答特性測定方法。
JP18853790A 1990-07-17 1990-07-17 半導体レーザの高周波応答特性測定方法 Pending JPH0474485A (ja)

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