JPH06120906A - 光レシーバ、光半導体装置及びそれを用いた光通信方式及び光通信システム - Google Patents

光レシーバ、光半導体装置及びそれを用いた光通信方式及び光通信システム

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JPH06120906A
JPH06120906A JP4289551A JP28955192A JPH06120906A JP H06120906 A JPH06120906 A JP H06120906A JP 4289551 A JP4289551 A JP 4289551A JP 28955192 A JP28955192 A JP 28955192A JP H06120906 A JPH06120906 A JP H06120906A
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light
waveguide
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武夫 小野
Toshihiko Onouchi
敏彦 尾内
Masao Majima
正男 真島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】偏光依存性のない光レシーバ、光半導体装置及
びそれを用いた光通信方式ないし光通信システムであ
る。 【構成】光分岐器１０１、複数の導波型光フィルタ１０
２、光−電気変換器１０３からなる光レシーバである。
光フィルタ１０２は回折格子１２８による分布帰還部を
持つ構造である。光分岐器１０１で少なくとも２つに分
けられた光が、それぞれ、光フィルタ１０２に結合する
ように構成され、光フィルタ通過後の光を受光するよう
に光−電気変換器１０３が設けられている。複数の光フ
ィルタ１０２において、一方の光フィルタの第１の横モ
ード（例えば、ＴＥモード）光に対する同調透過波長と
他方の光フィルタの第２の横モード（例えば、ＴＭモー
ド）に対する同調透過波長が等しくなるように構成され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光周波数多重通信など
において、偏波依存性を解消するための光半導体装置な
いし光レシーバ及びそれを用いた光通信方式ないしシス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量を拡
大することが望まれており、複数の光周波数を１本の光
ファイバに多重させた光周波数多重（光ＦＤＭ）通信の
開発が行われている。
【０００３】光ＦＤＭの技術は受信方法によって２つに
大別できる。受信光と局発光源とのビートを取って中間
周波数を得て検出するコヒーレント光通信と、光周波数
ないし波長可変フィルタで所望の波長（周波数）の光の
みを透過させて検出する方法である。
【０００４】ここでは、後者の光周波数可変フィルタを
適用した場合について説明する。
【０００５】上記波長可変フィルタには、マッハツェン
ダ型、ファイバファブリペロ型、ＡＯ（音響光学）変調
器型、半導体型などがあり、夫々開発がすすめられてい
る。
【０００６】マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ
ー（ＦＦＰ）型は透過帯域幅が比較的自由に設計でき、
数Å程度の狭いものが得られるため、周波数多重度を大
きくできる利点がある。さらに、受信光の偏波の影響を
受けないという大きな利点がある。マッハツェンダ型の
公知例としては、ＯＣＳ ８９−６５ Ｋ． Ｏｄａｅ
ｔ ａｌ．の“光ＦＤＭ用フィルタのチャネル選択特
性” （１９８９）があり、ファイバファブリペロー型
の公知例としては、Ｉ． Ｐ． Ｋａｍｉｎｏｗ ｅｔ
ａｌ．の“ＦＤＭＡ−ＦＳＫ Ｓｔａｒ Ｎｅｔｗｏ
ｒｋ ｗｉｔｈａ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｆｉｌｔｅｒ Ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ”， ＩＥ
ＥＥ Ｊ． Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，
ｖｏｌ． ６， ＮＯ． ９， ｐｐ． １４０６−
１４１４， Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ， １９８８等があ
る。しかし、これらの従来例は、光の損失がある、半導
体光検出器との集積化が不可能で装置の小型化が困難で
ある等の欠点を持つ。
【０００７】ＡＯ変調器型の場合は、透過帯域幅が大き
く数１０Å程度となるため、制御は容易であるが、波長
多重数が大きくできないという欠点を持つ。公知例とし
ては、ＯＣＳ ９１−８３ Ｎ． Ｓｈｉｍｏｓａｋａ
ｅｔ ａｌ．の“音響光学フィルタを用いた波長分割
／時分割複合多重型放送局内光ネットワーク” （１９
９１）がある。これの欠点としては、光の損失がある、
集積化不可能である、受信光の偏波制御が必要である等
が挙げられる。
【０００８】一方、半導体型の場合、例えば、単一縦モ
ード化のために光ガイド層に回折格子を備えたＤＦＢフ
ィルタは、透過帯域幅を狭く（数Å）できて、光の増幅
作用（２０ｄＢ程度）を併せ持ち、よって周波数多重度
を大きくしかも最低受信感度を小さくできるという利点
を持つ。その公知例として、ＯＱＥ ８８−６５ Ｔ．
Ｎｕｍａｉ ｅｔ ａｌ．の“半導体可変波長フィル
タ” （１９８８）がある。これは、半導体光検出器と
同じ材料で構成できるため、集積化可能であり光レシー
バを小型化できるという利点も持つ。
【０００９】以上より、半導体ＤＦＢ型は光ＦＤＭ通信
に適した特性をもつ光フィルタ或は光レシーバであると
いえる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＤＦＢ
フィルタは、偏波依存性をもつという難点がある。これ
は、図２５に示すようなＤＦＢフィルタで説明すれば、
素子の積層方向と平行な電界成分を持つ光（ＴＥモー
ド）に対する同調波長（ＤＦＢフィルタで透過できる光
の波長）と、素子の積層方向と垂直な電界成分を持つ光
（ＴＭモード）に対する同調波長とが異なるからであ
る。言い換えれば、ＴＥ、ＴＭモードで感じる導波路の
有効屈折率が異なるため、回折格子のブラック条件 λ＝２ｎeff∧／ｍ （λ：光の波長、ｎeff：有効屈折率、∧：回折格子の
ピッチ、ｍ：整数（回折格子の次数））にずれが生じる
ためである。尚、図２５に示すフィルタでは、導波層４
１にグレーティング４２が設けられ、導波方向に沿って
３つに分かれた電極４３、４４、４５ が形成され、夫
々両端の電極４３、４５はゲインを持たせると同時に、
キャリア密度を変えることで屈折率を変え、グレーティ
ング４２によって分布反射される波長を変化させてい
る。中央の電極４４は同様にキャリア密度変化により屈
折率を制御して、導波層４１を通る光の位相を変化させ
広い範囲の波長を選択できる様にしている。
【００１１】一般に、ＴＭモードに対する有効屈折率ｎ
effの方が小さいため、ＴＭモードの同調波長はＴＥモ
ードに対して短波長側にずれる。 そこで、例えば、Ｔ
Ｅモードで利得が最大になるように、ＤＦＢフィルタの
同調波長を調整しておくと、光ファイバを伝送中に光波
の偏波面の回転が生じるとき、ＴＥモード成分が変化
し、フィルタの透過強度が時間的に変化してしまうこと
になる。従って、受信強度が時間的に変化し、受信感度
の劣化、誤り率の上昇等を招く。最悪の場合、すべてＴ
ＭモードでＤＦＢフィルタと結合すれば、ほとんど受信
できないことになる。
【００１２】従って、 本発明の目的は、偏光依存性の
ない光半導体装置ないし光レシーバ及びそれを用いた光
通信方式ないしシステムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】ＤＦＢフィルタなどにお
けるこのような偏波の問題を解決するために、本発明の
第１の形態では、異なる（例えば、直交する）２つのモ
ードの同調波長、例えば、ＴＥモードの同調波長とＴＭ
モードの同調波長が同じ波長の光となる様に構成された
光フィルタのペア、そして信号光をこれら２つのフィル
タに分配する分岐路を受信器に設けた光レシーバないし
光半導体装置、及びこれを用いた光通信方式となってい
ることを特徴とする。
【００１４】本発明の第１の形態の原理を、直交する２
つのモードがＴＥモードとＴＭモードである場合を例に
とって、図１により説明する。所望の信号光波長をλb
とした時、 λb＝２ｎeff∧／ｍ を満たすように光フィルタの有効屈折率ｎeff、回折格
子ピッチ∧を構成する。しかし、前述した様に、ＴＥモ
ード光とＴＭモード光に対する有効屈折率ｎeff（Ｔ
Ｅ）、ｎeff（ＴＭ）は異なるため、図１（ａ）の様に
ＴＥモードではλbの光をフィルタリングするが、ＴＭ
モードでは短波長側にずれたところがフィルタリング波
長となってしまう。
【００１５】そこで、本発明では、信号光を２つに分
け、一方でＴＥモード光をフィルタリングし、他方でＴ
Ｍモード光をフィルタリングする方式を提案するもので
ある。
【００１６】これには、大きく分けて２つの方法があ
る。 １． 一方の光フィルタにおけるＴＥモードの有効屈折
率ｎeff1（ＴＥ）が、他方の光フィルタのＴＭモードの
有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）と等しい構造にする。ｎeff1
（ＴＥ）＝ｎeff2（ＴＭ） ２． 一方の光フィルタにおけるＴＥモードの有効屈折
率と他方の光フィルタのＴＭモードの有効屈折率の比
が、それぞれの分布帰還用回折格子のピッチ∧1、∧2の
逆数の比に等しい構造にする。 ｎeff1（ＴＥ）：ｎeff2（ＴＭ）＝１／∧1：１／∧2 上記のいずれかを満たせば、図１（ａ）、（ｂ）に示し
た様に、一方の光フィルタではＴＥモード光の波長λb
成分がフィルタリングされ、他方の光フィルタではＴＭ
モード光の波長λb成分がフィルタリングされる。上記
方法を実現する手段には次の手段がある。
【００１７】上記１の方法に関しては以下の手段があ
る。 １−１． ２つの光フィルタの導波路の幅をｎeff1（Ｔ
Ｅ）＝ｎeff2（ＴＭ）となる様に構成する。 １−２． ２つの光フィルタの導波路を構成する層の厚
さを変えてｎeff1（ＴＥ）＝ｎeff2（ＴＭ）とする。 １−３． ２つの光フィルタの導波路を構成する層の組
成を変えてｎeff1（ＴＥ）＝ｎeff2（ＴＭ）とする。
【００１８】上記２の方法に関しては、回折格子となる
グレーティングのピッチを２つのフィルタで適当に変え
れば良い。
【００１９】又、ここで２つのフィルタに信号光を分け
る分岐路はＹ分岐導波路などのパワー分岐でも良いが、
これであると、ＴＥモードをフィルタリングするフィル
タではＴＭモード光は捨てられ、同様に、ＴＭモード光
をフィルタリングするフィルタではＴＥモード光は捨て
られる。そこで、分岐をＴＥ、ＴＭモード分岐とすれ
ば、捨てられるモードは無くなるため、更に利得の大き
なフィルタリングが可能となる。
【００２０】更に、ＤＦＢフィルタなどにおけるこのよ
うな偏波の問題を解決するために、本発明の第２の形態
では、横モードの次数が異なる相違する（例えば、直交
する）２つのモード間で一方（例えば、ＴＥ）のモード
の同調波長と他方（例えば、ＴＭ）のモードの同調波長
が同じ波長の光となるフィルタの組合せを選び、そして
信号光を２つのモードに等分に結合するよう入力導波路
とフィルタ導波路を配置した光レシーバないし光半導体
装置、及びこれを用いた光通信システムとなっているこ
とを特徴とする。
【００２１】本発明の第２の形態の原理を、直交する２
つのモードがＴＥモードとＴＭモードである場合を例に
とって、図２０により説明する。所望の信号光波長をλ
bとした時、 λb＝２ｎeff∧／ｍ を満たすよう光フィルタの有効屈折率ｎeff、分布帰還
用回折格子ピッチ∧を構成する。しかし、前述した様に
ＴＥモード光とＴＭモード光に対する横モード０次の有
効屈折率ｎeff（ＴＥ）、ｎeff（ＴＭ）は異なるため、
ＴＥモードではλbの光をフィルタリングするが、ＴＭ
モードでは短波長側にずれたところがフィルタリング波
長となってしまう。
【００２２】そこで、本発明では信号光を２つの異なる
次数の横モードに結合させ、一方のモードでＴＥモード
光をフィルタリングし、他方のモードでＴＭモード光を
フィルタリングする方式を提案するものである。
【００２３】図２０（ａ）はレシーバを構成する導波路
の斜視図であり、ＴＥ横モード０次と１次の界分布を示
している。導波路１の上下は導波路１より屈折率の小さ
いクラッド層２、３が形成され、導波路１の左右は導波
路１より屈折率の小さい材料で埋め込まれている。図２
０よりわかる様に、０次と比較し、１次は導波路１への
閉じ込めの度合が小さくその有効屈折率ｎeff1（ＴＥ）
は０次の有効屈折率ｎeff0（ＴＥ）より小さくなる。ま
た、この差は、導波路幅Ｗに依存し、図２０（ｂ）に示
したように、Ｗが減少するにつれて有効屈折率の差ｎ
eff0（ＴＥ）−ｎeff1（ＴＥ）は大きくなる傾向を示
す。これはＷが小さい程、光の閉じ込めの差が大きくな
るためである。
【００２４】ここで、通常の導波路では、ＴＭモード
は、ＴＥモードと比較し原理的に閉じ込めの度合が小さ
いため、同じ０次の横モードでも図２０（ｂ）のように
ＴＥモードと比較し、有効屈折率ｎeff0（ＴＭ）は小さ
くなる。また、導波路幅Ｗ依存性は、ｎeff1（ＴＥ）と
は逆に、Ｗが小さい程ｎeff0（ＴＥ）との差は小さくな
る傾向を示す。これは導波路幅と厚さの差が小さくなる
につれて界分布の形状が近づいてくるためである。この
ため図２０（ｂ）のように ｎeff1（ＴＥ）＝ｎeff0（ＴＭ） となる導波路幅Ｗ1が必ず存在する。
【００２５】そこで、入力導波路からフィルタ導波路に
光が結合する時、０次と１次の横モードに等分に結合す
る構成にし、フィルタ導波路をＷ1にすることで、ＴＭ
モード成分は０次モードでフィルタリングされ、ＴＥモ
ード成分は１次モードでフィルタリングされる。
【００２６】また、上記方法であると１次のＴＭモード
光は捨てられ、同様に０次のＴＥモード光は捨てられ
る。
【００２７】そこで、入力導波路の後段に光分岐器を設
けこの分岐をＴＥ、ＴＭモード分岐とし、２つに分岐さ
れた導波路それぞれにフィルタ導波路を設ける。そし
て、ＴＥモードが選択される分岐路を導波する光がフィ
ルタ導波路の１次の横モードに結合し、ＴＭモードが選
択される分岐路を導波した光がフィルタ導波路の０次モ
ードに結合するよう構成するば、捨てられるモードは無
くなるため、更に利得の大きなフィルタリングが可能と
なる。
【００２８】
【実施例１】本発明による第１の実施例を図２、図３に
そって説明する。図２（ａ）は、光レシーバの断面斜視
図で、１０１はＹ分岐部、１０２は２つのＤＦＢフィル
タ１０４、１０５で構成されたフィルタ部、１０３は上
記２つのＤＦＢフィルタ１０４、１０５を通過した光を
それぞれ検出するｐｉｎ型フォトダイオード（ＰＤ）１
０６、１０７で構成されたＰＤ部を示す。
【００２９】更に、３電極の波長可変ＤＦＢフィルタ１
０４、１０５に流す電流は、両端部には短絡して同じ電
流ＩFS、中心部にはそれと独立した電流ＩFCの２つであ
り、その電流比を制御することで、増幅度及び透過帯域
幅を一定に保ちながら、透過波長を変化できる。ＤＦＢ
フィルタの回折格子１２８は、１次で中央にλ／４シフ
ト部（シングルモード化をより安定化する）を有してい
る。ここでこのＤＦＢフィルタ１０４、１０５の層構造
は、厚さ０．５μｍのｐ−Ｉｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ0.9Ｐ
0.1コンタクト層１００、厚さ１．５μｍのｐ−ＩｎＰ
上部クラッド層１０８、厚さ０．１μｍのＩｎ0.71Ｇａ
0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38上部ガイド層１０９、厚さ０．５８
μｍのＩｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ0.9Ｐ0.1活性層１１０、深
さ０．５μｍの回折格子１００が形成された厚さ０．２
μｍのＩｎ0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38下部ガイド層１
１１、そしてｎ−ＩｎＰ下部クラッド層１１２で構成さ
れ、光と電流の閉じ込めのため高抵抗のＩｎＰ１１３で
周囲を埋め込んでいる。
【００３０】又、Ｙ分岐部１０１は活性層１１０までエ
ッチングにより落とし、ＩｎＰクラッド層１０８を選択
再成長してある。
【００３１】２つのフィルタ１０４、１０５の断面図を
図２（ｂ）、（ｃ）に示したが、上記構成で導波路とな
るメサ部の幅が変わると光の閉じ込めが変化するため、
有効屈折率は変化する。ＴＥモードとＴＭモードの有効
屈折率のメサ幅依存性は図３の様になる。図３より、一
方のＤＦＢフィルタ１０４のメサ幅Ｗ1と他方のＤＦＢ
フィルタ１０５のメサ幅Ｗ2を適当に選べば、ＴＥとＴ
Ｍで有効屈折率が一致することがわかる。
【００３２】ここではＷ1を１μｍとし、図３よりＷ2を
１．２４μｍとしたところ、ＤＦＢフィルタ１０４のＴ
Ｅモードの有効屈折率ｎeff1（ＴＥ）とＤＦＢフィルタ
１０５のＴＭモードの有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）は一致
し、３．２３７となった。
【００３３】１．５５μｍを透過波長とするため回折格
子１２８のピッチは０．２３９μｍとした。上記構造の
光レシーバにより信号光は分岐部１０１でＤＦＢフィル
タ１０４、１０５の両方に分岐された後、ＴＥモード光
はフィルタ１０４で透過し、ＴＭモード光はフィルタ１
０５で透過するようになり、ＰＤ１０６、１０７で得ら
れるＯＥ（光−電気）変換後の出力の和をとると、入力
信号光の偏波面が変化しても出力の変動は１ｄＢ以内に
抑える事が可能になった。
【００３４】又、上記構成でメサ幅Ｗ1、Ｗ2を正確に設
計と一致させるのは難しいが、わずかなズレに関して
は、ＤＦＢフィルタ１０４、１０５に流す電流比を両者
間で変える事で容易にＴＥモード、ＴＭモード両方を同
調可能である。
【００３５】
【実施例２】本発明による第２の実施例を図４、図５に
沿って説明する。基本構造は図２に示した実施例１と同
じであり、Ｙ分岐導波路、２つのＤＦＢフィルタで構成
されたフィルタ部、２つのＤＦＢフィルタを通過した光
をそれぞれディテクトするｐｉｎ型フォトダイオード
（ＰＤ）で構成されたＰＤ部とからなる。
【００３６】ここで、２つのＤＦＢフィルタの層構造を
図４（ａ）、（ｂ）に示した。厚さ０．５μｍのｐ−Ｉ
ｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ0.9Ｐ0.1コンタクト層２００、厚さ
１．５μｍのｐ−ＩｎＰ上部クラッド層２０８、厚さ
０．１μｍのＩｎ0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38上部ガイ
ド層２０９、厚さ０．５８μｍのＩｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ
0.9Ｐ0.1活性層２１０、深さ０．５μｍの回折格子が形
成された厚さ０．２μｍのＩｎ0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ
0.38下部ガイド層２１１、そしてｎ−ＩｎＰ下部クラッ
ド層２１２で構成され、光と電流の閉じ込めのためメサ
幅は１．５μｍとして高抵抗のＩｎＰ２１３で周囲を埋
め込んでいる。 ２つのフィルタａ、ｂは同じ層構成と
したが、上部ガイド層２０９の厚さだけが異なる。
【００３７】上記構成において上部ガイド層厚が変わる
と光の閉じ込めが変化し、有効屈折率は変化する。その
上部ガイド層厚依存性は図５の様になる。図より、一方
のＤＦＢフィルタａの上部ガイド層厚ｄ1と他方のＤＦ
Ｂフィルタｂの上部ガイド層厚ｄ2を適当に選べば、Ｔ
ＥとＴＭで有効屈折率が一致することがわかる。
【００３８】成長は、フィルタａのｄ1を０．０５２μ
ｍとし、図５よりフィルタｂのｄ2を０．０８３μｍと
なるようにフィルタｂの部分をエッチングして選択再成
長により行った。
【００３９】この時、有効屈折率は、フィルタａのＴＥ
モードの有効屈折率ｎeff1（ＴＥ）とフィルタｂのＴＭ
モードの有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）は一致し、３．２３
７となった。１．５５μｍを透過波長とするため回折格
子のピッチは０．２３９μｍとした。上記構造の光レシ
ーバにより、信号光は分岐路でＤＦＢフィルタａ、ｂの
両方に分岐された後、ＴＥモード光はフィルタａで透過
し、ＴＭモード光はフィルタｂで透過するようになり、
それぞれにつながったＰＤ部で得られるＯＥ変換後の出
力の和をとると、入力信号光の偏波面が変化しても出力
の変動は１ｄＢ以内に抑える事が可能になった。
【００４０】上記の様に上部ガイド層厚を変える以外
に、活性層や、回折格子が形成された下部ガイド層の厚
さを変えても同様の効果が得られる。しかし、活性層厚
はＤＦＢ部のレーザ発振電流密度に大きな影響を与え、
フィルタとして使用する電流値を大きく変えてしまうと
いう不都合があり、下部ガイド層厚はＤＦＢの分布帰還
の結合係数に大きく影響するためフィルタのパスバンド
幅を変えてしまうという不都合があるため、ここでは上
部ガイド層厚を変えたものである。
【００４１】実施例１ではメサ幅Ｗ1、Ｗ2を変えたが、
正確に設計と一致させるのは難しいという製造上の不都
合があった。本実施例では結晶成長により層厚を制御す
るため、設計した層厚を形成するのが容易に行えるとい
う利点がある。
【００４２】
【実施例３】本発明による第３の実施例を図６、図７に
そって説明する。基本構造は図２に示した実施例１と同
じであり、Ｙ分岐導波路、２つのＤＦＢフィルタで構成
されたフィルタ部、２つのＤＦＢフィルタを通過した光
をそれぞれディテクトするｐｉｎ型フォトダイオード
（ＰＤ）で構成されたＰＤ部とからなる。
【００４３】ここで、２つのＤＦＢフィルタの層構造を
図６（ａ）、（ｂ）に示した。
【００４４】厚さ０．５μｍのｐ−Ｉｎ0.59Ｇａ0.41Ａ
ｓ0.9Ｐ0.1コンタクト層３００、厚さ１．５μｍのｐ−
ＩｎＰ上部クラッド層３０８、厚さ０．１μｍのＩｎ
1-xＧａxＡｓyＰ1-y上部ガイド層３０９、厚さ０．５８
μｍのＩｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ0.9Ｐ0.1活性層３１０、深
さ０．５μｍの回折格子が形成された厚さ０．２μｍの
Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38下部ガイド層３１１、
そしてｎ−ＩｎＰ下部クラッド層３１２で構成され、光
と電流の閉じ込めのためメサ幅は１．５μｍとして高抵
抗のＩｎＰ３１３で周囲を埋め込んでいる。 ２つのフ
ィルタａ、ｂは同じ層構成としたが、上部ガイド層の組
成だけが異なる。
【００４５】上記構成で導波路となる上部ガイド層組成
が変わると屈折率が変わるとともに光の閉じ込めも変化
するため、有効屈折率は変化する。ＴＥモードとＴＭモ
ードの有効屈折率の上部ガイド層屈折率ｎg依存性は図
７の様になる。図より、一方のＤＦＢフィルタａの上部
ガイド層屈折率ｎg1と他方のＤＦＢフィルタｂの上部ガ
イド層屈折率ｎg2を適当に選べば、ＴＥとＴＭで有効屈
折率が一致することがわかる。
【００４６】ここではｎg1を３．３０とし、図７よりｎ
g2を３．３６とすることでＴＥ、ＴＭの有効屈折率を一
致させるため、フィルタａ上部ガイド層の組成をＩｎ
0.82Ｇａ0.18Ａｓ0.39Ｐ0.61とし、フィルタｂの上部ガ
イド層組成をＩｎ0.76Ｇａ0.24Ａｓ0.52Ｐ0.48とした。
成長は、フィルタａの層を成長した後、フィルタｂの部
分をエッチングして、選択再成長によりフィルタｂの層
を成長して行う。有効屈折率は、フィルタａのＴＥモー
ドの有効屈折率ｎeff1（ＴＥ）とフィルタｂのＴＭモー
ドの有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）が一致し、３．２３７と
なった。１．５５μｍを透過波長とするため回折格子の
ピッチは０．２３９μｍとした。上記構造の光レシーバ
により信号光は分岐路でＤＦＢフィルタａ、ｂの両方に
分岐された後、ＴＥモード光はフィルタａで透過し、Ｔ
Ｍモード光はフィルタｂで透過するようになり、それぞ
れにつながったＰＤで得られるＯＥ変換後の出力の和を
とると、入力信号光の偏波面が変化しても出力の変動は
１ｄＢ以内に抑える事が可能になった。
【００４７】上記の様に上部ガイド層組成を変える以外
に、活性層や、回折格子が形成された下部ガイド層の組
成を変えても同様の効果が得られる。しかし、活性層組
成はＤＦＢ部の利得ピーク波長に大きな影響を与え、フ
ィルタとして使用可能な波長範囲を大きく変えてしまう
と言う不都合があり、下部ガイド層組成はＤＦＢの分布
帰還の結合係数に大きく影響するためフィルタのパスバ
ンド幅を変えてしまうという不都合があるため、ここで
は上部ガイド層組成を変えたものである。
【００４８】実施例１ではメサ幅Ｗ1、Ｗ2を変えたが、
正確に設計と一致させるのは難しいという製造上の不都
合があった。本実施例では結晶成長により組成を制御す
るため設計した組成を形成するのが容易に行えるという
利点がある。
【００４９】
【実施例４】本発明による第４の実施例を図８、図３に
そって説明する。図８（ａ）は、光レシーバの断面斜視
図で、４０１はＹ分岐部、４０２は２つのＤＦＢフィル
タ４０４、４０５で構成されたフィルタ部、４０３は上
記２つのＤＦＢフィルタを通過した光をそれぞれディテ
クトするｐｉｎ型フォトダイオード（ＰＤ）４０６、４
０７で構成されたＰＤ部を示す。
【００５０】４０４、４０５は３電極の波長可変ＤＦＢ
フィルタである。ＤＦＢフィルタに流す電流は、両端部
には短絡して同じ電流ＩFS、中心部にはそれと独立した
電流ＩFCの２つであり、その電流比を制御することで、
増幅度及び透過帯域幅を一定に保ちながら、透過波長を
変化できる。ＤＦＢフィルタの回折格子は１次で中央に
λ／４シフトを有している。ここでこのＤＦＢフィルタ
の層構造は、厚さ０．５μｍのｐ−Ｉｎ0.59Ｇａ0.41Ａ
ｓ0.9Ｐ0.1コンタクト層１００、厚さ１．５μｍのｐ−
ＩｎＰ上部クラッド層４０８、厚さ０．１μｍのＩｎ
0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38上部ガイド層４０９、厚さ
０．５８μｍのＩｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ0.9Ｐ0.1活性層４
１０、深さ０．５μｍの回折格子が形成された０．２μ
ｍのＩｎ0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38下部ガイド層４１
１、そしてｎ−ＩｎＰ下部クラッド層４１２で構成さ
れ、光と電流の閉じ込めのためメサ幅は１．０μｍとし
て高抵抗のＩｎＰ４１３で周囲を埋め込んでいる。 ２
つのフィルタ４０４、４０５の光軸方向の断面図を図８
（ｂ）、（ｃ）に示したが、上記構成で導波路でＴＥモ
ードとＴＭモードの有効屈折率のメサ幅依存性は図３の
様になる。図よりＤＦＢフィルタのメサ幅を１．０μｍ
とした時、ＴＥモードと、ＴＭモードの有効屈折率は、
ｎeff（ＴＥ）＝３．２３７、ｎeff（ＴＭ）＝３．２２
９となる。そこで一方のフィルタ４０４の回折格子ピッ
チ∧1とし、他方のＤＦＢフィルタ４０５の回折格子ピ
ッチ∧2とした時、ｎeff（ＴＥ）∧1＝ｎeff（ＴＭ）∧
2となるよう∧1、∧2を決めることで共振波長λb＝２
ｎｅｆｆ∧／ｍはＴＥとＴＭで一致することがわかる。
【００５１】ここでは１．５５μｍを透過波長とするた
め一方のフィルタ４０４の回折格子のピッチ∧1は０．
２３９４μｍとし、他方のフィルタ４０５の回折格子ピ
ッチ∧2を０．２４００μｍとした。
【００５２】上記構造の光レシーバにより信号光は分岐
路４０１でＤＦＢフィルタ４０４と、４０５の両方に分
岐された後、ＴＥモード光はフィルタ４０４で透過し、
ＴＭモード光はフィルタ４０５で透過するようになり、
ＰＤ４０６、４０７で得られるＯＥ変換後の出力の和を
とると、入力信号光の偏波面が変化しても出力の変動は
１ｄＢ以内に抑える事が可能になった。
【００５３】実施例１から４までで、入力光を２つのフ
ィルタに分岐する手段としてＹ分岐導波路を用いていた
が、これをスリットミラー型の分岐カプラとしても同様
な効果を実現できる。
【００５４】
【実施例５】実施例１から４までは入力信号光がＹ分岐
部により２つのフィルタに分けられ、それぞれの光フィ
ルタに対応してｐｉｎ−ＰＤが形成されていたが、本実
施例では光フィルタ部の後段にそれぞれの光フィルタ透
過光が合流する光合流器を設け、１つのＰＤで受光でき
る構成としたものである。
【００５５】本発明による第５の実施例を図９にそって
説明する。図９は、光レシーバの上面図で、５０１はＹ
分岐導波路、５０２、５０３は２つのＤＦＢフィルタ、
５０４は上記２つのＤＦＢフィルタを通過した光を合流
するＹ−光合流器、そして５０５は合流された光をディ
テクトするｐｉｎ型フォトダイオード（ＰＤ）で構成さ
れたＰＤ部を示す。
【００５６】ここで、フィルタ部５０２、５０３は実施
例１から４で述べたフィルタ構成のいずれでも良い。
【００５７】この時、フィルタ５０２のＴＥモードのフ
ィルタリング波長とフィルタ５０３のＴＭモードのフィ
ルタリング波長を実施例１から４と同様の手段で一致さ
せれば、入力信号光の偏波面が回転したとしてもフィル
タリング波長は一定で、フィルタ部を透過した光出力の
変動の無い受信が可能となる。
【００５８】更に、ＰＤが１つとなるためＯＥ変換のた
めの周辺電気回路が単純になるという利点もある。ここ
では光合流器としてパワー合流器を考えたが、ＴＥ、Ｔ
Ｍモードを合流する偏波合流器を用いても良い。
【００５９】
【実施例６】実施例１から４までは入力信号光がＹ分岐
部により２つのフィルタに分けられる構成で、Ｙ分岐は
パワー分岐となっていたが、本実施例ではこのＹ分岐に
ＴＥ、ＴＭモードスプリット機能を持たせ、フィルタの
利得効率を向上させたものである。
【００６０】本発明による第６の実施例を図１０にそっ
て説明する。図１０は、光レシーバの断面斜視図で、６
０１はＹ分岐導波路、６０２は２つのＤＦＢフィルタ６
０４、６０５で構成されたフィルタ部、６０３は上記２
つのＤＦＢフィルタを通過した光をそれぞれディテクト
するｐｉｎ型フォトダイオード（ＰＤ）６０６、６０７
で構成されたＰＤ部を示す。
【００６１】ここでフィルタ部６０２は実施例１から４
で述べた構成のいずれでも良い。ＰＤ部６０３に関して
は実施例１から４で述べた構成、または実施例５で述べ
た構成、いずれでも可能である。
【００６２】Ｙ分岐部６０１において、６０８は導波路
を示す。実施例１から５では、導波路は選択再成長した
バルクであったが、ここでは多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）となっている。また、６０９は選択的に混晶化され
た領域を示している。導波路６０８の一部をキャップア
ニール法などで混晶化することにより、ＴＭモードの導
波光は混晶領域６０９に結合しやすくなり、ＴＥモード
光は混晶領域６０９には結合しにくくなる。
【００６３】よって、入力された信号光のうちＴＥモー
ドは混晶化していない導波路に結合し、フィルタ６０４
を通ってＰＤ６０６で受信される。又、ＴＭモードの導
波光は混晶化した導波路６０９に結合し、フィルタ６０
５を通ってＰＤ６０７で受信される。
【００６４】この時、フィルタ６０４のＴＥモードのフ
ィルタリング波長とフィルタ６０５のＴＭモードのフィ
ルタリング波長を実施例１から４と同様の手段で一致さ
せれば、入力信号光の偏波面が回転したとしてもフィル
タリング波長は一定で、フィルタ部６０２を透過した光
出力の変動の無い受信が可能となる。
【００６５】実施例１から４では、２つのフィルタに信
号光を分ける分岐路はパワー分岐であった。これだとＴ
Ｅモードをフィルタリングするフィルタでは、ＴＭモー
ド光は捨てられ、同様に、ＴＭモード光をフィルタリン
グするフィルタではＴＥモード光は捨てられるため、フ
ィルタで損失する信号光成分があった。
【００６６】本実施例では分岐をＴＥ、ＴＭモード分岐
とすることで、フィルタで捨てられるモードが無くなる
ため、更に利得の大きなフィルタリングが可能となる。
【００６７】以上の実施例では、１．５５μｍ帯の材料
で述べてきたが、１．３μｍ帯及び０．８μｍ帯（Ｇａ
Ａｓ／ＡｌＧａＡｓ系）でも同様の手段が適用できる。
【００６８】また、以上の実施例では光フィルタとして
分布帰還領域を持つＤＦＢタイプのものについて述べた
が、分布反射領域と活性領域の分離したＤＢＲタイプの
光フィルタを用いても、同様の効果を実現できる。
【００６９】
【実施例７】本発明による装置を使って光伝送を行った
実施例を図１１にそって説明する。７０１は本発明によ
る光レシーバである。光レシーバは実施例１〜６のいず
れでもよい。光レシーバ７０１を構成している２つのＤ
ＦＢフィルタａ、ｂに流す電流は、それぞれ両端面側に
は短絡して同じ電流ＩFS、中心部にはそれと独立した電
流ＩFCの２つであり、その電流比を制御することで、増
幅度及び透過帯域幅を一定に保ちながら、独立に透過波
長を変化できる。その透過特性の波長依存性を図１２に
示す。電流比（ＩFC／（ＩFS＋ＩFC））と透過波長の関
係は図１２（ａ）のように、フィルタａで選択できるＴ
Ｅモードの光の波長と、フィルタｂで選択できるＴＭモ
ードの光の波長の特性がほぼ一致している。これは、実
施例１〜６で述べたように、２つのフィルタａ、ｂでそ
れぞれＴＥ、ＴＭモードの選択波長が一致するように設
計してあるからである。従って、上記した様に電流制御
は２つのフィルタａ、ｂで共通でも良い。
【００７０】また、図１２（ｂ）に示す様に、ゲインが
１０ｄＢダウンしたところの透過帯域幅は０．０３ｎｍ
であった。この特性は、選択波長が１．５５３５μｍ〜
１．５５２５μｍの約１ｎｍの範囲でほぼ一定であっ
た。
【００７１】つぎに、図１１に戻って、７０２は３電極
の波長可変ＤＦＢレーザで、構造はＤＦＢフィルタとほ
ぼ同じである。このレーザはＤＢＲ型でもよい。発振波
長は、ＤＦＢフィルタと同様に電流比を０．１〜０．６
の範囲で変化させることで、単一モードを保持して約
１．５ｎｍの可変幅が得られる。この光を変調器７０４
に入射し、変調器７０４を変調信号７０７で駆動して、
光強度変調を行う。本実施例では、強度変調時の波長変
動（チャーピング）を抑えるため、ＬＮ（ＬｉＮｂ
Ｏ3）マッハツェンダ型の変調器を用いたが、半導体電
界吸収型等の変調器あるいは変調器集積型レーザでもよ
い。
【００７２】変調した光は光ファイバ７０６に結合して
伝送する。光ファイバ７０６は、１．５５μｍ帯用の分
散シフトシングルモードファイバを用いた。１．３μｍ
帯、０．８μｍ帯の光で伝送する場合には、それぞれに
適した光ファイバを用いる。
【００７３】このような光伝送系において、本発明によ
る光レシーバ７０１で信号を受信する場合、フィルタ
ａ、ｂの透過波長を所望の位置に同調させ、フィルタ
ａ、ｂの後段に集積された２つ光検出器の出力の和を加
算アンプ７０５でとればよい。このとき、フィルタａ、
ｂの透過ピークを所望の波長に安定に一致させなければ
ならないが、素子の温度だけで制御するのは難しい。そ
こで、図１３に示すようなブロック図で制御し安定化す
る。その原理を簡単に説明する。発信器７１０により低
周波正弦波（１０ｋＨｚ）でＤＦＢフィルタを微小変調
し、光検出器で受けた電気信号と上記低周波正弦波とを
乗算器７１１でミキシングする。その出力信号から低域
通過フィルタ７１２（カットオフ１００Ｈｚ）によって
低周波成分のみ取り出し、アンプで増幅して電流源のＤ
Ｃ成分に負帰還制御を施す。これによって、ＤＣ〜１０
０Ｈｚの帯域で、レーザ光の波長にＤＦＢフィルタの透
過ピークに合わせ込むことができる。
【００７４】このような方法で伝送した場合、光ファイ
バ７０６中に偏波制御素子を挿入して意図的に偏波面を
回転させても、誤り率は、受信感度−２６ｄＢｍにおい
て１０-9程度でほとんど変化しなかった。
【００７５】つぎに本方法によって光伝送する場合の光
周波数多重化法を図１４にそって述べる。注意すべき点
は、通常捨てられるべき光、すなわちフィルタａのＴＭ
モードの光及びフィルタｂのＴＥモードの光によるクロ
ストークである。いずれも図１４に破線で示したが、フ
ィルタａのＴＭモードの同調波長は、ＴＥモードに比べ
約４ｎｍ短波長側、またフィルタｂのＴＥモードの同調
波長は、ＴＭモードに比べ約４ｎｍ長波長側にあるた
め、ＤＦＢフィルタの可変範囲１ｎｍの外にあり、クロ
ストークの要因とはならない。そこで、ＤＦＢフィルタ
の１０ｄＢ透過帯域幅は既に述べたように０．０３ｎｍ
であるため、クロストーク１０ｄＢで周波数多重を実現
するために、０．０３ｎｍ程度の波長間隔で多重すれ
ば、１ｎｍ／０．０３ｎｍ〜３３となり、約３０チャン
ネルの多重伝送が可能である。
【００７６】
【実施例８】図１５に本発明による第８の実施例である
光伝送方式を説明する図を示す。実施例７では、変調を
外部変調器による強度変調で行っていたが、本実施例で
は、レーザ８０２を直接周波数変調するものである。レ
ーザ８０２の中央部の電極に注入するバイアス電流に変
調信号８０７を重畳することで、簡単に周波数変調する
ことができる。符号伝送する場合には、ＦＳＫ（ｆｒｅ
ｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎｇ）変調すれば
良い。
【００７７】ＦＳＫ変調の最大周波数偏移（“０”に対
応するスペース周波数と“１”に対応するマーク周波数
の差）は、ＤＦＢフィルタの１０ｄＢ帯域幅の半分とし
た。すなわち、０．０１５ｎｍ＝２ＧＨｚとした。従っ
て、図１６に示す様に、キャリアとなる光の波長λ0の
両側に±０．００７５ｎｍ離れた位置にサイドモードが
たつような状態になる。
【００７８】この場合、ＤＦＢフィルタの透過ピークの
位置の設定の仕方が実施例７と異なる。図１６に示すよ
うに、マーク周波数λmarkに透過ピークを一致させ、ス
ペース周波数λspaceは透過利得が１０ｄＢダウンした
位置になる。
【００７９】この場合、１チャンネルあたりの波長の占
有帯域が広がるため多重度は実施例７に比べて低くなる
が、外部変調器を必要としないという利点がある。
【００８０】
【実施例９】本発明による第９の実施例は、変調をレー
ザ８０２の直接強度変調により行うもので、伝送系は図
１５と同じになる。
【００８１】直接強度変調を行う場合には、波長のチャ
ーピングがおこり、１つのチャンネルの占有帯域が広が
るため、多重度は大幅に小さくなる。その幅は、約３Å
である。また、ＤＦＢフィルタの透過帯域幅もこれに合
わせ広く、数Å程度に設計する。
【００８２】この場合、外部変調器が不要になり、送受
信ともに波長の安定化が不要になるという利点がある。
【００８３】
【実施例１０】図１７に、本発明による装置及び光通信
方式を光ＬＡＮシステムに応用する場合の各端末に接続
される光−電気変換部（ノード）の構成例を示し、図１
８にそのノードを用いた光ＬＡＮシステムの構成例を示
す。
【００８４】外部に接続された光ファイバ１００１を媒
体として光信号がノードに取り込まれ、分岐部１００２
によりその一部が本発明による実施例１〜６のいずれか
により構成された光レシーバ１００３に入射する。この
光レシーバ１００３により所望の波長の光信号だけを取
り出して信号検波を行う。一方、ノードから光信号を送
信する場合には、波長可変ＤＦＢレーザ１００４の光
を、集積された光変調器１００５で変調し、アイソレー
タ１００６を通してから分岐部１００２を介して光伝送
路１００１に入射せしめる。
【００８５】この場合、光伝送方式は実施例７によるも
のになるが、レーザ１００４を直接変調して実施例８ま
たは９によるものでもよい。また、光レシーバ１００３
及び波長可変レーザ１００４は２つ以上の複数を設け
て、送受信について波長可変範囲を広げることもでき
る。
【００８６】光ＬＡＮシステムのネットワークとして、
図１８に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向に
ノードを接続して行きネットワーク化された多数の端末
及びセンタを設置することができる。ただし、多数のノ
ードを接続可能とするためには、光の減衰を補償するた
めの光増幅器を伝送路１００１上に直列に配することが
必要となる。また、各端末にノードを２つ接続し伝送路
を２本にすることで、ＤＱＤＢ方式による双方向の伝送
が可能となる。
【００８７】このような光ネットワークシステムにおい
て、本発明による装置を用いれば、実施例７で述べたよ
うに多重度３０で偏波依存性のない波長多重光伝送ネッ
トワークを構築できる。
【００８８】また、ネットワーク方式として、図１８の
ＡとＢをつなげたループ型、スター型あるいはそれらを
複合した形態のものでも良い。
【００８９】
【実施例１１】本発明による装置及び光通信方式によ
り、光ＣＡＴＶの構築ができる。ＣＡＴＶセンタにおい
て波長可変レーザを用い、受け手となる加入者側におい
て本発明による実施例１〜６のいずれかの光レシーバを
用いる。従来は、偏波の影響により、ＤＦＢフィルタを
このようなシステムに用いることが困難であったが、本
発明により可能となった。
【００９０】さらに、加入者に外部変調器を持たせ（簡
易型双方向光ＣＡＴＶの一形態、例えば石川、古田“光
ＣＡＴＶ加入者系における双方向伝送用ＬＮ外部変調
器”ＯＣＳ ９１−８２ （１９９１）を参照）、加入
者からの信号をその外部変調器からの反射光（センタな
いしサブセンタからの信号の反射光）で受け取り、図１
９のようなスター型ネットワークを構築することで、双
方向ＣＡＴＶが可能となり、サービスの高機能化が図れ
る。
【００９１】
【実施例１２】以下、本発明の第２の形態の実施例を説
明する。本発明による第１２の実施例を図２１、図２２
にそって説明する。
【００９２】図２１は、光レシーバの断面斜視図で、１
１０１は入力導波路、１１０２はＤＦＢフィルタで構成
されたフィルタ部、１１０３は上記ＤＦＢフィルタを通
過した光をディテクトするｐｉｎ型フォトダイオード
（ＰＤ）で構成されたＰＤ部を示す。フィルタ部１１０
２は３電極の波長可変ＤＦＢフィルタである。ＤＦＢフ
ィルタに流す電流は、両端部には短絡して同じ電流
ＩFS、中心部にはそれと独立した電流ＩFCの２つであ
り、その電流比を制御することで、増幅度及び透過帯域
幅を一定に保ちながら、透過波長を変化できる。ＤＦＢ
フィルタの回折格子は１次で、中央にλ／４シフト領域
を有している。ここでこのＤＦＢフィルタ１１０２の層
構造は、厚さ ０．５μｍのｐ−Ｉｎ0.59Ｇａ0.41Ａｓ
0.9Ｐ0.1コンタクト層１１０４、厚さ１．５μｍのＩｎ
0.59Ｇａ0.41Ａｓ0.9活性層１１０６、深さ０．５μｍ
の回折格子１１０８が形成された厚さ ０．１５μｍの
Ｉｎ0.71Ｇａ0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38下部ガイド層１１０
７、そしてｎ−ＩｎＰ下部クラッド層１１０９で構成さ
れ、光と電流の閉じ込めのため高抵抗のＩｎＰ１１１１
で周囲を埋め込んでいる。
【００９３】又、入力導波路部１１０１は、活性層１１
０６までエッチングにより落とし、ＩｎＰクラッド層１
１０５を選択再成長し、厚さ０．１５ｍのＩｎ0.71Ｇａ
0.29Ａｓ0.62Ｐ0.38ガイド層１１１０となっている。
【００９４】上記構成で導波路となるメサ部の幅が変わ
ると光の閉じ込めが変化するため、有効屈折率は変化す
る。１次のＴＥモードと０次のＴＭモードの有効屈折率
のメサ幅依存性は図２２の様になる。
【００９５】図２２よりＤＦＢフィルタ１１０２のメサ
幅Ｗ1を３．６０μｍとすることでＴＥ１次とＴＭ０次
で有効屈折率が一致し、３．２３５となった。１．５５
μｍを透過波長とするため回折格子１１０８のピッチは
０．２３９６μｍとした。
【００９６】上記構造の光レシーバにより信号光は入力
導波路１１０１からＤＦＢフィルタ１１０２に結合する
が、入力導波路１１０１の中心線ａとフィルタ導波路の
中心線ｂを一致させず、ａがｂに対し、フィルタ導波路
幅Ｗ1の約１／４だけ、ここでは０．９μｍずらして構
成させることで０次と１次に結合する割合がほぼ一致す
る。
【００９７】入力信号光のＴＥモード成分は、１次モー
ドに結合したものがフィルタ１１０２で透過し、ＴＭモ
ード成分は０次モードに結合したものがフィルタ１１０
２で透過するようになり、ＰＤ部１１０３で得られるＯ
Ｅ変換後の出力の変動を、入力信号光の偏波面が変化し
ても１ｄＢ以内に抑える事が可能になった。
【００９８】
【実施例１３】本実施例は、フィルタ導波路の構造が図
２１に示した実施例１２と同じである２つのＤＦＢフィ
ルタで構成されたフィルタ部と入力導波路の間にモード
分岐器を設け、ＴＥとＴＭを分けた後、個別のフィルタ
で波長選択するというものである。第１３の実施例を図
２３にそって説明する。
【００９９】図２３は、光レシーバの断面斜視図で、１
２０１はＹ分岐導波路、１２０２は２つのＤＦＢフィル
タ１２０４、１２０５で構成されたフィルタ部、１２０
３は上記２つのＤＦＢフィルタを通過した光をそれぞれ
ディテクトするｐｉｎ型フォトダイオード（ＰＤ）１２
０６、１２０７で構成されたＰＤ部を示す。
【０１００】ここでＤＦＢフィルタ１２０４、１２０
５、ＰＤ１２０６、１２０７は実施例１２で述べたもの
と同じ構成となっている。
【０１０１】Ｙ分岐部１２０１において、１２０８は導
波路を示す。実施例１２では、導波路は選択再成長した
バルクであったが、ここでは多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）となっている。１２０９は選択的に混晶化された領
域を示している。
【０１０２】導波路１２０８の一部をキャップアニール
法などで混晶化することにより、ＴＭモードの導波光は
混晶領域１２０９に結合しやすくなり、ＴＥモード光は
混晶領域１２０９には結合しにくくなる。よって、入力
された信号光のうちＴＥモードは混晶化していない導波
路に結合し、フィルタ１２０４を通ってＰＤ１２０６で
受信される。又、ＴＭモードの導波光は混晶化した導波
路１２０９に結合し、フィルタ１２０５を通ってＰＤ１
２０７で受信される。
【０１０３】この時、分岐されたＴＥモード光の大部分
がフィルタ１２０４の１次モードへ結合するよう分岐路
の幅をフィルタ導波路幅の１／４以下にし、分岐路の中
心がフィルタ１２０４の中心よりフィルタ幅の１／４以
上ずれた位置にくるよう構成している。また、分岐され
たＴＭモード光の大部分がフィルタ１２０５の０次モー
ドに結合するよう分岐路の幅をフィルタ導波路の１／４
以下にし、分岐路の中心とフィルタ導波路の中心が一致
した構成にしている。
【０１０４】フィルタ１２０４の１次のＴＥモードのフ
ィルタリング波長とフィルタ１２０５の０次のＴＭモー
ドのフィルタリング波長を実施例１２と同様の手段で一
致させれば、入力信号光の偏波面が回転したとしてもフ
ィルタリング波長は一定で、フィルタ部１２０２を透過
した光出力の変動の無い受信が可能となる。
【０１０５】実施例１２では、１次のＴＭモード光が捨
てられ、同様に、０次のＴＥモード光が捨てられる。本
実施例では分岐をＴＥ、ＴＭモード分岐とすることで、
フィルタで捨てられるモードが無くなるため、更に利得
の大きなフィルタリングが可能となる。
【０１０６】以上の実施例１２、１３では、１．５５μ
ｍ帯の材料で述べてきたが、１．３μｍ帯及び０．８μ
ｍ帯（ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系）でも同様の手段が適
用できる。
【０１０７】また、以上の実施例１２、１３では光フィ
ルタとして分布帰還領域を持つＤＦＢタイプのものにつ
いて述べたが、分布反射領域と活性領域の分離したＤＢ
Ｒタイプの光フィルタを用いても、同様の効果を実現で
きる。
【０１０８】
【他の実施例】本発明の第２の形態による実施例１２、
１３の装置を使っても実施例７、８、９、１０、１１の
光伝送を行なうことができる。構成は、これらの実施例
で説明したものと実質的に同じである。
【０１０９】ただし、実施例７の光周波数多重化法を図
１４にそって述べたが、本発明の第２の形態による実施
例１２、１３の場合、これは図２４のようになる。即
ち、この場合の注意すべき点は、通常捨てられるべき
光、すなわちフィルタの１次のＴＭモードの光及びフィ
ルタの０次のＴＥモードの光である。いずれも図２４に
破線で示したが、フィルタの１次のＴＭモードの同調波
長は、０次モードに比べて数ｎｍ短波長側、また、フィ
ルタの０次のＴＥモードの同調波長は、１次モードに比
べ数ｎｍ長波長側にあるため、ＤＦＢフィルタの可変範
囲１ｎｍの外にあり、クロストークの要因とはならな
い。そこで、ＤＦＢフィルタの１０ｄＢ透過帯域幅は
０．０３ｎｍであるため、クロストーク１０ｄＢで周波
数多重を実現するために、０．０３ｎｍ程度の波長間隔
で多重すれば、１ｎｍ／０．０３ｎｍ〜３３となり、約
３０チャンネルの多重伝送が可能である。
【０１１０】
【発明の効果】本発明により、偏波依存性のない光レシ
ーバないし光半導体装置が実現され、またこれを用いて
高密度光周波数多重通信システムなどの光通信システム
を、コヒーレント光通信のような高度な波長制御技術、
電子回路技術を必要とせずに構築できる。本発明では、
受信側に偏波依存性のない通信を可能とする工夫を凝ら
しているので、送信側装置は従来のものを用いても偏波
依存性のない通信が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の形態の原理を説明する透過スペ
クトル図。
【図２】本発明の第１の実施例の素子断面斜視図及び断
面図。
【図３】第１実施例の原理を説明する有効屈折率の導波
路幅依存性を示す図。
【図４】本発明の第２の実施例の素子断面図。
【図５】第２実施例の原理を説明する有効屈折率の導波
路厚依存性を示す図。
【図６】本発明の第３の実施例の素子断面図。
【図７】第３実施例の原理を説明する有効屈折率の導波
路屈折率依存性を示す図。
【図８】本発明の第４の実施例の素子断面斜視図及び断
面図。
【図９】本発明の第５の実施例の素子上面図。
【図１０】本発明の第６の実施例の素子断面斜視図。
【図１１】本発明による第６の実施例の光通信方式を説
明する図。
【図１２】ＤＦＢフィルタの特性を説明する図。
【図１３】ＤＦＢフィルタの波長安定化を行う系のブロ
ック図。
【図１４】光周波数多重の方法を説明する図。
【図１５】第８及び第９の実施例の光通信方式を説明す
る図。
【図１６】第８の実施例においてＤＦＢフィルタの同調
の仕方を説明する図。
【図１７】本発明による装置を光ノードに適用した例を
示す平面図。
【図１８】光ＬＡＮネットワークを説明する図。
【図１９】光ＣＡＴＶシステムを説明する図。
【図２０】本発明の第２の形態の原理を説明する導波路
斜視図及び有効屈折率の導波路幅依存性を示す図。
【図２１】本発明の第１２の実施例の素子断面斜視図。
【図２２】第１２の実施例の原理を説明する有効屈折率
の導波路幅依存性を示す図。
【図２３】本発明の第１３の実施例の素子断面斜視図。
【図２４】本発明の第２の形態の原理を用いる実施例１
２、１３を用いた光通信システムにおける光周波数多重
の方法を説明する図
【図２５】従来例を説明するＤＦＢフィルタの素子断面
斜視図。
【符号の説明】
１００，２００，３００，４００，６００ コンタクト
層 １０１，４０１，５０１，６０１ 光分岐器 １０２，４０２，６０２ 光フィルタ部 １０３，４０３，６０３ ＰＤ部 １０４，１０５，４０４，４０５，５０２，５０３，６
０４，６０５ ＤＦＢフィルタ １０６，１０７，４０６，４０７，５０５，６０６，６
０７ ｐｉｎ−ＰＤ １０８，１１２，２０８，２１２，３０８，３１２，４
０８，４１２ クラッド層 １０９，１１１，２０９，２１１，３０９，３１１，４
０９，４１１，６０９光ガイド層 １１０，２１０，３１０，４１０ 活性層 １１３，２１３，３１３，４１３ 埋め込み層 １２８ 回折格子 ６０９ 混晶領域 ７０１，８０１ 光レシーバ ７０２，８０２ 波長可変ＤＦＢレーザ ７０４ 光強度変調器 ７０５，８０５ 加算アンプ ７０６，８０６ シングルモード光ファイバ ７０７，７１０，８０７ 発振器 ７１１ 乗算器 ７１２ 低域通過フィルタ ７１３ 加算器 ９０１ 光ガイド層 ９０２，９０３ クラッド層 １００１ 光ファイバ １００２ 光分岐器 １００３ 光レシーバ １００４ 波長可変ＤＦＢレーザ １００５ 光強度変調器 １００６ 光アイソレータ １１０１，１２０１ 光入力導波路部 １１０２，１２０２ 光フィルタ部 １１０３，１２０３ ＰＤ部 １１０４ コンタクト層 １１０５，１１０９ クラッド層 １１０６ 活性層 １１０７ 光ガイド層 １１０８ 回折格子 １１１０，１２０８ 入力導波路 １１１１ 埋め込み領域 １２０４，１２０５ ＤＦＢフィルタ １２０６，１２０７ ｐｉｎ−ＰＤ １２０９ 混晶領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18

Claims (50)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光分岐器、複数の導波型光フィルタ、光−
    電気変換器からなる光レシーバにおいて、該光フィルタ
    が回折格子による分布帰還部を持つ構造であり、該光分
    岐器で少なくとも２つに分けられた光が、それぞれ、該
    光フィルタに結合するように構成され、該光フィルタ通
    過後の光を受光するように該光−電気変換器が設けら
    れ、該複数の光フィルタにおいて、一方の光フィルタの
    ＴＥモード光に対する同調透過波長と他方の光フィルタ
    のＴＭモード光に対する同調透過波長が等しくなるよう
    に構成されていることを特徴とする光レシーバ。
  2. 【請求項２】前記光フィルタは、所望の同調透過波長に
    おいて、一方の光フィルタを導波するＴＥモード光に対
    する有効屈折率をｎeff1（ＴＥ）とする時、他方の光フ
    ィルタを導波するＴＭモード光に対する有効屈折率ｎ
    eff2（ＴＭ）がｎeff1（ＴＥ）に等しくなる様に構成さ
    れていることを特徴とする請求項１記載の光レシーバ。
  3. 【請求項３】前記光フィルタの導波路幅を互いに異なら
    せて、前記他方の光フィルタを導波するＴＭモード光に
    対する有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）をｎeff1（ＴＥ）と等
    しくしたことを特徴とする請求項２記載の光レシーバ。
  4. 【請求項４】前記光フィルタの導波路の厚さを互いに異
    ならせて、前記他方の光フィルタを導波するＴＭモード
    光に対する有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）をｎeff1（ＴＥ）
    と等しくしたことを特徴とする請求項２記載の光レシー
    バ。
  5. 【請求項５】前記光フィルタの導波路を構成する材料の
    組成を互いに異ならせて、前記他方の光フィルタを導波
    するＴＭモード光に対する有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）を
    ｎeff1（ＴＥ）と等しくしたことを特徴とする請求項２
    記載の光レシーバ。
  6. 【請求項６】前記光フィルタは、一方の光フィルタの回
    折格子のピッチを∧1とし、これを導波するＴＥモード
    光に対する有効屈折率をｎeff1（ＴＥ）、他方の光フィ
    ルタの回折格子のピッチを∧2とし、これを導波するＴ
    Ｍモード光に対する有効屈折率ｎeff2（ＴＭ）とする
    時、∧1と∧2の比がｎeff1（ＴＥ）の逆数とｎeff2（Ｔ
    Ｍ）の逆数の比に等しくなるよう形成されていることを
    特徴とする請求項１記載の光レシーバ。
  7. 【請求項７】前記複数の光フィルタと前記光−電気変換
    器との間に光合流器を設け、該複数の光フィルタを透過
    した光が合流されて１つの光−電気変換器で受光される
    構成としたことを特徴とする請求項１記載の光レシー
    バ。
  8. 【請求項８】前記光合流器がＴＥ、ＴＭのモードを合波
    する偏波合流器としたことを特徴とする請求項７記載の
    光レシーバ。
  9. 【請求項９】前記光分岐器をＴＥ、ＴＭのモードを分離
    する偏波分岐器としたことを特徴とする請求項１記載の
    光レシーバ。
  10. 【請求項１０】前記光フィルタが半導体分布帰還型であ
    ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の
    光レシーバ。
  11. 【請求項１１】前記光フィルタが半導体分布反射型であ
    ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の
    光レシーバ。
  12. 【請求項１２】前記光フィルタが夫々複数の電極を有
    し、同調透過波長が該電極への電流の制御により可変で
    あることを特徴とする請求項１０または１１記載の光レ
    シーバ。
  13. 【請求項１３】光分岐手段、複数の光フィルタからなる
    光半導体装置において、該光分岐手段で複数に分けられ
    た光が、それぞれ、該複数の光フィルタに結合するよう
    に構成され、該複数の光フィルタは、一方のフィルタの
    第１の横モード光に対する同調透過波長と他方のフィル
    タの第２の横モード光に対する同調透過波長が等しくな
    るように構成されていることを特徴とする光半導体装
    置。
  14. 【請求項１４】前記第１の横モード光と前記第２の横モ
    ードは互いに直交する関係にあることを特徴とする請求
    項１３記載の光半導体装置。
  15. 【請求項１５】前記第１の横モード光と前記第２の横モ
    ードはＴＥモードとＴＭモードであることを特徴とする
    請求項１４記載の光半導体装置。
  16. 【請求項１６】前記光フィルタが回折格子による分布帰
    還部を持つ導波型光フィルタであることを特徴とする請
    求項１３記載の光半導体装置。
  17. 【請求項１７】前記光フィルタ通過後の光を受光するよ
    うに光−電気変換器が更に設けられていることを特徴と
    する請求項１３記載の光半導体装置。
  18. 【請求項１８】半導体レーザの光を変調して光ファイバ
    で信号光を伝送し、請求項１乃至１７のいずれかに記載
    の光レシーバまたは光半導体装置で直接検波することを
    特徴とする光通信方式。
  19. 【請求項１９】１本の光ファイバによって、半導体レー
    ザで複数の信号で複数の波長の光を変調させて伝送さ
    せ、請求項１乃至１７のいずれかに記載の光レシーバま
    たは光半導体装置により所望の波長の光にのせた信号の
    みを取り出すように、光周波数分割多重伝送することを
    特徴とする光通信方式。
  20. 【請求項２０】前記半導体レーザが複数の電極を有し、
    該電極への電流の制御により発振波長可変であることを
    特徴とする請求項１８または１９記載の光通信方式。
  21. 【請求項２１】前記半導体レーザを変調する方式が、外
    部強度変調器による強度変調であることを特徴とする請
    求項１８乃至２０のいずれかに記載の光通信方式。
  22. 【請求項２２】前記半導体レーザを変調する方式が、半
    導体レーザの注入電流に信号を重畳する直接周波数変調
    であり、前記光フィルタで直接検波する方式が、前記光
    レシーバまたは光半導体装置を構成している光フィルタ
    の透過スペクトルの周波数弁別特性を利用して周波数の
    変動を透過強度の変動に変換して行う方式であることを
    特徴とする請求項１８乃至２０のいずれかに記載の光通
    信方式。
  23. 【請求項２３】上記周波数変調が符号通信のための直接
    ＦＳＫ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎ
    ｇ）変調であることを特徴とする請求項２２記載の光通
    信方式。
  24. 【請求項２４】前記半導体レーザを変調する方式が、半
    導体レーザの注入電流に信号を重畳する直接強度変調で
    あることを特徴とする請求項１８乃至２０のいずれかに
    記載の光通信方式。
  25. 【請求項２５】前記光レシーバまたは光半導体装置を構
    成している光フィルタの同調透過波長を所望の波長に一
    致させ安定化する方式が、該光フィルタの駆動直流電流
    に発振器により低周波の微小信号を重畳させ、光検出器
    により得られた電気信号と該発振器との同期検波を行
    い、低域通過フィルタを通して該駆動直流電流に負帰還
    制御を施す方式であることを特徴とする請求項１８乃至
    ２４のいずれかに記載の光通信方式。
  26. 【請求項２６】発振源としての半導体レーザ及び請求項
    １乃至１７のいずれかに記載の光レシーバまたは光半導
    体装置を１つにまとめ、光周波数分割多重伝送の光通信
    方式による光送受信を行うことを特徴とする光−電気変
    換装置。
  27. 【請求項２７】請求項２６記載の光−電気変換装置を用
    いることを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
  28. 【請求項２８】光加入者に請求項１乃至１７のいずれか
    に記載の光レシーバまたは光半導体装置を持たせ、放送
    センタに発振源としての半導体レーザを持たせて、光周
    波数分割多重伝送の光通信方式を行うことを特徴とする
    光ＣＡＴＶシステム。
  29. 【請求項２９】光入力導波路と、分布帰還を生じさせる
    回折格子が形成されたフィルタ導波路とからなる光レシ
    ーバにおいて、該フィルタ導波路が、異なる伝搬横モー
    ド次数において直交する偏波モードの伝搬定数が等しく
    なるよう構成されていることを特徴とする光レシーバ。
  30. 【請求項３０】前記フィルタ導波路が、０次のＴＭモー
    ドに対する有効屈折率と高次のＴＥモードに対する有効
    屈折率が等しくなる様に構成されたことを特徴とする請
    求項２９記載の光レシーバ。
  31. 【請求項３１】前記光入力導波路を導波する光がフィル
    タ導波路の０次モードと１次モードに夫々結合する結合
    係数が、等しくなるよう該光入力導波路とフィルタ導波
    路を配置した構成であることを特徴とする請求項２９記
    載の光レシーバ。
  32. 【請求項３２】光入力導波路と、ＴＥ、ＴＭモード分岐
    器、そして分布帰還を生じさせる回折格子が形成された
    フィルタ導波路とからなる光レシーバにおいて、該モー
    ド分岐器で少なくとも２つに分けられた導波路それぞれ
    に、第１、第２のフィルタ導波路が形成された構成であ
    り、該フィルタ導波路は０次以外の横モードが存在する
    構造とし、該モード分岐器で分岐されたＴＥモード光は
    該第１のフィルタ導波路の１次モードに結合し、ＴＭモ
    ード光は該第２のフィルタ導波路の０次モードに結合す
    る構造としたことを特徴とする光レシーバ。
  33. 【請求項３３】光入力導波手段と、フィルタ導波手段と
    からなる光半導体装置において、該フィルタ導波手段
    が、異なる伝搬横モード次数において第１と第２の偏波
    横モードの伝搬定数が等しくなるよう構成されているこ
    とを特徴とする光半導体装置。
  34. 【請求項３４】光入力導波手段と、モード分岐手段、そ
    してフィルタ導波手段とからなる光半導体装置におい
    て、モード分岐手段で少なくとも２つに分けられた導波
    手段のそれぞれに、第１、第２のフィルタ導波手段が形
    成され、該フィルタ導波手段は０次以外の横モードが存
    在する構造とし、該モード分岐手段で分岐された第１の
    横モード光は該第１のフィルタ導波手段の１次モードに
    結合し、第２の横モード光は該第２のフィルタ導波手段
    の０次モードに結合する構造としたことを特徴とする光
    半導体装置。
  35. 【請求項３５】前記第１と第２の横モードは直交するこ
    とを特徴とする請求項３３または３４記載の光半導体装
    置。
  36. 【請求項３６】前記第１と第２の横モードはＴＥモード
    とＴＭモードであることを特徴とする請求項３５記載の
    光半導体装置。
  37. 【請求項３７】前記フィルタ導波路が半導体分布帰還型
    であることを特徴とする請求項２９乃至３２のいずれか
    に記載の光レシーバ。
  38. 【請求項３８】前記フィルタ導波路が半導体分布反射型
    であることを特徴とする請求項２９乃至３２のいずれか
    に記載の光レシーバ。
  39. 【請求項３９】前記フィルタ導波路が夫々複数の電極を
    有し、同調透過波長が該電極への電流の制御により可変
    であることを特徴とする請求項３７または３８記載の光
    レシーバ。
  40. 【請求項４０】半導体レーザの光を変調して光ファイバ
    で信号光を伝送し、請求項２９乃至３２及び３７乃至３
    ９のいずれかに記載の光レシーバで直接検波することを
    特徴とする光通信方式。
  41. 【請求項４１】１本の光ファイバによって、半導体レー
    ザで複数の信号で複数の波長の光を変調させて伝送さ
    せ、請求項２９乃至３２及び３７乃至３９のいずれかに
    記載の光レシーバにより所望の波長の光にのせた信号の
    みを取り出すように、光周波数分割多重伝送することを
    特徴とする光通信方式。
  42. 【請求項４２】前記半導体レーザが複数の電極を有し、
    該電極への電流の制御により発振波長可変であることを
    特徴とする請求項４０または４１記載の光通信方式。
  43. 【請求項４３】前記半導体レーザを変調する方式が、外
    部強度変調器による強度変調であることを特徴とする請
    求項４０乃至４２のいずれかに記載の光通信方式。
  44. 【請求項４４】前記半導体レーザを変調する方式が、半
    導体レーザの注入電流に信号を重畳する直接周波数変調
    であり、前記フィルタ導波路で直接検波する方式が、前
    記光レシーバを構成しているフィルタ導波路の透過スペ
    クトルの周波数弁別特性を利用して周波数の変動を透過
    強度の変動に変換して行う方式であることを特徴とする
    請求項４０乃至４２のいずれかに記載の光通信方式。
  45. 【請求項４５】上記周波数変調が符号通信のための直接
    ＦＳＫ（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｋｅｙｉｎ
    ｇ）変調であることを特徴とする請求項４４記載の光通
    信方式。
  46. 【請求項４６】前記半導体レーザを変調する方式が、半
    導体レーザの注入電流に信号を重畳する直接強度変調で
    あることを特徴とする請求項４０乃至４２のいずれかに
    記載の光通信方式。
  47. 【請求項４７】前記光レシーバを構成しているフィルタ
    導波路の同調透過波長を所望の波長に一致させ安定化す
    る方式が、該フィルタ導波路の駆動直流電流に発振器に
    より低周波の微小信号を重畳させ、光検出器により得ら
    れた電気信号と該発振器との同期検波を行い、低域通過
    フィルタを通して該駆動直流電流に負帰還制御を施す方
    式であることを特徴とする請求項４０乃至４６のいずれ
    かに記載の光通信方式。
  48. 【請求項４８】発振源としての半導体レーザ及び請求項
    ２９乃至３２及び３７乃至３９のいずれかに記載の光レ
    シーバを１つにまとめ、光周波数分割多重伝送の光通信
    方式による光送受信を行うことを特徴とする光−電気変
    換装置。
  49. 【請求項４９】請求項４８記載の光−電気変換装置を用
    いることを特徴とする光周波数分割多重伝送システム。
  50. 【請求項５０】光加入者に請求項２９乃至３２及び３７
    乃至３９のいずれかに記載の光レシーバを持たせ、放送
    センタに発振源としての半導体レーザを持たせて、光周
    波数分割多重伝送の光通信方式を行うことを特徴とする
    光ＣＡＴＶシステム。
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