JPH06310751A - Photodetector having diffraction grating and optical communication network using the same - Google Patents
Photodetector having diffraction grating and optical communication network using the sameInfo
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- JPH06310751A JPH06310751A JP12345393A JP12345393A JPH06310751A JP H06310751 A JPH06310751 A JP H06310751A JP 12345393 A JP12345393 A JP 12345393A JP 12345393 A JP12345393 A JP 12345393A JP H06310751 A JPH06310751 A JP H06310751A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】回折格子が形成された光導波路から導波路外へ
放射される回折光の放射角が光の波長に依存することを
利用する分波機能を有する光検出装置、およびこの装置
を使用した光通信ネットワークである。
【構成】回折格子9が形成された導波路21への入射光
強度がほぼ一定になるように、光減衰および光増幅機能
のどちらか又は両機能を有する光増幅器20などの光量
制御手段が導波路21の入射側に設けられている。この
光量制御手段を制御することにより、入射光強度の変化
に伴う導波路21の等価屈折率変化による波長分波機能
の低下を抑制する。入射光に常に連続光を含ませたり、
導波路が光無入射状態に回折格子のブラッグ波長でレー
ザ発振する様にしてもよい。光検出器列11として、広
いダイナミックレンジを有しないものも使用できる。
(57) [Abstract] [Purpose] A photodetector having a demultiplexing function that utilizes the fact that the emission angle of the diffracted light emitted from the optical waveguide formed with the diffraction grating depends on the wavelength of the light, And an optical communication network using this device. A light quantity control means such as an optical amplifier 20 having one or both of an optical attenuation function and an optical amplification function is guided so that the intensity of incident light on a waveguide 21 in which a diffraction grating 9 is formed is substantially constant. It is provided on the incident side of the waveguide 21. By controlling the light quantity control means, it is possible to suppress the deterioration of the wavelength demultiplexing function due to the change of the equivalent refractive index of the waveguide 21 accompanying the change of the incident light intensity. The incident light always contains continuous light,
The waveguide may oscillate at the Bragg wavelength of the diffraction grating in the state where no light is incident. As the photodetector array 11, one having no wide dynamic range can also be used.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、回折格子が形成された
光導波路から導波路外へ出射される回折光の出射角が、
光の波長に依存することを利用する分波機能などを有す
る光検出装置、及びそれを用いた波長多重光通信などの
光通信ネットワークに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an emission angle of diffracted light which is emitted from an optical waveguide having a diffraction grating to the outside of the waveguide.
The present invention relates to a photodetector having a demultiplexing function utilizing the dependence on the wavelength of light, and an optical communication network such as wavelength division multiplexing optical communication using the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】既に提案されている回折格子を有する光
検出装置においては、導波路外へ放射される回折光は、
光導波路内を伝搬する光の一部が、回折格子と導波路の
結合効率によって決まる一定割合で、回折光として導波
路外に放射されることで発生し、これが複数の光検出器
で受光されるように構成されているか、又は、検出感度
を上げるために、光の入射端部に、入射光を一定の倍率
で増幅するための光増幅部を有する構成となっている。2. Description of the Related Art In a photodetector having a diffraction grating already proposed, the diffracted light emitted outside the waveguide is
Part of the light propagating in the optical waveguide is emitted as diffracted light outside the waveguide at a fixed rate determined by the coupling efficiency between the diffraction grating and the waveguide, and this is received by multiple photodetectors. Alternatively, in order to increase the detection sensitivity, an optical amplification unit for amplifying the incident light at a constant magnification is provided at the light incident end.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記提案例では、回折格子が形成された導波路への入射光
強度が変動すると、それに応じて、導波路の等価屈折率
が変動してしまうため、導波路外へ射出される回折光の
出射角が変化する。このため、同一波長の光が入射して
も、その強度によって回折光の出射角が変化するため、
波長分波機能が低下してしまう。また、入射光強度が変
動すると、それに応じて回折光強度も変化するため、回
折光を受光する光検出器は広いダイナミックレンジを必
要とする等の欠点がある。However, in the above proposed example, when the incident light intensity on the waveguide in which the diffraction grating is formed fluctuates, the equivalent refractive index of the waveguide fluctuates accordingly. The emission angle of the diffracted light emitted outside the waveguide changes. Therefore, even if light of the same wavelength is incident, the output angle of the diffracted light changes depending on the intensity,
The wavelength demultiplexing function deteriorates. Further, when the intensity of incident light changes, the intensity of diffracted light also changes accordingly, so that there is a defect that a photodetector that receives diffracted light requires a wide dynamic range.
【0004】より詳細に言えば次の様になる。More specifically, it is as follows.
【0005】回折格子が形成された導波路に入射した光
は、回折格子により回折され、導波路上面から放射され
る。この回折光の導波路法線方向からの傾斜角φは、回
折格子のピッチΛと入射光の波長λに対し次の関係を満
たす。 sinφ=neff−qλ/Λ (1) ここで、qは整数、neffは導波路の等価屈折率であ
る。The light incident on the waveguide having the diffraction grating is diffracted by the diffraction grating and radiated from the upper surface of the waveguide. The inclination angle φ of the diffracted light from the waveguide normal direction satisfies the following relationship with the pitch Λ of the diffraction grating and the wavelength λ of the incident light. sin φ = n eff −qλ / Λ (1) where q is an integer and n eff is the equivalent refractive index of the waveguide.
【0006】したがって、上述した様に、入射光の波長
λが変われば、傾斜角φも変化するので、回折光は分波
されて放射される。よって、分波光を別々の光検出素子
で受光することにより、波長多重された信号などを分波
検出できる。Therefore, as described above, if the wavelength λ of the incident light changes, the inclination angle φ also changes, so that the diffracted light is split and emitted. Therefore, by receiving the demultiplexed light by separate photodetecting elements, it is possible to demultiplex and detect the wavelength-multiplexed signal and the like.
【0007】ここで、前記導波路に活性層と、活性層へ
の電流注入手段をもうけることにより、導波路に利得を
持たせ、導波光を増幅し、最小受信感度を大幅に改善す
ることができる。Here, by providing the waveguide with an active layer and means for injecting current into the active layer, it is possible to give the waveguide a gain, amplify the guided light, and greatly improve the minimum receiving sensitivity. it can.
【0008】しかし、増幅度を大幅に増大させると、回
折格子のブラッグ波長λB(=2neffΛ/m)でレーザ
発振が生じてしまい、充分な増幅が得られなかった。However, if the amplification degree is increased significantly, laser oscillation occurs at the Bragg wavelength λ B (= 2n eff Λ / m) of the diffraction grating, and sufficient amplification cannot be obtained.
【0009】更に、上述した様に、入射光の波長多重度
が変動すると、入射強度が変動するため、導波路の等価
屈折率が変動し、これに伴い導波路外へ放射される回折
光の放射角が変化し、波長分解能が低下してしまう。Further, as described above, when the wavelength multiplicity of the incident light fluctuates, the incident intensity also fluctuates, so that the equivalent refractive index of the waveguide fluctuates, and accordingly, the diffracted light emitted outside the waveguide fluctuates. The radiation angle changes, and the wavelength resolution deteriorates.
【0010】よって、本発明の目的は、上記の問題点を
解決した、光通信などにおいて使用され回折格子が形成
された光導波路から導波路外へ放射される回折光の放射
角が光の波長に依存することを利用する分波機能などを
有する光検出装置、およびこれらの装置を使用した光通
信ネットワークないし波長多重光通信システムを提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and the radiation angle of the diffracted light emitted outside the waveguide from the optical waveguide used in optical communication or the like in which the diffraction grating is formed is the wavelength of the light. (EN) Provided are a photo-detecting device having a demultiplexing function and the like, and an optical communication network or wavelength division multiplexing optical communication system using these devices.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明による回折格子を
有する光検出装置によれば、回折格子が形成された導波
路への入射光強度がほぼ一定になるように、光減衰およ
び光増幅機能のどちらか又は両機能を有する光量制御手
段が前記導波路の入射側に設けられている。この光量制
御手段を制御することにより、入射光強度の変化に伴う
導波路の等価屈折率変化による波長分波機能の低下を抑
制するとともに、回折光を受光するための光検出器とし
て、広いダイナミックレンジを有しないものも使用でき
る。According to the photodetector having the diffraction grating of the present invention, the optical attenuation and optical amplification functions are performed so that the incident light intensity on the waveguide in which the diffraction grating is formed becomes substantially constant. A light amount control means having either or both functions is provided on the incident side of the waveguide. By controlling this light quantity control means, it is possible to suppress the deterioration of the wavelength demultiplexing function due to the change of the equivalent refractive index of the waveguide due to the change of the incident light intensity, and as a photodetector for receiving the diffracted light, a wide dynamic range. Those without a range can also be used.
【0012】また、前記光量制御手段を制御するための
信号として、入射端と反対側にモノリシックに形成され
たp−i−n構造PDの出力や回折光を受光する光検出
器の出力を使用することにより、構成を簡単にできる。Further, as the signal for controlling the light quantity control means, the output of the p-i-n structure PD monolithically formed on the side opposite to the incident end or the output of the photodetector for receiving the diffracted light is used. By doing so, the configuration can be simplified.
【0013】即ち、本発明による回折格子を有する光検
出装置では、回折格子が形成された光導波路から、導波
路外に出射される回折光を検出するために複数の光検出
器を配置した分波機能を有する光検出装置において、導
波路外へ放射される回折光の光量が、入射光量が変化し
てもほぼ一定となるようにする制御手段を有することを
特徴とする。この制御手段は、具体的には例えば、光導
波路入射側に設けられた光増幅部であり、これへの注入
電流を変化させることで、導波路外へ放射される回折光
の光量を、入射光量が変化してもほぼ一定とする。That is, in the photodetector having the diffraction grating according to the present invention, a plurality of photodetectors are arranged in order to detect the diffracted light emitted from the waveguide from the optical waveguide having the diffraction grating formed therein. The photodetector having a wave function is characterized by including control means for making the light quantity of the diffracted light emitted to the outside of the waveguide substantially constant even if the incident light quantity changes. Specifically, this control means is, for example, an optical amplification section provided on the incident side of the optical waveguide. By changing the injection current into the optical amplification section, the amount of diffracted light emitted outside the waveguide is made incident. Even if the amount of light changes, it is almost constant.
【0014】また、本発明による回折格子を有する光検
出装置によれば、導波路への入射光が常に連続光を含む
ことにより、あるいは、利得を有する光導波路が、光無
入射時にブラッグ波長でレーザ発振状態になる利得を保
持することにより、入射光の波長多重度などが増減して
も、導波路内での光強度や注入キャリヤ数の変動を低く
おさえることが可能となった。Further, according to the photodetector having the diffraction grating of the present invention, the incident light to the waveguide always includes continuous light, or the optical waveguide having a gain has a Bragg wavelength when no light is incident. By maintaining the gain of the laser oscillation state, it became possible to suppress the fluctuations of the light intensity and the number of injected carriers in the waveguide even if the wavelength multiplicity of the incident light increased or decreased.
【0015】したがって、導波路の等価屈折率の変動も
抑圧され、導波路外へ放射される回折光の放射角が変動
しないので、波長多重度などが増減しても波長分解能の
低下を防ぐことができる。Therefore, the variation of the equivalent refractive index of the waveguide is suppressed, and the radiation angle of the diffracted light radiated outside the waveguide does not vary, so that the wavelength resolution can be prevented from lowering even if the wavelength multiplicity increases or decreases. You can
【0016】更に、本発明による回折格子を有する光検
出装置によれば、回折格子のブラッグ波長λB(=2n
effΛ/m)を導波路の利得が存在する波長帯域の利得
の低い波長域、または、利得が無い波長域に設定するこ
とにより、ブラッグ波長におけるレーザ発振の発生を抑
圧し、導波光の増幅度を充分大きくできる。Further, according to the photodetector having the diffraction grating of the present invention, the Bragg wavelength λ B (= 2n) of the diffraction grating.
(eff Λ / m) is set to a wavelength range where the gain of the waveguide exists, that is, a wavelength range where the gain is low or a wavelength range where there is no gain, thereby suppressing the occurrence of laser oscillation at the Bragg wavelength and amplifying the guided light. The degree can be increased sufficiently.
【0017】また、本発明による光通信ネットワークで
は、異なる波長の光信号を送出する少なくとも1つの送
信端局と複数の波長の光信号を受信する受信端局が、光
伝送路で接続された光通信ネットワークにおいて、少な
くとも1つの受信端局に上記光検出装置を備えたことを
特徴とする。Further, in the optical communication network according to the present invention, at least one transmission terminal station for transmitting optical signals of different wavelengths and a reception terminal station for receiving optical signals of plural wavelengths are connected by an optical transmission line. In the communication network, at least one receiving terminal station is provided with the above photodetection device.
【0018】[0018]
【実施例】図1は、本発明の第1実施例の特徴を最もよ
く表すために装置の左半分を示す図面であり、回折格子
9が形成された光導波路21と、光増幅器20がモノリ
シックに構成されている。光導波路21の上面から垂線
方向に、複数の光検出器11が導波路21の延伸方向に
一列に配置されている。1 is a drawing showing the left half of the device in order to best show the features of the first embodiment of the present invention. An optical waveguide 21 having a diffraction grating 9 formed therein and an optical amplifier 20 are monolithic. Is configured. A plurality of photodetectors 11 are arranged in a line in the extending direction of the waveguide 21 in a direction perpendicular to the upper surface of the optical waveguide 21.
【0019】回折格子9のピッチΛは、入射光の波長λ
に対し、ほぼΛ〜λ/neff(neff:導波路の実効屈折
率)の関係を満たしており、回折格子9により導波路2
1から垂線方向に放射される回折光10と、導波路21
の垂線とのなす角をφとすると、φは光の波長λに対し
次の関係を満たしている。 dφ/dλ=1/cosφ[dneff/dλ−1/Λ] (1) したがって、波長の異なる入射光(波長λ+Δλi)の
回折光は、放射角(φ+Δφi)も異なるため、前記回
折光は複数の検出器11で受光される。こうして、それ
ぞれの波長で送られて来る複数の信号は、分波された
後、それぞれの光検出器11によって電気信号に変換さ
れ、信号処理・解析装置12を通った後、各種情報・映
像機器に入力される。The pitch Λ of the diffraction grating 9 is the wavelength λ of the incident light.
On the other hand, the relationship of Λ˜λ / n eff (n eff : effective refractive index of the waveguide) is satisfied, and the waveguide 2 is formed by the diffraction grating 9.
1, the diffracted light 10 emitted in the normal direction and the waveguide 21.
Let φ be the angle formed by the perpendicular line of φ, φ satisfies the following relation with respect to the wavelength λ of light. dφ / dλ = 1 / cosφ [dn eff / dλ−1 / Λ] (1) Therefore, the diffracted light of the incident light (wavelength λ + Δλ i ) having different wavelengths has different emission angles (φ + Δφ i ) and therefore the diffracted light Is received by the plurality of detectors 11. In this way, a plurality of signals sent in respective wavelengths are demultiplexed, converted into electric signals by the respective photodetectors 11, passed through the signal processing / analyzing device 12, and then various information / video equipment. Entered in.
【0020】回折光10のファーフィールドパターン
(FFP)は、導波路21に沿う方向では非常に狭く、
例えば、その広がり角(θP)は0.2°程度であり、
導波路21を横切る方向では広くその広がり角(θt)
は15°程度である。従って、入射光の波長が0.5n
m程度変化すれば、出射角即ち傾斜角φは〜0.2°程
度変化するので、導波路21に沿う方向で回折光10の
ビーム径程度変化することになる。よって、光検出器列
11の導波路21に沿う方向の各素子の受光面のサイズ
を1次回折光のビーム径(θP)程度にすれば、0.5
nm程度の波長変化を検出できる。波長分解能は上方に
回折される回折光10の導波路21に沿う方向の広がり
角(θP)によって制限されているので、回折格子付き
導波路21の回折格子9と光導波路の結合効率を小さく
し且つ回折格子付き光導波路21を長くすることによ
り、θPを狭くし、波長分解能を上げることが可能であ
る。The far field pattern (FFP) of the diffracted light 10 is very narrow in the direction along the waveguide 21,
For example, the spread angle (θ P ) is about 0.2 °,
The divergence angle (θ t ) is wide in the direction traversing the waveguide 21.
Is about 15 °. Therefore, the wavelength of the incident light is 0.5n
If it changes by about m, the emission angle, that is, the inclination angle φ changes by about 0.2 °, so that it changes by about the beam diameter of the diffracted light 10 in the direction along the waveguide 21. Therefore, if the size of the light-receiving surface of each element in the direction along the waveguide 21 of the photodetector array 11 is set to be the beam diameter (θ P ) of the first-order diffracted light,
A wavelength change of about nm can be detected. Since the wavelength resolution is limited by the spread angle (θ P ) of the diffracted light 10 diffracted upward in the direction along the waveguide 21, the coupling efficiency between the diffraction grating 9 and the optical waveguide of the waveguide 21 with the diffraction grating is reduced. In addition, by making the optical waveguide 21 with the diffraction grating long, it is possible to narrow θ P and improve the wavelength resolution.
【0021】一方、回折格子9が形成された光導波路2
1への入射光強度を常に一定に保持するために、光増幅
器20への注入電流は、回折光10の強度に応じて制御
されている。光増幅器20への注入電流を制御する注入
電流制御装置13のためのフィードバック信号として、
前記複数の光検出器11出力の総和に対応した制御信号
が信号処理・解析装置12から入力されている。On the other hand, the optical waveguide 2 on which the diffraction grating 9 is formed
In order to always keep the intensity of the incident light on the beam No. 1 constant, the injection current to the optical amplifier 20 is controlled according to the intensity of the diffracted light 10. As a feedback signal for the injection current control device 13 that controls the injection current to the optical amplifier 20,
A control signal corresponding to the sum of the outputs of the plurality of photodetectors 11 is input from the signal processing / analyzing device 12.
【0022】図1において、光増幅器20は、InP基
板2、InGaAsP光ガイド層3、InGaAsP
(エネルギーギャップ、Eg〜0.8eV)活性層4、
InP上部光閉込め層5、InGaAsコンタクト層
7、InP高抵抗埋込み層6、およびp、nの金属電極
1、8で構成されている。一方、回折格子付き導波路2
1は、光増幅器20と同一のInP基板2、ピッチΛの
回折格子9、InGaAsP(Eg〜0.95eV)光
ガイド層3、InP上部光閉込め層5で構成されてい
る。なお、図1には、示されていないが、入射端面およ
び反対側の端面には、光の反射を防ぐため、誘電体の反
射防止膜が形成されている。In FIG. 1, the optical amplifier 20 includes an InP substrate 2, an InGaAsP optical guide layer 3, and an InGaAsP.
(Energy gap, Eg to 0.8 eV) active layer 4,
It is composed of an InP upper light confinement layer 5, an InGaAs contact layer 7, an InP high resistance buried layer 6, and metal electrodes 1 and 8 of p and n. On the other hand, the waveguide 2 with the diffraction grating
1 comprises an InP substrate 2, which is the same as the optical amplifier 20, a diffraction grating 9 having a pitch Λ, an InGaAsP (Eg to 0.95 eV) optical guide layer 3, and an InP upper optical confinement layer 5. Although not shown in FIG. 1, a dielectric antireflection film is formed on the incident end face and the opposite end face to prevent reflection of light.
【0023】同図において、光増幅器20に光が入射す
ると、光増幅器20の注入電流に応じた増幅率で入射光
は増幅され、回折格子付き導波路21の回折格子9によ
り、導波路の上面から回折光10が放射される。入射光
が複数の波長を含んでいれば、回折光10の放射角は、
波長により式(1)に従って変化し、波長に応じた回折
光が放射される。それぞれの回折光10を別々の光検出
器11で受光することにより、波長多重された信号をそ
れぞれの波長に分波して受信することができる。In the figure, when light is incident on the optical amplifier 20, the incident light is amplified with an amplification factor according to the injection current of the optical amplifier 20, and the diffraction grating 9 of the waveguide with diffraction grating 21 causes the upper surface of the waveguide. Diffracted light 10 is emitted from the. If the incident light includes a plurality of wavelengths, the emission angle of the diffracted light 10 is
The wavelength changes according to equation (1), and diffracted light corresponding to the wavelength is emitted. By receiving the respective diffracted lights 10 by different photodetectors 11, the wavelength-multiplexed signals can be demultiplexed into respective wavelengths and received.
【0024】一方、入射光の時間平均強度が時間ととも
に変動する場合、光増幅器20の注入電流を一定に保持
すると、入射光強度の変動に応じて、回折格子9が形成
された光導波路21への入射光強度も変動し、入射光の
波長が同一にもかかわらず、導波路21の等価屈折率の
変化にともない、各波長について回折光10の放射角φ
が変動する。そこで、複数の光検出器11で受光された
回折光10の強度をフィードバック信号として、制御装
置13で光増幅器20の注入電流を制御して、回折光1
0の強度変動を低減させる。これにより、回折格子9が
形成されている光導波路21への入射光強度の変動も低
減されるため、入射光強度の変動にともなう分波機能の
低減を大幅に抑制できる。On the other hand, when the time average intensity of the incident light changes with time, if the injection current of the optical amplifier 20 is kept constant, the optical waveguide 21 in which the diffraction grating 9 is formed responds to the change of the incident light intensity. Of the diffracted light 10 at each wavelength with the change in the equivalent refractive index of the waveguide 21 even though the intensity of the incident light fluctuates and the wavelength of the incident light is the same.
Fluctuates. Therefore, the controller 13 controls the injection current of the optical amplifier 20 by using the intensity of the diffracted light 10 received by the plurality of photodetectors 11 as a feedback signal, and the diffracted light 1
The intensity fluctuation of 0 is reduced. As a result, the fluctuation of the incident light intensity on the optical waveguide 21 in which the diffraction grating 9 is formed is also reduced, so that the reduction of the demultiplexing function due to the fluctuation of the incident light intensity can be significantly suppressed.
【0025】図2は、図1に示す本発明の光検出装置を
使用した波長多重光通信ネットワークの1つの形態を表
わす概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing one form of a wavelength division multiplexing optical communication network using the photodetector of the present invention shown in FIG.
【0026】同図において、各送信端局201、20
1、・・・、20Nは、電気・光変換部に波長可変DB
R−LDを有しており、DBR領域への注入電流を制御
して発振可能な波長(λ1、・・・、λn)から、任意の
波長λi(1≦i≦n)で送信を開始する。この時、同
時に送信を希望する複数の送信端局があれば、それぞれ
の送信端局で、他で使われていない波長λj、λk、・・
・(1≦j、k、・・・≦n、i≠j≠k・・・)で送
信する。In the figure, each transmitting terminal station 201, 20
1, ..., 20N is a wavelength tunable DB for the electrical / optical conversion unit.
Transmitting at an arbitrary wavelength λ i (1 ≦ i ≦ n) from the wavelength (λ 1 , ..., λ n ) that has an R-LD and can control the injection current to the DBR region and oscillate. To start. At this time, if there are a plurality of transmitting end stations that desire to transmit at the same time, the wavelengths λ j , λ k , ...
-Transmit with (1 ≤ j, k, ... ≤ n, i ≠ j ≠ k ...).
【0027】全送信端局201、201、・・・、20
Nから送出される光信号は、分岐合流器301によっ
て、逐次又は一括して多重化され、光伝送路400によ
って受信側へ送出される。一方、各受信端局501、5
01、・・・、50Mの光・電気変換部は、図1の分波
機能を有する光検出装置で構成されている。光伝送路4
00によって送られて来る波長多重された信号は、分岐
合流器302によって分岐された後、各受信端局50
1、501、・・・、50Mに入力される。All transmitting terminal stations 201, 201, ..., 20
The optical signal sent from N is sequentially or collectively multiplexed by the branching / combining device 301 and sent to the receiving side by the optical transmission line 400. On the other hand, each receiving terminal 501, 5
The photoelectric conversion units 01, ..., 50M are composed of the photodetector having the demultiplexing function shown in FIG. Optical transmission line 4
The wavelength-division-multiplexed signal sent by 00 is branched by the branching / combining unit 302, and then received by each receiving terminal station 50.
, 501, ..., 50M.
【0028】入力された波長多重信号は、分波機能を有
する光検出装置によって、各波長に分波された後、所望
の波長の信号が選択されて受信端局へ取込まれる。この
際、波長の異なる複数の信号、または、必要ならば、す
べての信号を同時に取込むことも可能である。The input wavelength-multiplexed signal is demultiplexed into each wavelength by a photodetector having a demultiplexing function, and then a signal of a desired wavelength is selected and taken into the receiving terminal station. At this time, a plurality of signals having different wavelengths, or if necessary, all signals can be simultaneously captured.
【0029】図3は、本発明の光検出装置の第2実施例
の特徴を最もよく表す図面であり、回折格子を有する半
導体光導波路から放射される回折光を受光できる位置に
光検出素子列が配置されている。FIG. 3 is a drawing best showing the features of the second embodiment of the photodetecting device of the present invention, in which the photodetecting element array is located at a position where the diffracted light emitted from the semiconductor optical waveguide having the diffraction grating can be received. Are arranged.
【0030】回折格子を有する半導体光導波路は、Ga
As基板33上に、有機金属気相成長法等により、Ga
Asバッファ層(不示図)、AlGaAs下部光閉込め
層34、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性層3
6、AlGaAs光導波路層37を積層した後、干渉露
光法等により、回折格子38を形成した後、更にAlG
aAs上部光閉込め層39、AlGaAsコンタクト層
40を積層して形成する。The semiconductor optical waveguide having the diffraction grating is Ga
Ga is formed on the As substrate 33 by metalorganic vapor phase epitaxy or the like.
As buffer layer (not shown), AlGaAs lower optical confinement layer 34, GaAs / AlGaAs multiple quantum well active layer 3
6. After laminating the AlGaAs optical waveguide layer 37, after forming the diffraction grating 38 by the interference exposure method or the like, further forming AlG
The aAs upper light confinement layer 39 and the AlGaAs contact layer 40 are formed by stacking.
【0031】その後、横方向の光閉込めを行う為のAl
GaAsBH埋込み層35を形成し、更に、電流注入の
ための金属電極31、41を形成するが、上部電極41
には、回折光43が放射される窓42が形成されてい
る。After that, Al for confining light in the lateral direction is used.
A GaAsBH buried layer 35 is formed, and further metal electrodes 31 and 41 for current injection are formed.
A window 42 through which the diffracted light 43 is emitted is formed in the window.
【0032】前記回折格子38のピッチΛは、そのブラ
ッグ波長λBが、GaAs/AlGaAs多重量子井戸
活性層36の利得が低い波長域に設定されている。具体
的には、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性層3
6は、GaAs(ウェル、厚さ:6nm)/Al0.2G
a0.8As(厚さ:10nm)の構成で5ウェルで構成
されており、利得帯域は、注入電流の増大とともに拡大
するが、845nmをピークに、825nm〜875n
m程度である。したがって、回折格子38のピッチΛ
は、ブラッグ波長λBがこの利得帯域の外側になるよう
に設定すればよい。The Bragg wavelength λ B of the pitch Λ of the diffraction grating 38 is set to a wavelength range in which the gain of the GaAs / AlGaAs multiple quantum well active layer 36 is low. Specifically, the GaAs / AlGaAs multiple quantum well active layer 3
6 is GaAs (well, thickness: 6 nm) / Al 0.2 G
a 0.8 As (thickness: 10 nm), which is composed of 5 wells, and the gain band expands with an increase in injection current, but peaks at 845 nm and reaches 825 nm to 875 n.
It is about m. Therefore, the pitch Λ of the diffraction grating 38
May be set so that the Bragg wavelength λ B is outside this gain band.
【0033】導波路の等価屈折率neffは、およそ3.
41であるので、ブラッグ波長λBが上記利得帯域の外
側になる回折格子のピッチΛは、m≦3において、 Λ(<λB=825nm) Λ(>λB=875nm) m=1 <121.0nm >128.3nm =2 <241.9 >256.6 =3 <362.9 >384.9 となる。したがって、設定可能な回折格子のピッチΛ
は、 に限定される。The equivalent refractive index n eff of the waveguide is approximately 3.
41, the pitch Λ of the diffraction grating with the Bragg wavelength λ B outside the gain band is Λ (<λ B = 825 nm) Λ (> λ B = 875 nm) m = 1 <121 0.0 nm> 128.3 nm = 2 <241.9> 256.6 = 3 <362.9> 384.9. Therefore, the settable grating pitch Λ
Is Limited to
【0034】本実施例では、回折格子のピッチΛを23
5nmで形成した。この時、波長λの導波光が回折格子
38によって導波路外に放射される時の放射角φ(導波
路法線方向とのなす角)は、(1)式(q=1)により
決定されるので、この位置に回折光43の広がり角に対
応する受光面(導波光の伝搬方向)を持つ複数の光検出
素子列44を配置する。In this embodiment, the diffraction grating pitch Λ is set to 23.
It was formed with a thickness of 5 nm. At this time, the radiation angle φ (angle formed with the waveguide normal direction) when the guided light of the wavelength λ is radiated to the outside of the waveguide by the diffraction grating 38 is determined by the equation (1) (q = 1). Therefore, a plurality of photodetector element rows 44 having light receiving surfaces (propagating directions of guided light) corresponding to the spread angle of the diffracted light 43 are arranged at this position.
【0035】入射光は、導波路端面に形成された誘電体
反射防止膜32(図示されていないが、反対端面にも反
射防止膜は存在する)を透過して、光導波路層37に結
合する。この時、電極31、41間を順方向バイアスし
て、活性層36に電流を注入すると、光導波路の損失が
低減する。更に注入電流を増大すると、利得帯域が形成
される。導波光の波長がこの波長帯域内に存在すれば、
導波光は増幅されるので、回折格子38によって分波さ
れて導波路外に放射される回折光43の強度も増大し
て、複数の光検出素子列44に入射される。Incident light passes through the dielectric antireflection film 32 (not shown, but the antireflection film is present on the opposite end face) formed on the end face of the waveguide and is coupled to the optical waveguide layer 37. . At this time, if a forward bias is applied between the electrodes 31 and 41 and a current is injected into the active layer 36, the loss of the optical waveguide is reduced. When the injection current is further increased, a gain band is formed. If the wavelength of the guided light is within this wavelength band,
Since the guided light is amplified, the intensity of the diffracted light 43 demultiplexed by the diffraction grating 38 and radiated to the outside of the waveguide is also increased, and is incident on the plurality of photodetector element rows 44.
【0036】一方、回折格子38のブラッグ波長λ
Bは、前述したように、この利得帯域の外側に設定され
ているため、DFBモードでの発振は抑圧されている。
よって、大きな増幅度を得ることができるので、複数の
光検出素子44で受信できる最小入射光強度を大幅に下
げることができる。On the other hand, the Bragg wavelength λ of the diffraction grating 38
As described above, B is set outside this gain band, so that oscillation in the DFB mode is suppressed.
Therefore, a large amplification degree can be obtained, and the minimum incident light intensity that can be received by the plurality of photodetector elements 44 can be significantly reduced.
【0037】なお、本実施例では、波長多重された複数
の信号光から成る導波光は、導波路の利得帯域内に設定
されていたが、すべての信号光の波長が利得帯域内に存
在する必要はなく、増幅を必要としない信号光が利得帯
域の長波長側に存在してもよい。In this embodiment, the guided light composed of a plurality of wavelength-multiplexed signal lights is set within the gain band of the waveguide, but all the wavelengths of the signal lights are within the gain band. Signal light that does not need to be amplified may be present on the long wavelength side of the gain band.
【0038】図2に示す波長多重光通信ネットワーク
に、本実施例の光検出装置も使用することができる。The photodetector of this embodiment can also be used in the wavelength division multiplexing optical communication network shown in FIG.
【0039】図4は、本発明の光検出装置の第3の実施
例であり、増幅度を大きくとれる上に、作製が容易、且
つ導波路外に放射される回折光の導波方向の広がり角θ
Lも狭くしたものであり、3つの光増幅部65と3つの
回折光出射部66で構成されている。FIG. 4 shows a third embodiment of the photo-detecting device of the present invention, which has a large amplification factor, is easy to manufacture, and spreads the diffracted light radiated outside the waveguide in the waveguide direction. Angle θ
L is also narrowed, and is composed of three optical amplification units 65 and three diffracted light emission units 66.
【0040】光導波路は、リブ導波構造を有しており、
光増幅部65は、n−GaAs基板53およびn−Ga
Asバッファ層(不図示)、n−AlxGa1-xAs第1
光閉込め層54、GaAs/AlyGa1-yAs(0<y
<x)多重量子井戸構造の活性層56、p−AlxGa
1-xAs第2光閉込め層59、電気絶縁層62、p−G
aAsコンタクト層60および、n,p用金属電極5
1、61で構成されている。The optical waveguide has a rib waveguide structure,
The optical amplifying unit 65 includes the n-GaAs substrate 53 and the n-Ga.
As buffer layer (not shown), n-Al x Ga 1-x As 1st
Light confinement layer 54, GaAs / Al y Ga 1 -y As (0 <y
<X) Active layer 56 having a multiple quantum well structure, p-Al x Ga
1-x As second optical confinement layer 59, electrical insulation layer 62, p-G
aAs contact layer 60 and n, p metal electrode 5
It is composed of 1, 61.
【0041】回折光出射部66のリブ導波路63には、
回折格子が形成されており(不示図)、回折格子のピッ
チΛは、ブラッグ波長λBが、光増幅部65の利得帯域
の外側に設定されている。なお、外部光入射端面および
反対側端面には、無反射コーティングが施されており、
入射効率の増大および端面間によるファブリペローモー
ドの発生を抑圧している。In the rib waveguide 63 of the diffracted light emitting portion 66,
A diffraction grating is formed (not shown), and the Bragg wavelength λ B of the diffraction grating pitch Λ is set outside the gain band of the optical amplifier 65. The external light incident end face and the opposite end face are coated with a non-reflective coating,
It suppresses the increase of incidence efficiency and generation of Fabry-Perot mode due to the space between the end faces.
【0042】図4において、光増幅部65の長さは〜1
50nm、回折光出射部66の長さは〜400nmであ
り、各光増幅部65への注入電流を制御して、導波光の
位相を合わせることにより、あたかも、長さが2〜3倍
の単一の回折光出射部と同等の機能を有するため、回折
光の導波方向の広がり角θLを数分の1に低減でき、波
長分解能を上げることが可能となった。In FIG. 4, the length of the optical amplification section 65 is ˜1.
The length of the diffracted light emitting portion 66 is 50 nm, and the length of the diffracted light emitting portion 66 is 400 nm. By controlling the injection current to each optical amplification portion 65 to match the phase of the guided light, it is as if the length is 2 to 3 times. Since it has the same function as one diffracted light emitting portion, the spread angle θ L of the diffracted light in the waveguide direction can be reduced to a fraction, and the wavelength resolution can be improved.
【0043】本実施例は、AlGaAs系で構成したの
で、回折光出射部66も活性層56を有しており、この
部分の吸収損失を低減するために、活性層として多重量
子井戸構造を用いているが、InP系で構成する場合
は、回折格子上に活性層を積層したり、回折光出射部の
活性層の除去が安易に行えるので、利得帯域の設計の自
由度が大きくなる。本実施例の作動は第2実施例と実質
的に同じである。また、図2に示す波長多重光通信ネッ
トワークに、本実施例の光検出装置も使用することがで
きる。Since this embodiment is made of AlGaAs, the diffracted light emitting portion 66 also has an active layer 56. In order to reduce absorption loss in this portion, a multiple quantum well structure is used as the active layer. However, in the case of the InP system, the active layer can be stacked on the diffraction grating and the active layer of the diffracted light emitting portion can be easily removed, so that the degree of freedom in designing the gain band is increased. The operation of this embodiment is substantially the same as that of the second embodiment. Further, the photodetector of this embodiment can be used in the wavelength division multiplexing optical communication network shown in FIG.
【0044】図5は、本発明の光検出装置の第4実施例
の特徴を最もよく表す図面であり、回折格子を有する光
導波路は、光増幅部88と回折光出射部89で構成され
ている。FIG. 5 is a drawing best showing the features of the fourth embodiment of the photodetector of the present invention. The optical waveguide having a diffraction grating is composed of an optical amplifying section 88 and a diffracted light emitting section 89. There is.
【0045】回折光放射部89の導波路の垂線方向に、
導波路と相対して、複数の光検出素子84が一列に配置
されている。In the direction perpendicular to the waveguide of the diffracted light emitting portion 89,
A plurality of photodetector elements 84 are arranged in a line in opposition to the waveguide.
【0046】回折格子を有する光導波路は、横方向の光
閉込めのためにリブ構造に形成されており、光増幅部8
8は、n−GaAs基板73およびn−GaAsバッフ
ァ層(不図示)、n−Al0.5Ga0.5As光閉込め層7
4、アンドープGaAs/Al0.3Ga0.7Asの構成で
あってウェル数20で構成される多重量子井戸構造の活
性層76、p−Al0.5Ga0.5As光閉込め層79、電
気絶縁層85、p−GaAsコンタクト層80および
n、p用金属電極71、81で構成されている。回折光
出射部89のリブ導波路86には、回折格子が形成され
ており(不示図)、回折格子のピッチΛは、入射光の波
長λi(i=0、1、2、・・・、k)に対しおよそΛ
〜λi/neff(neff:導波路の実効屈折率)の関係を
満たしている。また、導波層は、光増幅部88から延伸
している活性層76をそのまま使用しているが、多重量
子井戸で構成されているので、光増幅部88で利得を有
する波長域の光に対し、低損失の導波路となっている。
なお、図に示されていないが、光増幅部88の外部光入
射端面には無反射コーティングが施されており、レーザ
発振の抑圧と飽和注入電流密度の増大を可能にしてい
る。The optical waveguide having a diffraction grating is formed in a rib structure for confining light in the lateral direction.
Reference numeral 8 denotes an n-GaAs substrate 73, an n-GaAs buffer layer (not shown), and an n-Al 0.5 Ga 0.5 As optical confinement layer 7.
4, an active layer 76 having a multiple quantum well structure with an undoped GaAs / Al 0.3 Ga 0.7 As structure and 20 wells, a p-Al 0.5 Ga 0.5 As optical confinement layer 79, an electrical insulating layer 85, p -A GaAs contact layer 80 and n, p metal electrodes 71, 81. A diffraction grating is formed on the rib waveguide 86 of the diffracted light emitting portion 89 (not shown), and the pitch Λ of the diffraction grating has a wavelength λ i of incident light (i = 0, 1, 2, ... ., K) approximately Λ
˜λ i / n eff (n eff : effective refractive index of waveguide) is satisfied. Further, although the active layer 76 extending from the optical amplification section 88 is used as it is as the waveguide layer, since it is composed of multiple quantum wells, the optical amplification section 88 converts light into a wavelength band having a gain. On the other hand, it is a low-loss waveguide.
Although not shown in the figure, a non-reflective coating is applied to the external light incident end surface of the optical amplification section 88, which makes it possible to suppress laser oscillation and increase the saturation injection current density.
【0047】一方、外部入射光は、比較的光量の多い連
続光λ0、および多重度が変化する信号光λj(j=1、
2、・・・、k)によって構成されている。On the other hand, the external incident light is continuous light λ 0 having a relatively large amount of light and signal light λ j (j = 1, j = 1,
2, ..., K).
【0048】光増幅部88を順バイアス状態で、外部入
射光がリブ導波路に入射すると、光は増幅され、回折光
出射部89から導波路のほぼ法線方向に放射される。こ
の回折光の導波路法線方向からの傾斜角φは、式(1)
の関係を満たすので、入射光の波長λiに応じて傾斜角
φiが変化し分波放射される。式(1)において、導波
路の等価屈折率neffは入射光強度依存性を有してお
り、光増幅部88への入射光強度が〜0.01mW付近
において、光強度が2倍になると、傾斜角φは、およそ
−0.1deg程度変化した。When the external incident light enters the rib waveguide while the optical amplifier 88 is in the forward bias state, the light is amplified and radiated from the diffracted light emitter 89 in the direction substantially normal to the waveguide. The inclination angle φ of this diffracted light from the waveguide normal direction is given by the formula (1)
Since the relationship of is satisfied, the tilt angle φ i is changed according to the wavelength λ i of the incident light, and the demultiplexed light is emitted. In the formula (1), the equivalent refractive index n eff of the waveguide has an incident light intensity dependency, and when the incident light intensity to the optical amplification section 88 is about 0.01 mW, the light intensity doubles. The inclination angle φ changed by about −0.1 deg.
【0049】したがって、外部入射光が多重度の変化す
る波長多重信号で構成されていると、多重度に応じて光
強度が変化するので、傾斜角も変化し、波長分解能が低
下してしまう。本実施例では、外部入射光が、常時、比
較的光量の多い連続光λ0を含むため、信号光の多重度
が変動しても、全入射光量の変動を低くおさえられる。Therefore, if the external incident light is composed of a wavelength-division-multiplexed signal whose multiplicity changes, the light intensity changes according to the multiplicity, and the tilt angle also changes and the wavelength resolution deteriorates. In this embodiment, since the external incident light always includes the continuous light λ 0 having a relatively large amount of light, even if the multiplicity of the signal light changes, the change of the total incident light amount can be suppressed low.
【0050】更に、光増幅部88において、信号光が増
幅されると、利得が信号光に分配されて連続光λ0の増
幅度が低下するので、回折光放射部89への導波光強度
の変動は更に低減される。複数の光検出素子84には、
信号光の多重度に応じて強度が変動する連続光の回折光
87、および波長多重された信号光の回折光83(図5
上では、1つの信号光のみ記載)が入射する。Further, when the signal light is amplified in the optical amplifying section 88, the gain is distributed to the signal light and the amplification degree of the continuous light λ 0 is lowered, so that the intensity of the guided light to the diffracted light emitting section 89 is reduced. Fluctuations are further reduced. The plurality of photodetector elements 84 include
The diffracted light 87 of continuous light, the intensity of which varies depending on the degree of multiplexing of the signal light, and the diffracted light 83 of signal light wavelength-division multiplexed (see FIG.
In the above, only one signal light is shown).
【0051】したがって、多重度の変動にともなう導波
路内の光強度の変動が低減されるため、放射角の変動が
抑圧され、波長分解能の低下が少ない分波・検出が可能
となった。図2に示す波長多重光通信ネットワークに、
本実施例の光検出装置も使用することができる。Therefore, since the fluctuation of the light intensity in the waveguide due to the fluctuation of the multiplicity is reduced, the fluctuation of the radiation angle is suppressed, and the demultiplexing / detection with a small deterioration of the wavelength resolution becomes possible. In the wavelength division multiplexing optical communication network shown in FIG.
The photodetector of this embodiment can also be used.
【0052】図6は、光検出装置の第5の実施例であ
り、回折格子を有する半導体導波路はBH埋込み導波構
造であり、順方向バイアスにより利得を待つ。FIG. 6 shows a fifth embodiment of the photodetector, in which the semiconductor waveguide having a diffraction grating has a BH buried waveguide structure and waits for gain by forward bias.
【0053】半導体導波路は、GaAs基板93上に、
GaAsバッファ層(不示図)、AlGaAs下部光閉
込め層94、GaAs/AlGaAs多重量子井戸活性
層96、AlGaAs光導波層97を積層したのち、干
渉露光およびエッチングにより回折格子98を形成し、
更にAlGaAs上部光閉込め層99、AlGaAsコ
ンタクト層100を積層する。その後、ストライプを形
成し、AlGaAsBH埋込み層95により、横方向の
光閉込めを行う。更に、電流注入のための金属電極9
1、110および、回折光放射用の窓120を形成す
る。また、反射防止膜92が、入射側およびこれと相対
する側の端面に形成される。The semiconductor waveguide is formed on the GaAs substrate 93,
After stacking a GaAs buffer layer (not shown), an AlGaAs lower optical confinement layer 94, a GaAs / AlGaAs multiple quantum well active layer 96, and an AlGaAs optical waveguide layer 97, a diffraction grating 98 is formed by interference exposure and etching.
Further, an AlGaAs upper optical confinement layer 99 and an AlGaAs contact layer 100 are laminated. After that, a stripe is formed and optical confinement in the lateral direction is performed by the AlGaAsBH buried layer 95. Furthermore, a metal electrode 9 for current injection
1, 110 and a window 120 for diffracted light emission are formed. Further, the antireflection film 92 is formed on the incident surface and the end surfaces on the side opposite to the incident side.
【0054】回折格子98のピッチΛは、そのブラッグ
波長λBが、多重量子井戸活性層96の利得帯域内にお
いて、短波長側の利得の低い波長域に設定されており、
その1次回折光は、導波路法線方向に放射される。ここ
には、検出素子140が配置されている。The pitch Λ of the diffraction grating 98 is set such that the Bragg wavelength λ B is within the gain band of the multiple quantum well active layer 96 in the wavelength range of low gain on the short wavelength side.
The first-order diffracted light is radiated in the waveguide normal direction. The detection element 140 is arranged here.
【0055】電極91、110間を順方向にバイアス
し、外部光を入射しない状態で、前記半導体導波路は、
ブラッグ波長でレーザ発振状態に保持され、その回折光
201は、導波路法線方向に放射されている。With the bias between the electrodes 91 and 110 in the forward direction and no external light incident, the semiconductor waveguide is
The laser oscillation state is maintained at the Bragg wavelength, and the diffracted light 201 is emitted in the waveguide normal direction.
【0056】外部から信号光λj(j=1、2、・・
・、k)が入射すると、信号光が増幅されるとともに、
利得が信号光に分配されるので、短波長側のブラッグ波
長の光強度は弱くなる。したがって、全導波光の強度変
化は小さくなり、これにともない、回折光130の放射
角の変動も抑えられる。信号光の多重度が変化する場合
も同様で、導波光の強度変動は小さく、波長分解能の低
下を抑圧できる。External signal light λ j (j = 1, 2, ...
., K) is incident, the signal light is amplified and
Since the gain is distributed to the signal light, the light intensity of the Bragg wavelength on the short wavelength side becomes weak. Therefore, the change in the intensity of all the guided light becomes small, and accordingly, the variation of the radiation angle of the diffracted light 130 can be suppressed. The same applies to the case where the multiplicity of the signal light changes, the intensity fluctuation of the guided light is small, and the deterioration of the wavelength resolution can be suppressed.
【0057】図2に示す波長多重光通信ネットワーク
に、本実施例の光検出装置も使用することができる。The photodetector of this embodiment can also be used in the wavelength division multiplexing optical communication network shown in FIG.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光検出装
置によれば、回折格子を有する光導波路の前段に、回折
格子が形成された導波路への入射光強度がほぼ一定にな
るように、光減衰および光増幅機能のどちらか又は両機
能を有する光量制御手段が設けられているので、装置へ
の入射光強度の変動にともなう分波機能などの低減を大
幅に抑制できる。よって、入射光強度が時間的に変化す
る場合にも良好な分波機能などを有する光検出装置が実
現できる。As described above, according to the photodetector of the present invention, the intensity of light incident on the waveguide having the diffraction grating formed in the preceding stage of the optical waveguide having the diffraction grating is substantially constant. In addition, since the light amount control means having one or both of the light attenuation function and the light amplification function is provided, it is possible to significantly suppress the reduction of the demultiplexing function and the like due to the variation of the incident light intensity to the device. Therefore, it is possible to realize a photodetector having a good demultiplexing function even when the incident light intensity changes with time.
【0059】また、本発明の光検出装置を、波長多重光
通信ネットワークの受信端局の光・電変換部として使用
すると、常に安定的に波長多重された信号を各波長に分
波した後、複数の信号あるいは必要ならば全ての信号を
同時に良好に受信することが可能となる。Further, when the photodetector of the present invention is used as an optical / electrical conversion unit of a receiving end station of a wavelength division multiplexing optical communication network, after constantly demultiplexing a wavelength-multiplexed signal into respective wavelengths, It becomes possible to receive a plurality of signals or, if necessary, all signals simultaneously at the same time.
【0060】また、以上説明したように、回折格子が形
成された光導波路が利得を有しており、かつ前記回折格
子のブラッグ波長を、前記利得がないか又は利得の低い
波長域に設定することにより、増幅度を大きく設定でき
るので、少ない入射光量でも分波検出などが可能になっ
た。Further, as described above, the optical waveguide having the diffraction grating has a gain, and the Bragg wavelength of the diffraction grating is set to a wavelength range where the gain is absent or low. As a result, the amplification factor can be set to a large value, so that demultiplexing can be performed even with a small amount of incident light.
【0061】更に、以上説明したように、回折格子が形
成された半導体光導波路と、複数の光検出素子で構成さ
れる分波機能を有する光検出装置において、外部入射光
に常時比較的光量の多い連続光を含ませたり、或は半導
体光導波路を、光無入射で、ブラッグ波長でレーザ発振
状態に保持することにより、信号光の波長多重度などが
変動しても、波長分解能などの低下を抑制できる。Further, as described above, in the photodetector having the demultiplexing function composed of the semiconductor optical waveguide in which the diffraction grating is formed and the plurality of photodetectors, the external incident light always has a relatively large light quantity. Even if the wavelength multiplicity of the signal light fluctuates by including a large amount of continuous light, or by holding the semiconductor optical waveguide in the laser oscillation state at the Bragg wavelength with no light incident, the wavelength resolution, etc. will deteriorate. Can be suppressed.
【図1】本発明を実施した第1実施例の光増幅器と回折
格子付き導波路とを同一基板上に形成した回折光放射部
の断面及び制御のための構成を模式的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing a cross section of a diffracted light emitting portion in which an optical amplifier according to a first embodiment of the present invention and a waveguide with a diffraction grating are formed on the same substrate, and a configuration for control. .
【図2】本発明を実施した波長多重光通信ネットワーク
の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a wavelength division multiplexing optical communication network embodying the present invention.
【図3】本発明を実施した光検出装置の第2実施例の一
部を破断した概略斜視図である。FIG. 3 is a partially cutaway schematic perspective view of a second embodiment of the photodetector according to the present invention.
【図4】本発明を実施した光検出装置の第3実施例の概
略斜視図である。FIG. 4 is a schematic perspective view of a third embodiment of the photodetector device embodying the present invention.
【図5】本発明を実施した光検出装置の第4実施例の概
略斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of the photodetector device embodying the present invention.
【図6】本発明を実施した光検出装置の第5実施例の一
部を破断した概略斜視図である。FIG. 6 is a partially cutaway schematic perspective view of a fifth embodiment of the photodetector according to the present invention.
1、8、31、41、51、61、71、81、91、
110 金属電極 2、33、53、73、93 基板 3、37、97 光ガイド層 4、36 、76、96 活性層 5、34、39、54、59、74、79 、94、9
9 光閉込め層 6、35、95 高抵抗埋め込み層 7、40、60、80、100 コンタクト層 9 、38、98 回折格子 10、43 、83、87、130、201 導波路
外へ放射される回折光 11、44、84、140 回折光を受光するため
の複数の光検出器列 12 光検出器の出力を処理、解析する装置 13 回折光の強度に応じて光増幅器の注入電流を
制御する装置 20、65、88 光増幅器 21、66、89 回折格子付き導波路 62、85 絶縁層 63、86 リブ導波路 201〜20N 送信端局 301、302 分岐合流器 400 光伝送路 501〜50M 受信端局1, 8, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91,
110 metal electrode 2, 33, 53, 73, 93 substrate 3, 37, 97 light guide layer 4, 36, 76, 96 active layer 5, 34, 39, 54, 59, 74, 79, 94, 9
9 Light confinement layer 6, 35, 95 High resistance buried layer 7, 40, 60, 80, 100 Contact layer 9, 38, 98 Diffraction grating 10, 43, 83, 87, 130, 201 Radiation outside the waveguide Diffracted light 11, 44, 84, 140 Multiple photodetector arrays for receiving diffracted light 12 Device for processing and analyzing output of photodetector 13 Controlling injection current of optical amplifier according to intensity of diffracted light Device 20, 65, 88 Optical amplifier 21, 66, 89 Waveguide with diffraction grating 62, 85 Insulating layer 63, 86 Rib waveguide 201 to 20N Transmitting terminal station 301, 302 Branching / combining device 400 Optical transmission line 501 to 50M Receiving end Station
───────────────────────────────────────────────────── 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 H04J 14/02 // H01L 31/10 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H04J 14/02 // H01L 31/10
Claims (13)
波路外に出射される回折光を検出するために複数の光検
出器を配置した分波機能を有する光検出装置において、
導波路外へ放射される回折光の光量が、入射光量が変化
してもほぼ一定となるような制御手段を有することを特
徴とする回折格子を有する光検出装置。1. A photodetector having a demultiplexing function, wherein a plurality of photodetectors are arranged to detect diffracted light emitted outside the waveguide from an optical waveguide on which a diffraction grating is formed,
A photodetector having a diffraction grating, which has a control means such that the amount of diffracted light emitted to the outside of the waveguide is substantially constant even if the amount of incident light changes.
られた光増幅部であり、これへの注入電流を変化させる
ことで、導波路外へ放射される回折光の光量を、入射光
量の変動に応じてほぼ一定とすることを特徴とする請求
項1記載の回折格子を有する光検出装置。2. The control means is an optical amplification section provided on an incident side of the optical waveguide, and by changing an injection current into the optical amplification section, the quantity of diffracted light emitted outside the waveguide is changed. 2. The photodetector having the diffraction grating according to claim 1, wherein the photodetector has a substantially constant value in accordance with the fluctuation of
導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に放
射される回折光を検出するための複数部分から成る光検
出手段とを有する光検出装置において、前記光導波路
が、導波光に対し利得を有する様に形成されており、か
つ前記回折格子は、そのブラッグ波長付近でレーザ発振
を起こさない波長域に設定されていることを特徴とする
回折格子を有する光検出装置。3. A semiconductor optical waveguide on which light is incident, a diffraction grating formed on the optical waveguide, and a photodetecting means including a plurality of portions for detecting diffracted light emitted to the outside of the optical waveguide. In the photodetector having, the optical waveguide is formed so as to have a gain with respect to the guided light, and the diffraction grating is set to a wavelength range in which laser oscillation does not occur near its Bragg wavelength. And a photodetector having a diffraction grating.
の信号光で構成される導波光の少なくとも1波に対し、
利得を有していることを特徴とする請求項3記載の回折
格子を有する光検出装置。4. The at least one wave of guided light composed of signal light of one or more waves having different wavelengths,
The photodetector having a diffraction grating according to claim 3, which has a gain.
得を有する領域には、回折格子が形成されていないこと
を特徴とする請求項3記載の回折格子を有する光検出装
置。5. The photodetector having a diffraction grating according to claim 3, wherein a diffraction grating is not formed in a region of the optical waveguide having a gain for the guided light.
数存在することを特徴とする請求項3記載の回折格子を
有する光検出装置。6. The photodetector having a diffraction grating according to claim 3, wherein there are a plurality of regions having a gain for the guided light.
導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に放
射される回折光を検出するための複数部分から成る光検
出手段とを有する光検出装置において、前記半導体光導
波路への入射光が、連続光を含む様にされていることを
特徴とする回折格子を有する光検出装置。7. A semiconductor optical waveguide on which light is incident, a diffraction grating formed on the optical waveguide, and a photodetection unit including a plurality of portions for detecting diffracted light emitted to the outside of the optical waveguide. A photodetector having a diffraction grating, characterized in that the light incident on the semiconductor optical waveguide includes continuous light.
の最短波長又は最長波長に設定されていることを特徴と
する請求項7記載の回折格子を有する光検出装置。8. The photodetector having a diffraction grating according to claim 7, wherein the wavelength of the continuous light is set to the shortest wavelength or the longest wavelength of usable signal light.
得を有する様に形成されていることを特徴とする請求項
7記載の回折格子を有する光検出装置。9. A photodetector having a diffraction grating according to claim 7, wherein a part or all of the semiconductor optical waveguide is formed so as to have a gain.
光導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に
放射される回折光を検出するための複数部分から成る光
検出手段とを有する光検出装置において、前記光導波路
が利得を有する様に形成されており、かつ光無入射時に
前記回折格子のブラッグ波長でレーザ発振する様に形成
されていることを特徴とする回折格子を有する光検出装
置。10. A semiconductor optical waveguide on which light is incident, a diffraction grating formed on the optical waveguide, and a photodetecting unit including a plurality of portions for detecting diffracted light emitted to the outside of the optical waveguide. In the photodetector having, the optical waveguide is formed so as to have a gain, and is formed so as to oscillate at the Bragg wavelength of the diffraction grating when no light is incident. Photodetector having.
に形成された前記光導波路を持つ光増幅部の利得の低い
帯域に設定されていることを特徴とする請求項10記載
の回折格子を有する光検出装置。11. The diffraction grating according to claim 10, wherein the Bragg wavelength is set in a low gain band of an optical amplification section having the optical waveguide formed to have a gain. Light detection device.
に形成された前記光導波路を持つ光増幅部の利得の低い
帯域の短波長側に設定されていることを特徴とする請求
項10記載の回折格子を有する光検出装置。12. The Bragg wavelength is set to a short wavelength side of a low gain band of an optical amplification section having the optical waveguide formed so as to have a gain. A photodetector having a diffraction grating.
くとも1つの送信端局と複数の波長の光信号を受信する
受信端局が、光伝送路で接続された光通信ネットワーク
において、少なくとも1つの受信端局に請求項1、3、
7または10に記載の光検出装置を備えたことを特徴と
する光通信ネットワーク。13. In an optical communication network in which at least one transmitting terminal station for transmitting optical signal lights of different wavelengths and a receiving terminal station for receiving optical signals of a plurality of wavelengths are connected by an optical transmission line, at least one transmitting terminal station is provided. Claims 1, 3 to the receiving terminal station
An optical communication network comprising the photodetector according to item 7 or 10.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12345393A JPH06310751A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Photodetector having diffraction grating and optical communication network using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12345393A JPH06310751A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Photodetector having diffraction grating and optical communication network using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310751A true JPH06310751A (en) | 1994-11-04 |
Family
ID=14860993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12345393A Pending JPH06310751A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Photodetector having diffraction grating and optical communication network using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310751A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000138362A (en) * | 1998-11-04 | 2000-05-16 | Fujitsu Ltd | Semiconductor optical integrated circuit device and manufacturing method thereof |
| JP2015161828A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 日本電信電話株式会社 | grating coupler |
| JP2020509432A (en) * | 2017-02-21 | 2020-03-26 | ファイセンス ゲーエムベーハー | Apparatus for optical applications, spectrometer system, and method for manufacturing apparatus for optical applications |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP12345393A patent/JPH06310751A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000138362A (en) * | 1998-11-04 | 2000-05-16 | Fujitsu Ltd | Semiconductor optical integrated circuit device and manufacturing method thereof |
| JP2015161828A (en) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 日本電信電話株式会社 | grating coupler |
| JP2020509432A (en) * | 2017-02-21 | 2020-03-26 | ファイセンス ゲーエムベーハー | Apparatus for optical applications, spectrometer system, and method for manufacturing apparatus for optical applications |
| US11698302B2 (en) | 2017-02-21 | 2023-07-11 | Fisens Gmbh | Apparatus for optical applications, spectrometer system and method for producing an apparatus for optical applications |
| US12018985B2 (en) | 2017-02-21 | 2024-06-25 | Fisens Gmbh | Apparatus for optical applications, spectrometer system and method for producing an apparatus for optical applications |
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