JPH07120835B2 - 光集積回路 - Google Patents

光集積回路

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JPH07120835B2 JP61312007A JP31200786A JPH07120835B2 JP H07120835 B2 JPH07120835 B2 JP H07120835B2 JP 61312007 A JP61312007 A JP 61312007A JP 31200786 A JP31200786 A JP 31200786A JP H07120835 B2 JPH07120835 B2 JP H07120835B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、コヒーレント光通信、光応用計測等に用いる
ことができる光ホモダイン検波用の光集積回路に関する
ものである。
従来の技術 現在、光通信の変復調方式は、強度変調・直接検波を用
いるものが主流であるが、情報伝送の大容量化、中継器
間隔の延長に対する要求が高まっており、コヒーレント
光通信の実現が期待されている。コヒーレント光通信で
は、送信された信号光は受信端でヘテロダインあるいは
ホモダイン検波される。第２図に光ヘテロダインあるい
はホモダイン受信機の構成を示す。信号光１は、局部発
振器２から出射された局部発振光３とビームスプリッタ
４で合成され、光検出器５で検出される。６は自動周波
数制御装置あるいはループフィルタであり、ヘテロダイ
ン検波では中間周波数を一定値に保つため、ホモダイン
検波では局部発振光の位相を信号光の位相に同期させる
ために検波信号７によって局部発振器が制御される。
この方式では、受信端に十分強度の大きい局部発振器を
用いれば、ショット雑音限界の受信感度を得ることがで
きる。
発明が解決しようとする問題点 上記従来の技術で述べたように、ヘテロダイン検波ある
いはホモダイン検波によれば、直接検波方式に比べて大
幅にS/N比を改善することが可能となる。しかし、コヒ
ーレント光通信を実現するためには、まだ数多くの技術
的課題があり、特に半導体レーザのスペクトル純度の改
善が重要な問題になっている。
スペクトル純度は、半導体レーザを外部共振器構成とす
ることにより改善することができるが、バイブリッド構
成の場合には、機械的に不安定となりやすい。
また、第２図に示した受信装置も従来モノリシック化さ
れておらず、装置全体が非常に大きくなるという欠点が
ある。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、局部発
振器としての外部共振器半導体レーザと光結合器と受光
器を同一基板上に集積化することより、信号光によって
注入同期されたスペクトル線幅の狭い局部発振器を有す
るモノリシックな受信装置を提供することを目的として
いる。
問題点を解決するための手段 本発明の光集積回路は、半導体基板上に、部分的に形成
された少なくとも活性層および閉じ込め層を含む半導体
レーザの活性領域と、前記活性領域に近接して形成され
た前記活性領域からの発光を導波し得る第１の光導波路
と、一端から入射した受信光を導波し得る第２の光導波
路と前記第２の光導波路の一端に位置する受光器とを備
え、前記活性領域の一端と前記第１の光導波路の一端が
高反射率を有して半導体レーザの共振器を形成し、前記
第１と第２の光導波路が結合比を変化し得る２×２光結
合器を形成し、前記受信光の一部を前記２×２光スイッ
チを介して前記半導体レーザに注入して注入同期させ、
注入同期された前記半導体レーザの発光を局部発振光と
して前記２×２光結合器を介して前記第２の光導波路に
結合し、前記受信光と合成して前記受光器によりホモダ
イン検波を行う構成であり、高反射率を有する活性領域
の一端と、第１の光導波路の一端に近接して形成されて
前記活性領域からの発光波長を選択して反射し得るグレ
ーティングとが半導体レーザの共振器を形成し、前記グ
レーティングが制御電極を有して反射する光の波長が可
変である構成であってもよい。
作用 本発明は、上記した構成により、外部共振器として光導
波路を有する半導体レーザと、２×２光結合器を構成す
る光導波路と受光器が同一基板上に集積化された光集積
回路となっている。レーザ部は、比較的長い光導波路を
外部共振器とした外部共振器型半導体レーザとなってお
り、活性領域の一端と光導波路の一端を共振器としてい
るため、活性領域での自然放出による位相揺らぎおよび
キャリア密度変化による共振周波数揺らぎが緩和され、
スペクトル線幅の狭い単一モード発振光が得られる。光
導波路は方向性結合器としても作用しており、出力光は
２×２光スイッチを介して取り出されるため、両共振器
端面は高反射率としている。
第２の光導波路の一端から入射した受信光は、２×２光
結合器で一部はレーザ部に注入され、一部は受光器に入
射する。受信光がレーザ部に注入されると注入同期がか
かり、レーザ部の発振光は、発振周波数および位相が共
に受信光に同期する。この注入同期されたレーザ光は、
光結合器を介して受信光と合成されて受光器に入射し、
ホモダイン検波される。
注入同期幅は、注入光パワーと、注入される側のレーザ
光パワーに依存し両レーザ光の周波数間隔が注入同期幅
よりも大きければ注入同期は起こらないが、レーザ部の
光導波路の一端にグレーティングを形成し、制御電極を
設けることにより、発振周波数を注入同期幅内に設定す
ることができる。
実施例 第１図に本発明の実施例を構成している光集積回路の概
略斜視図を示す。１は外部共振器型半導体レーザの活性
領域、２は外部共振器となる光導波路であり、グレーテ
ィング３と反射膜コートを施した端面４でレーザ共振器
を構成しており、５は制御電極である。６は光導波路、
７は受光器、点線で示した領域８は方向性結合器であ
る。光導波路６の一端９から受信光10が入射し、方向性
結合器８で受信光の一部11が外部共振器型半導体レーザ
に注入され、注入同期がかかる。注入同期がかかった外
部共振器型半導体レーザの発振光12は局部発振光として
方向性結合器８で受信光13と結合されて受光器７でホモ
ダイン検波され、信号が復調される。
本実施例では、受信光としてASK変調信号用い、制御電
極に電流を注入することにより、外部共振器型半導体レ
ーザの発振周波数は、受信光のキャリア周波数に同期さ
れた。この時のスペクトル線幅は1MHz以下であり、安定
に復調信号を得ることができた。
ま、本実施例では、２×２光結合器として方向性結合器
を用い、結合比がほぼ1:1になるように結合長を設定し
たが、内部全反射型あるいはバイポーラ型光スイッチ等
を用いて所望の結合比を得るように電圧値を設定して光
結合器として用いてもよい。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明は、光導波路が半導体レ
ーザの外部共振器として作用すると同時に、注入同期用
の光結合器として働いているため、信号光と周波数およ
び位相が共に同期したスペクトル線幅の狭い局部発振光
が得られ、モノリシックに集積化された小型で安定なホ
モダイン検波装置となっており、コヒーレント光通信や
光センサー等の受信機として有効である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を構成している光集積回路の
概略斜視図、第２図は従来のヘテロダインあるいはホモ
ダイン受信機の構成図である。 １……活性領域、2,6……光導波路、３……グレーティ
ング、４……高反射率端面、５……制御電極、７……受
光器、８……２×２光結合器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体基板上に、部分的に形成された少な
    くとも活性層および閉込め層を含む半導体レーザの活性
    領域と、前記活性領域に近接して形成された前記活性領
    域からの発光を導波し得る第１の光導波路と、一端から
    入射した受信光を導波し得る前記第２の光導波路と、前
    記第２の光導波路の一端を位置する受光器とを備え、前
    記活性領域の一端と前記第１の光導波路の一端が高反射
    率を有して半導体レーザの共振器を形成し、前記第１と
    第２の光導波路が結合比を変化し得る２×２光結合器を
    形成し、前記受信光の一部を前記２×２光スイッチを介
    して前記半導体レーザに注入して注入同期させ、注入同
    期された前記半導体レーザの発光を局部発振光として前
    記２×２光スイッチを介して前記第２の光導波路に結合
    し、前記受信光と合成して前記受光器によりホモダイン
    検波するようにしてなる光集積回路。
  2. 【請求項２】高反射率を有する活性領域の一端と、第１
    の光導波路の一端に近接して形成され、前記活性領域か
    らの発光波長を選択して反射し得るグレーティングとが
    半導体レーザの共振器を形成し、前記グレーティングは
    制御電極を有し、反射する光の波長が可変である特許請
    求の範囲第１項記載の光集積回路。
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