JPH0722702A - 半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式 - Google Patents
半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式Info
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- JPH0722702A JPH0722702A JP18723993A JP18723993A JPH0722702A JP H0722702 A JPH0722702 A JP H0722702A JP 18723993 A JP18723993 A JP 18723993A JP 18723993 A JP18723993 A JP 18723993A JP H0722702 A JPH0722702 A JP H0722702A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 わずかな電気信号の変化で、高い光出力ＯＮ
／ＯＦＦ比を持ち、チャーピングの殆どないデジタル強
度変調を可能とし、検出誤り率の小さなる波長多重（Ｗ
ＤＭ）光伝送を実現できる半導体レーザ（ＬＤ）装置、
その駆動方法、及びそれを用いた光強度変調（ＡＳＫ）
による波長多重光伝送方式などの光通信方式である。 【構成】 回折格子ｇ内蔵型半導体レーザ装置におい
て、共振器方向に電気信号を印加するための電極８が複
数設けられている。回折格子ｇのストップバンドの内側
（両端を含む）の２波長光λi，λjが発振可能である。
複数の領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）へ印加する信
号を制御することで波長光λi，λjをスイッチングす
る。波長光λiまたはλjのどちらかの信号を送信する。
／ＯＦＦ比を持ち、チャーピングの殆どないデジタル強
度変調を可能とし、検出誤り率の小さなる波長多重（Ｗ
ＤＭ）光伝送を実現できる半導体レーザ（ＬＤ）装置、
その駆動方法、及びそれを用いた光強度変調（ＡＳＫ）
による波長多重光伝送方式などの光通信方式である。 【構成】 回折格子ｇ内蔵型半導体レーザ装置におい
て、共振器方向に電気信号を印加するための電極８が複
数設けられている。回折格子ｇのストップバンドの内側
（両端を含む）の２波長光λi，λjが発振可能である。
複数の領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）へ印加する信
号を制御することで波長光λi，λjをスイッチングす
る。波長光λiまたはλjのどちらかの信号を送信する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）装置、その駆動方法、及びそれを用いた光強度変調
（ＡＳＫ）による波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式などの
光通信方式に関する。
Ｄ）装置、その駆動方法、及びそれを用いた光強度変調
（ＡＳＫ）による波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式などの
光通信方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＷＤＭ光伝送において、ＬＤの直
接変調によるＡＳＫではチャーピングにより信号光の波
長が変動してしまい、受信側の波長フィルタリングが難
しく、また波長多重度が上げられないという問題があっ
た。
接変調によるＡＳＫではチャーピングにより信号光の波
長が変動してしまい、受信側の波長フィルタリングが難
しく、また波長多重度が上げられないという問題があっ
た。
【０００３】このため、以下の解決法があった。 （１）連続発振させたＬＤから出射した光を外部変調器
を通すことによりＯＮ／ＯＦＦし（間接変調）、チャー
ピングを防止する。 （２）チャーピングにより信号光の波長が多少変動して
も支障がない様に、受信側の波長フィルタの透過波長幅
を拡大する。 （３）光周波数変調（ＦＳＫ）等の伝送方式にする。
を通すことによりＯＮ／ＯＦＦし（間接変調）、チャー
ピングを防止する。 （２）チャーピングにより信号光の波長が多少変動して
も支障がない様に、受信側の波長フィルタの透過波長幅
を拡大する。 （３）光周波数変調（ＦＳＫ）等の伝送方式にする。
【０００４】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記（１）の解決法では、ＬＤ以外に外部変調器を用いる
必要があり、変調器挿入による光損失の増大、デバイス
作製上の歩留まり低下等の問題がある。
記（１）の解決法では、ＬＤ以外に外部変調器を用いる
必要があり、変調器挿入による光損失の増大、デバイス
作製上の歩留まり低下等の問題がある。
【０００５】（２）の解決法では、波長フィルタの透過
波長幅を広く設定するために、ＷＤＭのためのチャンネ
ル間波長間隔が広くなり、波長多重度を大きくしにくい
という問題がある。
波長幅を広く設定するために、ＷＤＭのためのチャンネ
ル間波長間隔が広くなり、波長多重度を大きくしにくい
という問題がある。
【０００６】（３）の解決法では、ＬＤの周波数変調効
率（周波数変化量／電流変化量）をＤＣから変調周波数
までの広い領域にわたって平坦にする必要があると共に
該変調効率を向上する必要があり、また、受信側の波長
フィルタの波長安定性の向上及び波長トラッキング技術
等が必要となるという問題点がある。
率（周波数変化量／電流変化量）をＤＣから変調周波数
までの広い領域にわたって平坦にする必要があると共に
該変調効率を向上する必要があり、また、受信側の波長
フィルタの波長安定性の向上及び波長トラッキング技術
等が必要となるという問題点がある。
【０００７】従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑
みて、半導体レーザ（ＬＤ）装置、その駆動方法、及び
それを用いた光強度変調（ＡＳＫ）による波長多重（Ｗ
ＤＭ）光伝送方式などの光通信方式を提供する事にあ
る。
みて、半導体レーザ（ＬＤ）装置、その駆動方法、及び
それを用いた光強度変調（ＡＳＫ）による波長多重（Ｗ
ＤＭ）光伝送方式などの光通信方式を提供する事にあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、光強度
変調（ＡＳＫ）による波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式に
おいて、波長可変分布帰還型（ＤＦＢ）ＬＤの共振波長
の位相調整を行って、λiとλjの波長スイッチングを行
わすことで、信号光λi（またはλj）のＯＮ／ＯＦＦ光
出力比を大きくする事が可能となり、λi（またはλj）
の波長チャーピングを低減することが可能となる。特
に、位相調整領域を持つＤＦＢ−ＬＤのストップバンド
の両端の波長λ1とλ2は、共振器内部でのキャリア分
布、光子分布、しきい利得が同じために、位相調整領域
へのわずかな電気信号でλ1とλ2の波長をスイッチング
することが可能である。
変調（ＡＳＫ）による波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式に
おいて、波長可変分布帰還型（ＤＦＢ）ＬＤの共振波長
の位相調整を行って、λiとλjの波長スイッチングを行
わすことで、信号光λi（またはλj）のＯＮ／ＯＦＦ光
出力比を大きくする事が可能となり、λi（またはλj）
の波長チャーピングを低減することが可能となる。特
に、位相調整領域を持つＤＦＢ−ＬＤのストップバンド
の両端の波長λ1とλ2は、共振器内部でのキャリア分
布、光子分布、しきい利得が同じために、位相調整領域
へのわずかな電気信号でλ1とλ2の波長をスイッチング
することが可能である。
【０００９】本発明の波長スイッチング制御方式による
ＡＳＫ方式では、２波長光λiとλjのうち信号光以外に
非信号光も発振することになる。このような２波長光の
信号を用いてＷＤＭ光伝送を行う場合、次の２通りが考
えられる。
ＡＳＫ方式では、２波長光λiとλjのうち信号光以外に
非信号光も発振することになる。このような２波長光の
信号を用いてＷＤＭ光伝送を行う場合、次の２通りが考
えられる。
【００１０】（ｉ）λiとλjの両方を送信し、λiまた
はλjの一方のみを信号光（例えばλi）として波長フィ
ルタリングして受信する。この際、非信号光の波長（例
えばλj）はＷＤＭのための波長帯域の範囲に無い方が
望ましい。
はλjの一方のみを信号光（例えばλi）として波長フィ
ルタリングして受信する。この際、非信号光の波長（例
えばλj）はＷＤＭのための波長帯域の範囲に無い方が
望ましい。
【００１１】（ｉｉ）λiとλjの一方のみを信号光（例
えばλi）として送信し、受信側は波長フィルタリング
して受信する。このためには、ＬＤから出射した２波長
光のうち、信号光（例えばλi）に対しては透過率が高
く、非信号光（例えばλj）に対しては透過率が低い波
長フィルタを通過させて出射光として用いる。
えばλi）として送信し、受信側は波長フィルタリング
して受信する。このためには、ＬＤから出射した２波長
光のうち、信号光（例えばλi）に対しては透過率が高
く、非信号光（例えばλj）に対しては透過率が低い波
長フィルタを通過させて出射光として用いる。
【００１２】詳細には、共振器方向に電気信号を印加す
るための電極が複数設けられている本発明の回折格子内
蔵型半導体レーザ装置では、該回折格子のストップバン
ドの内側（両端を含む）の２波長光λi，λjが発振可能
であり、該複数の領域へ印加する信号を制御することで
波長光λi，λjをスイッチングすることが可能な様に構
成されたことを特徴とする。
るための電極が複数設けられている本発明の回折格子内
蔵型半導体レーザ装置では、該回折格子のストップバン
ドの内側（両端を含む）の２波長光λi，λjが発振可能
であり、該複数の領域へ印加する信号を制御することで
波長光λi，λjをスイッチングすることが可能な様に構
成されたことを特徴とする。
【００１３】また、本発明の半導体レーザ装置の駆動方
法では、共振器方向に電気信号を印加するための電極が
複数設けられている回折格子内蔵型半導体レーザ装置で
あって、該回折格子のストップバンドの内側（両端を含
む）の２波長光λi，λjが発振可能である半導体レーザ
装置において、該複数の領域へ印加する信号を制御する
ことで波長光λi，λjをスイッチングすることにより、
波長光λiまたはλjのどちらかの信号を送信することを
特徴とする。
法では、共振器方向に電気信号を印加するための電極が
複数設けられている回折格子内蔵型半導体レーザ装置で
あって、該回折格子のストップバンドの内側（両端を含
む）の２波長光λi，λjが発振可能である半導体レーザ
装置において、該複数の領域へ印加する信号を制御する
ことで波長光λi，λjをスイッチングすることにより、
波長光λiまたはλjのどちらかの信号を送信することを
特徴とする。
【００１４】また、本発明の光送信装置または方式で
は、上記半導体レーザから出射される異なる２つの波長
の光について、信号光については透過率が高く、非信号
光については透過率が小さい波長フィルターを通過させ
て信号光の波長の光出力のみを送信することを特徴とす
る。
は、上記半導体レーザから出射される異なる２つの波長
の光について、信号光については透過率が高く、非信号
光については透過率が小さい波長フィルターを通過させ
て信号光の波長の光出力のみを送信することを特徴とす
る。
【００１５】また、本発明の光送信方式では、上記半導
体レーザ装置を信号の送信器とし、複数の該半導体レー
ザ装置から送信された異なる複数の波長の信号光から、
受信器側で波長可変フィルターにより所望の波長の光を
選別することにより所望の信号光を受信することを特徴
とする。
体レーザ装置を信号の送信器とし、複数の該半導体レー
ザ装置から送信された異なる複数の波長の信号光から、
受信器側で波長可変フィルターにより所望の波長の光を
選別することにより所望の信号光を受信することを特徴
とする。
【００１６】より具体的には、共振器内に位相調整領域
が設けられており、該位相調整領域へ印加する電気信号
を制御して該位相調整領域の等価屈折率を制御すること
によって、波長光λiとλjをスイッチングできたり、前
記回折格子のストップバンドの内側の２波長光が、スト
ップバンドの両端の２つの波長λi，λiであったり、前
記位相調整領域へ電流を注入することで、該位相調整領
域の等価屈折率を制御したり、前記位相調整領域へ電圧
を印加することで、該位相調整領域の等価屈折率を制御
したりする。
が設けられており、該位相調整領域へ印加する電気信号
を制御して該位相調整領域の等価屈折率を制御すること
によって、波長光λiとλjをスイッチングできたり、前
記回折格子のストップバンドの内側の２波長光が、スト
ップバンドの両端の２つの波長λi，λiであったり、前
記位相調整領域へ電流を注入することで、該位相調整領
域の等価屈折率を制御したり、前記位相調整領域へ電圧
を印加することで、該位相調整領域の等価屈折率を制御
したりする。
【００１７】
【実施例１】以下、本発明の第１の実施例を説明する。
先ずその原理を説明した後、その構造を述べる。
先ずその原理を説明した後、その構造を述べる。
【００１８】図１は、電流注入により屈折率を変化でき
る位相調整領域をもつＤＦＢ構造ＬＤの共振方向断面図
を示す。
る位相調整領域をもつＤＦＢ構造ＬＤの共振方向断面図
を示す。
【００１９】位相調整領域（Ｉ）は活性領域（ＩＩ）、
（ＩＩＩ）に囲まれて形成されており、各領域の長さ、
ブラッグ波長λBに対する実効屈折率は、それぞれ、
Ｌp、Ｌa1、Ｌa2、Ｎp、Ｎa、Ｎaである。電流注入のた
めの電極８は３分割されており、領域（Ｉ）、（Ｉ
Ｉ）、（ＩＩＩ）への注入電流密度はＪp、Ｊa、Ｊaで
あり、領域（Ｉ）への注入電流ＩpがＩpsを中心にΔＩ
psだけ変調することで、波長スイッチングが行われる。
この詳細を説明する。
（ＩＩＩ）に囲まれて形成されており、各領域の長さ、
ブラッグ波長λBに対する実効屈折率は、それぞれ、
Ｌp、Ｌa1、Ｌa2、Ｎp、Ｎa、Ｎaである。電流注入のた
めの電極８は３分割されており、領域（Ｉ）、（Ｉ
Ｉ）、（ＩＩＩ）への注入電流密度はＪp、Ｊa、Ｊaで
あり、領域（Ｉ）への注入電流ＩpがＩpsを中心にΔＩ
psだけ変調することで、波長スイッチングが行われる。
この詳細を説明する。
【００２０】ここで、共振器内の回折格子ｇのピッチΛ
とブラッグ波長λBの関係は、 λB＝２ＮaΛ である。
とブラッグ波長λBの関係は、 λB＝２ＮaΛ である。
【００２１】位相調整領域（Ｉ）によるブラッグ波長λ
Bの位相シフト量Ωは、 Ω＝４π（Ｎa−Ｎp）Ｌp／λB と表せ、Ｎpは注入キャリア密度ｎにより以下の関係で
制御できる。 ΔＮp／Ｎp＝−ｅ2ｎ／（２ｍcω2ε） ここで、ｅは単位電荷、ｍcは有効電子質量、ωは光の
角周波数、εは誘電率である。
Bの位相シフト量Ωは、 Ω＝４π（Ｎa−Ｎp）Ｌp／λB と表せ、Ｎpは注入キャリア密度ｎにより以下の関係で
制御できる。 ΔＮp／Ｎp＝−ｅ2ｎ／（２ｍcω2ε） ここで、ｅは単位電荷、ｍcは有効電子質量、ωは光の
角周波数、εは誘電率である。
【００２２】位相シフト量Ωが２πの整数倍であるとき
の本ＬＤ素子の反射スペクトルを図２に示す。ブラッグ
波長λBにおいて反射率は低くストップバンドを形成し
ているが、その両端の波長λ1、λ2においては反射率の
高いピークが生じる。
の本ＬＤ素子の反射スペクトルを図２に示す。ブラッグ
波長λBにおいて反射率は低くストップバンドを形成し
ているが、その両端の波長λ1、λ2においては反射率の
高いピークが生じる。
【００２３】本発明では、このλ1とλ2の波長間でスイ
ッチングすることで、どちらかの波長の光に着目したと
き、そのＯＮ／ＯＦＦ光出力比を大きくし、しかも、動
的波長変動を抑えることができる。
ッチングすることで、どちらかの波長の光に着目したと
き、そのＯＮ／ＯＦＦ光出力比を大きくし、しかも、動
的波長変動を抑えることができる。
【００２４】１．３μｍ帯、１．５５μｍ帯では、│λ
1−λ2│は約２０Åであり、０．８μｍ帯では、約５Å
である。
1−λ2│は約２０Åであり、０．８μｍ帯では、約５Å
である。
【００２５】図３（ａ）、（ｂ）には、位相調整領域
（Ｉ）への電流注入量Ｉpを変化させた場合の、数値解
析により求めた発振波長としきい利得の変化を示す。該
注入電流の増加につれて、位相シフト量Ωは増加して、
発振波長はλ2からλ1へほぼ直線的に変化し、これにつ
れてしきい利得は一端減少しその後増加する。発振波長
がλ1になると（位相シフト量Ωが２πの整数倍である
とき）、λ1でのしきい利得とλ2でのしきい利得が等し
くなり、急にλ2が発振を始めて逆にλ1が発振を停止
し、波長スイッチングが生じる。このことにより、位相
調整領域（Ｉ）への注入電流密度を、λ1とλ2が波長ス
イッチングを起こす値Ｊpsにおいて、わずかにΔＪpsだ
け変化させることで、λ1とλ2の波長スイッチングを制
御することができる。
（Ｉ）への電流注入量Ｉpを変化させた場合の、数値解
析により求めた発振波長としきい利得の変化を示す。該
注入電流の増加につれて、位相シフト量Ωは増加して、
発振波長はλ2からλ1へほぼ直線的に変化し、これにつ
れてしきい利得は一端減少しその後増加する。発振波長
がλ1になると（位相シフト量Ωが２πの整数倍である
とき）、λ1でのしきい利得とλ2でのしきい利得が等し
くなり、急にλ2が発振を始めて逆にλ1が発振を停止
し、波長スイッチングが生じる。このことにより、位相
調整領域（Ｉ）への注入電流密度を、λ1とλ2が波長ス
イッチングを起こす値Ｊpsにおいて、わずかにΔＪpsだ
け変化させることで、λ1とλ2の波長スイッチングを制
御することができる。
【００２６】次に、図１に示した本実施例のＤＦＢ−Ｌ
Ｄの構造について説明する。
Ｄの構造について説明する。
【００２７】図１中、１はｎ−ＩｎＰ基板、２はｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波層（このエネルギバンドギャップ相
当波長：λg＝１．３５μｍ）、３はｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層（λg＝１．５５μｍ）、４と６はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、５と７はｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層
（λg＝１．２μｍ）、８はｐ型電極、９はｎ型電極、
１０はＳｉＮx無反射コーティングである。回折格子ｇ
は、ｎ−ＩｎＰ基板１上に形成されており、共振方向に
均一に形成されている。また、前述した様に、各領域の
構造は、共振方向において、活性領域（ＩＩ）、位相調
整領域（Ｉ）、活性領域（ＩＩＩ）に分かれており、そ
れに対応してキャップ層５、７と、電極８は分離形成さ
れている。
ｎＧａＡｓＰ光導波層（このエネルギバンドギャップ相
当波長：λg＝１．３５μｍ）、３はｉ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層（λg＝１．５５μｍ）、４と６はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、５と７はｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層
（λg＝１．２μｍ）、８はｐ型電極、９はｎ型電極、
１０はＳｉＮx無反射コーティングである。回折格子ｇ
は、ｎ−ＩｎＰ基板１上に形成されており、共振方向に
均一に形成されている。また、前述した様に、各領域の
構造は、共振方向において、活性領域（ＩＩ）、位相調
整領域（Ｉ）、活性領域（ＩＩＩ）に分かれており、そ
れに対応してキャップ層５、７と、電極８は分離形成さ
れている。
【００２８】第１の実施例では、活性領域（ＩＩ）、
（ＩＩＩ）には、等しい電流密度Ｊaで電流注入が可能
なようになっているが、これは本発明の本質ではなく、
異なる電流密度で電流注入が可能であってもよい。
（ＩＩＩ）には、等しい電流密度Ｊaで電流注入が可能
なようになっているが、これは本発明の本質ではなく、
異なる電流密度で電流注入が可能であってもよい。
【００２９】次に、図１のＤＦＢ−ＬＤの作製方法につ
いて説明する。
いて説明する。
【００３０】最初に、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、通常の方
法の２光束干渉露光及び化学エッチングにより周期２２
５０Åの回折格子ｇを均一に形成する。この基板１上
に、層２、３、４、５を順次結晶成長する。つぎに、位
相シフト領域（ＩＩ）の層３、４、５を通常のフォトリ
ソグラフィ及びエッチング工程により除去し、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７を再
成長する。その後、共振器方向に電流と光を閉じ込める
構造を形成するためにメサ加工し、ＩｎＰを埋め込み再
成長する（不図示）。最後に、電極８、９を順次蒸着
し、各領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）形成のための
電極分離後、端面に無反射コーティング１０を施す。
法の２光束干渉露光及び化学エッチングにより周期２２
５０Åの回折格子ｇを均一に形成する。この基板１上
に、層２、３、４、５を順次結晶成長する。つぎに、位
相シフト領域（ＩＩ）の層３、４、５を通常のフォトリ
ソグラフィ及びエッチング工程により除去し、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層６、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７を再
成長する。その後、共振器方向に電流と光を閉じ込める
構造を形成するためにメサ加工し、ＩｎＰを埋め込み再
成長する（不図示）。最後に、電極８、９を順次蒸着
し、各領域（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）形成のための
電極分離後、端面に無反射コーティング１０を施す。
【００３１】本ＤＦＢ−ＬＤの駆動方法は既に述べた
が、その詳細は次の様になる。領域（Ｉ）への注入電流
Ｉp＝Ｏで、領域（Ｉ）、（ＩＩＩ）への注入電流Ｉaを
増加させていくと、Ｉa＝Ｉathにおいてλ1またはλ2に
おいて発振する。発振直前の発光スペクトルは図２の反
射スペクトルと同様である。ＩaをＩathを超える値に固
定して、領域（Ｉ）への注入電流Ｉpを増加させていく
と、図３に示すように、ＤＦＢ−ＬＤのストップバンド
の両端の波長のうち、長波長側の波長λ2が短波長側へ
移動して、また、しきい利得が低下するために、光出力
は増加してくる。発振波長がブラッグ波長λBになる
と、しきい利得は最低となるので、光出力は最大とな
る。さらに領域（Ｉ）への注入電流Ｉpを増加すると、
発振波長はさらに短波長化してλ1に近づいていくが、
しきい利得は増加に転じる。発振波長がλ1になるとλ2
とのしきい利得が等しくなるために、λ2への波長スイ
ッチングが生じ易くなる。こうして、位相調整領域
（Ｉ）への注入電流密度を、λ1とλ2が波長スイッチン
グを起こす値Ｊpsにおいて、わずかにΔＪpsだけ変化さ
せることで、λ1とλ2の波長スイッチングを制御する。
が、その詳細は次の様になる。領域（Ｉ）への注入電流
Ｉp＝Ｏで、領域（Ｉ）、（ＩＩＩ）への注入電流Ｉaを
増加させていくと、Ｉa＝Ｉathにおいてλ1またはλ2に
おいて発振する。発振直前の発光スペクトルは図２の反
射スペクトルと同様である。ＩaをＩathを超える値に固
定して、領域（Ｉ）への注入電流Ｉpを増加させていく
と、図３に示すように、ＤＦＢ−ＬＤのストップバンド
の両端の波長のうち、長波長側の波長λ2が短波長側へ
移動して、また、しきい利得が低下するために、光出力
は増加してくる。発振波長がブラッグ波長λBになる
と、しきい利得は最低となるので、光出力は最大とな
る。さらに領域（Ｉ）への注入電流Ｉpを増加すると、
発振波長はさらに短波長化してλ1に近づいていくが、
しきい利得は増加に転じる。発振波長がλ1になるとλ2
とのしきい利得が等しくなるために、λ2への波長スイ
ッチングが生じ易くなる。こうして、位相調整領域
（Ｉ）への注入電流密度を、λ1とλ2が波長スイッチン
グを起こす値Ｊpsにおいて、わずかにΔＪpsだけ変化さ
せることで、λ1とλ2の波長スイッチングを制御する。
【００３２】図４に、本発明の波長スイッチングによる
光変調方式について示す。
光変調方式について示す。
【００３３】領域（Ｉ）、（ＩＩＩ）への注入電流Ｉa
を上記Ｉathを超える値に設定し、領域（Ｉ）への注入
電流ＩpをＩpsにおいてΔＩpsだけ変調する場合のＩpの
時間変化を図４（ａ）に示す。
を上記Ｉathを超える値に設定し、領域（Ｉ）への注入
電流ＩpをＩpsにおいてΔＩpsだけ変調する場合のＩpの
時間変化を図４（ａ）に示す。
【００３４】本実施例では、この状態で領域（Ｉ）への
注入電流ＩpをＩpsを中心としてΔＩpsだけ変調するこ
とで、λ1とλ2を波長スイッチングすることが特徴であ
る。波長λ1の光出力については、図４（ｂ）に示すよ
うに、位相調整領域（Ｉ）への注入電流が（Ｉps−ΔＩ
ps／２）のときにはＯＮ状態、（Ｉps＋ΔＩps／２）の
ときにはＯＦＦ状態となり、その光出力比は大きく、ま
た動的波長変動は殆どない状態である。一方、波長λ2
の光出力については、図４（ｃ）に示すように、位相調
整領域（Ｉ）への注入電流が（Ｉps−ΔＩps／２）のと
きにはＯＦＦ状態、（Ｉps＋ΔＩps／２）のときにはＯ
Ｎ状態となり、その光出力比は大きく、また動的波長変
動は殆どない状態である。さらに、本実施例の特徴は、
変調にもかかわらず、λ2とλ1の光出力については変化
しないことである。これは、λ1とλ2の発振時の共振器
内でのキャリア密度分布、光子密度分布が同じであるこ
とによる。
注入電流ＩpをＩpsを中心としてΔＩpsだけ変調するこ
とで、λ1とλ2を波長スイッチングすることが特徴であ
る。波長λ1の光出力については、図４（ｂ）に示すよ
うに、位相調整領域（Ｉ）への注入電流が（Ｉps−ΔＩ
ps／２）のときにはＯＮ状態、（Ｉps＋ΔＩps／２）の
ときにはＯＦＦ状態となり、その光出力比は大きく、ま
た動的波長変動は殆どない状態である。一方、波長λ2
の光出力については、図４（ｃ）に示すように、位相調
整領域（Ｉ）への注入電流が（Ｉps−ΔＩps／２）のと
きにはＯＦＦ状態、（Ｉps＋ΔＩps／２）のときにはＯ
Ｎ状態となり、その光出力比は大きく、また動的波長変
動は殆どない状態である。さらに、本実施例の特徴は、
変調にもかかわらず、λ2とλ1の光出力については変化
しないことである。これは、λ1とλ2の発振時の共振器
内でのキャリア密度分布、光子密度分布が同じであるこ
とによる。
【００３５】以上のように、本実施例のＤＦＢ−ＬＤの
駆動法を用いると、λ1の光出力に着目すると、高いＯ
Ｎ／ＯＦＦ光出力比で、チャーピングのない光パルスが
得られる。以下では、λ1を信号光とみなした場合の通
信方法について説明するが、λ2を信号光とみなした場
合でも同様であることは言うまでもない。λ1の光パル
スを有効にＷＤＭ光通信に用いるためには、以下の２通
りがある。
駆動法を用いると、λ1の光出力に着目すると、高いＯ
Ｎ／ＯＦＦ光出力比で、チャーピングのない光パルスが
得られる。以下では、λ1を信号光とみなした場合の通
信方法について説明するが、λ2を信号光とみなした場
合でも同様であることは言うまでもない。λ1の光パル
スを有効にＷＤＭ光通信に用いるためには、以下の２通
りがある。
【００３６】（１）λ2がＷＤＭ波長にかからないよう
に設定し、λ1だけを信号光として用いる。このために
は、λ2をＷＤＭ波長帯域の外に設定する方法（図５
（ａ））と、λ2をＷＤＭ波長の間隔内に設定する方法
（図５（ｂ））がある。 （２）λ1に対して高い透過率で、λ2に対して低い透過
率の波長フィルタを通過させて送信させ、λ1の光だけ
を通信媒体中を伝送する（図５（ｃ））。
に設定し、λ1だけを信号光として用いる。このために
は、λ2をＷＤＭ波長帯域の外に設定する方法（図５
（ａ））と、λ2をＷＤＭ波長の間隔内に設定する方法
（図５（ｂ））がある。 （２）λ1に対して高い透過率で、λ2に対して低い透過
率の波長フィルタを通過させて送信させ、λ1の光だけ
を通信媒体中を伝送する（図５（ｃ））。
【００３７】（２）の手段によれば、ＷＤＭ波長設定に
自由度が増すために、ＷＤＭ波長多重度の拡大のために
は適している。
自由度が増すために、ＷＤＭ波長多重度の拡大のために
は適している。
【００３８】本発明のＤＦＢ−ＬＤ駆動法を用いた複数
の送信装置と、複数の受信装置とからなるＷＤＭ光通信
システムにおいて、各送信装置から送信される信号光の
波長設定は通常の通信システムと同様である。
の送信装置と、複数の受信装置とからなるＷＤＭ光通信
システムにおいて、各送信装置から送信される信号光の
波長設定は通常の通信システムと同様である。
【００３９】
【他の実施例】本発明の第２の実施例として、位相調整
領域（Ｉ）に電圧を印加することで屈折率を変化させる
場合について説明する。構造は図１とほぼ同様である。
位相調整領域（Ｉ）がバルク構造の場合には、ポッケル
ス効果により、量子井戸構造の場合には、ＱＣＳＥ効果
（量子閉じ込めシュタルク効果）により、屈折率が変化
することを利用する。印加電圧量Ｖpについては、λ1と
λ2がスイッチングする値Ｖpsを中心にΔＶps変化させ
ることで実現可能である。その他は、第１の実施例と同
様なので説明は省略する。
領域（Ｉ）に電圧を印加することで屈折率を変化させる
場合について説明する。構造は図１とほぼ同様である。
位相調整領域（Ｉ）がバルク構造の場合には、ポッケル
ス効果により、量子井戸構造の場合には、ＱＣＳＥ効果
（量子閉じ込めシュタルク効果）により、屈折率が変化
することを利用する。印加電圧量Ｖpについては、λ1と
λ2がスイッチングする値Ｖpsを中心にΔＶps変化させ
ることで実現可能である。その他は、第１の実施例と同
様なので説明は省略する。
【００４０】以上、上記実施例では、回折格子内蔵型Ｌ
Ｄの回折格子による共振器のストップバンドの両端の波
長をスイッチングする場合について説明した。
Ｄの回折格子による共振器のストップバンドの両端の波
長をスイッチングする場合について説明した。
【００４１】しかし、本発明の本質は、２つの波長λi
とλjについて波長スイッチングを行うことで、いずれ
かの波長を信号光として送信し、該信号光の消光比を高
め、チャーピングを減少させることである。例えば、図
３において位相調整領域（Ｉ）への注入電流ＪpがＯか
らＪpsまで変化すると、発振波長はλ2からλ1まで連続
に変化するが、この範囲において２つの波長λiとλjが
設定され、該２波長光を波長スイッチング変調しても本
発明が適応できることはいうまでもない。
とλjについて波長スイッチングを行うことで、いずれ
かの波長を信号光として送信し、該信号光の消光比を高
め、チャーピングを減少させることである。例えば、図
３において位相調整領域（Ｉ）への注入電流ＪpがＯか
らＪpsまで変化すると、発振波長はλ2からλ1まで連続
に変化するが、この範囲において２つの波長λiとλjが
設定され、該２波長光を波長スイッチング変調しても本
発明が適応できることはいうまでもない。
【００４２】また、波長スイッチングを制御する構造に
ついては、共振器内のいずれの領域に電気信号を印加し
てもよく、安定に２波長λiとλjが波長スイッチングす
ればよい。
ついては、共振器内のいずれの領域に電気信号を印加し
てもよく、安定に２波長λiとλjが波長スイッチングす
ればよい。
【００４３】ＬＤ構造については、共振器構造中に回折
格子が内蔵されており、これにより動的に単一な縦モー
ドが選択的に発振するような構造であればよく、位相調
整領域における利得、損失の有無、回折格子の有無、ま
たその領域の共振器内における位置は光出力特性、波長
スイッチング特性、変調特性等に強く影響するが、スト
ップバンドの内側（両端を含む）の波長がスイッチング
できるように最適化されていればよい。ＬＤの断面構造
は、埋め込み構造に限らず、リッジ導波路構造、横方向
注入構造等通常のＬＤ構造であればよい。共振方向の構
造については、利得のない回折格子内蔵導波路領域、回
折格子のない活性領域等、通常設けられる各種の領域が
形成されていてもよい。
格子が内蔵されており、これにより動的に単一な縦モー
ドが選択的に発振するような構造であればよく、位相調
整領域における利得、損失の有無、回折格子の有無、ま
たその領域の共振器内における位置は光出力特性、波長
スイッチング特性、変調特性等に強く影響するが、スト
ップバンドの内側（両端を含む）の波長がスイッチング
できるように最適化されていればよい。ＬＤの断面構造
は、埋め込み構造に限らず、リッジ導波路構造、横方向
注入構造等通常のＬＤ構造であればよい。共振方向の構
造については、利得のない回折格子内蔵導波路領域、回
折格子のない活性領域等、通常設けられる各種の領域が
形成されていてもよい。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の位相調整領域を持つ回折格子内蔵型ＬＤの駆動法によ
れば、わずかな電気信号の変化で、高い光出力ＯＮ／Ｏ
ＦＦ比を持ち、チャーピングの殆どないデジタル強度変
調が可能となり、検出誤り率の小さなＷＤＭ光伝送を実
現できる。
の位相調整領域を持つ回折格子内蔵型ＬＤの駆動法によ
れば、わずかな電気信号の変化で、高い光出力ＯＮ／Ｏ
ＦＦ比を持ち、チャーピングの殆どないデジタル強度変
調が可能となり、検出誤り率の小さなＷＤＭ光伝送を実
現できる。
【図１】本発明の第１の実施例である電流注入による位
相調整領域を持つＤＦＢ−ＬＤ構造の共振方向断面図。
相調整領域を持つＤＦＢ−ＬＤ構造の共振方向断面図。
【図２】位相調整領域での位相シフト量Ωが２πの整数
倍であるときの本ＬＤ素子の反射スペクトルを示す図。
倍であるときの本ＬＤ素子の反射スペクトルを示す図。
【図３】位相調整領域への電流注入量を変化させた場合
の、本ＬＤ素子の発振波長の変化（ａ）と、しきい利得
の変化（ｂ）を示す図。
の、本ＬＤ素子の発振波長の変化（ａ）と、しきい利得
の変化（ｂ）を示す図。
【図４】本発明のＬＤ駆動を行った場合の各波長の光出
力を模式的に表す図で、（ａ）位相調整領域への注入電
流波形、（ｂ）λ1の光出力波形、（ｃ）λ2の光出力波
形、（ｄ）全光出力の時間変化を示す。
力を模式的に表す図で、（ａ）位相調整領域への注入電
流波形、（ｂ）λ1の光出力波形、（ｃ）λ2の光出力波
形、（ｄ）全光出力の時間変化を示す。
【図５】本発明のＷＤＭ光通信における波長設定に関
し、λ1だけを信号光として用いた場合の、（ａ）λ2を
ＷＤＭ波長帯域の外に設定する方法、（ｂ）λ2をＷＤ
Ｍ波長の間隔内に設定する方法、（ｃ）λ1に対して高
い透過率で、λ2に対して低い透過率の波長フィルタを
通過させて送信させて、λ1の光だけを通信媒体中を伝
送する場合の波長設定方法を示す。
し、λ1だけを信号光として用いた場合の、（ａ）λ2を
ＷＤＭ波長帯域の外に設定する方法、（ｂ）λ2をＷＤ
Ｍ波長の間隔内に設定する方法、（ｃ）λ1に対して高
い透過率で、λ2に対して低い透過率の波長フィルタを
通過させて送信させて、λ1の光だけを通信媒体中を伝
送する場合の波長設定方法を示す。
１ ｎ−Ｉｎｐ基板 ２ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波層（λg＝１．３５
μｍ） ３ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層（λg＝１．５５μ
ｍ） ４、６ ｐ−Ｉｎｐクラッド層 ５、７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層（λg＝
１．２μｍ） ８ ｐ型電極 ９ ｎ型電極 １０ ＳｉＮx無反射コーティング ｇ グレーティング （Ｉ） 位相調整領域 （ＩＩ）、（ＩＩＩ） 活性領域 Ｌp 位相調整領域（Ｉ）の長さ Ｌa1、Ｌa2 活性領域（ＩＩ）、（ＩＩＩ）の長
さ Ｎp 位相調整領域における等価屈折率 Ｎp 活性領域における等価屈折率 Ｊp 位相調整領域への注入電流密度 Ｊa 活性領域への注入電流密度
μｍ） ３ ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ活性層（λg＝１．５５μ
ｍ） ４、６ ｐ−Ｉｎｐクラッド層 ５、７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰキャップ層（λg＝
１．２μｍ） ８ ｐ型電極 ９ ｎ型電極 １０ ＳｉＮx無反射コーティング ｇ グレーティング （Ｉ） 位相調整領域 （ＩＩ）、（ＩＩＩ） 活性領域 Ｌp 位相調整領域（Ｉ）の長さ Ｌa1、Ｌa2 活性領域（ＩＩ）、（ＩＩＩ）の長
さ Ｎp 位相調整領域における等価屈折率 Ｎp 活性領域における等価屈折率 Ｊp 位相調整領域への注入電流密度 Ｊa 活性領域への注入電流密度
Claims (13)
- 【請求項１】 共振器方向に電気信号を印加するための
電極が複数設けられている回折格子内蔵型半導体レーザ
装置において、該回折格子のストップバンドの内側（両
端を含む）の２波長光λi，λjが発振可能であり、該複
数の領域へ印加する信号を制御することで波長光λi，
λjをスイッチングすることが可能な様に構成されたこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 共振器内に位相調整領域が設けられてお
り、該位相調整領域へ印加する電気信号を制御して該位
相調整領域の等価屈折率を制御することによって、波長
光λiとλjをスイッチングできることを特徴とする請求
項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記回折格子のストップバンドの内側の
２波長光が、ストップバンドの両端の２つの波長λi，
λiであることを特徴とする請求項１記載の半導体レー
ザ装置。 - 【請求項４】 前記位相調整領域へ電流を注入すること
で、該位相調整領域の等価屈折率を制御することを特徴
とする請求項２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記位相調整領域へ電圧を印加すること
で、該位相調整領域の等価屈折率を制御することを特徴
とする請求項２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 共振器方向に電気信号を印加するための
電極が複数設けられている回折格子内蔵型半導体レーザ
装置であって、該回折格子のストップバンドの内側（両
端を含む）の２波長光λi，λjが発振可能である半導体
レーザ装置において、該複数の領域へ印加する信号を制
御することで波長光λi，λjをスイッチングすることに
より、波長光λiまたはλjのどちらかの信号を送信する
ことを特徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。 - 【請求項７】 共振器内に位相調整領域が設けられてお
り、該位相調整領域へ印加する電気信号を制御して該位
相調整領域の等価屈折率を制御することによって、波長
光λiとλjをスイッチングし、波長光λiまたはλjのど
ちらかの信号を送信することを特徴とする請求項６記載
の半導体レーザ装置の駆動方法。 - 【請求項８】 前記回折格子のストップバンドの内側の
２波長光が、ストップバンドの両端の２つの波長λi，
λiであることを特徴とする請求項６記載の半導体レー
ザ装置の駆動方法。 - 【請求項９】 前記位相調整領域へ電流を注入すること
で、該位相調整領域の等価屈折率を制御することを特徴
とする請求項６記載の半導体レーザ装置の駆動方法。 - 【請求項１０】 前記位相調整領域へ電圧を印加するこ
とで、該位相調整領域の等価屈折率を制御することを特
徴とする請求項６記載の半導体レーザ装置の駆動方法。 - 【請求項１１】 請求項１記載の半導体レーザから出射
される異なる２つの波長の光について、信号光について
は透過率が高く、非信号光については透過率が小さい波
長フィルターを通過させて信号光の波長の光出力のみを
送信することを特徴とする光送信装置。 - 【請求項１２】 請求項１記載の半導体レーザから出射
される異なる２つの波長の光について、信号光について
は透過率が高く、非信号光については透過率が小さい波
長フィルターを通過させて信号光の波長の光出力のみを
送信することを特徴とする光通信方式。 - 【請求項１３】 請求項１記載の半導体レーザ装置を信
号の送信器とし、複数の該半導体レーザ装置から送信さ
れた異なる複数の波長の信号光から、受信器側で波長可
変フィルターにより所望の波長の光を選別することによ
り所望の信号光を受信することを特徴とする光通信方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18723993A JPH0722702A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18723993A JPH0722702A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0722702A true JPH0722702A (ja) | 1995-01-24 |
Family
ID=16202493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18723993A Pending JPH0722702A (ja) | 1993-06-30 | 1993-06-30 | 半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722702A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004343089A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光源装置の駆動方法および駆動回路 |
| JP2008085214A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | 波長可変レーザ |
| US7580183B2 (en) | 2002-03-01 | 2009-08-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light generator, optical amplifier, and optical communication system |
| WO2024105764A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | 日本電信電話株式会社 | 光デバイス |
-
1993
- 1993-06-30 JP JP18723993A patent/JPH0722702A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7580183B2 (en) | 2002-03-01 | 2009-08-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Light generator, optical amplifier, and optical communication system |
| JP2004343089A (ja) * | 2003-04-22 | 2004-12-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光源装置の駆動方法および駆動回路 |
| JP2008085214A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Fujitsu Ltd | 波長可変レーザ |
| WO2024105764A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 | 日本電信電話株式会社 | 光デバイス |
| JPWO2024105764A1 (ja) * | 2022-11-15 | 2024-05-23 |
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