JPH09199808A - 位相共役波の発生装置、波長変換方法、光分散補償方法及び多波長光発生装置 - Google Patents
位相共役波の発生装置、波長変換方法、光分散補償方法及び多波長光発生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】四光波混合により位相共役波を発生させる装置
に関し、位相共役波を発生させる機構を簡単にするとと
もに、ファブリペローモードに依存しない位相共役波を
発生させること。 【解決手段】内部に４分の１波長の位相シフト回折格子
１３を有するとともに、光入力端面及び光出力端面の各
々に位相共役波を透過する無反射膜２２がコーティング
された分布帰還半導体レーザ１と、前記分布帰還半導体
レーザ１の前記光入力端面にプローブ光を注入するため
のプローブ光発生光源３と、前記分布帰還半導体レーザ
１に電流を供給してポンプ光を発振させるための電流供
給手段７と、前記ポンプ光を発振している前記分布帰還
半導体レーザ１に前記プローブ光を注入することにより
前記分布帰還半導体レーザ１の前記光出力端から出力さ
れた位相共役波を取り出すレンズ系６とを含む。
に関し、位相共役波を発生させる機構を簡単にするとと
もに、ファブリペローモードに依存しない位相共役波を
発生させること。 【解決手段】内部に４分の１波長の位相シフト回折格子
１３を有するとともに、光入力端面及び光出力端面の各
々に位相共役波を透過する無反射膜２２がコーティング
された分布帰還半導体レーザ１と、前記分布帰還半導体
レーザ１の前記光入力端面にプローブ光を注入するため
のプローブ光発生光源３と、前記分布帰還半導体レーザ
１に電流を供給してポンプ光を発振させるための電流供
給手段７と、前記ポンプ光を発振している前記分布帰還
半導体レーザ１に前記プローブ光を注入することにより
前記分布帰還半導体レーザ１の前記光出力端から出力さ
れた位相共役波を取り出すレンズ系６とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、位相共役波の発生
装置、波長変換方法、光分散補償方法及び多波長光発生
装置に関し、より詳しくは、四光波混合により位相共役
波を発生させる装置と四光波混合により波長を変換する
方法と、四光波混合により光分散を補償する方法と、波
長の異なる光を多数発生させる装置に関する。
装置、波長変換方法、光分散補償方法及び多波長光発生
装置に関し、より詳しくは、四光波混合により位相共役
波を発生させる装置と四光波混合により波長を変換する
方法と、四光波混合により光分散を補償する方法と、波
長の異なる光を多数発生させる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信における光ファイバの分散を補償
するために位相共役波を使用することや、将来の波長多
重通信における波長変換機構に位相共役波を適用するこ
となどが考えられるので、位相共役波については種々の
検討がなされている。位相共役波を用いない波長多重通
信では、図７に示すように、異なる波長の数だけ半導体
レーザ101 〜107 を用意しなけらばならないし、しかも
それらの半導体レーザ101 〜107 の出力光を光ファイバ
111 〜117 を通して光結合器120 により重ねる接構成と
なっているので、波長の数が増えるにしたがってシステ
ムが大型化、複雑化することになる。
するために位相共役波を使用することや、将来の波長多
重通信における波長変換機構に位相共役波を適用するこ
となどが考えられるので、位相共役波については種々の
検討がなされている。位相共役波を用いない波長多重通
信では、図７に示すように、異なる波長の数だけ半導体
レーザ101 〜107 を用意しなけらばならないし、しかも
それらの半導体レーザ101 〜107 の出力光を光ファイバ
111 〜117 を通して光結合器120 により重ねる接構成と
なっているので、波長の数が増えるにしたがってシステ
ムが大型化、複雑化することになる。
【０００３】位相共役波を発生させる方法としては、例
えば、光ファイバの光非線形性を利用する方法、進行波
型半導体レーザ増幅器を用いる方法、光の注入により波
長が固定される半導体レーザを用いる方法などが提案さ
れている。進行波型半導体レーザ増幅器を用いる位相共
役波の発生方法は、文献〔１〕A.Mecozzi et al., IEEE
JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL.31, NO.4, APR
IL 1995, pp.689-699に記載されている。
えば、光ファイバの光非線形性を利用する方法、進行波
型半導体レーザ増幅器を用いる方法、光の注入により波
長が固定される半導体レーザを用いる方法などが提案さ
れている。進行波型半導体レーザ増幅器を用いる位相共
役波の発生方法は、文献〔１〕A.Mecozzi et al., IEEE
JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, VOL.31, NO.4, APR
IL 1995, pp.689-699に記載されている。
【０００４】この方法では、その文献〔１〕の図６に示
されているように、ポンプ（励起）光とプローブ光（信
号光ともいう）を方向性結合器によって結合し、結合さ
れたポンプ光とプローブ光をレンズ及び光アイソレーシ
ョンを介して進行波型半導体レーザ増幅器に入力し、こ
れにより位相共役波を進行波型半導体レーザ増幅器から
取り出すようにしている。
されているように、ポンプ（励起）光とプローブ光（信
号光ともいう）を方向性結合器によって結合し、結合さ
れたポンプ光とプローブ光をレンズ及び光アイソレーシ
ョンを介して進行波型半導体レーザ増幅器に入力し、こ
れにより位相共役波を進行波型半導体レーザ増幅器から
取り出すようにしている。
【０００５】そのポンプ光は、色中心レーザ（CCL ）か
ら出力され光を光アイソレータ（OI）、バビネソレイユ
（Babinet-Soleil）補償板及びレンズを通して方向性結
合器に入力するようになっている。また、プローブ光
は、外部共振器半導体レーザ（ECLD）から出力された光
を光アイソレーション、λ／２板及びλ／４板を通して
方向性結合器に入力するようになっている。
ら出力され光を光アイソレータ（OI）、バビネソレイユ
（Babinet-Soleil）補償板及びレンズを通して方向性結
合器に入力するようになっている。また、プローブ光
は、外部共振器半導体レーザ（ECLD）から出力された光
を光アイソレーション、λ／２板及びλ／４板を通して
方向性結合器に入力するようになっている。
【０００６】半導体レーザ増幅器の代わりに半導体レー
ザを用いて位相共役波を発生させる方法は、文献〔２〕
Patrick P. Iannone et al., IEEE JOURNAL OF QUANTUM
ELECTRONICS, VOL.31, NO.7, JULY 1995, pp.1285-129
1 に記載されている。この方法では、半導体レーザを使
用している他は文献〔１〕とほぼ同じ機構の装置を用い
ている。その半導体レーザは、外部から注入されるポン
プ光の波長と同じ波長の光を発振するようになってい
る。
ザを用いて位相共役波を発生させる方法は、文献〔２〕
Patrick P. Iannone et al., IEEE JOURNAL OF QUANTUM
ELECTRONICS, VOL.31, NO.7, JULY 1995, pp.1285-129
1 に記載されている。この方法では、半導体レーザを使
用している他は文献〔１〕とほぼ同じ機構の装置を用い
ている。その半導体レーザは、外部から注入されるポン
プ光の波長と同じ波長の光を発振するようになってい
る。
【０００７】これら２つの方法は、半導体レーザ増幅器
又は半導体レーザの一端にポンプ光とプローブ光を入れ
るとともに、その他端からポンプ光とプローブ光と位相
共役波を取り出す点で共通している。これに対して、ポ
ンプ光を発振する半導体レーザの中に外からプローブ光
を入れ、そのプローブ光入射端から位相共役波を出力す
る方法が、文献〔３〕S. Murata et al., Appl. Phys.
Lett. 58 (14), 8 April 1991, pp.1458-1460 に記載さ
れている。
又は半導体レーザの一端にポンプ光とプローブ光を入れ
るとともに、その他端からポンプ光とプローブ光と位相
共役波を取り出す点で共通している。これに対して、ポ
ンプ光を発振する半導体レーザの中に外からプローブ光
を入れ、そのプローブ光入射端から位相共役波を出力す
る方法が、文献〔３〕S. Murata et al., Appl. Phys.
Lett. 58 (14), 8 April 1991, pp.1458-1460 に記載さ
れている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記した文献〔１〕、
〔２〕に記載された方法では、プローブ光を発生させる
光源とポンプ光を発生させる光源と位相共役波を発生さ
せる半導体レーザ増幅器又は半導体レーザというよう
に、３つの光デバイスが必要になるのでそれらを結合す
る機構が複雑になる。特に、プローブ光と励起光を効率
良く結合するための光結合器が要求される。
〔２〕に記載された方法では、プローブ光を発生させる
光源とポンプ光を発生させる光源と位相共役波を発生さ
せる半導体レーザ増幅器又は半導体レーザというよう
に、３つの光デバイスが必要になるのでそれらを結合す
る機構が複雑になる。特に、プローブ光と励起光を効率
良く結合するための光結合器が要求される。
【０００９】また、文献〔３〕に記載された方法におい
ては、位相共役波を出力する半導体レーザの光非出力端
面に高反射率の反射膜を形成しておく必要があるので、
半導体レーザにファブリペローモードが存在する。従っ
て、その位相共役波の波長は、文献〔３〕にも記載され
ているように、ファブリペローモードに共鳴した波長に
限定されることになる。
ては、位相共役波を出力する半導体レーザの光非出力端
面に高反射率の反射膜を形成しておく必要があるので、
半導体レーザにファブリペローモードが存在する。従っ
て、その位相共役波の波長は、文献〔３〕にも記載され
ているように、ファブリペローモードに共鳴した波長に
限定されることになる。
【００１０】本発明は、位相共役波を発生させる機構を
簡単にするとともに、ファブリペローモードに依存しな
い位相共役波を発生させる位相共役波の発生装置と、そ
のような位相共役波を発生させて波長を変換する波長変
換方法と、そのような位相共役波を利用して光分散を補
償する方法と、波長の異なる複数の光を発生させる装置
を提供することを目的とする。
簡単にするとともに、ファブリペローモードに依存しな
い位相共役波を発生させる位相共役波の発生装置と、そ
のような位相共役波を発生させて波長を変換する波長変
換方法と、そのような位相共役波を利用して光分散を補
償する方法と、波長の異なる複数の光を発生させる装置
を提供することを目的とする。
【００１１】
（手 段）上記した課題は図１及び図２に例示するよう
に、光入力端及び光出力端の各々に位相共役波を透過す
る無反射膜２２がコーティングされた分布帰還半導体レ
ーザ１と、前記分布帰還半導体レーザ１の前記光入力端
にプローブ光を注入するためのプローブ光発生光源３
と、前記分布帰還半導体レーザ１に電流を供給してポン
プ光を発振させるための電流供給手段７と、前記ポンプ
光を発振している前記分布帰還半導体レーザ１に前記プ
ローブ光を注入することにより前記分布帰還半導体レー
ザ１の前記光出力端から出力された位相共役波を取り出
すレンズ系６とを有することを特徴とする位相共役波の
発生装置によって達成する。
に、光入力端及び光出力端の各々に位相共役波を透過す
る無反射膜２２がコーティングされた分布帰還半導体レ
ーザ１と、前記分布帰還半導体レーザ１の前記光入力端
にプローブ光を注入するためのプローブ光発生光源３
と、前記分布帰還半導体レーザ１に電流を供給してポン
プ光を発振させるための電流供給手段７と、前記ポンプ
光を発振している前記分布帰還半導体レーザ１に前記プ
ローブ光を注入することにより前記分布帰還半導体レー
ザ１の前記光出力端から出力された位相共役波を取り出
すレンズ系６とを有することを特徴とする位相共役波の
発生装置によって達成する。
【００１２】この位相共役波の発生装置において、前記
分布帰還半導体レーザは波長可変構造を有することを特
徴とする。その前記波長可変構造は、前記分布帰還半導
体レーザ１において複数に分割された一方の電極２１ａ
〜２１ｃと、該電極２１ａ〜２１ｃに供給する電流を調
整する前記電流供給手段７とによって構成されることを
特徴とする。
分布帰還半導体レーザは波長可変構造を有することを特
徴とする。その前記波長可変構造は、前記分布帰還半導
体レーザ１において複数に分割された一方の電極２１ａ
〜２１ｃと、該電極２１ａ〜２１ｃに供給する電流を調
整する前記電流供給手段７とによって構成されることを
特徴とする。
【００１３】その位相共役波の発生装置において、前記
分布帰還半導体レーザ１の前記光出力端の外方には前記
位相共役波のみを透過するフィルタ１０が配置されてい
ることを特徴とする。その位相共役波の発生装置におい
て、前記分布帰還半導体レーザ１の内部には４分の１波
長の位相シフト回折格子１３を有することを特徴とす
る。
分布帰還半導体レーザ１の前記光出力端の外方には前記
位相共役波のみを透過するフィルタ１０が配置されてい
ることを特徴とする。その位相共役波の発生装置におい
て、前記分布帰還半導体レーザ１の内部には４分の１波
長の位相シフト回折格子１３を有することを特徴とす
る。
【００１４】上記した課題は、図１に例示するように、
光入力端及び光出力端の各々に位相共役波を透過する無
反射膜２２がコーティングされた分布帰還半導体レーザ
１に電流を供給して発振させ、発振状態の前記分布帰還
半導体レーザ１の前記入力端にプローブ光を照射するこ
とにより、前記出射端から位相共役波の光を放出させて
波長を変換することを特徴とする波長変換方法によって
解決する。
光入力端及び光出力端の各々に位相共役波を透過する無
反射膜２２がコーティングされた分布帰還半導体レーザ
１に電流を供給して発振させ、発振状態の前記分布帰還
半導体レーザ１の前記入力端にプローブ光を照射するこ
とにより、前記出射端から位相共役波の光を放出させて
波長を変換することを特徴とする波長変換方法によって
解決する。
【００１５】上記した課題は、図１に例示するように、
光入力端及び光出力端の各々に位相共役波を透過する無
反射膜がコーティング２２された分布帰還半導体レーザ
１に電流を供給して発振させ、第一の光ファイバ２を通
過し且つ該第一の光ファイバ２の分散により信号波形が
崩れたプローブ光を前記分布帰還半導体レーザ１の前記
光入力端に入力し、前記プローブ光を入力することによ
り前記分布帰還半導体レーザ１から出力された位相共役
波の光を、前記第一の光ファイバ２と同じ長さの第二の
光ファイバ４を通過させることにより前記分散が補償さ
れてプローブ光が元の波形に戻った状態で該第二の光フ
ァイバ４から出力されることを特徴とする光分散補償方
法によって解決する。
光入力端及び光出力端の各々に位相共役波を透過する無
反射膜がコーティング２２された分布帰還半導体レーザ
１に電流を供給して発振させ、第一の光ファイバ２を通
過し且つ該第一の光ファイバ２の分散により信号波形が
崩れたプローブ光を前記分布帰還半導体レーザ１の前記
光入力端に入力し、前記プローブ光を入力することによ
り前記分布帰還半導体レーザ１から出力された位相共役
波の光を、前記第一の光ファイバ２と同じ長さの第二の
光ファイバ４を通過させることにより前記分散が補償さ
れてプローブ光が元の波形に戻った状態で該第二の光フ
ァイバ４から出力されることを特徴とする光分散補償方
法によって解決する。
【００１６】上記した課題は図４に例示するように、発
振波長の異なる少なくとも２つの分布帰還半導体レーザ
２２，２３と、前記分布帰還半導体レーザ２２の入力端
と別の前記分布帰還半導体レーザ２３の出力端とを互い
に直列に接続するためのサークル状の光路２４，２５
と、前記分布帰還半導体レーザ２２，２３に電流を供給
する電流供給源３０，３１と、前記サークル状の光路２
４，２５内の光の一部を引き出すための光出力部２８と
を有することを特徴とす多波長光発生装置によって解決
する。
振波長の異なる少なくとも２つの分布帰還半導体レーザ
２２，２３と、前記分布帰還半導体レーザ２２の入力端
と別の前記分布帰還半導体レーザ２３の出力端とを互い
に直列に接続するためのサークル状の光路２４，２５
と、前記分布帰還半導体レーザ２２，２３に電流を供給
する電流供給源３０，３１と、前記サークル状の光路２
４，２５内の光の一部を引き出すための光出力部２８と
を有することを特徴とす多波長光発生装置によって解決
する。
【００１７】その多波長光発生装置において、前記光路
２４，２５の一部にはエタロン２７が挿入され、該エタ
ロン２７の共鳴エネルギー間隔が前記分布帰還半導体レ
ーザ２２，２３相互の発振光のエネルギーの差に等しく
選ばれていることを特徴とする。その多波長光発生装置
において、前記光路２４，２５の一部にはアイソレータ
２６が挿入されていることを特徴とする。
２４，２５の一部にはエタロン２７が挿入され、該エタ
ロン２７の共鳴エネルギー間隔が前記分布帰還半導体レ
ーザ２２，２３相互の発振光のエネルギーの差に等しく
選ばれていることを特徴とする。その多波長光発生装置
において、前記光路２４，２５の一部にはアイソレータ
２６が挿入されていることを特徴とする。
【００１８】その多波長光発生装置において、前記光出
力部２８は、方向性分岐結合器からなることを特徴とす
る。その多波長光発生装置において、前記分布帰還半導
体レーザ２２，２３には、発振波長変更制御手段が取付
けられていることを特徴とする。前記発振波長変更制御
手段は、前記分布帰還半導体レーザ２２，２３の分割さ
れた電極毎の電流量を制御する手段であり、又は、前記
分布帰還半導体レーザ２２，２３の温度を制御する手段
であることを特徴とする。 （作 用）次に、本発明の作用について説明する。
力部２８は、方向性分岐結合器からなることを特徴とす
る。その多波長光発生装置において、前記分布帰還半導
体レーザ２２，２３には、発振波長変更制御手段が取付
けられていることを特徴とする。前記発振波長変更制御
手段は、前記分布帰還半導体レーザ２２，２３の分割さ
れた電極毎の電流量を制御する手段であり、又は、前記
分布帰還半導体レーザ２２，２３の温度を制御する手段
であることを特徴とする。 （作 用）次に、本発明の作用について説明する。
【００１９】本発明によれば、位相共役波を発生させる
ための半導体素子として分布帰還半導体レーザを使用
し、しかも分布帰還半導体レーザを発振させて得られる
単一モードの光をポンプ光として使用しているので、プ
ローブ光とポンプ光を結合するための機構が不要とな
り、位相共役波の発生装置の構造が簡素化する。しか
も、光ファイバを通すことによるポンプ光強度の減衰を
考慮する必要はなく、強いポンプ光によって位相共役波
である出力光の強度を大きくすることができる。
ための半導体素子として分布帰還半導体レーザを使用
し、しかも分布帰還半導体レーザを発振させて得られる
単一モードの光をポンプ光として使用しているので、プ
ローブ光とポンプ光を結合するための機構が不要とな
り、位相共役波の発生装置の構造が簡素化する。しか
も、光ファイバを通すことによるポンプ光強度の減衰を
考慮する必要はなく、強いポンプ光によって位相共役波
である出力光の強度を大きくすることができる。
【００２０】また、分布帰還半導体レーザの発振モード
は単一であるが、その波長は自由に変えることができ
る。波長を変える方法としては、例えば分布帰還半導体
レーザの一方の電極を複数に分割して、半導体レーザに
供給される電流の大きさの分布を変える方法がある。従
って、分布帰還半導体レーザを使用してポンプ光の波長
を変えることが可能になり、これにより、位相共役波の
波長を自由に変えることができる。
は単一であるが、その波長は自由に変えることができ
る。波長を変える方法としては、例えば分布帰還半導体
レーザの一方の電極を複数に分割して、半導体レーザに
供給される電流の大きさの分布を変える方法がある。従
って、分布帰還半導体レーザを使用してポンプ光の波長
を変えることが可能になり、これにより、位相共役波の
波長を自由に変えることができる。
【００２１】分布帰還半導体レーザで発生した位相共役
波（光）は、プローブ光、ポンプ光とともに出力される
ので、位相共役光だけを取り出したい場合には、分布帰
還半導体レーザの光出力端側にフィルタを配置すればよ
い。なお、分布帰還半導体レーザによれば、従来の半導
体レーザ、半導体レーザ増幅器と同様に位相共役光の波
形はプローブ光を反転した状態になるので、光ファイバ
の分散補償に使用できる。
波（光）は、プローブ光、ポンプ光とともに出力される
ので、位相共役光だけを取り出したい場合には、分布帰
還半導体レーザの光出力端側にフィルタを配置すればよ
い。なお、分布帰還半導体レーザによれば、従来の半導
体レーザ、半導体レーザ増幅器と同様に位相共役光の波
形はプローブ光を反転した状態になるので、光ファイバ
の分散補償に使用できる。
【００２２】また、他の発明によれば、発振波長の異な
る１つの分布帰還半導体レーザの入力端を別の分布帰還
半導体レーザの出力端に接続し、他の分布帰還半導体レ
ーザの入力端を１つの分布帰還半導体レーザの出力端に
接続するようなループ状の光路を設けるとともに、その
光路内の光を方向性分岐結合器などにより外部に取り出
すようにしている。
る１つの分布帰還半導体レーザの入力端を別の分布帰還
半導体レーザの出力端に接続し、他の分布帰還半導体レ
ーザの入力端を１つの分布帰還半導体レーザの出力端に
接続するようなループ状の光路を設けるとともに、その
光路内の光を方向性分岐結合器などにより外部に取り出
すようにしている。
【００２３】ループ状の光路を進む波長の異なる複数の
光はプローブ光となるので、各分布帰還半導体レーザ毎
に異なる波長の位相共役波を多数発生させる。従って、
少なくとも２つの分布帰還半導体レーザとそれらを接続
する光ファイバと１つの光出力器によって多波長光発生
装置を構成できるので、その装置を小型化することがで
き、しかも光部品と光素子の接続点が少なくなって組み
立ての手間が軽減される。
光はプローブ光となるので、各分布帰還半導体レーザ毎
に異なる波長の位相共役波を多数発生させる。従って、
少なくとも２つの分布帰還半導体レーザとそれらを接続
する光ファイバと１つの光出力器によって多波長光発生
装置を構成できるので、その装置を小型化することがで
き、しかも光部品と光素子の接続点が少なくなって組み
立ての手間が軽減される。
【００２４】また、そのようなループ状の光路内にエタ
ロンを挿入すると、光強度を増幅することができる。さ
らに、そのようなループ状の光路内にアイソレータを入
れると、光の逆方向の進行成分を減らすことができる。
なお、分布帰還半導体レーザの波長を変えることによっ
て、光の波長の間隔を変更することができるので、出力
する光の波長の調整が容易になる。
ロンを挿入すると、光強度を増幅することができる。さ
らに、そのようなループ状の光路内にアイソレータを入
れると、光の逆方向の進行成分を減らすことができる。
なお、分布帰還半導体レーザの波長を変えることによっ
て、光の波長の間隔を変更することができるので、出力
する光の波長の調整が容易になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】そこで、以下に本発明の実施例を
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に
係る四光波混合（nondegenerate four-wave mixing (ND
FWM) )による位相共役波の発生装置を示す構成図であ
る。図１において、分布帰還（ＤＦＢ（distributed fe
edback））半導体レーザ１の一端（光入射端）には、第
一の光ファイバ２を介して可変波長発光源３が接続さ
れ、また、その他端（光出射端）には、第二の光ファイ
バ４及び受光素子８を介して光スペクトル分析回路５が
接続されている。
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に
係る四光波混合（nondegenerate four-wave mixing (ND
FWM) )による位相共役波の発生装置を示す構成図であ
る。図１において、分布帰還（ＤＦＢ（distributed fe
edback））半導体レーザ１の一端（光入射端）には、第
一の光ファイバ２を介して可変波長発光源３が接続さ
れ、また、その他端（光出射端）には、第二の光ファイ
バ４及び受光素子８を介して光スペクトル分析回路５が
接続されている。
【００２６】そのＤＦＢ半導体レーザ１は例えば図２
(a),(b) に示すような構造を有している。図２(a) にお
いて、n-InP 基板１１の上面にはn-InGaAsP ガイド層１
２が形成され、それらの接合面には、膜厚が光進行方向
に周期的に変化する波形の回折格子１３が形成されてい
る。その回折格子１３は、図２(b) に示すように、中央
部１３ｃで周期をλ／４（λ：導波路内の光の波長）だ
けずらした位相シフト構造を有している。
(a),(b) に示すような構造を有している。図２(a) にお
いて、n-InP 基板１１の上面にはn-InGaAsP ガイド層１
２が形成され、それらの接合面には、膜厚が光進行方向
に周期的に変化する波形の回折格子１３が形成されてい
る。その回折格子１３は、図２(b) に示すように、中央
部１３ｃで周期をλ／４（λ：導波路内の光の波長）だ
けずらした位相シフト構造を有している。
【００２７】そのガイド層１２の上にはアンドープト多
重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１４が形成され、さらにそ
の活性層１４の上にはp-InGaAsP バッファ層１５、p-In
P 層１６が形成されている。多重量子井戸層１４は、膜
厚７nmのInx'Ga1-x'As（ｘ’＝０．５３２）井戸層と膜
厚１０nmのGax In1-X Asy P1-y（ｘ＝０．２８３、ｙ＝
０．６１１）障壁層とが交互に５層ずつ積層されて構成
されている。
重量子井戸（ＭＱＷ）活性層１４が形成され、さらにそ
の活性層１４の上にはp-InGaAsP バッファ層１５、p-In
P 層１６が形成されている。多重量子井戸層１４は、膜
厚７nmのInx'Ga1-x'As（ｘ’＝０．５３２）井戸層と膜
厚１０nmのGax In1-X Asy P1-y（ｘ＝０．２８３、ｙ＝
０．６１１）障壁層とが交互に５層ずつ積層されて構成
されている。
【００２８】そのp-InP 層１６からn-InP 基板１１の上
部までは凸状にパターニングされ、その平面形状は光進
行方向に延びたストライプ形状になっている。また、n-
InP基板１１のうちストライプ形状の凸部の両側にはp-I
nP 層１７、n-InP 層１８が順に形成され、また、最上
のp-InP 層１６とn-InP 層１８の上にはp-InGaAsP 層１
９が形成されている。
部までは凸状にパターニングされ、その平面形状は光進
行方向に延びたストライプ形状になっている。また、n-
InP基板１１のうちストライプ形状の凸部の両側にはp-I
nP 層１７、n-InP 層１８が順に形成され、また、最上
のp-InP 層１６とn-InP 層１８の上にはp-InGaAsP 層１
９が形成されている。
【００２９】n-InP 基板１１の下面にはｎ側電極２０が
形成され、さらにp-InGaAsP 層１９の上には３つに分割
されたｐ側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成されてい
る。ＤＦＢ半導体レーザ１の両端面には、少なくとも位
相共役波を透過させるための無反射膜２２がコーティン
グされている。また、ＤＦＢ半導体レーザ１の共振器長
は例えば９００μｍ、中央のｐ側電極２１ｂの長さは例
えば約５８０μｍ、両端寄りのｐ側電極２１ａ，２１ｃ
の長さは１６０μｍとなっている。
形成され、さらにp-InGaAsP 層１９の上には３つに分割
されたｐ側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成されてい
る。ＤＦＢ半導体レーザ１の両端面には、少なくとも位
相共役波を透過させるための無反射膜２２がコーティン
グされている。また、ＤＦＢ半導体レーザ１の共振器長
は例えば９００μｍ、中央のｐ側電極２１ｂの長さは例
えば約５８０μｍ、両端寄りのｐ側電極２１ａ，２１ｃ
の長さは１６０μｍとなっている。
【００３０】なお、図１中符号６は集光レンズ、７はＤ
ＦＢ半導体レーザ１に駆動電流を供給するための駆動電
流供給回路を示している。次に、上記した位相共役波の
発生装置の動作について説明する。まず、ＤＦＢ半導体
レーザ１のｐ側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃからＭＱＷ
活性層１４を通してｎ側電極２０に駆動電流を流すこと
により、ＭＱＷ活性層１４の一端から波長１５４９nmの
光を出力４０ｍＷで連続発振させる。この場合、各ｐ側
電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃには同じ大きさの例えば４
００ｍＡの電流を流す。
ＦＢ半導体レーザ１に駆動電流を供給するための駆動電
流供給回路を示している。次に、上記した位相共役波の
発生装置の動作について説明する。まず、ＤＦＢ半導体
レーザ１のｐ側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃからＭＱＷ
活性層１４を通してｎ側電極２０に駆動電流を流すこと
により、ＭＱＷ活性層１４の一端から波長１５４９nmの
光を出力４０ｍＷで連続発振させる。この場合、各ｐ側
電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃには同じ大きさの例えば４
００ｍＡの電流を流す。
【００３１】ＤＦＢ半導体レーザ１において発振する光
は、レーザモードが単一でありしかも波長帯のライン幅
が狭いので、発振する光の波長が安定している。そこ
で、ＤＦＢ半導体レーザ１により発振される角周波数ω
p の光をポンプ光（励起光）として使用する。ついで、
可変波長発光源３から波長１５７４nmのプローブ光を出
力し、そのプローブ光を第一の光ファイバ４及び集光レ
ンズ６を通してＤＦＢ半導体レーザ１の入力端に入れ
る。そして、その時のＤＦＢ半導体レーザ１の出力端か
ら出力された光のスペクトルを光スペクトル分析回路５
によって調べたところ、図３のような結果が得られた。
は、レーザモードが単一でありしかも波長帯のライン幅
が狭いので、発振する光の波長が安定している。そこ
で、ＤＦＢ半導体レーザ１により発振される角周波数ω
p の光をポンプ光（励起光）として使用する。ついで、
可変波長発光源３から波長１５７４nmのプローブ光を出
力し、そのプローブ光を第一の光ファイバ４及び集光レ
ンズ６を通してＤＦＢ半導体レーザ１の入力端に入れ
る。そして、その時のＤＦＢ半導体レーザ１の出力端か
ら出力された光のスペクトルを光スペクトル分析回路５
によって調べたところ、図３のような結果が得られた。
【００３２】図３においては、ポンブ光の波長１５４９
nmとプローブ光の波長１５７４nmにスペクトルのピーク
が存在するだけでなく、波長１５２４nmにもスペクトル
のピークが存在しており、これにより、ポンプ光、プロ
ーブ光以外の第３の光がＤＦＢ半導体レーザ１から出力
されることがわかった。そして、プローブ光の角周波数
をωS とし、第３の光の角周波数をωC とすると、図３
の実験結果から次の式（１）が成り立つので、第３の光
は位相共役波であることがわかった。
nmとプローブ光の波長１５７４nmにスペクトルのピーク
が存在するだけでなく、波長１５２４nmにもスペクトル
のピークが存在しており、これにより、ポンプ光、プロ
ーブ光以外の第３の光がＤＦＢ半導体レーザ１から出力
されることがわかった。そして、プローブ光の角周波数
をωS とし、第３の光の角周波数をωC とすると、図３
の実験結果から次の式（１）が成り立つので、第３の光
は位相共役波であることがわかった。
【００３３】 ωC ＝ ２ωp − ωS ……（１） なお、光の角周波数ωと光の振動数νと光の波長λは、
ω＝２πν、λ＝ｖ／νの関係にある。ただし、ｖは光
の速度である。以上のようにポンプ光をＤＦＢ半導体レ
ーザ１内で発生させると、プローブ光とポンプ光を結合
するための機構が不要となり、位相共役波の発生装置の
構造が簡素化する。従って、その装置が組み込まれる光
通信装置の小型化が図れる。
ω＝２πν、λ＝ｖ／νの関係にある。ただし、ｖは光
の速度である。以上のようにポンプ光をＤＦＢ半導体レ
ーザ１内で発生させると、プローブ光とポンプ光を結合
するための機構が不要となり、位相共役波の発生装置の
構造が簡素化する。従って、その装置が組み込まれる光
通信装置の小型化が図れる。
【００３４】また、ＤＦＢ半導体レーザ１内でポンプ光
を発生しているので、光ファイバを通すことによるポン
プ光強度の減衰を考慮する必要はなく、強いポンプ光に
よって出力光である位相共役波の強度が従来の装置より
も大きくなる。これは、位相共役波の強度は、ポンプ光
の強度の二乗に比例するからである。次に、ＤＦＢ半導
体レーザ１のｐ側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに流す電
流の分布について説明する。
を発生しているので、光ファイバを通すことによるポン
プ光強度の減衰を考慮する必要はなく、強いポンプ光に
よって出力光である位相共役波の強度が従来の装置より
も大きくなる。これは、位相共役波の強度は、ポンプ光
の強度の二乗に比例するからである。次に、ＤＦＢ半導
体レーザ１のｐ側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに流す電
流の分布について説明する。
【００３５】３つのｐ側電極２１ａ，２１ｂ，２１ｃに
流す電流Ｉa , Ｉb , Ｉc の大きさを相違させると、Ｄ
ＦＢ半導体レーザ１の単一発振モード（波長）がシフト
することは、Y. KOTAKI et al., OFC '90, THURSDAY MO
RNINNG, 159 に記載されている。例えば、ＤＦＢ半導体
レーザ１の両端寄りのｐ側電極２１ａ，２１ｃに注入す
る電流Ｉa , Ｉc を一定に保持するとともに、中央のｐ
側電極２１ｂに注入する電流Ｉb を増やしてやると、発
振波長が長波長側にシフトする。なお、各ｐ側電極２１
ａ，２１ｂ，２１ｃに流す電流の調整は、駆動電流供給
回路７によって行う。
流す電流Ｉa , Ｉb , Ｉc の大きさを相違させると、Ｄ
ＦＢ半導体レーザ１の単一発振モード（波長）がシフト
することは、Y. KOTAKI et al., OFC '90, THURSDAY MO
RNINNG, 159 に記載されている。例えば、ＤＦＢ半導体
レーザ１の両端寄りのｐ側電極２１ａ，２１ｃに注入す
る電流Ｉa , Ｉc を一定に保持するとともに、中央のｐ
側電極２１ｂに注入する電流Ｉb を増やしてやると、発
振波長が長波長側にシフトする。なお、各ｐ側電極２１
ａ，２１ｂ，２１ｃに流す電流の調整は、駆動電流供給
回路７によって行う。
【００３６】従って、図２に示すような複数のｐ側電極
２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有しかつ両端面に無反射膜２
２が形成されたＤＦＢ半導体レーザ１を使用すると、ポ
ンプ光の波長を変えることによって位相共役波の波長も
自由に変えることができる。これにより、上記した位相
共役波の発生装置を使用することにより、波長多重光通
信において波長変換を行うことができる。
２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有しかつ両端面に無反射膜２
２が形成されたＤＦＢ半導体レーザ１を使用すると、ポ
ンプ光の波長を変えることによって位相共役波の波長も
自由に変えることができる。これにより、上記した位相
共役波の発生装置を使用することにより、波長多重光通
信において波長変換を行うことができる。
【００３７】ところで、上記したようなＤＦＢ半導体レ
ーザ１から出力された位相共役波は、ポンプ光を中心に
してプローブ光と線対称になるように存在する。このた
め、図１に示すように、プローブ光がパルス変調された
ものであってパルスの前部で波長がλf と長く後部で波
長がλb と短くなるような場合には、位相共役波の波形
は、プローブ波のパルスの前部で波長がλb と短くな
り、後部で波長がλf と長くなるような波形となる。
ーザ１から出力された位相共役波は、ポンプ光を中心に
してプローブ光と線対称になるように存在する。このた
め、図１に示すように、プローブ光がパルス変調された
ものであってパルスの前部で波長がλf と長く後部で波
長がλb と短くなるような場合には、位相共役波の波形
は、プローブ波のパルスの前部で波長がλb と短くな
り、後部で波長がλf と長くなるような波形となる。
【００３８】これを応用すると、例えば長さ５０kmの第
一の光ファイバ２内を進んだパルス状のプローブ光（信
号光）はファイバの分散により広がった波形になってＤ
ＦＢ半導体レーザ１に入力するので、位相共役波も広が
った波形となる。この場合、プローブ光のパルスの前部
は後部よりも波長が長くなる。しかし、位相共役波の波
形は、プローブ光の波形の前部と後部の波長の大小が反
転した形状となるために、第二の光ファイバ４が例えば
５０kmの長さの場合には、第二の光ファイバ４内を進む
と波形が圧縮されて幅の狭い元の好ましいパルス波形に
変形する。これは、光ファイバ内では、パルスの波長の
長い成分が波長の短い成分よりも速く進むという性質を
有するからである。
一の光ファイバ２内を進んだパルス状のプローブ光（信
号光）はファイバの分散により広がった波形になってＤ
ＦＢ半導体レーザ１に入力するので、位相共役波も広が
った波形となる。この場合、プローブ光のパルスの前部
は後部よりも波長が長くなる。しかし、位相共役波の波
形は、プローブ光の波形の前部と後部の波長の大小が反
転した形状となるために、第二の光ファイバ４が例えば
５０kmの長さの場合には、第二の光ファイバ４内を進む
と波形が圧縮されて幅の狭い元の好ましいパルス波形に
変形する。これは、光ファイバ内では、パルスの波長の
長い成分が波長の短い成分よりも速く進むという性質を
有するからである。
【００３９】次に、上記した位相共役波の発生装置を複
数使用して、異なる振動数の光を発生させる装置につい
て説明する。図４は、異なる発振波長のＤＦＢ半導体レ
ーザを２個用いて所定の振動数の間隔で複数の光を発生
させる多波長光発生装置を示している。図４に示す、第
１のＤＦＢ半導体レーザ２２と第２のＤＦＢ半導体レー
ザ２３は、図２(a),(b) に示したとほぼ同じ構造を有し
ているが、ＤＦＢ半導体レーザの回折格子（１３）のピ
ッチを異ならせたり、或いは多重量子井戸層（１４）の
井戸層、障壁層の組成を互いに異ならせることによって
発振波長が異なっている。ここで、第１のＤＦＢ半導体
レーザの発振光の振動数をν1 とし、第２のＤＦＢ半導
体レーザの発振光の振動数をν2 とする。
数使用して、異なる振動数の光を発生させる装置につい
て説明する。図４は、異なる発振波長のＤＦＢ半導体レ
ーザを２個用いて所定の振動数の間隔で複数の光を発生
させる多波長光発生装置を示している。図４に示す、第
１のＤＦＢ半導体レーザ２２と第２のＤＦＢ半導体レー
ザ２３は、図２(a),(b) に示したとほぼ同じ構造を有し
ているが、ＤＦＢ半導体レーザの回折格子（１３）のピ
ッチを異ならせたり、或いは多重量子井戸層（１４）の
井戸層、障壁層の組成を互いに異ならせることによって
発振波長が異なっている。ここで、第１のＤＦＢ半導体
レーザの発振光の振動数をν1 とし、第２のＤＦＢ半導
体レーザの発振光の振動数をν2 とする。
【００４０】第１のＤＦＢ半導体レーザ２２の入力端２
２ａは第１の光ファイバ２４を介して第２のＤＦＢ半導
体レーザ２３の出力端２３ｂに接続され、また、第２の
ＤＦＢ半導体レーザ２３の入力端２３ａは第２の光ファ
イバ２５を介して第１のＤＦＢ半導体レーザ２２の出力
端２２ｂに接続されている。これにより、第１のＤＦＢ
半導体レーザ２２と第２の半導体レーザ２３は、ループ
状の光路に直列に接続されたと同じ状態となっている。
２ａは第１の光ファイバ２４を介して第２のＤＦＢ半導
体レーザ２３の出力端２３ｂに接続され、また、第２の
ＤＦＢ半導体レーザ２３の入力端２３ａは第２の光ファ
イバ２５を介して第１のＤＦＢ半導体レーザ２２の出力
端２２ｂに接続されている。これにより、第１のＤＦＢ
半導体レーザ２２と第２の半導体レーザ２３は、ループ
状の光路に直列に接続されたと同じ状態となっている。
【００４１】また、第１の光ファイバ２４には、図４の
光学ループ内で例えば右回りに光が進むようにするため
にアイソレータ２６が直列に接続されている。アイソレ
ータ２６は、光路に沿った戻り反射を防止するための装
置である。また、第２の光ファイバ２５には、振動数
（ν1 −ν2 ）のファブリペローエタロン（Fabry-Pero
t etalons)２７が直列に接続されている。ファブリペロ
ーエタロン２７として、例えば２つの平行な平面ガラス
を有し、それらの平面ガラスの内側の面に反射層が形成
された構造のものがある。
光学ループ内で例えば右回りに光が進むようにするため
にアイソレータ２６が直列に接続されている。アイソレ
ータ２６は、光路に沿った戻り反射を防止するための装
置である。また、第２の光ファイバ２５には、振動数
（ν1 −ν2 ）のファブリペローエタロン（Fabry-Pero
t etalons)２７が直列に接続されている。ファブリペロ
ーエタロン２７として、例えば２つの平行な平面ガラス
を有し、それらの平面ガラスの内側の面に反射層が形成
された構造のものがある。
【００４２】さらに、第２の光ファイバ２５には、略Ｘ
字状の光路を有する方向性分岐結合器２８が接続されて
いる。その方向性分岐結合器２８において、その一側の
光路には、第２の光ファイバ２５の一部が直列に接続さ
れ、また、その他側の光路には第３の光ファイバ２９を
通して外部に出力するようになっている。なお、第１の
ＤＦＢ半導体レーザ２２には第１の駆動電流供給回路３
０が接続され、また第２のＤＦＢ半導体レーザ２３には
第２の駆動電流供給回路３１が接続されている。
字状の光路を有する方向性分岐結合器２８が接続されて
いる。その方向性分岐結合器２８において、その一側の
光路には、第２の光ファイバ２５の一部が直列に接続さ
れ、また、その他側の光路には第３の光ファイバ２９を
通して外部に出力するようになっている。なお、第１の
ＤＦＢ半導体レーザ２２には第１の駆動電流供給回路３
０が接続され、また第２のＤＦＢ半導体レーザ２３には
第２の駆動電流供給回路３１が接続されている。
【００４３】このように構成された多波長光発生装置か
らは次のようにして異なる波長の光が発生する。まず、
第１及び第２の駆動電流供給回路３０，３１から第１及
び第２のＤＦＢ半導体レーザ２２，２３に電流を供給し
て、第１のＤＦＢ半導体レーザ２２から振動数ν1 の第
１の光を発振させ、さらに第２のＤＦＢ半導体レーザ２
３から振動数ν2 の第２の光を発振させる。
らは次のようにして異なる波長の光が発生する。まず、
第１及び第２の駆動電流供給回路３０，３１から第１及
び第２のＤＦＢ半導体レーザ２２，２３に電流を供給し
て、第１のＤＦＢ半導体レーザ２２から振動数ν1 の第
１の光を発振させ、さらに第２のＤＦＢ半導体レーザ２
３から振動数ν2 の第２の光を発振させる。
【００４４】そして、第１のＤＦＢ半導体レーザ２２と
第２のＤＦＢ半導体レーザ２３からそれぞれ出力された
第１の光と第２の光は、第１及び第２の光ファイバ２
４，２５内を右回りに進行し、振動数ν1 の第１の光は
第２のＤＦＢ半導体レーザ２３の入力端に入り、振動数
ν2 の第２の光は第１のＤＦＢ半導体レーザ２２に入力
端に入射する。
第２のＤＦＢ半導体レーザ２３からそれぞれ出力された
第１の光と第２の光は、第１及び第２の光ファイバ２
４，２５内を右回りに進行し、振動数ν1 の第１の光は
第２のＤＦＢ半導体レーザ２３の入力端に入り、振動数
ν2 の第２の光は第１のＤＦＢ半導体レーザ２２に入力
端に入射する。
【００４５】振動数νは、ω／２πで示されるので、ル
ープ状の光経路には、式(1) の関係から以下に示すよう
な振動数の光が存在することになる。まず、振動数ν2
の第２の光が入射された第１のＤＦＢ半導体レーザ２２
からは次の式(2) で示される振動数ν3 の第３の光が出
力される。 ν3 ＝２ν1 −ν2 ＝ν1 ＋（ν1 −ν2 ） … (2) また、振動数ν1 の第１の光が入射された第２のＤＦＢ
半導体レーザ２３からは次の式(3) で示される振動数ν
4 の第４の光が出力される。
ープ状の光経路には、式(1) の関係から以下に示すよう
な振動数の光が存在することになる。まず、振動数ν2
の第２の光が入射された第１のＤＦＢ半導体レーザ２２
からは次の式(2) で示される振動数ν3 の第３の光が出
力される。 ν3 ＝２ν1 −ν2 ＝ν1 ＋（ν1 −ν2 ） … (2) また、振動数ν1 の第１の光が入射された第２のＤＦＢ
半導体レーザ２３からは次の式(3) で示される振動数ν
4 の第４の光が出力される。
【００４６】 ν4 ＝２ν2 −ν1 ＝ν2 −（ν1 −ν2 ） … (3) さらに、光ファイバを介して第１のＤＦＢ半導体レーザ
に第４の光が入射すると、その第４の光がプローブ光と
なってその出力端からは第１、第３の光とともに次の式
(4) で示される振動数ν5 の第５の光が出力される。 ν5 ＝２ν1 −ν4 ＝２ν1 −（２ν2 −ν1 ） ＝（２ν1 −ν2 ）＋（ν1 −ν2 ）＝ν3 ＋（ν1 −ν2 ） …(4) また、光ファイバを介して第２のＤＦＢ半導体レーザに
第３の光が入射すると、その第３の光がプローブ光とな
ってその出力端からは第２、第４の光とともに次の式
(5) で示される振動数ν5 の第６の光が出力される。
に第４の光が入射すると、その第４の光がプローブ光と
なってその出力端からは第１、第３の光とともに次の式
(4) で示される振動数ν5 の第５の光が出力される。 ν5 ＝２ν1 −ν4 ＝２ν1 −（２ν2 −ν1 ） ＝（２ν1 −ν2 ）＋（ν1 −ν2 ）＝ν3 ＋（ν1 −ν2 ） …(4) また、光ファイバを介して第２のＤＦＢ半導体レーザに
第３の光が入射すると、その第３の光がプローブ光とな
ってその出力端からは第２、第４の光とともに次の式
(5) で示される振動数ν5 の第６の光が出力される。
【００４７】 ν6 ＝２ν2 −ν3 ＝２ν2 −（２ν1 −ν2 ） ＝（２ν2 −ν1 ）−（ν1 −ν2 ）＝ν4 −（ν1 −ν2 ） … (5) このように、第１のＤＦＢ半導体レーザ２２からは、そ
の素子のポンプ光の振動数ν1 に対して（ν1 −ν2 ）
の間隔の振動数を有する複数の光が出力される一方で、
第２のＤＦＢ半導体レーザ２３からは、その素子のポン
プ光の振動数ν 2 に対して−（ν1 −ν2 ）の間隔の振
動数を有する複数の光が出力されることになる。
の素子のポンプ光の振動数ν1 に対して（ν1 −ν2 ）
の間隔の振動数を有する複数の光が出力される一方で、
第２のＤＦＢ半導体レーザ２３からは、その素子のポン
プ光の振動数ν 2 に対して−（ν1 −ν2 ）の間隔の振
動数を有する複数の光が出力されることになる。
【００４８】なお、式(2) から式(5) の関係は、各光の
１／λについても同じ関係が得られる。例えば、第１の
ＤＦＢ半導体レーザ２２の発振波長を１５５０nm、発振
光出力を４０mWとし、また、第２のＤＦＢ半導体レーザ
２３の発振波長を１５５２nm、発振光出力を４０mWとす
ると、波長間隔がほぼ２nmで、出力が１mW程度の８つの
波長の異なる光が発生する。
１／λについても同じ関係が得られる。例えば、第１の
ＤＦＢ半導体レーザ２２の発振波長を１５５０nm、発振
光出力を４０mWとし、また、第２のＤＦＢ半導体レーザ
２３の発振波長を１５５２nm、発振光出力を４０mWとす
ると、波長間隔がほぼ２nmで、出力が１mW程度の８つの
波長の異なる光が発生する。
【００４９】その波長間隔を変えようとする場合には、
第１又は第２のＤＦＢ半導体レーザ２２，２３の発振波
長（ポンプ光）を変えることが１つの手段である。ＤＦ
Ｂ半導体レーザの発振波長を変えるためには、図２(b)
に示すように、ＤＦＢ半導体レーザの一方の電極を分割
し、それらに流れる電流を調整する方法を採用してもよ
い。その他に、図５に示すように、ＤＦＢ半導体レーザ
の電極を分割することなく、ＤＦＢ半導体レーザ２２，
２３にペルチェ素子３０とサーミスタ３１を接触させ、
サーミスタ３１によってＤＦＢ半導体レーザ１の温度を
検出し、その温度を入力した温度制御回路３２によって
ペルチェ素子３０への供給電流を制御しながらＤＦＢ半
導体レーザ２２，２３の温度を所望の値に設定する方法
がある。ＤＦＢ半導体レーザは、温度の変化によって発
振周波数が所定の範囲内で変化するからである。
第１又は第２のＤＦＢ半導体レーザ２２，２３の発振波
長（ポンプ光）を変えることが１つの手段である。ＤＦ
Ｂ半導体レーザの発振波長を変えるためには、図２(b)
に示すように、ＤＦＢ半導体レーザの一方の電極を分割
し、それらに流れる電流を調整する方法を採用してもよ
い。その他に、図５に示すように、ＤＦＢ半導体レーザ
の電極を分割することなく、ＤＦＢ半導体レーザ２２，
２３にペルチェ素子３０とサーミスタ３１を接触させ、
サーミスタ３１によってＤＦＢ半導体レーザ１の温度を
検出し、その温度を入力した温度制御回路３２によって
ペルチェ素子３０への供給電流を制御しながらＤＦＢ半
導体レーザ２２，２３の温度を所望の値に設定する方法
がある。ＤＦＢ半導体レーザは、温度の変化によって発
振周波数が所定の範囲内で変化するからである。
【００５０】このように、第１及び第２のＤＦＢ半導体
レーザ２２，２３の出力端と入力端をループ状の光路中
に置き、さらに第１及び第２のＤＦＢ半導体レーザ２
２，２３により生じる位相共役波の光を利用すると、図
６に示すように、複数の光を所定間隔で発生させること
ができる。そして、振動数の異なる複数の光は方向性結
合器２８内で第３の光ファイバ２９まで広がるので、そ
れらの光の一部は第３の光ファイバ２９を通じて装置の
外部に出力される。
レーザ２２，２３の出力端と入力端をループ状の光路中
に置き、さらに第１及び第２のＤＦＢ半導体レーザ２
２，２３により生じる位相共役波の光を利用すると、図
６に示すように、複数の光を所定間隔で発生させること
ができる。そして、振動数の異なる複数の光は方向性結
合器２８内で第３の光ファイバ２９まで広がるので、そ
れらの光の一部は第３の光ファイバ２９を通じて装置の
外部に出力される。
【００５１】そのループ状の第１及び第２の光ファイバ
２４，２５内を進行する多数の振動数の光は、アイソレ
ータ２６によって左回りの進行が阻止される。また、第
１及び第２の光ファイバ２４，２５内の光は、振動数が
ν1 又はν2 から離れるほど光強度が小さくなっていく
が、第１及び第２のＤＦＢ半導体レーザ２２，２３を通
過すると、それらの半導体利得媒質により増幅されて大
きくなり、しかも、共鳴エネルギー間隔がν1 −ν2 の
ファブリペローエタロンによって増幅作用が助長される
ので、実際に利用できる振動数の範囲は広くなる。
２４，２５内を進行する多数の振動数の光は、アイソレ
ータ２６によって左回りの進行が阻止される。また、第
１及び第２の光ファイバ２４，２５内の光は、振動数が
ν1 又はν2 から離れるほど光強度が小さくなっていく
が、第１及び第２のＤＦＢ半導体レーザ２２，２３を通
過すると、それらの半導体利得媒質により増幅されて大
きくなり、しかも、共鳴エネルギー間隔がν1 −ν2 の
ファブリペローエタロンによって増幅作用が助長される
ので、実際に利用できる振動数の範囲は広くなる。
【００５２】このように、ＤＦＢ半導体レーザを位相共
役波の発生に利用すると、少なくとも２つのＤＦＢ半導
体レーザによって複数の振動数の光を発生させることが
できるので、多波長光発生装置が小型化するばかりでな
く、その装置内において光ファイバの接続作業が極めて
少なくて作業効率が良くなる。なお、サークル状の光路
におけるＤＦＢ半導体レーザは２個以上あってもよい。
役波の発生に利用すると、少なくとも２つのＤＦＢ半導
体レーザによって複数の振動数の光を発生させることが
できるので、多波長光発生装置が小型化するばかりでな
く、その装置内において光ファイバの接続作業が極めて
少なくて作業効率が良くなる。なお、サークル状の光路
におけるＤＦＢ半導体レーザは２個以上あってもよい。
【００５３】なお、上記した実施ではInP ／InGaAsP の
層構造によりＤＦＢ半導体レーザ１を構成しているが、
その他のInP ／InAlGaAsの層構造を採用したものであっ
てもよい。また、GaAs基板に整合する材料系でもよい。
さらに、上記した位相共役波の発生装置は、実用化のた
めには、可変波長光源３の代わりに発光ダイオード、半
導体レーザなどが用いられ、また、ＤＦＢ半導体レーザ
１の出力端の外方には位相共役波の光のみを透過させる
フィルタ１０が取り付けられる。フィルタ１０の配置
は、ＤＦＢ半導体レーザ１とレンズ６の間、レンズ６と
光ファイバ４の間であってもよい。
層構造によりＤＦＢ半導体レーザ１を構成しているが、
その他のInP ／InAlGaAsの層構造を採用したものであっ
てもよい。また、GaAs基板に整合する材料系でもよい。
さらに、上記した位相共役波の発生装置は、実用化のた
めには、可変波長光源３の代わりに発光ダイオード、半
導体レーザなどが用いられ、また、ＤＦＢ半導体レーザ
１の出力端の外方には位相共役波の光のみを透過させる
フィルタ１０が取り付けられる。フィルタ１０の配置
は、ＤＦＢ半導体レーザ１とレンズ６の間、レンズ６と
光ファイバ４の間であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、位相
共役波を発生させるための半導体素子として分布帰還半
導体レーザを使用し、しかも分布帰還半導体レーザを発
振させて得られる単一モードの光をポンプ光として使用
しているので、プローブ光とポンプ光を結合するための
機構が不要となり、位相共役波の発生装置の構造が簡素
化できる。しかも、光ファイバを通すことによるポンプ
光強度の減衰を考慮する必要はなく、強いポンプ光によ
って位相共役波である出力光の強度を大きくすることが
できる。
共役波を発生させるための半導体素子として分布帰還半
導体レーザを使用し、しかも分布帰還半導体レーザを発
振させて得られる単一モードの光をポンプ光として使用
しているので、プローブ光とポンプ光を結合するための
機構が不要となり、位相共役波の発生装置の構造が簡素
化できる。しかも、光ファイバを通すことによるポンプ
光強度の減衰を考慮する必要はなく、強いポンプ光によ
って位相共役波である出力光の強度を大きくすることが
できる。
【００５５】また、分布帰還半導体レーザの発振モード
は単一であるが、その波長は自由に変えることができ
る。例えば分布帰還半導体レーザの一方の電極を複数に
分割して、半導体レーザに供給される電流の大きさの分
布を変えることができ、これにより、位相共役波の波長
を自由に変えることができる。分布帰還半導体レーザで
発生した位相共役波（光）は、プローブ光、ポンプ光と
ともに出力されるので、分布帰還半導体レーザの光出力
端側にフィルタを配置することにより、位相共役光だけ
を取り出すことができる。
は単一であるが、その波長は自由に変えることができ
る。例えば分布帰還半導体レーザの一方の電極を複数に
分割して、半導体レーザに供給される電流の大きさの分
布を変えることができ、これにより、位相共役波の波長
を自由に変えることができる。分布帰還半導体レーザで
発生した位相共役波（光）は、プローブ光、ポンプ光と
ともに出力されるので、分布帰還半導体レーザの光出力
端側にフィルタを配置することにより、位相共役光だけ
を取り出すことができる。
【００５６】なお、分布帰還半導体レーザによれば、位
相共役光の波形はプローブ光を反転した状態になるの
で、光ファイバの分散補償に使用できる。他の発明によ
れば、発振波長の異なる１つの分布帰還半導体レーザの
入力端を別の分布帰還半導体レーザの出力端に接続し、
他の分布帰還半導体レーザの入力端を１つの分布帰還半
導体レーザの出力端に接続するようなループ状の光路を
設け、ループ状の光路を進行する光をプローブ光として
各分布帰還半導体レーザに入力して異なる波長の位相共
役波を多数発生させるようにしたので、、少なくとも２
つの分布帰還半導体レーザと光ファイバと光出力器によ
って多波長光発生装置を構成して装置を小型化すること
ができる。しかも、光ファイバの接続点を少なくするこ
とができるので、組み立ての手間を軽減できる。
相共役光の波形はプローブ光を反転した状態になるの
で、光ファイバの分散補償に使用できる。他の発明によ
れば、発振波長の異なる１つの分布帰還半導体レーザの
入力端を別の分布帰還半導体レーザの出力端に接続し、
他の分布帰還半導体レーザの入力端を１つの分布帰還半
導体レーザの出力端に接続するようなループ状の光路を
設け、ループ状の光路を進行する光をプローブ光として
各分布帰還半導体レーザに入力して異なる波長の位相共
役波を多数発生させるようにしたので、、少なくとも２
つの分布帰還半導体レーザと光ファイバと光出力器によ
って多波長光発生装置を構成して装置を小型化すること
ができる。しかも、光ファイバの接続点を少なくするこ
とができるので、組み立ての手間を軽減できる。
【００５７】また、そのようなループ状の光路内にエタ
ロンを挿入すると、光強度を増幅することができる。さ
らに、そのようなループ状の光路内にアイソレータを入
れると、光の逆方向の進行成分を減らすことができる。
なお、分布帰還半導体レーザの波長を変えることによ
り、光の波長の間隔を変更することができるので、出力
する光の波長の調整を容易にできる。
ロンを挿入すると、光強度を増幅することができる。さ
らに、そのようなループ状の光路内にアイソレータを入
れると、光の逆方向の進行成分を減らすことができる。
なお、分布帰還半導体レーザの波長を変えることによ
り、光の波長の間隔を変更することができるので、出力
する光の波長の調整を容易にできる。
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る位相共役波の
発生装置を示す構成図である。
発生装置を示す構成図である。
【図２】図２(a) は、本発明の位相共役波の発生装置に
使用されるＤＦＢ半導体レーザの一部を切り欠いた斜視
図、図２(b) はそのＤＦＢ半導体レーザのＩ−Ｉ線断面
図である。
使用されるＤＦＢ半導体レーザの一部を切り欠いた斜視
図、図２(b) はそのＤＦＢ半導体レーザのＩ−Ｉ線断面
図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る位相共役波の
発生装置によって得られたスペクトルの一例を示す図で
ある。
発生装置によって得られたスペクトルの一例を示す図で
ある。
【図４】図４は、本発明の位相共役波の発生装置を適用
した多波長光発生装置の一例を示す構成図である。
した多波長光発生装置の一例を示す構成図である。
【図５】図５は、本発明の位相共役波の発生装置によっ
て発生した振動数の異なる光のスペクトルの一例を示す
図である。
て発生した振動数の異なる光のスペクトルの一例を示す
図である。
【図６】図６は、本発明の位相共役波の発生装置に使用
するＤＦＢ半導体レーザの温度制御の一例を示す側面図
である。
するＤＦＢ半導体レーザの温度制御の一例を示す側面図
である。
【図７】波長の異なる複数の光を１つの光ファイバに入
力する従来装置の一例を示す構成図である。
力する従来装置の一例を示す構成図である。
１、２２、２３ ＤＦＢ半導体レーザ ２ 第一の光ファイバ ３ 発光源 ４ 第二の光ファイバ ５ 光スペクトル分析回路（又は受光素子） ６ 集光レンズ ７ 駆動電流供給回路 ２４，２５ 光ファイバ ２６ アイソレータ ２７ ファブリペローエタロン ２８ 方向性分岐結合器
Claims (11)
- 【請求項１】光入力端及び光出力端の各々に位相共役波
を透過する無反射膜がコーティングされた分布帰還半導
体レーザと、 前記分布帰還半導体レーザの前記光入力端にプローブ光
を注入するためのプローブ光発生用光源と、 前記分布帰還半導体レーザに電流を供給してポンプ光を
発振させるための電流供給手段と、 前記ポンプ光を発振している前記分布帰還半導体レーザ
に前記プローブ光を注入することにより前記分布帰還半
導体レーザの前記光出力端から出力された位相共役波を
取り出すレンズ系とを有することを特徴とする位相共役
波の発生装置。 - 【請求項２】前記分布帰還半導体レーザは波長可変構造
を有することを特徴とする請求項１記載の位相共役波の
発生装置。 - 【請求項３】前記波長可変構造は、前記分布帰還半導体
レーザにおいて複数に分割された一方の電極と、該電極
に供給する電流を調整する前記電流供給手段とによって
構成されることを特徴とする請求項２記載の位相共役波
の発生装置。 - 【請求項４】前記分布帰還半導体レーザの前記光出力端
の外方には、前記位相共役波のみを透過するフィルタが
配置されていることを特徴とする請求項１記載の位相共
役波の発生装置。 - 【請求項５】前記分布帰還半導体レーザは、内部に４分
の１波長の位相シフト回折格子を有することを特徴とす
る請求項１、２、３又は４記載の位相共役波の発生装
置。 - 【請求項６】光入力端及び光出力端の各々に位相共役波
を透過する無反射膜がコーティングされた分布帰還半導
体レーザに電流を供給して発振させ、 発振状態の前記分布帰還半導体レーザの前記入力端にプ
ローブ光を照射することにより、前記出射端から位相共
役波の光を放出させて波長を変換することを特徴とする
波長変換方法。 - 【請求項７】光入力端及び光出力端の各々に位相共役波
を透過する無反射膜がコーティングされた分布帰還半導
体レーザに電流を供給して発振させ、 第一の光ファイバを通過し且つ該第一の光ファイバの分
散により信号波形が崩れたプローブ光を前記分布帰還半
導体レーザの前記光入力端に入力し、 前記プローブ光を入力することにより前記分布帰還半導
体レーザから出力された位相共役波の光を、前記第一の
光ファイバと同じ長さの第二の光ファイバを通過させる
ことにより前記分散が補償されてプローブ光が元の波形
に戻った状態で該第二の光ファイバから出力されること
を特徴とする光分散補償方法。 - 【請求項８】発振波長の異なる少なくとも２つの分布帰
還半導体レーザと、 前記分布帰還半導体レーザの入力端と別の前記分布帰還
半導体レーザの出力端とを互いに直列に接続するための
ループ状の光路と、 前記分布帰還半導体レーザに電流を供給する電流供給源
と、 前記サークル状の光路内の光の一部を引き出すための光
出力部とを有することを特徴とする多波長光発生装置。 - 【請求項９】前記光路の一部にはエタロンが挿入され、
該エタロンの共鳴エネルギー間隔が前記分布帰還半導体
レーザ相互の発振光のエネルギーの差に等しく選ばれて
いることを特徴とする請求項８記載の多波長光発生装
置。 - 【請求項１０】前記分布帰還半導体レーザには、発振波
長変更制御手段が取付けられていることを特徴とする請
求項８記載の多波長光発生装置。 - 【請求項１１】前記発振波長変更制御手段は、前記分布
帰還半導体レーザの分割された電極毎の電流量を制御す
る手段であり、又は、前記分布帰還半導体レーザの温度
を制御する手段であることを特徴とする請求項１２記載
の多波長光発生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8250710A JPH09199808A (ja) | 1995-11-15 | 1996-09-20 | 位相共役波の発生装置、波長変換方法、光分散補償方法及び多波長光発生装置 |
| KR1019960053456A KR100256157B1 (ko) | 1995-11-15 | 1996-11-12 | 위상공역파의 발생장치, 파장변환방법, 광분산보상방법 및 다파장광발생장치 |
| US08/746,646 US5751758A (en) | 1995-11-15 | 1996-11-13 | Phase conjugate wave generating device, wavelength converting method, optical dispersion compensating method and multi-wavelength light generating device |
| EP96308248A EP0774810A3 (en) | 1995-11-15 | 1996-11-14 | Phase conjugate wave generating device, wavelength converting method, optical dispersion compensation method and multi-wavelength light generating device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-296524 | 1995-11-15 | ||
| JP29652495 | 1995-11-15 | ||
| JP8250710A JPH09199808A (ja) | 1995-11-15 | 1996-09-20 | 位相共役波の発生装置、波長変換方法、光分散補償方法及び多波長光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199808A true JPH09199808A (ja) | 1997-07-31 |
Family
ID=26539881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8250710A Withdrawn JPH09199808A (ja) | 1995-11-15 | 1996-09-20 | 位相共役波の発生装置、波長変換方法、光分散補償方法及び多波長光発生装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5751758A (ja) |
| EP (1) | EP0774810A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09199808A (ja) |
| KR (1) | KR100256157B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022113670A (ja) * | 2021-01-25 | 2022-08-04 | ツー－シックス デラウェア インコーポレイテッド | 通過ポンプレーザを有するドープファイバ増幅器 |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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