DE69518353T4

DE69518353T4 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung einer polarisationsselektiver Lichtquelle, und optisches Kommunikationssystem unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE69518353T4
Application number: DE69518353T
Authority: DE
Inventors: Ouichi Kubota; Masao Majima; Seiji Mishima; Jun Nitta; Toshihiko Ouchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-09
Publication date: 2001-08-02
Anticipated expiration: 2015-05-10
Also published as: EP0682390A2; DE69518353D1; DE69518353T2; EP0682390B1; EP0682390A3; US5659560A

Description

TITEL DER ERFINDUNG

Vorrichtung und Verfahren zur Ansteuerung einer polarisationsselektiven Lichtquelle, und optisches Kommunikationssystem unter Verwendung derselben

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum direkten und stabilen Ansteuern einer schwingungspolarisationsselektiven Lichtquelle, wie beispielsweise ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung (DFB), der die Polarisationsmode von Schwingungslicht durch einen in ihn injizierten Modulationsstrom umschalten kann, und ein optisches Kommunikationssystem, das diese Vorrichtung oder dieses Verfahren verwendet, und dergleichen.

Verwandter Stand der Technik

In den vergangenen Jahren wurde eine erhöhte Übertragungskapazität auf dem Gebiet der optischen Kommunikation wünschenswert, so daß die Entwicklung der optischen Frequenzteilungsmultiplex (FDM)-Kommunikation, bei der Signale mit einer Vielzahl optischer Frequenzen in eine einzelne optische Faser gemultiplext werden, vorangetrieben wurde.
Es gibt zwei Arten von optischen FDM-Kommunikationsverfahren, die durch die Art des in der Empfangstechnik verwendeten Lichtsignals klassifiziert werden. Ein Verfahren ist eine kohärente optische Kommunikation, bei der ein Interferenzsignal zwischen Signallicht und Licht von einem lokalen Oszillator erzeugt wird, um eine Zwischenfrequenzausgabe zu erhalten, welche Ausgabe erfaßt wird. Das andere Verfahren ist ein solches, bei dem nur Licht bei einer gewünschten Wellenlänge oder optischen Frequenz durch ein abstimmbares Filter ausgewählt und das so ausgewählte Licht erfaßt wird. Das letztgenannte Verfahren, bekannt als Filterverfahren mit abstimmbarer optischer Frequenz, wird nachstehend beschrieben.
Das abstimmbare Filter kann ein nach dem Mach-Zehnder-Prinzip arbeitendes Filter, ein nach dem Faser-Fabry-Perot-Prinzip arbeitendes Filter, ein nach dem akustooptischen (AO) Prinzip arbeitendes Filter oder ein nach dem Halbleiterprinzip arbeitendes Filter und dergleichen umfassen, die jeweils entwickelt worden sind.
Bei dem nach dem Mach-Zehnder-Prinzip arbeitenden Filter und dem nach dem Faser-Fabry-Perot-Prinzip arbeitenden Filter können die Übertragungsbandbreite relativ frei gewählt und eine Breite von mehreren Å erhalten werden, so daß die Frequenzvielfalt der optischen FDM-Kommunikation erhöht werden kann. Darüber hinaus besteht ein großer Vorteil darin, daß der Polarisationszustand von Signallicht die Qualität des empfangenen Signals nicht nachteilig beeinflußt. Ein Beispiel eines nach dem Mach-Zehnder-Prinzip arbeitenden Filters ist in K. Oda et al., "Channel Selection Characteristics of Optical FDM Filter", OCS 89-65, 1989 offenbart. Ein Beispiel eines nach dem Faser-Fabry- Perot-Prinzip arbeitenden Filters ist in I. P. Kaminow et al., "FDMA-FSK Star Network with a Tunable Optical Filter Demultiplexer", IEEE J. Lightwave Technol., Band 6, Nr. 9, Seite 1406, September 1988 offenbart. Diejenigen Filtertypen haben jedoch die Nachteile, daß beträchtlicher Lichtverlust auftritt, und daß das Verkleinern einer Empfangseinrichtung schwierig ist, weil die Integration eines Halbleiter-Fotodetektors und des Filters nicht möglich ist.
Bei dem nach dem AO-Prinzip arbeitenden Modulatorfiltertyp wird die Empfangssteuerung leicht durchgeführt, da die Übertragungsbandbreite groß ist, z. B. mehrere zehn Å, jedoch kann die Vielfalt übertragener Wellenlängen nicht erhöht werden. Ein Beispiel eines nach dem AO-Modulator-Prinzip arbeitenden Filters ist in N. Shimosaka et al., "A photonic wavelength division/time division hybrid multiplexed network using acoustic tunable wavelength filters for a broadcasting studio application", OCS 91-83, 1991 offenbart. Dieser Filtertyp hat jedoch die Nachteile, daß Lichtverlust auftritt, daß die Integration mit einem Halbleiter-Fotodetektor nicht möglich ist, und daß eine Polarisationssteuerung von Signallicht notwendig ist, weil der Polarisationszustand von Signallicht die Qualität des empfangenen Signals nachteilig beeinflußt.
Bei dem nach dem Halbleiterprinzip arbeitenden Filtertyp, z. B. einem Filter mit verteilter Rückkopplung (DFB), das mit einem in einer Lichtführungsschicht für singulären Längsmodenbetrieb ausgebildeten Beugungsgitter versehen ist, kann die Übertragungsbandbreite (z. B. auf etwa 0,5 · 10&supmin;¹&sup0; m (0,5 Å) verengt werden, ist eine optische Verstärkung (ca. 20 dB) vorhanden, kann die Vielfalt übertragener Wellenlängen vergrößert werden, und kann die kleinste Empfangsempfindlichkeit verbessert werden (d. h. kann die kleinste Empfangsintensität reduziert werden). Ein Beispiel eines nach dem Halbleiterprinzip arbeitenden Filters ist in T. Numai et al., "Semiconductor Tunable Wavelength Filter", OQE 88-65, 1988 offenbart. Darüber hinaus kann diese Art von Filter aus demselben Material wie ein Halbleiter-Fotodetektor gebildet werden, so daß eine Integration und Größenverringerung durchführbar sind.
Andererseits muß in einem optischen Kommunikationssystem, das die vorstehenden Arten von Filtern und einen Halbleiterlaser als Lichtquelle verwendet, der Halbleiterlaser eine stabile Schwingung und Polarisationsrichtung haben und eine dynamischen Einzelmode beibehalten. Daher wird ein DFB-Laser, ein verteilter Bragg-Reflektor (DBR)-Laser oder dergleichen als Halbleiterlaser verwendet, da jeder in nur der elektrischen Quermode (TE-Mode) ausstrahlt. Derzeit ist das populärste Modulationssystem zu Übertragung von Signalen in Übertragungssystemen die digitale Amplitudenmodulation, oder Modulation durch Amplituden-Ein- und Ausschaltung (ASK), bei der ein in einen Laser injizierter Ansteuerstrom direkt moduliert wird, oder die digitale Frequenzmodulation, oder Modulation durch Frequenz-Ein- und Ausschaltung (FSK), bei der ein Signalstrom mit einer kleinen Amplitude einem Biasstrom überlagert wird.
In dem FSK-System wurden Techniken, zum Beispiel zum Verwenden der Wellenlängenunterscheidungsfunktion eines optischen Filters zum Demodulieren von Signalen, entwickelt. In diesem Zusammenhang sollte auf M. J. Chawki et al., "1,5 Gbit/s FSK Transmission System Using Two Electrode DFB Laser As A Tunable FSK Discriminator/Photodetector", Electron. Lett., Band 26, Nr. 15, Seite 1146, 1990 Bezug genommen werden.
Ferner wurde ein weiteres System vorgeschlagen, in dem die Polarisationsmode von Schwingungslicht von einem DFB-Laser zwischen Licht in TE- und TM-Moden (Quermode bzw. magnetische Mode) umgeschaltet wird und nur eine der TE- und TM-Moden ausgewählt wird (vgl. zum Beispiel die japanische Patent-Offenlegungsschrift Nr. 2(Heisei)-159781). Wenn ein gewöhnlicher DFB- Laser verwendet wird, ist es jedoch schwierig, einen modulierten Ansteuerstrom unter 10 mA zu reduzieren, weil ein großer Unterschied in der Verstärkung seiner aktiven Schicht zwischen TE- und TM-Moden vorhanden ist. Folglich wird die dynamische Wellenlängenfluktuation selbst im Vergleich zu dem ASK-System nicht viel reduziert.
Überdies wird bei dem System zur direkten Modulation der optischen Intensität oder dem Amplitudenmodulationssystem die Spektrallinienbreite aufgrund der dynamischen Wellenlängenfluktuation auf etwa 0,3 nm verbreitert. Darüber hinaus ist die wellenlängenabstimmbare Breite typisch etwa 3 nm, so daß die Anzahl von Kanälen nicht groß gemacht werden kann und daher das direkte ASK-Modulationssystem für Frequenz- oder Wellenlängenteilungsmultiplexübertragung ungeeignet ist (generell ist die optische Frequenz oder das Wellenlängenintervall zwischen benachbarten Kanälen bei der Frequenzteilungsmultiplexübertragung viel schmaler als die bei der Wellenlängenteilungsmultplexübertragung). Andererseits wird dann, wenn ein externer Intensitätsmodulator verwendet wird, um Licht konstanter Intensität aus einer Lichtquelle oder einem Halbleiterlaser zu modulieren, die Anzahl von Einrichtungen zunehmen, so daß daher dieses System kostenbezogen trotzdem nachteilig ist, obwohl die Wellenlängenfluktuation reduziert werden kann.
Ferner ist bei dem direkten Frequenzmodulationssystem die Kanalbreite schmal, so daß daher die Anzahl von Kanälen vergrößert werden kann. Jedoch muß die Nachverfolgungssteuerung eines abstimmbaren Filters genau durchgeführt werden. Weiter besteht eine Neigung, daß in Abhängigkeit von einer Änderung der Umgebung Nebensprechen zwischen Wellenlängen, die Codes "1" und "0" anzeigen, auftritt, so daß die Fehlerrate empfangener Signale zunimmt.
Darüber hinaus sind bei dem Polarisationsmodulationssystem, bei dem die Polarisationmode umgeschaltet wird, obwohl die Modulation durch ein kleines Signal durchgeführt werden kann, ein vor dem Emissionsende eines Lasers angeordneter Polarisator und ein auf der Seite des Empfängers angeordnetes Filter notwendig, um eine Signalübertragung mit tiefer Modulation durchzuführen. Folglich können die Anzahl von Einrichtungen und die Kosten nicht reduziert werden. Weiter ist das Extinktionsverhältnis gegenüber einer Änderung eines in den Laser injizierten Biasstroms empfindlich.
Das direkten Polarisationsmodulationssystem wird nachstehend näher beschrieben. Fig. 1 stellt das System dar. Wie in Fig. 1 dargestellt, beinhaltet das System eine Doppelelektroden-DFB-LD bzw. -Laserdiode 11-1, einen Addierer 15-1, Ansteuerschaltungen 11-10-1 und 11-10-2 und einen Polarisator 11-11.
In der Doppelelektroden-DFB-LD 11-1 kann die Schwingungspolarisationsmode durch Ändern von über die beiden Elektroden injizierter Ströme umgeschaltet werden. Solche Eigenschaften können durch Einstellen von Einrichtungsparametern, wie beispielsweise der Bragg-Wellenlänge eines Beugungsgitters und des Verstärkungsspektrums einer aktiven Schicht, erhalten werden. Die Ansteuerschaltungen 11-10-1 und 11-10-2 liefern Ströme entsprechend jeweiligen Eingangssignalen derselben. Diese Ströme werden über die beiden Elektroden in die Doppelelektroden-DFB-LD 11-1 injiziert. Der Addierer 15-1 addiert zwei Eingangssignale, d. h. ein Biassignal und ein Modulationssignal. Der Ausgang des Addierers 15-1 ist mit der Ansteuerschaltung 11-10-1 verbunden, und ein Biassignal wird direkt in die Ansteuerschaltung 11-10-2 eingegeben. Das Modulationssignal und die beiden Biassignale werden der Lichtquellenvorrichtung von einem Sender geliefert, in dem die Lichtquellenvorrichtung enthalten ist. Der Polarisator 11-11 überträgt nur eine TE-Polarisationskomponente von Ausgabelicht der Doppelelektroden-DFB-LD 11-1, und die so erzeugte modulierte Ausgabe (d. h. das ASK-Signal) wird über eine Übertragungsleitung übertragen.
Fig. 2 stellt Schwingungseigenschaften einer Doppelelektroden- DFB-LD dar, die ihre Schwingungspolarisationsmode zwischen TE- und TM-Moden umschalten kann. Die Abszisse gibt einen Strom I&sub1; an, der über eine vordere Elektrode injiziert wird, die Ordinaten gibt einen Strom I&sub2; an, der über eine hintere Elektrode injiziert wird, und ein Bereich einer TE-Modenschwingung (rechtsseitiger unterer Abschnitt der dicken punktierten Linie) und ein Bereich einer TM-Modenschwingung (linksseitiger oberer Abschnitt der dicken punktierten Linie) sind gezeigt. Kurven in jedem Bereich geben Konturen von Ausgabeintensitäten der jeweiligen Polarisationsmoden an, und die Intensität der Ausgabe nimmt entlang einem Pfeil zu.
Fig. 3 stellt eine Art und Weise der Schwingungsumschaltung zwischen TE- und TM-Moden dar. Fig. 3 veranschaulicht Änderungen in Lichtintensitäten jeweiliger Polarisationsmoden in dem Fall, in dem der über die vordere Elektrode injizierte Strom auf I1b festgelegt ist und der über die hintere Elektrode injizierte Strom 12 geändert wird. Ein Abschnitt nahe einem (nachstehend beschriebenen) Umschaltbereich ist in vergrößerter Form dargestellt. Die Schwingung tritt in nur der TE-Mode auf, wenn I&sub2; < I2smin, die Schwingung tritt in sowohl der TE- als auch der TM-Mode auf, wenn I2smin < I&sub2; < I2smax, und die Schwingung tritt in nur der TM-Mode auf, wenn I&sub2; > I2smax. Wenn I2smin < I&sub2; < I2smax, ist der Schwingungszustand in sowohl der TE- als auch der TM-Mode instabil, und nimmt die zeitlich gemittelte Lichtintensität der TE-Mode ab und diejenige der TM-Mode zu, wenn der Strom I&sub2; zunimmt. An einem Punkt I2sc ist die Lichtintensität der TE-Mode gleich der der TM-Mode. In der nachfolgenden Erklärung wird der Bereich zwischen I2smin und I2smax als Umschaltbereich bezeichnet.
Die direkte Polarisationsmodulation kann erreicht werden durch Einstellen eines Biasstrompunkts unter dem Umschaltbereich und Überlagern eines modulierten Stroms. Beispielsweise kann I&sub1; festgelegt werden und kann 12 moduliert werden. Zunächst wird I&sub1; bei I1b festgelegt. Das Umschalten zwischen den TE- und TM- Moden tritt auf, wenn I&sub2; in einem Bereich zwischen einem Wert unter I2smin und einem Wert über I2smax geändert wird. Das Biaskomponente I2b und die Modulationskomponente I2m von I&sub2; werden derart festgelegt, daß die Bedingung I2b < I2smin und I2b + I2m > I2smax erfüllt ist. Folglich findet die Schwingung in der TE-Mode statt, wenn I&sub2; = I2b, während die Schwingung in der TM-Mode stattfindet, wenn I&sub2; = I2b + I2m. Der Polarisator 11-11 entnimmt nur die TE-Modenkomponente aus dem Lichtsignal, so daß ein intensitätsmoduliertes Lichtsignal erhalten wird. In diesem Beispiel ist die Lichtausgabe EIN, wenn I&sub2; = I2b, und ist die Lichtausgabe AUS, wenn I&sub2; = I2b + I2m. Somit wird das Modulationssignal durch die in Fig. 1 dargestellte Lichtquellenvorrichtung invertiert.
In dem Modulationssystem wird die DFB-LD direkt moduliert, so daß die Struktur desselben so einfach wie das direkte FSK- Modulationssystem ist. Ferner ist die Amplitude des Modulationsstroms klein, im Bereich von mehreren mA, und wird der Laser immer in beiden Zuständen entsprechend zu Eins und Null (mark and space) des FSK-Modulationssignals in Schwingung versetzt. Daher ist das Chirpen der optischen Frequenz des durch die Modulation erhaltenen schwingenden Lichtsignals so klein wie bei dem externen Modulationssystem.
Die direkte Polarisationsmodulation kann auch durch Einstellen eines Biaspunkts von Injektionsstrom in dem Umschaltbereich und Modulieren des Stroms mit einer geeigneten Modulationsamplitude erhalten werden. Dieser Fall wird nachstehend unter Verwendung der Fig. 2, 5 und 6A-6C beschrieben. I&sub1; wird auf I1b festgelegt. 12 ist eine Quadratwellenform, deren Biaskomponente I2b ist und deren Modulationskomponente eine Amplitude Imod hat. Das obere Ende dieser Quadratwellenform ist Imod/2, und das untere Ende dieser Quadratwellenform ist -Imod/2. Sie entsprechen jeweils Eins und Null der FSK. I2b und Imod werden derart festgelegt gesetzt, daß nur die TE-Mode in Schwingung versetzt wird, wenn I2E = I2b - Imod/2, und nur die TM-Mode in Schwingung versetzt wird, wenn I2M = I2b + Imod/2 (vgl. Fig. 6A und 6B). Das intensitätsmodulierte Lichtsignal kann durch Wählen entweder der TE- oder der TM-Polarisationskomponente unter Verwendung des Polarisators 11-11 erzeugt werden (vgl. Fig. 6C). In der nachfolgenden Beschreibung werden, wenn auf "Biaskomponente" oder "für Biaspunkt" Bezug genommen wird, die vorstehend diskutierten zwei Bedeutungen (der Fall, in dem die Modulationskomponente als gleichsignalförmig betrachtet wird, und der Fall, in dem die Modulationskomponente als wechselsignalförmig betrachtet wird), unterscheidend verwendet.
Das direkte Polarisationsmodulationssystem hat den folgenden Nachteil. Die Verteilung der TE- und TM-Schwingungsbereiche einer Multielektrode DFB-LD variiert für jede Einrichtung. Daher muß der Biaspunkt der direkten Polarisationsmodulation auf der Grundlage präziser Messungen für jede Einrichtung festgelegt werden. Darüber hinaus ändert sich die Verteilung der TE- und TM-Schwingungsbereiche aufgrund der Temperatur und dergleichen selbst in derselben Einrichtung. Daher ist es schwierig, den Zustand der Polarisationsmodulation (z. B. ein Intensitätsverhältnis zwischen den TE- und TM-Moden, das dem Modulationssignal entspricht) beizubehalten.
Die Beeinträchtigung des Zustands der Polarisationsmodulation aufgrund irgendeiner Änderung in einer Einrichtung wird nachstehend unter Verwendung der Fig. 3 und 4A-4C beschrieben. Fig. 4A-4C veranschaulichen Lichtausgaben, wenn die Biaskomponente des Injektionsstroms geeignet ist und wenn sie von einem optimalen Umschaltpunkt abweicht.
In Fig. 3 sind die Biaskomponente I2b und die Modulationskomponente I2m von I&sub2; anfangs derart festgelegt, daß I2b < I2smin - δ und I2b + I2m > I2smax + δ erfüllt sind. Die Größe von δ ist kleinst. In der Doppelelektroden-DFB-LD 11-1 wird unter einer solchen Bedingung nur TE-Modenlicht emittiert, wenn I&sub2; = I2b, und nur TM-Modenlicht emittiert, wenn I&sub2; = I2b + I2m. Das durch den Polarisator 11-11 erzeugte intensitätsmodulierte Lichtsignal ändert sich wie in Fig. 4A gezeigt. Da die Lichtquelle das Modulationssignal invertiert, ist die Intensität des Lichtsignals hoch, wenn I&sub2; = I2b, und niedrig, wenn I&sub2; = I2b + I2m.
Wenn aktuelle Werte I2smin, I2smax und I2sc des Umschaltbereichs variieren und I2b I2smin übersteigt, nimmt die Lichtintensität der TE-Mode zur Zeit von I&sub2; = I2b ab, wohingegen die Lichtintensität der TM-Mode zunimmt. Ferner beginnt, wenn I2b I2smax übersteigt, nur die TM-Mode an zu schwingen. Dies ist in Fig. 4B dargestellt. Im Vergleich nehmen, wenn I2b niedriger wird I2smax - I2m, die Lichtintensität der TM-Mode zur Zeit von I&sub2; = I2b + I2m ab und die Lichtintensität der TE-Mode zu. Weiter beginnt, wenn I2b kleiner wird als I2smin - I2m, nur die TE-Mode zu schwingen. Dies ist in Fig. 4C dargestellt.
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich ist, wird dann, wenn Stromwerte des Umschaltbereichs abweichen, der Modulationswirkungsgrad der Polarisationsmodulation beeinträchtigt (vgl. Fig. 4C), oder wird in einigen Fällen keine korrekte Modulation erreicht (vgl. Fig. 4B).

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum direkten und stabilen Ansteuern einer schwingungspolarisationsselektiven Lichtquelle, die die Polarisationsmode von Schwingungslicht durch einen in sie injizierten Modulationsstrom umschalten kann, ein optisches Kommunikationssystem, das diese Vorrichtung oder dieses Verfahren verwendet, und dergleichen bereitzustellen.
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers bereitgestellt, umfassend: einen Vorbereitungsschritt zum Vorbereiten eines Halbleiterlasers, dessen Polarisationsmode von Schwingungslicht zwischen zwei unterschiedlichen Polarisationsmoden umgeschaltet werden kann; einen Injektionsschritt zum Injizieren eines Modulationsstroms in einen Abschnitt eines Lichtwellenleiters des Halbleiterlasers, um die Polarisationsmode von Schwingungslicht zwischen den beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden umzuschalten; einen Erhalteschritt zum Erhalten von Licht in einer Polarisationsmode und Licht in der anderen Polarisationsmode aus dem Schwingungslicht von dem Halbleiterlaser; einen Umwandlungsschritt zum Umwandeln von Licht in zumindest einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in ein elektrisches Signal; und einen Steuerschritt zum Steuern des in den Halbleiterlaser injizierten Stroms auf der Grundlage des elektrischen Signals derart, daß ein Modulationszustand (beispielsweise eine Lichtintensität wie etwa eine Spitzenintensität und eine gemittelte Intensität zumindest einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden oder der Schwingungswellenlänge derselben) von Licht aus dem Halbleiterlaser stabilisiert wird.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers bereitgestellt, umfassend: einen Halbleiterlaser; eine Erhalteeinheit zum Erhalten von Licht in einer Polarisationsmode und Licht in einer anderen Polarisationsmode aus Schwingungslicht eines Halbleiterlasers; eine Umwandlungseinheit zum Umwandeln von Licht in zumindest einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in ein elektrisches Signal; und eine Steuereinrichtung zum Steuern von in den Halbleiterlaser injizierten Stroms auf der Grundlage eines elektrischen Signals derart, daß ein Modulationszustand von Licht aus dem Halbleiter stabilisiert wird. Die Polarisationsmode von Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser kann durch Injizieren eines Modulationsstroms in einen Abschnitt eines Lichtwellenleiters des Halbleiterlasers zwischen zwei unterschiedlichen Polarisationsmoden umgeschaltet werden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisches Kommunikationssystem zum Kommunizieren über eine Lichtübertragungsleitung, die Signale von einer Senderseite an eine Empfängerseite überträgt, bereitgestellt. Das System umfaßt eine Lichtquelle, die eine wie vorstehend angegebene Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers einschließt, eine Koppeleinheit zum Einkoppeln von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus einem Halbleiterlaser in die Lichtübertragungsleitung; und einen Empfänger zum direkten Erfassen des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen, über die Lichtübertragungsleitung übertragenen Polarisationsmoden. Der Empfänger ist auf der Empfängerseite angeordnet.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine optoelektrische Umwandlungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend eine Lichtquelle, die eine Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers wie vorstehend angegeben einschließt, eine Koppeleinheit zum Einkoppeln von Licht in einer von zwei unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser in eine Lichtübertragungsleitung, und einen Empfänger zum direkten Erfassen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen, über die Lichtübertragungsleitung übertragenen Polarisationsmoden.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein optisches Kabelfernsehsystem zum Kommunizieren über eine Lichtübertragungsleitung, die Signallicht von einem Sendezentrum an eine Teilnehmerseite überträgt, bereitgestellt. Das System umfaßt eine Lichtquelle, die eine Vorrichtung zum Ansteuern eins Halbleiterlasers wie vorstehend angegeben aufweist, eine Koppeleinheit zum Einkoppeln von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser in die Lichtübertragungsleitung, und einen Empfänger und ein optisches Filter zum direkten Erfassen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen, über die Lichtübertragungsleitung übertragenen Polarisationsmoden. Die Lichtquelle und die Koppeleinheit sind in dem Sendezentrum angeordnet, und der Empfänger und das optische Filter sind auf der Teilnehmerseite angeordnet.
Diese Vorteile sowie weitere werden in Verbindung mit der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele in Zusammenhang mit den Zeichnungen leichter verständlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Lichtquelle, deren Schwingungslicht direkt polarisationsmoduliert wird;
Fig. 2 veranschaulicht Schwingungseigenschaften einer Doppelelektroden-DFB-LD, deren Schwingungslicht direkt polarisationsmoduliert wird;
Fig. 3 veranschaulicht ein Umschaltverhalten von Schwingungslicht zwischen einer TE-Mode und einer TM-Mode;
Fig. 4A, 4B und 4C sind jeweils Darstellungen von Lichtintensitäten von Schwingungslicht in drei Fällen des Umschaltbereichs;
Fig. 5 ist eine Darstellung eines Umschaltverhaltens von Schwingungslicht zwischen einer TE-Mode und einer TM-Mode;
Fig. 6A ist eine Darstellung einer Änderung in der Lichtausgabe in einer TE-Mode, die auftritt, wenn Schwingungslicht zwischen der TE-Mode und der TM-Mode umgeschaltet wird;
Fig. 6B ist eine Darstellung einer Änderung in der Lichtausgabe in der TM-Mode, die auftritt, wenn Schwingungslicht zwischen der TE-Mode und der TM-Mode umgeschaltet wird;
Fig. 6C ist eine Darstellung einer Änderung in der Lichtausgabe einer Lichtquelle, die auftritt, wenn Schwingungslicht zwischen der TE-Mode und der TM-Mode umgeschaltet wird;
Fig. 7 ist eine Darstellung eines Mechanismus zum Beibehalten eines Biaspunkts;
Fig. 8A ist eine Darstellung einer Änderung in der Lichtausgabe in der TE-Mode, die auftritt, wenn Schwingungseigenschaften variieren;
Fig. 8B ist eine Darstellung einer Änderung in der Lichtausgabe in der TM-Mode, die auftritt, wenn Schwingungseigenschaften variieren;
Fig. 9 ist eine Ansicht, die ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Ansteuern eines Halbleiterlasers gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 10 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen der Amplitude des Modulationsstroms und dem Extinktionsverhältnis der Schwingungspolarisationsmodulation;
Fig. 11A ist eine Ansicht, die die Struktur eines in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten Halbleiterlasers darstellt;
Fig. 11B ist eine Darstellung von Eigenschaften eines in dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten Halbleiterlasers;
Fig. 12A, 12B, 12C und 12D sind jeweils Darstellungen des Ansteuerprinzips eines in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Halbleiterlasers;
Fig. 13 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen einer Abweichung von einem optimalen Biaspunkt und der Intensität von Licht in der TM-Mode;
Fig. 14 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers gemäß der Erfindung;
Fig. 15 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen einer Abweichung von einem optimalen Biaspunkt und der Ausgabeintensität eines im Gleichgewicht befindlichen Modulators, der in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
Fig. 16 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers gemäß der Erfindung;
Fig. 17 ist eine Darstellung einer Abstimmkennlinie eines in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten abstimmbaren Lasers;
Fig. 18 ist eine Ansicht des dritten Ausführungsbeispiels einer Anordnung zum Ansteuern einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 19 ist eine Querschnittsansicht eines vierten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung entlang einer Wellenleiterrichtung;
Fig. 20 ist eine perspektivische Ansicht eines fünften Ausführungsbeispiels einer hybriden integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 21 ist eine Querschnittsansicht eines sechsten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung entlang einer Wellenleiterrichtung;
Fig. 22 ist eine Darstellung von Eigenschaften eines in dem sechsten Ausführungsbeispiel verwendeten Vorwärtskopplerabschnitts;
Fig. 23 ist eine perspektivische Ansicht eines siebten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 24 ist eine Ansicht eines achten Ausführungsbeispiels einer Anordnung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers gemäß der Erfindung;
Fig. 25 ist ein Blockdiagramm eines neunten Ausführungsbeispiels eines Systems zum Steuern einer Lichtquelle, deren Schwingungslicht direkt polarisationsmoduliert wird, gemäß der Erfindung;
Fig. 26 ist eine Darstellung der Beziehung zwischen I2b und einem Fehlersignal;
Fig. 27 ist ein Blockdiagramm eines zehnten Ausführungsbeispiels eines Systems zum Steuern einer Lichtquelle gemäß der Erfindung;
Fig. 28 ist ein Blockdiagramm eines zwölften Ausführungsbeispiels eines System zum Steuern einer Lichtquelle gemäß der Erfindung;
Fig. 29 ist eine Darstellung des Prinzips zum Stabilisieren der Ausgabe einer in dem zwölften Ausführungsbeispiel verwendeten Lichtquelle;
Fig. 30 ist ein Blockdiagramm eines dreizehnten Ausführungsbeispiels eines System zum Steuern einer Lichtquelle gemäß der Erfindung;
Fig. 31 ist eine Darstellung des Prinzips zum Stabilisieren der Ausgabe einer in dem dreizehnten Ausführungsbeispiel verwendeten Lichtquelle;
Fig. 32 ist eine perspektivische Ansicht eines fünfzehnten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 33 ist eine perspektivische Ansicht eines sechzehnten Ausführungsbeispiels einer hybriden integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 34 ist eine Querschnittsansicht eines siebzehnten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 35 ist eine perspektivische Ansicht eines achtzehnten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 36 ist eine perspektivische Ansicht eines neunzehnten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 37 ist eine perspektivische Ansicht eines zwanzigsten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 38A ist ein Blockdiagramm einer konzeptionellen Struktur eines zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels einer integrierten optischen Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 38B ist eine perspektivische Ansicht der Struktur des zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels;
Fig. 39A und 39B sind jeweils Blockdiagramme, die Hauptabschnitte eines dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigen;
Fig. 39C und 39D sind jeweils Darstellungen von Eigenschaften eines Demultiplexers und optischer Filter, die in dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
Fig. 40 ist eine perspektivische Ansicht eines vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 41 ist ein Diagramm, das die Strom-Lichtausgabe-Kennlinien eines Halbleiterlasers darstellt;
Fig. 42 ist ein Diagramm, das eine Wellenform einer modulierten Ausgabe eines Halbleiterlasers darstellt;
Fig. 43A und 43B sind jeweils Darstellungen von Schwingungsspektren von Lichtquellen und Transmissivitäten optischer Filter, die in dem vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet werden;
Fig. 44A und 44C sind Darstellungen einer Stromänderung in einer Lichtquelle, die in dem vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird;
Fig. 44B und 44D sind jeweils Darstellungen einer Änderung in der Lichtausgabe in einer TE-Mode und einer Änderung in der Lichtausgabe in einer TM-Mode;
Fig. 45 ist eine perspektivische Ansicht eines fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 46 ist eine Ansicht von eines sechsundzwanzigsten Ausführungsbeispiels eines optischen Kommunikationssystems gemäß der Erfindung;
Fig. 47 ist eine Darstellung einer Abstimmkennlinie eines abstimmbaren Lasers, der in dem sechsundzwanzigsten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
Fig. 48 ist eine Ansicht eines siebenundzwanzigsten Ausführungsbeispiels eines optischen Knotens gemäß der Erfindung;
Fig. 49 ist eine Ansicht eines optischen LAN-Systems, das optische Knoten von Fig. 48 verwendet, gemäß der Erfindung;
Fig. 50 ist eine Ansicht eines achtundzwanzigsten Ausführungsbeispiels eines optischen CATV-Systems gemäß der Erfindung; und
Fig. 51 ist eine Ansicht eines neunundzwanzigsten Ausführungsbeispiels eines optischen Kommunikationssystems gemäß der Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 9 bis 13 beschrieben.
Wie in Fig. 11A, welche eine perspektivische Ansicht ist, die eine rechtsseitige Hälfte eines Doppelelektroden-DFB-LD (Laserdiode)-Halbleiterlasers zeigt, dargestellt, beinhaltet der Laser ein n-InP-Substrat 101, eine n-InP-Pufferschicht 102, auf der ein Beugungsgitter g mit einer Tiefe von 0,05 um ausgebildet ist, eine untere n-In0,82Ga0,18As0,4P0,6-Lichtleiterschicht 103 mit einer Dicke von 0,2 um, eine aktive Schicht 104 mit einer belasteten bzw. gestreckten Quantenquellenstruktur, eine p- InP-Überzugschicht 105, eine p-In0,53Ga0,47As-Kontaktschicht 106, eine vergrabene InP-Schicht hohen Widerstands 107, einen Elektrodentrennbereich 108, der durch Entfernen der Kontaktschicht 106 erzeugt wird, eine Elektrode 109 aus einem Cr/AuZnNi/Au- Film, die sich auf der Lichtemissionsseite befindet, über die ein konstanter Biasstrom 12 injiziert wird, eine Elektrode 110 aus einem Cr/AuZnNi/Au-Film, über die ein signalüberlagerter Strom (I&sub1; + ΔI&sub1;) injiziert wird, eine Elektrode 111 aus einem Au- GeNi/Au-Film, die auf der Unterseite des Substrats 101 ausgebildet ist, und eine Antireflexionsbeschichtung 112 aus einem SiO-Film, die auf nur einer Endfläche auf einer Seite gegenüber der Lichtemissionsseite abgeschieden ist. Die aktive Schicht 104 ist aus zehn Paaren intrinsischer In0,28Ga0,72As-Quellenschichten (Dicke: 10 nm) und intrinsischer In0,82Ga0,18As0,4P0,6- Sperrschichten (Dicke: 10 nm) aufgebaut. In der aktiven Schicht 104, die eine spannungsbelastete Multiquantenquellenschicht ist, wird die Übergangsenergie zwischen dem Niveau schwerer Löcher in dem Valenzband und dem Bodenniveau von Elektronen in dem Leitungsband (Ehh0 - Ee0) gleich der Übergangsenergie zwischen dem Niveau leichter Löcher in dem Valenzband und dem Bodenniveau von Elektronen in dem Leitungsband (E1h0 - Ee0) gemacht. Daher ist im Vergleich zu einem gewöhnlichen DFB-Laser eine Schwingungsschwelle für eine TM-Mode (die der Übergangsenergie (E1h0 - Ee0) entspricht) niedrig und kann die Schwingungspolarisationsmodenumschaltung zwischen der TE- und der TM-Mode wirksam durch geeignetes Steuern des in die Einrichtung injizierten Stroms durchgeführt werden. Die Struktur des in Fig. 11A gezeigten Lasers unterscheidet sich von einem in Fig. 9 gezeigten DFB-Laser 1 geringfügig dadurch, daß das Gitter g unter (nicht über) der aktiven Schicht 104 ausgebildet ist. Diese Laser arbeiten jedoch auf im wesentlichen dieselbe Art und Weise.
Das Prinzip dieses Ausführungsbeispiels wird nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 9 und 10 kurz beschrieben. Ein digitales Signal mit einer kleinen Amplitude wird dem in eine Elektrode des Doppelelektroden-DFB-Halbleiterlasers injizierten Biasstrom I&sub1; überlagert, so daß die Polarisationsmodulation zwischen der TE-Mode und der TM-Mode umgeschaltet wird. Die Polarisationsmodulation bezieht sich auf Techniken zum Modulieren der Polarisationsebene über der Zeit, wie in Fig. 42 dargestellt, in Antwort auf ein quadratisches Signal von I&sub1; unter Verwendung des Phänomens, daß die Schwingungspolarisationsmode von der TE- Polarisation auf die TM-Polarisation bei einem gegebenen Biaspunkt umgeschaltet wird, wenn I&sub1; geändert wird, während der Biasstrom I&sub2; konstant gehalten wird, wie in Fig. 41 dargestellt. Fig. 10 veranschaulicht ein Diagramm, in dem die Beziehung zwischen der Amplitude des Modulationsstroms und dem Extinktionsverhältnis für TE-Polarisationslicht nach der Übertragung durch den Polarisationsstrahlteiler 2 mit einem Parameter des Biasstroms I&sub1; aufgezeichnet ist (der Biasstrom I&sub2; wird auf 52,6 mA gehalten). Fig. 10 kann entnommen werden, daß das Extinktionsverhältnis auch bei einer kleinen Modulationsstromamplitude groß ist, wenn I&sub1; = 27,6 mA, so daß dieser Punkt als Optimum bestimmt werden kann. Wenn I&sub1; von diesem Punkt aus abnimmt, ist eine größere Modulationsstromamplitude notwendig, um dasselbe Extinktionsverhältnis zu erhalten. Wenn I&sub1; von diesem Punkt aus zunimmt, kann ein ausreichendes Extinktionsverhältnis auch dann nicht erhalten werden, wenn die Modulationsstromamplitude erhöht wird. Folglich kann ausgesagt werden, daß ein optimaler Punkt für I&sub1; existiert, wobei dies deshalb so ist, weil das Extinktionsverhältnis in Abhängigkeit davon, ob der Biaspunkt näher an dem TE-Polarisationsbereich oder näher an dem TM-Polarisationsbereich liegt, variiert. Daher wird ein Abweichungsbetrag des Biaspunkts unter Verwendung einer Polarisationsmode (in diesem Fall der TM-Polarisationsmode) des modulierten Lichts, das nicht für die optische Übertragung verwendet wird, überwacht und eine Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage dieser Überwachung durchgeführt. Wie in Fig. 9 dargestellt, wird Licht von dem Laser 1 durch den Polarisationsstrahlteiler (PBS) 2 in TE- und TM-Moden geteilt und TM-Licht von einer Fotodiode 3 empfangen. Der Biasstrom I&sub1; wird durch eine Stromquelle zum Ansteuern des Lasers 1 gesteuert. Wie in Fig. 13 dargestellt, nimmt das Überwachungssignal ab, wenn sich der Biaspunkt in Richtung des TM-Polarisationsbereichs verschiebt, und zu, wenn sich der Biaspunkt in Richtung des TE- Polarisationsbereichs verschiebt. Daher kann der Abweichungsbetrag durch dieses Signal erfaßt werden, und kann ein Rückkopplungssteuersystem aufgebaut werden. Unter Verwendung des vorstehenden Ansteuerverfahrens kann das Extinktionsverhältnis von auf die Übertragungsleitung zu übertragendem TE-Licht stabilisiert werden.
Nachstehend wird der Betrieb des Lasers beschrieben. Fig. 11B veranschaulicht Schwingungsspektren, die beobachtet werden, wenn Biasströme über die Elektroden 109 und 110 injiziert werden und sich ein Zustand unmittelbar vor der Laserschwingung einstellt. Die der Übergangsenergie zwischen dem Niveau von leichten Löchern und dem Bodenniveau von Elektronen (E1h0 - Ee0) entsprechende Wellenlänge ist näherungsweise 1,56 um, und die der Übergangsenergie zwischen dem Niveau von schweren Löchern und dem Bodenniveau von Elektronen (Ehh0 - Ee0) entsprechende Wellenlänge ist ebenfalls näherungsweise 1,56 um. Die Schwingungsspektren der TE-Mode (ausgezogene Linie) und der TM-Mode (punktierte Linie) sind im wesentlichen identisch. Der Abstand des Beugungsgitters g ist auf 240 nm festgelegt derart, daß die durch das Beugungsgitter g bestimmten verteilten Rückkopplungswellenlängen für beide Moden in die Nähe der der Übergangsenergie (E1h0 - Ee0) entsprechenden Wellenlänge f allen. Folglich wird die Bragg-Wellenlänge der TE-Mode zu 1,562 um, und wird die Bragg-Wellenlänge der TM-Mode zu 1,558 um.
Die Umschaltung zwischen der TE- und der TM-Mode findet wie vorstehend beschrieben statt, wenn ein Gleichsignal-Biasstrom von 52 mA über die Elektrode 109 injiziert und ein digitales Signal mit der Amplitude von 5 mA einem über die Elektrode 110 injizierten Gleichsignal-Biasstrom von 27,6 mA überlagert wird. Das Laserlicht wird durch einen Polarisationsstromteiler 2 wie in Fig. 9 gezeigt in eine TE-Polarisation und eine TM-Polarisation geteilt. Fig. 12A bis 12D veranschaulichen Wellenformen jeweiliger Signale. Fig. 12A veranschaulicht die Wellenform eines von einer Stromquelle 7 gelieferten Modulationsstroms ΔI&sub1;, dem das digitale Signal überlagert ist, Fig. 12B veranschaulicht die Wellenform einer von dem Laser 1 emittierten Lichtausgabe, Fig. 12C veranschaulicht die Wellenform einer Lichtausgabe in der TE-Mode, und Fig. 12D veranschaulicht die Wellenform einer Lichtausgabe in der TM-Mode. Die Intensität von von dem Laser 1 emittiertem Licht bleibt im wesentlichen unverändert, wie in Fig. 12B dargestellt 12B, jedoch wird seine Polarisationsmode moduliert. Die Ausgabewellenform von Licht mit der TM-Mode ist in Phase mit der Wellenform des Modulationsstroms ΔI&sub1;, jedoch in einer gegenphasigen Beziehung zu der Ausgabewellenform von Licht mit der TE-Mode, wie in Fig. 12C und 12D dargestellt. Die Modulationsfrequenz reicht von 200 kHz bis 5 GHz. Die Niederfrequenzbereichkennlinie ist aufgrund von Wärmeeinflüssen nicht gut.
Auf Fig. 9 Bezug nehmend wird das Ausgabelicht von der Lichtquelle 1, deren Frequenz und Polarisationsmoden beide moduliert werden, wird durch den PBS 2 in TE-Licht und TM-Licht geteilt. Das TE-Licht wird über einen Isolator 10 in eine optische Faser 9 gekoppelt und durch die optische Faser 9 übertragen. Der Isolator 10 besteht aus einem Faraday-Rotator, der die Polarisationsebene des Lichts um 45º dreht, und Glan-Thompson-Prismen, zwischen denen der Faraday-Rotator angeordnet ist. Der Isolator 10 verhindert nicht nur, daß reflektiertes Licht aus der optischen Faser 9 und dergleichen auf den Halbleiterlaser 1 einfällt und die Schwingung stört, sondern verbessert auch das Extinktionsverhältnis zwischen TE-Licht und TM-Licht unter Verwendung der an gegenüberliegenden Seiten des Isolators 10 angeordneten Glan-Thompson-Prismen. Hier kann ein Extinktionsverhältnis zwischen TE-Licht und TM-Licht von mehr als 20 dB erhalten werden, und kann eine ASK-Übertragung mit dem Extinktionsverhältnis eines solchen Werts erreicht werden.
Andererseits wird TM-Licht durch einen Fotodetektor oder die Fotodiode 3 erfaßt und überwacht. Wenn dieses Signal durch ein Tiefpaßfilter (LPF) 4 in ein Signal umgewandelt wird, dessen Hand kleiner als 10 kHz ist, werden Komponenten, die durch schnelle Signale von mehr als 100 Mbps moduliert werden, gemittelt und variieren ihre Ausgaben, wie in Fig. 13 dargestellt, in Abhängigkeit von dem Betrag der Abweichung von einem optimalen Biasstrompunkt. Daher wird, wenn die Ausgabe des LPF 4 mit einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker 8 verglichen wird und die Verstärkerausgabe an eine Stromquelle 5 zum Injizieren eines Gleichsignal-Biasstroms in die Elektrode 110 zurückgeführt wird, der Biasstrompunkt automatisch stabilisiert. Die Ausgabe des Differenzverstärkers 8 kann zu einer Stromquelle 6 zum Injizieren eines Gleichsignal-Biasstroms in die Elektrode 109 zurückgeführt werden. Die automatische Stabilisierung wird durch ein Proportional-plus-Integral-Steuerung (PI) durchgeführt, und es ist möglich, eine Änderung in dem Extinktionsverhältnis durch Optimieren des Verstärkungs- oder Rückkopplungsverhältnisses und der Integrationszeit über lange Zeit auf weniger als 1% zu reduzieren. Folglich kann eine Langzeit- Fehlerrate, die das Problem einer bekannten Polarisationsmodenmodulationsübertragung war, weiter reduziert werden.

Zweites Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 14 und 15 beschrieben. Ein durch a in Fig. 14 angegebener Abschnitt ist ein Halbleiter-DFB-Laser, der eine ähnliche Struktur wie der des ersten Ausführungsbeispiels hat, mit der Ausnahme, daß eine Dreifachelektrodenstruktur verwendet wird und ein Phaseneinstellbereich, in dem eine aktive Schicht entfernt ist, unter einer Mittelelektrode 210 bereitgestellt ist. Auf diese Art und Weise wird die Steuerbarkeit der Polarisationsmodenumschaltung weiter verbessert.
Wie in Fig. 14 gezeigt, beinhaltet der Laser ein n-InP-Substrat 201, eine n-InP-Pufferschicht 202, auf der ein Beugungsgitter g mit einer Tiefe von 0,05 um ausgebildet ist, eine untere n- In0,82Ga0,18As0,4P0,6-Lichtleiterschicht 203 mit einer Dicke von 0,2 um, eine aktive Schicht 204 mit einer gestreckten Quantenquellenstruktur, eine p-InP-Überzugschicht 205, p-In0,53Ga0,47As- Kontaktschichten 206 und 206', eine vergrabene InP-Schicht 207 hohen Widerstands, Elektrodentrennbereiche 208 und 208', die jeweils durch Entfernen der Kontaktschicht 206 erzeugt werden, Elektroden 209 und 209' aus einem Cr/AuZnNi/Au-Film, die sich auf den Lichtemissionsseiten befinden, über die ein konstanter Biasstrom 12 injiziert wird, eine Elektrode 210 aus einem Cr/AuZnNi/Au-Film, über die ein Signal eines überlagerten Stroms (I&sub1; + ΔI&sub1;) injiziert wird, eine Elektrode 211 aus einem AuGeNi/Au-Film, die auf der Unterseite des Substrats 201 ausgebildet ist, und Antireflexionsbeschichtungen 212 und 212' aus einem SiO-Film, die auf Endflächen des Lasers abgeschieden sind. Die aktive Schicht 204 ist aus zehn Paaren von intrinsischen In0,28Ga0,18As-Quellenschichten (Dicke: 10 nm) und intrinsischen In0,82Ga0,18As0,4P0,6-Sperrschichten (Dicke: 10 nm) aufgebaut.
Der Phaseneinstellbereich wird durch selektives Wiederaufwachsen einer intrinsischen In0,82Ga0,18As0,4P0,6-Lichtleiterschicht 213, einer p-InP-Überzugschicht 214, einer p-In0,53Ga0,47As-Kontaktschicht 215 nach dem Ätzen der Kontaktschicht, der Überzugschicht und der aktiven Schicht erzeugt. Der Abstand und dergleichen des Gitters g sind dieselben wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Nachstehend wird der Betrieb des vorstehenden Lasers beschrieben. In einem Stromansteuerverfahren wird derselbe Gleichsignal-Biasstrom I&sub2; aus einer Stromquelle 217 in die Elektroden 209 und 209' injiziert, und werden der Gleichsignal-Biasstrom I&sub1; aus einer Stromquelle 216 und der Modulationsstrom ΔI&sub1; in die Elektrode 210 injiziert.
Die Umschaltung zwischen der TE- und der TM-Mode findet wie vorstehend beschrieben statt, wenn I&sub2; = 60 mA, I&sub1; = 20 mA und das digitale Signal ΔI&sub1; = 2 mA.
Verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel bleibt die Verstärkung unverändert und wird nur die Phase in dem Phaseneinstellbereich unter der Mittelelektrode 210 gesteuert, und wird die Phase durch Ändern des Brechungsindex aufgrund nur einer Änderung in der Trägerdichte mit geringem Einfluß von Wärme gesteuert. Daher können ein hoher Wirkungsgrad und ein breites Modulationsband erhalten werden. Das heißt, die Amplitude des Modulationsstroms ΔI&sub1; ist klein (d. h. 2 mA), und das Modulationsband ist auf einen Bereich zwischen 10 kHz und 5 GHz erweitert.
Die Stabilisierung eines Biasstrompunkts wird auf die folgende Art und Weise durchgeführt.
Der Gleichsignal-Biasstrom I&sub1; wird durch eine sinusförmige Welle aus einem Sinuswellengenerator 218 moduliert. Die sinusförmige Welle hat eine Frequenz von 20 kHz und eine Amplitude von etwa 0,2 mA, die keine Polarisationsmodenumschaltung verursacht. TM-Licht wird durch einen Polarisationsstrahlteiler 220 entnommen und durch eine Fotodiode 221 erfaßt. Die Ausgabe der Fotodiode 221 wird durch einen im Gleichgewicht befindlichen Modulator oder Multiplizierer 222 mit der sinusförmigen Welle gemischt. Wenn dieses Signal über ein Tiefpaßfilter 223, dessen Eckfrequenz 10 kHz beträgt, übertragen wird, hat die Ausgabe des LPF 223 eine gegenüber der Ausgabe in Fig. 13 unterschiedliche Wellenform, wie in Fig. 15 gezeigt. Bei dieser Wellenform von Fig. 15 wird die Anstiegskennlinie auf der linken Seite eines Spitzenwerts genutzt. Die Ausgabe des LPF 223 wird durch einen Differenzverstärker 224 mit einer Bezugsspannung verglichen, und die Verstärkerausgabe wird zu der Stromquelle 216 von I&sub1; zurückgeführt. Auf diese Art und Weise kann eine Leistungsschwankung von TM-Polarisationslicht genauer als in dem ersten Ausführungsbeispiel erfaßt werden.
Wenn ein Isolator 219 vor der Erfassung von TM-Licht angeordnet wird, kann Rauschen in TE-Licht weiter entfernt werden, und kann Rückkehrlicht zu dem Laser verhindert werden. In dem Fall, in dem Rückkehrlicht zu dem Laser durch Neigen der Fotodiode 221 aus einer Richtung von auf die Fotodiode 221 einfallendem Licht reduziert wird, beispielsweise, kann ein Polarisator anstelle des Isolators verwendet werden.

Drittes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 16 und 17 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Laser als eine Lichtquelle für Wellenlängenteilungsmultiplexübertragung verwendet, so daß die Schwingungswellenlänge eines in dem ersten oder dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen DFB-Lasers durch Steuern der Gleichsignal-Biasströme geändert wird und auch eine Wellenlängenstabilisierung durchgeführt wird.
Die Wellenlängenabstimmkennlinie eines in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Dreifachelektroden-DFB-Lasers ist in Fig. 17 dargestellt. Hier werden über die Elektroden 209 und 209' injizierte Ströme I&sub2; und I&sub2;' unabhängig gesteuert, und wird das Verhältnis zwischen denselben variiert, während die Amplitude von I&sub2; + I&sub2;' auf einem konstanten Wert von 60 mA gehalten wird. Ferner wird auch der Gleichsignal-Biasstrom I&sub1; auf 20 mA gehalten, und wird die Messung in einem Bereich durchgeführt, in dem eine Einzelmodenschwingung in der TE-Mode bewirkt wird. Wie in Fig. 17 dargestellt kann, wenn das Stromverhältnis von 0,1 auf 0,4 geändert wird, eine abstimmbare Breite von etwa 3,0 nm mit einer beibehaltenen Einzelmode erhalten werden.
Die Schwingungswellenlänge wird durch ein System ähnlich dem des zweiten Ausführungsbeispiels stabilisiert, wie in Fig. 16 gezeigt. In dem dritten Ausführungsbeispiel jedoch wird Licht über einen Wellenlängendiskriminator zum Erfassen einer Änderung in der Schwingungswellenlänge, wie beispielsweise ein Fabry-Perot-Etalon 303, übertragen und das Licht erfaßt. Wenn die Schwingungswellenlänge kürzer ist als ein Übertragungsspitzenwert des Fabry-Perot-Etalons 303, wird die Schwingungswellenlänge eines DFB-Lasers 301 gegenphasig zu der sinusförmigen Welle aus einem Sinuswellengenerator 308 geändert. Das Lichtsignal wird durch eine Fotodiode 304 erfaßt, und die Ausgabe eines im Gleichgewicht befindlichen Modulators 305 ist negativ. Wenn die Schwingungswellenlänge länger ist als der Übertragungsspitzenwert des Fabry-Perot-Etalons 303, ändert sich die Schwingungswellenlänge des DFB-Lasers 301 auf eine inphasige Beziehung zu der Welle aus dem Sinuswellengenerator 308.
Auf vergleichbare Art und Weise wird das Lichtsignal durch die Fotodiode 304 erfaßt, und ist die Ausgabe des im Gleichgewicht befindlichen Modulators 305 positiv. Wenn die Schwingungswellenlänge genau in dem Übertragungsspitzenwert des Fabry-Perot- Etalons 303 liegt, ändert sich die Schwingungswellenlänge des DFB-Lasers 301 auf eine doppelte Frequenz in Bezug auf die Welle aus dem Sinuswellengenerator 308. Das Lichtsignal wird durch die Fotodiode 304 erfaßt, und die Ausgabe des im Gleichgewicht befindlichen Modulators 305 ist Null. Daher wird die Schwingungswellenlänge des DFB-Lasers 301 auf dem Übertragungsspitzenwert des Fabry-Perot-Etalons 303 durch Rückkopplungssteuerung stabilisiert. In diesem Ausführungsbeispiel hat das Fabry- Perot-Etalon 303 einen freien Spektralbereich (FSR) von 10 GHz und eine Feinheit von 10, so daß die Schwingungswellenlängen des DFB-Lasers 301 in Intervallen von 10 GHz (etwa 0,05 nm) mit einer Wellenlängenstabilität von weniger als 0,1 GHz angeordnet werden können. Durch Ändern der Ausgestaltung des Fabry-Perot- Etalons 303 können das Wellenlängenintervall und die Stabilität auf jeweils gewünschte Werte festgelegt werden.
Das Signal/Rausch-Verhältnis (S/N) zwischen dem durch das Fabry-Perot-Etalon 303 erfaßten Ausmaß an Wellenlängenfluktuation und dem Ausmaß an Fluktuation in der Lichtleistung der TM-Mode beträgt mehr als 10, so daß das S/N ausreichend ist, um die Rückkopplungssteuerung durchzuführen.
Folglich kann, wenn eine derartige Wellenlängenstabilisierung und die in dem zweiten Ausführungsbeispiel beschriebene Biaspunktstabilisierung gleichzeitig parallel durchgeführt werden, ein optimales Verfahren zum Ansteuern einer Lichtquelle für eine Wellenlängenteilungsmultiplexübertragung erhalten werden. Dies wird mittels einer Anordnung durchgeführt, in der beispielsweise Strukturen des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels parallel angeordnet sind.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der DFB-Laser 301 mit einer niedrigen Frequenz moduliert, ähnlich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel, und wird die Steuerung durchgeführt, jedoch kann die Steuerung ohne eine solche Niederfrequenzmodulation durchgeführt werden, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. In Fig. 16 ist das Bezugszeichen 302 ein Polarisationsstrahlteiler, ist das Bezugszeichen 306 ein Tiefpaßfilter, ist das Bezugszeichen 307 ein Differenzverstärker, ist das Bezugszeichen 309 eine Stromquelle, die für die Mittelelektrode des DFB-Lasers 301 bereitgestellt ist, sind Bezugszeichen 310 und 311 Stromquellen, die jeweils für die Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des DFB-Lasers 301 bereitgestellt sind.

Viertes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 18 und 19 beschrieben. Fig. 18 ist eine perspektivische Ansicht einer integrierten Halbleitereinrichtung, und Fig. 19 veranschaulicht deren Querschnitt entlang ihres Wellenleiters.
Wie in Figur gezeigt 18, sind ein Dreifachelektroden-DFB-Laser 401, eine Polarisationsmodenteiler 402 mit einer Y-Verzweigungsstruktur und ein Fotodetektor 403 zum Erfassen nur einer Schwingungspolarisationsmode integriert. Wellenleiter sind durch eine vergrabene Struktur 406 aus einem InP hohen Widerstands ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein SiN- Film nur auf einen Bereich 404 des Modenteilers 402 aufgebracht, und wird eine Vergütung durchgeführt, um ein Mischen oder Stören einer Supergitterschicht in dem Wellenleiter dort durchzuführen. Durch das Mischen der Supergitterschicht wird der Brechungsindex für die TE-Polarisation verringert, während der Brechungsindex für die TM-Polarisation erhöht wird (vgl. Suzuki et al., "Polarization Mode Filter/Splitter Using Mixing of Semiconductor Super-Lattice", Bericht in Symp. Of Japan Electron. Information Communication Academie, OQE 91-160, S. 55, 1991). Als Ergebnis breitet sich nur TM-Polarisationslicht entlang des Bereichs 404 des Modenteilers 402 aus. Folglich wird durch den Fotodetektor 403 nur Licht in der TM-Mode empfangen, während Licht in der TE-Mode durch einen Lichtemissionsabschnitt 405 entnommen wird. Hier kann ein Wert von 10 dB als Extinktionsverhältnis zwischen TE-Licht und TM-Licht, das an den jeweiligen Enden des Y-förmig verzweigenden Polarisationsmodenteilers 402 erscheint, erhalten werden. Natürlich kann Licht in der TE-Mode durch den Fotodetektor 403 empfangen und Licht in der TM-Mode emittiert werden. Der Polarisationsmodenteiler 402 kann durch Aufbringen von ZnO und Durchführen eines Vergütens und Mischens aufgrund der Diffusion von Zn hergestellt werden. Oder es kann ein Metalldünnfilm auf nur einen Wellenleiter aufgebracht werden, um eine asymmetrische Y- Verzweigung zu erzeugen, und kann sich Licht in der TE-Mode entlang einer Metall aufweisenden Seite ausbreiten, da die Verluste in der TM-Mode auf der Metall aufweisenden Seite groß sind (vgl. Y. Yamamoto et al., J. Q. Electron., QE-11, S. 729, 1975). In Bezug auf die Größe der Einrichtung ist die Länge des DFB-Laserabschnitts 401 800 um, ist die Länge des Modenteilerabschnitts 402 etwa 2500 um, ist die Länge des Fotodetektorabschnitts 403 200 um, und ist die Gesamtlänge etwa 3500 um.
Nachstehend werden die Struktur und das Herstellungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 19 beschrieben.
Wie in Fig. 19 gezeigt, beinhaltet die Einrichtung ein n-InP- Substrat 501, eine n-InP-Pufferschicht 502, auf der ein Beugungsgitter g mit einer Tiefe von 0,05 um ausgebildet ist, eine untere n-In0,82Ga0,18As0,4P0,6-Lichtleiterschicht 503 mit einer Dicke von 0,2 gun, eine aktive Schicht 504 mit einer gestreckten Quantenquellenstruktur, eine p-InP-Überzugschicht 505, ein p- In0,53Ga0,47As-Kontaktschicht 506, Elektrodentrennbereiche 508 und 508', die jeweils durch Entfernen der Kontaktschicht 506 erzeugt wurden, p-seitige Elektroden 509 und 509' aus einem Cr/AuZnNi/Au-Film, eine Elektrode 510 aus einem Cr/AuZnNi/Au- Film, über die eine überlagerter Signalstrom injiziert wird, eine Elektrode 511 aus einem AuGeNi/Au-Film, die auf der Unterseite des Substrats 501 ausgebildet ist, eine Elektrode 520 aus einem AuGeNi/Au-Film in dem Fotodetektor 403, und Antireflexionsbeschichtungen 512 und 512' aus einem SiO-Film, die auf gegenüberliegenden Endoberflächen abgeschieden sind. Die aktive Schicht 504 ist aus zehn Paaren von intrinsischen In0,28Ga0,18As- Quellenschichten (Dicke: 10 nm) und intrinsischen In0,82Ga0,18As0,4P0,6-Sperrschichten (Dicke: 10 nm) aufgebaut. In dem DFB-Laserabschnitt 401 und dem Y-förmig verzweigenden Wellenleiterabschnitt 402 werden eine Lichtleiterschicht 513 mit einer Supergitterstruktur, die aus zwanzig Paaren von intrinsischen In0,53Ga0,47As-Quellenschichten (Dicke: 3 nm) und intrinsischen InP-Sperrschichten (Dicke: 5 nm) besteht, eine p-InP- Überzugschicht 514, eine p-In0,59Ga0,41As0,9P0,1-Kontaktschicht 515 (diese Kontaktschicht ist nicht über dem Y-förmig verzweigenden Wellenleiterabschnitt 402 geschichtet) nach Durchführen einer Strukturierung und dann Ätzen der Kontaktschicht, der Überzugschicht und der aktiven Schicht selektiv wiederaufgewachsen. Dann wird nach Durchführen einer Y-förmigen Strukturierung und Ätzen bis hinab auf das Substrat 501 eine vergrabene InP- Schicht hohen Widerstands ausgebildet, um die vergrabene Struktur 406 aufzubauen. Die wiederaufgewachsene Lichtleiterschicht 513 hat einen Energiebandabstand, der einer Wellenlänge von etwa 103 um entspricht, so daß daher diese Struktur einen geringen Verlust für Licht mit der Schwingungswellenlänge von 1,55 um aus dem Laser hat.
In der aktiven Schicht 504, die eine spannungsbelastete Multiquantenquellenschicht ist, ist die Übergangsenergie (ihre entsprechende Wellenlänge: 1,56 um) zwischen dem Niveau schwerer Löcher in dem Valenzband und dem Bodenniveau von Elektronen in dem Leitungsband (Ehh0 - Ee0) gleich der Übergangsenergie zwischen dem Niveau leichter Löcher in dem Valenzband und dem Bodenniveau von Elektronen in dem Leitungsband (E1h0 - Ee0) gemacht. Daher ist im Vergleich zu einem gewöhnlichen DFB-Laser eine Schwingungsschwelle für die TM-Mode (die der Übergangsenergie (E1h0 - Ee0 entspricht)) niedrig, und kann die Schwingungspolarisationsmodenumschaltung zwischen der TE- und der TM-Mode wirksam durchgeführt werden. Der Abstand des Beugungsgitters g des DFB- Laserabschnitts 401 ist auf 240 nm festgelegt derart, daß die verteilten Rückkopplungswellenlängen für beide durch das Beugungsgitter g bestimmte Moden in die Nähe der der Übergangsenergie (E1h0 - Ee0) entsprechenden Wellenlänge fallen. Folglich wird die Bragg-Wellenlänge der TE-Mode zu 1,562 um, und wird die Bragg-Wellenlänge der TM-Mode zu 1,558 um. Diese sind ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel.
Der DFB-Laserabschnitt 401 kann eine andere Struktur haben, wie beispielsweise eine Struktur, bei der in dem Bereich, der keine aktive Schicht hat (d. h. dem Bereich unter der Elektrode 510) kein Gitter ausgebildet ist, eine Struktur, bei der ein Phasenverschiebungsabschnitt in dem Gitter g ausgebildet ist, oder eine Struktur, bei der alle Bereiche die aktive Schicht 504 aufweisen. Ferner kann einfach ein Doppelelektroden-DFB-Laser verwendet werden. D. h., es kann ein beliebiger Schwingungspolarisationsmodenselektiver Halbleiterlaser verwendet werden.
Nachstehend wird der Betrieb dieses Lasers beschrieben. Die Umschaltung zwischen der TE- und der TM-Mode findet wie vorstehend beschrieben statt, wenn jeder Gleichsignal-Biasstrom von 26 mA über die Elektroden 509 und 509' durch die Gleichstromquellen 410 und 410' injiziert wird und ein digitales Signal 415 mit der Amplitude von 2 mA einem Gleichsignal-Biasstrom von 27,6 mA überlagert wird, der über die Elektrode 510 durch eine Gleichstromquelle 411 injiziert wird. Das Laserlicht wird durch den Polarisationsmodenteiler 402 in eine TE-Polarisation und eine TM-Polarisation geteilt. Die Wellenformen jeweiliger Signale sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen von Fig. 12A bis 12D.
Wie in Fig. 18 gezeigt, wird das Ausgabelicht von der Lichtquelle 401 durch den Modenteiler 402 in TE-Licht und TM-Licht geteilt. Das TE-Licht wird über einen Isolator 420 in eine optische Faser 421 gekoppelt und durch die optische Faser 421 übertragen. Der Isolator 420 besteht aus einem Faraday-Rotator und Glan-Thompson-Prismen, zwischen denen der Faraday-Rotator angeordnet ist. Der Isolator 420 verhindert nicht nur, daß reflektiertes Licht aus der optischen Faser 421 und dergleichen auf den Halbleiterlaser 401 einfällt und die Schwingung stört, sondern verbessert auch das Extinktionsverhältnis zwischen TE- Licht und TM-Licht unter Verwendung der an gegenüberliegenden Seiten des Isolators 420 angeordneten Glan-Thompson-Prismen. Hier kann ein Extinktionsverhältnis zwischen TE-Licht und TM- Licht von mehr als 20 dB erhalten werden, und kann die ASK- Übertragung mit dem Extinktionsverhältnis eines solchen Werts erreicht werden.
Im Vergleich wird TM-Licht durch eine Fotodiode 403 erfaßt und überwacht. Wenn dieses Signal durch ein Tiefpaßfilter (LPF) 414 in ein Signal geändert wird, dessen Band kleiner als 10 kHz ist, werden Komponenten, die durch schnelle Signale von mehr als 100 Mbps moduliert werden, gemittelt und variieren ihre Ausgaben, wie in Fig. 13 dargestellt, in Abhängigkeit von dem Betrag der Abweichung von einem optimalen Biasstrompunkt. Daher wird, wenn die Ausgabe des LPF 414 mit einer Bezugsspannung durch einen Differenzverstärker 413 verglichen wird und dann durch eine Steuerschaltung 412 zu der Stromquelle 411 zum Injizieren des Gleichsignal-Biasstroms in die Elektrode 510 zurückgeführt wird, der Biasstrompunkt automatisch stabilisiert. Die Ausgabe des Differenzverstärkers 413 kann zu der Stromquelle 410 oder 410' zum Injizieren des Gleichsignal-Biasstroms in die Elektrode 509 oder 509' zurückgeführt werden. Die automatische Stabilisierung wird durch ein Proportional-plus-Integral- Steuerung (PI) der Steuerschaltung 412 durchgeführt, und es ist möglich, eine Änderung in dem Extinktionsverhältnis durch Optimieren der Verstärkung und der Integrationszeit über lange Zeit auf weniger als 1% zu reduzieren. Folglich kann ähnlich zu dem ersten Ausführungsbeispiel eine Langzeit-Fehlerrate, die ein Problem einer bekannten Polarisationsmoderunodulationsübertragung war, weiter reduziert werden.
Hier können Ströme, die über die Elektroden 509 und 509' injiziert werden, unabhängig gesteuert werden, um die Schwingungswellenlänge zu ändern. Wenn derselbe Strom wie vorstehend beschrieben über die Elektroden 509 und 509' injiziert wird, ist die Wellenlänge 1,562 um. Wenn das Stromverhältnis dazwischen von 1 : 1 auf 1 : 9 variiert wird, während die Gesamtstromamplitude auf einem konstanten Wert von 52 mA gehalten wird, kann die Wellenlänge um etwa 3 nm auf 1,565 um geändert werden.
Somit wird eine integrierte Halbleitereinrichtung dieses Ausführungsbeispiels durch Verwenden des vorstehend diskutierten Ansteuerverfahrens für optische Wellenlängenteilungsmultiplexkommunikationen geeignet.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 20 beschrieben. In einer in Fig. 20 gezeigten hybriden Vorrichtung ist ein Y-förmig verzweigender Polarisationsmodenteiler 604 auf einem LiNbO&sub3;-Substrat 601 ausgebildet, und sind ein Dreifachelektroden-DFB-Laser 602 und eine Fotodiode 603 mittels Klebstoff an dem Substrat 601 befestigt. In der Modenteiler 604 ist ein Metalldünnfilm 605 derart auf eine Seite des Wellenleiters des Y-förmig verzweigenden Modenteilers aufgebracht, daß sich auf dieser Seite eine TE-Mode entlang des Wellenleiters ausbreiten kann. Eine TM-Mode breitet sich entlang des anderen Wellenleiters aus und wird durch den Fotodetektor 603 erfaßt. Der DFB-Laser 602 hat dieselbe Struktur wie der des DFB-Laserabschnitts des vierten Ausführungsbeispiels. Die Polarisationsmodenmodulation kann durch Anlegen eines Modulationssignals mit der Amplitude von 2 mA an die Mittelelektrode durchgeführt werden. Antireflexionsbeschichtungen sind jeweils auf optischen Koppelabschnitten 606a und 606b und einem Emissionsende 606c von TE-Modenlicht bereitgestellt. Das Ansteuerverfahren und andere dieses Ausführungsbeispiels sind dieselben wie diejenigen des vierten Ausführungsbeispiels.

Sechstes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 21 und 22 beschrieben. Fig. 21 ist eine Querschnittsansicht einer integrierten Halbleitereinrichtung entlang ihres Wellenleiters, bei der ein vertikaler Vorwärtskoppler als Polarisationsmodenteiler verwendet wird und die monolithisch auf einem Halbleitersubstrat integriert ist.
Nachstehend werden die Struktur und das Herstellungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 21 beschrieben.
Wie in Fig. 21 gezeigt, werden eine n-InP-Pufferschicht 702, eine untere n-InGaAsP-Wellenleiterschicht 703 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,1 um und eine n-InP-Überzugschicht 704 während des ersten Aufwachsens aufeinanderfolgend auf einem n- InP-Substrat 701 geschichtet. Ein Beugungsgitter 706 mit einem feinen Abstand von 240 nm wird auf der Überzugschicht 704 in einem DFB-Laserabschnitt ausgebildet, und ein Beugungsgitter 707 mit einem groben Abstand von 14,5 um auf der Überzugschicht 704 wird in einem Vorwärtskopplerabschnitt ausgebildet. In einem Fotodetektorabschnitt wird kein Beugungsgitter ausgebildet. Eine n-InGaAsP-Lichtleiterschicht 705 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,1 um eine obere n-InGaAsP-Wellenleiterschicht 708 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,3 um, eine aktive Schicht 709 mit einer gestreckten Quantenquellenstruktur, eine p-InP-Überzugschicht 710 und eine In0,53Ga0,47As-Kontaktschicht 711 werden während des zweiten Aufwachsens aufeinanderfolgend auf die Überzugschicht 704 geschichtet. Die aktive Schicht 709 ist aus zehn Paaren von intrinsischen In0,28Ga0,72As-Quellenschichten (Dicke: 10 nm) und intrinsischen In0,82Ga0,18As0,4P0,6- Sperrschichten (Dicke: 10 nm) aufgebaut.
Dann wird in dem Mittenabschnitt des DFB-Laserabschnitts und des Vorwärtskopplerabschnitts ein Ätzvorgang bis hinunter auf die obere Wellenleiterschicht 708 durchgeführt, um die aktive Schicht 709 zu entfernen, und werden eine p-InP-Überzugschicht 712 und eine In0,53Ga0,47As-Kontaktschicht 713 während des dritten selektiven Aufwachsens geschichtet. Der Wellenleiter, dessen Breite 2,5 um beträgt, wird durch eine vergrabene Struktur unter Verwendung eines (nicht gezeigten) InP hohen Widerstands erzeugt.
Dann werden eine p-seitige und eine n-seitige Elektrode 714 und 715 erzeugt. In dem DFB-Laserabschnitt wird die p-seitige Elektrode 714 als Dreifachelektrodenstruktur ausgebildet. In dem Vorwärtskopplerabschnitt werden Elektroden- und Kontaktschichten entfernt. Nachdem die Einrichtung zerteilt ist, werden Antireflexionsbeschichtungen 716 und 716' auf gegenüberliegenden Endoberflächen abgeschieden. In Bezug auf die Größe der Einrichtung ist die Länge des DFB-Laserabschnitts 800 um, ist die Länge des Vorwärtskopplerabschnitts 1000 um, und ist die Länge des Fotodetektorabschnitts 200 um.
Nachstehend wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwingungspolarisationsumschaltung zwischen der TE- und der TM-Mode findet in dem DFB-Laserabschnitt statt, wenn ein Modulationssignal mit der Amplitude von 2 mA an die Mittelelektrode angelegt wird, ähnlich zu dem vierten Ausführungsbeispiel. In dem Vorwärtskopplerabschnitt wird ein Teil des sich in der oberen Wellenleiterschicht 708 ausbreitenden Lichts in die untere Wellenleiterschicht 703 (Licht B) gekoppelt und das Licht B entnommen. Fig. 22 veranschaulicht die Koppelkennlinie von dem oberen Wellenleiter 708 in den unteren Wellenleiter 703 in dem Vorwärtskopplerabschnitt, der als ein Wellenlängendiskriminator wirkt. Wie in Fig. 22 gezeigt, zeigt die Filterkennlinie für die TE-Mode eine Mittenwellenlänge von 1,55 um, welches die Schwingungswellenlänge des Lasers ist. Ihre halbe Breite beträgt etwa 5 nm. Andererseits zeigt die Filterkennlinie für die TM-Mode eine Mittenwellenlänge von 1,52 in, welches etwa 30 nm kürzer als 1,55 um ist. Daher breitet sich nur die TE-Mode des Laser-Schwingungslichts bei 1,55 um durch den unteren Wellenleiter 703 aus und wird nur diese entnommen. Die TM-Mode desselben breitet sich entlang des oberen Wellenleiters 708 aus und wird durch den Fotodetektor erfaßt.
Das aus dem unteren Wellenleiter 703 entnommene Licht ist nur die TE-Mode des polarisationsmodulierten Lichts und ist folglich ein ASK-Signal. Das Licht in der TE-Mode wird in eine optische Faser 717 gekoppelt. Das hintere Ende des Fotodetektors kann durch Ätzen oder dergleichen beschädigt werden, um TM- Licht abzuschneiden, das sich durch den oberen Wellenleiter 708 ausbreitet. Somit wird Lecklicht gestreut. Ferner kann ein Isolator vor die optische Faser 717 eingefügt werden.
Das Ansteuerverfahren und die anderen Verfahren sind dieselben wie diejenigen des vierten Ausführungsbeispiels. Der DFB-Laser hat eine wellenlängenabstimmbare Kennlinie einer Breite von etwa 3 nm, wie in dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben. In diesem Wellenlängenbereich nimmt der Koppelwirkungsgrad von TE- Licht in den unteren Wellenleiter 703 nur etwa 25% ab.
In dem Vorwärtskopplerabschnitt kann die Mittenwellenlänge der Filterung durch Anlegen eines elektrischen Felds an denselben geändert werden. Daher kann dann, wenn die Mittenfilterwellenlänge entsprechend zu einer Änderung in der Laser-Schwingungswellenlänge umgeschaltet wird, der Koppelwirkungsgrad unverändert gehalten werden.

Siebtes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 23 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei in dem vierten Ausführungsbeispiel beschriebene Y-förmig verzweigende Polarisationsmodenteiler 402 und 402' auf beiden Emissionsendseiten des DFB-Lasers 401 integriert. Zwei Fotodetektoren 403' und 403" sind in dem Modenteiler 402' auf einer Seite angeordnet, um sowohl TE-Licht als auch TM-Licht zu erfassen. In dem Modenteiler 402 auf der anderen Seite ist nur ein Fotodetektor 403 angeordnet, um nur TM- Licht zu erfassen.
Jeweilige Ausgaben der Fotodetektoren können zum Stabilisieren des Extinktionsverhältnisses wie in dem vierten Ausführungsbeispiel verwendet werden, oder für eine automatische Leistungssteuerung (APC), um die Intensität des Ausgabelichts zu stabilisieren. Dieses Ausführungsbeispiel ist effektiv, wenn TE- Licht benötigt wird, da nur TM-Licht nicht ausreichend ist, um das Extinktionsverhältnis zu steuern.
Das zu entnehmende Licht ist von dem Modenteiler 402 auf einer Seite ausgegebenes TE-Licht, und dieses Licht wird über den Isolator 420 in die optische Faser 421 gekoppelt.
Diese Polarisationsmodenteiler 402 und 402' können hybride Typen, wie in dem fünften Ausführungsbeispiel beschrieben, vertikale Vorwärtskoppler wie in dem sechsten Ausführungsbeispiel beschrieben, oder eine Kombination dieser Elemente sein.
Bei den integrierten Halbleitervorrichtungen der vierten bis siebten Ausführungsbeispiele kann ein optischer Halbleiterverstärker an dem Emissionsende integriert sein, um aus dem Modenteiler entnommenes Licht zu kompensieren.

Achtes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 24 beschrieben. In Fig. 24 ist das Bezugszeichen 801 ein DFB-Laser, der als Lichtquelle wirkt, und ist das Bezugszeichen 802 ein polarisationsunempfindliches AO- Wellenlängenfilter zum Durchführen einer räumlichen Wellenlängentrennung. In dem AO-Filter 802 wird eine Lichtwelle bei einer vorbestimmten Wellenlänge von Eingabelicht 810 in einen Wellenleiter 811 verzweigt, und werden Lichtwellen anderer Wellenlängen in einen Wellenleiter 812 verzweigt. Die volle Breite bei halbem Maximum (FWHM, full-width at half maximum) der Übertragungsbandbreite des Filters 802 ist 2,6 nm. Ferner ist das Bezugszeichen 803 eine optische Faser zum Übertragen eines Lichtsignals durch dieselbe, ist das Bezugszeichen 804 eine Fotodiode zum Empfangen der durch das AO-Filter verzweigten Lichtwelle (Bezugslicht), ist das Bezugszeichen 805 ein Tiefpaßfilter, ist das Bezugszeichen 806 eine elektrische Quelle zum Ansteuern des DFB-Lasers 801, und ist das Bezugszeichen 807 ein Differenzverstärker.
Bei dem DFB-Laser 801 dieses Ausführungsbeispiels kann dann, wenn der über eine Elektrode 809 injizierte Biasstrom I&sub1; fluktuiert, ein wünschenswertes Extinktionsverhältnis auch dann nicht erhalten werden, wenn die Amplitude des Modulationsstroms ΔI&sub1; erhöht wird. Daher wird eine Lichtwelle, die nicht als ein Lichtsignal verwendet wird, getrennt und unter Verwendung eines PBS oder dergleichen erfaßt, und wird unter Verwendung der erfaßten Größe eine Rückkopplungssteuerung durchgeführt. Dieses Verfahren ist in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel zum Erhalten eines höheren Extinktionsverhältnisses wird die Übertragungsmittenwellenlänge des Wellenlängenfilters 802 auf die Wellenlänge der TE-Mode (oder der TM-Mode) von dem DFB-Laser 801, welche Signallicht sein soll, festgelegt, und werden diese Moden getrennt in die Wellenleiter 811 und 812 geführt. Aus den verzweigten Lichtwellen wird das Signallicht der TE-Mode (oder der TM-Mode), das in den Wellenleiter 811 geleitet wurde, in die optische Faser 803 gekoppelt und durch diese übertragen. Andererseits wird die Lichtwelle der TM-Mode (oder der TE-Mode), die in den Wellenleiter 812 geleitet wurde, von der Fotodiode 804 empfangen. Eine Niederfrequenzkomponente wird dem so erhaltenen Signallicht durch das Tiefpaßfilter 805 entnommen, und dieses Signal wird über den Differenzverstärker 807 zu der den Laser ansteuernden elektrischen Quelle 806 zurückgeführt. Auf diese Art und Weise kann eine wünschenswerte Ansteuerung des DFB-Lasers 801 mit einem stabilen Extinktionsverhältnis erreicht werden.

Neuntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 25 beschrieben. Fig. 25 veranschaulicht ein neuntes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum direkten Steuern einer polarisationsmodulationselektiven Lichtquelle. Wie in Fig. 25 gezeigt, beinhaltet ein Hauptabschnitt eine Doppelelektroden-DFB-LD 1-1, einen Polarisationsstrahlteiler (PBS) 1-2, Lichtempfangselemente 1-3-1 und 1-3-2, Verstärker 1-4-1 und 1-4-2, Tiefpaßfilter (LPFs) 1-5-1 und 1-5-2, einen Differenzverstärker 1-6, eine Rückkopplungssteuerschaltung 1-7, einen Schalter 1-8, einen Addierer 1-9, Ansteuerschaltungen 1-10-1 und 1-10-2 und einen Polarisator 1-11.
Die Doppelelektroden-DFB-LD 1-1 ist ein herkömmlicher Halbleiterlaser. Die Doppelelektroden-DFB-LD 1-1 emittiert Licht aus ihren beiden gegenüberliegenden Endoberflächen. Das von der vorderen Endoberfläche emittierte Licht wird in den Polarisator 1-11 geleitet, und nur die TE-Polarisation wird herausgegriffen. Das von der hinteren Endoberfläche emittierte Licht wird zum Steuern des Biasstrompunkts verwendet. Das von der hinteren Endoberfläche emittierte Licht wird durch den PBS 1-2 in die TE-Polarisation und die TM-Polarisation getrennt. Die getrennte TE-Polarisation wird durch das Lichtempfangselement 1-3-1 in ein elektrisches Signal umgewandelt, und das elektrische Signal wird durch den Verstärker 1-4-1 verstärkt. Nachdem eine Niederfrequenzkomponente des Signals durch das LPF 1-5-1 extrahiert ist, wird das extrahierte Signal einem positiven Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 1-6 zugeführt. Das Licht in der TM-Mode wird durch das Lichtempfangselement 1-3-2, den Verstärker 1-4-2 und das LPF 1-5-2 auf eine vergleichbare Art und Weise behandelt.
Das so behandelte Signal wird einem negativen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 1-6 zugeführt. Der Differenzverstärker 1-6 verstärkt eine Differenz zwischen den beiden Eingangssignalen. Seine Ausgabe ist positiv, wenn die Ausgabe des LPF 1-5-1 größer ist als die Ausgabe des LPF 1-5-2, und ist negativ, wenn die Ausgabe des LPF 1-5-1 kleiner ist als die Ausgabe des LPF 1-5-2. Die Ausgabe des Differenzverstärkers 1-6 wird in diesem Steuersystem zu einem Fehlersignal.
Die Rückkopplungssteuerschaltung 1-7 erzeugt ein Steuersignal unter Verwendung des Fehlersignals aus dem Differenzverstärker 1-6. Als Rückkopplungssteuersystem wird bevorzugt eine bekannte PID-Steuerung verwendet. Die Ausgabe der Rückkopplungssteuerschaltung 1-7, d. h. das Steuersignal dieses Steuersystems, wird dem Addierer 1-9 über den Schalter 1-8 zugeführt. Der Schalter 1-8 steuert das EIN/AUS-Schalten in Antwort auf ein Steuer-EIN/AUS-Signal, das von einem Sender geliefert wird. Ein Biassignal und ein Modulationssignal aus dem Sender und das Steuersignal werden dem Addierer 1-9 zugeführt. Der Addierer 1- 9 addiert diese drei Signale, und seine Ausgabe wird der Ansteuerschaltung 1-10-1 zugeführt. Die Ansteuerschaltung 1-10-1 gibt einen Strom entsprechend zu den ihr zugeführten Signalen aus, und der Strom wird der hinteren Elektrode der Doppelelektroden-DFB-LD 1-1 zugeführt.
Die Ansteuerschaltung 1-10-2 gibt einen Strom entsprechend zu dem von dem Sender zugeführten Biassignal aus, und der Strom wird der vorderen Elektrode der Doppelelektroden-DFB-LD 1-1 zugeführt. In der vorstehenden Beschreibung ist der Sender eine Vorrichtung, in welche das Steuersystem dieses Ausführungsbeispiels integriert ist.
Fig. 26 veranschaulicht die Beziehung zwischen der Biaskomponente I2b des in die hintere Elektrode der DFB-LD 1-1 injizierten Stroms und dem Fehlersignal. Ein Abschnitt in der Nähe des Umschaltbereichs ist in Fig. 26 erweitert.
Nachstehend wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Bias für den Umschaltbereich und die Polarisationsmodulation ist derselbe wie diejenigen des vorstehend beschrieben bekannten Beispiels.
Eckfrequenzen der LPFs 1-5-1 und 1-5-2 sind ausreichend niedriger als die Frequenz des Modulationssignals festgelegt. Daher können Signale von beiden LPFs 1-5-1 und 1-5-2 erhalten werden, wenn der Modulationszustand gut ist (d. h. wenn die Umschaltung zwischen der TE-Polarisation und der TM-Polarisation in Übereinstimmung mit dem Modulationssignal und der Lichtausgabe der Lichtquelle durchgeführt wird, wie in Fig. 4A dargestellt). Wenn I2b + I2m/2 mit der Mitte I2sc des Umschaltbereichs zusammenfällt, sind diese beiden Signale aus den LPFs 1-5-1 und 1-5-2 in etwa gleich. In diesem Fall ist das Tastverhältnis des Modulationssignals auf 50% festgelegt.
Falls die Schwingungskennlinie der Doppelelektroden-DFB-LD 1-1 aufgrund einer Änderung der Temperatur und dergleichen variiert und sich die Werte I2sc, I2smin und I2smax des Stroms in dem Umschaltbereich verschieben, wird der Modulationszustand schlechter. Wenn die Beziehungen I2b < I2smin und I2b > I2smax - I2m erfüllt sind, ist die Verschlechterung des Modulationszustands nicht so groß, falls jedoch nicht, wird sich der Modulationszustand stark verschlechtern, wie in Fig. 4B und 4C dargestellt. Dann wird die Differenz zwischen den Ausgangssignalen der LPFs 1-5-1 und 1-5-2 oder die Ausgabe des Differenzverstärkers 1-6 groß.
Das Ausgangssignal oder Fehlersignal des Differenzverstärkers 1-6 ist ein Nulldurchgangssignal, das I2b = I2sc - I2m/2 Null ist. Daher kann I2sc + I2m/2 durch Durchführen einer Rückkopplungssteuerung unter Verwendung dieses Signals als Fehlersignal auf 1290 gebracht werden. Folglich kann der Modulationszustand (vorwiegend eine Differenz zwischen Lichtintensitäten in zwei Polarisationsmoden, wobei als Lichtintensität eine gemittelte Lichtintensität, eine Spitzen-Lichtintensität oder dergleichen herangezogen werden kann) in einem günstigen Zustand gehalten werden, wie in Fig. 4A dargestellt. Die Rückkopplungssteuerung wird durch Steuern des Schalters 1-8 in den EIN-Zustand eingeleitet, nachdem I1b und I2b auf Umschaltpunkte festgelegt sind. Ferner können Abweichungen von I1b und I2b von den Umschaltpunkten zur Einstellzeit durch die Rückkopplungssteuerung automatisch kompensiert werden, so daß die Toleranz für diese Anfangseinstellung moderat wird.

Zehntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein zehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 27 beschrieben. Fig. 27 veranschaulicht ein zehntes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum direkten Steuern einer polarisationsmodulationselektiven Lichtquelle.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem neunten Ausführungsbeispiel von Fig. 25 dadurch, daß die Ausgaben der Tiefpaßfilter (LPFs) 1-5-1 und 1-5-2 einem Subtrahierer 3-1 zugeführt werden, und daß Ausgaben des Subtrahierers 3-1 und die Bezugsspannung dem Differenzverstärker 1-6 zugeführt werden.
Der Subtrahierer 3-1 gibt einen Wert aus, der durch Subtrahieren des Ausgangssignals des LPF 1-5-2 von dem Ausgangssignal des LPF 1-5-1 erzeugt wird. Das Ausgangssignal des Subtrahiereres 3-1 wird einem positiven Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 1-6 zugeführt, und das Ausgangssignal der Bezugsspannungsquelle 3-2 wird einem negativen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 1-6 zugeführt.
Wenn das Tastverhältnis des Modulationssignals von 50% abweicht, wird die Amplitude des Ausgangssignals des LPF 1-5-1 auch in einem günstigen Modulationszustand nicht gleich der des Ausgangssignals des LPF 1-5-2 sein. Daher wird in diesem Fall in dem Aufbau des neunten Ausführungsbeispiels die Vorrichtung durch die Rückkopplungssteuerung in einem von dem günstigen Modulationszustand abgewichenen Zustand stabilisiert. Das zehnte Ausführungsbeispiel zielt darauf ab, dieses Problem zu lösen. Die Ausgabe der Bezugsspannungsquelle 3-2 wird auf eine Differenz zwischen den Ausgangssignalwerten der LPFs 1-5-1 und 1-5-2 in dem günstigen Modulationszustand festgelegt. Infolgedessen kann auch dann, wenn das Modulationssignal verwendet wird, dessen Tastverhältnis von 50% abweicht, der günstige Modulationszustand immer beibehalten werden. In anderer Hinsicht ist das zehnte Ausführungsbeispiel im wesentlichen dasselbe wie das neunte Ausführungsbeispiel.

Elftes Ausführungsbeispiel

In den vorstehenden Ausführungsbeispielen wird die Rückkopplungssteuerung für den in die hintere Elektrode der Doppelelektroden-DFB-LD 1-1 injizierten Strom durchgeführt. Die Rückkopplungssteuerung kann jedoch für einen über die vordere Elektrode des Lasers 1-1 injizierten Strom durchgeführt werden. Ferner können die Einrichtungen zum Erzeugen des Fehlersignals, wie beispielsweise die Verstärker, die LPFs, der Differenzverstärker und dergleichen, durch eine andere Einrichtung zum Erzeugen eines Nulldurchgangssignals, das Null wird, wenn sich der Mittenwert der Modulation (in diesem Ausführungsbeispiel I2b + I2m/2) dem Mittenwert I2sc in dem Umschaltbereich annähert, ersetzt werden. Darüber hinaus wird die Doppelelektroden-DFB-LD in den vorstehenden Ausführungsbeispielen als eine direkte polarisationsmodulationselektive Lichtquelle verwendet, jedoch kann eine Dreifachelektroden-DFB-LD verwendet werden. Andere Lichtquellen mit derselben Funktion können ebenfalls verwendet werden.

Zwölftes Ausführuncrsbeispiel

Falls sich die Formen von Schwingungskennlinien für beide Polarisationsmoden ändern, können die folgenden Probleme auftreten. Zum Beispiel wird dann, wenn sich die Schwingungskennlinien für beide Polarisationsmoden wie in Fig. 7 dargestellt (die Formen der Schwingungskennlinien für beide Polarisationsmoden sind nicht symmetrisch) ändern, die Intensität der TE-Polarisation PTE, wenn I&sub2; = I2E (ein Punkt B in Fig. 7), und wird die Intensität der TM-Polarisation PTM, wenn I&sub2; = I2M (ein Punkt A in Fig. 7). Folglich werden sich die Intensitäten beider Polarisationsmoden unterscheiden (PTE ≠ PTM). Zu dieser Zeit werden die Ausgangssignale beider Polarisationsmoden wie in Fig. 8A und 8B dargestellt. Die Änderung in den Schwingungskennlinien, die mit einer Änderung der Umstände einhergehen, kann die folgenden nachteiligen Einflüsse verursachen. 1) Der Modulationswirkungsgrad fluktuiert aufgrund der Fluktuation in der Intensität des Ausgabelichts. 2) Es wird Chirpen in der optischen Frequenz auftreten, falls sich die Trägerdichte zwischen den Punkten A und B unterscheidet. 3) Die Polarisationsmodenumschaltung wird nicht auftreten, und eine korrekte Modulation kann nicht durchgeführt werden.
Daher kann davon ausgegangen werden, daß eine Konstruktion, bei der die Biaskomponente von 12 gesteuert wird, der Biaspunkt der Modulation in dem Umschaltbereich beibehalten wird und die Intensitäten der TE- und TM-Polarisationsmoden gleich gemacht werden, dieses Problem überwindet.
In Fig. 7 sind die Intensitäten von Ausgabelicht in den TE- und TM-Polarisationsmoden zueinander gleich, wenn die Biaskomponente von I&sub2; I2b' ist. Die Beziehung zwischen δI2b und dem Fehlersignal ist wie in Fig. 26 dargestellt (in Fig. 26 wird die Modulationskomponente jedoch wie eine gleichsignalartige Komponente behandelt), bei dem δI2b eine kleine Abweichung der Biaskomponente von I&sub2; von I2b' ist, bei dem die Ausgabeintensitäten der TE- und TM-Polarisationsmoden gleich sind. Durch Leiten des Fehlersignals in die Rückkopplungssteuerschaltung und Durchführen beispielsweise der PID-Steuerung kann δI2b immer auf Null gehalten werden. Mit anderen Worten ausgedrückt können die Ausgabelichtintensitäten der TE- und TM-Polarisationsmoden immer zueinander gleich gemacht werden. Dieses Steuersystem ist auch ein wirksames Verfahren unter bestimmten Bedingungen, hat jedoch die folgende Einschränkung. Wenn die Ausgabelichtintensitäten der TE- und TM-Polarisationsmoden nur durch Steuern des Biaspunkts gleich gemacht werden, kann die Ausgabelichtintensität selbst nicht immer über die Zeit stabilisiert werden, falls die Schwingungskennlinie selbst variiert. Es kann einen Fall geben, in dem eine Änderung in der Ausgabelichtintensität mit der Zeit übertragene Signale beeinträchtigt. Das zwölfte Ausführungsbeispiel zielt darauf ab, diese Einschränkung zu überwinden.
Nachstehend wird das zwölfte Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 28 beschrieben. Fig. 28 veranschaulicht das zwölfte Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum direkten Steuern einer polarisationsmodulationselektiven Lichtquelle. Wie in Fig. 28 gezeigt, beinhaltet ein Hauptabschnitt eine Doppelelektroden-DFB-LD 1101, einen Polarisationsstrahlteiler 1102, Lichtempfangselemente 103-1 und 103-2, Verstärker 104-1 und 104-2, Tiefpaßfilter (LPFs) 105-1, 105-2 und 105-3, Differenzverstärker 106-1 und 106-2, eine Bezugsspannungsquelle 1107, Rückkopplungssteuerschaltungen 108-1 und 108-2, eine Amplitudensteuerschaltung 1109, einen Addierer 1110, Ansteuerschaltungen 111-1 und 111-2 und einen Polarisator 1112.
Die Doppelelektroden-DFB-LD 1101 ist herkömmlich. Die DFB-LD 1101 hat die in Fig. 11A gezeigte Struktur und die in Fig. 11B dargestellten Kennlinien. Das Steuerverfahren dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem Steuerverfahren einer polarisationsmodulationselektiven Lichtquelle wie in Fig. 25 gezeigt dadurch, daß das LPF 105-3, der Differenzverstärker 106-2, die Bezugsspannungsquelle 1107, die Rückkopplungssteuerschaltung 108-2 und die Amplitudensteuerschaltung 1109 hinzugefügt sind, um die Ausgabe über Zeit zu stabilisieren. Zwei unabhängige Ausgabeanschlüsse sind in dem Verstärker 104-2 bereitgestellt. Die Prinzipien der Polarisationsmodulation und der Beibehaltung des Biaspunkts innerhalb des Umschaltbereichs (oder der Beibehaltung von I2b + I2m/2, dargestellt in Fig. 3 nahe I2sc) in diesem Ausführungsbeispiel sind dieselben wie diejenigen des neunten Ausführungsbeispiels. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel das Tastverhältnis des Modulationssignals auf 50% festgelegt.
Das von der hinteren Oberfläche der Doppelelektroden-DFB-LD 1101 emittierte Licht wird durch den PBS 1102 in die TE- Polarisation und die TM-Polarisation getrennt. Die getrennte TM-Polarisation wird durch das Lichtempfangselement 103-2 in ein elektrisches Signal umgewandelt, und das elektrische Signal wird durch den Verstärker 104-2 verstärkt. Das verstärkte Signal wird sowohl dem LPF 105-2 zur Beibehaltung des Biaspunkts und dem LPF 105-3 zur Stabilisierung der Ausgabeintensität zugeführt. Nachdem eine Niederfrequenzkomponente des Signals durch das LPF 105-3 extrahiert ist, wird das extrahierte Signal dem negativen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 106-2 zugeführt. Die Eckfrequenz des LPF 105-3 ist ausreichend niedriger als die Frequenz des Modulationssignals festgelegt. Die Bezugsspannungsquelle 1107 liefert ein vorbestimmtes Spannungssignal an den positiven Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 106-2. Der Differenzverstärker 106-2 vergleicht diese Signale. Seine Ausgangsspannung ist negativ, wenn die Ausgabe des LPF 105-3 größer ist als die Ausgabe der Bezugsspannungsquelle 1107, und positiv, wenn die Ausgabe des LPF 105-3 kleiner ist als die Bezugsspannung.
Die Rückkopplungssteuerschaltung 108-2 erzeugt ein Steuersignal unter Verwendung des Signals aus dem Differenzverstärker 106-2 als Fehlersignal, und das Steuersignal der Amplitudensteuerschaltung 1109 zugeführt. Als Rückkopplungssteuersystem wird bevorzugt eine bekannte PID-Steuerung verwendet. Die Ausgabe der Rückkopplungssteuerschaltung 108-2 wird in Antwort auf ein von einem Sender geliefertes Steuer-EIN/AUS-Signal EIN/AUS- gesteuert. Die Amplitudensteuerschaltung 1109 empfängt das Modulationssignal von dem Sender und stellt ihre Amplitude auf der Grundlage des Steuersignals von der Rückkopplungssteuerschaltung 108-2 ein. Das eingestellte Modulationssignal wird dem Addierer 1110 zugeführt. Der Addierer 1110 addiert drei Signale, d. h. das Steuersignal von der Rückkopplungssteuerschaltung 108-1, das eingestellte Modulationssignal von der Amplitudensteuerschaltung 1109 und das Biassignal von dem Sender, und seine Ausgabe wird in die Ansteuerschaltung 111-1 geleitet. Die Ansteuerschaltung 111-1 liefert einen Strom an die hintere Elektrode der Doppelelektroden-DFB-LD 1101 auf der Grundlage des Eingangssignal von dem Addierer 1110, und die Ansteuerschaltung 111-2 liefert einen Strom an die vordere Elektrode der Doppelelektroden-DFB-LD 1110 auf der Grundlage des Biassignals von dem Sender.
Fig. 29 veranschaulicht die Art und Weise der Ausgabestabilisierung dieses Ausführungsbeispiels. Es wird angenommen, daß die Schwingungskennlinien der TE- und TM-Polarisationen wie durch punktierte Kurven angegeben sind. Wenn die Biaskomponente des Injektionsstroms I&sub2; I2b ist und die Amplitude der Modulationskomponente Imod ist, wird die Polarisationsmodulation zwischen den Punkten A&sub0; und B&sub0; in Fig. 29 durchgeführt. Hier werden die TE-Polarisation und die TM-Polarisation an den Punkten A&sub0; bzw. B&sub0; mit derselben Amplitude P&sub0; ausgegeben. Sodann wird angenommen, daß die Schwingungskennlinien der TE- und TM- Polarisationen aus irgendwelchen Gründen wie durch die durchgezogenen Kurven angegeben variieren. In dem neunten Ausführungsbeispiel arbeitet nur ein Mechanismus zum Beibehalten des Biaspunkts, und wird eine Differenz zwischen den Ausgabeintensitäten der TE- und TM-Polarisationen auf Null gehalten. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Biasstromkomponente von I&sub2; derart gesteuert, daß die Ausgabeintensitäten der TE- und TM- Polarisationen gleich gemacht werden. Infolgedessen arbeitet die TE-Mode um den Punkt B, und arbeitet die TM-Mode um den Punkt A. Die Ausgabeintensität jedoch wird von P&sub0; auf P reduziert, da die Ausgabestabilisierung in dem neunten Ausführungsbeispiel nicht garantiert wird. In dem zwölften Ausführungsbeispiel wird die Ausgabeintensität durch Steuern der Amplitude der Modulation zusätzlich zu der Beibehaltung des Biaspunkts auf einem konstanten Wert gehalten. D. h., die Amplitude Imod des Modulationssignals wird derart gesteuert, daß die Ausgabeintensität der TM-Polarisation gleich einer vorbestimmten Amplitude ist.
Im einzelnen vergleicht der Differenzverstärker 106-2 die Ausgabe der TM-Polarisation mit der Ausgabe der Bezugsspannungsquelle 1107, und nachdem das erhaltene Signal durch die Rückkopplungssteuerschaltung 108-2 verarbeitet ist, wird das Signal der Amplitudensteuerschaltung 1109 zugeführt. Die Spannung der Bezugsspannungsquelle 1107 wird auf eine Amplitude festgelegt, die einer gewünschten Ausgabe P&sub0; entspricht. Die Amplitudensteuerschaltung 1109 erzeugt ein Modulationssignal mit einer geeigneten Amplitude auf der Grundlage des Steuersignals von der Rückkopplungssteuerschaltung 108-2 und des Modulationssignals von dem Sender. Das Modulationssignal wird durch den Addierer 1110 zu dem Biassignal und dem Steuersignal zur Beibehaltung des Biaspunkts addiert, und das addierte Ergebnis wird durch die Ansteuerschaltung 111-1 in einen in die DFB-LD 1101 zu injizierenden Strom umgewandelt. Infolgedessen nimmt die Modulationsamplitude von Imod auf Imod' zu, und wird die Ausgabe auf P&sub0; gehalten.
Folglich arbeitet die TE-Polarisation um den Punkt B' und arbeitet die TM-Polarisation um den Punkt A', und wird die Polarisationsmodulation zwischen diesen beiden Punkten A' und B' durchgeführt, um die Ausgabestabilisierung zu erzielen.

Dreizehntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird das dreizehnte Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 30 beschrieben. Fig. 30 veranschaulicht das dreizehnte Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum direkten Steuern einer polarisationsmodulationsselektiven Lichtquelle. Wie in Fig. 30 gezeigt beinhaltet ein Hauptabschnitt eine Doppelelektroden-DFB-LD 1301, einen Polarisationsstrahlteiler 1302, Lichtempfangselemente 303-1 und 303-2, Verstärker 304-1 und 304-2, Tiefpaßfilter (LPFs) 305-1 und 305-2, Differenzverstärker 306-1 und 306-2, Bezugsspannungsquellen 307-1 und 307-2, Rückkopplungssteuerschaltungen 308-1 und 308- 2, eine Amplitudensteuerschaltung 1309, einen Addierer 1310, Ansteuerschaltungen 311-1 und 311-2 und einen Polarisator 1312.
Die Doppelelektroden-DFB-LD 1301 ist herkömmlich. Die DFB-LD 1301 hat die in Fig. 11A gezeigte Struktur und die in Fig. 11B dargestellte Kennlinie. Die Struktur dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von der des zwölften Ausführungsbeispiels dadurch, daß Ausgaben der jeweiligen Polarisationsmoden in dem dreizehnten Ausführungsbeispiel stabilisiert werden. Zu diesem Zweck werden die Bezugsspannungsquellen 307-1 und 307-2, die als Ausgabereferenzen wirken, für die jeweiligen Polarisationsmoden vorbereitet.
Das von der hinteren Oberfläche der Doppelelektroden-DFB-LD 1101 emittierte Licht wird durch den PBS 1302 in die TE- Polarisation und die TM-Polarisation getrennt. Die getrennte TE-Polarisation wird durch das Lichtempfangselement 303-1 in ein elektrisches Signal umgewandelt, und das elektrische Signal wird durch den Verstärker 304-1 verstärkt. Nachdem eine Niederfrequenzkomponente des verstärkten Signals durch das LPF 305-1 extrahiert ist, wird das extrahierte Signal einem positiven Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 306-1 zugeführt. Die Bezugsspannungsquelle 307-1 liefert ein vorbestimmtes Spannungssignal an einen negativen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 306-1. Der Differenzverstärker 306-1 verstärkt eine Differenz zwischen diesen Signalen und erzeugt ein Fehlersignal.
Die Rückkopplungssteuerschaltung 308-1 erzeugt ein TE-Steuer- Signal unter Verwendung dieses Fehlersignals, und das Steuersignal wird dem Addierer 1310 zugeführt.
Die durch den PBS 1302 geteilte TM-Polarisation wird ähnlich zu der TE-Polarisation verarbeitet. Eine Niederfrequenzkomponente der durch das Lichtempfangselement 303-2, den Verstärker 304-2 und das LPF 305-2 erzeugten TM-Polarisationsausgabe wird einem negativen Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 306-2 zugeführt. Die Bezugsspannungsquelle 307-2 liefert ein vorbestimmtes Spannungssignal an einen positiven Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 306-2. Der Differenzverstärker 306-2 verstärkt eine Differenz zwischen diesen Signalen und erzeugt ein Fehlersignal. Die Rückkopplungssteuerschaltung 308-2 erzeugt ein TM-Steuersignal auf der Grundlage des Fehlersignals und liefert das Steuersignal an die Amplitudensteuerschaltung 1309. Die Ausgaben der Rückkopplungssteuerschaltungen 308-1 und. 308- 2 werden in Antwort auf von einem Sender gelieferte EIN/AUS- Steuersignale EIN/AUS-gesteuert. Die Amplitudensteuerschaltung 1309 empfängt das Modulationssignal von dem Sender und stellt seine Amplitude auf der Grundlage des TM-Steuersignals von der Rückkopplungssteuerschaltung 308-2 ein. Das eingestellte Modulationssignal wird dem Addierer 1310 zugeführt. Das eingestellte Modulationssignal hat eine quadratische Form, und eine negative Spannung entspricht einem FSK-Hochpegel (mark), während die Spannung einem FSK-Niedrigpegel (space) entspricht (vgl. Fig. 31).
Der Addierer 1310 addiert die drei Signale des Steuersignals von der Rückkopplungssteuerschaltung 308-1, das Modulationssignal von der Amplitudensteuerschaltung 1309 und das Biassignal von dem Sender, und seine Ausgabe wird der Ansteuerschaltung 311-1 zugeführt. Die Ansteuerschaltung 311-1 liefert einen Strom an die hintere Elektrode der Doppelelektroden-DFB- LD 1301 auf der Grundlage des Eingangssignals von dem Addierer 1310, und die Ansteuerschaltung 311-2 liefert einen Strom an die vordere Elektrode der Doppelelektroden-DFB-LD 1310 auf der Grundlage des Biassignals von dem Sender.
Fig. 31 veranschaulicht die Art und Weise der Ausgabestabilisierung dieses Ausführungsbeispiels. Es wird angenommen, daß die Schwingungskennlinien der TE- und TM-Polarisationen wie durch punktierte Kurven angegeben sind. Wenn die Biaskomponente des Injektionsstroms I&sub2; I2b ist und die Amplitude der Modulationskomponente Imod ist, wird für den Modulationshochpegel I2b in die hintere Elektrode injiziert, und wird für den Modulationsniedrigpegel I2b-Imod in die hintere Elektrode injiziert. Hierbei wird die Polarisationsmodulation zwischen den Punkten A&sub0; und B&sub0; in Fig. 31 durchgeführt. Die TE-Polarisation und die TM-Polarisation werden an den Punkten B&sub0; bzw. A&sub0; mit derselben Amplitude P&sub0; ausgegeben. Sodann wird angenommen, daß die Schwingungskennlinien der TE- und TM-Polarisationen aus irgendwelchen Gründen variieren, wie durch die durchgezogenen Kurven angegeben. Bei fehlender Rückkopplung für den Injektionsstrom würde die TE-Polarisation um den Punkt B arbeiten, und würde die TM- Polarisation um den Punkt A arbeiten. Zu dieser Zeit wird die Ausgabeintensität der TE-Polarisation auf P reduziert, so daß eine Differenz zwischen den Intensitäten der von TE- und TM- Polarisationen auftreten würde. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Biaskomponente des Injektionsstroms gesteuert, um die Ausgabe der TM-Polarisation auf P&sub0; zu halten, und wird die Amplitude der Modulationskomponente gesteuert, um die Ausgabe der TE-Polarisation auf P&sub0; zu halten. Im einzelnen wird, nachdem die Ausgabe der TE-Polarisation mit der Ausgabe der Bezugsspannungsquelle 307-1 durch den Differenzverstärker 306-1 verglichen ist, das Ergebnis durch die Rückkopplungssteuerschaltung 308-1 verarbeite und die Biaskomponente des Injektionsstroms 12 derart gesteuert, daß die Ausgabeintensität der TM-Polarisation P&sub0; wird. Ferner wird, nachdem die Ausgabe der TM-Polarisation mit der Ausgabe der Bezugsspannungsquelle 307-2 durch den Differenzverstärker 306-2 verglichen ist, das Ergebnis durch die Rückkopplungssteuerschaltung 308-2 verarbeitet und die Amplitude der Modulationskomponente des Injektionsstroms I&sub2; derart gesteuert, daß die Ausgabeintensität der TE-Polarisation P&sub0; wird. Zu dieser Zeit wird die Biaskomponente des Injektionsstroms I2b', und wird die Amplitude der Modulationskomponente Imod'. Infolgedessen arbeitet die TE-Mode um den Punkt B', und arbeitet die TM-Mode um den Punkt A'. Die Polarisationsmodulation wird zwischen diesen Punkten durchgeführt.

Vierzehntes Ausführungsbeispiel

In dem zwölften und dem dreizehnten Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungssteuerung für den Injektionsstrom in die hintere Elektrode der Doppelelektroden-DFB-LD durchgeführt, jedoch kann die Rückkopplungssteuerung für den Injektionsstrom in die vordere Elektrode bewirkt werden. Ferner wird die TM-Polarisation verwendet, um die Ausgabe in dem zwölften Ausführungsbeispiel zu stabilisieren, jedoch kann die TE-Polarisation hierfür verwendet werden. Überdies kann dann, wenn das Tastverhältnis des Modulationssignals in dem zwölften Ausführungsbeispiel nicht 50% ist, das Problem durch eine Struktur derart bewältigt werden, daß eine Bezugsspannungsquelle und ein Differenzverstärker neu angeordnet werden und, nachdem die Ausgaben des Differenzverstärkers 106-1 und der neu hinzugefügten Bezugsspannungsquelle in dem neu hinzugefügten Differenzverstärker verglichen sind, das Ergebnis der Rückkopplungssteuerschaltung 108-1 zugeführt wird. Darüber hinaus wird in dem zwölften und dem dreizehnten Ausführungsbeispiel ein LPF oder ein Integrator als Einrichtung zum Erfassen der Ausgabeintensitäten der TE- und TM-Polarisationen verwendet, jedoch kann anstelle dessen ein Spitzenwert-Halteschaltung verwendet werden.

Fünfzehntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein fünfzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 32 und 19 beschrieben. Fig. 32 ist eine perspektivische Ansicht einer integrierten Halbleitereinrichtung, und Fig. 19 veranschaulicht ebenfalls einen Querschnitt dieses Ausführungsbeispiels entlang seines Wellenleiters.
Bei der integrierten optischen Halbleitervorrichtung dieses Ausführungsbeispiels sind, wie in Fig. 32 gezeigt, ein Dreifachelektroden-DFB-Laser 1401, ein Polarisationsmodenteiler 1402 mit einer Y-förmig verzweigenden Struktur und Fotodetektoren 1403a und 1403b zum jeweiligen Erfassen zweier Lichtwellen in durch den Modenteiler 1402 geteilten unterschiedlichen Polarisationsmoden integriert. Wellenleiter sind durch eine vergrabene Struktur 1406 aus InP hohen Widerstands ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein SiN-Film nur auf eine Bereich 1404a des Modenteilers 1402 aufgebracht, und wird eine Vergütung durchgeführt, um ein Mischen oder Stören einer Supergitterschicht in dem Wellenleiter dort durchzuführen. Infolgedessen breitet sich nur TM-Polarisationslicht entlang des Bereichs 1404a des Modenteilers 1402 aus. Folglich wird Licht in der TM- Mode des durch den DFB-Laser 1401 emittierten Lichts durch den Modenteiler 1402 in den Wellenleiter 1404a verzweigt, und wird Licht in der TE-Mode des von dem DFB-Laser 1401 emittierten Lichts durch den Modenteiler 1402 in den Wellenleiter 1404b verzweigt. Diese Lichtwellen werden jeweils durch die Fotodetektoren 1403a und 1403b empfangen, um in elektrische Signale umgewandelt zu werden.
Die Struktur und das Herstellungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels sind im wesentlichen dieselben wie diejenigen, die in dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben wurden (vgl. Fig. 19).
Die Polarisationsmodenumschaltung zwischen den TE- und TM-Moden kann wirksam durch den DFB-Laser 1401 durchgeführt werden. Die polarisationsmodulierte Lichtwelle wird aus einer hinteren Endoberfläche 1405 der Einrichtung emittiert, und nur die TE- Mode wird durch einen Polarisator 1412 entnommen. Folglich fällt ein ASK-Signal auf eine optische Faser 1413 ein und wird über diese übertragen.
Nachstehend wird der Betrieb dieses Lasers unter Bezugnahme auf Fig. 32 und 25 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel übernimmt das in dem neunten Ausführungsbeispiel beschriebene Steuerverfahren der Lichtquelle. Das fünfzehnte Ausführungsbeispiel hat eine Struktur, bei der der DFB-Laser 1-1, die Lichtempfangselemente 1-3-1 und 1-3-2 und dergleichen durch die Dreifachelektroden-DFB-LD 1401, die Detektoren 1403a und 1403b und dergleichen ersetzt sind.
Wenn der DFB-Laser 1401 angesteuert wird, werden Lichtwellen von sowohl jeweils der vorderen als auch der hinteren Endoberfläche des Lasers 1401 emittiert. Das von der hinteren Endoberfläche emittierte Licht wird in den Polarisator 1412 geleitet, und nur die TE-Polarisation wird entnommen. Das von der vorderen Oberfläche emittierte Licht wird zum Steuern des Biasstrompunkts und dergleichen verwendet. Das von der vorderen Endoberfläche emittierte Licht wird durch den mit dem DFB-Laser 1401 integrierten Modenteiler 1402 in die TE-Polarisation und die TM-Polarisation getrennt. Die getrennten TE- und TM-Polarisationen werden durch die integrierten Fotodetektoren 1403a und 1403b in elektrische Signalen umgewandelt, und die elektrischen Signale werden durch die Verstärker 1-4-1 bzw. 1-4-2 verstärkt (vgl. Fig. 25). Niederfrequenzkomponenten der Signale werden durch die LPFs 1-5-1 und 1-5-2 extrahiert. Dies und das folgende sind im wesentlichen dasselbe wie die Beschreibung in dem neunten Ausführungsbeispiel.
Schließlich führt die Ansteuerschaltung 1-10-1 einen Strom entsprechend dem Eingangssignal zu, und der Strom wird in eine Mittenelektrode 1510 des DFB-Lasers 1401 geleitet. Die Ansteuerschaltung 1-10-2 führt einen Strom entsprechend dem von dem Sender zugeführten Biassignal zu, und der Strom wird in Elektroden 1509 und 1509' des DFB-Lasers 1401 geleitet. Der Betriebsablauf des Ansteuerverfahrens ist ebenfalls im wesentlichen derselbe wie der des neunten Ausführungsbeispiels.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungssteuerung für den Injektionsstrom in dieselbe Elektrode (die Elektrode 1510) wie die Elektrode, in die das Modulationssignal injiziert wird, durchgeführt, jedoch kann die Rückkopplungssteuerung für den in die Elektroden (die Elektroden 1509 und 1509'), in die der Biasstrom injiziert wird, injizierten Strom durchgeführt werden.

Sechzehntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein sechzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 33 beschrieben. In einer in Fig. 33 gezeigten hybriden Vorrichtung ist ein Y-förmig verzweigender Polarisationsmodenteiler 1604 auf einem LiNbO&sub3;-Substrat 1601 ausgebildet, und sind ein Dreifachelektroden-DFB-Laser 1602 und Fotodioden 1603a und 1603b mittels Klebstoff, wie beispielsweise einem unter Ultraviolettlicht aushärtenden Harz, an dem Substrat 1601 befestigt. In dem Modenteiler 1604 ist ein Metalldünnfilm 1605 auf dem Wellenleiter einer Seite der Y- förmigen Verzweigung derart aufgebracht, daß sich auf dieser Seite nur die TE-Mode entlang des Wellenleiters ausbreiten kann. Entlang des anderen Wellenleiters breitet sich nur die TM-Mode aus, und die jeweiligen Ausgaben werden von den Fotodioden 1603a und 1603b erfaßt. Der DFB-Laser 1602 hat dieselbe Struktur wie die des DFB-Laserabschnitts des fünfzehnten Ausführungsbeispiels. Die von der vorderen Endoberfläche emittierte Lichtwelle wird dem Polarisationsmodenteiler 1604 zugeführt, und die von der hinteren Endoberfläche emittierte Lichtwelle wird über einen Polarisator 1412 in eine optische Faser 1413 gekoppelt und als Lichtsignal verwendet. Antireflexionsbeschichtungen sind jeweils auf optischen Koppelabschnitten und der hinteren Emissionsendoberfläche des DFB-Lasers 1602 bereitgestellt. Das Ansteuerverfahren und weiteres dieses Ausführungsbeispiels sind dieselben wie diejenigen des fünfzehnten Ausführungsbeispiels.

Siebzehntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein siebzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 34 beschrieben. Fig. 34 ist ein Querschnittsansicht einer integrierten Halbleitereinrichtung entlang ihres Wellenleiters, in der ein vertikaler Vorwärtskoppler als Polarisationsmodenteiler verwendet wird und monolithisch auf einem Halbleitersubstrat integriert ist.
Nachstehend werden die Struktur und das Herstellungsverfahren dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 34 beschrieben.
Wie in Fig. 34 gezeigt 34, werden während eines ersten Aufwachsens eine n-InP-Pufferschicht 1702, eine untere n-InGaAsP- Wellenleiterschicht 1703 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,1 um und eine n-InP-Überzugschicht 1704 aufeinanderfolgend auf einem n-InP-Substrat 1701 geschichtet. Ein Beugungsgitter 1706 mit einem feinen Abstand von 240 nm wird auf der Überzugschicht 1704 in einem DFB-Laserabschnitt ausgebildet, und ein Beugungsgitter 1707 mit einem groben Abstand von 14,5 um wird auf der Überzugschicht 1704 in dem Vorwärtskopplerabschnitt ausgebildet. In dem Fotodetektorabschnitt wird kein Beugungsgitter ausgebildet.
Eine n-InGaAsP-Lichtleiterschicht 1705 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,1 um, eine obere n-InGaAsP-Wellenleiterschicht 1708 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,3 um, eine aktive Schicht 1709 mit einer gestreckten Quantenquellenstruktur, eine p-InP-Überzugschicht 1710 und eine p-InP-Kontaktschicht 1711 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,5 um werden während des zweiten Aufwachsens hintereinander auf der Überzugschicht 1704 geschichtet. Die aktive Schicht 1709 ist aus zehn Paaren intrinsischer In0,53Ga0,47As-Quellenschichten (Dicke: 5 nm) und intrinsischer In0,28Ga0,72As-Sperrschichten (Dicke: 5 nm) aufgebaut.
Dann wird in dem Mittenabschnitt des DFB-Laserabschnitts und des Vorwärtskopplerabschnitts ein Ätzvorgang hinab auf die obere Wellenleiterschicht 1708 durchgeführt, um die aktive Schicht 1709 zu entfernen, und werden während des dritten Aufwachsens eine p-InP-Überzugschicht 1712 und eine p-InP-Kontaktschicht 1713 mit einer Bandabstandwellenlänge von 1,5 um geschichtet. Dann werden die p-seitige Elektrode 1714 und die n-seitige Elektrode 1715 erzeugt. In dem DFB-Laserabschnitt wird die p-seitige Elektrode 1714 als Dreifachelektrodenstruktur ausgebildet. In dem Vorwärtskopplerabschnitt werden die Elektroden- und die Kontaktschicht entfernt. Nachdem der Wafer geschnitten ist, werden Antireflexionsbeschichtungen 1716 und 1717 auf gegenüberliegenden Endoberflächen abgeschieden. Das Bezugszeichen 1718 ist ein Fotodetektor. Der Fotodetektor 1718 kann ein planarer Fotodetektor sein, der auf die Antireflexionsbeschichtung 1717 geklebt ist.
Nachstehend wird der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Schwingungspolarisationsumschaltung zwischen der TE- und der TM-Moden findet in dem DFB-Laserabschnitt statt, vergleichbar zu dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel. In dem Vorwärtskopplerabschnitt wird ein Teil von sich in der oberen Wellenleiterschicht 1708 ausbreitendem Licht A in die untere Wellenleiterschicht 1703 (Licht B) gekoppelt, und das Licht B wird entnommen. Fig. 22 veranschaulicht auch Koppelkennlinien von dem oberen Wellenleiter 1708 in den unteren Wellenleiter 1703 in dem Vorwärtskopplerabschnitt. Wie in Fig. 22 gezeigt, zeigt die Filterkennlinie für die TE-Mode eine Mittenwellenlänge von 1,55 um, welches die Schwingungswellenlänge des Lasers ist. Ihre halbe Breite ist etwa 5 um. Andererseits zeigt die Filterkennlinie für die TM-Mode eine Mittenwellenlänge von 1,52 wn, welches etwa 30 nm kürzer als 1,55 wu ist. Daher breitet sich nur die TE-Mode des Laser-Schwingungslichts bei 1,55 um durch den unteren Wellenleiter 1703 aus und wird von dem externen Fotodetektor 1718 empfangen. Die TM-Mode desselben breitet sich entlang des oberen Wellenleiters 1708 aus und wird von dem Fotodetektorabschnitt auf dem Substrat 1701 erfaßt. Hier kann die vordere bzw. stirnseitige Endoberfläche des Fotodetektorabschnitts durch Ätzen oder dergleichen beschädigt werden, um zu verhindern, daß TM-Licht aus der Stirnseite des Fotodetektorabschnitts leckt.
Das durch den Polarisator 1412 entnommene Licht ist nur in der TE-Mode des Polarisationsmodulierten Lichts, und ist folglich ein ASK-Signal. Dieses Licht in der TE-Mode wird in die optische Faser 1413 gekoppelt.
Das Ansteuerverfahren sowie andere Verfahren sind dieselben wie diejenigen des fünfzehnten Ausführungsbeispiels. Das von der hinteren Endoberfläche des DFB-Lasers emittierte Licht wird als Signal verwendet. Andererseits wird die TE-Modenkomponente der von der vorderen Endoberfläche emittierten Lichtwelle durch den Fotodetektorabschnitt erfaßt, und wird die TM-Modenkomponente derselben durch den Fotodetektor 1718 erfaßt. Diese Komponenten werden jeweils in für die Rückkopplungssteuerung zu verwendende elektrische Signale umgewandelt.
In dem Vorwärtskopplerabschnitt kann die Mittenwellenlänge der Filterung durch Anlegen eines elektrischen Felds an denselben geändert werden. Daher kann dann, wenn Mittenwellenlänge der Filterung entsprechend einer Änderung in der Laser-Schwingungswellenlänge verschoben wird, der Koppelwirkungsgrad unverändert gehalten werden.

Achtzehntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein achtzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 35 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Richtungskoppler als Polarisationsmodenteiler verwendet.
In Fig. 35, ist das Bezugszeichen 1801 ein DFB-Laser mit derselben Struktur wie der des fünfzehnten Ausführungsbeispiels. Das Bezugszeichen 1802 ist ein Richtungskoppler mit einer Koppellänge l. Die Bezugszeichen 1803a und 1803b sind jeweils Fotodetektoren. Der Richtungskoppler 1802 wird durch Ausbilden von Wellenleitern 1804a und 1804b, die wie in Fig. 35 gezeigt geformt sind, durch Ätzen und Vergraben geätzter Abschnitte mit InP 1805 hohen Widerstands erzeugt.
Die von der vorderen Endoberfläche des DFB-Lasers 1801 emittierte polarisationsmodulierte Lichtwelle tritt in den Richtungskoppler 1802 ein. In den Wellenleitern 1804a und 1804b des Richtungskopplers 1802 ist der äquivalente Brechungsindex für eine aus dem DFB-Laser 1801 emittierte TE-Modenwelle von dem für eine TM-Modenwelle verschieden, so daß der Koppelwirkungsgrad in dem Richtungskoppler 1802 zwischen der TE-Mode und der TM-Mode verschieden ist. Daher wird die Koppellänge l des Richtungskopplers 1802 derart festgelegt, daß die TE-Modenwelle in den Wellenleiter 1804a gekoppelt wird und die TM-Modenwelle in den Wellenleiter 1804b gekoppelt wird. Somit kann der Koppler als Polarisationsmodenteiler 1802 arbeiten. Auf diese Art und Weise getrennte Lichtwellen werden empfangen und durch die Fotodetektoren 1803a bzw. 1803b in elektrische Signalen umgewandelt. Das Ansteuerverfahren dieses Ausführungsbeispiels kann vergleichbar zu dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.

Neunzehntes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein neunzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 36 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein in einer integrierten optischen Einrichtung ausgebildeter geätzter Spiegel als Polarisationsmodenteiler verwendet.
In Fig. 36 ist das Bezugszeichen 1901 ein DFB-Laser mit derselben Struktur wie der des fünfzehnten Ausführungsbeispiels. Das Bezugszeichen 1902 ist ein geätzter Spiegel, der in einem Winkel θb relativ zu einer aus dem DFB-Laser 1901 emittierten Lichtwelle ausgebildet ist. Die Bezugsziffern 1903a und 1903b sind jeweils Fotodetektoren. Der geätzte Spiegel 1902 wird durch Ausbilden einer feinen geätzten Furche, die wie in Fig. 36 gezeigt geformt ist, mittels reaktivem Ionenstrahlätzen erzeugt. Ein Material mit einem geeigneten Brechungsindex kann in die geätzte Furche eingebracht werden, um den Brechungsindex des reflektierenden Spiegels 1902 einzustellen.
Die Betrieb dieses Ausführungsbeispiels ist wie folgt:
Die von der vorderen Endoberfläche des DFB-Lasers 1901 emittierte polarisationsmodulierte Lichtwelle tritt unter dem Einfallswinkel θb in den geätzten Spiegel 1902 ein. Hierbei wird dann, wenn der Einfallswinkel θb auf einen Brewster-Winkel für das Schwingungslicht des DFB-Lasers 1901 festgelegt ist, eine TE-Modenwelle ohne jegliche Reflexionsverluste durch denselben übertragen, und wird eine TM-Modenwelle durch den geätzten Spiegel 1902 größtenteils reflektiert. Somit arbeitet der geätzte Spiegel 1902 als Polarisationsmodenteiler. Auf diese Art und Weise getrennte Lichtwellen werden durch die Fotodetektoren 1903a bzw. 1903b empfangen und in elektrische Signale umgewandelt. Das Ansteuerverfahren dieses Ausführungsbeispiels kann vergleichbar zu dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.

Zwanzigstes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein zwanzigstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 37 beschrieben. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Y-förmig verzweigende Polarisationsmodenteiler 2002 und 2002', wie in dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel beschrieben, auf beiden Emissionsendseiten eines DFB- Lasers 2001 integriert. In Fig. 37 sind die Bezugszeichen 2003a und 2003b jeweils Fotodetektoren.
In den fünfzehnten bis neunzehnten Ausführungsbeispielen wird das polarisationsmodulierte Signallicht von der hinteren Endoberfläche des DFB-Lasers emittiert, und wird nur eine TE- Mode- (oder TM-Mode-) Lichtwelle durch den an dem Emissionsende angeordneten Polarisator entnommen, um eine ASK-Modulation durchzuführen. Bei einem solchen Aufbau ist es schwierig, ein kleines Modul zu erzielen, oder ist die Produktivität aufgrund der Notwendigkeit einer optischen Einstellung während der Erzeugung des Moduls und dergleichen verringert. Ein kleines Modul und verbesserte Produktivität können durch Integrieren des Polarisationsmodenteilers 2002' auf der der Emissionsseite des modulieren Signals gegenüberliegenden Seite, wie in diesem Ausführungsbeispiel, erreicht werden.
Diese Polarisationsmodenteiler 2002 und 2002' können auch ein beliebiger der in dem sechzehnten bis neunzehnten Ausführungsbeispiel beschriebener Teiler oder eine Kombination derselben sein. In der integrierten Halbleitervorrichtung kann ein optischer Halbleiterverstärker an dem Emissionsende integriert sein, um aus dem Polarisationsmodenteiler entnommene Lichtleistung zu kompensieren. In dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel wird das sich in einem Wellenleiter des Polarisationsmodenteilers 2002' ausbreitende Licht in der TE-Mode entnommen und als Lichtsignal in die optische Faser 1413 gekoppelt.

Einundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

In dem fünfzehnten bis zwanzigsten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die integrierte optische Halbleitervorrichtung durch das wie in dem neunten Ausführungsbeispiel beschriebene Ansteuerverfahren gesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel jedoch wird die integrierte optische Halbleitervorrichtung durch das Ansteuerverfahren des zehnten Ausführungsbeispiels gesteuert (vgl. Fig. 27). Die integrierte optische Halbleitervorrichtung in einem beliebigen der fünfzehnten bis zwanzigsten Ausführungsbeispiel wird durch das Ansteuerverfahren des zehnten Ausführungsbeispiels gesteuert.

Zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 38A und 38B beschrieben. Fig. 38A veranschaulicht das grundlegende Konzept dieses Ausführungsbeispiels, und Fig. 38B veranschaulicht die Struktur einer integrierten Vorrichtung, die auf der Grundlage des Konzepts von Fig. 38A aufgebaut ist.
In Fig. 38A ist das Bezugszeichen 2101 ein TE/TM-polarisationsselektiver Laser, der den Polarisationszustand von Ausgabelicht in Abhängigkeit von seinem Erregungszustand ändern kann. Das Bezugszeichen 2102 ist ein Halbleiterlaser, dessen Ausgabelicht in einer TE-Mode ist. Das Bezugszeichen 2103 ist ein Halbleiterlaser, dessen Ausgabelicht in einer TM-Mode ist. Die Bezugszeichen 2104 und 2105 sind jeweils Fotodetektoren. Das Bezugszeichen 2106 ist ein Lichtverzweigungs- und Kombinationselement. Das Bezugszeichen 2107 ist ein Polarisator. Das Bezugszeichen 2108 ist Ausgabelicht des TE/TM-selektiven Lasers 2101. Das Bezugszeichen 2109 ist ein Lichtsignal in einer von zwei wechselseitig zueinander senkrechten Polarisationen des Ausgabelichts 2108, das durch den Polarisator 2107 ausgewählt ist. Das Bezugszeichen 2110 ist eine optische Faser. Das Bezugszeichen 2111 ist eine Steuerschaltung.
Der TE/TM-selektive Laser 2101 ist ein DFB-Halbleiterlaser mit einer zu der des fünfzehnten Ausführungsbeispiels vergleichbaren Struktur. Der TE-Schwingungslaser 2102 ist ein DFB- oder DBR-Laser, der Licht in einer TE-Mode mit derselben Wellenlänge wie die der TE-Schwingung des TE/TM-selektiven Lasers 2101 emittiert. Jeder der TE-Schwingungslaser 2102 und TM-Schwingungslaser 2103 kann ein Laser sein, der dieselbe Struktur hat wie der TE/TM-selektive Laser 2101 und in dem der vorstehend erwähnte Schwingungszustand durch, in einem einfachen Fall, Festlegen des Arbeitspunkts erfüllt wird. Das Lichtverzweigungs- und Kombinationselement 2106 ist derart aufgebaut, daß das Ausgabelicht des TE-Schwingungslasers 2102 und das Ausgabelicht des TE/TM-selektiven Lasers 2101 durch den Fotodetektor 2104 gleichzeitig erfaßt wird und ein Überlagerungssignal zwischen diesen erhalten werden kann. Ferner ist das Lichtverzweigungs- und Kombinationselement 2106 darüber hinaus derart aufgebaut, daß das Ausgabelicht des TM-Schwingungslasers 2103 und das Ausgabelicht des TE/TM-selektiven Lasers 2101 gleichzeitig durch den Fotodetektor 2105 erfaßt wird und ein Überlagerungssignal zwischen diesen erhalten werden kann.
Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels ist wie folgt:
Der TE/TM-selektive Laser 2101 wird durch ein Signal von der Steuerschaltung 2111 polarisationsmoduliert. Der TE-Schwingungslaser 2102 und der TM-Schwingungslaser 2103 werden durch die Steuerschaltung 2111 derart angesteuert, daß die vorstehenden Betriebsabläufe erhalten werden können. In diesem Betriebszustand kann das Überlagerungssignal des TE-Modenlichts in dem Fotodetektor 2104 erhalten werden, und kann das Überlagerungssignal des TM-Modenlichts in dem Fotodetektor 2105 erhalten werden. Diese Elemente dienen als der vorstehend beschriebene Polarisationsmodenteiler, der Polarisationsstrahlteiler oder dergleichen. Die Steuerschaltung 2111 ist wie in dem neunten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 25), dem zehnten Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 27), dem zwölften Ausführungsbeispiel (vgl. Fig. 28) oder dergleichen derart aufgebaut, daß die Steuerschaltung 2111 den TE/TM-selektiven Laser. 2101 auf der Grundlage der Ausgangssignale der beiden Fotodetektoren 2104 und 2105 steuern und ein stabiler Betrieb erzielt werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel jedoch hat die Steuerschaltung 2111 auch die Funktion des Stabilisierens von Betriebsabläufen des TE- Schwingungslasers 2101 und des TM-Schwingungslasers 2103 derart, daß die Überlagerungssignale n den jeweiligen Fotodetektoren 2104 und 2105 erhalten werden können.
Die integrierte Vorrichtung mit der vorstehend diskutierten Struktur ist in Fig. 38B in einer perspektivischen Form dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus drei vergrabenen DFB-Lasern 2101, 2102 und 2103, vergrabenen Fotodetektoren 2104 und 2105 und dem Verzweigungs-Kombinations-Element 2106 zum Verbinden dieser Elemente. Teile der DFB-Laser und Fotodetektoren können dieselben Strukturen wie beispielsweise diejenigen des fünfzehnten Ausführungsbeispiels haben. Das Verzweigungs-Kombinations-Element oder die Wellenleiter 2106 können eine modifizierte Struktur des fünfzehnten Ausführungsbeispiels sein, bei der keine Supergitterstruktur der Wellenleiter vermischt ist (d. h. eine Struktur ohne jegliche Polarisationsempfindlichkeit). Bei der so aufgebauten integrierten Vorrichtung kann der Betriebsablauf wie unter Bezugnahme auf Fig. 38 beschrieben erreicht werden.

Dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Bei dem Multielektroden-DFB-Laser, der zur Polarisationsmodulation verwendet wird, wird auch die Schwingungswellenlänge umgeschaltet, wenn die Polarisationsmode zwischen der TE- und der TM-Polarisation umgeschaltet wird (der Wellenlängenunterschied zwischen der TE- und der TM-Polarisation ist etwa 1 nm). In dem neunten Ausführungsbeispiel und dergleichen werden die während der Modulationszeit auftretenden Polarisationsmoden getrennt und der Modulationszustand auf der Grundlage des Unterschieds in der Lichtintensität zwischen der TE- und der TM-Mode geeignet beibehalten, jedoch ist es möglich, die beiden Polarisationen auf der Grundlage ihrer Wellenlängen zu trennen. Im einzelnen wird ein Teil des Polarisationsstrahlteilers oder dergleichen wie in Fig. 39A dargestellt durch einen Demultiplexer 2401 ersetzt, der das einfallende Licht an der Grenze einer Mittenwellenlänge zwischen den Wellenlängen der TE- und der TM-Polarisation in zwei Ausgaben teilt, oder wird ein Teil des Polarisationsstrahlteilers oder dergleichen wie in Fig. 39B dargestellt durch eine Lichtverzweigungseinrichtung 2402 und zwei optische Filter 2403-1 und 2403-2 ersetzt. Die Kennlinien des Demultiplexers 2401 sind in Fig. 39C dargestellt, und die Kennlinien der optischen Filter 2403-1 und 2403-2 sind in Fig. 39D dargestellt.

Vierundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird eine vierundzwanzigstes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 40 bis 44D beschrieben. In Fig. 40 ist das Bezugszeichen 2501 ein DFB-Halbleiterlaser, der in diesem Ausführungsbeispiel eine Lichtquelle ist. Das Bezugszeichen 2502 ist ein als Wellenlängenfilter verwendetes Fabry-Perot-Etalon. Das Bezugszeichen 2503 ist eine optische Faser zum Übertragen eines Lichtsignals über dieselbe. Die Struktur des DFB-Lasers 2501 ist im wesentlichen dieselbe wie die, die in Fig. 11A gezeigt ist.
In dem DFB-Laser 2501 dieses Ausführungsbeispiels wird dann, wenn ein konstanter Biasstrom 12 über die auf einer Lichtemissionsseite ohne jegliche AR-Beschichtung ausgebildete Elektrode 109 injiziert wird und ein über eine weitere Elektrode 110 auf einer weiteren Lichtemissionsseite mit AR-Beschichtung injizierter Strom I&sub1; variiert wird, bei einem vorbestimmten Wert von I&sub1; die Schwingungspolarisationsmode von einer TE-Mode auf eine TM-Mode umgeschaltet, wie in Fig. 41 dargestellt. Daher schwingt, wenn ein kleines digitales Signal ΔI&sub1; einem konstanten Biasstrom nahe dem Biasumschaltpunkt mit der Amplitude, die derart festgelegt ist, daß die Ausgabeintensität der TE-Mode in etwa dieselbe ist wie die der TM-Mode nach dem Umschalten, überlagert wird, wie in Fig. 41 dargestellt, TM-Modenlicht einer elektrischen Feldkomponente Ey phasengleich zu der überlagerten Stromwellenform, und schwingt TE-Modenlicht einer elektrischen Feldkomponente Ex gegenphasig zu der überlagerten Stromwellenform, wie in Fig. 42 dargestellt. Die Schwingungswellenlänge von Licht aus der Lichtquelle 2501 mit der vorstehend diskutierten Struktur wird zwischen 1,562 um in der TE- Mode und 1,558 um in der TM-Mode umgeschaltet. Der Schwingungswellenlängenunterschied zwischen der TE- und der TM-Mode ist 4 nm, welches ein ausreichend großer Wert ist.
Das von dem DFB-Laser 2501, der eine Lichtquelle mit den vorstehend diskutierten Eigenschaften ist, emittierte Licht fällt auf das Fabry-Perot-Etalon 2502 ein, welches ein Wellenlängenfilter ist, wie in Fig. 40 gezeigt. Die Übertragungskennlinie des Fabry-Perot-Etalons 2502 hat einen Spitzenwert bei der Schwingungswellenlänge für die TE-Mode, wie in Fig. 43A dargestellt, und ihre volle 10 dB-Abwärtsbreite ist viel kleiner als der Wellenlängenunterschied zwischen zwei Schwingungswellenlängen des DFB-Lasers 2501. Ferner hat diese Übertragungskennlinie keinen Übertragungsspitzenwert nahe der Schwingungswellenlänge für die TM-Mode. Daher kann dann, wenn der DFB-Laser 2501 durch einen Strom mit einer wie in Fig. 44A dargestellten Wellenform moduliert wird, eine ASK-modulierte Ausgabewellenform, die wie in Fig. 44A und 44H dargestellt gegenphasig zu dem Signalstrom ist, erhalten werden, da nur das Schwingungslicht in der TEMode durch das Etalon 2502 übertragen wird. Auf vergleichbare Art und Weise kann dann, wenn die Übertragungskennlinie des Fabry-Perot-Etalons 2502 wie in Fig. 43B dargestellt einen Spitzenwert bei der Schwingungswellenlänge für die TM-Mode hat, ihre volle 10 dB-Abwärtsbreite viel kleiner ist als der Wellenlängenunterschied zwischen zwei Schwingungswellenlängen des DFB-Lasers 2501 und es keinen Übertragungsspitzenwert nahe der Schwingungswellenlänge für die TE-Mode gibt, eine ASK-modulierte Ausgabewellenform, die wie in Fig. 44C und Fig. 44D dargestellt phasengleich zu dem Signalstrom ist, erhalten werden, wenn der DFB-Laser 2501 durch einen Strom mit einer Wellenform wie in Fig. 44C dargestellt moduliert wird, da nur das Schwingungslicht in der TM-Mode durch das Etalon 2502 übertragen wird.
Die dynamische Wellenlängenfluktuation des modulierten Lichts kann zur Zeit der Modulationsfrequenz von 5 GHz auf eine sehr kleine Amplitude von weniger als 0,01 nm reduziert werden, da Schwankungen in der Trägerdichte und der Photonendichte in dem Laser 2501 ziemlich klein sind. Ferner ist der Wellenlängenunterschied zwischen zwei Schwingungswellenlängen des DFB-Lasers 2501 groß, beispielsweise mehrere nm, so daß dieser Unterschied viel größer als die volle 10 dB-Abwärtsübertragungsbreite des optischen Filters 2501 werden kann. Folglich kann das Extinktionsverhältnis erhöht werden, und kann ein Signalempfang bei einer niedrigen Fehlerrate durch eine einfache Struktur erzielt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel können, obwohl das Fabry-Perot- Etalon als Wellenlängenfilter 2502 verwendet wird, andere Wellenlängenfilter, die Übertragungskennlinien derart haben, daß kein Nebensprechen zwischen zwei Schwingungsmoden des DFB- Lasers 2501 auftritt, wie beispielsweise ein DFB-Filter und ein dielektrisches Filter, verwendet werden, um ähnliche Wirkungen zu erzielen.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des aus der linken Seite des Lasers 2501 in Fig. 40 emittierten polarisationsmodulierten Lichts in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Ansteuerverfahren bewirkt.

Fünfundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Fig. 45 veranschaulicht ein fünfundzwanzigstes Ausführungsbeispiel, welches ein optisches Wellenlängenteilungsmultiplex- Kommunikationssystem betrifft, das einen vorstehend diskutierten Halbleiterlaser verwendet. In Fig. 45 ist das Bezugszeichen 2601 ein DFB-Halbleiterlaser, der ein als Lichtquelle zu verwendender Dreifachelektroden-DFB-Laser ist. Das Bezugszeichen 2602 ist ein abstimmbares DFB-Filter. Das Bezugszeichen 2603 ist eine optische Faser zum Übertragen eines Lichtsignal über dieselbe. Das Bezugszeichen 2604 ist ein auf der Empfängerseite bereitgestelltes abstimmbares DFB-Filter. Das Bezugszeichen 2605 ist eine Lichtempfangseinrichtung.
Die Struktur des DFB-Lasers 2601 ist im wesentlichen gleich der in Fig. 14 dargestellten. Die abstimmbare Kennlinie für die TE- Mode des Dreifachelektroden-DFB-Lasers 2601 ist gleich der in Fig. 17 dargestellten. Ströme I&sub2; und I&sub2;' werden unabhängig über die jeweiligen Elektroden injiziert, und die Schwingungswellenlänge kann während des Beibehaltens einer einzelnen TE-Mode durch Steuern des Verhältnisses zwischen diesen Strömen mit Halten des Werts von (I&sub2; + I&sub2;') auf 60 mA geändert werden. Hierbei wird I&sub1; auf 20 mA gehalten. Die Wellenlänge kann unter Beibehalten einer einzelnen Mode durch Ändern des Verhältnisses des Stroms I&sub2; relativ zu dem Strom (I&sub2; + I&sub2;') in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,4 über einen abstimmbaren Bereich von etwa 3,0 nm variiert werden. Auf vergleichbare Art und Weise kann die Schwingungswellenlänge für die TM-Mode geändert werden. Wenn ein Modulationsstrom ΔI&sub1; entsprechend einem Übertragungssignal und mit der Amplitude 2 mA dem Biasstrom I&sub1; überlagert wird, emittiert der Halbleiterlaser 2601 Licht, dessen Polarisationsmode in Übereinstimmung mit dem Übertragungssignal moduliert ist.
Das aus dem Laser 2601 emittierte modulierte Licht fällt auf das optische Filter 2602 ein. Zu dieser Zeit wird die Übertragungsmittenwellenlänge des optischen Filters 2602 derart festgelegt, daß nur die TE-Mode (oder die TM-Mode) übertragen werden kann. Folglich kann ASK-moduliertes Signallicht erhalten werden. Das Signallicht wird in die optische Faser gekoppelt und über diese übertragen. Das Signallicht wird durch das optische Filter 2604, welches die Lichtempfangseinrichtung bildet, selektiv de-gemultiplext und dann durch den Fotodetektor 2605 in ein elektrisches Signal umgewandelt.
In einem solchen Wellenlängenteilungsmultiplex-Kommunikationssystem ist die Wellenlängenvielfalt durch den abstimmbaren Bereich (etwa 3 nm) und die Übertragungsbandbreite (etwa 0,03 nm in der 10 dB-Abwärtsübertragungsbandbreite) der abstimmbaren DFB-Filter 2602 und 2604 bestimmt. Im allgemeinen jedoch ist das abstimmbare DFB-Filter polarisationsempfindlich und unterscheiden sich auch in demselben Ansteuerungszustand die Übertragungsmittenwellenlängen für die TE- und die TM-Mode voneinander. Daher müssen diese Werte derart festgelegt werden, daß kein Nebensprechen auftritt. Wenn die Übertragungswellenlängen der abstimmbaren DFB-Filter 2602 und 2604 auf die TE-Mode eingestellt sind, wird das Schwingungslicht in der TM-Mode das Nebensprechen nicht nachteilig beeinflussen, wenn die Schwingungswellenlänge in der TM-Mode so festgelegt werden, daß sie auch dann nicht übertragen werden, wenn sie in dem abstimmbaren Bereich (etwa 3 nm) der abstimmbaren DFB-Filter 2602 und 2604 geändert werden. Infolgedessen kann dann, wenn der abstimmbare Bereich der abstimmbaren DFB-Filter 2602 und 2604 3 nm und die 10 dB-Abwärtsübertragungsbandbreite derselben 0,03 nm ist, die Wellenlängenmmultiplexübertragung von etwa 100 Kanälen als optische Wellenlängenteilungsmultiplex-Kommunikationssysteme in dem abstimmbaren Bereich erzielt werden.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des aus der linken Seite des Lasers 2601 in Fig. 45 emittierten polarisationsmodulierten Lichts in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Ansteuerverfahren bewirkt.

Sechsundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Fig. 46 veranschaulicht ein sechsundzwanzigstes Ausführungsbeispiel, in dem eine Lichtquellenvorrichtung oder eine integrierte optische Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung als Lichtquelle für optische Kommunikationen verwendet wird und somit eine optische Übertragung durchgeführt wird.
In Fig. 46 ist das Bezugszeichen 2701 eine Lichtquellenvorrichtung oder eine integrierte optische Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung, bei der das Extinktionsverhältnis stabil gesteuert und die Schwingungspolarisation moduliert wird. In der Lichtquelle 2701 kann deren Wellenlänge in einem Bereich von 3 nm geändert werden. Ferner ist bei der Polarisationsmodulation die dynamische Wellenlängenfluktuation, die als Chirpen bezeichnet wird und das Problem in einem herkömmlichen direkt intensitätsmodulierenden System war, sehr klein, beispielsweise weniger als 2 GHz (etwa 0,01 nm in der Wellenlänge), so daß auch dann, wenn Kanäle in Wellenlängenintervallen von etwa 10 GHz (etwa 0,05 nm) oder etwa 0,03 nm angeordnet sind, kein Nebensprechen zwischen benachbarten Kanälen auftritt, wenn Wellenlängen gemultiplext werden. Daher kann dann, wenn die Lichtquelle 2701 verwendet wird, ein Wellenlängenteilungsmultiplex von 60 (= 3/0,06) Kanälen oder 100 (= 3/0,03) Kanälen erreicht werden.
Das aus der Lichtquelle 2701 emittierte Licht wird in eine Einzelmodenfaser 2702 gekoppelt und über diese übertragen. In einer Empfangseinheit wird Licht bei einer gewünschten Wellenlänge des über die optische Faser 2702 übertragenen Signallichts durch ein optisches Filter 2703 selektiv de-gemultiplext und durch einen Fotodetektor 2704 erfaßt. Hierbei wird ein Filter mit derselben Struktur wie das des DFB-Lasers als das optische Filter 2703 verwendet, und wird ein Biasstrom unter dessen Schwelle in dieses injiziert. Wenn das Verhältnis von über zwei Elektroden injizierten Strömen variiert wird, kann die Übertragungswellenlänge in einem Bereich von 3 nm geändert werden, während die Übertragungsverstärkung bei 20 dB gehalten wird. Fig. 47 veranschaulicht dieses Verhalten. Dieses Diagramm zeigt die Kennlinien für eine TE-Mode des optischen Filters 2703, und wenn die Kopplung in einer TM-Mode durchgeführt wird, existiert der Übertragungsspitzenwert an einem Ort etwa 4 nm kürzer als dem des Diagramms. Die 10 dB-Abwärtsübertragungsbandbreite des Filters 2703 ist 0,03 nm, und diese Werte sind ausreichend, um den Wellenlängenmultiplex bei Intervallen von 0,05 nm oder 0,03 nm durchzuführen, wie vorstehend diskutiert wurde.
Als Filter können andere Filter, wie beispielsweise ein Mach- Zehnder-Filter und ein Fabry-Perot-Filter verwendet werden. Ferner können, obwohl nur eine Lichtquelle 2701 und nur eine Empfängereinheit in Fig. 46 dargestellt sind, mehrere Lichtquellen und mehrere Empfängereinheiten, die jeweils durch einen optischen Koppler oder dergleichen gekoppelt sind, verwendet werden, um optische Übertragungen durchzuführen.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird die Rückkopplungssteuerung unter Verwendung des aus der linken Seite der Lichtquelle 2701 in Fig. 46 emittierten Lichts in Übereinstimmung mit dem vorstehend beschriebenen Ansteuerverfahren bewirkt.

Siebenundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird ein siebenundzwanzigstes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf Fig. 48 und 49 beschrieben. Das siebenundzwanzigste Ausführungsbeispiel ist auf ein optischen Lokalbereichsnetzwerk (LAN)-System oder ein optisches Wellenlängenteilungsmultiplex-LAN-System unter Verwendung eines Verfahrens zum Ansteuern einer Lichtquelle für optische Kommunikation gemäß der Erfindung gerichtet. Fig. 48 veranschaulicht eine optoelektrische Umwandlungseinheit (Knoten), die mit einem Endgerät des in Fig. 49 gezeigten optischen LAN-Systems gekoppelt ist.
In dem in Fig. 49 gezeigten Bus-Netzwerk sind mehrere Endgeräte 2911, 2912, 2913, ··· jeweils mit einer optischen Faser 2801 über Knoten 2901, 2902, 2903, ··· entlang einer Richtung A-B gekoppelt.
In Fig. 48 wird ein Lichtsignal über die optische Faser 2801 in den Knoten 2900 übernommen, und wird ein Teil des Signals durch eine Verzweigungseinrichtung 2802 in einen optischen Empfänger 2803 geleitet. Der optische Empfänger 2803 beinhaltet ein abstimmbares optisches Filter und einen Fotodetektor, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben wurden, und es wird nur Signallicht bei einer gewünschten Wellenlänge aus dem einfallenden Signallicht entnommen und das Signal erfaßt.
Andererseits wird, wenn ein Lichtsignal von dem Knoten 2900 übertragen wird, Signallicht aus einer Lichtquellenvorrichtung oder einem abstimmbaren DFB-Laser 2804 an einem Kombinationsabschnitt 2806 über einen Isolator 2805 in die optische Faser 2801 geleitet. Der Laser 2804 wird durch ein in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenes Verfahren angesteuert, und eine von dem Laser 2804 emittierte polarisationsmodulierte Lichtwelle wird durch einen Polarisationsstrahlteiler, den Isolator 2805 und dergleichen in eine intensitätsmodulierte Lichtausgabe umgewandelt. Zu dieser Zeit kann unter Verwendung des in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenen Ansteuerverfahrens eine gewünschte Wellenlänge erzeugt und stabilisiert werden.
Eine Vielzahl von abstimmbaren optischen Filtern und Halbleiterlasern können in einem Knoten angeordnet sein, um den abstimmbaren Wellenlängenbereich zu verbreitern. Ferner können zwei Knoten mit jedem Endgerät verbunden und zwei optische Fasern bereitgestellt sein, um eine bidirektionale Übertragung eines DQDB-Systems erzielen.
In einem solchen optischen Netzwerksystem kann dann, wenn das Ansteuerverfahren und das optische Übertragungssystem gemäß der Erfindung verwendet werden, eine hoch dichtes Wellenlängen- oder optisches Frequenzteilungsmultiplex-Netzwerk mit einer Vielfachheit von beispielsweise 60 oder 100 wie vorstehend beschrieben aufgebaut werden.
Als Netzwerk kann ein Schleifentyp, der durch Verbinden von A und B in Fig. 49, ein Sterntyp, ein Schleifentyp oder eine zusammengesetzte Konfiguration derselben verwendet werden.

Achtundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Ein bidirektionales optisches CATV-System wie in Fig. 50 gezeigt kann unter Verwendung eines Ansteuerverfahrens und eines optischen Kommunikationssystems gemäß der Erfindung aufgebaut werden. In Fig. 50 ist das Bezugszeichen 3000 ein CATV-Zentrum, sind Bezugszeichen 3005, 3006 und 3007 jeweils Unterzentren, die durch optische Fasern 3001, 3002 und 3003 mit dem Zentrum 3000 verbunden sind, und sind Bezugszeichen 3011, 3012, ···, 3019 jeweils Empfänger von Teilnehmern, die mit den Unterzentren 3005, 3006 und 3007 verbunden sind. In dem Zentrum 3000 wird eine Lichtquellenvorrichtung oder ein abstimmbarer Laser durch ein in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschriebenes Ansteuerverfahren polarisationsmoduliert, werden eine Vielzahl von Videosignalen auf Signallicht unterschiedlicher Wellenlängen transportiert, um die Signale an die Empfänger 3011, 3012, ···, 3019 zu übertragen. Jeder Empfänger beinhaltet ein abstimmbares Wellenlängenfilter und einen Fotodetektor, und es wird nur Signallicht bei einer gewünschten Wellenlänge des Eingangssignallichts erfaßt, um ein Bild auf einem Monitor bzw. Bildschirm zu reproduzieren. Auf der Teilnehmerseite wird die Übertragungswellenlänge des abstimmbaren Filters geändert, um einen gewünschten Kanal auszuwählen. Auf diese Art und Weise kann ein gewünschtes Bild erhalten werden. Herkömmlich war es aufgrund der dynamischen Wellenlängenfluktuation eines DFB- Lasers schwierig, ein solches DFB-Filter in diesem System zu verwenden. Die Erfindung ermöglicht die Verwendung eines solchen DFB-Filters.
Darüber hinaus ist ein bidirektionales CATV-System in der folgenden Art und Weise möglich. Jeder der Empfänger 3011, 3012, ···, 3019 hat einen externen Modulator (für ein Beispiel eines einfachen bidirektionalen optischen CATV-Systems vgl. beispielsweise Ishikawa und Furuta, "LiNbO&sub3; Optical Wavelength Modulator For Bi-directional Transmission in Optical CATV Subscriber Systems", OCS 91-82 1991), und ein Signal von dem Teilnehmer wird als reflektiertes Licht (reflektiertes Licht eines an den Teilnehmer übertragenen Signallichts) von seinem externen Modulator empfangen. Somit können stark verbesserte Dienste erhalten werden.

Neunundzwanzigstes Ausführungsbeispiel

Fig. 51 veranschaulicht ein optisches Wellenlängenteilungsmultiplex-Kommunikationssystem gemäß der Erfindung. Dieses System wird bevorzugt zum Bildtransport verwendet. In Fig. 51 ist die Anzahl von Kanälen n, ist die Anzahl der Empfänger 3505 m, und sind die Wellenlängen der Kanäle λ&sub1;, λ&sub2;, ···, λn. In einem Sender 3501 werden eine Anzahl n von Lichtquellen jeweils durch digitale Bildsignale moduliert und Lichtsignale auf eine optische Faser 3502 übertragen. Die Lichtsignale werden durch eine Lichtverzweigungseinrichtung 3503 in Teile in optischen Fasern 3504-1, 3504-2, ···, 3504-m verzweigt, und die verzweigten Teile werden jeweils in die Empfänger 3505-1, 3505-2, ···, 3505-m geleitet. Der Sender 3501 beinhaltet eine Vielzahl von schwingungspolarisationsselektiven Lichtquellen oder integrierten Halbleitereinrichtungen, auf die Steuerverfahren der vorstehenden Ausführungsbeispiele angewandt werden.
Durch Verwenden des Steuerverfahrens für die polarisationsselektive Lichtquelle gemäß der Erfindung kann ein optisches Wellenlängenteilungsmultiplex-Kommunikationssystem erzielt werden, in dem die belegte optische Frequenz für jeden Kanal klein ist und der Modulationszustand günstigerweise durch ein einfaches Direktmodulationsverfahren gemäß der Erfindung hergestellt wird.
Erfindungsgemäß können dann, wenn eine Lichtquelle direkt polarisationsmoduliert wird, durch ein verhältnismäßig einfaches Verfahren oder eine solche Struktur der Modulationszustand bevorzugt stabilisiert und eine belegte optische Schwingungsfrequenz eingeengt werden. Ferner kann die Intensität des Ausgabelichts auf einer konstanten Amplitude gehalten werden.
Erfindungsgemäß kann ein hoch dichtes optisches Frequenzteilungsmultiplex-Kommunikationssystem unter Verwendung eines Halbleiterlasers, der durch ein Direktpolarisationsmodulationsverfahren mit kleiner dynamischer Wellenlängenfluktuation angesteuert wird, aufgebaut werden, ohne daß hochgradige Wellenlängensteuertechniken und elektronische Schaltungstechniken, wie beispielsweise kohärente optische Kommunikationstechniken, notwendig werden.
Darüber hinaus kann eine kleine und hoch produktive Lichtquelle für optische Kommunikation und dergleichen für ein hoch dichtes optisches Frequenzteilungsmultiplex-Kommunikationssystem unter Verwendung eines Direktpolarisationsmodulationsverfahrens mit sehr kleiner dynamischer Wellenlängenfluktuation usw. aufgebaut werden.
Ferner sind, wenn eine Lichtquelle für optische Kommunikation aufgebaut wird, optische Einrichtungen, wie beispielsweise ein Halbleiter-DFB-Laser, ein Polarisationsstrahlteiler und eine Fotodiode notwendig. Daher ist es schwierig, ein kleines Modul aufzubauen, und ist eine optische Einstellung notwendig, wenn das Modul gebaut wird, welches zu geringer Produktivität führt. Erfindungsgemäß können diese Schwierigkeiten überwunden werden.
Ausgenommen des hierin gegenteilig Offenbarten sind die als Umriß oder in Blockform in den Figuren gezeigten verschiedenen Komponenten auf den Gebieten der optischen Halbleitereinrichtungen und optischen Kommunikation einzeln gut bekannt, und sind deren interner Aufbau und Betrieb weder für die Herstellung noch den Gebrauch dieser Erfindung oder für eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kritisch.
Während die Erfindung in Bezug auf das beschrieben wurde, was derzeit als bevorzugte Ausführungsbeispiele betrachtet wird, ist klar, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Die Erfindung zielt darauf ab, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die in den Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche fallen, zu umfassen.
In einer Lichtquellenvorrichtung ist die Polarisationsmode von Schwingungslicht aus einem Halbleiterlaser zwischen zwei unterschiedlichen Polarisationsmoden umschaltbar, wenn ein Modulationsstrom in einen Abschnitt eines Lichtwellenleiters des Halbleiterlasers injiziert wird. Licht in einer Polarisationsmode und Licht in der anderen Polarisationsmode werden getrennt aus dem Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser erhalten. Zumindest das Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. In den Halbleiterlaser injizierter Strom wird auf der Grundlage des elektrischen Signale derart gesteuert, daß ein Modulationszustand von Licht aus dem Halbleiterlaser stabilisiert wird. Das Licht in der anderen Polarisationsmode oder in einer aus der anderen Emissionsseite des Halbleiterlaser emittiertes Licht in einer Polarisationsmode kann zur optischen Übertragung verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers, umfassend:

einen Injektionsschritt zum Injizieren eines Stroms einschließlich eines Modulationsstroms in einen Abschnitt eines Lichtwellenleiters eines Halbleiterlasers (1, 301, 401, 602, 801, 1-1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2101, 2501, 2601, 2701, 2804), dessen Polarisationsmode von Schwingungslicht zwischen zwei unterschiedlichen Polarisationsmoden umgeschaltet werden kann, um die Polarisationsmode von Schwingungslicht zwischen den beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden umzuschalten;

einen Erhalteschritt zum Erhalten von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Schwingungslicht von dem Halbleiterlaser (1, 301, 401, 602, 801, 1-1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2101, 2501, 2601, 2701, 2804);

einen Umwandlungsschritt zum Umwandeln des Schwingungslichts in zumindest einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in ein elektrisches Signal; und

einen Steuerschritt zum Steuern des in den Halbleiterlaser (1, 301, 401, 602, 801, 1-1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2101, 2501, 2601, 2701, 2804) injizierten Stroms auf der Grundlage des elektrischen Signals, um einen Modulationszustand des Schwingungslichts durch Stabilisieren des Biasstrompunkts der Modulation zu stabilisieren, um das Extinktionsverhältnis zwischen den beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in dem zu übertragenden Schwingungslicht zu stabilisieren.

2. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Erhalteschritt einen Schritt des Teilens des Schwingungslichts aus dem Halbleiterlaser (1, 301, 401, 602, 801, 1-1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2501, 2601, 2701, 2804) in Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden umfaßt.

3. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Koppelschritt des Koppelns des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf eine Lichtübertragungsleitung (9, 421, 717, 803, 1413, 2110, 2503, 2603, 2702, 2801, 3001-3003).

4. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 3, bei dem der Umwandlungsschritt einen Schritt des Umwandelns des Lichts in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in ein elektrisches Signal umfaßt, und der Steuerschritt einen Schritt des Steuerns des in den Halbleiterlaser (1, 301, 401, 602, 801, 2701, 2804) injizierten Stroms auf der Grundlage des elektrischen Signals umfaßt, um den Modulationszustand des auf die Lichtübertragungsleitung (9, 421, 717, 803, 2702, 2801, 3001-3003) gekoppelten Lichts zu stabilisieren.

5. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der in dem Steuerschritt gesteuerte Strom in einen Abschnitt des Halbleiterlasers (1, 301, 401, 602, 801, 1- 1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2101, 2501, 2601, 2701, 2804) injiziert wird, in den der Modulationsstrom injiziert wird.

6. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der in dem Steuerschritt gesteuerte Strom in einen Abschnitt des Lichtwellenleiters injiziert wird, der sich von dem Abschnitt unterscheidet, in den der Modulationsstrom injiziert wird.

7. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterlaser ein Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung (1, 301, 401, 602, 801, 1-1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2101, 2501, 2601) ist, in welchem ein Beugungsgitter (g, 706, 1706) nahe dem Lichtwellenleiter ausgebildet ist und der Wellenleiter eine aktive Schicht (104, 204, 504, 709, 1709) einer Quantenquellenstruktur enthält, und ein Abstand des Beugungsgitters derart festgelegt ist, daß Bragg-Wellenlängen für die beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden nahe bei einer Wellenlänge entsprechend einer Bandabstandenergie zwischen einem Lichtlochniveau in einem Valenzband und einem Elektronenbodenniveau in einem Leitungsband liegen, und derart, daß Schwellenverstärkungen bei den Bragg-Wellenlängen für die beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden im wesentlichen gleich sind.

8. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 7, bei dem die aktive Schicht (104, 204, 504, 709, 1709) eine Schicht aus einer Multiquantenquellenstruktur umfaßt, in die eine Spannungsbelastung eingeleitet ist, und das Lichtlochniveau in dem Valenzband gleich einem Schwerlochniveau in dem Valenzband ist oder näher an dem Elektronenbodenniveau in dem Leitungsband als an dem Schwerlochniveau in dem Valenzband liegt.

9. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Übertragens des elektrischen Signals über ein Tiefpaßfilter (4, 223, 306, 414, 805, 105-3, 305-1, 305-2), einen Schritt des Vergleichens einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker (8, 224, 307, 413, 807, 106-2, 306-1, 306-2), und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (5, 216, 309, 411, 806) zum Ansteuern des Halbleiterlasers durch eine Proportional- und Integral-Schaltung (412) mit einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern, umfaßt.

10. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Schritt des Modulierens des in den Halbleiterlaser injizierten Stroms mit einer sinusförmigen Welle niedriger Frequenz, und einen Schritt des Multiplizierens der sinusförmigen Welle niedrige Frequenz mit dem elektrischen Signal in einer Multipliziereinrichtung (222, 305), und bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Übertragens einer Ausgabe der Multipliziereinrichtung über ein Tiefpaßfilter (223, 306), einen Schritt des Vergleichens einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker (224, 307), und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (216, 309) zum Ansteuern des Halbleiterlasers durch eine Proportional- und Integral-Schaltung mit einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern, umfaßt.

11. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Halbleiterlaser ein Laser (301) ist, dessen Schwingungswellenlänge durch Ändern eines Verhältnisses zwischen an zumindest zwei Abschnitten des Lichtwellenleiters injizierten Strömen abstimmbar ist, und ferner umfassend einen Schritt des Änderns einer Fluktuation in der Schwingungswellenlänge von Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser auf eine Fluktuation in der Lichtintensität durch einen Wellenlängendiskriminator (303) zwischen dem Erhalteschritt und dem Umwandlungsschritt.

12. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 11, bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Übertragens eines aus der Fluktuation in der Lichtintensität durch den Wellenlängendiskriminator (303) umgewandelten elektrischen Signals über ein Tiefpaßfilter (306), einen Schritt des Vergleichens einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker (307), und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (309) zum Ansteuern des Halbleiterlasers in einer Proportional- und Integral-Schaltung mit einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und zumindest die Schwingungswellenlänge zu stabilisieren, umfaßt.

13. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 11, ferner umfassend einen Schritt des Modulierens der in den Halbleiterlaser injizierten Ströme mit einer sinusförmigen Welle niedriger Frequenz, und einen Schritt des Multiplizierens der sinusförmigen Welle niedriger Frequenz mit einem aus der Fluktuation in der Lichtintensität durch den Wellenlängendiskriminator (303) umgewandelten elektrischen Signal durch eine Multipliziereinrichtung (305), und bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Übertragens einer Ausgabe der Multipliziereinrichtung über ein Tiefpaßfilter (306), einen Schritt des Vergleichens einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker (307), und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (309) zum Ansteuern des Halbleiterlasers durch eine Proportional- und Integral-Schaltung mit einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und zumindest die Schwingungswellenlänge zu stabilisieren, umfaßt.

14. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 9, bei dem der Halbleiterlaser ein Laser (301) ist, dessen Schwingungswellenlänge durch Ändern eines Verhältnisses zwischen an zumindest zwei Abschnitten des Lichtwellenleiters injizierten Strömen abstimmbar ist, ferner umfassend einen Schritt des Änderns einer Fluktuation in der Schwingungswellenlänge von Licht aus dem Halbleiterlaser auf eine Fluktuation in der Lichtintensität durch einen Wellenlängendiskriminator (303) zwischen dem Erhalteschritt und dem Umwandlungsschritt, und bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Übertragens eines aus der Fluktuation in der Lichtintensität durch den Wellenlängendiskriminator (303) umgewandelten elektrischen Signals über ein Tiefpaßfilter (306), einen Schritt des Vergleichens einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker (307), und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (309) zum Ansteuern des Halbleiterlasers durch eine Proportional- und Integral-Schaltung bei einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und die Schwingungswellenlänge zu stabilisieren, umfaßt.

15. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 10, bei dem der Halbleiterlaser ein Laser (301) ist, dessen Schwingungswellenlänge durch Ändern eines Verhältnisses zwischen an zumindest zwei Abschnitten des Lichtwellenleiters injizierten Strömen abstimmbar ist, ferner umfassend einen Schritt des Änderns einer Fluktuation in der Schwingungswellenlänge von Licht aus dem Halbleiterlaser auf eine Fluktuation in der Lichtintensität durch einen Wellenlängendiskriminator (303) zwischen dem Erhalteschritt und dem Umwandlungsschritt, ferner umfassend einen Schritt des Modulierens des in den Halbleiterlaser injizierten Stroms mit einer sinusförmigen Welle niedriger Frequenz, und einen Schritt des Multiplizierens der sinusförmigen Welle niedriger Frequenz mit einem aus der Fluktuation in der Lichtintensität durch den Wellenlängendiskriminator (303) umgewandelten elektrischen Signal durch eine Multipliziereinrichtung (305), und bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Übertragens einer Ausgabe der Multipliziereinrichtung über ein Tiefpaßfilter (306), einen Schritt des Vergleichens einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker (307), und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (309) zum Ansteuern des Halbleiterlasers durch eine Proportional- und Integral-Schaltung mit einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und die Schwingungswellenlänge zu stabilisieren, umfaßt.

16. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Umwandlungsschritt einen Schritt des Umwandelns von Licht in beiden der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in elektrische Signale umfaßt, und der Steuerschritt einen Schritt des Verarbeitens der elektrischen Signale durch einen Differenzverstärker (1-6, 106-1, 106-2, 306-1, 306- 2) und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Ansteuerschaltung (1-10-1, 111-1, 311- 1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und einen Unterschied zwischen Lichtintensitäten der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf einem vorbestimmten Wert zu halten, umfaßt.

17. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Umwandlungsschritt einen Schritt des Umwandelns von Licht in beiden der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in elektrische Signale umfaßt, und der Steuerschritt einen Schritt des Erzeugens eines Differenzsignals zwischen den elektrischen Signalen, einen Schritt des Verstärkens eines Unterschieds zwischen dem Differenzsignal und einer Bezugsspannung durch einen Differenzverstärker (1-6), und einen Schritt des Rückkoppelns einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Ansteuerschaltung (1-10-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und einen Unterschied zwischen Lichtintensitäten der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf einem vorbestimmten Wert zu halten, umfaßt.

18. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Umwandlungsschritt einen Schritt des Umwandelns von Licht in beiden der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in elektrische Signale umfaßt, und der Steuerschritt einen Schritt des Rückkoppelns von aus den elektrischen Signalen abgeleiteten Signalen zu einer Ansteuerschaltung (1-10-1, 111-1, 311-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um gleichzeitig den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und Lichtintensitäten der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden zu stabilisieren, umfaßt.

19. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 18, bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Erzeugens eines Differenzsignals zwischen den elektrischen Signalen, einen Schritt des Verstärkens eines Unterschieds zwischen einem der elektrischen Signale und einer Bezugsspannung in einem Differenzverstärker (106-2), und einen Schritt des Rückkoppelns des Differenzsignals und einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu der Ansteuerschaltung (111-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern, einen Unterschied zwischen Lichtintensitäten der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf einem vorbestimmten Wert zu halten, und eine Lichtintensität des Schwingungslichts einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden zu stabilisieren, umfaßt.

20. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 18, bei dem der Steuerschritt einen Schritt des Erzeugens eines ersten Differenzsignals zwischen einem der elektrischen Signale und einer ersten Bezugsspannung, einen Schritt des Erzeugens eines zweiten Differenzsignals zwischen dem anderen der elektrischen Signale und einer zweiten Bezugsspannung, und einen Schritt des Rückkoppelns des ersten und des zweiten Differenzsignals an die Ansteuerschaltung (311-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und Lichtintensitäten des Schwingungslichts der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf jeweils vorbestimmten Werten zu halten, umfaßt.

21. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 16, bei dem der vorbestimmte Wert Null ist.

22. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 19, bei dem der vorbestimmte Wert Null ist.

23. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Erhalteschritt einen Schritt des Teilens des Lichts aus dem Halbleiterlaser in Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und das Licht in der anderen Polarisationsmode auf der Grundlage der Polarisationsmode von Licht umfaßt.

24. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Erhalteschritt einen Schritt des Teilens des Lichts aus dem Halbleiterlaser in das Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und das Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf der Grundlage einer Wellenlänge des Schwingungslichts umfaßt.

25. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, bei dem der Erhalteschritt einen Schritt des Verzweigens des Schwingungslichts aus dem Halbleiterlaser (2101) in zwei Lichtteile, einen Schritt des Kombinierens eines der beiden Lichtteile und des Lichts aus einem zweier lokaler Oszillatoren (2102, 2103), von denen einer Licht derselben Polarisationsmode und Wellenlänge wie denjenigen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser emittiert und der andere Licht derselben Polarisationsmode und Wellenlänge wie denjenigen von Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser emittiert, in einem ersten Fotodetektor (2104), und einen Schritt des Kombinierens des anderen der beiden Lichtteile und des Lichts aus dem anderen der beiden lokalen Oszillatoren in einem zweiten Fotodetektor (2105) umfaßt.

26. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Koppelschritt des Koppelns von Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser auf eine Lichtübertragungsleitung über eine Polarisationsmodenauswahleinrichtung (2, 220, 302, 402, 604, 802, 1-11, 1112, 1312, 1412, 2002', 2107, 2502) zum Auswählen des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden.

27. Verfahren zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Koppelschritt des Koppelns von Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser auf eine Lichtübertragungsleitung über eine Wellenlängenauswahleinrichtung (2602) zum Auswählen des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden.

28. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers, umfassend:

einen Halbleiterlaser (1, 301, 401, 602, 801, 1-1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2101, 2501, 2601, 2701, 2804), wobei eine Polarisationsmode von Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser durch Injizieren eines Stroms einschließlich eines Modulationsstroms in einen Abschnitt eines Lichtwellenleiters des Halbleiterlasers zwischen zwei unterschiedlichen Polarisationsmoden umgeschaltet wird;

eine Erhalteeinrichtung (2, 220, 302, 402, 604, 802, 1-2, 1102, 1302, 1402, 1604, 1802, 1902, 2002, 2102, 2103, 2106, 2401, 2402, 2403-1, 2403-2) zum Erhalten von Licht in einer der unterschiedlichen Polarisationsmoden und Licht in der anderen der unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Schwingungslicht von dem Halbleiterlaser;

eine Umwandlungseinrichtung (3, 221, 304, 403, 603, 804, 1-3-1, 1-3-2, 103-1, 103-2, 303-1, 303-2, 1403a, 1463b, 1603a, 1603b, 1718, 1803a, 1803b, 1903a, 1903b, 2003a, 2003b, 2104, 2105) zum Umwandeln des Lichts in zumindest einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in ein elektrisches Signal; und

eine Steuereinrichtung (4, 8, ···) zum Steuern des in den Halbleiterlaser injizierten Stroms auf der Grundlage des elektrischen Signals derart, daß ein Modulationszustand des Schwingungslichts aus dem Halbleiter durch Stabilisieren des Biasstrompunkts der Modulation stabilisiert wird, so daß das Extinktionsverhältnis zwischen den beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in dem zu übertragenden Schwingungslicht stabilisiert wird.

29. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Erhalteeinrichtung eine Teileinrichtung (2, 220, 302, 402, 604, 802, 1-2, 1102, 1302, 1402, 1604, 1802, 1902, 2002, 2401, 2402, 2403-1, 2403-2) zum Teilen des Schwingungslichts aus dem Halbleiterlaser in das Licht in einer der unterschiedlichen Polarisationsmoden und das Licht in der anderen der unterschiedlichen Polarisationsmoden umfaßt.

30. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 29, bei der die Teileinrichtung einen Polarisationsstrahlteiler (2, 220, 302, 1-2, 1102, 1302) umfaßt.

31. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, ferner umfassend eine Koppeleinrichtung (10, 420) zum Koppeln des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf eine Lichtübertragungsleitung (9, 421, 717, 803, 1413, 2110, 2503, 2603, 2702, 2801, 3001-3003).

32. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 31, bei der die Koppeleinrichtung einen Isolator (10, 420) umfaßt.

33. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 31, bei der die Umwandlungseinrichtung (3, 221, 304, 403, 603, 804) das Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in ein elektrisches Signal umwandelt, und die Steuereinrichtung den in den Halbleiterlaser injizierten Strom auf der Grundlage des elektrischen Signals derart steuert, daß der Modulationszustand des auf die Lichtübertragungsleitung gekoppelten Lichts stabilisiert wird.

34. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der der in der Steuereinrichtung gesteuerte Strom in einen Abschnitt des Wellenleiters injiziert wird, in den der Modulationsstrom injiziert wird.

35. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der der in der Steuereinrichtung gesteuerte Strom in einen Abschnitt des Lichtwellenleiters injiziert wird, der sich von dem Abschnitt unterscheidet, in den der Modulationsstrom injiziert wird.

36. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der der Halbleiterlaser einen Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung (1, 301, 401, 602, 801, 1-1, 1101, 1301, 1401, 1602, 1801, 1901, 2001, 2101, 2501, 2601) umfaßt, welcher ein Beugungsgitter (g, 706, 1706) beinhaltet, das nahe dem Lichtwellenleiter ausgebildet ist, der eine aktive Schicht (104, 204, 504, 709, 1709) einer Quantenquellenstruktur enthält und in dem ein Abstand des Beugungsgitters derart festgelegt ist, daß Bragg-Wellenlängen für die beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden nahe bei einer Wellenlänge entsprechend einer Bandabstandenergie zwischen einem Lichtlochniveau in einem Valenzband und einem Elektronenbodenniveau in einem Leitungsband liegen, und derart, daß Schwellenverstärkungen bei den Bragg-Wellenlängen für die beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden im wesentlichen gleich sind.

37. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 36, bei der die aktive Schicht (104, 204, 504, 709, 1709) eine Schicht aus einer Multiquantenquellenstruktur umfaßt, in die eine Spannungsbelastung eingeleitet ist, und das Lichtlochniveau in dem Valenzband gleich einem Schwerlochniveau in dem Valenzband ist oder näher an dem Elektronenbodenniveau in dem Leitungsband als an dem Schwerlochniveau in dem Valenzband liegt.

38. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Steuereinrichtung ein Tiefpaßfilter (4, 223, 306, 414, 805, 105-3, 305-1, 305-2) zum Übertragen des elektrischen Signals über dasselbe, einen Differenzverstärker (8, 224, 307, 413, 807, 106-2, 306-1, 306-2) zum Vergleichen einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung, und eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (5, 216, 309, 411, 806) zum Ansteuern des Halbleiterlasers durch eine Proportional- und Integral-Schaltung (412) mit einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern, umfaßt.

39. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, ferner umfassend einen Niederfrequenz-Sinuswellengenerator (218, 308) zum Modulieren des in den Halbleiterlaser injizierten Stroms durch eine sinusförmige Welle niedriger Frequenz, und eine Multipliziereinrichtung (222, 305) zum Multiplizieren der sinusförmigen Welle niedriger Frequenz mit dem elektrischen Signal, und bei der die Steuereinrichtung ein Tiefpaßfilter (223, 306) zum Übertragen einer Ausgabe der Multipliziereinrichtung über dasselbe, einen Differenzverstärker (224, 307) zum Vergleichen einer Ausgabe des Tiefpaßfilters mit einer Bezugsspannung, und eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Gleichstromquelle (216, 309) zum Ansteuern des Halbleiterlasers durch eine Proportional- und Integral-Schaltung mit einer Rückkopplungsrate, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern, umfaßt.

40. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der der Halbleiterlaser einen Laser (301) umfaßt, dessen Schwingungswellenlänge durch Ändern eines Verhältnisses zwischen an zumindest zwei Abschnitten des Lichtwellenleiters injizierten Strömen abstimmbar ist, und ferner einen Wellenlängendiskriminator (303) umfaßt zum Ändern einer Fluktuation in der Schwingungswellenlänge von Licht aus dem Halbleiterlaser auf eine Fluktuation in der Lichtintensität, wobei der Wellenlängendiskriminator zwischen der Erhalteeinrichtung und der Umwandlungseinrichtung angeordnet ist.

41. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Umwandlungseinrichtung (13-1, 1-3-2, 103-1, 103-2, 303-1, 303-2, 1403a, 1403b, 1603a, 1603b, 1718, 1803a, 1803b, 1903a, 1903b, 2003a, 2003b, 2104, 2105) das Schwingungslicht in beiden der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in elektrische Signale umwandelt, und die Steuereinrichtung einen Differenzverstärker (1-6, 106-1, 106-2, 306- 1, 306-2) zum Verarbeiten der elektrischen Signale und eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Ansteuerschaltung (1-10-1, 111-1, 311-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und einen Unterschied zwischen Lichtintensitäten der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf einem vorbestimmten Wert zu halten, umfaßt.

42. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Umwandlungseinrichtung das Licht in beiden der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in elektrische Signale umwandelt, und die Steuereinrichtung einen Subtrahierer (3-1) zum Erzeugen eines Differenzsignals zwischen den elektrischen Signalen, einen Differenzverstärker (1-6) zum Verstärken eines Unterschieds zwischen dem Differenzsignal und einer Bezugsspannung, und eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu einer Ansteuerschaltung (1-10-1) zum Ansteuern des Halbleiterlaser, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und eine Differenz zwischen Lichtintensitäten der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf einem vorbestimmten Wert zu halten, umfaßt.

43. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Umwandlungseinrichtung das Licht in beiden der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden in elektrische Signale umwandelt, und die Steuereinrichtung eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln von aus den elektrischen Signalen abgeleiteten Signalen zu einer Ansteuerschaltung (1- 10-1, 111-1, 311-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um gleichzeitig den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und Lichtintensitäten der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden zu stabilisieren, umfaßt.

44. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 43, bei der die Steuereinrichtung einen Subtrahierer (106-1) zum Erzeugen eines Differenzsignals zwischen den elektrischen Signalen, einen Differenzverstärker (106-2) zum Verstärken einer Differenz zwischen einem der elektrischen Signale und einer Bezugsspannung, und eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln des Differenzsignals und einer Ausgabe des Differenzverstärkers zu der Ansteuerschaltung (111-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern, einen Unterschied zwischen Lichtintensitäten des Lichts der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf einem vorbestimmten Wert zu halten und eine Lichtintensität von einem Licht der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden zu stabilisieren, umfaßt.

45. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 43, bei der die Steuereinrichtung einen Subtrahierer (306-1) zum Erzeugen eines ersten Differenzsignals zwischen einem der elektrischen Signale und einer ersten Bezugsspannung, einen Subtrahierer (306-2) zum Erzeugen eines zweiten Differenzsignals zwischen dem anderen der elektrischen Signale und einer zweiten Bezugsspannung, und eine Rückkopplungseinrichtung zum Rückkoppeln des ersten und des zweiten Differenzsignals an die Ansteuerschaltung (311-1) zum Ansteuern des Halbleiterlasers, um den in den Halbleiterlaser injizierten Strom zu steuern und Lichtintensitäten des Lichts der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf jeweils vorbestimmten Werten zu halten, umfaßt.

46. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Erhalteeinrichtung eine Teileinrichtung (2, 220, 302, 402, 604, 802, 1-2, 1102, 1302, 1402, 1604, 1802, 1902, 2002, 2401) zum Teilen des Lichts aus dem Halbleiterlaser in das Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und das Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf der Grundlage der Polarisationsmode des Schwingungslichts umfaßt.

47. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Erhalteeinrichtung eine Teileinrichtung (2403-1, 2403-2) zum Teilen des Lichts aus dem Halbleiterlaser in das Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und das Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf der Grundlage einer Wellenlänge des Schwingungslichts umfaßt.

48. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, bei der die Erhalteeinrichtung eine Einrichtung (2106) zum Verzweigen des Lichts aus dem Halbleiterlaser (2101) in zwei Lichtteile, zwei lokale Oszillatoren (2102, 2103), von denen einer Licht derselben Polarisationsmode und Wellenlänge wie denjenigen des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser emittiert und der andere Licht derselben Polarisationsmode und Wellenlänge wie denjenigen des Lichts in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser emittiert, einen ersten Fotodetektor (2104) zum Kombinieren eines der beiden Lichtteile und des Lichts aus einem der beiden lokalen Oszillatoren in demselben, und einen zweiten Fotodetektor (2105) zum Kombinieren des anderen der beiden Lichtteile und des Lichts aus dem anderen der beiden lokalen Oszillatoren in demselben umfaßt.

49. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, ferner umfassend eine Koppeleinrichtung zum Koppeln von Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser auf eine Lichtübertragungsleitung durch eine Polarisationsmodenauswahleinrichtung (2, 220, 302, 402, 604, 802, 1-11, 1112, 1312, 1412, 2002', 2107, 2502) zum Auswählen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden.

50. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, ferner umfassend eine Koppeleinrichtung zum Koppelns von Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser auf eine Lichtübertragungsleitung durch eine Wellenlängenauswahleinrichtung (2602) zum Auswählen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden.

51. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 28, ferner umfassend ein Substrat (501, 601, 1601), und bei der die Erhalteeinrichtung einen nach dem Wellenleiterprinzip arbeitenden Polarisationsmodenteiler (402, 604, 1402, 1604, 2002) umfaßt zum Teilen des Schwingungslichtes aus dem Halbleiterlaser in Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden, und bei der der Halbleiterlaser, der nach dem Wellenleiterprinzip arbeitende Polarisationsmodenteiler und die Umwandlungseinrichtung (403, 603, 1403a, 1403b, 1603a, 1603b, 2003a, 2003b) auf dem Substrat integriert sind.

52. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der das Substrat ein Halbleitersubstrat (501) umfaßt und der Halbleiterlaser, der nach dem Wellenleiterprinzip arbeitende Polarisationsmodenteiler und die Umwandlungseinrichtung monolithisch auf dem Halbleitersubstrat integriert sind.

53. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der der Halbleiterlaser, der nach dem Wellenleiterprinzip arbeitende Polarisationsmodenteiler (604, 1604) und die Umwandlungseinrichtung (603, 1603a, 1603b) in einer hybriden Form auf dem Substrat integriert sind.

54. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der der Polarisationsmodenteiler einen Y-förmig verzweigenden Wellenleiter (402, 1402, 2002) mit zwei auf einer gemeinsamen Ebene ausgebildeten Wellenleiterzweigen umfaßt, wobei die Y-förmig verzweigenden Wellenleiter eine Halbleiter- Supergitterschicht beinhalten und die Supergitterschicht in einem der Wellenleiterzweige vermischt ist.

55. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der der Polarisationsmodenteiler einen Y-förmig verzweigenden Wellenleiter (604, 1604) mit zwei auf einer gemeinsamen Ebene ausgebildeten Wellenleiterzweigen umfaßt und ein Metallfilm (605, 1605) auf einen der Wellenleiterzweige aufgebracht ist.

56. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der der Polarisationsmodenteiler zumindest zwei Wellenleiter (703, 708, 1703, 1708) umfaßt, die mit einer Zwischenschicht (704, 1704) dazwischen ausgebildet sind, und ein Beugungsgitter (707, 1707) nahe bei einem der Wellenleiterschichten ausgebildet ist.

57. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der die Polarisationsmodenteiler (402, 402', 2002, 2002') auf beiden Lichtemissionsseiten des Halbleiterlasers angeordnet sind.

58. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der die Umwandlungseinrichtung zumindest einen Fotodetektor (403, 603, 1403a, 1403b, 1603a, 1603b, 2003a, 2003b) zum Erfassen von Licht, das sich durch zumindest einen von mehreren Wellenleitern des Polarisationsmodenteiler (402, 604, 1402, 1604, 2002) ausbreitet, umfaßt.

59. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der der Polarisationsmodenteiler einen Richtungskoppler (1802) umfaßt.

60. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der der Polarisationsmodenteiler einen geätzten Spiegel (1902) umfaßt.

61. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 51, bei der die Erhalteeinrichtung eine Einrichtung (2106) zum Verzweigen das Licht aus dem Halbleiterlaser (2101) in zwei Lichtteile, zwei lokale schwingende Halbleiterlaser (2102, 2103), von denen einer Licht derselben Polarisationsmode und Wellenlänge wie denjenigen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser emittiert und der andere Licht derselben Polarisationsmode und Wellenlänge wie denjenigen von Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser emittiert, einen ersten Fotodetektor (2104) zum Kombinieren eines der beiden Lichtteile und des Lichts aus einem der beiden lokalen Oszillatoren in demselben, und einen zweiten Fotodetektor (2105) zum Kombinieren des anderen der beiden Lichtteile und des Lichts aus dem anderen der beiden lokalen Oszillatoren in demselben umfaßt, und der Halbleiterlaser, die beiden lokalen schwingenden Halbleiterlaser und der erste und der zweite Fotodetektor auf dem Substrat integriert sind.

62. Vorrichtung zum Ansteuern eines Halbleiterlasers nach Anspruch 61, bei der Wellenlängen und Linienbreiten des Halbleiterlasers und der beiden lokal schwingenden Halbleiterlaser derart festgelegt sind, daß in dem ersten und dem zweiten Fotodetektor erzeugte Überlagerungssignale Frequenzen haben, die durch eine elektrische Schaltung (2111) verarbeitet werden können.

63. Optisches Kommunikationssystem zum Kommunizieren über eine Lichtübertragungsleitung (2603, 2702, 2801, 3502), die Signale von einer Senderseite an eine Empfängerseite überträgt, umfassend:

eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28-62;

eine Koppeleinrichtung (2602, 2805) zum Einkoppeln von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus der Vorrichtung in die Lichtübertragungsleitung; und

einen Empfänger (2604, 2605, 2703, 2704, 2803, 3505) zum direkten Erfassen des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen, über die Lichtübertragungsleitung übertragenen Polarisationsmoden, wobei der Empfänger auf der Empfängerseite angeordnet ist.

64. Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 63, bei dem die Erhalteeinrichtung eine Teileinrichtung zum Teilen des Schwingungslichtes aus dem Halbleiterlaser in Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden und Licht in der anderen der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden umfaßt, und die Koppeleinrichtung das Licht in einer der beiden unterschiedlichen, durch die Teileinrichtung geteilten Polarisationsmoden auf die Lichtübertragungsleitung koppelt.

65. Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 63, bei dem die Koppeleinrichtung Licht aus dem Halbleiterlaser über eine Polarisationsmodenauswahleinrichtung zum Auswählen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf die Lichtübertragungsleitung koppelt.

66. Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 63, bei dem die Koppeleinrichtung das Schwingungslicht aus dem Halbleiterlaser über eine Wellenlängenauswahleinrichtung zum Auswählen des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden auf die Lichtübertragungsleitung koppelt.

67. Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 63, ferner umfassend ein auf der Empfängerseite angeordnetes optisches Filter, und bei dem eine Vielzahl der Halbleiterlaser mit einer einzelnen Übertragungsleitung verbunden bereitgestellt sind, mehrere modulierte Signale bei unterschiedlichen Wellenlängen jeweils aus den Halbleiterlasern emittiert werden, und nur ein moduliertes Signal bei einer gewünschten Wellenlänge durch das optische Filter ausgewählt und durch den Empfänger erfaßt wird, um eine Wellenlängeteilungsmultiplexübertragung durchzuführen.

68. Optoelektrische Umwandlungsvorrichtung, umfassend:

eine Lichtquelle (2804), wobei die Lichtquelle eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28-62 einschließt;

eine Koppeleinrichtung (2805) zum Einkoppeln des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser in eine Lichtübertragungsleitung (2801); und

einen Empfänger (2803) zum direkten Erfassen des Lichts in einer der beiden unterschiedlichen, über die Lichtübertragungsleitung übertragenen Polarisationsmoden.

69. Optisches Kabelfernsehsystem zum Kommunizieren über eine Lichtübertragungsleitung (3001, 3002, 3003), die Signallicht von einem Sendezentrum (3000) an eine Teilnehmerseite (3011- 3019) überträgt, umfassend:

eine Lichtquelle, wobei die Lichtquelle eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28-62 einschließt;

eine Koppeleinrichtung zum Einkoppeln von Licht in einer der beiden unterschiedlichen Polarisationsmoden aus dem Halbleiterlaser in die Lichtübertragungsleitung, wobei die Lichtquelle und die Koppeleinrichtung in dem Sendezentrum angeordnet sind; und

einen Empfänger und ein optisches Filter zum direkten Erfassen von Licht in einer der beiden unterschiedlichen, über die Lichtübertragungsleitung übertragenen Polarisationsmoden, wobei der Empfänger und das optische Filter auf der Teilnehmerseite angeordnet sind.