JP2007048905A - 非線形半導体光素子駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 入力信号の状態の変化に応じて所望の出力信号を得られるように特性を最適化できる非線形半導体光素子駆動装置を提供する。
【解決手段】 フィードバック制御回路２は、双安定半導体レーザ５０の入出力特性を調整するための制御信号を出力する。温度制御回路３は、フィードバック制御回路２からの制御信号に従って、ペルチェクーラー２１の温度を制御する。可変抵抗制御部４は、フィードバック制御回路２からの制御信号に従って、双安定半導体レーザ５０の所望の入出力特性が得られるように可変抵抗５の抵抗値を調整する。確率共鳴制御回路６は、双安定半導体レーザ５０の入出力特性を調整するための制御信号を出力する。電流供給部７は、確率共鳴制御回路６からの制御信号に従って、確率共鳴効果が得られるように雑音が付加された電流を、ｐ型電極５４，５５を介して双安定半導体レーザ５０に注入する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、非線形半導体光素子駆動装置に関し、より特定的には、入力と出力との関係に非線形性を有する非線形半導体光素子の駆動装置に関する。

一般に、光通信の伝送信号にはレーザ光が用いられる。特に、半導体レーザは、光通信分野において主として光源や受光器に使用されてきた。

近年、来るべき大容量通信化に向けて、光信号を電気に変換せず光のまま高速に処理する全光処理が推進されるようになってきている。これにより、半導体レーザは、単なる光源や受光器として用いられるだけではなく、波形整形、増幅、波長変換、ビットレート変換などの様々な機能を持つ素子として利用されるようになってきている。

特に最近では、コスト削減のため、単一の機器を上記のような様々な機能が付加された多機能装置として使用しようとする傾向が強い。

半導体レーザの光信号処理機能は、入力信号と出力信号との関係を表わす入出力特性に大きく左右される。したがって、半導体レーザを光信号処理装置として用いた場合、装置の機能、用途、または受信信号の状態によって、半導体レーザの入出力特性を制御する必要がある。ここで、半導体レーザの入力信号とは注入光または注入電流（電圧）を指し、半導体レーザの出力信号とは出射光を指す。

半導体レーザの入出力特性は、特に温度および電流（電圧）の変化に敏感である。そのため、従来はこの２つを用いて入出力特性を安定化する方法が主に用いられてきた。

特許文献１は、温度を安定化させることと注入電流を変化させることとで半導体レーザの入出力特性を安定に保つ従来技術を開示している。特許文献１に開示された半導体レーザモジュールの断面構造について、以下に図面を用いて説明する。

図１６は、従来の半導体レーザモジュール７０の構造を示した断面図である。
図１６を参照して、従来の半導体レーザモジュール７０は、絶縁基板７１と、半導体レーザ素子７２と、搭載部７３と、発熱抵抗体７４と、測温抵抗体７５と、ペルチェ素子７６とを備える。

絶縁基板７１は、ペルチェ素子７６の上にコの字型に配置されている。発熱抵抗体７４は、絶縁基板７１のコの字型の内部に埋設されている。測温抵抗体７５は、絶縁基板７１の上に形成されている。半導体レーザ素子７２は、搭載部７３を挟んで絶縁基板７１上に搭載されている。

ペルチェ素子７６は、半導体レーザ素子７２の動作停止時にも半導体レーザ素子７２を動作時と同じ高温に制御することができる。これにより、半導体レーザモジュール７０は、半導体レーザ素子７２の動作状態に関わらず半導体レーザ素子７２の温度を制御することができる。

一方、多機能を有する半導体レーザには様々な構造が採用されている。双安定半導体レーザもその一つである。

図１７は、一般的な双安定半導体レーザ１１２の構造を示した断面図である。
図１７を参照して、双安定半導体レーザ１１２は、光増幅領域１２１と可飽和吸収領域１２２とを含む活性層１２０と、ｐ型電極１２３，１２４と、クラッド層１２５，１２６と、ｎ型電極１２７とを備える。

光増幅領域１２１は、外部から入力光ＰＩＮを受ける。可飽和吸収領域１２２は、入力光ＰＩＮなどに応じて、外部に出力光ＰＯＵＴを出射する。可飽和吸収領域１２２は、可飽和の吸収効果を有しており、ある一定強度の光を吸収すると光吸収効果が飽和してそれ以上の光を吸収できず透明状態となる性質を有する。

ｐ型電極１２３は、光増幅領域１２１に対応するようにクラッド層１２５上に形成されている。ｐ型電極１２４は、可飽和吸収領域１２２に対応するようにクラッド層１２５上に形成されている。ｎ型電極１２７は、クラッド層１２６に対して設けられ、接地ノードに接続されている。

分割されたｐ型電極１２３，１２４への注入電流と活性層１２０への入力光ＰＩＮの強度とを制御することにより、双安定半導体レーザ１１２の入力光ＰＩＮ対出力光ＰＯＵＴの特性にヒステリシス、すなわち光の双安定性が生じる。このヒステリシス特性について次に説明する。

図１８は、双安定半導体レーザ１１２の入力光ＰＩＮと出力光ＰＯＵＴとの入出力特性曲線を示した図である。

図１８に示すように、入力光ＰＩＮの強度が増加していくと、しきい値Ｐｔｈ１で可飽和吸収領域１２２が飽和して光を吸収しなくなる。これにより、双安定半導体レーザ１１２が発振して出力光ＰＯＵＴの強度が急激に増大し、図１８の特性曲線上に不連続な変化が現れる。

可飽和吸収領域１２２は、いったん飽和すると光吸収効果が飽和して透明状態となり安定する。このため、図１８の特性曲線の傾きが再び連続的になり、入力光ＰＩＮの強度が増加するにつれて光出力ＰＯＵＴの強度は単調に増加していく。双安定半導体レーザ１１２の入力光ＰＩＮがしきい値Ｐｔｈ１を超え、発振が維持されている状態をオン状態とする。

図１９は、可飽和吸収領域を備えていない通常の半導体レーザの入力光Ｐ０と出力光Ｐ１との入出力特性を示した図である。

図１９に示すように、通常の半導体レーザでは、しきい値Ｐｔｈ０で発振する際に入出力特性が変化するものの、図１８の出力光ＰＯＵＴのようにしきい値Ｐｔｈ１で強度が急激に増大して不連続な変化が現れることはない。

図１８に戻って、可飽和吸収領域１２２は、しきい値Ｐｔｈ１を超えていったん発振した後は透明状態となっていて光を吸収しないので、入力光ＰＩＮの強度を低下させていってもしきい値Ｐｔｈ１ではまだ発振状態が維持されている。しかし、さらに入力光ＰＩＮの強度を低下させると、しきい値Ｐｔｈ２において光吸収効果が回復して光出力ＰＯＵＴの強度が急激に減少する。この結果、双安定半導体レーザ１１２は、オフ状態となる。

以上、図１８で説明したように、双安定半導体レーザ１１２は、入出力特性においてヒステリシスを示す。ヒステリシスは、非線形性の一つである。

ここで、双安定半導体レーザ１１２に、オン状態とオフ状態とが切り替わるような信号、たとえば「０」と「１」とを有する２値信号を入力し、双安定半導体レーザ１１２が「０」においてオフ状態、「１」においてオン状態となるようにする。このとき、出力光ＰＯＵＴの急峻な立上がりと立下がりとによる不連続な変化を反映して、双安定半導体レーザ１１２は、オン状態とオフ状態とでの光出力ＰＯＵＴの強度の差が大きくなる。

上記の結果、双安定半導体レーザ１１２は出力信号の振幅が大きくなり、入力信号の増幅、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise）比の向上、波形整形などの効果が得られる。双安定半導体レーザ１１２のｐ型電極１２３，１２４への注入電流（電圧）を制御することで、さらに入出力特性を安定化させたり、出力を変調して信号の波形整形をしたり、双安定半導体レーザ１１２をパルス発生器として用いることもできる。

多機能を有する半導体レーザのもう一つの例として、特許文献２は、入力信号の波形整形および増幅を行なう確率共鳴装置について開示している。

非線形な入出力特性が必要とされる確率共鳴装置には、たとえば、非線形な特性をもつ図１７の双安定半導体レーザ１１２が用いられる。確率共鳴装置は、伝送路を経由するうちに劣化して双安定半導体レーザのヒステリシスのしきい値を超えられないほど弱まった信号に雑音を付加した信号を、双安定半導体レーザに入力する。このとき、入力信号のピークに応じて出力信号がヒステリシスを上下するので、入力信号の周期を強調するように強度が増幅され波形も整形された出力信号が得られる。

上記の確率共鳴効果により、通常の機能素子が検出できないような微弱な信号を検知、増幅または波形整形することができる。
特開２００１−１０２６７４号公報 特開２００４−２１４４０７号公報

特許文献１の半導体レーザモジュール７０は、温度と注入電流のみで半導体レーザ素子７２の入出力特性を制御するので、素子温度などが変動しても安定した動作を実現でき、入力信号の状態や使用環境が変化しても機能を安定して提供できる。

しかしながら、半導体レーザモジュール７０を超高速通信に用いる場合、入力信号の状態に応じて様々な機能を高速に最適化しなければならない。このような場合、入力信号を決められた状態に安定させ続けるだけでなく、入力信号の状態の変化に応じて半導体レーザ素子７２を所望の出力特性に精度良く制御できる必要がある。

特許文献２の確率共鳴装置は、入出力特性にヒステリシスを示す双安定半導体レーザを用いることで、入力信号の周期を強調するように強度が増幅され波形も整形された出力信号を得ている。このような確率共鳴装置では、ヒステリシス形状を入力信号に応じて最適に決定し制御することが重要となるが、特許文献２はその記載が十分ではない。

この発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、入力信号の状態の変化に応じて所望の出力信号を得られるように特性を最適化できる非線形半導体光素子駆動装置を提供することである。

この発明は、入力と出力との関係に非線形性を有する非線形半導体光素子を駆動する非線形半導体光素子駆動装置であって、入力光を含む入力信号を受けて出力光を出力する非線形半導体光素子を含むモジュールと、非線形半導体光素子の温度を制御する温度制御回路と、非線形半導体光素子に接続されている可変抵抗と、可変抵抗の抵抗値を制御する可変抵抗制御部とを備える。

好ましくは、モジュールは、出力光を検出して受信信号を出力する第１の光電変換素子と、非線形半導体光素子の温度を制御するペルチェクーラーとをさらに含む。非線形半導体光素子駆動装置は、非線形半導体光素子の入出力特性を調整するための電流を非線形半導体光素子に供給する電流供給部と、モジュールからのフィードバックを受けて、非線形半導体光素子の入出力特性を調整するための制御信号を出力するフィードバック制御回路とをさらに備える。温度制御回路は、フィードバック制御回路からの制御信号に従って、ペルチェクーラーの温度を調整する。可変抵抗制御部は、フィードバック制御回路からの制御信号に従って、可変抵抗の抵抗値を制御する。

好ましくは、非線形半導体光素子は、光吸収効果を調整するための可飽和吸収領域を含む。

好ましくは、非線形半導体光素子は、入出力特性がヒステリシスを示す双安定半導体レーザである。

好ましくは、双安定半導体レーザは、光増幅領域と可飽和吸収領域とを含む活性層と、光増幅領域に対応し、電流供給部から出力される電流を受ける第１極性の第１の電極と、可飽和吸収領域に対応し、電流供給部から出力される電流を受けるとともに可変抵抗に接続された第１極性の第２の電極と、接地ノードに接続された第２極性の電極とを含む。

好ましくは、非線形半導体光素子駆動装置は、受信信号の一部を受けて、確率共鳴効果が得られるように雑音が付加された電流を非線形半導体光素子に供給するための制御信号を電流供給部に出力する確率共鳴制御回路をさらに備える。

好ましくは、モジュールは、非線形半導体光素子の温度を検知し、該温度検知信号をフィードバック制御回路に出力するサーミスタをさらに含む。

好ましくは、モジュールは、出力光の波長に応じて透過率が変化する波長フィルタと、波長フィルタを通過した一部の出力光を検出し、該検出信号をフィードバック制御回路に出力する第２の光電変換素子とをさらに含む。

好ましくは、フィードバック制御回路は、可飽和吸収領域から流れる電流を可変抵抗を介してモニターする。

好ましくは、非線形半導体光素子駆動装置は、フィードバック制御回路からの制御信号に基づいて可飽和吸収領域にかかる電圧を制御する電圧制御回路と、電圧制御回路からの制御信号に従って非線形半導体光素子に電圧を供給する電圧供給部とをさらに備える。

好ましくは、非線形半導体光素子駆動装置は、受信信号の一部を受けて、入力光が非線形半導体光素子の立上がりしきい値および立下がりしきい値を上下するように調整された電流を非線形半導体光素子に供給するための制御信号を電流供給部に出力する電流制御部をさらに備える。

この発明によれば、入力信号の状態の変化に応じて所望の出力信号を得られるように非線形半導体光素子の特性を最適化できる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による非線形半導体光素子駆動装置１０Ａの概略的な構成を示したブロック図である。

図１を参照して、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、双安定半導体レーザモジュール１Ａと、フィードバック制御回路２と、温度制御回路３と、可変抵抗制御部４と、可変抵抗５と、確率共鳴制御回路６と、電流供給部７とを備える。可変抵抗５は、位相を含めて制御可能な可変インピーダンス素子であってもよい。

双安定半導体レーザモジュール１Ａは、入射される入力光Ｐｉｎを受けて内部で処理し、受信信号Ｓｒ、受信電流Ｉｒ１，Ｉｒ２などを出力する。フィードバック制御回路２は、半導体レーザモジュール１Ａから出力される受信電流Ｉｒ１を受けて、温度制御回路３および可変抵抗制御部４に制御信号を出力する。温度制御回路３は、フィードバック制御回路２からの制御信号に基づいて、半導体レーザモジュール１Ａ内の温度を制御する。

可変抵抗制御部４は、フィードバック制御回路２からの制御信号に従って、半導体レーザモジュール１Ａの内部に向けて接続されている可変抵抗５の抵抗値を調整する。確率共鳴制御回路６は、半導体レーザモジュール１Ａから出力される受信電流Ｉｒ２を受けて、電流供給部７に制御信号を出力する。電流供給部７は、確率共鳴制御回路６からの制御信号に従って、雑音を含む電流を双安定半導体レーザモジュール１Ａ内に供給する。

次に、双安定半導体レーザモジュール１Ａの具体的構成を含めた非線形半導体光素子駆動装置１０Ａの構成について説明する。

図２は、この発明の実施の形態１による非線形半導体光素子駆動装置１０Ａのより具体的な構成を示した図である。

図２を参照して、双安定半導体レーザモジュール１Ａは、ペルチェクーラー２１と、ベース２２〜２４と、光電変換素子２９と、双安定半導体レーザ５０とを含む。双安定半導体レーザ５０は、光増幅領域５２と可飽和吸収領域５３とを含む活性層５１と、ｐ型電極５４，５５と、クラッド層５６，５７と、ｎ型電極５８とを含む。双安定半導体レーザ５０は、非線形半導体光素子の一つである。

双安定半導体レーザ５０は、たとえばＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リン）系化合物半導体で作製される。しかし、これは一例であって、たとえば、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）系、ＩｎＰ（インジウムリン）系、ＧａＩｎＮＡｓ（ガリウム窒化インジウム砒素）系、ＧａＮ（窒化ガリウム）系、またはＩＩ−ＶＩ系の半導体など、他の材料を用いた半導体レーザであってもよい。

ペルチェクーラー２１の上に、ベース２２が設けられている。ベース２３，２４は、ベース２２の上に設けられている。双安定半導体レーザ５０は、ベース２３の上に搭載されている。光電変換素子２９は、ベース２４に取り付けられている。光電変換素子２９は、たとえばフォトダイオード（ＰＤ）である。

光増幅領域５２は、入力光Ｐｉｎを受ける。可飽和吸収領域５３は、ｐ型電極５４，５５からの制御および入力光Ｐｉｎに応じて出力光Ｐｏｕｔを出射する。光電変換素子２９は、出力光Ｐｏｕｔを検出し、受信信号Ｓｒを出力する。受信信号Ｓｒの一部は、受信電流Ｉｒ１，Ｉｒ２として、フィードバック制御回路２と確率共鳴制御回路６とにそれぞれ出力される。

フィードバック制御回路２は、光電変換素子２９を介して出力光Ｐｏｕｔの状態をモニターしている。フィードバック制御回路２は、双安定半導体レーザ５０の入出力特性を調整するための制御信号を、温度制御回路３および可変抵抗制御部４にそれぞれ出力する。なお、双安定半導体レーザ５０の入出力特性は、図１７で説明した双安定半導体レーザ１１２と基本的には同じである。

フィードバック制御回路２には、可変抵抗５の抵抗値および図３で説明するサーミスタ２８の検出温度に応じた双安定半導体レーザ５０の入出力特性のデータが予め入力されている。フィードバック制御回路２は、当該入力値に基づいて、双安定半導体レーザ５０の入出力特性のヒステリシスが所望の形状となるように、温度制御回路３での温度および可変抵抗制御部４での抵抗値を算出する。

温度制御回路３は、フィードバック制御回路２からの制御信号に従って、ペルチェクーラー２１の温度を制御する。ペルチェクーラー２１は、温度制御回路３からの制御信号に基づいて双安定半導体レーザ５０の温度を上下させる。ペルチェクーラー２１は、昇温および冷却の両方を行なうことができ、外部の温度環境に関わらず双安定半導体レーザ５０の温度を安定に調整することができる。

可変抵抗制御部４は、フィードバック制御回路２からの制御信号に従って、双安定半導体レーザ５０の所望の入出力特性が得られるように可変抵抗５の抵抗値を調整する。可変抵抗５は、ｐ型電極５５とｎ型電極５８との間に接続されている。確率共鳴制御回路６は、光電変換素子２９を介して出力光Ｐｏｕｔの状態をモニターしている。確率共鳴制御回路６は、双安定半導体レーザ５０の入出力特性を調整するための制御信号を電流供給部７に出力する。

電流供給部７は、確率共鳴制御回路６からの制御信号に従って、雑音を含む電流をｐ型電極５４，５５を介して双安定半導体レーザ５０に注入する。この雑音付加電流は、確率共鳴効果によって振幅が増幅されビットエラーレートが低減された出力光Ｐｏｕｔが得られるように雑音が調整された電流である。

よって、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、確率共鳴による入力光Ｐｉｎの光増幅および波形整形を行なうのに最適なヒステリシス形状の入出力特性で双安定半導体レーザ５０を作動させることが可能となる。双安定半導体レーザ５０によって光増幅および波形整形された光信号は、光電変換素子２９で検出される。これにより、双安定半導体レーザモジュール１Ａは、通常の受信器では検出できないような微弱な信号を検知できる受信器としても機能する。

また、双安定半導体レーザモジュール１Ａは、光増幅および波形整形だけでなく波長変換も可能である。一般に、半導体レーザは、動作温度が高くなると発振波長が長くなる。また、発振波長は注入電流によっても制御可能である。よって、双安定半導体レーザ５０の出力波長を温度制御回路３を介して温度で変化させ、ヒステリシス形状を可変抵抗制御部４を介して可変抵抗５の抵抗値で調整することによって、非線形半導体光素子駆動装置１０Ａに波長変換機能を持たせることができる。

ｐ型電極５４は、光増幅領域５２に対応するようにクラッド層５６の上に形成されている。ｐ型電極５４は、電流供給部７から出力される雑音付加電流を受ける。ｐ型電極５５は、可飽和吸収領域５３に対応するようにクラッド層５６の上に形成されている。ｐ型電極５５は、電流供給部７から出力される雑音付加電流を受けるとともに、可変抵抗５に接続されている。ｎ型電極５８は、クラッド層５７とベース２３との間に設けられ、可変抵抗５と接地ノードとの間に接続されている。

なお、図２のようなｐ型電極５４，５５およびｎ型電極５８の構成は一例であって、光増幅領域５２と可飽和吸収領域５３とに対して独立に電流を注入できるのであれば、ｐ型電極５４，５５およびｎ型電極５８はどのように分割されていても構わない。また、ｐ型電極５４，５５からの制御および入力光Ｐｉｎに応じて出力光Ｐｏｕｔを出射できるのであれば、出力光Ｐｏｕｔが光増幅領域５２から出射されても構わない。

さらに、可飽和吸収領域５３の体積比が活性層５１全体の５０％以上になると双安定半導体レーザ５０の消費電力が増大するので、可飽和吸収領域５３の活性層５１に対する体積比は、できれば５０％以下が望ましい。

図３は、図１，２の双安定半導体レーザモジュール１Ａにおける具体的な配置を示した斜視図である。

図３を参照して、双安定半導体レーザモジュール１Ａは、ペルチェクーラー２１と、ベース２２〜２４と、レンズ２５，２６と、サーミスタ２８と、光電変換素子２９と、双安定半導体レーザ５０とを含む。

ベース２２は、ペルチェクーラー２１の上に設けられている。ベース２２の上に、ベース２３，２４およびレンズ２５，２６が設置されている。ベース２３の上に、双安定半導体レーザ５０およびサーミスタ２８が搭載されている。ベース２４に対し、光電変換素子２９が取り付けられている。レンズ２５、双安定半導体レーザ５０、レンズ２６、および光電変換素子２９は、この順番で、双安定半導体レーザ５０の入力光Ｐｉｎおよび出力光Ｐｏｕｔに対して光軸が合うように設置されている。

双安定半導体レーザ５０は、レンズ２５を介して入力光Ｐｉｎを受けて、出力光Ｐｏｕｔを出力する。入力光Ｐｉｎは、「１」または「０」の２値からなり、外部の伝送路等に起因する雑音によって一般に劣化している。入力信号Ｐｉｎの２値信号の方式は、ＲＺ（Return to Zero）符合方式、ＮＲＺ（Non-Return to Zero）符合方式など、どのような方式であってもよい。出力光Ｐｏｕｔは、レンズ２６を介して光電変換素子２９で検出される。サーミスタ２８は、双安定半導体レーザ５０の温度を検知し、その温度検知信号を図２のフィードバック制御回路２に出力する。

図４は、温度制御回路３による温度制御に応じた双安定半導体レーザ５０の入出力特性の変化を示した図である。

図４において、曲線Ｔ１５，Ｔ２５，Ｔ３５は、双安定半導体レーザ５０がペルチェクーラー２１を介して１５℃，２５℃，３５℃に設定されたときの双安定半導体レーザ５０の入出力特性をそれぞれ表わしている。

図４に示すように、双安定半導体レーザ５０の温度が上昇するにつれて、ヒステリシスの立上がりしきい値および立下がりしきい値とも高くなる。このように、双安定半導体レーザ５０の入出力特性は温度に敏感であるため、温度制御回路３による温度制御によって入出力特性のヒステリシス形状を制御することができる。

ただし、図４に示すように、ヒステリシスの立上がりしきい値と立下がりしきい値とでは、双安定半導体レーザ５０の温度上昇による変化の度合いが異なる。この理由は、以下で説明するように、ヒステリシスの立上がりしきい値と立下がりしきい値とで発生原理が異なることによる。

立上がりしきい値の発生原理は次のようになる。図２を参照して、双安定半導体レーザ５０への入力光Ｐｉｎを増やしていくと、光増幅領域５２と可飽和吸収領域５３との両方で、生じるキャリア量も増大していく。増大したキャリアが再結合して光が生じるので、光増幅領域５２で発生する光も増大していく。可飽和吸収領域５３の光吸収効果が飽和するところが立上がりしきい値となる。

立下がりしきい値の発生原理は次のようになる。図２を参照して、双安定半導体レーザ５０への入力光Ｐｉｎを減らしていくと、光増幅領域５２での光発生量は減少する。このとき、可飽和吸収領域５３は飽和して透明状態となっており、光の吸収効果は有さず、光増幅領域５２で発生した光をそのまま透過する。光増幅領域５２での光発生量が減少していくと、可飽和吸収領域５３の透明状態を維持できなくなる。こうして光吸収効果が回復したところが立下がりしきい値となる。

上記のように、立上がりしきい値と立下がりしきい値とではその発生原理が異なるため、温度変化によるしきい値の変化量に差異が生じる。図４では、立上がりしきい値の方が立下がりしきい値よりも温度による変化量が大きい。そのため、図４に示すように、双安定半導体レーザ５０の温度が上昇するとヒステリシスの幅が大きくなる。

したがって、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、温度制御回路３によって双安定半導体レーザ５０を温度制御することにより、双安定半導体レーザ５０のヒステリシスの形状を変化させて所望の特性を得ることができる。

以上説明したような、温度変化に対するヒステリシスの立上がりしきい値と立下がりしきい値との変化量の違いでヒステリシスの形状が変化するという機構は、本発明者が初めて明らかにしたものである。この機構を利用すると、小さい温度変化でもヒステリシスの形状を変化させることができるため、制御に時間がかからず、消費電力も少なくて済むという利点がある。

図５は、可変抵抗制御部４による抵抗値制御に応じた双安定半導体レーザ５０の入出力特性の変化を示した図である。

図５において、曲線Ｒ５００，Ｒ１０００，Ｒ３０００は、可変抵抗制御部４によって可変抵抗５が５００Ω，１ｋΩ，３ｋΩの抵抗値に制御されたときの双安定半導体レーザ５０の入出力特性をそれぞれ表わしている。

図５に示すように、可変抵抗５の抵抗値が上昇するにつれて、ヒステリシスの立上がりしきい値および立下がりしきい値とも低くなる。このように、双安定半導体レーザ５０の入出力特性は抵抗値にも敏感であるため、可変抵抗制御部４による抵抗値制御によっても入出力特性のヒステリシス形状を制御することができる。

ただし、図５に示すように、ヒステリシスの立上がりしきい値と立下がりしきい値とでは、可変抵抗５の抵抗値上昇による変化の度合いが異なる。以下に、可変抵抗５の抵抗値が増減するにともないヒステリシスの立上がりしきい値および立下がりしきい値が変化する原理について説明する。

図２を参照して、双安定半導体レーザ５０は、可飽和吸収領域５３での光吸収で生じたキャリアがｐ型電極５５から引き抜かれることによって電流が流れる。可変抵抗５の抵抗値が小さいと電流が流れやすくなるため、可飽和吸収領域５３のキャリアが引き抜かれやすくなる。可変抵抗５の抵抗値が高いと電流が流れにくくなるため、可飽和吸収領域５３のキャリアが引き抜かれにくくなる。

可飽和吸収領域５３では、キャリア量が増えると光吸収効果が飽和しやすくなり、キャリア量が減ると光吸収効果が飽和しにくくなる。ゆえに、図５に示すように、可変抵抗５の抵抗値が増減するにともなって、双安定半導体レーザ５０の入出力特性のヒステリシス形状が変化するのである。

このように、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、温度制御回路３による温度制御と可変抵抗制御部４による抵抗値制御との両方によって双安定半導体レーザ５０の入出力特性のヒステリシス形状を調整することができる。これにより、非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、温度と抵抗値との両方によって双安定半導体レーザ５０の動作条件を精密に調整でき、入力光Ｐｉｎの状態変化や装置の機能切換にも柔軟に対処することができる。

実施の形態１では、光電変換素子２９からの受信信号Ｓｒの一部を受信電流Ｉｒ１としてフィードバック制御回路２に出力している。そのため、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、双安定半導体レーザ５０の出力光Ｐｏｕｔの状態をモニターしながら、温度と抵抗値との両方で双安定半導体レーザ５０の入出力特性を変化させたり安定化させたりすることができる。これにより、確率共鳴効果を得られる最適なヒステリシス形状を有するように双安定半導体レーザ５０の出力光Ｐｏｕｔを調整できる。

また、双安定半導体レーザモジュール１Ａでは、レンズ２５、双安定半導体レーザ５０、レンズ２６、および光電変換素子２９が、この順番で、双安定半導体レーザ５０の入力光Ｐｉｎおよび出力光Ｐｏｕｔに対して光軸が合うように設置されている。そのため、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、光軸合わせが不要である。また、これらの構成要素は、サーミスタ２８を含めて、全てペルチェクーラー２１上のベース２２に配置されている。そのため、一体構成となってコンパクトであるとともに、ペルチェクーラー２１を介して温度制御を一括して行なうことができる。

また、双安定半導体レーザ５０は、工業応用が困難な素子ではなく、一般に広く使用されている素子である。そのため、双安定半導体レーザモジュール１Ａの作製が簡便になるという利点もある。

なお、実施の形態１では、確率共鳴効果を得るために、雑音を含む電流をｐ型電極５４，５５を介して双安定半導体レーザ５０に注入している。しかし、雑音付加電流の代わりに雑音付加光を注入しても構わない。この場合、双安定半導体レーザ５０における入力光Ｐｉｎの強度とヒステリシスのしきい値との関係を制御しやすくなる。

また、双安定半導体レーザ５０からの出力光Ｐｏｕｔを光電変換素子２９によって電気信号に変換せず、そのまま光信号として利用してもよい。この場合、双安定半導体レーザモジュール１Ａは、受信器としてのみならず、中継器または送受信器としても用いることができ、さらに全光処理装置としても使用も可能になる。

また、双安定半導体レーザモジュール１Ａにおいて、たとえばレンズ２６の前段にアイソレータを配置してもよい。この場合、レンズ２６、光電変換素子２９等からの戻り光が双安定半導体レーザ５０へ入射するのを防ぐことができる。この結果、戻り光による双安定半導体レーザ５０の特性の不安定化を抑えることができる。

また、非線形半導体光素子駆動装置１０Ａにおいて、フィードバック制御回路２などを双安定半導体レーザモジュール１Ａの外部ではなく、内部に集積して一体化させることもできる。この場合、利用者がフィードバック制御回路２などを独立に調整せずに済むので利用が簡単になる。

以上のように、実施の形態１によれば、温度と抵抗値との両方によって非線形半導体光素子駆動装置１０Ａの入出力特性を最適な状態に精度良く調整することで、出力光Ｐｏｕｔの劣化を補償することができる。これにより、非線形半導体光素子駆動装置１０Ａは、光増幅、波形整形、波長変換のような複数の機能を１つのデバイスで実現できる。

［実施の形態２］
図６は、この発明の実施の形態２による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｂの概略的な構成を示したブロック図である。

図６を参照して、実施の形態２の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｂは、双安定半導体レーザモジュール１Ａが双安定半導体レーザモジュール１Ｂに置き換えられた点において、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａと異なる。したがって、実施の形態１と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。双安定半導体レーザモジュール１Ｂは、入射される入力光Ｐｉｎを受けて内部で処理し、受信信号Ｓｒ、受信電流Ｉｒ１〜Ｉｒ３などを出力する。

図７は、図６の双安定半導体レーザモジュール１Ｂにおける具体的な配置を示した斜視図である。

図７を参照して、双安定半導体レーザモジュール１Ｂは、サーミスタ２８がエタロン４０に置き換えられ、それにともない、ビームスプリッタ３８と、レンズ３９と、ベース４１と、光電変換素子４２とが付加された点において、図３の双安定半導体レーザモジュール１Ａと異なる。実施の形態２の双安定半導体レーザモジュール１Ｂは、サーミスタ２８を使わず、エタロン４０を介して検知される出力光Ｐｏｕｔの強度変化をモニターすることで、双安定半導体レーザ５０の温度を制御する。

ベース２２は、ペルチェクーラー２１の上に設けられている。ベース２２の上に、ベース２３，２４，４１、レンズ２５，２６，３９、ビームスプリッタ３８、およびエタロン４０が設置されている。ベース２３の上に、双安定半導体レーザ５０が搭載されている。ベース２４，４１に対し、光電変換素子２９，４２がそれぞれ取り付けられている。

レンズ２５、双安定半導体レーザ５０、レンズ２６、および光電変換素子２９は、この順番で、双安定半導体レーザ５０の入力光Ｐｉｎおよび出力光Ｐｏｕｔに対して光軸が合うように設置されている。レンズ３９、エタロン４０、および光電変換素子４２は、この順番で、出力光Ｐｏｕｔのビームスプリッタ３８での反射光に対して光軸が合うように設置されている。

双安定半導体レーザ５０は、レンズ２５を介して入力光Ｐｉｎを受けて、出力光Ｐｏｕｔを出力する。入力光Ｐｉｎは、「１」または「０」の２値からなり、外部の伝送路等に起因する雑音によって一般に劣化している。出力光Ｐｏｕｔは、ビームスプリッタ３８で透過または反射される。ビームスプリッタ３８を透過した出力光Ｐｏｕｔは、レンズ２６を介して光電変換素子２９で検出される。ビームスプリッタ３８で反射した出力光Ｐｏｕｔは、レンズ３９を通り、エタロン４０を介して、光電変換素子４２で検出される。

エタロン４０は、双安定半導体レーザ５０の出力光Ｐｏｕｔの波長に応じて透過率が変化する。このため、光電変換素子４２は、双安定半導体レーザ５０の波長変化に応じて受光する出力光Ｐｏｕｔの強度が変化する。光電変換素子４２での検知信号（図６の受信電流Ｉｒ３）は、図６のフィードバック制御回路２に出力される。

フィードバック制御回路２は、光電変換素子２９，４２を介して出力光Ｐｏｕｔの状態をモニターしている。フィードバック制御回路２には、図６の可変抵抗５の抵抗値および光電変換素子４２で検出される出力光Ｐｏｕｔの強度に応じた双安定半導体レーザ５０の入出力特性のデータが予め入力されている。フィードバック制御回路２は、当該入力値に基づいて、双安定半導体レーザ５０の入出力特性のヒステリシスが所望の形状となるように、温度制御回路３での温度および可変抵抗制御部４での抵抗値を算出する。

上記のように、実施の形態２の双安定半導体レーザモジュール１Ｂは、双安定半導体レーザ５０の波長変化を、エタロン４０を介した出力光Ｐｏｕｔの強度変化としてモニターしている。なお、エタロン４０というのは一例であって、波長変化にともなって透過率が変化する波長フィルタとして機能するものであれば、たとえば複屈折フィルタ等であっても構わない。

以上のように、実施の形態２によれば、エタロン４０での透過率変化によって双安定半導体レーザ５０の出力光Ｐｏｕｔの波長変化を直接検知することにより、実施の形態１での効果に加え、出力光Ｐｏｕｔの波長を制御しやすくなる。

［実施の形態３］
図８は、この発明の実施の形態３による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃの概略的な構成を示したブロック図である。

図８を参照して、実施の形態３の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃは、可変抵抗５がフィードバック制御回路２にも接続され、双安定半導体レーザモジュール１Ａからの受信電流Ｉｒ１がフィードバック制御回路２に供給されていない点において、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａと異なる。したがって、実施の形態１と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。

図９は、この発明の実施の形態３による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃのより具体的な構成を示した図である。

図９を参照して、非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃは、双安定半導体レーザ５０の可飽和吸収領域５３からの電流が可変抵抗５を介してフィードバック制御回路２に入力され、光電変換素子２９からフィードバック制御回路２に受信電流Ｉｒ１が供給されていない点において、図２の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａと異なる。

実施の形態３の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃは、可飽和吸収領域５３から流れる電流を可変抵抗５を介してフィードバック制御回路２でモニターすることで、可飽和吸収領域５３における光吸収で生じたキャリア量を観測する。可飽和吸収領域５３で生じたキャリア量は、双安定半導体レーザ５０の光増幅領域５２からの光を吸収する大きさ、すなわち双安定半導体レーザ５０の出力光Ｐｏｕｔの状態を反映している。

つまり、双安定半導体レーザ５０の可飽和吸収領域５３は、光増幅領域５２からの光に対してフォトダイオード（ＰＤ）の機能も有することになる。したがって、実施の形態３の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃは、可飽和吸収領域５３から流れる電流をフィードバック制御回路２に入力して測定することにより、光電変換素子２９から出力される受信信号Ｓｒの一部を受信電流Ｉｒ１としてフィードバック制御回路２に入力する必要がなくなる。

以上のように、実施の形態３によれば、可飽和吸収領域５３から流れる電流を可変抵抗５を介してフィードバック制御回路２でモニターすることにより、実施の形態１での効果に加え、受信信号Ｓｒをより効率的に出力することができる。

［実施の形態４］
図１０は、この発明の実施の形態４による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｄの概略的な構成を示したブロック図である。

図１０を参照して、実施の形態４の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｄは、電圧制御回路８および電圧制御部９が付加された点において、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａと異なる。したがって、実施の形態１と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。

電圧制御回路８は、フィードバック制御回路２からの制御信号に基づいて、電圧供給部９に制御信号を出力する。電圧供給部９は、電圧制御回路８からの制御信号に従って、可変抵抗５を介してまたは直接に双安定半導体レーザモジュール１Ａ内に電圧を供給する。

図１１は、この発明の実施の形態４による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｄのより具体的な構成を示した図である。

図１１を参照して、電圧供給部９は、ｎ型電極５８と可変抵抗５に接続されたｐ型電極５５との間に電圧を供給することで、双安定半導体レーザ５０の可飽和吸収領域５３にかかるバイアスを制御する。これにより、双安定半導体レーザ５０の立上がりしきい値および立下がりしきい値を上下させることができ、入力光Ｐｉｎの平均光強度が大きく変化したときにも対応することができる。

上記のように、実施の形態４の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｄは、温度と抵抗値に加え、可飽和吸収領域５３にかかる電圧によっても出力光Ｐｏｕｔの雑音強度を調整することができる。このため、最適なパラメータの算出がやや複雑になるが、電圧によって双安定半導体レーザ５０の入出力特性のヒステリシスをより最適な形状に制御できるという利点がある。

また、実施の形態４の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｄは、双安定半導体レーザ５０の立上がりしきい値を低くしてより低電圧で駆動したり、出力光Ｐｏｕｔの振幅を調整したりすることができるという利点もある。

以上のように、実施の形態４によれば、電圧制御回路８および電圧制御部９を付加して可飽和吸収領域５３にかかるバイアスを制御することにより、実施の形態１での効果に加え、電圧によって双安定半導体レーザ５０の入出力特性のヒステリシスをより最適な形状に制御することができる。

［実施の形態５］
図１２は、この発明の実施の形態５による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｅの概略的な構成を示したブロック図である。

図１２を参照して、実施の形態５の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｅは、確率共鳴制御回路６が電流制御部１６に置き換えられた点において、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａと異なる。したがって、実施の形態１と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。

電流制御部１６は、実施の形態１の確率共鳴回路６と同様に、半導体レーザモジュール１Ａから出力される受信電流Ｉｒ２を受けて、電流供給部７に制御信号を出力する。実施の形態５の電流供給部７は、電流制御部１６からの制御信号に従って、双安定半導体レーザモジュール１Ａ内に電流を供給する。

実施の形態５において、電流供給部７から供給される電流は、入力光Ｐｉｎが双安定半導体レーザ５０の立上がりしきい値および立下がりしきい値を上下するように、双安定半導体レーザ５０の入出力特性のヒステリシス形状を調整する。このヒステリシス形状の調整を、前述した図１８（入力光ＰＩＮは入力光Ｐｉｎに、出力光ＰＯＵＴは出力光Ｐｏｕｔに、それぞれ置き換えて考える。）を用いて説明する。

図１８を参照して、入力光Ｐｉｎの強度が立上がりしきい値Ｐｔｈ１を上下すると、双安定半導体レーザ５０の入出力特性の不連続な変化による光出力Ｐｏｕｔの急峻な立上がりを反映して、オン／オフ状態での出力光Ｐｏｕｔの強度差が大きくなる。これにより、双安定半導体レーザ５０の出力信号の振幅が増幅される。

さらに、入力光Ｐｉｎの強度が立下がりしきい値Ｐｔｈ２より低い値と立上がりしきい値Ｐｔｈ１より高い値との間を上下するように調整すると、光出力Ｐｏｕｔの急峻な立上がりおよび立下がりを反映して、オン／オフ状態での出力光Ｐｏｕｔの強度差がより大きくなる。これにより、双安定半導体レーザ５０の出力光Ｐｏｕｔの消光比を向上させることができる。

よって、実施の形態５の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｅは、入力光Ｐｉｎの増幅や波形整形を行なうために最適な入出力特性で、双安定半導体レーザ５０を作動させることが可能となる。非線形半導体光素子駆動装置１０Ｅは、確率共鳴効果を用いないので微弱な光信号検出できなくなるが、雑音強度の制御が不要となるので制御が簡単になるという利点がある。

以上のように、実施の形態５によれば、確率共鳴制御回路６を電流制御部１６に置き換えることにより、実施の形態１での効果に加え、出力光Ｐｏｕｔの消光比を向上させることができるとともに雑音強度の制御が不要となる。

［実施の形態６］
図１３は、この発明の実施の形態６による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｆの概略的な構成を示したブロック図である。

図１３を参照して、実施の形態６の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｆは、双安定半導体レーザモジュール１Ａが双安定半導体レーザモジュール１Ｆに置き換えられた点において、実施の形態１の非線形半導体光素子駆動装置１０Ａと異なる。したがって、実施の形態１と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。

図１４は、図１３の双安定半導体レーザモジュール１Ｆにおける具体的な配置を示した斜視図である。

図１４を参照して、双安定半導体レーザモジュール１Ｆは、双安定半導体レーザ５０が非線形半導体光素子６０に置き換えられた点において、実施の形態１の双安定半導体レーザモジュール１Ａと異なる。非線形半導体光素子６０は、たとえばＩｎＧａＡｓＰ系化合物半導体によって作製されている。

図１５は、図１４の非線形半導体光素子６０の入力光Ｐｉｎと出力光Ｐｏｕｔとの入出力特性の一例を示した図である。

図１５に示すように、非線形半導体光素子６０は、一例として、不連続性を有する入出力特性を示す。図１５を参照して、非線形半導体光素子６０に電流または光を注入していくと、しきい値Ｐｔｈで光出力Ｐｏｕｔの強度が急峻に立上がる。

上記のような不連続性を有する非線形半導体光素子６０は、たとえば、図２の双安定半導体レーザ５０において光増幅領域５２に対する可飽和吸収領域５３の体積比を図２の場合より小さくするか、一般的な双安定半導体レーザの可飽和吸収領域に電流を適度に注入するという方法により得られる。

実施の形態６の非線形半導体光素子駆動装置１０Ｆは、図１５のような非線形な特性を有する非線形半導体光素子６０を用いている。非線形半導体光素子６０は、実施の形態１〜５で説明したように、入力光Ｐｉｎがしきい値Ｐｔｈを上下するように入出力特性を温度制御、可変抵抗制御、電圧制御によって調整している。

上記の調整により、非線形半導体光素子６０は、図１５の入出力特性のしきい値Ｐｔｈにおける出力句Ｐｏｕｔの強度の急峻な変化を反映して、オンオフ状態での光強度の差が大きくなる。これにより、非線形半導体光素子６０の出力信号の振幅が増幅され、入力信号の増幅、Ｓ／Ｎ比の向上、波形整形などの効果が得られる。

非線形半導体光素子駆動装置１０Ｆは、双安定半導体レーザ５０を用いないのでヒステリシスによる消光比の向上効果が得られないが、非線形半導体光素子６０の入出力特性の制御が簡単になるという利点がある。

以上のように、実施の形態６によれば、双安定半導体レーザ５０を非線形半導体光素子６０に置き換えることにより、実施の形態１での効果に加え、出力信号の振幅が増幅され、入力信号の増幅、Ｓ／Ｎ比の向上、波形整形などの効果が得られる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１による非線形半導体光素子駆動装置１０Ａの概略的な構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態１による非線形半導体光素子駆動装置１０Ａのより具体的な構成を示した図である。 図１，２の双安定半導体レーザモジュール１Ａにおける具体的な配置を示した斜視図である。 温度制御回路３による温度制御に応じた双安定半導体レーザ５０の入出力特性の変化を示した図である。 可変抵抗制御部４による抵抗値制御に応じた双安定半導体レーザ５０の入出力特性の変化を示した図である。 この発明の実施の形態２による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｂの概略的な構成を示したブロック図である。 図６の双安定半導体レーザモジュール１Ｂにおける具体的な配置を示した斜視図である。 この発明の実施の形態３による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃの概略的な構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態３による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｃのより具体的な構成を示した図である。 この発明の実施の形態４による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｄの概略的な構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態４による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｄのより具体的な構成を示した図である。 この発明の実施の形態５による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｅの概略的な構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態６による非線形半導体光素子駆動装置１０Ｆの概略的な構成を示したブロック図である。 図１３の双安定半導体レーザモジュール１Ｆにおける具体的な配置を示した斜視図である。 図１４の非線形半導体光素子６０の入力光Ｐｉｎと出力光Ｐｏｕｔとの入出力特性の一例を示した図である。 従来の半導体レーザモジュール７０の構造を示した断面図である。 一般的な双安定半導体レーザ１１２の構造を示した断面図である。 双安定半導体レーザ１１２の入力光ＰＩＮと出力光ＰＯＵＴとの入出力特性曲線を示した図である。 可飽和吸収領域を備えていない通常の半導体レーザの入力光Ｐ０と出力光Ｐ１との入出力特性を示した図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，１Ｆ 双安定半導体レーザモジュール、２ フィードバック制御回路、３ 温度制御回路、４ 可変抵抗制御部、５ 可変抵抗、６ 確率共鳴制御回路、７ 電流供給部、８ 電圧制御回路、９ 電圧制御部、１０Ａ〜１０Ｆ 非線形半導体光素子駆動装置、１６ 電流制御部、２１ ペルチェクーラー、２２〜２４，４１ ベース、２５，２６，３９ レンズ、２８ サーミスタ、２９，４２ 光電変換素子、３８ ビームスプリッタ、４０ エタロン、５０ 双安定半導体レーザ、５１，１２０ 活性層、５２，１２１ 光増幅領域、５３，１２２ 可飽和吸収領域、５４，５５，１２３，１２４ ｐ型電極、５６，５７，１２５，１２６ クラッド層、５８，１２７ ｎ型電極、６０ 非線形半導体光素子、７０ 半導体レーザモジュール、７１ 絶縁基板、７２ 半導体レーザ素子、７３ 搭載部、７４ 発熱抵抗体、７５ 測温抵抗体、７６ ペルチェ素子、１１２ 双安定半導体レーザ。

Claims (11)

1. 入力と出力との関係に非線形性を有する非線形半導体光素子を駆動する非線形半導体光素子駆動装置であって、
   入力光を含む入力信号を受けて出力光を出力する前記非線形半導体光素子を含むモジュールと、
   前記非線形半導体光素子の温度を制御する温度制御回路と、
   前記非線形半導体光素子に接続されている可変抵抗と、
   前記可変抵抗の抵抗値を制御する可変抵抗制御部とを備える、非線形半導体光素子駆動装置。
2. 前記モジュールは、
   前記出力光を検出して受信信号を出力する第１の光電変換素子と、
   前記非線形半導体光素子の温度を制御するペルチェクーラーとをさらに含み、
   前記非線形半導体光素子の入出力特性を調整するための電流を前記非線形半導体光素子に供給する電流供給部と、
   前記モジュールからのフィードバックを受けて、前記非線形半導体光素子の入出力特性を調整するための制御信号を出力するフィードバック制御回路とをさらに備え、
   前記温度制御回路は、前記フィードバック制御回路からの制御信号に従って、前記ペルチェクーラーの温度を調整し、
   前記可変抵抗制御部は、前記フィードバック制御回路からの制御信号に従って、前記可変抵抗の抵抗値を制御する、請求項１に記載の非線形半導体光素子駆動装置。
3. 前記非線形半導体光素子は、光吸収効果を調整するための可飽和吸収領域を含む、請求項１または２に記載の非線形半導体光素子駆動装置。
4. 前記非線形半導体光素子は、入出力特性がヒステリシスを示す双安定半導体レーザである、請求項１または２に記載の非線形半導体光素子駆動装置。
5. 前記双安定半導体レーザは、
   光増幅領域と可飽和吸収領域とを含む活性層と、
   前記光増幅領域に対応し、前記電流供給部から出力される電流を受ける第１極性の第１の電極と、
   前記可飽和吸収領域に対応し、前記電流供給部から出力される電流を受けるとともに前記可変抵抗に接続された前記第１極性の第２の電極と、
   接地ノードに接続された第２極性の電極とを含む、請求項４に記載の非線形半導体光素子駆動装置。
6. 前記受信信号の一部を受けて、確率共鳴効果が得られるように雑音が付加された電流を前記非線形半導体光素子に供給するための制御信号を前記電流供給部に出力する確率共鳴制御回路をさらに備える、請求項２に記載の非線形半導体光素子駆動装置。
7. 前記モジュールは、前記非線形半導体光素子の温度を検知し、該温度検知信号を前記フィードバック制御回路に出力するサーミスタをさらに含む、請求項２に記載の非線形半導体光素子駆動装置。
8. 前記モジュールは、
   前記出力光の波長に応じて透過率が変化する波長フィルタと、
   前記波長フィルタを通過した一部の前記出力光を検出し、該検出信号を前記フィードバック制御回路に出力する第２の光電変換素子とをさらに含む、請求項２に記載の非線形半導体光素子駆動装置。
9. 前記フィードバック制御回路は、前記可飽和吸収領域から流れる電流を前記可変抵抗を介してモニターする、請求項３〜５のいずれかに記載の非線形半導体光素子駆動装置。
10. 前記フィードバック制御回路からの制御信号に基づいて、前記可飽和吸収領域にかかる電圧を制御する電圧制御回路と、
    前記電圧制御回路からの制御信号に従って、前記非線形半導体光素子に電圧を供給する電圧供給部とをさらに備える、請求項３〜５のいずれかに記載の非線形半導体光素子駆動装置。
11. 前記受信信号の一部を受けて、前記入力光が前記非線形半導体光素子の立上がりしきい値および立下がりしきい値を上下するように調整された電流を前記非線形半導体光素子に供給するための制御信号を前記電流供給部に出力する電流制御部をさらに備える、請求項２に記載の非線形半導体光素子駆動装置。

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