JP4359035B2 - 光中継器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信の１Ｒ中継器に好適な光中継器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メトロ・アクセス系光通信網の低コスト化のために、チャネル間の波長間隔の大きいＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）通信（Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信）が今後数年の間に広く利用されるようになると見込まれている。Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信での波長間隔は、２０ｎｍ程度以下である。この方式では、光源及びフィルタの波長を精密に制御する必要がなく、また、ある程度の波長変動が許容されるため、光源の半導体レーザの温度保持のために用いられるクーラが不要になるなどの理由で低コスト化が可能になる。
【０００３】
光通信では、減衰した光信号を増幅する目的等のために、光中継器が用いられる。この光中継器には、半導体光増幅器及び利得等化フィルタを用いたものがある。また、半導体光増幅器としては、その活性層に量子井戸構造又は歪量子井戸構造を用いたものがある。
【０００４】
また、長距離に及ぶメトロ通信網では、メトロ通信網の各ノードにおける損失を補償するために１Ｒ中継器は必須である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４０８５２号公報
【特許文献２】
特開２００１−５７４５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信では、利用する波長範囲（帯域）が広く、１．３μｍ〜１．６μｍにもわたるため、従来の光増幅器（帯域０．０５μｍ程度）では、単体で増幅することが不可能であり、全波長範囲を増幅するためにはコストが高くなる。このため、Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信に用いられる従来の光中継器もコストが高く、コストの低減が望まれている。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、低コストで広い帯域のＣｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信に対応することができる光中継器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、鋭意検討の結果、量子井戸構造等の活性層を備えた半導体光増幅器によれば、活性層密度の低減により、限界電流密度において活性層中のキャリア密度が向上するため、利得スペクトルを広帯域にすることができるが、その一方で、活性層の材料の非対称性から利得の偏波依存性が生じていることを見出した。このような偏波依存性が生じているため、従来の光増幅器では、広波長範囲の増幅が困難となっているのである。そして、本願発明者は、この見解に基づいて、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１１】
本発明に係る光中継器は、量子ドット、量子細線、量子ダッシュ及び量子井戸からなる群から選択された１種の構造の活性層を備えた半導体光増幅器を有する。更に、この光中継器は、入力された光をＴＥ波及びＴＭ波に分波する分波手段と、前記ＴＭ波をＴＥ波に変換する変換手段と、前記分波手段から出力されたＴＥ波と前記変換手段から出力されたＴＥ波とを合波する合波手段と、を有しており、前記合波手段から出力された光が、前記半導体光増幅器により増幅される。
【００１２】
この光中継器においては、半導体光増幅器に入力される光信号はＴＥ波のみであるため、本願発明者が見出した従来の光中継器の欠点である偏波依存性が解消される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る光中継器、特に１Ｒ中継器について添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
（第１の参考例）
先ず、第１の参考例について説明する。図１は、第１の参考例の光中継器の構造を示す模式図である。
【００１５】
第１の参考例には、２入力及び２出力の量子ドット光増幅器（半導体光増幅器）１が設けられている。量子ドット光増幅器１は、２つの入力部に入力された光信号を互いに独立して増幅する。即ち、量子ドット光増幅器１は、一方の入力部に入力された光信号を増幅した後、一方の出力部から出力し、他方の入力部に入力された光信号を増幅した後、他方の出力部から出力する。
【００１６】
図２は、量子ドット光増幅器１の構造を示す断面図である。図２には、一方の入力及び出力に対応する部分のみを示す。
【００１７】
この量子ドット光増幅器１においては、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、Ｉｎ0.52Ａｌ0.24Ｇａ0.24Ａｓ層（ＩｎＡｌＧａＡｓ層）１２が形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板１１の表面の面方位は、（３１１）Ｂである。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１２の厚さは、例えば１８０ｎｍ程度である。更に、ＩｎＡｌＧａＡｓ層１２上に、ＩｎＡｓＳＫドット層１３が形成されている。ＩｎＡｓＳＫドット層１３には、三角錐状の凸部が複数形成されており、その部分の厚さは、例えば１乃至３ｎｍ程度である。更に、ＩｎＡｓＳＫドット層１３上に、Ｉｎ0.52Ａｌ0.24Ｇａ0.24Ａｓ層（ＩｎＡｌＧａＡｓ層）１４が形成されている。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１４の厚さは、最も厚い部分で、例えば３０ｎｍ程度である。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１４上に、ＩｎＡｓＳＫドット層１５が形成されている。ＩｎＡｓＳＫドット層１５には、ＩｎＡｓＳＫドット層１３と同様に、三角錐状の凸部が複数形成されており、その部分の厚さは、例えば１乃至３ｎｍ程度である。そして、ＩｎＡｓＳＫドット層１５上に、Ｉｎ0.52Ａｌ0.24Ｇａ0.24Ａｓ層（ＩｎＡｌＧａＡｓ層）１６が形成されている。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１６の厚さは、最も厚い部分で、例えば３０ｎｍ程度である。
【００１８】
更に、ＩｎＡｌＧａＡｓ層１６上に、ｐ型ＩｎＰ層１７が形成され、その上に、開口部が設けられたＳｉＯ2層１８が形成されている。そして、ＳｉＯ2層１８上に、前記開口部を介してｐ型ＩｎＰ層１７に接続された電極１９が形成されている。また、ｎ型ＩｎＰ基板１１の裏面には、電極２０が形成されている。
【００１９】
このように構成された量子ドット光増幅器１は、電極１９及び２０間に電圧が印加されると、活性層に導入された光信号を増幅して出力する。但し、前述のように、この量子ドット光増幅器１は偏波依存性をもっており、図２に示す１個の構造体だけでは、ある特定の電界成分を増幅することはできない。そこで、本実施形態では、量子ドット光増幅器１に、図２に示す構造体が２個設けられている。
【００２０】
量子ドット光増幅器１の前段には、１入力及び２出力の偏光ビームスプリッタ（分波手段）２が設けられている。偏光ビームスプリッタ２の入力部には、１本の光ファイバ１０が接続され、偏光ビームスプリッタ２の２個の出力部には、量子ドット光増幅器１の入力部に接続された光ファイバ１０が１本ずつ接続されている。偏光ビームスプリッタ２は、入力された光信号を互いに直交する２電界成分に分光し、２個の出力部から出力する。偏光ビームスプリッタ２の出力部に接続された２本の光ファイバ１０は、量子ドット光増幅器１の入力部に、いずれも最も利得（増幅効率）が高くなるように電界の向きを調整して接続されている。つまり、偏光ビームスプリッタ２から出力される２電界成分は互いに直交しているので、偏光ビームスプリッタ２と量子ドット光増幅器１との間で、一方の光ファイバ１０は、他方の光ファイバ１０に対して９０°だけねじられている。
【００２１】
量子ドット光増幅器１の後段には、２入力及び１出力の偏光ビームスプリッタ（合波手段）３が設けられている。偏光ビームスプリッタ３は、偏光ビームスプリッタ２とは、入出力を逆にして設けられている。偏光ビームスプリッタ３の２個の入力部には、量子ドット光増幅器１の出力部に接続された光ファイバ１０が１本ずつ接続され、偏光ビームスプリッタ３の出力部には、１本の光ファイバ１０が接続されている。偏光ビームスプリッタ３は、入力された互いに直交する２電界成分の光信号を合波し、出力する。但し、量子ドット光増幅器１の２個の出力部から出力される光信号の電界の向きは互いに一致している。このため、これらの電界成分を、偏光ビームスプリッタ２に入力されたときと同様に、互いに直交させることを目的として、一方の光ファイバ１０は、他方の光ファイバ１０に対して９０°だけねじられている。このねじれの方向は、量子ドット光増幅器１の入力部に接続された２本の光ファイバ１０のねじれの方向と逆方向である。従って、偏光ビームスプリッタ３から出力される光信号は、偏光ビームスプリッタ２に入力される光信号を、全電界成分に関して増幅したものとなる。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ３の後段には、可変光減衰器４及び利得等化フィルタ５が設けられている。偏光ビームスプリッタ３、可変光減衰器４及び利得等化フィルタ５は、互いに光ファイバ１０を介して接続されている。そして、利得等化フィルタ５から出力された光信号が、光中継器の出力信号として出力される。また、光中継器への入力信号（光信号）が入力される光検出器６、可変光減衰器４から出力された光信号が入力される光検出器７、並びに光検出器６及び７の出力信号（電気信号）に基づいて可変光減衰器４の制御を行う自動利得制御回路８が設けられている。
【００２３】
可変光減衰器４は、自動利得制御回路８による制御に基づいて、偏光ビームスプリッタ３から出力された光信号を、その波長に拘わらず、減衰させ、出力する。利得等化フィルタ５は、可変光減衰器４から出力された光信号のうち、所定の波長の範囲内で利得をほぼ均一にし、出力する。自動利得制御回路８は、光検出器６及び７の出力信号に基づいて、光中継器における利得が所定値になるように、可変光減衰器４における減衰の程度を制御する。
【００２４】
このように構成された第１の参考例の光中継器に光信号が入力されると、この光信号が偏光ビームスプリッタ２により分光されると共に、光検出器６によりその強度が検出される。この強度は、電気信号に変換されて自動利得制御回路８に出力される。その後、偏光ビームスプリッタ２から出力された光信号は、量子ドット光増幅器１により増幅され、偏光ビームスプリッタ３により合波される。そして、可変光減衰器４により、光信号の利得の調整が行われ、利得等化フィルタ５により、利得の波長間での等化が行われる。可変光減衰器４から出力された光信号は、光検出器７にも入力され、その強度が検出される。この強度は、電気信号に変換されて自動利得制御回路８に出力される。なお、可変光減衰器４による利得の調整は、自動利得制御回路８により制御される。
【００２５】
このような、第１の参考例によれば、偏光ビームスプリッタ２及び３により、本願発明者が見出した従来の光中継器の欠点である偏波依存性が解消される。この結果、広い波長範囲にわたる光増幅が可能となる。つまり、広い波長範囲の光信号を増幅することが可能となり、大幅なコストの削減が可能になる。
【００２６】
なお、図２に示す構造では、活性層として２層のＩｎＡｓＳＫドット層１３及び１５が形成されているが、活性層の数は特に限定されるものではなく、１層又は３層以上であってもよい。
【００２７】
（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態においては、半導体基板上に、素子がモノリシック集積されている。図３は、本発明の第１の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【００２８】
本実施形態においては、半導体基板、例えばＩｎＰ基板３３上に、光検出器２６、ＴＥ／ＴＭ分波器２２、ＴＥ／ＴＭ変換器３１、位相制御器３２、合波器２３、量子ドット光増幅器２１、強度変調器（可変光減衰手段）２４及び光検出器２７がモノリシック集積されている。ＴＥ／ＴＭ変換器３１及び位相制御器３２は、夫々ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＭモードの光、ＴＥモードの光が入力されるように配置されている。合波器２３は、ＴＥ／ＴＭ変換器３１及び位相制御器３２から出力された光を合波して出力するように配置されている。
【００２９】
また、光検出器２６及び２７で検出された光の強度に基づき強度変調器２４の制御を行う自動利得・レベル制御回路２８、並びに利得等化フィルタ（図示せず）がＩｎＰ基板３３と離間して設けられている。
【００３０】
なお、導波路３０の入力端及び出力端は、ＩｎＰ基板３３の端面に垂直な方向から１０°程度傾斜している。また、ＩｎＰ基板３３の端面には、広帯域反射防止コーティングが施されている。
【００３１】
このように構成された第１の実施形態に係る光中継器に光信号が入力されると、光検出器２６によりその強度が検出された後、この光信号がＴＥ／ＴＭ分波器２２により、ＴＥ波とＴＭ波とに分波される。光検出器２６により検出された強度は、電気信号に変換されて自動利得・レベル制御回路２８に出力される。ＴＭ波は、ＴＥ／ＴＭ変換器３１に入力され、ＴＥ波に変換された後、出力される。一方、ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＥ波は、位相制御器３２により、合波器２３においてＴＥ／ＴＭ変換器３１から出力されたＴＥ波と位相制御器３２から出力されたＴＥ波とが互いに強め合うようにその位相が制御された後、出力される。
【００３２】
その後、ＴＥ／ＴＭ変換器３１から出力されたＴＥ波と位相制御器３２から出力されたＴＥ波とが、合波器２３により、互いに強め合いながら合波され、合波器２３からＴＥモードで出力される。そして、この出力信号は、量子ドット光増幅器２１により増幅される。そして、強度変調器２４により、強度の変調が行われた後、光検出器２７に入力され、その強度が検出される。この強度は、電気信号に変換されて自動利得・レベル制御回路２８に出力される。強度変調器２４による強度の変調は、自動利得・レベル制御回路２８により制御される。光検出器２７から出力された光信号は、ＩｎＰ基板３３から出力され、ＩｎＰ基板３３に、例えば光ファイバを介して接続された利得等化フィルタ（図示せず）により、利得の波長間での等化が行われる。
【００３３】
このような、本実施形態によれば、ＴＥ／ＴＭ分波器２２及び合波器２３により、本願発明者が見出した従来の光中継器の欠点である偏波依存性が解消される。この結果、第１の実施形態と同様に、広い波長範囲の光信号を増幅することが可能となり、大幅なコストの削減が可能になる。
【００３４】
本願発明者が実際に図３に示す光中継器（第１の実施形態）を作製して利得スペクトルを測定したところ、図４に示すような結果が得られた。図４に示すように、１３００ｎｍ〜１６００ｎｍの広帯域の波長に対して高い発光強度が得られた。従来の光中継器では、広く見積もっても１５００ｎｍ〜１６００ｎｍ程度の間で７０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲でのみ有効な発光強度が得られている。
【００３５】
また、この作製した光中継器では、偏波に対する利得の依存度が極めて低く、利得が広帯域の波長にわたってほぼ均一となっていた。また、利得の自動制御も可能であった。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、半導体基板上に、素子がモノリシック集積されている。図５は、本発明の第２の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【００３７】
本実施形態においては、半導体基板、例えばＩｎＰ基板３３上に、光検出器２６、ＴＥ／ＴＭ分波器２２、ＴＥ／ＴＭ変換器３１、量子ドット光増幅器２１ａ及び２１ｂ、ＴＥ／ＴＭ変換器３４、ＴＥ／ＴＭ分波器３５、強度変調器２４及び光検出器２７がモノリシック集積されている。
【００３８】
ＴＥ／ＴＭ変換器３１は、ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＭモードの光が入力されるように配置されている。また、量子ドット光増幅器２１ａは、ＴＥ／ＴＭ変換器３１から出力されたＴＥ波が入力されるように配置され、量子ドット光増幅器２１ｂは、ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＥ波が入力されるように配置されている。ＴＥ／ＴＭ変換器３４は、ＴＥ／ＴＭ変換器３１とは逆向きに配置されており、量子ドット光増幅器２１ａから出力されたＴＥ波が、ＴＥ／ＴＭ変換器３４によりＴＭ波に変換される。更に、ＴＥ／ＴＭ分波器３５は、ＴＥ／ＴＭ分波器２２とは逆向きに配置されており、量子ドット光増幅器２１ｂから出力されたＴＥ波とＴＥ／ＴＭ変換器３４から出力されたＴＭ波とがＴＥ／ＴＭ分波器３５により合波される。
【００３９】
このように構成された第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
（第２の参考例）
次に、第２の参考例について説明する。第２の参考例では、石英基板上に、素子がＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）集積されている。具体的には、石英基板に導波路が形成されており、この石英基板に、図１に示す構成要素のうち、量子ドット光増幅器１、偏光ビームスプリッタ２及び３、可変光減衰器４並びに光検出器６及び７がＰＬＣ集積されている。
【００４１】
このように構成された第２の参考例によっても、第１の参考例と同様の効果が得られる。
【００４２】
図３に示す第１の実施形態の構成要素のうち、光検出器２６及び２７、ＴＥ／ＴＭ分波器２２、ＴＥ／ＴＭ変換器３１、位相制御器３２、合波器２３、量子ドット光増幅器２１並びに強度変調器２４が石英基板上にＰＬＣ集積されている場合にも同様の効果が得られる。
【００４３】
なお、第１及び第２の実施形態並びに第１及び第２の参考例では、光増幅器として量子ドット光増幅器が用いられているが、他に、量子細線光増幅器、量子ダッシュ光増幅器又は量子井戸光増幅器が用いられていてもよい。
【００４４】
また、可変光減衰器及び強度変調器の制御として、出力側の光検出器により検出された強度のみに基づいて、出力パワーの制御を行うようにしてもよい。
【００４５】
更に、利得等化フィルタが半導体光増幅器と半導体集積されていてもよい。
【００４６】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００４７】
（付記１） 入力された光を２成分に分波する分波手段と、
量子ドット、量子細線、量子ダッシュ及び量子井戸からなる群から選択された１種の構造の活性層を備え、前記分波手段から出力された光を成分毎に増幅する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器から出力された２成分の光を合波する合波手段と、
を有することを特徴とする光中継器。
【００４８】
（付記２） 前記分光手段は、入力された光を互いに直交する２成分に分波する偏光ビームスプリッタであることを特徴とする付記１に記載の光中継器。
【００４９】
（付記３） 前記分光手段は、入力された光をＴＥ波及びＴＭ波に分波する分波器であることを特徴とする付記１に記載の光中継器。
【００５０】
（付記４） 前記分波手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５１】
（付記５） 前記分波手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５２】
（付記６） 前記合波手段から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、出力信号の強度を制御する出力制御手段と、
を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５３】
（付記７） 前記入力された光の強度を検出する入力検出手段と、
前記合波手段から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記入力検出手段により検出された強度及び前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、利得を制御する利得制御手段と、
を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５４】
（付記８） 入力された光をＴＥ波及びＴＭ波に分波する分波手段と、
前記ＴＭ波をＴＥ波に変換する変換手段と、
前記分波手段から出力されたＴＥ波と前記変換手段から出力されたＴＥ波とを合波する合波手段と、
量子ドット、量子細線、量子ダッシュ及び量子井戸からなる群から選択された１種の構造の活性層を備え、前記合波手段から出力された光を増幅する半導体光増幅器と、
を有することを特徴とする光中継器。
【００５５】
（付記９） 前記分波手段から出力されたＴＥ波の位相を、前記合波手段において、前記変換手段から出力されたＴＥ波と強め合うように制御する位相制御手段を有することを特徴とする付記８に記載の光中継器。
【００５６】
（付記１０） 前記分波手段、前記変換手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記８又は９に記載の光中継器。
【００５７】
（付記１１） 前記分波手段、前記変換手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記８又は９に記載の光中継器。
【００５８】
（付記１２） 前記半導体光増幅器から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、出力信号の強度を制御する出力制御手段と、
を有することを特徴とする付記８乃至１１のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５９】
（付記１３） 前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記６又は１２に記載の光中継器。
【００６０】
（付記１４） 前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記６又は１２に記載の光中継器。
【００６１】
（付記１５） 前記入力された光の強度を検出する入力検出手段と、
前記合波手段から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記入力検出手段により検出された強度及び前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、利得を制御する利得制御手段と、
を有することを特徴とする付記８乃至１２のいずれか１項に記載の光中継器。
【００６２】
（付記１６） 前記入力検出手段、前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記７又は１５に記載の光中継器。
【００６３】
（付記１７） 前記入力検出手段、前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記７又は１５に記載の光中継器。
【００６４】
（付記１８） 前記半導体光増幅器から出力された光の利得を、所定の波長帯域内で所定の範囲内に制御する利得等化手段を有することを特徴とする付記１乃至１７のいずれか１項に記載の光中継器。
【００６５】
（付記１９） 前記利得等化手段は、前記半導体光増幅器と半導体集積されていることを特徴とする付記１８に記載の光中継器。
【００６６】
（付記２０） １Ｒ中継器として使用されることを特徴とする付記１乃至１９のいずれか１項に記載の光中継器。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、広帯域の光信号を中継することができ、例えばＣｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の参考例の光中継器の構造を示す模式図である。
【図２】量子ドット光増幅器１の構造を示す断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【図４】実際に得られたＡＳＥ（Amplitude Spontaneous Emission）スペクトルを示すグラフである。
【図５】 本発明の第２の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１；量子ドット光増幅器
２、３；偏光ビームスプリッタ
４；可変光減衰器
５；利得等化フィルタ
６、７；光検出器
１０；光ファイバ
１１；ｎ型ＩｎＰ基板
１２、１４、１６；ＩｎＡｌＧａＡｓ層
１３、１５；ＩｎＡｓ ＳＫ層
１７；ｐ型ＩｎＰ層
１８；ＳｉＯ2層
１９、２０；電極
２１、２１ａ、２１ｂ；量子ドット光増幅器
２２、３５；ＴＥ／ＴＭ分波器
２３；合波器
２４；強度変調器
２６、２７；光検出器
２８；自動利得・レベル制御回路
３０；導波路
３１、３４；ＴＥ／ＴＭ変換器
３２；位相制御器
３３；ＩｎＰ基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信の１Ｒ中継器に好適な光中継器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
メトロ・アクセス系光通信網の低コスト化のために、チャネル間の波長間隔の大きいＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）通信（Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信）が今後数年の間に広く利用されるようになると見込まれている。Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信での波長間隔は、２０ｎｍ程度以下である。この方式では、光源及びフィルタの波長を精密に制御する必要がなく、また、ある程度の波長変動が許容されるため、光源の半導体レーザの温度保持のために用いられるクーラが不要になるなどの理由で低コスト化が可能になる。
【０００３】
光通信では、減衰した光信号を増幅する目的等のために、光中継器が用いられる。この光中継器には、半導体光増幅器及び利得等化フィルタを用いたものがある。また、半導体光増幅器としては、その活性層に量子井戸構造又は歪量子井戸構造を用いたものがある。
【０００４】
また、長距離に及ぶメトロ通信網では、メトロ通信網の各ノードにおける損失を補償するために１Ｒ中継器は必須である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−４０８５２号公報
【特許文献２】
特開２００１−５７４５５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信では、利用する波長範囲（帯域）が広く、１．３μｍ〜１．６μｍにもわたるため、従来の光増幅器（帯域０．０５μｍ程度）では、単体で増幅することが不可能であり、全波長範囲を増幅するためにはコストが高くなる。このため、Ｃｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信に用いられる従来の光中継器もコストが高く、コストの低減が望まれている。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、低コストで広い帯域のＣｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信に対応することができる光中継器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、鋭意検討の結果、量子井戸構造等の活性層を備えた半導体光増幅器によれば、活性層密度の低減により、限界電流密度において活性層中のキャリア密度が向上するため、利得スペクトルを広帯域にすることができるが、その一方で、活性層の材料の非対称性から利得の偏波依存性が生じていることを見出した。このような偏波依存性が生じているため、従来の光増幅器では、広波長範囲の増幅が困難となっているのである。そして、本願発明者は、この見解に基づいて、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【００１１】
本発明に係る光中継器は、量子ドット、量子細線、量子ダッシュ及び量子井戸からなる群から選択された１種の構造の活性層を備えた半導体光増幅器を有する。更に、この光中継器は、入力された光をＴＥ波及びＴＭ波に分波する分波手段と、前記ＴＭ波をＴＥ波に変換する変換手段と、前記分波手段から出力されたＴＥ波と前記変換手段から出力されたＴＥ波とを合波する合波手段と、を有しており、前記合波手段から出力された光が、前記半導体光増幅器により増幅される。
【００１２】
この光中継器においては、半導体光増幅器に入力される光信号はＴＥ波のみであるため、本願発明者が見出した従来の光中継器の欠点である偏波依存性が解消される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る光中継器、特に１Ｒ中継器について添付の図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
（第１の参考例）
先ず、第１の参考例について説明する。図１は、第１の参考例の光中継器の構造を示す模式図である。
【００１５】
第１の参考例には、２入力及び２出力の量子ドット光増幅器（半導体光増幅器）１が設けられている。量子ドット光増幅器１は、２つの入力部に入力された光信号を互いに独立して増幅する。即ち、量子ドット光増幅器１は、一方の入力部に入力された光信号を増幅した後、一方の出力部から出力し、他方の入力部に入力された光信号を増幅した後、他方の出力部から出力する。
【００１６】
図２は、量子ドット光増幅器１の構造を示す断面図である。図２には、一方の入力及び出力に対応する部分のみを示す。
【００１７】
この量子ドット光増幅器１においては、ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、Ｉｎ0.52Ａｌ0.24Ｇａ0.24Ａｓ層（ＩｎＡｌＧａＡｓ層）１２が形成されている。ｎ型ＩｎＰ基板１１の表面の面方位は、（３１１）Ｂである。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１２の厚さは、例えば１８０ｎｍ程度である。更に、ＩｎＡｌＧａＡｓ層１２上に、ＩｎＡｓＳＫドット層１３が形成されている。ＩｎＡｓＳＫドット層１３には、三角錐状の凸部が複数形成されており、その部分の厚さは、例えば１乃至３ｎｍ程度である。更に、ＩｎＡｓＳＫドット層１３上に、Ｉｎ0.52Ａｌ0.24Ｇａ0.24Ａｓ層（ＩｎＡｌＧａＡｓ層）１４が形成されている。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１４の厚さは、最も厚い部分で、例えば３０ｎｍ程度である。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１４上に、ＩｎＡｓＳＫドット層１５が形成されている。ＩｎＡｓＳＫドット層１５には、ＩｎＡｓＳＫドット層１３と同様に、三角錐状の凸部が複数形成されており、その部分の厚さは、例えば１乃至３ｎｍ程度である。そして、ＩｎＡｓＳＫドット層１５上に、Ｉｎ0.52Ａｌ0.24Ｇａ0.24Ａｓ層（ＩｎＡｌＧａＡｓ層）１６が形成されている。ＩｎＡｌＧａＡｓ層１６の厚さは、最も厚い部分で、例えば３０ｎｍ程度である。
【００１８】
更に、ＩｎＡｌＧａＡｓ層１６上に、ｐ型ＩｎＰ層１７が形成され、その上に、開口部が設けられたＳｉＯ2層１８が形成されている。そして、ＳｉＯ2層１８上に、前記開口部を介してｐ型ＩｎＰ層１７に接続された電極１９が形成されている。また、ｎ型ＩｎＰ基板１１の裏面には、電極２０が形成されている。
【００１９】
このように構成された量子ドット光増幅器１は、電極１９及び２０間に電圧が印加されると、活性層に導入された光信号を増幅して出力する。但し、前述のように、この量子ドット光増幅器１は偏波依存性をもっており、図２に示す１個の構造体だけでは、ある特定の電界成分を増幅することはできない。そこで、本実施形態では、量子ドット光増幅器１に、図２に示す構造体が２個設けられている。
【００２０】
量子ドット光増幅器１の前段には、１入力及び２出力の偏光ビームスプリッタ（分波手段）２が設けられている。偏光ビームスプリッタ２の入力部には、１本の光ファイバ１０が接続され、偏光ビームスプリッタ２の２個の出力部には、量子ドット光増幅器１の入力部に接続された光ファイバ１０が１本ずつ接続されている。偏光ビームスプリッタ２は、入力された光信号を互いに直交する２電界成分に分光し、２個の出力部から出力する。偏光ビームスプリッタ２の出力部に接続された２本の光ファイバ１０は、量子ドット光増幅器１の入力部に、いずれも最も利得（増幅効率）が高くなるように電界の向きを調整して接続されている。つまり、偏光ビームスプリッタ２から出力される２電界成分は互いに直交しているので、偏光ビームスプリッタ２と量子ドット光増幅器１との間で、一方の光ファイバ１０は、他方の光ファイバ１０に対して９０°だけねじられている。
【００２１】
量子ドット光増幅器１の後段には、２入力及び１出力の偏光ビームスプリッタ（合波手段）３が設けられている。偏光ビームスプリッタ３は、偏光ビームスプリッタ２とは、入出力を逆にして設けられている。偏光ビームスプリッタ３の２個の入力部には、量子ドット光増幅器１の出力部に接続された光ファイバ１０が１本ずつ接続され、偏光ビームスプリッタ３の出力部には、１本の光ファイバ１０が接続されている。偏光ビームスプリッタ３は、入力された互いに直交する２電界成分の光信号を合波し、出力する。但し、量子ドット光増幅器１の２個の出力部から出力される光信号の電界の向きは互いに一致している。このため、これらの電界成分を、偏光ビームスプリッタ２に入力されたときと同様に、互いに直交させることを目的として、一方の光ファイバ１０は、他方の光ファイバ１０に対して９０°だけねじられている。このねじれの方向は、量子ドット光増幅器１の入力部に接続された２本の光ファイバ１０のねじれの方向と逆方向である。従って、偏光ビームスプリッタ３から出力される光信号は、偏光ビームスプリッタ２に入力される光信号を、全電界成分に関して増幅したものとなる。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ３の後段には、可変光減衰器４及び利得等化フィルタ５が設けられている。偏光ビームスプリッタ３、可変光減衰器４及び利得等化フィルタ５は、互いに光ファイバ１０を介して接続されている。そして、利得等化フィルタ５から出力された光信号が、光中継器の出力信号として出力される。また、光中継器への入力信号（光信号）が入力される光検出器６、可変光減衰器４から出力された光信号が入力される光検出器７、並びに光検出器６及び７の出力信号（電気信号）に基づいて可変光減衰器４の制御を行う自動利得制御回路８が設けられている。
【００２３】
可変光減衰器４は、自動利得制御回路８による制御に基づいて、偏光ビームスプリッタ３から出力された光信号を、その波長に拘わらず、減衰させ、出力する。利得等化フィルタ５は、可変光減衰器４から出力された光信号のうち、所定の波長の範囲内で利得をほぼ均一にし、出力する。自動利得制御回路８は、光検出器６及び７の出力信号に基づいて、光中継器における利得が所定値になるように、可変光減衰器４における減衰の程度を制御する。
【００２４】
このように構成された第１の参考例の光中継器に光信号が入力されると、この光信号が偏光ビームスプリッタ２により分光されると共に、光検出器６によりその強度が検出される。この強度は、電気信号に変換されて自動利得制御回路８に出力される。その後、偏光ビームスプリッタ２から出力された光信号は、量子ドット光増幅器１により増幅され、偏光ビームスプリッタ３により合波される。そして、可変光減衰器４により、光信号の利得の調整が行われ、利得等化フィルタ５により、利得の波長間での等化が行われる。可変光減衰器４から出力された光信号は、光検出器７にも入力され、その強度が検出される。この強度は、電気信号に変換されて自動利得制御回路８に出力される。なお、可変光減衰器４による利得の調整は、自動利得制御回路８により制御される。
【００２５】
このような、第１の参考例によれば、偏光ビームスプリッタ２及び３により、本願発明者が見出した従来の光中継器の欠点である偏波依存性が解消される。この結果、広い波長範囲にわたる光増幅が可能となる。つまり、広い波長範囲の光信号を増幅することが可能となり、大幅なコストの削減が可能になる。
【００２６】
なお、図２に示す構造では、活性層として２層のＩｎＡｓＳＫドット層１３及び１５が形成されているが、活性層の数は特に限定されるものではなく、１層又は３層以上であってもよい。
【００２７】
（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態においては、半導体基板上に、素子がモノリシック集積されている。図３は、本発明の第１の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【００２８】
本実施形態においては、半導体基板、例えばＩｎＰ基板３３上に、光検出器２６、ＴＥ／ＴＭ分波器２２、ＴＥ／ＴＭ変換器３１、位相制御器３２、合波器２３、量子ドット光増幅器２１、強度変調器（可変光減衰手段）２４及び光検出器２７がモノリシック集積されている。ＴＥ／ＴＭ変換器３１及び位相制御器３２は、夫々ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＭモードの光、ＴＥモードの光が入力されるように配置されている。合波器２３は、ＴＥ／ＴＭ変換器３１及び位相制御器３２から出力された光を合波して出力するように配置されている。
【００２９】
また、光検出器２６及び２７で検出された光の強度に基づき強度変調器２４の制御を行う自動利得・レベル制御回路２８、並びに利得等化フィルタ（図示せず）がＩｎＰ基板３３と離間して設けられている。
【００３０】
なお、導波路３０の入力端及び出力端は、ＩｎＰ基板３３の端面に垂直な方向から１０°程度傾斜している。また、ＩｎＰ基板３３の端面には、広帯域反射防止コーティングが施されている。
【００３１】
このように構成された第１の実施形態に係る光中継器に光信号が入力されると、光検出器２６によりその強度が検出された後、この光信号がＴＥ／ＴＭ分波器２２により、ＴＥ波とＴＭ波とに分波される。光検出器２６により検出された強度は、電気信号に変換されて自動利得・レベル制御回路２８に出力される。ＴＭ波は、ＴＥ／ＴＭ変換器３１に入力され、ＴＥ波に変換された後、出力される。一方、ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＥ波は、位相制御器３２により、合波器２３においてＴＥ／ＴＭ変換器３１から出力されたＴＥ波と位相制御器３２から出力されたＴＥ波とが互いに強め合うようにその位相が制御された後、出力される。
【００３２】
その後、ＴＥ／ＴＭ変換器３１から出力されたＴＥ波と位相制御器３２から出力されたＴＥ波とが、合波器２３により、互いに強め合いながら合波され、合波器２３からＴＥモードで出力される。そして、この出力信号は、量子ドット光増幅器２１により増幅される。そして、強度変調器２４により、強度の変調が行われた後、光検出器２７に入力され、その強度が検出される。この強度は、電気信号に変換されて自動利得・レベル制御回路２８に出力される。強度変調器２４による強度の変調は、自動利得・レベル制御回路２８により制御される。光検出器２７から出力された光信号は、ＩｎＰ基板３３から出力され、ＩｎＰ基板３３に、例えば光ファイバを介して接続された利得等化フィルタ（図示せず）により、利得の波長間での等化が行われる。
【００３３】
このような、本実施形態によれば、ＴＥ／ＴＭ分波器２２及び合波器２３により、本願発明者が見出した従来の光中継器の欠点である偏波依存性が解消される。この結果、第１の実施形態と同様に、広い波長範囲の光信号を増幅することが可能となり、大幅なコストの削減が可能になる。
【００３４】
本願発明者が実際に図３に示す光中継器（第１の実施形態）を作製して利得スペクトルを測定したところ、図４に示すような結果が得られた。図４に示すように、１３００ｎｍ〜１６００ｎｍの広帯域の波長に対して高い発光強度が得られた。従来の光中継器では、広く見積もっても１５００ｎｍ〜１６００ｎｍ程度の間で７０ｎｍ〜８０ｎｍの範囲でのみ有効な発光強度が得られている。
【００３５】
また、この作製した光中継器では、偏波に対する利得の依存度が極めて低く、利得が広帯域の波長にわたってほぼ均一となっていた。また、利得の自動制御も可能であった。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様に、半導体基板上に、素子がモノリシック集積されている。図５は、本発明の第２の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【００３７】
本実施形態においては、半導体基板、例えばＩｎＰ基板３３上に、光検出器２６、ＴＥ／ＴＭ分波器２２、ＴＥ／ＴＭ変換器３１、量子ドット光増幅器２１ａ及び２１ｂ、ＴＥ／ＴＭ変換器３４、ＴＥ／ＴＭ分波器３５、強度変調器２４及び光検出器２７がモノリシック集積されている。
【００３８】
ＴＥ／ＴＭ変換器３１は、ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＭモードの光が入力されるように配置されている。また、量子ドット光増幅器２１ａは、ＴＥ／ＴＭ変換器３１から出力されたＴＥ波が入力されるように配置され、量子ドット光増幅器２１ｂは、ＴＥ／ＴＭ分波器２２から出力されたＴＥ波が入力されるように配置されている。ＴＥ／ＴＭ変換器３４は、ＴＥ／ＴＭ変換器３１とは逆向きに配置されており、量子ドット光増幅器２１ａから出力されたＴＥ波が、ＴＥ／ＴＭ変換器３４によりＴＭ波に変換される。更に、ＴＥ／ＴＭ分波器３５は、ＴＥ／ＴＭ分波器２２とは逆向きに配置されており、量子ドット光増幅器２１ｂから出力されたＴＥ波とＴＥ／ＴＭ変換器３４から出力されたＴＭ波とがＴＥ／ＴＭ分波器３５により合波される。
【００３９】
このように構成された第２の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４０】
（第２の参考例）
次に、第２の参考例について説明する。第２の参考例では、石英基板上に、素子がＰＬＣ（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ）集積されている。具体的には、石英基板に導波路が形成されており、この石英基板に、図１に示す構成要素のうち、量子ドット光増幅器１、偏光ビームスプリッタ２及び３、可変光減衰器４並びに光検出器６及び７がＰＬＣ集積されている。
【００４１】
このように構成された第２の参考例によっても、第１の参考例と同様の効果が得られる。
【００４２】
図３に示す第１の実施形態の構成要素のうち、光検出器２６及び２７、ＴＥ／ＴＭ分波器２２、ＴＥ／ＴＭ変換器３１、位相制御器３２、合波器２３、量子ドット光増幅器２１並びに強度変調器２４が石英基板上にＰＬＣ集積されている場合にも同様の効果が得られる。
【００４３】
なお、第１及び第２の実施形態並びに第１及び第２の参考例では、光増幅器として量子ドット光増幅器が用いられているが、他に、量子細線光増幅器、量子ダッシュ光増幅器又は量子井戸光増幅器が用いられていてもよい。
【００４４】
また、可変光減衰器及び強度変調器の制御として、出力側の光検出器により検出された強度のみに基づいて、出力パワーの制御を行うようにしてもよい。
【００４５】
更に、利得等化フィルタが半導体光増幅器と半導体集積されていてもよい。
【００４６】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００４７】
（付記１） 入力された光を２成分に分波する分波手段と、
量子ドット、量子細線、量子ダッシュ及び量子井戸からなる群から選択された１種の構造の活性層を備え、前記分波手段から出力された光を成分毎に増幅する半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器から出力された２成分の光を合波する合波手段と、
を有することを特徴とする光中継器。
【００４８】
（付記２） 前記分光手段は、入力された光を互いに直交する２成分に分波する偏光ビームスプリッタであることを特徴とする付記１に記載の光中継器。
【００４９】
（付記３） 前記分光手段は、入力された光をＴＥ波及びＴＭ波に分波する分波器であることを特徴とする付記１に記載の光中継器。
【００５０】
（付記４） 前記分波手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５１】
（付記５） 前記分波手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５２】
（付記６） 前記合波手段から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、出力信号の強度を制御する出力制御手段と、
を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５３】
（付記７） 前記入力された光の強度を検出する入力検出手段と、
前記合波手段から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記入力検出手段により検出された強度及び前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、利得を制御する利得制御手段と、
を有することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５４】
（付記８） 入力された光をＴＥ波及びＴＭ波に分波する分波手段と、
前記ＴＭ波をＴＥ波に変換する変換手段と、
前記分波手段から出力されたＴＥ波と前記変換手段から出力されたＴＥ波とを合波する合波手段と、
量子ドット、量子細線、量子ダッシュ及び量子井戸からなる群から選択された１種の構造の活性層を備え、前記合波手段から出力された光を増幅する半導体光増幅器と、
を有することを特徴とする光中継器。
【００５５】
（付記９） 前記分波手段から出力されたＴＥ波の位相を、前記合波手段において、前記変換手段から出力されたＴＥ波と強め合うように制御する位相制御手段を有することを特徴とする付記８に記載の光中継器。
【００５６】
（付記１０） 前記分波手段、前記変換手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記８又は９に記載の光中継器。
【００５７】
（付記１１） 前記分波手段、前記変換手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記８又は９に記載の光中継器。
【００５８】
（付記１２） 前記半導体光増幅器から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、出力信号の強度を制御する出力制御手段と、
を有することを特徴とする付記８乃至１１のいずれか１項に記載の光中継器。
【００５９】
（付記１３） 前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記６又は１２に記載の光中継器。
【００６０】
（付記１４） 前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記６又は１２に記載の光中継器。
【００６１】
（付記１５） 前記入力された光の強度を検出する入力検出手段と、
前記合波手段から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記入力検出手段により検出された強度及び前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、利得を制御する利得制御手段と、
を有することを特徴とする付記８乃至１２のいずれか１項に記載の光中継器。
【００６２】
（付記１６） 前記入力検出手段、前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする付記７又は１５に記載の光中継器。
【００６３】
（付記１７） 前記入力検出手段、前記可変光減衰手段及び前記出力検出手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする付記７又は１５に記載の光中継器。
【００６４】
（付記１８） 前記半導体光増幅器から出力された光の利得を、所定の波長帯域内で所定の範囲内に制御する利得等化手段を有することを特徴とする付記１乃至１７のいずれか１項に記載の光中継器。
【００６５】
（付記１９） 前記利得等化手段は、前記半導体光増幅器と半導体集積されていることを特徴とする付記１８に記載の光中継器。
【００６６】
（付記２０） １Ｒ中継器として使用されることを特徴とする付記１乃至１９のいずれか１項に記載の光中継器。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、広帯域の光信号を中継することができ、例えばＣｏａｒｓｅ ＷＤＭ通信に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の参考例の光中継器の構造を示す模式図である。
【図２】量子ドット光増幅器１の構造を示す断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【図４】実際に得られたＡＳＥ（Amplitude Spontaneous Emission）スペクトルを示すグラフである。
【図５】 本発明の第２の実施形態に係る光中継器の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１；量子ドット光増幅器
２、３；偏光ビームスプリッタ
４；可変光減衰器
５；利得等化フィルタ
６、７；光検出器
１０；光ファイバ
１１；ｎ型ＩｎＰ基板
１２、１４、１６；ＩｎＡｌＧａＡｓ層
１３、１５；ＩｎＡｓ ＳＫ層
１７；ｐ型ＩｎＰ層
１８；ＳｉＯ2層
１９、２０；電極
２１、２１ａ、２１ｂ；量子ドット光増幅器
２２、３５；ＴＥ／ＴＭ分波器
２３；合波器
２４；強度変調器
２６、２７；光検出器
２８；自動利得・レベル制御回路
３０；導波路
３１、３４；ＴＥ／ＴＭ変換器
３２；位相制御器
３３；ＩｎＰ基板
Claims (7)
- 入力された光をＴＥ波及びＴＭ波に分波する分波手段と、
前記ＴＭ波をＴＥ波に変換する変換手段と、
前記分波手段から出力されたＴＥ波と前記変換手段から出力されたＴＥ波とを合波する合波手段と、
量子ドット、量子細線、量子ダッシュ及び量子井戸からなる群から選択された１種の構造の活性層を備え、前記合波手段から出力された光を増幅する半導体光増幅器と、
を有することを特徴とする光中継器。 - 前記分波手段から出力されたＴＥ波の位相を、前記合波手段において、前記変換手段から出力されたＴＥ波と強め合うように制御する位相制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の光中継器。
- 前記半導体光増幅器から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、出力信号の強度を制御する出力制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光中継器。 - 前記入力された光の強度を検出する入力検出手段と、
前記合波手段から出力された光を減衰させる可変光減衰手段と、
前記可変光減衰手段から出力された光の強度を検出する出力検出手段と、
前記入力検出手段により検出された強度及び前記出力検出手段により検出された強度に基づいて前記可変光減衰手段の動作を制御することにより、利得を制御する利得制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光中継器。 - 前記半導体光増幅器から出力された光の利得を、所定の波長帯域内で所定の範囲内に制御する利得等化手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光中継器。
- 前記分波手段、前記変換手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とモノリシック集積されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載の光中継器。
- 前記分波手段、前記変換手段及び前記合波手段は、前記半導体光増幅器とＰＬＣ集積されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか1項に記載の光中継器。
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