JPH04287386A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JPH04287386A JPH04287386A JP5193391A JP5193391A JPH04287386A JP H04287386 A JPH04287386 A JP H04287386A JP 5193391 A JP5193391 A JP 5193391A JP 5193391 A JP5193391 A JP 5193391A JP H04287386 A JPH04287386 A JP H04287386A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 26
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
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- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
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- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，ＣＡＴＶ等のアナログ
光通信システムにおける半導体発光装置に関する。ＣＡ
ＴＶ等のアナログ光通信システムにおいては，４０チャ
ネルのＴＶ信号を１５ｋｍ程度，画質を劣化させること
なく伝送する必要がある。そのため，光伝送のための光
源としてＤＦＢ半導体レーザ等の半導体発光装置が用い
られている。しかし，従来におけるそのような光通信シ
ステムにおいては，光信号を伝送する光ファイバ内部に
おいて送信光がレイリー散乱し，送信光とレイリー散乱
光との間でホモダイン検波を生じるため，雑音が多いも
のであった。
光通信システムにおける半導体発光装置に関する。ＣＡ
ＴＶ等のアナログ光通信システムにおいては，４０チャ
ネルのＴＶ信号を１５ｋｍ程度，画質を劣化させること
なく伝送する必要がある。そのため，光伝送のための光
源としてＤＦＢ半導体レーザ等の半導体発光装置が用い
られている。しかし，従来におけるそのような光通信シ
ステムにおいては，光信号を伝送する光ファイバ内部に
おいて送信光がレイリー散乱し，送信光とレイリー散乱
光との間でホモダイン検波を生じるため，雑音が多いも
のであった。
【０００２】本発明は，ＣＡＴＶ等の光通信においてノ
イズの少ない光伝送を可能とする半導体発光装置を提供
することを目的とする。
イズの少ない光伝送を可能とする半導体発光装置を提供
することを目的とする。
【０００３】
【従来の技術】図４により従来の技術を説明する。図に
おいて，（ａ） は光通信システムを示し，図（ｂ）
は半導体レーザにおける変調方法を示す。図（ａ） に
おいて，３０は半導体レーザ，３１は光伝送路，３３は
受光ダイオード，３４はチャネル側と光源側の結合用の
コンデンサ，３５は高周波電流遮断用のコイル，３６は
抵抗である。
おいて，（ａ） は光通信システムを示し，図（ｂ）
は半導体レーザにおける変調方法を示す。図（ａ） に
おいて，３０は半導体レーザ，３１は光伝送路，３３は
受光ダイオード，３４はチャネル側と光源側の結合用の
コンデンサ，３５は高周波電流遮断用のコイル，３６は
抵抗である。
【０００４】図の動作は，次の通りである。半導体レー
ザ３０にバイアス電流Ｉｂが流れることにより，半導体
レーザ３０はレーザ光を出力する。チャネル信号（Ｃｈ
信号）により光変調された半導体レーザ３０の出力は，
光伝送路３１を介して受信側に送信される。そして，受
信側において，受光ダイオード３３で受光され，電気信
号に変換される。変換された電気信号は，増幅されて復
調される（増幅回路，復調回路は図示せず）。
ザ３０にバイアス電流Ｉｂが流れることにより，半導体
レーザ３０はレーザ光を出力する。チャネル信号（Ｃｈ
信号）により光変調された半導体レーザ３０の出力は，
光伝送路３１を介して受信側に送信される。そして，受
信側において，受光ダイオード３３で受光され，電気信
号に変換される。変換された電気信号は，増幅されて復
調される（増幅回路，復調回路は図示せず）。
【０００５】図（ｂ） は，半導体レーザにおける変調
方法の例で，アナログ信号形式で直接変調する場合を示
す。 図（ｂ） において，縦軸は光強度，横軸は半導体レー
ザに流れる電流を示す。電流・光出力特性４０の半導体
レーザに，チャネル信号４１によりバイアス電流（Ｉｂ
）を中心にした変動電流が流れる。その結果，チャネル
信号４１により強度変調された光出力４２が得られる。
方法の例で，アナログ信号形式で直接変調する場合を示
す。 図（ｂ） において，縦軸は光強度，横軸は半導体レー
ザに流れる電流を示す。電流・光出力特性４０の半導体
レーザに，チャネル信号４１によりバイアス電流（Ｉｂ
）を中心にした変動電流が流れる。その結果，チャネル
信号４１により強度変調された光出力４２が得られる。
【０００６】図５は，半導体レーザにおけるチャーピン
グの説明図である。図において横軸は変動周波数ｆであ
り，縦軸はレーザ光のスペクトル強度を示す。半導体レ
ーザは，高速に変調を行うと波長が過渡的に変動するチ
ャーピングを起こすことが知られている。
グの説明図である。図において横軸は変動周波数ｆであ
り，縦軸はレーザ光のスペクトル強度を示す。半導体レ
ーザは，高速に変調を行うと波長が過渡的に変動するチ
ャーピングを起こすことが知られている。
【０００７】図において，４１は中心波であって，半導
体レーザにより定まるものである。４２，４２’は，変
動波であって，動的に波長がシフトしたものである。４
３は出力波であって，中心波４１を中心に変動した変動
波４２，４２’により実際に観測されるものを示す。図
示のように，変調したとき実際に観測される半導体レー
ザの出力波は，チャーピングによる変動波４２，４２’
が時間平均された図示のように幅Δｆを持ったものであ
る。
体レーザにより定まるものである。４２，４２’は，変
動波であって，動的に波長がシフトしたものである。４
３は出力波であって，中心波４１を中心に変動した変動
波４２，４２’により実際に観測されるものを示す。図
示のように，変調したとき実際に観測される半導体レー
ザの出力波は，チャーピングによる変動波４２，４２’
が時間平均された図示のように幅Δｆを持ったものであ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】半導体レーザ光を変調
して信号伝送する場合，変調を加える信号周波数が高い
場合には，上述のΔｆは狭い方が信号対雑音指数（ＣＮ
Ｒ）はよいのであるが，信号周波数が低い場合には，Δ
ｆが大きい方がＣＮＲは良くなることが知られている。
して信号伝送する場合，変調を加える信号周波数が高い
場合には，上述のΔｆは狭い方が信号対雑音指数（ＣＮ
Ｒ）はよいのであるが，信号周波数が低い場合には，Δ
ｆが大きい方がＣＮＲは良くなることが知られている。
【０００９】ＣＡＴＶ等の光通信において使用される周
波数（５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の範囲では，Δｆは
大きい方がよくなるが，従来は，レーザ出力光のΔｆが
小さく，ＣＮＲが悪いため良好な通信を行うことができ
なかった。本発明は，ＣＡＴＶ等の光通信に使用した場
合，良好なＣＮＲが得られる半導体発光装置を得ること
を目的とする。
波数（５０ＭＨｚ〜３００ＭＨｚ）の範囲では，Δｆは
大きい方がよくなるが，従来は，レーザ出力光のΔｆが
小さく，ＣＮＲが悪いため良好な通信を行うことができ
なかった。本発明は，ＣＡＴＶ等の光通信に使用した場
合，良好なＣＮＲが得られる半導体発光装置を得ること
を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は，半導体レーザ
におけるチャーピングを利用することにより，チャネル
の信号周波数において良好なＣＮＲが得られるようなΔ
ｆを半導体発光装置に持たせるようにした。そのために
，最大利得波長λｇの半導体レーザにおいて，発振波長
λｐに対して，Δλｐ＝λｐ−λｇが十分大きくなるよ
うな構造とした。具体的には，ＣＡＴＶ等においては，
チャーピングによる周波数の変動が，変調電流１ｍＡに
対して４００ＭＨｚ／ｍＡ（ＦＭ変調度）であればよい
ことが実験的に求められているので，Δλを４００ＭＨ
ｚ／ｍＡのＦＭ変調度が得られる程度にした。
におけるチャーピングを利用することにより，チャネル
の信号周波数において良好なＣＮＲが得られるようなΔ
ｆを半導体発光装置に持たせるようにした。そのために
，最大利得波長λｇの半導体レーザにおいて，発振波長
λｐに対して，Δλｐ＝λｐ−λｇが十分大きくなるよ
うな構造とした。具体的には，ＣＡＴＶ等においては，
チャーピングによる周波数の変動が，変調電流１ｍＡに
対して４００ＭＨｚ／ｍＡ（ＦＭ変調度）であればよい
ことが実験的に求められているので，Δλを４００ＭＨ
ｚ／ｍＡのＦＭ変調度が得られる程度にした。
【００１１】図１により本発明の原理を説明する。図は
，ホモダイン検波における周波数と雑音強度の関係を示
す。Δλをパラメータとして，縦軸は雑音強度，横軸は
信号周波数（チャネル周波数）である。曲線１はΔλが
小の場合を示し，曲線２はΔλが中の場合，曲線３はΔ
λが大の場合を示す。ｆａは実際の光通信に使用される
チャネル周波数である。本発明においては，半導体発光
装置におけるλｇとλｐをΔλが大となるようにし，４
００ＭＨｚ／ｍＡ程度のＦＭ変調度が得られるようにし
た。
，ホモダイン検波における周波数と雑音強度の関係を示
す。Δλをパラメータとして，縦軸は雑音強度，横軸は
信号周波数（チャネル周波数）である。曲線１はΔλが
小の場合を示し，曲線２はΔλが中の場合，曲線３はΔ
λが大の場合を示す。ｆａは実際の光通信に使用される
チャネル周波数である。本発明においては，半導体発光
装置におけるλｇとλｐをΔλが大となるようにし，４
００ＭＨｚ／ｍＡ程度のＦＭ変調度が得られるようにし
た。
【００１２】
【作用】図の雑音強度対信号周波数の関係から示される
ように，Δλが十分小さく，出力光のスペクトルの幅が
狭ければ，周波数ｆａにおいて，雑音強度は小さくなり
，ＣＮＲは良好になる。しかし，実際の出力光はチャー
ピングのためスペクトルに幅を持ち，曲線２に示すよう
な雑音強度と信号周波数の関係となり，実際に通信で使
われる周波数ｆａの付近で，ＣＮＲが悪かった。
ように，Δλが十分小さく，出力光のスペクトルの幅が
狭ければ，周波数ｆａにおいて，雑音強度は小さくなり
，ＣＮＲは良好になる。しかし，実際の出力光はチャー
ピングのためスペクトルに幅を持ち，曲線２に示すよう
な雑音強度と信号周波数の関係となり，実際に通信で使
われる周波数ｆａの付近で，ＣＮＲが悪かった。
【００１３】一方，Δλを大きくすると，曲線３に示さ
れるように，周波数ｆａにおいて，雑音強度が小さくな
り良好な光通信が可能となる。光通信においては，通常
はチャーピングを抑えることにより，できるだけ狭い発
光スペクトルを持つレーザ光が得られるようにしていた
が，本発明においては，逆に，発光スペクトルの幅を広
くするようことにより，雑音強度を小さくするようにし
た。
れるように，周波数ｆａにおいて，雑音強度が小さくな
り良好な光通信が可能となる。光通信においては，通常
はチャーピングを抑えることにより，できるだけ狭い発
光スペクトルを持つレーザ光が得られるようにしていた
が，本発明においては，逆に，発光スペクトルの幅を広
くするようことにより，雑音強度を小さくするようにし
た。
【００１４】
【実施例】図２は，ＤＦＢ半導体レーザにおける場合の
本発明の実施例を示す。図（ａ）はＤＦＢ半導体レーザ
を示し，図（ｂ） は半導体レーザにおける波長と利得
の関係を示す。図（ａ） において，２０はＰ型層（Ｐ
−ＩｎＰ），２１は活性層（ＩｎＧａＡｓＰ），２２は
ガイド層（ＩｎＧａＡｓＰ），２３は回折格子，２４は
ｎ型層（ｎ−ＩｎＰ）である。
本発明の実施例を示す。図（ａ）はＤＦＢ半導体レーザ
を示し，図（ｂ） は半導体レーザにおける波長と利得
の関係を示す。図（ａ） において，２０はＰ型層（Ｐ
−ＩｎＰ），２１は活性層（ＩｎＧａＡｓＰ），２２は
ガイド層（ＩｎＧａＡｓＰ），２３は回折格子，２４は
ｎ型層（ｎ−ＩｎＰ）である。
【００１５】図の構成の動作において，Ｐ型層２０から
ｎ型層２４に向かって電流が流れると，活性層２１にお
いて励起された光が反射鏡２５，２５’の間を往復する
ことにより活性層の電子を励起し，電子密度の反転状態
が形成され，レーザ発振される。その発振スペクトルの
うち，回折格子２３で決められる発振波長λｐの光がレ
ーザ光として出力される。
ｎ型層２４に向かって電流が流れると，活性層２１にお
いて励起された光が反射鏡２５，２５’の間を往復する
ことにより活性層の電子を励起し，電子密度の反転状態
が形成され，レーザ発振される。その発振スペクトルの
うち，回折格子２３で決められる発振波長λｐの光がレ
ーザ光として出力される。
【００１６】図（ｂ） は発振波長と利得の関係を示し
，最大利得波長λｇにおいて，出力光の最大利得が得ら
れることを示す。一般的には，図（ａ） における回折
格子２３による発振波長が最大利得波長になるように選
択するのがレーザ発振効率の点からは有利である。しか
し，本発明では，λｐとλｇに対してΔλ＝λｐ−λｇ
が大きくなるように回折格子２２の格子間隔を定める（
Δλ≧１５ｎｍ，この範囲に定める理由は後述）。具体
的には，ＣＡＴＶ等の光通信において必要とされる４０
０ＭＨｚ／ｍＡ以上のＦＭ変調度を得るためにはΔλ≧
１５ｎｍとする。
，最大利得波長λｇにおいて，出力光の最大利得が得ら
れることを示す。一般的には，図（ａ） における回折
格子２３による発振波長が最大利得波長になるように選
択するのがレーザ発振効率の点からは有利である。しか
し，本発明では，λｐとλｇに対してΔλ＝λｐ−λｇ
が大きくなるように回折格子２２の格子間隔を定める（
Δλ≧１５ｎｍ，この範囲に定める理由は後述）。具体
的には，ＣＡＴＶ等の光通信において必要とされる４０
０ＭＨｚ／ｍＡ以上のＦＭ変調度を得るためにはΔλ≧
１５ｎｍとする。
【００１７】図３によりその理由を説明する。図３にＤ
ＦＢ半導体レーザにおけるチャーピング幅とΔλの関係
を示す実験データである。図において，縦軸は変調電流
１ｍＡ当たりのチャーピング幅（ＭＨｚ／ｍＡ），横軸
はΔλ（ｎｍ）である。図示の実験データから示される
ように，Δλが１５ｎｍ以上あれば，約３８０ＭＨｚ以
上のチャーピング幅が得られ，ＣＡＴＶにおいて必要と
される４００ＭＨｚ／ｍＡをほぼ満たすことができる。
ＦＢ半導体レーザにおけるチャーピング幅とΔλの関係
を示す実験データである。図において，縦軸は変調電流
１ｍＡ当たりのチャーピング幅（ＭＨｚ／ｍＡ），横軸
はΔλ（ｎｍ）である。図示の実験データから示される
ように，Δλが１５ｎｍ以上あれば，約３８０ＭＨｚ以
上のチャーピング幅が得られ，ＣＡＴＶにおいて必要と
される４００ＭＨｚ／ｍＡをほぼ満たすことができる。
【００１８】図２（ａ） におけるＤＦＢ半導体レーザ
において，上記の条件を満たす一例は次の通りである。 回折格子２３のピッチを２０４５ｎｍ，ガイド層２２の
層厚０．１５ｎｍ，活性層２１の層厚０．１ｎｍ，活性
層の材料で決められる固有波長を１２９５ｎｍとしたと
き，λｐ＝１３２０ｎｍ，λｇ＝１３００ｎｍとなりΔ
λ＝２０ｎｍが得られる。上記のように，本実施例によ
れば，従来から知られているＤＦＢ半導体レーザにおけ
る格子間隔をΔλが上記の条件を満たすようにするだけ
の簡単な構成で，４０チャネル，１５ｋｍの伝送時にお
いて，低ノイズ（ＣＮＲ５６ｄＢ），低歪みの光伝送シ
ステムを実現できる。
において，上記の条件を満たす一例は次の通りである。 回折格子２３のピッチを２０４５ｎｍ，ガイド層２２の
層厚０．１５ｎｍ，活性層２１の層厚０．１ｎｍ，活性
層の材料で決められる固有波長を１２９５ｎｍとしたと
き，λｐ＝１３２０ｎｍ，λｇ＝１３００ｎｍとなりΔ
λ＝２０ｎｍが得られる。上記のように，本実施例によ
れば，従来から知られているＤＦＢ半導体レーザにおけ
る格子間隔をΔλが上記の条件を満たすようにするだけ
の簡単な構成で，４０チャネル，１５ｋｍの伝送時にお
いて，低ノイズ（ＣＮＲ５６ｄＢ），低歪みの光伝送シ
ステムを実現できる。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば，光伝送路における信号
対雑音比を確実に向上させることができ，低雑音，低歪
みのＣＡＴＶ等の光通信を可能にする。
対雑音比を確実に向上させることができ，低雑音，低歪
みのＣＡＴＶ等の光通信を可能にする。
【図１】本発明の原理説明図でる。
【図２】本発明の実施例を示す図である。
【図３】チャーピング幅とΔλの関係を示す図である。
【図４】従来の技術の説明図である。
【図５】半導体レーザにおけるチャーピングの説明図で
ある。
ある。
１ ：Δλ小の特性曲線
２ ：Δλ中の特性曲線
３ ：Δλ大の特性曲線
Claims (2)
- 【請求項１】 光通信システムにおける半導体発光装
置において，該半導体発光装置から出力される発振波長
をλｐとし，該半導体発光装置の最大利得波長をλｇと
したとき，Δλ＝λｐ−λｇとして，Δλを１５ｎｍ以
上とし，光変調するための信号周波数における雑音強度
が小さくなる程度に出力波のチャーピング幅を大きくす
るようにしたことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 請求項１において，半導体発光装置は
単一モードレーザであり，回折格子の格子間隔によりλ
ｐを定めたことを特徴とする半導体発光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193391A JPH04287386A (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193391A JPH04287386A (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04287386A true JPH04287386A (ja) | 1992-10-12 |
Family
ID=12900674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5193391A Withdrawn JPH04287386A (ja) | 1991-03-18 | 1991-03-18 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04287386A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003069144A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 分布帰還型半導体レーザ素子 |
-
1991
- 1991-03-18 JP JP5193391A patent/JPH04287386A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003069144A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 分布帰還型半導体レーザ素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |