JPH04291317A - Optical signal transmitter - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、光を使用したコンピュ
ータネットワーク（例えば光ＬＡＮ）、あるいは、コン
ピュータ内のメモリ−ＣＰＵ−端末装置相互間の情報の
授受等において使用される、半導体電界光吸収素子を使
用した光信号伝送装置に関するものである。[Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor electroluminescence absorption system used in a computer network using light (for example, an optical LAN) or in transmitting and receiving information between a memory, a CPU, and a terminal device in a computer. The present invention relates to an optical signal transmission device using the element.
【０００２】0002
【従来の技術】本発明の説明に先立って、従来知られて
いる、光を使用したローカルエリアネットワーク（ＬＡ
Ｎ）等の光信号伝送装置を簡単に説明する。2. Description of the Related Art Prior to explaining the present invention, we will explain the conventionally known optical local area network (LA).
An optical signal transmission device such as N) will be briefly explained.
【０００３】図４０は、従来の光信号伝送装置の構成説
明図である。この図において、５は光信号伝送ループ、
３０〜３ｎはＯＲ装置、２７０〜２７ｎは発光素子、３
００〜３０ｎは受光素子、４００は制御装置、４０１〜
４０ｎは端末装置、５００〜５０ｎは光信号伝送路であ
る。FIG. 40 is a diagram illustrating the configuration of a conventional optical signal transmission device. In this figure, 5 is an optical signal transmission loop;
30 to 3n are OR devices, 270 to 27n are light emitting elements, 3
00~30n is a light receiving element, 400 is a control device, 401~
40n is a terminal device, and 500 to 50n are optical signal transmission lines.
【０００４】通常、上記の光ローカルエリアネットワー
ク（ＬＡＮ）の光経路を構成する光信号伝送ループ５、
および、端末装置間で光信号を伝送する光信号伝送路５
００〜５０ｎとしては光ファイバーが用いられ、発光素
子２７０〜２７ｎとしては発光ダイオード（ＬＥＤ）等
の電気−光（Ｅ／Ｏ）変換素子が用いられ、受光素子３
００〜３０ｎとしてはフォトダイオード等の光−電気（
Ｏ／Ｅ）変換素子が用いられる。[0004] Usually, an optical signal transmission loop 5 constituting the optical path of the above-mentioned optical local area network (LAN);
and an optical signal transmission line 5 for transmitting optical signals between terminal devices.
Optical fibers are used as the light emitting elements 270 to 27n, electric-to-optical (E/O) conversion elements such as light emitting diodes (LEDs) are used as the light receiving elements 3, and the light receiving elements 3
00 to 30n is a photo-electric device such as a photodiode (
O/E) conversion elements are used.
【０００５】この光信号伝送装置は、図示されるように
、端末装置４０１〜４０ｎ、端末装置４０１〜４０ｎと
同様な機能に加えて端末装置相互間の交信を制御する機
能をもつ制御装置４００、受光素子３００〜３０ｎ、発
光素子２７０〜２７ｎ、ＯＲ装置３０〜３ｎからなり、
受光素子３００〜３０ｎ、端末装置４０１〜４０ｎ、Ｏ
Ｒ装置３０〜３ｎ、発光素子２７０〜２７ｎの間は電気
的に接続され、各端末装置４０１〜４０ｎの発光素子と
隣接する端末装置４０１〜４０ｎの受光素子との間は光
信号伝送路により接続され、最後の端末装置４０ｎの発
光素子２７ｎと制御装置４００の受光素子３００との間
は光信号伝送ループ５によって接続されている。As shown in the figure, this optical signal transmission device includes terminal devices 401 to 40n, a control device 400 having functions similar to those of the terminal devices 401 to 40n, and a function of controlling communications between the terminal devices; Consists of light receiving elements 300 to 30n, light emitting elements 270 to 27n, and OR devices 30 to 3n,
Light receiving elements 300 to 30n, terminal devices 401 to 40n, O
The R devices 30 to 3n and the light emitting elements 270 to 27n are electrically connected, and the light emitting elements of each terminal device 401 to 40n and the light receiving element of the adjacent terminal device 401 to 40n are connected by an optical signal transmission path. The light emitting element 27n of the last terminal device 40n and the light receiving element 300 of the control device 400 are connected by an optical signal transmission loop 5.
【０００６】この光信号伝送装置において、制御装置ま
たは各端末装置から信号が発信されない状態では、光信
号伝送ループ５、あるいは光信号伝送路５００〜５０ｎ
を経て伝送されてきた光信号は発光素子３００〜３０ｎ
によって電気信号に変換され、ＯＲ装置３０〜３ｎの左
側をパスされ、発光素子２７０〜２７ｎを用いて再び光
信号に変換されて順次下流の端末装置へ伝送され、再び
制御装置４００の受光素子３００へ返される。In this optical signal transmission device, when no signal is transmitted from the control device or each terminal device, the optical signal transmission loop 5 or the optical signal transmission lines 500 to 50n
The optical signal transmitted through the light emitting elements 300 to 30n
is converted into an electrical signal, passed through the left side of the OR devices 30 to 3n, converted to an optical signal again using the light emitting elements 270 to 27n, and sequentially transmitted to the downstream terminal device, and again to the light receiving element 300 of the control device 400. will be returned to.
【０００７】この場合、受光素子３００〜３０ｎ、発光
素子２７１〜２７ｎはあたかも中継器（リピータ）のよ
うに動作する。端末装置からデータを発信する場合は、
ＯＲ装置３０〜３ｎの右側から電気信号の形でデータを
送り出し、発光素子２７０〜２７ｎによって光信号に変
換して下流へ伝送する。In this case, the light receiving elements 300 to 30n and the light emitting elements 271 to 27n operate as if they were repeaters. When transmitting data from a terminal device,
Data is sent out in the form of electrical signals from the right side of the OR devices 30 to 3n, converted into optical signals by the light emitting elements 270 to 27n, and transmitted downstream.
【０００８】各端末装置間の信号のやりとりは、例えば
次のようにして行われる。
モード１
リスナー（聞き手、受信端末装置）、トーカー（話者、
発信端末装置）のみを決定する方法
■端末装置のうち特定の一つをネットワーク制御装置（
コントローラ）に決めておく。■ネットワーク制御装置
が、端末装置からの要求に応じてトーカーとリスナー（
単数または複数）を指定する。■トーカーからリスナー
へ情報を伝送する。[0008] Signal exchange between each terminal device is performed, for example, as follows. Mode 1 Listener (listener, receiving terminal device), talker (speaker,
■ Method to determine only the originating terminal device (outgoing terminal device)
controller). ■The network control device responds to requests from terminal devices by calling talkers and listeners (
(singular or plural). ■Transmit information from talker to listener.
【０００９】モード２
タイムシェアによる方法
■端末装置のうち特定の一つをネットワーク制御装置に
決めておく。■ネットワーク制御装置がトーカーとリス
ナーを指定し、該当するリスナー、トーカー間のタイム
シェアのタイミングを指定する。■タイムシェアによる
情報のやりとりを行う。[0009]Mode 2 Method using time share ① One specific terminal device is determined to be the network control device. ■The network control device specifies talkers and listeners, and specifies the timing of time sharing between the corresponding listeners and talkers. ■Exchanging information through time sharing.
【００１０】上記の従来技術には下記の欠点がある。各
端末装置に受光素子、発光素子を持つため、（１）常に
全ての受光素子、発光素子を動作させておかなければな
らない。そのため、ビル内システムなどで、夜間、休日
等端末装置を使用しないときでも、システムを維持する
ために常に動作状態にしておく必要があり、防災上の問
題があり、電力の無駄な消費を伴い、装置の寿命の短縮
を招くことになる。[0010] The above prior art has the following drawbacks. Since each terminal device has a light-receiving element and a light-emitting element, (1) all the light-receiving elements and light-emitting elements must be kept in operation at all times. Therefore, in building systems, etc., it is necessary to keep the terminal device in operation at all times to maintain the system even when the terminal device is not in use, such as at night or on holidays, which poses disaster prevention problems and wastes power. , which will shorten the life of the device.
【００１１】（２）一つの受光素子あるいは発光素子が
故障すると、光信号伝送ループが開かれ、全体の光信号
伝送装置の動作が不完全になるか、停止する。そのため
、光信号伝送装置全体の信頼性を高めるうえで、個々の
受光素子と発光素子には非常に高い信頼性が要求され、
高コスト化を招く。
（３）受光素子と発光素子の数が多くなって高コスト化
を招く。以上の欠点のうち、特に、発光素子についての
欠点が顕著である。すなわち、従来の発光素子には、信
頼性が高く、安価なＬＥＤ（発光ダイオード）が使用さ
れてきた。
（４）ところが、ＬＥＤは、応答速度が高々１００ＭＨ
ｚと遅いため、ビットレートを上げることができないと
いう欠点をもっている。(2) When one light-receiving element or light-emitting element fails, the optical signal transmission loop is opened, and the operation of the entire optical signal transmission apparatus becomes incomplete or stops. Therefore, in order to improve the reliability of the entire optical signal transmission device, extremely high reliability is required for each light receiving element and light emitting element.
This results in higher costs. (3) The number of light-receiving elements and light-emitting elements increases, leading to higher costs. Among the above-mentioned drawbacks, the drawbacks regarding light emitting elements are particularly notable. That is, highly reliable and inexpensive LEDs (light emitting diodes) have been used as conventional light emitting elements. (4) However, the response speed of LED is at most 100 MH
It has the disadvantage that the bit rate cannot be increased because it is slow.
【００１２】上記の欠点のうち、特に、（１）と（２）
の、常に全ての受光素子と発光素子を正常に動作させて
おかなければならない点を解消することが望まれる。図
４１は、従来の改良した光信号伝送装置の構成説明図で
ある。この図において、便宜上、発光素子２７１〜２７
ｎを変調装置（Ｍ）、受光素子３０１〜３０ｎを復調装
置（Ｄ）としているが、その内容は後に説明する。また
、４１〜４ｎは光分岐装置（カップラー）、５は光信号
伝送ループ、５１〜５ｎは光混合装置（カップラー）、
６、６０１はリピーター（増幅中継装置）であり、光分
岐装置４１〜４ｎ、混合装置５１〜５ｎ、復調装置３０
１〜３０ｎ、光変調装置２７１〜２７ｎ、端末装置４０
１〜４０ｎを端末装置ブロック８０１〜８０ｎと総称す
る。Among the above drawbacks, especially (1) and (2)
It is desired to solve the problem of having to keep all light receiving elements and light emitting elements operating normally at all times. FIG. 41 is a diagram illustrating the configuration of a conventional improved optical signal transmission device. In this figure, for convenience, light emitting elements 271 to 27
n is a modulator (M), and the light receiving elements 301 to 30n are a demodulator (D), the contents of which will be explained later. Further, 41 to 4n are optical branching devices (couplers), 5 is an optical signal transmission loop, 51 to 5n are optical mixing devices (couplers),
6 and 601 are repeaters (amplifying and repeating devices), which include optical branching devices 41 to 4n, mixing devices 51 to 5n, and demodulation device 30.
1 to 30n, light modulation devices 271 to 27n, terminal device 40
1 to 40n are collectively referred to as terminal device blocks 801 to 80n.
【００１３】この光信号伝送装置においては、光信号伝
送ループ５を伝送される光信号は、常時、光分岐装置４
１〜４ｎ、光混合装置５１〜５ｎを透過して下流の端末
装置へ伝送されており、各端末装置は復調装置３０１〜
３０ｎを通じて信号を受信し、光変調装置２７１〜２７
ｎを通じて信号を発信できる。なお、光信号の減衰を補
償するため、レーザ光増幅装置等のリピータ６によって
適宜増幅するようになっている。また、図において接続
されていないリピータ６０１は、必要に応じて光信号伝
送装置中に適宜挿入できることを意味している。In this optical signal transmission device, the optical signal transmitted through the optical signal transmission loop 5 is always connected to the optical branching device 4.
1 to 4n, the optical mixers 51 to 5n, and are transmitted to the downstream terminal devices.
30n, and the optical modulators 271 to 27
Signals can be sent through n. In addition, in order to compensate for the attenuation of the optical signal, the optical signal is appropriately amplified by a repeater 6 such as a laser beam amplification device. Furthermore, the repeater 601 that is not connected in the figure means that it can be inserted into the optical signal transmission device as needed.
【００１４】図４２は、従来の改良した端末装置ブロッ
クの構成説明図である。この図における符号は先に説明
したとおりである。図４１および図４２に示した改良例
においては、光分岐装置４１〜４ｎによって光信号伝送
ループ５、光信号伝送路５０１の光を２つに分け、一方
はそのまま光信号伝送ループ５、光信号伝送路５０１内
を回転させ、他方を復調装置（Ｄ、Ｏ／Ｅ変換装置）３
０１〜３０ｎに導いて電気信号に変換して端末装置４０
１〜４０ｎで受信する。そして、発信する場合は、デー
タを光変調装置（Ｍ、Ｅ／Ｏ変換素子）によって光信号
に変換し、光混合装置５１〜５ｎによって光信号伝送ル
ープ（データハイウエイループ）５あるいは光信号伝送
路５０１に乗せる。FIG. 42 is an explanatory diagram of the configuration of a conventional improved terminal device block. The symbols in this figure are as described above. In the improved example shown in FIGS. 41 and 42, the optical branching devices 41 to 4n divide the light of the optical signal transmission loop 5 and the optical signal transmission path 501 into two parts, and one part is directly connected to the optical signal transmission loop 5 and the optical signal transmission line 501. The inside of the transmission line 501 is rotated, and the other side is connected to the demodulator (D, O/E converter) 3.
01 to 30n, convert it into an electrical signal, and send it to the terminal device 40.
Receive from 1 to 40n. When transmitting, the data is converted into an optical signal by an optical modulation device (M, E/O conversion element), and an optical signal transmission loop (data highway loop) 5 or an optical signal transmission path is transmitted by optical mixing devices 51 to 5n. Put it on 501.
【００１５】[0015]
【発明が解決しようとする課題】この改良例においては
、端末装置が停止したときでも、光信号伝送装置の機能
が維持され、前記従来技術の欠点（１）、（２）が解消
される。しかし、受光素子と発光素子の数が多くなって
高コスト化を招く欠点（３）と、ＬＥＤを使用するため
応答速度が遅くなるという欠点（４）は依然として解消
されない。In this improved example, even when the terminal device is stopped, the functions of the optical signal transmission device are maintained, and the drawbacks (1) and (2) of the prior art described above are solved. However, the disadvantage (3) that the number of light-receiving elements and light-emitting elements increases, leading to high costs, and the disadvantage (4) that the response speed is slow due to the use of LEDs still remain unsolved.
【００１６】更に、カップラーが高価であるため、カッ
プラーを使用することによるコストアップが避けられな
いという欠点をもっている。また、この改良例において
、リピーターを用いない場合は、光信号が分岐装置を通
過する毎に、光信号強度が１／２、１／４、１／８と減
衰するため、後段で充分な光信号強度を得ようとすると
、初段で非常に強い光信号強度を必要とし、発信源に近
い端末装置には、過剰な光エネルギーを供給することに
なり、無駄になるとともに、装置に使用されている素子
の特性に飽和が生じて信号の特性維持上も好ましくない
結果を惹起する。Furthermore, since the coupler is expensive, the use of the coupler inevitably increases costs. In addition, in this improved example, if a repeater is not used, each time the optical signal passes through a branching device, the optical signal strength will attenuate by 1/2, 1/4, and 1/8, so that sufficient light will not be available at the subsequent stage. In order to obtain signal strength, a very strong optical signal strength is required at the first stage, and terminal equipment close to the source is supplied with excessive optical energy, which is wasted and is used by the equipment. Saturation occurs in the characteristics of the elements that are present in the signal, resulting in unfavorable results in terms of maintaining signal characteristics.
【００１７】また、カップラー−カップラーでバイパス
される光の強度と、発光素子で発光されて主ループに混
合される光との強度にアンバランスを生じ、０／１判断
のスライスレベル（０とみなすか、１とみなすかを判断
する比較レベル）の設定が困難になりやすい。そして、
リピーターを用いる場合は、上記の光信号の強度の不足
やアンバランスの問題は改善されるが、上記の、受光素
子、発光素子、カップラーの使用によるコストアップの
問題と、ＬＥＤを使用することによる応答速度の問題は
解消されない。[0017] Furthermore, an imbalance occurs between the intensity of the light bypassed by the coupler and the light emitted by the light emitting element and mixed into the main loop, resulting in a slice level of 0/1 judgment (regarded as 0). It is likely to be difficult to set the comparison level (which determines whether the value is 1 or 1). and,
When using a repeater, the problem of insufficient strength and unbalance of the optical signal mentioned above is improved, but the problem of increased cost due to the use of a light receiving element, light emitting element, and coupler, and the problem of using an LED, are solved. The problem of response speed remains unresolved.
【００１８】上記の応答速度の問題を解決するためには
、発光素子として、高速動作が可能なレーザダイオード
（ＬＤ）を使用することが考えられる。しかし現状のま
までは、■ 多数のＬＤを使用することが必要になる
ため、実現不可能な程度の大きなコストアップを招く。
■ 非常に高い信頼性を要求される。■ 温度条件
が厳しい。■ ■を克服するため温度コントロールを
行うと、使用されている多数のＬＤに対応する必要があ
るため更にコストアップになる。等の問題がある。本発
明は、コストの上昇を抑えて光信号伝送装置を、高信頼
化、高速化することを目的とする。In order to solve the above problem of response speed, it is conceivable to use a laser diode (LD) capable of high-speed operation as a light emitting element. However, as it stands now, (1) It is necessary to use a large number of LDs, which will lead to an unrealizable increase in cost. ■ Requires extremely high reliability. ■ Strict temperature conditions. (2) If temperature control is performed to overcome (2), it will be necessary to deal with the large number of LDs in use, which will further increase costs. There are other problems. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to increase the reliability and speed of an optical signal transmission device while suppressing an increase in cost.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明にかかる光信号伝
送装置においては、情報を搬送するためのキャリア光を
出力する発光素子と、複数の端末装置と、該複数の端末
装置のそれぞれに接続された、光信号を電気信号に変換
する受光素子と、同様に各端末装置に接続され、電界無
印加時には光を透過し、電界印加時には透過光を吸収す
る電界吸収効果を有する光変調素子と、該発光素子が出
力するキャリア光を各端末装置の受光素子と光変調素子
に順次入射して伝送する光信号伝送路とを有し、該端末
装置が、該受光素子によってキャリア光に変調されてい
る信号を読み取って受信し、該光変調素子の透過率を制
御することによってキァリア光を変調して信号を発信す
る構成を採用した。[Means for Solving the Problems] An optical signal transmission device according to the present invention includes a light emitting element that outputs carrier light for conveying information, a plurality of terminal devices, and a connection to each of the plurality of terminal devices. a light-receiving element that converts an optical signal into an electric signal, and a light modulation element that is similarly connected to each terminal device and has an electric field absorption effect that transmits light when no electric field is applied and absorbs transmitted light when an electric field is applied. , an optical signal transmission path through which carrier light outputted by the light emitting element is sequentially incident on a light receiving element and a light modulating element of each terminal device and transmitted, and the terminal device is modulated into carrier light by the light receiving element. We adopted a configuration in which the carrier light is read and received, and the carrier light is modulated and the signal is transmitted by controlling the transmittance of the light modulation element.
【００２０】[0020]
【作用】図１は、本発明の光信号伝送装置における送信
の説明図である。この図において、１はレーザ（ＬＤ）
、５は光信号伝送ループ、５００〜５０ｎは光信号伝送
路、２０１〜２０ｎ光変調素子、４０１〜４０ｎは端末
装置、１１０は半導体レーザ（ＬＤ）から発生した光出
力（キャリア光）である。[Operation] FIG. 1 is an explanatory diagram of transmission in the optical signal transmission apparatus of the present invention. In this figure, 1 is a laser (LD)
, 5 is an optical signal transmission loop, 500 to 50n are optical signal transmission lines, 201 to 20n are optical modulation elements, 401 to 40n are terminal devices, and 110 is an optical output (carrier light) generated from a semiconductor laser (LD).
【００２１】この光信号伝送装置においては、レーザ（
レーザダイオードＬＤ）１から発生するキャリア光１１
０は光信号伝送ループ５を経て第１の端末装置４０１の
光変調素子２０１に導かれ、このキャリア光１１０は光
変調素子２０１を透過して端末装置間の光信号伝送路５
０１を経て、下流の端末装置４０２の光変調素子２０２
に伝達され、順次下流へ伝送されるように構成されてい
る。そしてこれらの光変調素子２０１〜２０ｎの光の透
過率が、それぞれの端末装置４０１〜４０ｎによって制
御され、キャリア光１１０が光強度変調されるようにな
っている。[0021] In this optical signal transmission device, a laser (
Carrier light 11 generated from laser diode LD) 1
0 is guided to the optical modulation element 201 of the first terminal device 401 via the optical signal transmission loop 5, and this carrier light 110 is transmitted through the optical modulation element 201 and is connected to the optical signal transmission path 5 between the terminal devices.
01, the light modulation element 202 of the downstream terminal device 402
and is configured to be transmitted sequentially downstream. The light transmittance of these light modulation elements 201 to 20n is controlled by the respective terminal devices 401 to 40n, so that the carrier light 110 is modulated in light intensity.
【００２２】この光信号伝送装置によると、各端末にレ
ーザを設けないで、一つの光信号伝送線路にただ１個の
共通のレーザを設けるから、コストが低減される。また
、この例では、従来の技術において使用されていた高価
な光分岐装置（ファイバーカップラー）を用いていない
ため、この点でもコストが低減される。According to this optical signal transmission device, only one common laser is provided on one optical signal transmission line without providing a laser at each terminal, thereby reducing costs. Further, this example does not use an expensive optical branching device (fiber coupler) used in the conventional technology, so the cost is also reduced in this respect.
【００２３】図２は、本発明の光信号伝送装置における
送受信の説明図である。この図において、３０１〜３０
ｎが受光素子、５２１〜５２ｎは光信号伝送路である他
は前記のとおりである。この光信号伝送装置においては
、レーザ１から発生する光出力（キャリア光）１１０を
光信号伝送線路５を経て第１の端末装置４０１の受光素
子３０１が受け、このキャリア光１１０は、受光素子３
０１−光信号伝送路５２１−光変調素子２０１を透過し
、光信号伝送路５０１を経て、順次下流の端末装置の受
光素子３０２に伝達されるように構成されている。FIG. 2 is an explanatory diagram of transmission and reception in the optical signal transmission apparatus of the present invention. In this figure, 301-30
The same as above except that n is a light receiving element and 521 to 52n are optical signal transmission lines. In this optical signal transmission device, a light output (carrier light) 110 generated from a laser 1 is received by a light receiving element 301 of a first terminal device 401 via an optical signal transmission line 5.
01-Optical signal transmission path 521--The optical signal is transmitted through the optical modulation element 201, and is sequentially transmitted to the light receiving element 302 of the downstream terminal device via the optical signal transmission path 501.
【００２４】この受光素子３０１〜３０ｎ、光変調素子
２０１〜２０ｎとして、電圧印加のような電気的刺激が
ない状態では光を透過し、電気的刺激をあたえると光を
吸収して、光変調素子あるいは受光素子として動作する
電界吸収型光電変換装置を用いることができる。これら
受光素子３０１〜３０ｎによって変換された電気信号は
端末装置４０１〜４０ｎによって受信され、また、この
端末装置４０１〜４０ｎによって光変調素子２０１〜２
０ｎの光透過率を制御してキャリア光を変調し信号を光
伝送ループに発信するようになっている。The light receiving elements 301 to 30n and the light modulating elements 201 to 20n transmit light when no electrical stimulation such as voltage application is applied, and absorb light when electrical stimulation is applied. Alternatively, an electric field absorption photoelectric conversion device that operates as a light receiving element can be used. The electrical signals converted by these light receiving elements 301 to 30n are received by terminal devices 401 to 40n, and the terminal devices 401 to 40n also transmit light modulating elements 201 to 2
The carrier light is modulated by controlling the light transmittance of 0n, and the signal is transmitted to the optical transmission loop.
【００２５】この光信号伝送装置によると、一つの信号
伝送線路にただ１個のレーザ１を使用するためコストの
低減が図られる。図３は、本発明の光信号伝送装置にお
ける光増幅、送受信の説明図である。この図において、
６が光増幅素子、２３１〜２３ｎが受光・光変調素子、
８０１〜８０ｎは端末装置ブロックである他は前記のと
おりである。この光信号伝送装置においては、個別の光
変調素子２０１〜２０ｎと受光素子３０１〜３０ｎに代
えて、これらの機能をもって一体化された受光・光変調
素子２３１〜２３ｎを用いている点と、受光・光変調素
子２３１〜２３ｎと端末装置４０１〜４０ｎからなる端
末装置ブロック８０１〜８０ｎの間の任意の場所に光増
幅素子６を挿入している点が、図２の光信号伝送装置と
は異なる。According to this optical signal transmission device, since only one laser 1 is used for one signal transmission line, cost can be reduced. FIG. 3 is an explanatory diagram of optical amplification, transmission and reception in the optical signal transmission device of the present invention. In this diagram,
6 is an optical amplifying element, 231 to 23n are light receiving/light modulating elements,
The blocks 801 to 80n are the same as described above, except that they are terminal device blocks. In this optical signal transmission device, instead of separate light modulating elements 201 to 20n and light receiving elements 301 to 30n, integrated light receiving/light modulating elements 231 to 23n with these functions are used, and - It differs from the optical signal transmission device of FIG. 2 in that the optical amplification element 6 is inserted at an arbitrary location between the terminal device blocks 801 to 80n consisting of the optical modulation elements 231 to 23n and the terminal devices 401 to 40n. .
【００２６】この光信号伝送装置は、一体化した受光・
光変調素子２３１〜２３ｎを用いることにより、個別の
受光素子と変調素子を用いる場合に比べて、それらの境
界で生じる光の反射による減衰を低減することができ、
光信号の接合部の数が減少するため光信号伝送装置の構
成が容易になる。また、この例によると、受光・光変調
素子を透過することによって減衰したキャリア光を、光
増幅素子６によって所望のレベルまで増幅することがで
きる。[0026] This optical signal transmission device has an integrated light receiving and
By using the light modulation elements 231 to 23n, it is possible to reduce attenuation due to light reflection that occurs at the boundaries between them, compared to the case where separate light receiving elements and modulation elements are used.
Since the number of optical signal junctions is reduced, the configuration of the optical signal transmission device becomes easier. Further, according to this example, the carrier light attenuated by passing through the light receiving/light modulating element can be amplified to a desired level by the optical amplifying element 6.
【００２７】図４は、本発明の光信号伝送装置における
受光・光変調、増幅素子の断面図である。この図におけ
る符号は、２１１は半導体結晶基板、２１２は半導体ク
ラッド層、２１３は半導体活性層、２１４は半導体クラ
ッド層、２５１、２１６は電極である。FIG. 4 is a sectional view of a light receiving/light modulating/amplifying element in the optical signal transmission apparatus of the present invention. In this figure, reference numerals include a semiconductor crystal substrate 211, a semiconductor cladding layer 212, a semiconductor active layer 213, a semiconductor cladding layer 214, and electrodes 251 and 216.
【００２８】この図は、本発明の光信号伝送装置におけ
る受光・光変調・光増幅素子のキャリア光の進行方向に
対して垂直な方向（Ｘ）の断面を示している。この受光
・光変調・光増幅素子は、半導体結晶基板２１１上に、
半導体クラッド層２１２、半導体活性層２１３、半導体
クラッド層２１４を積層し、その上面に電極２５１、下
面に電極２１６を設けて形成されている。This figure shows a cross section in the direction (X) perpendicular to the traveling direction of carrier light of the light receiving/light modulating/light amplifying element in the optical signal transmission apparatus of the present invention. This light receiving/light modulating/light amplifying element is mounted on a semiconductor crystal substrate 211.
It is formed by laminating a semiconductor cladding layer 212, a semiconductor active layer 213, and a semiconductor cladding layer 214, and providing an electrode 251 on the upper surface and an electrode 216 on the lower surface.
【００２９】図５は、本発明の光信号伝送装置における
受光・光変調・光増幅素子の断面図である。この図にお
ける符号は、２５１が受光素子の電極、２５２が光変調
素子の電極、２５３が光増幅素子の電極である他は前記
のとおりである。FIG. 5 is a cross-sectional view of the light receiving/light modulating/light amplifying element in the optical signal transmission device of the present invention. The reference numerals in this figure are as described above, except that 251 is the electrode of the light receiving element, 252 is the electrode of the light modulating element, and 253 is the electrode of the optical amplifying element.
【００３０】この図は、本発明の光信号伝送装置におけ
る集積化した受光・光変調・光増幅素子の、図４のＹ−
Ｙ’線におけるキャリア光の進行方向の断面を示してい
る。この集積装置は、半導体ダブルヘテロ接合構造で、
横モードガイド機構をもっている。そして、受光素子と
光変調素子と光増幅素子を、連続した光導波路をもつよ
うに一体的に形成されている。This figure shows the integrated light receiving/light modulating/light amplifying element in the optical signal transmission device of the present invention, shown in the Y-
It shows a cross section along the Y' line in the traveling direction of carrier light. This integrated device has a semiconductor double heterojunction structure.
It has a transverse mode guide mechanism. The light receiving element, the optical modulating element, and the optical amplifying element are integrally formed to have a continuous optical waveguide.
【００３１】この装置を製造する場合は、３つの素子に
共通する積層構造体を形成した後に、分割した電極を設
けるだけで容易に製造できる。そして、場合によっては
、一つの電界吸収素子を、変調素子と受光素子の両方の
機能をもたせて使用することができる。When manufacturing this device, it can be easily manufactured by simply providing divided electrodes after forming a laminated structure common to the three elements. In some cases, one electroabsorption element can be used as both a modulation element and a light receiving element.
【００３２】図６は、本発明の光信号伝送装置における
受光・光変調・光増幅素子の屈折率分布図である。この
図は、図４のＸ−Ｘ’線上の屈折率分布であり、凸型屈
折率分布２１０をもたせることにより、光を導波路の中
央に集中して伝播することができる。FIG. 6 is a refractive index distribution diagram of the light receiving/light modulating/light amplifying element in the optical signal transmission device of the present invention. This figure shows the refractive index distribution along the line XX' in FIG. 4, and by providing a convex refractive index distribution 210, light can be concentrated in the center of the waveguide and propagated.
【００３３】図７は、本発明の受光・光変調・光増幅素
子の概略図である。この図において、６０ｎが光増幅装
置である他は前記のとおりである。この素子は、光信号
の入射側から、受光素子、光変調素子、光増幅素子の順
に集積化されている。FIG. 7 is a schematic diagram of the light receiving/light modulating/light amplifying element of the present invention. In this figure, the structure is as described above except that 60n is an optical amplification device. This element is integrated in the order of a light receiving element, an optical modulating element, and an optical amplifying element from the optical signal incident side.
【００３４】図８は、本発明の受光・光変調・光増幅素
子と光ファイバーの結合部の構成図である。この図にお
いて、５０１が入力側光ファイバー、５０２が出力側光
ファイバーである他は前記のとおりである。この図は、
受光素子と光増幅素子と光変調素子を集積化した半導体
装置と光ファイバーとの結合部を示している。この図の
ように、光結合部は２か所だけでよく、個別の３つの素
子を光信号伝送路によって接続するときの４か所よりも
、２か所の結合作業箇所が省略でき、２か所の結合損失
を低減できる効果がある。FIG. 8 is a configuration diagram of a coupling section between the light receiving/light modulating/light amplifying element and the optical fiber according to the present invention. In this figure, the structure is as described above except that 501 is an input optical fiber and 502 is an output optical fiber. This diagram is
It shows a coupling part between an optical fiber and a semiconductor device in which a light receiving element, an optical amplification element, and an optical modulation element are integrated. As shown in this figure, only two optical coupling parts are required, and two coupling work locations can be omitted compared to the four locations required when three individual elements are connected via optical signal transmission lines. This has the effect of reducing coupling loss at certain points.
【００３５】図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の受光・光
変調・光増幅素子の概略構成説明図である。図９（Ａ）
は受光素子、発光素子、光増幅素子の順に集積化された
もの、図９（Ｂ）は受光素子、光増幅素子、光変調素子
の順で集積化されたもの、図９（Ｃ）は光変調素子、受
光素子、光増幅素子の順で集積化されたものを示す。上
記のように、受光素子が光変調素子より光信号の入射側
に配置されている限り、光増幅素子の挿入箇所は任意で
ある。FIGS. 9A to 9C are diagrams schematically illustrating the structure of the light receiving/light modulating/light amplifying element of the present invention. Figure 9(A)
9(B) shows a light-receiving element, a light-emitting element, and an optical amplifying element integrated in this order; FIG. 9(C) shows an optical A modulation element, a light receiving element, and an optical amplification element are integrated in this order. As mentioned above, as long as the light receiving element is placed closer to the optical signal incident side than the optical modulating element, the optical amplifying element can be inserted at any position.
【００３６】図１０は、レーザ出力光の光強度の時間的
変化を示す図である。この図において、１０９が光強度
曲線である他は前記のとおりである。この図に示されて
いるように、レーザ１の出力であるキャリア光１１０は
、光強度曲線１０９のように、周期Ｔを有し、Ｔ／２の
時間間隔で高低を繰り返して時間的に変化する。FIG. 10 is a diagram showing temporal changes in the light intensity of laser output light. In this figure, the same as above except that 109 is a light intensity curve. As shown in this figure, the carrier light 110 that is the output of the laser 1 has a period T, as shown in the light intensity curve 109, and changes over time by repeatedly rising and falling at time intervals of T/2. do.
【００３７】図１１は、レーザ出力光の光強度変調の原
理説明図である。この図において、２９ｎが変調信号の
時間的変化を示す他は前記のとおりである。この図に示
されているように、レーザ出力光の強度曲線１０９が高
い期間に変調素子の光透過率が高くなるように、変調信
号の時間的変化２９ｎを与えると、この期間にレーザ出
力光が透過してハイパルス１０となり、透過率が低くな
るように、変調信号の時間的変化を与えると、この期間
にはレーザ出力光は透過されない。したがって、変調信
号によって、光変調素子が透過状態になるか、非透過状
態になるかによってキャリア光を変調することができる
。FIG. 11 is an explanatory diagram of the principle of light intensity modulation of laser output light. In this figure, the same as above except that 29n indicates the temporal change of the modulation signal. As shown in this figure, if the modulation signal is given a temporal change 29n so that the light transmittance of the modulation element is high during the period when the intensity curve 109 of the laser output light is high, the laser output light is If the modulation signal is changed over time so that the modulation signal is transmitted and becomes a high pulse 10, and the transmittance is lowered, the laser output light is not transmitted during this period. Therefore, the carrier light can be modulated by the modulation signal depending on whether the light modulation element is in a transparent state or a non-transparent state.
【００３８】図１２（Ａ）、（Ｂ）は、レーザ出力光の
光強度の変化と変調信号のタイミングを示す図である。
これらの図から判るように、キァリア光（レーザ出力光
）自体に基本周期の変調を与えておき（図１０）、基本
周期のパルス列から、変調信号によってパルスを抜き取
ることによって変調を加えるから、変調素子によって直
接パルスの形を決める従来の技術に比べ、変調素子に要
求される特性が緩和される。すなわち、図１１の１０９
のように、レーザ出力そのものに速いパルス変調を加え
ておき、変調信号２９ｎによってパルス１０を切り出す
方式を採用したため、システム全体のタイミング維持の
ための変調素子に要求される、立ち上がり、立ち下がり
速度、パルス幅、ジッタの許容範囲が緩和される。FIGS. 12A and 12B are diagrams showing changes in the light intensity of the laser output light and the timing of the modulation signal. As can be seen from these figures, modulation of the fundamental period is applied to the carrier light (laser output light) itself (Fig. 10), and modulation is applied by extracting pulses from the pulse train of the fundamental period using a modulation signal. Compared to conventional techniques in which the shape of the pulse is directly determined by the element, the characteristics required of the modulation element are relaxed. That is, 109 in FIG.
As shown in Figure 2, since we adopted a method in which fast pulse modulation is applied to the laser output itself and pulse 10 is extracted using the modulation signal 29n, the rise and fall speeds required of the modulation element to maintain the timing of the entire system are reduced. Tolerable ranges for pulse width and jitter are relaxed.
【００３９】図１２（Ａ）のように、変調信号がΔｔだ
け遅れ、あるいは、図１２（Ｂ）のように、変調信号が
Δｔだけ進むような大きなジッターが有る場合でも、切
り出されるパルスは全く同じタイミングおよび幅をもち
、Δｔのジッターが許容される。Even if there is a large jitter such that the modulated signal is delayed by Δt as shown in FIG. 12(A), or the modulated signal is advanced by Δt as shown in FIG. 12(B), the pulses to be extracted are completely With the same timing and width, a jitter of Δt is allowed.
【００４０】この変調方式を実現するためには、キャリ
ア光１０９の信号を形成する部分に高速特性が要求され
るが、１つの光信号伝送装置について１つないし２つの
レーザを備えるだけであるから、装置全体のコストアッ
プの幅は小さい。そしてこの場合、このキャリア光１０
９に対するジッターの制限も緩く、繰り返し周期、パル
ス幅がある程度安定していればよい。キャリア光１１０
のパルス列１０９を変調信号の発生装置等各装置の同期
信号として使用すれば、全装置のタイミング維持が完璧
になる。[0040] In order to realize this modulation method, high-speed characteristics are required for the signal forming part of the carrier light 109, but since one optical signal transmission device is only equipped with one or two lasers. , the cost increase for the entire device is small. And in this case, this carrier light 10
The restrictions on jitter for 9 are also loose, as long as the repetition period and pulse width are stable to some extent. carrier light 110
If the pulse train 109 is used as a synchronization signal for each device such as a modulation signal generator, the timing of all devices can be maintained perfectly.
【００４１】以上述べた光信号伝送装置においては、下
記の効果がある。■ＬＤが少ないため、一つのシステム
のコストが低減する。特に、端末の数が増えるほど、端
末あたりのＬＤコストは低下する。■ＬＤが少なければ
、ＬＤ温度制御等ＬＤ制御の周辺装置充実に対するコス
ト面の障害もなくなる。■電界変調素子を用いると、高
速化、高信頼化が達成でき、製造上の歩留りが良く、コ
ストを低減する。さらに、電圧を加えない場合透明であ
り、電圧を加えると、光変調素子としても受光素子とし
ても動作する。The optical signal transmission device described above has the following effects. - Since there are fewer LDs, the cost of one system is reduced. In particular, as the number of terminals increases, the LD cost per terminal decreases. (2) If the number of LDs is reduced, there will be no cost barrier to enriching peripheral devices for LD control such as LD temperature control. (2) Use of electric field modulation elements can achieve higher speeds and higher reliability, improve manufacturing yields, and reduce costs. Furthermore, it is transparent when no voltage is applied, and when a voltage is applied, it operates as both a light modulator and a light receiving element.
【００４２】図１３は、本発明に用いられる電界光変調
素子の概略構造図である。この図において、２１９が電
圧源である他は前記のとおりである。この図に示される
ように、本発明の電界光変調素子は、ｎ−ＩｎＰ基板２
１１の上に、ｎ−ＩｎＰ層２１２、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ
あるいはＭＱＷ２１３、ｐ−ＩｎＰ層２１４を形成し、
その上下の表面に電極２１５、２１６を設けたものであ
り、電圧源２１９の電圧を電極２１５、２１６に印加し
て、このｐｉｎ接合に逆バイアス電圧をかけることによ
って光の透過率を変化するようになっている。FIG. 13 is a schematic structural diagram of an electric field light modulation element used in the present invention. In this figure, the structure is as described above except that 219 is a voltage source. As shown in this figure, the electric field light modulator of the present invention has an n-InP substrate 2
11, an n-InP layer 212 and an i-InGaAsP layer 212
Alternatively, MQW 213 and p-InP layer 214 are formed,
Electrodes 215 and 216 are provided on the upper and lower surfaces of the pin junction, and the light transmittance is changed by applying a voltage from a voltage source 219 to the electrodes 215 and 216 and applying a reverse bias voltage to this pin junction. It has become.
【００４３】図１４は、図１３の光変調素子の電圧と光
吸収スペクトルの関係図である。図１３に示す構造のｐ
ｉｎ接合からなる光変調素子に電圧源２１９によって逆
バイアス電圧を印加すると、その光吸収波長特性は電圧
とともに変化する。図１４中の光吸収特性（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）は、逆バイアス電圧を、（ａ）＜（ｂ）＜（
ｃ）の大きさで印加したときのものである。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the voltage and light absorption spectrum of the light modulation element of FIG. 13. p of the structure shown in Figure 13
When a reverse bias voltage is applied by the voltage source 219 to the optical modulation element formed of an in-junction, its optical absorption wavelength characteristic changes with the voltage. Light absorption characteristics (a) and (b) in Figure 14
), (c) represent the reverse bias voltage as (a)<(b)<(
c) when applied at the magnitude.
【００４４】逆バイアス電圧が大きくなるにしたがって
、吸収端波長が長波長側に移動することを示している。
したがって、例えば、電圧（ｂ）における吸収特性の傾
斜の中程にキャリア光の波長を設定しておき、それより
も低い電圧（ａ）と高い電圧（Ｃ）を印加することによ
って、キャリア光を透過させたり、透過させなかったり
することができる。It is shown that as the reverse bias voltage increases, the absorption edge wavelength shifts to the longer wavelength side. Therefore, for example, by setting the wavelength of carrier light in the middle of the slope of the absorption characteristic at voltage (b) and applying a lower voltage (a) and a higher voltage (C), carrier light can be It can be made transparent or not transparent.
【００４５】このように、この光変調素子は、電気刺激
を加えない状態では透明で、キャリア光を貫通させるこ
とができ、電圧を印加した状態でキャリア光を吸収する
ことによって光信号を電気信号に変換でき、さらに、吸
収の度合いを印加電圧によって制御して光変調を行うこ
とができる。このように、図４１、図４２に示された従
来技術において必要であった高価なカップラーが不要に
なる。さらに、逆バイアス電圧を（ｂ）〜（ｃ）の間で
変化させると、吸収率を連続的に変化させることができ
るから、この性質を用いて各端末装置に、任意の量の光
を分配することができる。また、（ａ）と（ｃ）で逆バ
イアス電圧をデジタル的に変化させると、受信と透過（
受信せず光をパスさせる）を選択することができる。[0045] In this way, this optical modulation element is transparent when no electrical stimulation is applied and allows carrier light to pass through it, and converts an optical signal into an electrical signal by absorbing carrier light when a voltage is applied. Furthermore, the degree of absorption can be controlled by applied voltage to perform optical modulation. In this way, the expensive coupler required in the prior art shown in FIGS. 41 and 42 is no longer necessary. Furthermore, by changing the reverse bias voltage between (b) and (c), the absorption rate can be changed continuously, so using this property, any amount of light can be distributed to each terminal device. can do. In addition, by digitally changing the reverse bias voltage in (a) and (c), reception and transmission (
You can choose to pass the light without receiving it.
【００４６】[0046]
【実施例】以下、本発明の光信号伝送装置の実施例を説
明する。
（第１実施例）図１５は、第１実施例の光信号伝送装置
の構成説明図である。この図は、基本的には前記の図２
，図３の光信号伝送装置と同様である。Embodiments Below, embodiments of the optical signal transmission apparatus of the present invention will be described. (First Embodiment) FIG. 15 is an explanatory diagram of the configuration of an optical signal transmission apparatus according to the first embodiment. This diagram is basically the same as Figure 2 above.
, is similar to the optical signal transmission device shown in FIG.
【００４７】この図において、１はレーザ、５は光信号
伝送ループ、６は光増幅素子（レーザアンプ）、１０３
はレーザ駆動装置、１１０はキャリア光、２００〜２０
ｎは光変調素子、２２０〜２２ｎは光変調素子駆動装置
、２３１〜２３ｎは受光・光変調素子（光変調素子と受
光素子を含む）、２４１〜２４ｎは受光素子駆動装置、
３０１〜３０ｎは受光素子、４００は発信・受信端末装
置を指定する制御装置、４０１〜４０ｎは端末装置、５
００〜５０ｎは光信号伝送路、７０１〜７０ｎは受信・
送信装置ブロック（受光素子、光変調素子、光増幅素子
、駆動装置を含む）、８０１〜８０ｎは端末装置ブロッ
ク（受信・送信装置ブロックと端末装置を含む）である
。In this figure, 1 is a laser, 5 is an optical signal transmission loop, 6 is an optical amplification element (laser amplifier), and 103
is a laser driving device, 110 is a carrier light, 200 to 20
n is a light modulation element, 220 to 22n are light modulation element driving devices, 231 to 23n are light receiving/light modulation elements (including a light modulation element and a light receiving element), 241 to 24n are light receiving element driving devices,
301 to 30n are light receiving elements, 400 is a control device for specifying a transmitting/receiving terminal device, 401 to 40n are terminal devices, 5
00~50n are optical signal transmission lines, 701~70n are receiving/receiving lines.
The transmitting device block (including a light receiving element, a light modulating device, an optical amplifying device, and a driving device) and 801 to 80n are terminal device blocks (including a receiving/transmitting device block and a terminal device).
【００４８】この装置の構成は図示のとおりであるが、
その動作を説明する。■まず、レーザ１を、駆動装置１
０３によって駆動し、図１０に示されるようなパルス波
形のキャリア光１１０を連続的に発生させる。この状態
では、各端末装置の受光素子にはタイムシェアリングで
逆バイアス電圧が印加されており、制御装置から送られ
てくる制御信号を受信できる態勢になっている。The configuration of this device is as shown in the figure.
Let's explain its operation. ■First, the laser 1, the drive device 1
03 to continuously generate carrier light 110 having a pulse waveform as shown in FIG. In this state, a reverse bias voltage is applied to the light receiving element of each terminal device by time sharing, and the device is ready to receive a control signal sent from the control device.
【００４９】■制御装置４００は光変調素子駆動装置２
２０を介して光変調素子２００を制御し、端末装置指定
信号で変調したキャリア光１１０を光信号伝送路に送出
することによって、特定の発信端末装置と受信端末装置
を指定する。なお、この端末装置の指定は、図示されて
いない別の信号経路によって行うこともできる。■The control device 400 is the light modulation element driving device 2
A specific transmitting terminal device and receiving terminal device are designated by controlling the optical modulation element 200 via the optical modulator 20 and sending carrier light 110 modulated with a terminal device designation signal to an optical signal transmission path. Note that this designation of the terminal device can also be performed using another signal path not shown.
【００５０】■この指定信号によって発信を許可された
端末装置（例えば４０１）においては、光変調素子駆動
装置２２１を通してその光変調素子２０１を制御し、発
信しようとする信号によってキャリア光を変調して、光
信号伝送路に送出する。また、受信を許可された端末装
置（例えば８０３）においては、受光素子駆動装置２４
３を介して受光素子３０３に逆バイアス電圧を印加して
動作状態にし、受信すべき信号を電気信号に変換し、受
光素子制御装置を経て端末装置に取り込み受信する。[0050] The terminal device (for example, 401) that is permitted to transmit by this designated signal controls the light modulator 201 through the light modulator driver 221, and modulates the carrier light with the signal to be transmitted. , and send it out to the optical signal transmission line. In addition, in a terminal device (for example, 803) that is permitted to receive data, the light-receiving element driving device 24
A reverse bias voltage is applied to the light-receiving element 303 via the light-receiving element 303 to make it into an operating state, and the signal to be received is converted into an electrical signal, and the signal is taken in and received by the terminal device via the light-receiving element control device.
【００５１】なお、このとき、他の端末装置の受光素子
には逆バイアス電圧が印加されないから透明の状態に保
たれる。このように、指定端末装置間で信号の授受が行
われる。上記の信号の授受は、タイムシェアリングで１
対１の複数組の端末装置間で行うこともできる。また、
１つの発信端末装置に対して複数の受信端末装置を指定
し、信号を伝送することもできる。[0051] At this time, since no reverse bias voltage is applied to the light receiving elements of the other terminal devices, they are maintained in a transparent state. In this way, signals are exchanged between designated terminal devices. The above signals are sent and received using time sharing.
It can also be performed between multiple sets of terminal devices in a one-to-one relationship. Also,
It is also possible to designate a plurality of receiving terminal devices for one transmitting terminal device and transmit the signal.
【００５２】複数の受信端末装置が指定される場合、光
信号伝送路が長い場合等のように、光信号の減衰が大き
くなるときは、適宜光増幅素子（レーザ光増幅素子）６
を光信号伝送路５０１〜５０ｎの途中に適宜挿入し、自
動利得制御して、減衰を補償することができる。なお、
本実施例の光信号伝送装置は、レーザからみて下流方向
の信号伝送を行うものであるから、本実施例の光信号伝
送装置によって双方向の信号の伝送を行う場合は、上下
２系統用いることになる。以下、本実施例の光信号伝送
装置で使用される光変調素子２０ｎ、受光素子３０ｎ光
増幅素子６の具体例を示す。When the attenuation of the optical signal becomes large, such as when multiple receiving terminal devices are specified or when the optical signal transmission path is long, the optical amplifying element (laser optical amplifying element) 6 is used as appropriate.
can be appropriately inserted in the middle of the optical signal transmission lines 501 to 50n, automatic gain control can be performed, and attenuation can be compensated for. In addition,
Since the optical signal transmission device of this embodiment performs signal transmission in the downstream direction as seen from the laser, when bidirectional signal transmission is performed using the optical signal transmission device of this embodiment, two systems, upper and lower, should be used. become. Specific examples of the optical modulation element 20n, the light receiving element 30n, and the optical amplification element 6 used in the optical signal transmission apparatus of this embodiment will be shown below.
【００５３】図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例におい
て使用される受光素子あるいは光変調素子の具体例の構
成図である。図１６（Ｂ）は断面図、図１６（Ａ）はそ
の矢印３の方向からみた側面図、図１６（Ｃ）は矢印４
の方向からみた側面図である。この図において、２１１
はＩｎＰ半導体結晶基板、２１２はｎ−ＩｎＰ半導体結
晶層、２１３はｉ−ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ超格
子、２１４はＩｎＰ半導体結晶層、２１５、２１６は電
極、２１７は反射防止膜である。FIGS. 16A to 16C are configuration diagrams of specific examples of the light receiving element or light modulating element used in this embodiment. 16(B) is a cross-sectional view, FIG. 16(A) is a side view seen from the direction of arrow 3, and FIG. 16(C) is an arrow 4.
It is a side view seen from the direction. In this figure, 211
212 is an InP semiconductor crystal substrate, 212 is an n-InP semiconductor crystal layer, 213 is an i-InGaAs/InGaAsP superlattice, 214 is an InP semiconductor crystal layer, 215 and 216 are electrodes, and 217 is an antireflection film.
【００５４】この図に示されているように、この受光素
子あるいは光変調素子は、厚さが１００μｍでｎ型不純
物濃度が１×１０１８ｃｍ−３のＩｎＰ半導体結晶基板
２１１上に、厚さが１μｍでｎ型不純物濃度が５×１０
１７ｃｍ−３のＩｎＰ半導体結晶層２１２、厚さが８ｎ
ｍのｉ型ＩｎＧａＡｓ５０層、厚さが８ｎｍのｉ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ４９層からなる超格子（多重量子井戸・ＭＱ
Ｗ）２１３、厚さが１μｍでｐ型不純物濃度が５×１０
１７ｃｍ−３のＩｎＰ半導体結晶層２１４が積層され、
一方の面に、厚さが２０ｎｍで屈折率が１．９のＳｉＮ
（窒化シリコン）反射防止膜２１７と、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕの３層構造からなる環状電極２１５が設けられ、他方
の面に、厚さが２０ｎｍで屈折率が１．９のＳｉＮ反射
防止膜２１７と、Ａｕからなる環状電極２１６が設けら
れている。As shown in this figure, this light-receiving element or light modulating element has a thickness of 1 μm on an InP semiconductor crystal substrate 211 with a thickness of 100 μm and an n-type impurity concentration of 1×10 18 cm −3 . The n-type impurity concentration is 5×10
17cm-3 InP semiconductor crystal layer 212, thickness 8n
50 layers of i-type InGaAs with a thickness of 8 nm
Superlattice (multiple quantum well, MQ) consisting of 49 layers of GaAsP
W) 213, thickness is 1 μm and p-type impurity concentration is 5×10
An InP semiconductor crystal layer 214 of 17 cm −3 is stacked,
SiN with a thickness of 20 nm and a refractive index of 1.9 on one side.
(silicon nitride) antireflection film 217 and Ti/Pt/A
An annular electrode 215 having a three-layer structure of U is provided, and an SiN antireflection film 217 with a thickness of 20 nm and a refractive index of 1.9 and an annular electrode 216 made of Au are provided on the other surface.
【００５５】この装置においては、同じ構造の装置を、
受光素子と光変調素子の両方に利用することができる。
そして、図の矢印３あるいは矢印４の方向から光を入射
し透過させる。この装置に電圧を印加しない定常状態で
は、入射光（波長１．５５μｍの光）に対して透明であ
る。ことろが、電極２１５と２１６の間に逆方向に電圧
が印加されると、この入射光を吸収するようになる。[0055] In this device, devices of the same structure are
It can be used as both a light receiving element and a light modulating element. Then, light enters from the direction of arrow 3 or arrow 4 in the figure and is transmitted. In a steady state where no voltage is applied to this device, it is transparent to incident light (light with a wavelength of 1.55 μm). However, if a voltage is applied in the opposite direction between the electrodes 215 and 216, this incident light will be absorbed.
【００５６】このように、電極２１５と電極２１６の間
に逆方向に電圧を印加すると、この信号電圧によって光
吸収率が変化するから、透過光を信号電圧によって強度
変調することができる。また、逆バイアス電圧を印加す
ると光を吸収する状態になるが、この状態で光を入射す
ると、電極２１５と電極２１６の間の導電度が変化する
から、信号光を電気信号として取り出すことができる。As described above, when a voltage is applied in the opposite direction between the electrodes 215 and 216, the light absorption rate changes depending on the signal voltage, so that the intensity of transmitted light can be modulated by the signal voltage. Furthermore, when a reverse bias voltage is applied, light is absorbed, but when light enters in this state, the conductivity between the electrodes 215 and 216 changes, so the signal light can be extracted as an electrical signal. .
【００５７】図１７は、図１５の端末装置ブロックの構
成図である。この図において、２１と３１はそれぞれ光
変調素子と受光素子、２２１は光変調素子駆動装置、２
４１は受光素子駆動装置、９０１、９０２はレンズ、４
０１は端末装置、５００、５０１は光信号伝送路である
。この図における受光素子あるいは光変調素子２１は図
１６（Ａ）〜（Ｃ）に示した装置である。この例では、
受光あるいは光変調素子２１を、受光素子３０１、光変
調素子２０１として使用する。FIG. 17 is a block diagram of the terminal device block of FIG. 15. In this figure, 21 and 31 are a light modulation element and a light receiving element, respectively, 221 is a light modulation element driving device, and 2
41 is a light receiving element driving device; 901 and 902 are lenses; 4
01 is a terminal device, and 500 and 501 are optical signal transmission lines. The light receiving element or light modulating element 21 in this figure is the device shown in FIGS. 16(A) to 16(C). In this example,
The light receiving or light modulating element 21 is used as the light receiving element 301 and the light modulating element 201.
【００５８】受信を許可された端末装置４０１において
は、駆動装置２４１を介して、受光素子３０１に逆バイ
アス電圧を印加して信号光を吸収するようにし、受光素
子によって変換された電気信号から受光すべき信号を復
調する。逆に、発信を許可された場合は、端末装置４０
１から駆動装置２２１を経て光変調素子２０１に変調信
号電圧を印加して光信号伝送路５００を経て伝送される
キャリア光を変調する。このようにして、端末装置４０
１は信号の受信と発信を行う。このように、光変調素子
は電圧を印加すると光を吸収するから、ビット１／０に
、吸収あるいは非吸収を対応させて、負論理で変調する
ことができる。In the terminal device 401 that is permitted to receive, a reverse bias voltage is applied to the light receiving element 301 via the driving device 241 so that the signal light is absorbed, and the light is received from the electric signal converted by the light receiving element. demodulate the desired signal. Conversely, if the call is permitted, the terminal device 40
A modulation signal voltage is applied from 1 to the optical modulation element 201 via the drive device 221 to modulate the carrier light transmitted via the optical signal transmission path 500. In this way, the terminal device 40
1 receives and transmits signals. In this way, since the light modulation element absorbs light when a voltage is applied, it can be modulated with negative logic by associating absorption or non-absorption with bits 1/0.
【００５９】図１８、図１９および図２０を用いて受光
素子と光変調素子の駆動方法の具体的構成と動作を説明
する。図１８は、負論理でキャリア光を変調する場合の
説明図である。この図において、２１は光変調素子、１
０８は変調された出力光、１１０はキャリア光、２２１
は駆動装置である。この装置においては、駆動装置２２
１によって光変調素子２１に電圧を印加しない状態では
、光変調素子２１は透明であるからキャリア光を透過し
、電圧を印加した状態では光変調素子２１は光吸収性と
なってキャリア光１１０を透過させないから、出力光は
負論理で変調される。The specific structure and operation of the method for driving the light receiving element and the light modulating element will be explained using FIGS. 18, 19 and 20. FIG. 18 is an explanatory diagram when carrier light is modulated with negative logic. In this figure, 21 is a light modulation element, 1
08 is modulated output light, 110 is carrier light, 221
is the driving device. In this device, the drive device 22
1, when no voltage is applied to the light modulation element 21, the light modulation element 21 is transparent and transmits the carrier light, and when a voltage is applied, the light modulation element 21 becomes light absorbing and transmits the carrier light 110. Since the light is not transmitted, the output light is modulated with negative logic.
【００６０】図１９（Ａ）〜（Ｃ）は、キャリア光、光
変調素子電圧、変調出力光強度の関係図である。この図
において、２２はキャリア光の光強度の時間変化、２３
は光変調素子駆動装置２２１の出力電圧、２４は光変調
素子出力光の時間的変化である。この図に示されるよう
に、変調素子駆動装置が、ハイパルス“１”−ローパル
ス“０”−ハイパルス“１”の電圧波形の信号２３を出
力すると仮定する。光変調素子駆動装置がローパルス“
０”を出力すると、キャリア光２２はそのまま透過する
が、ハイパルス“１”を出力すると、キャリア光２２を
透過させないから、光変調素子を透過する変調出力光は
、“０”−“１”−“０”となり、負論理で変調される
ことになる。FIGS. 19A to 19C are relationship diagrams among carrier light, light modulation element voltage, and modulated output light intensity. In this figure, 22 is a temporal change in the optical intensity of carrier light, and 23 is
is the output voltage of the light modulation element driving device 221, and 24 is the temporal change in the output light of the light modulation element. As shown in this figure, it is assumed that the modulation element driving device outputs a signal 23 having a voltage waveform of high pulse "1"-low pulse "0"-high pulse "1". The light modulation element driver is low pulse
If a high pulse of "0" is output, the carrier light 22 is transmitted as is, but if a high pulse of "1" is output, the carrier light 22 is not transmitted, so the modulated output light that passes through the light modulation element is "0" - "1" - It becomes "0" and is modulated with negative logic.
【００６１】図２０は、受光素子の動作説明図である。
この図において、２１は受光・光変調素子、７１は制御
信号入力、７２はコイル、７３はコンデンサ、７４は復
調装置である。リスナーに選択された場合には、制御信
号入力７１として直流電圧が印加され、この直流電圧は
コイル７２をとおして受光素子３１に印加され光吸収を
生じさせる。制御信号入力７１は、受光素子３１を透過
状態にするか光を吸収する状態にするかを制御する信号
である。光吸収が起こると、信号パルス強度に応じたパ
ルス電流を生じるので、光吸収によって生じた信号パル
ス強度に対応したパルス電流をコンデンサ７３をとおし
て信号復調装置に導いて復調する。コイル７２は、パル
ス電流が７１側に漏れるのを防止する。FIG. 20 is an explanatory diagram of the operation of the light receiving element. In this figure, 21 is a light receiving/light modulating element, 71 is a control signal input, 72 is a coil, 73 is a capacitor, and 74 is a demodulator. When selected as a listener, a DC voltage is applied as the control signal input 71, and this DC voltage is applied to the light receiving element 31 through the coil 72 to cause light absorption. The control signal input 71 is a signal that controls whether the light receiving element 31 is placed in a transmitting state or a light absorbing state. When light absorption occurs, a pulse current corresponding to the signal pulse intensity is generated. Therefore, the pulse current corresponding to the signal pulse intensity generated by the light absorption is guided to the signal demodulator through the capacitor 73 and demodulated. The coil 72 prevents the pulse current from leaking to the 71 side.
【００６２】図２１は、レーザ光増幅素子の構成説明図
である。この図において、６１１はＩｎＰ半導体結晶基
板、６１２はｉ−ＩｎＧｓＡｓＰ半導体結晶層、６１３
はｎ−ＩｎＰ半導体結晶層、６１４はｐ−ＩｎＰ半導体
結晶層、６１５は上側電極、６１６は下側電極、６１７
は反射防止膜、６１８は活性層幅である。FIG. 21 is an explanatory diagram of the configuration of the laser light amplification element. In this figure, 611 is an InP semiconductor crystal substrate, 612 is an i-InGsAsP semiconductor crystal layer, and 613
is an n-InP semiconductor crystal layer, 614 is a p-InP semiconductor crystal layer, 615 is an upper electrode, 616 is a lower electrode, 617
is an antireflection film, and 618 is the width of the active layer.
【００６３】このレーザ光増幅素子は、厚さが１００μ
ｍでｎ形不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３のＩｎＰ半
導体結晶基板６１１の上に、厚さが０．１μｍのｉ−Ｉ
ｎＧｓＡｓＰ半導体結晶層６１２、厚さが０．７μｍで
ｎ型不純物濃度が５×１０１７ｃｍ−３のｎ−ＩｎＰ半
導体結晶層６１３、中央の最も厚い部分が１．５μｍで
ｐ型不純物濃度が５×１０１７ｃｍ−３のｐ−ＩｎＰ半
導体結晶層６１４、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造の上側
電極６１５、Ａｕの下側電極６１６、屈折率１．９、厚
さが２００ｎｍのＳｉＮ反射防止膜６１７を形成された
ものである。
なお、活性層幅６１８は２μｍである。このレーザ光増
幅素子６は必要に応じ光伝送路中に適宜配置される。[0063] This laser light amplification element has a thickness of 100 μm.
An i-I film with a thickness of 0.1 μm is placed on an InP semiconductor crystal substrate 611 with an n-type impurity concentration of 1×10 18 cm −3
nGsAsP semiconductor crystal layer 612, n-InP semiconductor crystal layer 613 with a thickness of 0.7 μm and an n-type impurity concentration of 5×10 17 cm −3 , the thickest part in the center is 1.5 μm and a p-type impurity concentration of 5×10 17 cm -3 p-InP semiconductor crystal layer 614, an upper electrode 615 with a three-layer structure of Ti/Pt/Au, a lower electrode 616 of Au, and a SiN antireflection film 617 with a refractive index of 1.9 and a thickness of 200 nm. It is what was done. Note that the active layer width 618 is 2 μm. This laser light amplifying element 6 is appropriately placed in the optical transmission path as required.
【００６４】図２２は、レーザ光増幅素子の配置説明図
である。この図において、６はレーザ光増幅素子、１１
０はキャリア光、５１１、５１２は光ファイバー、６１
２は活性層である。このように、光信号伝送路を構成す
る光ファイバーの途中を、テーパー先球付光ファイバー
５１１、５１２の二つに分け、その間にレーザ光増幅素
子６を配置する。FIG. 22 is an explanatory diagram of the arrangement of the laser light amplifying element. In this figure, 6 is a laser beam amplification element, 11
0 is carrier light, 511, 512 are optical fibers, 61
2 is an active layer. In this way, the optical fiber constituting the optical signal transmission path is divided into two optical fibers 511 and 512 with tapered tips, and the laser light amplifying element 6 is disposed between them.
【００６５】図２３は、受光素子、光増幅素子、光変調
素子の配置図である。この図において、１８１〜１８４
は光結合部、２０１は光変調素子、３０１は受光素子、
５００、５０１は光ファイバー、６０１は光増幅素子、
９０１〜９０２はレンズである。図示のように、各端末
ブロック毎に、受光素子、光増幅素子、光変調素子を全
て具備する場合は、入力側光ファイバー５００と出力側
ファイバー５０１の間に受光素子３０１、光増幅素子６
０１、光変調素子２０１を配列し、それらの素子の間の
４か所にある光結合部１８１〜１８４にレンズ９０１〜
９１２を配置して信号光を集光している。FIG. 23 is a layout diagram of a light receiving element, an optical amplifying element, and an optical modulating element. In this figure, 181 to 184
is an optical coupling part, 201 is a light modulation element, 301 is a light receiving element,
500 and 501 are optical fibers, 601 is an optical amplification element,
901 and 902 are lenses. As shown in the figure, when each terminal block is provided with a light receiving element, an optical amplifying element, and an optical modulating element, a light receiving element 301 and an optical amplifying element 6 are placed between the input optical fiber 500 and the output fiber 501.
01. The light modulation elements 201 are arranged, and the lenses 901 to 184 are connected to the optical coupling parts 181 to 184 at four locations between the elements.
912 is arranged to collect the signal light.
【００６６】本実施例によると、下記のような効果がも
たらされる。■レーザダイオード（ＬＤ）と高速変調可
能なデバイスである電界吸収素子を使用するので、１０
ＧＨｚ以上の高速のビットレートで信号を伝送すること
ができる。■１つの光信号伝送装置に、高価で比較的デ
リケートな素子であるレーザダイオード（ＬＤ）を１個
使用するのみであるからコスト上昇が抑えられ、かつ、
信頼性の低下も抑えることができる。■高価な分岐装置
（ファイバーカップラー等）を必要としないのでコスト
上昇を抑えることができる。According to this embodiment, the following effects are brought about. ■Since it uses a laser diode (LD) and an electroabsorption element, which is a device capable of high-speed modulation,
Signals can be transmitted at a high bit rate of GHz or higher. ■Since only one laser diode (LD), which is an expensive and relatively delicate element, is used in one optical signal transmission device, cost increases are suppressed, and
Deterioration in reliability can also be suppressed. ■Cost increases can be suppressed because expensive branching devices (fiber couplers, etc.) are not required.
【００６７】本実施例において光増幅素子（リピーター
）を用いない場合でも、従来技術と比較すると、次のよ
うな効果がある。■１個の受光素子のみを能動状態とし
て用いる動作モードの場合、能動状態でない光変調素子
、受光素子は透明であるから、光に対する損失がない。
すなわち、従来技術のように、分岐器（ファイバーカッ
プラー）を通る毎に光強度が半減するようなことはなく
、理想的に製作されると光強度の減少は皆無になるとい
える。■いくつかの受光素子を並列に動作状態にする動
作モードの場合、受光素子に印加するバイアス電圧を適
当に選ぶと、光の吸収量を必要最小限に選択でき、光の
無駄がなくなる。Even when the optical amplification element (repeater) is not used in this embodiment, the following effects can be obtained when compared with the conventional technology. (2) In the case of an operation mode in which only one light-receiving element is in an active state, the light modulation element and the light-receiving element that are not in an active state are transparent, so there is no loss of light. That is, unlike the prior art, the light intensity does not decrease by half every time it passes through a splitter (fiber coupler), and it can be said that if it is manufactured ideally, there will be no decrease in the light intensity. (2) In the case of an operation mode in which several light-receiving elements are operated in parallel, by appropriately selecting the bias voltage applied to the light-receiving elements, the amount of light absorbed can be selected to the minimum necessary, eliminating wasted light.
【００６８】（第２実施例）図２４は、第２実施例の光
信号伝送装置の構成説明図である。この図において、５
は光信号伝送ループ、８１は第１系統、８２は第２系統
、１０１、１０２はレーザ、２００は光変調素子、２３
１〜２３ｎは受光・光変調素子、３００は受光素子、２
６１〜２６ｎは受光・光変調素子、４００は制御装置、
４０１〜４０ｎは端末装置である。(Second Embodiment) FIG. 24 is an explanatory diagram of the configuration of an optical signal transmission apparatus according to a second embodiment. In this figure, 5
is an optical signal transmission loop, 81 is a first system, 82 is a second system, 101 and 102 are lasers, 200 is a light modulation element, 23
1 to 23n are light receiving/light modulating elements, 300 is a light receiving element, 2
61 to 26n are light receiving/light modulating elements, 400 is a control device,
401 to 40n are terminal devices.
【００６９】本実施例は双方向の光信号の伝送を行うよ
うにしたものである。本実施例の双方向化した光信号伝
送装置は、図示されるように、レーザ１０１をキャリア
光の光源とする第１系統８１と、レーザ１０２をキャリ
ア光の光源とする第１系統８１とは逆方向の第２系統８
２を並列に設け、制御装置４００および端末装置４０１
〜４０ｎをこれらの２つの系統に接続して構成されてい
る。In this embodiment, bidirectional optical signal transmission is performed. As shown in the figure, the bidirectional optical signal transmission device of this embodiment has a first system 81 that uses a laser 101 as a carrier light source, and a first system 81 that uses a laser 102 as a carrier light source. 2nd system in the opposite direction 8
2 are provided in parallel, the control device 400 and the terminal device 401
~40n are connected to these two systems.
【００７０】このように構成すると、例えば端末装置４
０２から、それより右方向に信号を伝送する場合は、レ
ーザ１０１−光変調素子２００−受光・光変調素子２３
１−受光・光変調素子２３２−受光・光変調素子２３３
−受光・光変調素子２３ｎからなる第１系統８１を使用
し、左方向に伝送する場合は、レーザ１０２−受光・光
変調素子２６ｎ−受光・光変調素子２６３−受光・光変
調素子２６２−受光・光変調素子２６１−受光素子３０
０からなる第２系統８２を使用することができる。With this configuration, for example, the terminal device 4
When transmitting a signal from 02 to the right, the laser 101 - light modulation element 200 - light receiving/light modulation element 23
1 - Light receiving/light modulating element 232 - Light receiving/light modulating element 233
- When using the first system 81 consisting of the light receiving/light modulating element 23n and transmitting to the left, the laser 102 - the light receiving/light modulating element 26n - the light receiving/light modulating element 263 - the light receiving/light modulating element 262 - the light receiving・Light modulation element 261 - light receiving element 30
A second system 82 consisting of 0 can be used.
【００７１】また、例えば端末装置４０２が、それより
右方向に存在する端末装置の信号を受信する場合は第２
系統を使用し、左方向に存在する端末装置の信号を受信
する場合は第１系統を使用することができる。For example, when the terminal device 402 receives a signal from a terminal device located to the right, the second
When receiving a signal from a terminal device located to the left using the first system, the first system can be used.
【００７２】（第３実施例）図２５は、第３実施例の光
信号伝送装置の構成説明図である。この図においては、
１はレーザ、５は光信号伝送ループ、２００〜２０ｎは
光変調素子、３００〜３０ｎは受光素子、４００は制御
装置、４０１〜４０ｎは端末装置である。(Third Embodiment) FIG. 25 is an explanatory diagram of the configuration of an optical signal transmission apparatus according to a third embodiment. In this diagram,
1 is a laser, 5 is an optical signal transmission loop, 200 to 20n are optical modulation elements, 300 to 30n are light receiving elements, 400 is a control device, and 401 to 40n are terminal devices.
【００７３】本実施例においては、光変調素子２００〜
２０ｎのみを設けた変調専用系統と、受光素子３００〜
３０ｎのみを設けた受光専用系統に分け、変調専用系統
の後に受光専用系統を直列に接続して、制御装置４００
および端末装置４０１〜４０ｎを変調専用系統と受光専
用系統に接続した点が特徴である。In this embodiment, the light modulation elements 200 to
A dedicated modulation system with only 20n and a light receiving element 300~
The control device 400 is divided into a light-receiving-only system with only 30n, and the light-receiving-only system is connected in series after the modulation-only system.
It is also characterized in that the terminal devices 401 to 40n are connected to a modulation-only system and a light-receiving system.
【００７４】このように、変調専用系統と受光専用系統
に分けて構成したから、例えば端末装置４０２から信号
を発信する場合は、相手の端末装置がそれより上流にあ
る場合でも下流にある場合でも、変調専用系統の光変調
素子を用いてキャリア光を変調して発信し、信号を受信
する場合は、発信端末装置の位置にかかわらず受光専用
系統の受光素子を用いて受信することができる。In this way, since the system is divided into a modulation-only system and a light-receiving system, for example, when transmitting a signal from the terminal device 402, it is possible to transmit a signal regardless of whether the other party's terminal device is upstream or downstream. When a carrier light is modulated and transmitted using a modulation-only optical modulation element and a signal is received, the signal can be received using a light-receiving-only optical receiving element regardless of the location of the transmitting terminal device.
【００７５】（第４実施例）図２６は、第４実施例の光
信号伝送装置の構成説明図である。この図において、５
は光信号伝送ループ、１０１、１０２はレーザ、１０３
、１０４は駆動装置、２３０〜２３ｎは受光・光変調素
子、４００は制御装置、４０１〜４０ｎは端末装置であ
る。(Fourth Embodiment) FIG. 26 is an explanatory diagram of the configuration of an optical signal transmission apparatus according to a fourth embodiment. In this figure, 5
is an optical signal transmission loop, 101 and 102 are lasers, and 103
, 104 is a driving device, 230 to 23n are light receiving/light modulating elements, 400 is a control device, and 401 to 40n are terminal devices.
【００７６】本実施例においては、光信号伝送ループの
両端にレーザ１０１、１０２を配置し、その間に受光・
光変調素子２３０〜２３ｎを設け、受光・光変調素子２
３０には制御装置４００を、受光・光変調素子２３１〜
２３ｎには端末装置４０１〜４０ｎを接続している。ま
た、レーザ１０１、１０２には制御装置４００によって
制御される駆動装置１０３、１０４が接続されている。In this embodiment, lasers 101 and 102 are placed at both ends of the optical signal transmission loop, and light receiving/reception is performed between them.
Light modulating elements 230 to 23n are provided, and the light receiving/light modulating element 2
30 includes a control device 400, and light receiving/light modulating elements 231 to 30.
Terminal devices 401 to 40n are connected to 23n. Further, drive devices 103 and 104 controlled by a control device 400 are connected to the lasers 101 and 102.
【００７７】制御装置４００は端末装置と同様の機能を
もつ他に、各端末装置の発信、受信を制御し、また、レ
ーザ１０１、１０２の発光を制御する機能を有する。こ
の光信号伝送装置においては、端末装置からの交信要求
があった場合は、その相手の受信端末装置が下流になる
ように、両端に接続されているレーザ１０１、１０２を
適宜切り換える。左から右方向に信号を伝送する場合は
レーザ１０１を動作させ、右から左へ信号を伝送する場
合はレーザ１０２を動作させることになるが、その制御
は制御装置４００が駆動装置１０３、１０４を制御して
行う。[0077] In addition to having the same functions as the terminal devices, the control device 400 also has the function of controlling transmission and reception of each terminal device and controlling the light emission of the lasers 101 and 102. In this optical signal transmission device, when a communication request is received from a terminal device, the lasers 101 and 102 connected at both ends are appropriately switched so that the receiving terminal device of the other party is downstream. When transmitting a signal from left to right, the laser 101 is operated, and when transmitting a signal from right to left, the laser 102 is operated, but the control device 400 controls the drive devices 103 and 104. Do it under control.
【００７８】前記の実施例の光信号伝送装置の他に、さ
らに、これらの光信号伝送系統を並列して、全体のビッ
トレートを上げ得ることはいうまでもない。第２実施例
、第３実施例、第４実施例のような光信号伝送装置、あ
るいは複数の光信号伝送系統を並列化した場合には、光
変調素子、受光素子、光増幅素子等としてアレイ状に集
積化した半導体装置を用いると便利である。It goes without saying that in addition to the optical signal transmission apparatus of the embodiment described above, these optical signal transmission systems can be arranged in parallel to increase the overall bit rate. In the case of optical signal transmission devices such as the second, third, and fourth embodiments, or when multiple optical signal transmission systems are parallelized, an array of optical modulation elements, light receiving elements, optical amplification elements, etc. It is convenient to use a semiconductor device that is integrated into a shape.
【００７９】図２７は、図２４および図２６の受光・光
変調素子２３ｎあるいは図２５の光変調素子２０ｎおよ
び受光素子３０ｎに使用される１電極型の受光と光変調
に用いられる素子の斜視図である。この図において、７
はｎ−ＩｎＰ半導体結晶層、２１１はＩｎＰ半導体結晶
基板、２１２はｎ−ＩｎＰ半導体結晶層、２１４はｐ−
ＩｎＰ半導体結晶層、２１６、２５０は電極、２１７は
反射防止膜、２１８は活性層幅、２１３はｉ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ半導体結晶層である。FIG. 27 is a perspective view of a one-electrode type light receiving and light modulating element used in the light receiving/light modulating element 23n of FIGS. 24 and 26 or the light modulating element 20n and light receiving element 30n of FIG. 25. It is. In this figure, 7
is an n-InP semiconductor crystal layer, 211 is an InP semiconductor crystal substrate, 212 is an n-InP semiconductor crystal layer, and 214 is a p-
InP semiconductor crystal layer, 216 and 250 are electrodes, 217 is an anti-reflection film, 218 is active layer width, 213 is i-InGa
This is an AsP semiconductor crystal layer.
【００８０】この図に示された素子は、図１６とは異な
る構造の光変調素子あるいは受光素子の例であり、以下
この素子を１電極型素子と呼ぶ。この素子を２個用いる
と、１個を光変調素子、他の１個を受光素子として用い
ることができる。さらに、１個の素子で光変調素子と受
光素子に兼用することもできる。The element shown in this figure is an example of a light modulating element or a light receiving element having a structure different from that of FIG. 16, and hereinafter this element will be referred to as a one-electrode type element. When two of these elements are used, one can be used as a light modulating element and the other one as a light receiving element. Furthermore, one element can be used both as a light modulating element and a light receiving element.
【００８１】この装置は、厚さが１００μｍでｎ型不純
物濃度が１×１０１８ｃｍ−３のＩｎＰ半導体結晶基板
２１１の上に、厚さが１．５μｍでｎ型不純物濃度が１
×１０１８ｃｍ−３のｎ−ＩｎＰ半導体結晶層２１２、
厚さが０．１μｍのｉ−ＩｎＧａＡｓＰ半導体結晶層、
あるいは、厚さが８ｎｍのＩｎＧａＡｓ層１０層と厚さ
が８ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層９層を交互に積層したＭＱ
Ｗからなる活性層２１３、厚さが０．７μｍでｎ型不純
物濃度が５×１０１７ｃｍ−３のｎ−ＩｎＰ半導体結晶
層７、中央の最も厚い部分の厚さが１．５μｍでｐ型不
純物濃度が５×１０１７ｃｍ−３のｐ−ＩｎＰ半導体結
晶層２１４、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造からなる電極
２５０、Ａｕ電極２１６、厚さが２０ｎｍで屈折率が１
．９のＳｉＮ反射防止膜２１７を形成して構成されてい
る。また、活性層幅２１８は２μｍ、変調素子の長さは
３００μｍである。This device has an InP semiconductor crystal substrate 211 with a thickness of 100 μm and an n-type impurity concentration of 1×10 18 cm −3 and an InP semiconductor crystal substrate 211 with a thickness of 1.5 μm and an n-type impurity concentration of 1×10 18 cm −3 .
x1018cm-3 n-InP semiconductor crystal layer 212,
i-InGaAsP semiconductor crystal layer with a thickness of 0.1 μm,
Alternatively, an MQ in which 10 InGaAs layers with a thickness of 8 nm and 9 layers of InGaAsP with a thickness of 8 nm are laminated alternately.
An active layer 213 made of W, an n-InP semiconductor crystal layer 7 with a thickness of 0.7 μm and an n-type impurity concentration of 5×10 17 cm −3 , a thickness of 1.5 μm at the thickest part in the center and a p-type impurity concentration a p-InP semiconductor crystal layer 214 with a thickness of 5 x 1017 cm-3, an electrode 250 having a three-layer structure of Ti/Pt/Au, an Au electrode 216, a thickness of 20 nm and a refractive index of 1.
．． 9 of SiN antireflection films 217 are formed. Further, the active layer width 218 is 2 μm, and the length of the modulation element is 300 μm.
【００８２】この素子の電極２１６と２５０の間に電圧
を印加しないときは、活性層２１３は例えば波長１．５
５μｍのキャリア光を透過する。電圧を印加すると活性
層２１３は例えば波長１．５５μｍのキャリア光を吸収
するようになり、透過率が減少する。パルス電圧を印加
すると透過キャリア光が印加パルスに対応して強度変調
され、光変調器として動作する。このとき、光吸収に伴
い光電流が発生するが、変調動作時は無視する。When no voltage is applied between the electrodes 216 and 250 of this device, the active layer 213 has a wavelength of 1.5, for example.
Transmits carrier light of 5 μm. When a voltage is applied, the active layer 213 comes to absorb carrier light with a wavelength of 1.55 μm, for example, and the transmittance decreases. When a pulse voltage is applied, the transmitted carrier light is intensity-modulated in accordance with the applied pulse, and operates as an optical modulator. At this time, a photocurrent is generated due to light absorption, but it is ignored during modulation operation.
【００８３】次に、受光素子として動作する場合は、光
吸収で発生した光電流を検出し利用することになる。例
えば、キャリア光の光強度がパルス状に変化する場合に
は、光パルスが活性層を通過するたびにパルス電流が発
生される。例えば、パルス電流の有無をデジタル信号の
１と０に対応させて信号を検出する。したがって、この
素子によって、キャリア光の変調と、信号光の検出が可
能である。Next, when operating as a light receiving element, the photocurrent generated by light absorption is detected and utilized. For example, when the light intensity of the carrier light changes in a pulsed manner, a pulsed current is generated each time the light pulse passes through the active layer. For example, a signal is detected by associating the presence or absence of a pulse current with 1 and 0 of a digital signal. Therefore, this element allows modulation of carrier light and detection of signal light.
【００８４】図２８（Ａ）、（Ｂ）は、受光素子と光変
調素子を１つの半導体素子で構成した２電極型の受光・
光変調素子の例を示す図である。この図において、電極
が２５１と２５２の２つである他は図２７において使用
したものと同じである。この図２８（Ａ）は平面図、図
２８（Ｂ）は図２８（Ａ）のＺ−Ｚ線における断面図で
ある。FIGS. 28(A) and 28(B) show a two-electrode type light-receiving device in which the light-receiving element and the light modulating element are composed of one semiconductor element.
It is a figure showing an example of a light modulation element. In this figure, the electrodes are the same as those used in FIG. 27 except that there are two electrodes 251 and 252. 28(A) is a plan view, and FIG. 28(B) is a sectional view taken along the Z-Z line in FIG. 28(A).
【００８５】この例においては、図２７における電極２
５０が２５１と２５２に分割されている。そして、光は
矢印３の方向から入射されるようになっており、電極２
５１の部分が受光素子、電極２５２の部分が光変調素子
としての機能をもつ。電極２５１の部分の受光素子と、
電極２５２の部分の光変調素子の動作は前記のとおりで
ある。２個の１電極型素子を光変調素子と受光素子に用
いる場合に比べて、精密な光結合を必要とする部分が少
なくなる利点がある。また、１個の１電極型素子を光変
調素子と受光素子に兼用する場合に比べて、受信と送信
を同時に行うことができる利点がある。さらに、受光素
子側と光変調素子側に最適な駆動装置の接続と最適な電
圧印加が可能とする長所がある。In this example, electrode 2 in FIG.
50 is divided into 251 and 252. The light is made to enter from the direction of arrow 3, and the electrode 2
The portion 51 functions as a light receiving element, and the electrode 252 functions as a light modulating element. A light receiving element in the electrode 251 portion,
The operation of the light modulation element in the electrode 252 portion is as described above. Compared to the case where two one-electrode elements are used as the light modulation element and the light receiving element, there is an advantage that there are fewer parts that require precise optical coupling. Furthermore, compared to the case where one one-electrode element is used both as a light modulating element and a light receiving element, there is an advantage that reception and transmission can be performed at the same time. Furthermore, there is an advantage that it is possible to optimally connect a driving device and apply an optimal voltage to the light receiving element side and the light modulating element side.
【００８６】図２９（Ａ）、（Ｂ）は、３電極型の受光
・光変調・光増幅素子の構成図である。図２９（Ａ）は
平面図、図２９（Ｂ）は図２９（Ａ）のＺ−Ｚ線におけ
る断面図である。この図において、８が活性層の中央部
分、２５３が電極である他は、図２７、図２８において
使用したものと同じである。この図においても、光は矢
印３の方向から入射され、電極２５１の部分が受光素子
、２５２の部分が光変調素子、電極２５３の部分が光増
幅素子（レーザ光増幅素子）としての機能をもつ。各素
子の動作は先に述べたとおりであるFIGS. 29A and 29B are configuration diagrams of a three-electrode type light receiving/light modulating/light amplifying element. 29(A) is a plan view, and FIG. 29(B) is a sectional view taken along the Z-Z line in FIG. 29(A). In this figure, the structure is the same as that used in FIGS. 27 and 28, except that 8 is the central portion of the active layer and 253 is an electrode. In this figure as well, light is incident from the direction of arrow 3, the electrode 251 part functions as a light receiving element, the electrode 252 part functions as a light modulation element, and the electrode 253 part functions as a light amplification element (laser light amplification element). . The operation of each element is as described above.
【００８７】光増幅波長と光吸収波長との関係で、活性
層２１３のうち光増幅素子の活性層８の組成は、活性層
２１３と同じか、あるいは、活性層２１３よりバンドギ
ャップエネルギーが小さい組成の半導体結晶とされる。
３電極型の利点は、装置の小型化と、以下に述べる精密
な光結合を必要とする部分の数の低減による結合損失の
低下、低コスト化である。さらに、３電極型にしたため
、それぞれの素子に最適の不純物濃度分布等の構成を選
択でき、最適電圧を印加して動作させることができる。In the relationship between the optical amplification wavelength and the optical absorption wavelength, the composition of the active layer 8 of the optical amplifying element in the active layer 213 is the same as that of the active layer 213, or a composition with a smaller band gap energy than the active layer 213. It is considered to be a semiconductor crystal. The advantages of the three-electrode type are the miniaturization of the device, the reduction in the number of parts requiring precise optical coupling, which will be described below, resulting in lower coupling loss and lower cost. Furthermore, since the device is of a three-electrode type, it is possible to select the configuration such as the optimum impurity concentration distribution for each device, and it is possible to apply the optimum voltage to operate the device.
【００８８】図３０は、受光・光変調・光増幅素子と光
ファイバーとの光結合部の構成図である。この図におい
て使用した符号は先に説明したとおりである。図示され
ているように、受光・光変調・光増幅素子の活性層２１
３に接近して、テーパー先球付光ファイバー５１１、５
１２を配置し、それら相互間の光結合を達成している。
受光素子、光増幅素子、光変調素子がそれぞれ個別素子
として独立していた場合には、図２３に示すように、一
つの端末装置ブロックあたり最低４か所の光結合部が必
要であった。FIG. 30 is a configuration diagram of an optical coupling section between a light receiving/light modulating/light amplifying element and an optical fiber. The symbols used in this figure are as explained above. As shown in the figure, the active layer 21 of the light receiving/light modulating/light amplifying element
3, an optical fiber with a tapered tip 511, 5
12 are arranged to achieve optical coupling between them. If the light receiving element, the optical amplifying element, and the optical modulating element were each independent as individual elements, at least four optical coupling parts would be required per one terminal device block, as shown in FIG. 23.
【００８９】そして、この種の光結合部には必ず光の結
合損失を伴うため、その損失を最低限度に抑えるため製
造時に高度な位置合わせ技術が要求され、製造コストも
高くなっていた。この複合素子を用いると、図３０に示
すように、結合部は２か所のみとなり、テーパー先球付
光ファイバーを使用すると、光の損失を低減することが
でき、位置合わせ精度に余裕ができるため、製造が容易
になるとともに製造コストが低減される。また、装置を
小型にすることができる。[0089] Since this type of optical coupling section always involves a coupling loss of light, a sophisticated positioning technique is required at the time of manufacturing in order to minimize the loss, which increases the manufacturing cost. When this composite element is used, as shown in Figure 30, there are only two coupling parts, and when an optical fiber with a tapered tip is used, it is possible to reduce the loss of light and increase the alignment accuracy. , manufacturing becomes easier and manufacturing costs are reduced. Furthermore, the device can be made smaller.
【００９０】図３１（Ａ）、（Ｂ）は、並列３電極型の
受光・光増幅・光変調素子の構成図である。この図にお
ける符号は、３５１、３５２、３５３が電極、９１が第
１導波路、９２が第２導波路である他は先に説明したも
のと同様である。FIGS. 31A and 31B are configuration diagrams of a parallel three-electrode type light receiving/light amplifying/light modulating element. The reference numerals in this figure are the same as those described above, except that 351, 352, and 353 are electrodes, 91 is a first waveguide, and 92 is a second waveguide.
【００９１】この図３１（Ａ）は平面図、図３１（Ｂ）
は図３１（Ａ）のＺ−Ｚ線における断面図である。この
例は図２９（Ａ）、（Ｂ）に示した３電極型の受光・光
変調素子を２系統並列に集積化したものである。この素
子の第１導波路９１、第２導波路系統９２を、第２実施
例（図２４）の２つの系統に対応させて使用することが
できる。FIG. 31(A) is a plan view, FIG. 31(B)
is a sectional view taken along the Z-Z line in FIG. 31(A). In this example, two systems of the three-electrode light receiving/light modulating elements shown in FIGS. 29(A) and 29(B) are integrated in parallel. The first waveguide 91 and second waveguide system 92 of this element can be used in correspondence with the two systems of the second embodiment (FIG. 24).
【００９２】図３２（Ａ）、（Ｂ）は、並列２電極型の
受光・光変調・光増幅素子の構成図である。この図３２
（Ａ）は平面図、図３２（Ｂ）は図３２（Ａ）のＺ−Ｚ
線における断面図である。この図における符号は前記と
同様である。FIGS. 32A and 32B are configuration diagrams of a parallel two-electrode type light receiving/light modulating/light amplifying element. This figure 32
(A) is a plan view, and FIG. 32(B) is a Z-Z diagram of FIG. 32(A).
FIG. The symbols in this figure are the same as above.
【００９３】この素子においては、第１導波路９１に受
光素子と光増幅素子が、第２導波路９２に光変調素子と
光増幅素子が形成されている。したがって、この素子を
第３実施例（図２５）に使用する場合は、変調専用経路
を第２導波路に、受光専用経路を第１導波路に対応させ
る。このように２系統を並列して集積化すると、第２実
施例、第３実施例の双方向性光信号伝送装置の送信、受
信装置を小型化することができ、図２７、図２８、図３
１、図３２などの装置を小型化することができ、さらに
、複数の光信号伝送装置を並列した装置に用いると、送
信、受信装置の小型化が可能になる。In this device, a light receiving element and an optical amplifying element are formed in the first waveguide 91, and an optical modulating element and an optical amplifying element are formed in the second waveguide 92. Therefore, when this element is used in the third embodiment (FIG. 25), the path dedicated to modulation corresponds to the second waveguide, and the path dedicated to light reception corresponds to the first waveguide. By integrating the two systems in parallel in this way, the transmitting and receiving devices of the bidirectional optical signal transmission devices of the second and third embodiments can be miniaturized. 3
1. Devices such as those shown in FIG. 32 can be downsized, and furthermore, if a plurality of optical signal transmission devices are used in a parallel device, it is possible to downsize the transmitting and receiving devices.
【００９４】図３３は、同期変調装置の構成説明図であ
る。この図において、１はレーザダイオード（ＬＤ）、
２はクロック発生装置、１０５はレーザダイオード変調
駆動装置、１０８は光変調素子の出力光、１１１は半導
体結晶基板、１１２は半導体結晶層（クラッド層）、１
１３は半導体結晶層（活性層）、１１４は半導体結晶層
（クラッド層）、１１５、１１６は電極、１０９はレー
ザダイオードの出力光の波形、１１０はキャリア光、２
１１は半導体結晶基板、２１２は半導体結晶層（クラッ
ド層）、２１３は半導体結晶層（活性層）、２１４は半
導体結晶層（クラッド層）、２１６は共通電極、２５１
は受光素子の電極、２５２は光変調素子２８ｎの電極、
２５３は光増幅素子の電極、３１ｎはクロック復調およ
び受信信号復調装置、２８ｎは光変調素子駆動装置であ
る。FIG. 33 is an explanatory diagram of the configuration of the synchronous modulation device. In this figure, 1 is a laser diode (LD),
2 is a clock generator, 105 is a laser diode modulation drive device, 108 is the output light of the optical modulation element, 111 is a semiconductor crystal substrate, 112 is a semiconductor crystal layer (cladding layer), 1
13 is a semiconductor crystal layer (active layer), 114 is a semiconductor crystal layer (cladding layer), 115 and 116 are electrodes, 109 is a waveform of the output light of the laser diode, 110 is carrier light, 2
11 is a semiconductor crystal substrate, 212 is a semiconductor crystal layer (cladding layer), 213 is a semiconductor crystal layer (active layer), 214 is a semiconductor crystal layer (cladding layer), 216 is a common electrode, 251
252 is the electrode of the light-receiving element, 252 is the electrode of the light modulation element 28n,
253 is an electrode of the optical amplification element, 31n is a clock demodulation and received signal demodulation device, and 28n is an optical modulation element driving device.
【００９５】この例において使用されるレーザ１は、半
導体結晶基板１１１上に半導体結晶層（クラッド層）１
１２、半導体結晶層（活性層）１１３、半導体結晶層（
クラッド層）１１４を形成し、その上側と下側に電極１
１５、１１６を設けたものである。そして、この図に示
されているように、クロック発生装置２によって発生し
たクロック信号をレーザダイオード変調駆動装置１０５
を経てこのダブルヘテロレーザ１の電極に印加して直接
変調を加え、矩形パルス状１０９のキャリア光１１０を
発生する。The laser 1 used in this example has a semiconductor crystal layer (cladding layer) 1 on a semiconductor crystal substrate 111.
12, semiconductor crystal layer (active layer) 113, semiconductor crystal layer (
A cladding layer) 114 is formed, and electrodes 1 are formed on the upper and lower sides thereof.
15 and 116 are provided. As shown in this figure, the clock signal generated by the clock generator 2 is transmitted to the laser diode modulation drive device 105.
The light is applied to the electrode of this double hetero laser 1 through , and directly modulated to generate carrier light 110 in the form of a rectangular pulse 109 .
【００９６】そして、そのキャリア光１１０を、受光、
変調素子２３ｎの光導波路２１３に導く。そして、復調
装置３１ｎによってクロック信号および受信信号を復調
し、復調したクロック信号を光変調素子駆動装置２８ｎ
に導いて、このクロック信号に同期して、光変調素子の
電極２５２に発信すべき信号をもつ変調信号を加える。[0096] Then, the carrier light 110 is received,
The light is guided to the optical waveguide 213 of the modulation element 23n. Then, the clock signal and the received signal are demodulated by the demodulator 31n, and the demodulated clock signal is transmitted to the optical modulation element driving device 28n.
A modulation signal having a signal to be transmitted is applied to the electrode 252 of the optical modulation element in synchronization with this clock signal.
【００９７】図３４は、同期変調装置の光変調タイミン
グ説明図である。この図において、１０９はキャリア光
、１１３は変調素子に加える電圧、１０８は変調出力光
、Ｔは周期である。キャリア光の周期はＴで、パルス幅
はＴ／２である。この図に示されるように、この同期変
調装置においては、連続的に周期Ｔ、幅Ｔ／２で繰り返
すパルス状のキャリア光から、このキャリア光に同期し
た変調信号１１３によって、変調信号波形のハイパルス
に相当する期間のキャリア光パルスを透過させて抜き出
し、変調出力信号１０８を得るようにしている。FIG. 34 is an explanatory diagram of optical modulation timing of the synchronous modulation device. In this figure, 109 is carrier light, 113 is a voltage applied to a modulation element, 108 is modulated output light, and T is a period. The period of carrier light is T and the pulse width is T/2. As shown in this figure, in this synchronous modulation device, high pulses of the modulation signal waveform are generated by a modulation signal 113 synchronized with the carrier light from a pulsed carrier light that repeats continuously with a period T and a width T/2. A carrier light pulse of a period corresponding to the period of time is transmitted and extracted to obtain a modulated output signal 108.
【００９８】この変調方法によると、キャリア光を変調
信号の同期パルスとして用いるため、変調信号発生装置
において独自のタイミング設定を必要としない利点があ
り、また、キャリア光の周期にゆらぎが生じたとしても
、それに追従して変調するから、タイミングのずれを生
じることがない。According to this modulation method, since the carrier light is used as a synchronization pulse of the modulation signal, there is an advantage that there is no need for unique timing settings in the modulation signal generator, and there is also an advantage that even if fluctuations occur in the period of the carrier light, Since the signal is modulated in accordance with this, there will be no timing deviation.
【００９９】図３５は、断続キャリア光発生装置の構成
説明図である。この図において、２はクロック信号発生
装置、１０５は変調素子駆動装置、１０９はキャリア光
波形、１１１は半導体結晶基板、１１２は半導体結晶層
（クラッド層）、１１３は半導体結晶層（活性層）、１
１４は半導体結晶層（クラッド層）、１１５、１１６、
１１７は電極、１１９は直流電圧源である。この方法に
おいては、連続発信するレーザと光変調素子とを使用し
て周期的に断続するキャリア光を得ている。FIG. 35 is an explanatory diagram of the configuration of an intermittent carrier light generating device. In this figure, 2 is a clock signal generator, 105 is a modulation element drive device, 109 is a carrier light waveform, 111 is a semiconductor crystal substrate, 112 is a semiconductor crystal layer (cladding layer), 113 is a semiconductor crystal layer (active layer), 1
14 is a semiconductor crystal layer (cladding layer), 115, 116,
117 is an electrode, and 119 is a DC voltage source. In this method, a continuously emitting laser and a light modulation element are used to obtain periodically intermittent carrier light.
【０１００】すなわち、電極１１５、半導体結晶基板１
１１、半導体結晶層（クラッド層）１１２、半導体結晶
層（活性層）１１３、半導体結晶層（クラッド層）１１
４、電極１１５からなる半導体レーザに直流電圧源１１
９から電流を供給して連続発振させておき、その光を、
電極１１５、半導体結晶基板１１１、半導体結晶層（ク
ラッド層）１１２、半導体結晶層（活性層）１１３、半
導体結晶層（クラッド層）１１４、電極１１７からなる
光変調素子を透過させ、その光変調素子に、クロック発
生装置２の出力を光変調素子駆動装置１０５を介して印
加し、光変調素子の透過率を周期的に変えることによっ
て連続的にオン／オフするキャリア光１０９を得ている
。この方法によると、図３３の直接変調に比較してより
安定した周波数（波長）のキャリア光を発生することが
できる。That is, the electrode 115, the semiconductor crystal substrate 1
11, semiconductor crystal layer (cladding layer) 112, semiconductor crystal layer (active layer) 113, semiconductor crystal layer (cladding layer) 11
4. A DC voltage source 11 is connected to a semiconductor laser consisting of an electrode 115.
A current is supplied from 9 to cause continuous oscillation, and the light is
A light modulation element consisting of an electrode 115, a semiconductor crystal substrate 111, a semiconductor crystal layer (cladding layer) 112, a semiconductor crystal layer (active layer) 113, a semiconductor crystal layer (cladding layer) 114, and an electrode 117 is transmitted through the light modulation element. Then, the output of the clock generator 2 is applied via the light modulation element driving device 105, and the transmittance of the light modulation element is periodically changed to obtain carrier light 109 which is turned on and off continuously. According to this method, carrier light having a more stable frequency (wavelength) can be generated compared to the direct modulation shown in FIG. 33.
【０１０１】（第５実施例）図３６は、第５実施例の光
信号伝送装置の構成説明図である。この図における符号
は前記のとおりである。この装置においては、レーザ１
０１を光源とし、クロック信号を伝送するためのクロッ
ク復調系統８１と、レーザ１０２を光源とし、伝送すべ
き信号を伝送するための信号伝送系統８２から構成され
ている。本実施例の光信号伝送装置においては、二つの
レーザ１０１と１０２はともにクロック発生装置が発生
するクロック信号によって変調され、図３４の１０９の
ようなパルスを出力する。(Fifth Embodiment) FIG. 36 is an explanatory diagram of the configuration of an optical signal transmission apparatus according to a fifth embodiment. The symbols in this figure are as described above. In this device, the laser 1
01 as a light source, a clock demodulation system 81 for transmitting a clock signal, and a signal transmission system 82 for transmitting a signal to be transmitted, using a laser 102 as a light source. In the optical signal transmission device of this embodiment, both lasers 101 and 102 are modulated by a clock signal generated by a clock generator, and output pulses like 109 in FIG. 34.
【０１０２】そして、クロック復調系統８１では、クロ
ックパルスの状態で光信号伝送路に送出され、各端末装
置ブロックの受光素子によって電気信号に変換される。
そして、信号伝送系統８２の各端末装置ブロックでは、
クロック復調系統によって電気信号に変換されたクロッ
ク信号を基準にしてキャリア光１０９に変調を加える。
この装置によると、各端末装置ブロックにおいて、信号
の送受信に影響されないクロック信号を常時参照するこ
とができるから、特に、タイムシェアリング（時分割）
で変調、復調が行われる場合のタイミングの精密な制御
に有効である。この装置は、複合化された受光・光変調
・光増幅素子を用いることによって小型になり、信号光
の減衰を防ぐことができる。[0102] In the clock demodulation system 81, the clock pulse is sent to the optical signal transmission line in the form of a clock pulse, and is converted into an electrical signal by the light receiving element of each terminal device block. In each terminal device block of the signal transmission system 82,
Modulation is applied to the carrier light 109 based on the clock signal converted into an electrical signal by the clock demodulation system. According to this device, each terminal device block can always refer to a clock signal that is not affected by signal transmission and reception, so it is especially useful for time sharing (time division).
This is effective for precise control of timing when modulation and demodulation are performed. This device can be made smaller by using combined light receiving, light modulating, and light amplifying elements, and can prevent signal light from attenuating.
【０１０３】図３７は、複合受光・光変調・光増幅素子
の構成図である。この図における符号は前記のとおりで
ある。この素子は、図３６の受光素子３０１〜３０ｎと
端末装置ブロック８００〜８０ｎの受光・光変調素子の
両方に用いることができる受光・光変調・光増幅素子に
関するものである。FIG. 37 is a configuration diagram of a composite light receiving/light modulating/light amplifying element. The symbols in this figure are as described above. This element relates to a light receiving/light modulating/light amplifying element that can be used as both the light receiving elements 301 to 30n in FIG. 36 and the light receiving/light modulating elements of the terminal device blocks 800 to 80n.
【０１０４】図３７（Ａ）は上面平面図、図３７（Ｂ）
は図３７（Ａ）のＺ−Ｚ線における断面図である。この
図における符号は、前記のとおりである。この装置にお
いては、第１導波路９１には、受光素子２５１と光増幅
素子２５３と光変調素子２５２が形成されている。そし
て、第２導波路９２には、受光素子３５１と光増幅素子
３５３が形成されている。第１導波路９１を図３６の信
号伝送系統８２に使用し、第２導波路９２を図３６のク
ロック復調系統８１に使用することができる。FIG. 37(A) is a top plan view, FIG. 37(B)
is a sectional view taken along the Z-Z line in FIG. 37(A). The symbols in this figure are as described above. In this device, a light receiving element 251, an optical amplifying element 253, and an optical modulating element 252 are formed in the first waveguide 91. A light receiving element 351 and an optical amplifying element 353 are formed in the second waveguide 92. The first waveguide 91 can be used for the signal transmission system 82 in FIG. 36, and the second waveguide 92 can be used for the clock demodulation system 81 in FIG.
【０１０５】（第６実施例）本発明の光信号伝送装置は
、例えば、コンピュータ等の内部データの授受に使用す
ることができる。図３８は、第６実施例の光信号伝送装
置の構成説明図である。この図において、９はデータバ
ス、１１は制御装置、１５は受光装置、１６はインター
フェイス、１８は受光素子アレイ、１９はデータ復調装
置、１２１、１２２は光源駆動装置、１２３は光源駆動
装置制御装置、１３１、１３２、１３３はコリメートさ
れたレーザ光源アレイ、１３４、１３５、１３６、１３
７は光束、１４１、１４２、１４３、１４ｎは受光・変
調素子アレイ、１７１〜１７ｎはメモリボードである。(Sixth Embodiment) The optical signal transmission apparatus of the present invention can be used, for example, for exchanging internal data of a computer or the like. FIG. 38 is an explanatory diagram of the configuration of the optical signal transmission device of the sixth embodiment. In this figure, 9 is a data bus, 11 is a control device, 15 is a light receiving device, 16 is an interface, 18 is a light receiving element array, 19 is a data demodulator, 121 and 122 are light source driving devices, and 123 is a light source driving device control device. , 131, 132, 133 are collimated laser light source arrays, 134, 135, 136, 13
7 is a light beam; 141, 142, 143, and 14n are light receiving/modulating element arrays; and 171 to 17n are memory boards.
【０１０６】本実施例において、制御装置１１は、リー
ド／ライト（Ｒ／Ｗ）指定、アドレス指定、メモリボー
ド選択、データの読み込み等の制御を行う。光源アレイ
１３１、１３２、１３３はコリメートされた細い光束（
平行光束）を出射し、しかも、ライト（Ｗ）時は光源ア
レイ１３１と１３３が発光し、リード（Ｒ）時は光源ア
レイ１３２と１３３が発光するように、光源駆動装置１
２１、光源駆動装置制御装置１２３、光源駆動装置１２
２によって制御されるようになっている。In this embodiment, the control device 11 controls read/write (R/W) designation, address designation, memory board selection, data reading, and the like. The light source arrays 131, 132, 133 emit a narrow collimated light beam (
The light source driving device 1 is configured to emit a parallel light beam), and to emit light from the light source arrays 131 and 133 during write (W), and from light source arrays 132 and 133 during read (R).
21, light source driving device control device 123, light source driving device 12
It is controlled by 2.
【０１０７】受光素子アレイ１８と受光・変調素子アレ
イ１４１〜１４ｎは電圧が印加された場合のみ光を吸収
し、電圧が印加されいない場合は光を透過するようにな
っており、光源アレイ１３１、１３２、１３３から放出
される光束が、受光・変調素子アレイ１４１〜１４ｎの
全てを貫通するように配置されている。そして、受光・
変調素子アレイ１４１〜１４ｎはインターフェイス１６
を介して、メモリボード１７１〜１７ｎとの間で情報の
授受ができるように接続されている。また、受光素子ア
レイ１８とデータ復調素子１９との間で情報を授受がで
きるように接続されている。The light receiving element array 18 and the light receiving/modulating element arrays 141 to 14n absorb light only when a voltage is applied, and transmit light when no voltage is applied. The light beams emitted from the light receiving/modulating element arrays 141 to 14n are arranged so as to pass through all of the light receiving/modulating element arrays 141 to 14n. Then, the light receiving
The modulation element arrays 141 to 14n are connected to the interface 16.
The memory boards 171 to 17n are connected to each other through the memory boards 171 to 17n so that information can be exchanged therewith. Further, the light receiving element array 18 and the data demodulating element 19 are connected so that information can be exchanged therebetween.
【０１０８】この装置の動作を説明する。
データの書き込み（Ｗ）
光源駆動装置によって、光源アレイ１３１と光源アレイ
１３３の発光素子を選択的にオンして、発光素子のオン
／オフによる情報をもつ光束を放出する。制御装置から
出るボード選択信号によって、選択された受光・変調素
子アレイ１４ｎに電圧が印加され受光素子となる。受光
・変調素子アレイ１４ｎによって電気信号に変換された
データは、インターフェイス１６を経て、指定されたア
ドレスのメモリーボード１７ｎに導かれ、ここにデータ
が格納される。[0108] The operation of this device will be explained. Writing data (W) The light source driving device selectively turns on the light emitting elements of the light source array 131 and the light source array 133, and emits a luminous flux having information based on the on/off of the light emitting elements. A voltage is applied to the selected light-receiving/modulating element array 14n by a board selection signal output from the control device, so that it becomes a light-receiving element. The data converted into electrical signals by the light receiving/modulating element array 14n is guided to the memory board 17n at a designated address via the interface 16, where the data is stored.
【０１０９】データの読み出し（Ｒ）
アドレスは書き込みと同じ方法で指定される。光源駆動
装置制御装置１２３、光源駆動装置１２２によって、光
源アレイ１３２の全ての発光素子が発光する。一方、イ
ンターフェイス１６を介して、選択されたメモリーボー
ド１７ｎから格納されていたデータが電気信号として出
力され、その受光・変調素子アレイにこのデータに対応
する電圧が印加され、光源アレイ１３２から出力された
光束を、格納していたデータによって透過あるいは不透
過にして変調する。このときは、選択されなかった受光
・変調素子アレイ１４１・・・は光の透過する状態にな
っている。透過した光束を、受光素子アレイ１８によっ
て光電変換し、この電気信号をデータ復調装置１９に導
く。この電気的信号は、制御装置１１によって読み出さ
れ、データバス９に送出される。Reading data (R) Addresses are specified in the same way as for writing. The light source driving device control device 123 and the light source driving device 122 cause all the light emitting elements of the light source array 132 to emit light. On the other hand, the data stored in the selected memory board 17n is output as an electrical signal via the interface 16, a voltage corresponding to this data is applied to the light receiving/modulating element array, and the data is output from the light source array 132. The beam is modulated to be transparent or non-transparent depending on the stored data. At this time, the unselected light receiving/modulating element arrays 141 are in a state where light is transmitted. The transmitted light beam is photoelectrically converted by the light receiving element array 18, and this electric signal is guided to the data demodulator 19. This electrical signal is read by the control device 11 and sent to the data bus 9.
【０１１０】図３９は、第６実施例の光源アレイ、受光
素子アレイ、受光・変調素子アレイの空間的配置図であ
る。この図において使用されている符号は図３８におい
て使用されているものと同様である。FIG. 39 is a spatial arrangement diagram of the light source array, light receiving element array, and light receiving/modulating element array of the sixth embodiment. The symbols used in this figure are similar to those used in FIG. 38.
【０１１１】この図に示すように、レーザアレイ１３１
、１３２、１３３と、受光素子アレイ１８、１５と、受
光・変調器素子アレイ１４１〜１４ｎを直線上に配置し
、レーザアレイの光束１３４〜１３７がこれらの素子を
貫通して照射するようになっている。このように、例え
ば、カードコネクタの部分、あるいは、メモリーが実装
された基板の特定領域に受光・変調器素子１４１〜１４
ｎを作りつけ、光による情報の授受を行うことができる
。As shown in this figure, the laser array 131
, 132, 133, the light receiving element arrays 18, 15, and the light receiving/modulator element arrays 141 to 14n are arranged in a straight line, and the light beams 134 to 137 of the laser array penetrate through these elements. ing. In this way, for example, the light receiving/modulator elements 141 to 14 are placed in the card connector part or in a specific area of the board on which the memory is mounted.
n can be built and information can be sent and received using light.
【０１１２】本実施例の効果として、つぎの点が挙げら
れる。
■情報を光で伝送することによる効果
導線によって接続した場合よりも信号の伝播時間が短い
静電容量、電磁誘導による波形劣化や伝播遅延やクロス
トークを生じない。
■空間的配置による効果
受光・変調素子アレイを光路に沿って直線状に配置して
いるので、光を空間伝播させるのに適する。部品の精度
を保てば、それらを組み立てるだけで情報伝送路が形成
され、従来の配線に相当するものが不要となるので、配
線ミスが発生しない、配線不良（接触不良）が生じない
。■光源アレイ、受光素子アレイ、受光・変調素子アレ
イ等とインターフェイスを組み込んだコネクター装置を
作ることによる効果従来の回路基板をそのまま利用する
ことが可能である。[0112] The following points can be mentioned as effects of this embodiment. ■Effects of transmitting information using light Signal propagation time is shorter than when connected using conductive wires. Waveform deterioration, propagation delay, and crosstalk due to capacitance and electromagnetic induction do not occur. ■Effects due to spatial arrangement Since the light receiving/modulating element array is arranged linearly along the optical path, it is suitable for spatially propagating light. If the precision of the parts is maintained, an information transmission path can be formed simply by assembling them, and there is no need for anything equivalent to conventional wiring, so there will be no wiring mistakes or poor wiring (poor contact). ■Effects of creating a connector device that incorporates an interface with a light source array, light receiving element array, light receiving/modulating element array, etc. It is possible to use conventional circuit boards as they are.
【０１１３】[0113]
【発明の効果】本発明によると、光信号伝送装置に使用
するレーザ（ＬＤ）数が少ないため、その温度制御等の
周辺装置に対するコストを含めて、全システムのコスト
の低減が可能になり、電界変調素子を用いることにより
、信号伝送の高速化、高信頼化が達成できる。According to the present invention, since the number of lasers (LDs) used in the optical signal transmission device is small, it is possible to reduce the cost of the entire system, including the cost of peripheral devices such as temperature control. By using an electric field modulation element, high speed and high reliability of signal transmission can be achieved.
【０１１４】さらに、光信号の伝送路として光ファイバ
ーを使用すると、伝送特性が広帯域であるから高速のデ
ータ伝送が可能で、電磁誘導、静電容量等の影響を受け
ず、かつ、伝送損失が小さいため、長いスパン信号の伝
送ができる。Furthermore, when optical fiber is used as a transmission path for optical signals, high-speed data transmission is possible because of its broadband transmission characteristics, and it is not affected by electromagnetic induction, capacitance, etc., and transmission loss is small. Therefore, long span signal transmission is possible.
【０１１５】また、光ファイバーは同軸ケーブルに比べ
て細く軽いので、筐体内堆積の配線の占有率が高い超大
型電子計算機等の小型化、軽量化に寄与する。そしてま
た、光ファイバーを用いないで、光信号を空間伝播によ
って伝送すると、導体中を電気情報が伝播する速度より
早くなるので、電子計算機に用いると処理速度が高くな
る。空間伝播では、伝播経路は直線となるため伝送速度
が高くなり、これに加えて、伝送路がないため伝送路の
重量を無視できる等のメリットを有する。[0115] Furthermore, since optical fibers are thinner and lighter than coaxial cables, they contribute to the miniaturization and weight reduction of ultra-large electronic computers, etc., which occupy a high proportion of the wiring deposited within the housing. Furthermore, when optical signals are transmitted by spatial propagation without using optical fibers, the speed is faster than the propagation speed of electrical information in a conductor, so when used in an electronic computer, the processing speed becomes high. In spatial propagation, the propagation path is a straight line, so the transmission speed is high, and in addition, since there is no transmission path, the weight of the transmission path can be ignored.
【０１１６】この光信号伝送装置をコンピュータ等の情
報の伝送に用いると、導線によって接続した場合よりも
信号の伝播時間が短く、静電容量や電磁誘導による波形
劣化や伝播遅延やクロストークを生じない利点がある。
そして、この場合、受光・変調素子アレイを光路に沿っ
て直線状に配置して信号光を空間伝播させるようにする
と、部品の精度を保つことによって、それらを組み立て
るだけで情報伝送路が形成され、配線ミスや、配線不良
が生じない。[0116] When this optical signal transmission device is used to transmit information from a computer, etc., the signal propagation time is shorter than when connected using conductive wires, and waveform deterioration, propagation delay, and crosstalk occur due to capacitance and electromagnetic induction. There are no advantages. In this case, by arranging the light receiving/modulating element array in a straight line along the optical path to allow the signal light to propagate spatially, by maintaining the accuracy of the parts, an information transmission path can be formed simply by assembling them. , wiring mistakes and wiring defects do not occur.
【図１】本発明の光信号伝送装置における送信の説明図
である。FIG. 1 is an explanatory diagram of transmission in an optical signal transmission device of the present invention.
【図２】本発明の光信号伝送装置における送受信の説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of transmission and reception in the optical signal transmission device of the present invention.
【図３】本発明の光信号伝送装置における光増幅、送受
信の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of optical amplification, transmission and reception in the optical signal transmission device of the present invention.
【図４】本発明の光信号伝送装置における受光・光変調
、増幅素子の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a light receiving/light modulating and amplifying element in the optical signal transmission device of the present invention.
【図５】本発明の光信号伝送装置における受光・光変調
・光増幅素子の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a light receiving/light modulating/light amplifying element in the optical signal transmission device of the present invention.
【図６】本発明の光信号伝送装置における受光・光変調
・光増幅素子の屈折率分布図である。FIG. 6 is a refractive index distribution diagram of a light receiving/light modulating/light amplifying element in the optical signal transmission device of the present invention.
【図７】本発明の受光・光変調・光増幅素子の概略図で
ある。FIG. 7 is a schematic diagram of a light receiving/light modulating/light amplifying element of the present invention.
【図８】本発明の受光・光変調・光増幅素子と光ファイ
バーの結合部の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a coupling section between a light receiving/light modulating/light amplifying element and an optical fiber according to the present invention.
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の受光・光変調・光
増幅素子の概略構成説明図である。FIGS. 9A to 9C are schematic configuration explanatory diagrams of a light receiving/light modulating/light amplifying element of the present invention.
【図１０】レーザ出力光の光強度の時間的変化を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing temporal changes in the light intensity of laser output light.
【図１１】レーザ出力光の光強度変調の原理説明図であ
る。FIG. 11 is a diagram explaining the principle of optical intensity modulation of laser output light.
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）は、レーザ出力光の光強度の
変化と変調信号のタイミングを示す図である。FIGS. 12A and 12B are diagrams showing changes in the light intensity of laser output light and the timing of a modulation signal.
【図１３】本発明に用いられる電界光変調素子の概略構
造図である。FIG. 13 is a schematic structural diagram of an electric field light modulation element used in the present invention.
【図１４】図１３の光変調素子の電圧と光吸収スペクト
ルの関係図である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between voltage and light absorption spectrum of the light modulation element in FIG. 13;
【図１５】第１実施例の光信号伝送装置の構成説明図で
ある。FIG. 15 is an explanatory diagram of the configuration of the optical signal transmission device of the first embodiment.
【図１６】（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施例において使用さ
れる受光素子あるいは光変調素子の具体例の構成図であ
る。FIGS. 16A to 16C are configuration diagrams of specific examples of a light receiving element or a light modulating element used in this example.
【図１７】図１５の端末装置ブロックの構成図である。FIG. 17 is a configuration diagram of a terminal device block in FIG. 15;
【図１８】負論理でキャリア光を変調する場合の説明図
である。FIG. 18 is an explanatory diagram when carrier light is modulated with negative logic.
【図１９】（Ａ）〜（Ｃ）は、キャリア光、光変調素子
電圧、変調出力光強度の関係図である。FIGS. 19A to 19C are relationship diagrams among carrier light, light modulation element voltage, and modulated output light intensity.
【図２０】受光素子の動作説明図である。FIG. 20 is an explanatory diagram of the operation of a light receiving element.
【図２１】レーザ光増幅素子の構成説明図である。FIG. 21 is an explanatory diagram of the configuration of a laser light amplification element.
【図２２】レーザ光増幅素子の配置説明図である。FIG. 22 is an explanatory diagram of the arrangement of laser light amplification elements.
【図２３】受光素子、光増幅素子、光変調素子の配置図
である。FIG. 23 is a layout diagram of a light receiving element, an optical amplification element, and a light modulation element.
【図２４】第２実施例の光信号伝送装置の構成説明図で
ある。FIG. 24 is a diagram illustrating the configuration of an optical signal transmission device according to a second embodiment.
【図２５】第３実施例の光信号伝送装置の構成説明図で
ある。FIG. 25 is a diagram illustrating the configuration of an optical signal transmission device according to a third embodiment.
【図２６】第４実施例の光信号伝送装置の構成説明図で
ある。FIG. 26 is an explanatory diagram of the configuration of an optical signal transmission device according to a fourth embodiment.
【図２７】１電極型の受光と光変調に用いられる素子の
斜視図である。FIG. 27 is a perspective view of a one-electrode type element used for light reception and light modulation.
【図２８】（Ａ）、（Ｂ）は、２電極型の受光・光変調
素子の例を示す図である。FIGS. 28A and 28B are diagrams showing an example of a two-electrode type light receiving/light modulating element.
【図２９】（Ａ）、（Ｂ）は、３電極型の受光・光変調
・光増幅素子の構成図である。FIGS. 29A and 29B are configuration diagrams of a three-electrode type light receiving/light modulating/light amplifying element.
【図３０】受光・光変調・光増幅素子と光ファイバーと
の光結合部の構成図である。FIG. 30 is a configuration diagram of an optical coupling section between a light receiving/light modulating/light amplifying element and an optical fiber.
【図３１】（Ａ）、（Ｂ）は、並列３電極型受光・光増
幅・光変調素子の構成図である。FIGS. 31A and 31B are configuration diagrams of a parallel three-electrode type light receiving/light amplifying/light modulating element.
【図３２】（Ａ）、（Ｂ）は、並列２電極型受光・光変
調・光増幅素子の構成図である。FIGS. 32A and 32B are configuration diagrams of a parallel two-electrode type light receiving/light modulating/light amplifying element.
【図３３】同期変調装置の構成説明図である。FIG. 33 is a configuration explanatory diagram of a synchronous modulation device.
【図３４】同期変調装置の光変調タイミング説明図であ
る。FIG. 34 is an explanatory diagram of optical modulation timing of a synchronous modulation device.
【図３５】断続キャリア光発生装置の構成説明図である
。FIG. 35 is an explanatory diagram of the configuration of an intermittent carrier light generation device.
【図３６】第５実施例の光信号伝送装置の構成説明図で
ある。FIG. 36 is a diagram illustrating the configuration of an optical signal transmission device according to a fifth embodiment.
【図３７】複合受光・光変調・光増幅素子の構成図であ
る。FIG. 37 is a configuration diagram of a composite light receiving/light modulating/light amplifying element.
【図３８】第６実施例の光信号伝送装置の構成説明図で
ある。FIG. 38 is an explanatory diagram of the configuration of an optical signal transmission device according to a sixth embodiment.
【図３９】第６実施例の光源アレイ、受光素子アレイ、
受光・変調素子アレイの空間的配置図である。FIG. 39: A light source array, a light receiving element array, and a light receiving element array of the sixth embodiment.
FIG. 3 is a spatial layout diagram of a light receiving/modulating element array.
【図４０】従来の光信号伝送装置の構成説明図である。FIG. 40 is a configuration explanatory diagram of a conventional optical signal transmission device.
【図４１】従来の改良した光信号伝送装置の構成説明図
である。FIG. 41 is a diagram illustrating the configuration of a conventional improved optical signal transmission device.
【図４２】従来の改良した端末装置ブロックの構成説明
図である。FIG. 42 is a configuration explanatory diagram of a conventional improved terminal device block.
１はレーザ
５ 光信号伝送ループ
６ 光増幅素子（レーザアンプ）
１０３ レーザ駆動装置
１１０ キャリア光
２００〜２０ｎ 光変調素子
２２０〜２２ｎ 光変調素子駆動装置２３１〜２３ｎ
受光・光変調素子
２４１〜２４ｎ 受光素子駆動装置
３０１〜３０ｎ 受光素子
４００ 発信・受信端末装置を指定する制御装置４０
１〜４０ｎ 端末装置
５００〜５０ｎ 光信号伝送路
７０１〜７０ｎ 受信・送信装置ブロック８０１〜８
０ｎ 端末装置ブロック1 is a laser 5 Optical signal transmission loop 6 Optical amplification element (laser amplifier) 103 Laser driving device 110 Carrier light 200 to 20n Optical modulation device 220 to 22n Optical modulation device driving device 231 to 23n
Light receiving/light modulating elements 241 to 24n Light receiving element driving devices 301 to 30n Light receiving element 400 Control device 40 for specifying the transmitting/receiving terminal device
1 to 40n Terminal devices 500 to 50n Optical signal transmission lines 701 to 70n Receiving/transmitting device blocks 801 to 8
0n Terminal device block
Claims (10)
力する発光素子と、複数の端末装置と、該複数の端末装
置のそれぞれに接続された、光信号を電気信号に変換す
る受光素子と、同様に各端末装置に接続され、電界無印
加時には光を透過し、電界印加時には透過光を吸収する
電界吸収効果を有する光変調素子と、該発光素子が出力
するキャリア光を各端末装置の受光素子と光変調素子に
順次入射して伝送する光信号伝送路とを有し、該端末装
置が、該受光素子によってキャリア光に変調されている
信号を読み取って受信し、該光変調素子の透過率を制御
することによってキァリア光を変調して信号を発信する
ことを特徴とする光信号伝送装置。1. A light-emitting element that outputs carrier light for conveying information, a plurality of terminal devices, and a light-receiving element that converts an optical signal into an electrical signal and is connected to each of the plurality of terminal devices. Similarly, a light modulation element is connected to each terminal device and has an electric field absorption effect that transmits light when no electric field is applied and absorbs the transmitted light when an electric field is applied, and the carrier light output from the light emitting element is received by each terminal device. The terminal device has an optical signal transmission line that sequentially enters the optical modulating element and transmits the signal, and the terminal device reads and receives the signal modulated into carrier light by the optical receiving element, and transmits the signal through the optical modulating element. An optical signal transmission device characterized by modulating carrier light and transmitting a signal by controlling the rate.
らと光増幅素子が、半導体結晶層からなる共通の活性領
域と、該活性領域の両側に接する、該活性領域よりも屈
折率が小さい２層の半導体結晶層によって構成される接
合構造をもつことを特徴とする請求項１記載の光信号伝
送装置。2. A light receiving element and a light modulating element, or these and a light amplifying element, have a common active region made of a semiconductor crystal layer, and two layers having a refractive index lower than that of the active region, which are in contact with both sides of the active region. 2. The optical signal transmission device according to claim 1, wherein the optical signal transmission device has a junction structure constituted by a semiconductor crystal layer.
らと光増幅素子が形成される半導体結晶層からなる活性
領域が、光信号の進行方向に直角の方向に、ステップ状
の凸型屈折率分布をもち、光信号の進行方向に延びるス
トライプ状の光導波路を有することを特徴とする請求項
２記載の光信号伝送装置。3. An active region made of a semiconductor crystal layer in which a light receiving element and a light modulating element, or these and an optical amplifying element are formed, has a step-like convex refractive index distribution in a direction perpendicular to the direction of propagation of an optical signal. 3. The optical signal transmission device according to claim 2, further comprising a striped optical waveguide extending in the direction of propagation of the optical signal.
ストライプ状の導波路に沿って、該活性領域よりも屈折
率が小さい２層の半導体結晶層のいずれか一方の表面に
、二つ以上の分割されたストライプ状の電極を有し、該
各電極が形成されている領域に受光素子、光変調素子、
あるいは光増幅素子が形成されていることを特徴とする
請求項３記載の光信号伝送装置。4. Along the striped waveguide of the active region extending in the direction of propagation of the optical signal, two or more semiconductor crystal layers are placed on the surface of one of the two semiconductor crystal layers having a refractive index smaller than that of the active region. It has divided stripe-shaped electrodes, and a light receiving element, a light modulating element,
4. The optical signal transmission device according to claim 3, further comprising an optical amplification element.
期Ｔの高周波矩形波状に強度変調されており、該キャリ
ア光の変調周期Ｔに同期して最小２Ｔの周期で変化する
変調信号によって、光変調素子が該キャリア光の光強度
が大きい波形部分を選択的に吸収することによって、キ
ャリア光を変調することを特徴とする光パルス変調方法
。5. The carrier light output from the light-emitting element is intensity-modulated into a high-frequency rectangular waveform with a period T, and the modulation signal that changes at a minimum period of 2T in synchronization with the modulation period T of the carrier light An optical pulse modulation method characterized in that carrier light is modulated by a modulation element selectively absorbing a waveform portion of the carrier light where the light intensity is high.
力する第１の発光素子と、光信号を電気信号に変換する
機能と、電界無印加時には光を透過し電界印加時には透
過光を吸収する電界吸収機能を有する複数の受光・光変
調素子と、該第１の発光素子の出力光を該複数の受光・
光変調素子に順次光学的に貫通して伝送する第１の光信
号伝送路とからなり、かつ、第１の方向に延びる第１の
光信号伝送系統と、情報を搬送するためのキャリア光を
出力する第２の発光素子と、前記と同様の複数の受光・
光変調素子と、該第２の発光素子の出力光を該複数の受
光・光変調素子に順次光学的に貫通して伝送する第２の
光信号伝送路とからなり、かつ、第１の方向とは逆の方
向に延びる第２の光信号伝送系統と、該第１の光信号伝
送系統の受光・光変調素子の一つと該第２の光信号伝送
系統の受光・光変調素子の各一つに電気的に接続された
複数の端末装置とからなることを特徴とする光信号伝送
装置。6. A first light emitting element that outputs carrier light for conveying information, a function of converting an optical signal into an electrical signal, and a function of transmitting light when no electric field is applied and absorbing transmitted light when an electric field is applied. A plurality of light receiving/light modulating elements having an electric field absorption function and a plurality of light receiving/light modulating elements that transmit the output light of the first light emitting element to the plurality of light receiving/light modulating elements having an electric field absorption function.
a first optical signal transmission line that sequentially optically penetrates the optical modulation element for transmission and extends in the first direction; A second light emitting element that outputs light, and a plurality of light receiving elements similar to those described above.
comprising an optical modulation element and a second optical signal transmission line that optically penetrates and transmits the output light of the second light emitting element to the plurality of light receiving/light modulating elements in sequence, and is directed in the first direction; a second optical signal transmission system extending in the opposite direction, one of the light receiving/light modulating elements of the first optical signal transmission system, and one of each of the light receiving/light modulating elements of the second optical signal transmission system; 1. An optical signal transmission device comprising a plurality of terminal devices electrically connected to an optical signal transmission device.
力する発光素子と、複数の、電界無印加時には光を透過
し電界印加時には透過光を吸収する電界吸収効果を有す
る複数の光変調素子と、該発光素子が出力するキャリア
光を該複数の光変調素子に順次光学的に貫通して伝送す
る第１の光信号伝送路とからなる変調専用系統と、該変
調専用系統に続いて直列に接続された、光信号を電気信
号に変換する複数の受光素子と、第１の光信号伝送路を
伝送されてきたキャリア光を該複数の受光素子に順次光
学的に貫通して伝送する第２の光信号伝送路とからなる
受光専用系統と、該変調専用系統の光変調素子の一つと
、該受光専用系統の受光素子の一つに電気的に接続され
た複数の端末装置とからなることを特徴とする光信号伝
送装置。7. A light emitting element that outputs carrier light for conveying information, and a plurality of light modulation elements having an electric field absorption effect that transmits light when no electric field is applied and absorbs transmitted light when an electric field is applied. , a modulation-dedicated system consisting of a first optical signal transmission line that optically penetrates and transmits the carrier light output from the light emitting element to the plurality of optical modulation elements in sequence; A plurality of connected light receiving elements that convert optical signals into electrical signals, and a second light receiving element that sequentially optically penetrates and transmits the carrier light transmitted through the first optical signal transmission path to the plurality of light receiving elements. consisting of a dedicated light reception system consisting of an optical signal transmission path, one of the optical modulation elements of the optical modulation system, and a plurality of terminal devices electrically connected to one of the light receiving elements of the dedicated light reception system; An optical signal transmission device characterized by:
力する第１の発光素子および第２の発光素子と、光信号
を電気信号に変換する機能と、電界無印加時には光を透
過し電界印加時には透過光を吸収する電界吸収機能を有
する複数の受光・光変調素子と、該複数の受光・光変調
素子を該第１の発光素子と第２の発光素子の間に挟み、
該第１の発光素子および第２の発光素子が出力するキャ
リア光を該複数の受光・光変調素子に順次光学的に貫通
して伝送する光信号伝送路と、該複数の受光・光変調素
子の各一つに電気的に接続された複数の端末装置と、該
第１の発光素子と第２の発光素子を選択的に切り換えて
発光させる発光素子駆動装置とからなることを特徴とす
る光信号伝送装置。8. A first light emitting element and a second light emitting element that output carrier light for conveying information, a function of converting an optical signal into an electric signal, and a light emitting element that transmits light when no electric field is applied and applies an electric field. A plurality of light-receiving/light-modulating elements having an electric field absorption function that sometimes absorbs transmitted light, and sandwiching the plurality of light-receiving/light-modulating elements between the first light-emitting element and the second light-emitting element,
an optical signal transmission line that optically penetrates and transmits carrier light output from the first light emitting element and the second light emitting element to the plurality of light receiving/light modulating elements in sequence; and the plurality of light receiving/light modulating elements. A light comprising: a plurality of terminal devices electrically connected to each one; and a light emitting element driving device that selectively switches the first light emitting element and the second light emitting element to emit light. Signal transmission equipment.
ア光を出力する第１の発光素子と、光信号を電気信号に
変換する複数の受光素子と、該第１の発光素子が出力す
るクロック信号を、該複数の受光素子に順次光学的に貫
通して伝送する第１の光信号伝送路とからなるクロック
復調系統と、情報を搬送するためのキャリア光を出力す
る第２の発光素子と、光信号を電気信号に変換する機能
と、電界無印加時には光を透過し電界印加時には透過光
を吸収する電界吸収機能を有する複数の受光・光変調素
子と、該第２の発光素子が出力するキャリア光を、該複
数の受光・光変調素子に順次光学的に貫通して伝送する
第２の光信号伝送路とからなる信号伝送系統と、該クロ
ック復調系統の複数の受光素子の一つと、該信号伝送系
統の複数の受光・光変調素子の一つに電気的に接続され
た複数の端末装置とからなることを特徴とする光信号伝
送装置。9. A first light emitting element that outputs carrier light for transporting a clock signal, a plurality of light receiving elements that convert the optical signal into an electrical signal, and a clock signal that the first light emitting element outputs. , a clock demodulation system consisting of a first optical signal transmission line that optically penetrates and transmits the plurality of light receiving elements sequentially; a second light emitting element that outputs carrier light for conveying information; A plurality of light receiving/light modulating elements having a function of converting a signal into an electric signal and an electric field absorption function of transmitting light when no electric field is applied and absorbing the transmitted light when an electric field is applied, and a carrier outputted by the second light emitting element. a signal transmission system comprising a second optical signal transmission line that optically passes through and transmits light to the plurality of light receiving/light modulating elements in sequence; one of the plurality of light receiving elements of the clock demodulation system; An optical signal transmission device comprising a plurality of terminal devices electrically connected to one of a plurality of light receiving/light modulating elements of a signal transmission system.
出力する発光素子と、複数の端末装置と、該複数の端末
装置のそれぞれに接続された、光信号を電気信号に変換
する受光素子と、同様に各端末装置に接続され、電界無
印加時には光を透過し、電界印加時には透過光を吸収す
る電界吸収効果を有する光変調素子と、該発光素子が出
力するキャリア光をコリメートされた光束として空間中
を伝播させて、各端末装置の受光素子と光変調素子に順
次貫通して伝送する手段とからなり、該端末装置が、該
受光素子によってキャリア光に変調されている信号を読
み取って受信し、該光変調素子の透過率を制御すること
によってキァリア光を変調して信号を発信することを特
徴とする光信号伝送装置。10. A light emitting element that outputs carrier light for conveying information, a plurality of terminal devices, and a light receiving element that converts an optical signal into an electrical signal and is connected to each of the plurality of terminal devices. Similarly, a light modulation element is connected to each terminal device and has an electric field absorption effect that transmits light when no electric field is applied and absorbs the transmitted light when an electric field is applied, and the carrier light output from the light emitting element is converted into a collimated light beam. It consists of means for propagating through space and sequentially penetrating the light receiving element and light modulating element of each terminal device for transmission, and the terminal device reads and receives the signal modulated into carrier light by the light receiving element. An optical signal transmission device characterized by transmitting a signal by modulating carrier light by controlling the transmittance of the optical modulation element.
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-
1991
- 1991-03-20 JP JP08040091A patent/JP3172949B2/en not_active Expired - Fee Related
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