JPH06204593A - 光増幅装置および半導体レーザ装置 - Google Patents
光増幅装置および半導体レーザ装置Info
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- JPH06204593A JPH06204593A JP101993A JP101993A JPH06204593A JP H06204593 A JPH06204593 A JP H06204593A JP 101993 A JP101993 A JP 101993A JP 101993 A JP101993 A JP 101993A JP H06204593 A JPH06204593 A JP H06204593A
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- Japan
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- optical fiber
- light
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低消費電力で高い信頼性を有する希土類ドー
プファイバー光増幅器および低バイアスで高いファイバ
ー光出力の得られる半導体レーザ装置を得る。 【構成】 光増幅装置の構成を示す。１は多波長光源で
あり、波長１．４７μｍ、１．４８μｍ、１．４９μｍ
の波長を同時に出射するとともに合波されている。この
波長合成励起光１６がＥｒドープファイバー（ＥＤＦ
Ａ）１２に入射されドープファイバーを励起する。この
状態で波長１．５５μｍの信号光１３をＥＤＦＡ１２に
入射することにより、増幅光１４は波長フィルター１５
を通して出力される。ここで用いた各波長はどの波長に
おいても高い効率でＥＤＦＡを励起することができる。
プファイバー光増幅器および低バイアスで高いファイバ
ー光出力の得られる半導体レーザ装置を得る。 【構成】 光増幅装置の構成を示す。１は多波長光源で
あり、波長１．４７μｍ、１．４８μｍ、１．４９μｍ
の波長を同時に出射するとともに合波されている。この
波長合成励起光１６がＥｒドープファイバー（ＥＤＦ
Ａ）１２に入射されドープファイバーを励起する。この
状態で波長１．５５μｍの信号光１３をＥＤＦＡ１２に
入射することにより、増幅光１４は波長フィルター１５
を通して出力される。ここで用いた各波長はどの波長に
おいても高い効率でＥＤＦＡを励起することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超長距離・超多分配光フ
ァイバー通信実現に必要不可欠な光ファイバーアンプ装
置およびそれを構成する半導体レーザ装置に関する。
ァイバー通信実現に必要不可欠な光ファイバーアンプ装
置およびそれを構成する半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年Ｅｒ等の希土類ドープの光ファイバ
ーを用いた光増幅技術が急速に進歩し超長距離無中継光
伝送や超多分配光伝送が実現されつつある。ここでは図
４に示すように波長1.48μｍの励起用半導体レーザ１１
をＥｒドープの光ファイバー（以下、ＥＤＦＡ）１２に
入射して励起状態にした上で波長1.55μｍの信号光１３
をＥＤＦＡ１２に入射することにより増幅された信号光
１４を出射することができる。ここで高い増幅率を得る
にはＥＤＦＡを高い励起状態にする必要があり、そのた
めには非常に高出力の励起用半導体レーザが必要とな
る。一般的には１００ｍＷ以上の光出力があることが望
ましいと言われている。
ーを用いた光増幅技術が急速に進歩し超長距離無中継光
伝送や超多分配光伝送が実現されつつある。ここでは図
４に示すように波長1.48μｍの励起用半導体レーザ１１
をＥｒドープの光ファイバー（以下、ＥＤＦＡ）１２に
入射して励起状態にした上で波長1.55μｍの信号光１３
をＥＤＦＡ１２に入射することにより増幅された信号光
１４を出射することができる。ここで高い増幅率を得る
にはＥＤＦＡを高い励起状態にする必要があり、そのた
めには非常に高出力の励起用半導体レーザが必要とな
る。一般的には１００ｍＷ以上の光出力があることが望
ましいと言われている。
【０００３】図５に従来励起用光源として用いられてい
るInGaAsP/InP系材料を用いた1.48μｍ半導体レーザの
代表的ファイバー光出力−バイアス電流特性を示すが、
１００ｍＷ以上の光ファイバー出力をを得るためには６
００ｍＡ以上の大電流を必要となる。しかしながら図５
を見れば明かなように、半導体レーザにおいてはバイア
ス電流の増加により活性層の発熱やリーク電流の増加に
よりその発光効率は著しく低下する。さらに一つの半導
体レーザ共振器にこのような大電流を注入することは素
子の寿命を低下させ、高い信頼性を得ることは難しい。
るInGaAsP/InP系材料を用いた1.48μｍ半導体レーザの
代表的ファイバー光出力−バイアス電流特性を示すが、
１００ｍＷ以上の光ファイバー出力をを得るためには６
００ｍＡ以上の大電流を必要となる。しかしながら図５
を見れば明かなように、半導体レーザにおいてはバイア
ス電流の増加により活性層の発熱やリーク電流の増加に
よりその発光効率は著しく低下する。さらに一つの半導
体レーザ共振器にこのような大電流を注入することは素
子の寿命を低下させ、高い信頼性を得ることは難しい。
【０００４】一方、レーザの負荷の低減のために２台の
励起用レーザを用いる方法がある。図６にこの方式の例
を示す。ここでは励起用レーザ１１、１１’からの出射
光ははそれぞれ偏波保存ファイバー１８、１８’を介し
て偏向ビームスプリッター１７で合成されＥＤＦＡ１２
に入射される。ここでは偏波保存ファイバー１８、１
８’からの出射光は偏向ビームスプリッターに対してそ
れぞれＴＥ、ＴＭ入射とすることにより合成が可能とな
るものである。
励起用レーザを用いる方法がある。図６にこの方式の例
を示す。ここでは励起用レーザ１１、１１’からの出射
光ははそれぞれ偏波保存ファイバー１８、１８’を介し
て偏向ビームスプリッター１７で合成されＥＤＦＡ１２
に入射される。ここでは偏波保存ファイバー１８、１
８’からの出射光は偏向ビームスプリッターに対してそ
れぞれＴＥ、ＴＭ入射とすることにより合成が可能とな
るものである。
【０００５】この方法では各レーザは６０ｍＷ程度の光
出力で１００ｍＷの合成出力を得ることができ各レーザ
のバイアス電流を低減することができる。しかしながら
この場合でも各レーザへのバイアス電流は４００ｍＡ程
度必要であり発光効率・信頼性の立場からまだまだ不十
分で、さらに多くのレーザを用いる必要があるが、偏波
合成では２台以上の光を合成することはできない。
出力で１００ｍＷの合成出力を得ることができ各レーザ
のバイアス電流を低減することができる。しかしながら
この場合でも各レーザへのバイアス電流は４００ｍＡ程
度必要であり発光効率・信頼性の立場からまだまだ不十
分で、さらに多くのレーザを用いる必要があるが、偏波
合成では２台以上の光を合成することはできない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の方法
では充分な増幅率を有する光ファイバーアンプを得るた
めには１台の励起用半導体レーザに大電流を必要とし発
光効率の低下による大消費電力を要するとともに大きな
バイアス負荷により半導体レーザの寿命の低減が生じ信
頼性の高い光増幅器を得ることができないという問題が
あった。さらにレーザへの負荷低減のために複数台の励
起光源を用いる場合も従来の偏波合成の手法では２台が
限界で大きな改善に至っていないという問題があった。
では充分な増幅率を有する光ファイバーアンプを得るた
めには１台の励起用半導体レーザに大電流を必要とし発
光効率の低下による大消費電力を要するとともに大きな
バイアス負荷により半導体レーザの寿命の低減が生じ信
頼性の高い光増幅器を得ることができないという問題が
あった。さらにレーザへの負荷低減のために複数台の励
起光源を用いる場合も従来の偏波合成の手法では２台が
限界で大きな改善に至っていないという問題があった。
【０００７】そこで本発明では、低消費電力で高い信頼
性を有する希土類ドープファイバー光増幅器および低バ
イアスで高いファイバー光出力の得られる半導体レーザ
装置を提供することを目的とする。
性を有する希土類ドープファイバー光増幅器および低バ
イアスで高いファイバー光出力の得られる半導体レーザ
装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、発振波長が希土類添加光ファイバーの励
起波長範囲内で相発振波長が異なる複数の単一波長発振
レーザがアレイ状に集積された半導体素子と希土類添加
光ファイバー、および前記アレイ状半導体素子からの各
出射光を前記希土類添加光ファイバーに集光・結合する
機能および前記希土類光ファイバーに増幅感度を有する
波長の信号光を入出力する機能を有することを特徴とす
る光増幅装置であり、同一半導体基板上に各共振器で相
異なる単一発振波長レーザ光を出射するとともに前記各
共振器の光軸と出射端面との角度が相異なる複数の共振
器が集積されていることを特徴とする半導体レーザ素子
である。
決するために、発振波長が希土類添加光ファイバーの励
起波長範囲内で相発振波長が異なる複数の単一波長発振
レーザがアレイ状に集積された半導体素子と希土類添加
光ファイバー、および前記アレイ状半導体素子からの各
出射光を前記希土類添加光ファイバーに集光・結合する
機能および前記希土類光ファイバーに増幅感度を有する
波長の信号光を入出力する機能を有することを特徴とす
る光増幅装置であり、同一半導体基板上に各共振器で相
異なる単一発振波長レーザ光を出射するとともに前記各
共振器の光軸と出射端面との角度が相異なる複数の共振
器が集積されていることを特徴とする半導体レーザ素子
である。
【０００９】
【作用】上記の手段により、低バイアス電流で各励起レ
ーザを駆動できることにより高い発光効率を得られ低消
費電力・高信頼性の光ファイバーアンプ装置を得るとと
もに、簡単な構成により複数のレーザ光を効率良くファ
イバーに結合できる半導体レーザ装置を得ることができ
るものである。
ーザを駆動できることにより高い発光効率を得られ低消
費電力・高信頼性の光ファイバーアンプ装置を得るとと
もに、簡単な構成により複数のレーザ光を効率良くファ
イバーに結合できる半導体レーザ装置を得ることができ
るものである。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例について記載する。
【００１１】図１は本発明の実施例としての光増幅装置
の構成を示すものである。ここで、１は多波長光源であ
り、本実施例では波長１．４７μｍ、１．４８μｍ、
１．４９μｍの波長を同時に出射するとともに合波され
ている。この波長合成励起光１６がＥｒドープファイバ
ー（ＥＤＦＡ）１２に入射されドープファイバーを励起
する。この状態で波長１．５５μｍの信号光１３をＥＤ
ＦＡ１２に入射することにより、増幅光１４は波長フィ
ルター１５を通して出力される。ここで用いた各波長は
どの波長においても高い効率でＥＤＦＡを励起すること
ができる。
の構成を示すものである。ここで、１は多波長光源であ
り、本実施例では波長１．４７μｍ、１．４８μｍ、
１．４９μｍの波長を同時に出射するとともに合波され
ている。この波長合成励起光１６がＥｒドープファイバ
ー（ＥＤＦＡ）１２に入射されドープファイバーを励起
する。この状態で波長１．５５μｍの信号光１３をＥＤ
ＦＡ１２に入射することにより、増幅光１４は波長フィ
ルター１５を通して出力される。ここで用いた各波長は
どの波長においても高い効率でＥＤＦＡを励起すること
ができる。
【００１２】次に図２に多波長光源の例を詳細に記載す
る。多波長集積化レーザアレイ２においては３本の共振
器ストライプ（３、３’、３”）で構成されている。各
共振器は等価周期が異なる回折格子を含む分布帰還型レ
ーザを構成し、λ1＝１．４９μｍ、λ2＝１．４８μ
ｍ、λ3＝１．４７μｍの単一発振波長の光をそれぞれ
出射端（４、４’、４”）から放射される。各出射光は
コリメートレンズ５により平行光となり回折格子６に入
射される。ここで集積化レーザアレイの共振器ストライ
プ（３、３’、３”）と出射端面（４、４’、４”）の
成す各（θ1、θ2、θ3）は 相異っていることにより、
回折格子６上の同一スポット上に異なる入射角（α1、
α2、α3）で入射することができる。
る。多波長集積化レーザアレイ２においては３本の共振
器ストライプ（３、３’、３”）で構成されている。各
共振器は等価周期が異なる回折格子を含む分布帰還型レ
ーザを構成し、λ1＝１．４９μｍ、λ2＝１．４８μ
ｍ、λ3＝１．４７μｍの単一発振波長の光をそれぞれ
出射端（４、４’、４”）から放射される。各出射光は
コリメートレンズ５により平行光となり回折格子６に入
射される。ここで集積化レーザアレイの共振器ストライ
プ（３、３’、３”）と出射端面（４、４’、４”）の
成す各（θ1、θ2、θ3）は 相異っていることにより、
回折格子６上の同一スポット上に異なる入射角（α1、
α2、α3）で入射することができる。
【００１３】ここで１次回折角βは入射角αと次の関係
がある。 α＝ｓｉｎ-1（λ／Λーｓｉｎβ） ここでΛは回折格子のピッチである。本実施例において
はΛ＝１．４μｍ、β＝７０゜とするためには、入射角
αとしてλ1＝１．４９μｍに対してはα1＝７．１６
゜、λ2＝１．４８μｍに対してはα2＝６．７４゜、λ
3＝１．４７μｍに対してはα3＝６．３３゜となる。ま
た回折格子６と多波長集積レーザアレイの距離をＬ1を
２．８ｃｍ、アレイ間隔を２００μｍ、アレイの各出射
端面とストライプの角θ1＝８９．８２゜、θ2＝９０．
００゜、θ3＝９０．１８゜とすることにより同一回折
角の合成光を得ることができる。このとき各波長の光は
回折効率として８０％以上の値を得られる。この回折光
を集光レンズ７を通して光ファイバー８に効率よく結合
することができる。このように本発明においては各共振
器の光軸と出射端面との角度が相異なることとすること
により簡単な構成により多波長合成光源を形成すること
ができる。
がある。 α＝ｓｉｎ-1（λ／Λーｓｉｎβ） ここでΛは回折格子のピッチである。本実施例において
はΛ＝１．４μｍ、β＝７０゜とするためには、入射角
αとしてλ1＝１．４９μｍに対してはα1＝７．１６
゜、λ2＝１．４８μｍに対してはα2＝６．７４゜、λ
3＝１．４７μｍに対してはα3＝６．３３゜となる。ま
た回折格子６と多波長集積レーザアレイの距離をＬ1を
２．８ｃｍ、アレイ間隔を２００μｍ、アレイの各出射
端面とストライプの角θ1＝８９．８２゜、θ2＝９０．
００゜、θ3＝９０．１８゜とすることにより同一回折
角の合成光を得ることができる。このとき各波長の光は
回折効率として８０％以上の値を得られる。この回折光
を集光レンズ７を通して光ファイバー８に効率よく結合
することができる。このように本発明においては各共振
器の光軸と出射端面との角度が相異なることとすること
により簡単な構成により多波長合成光源を形成すること
ができる。
【００１４】図３は図２におけるアレーへのトータルの
バイアス電流に対する合成光のファイバー光出力を示
す。図５に示した従来例の場合に比べてトータル電流は
４００ｍＡ程度で光出力は１００ｍＷ以上得ることがで
き、光出力の飽和が小さく高い光出力まで高い発光効率
を示していることがわかる。これは各波長のレーザのバ
イアス電流は１３３ｍＡ程度の低バイアス電流で動作し
ているからである。このことにより従来の高バイアス電
流による素子の寿命低下がなくなり高い信頼性の半導体
レーザおよび光増幅器を得ることができる。
バイアス電流に対する合成光のファイバー光出力を示
す。図５に示した従来例の場合に比べてトータル電流は
４００ｍＡ程度で光出力は１００ｍＷ以上得ることがで
き、光出力の飽和が小さく高い光出力まで高い発光効率
を示していることがわかる。これは各波長のレーザのバ
イアス電流は１３３ｍＡ程度の低バイアス電流で動作し
ているからである。このことにより従来の高バイアス電
流による素子の寿命低下がなくなり高い信頼性の半導体
レーザおよび光増幅器を得ることができる。
【００１５】尚、本実施例においては３波長の集積光源
について記載したがＥＤＦＡの励起波長内であれば多重
数、波長間隔はこれに限定されない。また本発明の多波
長集積化レーザアレイは光増幅装置のみならず波長多重
伝送用光源としても良好に使用することができる。
について記載したがＥＤＦＡの励起波長内であれば多重
数、波長間隔はこれに限定されない。また本発明の多波
長集積化レーザアレイは光増幅装置のみならず波長多重
伝送用光源としても良好に使用することができる。
【００１６】
【発明の効果】以上本発明は、発振波長が希土類添加光
ファイバーの励起波長範囲内で相発振波長が異なる複数
の単一波長発振レーザがアレイ状に集積された半導体素
子と希土類添加光ファイバー、および前記アレイ状半導
体素子からの各出射光を前記希土類添加光ファイバーに
集光・結合する機能および前記希土類光ファイバーに増
幅感度を有する波長の信号光を入出力する機能を有する
ことを特徴とする光増幅装置であり、低バイアス電流で
各励起レーザを駆動できることにより高い発光効率を得
られ低消費電力・高信頼性の光ファイバーアンプ装置を
得ることができる。
ファイバーの励起波長範囲内で相発振波長が異なる複数
の単一波長発振レーザがアレイ状に集積された半導体素
子と希土類添加光ファイバー、および前記アレイ状半導
体素子からの各出射光を前記希土類添加光ファイバーに
集光・結合する機能および前記希土類光ファイバーに増
幅感度を有する波長の信号光を入出力する機能を有する
ことを特徴とする光増幅装置であり、低バイアス電流で
各励起レーザを駆動できることにより高い発光効率を得
られ低消費電力・高信頼性の光ファイバーアンプ装置を
得ることができる。
【００１７】さらに本発明は同一半導体基板上に各共振
器で相異なる複数の発振波長を出射するとともに前記各
共振器の光軸と出射端面との角度が相異なる複数の共振
器が集積されていることを特徴とする半導体レーザ装置
であり、簡単な構成により複数の波長のレーザ光を効率
良くファイバーに結合できる半導体レーザ装置を得るこ
とができるもので、その実用的価値は大である。
器で相異なる複数の発振波長を出射するとともに前記各
共振器の光軸と出射端面との角度が相異なる複数の共振
器が集積されていることを特徴とする半導体レーザ装置
であり、簡単な構成により複数の波長のレーザ光を効率
良くファイバーに結合できる半導体レーザ装置を得るこ
とができるもので、その実用的価値は大である。
【図１】本発明の光増幅器構成図
【図２】本発明の半導体レーザ装置の構成図
【図３】本発明の励起用光源の光出力ー電流特性図
【図４】従来の光増幅器の構成図
【図５】従来の励起光源の光出力ー電流特性図
【図６】従来の構成の光増幅器の構成図
1 多波長光源 2 多波長集積化レーザアレイ 3 共振器ストライプ 4 出射端面 5 コリメートレンズ 6 回折格子 7 集光レンズ 8 シングルモードファイバー 11 励起用半導体レーザ 12 Erドープファイバーアンプ（EDFA) 13 信号光 14 増幅光
Claims (3)
- 【請求項１】発振波長が希土類添加光ファイバーの励起
波長範囲内で相発振波長が異なる複数の単一波長発振レ
ーザがアレイ状に集積された半導体素子と、希土類添加
光ファイバーと、前記アレイ状半導体素子からの各出射
光を前記希土類添加光ファイバーに集光・結合する手段
と、前記希土類光ファイバーに増幅感度を有する波長の
信号光を入出力する手段とを有することを特徴とする光
増幅装置。 - 【請求項２】相異なる複数の発振波長の光を所望の角度
および間隔で出射するアレイ状半導体レーザと、光ファ
イバーの間にコリメータレンズおよび平面回折格子およ
び集光レンズがこの順で位置し、前記各波長のコリメー
トビームが前記平面回折格子に対し同一スポットに入射
するとともに各波長の回折角が同一となるべく入射角と
なるように前記アレイ状レーザからの各出射角・出射ビ
ーム間隔および各発振波長および前記回折格子ピッチが
設定されていることを特徴とする請求項１記載の光増幅
装置。 - 【請求項３】同一半導体基板上に各共振器で相異なる単
一発振波長レーザ光を出射するとともに前記各共振器の
光軸と出射端面との角度が相異なる複数の共振器が集積
されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101993A JPH06204593A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 光増幅装置および半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101993A JPH06204593A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 光増幅装置および半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204593A true JPH06204593A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=11489861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP101993A Pending JPH06204593A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 光増幅装置および半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204593A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10200178A (ja) * | 1996-11-15 | 1998-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ファイバ増幅器、励起用半導体レーザモジュールおよび光信号伝送システム |
| US6052394A (en) * | 1997-09-12 | 2000-04-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | High power pumping device for optical fiber amplification |
| JP6652684B1 (ja) * | 2018-10-10 | 2020-02-26 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP101993A patent/JPH06204593A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10200178A (ja) * | 1996-11-15 | 1998-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光ファイバ増幅器、励起用半導体レーザモジュールおよび光信号伝送システム |
| US6052394A (en) * | 1997-09-12 | 2000-04-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | High power pumping device for optical fiber amplification |
| JP6652684B1 (ja) * | 2018-10-10 | 2020-02-26 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
| WO2020075246A1 (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 三菱電機株式会社 | レーザ装置 |
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