JPH06310751A

JPH06310751A - 回折格子を有する光検出装置及びそれを用いた光通信ネットワーク

Info

Publication number: JPH06310751A
Application number: JP12345393A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Sekiguchi; 芳信関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】回折格子が形成された光導波路から導波路外へ
放射される回折光の放射角が光の波長に依存することを
利用する分波機能を有する光検出装置、およびこの装置
を使用した光通信ネットワークである。【構成】回折格子９が形成された導波路２１への入射光
強度がほぼ一定になるように、光減衰および光増幅機能
のどちらか又は両機能を有する光増幅器２０などの光量
制御手段が導波路２１の入射側に設けられている。この
光量制御手段を制御することにより、入射光強度の変化
に伴う導波路２１の等価屈折率変化による波長分波機能
の低下を抑制する。入射光に常に連続光を含ませたり、
導波路が光無入射状態に回折格子のブラッグ波長でレー
ザ発振する様にしてもよい。光検出器列１１として、広
いダイナミックレンジを有しないものも使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回折格子が形成された
光導波路から導波路外へ出射される回折光の出射角が、
光の波長に依存することを利用する分波機能などを有す
る光検出装置、及びそれを用いた波長多重光通信などの
光通信ネットワークに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】既に提案されている回折格子を有する光
検出装置においては、導波路外へ放射される回折光は、
光導波路内を伝搬する光の一部が、回折格子と導波路の
結合効率によって決まる一定割合で、回折光として導波
路外に放射されることで発生し、これが複数の光検出器
で受光されるように構成されているか、又は、検出感度
を上げるために、光の入射端部に、入射光を一定の倍率
で増幅するための光増幅部を有する構成となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記提案例では、回折格子が形成された導波路への入射光
強度が変動すると、それに応じて、導波路の等価屈折率
が変動してしまうため、導波路外へ射出される回折光の
出射角が変化する。このため、同一波長の光が入射して
も、その強度によって回折光の出射角が変化するため、
波長分波機能が低下してしまう。また、入射光強度が変
動すると、それに応じて回折光強度も変化するため、回
折光を受光する光検出器は広いダイナミックレンジを必
要とする等の欠点がある。

【０００４】より詳細に言えば次の様になる。

【０００５】回折格子が形成された導波路に入射した光
は、回折格子により回折され、導波路上面から放射され
る。この回折光の導波路法線方向からの傾斜角φは、回
折格子のピッチΛと入射光の波長λに対し次の関係を満
たす。ｓｉｎφ＝ｎ_eff−ｑλ／Λ （１）ここで、ｑは整数、ｎ_effは導波路の等価屈折率であ
る。

【０００６】したがって、上述した様に、入射光の波長
λが変われば、傾斜角φも変化するので、回折光は分波
されて放射される。よって、分波光を別々の光検出素子
で受光することにより、波長多重された信号などを分波
検出できる。

【０００７】ここで、前記導波路に活性層と、活性層へ
の電流注入手段をもうけることにより、導波路に利得を
持たせ、導波光を増幅し、最小受信感度を大幅に改善す
ることができる。

【０００８】しかし、増幅度を大幅に増大させると、回
折格子のブラッグ波長λ_B（＝２ｎ_effΛ／ｍ）でレーザ
発振が生じてしまい、充分な増幅が得られなかった。

【０００９】更に、上述した様に、入射光の波長多重度
が変動すると、入射強度が変動するため、導波路の等価
屈折率が変動し、これに伴い導波路外へ放射される回折
光の放射角が変化し、波長分解能が低下してしまう。

【００１０】よって、本発明の目的は、上記の問題点を
解決した、光通信などにおいて使用され回折格子が形成
された光導波路から導波路外へ放射される回折光の放射
角が光の波長に依存することを利用する分波機能などを
有する光検出装置、およびこれらの装置を使用した光通
信ネットワークないし波長多重光通信システムを提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による回折格子を
有する光検出装置によれば、回折格子が形成された導波
路への入射光強度がほぼ一定になるように、光減衰およ
び光増幅機能のどちらか又は両機能を有する光量制御手
段が前記導波路の入射側に設けられている。この光量制
御手段を制御することにより、入射光強度の変化に伴う
導波路の等価屈折率変化による波長分波機能の低下を抑
制するとともに、回折光を受光するための光検出器とし
て、広いダイナミックレンジを有しないものも使用でき
る。

【００１２】また、前記光量制御手段を制御するための
信号として、入射端と反対側にモノリシックに形成され
たｐ−ｉ−ｎ構造ＰＤの出力や回折光を受光する光検出
器の出力を使用することにより、構成を簡単にできる。

【００１３】即ち、本発明による回折格子を有する光検
出装置では、回折格子が形成された光導波路から、導波
路外に出射される回折光を検出するために複数の光検出
器を配置した分波機能を有する光検出装置において、導
波路外へ放射される回折光の光量が、入射光量が変化し
てもほぼ一定となるようにする制御手段を有することを
特徴とする。この制御手段は、具体的には例えば、光導
波路入射側に設けられた光増幅部であり、これへの注入
電流を変化させることで、導波路外へ放射される回折光
の光量を、入射光量が変化してもほぼ一定とする。

【００１４】また、本発明による回折格子を有する光検
出装置によれば、導波路への入射光が常に連続光を含む
ことにより、あるいは、利得を有する光導波路が、光無
入射時にブラッグ波長でレーザ発振状態になる利得を保
持することにより、入射光の波長多重度などが増減して
も、導波路内での光強度や注入キャリヤ数の変動を低く
おさえることが可能となった。

【００１５】したがって、導波路の等価屈折率の変動も
抑圧され、導波路外へ放射される回折光の放射角が変動
しないので、波長多重度などが増減しても波長分解能の
低下を防ぐことができる。

【００１６】更に、本発明による回折格子を有する光検
出装置によれば、回折格子のブラッグ波長λ_B（＝２ｎ
_effΛ／ｍ）を導波路の利得が存在する波長帯域の利得
の低い波長域、または、利得が無い波長域に設定するこ
とにより、ブラッグ波長におけるレーザ発振の発生を抑
圧し、導波光の増幅度を充分大きくできる。

【００１７】また、本発明による光通信ネットワークで
は、異なる波長の光信号を送出する少なくとも１つの送
信端局と複数の波長の光信号を受信する受信端局が、光
伝送路で接続された光通信ネットワークにおいて、少な
くとも１つの受信端局に上記光検出装置を備えたことを
特徴とする。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例の特徴を最もよ
く表すために装置の左半分を示す図面であり、回折格子
９が形成された光導波路２１と、光増幅器２０がモノリ
シックに構成されている。光導波路２１の上面から垂線
方向に、複数の光検出器１１が導波路２１の延伸方向に
一列に配置されている。

【００１９】回折格子９のピッチΛは、入射光の波長λ
に対し、ほぼΛ〜λ／ｎ_eff（ｎ_eff：導波路の実効屈折
率）の関係を満たしており、回折格子９により導波路２
１から垂線方向に放射される回折光１０と、導波路２１
の垂線とのなす角をφとすると、φは光の波長λに対し
次の関係を満たしている。ｄφ／ｄλ＝１／ｃｏｓφ［ｄｎ_eff／ｄλ−１／Λ］（１）したがって、波長の異なる入射光（波長λ＋Δλ_i）の
回折光は、放射角（φ＋Δφ_i）も異なるため、前記回
折光は複数の検出器１１で受光される。こうして、それ
ぞれの波長で送られて来る複数の信号は、分波された
後、それぞれの光検出器１１によって電気信号に変換さ
れ、信号処理・解析装置１２を通った後、各種情報・映
像機器に入力される。

【００２０】回折光１０のファーフィールドパターン
（ＦＦＰ）は、導波路２１に沿う方向では非常に狭く、
例えば、その広がり角（θ_P）は０．２°程度であり、
導波路２１を横切る方向では広くその広がり角（θ_t）
は１５°程度である。従って、入射光の波長が０．５ｎ
ｍ程度変化すれば、出射角即ち傾斜角φは〜０．２°程
度変化するので、導波路２１に沿う方向で回折光１０の
ビーム径程度変化することになる。よって、光検出器列
１１の導波路２１に沿う方向の各素子の受光面のサイズ
を１次回折光のビーム径（θ_P）程度にすれば、０．５
ｎｍ程度の波長変化を検出できる。波長分解能は上方に
回折される回折光１０の導波路２１に沿う方向の広がり
角（θ_P）によって制限されているので、回折格子付き
導波路２１の回折格子９と光導波路の結合効率を小さく
し且つ回折格子付き光導波路２１を長くすることによ
り、θ_Pを狭くし、波長分解能を上げることが可能であ
る。

【００２１】一方、回折格子９が形成された光導波路２
１への入射光強度を常に一定に保持するために、光増幅
器２０への注入電流は、回折光１０の強度に応じて制御
されている。光増幅器２０への注入電流を制御する注入
電流制御装置１３のためのフィードバック信号として、
前記複数の光検出器１１出力の総和に対応した制御信号
が信号処理・解析装置１２から入力されている。

【００２２】図１において、光増幅器２０は、ＩｎＰ基
板２、ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３、ＩｎＧａＡｓＰ
（エネルギーギャップ、Ｅｇ〜０．８ｅＶ）活性層４、
ＩｎＰ上部光閉込め層５、ＩｎＧａＡｓコンタクト層
７、ＩｎＰ高抵抗埋込み層６、およびｐ、ｎの金属電極
１、８で構成されている。一方、回折格子付き導波路２
１は、光増幅器２０と同一のＩｎＰ基板２、ピッチΛの
回折格子９、ＩｎＧａＡｓＰ（Ｅｇ〜０．９５ｅＶ）光
ガイド層３、ＩｎＰ上部光閉込め層５で構成されてい
る。なお、図１には、示されていないが、入射端面およ
び反対側の端面には、光の反射を防ぐため、誘電体の反
射防止膜が形成されている。

【００２３】同図において、光増幅器２０に光が入射す
ると、光増幅器２０の注入電流に応じた増幅率で入射光
は増幅され、回折格子付き導波路２１の回折格子９によ
り、導波路の上面から回折光１０が放射される。入射光
が複数の波長を含んでいれば、回折光１０の放射角は、
波長により式（１）に従って変化し、波長に応じた回折
光が放射される。それぞれの回折光１０を別々の光検出
器１１で受光することにより、波長多重された信号をそ
れぞれの波長に分波して受信することができる。

【００２４】一方、入射光の時間平均強度が時間ととも
に変動する場合、光増幅器２０の注入電流を一定に保持
すると、入射光強度の変動に応じて、回折格子９が形成
された光導波路２１への入射光強度も変動し、入射光の
波長が同一にもかかわらず、導波路２１の等価屈折率の
変化にともない、各波長について回折光１０の放射角φ
が変動する。そこで、複数の光検出器１１で受光された
回折光１０の強度をフィードバック信号として、制御装
置１３で光増幅器２０の注入電流を制御して、回折光１
０の強度変動を低減させる。これにより、回折格子９が
形成されている光導波路２１への入射光強度の変動も低
減されるため、入射光強度の変動にともなう分波機能の
低減を大幅に抑制できる。

【００２５】図２は、図１に示す本発明の光検出装置を
使用した波長多重光通信ネットワークの１つの形態を表
わす概略図である。

【００２６】同図において、各送信端局２０１、２０
１、・・・、２０Ｎは、電気・光変換部に波長可変ＤＢ
Ｒ−ＬＤを有しており、ＤＢＲ領域への注入電流を制御
して発振可能な波長（λ₁、・・・、λ_n）から、任意の
波長λ_i（１≦ｉ≦ｎ）で送信を開始する。この時、同
時に送信を希望する複数の送信端局があれば、それぞれ
の送信端局で、他で使われていない波長λ_j、λ_k、・・
・（１≦ｊ、ｋ、・・・≦ｎ、ｉ≠ｊ≠ｋ・・・）で送
信する。

【００２７】全送信端局２０１、２０１、・・・、２０
Ｎから送出される光信号は、分岐合流器３０１によっ
て、逐次又は一括して多重化され、光伝送路４００によ
って受信側へ送出される。一方、各受信端局５０１、５
０１、・・・、５０Ｍの光・電気変換部は、図１の分波
機能を有する光検出装置で構成されている。光伝送路４
００によって送られて来る波長多重された信号は、分岐
合流器３０２によって分岐された後、各受信端局５０
１、５０１、・・・、５０Ｍに入力される。

【００２８】入力された波長多重信号は、分波機能を有
する光検出装置によって、各波長に分波された後、所望
の波長の信号が選択されて受信端局へ取込まれる。この
際、波長の異なる複数の信号、または、必要ならば、す
べての信号を同時に取込むことも可能である。

【００２９】図３は、本発明の光検出装置の第２実施例
の特徴を最もよく表す図面であり、回折格子を有する半
導体光導波路から放射される回折光を受光できる位置に
光検出素子列が配置されている。

【００３０】回折格子を有する半導体光導波路は、Ｇａ
Ａｓ基板３３上に、有機金属気相成長法等により、Ｇａ
Ａｓバッファ層（不示図）、ＡｌＧａＡｓ下部光閉込め
層３４、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活性層３
６、ＡｌＧａＡｓ光導波路層３７を積層した後、干渉露
光法等により、回折格子３８を形成した後、更にＡｌＧ
ａＡｓ上部光閉込め層３９、ＡｌＧａＡｓコンタクト層
４０を積層して形成する。

【００３１】その後、横方向の光閉込めを行う為のＡｌ
ＧａＡｓＢＨ埋込み層３５を形成し、更に、電流注入の
ための金属電極３１、４１を形成するが、上部電極４１
には、回折光４３が放射される窓４２が形成されてい
る。

【００３２】前記回折格子３８のピッチΛは、そのブラ
ッグ波長λ_Bが、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸
活性層３６の利得が低い波長域に設定されている。具体
的には、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活性層３
６は、ＧａＡｓ（ウェル、厚さ：６ｎｍ）／Ａｌ_0.2Ｇ
ａ_0.8Ａｓ（厚さ：１０ｎｍ）の構成で５ウェルで構成
されており、利得帯域は、注入電流の増大とともに拡大
するが、８４５ｎｍをピークに、８２５ｎｍ〜８７５ｎ
ｍ程度である。したがって、回折格子３８のピッチΛ
は、ブラッグ波長λ_Bがこの利得帯域の外側になるよう
に設定すればよい。

【００３３】導波路の等価屈折率ｎ_effは、およそ３．
４１であるので、ブラッグ波長λ_Bが上記利得帯域の外
側になる回折格子のピッチΛは、ｍ≦３において、 Λ（＜λ_B＝８２５ｎｍ） Λ（＞λ_B＝８７５ｎｍ）ｍ＝１＜１２１．０ｎｍ＞１２８．３ｎｍ＝２＜２４１．９＞２５６．６＝３＜３６２．９＞３８４．９となる。したがって、設定可能な回折格子のピッチΛ
は、に限定される。

【００３４】本実施例では、回折格子のピッチΛを２３
５ｎｍで形成した。この時、波長λの導波光が回折格子
３８によって導波路外に放射される時の放射角φ（導波
路法線方向とのなす角）は、（１）式（ｑ＝１）により
決定されるので、この位置に回折光４３の広がり角に対
応する受光面（導波光の伝搬方向）を持つ複数の光検出
素子列４４を配置する。

【００３５】入射光は、導波路端面に形成された誘電体
反射防止膜３２（図示されていないが、反対端面にも反
射防止膜は存在する）を透過して、光導波路層３７に結
合する。この時、電極３１、４１間を順方向バイアスし
て、活性層３６に電流を注入すると、光導波路の損失が
低減する。更に注入電流を増大すると、利得帯域が形成
される。導波光の波長がこの波長帯域内に存在すれば、
導波光は増幅されるので、回折格子３８によって分波さ
れて導波路外に放射される回折光４３の強度も増大し
て、複数の光検出素子列４４に入射される。

【００３６】一方、回折格子３８のブラッグ波長λ
_Bは、前述したように、この利得帯域の外側に設定され
ているため、ＤＦＢモードでの発振は抑圧されている。
よって、大きな増幅度を得ることができるので、複数の
光検出素子４４で受信できる最小入射光強度を大幅に下
げることができる。

【００３７】なお、本実施例では、波長多重された複数
の信号光から成る導波光は、導波路の利得帯域内に設定
されていたが、すべての信号光の波長が利得帯域内に存
在する必要はなく、増幅を必要としない信号光が利得帯
域の長波長側に存在してもよい。

【００３８】図２に示す波長多重光通信ネットワーク
に、本実施例の光検出装置も使用することができる。

【００３９】図４は、本発明の光検出装置の第３の実施
例であり、増幅度を大きくとれる上に、作製が容易、且
つ導波路外に放射される回折光の導波方向の広がり角θ
_Lも狭くしたものであり、３つの光増幅部６５と３つの
回折光出射部６６で構成されている。

【００４０】光導波路は、リブ導波構造を有しており、
光増幅部６５は、ｎ−ＧａＡｓ基板５３およびｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層（不図示）、ｎ−Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ第１
光閉込め層５４、ＧａＡｓ／Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ（０＜ｙ
＜ｘ）多重量子井戸構造の活性層５６、ｐ−Ａｌ_xＧａ
_1-xＡｓ第２光閉込め層５９、電気絶縁層６２、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層６０および、ｎ，ｐ用金属電極５
１、６１で構成されている。

【００４１】回折光出射部６６のリブ導波路６３には、
回折格子が形成されており（不示図）、回折格子のピッ
チΛは、ブラッグ波長λ_Bが、光増幅部６５の利得帯域
の外側に設定されている。なお、外部光入射端面および
反対側端面には、無反射コーティングが施されており、
入射効率の増大および端面間によるファブリペローモー
ドの発生を抑圧している。

【００４２】図４において、光増幅部６５の長さは〜１
５０ｎｍ、回折光出射部６６の長さは〜４００ｎｍであ
り、各光増幅部６５への注入電流を制御して、導波光の
位相を合わせることにより、あたかも、長さが２〜３倍
の単一の回折光出射部と同等の機能を有するため、回折
光の導波方向の広がり角θ_Lを数分の１に低減でき、波
長分解能を上げることが可能となった。

【００４３】本実施例は、ＡｌＧａＡｓ系で構成したの
で、回折光出射部６６も活性層５６を有しており、この
部分の吸収損失を低減するために、活性層として多重量
子井戸構造を用いているが、ＩｎＰ系で構成する場合
は、回折格子上に活性層を積層したり、回折光出射部の
活性層の除去が安易に行えるので、利得帯域の設計の自
由度が大きくなる。本実施例の作動は第２実施例と実質
的に同じである。また、図２に示す波長多重光通信ネッ
トワークに、本実施例の光検出装置も使用することがで
きる。

【００４４】図５は、本発明の光検出装置の第４実施例
の特徴を最もよく表す図面であり、回折格子を有する光
導波路は、光増幅部８８と回折光出射部８９で構成され
ている。

【００４５】回折光放射部８９の導波路の垂線方向に、
導波路と相対して、複数の光検出素子８４が一列に配置
されている。

【００４６】回折格子を有する光導波路は、横方向の光
閉込めのためにリブ構造に形成されており、光増幅部８
８は、ｎ−ＧａＡｓ基板７３およびｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層（不図示）、ｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ光閉込め層７
４、アンドープＧａＡｓ／Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓの構成で
あってウェル数２０で構成される多重量子井戸構造の活
性層７６、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ光閉込め層７９、電
気絶縁層８５、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層８０および
ｎ、ｐ用金属電極７１、８１で構成されている。回折光
出射部８９のリブ導波路８６には、回折格子が形成され
ており（不示図）、回折格子のピッチΛは、入射光の波
長λ_i（ｉ＝０、１、２、・・・、ｋ）に対しおよそΛ
〜λ_i／ｎ_eff（ｎ_eff：導波路の実効屈折率）の関係を
満たしている。また、導波層は、光増幅部８８から延伸
している活性層７６をそのまま使用しているが、多重量
子井戸で構成されているので、光増幅部８８で利得を有
する波長域の光に対し、低損失の導波路となっている。
なお、図に示されていないが、光増幅部８８の外部光入
射端面には無反射コーティングが施されており、レーザ
発振の抑圧と飽和注入電流密度の増大を可能にしてい
る。

【００４７】一方、外部入射光は、比較的光量の多い連
続光λ₀、および多重度が変化する信号光λ_j（ｊ＝１、
２、・・・、ｋ）によって構成されている。

【００４８】光増幅部８８を順バイアス状態で、外部入
射光がリブ導波路に入射すると、光は増幅され、回折光
出射部８９から導波路のほぼ法線方向に放射される。こ
の回折光の導波路法線方向からの傾斜角φは、式（１）
の関係を満たすので、入射光の波長λ_iに応じて傾斜角
φ_iが変化し分波放射される。式（１）において、導波
路の等価屈折率ｎ_effは入射光強度依存性を有してお
り、光増幅部８８への入射光強度が〜０．０１ｍＷ付近
において、光強度が２倍になると、傾斜角φは、およそ
−０．１ｄｅｇ程度変化した。

【００４９】したがって、外部入射光が多重度の変化す
る波長多重信号で構成されていると、多重度に応じて光
強度が変化するので、傾斜角も変化し、波長分解能が低
下してしまう。本実施例では、外部入射光が、常時、比
較的光量の多い連続光λ₀を含むため、信号光の多重度
が変動しても、全入射光量の変動を低くおさえられる。

【００５０】更に、光増幅部８８において、信号光が増
幅されると、利得が信号光に分配されて連続光λ₀の増
幅度が低下するので、回折光放射部８９への導波光強度
の変動は更に低減される。複数の光検出素子８４には、
信号光の多重度に応じて強度が変動する連続光の回折光
８７、および波長多重された信号光の回折光８３（図５
上では、１つの信号光のみ記載）が入射する。

【００５１】したがって、多重度の変動にともなう導波
路内の光強度の変動が低減されるため、放射角の変動が
抑圧され、波長分解能の低下が少ない分波・検出が可能
となった。図２に示す波長多重光通信ネットワークに、
本実施例の光検出装置も使用することができる。

【００５２】図６は、光検出装置の第５の実施例であ
り、回折格子を有する半導体導波路はＢＨ埋込み導波構
造であり、順方向バイアスにより利得を待つ。

【００５３】半導体導波路は、ＧａＡｓ基板９３上に、
ＧａＡｓバッファ層（不示図）、ＡｌＧａＡｓ下部光閉
込め層９４、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸活性
層９６、ＡｌＧａＡｓ光導波層９７を積層したのち、干
渉露光およびエッチングにより回折格子９８を形成し、
更にＡｌＧａＡｓ上部光閉込め層９９、ＡｌＧａＡｓコ
ンタクト層１００を積層する。その後、ストライプを形
成し、ＡｌＧａＡｓＢＨ埋込み層９５により、横方向の
光閉込めを行う。更に、電流注入のための金属電極９
１、１１０および、回折光放射用の窓１２０を形成す
る。また、反射防止膜９２が、入射側およびこれと相対
する側の端面に形成される。

【００５４】回折格子９８のピッチΛは、そのブラッグ
波長λ_Bが、多重量子井戸活性層９６の利得帯域内にお
いて、短波長側の利得の低い波長域に設定されており、
その１次回折光は、導波路法線方向に放射される。ここ
には、検出素子１４０が配置されている。

【００５５】電極９１、１１０間を順方向にバイアス
し、外部光を入射しない状態で、前記半導体導波路は、
ブラッグ波長でレーザ発振状態に保持され、その回折光
２０１は、導波路法線方向に放射されている。

【００５６】外部から信号光λ_j（ｊ＝１、２、・・
・、ｋ）が入射すると、信号光が増幅されるとともに、
利得が信号光に分配されるので、短波長側のブラッグ波
長の光強度は弱くなる。したがって、全導波光の強度変
化は小さくなり、これにともない、回折光１３０の放射
角の変動も抑えられる。信号光の多重度が変化する場合
も同様で、導波光の強度変動は小さく、波長分解能の低
下を抑圧できる。

【００５７】図２に示す波長多重光通信ネットワーク
に、本実施例の光検出装置も使用することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光検出装
置によれば、回折格子を有する光導波路の前段に、回折
格子が形成された導波路への入射光強度がほぼ一定にな
るように、光減衰および光増幅機能のどちらか又は両機
能を有する光量制御手段が設けられているので、装置へ
の入射光強度の変動にともなう分波機能などの低減を大
幅に抑制できる。よって、入射光強度が時間的に変化す
る場合にも良好な分波機能などを有する光検出装置が実
現できる。

【００５９】また、本発明の光検出装置を、波長多重光
通信ネットワークの受信端局の光・電変換部として使用
すると、常に安定的に波長多重された信号を各波長に分
波した後、複数の信号あるいは必要ならば全ての信号を
同時に良好に受信することが可能となる。

【００６０】また、以上説明したように、回折格子が形
成された光導波路が利得を有しており、かつ前記回折格
子のブラッグ波長を、前記利得がないか又は利得の低い
波長域に設定することにより、増幅度を大きく設定でき
るので、少ない入射光量でも分波検出などが可能になっ
た。

【００６１】更に、以上説明したように、回折格子が形
成された半導体光導波路と、複数の光検出素子で構成さ
れる分波機能を有する光検出装置において、外部入射光
に常時比較的光量の多い連続光を含ませたり、或は半導
体光導波路を、光無入射で、ブラッグ波長でレーザ発振
状態に保持することにより、信号光の波長多重度などが
変動しても、波長分解能などの低下を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した第１実施例の光増幅器と回折
格子付き導波路とを同一基板上に形成した回折光放射部
の断面及び制御のための構成を模式的に示す図である。

【図２】本発明を実施した波長多重光通信ネットワーク
の概略図である。

【図３】本発明を実施した光検出装置の第２実施例の一
部を破断した概略斜視図である。

【図４】本発明を実施した光検出装置の第３実施例の概
略斜視図である。

【図５】本発明を実施した光検出装置の第４実施例の概
略斜視図である。

【図６】本発明を実施した光検出装置の第５実施例の一
部を破断した概略斜視図である。

【符号の説明】

１、８、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、
１１０金属電極２、３３、５３、７３、９３基板３、３７、９７光ガイド層４、３６、７６、９６活性層５、３４、３９、５４、５９、７４、７９、９４、９
９光閉込め層６、３５、９５高抵抗埋め込み層７、４０、６０、８０、１００コンタクト層９、３８、９８回折格子１０、４３、８３、８７、１３０、２０１導波路
外へ放射される回折光１１、４４、８４、１４０回折光を受光するため
の複数の光検出器列１２光検出器の出力を処理、解析する装置１３回折光の強度に応じて光増幅器の注入電流を
制御する装置２０、６５、８８光増幅器２１、６６、８９回折格子付き導波路６２、８５絶縁層６３、８６リブ導波路２０１〜２０Ｎ送信端局３０１、３０２分岐合流器４００光伝送路５０１〜５０Ｍ受信端局

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｊ 14/02 // Ｈ０１Ｌ 31/10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回折格子が形成された光導波路から、導
波路外に出射される回折光を検出するために複数の光検
出器を配置した分波機能を有する光検出装置において、
導波路外へ放射される回折光の光量が、入射光量が変化
してもほぼ一定となるような制御手段を有することを特
徴とする回折格子を有する光検出装置。
【請求項２】前記制御手段は、光導波路入射側に設け
られた光増幅部であり、これへの注入電流を変化させる
ことで、導波路外へ放射される回折光の光量を、入射光
量の変動に応じてほぼ一定とすることを特徴とする請求
項１記載の回折格子を有する光検出装置。
【請求項３】光が入射される半導体光導波路と、該光
導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に放
射される回折光を検出するための複数部分から成る光検
出手段とを有する光検出装置において、前記光導波路
が、導波光に対し利得を有する様に形成されており、か
つ前記回折格子は、そのブラッグ波長付近でレーザ発振
を起こさない波長域に設定されていることを特徴とする
回折格子を有する光検出装置。
【請求項４】前記光導波路は、波長が異なる１波以上
の信号光で構成される導波光の少なくとも１波に対し、
利得を有していることを特徴とする請求項３記載の回折
格子を有する光検出装置。
【請求項５】前記光導波路において、導波光に対し利
得を有する領域には、回折格子が形成されていないこと
を特徴とする請求項３記載の回折格子を有する光検出装
置。
【請求項６】前記導波光に対し利得を有する領域が複
数存在することを特徴とする請求項３記載の回折格子を
有する光検出装置。
【請求項７】光が入射される半導体光導波路と、該光
導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に放
射される回折光を検出するための複数部分から成る光検
出手段とを有する光検出装置において、前記半導体光導
波路への入射光が、連続光を含む様にされていることを
特徴とする回折格子を有する光検出装置。
【請求項８】前記連続光の波長が、使用可能な信号光
の最短波長又は最長波長に設定されていることを特徴と
する請求項７記載の回折格子を有する光検出装置。
【請求項９】前記半導体光導波路の１部又は全部が利
得を有する様に形成されていることを特徴とする請求項
７記載の回折格子を有する光検出装置。
【請求項１０】光が入射される半導体光導波路と、該
光導波路に形成された回折格子と、該光導波路の外部に
放射される回折光を検出するための複数部分から成る光
検出手段とを有する光検出装置において、前記光導波路
が利得を有する様に形成されており、かつ光無入射時に
前記回折格子のブラッグ波長でレーザ発振する様に形成
されていることを特徴とする回折格子を有する光検出装
置。
【請求項１１】前記ブラッグ波長が、利得を有する様
に形成された前記光導波路を持つ光増幅部の利得の低い
帯域に設定されていることを特徴とする請求項１０記載
の回折格子を有する光検出装置。
【請求項１２】前記ブラッグ波長が、利得を有する様
に形成された前記光導波路を持つ光増幅部の利得の低い
帯域の短波長側に設定されていることを特徴とする請求
項１０記載の回折格子を有する光検出装置。
【請求項１３】異なる波長の光信号光を送出する少な
くとも１つの送信端局と複数の波長の光信号を受信する
受信端局が、光伝送路で接続された光通信ネットワーク
において、少なくとも１つの受信端局に請求項１、３、
７または１０に記載の光検出装置を備えたことを特徴と
する光通信ネットワーク。