JPH08316556A - 周波数変調光発生装置 - Google Patents
周波数変調光発生装置Info
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- JPH08316556A JPH08316556A JP11593195A JP11593195A JPH08316556A JP H08316556 A JPH08316556 A JP H08316556A JP 11593195 A JP11593195 A JP 11593195A JP 11593195 A JP11593195 A JP 11593195A JP H08316556 A JPH08316556 A JP H08316556A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】周波数偏移量が大きい周波数変調光を出力す
る。 【構成】実質的に位相制御領域を含まず両端面における
反射率およびグレーティングの位相が非対称に形成され
た分布帰還型半導体レーザに、そのブラッグ波長に実質
的に一致する強度変調信号光を注入する。
る。 【構成】実質的に位相制御領域を含まず両端面における
反射率およびグレーティングの位相が非対称に形成され
た分布帰還型半導体レーザに、そのブラッグ波長に実質
的に一致する強度変調信号光を注入する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光により情報を伝送する
光通信に利用する。特に、周波数が変調された信号光を
出力する周波数変調光発生器に関する。
光通信に利用する。特に、周波数が変調された信号光を
出力する周波数変調光発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信には、伝送したいデータ信号に応
じて周波数が変調された信号光を用いて情報伝送を行う
光周波数変調方式と呼ばれる方式がある。この方式にお
いては、周波数変調光を発生する装置が重要な構成要素
となる。
じて周波数が変調された信号光を用いて情報伝送を行う
光周波数変調方式と呼ばれる方式がある。この方式にお
いては、周波数変調光を発生する装置が重要な構成要素
となる。
【０００３】周波数変調光を発生させるには、半導体レ
ーザの注入電流を変調する方法が一般的である。半導体
レーザには注入電流が変化すると媒質の屈折率が変化す
るという性質がある。そこで注入電流をデータ信号に応
じて変調すると、媒質の屈折率が変調される。すると、
半導体レーザの実効的な共振器長が変調され、その結
果、レーザの発振周波数が変調されることになる。これ
により、周波数が変調された信号光を得ることができ
る。
ーザの注入電流を変調する方法が一般的である。半導体
レーザには注入電流が変化すると媒質の屈折率が変化す
るという性質がある。そこで注入電流をデータ信号に応
じて変調すると、媒質の屈折率が変調される。すると、
半導体レーザの実効的な共振器長が変調され、その結
果、レーザの発振周波数が変調されることになる。これ
により、周波数が変調された信号光を得ることができ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体レーザ
の注入電流を変調するだけでは、周波数の偏移量を大き
くとれないという欠点があった。電流変調による半導体
レーザの周波数偏移量はせいぜい１０ＧＨｚ程度であ
る。一方、光周波数変調方式においては、伝送速度が速
いほど周波数偏移量を大きくとらなければならないとい
う要求がある。信号伝送上必要とされる周波数偏移量は
復調方式によって異なるが、例えば包絡線検波方式にお
いて１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を伝送するには、２０ＧＨ
ｚ以上の周波数偏移量が必要である。つまり、半導体レ
ーザの注入電流を変調するだけの従来の技術では、周波
数の偏移量が大きくとれないため、高速の信号伝送には
対応できなかった。
の注入電流を変調するだけでは、周波数の偏移量を大き
くとれないという欠点があった。電流変調による半導体
レーザの周波数偏移量はせいぜい１０ＧＨｚ程度であ
る。一方、光周波数変調方式においては、伝送速度が速
いほど周波数偏移量を大きくとらなければならないとい
う要求がある。信号伝送上必要とされる周波数偏移量は
復調方式によって異なるが、例えば包絡線検波方式にお
いて１０Ｇｂｉｔ／ｓの信号を伝送するには、２０ＧＨ
ｚ以上の周波数偏移量が必要である。つまり、半導体レ
ーザの注入電流を変調するだけの従来の技術では、周波
数の偏移量が大きくとれないため、高速の信号伝送には
対応できなかった。
【０００５】本発明は、このような課題を解決し、周波
数偏移量が大きい周波数変調光を出力する周波数変調光
発生装置を提供することを目的とする。
数偏移量が大きい周波数変調光を出力する周波数変調光
発生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の周波数変調光発
生装置は、半導体レーザと、この半導体レーザが発振状
態となるための実質的に一定のバイアス電流をこの半導
体レーザに供給するバイアス手段と、この半導体レーザ
に外部から信号光を注入してこの半導体レーザの発振周
波数を変化させる光注入手段とを備えた周波数変調光発
生装置において、半導体レーザは実質的に位相制御領域
を含まず両端面における反射率およびグレーティングの
位相が非対称に形成された分布帰還型半導体レーザであ
り、光注入手段は信号光として分布帰還型半導体レーザ
のブラッグ波長に実質的に一致する強度変調信号光を発
生する手段を含むことを特徴とする。
生装置は、半導体レーザと、この半導体レーザが発振状
態となるための実質的に一定のバイアス電流をこの半導
体レーザに供給するバイアス手段と、この半導体レーザ
に外部から信号光を注入してこの半導体レーザの発振周
波数を変化させる光注入手段とを備えた周波数変調光発
生装置において、半導体レーザは実質的に位相制御領域
を含まず両端面における反射率およびグレーティングの
位相が非対称に形成された分布帰還型半導体レーザであ
り、光注入手段は信号光として分布帰還型半導体レーザ
のブラッグ波長に実質的に一致する強度変調信号光を発
生する手段を含むことを特徴とする。
【０００７】分布帰還型半導体レーザの発振光を強度変
調信号光が注入される端面とは別の端面から強度変調信
号光と分離して取り出す手段を含むことができる。ま
た、これとは別に、分布帰還型半導体レーザの発振光を
強度変調信号光が注入される端面から取り出す手段を含
んでもよい。
調信号光が注入される端面とは別の端面から強度変調信
号光と分離して取り出す手段を含むことができる。ま
た、これとは別に、分布帰還型半導体レーザの発振光を
強度変調信号光が注入される端面から取り出す手段を含
んでもよい。
【０００８】
【作用】位相制御領域を内蔵していないタイプの分布帰
還型半導体レーザは、端面における反射率およびグレー
ティングの位相が両側の端面で異なっている非対称構造
であると、その分布帰還のブラッグ波長とは異なる波長
で単一モード発振することが知られている。本願発明者
の研究によれば、このような分布帰還型半導体レーザに
そのブラッグ波長に一致する波長の光を注入すると、発
振周波数が大きく変化することが判明した。発振周波数
が変化するのは、外部注入光により分布帰還型半導体レ
ーザ内の空間的なキャリア分布が変化し、これにより発
振条件が変化するからである。また、ブラッグ波長に一
致したときに大きな発振周波数の変化が得られるのは、
ブラッグ波長に一致した光の空間的な分布条件が発振条
件の変化を最も効率よく起こすように作用するためと考
えられる。
還型半導体レーザは、端面における反射率およびグレー
ティングの位相が両側の端面で異なっている非対称構造
であると、その分布帰還のブラッグ波長とは異なる波長
で単一モード発振することが知られている。本願発明者
の研究によれば、このような分布帰還型半導体レーザに
そのブラッグ波長に一致する波長の光を注入すると、発
振周波数が大きく変化することが判明した。発振周波数
が変化するのは、外部注入光により分布帰還型半導体レ
ーザ内の空間的なキャリア分布が変化し、これにより発
振条件が変化するからである。また、ブラッグ波長に一
致したときに大きな発振周波数の変化が得られるのは、
ブラッグ波長に一致した光の空間的な分布条件が発振条
件の変化を最も効率よく起こすように作用するためと考
えられる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明第一実施例の周波数変調光発生
装置を示すブロック構成図である。この実施例装置は、
実質的に位相制御領域を含まず両端面における反射率お
よびグレーティングの位相が非対称に形成された分布帰
還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）１４と、この分布帰
還型半導体レーザ１４が発振状態となるための実質的に
一定のバイアス電流をこの分布帰還型半導体レーザ１４
に供給するバイアス回路１３と、この分布帰還型半導体
レーザ１４のブラッグ波長に一致する強度変調信号光を
この分布帰還型半導体レーザ１４に注入してその発振周
波数を変化させる変調回路１１および半導体レーザ１２
と、分布帰還型半導体レーザ１４の発振光を強度変調信
号光が注入される端面とは別の端面から強度変調信号光
と分離して取り出す光フィルタ１５とを備える。
装置を示すブロック構成図である。この実施例装置は、
実質的に位相制御領域を含まず両端面における反射率お
よびグレーティングの位相が非対称に形成された分布帰
還型半導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）１４と、この分布帰
還型半導体レーザ１４が発振状態となるための実質的に
一定のバイアス電流をこの分布帰還型半導体レーザ１４
に供給するバイアス回路１３と、この分布帰還型半導体
レーザ１４のブラッグ波長に一致する強度変調信号光を
この分布帰還型半導体レーザ１４に注入してその発振周
波数を変化させる変調回路１１および半導体レーザ１２
と、分布帰還型半導体レーザ１４の発振光を強度変調信
号光が注入される端面とは別の端面から強度変調信号光
と分離して取り出す光フィルタ１５とを備える。
【００１０】この実施例の動作について説明する前に、
本発明のもととなる現象について図２および図３を参照
して説明する。
本発明のもととなる現象について図２および図３を参照
して説明する。
【００１１】図２は外部光注入による周波数変化の実験
結果を示す。この実験では、発振状態にある分布帰還型
半導体レーザに外部から別の光を注入し、その分布帰還
型半導体レーザの発振周波数の変化を記録した。この実
験で用いた分布帰還型半導体レーザは、位相制御領域を
内蔵してないタイプのものである。このような分布帰還
型半導体レーザは、上述したように、端面における反射
率およびグレーティングの位相が両側の端面で異なって
いる非対称構造であると、分布帰還のブラッグ波長とは
異なる波長で単一モード発振することが知られている。
ここで用いた分布帰還型半導体レーザはこの条件を満た
したものであった。また、外部注入光の波長は、この分
布帰還型半導体レーザのブラッグ波長に一致するように
設定した。
結果を示す。この実験では、発振状態にある分布帰還型
半導体レーザに外部から別の光を注入し、その分布帰還
型半導体レーザの発振周波数の変化を記録した。この実
験で用いた分布帰還型半導体レーザは、位相制御領域を
内蔵してないタイプのものである。このような分布帰還
型半導体レーザは、上述したように、端面における反射
率およびグレーティングの位相が両側の端面で異なって
いる非対称構造であると、分布帰還のブラッグ波長とは
異なる波長で単一モード発振することが知られている。
ここで用いた分布帰還型半導体レーザはこの条件を満た
したものであった。また、外部注入光の波長は、この分
布帰還型半導体レーザのブラッグ波長に一致するように
設定した。
【００１２】図２を参照すると、注入光パワーの増加に
伴う分布帰還型半導体レーザの発振周波数が変化するこ
とがわかる。これは、外部注入光により分布帰還型半導
体レーザ内の空間的なキャリア分布が変化し、これによ
る発振条件の変化に伴って発振周波数が変化したためで
ある。ここで、周波数の変化量に着目すると、注入電流
によって変調できる半導体レーザの周波数変化量は１０
ＧＨｚ程度であるのに対し、この実験結果では数１０Ｇ
Ｈｚにわたって周波数が変化していることがわかる。
伴う分布帰還型半導体レーザの発振周波数が変化するこ
とがわかる。これは、外部注入光により分布帰還型半導
体レーザ内の空間的なキャリア分布が変化し、これによ
る発振条件の変化に伴って発振周波数が変化したためで
ある。ここで、周波数の変化量に着目すると、注入電流
によって変調できる半導体レーザの周波数変化量は１０
ＧＨｚ程度であるのに対し、この実験結果では数１０Ｇ
Ｈｚにわたって周波数が変化していることがわかる。
【００１３】図３は、比較例として、発振している分布
反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）に外部光を注入し
た場合の周波数変化を示す。この図は、T.Durhuus, R.
J.S.Pedersen, B.Mikkelsen, K.E.Stubkjaer, M.Oberg,
and S.Nilsson,"Optical wavelength conversion over
18 nm at 2.5 Gb/s by DBR-LD", IEEE Photonics Tech
nology Letters, vol.5, no.1, pp.86-88, 1993に示さ
れたものである。発振光波長は１５１４ｎｍ、注入光波
長は１５３１ｎｍである。ここでは、入力変調光の平均
パワーを横軸としている。したがって、例えば入力パワ
ー０．４ｍＷというのは入力ピークパワー０．８ｍＷに
相当し、そのときの周波数変化量は６ＧＨｚとなってい
る。これに対し図２の測定では、例えば０．８ｍＷ入力
時に約１６ＧＨｚの周波数変化が観測されている。すな
わち、図３に示した比較例に比べて２倍以上の変化量で
ある。ただし、このような大きな周波数変化は注入光波
長を分布帰還型半導体レーザのブラッグ波長に一致させ
たときにのみ観測された。これは、ブラッグ波長に一致
した光の空間的な分布条件が、発振状態の変化を最も効
率良く起こすように作用するためであると考えられる。
反射型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ）に外部光を注入し
た場合の周波数変化を示す。この図は、T.Durhuus, R.
J.S.Pedersen, B.Mikkelsen, K.E.Stubkjaer, M.Oberg,
and S.Nilsson,"Optical wavelength conversion over
18 nm at 2.5 Gb/s by DBR-LD", IEEE Photonics Tech
nology Letters, vol.5, no.1, pp.86-88, 1993に示さ
れたものである。発振光波長は１５１４ｎｍ、注入光波
長は１５３１ｎｍである。ここでは、入力変調光の平均
パワーを横軸としている。したがって、例えば入力パワ
ー０．４ｍＷというのは入力ピークパワー０．８ｍＷに
相当し、そのときの周波数変化量は６ＧＨｚとなってい
る。これに対し図２の測定では、例えば０．８ｍＷ入力
時に約１６ＧＨｚの周波数変化が観測されている。すな
わち、図３に示した比較例に比べて２倍以上の変化量で
ある。ただし、このような大きな周波数変化は注入光波
長を分布帰還型半導体レーザのブラッグ波長に一致させ
たときにのみ観測された。これは、ブラッグ波長に一致
した光の空間的な分布条件が、発振状態の変化を最も効
率良く起こすように作用するためであると考えられる。
【００１４】再び図１を参照して説明する。分布帰還型
半導体レーザ１４は、位相制御領域がなく、両端面にお
ける反射率およびグレーティングの位相が非対称である
タイプの素子であり、これがバイアス回路１３からの一
定バイアス電流により発振状態におかれている。この分
布帰還型半導体レーザ１４に対し、半導体レーザ１２か
らの光が外部より注入される。半導体レーザ１２の波長
λ1 は分布帰還型半導体レーザ１４のブラッグ波長に一
致しており、また、その出力は変調回路１１により強度
変調される。これにより、分布帰還型半導体レーザ１４
の発振周波数が注入光の強度変調に応じて変調される。
このとき、波長λ1 はブラッグ波長に一致しているた
め、大きな偏移量で周波数変調をかけることが可能であ
る。分布帰還型半導体レーザ１４からは、その発振光と
ともにλ1 の外部注入光も出力される。そこで、光フィ
ルタ１５により分布帰還型半導体レーザ１４の発振光を
取り出せば、周波数偏移量の大きい周波数変調光を得る
ことができる。
半導体レーザ１４は、位相制御領域がなく、両端面にお
ける反射率およびグレーティングの位相が非対称である
タイプの素子であり、これがバイアス回路１３からの一
定バイアス電流により発振状態におかれている。この分
布帰還型半導体レーザ１４に対し、半導体レーザ１２か
らの光が外部より注入される。半導体レーザ１２の波長
λ1 は分布帰還型半導体レーザ１４のブラッグ波長に一
致しており、また、その出力は変調回路１１により強度
変調される。これにより、分布帰還型半導体レーザ１４
の発振周波数が注入光の強度変調に応じて変調される。
このとき、波長λ1 はブラッグ波長に一致しているた
め、大きな偏移量で周波数変調をかけることが可能であ
る。分布帰還型半導体レーザ１４からは、その発振光と
ともにλ1 の外部注入光も出力される。そこで、光フィ
ルタ１５により分布帰還型半導体レーザ１４の発振光を
取り出せば、周波数偏移量の大きい周波数変調光を得る
ことができる。
【００１５】図４は本発明第二実施例の周波数変調光発
生装置を示すブロック構成図である。この実施例装置
は、分布帰還型半導体レーザ１４に注入するための強度
変調信号光を発生する構成が第一実施例と異なる。すな
わち、第一実施例では半導体レーザ１１を直接に変調し
ていたのに対し、本第二実施例では、光源２１からの波
長λ1 の出力光を外部の強度変調器２３により変調して
いる。強度変調器２３は変調回路２２により駆動され
る。他の構成および動作は第一実施例と同等である。
生装置を示すブロック構成図である。この実施例装置
は、分布帰還型半導体レーザ１４に注入するための強度
変調信号光を発生する構成が第一実施例と異なる。すな
わち、第一実施例では半導体レーザ１１を直接に変調し
ていたのに対し、本第二実施例では、光源２１からの波
長λ1 の出力光を外部の強度変調器２３により変調して
いる。強度変調器２３は変調回路２２により駆動され
る。他の構成および動作は第一実施例と同等である。
【００１６】図５は本発明第三実施例の周波数変調光発
生装置を示すブロック構成図である。この実施例は、分
布帰還型半導体レーザ１４の発振光を強度変調信号光が
注入される端面から取り出すためのＷＤＭカップラ３１
を備えたことが第一実施例と異なる。すなわち、半導体
レーザ１２からの波長λ1 の 強度変調信号光はＷＤＭ
カップラ３１を介して分布帰還型半導体レーザ１４に注
入され、分布帰還型半導体レーザ１４の発振出力はＷＤ
Ｍカップラ３１により分離されて出力される。ＷＤＭカ
ップラ３１の代わりに光サーキュレータまたは光カップ
ラを用いてもよい。
生装置を示すブロック構成図である。この実施例は、分
布帰還型半導体レーザ１４の発振光を強度変調信号光が
注入される端面から取り出すためのＷＤＭカップラ３１
を備えたことが第一実施例と異なる。すなわち、半導体
レーザ１２からの波長λ1 の 強度変調信号光はＷＤＭ
カップラ３１を介して分布帰還型半導体レーザ１４に注
入され、分布帰還型半導体レーザ１４の発振出力はＷＤ
Ｍカップラ３１により分離されて出力される。ＷＤＭカ
ップラ３１の代わりに光サーキュレータまたは光カップ
ラを用いてもよい。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の周波数変
調光発生装置は、周波数偏移量が大きい周波数変調光を
出力することができる。本発明は光通信に利用して特に
効果がある。
調光発生装置は、周波数偏移量が大きい周波数変調光を
出力することができる。本発明は光通信に利用して特に
効果がある。
【図１】本発明第一実施例の周波数変調光発生装置を示
すブロック構成図。
すブロック構成図。
【図２】発振している分布帰還型半導体レーザへの外部
光注入による周波数変化の実験結果を示す図。
光注入による周波数変化の実験結果を示す図。
【図３】比較例を示す図であり、発振している分布反射
型半導体レーザに外部光を注入した場合の周波数変化を
示す図。
型半導体レーザに外部光を注入した場合の周波数変化を
示す図。
【図４】本発明第二実施例の周波数変調光発生装置を示
すブロック構成図。
すブロック構成図。
【図５】本発明第三実施例の周波数変調光発生装置を示
すブロック構成図。
すブロック構成図。
１１、２２ 変調回路 １２ 半導体レーザ １３ バイアス回路 １４ 分布帰還型半導体レーザ １５ 光フィルタ ２１ 光源 ２３ 強度変調器 ３１ ＷＤＭカップラ
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体レーザと、 この半導体レーザが発振状態となるための実質的に一定
のバイアス電流をこの半導体レーザに供給するバイアス
手段と、 この半導体レーザに外部から信号光を注入してこの半導
体レーザの発振周波数を変化させる光注入手段とを備え
た周波数変調光発生装置において、 前記半導体レーザは実質的に位相制御領域を含まず両端
面における反射率およびグレーティングの位相が非対称
に形成された分布帰還型半導体レーザであり、 前記光注入手段は前記信号光として前記分布帰還型半導
体レーザのブラッグ波長に実質的に一致する強度変調信
号光を発生する手段を含むことを特徴とする周波数変調
光発生装置。 - 【請求項２】 前記分布帰還型半導体レーザの発振光を
前記強度変調信号光が注入される端面とは別の端面から
前記強度変調信号光と分離して取り出す手段を含む請求
項１記載の周波数変調光発生装置。 - 【請求項３】 前記分布帰還型半導体レーザの発振光を
前記強度変調信号光が注入される端面から取り出す手段
を含む請求項１記載の周波数変調光発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11593195A JPH08316556A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 周波数変調光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11593195A JPH08316556A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 周波数変調光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316556A true JPH08316556A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14674737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11593195A Pending JPH08316556A (ja) | 1995-05-15 | 1995-05-15 | 周波数変調光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08316556A (ja) |
-
1995
- 1995-05-15 JP JP11593195A patent/JPH08316556A/ja active Pending
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