JPS6095508A - 回折格子形光合波器 - Google Patents
回折格子形光合波器Info
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- JPS6095508A JPS6095508A JP20419083A JP20419083A JPS6095508A JP S6095508 A JPS6095508 A JP S6095508A JP 20419083 A JP20419083 A JP 20419083A JP 20419083 A JP20419083 A JP 20419083A JP S6095508 A JPS6095508 A JP S6095508A
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- JP
- Japan
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- laser array
- diffraction grating
- multiplexer
- laser
- light
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29304—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating
- G02B6/29305—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by diffraction, e.g. grating as bulk element, i.e. free space arrangement external to a light guide
- G02B6/2931—Diffractive element operating in reflection
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/2938—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光通信用光波長多重伝送方式に適用される回
折格子形光合波器に関する。
折格子形光合波器に関する。
一般に、光波長多重伝送方式においては、送信側で複数
の異なる波長の光信号を発生させ。
の異なる波長の光信号を発生させ。
これ等の光信号を合波器により１本の光ファイバに多重
化して伝送する。これに用いられる合波器としては、干
渉膜形と回折格子形とがあるが、後者の方が高密度の波
長多重化に適している。
化して伝送する。これに用いられる合波器としては、干
渉膜形と回折格子形とがあるが、後者の方が高密度の波
長多重化に適している。
従来用いられている回折格子形合波器は、第１図の構成
口に見られるように、伝送路に接続される１本の出射用
ファイバ１−０と、それぞれの光源に接続される複数の
入射用ファイバ１−１．・・・、１−Ｎとは近接して配
列され、ファイバアレイを構成している。入射用ファイ
バよりそれぞれ出射した光ビームはレンズ２により平行
ビームとなり９回折格子６に到達する。
口に見られるように、伝送路に接続される１本の出射用
ファイバ１−０と、それぞれの光源に接続される複数の
入射用ファイバ１−１．・・・、１−Ｎとは近接して配
列され、ファイバアレイを構成している。入射用ファイ
バよりそれぞれ出射した光ビームはレンズ２により平行
ビームとなり９回折格子６に到達する。
回折格子３は、それぞれ到達した光の波長に応じて光ビ
ームを回折させ、その結果、各入射用ファイバ１−１〜
１−Ｎから出射した波長λ１〜λＮの光ビームは総て出
射用ファイバ１−０に合波される。なお、第１図におい
て、光の方向を示す矢印を逆にすれば分波器として用い
られる。
ームを回折させ、その結果、各入射用ファイバ１−１〜
１−Ｎから出射した波長λ１〜λＮの光ビームは総て出
射用ファイバ１−０に合波される。なお、第１図におい
て、光の方向を示す矢印を逆にすれば分波器として用い
られる。
この種の回折格子形では１合波器に限らず。
分波器においても入射用ファイバのコア径が出射用ファ
イバコア径に較べて小さい程、損失スペクトラムの通過
域がより低損失で、かつ平坦な特性を示す。又、遮断域
への立上り特性がより急峻になり５合波または分波器と
して望ましい特性となる。
イバコア径に較べて小さい程、損失スペクトラムの通過
域がより低損失で、かつ平坦な特性を示す。又、遮断域
への立上り特性がより急峻になり５合波または分波器と
して望ましい特性となる。
昭和５５年度電子通信学会総合全国大会の予講、Ｓ４−
１１．渡辺、野須、藤井氏による゛長波長帯合波・分波
器の検討”には、出射用ファイバのコア径６０μｍに対
して、入射用ファイバはコア径４０μｍのものを用いて
損失スペクトラムの改善を計っていることの記載がある
。一方。
１１．渡辺、野須、藤井氏による゛長波長帯合波・分波
器の検討”には、出射用ファイバのコア径６０μｍに対
して、入射用ファイバはコア径４０μｍのものを用いて
損失スペクトラムの改善を計っていることの記載がある
。一方。
高密度の波長多重伝送に適した半導体レーザとしては、
製造時に１発光波長が容易、かつ精密に制御可能であり
、動作時には２発光スペクトラム幅が狭く、中心波長が
安定な特性を有するＤＦＢレーザ、ＤＢＲレーザ等が開
発されている。
製造時に１発光波長が容易、かつ精密に制御可能であり
、動作時には２発光スペクトラム幅が狭く、中心波長が
安定な特性を有するＤＦＢレーザ、ＤＢＲレーザ等が開
発されている。
回折格子への入射エネルギーに対する出射エネルギーの
割合、すなわち回折効率は一般に入説明するためのそれ
ぞれグラフおよび回折図を示したものである。第２図（
ａ）のグラフには２回折効率スペクトラム・が偏光方向
によって異なっている様子が見られる。図（ｂ）を参照
し２回折格 ４子３の溝方向に対して電界成分が垂直と
なる偏光をＳで、又平行となる偏光をＰで表わすと。
割合、すなわち回折効率は一般に入説明するためのそれ
ぞれグラフおよび回折図を示したものである。第２図（
ａ）のグラフには２回折効率スペクトラム・が偏光方向
によって異なっている様子が見られる。図（ｂ）を参照
し２回折格 ４子３の溝方向に対して電界成分が垂直と
なる偏光をＳで、又平行となる偏光をＰで表わすと。
一般に、Ｓ偏光では、高効率、広帯域であるのに対して
、Ｐ偏光では逆に低効率、狭帯域となる。従来の構成で
は、入射ファイバから出射した光ビームにはＳとＰの両
側光を含むため１回折効率はＰどＳのほぼ平均値（曲線
Ｎ）となり。
、Ｐ偏光では逆に低効率、狭帯域となる。従来の構成で
は、入射ファイバから出射した光ビームにはＳとＰの両
側光を含むため１回折効率はＰどＳのほぼ平均値（曲線
Ｎ）となり。
効率、帯域双方に関して充分な特性が得られないとい゛
う欠点がある。また、入射用ファイバ内を伝搬する光ビ
ームの偏光方向の変動により。
う欠点がある。また、入射用ファイバ内を伝搬する光ビ
ームの偏光方向の変動により。
回折効率が変動し、その結果アナログ伝送方式で特に不
要な卸音を発生する。
要な卸音を発生する。
一方、第１図のごとき従来の合波・分波器では。
ファイバアレイが多数のファイバを近接して配置してい
るために２合波・分波器自体の小形化に限界があるし、
実装時には光源と受光器とのチャンネル毎の接続のため
に、ファイバを引き回わさねばならず、広いスペースを
要するという欠点があった。さらに、損失スペクトラム
の通過域特性の平坦化は入射側ファイバのコア径を小さ
くすることによって可能であるが９合波器においては、
コアの細径化により半導体レーザとの結合やコネクタの
製作が困難となるため。
るために２合波・分波器自体の小形化に限界があるし、
実装時には光源と受光器とのチャンネル毎の接続のため
に、ファイバを引き回わさねばならず、広いスペースを
要するという欠点があった。さらに、損失スペクトラム
の通過域特性の平坦化は入射側ファイバのコア径を小さ
くすることによって可能であるが９合波器においては、
コアの細径化により半導体レーザとの結合やコネクタの
製作が困難となるため。
特性の平坦化が困難になるという欠点があった。
本発明の目的は、低損失で平坦な通過域損失特性を有し
、かつ小形で、高密度に実装が可能な回折格子形光合波
器を提供することにある。
、かつ小形で、高密度に実装が可能な回折格子形光合波
器を提供することにある。
本発明によれば、各々異なる波長で発振する複数の半導
体レーザを同一基板上に配列してなる１つのレーザアレ
イと、該レーザアレイからの出射ビームを平行ビームに
変換する少なくとも１つのレンズと、該平行ビームを回
折させ。
体レーザを同一基板上に配列してなる１つのレーザアレ
イと、該レーザアレイからの出射ビームを平行ビームに
変換する少なくとも１つのレンズと、該平行ビームを回
折させ。
再び該レンズに戻すための少なくとも１つの回折格子と
、前記の各々異なる波長の平行ビームを合流するための
少なくとも１本の光ファイバとから構成される回折格子
形光合波器が得られる。
、前記の各々異なる波長の平行ビームを合流するための
少なくとも１本の光ファイバとから構成される回折格子
形光合波器が得られる。
次に２本発明による回折格子形光合波器について実施例
を挙げ９図面を参照して説明する。
を挙げ９図面を参照して説明する。
第３図は本発明による実施例の構成を側面図により示し
たものである。この図において、レンズ２および回折格
子３は従来例と変わらないが、入射用ファイバのアレイ
に代ってレーザアレイ１１が・直接に組込まれており、
したがって。
たものである。この図において、レンズ２および回折格
子３は従来例と変わらないが、入射用ファイバのアレイ
に代ってレーザアレイ１１が・直接に組込まれており、
したがって。
出射用の光ファイバ１２が１本だけ用いられている。第
４図（ａ）および（ｂ）は、第６図におけるレーザアレ
イ１１の具体的な構成をそれぞれ側断面図および正面断
面図により示している。このレーザアレイ１１は４つの
互に区切られた発光部１ｌ−１ａ、１ｌ−１ｂ、１ｌ−
１ｃ、１ｌ−１ｄを有し。
４図（ａ）および（ｂ）は、第６図におけるレーザアレ
イ１１の具体的な構成をそれぞれ側断面図および正面断
面図により示している。このレーザアレイ１１は４つの
互に区切られた発光部１ｌ−１ａ、１ｌ−１ｂ、１ｌ−
１ｃ、１ｌ−１ｄを有し。
それぞれの発光部に近接して形成された格子間隔が少し
ずつ異なる分布帰還形ブラッグ反射器（ＤＦＢ） １１
−２ａ、、 １１−２ｂ、 １１−２ｃ、 １１−２ｄ
によって、扉に異なる４つの波長に精密に制御されてい
る。個々のレーザはそれぞれ電極１ｌ−ｄ ３ａ、 １１−３ｂ、 １１−３ｃ、 １１−３ｄｌと
１１−４によって独立に駆動することができる。レーザ
アレイ１１からの出射光は常に直線偏光であり、その向
きは第４図において矢印で示した向きとなる。したがっ
て、出射光は総ての回折格子に対して、第２因における
Ｓ波となり、高効率で広帯域な回折効率が安定して得ら
れることになる。
ずつ異なる分布帰還形ブラッグ反射器（ＤＦＢ） １１
−２ａ、、 １１−２ｂ、 １１−２ｃ、 １１−２ｄ
によって、扉に異なる４つの波長に精密に制御されてい
る。個々のレーザはそれぞれ電極１ｌ−ｄ ３ａ、 １１−３ｂ、 １１−３ｃ、 １１−３ｄｌと
１１−４によって独立に駆動することができる。レーザ
アレイ１１からの出射光は常に直線偏光であり、その向
きは第４図において矢印で示した向きとなる。したがっ
て、出射光は総ての回折格子に対して、第２因における
Ｓ波となり、高効率で広帯域な回折効率が安定して得ら
れることになる。
その結果、従来の合波器における偏光方向の変動に起因
する雑音が発生しない。又、半導体レーザの発光径は非
常に小さく：（５Ｘ０．５μｍ程度）。
する雑音が発生しない。又、半導体レーザの発光径は非
常に小さく：（５Ｘ０．５μｍ程度）。
従来の構成における入射用ファイバのコア径を小さくし
たことと同じ効果がある。したがって。
たことと同じ効果がある。したがって。
レーザの発光波長の変動に対しても、安定した２
出射用ファイバｔへの結合効率が得られる。なお１以上
のようなレーザアレイについては、数少ないが基礎的な
実験結果が「Ｋ、Ａ１Ｋ１．、 Ｍ。
のようなレーザアレイについては、数少ないが基礎的な
実験結果が「Ｋ、Ａ１Ｋ１．、 Ｍ。
ＮａＫａｍｕｒａ、 ａｎｄ、 Ｊ、Ｕｍｅｄａ、 ”
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｌｉｇ
ｈｔ ５ｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈ ｍｏ −ｎｏｌｉｔｈ
ｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ ｄｉｓｔｒｉ
ｂｕ−ｔｅｄ−ｆｅｅｄｂａＣｈ ｄｉｏｄｅ コａ、
５ｅｒｓ ”、Ａｐｐｌｊ、ｅｄｐｈｙｓｉ、ｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、２９．Ｎｏ、８．ｐｐ−５０６
−５０７，Ｏｃｌ：１９７６Ｊにより報告されており。
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ ｌｉｇ
ｈｔ ５ｏｕｒｃｅ ｗｉｔｈ ｍｏ −ｎｏｌｉｔｈ
ｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｅｒｇｒａｔｅｄ ｄｉｓｔｒｉ
ｂｕ−ｔｅｄ−ｆｅｅｄｂａＣｈ ｄｉｏｄｅ コａ、
５ｅｒｓ ”、Ａｐｐｌｊ、ｅｄｐｈｙｓｉ、ｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ、２９．Ｎｏ、８．ｐｐ−５０６
−５０７，Ｏｃｌ：１９７６Ｊにより報告されており。
今後の製造技術の進展に伴って工業的に充分実現し得る
デバイスである。
デバイスである。
第５図（ａ）および（ｂ）は９本発明による他の実施例
の構成をそれぞれ上面図および側面図により示したもの
である。図において、出射用光ファイバ２２．レンズ２
６および回折格子２４が合波機能を受持っており、レー
ザアレイ２１はヒートシンク２５の上に固定される。レ
ーザアレイ２１の各々異なる波長で発生する複数のレー
ザは、複数の端子２８からボンディングワイヤ２９を介
してそれぞれ駆動される。上記全てのエレメントは、ベ
ース２６に固定され、カバー２７により保護されている
。実装の方法は、従来のＩＣと同様なパッケージ形式が
採られるから、プリント板上で、直接他の：［Ｃ，ＴＪ
Ｓ工等と共に実装が可能となり、装置も小形になる。
の構成をそれぞれ上面図および側面図により示したもの
である。図において、出射用光ファイバ２２．レンズ２
６および回折格子２４が合波機能を受持っており、レー
ザアレイ２１はヒートシンク２５の上に固定される。レ
ーザアレイ２１の各々異なる波長で発生する複数のレー
ザは、複数の端子２８からボンディングワイヤ２９を介
してそれぞれ駆動される。上記全てのエレメントは、ベ
ース２６に固定され、カバー２７により保護されている
。実装の方法は、従来のＩＣと同様なパッケージ形式が
採られるから、プリント板上で、直接他の：［Ｃ，ＴＪ
Ｓ工等と共に実装が可能となり、装置も小形になる。
以」二の説明により明らかなように１本発明によれば、
レーザと一体で構成されるから、従来の合波器にくらべ
て低損失、広帯域、低雑音。
レーザと一体で構成されるから、従来の合波器にくらべ
て低損失、広帯域、低雑音。
小形および高密度の多重合波器が得られる。特に、ＤＢ
ＲやＤＦＢ構造のレーザアレイと組合せると９発光波長
の高安定性と単一軸モード発振とにより、従来不可能で
あった波長間隔の狭い高密度波長多重伝送が実現できる
。又、このような合波器は、マルチモードファイバを用
いた近距離伝送のみならず、材料分散の抑制が不可欠な
シングルモードファイバを用いた長距離大容量伝送にも
適用できるなど、経済性の向上に対して得られる効果は
太きい。
ＲやＤＦＢ構造のレーザアレイと組合せると９発光波長
の高安定性と単一軸モード発振とにより、従来不可能で
あった波長間隔の狭い高密度波長多重伝送が実現できる
。又、このような合波器は、マルチモードファイバを用
いた近距離伝送のみならず、材料分散の抑制が不可欠な
シングルモードファイバを用いた長距離大容量伝送にも
適用できるなど、経済性の向上に対して得られる効果は
太きい。
第１図は従来の回折格子形合波器の構成例を）および回
折図、第６図は本発明による実施例の構成を示す側面図
、第４図（ａ）および（ｂ）は、第６図におけるレーザ
アレイの具体的な構成を示すそれぞれ側断面図および正
面断面図、第５図（ａ）および（１））は１本発明によ
る他の実施例の構成を示すそれぞれ上面図および側面図
である。 図において、２．２３はレンズ、３．２４は回折格子、
１１．２１はレーザアレイ、１２．２２は光ノアイバ、
２５はヒートシンク、２６はベース。 ２７はカバー、２８は端子、 １ｌ−１ａ、 １ｌ−１
ｂ。 １ｌ−１ｃ、１ｌ−１ｄは発光部、１ｌ−２ａはブラッ
ク反射器、１１−３ａ、 １１−３ｂ、 １１−３ｃ、
１１−３ｄ。 １１−４は電極である。 さ （ へ１ へ。 Ｊユ 回覧波＋！ｒ−Ｅ
折図、第６図は本発明による実施例の構成を示す側面図
、第４図（ａ）および（ｂ）は、第６図におけるレーザ
アレイの具体的な構成を示すそれぞれ側断面図および正
面断面図、第５図（ａ）および（１））は１本発明によ
る他の実施例の構成を示すそれぞれ上面図および側面図
である。 図において、２．２３はレンズ、３．２４は回折格子、
１１．２１はレーザアレイ、１２．２２は光ノアイバ、
２５はヒートシンク、２６はベース。 ２７はカバー、２８は端子、 １ｌ−１ａ、 １ｌ−１
ｂ。 １ｌ−１ｃ、１ｌ−１ｄは発光部、１ｌ−２ａはブラッ
ク反射器、１１−３ａ、 １１−３ｂ、 １１−３ｃ、
１１−３ｄ。 １１−４は電極である。 さ （ へ１ へ。 Ｊユ 回覧波＋！ｒ−Ｅ
Claims (1)
- １、各々異なる波長で発振する複数の半導体レーザを同
一基板上に配列してなる１つのレーザアレイと、該レー
ザアレイからの出射ビームを平行ビームに変換する少な
くとも１つのレンズと、該平行ビームを回折させ、再び
該レンズに戻すための少なくとも１つの回折格子と、前
記の各々異なる波長の平行ビームを合流するための少な
くとも１本の光ファイバとから、構成される回折格子形
光合波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20419083A JPS6095508A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 回折格子形光合波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20419083A JPS6095508A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 回折格子形光合波器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6095508A true JPS6095508A (ja) | 1985-05-28 |
Family
ID=16486322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20419083A Pending JPS6095508A (ja) | 1983-10-31 | 1983-10-31 | 回折格子形光合波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6095508A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741390B2 (en) | 2002-05-02 | 2004-05-25 | Fujitsu Limited | Variable wavelength light source apparatus and optical amplifier using same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56110908A (en) * | 1980-02-06 | 1981-09-02 | Takumi Tomijima | Wave combination and distribution method of optical signal for optical multiplex communication |
| JPS5729005A (en) * | 1980-07-30 | 1982-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical branching filter |
-
1983
- 1983-10-31 JP JP20419083A patent/JPS6095508A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56110908A (en) * | 1980-02-06 | 1981-09-02 | Takumi Tomijima | Wave combination and distribution method of optical signal for optical multiplex communication |
| JPS5729005A (en) * | 1980-07-30 | 1982-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical branching filter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6741390B2 (en) | 2002-05-02 | 2004-05-25 | Fujitsu Limited | Variable wavelength light source apparatus and optical amplifier using same |
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