JPS6164182A - Optical feedback type semiconductor laser device - Google Patents
Optical feedback type semiconductor laser deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光フアイバ通信用光源として用いることがで
きる光帰還型半導体レーザ装置の改良に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an improvement in an optical feedback semiconductor laser device that can be used as a light source for optical fiber communications.
従来例の構成とその問題点
半導体レーザを光通信用光源として用いる際には、半導
体レーザは、単一縦モード発振をしていることが望まし
い。しかし1通常のへき開による共振器面をもつ半導体
レーザ単体では完全な単一縦モード発振を実現するのは
困難であり、また。Conventional Structure and Problems When using a semiconductor laser as a light source for optical communication, it is desirable that the semiconductor laser oscillate in a single longitudinal mode. However, it is difficult to achieve complete single longitudinal mode oscillation with a single semiconductor laser having a cavity surface formed by normal cleavage.
光ファイバと結合した場合には、光フアイバ端面からの
微小な戻り光が半導体レーザ素子へ帰還し、半導体レー
ザ素子の雑音増加、縦モードスペクトルの変化を誘起し
、半導体レーザ装置の安定化。When coupled with an optical fiber, a small amount of return light from the end face of the optical fiber returns to the semiconductor laser element, increasing noise in the semiconductor laser element and changing the longitudinal mode spectrum, thereby stabilizing the semiconductor laser device.
高品質化への障害となっている。This is an obstacle to achieving high quality.
これを解決する一つの方法として、第1図、に示すよう
な、半導体レーザ素子への帰還光を積極的に利用した複
合共振器構成の半導体レーザ装置がある。半導体レーザ
素子1の共振器端面2から出射しだレーザ光3は、レン
ズ4を通過し反射体5により反射され、反射光6は再び
レンズ4を通過し、半導体レーザ素子1に入射する。One way to solve this problem is to use a semiconductor laser device having a composite resonator structure, which actively utilizes feedback light to the semiconductor laser element, as shown in FIG. Laser light 3 emitted from the resonator end face 2 of the semiconductor laser device 1 passes through the lens 4 and is reflected by the reflector 5, and the reflected light 6 passes through the lens 4 again and enters the semiconductor laser device 1.
このような外部共振器の構成では、半導体レーザは非常
に雑音が少なく安定に単一縦モード発振を行い、変調、
特にアナログ変調を行う際、変調に伴う半導体レーザの
発振周波数変化が抑圧される。この時、半導体レーザ素
子と反射体との光路長り或いは1反則体の反則率r。を
大きくするほど発振周波数変化を抑圧することができる
。With this type of external cavity configuration, the semiconductor laser stably oscillates in a single longitudinal mode with very little noise, allowing for modulation,
Particularly when performing analog modulation, changes in the oscillation frequency of the semiconductor laser due to modulation are suppressed. At this time, the optical path length between the semiconductor laser element and the reflector or the fouling rate r of one fouling body. The larger the oscillation frequency is, the more the oscillation frequency change can be suppressed.
半導体レーザの変調による発振周波数変化が大きいと、
これは、実効的に半導体レーザのスペクトル幅が拡がっ
たことと等価である。スペクトル幅が拡がると、波長分
散により伝送系における信号伝送の誤り率が増加し、長
距離伝送が難しくなり、また、アナログ伝送系では歪等
が増加してしまい、実用上大きな問題であった。そのだ
め、いかにこの変調による発振周波数変化を抑圧できる
かが、高品質な信号伝送を行う際の重要な問題となって
くる。それ故、第1図に示しだ構成で、Lが大きいほど
発振周波数変化が抑圧されるが、第1図に示した構成で
はLを大きくすると、半導体レーザ、レンズ、反射体の
軸ずれが起こり易く。If the oscillation frequency change due to semiconductor laser modulation is large,
This is equivalent to effectively expanding the spectrum width of the semiconductor laser. As the spectral width increases, the error rate of signal transmission in the transmission system increases due to chromatic dispersion, making long-distance transmission difficult, and distortion and the like increase in analog transmission systems, which is a major problem in practice. However, how to suppress the oscillation frequency change due to this modulation becomes an important issue when performing high-quality signal transmission. Therefore, in the configuration shown in Figure 1, the larger L is, the more the oscillation frequency change is suppressed, but in the configuration shown in Figure 1, increasing L causes axis misalignment of the semiconductor laser, lens, and reflector. Easy.
半導体レーザの不安定化の原因となる。また、装置が大
型化するという問題もあり、Lに限界があった。It causes instability of the semiconductor laser. There is also the problem that the device becomes larger, and there is a limit to the length of the device.
第2図は、特開昭57−28391号に示されている外
部共振器型レーザで、7は光ファイバ、7人は球状部、
7Bは半透光膜、7Gはテーパ部である。このような構
成では、レンズ、平面鏡を用いることなく、その役目を
一本の光ファイバ7によって行っているだめ、光路長り
及び反射率を任意に選択することができ、光路長りを大
きくしても、小型化が可能である。しかしこの例では、
半導体レーザは、外部共振器構成をとっているものの、
半導体レーザを縦モード間隔を密にした縦多モード発振
させることを目的としており、光通信用光源として用い
る場合には、単一モード発振の半導体レーザと比べて誤
り率が高く、雑音レベルも高くなる。また、レーザ光出
力8の取シ出しを、外部共振器の共振器端面であるファ
イバ端面7Cから取り出し、半導体レーザへき開面1a
に反射増加膜をつけており、光ファイバ了の長さについ
ても、明確に規定していない。。Figure 2 shows an external cavity type laser shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-28391, where 7 is an optical fiber, 7 is a spherical part,
7B is a semi-transparent film, and 7G is a tapered portion. In such a configuration, since the role is performed by a single optical fiber 7 without using lenses or plane mirrors, the optical path length and reflectance can be arbitrarily selected, and the optical path length can be increased. However, miniaturization is possible. But in this example,
Although semiconductor lasers have an external cavity configuration,
The purpose is to make a semiconductor laser oscillate in multiple longitudinal modes with close longitudinal mode spacing, and when used as a light source for optical communications, it has a higher error rate and higher noise level than a semiconductor laser with single mode oscillation. Become. Further, the laser light output 8 is taken out from the fiber end face 7C which is the resonator end face of the external resonator, and the semiconductor laser cleavage plane 1a is
The length of the optical fiber is not clearly defined. .
発明の目的
本発明は、上記従来の問題点を解決し、光ファイバを用
いて、スペクトル線幅の狭い単一縦モード発振を行い、
変調に対する発振周波数変化が抑圧された光通信用光源
に好適な光帰還型半導体レーザ装置を供給することを目
的とする。OBJECT OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems, performs single longitudinal mode oscillation with a narrow spectral linewidth using an optical fiber,
It is an object of the present invention to provide an optical feedback semiconductor laser device suitable for a light source for optical communication, in which oscillation frequency change due to modulation is suppressed.
発明の構成
本発明は、活性層の屈折率がn1、共振器長が61の化
合物半導体よりなる光学長n1β1の半導体レーザ素子
の一方の出射端面に対向して屈折率n2の光ファイバを
配置し、前記光ファイバの前記半導体レーザ素子からの
距離e2の遠端に、高振幅反射率r。を持つ光学素子を
有して、n2e2/n、 g1≧100 + rO≧0
・7とし、前記半導体レーザ素子からの出射光を前記半
導体レーザ素子に帰還して、単一縦モード発振の半導体
レーザ素子とし、光速をCとして、変調周波数へ< C
/2n2t2あるいは九=C/2n2β2及びその高調
波で変調を行い、前記半導体レーザ素子の他方の出射端
面から出射光を取シ出す構成である。高振幅反射率r。Structure of the Invention The present invention is characterized in that an optical fiber with a refractive index of n2 is disposed opposite to one output end face of a semiconductor laser element with an optical length of n1β1 made of a compound semiconductor with an active layer having a refractive index of n1 and a cavity length of 61. , a high amplitude reflectance r at the far end of the optical fiber at a distance e2 from the semiconductor laser element. n2e2/n, g1≧100 + rO≧0
7, the emitted light from the semiconductor laser element is returned to the semiconductor laser element to form a single longitudinal mode oscillation semiconductor laser element, and the speed of light is C, and the modulation frequency is < C.
/2n2t2 or 9=C/2n2β2 and its harmonics are used for modulation, and the emitted light is extracted from the other emitting end facet of the semiconductor laser element. High amplitude reflectance r.
を持つ光学素子としては、反射増加膜、集束性光伝送体
の一端に形成されたグレーティング等を用いることがで
き、また光学素子に対向して光検出器を配置して、半導
体レーザからの出射光の一部を前記光検出器により受光
し、前記受光出力により前記半導体レーザ素子の駆動電
源回路に電気的帰還を施してもよく、また、光ファイバ
として、偏波面保存光ファイバを用いてもよい。As the optical element, a reflection increasing film, a grating formed at one end of the focusing light transmitter, etc. can be used.Also, a photodetector is placed opposite the optical element to detect the output from the semiconductor laser. A part of the emitted light may be received by the photodetector, and the received light output may be electrically fed back to the drive power circuit of the semiconductor laser element.Also, a polarization maintaining optical fiber may be used as the optical fiber. good.
実施例の説明
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。第3
図に第1の実施例を示す。第3図において、半導体レー
ザ素子9の出射端面1Qから出射したレーザ光11は光
ファイバ12に結合され。DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Third
The figure shows a first embodiment. In FIG. 3, a laser beam 11 emitted from an output end face 1Q of a semiconductor laser element 9 is coupled to an optical fiber 12.
高振幅反射率を持つ光学素子、ここでは反射増加膜13
によって反射され、再び半導体レーザ素子9に入射する
。まだ、半導体レーザ素子9の出射端面14から出射し
たレーザ光15を光ファイバ16に結合する。An optical element with high amplitude reflectance, here a reflection increasing film 13
The light is reflected by the laser beam and enters the semiconductor laser device 9 again. The laser beam 15 emitted from the emission end face 14 of the semiconductor laser element 9 is still coupled to the optical fiber 16.
一部に、外部共振器構成の半導体レーザと言ってもその
特性は、外部共振器長、光帰還量、帰還光の出射光に対
する位相条件等により、半導体レーザの特性は極めて異
なるものである。本発明の目的は、半導体レーザの発振
縦モードを完全な単一モード発振とし、低雑音であり、
変調を行っても発振周波数が変化しないことを特徴とす
る半導体レーザを供給することにある。この観点から、
半導体レーザの特性を解析すると、02g□/n、β。Even though it is called a semiconductor laser having an external resonator configuration, the characteristics of the semiconductor laser are extremely different depending on the length of the external resonator, the amount of optical feedback, the phase condition of the feedback light with respect to the emitted light, and the like. The purpose of the present invention is to make the oscillation longitudinal mode of a semiconductor laser a complete single mode oscillation, to have low noise,
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser whose oscillation frequency does not change even when modulated. From this point of view,
Analyzing the characteristics of a semiconductor laser, it is 02g□/n, β.
>100 、 ro≧0・7の場合、半導体レーザを変
調を行っても発振周波数変化が極めて小さく、また反射
雑音が抑圧され、スペクトル線幅の狭い単一縦モード発
振が実現され、非常に優れた特性を得ることができた。>100, ro≧0.7, even if the semiconductor laser is modulated, the oscillation frequency change is extremely small, reflection noise is suppressed, and single longitudinal mode oscillation with a narrow spectral linewidth is realized, which is extremely excellent. We were able to obtain the following characteristics.
また変調に関してこのような半導体レーザを変調した場
合、通常、変調度mを大きくしていくと雑音が増加し易
いが、変調周波数を九<、C/2n、、12とすること
により、m = 0.7としても相対雑音強度RIN=
1s5dB/Hz という低雑音が実現できる。また
、f、 = C/2n212 及びその高調波で変調
することにより、変調度m′:1とすることができる。Regarding modulation, when such a semiconductor laser is modulated, noise tends to increase as the modulation degree m increases, but by setting the modulation frequency to 9<, C/2n, , 12, m = Even if 0.7, relative noise intensity RIN=
Low noise of 1s5dB/Hz can be achieved. Further, by modulating with f, = C/2n212 and its harmonics, the modulation degree can be set to m':1.
また、外部共振器として光ファイバを用いているので、
外部共振器長を大きくしても、小型化が可能である。In addition, since an optical fiber is used as an external resonator,
Even if the external resonator length is increased, size reduction is possible.
第4図は、第2の実施例であり、高振幅反射率を持つ光
学素子として、集束性光伝送体の一端に形成されたグレ
ーティング17を用いたものである。FIG. 4 shows a second embodiment, in which a grating 17 formed at one end of a convergent light transmitter is used as an optical element having a high amplitude reflectance.
このようにすれば、グレーティング16の形成角度を変
えることにより、発振周波数を選択することができる。In this way, the oscillation frequency can be selected by changing the angle at which the grating 16 is formed.
第5図は第3の実施例であり、グレーティング17に対
向して光検出器18を配置し、半導体レーザ素子8から
の出射光の一部を光検出器18により受光し、受光出力
により半導体レーザ素子9の、駆動電源回路19に電気
的帰還を行っている。FIG. 5 shows a third embodiment, in which a photodetector 18 is arranged opposite to a grating 17, a part of the emitted light from the semiconductor laser element 8 is received by the photodetector 18, and the output of the received light is used to Electrical feedback is provided to the drive power supply circuit 19 of the laser element 9.
このようにすれば、パワーサーボ機構を備えた半導体レ
ーザ装置となり、光出力の安定化が図られる。In this way, the semiconductor laser device is equipped with a power servo mechanism, and the optical output can be stabilized.
また、光ファイバ12を偏波面保存光ファイノくとすれ
ば、TEモモ−発振している半導体レーザを有効に光フ
ァイバに結合でき、また、半導体レーザへの帰還光を同
じTEモードのみとできるため優れた特性が安定に得ら
れる。Furthermore, if the optical fiber 12 is a polarization-maintaining optical fiber, the semiconductor laser oscillating in TE mode can be effectively coupled to the optical fiber, and the feedback light to the semiconductor laser can be made only in the same TE mode. Excellent properties can be stably obtained.
発明の効果 以上のように本発明は、光ファイバを用いて。Effect of the invention As described above, the present invention uses optical fibers.
n2A2/n+L≧100 、 ro≧0.7 とする
ことにより、半導体レーザへの光帰還を行うことによっ
て、反射雑音を抑圧し、スペクトル線幅の狭い単一縦モ
ード発振とすることができ、変調を行っても発振周波数
変化の極めて小さいレーザを供給でき、変調周波数を九
≦C/2n2g2とすることにより、変調度を大きくし
ても低雑音が実現でき、九=C/2n2β2及びその高
調波で変調することにより、変調度をm=1とすること
ができ、また、外部共振器長を大キクシても小型化が可
能であり、光通信用光源あるいは光フアイバセンサー用
光源等に用いる場合に極めて有利な従来にない効果を発
揮する光帰還型半導体レーザ装置を実現するものである
。By setting n2A2/n+L≧100 and ro≧0.7, by performing optical feedback to the semiconductor laser, reflection noise can be suppressed and single longitudinal mode oscillation with a narrow spectral linewidth can be achieved, resulting in modulation. Even if the modulation frequency is set to 9≦C/2n2g2, low noise can be achieved even if the modulation degree is increased, and 9=C/2n2β2 and its harmonics. By modulating with The present invention provides an optical feedback semiconductor laser device that exhibits unprecedented effects that are extremely advantageous.
第1図、第2図は従来例の光帰還型半導体レーザ装置の
概略断面図、第3図〜第5図は本発明の実施例の光帰還
型半導体レーザ装置の構成図である。
9・・・・・・半導体レーザ素子、10.14・・・・
・・出射端面、11.15・・・…レーザ光、12.1
6・・・・・・光ファイバ、13・・・・・・反射増加
膜、1了・・・・・・グレーティング、18・・・・・
・光検出器、19・・・・・・駆動電源回路。
代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図
第2図
第3図
第4図
Iり1 and 2 are schematic cross-sectional views of conventional optical feedback semiconductor laser devices, and FIGS. 3 to 5 are configuration diagrams of optical feedback semiconductor laser devices according to embodiments of the present invention. 9... Semiconductor laser element, 10.14...
...Emission end face, 11.15...Laser light, 12.1
6... Optical fiber, 13... Reflection increasing film, 1 Ryo... Grating, 18...
- Photodetector, 19... Drive power supply circuit. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure I
Claims (5)
合物半導体よりなる光学長n_1l_1の半導体レーザ
素子の一方の出射端面に対向して屈折率n_2の光ファ
イバを配置し、前記光ファイバの前記半導体レーザ素子
からの距離l_2の遠端に、高振幅反射率r_0を持つ
光学素子を有してn_2l_2/n_1l_1≧100
、r_0≧0.7とし、前記半導体レーザ素子からの出
射光を前記半導体レーザ素子に帰還して単一縦モード発
振の半導体レーザ素子とし、光速をCとして変調周波数
0≦f_m≦C/2n_2l_2あるいはf_m=C/
2n_2l_2及びその高周波で変調を行い、前記半導
体レーザ素子の他方の出射端面から出射光を取り出すこ
とを特徴とする光帰還型半導体レーザ装置。(1) An optical fiber with a refractive index of n_2 is arranged opposite to one output end face of a semiconductor laser element with an optical length of n_1l_1 made of a compound semiconductor with an active layer having a refractive index of n_1 and a cavity length of l_1, and the optical fiber has a refractive index of n_2. An optical element having a high amplitude reflectance r_0 is provided at the far end of the distance l_2 from the semiconductor laser element, so that n_2l_2/n_1l_1≧100
, r_0≧0.7, the emitted light from the semiconductor laser device is returned to the semiconductor laser device to form a single longitudinal mode oscillation semiconductor laser device, the speed of light is C, the modulation frequency is 0≦f_m≦C/2n_2l_2, or f_m=C/
An optical feedback semiconductor laser device characterized in that modulation is performed using 2n_2l_2 and its high frequency, and emitted light is extracted from the other emission end facet of the semiconductor laser element.
増加膜を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の光帰還型半導体レーザ装置。(2) The optical feedback semiconductor laser device according to claim 1, wherein a reflection increasing film is used as the optical element having a high amplitude reflectance r_0.
性光伝送体の一端に形成されたグレーティングを用いる
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光帰還型
半導体レーザ装置。(3) The optical feedback semiconductor laser device according to claim 1, characterized in that a grating formed at one end of the convergent light transmission body is used as the optical element having a high amplitude reflectance r_0.
光検出器を配置し、半導体レーザからの出射光の一部を
前記光検出器により受光し、前記受光出力により前記半
導体レーザ素子の駆動電源回路に電気的帰還を施すこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光帰還型半導
体レーザ装置。(4) Opposing the optical element with high amplitude reflectance r_0,
A patent claim characterized in that a photodetector is arranged, a part of the light emitted from the semiconductor laser is received by the photodetector, and the received light output is electrically fed back to the drive power circuit of the semiconductor laser element. The optical feedback semiconductor laser device according to item 1.
ファイバを用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の光帰還型半導体レーザ装置。(5) Claim 1, characterized in that a polarization maintaining optical fiber is used as the optical fiber with a refractive index of n_2.
The optical feedback semiconductor laser device described in .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18584384A JPS6164182A (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | Optical feedback type semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18584384A JPS6164182A (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | Optical feedback type semiconductor laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6164182A true JPS6164182A (en) | 1986-04-02 |
Family
ID=16177846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18584384A Pending JPS6164182A (en) | 1984-09-05 | 1984-09-05 | Optical feedback type semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6164182A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5832011A (en) * | 1993-03-25 | 1998-11-03 | British Telecommunications Public Limited Company | Laser |
KR100594059B1 (en) | 2004-09-17 | 2006-06-30 | 삼성전자주식회사 | Semiconductor optical amplifier light source |
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- 1984-09-05 JP JP18584384A patent/JPS6164182A/en active Pending
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