JPH07307527A - Optical semiconductor device, method of driving light source for optical communication, optical communication system using the same, and optical communication system - Google Patents
Optical semiconductor device, method of driving light source for optical communication, optical communication system using the same, and optical communication systemInfo
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- JPH07307527A JPH07307527A JP6122961A JP12296194A JPH07307527A JP H07307527 A JPH07307527 A JP H07307527A JP 6122961 A JP6122961 A JP 6122961A JP 12296194 A JP12296194 A JP 12296194A JP H07307527 A JPH07307527 A JP H07307527A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】動的波長変動の小さい直接偏波変調方式を用い
た光通信用光源などを構築できる光半導体装置、光通信
用光源の駆動方法、それを用いた光通信方式、及び光通
信システムである。
【構成】半導体レーザ1を光通信用光源として使う。半
導体レーザ1は、光導波路の一部に流す電流を変調して
偏波面の異なる2つの発振偏波モードがスイッチする構
造である。半導体レーザ1の変調された出力光の偏波面
の異なる2つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する
手段2と、2つの偏波モードのうち1つの光を光伝送路
9に結合させる手段と、残りの1つの光を電気信号に変
換するホトダイオード3とを備える。光伝送路9に結合
された光の変調状態が安定化されるように、前記電気信
号を元に半導体レーザ1に流す電流を制御する。
(57) [Abstract] [Purpose] An optical semiconductor device capable of constructing a light source for optical communication using a direct polarization modulation system with small dynamic wavelength fluctuation, a driving method of the light source for optical communication, and an optical communication system using the same , And an optical communication system. [Structure] The semiconductor laser 1 is used as a light source for optical communication. The semiconductor laser 1 has a structure in which a current flowing through a part of an optical waveguide is modulated and two oscillation polarization modes having different polarization planes are switched. Means 2 for branching two polarization modes of the semiconductor laser 1 having different polarization planes of the modulated output light into different propagation directions, and means for coupling one light of the two polarization modes to the optical transmission line 9. , A photodiode 3 for converting the remaining one light into an electric signal. The electric current supplied to the semiconductor laser 1 is controlled based on the electric signal so that the modulation state of the light coupled to the optical transmission line 9 is stabilized.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光半導体装置、光通信
用光源の駆動方法、それを用いた光通信方式、及び光通
信システム、特に、高速変調時においても動的波長変動
を抑え、安定に高密度の波長多重光通信を実現するため
の光通信用光源装置の駆動方法及びそれを用いた光通信
方式、光通信システムなどに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical semiconductor device, a method of driving a light source for optical communication, an optical communication system using the same, and an optical communication system, and more particularly to suppressing dynamic wavelength fluctuation even during high speed modulation. The present invention relates to a driving method of a light source device for optical communication for stably realizing high-density wavelength-division multiplexed optical communication, an optical communication system using the same, an optical communication system, and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量を拡
大することが望まれており、複数の波長あるいは光周波
数を1本の光ファイバに多重させた光周波数多重(光F
DM)伝送の開発が行なわれている。2. Description of the Related Art In recent years, it has been desired to expand the transmission capacity in the field of optical communication, and optical frequency multiplexing (optical F) in which a plurality of wavelengths or optical frequencies are multiplexed in one optical fiber.
DM) transmission is being developed.
【0003】光FDMの技術は受信方法によって2つに
大別できる。その2つは、局発光源とのビートを取って
中間周波数を得て検出するコヒーレント光通信と、波長
可変フィルタで所望の波長(周波数)の光のみを透過さ
せて検出する方法である。Optical FDM technology can be roughly classified into two types according to the receiving method. The two methods are coherent optical communication in which a beat with a local light source is taken to obtain and detect an intermediate frequency, and a method in which only a light of a desired wavelength (frequency) is transmitted by a wavelength tunable filter and detected.
【0004】ここでは、後者の波長可変フィルタを用い
た光通信方式について問題にするものである。上記波長
可変フィルタには、マッハツェンダ型、ファイバファブ
リペロ型、AO(音響光学)変調器型、半導体型などが
あり、夫々開発が進められている。Here, the latter optical communication system using a wavelength tunable filter will be a problem. The wavelength tunable filter includes a Mach-Zehnder type, a fiber Fabry-Perot type, an AO (acousto-optic) modulator type, a semiconductor type, and the like, and their development is proceeding.
【0005】マッハツェンダ型、ファイバファブリペロ
ー型は透過帯域幅が比較的自由に設計でき、数Å程度の
狭いものが得られる為、光FDM通信の周波数多重度を
大きくできる利点がある。更に、信号の偏波状態の影響
を受けないという大きなメリットがある。マッハツェン
ダ型の公知例としては、K. Oda et al.
“光FDM用フィルタのチャネル選択特性”, OCS
89−65 1989に開示があり、ファイバファブ
リペロー型の公知例としては、I. P. Kamin
ow et al. “FDMA−FSK Star
Networkwith a Tunable Opt
ical Filter Demultiplexe
r”, IEEE J. Lightwave Tec
hnol., vol.6, NO.9, p.140
6, September, 1988等に開示があ
る。しかし、これらは、光の損失がある、半導体光検出
器とフィルタの集積化が不可能で受信装置の小型化が困
難である等の欠点がある。Since the Mach-Zehnder type and the fiber Fabry-Perot type can be designed with a relatively free transmission bandwidth and a narrow band of several Å can be obtained, there is an advantage that the frequency multiplicity of the optical FDM communication can be increased. Further, there is a great merit that it is not affected by the polarization state of the signal. Known examples of the Mach-Zehnder type include K.K. Oda et al.
"Channel selection characteristics of filters for optical FDM", OCS
89-65 1989, and known examples of the fiber Fabry-Perot type include I.I. P. Kamin
ow et al. "FDMA-FSK Star
Network with a Tunable Opt
iCal Filter Demultiplexe
r ″, IEEE J. Lightwave Tec
hnol. , Vol. 6, NO. 9, p. 140
6, September, 1988 and the like. However, these have drawbacks such as loss of light, the inability to integrate the semiconductor photodetector and the filter, and the difficulty in downsizing the receiving device.
【0006】AO変調器型の場合は、透過帯域幅が大き
く数10Å程度となる為、受信制御は容易であるが、波
長多重数が大きくできない。従来例としては、“N.
Shimosaka et al. 音響光学フィルタ
を用いた波長分割/時分割複合多重型放送局内光ネット
ワーク”, OCS 91−83 1991に開示があ
る。これの欠点としては、光の損失がある、集積化不可
能である、信号の偏波状態の影響を受けるので偏波制御
が必要である等が挙げられる。In the case of the AO modulator type, since the transmission bandwidth is large and is about several tens of Å, reception control is easy, but the number of wavelength division multiplexing cannot be increased. As a conventional example, "N.
Shimosaka et al. Wavelength division / time division multiplexing multiplex optical network in broadcasting station using acousto-optic filter ", OCS 91-83 1991. The disadvantages of this are loss of light, non-integrable signal It is necessary to control the polarization because it is affected by the polarization state.
【0007】一方、半導体型の場合、例えば単一縦モー
ド化の為に光ガイド層に回折格子を備えたDFBフィル
タは、透過帯域幅を狭く(数Å)できて、光の増幅作用
(20dB程度)を合わせもち、波長多重度を大きくし
かも最低受信感度を小さくできるという利点を持つ。そ
の公知例としては、T. Numai et al.
“半導体可変波長フィルタ”, OQE 88−65
1988に開示がある。これは、半導体光検出器と同じ
材料で構成できる為、集積化可能であり小型化できる。On the other hand, in the case of the semiconductor type, for example, a DFB filter provided with a diffraction grating in an optical guide layer for realizing a single longitudinal mode can have a narrow transmission band width (several Å) and an amplification effect of light (20 dB). The advantages are that the wavelength multiplicity can be increased and the minimum receiving sensitivity can be reduced. A known example thereof is T.W. Numai et al.
"Semiconductor variable wavelength filter", OQE 88-65
1988. Since it can be made of the same material as the semiconductor photodetector, it can be integrated and miniaturized.
【0008】以上より、半導体DFB型は光FDM通信
に適した特性をもつ光フィルタであるといえる。From the above, it can be said that the semiconductor DFB type is an optical filter having characteristics suitable for optical FDM communication.
【0009】また、信号変調方式の現状は次の様なもの
である。現在、光フィルタを用いた伝送系で最も多く用
いられている方式は、ディジタル強度変調方式(AS
K;Amplitude Shift Keying)
である。この変調を行うには、LDの注入電流を直接変
調する方法と、外部強度変調器を使う方法がある。前者
はLDの波長チャーピング(数Å程度)の為、高密度波
長多重には向かず、後者は変調器での光の損失に問題が
ある。そこで、LDの注入電流に微小振幅の信号を重畳
してディジタル周波数変調(FSK; Frequen
cy Shift Keying)を行い、光フィルタ
の波長弁別特性を利用して復調する方法も開発されてい
る(例えば、M.J.Chawski et al.
“1.56 Gbit/s FSK Transmis
sion System Using Two Ele
ctrode DFB Laser As A Tun
able FSK Discriminator/Ph
otodetector”, Electron. L
ett. Vol. 26 No. 15 1990
参照)。この他の方式としてDFBレーザの発振光の偏
波モードをスイッチングさせTE、TMのうち一方のモ
ードのみを選択するというものも提案されている。The current state of the signal modulation system is as follows. Currently, the most widely used method in a transmission system using an optical filter is a digital intensity modulation method (AS).
K; Amplitude Shift Keying)
Is. For this modulation, there are a method of directly modulating the injection current of the LD and a method of using an external intensity modulator. The former is not suitable for high-density wavelength multiplexing because of LD wavelength chirping (about several Å), and the latter has a problem of light loss in the modulator. Therefore, a signal with a small amplitude is superimposed on the injection current of the LD to perform digital frequency modulation (FSK; Frequency).
Cy Shift Keying) and a method of demodulating by utilizing the wavelength discrimination characteristic of the optical filter have also been developed (for example, MJ Chawski et al.
"1.56 Gbit / s FSK Transmis
sion System Using Two Ele
ctode DFB Laser As A Tun
Able FSK Discriminator / Ph
Oto detector ", Electron. L
ett. Vol. 26 No. 26. 15 1990
reference). As another method, it is proposed to switch the polarization mode of the oscillation light of the DFB laser and select only one mode of TE and TM.
【0010】伝送容量をなるべく多くするためには、多
重信号間の波長(周波数)間隔を小さくすることが重要
である。そのためには、波長可変フィルタの透過帯域幅
が小さく、光源となるレーザの占有周波数帯域あるいは
スペクトル線幅が小さいことが望ましい。例えば、波長
可変幅3nmの半導体分布帰還型(DFB)フィルタで
は、透過帯域幅が0.03nm程度であるため、理想的
には100チャネルの多重が可能である。しかし、この
場合、光源のスペクトル線幅が0.03nm以下である
ことが要求される。現状では、動的単一モード発振する
半導体レーザとして知られるDFBレーザでも、直接A
SK変調を行なうと、動的波長変動が起きてスペクトル
線幅が0.3nm程度まで広がってしまう。よって、こ
のレーザはこのような波長多重伝送には向かない。In order to increase the transmission capacity as much as possible, it is important to reduce the wavelength (frequency) interval between multiplexed signals. For that purpose, it is desirable that the wavelength tunable filter has a small transmission bandwidth and the laser serving as a light source has a small occupied frequency band or spectral line width. For example, in a semiconductor distributed feedback (DFB) filter with a wavelength variable width of 3 nm, the transmission bandwidth is about 0.03 nm, so ideally 100 channels can be multiplexed. However, in this case, the spectral line width of the light source is required to be 0.03 nm or less. At present, even a DFB laser known as a semiconductor laser that oscillates a dynamic single mode directly
When SK modulation is performed, a dynamic wavelength variation occurs and the spectral line width expands to about 0.3 nm. Therefore, this laser is not suitable for such wavelength division multiplexing transmission.
【0011】そこで、このような波長変動を抑えるた
め、前述したように、外部強度変調器を用いる方式(例
えば、鈴木他;“4/λシフトDFBレーザ/吸収型光
変調器集積光源”,電子情報通信学会研究会予稿集,O
QE90−45,p.99,1990)、直接FSK変
調方式、直接偏波変調方式(例えば、特開平2−159
781)などが提案されている。Therefore, in order to suppress such wavelength fluctuation, as described above, a method using an external intensity modulator (for example, Suzuki et al .; “4 / λ shift DFB laser / absorption optical modulator integrated light source”, electronic) Proceedings of IEICE Technical Committee, O
QE90-45, p. 99, 1990), a direct FSK modulation method, a direct polarization modulation method (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2-159).
781) and the like have been proposed.
【0012】上記3つの提案例を比較してみる。外部強
度変調器の場合、波長変動が0.03nm程度あって仕
様に対してぎりぎりの性能であり、装置の点数も増える
ためコストなどの面で好ましくない。また、FSK方式
の場合、受信側のフィルタを波長弁別装置として機能さ
せる必要があり、複雑な制御技術を必要とする。The three proposed examples will be compared. In the case of the external intensity modulator, the wavelength variation is about 0.03 nm, which is a performance marginal to the specifications, and the number of devices increases, which is not preferable in terms of cost. Further, in the case of the FSK system, the filter on the receiving side needs to function as a wavelength discriminating device, which requires a complicated control technique.
【0013】一方、直接偏波変調方式は、通常のDFB
レーザを多電極化するだけで装置点数は増えず、波長変
動が外部変調方式に比べてさらに小さい。また、伝送信
号はASKのため、受信側のフィルタ等の負荷も小さい
という利点がある。On the other hand, the direct polarization modulation method is an ordinary DFB.
The number of devices does not increase only by using multiple electrodes for the laser, and the wavelength fluctuation is smaller than that of the external modulation method. Further, since the transmission signal is ASK, there is an advantage that the load of the filter on the receiving side is small.
【0014】[0014]
【発明が解決しようとしている課題】以上のように、偏
波変調方式は、波長多重伝送等に好適な変調方式である
が、従来の提案例では、偏波変調の駆動方法についての
言及はなく、実用化するには先ず駆動方法を確立しなけ
ればならない。As described above, the polarization modulation system is a modulation system suitable for wavelength division multiplex transmission and the like, but in the conventional proposal example, there is no mention of the polarization modulation driving method. In order to put it into practical use, the driving method must first be established.
【0015】偏波変調は、多電極DFBレーザの1つの
電極に矩形信号を与え、TE偏波とTM偏波をスイッチ
ングさせ、出射端に偏光子を配していずれかの偏波を取
り出し、ASK変調するものであるが、その消光比ない
しそれに比例する量(以下、単に消光比という)はレー
ザのバイアス電流に敏感である。例えば、バイアス電流
が0.1mAずれただけで消光比が半減することもあ
る。そこで、直流電流、素子温度に精密な制御が必要に
なり、実用上問題がある。In polarization modulation, a rectangular signal is applied to one electrode of a multi-electrode DFB laser, TE polarization and TM polarization are switched, and a polarizer is arranged at the exit end to take out either polarization. Although the ASK modulation is performed, the extinction ratio or an amount proportional thereto (hereinafter, simply referred to as extinction ratio) is sensitive to the bias current of the laser. For example, the extinction ratio may be halved even if the bias current deviates by 0.1 mA. Therefore, it is necessary to precisely control the direct current and the element temperature, which is a practical problem.
【0016】よって、本発明の目的は、上記問題点を解
決した光半導体装置、光通信用光源装置の駆動方法ない
し装置、及びそれを用いた光通信方式、光通信システム
等を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an optical semiconductor device, a method or device for driving a light source device for optical communication, an optical communication system using the same, an optical communication system and the like, which solve the above problems. is there.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決し、実
用的な偏波変調駆動方式を提供するために、1つは、半
導体レーザを光通信用光源として使うときの駆動方法な
いし装置であって、前記半導体レーザは光導波路の一部
に流す電流を変調(変調信号)することで偏波面の異な
る2つの発振偏波モードがスイッチする構造であり、前
記半導体レーザの変調された出力光の前記偏波面の異な
る2つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する手段
と、前記2つの偏波モードのうち1つの光を光伝送路に
結合させる手段と、残りの1つの光を電気信号に変換す
る手段とを持ち、上記光伝送路に結合された光の変調状
態が安定化されるように、前記電気信号を元に前記半導
体レーザに流す電流を制御することを特徴とする光通信
用光源の駆動方法ないし装置である。即ち、具体的に
は、偏光子の変わりに偏光ビームスプリッタを用いて、
TE偏波とTM偏波の2つに分け、一方を伝送路に、も
う一方をレーザのフィードバック制御用としている。In order to solve the above problems and to provide a practical polarization modulation driving method, one is a driving method or device when a semiconductor laser is used as a light source for optical communication. The semiconductor laser has a structure in which two oscillation polarization modes having different polarization planes are switched by modulating (modulating signal) a current flowing through a part of the optical waveguide. Of means for splitting the two polarization modes having different polarization planes into different propagation directions, means for coupling one light of the two polarization modes to an optical transmission line, and the remaining one light as an electrical signal. And a means for converting the electric current to the semiconductor laser so as to stabilize the modulation state of the light coupled to the optical transmission line. The driving method of the light source for It is the apparatus. That is, specifically, using a polarization beam splitter instead of a polarizer,
It is divided into two, TE polarized wave and TM polarized wave. One is used as a transmission line and the other is used for laser feedback control.
【0018】図1を基に具体的に説明する。2電極構成
のDFB型半導体レーザ1の片側の電極に流すバイアス
電流I1に小振幅のディジタル信号を重畳させ、TE/
TM偏波スイッチング変調を行う。偏波変調は、図16
に示すようにバイアス電流I2を一定にしてI1を変化さ
せた時に、あるバイアス点で発振モードがTE偏波から
TM偏波にスイッチングする現象を利用して、I1の矩
形信号に応じて図17に示すように時間的に偏波面を変
調する技術である。その時の偏光ビームスプリッタ透過
後のTE偏波光に対する消光比と変調電流振幅の関係
を、バイアス電流I1をパラメータにプロットしたグラ
フを図27に示す。I1が27.6mAの時、最も小さ
い電流振幅で消光比が大きくなり、最適点であることが
わかる。I1がこれより小さくなると、同じ消光比を得
るのにより大きな電流振幅を必要とすることがわかる。
また、I1が大きくなると、電流振幅を大きくしても消
光比が充分に得られないことがわかる。このように、I
1に関して最適な点が存在するが、これは、バイアス点
がTE偏波寄りかTM偏波寄りかによって消光比が異な
ってくるからである。そこで、偏波変調された光のうち
伝送に用いない偏波(ここではTM偏波とするが)でバ
イアス点がずれた量をモニターしてフィードバック制御
を行なう。図1のようにレーザからの光を偏光ビームス
プリッタ2によってTEとTMに分け、TM光をホトダ
イオード3によって受光する。ここで得られた電気信号
からローパスフィルタ4によって低周波成分を取り出
し、レーザ駆動用の電流源5によってバイアス電流I1
を制御する。図4に示すように、バイアス点がTE偏光
寄りにずれるとこのモニタ信号が小さくなり、TMにず
れると大きくなるので、この信号によってずれ量を検出
できフィードバック制御系が組める。以上のような駆動
方法により、伝送路に送り出すTE光は安定な消光比を
保つことができる。A detailed description will be given with reference to FIG. A digital signal of small amplitude is superimposed on the bias current I 1 flowing through one electrode of the DFB semiconductor laser 1 having a two-electrode structure, and TE /
Performs TM polarization switching modulation. Polarization modulation is shown in FIG.
As shown in, when the bias current I 2 is fixed and I 1 is changed, the phenomenon that the oscillation mode switches from the TE polarized wave to the TM polarized wave at a certain bias point is used to respond to the rectangular signal of I 1. 17 is a technique for temporally modulating the plane of polarization as shown in FIG. FIG. 27 shows a graph in which the relationship between the extinction ratio for the TE polarized light after passing through the polarization beam splitter and the modulation current amplitude at that time is plotted with the bias current I 1 as a parameter. It can be seen that when I 1 is 27.6 mA, the extinction ratio becomes large at the smallest current amplitude, which is the optimum point. It can be seen that smaller I 1 requires a larger current amplitude to obtain the same extinction ratio.
Further, it is found that when I 1 becomes large, the extinction ratio cannot be sufficiently obtained even if the current amplitude is increased. Thus, I
An optimum point exists for 1 because the extinction ratio differs depending on whether the bias point is near the TE polarization or the TM polarization. Therefore, feedback control is performed by monitoring the amount of deviation of the bias point of the polarization-modulated light that is not used for transmission (here, TM polarization). As shown in FIG. 1, the light from the laser is divided into TE and TM by the polarization beam splitter 2, and the TM light is received by the photodiode 3. From the electric signal obtained here, a low-frequency component is extracted by the low-pass filter 4, and the bias current I 1 is extracted by the current source 5 for driving the laser.
To control. As shown in FIG. 4, when the bias point shifts to the TE polarization side, the monitor signal becomes small and when it shifts to TM, the monitor signal becomes large. Therefore, the shift amount can be detected by this signal and a feedback control system can be constructed. By the driving method as described above, the TE light sent to the transmission path can maintain a stable extinction ratio.
【0019】より詳細には、以下の如き構成にすること
も出来る。半導体レーザにおいて制御される電流が、変
調信号を流す光導波路の部分と同じ部分または異なる部
分に流す電流である。半導体レーザが、発光層を含む光
導波路に近接して回折格子を備えた分布帰還型半導体レ
ーザであり、前記発光層が量子井戸で構成され、ホール
の順位であるライトホール順位と電子の基底順位間のエ
ネルギーバンドギャップに対応する波長の近傍にブラッ
グ波長がくるように前記回折格子のピッチが設定され、
ブラッグ波長でのしきい値利得が前記2つの偏波モード
でほぼ等しくなるように構成されている半導体レーザを
光源とする。分布帰還型半導体レーザの発光層が、引っ
張り歪が導入された多重量子井戸で構成され、ホールの
順位であるヘビーホール順位とライトホール順位が等し
いか若しくはライトホール順位の方が高い構成とした半
導体レーザを光源とする。前記電気信号を低域通過フィ
ルタを通して差動アンプで基準電圧と比較した出力を、
比例、積分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レ
ーザを駆動する直流電流源にフィードバックすることで
前記半導体レーザに流す電流を制御する。前記半導体レ
ーザに流す電流を低周波の正弦波によって変調する手段
と、前記電気信号と前記低周波の正弦波を乗算する手段
とを持ち、前記乗算する手段の出力を低域通過フィルタ
を通して差動アンプで基準電圧と比較し、その出力を比
例、積分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レー
ザを駆動する直流電流源にフィードバックすることで前
記半導体レーザに流す電流を制御する。前記半導体レー
ザが、導波路の少なくとも2つの部分に流す電流の比を
変えることでその発振波長が可変であり、電気信号に変
換する手段の直前に波長の変動を透過光の強度の変動に
変換する波長弁別器を備える。前記波長弁別器を介して
前記電気信号に変換する手段に入力した光の電気信号を
低域通過フィルタを通して差動アンプで基準電圧と比較
した出力を、比例、積分回路によって適当な帰還率で、
前記半導体レーザを駆動する直流電流源にフィードバッ
クすることで前記半導体レーザに流す電流を制御する制
御法で前記発振波長を安定化する。前記半導体レーザに
流す電流を低周波の正弦波によって変調する手段と、前
記波長弁別器を介して前記電気信号に変換する手段に入
力した光の電気信号と前記低周波の正弦波を乗算する手
段とを持ち、前記乗算する手段の出力を低域通過フィル
タを通して差動アンプで基準電圧と比較し、その出力を
比例、積分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レ
ーザを駆動する直流電流源にフィードバックすることで
前記半導体レーザに流す電流を制御する制御法で前記発
振波長を安定化する。前記半導体レーザが、導波路の少
なくとも2つの部分に流す電流の比を変えることでその
発振波長が可変であり、電気信号に変換する手段の直前
に波長の変動を透過光の強度の変動に変換する波長弁別
器を備え、前記波長弁別器を介して前記電気信号に変換
する手段に入力した光の電気信号を低域通過フィルタを
通して差動アンプで基準電圧と比較した出力を、比例、
積分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レーザを
駆動する直流電流源にフィードバックすることで前記半
導体レーザに流す電流を制御する制御法で前記発振波長
をも同時に安定化する。前記半導体レーザが、導波路の
少なくとも2つの部分に流す電流の比を変えることでそ
の発振波長が可変であり、電気信号に変換する手段の直
前に波長の変動を透過光の強度の変動に変換する波長弁
別器を備え、前記半導体レーザに流す電流を低周波の正
弦波によって変調する手段と、前記波長弁別器を介して
前記電気信号に変換する手段に入力した光の電気信号と
前記低周波の正弦波を乗算する手段とを持ち、前記乗算
する手段の出力を低域通過フィルタを通して差動アンプ
で基準電圧と比較し、その出力を比例、積分回路によっ
て適当な帰還率で、前記半導体レーザを駆動する直流電
流源にフィードバックすることで前記半導体レーザに流
す電流を制御する制御法で前記発振波長をも同時に安定
化する。More specifically, the following configuration can be adopted. The current controlled in the semiconductor laser is a current flowing in the same part as the part of the optical waveguide through which the modulation signal flows or a different part. The semiconductor laser is a distributed feedback type semiconductor laser provided with a diffraction grating in the vicinity of an optical waveguide including a light emitting layer, the light emitting layer is composed of quantum wells, and the light hole order as the hole order and the electron base order. The pitch of the diffraction grating is set so that the Bragg wavelength is near the wavelength corresponding to the energy band gap between
A light source is a semiconductor laser configured so that the threshold gain at the Bragg wavelength is substantially equal in the two polarization modes. A semiconductor in which the light emitting layer of the distributed feedback semiconductor laser is composed of multiple quantum wells with tensile strain introduced, and the hole order is equal to the heavy hole order or the light hole order, or the light hole order is higher. Use a laser as a light source. An output obtained by comparing the electric signal with a reference voltage by a differential amplifier through a low pass filter,
The current supplied to the semiconductor laser is controlled by feeding back to the direct current source for driving the semiconductor laser with an appropriate feedback ratio by a proportional and integrating circuit. It has means for modulating a current flowing through the semiconductor laser with a low frequency sine wave, and means for multiplying the electric signal by the low frequency sine wave, and the output of the multiplying means is differentially passed through a low pass filter. The current is supplied to the semiconductor laser by comparing the output with a reference voltage by an amplifier and feeding back the output to a direct current source for driving the semiconductor laser with a proper feedback ratio by a proportional and integrating circuit. The oscillation wavelength of the semiconductor laser is variable by changing the ratio of the currents flowing in at least two parts of the waveguide, and the fluctuation of the wavelength is converted into the fluctuation of the intensity of the transmitted light immediately before the means for converting into an electric signal. A wavelength discriminator is provided. An output obtained by comparing the electric signal of light input to the means for converting the electric signal through the wavelength discriminator with a reference voltage through a low-pass filter by a differential amplifier, and a proper feedback ratio by a proportional and integrating circuit,
The oscillation wavelength is stabilized by a control method of controlling a current flowing through the semiconductor laser by feeding back to a direct current source that drives the semiconductor laser. Means for modulating a low frequency sine wave of a current flowing through the semiconductor laser, and means for multiplying the low frequency sine wave by an electric signal of light inputted to the means for converting the electric signal through the wavelength discriminator. The output of the multiplying means is compared with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter, and its output is converted to a direct current source for driving the semiconductor laser with an appropriate feedback ratio by a proportional and integrating circuit. The oscillation wavelength is stabilized by a control method that controls the current flowing through the semiconductor laser by feedback. The oscillation wavelength of the semiconductor laser is variable by changing the ratio of the currents flowing in at least two parts of the waveguide, and the fluctuation of the wavelength is converted into the fluctuation of the intensity of the transmitted light immediately before the means for converting into an electric signal. A wavelength discriminator, the output of the electrical signal of the light input to the means for converting the electrical signal via the wavelength discriminator is compared with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter,
The oscillation wavelength is also stabilized at the same time by the control method of controlling the current flowing through the semiconductor laser by feeding back to the direct current source for driving the semiconductor laser with an appropriate feedback rate by the integrating circuit. The oscillation wavelength of the semiconductor laser is variable by changing the ratio of the currents flowing in at least two parts of the waveguide, and the fluctuation of the wavelength is converted into the fluctuation of the intensity of the transmitted light immediately before the means for converting into an electric signal. Means for modulating a current flowing through the semiconductor laser with a low frequency sine wave, and an electric signal of light input to the means for converting the electric signal through the wavelength discriminator and the low frequency Means for multiplying the sine wave of the semiconductor laser by comparing the output of the multiplying means with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter, and by proportionally integrating the output of the semiconductor laser with an appropriate feedback ratio. The oscillation wavelength is also stabilized at the same time by the control method of controlling the current flowing through the semiconductor laser by feeding back to the direct current source for driving.
【0020】また、上記問題点を解決するため、本発明
の2つ目の構成の集積光半導体装置では、 発光層を含
む光導波路の一部に流す電流を変調(変調信号)するこ
とで偏波面の異なる2つの発振偏波モードがスイッチす
る構造の半導体レーザと、前記半導体レーザの変調され
た出力光の前記偏波面の異なる2つの偏波モードを異な
る伝搬方向に分岐する導波型の偏波モードスプリッタ
と、前記2つに分けられた偏波モードのうち少なくとも
一方の光を電気信号に変換する光検出器とを同一基板上
に集積したことを特徴とする。即ち、直接偏波変調可能
な半導体レーザと、偏光ビームスプリッタと、ホトダイ
オードを光導波路を用いて集積化するものである。In order to solve the above-mentioned problems, in the integrated optical semiconductor device of the second structure of the present invention, the current flowing through a part of the optical waveguide including the light emitting layer is modulated (modulated signal) so as to be polarized. A semiconductor laser having a structure in which two oscillation polarization modes having different wavefronts are switched, and a waveguide-type polarization for branching the two polarization modes having different polarization planes of the modulated output light of the semiconductor laser into different propagation directions. The wave mode splitter and a photodetector for converting light of at least one of the two polarization modes into an electric signal are integrated on the same substrate. That is, a semiconductor laser capable of direct polarization modulation, a polarization beam splitter, and a photodiode are integrated using an optical waveguide.
【0021】具体的には、図9のようにY分岐型の偏波
ビームスプリッタと3電極型のDFBレーザを集積し、
ビームスプリッタの終端の一方にはホトダイオードを同
一半導体基板上にモノリシックに集積化したものであ
る。偏波ビームスプリッタは、超格子の混晶化で屈折率
がTE偏波に対しては減少、TM偏波に対しては増加す
る効果を利用して作製できる(鈴木他;“半導体超格子
の混晶化による偏波モードフィルタ/スプリッタ”,電
子情報通信学会研究会報告OQE91−160,p.5
5,1991)。他に、Y分岐型偏波モードスプリッタ
には、金属装荷した導波路はTMモードの損失が大きく
なることを利用したもの(Y.Yamamoto et
al.,J.Q.Electron.,QE−11,
p.729,1975)、図11のようにLiNbO3
基板を用いた偏波モードスプリッタに半導体レーザ及び
ホトダイオードをハイブリッド実装したものでもよい。
また、図12のように縦型の方向性結合器と半導体レー
ザ及びホトダイオードを集積化させる方法もある。Specifically, as shown in FIG. 9, a Y-branch type polarization beam splitter and a three-electrode type DFB laser are integrated,
At one end of the beam splitter, a photodiode is monolithically integrated on the same semiconductor substrate. A polarization beam splitter can be manufactured by utilizing the effect that the refractive index decreases with respect to TE polarization and increases with TM polarization due to mixing of superlattices (Suzuki et al .; “Semiconductor Superlattice Polarization mode filter / splitter by mixed crystal ”, IEICE Technical Committee Report OQE91-160, p.5
5, 1991). In addition, the Y-branch polarization mode splitter utilizes a fact that a metal-loaded waveguide has a large TM mode loss (Y. Yamamoto et.
al. J. Q. Electron. , QE-11,
p. 729,1975), LiNbO 3 as shown in FIG. 11
A polarization mode splitter using a substrate may be hybrid-mounted with a semiconductor laser and a photodiode.
There is also a method of integrating a vertical directional coupler, a semiconductor laser and a photodiode as shown in FIG.
【0022】より詳細には、以下の如き構成も可能であ
る。半導体レーザを有し、前記半導体レーザは光導波路
の一部に流す電流を変調(変調信号)することで偏波面
の異なる2つの発振偏波モードがスイッチする構造であ
り、前記半導体レーザの変調された出力光の前記偏波面
の異なる2つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する
手段と、前記2つの偏波モードのうち1つの光を光伝送
路に結合させる手段と、残りの1つの光を電気信号に変
換する手段とを持ち、上記光伝送路に結合された光の変
調状態と発振波長のうち少なくとも一方が安定化される
ように、前記電気信号を元に前記半導体レーザに流す電
流を制御する。発光層を含む光導波路の一部に流す電流
を変調(変調信号)することで偏波面の異なる2つの発
振偏波モードがスイッチする構造の半導体レーザと、前
記半導体レーザの変調された出力光の前記偏波面の異な
る2つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する導波型
の偏波モードスプリッタと、前記2つに分けられた偏波
モードのうち少なくとも一方の光を電気信号に変換する
光検出器とを同一基板上に集積している。前記偏波モー
ドスプリッタが、同一平面上にY分岐導波路層で形成さ
れ、導波路層に半導体超格子を含み、前記Y分岐導波路
層の一方の導波路層のみ前記半導体超格子を混晶化して
ある。前記偏波モードスプリッタが、同一平面上にY分
岐導波路層で形成され、前記Y分岐導波路層の一方の導
波路層のみ金属を装荷してある。前記偏波モードスプリ
ッタが、縦方向に少なくとも2つの導波層で形成され、
前記導波層のいずれかの近傍に回折格子を備えている。
前記偏波モードスプリッタが、前記半導体レーザの共振
器の両側に2つ備えられている。前記光検出器は、前記
偏波モードスプリッタの片方の導波路層の光のみを検出
するために1つだけ備えている。前記光検出器は、前記
偏波モードスプリッタの両方の導波路層の光を検出する
ために2つ備えている。集積光半導体装置の外部に出射
される光の変調状態と発振波長のうちの少なくとも一方
が安定化されるように、前記光検出器で得られた電気信
号を元に、前記半導体レーザに流す電流を制御する。More specifically, the following configuration is also possible. The semiconductor laser has a structure in which two oscillation polarization modes having different polarization planes are switched by modulating (modulating signal) a current flowing through a part of an optical waveguide. Means for splitting two polarization modes of the output light having different polarization planes into different propagation directions, means for coupling one light of the two polarization modes to an optical transmission line, and one remaining light And a means for converting the electric signal into an electric signal, and a current supplied to the semiconductor laser based on the electric signal so that at least one of the modulation state and the oscillation wavelength of the light coupled to the optical transmission line is stabilized. To control. A semiconductor laser having a structure in which two oscillation polarization modes having different polarization planes are switched by modulating (modulating signal) a current flowing through a part of an optical waveguide including a light emitting layer, and a modulated output light of the semiconductor laser. A waveguide-type polarization mode splitter that splits two polarization modes having different polarization planes in different propagation directions, and light that converts at least one of the two polarization modes into an electrical signal The detector and the detector are integrated on the same substrate. The polarization mode splitter is formed of a Y-branch waveguide layer on the same plane, the waveguide layer includes a semiconductor superlattice, and only one waveguide layer of the Y-branch waveguide layer is a mixed crystal of the semiconductor superlattice. It has been transformed. The polarization mode splitter is formed of a Y-branch waveguide layer on the same plane, and only one of the Y-branch waveguide layers is loaded with metal. The polarization mode splitter is formed of at least two waveguide layers in the longitudinal direction,
A diffraction grating is provided near any of the waveguide layers.
Two polarization mode splitters are provided on both sides of the resonator of the semiconductor laser. Only one photodetector is provided for detecting only the light in one waveguide layer of the polarization mode splitter. Two photodetectors are provided for detecting the light in both waveguide layers of the polarization mode splitter. A current flowing through the semiconductor laser based on an electric signal obtained by the photodetector so that at least one of the modulation state and the oscillation wavelength of the light emitted to the outside of the integrated optical semiconductor device is stabilized. To control.
【0023】また、上記目的を達成する本発明の光通信
方式においては、前記通信方式に用いる光源が、光導波
路の一部に流す電流を変調(変調信号)することで偏波
面及び波長の異なる2つの発振モードがスイッチする構
造の半導体レーザであって、前記半導体レーザの変調さ
れた出力光のうち、波長弁別する手段によって前記2つ
の発振モードのうち1つの発振モードを選択して光伝送
路に結合させることによって前記出力光をASK変調
し、光通信の信号に用いることを特徴とする。Further, in the optical communication system of the present invention which achieves the above object, the light source used in the communication system modulates the electric current flowing through a part of the optical waveguide (modulation signal) so that the polarization plane and the wavelength are different. A semiconductor laser having a structure of switching between two oscillation modes, wherein one of the two oscillation modes is selected from the modulated output light of the semiconductor laser by a wavelength discriminating means, and an optical transmission line is selected. It is characterized in that the output light is ASK-modulated by being coupled to the optical path and used as a signal for optical communication.
【0024】より詳細には、以下の構成も可能である。
前記波長弁別する手段として、前記半導体レーザから出
射される2つの発振モードのうちいずれか1つを光伝送
路に結合させるような固定フィルタを用い、信号光をA
SK変調する。前記ASK変調された信号光を光ファイ
バで伝送し、光受信器で直接検波する。前記波長弁別す
る手段がファブリペローエタロンで構成されている。前
記半導体レーザが、光導波路の少なくとも2つ以上の部
分に流す電流の比を変えることによって、その2つの発
振モードの発振波長が可変であり、前記波長弁別する手
段として、前記半導体レーザの発振波長に同調して2つ
の発振モードのうちいずれか1つを光伝送路に結合させ
るような波長可変フィルタを用い、信号光をASK変調
する。1本の光ファイバに光通信用光源を複数接続し、
複数の波長の光をそれぞれ変調して伝送させ、光フィル
タを備えた光受信器により所望の波長に光にのせた信号
のみを取り出すように、波長分割多重伝送する。前記固
定光フィルタが、DFBフィルタで構成されている。前
記波長可変フィルタが、DFBフィルタで構成されてい
る。前記波長弁別する手段として、特定の波長の光波と
それ以外の光波を空間的に分離する素子を用い、2つの
発振モードのうち1つを光伝送路に結合させ、残り1つ
のモードを電気信号に変換させる手段を具備しており、
前記電気信号を元に前記光源となる半導体レーザの駆動
条件を設定することによって、前記光伝送路に結合され
た光波の変調状態と発振波長のうち少なくとも一方を安
定化させる。More specifically, the following configuration is also possible.
As means for discriminating the wavelength, a fixed filter that couples one of two oscillation modes emitted from the semiconductor laser to an optical transmission line is used, and
SK modulation. The ASK-modulated signal light is transmitted through an optical fiber and directly detected by an optical receiver. The wavelength discriminating means is composed of a Fabry-Perot etalon. The oscillation wavelength of the two oscillation modes of the semiconductor laser is variable by changing the ratio of the currents flowing in at least two or more portions of the optical waveguide. As a means for discriminating the wavelength, the oscillation wavelength of the semiconductor laser is used. The signal light is ASK-modulated by using a wavelength tunable filter that tunes to one of the two oscillation modes and couples it to the optical transmission line. Connect multiple light sources for optical communication to one optical fiber,
Wavelength division multiplexing transmission is performed so that light of a plurality of wavelengths is modulated and transmitted, and an optical receiver equipped with an optical filter extracts only the signal on the light of a desired wavelength. The fixed optical filter is a DFB filter. The wavelength tunable filter is a DFB filter. As the means for discriminating the wavelength, an element that spatially separates a light wave of a specific wavelength and a light wave other than that is used, one of the two oscillation modes is coupled to an optical transmission line, and the remaining one mode is an electric signal. Is equipped with a means for converting
At least one of the modulation state and the oscillation wavelength of the light wave coupled to the optical transmission line is stabilized by setting the driving condition of the semiconductor laser serving as the light source based on the electric signal.
【0025】また、上記目的を達成する光通信方式で
は、上記の駆動方法で光通信用光源を直接変調して、光
ファイバで伝送し、光受信器で直接検波することを特徴
とする。Further, the optical communication system for achieving the above object is characterized in that the light source for optical communication is directly modulated by the above-mentioned driving method, transmitted through an optical fiber, and directly detected by an optical receiver.
【0026】また、上記目的を達成する光通信方式で
は、1本の光ファイバに、上記の駆動方法で直接変調す
る光通信用光源を複数接続し、複数の波長の光をそれぞ
れ変調して伝送させ、光フィルタを備えた光受信器によ
り所望の波長に光にのせた信号のみを取り出すように、
波長分割多重伝送することを特徴とする。Further, in the optical communication system which achieves the above object, a plurality of optical communication light sources which directly modulate by the above-mentioned driving method are connected to one optical fiber, and lights of a plurality of wavelengths are respectively modulated and transmitted. Then, to extract only the signal on the light of the desired wavelength by the optical receiver equipped with the optical filter,
It is characterized by wavelength division multiplexing transmission.
【0027】また、上記目的を達成する光−電気変換装
置または波長分割多重光伝送システムでは、上記光通信
用光源と光受信器を1つにまとめ、上記の光通信方式に
よる光送受信を行うことを特徴とする。In the optical-electrical conversion device or the wavelength division multiplexing optical transmission system that achieves the above object, the light source for optical communication and the optical receiver are combined into one to perform optical transmission / reception by the above optical communication system. Is characterized by.
【0028】また、上記目的を達成する光CATVシス
テムでは、放送センタに、上記の駆動方法で直接変調す
る光通信用光源を備えて、光加入者に光フィルタを備え
た光受信器を備え、上記の光通信方式を行うことを特徴
とする。In the optical CATV system that achieves the above object, a broadcasting center is provided with an optical communication light source that directly modulates by the above driving method, and an optical receiver is provided with an optical filter for an optical subscriber. It is characterized by performing the above-mentioned optical communication system.
【0029】[0029]
【実施例1】本発明による第1の実施例を説明する。図
2(a)は本実施例で使われる半導体DFBレーザの断
面斜視図である。同図において、101は基板となるn
−InP、102は深さ0.05μmの回折格子gが形
成されたn−InPバッファ層、103は厚さ0.2μ
mのn−In0.82Ga0.18As0.4P0.6
下部光ガイド層、104はi−In0.28Ga
0.72As井戸層(厚さ10nm)、i−In
0.82Ga0.18As0.4P0.6バリア層(厚
さ10nm)10層からなる歪超格子構造の活性層、1
05はp−InPクラッド層、106はp−In
0.53Ga0.47Asコンタクト層、107は高抵
抗InP埋め込み層、108はコンタクト層106が除
去された電極分離領域、109は光出射側の電極である
Cr/AuZnNi/Au層、110は信号を重畳した
電流を流す電極であるCr/AuZnNi/Au層、1
11は基板側電極であるAuGeNi/Au層、112
は反射防止膜となるSiO膜である。ここで、このDF
Bレーザは、活性層104が引っ張り歪をもつ多重量子
井戸層になっており、Elh0−Ee0とEhh0−E
e0(すぐ下で説明)の遷移エネルギーを等しく設計し
てあるため、通常のDFBレーザに比べるとTM偏波
(ライトホールと電子の基底準位間遷移エネルギー(E
lh0−Ee0)に対応する)での発振しきい値が低
く、効率よく偏波スイッチングできる構成になってい
る。図1に示したDFBレーザ1ではグレーティングg
が活性層の上部に形成されていて、図2(a)の構成と
は異なる様に描いてあるが、動作は実質的に両者同じで
ある。[Embodiment 1] A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2A is a sectional perspective view of the semiconductor DFB laser used in this embodiment. In the figure, 101 is a substrate n
-InP, 102 is an n-InP buffer layer in which a diffraction grating g having a depth of 0.05 μm is formed, and 103 is 0.2 μm in thickness.
m n-In 0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6
Lower light guide layer, 104 is i-In 0.28 Ga
0.72 As well layer (thickness 10 nm), i-In
0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6 Barrier layer (thickness 10 nm) Active layer having a strained superlattice structure consisting of 10 layers, 1
Reference numeral 05 is a p-InP clad layer, 106 is a p-In
0.53 Ga 0.47 As contact layer, 107 is a high resistance InP buried layer, 108 is an electrode isolation region where the contact layer 106 is removed, 109 is a Cr / AuZnNi / Au layer which is an electrode on the light emitting side, and 110 is Cr / AuZnNi / Au layer, which is an electrode for passing a current with superimposed signals, 1
11 is an AuGeNi / Au layer which is a substrate side electrode, 112
Is a SiO film that serves as an antireflection film. Where this DF
B lasers have become multi-quantum well layer having a tensile strain active layer 104, E lh0 -E e0 and E hh0 -E
Since the transition energies of e0 (discussed immediately below) are designed to be equal, TM polarization (transition energy between ground level of light hole and electron (E
( corresponding to 1h0- Ee0 )), the oscillation threshold is low, and the polarization can be switched efficiently. In the DFB laser 1 shown in FIG. 1, the grating g
Is formed on the active layer and is drawn differently from the structure of FIG. 2A, but the operation is substantially the same.
【0030】上記構成で、電極109、110にバイア
ス電流を流し、レーザ発振直前の状態にした時の発光ス
ペクトルを図2(b)に示す。ライトホールと電子の基
底準位間遷移エネルギー(Elh0−Ee0)に対応す
る波長は1.56μm、ヘビーホールと電子の基底準位
間遷移エネルギー(Ehh0−Ee0)に対応する波長
も1.56μmとなる。また、TEモード(実線)とT
Mモード(破線)の発光スペクトルはほぼ重なるが、回
折格子gによる分布帰還波長はElh0−Ee0に対応
する波長の近傍となるように回折格子gのピッチを24
0nmに設定し、TEモードで1.562μm、TMモ
ードで1.558μmにブラッグ波長を持つ構成にして
いる。FIG. 2B shows an emission spectrum of the above structure when a bias current is passed through the electrodes 109 and 110 to bring about a state immediately before laser oscillation. Wavelength corresponding to the light holes and electrons ground levels between the transition energy (E lh0 -E e0) is 1.56 .mu.m, even wavelengths corresponding to the heavy holes and electrons ground levels between the transition energy (E hh0 -E e0) It becomes 1.56 μm. In addition, TE mode (solid line) and T
Emission spectrum of the M-mode (dashed line) is substantially overlap, the distributed feedback wavelength by the diffraction grating g is the pitch of the diffraction grating g such that the vicinity of the wavelength corresponding to the E lh0 -E e0 24
It is set to 0 nm and has a Bragg wavelength of 1.562 μm in the TE mode and 1.558 μm in the TM mode.
【0031】ここで、電極109にDCバイアス52m
A、電極110にDCバイアス27.6mAを流し、電
極110に振幅5mAのディジタル信号を重畳させる
と、すでに述べたようにTE/TM間で偏波スイッチン
グが起こる。このレーザ光を図1に示した様に偏光ビー
ムスプリッタによってTE偏波とTM偏波に分ける。こ
のときの時間波形を図3に示す。図3において、(1)
は電流源7からの変調電流ΔI1の波形、(2)はレー
ザの出力光、(3)はTE偏波の光出力、(4)はTM
偏波の光出力を表している。図3のように、レーザ出力
光は変調によって大きく変化しないが(図3(2))、
偏光分離後はそれぞれ逆相で変調されていることがわか
る(図3(3),(4))。この時、変調帯域は200
kHz〜5GHzであった。低域特性が悪いのは、熱の
影響のためである。Here, a DC bias of 52 m is applied to the electrode 109.
A. When a DC bias of 27.6 mA is applied to the electrode 110 and a digital signal having an amplitude of 5 mA is superimposed on the electrode 110, polarization switching occurs between TE and TM as described above. This laser light is split into TE polarized light and TM polarized light by a polarization beam splitter as shown in FIG. The time waveform at this time is shown in FIG. In FIG. 3, (1)
Is the waveform of the modulation current ΔI 1 from the current source 7, (2) is the output light of the laser, (3) is the optical output of TE polarization, and (4) is TM.
It represents the optical output of polarized waves. As shown in FIG. 3, the laser output light does not largely change due to the modulation (FIG. 3 (2)),
It can be seen that after polarization separation, they are modulated in opposite phases (Figs. 3 (3) and 3 (4)). At this time, the modulation band is 200
It was kHz to 5 GHz. Poor low-frequency characteristics are due to the influence of heat.
【0032】実際の駆動方法について図1に沿って述べ
る。偏光ビームスプリッタ2によって分けられたTE光
は、アイソレータ10(偏光面を45度回すファラデー
回転子をグラントムソンプリズムで挟んだ構成を持つ)
を通して光ファイバ9に結合させられて伝送される。こ
こで、アイソレータ10は、伝送路9等からの反射光が
半導体レーザ1に入射して発振が乱れる事を防ぐだけで
なく、アイソレータ10の両面に備えられたグラントム
ソンプリズムによってTE偏波とTM偏波の消光比を向
上させる機能もある。この時、TEとTMの消光比は2
0dB以上得られ、この消光比をもつASK伝送が可能
である。An actual driving method will be described with reference to FIG. The TE light split by the polarization beam splitter 2 is an isolator 10 (having a configuration in which a Faraday rotator that rotates a polarization plane by 45 degrees is sandwiched between Glan-Thompson prisms).
Is transmitted through the optical fiber 9 through the through. Here, the isolator 10 not only prevents the reflected light from the transmission line 9 and the like from entering the semiconductor laser 1 and disturbs the oscillation, but also uses the Glan-Thompson prisms provided on both sides of the isolator 10 to prevent TE polarization and TM polarization. It also has the function of improving the extinction ratio of polarized waves. At this time, the extinction ratio of TE and TM is 2
It is possible to achieve ASK transmission with this extinction ratio by obtaining 0 dB or more.
【0033】一方、TM光はホトダイオード3によって
検出し、モニタする。この信号をローパスフィルタ4に
よって帯域10kHz以下の信号にすると、100Mb
ps以上の高速信号で変調している成分は平均化され、
図4に示すように、電流のバイアス点のずれ量に応じて
出力電圧が変化する。そのため、差動アンプ8で基準電
圧と比較後、電極110にDCバイアスを流す電流源5
にフィードバックすれば、バイアス点の自動安定化が可
能である。なお、フィードバツクは変調しない電極10
9にDCバイアスを流す電流源6でもよい。この自動安
定化はPI(比例、積分)制御で行ったが、利得ないし
帰還率、積分時間を最適化することによって、長期間に
わたって消光比の変化を1%以内にすることが可能であ
った。これにより、従来の偏波変調伝送で問題だった長
期的な誤り率の低下を改善することができた。On the other hand, TM light is detected and monitored by the photodiode 3. When this signal is converted into a signal having a band of 10 kHz or less by the low-pass filter 4, 100 Mb
The components modulated by high-speed signals of ps or more are averaged,
As shown in FIG. 4, the output voltage changes according to the amount of deviation of the bias point of the current. Therefore, after comparison with the reference voltage by the differential amplifier 8, the current source 5 that applies a DC bias to the electrode 110.
By feeding back to, it is possible to automatically stabilize the bias point. In addition, the electrode 10 does not modulate the feed back.
A current source 6 for supplying a DC bias to 9 may be used. This automatic stabilization was performed by PI (proportional, integral) control, but it was possible to keep the change of the extinction ratio within 1% over a long period of time by optimizing the gain, the feedback ratio, and the integration time. . As a result, it was possible to improve the long-term reduction in error rate, which was a problem with conventional polarization-modulated transmission.
【0034】[0034]
【実施例2】本発明による第2の実施例を図5に沿って
説明する。図5のaの部分は、半導体DFBレーザの斜
視図で、第1実施例と同様の構造であるが、3電極構造
にして中心部の電極210には活性層が除去された位相
調整領域があり、偏波スイッチングの制御性をより向上
させている。Second Embodiment A second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. 5A is a perspective view of the semiconductor DFB laser, which has the same structure as that of the first embodiment, but has a three-electrode structure, and the central electrode 210 has a phase adjustment region in which the active layer is removed. Yes, the controllability of polarization switching is further improved.
【0035】図5において、201は基板となるn−I
nP、202は深さ0.05μmの回折格子gが形成さ
れたn−InPバッファ層、203は厚さ0.2μmの
n−In0.82Ga0.18As0.4P0.6下部光ガイド層、2
04は井戸層i−In0.28Ga0.72As(厚さ10n
m)、バリア層i−In0.82Ga0.18As0.4P0.6(厚
さ10nm)10層からなる歪超格子構造の活性層、2
05はp−InPクラッド層、206はp−In0.53G
a0.47Asコンタクト層、207は高抵抗InP埋め込
み層、208及び208’はコンタクト層206が除去
された電極分離領域、209及び209’は光出射側の
電極であるCr/AuZnNi/Au層、210は信号
を重畳した電流を流す電極であるCr/AuZnNi/
Au層、211は基板側電極であるAuGeNi/Au
層、212及び212’は反射防止膜となるSiO膜で
ある。In FIG. 5, 201 is an n-I serving as a substrate.
nP, 202 is an n-InP buffer layer in which a diffraction grating g having a depth of 0.05 μm is formed, 203 is an n-In 0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6 lower optical guide layer having a thickness of 0.2 μm, 2
04 is a well layer i-In 0.28 Ga 0.72 As (thickness 10 n
m), barrier layer i-In 0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6 (thickness 10 nm), active layer having a strained superlattice structure consisting of 10 layers, 2
Reference numeral 05 is a p-InP clad layer, 206 is a p-In 0.53 G
a 0.47 As contact layer, 207 is a high resistance InP buried layer, 208 and 208 ′ are electrode isolation regions where the contact layer 206 is removed, 209 and 209 ′ are Cr / AuZnNi / Au layers which are electrodes on the light emitting side, 210 Is an electrode for passing a current with superimposed signals Cr / AuZnNi /
Au layer, 211 is AuGeNi / Au which is the substrate side electrode
The layers 212 and 212 'are SiO films that serve as antireflection films.
【0036】活性層が除去された中心部は、コンタクト
層、クラッド層、活性層をエッチングした後、i−In
0.82Ga0.18As0.4P0.6光ガイド層213、p−In
Pクラッド層214、p−In0.53Ga0.47Asコンタ
クト層215が選択再成長により形成されている。グレ
ーティングgのピッチ等は第1実施例と同じである。In the central portion where the active layer is removed, the contact layer, the clad layer and the active layer are etched, and then the i-In
0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6 Optical guide layer 213, p-In
A P clad layer 214 and a p-In 0.53 Ga 0.47 As contact layer 215 are formed by selective regrowth. The pitch of the grating g and the like are the same as in the first embodiment.
【0037】電流駆動方法は、両側電極209、20
9’には同じDCバイアスI2を電流源217から流
し、中心電極210には電流源216からのDCバイア
スI1及び変調電流ΔI1を流す。I2=60mA、I1=
20mAのときΔI1=2mAのディジタル信号を重畳
させることでTE/TMの偏波スイッチングを行うこと
ができた。The current driving method is as follows.
The same DC bias I 2 is applied to 9 ′ from the current source 217, and the DC bias I 1 and the modulation current ΔI 1 from the current source 216 are applied to the center electrode 210. I 2 = 60 mA, I 1 =
At 20 mA, TE / TM polarization switching could be performed by superimposing a digital signal of ΔI 1 = 2 mA.
【0038】第1実施例に比べると、中心電極210の
位相調整領域で利得は変化させずに位相のみを制御で
き、しかも熱の影響が小さくキャリア密度の変化のみで
屈折率を変えて位相制御するため、高効率で広帯域(変
調帯域について)にできる。そのため、第1実施例に比
べると変調電流ΔI1の振幅は2mAと小さく、変調帯
域も10kHz〜5GHzと改善される。Compared with the first embodiment, only the phase can be controlled without changing the gain in the phase adjusting region of the center electrode 210, and the influence of heat is small, and the refractive index is changed only by changing the carrier density to control the phase. Therefore, it is possible to achieve a wide band (with respect to the modulation band) with high efficiency. Therefore, compared with the first embodiment, the amplitude of the modulation current ΔI 1 is as small as 2 mA, and the modulation band is also improved to 10 kHz to 5 GHz.
【0039】バイアス点の安定化方法は第1実施例と同
様に行うことができるが、ここでは、さらに精度よく安
定化する方法の実施例を図5にそって述べる。DCバイ
アスI1を、正弦波発振器218によって20kHzの
偏波スイッチングが起こらない0.2mA程度の振幅を
持つ正弦波で変調して、偏光ビームスプリッタ220で
取り出したTM光をホトダイオード221で検出し、上
記正弦波と同じ信号とのミキシングを平衡変調器ないし
掛算器222で行う。この出力をカットオフ周波数10
kHzのローパスフィルタ223を通すと、その出力
は、図6のように図4の微分波形になり、この波形でピ
ークの左側のスロープ特性を利用する。この出力を差動
アンプ224で基準電圧と比較して出力し、I1の電流
源216にフィードバックする。これにより、TM偏波
光のパワーの変動を第1実施例よりも精度よく検出する
ことができる。また、TM光の検出の前にアイソレータ
219を挿入すれば、雑音としてのTE光をさらに除去
することができ、レーザへの戻り光の抑制を行うことが
できる。ホトダイオード221を光の入射方向から傾け
るなどでレーザへの戻り光を抑制する場合には、アイソ
レータの代わりに偏光板のみでもよい。The method of stabilizing the bias point can be performed in the same manner as in the first embodiment, but an embodiment of the method of stabilizing the bias point with higher accuracy will be described with reference to FIG. The DC bias I 1 is modulated by the sine wave oscillator 218 with a sine wave having an amplitude of about 0.2 mA at which polarization switching of 20 kHz does not occur, and the TM light extracted by the polarization beam splitter 220 is detected by the photodiode 221. A balanced modulator or multiplier 222 mixes the same signal as the sine wave. This output is cut off frequency 10
When passing through the low-pass filter 223 of kHz, the output thereof has the differential waveform of FIG. 4 as shown in FIG. 6, and the slope characteristic on the left side of the peak is used in this waveform. This output is compared with the reference voltage by the differential amplifier 224, output, and fed back to the current source 216 of I 1 . As a result, fluctuations in the power of TM polarized light can be detected more accurately than in the first embodiment. If the isolator 219 is inserted before the TM light is detected, the TE light as noise can be further removed, and the returning light to the laser can be suppressed. When the photodiode 221 is tilted from the incident direction of light to suppress the returning light to the laser, only the polarizing plate may be used instead of the isolator.
【0040】[0040]
【実施例3】本発明による第3の実施例を図7にそって
説明する。本実施例では、レーザを波長多重伝送の光源
として用いるため、第1及び第2実施例で述べたDFB
レーザの発振波長をDCバイアス電流を変化させること
で変え、波長安定化も行うものである。[Third Embodiment] A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, since the laser is used as a light source for wavelength division multiplexing transmission, the DFB described in the first and second embodiments is used.
The laser oscillation wavelength is changed by changing the DC bias current to stabilize the wavelength.
【0041】第2実施例で述べた3電極型DFBレーザ
の波長可変特性を図8に示す。ここでは、両側の電極2
09、209’に注入する電流を、I2、I2’と独立に
制御し、I2+I2’の値を60mAと一定にしながら、
その比を変化させたものである。ただし、I1=20m
Aと一定とし、TEモードで単一モード発振する範囲で
測定している。この図のように、電流比を0.1〜0.
4まで変化させることで、単一モードを保持して約3.
0nmの可変幅が得られる。FIG. 8 shows the wavelength variable characteristic of the three-electrode type DFB laser described in the second embodiment. Here, the electrodes 2 on both sides
While controlling the currents injected into 09 and 209 ′ independently of I 2 and I 2 ′ and keeping the value of I 2 + I 2 ′ constant at 60 mA,
The ratio is changed. However, I 1 = 20m
The value is fixed to A and is measured in the range where single mode oscillation occurs in the TE mode. As shown in this figure, the current ratio is 0.1 to 0.
By changing to 4, the single mode is maintained and about 3.
A variable width of 0 nm is obtained.
【0042】波長の安定化は、図7のように第2実施例
と同様な系で行う。ただし、波長の変化を検出する波長
弁別器、例えばファブリペロエタロン303を透過させ
て光を検出する。ファブリペロエタロン303の透過ピ
ークよりも波長が短波長側にある場合には、DFBレー
ザ301の発振波長の変化は、発振器308と逆相で、
逆に長波長側にあるときは同相で、ちょうどピークにあ
るときは倍周波でホトダイオード304により信号が検
出され、平衡変調器305の出力は、それぞれ負、0、
正となる。そのため、フィードバック制御することによ
って、DFBレーザ301の発振波長はファブリペロエ
タロン303の透過ピークに安定化される。ここで、使
用したファブリペロエタロン303は、フリースペクト
ルレンジ10GHz、フィネス10のものであり、DF
Bレーザ301の発振波長は、10GHz(約0.05
nm)間隔で、しかも0.1GHz以下の波長安定度で
並べられる。もちろん、ファブリペロエタロン303の
設計値を変えることによって波長間隔や波長安定度は所
望の値に設定できる。なお、ファブリペロエタロンで検
出する波長ゆらぎ量と、TM偏波の光パワーのゆらぎ量
とのS/Nは10以上であり、制御するのに十分なS/
Nが得られている。The wavelength stabilization is performed in the same system as in the second embodiment as shown in FIG. However, light is detected by passing through a wavelength discriminator that detects a change in wavelength, for example, a Fabry-Perot etalon 303. When the wavelength is on the shorter wavelength side than the transmission peak of the Fabry-Perot etalon 303, the change in the oscillation wavelength of the DFB laser 301 is in opposite phase to the oscillator 308,
Conversely, when it is on the long wavelength side, it is in phase, and when it is just at the peak, a signal is detected by the photodiode 304 at a double frequency, and the outputs of the balanced modulator 305 are negative, 0, and 0, respectively.
Be positive. Therefore, by performing feedback control, the oscillation wavelength of the DFB laser 301 is stabilized at the transmission peak of the Fabry-Perot etalon 303. The Fabry-Perot etalon 303 used here has a free spectral range of 10 GHz and a finesse of 10.
The oscillation wavelength of the B laser 301 is 10 GHz (about 0.05
nm) intervals and wavelength stability of 0.1 GHz or less. Of course, the wavelength interval and the wavelength stability can be set to desired values by changing the design value of the Fabry-Perot etalon 303. The S / N between the amount of wavelength fluctuation detected by the Fabry-Perot etalon and the amount of fluctuation of the optical power of TM polarization is 10 or more, which is an S / N sufficient for control.
N has been obtained.
【0043】このような波長安定化と第2実施例で述べ
たバイアス点安定化を同時に並列的に行えば(第3実施
例と第2実施例の構成を並列的に設ければよい)、波長
多重伝送に最適の光源の駆動方法となる。If the wavelength stabilization and the bias point stabilization described in the second embodiment are simultaneously performed in parallel (the configurations of the third embodiment and the second embodiment may be provided in parallel), This is an optimal light source driving method for wavelength division multiplexing transmission.
【0044】本実施例では、第2実施例と同様にDFB
レーザを低周波で変調して制御する方式を説明したが、
第1実施例のように変調しないで制御してもよい。尚、
図7において、302は偏光ビームスプリッタ、306
はローパスフィルタ、307は差動アンプ、309はD
FBレーザ301の中心電極に対応する電流源、31
0、311は夫々DFBレーザ301の両側電極に対応
する電流源である。In this embodiment, the DFB is the same as in the second embodiment.
I explained the method of controlling the laser by modulating it at a low frequency.
You may control without modulating like 1st Example. still,
In FIG. 7, reference numeral 302 denotes a polarization beam splitter, 306
Is a low pass filter, 307 is a differential amplifier, and 309 is D
A current source corresponding to the center electrode of the FB laser 301, 31
Reference numerals 0 and 311 denote current sources corresponding to the electrodes on both sides of the DFB laser 301, respectively.
【0045】[0045]
【実施例4】本発明による第4の実施例を、図9及び図
10に沿って説明する。図9は集積半導体装置の斜視
図、図10はその導波路に沿った断面図である。Fourth Embodiment A fourth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a perspective view of the integrated semiconductor device, and FIG. 10 is a sectional view taken along the waveguide.
【0046】図9のように、3電極構造の分布帰還(D
FB)レーザ1101と、Y分岐構造の偏光モードスプ
リッタ1102と、一方の発振偏波モードのみを検出す
る光検出器1103が集積されている。これらの導波路
は、高抵抗のInPによる埋め込み構造1106で形成
している。この実施例では、偏光モードスプリッタ11
02は、1104の領域のみSiN膜を装荷しアニール
することで、導波路を形成している超格子の混晶化を行
なって、TM偏波のみが導波するようになっている。従
って、TMモードの光のみ光検出器1103で受光する
ことができ、TEモードの光は、出射部1105から取
り出す。このとき、Y分岐偏光モードスプリッタ110
2のそれぞれの端におけるTE/TMの消光比として1
0dBが得られている。もちろん、光検出器1103で
受光する光をTEモードにして、TMモードを出射させ
てもよい。また、偏光モードスプリッタ1102の作製
は、ZnOを装荷してアニールしZnの拡散により混晶
化したり、金属薄膜を装荷した方がTMの損失が大きい
ため非対称Y分岐を形成して金属薄膜側にTEモードを
導波させたりしてもよい。本素子の長さは、1101の
DFBレーザ部は800μm、1102の偏光モードス
プリッタは約2500μm、1103の光検出部は20
0μmで、全長は約3500μmとなっている。As shown in FIG. 9, the distributed feedback (D
An FB) laser 1101, a polarization mode splitter 1102 having a Y branch structure, and a photodetector 1103 that detects only one oscillation polarization mode are integrated. These waveguides are formed by a buried structure 1106 made of high resistance InP. In this embodiment, the polarization mode splitter 11
In No. 02, the SiN film is loaded and annealed only in the region 1104 to mix the superlattice forming the waveguide, thereby allowing only the TM polarized wave to be guided. Therefore, only the TM mode light can be received by the photodetector 1103, and the TE mode light is extracted from the emission unit 1105. At this time, the Y-branching polarization mode splitter 110
1 as the extinction ratio of TE / TM at each end of 2
0 dB is obtained. Of course, the light received by the photodetector 1103 may be set to the TE mode and the TM mode may be emitted. Further, the polarization mode splitter 1102 is manufactured by loading ZnO and annealing, and forming a mixed crystal by diffusion of Zn, or by loading a metal thin film, the loss of TM is larger, so that an asymmetric Y branch is formed and the metal thin film side is formed. The TE mode may be guided. The length of this element is 800 μm for the 1101 DFB laser section, about 2500 μm for the 1102 polarization mode splitter, and 20 for the 1103 photodetector section.
At 0 μm, the total length is about 3500 μm.
【0047】次に、図10に沿って素子構造及び作製方
法について述べる。1201は基板となるn−InP、
1202は深さ0.05μmの回折格子gが一部に形成
されたn−InPバッファ層、1203は厚さ0.2μ
mのn−In0.82Ga0.18As0.4P0.6
下部光ガイド層、1204はi−In0.28Ga
0.72As井戸層(厚さ10nm)、i−In
0.82Ga0.18As0.4P0.6バリア層(厚
さ10nm)10層からなる歪超格子構造の活性層、1
205はp−InPクラッド層、1206はp−In
0.53Ga0.47Asコンタクト層、1208及び
1208’はコンタクト層1206が除去された電極分
離領域、1209及び1209’はp側の電極であるC
r/AuZnNi/Au層、1210は信号を重畳した
電流を流す電極であるCr/AuZnNi/Au層、1
211は基板側電極であるAuGeNi/Au層、12
20は光検出器の電極であるAuGeNi/Au層、1
212及び1212’は反射防止膜となるSiO膜であ
る。Next, an element structure and a manufacturing method will be described with reference to FIG. Reference numeral 1201 denotes n-InP serving as a substrate,
Reference numeral 1202 is an n-InP buffer layer in which a diffraction grating g having a depth of 0.05 μm is partially formed, and 1203 is a thickness of 0.2 μm.
m n-In 0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6
The lower light guide layer 1204 is i-In 0.28 Ga
0.72 As well layer (thickness 10 nm), i-In
0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6 Barrier layer (thickness 10 nm) Active layer having a strained superlattice structure consisting of 10 layers, 1
205 is a p-InP clad layer, 1206 is a p-In
0.53 Ga 0.47 As contact layers, 1208 and 1208 ′ are electrode isolation regions where the contact layer 1206 is removed, and 1209 and 1209 ′ are p-side electrodes C
r / AuZnNi / Au layer, 1210 is a Cr / AuZnNi / Au layer, which is an electrode for passing a current in which signals are superimposed, 1
211 is an AuGeNi / Au layer which is a substrate side electrode, 12
20 is an AuGeNi / Au layer which is an electrode of the photodetector, 1
Reference numerals 212 and 1212 ′ are SiO films that serve as antireflection films.
【0048】DFBレーザ1101の一部及びY分岐導
波路部1102においては、パターニング後、コンタク
ト層、クラッド層、活性層をエッチングした後、i−I
n0.53Ga0.47As井戸層(厚さ3nm)、i
−InPバリア層(厚さ5nm)20層からなる超格子
構造の光ガイド層1213、p−InPクラッド層12
14、p−In0.59Ga0.41As0.9P
0.1コンタクト層1215(これはY分岐導波路部に
は形成されない)が選択再成長により形成されている。
その後、Y字状にパターニングして基板1201までエ
ッチングした後、高抵抗InP埋め込み層を形成して埋
め込み構造1106を作成する。再成長した光ガイド層
1213は、エネルギーバンドギャップに相当する波長
が約1.3μmであり、レーザの発振波長1.55μm
の光に対しては損失の小さい構造になっている。In a part of the DFB laser 1101 and the Y branch waveguide 1102, after patterning, the contact layer, the clad layer, and the active layer are etched, and then the i-I
n 0.53 Ga 0.47 As well layer (thickness 3 nm), i
-InP barrier layer (thickness: 5 nm) 20 superlattice structure optical guide layer 1213, p-InP clad layer 12
14, p-In 0.59 Ga 0.41 As 0.9 P
A 0.1 contact layer 1215 (which is not formed in the Y branch waveguide portion) is formed by selective regrowth.
Then, after patterning into a Y shape and etching up to the substrate 1201, a high resistance InP burying layer is formed to form a burying structure 1106. The re-grown light guide layer 1213 has a wavelength corresponding to the energy band gap of about 1.3 μm and a laser oscillation wavelength of 1.55 μm.
The structure has a small loss for the light.
【0049】ここで、このDFBレーザ1101は、活
性層1204が引っ張り歪をもつ多重量子井戸層になっ
ており、ライトホールと電子の基底準位間遷移エネルギ
ー(Elh0−Ee0)に対応する波長は1.56μ
m、ヘビーホールと電子の基底準位間遷移エネルギー
(Ehh0−Ee0)に対応する波長も1.56μmと
遷移エネルギーを等しく設計してあるため、通常のDF
Bレーザに比べるとTM偏波での発振しきい値が低く、
効率よく偏波スイッチングできる構成になっている。こ
こで、DFBレーザ部の回折格子gによる分布帰還波長
は、Elh0−Ee0に対応する波長の近傍となるよう
回折格子gのピッチを240nmに設定し、TEモード
で1.562μm、TMモードで1.558μmにブラ
ッグ波長を持つ構成にしている。これらは第1実施例の
レーザと同じである。Here, in the DFB laser 1101, the active layer 1204 is a multiple quantum well layer having tensile strain, and corresponds to the transition energy between the ground levels of light holes and electrons (E lh0 -E e0 ). Wavelength is 1.56μ
m, the wavelength corresponding to the transition energy (E hh0 −E e0 ) between the ground level of the heavy hole and the electron is 1.56 μm, and the transition energy is designed to be the same.
The oscillation threshold for TM polarization is lower than that of the B laser,
It has a configuration that enables efficient polarization switching. Here, the distributed feedback wavelength by the diffraction grating g DFB portion sets the pitch of the diffraction grating g so as to be near the wavelength corresponding to the E LH0 -E e0 to 240 nm, 1.562Myuemu in TE mode, TM mode Has a Bragg wavelength of 1.558 μm. These are the same as the laser of the first embodiment.
【0050】このDFBレーザ部1101は、その他の
構造、例えば、活性層のない領域(電極1210のある
領域)に回折格子gもない構造、回折格子gにシフト領
域が設けられた構造、すべての領域に活性層1204が
ある構造などでもよい。また、簡単のため、2電極構成
のDFBレーザでもよい。即ち、偏波変調可能な半導体
レーザならどの様なものを用いても良い。The DFB laser section 1101 has all other structures, for example, a structure without a diffraction grating g in a region without an active layer (a region with an electrode 1210), a structure with a shift region in the diffraction grating g. A structure in which the active layer 1204 is provided in the region may be used. Further, a DFB laser having a two-electrode configuration may be used for simplicity. That is, any semiconductor laser may be used as long as it is a polarization-modulating semiconductor laser.
【0051】次に、再び図9に沿って本素子の駆動方法
を説明する。電極1209、1209’にそれぞれ直流
電流源1110、1110’によってDCバイアス26
mA、電極1210に直流電流源111によってDCバ
イアス27.6mAを流し、電極1210に振幅2mA
のデイジタル信号1115を重畳させると、TE/TM
のスイッチングが起こる。このレーザ光を1102の偏
光モードスプリッタによってTE偏波とTM偏波に分け
る。このときの時間波形は図3に示したものと実質的に
同じである。。Next, the driving method of the present device will be described with reference to FIG. 9 again. A DC bias 26 is applied to the electrodes 1209 and 1209 ′ by a direct current source 1110 and 1110 ′, respectively.
DC, 27.6 mA was applied to the electrode 1210 by the direct current source 111, and an amplitude of 2 mA was applied to the electrode 1210.
When the digital signal 1115 of is superposed, TE / TM
Switching occurs. This laser light is split into TE polarized light and TM polarized light by the polarization mode splitter 1102. The time waveform at this time is substantially the same as that shown in FIG. .
【0052】偏光ビームスプリッタ1102によって分
けられたTE光は、アイソレータ1120を通して光フ
ァイバ1121に結合させて伝送する。ここで、アイソ
レータは伝送路等からの反射光が半導体レーザ1101
に入射して発振が乱れることを防ぐだけでなく、アイソ
レータ1120の両面に備えられたグラントムソンプリ
ズムによってTE偏波とTM偏波の消光比を向上させる
機能もある。この時、TEとTMの消光比は20dB以
上得られ、この消光比をもつASK伝送が可能である。The TE light split by the polarization beam splitter 1102 is coupled to the optical fiber 1121 through the isolator 1120 and transmitted. Here, in the isolator, the reflected light from the transmission line or the like is reflected by the semiconductor laser 1101.
Not only is it prevented from disturbing the oscillation due to incidence on the beam, but also has the function of improving the extinction ratio of the TE polarization and the TM polarization by the Glan-Thompson prisms provided on both sides of the isolator 1120. At this time, the extinction ratio of TE and TM is 20 dB or more, and ASK transmission with this extinction ratio is possible.
【0053】一方、TM光はホトダイオード1103に
よって検出し、モニタする。この信号をローパスフィル
タ114によって帯域10kHz以下の信号にすると、
100Mbps以上の高速信号で変調している成分は平
均化され、第1実施例の図4に示すように、バイアス点
のずれ量に応じて出力電圧が変化するため、差動アンプ
1113で基準電圧と比較後、制御回路1112を介し
て、電極1210にDCバイアスを流す電流源1111
にフィードバックすれば、バイアス点の自動安定化が可
能である。なお、フイードバックは変調しない電極にD
Cバイアスを流す電流源1110あるいは1110’で
もよい。この自動安定化は制御回路1112によるPI
(比例、積分)制御で行ったが、利得、積分時間を最適
化することによって、長期間にわたって消光比の変化を
1%以内にすることが可能であった。これにより、第1
実施例と同様に、従来の偏波変調伝送で問題だった長期
的な誤り率の低下を改善することができた。On the other hand, TM light is detected and monitored by the photodiode 1103. When this signal is converted into a signal having a band of 10 kHz or less by the low-pass filter 114,
The component modulated by the high-speed signal of 100 Mbps or more is averaged, and the output voltage changes according to the deviation amount of the bias point as shown in FIG. 4 of the first embodiment. After comparison with the current source 1111 that causes a DC bias to flow through the electrode 1210 via the control circuit 1112.
By feeding back to, it is possible to automatically stabilize the bias point. Note that feedback is applied to the electrode that does not modulate.
It may be a current source 1110 or 1110 ′ that flows a C bias. This automatic stabilization is performed by the PI by the control circuit 1112.
(Proportional, integral) control was performed, but by optimizing the gain and the integration time, it was possible to keep the change in extinction ratio within 1% over a long period of time. This makes the first
Similar to the embodiment, the long-term reduction in error rate, which was a problem in the conventional polarization modulation transmission, could be improved.
【0054】また、DFBレーザ1101は、電極12
09、1209’に流す電流の比を変えることによっ
て、発振波長を変化できる。上記のように同じ電流を流
した場合、発振波長は1.562μmだったが、合計電
流を52mA一定に保って比を1:1から1:9まで変
えると、1.565μmまで約3nm波長を変えること
ができた。Further, the DFB laser 1101 has the electrode 12
The lasing wavelength can be changed by changing the ratio of the currents flowing through 09 and 1209 ′. When the same current was applied as above, the oscillation wavelength was 1.562 μm, but if the ratio was changed from 1: 1 to 1: 9 while keeping the total current constant at 52 mA, a wavelength of about 3 nm was reached up to 1.565 μm. I was able to change.
【0055】このように、本実施例による集積半導体装
置は、上記のような駆動方法により、波長多重光通信に
適した光源となる。As described above, the integrated semiconductor device according to the present embodiment becomes a light source suitable for wavelength division multiplexing optical communication by the driving method described above.
【0056】[0056]
【実施例5】本発明による第5の実施例を図11に沿っ
て説明する。図11は、図示したような形状のLiNb
O3基板1301にY分岐型の偏波モードスプリッタ1
304を構成し、3電極型のDFBレーザ1302及び
ホトダイオード1303を接着剤でハイブリッドに実装
した装置である。偏波モードスプリッタ1304は、Y
分岐の片方の導波路に金属薄膜1305を装荷し、こち
ら側にTEモードが伝搬するようになっている。もう一
方の導波路にはTMモードが伝搬し、ホトダイオード1
303によって検出される。DFBレーザは第4実施例
のDFBレーザ部と同構造で、中心電極に振幅2mAの
変調信号を加えることで、偏波変調できる。ハイブリッ
ド実装の光結合部a、bおよび、TEモードの出射端c
には、反射を抑えるために無反射コートを施してある。
駆動方法等は、第4実施例と同様である。Fifth Embodiment A fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 shows LiNb having a shape as shown.
A Y-branch polarization mode splitter 1 on the O 3 substrate 1301.
The apparatus 304 is a device in which a three-electrode type DFB laser 1302 and a photodiode 1303 are hybridly mounted with an adhesive. The polarization mode splitter 1304 is
A metal thin film 1305 is loaded on one waveguide of the branch so that the TE mode propagates to this side. The TM mode propagates to the other waveguide and the photodiode 1
Detected by 303. The DFB laser has the same structure as the DFB laser section of the fourth embodiment, and polarization modulation can be performed by applying a modulation signal with an amplitude of 2 mA to the center electrode. Hybrid mounting optical coupling parts a and b, and TE mode emission end c
Has a non-reflective coating to suppress reflection.
The driving method and the like are the same as in the fourth embodiment.
【0057】[0057]
【実施例6】本発明による第6の実施例は、図12のよ
うな縦型の順方向結合器を偏波モードスプリッタとして
利用し、半導体基板上にモノリシックに集積化したもの
である。Sixth Embodiment A sixth embodiment according to the present invention is one in which a vertical type forward coupler as shown in FIG. 12 is used as a polarization mode splitter and is monolithically integrated on a semiconductor substrate.
【0058】本装置の構造と作製方法を述べる。n−I
nP基板1401上に、n−InPバッファ層140
2、バンドギャップ波長1.1μmのn−InGaAs
P下部導波層1403、n−InPクラッド層1404
が順に1回目の成長で積層されている。クラッド層14
04には、DFBレーザ部にピッチ240nmの細かい
回折格子1406が形成され、順方向結合器部にはピッ
チ14.5μmの粗い回折格子1407が形成されてい
る。光検出部には回折格子は形成されていない。このク
ラッド層1404上に、バンドギャップ波長1.1μm
のn−InGaAsP光ガイド層1405、バンドギャ
ップ波長1.3μmのn−InGaAsP上部導波層1
408、井戸層i−In0.28Ga0.72As(厚さ10n
m)、バリア層i−In0.82Ga0.18As0.4P0.6(厚
さ10nm)10層からなる歪超格子構造の活性層14
09、p−InPクラッド層1410、In0.53Ga
0.47Asコンタクト層1411が2回目の成長で積層さ
れる。The structure and manufacturing method of this device will be described. n-I
On the nP substrate 1401, the n-InP buffer layer 140
2. n-InGaAs with bandgap wavelength of 1.1 μm
P lower waveguide layer 1403, n-InP clad layer 1404
Are sequentially stacked in the first growth. Clad layer 14
In No. 04, a fine diffraction grating 1406 with a pitch of 240 nm is formed in the DFB laser section, and a coarse diffraction grating 1407 with a pitch of 14.5 μm is formed in the forward coupler section. No diffraction grating is formed in the photodetector. A bandgap wavelength of 1.1 μm is formed on the clad layer 1404.
N-InGaAsP optical guide layer 1405, n-InGaAsP upper waveguide layer 1 having a bandgap wavelength of 1.3 μm
408, well layer i-In 0.28 Ga 0.72 As (thickness 10 n
m), the barrier layer i-In 0.82 Ga 0.18 As 0.4 P 0.6 (thickness 10 nm), and the active layer 14 having a strained superlattice structure composed of 10 layers.
09, p-InP clad layer 1410, In 0.53 Ga
A 0.47 As contact layer 1411 is deposited in the second growth.
【0059】続いて、DFBレーザ部の中心部及び順方
向結合器部において活性層1409を除去するために上
部導波層1408までエッチングし、p−InPクラッ
ド層1412、In0.53Ga0.47Asコンタクト層14
13を3回目選択成長で積層する。導波路は、2.5μ
m幅の高抵抗InP(不図示)による埋め込み構造とし
た。次に、p側電極1414、n側電極1415を形成
し、p側電極1414はDFBレーザ部においては3電
極に、順方向結合器部においては電極、コンタクト層を
除去する。素子を切り出した後、両端面には無反射コー
ティング1416、1416’を施した。それぞれの部
分の長さは、DFBレーザ部が800μm、順方向結合
器部が1000μm、光検出部が200μmとなってい
る。Subsequently, the upper waveguide layer 1408 is etched to remove the active layer 1409 in the center portion of the DFB laser portion and the forward coupler portion, and the p-InP cladding layer 1412 and the In 0.53 Ga 0.47 As contact layer are formed. 14
13 is laminated by the third selective growth. The waveguide is 2.5μ
An embedded structure made of high resistance InP (not shown) having a width of m was adopted. Next, a p-side electrode 1414 and an n-side electrode 1415 are formed, and the p-side electrode 1414 is formed by removing three electrodes in the DFB laser section, and removing the electrode and contact layer in the forward coupler section. After the element was cut out, antireflection coatings 1416 and 1416 ′ were applied to both end surfaces. The length of each part is 800 μm in the DFB laser part, 1000 μm in the forward coupler part, and 200 μm in the photodetector part.
【0060】本装置の動作について説明する。DFBレ
ーザ部では、第4実施例と同様に中心電極に振幅2mA
の変調信号を加えることで偏波変調できる。順方向結合
器部では、上部導波層1408を伝搬する光Aの一部が
下部導波層1403に結合(B)して伝搬し、外部に取
り出せる。波長弁別器として働くこの順方向結合器にお
ける、上部導波路1408から下部導波路1403への
結合特性を図13に示す。この図のように、TEモード
の光に対しては、レーザの発振波長1.55μmを中心
波長とするフィルタ特性を示す。その半値幅は約5nm
である。一方、TM光に対しては、これより約30nm
短波長側に中心波長を持つ特性になっている。したがっ
て、レーザの発振波長1.55μmの光は、TE光のみ
下部導波路1403を伝搬し、外部に取り出せる。TM
光は上部導波路1408をそのまま伝搬し、光検出器に
よって検出される。The operation of this apparatus will be described. In the DFB laser section, an amplitude of 2 mA is applied to the center electrode as in the fourth embodiment.
Polarization modulation can be performed by adding the modulation signal of. In the forward coupler, part of the light A propagating through the upper waveguide layer 1408 is coupled (B) to the lower waveguide layer 1403, propagates, and can be extracted to the outside. FIG. 13 shows the coupling characteristic from the upper waveguide 1408 to the lower waveguide 1403 in this forward coupler that functions as a wavelength discriminator. As shown in this figure, for TE mode light, a filter characteristic having a laser oscillation wavelength of 1.55 μm as a center wavelength is shown. Its full width at half maximum is about 5 nm
Is. On the other hand, for TM light, about 30 nm
It has a characteristic of having a central wavelength on the short wavelength side. Therefore, the light with the laser oscillation wavelength of 1.55 μm propagates only through the TE light through the lower waveguide 1403 and can be extracted to the outside. TM
The light propagates through the upper waveguide 1408 as it is and is detected by the photodetector.
【0061】下部導波路1403から出射される光は、
偏波変調した光のTEモードのみであるから、ASK信
号となっており、光ファイバ1417に結合される。こ
のとき、上部導波路1408を伝搬し、光検出器の後部
から漏れるTM光をカットするために、光検出器後部の
みエッチングなどにより端面を傷つけて漏れ光を散乱さ
せてもよい。また、光ファイバ1417に結合する際に
アイソレータを入れてもよい。The light emitted from the lower waveguide 1403 is
Since the polarization-modulated light has only the TE mode, it is an ASK signal and is coupled to the optical fiber 1417. At this time, in order to cut the TM light propagating through the upper waveguide 1408 and leaking from the rear part of the photodetector, only the rear part of the photodetector may be damaged by etching or the like to scatter the leaked light. Also, an isolator may be inserted when coupling to the optical fiber 1417.
【0062】装置の駆動方法等については、第4実施例
と同様である。DFBレーザは第4実施例のように約3
nmの波長可変特性をもつが、その波長範囲では、TE
光の下部導波路1403への結合効率は約25%ダウン
する程度である。The method of driving the device is the same as that of the fourth embodiment. The DFB laser is about 3 as in the fourth embodiment.
It has a wavelength tunable characteristic of nm, but in that wavelength range, TE
The coupling efficiency of light to the lower waveguide 1403 is about 25% down.
【0063】この順方向結合器は、電界をかけること
で、フィルタリングの中心波長を変化することができる
ので、レーザの発振波長の変化にあわせて中心波長をシ
フトさせれば、結合効率を一定にできる。Since this forward coupler can change the central wavelength of filtering by applying an electric field, if the central wavelength is shifted according to the change of the oscillation wavelength of the laser, the coupling efficiency becomes constant. it can.
【0064】[0064]
【実施例7】本発明による第7の実施例は、図14のよ
うにDFBレーザ1101の両出射端に第4実施例のY
分岐構造の偏波モードスプリッタ1102、1102’
を2つ集積したものである。光検出器1103’、11
03”は、片方の偏波モードスプリッタ1102’に
は、いずれの偏波の光も検出できるように2つ備えられ
ている。また、もう片方には、TMモードのみ検出でき
るように光検出器1103は1つだけ備えられている。[Embodiment 7] In the seventh embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 14, Y of the fourth embodiment is provided at both emission ends of the DFB laser 1101.
Polarization mode splitters 1102 and 1102 ′ having a branch structure
It is a collection of two. Photodetector 1103 ', 11
03 ″ is provided in one polarization mode splitter 1102 ′ so that light of any polarization can be detected. In the other, a photodetector so that only TM mode can be detected. Only one 1103 is provided.
【0065】それぞれの光の光検出器出力を、第4実施
例のように消光比の安定化用に用いたり、あるいは光出
力の安定化のためのAPC(Auto power c
ontrol)用に用いたりできる。消光比の制御がT
M光だけでは不十分で、TE光も必要とするときに本実
施例が有効になる。The photodetector output of each light is used for stabilizing the extinction ratio as in the fourth embodiment, or an APC (Auto power c) for stabilizing the optical output.
control). Control of extinction ratio is T
This embodiment is effective when M light alone is not enough and TE light is also required.
【0066】外に取り出す光は、一方の偏波モードスプ
リッタ1102のTE光出力であり、これを光ファイバ
1121に結合させて伝送する。The light extracted to the outside is the TE light output of one polarization mode splitter 1102, which is coupled to the optical fiber 1121 and transmitted.
【0067】このように、2つ備える偏波モードスプリ
ッタ1102、1102’は、第5実施例のようなハイ
ブリッド実装型、第6実施例のような縦型の順方向結合
器、あるいはこれらの複合でもよい。As described above, the two polarization mode splitters 1102 and 1102 ′ are the hybrid mounting type as in the fifth embodiment, the vertical type forward coupler as in the sixth embodiment, or a combination thereof. But it's okay.
【0068】また、第4実施例から本実施例の集積光半
導体装置において、偏波モードスプリッタから外部に取
り出す光のパワーを補償するために、半導体光アンプを
出射端に集積化させてもよい。In the integrated optical semiconductor devices of the fourth to the present embodiments, a semiconductor optical amplifier may be integrated at the emitting end in order to compensate the power of the light extracted from the polarization mode splitter to the outside. .
【0069】[0069]
【実施例8】本発明による第8の実施例を説明する。図
15において、2101は本方式に用いる光源となる半
導体分布帰還型(DFB)レーザ、2102は波長フィ
ルタとなるファブリペローエタロン、2103は光信号
を伝送する光ファイバを示している。Eighth Embodiment An eighth embodiment according to the present invention will be described. In FIG. 15, reference numeral 2101 denotes a semiconductor distributed feedback (DFB) laser that serves as a light source used in this system, 2102 denotes a Fabry-Perot etalon that serves as a wavelength filter, and 2103 denotes an optical fiber that transmits an optical signal.
【0070】本実施例の光源となる半導体DFBレーザ
2101の構成は、図2(a)で説明したものと実質的
に同じである。The structure of the semiconductor DFB laser 2101 which is the light source of this embodiment is substantially the same as that described with reference to FIG.
【0071】上記構成のDFBレーザ2101におい
て、ARコートのない端面側電極109に流すバイアス
電流をある値I2に固定し、AR側電極110に流す電
流I1に流す電流を変えていくと、図16に示すように
ある値で発振偏波モードがTEモードからTMモードへ
とスイッチする。そこで、この偏波がスイッチするバイ
アス点近傍で、図16に示すようにTEモードの出力と
スイッチ後のTMモードの出力が同じになるような振幅
で微小デジタル信号ΔI1を重畳させると、図17に示
すように重畳した電流波形と同位相で電界成分EyのT
Mモードが発振し、逆位相で電界成分ExのTEモード
が発振する。各発振光の発振波長は、本実施例のような
構造においてはTEモードの発振波長が1.562μ
m、TMモードの発振波長が1.558μmの共振ピー
クをもち、2つのモード間の発振波長差が4nmと大き
く異なっている。In the DFB laser 2101 having the above structure, when the bias current flowing through the end-side electrode 109 without AR coating is fixed at a certain value I 2 and the current I 1 flowing through the AR-side electrode 110 is changed, As shown in FIG. 16, the oscillation polarization mode switches from the TE mode to the TM mode with a certain value. Therefore, when a minute digital signal ΔI 1 is superimposed with an amplitude such that the TE mode output and the TM mode output after switching become the same as shown in FIG. As shown in FIG. 17, T of the electric field component E y is in phase with the superimposed current waveform.
The M mode oscillates, and the TE mode of the electric field component E x oscillates in the opposite phase. The oscillation wavelength of each oscillation light is 1.562 μ in the TE mode in the structure of this embodiment.
The lasing wavelength of the m and TM modes has a resonance peak of 1.558 μm, and the lasing wavelength difference between the two modes is significantly different from 4 nm.
【0072】以上に示した特性を持つ光源となるDFB
レーザ2101の出射光を図15にあるように波長フィ
ルタとなるファブリペローエタロン2102に入射す
る。今、ファブリペローエタロン2102の透過特性
が、図18(a)に示すようにTEモードの発振波長に
ピークをもち、10dB透過全幅がDFBレーザ210
1の2つの発振モードの波長差より十分小さく、TMモ
ードの発振波長近傍に透過ピークを持たないよう構成す
れば、図19(a)に示すような電流波形で変調するこ
とにより、TEモードの発振光のみ透過するため、図1
9(b)に示すように信号電流と逆位相にASK変調さ
れた出力波形が得られる。同様に、図18(b)に示す
ようにTMモードの発振波長にピークをもち、10dB
透過全幅がDFBレーザ2101の2つの発振モードの
波長差より十分小さく、TEモードの発振波長近傍に透
過ピークを持たないよう構成すれば、図19(c)に示
すような電流波形で変調することによりTMモードの発
振光のみ透過するために、図19(d)に示すように信
号電流と同位相にASK変調された出力波形が得られ
る。DFB which is a light source having the characteristics shown above
The emitted light of the laser 2101 is made incident on the Fabry-Perot etalon 2102 which serves as a wavelength filter as shown in FIG. Now, the transmission characteristic of the Fabry-Perot etalon 2102 has a peak at the oscillation wavelength of the TE mode as shown in FIG.
1 is sufficiently smaller than the wavelength difference between the two oscillation modes and does not have a transmission peak in the vicinity of the oscillation wavelength of the TM mode, by modulating with a current waveform as shown in FIG. Since only the oscillating light is transmitted,
As shown in FIG. 9 (b), an output waveform ASK-modulated in the opposite phase to the signal current is obtained. Similarly, as shown in FIG. 18B, the oscillation wavelength of the TM mode has a peak, and 10 dB
If the entire transmission width is sufficiently smaller than the wavelength difference between the two oscillation modes of the DFB laser 2101, and if it is configured so as not to have a transmission peak in the vicinity of the oscillation wavelength of the TE mode, modulation with a current waveform as shown in FIG. As a result, since only the TM mode oscillation light is transmitted, an output waveform ASK-modulated in the same phase as the signal current is obtained as shown in FIG.
【0073】この変調光は、レーザ2101内のキャリ
ア密度、光子密度の変動が少ないため、動的波長変動が
5GHzの変調周波数で0.01nm以下と非常に小さ
くする事ができる。また、2つのモードの発振波長の差
が数nmと大きいため、光フィルタ2102の10dB
透過全幅よりはるかに大きく取れる事から、消光比が大
きく取れ、誤り率の低い受信を簡単な構成で行う事がで
きる。Since this modulated light has little fluctuation in carrier density and photon density in the laser 2101, the dynamic wavelength fluctuation can be made extremely small at 0.01 nm or less at the modulation frequency of 5 GHz. Further, since the difference between the oscillation wavelengths of the two modes is as large as several nm, 10 dB of the optical filter 2102
Since it can be much larger than the full width of transmission, a large extinction ratio can be obtained, and reception with a low error rate can be performed with a simple configuration.
【0074】本実施例においては、波長フィルタ210
2としてファブリペローエタロンを用いたが、DFBレ
ーザ2101の2つの発振モード間でクロストークを生
じないような透過特性を有している波長フィルタ(DF
Bフィルタ、誘電体フィルタ等)を用いても、同様な効
果を期待する事ができる。In this embodiment, the wavelength filter 210 is used.
Although a Fabry-Perot etalon was used as 2, a wavelength filter (DF having a transmission characteristic that does not cause crosstalk between the two oscillation modes of the DFB laser 2101).
Similar effects can be expected by using B filters, dielectric filters, etc.).
【0075】[0075]
【実施例9】本発明の第9実施例を図20に示す。第2
実施例は第1実施例の光通信方式を波長多重通信方式に
応用したものである。[Ninth Embodiment] FIG. 20 shows a ninth embodiment of the present invention. Second
The embodiment is an application of the optical communication system of the first embodiment to a wavelength division multiplexing communication system.
【0076】図20において、2301は光源となるD
FBレーザ、2302は波長可変DFBフィルタ、23
03は光信号の伝達を行う光ファイバ、2304は受信
側の波長可変DFBフィルタ、2305は受光器であ
る。In FIG. 20, reference numeral 2301 denotes D which is a light source.
FB laser, 2302 is a wavelength tunable DFB filter, 23
Reference numeral 03 is an optical fiber for transmitting an optical signal, 2304 is a wavelength tunable DFB filter on the receiving side, and 2305 is a light receiver.
【0077】図20の光源となるDFBレーザ2301
の詳細は、図5で説明したものと実質的に同じである。A DFB laser 2301 serving as a light source in FIG.
Are substantially the same as those described with reference to FIG.
【0078】本実施例における3電極型DFBレーザ2
301のTEモードにおける波長可変特性は、図8に示
したものと同じである。即ち、両側の電極に注入する電
流を、I2、I’2と独立に制御し、I2+I’2の値を6
0mAと一定にしながら、その比を一定にする。ただ
し、I1は20mAと一定にし、TEモードで単一発振
する。この様に、電流比を0.1〜0.4まで変化させ
る事によって単一モードを保持しつつ約3.0nmの可
変幅が得られる。同様な方法でTMモードについても波
長可変できる。更に、I1に重畳して振幅2mAの変調
電流を重畳する事によって上記実施例と同様に偏波変調
を行う事ができる。Three-electrode DFB laser 2 in this embodiment
The wavelength tunable characteristic in the TE mode of 301 is the same as that shown in FIG. That is, the currents injected into the electrodes on both sides are controlled independently of I 2 and I ′ 2, and the value of I 2 + I ′ 2 is set to 6
The ratio is kept constant while keeping it constant at 0 mA. However, I 1 is kept constant at 20 mA, and single oscillation occurs in the TE mode. In this way, by changing the current ratio from 0.1 to 0.4, the variable width of about 3.0 nm can be obtained while maintaining the single mode. The wavelength can be tuned in the TM mode by the same method. Further, by superimposing on I 1 a modulation current having an amplitude of 2 mA, polarization modulation can be performed as in the above embodiment.
【0079】このようにして変調された光波を、光フィ
ルタ2302に入射する。この時、光フィルタの透過中
心波長をDFBレーザ2301のTEモード(もしくは
TMモード)のみ透過するように設定すると、上記実施
例と同様ASK変調された信号光が得られる。この信号
光を光ファイバ2303に結合させて伝送し、光受信器
を構成する光フィルタ2304によって選択分波した
後、光検出器2305によって電気信号に変換する。The light wave thus modulated is incident on the optical filter 2302. At this time, if the transmission center wavelength of the optical filter is set so that only the TE mode (or TM mode) of the DFB laser 2301 is transmitted, ASK-modulated signal light can be obtained as in the above embodiment. This signal light is transmitted by being coupled to the optical fiber 2303, and is selectively demultiplexed by the optical filter 2304 that constitutes the optical receiver, and then converted into an electric signal by the photodetector 2305.
【0080】本実施例の様な波長多重通信システムの構
成における波長多重数は、波長可変DFBフィルタ23
02、2304の波長可変範囲(約3nm)と透過帯域
幅(10dB透過帯域幅で0.03nm程度)によって
決定される。ただし、一般に波長可変DFBフィルタは
偏光依存性があり、同じ駆動状態でもTEモードとTM
モードの透過中心波長は異なる値となるので、これらの
値をクロストークが生じないように設定する必要があ
る。今、波長可変DFBフィルタ2302、2304の
透過波長をTEモードに合わせた時、TMモードの発振
波長が波長可変DFBフィルタ2302、2304の可
変範囲(約3nm)で変化させても透過しないように構
成すれば、TMモードの発振光はクロストークの要因と
ならない。よって、DFBフィルタ2302、2304
として波長可変範囲が3nm、10dB透過帯域幅が
0.03nmのものを用いたとすると、波長可変範囲内
の波長多重光通信システムとして約100chの多重伝
送が可能となる。The wavelength multiplexing number in the configuration of the wavelength multiplexing communication system as in this embodiment is the wavelength tunable DFB filter 23.
The wavelength tunable range of 02, 2304 (about 3 nm) and the transmission bandwidth (about 10 dB transmission bandwidth of about 0.03 nm). However, in general, the wavelength tunable DFB filter has polarization dependence, and even in the same driving state, TE mode and TM
Since the transmission center wavelengths of the modes have different values, it is necessary to set these values so that crosstalk does not occur. Now, when the transmission wavelengths of the wavelength tunable DFB filters 2302 and 2304 are adjusted to the TE mode, the TM mode oscillation wavelength is configured not to be transmitted even if it is changed in the variable range (about 3 nm) of the wavelength tunable DFB filters 2302 and 2304. If so, the TM mode oscillation light does not cause crosstalk. Therefore, the DFB filters 2302, 2304
Assuming that a wavelength variable range of 3 nm and a 10 dB transmission bandwidth of 0.03 nm are used, multiplex transmission of about 100 ch is possible as a wavelength multiplexing optical communication system within the wavelength variable range.
【0081】[0081]
【実施例10】図21は本発明の第10の実施例を示す
図である。第10実施例は本発明の光通信方式を安定化
させる方法に関わる。図21において、2501は光源
となるDFBフィルタ、2502は空間的に波長分割を
行う偏波無依存型AO波長フィルタであり、入力光25
10について特定の波長の光波のみを導波路2511
に、その他の波長をもつ光波を導波路2512に分岐さ
せている。波長フィルタ2502の透過帯域幅は、FW
HM(full−width at half max
imum)=2.6nmである。また、2503は光信
号の伝送を行う光ファイバであり、2504は波長フィ
ルタ2502で分岐された光波(参照光)を受信するホ
トダイオード、2505はローパスフィルタ、2506
はDFBレーザを駆動する電源、2507は差動アンプ
である。Tenth Embodiment FIG. 21 is a diagram showing a tenth embodiment of the present invention. The tenth embodiment relates to a method for stabilizing the optical communication system of the present invention. In FIG. 21, reference numeral 2501 denotes a DFB filter serving as a light source, 2502 denotes a polarization independent AO wavelength filter that spatially performs wavelength division, and the input light 25
For 10 only the light wave of a specific wavelength is guided to the waveguide 2511.
In addition, light waves having other wavelengths are branched to the waveguide 2512. The transmission bandwidth of the wavelength filter 2502 is FW
HM (full-width at half max
Imm) = 2.6 nm. Further, 2503 is an optical fiber for transmitting an optical signal, 2504 is a photodiode for receiving a light wave (reference light) branched by the wavelength filter 2502, 2505 is a low-pass filter, 2506.
Is a power supply for driving the DFB laser, and 2507 is a differential amplifier.
【0082】本実施例に用いたDFBレーザ2501に
おいては、電極2509に流すバイアス電流I1が変動
すると、変調電流振幅ΔI1を大きくしても充分な消光
比が得られない事が知られており、そのために光信号と
して伝送しない光波を偏光ビームスプリッタ(PBS)
などを用いて分離/検出し、その値を用いてフィードバ
ック制御する方法が上記実施例に述べられている。そこ
で、より高い消光比を得るための本実施例においては、
波長フィルタ2502の透過中心波長を信号光となるD
FBレーザ2501のTEモード(もしくはTMモー
ド)に設定する事によって、2つのモードを導波路25
11、2512に分岐する。分岐された光波のうち、導
波路2511に導かれた信号光即ちTEモード(若しく
はTMモード)は光ファイバ2503に結合し伝送され
る。また、導波路2512に導かれた光波即ちTMモー
ド(若しくはTEモード)はホトダイオード2504で
受光する。ここで得られた電気信号からローパスフィル
タ2505によって低周波成分を取り出し、差動アンプ
2507を介してレーザ駆動電源2506にフィードバ
ックする事によって、消光比の安定した駆動を実現する
事ができる。In the DFB laser 2501 used in this embodiment, it is known that if the bias current I 1 flowing through the electrode 2509 changes, a sufficient extinction ratio cannot be obtained even if the modulation current amplitude ΔI 1 is increased. Therefore, a polarization beam splitter (PBS) is used to transmit light waves that are not transmitted as optical signals.
A method of performing the separation / detection by using, for example, and performing the feedback control using the value is described in the above embodiment. Therefore, in the present embodiment for obtaining a higher extinction ratio,
The transmission center wavelength of the wavelength filter 2502 becomes the signal light D
By setting the TE mode (or TM mode) of the FB laser 2501, two modes can be set in the waveguide 25.
It branches to 11, 2512. Of the branched light waves, the signal light guided to the waveguide 2511, that is, the TE mode (or TM mode) is coupled to the optical fiber 2503 and transmitted. The light wave guided to the waveguide 2512, that is, the TM mode (or TE mode) is received by the photodiode 2504. A low-frequency filter 2505 extracts a low-frequency component from the electric signal obtained here and feeds it back to the laser driving power source 2506 via the differential amplifier 2507, whereby driving with a stable extinction ratio can be realized.
【0083】[0083]
【実施例11】本発明による光源装置ないし集積光半導
体装置を光通信用光源として用いて、光伝送を行った実
施例を図22に沿って説明する。3801は本発明によ
って消光比が安定に制御され偏波変調されている光源装
置ないし集積光半導体装置である。この光源3801で
は、上記実施例に述べたように3nmの範囲で波長を変
えられる。また、偏波変調では、通常の直接強度変調で
問題になるようなチャーピングと呼ばれる動的波長変動
が2GHz以下(波長にして約0.01nm)と非常に
小さいため、波長多重する場合に10GHz(約0.0
5nm)程度ないし0.03nm程度の波長間隔で並べ
ても隣のチャンネルにクロストークを与えることはな
い。従って、この光源装置3801を用いた場合、3/
0.05=60または3/0.03=100チャンネル
程度の波長多重が可能である。[Embodiment 11] An embodiment in which optical transmission is performed by using the light source device or integrated optical semiconductor device according to the present invention as a light source for optical communication will be described with reference to FIG. Reference numeral 3801 denotes a light source device or an integrated optical semiconductor device in which the extinction ratio is stably controlled and polarization modulation is performed according to the present invention. With this light source 3801, the wavelength can be changed within the range of 3 nm as described in the above embodiment. In addition, in polarization modulation, dynamic wavelength fluctuation called chirping, which is a problem in normal direct intensity modulation, is very small at 2 GHz or less (about 0.01 nm in wavelength), so that 10 GHz is required for wavelength multiplexing. (About 0.0
Even if they are arranged at wavelength intervals of about 5 nm) to about 0.03 nm, crosstalk is not given to the adjacent channel. Therefore, when this light source device 3801 is used, 3 /
Wavelength multiplexing of about 0.05 = 60 or 3 / 0.03 = 100 channels is possible.
【0084】この光源3801から出射された光をシン
グルモードファイバ3802に結合させ伝送する。光フ
ァイバ3802を伝送した信号光は、受信装置におい
て、光フィルタ3803により所望の波長の光が選択分
波され、光検出器3804により信号検波される。ここ
では、光フィルタ3803として上記実施例のDFBレ
ーザと同じ構造のものを用い、しきい値以下に電流をバ
イアスして使用している。2電極の電流比率を変えるこ
とで、透過利得を20dBと一定で透過波長を3nmの
範囲で変えることができる。図23にその様子を示す。
このグラフは光フィルタ3803のTEモードに対する
特性であり、TMモードで結合した場合には、これより
約4nm短波長側に透過ピークが存在する。また、この
フィルタ3803の10dBダウンの透過幅は0.03
nmであり、上記のように0.05nmないし0.03
nmの間隔で波長多重するのに十分な特性を待ってい
る。The light emitted from the light source 3801 is coupled to the single mode fiber 3802 and transmitted. In the receiving device, the signal light transmitted through the optical fiber 3802 is selectively demultiplexed into light having a desired wavelength by the optical filter 3803, and the signal is detected by the photodetector 3804. Here, as the optical filter 3803, the one having the same structure as the DFB laser of the above-mentioned embodiment is used, and the current is biased below the threshold to be used. By changing the current ratio of the two electrodes, the transmission gain can be kept constant at 20 dB and the transmission wavelength can be changed within the range of 3 nm. This is shown in FIG.
This graph shows the characteristics of the optical filter 3803 with respect to the TE mode, and when coupled in the TM mode, there is a transmission peak on the short wavelength side of about 4 nm from this. Also, the transmission width of this filter 3803 at 10 dB down is 0.03.
nm, and as described above 0.05 nm to 0.03
Waiting for sufficient properties to wavelength multiplex at nm intervals.
【0085】光フィルタとして、その他のもの、例え
ば、従来例で挙げたマッハツエンダ型、ファイバファブ
リペロ型などを用いてもよい。また、ここでは光源38
01と受信装置を1つずつしか記載していないが、当
然、光カップラなどでいくつかの光源あるいは受信装置
を繋げて伝送を行ってもよい。As the optical filter, other ones, for example, the Mach-Zehnder type, the fiber Fabry-Perot type and the like mentioned in the conventional example may be used. In addition, here, the light source 38
Although only 01 and one receiving device are described, it is needless to say that some light sources or receiving devices may be connected by an optical coupler or the like for transmission.
【0086】[0086]
【実施例12】図24に、本発明による光通信用光源の
駆動方法、それを用いた光通信方式などを波長多重光L
ANシステムに応用する場合の各端末に接続される光−
電気変換部(ノード)の構成例を示し、図25にそのノ
ードを用いた光LANシステムの構成例を示す。[Embodiment 12] FIG. 24 shows a method of driving a light source for optical communication according to the present invention, an optical communication system using the same, and the like.
Optical connected to each terminal when applied to AN system-
An example of the configuration of the electrical conversion unit (node) is shown, and FIG. 25 shows an example of the configuration of the optical LAN system using the node.
【0087】外部に接続された光ファイバ3901を媒
体として光信号がノード4000に取り込まれ、分岐部
3902によりその一部が上記実施例のような波長可変
光フィルタ等を備えた受信装置3903に入射する。こ
の受信装置3903により所望の波長の光信号だけ取り
出して信号検波を行う。一方、ノード4000から光信
号を送信する場合には、半導体レーザ装置3904を上
記実施例の方法で駆動し、偏波変調してそれが偏光ビー
ムスプリッタ、アイソレータ3905などで強度変調に
変換された出力光を分岐部3906を介して光伝送路3
901に入射せしめる。そのとき、上記実施例のような
駆動方法により、所望の波長を発振させ安定化を行って
もよい。An optical signal is taken into the node 4000 by using the optical fiber 3901 connected to the outside as a medium, and a part of the optical signal is incident on the receiving device 3903 having the wavelength tunable optical filter and the like as in the above embodiment. To do. The receiving device 3903 extracts only an optical signal of a desired wavelength and performs signal detection. On the other hand, in the case of transmitting an optical signal from the node 4000, the semiconductor laser device 3904 is driven by the method of the above-mentioned embodiment, polarization-modulated, and output converted into intensity modulation by a polarization beam splitter, an isolator 3905, or the like. Light is transmitted through the branching unit 3906 to the optical transmission line 3
It is made incident on 901. At that time, a desired wavelength may be oscillated and stabilized by the driving method as in the above embodiment.
【0088】また、半導体レーザ装置及び波長可変光フ
ィルタを2つ以上の複数設けて、波長可変範囲を広げる
こともできる。Further, the wavelength tunable range can be widened by providing two or more semiconductor laser devices and tunable optical filters.
【0089】光LANシステムのネットワークとして、
図25に示すものはバス型であり、AおよびBの方向に
ノード4000を接続しネットワーク化された多数の端
末4001及びセンタを設置することができる。ただ
し、多数のノード4000を接続するためには、光の減
衰を補償するために光増幅器を伝送路3901上に直列
に配することが必要となる。また、各端末4001にノ
ード4000を2つ接続し伝送路3901を2本にする
ことでDQDB方式による双方向の伝送が可能となる。As a network of the optical LAN system,
The bus type is shown in FIG. 25, and a large number of networked terminals 4001 and centers can be installed by connecting the nodes 4000 in the A and B directions. However, in order to connect a large number of nodes 4000, it is necessary to arrange optical amplifiers in series on the transmission line 3901 in order to compensate for the attenuation of light. Also, by connecting two nodes 4000 to each terminal 4001 and using two transmission lines 3901, bidirectional transmission by the DQDB system becomes possible.
【0090】このような光ネットワークシステムにおい
て、本発明による装置の駆動方法、光伝送方式などを用
いれば、上記実施例で述べたように多重度60ないし1
00の高密度波長多重光伝送ネットワークを構築でき
る。また、ネットワークの方式として、図25のAとB
をつなげたループ型やスター型あるいはそれらを複合し
た形態のものでも良い。In such an optical network system, if the device driving method, the optical transmission system and the like according to the present invention are used, the multiplicity of 60 to 1 as described in the above embodiment.
No. 00 high-density WDM optical transmission network can be constructed. In addition, as a network system, A and B in FIG.
It may be a loop type or a star type in which the above are connected, or a combination thereof.
【0091】[0091]
【実施例13】本発明による装置の駆動方法、光通信方
式などにより、図26のようなトポロジーを持つ波長多
重光CATVの構築ができる。CATVセンタ4501
において半導体レーザ装置ないし波長可変レーザを上記
実施例の駆動方法で偏波変調し、波長多重光源とする。
受け手となる加入者4502側において、上記実施例の
ような波長可変フィルタを備えた受信装置を用いる。従
来は、DFBレーザの動的波長変動の影響により、DF
Bフィルタをこのようなシステムに用いることが困難で
あったが、本発明により可能となった。[Embodiment 13] A wavelength division multiplexing optical CATV having a topology as shown in FIG. 26 can be constructed by a device driving method, an optical communication system and the like according to the present invention. CATV Center 4501
In the above, the semiconductor laser device or the wavelength tunable laser is polarization-modulated by the driving method of the above-mentioned embodiment to form a wavelength multiplex light source.
On the side of the subscriber 4502, which is the receiver, the receiver equipped with the wavelength tunable filter as in the above embodiment is used. Conventionally, due to the influence of the dynamic wavelength fluctuation of the DFB laser, the DF
Although it was difficult to use a B filter in such a system, the present invention made it possible.
【0092】さらに、加入者4502に外部変調器を持
たせ、加入者4502からの信号をその変調器からの反
射光で受け取り(簡易型双方向光CATVの一形態、例
えば、石川、古田“光CATV加入者系における双方向
伝送用LN外部変調器”,OCS91−82,p.5
1)、図24のようなスター型ネットワークを構築する
ことで、双方向光CATVが可能となり、サービスの高
機能化が図れる。Further, the subscriber 4502 is provided with an external modulator, and the signal from the subscriber 4502 is received by the reflected light from the modulator (one form of the simplified type bidirectional optical CATV, for example, Ishikawa, Furuta “Hikari”). LN external modulator for bidirectional transmission in CATV subscriber system ", OCS 91-82, p.
1) By constructing a star-type network as shown in FIG. 24, bidirectional optical CATV becomes possible and the service can be made highly functional.
【0093】本発明においては、DFBレーザとしてI
nP/InGaAsP系の構造について述べたが、Ga
As/AlGaAsのような短波長系の構造についても
同様な効果が期待できる。In the present invention, the DFB laser I
The structure of the nP / InGaAsP system has been described.
The same effect can be expected for a short wavelength system structure such as As / AlGaAs.
【0094】[0094]
【発明の効果】本発明により、動的波長変動の極めて小
さい直接偏波変調方式を用いて、高密度波長多重光通信
システムなどを、コヒーレント光通信のような高度な波
長制御技術、電子回路技術等を必要とせずに構築でき
る。また、動的波長変動の極めて小さい直接偏波変調方
式を用いた高密度波長多重光通信システムなどのため
の、小型で生産性の高い光通信用光源などを構築でき
る。According to the present invention, a high-density wavelength multiplexing optical communication system such as a coherent optical communication, an advanced wavelength control technique and an electronic circuit technique can be applied to a high-density wavelength-division multiplexed optical communication system by using a direct polarization modulation system having an extremely small dynamic wavelength fluctuation. It can be built without the need for etc. Further, it is possible to construct a compact and highly productive light source for optical communication for a high-density wavelength division multiplexing optical communication system using a direct polarization modulation system with extremely small dynamic wavelength fluctuation.
【0095】更に、本発明における光通信システムにお
いては、前記通信方式に用いる光源が光導波路の一部に
流す電流を変調することで偏光波面及び波長の異なる2
つの偏波モードがスイッチする構造とし、一方の発振モ
ードの発振を選択して出射する半導体レーザを用い、半
導体レーザの変調された出力光について、波長弁別する
手段によって2つの発振モードの内1つの光波を光伝送
路に結合させ、該光波をASK変調することによって光
通信の信号に用いることを特徴としているので、動的波
長変動のない直接変調方式でのレーザ駆動が可能とな
り、高密度波長多重通信システムなどを簡便な方法で構
築することが出来る。Furthermore, in the optical communication system according to the present invention, the light source used in the communication system modulates the current flowing through a part of the optical waveguide, so that the polarization wavefront and the wavelength are different.
One of two oscillation modes is selected by a means for discriminating the wavelength of the output light modulated by the semiconductor laser by using a structure in which two polarization modes are switched and a semiconductor laser that selectively emits oscillation of one oscillation mode is used. It is characterized in that a light wave is coupled to an optical transmission line, and the light wave is ASK-modulated to be used as a signal for optical communication. Therefore, it is possible to drive a laser by a direct modulation method without a dynamic wavelength fluctuation, and to achieve a high-density wavelength. It is possible to construct a multiplex communication system and the like by a simple method.
【0096】また、半導体DFBレーザ装置以外に、偏
波ビームスプリッタ、ホトダイオードなどの光学装置が
必要な為、光通信用光源として使用する場合に、小型に
モジュール化することが困難であり、しかもモジュール
化するときに光学調整が必要で、生産性が悪いという様
な問題点が、本発明により、解決される。。Further, in addition to the semiconductor DFB laser device, an optical device such as a polarization beam splitter and a photodiode is required. Therefore, when it is used as a light source for optical communication, it is difficult to make it into a small module, and the module The present invention solves the problem that the optical adjustment is required when the film is turned into a thin film and the productivity is poor. .
【図1】 本発明による半導体レーザの駆動方法の第1
実施例を説明する図。FIG. 1 is a first method of driving a semiconductor laser according to the present invention.
The figure explaining an Example.
【図2】 本発明の第1の実施例の素子構成及び特性を
表す図。FIG. 2 is a diagram showing the element configuration and characteristics of the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の第1実施例に使用する半導体レーザ
の駆動原理を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining the driving principle of the semiconductor laser used in the first embodiment of the present invention.
【図4】 バイアス点のずれとTM偏波光の強さの関係
を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a bias point shift and the intensity of TM polarized light.
【図5】 本発明による半導体レーザの駆動方法の第2
実施例を説明する図。FIG. 5 is a second method of driving a semiconductor laser according to the present invention.
The figure explaining an Example.
【図6】 第2実施例の平衡変調器の出力を説明する
図。FIG. 6 is a diagram for explaining the output of the balanced modulator according to the second embodiment.
【図7】 本発明による半導体レーザの駆動方法の第3
実施例を説明する図。FIG. 7 is a third method of driving a semiconductor laser according to the present invention.
The figure explaining an Example.
【図8】 第3実施例の波長可変レーザの波長可変特性
を表す図。FIG. 8 is a diagram showing wavelength tunable characteristics of the wavelength tunable laser according to the third embodiment.
【図9】 本発明による第4実施例の集積光半導体装置
及びその駆動方法を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating an integrated optical semiconductor device and a driving method thereof according to a fourth embodiment of the present invention.
【図10】 第4実施例の集積光半導体装置の導波路方
向の断面図。FIG. 10 is a sectional view of the integrated optical semiconductor device of the fourth embodiment in the waveguide direction.
【図11】 本発明による第5実施例のハイブリッド実
装集積光半導体装置を説明する図。FIG. 11 is a diagram illustrating a hybrid mounting integrated optical semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図12】 本発明による第6実施例の集積光半導体装
置の断面図。FIG. 12 is a sectional view of an integrated optical semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図13】 本発明による第6実施例の集積光半導体装
置における順方向結合器部の特性を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining the characteristics of the forward coupler in the integrated optical semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.
【図14】 本発明による第7実施例の集積光半導体装
置の斜視図。FIG. 14 is a perspective view of an integrated optical semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図15】 本発明による第8実施例を説明する図。FIG. 15 is a diagram for explaining an eighth embodiment according to the present invention.
【図16】 半導体レーザの電流−光出力特性を表す
図。FIG. 16 is a diagram showing current-light output characteristics of a semiconductor laser.
【図17】 半導体レーザの変調波形を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a modulation waveform of a semiconductor laser.
【図18】 本発明による第8実施例の光源の発振スペ
クトルと光フィルタの透過特性を示す図。FIG. 18 is a diagram showing an oscillation spectrum of a light source and a transmission characteristic of an optical filter according to an eighth embodiment of the present invention.
【図19】 本発明による第8実施例における変調波形
を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a modulation waveform according to an eighth embodiment of the present invention.
【図20】 本発明による第9実施例を説明する図。FIG. 20 is a diagram for explaining a ninth embodiment according to the present invention.
【図21】 本発明による第10実施例を説明する図。FIG. 21 is a diagram illustrating a tenth embodiment according to the present invention.
【図22】 本発明による第11実施例の光通信方式を
説明する図。FIG. 22 is a diagram for explaining the optical communication system of the eleventh embodiment according to the present invention.
【図23】 第11実施例の波長可変フィルタの波長可
変特性を表す図。FIG. 23 is a diagram showing the wavelength tunable characteristic of the wavelength tunable filter of the eleventh embodiment.
【図24】 本発明による第12の実施例である光ノー
ドの構成例の図。FIG. 24 is a diagram showing a configuration example of an optical node which is a twelfth embodiment according to the present invention.
【図25】 光LANネットワークを説明する図。FIG. 25 is a diagram illustrating an optical LAN network.
【図26】 本発明による第13の実施例である光CA
TVシステムを説明する図。FIG. 26 is an optical CA that is a thirteenth embodiment according to the present invention.
The figure explaining a TV system.
【図27】 偏波変調の消光比と変調電流振幅の関係を
示す図。FIG. 27 is a diagram showing a relationship between an extinction ratio of polarization modulation and a modulation current amplitude.
1、201、301、、1101、1302、210
1、2301、2501 半導体DFBレーザ 2、220、302 偏光ビームスプリッタ 3、221、304、1103、1103’、110
3”、1303、2504 ホトダイオード 4、223、306、1114、2505 ローパス
フィルタ 5、6、216、217、309、310、311、1
110、1110’、1111、2506 直流電流
源 7 、1115 変調器 8、224、307、1113、2507 差動ア
ンプ 9、402、、1121、1417、2103、230
3、2503、3802、3901 光ファイバ 10、219、1120、2503、3905 光ア
イソレータ 101、201、1201、1301、1401 基
板 102、202、1202、1402 バッファ層 103、203、213、1203、1213、140
5 光ガイド層 104、204、1204、1409 活性層 105、205、214、1205、1214、140
4、1410、1412 クラッド層 106、206、206’、215、1206、121
5、1411、1413 コンタクト層 107、207、1106 埋め込み層 108、208、208’、1208、1208’
電極分離部 109、110、111、209、209’、210、
211、1209、1209’、1210、1220、
1211、1414、1415、2509電極 112、212、212’、1212、1212’、1
416、1416’ 無反射コート膜 218、308 正弦波発振器 222、305 平衡変調器 303 ファブリペロエタロン 1102、1102’、1304 偏光モードスプリ
ッタ 1104 混晶化領域 1105 出射部 1112 制御回路 1305 金属薄膜 1403、1408 導波層 g 回折格子 1406 細かいピッチの回折格子 1407 粗いピッチの回折格子 2102、2502、3803 波長フィルタ 2302、2304 半導体DFBフィルタ 2305、3804 受光器 2511、2512 導波路 3801 光通信用光源 3902、3906 光合流分岐器 3903 光受信部 3904 光送信部 4000 ノード 4001 端末 4501 センタ 4502 加入者1, 201, 301, 1101, 1302, 210
1, 2301, 2501 Semiconductor DFB laser 2, 220, 302 Polarizing beam splitter 3, 221, 304, 1103, 1103 ', 110
3 ″, 1303, 2504 Photodiodes 4, 223, 306, 1114, 2505 Low-pass filters 5, 6, 216, 217, 309, 310, 311, 1
110, 1110 ′, 1111, 2506 DC current source 7, 1115 modulator 8, 224, 307, 1113, 2507 differential amplifier 9, 402, 1121, 1417, 2103, 230
3, 2503, 3802, 3901 Optical fiber 10, 219, 1120, 2503, 3905 Optical isolator 101, 201, 1201, 1301, 1401 Substrate 102, 202, 1202, 1402 Buffer layer 103, 203, 213, 1203, 1213, 140
5 Light guide layer 104, 204, 1204, 1409 Active layer 105, 205, 214, 1205, 1214, 140
4, 1410, 1412 Clad layer 106, 206, 206 ', 215, 1206, 121
5, 1411, 1413 Contact layers 107, 207, 1106 Buried layers 108, 208, 208 ', 1208, 1208'
Electrode separation part 109, 110, 111, 209, 209 ', 210,
211, 1209, 1209 ', 1210, 1220,
1211, 1414, 1415, 2509 electrodes 112, 212, 212 ', 1212, 1212', 1
416, 1416 'Anti-reflection coating film 218, 308 Sinusoidal oscillator 222, 305 Balanced modulator 303 Fabry-Perot etalon 1102, 1102', 1304 Polarization mode splitter 1104 Mixed crystal region 1105 Emission part 1112 Control circuit 1305 Metal thin film 1403, 1408 Waveguide layer g Diffraction grating 1406 Fine pitch diffraction grating 1407 Coarse pitch diffraction grating 2102, 2502, 3803 Wavelength filter 2302, 2304 Semiconductor DFB filter 2305, 3804 Photoreceiver 2511, 2512 Waveguide 3801 Light source for optical communication 3902, 3906 Light Merging / branching device 3903 Optical receiving unit 3904 Optical transmitting unit 4000 node 4001 terminal 4501 center 4502 subscriber
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/04 10/06 H04J 14/00 14/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H04B 10/04 10/06 H04J 14/00 14/02
Claims (53)
ときの駆動方法であって、前記半導体レーザは光導波路
の一部に流す電流を変調(変調信号)することで偏波面
の異なる2つの発振偏波モードがスイッチする構造であ
り、前記半導体レーザの変調された出力光の前記偏波面
の異なる2つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する
手段と、前記2つの偏波モードのうち1つの光を光伝送
路に結合させる手段と、残りの1つの光を電気信号に変
換する手段とを備え、上記光伝送路に結合された光の変
調状態が安定化されるように、前記電気信号を元に前記
半導体レーザに流す電流を制御することを特徴とする光
通信用光源の駆動方法。1. A driving method when a semiconductor laser is used as a light source for optical communication, wherein the semiconductor laser modulates a current flowing through a part of an optical waveguide (modulation signal) to generate two oscillations having different polarization planes. And a means for branching two polarization modes having different polarization planes of the modulated output light of the semiconductor laser into different propagation directions, and one of the two polarization modes. A means for coupling light to the optical transmission line and a means for converting the remaining one light into an electric signal are provided, and the electric signal is coupled so that the modulation state of the light coupled to the optical transmission line is stabilized. A method for driving a light source for optical communication, characterized in that a current flowing through the semiconductor laser is controlled based on the above.
流が、変調信号を流す光導波路の部分と同じ部分に流す
電流であることを特徴とする請求項1記載の駆動方法。2. The driving method according to claim 1, wherein the current controlled in the semiconductor laser is a current which flows in the same portion as an optical waveguide portion through which a modulation signal flows.
流が、変調信号を流す光導波路の部分と異なる部分に流
す電流であることを特徴とする請求項1記載の駆動方
法。3. The driving method according to claim 1, wherein the current controlled in the semiconductor laser is a current passed through a portion different from the portion of the optical waveguide through which the modulation signal is passed.
波路に近接して回折格子を備えた分布帰還型半導体レー
ザであり、前記発光層が量子井戸で構成され、ホールの
順位であるライトホール順位と電子の基底順位間のエネ
ルギーバンドギャップに対応する波長の近傍にブラッグ
波長がくるように前記回折格子のピッチが設定され、ブ
ラッグ波長でのしきい値利得が前記2つの偏波モードで
ほぼ等しくなるように構成されている半導体レーザを光
源とすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに
記載の駆動方法。4. The light hole in which the semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser having a diffraction grating adjacent to an optical waveguide including a light emitting layer, wherein the light emitting layer is composed of quantum wells and the order of holes is a light hole. The pitch of the diffraction grating is set so that the Bragg wavelength is in the vicinity of the wavelength corresponding to the energy band gap between the order and the ground order of the electrons, and the threshold gain at the Bragg wavelength is almost the same in the two polarization modes. 4. The driving method according to claim 1, wherein the semiconductor lasers configured to be equal to each other are used as light sources.
が、引っ張り歪が導入された多重量子井戸で構成され、
ホールの順位であるヘビーホール順位とライトホール順
位が等しいか若しくはライトホール順位の方が電子の基
底順位に近い構成とした半導体レーザを光源とすること
を特徴とする請求項4記載の駆動方法。5. The light emitting layer of the distributed feedback semiconductor laser is composed of a multiple quantum well in which tensile strain is introduced,
5. The driving method according to claim 4, wherein the light source is a semiconductor laser configured such that the heavy hole rank, which is the hole rank, is equal to the light hole rank, or the light hole rank is closer to the base rank of the electrons.
て差動アンプで基準電圧と比較した出力を、比例、積分
回路によって適当な帰還率で、前記半導体レーザを駆動
する直流電流源にフィードバックすることで前記半導体
レーザに流す電流を制御することを特徴とする請求項1
乃至3のいずれかに記載の駆動方法。6. An output obtained by comparing the electric signal with a reference voltage by a differential amplifier through a low pass filter is fed back to a direct current source for driving the semiconductor laser at an appropriate feedback rate by a proportional and integrating circuit. 2. The current flowing through the semiconductor laser is controlled by the.
4. The driving method according to any one of 3 to 3.
正弦波によって変調する手段と、前記電気信号と前記低
周波の正弦波を乗算する手段とを備え、前記乗算する手
段の出力を低域通過フィルタを通して差動アンプで基準
電圧と比較し、その出力を比例、積分回路によって適当
な帰還率で、前記半導体レーザを駆動する直流電流源に
フィードバックすることで前記半導体レーザに流す電流
を制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか
に記載の駆動方法。7. A means for modulating a current flowing through the semiconductor laser with a low-frequency sine wave, and a means for multiplying the electric signal by the low-frequency sine wave, wherein the output of the multiplying means is in a low range. A current is supplied to the semiconductor laser by comparing the output with a reference voltage by a differential amplifier through a pass filter and feeding back the output to a direct current source for driving the semiconductor laser with an appropriate feedback ratio by a proportional and integrating circuit. The driving method according to any one of claims 1 to 3, wherein:
も2つの部分に流す電流の比を変えることでその発振波
長が可変であり、電気信号に変換する手段の直前に波長
の変動を透過光の強度の変動に変換する波長弁別器を備
えることを特徴とする請求項1記載の駆動方法。8. The oscillation wavelength of the semiconductor laser is variable by changing the ratio of the currents flowing in at least two parts of the waveguide, and the fluctuation of the wavelength of the transmitted light is changed immediately before the means for converting into an electric signal. The driving method according to claim 1, further comprising a wavelength discriminator that converts the intensity variation.
変換する手段に入力した光の電気信号を低域通過フィル
タを通して差動アンプで基準電圧と比較した出力を、比
例、積分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レー
ザを駆動する直流電流源にフィードバックすることで前
記半導体レーザに流す電流を制御する制御法で前記発振
波長を安定化することを特徴とする請求項8記載の駆動
方法。9. An output obtained by comparing an electric signal of light input to the means for converting the electric signal through the wavelength discriminator with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter, by a proportional and integrating circuit. 9. The driving method according to claim 8, wherein the oscillation wavelength is stabilized by a control method for controlling a current flowing through the semiconductor laser by feeding back to a direct current source for driving the semiconductor laser at a high feedback rate. .
の正弦波によって変調する手段と、前記波長弁別器を介
して前記電気信号に変換する手段に入力した光の電気信
号と前記低周波の正弦波を乗算する手段とを備え、前記
乗算する手段の出力を低域通過フィルタを通して差動ア
ンプで基準電圧と比較し、その出力を比例、積分回路に
よって適当な帰還率で、前記半導体レーザを駆動する直
流電流源にフィードバックすることで前記半導体レーザ
に流す電流を制御する制御法で前記発振波長を安定化す
ることを特徴とする請求項8記載の駆動方法。10. A low-frequency sine signal and an electric signal of light input to a means for modulating a current flowing through the semiconductor laser with a low-frequency sine wave, and a means for converting the current into the electric signal through the wavelength discriminator. Means for multiplying the wave, comparing the output of the multiplying means with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter, and driving the semiconductor laser at a proper feedback rate by a proportional and integrating circuit. 9. The driving method according to claim 8, wherein the oscillation wavelength is stabilized by a control method of controlling a current flowing through the semiconductor laser by feeding back the direct current source to the semiconductor laser.
とも2つの部分に流す電流の比を変えることでその発振
波長が可変であり、電気信号に変換する手段の直前に波
長の変動を透過光の強度の変動に変換する波長弁別器を
備え、前記波長弁別器を介して前記電気信号に変換する
手段に入力した光の電気信号を低域通過フィルタを通し
て差動アンプで基準電圧と比較した出力を、比例、積分
回路によって適当な帰還率で、前記半導体レーザを駆動
する直流電流源にフィードバックすることで前記半導体
レーザに流す電流を制御する制御法で前記発振波長をも
同時に安定化することを特徴とする請求項6または7記
載の駆動方法。11. The semiconductor laser has a variable oscillation wavelength by changing a ratio of currents flowing through at least two portions of a waveguide, and a variation of the wavelength of transmitted light is changed immediately before a means for converting into an electric signal. A wavelength discriminator for converting into a change in intensity is provided, and an output obtained by comparing an electric signal of light input to the means for converting into the electric signal via the wavelength discriminator with a reference voltage through a low-pass filter is output. , A proportional and integrator circuit feeds back to a direct current source for driving the semiconductor laser at an appropriate feedback rate to control the current flowing through the semiconductor laser to stabilize the oscillation wavelength at the same time. The driving method according to claim 6 or 7.
とも2つの部分に流す電流の比を変えることでその発振
波長が可変であり、電気信号に変換する手段の直前に波
長の変動を透過光の強度の変動に変換する波長弁別器
と、前記半導体レーザに流す電流を低周波の正弦波によ
って変調する手段と、前記波長弁別器を介して前記電気
信号に変換する手段に入力した光の電気信号と前記低周
波の正弦波を乗算する手段とを備え、前記乗算する手段
の出力を低域通過フィルタを通して差動アンプで基準電
圧と比較し、その出力を比例、積分回路によって適当な
帰還率で、前記半導体レーザを駆動する直流電流源にフ
ィードバックすることで前記半導体レーザに流す電流を
制御する制御法で前記発振波長をも同時に安定化するこ
とを特徴とする請求項6または7記載の駆動方法。12. The semiconductor laser has a variable oscillation wavelength by changing a ratio of currents flowing through at least two portions of a waveguide, and a variation in wavelength of transmitted light is changed immediately before a means for converting into an electric signal. A wavelength discriminator for converting into intensity fluctuation, a means for modulating a current flowing through the semiconductor laser with a low frequency sine wave, and an electric signal of light input to the means for converting into an electric signal through the wavelength discriminator. And a means for multiplying the low frequency sine wave, the output of the multiplying means is compared with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter, and the output is proportional and integrated by an integrating circuit at an appropriate feedback ratio. The oscillation wavelength is also stabilized at the same time by a control method of controlling a current flowing through the semiconductor laser by feeding back to a direct current source for driving the semiconductor laser. The driving method according to 6 or 7.
駆動方法で光通信用光源を直接変調して、光ファイバで
伝送し、光受信器で直接検波することを特徴とする光通
信方式。13. An optical communication system characterized in that a light source for optical communication is directly modulated by the driving method according to any one of claims 1 to 12, transmitted through an optical fiber, and directly detected by an optical receiver. .
2のいずれかに記載の駆動方法で直接変調する光通信用
光源を複数接続し、複数の波長の光をそれぞれ変調して
伝送させ、光フィルタを備えた光受信器により所望の波
長に光にのせた信号のみを取り出すように、波長分割多
重伝送することを特徴とする光通信方式。14. An optical fiber according to any one of claims 8 to 1.
2. A plurality of light sources for optical communication that are directly modulated by the driving method according to any one of 2 are connected, light of a plurality of wavelengths is respectively modulated and transmitted, and an optical receiver equipped with an optical filter converts the light into a desired wavelength. An optical communication system characterized by performing wavelength division multiplexing transmission so that only the carried signals can be taken out.
光通信用光源と光受信器を1つにまとめ、請求項14記
載の光通信方式による光送受信を行うことを特徴とする
光−電気変換装置。15. An optical-electrical device characterized in that an optical communication light source and an optical receiver used in the optical communication system according to claim 14 are combined into one to perform optical transmission and reception by the optical communication system according to claim 14. Converter.
光通信用光源と光受信器を1つにまとめ、請求項14記
載の光通信方式による光送受信を行う光−電気変換装置
を用いたことを特徴とする波長分割多重光伝送システ
ム。16. An optical-electrical conversion device for performing optical transmission / reception according to the optical communication system according to claim 14, wherein the optical communication light source and the optical receiver used for the optical communication system according to claim 14 are combined into one. A wavelength division multiplexing optical transmission system characterized by the above.
ずれかに記載の駆動方法で直接変調する光通信用光源を
備えて、光加入者に光フィルタを備えた光受信器を備
え、請求項14記載の光通信方式を行うことを特徴とす
る光CATVシステム。17. A broadcasting center is provided with a light source for optical communication that is directly modulated by the driving method according to claim 8, and an optical receiver is provided with an optical filter for an optical subscriber. Item 14. An optical CATV system characterized by performing the optical communication system according to Item 14.
ザは光導波路の一部に流す電流を変調(変調信号)する
ことで偏波面の異なる2つの発振偏波モードがスイッチ
する構造であり、前記半導体レーザの変調された出力光
の前記偏波面の異なる2つの偏波モードを異なる伝搬方
向に分岐する手段と、前記2つの偏波モードのうち1つ
の光を光伝送路に結合させる手段と、残りの1つの光を
電気信号に変換する手段とを持ち、上記光伝送路に結合
された光の変調状態が安定化されるように、前記電気信
号を元に前記半導体レーザに流す電流を制御することを
特徴とする光源の駆動装置。18. A structure having a semiconductor laser, wherein the semiconductor laser has a structure in which two oscillation polarization modes having different polarization planes are switched by modulating (modulating signal) a current flowing through a part of an optical waveguide, Means for splitting two polarization modes having different polarization planes of the modulated output light of the semiconductor laser into different propagation directions; means for coupling one light of the two polarization modes to an optical transmission line; And a means for converting the remaining one light into an electric signal, and controlling a current flowing through the semiconductor laser based on the electric signal so that the modulation state of the light coupled to the optical transmission line is stabilized. A device for driving a light source, which is characterized by:
であることを特徴とする請求項18記載の光源の駆動装
置。19. The light source driving device according to claim 18, wherein the branching means is a polarization beam splitter.
手段はアイソレータを含むことを特徴とする請求項18
記載の光源の駆動装置。20. The means for coupling one light into an optical transmission line includes an isolator.
A driving device for the light source described.
流を変調(変調信号)することで偏波面の異なる2つの
発振偏波モードがスイッチする構造の半導体レーザと、
前記半導体レーザの変調された出力光の前記偏波面の異
なる2つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する導波
型の偏波モードスプリッタと、前記2つに分けられた偏
波モードのうち少なくとも一方の光を電気信号に変換す
る光検出器とを同一基板上に集積したことを特徴とする
集積光半導体装置。21. A semiconductor laser having a structure in which two oscillating polarization modes having different polarization planes are switched by modulating (modulating signal) a current flowing through a part of an optical waveguide including a light emitting layer,
At least one of a waveguide-type polarization mode splitter for branching two polarization modes of the semiconductor laser, which have different polarization planes, into different propagation directions, and at least one of the two polarization modes. An integrated optical semiconductor device, characterized in that a photodetector for converting one light into an electric signal is integrated on the same substrate.
ックに集積したことを特徴とする請求項21記載の集積
光半導体装置。22. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein all are integrated monolithically on the same semiconductor crystal substrate.
したことを特徴とする請求項21記載の集積光半導体装
置。23. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein all are integrated in a hybrid on the same substrate.
導波路に近接して回折格子を備えた分布帰還型半導体レ
ーザであり、前記発光層が量子井戸で構成され、ホール
の順位であるライトホール順位と電子の基底順位間のエ
ネルギーバンドギャップに対応する波長の近傍にブラッ
グ波長がくるように前記回折格子のピッチが設定され、
ブラッグ波長でのしきい値利得が前記2つの偏波モード
でほぼ等しくなるように構成されている半導体レーザを
光源とすることを特徴とする請求項21に記載の集積光
半導体装置。24. The semiconductor laser is a distributed feedback semiconductor laser provided with a diffraction grating in the vicinity of an optical waveguide including a light emitting layer, the light emitting layer being a quantum well, and a light hole in the order of holes. The pitch of the diffraction grating is set so that the Bragg wavelength is in the vicinity of the wavelength corresponding to the energy band gap between the order and the ground order of the electrons,
22. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein a semiconductor laser configured so that the threshold gain at a Bragg wavelength is substantially equal in the two polarization modes is used as a light source.
が、引っ張り歪が導入された多重量子井戸で構成され、
ホールの順位であるヘビーホール順位とライトホール順
位が等しいか若しくはライトホール順位の方が電子の基
底順位に近い構成とした半導体レーザを備えたことを特
徴とする請求項21記載の集積光半導体装置。25. The light emitting layer of the distributed feedback semiconductor laser is composed of a multiple quantum well in which tensile strain is introduced,
22. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, further comprising a semiconductor laser configured such that a heavy hole rank, which is a hole rank, is equal to a light hole rank, or a light hole rank is closer to a ground rank of electrons. .
面上にY分岐導波路層で形成され、導波路層に半導体超
格子を含み、前記Y分岐導波路層の一方の導波路層のみ
前記半導体超格子を混晶化してあることを特徴とする請
求項21記載の集積光半導体装置。26. The polarization mode splitter is formed of a Y-branch waveguide layer on the same plane, the waveguide layer includes a semiconductor superlattice, and only one of the Y-branch waveguide layers is the semiconductor layer. 22. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein the superlattice is mixed crystal.
面上にY分岐導波路層で形成され、前記Y分岐導波路層
の一方の導波路層のみ金属を装荷してあることを特徴と
する請求項21記載の集積光半導体装置。27. The polarization mode splitter is formed of a Y-branch waveguide layer on the same plane, and a metal is loaded only on one of the Y-branch waveguide layers. Item 22. An integrated optical semiconductor device according to item 21.
に少なくとも2つの導波層で形成され、前記導波層のい
ずれかの近傍に回折格子を備えていることを特徴とする
請求項21記載の集積光半導体装置。28. The polarization mode splitter is formed by at least two waveguide layers in a vertical direction, and a diffraction grating is provided near any one of the waveguide layers. Integrated optical semiconductor device.
導体レーザの共振器の両側に2つ備えられていることを
特徴とする請求項21記載の集積光半導体装置。29. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein two polarization mode splitters are provided on both sides of the resonator of the semiconductor laser.
リッタの片方の導波路層の光のみを検出するために1つ
だけ備えていることを特徴とする請求項21記載の集積
光半導体装置。30. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein only one photodetector is provided to detect only light in one waveguide layer of the polarization mode splitter. .
リッタの両方の導波路層の光を検出するために2つ備え
ていることを特徴とする請求項21記載の集積光半導体
装置。31. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein two photodetectors are provided to detect light in both waveguide layers of the polarization mode splitter.
光の変調状態が安定化されるように、前記光検出器で得
られた電気信号を元に、前記半導体レーザに流す電流を
制御することを特徴とする請求項21乃至31のいずれ
かに記載の集積光半導体装置。32. A current flowing through the semiconductor laser is controlled based on an electric signal obtained by the photodetector so that a modulation state of light emitted to the outside of the integrated optical semiconductor device is stabilized. 32. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein the integrated optical semiconductor device is a semiconductor device.
電流が、変調信号を流す光導波路の部分と同じ部分に流
す電流であることを特徴とする請求項32記載の集積光
半導体装置。33. The integrated optical semiconductor device according to claim 32, wherein the current controlled in the semiconductor laser is a current which flows in the same portion as the portion of the optical waveguide through which the modulation signal flows.
電流が、変調信号を流す光導波路の部分と異なる部分に
流す電流であることを特徴とする請求項32記載の集積
光半導体装置。34. The integrated optical semiconductor device according to claim 32, wherein the current controlled by the semiconductor laser is a current passed through a portion different from the portion of the optical waveguide through which the modulation signal is passed.
して差動アンプで基準電圧と比較した出力を、比例、積
分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レーザを駆
動する直流電流源にフィードバックすることで前記半導
体レーザに流す電流を制御することを特徴とする請求項
32乃至34のいずれかに記載の集積光半導体装置。35. An output obtained by comparing the electric signal with a reference voltage by a differential amplifier through a low pass filter is fed back to a direct current source for driving the semiconductor laser at an appropriate feedback rate by a proportional and integrating circuit. 35. The integrated optical semiconductor device according to claim 32, wherein a current flowing through the semiconductor laser is controlled by.
の集積光半導体装置を、電気信号を低域通過フィルタを
通して差動アンプで基準電圧と比較した出力を、比例、
積分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レーザを
駆動する直流電流源にフィードバックすることで前記半
導体レーザに流す電流を制御する駆動方法で直接変調す
る光通信用光源として用い、変調信号を光ファイバで伝
送し、光受信器で直接検波することを特徴とする光通信
方式。36. The integrated optical semiconductor device according to claim 21, wherein an output of an electric signal compared with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter is proportional,
The modulation signal is used as an optical communication light source for directly modulating by a driving method for controlling a current flowing in the semiconductor laser by feeding back to a direct current source for driving the semiconductor laser with an appropriate feedback rate by an integrating circuit An optical communication system characterized in that it is transmitted by the optical receiver and directly detected by an optical receiver.
の集積光半導体装置を、電気信号を低域通過フィルタを
通して差動アンプで基準電圧と比較した出力を、比例、
積分回路によって適当な帰還率で、前記半導体レーザを
駆動する直流電流源にフィードバックすることで前記半
導体レーザに流す電流を制御する駆動方法で直接変調す
る光通信用光源として、1本の光ファイバに複数接続
し、複数の波長の光をそれぞれ変調して伝送させ、光フ
ィルタを備えた光受信器により所望の波長に光にのせた
信号のみを取り出すように、波長分割多重伝送すること
を特徴とする光通信方式。37. The integrated optical semiconductor device according to any one of claims 21 to 31, wherein an output obtained by comparing an electric signal with a reference voltage by a differential amplifier through a low-pass filter is proportional,
One optical fiber is used as a light source for optical communication for directly modulating by a driving method for controlling a current flowing in the semiconductor laser by feeding back to a direct current source for driving the semiconductor laser with an appropriate feedback rate by an integrating circuit. It is characterized by performing wavelength division multiplex transmission so that a plurality of connections are made, light of a plurality of wavelengths is modulated and transmitted, and an optical receiver equipped with an optical filter extracts only the signal on the desired wavelength of light. Optical communication system.
光通信用光源と光受信器を1つにまとめ、請求項37記
載の光通信方式による光送受信を行うことを特徴とする
光−電気変換装置。38. An optical-electricity characterized in that an optical communication light source and an optical receiver used in the optical communication system according to claim 37 are combined into one to perform optical transmission and reception by the optical communication system according to claim 37. Converter.
光通信用光源と光受信器を1つにまとめ、請求項37記
載の光通信方式による光送受信を行う光−電気変換装置
を用いたことを特徴とする波長分割多重光伝送システ
ム。39. An optical-electrical conversion device for performing optical transmission / reception according to the optical communication system according to claim 37 is used, in which an optical communication light source and an optical receiver used for the optical communication system according to claim 37 are combined. A wavelength division multiplexing optical transmission system characterized by the above.
いずれかに記載の集積光半導体装置を光通信用光源とし
て備えて、光加入者に光フィルタを備えた光受信器を備
え、請求項37記載の光通信方式を行うことを特徴とす
る光CATVシステム。40. A broadcasting center is provided with the integrated optical semiconductor device according to claim 21 as a light source for optical communication, and an optical receiver is provided with an optical filter for optical subscribers. 37. An optical CATV system characterized by performing the optical communication system described in 37.
流を変調(変調信号)することで偏波面の異なる2つの
発振偏波モードがスイッチする構造の半導体レーザと、
前記半導体レーザの変調された出力光の前記偏波面の異
なる2つの偏波モードを異なる伝搬方向に分岐する手段
と、前記2つに分けられた偏波モードのうち少なくとも
一方の光を電気信号に変換する光検出手段とを有する装
置の外部に出射される光の変調状態と発振波長のうち少
なくとも一方が安定化されるように、前記光検出手段で
得られた電気信号を元に、前記半導体レーザに流す電流
を制御することを特徴とする半導体レーザの駆動方法。41. A semiconductor laser having a structure in which two oscillating polarization modes having different polarization planes are switched by modulating (modulating signal) a current passed through a part of an optical waveguide including a light emitting layer,
A means for branching two polarization modes having different polarization planes of the modulated output light of the semiconductor laser into different propagation directions, and at least one light of the two polarization modes divided into an electric signal. The semiconductor is based on an electric signal obtained by the photodetection means so that at least one of the modulation state and the oscillation wavelength of the light emitted to the outside of the device having the photodetection means for conversion is stabilized. A method for driving a semiconductor laser, which comprises controlling a current passed through the laser.
に用いる光源が、光導波路の一部に流す電流を変調(変
調信号)することで偏波面及び波長の異なる2つの発振
モードがスイッチする構造の半導体レーザであって、前
記半導体レーザの変調された出力光のうち、波長弁別す
る手段によって前記2つの発振モードのうち1つの発振
モードを選択して光伝送路に結合させることによって前
記出力光をASK変調し、光通信の信号に用いることを
特徴とする光通信方式。42. In an optical communication method, a structure in which a light source used in the communication system switches two oscillation modes having different polarization planes and wavelengths by modulating (modulating signal) a current flowing through a part of an optical waveguide. Of the modulated output light of the semiconductor laser, the one of the two oscillation modes is selected by the wavelength discriminating means and is coupled to the optical transmission line. Is an ASK-modulated signal and is used for optical communication signals.
導波路に近接して回折格子を備えた分布帰還型半導体レ
ーザであり、前記発光層が量子井戸で構成され、ホール
の順位であるライトホール順位と電子の基底順位間のエ
ネルギーバンドギャップに対応する波長の近傍にブラッ
グ波長がくるように前記回折格子のピッチが設定され、
ブラッグ波長でのしきい値利得が前記2つの偏波モード
でほぼ等しくなるように構成されている半導体レーザを
光源とすることを特徴とする請求項42記載の光通信方
式。43. A distributed feedback semiconductor laser in which the semiconductor laser is provided with a diffraction grating in the vicinity of an optical waveguide including a light emitting layer, the light emitting layer being a quantum well, and a light hole which is a hole order. The pitch of the diffraction grating is set so that the Bragg wavelength is in the vicinity of the wavelength corresponding to the energy band gap between the order and the ground order of the electrons,
43. The optical communication system according to claim 42, wherein a semiconductor laser configured so that the threshold gain at the Bragg wavelength is substantially equal in the two polarization modes is used as the light source.
が、引っ張り歪が導入された多重量子井戸で構成され、
ホールの順位であるヘビーホール順位とライトホール順
位が等しいか若しくはライトホール順位の方が電子の基
底順位に近い構成とした半導体レーザを光源とすること
を特徴とする請求項42記載の光通信方式。44. The light emitting layer of the distributed feedback semiconductor laser is composed of a multiple quantum well in which tensile strain is introduced,
43. The optical communication system according to claim 42, wherein the light source is a semiconductor laser configured such that the heavy hole rank, which is the hole rank, is equal to the light hole rank, or the light hole rank is closer to the base rank of electrons. .
導体レーザから出射される2つの発振モードのうちいず
れか1つを光伝送路に結合させるような固定フィルタを
用い、信号光をASK変調することを特徴とする請求項
42記載の光通信方式。45. As the wavelength discriminating means, a fixed filter for coupling any one of two oscillation modes emitted from the semiconductor laser to an optical transmission line is used, and the signal light is ASK-modulated. 43. The optical communication system according to claim 42, wherein:
タで構成されていることを特徴とする請求項45記載の
光通信方式。46. The optical communication system according to claim 45, wherein the fixed optical filter is a DFB filter.
イバで伝送し、光受信器で直接検波することを特徴とす
る請求項42記載の光通信方式。47. The optical communication system according to claim 42, wherein the ASK-modulated signal light is transmitted through an optical fiber and directly detected by an optical receiver.
ーエタロンで構成されていることを特徴とする請求項4
2記載の光通信方式。48. The wavelength discriminating means comprises a Fabry-Perot etalon.
2. The optical communication method described in 2.
くとも2つ以上の部分に流す電流の比を変えることによ
って、その2つの発振モードの発振波長が可変であり、
前記波長弁別する手段として、前記半導体レーザの発振
波長に同調して2つの発振モードのうちいずれか1つを
光伝送路に結合させるような波長可変フィルタを用い、
信号光をASK変調することを特徴とする請求項42記
載の光通信方式。49. The oscillation wavelength of the two oscillation modes of the semiconductor laser is variable by changing the ratio of currents flowing in at least two or more portions of the optical waveguide,
As the means for discriminating the wavelength, a wavelength tunable filter that tunes to the oscillation wavelength of the semiconductor laser and couples one of two oscillation modes to the optical transmission line is used.
43. The optical communication system according to claim 42, wherein the signal light is ASK-modulated.
ルタで構成されていることを特徴とする請求項49記載
の光通信方式。50. The optical communication system according to claim 49, wherein the wavelength tunable filter is a DFB filter.
数接続し、複数の波長の光をそれぞれ変調して伝送さ
せ、光フィルタを備えた光受信器により所望の波長に光
にのせた信号のみを取り出すように、波長分割多重伝送
することを特徴とする請求項42記載の光通信方式。51. A plurality of light sources for optical communication are connected to one optical fiber, lights of a plurality of wavelengths are respectively modulated and transmitted, and the light having a desired wavelength is put on the light by an optical receiver equipped with an optical filter. 43. The optical communication system according to claim 42, wherein wavelength division multiplexing transmission is performed so that only signals are extracted.
波長の光波とそれ以外の光波を空間的に分離する素子を
用い、2つの発振モードのうち1つを光伝送路に結合さ
せ、残り1つのモードを電気信号に変換させる手段を具
備しており、前記電気信号を元に前記光源となる半導体
レーザの駆動条件を設定することによって、前記光伝送
路に結合された光波の変調状態と発振波長のうち少なく
とも一方を安定化させることを特徴とする請求項41記
載の光通信方式。52. As the means for discriminating wavelengths, an element for spatially separating a light wave of a specific wavelength and a light wave other than that is used, and one of two oscillation modes is coupled to an optical transmission line, and the remaining 1 And a modulation state of the light wave coupled to the optical transmission line and oscillation by setting a driving condition of the semiconductor laser serving as the light source based on the electric signal. 42. The optical communication system according to claim 41, wherein at least one of the wavelengths is stabilized.
変調することで偏波面及び波長の異なる2つの発振モー
ドがスイッチする構造の半導体レーザであって、前記半
導体レーザの変調された出力光のうち、波長弁別する手
段によって前記2つの発振モードのうち1つの発振モー
ドを選択して出力することによって前記出力光をASK
変調することを特徴とする光通信装置。53. A semiconductor laser having a structure in which a light source switches two oscillation modes having different polarization planes and wavelengths by modulating a current flowing through a part of an optical waveguide, and the modulated output of the semiconductor laser. Among the lights, the output light is ASK by selecting and outputting one of the two oscillation modes by means of wavelength discrimination.
An optical communication device characterized by modulating.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122961A JPH07307527A (en) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | Optical semiconductor device, method of driving light source for optical communication, optical communication system using the same, and optical communication system |
| US08/431,717 US5659560A (en) | 1994-05-12 | 1995-04-28 | Apparatus and method for driving oscillation polarization selective light source, and optical communication system using the same |
| DE69518353A DE69518353D1 (en) | 1994-05-12 | 1995-05-09 | Device and method for controlling a polarization selective light source, and optical communication system using the same |
| EP95107036A EP0682390B1 (en) | 1994-05-12 | 1995-05-09 | Apparatus and method for driving oscillation polarisation selective light source, and optical communication system using the same |
| DE69518353T DE69518353T4 (en) | 1994-05-12 | 1995-05-09 | Device and method for controlling a polarization-selective light source, and optical communication system using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6122961A JPH07307527A (en) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | Optical semiconductor device, method of driving light source for optical communication, optical communication system using the same, and optical communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07307527A true JPH07307527A (en) | 1995-11-21 |
Family
ID=14848911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6122961A Pending JPH07307527A (en) | 1994-05-12 | 1994-05-12 | Optical semiconductor device, method of driving light source for optical communication, optical communication system using the same, and optical communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07307527A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004241415A (en) * | 2003-02-03 | 2004-08-26 | Nichia Chem Ind Ltd | Optical device |
| JP2008078353A (en) * | 2006-09-21 | 2008-04-03 | Oki Electric Ind Co Ltd | Optical transmitting device |
| JP2010040785A (en) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Laser element and laser module |
| JP2015019289A (en) * | 2013-07-11 | 2015-01-29 | 富士通株式会社 | Optical transmission device, optical transmission system, and optical transmission method |
| JPWO2020144752A1 (en) * | 2019-01-09 | 2021-09-09 | 三菱電機株式会社 | Optical semiconductor integrated device |
-
1994
- 1994-05-12 JP JP6122961A patent/JPH07307527A/en active Pending
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