JPH0789593B2 - Resonator type cascade optical amplifier - Google Patents
Resonator type cascade optical amplifierInfo
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- JPH0789593B2 JPH0789593B2 JP60229687A JP22968785A JPH0789593B2 JP H0789593 B2 JPH0789593 B2 JP H0789593B2 JP 60229687 A JP60229687 A JP 60229687A JP 22968785 A JP22968785 A JP 22968785A JP H0789593 B2 JPH0789593 B2 JP H0789593B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバ通信において光信号の増幅その他
に利用される光増幅器に関する。特に、光ファイバ伝送
路の途中の完全な中継処理を必要としない箇所に挿入し
て、中継間隔を増大する目的に使用されるに適する光増
幅器に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical amplifier used for amplification of an optical signal and other purposes in optical fiber communication. In particular, the present invention relates to an optical amplifier suitable for being inserted into a portion of an optical fiber transmission line that does not require complete repeat processing and used for the purpose of increasing the repeat interval.
ここでは、光増幅器とは入射した光信号を光電気変換を
行わずに直接増幅して送出する全光素子で構成されたも
のをいう。Here, the optical amplifier means an all-optical element that directly amplifies an incident optical signal without performing photoelectric conversion and sends the amplified optical signal.
従来、半導体レーザの誘導放出を利用した半導体レーザ
型光増幅器には、光信号が1回通過することにより増幅
を行う進行波(TW)型と、増幅器自身がファブリペロ共
振器を構成している共振器(EP)型とがある。Conventionally, a semiconductor laser type optical amplifier using stimulated emission of a semiconductor laser has a traveling wave (TW) type that amplifies an optical signal by passing it once and a resonance in which the amplifier itself constitutes a Fabry-Perot resonator. There is a vessel (EP) type.
半導体レーザ型光増幅器では注入電流により利得を増加
できるが、実際には注入電流の増加に伴って増幅された
自然放出光が大きくなり、注入電流を増大しても利得が
飽和する。また入射した光信号強度が大きいほど利得の
飽和が生じやすい。In the semiconductor laser type optical amplifier, the gain can be increased by the injection current, but in reality, the amplified spontaneous emission light increases as the injection current increases, and the gain saturates even if the injection current increases. Further, as the intensity of the incident optical signal is higher, the saturation of gain is more likely to occur.
進行波型光増幅器では、しきい値60〜80mAのアルミニウ
ムガリウム砒素半導体レーザ(AlGaAs−LD)では、この
飽和値は出力パワー4〜8mWである。In the traveling wave type optical amplifier, this saturation value is an output power of 4 to 8 mW in an aluminum gallium arsenide semiconductor laser (AlGaAs-LD) having a threshold value of 60 to 80 mA.
共振器型光増幅器では、それ自身光共振器であるので大
きな利得を上げることができるが、実際の特性では利得
の飽和により取り出せる光出力は頭打ちになる。Since the resonator type optical amplifier is an optical resonator itself, it is possible to greatly increase the gain, but in actual characteristics, the optical output that can be taken out due to the saturation of the gain reaches a ceiling.
また、進行波型光増幅器は温度変化により利得のピーク
周波数が変動するので、その帯域幅を3〜4×103GHzと
し、利得のピーク値のずれを±500GHzだけ許容すると±
5℃の温度制御を行えばよい。Further, since the peak frequency of the gain of the traveling wave type optical amplifier fluctuates due to the temperature change, if the bandwidth is set to 3 to 4 × 10 3 GHz and the deviation of the peak value of the gain is allowed to be ± 500 GHz, ±
The temperature may be controlled at 5 ° C.
一方、共振器型光増幅器では、帯域幅は共振特性を利用
しているために極めて狭く、例えば25dBの利得が得られ
る帯域幅は2.5GHzである。この値は半導体レーザの波長
が実用的な温度や電流の変化で変動する量よりはるかに
小さく、共振器型光増幅器を正常に動作させるには±0.
04℃以内の温度制御、±0.15mA以内の電流制御が必要に
なる。また、送られてくる光信号の周波数に追尾するよ
うに、自動周波数制御が不可欠になる。On the other hand, in the resonator type optical amplifier, the bandwidth is extremely narrow because the resonance characteristic is used, and for example, the bandwidth at which a gain of 25 dB can be obtained is 2.5 GHz. This value is much smaller than the amount by which the wavelength of the semiconductor laser fluctuates due to changes in practical temperature and current, and is ± 0 to operate the resonator optical amplifier normally.
Temperature control within 04 ℃ and current control within ± 0.15mA are required. Further, automatic frequency control is indispensable so as to track the frequency of the optical signal transmitted.
光増幅器を光ファイバ伝送系に挿入する場合には、光フ
ァイバを伝搬した信号光の偏光状態が定まらないので、
光増幅器は偏光依存性を持たないことが望ましい。しか
し、半導体レーザの活性層は薄膜導波路であり、通常TE
モードおよびTMモードに対する活性層内への閉じ込め係
数Γがこのモードにより異なる。When inserting the optical amplifier into the optical fiber transmission system, the polarization state of the signal light propagating through the optical fiber is not determined, so
It is desirable that the optical amplifier has no polarization dependence. However, the active layer of a semiconductor laser is a thin film waveguide, and
The confinement factor Γ in the active layer for modes and TM modes differs depending on this mode.
進行波型光増幅器では、この差が偏光に対する利得の差
となる。例えば、TEモードに対する閉じ込め係数ΓTE=
0.52、TMモードに対する閉じ込め係数ΓTM=0.47として
チャネルド・サブストレート・プレーナ半導体レーザ
(CSP−LD)では、TEモードの利得が25dBのときにTMモ
ードの利得は2.4dB程低くなる。In the traveling wave type optical amplifier, this difference is the difference in gain with respect to the polarized light. For example, the confinement factor for TE mode Γ TE =
In a channeled substrate planar semiconductor laser (CSP-LD) with a confinement coefficient Γ TM = 0.47 for the TM mode of 0.52, the TM mode gain is about 2.4 dB lower when the TE mode gain is 25 dB.
共振器型光増幅器では、単一通過利得の差異が全体の利
得に大きく寄与するので状況はもっと悪く、さらに共振
器の反射率および共振周波数がTEモードおよびTMモード
で異なることなどから、共振器型の偏光依存性は進行波
型に比べて本質的に大きくなる。In the resonator type optical amplifier, the situation is worse because the difference of the single pass gain greatly contributes to the overall gain. Furthermore, the reflectance and the resonance frequency of the resonator are different between the TE mode and the TM mode. The polarization dependence of the mold is essentially larger than that of the traveling wave type.
このような従来の光増幅器の利得を増大させるために、
半導体レーザ型光増幅器をカスケードに配置することが
提案されているが、その場合にはそれぞれ次のような問
題点を生じる。In order to increase the gain of such a conventional optical amplifier,
It has been proposed to arrange the semiconductor laser type optical amplifiers in a cascade, but in that case, the following problems occur.
進行波型光増幅器では、自然放出光が増幅されるこ
とによる利得の飽和があり、したがって単純にカスケー
ド接続しても出力パワーをあまり上げることができな
い。In the traveling wave type optical amplifier, the spontaneous emission light is amplified, so that the gain is saturated, and therefore the output power cannot be increased so much even by simple cascade connection.
共振器型光増幅器では、それ自身光共振器であるの
で利得を上げることも容易になるが、この共振特性のた
めに帯域幅は極めて狭くなる問題点がある。すなわち温
度制御が±0.04℃以内に制御される必要があり、進行波
型光増幅器の±5℃に比べても非常に厳しい条件とな
る。Since the resonator type optical amplifier itself is an optical resonator, it is easy to increase the gain, but there is a problem that the bandwidth becomes extremely narrow due to this resonance characteristic. That is, the temperature control needs to be controlled within ± 0.04 ° C., which is a very severe condition even compared with ± 5 ° C. of the traveling wave type optical amplifier.
また、共振器の反射率および共振周波数がTEモードおよ
びTMモードで異なることから、偏光依存性は進行波型よ
り本質的に大きく、したがって共振器型光増幅器の場合
にはこの偏光依存性を解消する何らかの方策が求められ
ている。In addition, since the reflectivity and resonance frequency of the resonator are different between TE mode and TM mode, the polarization dependence is essentially larger than that of the traveling wave type. Therefore, in the case of the resonator type optical amplifier, this polarization dependence is eliminated. Some measure to do so is required.
また、共振器型光増幅器ではカスケード接続する場合
に、入射側反射鏡からの反射光が、前段の光増幅器に注
入されることを避けるために光アイソレータを必要とす
る。Further, in the resonator type optical amplifier, an optical isolator is required in order to prevent the reflected light from the incident side reflecting mirror from being injected into the preceding stage optical amplifier in the case of cascade connection.
両型の光増幅器に共通する問題点は、それぞれ独立
に製造された半導体レーザをカスケード光増幅器として
構成する場合には、各半導体レーザのパラメータが少し
ずつ異なるので、それぞれ独立に温度制御して利得分布
を一致させる必要がある。特に共振器型光増幅器の場合
には、±0.04℃以内の温度制御が必要になるが、これを
それぞれの光増幅器に対して行うとすると、温度制御回
路の規模が実用的でない程度に大きくなる欠点がある。The problem common to both types of optical amplifiers is that when semiconductor lasers manufactured independently are configured as cascade optical amplifiers, the parameters of the semiconductor lasers differ slightly, so that the gains can be controlled independently by temperature control. The distributions need to match. Especially in the case of a resonator type optical amplifier, temperature control within ± 0.04 ° C is required, but if this is performed for each optical amplifier, the scale of the temperature control circuit becomes too large to be practical. There are drawbacks.
これらの従来技術は、文献:J.C.シモン、「光通信シス
テムにおける光増幅技術」、外国通信技術、1985年6
月、pp26−33(J.C.Simom,“Light Amplifiers in Opti
cal Communication Systems",NOTO ASI Series E No.7
8)に詳しい記載がある。These conventional techniques are described in JC Simon, "Optical Amplification Technology in Optical Communication Systems", Foreign Communication Technology, June 1985.
Mon, pp26-33 (JCSimom, “Light Amplifiers in Opti
cal Communication Systems ", NOTO ASI Series E No.7
See 8) for details.
本発明は、このような従来の問題点を解決するもので、
高利得でしかも温度制御が容易な共振器型カスケード光
増幅器を提供することを目的とする。The present invention solves such conventional problems,
An object of the present invention is to provide a resonator type cascade optical amplifier which has a high gain and whose temperature can be easily controlled.
本発明の第一の発明は、それぞれ光信号を増幅する複数
の共振器型光増幅器と、この複数の共振器型光増幅器を
カスケードに接続する光学系とを備えた共振器型カスケ
ード光増幅器において、上記複数の共振器型光増幅器
は、複数の共振器型活性層ストライプが同一半導体基板
上に形成された構造であり、上記光学系または光信号の
入力系または出力系に挿入された光アイソレータを含
み、上記第一の発明の構成に加えて、光学系が同一半導
体基板上に形成された偶数本の共振器型光増幅器を光信
号の偏波面を90度回転させて接続する素子を含むことを
特徴とする。A first aspect of the present invention is a resonator-type cascade optical amplifier including a plurality of resonator-type optical amplifiers for amplifying optical signals and an optical system for connecting the plurality of resonator-type optical amplifiers in cascade. The plurality of resonator type optical amplifiers have a structure in which a plurality of resonator type active layer stripes are formed on the same semiconductor substrate, and an optical isolator inserted in the optical system or the input system or the output system of the optical signal. In addition to the configuration of the first invention, the optical system includes an element for connecting even number of resonator type optical amplifiers formed on the same semiconductor substrate by rotating the polarization plane of the optical signal by 90 degrees. It is characterized by
偏波面を90度回転させる素子は、90度の捻りを加えた偏
波面保持光ファイバ、あるいはTE−TMモード変換器であ
ることが好ましい。The element that rotates the polarization plane by 90 degrees is preferably a polarization-maintaining optical fiber with a twist of 90 degrees or a TE-TM mode converter.
本発明の第二の発明は、共振器型光増幅器の利得制御を
行う制御回路を含めた上記第一の発明の構成に加えて、
制御回路は、同一半導体基板上に形成された複数の共振
器型活性層ストライプの一部であって、光増幅器として
利用されるストライプに隣接するストライプを逆バイア
スしてフォトダイオードとして動作させる手段と、この
ストライプに隣のストライプから漏れ光として結合する
出力をモニタする手段と、このモニタ出力により光増幅
器の利得を制御する手段とを含むことを特徴とする。A second invention of the present invention is, in addition to the configuration of the first invention including a control circuit for performing gain control of a resonator type optical amplifier,
The control circuit is a part of a plurality of resonator type active layer stripes formed on the same semiconductor substrate, and is a means for operating as a photodiode by reverse biasing a stripe adjacent to a stripe used as an optical amplifier. A means for monitoring an output coupled to this stripe as a leaked light from an adjacent stripe, and a means for controlling the gain of the optical amplifier by this monitor output are included.
本発明は、光アイソレータを介してカスケードに接続さ
れる共振器構造を有する活性層ストライプを、単一の半
導体基板上に分離して形成することにより、共振器型活
性層ストライプの利得分布を結晶成長段階で一致させる
ことが可能になり、全体の温度を制御して送信側の半導
体レーザ波長に同調させることができる。これにより、
温度制御の負担が軽減される。According to the present invention, a gain distribution of a resonator type active layer stripe is crystallized by separately forming active layer stripes having a resonator structure connected in a cascade via an optical isolator on a single semiconductor substrate. Matching can be achieved at the growth stage and the overall temperature can be controlled and tuned to the transmitter semiconductor laser wavelength. This allows
The burden of temperature control is reduced.
また、偏光依存性が本質的に大きい共振器型光増幅器
を、ペアになる共振器型光増幅器が等価的に光軸の回り
に90度回転してカスケードに配置して、直交する偏光成
分をそれぞれの光増幅器で増幅することにより、偏光依
存性のない光増幅器を実現する。In addition, the resonator-type optical amplifier, which has essentially large polarization dependence, is equivalently rotated by 90 degrees around the optical axis and arranged in a cascade to arrange orthogonal polarization components. Amplification by each optical amplifier realizes an optical amplifier having no polarization dependence.
以下、本発明の実施例方式を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は、本発明の一実施例を示すブロック構成図であ
る。第1図において、参照番号1、3、5、7、9は光
アイソレータ、参照番号2、4、8は共振器型活性層ス
トライプであり、それぞれカスケードに接続されてい
る。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numerals 1, 3, 5, 7, and 9 are optical isolators, and reference numerals 2, 4, and 8 are resonator type active layer stripes, which are connected in cascade.
活性層の光増幅機能を有している。本発明装置のその一
つの特徴は、複数の共振器型活性層ストライプが単一の
半導体基板上に形成されているところにある。活性層が
ファブリペロ(FP)型あるいは分布帰還(DFB)型であ
るときには、それ自身がフィルタ機能を有しているので
光フィルタは不要であるが、反射戻り光による逆注入現
象を避けるために光アイソレータを用いる。このカスケ
ード接続された光増幅器を複数個伝送路中に挿入する場
合には、光アイソレータ1と光アイソレータ9は、いず
れか一方でよい。光アイソレータの数は最大〔活性層数
+1〕であり、それ以下でよい場合もある。It has the optical amplification function of the active layer. One of the features of the device of the present invention is that a plurality of resonator type active layer stripes are formed on a single semiconductor substrate. When the active layer is of Fabry-Perot (FP) type or distributed feedback (DFB) type, it does not need an optical filter because it has a filter function by itself, but in order to avoid the reverse injection phenomenon due to reflected return light, Use an isolator. When inserting a plurality of cascaded optical amplifiers in the transmission path, either one of the optical isolator 1 and the optical isolator 9 may be used. The number of optical isolators is the maximum [the number of active layers + 1], and the number may be less than that.
第2図は、光増幅中継器に本発明共振器型カスケード光
増幅器を実施した例を示すブロック構成図である。光増
幅中継器は、光信号を光電気変換して電気的に増幅する
のではなく、直接光信号を増幅する構成である。なお、
第2図には複数の共振器型活性層ストライプを同一半導
体基板上に成形し、同一半導体基板上に形成された複数
の共振器型活性層ストライプの一部の隣接するストライ
プをフォトダイオードとして動作させ、このストライプ
の出力をモニタして増幅器の利得制御を行う本発明第二
の発明の実施例が示されている。FIG. 2 is a block diagram showing an example in which the resonator type cascade optical amplifier of the present invention is implemented in an optical amplification repeater. The optical amplification repeater is configured to directly amplify an optical signal, instead of photoelectrically converting the optical signal and electrically amplifying it. In addition,
In FIG. 2, a plurality of resonator type active layer stripes are formed on the same semiconductor substrate, and some of the plurality of resonator type active layer stripes formed on the same semiconductor substrate are adjacent to each other to operate as a photodiode. Then, the output of this stripe is monitored to control the gain of the amplifier.
第2図において、10μm程度の間隔をおいて平行に活性
層ストライプ201〜210を配置し、入力される光信号は必
要に応じて光アイソレータ301を介して、前置増幅器活
性層ストライプ202に入射させる。ここで増幅された出
力は、カスケードに接続される活性層ストライプ204、2
06に入力する。活性層ストライプ202、204、206の各出
力には、光アイソレータ302、304、306が配置される。
制御回路100は、活性層ストライプ201の出力を入力と
し、利得を制御する制御信号を活性層ストライプ204、2
06に出力する。これにより自動利得制御(AGC)光増幅
器が構成される。AGC光増幅器の最終段の活性層ストラ
イプ206の出力は、光アイソレータ306を介して主増幅器
活性層ストライプ208、209、210に入力し、各活性層ス
トライプの出力は光結合器400で合成され光ファイバ伝
送路に出力される。In FIG. 2, active layer stripes 201 to 210 are arranged in parallel at intervals of about 10 μm, and an input optical signal is incident on a preamplifier active layer stripe 202 via an optical isolator 301 as necessary. Let The output amplified here is the active layer stripes 204, 2 connected in cascade.
Enter in 06. Optical isolators 302, 304, 306 are arranged at the respective outputs of the active layer stripes 202, 204, 206.
The control circuit 100 receives the output of the active layer stripe 201 as an input and outputs a control signal for controlling the gain to the active layer stripes 204, 2
Output to 06. This constitutes an automatic gain control (AGC) optical amplifier. The output of the active layer stripe 206 at the final stage of the AGC optical amplifier is input to the main amplifier active layer stripes 208, 209, and 210 via the optical isolator 306, and the output of each active layer stripe is combined by the optical coupler 400 to generate an optical signal. It is output to the fiber transmission line.
前置増幅器活性層ストライプ202の出力は、カスケード
接続されてAGC光増幅器を構成する活性層ストライプ20
4、206で所定のレベルまで増幅される。このAGC光増幅
器の利得制御は次のように行う。前置増幅器活性層スト
ライプ202よりも外側に配置された活性層ストライプ201
を逆バイアスすることにより、フォトダイオードとして
動作させる。前置増幅器活性層内の光の一部が隣接して
いるフォトダイオードストライプ(201)に漏れて光結
合する。これにより、前置増幅器活性層ストライプ202
の発光強度に比例した光電流が、フォトダイオードスト
ライプ(201)から得られるので、これを制御回路100で
処理することによりAGC光増幅器の利得制御が行われ
る。The output of the preamplifier active layer stripe 202 is cascaded to form an AGC optical amplifier active layer stripe 20.
It is amplified to a predetermined level at 4,206. The gain control of this AGC optical amplifier is performed as follows. Active layer stripe 201 located outside of preamplifier active layer stripe 202
Is reversely biased to operate as a photodiode. Part of the light in the preamplifier active layer leaks into the adjacent photodiode stripe (201) and is optically coupled. This allows the preamplifier active layer stripe 202
Since a photocurrent proportional to the emission intensity of is obtained from the photodiode stripe (201), the gain of the AGC optical amplifier is controlled by processing this with the control circuit 100.
ここで、活性層ストライプ203、205、207の各ストライ
プ部分は、活性層ストライプ201と同様にフォトダイオ
ードとして用いてもよいが、本質的には各々の増幅のた
めの活性層ストライプ(202、204、206)を光的に分離
するための吸収層の働きをさせている。Here, each stripe portion of the active layer stripes 203, 205 and 207 may be used as a photodiode similarly to the active layer stripe 201, but essentially, the active layer stripes (202, 204) for amplification of each of them. , 206) to act as an absorption layer for optically separating them.
主増幅器を複数の活性層ストライプ208、209、210で構
成することにより、入力光信号が大きくなることによる
利得飽和の影響を緩和し、送出光電力の高出力化を図る
ことができる。また、光が漏れ光で結合するような本実
施例の場合には、3本の活性層ストライプ208、209、21
0は位相同期発振するので、位相の揃った光信号が光結
合器400に送出される。By configuring the main amplifier with the plurality of active layer stripes 208, 209, 210, it is possible to mitigate the effect of gain saturation caused by a large input optical signal and to increase the output power of the transmitted optical power. Further, in the case of this embodiment in which light is coupled by leakage light, three active layer stripes 208, 209 and 21 are formed.
Since 0 oscillates in a phase-locked manner, optical signals whose phases are aligned are sent to the optical coupler 400.
このような構成により、直接光信号を増幅する光信号中
継器を実現することができる。With such a configuration, an optical signal repeater that directly amplifies an optical signal can be realized.
第3図は、本発明第一の発明の実施例を示すブロック構
成図である。本発明第一の発明の特徴は、共振器型光増
幅器を用いた場合には、共振器の反射率および共振周波
数がTE、TM両モードで異なることから、偏光依存性が進
行波型光増幅器に比べて本質的に大きくなる欠点があっ
たが、ペアになる共振器型光増幅器を等価的に光軸の回
りに90度回転してカスケードに配置し、直交する偏光成
分をそれぞれの光増幅器で増幅することにより、偏光依
存性のない光増幅器を実現するところにある。なお、第
3図では光アイソレータは省略されている。FIG. 3 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention. The first feature of the present invention is that, when a resonator type optical amplifier is used, the reflectance and the resonance frequency of the resonator are different in both TE and TM modes, so that the polarization dependence is a traveling wave type optical amplifier. However, the paired resonator-type optical amplifiers are equivalently rotated 90 degrees around the optical axis and arranged in a cascade, and orthogonal polarization components are arranged in respective optical amplifiers. By amplifying with, the optical amplifier having no polarization dependence is being realized. The optical isolator is omitted in FIG.
第3図(a)は、同一半導体基板上に形成された共振器
型活性層ストライプ221、222をカスケードに結合する光
学系に、90度捻った偏波面保持光ファイバ501を用い、
隣接する共振器型活性層ストライプ221、222を等価的に
光軸の回りに90度回転してカスケードに配置させる構成
である。このような構成により、共振器型活性層ストラ
イプ221の出力偏光状態を90度回転させて次の共振器型
活性層ストライプ222に入射させ、TEモードとTMモード
の入れ替えることができる。したがって、結果的に偏光
依存性のない光増幅器を構成することができる。なお、
そのためには光増幅に供される活性層ストライプは偶数
本であることが好ましい。FIG. 3 (a) shows a polarization-preserving optical fiber 501 twisted by 90 degrees is used in an optical system for coupling resonator-type active layer stripes 221 and 222 formed on the same semiconductor substrate in a cascade.
Adjacent resonator type active layer stripes 221 and 222 are equivalently rotated 90 degrees around the optical axis and arranged in a cascade. With such a configuration, the output polarization state of the resonator-type active layer stripe 221 can be rotated by 90 degrees and incident on the next resonator-type active layer stripe 222, and the TE mode and the TM mode can be switched. Therefore, as a result, an optical amplifier having no polarization dependence can be constructed. In addition,
For that purpose, it is preferable that the number of active layer stripes used for optical amplification is even.
また、一般に偏波面保持光ファイバは直交する直線偏光
モードの間の伝搬定数差を大きくすることにより、モー
ド変換を抑圧して偏波面を保持している。このため、各
偏光モードの群遅延差が生じるのが普通である。光のパ
ルス伝送が高速化すると、この群遅延差がパルスの広が
りの原因になることが予想される。この場合には、この
群遅延差を打ち消すように、偏波面保持光ファイバ501
と同じ特性で等しい長さの偏波面保持光ファイバ502を
その共振器型活性層ストライプの入力側か出力側に接続
すればよい(本実施例では共振器型活性層ストライプ22
2の出力側に接続している)。Further, in general, a polarization-maintaining optical fiber holds the polarization plane by suppressing mode conversion by increasing the propagation constant difference between the orthogonal linear polarization modes. For this reason, a group delay difference of each polarization mode usually occurs. When the pulse transmission of light becomes faster, it is expected that this difference in group delay causes the spread of pulses. In this case, the polarization-maintaining optical fiber 501 is used so as to cancel this group delay difference.
A polarization-maintaining optical fiber 502 having the same characteristics as and having the same length as that of the resonator type active layer stripe may be connected to the input side or the output side of the resonator type active layer stripe (in this embodiment, the resonator type active layer stripe 22
2 is connected to the output side).
第3図(b)は、偏波面を90度回転させる素子としてTE
−TMモード変換器601を用いた実施例を示す。TE−TMモ
ード変換器601、602は、90度捻った偏波面保持光ファイ
バの代わりに用いるので同様の効果が得られる。TE−TM
モード変換器については、文献:R.C.アルファネス、L.
L.ブール、「低駆動電圧のTE−TMモード変換器」、オプ
ティクスレター、5巻、11号、473頁、1980年(R.C.Alf
aness and L.L.Buhl,“Electro−optic TE−TM mode co
nverter with low drive voltage",OPTICS LETTERS,Vo
l.5,No.11,p.473,1980)に詳細に述べられている。Fig. 3 (b) shows TE as an element that rotates the plane of polarization by 90 degrees.
An embodiment using the TM mode converter 601 will be shown. Since the TE-TM mode converters 601 and 602 are used instead of the polarization-maintaining optical fiber twisted by 90 degrees, the same effect can be obtained. TE-TM
For the mode converter, refer to: RC Alphaness, L.
L. Boulle, "Low Drive Voltage TE-TM Mode Converter", Optics Letter, Volume 5, Issue 11, 473, 1980 (RCAlf
aness and LLBuhl, “Electro−optic TE−TM mode co
nverter with low drive voltage ", OPTICS LETTERS, Vo
l.5, No. 11, p. 473, 1980).
単一モード光ファイバを使用した光伝送システムでは、
分散の影響が無視できる波長帯でこれを使用することが
多く、このとき中継間隔はシステムの光損失だけで制限
されるために、完全な識別再生中継を行う複雑な光中継
器の代わりに、光を直接増幅する光増幅器が適用でき
る。このような場合には、本発明のカスケード光増幅器
を利用すれば、従来の光増幅技術では個々の半導体レー
ザについて必要であった温度制御回路が1台あればよ
く、実現性を大いに上げることができる。In the optical transmission system using the single mode optical fiber,
This is often used in the wavelength band where the effect of dispersion is negligible, and since the repeater interval is limited only by the optical loss of the system at this time, instead of a complex optical repeater that performs complete identification regenerative repeater, An optical amplifier that directly amplifies light can be applied. In such a case, if the cascade optical amplifier of the present invention is used, only one temperature control circuit is required for each semiconductor laser in the conventional optical amplification technique, and the feasibility can be greatly improved. it can.
本発明は、以上説明したように、単一の半導体基板上に
一連のカスケード接続される活性層ストライプを形成す
るので、各ストライプの特性が均一になる。したがっ
て、各ストライプ間の最大利得周波数のずれが小さくな
り、カスケード接続の効果が大きくなる。また、それぞ
れの増幅器に対して独立した温度制御回路を設ける必要
がなくなり、全体の温度を制御する回路が一つでよいこ
とになり、特に共振器型光増幅器の場合には±0.04℃以
内の温度制御が必要であるので、温度制御が容易になる
とともに製造性を大きく向上させることができる。As described above, the present invention forms a series of cascaded active layer stripes on a single semiconductor substrate, so that the characteristics of each stripe are uniform. Therefore, the deviation of the maximum gain frequency between the stripes becomes small, and the effect of the cascade connection becomes large. Also, it is not necessary to provide an independent temperature control circuit for each amplifier, and only one circuit for controlling the entire temperature is required. Especially, in the case of a resonator type optical amplifier, the temperature is within ± 0.04 ° C. Since the temperature control is required, the temperature control becomes easy and the manufacturability can be greatly improved.
また、偏光依存性の大きい共振器型光増幅器を等価的に
光軸の回りに90度回転させてカスケードに配置し、直交
する偏光成分をそれぞれの光増幅器で増幅することによ
り、偏光依存性のない光増幅器を実現することができ、
したがって偏光状態の定まらない光ファイバ伝送路中の
光増幅器としても利用することができる。In addition, a resonator-type optical amplifier with a large polarization dependence is equivalently rotated 90 degrees around the optical axis and arranged in a cascade, and the orthogonal polarization components are amplified by the respective optical amplifiers. Can realize an optical amplifier,
Therefore, it can also be used as an optical amplifier in an optical fiber transmission line whose polarization state is not fixed.
第1図は本発明の一実施例を示すブロック構成図。 第2図は光増幅中継器への本発明の実施例を示すブロッ
ク構成図。 第3図は偏光依存性のない光増幅器の構成を示すブロッ
ク構成図。 1、3、5、7、9……光アイソレータ、2、4、8…
…共振器型活性層ストライプ、100……制御回路、201〜
210、221〜224……活性層ストライプ、301、302、304、
306……光アイソレータ、400……光結合器、501、502…
…偏波面保持光ファイバ、601、602……TE−TMモード変
換器。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of the present invention applied to an optical amplifier repeater. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of an optical amplifier having no polarization dependence. 1, 3, 5, 7, 9 ... Optical isolator, 2, 4, 8 ...
… Resonator type active layer stripe, 100 …… Control circuit, 201〜
210, 221-224 ... Active layer stripes, 301, 302, 304,
306 ... Optical isolator, 400 ... Optical coupler, 501,502 ...
… Polarization maintaining fiber, 601, 602… TE-TM mode converter.
Claims (4)
光増幅器と、 この複数の共振器型光増幅器をカスケードに接続する光
学系と を備えた共振器型カスケード光増幅器において、 上記複数の共振器型光増幅器は、 複数の共振器型活性層ストライプが同一半導体基板上に
形成された構造であり、 上記光学系または光信号の入力系または出力系に挿入さ
れた光アイソレータを含み、 上記光学系は、 同一半導体基板上に形成された複数の共振器型光増幅器
を光信号の偏波面を90度回転させて接続する素子を含む ことを特徴とする共振器型カスケード光増幅器。1. A resonator-type cascade optical amplifier comprising a plurality of resonator-type optical amplifiers for amplifying optical signals, respectively, and an optical system for connecting the plurality of resonator-type optical amplifiers in a cascade. The resonator type optical amplifier is a structure in which a plurality of resonator type active layer stripes are formed on the same semiconductor substrate, and includes an optical isolator inserted in the optical system or an input system or an output system of an optical signal, The optical system includes a resonator cascade optical amplifier including an element that connects a plurality of resonator optical amplifiers formed on the same semiconductor substrate by rotating the polarization plane of an optical signal by 90 degrees.
りを加えた偏波面保持光ファイバである 特許請求の範囲第(1)項に記載の共振器型カスケード
光増幅器。2. A resonator-type cascade optical amplifier according to claim 1, wherein the element for rotating the plane of polarization by 90 degrees is a polarization-maintaining optical fiber having a twist of 90 degrees.
ード変換器である 特許請求の範囲第(1)項に記載の共振器型カスケード
光増幅器。3. A resonator-type cascade optical amplifier according to claim 1, wherein the element that rotates the plane of polarization by 90 degrees is a TE-TM mode converter.
光増幅器と、 この複数の共振器型光増幅器をカスケードに接続する光
学系と、 上記共振器型光増幅器の利得制御を行う制御回路と を備えた共振器型カスケード光増幅器において、 上記複数の共振器型光増幅器は、 複数の共振器型活性層ストライプが同一半導体基板上に
形成された構造であり、 上記光学系または光信号の入力系または出力系に挿入さ
れた光アイソレータを含み、 上記制御回路は、 上記同一半導体基板上に形成された複数の共振器型活性
層ストライプの一部であって、光増幅器として利用され
るストライプに隣接するストライプを逆バイアスしてフ
ォトダイオードとして動作させる手段と、 このストライプに隣のストライプから漏れ光として結合
する出力をモニタする手段と、 このモニタ出力により光増幅器の利得を制御する手段と を含む ことを特徴とする共振器型カスケード光増幅器。4. A plurality of resonator type optical amplifiers for respectively amplifying optical signals, an optical system for connecting the plurality of resonator type optical amplifiers in a cascade, and a control circuit for performing gain control of the resonator type optical amplifiers. In the resonator-type cascade optical amplifier, the plurality of resonator-type optical amplifiers have a structure in which a plurality of resonator-type active layer stripes are formed on the same semiconductor substrate. The control circuit includes an optical isolator inserted in an input system or an output system, and the control circuit is a part of a plurality of resonator type active layer stripes formed on the same semiconductor substrate and is used as an optical amplifier. Means to reverse-bias the stripe adjacent to and to operate as a photodiode, and monitor the output coupled to this stripe as leakage light from the adjacent stripe. It means a resonator cascade optical amplifier characterized in that it comprises a means for controlling the gain of the optical amplifier by the monitor output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229687A JPH0789593B2 (en) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Resonator type cascade optical amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60229687A JPH0789593B2 (en) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Resonator type cascade optical amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6288388A JPS6288388A (en) | 1987-04-22 |
| JPH0789593B2 true JPH0789593B2 (en) | 1995-09-27 |
Family
ID=16896121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60229687A Expired - Lifetime JPH0789593B2 (en) | 1985-10-15 | 1985-10-15 | Resonator type cascade optical amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789593B2 (en) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5910597B2 (en) * | 1979-07-09 | 1984-03-09 | シャープ株式会社 | Semiconductor laser array and its manufacturing method |
-
1985
- 1985-10-15 JP JP60229687A patent/JPH0789593B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6288388A (en) | 1987-04-22 |
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