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JPH02184828A - 半導体光増幅器 - Google Patents

半導体光増幅器

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Publication number
JPH02184828A
JPH02184828A JP1005422A JP542289A JPH02184828A JP H02184828 A JPH02184828 A JP H02184828A JP 1005422 A JP1005422 A JP 1005422A JP 542289 A JP542289 A JP 542289A JP H02184828 A JPH02184828 A JP H02184828A
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JP
Japan
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signal
gain control
optical amplifier
current
semiconductor optical
Prior art date
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Pending
Application number
JP1005422A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Yamakawa
山川　英明
Nobuo Suzuki
信夫 鈴木
Takeshi Koseki
健 小関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Priority to EP19890311395 priority patent/EP0377948A3/en
Priority to US07/446,095 priority patent/US4954786A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/29—Repeaters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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  • Optical Communication System (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は光通信や光情報処理等に利用される半導体光
増幅器に係わり、特に利得制御された進行波型レーザ増
幅器に関する。
（従来の技術） 近年、光通信システムが注目されているが、この種のシ
ステムの大半は電子回路で構成されているのが現状であ
る。
例えば、光中継器は光信号を一度電気信号に変換して波
形整形、信号処理を行い、再び光信号に変換するといっ
た複雑な過程を経て光信号の中継を行なう。このため、
光信号の伝送速度が速くなればなるほど電子回路で用い
る電子素子の動作速度や位相条件等が重要な問題となる
。したがって、光信号をそのまま中継できる光増幅器を
実現できれば、高速で、小型かつ経済的な中継器が得ら
れることはいうまでもない。一方、光増幅器は、ｐｉｎ
フォトダイオードの前段に組み合わせることにより、ア
バランシェフォトダイオードのような、利得を持った光
検出器として利用できることが知られている。
しかしながら、光増幅器としては、光中継器として使用
する場合も光検出器として使用する場合も、光増幅器の
利得もしくは出力を制御する必要があるが、現在開発中
のレーザ増幅器では、その利得が環境温度や入力信号の
波長や偏光に大きく依存し、増幅器の端面反射率は低く
抑えられているにしても発振する可能性がある。このた
め、実際のシステムにおいて光増幅器の利得制御は不可
欠な技術であるが、現在のところ積極的に利得制御を行
った例はほとんどない。但し、第５図に示すようにレー
ザ増幅器からの出力信号をフィードバックし、一定の出
力を得るようした利得制御型の例がある。
すなわち、この光増幅器は、電流源１１から抵抗Ｒ、イ
ンダクタンスＬ　１抵抗Ｒ２を介して１ル −ザ増幅器１２に駆動電流を供給する。この際、抵抗Ｒ
１の両端電圧を差動増幅器１３で取出し、またＬｌとＲ
２の接続点から電流変化を検出して増幅器１４で増幅し
た後、乗算器１５で差動増幅器１３の検出電圧と乗算す
る。そして、その結果をフィルタ１６及び整流器１７で
直流信号に直し、差動増幅器１８で基＄電圧との誤差分
と取出し、積分器１９で積分出力して電流源１１の電流
制御を行なうようにしたものである。しかし、この構成
では増幅器内部の利得をモニタしてないので、発振する
可能性があるといった問題がある。
（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、光増幅器は実用化レベルには達して
おらず、未だ電子回路による増幅に頼ることが多い。
この発明は上記の事情を考慮してなされたもので、高精
度な利得制御が可能で、しかも雑音特性に優れた半導体
光増幅器を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するためにこの発明に係る半導体光増幅
器は、利得制御電流を発生する電流源と、この電流源か
ら出力される利得制御電流を受けて入力光を増幅出力す
る利得制御領域とこの領域の光入出力側に形成される複
数の光検出領域を備える多極構造の進行波型半導体レー
ザ増幅器と、前記複数の光検出領域から得られる各信号
と外部から与えられる利得制御情報とから前記電流源の
発生電流量を制御する制御信号を生成する信号処理手段
とを具備して構成される。
（作用） 上記構成による半導体光増幅器では、レーザ増幅器の利
得制御領域の光入出力側に設けた光検出領域からの信号
によって内部利得をモニタできるので、そのモニタ出力
に応じて利得制御電流量を制御することにより、定利得
、定出力の利得制御を容易にかつ高精度に行なうことが
でき、しかも発振を防止し、雑音を低減することができ
る。
（実施例） 以下、この発明の一実施例を第１図乃至第４図を参照し
て説明する。
第１図はこの発明に係る光増幅器に使用する進行波型半
導体レーザ増幅器Ａの模式図である。この進行波型レー
ザ増幅器Ａの構造は、通常半導体レーザの端面のミラー
の反射率を０．１％程度以下に設定する。このレーザ増
幅器Ａは互いにチャネルの異なるクラッド層２０．２１
からなり、上側のクラッド層２１は３電極構造となって
いる。入力側と出力側の領域２２．２４は光検出領域で
あって、それぞれ活性領域を伝搬する光信号の強度を電
流として検出できる。また中央の領域は利得制御領域２
３である。
光検出領域２２．２４と利得制御領域２３の領域分離の
方法は種々の方法があるが、簡単な例として、クラッド
層２１の上部をエツチングしたり、またイオンを注入し
て行うことができる。この進行波型レーザ増幅器Ａは端
面の反射率を極力抑えであるので、レーザ増幅器Ａ内に
入射した光は活性層内を進行しながら増幅され、端面で
反射することなく、増幅器Ａ外へと出力される。すなわ
ち、光増幅器としては、２つの光検出領域２２．２４の
信号の比をとれば、進行波型レーザ増幅器Ａの増幅器内
部の利得を求めることができる。第２図はその構成図を
示したものである。
第２図に示す光増幅器は上記レーザ増幅器Ａの電極２２
と電極２４から得られる２つの信号成分振幅を信号処理
部の割算器２５で割り、その値と基準信号ＲＥＦとを差
動増幅器２６で比較して誤差信号を求め、この誤差信号
に応じて電極２３に駆動電流を供給する電流源２７を制
御する構成となっている。この構成では定利得の光増幅
器を実現できる。
第３図は上記レーザ増幅器Ａを用いた定出力の光増幅器
の構成を示している。この光増幅器はレーザ増幅器Ａの
光検出領域２４で光出力をモニタし、このモニタ信号と
基準信号ＲＥＦ２との誤差信号を差動増幅器２８で求め
、これを電流源２９にフィードバックして一定出力を得
ている。但し、微小信号時には一定出力を得るために高
利得となり、レーザ増幅器Ａが発振する可能性がある。
そこで、この実施例では光検出領域２２で入力光レベル
をモニタできるので、このモニタ信号と基準信号ＲＥＦ
１との誤差信号を差動増幅器３０で求め、これを電流源
２９にフィードバックすることにより微小信号時の利得
制御領域２３に印加する電流を制限する。これによって
、発振を防止することができる。また、上記構成のレー
ザ増幅器Ａは発振しきい値付近で利得が高いが雑音が多
い。
しかし、上記の制御によってこの領域を避けることがで
きる。
第４図は信号処理部にディジタル・シグナル・プロセッ
サ（ＤＳＰ）を使用して上記レーザ増幅器Ａを制御する
光増幅器の構成を示している。
ＤＳＰ３１には、レーザ増幅器Ａの特性がインプットさ
れており、温度、入力波長、利得制御の情報を与えれば
、フィードフォワード的な制御も行える。尚、ＤＳＰ３
１には何を制御するかで種々の方法が考えられるが、例
えばある温度であるいはある入力レベルで最大利得を得
ることも可能である。
かくしてこの発明による光増幅器は、レーザ増幅器への
内部利得をモニタしているので、定利得、定出力の利得
制御を行うことができ、さらに発振を防止し、雑音を抑
制することもできる。
［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明によれば、半導体進行波型
レーザ増幅器に、少なくとも２つ以上の第１と第２の光
検出領域と利得制御領域を設け、第１と第２の光検出領
域から得られる２信号を含む多信号を処理する信号処理
回路の出力信号で利得制御領域に印加する電流を制御し
、前記し、−ザ増幅器の利得を制御することができるの
で、高精度な利得制御が可能で、しかも雑音特性に優れ
た光増幅器を提供することができる。
従って、この発明による光増幅器を用いて、例えば、光
／電気、電気／光・変換を行わない全光学的光中継器を
構成した場合、装置ｕの小型化、経済化が可能となり、
その細光通信、光情報処理の分野の適用を考えるとその
有用性は絶大である。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第４図はこの発明に係る半導体光増幅器の実
施例を示すもので、第１図はこの発明に必要な３電極進
行波型レーザ増幅器の模式図、第２図は第１図の進行波
型レーザ増幅器を一定利得に制御する光増幅器の構成図
、第３図は第１図の進行波型レーザ増幅器の出力を一定
に制御する光増幅器の構成図、第４図は利得制御の信号
処理回路にＤ　Ｓ　）＞を使用した光増幅器の構成図、
第５図は従来の利得制御型光増幅器の構成図である。 Ａ・・・進行波型半導体レーザ増幅器、２０．２１・・
・クラッド層、２２．２４・・・光検出領域、２３・・
・利得制御領域、２５・・・割算器、２６・・・差動増
幅器、２７・・・電流源、２８．３０・・・差動増幅器
、２９・・・電流源、３１・・・ＤＳＰ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）利得制御電流を発生する電流源と、この電流源か
    ら出力される利得制御電流を受けて入力光を増幅出力す
    る利得制御領域とこの領域の光入出力側に形成される複
    数の光検出領域を備える多極構造の進行波型半導体レー
    ザ増幅器と、前記複数の光検出領域から得られる各信号
    と外部から与えられる利得制御情報とから前記電流源の
    発生電流量を制御する制御信号を生成する信号処理手段
    とを具備する半導体光増幅器。
  2. （２）前記信号処理手段は、前記複数の光検出領域から
    の各信号の交流信号成分の比と外部から与えられる基準
    信号とを比較し、その比較結果に基いて前記制御信号を
    生成することを特徴とする請求項（１）記載の半導体光
    増幅器。
  3. （３）前記信号手段は、前記光入力側の光検出領域から
    の信号と外部から与えられる基準信号とを比較し、その
    比較結果に基いて前記制御信号を生成することを特徴と
    する請求項（１）記載の半導体光増幅器。
  4. （４）前記信号処理手段は、前記光出力側の光検出領域
    からの信号と外部から与えられる基準信号とを比較し、
    その比較結果に基いて前記制御信号を生成することを特
    徴とする請求項（１）記載の半導体光増幅器。
  5. （５）前記信号処理手段は、デジタル・シグナル・プロ
    セッサを備え、このプロセッサに前記進行波型レーザ増
    幅器の特性を記憶させておき、記憶させた特性を参照し
    て前記複数の光検出領域からの信号に対応する制御信号
    を生成することを特徴とする請求項（１）記載の半導体
    光増幅器。
JP1005422A 1989-01-12 1989-01-12 半導体光増幅器 Pending JPH02184828A (ja)

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