JP2000349713A - 波長可変型光送信器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の波長の信号光を選択することができ、
その選択された信号光を光変調して送出することができ
る波長可変型光送信器を提供する。 【解決手段】 本波長可変型光送信器は、広帯域光源２
０から出射された広い波長帯域の中からチューナブルフ
ィルタ２４によって所望の波長の光を選択し、選択され
た波長の光を光変調器２８で変調して情報信号を送るこ
とができるので、受信側のリクエストしてきた波長を用
いて情報信号を送信することができる。本波長可変型光
送信器は、任意の波長を選択して送信することができる
ので、クロストークの劣化、通信品質の劣化等の問題が
生じにくく、それぞれの光送信器にそれぞれ異なった波
長の光を割り当てて情報伝送することができるので、情
報の秘匿性を保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長可変型光送信
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】マルチメディアの普及に伴い、幹線系、
アクセス系、データコム等で情報伝送が急増しており、
大規模な波長多重光通信システムの実現が望まれてい
る。このシステムを実現する上でのキーデバイスの一つ
に、波長可変型光送信器があるがまた実現されていな
い。

【０００３】図７は従来の波長固定型波長多重用光送信
器を示すブロック図である。

【０００４】この波長固定型波長多重用光送信器は、広
帯域光源４０を駆動回路（図示せず。）からの電流Ｉ_L
を供給して動作させることにより、広帯域な光スペクト
ル分布を有する光４２を出射して光分波器４３へ入力さ
せる。光分波器４３では所望の波長λ₁ 〜λ_n の信号光
４４−１〜４４−ｎを分波して取り出し、各波長λ₁〜
λ_n の信号光４４−１〜４４−ｎを光変調器アレイ４５
の中に構成されている各光変調器へそれぞれ入力させ
る。各光変調器には逆バイアス電圧−Ｖｍが印加されて
いる。各光変調器で変調された信号光４７−１〜４７−
ｎはｎ入力１出力の光合波器４８の各入力端に入力さ
れ、光合波器４８で合波されて信号光４９として取り出
され、光増幅器５０に入力される。この光増幅器５０
は、駆動回路（図示せず。）から電流Ｉ_k が注入される
と、光変調及び波長多重された信号光４９を光増幅し、
増幅された信号光５２を光伝送路を通して光受信器（図
示せず。）へ伝送する。

【０００５】図８は従来の波長可変光源の構成図であ
る。

【０００６】この波長可変光源は、比較的帯域の広い
（図７に示した光送信器の広帯域光源よりは狭い）半導
体発光素子５３と光スイッチ６０とで構成されている。
この波長可変光源は半導体発光素子５３から出射した光
を一方（図では上側）の光ファイバ５５−１内に伝搬さ
せ、その伝搬光を、種々の波長λ₁ 、λ₂ 、λ₃ 、…の
光を反射するグレーティングファイバ５６−１〜５６−
４のいずれかに入力することにより、外部共振器が構成
されて所望の波長λ₁ 〜λ₄ の光を光ファイバ５７−１
〜５７−４から出射させ、他方（図では下側）の光ファ
イバ５５−２内へ入力するようにしたものである。出力
光は矢印５８方向に出射される。

【０００７】ここで、矢印５８方向に進む光の波長は、
光ファイバ５５−１及び光ファイバ５５−２を所望間隔
で固定している固定台５４を、矢印５９−１、５９−２
方向へ移動することによって選択することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、任意の
波長の信号光を光変調して送出することができる波長可
変型光送信器はまだ報告されていない。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、任意の波長の信号光を選択することができ、その選
択された信号光を光変調して送出することができる波長
可変型光送信器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の波長可変型光送信器は、広帯域光源と、広帯
域光源の出射光から所望波長の光を選択的に取り出すチ
ューナブルフィルタと、所望波長の光を変調して変調信
号光を出力する光変調器とを備えたものである。

【００１１】本発明の波長可変型光送信器は、広帯域光
源と、広帯域光源の出射光から所望波長の光を選択的に
取り出すチューナブルフィルタと、所望波長の光を変調
して変調信号光を出力する光変調器と、チューナブルフ
ィルタの選択波長を調節する調節手段と、光変調器から
変調信号光の一部を取り出す光タップ回路と、光タップ
回路で取り出された変調信号光と基準波長とを比較し、
出力信号を調節手段にフィードバックして選択した所望
波長を一定に制御する波長モニタ回路とを備えたもので
ある。

【００１２】本発明の波長可変型光送信器は、広帯域光
源と、広帯域光源からの出射光から所望波長の光を選択
的に取り出す少なくとも二つのチューナブルフィルタ
と、所望波長の光をそれぞれ変調して変調信号光を出力
する少なくとも二つの光変調器と、両光変調器からの変
調信号光を合波する光合波器とを備えたものである。

【００１３】上記構成に加え本発明の波長可変型光送信
器は、チューナブルフィルタが、ファイバ型あるいは導
波路型のグレーティングフィルタであってもよい。

【００１４】上記構成に加え本発明の波長可変型光送信
器は、広帯域光源が、インコヒーレントな光を出射する
光源であるのが好ましい。

【００１５】本発明によれば、広帯域光源から出射され
た広い波長帯域の光の中からチューナブルフィルタによ
って所望の波長の光を選択し、選択された波長の光を光
変調器で変調して情報信号を送ることができるので、受
信側のリクエストしてきた波長を用いて情報信号を送信
することができる。また、本波長可変型光送信器は、任
意の波長を選択して送信することができるので、クロス
トークの劣化、通信品質の劣化等の問題が生じにくく、
それぞれの光送信器にそれぞれ異なった波長の光を割り
当てて情報伝送することができるので、情報の秘匿性を
保つことができる。

【００１６】本発明によれば、選択された波長を一定に
制御する場合には、通信品質の劣化が生じにくい。ま
た、他の光送信器からの信号光とのクロストークの劣化
がない。さらに、非常に狭い波長間隔で波長を有効利用
して情報伝送を行うことができる。

【００１７】本発明によれば、チューナブルフィルタと
して、中程度の波長可変範囲を有するものを用いること
によって、より安価な光送信器を実現することができ
る。

【００１８】本発明によれば、波長を容易に変えること
ができ、かつより広い範囲にわたって波長を変えること
ができるチューナブルフィルタを用いることによって、
より高性能な波長可変型光送信器を実現することができ
る。

【００１９】本発明によれば、インコヒーレントな光を
出射する光源を用いることによって、広い帯域特性を有
する光源を提供することができる。この結果、より広い
波長域から波長を選択することができる。また、広帯域
光源は高出力特性を有しているので、長距離伝送を行う
ことができ、さらに、光変調器やチューナブルフィルタ
等の光部品の光損失分を補えるため、結果的により安価
な光部品で構成することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００２１】図１は本発明の波長可変型光送信器の一実
施の形態を示すブロック図である。

【００２２】この光送信器は、広い波長域の中から所望
の波長の信号光を選択し、その信号光を光変調器で変調
して送出するものであり、広帯域光源２０と、広帯域光
源２０を駆動する駆動回路２１と、広帯域光源２０から
出射された光から所望波長の光を選択的に取り出すチュ
ーナブルフィルタ２４と、チューナブルフィルタ２４の
温度を調節する温度調節器２５と、温度調節器２５を駆
動する駆動回路２６と、チューナブルフィルタ２４で選
択された光を変調して変調信号光を出力する光変調器２
８と、光変調器２８を駆動する駆動回路２９とで構成さ
れている。

【００２３】広帯域光源２０は、駆動回路２１により電
流Ｉ_L が注入されることによって非常に広い波長域（３
０ｎｍ以上）にわたり高出力の光２３を出射するもので
ある（この広帯域光源２０については後で詳しく説明す
る。）。

【００２４】広帯域光源２０から出射された光２３はチ
ューナブルフィルタ２４に入力される。このチューナブ
ルフィルタ２４は次のような構成のものを用いることが
できる。

【００２５】(1) ファイバグレーティングフィルタを用
い、このフィルタにヒータを取り付けてそのヒータの温
度を調節することにより、中心波長を可変する構成。こ
の構成によれば、中心波長を０．０５ｎｍ／℃から０．
１ｎｍ／℃の範囲で変えることができる。

【００２６】(2) ファイバグレーティングを石英板やセ
ラミックス板等の板状部材に接着剤で固定し、この板状
部材を曲げてファイバグレーティングに張力を加えるこ
とにより、中心波長を調節する構成。この構成によれ
ば、例えば０．０１ｎｍ／ｇ〜０．０４ｎｍ／ｇの範囲
で中心波長を変えることができる。

【００２７】(3) ファイバグレーティングの代わりに導
波路構造のグレーティングを用いる構成。

【００２８】(4) 干渉膜フィルタを用い、その干渉膜フ
ィルタへの信号光の入射角を調節することによって中心
波長を変える構成。

【００２９】(5) 導波路型マッハツェンダ回路を多段に
してフィルタを形成し、そのフィルタにヒータを取り付
けてヒータの温度を調節することにより、中心波長を変
える構成。

【００３０】図１に示した波長可変型光送信器は、チュ
ーナブルフィルタ２４の中心波長はそのチューナブルフ
ィルタ２４に取り付けたヒータへの温度調節器２５を駆
動回路２６で操作することによって選択される。その結
果、チューナブルフィルタ２４の出力端には所望の波長
の信号光２７が取り出され、光変調器２８に入力され
る。光変調器２８は駆動回路２９によって駆動される。
その結果、光変調器２８から変調された変調信号光３０
が出力される。このような構成において、いずれの波長
を選択するかは、受信側からのリクエスト、送信側の意
思等によって決めることができる。

【００３１】図２は本発明の波長可変型光送信器の他の
実施の形態を示すブロック図である。

【００３２】図１に示した実施の形態との相違点は、温
度調節器２５の代わりに外力調節器３２を用いた点であ
る。

【００３３】この波長可変型光送信器は、チューナブル
フィルタとしてチューナブルグレーティングフィルタ
（ファイバ型あるいは導波路型）３１を用い、そのチュ
ーナブルグレーティングフィルタ３１に前述したように
外力調節器３２で外力を調節することによって中心波長
を変える。この外力調節器３２は駆動回路３３で操作さ
れる。

【００３４】図３は本発明の波長可変型光送信器の他の
実施の形態を示すブロック図である。

【００３５】図１に示した実施の形態との相違点は、変
調信号光の一部を取り出し、その取り出された変調信号
光と基準波長とを比較し、出力信号を調節手段にフィー
ドバックして選択した所望波長を一定に制御する点であ
る。

【００３６】この波長可変型光送信器は、広帯域光源２
０と、広帯域光源２０から出射された光から所望波長の
光を選択的に取り出すチューナブルフィルタ２４と、所
望波長の光を変調して変調信号光を出力する光変調器２
８と、光変調器２８を駆動する駆動回路２９と、チュー
ナブルフィルタ２４の選択波長を調節する調節手段と、
光変調器２８から変調信号光の一部を取り出す光タップ
回路３４と、光タップ回路３４で取り出された変調信号
光と基準波長とを比較し、出力信号を調節手段にフィー
ドバックして選択した所望波長を一定に制御する波長モ
ニタ回路３６とで構成されている。調節手段は温度調節
器２５と、温度調節器を駆動する駆動回路２６とで構成
されている。

【００３７】この波長可変型光送信器は、光変調器２８
から出力された変調信号光３０を光タップ回路３４に入
力させて変調信号光３７を出力すると共に、その一部の
信号光３５を波長モニタ回路３６に入力させる。なお、
この波長モニタ回路３６は、通常の回路が用いられる。
波長モニタ回路３６では取り出された信号光と、予め定
められた基準の波長の信号光とを比較する。比較した結
果、波長が異なっている場合には波長モニタ回路３６の
出力に誤差信号が発生し、駆動回路２６へ送られる。駆
動回路２６では誤差信号に応じて温度調節器２５を操作
し、チューナブルフィルタ２４から出力される信号光の
波長が予め定められた基準の波長と一致するように温度
が調節される。

【００３８】なお、図３において、光タップ回路３４は
チューナブルフィルタ２４と光変調器２８との間に設け
て中心波長をフィードバック制御するようにしてもよ
い。

【００３９】図４は本発明の波長可変型光送信器の他の
実施の形態を示すブロック図である。

【００４０】図１に示した実施の形態との相違点は、主
に広帯域光源から出射された光から所望波長の光を選択
的に取り出す二つのチューナブルフィルタと、所望波長
の光をそれぞれ変調して変調信号光を出力する二つの光
変調器と、両光変調器からの変調信号光を合波する光合
波器とで構成された点である。

【００４１】本波長可変型光送信器は、二つの波長帯の
光を出射する広帯域光源２００と、二つの駆動回路２１
−１、２１−２とを用いて二つの波長の光を出射し、一
方の光２３−１を一方のチューナブルフィルタ２４−１
で、例えば波長λ₁ の信号光を選択して一方の光変調器
２８−１へ入力して変調信号光３０−１を取り出し、他
方の光２３−２をチューナブルフィルタ２４−２で波長
λ₁ とは異なる波長、例えば波長λ₂ の信号光を選択し
て光変調器２８−２へ入力して変調信号光３０−２を取
り出し、これら二つ変調信号光３０−１、３０−２を光
合波器３８で合波して変調信号光３９を出力するように
したものである。

【００４２】波長可変型光送信器は、このような構成を
用いることにより、チューナブルフィルタ２４−１、２
４−２は広い波長範囲にわたって中心波長を変えられる
ようなものを用いなくてもよい。例えば、１．５μｍ帯
の波長域を用いると、チューナブルフィルタ２４−１は
１．５２５μｍから１．５４５μｍの範囲を可変にし、
チューナブルフィルタ２４−２は１．５４６μｍから
１．５６５μｍの範囲を可変にするように分担すること
ができる。

【００４３】図５（ａ）は本発明の波長可変型光送信器
に用いられる広帯域光源の平面図、図５（ｂ）は図５
（ａ）の左側面図、図５（ｃ）は図５（ａ）の右側面
図、図５（ｄ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【００４４】この広帯域光源は、波長１．５μｍ帯用の
光源であり、裏面に下面電極８を有するｎ⁺ 型ＩｎＰ基
板１の基板表面にスラブ状のｎ型ＩｎＰ下部クラッド層
２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層（以下「活性層」という。）
３及びｐ型ＩｎＰ上部第１クラッド層（以下「上部第１
クラッド層」という。）４が順次積層されており、その
上部第１クラッド層４の上に略矩形断面形状のｐ型Ｉｎ
Ｐ上部第２クラッド層（以下「上部第２クラッド層」と
いう。）５及びＩｎＧａＡｓＰコンタクト層（以下「コ
ンタクト層」という。）６が順次形成されて積層体が構
成されている。

【００４５】略矩形断面形状の上部第２クラッド層５、
コンタクト層６の側面及び上部第１クラッド層４の露出
した上面にＳｉＯ₂ 層１３、ポリマ層（ポリイミド層）
１４が順次形成されている。上部電極７は略矩形断面形
状のコンタクト層６の上に形成されている。積層体の両
端面１０、１１には無反射コーティング層１２−１、１
２−２が形成されている。上部第２クラッド層５、コン
タクト層６及び上部電極７は、その幅が略同一、かつ同
一パターン状に形成されており、一方の端面（図では左
側の端面）１０側の上部電極７を一方の端面の近傍で途
切れるようにして非励起の吸収領域１８が構成され、そ
の吸収領域１８の後（図では右側）に同一幅Ｗｉで長さ
Ｌｉの領域１５を有し、その後に他方の端面（図では右
側の端面）１１まで幅がテーパ状に広がり、他端で幅Ｗ
ｏ、長さＬｏの領域１６を有するように構成されてい
る。

【００４６】この光源は、端子９に電流Ｉ_L を注入する
と、上部第２クラッド層５の略真下の活性層３の各領域
で自然放出光が発生する。領域１５の活性層３内で発生
した自然放出光は上部第２クラッド層５の略矩形断面形
状によって略真下の活性層３内を導波されて伝搬する
が、伝搬と共に誘導放出によって増幅される。自然放出
光は長さＬｏの領域１６を伝搬すると非常に高い光出力
となって他方の端面１１から矢印１７方向に出射され
る。

【００４７】ここで、領域１６では光が伝搬するにつれ
てテーパ状に広がるので、出射端ではパワー密度が低減
し、利得飽和を抑制するように作用する。両端面１０、
１１には無反射コーティング層１２−１、１２−２が形
成されているので、端面１０、１１からの反射によるレ
ーザ発振を抑えることができ、矢印１７方向にはインコ
ヒーレントな光を出射させることができる。

【００４８】なお、両端面１０、１１を斜めに形成
（θ：２〜１０°）しておけば、レーザ発振を略「０」
に抑えることができる。

【００４９】この構成では、電流Ｉ_L の値を増大させる
ことにより、光出力を増大させることができる。光源の
広帯域化に関しては、活性層３を多重量子井戸構造で形
成することにより、実現することができる。例えば、井
戸層の厚さを異ならせた不均一量子井戸構造を用いれば
よい。具体例としては、多重量子井戸構造として７周期
構造を用いると、７周期構造の井戸層（膜厚約２〜７ｎ
ｍ、ＩｎＧａＡｓ層）と、バリア層（膜厚約８ｎｍ、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層）の井戸層の厚さを順次７ｎｍから２ｎ
ｍに変えた層で形成すると、広帯域化を図ることができ
る。

【００５０】図６（ａ）は図４に示した波長可変型光送
信器に用いられる広帯域光源の平面図、図６（ｂ）は図
６（ａ）の左側面図、図６（ｃ）は図６（ａ）の右側面
図、図６（ｄ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【００５１】この広帯域光源は、二つの光を取り出すた
めの光源である。すなわち、略矩形断面形状の上部第２
クラッド層５−１、５−２、コンタクト層６−１、６−
２及び上部電極７−１、７−２を、一方の端面１０から
他方の端面１１に向かって二つ並列に分離して設けた構
造となっている。このように二つ並列に設けることによ
り、インコヒーレントな光を矢印１７−１、１７−２方
向に出射することができる。端子９−１、９−２へ注入
する電流Ｉ_L1、Ｉ_L2を独立に調節することによって光出
力と帯域特性とを制御することができる。なお、１２−
２ａ、１２−２ｂは無反射コーティング層である。この
広帯域光源はさらに二つ以上の光を取り出すようにして
もよい。

【００５２】本発明は上記実施の形態に限定されない。
まず、広帯域光源として、図５（ａ）〜（ｄ）、及び図
６（ａ）〜（ｄ）に示したようなインコヒーレントな光
を出射するスーパールミネッセントダイオード以外に、
発光ダイオード等を用いてもよい。また、チューナブル
フィルタの中心波長を調節する方法として、外力を加え
た状態で温度を変化させて中心波長を調節するようにし
てもよく、これとは逆に温度を所定の値に保っておき外
力を変化させて中心波長を調節するようにしてもよい。
波長帯は１．５μｍ帯に限らず１．３μｍ帯あるいはそ
れよりも短波長帯を用いてもよい。すなわち、広帯域光
源はＩｎＰ系基板以外にＧａＡｓ系基板を用いて形成し
てもよい。

【００５３】以上本発明によれば (1) 任意の波長を選択して情報信号を送信することがで
きる。

【００５４】(2) 受信側のリクエストに応じて波長を選
択して送信することができる。

【００５５】(3) クロストークや通信品質の劣化が生じ
にくい。

【００５６】(4) 各光送信器にそれぞれ異なった波長の
信号光を割当て情報信号を送信することができるので、
情報の秘匿性を保つことができる。

【００５７】(5) 選択した波長を一定に制御することが
できるので、通信品質の劣化が生じにくい。

【００５８】(6) 非常に広い波長域の中から所望の波長
の信号光を選択し、その信号光を搬送波として情報信号
を載せて伝送することができる。

【００５９】(7) 安価な光送信器を提供することができ
る。

【００６０】(8) 高出力の光送信器を提供することがで
きる。

【００６１】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００６２】任意の波長の信号光を選択することがで
き、その選択された信号光を光変調して送出することが
できる波長可変型光送信器の提供を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波長可変型光送信器の一実施の形態を
示すブロック図である。

【図２】本発明の波長可変型光送信器の他の実施の形態
を示すブロック図である。

【図３】本発明の波長可変型光送信器の他の実施の形態
を示すブロック図である。

【図４】本発明の波長可変型光送信器の他の実施の形態
を示すブロック図である。

【図５】（ａ）は本発明の波長可変型光送信器に用いら
れる広帯域光源の平面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図、
（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線
断面図である。

【図６】（ａ）は図４に示した波長可変型光送信器に用
いられる広帯域光源の平面図、（ｂ）は（ａ）の左側面
図、（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−
Ｂ線断面図である。

【図７】従来の波長固定型波長多重用光送信器を示すブ
ロック図である。

【図８】従来の波長可変光源の構成図である。

【符号の説明】

２０ 広帯域光源 ２１、２６、２９ 駆動回路 ２４ チューナブルフィルタ ２５ 温度調節器 ２８ 光変調器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 広帯域光源と、該広帯域光源の出射光か
   ら所望波長の光を選択的に取り出すチューナブルフィル
   タと、上記所望波長の光を変調して変調信号光を出力す
   る光変調器とを備えたことを特徴とする波長可変型光送
   信器。
2. 【請求項２】 広帯域光源と、該広帯域光源の光から所
   望波長の光を選択的に取り出すチューナブルフィルタ
   と、上記所望波長の出射光を変調して変調信号光を出力
   する光変調器と、上記チューナブルフィルタの選択波長
   を調節する調節手段と、上記光変調器から変調信号光の
   一部を取り出す光タップ回路と、該光タップ回路で取り
   出された変調信号光と基準波長とを比較し、出力信号を
   上記調節手段にフィードバックして選択した所望波長を
   一定に制御する波長モニタ回路とを備えたことを特徴と
   する波長可変型光送信器。
3. 【請求項３】 広帯域光源と、該広帯域光源からの出射
   光から所望波長の光を選択的に取り出す少なくとも二つ
   のチューナブルフィルタと、上記所望波長の光をそれぞ
   れ変調して変調信号光を出力する少なくとも二つの光変
   調器と、両光変調器からの変調信号光を合波する光合波
   器とを備えたことを特徴とする波長可変型光送信器。
4. 【請求項４】 上記チューナブルフィルタが、ファイバ
   型あるいは導波路型のグレーティングフィルタである請
   求項１から３のいずれかに記載の波長可変型光送信器。
5. 【請求項５】 上記広帯域光源が、インコヒーレントな
   光を出射する光源である請求項１から４のいずれかに記
   載の波長可変型光送信器。