(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用いる半導体光増幅装置であって、アレイ状に配置して構成されるｎ＋１個の半導体光増幅器と、前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のうちの一つからの自然放出光の光パワーをモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段でモニタされる光パワーが一定となるように前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御する自動利得調整回路とを有することを特徴とする半導体光増幅装置。
【請求項２】
前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のうちの一つを、前記モニタ手段によって前記自然放出光の光パワーがモニタされるモニタ専用回路としたことを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅装置。
【請求項３】
前記半導体光増幅器を光ゲートとして用いるようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体光増幅装置。
【請求項４】
半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用いる半導体光増幅装置の利得調整方法であって、アレイ状に配置して構成されるｎ＋１個の半導体光増幅器のうちの一つからの自然放出光の光パワーをモニタし、そのモニタされる光パワーが一定となるように前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御することを特徴とする利得調整方法。
【請求項５】
前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のうちの一つを、前記自然放出光の光パワーがモニタされるモニタ専用回路としたことを特徴とする請求項４記載の利得調整方法。
【請求項６】
前記半導体光増幅器を光ゲートとして用いるようにしたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の利得調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体光増幅装置及びそれに用いる利得調整方法に関し、特に半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器の利得調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、種々の光通信・交換システムにおいては、光増幅器が多く適用されている。このうち、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）は半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバイアスし、外部からの入射光に対して増幅器として動作させるものである。半導体光増幅器は小型、広い利得波長帯域幅、高飽和出力、アレイ化／集積化が可能である等の特徴を持ち、大規模な光交換システムへの応用が期待されている。
【０００３】
大規模な光交換システムにおいてはその内部で各入力ポートの光のパワーが揃っていることが重要になる。しかしながら、半導体光増幅器の利得は周囲の温度、入射光の偏光状態等によって変化する。
【０００４】
したがって、半導体光増幅器をシステム内で用いる際には、半導体光増幅器の利得の安定化が不可欠であり、システム内には多くの半導体光増幅器が用いられるため、小型・安価である必要がある。
【０００５】
上記の利得調整方法としては、特開昭５９−１００４６号公報に記載されているように、一つの半導体光増幅器に関して一つの光モニタと、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ：自動利得調整）回路とを設ける方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の半導体光増幅器では、上記公報記載の方法の場合、光モニタとＡＧＣ回路とを設けているので．  これが装置の大型や高コスト化を招く原因となっている。
【０００７】
また、光モニタへの入力光を信号光から分岐しているため、仮に一つの光モニタで複数の半導体光増幅器を制御しようとすると、モニタしている信号光のみに分岐による損失が生じ、光パワーを同じにすることができない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、装置の大型や高コスト化を招くことなく、構成する半導体光増幅器の利得を常に一定に保つことができる半導体光増幅装置及びそれに用いる利得調整方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による半導体光増幅装置は、半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用いる半導体光増幅装置であって、アレイ状に配置して構成されるｎ＋１個の半導体光増幅器と、前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のうちの一つからの自然放出光の光パワーをモニタするモニタ手段と、前記モニタ手段でモニタされる光パワーが一定となるように前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御する自動利得調整回路とを備えている。
【００１０】
本発明による半導体光増幅装置の利得調整方法は、半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用いる半導体光増幅装置の利得調整方法であって、アレイ状に配置して構成されるｎ＋１個の半導体光増幅器のうちの一つからの自然放出光の光パワーをモニタし、そのモニタされる光パワーが一定となるように前記ｎ＋１個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御している。
【００１１】
すなわち、本発明の半導体光増幅装置は、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）をアレイ状に配置して構成され、そのうちの一つの半導体光増幅器の自然放出光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の光パワーをモニタし、自動利得調整（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）回路でｎ＋１個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御している。これによって、入力する光信号に対して一定の利得を提供することが可能となる。
【００１２】
具体的に、本発明の半導体光増幅装置では、ｎ＋１個の半導体光増幅器がアレイ状に配置されて構成されており、その特性は均一である。光モニタは一つのモニタ用半導体光増幅器に接続され、そのモニタ用半導体光増幅器から出力される自然放出光の光パワーをモニタする。自動利得調整回路は光モニタに接続され、そのモニタ信号の光パワーが一定となるように、ｎ＋１個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御する。これによって、装置の大型や高コスト化を招くことなく、全ての半導体光増幅器の利得を常に一定に保つことが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による半導体光増幅装置の構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例による半導体光増幅装置はアレイ状に配置されたｎ＋１個の半導体光増幅器（ＳＯＡ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）１１−１〜１１−（ｎ＋１）と光モニタ１２とからなるアレイＳＯＡ（半導体光増幅器）１と、自動利得調整（ＡＧＣ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）回路２とから構成されている。
【００１４】
ｎ＋１個の半導体光増幅器１１−１〜１１−（ｎ＋１）は入力光信号を増幅するｎ個の半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎと一つのモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）とから、１チップ毎に切離されることなく、アレイ状に構成されている。
【００１５】
光モニタ１２はモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）に接続され、モニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）から出力される自然放出光（ＡＳＥ：Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の光パワーをモニタする。自動利得調整回路２は光モニタ１２からの自然放出光の光パワーが一定となるように、モニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）のバイアス電流を制御するとともに、ｎ個の半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎのバイアス電流をモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）のバイアス電流と同じように制御する。
【００１６】
ｎ個の半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎとモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）とは１チップ毎に切離されてなく、アレイ状になっているので、その特性は均一であり、半導体光増幅器の利得は自然放出光の出力パワーに正比例している。そのため、光モニタ１２によってモニタされたモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）から出力される自然放出光の出力パワーをモニタして一定にすることによって、半導体光増幅器の利得を一定にすることができる。
【００１７】
光モニタ１２は、通常のＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）に用いられるモニタ用ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）と同様に、モノリシックに構成され、モニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）から出力される自然放出光をモニタする。
【００１８】
自動利得調整回路２は光モニタ１２でモニタされた自然放出光の光パワーが一定になるように、モニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）のバイアス電流を制御するとともに、他の半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎのバイアス電流もモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）と同様に制御する。
【００１９】
半導体光増幅器１１−１〜１１−（ｎ＋１）の利得は温度等によって変化するが、半導体光増幅器１１−１〜１１−（ｎ＋１）は１チップ毎に切離されてなくアレイ状になっており、その特性が同じであるため、モニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）から出力される自然放出光の光パワーを光モニタ１２でモニタし、自動利得調整回路２で自然放出光の光パワーが一定になるようにバイアス電流を制御することによって、モニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）の利得を一定にするとともに、他の半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎの利得を、同じように制御されたバイアス電流を入力することによって一定とする。
【００２０】
図２は本発明の一実施例による半導体光増幅装置を用いた光交換システムのインラインアンプの構成を示すブロック図である。この図２を参照して本発明の一実施例による半導体光増幅装置を光交換システムのインラインアンプとして利用した場合の動作について説明する。
【００２１】
光ＳＷ（スイッチ）３からの光パワーの揃ったｎ個の入力信号光は半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎに入力されて増幅される。半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎ及びモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）はアレイ状になっているため、その特性が均一であり、各光信号の利得は同じである。
【００２２】
しかしながら、半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎ及びモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）の利得は温度等によって変化するので、アレイ状でかつ特性が同じであるモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）から出力される自然放出光の光パワーを光モニタ１２でモニタし、自動利得調整回路２で自然放出光の光パワーが一定になるようにバイアス電流を制御することによって、モニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）の利得を一定にするとともに、他の半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎの利得を、上記と同じように制御されたバイアス電流を入力させることによって一定とする。
【００２３】
上記のようにして、自動利得調整回路２からのバイアス電流によって制御される半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎ及びモニタ用半導体光増幅器１１−（ｎ＋１）は温度等が変化しても、常に一定の利得が得られる。したがって、半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎに入力された光パワーの揃ったｎ個の光信号は温度等に左右されず、同じ利得を得て、常に一定のパワーで出力されることとなる。
【００２４】
このように、ｎ個の半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎの出力光パワーを常に一定にすることができる。したがって、温度等が変動しても全ての出力が同じ光パワーであるため、光受信器側で光パワーのダウンや急激な変動等によって、エラーが発生することはない。このため、光交換機への応用が期待される。
【００２５】
また、ｎ＋１個の半導体光増幅器１１−１〜１１−（ｎ＋１）をアレイ状にしているため、半導体光増幅器自体の特性のばらつきをなすことができる。このため、一つの光モニタ１２でｎ＋１個の半導体光増幅器１１−１〜１１−（ｎ＋１）の利得を一括制御することができる。
【００２６】
さらに、一つの光モニタ１２でｎ＋１個の半導体光増幅器１１−１〜１１−（ｎ＋１）の利得を一括制御することができるので、大幅な小型化や低価格化を図ることができる。
【００２７】
さらにまた、半導体光増幅器を用いているため、通常のＬＤとは異なり、インラインで光をモニタすることができないが、モニタ用のチャネルを設けることで可能となる。これによって、光信号の出力を分岐する必要がなくなり、信号光の損失をなくすことができる。
【００２８】
図３は本発明の他の実施例による半導体光増幅装置の構成を示すブロック図である。図３において、本発明の他の実施例による半導体光増幅装置は、ｎ＋１個の半導体光増幅器１１−１〜１１−（ｎ＋１）と自動利得調整回路２との間にゲート制御回路４−１〜４−（ｎ＋１）を設けた以外は図１に示す本発明の一実施例による半導体光増幅装置と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。
【００２９】
本実施例では、ｎポートの光パワーの揃った光入力信号が半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎに入力される。半導体光増幅器１１−１〜１１−ｎは任意の光信号のみを通過させる光ゲート機能を有する。光ゲートのＯＮ／ＯＦＦ信号は自動利得調整回路２に接続されたゲート制御回路４−１〜４−ｎによって、利得制御信号とともに出力される。
【００３０】
このため、異なるゲートをＯＮしてもその出力パワーは一定である。これによって、半導体光増幅器を光ゲートとして用いることで、一定のパワーを出力する光スイッチとして利用することができるという新たな効果を得られる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、半導体レーザの利得機能を利用し、注入電流を発振しきい値以下にバイアスして外部からの入射光に対して増幅器として動作させる半導体光増幅器を用いる半導体光増幅装置において、アレイ状に配置して構成されるｎ＋１個の半導体光増幅器のバイアス電流を一括制御することによって、装置の大型や高コスト化を招くことなく、構成する半導体光増幅器の利得を常に一定に保つことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による半導体光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例による半導体光増幅装置を用いた光交換システムのインラインアンプの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の他の実施例による半導体光増幅装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  アレイ半導体光増幅器
２  自動利得調整回路
３  光スイッチ
４−１〜４−（ｎ＋１）  ゲート制御回路
１１−１〜１１−ｎ  半導体光増幅器
１１−（ｎ＋１）  モニタ用半導体光増幅器
１２  光モニタ
【図１】
0003606183.tif 000002
【図２】
0003606183.tif 000003
【図３】
0003606183.tif 000004