(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信器（１）と、該送信器から送出されたビーム（２）をさらに転送するためのマルチモード光導波路（３）とを有している送信装置において、
前記送信器（１）は、複数の個別のレーザー（１２ａ〜１２ｄ）を含んでおり、
前記個別のレーザーは二次元的レーザーアレイ（１４）に含まれており、励起の際に位相結合されたビーム成分（１９ａ〜１９ｄ）が発せられ、
前記ビーム成分（１９ａ〜１９ｄ）は、共にマルチモード光導波路（３）内に入射されることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記ビーム成分（１９ａ〜１９ｄ）は、前記マルチモード光導波路（３）の光軸に対して対称的に入射される、請求項１記載の送信装置。
【請求項３】
前記ビーム成分（１９ａ〜１９ｄ）は、前記マルチモード光導波路（３）への入射前にビーム成形要素（５）を貫通する、請求項１又は２記載の送信装置。
【請求項４】
前記ビーム成形要素（５）は、前記マルチモード光導波路（３）のコア（８）に対する個々のレーザー（１２ａ〜１２ｄ）の光学的結像の拡大に作用しており、その作用のもとでは主に送出されたビーム（２）がコアの中心（Ｚ）外に入射する、請求項３記載の送信装置。
【請求項５】
送出されたビーム（２）は主に、コア半径（Ｒ）の１０％〜５０％の領域に入射する、請求項４記載の送信装置。
【請求項６】
前記二次元的レーザーアレイ（１４）の形成が、個々のレーザー（１２ａ…１２ｂ）の領域における反射率がその他の介在領域の反射率と異なっているようなレーザーミラーを用いて行われている、請求項１から５いずれか１項記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送信器と、該送信器から送出されたビームをさらに転送するためのマルチモード光導波路とを有している送信装置に関している。特に本発明は、マルチモード光導波路を用いた高い伝送レートでの光学的データ伝送の分野に関している。
【０００２】
【従来の技術】
この種のデータ伝送では光学的モジュールが利用されており、このモジュールは、電気光学的送信器および／または受信器を含んでいる。この送信器ないし受信器は、アクティブな構成要素とも、電気光学的変換器とも称される構成ユニットを含んでおり、このユニットは、光学的活性領域（アクティブゾーン）において電気的な制御の際に光信号を生成して出射しており（送信器）、あるいは光学的活性領域における光信号の印加の際には電気的な信号を送出する（受信器）。送信モジュールにおける普及においてはレーザー送信器が用いられており、この場合高品質の比較的短い光学的信号又はパルスの生成のために高能率の送信器への要求が益々高まってはいるが、経済的な観点からも考慮を進める必要がある。
【０００３】
本発明は送信器と、該送信器から送出されたビームをさらに転送するためのマルチモード光導波路とを有している送信装置に関している。
【０００４】
この種の送信装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願  ＤＥ  １９６  ４５  １９５  Ａ１  明細書から公知である。この、マルチモード光導波路の一方の端部へ光を入力結合させるための公知の装置は、シングルモード光導波路からなる介在接続された付加的なピン状端部要素が用いられており、その端面がマルチモード光導波路の端部に当接されている。この端部要素の別の自由端面側には、入力結合される（例えばレーザーダイオードから送出された）光が集束される。
【０００５】
益々要求が高まっている非常に高い伝送レートに関しては、（例えば光導波路の他方の端部に設けられた受信器への送信すべき光信号の伝送のために）マルチモード光導波路を適用した場合、光を導くマルチモード光導波路のコアを最適に照明する必要性が生じる。別の側ではレーザー送信器の信号特性も広い作動領域に亘って規定の信号形態が得られ続けるようにしなければならない。そのため例えばデータ符号化に対して矩形パルスを用いる場合には、送出された光信号が可及的に理想的な矩形フォームを有していなければ、ビットエラーのないもしくはビットエラーの少ないデータ伝送を保証することはできない。
【０００６】
冒頭に述べたような公知の装置では、シングルモード光導波路からなるピン状端部要素が、後続するマルチモード光導波路内での励起されるモードの数を低減させる作用をしている。高い帯域幅を得ると共に、ピン状端部要素の外套面を漂遊する光による励起作用の排除のために、前記ピン状端部要素は、光を放出する領域を有している。この領域ではその外套面の周囲がこの外套部の材料の屈折率よりも高い屈折率の材料からなる外部コーティングを施されている。
【０００７】
前記公知装置は、ピン状端部要素の介在接続によって構造技術的に比較的複雑であり、マルチモード光導波路の光導波コアの端面や所定の有利なコア断面領域におけるモードの所期の励起が許容されない。しかしながら製造に起因して光導波コアは、その中心において悪化する光導波性を有しており、比較的大きな半径領域よりも少ない光量しか伝送できないので、周辺領域でもコアの所期の励起が望まれる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前述したような従来技術の欠点に鑑みこれを解消すべく改善を行うことである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、送信器は、複数の個別のレーザーを含んでおり、前記個別のレーザーは二次元的レーザーアレイに含まれており、励起の際に位相結合されたビーム成分が放出され、前記ビーム成分は、共にマルチモード光導波路内に入射されるように構成されて解決される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
それに対する適切な複数の個別のレーザーを含んだ送信器は、レーザーの基本的な物理的特性の研究との関連において、例えば公知文献“ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｂｅａｍｓ  ｆｒｏｍ  ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｌａｓｅｒ  ａｒｒａｙｓ，  Ｐ．Ｌ．Ｇｏｕｒｌｅｙ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｒｉｌ．  Ｐｈｙｓ．  Ｌｅｔｔ．  ５８（９），  ４．  Ｍａｒｚ  １９９１，  Ｓ．８９０−８９２”から公知である。この文献ではアクティブに作動されるレーザーではなくて、ビーム送出のためにいわゆる“光ポンピング”によって励起されるレーザーの二次元的配置構成が、発生する近視野と遠視野に関して述べられている。ここではそのようなレーザーアレイのアクティブな作動に関する示唆、特に高い伝送レートでのデータ伝送に関する示唆は述べられていない。
【００１１】
それに対して本発明の重要な特徴は、複数の並列な、例えば１μｍ〜２μｍの狭い間隔で配設され、同じ電気的制御信号で制御される個別のレーザによる同時的なアクティブ動作にある。１つの共通な配置構成（アレイ）にあるこれらの個別レーザーの構成は、例えば垂直発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）の上方および／または下方のレーザーミラーの構造化によって実現できる。その際具体的には、既に反射レベルにおける僅かな相違で個々のレーザーを特定するのには十分である。（例えば個々のレーザー（個別レーザー）の領域における９９．５％、残りの介在領域の９８％）。この構造化の代替的または付加的な手段によれば、個々のレーザーの制御のための電極をマスクとして構成するかまたは活性領域が相応に構造化される。本発明による装置のさらなる重要な特徴は、個々のレーザーが同一的なジオメトリと製造プロセスに基づいて同じ動特性を有することである。
【００１２】
個々のレーザーの狭い近接状態によってレーザー相互間での結合が次のように行われる。すなわち上位に置かれた二次元的位相結合された振動状態が生じるように行われる。この振動状態においては、縦方向及び横方向でシングルモードのビームが可能である。本発明では、このシングルモード性が変調特性に結び付くという事実に着目したものであり、これはデジタルデータ伝送に対する良好なパルス波形を提供し、さらに伝送レートないし伝送容量の著しい向上を示すものである。
【００１３】
この種の個別レーザーを用いた配置構成によれば、遠視野が形成でき、マルチモード光導波路の帯域幅が良好に効率よく利用できる。
【００１４】
マルチモード光導波路の伝送特性の特に良好な効率のよい利用は、ビーム成分をマルチモード光導波路の光軸に対して対称的に入射させることによって得られる。
【００１５】
個々のレーザーの幾何学的な配置構成、例えば２×２のマトリクス状の配置構成は、ビーム形状を送信器とマルチモード光導波路端部との間に配置されるビーム成形要素によって可能となる。
【００１６】
その際このビーム成形は有利には次のように行われる。すなわち送出されたビームが主にコア中心外に入射されるように行われ、特に有利には、コア半径の１０％〜５０％の領域内で行われる。この領域では通常はマルチモード光導波路の製造プロセスと選択プロセスに基づいて特に高い伝送レートが達成される。
【００１７】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。
【００１８】
図１によれば、送信装置はレーザー送信器１を含んでいる。このレーザー送信器は、それ自体公知の電気的な制御のもとでビーム２を送出する。このビーム２は、マルチモード光導波路３までのその経路上でレンズ形状のビーム成形要素５を貫通している。それによってこのビーム２は、成形されてマルチモード光導波路３の光導波コア７の端面６に入射する。以下でも詳細に説明するように、ビーム２は、実際には個々のレーザーの複数のビーム成分からなっており、これらは位相結合された振動状態にある。光導波路３は、中心に光軸８を有している。送信器１のビーム照射端面９はが図２では拡大して示されている。
【００１９】
図２は、２×２マトリックス状に配設された個々のレーザー１２ａから１２ｄが示されており、それらの直径はそれぞれ約３〜５μｍである。共通のレーザーアレイ１４内に配置されている個々のレーザー１２ａ〜１２ｄは、電気的な制御のもとで相応の光信号（レーザーパルス）を発する。これらのレーザー（例えば１２ａ〜１２ｄ）の間には不活性領域（インアクティブ領域）１５，１６が存在し、それらの領域によって個々のレーザーは相互に機能的に分離されている。この分離は例えば次のことによって行われてもよい。すなわち個々のレーザーの形成のために被着されたミラー層をレーザーの領域においてより高い反射率にし（例えば９９．５％）、それらの間の介在領域１５，１６はそれよりも僅かだけ低くする（例えば９８％）ことによって行われてもよい。しかしながら個々のレーザーの構造化と分離を、例えば制御のための相応の電極をマスクとしても用い、介在する領域１５，１６を覆うようにして行うことも可能である。
【００２０】
個々のレーザーは共通の基板または出力側材料１８上に形成されてもよい。適切なレーザーアレイの形成は、例えば冒頭に述べた公知文献“Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８（９），１９９１，Ｐ８９０−８９２”にも記載されている。個々のレーザー１２ａ〜１２ｄが並列的に同じ制御信号で作動される場合には、レーザー相互の狭い近接性に基づいてレーザー相互の結合が生じ、それに伴って図２に概略的に示されているようなレーザー毎のビーム成分１９ａ〜１９ｄの結合が生じる。このような結合によって、上位に配置される二次元的位相結合振動状態が形成され、これは縦方向及び横方向のでのシングルモードのビームを可能にする。この単一モード性は、デジタルデータ伝送に対して有利なパルス波形を提供する変調特性に結び付く。
【００２１】
図３に示されているように、ビーム成形要素５（図１）により、図２に示されているレーザーアレイでの、マルチモード光導波路３のコア７の端面６上での結像が生じる。この図３に示されている周面２０は光導波コア７の境界を示しており、この直径は通常のマルチモード光導波路の場合には、約６２．５μｍである。前述したような配置構成によって、個々のビーム成分１９ａ〜１９ｄ（図２）は、コア中心Ｚないし長手軸８（光軸）に対して対称的におかれ、ビーム点１９Ａ〜１９Ｄとして、コア中心Ｚから延びたコア半径Ｒの約１０〜５０％の領域内に結像される。この入力結合によって、当該マルチモード光導波路の帯域幅は特に良好に効率よく利用される。
【００２２】
マルチモード光導波路でのデータの伝送に対する本発明による配置構成によって行われる位相結合された複数のシングルモードの個別レーザーの利用によって、変調特性に関するシングルモード性の利点が、一方ではマルチモード光導波路のコア周辺でのより高いモードの所期の励起によって得られ、他方では最も簡単な手段の組合わせによって得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による送信装置を概略的に示した図である。
【図２】２×２マトリクスのレーザーアレイのもとでのビーム特性を示した図である。
【図３】図２によるマトリクスでの光学要素によって拡大された、マルチモード光導波路の光導波コアに対する結像を表した図である。
【符号の説明】
１      送信器
２      ビーム
３      マルチモード光導波路
５      ビーム成形器
６      端面
７      コア
【図１】
0003554247.tif 000002
【図２】
0003554247.tif 000003
【図３】
0003554247.tif 000004