(57)【要約】【課題】本発明は、短波長および長波長の光ファイバ長帯域幅を広げるデバイスおよび方法を提供する。【解決手段】本発明は、レーザ・ダイオードと、レーザ・ダイオードの後に極めて接近して直接接続された半導体光増幅器とを含む光送信パッケージ・デバイスを提供する。半導体光増幅器は、レーザ・ダイオードからの光波長をフィルタリングおよび整形するよう、周波数領域において動作するようになっている。半導体光増幅器は、半導体光増幅器の増幅閾値未満にバイアスされる。デバイスはさらに、光スプリッタを含むフィードバック回路を含むとよい。フィードバック回路は、半導体光増幅器からの整形された光出力をサンプリングし、半導体光増幅器およびレーザ・ダイオードのうちの一方または両方を動的に調節する。マルチモード・ファイバの場合、本発明は、ファイバへの制御されたオフセット送出を提供する追加の能力と、特殊な光コネクタなしでモード雑音を制御する能力とを提供する。【選択図】図１
2010507240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ・ダイオードと、
半導体光増幅器であって、前記レーザ・ダイオードに直接接続されている、前記半導体光増幅器と、
を含む光送信デバイスであって、
前記半導体光増幅器は、前記レーザ・ダイオードからの光出力をフィルタリングおよび整形するよう、周波数領域において動作するようになっており、
前記半導体光増幅器は、前記半導体光増幅器の増幅閾値未満にバイアスされる、
デバイス。
【請求項２】
前記半導体光増幅器は、前記光出力が前記半導体光増幅器により受け取られるときに前記光出力が損失を示さないよう、前記レーザ・ダイオードに隣接して配置される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記デバイスは、
前記半導体光増幅器に接続された光スプリッタを含むフィードバック回路
をさらに含み、
前記フィードバック回路は、前記半導体光増幅器からの整形された光出力をサンプリングし、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つを動的に調節するようになっている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記フィードバック回路は、制御回路に接続されており、前記制御回路は、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つから選択されたバイアス電圧を調節するようになっている、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記フィードバック回路は、制御回路に接続されており、前記制御回路は、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つから選択された駆動電流を動的に調節するようになっている、請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】
レーザ・ダイオードと、
動作可能なように前記レーザ・ダイオードに接続され、オフセットされている半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器に接続されたマルチモード・ファイバと、
を含む、光送信デバイスであって、
前記半導体光増幅器は、前記レーザ・ダイオードの所定量の光出力が前記マルチモード・ファイバへ結合されるよう、前記レーザ・ダイオードの中心点から制御量オフセットされ、
前記半導体光増幅器は、前記レーザ・ダイオードからの光出力をフィルタリングおよびスペクトル整形するよう、周波数領域において動作するようになっている、
デバイス。
【請求項７】
半導体光増幅器は、前記オフセットから、整形された光出力を生成するようになっており、前記光出力は、前記マルチモード・ファイバの選択された複数モードへ優先的に送出される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記ダイオードと前記増幅器とは、介在する光コネクタなしで接続されている、請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
前記デバイスは、
前記半導体光増幅器に接続された光スプリッタを含むフィードバック回路
をさらに含み、
前記フィードバック回路は、前記半導体光増幅器からの整形された光出力をサンプリングし、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つを動的に調節するようになっている、
請求項６に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記フィードバック回路は、制御回路に接続されており、前記制御回路は、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つから選択されたバイアス電圧を調節するようになっている、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記フィードバック回路は、制御回路に接続されており、前記制御回路は、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つから選択された駆動電流を動的に調節するようになっている、請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
光送信デバイスを動作させる方法であって、
レーザ・ダイオードを、半導体光増幅器に直接接続するステップと、
前記レーザ・ダイオードから光出力を発生させるステップと、
前記レーザ・ダイオードに直接接続された前記半導体光増幅器によって、前記光出力を受け取るステップと、
整形された光出力を生成するために、前記光出力を前記半導体光増幅器へ送出することによって前記光出力をスペクトル・フィルタリングするステップと、
前記レーザ・ダイオードから発生し、前記半導体光増幅器により受け取られた前記光出力の波長を整形するステップと、
を含む方法。
【請求項１３】
前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方を、動的に調節するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記動的に調節するステップは、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方のバイアス電圧から選択された前記バイアス電圧を調節するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記動的に調節するステップは、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方の駆動電流から選択された前記駆動電流を調節するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
光送信デバイスを動作させる方法であって、
レーザ・ダイオードを、半導体光増幅器に直接接続するステップと、
前記レーザ・ダイオードから光出力を発生させるステップと、
前記レーザ・ダイオードを備える前置増幅器構成において、前記レーザ・ダイオードの直後に位置する半導体光増幅器によって、前記光出力を受け取るステップと、
整形された光出力を生成するために、前記光出力を前記半導体光増幅器へ送出することによって前記光出力をスペクトル・フィルタリングするステップと、
前記レーザ・ダイオードと、前記半導体光増幅器とを、意図的にオフセットするステップと、
前記半導体光増幅器によって、前記レーザ・ダイオードの前記光出力の波長を整形するステップと、
を含む、前記方法であって、
前記意図的にオフセットするステップは、マルチモード・ファイバにおけるモード・コンディショニングを容易にする、
方法。
【請求項１７】
前記半導体光増幅器を、前記レーザ・ダイオードの中心点から制御量オフセットし、前記整形された光をマルチモード・ファイバへ送出することによって、所定量の前記光出力を前記マルチモード・ファイバに結合するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方を、動的に調節するステップをさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記動的に調節するステップは、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方のバイアス電圧から選択された前記バイアス電圧を調節するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記動的に調節するステップは、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方の駆動電流から選択された前記駆動電流を調節するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、全般的に高速データ通信プロトコルに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ通信産業全体にわたって、ファイバ・チャネル・プロトコル（ＦＣＰ：Ｆｉｂｒｅ  Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）およびファイバ・コネクティビティ（ＦＩＣＯＮ：Ｆｉｂｅｒ  Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ）（ＩＢＭ社の登録商標）プロトコルが、ネットワーク構築、ストレージおよび関連用途に使用されている。本願明細書で説明される本発明の開示は、これらのプロトコルの物理層の特性に関するため、当業者には当然のことながら、本開示においてＦＣＰという用語は、ＦＩＣＯＮ（ＩＢＭ社の登録商標）という用語と置き換えることができる。ＡＮＳＩにより定義された、いくつかのデータ速度で動作するＦＣＰプロトコルに関し、複数の光ファイバ・リンクが定義されている。現在は１Ｇｂｉｔ／ｓおよび２Ｇｂｉｔ／ｓのリンクが最も広く使用されているが、４Ｇｂｉｔ／ｓ以上などさらに速いデータ速度も現れ始めている。ＦＣＰが、コンピュータ・ネットワークを可能にするのに不可欠なものとして確立したため、より大きな帯域幅のＦＣＰリンクが採用されれば有益であると考えられる。ＦＣＰは、シングルモード・ファイバ上で１０ｋｍまで、４Ｇｂｉｔ／ｓのデータ速度をサポートすると定義されている。長波長（ＬＸ：ｌｏｎｇ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）源（例えば中心波長１３００ｎｍ）のシングルモード・ファイバ上で、４Ｇｂｉｔ／ｓ以上のデータ速度を費用対効果が高く効率的な方法で実装することは、いまだ課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
４Ｇｂｉｔ／ｓのデータ速度をサポートする１つの方法は、分布帰還型（ＤＦＢ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザを使用することによる。ＤＦＢレーザは、シングルモード・ファイバ上で１０ｋｍの４Ｇｂｉｔ／ｓデータ速度をサポートできるが、ファブリ・ペロ・レーザに比べて費用がかかる傾向がある。ファブリ・ペロ（ＦＰ：Ｆａｂｒｙ−Ｐｅｒｏｔ）レーザは、データ速度が遅くＦＣＰリンクが短い（例えば３〜５ｋｍ）方が、信頼性をもって使用される。１０ｋｍを超えて４Ｇｂｉｔ／ｓの速度でＦＰレーザを機能できるようにするためには、ＦＣＰ標準に準拠するようさらに複雑な設計が必要となる。
【０００４】
短波長（ＳＸ：ｓｈｏｒｔ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）光パルスならびにＬＸパルスは、短波長（ＳＸ）光源（例えば８５０ｎｍ）を用いるマルチモード・ファイバ上で４Ｇｂｉｔ／ｓ以上のデータ速度を実装した状態で光パルスがヒューザ（ｆｕｓｅｒ）を下流へ伝播するにつれ、過度の分散を示す。分散は、レーザの中心波長とスペクトル幅とに応じて決まる。ＬＸリンクの１０ｋｍに対し、ＳＸリンクは、一般的に、１００〜３００メートルの範囲に定められている。相当に短い光リンクでも、分散は、ＢＥＲのパフォーマンスの制限要因である。
【０００５】
光通信リンクは、ストレージ・エリア・ネットワークでの障害回復などの用途向けに、それらの距離を延ばすべく増幅（例えば半導体光増幅器、半導体レーザ増幅器、ドープ・ファイバ増幅器など）を必要とする。この点で、半導体光増幅器（ＳＯＡ：ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の有用性が証明されている。ＳＯＡは、光励起されたインライン型半導体レーザ・ダイオード（ｉｎ−ｌｉｎｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｌａｓｅｒ  ｄｉｏｄｅ）によく似た機能をする。極端に長い距離を要する従来の用途において、ＳＯＡの最も望ましい従来の特徴は、高利得である。従来のＳＯＡは、対応する入力デバイス（および場合によって、可能な波長多重）が広範囲になるよう、広いスペクトル幅で設計されている。ＳＯＡは、光／電気変換を必要とすることなく入力光信号を増幅する。
【０００６】
ＳＯＡ自体は、鏡を用いた光キャビティを使用して光信号の伝播方向における利得に影響を及ぼすファブリ・ペロ半導体レーザ・ダイオードに構造が非常に似ている。利得媒質中の有効経路長を長くし、従って利得全体を増加させるために、鏡が使用される。ＳＯＡは、添加ファイバ増幅器などの他の光増幅技術と比較して、潜在的利点をもたらし得る。なお、本願明細書で開示される本発明は、当業者に既知であるもののように、任意の半導体光増幅器、すなわち、閾値設定に関してバイアスをかけることができ、レーザ・パッケージと容易に一体化できる増幅器を用いて実践されればよい。ＳＯＡは、共通のチップまたは基盤上で他の半導体デバイスとモノリシックに統合すること、および低費用で大量生産することができる。ＳＯＡは、１３００ｎｍおよび８５０ｎｍを含む様々な波長の光を容易に増幅することができる。ＳＯＡは、ＦＣＰなどのデータ通信システムで最も広く使用されている１３００ｎｍおよび８５０ｎｍの波長範囲（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｗｉｎｄｏｗｓ）を増幅する低費用の解決策である（イーサネット（Ｒ）を含む他の業界標準も同じ波長範囲を使用する）。ＳＯＡは、利得クランプ型の構成において使用されることが多い。ＳＯＡは、達成可能距離を最適化するために長距離光リンクの中間付近に配置されることもある。
【０００７】
参照によって本願明細書に引用したものとする、米国特許第６６７４７８４号明細書では、分布帰還型レーザ・デバイスが開示されている。参照によって本願明細書に引用したものとする、米国特許第６５８４１２６号明細書では、チューナブル・ファブリ・ペロ・レーザ・デバイスおよび垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ）デバイスが開示されている。参照によって本願明細書に引用したものとする、米国特許第６８９４８３３号明細書では、レーザ出力を増幅するために使用される半導体光増幅器が開示されている。参照によって本願明細書に引用したものとする、米国特許第６８３９４８１号明細書では、マルチモード光ファイバ・システムが開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述のことを考慮して、本発明の実施形態は、ＳＸおよびＬＸ光ファイバ長の帯域幅を広げるデバイスおよび方法を提供する。本発明は、レーザ・ダイオードと、レーザ・ダイオードに直接接続されるかまたは極めて近接して、レーザ・ダイオードの直後に配置された半導体光増幅器とを含む光送信パッケージ・デバイス（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｐａｃｋａｇｅ  ｄｅｖｉｃｅ）を提供する。本願明細書で説明されるこの構成は、レーザ・ダイオードを備える前置増幅器構成と呼ばれてもよい。半導体光増幅器は、レーザ・ダイオードからの光波長をフィルタリングおよび整形するよう、周波数領域において動作するようになっている。半導体光増幅器は、半導体光増幅器の増幅閾値未満にバイアスされる。デバイスはさらに、光スプリッタを含むフィードバック回路を含むとよい。フィードバック回路は、半導体光増幅器からの整形された光出力をサンプリングし、半導体光増幅器およびレーザ・ダイオードのうちの一方または両方を動的に調節する。
【０００９】
他の実施形態では、本発明の半導体光増幅器およびレーザ・ダイオードは、レーザ・ダイオードの所定量の光出力がマルチモード・ファイバに結合されるよう、レーザ・ダイオードの中心点から、制御量互いにオフセットされている。
【００１０】
さらに、本発明の半導体光増幅器は、１３００ｎｍまたは８５０ｎｍの公称中心波長にレーザ・ダイオードの周波数成分を制限する、周波数領域スペクトル・フィルタとして構成される。当業者には当然のことながら、ＦＩＣＯＮ（ＩＢＭ社の登録商標）リンクの物理層、およびより広く、任意の類似した光ファイバ・データ通信プロトコルに本願明細書の説明が当てはまるという理解の下、ＦＣＰという用語がこの説明全体で使用される。
【００１１】
本発明の技術によって、さらなる機能および利点が実現される。本発明のその他の実施形態および態様は、本願明細書で詳しく説明され、特許請求の範囲に記載されている本発明の一部とみなされる。利点および機能と共に本発明をより深く理解するために、説明および図面を参照されたい。
【００１２】
以下の説明および添付の図面と併せて考慮すれば、本発明の実施形態のこれらの態様およびその他の態様を、より深く認識および理解できる。なお、当然ながら、以下の説明は、本発明の好適な実施形態およびその数々の具体的な詳細事項を示すが、制限ではなく実例として与えられるものである。本発明の意図から逸脱せずに、本発明の実施形態の範囲内で多数の変更および修正を加えることができ、本発明の実施形態は、そのような修正すべてを含む。
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、単なる一例として添付の図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光ファイバの帯域幅を広げる光送信パッケージ・デバイスの概略図である。
【図２】マルチモード・ファイバの用途において光ファイバの帯域幅を広げる光送信パッケージ・デバイスの概略図である。
【図３】本発明の実施形態の好適な方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態ならびにその種々の機能および有利な詳細事項が、添付の図面に示され以下の説明で詳述される非限定的な実施形態を参照してさらに詳しく説明される。なお、図面に示される機能は、必ずしも一定の比率で拡大縮小して描かれたものではない。本発明の実施形態を不必要に不明瞭化しないよう、周知のコンポーネントおよび処理技術の説明は省略される。本願明細書で使用される例は、単に、本発明の実施形態を実践し得る方法を容易に理解できるようにし、さらに本発明の実施形態を当業者が実践できるようにすることを目的としている。したがって、本発明の実施形態の範囲を制限するものとして例を解釈するべきではない。
【００１６】
上述のように、光ファイバの帯域幅を広げることが依然として必要とされている。本発明の実施形態は、共通のパッケージ内で半導体光増幅器と組み合わされた既存のレーザ送信機を使用して光ファイバ長帯域幅を拡大するデバイスおよび方法を提供することによって、これを達成する。以下、図面、より詳しくは図１〜３を参照する。図面では、同じ参照文字は、複数の図面ににわたり一貫して一致する機能を示す。図面には、本発明の好適な実施形態が示されている。
【００１７】
図１の実施形態は、レーザ・ダイオード（１０２）と、レーザ・ダイオードを備える前置増幅器構成において、レーザに直接接続されるかまたは極めて近接して、レーザ・ダイオードの直後に配置されている半導体光増幅器（１０４）とを含む光送信パッケージ・デバイス（１００）を示す。半導体光増幅器は、レーザ・ダイオードからの光出力（１１２）をフィルタリングおよび整形するよう、周波数領域において動作するようになっている。半導体光増幅器は、半導体光増幅器の増幅閾値未満にバイアスされる。前置増幅器構成は、レーザ・ダイオードの光出力がレーザ・ダイオードの最大となるよう、半導体光増幅器をレーザ・ダイオードに隣接して配置することを含む。半導体光増幅器により提供され得る利得は、任意選択であり、ごくわずかであるか、または提供されない。半導体光増幅器は、増幅閾値未満にバイアスされ、レーザ・ダイオードの光出力のスペクトル特性の整形を提供する。
【００１８】
別の実施形態では、光送信パッケージ・デバイスはさらに、光スプリッタ（１１０）を含んだフィードバック回路（１０６）を含む。フィードバック回路は、半導体光増幅器からの整形された光出力（１１４）をサンプリングし、半導体光増幅器およびレーザ・ダイオードのうちの一方または両方を動的に調節する。フィードバック回路は、少なくとも１つの制御回路（１０８）に接続されており、制御回路（１０８）は、半導体光増幅器およびレーザ・ダイオードのうちの一方または両方の、バイアス電圧または駆動電流あるいはその両方を動的に調節する。
【００１９】
図２に示されている実施形態では、デバイスは、レーザ・ダイオード（１０２）と、レーザに直接接続されるかまたは極めて近接してレーザ・ダイオードの直後に接続され、オフセットされている半導体光増幅器とを含む。前記レーザ・ダイオード（２０２）は、レーザ・ダイオードからの所定量の光出力がマルチモード・ファイバ（２００）へ結合されるよう、レーザ・ダイオードの中心点から制御量オフセットされ、半導体光増幅器は、レーザ・ダイオードからの光出力をフィルタリングおよびスペクトル整形する（ｓｐｅｃｔｒａｌｌｙ  ｒｅｓｈａｐｅｓ）よう、周波数領域において動作するようになっている。半導体光増幅器からの整形された光出力（１１４）は、優先的に、マルチモード・ファイバの選択された複数モードへ送出される。この実施形態では、レーザ・ダイオードと、半導体光増幅器との間に、モード雑音を減らす光コネクタは必要ない。オフセットすることによりモード雑音を減らすことが可能になる。本発明のさらに別の実施形態では、オフセットは、光ファイバのコア径の５０％〜９０％の範囲である。
【００２０】
さらに別の実施形態では、オフセットされた半導体光増幅器を有するデバイスは、光スプリッタ（１１０）を含んだフィードバック回路（１０６）をさらに含む。フィードバック回路は、半導体光増幅器からの整形された光出力をサンプリングするようになっており、少なくとも１つの制御回路（１０８）に接続されている。制御回路（１０８）は、半導体光増幅器とレーザ・ダイオードとのうちの一方または両方の、バイアス電圧または駆動電流あるいはその両方を動的に調節する。
【００２１】
図３は、本発明の別の実施形態を示す。図３は、光ファイバの帯域幅を広げる方法の流れ図を示しており、レーザ・ダイオードを半導体光増幅器に直接接続すること（３００）と、レーザ・ダイオードから光出力を発生させること（３０１）と、レーザ・ダイオードを備える前置増幅器構成において、レーザ・ダイオードの直後に位置する半導体光増幅器により光出力を受け取ること（３０２）と、整形された光出力を生成するために、光出力を半導体光増幅器へ送出することにより光出力をスペクトル・フィルタリングすること（３０４）と、半導体光増幅器からの光出力の波長を整形すること（３０６）とが含まれる。本方法はさらに、半導体光増幅器またはレーザ・ダイオードのうちの一方または両方のバイアス電圧または駆動電流あるいはその両方を調節することによって、半導体光増幅器と、レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方を動的に調節することを含む（３０８）。
【００２２】
本方法の別の実施形態では、本方法はさらに、レーザ・ダイオードおよび半導体光増幅器を意図的にオフセットすることを含む。意図的にオフセットすることにより、マルチモード・ファイバにおけるモード・コンディショニング（ｍｏｄｅ  ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）が容易になる。さらに別の実施形態では、本方法は、半導体光増幅器を、レーザ・ダイオードの中心点から制御量オフセットして、整形された光をマルチモード・ファイバへ送出することによって、所定量の光出力をマルチモード・ファイバに結合することをさらに含む。
【００２３】
より詳しくは、本願明細書で開示されるデバイスおよび方法は、上記で開示されたように、前置増幅器構成の半導体光増幅器（ＳＯＡ）（閾値未満にバイアスされる）を使用して、レーザのスペクトル幅を制御することによって、既存のファブリ・ペロＬＸレーザをシングルモード・ファイバ上で１０ｋｍに延長できる。本発明のＳＯＡは、その増幅閾値レベル未満にバイアスされる。本発明の前置増幅器構成は、ＳＯＡをレーザ送信機の直後に設置する。ここは、レーザ出力がすでにその最高である。ＳＯＡを時間領域で使用して高利得を達成するのではなく、本方法のＳＯＡは、波長フィルタリング用に周波数領域で動作させられる。このように、ＳＯＡは、不要なスペクトル成分を除くフィルタとしての機能を果たし、これは、ファブリ・ペロ・レーザ、または当技術分野で既知のその他のレーザ（例えばＶＣＳＥＬレーザ、ＤＦＢレーザなど）のスペクトルを効果的に狭める。
【００２４】
ＳＯＡから出てくる光のスペクトル幅は、入力光のスペクトルとは異なる。したがって、ＳＯＡに入る光信号のスペクトル特性は変化することになる。波長選択利得も、さらなる光パワーが異なる範囲の周波数にわたって分布するという結果になり得る。ＳＯＡが動作させられる電圧および電流が高くなると（依然として閾値より下）、利得が増え、スペクトル広がりも変化する。
【００２５】
残りのスペクトル成分は、それでもいくらかの利得を得ると思われ、したがって、光パワー出力は調整されると考えられる。ＳＯＡからの利得は、ＳＯＡを、付属のレーザおよび光ファイバに結合することに関連するいかなる光結合または挿入損失も克服すると考えられる。このように、結合したレーザ／ＳＯＡカスケードの出力は、スペクトルおよび中心波長がＦＣＰ規格に準拠する光信号を生成する。
【００２６】
本発明は、本願明細書で開示されたデバイスおよび方法において、閾値未満にバイアスされ半導体レーザ光源の直後に置かれたＳＯＡの使用を含む。この場合、ＳＯＡはその増幅特性のために使用されているのではない。正しくは、レーザ出力をスペクトル・フィルタリングする周波数選択コンポーネントとしてのみ使用される。ＳＯＡは、所望のレーザ光源と同じ波長、一般に１３００ｎｍまたは８５０ｎｍで動作するため、ＳＯＡはこのように機能する。ＳＯＡは、利得クランプせず、実際には、ＳＯＡにより生成される任意の量の利得は、従来のＳＯＡ用途のように重大であることも重要であることもない。ＳＯＡは、本願明細書で説明されたように周波数エンベロープ全体を調節し分散を最小化するために要求されるレーザ・スペクトルの成分を選択的に増幅すれば十分である。ＳＯＡには、ドープ・ファイバ増幅器などの他の光増幅技術と比較して、潜在的利点があると思われる。なお、本願明細書で開示された本発明は、増幅器が半導体レーザの適切な波長範囲内で動作するならば、当業者に既知のもののように、任意の光増幅器を用いて実践されればよい。
【００２７】
本開示の一部構成要素は、短波長（ＳＸ）ＶＣＳＥＬ（当技術分野で既知のとおり、ＶＣＳＥＬレーザのあらゆる考察が、任意のＳＸレーザに当てはまることが明細書全体にわたって明らかである）または長波長（ＬＸ）レーザ・ダイオードと統合された半導体光増幅器（ＳＯＡ）の使用を含む。ＳＯＡは、同じパッケージかまたは異なるパッケージにおいて、レーザの直後に置かれる。結果として生じる信号の、光ファイバ通信リンク中を伝播するときの分散が減るように、ＳＯＡはレーザのスペクトル周波数成分を選択的に整形する。ＳＯＡは、利得を提供するのではなく、周波数領域においてレーザのスペクトル特性を変更する。
【００２８】
より詳しくは、本発明の別の実施形態において、ＳＯＡ、レーザ、または両方のバイアス電圧または駆動電流を、出力光をサンプリングする光スプリッタに基づくフィードバック・ループを使用して動的に調節することができる。本発明のこの実施形態は、ＳＯＡがそのスペクトル出力（そのスペクトル幅、中心波長、または両方）を制御する手段としてレーザのバイアス電圧を制限できるようにする監視装置および制御回路備えた、フィードバック制御ループを使用して、ＳＯＡのバイアス電圧を監視する。本発明はさらに、出力光がＳＯＡを通過した後に出力光をサンプリングするとよく、スペクトル成分または信号強度を使用して、ＳＯＡのバイアス電圧とレーザのバイアス電圧とのうちの一方または両方を制御してもよい。このようにして、ＳＯＡ駆動電流およびレーザ駆動電流のうちの一方または両方も調節されてもよい。
【００２９】
ＳＸリンクおよびマルチモード・ファイバを伴うマルチモードの用途を含む実施形態に関してより詳しく説明すると、ファイバへ送出される光量は、先述のとおり、マルチモード・リンクの高損失の理由から、最大化されるべきである。なお、ＳＯＡからの電流を監視し、これをスペクトル整形と相関させることが可能である。この情報は、レーザ・ダイオード・ドライバへのフィードバック回路によってレーザ・ダイオードをデジタル制御するために使用されてもよい。マルチモードの用途では、モード送出プロファイル（ｍｏｄａｌ  ｌａｕｎｃｈ  ｐｒｏｆｉｌｅ）を制御し、光ファイバの特定のモードのみを優先的に励起させるように、レーザ・ダイオードおよび増幅器の配置が意図的にオフセットされる。このずれによって、達成可能なピーク光パワーが低くなる。しかし、光パワーはそれでもオフセットを考慮に入れて最大化されるべきである。
【００３０】
本開示全体にわたり説明されたようにレーザ・スペクトル幅を制御する前置増幅器構成の半導体光増幅器（ＳＯＡ）を使用することによって、レーザの分散が補正されるとよい。
【００３１】
さらに詳しくは、先に開示したように、前置増幅器構成のＳＯＡは、ＶＣＳＥＬレーザ送信機の直後に位置し、そこではレーザ出力がすでにその最高である。ＳＯＡは、不要なスペクトル成分を取り出し除去する。これは、ＶＣＳＥＬレーザのスペクトルを効果的に狭め、整形する。残りのスペクトル成分は、利得を得て、したがって総光パワー出力は保たれる。実際に、ＳＯＡは、ＳＯＡに関連するいかなる光結合または挿入損失も克服できる任意の利得を提供すると考えられる。短波長のマルチモード光ファイバは、シングルモード・ファイバ（０．５ｄＢ／ｋｍ）と比べて、大幅に高い損失（ｋｍ当たり３〜５ｄＢ前後）を有し得る。本実施形態は、マルチモード・ファイバの分散を相殺すると考えられ、ファイバへ結合される光パワーを増やすと考えられる。本願明細書で論じたように、別の実施形態では、ＳＯＡ、レーザ、または両方のバイアス電圧または駆動電流を、上述のように出力光をサンプリングする光スプリッタに基づくフィードバック・ループを使用して、動的に調節することができる。本発明は、光ファイバに入る光のスペクトル成分の制御を提供する。特定種類の標準のファイバには、波長依存の分散が生じるが、これは当該のデバイスの製造者により特定されている。光のスペクトル成分の制御を提供することによって、本発明は、光ファイバの既知の分散特性の補償を可能にする。
【００３２】
マルチモードの用途に関して特に、ＳＯＡは、ＳＸ送受信機において別の重要な機能を提供する。すなわち、レーザとＳＯＡとの間の意図的なずれは、モード遅延時間差（ＤＭＤ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｍｏｄｅ  ｄｅｌａｙ）に対する補償を可能にする。一般に、ＳＸ光源からの光パワーがマルチモード・ファイバへ送出されるとき、ファイバ内のすべての伝播モードが等しく励起される必要がある。例えば、光パワーの多くをファイバのコア近くの複数モードへ送出することによって等しく励起が行われなければ、差動モード遅延（ＤＭＤ）およびモード雑音につながる。
【００３３】
光は、ずれた多数のものにおいてマルチモード・ファイバへと送出される。これは、従来の方式では、ファイバが光ファイバのコア径の５０％〜９０％の範囲の距離移動させられるファイバ・コネクタ／フェルールを使用して実現され得る。
【００３４】
しかし、この手法は、緻密な許容差を有する非標準のコネクタを必要とし、高価である。さらに、より複雑な他の種類のＳＸレーザ・リンク用マルチモード・コネクタ・アセンブリが必要である。本実施形態は、それよりも、光送受信機内のＳＯＡとレーザ・ダイオードとの配置における、制御されたオフセットを含む。コネクタ内でレーザの軸に対してファイバをオフセットする機械的なフェルールを用いるのではなく、本発明は、光増幅フィルタを使用して、光ファイバに入るフィルタリング済みの光をオフセットする。したがって、ＳＯＡを通過する、レーザ光のごく一部のみがスペクトル整形され、ファイバに結合される。したがって、ＳＯＡは空間フィルタとしても機能し、ＳＯＡを通過する光のみがファイバを伝播する。ＳＯＡを、制御量、レーザの中心点からオフセットすることによって、ＳＯＡは、ファイバの高次モードに優先的に結合し、特殊な光コネクタを必要とすることなく、所望の一定の電力プロファイルを達成することができる。
【００３５】
具体的な実施形態の前述の説明は、他者が現在の知識を適用することによって、上位概念から逸脱することなく当該の具体的な実施形態を容易に修正すること、または種々の用途に適合させること、あるいはその両方ができるよう、本発明の全般的な性質を十分に公開するものである。したがって、そのような適合および修正は、開示された実施形態の等価物の意図および範囲内に含まれるべきであり、含まれるものとする。当然ながら、本願明細書で用いた表現または用語は、制限ではなく説明を目的としている。したがって、本発明の実施形態は好適な実施形態の観点から説明されたが、当業者には当然のことながら、本発明の実施形態は添付の特許請求の範囲の範囲内で修正を加えて実践することができる。
【図１】
2010507240.tif 000003
【図２】
2010507240.tif 000004
【図３】
2010507240.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月31日(2009.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ・ダイオードと、
前記レーザ・ダイオードに直接接続されている、半導体光増幅器と、
前記半導体光増幅器を、前記半導体光増幅器の増幅閾値未満にバイアスするよう動作可能な制御装置と、
を含む光送信デバイスであって、
前記半導体光増幅器は、前記レーザ・ダイオードからの光出力をフィルタリングおよび整形するよう、周波数領域において動作するようになっている、
デバイス。
【請求項２】
前記半導体光増幅器は、前記光出力が前記半導体光増幅器により受け取られるときに前記光出力が損失を示さないよう、前記レーザ・ダイオードに隣接して配置される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記デバイスは、
前記半導体光増幅器に接続された光スプリッタを含むフィードバック回路
をさらに含み、
前記フィードバック回路は、前記半導体光増幅器からの整形された光出力をサンプリングし、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つを動的に調節するようになっている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記フィードバック回路は、前記制御回路に接続されており、前記制御回路は、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つから選択されたバイアス電圧を調節するようになっている、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記フィードバック回路は、前記制御回路に接続されており、前記制御回路は、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの少なくとも１つから選択された駆動電流を動的に調節するようになっている、請求項３に記載のデバイス。
【請求項６】
前記デバイスは、
前記半導体光増幅器に接続されたマルチモード・ファイバ
をさらに含み、
前記半導体光増幅器は、前記レーザ・ダイオードの所定量の光出力が前記マルチモード・ファイバへ結合されるよう、前記レーザ・ダイオードの中心点から制御量オフセットされている、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
半導体光増幅器は、前記オフセットから、整形された光出力を生成するようになっており、前記光出力は、前記マルチモード・ファイバの選択された複数モードへ優先的に送出される、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記ダイオードと前記増幅器とは、介在する光コネクタなしで接続されている、請求項６に記載のデバイス。
【請求項９】
光送信デバイスを動作させる方法であって、
レーザ・ダイオードを、半導体光増幅器に直接接続するステップと、
前記レーザ・ダイオードから光出力を発生させるステップと、
前記レーザ・ダイオードに直接接続された前記半導体光増幅器によって、前記光出力を受け取るステップと、
整形された光出力を生成するために、前記光出力を前記半導体光増幅器へ送出することによって前記光出力をスペクトル・フィルタリングするステップと、
前記レーザ・ダイオードから発生し、前記半導体光増幅器により受け取られた前記光出力の波長を整形するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方を、動的に調節するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記動的に調節するステップは、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方のバイアス電圧から選択された前記バイアス電圧を調節するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記動的に調節するステップは、前記半導体光増幅器と、前記レーザ・ダイオードとのうちの一方または両方の駆動電流から選択された前記駆動電流を調節するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記方法は、
前記レーザ・ダイオードを備える前置増幅器構成において、前記半導体光増幅器を、前記レーザ・ダイオードの後に設置するステップと、
前記レーザ・ダイオードと、前記半導体光増幅器とを、意図的にオフセットするステップと、
をさらに含み、
前記意図的にオフセットするステップは、マルチモード・ファイバにおけるモード・コンディショニングを容易にする、
請求項９〜１２のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記半導体光増幅器を、前記レーザ・ダイオードの中心点から制御量オフセットし、前記整形された光をマルチモード・ファイバへ送出することによって、所定量の前記光出力を前記マルチモード・ファイバに結合するステップをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
その他、本願に関連する技術として以下の特許がある。米国特許第６６７４７８４号明細書では、分布帰還型レーザ・デバイスが開示されている。米国特許第６５８４１２６号明細書では、チューナブル・ファブリ・ペロ・レーザ・デバイスおよび垂直キャビティ面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｃａｖｉｔｙ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒ）デバイスが開示されている。米国特許第６８９４８３３号明細書では、レーザ出力を増幅するために使用される半導体光増幅器が開示されている。米国特許第６８３９４８１号明細書では、マルチモード光ファイバ・システムが開示されている。
【国際調査報告】
2010507240.tif 000006
2010507240.tif 000007
2010507240.tif 000008
2010507240.tif 000009