(57)【要約】  【課題】  温度変化に対するさらなる安定性を有する経済的な光源を含む双方向波長分割多重方式の光通信システムを提供する。  【解決手段】  複数の第１非干渉性光に波長ロックされた複数の下向チャンネルを生成する下向ブラッグ反射器レーザー１１１〜１１２と、下向チャンネルを下向光信号に多重化して出力し、受信された上向光信号を相互に異なる波長を有する複数の上向チャンネルに逆多重化するための多重化／逆多重化器１６０と、を備えた中央基地局１００と、受信された複数の上向チャンネルを上向光信号に多重化して中央基地局１００に出力し、上向広帯域光を相互に異なる波長を有する複数の第２非干渉性光に逆多重化する手段２２４を備えた地域基地局２００と、複数の第２非干渉性光に波長ロックされた上向チャンネルを生成するための上向ブラッグ反射器レーザー３３１〜３３２を含み、生成されたそれぞれの上向チャンネルを地域基地局２００に出力する複数の加入者装置３０１〜３０２と、を備える。【選択図】  図１
2005065287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１非干渉性光(first incoherent light beams)によって波長ロックされた、相互に異なる波長を有する複数の下向チャンネルを生成する下向ブラッグ反射器レーザーと、前記下向チャンネルを下向光信号に多重化して出力し、受信された上向光信号を相互に異なる波長を有する複数の上向チャンネルに逆多重化するための多重化／逆多重化器と、を備えた中央基地局と、
受信された複数の上向チャンネルを上向光信号に多重化して前記中央基地局に出力し、前記上向広帯域光を相互に異なる波長を有する複数の第２非干渉性光に逆多重化するための手段を備えた地域基地局と、
複数の第２非干渉性光(second incoherent light beams)によって波長ロックされた前記上向チャンネルを生成するための上向ブラッグ反射器レーザーを含み、生成されたそれぞれの上向チャンネルを前記地域基地局に出力する複数の加入者装置と、を備えることを特徴とする双方向波長分割多重システム。
【請求項２】
前記中央基地局は、
前記複数の上向チャンネルを検出するための複数の光検出器を備える請求項１記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項３】
前記各加入者装置は、
前記複数の下向チャンネルの内の該当する下向チャンネルを検出するための光検出器をさらに備える請求項１記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項４】
前記中央基地局は、
前記上向広帯域光及び前記下向光信号を前記地域基地局に出力し、前記地域基地局から受信された前記上向光信号を前記多重化／逆多重化器に出力するための光分波／合波器と、
複数の第１非干渉性光に変換させるための下向広帯域光を前記光分波／合波器に出力する下向広帯域光源と、
複数の第２非干渉性光に変換させるための上向広帯域光を前記光分波／合波器に出力する上向広帯域光源と、をさらに備える請求項１記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項５】
前記中央基地局は、
前記光分波／合波器と前記下向広帯域光源との間に配置され、前記光分波／合波器から入力された前記上向光信号を該光分波／合波器に戻すように反射させ、前記下向広帯域光源からの下向広帯域光を通過して前記光分波／合波器に出力させるためのＷＤＭフィルタをさらに備える請求項４記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項６】
前記下向及び上向ブラッグ反射器レーザーのそれぞれは、
半導体基板の上に積層された活性層と前記活性層の上に積層されたクラッド層とを含む半導体光増幅器と、
前記半導体基板の両端側に、該当する一の非干渉性光の波長と等しい中心波長になるように形成された一対のブラッグ格子と、を備える請求項１記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項７】
前記下向及び上向ブラッグ反射器レーザーのそれぞれは、
一端面に積層された無反射コーティング層と、
無反射コーティング層が積層された他端面に積層された高反射層と、をさらに備える請求項６記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項８】
前記下向及び上向ブラッグ反射器レーザーのそれぞれは、
半導体基板の上に積層された活性層と前記活性層の上に積層されたクラッド層を含む半導体光増幅器と、
前記半導体基板の一端側に、該当する一の非干渉性光の波長と等しい中心波長になるように形成されたブラッグ格子と、を備える請求項１記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項９】
前記下向及び上向ブラッグ反射器レーザーのそれぞれは、
一端面に積層された無反射コーティング層と、
無反射コーティング層が積層された他端面に積層された高反射層と、をさらに備える請求項８記載の双方向波長分割多重システム。
【請求項１０】
中央基地局、地域基地局、及び複数の加入者装置を含み、前記中央基地局と前記加入者装置との間の上向または下向信号の伝播を支援するための光通信システムであって、
前記中央基地局及び前記各加入者装置は、該当する非干渉性光によって波長ロックされたそれぞれのチャンネルを生成するための複数のブラッグ反射器レーザーと、
前記中央基地局及び前記地域基地局は、受信される信号を多重化または逆多重化するための手段と、をさらに備えることを特徴とする光通信システム。
【請求項１１】
前記中央基地局及び前記各加入者装置は、逆多重化されたそれぞれの信号を検出するための検出器をさらに備える請求項１０記載の光通信システム。
【請求項１２】
前記下向及び上向ブラッグ反射器レーザーのそれぞれは、
半導体基板の上に積層された活性層と前記活性層の上に積層されたクラッド層とを含む半導体光増幅器と、
前記半導体基板の両端側に、該当する一の非干渉性光の波長と等しい中心波長になるように形成された一対のブラッグ格子と、を備える請求項１０記載の光通信システム。
【請求項１３】
前記各ブラッグ反射器レーザーは、
一端面に積層された無反射コーティング層と、
無反射コーティング層が積層された他端面に積層された高反射層と、をさらに備える請求項１２記載の光通信システム。
【請求項１４】
前記各ブラッグ反射器レーザーは、
半導体基板の上に積層された活性層と前記活性層の上に積層されたクラッド層とを含む半導体光増幅器と、
前記半導体基板の一端側に、該当する一の非干渉性光の波長と等しい中心波長になるように形成された一対のブラッグ格子と、を備える請求項１０記載の光通信システム。
【請求項１５】
前記各ブラッグ反射器レーザーは、
一端面に積層された無反射コーティング層と、
無反射コーティング層が積層された他端面に積層された高反射層と、をさらに備える請求項１４記載の光通信システム。
【請求項１６】
半導体基板の上に積層された活性層と前記活性層の上に積層されたクラッド層とを含む半導体光増幅器と、
前記半導体基板の両端側に、入力される非干渉性光と等しい中心波長になるように形成された一対のブラッグ格子と、
一端面に積層された無反射コーティング層と、
無反射コーティング層が積層された他端面に積層された高反射層と、を備えることを特徴とする半導体レーザー。
【請求項１７】
半導体基板の上に積層された活性層と前記活性層の上に積層されたクラッド層とを含む半導体光増幅器と、
前記半導体基板の一端側に、入力される非干渉性光と等しい中心波長になるように形成された一対のブラッグ格子と、
一端面に積層された無反射コーティング層と、
無反射コーティング層が積層された他端面に積層された高反射層と、を備えることを特徴とする半導体レーザー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重システムに関し、特に、ブラッグ反射器レーザーを使用した波長分割多重システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
波長分割多重(Wavelength Division Multiplexing；ＷＤＭ)方式の受動型光通信(Passive Optical Communication；ＰＯＮ)システムは、相互に異なる波長を有する複数の下向チャンネルを下向光信号に多重化して出力する中央基地局と、相互に異なる波長を有する複数の上向チャンネルを出力する複数の加入者装置と、中央基地局と各加入者装置とを連結する地域基地局と、を備える。 
【０００３】
該システムにおいて、地域基地局は、加入者装置から受信された各上向チャンネルを上向光信号に多重化して中央基地局に出力し、中央基地局から受信された下向光信号を、相互に異なる波長を有する複数の下向チャンネルに逆多重化して、該当する加入者装置へ出力する。
【０００４】
中央基地局は、地域基地局から受信された上向光信号を複数の上向チャンネルに逆多重化して検出し、相互に異なる所定の波長を有する複数の下向チャンネルを生成する。また、中央基地局は、下向チャンネルを下向光信号に多重化して地域基地局に出力する。
【０００５】
各加入者装置は、それぞれの光源と光検出手段であるフォトダイオード等を備えることによって、その内部で生成された上向チャンネルを地域基地局に出力し、該地域基地局から受信された下向チャンネルを検出することによって、中央基地局との双方向通信が可能となる。
【０００６】
上述した下向チャンネル又は上向チャンネルを生成するための光源としては、ファブリ・ペローレーザー(Fabry-Perot Laser)、反射型半導体光増幅器(Reflective Semiconductor Optical Amplifier；Ｒ−ＳＯＡ)などに非干渉性光源を注入して使用する。この広帯域非干渉性光源としては、エルビウムが添加された光ファイバ光増幅器、半導体光増幅器、及び発光ダイオード(Light Emitting Diode；ＬＥＤ)などがある。
【０００７】
非干渉性光源を使用した光源のうち、ファブリ・ペローレーザーは、前述したような広帯域非干渉性光源から出力された広い波長帯域の光を、相互に異なる波長を有する複数の非干渉された光に分割した後に、該当するファブリ・ペローレーザーに該当する非干渉性光を入力させることによって、当該ファブリ・ペローレーザーで当該非干渉性光の波長と同一の波長を有するチャンネルを出力する波長ロック現象(wavelength-locked state)を誘発する。波長ロックが発生する条件で非干渉性光源は、多重回帰による増幅が発生することによって、低い駆動条件で高い光出力を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、非干渉性光によって波長ロックされたチャンネルを生成するファブリ・ペローレーザーを含む光送信器は、ファブリ・ペローレーザーの大きい温度依存性によって、温度が変わるか或いは入力される波長が変化される場合に、出力されるチャンネルの利得変化が大きく発生する問題がある。すなわち、温度変化は、光源から出力されるチャンネルの波長で利得を変化させ、これは、従来の波長分割多重システムを誤動作させる要因として作用する。
【０００９】
一方、上記反射型半導体光増幅器は、ファブリ・ペローレーザーの場合とは異なり、ファブリ・ペローモードが存在しないので、波長ロックによって生成されるチャンネルの波長での利得の、外部の温度変化に対する安定性に関しては、ファブリ・ペローレーザーに比べて良好である。また、反射型半導体光増幅器を利得飽和領域で駆動する場合には、非干渉性光源に存在する強度雑音(intensity noise)が抑制される効果があるので、ファブリ・ペローレーザーの場合に比べて変調速度の増加と優秀な伝送特性を得ることができる。したがって、今後、安価の波長分割多重方式の受動光加入者網を構築する上で、反射型半導体光増幅器の活用が望まれる。                 
【００１０】
しかしながら、上記半導体光増幅器は、温度変化に伴って活性層のバンドギャップが変化する。これは、半導体光増幅器の活性層の内部で自体的に生成された波長に従う利得曲線が、温度変化に従って変化することによる問題である。結果的に、温度変化は、半導体光増幅器の活性層で生成された利得曲線の中心波長と半導体光増幅器に注入された非干渉性光の波長とが一致しない不整合を引き起こし、これにより、半導体光増幅器で生成された波長ロックされたチャンネルの利得を減少させる要因になる。さらに、半導体光増幅器は、単一回帰によって利得を得ているがために、多数回帰によるレーザー共振によってチャンネルを生成するファブリ・ペローレーザーに比べて、その利得が低下する問題がある。
【００１１】
前述したような小さい利得を補償して利得を大きくするためには、半導体光増幅器に印加される駆動電流を増加させることで、前述した問題を解決することができる。しかしながら、この場合には、半導体光増幅器の劣化現象をさらに加重させて、駆動電流を持続的に増加しなければならない悪循環を引き起こすことによって、半導体光増幅器の自体の安定性及び信頼性を低下させる短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、温度変化に対するさらなる安定性を有する経済的な光源を含む双方向波長分割多重方式の光通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するために、本発明の双方向波長分割多重システムは、複数の第１非干渉性光(first incoherent light beams)に波長ロックされた、相互に異なる波長を有する複数の下向チャンネルを生成する下向ブラッグ反射器レーザーと、前記下向チャンネルを下向光信号に多重化して出力し、受信された上向光信号を相互に異なる波長を有する複数の上向チャンネルに逆多重化するための多重化／逆多重化器と、を備えた中央基地局と、受信された複数の上向チャンネルを上向光信号に多重化して前記中央基地局に出力し、前記上向広帯域光を相互に異なる波長を有する複数の第２非干渉性光に逆多重化するための手段を備えた地域基地局と、複数の第２非干渉性光(second incoherent light beams)に波長ロックされた前記上向チャンネルを生成するための上向ブラッグ反射器レーザーを含み、生成されたそれぞれの上向チャンネルを前記地域基地局に出力する複数の加入者装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光源としてのブラッグ反射器レーザーは、下向または上向チャンネルを出力するために使用されるので、外部の温度変化にさらに安定したシステムを実現することができる。また、本発明で提示するブラッグ反射器レーザーを使用した送信器を使用することによって、より温度依存性が少ないシステムを実現することができる。さらに、反射型半導体光増幅器及びファブリ・ペローレーザーを使用する場合の長所をすべて有することができるので、駆動条件及びシステムの設計に対する自由度を高める長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成に対する詳細な説明は省略する。なお、図面中、同一の構成要素及び部分には、可能な限り同一な符号及び番号を共通使用するものとする。
【００１６】
図１は、本発明に従うブラッグ反射器レーザーを含む波長分割多重通信システムの構成を示す。図１を参照すると、本発明を適用した波長分割多重方式の受動型光通信システムは、ｎ個(第１〜第ｎ)の下向ブラッグ反射器レーザー１１１，・・・，１１２を含む中央基地局１００と、上向チャンネルを生成する上向ブラッグ反射器レーザー３３１，・・・，３３２を含む複数の加入者装置３０１，・・・，３０２と、中央基地局１００及び各加入者装置３０１，・・・，３０２を連結する地域基地局２００と、を備える。 
【００１７】
中央基地局１００は、ｎ個の下向ブラッグ反射器レーザー１１１，・・・，１１２と、下向広帯域光源１４０と、上向広帯域光源１５０と、多重化／逆多重化器１６０と、光分波／合波器１７０と、ｎ個の光検出器１２１，・・・，１２２と、ｎ個の波長選択結合器１３１，・・・，１３２と、第１ＷＤＭフィルタ１８０及び第２ＷＤＭフィルタ１９０と、を備える。
【００１８】
下向広帯域光源１４０は、広い波長帯域の下向広帯域光を第２ＷＤＭフィルタ１９０を介して光分波／合波器１７０に出力する。この下向広帯域光源１４０としては、エルビウム添加光ファイバ光増幅器、半導体光増幅器、発光ダイオード、または超発光ダイオードなどの非干渉性光源などが使用されることができる。 
【００１９】
上向広帯域光源１５０は、各加入者装置３０１〜３０２が波長ロックされた上向チャンネル(λｎ＋１〜λ２ｎ)を生成することができるように、広い波長帯域の上向広帯域光(λｎ＋１〜λ２ｎ)を出力する。該上向広帯域光源１５０からの上向広帯域光(λｎ＋１〜λ２ｎ)は、第１ＷＤＭフィルタ１８０を介して光分波／合波器１７０に出力される。
【００２０】
光分波／合波器１７０は、地域基地局２００から受信された上向光信号を多重化／逆多重化器１６０に出力し、多重化／逆多重化器１６０から受信された下向光信号を地域基地局２００に出力する。また、光分波／合波器１７０は、上向広帯域光源１５０及び下向広帯域光源１４０のそれぞれに各フィルタ１８０，１９０を介して接続されることによって、下向広帯域光源１４０で生成され第２ＷＤＭフィルタ１９０を通過した下向広帯域光を多重化／逆多重化器１６０に出力し、上向広帯域光源１５０で生成され第１ＷＤＭフィルタ１８０を通過した上向広帯域光を、地域基地局２００に出力する。
【００２１】
多重化／逆多重化器１６０は、光分波／合波器１７０から受信された下向広帯域光及び上向光信号を逆多重化して、該当（対応）する波長選択結合器（１３１，・・・，１３２のいずれか）に出力する。すなわち、多重化／逆多重化器１６０は、下向広帯域光を相互に異なる第１〜第ｎの波長を有する複数の非干渉性光(λ１〜λｎ)に逆多重化し、上向光信号を相互に異なる波長を有する複数の上向チャンネル(λｎ＋１〜λ２ｎ)に逆多重化する。多重化／逆多重化器１６０で逆多重化された各上向チャンネル(λｎ＋１〜λ２ｎ)及び各非干渉性光(λ１〜λｎ)は、多重化／逆多重化器１６０の該当（対応）する第２ポートを通じて該当（対応）する波長選択結合器（１３１，・・・，１３２のいずれか）に出力される。
【００２２】
波長選択結合器（１３１〜１３２）の各々は、多重化／逆多重化器１６０の個々の第２ポートと、非干渉性光(λ１〜λｎ)と、上向チャンネル(λｎ＋１〜λ２ｎ)と、のそれぞれに一対一に対応する。具体的には、第１上向チャンネル(λｎ＋１)及び第１非干渉性光(λ１)が入力される第１波長選択結合器１３１は、当該第１上向チャンネル(λｎ＋１)を光検出器１２１に出力し、当該第１非干渉性光(λ１)を下向ブラッグ反射器レーザー１１１に出力する。そして、光検出器１２１は、当該第１上向チャンネル(λｎ＋１)を検出し、下向ブラッグ反射器レーザー１１１は、第１非干渉性光(λ１)によって波長ロックされた第１下向チャンネル(λ１)を生成する。さらに、下向ブラッグ反射器レーザー１１１は、生成した第１下向チャンネル(λ１)を第１波長選択結合器１３１を通じて多重化／逆多重化器１６０に出力する。該当次数の波長選択結合器１３１〜１３２から出力された第１〜第ｎの下向チャンネル(λ１〜λｎ)は、多重化／逆多重化器１６０で下向光信号に逆多重化された後に、地域基地局２００に出力される。
【００２３】
ここでは、多重化／逆多重化器１６０で逆多重化された非干渉性光(λ１〜λｎ)のうち波長(λ1)を有する非干渉性光を第１非干渉性光であると称し、波長(λｎ)を有する非干渉性光を第Ｎ非干渉性光であると称する。一方、波長(λｎ＋１)を有する上向チャンネルを第１上向チャンネルであると称し、波長(λ２ｎ)を有する上向チャンネルを第Ｎ上向チャンネルであると称する。また、下向ブラッグ反射器レーザー１１１〜１１２を波長ロックさせるための非干渉性光(λ１〜λｎ)及び前記上向チャンネル(λｎ＋１〜λ２ｎ)は、相互に異なる波長帯域を使用する。
【００２４】
第２ＷＤＭフィルタ１９０は、光分波／合波器１７０と下向広帯域光源１４０との間に配置されることによって、光分波／合波器１７０から入力された上向光信号を反射して光分波／合波器１７０に戻すように供給し、下向広帯域光源１４０で生成された下向広帯域光を通過して光分波／合波器１７０に出力する。すなわち、第２ＷＤＭフィルタ１９０は、入力された上向光信号及び下向広帯域光を光分波／合波器１７０に出力し、光分波／合波器１７０は、上向光信号及び下向広帯域光を多重化／逆多重化器１６０に出力する。
【００２５】
第１ＷＤＭフィルタ１８０は、光分波／合波器１７０と上向広帯域光源１５０との間に配置されることによって、光分波／合波器１７０から入力された下向光信号を光分波／合波器１７０に反射させ、上向広帯域光源１５０で生成された上向広帯域光を光分波／合波器１７０に出力する。すなわち、第１ＷＤＭフィルタ１８０は、入力された下向光信号及び上向広帯域光を光分波／合波器１７０に出力し、光分波／合波器１７０は、下向光信号及び上向広帯域光を地域基地局２００に出力する。
【００２６】
地域基地局２００は、多重化／逆多重化器２２４を含み、ｎ個の加入者装置３０１，・・・，３０２と中央基地局１００との間で、各加入者装置３０１〜３０２と中央基地局１００とを連結する。すなわち、地域基地局２００は、加入者装置３０１〜３０２で生成されたｎ個の上向チャンネル(λｎ＋１〜λ２ｎ)を上向光信号に多重化して中央基地局１００に出力し、中央基地局１００から受信された下向光信号をｎ個の下向チャンネル(λ１〜λｎ)に逆多重化して該当（対応）する次数の各加入者装置（３０１〜３０２）に該当（対応）する次数の下向チャンネルを出力する。
【００２７】
地域基地局２００の多重化／逆多重化器２２４は、上向広帯域光源１５０から出力された上向広帯域光を中央基地局１００から受信した後に相互に異なる波長を有する複数の非干渉性光に分割して該当（対応）する加入者装置（３０１，・・・，３０２のいずれか）に出力し、加入者装置３０１〜３０２のそれぞれから受信されたｎ個の上向チャンネル(λｎ＋１〜λ２ｎ)を上向光信号に多重化して中央基地局１００に出力する。また、多重化／逆多重化器２２４は、中央基地局１００から受信された下向光信号をＮ個の相互に異なる波長を有する下向チャンネル(λ１〜λｎ)に逆多重化する機能を担う。ここでは、逆多重化された下向チャンネル(λ１〜λｎ)のうち波長(λ１)を有する下向チャンネルを第１下向チャンネルであると称し、波長(λｎ)を有する下向チャンネルを第Ｎ下向チャンネルであると称する。一方、波長(λｎ＋１)を有する非干渉性光を第１非干渉性光であると称し、波長(λ２ｎ)を有する非干渉性光を第Ｎ非干渉性光であると称する。 
【００２８】
地域基地局２００の多重化／逆多重化器２２４で逆多重化された下向チャンネル(λ１〜λｎ)及び非干渉性光(λｎ＋１〜λ２ｎ)は、多重化／逆多重化器２２４の該当（対応）する第２ポートを通じて該当（対応）する加入者装置３０１〜３０２に出力される。また、加入者装置３０１〜３０２のそれぞれは、該当（対応）する非干渉性光(λｎ＋１〜λ２ｎ)によって波長ロックされた上向チャンネルを地域基地局２００に出力し、地域基地局２００は、当該上向チャンネルを上向光信号に多重化して中央基地局１００に出力する。
【００２９】
Ｎ個の加入者装置３０１（，・・・，３０２）のそれぞれは、地域基地局２００の多重化／逆多重化器２２４の第２ポートに一対一に対応するように連結され、上向ブラッグ反射器レーザー３３１（，・・・，３３２）と、光検出器３２１（，・・・，３２２）と、波長選択結合器３１１（，・・・，３１２）と、を備える。 
【００３０】
ここでは、加入者装置３０１〜３０２のうち第１下向チャンネルを検出し、波長(λｎ＋１)を有する第１上向チャンネルを出力する加入者装置を第１加入者装置３０１と称し、第Ｎ下向チャンネルを検出し、波長(λ２ｎ)を有する第Ｎ上向チャンネルを出力する加入者装置を第Ｎ加入者装置３０２であると称する。また、第１加入者装置３０１から出力された上向チャンネルを第１上向チャンネルであると称し、第Ｎ加入者装置３０２から出力された上向チャンネルを第Ｎ上向チャンネルであると称する。すなわち、第１加入者装置３０１は、第１下向チャンネルを検出する光検出器３２１と、第１上向チャンネルを生成する上向ブラッグ反射器レーザー３３１と、第１下向チャンネル光検出器３２１に出力し、第１上向チャンネルを地域基地局２００に出力する波長選択結合器３１１と、を備える。 
【００３１】
次に、ブラッグ反射器レーザーを使用することによって外部の温度変化に対してさらに安定的な特性を示す光送信器を得るようになることを説明するために、本発明に適用されたブラッグ反射器レーザーを従来のファブリ・ペローレーザーと比較する。
【００３２】
図６は、通常的なファブリ・ペローレーザーの温度変化に伴うレージング特性を示し、図７は、本発明に適用されたブラッグ反射器レーザーの温度変化に伴うレージング特性を示すグラフである。図６及び図７において、ｘ軸は波長を示し、ｙ軸は各レーザーから出力される光の強さを示す。各図では、所定の温度Ｔ０を基準にして温度が高くなる場合のＴ＋と温度が低くなる場合のＴ−を示す。
【００３３】
図６及び図７を比較してみると、温度変化に伴うレージングモードの中心波長及び副モードの分布などのレージング特性の変化が、ブラッグ反射器レーザーがファブリ・ペローレーザーに比べてかなり安定的であることが分かる。
【００３４】
ファブリ・ペローレーザーから出力されるレージングモードは、活性層で生成された利得光の利得曲線と共振によって生成された相互に異なる複数の波長を有するチャンネルを含むファブリ・ペローモードとの組合せでなされる。一般的な半導体レーザー活性層の利得曲線は、温度に従ってその変化が非常に大きい(〜０．５ｎｍ／℃)が、これに対してファブリ・ペローレーザーのファブリ・ペローモードは０．１ｎｍ／℃程度であり、その変化が非常に小さい。 
【００３５】
また、ファブリ・ペローレーザーのファブリ・ペローモードは、各チャンネルが広い波長領域にわたって一定に分布されることによって、ファブリ・ペローレーザーのレージングモードは、温度変化に従って活性層の利得曲線と同一に変化される。一方、ブラッグ反射器レーザーの相互に異なる複数の波長を有するチャンネルを含むブラッグモードは、中心波長に位置したチャンネルを中心にその両端に進行するほど各チャンネルのパワーが減少するガウス分布形態の特性を有する。また、ブラッグ反射器レーザーは、ファブリ・ペローレーザーと同一の方法にてレージングすることによって、活性層の利得曲線の温度に従う変化は、ファブリ・ペローレーザーと同一の〜０．５ｎｍ／℃の変化を有する。従って、活性層の利得曲線とブラッグモードとの組合せで示されるブラッグ反射器レーザーのレージングモードの特性は、常にブラッグ波長の周囲に存在することによって、温度変化にさらに安定したレージング特性を得ることができる。図６のグラフでは、温度変化に従う中心波長の移動幅とそのときの利得分布との差が、本発明の適用例である図７のグラフよりもさらに大きく現れることが分かる。
【００３６】
すなわち、本発明による波長分割多重方式の受動型光通信システムは、上述したブラッグ反射器レーザーを、非干渉性光によって波長ロックされたチャンネルを生成する光源として使用することによって、温度変化に従って各チャンネルの中心波長及び利得が変化される温度依存性が低くなる長所がある。最適化されたブラッグ反射器レーザーを得るためには、非干渉性光源が入力される一端に反射率が低い無反射層を形成して反射型半導体光増幅器のような利得特性を有するようにし、広い波長範囲のブラッグモードを得るためには、ブラッグ格子の数を調節する必要がある。前述した構造のブラッグ反射器レーザーのレージング特性は、反射型半導体光増幅器とファブリ・ペローレーザーの中間程度の特性を有する。
【００３７】
また、ブラッグ反射器レーザーは、前述したような理由により、ファブリ・ペローレーザーに比べて比較的高い駆動電流が必要であるので、単一回帰の利得が非常に大きい。これにより、ブラッグモードと非干渉性光が一致しない場合にも良質の信号を得ることができる。また、ブラッグモードと非干渉性光が一致する場合にはさらに高い出力を得ることができ、このときの駆動電流は反射型半導体光増幅器より小さくてもよい。このように、ブラッグ反射器レーザーを波長分割多重伝送システムに適用することによって、温度依存性がさらに少なくなり、低電力の駆動条件を得ることができる。
【００３８】
図２は、図１に示したブラッグ反射器レーザーの代表的な構造を示す。なお、本発明で適用可能なブラッグ反射器レーザーの構造は、図２の構造に限定されるものではないが、説明の便宜上、一例を挙げて説明する。図２を参照すると、ブラッグ反射器レーザーは、ｎ−ＩｎＰ基板４０１と、ＩｎＧａＡｓＰ受動型導波路層４０２と、ＩｎＰスペーサー４０３と、ブラッグ格子４０４と、活性層４０５と、電流遮断層４０６と、Ｐ−ＩｎＰクラッド層４０７と、オーミック接触抵抗を減少させるためのＰ−ＩｎＧａＡｓＰ層４０８と、酸化物層４０９と、上部電極４１０と、下部電極４１１とを備える。 
【００３９】
図３は、図２に示したブラッグ反射器レーザーの第１実施形態として、その両端に対向した一対のブラッグ格子が形成されたブラッグ反射器レーザーの構造を示す側断面図である。図３を参照すると、このブラッグ反射器レーザーは、ｎ−ＩｎＰ基板５１０と、該基板５１０の両端側にそれぞれ形成された一対のブラッグ格子５１１，５１２と、ｎ−ＩｎＰ基板５１０の上に積層された活性層５２０と、活性層５２０に積層されたＰ−ＩｎＰクラッド層５３０とを備えており、また、当該ブラッグ反射器レーザーの一端側には無反射層５４０が積層され、他端側には高反射層５５０が積層される。ここで、ブラッグ格子５１１，５１２は、該当する（入力される）一の非干渉性光の波長と等しい中心波長になるように、ｎ−ＩｎＰ基板５１０の両端側に形成される。
【００４０】
かかる構成のブラッグ反射器レーザーによれば、無反射層５４０から入力された所定の波長を有する非干渉性光は、ブラッグ格子５１１，５１２の間で多数回共振された後に、所定の強度を有する波長ロックされたチャンネルとして、無反射層５４０を介して外部に出力される。
【００４１】
図４は、本発明の他の実施形態による図２に示したブラッグ反射器レーザーの構成を示す側断面図である。図４では、一端側にブラッグ格子が形成され、他端側に高反射層が形成されたブラッグ反射器レーザーの構造を示す。図４に示すように、このブラッグ反射器レーザーは、ＩｎＰ基板６１０と、当該基板に形成されたブラッグ格子６１１と、ｎ−ＩｎＰ基板６１０の上に積層された活性層６２０と、活性層６２０の上に積層されたＰ−ＩｎＰクラッド層６３０とを備えており、また、当該ブラッグ反射器レーザーの一端側には無反射層６４０が積層され、他端側には高反射層６５０が積層される。
【００４２】
ここで、ブラッグ格子６１１は、該当する（入力される）一の非干渉性光の波長と等しい中心波長になるように、ｎ−ＩｎＰ基板６１０の一端側に形成される。本実施形態では、ブラッグ格子６１１は、無反射層６４０に隣接するように、ｎ−ＩｎＰ基板６１０内に形成される。
【００４３】
かかる構成のブラッグ反射器レーザーによれば、無反射層６４０から入力された所定の波長を有する非干渉性光は、ブラッグ格子６１１と高反射層６５０との間で多数回共振された後に、所定の強度を有する波長ロックされたチャンネルとして、無反射層６４０を介して外部に出力される。
【００４４】
図５は、図１に示したシステムに適用可能なさらに他の実施形態によるブラッグ反射器レーザーの構造を示す側断面図である。図５に示すように、このブラッグ反射器レーザーは、ＩｎＰ基板７１０と、当該基板に形成されたブラッグ格子７１１と、ｎ−ＩｎＰ基板７１０の上に積層された活性層７２０と、活性層７２０の上に積層されたＰ−ＩｎＰクラッド層７３０とを備えており、また、当該ブラッグ反射器レーザーの一端側には無反射層７４０が積層され、他端側には高反射層７５０が積層される。
【００４５】
ここで、ブラッグ格子７１１は、該当する（入力される）一の非干渉性光の波長と等しい中心波長になるように、ｎ−ＩｎＰ基板７１０の一端側に形成される。本実施形態では、ブラッグ格子７１１は、高反射層７３０に隣接するようにｎ−ＩｎＰ基板７１０内に形成される。かかる構成のブラッグ反射器レーザーによれば、無反射層７４０に入力された所定の波長を有する非干渉性光は、ブラッグ格子７１１で反射された後に、所定の強度を有する波長ロックされたチャンネルとして、無反射層７４０を介して外部に出力される。
【００４６】
以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限るものでなく、特許請求の範囲及び該範囲と均等なものにより定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に従うブラッグ反射器レーザーを含む波長分割多重システムの構成を示す図である。
【図２】図１に示したブラッグ反射器レーザーの構造を示す図である。
【図３】図１に示したシステムに適用可能な一の実施形態としてのブラッグ反射器レーザーの構造を示す図である。
【図４】図１に示したシステムに適用可能な他の実施形態としてのブラッグ反射器レーザーの構造を示す図である。
【図５】図１に示したシステムに適用可能なまた他の実施形態としてのブラッグ反射器レーザーの構造を示す図である。
【図６】本発明の比較例としてファブリ・ペローレーザーの温度変化に伴う波長及び利得の変化を示すグラフである。
【図７】図２に示したブラッグ反射器レーザーの温度変化に伴う波長及び利得の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１００  中央基地局
１１１〜１１２  下向ブラッグ反射器レーザー
１２１〜１２２  光検出器
１４０  下向広帯域光源
１５０  上向広帯域光源
１６０  多重化／逆多重化器
１７０  光分波／合波器
１８０，１９０  ＷＤＭフィルタ
２００  地域基地局
２２４  多重化／逆多重化器
３０１〜３０２  加入者装置
３２１〜３２２  光検出器
３３１〜３３２  上向ブラッグ反射器レーザー
４０１，５１０  ｎ−ＩｎＰ基板（半導体基板）
４０２  ＩｎＧａＡｓＰ受動型導波路層
４０３  ＩｎＰスペーサー
４０４，５１１，５１２  ブラッグ格子
４０５，５２０  活性層
４０６  電流遮断層
４０７，５３０  Ｐ−ＩｎＰクラッド層
５４０  無反射層
５５０  高反射層
４０８  Ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層
４０９  酸化物層
４１０  上部電極
４１１  下部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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