DE69516493T2 - Verfahren zur Ansteuerung eines breitbandigen polarisationsmodenselektiven Halbleiterlasers, und ein optisches Kommunikationssystem - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser und insbesondere die Modulation eines Halbleiterlasers.
Verwandter Stand der Technik
• In jüngerer Vergangenheit wurde auf dem Gebiet der optischen Übertragung eine große Übertragungskapazität gewünscht, und folglich wurde eine Opto-Frequenzmultiplexübertragung (Opto-FDM, FDM = "frequency division multiplexing") entwickelt, mittels derer eine Vielzahl von Wellenlängen oder optischen Frequenzen auf eine einzelne optische Faser bzw. einen einzelnen Lichtwellenleiter gemultiplext werden.
• Die Technologien der Opto-FDM können entsprechend den Empfangsverfahren grob in zwei Kategorien eingeteilt werden: eine ist die kohärente optische Übertragung, welche eine Zwischenfrequenz durch Aufnehmen einer Überlagerung bzw. Interferenz mit einer stationären Lichtquelle bildet und erfasst; die andere ist ein Verfahren, bei dem nur Licht mit einer gewünschten Wellenlänge (Frequenz) durch ein abstimmbares Filter übertragen und erfasst wird.
• Als das abstimmbare Filter wurden ein Mach-Zehnder-Filter, ein Fabry-Perot-Lichtwellenleiter-Filter, ein AO-Modulationsfilter und ein Halbleiterfilter entwickelt.
• Zur Erhöhung der Übertragungskapazität auf einen möglichst hohen Wert ist es wichtig, das Wellenlängenintervall zu verringern. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, die Übertragungsbandbreite des abstimmbaren Filters zu verringern und das belegte Frequenzband oder die spektrale Linienbreite eines Lasers als einer Lichtquelle zu verringern. Beispielsweise hat ein Halbleiter-DFB-Filter mit einer abstimmbaren Breite von 3 nm eine Übertragungsbandbreite von annähernd 0,03 nm, so dass es idealerweise möglich ist, 100 Kanäle zu multiplexen. Jedoch ist es in diesem Fall erforderlich, dass die Spektrallinienbreite einer Lichtquelle 0,03 nm oder kleiner ist. Derzeit gibt selbst ein DFB-Laser, der als ein Halbleiterlaser bekannt ist, der in einer dynamischen einzelnen Mode schwingt, Anlass zu einer dynamischen Wellenlängenveränderung, wenn er direkt mittels ASK moduliert wird. Da dies zu einer erhöhten Spektrallinienbreite von ungefähr 0,3 nm führt, ist ein DFB-Laser für eine derartige Wellenlängenmultiplexübertragung ungeeignet.
• Beispiele der Verfahren, die zur Unterdrückung dieser Wellenlängenveränderung ersonnen wurden, bestehen in der Verwendung eines externen Intensitätsmodulators (z. B. Suzuki et al. "λ/4-Shift DFB Laser/Absorption Modulator Integrated Light Source", The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Technical Report of IEICE, OQE90-45, S. 99, 1990), eines direkten FSK-Modulationsverfahrens (z. B. M. J. Chawki et al., "1.5 Gbit/s FSK Transmission System Using Two Electrode DFB Laser As A Tunable FSK Discriminator/Photodetector", Electron Let., Bd. 26, Nr. 15, S. 1146, 1990) und eines direkten Polarisations- Modulationsverfahrens (offengelegte Japanische Patentanmeldung Nr. 2-159781).
• Ein Vergleich dieser drei Verfahren ist nachstehend beschrieben. Eine Wellenlängenveränderung des externen Modulators beträgt annähernd 0,03 nm und dies ist die die Anforderungen erfüllende Grenzfunktionsfähigkeit. Jedoch ist der externe Modulator in Kostenhinsicht nicht vorzuziehen, da die Anzahl von Komponenten erhöht ist. Bei dem FSK-Verfahren wird eine Datengruppe auf der Empfängerseite gelegentlich als ein Wellenlängendiskriminator betrieben, was eine komplizierte Steuerungstechnik erfordert.
• Das Polarisationsmodulationsverfahren verwendet einen Zwei- Elektroden-Laser gemäß der Darstellung in Fig. 1. Wie in Fig. 2A gezeigt, ist ein Bias-Strom auf einen Punkt fixiert, an dem TE- und TM-Moden umgeschaltet werden, und I&sub1; wird mit einem schwachen Rechteckstrom ΔI&sub1; moduliert. Folglich werden die Polarisationsebenen gemäß der Darstellung in Fig. 2B umgeschaltet. Ein am Ausgangsende des Lasers - wie in Fig. 1 gezeigt - angeordneter Polarisator wählt eine dieser Polarisationsebenen aus, wodurch die ASK durchgeführt wird. Bei diesem Verfahren ist die Anzahl von Komponenten nicht erhöht, da nur die Anzahl von Elektroden eines herkömmlichen DFB-Lasers erhöht ist, und eine Wellenlängenveränderung ist kleiner als die bei dem externen Modulationsverfahren. Da ein Signal mittels ASK übertragen bzw. gesendet wird, hat das Verfahren auch einen dahingehenden Vorteil, dass die Last bzw. Belastung beispielsweise für eine Datenmenge bzw. eine Datei auf der Empfängerseite gering ist.
• Wie vorstehend beschrieben, handelt es sich bei der Polarisationsmodulation um ein zur Wellenlängenmultiplexübertragung und dergleichen geeignetes Modulationsverfahren. Un glücklicherweise enthalten die herkömmlichen Vorschläge keine gebührende Erwähnung des Verfahrens zum Ansteuern bzw. Betreiben einer Polarisationsmodulation, so dass es zunächst notwendig ist, das Ansteuerverfahren einzurichten, um diese Polarisationsmodulation dem praktischen Gebrauch zugänglich zu machen.
• Das Polarisationsmodulationsverfahren führt eine ASK-Modulation durch Anlegen eines Rechtecksignals an eine Elektrode eines Mehrfachelektroden-DFB-Lasers durch, um dadurch TE- und TM-polarisierte Wellen umzuschalten, und indem eine dieser polarisierten Wellen unter Verwendung eines an dem Ausgangsende angeordneten Polarisators extrahiert wird. Unglücklicherweise verschlechtern sich die Modulationseigenschaften bei geringen Frequenzen von 1 MHz oder darunter.
• Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen einer Modulationsfrequenz und einem Modulationsfaktor, nachdem diese Frequenz durch den Polarisator übertragen wurde, wenn der Strom I&sub1; des Zwei-Elektroden-DFB-Lasers gemäß Fig. 1 mit einem sinuswellenförmigen Strom moduliert wird. Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen der Modulationsfrequenz und der Phasendifferenz (der Phasendifferenz zwischen einem Modulationsstrom und einem optischen Modulationssignal) unter den gleichen Bedingungen. Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, findet ein Abfallen des Modulationsfaktors in der Nähe von mehreren hundert kHz statt, und die Phase verändert sich unterhalb von 1 MHz und zeigt eine entgegengesetzte Phasenantwort nahe bei null Hertz bzw. Gleichstrombetrieb. Dies beruht darauf, dass aufgrund eines physikalischen Faktors der Polarisationsmodulation eines Lasers eine Polarisationsumschaltung durch den kombinierten Effekt einer Brechungsindexänderung, die sich aus einer Phasenumkehr-Erwärmung mit einer Grenze bzw. Grenzfrequenz bei einigen wenigen MHz und einer Brechungsindexänderung ergibt, die durch eine Gleichphasen-Trägerdichte bedingt ist, welche bis zu einer Resonanzfrequenz eben ist. Da der Effekt der Wärme bei geringen Frequenzen dominant wird, geht die Ebenheit der Phaseneigenschaft wie vorstehend beschrieben verloren.
• Die obigen Eigenschaften geben Anlass zu dem folgenden Problem. Die Polarisationsmodulation überträgt hauptsächlich digitale Signale, und die Impulsbreite wird unterhalb von 1 MHz wellenlängenumgewandelt, was zu einem Übertragungsfehler führt. Beispiele sind in den Fig. 5A und 5B dargestellt: eine Impulsverschmälerung tritt bei einer Impulsbreite von 1 MHz gemäss Fig. 5A auf, und ein Impuls entgegengesetzter Phase wird bei 100 kHz gemäß Fig. 5B ausgebildet. Demzufolge sind geringe Frequenzen begrenzt, und dies wiederum begrenzt den Freiheitsgrad bei der Kodierung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der obigen Situation gemacht, und hat zur Aufgabe, das Modulationsband der Polarisationsmodulation insbesondere zu niedrigen Frequenzen hin zu verbreitern, den Freiheitsgrad der Kodierung zu verbessern und eine Fehlerrate selbst mit einem langen kontinuierlichen Kode zu verringern, wodurch die Übertragung mit einer höheren Dichte ermöglicht wird.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gemäß der Offenbarung gelöst durch ein Halbleiterlaseransteuerverfahren zur Ansteuerung eines Halbleiterlasers mit zwei oder mehr Elektroden durch Umschalten zweier Polarisationsmoden mit unterschiedlichen Polarisationsebenen, mit den Schritten:
• Injizieren eins Hauptmodulationsstroms in eine der Elektroden, und
• Injizieren eines Nebenmodulationsstroms, dessen Phase mit Bezug auf den Hauptmodulationsstrom angepasst ist, in zumindest eine der Elektroden mit Ausnahme der Elektrode, in die der Hauptmodulationsstrom injiziert wird. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Ansteuerverfahrens sind wie folgt.
• Der Schritt des Injizierens des Nebenmodulationsstroms wird ausgeführt, wenn eine Frequenz des Umschaltens geringer als eine vorbestimmte Frequenz ist.
• Die vorbestimmte Frequenz beträgt annähernd 1 MHz.
• Die Phase und/oder eine Modulationsamplitude des Nebenmodulationsstroms ist derart angepasst, dass eine Phasendifferenz zwischen dem Hauptmodulationsstrom und einem optischen Ausgangssignal aus dem Halbleiterlaser verringert ist.
• Die Phase des Nebenmodulationsstroms ist derart angepasst, dass sie die gleiche Phase oder eine entgegengesetzte Phase wie eine Phase des Hauptmodulationsstroms ist.
• Ob die Phase des Nebenmodulationsstroms die gleiche Phase oder eine entgegengesetzte Phase wie die Phase des Hauptmodulationsstroms sein soll, wird dementsprechend bestimmt, ob ein Vorzeichen einer Neigung einer Grenzlinie, welche durch ein orthogonales Koordinatensystem des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms bestimmt ist, und auf der die zwei Polarisationsmoden des Halbleiterlasers umgeschaltet werden, positiv oder negativ ist.
• Ein Verhältnis von Modulationsamplituden des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms ist derart angepasst, dass eine Steigung einer Grenzlinie, die durch ein orthogonales Koordinatensystem des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms bestimmt ist, und auf der die zwei Polarisationsmoden des Halbleiterlasers umgeschaltet werden, im wesentlichen parallel zu einer zusammengesetzten Amplitude des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms in dem orthogonalen Koordinatensystem ist.
• Ebenfalls offenbart die vorliegende Erfindung als ein optisches Übertragungsverfahren, welches dieses Ansteuerverfahren verwendet, ein Verfahren zum Durchführen einer optischen Übertragung durch Erhalten eines intensitätsmodulierten Signals durch Auswählen einer Polarisationsmode aus der Ausgabe von einer Halbleiterlaservorrichtung, die mittels des obigen Ansteuerverfahrens angesteuert wird, und offenbart weiterhin ein optisches Übertragungsverfahren zum Durchführen eines Wellenlängen-Multiplexens.
• Die vorliegende Erfindung offenbart eine Halbleiterlaservorrichtung zur Ausgabe zweier Polarisationsmoden mit unterschiedlichen Polarisationsebenen durch Umschalten der zwei Polarisationsmoden, mit:
• einem Halbleiterlaser mit zwei oder mehr Elektroden,
• einer Einrichtung zum Injizieren eines Hauptmodulationsstroms in einer der Elektroden des Halbleiterlasers, und
• einer Einrichtung zum Injizieren eines Nebenmodulationsstroms, dessen Phase mit Bezug auf den Hauptmodulationsstrom angepasst ist, in zumindest eine der Elektroden mit Ausnahme der Elektrode, in die der Hauptmodulationsstrom injiziert wird. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Halbleiterlaservorrichtung sind wie folgt.
• Der Nebenmodulationsstrom wird injiziert, wenn eine Frequenz der Umschaltung niedriger als eine vorbestimmte Frequenz ist.
• Die vorbestimmte Frequenz beträgt annähernd 1 MHz.
• Die Vorrichtung weist zudem auf:
• eine Modulationsspannungsquelle, und
• eine Einrichtung zum Zuführen einer Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle zu der Einrichtung zum Injizieren des Hauptmodulationsstroms und der Einrichtung zum Injizieren des Nebenmodulationsstroms.
• Die Einrichtung zum Injizieren des Nebenmodulationsstroms hat eine Frequenzcharakteristik und injiziert den Nebenmodulationsstrom nicht, wenn eine Frequenz der Ausgabe aus der Modulationsspannungsquelle eine vorbestimmte Frequenz überschreitet.
• Die vorbestimmte Frequenz beträgt annähernd 1 MHz.
• Der Halbleiterlaser ist ein Laser mit verteilter Rückkopplung, der ein Beugungsgitter nahe bei einem optischen Wellenleiter aufweist, welcher eine Licht emittierende Schicht enthält,
• so dass die Licht emittierende Schicht eine Potentialtopfstruktur enthält, und
• eine einer Energiebandlücke zwischen einem Energieniveau eines leichten Lochs und einem Grundniveau eines Elektrons in einem Potentialtopf der Potentialtopfstruktur entsprechende Wellenlänge nahe bei einer Bragg-Wellenlänge des Beugungsgitters ist.
• Schwellenwertverstärkungen bei der Bragg-Wellenlänge in den zwei Polarisationsmoden sind im wesentlichen gleich.
• Die Potentialtopfstruktur ist eine verspannte Potentialtopfstruktur, in die eine Verspannung eingebracht ist, so dass in einem Potentialtopf ein Energieniveau eines leichten Lochs und ein Energieniveau eines schweren Lochs gleich sind oder das Energieniveau eines leichten Lochs näher bei einem Grundniveau eines Elektrons liegt.
• Die Verspannung ist eine in einen internen Potentialtopf der Potentialtopfstruktur eingebrachte Zugspannung.
• Die Potentialtopfstruktur ist eine Mehrfachpotentialtopfstruktur.
• Als eine noch praktischere Ausführungsform der Halbleiterlaservorrichtung offenbart die vorliegende Erfindung eine Halbleiterlaservorrichtung zur Ausgabe von zwei Polarisationsmoden mit unterschiedlichen Polarisationsebenen durch Umschalten der Polarisationsmoden, mit
• einem Halbleiterlaser mit zwei oder mehr Elektroden,
• einer Modulationsspannungsquelle,
• einer ersten Injektionseinrichtung zum Durchleiten einer Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle durch einen ersten Verstärker und Injizieren der Ausgabe als einen ersten Modulationsstrom in eine der Elektroden des Halbleiterlasers, und
• einer zweiten Injektionseinrichtung zum Durchleiten der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle durch einen zweiten Verstärker und Injizieren der Ausgabe als einen zweiten Modulationsstrom in zumindest eine der Elektroden mit Ausnahme der Elektrode, in die die erste Injektionseinrichtung den ersten Modulationsstrom injiziert,
• wobei eine Grenzfrequenz des zweiten Verstärkers eine vorbestimmte Frequenz ist, und der zweite Modulationsstrom nicht injiziert wird, wenn eine Frequenz der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle die vorbestimmte Frequenz überschreitet. Ausführlichere Ausführungsformen dieser Halbleiterlaservorrichtung sind wie folgt.
• Die Ausgaben von dem ersten und dem zweiten Verstärker haben die gleiche Phase.
• Die Ausgaben von dem ersten und dem zweiten Verstärker haben entgegengesetzte Phasen.
• Die vorbestimmte Frequenz beträgt annähernd 1 MHz.
• Ein Verhältnis von Verstärkungen der ersten und zweiten Verstärker ist derart angepasst, dass eine Differenz zwischen einer Phase des Hauptmodulationsstroms und einer Phase eines optischen Ausgangssignals aus dem Halbleiterlaser verringert ist.
• Als eine ähnlich praktische Ausführungsform der Halbleiterlaservorrichtung offenbart die vorliegende Erfindung einen Halbleiterlaser zur Ausgabe zweier Polarisationsmoden mit unterschiedlichen Polarisationsebenen durch Umschalten der Polarisationsmoden, mit:
• einem Halbleiterlaser mit zwei oder mehr Elektroden,
• einer Modulationsspannungsquelle,
• einer ersten Injektionseinrichtung zum Durchleiten einer Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle durch einen ersten Spannungs-Strom-Wandler, Gleichspannungskoppeln einer Ausgabe von dem ersten Spannungs-Strom-Wandler und eines ersten Gleichstroms, und Injizieren des sich ergebenden Stroms als einen ersten Modulationsstrom in eine der Elektroden des Halbleiterlasers, und
• einer zweiten Injektionseinrichtung zum Durchleiten der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle durch einen zweiten Spannungs-Strom-Wandler, Gleichspannungskoppeln einer Ausgabe von dem zweiten Spannungs-Strom-Wandler und einem zweiten Gleichstrom, und Injizieren des sich ergebenden Stroms als einen zweiten Modulationsstrom in zumindest eine der Elektroden mit Ausnahme der Elektrode, in die die erste Injektionseinrichtung den ersten Modulationsstrom injiziert,
• wobei die zweite Injektionseinrichtung ein Tiefpassfilter mit einer vorbestimmten Grenzfrequenz zur Filterung der Ausgabe von dem zweiten Spannungs-Strom-Wandler hat, und der zweite Modulationsstrom nicht injiziert wird, wenn eine Frequenz der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle die vorbestimmte Frequenz überschreitet. Noch ausführlichere Ausführungsformen dieser Halbleitervorrichtung sind wie folgt.
• Der erste und der zweite Spannungs-Strom-Wandler führen eine Gleichspannungskopplung der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle mit der gleichen Phase durch.
• Der erste und der zweite Spannungs-Strom-Wandler führen eine Gleichspannungskopplung der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle mit entgegengesetzten Phasen durch.
• Die vorbestimmte Frequenz beträgt annähernd 1 MHz.
• Ein Verhältnis von Verstärkungen der ersten und zweiten Spannungs-Strom-Wandler ist derart angepasst, dass eine Differenz zwischen einer Phase des Hauptmodulationsstroms und einer Phase eines optischen Ausgangssignals aus dem Halbleiterlaser verringert ist.
• Ebenfalls offenbart die vorliegende Erfindung als einen die obige Halbleiterlaservorrichtung verwendenden Knoten einen Knoten mit einer Polarisationsmodenauswahleinrichtung zum selektiven Ausgeben einer der zwei Polarisationsmoden der Ausgabe von der Halbleiterlaservorrichtung.
• Weiterhin offenbart die vorliegende Erfindung ein optisches Übertragungssystem unter Verwendung des obigen Knotens als einem Knoten zum Senden von Informationen.
• Wie vorstehend beschrieben, werden gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Modulationsströme in unterschiedliche Elektroden eines Mehrfach-Elektroden-Halbleiterlasers injiziert (wenn die Modulationsfrequenz der Polarisationsmodulation gering ist).
• Die Beziehung zwischen den Phasen dieser zwei Modulationsströme verändert sich geringfügig entsprechend den Polarisationsumschalteigenschaften der Vorrichtung. Im Fall eines Halbleiterlasers mit einer Struktur, die stark durch Wärme beeinflusst ist, sind die Verteilungen der TE- und TM- Schwingungsmoden mit Bezug auf I&sub1;/I&sub2; im allgemeinen wie in Fig. 17 dargestellt; die Steigung bzw. Neigung der Grenzlinie zwischen den TE- und TM-Schwingungsmoden ist positiv. Das heißt, wenn ein Gleichspannungs-Bias bzw. Gleichstrom- Bias nahe dem Umschaltpunkt der Polarisation festgelegt ist, tritt eine Polarisationsumschaltung von TE zu TM auf, wenn I&sub1; erhöht wird, und eine Polarisationsumschaltung von TM zu TE tritt auf, wenn I&sub2; erhöht wird. Demgemäß ist die Phase einer Polarisationsumschaltung entgegensetzt zu der Phase der anderen mit Bezug auf die Änderungen von I&sub1; und I&sub2;. Wenn ein Modulationsstrom in Phase zu ΔI&sub1; als ΔI&sub2; angelegt wird, wird daher die Richtung der thermischen Polarisationsumschaltung entgegengesetzt zu der von ΔI&sub1;, und dies unterdrückt die thermische Polarisationsumschaltung mit Bezug auf ΔI&sub1;. Das Amplitudenverhältnis von ΔI&sub1; zu ΔI&sub2; zu diesem Zeitpunkt ist vorzugsweise das gemäß Fig. 17 dargestellte, welches parallel zu der Umschaltlinie der Polarisation ist.
• Obwohl unterschiedliche Verfahren für die Einrichtung zum Erzeugen diesen gleichphasigen Signals möglich sind, ist es lediglich notwendig, niedrige Frequenzen von Gleichspannungen bis zu einigen wenigen MHz zu berücksichtigen. Beispielweise wird gemäß der Darstellung in Fig. 9 ein Signal in zwei Signalkomponenten durch einen Leistungsteiler unterteilt, eine Signalkomponente wird durch einen breitbandigen invertierenden Verstärker durchgeleitet, und die andere wird durch einen invertierenden Verstärker mit einer Grenzfrequenz von einigen wenigen MHz durchgeleitet. Diese Signale werden dann durch vorgespannte bzw. mit einem Bias beaufschlagte T-Glieder bzw. Bias-T-Glieder geführt, von denen jedes aus einer Spule L und einem Kondensator C besteht, und den Elektroden eines Lasers über einen Gleichstrom und eine Wechselstromkopplung überlagert. Mit Bezug auf Fig. 9 ist der Laser durch zwei parallele Dioden dargestellt.
• Alternativ werden gemäß der Darstellung in Fig. 10 Hochgeschwindigkeits-Stromtreiberchips verwendet. Bei dieser Konfiguration werden zwei Signal zur Ansteuerung der jeweiligen Elektroden auf eine derartige Weise verwendet, dass ein Signal direkt verwendet wird und das andere durch ein Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von einigen wenigen MHz geführt wird. Wie in Fig. 10 dargestellt handelt es sich bei jedem Treiberchip um eine parallele integrierte Schaltung einer Modulationsstromquelle Ip und einer Gleichstrom- Bias-Stromquelle Ib. Bei dieser Anordnung existiert keine niederfrequente Abtrennung eines Modulationsstroms, da kein Bias-T-Glied existiert, so dass ein Ansteuerung bis hin zu Gleichstrom möglich ist. Weiterhin kann die Schaltung an einer kleinen Schaltungsplatine befestigt sein und kann ebenfalls in einem einzelnen Gehäuse zusammen mit einem Laser modularisiert sein.
• Andererseits ist die Auswirkung von Wärme gelegentlich klein, abhängig von der Struktur eines Halbleiterlasers. Eine Vorrichtung dieser Art zeigt eine Polarisationsumschalteigenschaft, die in Fig. 18 dargestellt ist, welche im Gegensatz zu der in Fig. 17 gezeigten steht; das heißt, die Steigung bzw. Neigung der Grenzlinie zwischen TE- und TM-Schwingungsmoden ist negativ. Wenn dies der Fall ist, werden im Gegensatz zu dem unmittelbar vorhergehend beschriebenen Fall Signale mit entgegengesetzter Phase als ΔI&sub1; und ΔI&sub2; verwendet.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
• Fig. 1 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung des Prinzips der Polarisationsmodulation bei einem herkömmlichen Beispiel;
• Fig. 2A und 2B sind Graphen zur Erläuterung des Prinzips der Polarisationsmodulation bei dem herkömmlichen Beispiel;
• Fig. 3 ist ein Graph, der die Polarisationsmodulationscharakteristik des herkömmlichen Beispiels zeigt;
• Fig. 4 ist ein Graph, der die Phasencharakteristik des herkömmlichen Beispiels zeigt;
• Fig. 5A und 5B sind Zeitablaufdiagramme, die die Antwortsignalwellenformen der Polarisationsmodulation des herkömmlichen Beispiels zeigen;
• Fig. 6 ist eine Perspektivansicht, die einen bei dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel verwendeten Halbleiterlaser und einen Abschnitt einer bei diesen Ausführungsbeispielen verwendeten Ansteuerstrominjektionseinrichtung zeigt;
• Fig. 7 ist ein Graph, der die Phasencharakteristik zeigt, wenn die Polarisationsmodulation bei dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
• Fig. 8 ist ein Graph, der die Phasencharakteristik zeigt, wenn die Polarisationsmodulation bei dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
• Fig. 9 ist ein Schaltbild, welches die Konfiguration eines Halbleiterlasertreibers bei dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
• Fig. 10 ist ein Schaltbild, welches die Konfiguration eines Halbleiterlasertreibers bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
• Fig. 11 ist eine Perspektivansicht, die einen bei dem vierten Ausführungsbeispiel verwendeten Halbleiterlaser und einen Abschnitt einer bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Ansteuerstrominjektionseinrichtung zeigt;
• Fig. 12 ist ein Graph, der die Abstimmcharakteristik bzw. Tuningcharakteristik des bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten Halbleiterlasers zeigt;
• Fig. 13 ist eine Ansicht, die die Anordnung eines Übertragungssystems zeigt, wenn eine Wellenlängenmultiplexübertragung bei dem fünften Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
• Fig. 14 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Knotens bei dem sechsten Ausführungsbeispiel zeigt;
• Fig. 15 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung eins optischen lokalen Netzwerkes (LAN) zeigt;
• Fig. 16 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Anordnung eines optischen CATV-Systems zeigt;
• Fig. 17 ist ein Graph, der die Schwingungsmodenverteilungen der TE- und TM-Moden eines Halbleiterlasers mit einem großen thermischen Effekt zeigt;
• Fig. 18 ist ein Graph, der die Schwingungsmodenverteilungen von TE- und TM-Moden eines Halbleiterlasers mit einem geringen thermischen Effekt zeigt;
• Fig. 19A und 19B sind Graphen, die die Schwingungsmodenverteilungen von TE- bzw. von TM-Moden des Halbleiterlasers bei dem ersten Ausführungsbeispiel zeigen; und
• Fig. 20A und 20B sind Graphen, die die Schwingungsmodenverteilungen von TE- bzw. von TM-Moden des Halbleiterlasers bei dem dritten Ausführungsbeispiel zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE (Erstes Ausführungsbeispiel)
• Fig. 6 ist eine Perspektivansicht eines Zwei-Elektroden- DFB-Lasers zur Verwirklichung des Ansteuerverfahrens gemäss der vorliegenden Erfindung. Fig. 9 ist ein Schaltbild zur Erläuterung der Konfiguration eines Treibers bei diesem Ausführungsbeispiel.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 6 enthält dieser Zwei-Elektroden- DFB-Laser ein n-InP Substrat 101, eine n-InP Zwischenschicht 102, in der ein Beugungsgitter von 0,05 um Tiefe ausgebildet ist, eine 0,2 um dicke n-InGaAsP (Bandlückenwellenlänge λg = 1,17 um) untere optische Führungsschicht 103, eine aktive Schicht 104 mit einer verspannten Übergitterstruktur, die aus fünf 10 nm dicken i-In0,29Ga0,71As Topf- bzw. Potentialtopfschichten und fünf 10 nm dicken i-InGaAsP (λg = 1,17 um) Schichten besteht, eine p-InP Umhüllungsschicht 105, eine p-In0,53Ga0,47As Kontaktschicht 106, eine vergrabene Schicht 107 aus InP mit hohem Widerstand, einen Elektrodenisolationsbereich 108, von dem die Kontaktschicht 106 entfernt ist, eine Cr/AuZnNi/Au Schicht 109 als eine Elektrode, eine Cr/AuZnNi/Au Schicht 110 als eine Elektrode, eine AuGeNi/Au Schicht 111 als eine Substratelektrode, und einen SiO Film 112 als einen Antireflektionsfilm. Bei diesem DFB-Laser dient die aktive Schicht als eine Mehrfach-Potentialtopfschicht mit einer Zugbeanspruchung bzw. Zugverspannung, und die Übergangsenergie zwischen dem Niveau leichter Löcher und dem Grundniveau von Elektronen so wie die Übergangsenergie zwischen dem Niveau schwerer Löcher und dem Grundniveau von Elektronen sind so entworfen, dass sie gleich sind. Infolge dessen ist der Schwingungsschwellenwert bei der TM Polarisation niedriger als der bei herkömmlichen DFB-Lasern. Dies macht ein wirksames Polarisationsumschalten möglich. Ein Laser mit einer ähnlichen Anordnung ist in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 5- 310592 offenbart. Damit die verteilte Rückkopplungswellenlänge bzw. die Wellenlänge der verteilten Rückkopplung durch das Beugungsgitter 103 nahe bei der der Bandlücke zwischen dem Niveau leichter Löcher und dem Grundniveau von Elektronen entsprechenden Wellenlänge sein kann, ist die Teilung des Beugungsgitters auf 240 nm eingestellt, so dass das Beugungsgitter eine Bragg-Wellenlänge bei 1,562 um in einer TE-Mode und bei 1,558 um in einer TM-Mode hat.
• Bei dieser Konfiguration tritt ein Umschalten zwischen TE und TM wie vorstehend beschrieben auf, wenn Gleichstrom- Biasströme von 35 mA und 28 mA durch die Elektroden 109 bzw. 110 zum Fließen gebracht werden und ein digitales Signal ΔI&sub1; mit einer Amplitude von 5 mA der Elektrode 110 überlagert ist. Ebenso sind, wenn ein Sinuswellensignal ΔI&sub1; mit einer Amplitude von 5 mA überlagert ist, die sich ergebenden Modulationsfrequenzabhängigkeiten wie in Fig. 3 und 4 dargestellt; obwohl der Modulationsfaktor innerhalb von 3 dB bei 100 Hz bis 1 GHz ist, dreht sich die Phasendifferenz unterhalb von 1 MHz. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der thermische Effekt bei geringen Frequenzen, wie vorhergehend in "ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG" beschrieben, stark dominant ist.
• Durch Verwendung der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtungskonfiguration wird deshalb ein Modulationsstrom ΔI&sub2; als ein Nebenstrom mit Bezug auf den Hauptmodulationsstrom ΔI&sub1; durch die Elektrode 109 zum Fließen gebracht. Genauer ge sagt, wird ein Signal eines Modulationsstroms bzw. einer Modulationsstromquelle 409 in zwei Signalkomponenten durch einen 1 : 1 Leistungsteiler 408 unterteilt. Eine Signalkomponente wird durch einen breitbandigen invertierenden Videoverstärker 406 mit einer Verstärkung von 10 und einer Grenzfrequenz fc von 10 GHz geführt, einem von einer Gleichspannungsquelle bzw. Gleichstromquelle 403 stammenden Gleichstrom über ein Vorspannungs-T-Glied 402 bzw. Bias-T- Glied mit einer geringen Grenzfrequenz von 1 kHz überlagert, und als ein Ansteuerstrom I&sub1; + ΔI&sub1; zur Ansteuerung eines Lasers 401 eingesetzt. Der andere Ausgang des Leistungsteilers wird durch einen invertierenden Operationsverstärker 407 mit einer Verstärkung von 10 und einer Grenzfrequenz fc von 1 MHz geleitet, einem von einer Gleichspannungsquelle bzw. Gleichstromquelle 405 stammenden Gleichstrom mittels eines Bias-T-Glieds 404 überlagert, und als ein Ansteuerstrom I&sub2; + ΔI&sub2; zur Ansteuerung des Lasers 401 eingesetzt. Bei dieser Konfiguration sind die Ströme ΔI&sub1; und ΔI&sub2; zueinander in Phase, da beide Verstärker 406 und 407 von einer Bauart mit invertiertem Ausgang sind. Ebenfalls ist die Modulationsstromquelle von einer Bauart mit variablem Ausgang, und der Modulationsfaktor wird durch die Stromversorgung eingestellt bzw. angepasst. Das Verstärkungsverhältnis der Verstärker 406 und 407 ist derart optimiert, dass der thermische Effekt bei geringen Frequenzen unterdrückt ist, und ist entsprechend den TE/TM- Schwingungscharakterlstiken (die nachstehend beschrieben werden) dieser Vorrichtung bestimmt, und da das Teilungsverhältnis des Leistungsteilers 1 : 1 ist. Dieses Stromverhältnis muss für jede einzelne Vorrichtung optimiert werden, da es sich entsprechend der Zusammensetzung, der Struktur, dem Material und der Befestigungsart der Vorrichtung ändert. Obwohl die Grenzfrequenz des Verstärkers 406 bei diesem Ausführungsbeispiel auf 10 GHz eingestellt ist, kann diese Grenzfrequenz entsprechend der Modulationsfrequenz willkürlich gewählt werden.
• Die Verteilungen der TE- und TM-Schwingungsmoden dieser Vorrichtungen sind in Fig. 19A bzw. 19B mit Bezug auf I&sub1;/I&sub2; dargestellt. Das heißt, wenn ein Gleichstrombias nahe dem Umschaltpunkt der Polarisation festgelegt ist, tritt das Umschalten der Polarisation von TE zu TM auf, wenn I&sub1; erhöht wird, und das Umschalten der Polarisation von TM zu TE tritt auf, wenn I&sub2; erhöht wird. Demzufolge ist die Phase der einen Polarisationsumschaltung entgegengesetzt zu der Phase der anderen mit Bezug auf die Änderungen von I&sub1; und I&sub2;. Wenn ein Modulationsstrom in Phase zu ΔI&sub2; als ΔI&sub2; angelegt wird, wird deshalb die Richtung der thermischen Polarisationsumschaltung entgegengesetzt zu der von ΔI&sub1;, und dies unterdrückt die thermische Polarisationsumschaltung mit Bezug auf ΔI&sub1;. Die Amplituden von ΔI&sub1; und ΔI&sub2;, das heißt, bei diesem Ausführungsbeispiel, die Verstärkungen der Verstärker 406 und 407, sind gleich, so dass die synthetische bzw. zusammengesetzte Steigung bzw. Neigung von ΔI&sub1; und ΔI&sub2; 1 ist, da die Steigung der Grenzlinie zwischen den TE- und TM-Schwingungsmoden in Fig. 19A und 19B 1 ist.
• Wenn eine Polarisationsmodulation mittels dieses Ansteuerverfahren durchgeführt wurde, wurde eine Phasencharakteristik gemäß der Darstellung in Fig. 7 erhalten, die bis hinunter zu niedrigen Frequenzen, das heißt, bis zu einigen wenigen kHz, flach war, das heißt, die Niederfrequenzcharakteristiken waren stark verbessert. Dies ermöglichte eine Polarisationsmodulation unter Verwendung eines rechteckförmigen Signals mit einer Impulsbreite von einigen wenigen kHz bis zu einigen wenigen GHz, das heißt, ASK-Übertragung wurde ermöglicht.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
• Fig. 10 ist ein Schaltbild zur Erläuterung des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. In Fig. 10 ist die Konfiguration eines von dem des ersten Ausführungsbeispiels unterschiedlichen Treibers dargestellt. Bei einer verwendeten Vorrichtung handelt es sich um einen Zwei- Elektroden-DFB-Laser, der annähernd identisch zu dem bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendeten ist.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel wird kein Bias-T-Glied mit einer geringen Grenzfrequenz verwendet, und modulierbare Lasertreiber ICs 503 und 504 werden zur Verringerung der Gesamtabmessungen des Ansteuersystems verwendet. Wie durch Bezugszahlen 503 und 504 in Fig. 10 angegeben, handelt es sich bei jedem Treiber-IC um einen parallelen integrierten Schaltkreis einer Gleichstromquelle Ib und einer Modulationsstromquelle Ip. Auf den Empfang eines Modulationssignals mit einem ECL-Pegel (bei dem es sich um einen Spannungsimpuls mit einer Amplitude von -0,9 V bis -1,8 V handelt und bei dem es sich um ein Eingangssignal zur Ansteuerung einer Emitter gekoppelten Logik [Emitter Coupled Logic] (ECL) als einem Hochgeschwindigkeits-Treiber-IC handelt) kann dieser Treiber-IC einen Modulationsstrom mit einer Gleichstromverschiebung bzw. einem Gleichstrom-Offset breitstellen. Der IC kann den Modulationsfaktor und die Biasstrommenge steuern.
• Ein praktisches Ansteuerverfahren wird nachstehend beschrieben. Eine Ausgabe von einer Modulationsspannungsquelle 505 mit einem ECL-Ausgang wird den Treiber-ICs 503 und 504 zugeführt. Wenn die Modulationsspannungsquellenspannung in zwei Komponenten zu unterteilen ist, erfolgt dies unmittelbar vor den beiden Treibern. Dies beseitigt das Bedürfnis für einen Leistungsteiler. Die Treiber-ICs 503 und 504 extrahieren gleichphasige Ausgaben aus der Mo dulationseingabe. Eine Ausgabe wird durch ein Tiefpassfilter hindurchgeleitet, welches eine Grenzfrequenz von 1 MHz hat, und zur Ansteuerung als ein Ansteuerstrom I&sub2; + ΔI&sub2; für einen Laser 501 verwendet. Die andere wird direkt als ein Ansteuerstrom I&sub1; + ΔI&sub1; für den Laser 501 verwendet. Das Amplitudenverhältnis der Modulationsströme ist auf 1 : 1 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel optimiert. Wie in Fig. 10 dargestellt ist es wünschenswert, dass jeder Treiber-IC einen Strom extrahiert, während der Laser an Masse aufgehängt bzw. angeschlossen ist, da dieses einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb ermöglicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind daher die Leitfähigkeitstypen der Vorrichtungskomponenten umgekehrt, das heißt die Vorrichtung hat ein P-Typ Substrat und eine N-Typ Elektrode auf der Elektrodenisolationsseite.
• Mit diesem Ansteuersystem kann das Gesamtsystem stark verkleinert und in ein einzelnes Gehäuse modularisiert werden. Auch ist bei dem ersten Ausführungsbeispiel die niedrige Frequenz in dem Band des Bias-T-Glieds begrenzt, während es bei diesem Ausführungsbeispiel keine Grenze für niedrige Frequenzen gibt. Dies kann die Niederfrequenzeigenschaften weiter verbessern. Das heißt, dass es gemäß der Darstellung in Fig. 8 möglich war, die Phasencharakteristik über einen breiten Bereich von 100 Hz bis zu einem GHz abzuflachen bzw. zu ebnen. Bei einer ASK-Übertragung erlaubt dieses eine Kodierung unter Verwendung eines NRZ-Signals mit einem Kontinuitätsgrad von 2²&sup0; - 1 oder mehr bei mehreren Gbps bzw. Gbit/s, was eine Übertragung mit äußerst hoher Dichte ermöglicht.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
• Dieses Ausführungsbeispiel verwendet eine Vorrichtung mit einer Struktur, die annähernd identisch zu der Struktur des bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel verwendeten Halbleiterlasers ist und mit einer bezogen auf die Zusammensetzungen dieser Halbleiterlaser unterschiedlichen Zusammensetzung.
• Da die Struktur der Vorrichtung annähernd die gleiche wie jene bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel ist, wird die Zusammensetzung der Vorrichtung nachfolgend mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben. Mit Bezug auf Fig. 6 umfasst diese Vorrichtung ein n-InP Substrat 101, eine n-InP Zwischenschicht 102, in der ein Beugungsgitter von 0,05 um Tiefe ausgebildet ist, eine 0,2 um dicke n-InGaAsP (Bandlückenwellenlänge λg = 1,3 um) untere optische Führungsschicht 103, eine aktive Schicht 104 mit einer verspannten Übergitterstruktur, die aus fünf 8 nm dicken i-In0,4Ga0,6As Potentialtopfschichten und fünf 10 nm dicken i-InGaAsP Barrierenschichten (λg = 1,3 um) besteht, eine p-InP Umhüllungsschicht 105, eine p-In0,53Ga0,47As Kontaktschicht 106, eine vergrabene Schicht 107 aus InP mit hohem Widerstand, einen Elektrodenisolationsbereich 108, aus dem die Kontaktschicht 106 entfernt ist, eine Cr/AuZnNi/Au Schicht 109 als eine Elektrode, eine Cr/AuZnNi/Au Schicht 110 als eine Elektrode, eine AuGeNi/Au-Schicht 111 als eine Substratelektrode, sowie einen SiO Film 112 als einen Antireflektionsfilm. Bei diesem DFB-Laser dient die aktive Schicht als eine Mehrfach-Potentialtopfstruktur mit einer Zugverspannung. Damit die verteilte Rückkopplungswellenlänge bzw. die Wellenlänge der verteilten Rückkopplung aufgrund des Beugungsgitters 103 nahe bei der der Bandlücke zwischen dem Niveau leichter Löcher und dem Grundniveau von Elektronen entsprechenden Wellenlänge liegt, ist die Teilung des Beugungsgitters auf 240 nm eingestellt, so dass das Beugungsgitter eine Bragg-Wellenlänge bei 1,562 um in einer TE-Mode und bei 1,558 um bei einer TM-Mode hat.
• Bei dieser Konfiguration tritt ein Umschalten zwischen TE und TM wie vorstehend beschrieben auf, wenn Bias-Gleichströme von 35 mA und 21 mA durch die Elektroden 109 bzw. 110 zum Fließen gebracht werden, und ein digitales Signal ΔI&sub1; mit einer Amplitude von 5 mA an der Elektrode 110 überlagert ist. Auch wenn ein Sinuswellensignal ΔI&sub1; mit einer Amplitude von 5 mA überlagert wird, sind die sich ergebenden Modulationsfrequenzabhängigkeiten wie in Fig. 3 und 4 dargestellt; obwohl der Modulationsfaktor innerhalb von 3 dE bei 100 Hz bis 1 GHz liegt, dreht sich die Phasendifferenz unterhalb von einem MHz. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der thermische Effekt bei niedrigen Frequenzen, wie vorstehend in "ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG" beschrieben, stark dominant ist.
• Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird daher unter Verwendung des in Fig. 9 dargestellten Verfahrens ein Modulationsstrom ΔI&sub2; als ein Nebenstrom durch die Elektrode 109 zum Fließen gebracht. Jedoch ist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Verstärker 406 von einer invertierenden Bauart und ein Verstärker 407 von einer nicht invertierenden Bauart. Genauer gesagt, wird ein Signal von einem Modulationsstrom bzw. einer Modulationsstromquelle 409 in zwei Signalkomponenten durch einen 1 : 1 Leistungssteiler 408 geteilt. Eine Signalkomponente wird durch den breitbandigen invertierenden Videoverstärker 406 mit einer Verstärkung von 30 und einer Grenzfrequenz von 10 GHz hindurchgeleitet, einem Gleichstrom von einer Gleichstromquelle 403 durch ein Bias-T-Glied 402 mit einer niedrigen Grenzfrequenz von 1 kHz überlagert, und zur Ansteuerung eines Lasers 401 als ein Ansteuerstrom I&sub1; + ΔI&sub1; verwendet. Der andere Ausgang des Leistungsteilers wird durch den nicht invertierenden Operationsverstärker 407 mit einer Verstärkung von 20 und einer Grenzfrequenz von 1 MHz hindurchgeleitet, einem Gleichstrom von einer Gleichstromquelle 405 durch ein Bias- T-Glied 404 überlagert, und zur Ansteuerung des Lasers 401 als ein Ansteuerstrom I&sub2; + ΔI&sub2; verwendet. Bei dieser Konfiguration ist die Modulationsstromquelle von einer Bauart mit variablem Ausgang, und der Modulationsfaktor wird durch die Stromquelle eingestellt bzw. angepasst. Das Verstärkungsverhältnis der Verstärker 406 und 407 ist derart optimiert, dass der thermische Effekt bei geringen Frequenzen unterdrückt ist, und ist somit bestimmt, da das Amplitudenverhältnis des Hauptmodulationsstroms ΔI&sub1; zu dem Nebenmodulationsstrom ΔI&sub2; 3 : 2 sein muss. Dieses Stromverhältnis muss für jede einzelne Vorrichtung optimiert werden, da es sich entsprechend der Zusammensetzung, der Struktur, dem Material und der Befestigungsart der Vorrichtung verändert.
• Die Verteilungen von TE- und TM-Schwingungsmoden dieser Vorrichtung sind wie in Fig. 20A bzw. 20B mit Bezug auf I&sub1;/I&sub2; dargestellt. Das heißt, wenn ein Gleichstrom-Bias nahe dem Umschaltpunkt der Polarisation festgelegt ist, tritt das Polarisationsumschalten von TE zu TM auf, wenn I&sub1; erhöht wird, und die Polarisationsumschaltung von TM zu TE tritt auf, wenn I&sub2; erhöht wird. Demzufolge ist eine Polarisationsumschaltung in Phase mit der anderen mit Bezug auf die Änderungen von I&sub1; und I&sub2;. Wenn ein Modulationsstrom mit einer entgegengesetzten Phase zu dem von ΔI&sub1; als ΔI&sub2; angelegt wird, wird daher die Richtung des thermischen Polarisationsumschaltens entgegengesetzt zu der von ΔI&sub1;, und dieses unterdrückt das thermische Polarisationsumschalten mit Bezug auf ΔI&sub1;. Da die Steigung bzw. Neigung der Grenzlinie zwischen den ID- und TM-Schwingungsmoden -2/3 ist, ist ΔI&sub1;/ΔI&sub2; = -2/3.
• Wenn eine Polarisationsmodulation durch dieses Ansteuerverfahren durchgeführt wird, wird eine Phasencharakteristik, die bis herab zu geringen Frequenzen, das heißt, einigen wenigen kHz, flach bzw. eben ist, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhalten, das heißt, die Niederfrequenzcharakteristik ist stark verbessert. Dies ermöglicht eine Polarisationsmodulation unter Verwendung eines rechteckförmigen Signals mit einer Impulsbreite von einigen wenigen kHz bis zu einigen wenigen GHz, das heißt, eine ASK- Übertragung ist ermöglicht.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
• Das vierte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 11 beschrieben. Fig. 11 ist eine Perspektivansicht eines Halbleiter-DFB-Lasers gemäss diesem Ausführungsbeispiel. Obwohl die Anordnung der Schichten identisch zu jener bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, hat dieser Laser eine Drei-Elektroden-Struktur, bei der eine Elektrode in dem mittleren Abschnitt einen Phaseneinstellungsbereich hat, aus dem eine aktive Schicht entfernt ist. Dies verbessert die Steuerbarkeit der Polarisationsumschaltung weiter.
• Der Laser umfasst ein n-InP Substrat 201, eine n-InP Zwischenschicht 202, in der ein Beugungsgitter mit 0,05 um Tiefe ausgebildet ist, eine 0,2 um dicke n-InGaAsP (Bandlückenwellenlänge λg = 1,17 um) untere optische Führungsschicht 203, eine aktive Schicht 204 mit einer verspannten Übergitterstruktur, die aus fünf 10 nm dicken i- In0,29Ga0,71As Potentialtopfschichten und fünf 10 nm dicken i-InGaAsP (λg = 1,17 um) Schichten besteht, eine p-InP Umhüllungsschicht 205, eine p-In0,53Ga0,47As Kontaktschicht 206, eine vergrabene Schicht 207 aus InP mit hohem Widerstand, Elektrodenisolationsbereiche 208 und 208' aus denen die Kontaktschicht 206 entfernt ist, Cr/AuZnNi/Au Schichten 209 und 209' als Elektroden, eine Cr/AuZnNi/Au Schicht 210 als eine Elektrode, eine AuGeNi/Au Schicht 211 als eine Substratelektrode, und 510 Filme 212 und 212' als Antireflektionsfilme.
• In dem mittleren Abschnitt bzw. Mittenabschnitt, aus dem die aktive Schicht entfernt ist, sind die Kontaktschicht, die Umhüllungsschicht und die aktive Schicht weggeätzt, und eine i-InGaAsP (λg = 1,17 um) optische Führungsschicht 213, eine p-InP Umhüllungsschicht 214, und eine p-In0,53Ga0,47As Kontaktschicht 215 sind durch selektives erneutes Aufwachsen ausgebildet. Die Gitterteilung und dergleichen sind die gleichen wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
• Ein Stromansteuerverfahren ist wie folgt. Ein Bias-Gleichstrom I&sub2; wird durch die Elektroden 209 und 209' auf den zwei Seiten zum Fließen gebracht, und ein Bias-Gleichstrom I&sub1; und ein Modulationsstrom ΔI&sub1; werden durch die mittlere Elektrode 210 zum Fließen gebracht. Bei I&sub2; = 60 mA und I&sub1; = 20 mA war es möglich, ein digitales Signal von ΔI&sub1; = 2 mA zu überlagern und eine TE/TM- Polarisationsumschaltung durchzuführen.
• Verglichen mit dem Halbleiterlaser bei dem ersten Ausführungsbeispiel kann bei dem Halbleiterlaser gemäß diesem Ausführungsbeispiel lediglich die Phase in dem Phaseneinstellbereich der mittleren Elektrode ohne Veränderung der Verstärkung gesteuert werden, und der Einfluss von Wärme ist ebenfalls verringert. Infolge dessen war eine Vorhersage möglich, dass die Verteilungen der TE- und TM-Schwingungsmoden wie in Fig. 18 gezeigt waren und die Steigung der Grenzlinie negativ war. Deshalb wurde ΔI&sub1;/ΔI&sub2; optimiert, indem ein Polarisationsumschaltcharakteristikkompensationsstrom ΔI&sub2; mit einer entgegengesetzten Phase zu der von ΔI&sub1; zum Fließen gebracht wurde. Das Ergebnis bestand darin, dass ΔI&sub1;/ΔI&sub2; optimiert war, wenn ΔI&sub1;/ΔI&sub2; = 5 wurde. Obwohl das Verfahren zur Ansteuerung mit ΔI&sub1; und ΔI&sub2; ähnlich dem bei dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel ist, sind die Phasen von ΔI&sub1; und ΔI&sub2; einander entgegengesetzt gemacht. Wenn der Treiber gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zu verwenden ist, wird demgemäß ein Verstärker nichtinvertierender Bauart als der Operationsverstärker 407 mit einer Grenzfrequenz von 1 MHz verwendet. Wenn der Treiber gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zu verwenden ist, werden die Modulationsausgaben von den Treiber-ICs 503 und 504 so eingestellt, dass sie entgegengesetzte Phasen haben.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ΔI&sub1;/ΔI&sub2; optimiert, ohne tatsächliche TE- uns TM-Schwingungsmoden zu erhalten. Wie bei jedem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch möglich, die Grenzlinie zwischen den TE- und TM-Schwingungsverteillungen zu erhalten und ΔI&sub1;/ΔI&sub2; derart zu bestimmen, dass ΔI&sub1;/ΔI&sub2; parallel zu der Grenzlinie ist.
• Bei den Ausführungsbeispielen wurden gleichfalls die auf InP beruhenden Laser beschrieben. Jedoch kann die vorliegende Erfindung gleichfalls realisiert werden, selbst wenn irgendein anderes Material wie beispielsweise auf GaAs beruhendes Material verwendet wird.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
• Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird die Abstimmbarkeit eines Lasers verwendet, um eine Wellenlängenmultiplexübertragung durchzuführen. Die Schwingungswellenlänge des Zwei-Elektroden-DFB-Lasers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann durch Steuerung der Werte von Strömen, die in die zwei Elektroden eingeprägt werden, verändert werden. Fig. 12 zeigt die sich ergebende Abstimmbarkeitscharakteristik. Wenn ein Strom I&sub1; von 30 mA auf 50 mA verändert wird, während die Grenzlinie zwischen TE und TM in Fig. 19A und 19B, das heißt, die Beziehung von 1,1 · I&sub1; - I&sub2; = 10 mA konstant gehalten wird, kann die Schwingungswellenlänge kontinuierlich um annähernd 2 nm von 1,556 um auf 1,554 um verändert werden.
• Ein Verfahren zum Durchführen einer Wellenlängenmultiplexübertragung unter Verwendung des Ansteuerverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf Fig. 13 beschrieben. Eine optische Übertragungslichtquelle 801 ist gemäß der vorliegenden Erfindung polarisationsmoduliert. Die Wellenlänge dieser Lichtquelle kann im Bereich von 2 nm wie vorstehend beschrieben verändert werden. Bei einer Polarisationsmodulation ist eine als Chirping bzw. Zwitschern bezeichnete dynamische Wellenlängenmodulation, die bei einer regulären direkten Intensitätsmodulation ein Problem darstellt, sehr klein, 2 GHz oder weniger, beim Erhalten eines Auslöschungsverhältnisses (von etwa 10 dB), welches zur Übertragung notwendig ist. Beim Durchführen eines Wellenlängen-Multiplexens gibt es daher bei einem Intervall von 10 GHz (annähernd 0,05 nm) kein Übersprechen auf jeden benachbarten Kanal. Demzufolge ist es, wenn diese Lichtquelle verwendet wird, möglich, ein Wellenlängen- Multiplexen mit etwa 2/0,05 = 40 Kanälen durchzuführen.
• Das von dieser Lichtquelle emittierte Licht wird in einen Monomodenlichtwellenleiter 802 gekoppelt und zu einem Empfänger mit einem optischen Filter 803 und einem Fotodetektor 804 gesendet. Aus dem durch den Lichtwellenleiter gesendeten Signallicht wählt und demultiplext das optische Filter 803 eine Lichtkomponente mit einer gewünschten Wellenlänge aus, und der Fotodetektor 804 führt die Signalerfassung durch. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat das optische Filter die gleiche Struktur wie der beispielsweise bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete DFB-Laser, und der Strom ist so mit einem Bias beaufschlagt, dass er niedriger als der Schwellenwert ist. Wie bei dem DFB-Laser kann durch Veränderung des Stromverhältnisses bei den zwei Elektroden die Übertragungswellenlänge um etwa 2 nm verändert werden, während die Übertragungsverstärkung auf 20 dB gehalten wird. Die Übertragungsbreite dieses Filters, dessen Verstärkung um 10 dB verringert ist, beträgt etwa 0,03 nm, das heißt, das Filter hat eine ausreichende Eigenschaft, um ein Wellenlängen-Multiplexen in Intervallen von 0,05 nm wie vorstehend beschrieben, durchzuführen.
• Als dieses optische Filter ist es ebenfalls möglich, ein Mach-Zehner-Filter oder ein Fabry-Perot-Lichtwellenleiter- Filter zu verwenden, die in "Verwandter Stand der Technik" aufgezählt wurden. Obwohl der Laser bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich eine Lichtquelle und einen Empfänger enthält, kann zudem die Übertragung durch Koppeln mehrerer Lichtquellen oder mehrerer Empfänger durch Opto-Koppler durchgeführt werden.
• Wenn eine Drei-Elektroden-Struktur wie in Verbindung mit dem vierten Ausführungsbeispiel beschrieben als der DFB- Laser verwendet wird, ist es zudem möglich, den Abstimmbereich bzw. Tuningbereich zu erweitern und dadurch den Grad des Wellenlängen-Multiplexens weiter zu erhöhen.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
• Fig. 14 zeigt ein Beispiel der Konfiguration eines fotoelektrischen Wandlers (Knotens), der an ein Endgerät angeschlossen ist, wenn das Lichtquellenansteuerverfahren zur optischen Übertragung gemäß der vorliegenden Erfindung und ein optisches Übertragungssystem unter Verwendung des Verfahrens bei einem Opto-Wellenlängen-Multiplex-LAN-System eingesetzt werden. Fig. 15 zeigt ein Beispiel der Konfiguration eines optischen LAN-Systems unter Verwendung des Knotens.
• Ein optisches Signal wird dem Knoten durch einen Lichtwellenleiter 901 eingegeben, der an einzelne Komponenten angeschlossen ist. Ein Teiler 902 führt einen Teil des Eingangssignals einem Empfänger 903 zu, der ein wie beispielsweise in Verbindung mit dem fünften Ausführungsbeispiel beschriebenes abstimmbares Filter enthält. Als dieses abstimmbare Filter ist es möglich, beispielsweise ein Fabry- Perot-Lichtwellenleiter-Filter, ein Mach-Zehnder-Filter oder ein Interferenzfilm-Filter zu verwenden. Der Empfänger führt eine Signalerfassung durch, indem nur ein optisches Signal mit einer gewünschten Wellenlänge extrahiert wird. Zum Senden eines optischen Signals von dem Knoten wird andererseits ein abstimmbarer DFB-Laser 904 angesteuert, um eine Polarisationsmodulation wie bei dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel beschrieben durchzuführen. Die Intensität des Ausgangs wird durch einen Polarisator und einen Isolator 905 moduliert. Das sich ergebende Licht wird in die Lichtübertragungsleitung über den Teiler 906 eingespeist.
• Wenn der Abstimmbereich weiter verbreitert werden muss, ist es lediglich notwendig, eine Vielzahl abstimmbarer Laser bereitzustellen.
• Das Netzwerk des in Fig. 15 gezeigten optischen LAN- Systems ist ein Netzwerk einer Bus-Bauart, bei dem eine große Anzahl von vernetzten Endgeräten und Zentralen angebracht sein können, indem Knoten in den Richtungen von A und B angeschlossen werden. Zum Anschließen einer großen Anzahl von Knoten muss jedoch ein optischer Verstärker zur Kompensation einer optischen Dämpfung in Reihe zu der Übertragungsleitung angeordnet werden. Ebenfalls ist eine bidirektionale optische Übertragung unter Verwendung eines DQDB-Verfahrens möglich, wenn zwei Knoten an jedes Endgerät angeschlossen sind, um zwei Übertragungsleitungen auszubilden.
• Weiterhin ist es bezüglich der Form des Netzwerkes möglich, ein Schleifen- bzw. Ringnetzwerk, bei dem A und B in Fig. 15 verbunden sind, ein Stern-Netzwerk, oder eine zusammengesetzte Art dieser Netzwerke einzusetzen.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
• Mit der vorliegenden Erfindung kann ein Wellenlängenmultiplex-CATV gebildet werden, welches eine wie in Fig. 16 dargestellte Topologie aufweist. In der CATV-Zentrale ist ein abstimmbarer Laser anhand des Verfahrens gemäß einem der ersten bis vierten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung polarisationsmoduliert und als eine ein Wellenlängenmultiplexen durchführende bzw. bewirkende Lichtquelle verwendet. Jeder Teilnehmer als die Empfangsseite verwendet einen Empfänger, der das in dem fünften Ausführungsbeispiel beschriebene abstimmbare Filter enthält. Herkömmlicherweise ist es schwierig, ein DFB-Filter bei einem solchen System aufgrund des Einflusses einer dynamischen Wellenlängenveränderung eines DFB-Lasers einzusetzen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht diese Anwendung.
• Weiterhin ist jedem Teilnehmer ein externer Modulator zur Verfügung gestellt, und ein Signal von einem bestimmten Teilnehmer wird durch reflektiertes Licht von dem Modulator (eine Form eines einfachen bidirektionalen optischen CATV, z. B. Ishikawa und Furuta, "Bidirectional Transmission LAN External Modulator in Optical CATV Subscriber System", The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Technical Report of IEICE, OCS91-82, S. 51, 1991) empfangen. Wenn ein wie in Fig. 16 dargestelltes Stern- Netzwerk auf diese Art und Weise gebildet wird, ist ein bi direktionales CATV realisiert, und dies verbessert die Funktionen des Dienstes.
• Wie vorstehend beschrieben wurde, werden gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Modulationsströme, deren Phasenbeziehung angepasst ist, in unterschiedliche Elektroden eines Mehrfachelektroden-Halbleiterlasers injiziert. Folglich wird das Modulationsband der Polarisationsmodulation erweitert, insbesondere zu niedrigen Frequenzen hin, ohne den Halbleiterlaser mit irgendwelchen speziellen Einrichtungen zu versehen. Da dies den Freiheitsgrad beim Kodieren verbessert, wird die Fehlerrate beim Empfang selbst mit einem langen kontinuierlichen Kode verringert, und dadurch wird eine Übertragung mit höherer Dichte ermöglicht. Es ist ebenfalls möglich, die Beziehung zwischen den Phasen der zwei Modulationsströme und den Amplituden der zwei Modulationsströme geeignet zu bestimmen. Da die Grenzfrequenzen und Ausgangscharakteristiken (z. B. die Differenz zwischen einem invertierenden Ausgang und einem nicht invertierenden Ausgang) von in einem Lasertreiber verwendeten Verstärkern verwendet werden, können weiterhin die zwei Modulationsströme durch einen einfachen, preiswerten Treiber injiziert werden. Da ein Spannungs-Strom-Wandler in dem Lasertreiber verwendet wird, kann zudem der Verstärkungseffekt des Wandlers verwendet werden, und das Modulationsband kann zu niedrigen Frequenzen hin stark erweitert werden. Zudem ist bei einer optischen Übertragung eine Wellenlängenveränderung klein, selbst wenn das Modulationsband erweitert ist, so dass Wellenlängen-Multiplexen mit hoher Dichte möglich ist.
• Zwei Modulationsströme werden in unterschiedliche Elektroden eines Halbleiterlasers mit einer Vielzahl von Elektroden injiziert. Die Beziehung zwischen den Phasen der zwei Modulationsströme ist so eingestellt, dass eine Aus gangswellenform bzw. der Ausgangssignalverlauf nicht verzerrt ist, insbesondere wenn eine Modulationsfrequenz niedrig ist. Eine Polarisationsmodulation wird als die Modulationsart eingesetzt.

Claims (30)

1. Halbleiterlaseransteuerverfahren zur Ansteuerung eines Halbleiterlasers mit nicht weniger als zwei Elektroden (109, 110) durch Umschalten zweier Polarisationsmoden mit unterschiedlichen Polarisationsebenen, gekennzeichnet durch die Schritte:

Injizieren eines Hauptmodulationsstroms (ΔI&sub1;) in eine der Elektroden (110); und

Injizieren eines Nebenmodulationsstroms (ΔI&sub2;), dessen Phase mit Bezug auf den Hauptmodulationsstrom angepaßt ist, in zumindest eine (109) der Elektroden mit Ausnahme der Elektrode, in die der Hauptmodulationsstrom injiziert wird, wobei die Phase derart angepaßt ist, daß der Signalverlauf des Ausgangssignals aus dem Halbleiterlaser mit Bezug auf den Signalverlauf des Hauptmodulationsstroms nicht verzerrt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Injizierens des Nebenmodulationsstroms ausgeführt wird, wenn eine Frequenz des Umschaltens geringer als eine vorbestimmte Frequenz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Frequenz annähernd 1 MHz beträgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase und/oder eine Modulationsamplitude des Nebenmodu lationsstroms derart angepaßt ist, daß eine Phasendifferenz zwischen dem Hauptmodulationsstrom und einem optischen Ausgangssignal aus dem Halbleiterlaser verringert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase des Nebenmodulationsstroms derart angepaßt ist, daß sie die gleiche Phase wie oder eine entgegengesetzte Phase zu einer Phase des Hauptmodulationsstroms ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß, ob die Phase des Nebenmodulationsstroms die gleiche Phase wie oder eine entgegengesetzte Phase zu der Phase des Hauptmodulationsstroms sein soll, dementsprechend bestimmt wird, ob ein Vorzeichen einer Neigung einer Grenzlinie, welche durch ein orthogonales Koordinatensystem des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms bestimmt ist, und auf der die zwei Polarisationsmoden des Halbleiterlasers umgeschaltet werden, positiv oder negativ ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von Modulationsamplituden des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms derart angepaßt ist, daß eine Steigung einer Grenzlinie, die durch ein orthogonales Koordinatensystem des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms bestimmt ist, und auf der die zwei Polarisationsmoden des Halbleiterlaser umgeschaltet werden, im wesentlichen parallel zu einer zusammengesetzten Amplitude des Nebenmodulationsstroms und des Hauptmodulationsstroms in dem orthogonalen Koordinatensystem ist.

8. Optisches Übertragungsverfahren in einem optischen Übertragungssystem, welches Informationen in Form eines optischen Signals zwischen Knoten sendet, mit den Schritten:

Umschalten zweier Polarisationsmoden einer Ausgabe aus einem Halbleiterlaser mit einer Vielzahl von Elektroden entsprechend zu sendender Informationen in einem Knoten zum Senden von Informationen;

Ausgeben von Licht mit einer der zwei Polarisationsmoden an eine optische Übertragungsleitung (901); und

Empfangen des optischen Signals auf der optischen Übertragungsleitung in einem Knoten (903) zum Empfangen von Informationen,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Umschaltens der zwei Polarisationsmoden der in einem der Ansprüche 1 bis 7 definierte Schritt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß optische Ausgangssignale aus einer Vielzahl von Knoten zum gleichzeitigen Senden von Informationen in dem optischen Übertragungssystem unterschiedliche Wellenlängen haben.

10. Halbleiterlaservorrichtung zur Ausgabe zweier Polarisationsmoden mit unterschiedlichen Polarisationsebenen durch Umschalten der zwei Polarisationsmoden, mit:

einem Halbleiterlaser mit nicht weniger als zwei Elektroden (109, 110),

gekennzeichnet durch

eine erste Injektionseinrichtung zur Injektion eines Hauptmodulationsstroms (ΔI&sub1;) in eine (110) der Elektroden des Halbleiterlasers; und

eine zweite Injektionseinrichtung zur Injektion eines Nebenmodulationsstroms (ΔI&sub2;), dessen Phase mit Bezug auf den Hauptmodulationsstrom angepaßt ist, in zumindest eine (109) der Elektroden mit Ausnahme der Elektrode, in die der Hauptmodulationsstrom injiziert wird, wobei die Phase derart angepaßt ist, daß der Signalverlauf des Ausgangssignals aus dem Halbleiterlaser mit Bezug auf den Signalverlauf des Hauptmodulationsstroms nicht verzerrt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenmodulationsstrom injiziert wird, wenn eine Frequenz der Umschaltung niedriger als eine vorbestimmte Frequenz ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Frequenz annähernd 1 MHz beträgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch:

eine Modulationsspannungsquelle (409; 505); und

eine Einrichtung zum Zuführen einer Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle zu der Einrichtung zur Injektion des Hauptmodulationsstroms und der Einrichtung zur Injektion des Nebenmodulationsstroms.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Injektionseinrichtung eine Frequenzcharakteristik hat und den Nebenmodulationsstrom nicht injiziert, wenn eine Frequenz der Ausgabe aus der Modulationsspannungsquelle eine vorbestimmte Frequenz überschreitet.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Frequenz annähernd 1 MHz beträgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

der Halbleiterlaser ein Laser mit verteilter Rückkopplung ist, der ein Beugungsgitter (103) nahe bei einem optischen Wellenleiter aufweist, welcher eine Licht emittierende Schicht (104) enthält,

so daß die Licht emittierende Schicht eine Potentialtopfstruktur enthält, und

eine einer Energiebandlücke zwischen einem Energieniveau eines leichten Lochs und einem Grundniveau eines Elektrons in einem Potentialtopf der Potentialtopfstruktur ent sprechende Wellenlänge nahe bei einer Bragg-Wellenlänge des Beugungsgitters ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß Schwellenwertverstärkungen bei der Bragg-Wellenlänge in den zwei Polarisationsmoden im wesentlichen gleich sind.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialtopfstruktur eine verspannte Potentialtopfstruktur ist, in die eine Verspannung eingebracht ist, so daß in einem Potentialtopf ein Energieniveau eines leichten Lochs und ein Energieniveau eines schweren Lochs gleich sind oder das Energieniveau eines leichten Lochs näher bei einem Grundniveau eines Elektrons liegt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannung eine in einen internen Potentialtopf der Potentialtopfstruktur eingebrachte Zugspannung ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialtopfstruktur eine Mehrfachpotentialtopfstruktur ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Injektionseinrichtung die Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle (409) durch einen ersten Verstärker (406) leitet und die Ausgabe als einen ersten Modulationsstrom (ΔI&sub1;) in eine der Elektroden (110) des Halbleiterlaser injiziert, und die zweite Injektionseinrichtung die Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle (409) durch einen zweiten Verstärker (407) leitet und die Ausgabe als einen zweiten Modulationsstrom (ΔI&sub2;) in zumindest eine der Elektroden (109) mit Ausnahme der Elektrode, in die die erste Injektionseinrichtung den ersten Modulationsstrom injiziert, injiziert, so daß eine Grenzfrequenz (fc) des zwei ten Verstärkers (407) eine vorbestimmte Frequenz ist, und der zweite Modulationsstrom nicht injiziert wird, wenn eine Frequenz der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle (409) die vorbestimmte Frequenz überschreitet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgaben von dem ersten und zweiten Verstärker die gleiche Phase haben.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgaben von dem ersten und zweiten Verstärker entgegengesetzte Phasen haben.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von Verstärkungen der ersten und zweiten Verstärker derart angepaßt ist, daß eine Differenz zwischen einer Phase des Hauptmodulationsstroms und einer Phase eines optischen Ausgangssignals aus dem Halbleiterlaser verringert ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Injektionseinrichtung die Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle (505) durch einen ersten Spannungs-Stromwandler leitet, eine Ausgabe von dem ersten Spannungs-Stromwandler und einen ersten Gleichstrom gleichspannungskoppelt, und den sich ergebenden Strom als einen ersten Modulationsstrom (ΔI&sub1;) in eine der Elektroden (110) des Halbleiterlasers injiziert, und die zweite Injektionseinrichtung die Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle durch einen zweiten Spannungs-Stromwandler leitet, eine Ausgabe von dem zweiten Spannungs-Stromwandler und einen zweiten Gleichstrom gleichspannungskoppelt, und den sich ergebenden Strom als einen zweiten Modulationsstrom (ΔI&sub2;) in zumindest eine der Elektroden (109) mit Ausnahme der Elektrode, in die die erste Injektionseinrichtung den er sten Modulationsstrom injiziert, injiziert, und einen Tiefpaßfilter (502) mit einer vorbestimmten Grenzfrequenz zur Filterung der Ausgabe von dem zweiten Spannungs-Stromwandler hat, so daß der zweite Modulationsstrom nicht injiziert wird, wenn eine Frequenz der Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle die vorbestimmte Frequenz überschreitet.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Spannungs-Stromwandler die Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle mit der gleichen Phase gleichspannungskoppeln.

27. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Spannungs-Stromwandler die Ausgabe von der Modulationsspannungsquelle mit entgegengesetzten Phasen gleichspannungskoppeln.

28. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von Verstärkungen der ersten und zweiten Spannungs-Stromwandler derart angepaßt ist, daß eine Differenz zwischen einer Phase des Hauptmodulationsstroms und einer Phase eines optischen Ausgangssignals aus dem Halbleiterlaser verringert ist.

29. Ein in einem optischen Übertragungssystem zum Senden von Informationen in Form eines optischen Signals zwischen Knoten verwendeter Knoten, mit:

einer Halbleiterlaservorrichtung zur Ausgabe zweier Polarisationsmoden mit unterschiedlichen Polarisationsebenen durch Umschalten der Polarisationsmoden entsprechend zu sendenden Informationen; und

einer Polarisationsmodenauswahleinrichtung (120) zum selektiven Ausgeben einer der zwei Polarisationsmoden der Ausgabe von der Halbleiterlaservorrichtung,

dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterlaservorrichtung eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 28 ist.

30. Optisches Übertragungssystem zum Senden von Informationen in Form eines optischen Signals zwischen Knoten, mit:

einem Knoten zum Senden von Informationen (904) und

einem Knoten zum Empfangen von Informationen (903),

dadurch gekennzeichnet, daß der Knoten zum Senden von Informationen ein in Anspruch 29 definierter Knoten ist.