DE69315872T2

DE69315872T2 - Optische Vorrichtung und Methode unter Benutzung dieser Vorrichtung, welche die Änderung einer über die beiden Anschlussenden eines verstärkenden Bereichs abfallenden Spannung ausnutzt

Info

Publication number: DE69315872T2
Application number: DE69315872T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nakamura; Jun Nitta
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-03-23
Filing date: 1993-03-22
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-03-23
Also published as: US5608572A; DE69315872D1; EP0562518B1; US5521754A; EP0562518A3; EP0562518A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf optische Vorrichtungen und ein Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen. Im einzelnen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine abstiminbare Filteranordnung, die eine Änderung einer Filterwellenlänge basierend auf einem Erfassungsergebnis der Änderung einer an einem Halbleiterlaseraufbau anliegenden Spannung ermöglicht, und auf ein Verfahren zum Steuern dieser abstimmbaren Filteranordnung.

Verwandter Stand der Technik

Üblicherweise wird bei der Verstärkung eines Lichts mittels einer optische Halbleiterverstärkeranordnung ein Teil eines ankommenden Lichts oder ein Teil eines verstärkten Lichts zum Feststellen des wellenlängenbereichs des Lichts vor dem Eintreten in die optische Halbleiterverstärkeranordnung abgezweigt, und das abgezweigte Licht wird in einen Erfassungsabschnitt eingegeben, der eine Wellenlängenerfassungseinrichtung zum Erfassen der wellenlänge des abgezweigten Lichts aufweist.
Weiterhin wurde üblicherweise ein System vorgeschlagen, bei dem die in der optischen Verstärkeranordnung bei der Verstärkung eines Lichtsignals auftretende Spannungsänderung zur Durchführung einer automatischen Leistungsverstärkungsregelung (AFC) der optischen Halbleiterverstärkeranordnung verwendet wird.
Fig. 1 zeigt ein solches System. In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 601 ein ankommendes Licht, das Bezugszeichen 602 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung, das Bezugszeichen 603 ein austretendes Licht, das Bezugszeichen 604 eine Steuerschaltung, das Bezugszeichen 605 eine Stromquelle, und das Bezugszeichen 606 ein Vorspannungs-T (bias-T). Bei dem ankommenden Lichtsignal 601 handelt es sich um ein digitales Signal, wobei ein Sinuswellensignal, dessen Periode ausreichend geringer ist als die Übertragungsrate des digitalen Signals, dem digitalen Signal überlappt oder überlagert ist. Aufgrund dieser Überlagerung wird die beim Verstärken des Lichtsignals 601 durch die optische Verstärkeranordnung 602 auftretende Änderung der anliegenden Spannung anhand des Vorspannungs-Ts 606 der Steuerschaltung 604 überlagert, und ein Steuersignal wird der Stromquelle 605 zugeführt, so daß der Grad der Spannungsänderung, der mit der Frequenz der überlagerten sinusförmigen Welle synchronisiert ist, auf einem konstanten Wert beibehalten wird. Somit wird die APC Verstärkungsoperation durch ändern des durch die Stromquelle 605 in die optische Verstärkeranordnung 602 injizierten Vorstroms erzielt.
Bei der vorstehend erläuterten, bekannten Erfassungsvorrichtung der verstärkten Wellenlänge führt das Abzweigen eines Teils des Lichtsignals zu einem optischen oder Lichtverlust, wobei eine optische Komponente für die Lichtabzweigung unverzichtbar ist.
Weiterhin weist die vorgenannte bekannte AFC- Verstärkungsoperation die nachfolgenden Nachteile auf:
Wenn das ankommende Lichtsignal durch die Halbleiterverstärkeranordnung wandert, wird es aufgrund der durch die mittels der Strominjektion hervorgerufenen Besetzungsumkehr bewirkten induzierten Emission verstärkt, um als austretendes Licht 603 emittiert zu werden. Die Verstärkungsoperation ist eine die Ladungsträgerrekombination in einer aktiven Schicht oder einem aktiven Bereich der optischen Halbleiterverstärkeranordnung begleitende Erscheinung. Daher ist die Ladungsträgerdichte in der aktiven Schicht bei einem Verstärkungsvorgang im Vergleich zu einem fehlenden Verstärkungsvorgang verringert, und die zwischen den beiden entgegengesetzten Übergangsenden erzeugte Spannung oder die beidseitige Spannung der Anordnung wird verringert. Der Verstärkungsänderungsgrad wächst mit steigendem Einfallslicht und mit sinkendem Verstärkungsfaktor. Bei dem Aufbau gemäß dem Stand der Technik, in dem die Strominjektion lediglich durch zwei gegenüberliegende Elektroden erfolgt und in dem auch die Spannungsänderung durch diese erfaßt wird, treten die folgenden Nachteile auf:
Erstens vergrößert sich die Spannungsänderung allmählich entlang einer Lichtausbreitungsrichtung, da das einfallende Licht 601 beim Durchwandern der optischen Verstärkeranordnung 602 verstärkt und vergrößert wird, so daß das Ausmaß der Spannungsänderung lediglich als deren Mittelwert erfaßt wird.
Zweitens fließt ein Strom in der Lichtausbreitungsrichtung, da in dieser Richtung ein Spannungsgradient auftritt, so daß der Verstärkungsfaktor der gesamten Anordnung verringert wird.
Drittens ist die vorgenannte Steuerung schwer zu bewirken, da der Abschnitt zum Erfassen der Spannungsänderung mit dem Abschnitt zum Einstellen des Verstärkungsfaktors übereinstimmt.
Weiterhin ist bei einem optischen Wellenlängenmultiplexkommunikationssystem (WDM) ein Abschnitt mit einer Wellenlängenselektionsfunktion zum Auswählen eines Licht einer Wellenlänge aus Licht einer Vielzahl von Wellenlängen in einem Empfänger des Kommunikationssystems erforderlich. Fig. 2 zeigt ein Beispiel eines optischen WDM-Kommunikationssystems. In Fig. 2 ist eine unidirektionale N-nach-M-Übertragung der optischen WDM-Kommunikation gezeigt. In Fig. 2 kennzeichnen die Bezugszeichen 700-1 bis 700-N optische Sender, das Bezugszeichen 701 eine Lichtvereinigungseinrichtung, das Bezugszeichen 702 eine optische Lichtwellenleiterübertragungsleitung, das Bezugszeichen 703 eine optische Verzweigungseinrichtung und die Bezugszeichen 704-1 bis 704-M optische Empfänger.
Bei dem Aufbau einer solchen WDM-Übertragung müssen die Empfänger 704-J und 704-K bei einer Übertragung von dem Sender 700-1 zu den Empfängern 704-J und 704-K den Empfang derselben Wellenlänge ermöglichen. Um diese Operation zu ermöglichen, besteht der Wellenlängenselektionsfunktionsabschnitt der Empfänger 704-1 bis 704-M beispielsweise aus einem optischen Demultiplexer und Fotodetektoren zum Empfangen eines entsprechenden Demultiplex-Lichts, wobei die Ausgabe eines Fotodetektors anforderungsgemäß verwendet wird (siehe Fig. 3). Als Alternative ist ein abstimmbares Bandpaßfilter vorgesehen, das eine Änderung seines Durchlaßwellenbereichs entsprechend einem externen Signal ermöglicht, wobei ein Teil der Ausgabe dieses Bandpaßfilters abgezweigt wird. Das abgezweigte Lichtsignal wird in eine Vorrichtung mit einer Wellenlängenerfassungsfunktion eingegeben, wobei das abstimmbare Bandpaßfilter durch die Ausgabe dieser Wellenlängenerfassungsvorrichtung gesteuert wird (siehe Fig. 4).
Weiterhin wird ein ankommendes Lichtsignal bei einem anderen Verfahren in eine Vielzahl von Teilen aufgeteilt, wobei die abgezweigten Lichtteile durch entsprechende Bandpaßfilter mit fester Wellenlänge und Fotodetektoren zum Erzielen derselben Funktion empfangen werden.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer Wellenlängenselektionseinrichtung, die den vorgenannten optischen Demultiplexer aufweist. In Fig. 3 kennzeichnet das Bezugszeichen 801 einen optischen Demultiplexer, die Bezugszeichen 802-1 bis 802-N Fotodetektoren und das Bezugszeichen 803 eine Steuervorrichtung zum Auswählen einer der Ausgaben der Fotodetektoren 802-1 bis 802-N und zum Zuführen eines elektrischen Signals 805 zu einer Endstelle. Das Bezugszeichen 804 kennzeichnet ein in den optischen Empfänger 704-I einzugebendes Lichtsignal.
Fig. 4 zeigt einen optischen Empfänger 704-I der das vorgenannte abstimmbare Bandpaßfilter aufweist, und Fig. 5 einen Wellenlängenselektionsteil 901 der in dem Empfänger 704 gemäß Fig. 4 enthalten ist. In Fig. 4 kennzeichnet das Bezugszeichen 901 einen Wellenlängenselektionsteil (WS) gemäß Fig. 5. In Fig. 4 kennzeichnet das Bezugszeichen 902 einen Fotodetektor, das Bezugszeichen 903 einen Regler, das Bezugszeichen 904 ein Lichtsignal, das Bezugszeichen 906 ein Steuersignal zum Festlegen der Übertragungswellenlänge des WS-Teils 901 und das Bezugszeichen 905 ein der Endstelle zuzuführendes elektrisches Signal. Bezugnehmend auf Fig. 5 kennzeichnet das Bezugszeichen 1001 ein abstimmbares Bandpaßfilter, dessen Übertragungswellenbereich durch ein externes Signal veränderbar ist. Das Bezugszeichen 1002 kennzeichnet eine Lichtverzweigungseinrichtung und das Bezugszeichen 1004 einen Fotodetektor. Das Bezugszeichen 1003 kennzeichnet einen Regler zum Zuführen eines Steuersignals zu dem abstimmbaren Bandpaßfilter 1001 basierend auf dem Ausgangssignal des Fotodetektors 1004 und dem externen Steuersignal 906. Bei diesem Aufbau ist ein Verfahren erforderlich, bei dem der Übertragungswellenlängenbereich des abstimmbaren Bandpaßfilters 1001 über einen vorbestimmten Bereich abgetastet wird und die den Wellenlängenmultiplexsignalen entsprechenden Wellenlängen identifiziert werden, da die Wellenlänge nicht unmittelbar bekannt sein kann. In diesem Fall wird die Reihenfolge der Signale mit entsprechenden Wellenlängen vorab angegeben. Bei einem solchen Verfahren ist es beispielsweise erforderlich, die Wellenlängenmultiplexsignale aller Wellenlängen selbst außerhalb der Übertragungszeit ständig zu übertragen. Unter diesen Umständen werden die Ausgaben der zu den entsprechenden Wellenlängen gehörigen Fotodetektoren durch Abtasten der Übertragungswellenlänge des Bandpaßfilters 1001 ausgehend von der Seite kürzerer Wellenlängen zur Seite längerer Wellenlängen erhalten. Ist die Information über die Anzahl von in den Signalen vorhandenen Multiplex-Wellenlängen bekannt, so kann ein Lichtsignal der Wellenlängenmultiplexlichtsignale herausgegriffen werden.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird das Ausgangslicht des Bandpaßfilters abgezweigt und die Wellenlänge seines abgezweigten Licht erfaßt, um Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge aus Signalen einer Vielzahl von Wellenlängen durch Steuern der Übertragungswellenlänge des Bandpaßfilters basierend auf dem Erfassungsergebnis auszuwählen. Ebenso sind eine Vielzahl von Bandpaßfiltern mit fester Wellenlänge, deren Durchlaßwellenlängen vorab eingestellt wurden, und hinter den entsprechenden Bandpaßfiltern angeordnete Fotodetektoren vorgesehen, wodurch die Wellenlängenselektionsfunktion durch einen elektrischen Wahlvorgang erzielt wird.
Es existieren allerdings die folgenden Nachteile:
Erstens ist die Intensität des in den Fotodetektor eingegeben Lichtsignals im ersteren Fall verringert, da das Licht nach dem Bandpaßfilter abgezweigt wird.
Zweitens stimmt die Anzahl der Bandpaßfilter und Fotodetektoren im letzteren Fall mit dem Wellenlängenmultiplexgrad überein, und die Zahl der den Empfänger bildenden Komponenten steigt mit erhöhtem Wellenlängenmultiplexgrad.
Weiterhin entspricht die Anzahl erforderlicher Fotodetektoren im Falle der den optischen Demultiplexer gemäß Fig. 3 enthaltenden Wellenselektionseinrichtung mit dem Wellenlängenmultiplexgrad überein, so daß derselbe Nachteil wie im vorgenannten letzteren Fall auftritt.
Darüber hinaus offenbart die EP-A-0 377 948 eine optische Verstärkeranordnung zum Verstärken eines eingegebenen optischen Signals. Die optische Verstärkeranordnung umfaßt einen optischen Verstärker mit einem Verstärkungssteuerbereich, in dem das eingegebene optische Signal verstärkt wird, einem ersten Erfassungsbereich zum Erfassen des eingegebenen optischen Signals und einem zweiten Erfassungsbereich zum Erfassen eines verstärkten optischen Signals. Die Verstärkung des optischen Verstärkers wird durch ein Verstärkungssteuersignal einer Signalquelle gesteuert.
Zudem offenbart die US-A-4 794 346 einen optischen Breitbandhalbleiterverstärker mit ersten und zweiten aktiven Halbleiterbereichen, die tandemartig angeordnet sind, und einer Einrichtung zum Injizieren eines Stroms in den ersten und zweiten aktiven Halbleiterbereich, um in den beiden aktiven Halbleiterbereichen Verstärkungsverteilungen über Wellenbereichen bereitzustellen, die sich teilweise überlappen, um eine kombinierte Verstärkungsverteilung über einen breiten Wellenlängenbereich zu bilden.
Weiterhin offenbart die EP-A-0 356 302 eine optische Filtervorrichtung mit einem Halbleiterlaser.
Ferner ist eine ähnliche optische Verstärkerkonfiguration in IEEE Photonics Technology Letters, 2(1990) August, Nr. 8 offenbart.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abstimmbare Filtervorrichtung, in der die Nachteile des Stands der Technik vermieden werden, und ein Verfahren zum Steuern einer solchen abstimmbaren Filtervorrichtung bereitzustellen. Darüber hinaus ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, sowohl einen optischen Empfänger mit einer solchen abstimmbaren Filtervorrichtung als auch ein optisches Kommunikationssystem und ein optisches Wellenlängenmultiplexkommunikationssystem mit einem solchen optischen Empfänger bereitzustellen.
Erfindungsgemäß werden die vorgenannten Aufgaben gelöst durch eine abstimmbare Filtervorrichtung mit einem abstimmbaren optischen Bandpaßfilter, wobei die Durchlaßwellenlänge des Bandpaßfilters basierend auf einer externen Steuerung veränderbar ist, einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung mit Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen, wobei die Verstärkeranordnung und das Bandpaßfilter entweder so ausgestaltet sind, daß die Verstärkeranordnung Licht empfängt, das durch das Bandpaßfilter durchgelassen wurde, oder so, daß die Verstärkeranordnung ihr eigenes verstärktes Licht empfängt, das durch das Bandpaßfilter reflektiert wurde und von der durch das Bandpaßfilter durchgelassenen Komponente abweicht, wodurch die Verstärkeranordnung eine Änderung der bei einem optischen Verstärkungsvorgang senkrecht zu einem übergang der Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen erzeugten Spannung in Abhängigkeit des empfangenen Lichts zeigt, und einer Steuereinrichtung zum Ändern der Durchlaßwellenlänge- des abstimmbaren Bandpaßfilters basierend auf der Änderung der senkrecht zu einem Übergang der Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen erzeugten Spannung.
Darüber hinaus werden die vorgenannten Aufgaben gelöst durch einen optischen Empfänger mit einer abstimmbaren Filtervorrichtung gemäß vorstehender Definition, einer Lichterfas sungseinrichtung zum Umwandeln eines optischen Signals von der abstimmbaren Filtervorrichtung in ein elektrisches Signal, und einer zweiten Steuereinrichtung zum Wiedergeben des elektrischen Signals der Lichterfassungseinrichtung, um einer Terminalausstattung ein wiedergegebenes Signal zuzuführen, und zum Zuführen eines Steuersignals zum Steuern der Durchlaßwellenlänge zu der Steuereinrichtung der abstimmbaren Filtervorrichtung.
Weiterhin werden die vorgenannten Aufgaben gelöst durch ein optisches Kommunikationssystem mit einer Übertragungsleitung und einem optischen Empfänger gemäß vorstehender Definition zum Empfangen eines optischen Signals von der Übertragungsleitung.
Weiterhin werden die vorgenannten Aufgaben gelöst durch ein optisches Wellenlängenmultiplexübertragungssystem mit einer Übertragungsleitung und einem optischen Empfänger gemäß vorstehender Definition zum Empfangen eines optischen Signals von der Übertragungsleitung, wobei das abstimmbare Bandpaßfilter der abstimmbaren Filtervorrichtung des optischen Empfängers alle Multiplexwellenlängen in seinem Sperrbereich enthalten kann.
Darüber hinaus werden die vorgenannten Aufgaben gelöst durch ein Steuerverfahren zum Steuern einer abstimmbaren Filtervorrichtung gemäß vorstehender Definition, mit den Schritten: Eingeben eines Lichts des abstimmbaren optischen Bandpaßfilters in die optische Verstärkeranordnung, Feststellen, ob Licht durch das abstimmbare optische Bandpaßfilter durchgelassen wird oder nicht, durch Erfassen einer Änderung der senkrecht zu einem Übergang der Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen der optischen Verstärkeranordnung erzeugten Spannung, und Ändern der Durchlaßwellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters basierend auf der erfaßten Spannungsänderung.
Diese und weitere Vorteile werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von Beispielen aus den Stand der Technik, die zum Verständnis der Erfindung dienen, und der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ersichtlich.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht der APC-Operation einer bekannten optischen Verstärkeranordnung.
Fig. 2 zeigt eine Ansicht eines Beispiels eines bekannten optischen Wellenlängenmultiplexübertragungssystems.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht eines Beispiels eines bekannten optischen Empfängers mit einem Demultiplexer.
Fig. 4 zeigt eine Ansicht eines Beispiels eines optischen Empfängers gemäß dem Stand der Technik, der einen Wellenlängenselektionsabschnitt aufweist.
Fig. 5 zeigt eine Ansicht eines Beispiels des WS-Abschnitts gemäß Fig. 4, der ein abstimmbares Bandpaßfilter aufweist.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten nicht zur Erfindung gehörigen erläuternden Beispiels.
Fig. 7 zeigt eine A-A'-Schnittansicht der Fig. 6.
Fig. 8 zeigt einen Kurvenverlauf mit Verstärkungsspektren zum Erläutern der Funktionsweise einer optischen Verstärkeranordnung gemäß dem ersten erläuternden Beispiel.
Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht einer Abwandlung des ersten erläuternden Beispiels.
Fig. 10 zeigt einen Kurvenverlauf mit Verstärkungsspektren zum Erläutern der Funktionsweise einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß der Abwandlung des ersten erläuternden Beispiels.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht eines zweiten nicht zur Erfindung gehörigen erläuternden Beispiels.
Fig. 12 zeigt einen Kurvenverlauf mit Verstärkungsspektren zum Erläutern der Funktionsweise einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß dem zweiten erläuternden Beispiel.
Fig. 13 zeigt eine Liste mit einer Wellenlängenabhängigkeit der Erfassungsspannung des zweiten erläuternden Beispiels.
Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht eines dritten nicht zur Erfindung gehörigen erläuternden Beispiels.
Fig. 15 zeigt einen Kurvenverlauf mit Verstärkungsspektren zum Erläutern der Funktionsweise einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß dem dritten erläuternden Beispiel.
Fig. 16 zeigt eine perspektivische Ansicht eines vierten nicht zu der Erfindung gehörigen erläuternden Beispiels.
Fig. 17 zeigt eine A-A'-Schnittansicht der Fig. 16.
Fig. 18 zeigt einen Kurvenverlauf mit Verstärkungsspektren zum Erläuter der Funktionsweise einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß dem vierten erläuternden Beispiel.
Fig. 19 zeigt eine Ansicht eines Anwendungsbeispiels der optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß Fig. 16.
Fig. 20 zeigt eine Schnittansicht eines fünften nicht zur Erfindung gehörigen erläuternden Beispiels.
Fig. 21 zeigt eine Schnittansicht eines sechsten nicht zur Erfindung gehörigen erläuternden Beispiels.
Fig. 22 zeigt eine Ansicht eines Anwendungsbeispiels der optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß Fig. 21.
Fig. 23 zeigt eine Ansicht eines weiteren Anwendungsbeispiels der optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß Fig. 21.
Fig. 24 zeigt eine perspektivische Ansicht eines siebten nicht zur Erfindung gehörigen erläuternden Beispiels.
Fig. 25 zeigt eine B-B'-Schnittansicht der Fig. 24.
Fig. 26 zeigt eine A-A'-Schnittansicht der Fig. 24.
Fig. 27 zeigt einen Kurvenverlauf mit Verstärkungsspektren zum Erläutern der Funktionsweise einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß dem siebten erläuternden Beispiel.
Fig. 28 zeigt ein Blockschaltbild eines achten erläuternden Beispiels eines optischen Kommunikationssystems mit einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung.
Fig. 29 zeigt ein Blockschaltbild eines neunten erläuternden Beispiels eines bidirektionalen optischen Kommunikationssystems mit einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung.
Fig. 30 zeigt ein Blockschaltbild eines zehnten erläuternden Beispiels eines bidirektionalen optischen N-nach-N- Wellenlängenmultiplexübertragungssystems mit einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung.
Fig. 31 zeigt ein Blockschaltbild eines elften erläuternden Beispiels eines optischen ringförmigen LAN mit einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung.
Fig. 32 zeigt ein Blockschaltbild eines zwölften erläuternden Beispiels eines optischen LAN vom Bustyp mit einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung.
Fig. 33 zeigt ein Blockschaltbild eines dreizehnten erläuternden Beispiels eines weiteren optischen LAN vom Bustyp mit einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung.
Fig. 34 zeigt ein Blockschaltbild einer in einem optischen Übertragungssystem verwendeten optischen Halbleiterverstärkungsvorrichtung.
Fig. 35 zeigt ein Blockschaltbild eines in einem optischen Übertragungs system verwendeten optischen Empfängers.
Fig. 36 zeigt ein Blockschaltbild eines in einem bidirektionalen optischen Übertragungssystem verwendeten optischen Empfängers.
Fig. 37 zeigt ein Blockschaltbild eines in einem bidirektionalen optischen N-nach N-Wellenlängenmultiplexübertragungssystem verwendeten optischen Empfängers.
Fig. 38 zeigt ein Blockschaltbild eines in einem optischen LAN vom Bustyp verwendeten optischen Sende-Empfängers.
Fig. 39 zeigt ein Blockschaltbild einer in einem optischen LAN vom Bustyp verwendeten optischen Verzweigungs-Vereinigungsvorrichtung mit integrierter optischer Halbleiterverstärkeranordnung.
Fig. 40 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten erfindungs gemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 41 zeigt eine Ansicht eines zeitabhängigen Verlaufs eines Eingangslichtsignals.
Fig. 42 zeigt eine Ansicht der das Eingangslichtsignal bildenden Wellenlängen.
Fig. 43 zeigt eine Ansicht einer zeitabhängigen Übertragungsspitzenwertwellenlänge eines abstimmbaren Bandpaßfilters gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 44 zeigt eine Ansicht einer zeitabhängigen Wellenlänge eines verstärkten Ausgangslichts des ersten Ausführungsbeispiels.
Fig. 45 zeigt eine Ansicht einer zeitabhängigen beidseitigen Spannung einer optischen Verstärkeranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 46 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 47 zeigt eine Ansicht einer zeitabhängigen Wellenlänge des Ausgangslichts eines DFB-Filters des zweiten Ausführungsbeispiels und Fig. 47B eine Ansicht einer zeitabhängigen beidseitigen Spannung einer optischen Verstärkeranordnung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig. 48 zeigt eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen integrierten Anordnung.
Fig. 49 zeigt eine A-A'-Schnittansicht der Fig. 48.
Fig. 50 zeigt eine Ansicht eines Anwendungsbeispiels der Anordnung gemäß Fig. 48.

Erstes erläuterndes Beispiel

Die Figuren 6 und 7 zeigen den Aufbau eines ersten erläuternden Beispiels. Fig. 7 zeigt eine A-A'-Schnittansicht der Fig. 6. In den Figuren 6 und 7 kennzeichnet das Bezugszeichen 1 ein Halbleitersubstrat aus n-GaAs und das Bezugszeichen 2 eine erste Abdeckschicht oder Hüllschicht (dadding layer) aus n-Al0,4Ga0,6As. Das Bezugszeichen 3a kennzeichnet eine erste aktive Schicht aus undotiertem Al0,01Ga0,99As und das Bezugszel chen 3b (ausschließlich in Fig. 7 dargestellt) eine zweite aktive Schicht mit einer Einzelpotentialtopf struktur (single quantum well structure) aus einem Potentialtopf (well) (mit einer Dicke von 6nm) und Sperrschichten aus Al0,3Ga0,7As, zwischen denen sich der Potentialtopf befindet. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet eine zweite Abdeckschicht oder Hüllschicht (dadding layer) aus p-Al0,4Ga0,6As und das Bezugszeichen 5 eine Deckschicht aus p-GaAs. Das Bezugszeichen 6 kennzeichnet eine erste vergrabene Schicht aus p-Al0,5Ga0,5As und das Bezugszeichen 7 eine zweite vergrabene Schicht aus n- Al0,5Ga0,5As. Das Bezugszeichen 8 kennzeichnet eine erste Elektrode aus einer auf dem Substrat 1 abgeschiedenen Legierung aus Au und Ge. Das Bezugszeichen 9 kennzeichnet eine zweite Elektrode aus einer über der ersten aktiven Schicht 3a gebildeten Legierung aus Au und Cr. Das Bezugszeichen 10b kennzeichnet eine dritte Elektrode aus einer über der zweiten aktiven Schicht 3b gebildeten Legierung aus Au und Cr. Das Bezugszeichen 11 kennzeichnet eine auf den gegenüberliegenden Stirnflächen gebildete Antireflektionsschicht (z.B. ZrO&sub2;). Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet einen Injektionsstrom Ia, der über die ersten und zweite Elektrode 8 und 9 in die erste aktive Schicht 3a injiziert wird, und das Bezugszeichen 13 einen Injektionsstrom ID, der über die erste und dritte Elektrode 8 und 10 in die zweite aktive Schicht 3b injiziert wird. Das Bezugszeichen 40 kennzeichnet eine zwischen der dritten Elektrode lob und der ersten Elektrode 8 erzeugte Spannung VD und das üezugszeichen 15 eine Trennut zum elektrischen Trennen der ersten aktiven Schicht 3a von der zweiten aktiven Schicht 3b.
Bei dem ersten erläuternden Beispiel führt die erste aktive Schicht 3a eine optische Verstärkung in einem breiten Wellenlängenbandbereich durch und die zweite aktive Schicht 3b eine optische Verstärkung in einem relativ schmalen spezifizierten Wellenlängenbereich. Der erstere aktive Bereich wird als allgemeiner Verstärkungsbereich bezeichnet, während der letztere aktive Bereich als Wellenlängenerfassungsbereich bezeichnet wird.
Die Funktionsweise des ersten erläuternden Beispiels wird nachfolgend beschrieben.
Beim Durchwandern der optischen Verstärkeranordnung gemäß diesem erläuternden Beispiel wird das Licht verstärkt. Vor dem Beginn der Verstärkungsoperation sollten die Werte der in die entsprechenden Bereiche injizierten Injektionsströme zum Erhalten einer gewünschten Charakteristik der Anordnung eingestellt werden. Zuerst wird der Wert Ia des Injektionsstroms in den allgemeinen Verstärkungsbereichen so gewählt, daß der Verstärkungswellenlängenbereich den Wellenlängenerfassungsbereich einschließt. In dem Wellenlängenerfassungsbereich würde die spektrale Breite der Verstärkung aufgeweitet, falls die eingeprägte Injektionsstromdichte zu groß ist. Daher wird ein Strom ID in den Wellenlängenerfassungsbereich injiziert, so daß die Spektralbreite der Verstärkung beispielsweise 10 nm beträgt. Unter solchen Bedingungen wird das Licht beim Eingeben in die Anordnung über deren auf der Seite des allgemeinen Verstärkungsbereichs befindlichen Stirnfläche verstärkt, wenn es den allgemeinen Verstärkungsbereich durchwandert, wobei das Licht in dem anschließenden Wellenlängenerfassungsbereich weiter verstärkt wird, um über die gegenüberliegende Stirnfläche der Anordnung ausgegeben zu werden.
Wird ein Konstantstrombetrieb in dem Wellenlängenerfassungsbereich bewirkt, so zeigt die Erfassungsspannung VD 14 in Abhängigkeit der Wellenlänge des verstärkten Lichts die nachfolgenden drei Verhaltensweisen:
Im Falle eines in Fig. 8 gezeigten Wellenlängenbereichs I (d.h. der Bereich zwischen den Bandlückenwellenlängen der ersten aktiven Schicht 3a und der zweiten aktiven Schicht 3b), durchwandert das in dem allgemeinen Verstärkungsbereich verstärkte Licht den Wellenlängenerfassungsbereich mit geringer Wechselwirkung und wird aus der Anordnung ausgegeben. Als Resultat bleibt die Spannung VD 14 unverändert.
Im Falle eines in Fig. 8 gezeigten Wellenlängenbereichs II wird das Licht auch in dem Wellenlängenerfassungsbereich verstärkt und aus der Anordnung ausgegeben. Daher werden darin befindliche Ladungsträger verbraucht und das Licht führt aufgrund des Konstantstrombetriebs zu einer Verringerung der Erfassungsspannung VD.
Im Falle eines in Fig. 8 gezeigten Wellenlängenbereichs III wird das Licht in dem Wellenlängenerfassungsbereich zum Vermehren der Ladungsträger absorbiert, und daher führt das Licht zu einer Erhöhung der Spannung VD 14.
Daher kann der Wellenlängenbereich der Wellenlänge des verstärkten Lichts bei dem ersten erläuternden Beispiel aus der Spannungsänderung in dem Wellenlängenerfassungsbereich ermittelt werden.
Bei der vorgenannten Erläuterung wird das Licht auf der Seite des allgemeinen Verstärkungsbereichs eingegeben, wobei jedoch dieselbe Funktionsweise auch bei einer Eingabe des Lichts ausgehend von der gegenüberliegenden Seite erzielt wird. Da jedoch die Spannungsänderung aufgrund des Ladungsträgerverbrauchs in dem Wellenlängenerfassungsbereich mit steigender Lichtintensität zunimmt, kann die Spannungsänderung einfacher erfaßt werden, wenn das Licht auf der Seite des allgemeinen Verstärkungsbereichs eingegeben wird.
Fig. 9 zeigt eine Abwandlung des ersten erläuternden Beispiels, bei der die Spannungsänderung selbst bei einer bidirektionalen Lichteingabeoperation erfaßbar ist. In Fig. 9 sind die mit den Figuren 6 und 7 übereinstimmenden Bestandteile durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In dem Aufbau gemäß Fig. 9 befindet sich der Wellenlängenerfassungsbereich in einem mittleren Abschnitt der optischen Halbleiterverstärkeranordnung, wobei das Eingangslicht den Wellenlängenerfassungsbereich nach der Verstärkung durch den ersten oder zweiten allgemeinen Verstärkungsbereich, in die Injektionsströme Ia1121 oder Ia2122 injiziert werden, unabhängig von der Eingabeseite des Lichts erreicht. Daher kann der Änderungsgrad der Erfassungsspannung unabhängig von der Lichteintrittsseite erhöht werden. Das Funktionsprinzip stimmt mit dem des erläuternden Beispiels gemäß Fig. 6 überein.
Weiterhin kann der Aufbau der den allgemeinen Verstärkungsbereich bildenden aktiven Schicht mit dem des Wellenlängener fassungsbereichs integriert ausgebildet sein. In diesem Fall werden die Injektionsstromdichten der entsprechenden Bereiche voneinander verschieden gewählt, so daß dieselbe Funktionsweise erzielt werden kann. Beispiele für die Verstärkungsspektren der entsprechenden Bereiche sind in Fig. 10 dargestellt. In diesem Fall existiert kein Wellenlängenbereich I, wie in Fig. 8 dargestellt ist, und es existieren lediglich Wellenlängenbereiche II (die Erfassungsspannung in dem Wellenlängenerfassungsbereich ist verringert) und III (die Erfassungsspannung in dem Wellenlängenerfassungsbereich ist erhöht).

Zweites erläuterndes Beispiel

Fig. 11 zeigt ein zweites erläuterndes Beispiel der optischen Halbleiterverstärkeranordnung. Fig. 11 entspricht den Figuren 7 und 9 des ersten erläuternden Beispiels. In Fig. 11 sind die mit den Figuren 7 und 9 übereinstimmenden Komponenten durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In Fig. 11 kennzeichnet das Bezugszeichen 3c eine dritte aktive Schicht die aus einem GaAs-Potentialtopf (well) mit einer Dicke von 5 nm besteht. Die Bezugszeichen 10b bzw. 10c kennzeichnen dritte und vierte Elektroden, die beispielsweise aus einer Legierung aus Au und Cr zusammengesetzt sind. Die Bezugszeichen 131 bzw. 132 kennzeichnen Injektionsströme ID1 und ID2, die in die zweite und dritte aktive Schicht 3b und 3c injiziert werden, und die Bezugszeichen 151 bzw. 152 kennzeichnen eine Spannung VD1 zwischen ersten und dritten Elektroden 8 und 10b und eine Spannung VD2 zwischen ersten und zweiten Elektroden 8 und 10c. Der die zweite aktive Schicht 3b enthaltende Verstärkungsbereich oder -abschnitt wird als erster Wellenlängenerfassungsbereich bezeichnet, während der die dritte aktive Schicht 3c enthaltende Verstärkungsbereich als zweiter Wellenlängenerfassungsbereich bezeichnet wird.
Das Funktionsprinzip des zweiten erläuternden Beispiels stimmt im wesentlichen mit dem des ersten erläuternden Beispiels überein. In dem zweiten erläuternden Beispiel sind der erste und zweite Wellenlängenerfassungsbereich so ausgestaltet, daß sie auf verschiedene Wellenlängen reagieren. Die Werte ID1 und ID2 der in die entsprechenden Wellenlängenerfassungsbereiche injizierten Injektionsströme 131 und 132 werden so eingestellt, daß die Verstärkungsspektren der entsprechenden Bereiche gemäß der Darstellung in Fig. 12 geformt sind. Die Mittenwellenlängen der Verstärkungsspektren in dem ersten und zweiten Wellenlängenerfassungsbereich werden auf 840 nm bzw. 855 nm eingestellt, wobei die Breiten der Verstärkungsspektren mit positiver Verstärkung jeweils auf 10 nm eingestellt werden. Weiterhin wird der allgemeine Verstärkungsbereich der aktiven Schicht 3a so hergestellt, daß sich sein Verstärkungsspektrum mit positiven Wert über einen die positiven Verstärkungsbereiche des ersten und zweiten Wellenlängenerfassungsbereichs umfassenden Wellenlängenbereich erstreckt. Somit werden geeignete Ströme in die entsprechenden Bereiche injiziert, um diese spektralen Verstärkungseigenschaften zu erhalten, wobei die optische Verstärkungsoperation in gewünschter Weise erzielt wird. Die Art der Spannungsänderung ändert sich in dem ersten und zweiten Wellen längenerfassungsbereich in Abhängigkeit des Wellenlängenbereichs des verstärkten Lichts.
Fig. 13 zeigt eine Tabelle zum Erläutern der von der Wellenlänge des verstärkten Lichts abhängigen Änderungsart dieser Spannungen VD1 und VD2. In Fig. 13 kennzeichnet ein positives Symbol (+) eine Spannungsänderung in zunehmender Richtung, während ein negatives Symbol (-) eine Spannungsänderung in abnehmender Richtung angibt. Ein Symbol Null (0) kennzeichnet einen Bereich, in dem nahezu keine Spannungsänderung auftritt. Somit kann der Wellenlängenbereich, in dem sich das verstärkte Licht befindet, durch Erfassen des Spannungsänderungsgrads der beidseitigen Spannungen VD1 151 und VD2 152 des ersten und zweiten Wellenlängenerfassungsbereichs auf einfache Weise festgestellt werden.
Das zweite erläuternde Beispiel kann gemäß Fig. 9 abgewandelt werden, d.h. der erste und zweite Wellenlängenerfassungsbereich sind in einem mittleren Abschnitt der optischen Halbleiterverstärkeranordnung angeordnet, so daß eine große Spannungsänderung unabhängig von der Eintrittsrichtung des Lichts erhalten wird.
In dem zweiten erläuternden Beispiel sind zwei Wellenlängenerfassungsbereiche vorgesehen, wobei aber auch mehr als zwei Wellenlängenerfassungsbereiche mit unterschiedlichen Verstärkungsspektren gebildet werden können. In einem solchen Fall kann der Wellenlängenbereich des verstärkten Lichts genauer erfaßt werden.
Bei den vorstehend beschriebenen erläuternden Beispielen kann der Wellenlängenbereich des verstärkten Lichts wirksam erfaßt werden, wenn das verstärkte Licht lediglich eine Wellenlänge aufweist. Wird jedoch Licht mit einer Vielzahl von Wellenlängen gleichzeitig in der Verstärkeranordnung verstärkt, wie im Falle einer optischen Verstärkung von Wellenlängenmultiplexsignalen, so besteht die Möglichkeit, daß sich die Spannungsänderungen aufgrund einer Vielzahl von Lichtsignalen in einem Wellenlängenerfassungsbereich gegenseitig auslöschen, in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen der Wellenlängenbreite des Verstärkungsspektrums in diesem Wellenlängenerfassungsbereich und dem Wellenlängenintervall der WDM-Signale.
In diesem Fall kann ein solches Problem durch Verringern der Wellenlängenbreite. des Verstärkungsspektrums in dem Wellenlängenerfassungsbereich gelöst werden. Um jedoch die Wellenlängenbreite der positiven Verstärkung zu verringern, muß die Höhe des in den Wellenlängenerfassungsbereich injizierten Injektionsstroms verringert werden, wodurch der gesamte Verstärkungskoeffizient verringert wird. Als Resultat kann der Änderungsgrad der beidseitigen Erfassungsspannung unzureichend werden. Die Wellenlängenselektivität (d.h. die Schmalheit der Wellenlängenbreite des Verstärkungsspektrums mit positiven Wert) kann jedoch unter Beibehaltung einer hohen Spannungsänderung der beidseitigen Spannung verbessert werden, wenn ein aktiver Bereich wie beispielsweise eine Quantenlinie (quantum line) verwendet wird, dessen Zustandsdichtefunktion in einem wesentlich engeren Wellenlängenbereich verdichtet ist.
Bei den vorstehend beschriebenen erläuternden Beispielen wurden im wesentlichen Materialien aus GaAs-Reihen zur Herstellung der Anordnung verwendet, wobei aber auch Materialien der InP-Serien und dergleichen zur Herstellung derselben Anordnung verwendet werden können.
Weiterhin wird in den vorgenannten erläuternden Beispielen ein Wellenleiter mit vergrabener Struktur für die Begrenzung verwendet, wobei aber auch jede Wellenleiterstruktur, wie beispielsweise eine Stegstruktur, Streifenstruktur, eine Heterostruktur mit getrennter Begrenzung (SCH) und eine GRIN- SCH-Struktur, die in den bekannten Halbleiterlasern verwendet wurde, eingesetzt werden kann.
Bei den vorgenannten erläuternden Beispielen wurden die Substrataktivschicht (bulk active layer) und die Potentialtopfaktivschicht (quantum well acitive layer) aufweisende Beispiele mit Ausnahme des Beispiels gemäß Fig. 10 dargestellt, wobei der Wellenlängenbereich, in dem sich die beidseitige Erfassungsspannung verringert oder ändert stark verringert werden kann, wenn beispielsweise eine aktive Schicht aus einer Quantenlinie (quantum line) anstelle der Potentialtopfaktivschicht verwendet wird.
In der vorstehenden Beschreibung erfolgte eine Erläuterung bezüglich der Wellenlänge des Eingangslichts. Allerdings kann eine wesentlich geringere Spannungsänderung im Falle eines Digitalsignals erfaßt werden, wenn das Digitalsignal durch ein sinusförmiges Signal moduliert wird, dessen Frequenz ausreichend geringer als die Übertragungsrate des Digitalsignals ist, und die beidseitige Spannungsänderung in dem Wellenlängenerfassungsbereich durch Messen der Spannungsänderung synchron zu dieser Modulationsfrequenz erfaßt wird. Ein solches System wurde üblicher Weise bei der APC-Steuerung von optischen Halbleiterverstärkeranordnungen verwendet. Diese APC- Steuerung wird bei den nachstehend beschriebenen erläuternden Beispielen erklärt.

Drittes erläuterndes Beispiel

Fig. 14 zeigt eine Vorrichtung mit der in dem ersten und zweiten erläuternden Beispiel beschriebenen optischen Halbleiterverstärkeranordnung.
In Fig. 14 kennzeichnet das Bezugszeichen 20 eine beispielsweise in Fig. 9 dargestellte optische Halbleiterverstärkeranordnung. Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet ein ankommendes Licht, und das Bezugszeichen 22 ein durch Verstärken des ankommenden Lichts 21 erzeugtes austretendes Licht. Das Bezugszeichen 23 kennzeichnet eine Steuerschaltung und die Bezugszeichen 24, 25 und 26 erste, zweite bzw. dritte Stromquellen. Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 14, ähnlich der Fig. 9, die Spannung VD in dem Wellenlängenerfassungsbereich, das Bezugszeichen 13 den in den Wellenlängenerfassungsbereich injizierten Injektionsstrom ID, und die Bezugszeichen 121 und 122 die in den ersten und zweiten allgemeinen Verstärkungsbereich injizierten Injektionsströme Ia1 bzw. Ia2.
Die Steuerschaltung 23 erfaßt die Spannungsänderung in dem Wellenlängenerfassungsbereich und steuert die Stromhöhen der Injektionsströme Ia1 121 und Ia2 122 durch Zuführen von Steuersignalen zu den ersten und zweiten Quellen 24 und 25.
Durch Verwenden eines solchen Aufbaus ist es möglich ein optisches Tor herzustellen, das in Abhängigkeit der Eingangswellenlänge ein- und ausgeschaltet wird. Zu diesem Zweck werden die Injektionsströme Ia1, Ia2 und ID anfänglich so eingestellt, daß die in Fig. 8 dargestellte Verstärkungsspektralcharakteristik erhalten wird.
Beispielsweise wird der Injektionsstrom Ia2 122 auf Null verringert, wenn in dem in Fig. 2 gezeigten Bereich II befindliches Licht eingegeben wird, und der Injektionsstrom Ia2 wird erzeugt, wenn Licht des Bereichs III eingegeben wird. Weiterhin wird die tatsächlich zu verstärkende Lichtwellenlänge auf eine Wellenlänge im Bereich III festgelegt. Somit kann ein optischer Schalter mit einer Schaltfunktion in Abhängigkeit der Wellenlänge eines Eingangslichts hergestellt werden. Bei diesem optischen Schalter erfolgt eine Regelung derart, daß Licht des Bereichs II gesperrt wird, während Licht des Bereichs III durchgelassen wird.
Bei der vorstehenden Erläuterung handelt es sich lediglich um ein Beispiel, und die Wellenlängen in den Bereichen I, II und III können durch geeignetes Steuern der Injektionsströme dem Abschalt-, Einschalt- und Signallicht zugeordnet werden. Die Anzahl solcher Kombinationen beträgt sechs (6 = 3!).
Eine höherwertigere Steuerung ist durch Verwenden des Aufbaus des zweiten erläuternden Beispiels möglich, bei dem eine Vielzahl von Wellenlängen verarbeitet werden kann. Beispielsweise kann die Anordnung des zweiten erläuternden Beispiels gemäß dem in Fig. 14 gezeigten Aufbau hergestellt werden. Wie in dem zweiten erläuternden Beispiel erklärt wurde, können bei einem solchen Aufbau fünf Zustandsarten voneinander unterschieden werden.
Die Funktionsweise wird unter Bezugnahme auf Fig. 15 erläutert. Drei Wellenlängen 840 nm , 855 nm und 848 nm werden als Wellenlängen zum Schalten der Anordnung gewählt. Der Injektionsstrom in den ersten allgemeinen Verstärkungsbereich auf der Eingangsseite wird so festgelegt, daß die in Fig. 15 angegebene Verstärkungsspektralcharakteristik des ersten Zustands erhalten werden kann. Bei diesem Zustand wird im Falle der Eingabe eines Lichts mit 855 nm ein Strom in den zweiten allgemeinen Verstärkungsbereich auf der Ausgangsseite injiziert, so daß die Verstärkungsspektralcharakteristik des ersten Zustands erzielt wird.
Wird dann ein Licht mit 848 nm eingegeben, so wird der zweite allgemeine Verstärkungsbereich durch geeignetes Steuern des in diesen injizierten Stroms in den zweiten Zustand versetzt, und die Strominjektion in den zweiten allgemeinen Verstärkungsbereich wird beendet, wenn Licht mit 840 nm eingegeben wird. Die Steuerschaltung 23 wird zum Erreichen einer solchen Steuerung eingestellt. Beispielsweise ist es möglich, durch Verwenden eines externen Lichtsignals Licht eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs durch die Anordnung zu übertragen, falls die bei Übertragungen und dergleichen verwendeten Wellenlängen in den in Fig. 15 angegebenen Bereichen I und II verteilt sind.
Im vorgenannten Fall werden Signale mit Wellenlängen in den Bereichen I und II verstärkt und durch die Anordnung weitergeleitet, wenn ein Licht mit 855 nm in die Anordnung eintritt. Tritt Licht mit 848 nm in die Anordnung ein, so werden lediglich Signale mit Wellenlängen in dem Bereich I verstärkt und durch die Anordnung weitergeleitet, während die in dem Bereich II befindlichen darin gesperrt werden. Weiterhin werden Signale mit in den Bereichen I und II befindlichen Wellenlängen in der Anordnung absorbiert und abgeschaltet, wenn Licht mit 840 nm in die Anordnung eintritt.

Viertes erläuterndes Beispiel

Fig. 16 zeigt ein viertes erläuterndes Beispiel der optischen Halbleiterverstärkeranordnung. Fig. 17 zeigt eine A-A'- Schnittansicht der Fig. 16. Der Grundaufbau des vierten erläuterndes Beispiels entspricht dem des ersten erläuternden Beispiels gemäß Fig. 6. In den Figuren 16 und 17 kennzeichnet das Bezugszeichen 31 ein Halbleitersubstrat aus n-GaAs. Das Bezugszeichen 32 kennzeichnet eine erste Abdeck- oder Hüll schicht (dadding layer) aus n-Al0,3Ga0,7As. Das Bezugszeichen 33 kennzeichnet eine aktive Schicht aus undotiertem GaAs. Das Bezugszeichen 34 kennzeichnet eine zweite Abdeck- oder Hüllschicht (dadding layer) aus p-Al0,3Ga0,7A5. Das Bezugszeichen 35 kennzeichnet eine Deckschicht aus p-GaAs. Das Bezugszeichen 36 kennzeichnet eine erste vergrabene Schicht aus p- Al0,4Ga0,6As, und das Bezugszeichen 37 kennzeichnet eine zweite vergrabene Schicht aus n-Al0,4Ga0,6As. Das Bezugszeichen 38 kennzeichnet eine erste Elektrode aus einer Legierung aus Au und Ge. Die Bezugszeichen 39 und 40 kennzeichnen zweite und dritte Elektroden aus einer Legierung aus Au und Cr. Das Bezugszeichen 41 kennzeichnet eine Antireflektionsschicht aus ZrO&sub2;, die auf der eingangs- und ausgangsseitigen Stirnfläche der optischen Halbleiterverstärkeranordnung abgeschieden wurde. Die Bezugszeichen 42 und 43 kennzeichnen Injektionströme Ia bzw. ID, die in die zweite bzw. dritte Elektrode 39 und 40 injiziert werden. Das Bezugszeichen 44 kennzeichnet eine Spannung zwischen der ersten Elektrode 38 und der dritten Elektrode 40. Das Bezugszeichen 45 kennzeichnet eine Nut zum elektrischen Trennen eines Abschnitts oder Bereichs I durch den ein Strom zwischen der ersten und zweiten Elektrode 38 und 39 fließt von einem Abschnitt oder Bereich II, durch den ein Strom zwischen der ersten und dritten Elektrode 38. und 40 fließt.
Typische Abmessungen des vierten erläuternden Beispiels ergeben sich wie folgt: die Dicke der ersten Hüllschicht 32 beträgt 1,5 µm, die Dicke der aktiven Schicht 33 beträgt 0,1 µm, die Dicke der zweiten Hüllschicht 34 beträgt 1,5 µm, die Dicke der Deckschicht 35 beträgt 0,5 µm, die Breite der aktiven Schicht 33 beträgt ungefähr 1,5 µm, die Länge des Bereichs I beträgt ungefähr 200 µm, die Länge des Bereichs II beträgt ungefähr 50 µm und die Tiefe der Trennut 45 beträgt ungefähr 50 µm.
Die optische Halbleiterverstärkeranordnung mit einem solchen Aufbau kann anhand bekannter Verarbeitungsverfahren wie beispielsweise Fotolithografie, Trockenätzen und Abscheiden auf einfache Weise auf einem Vorlagenwafer hergestellt werden. Der Vorlagenwafer wird durch Laminieren dünner Schichten auf ein Halbleitersubstrat unter Verwendung bekannter Kristallwachstumsverfahren wie beispielsweise Molekularstrahlepitaxie (MBE), metallorganisches chemisches Dampfabscheiden (MO-CVD) und Flüssigphasenepitaxie (LPE) hergestellt.
Die Funktionsweise dieses erläuternden Beispiels wird nachfolgend beschrieben. Zuerst wird die Funktionsweise der optischen Halbleiterverstärkeranordnung gemäß den Figuren 16 und 17 beschrieben. Wird ein Lichtsignal in Fig. 17 ausgehend von der linken Seite über eine Einkoppelvorrichtung wie beispielsweise eine Linse in einen aus der aktiven Schicht 33, der ersten Hüllschicht 32, der zweiten Hüllschicht 34 und den vergrabenen Schichten 36 und 37 gebildeten Wellenleiter eingegeben, so wandert das Licht unter gleichzeitiger Verstärkung in dem Verstärkungsabschnitt oder -bereich I, in den der Injektionsstrom Ia 42 injiziert wird. Das so verstärkte Licht wandert weiter in den aktiven Bereich des Bereichs II, in dem die Besetzungsumkehr durch den Injektionsstrom ID 43 hervorgerufen wird. Danach wird das Licht weiter verstärkt und über die Stirnfläche auf der rechten Seite des Bereichs II ausgegeben.
Die Grundfunktionsweise entspricht der vorstehenden Beschreibung. Hierbei kann durch Steuern des in den Bereich I fließenden Stroms Ia 42 und des in den Bereich II fließenden Stroms ID 43 die in Fig. 18 dargestellte Verstärkungsspektralcharakteristik erzielt werden. D.h., die Verstärkungsspektralcharakteristik des Bereichs II kann so eingestellt werden, daß ihr Spitzenwert und ihre Halbwertbreite kleiner bzw. schmaler als die des Bereich I sind. Da im Fall des vierten erläuternden Beispiels die aktive Schicht 33 durch ein Substratkristall gebildet wird, kann dieser Zustand durch Verringern der Stromdichte in dem Bereich II gegenüber der des Bereichs I erzielt werden. Wird ein Lichtsignal unter dieser Bedingung in die Halbleiterverstärkeranordnung gemäß diesem erläuternden Beispiel eingegeben, so wird das Licht in dem Bereich I verstärkt, und das in dem Bereich II eingegebene verstärkte Licht führt zu einer Rekombination von Ladungsträgern in dem aktiven Bereich des Bereichs II. Da die Injektionsstromdichte in dem Bereich II dabei gering ist, wird die Ladungsträgerrekombination durch das verstärkte Lichtsignal verursacht und die beidseitige Erfassungsspannung VD 44 somit verändert. Obwohl die Injektionsstromdichten in den Bereichen I und II miteinander übereinstimmen können, kann der Spannungsänderungsgrad durch Bereitstellen verschiedener Stromdichten erhöht werden.
Fig. 19 zeigt den Aufbau zum Erzielen des APC-Betriebs (bei der Beschreibung des Stands der Technik erläutert) in dem vierten erläuternden Beispiel. In Fig. 19 kennzeichnet das Bezugszeichen 46 einfallendes Licht, und das Bezugszeichen 47 ein Ausgangslicht. Das Bezugszeichen 48 kennzeichnet eine Steuerschaltung und das Bezugszeichen 49 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung. Das Bezugszeichen 50 kennzeichnet eine Quelle zum Injizieren des Injektionsstroms Ia 42 in den Bereich I, und das Bezugszeichen 51 kennzeichnet eine Quelle zum Injizieren des Injektionsstroms ID 43 in den Bereich II. Das Bezugszeichen 52 kennzeichnet ein Steuersignal der Steuerschaltung 48, daß die Höhe des Stroms Ia 42 der Quelle 50 einstellt, und das Bezugszeichen 53 ein Steuersignal zum Einstellen der Höhe des Stroms ID 43 der Quelle 51.
Der Nullpegel des Eingangslichts 46 wird sowohl unter Verwendung einer Sinuswellenmodulation als auch eines Digitalsignals zur Übertragung moduliert. Die Frequenz der Sinuswellen ist viel geringer als die Frequenz des Digitalsignals. Die Steuerschaltung 48 trennt lediglich diese Sinuswellenkomponente von der Erfassungsspannung VD, und die Spannungsänderung in dem Bereich II kann ermittelt werden. Der Intensitätsgrad des in den Bereich II eintretenden Lichts kann anhand des Spannungsänderungsgrads ermittelt werden. Die Spannungsänderung wird nämlich bei starkem Eingangslicht erhöht. Daher führt die Steuerschaltung 48 der Quelle 50 das Steuersignal 52 zum Einstellen der Höhe des in den Bereich I fließenden Stroms Ia 42 so ein, daß die Spannungsänderung in dem Bereich II auf einem vorbestimmten konstanten Wert beibehalten wird. Somit kann der APC-Betrieb erzielt werden.
Bei diesem erläuterndem Beispiel wird der die vergrabene Struktur und die Aktivschicht aus einem Substratkristall verwendende Aufbau als Grundhalbleiterlaseraufbau verwendet. Der Wellenleiteraufbau ist jedoch nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern es kann jede in bekannten Halbleiterlasern verwendete Struktur, wie beispielsweise eine Steg-, Streifen-, SCH-, GRIN-SCH-Struktur, verwendet werden. Weiterhin können multiple quantum well- (MQW), single quantum well-, quantum line- und quantum box-Strukturen in dem aktiven Bereich verwendet werden.
Bei diesem erläuterndem Beispiel sind Antireflektionsschichten auf den gegenüberliegenden Stirnflächen abgeschieden, wobei eine sogenannte optische Wanderwellenverstärkeranordnung eingesetzt wird. Es kann allerdings auch eine Struktur ohne Antireflektionsschichten angewendet werden.

Fünftes erläuterndes Beispiel

Fig. 20 zeigt ein fünftes erläuterndes Beispiel. Fig. 20 zeigt eine der Fig. 17 des vierten erläuternden Beispiels entsprechende Ansicht. In Fig. 20 sind die mit dem vierten erläuternden Beispiel übereinstimmenden Komponenten durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Typische Abmessungen des fünften erläuternden Beispiels ergeben sich wie folgt: die Dicke der ersten Hüllschicht 32 beträgt 1,5 µm, die Dicke der aktiven Schicht 33 beträgt 0,1 µm, die Dicke der zweiten Hüllschicht 34 beträgt 1,5 µm, die Dicke der Deckschicht 35 beträgt 0,5 µm, die Breite der aktiven Schicht 33 beträgt ungefähr 1,5 µm, die Längen der Bereiche I-1 und I-2 betragen jeweils ungefähr 100 µm, die Länge des Bereichs II beträgt ungefähr 50 µm und die Tiefe der Trennut 45 beträgt ungefähr 50 µm.
Das fünfte erläuternde Beispiel unterscheidet sich von dem vierten erläuternden Beispiel darin, daß sich der Bereich II in einem mittleren Abschnitt der Halbleiterverstärkeranordnung befindet. Der Bereich I des vierten erläuternden Bei spiels ist somit in zwei Abschnitte aufgeteilt, wobei diese Abschnitte als Bereiche I-1 und I-2 bezeichnet werden. Ströme Ia1 141 und Ia2 142 werden in den jeweiligen Bereich I-1 bzw. I-2 injiziert.
Der Aufbau gemäß Fig. 20 führt zu einem vereinfachten bidirektionalen optischen Verstärkungsvorgang. Die Injektionsströme Ia1 141, 1a2 142 und ID 43 werden so eingestellt, daß die Bereiche I-1 und I-2 Verstärkungsspektralcharakteristiken des allgemeinen Verstärkungsbereichs in Fig. 8 aufweisen und daß der Bereich II die Verstärkungsspektralcharakteristik des Wellenlängenerfassungsbereichs in Fig. 8 aufweist. Wird ein Lichtsignal bei diesem Zustand ausgehend von der linken Seite gemäß Fig. 20 eingegeben, so wird das Licht in dem Bereich I- 1 verstärkt und verändert die Spannung VD 44 in dem Bereich II. Das verstärkte Lichtsignal wird in dem Bereich I-2 weiter verstärkt und auf der rechten Seite der Anordnung ausgegeben.
Ein von der rechten Seite einfallendes Eingangslicht wird in dem Bereich I-2 verstärkt und verändert die Spannung VD 44 während seiner Verstärkung. Das Lichtsignal wird in dem Bereich I-1 weiter verstärkt und auf der linken Seite ausgegeben. Somit werden in beiden entgegengesetzten Richtungen wan dernde Lichtsignale verstärkt, wobei deren Lichtintensitäten als Spannungsänderung in dem Bereich II erfaßt werden können. Basierend auf dieser Spannungsänderung stellt die in Fig. 19 gezeigte Steuerschaltung 48 die in die Bereiche I-1 und I-2 fließenden Ströme Ia1 und Ia2 ein, so daß der APC-Betrieb erzielt werden kann.

Sechstes erläuterndes Beispiel

Fig. 21 zeigt ein sechstes erläuterndes Beispiel. Fig. 21 zeigt eine der Fig. 17 des in Fig. 16 gezeigten vierten erläuternden Beispiel entsprechende Ansicht. In Fig. 21 sind die mit dem vierten erläuternden Beispiel übereinstimmenden Komponenten durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem sechsten erläuternden Beispiel sind Bereiche II-1 und II- 2 zum Erfassen der Spannungsänderung aufgrund der Intensität des darin einfallenden Lichts auf eingangs- und ausgangsseitigen Abschnitten der Anordnung angeordnet. Das vierte erläuternde Beispiel enthält lediglich einen Bereich II, wogegen dieser Bereich bei dem sechsten erläuternden Beispiel in zwei Abschnitte aufgeteilt ist. Daher werden der Strom ID 43 und die beidseitige Erfassungsspannung VD 44 des vierten erläuternden Beispiels jeweils durch Injektionsströme ID1 143 und ID2 144 und durch Erfassungsspannungen VD1 145 und VD2 146 in Fig. 21 angegeben, die zu den Bereichen II-1 und II-2 gehören.
Typische Abmessungen des sechsten erläuternden Beispiels ergeben sich wie folgt: die Dicke der ersten Hüllschicht 32 beträgt 115 µm, die Dicke der aktiven Schicht 33 beträgt 0,1 µm, die Dicke der zweiten Hüllschicht 34 beträgt 1,5 µm, die Dicke der Deckschicht 35 beträgt 0,5 µm, die Breite der aktiven Schicht 33 beträgt ungefähr 1,5 µm, die Länge des Bereichs I beträgt ungefähr 200 µm, die Längen der Bereiche II- 1 und II-2 betragen jeweils ungefähr 50 µm und die Tiefe der Trennut 45 beträgt ungefähr 50 µm.
Fig. 22 zeigt ein bei der bidirektionalen optischen Verstärkung zu verwendendes Aufbaubeispiel. Fig. 22 entspricht der Fig. 19 des vierten erläuternden Beispiels. In Fig. 22 kenn zeichnet das Bezugszeichen 54 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß Fig. 21. Das Bezugszeichen 161 kennzeichnet ein von der linken Seite in die optische Verstärkeranordnung 54 eingegebenes Eingangslicht und das Bezugszeichen 162 ein von der rechten Seite eingegebenes Eingangslicht. Das Bezugszeichen 171 kennzeichnet ein durch das verstärkte Eingangslicht 161 hervorgerufenes Ausgangslicht, und das Bezugszeichen 172 ein dem Eingangslicht 162 entsprechendes Ausgangslicht. Die Bezugszeichen 65, 66 und 67 kennzeichnen Stromquellen zum Injizieren von Injektionsströmen ID1 143, Ia 42 bzw. ID2 144 in die Bereiche II-1, 1 bzw. II-2. Das Bezugszeichen 58 kennzeichnet eine Steuerschaltung zum Zuführen eines Steuersignals zu der Stromquelle 66, so daß der in den Bereich I injizierte Strom Ia 42 basierend auf der Erfas sung der beidseitigen Spannungen VD1 145 und VD2 146, die in die Steuerschaltung 58 eingegeben werden, geregelt wird.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise des sechsten erläuternden Beispiels. Zuerst wird ein unidirektionaler Lichteingabebetrieb erläutert. Die Modulationsweise des Signals stimmt mit der des vierten erläuternden Beispiels überein. Als Beispiel wird ein Fall beschrieben, bei dem das Eingangslicht 161 verstärkt und das Ausgangslicht 171 aus der optischen Halbleiterverstärkeranordnung 54 ausgegeben wird.
Wird das Eingangslicht 161 in die optische Halbleiterverstärkeranordnung 54 eingegeben, so wird das Licht in dem Bereich II-1 verstärkt, in dem Bereich I weiter verstärkt und ändert die Erfassungsspannung VD2 146 unter weiterer Verstärkung in dem Bereich II-2. Danach tritt das Licht als Ausgangslicht 171 aus. Die Steuerschaltung 58 überwacht die Änderung der Erfassungsspannung VD2 146 und führt der Quelle 46 das Steuersignal zum Einstellen des Injektionsstroms Ia 42 zu, so daß eine gewünschte Spannungsänderung in dem Bereich II-2 erhalten wird. Wird das Licht in einer umgekehrten Richtung verstärkt, so steuert die Steuerschaltung 58 den Injektionsstrom Ia 42 basierend auf der in dem Bereich II-1 auftretenden Spannungsänderung.
Unter allgemeinen Anwendungsbedingungen weisen die Lichtsignale 161 und 162 selten dieselbe Intensität auf, und es ist schwierig, die entsprechenden Eingangslichtsignale mit demselben Einkopplungswirkungsgrad in die optische Verstärkeranordnung 54 einzugeben. Als Resultat ergeben sich bei der bidirektionalen Verstärkung unterschiedliche Erfassungsspannungen VD1 145 und VD2 146. Dabei ist es schwierig, den APC- Betrieb hinsichtlich der bidirektionalen Eingangslichtsignale zu erzielen. Diese Situation entspricht der bekannter Verstärker, stellt aber nicht den einzigen Nachteil des sechsten erläuternden Beispiels dar.
Bei dem sechsten erläuternden Beispiel ist sowohl der AGC- Betrieb (Regelung zum Beibehalten des Verstärkungsfaktors auf einem konstanten Wert) als auch der APC-Betrieb möglich, da sich die Bereiche zum Erfassen der Spannungsänderung sowohl am Eingangs- als auch am Ausgangsabschnitt befinden. Beispielsweise werden die Spannungsänderungen VD1 145 und VD2 146 beim Eingeben eines Lichtsignals auf der linken Seite gemäß Fig. 21 und Ausgeben auf der rechten Seite aufgrund des Eingangslichts und des verstärkten Lichts erhalten. Daher kann der AGC-Betrieb durch Regeln des Injektionsstroms Ia 42 zum Beibehalten eines konstanten Werts VD1/VD2 erzielt werden.
Ein solcher AGC-Betrieb ist sowohl bei dem bidirektionalen Betrieb als auch bei dem unidirektionalen Betrieb wirksam. Die vorgenannten Modulationsfrequenzen (die Frequenz eines dem Digitalsignal überlagerten Sinuswellensignals) werden bei den in entgegengesetzten Richtungen eingegebenen Eingangssignalen unterschiedlich gewählt, wobei die beiden Wellenlängenerfassungsbereiche die jeweiligen modulierten Signale erfassen. Somit kann der AGC-Betrieb in gleicher Weise wie der unidirektionale AGC-Betrieb durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, ist der APC-Betrieb beim bidirektionalen Betrieb in dem Aufbau gemäß den Figuren 21 und 22 problematisch, wobei der APC-Betrieb aber durch eine Abwandlung des Aufbaus gemäß der Darstellung in Fig. 23 auch für den bidirektionalen Betrieb bevorzugt möglich ist.
In Fig. 23 werden die mit der Fig. 22 übereinstimmenden Bestandteile durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In Fig. 23 kennzeichnet das Bezugszeichen 101 eine Steuerschaltung und das Bezugszeichen 102 einen Rundenden-Lichtwellenleiter. Das Bezugszeichen 103 kennzeichnet eine Vorrichtung zum Feineinstellen des Lichtwellenleiters 102 in aufwärtiger und abwärtiger, linksseitiger und rechtsseitiger und vorwärtiger und rückwärtiger Richtung. Die Vorrichtung 103 besteht beispielsweise aus einem XYZ-Einstellmechanismus, der durch ein piezoelektrisches Element aktiviert wird. Die Einstellung erfolgt auf einfache Weise so, daß die Stärken des ersten und zweiten Eingangslichts 104 und 105 miteinander in Übereinstimmung gebracht werden.
Unter einer solchen Bedingung werden Lichtsignale aus entgegengesetzten Richtungen eingegeben und die durch diese Lichtsignale hervorgerufenen Spannungsänderungen VD1 145 und VD2 146 werden durch die Steuerschaltung 101 erfaßt. Der Fall VD1 ≠ VD2 gibt an, daß die Einkoppelwirkungsgrade auf den beiden gegenüberliegenden Stirnflächen unterschiedlich sind. Das Steuersignal wird daher dem XYZ-Einstellmechanismus 103 zum Feineinstellen eines der Rundenden-Lichtwellenleiter 102 zugeführt, so daß VD1 = VD2 erhalten wird. Weiterhin wird der XYZ-Einstellmechanismus 103 unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors gesteuert, wenn die Intensität des ersten Eingangslichts 104 von der Intensität des zweiten Eingangslichts 105 abweicht.
Somit ist eine noch höherwertigere Steuerung unter Verwendung der durch das sechste erläuternden Beispiel gemäß Fig. 21 erhaltenen Funktion möglich, wobei eine stabile optische Verstärkungsoperation realisiert wird.

Siebtes erläuterndes Beispiel

Die Figuren 24, 25 und 26 zeigen den Aufbau eines siebten erläuternden Beispiels. Fig. 25 zeigt eine B-B'-Schnittansicht der Fig. 24 und Fig. 26 eine A-A'-Schnittansicht der Fig. 24. In den Figuren 24, 25 und 26 kennzeichnet das Bezugszeichen 71 ein Halbleitersubstrat aus n-GaAs. Das Bezugszeichen 72 kennzeichnet eine erste Hüllschicht aus n-Al0,5Ga0,5As. Das Bezugszeichen 73 kennzeichnet eine erste aktive Schicht aus undotiertem GaAs und das Bezugszeichen 74 eine zweite aktive Schicht aus undotiertem Al0,02Ga0,98As. Das Bezugszeichen 75 kennzeichnet eine zweite Hüllschicht aus p-Al0,5Ga0,5As und das Bezugszeichen 76 eine Hüllschicht aus p-GaAs. Das Bezugszeichen 77 kennzeichnet eine erste Elektrode aus einer Legierung aus Au und Ge, die auf der Unterseite des Substrats 71 abgeschieden ist, das Bezugszeichen 78 eine zweite Elektrode aus einer Legierung aus Au und Cr und das Bezugszeichen 79 eine dritte Elektrode aus einer Legierung aus Au und Cr. Das Bezugszeichen 80 kennzeichnet einen Anitreflektionsfilm, der auf den gegenüberliegenden Stirnflächen gebildet ist (beispielsweise bestehend aus ZrO&sub2;). Das Bezugszeichen 81 kennzeichnet eine Isolierschicht aus Si&sub3;N&sub4;. Das Bezugszeichen 82 kennzeichnet einen Injektionsstrom Ia, der in die zwischen der ersten und zweiten Elektrode 77 und 78 befindliche erste aktive Schicht 73 injiziert wird, und das Bezugszeichen 83 einen Injektionsstrom ID1 der in die zwischen der ersten und dritten Elektrode 77 und 79 befindliche zweite aktive Schicht 74 injiziert wird. Das Bezugszeichen 84 kennzeichnet eine zwischen der ersten Elektrode 77 und der dritten Elektrode 79 erzeugte beidseitige Erfassungsspannung VD und das Bezugszeichen 85 eine Trennut zum Verringern einer elektrischen Beeinflussung zwischen einem zwischen der ersten Elektrode 77 und der zweiten Elektrode 78 befindlichen ersten Bereich I und einem zwischen der ersten Elektrode 77 und der dritten Elektrode 79 befindlichen zweiten Bereich II. Die Nut 85 erstreckt sich in vertikaler Richtung durch die Deckschicht 76 bis zur Hälfte der zweiten Hüllschicht 75.
Typische Abmessungen des siebten erläuternden Beispiels ergeben sich wie folgt: die Dicke der ersten Hüllschicht 72 beträgt 1,5 µm, die Dicke der ersten aktiven Schicht 73 beträgt 0,1 µm, die Dicke der zweiten aktiven Schicht 74 beträgt 0,1 µm, die Dicke der zweiten Hüllschicht 75 beträgt 1,5 µm die Dicke der Deckschicht 76 beträgt 0,5 µm, die Länge des Bereichs I beträgt ungefähr 200 µm, die Länge des Bereichs II beträgt ungefähr 50 µm und die Tiefe der Trennut 85 beträgt ungefähr 50 µm. Wie aus den Figuren 24 und 25 hervorgeht, wird bei diesem erläuterndem Beispiel die Stegwellenleiterstruktur verwendet. Die Breite der Stegstruktur beträgt 2 µm und die Höhe der Stegstruktur ungefähr 1,8 µm. Somit wird die Stegstruktur so ausgebildet, daß sich ein einzelner Mode als Transversal-Mode des Wellenleiters ergibt.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise dieses erläuternden Beispiels. Vor der Beschreibung des Lichtverhaltens erfolgt eine Erläuterung der Einstellung der Injektionsströme. Da die Bandlückenenergiewerte der die aktiven Schichten 73 und 74 bildenden Kristalle zwischen den Bereichen I und II verschieden sind, können die in Fig. 27 gezeigten Verstärkungsspektralcharakteristiken durch geeignetes Regeln der werte der Injektionsströme 82 und 83 erzielt werden. D.h., die Verstärkungsspitzenwertwellenlänge des Bereichs I kann gegenüber der Verstärkungsspitzenwertwellenlänge des Bereichs II auf einer langwelligeren Seite positioniert werden. Dies wird dadurch erzielt, daß der Bandlückenenergiewert des den Spannungserfassungsbereich darstellenden Bereichs II größer gewählt wird, als der des den allgemeinen Verstärkungsbereich darstellenden Bereichs I.
Die Grundfunktionsweise bei der Eingabe eines Lichts in die optische Verstärkeranordnung gemäß diesem erläuternden Beispiel stimmt mit dem vierten erläuternden Beispiel überein. Das durch die Stirnflächen auf der Seite des Bereichs I eingegebene Lichtsignal wandert unter verstärkung durch die erste aktive Schicht 73 und tritt in den Bereich II ein. Das verstärkte Licht führt zu einer Änderung der Erfassungsspannung VD 84 während es in dem Bereich II weiter verstärkt und an der Stirnfläche der Seite des Bereichs II ausgegeben wird. Daher wird der APC-Betrieb wie bei der Darstellung des vierten erläuternden Beispiels gemäß Fig. 19 erreicht, falls die Steuerschaltung die Funktion des Einstellens der Höhe des Injektionsstrom Ia 82 basierend auf der Änderung der beidseitigen Erfassungsspannung VD 84 erfüllt. In diesem Fall kann die Änderung der Erfassungsspannung VD 84 einfach und stabil erfaßt werden, wenn das Lichtsignal (z.B. Digitalsignal) ähnlich dem vierten erläuterndem Beispiel durch ein Sinuswellensignal moduliert wird, das sich mäßiger als das übertragene Lichtsignal ändert.
Die durch den Aufbau mit unterschiedlichen Bandlückenenergiewerten der aktiven Schichten der Bereiche I und II entsprechend dem siebten erläuternden Beispiel hervorgerufene Wirkung wird nachfolgend beschrieben. Wenn das Licht durch die aktive Schicht wandert und verstärkt wird, rekombinieren Ladungsträger und verursachen dort eine Spannungsänderung. Dabei können durch Licht in der Nähe der Bandgrenze verbrauchte Ladungsträger schnell durch Ladungsträger auf einer höheren Energieseite ergänzt werden. Daher ist die Sättigungsabgabe des Lichts mit einer Energie in der Nähe der Bandgrenze größer als sonst. Mit anderen Worten führt Licht mit einer Energie in der Nähe der Bandgrenze (Licht auf einer langwelligeren Seite) zu einer größeren Spannungsänderung. D.h., der Maximalwert der in der aktiven Schicht mit derselben Zusammenstellung durch dieselbe Injektionsladungsträgerdichte erzeugten Spannungsänderung ist von der Lichtwellenlänge abhängig, wobei langwelligeres Licht eine größere Spannungsänderung hervorruft.
Wie aus Fig. 27 hervorgeht, befindet sich die Wellenlänge des Lichtsignals bei dem siebten erläuternden Beispiel auf einer langwelligeren Seite des Verstärkungsspektrums des Wellenlängenerfassungsbereichs oder Bereichs II, während sich die Wellenlänge des Lichtsignals bei dem in Fig. 18 gezeigten vierten erläuternden Beispiel auf einer kurzwelligeren Seite des Verstärkungsspektrums des Wellenlängenerfassungsbereichs befindet.
Daher führt der Aufbau gemäß dem siebten erläuternden Bei spiel im Vergleich zu dem vierten erläuternden Beispiel bei einem hoch verstärkendem Betrieb zu einer Spannungsänderung mit wesentlich verbesserter Linearität. Daher kann der APC- Betrieb bevorzugt erzielt werden.
Bei dem siebten erläuternden Beispiel wird der Stegwellenleiteraufbau für die Begrenzung verwendet, wobei aber jeder Wellenlängenaufbau wie beispielsweise eine vergrabene Struktur, eine streifenförmige Struktur, eine SCH-Struktur und eine GRIN-SCH-Struktur, die in bekannten Halbleiterlasern Verwendung finden, eingesetzt werden kann. Weiterhin wird bei diesem erläuterndern Beispiel ein Substratkristall in der aktiven Schicht verwendet, wobei aber auch ein MQW, SQW, quantum box, quantum line oder dergleichen verwendet werden kann.
Da es sich bei dem fünften und sechsten erläuternden Beispiel um Abwandlungen des vierten erläuternden Beispiels handelt, kann auch das siebte erläuternde Beispiel in einer Aufbauform gemäß dem fünften oder sechsten erläuternden Beispiel verwendet werden. Als Resultat kann eine optische Halbleiterverstärkeranordnung realisiert werden, die sowohl die Merkmale des siebten als auch die Merkmale des fünften oder sechsten erläuternden Beispiels aufweist.
Bei dem vierten bis siebten erläuternden Beispiel wurden Materialien einer GaAs-Serie verwendet, wobei aber die Materialien nicht auf die GaAs-Serien beschränkt sind. Es können alle zum Aufbau des Halbleiterlasers verwendbaren Materialien wie beispielsweise InP-Serien verwendet werden. Weiterhin wurde bei den vorgenannten erläuternden Beispielen eine Schlitzform als Verfahren zum elektrischen Trennen einer Vielzahl von Elektroden verwendet, wobei allerdings das Trennverfahren nicht auf eine solche beschränkt ist. Die Trennung kann durch Bilden eines hochohmigen Bereichs mittels eines Ioneninjektionsverfahrens oder dergleichen erzielt werden.

Achtes erläuterndes Beispiel

Fig. 28 zeigt eine optisches Übertragungssystem, in dem die optische Halbleiterverstärkeranordnung oder -vorrichtung gemäß jedem der vorstehenden erläuternden Beispiele verwendet wird.
In Fig. 28 kennzeichnet das Bezugszeichen 501 einen optischen Sender, das Bezugszeichen 502 eine Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung, in der die optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, das Bezugszeichen 503 einen optischen Empfänger und das Bezugszeichen 504 einen Lichtwellenleiter.
Der optische Sender 501 ist gemäß Fig. 35 aufgebaut. In Fig. 35 kennzeichnet das Bezugszeichen 522 einen Halbleiterlaser (LD) zum Senden, das Bezugszeichen 523 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung und das Bezugszeichen 524 eine Steuerschaltung. Eine Quelle zum Zuführen eines Injektionsstroms sowohl in den Halbleiterlaser 522 als auch in die optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 ist erforderlich, wobei aber diese Quelle im vorliegenden Fall in der Steuerschaltung 524 enthalten ist.
Die Steuerschaltung 524 führt dem Halbleiterlaser 522 ein Signal einer Endstelle zu, um ein optisches Signal zu erzeugen, und steuert diesen zum Erzielen des APC-Betriebs der optischen Halbleiterverstärkeranordnung 523. Das optische Signal des Halbleiterlasers 522 wird durch die optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 verstärkt und danach in den Lichtwellenleiter 504 eingegeben. Im vorliegenden Fall wird die optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 als sogenannter Booster-Verstärker oder Nachverstärker verwendet. Dieser Verstärker 523 ist ausreichend, falls er auf das gesamte optische Übertragungssystem abgestimmt ist, wobei im vorliegenden Fall gemäß Fig. 35 lediglich ein Verstärker verwendet wird. Es können auch zwei oder mehr Verstärker verwendet werden. Selbstverständlich können auch keine Booster-Verstärker verwendet werden, jedoch nur dann, wenn der optische Sender 501 gut funktioniert.
Der optische Empfänger 503 ist gemäß Fig. 36 aufgebaut. In Fig. 36 kennzeichnet das Bezugszeichen 523 die optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, das Bezugszeichen 522 eine Steuerschaltung und das Bezugszelchen 526 einen Fotodetektor (PD). Ein optisches Signal des Lichtwellenleiters 504 wird durch die optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 APC-verstärkt und durch den Fotodetektor 526 in ein elektrisches Signal umgewandelt. Die Steuerschaltung 525 führt die APC-Regelung der optischen Halbleiterverstärkeranordnung 523 durch und formt das elektrische Signal des Fotodetektors 526, um dieses geformte Signal zu einer gewünschten Endstelle zu übertragen. Bei dem in Fig. 36 gezeigten optischen Empfänger 503 wird lediglich eine optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 als Vorverstärker verwendet. Es können auch zwei oder mehr Vorverstärker verwendet werden, oder auch kein Vorverstärker, jedoch nur dann, wenn der optische Empfänger 503 als solcher arbeitet.
Die Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 kann gemäß Fig. 34 unter Verwendung einer optischen Halbleiterverstärkeranordnung aufgebaut sein. In Fig. 35 kennzeichnet das Bezugszeichen 518 einen Rundenden-Lichtwellenleiter, das Bezugszeichen 520 eine Steuerschaltung und das Bezugszeichen 521 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung. Die Steuerschaltung 520 ist in einer Form angedeutet, in der die Steuerschaltung 23 der vorstehenden erläuternden Beispiele, eine Spannungsquelle, usw. enthalten sind, und führt die Steuerung der APC-Verstärkung durch. Das optische Signal des Lichtwellenleiters 504 wird in den Wellenleiter der optischen Halbleiterverstärkeranordnung 521 über den Rundenden-Lichtwellenleiter 518 eingekoppelt. Das in den Wellenleiter der Verstärkeranordnung 521 eingegebene optische Signal wird APC- verstärkt, und sein Ausgangslicht wird wiederum in den Rundenden-Lichtwellenleiter 518 ausgegeben, um in den Lichtwel lenleiter 504 der Übertragungsleitung eingekoppelt zu werden. Der Rundenden-Lichtwellenleiter 518 dient zum wirksamen Einkoppeln des Lichtsignals des Lichtwellenleiters 504 in den Wellenleiter der optischen Halbleiterverstärkungsanordnung 521 und zum wirksamen Einkoppeln des Ausgangslichts des Wellenleiters in den Lichtwellenleiter 504. Zum Verbessern des Einkoppelns sind andere Möglichkeiten bekannt, wie beispielsweise eine Linse. Darüber hinaus funktioniert die Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 auch bei nichtabgerundetem Ende des Lichtwellenleiters, obwohl der Kopplungswirkungsgrad verringert ist.
Die Funktionsweise des in Fig. 28 gezeigten optischen Übertragungssystems wird nachfolgend beschrieben. Falls genau eine Endstelle an den optischen Sender 501 angeschlossen ist, d.h. im Falle einer unidirektionalen Übertragung zwischen der Endstelle in einer 1-nach-1- oder 1-nach-N-Form (N entspricht einer ganzen Zahl), kann jedes Übertragungszugriffssystem eingesetzt werden, wobei ein Signal entsprechend einer beliebigen Prozedur und in einem beliebigen Intervall übertragen werden kann. Im Falle einer unidirektionalen N-nach-N- Übertragung kann beispielsweise ein Zeitmultiplexzugriff (TDMA) verwendet werden. Dabei handelt es sich um ein Übertragungssystem, bei dem eine Signalübertragungsleitung zeitabhängig eingeteilt wird, um eine Vielzahl von Übertragungsleitungen bereitzustellen. In diesem Falle ist in der Steuerschaltung 525 des optischen Empfängers 503 eine Funktion erforderlich, die die Adreßinformation des empfangenen Signals beurteilt und einer gewünschten Endstelle ein gewünschtes Signal zuführt. In der Steuerschaltung 524 des optischen Senders 501 ist eine Funktion erforderlich, die den von den Endstellen empfangenen Signalen ein Adreßsignal hinzufügt und den Halbleiterlaser 522 entsprechend ihrem Signalsystem ansteuert.

Neuntes erläuterndes Beispiel

Fig. 29 zeigt ein bidirektionales optisches Übertragungssystem, in dem eine optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß den vorstehenden erläuternden Beispielen verwendet wird.
In Fig. 29 kennzeichnet das Bezugszeichen 505 einen optischen Sendeempfänger, das Bezugszeichen 502 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung mit dem in Fig. 28 gezeigten Aufbau und das Bezugszeichen 504 einen Lichtwellenleiter. Der optische Sendeempfänger 505 weist einen Aufbau auf, bei dem beispielsweise der optische Sender 501 und der Empfänger 503 des achten erläuternden Beispiels kombiniert sind. D.h., der Ausgang des optischen Senders 501 und der Eingang des optischen Empfängers 503 sind durch eine optische Verzweigungs- Vereinigungseinrichtung vereinigt.
Der optische Sender- und Empfängerteil entsprechen bei dem optischen Sendeempfänger 505 der Beschreibung des achten erläuternden Beispiels. Weiterhin entspricht die Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 der des achten erläuternden Ausführungsbeispiels Es wird daher auf eine Erläuterung dieser Teile verzichtet. Als Kommunikationszugriffssystem kann das des achten erläuternden Beispiels unter Berücksichtigung der entsprechenden Richtungen verwendet werden.

Zehntes erläuterndes Beispiel

Fig. 30 zeigt ein unidirektionales N-nach-N-Wellenlängenmultiplexübertragungssystem, bei dem eine optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß den vorstehenden erläuternden Beispielen verwendet wird. In Fig. 30 kennzeichnen die Bezugszeichen 506-1 bis 506-N jeweils optische Sender, das Bezugszeichen 508 eine optische Vereinigungseinrichtung, das Bezugszeichen 509 eine optische Verzweigungseinrichtung und die Bezugszeichen 507-1 bis 507-N jeweils optische Empfänger. Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 504, ähnlich den anderen erläuternden Beispielen, einen Lichtwellenleiter und das Bezugszeichen 502 eine Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung. Die optischen Sender 506-1 bis 506-N sind gemäß Fig. 35 aufgebaut. Halbleiterlaser 522 der jeweiligen Sender 506-1 bis 506-N schwingen jeweils auf verschiedenen Wellenlängen. Die Funktionsweise stimmt mit der in dem achten erläuternden Beispiel beschriebenen überein.
Die optischen Empfänger 507-1 bis 507-N weisen beispielsweise jeweils den in Fig. 37 gezeigten Aufbau auf. In Fig. 37 kennzeichnet das Bezugszeichen 526 einen Fotodetektor, das Bezugszeichen 527 eine Steuerschaltung, das Bezugszeichen 528 ein optisches Bandpaßfilter und das Bezugszeichen 523 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung (diese wird als Vorverstärker verwendet). Das optische Bandpaßfilter 528 wird so eingestellt, daß lediglich eine Wellenlänge des optischen Senders 506-k durchgelassen wird, der dem das optische Bandpaßfilter 528 enthaltenden optischen Empfänger 507-k entspricht. Somit werden Lichtsignale mit einer Vielzahl von Wellenlängen über die Übertragungsleitung von dem optischen Sender 506-i zu dem optischen Empfänger 507-i übertragen, wodurch eine Vielzahl von Übertragungsleitungen in äquivalenter Weise gebildet werden. Diese Übertragungsleitung wird durch einen Übertragungslichtwellenleiter 504 und die Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 gebildet. Das zwischen dem optischen Sender 506-i und dem optischen Empfänger 507-i gebildete Übertragungszugriffssystem einer Übertragungsleitung mit einer Wellenlänge entspricht dem des achten erläuternden Beispiels. Weiterhin kann das optische Bandpaßfilter 528 in dem optischen Empfänger 507 in Fig. 30 durch Ersetzen der optischen Verzweigungseinrichtung 509 durch eine optische Demultiplexanordnung weggelassen werden.

Elftes erläuterndes Beispiel

Fig. 31 zeigt ein optisches ringförmiges LAN, in dem eine optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß den vorstehenden erläuternden Beispielen verwendet wird.
In Fig. 31 kennzeichnen die Bezugszeichen 511-1 bis 511-4 jeweils Wiederholverstärker und das Bezugszeichen 512 ein Steueramt. Die Bezugszeichen 513-1 bis 513-4 kennzeichnen jeweils Endstellen, das Bezugszeichen 504 einen Lichtwellenleiter und das Bezugszeichen 502 eine Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung (im achten erläuternden Beispiel beschrieben).
Zum Betrieb des ringförmigen LAN kann ein bekanntes Zugriffssystem wie beispielsweise ein Ringschlüsselsystem (token ring) verwendet werden.
Bei diesem erläuternden Beispiel wird die die optische Halbleiterverstärkeranordnung verwendende Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 zwischen den Wiederholverstärkern 511 als Booster-Verstärker verwendet, so daß der Wiederholverstärker 511-i immer ein von dem Wiederholverstärker 511-(i-1) gesendetes optisches Signal mit konstanter Leistung empfangen kann.
Der Wiederholverstärker 511 enthält im allgemeinen einen Fotodetektor (O/E-Umsetzer), einen Halbleiterlaser (E/O- Umsetzer) und einen elektrischen Wiederholverstärker. Auch in diesem Wiederholverstärker 511 kann die optische Halbleiterverstärkeranordnung als vor dem Fotodetektor angeordneter Vorverstärker oder als Booster-Verstärker für den Halbleiterlaser verwendet werden. Die Eingangsleistung in den Fotodetektor und die Ausgangsleistung des Wiederholverstärkers 511 können gegenüber den ohne die optische Halbleiterverstärkeranordnung erhaltenen stabilisiert werden, wenn diese optische Halbleiterverstärkeranordnung in ihrem APC-Betrieb in dem Wiederholverstärker 511 verwendet wird.
Zwischen den Wiederholverstärkern 511 wird eine Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 verwendet, wobei aber zwei oder mehr Verstärkervorrichtungen gegebenenfalls eingesetzt werden können.

Zwölftes erläuterndes Beispiel

Fig. 32 zeigt ein erläuterndes Beispiel eines optischen Bus- LAN, bei dem eine optische Halbleiterverstärkeranordnung gemäß den vorstehenden erläuternden Beispielen verwendet wird.
In Fig. 32 kennzeichnet das Bezugszeichen 514 eine Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung, das Bezugszeichen 515 einen optischen Sendeempfänger, das Bezugszeichen 516 eine Endstelle, das Bezugszeichen 502 eine Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung (im achten erläuternden Beispiel beschrieben) und das Bezugszeichen 504 einen Lichtwellenleiter.
Der optische Sendeempfänger 515 weist den in Fig. 38 gezeigten Aufbau auf. In Fig. 38 kennzeichnet das Bezugszeichen 529 eine Steuerschaltung, das Bezugszeichen 530 einen Halbleiterlaser, das Bezugszeichen 532 einen Fotodetektor, das Bezugszeichen 533 eine Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung und das Bezugszeichen 523 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung.
Bei diesem optischen Bus-LAN wird beispielsweise ein CSMA/CD (carrier sense multiple access with collision detection) als Zugriffssystem verwendet. Es können auch eine Schlüsselweitergabe (token passing), TDMA usw. verwendet werden.
Eine Übertragungsanforderung der Endstelle 516 wird zu dem optischen Sendeempf änger 515 gesendet, und die in dem Sendeempf änger 515 befindliche Steuerschaltung 529 steuert den Halbleiterlaser 530 entsprechend dem Übertragungssystem des optischen LAN zum Senden optischer Impulse (optischer Digitalsignale) an. Das gesendete optische Signal wird durch die optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 APC-verstärkt, über die Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 533 zu der Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 514 gesendet und zu dem Lichtwellenleiter 504 gesendet. Die Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 ist an einigen Stellen des Lichtwellenleiters 504 angeordnet, und das optische Signal wird darin APC-verstärkt. Andererseits wird das über den Lichtwellenleiter 504 gesendete Lichtsignal bei einem Signalempf angsvorgang durch die Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 514 abgezweigt, um in den optischen Sendeempfänger 515 eingegeben zu werden. Das in den optischen Sendeempfänger 515 eingegebene Lichtsignal wird durch die Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 533 abgezweigt, durch die optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 APC-verstärkt und durch den Fotodetektor 532 empfangen, um in ein elektrisches Signal umgewandelt zu werden. Die Form und Wiedergabe des elektrischen Signals wird in der Steuerschaltung 529 gesteuert, und das Signal wird der Endstelle 516 zugeführt.
Bei diesem erläuternden Beispiel wird die optische Halbleiterverstärkeranordnung 523 gemäß der vorliegenden Erfindung in dem optischen Sendeverstärker 515 als Booster-Verstärker und Vorverstärker verwendet. Eine Vielzahl von Verstärkeranordnungen oder auch keine Verstärkeranordnung können verwendet werden. Weiterhin kann zumindest eine Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 an einer beliebigen Stelle zwischen den Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtungen 514 angeordnet sein, oder die Verstärkungsvorrichtung 502 kann in beliebiger Weise angeordnet sein.

Dreizehntes erläuterndes Beispiel

Fig. 33 zeigt ein erläuterndes Beispiel eines Übertragungssystems, bei dem eine eine optische Verstärkeranordnung zum Erzielen einer Verstärkungsfunktion aufweisende Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 517 anstelle der Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 514 auf dem Lichtwellenleiter 504 des zwölften erläuternden Beispiels verwendet wird.
Die Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 517 mit der eingebauten optischen Verstärkeranordnung kann gemäß Fig. 39 aufgebaut sein. Gemäß Fig. 39 sind die optischen Halbleiterverstärkeranordnungen 523 in jeweiligen Eingangsabschnitten (drei Stellen) einer Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtung 534 angeordnet. Das Übertragungs oder Zugriffssystem stimmt mit dem des zwölften erläuternden Beispiels überein. Bei diesem erläuternden Beispiel kann die Halbleiterlichtverstärkungsvorrichtung 502 auf dem Lichtwellenleiter 504 zwischen den die optische Halbleiterverstärkeranordnung enthaltenden Lichtverzweigungs-Vereinigungseinrichtungen 514 angeordnet sein, falls erforderlich.
In dem achten bis dreizehnten erläuternden Beispiel wird die optische Halbleiterverstärkeranordnung des vierten bis siebten erläuternden Beispiels in dem optischen Übertragungssystern eingesetzt. Diese Verstärkeranordnung kann jedoch in jedem optischen Übertragungssystem verwendet werden, bei dem Licht als Informationsübertragungsmedium verwendet wird.
Wie bei den optischen Halbleiterverstärkeranordnungen der vorstehenden erläuternden Beispiele beschrieben wurde, ist ein Abschnitt, in dem eine hohe beidseitige Spannungsänderung bei der optischen Verstärkung auftritt, von anderen Abschnitten getrennt, so daß die Spannungsänderung mit gegenüber den bekannten Anordnungen erhöhtem Spannungsänderungswert erfaßt werden kann. Als Resultat kann beispielsweise der APC-Betrieb gegenüber den bekannten Anordnungen einfacher geregelt werden.
Weiterhin sind in den vorstehend erläuterten optischen Halbleiterverstärkeranordnungen ein aktiver Bereich mit einer Verstärkung in einem relativ schmalen Welledlängenbereich und ein aktiver Bereich mit einer Verstärkung in einem relativ breiten Wellenlängenbereich vorgesehen. Die bei der optischen Verstärkung auftretende beidseitige Spannungsänderung in dem ersteren aktiven Bereich wird erfaßt, um festzustellen, ob Wellenlängen des verstärkten Lichts eine vorbestimmte Wellenlänge enthalten. Daher kann der Wellenlängenbereich des verstärkten Lichts durch dasselbe optische System wie beim Stand der Technik ohne Verluste eines Lichtsignals und Erhöhung der Anzahl optischer Komponenten ermittelt werden.
Das aus der aufgrund des verstärkten Lichts hervorgerufenen beidseitigen Spannungsänderung erhaltene Erfassungsergebnis kann für verschiedene Steuerungen verwendet werden.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 40 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, daß sich auf eine abstimmbare Filteranordnung bezieht. In Fig. 40 kennzeichnet das Bezugszeichen 201 ein abstimmbares Bandpaßfilter, und das Bezugszeichen 202 eine optische Halbleiterverstärkeranordnung. Das Bezugszeichen 203 kennzeichnet eine Steuerschaltung und das Bezugszeichen 204 ein Wellenlängenmultiplex-Eingangslichtsignal. Das Bezugszeichen 205 kennzeichnet ein Ausgangslicht des abstimmbaren Bandpaßfilters 201 und das Bezugszeichen 206 ein verstärktes Ausgangslicht der optischen Halbleiterverstärkeranordnung 202. Das Bezugszeichen 207 kennzeichnet eine Quelle zum Ansteuern der optischen Halbleiterverstärkeranordnung 202 und das Bezugszeichen 208 eine Quelle zum Steuern einer Durchlaßwellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters 201. Der in Fig. 40 gezeigte Aufbau entspricht dem in Fig. 4 gezeigten bekannten Wellenlängenselektionsabschnitt (WS-Abschnitt) 901.
Bevor die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben wird, werden die Strukturen und Funktionsweisen der entsprechenden Komponenten erläutert. Als abstimmbares Bandpaßfilter 201 kann ein sogenanntes Phasenverschiebungs-DFB- LD-Filter (distributed feedback-laser diode) verwendet werden (dessen Gitterstruktur einen Phasentransientenbereich zum Verbessern einer dynamischen Einzelmodencharakteristik aufweist). Das Phasenverschiebungs-DFB-LD-Filter kann gemäß Fig. 8 in "Progress in Semiconductor Tunable Wavelength Filters", offenbart in Electronics Information Communication Academy Journal C-1, Vol J 73-C-I, Nr. 5 (Seiten 347-353, Mai, 1990) von T. Nurnai, aufgebaut sein. Das in Fig. 8 dieses Artikels gezeigte phasenverschiebungsgesteuerte DFB LD-Filter enthält zwei aktive Bereiche mit jeweils aktiven Schicht und einem dazwischen befindlichen Phasensteuerungsbereich. Diese Bereiche sind in einer Resonanzrichtung angeordnet. Eine Gitterstruktur ist in das Filter eingebracht. Ein auf eine Stirnfläche des Filters einfallendes Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge wird durch die Gitterstruktur gebeugt und führt zur Ausgabe einer Laserresonanz durch die andere Stirnfläche des Filters. Wird die Höhe eines in den Phasensteuerungsbereich injizierten Stroms geändert, so ändert sich der Brechungsindex des Phasensteuerungsbereichs und die Phase des durch die Gitterstruktur gebeugten Lichts wird verschoben. Der Resonanzmodus wird entsprechend dieser Phasenverschiebung geändert, so daß sich die Wellenlänge des aus dem Filter austretenden Lichts ändert. Bei einem solchen abstimmbaren Bandpaßfilter kann die Wellenlänge des Durchlaßspitzenwerts durch geeignetes Kombinieren eines in den aktiven Bereich injizierten Stroms und eines in den Phasensteuerungs- oder Einstellbereich injizierten Stroms innerhalb eines Bereichs von 0,95 nm (9,5 Å) verändert werden.
Als optische Halbleiterverstärkeranordnung 202 kann eine optische Wanderwellenverstärkungsanordnung (TWA) verwendet werden, bei der Antireflektionsfilme auf Stirnflächen eines gewöhnlichen Halbleiterlaseraufbaus abgeschieden sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet ein Halbleiterlaser im 1,5µm- Wellenlängenband einen Grundlaseraufbau. Die optische Halbleiterverstärkeranordnung 202 weist das Merkmal auf, daß eine Spannung zwischen beiden Enden ihres Übergangs (beidseitige Spannung) verändert wird, wenn Eingangslicht in die Anordnung 202 in einem Konstantstrombetriebszustand eintritt und der Verstärkungsvorgang erfolgt. Die Änderung der beidseitigen Spannung kann mit zunehmenden Verstärkungsfaktor wirksamer gemessen werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird dieses Phänomen ebenfalls genutzt.
Die Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben. Zuerst werden Einzelheiten eines eine Information tragenden Wellenlängenmultiplex-Eingangssignals beschrieben. Die Einzelheiten des Wellenlängenmultiplexsignals werden entsprechend dem Übertragungssystem usw. festgelegt, wobei aber das Wellenlängenmultiplexsignal zur vereinfachten Erläuterung der Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels aus optischen Digitalsignalen (PP) mit jeweiligen von entsprechenden Wellenlängen abhängigen Gleichanteilen (PDC) gemäß Fig. 41 besteht. Fünf Wellenlängen λ&sub1;, λ&sub2;, λ&sub3;, λ&sub4; und λ&sub5; sind mit einem Intervall von 0,00025 µm ausgehend von λ&sub1; = 1,5525 µm gemäß Fig. 42 gemultiplext. Wird das DFB-Filter 201 verwendet, so befinden sich für die optische Übertragung verwendeten Wellenlängen anfänglich in einem Sperrbandbereich des DFB-Filters 201. Das Eingangssignal 204 wird in das abstimmbare Bandpaßfilter 201 eingegeben, und das Ausgangslicht 205 ergibt sich entsprechend der Durchlaßcharakteristik des abstimmbaren Bandpaßfilters 201, die durch den Betriebszustand zu diesem Zeitpunkt bestimmt wird. Das Ausgangslicht 205 wird in die optische Verstärkeranordnung 202 eingegeben und auf ein verstärktes Ausgangslicht 206 verstärkt. Dabei wird ein Strom Iλ der Quelle 208, der den Durchlaßbereich des abstimmbaren Bandpaßfilters 201 festlegt, beispielsweise so eingestellt, daß der Durchlaßbereich allmählich von einer Seite kurzer Wellenlängen zu einer Seite langer Wellenlängen abgetastet wird. Dabei erscheinen die Eingangslichtsignale 204 der in Fig. 42 gezeigten Vielzahl von Wellenlängen nacheinander ausgehend von der Seite kurzer Wellenlängen als das Ausgangslicht 205.
Der vorstehende Vorgang wird unter Bezugnahme auf die Figuren 43, 44 und 45 erläutert. Fig. 43 zeigt, daß die Durchlaßwellenlänge oder Übertragungswellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters 201 zeitabhängig ausgehend von der kurzwelligen Seite zu der langwelligen Seite durch Einstellen des Stroms Iλ geändert wird. Gemäß dem in Fig. 43 dargestellten Vorgang ändert sich das Ausgangslicht 205 des abstimmbaren Bandpaßfilter 201 mit einem vorbestimmten Intervall, wie in Fig. 44 dargestellt ist. Die entsprechenden Ausgangslichtsignale 205 weisen mit den Durchlaßwellenlängen des abstimmbaren, Bandpaßfilters 201 zu den entsprechenden Zeitpunkten übereinstimmende Wellenlängen auf. Fig. 45 zeigt die Änderung der beidseitigen Spannung des optischen Verstärkers 202, falls das in Fig. 44 gezeigte Ausgangslicht 205 in den optischen Verstärker 202 eingegeben wird. Der optische Verstärker 202 wird in einem Konstantstrombetriebszustand betrieben, so daß Ladungsträger für den Verstärkungsvorgang verbraucht werden, wenn ein Eingangslicht in die optische Verstärkeranordnung 202 oder das Ausgangslicht 205 vorhanden sind. Als Resultat wird die an der optischen Verstärkeranordnung 202 anliegende Spannung gemäß Fig. 45 erhöht.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise unter Berücksichtigung der Steuerschaltung 203. Die optische Verstärkeranordnung 202 wird durch die Quelle 207 in dem Konstantstromzustand betrieben, wobei die an der optischen Verstärkeränordnung 202 anliegende Spannung Vg durch die Steuerschaltung 203 überwacht wird. Die Quelle 208 führt dem abstimmbaren Bandpaßfilter 201 einen Steuerstrom zum Steuern der Durchlaßwellenlänge zu, wobei die Höhe des Steuerstroms durch die Steuerschaltung 203 geregelt wird.
Eine den auszuwählenden Kanal angebende Information wird der Steuerschaltung 203 von außen zugeführt. Wie vorstehend beschrieben, führt die Steuerschaltung 203 der Quelle 208 ein Steuersignal zu, so daß die Durchlaßmittenwellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters 201 ausgehend von der kurzwelligen Seite zu der langwelligen Seite verändert wird. Während das Steuersignal der Quelle 208 zugeführt wird, überwacht die Steuerschaltung 303 die Änderung der beidseitigen Spannung Vg der optischen Verstärkeranordnung 202 und erkennt den gerade gesendeten Kanal. Die Steuerschaltung 203 führt der Quelle 208 das Steuersignal zu, wenn die Anzahl gesendeter Kanäle mit der Ordnung des der Steuerschaltung 203 bekannt gegebenen ausgewählten Kanals übereinstimmt. Somit wird der Abtastvorgang der Durchlaßmittenwellenlänge des abstimmbaren Bandpaß filters 201 angehalten und dort fixiert. Auf diese Weise wird die Wellenlängenauswahl durchgeführt und das Signal der ausgewählten Wellenlänge durch eine Fotodetektor in einem Empfänger erfaßt.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 46 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen abstimmbaren Filteranordnung. In Fig. 46 sind die mit dem ersten Ausführungsbeispiel übereinstimmenden Bestandteile durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Es sind nämlich vorgesehen ein abstimmbares Bandpaßfilter 201, eine optische Verstärkeranordnung 202, eine Steuerschaltung 203 und Quellen 207 und 208. Weiterhin kennzeichnet das Bezugszeichen 204 ein Eingangssignal, das Bezugszeichen 206 ein verstärktes Ausgangssignal, das Bezugszeichen 209 ein verstärktes Licht der optischen Verstärkeranordnung 202 und das Bezugszeichen 210 ein reflektiertes verstärktes Licht, das ein durch das abstimmbare Bandpaßfilter 201 reflektiertes Licht des verstärkten Lichts 209 darstellt.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel wurden die Kopplungsvorrichtungen zum Einkoppeln des Lichtsignals 204 in das abstimmbare Bandpaßfilter 201 und die Verstärkeranordnung 202 in Fig. 46 weggelassen, wobei aber das Lichtsignal 204 unter Verwendung einer Linse oder dergleichen wirksam eingekoppelt werden kann.
Es folgt eine Beschreibung der Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels. Die Verstärkeranordnung 202 wird durch die Quelle 207 in einem Konstantstrombetriebszustand betrieben. Die Durchlaßmittenwellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters 201 wird durch die Höhe eines Stroms Iλ der Quelle 208 gesteuert. Das Eingangslichtsignal 204 wird durch die Verstärkeranordnung 202 auf das verstärkte Licht 209 verstärkt und in das abstimmbare Bandpaßfilter 201 eingegeben. Licht mit von der Durchlaßwellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters 201 abweichenden Wellenlängen wird an diesem als das reflektierte verstärkte Licht 210 reflektiert, und das Licht der Durchlaßwellenlänge wird durch dieses als verstärktes Ausgangslicht 206 durchgelassen. Das reflektierte verstärkte Licht 210 wird wiederum in die optische Verstärkeranordnung 202 eingegeben. Hier wird das DFB-Filter 201 anfänglich so eingestellt, daß alle für die Wellenlängenmultiplexübertragung verwendeten Wellenlängen in das Sperrband des DFB-Filters 201 fallen.
Dabei ändert sich die an der Verstärkeranordnung 202 anliegende Spannung zwischen Zeitpunkten, in denen die das Eingangslicht 204 und das reflektierte verstärkte Licht 210 bildende Anzahl von Lichtsignalen unterschiedlicher Wellenlängen gleich sind, und in denen diese Zahlen voneinander abweichen (d.h. wenn Licht einer Wellenlänge durch das abstimmbare Filter 201 durchgelassen und nicht reflektiert wird). Bei diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Zahl der Wellenlängen des Eingangslichts 204 fünf. Die Spannung wird geringer, wenn diese Zahlen voneinander verschieden sind. Die sich dabei ergebende Ausgabe des DFB-Filters 201 ist in Fig. 47A dargestellt (diese Figur entspricht der Figur 44), wobei die beidseitige Spannungsänderung der optischen Verstärkeranordnung 202 in Fig. 47B dargestellt ist (diese Figur entspricht der Figur 45). Die Steuerschaltung 203 erfaßt die Spannungsänderung und erkennt dadurch, ob das Signallicht zu diesem Zeitpunkt über das abstimmbare Bandpaßfilter 201 übertragen wird. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel verringert sich die Spannung der Verstärkeranordnung 202, wenn Licht einer Wellenlänge des Multiplexeingangssignallichts 204 über das Bandpaßfilter 201 als verstärktes Ausgangslicht 206 übertragen wird. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel steigt diese Spannung zu diesem Zeitpunkt an. Daher kann das abstimmbare Bandpaßfilter 201 durch eine ähnliche Regelung wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel so eingestellt werden, daß Licht einer vorbestimmten wellenlänge durchgelassen wird. Ansonsten stimmt dieses Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein.

Drittes Ausführungsbeispiel

Die Figuren 48, 49 und 50 zeigen eine integrierte Anordnung, in der die Funktionen des ersten oder zweiten Ausführungsbeispiels erzielt werden. Die Figuren 48 und 49 zeigen ein abstimmbares Bandpaßfilter und eine optische Verstärkeranordnung, durch die die Funktion dieses Ausführungsbeispiels erzielt wird. Fig. 50 zeigt ein Aufbaubeispiel bei der Verwendung dieses Ausführungsbeispiels In den Figuren 48 und 49 (Fig. 49 stellt eine A'-A-Schnittansicht der Fig. 48 dar) kennzeichnet das Bezugszeichen 211 ein Substrat aus n-InP und das Bezugszeichen 212 eine erste Hüllschicht aus n-InP, die auch als Pufferschicht dient. Das Bezugszeichen 213 kennzeichnet eine Lichtführungsschicht aus undotiertem InGaAsP (mit einer äquivalenten Bandlückenwellenlänge λg = 1,3 µm und einer Dicke von 0,3 µm), und das Bezugszeichen 214 eine Ladungsträgerblockierschicht aus n-InP. Das Bezugszeichen 215 kennzeichnet eine undotierte aktive Schicht (λg = 1,55 µm und mit einer Dicke von 0,1 µm) und das Bezugszeichen 216 eine zweite Hüllschicht aus p-InP. Das Bezugszeichen 217 kennzeichnet eine Deckschicht aus p&spplus;-InP, das Bezugszeichen 218 eine auf dem Substrat- 211 gebildete Elektrode und das Bezugszeichen 219 eine auf der Seite der Deckschicht 217 gebildete Elektrode. Das Bezugszeichen 221 kennzeichnet eine Antireflektionsschicht aus SiQx, das Bezugszeichen 225 eine Trennut zum Erzielen einer lateralen elektrischen Trennung und das Bezugszeichen 226 eine auf einem Teil der Grenzfläche zwischen der Lichtführungsschicht 213 und der ersten Hüllschicht 212 gebildete Gitterstruktur gemäß Fig. 49.
Die Anordnung ist durch die Trennuten 225 in vier Abschnitte aufgeteilt, nämlich aktive Bereiche 222, einen Phaseneinstellbereich 223 und einen optischer Verstärkungsbereich 224, wie in Fig. 49 dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Stegstruktur verwendet, wobei aber jede beliebige Struktur wie beispielsweise eine vergrabene Struktur eingesetzt werden kann, solange die Wellenleiterstruktur in dem Halbleiterlaseraufbau eingesetzt werden kann.
Fig. 50 zeigt einen Fall, bei dem das Steuersystem des ersten Ausführungsbeispiels in der Anordnung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird. In Fig. 50 sind die mit der Fig. 40 übereinstimmenden Bestandteile durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet. In Fig. 50 ist die Quelle 208 gemäß Fig. 40 in zwei Quellen 320 und 321 aufgeteilt, die Ströme IP bzw. Iλ in die aktiven Bereiche 222 bzw. den Phaseneinstellbereich 223 injizieren.
Die Grundfunktionsweise dieses Ausführungsbeispiels stimmt mit dem ersten Ausführungsbeispiel überein. Durch die Quelle 320 in die aktiven Bereiche 222 injizierte Ströme werden so eingestellt, daß ein DFB-LD-Abschnitt oder ein abstimmbarer Filterabschnitt 328, der durch die beiden aktiven Bereiche 222 und den Phaseneinstellbereich 223 gebildet wird, nicht schwingen kann und die Ströme IP so hoch wie möglich sind. Weiterhin wird ein optischer Verstärkungsbereich 324 durch die Quelle 207 in einem Konstantstrombetriebszustand betrieben.
In diesem Zustand wird das Eingangssignal 204 in den Wellenleiter des abstimmbaren Filterabschnitts 328 unter Verwendung einer geeigneten Koppelvorrichtung, wie beispielsweise eine Linse und ein Rundspitzen-Lichtwellenleiter, eingegeben. Stimmt die Wellenlänge eines Teils des Eingangslichtsignals 204 mit dem Durchlaßwellenlängenband des DFB-Filterabschnitts 328 überein, so tritt lediglich Licht mit einer solchen übereinstimmenden Wellenlänge in den optischen Verstärkungsabschnitt 224 ein und wird dort auf das verstärkte Ausgangslicht 206 verstärkt. Während diesem Verstärkungszeitpunkt werden Ladungsträger verbraucht und die beidseitige Spannung des Verstärkerabschnitts 224 wird geändert. Die Steuerschaltung 203 führt der Quelle 221 das Steuersignal basierend auf dem Erfassungsergebnis der Änderung der beidseitigen Spannung zu, und somit wird der in den Phaseneinstellbereich 223 injizierte Strom Iλ so gesteuert, daß die Durchlaßwellenlänge eingestellt wird.
In Fig. 50 ist ein Fall dargestellt, in dem das Steuersystem des ersten Ausführungsbeispiels in dem dritten Ausführungsbeispiel eingesetzt ist, wobei aber auch das Steuersystem des zweiten Ausführungsbeispiels in diesem Ausführungsbeispiel durch Umkehren des in Fig. 50 dargestellten Eingangs und Ausgangs angewendet werden kann.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird Material der InP- Serien verwendet, wobei aber auch andere Materialien wie beispielsweise eine GaAs-Serie, die zur Bildung der Halbleiterlaserstruktur verwendet werden kann, zum Erzielen der Funktion dieses Ausführungsbeispiels eingesetzt werden können.
Weiterhin weisen die optischen Verstärkeranordnungsabschnitte in dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel ungefähr dieselben Verstärkungsspektralcharakteristiken wie die allgemeinen Verstärkungsbereiche des ersten erläuternden Beispiels und dergleichen auf, wobei deren Verstärkungsspektralcharakteristiken auch mit denen der Wellenlängenerfassungsbereiche übereinstimmen können. In diesem Fall wird der Abtastvorgang der Durchlaßwellenlänge des abstimmbaren Filterabschnitts gestoppt, wenn die Durchlaßwellenlänge eine in einen schmalen Bereich des Verstärkungsspektrums in dem Verstärkungsanordnungsabschnitt fallende Wellenlänge erreicht.
In dem ersten bis dritten Ausführungsbeispiel kann die Durchlaßmittenwellenlänge des Bandpaßfilters mit der eines gewünschten Lichtsignals ohne Abzweigen des Ausgangslichts für eine überwachung in Übereinstimmung gebracht werden.
Solche Filteranordnungen können natürlich in dem Empfänger der unter Bezugnahme auf die Figuren 28 und darüber beschriebenen Wellenlängenmultiplexübertragungssysteme verwendet werden. Die in den Fotodetektor des Empfängers eingegebene Lichtmenge wird nicht verringert, und daher kann der Systemaufbau selbst bei einer Erhöhung des Wellenlängenmultiplexgrads vereinfacht werden.
Mit Ausnahme einer anderweitigen Offenbarung hierin, sind die in den Figuren als Block oder Kontur dargestellten Komponenten in ihrem internen Aufbau und ihrer Funktionsweise individuell bekannt und entweder für die Durchführung oder Anwendung dieser Erfindung oder für eine Beschreibung der besten Ausführungsform der Erfindung nicht entscheidend.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die derzeit als bevorzugt erachteten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung umfaßt verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen im Rahmen der anliegenden Ansprüche.

Claims

1. Abstimmbare Filtervorrichtung mit:

einem abstimmbaren optischen Bandpaßfilter (201, 328), wobei die Durchlaßwellenlänge des Bandpaßfilters (201, 328) basierend auf einer externen Steuerung veränderbar ist;

gekennzeichnet durch

eine optische Halbleiterverstärkeranordnung (202, 324) mit Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen;

wobei die Verstärkeranordnung (202, 324) und das Bandpaßfilter entweder so ausgestaltet sind, daß die Verstärkeranordnung Licht (205) empfängt, das durch das Bandpaßfilter (201, 328) durchgelassen wurde, oder so, daß die Verstärkeranordnung (202, 324) ihr eigenes verstärktes Licht (210) empfängt, das durch das Bandpaßfilter reflektiert wurde und von der durch das Bandpaßfilter durchgelassenen Komponente (206) abweicht, wodurch die Verstärkeranordnung (202, 324) eine Änderung der bei einem optischen Verstärkungsvorgang senkrecht zu einem Übergang der Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen erzeugten Spannung in Abhängigkeit des empfangenen Lichts (205, 210) zeigt; und

einer Steuereinrichtung (203) zum Ändern der Durchlaßwellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters (201, 328) basierend auf der Änderung der senkrecht zu einem Übergang der Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen erzeugten Spannung.

2. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optische Verstärkeranordnung (202, 324) eine Halbleiterlaserstruktur aufweist, und die optische Verstärkeranordnung die optische Verstärkung unter Verwendung einer Besetzungsumkehr aufgrund einer Strominjektion durchführt.

3. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine erste Koppeleinrichtung zum Einkoppeln von Licht in das abstimmbare Bandpaßfilter (201, 328), eine zweite Koppeleinrichtung zum Einkoppeln eines Ausgangslichts des abstimmbaren Bandpaßfilters in die optische Verstärkeranordnung (202, 324), und eine dritte Koppeleinrichtung zum Einkoppeln eines Ausgangslichts der optischen Verstärkeranordnung in eine Lichtübertragungsleitung.

4. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine erste Koppeleinrichtung zum Einkoppeln von Licht in die optische Verstärkeranordnung (202, 324), eine zweite Koppeleinrichtung zum Einkoppeln eines Ausgangslichts der optischen Verstärkeranordnung in das abstimmbare Bandpaßfilter (201, 328), und eine dritte Koppeleinrichtung zum Einkoppeln eines Ausgangslichts des abstimmbaren Bandpaßfilters in eine Lichtübertragungsleitung.

5. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das abstimmbare Bandpaßfilter (201, 328) ein DFB-Filter mit einer DFB-LD-Struktur aufweist.

6. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optische Verstärkeranordnung (202, 324) einen optischen Wanderwellenverstärker umfaßt, dessen Endflächenrückkopplung unterdrückt ist.

7. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die optische Verstärkeranordnung (202, 324) auf ihrer Endfläche einen Antireflexionsfilm (221) zum Unterdrücken der Endflächenrückkopplung aufweist.

8. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die optische Verstärkeranordnung (202, 324) eine bezüglich einer Lichtausbreitungsrichtung geneigte Endfläche zum Unterdrücken der Endflächenrückkopplung aufweist.

9. Abstimmbare Filtervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die optische Verstärkeranordnung (202, 324) und das abstimmbare Bandpaßfilter (201, 328) auf einem gemeinsamen Substrat (211) monolithisch gebildet sind.

10. Optischer Empfänger mit:

einer abstimmbaren Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9;

einer Lichterfassungseinrichtung zum Umwandeln eines optischen Signals von der abstimmbaren Filtervorrichtung in ein elektrisches Signal; und

einer zweiten Steuereinrichtung zum Wiedergeben des elektrischen Signals der Lichterfassungseinrichtung, um einer Terminalausstattung ein wiedergegebenes Signal zuzuführen, und zum Zuführen eines Steuersignals zum Steuern der Durchlaßwellenlänge zu der Steuereinrichtung der abstimmbaren Filtervorrichtung.

11. Optisches Übertragungssystem mit:

(a) einer Übertragungsleitung; und

(b) einem optischen Empfänger nach Anspruch 10 zum Empfangen eines optischen Signals von der Übertragungsleitung.

12. Optisches Wellenlängenmultiplex-Übertragungs system mit:

(a) einer Übertragungsleitung; und

(b) einem optischen Empfänger nach Anspruch 10 zum Empfangen eines optischen Signals von der Übertragungsleitung, wobei das abstimmbare Bandpaßfilter (201, 328) der abstimmbaren Filtervorrichtung des optischen Empfängers alle Multiplex-Wellenlängen in seinem Sperrbereich enthalten kann.

13. Steuerverfahren zum Steuern einer abstimmbaren Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit den Schritten:

Eingeben eines Lichts des abstimmbaren optischen Bandpaßfilters (201, 328) in die optische Verstärkeranordnung (202, 324);

Feststellen, ob Licht durch das abstimmbare optische Bandpaßfilter (201, 328) durchgelassen wird oder nicht, durch Erfassen einer Änderung der senkrecht zu einem Übergang der Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen der optischen Verstärkeranordnung (202, 324) erzeugten Spannung; und Ändern der Durchlaßwellenlänge des abstimmbaren Bandpaßfilters (201, 328) basierend auf der erfaßten Spannungsänderung.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das abstimmbare optische Bandpaßfilter (201, 328) und die optische Verstärkeranordnung (202, 324) so ausgestaltet sind, daß das durch das abstimmbare Bandpaßfilter (201, 328) durchgelassene Licht in die optische Verstärkeranordnung (202, 324) eingegeben wird, und wobei festgestellt wird, daß das abstimmbare Bandpaßfilter das Licht durchgelassen hat, wenn die Änderung der senkrecht zu einem Übergang der Halbleiterschichten unterschiedlicher Leitungstypen erzeugten Spannung erfaßt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das abstimmbare optische Bandpaßfilter (201, 328) und die optische Verstärkeranordnung (202, 324) so ausgestaltet sind, daß das von der optischen Verstärkeranordnung (202, 324) ausgegebene Licht in das abstimmbare Bandpaßfilter (201, 328) eingegeben wird, und daß das an dem abstimmbaren Bandpaßfilter reflektierte, nicht durchgelassene Licht in die optische Verstärkeranordnung eingegeben wird, wobei festgestellt wird, daß das abstimmbare Bandpaßfilter das Licht durchgelassen hat, wenn die Änderung der senkrecht zu einem Übergang der Halbleiterschichten un terschiedlicher Leitungstypen durch Eingabe des durch das abstimmbare Bandpaßfilter reflektierten Lichts erzeugten Spannung erfaßt wird.