(57)【要約】【課題】  本発明は、動作可能波長帯域が広く、光ファイバによる分散に対しても波形劣化がすくない、小型の光変調器を実現することを目的としている。【解決手段】  レーザー光に信号を重畳する光変調器であって、レーザー光を導波するための光導波層と、光導波層を間に挟んで設けられ、光導波層より屈折率が小さい第１クラッド層および第２クラッド層と、光導波層を伝搬するレーザー光を多重反射させるために、対向して設けられた２つの反射器と、２つの反射器の間に配置されて、光導波層の屈折率を変化させるための変調信号が印加される電極と、を備え、電極に印加された変調信号によって光導波層の屈折率が相対的に高くなる方向に変化する条件において、対向して設けられた２つの反射器の外側に出力される信号光の強度が高くなる動作点に設定されることを特徴とする光変調器。【選択図】  図１
2010097032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光に信号を重畳する光変調器であって、
前記レーザー光を導波するための光導波層と、
前記光導波層を間に挟んで設けられ、前記光導波層より屈折率が小さい第１クラッド層および第２クラッド層と、
前記光導波層を伝搬する前記レーザー光を多重反射させるために、対向して設けられた２つの反射器と、
前記２つの反射器の間に配置されて、前記光導波層の屈折率を変化させるための変調信号が印加される電極と、を備え、
前記電極に印加された変調信号によって前記光導波層の屈折率が相対的に高くなる方向に変化する条件において、前記対向して設けられた２つの反射器の外側に出力される信号光の強度が高くなる動作点に設定されることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記２つの反射器は、
前記光導波層の端部に形成されたヘキ開面、または該ヘキ開面に反射率を調整するためのコーティングが施されたミラー面で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記２つの反射器は、
前記光導波層を伝搬するレーザー光と干渉する回折格子を有するブラッグ反射器であることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記光導波層の両端面に設けられたヘキ開面に、前記レーザー光の反射を防止する反射防止膜を有すること特徴とする請求項３に記載の光変調器。
【請求項５】
前記第１クラッド層は、前記光導波層を伝搬するレーザー光に対して透明であるＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなり、
前記第２クラッド層は、前記ＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなり、
前記光導波層は、
前記ＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体層を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載された光変調器。
【請求項６】
前記光導波層は、
前記ＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる障壁層と、前記ＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる井戸層と、を積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有することを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項７】
前記光導波層は、
前記光導波層を伝搬するレーザー光に対して透明であるＡｌＧａＩｎＡｓ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる障壁層と、前記ＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる井戸層と、を積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有することを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項８】
前記第１クラッド層は、第１の導電性を有し、
前記第２クラッド層は、第２の導電性を有し、
前記第１クラッド層と第２クラッド層に各々に接続された２つの電極に逆バイアスとなる変調信号を印加することにより、前記光導波層の屈折率を変化させることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の光変調器。
【請求項９】
前記第１クラッド層および第２クラッド層は、前記光導波層を伝搬するレーザー光に対して透明である誘電体層からなり、
前記光導波層は、前記第１クラッド層および第２クラッド層の間に設けられ、Ｐ型シリコン層と、誘電体層と、Ｎ型シリコン層とが積層された構成を有し、
前記変調信号を印加する２つの電極が、前記Ｐ型シリコン層およびＮ型シリコン層に各々接続されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の光変調器。
【請求項１０】
前記２つの反射器は、
対向した反射器における共振周波数の隣接した間隔である自由スペクトル領域（ｆｒｅｅ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒａｎｇｅ：ＦＳＲ）が、所定の間隔に一致することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の光変調器。
【請求項１１】
出力光の波長を変えることができる波長可変レーザーと、
請求項１ないし１０のいずれかに記載の光変調器と、
を備えることを特徴とする波長可変レーザーモジュール。
【請求項１２】
前記波長可変レーザーと、前記光変調器との間に、前記波長可変レーザーへの戻り光を減衰させるための光アイソレータを備えることを特徴とする請求項１１に記載の波長可変レーザーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー光を強度変調する光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
長距離光通信システムでは、伝送媒体である光ファイバの波長分散による光信号の波形劣化が中継距離の長短を左右し、システムコストに大きな影響を与える。特に大容量の高速通信システムでは、この影響は深刻であり、光信号に含まれる波長の変動、所謂チャーピングが少ない外部変調方式を採用して、波形の劣化を抑制している。外部変調方式に使用できるデバイスとしては、１）電界印加による光吸収の増大を利用した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する吸収型半導体光変調器、２）電気光学効果を利用したマッハツェンダ干渉系型ＬＮ変調器が実用化されている。
【０００３】
一方で、光通信システムの更なる大容量化のために、波長多重（ＷＤＭ）通信方式が導入されている。ＷＤＭ通信システムの光源としては、レーザー光の波長を制御して変えることが可能な波長可変レーザーが好適である。近年の技術開発の成果として、波長可変レーザーの実用化が現実のものとなり、実用システムへの導入が開始されようとしている。
【０００４】
前述の外部変調器の内、吸収型半導体光変調器は、その動作原理に起因して変調可能な波長帯域が限られるため、このような波長可変光源に対応するための変調器として適用することは不可能である。そこで、マッハツェンダ干渉系型ＬＮ変調器が有望視されているが、このデバイスはサイズが大きく小型トランシーバモジュールに搭載することができないという問題がある。
【０００５】
特許文献１には、電気光学効果による屈折率変化を利用したチャープの少ない光変調器が開示されている。従来の光吸収を電界で制御して変調を行う吸収型半導体光変調器と異なり、この光変調器においては、動作可能な波長帯域が制限されることはない。したがって、波長可変レーザーの変調器として使用でき、また小型化も可能と考えられる。また、特許文献２には、シリコンを材料とするマッハツェンダ干渉系型光変調器が開示されている。このデバイスは、製造コストを安くできるシリコンを材料とする光変調器として注目されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２３３０４０号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４／０８８３９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の特許文献１に開示された光変調器は、従来の吸収型半導体光変調器に比べてチャープが少ない変調器であるが、１０Ｇｂｐｓ以上の長距離高速通信システムに使用する光変調器としては不十分である。また、特許文献２に記載された光変調器は、マッハツェンダ干渉系型であることから、デバイスサイズが大きいという問題を解決するものではない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みて、動作可能波長帯域が広く、光ファイバによる分散に対しても波形劣化がすくない、小型の光変調器を実現することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る光変調器は、レーザー光に信号を重畳する光変調器であって、レーザー光を導波するための光導波層と、光導波層を間に挟んで設けられ、光導波層より屈折率が小さい第１クラッド層および第２クラッド層と、光導波層を伝搬するレーザー光を多重反射させるために、対向して設けられた２つの反射器と、２つの反射器の間に配置されて、光導波層の屈折率を変化させるための変調信号が印加される電極と、を備え、電極に印加された変調信号によって光導波層の屈折率が相対的に高くなる方向に変化する条件において、対向して設けられた２つの反射器の外側に出力される信号光の強度が高くなる動作点に設定されることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る光変調器は、光導波路の両端に反射器を設けてレーザー光を多重反射させるファブリペロー干渉計構造を有する。この光変調器に変調信号を加えて動作させる場合において、変調信号により導波路の屈折率が高くなる方向に変化するに従い、外部に出力される変調されたレーザー光の強度が高くなるように動作条件を設定する。これにより、光ファイバで伝送した後において信号波形の劣化が少なくなる、チャープ特性を制御した変調光を得ることができる。
【００１１】
本発明に係る光変調器において、２つの反射器は、光導波層の端部に形成されたヘキ開面、またはヘキ開面に反射率を調整するためのコーティングが施されたミラー面で構成されることを特徴とする。これにより、光変調器のサイズを小さくすることができ、光学系の構成を簡単にすることができる。
【００１２】
また、本発明に係る光変調器において、２つの反射器は、光導波層を伝搬するレーザー光と干渉する回折格子を有するブラッグ反射器であること特徴とする。さらに、本発明に係る光変調器は、光導波層の両端面に設けられたヘキ開面に、レーザー光の反射を防止する反射防止膜を有すること特徴とする。
【００１３】
本発明に係る光変調器において、第１クラッド層は、光導波層を伝搬するレーザー光に対して透明であるＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなり、第２クラッド層は、ＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなり、光導波層は、ＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体層を含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る光変調器において、光導波層は、ＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる障壁層と、ＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる井戸層と、を積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る光変調器において、光導波層は、光導波層を伝搬するレーザー光に対して透明であるＡｌＧａＩｎＡｓ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる障壁層と、ＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶からなる井戸層と、を積層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の光変調器の材料となる上記のＩｎＧａＡｓＰ混晶系およびＡｌＧａＩｎＡｓ混晶系の化合物半導体は、ＩｎＰと格子整合する混晶系であるので、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により市販のＩｎＰ基板上に転移など結晶欠陥の少ない良質の結晶を形成することができる。また、光ファイバ通信に使用される１．５μｍの波長帯に対して透明となる結晶組成を有する。したがって、本発明の光変調器の材料として好適である。
【００１７】
本発明に係る光変調器において、第１クラッド層は、第１の導電性を有し、第２クラッド層は、第２の導電性を有し、第１クラッド層と第２クラッド層に各々に接続された２つの電極に逆バイアスとなる変調信号を印加することにより、光導波層の屈折率を変化させることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、第１クラッド層と第２クラッド層の間に位置するＰＮ接合に逆バイアスとなる変調信号が印加され、光導波層に変調された電界が印加される。これにより、電気光学効果に起因する屈折率の変化が生じ、ファブリペロー干渉計の境界条件が変化して出力光の強度が変化する。その結果、出力光が変調信号に対応した強度変調を受けることとなり、光変調器としての動作が得られる。
【００１９】
また、本発明に係る光変調器において、第１クラッド層および第２クラッド層は、光導波層を伝搬するレーザー光に対して透明である誘電体層からなり、光導波層は、第１クラッド層および第２クラッド層の間に設けられ、Ｐ型シリコン層と、誘電体層と、Ｎ型シリコン層とが積層された構成を有し、変調信号を印加する２つの電極が、Ｐ型シリコン層およびＮ型シリコン層に各々接続されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る光変調器においては、２つの電極に変調信号が印加されると、光導波層に設けられた誘電体膜と、Ｐ型シリコン層およびＮ型シリコン層の界面における正孔および電子の濃度が変化する。すなわち、Ｎ型シリコンを接地してアース電位とし、Ｐ型シリコンにプラス電圧が印加されると、Ｐ型シリコン側の界面には正孔が蓄積され、Ｎ型シリコン側の界面には電子が蓄積され、誘電体膜近傍のキャリア濃度が高くなる。一方、Ｐ型シリコンにマイナス電圧が印加されると、Ｐ型、Ｎ型双方の界面においてキャリアが払い出された空乏領域が形成される。変調信号の印加により誘電体膜の界面においてキャリアの蓄積と払い出しが交互に発生し、キャリア濃度の変化に対応して光導波層の屈折率が変化する。これにより、ファブリペロー干渉計の境界条件が変化して出力光の強度が変調され、光変調器として動作する。誘電体層に用いられる材料としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が使用できる。
【００２１】
さらに、本発明に係る光変調器において、２つの反射器は、対向した反射器における共振周波数の隣接した間隔である自由スペクトル領域（ｆｒｅｅ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒａｎｇｅ：ＦＳＲ）が、所定の間隔に一致することを特徴とする。
【００２２】
ファブリペロー干渉計型光変調器においては、対向して配置された反射器における共振周波数に一致する周波数を有する光の透過率が最大となる。その結果、本発明に係る光変調器は、隣接した共振周波数の間隔であるＦＳＲだけ離れた所定の周波数を有する光のみを透過する性質を備えることになる。一方、ＷＤＭ光通信システムにおいては、一定の周波数間隔を有する複数のレーザー光源が用いられる。したがって、光変調器のＦＳＲと、ＷＤＭ光通信に用いられるレーザー光源の周波数間隔を一致させておくと、システムに用いられるすべてのレーザー光源の光を変調することができる光変調器を実現することができる。例えば、国際的な標準規格であるＩＴＵグリッド間隔（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｕｎｉｏｎ  ｇｒｉｄ  ｓｐａｃｉｎｇ）にＦＳＲを一致させておけば、極めて有用な光変調器を実現することができる。
【００２３】
また、本発明に係る波長可変レーザーモジュールは、出力光の波長を変えることができる波長可変レーザーと、上記の光変調器と、を備えることを特徴とする。さらに、本発明に係る波長可変レーザーモジュールは、波長可変レーザーと、光変調器との間に、波長可変レーザーへの戻り光を減衰させるための光アイソレータを備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明のレーザーモジュールは、上記の光変調器と波長可変レーザーを備えることにより、複数の波長の変調光を出力することができる。これにより、ＷＤＭ光通信システムの光源として使用する場合の自由度の高い、有用なレーザーモジュールを実現することができる。また、波長可変レーザーと光変調器の間に光アイソレータを配置することにより、光変調器の反射ミラーで反射されて波長可変レーザーに戻る戻り光を遮断することができる。これにより、波長可変レーザーの安定した動作を確保することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る光変調器によれば、動作可能波長帯域が広く、光ファイバによる分散に対しても波形劣化がすくない、小型の光変調器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る光変調器１を模式的に示した図である。片側の端面から入力したレーザー光を、他方の端面へ導波して外部へ出力するための光導波層４と、光導波層４を間に挟む第１クラッド層であるＮ型クラッド層２と、第２クラッド層であるＰ型クラッド層３と、を積層した構造を有している。光導波層４は導電性を有する半導体層であり、入力するレーザー光に対して光吸収の無い透明な材料を用いる。Ｎ型クラッド層２とＰ型クラッド層３は、それぞれＮ型およびＰ型の導電性を有する半導体層であり、レーザー光に対して透明な材料が用いられる。さらに、光導波層４にレーザー光を閉じ込めて導波するために、Ｎ型クラッド層２とＰ型クラッド層３は、光導波層４より屈折率が小さい材料を用いて構成する。
【００２８】
光導波層４はＰ型またはＮ型のいずれの導電性を有しても良い。後述するように、Ｎ型クラッド層２またはＰ型クラッド層３と光導波層４の界面に位置するＰＮ接合に逆バイアスを印加して光変調器１を動作させる場合に、光導波層４の全体に高い電界が加わる構成とすることが好ましい。このためには、光導波層４のキャリア濃度を低くする必要があり、高抵抗の所謂Ｉ層としてＰＩＮ構造のダイオードとすることが好適である。
【００２９】
光変調器１の両端面には、所定の反射率に設定された反射ミラー５が設けられる。光導波層４に沿って導波されるレーザー光は、光変調器１の両端面に対向して設けられた一対の反射ミラー５の間で多重反射された後に、外部へ出力される。また、一対の反射ミラー５の間には、光変調器１に変調信号を印加するためのＰ電極６およびＮ電極７が設けられる。Ｐ電極６はＰクラッド層３にオーミック接続し、Ｎ電極７はＮクラッド層２にオーミック接続する。
【００３０】
光変調器１に入力したレーザー光が対向する１対の反射ミラー５の間で多重反射して、光変調器１から外部へ出力される光強度Ｉは、次式で表される。
【数１】
2010097032.tif 000003
ここで、Ｉ０は入力光の強度であり、Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ入力側、出力側の反射ミラー５の透過率、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ入力側、出力側の反射ミラー５の反射率を示している。また、ｎは、光導波層４の屈折率であり、Ｌは対向する反射ミラー５の間隔、所謂共振器長である。λ０は、レーザー光の真空中の波長である。
【００３１】
図２および３は、光変調器１の出力光の入力光に対する相対的強度（｜Ｉ｜/｜Ｉ０｜）、すなわち変調器１の光透過特性を、光周波数（ｃ０／λ０：ｃ０は真空中の光速）に対して示した模式図である。光変調器の透過率は、光導波路４内における光の半波長λ／２（＝λ０／２ｎ）の整数倍がＬに等しいときに最大となる。また、λ／２の整数倍がＬに等しいときの光周波数は、前述した共振周波数であり、図中に示した変調器透過率のピーク間の間隔がＦＳＲである。
【００３２】
図２中に実線で示した光変調器の光透過特性１０において、図中に示した入力光に対する光変調器１の透過率は最も小さくなっている。光変調器１に逆バイアスを加えると、電気光学効果により光導波層４の屈折率が大きくなり、光透過特性１０は図中の矢印方向にシフトする。この時、図中に破線で示す光透過特性１１までシフトした場合には、入力光の周波数と共振周波数が一致し、入力光に対する透過率が最大となる。すなわち、光透過特性１０を示すバイアス点から光透過特性１１へシフトする大きさの逆バイアスを印加することにより、出力光をＯＦＦからＯＮへ変調することができる。一方、逆バイアスを下げて元のバイアス点に戻した場合に、出力光がＯＮからＯＦＦへ変調されることは明らかである。
【００３３】
図３は、図２に示した場合と異なり、光透過特性１０のバイアス点において入力光の周波数は共振周波数と一致しており、入力光に対する透過率が最大となっている。光変調器１に逆バイアスが加えられ、光導波層４の屈折率が高くなると光透過特性１０は、図中の矢印方向へシフトする。破線で示した光透過特性１１までシフトすると、入力光に対する透過率は最小となり、出力光はＯＮからＯＦＦへと変調されることになる。すなわち、図２に示した場合と異なり、光変調器１に逆バイアスを加えることにより、出力光はＯＮからＯＦＦへと変調を受ける。以下の説明では、逆バイアスを印加した場合にＯＦＦからＯＮへ変調される図２に示す場合を順相とし、図３に示すＯＮからＯＦＦへと変調を受ける場合を逆相とする。
【００３４】
従来の吸収型半導体光変調器は、原理的に逆相のモードで動作する。また、特許文献１に記載されている光変調器においても、動作は逆相モードである。すなわち、半導体光変調器は、逆相モードで動作させることが周知であり技術常識となっていた。しかしながら、本発明に係る光変調器１は、順相モードで動作させた場合において、従来の光変調器に見られない顕著な動作特性を示すことが見出された。
【００３５】
図４は、順相モードで動作させた場合において、光変調器１から出力される光の入力光に対する強度比（相対光強度）を逆バイアスに対して示している。０バイアスにおいて強度比は最少となり、−２Ｖを印加した場合に強度比は最大となっている。すなわち、光変調器１では、振幅が２Ｖの逆バイアスを与える変調信号を印加することにより約１４ｄＢの消光比が得られることがわかる。ここで、光変調器１の反射ミラーの反射率Ｒ（＝Ｒ1＝Ｒ２）は０．７５、また、透過率Ｔ（＝Ｔ１＝Ｔ２）は０．２５、共振器長Ｌは１５０μｍである。
【００３６】
上記のとおり、変調信号として振幅−２Ｖのパルス信号が印加された場合、図４に示す光変調器１は約１４ｄＢの消光比を有する光パルスを出力する。図５の上段は、一定の強度のレーザー光が入力され、電極に印加された変調信号によりパルス変調を受けた場合に、光変調器１から出力される光の波形を示している。一方、このようにレーザー光が光パルスに変調された場合、光導波層４に屈折率の変化があるとレーザー光の周波数に変動が生じる。所謂チャーピングと呼ばれる現象である。チャーピングによる周波数の変動分Δωは、次の式で表わされる。
【数２】
2010097032.tif 000004
ここで、Φは、レーザー光の位相であり、ｎは光導波層の屈折率である。上式から分かるように、周波数変動Δωは屈折率の変化に逆比例する。
【００３７】
図５の下段は、上段に示した光パルス波形に対応する周波数変動Δωを示している。前述したように、図５において光変調器１は、順相モードで動作している。すなわち、光パルスの立ち上がりにおいて、変調信号のパルスは−２Ｖの電圧が印加されるように立ち上がっており、光導波層４の屈折率は増える方向に変化している。この時、図５の下段に示すように、周波数変動Δωはマイナス側となっている。一方、光パルスの立ち下がりにおいては、変調信号のパルスも０となる方向に立ち下がっており、光導波層４の屈折率は減少する。したがって、周波数変動Δωは、プラス側に変動する。
【００３８】
図６は、光変調器１を逆相モードで動作させた場合の、光パルス波形と周波数変動の関係を示している。この場合には、光パルスの立ち下がりにおいて逆バイアスの変調パルスが立ちあがり光導波層４の屈折率が増加する。したがって、図中に示すように、光パルスの立ち下がりにおいて、周波数変動Δωはマイナス側となり、光パルスの立ち上がりにおいてプラス側となる。
【００３９】
周波数変動Δωがマイナスとなる場合、光パルスに含まれる光の波長が長くなることを意味し、プラスとなる場合は、光波長が短くなることを意味する。したがって、図５に示すように順相モードで動作している場合には、光パルスの立ち上がり部分において相対的に波長の長い光が含まれ、立ち下がりにおいて波長の短い光が含まれることとなる。一方、図６に示す逆相モードの動作においては、光パルスの立ち上がりにおいて相対的に波長の短い光が含まれ、立ち下がりにおいて波長の長い光が含まれることになる。
【００４０】
図７は、上記の光パルスが、光ファイバを通して伝送された場合に生じるパルス波形の変化を模式的に示している。図７（ａ）は、変調後の光パルス波形を示し、図７（ｂ）は、順相モードで変調された光パルスを、光ファイバで伝送した後の波形を概念的に示している。また、図７（ｄ）は、逆相モードで変調された光パルスを、光ファイバで伝送した後の波形を示している。図７（ｃ）は、チャーピングが生じない場合の比較例として、立ち上がり部分および立ち下がり部分において波長の異なる光を含まない光パルスを、光ファイバで伝送した後のパルス波形を示したものである。
【００４１】
光ファイバは、光通信に使用される１．５μｍの波長帯において波長分散を有し、光波長が長いほど伝送速度が遅くなる性質を有している。このため、光パルスの立ち上がり部分において波長の長い光成分を有し、立ち下がり部分において波長の短い光成分を含む順相モードで変調された光パルスは、立ち上がり部分の波長の長い光が相対的に遅延して後の部分に包含され、立ち下がり部分の波長の短い光が前の部分に追いついて包含される光波形となる。その結果、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、順相モードで変調された光パルスは、伝送後のパルス幅がチャーピングの無い光パルスの伝送後の波形より狭くなる。一方、逆相モードで変調された光パルスの場合は、立ち上がり部分に含まれる波長の短い光が先に進み、立ち下がり部分に含まれる波長の長い光が遅延することになり、図７（ｄ）に示すように、パルス幅が広くなってしまう。
【００４２】
上記の光ファイバ伝送後のパルス幅の違い、すなわち信号波形の劣化の程度は、高速光通信システムにおける伝送特性を左右する大きな問題となる。高速光通信においては、光信号のビットレートが高いので、光パルス間の間隔が狭い。したがって、信号波形が劣化し光パルスの幅が広くなると、光パルスが相互に干渉して信号を識別できなくなるからである。
【００４３】
図８は、光変調器１で変調された１０Ｇｂｐｓの信号光によるアイパターンを示している。また、図９および図１０は、１０Ｇｂｐｓの信号光を光ファイバで伝送した後のアイパターンを示している。伝送路の光ファイバは、長さ８０ｋｍ、１６００ｐｓ／ｎｍの波長分散を有する通常のシングルモードファイバである。
【００４４】
図９は、順相モードで変調した光パルスを伝送した場合のアイパターンを示している。縦軸に示した相対光強度の範囲が０．１〜０．９の間において、明確なアイ開口が観測されており、エラーフリーの識別点を設定できることが分かる。一方、図１０は、逆相モードで変調した光パルスの伝送後のアイパターンである。アイパターンの下半分が完全につぶれており、アイ開口が認識できない状態となっている。
【００４５】
図９および１０のアイパターンを比較して分かるように、光変調器１を順相モードで変調した場合には、１０Ｇｂｐｓの光信号を８０ｋｍ離れた地点に伝送することができるが、逆相モードで変調した場合は、全く伝送できないという顕著な違いが生じている。前述したように、光変調器１の動作条件を順相モードに設定することにより、チャーピングを利用して光パルス波形の劣化を防止することができる。これにより、光信号の長距離伝送を可能とすることができるのである。
【００４６】
光変調器１の動作モードの設定方法としては、光透過率が最少となるようにオフセット電圧を印加しておき、そこから逆バイアスに変調信号を振り込む方法が考えられる。また、光導波層の屈折率は温度を変えて変化させることもできるので、光変調器１の動作時の温度をペルチェクーラー装置等の電子温調装置にて制御し、ゼロバイアスにおいて光透過率を最小に設定しておく方法、さらにオフセット電圧の印加と組み合わせる方法が考えられる。
【００４７】
本発明に係る光変調器は、ＰＮ接合に逆バイアスとなる変調信号を印加して屈折率を変える光変調器に限られるものではなく、電極に印加された変調信号によって光導波層の屈折率を変化させ、屈折率が相対的に高くなる場合に対向して設けられた２つの反射器の外側に出力される信号光の強度を高くするように動作条件を設定することができる光変調器を包含するものである。
【実施例１】
【００４８】
図１１は、本発明の第１実施例に係る光変調器２０を模式的に示す斜視図である。光変調器２０は、ＩｎＰ基板２１上にＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長されたＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系から選択された化合物半導体結晶を材料としている。
【００４９】
第１の導電性であるＮ型のＩｎＰ基板２１上に、第１クラッド層であるＮ型ＩｎＰ層２２、および光導波層であるＮ型ＩｎＧａＡｓＰ層２３、第２クラッド層であるＰ型ＩｎＰ層２４、コンタクト層２８を順次成長する。Ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２３は、ＩｎＰに格子整合して吸収端波長が１．３μｍとなる組成を選択する（以下に述べるＩｎＧａＡｓＰ混晶は、ＩｎＰと格子整合する結晶である）。コンタクト層２８は、Ｐ電極２５との間でオーミック接合を得るために形成する層であり、吸収端波長が１．１μｍのＰ型ＩｎＧａＡｓＰ層である。
【００５０】
ＩｎＰ基板２１は、キャリア濃度２〜３ｘ１０18ｃｍ−３の導電性基板である。また、Ｎ型ＩｎＰ層２２の厚さは約３μｍ、キャリア濃度は２〜３ｘ１０17ｃｍ−３である。光導波層２３は、厚さ０．２μｍ、キャリア濃度は２〜３ｘ１０15ｃｍ−３である。光導波層２３は、キャリア濃度は１ｘ１０14ｃｍ−３以下のＩ型層であることが好ましいが、ＭＯＣＶＤ法による結晶成長では形成することが困難である。しかし、厚さが０．２μｍと薄いことから、上記のキャリア濃度であっても十分な変調特性を持って動作させることができる。第２クラッド層であるＰ型ＩｎＰ層２４は、厚さ２μｍ、キャリア濃度は３〜５ｘ１０17ｃｍ−３である。第２クラッド層の厚さは、光導波層２３を伝搬するレーザー光がＰ電極２５による吸収、反射等の影響を受けない厚さに設定する。光導波層２３の屈折率とクラッド層であるＩｎＰ層２２、２４の屈折率で決まる光閉じ込め係数を考慮して決められている。コンタクト層２８は、厚さ０．２μｍ、キャリア濃度は1〜２ｘ１０18ｃｍ−３である。
【００５１】
ＩｎＰ基板２１上に成長された上記のＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．３μｍ）／ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ（λ＝１．１μｍ）ヘテロエピタキシャル層は、光導波路とするために、約２μｍ幅のメサストライプにエッチングする。エッチングは、シリコン酸化膜をマスクとして、通常のウエットエッチング法を用いて行う。また、塩素系反応ガスを用いる通常のプラズマドライエッチング法を使用しても良い。さらに、メサストライプの側面を、高抵抗のＩｎＰ層２９の再成長により選択的に埋め込んで光導波路が完成する。選択成長のマスクとしては、ウエットエッチングのマスクとして使用したシリコン酸化膜を用いる。
【００５２】
上記のエピタキシャル成長において、Ｎ型のドーパントとしては、シリコン（Ｓｉ）を用いる。また、Ｐ型のドーパントは亜鉛（Ｚｎ）、高抵抗ＩｎＰ層２９は、キャリアキラーとして働く鉄（Ｆｅ）をそれぞれ使用する。また、第１および第２のクラッド層は、上記のＩｎＰ層２２、２４に変えてＩｎＧａＡｓＰ層を用いることができる。ただし、光導波層２３の屈折率をクラッド層の屈折率より高くすること、さらに、前述したＰ電極の影響、入力光との結合等を考慮して光導波路２３の光閉じ込め係数を決定した上で、ＩｎＧａＡｓＰ層の組成が決定されることは言うまでもない。
【００５３】
高抵抗ＩｎＰ層２９の再成長により光導波路が完成した後、エピタキシャル層の表面に表面保護膜２７が形成される。表面保護膜２７は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が用いられ、Ｐ電極２５に使用されるメタルの半導体結晶層へのマイグレーション防止の機能も有する。さらに、光導波路となるメサストライプの頂上面において、表面保護膜２７にコンタクトホールか形成され、Ｐ電極２５がコンタクト層２８に接続して形成される。Ｐ電極２５は、メタルを積層したチタン（Ｔｉ）/白金（Ｐｔ）/金（Ａｕ）の３構造を用いる。コンタクト層２８には、Ｔｉ層が接触してオーミック接続が得られる。また、Ａｕ層は金ワイヤをボンディングするために設けられる。Ｐｔ層は、メタル相互の拡散を防止するために挿入されている。
【００５４】
Ｐ電極２５は、光導波層２３に変調信号を印加するためにメサストライプに沿って設けられた部分と金ワイヤをボンディングするために設けられたボンディングパッド２５ｂを有している。ボンディングパッド２５ｂは、浮遊容量を小さくするために高抵抗ＩｎＰ層２９上に設けられている。これにより、高速変調信号の印加が可能となる。一方、ＩｎＰ基板２１の裏面には、Ｎ電極２６が形成されている。Ｎ電極２６は、金（Ａｕ）とゲルマニュム（Ｇｅ）の合金が用いられる。ＩｎＰ基板２１は、ウエハプロセスの段階で不要な部分が研削され、厚さ１００μｍ程度に調整される。変調器２０としてチップに切り出すことを容易にするためである。Ｎ電極２６は、研削後に裏面に真空蒸着される。
【００５５】
さらに、ウエハから変調器２０のチップが切り出される段階において、チップのメサストライプ方向の長さが、所定の共振器長Ｌとなるように切り出される。前述した共振周波数の間隔ＦＳＲは共振器長Ｌの長さで決まるので、Ｌは精度良く加工される必要があるが、後述するように、変調器２０の動作温度を制御してＦＳＲを調整することが可能であるため、通常の半導体レーザー等の共振器の加工精度を持って製作することが可能である。本実施例において共振器長Ｌは１５０μｍである。また、チップ端面に反射率を調整するコーティングが施される。
【００５６】
図１２は、変調器２０のＡ−Ａ断面（図１１参照）を示す模式図である。ＩｎＰ基板２１上に第１クラッド層であるＮ型ＩｎＰ層２２および光導波層２３、第２クラッド層であるＰ型ＩｎＰ層、コンタクト層２８が形成されて光導波路が構成されている。コンタクト層２８上には、Ｐ電極２５が形成されている。Ｐ電極２５は、光導波路の両端部を除くほぼ全領域でコンタクト層２８に接触し、光導波層２３に逆バイアスとなる変調信号を印加する。前述したように、ＩｎＰ基板２１およびＮ型ＩｎＰ層２２、Ｐ型ＩｎＰ層２４、コンタクト層２８のいずれもが高濃度にドーピングされているので、Ｐ型ＩｎＰ層２４と光導波層２３の界面に位置するＰＮ接合に印加される逆バイアスのほとんどは、光導波層２３に印加される。これにより、２Ｖ程度の低い電圧が印加された場合であっても、約１ｘ１０５Ｖ／ｃｍの高電界が光導波層２３に加わり電気光学効果が生じることになる。
【００５７】
光導波路の端面である光変調器２０の両端面は、ヘキ開によりウエハから切り出された面であり、反射ミラーとして機能する。ＩｎＰおよびＩｎＧａＡｓＰ混晶系の結晶の場合、コーティングを施さない切り出されたままのヘキ開面の反射率は、約６０％である。したがって、コーティングを施して反射率を調整しない状態であっても、光変調器の対向する２つの反射器として機能する。しかしながら、光変調器の変調特性を最適にするためには、所定の反射率に調整する必要がある。本実施例においては、光変調器２０の両端面にコーティング膜３０を形成して反射率が７５％となるように調整した。コーティング膜３０は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）の多層膜である。各層の膜厚はλ／４（λはレーザー光の波長）とし、プラズマＣＶＤ法を用いて形成している。
【００５８】
上記の実施例において、光導波層２３は、ＩｎＧａＡｓＰ層（吸収端波長１．３μｍ）の単層としたが、多層量子井戸（ＭＱＷ）構造とすることもできる。例えば、Ｎ型ＩｎＰ層２２上に、障壁層として厚さ１０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層（吸収端波長１．１μｍ）と厚さ５ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層（吸収端波長１．３μｍ）からなる井戸層を交互に積層した多重量子井戸構造の光導波層を成長する。井戸層は３層として、４層の障壁層で挟んだ構造とする。さらに、Ｐ型ＩｎＰ層２４を積層し、以下、上記の実施例と同様の工程にて、ＭＱＷ構造の光導波層２３を有する光変調器を製作することができる。
【００５９】
ＩｎＧａＡｓＰ層（吸収端波長１．３μｍ）の単層からなる光導波層２３の場合には、フランツ−ケルディシュ効果と呼ばれる電気光学効果によって屈折率の変化が引き起こされるが、ＭＱＷ構造の光導波層にした場合には、シュタルク効果と呼ばれる電気光学効果が主体となる。光導波層に印加される電界が同じであるとすると、屈折率の変化はシュタルク効果の方が大きい。したがって、光導波層をＭＱＷ構造とすることによって、変調信号を低電圧にすることができる。光通信システムのビットレートが高くなるに従い、変調信号を発生する変調回路のＩＣ出力は低下する傾向にあるので、光導波層をＭＱＷ構造として低い変調信号で動作できる光変調器とすることは有効である。
【００６０】
ＭＱＷ構造を構成する材料として、ＡｌＧａＩｎＡｓ系混晶を使用することも可能である。具体的には、障壁層としてＡｌＧａＩｎＡｓ層（吸収端波長１.０μｍ）を使用する。障壁層の厚さは、上記の場合と同様に１０ｎｍとし、ＩｎＧａＡｓＰ層（吸収端波長１．３μｍ）の井戸層と交互に積層してＭＱＷ構造とすることができる。
【００６１】
光導波層に使用できるＭＱＷ構造は、上記の実施例に限定されるものではなく、ＩｎＰを含むＩｎＧａＡｓＰ混晶系の任意の組成、およびＡｌＩｎＧａＡｓ混晶系の任意の組成の結晶を組み合わせることにより実現することができる。また、ＭＯＣＶＤ法等の結晶成長も特殊な条件が求められることはなく、半導体レーザー等の化合物半導体デバイスの製造に用いられている標準的な成長装置を使用することが可能である。
【実施例２】
【００６２】
図１３は、本発明の第２の実施例に係る光変調器４０を示す模式図である。光変調器４０は、ＩｎＰ基板２１上にＭＯＣＶＤ法により形成されるＩｎＧａＡｓＰ混晶系の化合物半導体を材料とする点において、実施例１に示した光変調器２０と同じであり、図１１に示す構成を共有する。ただし、光変調器の両端に設けられる反射器が、ブラッグ反射器である点で相違している。図１３（ａ）および（ｂ）、（ｃ）は、ブラッグ反射器の製作工程を模式的に説明した図である。
【００６３】
図１３（ａ）は、ＩｎＰ基板２１上に形成されたＮ型ＩｎＰ層２２上に、回折格子３１が形成された状態を示している。本実施例においては、Ｎ型ＩｎＰ層２２の上に回折格子３１となる厚さ０．２μｍのＩｎＧａＡｓＰ層（吸収端波長１．１μｍ）を形成した後、電子ビーム露光により回折格子のレジストパターンを形成する。さらに、レジストパターンをマスクとして、塩素系の反応ガスを用いたドライエッチング法によりＩｎＧａＡｓＰ層をエッチングして回折格子３１を形成する。回折格子３１は、光導波層２３を伝搬するレーザー光の半波長の周期をもって配列された細線状のＩｎＧａＡｓＰで構成されている。
【００６４】
図１３（ｂ）は、光変調器４０の化合物半導体結晶層の全てが成長された状態を示している。Ｎ型ＩｎＰ層２２上に、さらにＮ型ＩｎＰ層３２を形成して、回折格子３１がＮ型ＩｎＰ層中に埋め込まれた状態となっている。Ｎ型ＩｎＰ層３２上には、光導波層２３、Ｐ型ＩｎＰ層およびコンタクト層２８が形成されている。
【００６５】
図１３（ｃ）は、完成した光変調器４０のＡ−Ａ断面を模式的に示している。コンタクト層２８上には、表面保護膜２７とＰ電極２５が形成され、ＩｎＰ基板の裏面にはＮ電極２６が形成されている。回折格子３１は光導波層２３の両端に位置し、一対のブラッグ反射器を構成している。ブラッグ反射器は、Ｎ型ＩｎＰ層２２、３２中に埋め込まれた回折格子３１に起因する周期的な屈折率変化により、光導波層２３を伝搬するレーザー光を反射する。さらに、変調器の両端面には、反射防止膜３３が施されており、ブラッグ反射器と、ヘキ開面の反射ミラーとが、レーザー光に重畳して作用することを防いでいる。反射防止膜３３は、厚さがλ／４（λはレーザー光の波長）の誘電体膜をコーティングすることにより設けられる。誘電体膜としては、プラズマＣＶＤ法で形成するシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）を使用することができる。
【００６６】
光変調器４０は、実施例１に示した光変調器２０と同じように、Ｐ電極２７とＮ電極２６の間に逆バイアスとなる変調信号を印加することにより、光導波層２３を伝搬するレーザー光を変調して出力する。前述したように、光導波層２３は、単層のＩｎＧａＡｓＰ層であっても良いし、ＭＱＷ構造としても良い。
【実施例３】
【００６７】
図１４は、本発明の第３の実施例に係る光変調器５０を示している。光変調器５０は、シリコン基板４９上に設けられたシリコンの光導波層とシリコン酸化膜によって構成されており、外部から加えられる変調信号によって光導波層のキャリア濃度を変えることにより屈折率を変化させて動作する。
【００６８】
光変調器５０は、シリコン基板４９上にシリコン酸化膜４２とＮ型シリコン層４３が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を用いて製作される。シリコン酸化膜４２上のＮ型シリコン層４３は、光の導波方向にストライプ状に加工され、さらに、ゲート誘電体膜４４が形成される。本実施例においてゲート誘電体膜４４は、シリコンの熱酸化膜である。次にゲート誘電体膜４４およびシリコン酸化膜４２の上に、Ｐ型シリコン層が形成される。Ｐ型シリコン層は、熱ＣＶＤ法で形成された多結晶シリコンである。Ｐ型シリコン層もまた光の導波方向にストライプ状に加工され、さらにゲート誘電体層４４の露出部分がエッチングにより除去されて、図１４中に示すＮ型シリコン４３／ゲート誘電体４４／Ｐ型シリコン層４５の積層構造からなる光導波路が形成される。さらに、シリコン酸化膜４６が熱ＣＶＤ法により形成される。光導波路を挟んで配置されるシリコン酸化膜４２および４６は、それぞれ第１クラッド層および第２クラッド層として機能する。また、シリコン酸化膜４６には、コンタクトホールが形成されてＰ電極４８とＮ電極４７が、それぞれＰ型シリコン層４５およびＮ型シリコン層４３に接続される。また、光変調器５０の端面４９（ヘキ開面）には、反射率を調整する多層のコーティング膜が形成されている（図１２参照）。
【００６９】
さらに、本実施例に係る光変調器においても、ブラッグ反射器を構成することが可能である。すなわち、第1クラッド層として機能するシリコン酸化膜４２とシリコンの屈折率の差によりレーザー光を反射するブラッグ反射器を構成すれば良い。具体的には、シリコンの細線を周期的に配列した回折格子をシリコン酸化膜４２上に形成し、さらに、シリコン酸化膜で埋め込む構成とする（図１３（ａ)、（ｂ）参照）。さらに、上記のＮ型シリコン４３／ゲート誘電体４４／Ｐ型シリコン層４５の積層構造からなる光導波路を熱ＣＶＤ法により形成することにより、ブラッグ反射器を有する光変調器を製作することができる。
【００７０】
図１５は、光変調器５０のＢ−Ｂ断面を示す模式図である。コンタクトホール５１を介してＰ電極４８およびＮ電極４７が、Ｐ型シリコン層４５およびＮ型シリコン層４３に接続している。Ｎ電極４７をアース電位に接地した状態で、外部から印加される変調信号によりＰ電極４８にプラス電圧が印加されると、ゲート誘電体４４のＰシリコン層４５側の界面には正孔が蓄積され、Ｎシリコン側の界面には電子が蓄積される。一方、Ｐ電極４８にマイナス電圧が印加されると、ゲート誘電体膜４４の両方の界面において、キャリアが払い出された空乏領域が形成される。すなわち、Ｐ電極４８に印加される電圧により、光導波路となるゲート誘電体膜４４近傍のキャリア濃度が変化し、屈折率の変化が生じる。これにより、光変調器５０の光透過率が変化し、入力光を変調することができる。
【００７１】
光変調器５０においては、ゲート誘電体膜４４の近傍に正孔および電子が蓄積された状態で屈折率が大きくなり、空乏領域が形成された状態で屈折率が小さくなる。したがって、Ｎ電極４７をアース電位とし、Ｐ電極４８にマイナス電圧を印加した状態において、光変調器５０の光透過率が最少となるように動作温度を制御し、Ｐ電極４８にプラス電極を印加した時に光透過率を最大とする設定にすれば、順相モードの動作が得られることになる。
【実施例４】
【００７２】
図１６は、本発明に係る光変調器１を内蔵した波長可変レーザーモジュール６０の構成を模式的に示したものである。メタルパッケージ６１の内部に、レーザーチップ６２および光アイソレータ６３、光変調器１が配置されている。各デバイスは、ペルチェクーラー６７を介してパッケージ６１に接着された導電性のステージ６６上に配置されている。また、ステージ６６は、アース電位に設置されている。レーザーチップ７１は、放熱を良くするためにヒートシンク７１上にダイボンディングされている。レーザーチップのＮ電極は、ヒートシンク７１を介してステージ６６に電気的に接続され、アース電位となっている。一方、Ｐ電極側は外部の電流源６９に接続され、レーザーチップ６２は、ＣＷモードでレーザー発振する。また、レーザーチップ６２は、波長可変レーザーであり、図示しない外部からの制御を受けて、所定の波長でレーザー発振する。
【００７３】
レーザーチップ６２から出射されたレーザー光は、光アイソレータ６３を介して光変調器１に入力される。光アイソレータ６３は、光変調器１の入射端面からの反射光、および光変調器１の内部で多重反射されたレーザー光を、レーザーチップ６２に戻さないために配置されている。レーザーチップ６２から出射された光が、レーザーチップ６２内部に戻ると、レーザー発振が不安定となり波長の変動や出力の変動を生じるからである。本発明に係る光変調器１において、端面の反射ミラーおよび変調器内部での多重反射は不可欠な要素であり、光変調器の入力側からレーザーチップ６２への戻り光は不可避である。したがって、レーザーチップ６２と光変調器１の間の光アイソレータ６３は、不可欠な構成要素である。
【００７４】
光変調器１は、ヒートシンク７２を介してステージ６６に電気的に接続され、Ｎ電極がアース電位に設置されている。また、Ｐ電極は外部の変調回路に接続されており、変調信号８が印加される。光変調器１に入力されたレーザー光は、外部から印加される変調信号８により変調を受けて出力される。光変調器１から出力される信号光は、光ファイバ６５に入力され受信側へ伝送される。
【００７５】
各デバイスの間には、光結合を取るためのレンズ６４が配置されている。また、前述したように光変調器１の動作時の温度は動作モードを設定するために重要であり、ペルチェクーラー６７により精密に制御される。さらに、光変調器１の共振周波数の間隔であるＦＳＲも、変調器の温度を変化させて調整することができる。
【００７６】
図１７は、ＩＴＵグリッドの規格に光変調器１のＦＳＲを一致させた場合の、波長可変レーザーの発振周波数と光変調器１の透過率の関係を模式的に示した図である。波長多重（ＷＤＭ）通信システムに使用する光波長については、国際的な標準規格であるＩＴＵグリッド間隔が定められており、光変調器１のＦＳＲをこの規格に一致させることは極めて重要である。ＦＳＲをＩＴＵグリッド間隔に一致させるためには、光変調器１の共振周波数の間隔を決める共振器長Ｌを規格で定められた周波数間隔となるように設定する。例えば、Ｌ＝ｃ０／２ω０（ω０はＦＳＲ）であるから、グリッド間隔が１００ＧＨｚの場合は、Ｌ＝１５００μｍとする。
【００７７】
前述したように、レーザー光の光周波数において光変調器１の透過率が最少となる動作点に設定することは、オフセット電圧を加える方法、光変調器の動作温度を調整する方法、または両方を組み合わせて実施することにより可能である。ＦＳＲがＩＴＵグリッドの規格に一致している場合には、１つの波長において光変調器１の動作点の設定がされいれば、ＩＴＵの規格で定められた全ての波長において動作点の設定ができていることになる。すなわち、波長可変レーザーの波長をＩＴＵ規格に適合する別の波長に変更しても、光変調器１の動作点の設定を変える必要がないということを意味する。図１７は、これを模式的に示している。これにより、光変調器１を備えた波長可変レーザーモジュール６０の使い勝手を各段に向上させることが可能である。
【００７８】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明に係る光変調器および波長可変レーザーモジュールは、上述した実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る光変調器を示す模式図である。
【図２】本発明に係る光変調器の光透過特性を光周波数に対して示した模式図である。
【図３】本発明に係る光変調器の光透過特性を光周波数に対して示した模式図である。
【図４】本発明に係る光変調器の入力光に対する出力光の強度比（相対光強度）を逆バイアスに対して示したグラフである。
【図５】本発明に係る光変調器の出力波形と対応する周波数変動Δωを示している。
【図６】本発明に係る光変調器の出力波形と対応する周波数変動Δωを示している。
【図７】本発明に係る光変調器から出力される光パルスの伝送後の波形の変化を示す説明図である。
【図８】本発明に係る光変調器で変調された１０Ｇｂｐｓの信号光のアイパターンを示している。
【図９】本発明に係る光変調器で変調された信号光の伝送後のアイパターンを示している。
【図１０】本発明に係る光変調器で変調された信号光の伝送後のアイパターンを示している。
【図１１】本発明の第１実施例に係る光変調器を示す模式図である。
【図１２】本発明の第１実施例に係る光変調器のＡ−Ａ断面を示す模式図である。
【図１３】本発明の第２の実施例に係る光変調器を示す模式図である。
【図１４】本発明の第３の実施例に係る光変調器を示している。
【図１５】本発明の第３の実施例に係る光変調器５０のＢ−Ｂ断面を示す模式図である。
【図１６】本発明に係る光変調器を内蔵した波長可変レーザーモジュールの構成を示す模式図である。
【図１７】本発明に係る光変調器のＦＳＲをＩＴＵグリッドの規格に一致させた場合の波長可変レーザーの発振周波数と光変調器の透過率の関係を示した模式図である。
【符号の説明】
【００８０】
１      光変調器
２      Ｎ型クラッド層
３      Ｐ型クラッド層
４      光導波層
５      反射ミラー
６      Ｐ電極
７      Ｎ電極
２２    Ｎ型ＩｎＰ層
２３    光導波層
２４    Ｐ型ＩｎＰ層
２５    Ｐ電極
２６    Ｎ電極
３０    コーティング膜
３１    回折格子
３３    反射防止膜
４２    シリコン酸化膜
４３    Ｎ型シリコン層
４４    ゲート誘電体膜
４５    Ｐ型シリコン層
４６    シリコン酸化膜
４７    Ｐ電極
４８    Ｎ電極
６０    波長可変レーザーモジュール
６２    レーザーチップ
６３    光アイソレータ
【図１】
2010097032.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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