(57)【要約】  本発明は、ＳＯＡを備えた半導体レーザに対し、ＡＰＣのフィードバックを確立した光送信器及び光強度モニタ方法を提供する。ＤＦＢレーザと、ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器と、ＥＡ変調器に接続されたＳＯＡとを含むＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢを備えた光送信器において、受光器部（４０４）を、ＳＯＡ部（４０３）の出力端側前方に配置した構造になっている。受光器部（４０４）はＳＯＡ部（４０３）からの出力光の一部を電流に変えて受光するとともに、残りの出力光は導波路（４０５）に導波する。受光器部（４０４）をＳＯＡ部（４０３）の前方に配置したことで、ＳＯＡ部（４０３）からの出力の結果をフィードバックすることができ、良好なＡＰＣが可能になる。
2017135381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＦＢレーザと、前記ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器と、前記ＥＡ変調器に接続されたＳＯＡと、を含む、ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢと、
前記ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの前記ＳＯＡから出射された信号光をモニタする第１の受光器と、
前記ＤＦＢレーザと前記ＳＯＡとに単一の制御端子によって接続され、前記第１の受光器で検出された光強度に応じて駆動電流を制御する駆動装置と、
を備えたことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記ＤＦＢレーザから出射された光を、前記ＳＯＡを介さずにモニタする第２の受光器をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
前記第２の受光器は、前記ＤＦＢレーザの前記ＥＡ変調器と接続された端面と対向する端面に接続するよう配置されたことを特徴とする請求項２に記載の光送信器。
【請求項４】
前記第２の受光器は、前記ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの前記ＤＦＢレーザと前記ＳＯＡとの間に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の光送信器。
【請求項５】
前記ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢは、前記ＤＦＢレーザの発振波長がそれぞれ異なる複数のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢを含み、
前記複数のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの各々の前記ＳＯＡから出射された複数の信号光を合波して波長多重光を出力する光合波器をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光送信器。
【請求項６】
ＤＦＢレーザと、前記ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器と、前記ＥＡ変調器に接続されたＳＯＡと、を含む、ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの光強度モニタ方法であって、
前記ＳＯＡから出射された光をモニタする第１の光強度をモニタするステップと、
前記ＤＦＢレーザから出射され光を、前記ＳＯＡを介さずにモニタする第２の光強度のモニタするステップと、
前記第１の光強度と前記第２の光強度とを比較するステップと、
を有することを特徴とする光強度モニタ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器及び光強度モニタ方法に関し、より詳細には、「半導体光増幅器（Semiconductor optical amplifier：ＳＯＡ）を集積したＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザ（Electroabsorption Modulator Integrated Distributed Feedback Laser：ＥＡ−ＤＦＢレーザ）」を光源とする光送信器及び光強度モニタ方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信の普及に伴い、都市間の中継局を結ぶメトロ系光通信網では、１０Ｇｂｉｔ／ｓから２５Ｇｂｉｔ／ｓ、さらには４０Ｇｂｉｔ／ｓといった通信速度の高速化が進んでいる。このメトロ系光通信では、例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合、シングルモードファイバ（ＳＭＦ）で４０〜８０ｋｍの長距離伝送が求められ、光送信モジュールの小型化・低消費電力化・低チャープ化が重要な課題となっている。尚、求められる伝送距離は、通常、ビットレート（変調速度）の２乗に反比例して減少する。【０００３】
一般に、上記のような高速・長距離伝送を行うために、チャーピングの小さい外部変調方式が用いられている。なかでも、電界吸収効果を利用した電界吸収型（ＥＡ：Electro Absorption）変調器は、小型化、低消費電力化、半導体レーザに対する集積性などの観点から優れた特長を持つ。特に、ＥＡ変調素子と単一波長性に優れる分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback Laser）レーザとを１つの半導体基板上にモノリシックに集積した半導体光集積素子（ＥＡ−ＤＦＢレーザ）は、高速・長距離伝送用発光装置として広く用いられている。信号光波長としては、光ファイバの伝播損失が小さい１．５μｍ帯もしくはチャープの少ない１．３μｍ帯が主に用いられる。【０００４】
一般に光通信では、光信号の光強度を一定に保つことが要求される。そこで従来は、光信号の一部を分岐してその光強度をモニタし、モニタする光強度が一定になるようにＤＦＢレーザに注入する電流を制御することが行われてきた。これをＡＰＣ（オートパワーコントロール）と呼ぶ。【０００５】
図１に、ＡＰＣを行うための従来の光強度のモニタ方法を示す。同図において、ＤＦＢレーザ部には直流の駆動電流が、ＥＡ変調器部にはバイアスＴを介して、バイアス電圧とＲＦ（信号）電圧が印加される。その結果、ＤＦＢレーザ部の光がＥＡ変調器部によって変調され、変調光出力として出力される。出力光はレンズ１１５によって平行光に変換され、レンズ１１７によって集光され、光ファイバ１１８に入力される。【０００６】
ここで平行光の一部をミラー１１９によって分岐することで、受光器１２０によって光強度の変化をモニタすることができる。そして、光強度が低下すると、ＤＦＢレーザ部の駆動電流を増加するようにフィードバックをかけ、光強度が上昇すると、ＤＦＢレーザ部の駆動電流を減少するようにフィードバックをかけることで、ＡＰＣが可能である。【０００７】
なお、図１では分岐するミラー１１９を変調光出力が光ファイバに入力される前に設けたが、光ファイバに入力後の変調光出力の一部を光カプラによって分岐し、モニタすることもできる。【０００８】
次に、別の従来構成について説明する。次世代の超高速ネットワークを構成する規格の１つとして、１００ギガビットイーサネット（登録商標）（１００ＧｂＥ）の開発が進んでいる（非特許文献１参照）。特に中・長距離のビル間（〜１０ｋｍ）・遠隔ビル間（〜４０ｋｍ）のデータのやり取りをする１００ＧＢＡＳＥ−ＬＲ４・１００ＧＢＡＳＥ−ＥＲ４が有望視されている。上記の規格では、定められた４つの光の波長（例えば、１２９４．５３〜１２９６．５９ｎｍ、１２９９．０２〜１３０１．０９ｎｍ、１３０３．５４〜１３０５．６３ｎｍ、１３０８．０９〜１３１０．１９ｎｍの４波長）に対し、それぞれに２５Ｇｂ／ｓ（または２８Ｇｂ／ｓ）のデータを乗せた後、重ね合わせて１００Ｇｂ／ｓの信号を生成するという、ＬＡＮ−ＷＤＭの方法が用いられる。【０００９】
ＬＡＮ−ＷＤＭでは波長多重光送信器モジュールが使われる。波長多重光送信器モジュールでは、小型化・低消費電力化・低チャープ化が重要とされ、チャーピングの小さい外部変調方式を用いた、ＥＡ変調素子とＤＦＢレーザとを１つの半導体基板上にモノリシックに集積した半導体光集積素子（ＥＡ−ＤＦＢレーザ）が広く用いられる。【００１０】
図２に、１００ＧｂＥで使用される、従来の波長多重光送信器モジュールの構成を示す。光送信器モジュール３２３は、１つの半導体チップ３２２である波長多重光送信器を光源として光ファイバ３２１に多重化された変調信号光を出力する。半導体チップ３２２は、４つのＤＦＢレーザ部３０１〜３０４、４つの電界吸収（ＥＡ）型の光変調器部３０５〜３０８、１つの多モード干渉（ＭＭＩ）型の４対１の光合波器３１３からなる。すなわち、半導体チップ３２２は、ＤＦＢレーザ部３０１〜３０４の各々にＥＡ変調器部３０５〜３０８がそれぞれ接続され、ＤＦＢレーザとＥＡ変調器部とが集積された、４つのＥＡ−ＤＦＢを備える。また、ＭＭＩ型４対１光合波器３１３には、入力導波路３０９〜３１２、出力導波路３１４が接続される。【００１１】
ＤＦＢレーザ部３０１〜３０４はいずれも連続光を出力し、ＤＦＢレーザ部３０１〜３０４の各レーザ発振波長帯は、１２９４．５３〜１２９６．５９ｎｍ、１２９９．０２〜１３０１．０９ｎｍ、１３０３．５４〜１３０５．６３ｎｍ、１３０８．０９〜１３１０．１９ｎｍである。尚、通常、上記４波長帯を短波長側からｌａｎｅ０、ｌａｎｅ１、ｌａｎｅ２、ｌａｎｅ３と呼ぶ。【００１２】
ＥＡ光変調器部３０５〜３０８は、同一組成の吸収層を持ち、別々の電気信号（２５Ｇｂ／ｓもしくは２８Ｇｂ／ｓ）の電気入力に従ってＤＦＢレーザ部３０１〜３０４の連続光を２５Ｇｂ／ｓもしくは２８Ｇｂ／ｓの変調信号光に変換する。ＥＡ光変調器部３０５〜３０８から出力される変調信号光は、それぞれ導波路３０９〜３１２に出力される。【００１３】
ＭＭＩ光合波器３１３は波長の異なる４つの変調信号光を合波し、１つに束ねた波長多重光として出力導波路３１４に出力する。１つに束ねられた波長多重光は、拡散光３１５となって空間に放射され、レンズ３１６によって平行光３１７に直され、アイソレータ３１８を通過し、第２のレンズ３１９によって収束光３２０にされて集光され、ファイバ３２１に結合される。【００１４】
尚、図には示していないが、光送信器モジュール３２３は、上記以外にも半導体チップ３２２の温度センサ（例えばサーミスタ）、温度制御用のペルチェ素子、ＤＦＢレーザ部３０１〜３０４やＥＡ型光変調器部３０５〜３０８に電源を供給するための直流電源を有する。また、ＥＡ型光変調器部３０５〜３０８を駆動するための変調器ドライバ・高周波線路終端抵抗、変調器ドライバの振幅・バイアス電圧・電気クロスポイントを制御するための信号線や制御回路を有する。さらには変調器ドライバの前段に、電気信号の波形整形回路やクロック抽出回路、さらには電源電圧変動の影響を抑制する回路を設ける場合もある。【００１５】
ＥＡ型光変調器部３０５〜３０８としては、消光比に優れ、正孔のパイルアップ抑制にも有効なＩｎＧａＡｌＡｓ系引張歪量子井戸を用いることとする。出力導波路３０９〜３１２、３１４としては、高周波の帯域を確保するために、低誘電率ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）埋め込みのリッジ型導波路を用いることとする。ＭＭＩ光合波器３１３としては、光閉じ込めが強く、放射損失の小さなハイメサ型導波路を用いることとする。【００１６】
半導体チップ３２２の大きさは２，０００×２，６００μｍとし、４つのＤＦＢレーザ部３０１〜３０４の共振長を４００μｍ、ＤＦＢレーザ部３０１〜３０４とＥＡ変調器部３０５〜３０８の間の導波路長を５０μｍ、ＥＡ型光変調器部３０５〜３０８の素子長を１５０μｍとする。【００１７】
光送信器モジュール３２３は、作製した半導体チップ３２２を１２ｍｍ×２０ｍｍという超小型のパッケージに実装したもので、４０℃において１００Ｇｂｉｔ／ｓ動作させたとき、シングルモードファイバ上での４０ｋｍエラーフリー伝送が可能である。これらの結果が示すように、光送信器モジュール３２３は将来世代の１００ＧｂＥ用トランシーバとして十分な性能を有する。【００１８】
さて、図２のように複数の波長の変調光が合波された構成でＡＰＣを行う場合には、（図１のようにレンズ３１６と３１９の間で変調光の一部を分岐／モニタすることが無意味になる。つまり複数の変調光が合波されているため、変調光の減少を検知したとしても、どのＤＦＢレーザ部にフィードバックをすればわからないためである。そのため、図２のような素子に対しては、各ＤＦＢレーザ部の後方でモニタを行う。【００１９】
図２にある１〜４が、各ＤＦＢレーザ部のモニタ用の受光器である。受光器１〜４は、各ＤＦＢレーザ部の後方に出力される光強度のモニタを行う。これは、ＤＦＢレーザは一般に、前方にレーザ光を出力すると同時に後方にもレーザ光を出力し、前方に向かう光強度と後方に向かう光強度は必ずしも同一ではないが、相関があり、一方が強くなれば他方も強くなり、一方が弱くなれば他方も弱くなるという特性を利用している。受光器で検出される光強度が下がったらＤＦＢレーザ部の駆動電流を増加するようにフィードバックをかけ、光強度があがったら駆動電流が減少するようにフィードバックをかけることで、ＡＰＣか可能になる。【００２０】
図３に、ＤＦＢレーザ部、ＥＡ変調器部および光合波器部が形成された従来の半導体チップの断面図を示す。５０１はｎ電極、５０２はｎ−ＩｎＰ基板、５０３はｎ−ＩｎＰクラッド層、５０４はＤＦＢレーザ部の活性層、５０５はＤＦＢレーザ部のガイド層である。５０５にはＥＢ（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍ）描画により、回折格子が形成されている。５０６はｐ−ＩｎＰクラッド層、５０７はＤＦＢレーザ部の電極である。さらに５０８はＥＡ変調器部の吸収層、５０９はＥＡ変調器部の電極であり、５１０は導波路（もしくは光合波器）のコア層、５１１はノンドープＩｎＰ層である。【００２１】
ＤＦＢレーザ部の中心部分には、発振波長の単一モードを実現するために、回折格子を四分の一波長だけ位相シフトした四分の一波長位相シフト５１２が設けられている。１つの半導体チップ内では、複数のＤＦＢレーザ部の各活性層５０４の組成は同一であり、波長を変えるには回折格子のピッチを変えることにより行う。また１つの半導体チップ内では、複数のＥＡ変調器部の各吸収層５０８の組成も同一である。【００２２】
ＤＦＢレーザ部の後方には導波路の受光層５１３、上部クラッド層５１４と電極５１５が設けられて受光器を構成している。ここで、導波路の受光層５１３をＥＡ変調器部の吸収層５０８と、上部クラッド層５１４をｐ−ＩｎＰクラッド層５０６と同じ組成にしても良い。また、導波路の受光層５１３をＤＦＢレーザ部の活性層５０４とＤＦＢレーザ部のガイド層５０５と同じ組成にしても構わない。【００２３】
さて、図１に示す従来の光送信器モジュール、図２に示す従来の集積波長多重光送信器モジュールは有用ではあるものの、チャーピングの問題が残る。これを解決するため、ＥＡ−ＤＦＢレーザに、さらに半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）を集積した、図４に示すようなＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザの半導体チップの構造が提案されている（特許文献１参照）。【００２４】
通常、ＳＯＡ部の長さはＤＦＢレーザ部の例えば１／６程度で、ＳＯＡ部の組成とＤＦＢレーザ部の組成は同じである。但し、ＳＯＡ部には回折格子はない。ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザでは、制御端子数の増加を防ぐため、同一端子を用いてＤＦＢレーザ部及びＳＯＡ部を制御して、すなわち所望の電流配分になるようＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部の抵抗比を設計して、それぞれの電流注入を行っている。【００２５】
図４に示す構造のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザを用いることで、チャーピングの問題を解決できるとともに、ＳＯＡ部によって変調光出力を増幅することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２６】
【特許文献１】特開２０１３−２５８３３６号公報
【非特許文献】
【００２７】
【非特許文献１】藤澤剛、金澤慈、石井啓之、川口悦弘、布谷伸浩、大木明、高畑清人、伊賀龍三、狩野文良、大橋弘美、「次世代100GbEトランシーバ用モノリシック集積光源」電子情報通信学会  信学技報、2011年11月、OCS2011-68、OPE2011-106、LQE2011-10、pp.77-80
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
しかしながら、図２に示す構造に、図４に示すＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザを適用しようとする場合、従来の方法ではＡＰＣがうまく機能しないという課題がある。【００２９】
図５に、図２の構成にＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザを適用した構成を示す。図５は、図２の構成に、ＳＯＡ部５〜８がさらに加わった構成である。ここでＤＦＢレーザ部３０１とＳＯＡ部５、ＤＦＢレーザ部３０２とＳＯＡ部６、ＤＦＢレーザ部３０３とＳＯＡ部７、ＤＦＢレーザ部３０４とＳＯＡ部８は、それぞれ同一端子から駆動電流が供給されるようになっている。【００３０】
図５にある１〜４は、モニタ用の受光器部である。受光器部１〜４各ＤＦＢレーザ部の後方に出力される光強度のモニタを行い、光強度が下がったらＤＦＢレーザ部＋ＳＯＡ部（ＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部は同一端子で駆動される）の駆動電流を増加するようにフィードバックをかけ、光強度が上がったら駆動電流が減少するようにフィードバックをかけるよう、制御を行う。【００３１】
図６に、図３に示した構造に加えて、ＳＯＡ部の活性層９０４層、ガイド層９０５、および電極９０９が加わった、従来のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザの半導体チップの断面図を示す。ここで、活性層９０４は活性層５０４と、ガイド層９０５はガイド層５０５と同一組成である。【００３２】
このような構造では、受光器部５〜８はＤＦＢレーザのモニタしかしていない一方で、フィードバックはＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部の両方にかかる。従って、例えばＳＯＡ部が劣化して、ＳＯＡ部の増幅率が下がった場合、ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザの光出力強度が下がったことを受光器部５〜８で検出することができない。結果として、ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザの光出力強度が低下しているにもかかわらず、フィードバックをかけられないという課題がある。【００３３】
また、ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザの出力光に対して、図１に示す従来の光強度のモニタ方法を使用したとしても、ＤＦＢレーザ部の劣化とＳＯＡ部の劣化を切り分けることができないという課題がある。【００３４】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＳＯＡを備えた半導体レーザに対し、ＡＰＣのフィードバックを確立した光送信器及び光強度モニタ方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記の課題を解決するために、本発明は、光送信器であって、ＤＦＢレーザと、前記ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器と、前記ＥＡ変調器に接続されたＳＯＡと、を含む、ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢと、前記ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの前記ＳＯＡから出射された信号光をモニタする第１の受光器と、前記ＤＦＢレーザと前記ＳＯＡとに単一の制御端子によって接続され、前記第１の受光器で検出された光強度に応じて駆動電流を制御する駆動装置と、を備えたことを特徴とする。【００３６】
本発明の別の態様では、前記ＤＦＢレーザから出射された光を、前記ＳＯＡを介さずにモニタする第２の受光器をさらに備えたことを特徴とする。【００３７】
本発明の別の態様では、請求項２に記載の光送信器において、前記第２の受光器は、前記ＤＦＢレーザの前記ＥＡ変調器と接続された端面と対向する端面に接続するよう配置されたことを特徴とする。【００３８】
本発明の別の態様では、請求項２に記載の光送信器において、前記第２の受光器は、前記ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの前記ＤＦＢレーザと前記ＳＯＡとの間に配置されたことを特徴とする。【００３９】
本発明の別の態様では、前記ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢは、前記ＤＦＢレーザの発振波長がそれぞれ異なる複数のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢを含み、前記複数のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの各々の前記ＳＯＡから出射された複数の信号光を合波して波長多重光を出力する光合波器をさらに備えたことを特徴とする。【００４０】
本発明の別の態様では、ＤＦＢレーザと、前記ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器と、前記ＥＡ変調器に接続されたＳＯＡと、を含む、ＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢの光強度モニタ方法であって、前記ＳＯＡから出射された光をモニタする第１の光強度をモニタするステップと、前記ＤＦＢレーザから出射され光を、前記ＳＯＡを介さずにモニタする第２の光強度のモニタするステップと、前記第１の光強度と前記第２の光強度とを比較するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、ＳＯＡを備えた半導体レーザに対し、ＡＰＣのフィードバックを可能にする。また、半導体レーザとＳＯＡのどちらが劣化したか、切り分けることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＡＰＣを行うための従来の光強度のモニタ方法を示す図である。
【図２】１００ＧｂＥで使用される、従来の波長多重光送信器モジュールの構成を示す図である。
【図３】ＤＦＢレーザ部、ＥＡ変調器部および光合波器部が形成された従来の半導体チップの断面図である。
【図４】従来のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザの半導体チップの構造を示す図である。
【図５】図２の構成にＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザを適用した構成を示す図である。
【図６】従来のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザの半導体チップの断面図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態１に係る光送信器の構成を示す図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態１に係る光送信器の別の構成を示す図である。
【図８Ａ】図７Ａに示す本発明の実施形態１に係る光送信器の半導体チップの断面図である。
【図８Ｂ】図７Ｂに示す本発明の実施形態１に係る光送信器の半導体チップの断面図である。
【図９】本発明の実施形態２に係る光送信器の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る光送信器の半導体チップの断面図である。
【図１１】本発明の実施形態３に係る光送信器の構成を示す図である。
【図１２】図１１に示す本発明の実施形態３に係る光送信器の半導体チップの断面図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係る光送信器の別の構成を示す図である。
【図１４】図１３に示す本発明の実施形態３に係る光送信器の半導体チップの断面図である。
【図１５Ａ】本発明の実施形態４に係る波長多重光送信器の構成を示す図である。
【図１５Ｂ】本発明の実施形態４に係る波長多重光送信器の別の構成を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態５に係る波長多重光送信器の構成を示す図である。
【図１７】本発明の実施形態６に係る波長多重光送信器の構成を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態６に係る波長多重光送信器の別の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００４４】
（実施形態１）
図７Ａ、７Ｂ、図８Ａ、８Ｂに、本発明の実施形態４に係る光送信器の構成を示す。実施形態１は、受光器部４０４を、ＳＯＡ部４０３の出力端側前方に配置した単体のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザである。図８Ａ、８Ｂは、図７Ａ、７Ｂの半導体チップ３２４の断面図である。
【００４５】
尚、図７Ｂおよびその断面図である図８Ｂのように、本実施形態は、ＳＯＡ部４０３と受光器部４０４とを導波路４０６を介して接続した構成のように、受光器部４０４をＳＯＡ部４０３に隣接させなくてもかまわない。
【００４６】
受光器部４０４はＳＯＡ部４０３からの出力光の一部を電流に変えて受光するとともに、残りの出力光は導波路に導波する。受光器部４０４をＳＯＡ部４０３の前方に配置したことで、ＳＯＡ部４０３からの出力の結果をフィードバックすることができ、良好なＡＰＣが可能になる。
【００４７】
ここで受光器部４０４の受光層５１３は、ＤＦＢレーザ４０１の活性層５０４およびガイド層５０５、またはＳＯＡ部４０３の活性層９０４およびガイド層９０５と同じ層構造（活性層構造と呼ぶ）とすることもできる。また受光器部４０４の受光層５１３は、ＥＡ変調器部４０２の吸収層５０８と同じ層構造（ＥＡ構造と呼ぶ）とすることもできれば、導波路のコア層５１０と同じ構造（導波路構造と呼ぶ）とすることもできる。
【００４８】
本実施形態の受光器部４０４では、一般的な光強度（例えば０ｄＢｍ）に対して、活性層構造では３０ｍＡ、ＥＡ構造では１０ｍＡ、導波路構造では１ｍＡ程度の電流が得られる。すなわち、受光感度としては活性層構造＞ＥＡ構造＞導波路構造の順に小さくなる。反面、受光電流が多いということは光損失が増えることと等価である。従って、最終的に光ファイバ３２１に入力される光強度を強くしようと思えば、活性層構造＜ＥＡ構造＜導波路構造の順に優れており、通常、受光器部４０４には導波路構造を用いることが望ましい。
【００４９】
また受光器部の上部クラッド層５１４としては、ｐ−ＩｎＰクラッド層５０６と同じ組成とすることもできれば、ノンドープのＩｎＰ層５１１と同じ組成とすることができる。受光感度としてはｐ−ＩｎＰ＞ノンドープＩｎＰであるが、光ファイバに入力される光強度を強くしようと思えばｐ−ＩｎＰ＜ノンドープＩｎＰとなる。
【００５０】
尚、本実施形態の単体のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザとしては、図７Ａ、７Ｂに示すように受光器部４０４の出力端側に導波路４０５を設けても構わないし、出力光のスポットサイズを広げるスポットサイズ変換部を設けても構わない。
【００５１】
（実施形態２）
図９、１０に、本発明の実施形態２に係る波長多重光送信器の構成を示す。本実施形態では、実施形態１の光送信器に対して、第２の受光器部４０７をＤＦＢレーザ４０１の後方に配置した単体のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザである。図１０は、図９の半導体チップ３２４の断面図である。
【００５２】
第２の受光器部４０７をＤＦＢ半導体レーザ４０１の後方に置くことで、光ファイバ３２１に入力される光強度を低下させることなくＤＦＢ半導体レーザ４０１の出力光強度をモニタすることができる。これに対して、実施形態１でも配置されている第１の受光器部４０４は全体の出力光強度をモニタするので、両者で検出された光強度を比較することにより、第１の受光器部４０４で検出される光強度が低下した場合、その原因がＤＦＢレーザ部４０１とＳＯＡ部４０３のどちらか、または両方なのかを判定することができる。
【００５３】
尚、第２の受光器部４０７の受光層９１３、上部クラッド層９１４は、第１の受光器部４０４の受光層５１３、上部クラッド層５１４と同じ組成でもよければ、違っても構わない。例えば製造の容易さを考慮すれば、第２の受光器部４０７の上部クラッド層９１４は層５０６と同じｐ−ＩｎＰクラッド層、第１の受光器部４０４の上部クラッド層５１４はノンドープＩｎＰ層５１１と同じ組成にすることが望ましい。すなわち、第２の受光器部４０７の受光層９１３は、ＤＦＢレーザ４０１の活性層５０４およびガイド層５０５、またはＳＯＡ部４０３の活性層９０４およびガイド層９０５と同じ層構造である活性層構造とすることが望ましい。
【００５４】
（実施形態３）
図１１〜１４に、本発明の実施形態３に係る光送信器の構成を示す。図１１の構成は、実施形態１の光送信器に対して、第２の受光器部４０７をＤＦＢ半導体レーザ４０１とＳＯＡ部４０３との間に配置した単体のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザである。図１２、１４は、図１１、１３の半導体チップ３２４の断面図である。
【００５５】
第２の受光器部４０７をＤＦＢ半導体レーザ４０１とＳＯＡ部４０３との間に置くことで、ＤＦＢ半導体レーザ４０１の出力光強度をモニタすることができる。第１の受光器部４０４は全体の出力光強度をモニタするので、実施形態２と同様に、両者で検出された光強度を比較することにより、第１の受光器部４０４で検出される光強度が低下した場合、その原因がＤＦＢレーザ部４０１とＳＯＡ部４０３のどちらか、または両方なのかを判定することができる。但し、ＤＦＢレーザ４０１に印加する駆動電流を同一とした場合、第２の受光器部４０７を有する構成において光ファイバ３２１に入力される光強度が最も強くなるのは、図９に示す実施形態２の構成である。
【００５６】
尚、第２の受光器部４０７の受光層９１３、上部クラッド層９１４は、第１の受光器部４０４の受光層５１３、上部クラッド層５１４と同じ組成でもよければ、違っても構わない。例えば製造の容易さを考慮すれば、第２の受光器部４０７の上部クラッド層９１４は層５０６と同じｐ−ＩｎＰクラッド層、第１の受光器部４０４の上部クラッド層５１４はノンドープＩｎＰ層５１１と同じ組成にすることが望ましい。すなわち、第２の受光器部４０７の受光層９１３は、導波路のコア層５１０と同じ構造である導波路構造とすることが望ましい。
【００５７】
（実施形態４）
図１５Ａ、１５Ｂに、本発明の実施形態４に係る波長多重光送信器の構成を示す。実施形態４は、実施形態１のＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザを４つ集積してアレイ化し、４つのＳＯＡ集積ＥＡ−ＤＦＢレーザから出力された変調信号光をＭＭＩ光合波器３１３で合波し、１つに束ねた波長多重光として出力導波路３１４に出力する構成である。すなわち実施形態４は、図５の受光器部１〜４を、ＳＯＡ部５〜８の出力端側前方に配置した構造になっている。図１５Ａ、１５Ｂの各ｌａｎｅの構造は、図８Ａ、８Ｂに示すものと同じである。
【００５８】
受光器部１〜４はＳＯＡ部５〜８からの出力光の一部を電流に変えて受光するとともに、残りの出力光は導波路に導波する。受光器部１〜４をＳＯＡ部５〜８の前方に配置したことで、ＳＯＡ部５〜８からの出力の結果をフィードバックすることができ、良好なＡＰＣが可能になる。
【００５９】
ここで受光器部１〜４の受光層５１３は、ＤＦＢレーザの活性層５０４およびガイド層５０５、またはＳＯＡ部５〜８の活性層９０４およびガイド層９０５と同じ層構造（活性層構造と呼ぶ）とすることもできる。さらに受光器部１〜４の受光層５１３は、ＥＡ変調器部３０５〜３０８の吸収層５０８と同じ層構造（ＥＡ構造と呼ぶ）とすることもできれば、導波路３０９〜３１２、３１４および光合波器３１３のコア層５１０と同じ構造（導波路構造と呼ぶ）とすることもできる。
【００６０】
本実施形態の受光器部１〜４では、一般的な光強度（例えば０ｄＢｍ）に対して、活性層構造では３０ｍＡ、ＥＡ構造では１０ｍＡ、導波路構造では１ｍＡ程度の電流が得られる。すなわち、受光感度としては活性層構造＞ＥＡ構造＞導波路構造の順に小さくなる。反面、受光電流が多いということは光損失が増えることと等価である。従って、最終的に光ファイバ３２１に入力される光強度を強くしようと思えば、活性層構造＜ＥＡ構造＜導波路構造の順に優れており、通常、受光器部１〜４には導波路構造を用いることが望ましい。
【００６１】
また受光器部の上部クラッド層５１４としては、ｐ−ＩｎＰクラッド層５０６と同じ組成とすることもできれば、ノンドープのＩｎＰ層５１１と同じ組成とすることができる。受光感度としてはｐ−ＩｎＰ＞ノンドープＩｎＰであるが、光ファイバに入力される光強度を強くしようと思えばｐ−ＩｎＰ＜ノンドープＩｎＰとなる。
【００６２】
（実施形態５）
図１６に、本発明の実施形態５に係る波長多重光送信器の構成を示す。第２の受光器部１１〜１４の位置は、実施形態４の波長多重光送信器に対して、ＤＦＢレーザ３０１の後方に配置した波長多重光送信器である。図１６の各ｌａｎｅの構造は、図１０に示すものと同じである。
【００６３】
第２の受光器部１１〜１４をＤＦＢ半導体レーザ３０１〜３０４の後方に置くことで、光ファイバ３２１に入力される光強度を低下させることなくＤＦＢ半導体レーザ３０１〜３０４の出力光強度をモニタすることができる。これに対して、実施形態４でも配置されている第１の受光器部１〜４は全体の出力光強度をモニタするので、両者で検出された光強度を比較することにより、第１の受光器部１〜４で検出される光強度が低下した場合、その原因がＤＦＢレーザ部３０１〜３０４とＳＯＡ部５〜８のどちらか、または両方なのかを判定することができる。
【００６４】
尚、第２の受光器部１１〜１４の受光層９１３、上部クラッド層９１４は、第１の受光器部１〜４の受光層５１３、上部クラッド層５１４と同じ組成でもよければ、違っても構わない。例えば製造の容易さを考慮すれば、第２の受光器部１１〜１４の上部クラッド層９１４は層５０６と同じｐ−ＩｎＰクラッド層、第１の受光器部１〜４の上部クラッド層５１４はノンドープＩｎＰ層５１１と同じ組成にすることが望ましい。すなわち、第２の受光器部１１〜１４の受光層９１３は、ＤＦＢレーザ３０１〜３０４の活性層５０４およびガイド層５０５、またはＳＯＡ部５〜８の活性層９０４およびガイド層９０５と同じ層構造である活性層構造とすることが望ましい。
【００６５】
（実施形態６）
図１７、１８に、本発明の実施形態６に係る波長多重光送信器の構成を示す。図１７、１８の構成は、実施形態４の波長多重光送信器に対して、第２の受光器部１１〜１４をＤＦＢ半導体レーザ３０１〜３０４とＳＯＡ部５〜８との間にそれぞれ配置した構造になっている。図１７、１８の各ｌａｎｅの構造は、図１２、１４に示すものと同じである。
【００６６】
第２の受光器部１１〜１４をＤＦＢ半導体レーザ３０１〜３０４とＳＯＡ部５〜８との間に置くことで、光ファイバ３２１に入力される光強度を低下させることなくＤＦＢ半導体レーザ３０１〜３０４の出力光強度をモニタすることができる。これに対して、実施形態４でも配置されている第１の受光器部１〜４は全体の出力光強度をモニタするので、両者で検出された光強度を比較することにより、第１の受光器部１〜４で検出される光強度が低下した場合、その原因がＤＦＢレーザ部３０１〜３０４とＳＯＡ部５〜８のどちらか、または両方なのかを判定することができる。
【００６７】
尚、第２の受光器部１１〜１４の受光層９１３、上部クラッド層９１４は、第１の受光器部１〜４の受光層５１３、上部クラッド層５１４と同じ組成でもよければ、違っても構わない。例えば製造の容易さを考慮すれば、第２の受光器部１１〜１４の上部クラッド層９１４は層５０６と同じｐ−ＩｎＰクラッド層、第１の受光器部１〜４の上部クラッド層５１４はノンドープＩｎＰ層５１１と同じ組成にすることが望ましい。すなわち、第２の受光器部１１〜１４の受光層９１３は、導波路のコア層５１０と同じ構造である導波路構造とすることが望ましい。
【００６８】
尚、本発明では（ＳＯＡ集積）ＥＡ−ＤＦＢが４台、光合波器としてＭＭＩ型４対１光合波器の例を説明したが、（ＳＯＡ集積）ＥＡ−ＤＦＢの数、合波器の分岐数は上記に限定されない。つまり、（ＳＯＡ集積）ＥＡ−ＤＦＢの数は例えば２台、８台、１６台もしくはそれ以上でもよく、光合波器は２対１、８対１、１６対１でも構わない。また光合波器としてはＭＭＩ型に限定されず、方向性結合器、Ｙ分岐、マッハ・ツェンダ、誘電体多層膜フィルタ、アレイ導波路格子型、もしくはその組み合わせとすることもできる。
【００６９】
典型的には、各ｌａｎｅの波長は、
ｌａｎｅ０：１２９４．５３〜１２９６．５９ｎｍ
ｌａｎｅ１：１２９９．０２〜１３０１．０９ｎｍ
ｌａｎｅ２：１３０３．５４〜１３０５．６３ｎｍ
ｌａｎｅ３：１３０８．０９〜１３１０．１９ｎｍ
の範囲にあり、またＥＡ変調器部による変調レートは２５Ｇｂ／ｓもしくは２８Ｇｂ／ｓであるが、本発明は上記に限定されない。ＥＡ−ＤＦＢの台数が変化すれば、ｌａｎｅの数も波長間隔も変わるからである。
【００７０】
また通常は２５Ｇｂ／ｓ×４波長＝１００Ｇｂ／ｓで使用されるが、例えば５０Ｇｂ／ｓ×８波長＝４００Ｇｂ／ｓ、２５Ｇｂ／ｓ×１６波長＝４００Ｇｂ／ｓ、１０Ｇｂ／ｓ×１０波長＝１００Ｇｂ／ｓで使用することもできる。
【００７１】
さらに、ｌａｎｅ０〜３の順番に短い波長から設定した例を説明したが、ｌａｎｅの順番は波長とは無関係に任意に決定可能であり、上記説明に限定されない。
【００７２】
また上記ではＤＦＢレーザの長さ、ＥＡ変調器部の長さ、ＳＯＡ部の長さを各ｌａｎｅで同じとして説明したが、それぞれの長さは各ｌａｎｅで異なっていてもよい。
【００７３】
また上記ではＤＦＢレーザ、ＥＡ変調器部、ＳＯＡ部の組成を各ｌａｎｅで同じとして説明したが、各ｌａｎｅで組成が異なっていてもよい。
【００７４】
また上記ではＤＦＢレーザ、ＥＡ変調器部、ＳＯＡ部、導波路、光合波器のすべてが同一の半導体基板上に設けた例を説明したが、これに限定されない。例えばＤＦＢレーザ、ＥＡ変調器部、ＳＯＡ部を同じ半導体基板上の設け、導波路は光合波器をシリコン基板上の石英系導波路やシリコン導波路等で作ったりしてもよい。さらにはＤＦＢレーザ、ＥＡ変調器部、ＳＯＡ部が同一半導体基板上になく、それぞれが別の基板上にあってもよい。本発明で重要なのは、少なくとも１つはＳＯＡ部の出力端側に受光器部を設けることである。
【符号の説明】
【００７５】
１〜４、１１〜１４  受光器部
５〜８  ＳＯＡ部
１１５、１１７  レンズ
１１８  ファイバ
１１９  ミラー
１２０  受光器
３０１〜３０４  ＤＦＢレーザ
３０５〜３０８  ＥＡ変調器部
３０９〜３１２  入力導波路
３１３  光合波器
３１４  出力導波路
３１５  拡散光
３１６、３１９  レンズ
３１７  平行光
３１８  アイソレータ
３２０  収束光
３２１  ファイバ
３２２、３２４  半導体チップ
３２３  光送信器モジュール
４０１  ＤＦＢレーザ
４０２  ＥＡ変調器部
４０３  ＳＯＡ部
４０４、４０７  受光器部
４０５、４０６  導波路
５０１  ｎ電極
５０２  ｎ−ＩｎＰ基板
５０３  ｎ−ＩｎＰクラッド層
５０４  活性層
５０５  ガイド層
５０６  ｐ−ＩｎＰクラッド層
５０７、５０９、５１５  電極
５０８  吸収層
５１０  コア層
５１１  ノンドープＩｎＰ層
５１３  受光層
５１４  上部クラッド層
９０４  活性層
９０５  ガイド層
９０９  電極
９１３  受光層
９１４  上部クラッド層
９１５  電極
【図１】
2017135381.tif 000003
【図２】
2017135381.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017135381.tif 000007
【図６】
2017135381.tif 000008
【図７Ａ】
2017135381.tif 000009
【図７Ｂ】
2017135381.tif 000010
【図８Ａ】
2017135381.tif 000011
【図８Ｂ】
2017135381.tif 000012
【図９】
2017135381.tif 000013
【図１０】
2017135381.tif 000014
【図１１】
2017135381.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
2017135381.tif 000017
【図１４】
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【図１５Ａ】
2017135381.tif 000019
【図１５Ｂ】
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【図１６】
2017135381.tif 000021
【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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2017135381.tif 000026
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