(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレーザと、
入力側に前記レーザの出力が接続され、互いに吸収ピーク波長の異なる複数のＥＡ変調器と、
入力側に前記複数のＥＡ変調器の出力が接続され、出力側に導波路が接続された合波器と、
前記レーザまたは前記複数のＥＡ変調器の温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器の検出温度に応じて、前記複数のＥＡ変調器のうち動作させるＥＡ変調器を切り替える選択制御部と、
を備えることを特徴とする光半導体装置。
【請求項２】
前記複数のＥＡ変調器は、第１ＥＡ変調器と第２ＥＡ変調器を含み、
前記第２ＥＡ変調器は、前記第１ＥＡ変調器よりも、同じ温度での前記吸収ピーク波長が小さく、
前記選択制御部は、前記検出温度が予め定められた閾値よりも低いとき前記第１ＥＡ変調器を動作させ、前記検出温度が前記閾値よりも高いとき前記第２ＥＡ変調器を動作させることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項３】
前記選択制御部は、前記検出温度が第１温度範囲のとき前記第１ＥＡ変調器を動作させ、前記検出温度が第２温度範囲のとき前記第２ＥＡ変調器を動作させ、
前記第１温度範囲での前記第１ＥＡ変調器の前記吸収ピーク波長の変化する範囲は、前記第２温度範囲での前記第２ＥＡ変調器の前記吸収ピーク波長の変化する範囲と少なくとも一部が重複していることを特徴とする請求項２に記載の光半導体装置。
【請求項４】
前記選択制御部は、前記検出温度に応じて前記複数のＥＡ変調器の駆動電圧を切り替えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項５】
１つの前記レーザと、
前記レーザと前記複数のＥＡ変調器とを接続し、前記レーザの出力光を分波して前記複数のＥＡ変調器にそれぞれ入力させる分波器と、
を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項６】
互いに発振波長の異なる複数の前記レーザを備え、
前記複数のＥＡ変調器の入力側には、前記複数のレーザの出力がそれぞれ接続され、
前記選択制御部は、前記検出温度に応じて前記複数のレーザのうち動作させるレーザを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の光半導体装置。
【請求項７】
前記複数のレーザは、第１レーザと第２レーザを含み、
前記第２レーザは、前記第１レーザよりも同じ温度での前記発振波長が小さく、
前記選択制御部は、前記検出温度が予め定められた閾値よりも低いとき前記第１レーザを動作させ、前記検出温度が前記閾値よりも高いとき前記第２レーザを動作させることを特徴とする請求項６に記載の光半導体装置。
【請求項８】
前記選択制御部は、前記検出温度が第１温度範囲のとき前記第１レーザを動作させ、前記検出温度が第２温度範囲のとき前記第２レーザを動作させ、
前記第１温度範囲での前記第１レーザの前記発振波長の変化する範囲は、前記第２温度範囲での前記第２レーザの前記発振波長の変化する範囲と少なくとも一部が重複していることを特徴とする請求項７に記載の光半導体装置。
【請求項９】
前記選択制御部は、前記検出温度に応じて前記複数のレーザの駆動電流を切り替えることを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１０】
前記選択制御部は、
前記検出温度に応じて、前記複数のレーザのうち１つに駆動電流を供給して動作させるレーザ選択制御部と、
前記検出温度に応じて、前記複数のＥＡ変調器のうち１つに駆動電圧を供給して動作させるＥＡ選択制御部と、
を備えることを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１１】
前記複数のＥＡ変調器には、それぞれ駆動電圧が供給されることを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載の光半導体装置。
【請求項１２】
前記駆動電圧を出力する出力端子を有するＥＡドライバを備え、
前記ＥＡドライバの前記出力端子には、前記複数のＥＡ変調器が並列に接続されることを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置。
【請求項１３】
前記駆動電圧として正相信号と逆相信号を出力するＥＡドライバを備え、
前記複数のＥＡ変調器のうち第１ＥＡ変調器と第２ＥＡ変調器の一方には前記正相信号が印加され、
前記第１ＥＡ変調器と前記第２ＥＡ変調器の他方には前記逆相信号が印加されることを特徴とする請求項１１に記載の光半導体装置。
【請求項１４】
前記第１ＥＡ変調器と前記第２ＥＡ変調器の前記一方のｐ型電極に、前記正相信号が印加され、
前記第１ＥＡ変調器と前記第２ＥＡ変調器の前記他方のｎ型電極に、前記逆相信号が印加されることを特徴とする請求項１３に記載の光半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本開示は、光半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１には、半導体レーザ装置が開示されている。この半導体レーザ装置は、発振波長が異なる複数のＤＦＢレーザと、複数のＤＦＢレーザの出力を結合する合波器と、合波器から出力された光を変調するＥＡ変調器を備える。また、半導体レーザ装置は、温度を測定する温度検出器と、温度検出器により検出された温度に基づいて、複数のＤＦＢレーザのうち動作させるＤＦＢレーザを選択して切替えるレーザ選択制御部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開２０２０−１０９８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｅｄ  ｌａｓｅｒ）は、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザとＥＡ変調器（Ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）から構成される。ＤＦＢレーザの発振波長λＤＦＢとＥＡ変調器の吸収ピーク波長λＥＡの差は、離長量Δλと呼ばれる。離長量Δλは、一般に通信用ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）としての性能を左右する重要なパラメータである。ＥＭＬの主要な特性である光出力と消光比は、一般にΔλを介してトレードオフの関係にある。通常は光出力と消光比のバランスが最適となるように、Δλの値が決定される。【０００５】  ところが、一般に発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡでは温度依存性が大きく異なる。このため、装置の温度が変動すると、Δλが大きく変動する可能性がある。従って、光出力と消光比のバランスが崩れるおそれがある。【０００６】  特許文献１では、温度に応じて動作させるＬＤを切り替える。これにより、発振波長λＤＦＢを吸収ピーク波長λＥＡの大きな温度変化に追従させている。しかし、特許文献１では、発振波長λＤＦＢの取る値の範囲が広くなるおそれがある。このため、厳しい波長規格が要求される場合、特許文献１の半導体レーザ装置を採用できない可能性がある。【０００７】  本開示は、発振波長の変化する範囲を縮小できる光半導体装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本開示に係る光半導体装置は、少なくとも１つのレーザと、入力側に前記レーザの出力が接続され、互いに吸収ピーク波長の異なる複数のＥＡ変調器と、入力側に前記複数のＥＡ変調器の出力が接続され、出力側に導波路が接続された合波器と、前記レーザまたは前記複数のＥＡ変調器の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出器の検出温度に応じて、前記複数のＥＡ変調器のうち動作させるＥＡ変調器を切り替える選択制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】  本開示に係る光半導体装置では、温度に応じて、複数のＥＡ変調器のうち動作させるＥＡ変調器を切り替える。このため、発振波長の変化する範囲を縮小できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る光半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。
【図３】第１の比較例に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。
【図４】第２の比較例に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。
【図５】実施の形態１に係る光半導体装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】実施の形態１に係るルックアップテーブルを説明する図である。
【図７】実施の形態２に係る光半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。
【図９】実施の形態２に係る光半導体装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１０】実施の形態２に係るルックアップテーブルを説明する図である。
【図１１】実施の形態３に係る光半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】実施の形態４に係る光半導体装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２をＡ−Ａ直線で切断することで得られる断面図である。
【図１４】図１２をＢ−Ｂ直線で切断することで得られる断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  各実施の形態に係る光半導体装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１２】実施の形態１．  図１は、実施の形態１に係る光半導体装置１００の構成を示すブロック図である。光半導体装置１００は、光送信機である。光半導体装置１００は、アンクールドＥＭＬ光送信機とも呼ばれる。光半導体装置１００はＥＭＬを搭載している。ＥＭＬは、電界吸収型変調器付きＤＦＢレーザとも呼ばれる。
【００１３】  光半導体装置１００は、１つのレーザ２１と、入力側にレーザ２１の出力が接続された複数のＥＡ変調器４１、４２を備える。レーザ２１は、ＤＦＢレーザである。ＥＡ変調器４１、４２は、互いに吸収ピーク波長が異なる。図１では２つのＥＡ変調器４１、４２が示されているが、ＥＡ変調器は３つ以上設けられても良い。分波器３０は、レーザ２１と複数のＥＡ変調器４１、４２とを接続する。分波器３０は、レーザ２１の出力光を分波して複数のＥＡ変調器４１、４２にそれぞれ入力させる。合波器５０は、入力側に複数のＥＡ変調器４１、４２の出力が接続され、出力側に導波路が接続される。分波器３０および合波器５０として、例えばＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉ−Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を使用することができる。
【００１４】  半導体光集積装置１０では、レーザ２１、分波器３０、ＥＡ変調器４１、４２、合波器５０および導波路が、同一基板上にモノリシックに集積されている。温度検出器６０は、レーザ２１または複数のＥＡ変調器４１、４２の温度を検出する。温度検出器６０は、半導体光集積装置１０の温度を検出しても良く、レーザ２１および複数のＥＡ変調器４１、４２が形成された基板の温度を検出しても良い。
【００１５】  ＥＡ選択制御部６２は、温度検出器６０の検出温度Ｔｃに応じて、複数のＥＡ変調器４１、４２のうち動作させるＥＡ変調器を切り替える。ＥＡドライバ７０は外部からの信号８０に応じて、ＥＡ変調器４１、４２を変調させるための変調信号を出力する。ＥＡ選択制御部６２は、ＥＡドライバ７０から出力された変調信号を、検出温度Ｔｃに応じて複数のＥＡ変調器４１、４２のうち１つに出力する。
【００１６】  光半導体装置１００は、例えば温度検出器６０における検出温度Ｔｃ＝−４０〜＋９０℃が使用温度範囲である。ＥＡ選択制御部６２は、例えば検出温度Ｔｃが−４０〜＋２５℃のときＥＡ変調器４１が選択し、検出温度Ｔｃが＋２５〜＋９０℃のときＥＡ変調器４２が選択する。レーザ２１の発振波長λＤＦＢは、例えば＋２５℃で１３１０ｎｍとなるように設計されている。ＥＡ変調器４１の吸収ピーク波長λＥＡ１は、例えば＋２５℃で１２５８ｎｍとなるように設計されている。吸収ピーク波長は吸収端波長とも呼ばれる。ＥＡ変調器４２の吸収ピーク波長λＥＡ２は、例えば＋２５℃で１２３２ｎｍとなるように設計されている。
【００１７】  このように、ＥＡ変調器４２は、ＥＡ変調器４１よりも、同じ温度での吸収ピーク波長λＥＡが小さい。ＥＡ選択制御部６２は、検出温度Ｔｃが予め定められた閾値よりも低いとき、ＥＡ変調器４１を動作させ、検出温度Ｔｃが閾値よりも高いときＥＡ変調器４２を動作させる。ここで、ＥＡ変調器を動作させることは、そのＥＡ変調器に変調信号を出力することを指す。また、本実施の形態では検出温度Ｔｃの閾値は例えば＋２５℃である。
【００１８】  図２は、実施の形態１に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡは、例えば温度変化に対してそれぞれ０．１ｎｍ／℃、０．５ｎｍ／℃で変動する。このように、吸収ピーク波長λＥＡの温度に対する変動率は、発振波長λＤＦＢの変動率よりも大きい。
【００１９】  −４０〜＋２５℃において発振波長λＤＦＢは１３０３．５〜１３１０ｎｍの範囲で変動し、変動幅は６．５ｎｍとなる。また、−４０〜＋２５℃において吸収ピーク波長λＥＡ１は１２２５．５〜１２５８ｎｍの範囲で変動し、変動幅は３２．５ｎｍとなる。このとき、−４０〜＋２５℃において、発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡ１の差である離長量Δλ１は、５２〜７８ｎｍの範囲で変動し、変動幅は２６ｎｍとなる。
【００２０】  ＋２５〜＋９０℃では、λＤＦＢは１３１０〜１３１６．５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は６．５ｎｍとなる。また、＋２５〜＋９０℃において吸収ピーク波長λＥＡ２は１２３２〜１２６４．５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は３２．５ｎｍとなる。このとき、＋２５〜＋９０℃において、発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡ２の差である離長量Δλ２は、５２〜７８ｎｍの範囲で変動し、変動幅は２６ｎｍとなる。この結果、λＤＦＢは全温度範囲−４０〜＋９０℃において、１３０３．５〜１３１６．５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は１３ｎｍとなる。
【００２１】  図３は、第１の比較例に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。第１の比較例では、１つのＥＡ変調器が設けられ、発振波長λＤＦＢの異なる２つのレーザのうち動作するレーザが温度に応じて切り替えられる。ここでは、１つだけ実装されるＥＡ変調器の吸収ピーク波長λＥＡは２５℃で１２４５ｎｍに固定されるものとする。また、１つ目のレーザの発振波長λＤＦＢ１は、２５℃で１２９７ｎｍとなるように設計される。また、２つ目のレーザの発振波長λＤＦＢ２は、２５℃で１３２３ｎｍとなるように設計される。発振波長λＤＦＢ、吸収ピーク波長λＥＡは、温度変化に対してそれぞれ０．１ｎｍ／℃、０．５ｎｍ／℃で変動する。
【００２２】  第１の比較例において−４０〜２５℃では、発振波長λＤＦＢ１は１２９０．５〜１２９７ｎｍの範囲で変動し、変動幅は６．５ｎｍとなる。吸収ピーク波長λＥＡは１２１２．５〜１２４５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は３２．５ｎｍとなる。このとき、離長量Δλ１は５２〜７８ｎｍの範囲で変動し、変動幅は２６ｎｍとなる。
【００２３】  ＋２５〜＋９０℃では、発振波長λＤＦＢ２は１３２３〜１３２９．５ｎｍの範囲で変動し、変動幅６．５ｎｍとなる。吸収ピーク波長λＥＡは１２４５〜１２７７．５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は３２．５ｎｍとなる。離長量Δλ２は５２〜７８ｎｍの範囲で変動し、変動幅は２６ｎｍとなる。
【００２４】  第１の比較例では、全温度範囲−４０〜＋９０℃における離長量Δλの変動幅は２６ｎｍであり、本実施の形態と同じである。一方で、発振波長λＤＦＢの変動幅は３９ｎｍであり、本実施の形態の３倍である。吸収ピーク波長λＥＡは発振波長λＤＦＢに比べて温度変化が大きい。このため、吸収ピーク波長λＥＡの温度変化に追従させるようにレーザを切り替えると、発振波長λＤＦＢの変動幅が大きくなる。このように、動作させるレーザを切り替えて離長量Δλの変動幅を抑制する場合、発振波長λＤＦＢの変動幅が大きくなる。従って、特に厳しい波長規格が要求される場合に本実施の形態は有利である。
【００２５】  図４は、第２の比較例に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。第２の比較例では、レーザとＥＡ変調器が１つずつ設けられる。このとき、全温度範囲−４０〜＋９０℃における離長量Δλの変動幅は５２ｎｍであり、本実施の形態よりも大きい。また、発振波長λＤＦＢの変動幅は１３ｎｍであり、本実施の形態と同じである。
【００２６】  このように、離長量Δλの取り得る値の範囲は、本実施の形態および第１の比較例が狭い。また、発振波長λＤＦＢの取る値の範囲は、本実施の形態および第２の比較例が狭い。すなわち上記３つの形態の中では、本実施の形態が最善の構成と言える。
【００２７】  図５は、実施の形態１に係る光半導体装置１００の動作を説明するフローチャートである。図６は、実施の形態１に係るルックアップテーブルを説明する図である。図５、６を用いて、ＥＡ変調器を選択して動作させるアルゴリズムを説明する。
【００２８】  温度検出器６０は、例えば１０℃きざみで検出温度Ｔｃを出力するように設計されている。ＥＡ選択制御部６２は記憶部を有する。ＥＡ選択制御部６２は、離散的な検出温度Ｔｃと、選択するＥＡ変調器を対応付けたルックアップテーブルを記憶部に記憶している。ＥＡ選択制御部６２は、温度検出器６０から検出温度Ｔｃを読み込む（ステップ１）。ＥＡ選択制御部６２は、温度検出器６０から検出温度Ｔｃが伝えられると、ルックアップテーブルから検出温度Ｔｃに対応したＥＡ変調器を読みこむ（ステップ２）。図６に示されるルックアップテーブルにおいて、ＥＡ１はＥＡ変調器４１、ＥＡ２はＥＡ変調器４２を示す。次に、ＥＡ選択制御部６２は、検出温度Ｔｃに対応したＥＡ変調器を選択し、駆動する（ステップ３）。
【００２９】  ＥＡ選択制御部６２は、検出温度Ｔｃに応じてＥＡ変調器の駆動電圧を切り替えても良い。図６に示されるルックアップテーブルは、検出温度Ｔｃに対応する駆動電圧の情報を含む。このように、ＥＡ選択制御部６２は、検出温度Ｔｃに対応した駆動電圧を読み込み、ＥＡ変調器を読み込んだ駆動電圧で駆動させても良い。図６に示される例では、駆動電圧の絶対値は、検出温度Ｔｃが低いほど大きくなるように設定されている。ＥＡ変調器の選択とともに駆動電圧を細かく調整することで、温度による特性の変動を更に抑えることができる。
【００３０】  このように本実施の形態では、複数のＥＡ変調器を切り替えることで、吸収ピーク波長λＥＡに比べて温度変化が小さい発振波長λＤＦＢの温度変化に、吸収ピーク波長λＥＡの温度変化を追従させる。このため、複数のレーザを切り替える第１の比較例に比べて、発振波長λＤＦＢの変化する範囲を縮小できる。従って、厳しい波長規格が要求される場合にも、光半導体装置１００の使用が可能となる。
【００３１】  また本実施の形態では、温度変化に対して、発振波長λＤＦＢの変動幅を抑制しつつ、離長量Δλの変動幅を抑制できる。このため、屋外で用いられる半導体レーザに要求される−４０〜＋９０℃の広い温度範囲でのアンクールド動作を実現できる。
【００３２】  また本実施の形態では、ＥＡ選択制御部６２は、検出温度Ｔｃが第１温度範囲のときＥＡ変調器４１を動作させ、検出温度Ｔｃが第２温度範囲のときＥＡ変調器４２を動作させる。図２に示される例では第１温度範囲は−４０〜＋２５℃であり、第２温度範囲は＋２５〜＋９０℃である。このとき、第１温度範囲でのＥＡ変調器４１の吸収ピーク波長λＥＡ１の変化する範囲は、第２温度範囲でのＥＡ変調器４２の吸収ピーク波長λＥＡ２の変化する範囲と少なくとも一部が重複している。これにより、離長量Δλの変動幅をさらに小さくできる。第１温度範囲での吸収ピーク波長λＥＡ１の変化する範囲と、第２温度範囲での吸収ピーク波長λＥＡ２の変化する範囲は、例えば第２の比較例よりも離長量Δλの変動幅が小さくなるように設定されても良い。
【００３３】  本実施の形態では同一基板上に２つのＥＡ変調器を集積する例を示したが、同一基板上に吸収ピーク波長λＥＡの異なる３つ以上のＥＡ変調器を集積し、温度によっていずれか１つを選択しても良い。これにより、各ＥＡ変調器がカバーすべき温度範囲が狭くなる。このため、全温度範囲−４０〜＋９０℃における離長量Δλの変動幅を更に小さくすることが可能である。また、ＥＡ変調器を３つ以上設けることで、ＥＡ変調器が２つの場合と同等の離長量Δλの変動幅で、更に大きな温度範囲でアンクールド動作させることが可能となる。
【００３４】  上述した変形は、以下の実施の形態に係る光半導体装置について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る光半導体装置については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００３５】実施の形態２．  図７は、実施の形態２に係る光半導体装置２００の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る光半導体装置２００で、互いに発振波長λＤＦＢの異なる複数のレーザ２１、２２を備える点が光半導体装置１００と異なる。複数のＥＡ変調器４１、４２の入力側には、複数のレーザ２１、２２の出力がそれぞれ接続される。半導体光集積装置１０には、２つのレーザ２１、２２が集積されている。
【００３６】  また光半導体装置２００は選択制御部として、レーザ選択制御部６４とＥＡ選択制御部６２を備える。レーザ選択制御部６４は、検出温度Ｔｃに応じて複数のレーザ２１、２２のうち１つに駆動電流を供給して動作させる。ＥＡ選択制御部６２は、検出温度Ｔｃに応じて複数のＥＡ変調器４１、４２のうち１つに駆動電圧を供給して動作させる。このようにして選択制御部は、検出温度Ｔｃに応じて、複数のレーザ２１、２２のうち動作させるレーザを切り替え、複数のＥＡ変調器のうち動作させるＥＡ変調器を切り替える。他の構成は実施の形態１の構成と同じである。
【００３７】  図８は、実施の形態２に係る発振波長λＤＦＢと吸収ピーク波長λＥＡの変化の様子を表した図である。光半導体装置２００は、例えば温度検出器６０における検出温度Ｔｃ＝−４０〜＋９０℃が使用温度範囲である。ＥＡ選択制御部６２およびレーザ選択制御部６４の動作により、検出温度Ｔｃが−４０〜＋２５℃の場合はレーザ２１とＥＡ変調器４１が選択され、＋２５〜＋９０℃の場合はレーザ２２とＥＡ変調器４２が選択される。
【００３８】  レーザ２１の発振波長λＤＦＢ１は、担当する温度範囲−４５〜＋２５℃の中心温度である−７．５℃で１３１０ｎｍとなるように設計されている。レーザ２２の発振波長λＤＦＢ２は、担当する温度範囲＋２５〜＋９０℃の中心温度である＋５７．５℃で１３１０ｎｍとなるように設計されている。ＥＡ変調器４１の吸収ピーク波長λＥＡ１は、担当する温度範囲−４５〜＋２５℃の中心温度である−７．５℃で１２４５ｎｍとなるように設計されている。ＥＡ変調器４２の吸収ピーク波長λＥＡ２は、担当する温度範囲＋２５〜＋９０℃の中心温度である＋５７．５℃で１２４５ｎｍとなるように設計されている。
【００３９】  レーザ２２は、レーザ２１よりも同じ温度での発振波長λＤＦＢが小さい。レーザ選択制御部６４は、検出温度Ｔｃが予め定められた閾値よりも低いときレーザ２１を動作させ、検出温度Ｔｃが閾値よりも高いときレーザ２２を動作させる。閾値は例えば＋２５℃である。
【００４０】  発振波長λＤＦＢ、吸収ピーク波長λＥＡは、例えば温度変化に対してそれぞれ０．１ｎｍ／℃、０．５ｎｍ／℃でそれぞれ変動する。−４０〜＋２５℃において発振波長λＤＦＢ１は１３０６．７５〜１３１３．２５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は６．５ｎｍとなる。吸収ピーク波長λＥＡ１は１２２８．７５〜１２６１．２５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は３２．５ｎｍとなる。離長量Δλ１は５２〜７８ｎｍの範囲で変動し、変動幅は２６ｎｍとなる。
【００４１】  ＋２５〜＋９０℃では、発振波長λＤＦＢ２は１３０６．７５〜１３１３．２５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は６．５ｎｍとなる。吸収ピーク波長λＥＡ２は１２２８．７５〜１２６１．２５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は３２．５ｎｍとなる。離長量Δλ２は５２〜７８ｎｍの範囲で変動し、変動幅は２６ｎｍとなる。
【００４２】  全温度範囲−４０〜＋９０℃における発振波長λＤＦＢは１３０６．７５〜１３１３．２５ｎｍの範囲で変動し、変動幅は６．５ｎｍとなる。従って、本実施の形態では発振波長λＤＦＢの変動幅を実施の形態１の半分に抑えられる。また、離長量Δλの変動幅は実施の形態１と同じである。
【００４３】  図９は、実施の形態２に係る光半導体装置２００の動作を説明するフローチャートである。図１０は、実施の形態２に係るルックアップテーブルを説明する図である。図９、１０を用いて、レーザ、ＥＡ変調器を選択して動作させるアルゴリズムを示す。ＥＡ選択制御部６２とレーザ選択制御部６４は、図１０に示すような離散的な検出温度Ｔｃと選択するレーザおよびＥＡ変調器を対応付けたルックアップテーブルをそれぞれ記憶している。
【００４４】  ＥＡ選択制御部６２とレーザ選択制御部６４は検出温度Ｔｃを読み込む（ステップ２１）。次にＥＡ選択制御部６２とレーザ選択制御部６４は、ルックアップテーブルから検出温度Ｔｃに対応したＤＦＢレーザとＥＡ変調器を読み込む（ステップ２２）。なお、図１０に示されるルックアップテーブルにおいて、ＬＤ１はレーザ２１、ＬＤ２はレーザ２２、ＥＡ１はＥＡ変調器４１、ＥＡ２はＥＡ変調器４２を示す。次に、ＥＡ選択制御部６２とレーザ選択制御部６４は、それぞれ検出温度Ｔｃに対応したレーザおよびＥＡ変調器を選択し、駆動する（ステップ２３）。
【００４５】  レーザ選択制御部６４は、検出温度Ｔｃに応じてレーザの駆動電流を切り替えても良い。ＥＡ変調器４１は検出温度Ｔｃに応じてＥＡ変調器の駆動電圧を切り替えても良い。図１０に示されるルックアップテーブルは、検出温度Ｔｃに対応するレーザの駆動電流およびＥＡ変調器の駆動電圧の情報を含む。このように、レーザ選択制御部６４は、検出温度Ｔｃに対応した駆動電流を読み込み、レーザを読み込んだ駆動電流で駆動させても良い。また、ＥＡ選択制御部６２は、検出温度Ｔｃに対応した駆動電圧を読み込み、ＥＡ変調器を読み込んだ駆動電圧で駆動させても良い。図１０に示される例では、駆動電流は検出温度Ｔｃが高いほど大きくなるように設定されている。また、駆動電圧の絶対値は、検出温度Ｔｃが低いほど大きくなるように設定されている。レーザ、ＥＡ変調器を選択するとともに駆動電流またはＥＡ駆動電圧も細かく調整することで、温度による特性の変動を更に抑えることができる。
【００４６】  このように本実施の形態では、複数のレーザ２１、２２が設けられることで、発振波長λＤＦＢの変動幅を実施の形態１よりも小さくできる。従って、厳しい波長規格が要求される場合にも、光半導体装置２００の使用が可能となる。
【００４７】  また本実施の形態では、レーザ選択制御部６４は、検出温度Ｔｃが第１温度範囲のときレーザ２１を動作させ、検出温度Ｔｃが第２温度範囲のときレーザ２２を動作させる。図８に示される例では第１温度範囲は−４０〜＋２５℃であり、第２温度範囲は＋２５〜９０℃である。このとき、第１温度範囲でのレーザ２１の発振波長λＤＦＢ１の変化する範囲は、第２温度範囲でのレーザ２２の発振波長λＤＦＢ２の変化する範囲と少なくとも一部が重複している。これにより、全温度範囲での発振波長λＤＦＢの変動幅を実施の形態１よりも縮小できる。
【００４８】  以上では、同一基板上に２つのレーザと２つのＥＡ変調器を集積する例を示した。これに限らず、同一基板上に、発振波長λＤＦＢの異なる３つ以上のレーザと、吸収ピーク波長λＥＡの異なる３つ以上のＥＡ変調器を集積し、温度によって何れか１つのレーザおよび何れか１つのＥＡ変調器を選択しても良い。これにより、各レーザおよび各ＥＡ変調器がカバーすべき温度範囲が狭くなる。このため、全温度範囲−４０〜＋９０℃における離長量Δλの変動幅を更に小さくすることできる。また、レーザまたはＥＡ変調器を３つ以上設けることで、レーザおよびＥＡ変調器が２つの場合と同等の離長量Δλの変動幅で、更に大きな温度範囲でアンクールド動作させることが可能となる。
【００４９】  また、ＥＡ変調器４１、４２を切り替える温度と、レーザ２１、２２を切り替える温度は異なっても良い。
【００５０】実施の形態３．  図１１は、実施の形態３に係る光半導体装置３００の構成を示すブロック図である。光半導体装置３００は、複数のＥＡ変調器４１、４２と複数のレーザ２１、２２を備える。また、本実施の形態ではＥＡ選択制御部６２が設けられない。複数のＥＡ変調器４１、４２には、ＥＡドライバ７０からそれぞれ駆動電圧が供給される。ＥＡドライバ７０は、駆動電圧を出力する出力端子７１を有する。ＥＡドライバ７０の出力端子７１には、複数のＥＡ変調器４１、４２が並列に接続される。他の構成は実施の形態２の構成と同様である。
【００５１】  光半導体装置３００において、検出温度Ｔｃに関わらずＥＡ変調器４１、４２には絶えずＥＡドライバの駆動電圧が供給される。しかし、後方のレーザからの光入力がなければＥＡ変調器から光信号は出力されない。このため、レーザ選択制御部６４によりレーザ２１が選択された場合は、ＥＡ変調器４１からのみ光信号が出力される。同様に、レーザ選択制御部６４によりレーザ２２が選択された場合は、ＥＡ変調器４２からのみ光信号が出力される。このように本実施の形態の選択制御部は、動作させるレーザを切り替えることで、間接的に動作させるＥＡ変調器を切り替える。
【００５２】  本実施の形態ではＥＡ選択制御部６２が設けられない。このため、実施の形態２と比較して安価な構成でＥＡ変調器の切り替えが可能となる。ただし、１つのＥＡドライバ７０の出力端子７１に２つのＥＡ変調器４１、４２が並列接続されているため、容量が大きくなる。このため、実施の形態２よりも変調帯域が劣る可能性がある。
【００５３】実施の形態４．  図１２は、実施の形態４に係る光半導体装置４００の構成を示すブロック図である。実施の形態１〜３では、ＥＡドライバ７０の差動出力端子の正相、逆相成分のうち、片方のみを利用している。これに対し本実施の形態では、もう一方の成分も利用する点が実施の形態３と異なる。
【００５４】  ＥＡドライバ７０は、駆動電圧として正相信号と逆相信号を出力する。例えば正相信号は出力端子７１から出力され、逆相信号は出力端子７２から出力される。複数のＥＡ変調器４１、４２の一方には正相信号が印加され、他方には逆相信号が印加される。本実施の形態では一例として、ＥＡ変調器４１に正相信号が入力され、ＥＡ変調器４２に逆相信号が入力される。このとき、ＥＡ変調器４１、４２の極性が同一である場合、選択するＥＡ変調器によって出力される光信号の１と０が反転してしまう。このため、予めＥＡ変調器４１とＥＡ変調器４２の極性は反転しておくと良い。
【００５５】  本実施の形態の半導体光集積装置１０では、ＥＡ変調器４１のｐ型電極パッド４１ｐおよびｎ型電極パッド４１ｎ、ＥＡ変調器４２のｐ型電極パッド４２ｐおよびｎ型電極パッド４２ｎがチップ表面に設けられる。正相出力端子である出力端子７１はｐ型電極パッド４１ｐに接続される。また、逆相出力端子である出力端子７２はｎ型電極パッド４２ｎに接続される。これにより、ＥＡ変調器４１のｐ型電極パッド４１ｐに正相信号が印加され、ＥＡ変調器４２のｎ型電極パッド４２ｎに逆相信号が印加される。従って、ＥＡ変調器４１、４２から同じ光信号が出力される。
【００５６】  図１３は、図１２をＡ−Ａ直線で切断することで得られる断面図である。図１４は、図１２をＢ−Ｂ直線で切断することで得られる断面図である。ＥＡ変調器４１、４２の各々は、半絶縁性ＩｎＰ基板１１と、半絶縁性ＩｎＰ基板１１上に順番に積層したｎ型ＩｎＰクラッド層１２と、光吸収層１３、ｐ型ＩｎＰクラッド層１４を有する。ＥＡ変調器４１、４２は、チップ表面から半絶縁性ＩｎＰ基板１１まで達する溝１５によって電気的に分離されている。
【００５７】  ｎ型ＩｎＰクラッド層１２の上面および光吸収層１３とｐ型ＩｎＰクラッド層１４の側面は、保護絶縁膜１６で覆われる。保護絶縁膜１６の開口部は、ｎ型ＩｎＰクラッド層１２とｐ型ＩｎＰクラッド層１４を露出させる。チップ表面には、ｐ型電極パッド４１ｐ、４２ｐ、ｎ型電極パッド４１ｎ、４２ｎが形成されている。ｐ型電極パッド４１ｐ、４２ｐは、保護絶縁膜１６の開口部を通してｐ型ＩｎＰクラッド層１４と接続される。ｎ型電極パッド４１ｎ、４２ｎは、保護絶縁膜１６の開口部を通しｎ型ＩｎＰクラッド層１２と接続される。このようにして同一チップ内で極性の異なる２つのＥＡ変調器４１、４２を構成することができる。
【００５８】  本実施の形態では、ＥＡドライバ７０の各出力端子７１、７２に接続されるＥＡ変調器は１つだけである。このため、実施の形態３のような変調帯域の劣化を抑制できる。
【００５９】  各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いても良い。
【符号の説明】
【００６０】  １０  半導体光集積装置、１１  半絶縁性ＩｎＰ基板、１２  ｎ型ＩｎＰクラッド層、１３  光吸収層、１４  ｐ型ＩｎＰクラッド層、１５  溝、２１、２２  レーザ、３０  分波器、４１  ＥＡ変調器、４１ｎ  ｎ型電極パッド、４１ｐ  ｐ型電極パッド、４２  ＥＡ変調器、４２ｎ  ｎ型電極パッド、４２ｐ  ｐ型電極パッド、５０  合波器、６０  温度検出器、６２  ＥＡ選択制御部、６４  レーザ選択制御部、７０  ＥＡドライバ、７１、７２  出力端子、８０  信号、１００  光半導体装置、１６  保護絶縁膜、２００、３００、４００  光半導体装置
【要約】  本開示に係る光半導体装置（１００）は、少なくとも１つのレーザ（２１）と、入力側にレーザ（２１）の出力が接続され、互いに吸収ピーク波長の異なる複数のＥＡ変調器（４１、４２）と、入力側に複数のＥＡ変調器（４１、４２）の出力が接続され、出力側に導波路が接続された合波器（５０）と、レーザ（２１）または複数のＥＡ変調器（４１、４２）の温度を検出する温度検出器（６０）と、温度検出器（６０）の検出温度に応じて、複数のＥＡ変調器（４１、４２）のうち動作させるＥＡ変調器を切り替える選択制御部（６２）と、を備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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