(57)【要約】【課題】  小型化かつ低コスト化が可能であり、更に高速な波長動作を実現することができる光変調器を提供する。【解決手段】  光導波路型の第一のグレーティング領域２と、グレーティング領域２に光学的に接続された光導波路型の第二のグレーティング領域３と、グレーティング領域３に光学的に接続された光導波路型の光変調領域４とを同一基板６上に集積した光変調器であって、グレーティング領域２は複数の波長を有するＣＷ入力光１から特定の波長範囲である第一の波長範囲の入力光を反射し、かつ第一の波長範囲以外の入力光を透過する性質を有し、グレーティング領域３は第一の波長範囲とは異なる特定の波長範囲である第二の波長範囲の入力光を反射し、かつ第二の波長範囲以外の入力光を透過する性質を有し、光変調領域４はグレーティング領域２及び３を透過した、第一の波長範囲と第二の波長範囲の間の波長の光を符号化する構成とした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路型の第一のグレーティングと、前記第一のグレーティングに光学的に接続された光導波路型の第二のグレーティングと、前記第二のグレーティングに光学的に接続された光導波路型の光変調領域とを同一基板上に集積した光変調器であって、前記第一のグレーティングは複数の波長を有する入力光から特定の波長範囲である第一の波長範囲の入力光を反射し、かつ前記第一の波長範囲以外の入力光を透過する性質を有し、前記第二のグレーティングは前記第一の波長範囲とは異なる特定の波長範囲である第二の波長範囲の入力光を反射し、かつ前記第二の波長範囲以外の入力光を透過する性質を有し、前記光変調領域は前記第一及び第二のグレーティングを透過した、前記第一の波長範囲と前記第二の波長範囲の間の波長の光を符号化することを特徴とする光変調器。
【請求項２】
請求項１記載の光変調器において、前記第一及び第二のグレーティングは、前記第一及び第二のグレーティングに各々注入される電流の電流値によって、反射する光の波長の範囲を制御されることを特徴とする光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の波長の光を選択して符号化を行うことができる光変調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の通信量の大容量化に伴って、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ；ＷＤＭ）方式により多チャンネル化し、より多くの情報を光ファイバで伝達する技術の研究・開発が進んでいる。波長分割多重方式において光信号を生成するためには、多波長光源や広帯域光源などから一括して生成される多数の波長チャネルの光から、特定の波長の光を選択して符号化を行うことが重要となる。
【０００３】
多数の波長チャネルの光から、特定の波長の光を選択して符号化を行う従来の構成例を図３に示す。図３において、Ｎ個の波長λ1〜λNのＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｗａｖｅ）光（連続光ともいう）からなる入力光２１を波長可変バンドパス光フィルタ２２に入射させ、波長可変バンドパス光フィルタ２２によって波長λk（ｋは１≦ｋ≦Ｎの自然数）の一波長のみを透過させ、光変調器２３によって符号化することで、波長λkの一波長のみの出力信号光２４を得る。なお、符号化は光変調器２３に電気信号２５を印加して行う。
【０００４】
ここで、波長可変バンドパス光フィルタ２２としては、平面光波回路によって波長λ1〜λNのＣＷ光を波長ごとに分離するアレイ導波路格子フィルタ（例えば、非特許文献１参照）や、誘電体多層膜をコートした共振器、あるいは回折格子を回転させることにより、透過する光の中心波長を変化させることのできる機械式フィルタなどを用いることができる。
【０００５】
また、光変調器２３としては、半導体の電界吸収効果を用いた電界吸収型変調器（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；ＥＡＭ）や、電気光学効果を用いたマッハツェンダー干渉計型変調器（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；ＭＺＭ）などを用いることができる。なお、図３において、図面が煩雑になるのを避けるために直流バイアス回路などの電気的な接続の記載を一部省略している。
【０００６】
以上のような構成とすることで、多数の波長チャネルのＣＷ光からなる入力光２１から、特定の波長λkの光を選択して符号化を行うことができる。
【０００７】
【非特許文献１】柴田・菊池・東盛著、「半導体モノリシック集積型  64ch-WDM用チャネルセレクタ」、電子情報通信学会論文誌C、第J86-C巻、第10号、2003年10月、p.1047-1053
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の構成例においては、波長可変バンドパス光フィルタ２２と光変調器２３を別々のモジュールとして構成するために装置が大型になるという問題があった。また、部品点数が多いために高価であるという問題もあった。
【０００９】
このようなことから本発明は、小型化かつ低コスト化が可能であり、更に高速な波長動作を実現することができる光変調器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の請求項１に係る光変調器は、光導波路型の第一のグレーティングと、前記第一のグレーティングに光学的に接続された光導波路型の第二のグレーティングと、前記第二のグレーティングに光学的に接続された光導波路型の光変調領域とを同一基板上に集積した光変調器であって、前記第一のグレーティングは複数の波長を有する入力光から特定の波長範囲である第一の波長範囲の入力光を反射し、かつ前記第一の波長範囲以外の入力光を透過する性質を有し、前記第二のグレーティングは前記第一の波長範囲とは異なる特定の波長範囲である第二の波長範囲の入力光を反射し、かつ前記第二の波長範囲以外の入力光を透過する性質を有し、前記光変調領域は前記第一及び第二のグレーティングを透過した、前記第一の波長範囲と前記第二の波長範囲の間の波長の光を符号化することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係る光変調器は、請求項１記載の光変調器において、前記第一及び第二のグレーティングは、前記第一及び第二のグレーティングに各々注入される電流の電流値によって、反射する光の波長の範囲を制御されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
上述した本発明に係る光変調器によれば、特定の波長の光を選択するための第一及び第二のグレーティングと、選択された光を符号化する光変調領域とをモノリシックに集積化する構成であり、部品点数も削減されるため、装置の小型化かつ低コスト化が可能である。更に第一及び第二のグレーティングへ電流を注入し、この電流値を調整することで、第一及び第二のグレーティングの反射波長範囲を制御することができるため、高速な波長動作を実現することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の最良の実施形態は、電界吸収型の半導体光変調器に、互いに透過（又は反射）波長が異なるとともに電流注入によって透過（又は反射）波長が可変である、二つの光導波路型のグレーティングを集積し、二つのグレーティングの透過（又は反射）波長を制御して特定の波長の光のみを選択し、この選択した特定の波長の光を符号化するものであり、詳細は後述する実施例により説明する。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の一実施例の詳細について図面を用いて説明する。図１は本実施例による光変調器の上面図であり、図中、１はＮ個の波長λ1〜λNのＣＷ光からなる入力光、２は第一のグレーティング領域、３は第二のグレーティング領域、４は光変調領域、５は出力信号光、６は基板、７は第一の注入電流、８は第二の注入電流、９は電気信号、１０は第一のパッシブ領域、１１は第二のパッシブ領域である。
【００１５】
基板６はＩｎＰにより形成されており、この基板６上に、それぞれ光導波路型のグレーティング領域２、グレーティング領域３及び光変調領域４が光学的に接続された状態で集積されている。更に、グレーティング領域２とグレーティング領域３、及びグレーティング領域３と光変調領域４の間にはそれぞれパッシブ領域１０及び１１が設けられている。なお、図中分かりやすいようにグレーティング領域２，３および光変調領域４に斜線を施した。
【００１６】
また、図２は本実施例による光変調器の断面図であり、図中、１２は下部クラッド層、１３は第一のコア層、１４は第二のコア層、１５は上部クラッド層、１６は第一のグレーティング、１７は第二のグレーティング、１８は第一のグレーティング領域用電極、１９は第二のグレーティング領域用電極、２０は光変調領域用電極である。なお、図１と重複する部分については同じ符号を用い、説明は省略する。
【００１７】
本実施例においては、下部クラッド層１２及び上部クラッド層１５はＩｎＰ、コア層１３はＩｎＧａＡｓＰにより形成し、グレーティング領域２及び３におけるコア層１３と、上部クラッド層１５との界面に周期的な凹凸を設けることによって、グレーティング１６及び１７を形成した。更に、コア層１４としてＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸層を用いて光変調領域４が電界吸収型変調器となる構成とした。
【００１８】
なお、下部クラッド層１２、コア層１３及び１４、上部クラッド層１５は基板６上に順に積層されており、更にコア層１３とコア層１４はパッシブ領域１１に境界を有し、コア層１３はグレーティング領域２及び３側に、コア層１４は光変調領域４側にそれぞれ設けられている。
【００１９】
また、グレーティング領域２，３及び光変調領域４の上部クラッド層１５は、パッシブ領域１０及び１１の上部クラッド層１５より厚く、つまり、パッシブ領域１０及び１１に対して凸状となっている。この凸状となったグレーティング領域２，３及び光変調領域４の上部クラッド層１５上面にそれぞれ電極１８，１９及び２０を設ける。なお、パッシブ領域１０及び１１の上部クラッド層１５厚が薄いのは、上部クラッド層１５の最上層が電極１８，１９及び２０とのコンタクトをとるために導電性となっており、電極１８，１９及び２０から注入する電流が、導電性の層を通じて他の領域に影響を及ぼすことのないように、パッシブ領域１０及び１１の上部クラッド層１５の最上層を除去したためである。
【００２０】
次に、図１及び図２を用いて本実施例による光変調器の動作について述べる。グレーティング領域２及び３には、それぞれ光の伝搬方向にグレーティング１６及び１７による周期的な屈折率変化が生じている。ここで、グレーティング１６（又は１７）の屈折率変化の周期をΛ、導波路の等価屈折率をｎとすると、ブラッグ反射が生じる中心波長λbは、λb＝２ｎΛとなる。従って、等価屈折率ｎと周期Λを調整することにより、特定の波長範囲の光を反射し、その他の波長の光を透過するように設計することができる。なお、図１及び図２は、図面が煩雑になるのを避けるために直流バイアス回路などの電気的な接続の記載を一部省略している。
【００２１】
等価屈折率ｎと周期Λを調整し、例えばグレーティング領域２の反射波長範囲がλ1〜λj-1（ｊは１＜ｊ＜Ｎの自然数）、グレーティング領域３の反射波長範囲がλj+1〜λNとなるようにそれぞれ設計すると、グレーティング領域２及び３を透過する光の波長は、反射波長範囲λ1〜λj-1と反射波長範囲λj+1〜λNの間の波長λjのみとなる。従ってグレーティング領域２及び３を介して光変調領域４に到達する光は、波長λjの光のみであり、グレーティング領域２及び３により、Ｎ個の波長λ1〜λNを有するＣＷ入力光１から、波長λjの光のみを選択することができることがわかる。
【００２２】
なお、上記において反射波長範囲λ1〜λj-1と反射波長範囲λj+1〜λNの間の波長λjを選択する例を示したが、グレーティング領域２及び３の反射波長範囲を設計により調整することで、ＣＷ入力光１から波長λ1又はλNの光のみを選択することができることはいうまでもない。
【００２３】
更に、グレーティング領域２及び３に電極１８及び１９を介して注入電流７及び８をそれぞれ加えると、キャリア誘起屈折率変化によってグレーティング領域２及び３の等価屈折率ｎが変化する。例えば、注入電流７及び８を増加させると、等価屈折率ｎは減少し、上述したブラッグ反射が生じる中心波長λbも等価屈折率ｎに比例して短くなる。
【００２４】
即ち、注入電流７及び８を増減させることによって、グレーティング領域２及び３の中心波長λb、即ち反射波長範囲を変化させることができる。ここで、注入電流７及び８によって変化する反射波長範囲は、電流を注入していないときの反射波長範囲より短い波長範囲に限られるため、注入電流７及び８を注入しない状態において、グレーティング領域２及び３により波長λNの光を選択するように設計しておくと、注入電流７及び８の電流値を調整することにより、グレーティング領域２及び３の反射波長範囲を制御し、波長範囲λ1〜λNのＣＷ入力光１の中から任意の波長λkの光を選択することができる。
【００２５】
そして、電極２０を介して光変調領域４に符号化のための電気信号９を印加することで、グレーティング領域２及び３を介して光変調領域４に入射した波長λkの光の符号化を行うことができる。かくして、本実施例による光変調器を用いることにより、Ｎ個の波長チャネルのＣＷ入力光１から特定の波長λkの光を選択して符号化を行うことができる。
【００２６】
以上説明したように、本実施例における光変調器によれば、図１に示したように基板６上にモノリシックに集積化できるグレーティング領域２，３及び光変調領域４を用いているので、光変調器を小型化することが可能となり、更に部品点数の削減により低コスト化が図れる。また、グレーティング領域２及び３へ注入電流７及び８をそれぞれ注入することにより選択波長を変化させることができるため、高速な波長選択動作が可能となる。
【００２７】
なお、本実施例ではコア層１３としてＩｎＧａＡｓＰを用いる例を示したが、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸や、ＩｎＡｌＧａＡｓや、ＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸などで構成される他の公知のエピタキシャル構成であってもよい。また、コア層１４として、本実施例ではＩｎＡｌＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ多重量子井戸層を用いる例を示したが、ＩｎＧａＡｓＰや、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ多重量子井戸や、ＩｎＡｌＧａＡｓなどで構成される他の公知のエピタキシャル構成であってもよい。
【００２８】
また、光変調領域４として、本実施例では電界吸収型変調器を用いる例を示したが、マッハツェンダー干渉計型変調器等の他の公知の光変調器であってもよい。また、基板６の材料として、本実施例ではＩｎＰを用いる例を示したが、ＧａＡｓなどの他の材料であってもよい。
【００２９】
また、波長範囲λ1〜λNのＣＷ入力光１の中から選択する波長は一波長に限らず、例えば隣接する複数の波長を選択することも可能である。さらに、上述した実施例ではＣＷ光を入力して特定の波長を選択する例を示したが、これに限らず例えばパルス光などでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、特定の波長の光を選択して符号化を行うことができる光変調器に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による光変調器の一例を示す上面図である。
【図２】本発明による光変調器の一例を示す断面図である。
【図３】従来の光変調器の例を示す構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ＣＷ入力光
２，３  グレーティング領域
４  光変調領域
５，２４  出力信号光
６  基板
７，８  注入電流
９，２５  電気信号
１０，１１  パッシブ領域
１２  下部クラッド層
１３，１４  コア層
１５  上部クラッド層
１６，１７  グレーティング
１８，１９，２０  電極
２１  入力光
２２  波長可変バンドパス光フィルタ
２３  光変調器
【図１】
2006343370.tif 000003
【図２】
2006343370.tif 000004
【図３】
2006343370.tif 000005