(57)【要約】【課題】  吸収電流による調芯を高精度かつ容易に行えるようにする。【解決手段】  光導波路層１３に電界を印加して光吸収係数を変化させることにより光を強度変調する電気吸収型光変調素子において、光導波路層１３上のｐ型クラッド層（上部クラッド層）１２を光の進行方向において両端部１２ａ，１２ｂと中間部１２ｃの３つの部分に分割し、それら分割された各部分に互いに独立した電極１５ａ〜１５ｃを形成する。吸収電流調芯において調芯する光部品と対向する端部側に位置する電極１５ａ（または１５ｂ）に電圧を印加する。これにより、精度良く、光導波路層１３の端面に光を集束させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光導波路層に電界を印加して光吸収係数を変化させることにより光を強度変調する電気吸収型光変調素子において、
上記光導波路層上の上部クラッド層が光の進行方向において両端部と中間部の３つの部分に分割され、
それら分割された各部分に互いに独立した電極が形成されていることを特徴とする電気吸収型光変調素子。
【請求項２】
請求項１記載の電気吸収型光変調素子において、
上記中間部が光の進行方向において複数の部分に分割され、
それら分割された各部分に互いに独立した電極が形成されていることを特徴とする電気吸収型光変調素子。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電気吸収型光変調素子と光部品とを調芯する方法であって、
上記光部品から光を出射させ、その光が上記光導波路層で吸収されることにより発生する吸収電流を測定し、その吸収電流がピーク値となる位置に調芯する方法において、
上記光導波路層に電界を印加し、かつ吸収電流を測定する電極に、上記光部品と対向する端部側に位置する電極を用いることを特徴とする電気吸収型光変調素子と光部品の調芯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電気吸収型光変調素子に関し、特に光接続される光ファイバ等の相手方光部品との調芯を高精度かつ容易に行うことができるようにした電気吸収型光変調素子及びその調芯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気吸収型光変調素子は光導波路層に電界を印加して光吸収係数を変化させることにより光を強度変調するもので、例えば図２に示したような構造を有するものとされる。
図２中、１１はｎ型クラッド層、１２はｐ型クラッド層を示し、１３はそれらｎ型クラッド層１１とｐ型クラッド層１２に挟まれた光導波路層を示す。また、１４，１５はそれぞれ電極を示す。光導波路層１３は光を吸収して変調する変調層を構成している。
上記のような構造を有する電気吸収型光変調素子は例えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系の化合物半導体を用いて作製され、ｎ型クラッド層１１は例えばｎ−ＩｎＰ基板上にｎ−ＩｎＰ層がバッファ層として形成された構成とされ、光導波路層１３はＩｎＧａＡｓＰ層よりなり、ｐ型クラッド層１２はｐ−ＩｎＰ層よりなるものとされる。
【０００３】
各層はｎ−ＩｎＰ基板上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）などにより、順次成膜積層されて形成され、必要に応じてパイルアップを防止するパイルアップ防止層がＩｎＧａＡｓＰ層上に形成され、また必要に応じてＩｎＧａＡｓＰコンタクト層がｐ−ＩｎＰ層上に形成される。
光導波路層１３及び光導波路層１３上に位置して上部クラッド層をなすｐ型クラッド層１２は用途に応じてエッチングされ、所定の幅を有するストライプ状パターンをなすものとされる。なお、電極１４はｎ型クラッド層１１の下面に、つまりｎ−ＩｎＰ基板の下面に全面にわたって形成され、電極１５はｐ型クラッド層１２上に（ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層がある場合にはＩｎＧａＡｓＰコンタクト層上に）、その全長にわたって形成される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
光導波路層１３にはその端面から光が入射され、入射された光は光導波路層１３を伝播して他端面から出射される。この際、光導波路層１３は変調層として動作し、即ち電極１４，１５間に変調電圧を印加し、光導波路層１３に電界を印加することにより光導波路層１３の光吸収係数が変化し、光導波路層１３を伝播する光は強度変調される。なお、吸収された光は電流に変換され、その光吸収により発生する電流に起因して光導波路層１３は発熱する。
ところで、このような電気吸収型光変調素子における光ファイバやレンズといった接続すべき相手方光部品との調芯方法（位置決め方法）の一つとして、吸収電流を用いる方法がある。この方法は接続すべき相手方光部品から光を出射させ、電気吸収型光変調素子の電極１４，１５間に電圧を印加して、電極１４，１５間に流れる吸収電流を測定しながら調芯を行うもので、吸収電流がピーク値を示す位置を探索して、その位置に調芯するものである。
【０００５】
一方、このような電気吸収型光変調素子と光ファイバとの調芯を高精度に行うことを目的とした構成が特許文献２に記載されている。
この特許文献２に記載されている構成は吸収層（変調層）に隣接して活性層を積層形成し、この活性層から発光される光を利用して位置決めを行うもので、光強度が強い光を利用して光ファイバの位置決めが実現でき、その点で光変調素子に対して光ファイバを高精度に位置決めすることができるものとなっている。
【特許文献１】特開２００２−１２２８３３号公報
【特許文献２】特許第２７５１８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、特許文献２に記載されている構成では活性層を具備し、活性層での発光動作を行わせることにより、光強度が強い光を用いて調芯を高精度に行うことを可能としているが、活性層を形成する分、結晶成長の工程が増え、工数がかかるものとなっていた。また、光変調時には用いない活性層が変調層に隣接して存在していることから、例えば挿入損失の増大や入射光の波面の乱れなどによる変調特性の劣化が生じうるものとなっていた。
これに対し、吸収電流による調芯は上記のような活性層は不要であり、活性層が存在することによる問題は発生しないが、調芯精度及び作業性の点で問題があるものとなっていた。図３はこの様子を示したものであり、図３中、１６は電気吸収型光変調素子の素子端面を示し、１７は光導波路層１３に対する理想的な光入射の経路を示し、１８は光導波路層１３に対する理想的ではない光入射の経路の一例を示す。
【０００７】
この図３から明らかなように、素子端面１６に位置する光導波路層１３の端面に入射光が集束されておらず、経路１８で示したように入射光が素子端面１６に対して斜入射した場合であっても、入射光は光導波路層１３によって吸収されてしまい、つまり理想的ではない光入射でも吸収電流はピークとなってしまう。
従って、光導波路層１３の端面に光を集束させているか否かの確認が難しく、経路１８で示したような誤った状態で調芯してしまう虞れがあった。
この発明の目的は上述した問題に鑑み、活性層といった本来の機能として不要なものを用いることなく、吸収電流による調芯を高精度かつ容易に行えるようにした電気吸収型光変調素子を提供することにあり、さらにその調芯方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明によれば、光導波路層に電界を印加して光吸収係数を変化させることにより光を強度変調する電気吸収型光変調素子は、光導波路層上の上部クラッド層が光の進行方向において両端部と中間部の３つの部分に分割され、それら分割された各部分に互いに独立した電極が形成されているものとされる。
請求項２の発明では請求項１の発明において、上記中間部が光の進行方向において複数の部分に分割され、それら分割された各部分に互いに独立した電極が形成されているものとされる。
【０００９】
請求項３の発明によれば、請求項１又は２記載の電気吸収型光変調素子と光部品とを調芯する方法であって、光部品から光を出射させ、その光が光導波路層で吸収されることにより発生する吸収電流を測定し、その吸収電流がピーク値となる位置に調芯する方法において、光導波路層に電界を印加し、かつ吸収電流を測定する電極に、光部品と対向する端部側に位置する電極を用いるものとされる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、接続すべき相手方光部品から光を出射させ、その光が光導波路層（変調層）で吸収されることにより発生する吸収電流を測定し、その吸収電流がピーク値となる位置に調芯する吸収電流調芯において、光部品と対向する端部側に位置する電極を電圧印加及び吸収電流測定に使用することにより、精度良く、かつ容易に調芯を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１はこの発明による電気吸収型光変調素子の一実施例を示したものであり、図２に示した従来の電気吸収型光変調素子と対応する部分には同一符号を付してある。
この例では光導波路層１３上に上部クラッド層として位置するｐ型クラッド層１２が光の進行方向において両端部１２ａ，１２ｂと中間部１２ｃの３つの部分に分割されているものとされ、それら分割されてなる両端部１２ａ，１２ｂ及び中間部１２ｃの各部分に互いに独立した電極１５ａ〜１５ｃが形成されているものとされる。
両端部１２ａ，１２ｂと中間部１２ｃとの間にはそれぞれ所定の間隙２１が設けられており、これら間隙２１には埋め込み材２２が充填されている。なお、図１中、２３は各電極１５ａ〜１５ｃにボンディングされたワイヤ（リード線）を示す。電極１４側のワイヤの図示は省略している。
【００１２】
上記のような構造を有する電気吸収型光変調素子は例えばＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系の化合物半導体を用いて作製される。以下、作製方法の一例を順を追って説明する。
（１）ｎ−ＩｎＰ基板上に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を使用して、ｎ−ＩｎＰ層、パイルアップ防止層を有するＩｎＧａＡｓＰ層、ｐ−ＩｎＰ層、ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を順次積層して形成する。
（２）ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、ｐ−ＩｎＰ層、パイルアップ防止層を有するＩｎＧａＡｓＰ層を順次、ストライプ状にエッチングする。このエッチングは酸化シリコン膜などよりなるストライプマスクをフォトリソグラフィ及びエッチングによって形成し、そのマスクを使用して行う。
（３）ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層とｐ−ＩｎＰ層とを３つの部分に分割するために、部分的にＩｎＧａＡｓＰコンタクト層とｐ−ＩｎＰ層とをエッチングにより取り除く。
（４）ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層とｐ−ＩｎＰ層とが部分的に取り除かれてできた間隙２１に埋め込み材２２を充填する。この埋め込み材２２は光の波面の乱れを防止するため、ｐ−ＩｎＰ層と同程度の屈折率を有し、かつ電気絶縁性が高いことが要求され、例えばＦｅをドープした高抵抗のＩｎＰが用いられる。埋め込み材２２は成膜形成される。
（５）最後に、電極１５ａ〜１５ｃ及び１４を形成する。
【００１３】
これにより、ｎ型クラッド層１１がｎ−ＩｎＰ基板とｎ−ＩｎＰ層とにより構成され、光導波路層１３及びｐ型クラッド層１２がそれぞれＩｎＧａＡｓＰ層、ｐ−ＩｎＰ層によって構成され、かつそのｐ型クラッド層１２が両端部１２ａ，１２ｂと中間部１２ｃとに分割されて互いに独立した電極１５ａ〜１５ｃを有する図１に示した構成が完成する。
【００１４】
次に、上記のような構成を有する電気吸収型光変調素子と光ファイバやレンズといった接続すべき相手方光部品との調芯について説明する。
この例では吸収電流による調芯において、調芯する光部品と対向する端部側に形成されている電極を使用する。即ち、例えば電極１５ａが位置する側において調芯を行う場合には、電極１５ａと１４間に電圧を印加して、それら電極１５ａ，１４間に流れる吸収電流を測定し、吸収電流がピーク値となる位置に調芯する。
【００１５】
これにより、吸収電流調芯において、極めて精度良く光導波路層１３の端面に光を集束させることが可能となり、つまり図３に示したような理想的ではない光入射経路１８の場合には吸収電流はピークとならず、理想的な光入射経路１７において吸収電流がピーク値を示すものとなる。
従って、吸収電流による調芯を高精度かつ容易に行うことができ、従来のように誤った状態で調芯してしまうといったことも解消される。
なお、このようにｐ型クラッド層（上部クラッド層）１２が両端部１２ａ，１２ｂと中間部１２ｃとに分割され、さらにそれぞれ独立した電極１５ａ〜１５ｃをもつ構成となっていることから、下記に示すような効果も得ることができる。
【００１６】
１）電気吸収型光変調素子に対する高速動作の要求から、使用時の素子静電容量を低減すべく、素子の長さを短かくすることが必要となり、そのような短小な素子は素子作製や組み立て時において取り扱いにくいものとなるが、この例ではｐ型クラッド層１２の分割された中間部１２ｃが位置する部分を実効的な変調領域とすることにより、両端部１２ａ，１２ｂ及び埋め込み材２２が存在する分、素子の長さが長くなり、取り扱いを容易にできる程度の素子の大きさを確保することができる。
２）上記のように中間部１２ｃが位置する部分を実効的な変調領域とした場合、両端部１２ａ，１２ｂにおいて順方向の電圧を光導波路層１３に印加することにより、導波損失を低減でき、素子全体として光の挿入損失を低減することができる。
３）分離された３つの電極１５ａ〜１５ｃを有するため、変調電圧を印加する電極の数を変化させることにより、つまり各電極１５ａ〜１５ｃへの電圧の印加方法を変化させることによって実効的な変調領域の長さを変化させることができるため、同一の素子構造でありながら、異なる消光特性を実現し得る。なお、このような用途においては中間部１２ｃを光の進行方向においてさらに複数の部分に分割し、それら分割された各部分に互いに独立した電極を形成することも有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明による電気吸収型光変調素子の一実施例を示す断面図。
【図２】電気吸収型光変調素子の従来構造を示す断面図。
【図３】素子端面へ光が入射する様子を説明するための図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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