(57)【要約】【課題】本発明は、変調器組立工程時の光入出力部分の光学部品の位置決めを容易にし、かつ変調器動作時には出力光強度モニタとして機能する半導体ＭＺ型光変調器及び半導体ＭＺ光変調器を用いた方法を提供する。【解決手段】本発明の半導体ＭＺ型光変調器は、入力光導波路と、前記入力導波路を２分岐する第１の合分波器と、前記第１の合分波器の一方の分岐と接続された第１の干渉計導波路と、前記第１の合分波器の他方の分岐に接続された第２の干渉計導波路と、前記第１の干渉計導波路及び前記第２の干渉計導波路と接続された第２の合分波器と、を備え、前記第２の合分波器は、ＬＥＤ／ＰＤ導波路及び出力導波路を有し、前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路は、ｐｎ層構造で構成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光導波路と、
前記入力導波路を２分岐する第１の合分波器と、
前記第１の合分波器の一方の分岐と接続された第１の干渉計導波路と、
前記第１の合分波器の他方の分岐に接続された第２の干渉計導波路と、
前記第１の干渉計導波路及び前記第２の干渉計導波路と接続された第２の合分波器と、
を備え、
前記第２の合分波器は、ＬＥＤ／ＰＤ導波路及び出力導波路を有し、
前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路は、ｐｎ層構造で構成されていることを特徴とする半導体ＭＺ型光変調器。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体ＭＺ型光変調器を用いて、前記出力導波路に光学部品を結合させる際、前記出力導波路の位置を決定する方法であって、
前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路に順方向電流を印加するステップと、
前記順方向電流の印加により前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路内部から放射され、前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路の出力端から出力された光の光強度を測定するステップと、
当該測定された光強度に基づいて前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路と前記光学部品とのアクティブアライメントを行うことにより、前記出力導波路の位置を決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体ＭＺ型光変調器を用いて、前記入力導波路に光学部品を結合させる際、前記入力導波路の位置を決定する方法であって、
前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路に順方向電流を印加するステップと、
前記順方向電流の印加により前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路内部から放射され、前記入力導波路の出力端から出力された光の強度を測定するステップと、
当該測定された光強度に基づいて前記入力導波路と前記光学部品とのアクティブアライメントを行うことにより、前記入力導波路の位置を決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体ＭＺ型光変調器を用いて、前記半導体ＭＺ型光変調器の出力光強度をモニタする方法であって、
前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路に逆方向電圧を印加するステップと、
前記逆方向電圧の印加により前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路で光が吸収されることによって発生した光吸収電流を検出することにより、前記半導体ＭＺ型光変調器の出力光強度をモニタするステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体マッハツェンダー（Mach-Zehnder：ＭＺ）型変調器に関し、より詳細には、変調器組立工程時の光入出力部分の光学部品の位置決めを容易にし、かつ変調器動作時には出力光強度モニタとしての機能を有するＭＺ型光変調器及び半導体ＭＺ光変調器を用いた方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体光導波路型デバイスは、近年の結晶成長技術や高精度加工技術の進展によって、これまでの半導体レーザダイオードに代表される単機能素子から、光信号処理の機能を内蔵した、集積型のデバイスの開発が進展している。
【０００３】
半導体の機能素子を集積化したデバイスは、それぞれ電気的、光学的に分離された機能素子間を入出力光導波路で結合することによって形成される。このような光導波路は、導波光の合波および分波によって、信号光の分配や位相状態の干渉を行うといった機能を有する。
【０００４】
これらの機能を応用した光変調器の代表的なものとして、ＭＺ型光変調器がある。図１は、ＭＺ型光変調器の模式図である。図１には、光入力導波路１０１と、分波器１０２と、干渉計導波路１０３及び１０４と、位相制御部１１０と、２つの出力導波路を備える合波器１０７と、を備えたＭＺ型光変調器が示されている。位相制御部１１０は、変調信号によって光の位相を制御する変調信号電極１０５と、ＤＣ電圧により光の位相を調整する位相調整電極１０６とを含む。合波器１０７としては、例えば他モード干渉型（multi-mode-interferometer：ＭＭＩ）を用いることができる（例えば非特許文献１参照）。以下、図１を用いて、ＭＺ型光変調器の動作原理の概略を示す。
【０００５】
１つの光入力導波路１０１から伝搬した光は、分波器１０２によって干渉計導波路１０３及び１０４に分岐され、位相制御部１１０によりそれぞれの干渉計導波路１０３及び１０４の屈折率を制御することで、干渉計導波路１０３及び１０４をそれぞれ伝搬する光の位相状態を制御する。その後、干渉計導波路１０３及び１０４からの光の位相を位相制御部１１０によって制御した上で、合波器１０７で干渉させて出力光を取り出す。このようにして合波器１０７からの出力光強度を制御することにより、光変調器としての動作が可能となる。
【０００６】
図１に示されるＭＺ型光変調器は、１つの入力ポートに対し、２つの出力ポートがある。２つの出力ポートからの出力は、一方がＯＮなら他方はＯＦＦとなる反転（逆位相）の関係にある。
【０００７】
合波器１０７からの出力光信号は、出力導波路を介して光学部品へと結合され、光ファイバでＭＺ型光変調器から取り出される。同様に、ＭＺ型光変調器への入力光信号は、光ファイバから光学部品を経て、入力導波路へと結合される。実際にＭＺ型光変調器を使用するには、入出力信号は光ファイバに依るため、このような光ファイバと変調器素子との間に光信号を効率的に結合するための光学部品が必要になる。
【０００８】
通信用半導体レーザに代表される光半導体素子は、半導体の屈折率差を用いた光閉じ込め効果による光導波路構造が用いられる。このときの光導波路の光伝搬部分の大きさは１μｍ程度と小さい。一方、光信号の伝搬部品として用いられる光ファイバの伝搬部分は、ガラス材料の屈折率差を用いた光閉じ込め効果を用いるため１０μｍ程度であり、半導体光導波路とは大きく異なる。光結合損失を低減するためには、この光導波部分の中心径を合わせる必要がある。これはレンズ等による光学部品を用いて光のスポット径の変換を行う。
【０００９】
ここで、半導体側の光導波部分は１μｍ程度と小さいため、光学部品の焦点を合わせるためには、これ以下のスケール、例えば０．２μｍ精度での部品の位置調整（調芯）が必要となる。このような位置精度は、マーカー等による位置決めでは困難である（素子の平面方向のマーカーによる位置決めの精度は例えば２μｍ）。そのため、一般的な半導体レーザ等の発光デバイスでは、実際に半導体素子に電流を印加して発光させ、この光強度をモニタしながら光学部品の位置決めを行っている（アクティブアライメント）。
【００１０】
しかし、基本的なＭＺ型光変調器においては、発光デバイスが有するような発光部分を有しないため、半導体レーザ等と同様の方法による光学部品の位置決め方法は利用できない。
【００１１】
現状では、半導体変調器の電極に逆バイアス電圧を印加して、外部から導波してきた光を印加部分で吸収させて光吸収（受光）電流を発生させ、光吸収（受光）電流が最大となるように位置決めする方法が用いられている。しかし、この方法は、導波してくる光強度を最大にすることは可能だが、最初にわずかでも光導波路へ光を導波させるための位置決めが別途必要となっている。したがって、まずマーカーによる位置決めを用いて大まかな位置合わせ（粗調）を行い、次に受光電流を最大にするような微調が行われている。
【００１２】
なお、半導体デバイス等の発光デバイスで利用されるアクティブアライメントでは、光ファイバの伝搬部分が大きいために、調芯が例えば数μｍずれた場合であっても、光ファイバに例えば理想状態から３０ｄＢだけ光損失が多い程度のわずかな光強度の光が入射されるため、マーカーによる位置決めを行ってからアクティブアライメントを行うような２段階の調芯は必ずしも必要ない。そのため、単純に光ファイバに入射される光強度を最大にしていくように、すなわち３０ｄＢある光損失を減らすように調芯を行えばいい。
【００１３】
アクティブアライメントの長所は、光ファイバに入射する光強度を高感度の光パワーメータで測定することにより、例えば光損失が７０ｄＢある場合など光損失がより大きい場合でも光強度を感知することが可能なことであり、このためにマーカーによる位置決めが必要ない点である。
【００１４】
図７を用いて、マーカーによる位置決めにより大まかな位置合わせ（粗調）を行い、次に受光電流を最大にするよう微調を行う方法について説明する（例えば特許文献１参照）。図７には、光ファイバ１２と、キャリア１５と、変調器素子２１と、光導波路２２と、マーカー２３、電極３０とが示されている。図７に示される調芯方法においては、変調器素子２１に対して、光ファイバ１２を調芯する。なお、図７に示す例において、光ファイバ１２はキャリア１５によって保持されるが、キャリア１５は光ファイバの保持だけではなく、内部にレンズ等を有する構造でも構わない。
【００１５】
図７においては、キャリア１５の中心線をマーカー２３に合わせることで、マーカー２３による位置決めができ、図７中のＸ軸方向又はＺ軸方向に対して例えば２ミクロンの精度で合わせることができる（粗調）。このようにして、光導波路２２に例えば理想状態から３０ｄＢだけ光損失が多い程度のわずかな光強度の光を入射できれば、変調器素子２１の電極３０に光吸収電流が流れるため、この光吸収電流を最大にするように微調を行えばよいことになる。
【００１６】
しかしながら、図７に示す方法には以下のような問題がある。第１に、微調の２段階に調芯を分けることは、効率が悪く作業性に劣る。第２に、マーカー２３による位置決めでは、図７中のＹ軸方向に対しマーカー２３がなく、Ｙ軸方向について位置合わせをする手段がない。したがって、Ｘ軸、Ｚ軸方向を合わせてから、試行錯誤を繰り返すことでＹ軸方向の調芯を行うという煩雑な作業が必要になる。
【００１７】
Ｙ軸方向の調芯をするために、例えばＹ軸方向を観察できる顕微鏡を設けたところで、変調器素子２１は例えば１５０μｍ、キャリア１５は例えば３０００μｍの厚みがあり、大きな厚みを有するもの同士を２μｍ程度の精度で調芯するのは困難である。また、Ｙ軸方向の調芯をするために、光ファイバ１２から光を入射し、光導波路２２にわずかな光を入射できるように試行錯誤を行う場合にも、理想状態から３０ｄＢ損失が多い程度の光強度を得ない限りは光吸収電流が流れないので、困難であることは変わりがない。
【００１８】
他の方法として、マーカーによってＸ軸、Ｚ軸方向の調芯だけを行い、Ｙ軸方向の位置合わせをしない、いわゆるパッシブアライメントのような方法もある。パッシブアライメントによる方法としては、例えばキャリアを使わず、Ｖ溝等で光ファイバを固定する方法、もしくは光ファイバではなく高さ方向を精密に合わせることができるＰＬＣ（planar lightwave circuit）導波路と半導体デバイスとを結合することでＹ軸方向の調芯を不要とする方法が挙げられる。しかし、これらの方法は、マーカーによる位置決めの粗調は容易になっても、その後の微調を行うことができなくなるという問題が新たに生じる。
【００１９】
このように、変調器素子と光ファイバとの光学的結合部分を作製する部分が組立工程上の課題となっている。
【００２０】
一方、一般的には、入出力光信号の他に光強度モニタ用にもう１つの光信号を取り出す必要がある。図１に例示される構成では、合波器１０７の２つの出力導波路における一方を変調光信号出力用とし、逆位相で出力される他方の出力導波路からの出力を光強度モニタ用として用いている。したがって、モニタ用信号を取り出すためには、モニタ出力用導波路についても、同様の光学部品を用いて光ファイバ結合を形成する必要がある。また、光強度モニタについては、フォトダイオードチップ等を変調器パッケージに内蔵することで、光学結合部分を不要とする構成も実現されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開平５−２０３８３２号公報
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】C.Rolland, R.S.Moore, F.Shepherd, G.Hillier, “10Gbit/s，1.56μｍ MULTI QUANTUM WELL InP/InGaAsP MACH-ZEHNDER OPTICAL MODULATOR”, ELECTRONICS LETTERS, 1993年3月4日, Vol.29, No.5, p.471-472
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述のように、半導体ＭＺ型光変調器の作製時に必要となる、入出力光ファイバとの光学結合部品の微小な位置調整は、組立工程の作業性を向上させる上で課題となっている。
【００２４】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、入出力導波路の位置マーカーとして機能することに加え、出力強度モニタとして機能するｐｎ層を形成することにより、光学結合部品の位置調整を容易にし、出力強度モニタ用光ファイバへの光学結合部分を不要にするが可能となる半導体ＭＺ型光変調器及びそれを用いた方法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】
【００２５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の半導体ＭＺ型光変調器は、入力光導波路と、前記入力導波路を２分岐する第１の合分波器と、前記第１の合分波器の一方の分岐と接続された第１の干渉計導波路と、前記第１の合分波器の他方の分岐に接続された第２の干渉計導波路と、前記第１の干渉計導波路及び前記第２の干渉計導波路と接続された第２の合分波器と、を備え、前記第２の合分波器は、ＬＥＤ／ＰＤ導波路及び出力導波路を有し、前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路は、ｐｎ層構造で構成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に記載の方法は、請求項１に記載の半導体ＭＺ型光変調器を用いて、前記出力導波路に光学部品を結合させる際、前記出力導波路の位置を決定する方法であって、前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路に順方向電流を印加するステップと、前記順方向電流の印加により前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路内部から放射され、前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路の出力端から出力された光の光強度を測定するステップと、当該測定された光強度に基づいて前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路と前記光学部品とのアクティブアライメントを行うことにより、前記出力導波路の位置を決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項３に記載の方法は、請求項１に記載の半導体ＭＺ型光変調器を用いて、前記入力導波路に光学部品を結合させる際、前記入力導波路の位置を決定する方法であって、前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路に順方向電流を印加するステップと、前記順方向電流の印加により前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路内部から放射され、前記入力導波路の出力端から出力された光の強度を測定するステップと、当該測定された光強度に基づいて前記入力導波路と前記光学部品とのアクティブアライメントを行うことにより、前記入力導波路の位置を決定するステップと、を含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項４に記載の方法は、請求項１に記載の半導体ＭＺ型光変調器を用いて、前記半導体ＭＺ型光変調器の出力光強度をモニタする方法であって、前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路に逆方向電圧を印加するステップと、前記逆方向電圧の印加により前記ＬＥＤ／ＰＤ導波路で光が吸収されることによって発生した光吸収電流を検出することにより、前記半導体ＭＺ型光変調器の出力光強度をモニタするステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、半導体ＭＺ型光変調器チップ内部に、順方向電流印加時は発光ダイオード（ＬＥＤ）として機能し、逆バイアス電圧印加時はフォトダイオード（ＰＤ）として機能するｐｎ層を形成し、これによって入出力導波路から光を放射することにより入出力導波路の位置マーカーとすることが可能となり、変調器組立工程の後は、出力強度モニタとして機能させることが可能となるため、光学結合部品の位置調整を容易にすることが可能になるとともに、出力強度モニタ用光ファイバへの光学結合部分を不要とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的なＭＺ型光変調器の模式図である。
【図２】本発明に係る半導体層構造の模式図である。
【図３】本発明に係るＭＺ型光変調器の構成を示す図である。
【図４】本発明に係るＭＺ型光変調器を用いて出力導波路の調芯を行う場合について説明する図である。
【図５】本発明に係るＭＺ型光変調器を用いて入力導波路の調芯を行う場合について説明する図である。
【図６】本発明に係るＭＺ型光変調器を用いて光強度モニタを行う場合について説明する図である。
【図７】特許文献１に示される方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
通常は、出力側合波器を２入力２出力として、２つの出力導波路の両方から信号を取出し、一方を変調器からの出力光信号、他方を光強度モニタとして用いる。ここで、半導体光変調器においては、電界印加によって光の吸収端波長を制御することが可能であるため、部分的に逆方向電流を印加することにより、逆方向電流を印加した部分をフォトダイオード（ＰＤ）として機能させることが可能である。
【００３２】
ただし、導波路構造の組成を有する半導体層構造では、伝搬光信号の吸収損失を抑制するために実動作時に用いられる印加電界程度ではほとんど光吸収がないため、吸収電流もごくわずかしか検知されない。したがって、モニタ用出力光強度が小さくてもよい場合には、光導波路部分に電極を形成して逆方向電界を印加することにより、吸収電流として光強度をモニタすることが可能になる。しかし、吸収電流を多く必要とする場合は、変調器の動作電圧より大きい電界を印加する必要があるため、このための高電界印加用の電源を必要とする等の課題が生じる。
【００３３】
ここで、半導体光変調器では、部分的に層構造の組成を異なる半導体材料で作製することが可能であるため、光吸収に適した、つまり光吸収端波長が信号光に近い組成の半導体材料で導波路を形成することで、この導波路部分を容易にフォトダイオードとして機能させることが可能になる。この場合は、モニタする光吸収電流を取り出すためのバイアス印加電圧は半導体組成に依存するため、必要な電流およびバイアス電圧になるように半導体組成を制御することで実現可能である。
【００３４】
さらに、ＰＤのようなｐｎ層構造の半導体に順方向電流を印加すると、直接遷移型半導体では発光ダイオード（ＬＥＤ）として動作し、バンドギャップ波長で決まる波長の光を放出させることが可能である。ここで、出力側合波器の一方の出力端をこのようなＬＥＤ機能を有する層で形成することにより、課題となっている光学部品の高精度な位置決め工程を、従来の半導体レーザモジュール等と同程度に容易にすることが可能になる。
【００３５】
本発明に係る半導体層構造の模式図を図２に示す。図２（ａ）は干渉計導波路部分の層構造を示し、図２（ｂ）はＬＥＤ又はモニタＰＤ部分の層構造を示す。図２（ａ）には、ｎ−ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０２と、ｎ−ＩｎＰクラッド層２０３と、ｉ−多重量子井戸構造（ＭＱＷ）コア層２０４と、ｐ−ＩｎＰクラッド層２０５と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０６と、が順次積層された層構造が示されている。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０２上にはｎ側Ａｕ電極２０７が形成されており、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０６上にはｐ側Ａｕ電極２０８が形成されている。図２（ｂ）には、ｎ−ＩｎＰ基板２１１上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２１２と、ｎ−ＩｎＰクラッド層２１３と、例えばＩｎＧａＡｓＰもしくは多重量子井戸構造（ＭＱＷ）からなるＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４と、ｐ−ＩｎＰクラッド層２１５と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２１６と、が順次積層された層構造が示されている。ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２１２上にはｎ側Ａｕ電極２１７が形成されており、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２１６上にはｐ側Ａｕ電極２１８が形成されている。
【００３６】
図２（ａ）に示される干渉計導波路部分の層構造と図２（ｂ）に示されるＬＥＤ又はモニタＰＤ部分の層構造との最も大きな差異は、図２（ａ）に示す層構造が、厚い絶縁（ｉ：insulating）層であるｉ−ＭＱＷコア層２０４をコア層としている点であり、いわゆるｐｉｎ構造になっている点である。ｐｉｎ構造は、モニタＰＤとして使用することはできるが、ｉ層を使用しているために電流が流れにくく、半導体レーザやＬＥＤのような発光デバイスとして用いることができない。
【００３７】
一方で、図２（ｂ）に示す層構造は、ｐｎ構造となっており、順方向電流を印加すればＬＥＤのような発光デバイスとして動作し、逆方向電圧を印加することでモニタＰＤとして動作する。
【００３８】
まず、ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４がＬＥＤのような発光デバイスとして動作する場合について説明する。ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４に順方向電流を印加すると、ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４で光が放出されて導波路内を進行する。ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４から入力側へ伝搬した光は、変調器素子の入力導波路位置から放出される。ＬＥＤのように位相がランダムになった光であれば、干渉計を通過する際にも位相干渉が生じないため、ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４からの発光強度に応じた光が入力導波路端から放出される。この放出された光をモニタ光として、入力側光学部品の位置調整に使用することが可能になる。一方、ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４から出力側へ伝搬して放出された光の位置を検出することで、信号光出力導波路位置を正確に把握することが可能になる。したがって、出力側導波路と光学部品の位置調整も半導体レーザモジュール等と同程度に容易にすることが可能になる。
【００３９】
次に、ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４がＰＤとして動作する場合について説明する。ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４に逆方向電圧を印加すると、ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層２１４では、バンドギャップ波長で決まる波長より短波側の光が吸収される。この時発生する光吸収電流は、吸収される光強度に比例するため、この電流を検出することでＭＺ型変調器からの出力光強度をモニタすることが可能になる。
【００４０】
図３を用いて、本発明に係るＭＺ型光変調器を説明する。図３には、光入力導波路３０１と、光入力導波路３０１を分岐する第１の合分波器３０２と、第１の合分波器３０２の一方の分岐に接続された第１の干渉計導波路３０３と、第１の合分波器３０２の他方の分岐に接続された第２の干渉計導波路３０４と、位相制御部３１０と、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０及び出力導波路３３０を有する第２の合分波器３０７と、ＬＥＤ／ＰＤ電極３０８と、を備えたＭＺ型光変調器が示されている。位相制御部３１０は、変調信号によって光の位相を制御する変調信号電極３０５と、ＤＣ電圧により光の位相を調整する位相調整電極３０６とを含む。
【００４１】
光入力導波路３０１で入力した光は、第１の合分波器３０２によって分岐され、一方が第１の干渉計導波路３０３に入力され、他方が第２の干渉計導波路３０４に入力される。位相制御部１１０により第１及び第２の干渉計導波路３０３及び３０４の屈折率をそれぞれ制御することで、第１及び第２の干渉計導波路３０３及び３０４をそれぞれ伝搬する光の位相状態が制御される。その後、第１及び第２の干渉計導波路３０３及び３０４を伝搬する光は、第２の合分波器３０７に入力して合波され、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０及び出力導波路３３０に入力される。
【００４２】
ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０は、図２（ｂ）に示すｐｎ構造を有しており、入力導波路３０１と、第１及び第２の干渉計導波路３０３及び３０４と、出力導波路３３０とは、図２（ａ）に示すｐｉｎ構造を有している。ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０に順方向電流を印加すると、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０がＬＥＤとして動作し、バンドギャップ波長で決まる波長の光が放射される。また、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０に逆方向電圧を印加すると、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０がＰＤとして動作し、バンドギャップ波長で決まる波長より短波側の光が吸収される。
【００４３】
（出力導波路の調芯）
図４を用いて、本発明に係るＭＺ型光変調器を用いて出力導波路の調芯を行う場合について説明する。図４に示されるＭＺ型光変調器は、図３に示されるＭＺ型光変調器と同様の構成を有している。
【００４４】
ＬＥＤ／ＰＤ電極３０８を用いてＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０に順方向電流を印加すると、ｐｎ構造からなるＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０がＬＥＤとして動作して、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０内部からバンドギャップ波長で決まる波長の光が放射される。ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０内部から放出された光は、導波路構造を伝搬し、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０の出力端からチップ外側へ放射される。ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０の出力端において光が放出される位置は、出力導波路３３０における光の放出位置を示すマーカーとして機能する。
【００４５】
出力導波路３３０の出力端において出力光信号が出射される位置は、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０の出力端におけるマーカーの位置から素子上で設計されたＬＥＤ／ＰＤ導波路における出射位置の寸法だけ離れた場所となる。半導体素子上の導波路位置は素子作製時に決定され、このときの位置精度は半導体ウエハプロセスの作製精度で決まるため、０．１μｍ以下という非常に高いものとなる。したがって、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０の出力端においてマーカーの位置を検出した後、そこから素子設計上の導波路位置への距離だけ離れた場所に、光信号が出力される導波路端部が位置することになる。このようにして、素子作製時の情報から予め第２の合分波器３０７の２つの出力導波路位置を把握することで、正確に出力導波路の位置を決めることができるため、光学結合部品の位置決めが容易になる。
【００４６】
マーカー、すなわちＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０で出射されるモニタ光の検出は、光パワーメータに接続された光ファイバの調芯によって行い、光パワーメータで測定された強度に基づいてＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０と光学部品とのアクティブアライメントを行うことができる。アクティブアライメントを用いることができるため、光損失が７０ｄＢあっても構わず、大まかな位置の把握、すなわち粗調が容易である。アクティブアライメントにおいては、光パワーメータの光強度を最大にするように、微調を行う。
【００４７】
このように、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０の出力端におけるマーカーの位置を正確に把握できれば、出力導波路３３０の位置を容易に求めることができる。例えば、素子設計により出力導波路３３０の位置を自由に設定できるため、マーカーの位置に応じて、図４においてＺ軸、Ｙ軸方向が同じでＸ軸方向のみ当初の設計位置から例えば１２５μｍずれた位置に出力導波路３３０の位置を決定できる。
【００４８】
（入力導波路の調芯）
図５を用いて、本発明に係るＭＺ型光変調器を用いて入力導波路の調芯を行う場合について説明する。図５に示されるＭＺ型光変調器は、図３に示されるＭＺ型光変調器と同様の構成を有している。
【００４９】
ＬＥＤ／ＰＤ電極３０８を用いてＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０に順方向電流を印加すると、ｐｎ構造からなるＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０がＬＥＤとして動作して、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０内部からバンドギャップ波長で決まる波長の光が放射される。ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０内部から放出された光は、導波路構造を伝搬し、一方は上述のようにＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０の出力端からチップ外側へ放射され、他方は第２の合分波器３０７で分波されて第１及び第２の干渉計導波路３０３及び３０４を通過し、本来の光信号の伝搬方向を逆走して、入力導波路３０１から素子外部へ放射される。入力導波路３０１の出力端において光が放出される位置は、入力導波路３０１における光の放出位置を示すマーカーとして機能する。
【００５０】
ここで、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０内部から放射された光が第１及び第２の干渉計導波路３０３及び３０４を通過することで、第１の合分波器３０２で干渉することになるが、ＬＥＤ放出光のようなブロードなスペクトルを持つ光に対してはこの干渉はほとんど生じず、そのまま合波されて入力導波路３０１の端部から放射される。
【００５１】
したがって、従来の半導体レーザダイオードのような発光素子と同様に、入力導波路３０１の端部におけるマーカーの位置を正確に検出することができる。入力導波路３０１の端部からの出力光の検出は、光パワーメータに接続された光ファイバの調芯によって行い、光パワーメータで測定された強度に基づいて入力導波路３０１と光学部品とのアクティブアライメントを行うことができる。入力導波路３０１の位置をアクティブアライメントによって正確に決めることができるため、光学結合部品の位置決めが容易になる。
【００５２】
（出力光強度のモニタ）
図６を用いて、本発明に係るＭＺ型光変調器を用いて出力光強度のモニタを行う場合について説明する。図６に示されるＭＺ型光変調器は、図３に示されるＭＺ型光変調器と同様の構成を有している。
【００５３】
ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０及び出力導波路３３０には、本来の信号光と、これとは逆位相の光が、それぞれ導波される。ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０に逆方向電圧を印加すると、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０がＰＤとして動作し、バンドギャップ波長で決まる波長より短波側の光が吸収される。この時発生する光吸収電流は、吸収される光の光強度に比例するため、この電流を検出することでＭＺ型光変調器からの出力光強度をモニタすることが可能になる。
【００５４】
具体的な手順は以下のようになる。
【００５５】
上記のように入力導波路の調芯を行うことにより入力導波路３０１が入力側光ファイバと調芯された状態において、入力側光ファイバに（１０１０１０）信号光を入力する。次に、入力側光ファイバから素子に信号光が入力された状態で、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０をＰＤとして動作させるようにＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０に逆方向電圧を印加すると、光吸収電流が流れる。光吸収電流をＬＥＤ／ＰＤ電極３０８を通して観測する。次に、光吸収電流が最大になるよう、入力側光ファイバをさらに調芯する。次に、出力導波路３３０に出力側光ファイバを接近させ、出力側光ファイバに信号光を入力する。次に、出力側光ファイバの反対側に光パワーモニタを接続し、光パワーモニタの値が最大になるよう、出力側光ファイバを調芯する（信号光がマーカーになる）。
【００５６】
ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０を伝搬する光と出力導波路３３０を伝搬する光は逆相であるため、一方に（１０１０１０）信号が出力される場合、他方は（０１０１０１）信号になる（つまり光強度は同じである）。
【００５７】
本発明に係るＭＺ型光変調器を用いて出力光強度のモニタを行う場合、ＬＥＤ／ＰＤ導波路３２０に光ファイバを調芯する必要はなく、光ファイバは入力導波路３０１と出力導波路３３０の２箇所にあればいい。
【００５８】
上記実施例１乃至３のように、出力合波器の一方の出力導波路にｐｎ層構造を形成することで、順方向電流印加時にはｐｎ層構造部分をＬＥＤとして動作させ、導波路端部まで導波して放射する光をマーカーとすることで、光学結合部品の位置決めを容易にし、組立工程の短縮に寄与することが可能になる。さらに、組立工程後は、ｐｎ層構造部分に逆方向電圧を印加することでＰＤとして動作させ、変調器からの出力光強度モニタ信号を取り出すことが可能になる。
【符号の説明】
【００５９】
光入力導波路  １０１、３０１
分波器  １０２
干渉計導波路  １０３、１０４、３０３、３０４
変調信号電極  １０５、３０５
位相調整電極  １０６、３０６
位相制御部  １１０、３１０
合分波器  １０７、３０７
ｎ−ＩｎＰ基板  ２０１、２１１
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層  ２０２、２１２
ｎ−ＩｎＰクラッド層  ２０３、２１３
ｉ−ＭＱＷコア層  ２０４
ｐ−ＩｎＰクラッド層  ２０５、２１５
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層  ２０６、２１６
ｎ側Ａｕ電極  ２０７、２１７
ｐ側Ａｕ電極  ２０８、２１８
ＬＥＤ活性層／ＰＤ吸収層  ２１４
第１の合分波器  ３０２  
ＬＥＤ／ＰＤ電極  ３０８
ＬＥＤ／ＰＤ導波路  ３２０
出力導波路  ３３０
【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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