(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光周波数コム発生用の半導体光変調器であって、
入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器と、
この半導体位相変調器によって発生したサイドバンドの強度を四光波混合によって等化する利得飽和状態の光増幅器とを有することを特徴とする半導体光変調器。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体光変調器において、
前記半導体位相変調器として、ポッケルス効果を用いた半導体位相変調器を用いたことを特徴とする半導体光変調器。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体光変調器において、
前記光増幅器として、半導体光増幅器を用いたことを特徴とする半導体光変調器。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体光変調器において、
前記半導体位相変調器と前記半導体光増幅器が、同一の半導体基板上にモノリシック集積されていることを特徴とする半導体光変調器。
【請求項５】
光周波数コム発生用の半導体光変調器であって、
入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器と、
この半導体位相変調器によって発生したサイドバンドの強度を等化するＥｒ3+をドープした利得飽和状態の偏波保持ファイバ増幅器とを有することを特徴とする半導体光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体光変調器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光通信システムでは、１本の光ファイバに複数の波長の異なる信号光を重畳して伝送容量を拡大する波長分割多重（Wavelength division multiplexing：WDM）伝送技術が導入されている。本システムにおいては、等間隔の光周波数グリッドに一致した光周波数（波長）で発振する半導体レーザを必要なチャンネル数だけ用意することで、光信号を発生する光源を構成している。
【０００３】
しかし、本構成の光源では以下のような問題点がある。
（１）必要なチャンネル数の波長の異なる半導体レーザが必要である。
（２）発振光周波数を正確に光周波数グリッドに一致させるために、各半導体レーザの発振光周波数を、波長ロッカ等を用いて個別に安定化する必要がある。
（３）チャンネル数が多くなると、光源を収容するスペースが膨大になる。
【０００４】
これらの問題を解決する方法として、電気信号の精度で周波数間隔が決定された複数の光周波数（波長）の光（光周波数コム）を発生する光周波数コム発生光源の実現が有効であると考えられる。
【０００５】
膨大なチャンネル数の光周波数コムを発生する光源としては、T. Moriokaらによる、IEE Electronics Letters, vol. 30, no. 10, pp. 790-791, 1994（非特許文献１）の報告にあるように、分散値を制御した光ファイバとファイバリングレーザを用いたスーパーコンティニュウム光発生を原理とした光源が検討されている。図７に示すスーパーコンティニュウム光源では、ファイバリングレーザ０１からは繰り返し６．３ＧＨｚの能動モード同期パルスを出力し、光ファイバ増幅器（EDFA）０２でその出力を１．７Ｗまで増幅した後、分散値を制御した光ファイバ０３内の非線形性を用いてそのスペクトル幅を拡大している。図８に示すように、本構成のスーパーコンティニュウム光源で６．３ＧＨｚ間隔の光周波数コムを２００ｎｍの波長範囲で発生させることに成功している。
【０００６】
次世代の光通信システムでは、波長を自由に切り替えることのできる、８〜１６チャンネルの等光周波数間隔コムを発生する光源が必要不可欠となる。このような光源は、M. Fujiwaraらによる、IEE Electronics Letters, vol. 37, no. 15, pp. 967-968, 2001（非特許文献２）の報告にあるように、強度変調器（マッハツェンダ変調器）と位相変調器を用いて実現されている。ここでは、この２種類の変調器を用いた構成をＡＭ／ＦＭ混変調構成と呼ぶ。
【０００７】
図９に示すように、ＡＭ／ＦＭ混変調構成による光周波数コム発生光源は、強度変調器０６と位相変調器０７とを直列接続した構成を採る。強度変調器０６へは可変出力増幅器１０Ａを介して発振器０８を接続し、位相変調器０７へは位相シフタ０９及び可変出力増幅器１０Ｂを介して発振器０８を接続している。発振器０８により正弦波の電圧信号を発生し、位相シフタ０９を用いて強度変調器０６と位相変調器０７へ印加する正弦波電圧信号に位相差を与える。それらの信号は可変出力増幅器１０Ａ，１０Ｂでそれぞれ電圧振幅を調整した後に強度変調器０６と位相変調器０７へ印加される。このＡＭ／ＦＭ混変調構成による光周波数コム発生光源の変調器０６，０７にＣＷの入力光０４を入力して変調することにより、変調サイドバンドを発生させ、光周波数コムを発生する（出力光０５）。
【０００８】
入力光０４の電界振幅と光角周波数をＥ0、ｗ0、発振器０８により発生した変調信号の角周波数をｗ、位相シフタ０９により与えられる位相差をｆとし、強度変調器０６の強度変調指数をｍ’、位相変調器０７の周波数変調指数をｍとすると、出力光０５の電界振幅Ｅは以下の式で与えられる。
【数１】
0005704646.tif 000002
ｍ’=１、ｆ=０．５ｐ、ｍ=４の時の出力光０５のスペクトル｜Ｅ｜2を図１０に示す。この図１０から、強度差２．５ｄＢ以下で、周波数間隔がｗの９本の光周波数コムを発生できることがわかる。上記構成の光周波数コム発生光源により実験的に得られた光スペクトルを図１１に示す。この図１１と図１０から、計算通りの光周波数コムを発生できていることがわかる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】IEE Electronics Letters, vol. 30, no. 10, pp. 790-791, 1994 “Nearly penalty-free,＜4ps supercontinuum Gbit/s pulse generation over 1535-1560nm” T. Morioka．他
【非特許文献２】IEE Electronics Letters, vol. 37, no. 15, pp. 967-968, 2001 “Flattened optical multicarrier generation of 12.5GHz spaced 256 channels based on sinusoidal amplitude and phase hybrid modulation” M. Fujiwara．他
【非特許文献３】IEEE Journal of Quantum Electronics vol.29, no. 6, pp. 1817-1823, 1993 “Broad-Range Wavelength-Tunable Superstructure Grating(SSG) DBR  Lasers” Y. Tohmori．他
【非特許文献４】Proceedings of International conference on Indium Phosphide and Related Material, Paper FBI-2, pp. 575-578, 2001 “46.9-nm Wavelength-Selectable Arrayed DFB lasers with Integrated MMI Coupler and SOA” H.Oohashi．他
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、スーパーコンティニュウム光源においては、光周波数コムの間隔が、ファイバリングレーザ０１の繰り返し周波数となることより、数ＧＨｚ以下の値しか実現できず、光ファイバ通信で必要なチャンネル間隔（２５ＧＨｚ或いは５０ＧＨｚ）の光周波数コムを発生させることができないという問題があった。また、数百チャンネルもの光周波数コムが発生するため、その１本１本を個別に取り出してチャンネル毎に異なった信号を重畳することが出来なかった。
【００１１】
また、ＡＭ／ＦＭ混変調構成による光周波数コム発生光源では、２種類の変調器０６，０７が必要なこと、及びそれらへ印加する変調信号の位相、振幅を厳密に調整する必要があることが問題であった。
【００１２】
従って本発明は光ファイバ通信で必要なチャンネル間隔（２５ＧＨｚ間隔，５０ＧＨｚ間隔等）の光周波数コムを発生させ、且つ、変調器を１種類にして変調信号の位相調整を不要とすることなどが可能な半導体光変調器を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する第１発明の半導体光変調器は、光周波数コム発生用の半導体光変調器であって、
入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器と、
この半導体位相変調器によって発生したサイドバンドの強度を四光波混合によって等化する利得飽和状態の光増幅器とを有することを特徴とする。
【００１４】
また、第２発明の半導体光変調器は、第１発明の半導体光変調器において、
前記半導体位相変調器として、ポッケルス効果を用いた半導体位相変調器を用いたことを特徴とする。
【００１５】
また、第３発明の半導体光変調器は、第１発明又は第２発明の半導体光変調器において、前記光増幅器として、半導体光増幅器を用いたことを特徴とする。
【００１６】
また、第４発明の半導体光変調器は、第３発明の半導体光変調器において、
前記半導体位相変調器と前記半導体光増幅器が、同一の半導体基板上にモノリシック集積されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第５発明の半導体光変調器は、光周波数コム発生用の半導体光変調器であって、
入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器と、
この半導体位相変調器によって発生したサイドバンドの強度を等化するＥｒ3+をドープした利得飽和状態の偏波保持ファイバ増幅器とを有することを特徴とする。
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体光変調器によれば、光周波数コム発生用の半導体光変調器であって、入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器と、この半導体位相変調器によって発生したサイドバンドの強度を四光波混合によって等化する利得飽和状態の光増幅器とを有することを特徴としているため、変調器が１つ（半導体位相変調器）だけであり、ＲＦ動作部分（変調動作部分）が１カ所である。このため、電気信号（変調信号）の位相調整のような複雑な調整をすることなく、正弦波の電気信号（変調信号）を入力するだけで、光強度のそろった光周波数コム（例えば８チャンネル以上の光周波数コム）を発生することができるコンパクトな光周波数コム発生用の半導体光変調器を実現することができる。
また、本発明の半導体光変調器によれば、半導体位相変調器と半導体光増幅器を同一の半導体基板上にモノリシック集積することによって、よりコンパクトな光周波数コム発生用の半導体光変調器を実現することができる。
また、本発明の半導体光変調器によれば、光ファイバ通信で必要なチャンネル間隔（例えば２５ＧＨｚ）の光周波数コムを発生できることから、市販の光フィルタで各々の光周波数コム（チェンネル）を切り出すことが可能になり、チャネル毎に異なる高速信号を重畳することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施例に係る光周波数コム発生用の半導体光変調器の構造図である。
【図２】前記半導体光変調器における半導体位相変調器からの出力光スペクトルを示す図である。
【図３】前記半導体光変調器からの出力光スペクトルを示す図である。
【図４】本発明の第１の参考例に係る波長可変光周波数コム発生光源の構造図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る光周波数コム発生用の半導体光変調器の構造図である。
【図６】本発明の第２の参考例に係る波長可変光周波数コム発生光源の構造図である。
【図７】従来のスーパーコンティニュウム光源の構成例を示す図である。
【図８】前記スーパーコンティニュウム光源からの出力光スペクトル例を示す図である。
【図９】従来のＡＭ／ＦＭ混変調構成による光周波数コム発生光源の構造図である。
【図１０】前記光周波数コム発生光源からの出力光スペクトル（計算結果）を示す図である。
【図１１】前記光周波数コム発生光源からの出力光スペクトル（実験結果）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
＜第１の実施例＞
図１〜図３に基づき、本発明の第１の実施例に係る光周波数コム発生用の半導体光変調器について説明する。
【００２５】
図１に示すように、本発明の第１の実施例に係る光周波数コム発生用の半導体光変調器１００は、入力光１０１を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、この半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化する半導体光増幅器１０３とを、同一のｎ-ＩｎＰ基板（半導体基板）上にモノリシック集積した構造のものであり、光強度のそろった光周波数コム（複数の光周波数（波長）の光）を発生する（出力光１０４）。
【００２６】
詳述すると、ｎ-ＩｎＰ基板上には、コアが１．３５ｍｍ組成のＩｎＧａＡｓＰで形成された光導波路１０５が結晶軸（０１１）方向に作製されている。光導波路１０５上には変調信号であるＲＦ（高周波）信号を印加するためのＲＦ電極１０６が形成され、半導体位相変調器１０２を構成している。ＲＦ電極１０６へＲＦ信号を印加することで、半導体位相変調器１０２の光導波路１０５へ電界が印加され、電気光学効果（ポッケルス効果）で屈折率が変化して、位相変調を行うことができる構造となっている。半導体位相変調器１０２の右端には、活性領域が１．５５ｍｍ組成のＩｎＧａＡｓＰで形成された半導体光増幅器１０３がモノリシック集積されており、ｐ-電極１０７からの電流注入で１．５５ｍｍ帯の光を増幅できる構造となっている。
【００２７】
半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間には素子分離溝１０８が形成され、半導体光変調器１００の両端面には反射防止膜１０９がそれぞれ形成されている。
【００２８】
半導体位相変調器１００の製造工程１〜１０を、以下に記述する。
１．オリフラが（０１１）方向となっている（１００）面のｎ-ＩｎＰ基板上にｎ-ＩｎＰバッファー層及びｎ-ＩｎＰクラッド層を、有機金属化学気相蒸着法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD）を用いて成長する。
２．次に、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ分離閉込（Separate Confinement Heterostructure, SCH）層（厚さ１０ｎｍ）を成長し、その上に１．３５ｍｍ組成のＩｎＧａＡｓＰコア層（厚さ１５０ｎｍ）を成長する。
３．更に、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層（厚さ１０ｎｍ）、ｐ-ＩｎＰクラッド層（厚さ５００ｎｍ）、１．５５ｍｍ組成ｐ-ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層（厚さ５０ｎｍ）を、順次成長する。上記工程２及び本工程３で半導体位相変調器１０２のエピタキシャル結晶構造を形成する。
４．このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置から取り出して、半導体位相変調器１０２をＳｉＯ2膜でカバーし、それ以外の１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層までの結晶をエッチングで除去する。
５．再度、このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置へ戻し、結晶を除去した部分へ、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層（厚さ１０ｎｍ）、１．５５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ活性層（厚さ１５０ｎｍ）、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層（厚さ１０ｎｍ）、ｐ-ＩｎＰクラッド層（厚さ５００ｎｍ）、１．５５ｍｍ組成ｐ-ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層（厚さ５０ｎｍ）を順次バットジョイント成長し、半導体光増幅器１０３のエピタキシャル結晶構造を形成する。
【００２９】
６．このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置から取り出し、素子ストライプ構造を電子ビーム描画装置で描画し、ドライエッチングによりメサストライプを形成する。
７．エッチングにより除去した領域に、電流狭窄用埋込層として、半絶縁（Semi-insulating, SI）ＩｎＰを成長し、埋め込み構造を有する素子を形成する。
８．半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３にＲＦ電極１０６とｐ-電極１０７をそれぞれ形成する。また、半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間の光導波路１０５部に素子分離溝１０８を形成することで素子分離を行う。
９．このｎ-ＩｎＰ基板側（裏面側）に、素子（半導体位相変調器１０２、半導体光増幅器１０３）に共通のｎ-電極１１０を形成する。
１０．チップ（半導体光変調器１００）を劈開により取り出し、その両端面に反射防止膜１０９をそれぞれ形成する。
【００３０】
以上の製造工程により作製した半導体光変調器１００において、無変調光（被変調光）である入力光１０１を半導体位相変調器１０２へ入力し、ＲＦ信号として角周波数２５ＧＨｚの正弦波電気信号を印加した際の半導体位相変調器１０２の出力光の光スペクトルは、図２に計算結果を示すように強度が一定ではない。このようなスペクトル形状を有する信号光（半導体位相変調器１０２からの出力光）を十分な強度で半導体光増幅器１０３へ入力することで、半導体光増幅器１０３は飽和状態となり、素子内で四光波混合が起こる。これにより、光強度がバラバラだった半導体位相変調器１０２からの出力光（半導体光増幅器１０３への入力光）スペクトルは、図３に示すように光強度が平坦となって（等化されて）、半導体光増幅器１０３から出力された（出力光１０４）。
【００３１】
以上説明したように、本第１の実施例の半導体光変調器１００によれば、入力光１０１を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、この半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化する半導体光増幅器１０３とを有することを特徴としているため、変調器が１つ（半導体位相変調器１０２）だけであり、ＲＦ動作部分（変調動作部分）が１カ所である。このため、電気信号（変調信号）の位相調整のような複雑な調整をすることなく、正弦波の電気信号（変調信号）を入力するだけで、光強度のそろった９チャンネルの光周波数コムを発生することができるコンパクトな光周波数コム発生用の半導体光変調器を実現することができた。
【００３２】
また、発生した光周波数コムの周波数間隔が２５ＧＨｚであることから、光通信システムに用いられるアレー導波路回折格子フィルタ等で各々の光周波数コム（チャンネル）を切り出すことが可能となり、チャネル毎に異なる高速信号を重畳することが可能となった。
また、半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３を同一の半導体基板上にモノリシック集積したことによって、よりコンパクトな光周波数コム発生用の半導体光変調器を実現することができた。
【００３３】
なお、ここではＳＩ-ＩｎＰで埋め込んだ埋め込み構造の光周波数コム発生用半導体光変調器を示したが、これに限定するものではなく、リッジ構造やハイメサ構造の素子でも、当該半導体光変調器が実現できることは自明である。
【００３４】
＜第１の参考例＞
図４に基づき、本発明の第１の参考例に係る波長可変光周波数コム発生光源について説明する。
【００３５】
図４に示すように、本発明の第１の参考例に係る波長可変光周波数コム発生光源１２０は、第１の実施例と同様の構成の光周波数コム発生用半導体光変調器１００（半導体位相変調器１０２、半導体光増幅器１０３）に波長可変半導体レーザ１２１をモノリシック集積したことを特徴としている。即ち、光周波数コム発生光源１２０は、入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、この半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化する半導体光増幅器１０３と、前記入力光を半導体位相変調器１０２へ出力する波長可変半導体レーザ１２１とを、同一のｎ-ＩｎＰ基板（半導体基板）上にモノリシック集積した構造のものであり、光強度のそろった光周波数コムを発生する（出力光１０４）。
【００３６】
本第１の参考例の波長可変光周波数コム発生光源１２０では、波長可変半導体レーザ１２１として、分布反射鏡（Distributed Bragg Reflector: DBR）型半導体レーザを採用した。半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間と、波長可変半導体レーザ１２１と半導体光変調器１０２の間には、素子分離溝１０８がそれぞれ形成されている。波長可変半導体レーザ１２１における活性領域１２２と波長制御用ＤＢＲミラー部１２３Ａ，１２３Ｂの間にも、素子分離溝１０８がそれぞれ形成されている。光周波数コム発生光源１２０（半導体光変調器１０３）の端面には、反射防止膜１０９が形成されている。
【００３７】
光周波数コム発生光源１２０の製造工程１〜１５を、以下に記述する。
１．オリフラが（０１１）方向となっている（１００）面のｎ-ＩｎＰ基板上にｎ-ＩｎＰバッファー層及びｎ-ＩｎＰクラッド層を、有機金属化学気相蒸着法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition, MOCVD）を用いて成長する。
２．次に、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ分離閉込（Separate Confinement Heterostructure, SCH）層（厚さ１０ｎｍ）を成長し、その上に１．３５ｍｍ組成のＩｎＧａＡｓＰコア層（厚さ１５０ｎｍ）を成長する。
３．更に、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層（厚さ１０ｎｍ）、ｐ-ＩｎＰクラッド層（厚さ５００ｎｍ）、１．５５ｍｍ組成ｐ-ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層（厚さ５０ｎｍ）を、順次成長する。上記工程２及び本工程３で半導体位相変調器１０２のエピタキシャル結晶構造を形成する。
４．このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置から取り出して、半導体位相変調器１０２をＳｉＯ2膜でカバーし、それ以外の１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層までの結晶をエッチングで除去する。
５．再度、このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置へ戻し、結晶を除去した部分へ、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層（厚さ１０ｎｍ）、１．５５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ活性層（厚さ１５０ｎｍ）、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層（厚さ１０ｎｍ）、ｐ-ＩｎＰクラッド層（厚さ５００ｎｍ）、１．５５ｍｍ組成ｐ-ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層（厚さ５０ｎｍ）を順次バットジョイント成長し、半導体光増幅器１０３及び波長可変半導体レーザ１２１の活性領域１２２のエピタキシャル結晶構造を形成する。
【００３８】
６．このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置から取り出し、波長制御用ＤＢＲミラー部１２３Ａ，１２３Ｂ以外の部分をＳｉＯ2膜でカバーし、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層までの結晶をエッチングで除去する。
７．再度、このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置へ戻し、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ分離閉込（Separate Confinement Heterostructure, SCH）層（厚さ１０ｎｍ）を成長し、その上に１．３ｍｍ組成のＩｎＧａＡｓＰ導波層（厚さ１５０ｎｍ）を成長する。
８．更に、１．１５ｍｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ ＳＣＨ層（厚さ１０ｎｍ）、１．０５ｍｍ組成ｐ-ＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成層（厚さ１００ｎｍ）、ｐ-ＩｎＰクラッド層（厚さ２０ｎｍ）を成長する。
９．このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置から取り出し、電子ビーム描画装置で波長制御用ＤＢＲミラー部１２３Ａ，１２３Ｂのみに周期１９７ｎｍの回折格子パターンを描画し、ドライエッチングにより回折格子を形成する。
１０．再度、このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置へ戻し、ｐ-ＩｎＰクラッド層（厚さ３８０ｎｍ）、１．５５ｍｍ組成ｐ-ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層（厚さ５０ｎｍ）を、順次成長する。
【００３９】
１１．このｎ-ＩｎＰ基板を結晶成長装置から取り出し、素子ストライプ構造を電子ビーム描画装置で描画し、ドライエッチングによりメサストライプを形成する。
１２．エッチングにより除去した領域に、電流狭窄用埋込層として、半絶縁（Semi-insulating, SI）ＩｎＰを成長し、埋め込み構造を有する素子を形成する。
１３．半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３にＲＦ電極１０６とｐ-電極１０７をそれぞれ形成し、波長可変半導体レーザ１２１における活性領域１２２と波長制御用ＤＢＲミラー部１２３Ａ，１２３Ｂに活性領域電流注入電極１２４と波長制御電極１２５Ａ，１２５Ｂをそれぞれ形成する。また、半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３の間と、波長可変半導体レーザ１２１と半導体位相変調器１０２の間と、波長可変半導体レーザ１２１における活性領域１２２と波長制御用ＤＢＲミラー部１２３Ａ，１２３Ｂの間の光導波路１０５部にそれぞれ素子分離溝１０８を形成することで、素子分離を行う。
１４．このｎ-ＩｎＰ基板側（裏面側）に、素子（半導体位相変調器１０２、半導体光増幅器１０３、波長可変半導体レーザ１２１）に共通のｎ-電極１１０を形成する。
１５．チップ（光周波数コム発生光源１２０）を劈開により取り出し、半導体光増幅器１０３の端面に反射防止膜１０９を形成する。
【００４０】
以上の製造工程により作製した波長可変光周波数コム発生光源１２０からは、図８に示した光スペクトルと同じ光スペクトルが観測された。また、波長制御電極１２５Ａ，１２５Ｂへ電流を流し、波長制御用ＤＢＲミラー部１２２の屈折率を制御することで、光スペクトルの中心波長を自由に変えることができ、１．５４ｍｍから１．５５ｍｍの範囲で光周波数コムの波長を制御することができた。
【００４１】
以上説明したように、本第１の参考例の光周波数コム発生光源１２０によれば、入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、この半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化する半導体光増幅器１０３とを有して成る半導体光変調器１００と、前記入力光を半導体位相変調器１０２へ出力する波長可変半導体レーザ１２１とを有することを特徴としているため、変調器が１つ（半導体位相変調器１０２）だけであり、ＲＦ動作部分（変調動作部分）が１カ所である。このため、電気信号（変調信号）の位相調整のような複雑な調整をすることなく、正弦波の電気信号（変調信号）を入力するだけで、光強度のそろった９チャンネルの光周波数コムを発生することができ、且つ、その中心波長を自由に調整できるコンパクトな波長可変光周波数コム発生光源を実現することができた。
【００４２】
また、発生した光周波数コムの周波数間隔が２５ＧＨｚであることから、光通信システムに用いられるアレー導波路回折格子フィルタ等で各々の光周波数コム（チャンネル）を切り出すことが可能となり、チャネル毎に異なる信号を重畳することが可能となった。
また、半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３と波長可変半導体レーザ１２１とを同一の半導体基板上にモノリシック集積したことによって、よりコンパクトな光周波数コム発生光源を実現することができた。
【００４３】
なお、ここでは波長可変半導体レーザとしてＤＢＲ型半導体レーザを採用したが、他の波長可変半導体レーザ（例えば、Y. Tohmoriらによる、IEEE Journal of Quantum Electronics vol.29, no. 6, pp. 1817-1823, 1993（非特許文献３）の報告にある、超周期構造回折格子DBRレーザや、H.Oohashiらによる、Proceedings of International conference on Indium Phosphide and Related Material, Paper FBI-2, pp. 575-578, 2001（非特許文献４）の報告にある、波長選択型ＤＦＢレーザアレー光源）を用いても、本発明による波長可変光周波数コム発生光源が実現できることは言うまでもない。
【００４４】
＜第２の実施例＞
図５に基づき、本発明の第２の実施例に係る光周波数コム発生用の半導体光変調器について説明する。
【００４５】
図５に示すように、本発明の第２の実施例に係る光周波数コム発生用の半導体光変調器１３０は、入力光１０１を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、この半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化するＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１とを有することを特徴とするものであり、光強度のそろった光周波数コムを発生する（出力光１０４）。
【００４６】
半導体位相変調器１０２は、第１の実施例の半導体光変調器１００における半導体位相変調器１０２と同様の構成のものである。半導体位相変調器１０２の両端面には、反射防止膜１０９がそれぞれ形成されている。
【００４７】
Ｅｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１には、偏波保持ＷＤＭフィルタ１３３を介して励起用１４８０ｎｍ半導体レーザモジュール１３２が接続されている。励起モジュール１３２で励起されることでＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１は、１５５０ｎｍ帯の波長領域に光増幅作用を有する。また、半導体位相変調器１０２の出力は、偏波保持光ファイバ１２３に結合し、偏波保持ＷＤＭフィルタ１３３を介してＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１へ結合している。Ｅｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１の光増幅利得が飽和するように光入力１０１と励起モジュール１３２の出力を調整し、半導体位相変調器１０２のＲＦ電極１０６に２５ＧＨｚの正弦波電気信号を印加することで、光周波数間隔が２５ＧＨｚの９チャンネルの光周波数コムを有する光出力１０４が確認できた。
【００４８】
以上説明したように、本第２の実施例の半導体光変調器１３０によれば、入力光１０１を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、この半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化するＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１とを有することを特徴としているため、変調器が１つ（半導体位相変調器１０２）だけであり、ＲＦ動作部分（変調動作部分）が１カ所である。このため、電気信号（変調信号）の位相調整のような複雑な調整をすることなく、正弦波の電気信号（変調信号）を入力するだけで、光強度のそろった９チャンネルの光周波数コムを発生することができるコンパクトな光周波数コム発生用の半導体光変調器を実現することができた。
【００４９】
また、発生した光周波数コムの周波数間隔が２５ＧＨｚであることから、光通信システムに用いられるアレー導波路回折格子フィルタ等で各々の光周波数コム（チャンネル）を切り出すことが可能となり、チャネル毎に異なる高速信号を重畳することが可能となった。
【００５０】
＜第２の参考例＞
図６に基づき、本発明の第２の参考例に係る光周波数コム発生光源について説明する。
【００５１】
図６に示すように、本発明の第２の参考例に係る波長可変光周波数コム発生光源１４０は、入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、前記入力光を半導体位相変調器１０２へ出力する波長可変半導体レーザ１２１とを同一のｎ-ＩｎＰ基板（半導体基板）上にモノリシック集積した構造の半導体光変調器１４１と、半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化するＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１とを有することを特徴とするものであり、光強度のそろった光周波数コムを発生する（出力光１０４）。
【００５２】
半導体光変調器１４１の両端面には、反射防止膜１０９が形成されている。また、半導体光変調器１４１において、半導体位相変調器１０２と波長可変半導体レーザ１２１の間と、波長可変半導体レーザ１２１における活性領域１２２と波長制御用ＤＢＲミラー部１２３Ａ，１２３Ｂの間には、素子分離溝１０８がそれぞれ形成されている。
【００５３】
半導体光変調器１４１における半導体位相変調器１０２及び波長可変半導体レーザ１２１は、第１の参考例の光周波数コム発生光源１２０における半導体位相変調器１０２及び波長可変半導体レーザ１２１と同様のものである。即ち、半導体光変調器１４１の作製は、第１の参考例の光周波数コム発生光源１２０の製造工程において半導体光増幅器１０３の製造工程を省くことで行った。
【００５４】
Ｅｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１には、偏波保持ＷＤＭフィルタ１３３を介して励起用１４８０ｎｍ半導体レーザモジュール１３２が接続されている。励起モジュール１３２で励起されることでＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１は、１５５０ｎｍ帯の波長領域に光増幅作用を有する。また、半導体位相変調器１０２の出力は、偏波保持光ファイバ１３４に結合し、偏波保持ＷＤＭフィルタ１３３を介してＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１へ結合している。Ｅｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１の光増幅利得が飽和するように半導体光変調器１４１の光出力と励起モジュール１３２の光出力を調整し、半導体位相変調器１０２のＲＦ電極１０６に２５ＧＨｚの正弦波電気信号を印加することで、光周波数間隔が２５ＧＨｚの９チャンネルの光周波数コムを有する光出力１０４が確認できた。
【００５５】
以上説明したように、本第２の参考例の光周波数コム発生光源１４０によれば、入力光を変調してサイドバンドを発生する半導体位相変調器１０２と、前記入力光を半導体位相変調器１０２へ出力する波長可変半導体レーザ１２１とを有する半導体光変調器１４１と、半導体位相変調器１０２によって発生したサイドバンドの強度を等化するＥｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器１３１とを有することを特徴としているため、変調器が１つ（半導体位相変調器１０２）だけであり、ＲＦ動作部分（変調動作部分）が１カ所である。このため、電気信号（変調信号）の位相調整のような複雑な調整をすることなく、正弦波の電気信号（変調信号）を入力するだけで、光強度のそろった９チャンネルの光周波数コムを発生することができ、且つ、その中心波長を自由に調整できるコンパクトな波長可変光周波数コム発生光源を実現することができた。
【００５６】
また、発生した光周波数コムの周波数間隔が２５ＧＨｚであることから、光通信システムに用いられるアレー導波路回折格子フィルタ等で各々の光周波数コム（チャンネル）を切り出すことが可能となり、チャネル毎に異なる信号を重畳することが可能となった。
また、半導体光変調器１４１は、半導体位相変調器１０２と半導体光増幅器１０３とを同一の半導体基板上にモノリシック集積した構造のものであるため、よりコンパクトな光周波数コム発生光源を実現することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は半導体光変調器に関するものであり、光ファイバ通信で必要なチャンネル間隔（２５ＧＨｚ間隔，５０ＧＨｚ間隔等）の光周波数コムを発生させる半導体光変調器に適用して有用なものである。
【符号の説明】
【００５８】
１００  光周波数コム発生用の半導体光変調器
１０１  入力光
１０２  半導体位相変調器
１０３  半導体光増幅器
１０４  出力光
１０５  光導波路
１０６  ＲＦ電極
１０７  ｐ-電極
１０８  素子分離溝
１０９  反射防止膜
１１０  ｎ-電極（裏面）
１２０  波長可変光周波数コム発生光源
１２１  波長可変半導体レーザ
１２２  活性領域
１２３Ａ，１２３Ｂ  波長制御用ＤＢＲミラー部
１２４  活性領域電流注入電極
１２５Ａ，１２５Ｂ  波長制御電極
１３０  光周波数コム発生用の半導体光変調器
１３１  Ｅｒ3+ドープ偏波保持ファイバ増幅器
１３２  励起用１４８０ｎｍ半導体レーザモジュール
１３３  偏波保持ＷＤＭフィルタ
１３４  偏波保持光ファイバ
１４０  波長可変光周波数コム発生光源
１４１  半導体光変調器
【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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