(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入力端子及び第２入力端子に入力された信号を増幅する増幅回路と、
多モード干渉導波路と、
前記多モード干渉導波路に光結合し、出力が前記増幅回路の前記第１入力端子に接続された第１受光素子と、
前記第１受光素子及び前記多モード干渉導波路と同一の半導体基板上に一体形成され、前記多モード干渉導波路に光結合するとともに、出力が前記増幅回路の前記第２入力端子に接続された第２受光素子と、を備え、前記第１受光素子のカソードと前記第２受光素子のカソードとが前記半導体基板上の抵抗を介して接続される、コヒーレント光受信器の特性評価方法であって、
前記第１受光素子のアノードと前記カソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、前記第１受光素子に印加される電位差より小さい電位差を前記第２受光素子のアノードと前記カソードとの間に印加する工程と、
前記多モード干渉導波路に光を入射し、前記増幅回路から出力される信号に基づいて前記第１受光素子の周波数特性を測定する工程と、
を備え、
前記電位差を印加する工程では、前記第２受光素子の前記アノードと前記カソードとの間に印加される前記電位差が所定値に定められる、コヒーレント光受信器の特性評価方法。
【請求項２】
前記第２受光素子の前記アノードと前記カソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、前記第２受光素子に印加される電位差より小さい電位差を前記第１受光素子の前記アノードと前記カソードとの間に印加する工程と、
前記多モード干渉導波路に光を入射し、前記増幅回路から出力される信号に基づいて前記第２受光素子の周波数特性を測定する工程と、
をさらに備える、請求項１に記載のコヒーレント光受信器の特性評価方法。
【請求項３】
前記コヒーレント光受信器は、
第３入力端子及び第４入力端子に入力された信号を増幅する別の増幅回路と、
前記多モード干渉導波路に光結合するとともに、出力が前記別の増幅回路の前記第３入力端子に接続された第３受光素子と、
前記多モード干渉導波路に光結合するとともに、出力が前記別の増幅回路の前記第４入力端子に接続された第４受光素子と、
をさらに備え、
前記第３受光素子及び前記第４受光素子は、前記多モード干渉導波路と、前記第１受光素子と、前記第２受光素子と共に、同一の前記半導体基板上にて一体形成された素子であり、
前記第１受光素子の前記アノードと前記カソードとの間に逆バイアスを印加する前記工程では、前記第３受光素子のアノードとカソードとの間、および前記第４受光素子のアノードとカソードとの間のそれぞれに印加される電位差を前記所定値に定める、請求項１又は２に記載のコヒーレント光受信器の特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コヒーレント光受信器の特性評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速かつ大容量の光通信システムとして、例えばコヒーレント光受信器が知られている。下記特許文献１に記載されるコヒーレント光受信器は、信号光と局部発振光とを干渉させる多モード干渉導波路である光カプラと、同一の基板上に集積された複数の受光素子とを有しており、光カプラに入射した信号光と局部発振光とに基づいた電気信号を受光素子から出力する。このようなコヒーレント光受信器の特性評価方法として、光受信器に含まれる受光素子の周波数特性を測定することが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５８０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１のコヒーレント光受信器に含まれる複数の受光素子は、上述したように同一の基板上に集積されており、物理的及び電気的に分離されていない。このため、一つの受光素子のみにバイアス印加して当該受光素子の周波数特性を測定しようとしても、他の受光素子の影響を受けてしまう。したがって、上記コヒーレント光受信器では、受光素子の周波数特性を正確に測定することが困難になっている。
【０００５】
本発明は、コヒーレント光受信器に含まれる受光素子の周波数特性を精度よく測定できるコヒーレント光受信器の特性評価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】
【０００６】
本発明の一側面に係るコヒーレント光受信器の特性評価方法は、第１入力端子及び第２入力端子に入力された信号を増幅する増幅回路と、多モード干渉導波路と、多モード干渉導波路に光結合し、出力が増幅回路の第１入力端子に接続された第１受光素子と、第１受光素子と同一の半導体基板上に集積され、多モード干渉導波路に光結合するとともに、出力が増幅回路の第２入力端子に接続された第２受光素子と、を備えるコヒーレント光受信器の特性評価方法であって、第１受光素子のアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、第１受光素子に印加される電位差より小さい電位差を第２受光素子のアノードとカソードとの間に印加する工程と、多モード干渉導波路に光を入射し、増幅回路から出力される信号に基づいて第１受光素子の周波数特性を測定する工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コヒーレント光受信器に含まれる受光素子の周波数特性を精度よく測定できるコヒーレント光受信器の特性評価方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係るコヒーレント光受信器の特性評価を測定するための測定系を示す概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係るコヒーレント光受信器を示す概略構成図である。
【図３】図３は、ＴＩＡ２５Ａの等価回路図である。
【図４】図４は、図２に示される破線で囲われた部分の模式平面図である。
【図５】図５は、実施形態に係るコヒーレント光受信器の特性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】図６は、受光素子２４Ａ〜２４Ｄの電気的接続関係を示す等価回路図である。
【図７】図７は、図４に示される破線で囲われた部分の等価回路図である。
【図８】図８は、変形例に係るコヒーレント光受信器の特性評価方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１０】
本発明の一実施形態は、第１入力端子及び第２入力端子に入力された信号を増幅する増幅回路と、多モード干渉導波路と、多モード干渉導波路に光結合し、出力が増幅回路の第１入力端子に接続された第１受光素子と、第１受光素子と同一の半導体基板上に集積され、多モード干渉導波路に光結合するとともに、出力が増幅回路の第２入力端子に接続された第２受光素子と、を備えるコヒーレント光受信器の特性評価方法であって、第１受光素子のアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、第１受光素子に印加される電位差より小さい電位差を第２受光素子のアノードとカソードとの間に印加する工程と、多モード干渉導波路に光を入射し、増幅回路から出力される信号に基づいて第１受光素子の周波数特性を測定する工程と、を備えるコヒーレント光受信器の特性評価方法である。
【００１１】
この特性評価方法では、第１受光素子のアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、第１受光素子に印加される電位差より小さい電位差を第２受光素子のアノードとカソードとの間に印加する工程が実施される。これにより、同一の半導体基板上に集積された第１受光素子と第２受光素子との間にリークパスが存在する場合であっても、第２受光素子のアノードとカソードとの間に印加される電位差を所定値に定めることができる。このため、上記電位差を調整することにより、第２受光素子にて生成する光電流を、第１受光素子にて生成する光電流よりも顕著に小さくすることができる。したがって、第１受光素子の周波数特性を測定する工程において、第２受光素子にて生成する光電流が増幅回路から出力される信号に与える影響を抑制できるので、第１受光素子の周波数特性を精度よく測定できる。
【００１２】
また、上記特性評価方法は、第２受光素子のアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、第２受光素子に印加される電位差より小さい電位差を第１受光素子のアノードとカソードとの間に印加する工程と、多モード干渉導波路に光を入射し、増幅回路から出力される信号に基づいて第２受光素子の周波数特性を測定する工程と、をさらに備えてもよい。この場合、第１受光素子と同様に、第２受光素子の周波数特性を精度よく測定できる。
【００１３】
また、コヒーレント光受信器は、第３入力端子及び第４入力端子に入力された信号を増幅する別の増幅回路と、第１受光素子と同一の半導体基板上に集積され、多モード干渉導波路に光結合するとともに、出力が別の増幅回路の第３入力端子に接続された第３受光素子と、第１受光素子と同一の半導体基板上に集積され、多モード干渉導波路に光結合するとともに、出力が別の増幅回路の第４入力端子に接続された第４受光素子と、をさらに備え、第１受光素子のアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加する工程では、第１受光素子に印加される電位差より小さい電位差を第３受光素子のアノードとカソードとの間、および第４受光素子のアノードとカソードとの間に印加してもよい。
【００１４】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、実施形態に係るコヒーレント光受信器の特性評価を測定するための測定系を示す概略構成図である。図１に示されるように、測定系１は、光コミュニケーションアナライザ２（ＬＣＡ：Lightwave Communication Analyzer）と、スプリッタ３と、位相変調器４と、ファンクションジェネレータ５と、遅延線（ディレイライン）６と、偏波コントローラ７，８と、コヒーレント光受信器９と、可変電圧源１０とを備える。ＬＣＡ２は、スプリッタ３と光結合しており、スプリッタ３は、位相変調器４及び遅延線６と光結合している。位相変調器４は偏波コントローラ７と光結合しており、遅延線６は偏波コントローラ８と光結合している。偏波コントローラ７，８は、コヒーレント光受信器９と光結合している。また、位相変調器４は、ファンクションジェネレータ５と電気的に接続されており、コヒーレント光受信器９は、可変電圧源１０及びＬＣＡ２に電気的に接続されている。
【００１６】
ＬＣＡ２は、スプリッタ３に光信号を出射する。ＬＣＡ２は、例えば強度変調された信号光をスプリッタ３に出射する。また、ＬＣＡ２には、コヒーレント光受信器９から出力される電圧信号が入力される。
【００１７】
スプリッタ３は、ＬＣＡ２から出射された光を２つに分岐する。一方の分岐光は位相変調器４に入射され、他方の分岐光は遅延線６に入射される。
【００１８】
位相変調器４は、ファンクションジェネレータ５の制御により、受光した一方の分岐光を位相変調する。位相変調器４は、例えばＬＣＡ２による強度変調とは同期しない位相変調を一方の分岐光に施す。位相変調された光は、位相変調される前の分岐光よりも低周波数を有してもよいし、高周波数を有してもよい。
【００１９】
遅延線６は、受光した他方の分岐光を遅延することによって、当該分岐光の光路長を補正する。遅延線６として、例えば手動操作型の遅延線が用いられてもよいし、電動型の遅延線が用いられてもよい。
【００２０】
偏波コントローラ７，８のそれぞれは、受光した光の偏光状態を任意の状態に変化させる。偏波コントローラ７は、位相変調器４から出射された光の偏光状態を変化させ、偏波コントローラ８は、遅延線６から出射された光の偏光状態を変化させる。以下では、偏波コントローラ７から出射される光を局部発振光Ｌとし、偏波コントローラ８から出射される光を信号光Ｓとする。局部発振光Ｌは位相変調器４によって位相変調された光であり、信号光Ｓは位相変調されていない光である。
【００２１】
コヒーレント光受信器９は、受光した信号光Ｓ及び局部発振光Ｌに応じた信号を出力する。本実施形態では、コヒーレント光受信器９の８つの端子からそれぞれ異なる信号が出力される。コヒーレント光受信器９から出力される信号は、例えばＲＦ信号である。コヒーレント光受信器９の詳細な構成については後述する。
【００２２】
可変電圧源１０は、後述するコヒーレント光受信器９に含まれる複数の受光素子に任意のバイアスを印加する。可変電圧源１０は、各受光素子に異なるバイアスを印加可能であり、例えば一部の受光素子に第１のバイアスを印加すると共に他の受光素子に第２のバイアスを印加する。
【００２３】
図２は、実施形態に係るコヒーレント光受信器９を示す概略構成図である。図２に示されるように、コヒーレント光受信器９は、偏光分離素子２１（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）と、ビームスプリッタ２２（ＢＳ：BeamSplitter）と、９０度ハイブリッド多モード干渉導波路（ＭＭＩ：Multi-ModeInterference）２３Ａ，２３Ｂと、受光素子２４Ａ〜２４Ｈと、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ：TransImpedance Amplifier）２５Ａ〜２５Ｄとを備える。
【００２４】
ＰＢＳ２１及びＢＳ２２のそれぞれは、ＭＭＩ２３Ａ，２３Ｂの両方に光結合している。ＭＭＩ２３Ａは受光素子２４Ａ〜２４Ｄに光結合しており、ＭＭＩ２３Ｂは受光素子２４Ｅ〜２４Ｈに光結合している。受光素子２４Ａ，２４ＢはＴＩＡ２５Ａに電気的に接続され、受光素子２４Ｃ，２４ＤはＴＩＡ２５Ｂに電気的に接続され、受光素子２４Ｅ，２４ＦはＴＩＡ２５Ｃに電気的に接続され、受光素子２４Ｇ，２４ＨはＴＩＡ２５Ｄに電気的に接続されている。
【００２５】
ＰＢＳ２１は、受光した信号光Ｓを互いに直交するＸ偏光である信号光Ｓ１とＹ偏光である信号光Ｓ２とに分離する。信号光Ｓ１はＭＭＩ２３Ａに入射され、信号光Ｓ２はＭＭＩ２３Ｂに入射される。信号光Ｓ１をＴＥ光とし、信号光Ｓ２をＴＭ光としてもよいし、信号光Ｓ１をＴＭ光とし、信号光Ｓ２をＴＥ光としてもよい。なお、ＰＢＳ２１によって分離された信号光Ｓ２は、例えば偏光回転素子等を用いてＸ偏光に変更された後にＭＭＩ２３Ｂに入射されてもよい。
【００２６】
ＢＳ２２は、受光した局部発振光Ｌを２つに分岐する。分岐された一方の局部発振光Ｌ１はＭＭＩ２３Ａに入射され、分岐された他方の局部発振光Ｌ２はＭＭＩ２３Ｂに入射される。本実施形態では、局部発振光Ｌは予めＸ偏光に設定されているが、局部発振光Ｌは予めＹ偏光に設定されてもよい。
【００２７】
ＭＭＩ２３Ａは、受光した信号光Ｓ１と局部発振光Ｌ１とを分光・合成・遅延して干渉光を形成する多モード干渉導波路である。具体的には、ＭＭＩ２３Ａに入射した信号光Ｓ１は、局部発振光Ｌ１と合成された後、同相成分（In-Phase）の正成分（Positive）及び負成分（negative）と、直交位相成分（Quadrature-Phase）の正成分及び負成分との４つの干渉信号光Ｘ−Ｉｐ，Ｘ−Ｉｎ，Ｘ−Ｑｐ，Ｘ−Ｑｎに分離される。干渉信号光Ｘ−Ｉｐは受光素子２４Ａに入射され、干渉信号光Ｘ−Ｉｎは受光素子２４Ｂに入射され、干渉信号光Ｘ−Ｑｐは受光素子２４Ｃに入射され、干渉信号光Ｘ−Ｑｎは受光素子２４Ｄに入射される。干渉信号光Ｘ−Ｉｐ，Ｘ−Ｉｎは１対の差動光信号であり、干渉信号光Ｘ−Ｑｐ，Ｘ−Ｑｎは１対の差動光信号である。
【００２８】
ＭＭＩ２３Ｂは、ＭＭＩ２３Ａと同様に、受光した信号光Ｓ２と局部発振光Ｌ２とを分光・合成・遅延し、４つの干渉信号光Ｙ−Ｉｐ，Ｙ−Ｉｎ，Ｙ−Ｑｐ，Ｙ−Ｑｎを形成する。干渉信号光Ｙ−Ｉｐは受光素子２４Ｅに入射され、干渉信号光Ｙ−Ｉｎは受光素子２４Ｆに入射され、干渉信号光Ｙ−Ｑｐは受光素子２４Ｇに入射され、干渉信号光Ｙ−Ｑｎは受光素子２４Ｈに入射される。干渉信号光Ｙ−Ｉｐ，Ｙ−Ｉｎは１対の差動光信号であり、干渉信号光Ｙ−Ｑｐ，Ｙ−Ｑｎは１対の差動光信号である。
【００２９】
受光素子２４Ａ〜２４Ｈのそれぞれは、受光した干渉信号光を光電変換することによって、光強度に応じた光電流を生成する。例えば、受光素子２４Ａは、受光した干渉信号光Ｘ−Ｉｐを光電変換することによって光電流を生成する。この光電流は、可変電圧源１０によって受光素子２４Ａにバイアスが印加されると、ＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ａに出力される。また、受光素子２４Ａにバイアスが印加されない場合、受光素子２４Ａから光電流が流れない。受光素子２４Ｂ〜２４Ｈは、受光素子２４Ａと同様に動作し得る。
【００３０】
ＴＩＡ２５Ａ〜２５Ｄのそれぞれは、入力された光電流を増幅して電圧信号を生成する増幅回路である。例えば、ＴＩＡ２５Ａには、受光素子２４Ａから出力された光電流が入力端子２５ａから入力されると共に、受光素子２４Ｂから出力された光電流が入力端子２５ｂから入力される。そして、ＴＩＡ２５Ａは、入力された光電流を増幅することによって電圧信号を生成する。ＴＩＡ２５Ａは、受光素子２４Ａ，２４Ｂの一方からのみ光電流が入力された場合においても電圧信号を生成できる。ＴＩＡ２５Ｂ〜２５Ｄは、ＴＩＡ２５Ａと同様に動作し得る。
【００３１】
図３は、ＴＩＡ２５Ａの等価回路図である。図３に示されるように、ＴＩＡ２５Ａは、入力端子２５ａ，２５ｂと、出力端子２５ｃ，２５ｄと、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ７と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４とを有している。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ７は、バイポーラトランジスタである。
【００３２】
トランジスタＴｒ１のベースは、入力端子２５ａに電気的に接続されていると共に、抵抗Ｒ１を介して出力端子２５ｃに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタは、トランジスタＴｒ３のベースに電気的に接続されていると共に、抵抗Ｒ３を介して電源線ＶＣＣとに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタは、トランジスタＴｒ２のエミッタと、トランジスタＴｒ５のコレクタとに電気的に接続されている。
【００３３】
トランジスタＴｒ２のベースは、入力端子２５ｂに電気的に接続されていると共に、抵抗Ｒ２を介して出力端子２５ｄに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ２のコレクタは、トランジスタＴｒ４のベースに電気的に接続されていると共に、抵抗Ｒ４を介して電源線ＶＣＣに電気的に接続されている。
【００３４】
トランジスタＴｒ３のコレクタは、電源線ＶＣＣに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ３のエミッタは、トランジスタＴｒ６のコレクタと、出力端子２５ｃとに電気的に接続されている。
【００３５】
トランジスタＴｒ４のコレクタは、電源線ＶＣＣに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ４のエミッタは、トランジスタＴｒ７のコレクタと、出力端子２５ｄとに電気的に接続されている。
【００３６】
トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６，Ｔｒ７のベースは、電圧源ＶＢに電気的に接続されている。トランジスタＴｒ５，Ｔｒ６，Ｔｒ７のエミッタは、接地線ＧＮＤに電気的に接続されている。
【００３７】
上述したように、入力端子２５ａは、トランジスタＴｒ１のベースに電気的に接続されていると共に、抵抗（帰還抵抗）Ｒ１を介して出力端子２５ｃに電気的に接続されている。また、入力端子２５ｂは、トランジスタＴｒ２のベースに電気的に接続されていると共に、抵抗（帰還抵抗）Ｒ２を介して出力端子２５ｄに電気的に接続されている。このため、入力端子２５ａ，２５ｂに光電流が入力されない場合、入力端子２５ａの電位は出力端子２５ｃの電位と等しくなり、入力端子２５ｂの電位は出力端子２５ｄの電位と等しくなる。入力端子２５ａ，２５ｂに光電流が入力されない場合、出力端子２５ｃ，２５ｄは電源線ＶＣＣに起因する或る電位を有するので、入力端子２５ａ，２５ｂも或る電位を有する。
【００３８】
図４は、図２に示される破線で囲われた部分の模式平面図である。図４に示されるように、ＭＭＩ２３Ａと受光素子２４Ａ〜２４Ｄとは、例えばＩｎＰ基板等の半導体基板３１上に集積されている。換言すれば、ＭＭＩ２３Ａと受光素子２４Ａ〜２４Ｄとは、同一の半導体基板３１上にて一体形成された半導体素子である。ＭＭＩ２３Ａは、例えば半導体基板３１上にてＰＩＮ構造を有する。受光素子２４Ａ〜２４Ｄのそれぞれは、例えば半導体基板３１上にてＰＩＮ構造を有する。
【００３９】
光導波路３２ａ〜３２ｆは、ＭＭＩ２３Ａと物理的に接続されており、屈折率が比較的大きい材料（例えばＩｎＧａＡｓＰ）から構成されるコアと、屈折率が該コアよりも小さい材料（例えばＩｎＰ）から構成されて該コアを覆うクラッドとを有する。光導波路３２ａは信号光Ｓ１に対する導波路として機能し、光導波路３２ｂは局部発振光Ｌ１に対する導波路として機能し、光導波路３２ｃは干渉信号光Ｘ−Ｉｐに対する導波路として機能し、光導波路３２ｄは干渉信号光Ｘ−Ｉｎに対する導波路として機能し、光導波路３２ｅは干渉信号光Ｘ−Ｑｐに対する導波路として機能し、光導波路３２ｆは干渉信号光Ｘ−Ｑｎに対する導波路として機能する。したがって、例えばＭＭＩ２３Ａと受光素子２４Ａとは、光導波路３２ｃを介して光結合している。同様に、ＭＭＩ２３Ａと受光素子２４Ｂ〜２４Ｄとは、対応する光導波路を介して光結合している。
【００４０】
半導体基板３１上には、受光素子２４Ａ〜２４Ｄのアノードに電気的に接続されたパッド３３ａ〜３３ｄがそれぞれ設けられている。パッド３３ａはＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ａにボンディングワイヤＷ１を介して接続されており、パッド３３ｂはＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ｂにボンディングワイヤＷ２を介して接続されている。同様に、パッド３３ｃはＴＩＡ２５Ｂの入力端子２５ａにボンディングワイヤＷ３を介して接続されており、パッド３３ｄはＴＩＡ２５Ｂの入力端子２５ｂにボンディングワイヤＷ４を介して接続されている。
【００４１】
半導体基板３１上には、受光素子２４Ａ〜２４Ｄのカソードに電気的に接続されたパッド３４ａ〜３４ｄがそれぞれ設けられている。パッド３４ａ〜３４ｄは、ボンディングワイヤＷ１１〜Ｗ１４を介して図１に示される可変電圧源１０にそれぞれ接続されている。
【００４２】
本実施形態では、図示はしないが、コヒーレント光受信器９におけるＭＭＩ２３Ｂは、ＭＭＩ２３Ａと同様の構成を有する。また、受光素子２４Ｅ〜２４Ｈは、コヒーレント光受信器９における受光素子２４Ａ〜２４Ｄと同様の構成を有している。ＭＭＩ２３Ｂと受光素子２４Ｅ〜２４Ｈとは同一の半導体基板上に集積されている。
【００４３】
次に、本実施形態に係るコヒーレント光受信器の特性評価方法について、図５を用いながら説明する。図５は、実施形態に係るコヒーレント光受信器９の特性評価方法を説明するためのフローチャートである。以下では、ＭＭＩ２３Ａに光結合される受光素子２４Ａ〜２４Ｄの周波数特性の測定について主に説明し、ＭＭＩ２３Ｂ、及びＭＭＩ２３Ｂに光結合される受光素子２４Ｅ〜２４Ｈについての説明は簡略化する。
【００４４】
図５に示されるように、第１ステップとして、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄに印加される電位差を受光素子２４Ａの電位差より小さい電位差になるように制御する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１では、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄのそれぞれにおいて、アノード−カソード間の電位差を受光素子２４Ａの電位差より小さい電位差にするように可変電圧源１０の出力電圧を制御する。例えば、ＴＩＡ２５ＡおよびＴＩＡ２５Ｂの入力端子の電位が１Ｖである場合、可変電圧源１０がパッド３４ｂ、パッド３４ｃ、及びパッド３４ｄの電位を略１Ｖに設定する。好ましくは、受光素子２４Ｂに印加されるバイアスが略０になるように可変電圧源１０を制御する。一方、可変電圧源１０を制御することにより、受光素子２４Ａには任意の逆バイアスが印加される。例えば、可変電圧源１０がパッド３４ａの電位を５Ｖに設定する。これにより、受光素子２４Ａには４Ｖの逆バイアスが印加されるので、ＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ｂに電気的に接続された受光素子２４Ｂのアノードと、可変電圧源１０に電気的に接続された受光素子２４Ｂのカソードとの電位差は、受光素子２４Ａのアノード−カソード間の電位差よりも小さくなる。受光素子２４Ｃ，２４Ｄも同様である。ステップＳ１１では、受光素子２４Ｂ〜２４Ｈのそれぞれにおいて、アノード−カソード間の電位差を受光素子２４Ａの電位差より小さい電位差にするように可変電圧源１０の出力電圧を制御してもよい。
【００４５】
次に、第２ステップとして、ＭＭＩ２３Ａ，２３Ｂに光を入射する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、ＬＣＡ２から出力された光に基づいた信号光Ｓと局部発振光Ｌとをコヒーレント光受信器９に入射する。そして、ＰＢＳ２１によって信号光Ｓから分離された信号光Ｓ１と、ＢＳ２２によって局部発振光Ｌから分岐された局部発振光Ｌ１とをＭＭＩ２３Ａに入射する。同様に、信号光Ｓ２と局部発振光Ｌ２とをＭＭＩ２３Ｂに入射する。
【００４６】
次に、第３ステップとして、ＭＭＩ２３Ａから出射された光を受光素子２４Ａ〜２４Ｄに入射する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３では、光導波路３２ｃを介して干渉信号光Ｘ−Ｉｐが受光素子２４Ａに入射され、光導波路３２ｄを介して干渉信号光Ｘ−Ｉｎが受光素子２４Ｂに入射され、光導波路３２ｅを介して干渉信号光Ｘ−Ｑｐが受光素子２４Ｃに入射され、光導波路３２ｆを介して干渉信号光Ｘ−Ｑｎが受光素子２４Ｄに入射される。これにより、受光素子２４Ａ〜２４Ｄのそれぞれにおいて光電変換が行われる。ここで、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄにおいては印加される電位差を、受光素子２４Ａの電位差より小さい電位差になるように制御しているので、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄにて生成する光電流は、受光素子２４Ａにて生成する光電流よりも小さくなる。このため、ステップＳ１３では、受光素子２４Ａにて生成した光電流が主にＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ａに入力される。好ましくは、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄにおいては印加されるバイアスが略０に制御することで、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄにて生成する光電流は０とみなすことができる。この場合、受光素子２４Ａにおいてのみ光電流が生成するとみなすことができる。すなわち、受光素子２４Ａにて生成した光電流のみをＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ａに入力するとみなすことができる。なお、ステップＳ１３では、ＭＭＩ２３Ｂから出射された光を受光素子２４Ｅ〜２４Ｈに入射する。受光素子２４Ｅ〜２４Ｈにて生成する光電流は、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄと同様に０とみなすことができる。
【００４７】
次に、第４ステップとして、ＴＩＡ２５Ａから出力される電圧信号に基づいて受光素子２４Ａの周波数特性を測定する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４では、まずＴＩＡ２５Ａが受信した光電流を増幅する。次に、ＴＩＡ２５Ａの出力端子２５ｃから出力される増幅した電圧信号をＬＣＡ２に出力する。そしてＬＣＡ２は、当該電圧信号に基づいて受光素子２４Ａの周波数特性を測定する。以上により、コヒーレント光受信器９の特性評価が行われる。
【００４８】
以上に説明した実施形態に係るコヒーレント光受信器９の特性評価方法によって得られる作用効果について、図６，７を用いながら説明する。図６は、受光素子２４Ａ〜２４Ｄの電気的接続関係を示す等価回路図である。図７は、図４に示される破線で囲われた部分の等価回路図である。
【００４９】
上述したように、本実施形態のＭＭＩ２３Ａと受光素子２４Ａ〜２４Ｄとは、同一の半導体基板３１上にて一体形成された半導体素子である。このため、受光素子２４Ａ〜２４Ｄは、互いに絶縁分離されていない。換言すれば、受光素子２４Ａ〜２４Ｄは、図６に示されるように、半導体基板３１上に形成された半導体層、ＭＭＩ２３Ａ、及び光導波路３２ｃ〜３２ｆ等によって構成されるリークパスＰを介して、互いに電気的に接続されてしまう。ここで、例えば受光素子２４Ａに可変電圧源１０を電気的に接続させてバイアスが印加された状態に設定すると共に、受光素子２４Ｂ〜２４Ｄと可変電圧源１０との電気的接続を開放した場合、リークパスＰを介して受光素子２４Ｂ〜２４Ｄにバイアスが印加されてしまう。これにより、受光素子２４Ａ，２４Ｂの両方にて生成した光電流がＴＩＡ２５Ａに入力されるので、ＴＩＡ２５Ａから出力される電圧信号は受光素子２４Ｂにて生成した光電流の影響を受けてしまう。したがって、受光素子２４Ａの周波数特性を正確に測定できなくなる。
【００５０】
これに対して、本実施形態に係るコヒーレント光受信器９の特性評価方法では、受光素子２４Ａのアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、受光素子２４Ａに印加される電位差より小さい電位差を受光素子２４Ｂ〜２４Ｄのアノードとカソードとの間に印加するステップＳ１１が実施される。これにより、図７に示されるように、例えば同一の半導体基板３１上に集積された受光素子２４Ａと受光素子２４Ｂとの間にリークパスＰが存在する場合であっても、受光素子２４Ｂのアノードとカソードとの間に印加される電位差を所定値に定めることができる。このため、上記電位差を調整することにより、受光素子２４Ｂにて生成する光電流を、受光素子２４Ａにて生成する光電流よりも顕著に小さくすることができる。したがって、受光素子２４Ａの周波数特性を測定する工程において、受光素子２４Ｂにて生成する光電流がＴＩＡ２５Ａから出力される信号に与える影響を抑制できるので、受光素子２４Ａの周波数特性を精度よく測定できる。
【００５１】
また、上記特性評価方法は、受光素子２４Ｂのアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加するとともに、受光素子２４Ｂに印加される電位差より小さい電位差を受光素子２４Ａのアノードとカソードとの間に印加する工程と、ＭＭＩ２３Ａに光を入射し、ＴＩＡ２５Ａから出力される信号に基づいて受光素子２４Ｂの周波数特性を測定する工程と、を備えてもよい。この場合、受光素子２４Ａと同様に、受光素子２４Ｂの周波数特性を精度よく測定できる。
【００５２】
また、コヒーレント光受信器９は、入力端子２５ａ及び入力端子２５ｂに入力された信号を増幅するＴＩＡ２５Ｂと、受光素子２４Ａと同一の半導体基板３１上に集積され、ＭＭＩ２３Ａに光結合するとともに、出力がＴＩＡ２５Ｂの入力端子２５ａに接続された受光素子２４Ｃと、受光素子２４Ａと同一の半導体基板３１上に集積され、ＭＭＩ２３Ａに光結合するとともに、出力がＴＩＡ２５Ｂの入力端子２５ｂに接続された受光素子２４Ｄと、をさらに備え、受光素子２４Ａのアノードとカソードとの間に逆バイアスを印加するステップＳ１１では、受光素子２４Ａに印加される電位差より小さい電位差を受光素子２４Ｃのアノードとカソードとの間、および受光素子２４Ｄのアノードとカソードとの間に印加してもよい。
【００５３】
以下では、上記実施形態の変形例に係るコヒーレント光受信器の特性評価方法について説明する。変形例の説明において上記実施形態と重複する記載は省略し、上記実施形態と異なる部分を記載する。
【００５４】
図８は、変形例に係るコヒーレント光受信器の特性評価方法を説明するためのフローチャートである。図８に示されるように、まず上記実施形態に記載されるステップＳ１１〜Ｓ１４を実施する。これらのステップＳ１１〜Ｓ１４の詳細な説明は省略する。次に、第５ステップとして、ステップＳ１４後に受光素子２４Ａ，２４Ｃ，２４Ｄに印加される電位差を、受光素子２４Ｂの電位差より小さい電位差になるように制御する（ステップＳ１５）。好ましくは、受光素子２４Ａ，２４Ｃ，２４Ｄに印加されるバイアスが略０になるように可変電圧源１０を制御する。また、ステップＳ１５では、可変電圧源１０を制御することにより、受光素子２４Ｂには任意の逆バイアスが印加される。ステップＳ１５では、受光素子２４Ａ，２４Ｃ〜２４Ｈのそれぞれにおいて、アノード−カソード間の電位差を受光素子２４Ａの電位差より小さい電位差にするように可変電圧源１０の出力電圧を制御してもよい。
【００５５】
次に、第６ステップとして、受光素子２４Ｂにて生成する光電流をＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ｂに入力する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６では、受光素子２４Ｂに入射された干渉信号光Ｘ−Ｉｎの強度に応じて生成される光電流をＴＩＡ２５Ａの入力端子２５ｂに入力する。ステップＳ１６では、ステップＳ１３と同様に、受光素子２４Ａ、２４Ｃ，２４Ｄにて生成する光電流は、受光素子２４Ｂにて生成する光電流よりも小さくなる。ステップＳ１６では、受光素子２４Ａ、２４Ｃ，２４Ｄに印加されるバイアスを略０に制御し、受光素子２４Ａ、２４Ｃ，２４Ｄにて生成する光電流は０とみなすことが好ましい。
【００５６】
次に、第７ステップとして、ステップＳ１４と同様にしてＴＩＡ２５Ａから出力される電圧信号に基づいて受光素子２４Ｂの周波数特性を測定する（ステップＳ１７）。以上により、コヒーレント光受信器９における受光素子２４Ｂの周波数特性を測定できる。したがって、本変形例では、受光素子２４Ａだけでなく受光素子２４Ｂの周波数特性を精度よく測定できる。
【００５７】
本発明によるコヒーレント光受信器の特性評価方法は、上述した実施形態及び変形例に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記変形例と同様にして受光素子２４Ｃ〜２４Ｈの周波数特性を測定してもよい。この場合、コヒーレント光受信器に含まれるすべての受光素子の周波数特性を精度よく測定できる。
【００５８】
上記実施形態において、ＭＭＩ２３Ａと受光素子２４Ａ〜２４Ｄとは半導体基板３１上に集積されているが、これに限られない。例えば、ＭＭＩ２３Ａが第１半導体基板上に設けられており、受光素子２４Ａ〜２４Ｄが第２半導体基板上に集積されてもよい。この場合、ＭＭＩ２３Ａを含んだリークパスが形成されなくなる。
【００５９】
上記実施形態において、ＭＭＩ２３Ｂ及び受光素子２４Ｅ〜２４Ｈは、半導体基板３１上に集積されてもよい。すなわち、ＭＭＩ２３Ａ，２３Ｂと受光素子２４Ａ〜２４Ｈとが同一の半導体基板３１上に集積されてもよい。
【００６０】
上記実施形態において、ＴＩＡ２５Ａ〜２５ＤのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ７は、バイポーラトランジスタではなく、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）でもよい。この場合、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ７において、ベースはゲートとなり、エミッタがソースとなり、コレクタがドレインとなる。
【符号の説明】
【００６１】
１…測定系、９…コヒーレント光受信器、１０…可変電圧源、２１…偏光分離素子（ＰＢＳ）、２２…ビームスプリッタ、２３Ａ，２３Ｂ…９０度ハイブリッド多モード干渉導波路（ＭＭＩ）、２４Ａ〜２４Ｈ…受光素子、２５ａ，２５ｂ…入力端子、２５ｃ，２５ｄ…出力端子、３１…半導体基板、３２ａ〜３２ｆ…光導波路、Ｌ、Ｌ１，Ｌ２…局部発振光、Ｐ…リークパス、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗、Ｓ、Ｓ１，Ｓ２…信号光。
【図１】
0006798662.tif 000002
【図２】
0006798662.tif 000003
【図３】
0006798662.tif 000004
【図４】
0006798662.tif 000005
【図５】
0006798662.tif 000006
【図６】
0006798662.tif 000007
【図７】
0006798662.tif 000008
【図８】
0006798662.tif 000009