(57)【要約】【課題】部品点数を減らすと共に部品の配置を効率化し、小型化した光送信器を提供する。【解決手段】本発明に係る光送信器１は、半導体レーザ１１と、半導体レーザ１１が形成されたチップ１０にモノリシックに搭載された電界吸収型光変調器１２と、半導体レーザ１１から電界吸収型光変調器１２を通過して出力される光の光軸上に配置され、受光量に応じた信号を出力するフォトダイオード１４と、フォトダイオード１４に接続されると共に半導体レーザ１１のパワーを制御するパワー制御部１６と、フォトダイオード１４に接続されると共にチップ１０の温度を制御する温度制御部１７と、電界吸収型光変調器１２に印加する電界を変化させ、半導体レーザ１１から出力された光をすべて透過させる第１のモードと、半導体レーザから出力された光の一部を透過させる第２のモードと、を切り替える光変調器制御部１５と、を備える。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザが形成されたチップにモノリシックに搭載された電界吸収型光変調器と、
前記半導体レーザから前記電界吸収型光変調器を通過して出力される光の光軸上に配置され、受光量に応じた信号を出力するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードに接続されると共に前記半導体レーザのパワーを制御するパワー制御部と、
前記フォトダイオードに接続されると共に前記チップの温度を制御する温度制御部と、
前記電界吸収型光変調器に印加する電圧を変化させ、前記半導体レーザから出力された光をすべて透過させる第１のモードと、前記半導体レーザから出力された光の一部を透過させる第２のモードと、を切り替える光変調器制御部と、
を備え、
前記パワー制御部は、前記光変調器制御部によって前記電界吸収型光変調器を第１のモードにしたときに前記フォトダイオードから出力される信号に基づいて、前記半導体レーザから出力される光のパワーが一定となるように制御し、
前記温度制御部は、前記光変調器制御部によって前記電界吸収型光変調器を第２のモードにしたときに前記フォトダイオードから出力される信号に基づいて、前記半導体レーザから出力される光の波長が一定となるように前記チップの温度を制御する、
ことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記半導体レーザは、設定により複数の所定波長の光を出力することが可能であり、
前記電界吸収型光変調器を前記第１のモード及び前記第２のモードとするために前記電界吸収型光変調器に印加する電圧についての情報をそれぞれの前記所定波長ごとに格納したメモリをさらに備え、
前記光変調器制御部は、前記メモリに格納された情報に基づいて前記電界吸収型光変調器に電圧を印加する、
ことを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【請求項３】
第１の端面から信号用の光を出力する半導体レーザと、
前記半導体レーザが形成されたチップの前記第１の端面とは反対側の第２の端面付近にモノリシックに搭載された電界吸収型光変調器と、
前記第２の端面から出力される光の光軸上に配置され、受光量に応じた信号を出力するフォトダイオードと、
を備えることを特徴とする光送信器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光送信器を備えることを特徴とする光送受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力される光の波長を一定に保つことができる光送信器及び光送受信器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザから出力される波長は半導体レーザが形成されたチップの温度に依存して変化するが、出力波長を一定に保つことができる光送信器が従来から知られている。
【０００３】
図３は、従来の光送信器の構成を示すブロック図である。従来の光送信器３は、半導体レーザ（ＬＤ）３１の後方向のモニタ用の光をコリメートレンズ（ＣＬ）３３で平行光にした後、スプリッタ（ＳＴ）３４で分岐し、分岐された一方の光をモニタ用の第１のフォトダイオード３６で受光し、分岐された他方の光を波長可変性のあるエタロン３５を透過させた後にモニタ用の第２のフォトダイオード３７で受光する。そして、第１のフォトダイオード３６での受光量に基づいて自動パワー制御部（ＡＰＣ）３８が半導体レーザドライバ（ＤＲＶ）３２に信号を送信して半導体レーザ３１のパワーを制御し、第２のフォトダイオード３７での受光量に基づいて自動温度制御部（ＡＴＣ）３９が温度制御素子４０に信号を送信して半導体レーザ３１のチップの温度を制御することで半導体レーザ３１から出力される光の波長を制御していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した光送信器３は２個のモニタ用のフォトダイオード３６，３７を備え、それらのフォトダイオード３６，３７に光を入射させるために部品の配置が複雑なものとなり、光送信器３を構成するスペースが広がってしまうという問題があった。また、光送信器３を構成する部品点数が多いという問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決し、部品点数を減らすと共に部品の配置を効率化し、小型化した光送信器及び光送受信器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光送信器は、半導体レーザと、半導体レーザが形成されたチップにモノリシックに搭載された電界吸収型光変調器と、半導体レーザから電界吸収型光変調器を通過して出力される光の光軸上に配置され、受光量に応じた信号を出力するフォトダイオードと、フォトダイオードに接続されると共に半導体レーザのパワーを制御するパワー制御部と、フォトダイオードに接続されると共にチップの温度を制御する温度制御部と、電界吸収型光変調器に印加する電圧を変化させ、半導体レーザから出力された光をすべて透過させる第１のモードと、半導体レーザから出力された光の一部を透過させる第２のモードと、を切り替える光変調器制御部と、を備え、パワー制御部は、光変調器制御部によって電界吸収型光変調器を第１のモードにしたときにフォトダイオードから出力される信号に基づいて、半導体レーザから出力される光のパワーが一定となるように制御し、温度制御部は、光変調器制御部によって電界吸収型光変調器を第２のモードにしたときにフォトダイオードから出力される信号に基づいて、半導体レーザから出力される光の波長が一定となるようにチップの温度を制御する、ことを特徴とする。
【０００７】
このように半導体レーザから電界吸収型光変調器を通過して出力された光の光軸上にフォトダイオードを配置する。そして、電界吸収型光変調器に印加する電圧を変化させることにより、半導体レーザからの光をすべて透過してフォトダイオードに入射させる第１のモードと、半導体レーザからの光の一部を透過してフォトダイオードに入射させる第２のモードとを切り替える。なお、「半導体レーザから出力された光の一部を透過させる」とは、電界吸収型光変調器の吸収端波長を半導体レーザから出力される光の波長を含むようにシフトさせ、通過する光の一部を吸収する状態を意味する。吸収端波長においては、電界吸収型光変調器を通過する光の透過率（吸収率）は、波長が変化することに伴って変化するので、その透過率から光の波長を算出することができる。すなわち、第２のモードのときには、フォトダイオードが受光する光量によって半導体レーザから出力される光の波長をモニタすることができる。また、第１のモードのときにはフォトダイオードが受光する光量によって半導体レーザから出力される光のパワーをモニタすることができる。従って、それぞれのモードのときにフォトダイオードから出力された信号に基づいて、パワー制御部によるパワー制御及び温度制御部による温度制御を行うことができる。このような構成を採用することにより、モニタ用のフォトダイオードを一つにし、部品の点数を減らすことができる。また、一のフォトダイオードに半導体レーザからの出力光を入射させれば良いので、部品の配置が簡便なものとなり、光送信器の小型化を図ることができる。また、電界吸収型光変調器は半導体レーザのチップにモノリシックに搭載されているので、さらに小型化を図ることができる。
【０００８】
上記光送信器において、半導体レーザは、設定により複数の所定波長の光を出力することが可能であり、電界吸収型光変調器を第１のモード及び第２のモードとするために電界吸収型光変調器に印加する電圧についての情報をそれぞれの所定波長ごとに格納したメモリをさらに備え、光変調器制御部は、メモリに格納された情報に基づいて電界吸収型光変調器に電圧を印加する、ことを特徴としても良い。
【０００９】
半導体レーザが複数の所定波長の光を出力することが可能である場合には、それぞれの所定波長について、半導体レーザからの出力光をすべて透過する第１のモードにするための印加電圧と、出力光の一部を透過する第２のモードにするための印加電圧の情報とをメモリに格納しておくことにより、メモリに格納された情報を参照して、それぞれの所定波長に応じた電圧を電界吸収型光変調器に印加して第１のモードと第２のモードを切り替える制御を行うことができる。
【００１０】
また、本発明に係る光送信器は、第１の端面から信号用の光を出力する半導体レーザと、半導体レーザが形成されたチップの第１の端面とは反対側の第２の端面付近にモノリシックに搭載された電界吸収型光変調器と、第２の端面から出力される光の光軸上に配置され、受光量に応じた信号を出力するフォトダイオードと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
このように半導体レーザが形成されたチップに、信号用の光が出力される第１の端面とは反対の第２の端面側に電界吸収型光変調器をモノリシックに搭載し、その電界吸収型光変調器を通過して第２の端面から出力される光の光軸にフォトダイオードを配置した構成を採用すれば、電界吸収型光変調器によって半導体レーザからの光をすべて透過させた第２の端面からの出力光をフォトダイオードに受光させ、半導体レーザの第１の端面から出力される信号用の光のパワーをモニタすることができ、電界吸収型光変調器によって半導体レーザからの光の一部を透過させた第２の端面からの出力光をフォトダイオードに受光させ、半導体レーザの第１の端面から出力される信号用の光の波長をモニタすることができる。
【００１２】
本発明に係る光送受信器は、上記光送信器を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記した光送信器を備えた光送受信器は、出力される光のパワー及び波長を一定に保つように調節することができるので好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明に係る光送信器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る光送信器１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、光送信器１は、半導体レーザ（ＬＤ）１１と、半導体レーザドライバ（ＤＲＶ）１３と、電界吸収型光変調器（以下、単に「光変調器」という）１２と、光変調器制御部（ＥＡ　ＣＴＲＬ）１５と、モニタ用のフォトダイオード（ｍＰＤ）１４と、スイッチ（ＳＷ）２１と、自動パワー制御部（ＡＰＣ）１６と、自動温度制御部（ＡＴＣ）１７と、ＴＥＣ１８と、ＣＰＵ１９と、メモリ２０と、を備えている。
【００１６】
半導体レーザ１１と光変調器１２とは、一のチップ１０にモノリシックに形成されている。つまり、ここでは、いわゆる変調器集積型半導体レーザが用いられる。半導体レーザ１１は、チップ１０の一の端面（「第１の端面１０Ａ」という）から信号光を出力し、第１の端面１０Ａと反対側の端面（「第２の端面１０Ｂ」という）から、光変調器１２を通過したモニタ用の光を出力する。
【００１７】
光変調器制御部１５は光変調器１２と接続されており、光変調器１２に印加する電圧を変化させて、光変調器１２によって吸収する光の波長をシフトさせる機能を有する。
【００１８】
半導体レーザドライバ１３は半導体レーザ１１に接続されており、入力されたデータに基づいて半導体レーザ１１を駆動する機能を有する。
【００１９】
フォトダイオード１４は、半導体レーザ１１が形成されたチップの第２の端面１０Ｂに対向して配置され、第２の端面１０Ｂから出力された光を受光し、受光量に応じた信号を出力する機能を有する。
【００２０】
自動パワー制御部１６は、フォトダイオード１４からの信号に基づいて半導体レーザドライバ１３を制御し、半導体レーザ１１から出力される信号光のパワーを一定に制御する機能を有する。
【００２１】
自動温度制御部１７は、フォトダイオード１４からの信号に基づいてＴＥＣ１８を制御し、半導体レーザ１１から出力される信号光の波長を一定に制御する機能を有する。ＴＥＣ１８はペルチェ素子などの温度制御デバイスであり、ＴＥＣ１８にはチップ１０及びフォトダイオード１４が搭載されている。
【００２２】
また、フォトダイオード１４、自動パワー制御部１６、及び自動温度制御部１７の間には、スイッチ２１が配置されている。スイッチ２１は、フォトダイオード１４の出力と接続される第１端子２１１と、自動パワー制御部１６の入力と接続される第２端子２１２と、自動温度制御部１７の入力と接続される第３端子２１３とを有し、第１端子２１１と第２端子２１２との間、又は第１端子２１１と第３端子２１３との間のいずれかに信号を通過させる機能を有する。また、スイッチ２１はＣＰＵ１９と接続され、ＣＰＵ１９によってスイッチ２１の切り替え制御が行われる。
【００２３】
ＣＰＵ１９は、光変調器制御部１５及びスイッチ２１に指示を送信し、光変調器制御部１５とスイッチ２１との同期をとって制御する機能を有する。すなわち、第１のモードによる制御を行う場合には、ＣＰＵ１９は光変調制御部１５に命令を送り、光変調器１２に印加する電圧を制御して半導体レーザ１１からの出力光のすべてが光変調器１２を透過するようにすると共に、ＣＰＵ１９は第１端子２１１と第２端子２１２との間に信号を通過させてフォトダイオード１４から出力される信号を自動パワー制御部１６に入力させる。逆に、第２のモードによる制御を行う場合には、ＣＰＵ１９は光変調制御部１５に命令を送り、光変調器１２に印加する電圧を制御して半導体レーザ１１からの出力光の一部が光変調器１２を透過するようにすると共に、ＣＰＵ１９は第１端子２１１と第３端子２１３との間に信号を通過させてフォトダイオード１４から出力される信号を自動温度制御部１７に入力させる。
【００２４】
ＣＰＵ１９に接続されたメモリ２０は、光変調器１２を第１のモード、第２のモードで切り替えるために、光変調器１２に印加する電圧値の情報を格納する機能を有する。図２は、光変調器１２を通過する波長とフォトダイオード１４からの出力の関係を印加電圧ＶＥＡが高い（Ｈ）場合と低い（Ｌ）場合について示す図である。図２に示されるように、光変調器１２に印加する電圧を高くすると、光変調器１２を透過する波長は大きい方にシフトする。光変調器１２を第１のモードにするための電圧値（Ｈ）は、半導体レーザ１１からの出力光の目標となる波長λａより光変調器１２の吸収端波長が大きくなるような電圧値である。これにより、半導体レーザ１１から出力される波長λａの光はすべて光変調器１２を透過する。また、光変調器１２を第２のモードにするための電圧値（Ｌ）は、半導体レーザ１１からの出力光の目標となる波長λａを光変調器１２の吸収端波長が含むような電圧値である。メモリ２０はこれらの電圧値ＶＥＡを格納している。半導体レーザ１１が設定により複数の目標波長λａを有し、それらを切り替えることができる場合には、半導体レーザ１１が出力できるそれぞれの所定波長に応じて複数の電圧値Ｈと電圧値Ｌを格納する。
【００２５】
次に、本実施形態に係る光送信器１の動作について説明する。
【００２６】
まず、半導体レーザドライバ１３にデータが入力されると、半導体レーザドライバ１３は半導体レーザ１１を駆動して入力データに基づく信号光をチップ１０の第１の端面１０Ａから出力させる。また、半導体レーザ１１は第１の端面１０Ａとは反対方向に光を出力し、光変調器１２を通過した光がチップ１０の第２の端面１０Ｂから出力される。第２の端面１０Ｂから出力された光は、フォトダイオード１４に入力される。ＣＰＵ１９は、光変調器制御部１５を制御し、光変調器制御部１５は光変調器１２に電圧Ｈを印加して光変調器１２を第１のモードにする。これにより、半導体レーザ１１から出力された光はすべて光変調器１２を透過してフォトダイオード１４に入力される。また、ＣＰＵ１９はスイッチ２１を制御し、第１端子２１１と第２端子２１２との間に信号を通過させる。これにより、フォトダイオード１４から出力された信号は自動パワー制御部１６に入力される。この場合、半導体レーザ１１から出力されたすべての光がフォトダイオード１４によって受光されるので、フォトダイオード１４からの信号は半導体レーザ１１からの出力光のパワーに比例する。自動パワー制御部１６は、フォトダイオード１４からの信号に基づいて半導体レーザドライバ１３に命令を送信し、半導体レーザ１１の出力光のパワーを制御する。
【００２７】
次に、ＣＰＵ１９は、光変調器制御部１５を制御し、光変調器制御部１５は光変調器１２に電圧Ｌを印加して光変調器１２を第２のモードにする。これにより、半導体レーザ１１から出力された光は光変調器１２で一部が吸収され、一部が透過してフォトダイオード１４に入力される。また、ＣＰＵ１９はスイッチ２１を制御し、第１端子２１１と第３端子２１３との間に信号を通過させる。これにより、フォトダイオード１４から出力された信号は自動温度制御部１７に入力される。自動温度制御部１７は、フォトダイオード１４からの信号に基づいてＴＥＣ１８に命令を送信し、半導体レーザ１１の出力光の波長を制御する。この制御について詳しく説明する。図２に示されるように、第２のモードにおいては、光変調器１２の吸収端波長が目標の波長λａを含むように制御される。半導体レーザ１１からの出力光の波長が波長λａから変化した場合には、光変調器１２を透過する光量は変化する。具体的には、波長が大きい方にずれると透過率は減少し、波長が小さい方にずれると透過率が増加する。従って、フォトダイオード１４からの信号に基づいて、半導体レーザ１１からの出力光の波長に関する情報を得ることができる。自動温度制御部１７は、フォトダイオード１４からの信号に基づいて出力光の波長が一定となるように制御する。
【００２８】
本実施形態に係る光送信器１は、半導体レーザ１１と光変調器１２をモノリシックに集積化した変調器集積型半導体レーザと、光変調器１２を通過して出力された光を受光するフォトダイオード１４とを備え、光変調器１２によって半導体レーザ１１からの出力光の透過率を変化させることで、一のフォトダイオード１４によって半導体レーザ１１の出力光のパワーと波長の両方をモニタすることができる。これにより、半導体レーザ１１からの出力光を受光するフォトダイオード１４の配置を簡便なものにすることができ、光送信器１を狭いスペースで構成することができる。また、光送信器１を構成する部品点数を減らすこともできる。
【００２９】
以上、本発明について実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
本発明の光送信器１は、複数の所定波長の光を出力できる光送信器１に適用することができ、その場合にはそれぞれの所定波長ごとに光変調器１２に印加する電圧値（Ｈ）と電圧値（Ｌ）の情報をメモリ２０に格納しておき、出力する波長に基づいてＣＰＵ１９は光変調器制御部１５に命令を送信する。
【００３１】
また、上記実施形態では光送信器１を例に挙げて説明したが、本発明は光送受信器に適用することとしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体レーザから電界吸収型光変調器を通過して出力された光の光軸上にフォトダイオードを配置し、電界吸収型光変調器に印加する電圧を変化させることにより、半導体レーザからの光をすべて透過してフォトダイオードに入射させる第１のモードと、半導体レーザからの光の一部を透過してフォトダイオードに入射させる第２のモードとを切り替える。これにより一のフォトダイオードによって出力光のパワーと波長の両方をモニタして、パワー及び波長を制御できるので、部品の点数を減らすことができる。また、一のフォトダイオードに半導体レーザからの出力光を入射させれば良いので、部品の配置が簡便なものとなり、光送信器の小型化を図ることができる。また、電界吸収型光変調器は半導体レーザのチップにモノリシックに搭載することにより、さらに小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光送信器の構成を示す図である。
【図２】光変調器の吸収端とフォトダイオードからの出力の関係を示す図である。
【図３】従来の光送信器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１…光送信器、１０…チップ、１１…半導体レーザ、１２…光変調器、１３…半導体レーザドライバ、１４…フォトダイオード、１５…光変調器制御部、１６…自動パワー制御部、１７…自動温度制御部、１８…ＴＥＣ、１９…ＣＰＵ、２０…メモリ、２１…スイッチ。
【図１】
2004047729.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004047729.tif 000005