(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接変調レーザと、
前記直接変調レーザの後段に設けられた波長フィルタとを備え、
前記波長フィルタが、
前記直接変調レーザに接続され、前記直接変調レーザから出力される変調光を入力するための変調光入力ポートと、
光結合系に接続され、入力される変調光のうちフィルタ透過帯に含まれる波長の光をフィルタ透過光として出力するためのフィルタ透過光出力ポートと、
前記変調光入力ポート及び前記フィルタ透過光出力ポートとは別に設けられ、前記変調光のうちフィルタ遮断帯に含まれる波長の光をフィルタ遮断光として出力するためのフィルタ遮断光出力ポートとを有し、
前記フィルタ透過帯のピークが、前記直接変調レーザから出力される変調光のスペクトルのピークよりも短波側に設定されており、
前記波長フィルタが、リング共振器により構成されるリング共振器型波長フィルタであることを特徴とする、光送信装置。
【請求項２】
前記直接変調レーザと前記波長フィルタとが、同一基板上に一体に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の光送信装置。
【請求項３】
前記直接変調レーザと前記波長フィルタとが、石英、ポリマー、シリコン、誘電体、半導体材料のうちのいずれか１種の材料から形成された平面光波回路基板上に、ハイブリッド集積されていることを特徴とする、請求項１記載の光送信装置。
【請求項４】
前記フィルタ遮断光出力ポートから出力されるフィルタ遮断光を吸収する光吸収領域を備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光送信装置。
【請求項５】
前記直接変調レーザ及び／又は前記波長フィルタの温度を制御しうる温度制御素子を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光送信装置。
【請求項６】
前記フィルタ遮断光出力ポートから出力されるフィルタ遮断光を受光するモニタ受光素子を備え、
前記モニタ受光素子によって受光されるフィルタ遮断光のパワーに基づいて前記直接変調レーザを制御する制御回路を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の光送信装置。
【請求項７】
前記フィルタ遮断光出力ポートから出力されるフィルタ遮断光を受光するモニタ受光素子を備え、
前記モニタ受光素子によって受光されるフィルタ遮断光のパワーに基づいて前記温度制御素子を制御する制御回路を備えることを特徴とする、請求項５又は６記載の光送信装置。
【請求項８】
前記波長フィルタが、前記フィルタ透過光の強度が３ｄＢ低下する付近の波長において、波長に対する前記フィルタ透過光の強度の変化割合が１００ｄＢ／ｎｍ〜３００ｄＢ／ｎｍの範囲内になるように構成されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおいて用いられる光送信装置に関し、例えば直接変調半導体レーザを備える光送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直接変調半導体レーザ（Directly Modulated Laser:ＤＭＬ）を備える光送信モジュールは、外部変調器を用いるものと比較して簡便であり、低コスト、省スペース、低消費電力といった利点を有している。
しかしながら、ＤＭＬは、外部変調器を用いるものと比較して波長チャーピングが大きく、この結果、伝送距離が短く抑えられてしまうという欠点があった。
【０００３】
ここで、波長チャーピングとは、光の強度変調に付随して生じる波長変動のことである。長距離伝送を行うためには、この波長チャーピングを小さく抑える必要がある。
近年、このようなＤＭＬにおいて、駆動方法の最適化、及び、波長フィルタを用いた信号スペクトル処理を行なうことで、波長チャーピングを小さく抑え、より長距離の伝送を行なえるようにすることが検討されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００４】
このようなＤＭＬを、本明細書においては、特に、低チャープ直接変調レーザと呼ぶ。
ここで、図１８は、従来技術における低チャープ直接変調レーザの構成を示している。
従来技術における低チャープ直接変調レーザは、図１８に示すように、直接変調半導体レーザとして単一発振モードのＤＦＢレーザ１００が用いられており、このＤＦＢレーザ１００から出力されるレーザ光（ＤＦＢレーザ出力光；変調光）を、結合レンズ１０１及びアイソレータ１０２を介して、波長フィルタ１０３に入力させるようになっている。
【０００５】
この場合、波長フィルタ１０３に入力されるフィルタ入力光の一部は波長フィルタ１０３を透過し、フィルタ透過光（モジュール出力光）として出力されることになる。一方、フィルタ入力光の一部は波長フィルタ１０３によって遮断され、フィルタ遮断光として、アイソレータ１０２側へ戻ることになる。
なお、アイソレータ１０２を配置しているのは、波長フィルタ１０３によって遮断された遮断光がＤＦＢレーザ１００に戻り光として入ってしまうのを防ぐためである。
【０００６】
以下、低チャープ直接変調レーザにおけるＤＦＢレーザ１００の駆動条件、波長フィルタ１０３のフィルタ条件等を、低チャープ直接変調レーザの原理を交えて詳しく説明する。なお、ここでは、動作波長１．５５μｍ、変調速度１０Ｇｂ／ｓで低チャープ直接変調レーザを駆動する場合を例に説明している。
低チャープ直接変調レーザにおけるＤＦＢレーザ１００は、通常のＤＭＬと比較すると、直流バイアス電流値を大きくすることで平均光出力を大きくするとともに、駆動電流振幅値を小さくすることで消光比を小さくした条件で駆動される。通常、低チャープ直接変調レーザでは、消光比は２ｄＢ程度に設定される。
【０００７】
ここで、図１９は、このような駆動条件によってＤＦＢレーザ１００が駆動された場合のＤＦＢレーザ１００から出力されるレーザ光の光強度波形を模式的に示している。
ＤＦＢレーザ１００の性質により、このような高平均光出力、低消光比駆動において、ＤＦＢレーザ１００からの出力光の波長は、図１９に示す光強度波形に対応して、図２０に示すような時間変化を生じる（これを波長チャープ波形という）。つまり、ＤＦＢレーザ１００から出力されるレーザ光（出力光）は、光強度波形に概ね比例して波長が変化する（比例係数は負の値）。
【０００８】
例えば、ＤＦＢレーザ１００から出力されるレーザ光の光強度が大きい場合、即ち、ＯＮレベルの場合には、レーザ出力光の波長は短くなり（周波数は高くなり）、逆に、ＤＦＢレーザ１００から出力されるレーザ光の光強度が小さい場合、即ち、ＯＦＦレベルの場合には、レーザ出力光の波長は長くなる（周波数は低くなる）。通常、低チャープ直接変調レーザにおいては、ＯＮレベルの場合とＯＦＦレベルの場合とでレーザ出力光の波長の差が、周波数で見た場合に５ＧＨｚ程度になるように、駆動電流振幅値や直流バイアス電流値を設定する。
【０００９】
なお、通常のＤＭＬ（チャープ制御型でないもの）では、図２０の波長チャープ（変動）波形において、光強度波形に比例した波長変化だけでなく、その時間微分に比例した大きな波長変動成分も生じる。
これに対して、低チャープ直接変調レーザでは、平均光出力を大きくし、かつ、消光比を小さく抑えて駆動することによって、このような光強度波形の時間微分に比例する波長変動成分を小さく抑え、より光ファイバ伝送に適した信号になるようにしている。
【００１０】
ところで、低チャープ直接変調レーザにおけるＤＦＢレーザからの出力光のスペクトルは、図２１中、実線Ａで示すようになっている。
なお、図２１中に実線Ａで示すスペクトルのうち、短波成分はＤＦＢレーザからの出力光のＯＮレベル成分に、長波成分はＤＦＢレーザからの出力光のＯＦＦレベル成分に、それぞれ対応している。
【００１１】
低チャープ直接変調レーザでは、このようなＤＦＢレーザの出力光スペクトルに対して、図２１中、実線Ｂで示すような波長フィルタ関数を持つ波長フィルタによって信号スペクトル処理を行なうようになっている。つまり、光強度波形のＯＮレベルにあたる短波成分を透過させ、ＯＦＦレベルにあたる長波成分を遮断するようなフィルタリング処理を行なう。
【００１２】
このようなフィルタリング処理によって、フィルタ透過後の波長フィルタ透過光の信号スペクトル、及び、波長フィルタ透過光の光強度波形は、それぞれ、図２２，図２３に示すようになる。
つまり、図２２に示すように、ＯＦＦレベル成分の信号光が、ＯＮレベル成分の信号光と比較して相対的に大きく遮断されることにより、図２３に示すように、フィルタ透過後の波長フィルタ透過光の光強度波形は、図２２に示すＤＦＢレーザからの出力光の光強度波形と比較して、消光比が１０ｄＢ程度にまで大きくなっている。また、図２３に示すように、ＯＦＦレベル成分が遮断されたことにより、信号スペクトルの幅も小さくなっている。
【００１３】
このように、低チャープ直接変調レーザでは、波長フィルタを用いて、信号光のスペクトル幅を小さくすることで、光ファイバ伝送時の分散の影響を受けにくくし、長距離伝送を可能としている。また、波長フィルタを介して最終的に出力される光強度波形の消光比が大きくなっているため、低チャープ直接変調レーザは通常の簡便なＩＭ−ＯＯＫ（Intensity modulation on off keying）に用いることができる。
【非特許文献１】D. Mahgerefteh et al. "Error-free 250 km transmission in standard fibre using compact 10 Gbit/s chirp-managed directly modulated lasers (CML) at 1550 nm" ElECTRONICS LETTERS 28th April 2005 Vol.41 No.9
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、図１８に示すような低チャープ直接変調レーザは、一般的なＤＭＬと比較して、より長距離の伝送が可能であるものの、光モジュールの構成が複雑になり、コストが増大するという問題がある。
低チャープ直接変調レーザは、一般的なＤＭＬと比較して、波長フィルタという余計な部品が必要になるとともに、ＤＦＢレーザ、アイソレータ、波長フィルタをこの順に並べて、例えばレンズ等を用いて、光軸を合わせ、光結合をとるなどの作業も必要になる。このため、モジュール製造における組立コスト（製造コスト）が大きくなる。また、波長フィルタ、光結合させるためのレンズなどが必要になり、また、これらを設けるためのスペースも必要になるため、モジュール全体のサイズが大きくなってしまうという問題がある。
【００１５】
このような問題を解決するため、低チャープ直接変調レーザでは、これらの部品を一体的に集積して一つの素子を形成することで、全体の製造コストを低減し、かつ、モジュールサイズを小さくすることが望まれている。
しかしながら、この場合、ＤＦＢレーザとの集積化が可能なアイソレータが存在しないため、実現不可能であった。
【００１６】
一方、一般的なＤＭＬでは、波長フィルタからの遮断光がＤＦＢレーザへの戻り光となり、ＤＦＢレーザの動作に悪影響を与えてしまうのを防止するため、アイソレータは不可欠である。
このため、波長フィルタからの遮断光がＤＦＢレーザへの戻り光となり、ＤＦＢレーザの動作に悪影響を与えないようにしながら、ＤＦＢレーザと波長フィルタとを一体的に集積して一つの素子として形成した低チャープ直接変調レーザを実現することが望まれている。
【００１７】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、従来技術における低チャープ直接変調レーザと同様に長距離伝送が可能で、かつ、従来技術における低チャープ直接変調レーザと比較して、構成を簡素化し、製造コストを低減し、サイズを小さくすることができるようにした、光送信装置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】
【００１８】
このため、本発明の光送信装置は、直接変調レーザと、直接変調レーザの後段に設けられた波長フィルタとを備え、波長フィルタが、直接変調レーザに接続され、直接変調レーザから出力される変調光を入力するための変調光入力ポートと、光結合系に接続され、入力される変調光のうちフィルタ透過帯に含まれる波長の光をフィルタ透過光として出力するためのフィルタ透過光出力ポートと、変調光入力ポート及びフィルタ透過光出力ポートとは別に設けられ、変調光のうちフィルタ遮断帯に含まれる波長の光をフィルタ遮断光として出力するためのフィルタ遮断光出力ポートとを有し、フィルタ透過帯のピークが、直接変調レーザから出力される変調光のスペクトルのピークよりも短波側に設定されており、波長フィルタが、リング共振器により構成されるリング共振器型波長フィルタであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
したがって、本発明の光送信装置によれば、従来技術における低チャープ直接変調レーザと同様に長距離伝送が可能で、かつ、従来技術における低チャープ直接変調レーザと比較して、構成を簡素化し、製造コストを低減し、サイズを小さくすることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光送信装置について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態にかかる光送信装置について、図１〜図９を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる光送信装置は、例えば図１の概念図に示すように、光送信モジュールとしての低チャープ直接変調レーザ１であって、単一モード発振の直接変調レーザとしてのＤＦＢレーザ２と、このＤＦＢレーザ２の後段に設けられた波長フィルタ３とを備える。
【００２１】
ここで、ＤＦＢレーザ２は、従来技術における低チャープ直接変調レーザと同様に、高平均光出力（直流電流バイアス大）、かつ、低消光比（小駆動電流振幅）という条件で駆動するようにしている。
また、波長フィルタ３は、ＤＦＢレーザ２において直接変調されて出力される信号光（変調光）が変調光入力ポート３Ａを介して入力され、変調光のＯＮレベル（光強度大）に相当する波長の光を透過させて、フィルタ透過光出力ポート３Ｂから出力する一方、ＯＦＦレベル（光強度小）に相当する波長の光を遮断して、フィルタ遮断光出力ポート３Ｃから出力するように、フィルタ特性が設定されている。
【００２２】
つまり、波長フィルタ３のフィルタ特性は、ＤＦＢレーザ２からの変調光のうち、ＯＦＦレベルに相当する波長の光透過率が、ＯＮレベルに相当する波長の光透過率と比較して、相対的に小さくなるように設定されている。このため、本光送信モジュール１も、従来技術における低チャープ直接変調レーザと同様に、例えばＩＭ−ＯＯＫの簡便な伝送系を用いて、単純なＤＭＬと比較して、より長距離の伝送が可能となる。
【００２３】
特に、本実施形態では、波長フィルタ３は、図１に示すように、空間的に離されて別個に配置された３つのポート３Ａ，３Ｂ，３Ｃを備える。つまり、波長フィルタ３は、変調光入力ポート３Ａと、フィルタ透過光出力ポート３Ｂと、フィルタ遮断光出力ポート３Ｃとを備える。
このうち、変調光入力ポート３Ａは、ＤＦＢレーザ２に接続されており、ＤＦＢレーザ２から出力される変調光（ＤＦＢレーザ出力光）をフィルタ入力光として入力するためのポートである。
【００２４】
また、フィルタ透過光出力ポート３Ｂは、入力される変調光のうちフィルタ透過帯に含まれる波長の光をフィルタ透過光として出力するためのポートである。このフィルタ透過光出力ポート３Ｂから出力されるフィルタ透過光は、例えば結合レンズ４などの光結合系を介して光ファイバ５に結合するようになっている。このようにして、フィルタ透過光出力ポート３Ｂから出力されるフィルタ透過光が、光送信モジュール１からの出力光として取り出されるようになっている。このため、フィルタ透過光をモジュール出力光ともいう。
【００２５】
また、フィルタ遮断光出力ポート３Ｃは、変調光のうちフィルタ遮断帯に含まれる波長の光をフィルタ遮断光として出力するためのポートである。
このように、本実施形態では、ＤＦＢレーザ２からの出力光は、直接、波長フィルタ３の変調光入力ポート３Ａに入力され、波長フィルタ３に入力された光は、フィルタ透過光出力ポート３Ｂ又はフィルタ遮断光出力ポート３Ｃから出力されることになるため、ＤＦＢレーザ２と波長フィルタ３との間にアイソレータが設けられていなくても、波長フィルタ３によって遮断された遮断光が入力ポート３Ａを介してＤＦＢレーザ２へ戻ることがない。したがって、ＤＦＢレーザ２が波長フィルタ３からの戻り光による悪影響（レーザ特性への悪影響）を受けるということもない。
【００２６】
本実施形態では、図２に示すように、光送信モジュール１を、アクティブ光導波路を備えるＤＦＢレーザ２と、導波路型の波長フィルタ３０とを同一基板上に集積し、一体形成した集積素子（集積一体形成素子）として構成している。
このため、ＤＦＢレーザ，アイソレータ及び波長フィルタの間で、例えばレンズ等を用いて、光軸を合わせ、光結合をとるなどの作業が不要となる。この結果、製造コスト及び手間を削減することができる。また、素子の集積化によって光モジュール全体のサイズを小さくすることができる。
【００２７】
ここで、波長フィルタ３０としては、図２に示すように、第１直線状パッシブ光導波路３０Ａ、第２直線状パッシブ光導波路３０Ｂ、第１リング状パッシブ光導波路３０Ｃ及び第２リング状パッシブ光導波路３０Ｄを備えるリング共振器型波長フィルタを用いている。
このうち、第１直線状光導波路３０Ａは、一方がＤＦＢレーザ１のアクティブ光導波路に接続されており、他方が素子端面まで延びている。つまり、第１直線状光導波路３０Ａの一方の端部が波長フィルタ３０の変調光入力ポート３Ａを構成し、他方の端部がフィルタ遮断光出力ポート３Ｃを構成している。
【００２８】
第２直線状光導波路３０Ｂは、第１及び第２リング状パッシブ光導波路３０Ｃ，３０Ｄを挟んで第１直線状光導波路３０Ａの反対側に、第１直線状光導波路３０Ａに平行に設けられている。この第２直線状光導波路３０Ｂは素子端面まで延びており、その端部がフィルタ透過光出力ポート３Ｂを構成している。なお、第１及び第２リング状パッシブ光導波路３０Ｃ，３０Ｄの構成については後述する。
【００２９】
なお、素子の両端面にはいずれも無反射コーティングが施されている。
以下、本実施形態にかかる集積一体形成素子としての光送信モジュール（低チャープ直接変調レーザ）１の積層構造について、図３，図４を参照しながら説明する。
ここで、図３は、ＤＦＢレーザ２における光導波路の模式的断面図を示している。また、図４は、リング共振器型波長フィルタ３０における光導波路の模式的断面図を示している。
【００３０】
本実施形態では、光送信モジュール１は、図３，図４に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板５０上に、ＤＦＢレーザ２及びリング共振器型波長フィルタ３０を集積した構造になっている。
ここでは、ＤＦＢレーザ２及びリング共振器型波長フィルタ３０は、いずれもリッジ型光導波路構造を有するものとして構成している。
【００３１】
まず、ＤＦＢレーザ２は、図３に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板５０上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ回折格子層５１、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５２、ｉ（アンドープ）−ＩｎＧａＡｓＰ系多重量子井戸（ＭＱＷ）層５３、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５４、ｐ−ＩｎＰクラッド層５５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層５６を順に積層した構造になっている。
【００３２】
ここで、回折格子層５１は、例えば厚さ数十ｎｍ程度であり、光軸方向（図３の紙面に垂直な方向）にｎ型ＩｎＰ層とｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層とを交互に配置してなる回折格子を備えるものとして構成される。回折格子の周期は、連続駆動時の発振波長が１．５５μｍ近傍になるように設定されており、例えば２３０ｎｍ程度である。
ＭＱＷ層５３は、６層の井戸層からなり、井戸層，バリア層の厚さはそれぞれ５ｎｍ、１０ｎｍ程度である。また、ＭＱＷ層５３の発光波長は１．５５μｍに設定されている。
【００３３】
ガイド層５２，５４は、ＭＱＷ層５３の上下を挟み込むように形成されており、その厚さはいずれも０．１μｍである。
クラッド層５５は、ＭＱＷ層５３の上側に設けられたガイド層５２，５４上にメサ状に形成されており、図３に示すように、その幅は２．２μｍであり、その高さは１．３μｍである。
【００３４】
コンタクト層５６は、メサ状に形成されたクラッド層５５の上面に形成されている。
なお、図３では図示を省略しているが、コンタクト層５６の上面及びｎ型ＩｎＰ基板５０の下面の全面に、金属電極が形成されており、これらの電極を用いて、ＤＦＢレーザ２が直接変調駆動されるようになっている。
次に、リング共振器型波長フィルタ３０は、図４に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板５０上に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５２Ａ、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層５２Ｂ、ｉ−ＩｎＧａＡｓＰコア層５７、ｐ−ＩｎＰクラッド層５５、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層５６を順に積層した構造になっている。
【００３５】
なお、アンドープ及びｎ型のＩｎＧａＡｓＰ層５２Ａ，５７，５４Ａの組成は、ＤＦＢレーザ２とは若干異なる組成を有するものとしている。これは、リング共振器型波長フィルタ３０を構成する光導波路の等価屈折率を調整し、ＤＦＢレーザ２を構成する光導波路の等価屈折率と合わせるためである。例えば、等価屈折率は３．２５程度に設定している。これにより、反射防止効果がある。
【００３６】
このリング共振器型波長フィルタ３０には、上述のＤＦＢレーザ２に備えられるＭＱＷ層５３や上下の金属電極は設けられていない。これにより、リング共振器型波長フィルタ３０を、全体として伝搬損失の小さなパッシブ光導波路として構成している。
なお、リング共振器型波長フィルタ３０の他の構成は、上述のＤＦＢレーザ２の構成と同様である。
【００３７】
次に、リング共振器型波長フィルタ３０の設計について詳しく説明する。
なお、ここでは、ＤＦＢレーザ２の発振波長を１．５５μｍ近傍とし、変調速度を１０Ｇｂ／ｓとしている。
本実施形態では、リング共振器型波長フィルタ３０は、図５に示すように、２つのリング状光導波路３０Ｃ，３０Ｄを直列に接続し、その両側に入出力用の直線状光導波路３０Ａ，３０Ｂを形成したものとして構成される。
【００３８】
具体的な設計値として、図５に示すように、直線状及びリング状の光導波路３０Ａ〜３０Ｄの等価屈折率をいずれも３．２５とし、２つのリング状光導波路３０Ｃ，３０Ｄの直径をいずれも４００μｍとし、直線状光導波路３０Ａ，３０Ｂとリング状光導波路３０Ｃ，３０Ｄとの間の結合係数を０．８とし、リング状光導波路３０Ｃ，３０Ｄ同士の結合係数を０．３２としている。
【００３９】
このように設計した場合、入力側の第１直線状光導波路３０Ａを介して波長フィルタ３０に入力された光のパワー（これを１００％とする）が、隣接する第１リング状光導波路３０Ｃに結合して移行する割合は、結合係数が０．８であるため、約５１％となる。また、第１リング状光導波路３０Ｃに移行した光のパワーが、隣接する第２リング状光導波路３０Ｄに結合して移行する割合は、結合係数が０．３２であるため、約９．９％となる。さらに、第２リング状光導波路３０Ｄに移行した光のパワーが、隣接する第２直線状光導波路３０Ｂに結合して移行する割合は、結合係数が０．８であるため、約５１％となる。
【００４０】
ここで、図６は、このようなリング共振器型波長フィルタ３０の透過特性（遮断特性）の計算結果を示している。
図６の計算結果からわかるように、本リング共振器型波長フィルタ３０では、ＦＳＲ（Free Spectral Range；フリー・スペクトラル・レンジ）は約０．７ｎｍであり、半値幅は約９０ｐｍである。
【００４１】
また、図６は、ＤＦＢレーザ２からリング共振器型波長フィルタ３０へ入力される光の変調スペクトルの計算例も合わせて示している。なお、これはＤＦＢレーザ２を１０Ｇｂ／ｓで変調した場合の変調スペクトルである。
図６に示すように、透過率が３ｄＢ低下する付近の波長において、フィルタ遮断特性の波長に対する急峻さ、即ち、フィルタ透過特性のスロープ（波長に対するフィルタ透過光の強度の変化割合）は約１７０ｄＢ／ｎｍとなっている。
【００４２】
特に、低チャープ直接変調レーザでは、波長フィルタの遮断特性の波長に対する急峻さを適切に設定することが重要である。
例えば、変調速度１０Ｇｂ／ｓの直接変調のＤＦＢレーザ２から出力される信号光の変調スペクトルに対して、フィルタ遮断特性の急峻さ（波長に対するフィルタ透過光の強度の変化割合）は、上述のように、透過光強度が３ｄＢ低下する付近の波長において、例えば１００ｄＢ／ｎｍから３００ｄＢ／ｎｍの間に設定するのが好ましい。
【００４３】
ここで、図７は、図６に示すＤＦＢレーザ変調スペクトル（信号スペクトル）を持つレーザ変調光（信号光）の強度波形（アイパターン）を示している。
図７に示すように、本波長フィルタ３０では、消光比は約２ｄＢである。なお、ＯＮレベルの場合とＯＦＦレベルの場合とで発振波長の差（レーザ出力光の波長の差）が約５ＧＨｚになるようにしている。
【００４４】
ところで、本実施形態では、図６に示すように、ＤＦＢレーザ２から波長フィルタ３０に入力されるレーザ光（信号光）の変調スペクトルの中心（ピーク）に対して、波長フィルタ３０のフィルタ透過帯の中心（ピーク）を所定値（ここでは約６０ｐｍ）だけ短波側に設定している。
このような特性を有する波長フィルタ３０を用いてフィルタリング処理を行なうことで（即ち、フィルタ透過後）、図７に示す強度波形（アイパターン）は、図８に示すようになり、消光比が約１０ｄＢまで増大する。
【００４５】
そして、図７に示すような強度波形（アイパターン）を持つ信号光（レーザ変調光）を、一般的な１．３μｍ帯ゼロ分散ファイバ（分散値＝１６．７ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ）を用いて８０ｋｍ伝送したところ、伝送後の信号光の強度波形（アイパターン）は図９に示すようになった。このように、波長フィルタ３０を通したことで、消光比が増大し、かつ、信号スペクトルの幅が狭くなったため、８０ｋｍ伝送した後においても良好なアイパターンの開口を観察することができた。
【００４６】
したがって、本実施形態にかかる光送信装置によれば、従来技術における低チャープ直接変調レーザと同様に長距離の光ファイバ伝送が可能で、かつ、ＤＦＢレーザ２とリング共振器型波長フィルタ３０を集積し、一体形成したことで、従来技術における低チャープ直接変調レーザと比較して、構成を簡素化し、製造コストを低減し、サイズを小さくすることができるという利点がある。
【００４７】
特に、本実施形態では、フィルタ遮断光は、外部（素子外）へ放出されるようになっているため、ＤＦＢレーザ２に戻って、その動作に悪影響を与えることがないという利点がある。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる光送信装置について、図１０を参照しながら説明する。
【００４８】
本実施形態にかかる光送信装置（光送信モジュール；低チャープ直接変調レーザ）は、図１０に示すように、上述の第１実施形態のもの（図２参照）と比較して、ＤＦＢレーザ及びリング共振器型波長フィルタを用いる点は共通し、石英材料からなるＰＬＣ（Planer Lightwave Circuit）基板６０上に波長フィルタ３０を形成し、このＰＬＣ基板６０をプラットフォームとして、ＤＦＢレーザ２Ａをハイブリッド集積した構成になっている点が異なる。なお、図１０では、上述の第１実施形態（図２参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００４９】
なお、ここでは、ＰＬＣ（Planer Lightwave Circuit）基板６０として、石英からなるものを用いているが、これに限られるものではなく、石英、ポリマー、シリコン、誘電体、半導体材料のうち、少なくともいずれか１種の材料を用いて形成された平面光波回路基板を用いれば良い。
ここでは、ＤＦＢレーザ２Ａの出力端面と、ＰＬＣ基板６０の変調光入力ポート３Ａとの間に所定の間隔があくように、ＤＦＢレーザ２ＡをＰＬＣ基板６０上に実装している。なお、ＤＦＢレーザ２Ａの出力端面とＰＬＣ基板６０の変調光入力ポート３Ａとの間の領域をテラスという。
【００５０】
なお、ＤＦＢレーザ２Ａ及びＰＬＣ基板６０の端面には無反射コーティングが施されている。
このように、波長フィルタ３０とＤＦＢレーザ２Ａとを別個に形成するようにすれば、それぞれを別個に最適化できるようになる。
ここで、ＤＦＢレーザ２Ａは、上述の第１実施形態と同様の積層構造を有するものを用いれば良い。なお、ＤＦＢレーザ２Ａは、埋込型の光導波路構造を有するものとして構成しても良い。
【００５１】
特に、本実施形態では、ＤＦＢレーザ２Ａは、図１０に示すように、その出力側の端面にレーザ光（変調光）のスポットサイズを拡大しうるスポットサイズ拡大領域２ａを備えるものとして構成されている。ここでは、スポットサイズ拡大領域２ａは、テーパ導波路によって構成している。テーパ導波路は、例えばＤＦＢレーザ２Ａを構成する光導波路のクラッド層の幅（又は膜厚）が徐々に小さくなるように構成すれば良い。
【００５２】
このようにして、ＤＦＢレーザ２Ａからの出力光（変調光）を、例えば結合レンズを設けることなく、高効率に、ＰＬＣ基板６０上に設けられている波長フィルタ３０に光結合させることができるようにしている。
また、このように、レーザ光（変調光）のスポットサイズを拡大して波長フィルタ３０に入力するようにしているため、波長フィルタ３０からの透過光（モジュール出力光）を、例えば結合レンズを設けることなく、光ファイバ５に直接光結合させることができるようになる。
【００５３】
リング共振器型波長フィルタ３０は、上述の第１実施形態と同様に、２つの直線状光導波路３０Ａ，３０Ｂの間に２つのリング状光導波路３０Ｃ，３０Ｄを直列に接続したものとして構成される。
但し、本実施形態では、リング共振器型波長フィルタ３０は石英材料からなる光導波路によって構成しているため、具体的な設計値は、上述の第１実施形態のものとは異なる。
【００５４】
しかしながら、この場合も、最終的に得られる波長フィルタ３０の特性として、半値幅が約９０ｎｍになり、透過率が３ｄＢダウンする波長における遮断特性のスロープが１７０ｄＢ／ｎｍになり、フィルタ透過帯の中心がＤＦＢレーザ２Ａから出力される光の変調スペクトルの中心から約６０ｐｍだけ短波側になるように、リング状光導波路３０Ｃ，３０Ｄの直径、結合係数を設計すれば良い。
【００５５】
なお、その他の構成及び動作は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態の光送信装置（チャープ制御ＤＭＬ）を用いれば、上述の第１実施形態の場合と同様に、長距離の光ファイバ伝送が可能となる。また、リング共振器型波長フィルタ３０を用い、フィルタ遮断光を外部へ放出するようにしているため、ＤＦＢレーザ２Ａへの戻り光が、ＤＦＢレーザ２Ａの動作に悪影響を与えることもない。
【００５６】
特に、本実施形態では、ＤＦＢレーザ２Ａと波長フィルタ３０とをハイブリッド集積しているため、上述の第１実施形態のものと比較すると、素子全体の組立コストは若干大きくなるものの、従来技術におけるチャープ制御ＤＭＬと比較すると、アイソレータが不要であり、かつ、レンズを用いて光結合させる必要もないため、全体の組立コストは低く抑えることができ、かつ、光モジュール全体のサイズを小さくすることもできるという利点がある。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる光送信装置について、図１１を参照しながら説明する。
【００５７】
本実施形態にかかる光送信装置（光送信モジュール；低チャープ直接変調レーザ）は、図１１に示すように、上述の第１実施形態のものに対し、波長フィルタ３０のフィルタ遮断光出力ポート３Ｃ（又はフィルタ遮断光出力ポート３Ｃに接続された光導波路）から出力されるフィルタ遮断光を吸収しうる光吸収領域６を備える点が異なる。なお、図１１では、上述の第１実施形態（図２参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００５８】
ここで、光吸収領域６には、フィルタ遮断光のスペクトルに含まれる全ての波長の光を吸収するように、吸収端波長が、フィルタ遮断光のうち最も長波長のものよりも長波長側に位置する材料を配置すれば良い。
例えば、光吸収領域６は、上述の第１実施形態におけるＤＦＢレーザ２（図３参照）と同様の材料及び同様の断面構造を持つものとして構成することができる。そして、ＤＦＢレーザ２とは異なり、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５６及びｐ型ＩｎＰクラッド層５５の電位が、ｎ型ＩｎＰ基板５０の電位よりも小さくなるように設定し、ｐｎ接合を等電位に保つか、又はｐｎ接合を逆バイアス電圧に保つようにすれば良い。
【００５９】
なお、ＤＦＢレーザ２及びリング共振器型波長フィルタ３０をｎ型ＩｎＰ基板５０上に集積し、一体形成している点など、その他の構成及び動作は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光送信装置によれば、上述の第１実施形態と同様に、長距離の光ファイバ伝送が可能で、かつ、ＤＦＢレーザ２とリング共振器型波長フィルタ３０を集積し、一体形成したことで、従来技術における低チャープ直接変調レーザと比較して、構成を簡素化し、製造コストを低減し、サイズを小さくすることができるという利点がある。
【００６０】
特に、本実施形態では、波長フィルタ３０によって遮断されたフィルタ遮断光が、外部（素子外）へ放出（放射）された後、迷光となる可能性がなくなり、この光が戻り光としてＤＦＢレーザ２を含む光送信モジュール全体の動作に悪影響を与えたり、フィルタ透過光ポート３Ｂの先に配置された光ファイバにノイズとして入力されることがなくなるという利点がある。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態にかかる光送信装置について、図１２を参照しながら説明する。
【００６１】
本実施形態にかかる光送信装置（光送信モジュール；低チャープ直接変調レーザ）は、図１２に示すように、上述の第３実施形態のもの（図１１参照）に対し、光吸収領域６を、フィルタ遮断光出力ポート３Ｃから出力されるフィルタ遮断光を受光するモニタ受光素子（受光領域）６Ａとして用い、フィルタ遮断光の光量（受光パワー）をモニタし、ＤＦＢレーザ２の発振波長を変化させることで、ＤＦＢレーザ２の発振波長の中心（ＤＦＢレーザ２からの変調光のスペクトル中心）と波長フィルタ３０のフィルタ透過帯の中心との間の波長ディチューニング量を制御するようにしている点が異なる。なお、図１２では、上述の第３実施形態（図１１参照）と同一のものには同一の符号を付している。これにより、チャープ制御ＤＭＬとして、より安定した動作を実現できるようになる。
【００６２】
このため、本実施形態にかかる光送信装置は、上述の第３実施形態の構成（図１１参照）に加え、図１２に示すように、ＤＦＢレーザ２の温度を制御しうるようにＤＦＢレーザ２に薄膜ヒータ（ヒータ素子；温度制御素子）７が設けられており、さらに、ＤＦＢレーザ２を駆動するためのレーザ駆動電気信号を出力するレーザ駆動回路８、薄膜ヒータ７を駆動するためのヒータ駆動電気信号を出力するヒータ駆動回路９、及び、これらの駆動回路８，９を介してＤＦＢレーザ２及び薄膜ヒータ７を制御する制御回路１３を備える。
【００６３】
ここで、制御回路１３は、モニタ受光素子としての受光領域６Ａに接続されており、フィルタ遮断光の光量（受光パワー）をモニタし、これに基づいて、ＤＦＢレーザ２が望ましい状態になるようにＤＦＢレーザ２の駆動条件（ＤＦＢレーザ２の発振波長と波長フィルタ３０との間の波長ディチューニングも含む）のフィードバック制御を行なうようになっている。
【００６４】
ここでは、ＤＦＢレーザ２と受光領域６Ａとの間にはフィードバック回路１０が接続されており、制御回路１３は、受光領域６Ａから得られたフィルタ遮断光のパワーに基づいて、レーザ駆動回路８を介して、ＤＦＢレーザ２の駆動制御（フィードバック制御）を行なうようになっている。
また、薄膜ヒータ７と受光領域６Ａとの間にはフィードバック回路１０が接続されており、制御回路１３は、受光領域６Ａから得られたフィルタ遮断光のパワーに基づいて、ヒータ駆動回路９を介して、薄膜ヒータ７の駆動制御（フィードバック制御；ここでは薄膜ヒータ７に注入される電流の制御）を行なうようになっている。これにより、ＤＦＢレーザ２の温度は局所的に変化し、この結果、ＤＦＢレーザ２の発振波長が変化して、ＤＦＢレーザ２の発振波長の中心と波長フィルタ３０のフィルタ透過帯の中心との間の波長ディチューニング量が調整されることになる。
【００６５】
なお、その他の構成及び動作は、上述の第３実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる光送信装置によれば、上述の第１実施形態と同様に、長距離の光ファイバ伝送が可能で、かつ、ＤＦＢレーザ２とリング共振器型波長フィルタ３０を集積し、一体形成したことで、従来技術における低チャープ直接変調レーザと比較して、構成を簡素化し、製造コストを低減し、サイズを小さくすることができるという利点がある。
【００６６】
特に、本実施形態では、波長フィルタ３０によって遮断されたフィルタ遮断光が、外部（素子外）へ放出（放射）された後、迷光となる可能性がなくなり、この光が戻り光としてＤＦＢレーザ２を含む光送信モジュール全体の動作に悪影響を与えたり、フィルタ遮断光ポート３Ｂの先に配置された光ファイバにノイズとして入力されることがなくなるという利点がある。
【００６７】
また、本実施形態では、ＤＦＢレーザ２が望ましい状態になるようにＤＦＢレーザ２の駆動条件（ＤＦＢレーザ２の発振波長と波長フィルタ３０との間の波長ディチューニングも含む）を制御することができるため、チャープ制御ＤＭＬとして、より安定した動作を実現できるようになる。
なお、上述の実施形態では、ＤＦＢレーザ２上にヒータ７を配置し、ヒータ７によってＤＦＢレーザ２の温度を変化させることで、ＤＦＢレーザ２の発振波長と波長フィルタ３０との間の波長ディチューニングを行なうようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、波長フィルタ３０上にヒータを配置し、ヒータによって波長フィルタ３０の温度を変化させることで［即ち、波長フィルタ３０の温度を制御しうるヒータ（温度制御素子）を設けることで］、波長ディチューニングを行なうようにしても良いし、あるいは、ＤＦＢレーザ２及び波長フィルタ３０の両方にヒータを配置し、それぞれのヒータによってＤＦＢレーザ２及び波長フィルタ３０の温度を別個に（独立して）変化させることで［即ち、ＤＦＢレーザ２及び波長フィルタ３０の両方の温度を制御しうるヒータ（温度制御素子）を設けることで］、波長ディチューニングを行なうようにしても良い。
【００６８】
また、上述の実施形態では、薄膜ヒータ７を設け、これをヒータ駆動回路９で制御するようにしているが、これに限られるものではない。
例えば図１３に示すように、薄膜ヒータ７に代えて、ペルチェ素子（クーラ素子；温度制御素子）１１を設ける。また、ペルチェ素子１１を駆動するための電気信号を出力するペルチェ素子駆動回路１２、及び、この駆動回路１２を介してペルチェ素子１１を制御する制御回路１３を設ける。そして、制御回路１３が、受光領域６Ａから得られたフィルタ遮断光のパワーに基づいて、ペルチェ素子駆動回路１２を介して、ペルチェ素子１１の駆動制御（フィードバック制御）を行なうようにしても良い。この場合、ＤＦＢレーザ２と波長フィルタ３０とを集積して一体形成した素子（集積一体素子）の全体をペルチェ素子１１によって温度制御することになる。要するに、ＤＦＢレーザ２及び波長フィルタ３０の両方の温度を制御しうるペルチェ素子（クーラ素子；温度制御素子）１１を設けることで、波長ディチューニングを行なうようにしても良い。
【００６９】
この場合、波長フィルタ３０の温度と独立にＤＦＢレーザ２の温度を制御することは難しいため、上述の実施形態のもの程ではないものの、同様の効果が得られる。
また、上述の実施形態のもの（図１２参照）と、このペルチェ素子１１を設ける変形例（図１３参照）とを組み合わせ、薄膜ヒータ７及びペルチェ素子１１の両方を設けたものとして構成することもできる。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態にかかる光送信装置について、図１４を参照しながら説明する。
【００７０】
本実施形態にかかる光送信装置は、上述の第１実施形態のものに対し、波長フィルタの構成が異なる。
つまり、本実施形態では、光送信装置（光送信モジュール；低チャープ直接変調レーザ）を、図１４に示すように、ＤＦＢレーザ２と、導波路型の波長フィルタとしての回折格子装荷マッハツェンダ（Mach-Zehnder:ＭＺ）型波長フィルタ３１をｎ型ＩｎＰ基板５０上に集積し、一体形成した集積素子（集積一体形成素子）として構成している。なお、素子両端面にはいずれも無反射コーティングが施されている。なお、図１４では、上述の第１実施形態（図２参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００７１】
ここで、回折格子装荷ＭＺ型波長フィルタ３１は、２本の直線光導波路（アーム）３２，３３を備えるマッハツェンダ干渉計３６と、このマッハツェンダ干渉計３６内の２本の直線光導波路３２，３３上にそれぞれ形成された回折格子（グレーティング；回折格子型波長フィルタ）３７，３８とを備えるものとして構成される。なお、マッハツェンダ干渉計３６内の２本の光導波路３２，３３にそれぞれ設けられる回折格子３７，３８は同じ構造を有している。
【００７２】
また、マッハツェンダ干渉計３６は、２つの多モード干渉（Multi Mode Interference:ＭＭＩ）光カプラ３４，３５を備える。
このマッハツェンダ干渉計３６を構成する前段のＭＭＩ光カプラ３４には、その入力側に２つの光導波路が接続されている。このうち、一方の光導波路の端部が変調光入力ポート３Ａを構成し、他方の光導波路の端部がフィルタ遮断光出力ポート３Ｃを構成する。そして、変調光入力ポート３Ａには、変調光入力光導波路４０を介してＤＦＢレーザ２が接続されている。また、フィルタ遮断光出力ポート３Ｃには、素子端面まで延びるフィルタ遮断光出力光導波路４１が接続されている。
【００７３】
また、マッハツェンダ干渉計３６を構成する後段のＭＭＩ光カプラ３５には、その出力側に、素子端面まで延びるフィルタ透過光出力光導波路４２が接続されており、このフィルタ透過光出力光導波路４２の端部がフィルタ透過光出力ポート３Ｂを構成する。
このように、本実施形態では、回折格子装荷ＭＺ型波長フィルタ３１は、変調光入力ポート３Ａ、フィルタ透過光出力ポート３Ｂ、フィルタ遮断光出力ポート３Ｃの３つのポートが、空間的に別個に配置された構成となっている。
【００７４】
このように構成されるため、ＤＦＢレーザ２から出力された変調光は、変調光入力光導波路４０を介して波長フィルタ３１の変調光入力ポート３Ａに入力され、波長フィルタ３１の前段のＭＭＩ光カプラ３４によって２分岐されて、直線光導波路３２，３３を通じて回折格子３７，３８のそれぞれに導かれる。そして、回折格子３７，３８のフィルタ透過帯に含まれる波長を持つ光（フィルタ透過光）は、それぞれの回折格子３７，３８を透過し、後段のＭＭＩ光カプラ３５によって合波され、フィルタ透過光（モジュール出力光）として、この後段のＭＭＩ光カプラ３５に接続されたフィルタ透過光出力光導波路４２を介してフィルタ透過光出力ポート３Ｂから出力される。
【００７５】
そして、フィルタ透過光出力ポート３Ｂから出力されたフィルタ透過光は、結合レンズ４を介して光ファイバ５に結合するようになっている。
一方、回折格子３７，３８のフィルタ遮断帯に含まれる波長を持つ光（フィルタ遮断光）は、それぞれの回折格子３７，３８によって遮断される。つまり、回折格子３７，３８によって遮断され、反射された光は、前段のＭＭＩ光カプラ３４へ戻って合波され、フィルタ遮断光として、フィルタ遮断光出力ポート（変調光入力ポートやフィルタ透過光出力ポートとは別のポート）からフィルタ遮断光出力光導波路４１を介して外部へ出力される。
【００７６】
本実施形態では、ＤＦＢレーザ２及び回折格子装荷ＭＺ型波長フィルタ３１は、いずれも埋込型光導波路として構成されている。
まず、ＤＦＢレーザ２を構成する光導波路のコアは、ＩｎＧａＡｓＰ系の多重量子井戸（ＭＱＷ）層により形成され、例えば１．５５μｍの発光波長を有するものとして構成される。
【００７７】
一方、回折格子装荷ＭＺ型波長フィルタ３１を構成する光導波路のコアは、ＤＦＢレーザ２を構成する光導波路と比較して、より短波の発光波長を有する材料により形成される。例えば、バルクのＩｎＧａＡｓＰ層などにより形成すれば良い。
ここで、図１５は、マッハツェンダ干渉計３６内に形成された回折格子３７（３８）の構造を模式的に示している。なお、図１５では、説明の便宜上、一方の光導波路３２に設けられた回折格子３７のみを示している。
【００７８】
図１５に示すように、光導波路３２の一部に、高屈折率部４５と低屈折率部４６とを交互に形成することで、回折格子３７を形成している。光導波路３２の回折格子３７が設けられている部分の全長は８００μｍとしている。回折格子３７は、図１５中、２箇所に設けられているλ／４位相シフト４７，４８を除いて、全て均一に作製している。回折格子３７の結合係数κの値は８９／ｃｍとし、周期は２３８ｎｍとしている。回折格子３７が設けられている部分の光導波路３２の平均等価屈折率は３．２５である。
【００７９】
このような回折格子３７を用いて構成した回折格子装荷マッハツェンダ型波長フィルタ３１の透過スペクトル（透過特性；遮断特性）は、図１６に示すようになる。なお、図１６には、ＤＦＢレーザ２から回折格子装荷マッハツェンダ型波長フィルタ３１へ入力される光の変調スペクトルの計算例も合わせて示している。
図１６に示す波長フィルタ透過特性から得られる波長フィルタ３１の透過特性のピークの半値幅は、上述の第１実施形態のもの（図６参照）と同様に、約９０ｐｍである。
【００８０】
図１６に示すように、透過率が３ｄＢ低下する付近の波長において、フィルタ遮断特性の波長に対する急峻さ（波長に対するフィルタ透過光の強度の変化割合）についても、上述の第１実施形態と同様に、約１７０ｄＢ／ｎｍとなっている。
また、図１６に示すように、本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様に、ＤＦＢレーザ２から波長フィルタ３１に入力されるレーザ光（信号光）の変調スペクトルの中心（ピーク）に対して、波長フィルタ３１のフィルタ透過帯の中心（ピーク）を所定値（ここでは約６０ｐｍ）だけ短波側に設定している。
【００８１】
このように、上述の第１実施形態と同様にフィルタ特性を設定しているため、本実施形態においても、上述の第１実施形態と同様のフィルタ透過光のアイパターン（図８参照）、及び、光ファイバを用いて８０ｋｍ伝送した後のアイパターン（図９参照）が得られる。
なお、その他の構成等は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００８２】
したがって、本実施形態にかかるに光送信装置によれば、上述の第１実施形態と同様の作用、効果が得られる。つまり、ＤＦＢレーザ２と波長フィルタ３１とを集積し、一体形成した簡易な構成を実現しながら、長距離の光ファイバ伝送が可能になる。また、フィルタ遮断光が戻り光となってＤＦＢレーザ２の動作に悪影響を与えることもない。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態にかかる光送信装置について、図１７を参照しながら説明する。
【００８３】
本実施形態にかかる光送信装置は、上述の第５実施形態のものと比較して、マッハツェンダ干渉計型波長フィルタである点で共通し、回折格子に代えて、一方の直線状光導波路の近傍にリング共振器が設けられている点が異なる。
つまり、本実施形態では、光送信装置（光送信モジュール；低チャープ直接変調レーザ）を、図１７に示すように、ＤＦＢレーザ２と、導波路型の波長フィルタとしてのリング共振器装荷マッハツェンダ（Mach-Zehnder:ＭＺ）型波長フィルタ４３をｎ型ＩｎＰ基板５０上に集積し、一体形成した集積素子（集積一体形成素子）として構成している。なお、図１７では、上述の第５実施形態（図１４参照）と同一のものには同一の符号を付している。
【００８４】
ここで、リング共振器装荷ＭＺ型波長フィルタ４３は、２本の直線光導波路（アーム）３２，３３を備えるマッハツェンダ干渉計３６と、このマッハツェンダ干渉計３６の一方の直線光導波路３３の近傍に設けられたリング共振器（リング共振器型波長フィルタ）４９とを備えるものとして構成される。
また、マッハツェンダ干渉計３６は、２つの多モード干渉（Multi Mode Interference:ＭＭＩ）光カプラ３４，３５を備える。
【００８５】
このマッハツェンダ干渉計３６を構成する前段のＭＭＩ光カプラ３４は、その入力側に光導波路が接続されており、この光導波路の端部が変調光入力ポート３Ａを構成する。この変調光入力ポート３Ａに、変調光入力光導波路４０を介してＤＦＢレーザ２が接続されている。
また、マッハツェンダ干渉計３６を構成する後段のＭＭＩ光カプラ３５には、その出力側に２つの光導波路、即ち、素子端面まで延びるフィルタ遮断光出力光導波路４１、及び、素子端面まで延びるフィルタ透過光出力光導波路４２が接続されている。そして、フィルタ遮断光出力光導波路４１の端部がフィルタ遮断光出力ポート３Ｃを構成し、フィルタ透過光出力光導波路４２の端部がフィルタ透過光出力ポート３Ｂを構成する。
【００８６】
このように、本実施形態では、リング共振器装荷ＭＺ型波長フィルタ４３は、変調光入力ポート３Ａ、フィルタ透過光出力ポート３Ｂ、フィルタ遮断光出力ポート３Ｃの３つのポートが、空間的に別個に配置された構成となっている。
このように構成されるため、ＤＦＢレーザ２から出力された変調光は、変調光入力光導波路４０を介して波長フィルタ３２の変調光入力ポート３Ａに入力され、波長フィルタ３１の前段のＭＭＩ光カプラ３４によって２分岐される。
【００８７】
分岐された一方の光は直線光導波路３３を介してリング共振器（リング共振器型フィルタ）４９に入力される。この場合、リング共振器４９のフィルタ透過帯に含まれる波長を持つ光（フィルタ透過光；リング共振器の共振波長近傍の波長を持つ光）は、リング共振器を透過する。一方、分岐された他方の光はそのまま直線光導波路３２を通過する。そして、後段のＭＭＩ光カプラ３５によって合波され、フィルタ透過光（モジュール出力光）として、フィルタ透過光出力ポート３Ｂから出力される。
【００８８】
このように、ＤＦＢレーザ２の後段に配置されたリング共振器装荷マッハツェンダ干渉計は波長フィルタとして機能する。特に、リング共振器の構造を最適化することで、本波長フィルタにおいても、上述の第５実施形態のものと同等の急峻なフィルタ透過特性（図１６参照）を実現することができる。
そして、フィルタ透過光出力ポート３Ｂから出力されるフィルタ透過光は、結合レンズ４を介して光ファイバ５に結合するようになっている。
【００８９】
一方、上述のように、それぞれの直線光導波路３２，３３を伝播してきた光が後段のＭＭＩ光カプラ３５によって合波されると、リング共振器のフィルタ遮断帯に含まれる波長を持つ光（フィルタ遮断光；リング共振器の共振波長近傍の波長以外の波長を持つ光）は、フィルタ遮断光として、フィルタ遮断光出力ポート（変調光入力ポート３Ａやフィルタ透過光出力ポート３Ｂとは別のポート）から外部へ出力される。
【００９０】
このように、波長フィルタ４３による遮断光は、変調光入力ポート３Ａとは別のポート（フィルタ遮断光出力ポート３Ｃ）から出力されるため、ＤＦＢレーザ２への戻り光になることはない。
なお、その他の構成等は、上述の第５実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００９１】
したがって、本実施形態にかかるによれば、上述の第５実施形態と同様の作用、効果が得られる。つまり、ＤＦＢレーザ２と波長フィルタ４３とを集積し、一体形成した簡易な構成を実現しながら、長距離の光ファイバ伝送が可能になる。また、フィルタ遮断光が戻り光となってＤＦＢレーザ２の動作に悪影響を与えることもない。
［その他］
なお、フィルタ構造、透過特性の設定等の詳細については、上述の各実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、リング共振器の次数（段数）、直径、結合係数、回折格子の位相シフト数、位置、全長、結合係数、これらのフィルタ構造により実現される半値幅、遮断特性の急峻さ、ＦＳＲ（Free Spectral Range）などのフィルタ特性の詳細は、直接変調レーザの動作波長、光送信モジュールの伝送距離、変調速度、要求される消光比等の特性により、適宜、最適化することができる。
【００９２】
また、上述の各実施形態のものを任意に組み合わせても良い。例えば、光吸収領域や受光領域を設ける第３実施形態及び第４実施形態の特徴的な構成は、第５実施形態や第６実施形態のものに組み合わせることもできる。
また、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。
【００９３】
（付記１）
直接変調レーザと、
前記直接変調レーザの後段に設けられた波長フィルタとを備え、
前記波長フィルタが、
前記直接変調レーザに接続され、前記直接変調レーザから出力される変調光を入力するための変調光入力ポートと、
光結合系に接続され、入力される変調光のうちフィルタ透過帯に含まれる波長の光をフィルタ透過光として出力するためのフィルタ透過光出力ポートと、
前記変調光入力ポート及び前記フィルタ透過光出力ポートとは別に設けられ、前記変調光のうちフィルタ遮断帯に含まれる波長の光をフィルタ遮断光として出力するためのフィルタ遮断光出力ポートとを有し、
前記フィルタ透過帯のピークが、前記直接変調レーザから出力される変調光のスペクトルのピークよりも短波側に設定されていることを特徴とする、光送信装置。
【００９４】
（付記２）
前記直接変調レーザと前記波長フィルタとが、同一基板上に一体に形成されていることを特徴とする、付記１記載の光送信装置。
（付記３）
前記直接変調レーザと前記波長フィルタとが、石英、ポリマー、シリコン、誘電体、半導体材料のうちのいずれか１種の材料から形成された平面光波回路基板上に、ハイブリッド集積されていることを特徴とする、付記１記載の光送信装置。
【００９５】
（付記４）
前記フィルタ遮断光出力ポートから出力されるフィルタ遮断光を吸収する光吸収領域を備えることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の光送信装置。
（付記５）
前記直接変調レーザ及び／又は前記波長フィルタの温度を制御しうる温度制御素子を備えることを特徴とする、付記１〜４のいずれか１項に記載の光送信装置。
【００９６】
（付記６）
前記フィルタ遮断光出力ポートから出力されるフィルタ遮断光を受光するモニタ受光素子を備え、
前記モニタ受光素子によって受光されるフィルタ遮断光のパワーに基づいて前記直接変調レーザを制御する制御回路を備えることを特徴とする、付記１〜５のいずれか１項に記載の光送信装置。
【００９７】
（付記７）
前記フィルタ遮断光出力ポートから出力されるフィルタ遮断光を受光するモニタ受光素子を備え、
前記モニタ受光素子によって受光されるフィルタ遮断光のパワーに基づいて前記温度制御素子を制御する制御回路を備えることを特徴とする、付記５又は６記載の光送信装置。
【００９８】
（付記８）
前記波長フィルタが、リング共振器により構成されるリング共振器型波長フィルタであることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光送信装置。
（付記９）
前記波長フィルタが、マッハツェンダ干渉計により構成されるマッハツェンダ型波長フィルタであることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光送信装置。
【００９９】
（付記１０）
前記マッハツェンダ型波長フィルタが、前記マッハツェンダ干渉計に回折格子を装荷した回折格子装荷マッハツェンダ型波長フィルタであることを特徴とする、付記９記載の光送信装置。
（付記１１）
前記マッハツェンダ型波長フィルタが、前記マッハツェンダ干渉計にリング共振器を装荷したリング共振器装荷マッハツェンダ型波長フィルタであることを特徴とする、付記９記載の光送信装置。
【０１００】
（付記１２）
前記波長フィルタが、前記フィルタ透過光の強度が３ｄＢ低下する付近の波長において、波長に対する前記フィルタ透過光の強度の変化割合が１００ｄＢ／ｎｍ〜３００ｄＢ／ｎｍの範囲内になるように構成されていることを特徴とする、付記１〜１１のいずれか１項に記載の光送信装置。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置の概念図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置を構成するＤＦＢレーザの構造を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置を構成する波長フィルタの構造を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置を構成するリング共振器型波長フィルタの設計例を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置の波長フィルタ透過特性及びＤＦＢレーザの変調スペクトルを示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置のＤＦＢレーザ出力光の強度波形を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置の波長フィルタ透過光の強度波形を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態にかかる光送信装置の波長フィルタ透過光を光ファイバを用いて８０ｋｍ伝送した後の強度波形を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態にかかる光送信装置の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の第３実施形態にかかる光送信装置の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の第４実施形態にかかる光送信装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の変形例にかかる光送信装置の構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第５実施形態にかかる光送信装置の構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の第５実施形態にかかる光送信装置の回折格子の構成を説明するための模式図である。
【図１６】本発明の第５実施形態にかかる光送信装置の波長フィルタ透過特性及びＤＦＢレーザの変調スペクトルを示す図である。
【図１７】本発明の第６実施形態にかかる光送信装置の構成を示す模式図である。
【図１８】従来技術における低チャープ直接変調レーザの構成を示す模式図である。
【図１９】従来技術における低チャープ直接変調レーザにおけるＤＦＢレーザからの出力光の強度波形を示す図である。
【図２０】従来技術における低チャープ直接変調レーザにおけるＤＦＢレーザからの出力光の波長チャープ波形を示す図である。
【図２１】従来技術における低チャープ直接変調レーザにおけるＤＦＢレーザからの出力光のスペクトル及び波長フィルタ関数を示す図である。
【図２２】従来技術における低チャープ直接変調レーザにおける波長フィルタ透過光のスペクトルを示す図である。
【図２３】従来技術における低チャープ直接変調レーザにおける波長フィルタ透過光の強度波形を示す図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  光送信装置（光送信モジュール、低チャープ直接変調レーザ）
２，２Ａ  ＤＦＢレーザ（直接変調レーザ）
２ａ  スポットサイズ拡大領域（テーパ導波路）
３  波長フィルタ
３Ａ  変調光入力ポート
３Ｂ  フィルタ透過光出力ポート
３Ｃ  フィルタ遮断光出力ポート
４  結合レンズ
５  光ファイバ
６  光吸収領域
６Ａ  受光領域
７  薄膜ヒータ
８  レーザ駆動回路
９  ヒータ駆動回路
１０  フィードバック回路
１１  ペルチェ素子
１２  ペルチェ素子駆動回路
１３  制御回路
３０  リング共振器型波長フィルタ
３０Ａ  第１直線状光導波路
３０Ｂ  第２直線状光導波路
３０Ｃ  第１リング状光導波路
３０Ｄ  第２リング状光導波路
３１  回折格子装荷マッハツェンダ型波長フィルタ
３２，３３  直線光導波路
３４，３５  ＭＭＩ光カプラ
３６  マッハツェンダ干渉計
３７，３８  回折格子
４０  変調光入力光導波路
４１  フィルタ遮断光出力光導波路
４２  フィルタ透過光出力光導波路
４３  リング共振器装荷マッハツェンダ型波長フィルタ
４５  高屈折率部
４６  低屈折率部
４７，４８  λ／４位相シフト
４９  リング共振器
５０  ｎ型ＩｎＰ基板
５１  ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ回折格子層
５２，５２Ａ，５２Ｂ  ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層
５３  ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ系ＭＱＷ層
５４  ｉ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層
５５  ｐ−ＩｎＰクラッド層
５６  ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層
５７  ｉ−ＩｎＧａＡｓＰコア層
６０  ＰＬＣ基板
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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