(57)【要約】      （修正有）【課題】安定的な伝送を可能とする半導体ゲイン領域集積型ＭＺ変調器モジュールを提供する。【解決手段】半導体レーザと、半導体レーザから発せられた光を交流信号により変調して出力するマッハツェンダ変調器とがチップ上に集積された半導体レーザ集積型マッハツェンダ変調器であって、温度に変化が生じた場合に、チップ温度の変化に応じて交流信号を制御（交流信号の振幅の制御、及び交流信号のバイアス電圧の制御を含む）することで、マッハツェンダ変調器から出力される光の消光比を大きくすることを特徴とするレーザ集積マッハツェンダ変調器。【選択図】図９
2012058432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一波長光を出力するゲイン領域と、前記ゲイン領域から発せられた光を交流信号により変調して出力するマッハツェンダ変調器とがチップ上に集積された半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器であって、
前記チップ温度に変化が生じた場合に、前記チップ温度の変化に応じて前記交流信号を制御することで、マッハツェンダ変調器から出力される光の消光比の変動を抑えることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項２】
請求項１において、
前記ゲイン領域は、ＤＦＢレーザ又は光増幅器であることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項３】
請求項１において、
前記交流信号の制御は、前記交流信号のバイアス電圧の制御であることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項４】
請求項１において、
前記交流信号の制御は、前記交流信号の振幅の制御であることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項５】
請求項３において、
前記交流信号の制御は、前記交流信号の振幅の制御であることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項６】
請求項１において、
前記レーザ集積マッハツェンダ変調器のチップ温度を測定する温度計を備え、
前記チップ温度の変化に応じて前記交流信号を制御するに際し、前記温度計の出力に応じて前記交流信号の制御信号を定めることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項７】
請求項４において、
前記マッハツェンダ変調器を構成する一対のマッハツェンダアームには、第１の交流信号と第２の交流信号が供給され、
前記第１及び前記第２の交流信号の振幅は、温度が低いほど大きいことを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項８】
請求項５において、
前記マッハツェンダ変調器を構成する一対のマッハツェンダアームには、第１の交流信号と第２の交流信号が供給され、
前記第１及び前記第２の交流信号の振幅は、温度が低いほど大きいことを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項９】
請求項１において、
前記マッハツェンダ変調器を構成する一対のマッハツェンダアームに第１の交流信号と第２の交流信号を供給することにより、前記マッハツェンダ変調器はプッシュプル動作し、
前記第１の交流信号の基準電圧と前記第２の基準電圧を、温度が低いほどマイナスに大きくすることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項１０】
請求項１において、
前記マッハツェンダ変調器は、半導体層を備え、
室温以上のチップ温度における消光比が１０ｄＢ以上となることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項１１】
請求項１において、
前記レーザ集積マッハツェンダ変調器からの光出力を測定する光出力モニタを備え、
前記出力モニタの出力変化に応じて前記交流信号を制御するに際し、前記光出力モニタの出力に応じて前記交流信号の制御信号を定めることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項１２】
請求項１において、
50℃を超えるレーザ、及びマッハツェンダ変調器が動作する温度のうち最高温度において、
光出力がオン状態の駆動電圧条件において、レーザからの出力光が該半導体層を実質的に透過するような、該半導体層が材料組成を有することを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【請求項１３】
請求項１において、
前記チップ温度が室温以下において、前記半導体レーザと前記マッハツェンダ変調器との間に、光吸収領域を備えることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信用光源として用いられる半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ(ＭＺ)変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ブロードバンドネットワークの普及に伴い、都市／中継局間を結ぶメトロ系光通信網では通信速度を10Gbit/s以上へ高速化する動きが活発化している。メトロ系光通信網では、ファイバ伝送距離40km以上の長距離伝送が求められる。前記メトロ系光通信網向けの光通信システムでは、光送受信モジュールの小型化・低消費電力化が重要な課題となっている。
【０００３】
光送受信モジュールの小型化・低消費電力化には、発光装置の温度調整用機構を必要としない、いわゆる「アンクールド」化が有効である。半導体レーザに直接電気信号を印加し、光信号を生成する直接変調方式では、温度変化に強い材料の選択や、素子構造における放熱性の向上などにより、例えば、動作温度範囲100℃以上での10Gbit/sというアンクールド高速動作が実現されている。しかし、前記直接変調方式では、例えば変調速度10Gbit/s以上の高速変調動作時では信号光波長の時間変動（以下チャーピングと言う）が大きい。このため、信号光波長帯としては光ファイバの分散が小さい1300nm帯に用いられる。しかしながら、信号光波長1300nm帯では光ファイバ中の伝播損失が大きく、30km以上の長距離伝送には適さない。
【０００４】
そこで、長距離伝送に適したＤＦＢレーザ（ゲイン領域の一形態）集積EA変調器のアンクールド動作が検討されている。EA変調器の光吸収層に、井戸層がInGaAlAsあるいはInGaAsPあるいはInGaAsのいずれからなり，障壁層がInGaAlAsあるいはInAlAsのいずれからなる量子井戸構造を用い、かつ25℃における離調量および光吸収層に用いる量子井戸構造における障壁層の組成波長を適切に設定することで、-5℃から85℃の広い温度範囲にわたり、挿入損の抑制、消光比の確保、およびチャーピングの抑制を同時に実現することが可能となる。しかし、ＥＡ変調器では、特に高温において変調器部での吸収損失が大きくなるため、必要な光出力(例えばファイバ出力+1dBm)の達成は難しいことが判明した。特に、伝送距離40km、更には80kmを超える伝送が現在の技術では困難なことが予想される。そこで、ＤＦＢレーザと集積が可能で、かつ変調器部での吸収損失が少ない半導体ＭＺ変調器の適用が考えられる。しかし、半導体ＭＺ変調器は、温度によって特性が大きく変化するため、従来はペルチェ素子上に半導体レーザとＭＺ変調器とが搭載され、室温付近、高くても50℃程度に温度調整して動作させていた(例えば、特許文献１)。
【０００５】
図１に、ゲイン領域としてＤＦＢレーザを用いたＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器の上面図を示す。このＭＺ変調器は、n型InP基板1上に半導体層、電極が積層されることで形成される。光の入力側（図１左側）から出力側（図１右側）に、ＤＦＢレーザ半導体層2とＤＦＢレーザ電極9との積層体がある領域、分波器3、ＭＺ光導波路電極10,11が積層されたＭＺ光導波路4、5、合分波光導波路6、出力光導波路7及び光検出器電極12が積層されたモニタ光導波路8とに接続されている。モニタ光導波路8には、光検出器が組み込まれている。
【０００６】
ＤＦＢレーザ半導体層2から出た光は、１対２の分波器3により、ＭＺ光導波路4とＭＺ光導波路5に２分岐され、２対２の合分波光導波路6に入力する。信号光は、ＭＺ光導波路4を通る光とＭＺ光導波路5を通る光との干渉条件により、出力光導波路7及び/またはモニタ光導波路8に結合する。干渉条件は、ＭＺ光導波路電極10とＭＺ光導波路電極11に印加される電圧によりＭＺ光導波路4とＭＺ光導波路5の屈折率を変化することにより制御される。光検出器電極12は、光検出器で検出した光強度を出力する。
【０００７】
図２にプッシュプル駆動する場合のＭＺ変調器の変調動作の原理説明を示す。プッシュプル駆動とは、ＭＺ導波路電極10とＭＺ導波路電極11に逆位相の高周波信号を印加する駆動方式であり、駆動電圧を半分にできることから変調器ドライバの省電力化に有効である。図２(a)は、ＭＺ変調器の光出力の電圧依存性の例である。光出力はＭＺ導波路電極11への電圧V2とＭＺ導波路電極10への電圧V1の差の電圧に依存する。ここでは、V2-V1=0Vでは光が出力せず、V2-V1=Vmaxで光が最も強く出力される。図２(b)はプッシュプル駆動電圧の時間波形の例を示す。V2はバイアス電圧Vb2を中心に振幅Vpp2で変化し、V1はバイアス電圧Vb1を中心に振幅Vpp1で変化する。またV1とV2は逆位相となっている。図２(c)は光出力の時間波形の例を示す。V2-V1=Vmaxのときには光出力が最大で、V2-V1=0(V)のときには光出力最小となり、それらを繰り返す。
【０００８】
図３に従来例の温度調整されたＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器を用いた送信器モジュールの構成図を示す。ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器52の基本構成は図１と同じである。光送信器モジュール筐体54内に、ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器52と、温度計51と、レーザ駆動回路62と、バイアス調整つきＭＺ変調器駆動回路59と、終端抵抗53、58と、光ファイバ56が収納されている。レーザ電極はレーザ駆動回路端子63とワイヤ64で接続され、ＭＺ電極10、11はＭＺ駆動回路端子60、61及び終端抵抗53、58とワイヤ65、66、55、57で接続されている。ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器52はペルチェ素子91上に固定されている。温度調整回路95は、温度計51とワイヤ92を通して温度計端子93で接続され、ペルチェ素子91とワイヤ96を通しペルチェ素子端子94で接続される。光検出器電極は、光検出回路82に接続された光吸収領域制御用電極81とワイヤ83で接続されている。
【０００９】
図4に、図１のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器を用いた送信器モジュールのブロックダイアグラムを示す。温度調整回路95は温度計51の信号をもとに、ペルチェ素子91を駆動して、温度を一定に保つ。光検出回路82は、光検出器71の信号をもとに、レーザ駆動回路62を制御してＤＦＢレーザ電極29に供給する信号を調整して、光出力を一定に保つ。ＭＺ変調器駆動回路59は、モジュール作製時の設定に従ってＭＺ電極10、11に駆動信号を供給して高い消光比を持つ光信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2007-93717号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】IEEE Photon. Tech. Lett., vol. 9, No.3, pp. 380-382, 1997.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器のクールド動作は検討されてきた。しかながら、ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器のアンクールド動作については、十分な検討がされてこなかった。
【００１３】
近年省電力光源の要請が高まったことから、本発明者らは、ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器のアンクールド動作を検討した。試作したレーザ集積ＭＺ変調器の動作温度を変化させた場合、変調特性が大きく変化してしまった。また、レーザ発振波長λDFBとＭＺ変調器吸収端波長λMZの差が変化することを要因として、通常の室温付近で動作するＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器はうまく動作しない。上記２つをＭＺ変調器吸収端波長λMZとＤＦＢレーザの発振波長λDFBの温度依存性とともに説明する。
【００１４】
半導体ＭＺ変調器の場合は電圧印加による屈折率変化には量子閉じ込めシュタルク効果（QCSE）を主として利用する。また、λMZの温度係数λMZ/T=0.7nm/Kに対し、λDFBの温度係数λDFB/T=0.1nm/Kである。それらの差ΔH(λDFB-λMZ)の温度係数はΔH/T=-0.6nm/Kとなり、温度によってΔHは変化する。QCSEでは、屈折率変化量はΔHが大きいほど小さくなる。よって温度下降とともにΔHが大きくなると電圧印加に対する導波路の屈折率を変化量は小さくなる。図５に様々な温度の場合の消光特性を示す。温度25℃でのΔH=120nmとし、温度係数ΔH/T=-0.6nm/Kに従いΔHが変化した場合である。温度が25℃の場合はV2-V1を0Vから-1.4Vまで変化させると光出力の消光比が高くオンオフする。一方85℃では、同じ条件で駆動すると、光オフからオンとなり再びオフとなるため、適切なオンオフ特性が得られない。更に、85℃では、光出力最大でも光強度が0.4程度と光損失が発生しており、適切なオンオフ特性が得られないことも問題である。
【００１５】
更に下記の課題がある。光変調器から出力される光強度は一定である必要がある。一般に温度が低いほどＤＦＢレーザの効率は高いことから、温度が低いほどＤＦＢレーザの駆動電流を下げる必要がある(図６Ａ)。一方、チップ前端面での残留反射に起因して戻り光があると、ＤＦＢの発振状態に影響を与え、その結果いわゆるチャープが発生し、伝送特性が劣化する現象が知られている(例えば、非特許文献１)。この現象は緩和振動周波数が高ければ(7GHz以上)抑制される。図６Ｂに、図６Ａの動作電流での緩和振動周波数の温度依存性を示す。高温では緩和振動周波数は8GHzであるが、低温では駆動電流の低下に伴い緩和振動周波数が減少し、温度-5℃では緩和振動周波数は6GHzとなる。つまり、低温では伝送特性が劣化するという課題が発生する。
【００１６】
本発明の目的は、安定的な伝送を可能とするシングルモード発振するゲイン領域が集積されたゲイン領域集積型ＭＺ変調器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願は、上記目的を達成する手段を複数含むものであるが、その一例を挙げると次の通りである。
【００１８】
単一波長光を出力するゲイン領域と、前記ゲイン領域から発せられた光を交流信号により変調して出力するマッハツェンダ変調器とが集積された半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器であって、前記チップ温度に変化が生じた場合に、前記チップ温度の変化に応じて前記交流信号を制御することで、マッハツェンダ変調器から出力される光の消光比の変動を抑えることを特徴とする半導体ゲイン領域集積型マッハツェンダ変調器。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安定的な伝送を可能とするゲイン領域集積型ＭＺ変調器モジュールが実現される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来例のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器の上面図である。
【図２】プッシュプル駆動する場合のＭＺ変調器の変調動作の原理説明図である。
【図３】従来例の温度調整されたＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器を用いた送信器モジュールの構成図である。
【図４】従来のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器を用いた送信器モジュールのブロックダイアグラムである。
【図５】従来のＭＺ変調器の消光の温度特性を示す図である。
【図６Ａ】従来のＤＦＢレーザ電流の温度特性を示すグラフである。
【図６Ｂ】図６Ａの動作電流での緩和振動周波数の温度依存性を示すグラフである。
【図７Ａ】実施例１のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器の上面図である。
【図７Ｂ】実施例１のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器のA-A’断面図である。
【図８】実施例１のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器を用いた光送信器モジュールの構成図である。
【図９】実施例１の光送信器モジュールの制御ブロックダイアグラムを示す。
【図１０Ａ】実施例１の光出力のV2-V1依存性を示すグラフである。
【図１０Ｂ】実施例１のＭＺ変調器の消光比の温度依存性を示すグラフである。
【図１１】実施例１のＭＺ変調器の駆動電圧の温度依存性を示すグラフである。
【図１２Ａ】実施例１のＭＺ変調器の85℃における光出力最大値のΔH＠85℃依存性を示すグラフである。
【図１２Ｂ】実施例1のＭＺ変調器の85℃における消光比のΔH＠85℃依存性を示すグラフである。
【図１３】実施例２のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器を用いた送信器モジュールの構成図である。
【図１４】実施例２の光送信器モジュールの制御ブロックダイアグラムを示す図である。
【図１５Ａ】ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器の上面図である。
【図１５Ｂ】ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器のB-B’断面図である。
【図１６】実施例３のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器を用いた光送信器モジュールの構成図である。
【図１７】光吸収領域の電極である光吸収領域制御用電極81に供給される電流・電圧の温度特性を示すグラフである。
【図１８Ａ】実施例３のＤＦＢレーザ電流の温度特性を示すグラフである。
【図１８Ｂ】図１８Ａの動作電流での緩和振動周波数の温度依存性を示すグラフである。
【図１９】実施例３の光送信器モジュールの制御ブロックダイアグラムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳述する。
【実施例１】
【００２２】
実施例１を、図７Ａ、図７Ｂ、図８、図９、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１、図１２Ａ、図１２Ｂを用いて説明する。
【００２３】
実施例１は、n型InP基板上に1.55μm帯のＤＦＢレーザとＭＺ変調器を集積した光送信器モジュールである。本実施例１の特徴はチップの近傍に温度計を配置し、温度計で測定した温度をもとにＭＺ変調器の駆動条件を設定することである。
【００２４】
図７ＡはＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器の上面図、図７ＢはＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器のA-A’断面図、図８は光送信器モジュールの構成図を示す。
【００２５】
本実施例のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器は、左端の高反射率コーティング32と右端の無反射コーティング33との間に挟まれた半導体積層体で構成されている。そして、左端から、ゲイン領域22と、ゲイン領域22と光結合されている１本の中継光導波路と、この１本の中継光導波路が入力で２本の中継導波路が出力であるＭＭＩ（Multi-Mode Interference）導波路で構成された分波器23と、分波器23の出力である２本の中継導波路中にあるＭＺ光導波路24及びＭＺ光導波路25と、ＭＺ光導波路24及びＭＺ光導波路25の後の2本の中継導波路が入力で、２本の中継導波路が出力である２対２の合波器26と、合波器26の２本の出力導波路の一方が接続された出力導波路27及び他方に接続された光検出器71を含む検出導波路とが並んでいる。
【００２６】
図７Ｂに示すように、ゲイン領域は、共通電極43が裏面全面にあるInP基板21上に、活性層41、回折格子46、p型InPクラッド47、p型InGaAsコンタクト層44及びＤＦＢレーザ電極29が順に積層されている構造である。
【００２７】
図７Ｂに示すように、ＭＺ領域は、共通電極43が裏面全面にあるInP基板21上に、活性層42、p型InPクラッド47、p型InGaAsコンタクト層44、ＭＺ電極24、25が順に積層されている構造である。
【００２８】
図７Ｂに示すように、光検出領域は、共通電極43が裏面全面にあるInP基板21上に、光吸収層InGaAs73、p型InPクラッド47、p型InGaAsコンタクト層44、光検出器電極72が順に積層され、
図７Ｂに示すように、InP基板21の表面側に電極が無い部分はSiO2パッシベーション膜45に覆われている。
【００２９】
ゲイン領域は、回折格子46があり、ＤＦＢレーザが構成されている。そして、InP基板21表面のＤＦＢレーザ電極29とInP基板21裏面の共通電極43との間に電流を流すことでレーザ発振する。
【００３０】
ＭＺ領域は、ＭＺ電極30、31を通して逆位相の電圧を印加することで、変調動作するようになっている。
【００３１】
光検出器71を通し光吸収層InGaAsで吸収された光強度を検出している。
【００３２】
図８に示すように、ファイバ56が挿入された光送信器モジュール筐体54内に、ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器52と、温度計51と、レーザ駆動回路62と、バイアス調整つきＭＺ変調器駆動回路59と、光検出回路82と、終端抵抗53、58と、光ファイバ56が収納されている。レーザ電極はレーザ駆動回路端子63とワイヤ64で接続され、ＭＺ電極はＭＺ駆動回路端子60、61及び終端抵抗53、58とワイヤ65、66、55、57で接続され、光検出器電極72は光検出回路80上の光検出回路端子81とワイヤ83で接続される。本願の実施例は全て、ペルチェ素子に代表される温度調整素子は配置されていない。
【００３３】
図９にブロックダイアグラムを示す。温度調整回路95は温度計51の信号をもとに、ＭＺ変調器駆動回路59はＭＺ電極30、31を制御して高い消光比を持つ光信号を生成する。光検出回路75は光検出器71の信号をもとに、レーザ駆動回路62を調整して、光出力を一定に保つ。
【００３４】
図１０Ａに実施例１の光出力のV2-V1依存性を、図１０Ｂに実施例１のＭＺ変調器の消光比の温度依存性を示す。図１１に実施例1のＭＺ変調器の駆動電圧の温度依存性を示す。図１０Ａに示すように、温度85℃でのΔHが120nmとなるように、レーザ活性層41とＭＺ部活性層42を設計し、他の温度ではΔH/T=-0.6nm/Kに従ってΔHが変化するようにした。さらに、図１１に示すように、温度85℃では、V2−V1=0Vで最小、V2−V1=-1.4Vで最大となることから、Vb1=-0.35V、Vb2=-1.05V、Vpp1=Vpp2=0.7Vと設定することにより12dBの高い消光比を持つ光波形を実現した。
【００３５】
次に、温度50℃の場合を考える。85℃の場合と同じ駆動条件では、光出力が最も大きい条件でも光出力は85℃の光出力が0.7倍、つまり、消光比は9.5dBと85℃の場合と比べ低くなる。そこで、Vb1=-0.5V、Vb2=-1.5V,Vpp1=Vpp2=1.0Vと設定したLUT（ルックアップテーブル）で駆動条件を制御することにより、図１０Ｂに示すように、12dBの高い消光比を持つ光波形を実現した。
【００３６】
このように本実施例の光送信器モジュールでは、温度計51で測定した温度にしたがって、図７に示すようにVb1、Vb2、Vpp1、Vpp2を設定したLUTで駆動条件を制御する。具体的には、温度が低下するほど、Vb1、Vb2、Vpp1、Vpp2はそれぞれ大きくなるように0.1℃単位で駆動条件を設定した。この結果、チップ温度が-5℃〜85℃の間で変化しても、常に12dB以上の高い消光比を実現した。なお、LUTを用いた制御でなく、関数を用いて、より正確な駆動条件の制御をしてもよい。
【００３７】
次に、ΔHの設計について述べる。図５に示すように通常の使用条件温度25℃でΔH設計した場合、使用するチップ温度の内最高温度(例えば85℃)では、光出力が最大でも0.4となり、良好な消光比が得られない。これは、QCSE効果により、電圧印加時に光吸収が発生するためである。この光吸収は温度下降とともに減少する。このことは、使用するチップ温度の内最高温度で吸収が発生しないようにΔHを設計する必要があることを示す。図12Aに85℃における光出力最大値のΔH＠85℃依存性、図１２Ｂに85℃における消光比のΔH＠85℃依存性を示す。ΔH＜100nmでは光吸収により消光比が劣化し、10dB以下となる。このため、10dB以上の高い消光比を得るためには、ΔH＞100nmで設計する必要がある。
【００３８】
85℃におけるΔHを120nmにした場合には、図１０Ｂに示すように、温度-5〜85℃において消光比10dBをこえる良好な光波形を得た。
【実施例２】
【００３９】
実施例２を、図１３、図１４を用いて説明する。
【００４０】
実施例２も、n型InP基板上に1.55μm帯のＤＦＢレーザとＭＺ変調器を集積した光送信器モジュールである。
【００４１】
実施例１と相違する実施例２の特徴は、実施例１では、温度計51の出力でＭＺ変調器の駆動条件を制御していたが、実施例２では、温度計51を配置する代わりに、ＭＺ変調器の前方（後段）に配置した光検出器71の検出信号を、ＤＦＢレーザの出力制御だけでなく、ＭＺ変調器の駆動条件の制御にも用いている点である。
【００４２】
ここで、温度85℃でのΔH=120nmになるように設計した。その結果図６Ａに示すような光出力特性であった。
【００４３】
ここで、LiNbO3のＭＺ変調器で一般的に用いられる自動バイアス制御(Auto Bias Control :ABC)を、バイアス調整つきＭＺ変調器駆動回路59、光検出回路75、光検出器71を用いて制御する。
【００４４】
図１４にブロックダイアグラムを示す。光検出器71の信号をもとに、光検出回路75のＡＢＣ回路は、ＭＺ電極30,31へ供給する信号を制御して高い消光比を持つ光信号を生成する。同時に光検出器72の信号をもとに、レーザ駆動回路62を調整して、光出力を一定に保つ。
【００４５】
この結果、実施例１と同様に、温度-5℃から85℃の範囲で消光比10dBをこえる良好な光波形を得た。
【実施例３】
【００４６】
実施例３を、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６、図１７、図１８Ａ、図１８Ｂ、図１９を用いて説明する。
【００４７】
実施例３も、n型InP基板上に1.55μm帯のＤＦＢレーザとＭＺ変調器を集積した光送信器モジュールである。
【００４８】
図１５ＡはＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器の上面図を、図１５ＢはＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器のB-B’断面図を、図１６は光送信器モジュールの構成図を、図１７は光吸収領域の電極である光吸収領域制御用電極91に供給される電流・電圧の温度特性を、図１８Ａは実施例３のＤＦＢレーザ電流の温度特性を、図１８Ｂは、図１８Ａの動作電流での緩和振動周波数の温度依存性を、図１９は、実施例３の光送信器モジュールの制御ブロックダイアグラムを示す図である。
【００４９】
実施例３の特徴は、図１５Ａ、Ｂ、図１６に示す通り、実施例１のＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器に、光吸収領域を設けている点、光吸収領域制御用電極91、光吸収領域制御端子92、及びワイヤ93を追加している点が特徴である。
【００５０】
光吸収領域の動作を説明する。図１７に光吸収領域の動作条件の温度依存性を示す。高温では、電流を注入することにより透明化する。一方、低温では、マイナス電圧を印加し、ＤＦＢレーザからの光を吸収しＭＺ変調器への入力光、及び光ファイバへの出力光強度を一定にする。この結果、光ファイバへの出力光強度を一定にしつつ、低温でのＤＦＢレーザの駆動電流の低下、及び緩和振動周波数の低下を抑制し、伝送特性の劣化を抑制する。この結果、図１８Ａに示すように、低温での駆動電流が光吸収領域が無い場合と比較して大きくなる。図１８Ｂに示すように低温での緩和振動周波数が高くなり、伝送特性の劣化が抑制される。
【００５１】
ここでは、ＤＦＢレーザ活性層をそのまま光吸収層として用いているが、選択成長して別の層でもよい。
【００５２】
図１９にブロックダイアグラムを示す。光検出器71の信号をもとに、光検出回路82はＡＢＣ回路を用いて、ＭＺ電極30,31に供給する信号を制御して高い消光比を持つ光信号を生成する。並行して、光検出器71及び温度計51の信号をもとに、レーザ駆動回路62はレーザ電極29と光吸収領域制御用電極91に供給する信号を調整して、光出力を一定に保つ。
【００５３】
この結果、温度-5℃から85℃の範囲で消光比10dBをこえる良好な光波形を得た。
【００５４】
＜共通事項＞
なお、実施例１乃至３では、ゲイン領域として、ＤＦＢレーザの半導体積層体構造を採用してきたが、ゲイン領域の出力が単一波長となればよいので、外部単一波長光源との組み合わせを前提として、ゲイン領域を光増幅器（SOA）に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１：ｎ型ＩｎＰ基板、２：ＤＦＢレーザ半導体層、３：分波器、４，５：ＭＺ光導波路、６：合分波光導波路、７：出力光導波路、８：モニタ光導波路、９：ＤＦＢレーザ電極、
１０，１１：ＭＺ光導波路電極、１２：光検出器電極、
２１：ｎ型ＩｎＰ基板、２２：ゲイン領域、２３：分波器、２４，２５：ＭＺ電極、２６：合波器、２７：出力導波路、２９：ＤＦＢレーザ電極、
３０，３１：ＭＺ電極、３２：高反射率コーティング、３３：無反射コーティング、
４１：レーザ活性層、４２：ＭＺ部活性層、４３：共通電極、４４：ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、４５：ＳｉＯ２パッシベーション膜、４６：回折格子、４７：ｐ型ＩｎＰクラッド、
５１：温度計、５２：ＤＦＢレーザ集積ＭＺ変調器、５３,５８：終端抵抗、５４：光送信器モジュール筐体、５５，５７，６５，６６：ワイヤ、５６：光ファイバ、５９：ＭＺ変調器駆動回路、
６０，６１：ＭＺ駆動回路端子、６２：レーザ駆動回路、６３：レーザ駆動回路端子、６４，６５，６６：ワイヤ、
７１：光検出器、７２：光検出器電極、７３：光吸収層、７５：光検出回路、８０：光検出回路、８１：光吸収領域制御用電極、８２：光検出回路、８３,９６：ワイヤ、９１：ペルチェ素子、９２：光吸収領域制御端子、９５：温度調整回路。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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