(57)【要約】【課題】本発明は、光変調素子の評価・選別を正確且つ高速、容易に行うことが可能な光変調素子の評価・選別方法及びその評価・選別装置を提供する。【解決手段】本発明に係る方法は、半導体光変調素子の一回目の評価時に、位相調整部への印加電圧に対する半導体光変調素子の出力光パワー及びモニタ電流を測定して印加電圧−出力光パワー特性及び第１の印加電圧−モニタ電流特性を取得して記憶し、二回目以降の評価時に、モニタ電流を測定して第２の印加電圧−モニタ電流特性を取得して、第１の印加電圧−モニタ電流特性に対する第２の印加電圧−モニタ電流特性に基づいてモニタ電流の変化率を取得し、変化率が所定の選別基準を満たす半導体光変調素子を選別することを特徴とする。【選択図】図３
2013205772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変光源が同一基板上に一体的に集積されたマッハ・ツェンダ型光変調器を有する半導体光変調素子であって、前記マッハ・ツェンダ型光変調器のアーム導波路は、前記波長可変光源から出力された光の位相を電圧源によって印加される電圧に応じて変化させる位相調整部をそれぞれ有する、半導体光変調素子を評価・選別する方法であって、
前記半導体光変調素子の一回目の評価時に、
前記位相調整部への印加電圧に対する前記半導体光変調素子の出力光パワーを測定して印加電圧−出力光パワー特性を取得し、前記位相調整部への印加電圧に対する前記電圧源及び前記位相調整部の端子間に流れるモニタ電流を測定して第１の印加電圧−モニタ電流特性を取得するステップと、
当該取得した印加電圧−出力光パワー特性及び第１の印加電圧−モニタ電流特性を記憶するステップと、
前記半導体光変調素子の二回目以降の評価時に、
前記モニタ電流を測定して第２の印加電圧−モニタ電流特性を取得するステップと、
前記第１の印加電圧−モニタ電流特性に対する前記第２の印加電圧−モニタ電流特性に基づいて前記モニタ電流の変化率を取得するステップと、
前記変化率が所定の選別基準を満たす前記半導体光変調素子を選別するステップと
を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記所定の選別基準は、前記位相調整部への印加電圧が前記半導体光変調素子の半波長電圧の１／２より大きいときにおける前記変化率の値が０．９以上１．１以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記所定の選別基準は、前記変化率が変曲点を有さないことであることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の方法を実行することを特徴とする半導体光変調素子の評価・選別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光変調素子の評価・選別方法及びその評価・選別装置に関し、特に大容量光通信、光交換、及び光情報処理等の光伝送システム等に用いられる半導体光変調素子の特性を簡易且つ的確に評価・選別するための評価・選別方法および評価・選別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、波長可変光源が同一半導体基板上に一体的に集積されたマッハ・ツェンダ（ＭＺ）型光変調素子の例を示す。図１には、基板１０１と、波長可変光源部１０２と、光信号を変調するためのＭＺ型光変調器１１０とを備えた半導体光変調素子１００が示されている。図１に示されるように、波長可変光源部１０２は、複数のＬＤ（laser diode）を有するＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３と、ＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３に接続された光導波路アレイを有する光合分波器１０４と、光合分波器１０４に接続された半導体光増幅器（ＳＯＡ）１０５とからなるＴＬＡ（tunable laser array）とすることができる。ＭＺ型光変調器１１０は、波長可変光源部１０２のＳＯＡ１０５に接続された入力光導波路１０６ａと、入力光導波路１０６ａに接続された光合分波器１０７ａと、光合分波器１０７ａから２分岐されたアーム導波路１０９ａ及び１０９ｂと、アーム導波路１０９ａ及び１０９ｂと接続された光合分波器１０７ｂと、光合分波器１０７ｂと接続された出力光導波路１０６ｂとを備える。また、アーム導波路１０９ａ及び１０９ｂは、位相調整部１０８ａ及び位相調整部１０８ｂを導波路中にそれぞれ備えている。以下に示される半導体光変調素子の評価方法では、図１に示される半導体光変調素子１００を被測定物として評価を行う。
【０００３】
波長可変光源部１０２のＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３のいずれかのＬＤの駆動により出射した信号光は、光導波路アレイを介して光合分波器１０４を通り、ＳＯＡ１０５に入射する。ＳＯＡ１０５への印加電流量によって半導体光変調素子１００の出力光パワーの最大値が決定される。ＳＯＡ１０５から出射した信号光は、ＭＺ型光変調器１１０の入力光導波路１０６ａに入射し、光合分波器１０７ａによってアーム導波路１０９ａ及び１０９ｂに２分岐された後、位相調整部１０８ａ及び１０８ｂを介して再び光合波器１０７ｂによって合波される。光合波器１０７ｂによって合波された信号光は、出力光導波路１０６ｂを導波して半導体光変調素子１００外へ出射される。
【０００４】
アーム導波路１０９ａ及び１０９ｂに分岐された各信号光は、アーム導波路１０９ａ及び１０９ｂ中の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂによって位相が変化される。位相調整部１０８ａ及び１０８ｂに印加する電圧を調整することにより各信号光の位相の変化量を調整することができる。位相調整部１０８ａ及び１０８ｂによって位相が変化した各信号光は、光合分波器１０７ｂで合波される。アーム導波路１０９ａ及び１０９ｂを通過してきた各信号光の位相状態が等しい場合には、互いに強め合うため半導体光変調素子１００の出力光パワーが最大となり、各信号光の位相差がπ生じた場合には、弱め合うため半導体光変調素子１００の出力光パワーは最小値となる。このように、アーム導波路１０９ａ及び１０９ｂの位相条件は、位相調整部１０８ａ及び１０８ｂへの電圧印加によって調整され、それにより半導体光変調素子１００の出力光パワーを調整することができる。
【０００５】
図２は、図１で示される半導体光変調素子１００を評価・選別するための従来の評価系２００を示す。図２には、図１で示される半導体光変調素子１００と、半導体光変調素子１００の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂに電圧を印加する電圧源２０１ａ及び２０１ｂと、波長可変光源部１０２のＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３及びＳＯＡ１０５に電流を印加する電流源２０２と、半導体光変調素子１００から出力される信号光の出力光パワーを計測する出力光パワー計測部２０６とを備えた従来の評価系２００が示されている。出力光パワー計測部２０６は、ＭＺ型光変調器１１０の出力光導波路１０６ｂを光ファイバ２０４に結合するための光結合部２０３と、光ファイバ２０４に接続された光受光器２０５とを備えている。実際には、素子の温度調整用に温度コントローラも使用されているが、ここでの描画は省略する。
【０００６】
半導体光変調素子１００から出射した信号光は、光結合部２０２を介して光ファイバ２０３に導かれ、光受光器２０４に入射する。光受光器２０４は、入射した信号光を光電変換し、受光パワーを読み取る。光結合部２０２としては、例えば、光ファイバの先端がレンズ状に加工された先球テーパファイバや、コリメートレンズ及び集光レンズから構成されたものがある。
【０００７】
次に、従来の評価系２００による半導体光変調素子１００の評価方法について説明する。電流源２０２からの電流印加によって駆動されたＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３から出射された信号光は、光合分波器１０４を介してＳＯＡ１０５に入射し、ＳＯＡ１０５において電流源２０２によってＳＯＡ１０５に印加される電流量に基づいて出力光パワーの最大値が決定され、その後ＳＯＡ１０５から出力される。ＳＯＡ１０５から出力された信号光は、ＭＺ型光変調器１１０に入射して信号光の出力光パワーが調整されて、光結合部２０２及び光ファイバ２０３を介して光受光部２０４に出射される。ＭＺ型光変調器１１０では、前述のように、電圧源２０１ａ及び２０１ｂによって半導体光変調素子１００へ加える制御信号、具体的には位相調整部１０８ａ及び１０８ｂにそれぞれ印加する電圧等を変化させることによって半導体光変調素子１００が出力する信号光の出力光パワーを変化させることができる。光受光器２０４は入射した信号光を光電変換して電気信号に変換して出力し、光受光器２０４から出力された電気信号を観測して、印加電圧に対する出力光パワーの変化を測定することにより、半導体光変調素子１００の消光特性が測定される。この消光特性から、例えば、半導体光変調素子１００の半波長電圧や消光比等が測定可能である（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
半導体光変調素子１００の従来の評価系２００においては、複数の半導体光変調素子１００に対して上記のような消光特性の評価を繰り返し且つ自動的に行っている。初期特性を取得した後、半導体光変調素子１００にある負荷的な駆動条件をかけ、その後再び同様の消光特性の評価を行い、その結果、選別基準と比較して大きく特性が変化したものについては、それ以降の工程（モジュール化等）には回さずにそこで廃棄されることになる。半導体光変調素子１００に対する負荷的な駆動条件とは、例えば、波長可変光源部１０２を駆動しながら、ＭＺ型光変調器１１０の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂに逆電圧を印加するという状態を長時間にわたって維持することである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「Ｑ８６１１レーザ・ダイオード・テストシステム  ＬＤの基本特性と伝送特性を一括測定」、株式会社アドバンテスト、２００２年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、図２に示す従来の評価系２００においては、半導体光変調素子１００の出力光導波路１０６ｂはシングルモード導波路であり、同じくシングルモード導波路である光ファイバ２０３との光結合部２０２を介した光結合には非常に精密な調整が必要であり、また、再評価の際には光結合特性の再現性も求められることから、その調芯には多大な時間がかかる。光ファイバ調芯を容易にするため、図２において、出力光パワー計測部２０６の代わりに、半導体レーザの電流−光出力特性に使用されるような大口径のフォトダイオードを受光素子として用いることもできるが、波長可変光源部１０２からの出射した信号光のうち、入力光導波路１０６ａに結合できなかった光が迷光として半導体光変調素子１００の基板１０１内を伝搬し、半導体光変調素子１００からの出射光に混在してしまい、半導体光変調素子１００の消光特性を正確に評価できなくなるという問題がある。
【００１１】
上述のように、半導体光変調素子１００の従来の評価系２００においては、消光特性の評価のために幾度も半導体光変調素子１００の出力光導波路１０６ｂと光ファイバ２０３との調芯を行う必要があり、半導体光変調素子１００の選別が終了するまでにかかる時間は膨大なものとなる。本発明は、このような従来の問題点を解決するためのものであり、半導体光変調素子１００の評価・選別を正確且つ高速、容易に行うことが可能な光変調素子の評価方法及びその評価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】
【００１２】
本発明の請求項１に記載の方法は、波長可変光源が同一基板上に一体的に集積されたマッハ・ツェンダ型光変調器を有する半導体光変調素子であって、前記マッハ・ツェンダ型光変調器のアーム導波路は、前記波長可変光源から出力された光の位相を電圧源によって印加される電圧に応じて変化させる位相調整部をそれぞれ有する、半導体光変調素子を評価・選別する方法であって、前記半導体光変調素子の一回目の評価時に、前記位相調整部への印加電圧に対する前記半導体光変調素子の出力光パワーを測定して印加電圧−出力光パワー特性を取得し、前記位相調整部への印加電圧に対する前記電圧源及び前記位相調整部の端子間に流れるモニタ電流を測定して第１の印加電圧−モニタ電流特性を取得するステップと、当該取得した印加電圧−出力光パワー特性及び第１の印加電圧−モニタ電流特性を記憶するステップと、前記半導体光変調素子の二回目以降の評価時に、前記モニタ電流を測定して第２の印加電圧−モニタ電流特性を取得するステップと、前記第１の印加電圧−モニタ電流特性に対する前記第２の印加電圧−モニタ電流特性に基づいて前記モニタ電流の変化率を取得するステップと、前記変化率が所定の選別基準を満たす前記半導体光変調素子を選別するステップとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項２に記載の方法は、請求項１に記載の方法であって、前記所定の選別基準は、前記位相調整部への印加電圧が前記半導体光変調素子の半波長電圧の１／２より大きいときにおける前記変化率の値が０．９以上１．１以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項３に記載の方法は、請求項１又は２に記載の方法であって、前記所定の選別基準は、前記変化率が変曲点を有さないことであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項４に記載の半導体光変調素子の評価・選別装置は、請求項１から３のいずれかに記載の方法を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る半導体光変調素子の評価方法及びその評価装置によれば、初期特性として半導体光変調素子の印加電圧−出力光パワー特性及び印加電圧−モニタ電流特性を予め取得しておくことにより、再測定時に再び印加電圧−出力光パワー特性を測定する必要がなく、位相調整部への印加電圧の変化に対するモニタ電流の測定のみから半導体光変調素子を評価・選別可能な上に、出力光パワーも推測することが可能となる。このように、印加電圧−モニタ電流特性のみの測定から半導体光変調素子の選別が可能となるため、光ファイバ調芯や出力光パワー測定の手間を省くことができ、全体の選別評価にかかる時間を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】半導体光変調素子の構成を示す図である。
【図２】半導体光変調素子の従来の評価系を示す図である。
【図３】本発明に係る半導体光変調素子の評価系を示す図である。
【図４】半導体光変調素子の消光特性（初期特性）を例示する図である。
【図５】本発明に係る評価系によって測定した半導体光変調素子のモニタ電流及びその変化率の第１の例を示す図である。
【図６】本発明に係る評価系によって測定した半導体光変調素子のモニタ電流及びその変化率の第２の例を示す図である。
【図７】本発明に係る半導体光変調素子の評価方法における一回目の評価手順のフローチャートである。
【図８】本発明に係る半導体光変調素子の評価方法における二回目以降の評価手順のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図３は、本発明に係る評価系３００を示す。図３には、半導体光変調素子１００と、半導体光変調素子１００の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂに電圧を印加する電圧源３０１ａ及び３０１ｂと、波長可変光源部１０２に接続された電流源３０２と、半導体光変調素子１００の出力光パワーを計測するための出力光パワー計測部３０６と、出力光パワー計測部３０６に接続された記憶部３０７と、位相調整部１０８ａ及び１０８ｂと電圧源３０１ａ及び３０１ｂとのそれぞれの端子間に接続されたモニタ部３０８と、記憶部３０７及びモニタ部３０８に接続された算出部３０９とを備える評価系３００が示されている。出力光パワー計測部３０６は、ＭＺ型光変調器１１０の出力光導波路１０６ｂを光ファイバ２０３に結合するための光結合部３０３と、光ファイバ３０４に接続された光受光器３０５とを備え、出力光パワーを測定するための動作等は、図２に示される出力光パワー計測部２０６と同様である。
【００１９】
記憶部３０７は、測定された印加電圧に対する出力光パワー及びモニタ電流の初期特性を記憶する。モニタ部３０８は、電圧源３０１ａ及び３０１ｂによる位相調整部１０８ａ及び１０８ｂへの電圧印加時において、電圧源３０１ａ及び３０１ｂと位相調整部１０８ａ及び１０８ｂとのそれぞれの端子間を流れる電流をモニタする。大抵の場合、印加する電圧は、半導体層構造（ｐｉｎ接合）の向きに対して逆バイアスであるため、このモニタ電流も逆方向電流が主である。算出部３０９は、記憶部３０７によって記憶された印加電圧−出力光パワー及びモニタ電流の初期特性と初期特性の記憶後にモニタ部３０８によって測定された印加電圧−モニタ電流特性とに基づいて、モニタ電流の変化率及び出力光パワーの推測値を算出する。
【００２０】
本発明に係る評価方法では、波長可変光源部１０２とＭＺ型光変調器１１０とが同一の基板１０１上に一体的に集積された半導体光変調素子１００を評価・選別するために、半導体光変調素子１００の一回目の評価・選別時に位相調整部１０８ａ及び１０８ｂへの印加電圧の変化に対する出力光パワー及びモニタ電流の変化を測定して初期特性として記憶部３０７に記憶しておき、二回目以降の再評価・選別時には印加電圧の変化に対するモニタ電流の変化のみを測定することにより半導体光変調素子１００の評価・選別を行うこととに加え、その半導体光変調素子１００の出力光パワーを推測している。
【００２１】
以下、半導体光変調素子１００の駆動条件は、半導体光変調素子１００に負荷的な駆動条件を加える前後では、同一であるものとする。具体的には、波長可変光源部１０２を駆動しながらＭＺ型光変調器１１０の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂに逆電圧を印加する前後では、素子温度、ＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３のＬＤ駆動電流、ＳＯＡ１０５の駆動電流（以下、ＳＯＡ駆動電流とする）、ＭＺ型光変調器１１０の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂへの印加電圧は全て同じである。
【００２２】
図４は、半導体光変調素子１００における印加電圧に対する消光特性を示す。図４においては、例えば、素子温度２５℃、ＬＤ駆動電流１５０ｍＡであり、ＭＺ型光変調器１１０の一方の位相調整部への印加電圧０Ｖのとき、他方の位相調整部への印加電圧を０Ｖから−８Ｖまで変化させたときの半導体光変調素子１００の消光特性（初期特性）が示されている。なお、本発明においては、後述するように、図４に示されるような印加電圧−出力光パワー特性は出力光パワー計測部３０６により初回だけ測定され、次回以降は測定されない。
【００２３】
図４（ａ）は、半導体光変調素子１００における印加電圧−出力光パワー特性を示す。図４（ａ）で示される横軸の０Ｖからの左半分は、電圧源３０１ａによる印加電圧を示し、右半分は電圧源３０１ｂによる印加電圧を示す。印加電圧値は実際にはすべて逆バイアスであるため、符号はマイナスである。
【００２４】
半導体光変調素子１００は、アーム導波路１０９ａ及び１０９ｂの位相条件がほぼ等しくなるように設計されているため、図４（ａ）に示されるように、ＳＯＡ駆動電流が１００ｍＡの場合は印加電圧０Ｖのときに最大出力光パワー１．９ｍＷが得られ、ＳＯＡ駆動電流が２００ｍＡの場合は印加電圧０Ｖのときに最大出力光パワー３．７ｍＷが得られ、ＳＯＡ駆動電流が３００ｍＡの場合は印加電圧０Ｖのときに最大出力光パワー５ｍＷが得られる。最大出力光パワー（印加電圧０Ｖ時）から極小値に達するのに必要な印加電圧を半波長電圧Ｖｐｉとすると、図４（ａ）に示されるように、半波長電圧Ｖｐｉは４．７Ｖである。
【００２５】
図４（ｂ）は、半導体光変調素子１００における印加電圧−モニタ電流特性を示す。図４（ｂ）で示される横軸０Ｖからの左半分は、図４（ａ）の場合と同様に、電圧源３０１ａによる印加電圧を示し、右半分は電圧源３０１ｂによる印加電圧を示す。モニタ電流値は実際には逆電流であるため、符号はマイナスである。
【００２６】
印加電圧の増加に伴い光吸収量が増加するため、図４（ｂ）に示されるように、印加電圧が増加するにつれてモニタ電流が増加する。特に、図４（ｂ）から、半波長電圧Ｖｐｉの約１／２（約２．３Ｖ）の印加電圧を超えたあたりからモニタ電流が急激に増加することが理解される。
【００２７】
図５は、本発明に係る評価系３００によって測定した半導体光変調素子１００のモニタ電流及びその変化率の第１の例を示す。図５（ａ）は、半導体光変調素子１００のＳＯＡ駆動電流を１００、２００、３００ｍＡと変化させたときの位相調整部への印加電圧に対するモニタ電流を示し、図５（ｂ）は、モニタ電流の変化率を示す。図５（ａ）及び（ｂ）では、横軸は位相調整部１０８ａ又は１０８ｂのいずれか一方への印加電圧を示している。
【００２８】
図５（ａ）に示されるように、モニタ電流はＳＯＡ駆動電流の増加に伴い、徐々に増加する。図５（ｂ）には、ＳＯＡ駆動電流が２００ｍＡのときのモニタ電流に対する駆動電流３００ｍＡのときのモニタ電流の変化率（ＳＯＡ３００／２００とする）及び駆動電流１００ｍＡのときのモニタ電流の変化率（ＳＯＡ１００／２００とする）と、ＳＯＡ駆動電流が１００ｍＡのときのモニタ電流に対する駆動電流３００ｍＡのときのモニタ電流の変化率（ＳＯＡ３００／１００とする）とが示されている。
【００２９】
図５（ｂ）に示されるように、ＳＯＡ３００／２００、ＳＯＡ１００／２００及びＳＯＡ３００／１００のいずれの場合も、印加電圧が半波長電圧Ｖｐｉの約１／２（約２．３Ｖ）を超えたあたりから変化率がほぼ一定値となっており、その一定値は、ＳＯＡ３００／１００が２．６であり、ＳＯＡ３００／２００が１．３であり、ＳＯＡ１００／２００が０．５である。以下、一定値とは、位相変調部への印加電圧が半波長電圧Ｖｐｉの約１／２（約２．３Ｖ）を超えた以降のモニタ電流の変化率の値を指すものとする。
【００３０】
それに対して、ＳＯＡ駆動電流１００、２００、３００ｍＡに対する出力光パワーの変化率を、最大出力光パワー（位相変調部への印加電圧０Ｖ時）で比較する。図４（ａ）に示されるように、ＳＯＡ駆動電流を１００、２００、３００ｍＡと変化させると、最大出力光パワー１．９ｍＷ、３．７ｍＷ、５ｍＷと変化することは前もって確認している。位相変調部への印加電圧０Ｖ時におけるＳＯＡ駆動電流１００ｍＡの場合の出力光パワー１．９ｍＷに対する駆動電流３００ｍＡの場合の出力光パワー５ｍＷの変化率（又は比）は２．６であり、図５（ｂ）のＳＯＡ３００／１００の変化率の一定値２．６と一致している。駆動電流２００ｍＡの場合の出力光パワー３．７ｍＷに対する駆動電流３００ｍＡの場合の出力光パワー５ｍＷの変化率は１．３であり、図５（ｂ）のＳＯＡ３００／２００の変化率の一定値１．３と一致している。駆動電流２００ｍＡの場合の出力光パワー３．７ｍＷに対する駆動電流１００ｍＡの場合の出力光パワー１．９ｍＷの変化率は０．６であり、図５（ｂ）のＳＯＡ１００／２００の変化率の一定値１．３と一致している。
【００３１】
つまり、第１の出力光パワーに対する第２の出力光パワーの変化率は、第１の出力光パワーと同時に測定された第１のモニタ電流値に対する、第２の出力光パワーと同時に測定された第２のモニタ電流値の変化率の一定値と一致している。このことから、半導体光変調素子１００について出力光パワー計測部３０６により所定のＳＯＡ駆動電流で印加電圧に対する出力光パワー及びモニタ電流を測定して、測定した印加電圧−出力光パワー特性及び印加電圧−モニタ電流特性を初期値として記憶部３０７に記憶しておけば、その後は、再評価対象の半導体光変調素子１００毎に、初期値を測定したときと同じＳＯＡ駆動電流によってモニタ電流を測定して、記憶したモニタ電流の初期値に対する評価対象の半導体光変調素子１００のモニタ電流の測定値の変化率の一定値Ｃから、下記の（式１）により評価対象の半導体光変調素子１００の出力光パワーの推測値Ｗ’を算出部３０９により算出することが可能である。
Ｗ’＝Ｃ×Ｗ      （式１）
【００３２】
ここで、Ｗは出力光パワーの初期値である。評価対象の半導体光変調素子１００のモニタ電流特性に変化がなければ、モニタ電流の変化率の一定値Ｃは１となる。ここで、例えば、評価対象の半導体光変調素子１００の出力光パワーの変動を±１０％まで許容する場合、モニタ電流の変化率の一定値Ｃが０．９以上１．１以下の半導体光変調素子１００を選別するように半導体光変調素子１００の選別基準が設定される。
【００３３】
以上のように、評価対象の半導体光変調素子１００毎に出力光パワー及びモニタ電流の初期値を記憶した後は、再評価の際は半導体光変調素子１００のモニタ電流のみを計測するだけで半導体光変調素子１００の選別を行うことが可能となる。そのため、半導体光変調素子１００の出力光パワー及びモニタ電流の初期値の記憶後は、出力光パワー計測部３０６を使用する必要がなく、従って光ファイバ３０３の調芯や出力光パワー測定を行う必要がない。
【００３４】
図５では、ＭＺ型光変調器１１０全体からの出力光パワーが変化した場合のモニタ電流の変化を示したが、モニタ電流は漏れ電流の総量（暗電流、光電流、表面電流等）も含めて測定されるため、ＭＺ型光変調器１１０のアーム導波路１０９ａ及び１０９ｂが劣化したことに起因して、一方又は双方のアーム導波路１０９ａ及び／又は１０９ｂに損失が発生した場合にも、同様のモニタ電流の変化が生じる。よって、モニタ電流の変化からアーム導波路１０９ａ及び１０９ｂの劣化を検出することも可能である。
【００３５】
図６は、本発明に係る評価系３００によって測定した半導体光変調素子１００のモニタ電流及びその変化率の第２の例を示す。図６（ａ）は半導体光変調素子１００のＭＺ型光変調器１１０への入力光波長が変化した場合の印加電圧に対するモニタ電流を示し、図６（ｂ）はモニタ電流の変化率を示す。
【００３６】
図６で示される特性において、入力光波長は、波長可変光源部１０２のＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３の駆動ＬＤを変えることにより変化させている。ＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３において駆動させるＬＤをそれぞれ、ＬＤ１、ＬＤ６及びＬＤ１２とすると、各々の駆動波長はＬＤ１駆動時で１５６０ｎｍ、ＬＤ６駆動時で１５５５ｎｍ、ＬＤ１２駆動時で１５３０ｎｍである。ＳＯＡ１０５の駆動電流は２００ｍＡで一定である。
【００３７】
一般に、逆バイアスを印加して使用する半導体光変調素子１００の変調効率は、半導体の吸収端からのデチューニング量によって決まり、短波長側ほどデチューニング量は小さくなるため変調効率が上がる。図６（ａ）で示されるように、各ＬＤにおけるモニタ電流を同じ印加電圧で比較したときにＬＤ１２のモニタ電流量が一番大きいのは、変調効率が上がったためである。そのため、図６（ｂ）で示されるように、ＬＤ６駆動時におけるモニタ電流に対するＬＤ１２駆動時におけるモニタ電流の変化率（ＬＤ１２／ＬＤ６とする）は、モニタ電流の変化率が１から一旦増加して極大値を持ち、印加電圧の増加に伴い変調効率の波長依存性が小さくなるため、再び１に近づいていく。また、ＬＤ６駆動時におけるモニタ電流に対するＬＤ１駆動時におけるモニタ電流の変化率（ＬＤ１／ＬＤ６とする）のように、ＬＤ６からＬＤ１への長波長側への変化の際には極小値を有する特性となる。
【００３８】
このように、ＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３のＬＤの入力波長がそれぞれ異なる半導体光変調素子１００のモニタ電流同士を比較した場合、その変化率も１から変化が生じ、ＬＤの入力波長が同一である半導体光変調素子１００のモニタ電流同士を比較した場合には、モニタ電流の変化率は１となる。よって、モニタ電流の変化からＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３のＬＤの入力波長の波長変化を検出することも可能である。
【００３９】
図６で示されるＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３のＬＤの入力波長に関する特性は、波長の変化があった場合には極大値又は極小値のような変曲点を示すため、図５で示されるＳＯＡ１０５の駆動電流に関する特性とは明らかに異なる変化を示す。従って、要因も含めた半導体光変調素子１００の選別が可能となる。表１は、半導体光変調素子の選別方法の具体例を示す。
【００４０】
【表１】
2013205772.tif 000003
【００４１】
上述のように、本発明によると、半導体光変調素子１００の一回目の評価・選別時に初期特性として半導体光変調素子１００の印加電圧−出力光パワー特性及び印加電圧−モニタ電流特性を測定・記憶しておき、二回目以降の半導体光変調素子１００の評価・選別時にはその印加電圧−モニタ電流特性のみを測定するだけで半導体光変調素子１００を選別可能な上に、出力光パワーも推測することができる。従って、再び印加電圧−出力光パワー特性を測定する必要はなく、印加電圧−モニタ電流特性のみの測定から半導体光変調素子１００の選別が可能となるため、全体の選別評価に費やす時間を削減することができる。
【００４２】
ここで、算出部３０９は、記憶された印加電圧−出力光パワー及びモニタ電流の初期特性と初期特性の記憶後に測定された印加電圧−モニタ電流特性とに基づいてモニタ電流の変化率及び出力光パワーの推測値を算出するものとしたが、出力光パワーの推測値を算出せずに、記憶されたモニタ電流の初期特性と初期特性の記憶後に測定された印加電圧−モニタ電流特性とに基づいてモニタ電流の変化率のみを算出するように構成してもよい。
【００４３】
図７は、本発明に係る評価系３００における半導体光変調素子１００の一回目の評価手順のフローチャートを示す。図７に示される一回目の評価手順７００を以下に説明する。
【００４４】
ステップ７０１において、半導体光変調素子１００の波長可変光源部１０２に電流を印加して、波長可変光源部１０２のＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３を駆動し、ＳＯＡ１０５によって出力光パワーを調整する。ステップ７０２において、半導体光変調器１００の出力光導波路１０６ｂと光ファイバ３０４の調芯を行い、半導体光変調素子１００の出力光導波路１０６ｂを出力光パワー計測部３０６に接続する。ステップ７０３において、ＭＺ型光変調器１１０の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂへのＤＣ電圧の印加を開始する。ステップ７０４において、ＭＺ型光変調器１１０への印加電圧Ｖが所定の閾値電圧Ｖstop以下であるかどうかを判定する。Ｖ≦Ｖstopの場合、ステップ７０５に進み、出力光パワー計測部３０６によって半導体光変調素子１００の出力光パワーを計測することにより印加電圧−出力光パワー特性を取得し、モニタ部３０８によって位相調整部１０８ａ及び１０８ｂと電圧源３１０ａ及び３０１ｂのそれぞれの端子間に流れるモニタ電流を計測することにより印加電圧−モニタ電流特性を取得する。ステップ７０６において、取得した印加電圧−出力光パワー特性及び印加電圧−モニタ電流特性を初期値として記憶部３０７に記憶する。ステップ７０７において、印加電圧Ｖを大きくしていき、印加電圧Ｖが閾値電圧Ｖstopよりも大きくなるまで、ステップ７０４〜７０７が繰り返される。ステップ７０４において、Ｖ≦Ｖstopではないと判定されると、ステップ７０８に進み、半導体光変調素子１００への電圧及び電流印加を終了する。ステップ７０９において、取得した印加電圧−出力光パワー特性を所定の選別基準と比較して、半導体光変調素子１００の評価・選別を行う。評価が行われた半導体光変調素子１００の印加電圧−出力光パワー特性が所定の選別基準を合格した場合、当該合格した半導体光変調素子１００について記憶した各特性を基に、半導体光変調素子１００の２回目以降の評価が実行されることになる。
【００４５】
図８は、本発明に係る評価系３００における半導体光変調素子１００の二回目以降の評価手順のフローチャートを示す。図８に示される二回目以降の評価手順８００を以下に説明する。
【００４６】
ステップ８０１において、半導体光変調素子１００の波長可変光源部１０２に電流を印加して、波長可変光源部１０２のＤＦＢ−ＬＤアレイ１０３を駆動し、ＳＯＡ１０５によって出力光パワーを調整する。ステップ８０２において、ＭＺ型光変調器１１０の位相調整部１０８ａ及び１０８ｂへのＤＣ電圧の印加を開始する。ステップ８０３において、ＭＺ型光変調器１１０への印加電圧Ｖが所定の閾値電圧Ｖstop以下であるかどうかを判定する。Ｖ≦Ｖstopの場合、ステップ８０４に進み、モニタ部３０８によって位相調整部１０８ａ及び１０８ｂと電圧源３１０ａ及び３０１ｂのそれぞれの端子間に流れるモニタ電流を計測することにより印加電圧−モニタ電流特性を取得する。ステップ８０５において、印加電圧Ｖを大きくしていき、印加電圧Ｖが閾値電圧Ｖstopよりも大きくなるまで、ステップ８０３〜８０５が繰り返される。ステップ８０３において、Ｖ≦Ｖstopではないと判定されると、ステップ８０６に進み、半導体光変調素子１００への電圧及び電流印加を終了する。ステップ８０７において、取得した印加電圧−モニタ電流特性と記憶した印加電圧−モニタ電流特性の初期値とに基づいて、モニタ電流の変化率を算出する。ステップ８０８において、算出したモニタ電流の変化率が所定の選別基準を満たすかどうかに基づいて半導体光変調素子１００の評価・選別を行う。モニタ電流の変化率が所定の評価基準を満たす半導体光変調素子１００が選別され、モニタ電流の変化率が所定の評価基準を満たさない半導体光変調素子１００は選別から外される。
【００４７】
図７に示される半導体光変調素子１００の一回目の評価手順７００においては、ステップ７０２の「光ファイバ調芯」、ステップ７０５の「印加電圧−出力光パワー特性取得」及びステップ７０６の「印加電圧−出力光パワー特性及び印加電圧−モニタ電流特性記憶」は、初期特性として出力光パワーを確認・記憶するための処理であり、評価対象の各半導体光変調素子１００毎に一回目のみ実行すればよく、図８に示される評価手順８００のように２回目以降は実行する必要はない。
【００４８】
なお、図７及び図８で示される評価手順においては、半導体光変調素子１００の温度確認を行う場合があるが、ここでは省略している。
【００４９】
以上、本発明について、いくつかの実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明の原理を適用できる多くの実施可能な形態に鑑みて、ここに記載した実施例は、単に例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。ここに例示した実施例は、本発明の趣旨から逸脱することなく構成と詳細を変更することができる。さらに、説明のための構成要素は、本発明の趣旨から逸脱することなく変更、補足、またはその順序を変えてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１００  半導体光変調素子
１０１  基板
１０２  波長可変光源
１０３  ＤＦＢ−ＬＤアレイ
１０４、１０７ａ、１０７ｂ  光合分波器
１０５  半導体光増幅器（ＳＯＡ）
１０６ａ  入力光導波路
１０６ｂ  出力光導波路
１０８ａ、１０８ｂ  位相調整部
１０９ａ、１０９ｂ  アーム導波路
１１０  ＭＺ型光変調器
２００、３００  評価系
２０１ａ、２０１ｂ、３０１ａ、３０１ｂ  電圧源
２０２、３０２  電流源
２０３、３０３  光結合部
２０４、３０４  光ファイバ
２０５、３０５  光受光器
２０６、３０６  出力光パワー計測部
３０７  記憶部
３０８  モニタ部
３０９  算出部
【図１】
2013205772.tif 000004
【図２】
2013205772.tif 000005
【図３】
2013205772.tif 000006
【図４】
2013205772.tif 000007
【図５】
2013205772.tif 000008
【図６】
2013205772.tif 000009
【図７】
2013205772.tif 000010
【図８】
2013205772.tif 000011