(57)【要約】【課題】電界吸収型光変調器を用いた光強度変調における変調帯域及び消光比それぞれに対する目標特性の好適な両立を簡単な回路構成で実現する。【解決手段】変調器集積型半導体レーザ素子２は光信号路に直列に配置され印加電圧に応じて光を吸収する複数のＥＡ変調器を有する。ＥＡ変調器へ印加電圧を供給する変調器ドライバ５６は複数のＥＡ変調器ごとに設けられる。複数の変調器ドライバ５６は制御信号に応じて複数のＥＡ変調器に対し共通の印加電圧を生成する。複数のＥＡ変調器の変調器長は光源寄りのＥＡ変調器ほど短く設定される。【選択図】図３
2017009626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調部により光源からの入力光信号の強度を変調信号に基づき変調して被変調光信号を生成する光信号生成装置であって、
前記変調部は、
光信号路に直列に配置され印加電圧に応じて光を吸収する複数の電界吸収型光変調器と、
前記複数の電界吸収型光変調器ごとに設けられ、当該電界吸収型光変調器へ前記印加電圧を供給する回路であって、制御信号に応じて前記複数の電界吸収型光変調器に対し共通の前記印加電圧を生成する複数の駆動回路と、
を有し、
前記複数の電界吸収型光変調器の変調器長は前記光源寄りの前記電界吸収型光変調器ほど短く設定されていること、
を特徴とする光信号生成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光信号生成装置において、
前記複数の電界吸収型光変調器の変調器長は、前記各電界吸収型光変調器における光吸収量が同じになるように設定されていること、
を特徴とする光信号生成装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の光信号生成装置において、
前記電界吸収型光変調器が形成された光半導体素子はその表面に、当該電界吸収型光変調器の正極及び負極のうち少なくとも一方の極性について前記印加電圧を供給する配線を接続するための電極パッドを有し、
前記光信号路にて隣り合う２つの前記電界吸収型光変調器における同一極性の前記電極パッドは、前記光信号路に対して互いに反対側に配置されること、
を特徴とする光信号生成装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の光信号生成装置において、
前記電界吸収型光変調器が形成された光半導体素子はその表面に、当該電界吸収型光変調器の正極及び負極について前記印加電圧を供給する配線を接続するための電極パッドを有し、
前記各電界吸収型光変調器の前記正極及び前記負極の前記電極パッドに関する前記光信号路の方向における並び順は、前記光信号路にて隣り合う２つの前記電界吸収型光変調器で逆であること、
を特徴とする光信号生成装置。
【請求項５】
変調部により光源からの入力光信号の強度を変調信号に基づき変調して被変調光信号を生成する光信号生成装置であって、
前記変調部は、
光信号路に直列に配置され印加電圧に応じて光を吸収する複数の電界吸収型光変調器と、
前記変調信号に応じた電圧を出力する駆動回路と、
を有し、
前記複数の電界吸収型光変調器は、前記駆動回路に対して互いに電気的に直列に接続されること、
を特徴とする光信号生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光信号生成装置において、
前記複数の電界吸収型光変調器それぞれに並列に電気抵抗が接続されていること、を特徴とする光信号生成装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光信号生成装置において、
直列接続された前記複数の電界吸収型光変調器と並列に前記駆動回路に電気抵抗が接続されていること、を特徴とする光信号生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電界吸収型光変調器を用いて強度変調された光信号を生成する光信号生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の強度を変調する光変調器の一つに、半導体の電界吸収効果を用いた電界吸収型光変調器（Electro-Absorption Optical Modulator：ＥＡ変調器）がある。電界吸収効果とは、量子井戸構造を持つ半導体に電界を印加することにより、伝導帯と価電子帯のエネルギー準位差が変化し、量子井戸構造を伝搬する光の吸収量が変化する現象である。
【０００３】
ＥＡ変調器は、多重量子井戸（Multiple Quantum Well：ＭＱＷ）構造を持つ光導波層がｐ型半導体とｎ型半導体とで挟み込まれたダブルへテロ構造のＰＩＮ接合と、ＰＩＮ接合に電圧を印加するためのｐ側電極およびｎ側電極と、を含んで構成されている。
【０００４】
このＰＩＮ接合に電圧を印加すれば、光導波層に電界が印加されるため、光導波層に入力された光は正孔と電子とに別れて消滅する。その結果、光導波層内を通過する光が減少し、光信号のオフ状態が実現される。逆に、ＰＩＮ接合に電圧を印加しなければ、光は吸収・消光されることなく光導波層を通過するため、光信号のオン状態が実現される。
【０００５】
すなわち、ＥＡ変調器はＰＩＮ接合に印加される電圧に応じて光導波層を伝搬する光の吸収量を変化させることにより光の強度変調を実現する。例えば、ＥＡ変調器の光導波層にレーザ光を入力し、ＥＡ変調器のｐ側電極およびｎ側電極に高周波の変調信号に応じた電圧を印加することにより、レーザ光が高周波信号で変調された被変調光信号を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２５７１０２号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１９８５号公報
【特許文献３】特開２００５−３５２２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＥＡ変調器における消光比は、ＥＡ変調器の長さ（変調器長）及び、駆動回路からＥＡ変調器への印加電圧に依存し、変調器長が長いほど、また印加電圧が高いほど消光比は大きくなる。
【０００８】
ここで、ＥＡ変調器を用いた高速光強度変調の実現に際しては、変調帯域と消光比とのトレードオフの問題がある。つまり、ＥＡ変調器の変調帯域の広帯域化はＥＡ変調器の静電容量の低減により可能であり、変調器長を短くすることで当該静電容量の低減を図ることができるが、一方、変調器長を短くすると消光比は小さくなる。よって、変調帯域及び消光比それぞれに対する目標特性を共に満足することがＥＡ変調器における課題の１つである。
【０００９】
この課題に対して、ＥＡ変調器の電極を分割し、変調器長が比較的短い複数のＥＡ変調器を光信号路に直列配置し、各ＥＡ変調器を別々の駆動回路で駆動する解決策が考えられる。しかし、直列配置された複数のＥＡ変調器それぞれの、駆動回路から見た電気的特性は、変調器長を同じにした場合も含め基本的には互いに異なり得る。そのため、各ＥＡ変調器に合わせて駆動回路を設計したり用意したりする必要が生じ得る。
【００１０】
この問題について説明する。ＥＡ変調器の消光比が同じであっても入力光の強度が大きいほどＥＡ変調器で吸収される光の絶対量は大きくなり、ＥＡ変調器が生じるフォトカレントも多くなる。そのため、ＥＡ変調器への入力光の強度に応じて、駆動回路から見たＥＡ変調器の電気的特性が変化する。フォトカレントによる電気的特性への影響には、直流（ＤＣ）的なものと交流（ＡＣ）的なものとがある。例えば、ＤＣ的な電気特性の影響として、フォトカレントの増加に伴いＥＡ変調器への実効的な印加電圧が小さくなり、消光比が小さくなる。また、ＡＣ的な電気特性の影響として、フォトカレントの増加に伴いＥＡ変調器のインピーダンスが変化し、ＥＡ変調器と駆動回路とがインピーダンス不整合となり得る。例えば、インピーダンス不整合はＥＡ変調器と駆動回路との間で電気信号の反射を生じ、これは電気信号に基づいて変調される光信号にてノイズの増加をもたらす。
【００１１】
簡単な例として、同じ変調器長を有する２つのＥＡ変調器を直列配置した場合を考える。当該２つのＥＡ変調器のうち光の入力側に位置するものを前段変調器、出力側に位置するものを後段変調器と呼ぶことにする。各ＥＡ変調器に駆動回路から同じ印加電圧を供給しても、各ＥＡ変調器への入力光強度の違いにより、前段変調器で発生するフォトカレントの方が後段変調器より大きくなる。そのため例えば、ＡＣ的な電気特性に着目すると、前段と後段とでインピーダンスに差異が生じる。インピーダンスの不整合は駆動回路とＥＡ変調器とからなる電気回路におけるインダクタンス、静電容量、電気抵抗を調整することで解消を図ることができるが、ＥＡ変調器ごとにインピーダンスが異なるので、ＥＡ変調器ごとに当該電気回路を設計等する必要があり、製造に要する工数・コストが増える。
【００１２】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、電界吸収型光変調器を用いて強度変調された光信号を生成する光信号生成装置に関し、変調帯域及び消光比それぞれに対する目標特性の好適な両立を簡単な回路構成で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）本発明に係る光信号生成装置は、変調部により光源からの入力光信号の強度を変調信号に基づき変調して被変調光信号を生成する装置であって、前記変調部は、光信号路に直列に配置され印加電圧に応じて光を吸収する複数の電界吸収型光変調器と、前記複数の電界吸収型光変調器ごとに設けられ、当該電界吸収型光変調器へ前記印加電圧を供給する回路であって、制御信号に応じて前記複数の電界吸収型光変調器に対し共通の前記印加電圧を生成する複数の駆動回路と、を有し、前記複数の電界吸収型光変調器の変調器長は前記光源寄りの前記電界吸収型光変調器ほど短く設定されている。
【００１４】
（２）本発明の好適な態様の光信号生成装置では、前記複数の電界吸収型光変調器の変調器長は、前記各電界吸収型光変調器における光吸収量が同じになるように設定されている。
【００１５】
（３）上記（１）及び（２）に記載の光信号生成装置において、前記電界吸収型光変調器が形成された光半導体素子はその表面に、当該電界吸収型光変調器の正極及び負極のうち少なくとも一方の極性について前記印加電圧を供給する配線を接続するための電極パッドを有し、前記光信号路にて隣り合う２つの前記電界吸収型光変調器における同一極性の前記電極パッドは、前記光信号路に対して互いに反対側に配置される構成とすることができる。
【００１６】
（４）上記（１）及び（２）に記載の光信号生成装置において、前記電界吸収型光変調器が形成された光半導体素子はその表面に、当該電界吸収型光変調器の正極及び負極について前記印加電圧を供給する配線を接続するための電極パッドを有し、前記各電界吸収型光変調器の前記正極及び前記負極の前記電極パッドに関する前記光信号路の方向における並び順は、前記光信号路にて隣り合う２つの前記電界吸収型光変調器で逆である構成とすることができる。
【００１７】
（５）本発明に係る他の光信号生成装置は、変調部により光源からの入力光信号の強度を変調信号に基づき変調して被変調光信号を生成する装置であって、前記変調部は、光信号路に直列に配置され印加電圧に応じて光を吸収する複数の電界吸収型光変調器と、前記変調信号に応じた電圧を出力する駆動回路と、を有し、前記複数の電界吸収型光変調器は、前記駆動回路に対して互いに電気的に直列に接続される。
【００１８】
（６）上記（５）に記載の光信号生成装置において、前記複数の電界吸収型光変調器それぞれに並列に電気抵抗が接続されている構成とすることができる。
【００１９】
（７）上記（５）に記載の光信号生成装置において、直列接続された前記複数の電界吸収型光変調器と並列に前記駆動回路に電気抵抗が接続されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電界吸収型光変調器を用いて強度変調された光信号を生成する光信号生成装置に関し、簡単な回路構成で、変調帯域及び消光比それぞれに対する目標特性を好適に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る変調器集積型半導体レーザ素子の模式的な平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る光デバイスの模式的な平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光送信モジュールの模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る変調器集積型半導体レーザ素子の模式的な平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る変調器集積型半導体レーザ素子の図４に示すＶ−Ｖ線に沿った模式的な垂直断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る変調器集積型半導体レーザ素子の図４に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った模式的な垂直断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光送信モジュールの模式図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る光送信モジュールの模式図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光送信モジュールの模式図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る光送信モジュールの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
本実施形態に係る光信号生成装置は、半導体レーザの前方にＥＡ変調器をモノリシックに集積した変調器集積型半導体レーザ素子２を備えた光送信モジュールである。当該素子は半導体レーザが出力する光信号の強度を、変調部にて変調信号に基づき変調し被変調光信号を生成する。変調部は光信号の経路に直列に接続された複数のＥＡ変調器を備える。
【００２４】
図１は変調器集積型半導体レーザ素子２の模式的な平面図である。本素子２は分布帰還（Distributed Feed Back：ＤＦＢ）レーザ部４、変調部を構成するＥＡ変調器６、及び導波路８を有する。本実施形態の変調部は２つのＥＡ変調器を有する。ここで、２つのＥＡ変調器６を光源であるＤＦＢレーザ部４側から順にＥＡ１，ＥＡ２とする。変調部を構成する複数のＥＡ変調器の変調器長は光源寄りのものほど短く設定される。具体的には、ＥＡｋ（ｋ＝１，２）の変調器長をＬｋで表すと、Ｌ１＜Ｌ２である。
【００２５】
既に述べたようにＥＡ変調器はＭＱＷ活性層をｐ型及びｎ型の半導体層で挟んだ構造を有する。本実施形態ではＥＡ１，ＥＡ２の当該ｎ型半導体層はｎ型インジウム・リン（ｎ−ＩｎＰ）基板からなり、その上にＭＱＷ活性層が形成され、さらにＭＱＷ活性層の上に前述のｐ型半導体層としてｐ型ＩｎＰ（ｐ−ＩｎＰ）領域が形成される。図１ではＥＡ１，ＥＡ２それぞれのｐ−ＩｎＰ領域に電圧を印加するためのｐ電極部１０が示されている。ｐ電極部１０はｐ−ＩｎＰ領域にオーミック接触するコンタクト部１０ａと、パッド部１０ｂとを有する。図１においてＥＡ１，ＥＡ２の変調器長の違いはコンタクト部１０ａの光信号路方向の長さに現れている。なお、パッド部１０ｂは駆動電圧をＥＡ変調器６に供給するワイヤをボンディングするための駆動用電極パッドであり、例えば、図１ではパッド部１０ｂは略円形としている。
【００２６】
ここで、ＥＡ変調器６のｐ型半導体層を正極、ｎ型半導体層を負極とすると、ｐ電極部１０は正極側の電極である。なお、本素子２の裏面には、ｎ−ＩｎＰ基板にオーミック接触した裏面電極が設けられ、当該電極がＥＡ変調器６の負極側の電極となる。
【００２７】
光信号路にて隣り合う２つのＥＡ変調器６であるＥＡ１，ＥＡ２におけるｐ電極部１０のパッド部１０ｂは、光信号路に対して互いに反対側に配置される。これにより、ＥＡ１，ＥＡ２のｐ電極部１０の自己インダクタンスの低減を図れる。
【００２８】
図２は変調器集積型半導体レーザ素子２をチップキャリア２２に搭載した光デバイス２０を示す模式的な平面図である。
【００２９】
素子２はチップキャリア２２の上面に形成された接地電極２４の上に配置され、素子２の裏面電極とチップキャリア２２の接地電極２４とが電気的に接続される。なお、接地電極２４はビアホール２６を介してチップキャリア２２の裏面側の電極に接続される。
【００３０】
また、接地電極２４の上にはバイパスコンデンサとしてチップコンデンサ２８も載置される。ＤＦＢレーザ部４は外部のレーザドライバ（図示せず）からワイヤ３０，３２及びｐ電極部３４を介してレーザダイオードに順方向直流電流Ｉｂｉａｓを供給され、レーザ光を連続出力する。バイパスコンデンサは信号線（ワイヤ３０，３２）と接地電極２４との間にレーザダイオードと並列に接続され、Ｉｂｉａｓに含まれ得る雑音成分を除去する。
【００３１】
各ＥＡ変調器６は外部の変調器ドライバから、変調信号に応じた高周波で電圧が切り替わる駆動信号を供給される。チップキャリア２２の上には各ＥＡ変調器に対応して高周波線路３６が形成され、駆動信号はチップキャリア２２の外部の変調器ドライバからワイヤ３８を介して高周波線路３６に伝達され、さらにワイヤ４０を介してパッド部１０ｂに印加される。
【００３２】
チップキャリア２２上にはＥＡ変調器ＥＡ１，ＥＡ２それぞれの終端抵抗４２が薄膜抵抗により形成される。終端抵抗４２の一方端は接地電極２４に接続され、他方端はワイヤ４４を介してパッド部１０ｂに接続される。
【００３３】
上述したようにＥＡ１，ＥＡ２のパッド部１０ｂは光信号路であるメサストライプ部に対して互いに反対側に配置されている。さらに、ＥＡ１，ＥＡ２それぞれの高周波線路３６、終端抵抗４２もＥＡ１とＥＡ２とでメサストライプ部に対して互いに反対側に配置されている。よって、図２では、ＥＡ１に対しては、右側に配置された高周波線路３６からパッド部１０ｂにワイヤ４０が配線され、当該パッド部１０ｂから左側に配置された終端抵抗４２へワイヤ４４が配線される。逆にＥＡ２に対しては、左側に配置された高周波線路３６からパッド部１０ｂにワイヤ４０が配線され、当該パッド部１０ｂから右側に配置された終端抵抗４２へワイヤ４４が配線される。すなわち、ＥＡ変調器６に対する信号線路に流れる電流の向きがＥＡ１とＥＡ２とで逆になる。これにより、外部電磁場の変動により信号線路に誘起される電圧の向きが２つのＥＡ変調器６で反対となり、各ＥＡ変調器６の消光比の変動が相殺され素子２の出力光ＳＯＵＴにおける雑音の低減が図れる。
【００３４】
図３は本実施形態に係る光信号生成装置である光送信モジュール５０の模式図である。光送信モジュール５０は光デバイス２０、レーザドライバ５２、変調信号発生装置５４、変調器ドライバ５６を有する。
【００３５】
レーザドライバ５２はＩｂｉａｓを生成し、ＤＦＢレーザ部４に供給する。
【００３６】
変調信号発生装置５４及び変調器ドライバ５６は、ＥＡ変調器６と共に変調部を構成する。
【００３７】
変調器ドライバ５６はＥＡ変調器６ごとに設けられ、当該ＥＡ変調器６への印加電圧を生成する。２つのＥＡ変調器６の変調器ドライバ５６は互いに電気的に独立した回路である一方、基本的に共通の回路構成を有し、共通の駆動条件でＥＡ変調器６を駆動する。つまり、ＥＡ１，ＥＡ２がオン時に印加される電圧は共通であり、またオフ時に印加される電圧は共通である。具体的には、ＥＡ１，ＥＡ２はオフ時には共通のオフセット電圧（一般的には負の値）を印加され、オン時には共通の変調信号が同じ振幅で印加される。
【００３８】
変調信号発生装置５４は変調信号を内部にて発生、又は外部から入力され、当該変調信号から変調器ドライバ５６のオン／オフを制御する２値の制御信号を生成する。ここで、変調信号発生装置５４は単一の制御信号を生成し、当該制御信号を２つの変調器ドライバ５６に共通に供給する。各変調器ドライバ５６は共通の制御信号に基づいて共通に動作する。これにより、２つのＥＡ変調器６は同期してオン状態とオフ状態とを切り替えられる。つまり、ＥＡ１，ＥＡ２は同時にオン状態となり、また同時にオフ状態となり、出力光ＳＯＵＴとして２値信号である被変調光信号を生成する。
【００３９】
２つのＥＡ変調器６の変調器ドライバ５６を同一の構成にするために、ＥＡ１，ＥＡ２はそれぞれの変調器ドライバ５６から見た電気的特性が同一又は近似するように構成される。複数のＥＡ変調器６間にて生じる電気的な特性差には、上述したＥＡ変調器６でのフォトカレントに応じたインピーダンス変化の影響が含まれる。フォトカレントは変調器長に依存する。そこで、各ＥＡ変調器６の変調器長を調整することで、ＥＡ変調器６間での当該インピーダンスを含めた電気的特性の均一化を図る。この観点で、上述したＬ１＜Ｌ２なる変調器長Ｌ１，Ｌ２の具体的な値が定められる。
【００４０】
なお、インピーダンス調整のために変調器長を変えると、例えば、ｐ電極部１０のコンタクト部１０ａの静電容量など、ＥＡ変調器６の他の電気的特性が変わり得る。このような他の電気的特性のＥＡ変調器６間の相違を別途の手法で調整する場合や、当該相違を無視する近似が許容される場合には、変調器長Ｌ１，Ｌ２の具体的な値は基本的には各ＥＡ変調器６におけるフォトカレントに基づいて定めることができる。すなわち、各ＥＡ変調器６における光吸収量が同じになるように変調器長Ｌ１，Ｌ２を設計すればよい。
【００４１】
例えば、変調器長に応じたコンタクト部１０ａの静電容量の相違は、パッド部１０ｂの面積で調整することができる。具体的には、複数のＥＡ変調器６それぞれのパッド部１０ｂは、当該ＥＡ変調器６の変調器長が短いほど大きな面積にされる。
【００４２】
また、例えば、ＥＡ変調器６への入力光の強度が大きくフォトカレントが大きくなる場合などは、変調器長に応じた電気的特性の相違においてインピーダンスの相違が他の要素の相違よりも顕著となり得る。このような場合に、上述の電気的特性の均一化として近似的にＥＡ変調器６間のインピーダンスの均等化のみを行い得る。
【００４３】
上述の実施形態では光信号路に直列配置されたＥＡ変調器６が２つである例を説明したが、ＥＡ変調器６の数は３つ以上でもよい。すなわち、Ｍを３以上の自然数としてＭ個のＥＡ変調器ＥＡｋ（ｋ＝１，２，…，Ｍ）を順に光源側から直列配置する構成において、変調器長ＬｋはＬ１＜Ｌ２＜…＜ＬＭに設定され、各Ｌｋの具体的な値は上述したＥＡ変調器６間での電気的特性の均一化が図られるように定められる。
【００４４】
光送信モジュール５０は、ＥＡ変調器の電極を分割して複数のＥＡ変調器とし、各ＥＡ変調器を別々の変調器ドライバで駆動することで、変調帯域及び消光比の双方の確保を可能としている。つまり、複数のＥＡ変調器とすることで、各ＥＡ変調器長を短くし各ＥＡ変調器の静電容量を低減させ、これにより広帯域化を達成する。一方、広帯域化とのトレードオフで起こる消光比の低下については、複数のＥＡ変調器を設けることで補償することができる。さらに、各ＥＡ変調器の変調器長を調整することで、複数の変調器ドライバの回路構成を共通化し、これにより回路設計の負荷軽減や回路製造の工数やコストの削減が図れる。
【００４５】
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る光信号生成装置である光送信モジュールについて、上記第１の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して基本的に説明を省略し、以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４６】
本実施形態の光送信モジュールは第１の実施形態の変調器集積型半導体レーザ素子２に代えて、変調器集積型半導体レーザ素子１００を用いて構成される。図４は素子１００の模式的な平面図である。図５は図４に示すＶ−Ｖ線に沿った模式的な垂直断面図であり、図６は図６に示すＶＩ−ＶＩ線に沿った模式的な垂直断面図である。
【００４７】
変調器集積型半導体レーザ素子１００は半絶縁性ＩｎＰ基板１０２上に形成され、ＥＡ変調器６及びＤＦＢレーザ部４に駆動電圧を供給する配線を接続するための正極及び負極の駆動用電極パッドは共に、素子１００の半絶縁性ＩｎＰ基板１０２とは反対側の主面に配置されている。すなわち、素子１００の上面には駆動用電極パッドとして既に述べたＥＡ変調器６のｐ電極部１０及びＤＦＢレーザ部４のｐ電極部３４に加え、ＥＡ変調器６のｎ電極部１０４及びＤＦＢレーザ部４のｎ電極部１０６が配置される。ここでｐ電極部１０，３４を正極とし、ｎ電極部１０４，１０６を負極とする。各ＥＡ変調器６のｎ電極部１０４がメサストライプから見てｐ電極部１０のパッド部１０ｂと同じ側に配置されている。
【００４８】
図５にはメサストライプに沿った素子１００の垂直断面構造が示されている。ＤＦＢレーザ部４には、半絶縁性ＩｎＰ基板１０２の上にｎ−ＩｎＰ層１１０、ＭＱＷ活性層１１２、ｐ−ＩｎＰ層１１４、ｐ電極部３４が順に積層される。
【００４９】
また、ＥＡ変調器６の部分には、半絶縁性ＩｎＰ基板１０２の上にｎ−ＩｎＰ層１２０、ＭＱＷ活性層１２２、ｐ−ＩｎＰ層１２４、ｐ電極部１０が順に積層される。
【００５０】
導波路８の部分には、半絶縁性ＩｎＰ基板１０２の上に下側アンドープＩｎＰ層１３０、導波層１３２、上側アンドープＩｎＰ層１３４、絶縁膜１３６が順に積層される。
【００５１】
図６にはｎ電極部１０４を通りメサストライプに平行なＶＩ−ＶＩ線に沿った素子１００の垂直断面構造が示されている。ｎ電極部１０４以外の部分では、半絶縁性ＩｎＰ基板１０２の上に、下側アンドープＩｎＰ層１３０、高抵抗ＩｎＰ層１３８が順に積層される。高抵抗ＩｎＰ層１３８の上にはさらにＤＦＢレーザ部４のｐ電極部３４、及びＥＡ変調器６のｐ電極部１０が積層される。
【００５２】
ｎ電極部１０４の形成箇所には、半絶縁性ＩｎＰ基板１０２の上にメサストライプ部分と共通のｎ−ＩｎＰ層１２０が積層される。当該ｎ−ＩｎＰ層１２０はその上に積層される高抵抗ＩｎＰ層１３８に開口を形成して露出され、この上にｎ電極部１０４が積層される。
【００５３】
本素子１００は半絶縁性基板上にＥＡ変調器６やＤＦＢレーザ部４を形成することにより駆動用電極パッドの静電容量を低減することができる。例えば、ｎ−ＩｎＰ基板を用いた素子では基板全体が負極となるのに対し、本素子１００では負極の面積を小さくでき容量低減を図れる。
【００５４】
図７は変調器集積型半導体レーザ素子１００を用いて構成される光送信モジュール１５０の模式図である。光送信モジュール１５０は、光デバイス１４０、レーザドライバ１５２、変調信号発生装置１５４、変調器ドライバ１５６を有する。光デバイス１４０は変調器集積型半導体レーザ素子１００、終端抵抗４２、チップコンデンサ２８などを有する。
【００５５】
第１の実施形態の変調器集積型半導体レーザ素子２においてＤＦＢレーザ部４及びＥＡ変調器６それぞれの負極はｎ−ＩｎＰ基板でつながっている。そのため、駆動信号は基本的に正極にのみ印加されるシングルエンド信号であった。これに対し、変調器集積型半導体レーザ素子１００は各ＥＡ変調器６、及びＤＦＢレーザ部４の負極を互いに分離して形成しているので、差動信号駆動とすることが可能である。光送信モジュール１５０は差動信号駆動である点で光送信モジュール５０とは異なる。
【００５６】
具体的には、レーザドライバ１５２、変調器ドライバ１５６が差動信号を出力する。また、光デバイス１４０には差動信号ごとに逆相信号の経路が別々に設けられる。例えば、光デバイス１４０のチップキャリア１４２の上面にレーザドライバ１５２の逆相信号に対応して電極１７０が形成され、当該電極１７０上にチップコンデンサ２８が搭載される。レーザドライバ１５２の正相端子はワイヤ３０、チップコンデンサ２８の電極及びワイヤ３２を介して素子１００のＤＦＢレーザ部４のｐ電極部３４に接続され、逆相端子はワイヤ１７２、電極１７０及びワイヤ１７４を介してＤＦＢレーザ部４のｎ電極部１０６に接続される。各変調器ドライバ１５６の正相端子はワイヤ３８、高周波線路３６及びワイヤ４０を介してＥＡ変調器６のｐ電極部１０に接続され、逆相端子はワイヤ１８０、高周波線路１８２及びワイヤ１８４を介してＥＡ変調器６のｎ電極部１０４に接続される。なお、薄膜抵抗からなる終端抵抗４２の一方端はワイヤ４４を介してｐ電極部１０に接続され、他方端はワイヤ１８６を介してｎ電極部１０４に接続される。
【００５７】
信号の伝送方式がシングルエンドか差動信号かの違いがある以外は、レーザドライバ１５２、変調信号発生装置１５４及び変調器ドライバ１５６は基本的に第１の実施形態のレーザドライバ５２、変調信号発生装置５４及び変調器ドライバ５６と同様に機能する。
【００５８】
光送信モジュール１５０の複数の変調器ドライバ１５６は第１の実施形態の光送信モジュール５０の変調器ドライバ５６と同様、回路構成を共通化でき、これにより光送信モジュール１５０は第１の実施形態で述べたのと同様の効果を有する。
【００５９】
また、上述したように各ＥＡ変調器６のｐ電極部１０のパッド部１０ｂとｎ電極部１０４とがメサストライプから見て同じ側に配置されている。これにより、ｐ電極部１０とｎ電極部１０４とが共に高周波線路３６，１８２に近づくように素子１００をチップキャリア１４２に配置することができる。その結果、駆動信号を入力するワイヤ４０，１８４のワイヤ長が短くなり、ＥＡ変調器の電極分割による効果に加えて、駆動信号に対する帯域をさらに改善できる。
【００６０】
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係る光信号生成装置である光送信モジュールについて、上記第１及び第２の実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して基本的に説明を省略し、以下、上記実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６１】
図８は本実施形態に係る光送信モジュール２００の模式図である。光送信モジュール２００の光デバイス２０２に搭載する変調器集積型半導体レーザ素子２０４は、第２の実施形態の光送信モジュール１５０で用いる変調器集積型半導体レーザ素子１００と同様、ＥＡ変調器６のｐ電極部１０及びｎ電極部１０４、並びにＤＦＢレーザ部４のｐ電極部３４及びｎ電極部１０６が半絶縁性ＩｎＰ基板１０２とは反対側の主面に配置されている。また、素子２０４はｐ電極部１０のパッド部１０ｂとｎ電極部１０４とがメサストライプから見て同じ側に配置されている点でも素子１００と共通する。
【００６２】
一方、素子２０４と素子１００はｐ電極部１０のパッド部１０ｂとｎ電極部１０４との光信号路の方向における並び順が異なる。具体的には、素子２０４では、パッド部１０ｂとｎ電極部１０４との並び順が光信号路にて隣り合う２つのＥＡ変調器６で逆である。すなわち、図８に示す例では、ＥＡ１についてはＤＦＢレーザ部４から遠ざかる向きにｎ電極部１０４、パッド部１０ｂが順に並び、一方、ＥＡ２についてはＤＦＢレーザ部４から遠ざかる向きにパッド部１０ｂ、ｎ電極部１０４が順に並ぶ。
【００６３】
これにより、ＥＡ変調器６に対する信号線路に流れる電流の向きがＥＡ１とＥＡ２とで逆になり、光送信モジュール２００では第１の実施形態と同様、外部電磁場に起因する雑音を低減できる効果が得られる。
【００６４】
なお、複数の変調器ドライバ１５６は第２の実施形態と同じく回路構成を共通化でき、これにより光送信モジュール２００は第１、第２の実施形態の光送信モジュールと同様の効果を有する。
【００６５】
［第４の実施形態］
本発明の第４の実施形態に係る光信号生成装置である光送信モジュールについて、上記各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して基本的に説明を省略し、以下、上記実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６６】
図９は本実施形態に係る光送信モジュール３００の模式図である。光送信モジュール３００は変調器ドライバ１５６を１つ有し、光デバイス３０２に搭載される変調器集積型半導体レーザ素子３０４に設けられる複数のＥＡ変調器６は変調器ドライバ１５６に対して互いに電気的に直列に接続される。
【００６７】
素子３０４は、第２及び第３の実施形態の素子１００，２０４と同様、ＥＡ変調器６のｐ電極部１０及びｎ電極部１０４、並びにＤＦＢレーザ部４のｐ電極部３４及びｎ電極部１０６を半絶縁性ＩｎＰ基板１０２とは反対側の主面に配置されている。素子３０４の表面には、ＥＡ１，ＥＡ２の駆動用電極パッド電極として、ＥＡ２のｐ電極部１０のパッド部１０ｂと、ＥＡ１のｎ電極部１０４と、電極３０６とが設けられる。電極３０６はＥＡ１のｐ電極部１０とＥＡ２のｎ電極部１０４とを接続した電極であり、これによりＥＡ１，ＥＡ２が電気的に直列に接続される。
【００６８】
そして変調器ドライバ１５６の差動出力の一方端子はワイヤ３８、高周波線路３６及びワイヤ４０を介してＥＡ２のパッド部１０ｂに接続され、他方端子はワイヤ１８０、高周波線路１８２及びワイヤ１８４を介してＥＡ１のｎ電極部１０４に接続される。
【００６９】
本実施形態では、ＥＡ変調器の電極を分割して複数のＥＡ変調器とし、それらを１つの変調器ドライバ１５６に直列に接続する。つまり複数のＥＡ変調器による容量負荷は変調器ドライバ１５６に対し並列に接続されないので変調帯域の特性の改善が図られ、変調帯域及び消光比の双方の確保が可能となる。さらに、複数のＥＡ変調器を１つの変調器ドライバで駆動するので、異なる構成を有した複数の変調器ドライバを設ける場合に比べ、回路設計の負荷軽減や回路製造の工数やコストの削減が図れる。
【００７０】
光送信モジュール３００の直列接続された複数のＥＡ変調器６はそれぞれに並列に電気抵抗を接続される。具体的には、チップキャリア３１０上にはＥＡ変調器ＥＡ１，ＥＡ２それぞれに対応して２つの終端抵抗４２ａ，４２ｂが形成される。終端抵抗４２ａはワイヤ３１２，３１４により両端をＥＡ１のｎ電極部１０４と電極３０６とに接続される。すなわち、終端抵抗４２ａはＥＡ１に並列に接続される。また、終端抵抗４２ｂはワイヤ３１４，３１６により両端を電極３０６とＥＡ２のパッド部１０ｂとに接続される。すなわち、終端抵抗４２ｂはＥＡ２に並列に接続される。
【００７１】
変調器ドライバ１５６の差動出力の一方端子はワイヤ３８、高周波線路３６及びワイヤ４０を介してＥＡ２のパッド部１０ｂに接続され、他方端子はワイヤ１８０、高周波線路１８２及びワイヤ１８４を介してＥＡ１のｎ電極部１０４に接続される。変調器ドライバ１５６から出力される駆動電圧は終端抵抗４２ａ，４２ｂの抵抗値に応じて分圧される。すなわち、各ＥＡ変調器６への印加電圧、ひいては各ＥＡ変調器６の消光比は終端抵抗４２ａ，４２ｂの抵抗値に応じて定まる。
【００７２】
例えば、終端抵抗４２ａ，４２ｂの抵抗値が同一の場合、ＥＡ１とＥＡ２の印加電圧はほぼ同一となり、単一のドライバで第１の実施例とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００７３】
［第５の実施形態］
本発明の第５の実施形態に係る光信号生成装置である光送信モジュールについて、上記各実施形態と共通の構成要素には同一の符号を付して基本的に説明を省略し、以下、上記実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７４】
図１０は本実施形態に係る光送信モジュール４００の模式図である。光送信モジュール４００が第４の実施形態の光送信モジュール３００と異なる点は、光デバイス４０２に搭載される変調器集積型半導体レーザ素子３０４に設けられる直列接続された複数のＥＡ変調器６と並列に変調器ドライバ１５６に電気抵抗が接続されている点である。つまり、本実施形態では、終端抵抗４２はＥＡ変調器６ごとに並列接続されるのではなく、直列接続されたＥＡ変調器６の全体に並列接続される。
【００７５】
具体的には、光送信モジュール４００の構成要素のうち光送信モジュール３００と異なるものはチップキャリア４１０であり、チップキャリア４１０上には１つの終端抵抗４２が形成される。素子３０４は第４の実施形態と基本的に同様の構造を有する。終端抵抗４２の一方端子はワイヤ３１２を介して素子３０４のＥＡ１のｎ電極部１０４に接続され、他方端子はワイヤ３１６を介してＥＡ２のパッド部１０ｂに接続される。
【００７６】
本実施形態も第４の実施形態と同様、変調帯域及び消光比の双方の確保を図りつつ、複数のＥＡ変調器を１つの変調器ドライバで駆動することによる回路設計の負荷軽減等の効果が得られる。
【００７７】
なお、本実施形態ではＥＡ１，ＥＡ２は直列に接続されているので、それらに流れる電流は共通となる。すなわち、複数のＥＡ変調器６での光吸収量は基本的に互いに同じ量になる。
【符号の説明】
【００７８】
２，１００，２０４，３０４  変調器集積型半導体レーザ素子、４  ＤＦＢレーザ部、６  ＥＡ変調器、８  導波路、１０，３４  ｐ電極部、２０，１４０  光デバイス、２２，１４２，３１０，４１０  チップキャリア、２４  接地電極、２６  ビアホール、２８  チップコンデンサ、３０，３２，３８，４０，４４，１７２，１７４，１８０，１８４，１８６，３１２，３１４，３１６  ワイヤ、３６，１８２  高周波線路、４２  終端抵抗、５０，１５０，２００，３００，４００  光送信モジュール、５２，１５２  レーザドライバ、５４，１５４  変調信号発生装置、５６，１５６  変調器ドライバ、１０２  半絶縁性ＩｎＰ基板、１０４，１０６  ｎ電極部、１１０，１２０  ｎ−ＩｎＰ層、１１２，１２２  ＭＱＷ活性層、１１４，１２４  ｐ−ＩｎＰ層、１３０  下側アンドープＩｎＰ層、１３２  導波層、１３４  上側アンドープＩｎＰ層、１３６  絶縁膜、１３８  高抵抗ＩｎＰ層、１７０，３０６  電極。
【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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