(57)【要約】【課題】シリコンフォトニクスデバイスを内蔵した半導体装置において、通信品質を向上させる。【解決手段】半導体レーザＬＡと第１光変調器Ｐ１との間に第２光変調器ＯＭを設ける。さらに、半導体レーザＬＡと第２光変調器ＯＭとの間に、第１光導波路ＯＷ１から分岐した第２光導波路ＯＷ２を設け、第２光導波路ＯＷ２の端部に、受光したレーザ光を第２電気信号に変える受光素子ＯＲを設ける。そして、第２光変調器ＯＭにおいて、第２電気信号として送られてきたデータに基づいて、第１光変調器Ｐ１に入射するレーザ光の光強度が一定となるように調整する。また、第１光変調器Ｐ１において、第１電気信号として送られてきたデータに基づいてレーザ光を変調し、第１電気信号を光信号に変換する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザと、
前記半導体レーザから出射されたレーザ光を伝搬する第１光導波路と、
第１電気信号として送られてきた第１データに基づいて、前記第１光導波路を伝搬する前記レーザ光を変調し、前記第１電気信号を光信号に変換する第１光変調器と、
前記半導体レーザと前記第１光変調器との間の前記第１光導波路に配置され、前記第１光変調器に入射する前記レーザ光の光強度を調整する第２光変調器と、
を有する、半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体レーザと前記第２光変調器との間で、前記第１光導波路から分岐した第２光導波路と、
前記第２光導波路の端部に接続され、受光した前記レーザ光の一部を第２電気信号に変えるモニタ素子と、
をさらに有し、
前記第２光変調器において、前記第２電気信号として送られてきた第２データに基づいて、前記第１光変調器に入射する前記レーザ光の光強度を調整する、半導体装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置において、
前記第１光変調器に入射する前記レーザ光に対して、逆相でフィードフォワード変調する、半導体装置。
【請求項４】
請求項２記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、前記半導体レーザの発振バンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する半導体からなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項５】
請求項２記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、ゲルマニウムまたはインジウム・リンからなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体レーザと前記第２光変調器との間に配置され、受光した前記レーザ光を第２電気信号に変えるモニタ素子、
をさらに有し、
前記第２光変調器において、前記第２電気信号として送られてきた第２データに基づいて、前記第１光変調器に入射する前記レーザ光の光強度を調整する、半導体装置。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置において、
前記第１光変調器に入射する前記レーザ光に対して、逆相でフィードフォワード変調する、半導体装置。
【請求項８】
請求項６記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、前記半導体レーザの発振バンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する半導体からなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項９】
請求項６記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、ゲルマニウムまたはインジウム・リンからなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項１０】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１光導波路は、シリコンからなる半導体基板の主面上に絶縁膜を介して形成された半導体層からなる、半導体装置。
【請求項１１】
請求項１記載の半導体装置において、
前記半導体レーザ、前記第１光導波路、前記第１光変調器および前記第２光変調器は、一つの半導体チップに形成されている、半導体装置。
【請求項１２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第１光変調器を２以上有しており、それぞれの前記第１光変調器に前記第２光変調器が備わる、半導体装置。
【請求項１３】
半導体レーザと、
前記半導体レーザを駆動させる半導体レーザドライバと、
前記半導体レーザから出射されたレーザ光を伝搬する光導波路と、
第１電気信号として送られてきた第１データに基づいて、前記光導波路を伝搬する前記レーザ光を変調し、前記第１電気信号を光信号に変換する光変調器と、
前記半導体レーザと前記光変調器との間に配置され、受光した前記レーザ光を第２電気信号に変えるモニタ素子と、
を有し、
前記第２電気信号として送られてきた第２データに基づいて、前記半導体レーザドライバを制御することにより、前記半導体レーザから出射する前記レーザ光の光強度を調整する、半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、前記半導体レーザの発振バンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する半導体からなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項１５】
請求項１３記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、ゲルマニウムまたはインジウム・リンからなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項１６】
半導体レーザと、
前記半導体レーザから出射されたレーザ光を伝搬する第１光導波路と、
前記第１光導波路を伝搬する前記レーザ光を変調する光変調器と、
前記半導体レーザと前記光変調器との間で、前記第１光導波路から分岐した第２光導波路と、
前記第２光導波路の端部に接続され、受光した前記レーザ光の一部を逆位相の第１電気信号に変えるモニタ素子と、
を有し、
外部から送られてきた第２電気信号に前記第１電気信号を重畳して、前記第２電気信号を第３電気信号に変換し、前記光変調器において、前記第３電気信号として送られてきたデータに基づいて、前記レーザ光の光強度を調整し、かつ、前記第３電気信号を光信号に変換する、半導体装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の半導体装置において、
前記光変調器に入射する前記レーザ光に対して、逆相でフィードフォワード変調する、半導体装置。
【請求項１８】
請求項１６記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、前記半導体レーザの発振バンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する半導体からなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項１９】
請求項１６記載の半導体装置において、
前記モニタ素子は、ゲルマニウムまたはインジウム・リンからなるフォトダイオードである、半導体装置。
【請求項２０】
請求項１６記載の半導体装置において、
前記光変調器を２以上有しており、それぞれの前記光変調器に前記第３電気信号が送られる、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に関し、例えばシリコンフォトニクスデバイスを内蔵した半導体装置に好適に利用できるものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザチップと、光アイソレータと、光ファイバスタブと、を備える光送信器が特開２０１２−２２６２８１号公報（特許文献１）に記載されている。この光送信器には、ステムの半導体レーザチップに対向する側の面に、半導体レーザチップの後方から出射される後方出力光を受光するモニタが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２６２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリコンフォトニクス技術では、半導体レーザの後面から出射されるレーザ光を、半導体レーザの後方に配置したモニタ素子で受光し、その信号をフィードバックすることにより、半導体レーザの発振状態を監視している。しかし、光路上の反射面でレーザ光が反射すると、戻り光によりレーザ光の光強度が変動する。この光強度の変動は、半導体レーザの前方と後方とで異なる挙動を示すため、半導体レーザの後方に配置したモニタ素子では、精度の高いレーザ光の光強度の制御ができないという課題がある。
【０００５】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態による半導体装置は、半導体レーザと、半導体レーザから出射されたレーザ光を伝搬する光導波路と、電気信号として送られてきたデータに基づいて、光導波路を伝搬するレーザ光を変調して、電気信号を光信号に変換する第１光変調器と、半導体レーザと第１光変調器との間に配置され、第１光変調器に入射するレーザ光の光強度を調整する第２光変調器と、を有する。
【０００７】
また、一実施の形態による半導体装置は、半導体レーザと、半導体レーザを駆動させる半導体レーザドライバと、半導体レーザから出射されたレーザ光を伝搬する光導波路と、第１電気信号として送られてきた第１データに基づいて、光導波路を伝搬するレーザ光を変調して、第１電気信号を光信号に変換する光変調器と、を有する。さらに、半導体レーザと光変調器との間に配置され、受光したレーザ光を第２電気信号に変えるモニタ素子、を有する。そして、第２電気信号として送られてきた第２データに基づいて、半導体レーザドライバを制御することにより、半導体レーザから出射するレーザ光の光強度を調整する。
【発明の効果】
【０００８】
一実施の形態によれば、シリコンフォトニクスデバイスを内蔵した半導体装置において、通信品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１による半導体装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態１による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、第２光変調器で位相を操作しない場合におけるレーザ光の光強度を模式的に示すグラフ図および第２光変調器で位相を操作した場合におけるレーザ光の光強度を模式的に示すグラフ図である。
【図４】第２光変調器で位相が操作される前後のレーザ光の光強度を模式的に示すグラフ図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態１の変形例による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態２による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態３による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【図８】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態４による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、実施の形態４の変形例による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明者が比較検討を行った光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の実施の形態において、便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１１】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
【００１２】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１３】
また、「Ａからなる」、「Ａよりなる」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１４】
また、以下の実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。また、以下の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。以下、本実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
近年、シリコン（Ｓｉ）を材料とした伝送線路を作製し、この伝送線路により構成した光回路をプラットフォームとして、種々の光デバイスと電子デバイスとを集積することで光通信用モジュールを実現する技術、いわゆるシリコンフォトニクス技術の開発が積極的に行われている。
【００１６】
本実施の形態において開示される技術内容は、シリコンフォトニクス技術を用いた半導体装置を構成する種々のデバイスのうち、特に、半導体レーザなどから構成される光源に適用される技術である。よって、本実施の形態では、主として光源および光信号用の伝送線路（以下、光導波路と言う。）について説明する。
【００１７】
（課題の詳細な説明）
まず、本実施の形態による半導体レーザを備える光源の構成が明確になると思われるため、比較例として、これまで本発明者によって検討された光源の構成について、図１０（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図１０（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明者が比較検討を行った光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【００１８】
通常、シリコンフォトニクス技術では、半導体レーザの後面から出射されるレーザ光を、半導体レーザの後方に配置したモニタ素子で受光し、その信号をフィードバックすることにより、半導体レーザの発振状態を監視している（前記特許文献１参照）。しかし、光路上の反射面でレーザ光が反射すると、戻り光によりレーザ光の光強度が変動する。この光強度の変動は、半導体レーザの前方と後方とで異なる挙動を示すため、半導体レーザの後方に配置したモニタ素子では、精度の高いレーザ光の光強度の制御ができない。
【００１９】
そこで、本発明者は、半導体レーザの前面から出射されるレーザ光の一部、すなわち、光導波路へ伝搬するレーザ光の一部を用いて、レーザ光の光強度を制御することを検討した。
【００２０】
図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明者が比較検討した光源ＬＳ０は、半導体レーザＬＡ、半導体レーザドライバＬＤ、レンズＬＥ、プリズムミラーＰＭ、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷおよび受光素子ＯＲを有している。
【００２１】
半導体レーザＬＡは、半導体レーザドライバＬＤによって駆動され、発光する。半導体レーザＬＡの前面から出射したレーザ光は、レンズＬＥおよびプリズムミラーＰＭを経て光結合素子ＯＣに入射し、その後、光導波路ＯＷを伝搬する。
【００２２】
レーザ光が入射した光導波路ＯＷは２つに分かれており、一方の第１光導波路ＯＷ１は光源ＬＳ０の外部へ延びるが、他方の第２光導波路ＯＷ２は光源ＬＳ０の外部へ延びずに、その端部に、レーザ光の一部を受ける受光素子ＯＲが設けられている。
【００２３】
第１光導波路ＯＷ１に入射したレーザ光は、第１光変調器Ｐ１に入射し、第１光変調器Ｐ１によって外部からの電気信号に従い変調を受ける。第２光導波路ＯＷ２に入射したレーザ光は、受光素子ＯＲで受光され、その光強度の変動がモニターされる。受光素子ＯＲでモニターされたレーザ光の光強度の変動を半導体レーザドライバＬＤにフィードバックすることにより、半導体レーザＬＡから出射するレーザ光の光強度を調整する。
【００２４】
しかし、上記方法では、受光素子ＯＲでモニターされたレーザ光の光強度の変動を、半導体レーザＬＡの駆動電流の補正に用いるため、補正されたレーザ光が半導体レーザＬＡを出射する時点（Ａ点）で、補正の対象であった第１光導波路ＯＷ１を伝搬しているレーザ光は、すでに、受光素子ＯＲでモニターした時点（Ｂ点）よりもさらに進んだ位置（Ｃ点）にある。
【００２５】
従って、半導体レーザＬＡの前面から出射されるレーザ光の一部を用いても、受光素子ＯＲと半導体レーザドライバＬＤを介したレーザ光の光強度の調整では、レーザ光の光強度の精密な補正は難しい。
【００２６】
（実施の形態１）
≪半導体装置の構成≫
本実施の形態１による半導体装置の構成の一例について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態１による半導体装置の構成の一例を示す模式図である。
【００２７】
図１に示すように、例えば制御回路またはメモリ回路などが形成されたシリコン電子回路Ｃ１から出力されたデータは電気信号として、シリコン電子回路（トランシーバＩＣ（Transceiver Integrated Circuit））Ｃ２を介して第１光変調器Ｐ１へ送られる。第１光変調器Ｐ１は、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する光デバイスである。第１光変調器Ｐ１へは光源ＬＳから、例えば連続波レーザ（Continuous Wave Lazer）光が入射される。第１光変調器Ｐ１において光の位相を操作して、光信号の状態を変えることにより、電気信号として送られてきたデータを光の位相状態に対応づけることができる。光源ＬＳは、例えば半導体レーザ、レンズ、プリズムミラーおよび光結合素子などによって構成される。
【００２８】
第１光変調器Ｐ１において変調された光信号は、例えばグレーティングカプラまたはスポットサイズ変換器などの光結合器Ｐ２を介して、半導体装置ＳＭから外部へ出力される。
【００２９】
一方、半導体装置ＳＭに入力された光信号は、例えばグレーティングカプラまたはスポットサイズ変換器などの光結合器Ｐ３を介して、受光器Ｐ４へ送られる。受光器Ｐ４は、光信号として送られてきたデータを電気信号に変換する光デバイスである。そして、受光器Ｐ４において電気信号に変換されたデータは、シリコン電子回路（レシーバＩＣ（Receiver Integrated Circuit））Ｃ３を介してシリコン電子回路Ｃ１へ送られる。
【００３０】
シリコン電子回路Ｃ１からシリコン電子回路Ｃ２を介して第１光変調器Ｐ１へ送られる電気信号および受光器Ｐ４からシリコン電子回路Ｃ３を介してシリコン電子回路Ｃ１へ送られる電気信号の送信には、主としてアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはタングステン（Ｗ）などの導電性材料からなる電気配線が用いられる。一方、光信号の送信には、例えば多結晶シリコン膜からなる光信号用の伝送線路が用いられる。
【００３１】
また、シリコン電子回路Ｃ１、シリコン電子回路Ｃ２およびシリコン電子回路Ｃ３はそれぞれ一つの半導体チップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３に形成されている。また、第１光変調器Ｐ１、光結合器Ｐ２，Ｐ３および受光器Ｐ４は一つの半導体チップＳＣ４に形成されている。さらに、光源ＬＳを構成する部材の一部、例えば光結合素子ＰＯも半導体チップＳＣ４に形成されている。これらの半導体チップＳＣ１，ＳＣ２，ＳＣ３，ＳＣ４および光源ＬＳは、例えば一つのインターポーザＩＰ上に搭載されて、一つの半導体装置ＳＭを構成している。
【００３２】
なお、ここでは、電子デバイスと光デバイスとをそれぞれ異なる半導体チップに形成しているが、これに限定されるものではない。例えば、一つの半導体チップに電子デバイスと光デバイスとを形成することもできる。
【００３３】
≪光源の構成≫
本実施の形態１による光源の構成について図２（ａ）および（ｂ）、図３（ａ）および（ｂ）並びに図４を用いて説明する。図２（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態１による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。図３（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、第２光変調器で位相を操作しない場合におけるレーザ光の光強度を模式的に示すグラフ図および第２光変調器で位相を操作した場合におけるレーザ光の光強度を模式的に示すグラフ図であり、第１光変調器によって多値変調する前後のレーザ光の光強度を示している。図４は、第２光変調器で位相が操作される前後のレーザ光の光強度を模式的に示すグラフ図である。
【００３４】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、光源ＬＳ１は、半導体レーザＬＡ、半導体レーザドライバＬＤ、レンズＬＥ、プリズムミラーＰＭ、光結合素子ＯＣ（光を結合する素子であり、単にカプラまたはオプティカル・カプラとも言う。）、光導波路ＯＷ（第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２を含む）、受光素子（モニタ素子とも言う。）ＯＲおよび第２光変調器ＯＭから構成される。
【００３５】
これらのうち、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷ（第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２を含む）、受光素子ＯＲおよび第２光変調器ＯＭは、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層（ＢＯＸ層、下層クラッド層とも言う。）ＣＬＵを介して形成されている。すなわち、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷ（第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２を含む）、受光素子ＯＲおよび第２光変調器ＯＭは、一つの半導体チップに形成されている。
【００３６】
受光素子ＯＲは、光の強弱を捕えるセンサ素子である。受光素子ＯＲは、例えばフォトダイオードであり、半導体レーザＬＡの発振バンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する半導体、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）またはインジウム・リン（ＩｎＰ）などからなる。
【００３７】
また、これに限定されないが、半導体レーザＬＡおよび半導体レーザドライバＬＤは、互いに異なる半導体チップに形成される、または同一の半導体チップに形成される。
【００３８】
半導体レーザＬＡは、半導体レーザドライバＬＤによって駆動され、発光する。半導体レーザＬＡの前面から出射したレーザ光は、レンズＬＥおよびプリズムミラーＰＭを経て光結合素子ＯＣに入射し、その後、光導波路ＯＷを伝搬する。
【００３９】
半導体レーザＬＡの前面から出射されたレーザ光が伝搬する光導波路ＯＷは２つに分かれており、一方の第１光導波路ＯＷ１は光源ＬＳ１の外部へ延びて、第１光変調器Ｐ１へと繋がり、他方の第２光導波路ＯＷ２は光源ＬＳ１の外部へは延びずに、その端部に、レーザ光の一部を受ける受光素子ＯＲが設けられている。光導波路ＯＷに入射したレーザ光の光強度を１００ｍＷとすると、第１光導波路ＯＷ１へ伝搬するレーザ光の光強度は、例えば９９ｍＷ程度、第２光導波路ＯＷ２へ伝搬するレーザ光の光強度は、例えば１ｍＷ程度であり、光導波路ＯＷに入射したレーザ光の殆どの光量は、第１光導波路ＯＷ１へ伝搬する。
【００４０】
光導波路ＯＷ、第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体層により構成されており、この半導体層は、絶縁層ＣＬＵ上に形成されている。半導体層の厚さは、例えば０．１〜０．４μｍ程度である。絶縁層ＣＬＵの厚さは、例えば２〜３μｍ程度であり、相対的に厚く形成されているので、光導波路ＯＷ、第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２を伝搬するレーザ光が半導体基板ＳＵＢに漏れ出すことはない。
【００４１】
光導波路ＯＷから分かれた一方の第１光導波路ＯＷ１に入射したレーザ光は、第１光変調器Ｐ１によって位相が操作されて、光信号の状態が変わり、外部から電気信号として送られてきたデータがレーザ光の位相状態に対応づけられる。第１光変調器Ｐ１において変調された光信号は、前述したように、例えばグレーティングカプラまたはスポットサイズ変換器などの光結合器Ｐ２を介して、半導体装置ＳＭから外部へ出力される（前記図１参照）。第１光変調器Ｐ１は、光源ＬＳ１を構成する光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷ、受光素子ＯＲおよび第２光変調器ＯＭと同様に、半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層ＣＬＵを介して形成されている。
【００４２】
しかし、図３（ａ）に示すように、光路上の反射面でレーザ光が反射すると、戻り光によりレーザ光の光強度が変動する。この変動した光強度を有するレーザ光が第１光変調器Ｐ１に入射すると、第１光変調器Ｐ１によって位相を操作しても、レーザ光の光強度は大きく揺らぎ、一定の光強度が得られない。ここで「一定」とは、完全に一定という意味ではなく、バラツキを考慮した実質一定またはほぼ一定という意味である。
【００４３】
そこで、本実施の形態１では、まず、光導波路ＯＷから分かれた第２光導波路ＯＷ２に入射したレーザ光を、受光素子ＯＲで受光し、その光強度の変動をモニターする。そして、受光素子ＯＲでモニターした光強度の変動を電気信号に変えて、光結合素子ＯＣと第１光変調器Ｐ１との間の第１光導波路ＯＷ１に設けられた第２光変調器ＯＭへ送り、第２光変調器ＯＭにおいて、第１光導波路ＯＷ１を伝搬しているレーザ光に対して逆相でフィードフォワード変調することにより、レーザ光の光強度を操作する。すなわち、第２光導波路ＯＷ２を伝搬するレーザ光の光強度の状態を常に受光素子ＯＲでモニターし、その光強度の状態を、第２光変調器ＯＭによって、第１光導波路ＯＷ１を伝搬するレーザ光の光強度に反映させる。
【００４４】
これにより、図４に示すように、第２光変調器ＯＭに入射する前は（前記図２（ａ）に示すＦ点）、レーザ光の光強度に大きな揺らぎがあっても、第２光変調器ＯＭにおいてレーザ光の光強度を操作することにより、第２光変調器ＯＭから出射した後は（前記図２（ａ）に示すＲ点）、レーザ光の光強度を一定にすることができる。
【００４５】
従って、図３（ｂ）に示すように、第１光導波路ＯＷ１を伝搬するレーザ光の光強度は、第１光変調器Ｐ１によって位相が操作される前に、第２光変調器ＯＭによって操作されて、一定の光強度が得られる。この一定の光強度を有するレーザ光に対して、第１光変調器Ｐ１によって位相を操作するので、第１光変調器Ｐ１から出射するレーザ光においても光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【００４６】
また、受光素子ＯＲで得られたレーザ光の光強度の変動を、直接、第１光導波路ＯＷ１へフィードフォワードしているので、前述した半導体レーザドライバＬＤを介したフィードバックによるレーザ光の光強度の調整（前記図１０（ａ）および（ｂ）参照）と比べて、調整時間を著しく短縮することができる。これにより、レーザ光の光強度の精密な補正が可能となる。
【００４７】
このように、本実施の形態１によれば、一定の光強度を有するレーザ光を第１光変調器Ｐ１へ入射することができるので、第１光変調器Ｐ１が出射するレーザ光の光強度の揺らぎが無くなり、シリコンフォトニクスデバイスを内蔵した半導体装置において、通信品質を向上させることができる。
【００４８】
≪実施の形態１の変形例≫
本実施の形態１の変形例による光源の構成について図５（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態１の変形例による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【００４９】
前述の実施の形態１（図２（ａ）および（ｂ）参照）では、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する光変調器が１つの場合を例示したが、前記実施の形態１による光源は、２つ以上の光変調器に対応することができる。図５（ａ）および（ｂ）に、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する、２つの光変調器に適用した本実施の形態１による光源の変形例を示す。
【００５０】
前述の図２（ａ）および（ｂ）に示した光源ＬＳ１では、光導波路ＯＷは２つに分かれており、一方の第１光導波路ＯＷ１は光源ＬＳ１の外部へ延びて、第１光変調器Ｐ１へと繋がり、他方の第２光導波路ＯＷ２は光源ＬＳ１の外部へは延びずに、その端部に、レーザ光の一部を受ける受光素子ＯＲが設けられている。
【００５１】
本実施の形態１の変形例による光源ＬＳ１ａでは、光源ＬＳ１ａの外部へ延びる第１光導波路ＯＷ１がさらに複数に分岐している。
【００５２】
図５（ａ）および（ｂ）に示すように、第１光導波路ＯＷ１は、第１分岐光導波路ＯＷ１１と第２分岐光導波路ＯＷ１２との２つに分岐し、第１分岐光導波路ＯＷ１１は第１光変調器Ｐ１ａに繋がり、第２分岐光導波路ＯＷ１２は第３光変調器Ｐ１ｂに繋がっている。なお、図５（ａ）および（ｂ）には、第１光導波路ＯＷ１が、第１分岐光導波路ＯＷ１１と第２分岐光導波路ＯＷ１２との２つに分岐した例を示しているが、分岐する数は、これに限定されるものではなく、第１光導波路ＯＷ１は、３つ以上に分岐してもよい。
【００５３】
第１分岐光導波路ＯＷ１１は、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する第１光変調器Ｐ１ａに繋がっており、光結合素子ＯＣと第１光変調器Ｐ１ａとの間に、レーザ光の光強度を操作する第２光変調器ＯＭａが設けられている。第２光導波路ＯＷ２を伝搬するレーザ光の光強度の状態は常に受光素子ＯＲでモニターされており、その光強度の状態は、第２光変調器ＯＭａによって、第１分岐光導波路ＯＷ１１を伝搬するレーザ光の光強度に反映される。
【００５４】
従って、第１分岐光導波路ＯＷ１１を伝搬するレーザ光の光強度は、第１光変調器Ｐ１ａによって位相が操作される前に、第２光変調器ＯＭａによって操作されて、一定の光強度が得られる。これにより、この一定の光強度を有するレーザ光に対して、第１光変調器Ｐ１ａによって位相を操作するので、第１光変調器Ｐ１ａから出射するレーザ光においても光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【００５５】
同様に、第２分岐光導波路ＯＷ１２は、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する第３光変調器Ｐ１ｂに繋がっており、光結合素子ＯＣと第３光変調器Ｐ１ｂとの間に、レーザ光の光強度を操作する第４光変調器ＯＭｂが設けられている。第２光導波路ＯＷ２を伝搬するレーザ光の光強度の状態は常に受光素子ＯＲでモニターされており、その光強度の状態は、第４光変調器ＯＭｂによって、第２分岐光導波路ＯＷ１２を伝搬するレーザ光の光強度に反映される。
【００５６】
従って、第２分岐光導波路ＯＷ１２を伝搬するレーザ光の光強度は、第３光変調器Ｐ１ｂによって位相が操作される前に、第４光変調器ＯＭｂによって操作されて、一定の光強度が得られる。これにより、この一定の光強度を有するレーザ光に対して、第３光変調器Ｐ１ｂによって位相を操作するので、第３光変調器Ｐ１ｂから出射するレーザ光においても光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【００５７】
このように、本実施の形態１の変形例によれば、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する光変調器が複数存在する場合であっても、一定の光強度を有するレーザ光をそれぞれの光変調器（第１および第３光変調器Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）へ入射することができるので、それぞれの光変調器（第１および第３光変調器Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）が出射するレーザ光の光強度の揺らぎを無くすことができる。
【００５８】
（実施の形態２）
≪光源の構成≫
本実施の形態２による光源の構成について図６（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図６（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態２による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【００５９】
図６（ａ）および（ｂ）に示すように、光源ＬＳ２は、半導体レーザＬＡ、半導体レーザドライバＬＤ、レンズＬＥ、プリズムミラーＰＭ、受光素子（モニタ素子とも言う。）ＰＤ、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷおよび第２光変調器ＯＭから構成される。
【００６０】
これらのうち、受光素子ＰＤ、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷおよび第２光変調器ＯＭは、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層ＣＬＵを介して形成されている。すなわち、受光素子ＰＤ、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷおよび第２光変調器ＯＭは、一つの半導体チップに形成されている。
【００６１】
受光素子ＰＤは、光の強弱を捕えるセンサ素子である。受光素子ＰＤは、例えばフォトダイオードであり、半導体レーザＬＡの発振バンドギャップよりも狭いバンドギャップを有する半導体、例えばゲルマニウム（Ｇｅ）またはインジウム・リン（ＩｎＰ）などからなる。
【００６２】
また、これに限定されないが、半導体レーザＬＡおよび半導体レーザドライバＬＤは、互いに異なる半導体チップに形成される、または同一の半導体チップに形成される。
【００６３】
半導体レーザＬＡは、半導体レーザドライバＬＤによって駆動され、発光する。半導体レーザＬＡの前面から出射したレーザ光は、レンズＬＥ、プリズムミラーＰＭおよび受光素子ＰＤを経て光結合素子ＯＣに入射し、その後、光導波路ＯＷを伝搬する。
【００６４】
半導体レーザＬＡの前面から出射されたレーザ光が伝搬する光導波路ＯＷは、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体層により構成されており、この半導体層は、絶縁層ＣＬＵ上に形成されている。半導体層の厚さは、例えば０．１〜０．４μｍ程度である。絶縁層ＣＬＵの厚さは、例えば２〜３μｍ程度であり、相対的に厚く形成されているので、光導波路ＯＷを伝搬するレーザ光が半導体基板ＳＵＢに漏れ出すことはない。
【００６５】
光導波路ＯＷに入射したレーザ光は、第１光変調器Ｐ１によって位相が操作されて、光信号の状態が変わり、外部から電気信号として送られてきたデータがレーザ光の位相状態に対応づけられる。第１光変調器Ｐ１において変調された光信号は、前述したように、例えばグレーティングカプラまたはスポットサイズ変換器などの光結合器Ｐ２を介して、半導体装置ＳＭから外部へ出力される（前記図１参照）。第１光変調器Ｐ１は、光源ＬＳ２を構成する受光素子ＰＤ、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷおよび第２光変調器ＯＭと同様に、半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層ＣＬＵを介して形成されている。
【００６６】
しかし、前記図３（ａ）に示したように、光路上の反射面でレーザ光が反射すると、戻り光によりレーザ光の光強度が変動する。この変動した光強度を有するレーザ光が第１光変調器Ｐ１に入射すると、第１光変調器Ｐ１によって位相を操作しても、レーザ光の光強度は大きく揺らぎ、一定の光強度が得られない。
【００６７】
そこで、本実施の形態２では、まず、半導体レーザＬＡから出射したレーザ光を、光結合素子ＯＣへ入射する前に受光素子ＰＤで受光し、その光強度の変動をモニターする。受光素子ＰＤで吸収される光量は、半導体レーザＬＡの出力に対して正比例する。そして、受光素子ＰＤでモニターした光強度の変動を電気信号に変えて、光結合素子ＯＣと第１光変調器Ｐ１との間の光導波路ＯＷに設けられた第２光変調器ＯＭへ送り、第２光変調器ＯＭにおいて、光導波路ＯＷを伝搬しているレーザ光に対して逆相でフィードフォワード変調することにより、レーザ光の光強度を操作する。すなわち、光結合素子ＯＣへ入射するレーザ光の光強度の状態を常に受光素子ＰＤでモニターし、その光強度の状態を、第２光変調器ＯＭによって、光導波路ＯＷを伝搬するレーザ光の光強度に反映させる。
【００６８】
これにより、前記図４に示したように、第２光変調器ＯＭに入射する前は（前記図６（ａ）に示すＦ点）、レーザ光の光強度に大きな揺らぎがあっても、第２光変調器ＯＭにおいてレーザ光の光強度を操作することにより、第２光変調器ＯＭから出射した後は（前記図６（ａ）に示すＲ点）、レーザ光の光強度を一定にすることができる。
【００６９】
従って、前記図３（ｂ）に示したように、光導波路ＯＷを伝搬するレーザ光の光強度は、第１光変調器Ｐ１によって位相が操作される前に、第２光変調器ＯＭによって操作されて、一定の光強度が得られる。この一定の光強度を有するレーザ光に対して、第１光変調器Ｐ１によって位相を操作するので、第１光変調器Ｐ１から出射するレーザ光においても光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【００７０】
また、受光素子ＰＤで得られたレーザ光の光強度の変動を、直接、光導波路ＯＷへフィードフォワードしているので、前述した半導体レーザドライバＬＤを介したフィードバックによるレーザ光の光強度の調整（前記図１０（ａ）および（ｂ）参照）と比べて、調整時間を著しく短縮することができる。これにより、レーザ光の光強度の精密な補正が可能となる。
【００７１】
このように、本実施の形態２によれば、前述した実施の形態１と同様に、一定の光強度を有するレーザ光を第１光変調器Ｐ１へ入射することができるので、第１光変調器Ｐ１が出射するレーザ光の光強度の揺らぎが無くなり、シリコンフォトニクスデバイスを内蔵した半導体装置において、通信品質を向上させることができる。
【００７２】
（実施の形態３）
≪光源の構成≫
本実施の形態３による光源の構成について図７（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態３による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【００７３】
図７（ａ）および（ｂ）に示すように、光源ＬＳ３は、半導体レーザＬＡ、半導体レーザドライバＬＤ、レンズＬＥ、プリズムミラーＰＭ、受光素子ＰＤ、光結合素子ＯＣおよび光導波路ＯＷから構成される。
【００７４】
これらのうち、受光素子ＰＤ、光結合素子ＯＣおよび光導波路ＯＷは、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層ＣＬＵを介して形成されている。すなわち、受光素子ＰＤ、光結合素子ＯＣおよび光導波路ＯＷは、一つの半導体チップに形成されている。
【００７５】
また、これに限定されないが、半導体レーザＬＡおよび半導体レーザドライバＬＤは、互いに異なる半導体チップに形成される、または同一の半導体チップに形成される。
【００７６】
半導体レーザＬＡは、半導体レーザドライバＬＤによって駆動され、発光する。半導体レーザＬＡの前面から出射したレーザ光は、レンズＬＥ、プリズムミラーＰＭおよび受光素子ＰＤを経て光結合素子ＯＣに入射し、その後、光導波路ＯＷを伝搬する。
【００７７】
半導体レーザＬＡの前面から出射されたレーザ光が伝搬する光導波路ＯＷは、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体層により構成されており、この半導体層は、絶縁層ＣＬＵ上に形成されている。半導体層の厚さは、例えば０．１〜０．４μｍ程度である。絶縁層ＣＬＵの厚さは、例えば２〜３μｍ程度であり、相対的に厚く形成されているので、光導波路ＯＷを伝搬するレーザ光が半導体基板ＳＵＢに漏れ出すことはない。
【００７８】
光導波路ＯＷに入射したレーザ光は、第１光変調器Ｐ１によって位相が操作されて、光信号の状態が変わり、外部から電気信号として送られてきたデータがレーザ光の位相状態に対応づけられる。第１光変調器Ｐ１において変調された光信号は、前述したように、例えばグレーティングカプラまたはスポットサイズ変換器などの光結合器Ｐ２を介して、半導体装置ＳＭから外部へ出力される（前記図１参照）。第１光変調器Ｐ１は、光源ＬＳ３を構成する受光素子ＰＤ、光結合素子ＯＣおよび光導波路ＯＷと同様に、半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層ＣＬＵを介して形成されている。
【００７９】
しかし、前記図３（ａ）に示したように、光路上の反射面でレーザ光が反射すると、戻り光によりレーザ光の光強度が変動する。この変動した光強度を有するレーザ光が第１光変調器Ｐ１に入射すると、第１光変調器Ｐ１によって位相を操作しても、レーザ光の光強度は大きく揺らぎ、一定の光強度が得られない。
【００８０】
そこで、本実施の形態３では、まず、半導体レーザＬＡから出射したレーザ光を、光結合素子ＯＣへ入射する前に受光素子ＰＤで受光し、その光強度の変動をモニターする。受光素子ＰＤで吸収される光量は、半導体レーザＬＡの出力に対して正比例する。そして、受光素子ＰＤでモニターした光強度の変動を電気信号に変えて、半導体レーザドライバＬＤへフィードバックして、パワーコントロールすることにより、半導体レーザＬＡから出射するレーザ光の光強度を調整する。すなわち、光結合素子ＯＣへ入射するレーザ光の光強度の状態を常に受光素子ＰＤでモニターし、その光強度の状態を、半導体レーザドライバＬＤによって、半導体レーザＬＡが出射するレーザ光の光強度に反映させる。
【００８１】
これにより、第１光変調器Ｐ１によって位相が操作される前のレーザ光は、一定の光強度を有することが可能となる。この一定の光強度を有するレーザ光に対して、第１光変調器Ｐ１によって位相を操作するので、第１光変調器Ｐ１から出射するレーザ光においても光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【００８２】
なお、本実施の形態３では、半導体レーザドライバＬＤを介して、半導体レーザＬＡから出射されるレーザ光の光強度を調整しているので、フィードバックによる時間遅れにより、前述した実施の形態１による光源ＬＳ１および実施の形態２による光源ＬＳ２よりも、レーザ光の光強度を高精度に補正することは難しいと考えられる。
【００８３】
しかし、前述した受光素子ＯＲと半導体レーザドライバＬＤを介したレーザ光の光強度を調整する光源ＬＳ０（前記図１０（ａ）および（ｂ））よりも、フィードバックによる時間遅れを短縮することができる。
【００８４】
このように、本実施の形態３によれば、レーザ光の光強度の揺らぎが無くなり、シリコンフォトニクスデバイスを内蔵した半導体装置において、通信品質を向上させることができる。
【００８５】
（実施の形態４）
≪光源の構成≫
本実施の形態４による光源の構成について図８（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図８（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態４による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【００８６】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、光源ＬＳ４は、半導体レーザＬＡ、半導体レーザドライバＬＤ、レンズＬＥ、プリズムミラーＰＭ、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷ（第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２）および受光素子ＯＲから構成される。すなわち、本実施の形態４による光源ＬＳ４では、第２光変調器ＯＭを備えていない点で、前述の実施の形態１による光源ＬＳ１と異なる。
【００８７】
これらのうち、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷ（第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２を含む）および受光素子ＯＲは、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなる半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層ＣＬＵを介して形成されている。すなわち、光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷ（第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２を含む）および受光素子ＯＲは、一つの半導体チップに形成されている。
【００８８】
半導体レーザＬＡは、半導体レーザドライバＬＤによって駆動され、発光する。半導体レーザＬＡの前面から出射したレーザ光は、レンズＬＥおよびプリズムミラーＰＭを経て光結合素子ＯＣに入射し、その後、光導波路ＯＷを伝搬する。
【００８９】
前述の実施の形態１と同様に、半導体レーザＬＡの前面から出射されたレーザ光が伝搬する光導波路ＯＷは２つに分かれており、一方の第１光導波路ＯＷ１は光源ＬＳ４の外部へ延びて、第１光変調器Ｐ１へと繋がり、他方の第２光導波路ＯＷ２は光源ＬＳ４の外部へは延びずに、その端部に、レーザ光の一部を受ける受光素子ＯＲが設けられている。
【００９０】
光導波路ＯＷ、第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２は、例えばシリコン（Ｓｉ）からなる半導体層により構成されており、この半導体層は、絶縁層ＣＬＵ上に形成されている。半導体層の厚さは、例えば０．１〜０．４μｍ程度である。絶縁層ＣＬＵの厚さは、例えば２〜３μｍ程度であり、相対的に厚く形成されているので、光導波路ＯＷ、第１光導波路ＯＷ１および第２光導波路ＯＷ２を伝搬するレーザ光が半導体基板ＳＵＢに漏れ出すことはない。
【００９１】
光導波路ＯＷから分かれた一方の第１光導波路ＯＷ１に入射したレーザ光は、第１光変調器Ｐ１によって位相が操作されて、光信号の状態が変わり、外部から電気信号として送られてきたデータがレーザ光の位相状態に対応づけられる。第１光変調器Ｐ１において変調された光信号は、前述したように、例えばグレーティングカプラまたはスポットサイズ変換器などの光結合器Ｐ２を介して、半導体装置ＳＭから外部へ出力される（前記図１参照）。第１光変調器Ｐ１は、光源ＬＳ４を構成する光結合素子ＯＣ、光導波路ＯＷおよび受光素子ＯＲと同様に、半導体基板ＳＵＢの主面上に、絶縁層ＣＬＵを介して形成されている。
【００９２】
しかし、前記図３（ａ）に示したように、光路上の反射面でレーザ光が反射すると、戻り光によりレーザ光の光強度が変動する。この変動した光強度を有するレーザ光が第１光変調器Ｐ１に入射すると、第１光変調器Ｐ１によって位相を操作しても、レーザ光の光強度は大きく揺らぎ、一定の光強度が得られない。
【００９３】
そこで、本実施の形態４では、まず、光導波路ＯＷから分かれた第２光導波路ＯＷ２に入射したレーザ光を、受光素子ＯＲで受光し、その光強度の変動をモニターする。さらに、受光素子ＯＲでモニターした光強度の変動（揺らぎまたは雑音）を逆位相の第１電気信号Ｓ１に変えて、この第１電気信号Ｓ１を外部、例えばシリコン電子回路Ｃ２（前記図１参照）から送られてきた第２電気信号Ｓ２に重畳する。そして、第２電気信号Ｓ２に第１電気信号Ｓ１を重畳した第３電気信号Ｓ３を第１光変調器Ｐ１へ送ることにより、第１光変調器Ｐ１において、電気信号を光信号に変換すると同時に、第１光変調器Ｐ１に入射するレーザ光の光強度をフィードフォワード変調する。
【００９４】
すなわち、外部から送られる第２電気信号Ｓ２に、第１光導波路ＯＷ１を伝搬しているレーザ光の光強度の状態が逆位相信号（第１電気信号）として重畳した第３電気信号Ｓ３が、第１光導波路Ｐ１へ送られるので、第１光変調器Ｐ１に入射するレーザ光の光強度が変動しても、第３電気信号Ｓ３により、そのレーザ光の光強度を操作することができる。
【００９５】
これにより、第１光変調器Ｐ１に入射する前は、レーザ光の光強度に大きな揺らぎがあっても、第１光変調器Ｐ１において、位相を操作すると共にレーザ光の光強度を一定にすることができるので、第１光変調器Ｐ１から出射するレーザ光において光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【００９６】
また、受光素子ＯＲで得られたレーザ光の光強度の変動を、直接、第１光導波路ＯＷ１へフィードフォワードしているので、前述した半導体レーザドライバＬＤを介したフィードバックによるレーザ光の光強度の調整（前記図１０（ａ）および（ｂ）参照）と比べて、調整時間を著しく短縮することができる。これにより、レーザ光の光強度の精密な補正が可能となる。
【００９７】
このように、本実施の形態４によれば、第１光変調器Ｐ１が出射するレーザ光の光強度の揺らぎが無くなり、シリコンフォトニクスデバイスを内蔵した半導体装置において、通信品質を向上させることができる。さらに、これに加えて、前述の実施の形態１よりも光変調器の数が減るので、半導体装置の小型化が可能となる。
【００９８】
≪実施の形態４の変形例≫
本実施の形態４の変形例による光源の構成について図９（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。図９（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態４の変形例による光源の構成を模式的に示す平面図および側面図である。
【００９９】
前述の実施の形態４（図８（ａ）および（ｂ）参照）では、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する光変調器が１つの場合を例示したが、前記実施の形態４による光源は、２つ以上の光変調器に対応することができる。図９（ａ）および（ｂ）に、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する、２つの光変調器に適用した本実施の形態４による光源の変形例を示す。
【０１００】
前述の図８（ａ）および（ｂ）に示した光源ＬＳ４では、光導波路ＯＷは２つに分かれており、一方の第１光導波路ＯＷ１は光源ＬＳ４の外部へ延びて、第１光変調器Ｐ１へと繋がり、他方の第２光導波路ＯＷ２は光源ＬＳ４の外部へは延びずに、その端部に、レーザ光の一部を受ける受光素子ＯＲが設けられている。
【０１０１】
本実施の形態４の変形例による光源ＬＳ４ａでは、光源ＬＳ４ａの外部へ延びる第１光導波路ＯＷ１がさらに複数に分岐している。
【０１０２】
図９（ａ）および（ｂ）に示すように、第１光導波路ＯＷ１は、第１分岐光導波路ＯＷ１１と第２分岐光導波路ＯＷ１２との２つに分岐し、第１分岐光導波路ＯＷ１１は第１光変調器Ｐ１ｃに繋がり、第２分岐光導波路ＯＷ１２は第２光変調器Ｐ１ｄに繋がっている。なお、図９（ａ）および（ｂ）には、第１光導波路ＯＷ１が、第１分岐光導波路ＯＷ１１と第２分岐光導波路ＯＷ１２との２つに分岐した例を示しているが、分岐する数は、これに限定されるものではなく、第１光導波路ＯＷ１は、３つ以上に分岐してもよい。
【０１０３】
第１分岐光導波路ＯＷ１１は、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する第１光変調器Ｐ１ｃに繋がっている。第２光導波路ＯＷ２を伝搬するレーザ光の光強度の状態は常に受光素子ＯＲでモニターされており、その光強度の状態は、逆位相信号の第１電気信号Ｓ１となる。外部から送られる第２電気信号Ｓ２ａに第１電気信号Ｓ１が重畳されて、第２電気信号Ｓ２ａは第３電気信号Ｓ３ａに変換され、レーザ光の光強度の状態を反映した第３電気信号Ｓ３ａが、第１光変調器Ｐ１ｃに送られる。
【０１０４】
従って、第１分岐光導波路ＯＷ１１を伝搬しているレーザ光の光強度の状態が、逆位相信号（第１電気信号Ｓ１）として第２電気信号Ｓ２ａに重畳しているので、第１光変調器Ｐ１ｃに入射するレーザ光の光強度が変動しても、第３電気信号Ｓ３ａにより、そのレーザ光の光強度を操作することができる。これにより、第１光変調器Ｐ１ｃにおいて、位相を操作すると共にレーザ光の光強度を一定にすることができるので、第１光変調器Ｐ１ｃから出射するレーザ光において光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【０１０５】
同様に、第２分岐光導波路ＯＷ１２は、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する第２光変調器Ｐ１ｄに繋がっている。第２光導波路ＯＷ２を伝搬するレーザ光の光強度の状態は常に受光素子ＯＲでモニターされており、その光強度の状態は、逆位相信号の第１電気信号Ｓ１となる。外部から送られる第２電気信号Ｓ２ｂに第１電気信号Ｓ１が重畳されて、第２電気信号Ｓ２ｂは第３電気信号Ｓ３ｂに変換され、レーザ光の光強度の状態を反映した第３電気信号Ｓ３ｂが、第２光変調器Ｐ１ｄに送られる。
【０１０６】
従って、第２分岐光導波路ＯＷ１２を伝搬しているレーザ光の光強度の状態が、逆位相信号（第１電気信号Ｓ１）として第２電気信号Ｓ２ｂに重畳しているので、第２光変調器Ｐ１ｄに入射するレーザ光の光強度が変動しても、第３電気信号Ｓ３ｂにより、そのレーザ光の光強度を操作することができる。これにより、第２光変調器Ｐ１ｄにおいて、位相を操作すると共にレーザ光の光強度を一定にすることができるので、第２光変調器Ｐ１ｄから出射するレーザ光において光強度の揺らぎは無くなり、一定の光強度が得られる。
【０１０７】
このように、本実施の形態４の変形例によれば、電気信号として送られてきたデータを光信号に変換する光変調器が複数存在する場合であっても、一定の光強度を有するレーザ光をそれぞれの光変調器（第１および第２光変調器Ｐ１ｃ，Ｐ１ｄ）へ入射することができるので、それぞれの光変調器（第１および第２光変調器Ｐ１ｃ，Ｐ１ｄ）が出射するレーザ光の光強度の揺らぎを無くすことができる。
【０１０８】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１０９】
例えば、前記実施の形態では、波長選択ミラーとしてプリズムミラーを用いたが、これに限定されるものではなく、半導体基板の主面上に絶縁層を介して形成された半導体層を用いた波長選択ミラーを形成してもよい。この場合は、一つの半導体チップに、例えば半導体レーザ、半導体レーザドライバ、波長選択ミラー、光変調器および光導波路などを形成することができる。また、一つの半導体チップに、例えば半導体レーザを形成し、他の一つの半導体チップに、例えば半導体レーザドライバ、波長選択ミラー、光変調器および光導波路を形成することもできる。
【符号の説明】
【０１１０】
Ｃ１  シリコン電子回路
Ｃ２  シリコン電子回路（トランシーバＩＣ）
Ｃ３  シリコン電子回路（レシーバＩＣ）
ＣＬＵ  絶縁層
ＩＰ  インターポーザ
ＬＡ  半導体レーザ
ＬＤ  半導体レーザドライバ
ＬＥ  レンズ
ＬＳ、ＬＳ０、ＬＳ１、ＬＳ１ａ、ＬＳ２、ＬＳ３、ＬＳ４、ＬＳ４ａ  光源
ＯＣ  光結合素子
ＯＭ  第２光変調器
ＯＭａ  第２光変調器
ＯＭｂ  第４光変調器
ＯＲ  受光素子（モニタ素子）
ＯＷ  光導波路
ＯＷ１  第１光導波路
ＯＷ１１  第１分岐光導波路
ＯＷ１２  第２分岐光導波路
ＯＷ２  第２光導波路
Ｐ１  第１光変調器
Ｐ１ａ  第１光変調器
Ｐ１ｂ  第３光変調器
Ｐ１ｃ  第１光変調器
Ｐ１ｄ  第２光変調器
Ｐ２  光結合器
Ｐ３  光結合器
Ｐ４  受光器
ＰＤ  受光素子（モニタ素子）
ＰＭ  プリズムミラー
ＰＯ  光結合素子
Ｓ１  第１電気信号
Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ  第２電気信号
Ｓ３、Ｓ３ａ、Ｓ３ｂ  第３電気信号
ＳＣ１、ＳＣ２、ＳＣ３、ＳＣ４  半導体チップ
ＳＭ  半導体装置
ＳＵＢ  半導体基板
【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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