JP2019057539A - Semiconductor optical integrated element - Google Patents

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Abstract

To provide a semiconductor optical integrated element and the like capable of detecting degradation of an SOA and of performing feedback control to keep intensity of output light constant, in such a configuration that a DFB laser, an EA modulator and the SOA are integrated monolithically.SOLUTION: A semiconductor optical integrated element includes: a DFB laser; an EA modulator connected with the DFB laser; and an SOA monolithically integrated on the same substrate as the DFB laser and the EA modulator, and connected with an emission end of the EA modulator. An optical waveguide of the SOA is arranged so that light propagates obliquely to an optical axis of outgoing light of the DFB laser. The SOA has a first monitor part that has the same composition as the optical waveguide and monitors the intensity of return light of light reflected on an emission end surface of the SOA.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、分布帰還型（ＤＦＢ:Distributed FeedBack）の半導体光集積素子に関し、特に、光強度をモニタする半導体光集積素子に関する。   The present invention relates to a distributed feedback (DFB) semiconductor optical integrated device, and more particularly to a semiconductor optical integrated device that monitors light intensity.

分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed FeedBack）レーザは、単一波長性に優れており、単一の基板上に電界吸収型（ＥＡ: Electroabsorption）変調器とモノシリックに一体化して構成される形態が知られている。この形態の半導体光集積素子（ＥＡ−ＤＦＢレーザ）は、伝送距離４０ｋｍ以上の長距離伝送用発光装置として用いられ、信号光波長としては、主として、光ファイバの伝播損失が小さい１．５５μｍ帯、または、光ファイバに生じる波長分散の影響を受けにくい１.３μｍ帯が用いられている。   Distributed feedback (DFB) lasers have excellent single wavelength characteristics, and are known to be monolithically integrated with an electroabsorption (EA) modulator on a single substrate. ing. The semiconductor optical integrated device (EA-DFB laser) of this form is used as a light emitting device for long-distance transmission with a transmission distance of 40 km or more, and the signal light wavelength mainly includes a 1.55 μm band where propagation loss of an optical fiber is small, Alternatively, a 1.3 μm band that is not easily affected by chromatic dispersion generated in the optical fiber is used.

一般に、このようなＥＡ−ＤＦＢレーザでも、光信号の光強度を一定に保つことが望ましい。そこで、光強度をモニタし、モニタされる光強度が一定になるようにＤＦＢレーザに注入する電流を制御することが行われてきた。これをＡＰＣ（オートパワーコントロール）と称す。   In general, it is desirable to keep the light intensity of an optical signal constant even in such an EA-DFB laser. Therefore, it has been performed to monitor the light intensity and control the current injected into the DFB laser so that the monitored light intensity is constant. This is called APC (auto power control).

従来、ＤＦＢレーザとＥＡ変調器とを備える多重光送信器モジュールを前提としてＤＦＢレーザの光強度をモニタする構成として、ＤＦＢレーザの前段に受光器を備えるものが開示されている（特許文献１の図６）。   Conventionally, as a configuration for monitoring the light intensity of a DFB laser on the premise of a multiple optical transmitter module including a DFB laser and an EA modulator, a configuration in which a light receiver is provided in front of the DFB laser is disclosed (Patent Document 1). FIG. 6).

特開２０１６−１８０７７９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-180779 特許第５８２３９２０号公報Japanese Patent No. 5823920

従来は、ＤＦＢレーザの前段で受光器が光強度をモニタする構成になっている。しかし、ＥＡ−ＤＦＢレーザでは、ＤＦＢレーザとＥＡ変調器とに加えて、さらにＳＯＡを同一基板上にモノリシック集積することによって、長距離伝送を実現するものがある。この構成は、特許文献２に記載されている。   Conventionally, a light receiver is configured to monitor the light intensity before the DFB laser. However, some EA-DFB lasers realize long distance transmission by monolithically integrating SOAs on the same substrate in addition to the DFB laser and the EA modulator. This configuration is described in Patent Document 2.

このような構成では、以下に説明するように、従来の構成が前提としている受光器の位置、すなわち、ＤＦＢレーザの前段で光強度をモニタしたとしても、光強度を一定に保つようなフィードバック制御を行えない。   In such a configuration, as will be described below, feedback control that keeps the light intensity constant even if the position of the light receiver assumed in the conventional structure, that is, the light intensity is monitored in the front stage of the DFB laser, is described below. Cannot be performed.

従来の構成が前提としている受光器は、ＤＦＢレーザの前段に設けられており、ＤＦＢレーザの光強度しかモニタしておらず、このため、ＳＯＡの劣化によってＳＯＡの増幅率が下がったとしても検出することができない。   The receiver assumed in the conventional configuration is provided in the front stage of the DFB laser, and only monitors the light intensity of the DFB laser. Therefore, even if the SOA amplification factor decreases due to the deterioration of the SOA, it is detected. Can not do it.

この場合の問題として、ＳＯＡの増幅率が下がったとしても検出することができないために、フィードバック制御が実施されず、結果としてＤＦＢレーザの光強度は低下する。   As a problem in this case, even if the amplification factor of the SOA is lowered, it cannot be detected, so feedback control is not performed, and as a result, the light intensity of the DFB laser is lowered.

本発明は、上記の状況下においてなされたものであり、ＤＦＢレーザとＥＡ変調部とＳＯＡとをモノシリック集積した構成において、ＳＯＡの劣化を検出し、出力光の強度を一定に保つようなフィードバック制御が可能な半導体光集積素子を提供することを目的とする。   The present invention has been made under the above circumstances, and in a configuration in which a DFB laser, an EA modulation unit, and an SOA are monolithically integrated, feedback control that detects deterioration of the SOA and keeps the intensity of output light constant. An object of the present invention is to provide a semiconductor optical integrated device capable of satisfying the requirements.

上記の目的を達成するため、本発明は、ＤＦＢレーザと、前記ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器と、前記ＤＦＢレーザおよび前記ＥＡ変調器と同一基板上にモノリシック集積され、前記ＥＡ変調器の出射端に接続されたＳＯＡとを含み、前記ＳＯＡの光導波路は、前記ＤＦＢレーザの出射光の光軸に対して光が斜めに伝搬するように配置され、前記ＳＯＡは、前記光導波路と同一の組成を有し、当該ＳＯＡの出射端面で反射される前記光の戻り光の強度をモニタする第１のモニタ部を有する。   To achieve the above object, the present invention relates to a DFB laser, an EA modulator connected to the DFB laser, and monolithically integrated on the same substrate as the DFB laser and the EA modulator. An SOA connected to the output end, and the optical waveguide of the SOA is arranged so that light propagates obliquely with respect to the optical axis of the output light of the DFB laser, and the SOA is the same as the optical waveguide And a first monitor unit that monitors the intensity of the return light of the light reflected by the exit end face of the SOA.

ここで、前記戻り光は、前記ＳＯＡの後段に設けらたコリメートレンズで前記光が反射した戻り光であるようにしてもよい。   Here, the return light may be return light reflected by the collimator lens provided in the subsequent stage of the SOA.

前記ＳＯＡはさらに、前記光の波長のずれにより変化する前記戻り光の強度をモニタする第２のモニタ部を有するようにしてもよい。   The SOA may further include a second monitor unit that monitors the intensity of the return light that changes due to a shift in the wavelength of the light.

前記ＤＦＢレーザおよび前記ＳＯＡの各々は、同一の制御端子に接続され、前記同一の制御端子に接続される前記ＤＦＢレーザおよび前記ＳＯＡの各駆動電流は、前記第１モニタ部のモニタ結果に応じてフィードバック制御されるようにしてよい。   Each of the DFB laser and the SOA is connected to the same control terminal, and each drive current of the DFB laser and the SOA connected to the same control terminal depends on the monitoring result of the first monitor unit. Feedback control may be performed.

本発明によると、ＤＦＢレーザとＥＡ変調部とＳＯＡとをモノシリック集積した構成において、ＳＯＡの劣化を検出し、出力光の強度を一定に保つようなフィードバック制御が可能である。   According to the present invention, in a configuration in which a DFB laser, an EA modulator, and an SOA are monolithically integrated, it is possible to perform feedback control that detects deterioration of the SOA and keeps the intensity of output light constant.

本発明の第１実施形態に係る半導体光集積素子の制御の概略を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline of control of the semiconductor optical integrated device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 第１実施形態の半導体光集積素子において、ＩopとＩDFBとＩSOAとの関係を説明するための図である。The semiconductor optical integrated device of the first embodiment, is a diagram for explaining the relationship between the I op and I DFB and I SOA. 第１実施形態の半導体光集積素子の構成例を示す上面図である。It is a top view which shows the structural example of the semiconductor optical integrated element of 1st Embodiment. 第１実施形態の半導体光集積素子において、光導波路を伝搬する光の伝搬方向におけるＤＦＢレーザからＳＯＡまでの断面を説明するための図である。In the semiconductor optical integrated device of 1st Embodiment, it is a figure for demonstrating the cross section from the DFB laser to SOA in the propagation direction of the light which propagates an optical waveguide. 図４のＡ−ＢにおけるＳＯＡの概略断面を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the schematic cross section of SOA in AB of FIG. 受光器の特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the characteristic of a light receiver. 第２実施形態の半導体光集積素子の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the semiconductor optical integrated element of 2nd Embodiment. 第３実施形態の半導体光集積素子の一例を示す上面図である。It is a top view which shows an example of the semiconductor optical integrated element of 3rd Embodiment. 図８のＡ−ＢにおけるＳＯＡの概略断面を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the schematic cross section of SOA in AB of FIG.

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態である半導体光集積素子（以下、単に「光集積素子」という。）１００について説明する。この実施形態の光集積素子は、ＥＡ−ＤＦＢレーザである。 <First Embodiment>
The semiconductor optical integrated device (hereinafter simply referred to as “optical integrated device”) 100 according to the first embodiment of the present invention will be described below. The optical integrated device of this embodiment is an EA-DFB laser.

［光集積素子１００の制御概略］
図１は、本実施形態に係る光集積素子１００の制御の概略を説明するための図である。 [Outline of Control of Optical Integrated Device 100]
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of control of the optical integrated device 100 according to this embodiment.

図１に示すように、光集積素子１００は、光の伝搬方向に対して順に、ＤＦＢレーザ１１、ＥＡ変調器１２、およびＳＯＡ１３を備えており、これらの構成要素１１〜１３は、単一の半導体基板上に、一体的にモノシリック積層されている。そして、ＳＯＡ１３には、モニタ用受光器（モニタ部）１４を含む。後述するように、この実施形態の光集積素子１００では、受光器１４が、戻り光ｄをモニタすることにより、光集積素子１００の出力光の強度を一定に保つようなフィードバック制御が実現される。   As shown in FIG. 1, the optical integrated device 100 includes a DFB laser 11, an EA modulator 12, and an SOA 13 in order with respect to the light propagation direction. It is monolithically laminated on a semiconductor substrate. The SOA 13 includes a monitor light receiver (monitor unit) 14. As will be described later, in the optical integrated device 100 of this embodiment, the optical receiver 14 monitors the return light d, thereby realizing feedback control that keeps the intensity of the output light of the optical integrated device 100 constant. .

図１において、ＤＦＢレーザ１１とＳＯＡ１３とは、同一の制御端子１５から注入される電流値Ｉopによって制御される。このとき、ＤＦＢレーザ１１への注入電流をＩDFBとし、ＳＯＡ１３への注入電流をＩSOAとすると、電流値Ｉopは、Ｉop＝ＩDFB＋ＩSOAで与えられる。 In FIG. 1, the DFB laser 11 and the SOA 13 are controlled by a current value I op injected from the same control terminal 15. At this time, if the injection current into the DFB laser 11 is I DFB and the injection current into the SOA 13 is I SOA , the current value I op is given by I op = I DFB + I SOA .

一般に、ＥＡ−ＤＦＢレーザを搭載した光送信モジュールで許容されるＩopの値は６０〜８０ｍＡである。この観点から、本実施形態の光集積素子１００でも、Ｉopの上限値は、例えば８０ｍＡに設定されるのが好ましい。 In general, the value of I op allowed in an optical transmission module equipped with an EA-DFB laser is 60 to 80 mA. From this point of view, the upper limit value of I op is preferably set to 80 mA, for example, in the optical integrated device 100 of the present embodiment.

上述したＩopとＩDFBとＩSOAとの関係は、後述する図２において、詳細に示してある。図２は、かかる関係を説明するための図である。図２では、一般的な長さである４５０μｍのＤＦＢレーザ１１が使用される。 The relationship between I op , I DFB and I SOA described above is shown in detail in FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining such a relationship. In FIG. 2, a DFB laser 11 having a general length of 450 μm is used.

図２に示すように、例えば、ＳＯＡ長が５０μｍの場合、ＳＯＡ長はＤＦＢレーザの長さ（４５０μｍ）に対して１／９となるため、電流値Ｉopの大部分はＤＦＢレーザに注入される。 As shown in FIG. 2, for example, when the SOA length is 50 μm, the SOA length is 1/9 with respect to the length of the DFB laser (450 μm), so that most of the current value I op is injected into the DFB laser. The

一方、図２に示すように、ＳＯＡ長が１５０μｍの場合、ＳＯＡ長はＤＦＢレーザの長さに対して１／３となるため、Ｉop＝８０ｍＡのときは６０ｍＡ程度のＩDFBがＤＦＢレーザに注入され、２０ｍＡ程度のＩSOAがＳＯＡに注入される。 On the other hand, as shown in FIG. 2, when the SOA length is 150 μm, the SOA length is 1/3 of the length of the DFB laser. Therefore, when I op = 80 mA, I DFB of about 60 mA is applied to the DFB laser. Injected, about 20 mA of I SOA is injected into the SOA.

このように、ＤＦＢレーザ１１およびＳＯＡ１３の各長さを調整することで、それらに注入される電流ＩDFB,ＩSOAを調整することができる。 In this way, by adjusting the lengths of the DFB laser 11 and the SOA 13, the currents I DFB and I SOA injected into them can be adjusted.

例えば、ＤＦＢレーザ１１の長さが４５０μｍの場合、ＤＦＢレーザ１１の駆動で閾値電流およびＳＭＳＲ(Sub-Mode Suppression Ratio)を得るためのＩopは、最低でも６０ｍＡが必要となる。このため、光導波方向におけるＳＯＡ長は、１５０μｍ以下とすることが好ましい。 For example, when the length of the DFB laser 11 is 450 μm, the I op for obtaining the threshold current and the SMSR (Sub-Mode Suppression Ratio) by driving the DFB laser 11 needs to be at least 60 mA. Therefore, the SOA length in the optical waveguide direction is preferably 150 μm or less.

また、例えばＤＢＲレーザ１を３００μｍに設定する場合は、必要なＳＭＳＲを得るためのＩopは、４０ｍＡ程度まで小さくすることができる。このため、ＳＯＡ１３を長くしてＳＯＡ１３への電流ＩSOAを増やすことも可能となる。 For example, when the DBR laser 1 is set to 300 μm, I op for obtaining the necessary SMSR can be reduced to about 40 mA. For this reason, it is possible to increase the current I SOA to the SOA 13 by lengthening the SOA 13.

このように、ＤＦＢレーザ１１とＳＯＡ１３の長さのバランス（比率）に応じて、所定の長さのＤＦＢレーザ１１に最低限必要な電流を投入できるようにＳＯＡ１３の長さを変更することで、安定的な単一モード動作と光出力の増幅の両立が実現できる。   In this way, by changing the length of the SOA 13 so that the minimum necessary current can be supplied to the DFB laser 11 having a predetermined length according to the balance (ratio) between the lengths of the DFB laser 11 and the SOA 13, It is possible to achieve both stable single mode operation and optical output amplification.

［光集積素子１００の構成］
次に、上述した光集積素子１００の構成について、図３および図４を参照して説明する。図３は、光集積素子１００の構成例を示す上面図である。図４は、光集積素子１００において、光導波路５を伝搬する光の伝搬方向におけるＤＦＢレーザ１１からＳＯＡ１３までの断面を説明するための図である。なお、この光集積素子１００の構成の説明に関連して例示する材料は一例であり、自在に変更することができる。 [Configuration of Optical Integrated Device 100]
Next, the configuration of the above-described optical integrated device 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a top view illustrating a configuration example of the optical integrated device 100. FIG. 4 is a diagram for explaining a cross section from the DFB laser 11 to the SOA 13 in the propagation direction of light propagating through the optical waveguide 5 in the optical integrated device 100. The material exemplified in connection with the description of the configuration of the optical integrated device 100 is an example, and can be freely changed.

図３に示すように、光集積素子１００は、ＤＦＢレーザ１１と、ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器１２と、ＥＡ変調器１２の出射端に接続されたＳＯＡ１３とを含む。そして、ＳＯＡ１３には、受光器１４が備えられる。   As shown in FIG. 3, the optical integrated device 100 includes a DFB laser 11, an EA modulator 12 connected to the DFB laser, and an SOA 13 connected to the emission end of the EA modulator 12. The SOA 13 is provided with a light receiver 14.

ＤＦＢレーザ１１およびＥＡ変調器１２では、光導波路５は、ＤＦＢレーザ１１の出射光の光軸ｚの方向に沿って形成される。一方、ＳＯＡ１３では、光導波路５は、上述の光軸ｚの方向に対して光が斜めに伝搬するように形成される。図３の例では、ＳＯＡ１３の光導波路５は、光軸ｚの方向に対して、θ（例えば、３０°）傾斜して形成される。   In the DFB laser 11 and the EA modulator 12, the optical waveguide 5 is formed along the direction of the optical axis z of the emitted light of the DFB laser 11. On the other hand, in the SOA 13, the optical waveguide 5 is formed so that light propagates obliquely with respect to the direction of the optical axis z described above. In the example of FIG. 3, the optical waveguide 5 of the SOA 13 is formed with an inclination of θ (for example, 30 °) with respect to the direction of the optical axis z.

ＳＯＡ１３の出射端面１３Ａ、すなわち光集積素子１００の出射端面１３Ａには、ＡＲ（Anti-Reflection）膜が形成される。   An AR (Anti-Reflection) film is formed on the exit end face 13A of the SOA 13, that is, the exit end face 13A of the optical integrated device 100.

この出射端面１３Ａにおいて、ＳＯＡ１３の光導波路５を伝搬する光が反射し、その戻り光ｄが、ＳＯＡ１３の受光器１４に入射する。これにより、受光器１４は、戻り光ｄの光強度をモニタする。戻り光ｄの光強度は、光集積素子１００（ＳＯＡ１３）の出力光ｓの強度と相関関係があるので、光集積素子１００では、上記モニタの結果に応じて、図１に示した電流値Ｉopの値をフィードバック制御して、光集積素子１００の出力光ｓの強度を一定に保つことが可能になる。なお、図３に示したＡ−ＢにおけるＳＯＡ１３の断面は、後述する図５において、概略的な模式図を示してある。 The light propagating through the optical waveguide 5 of the SOA 13 is reflected at the emission end face 13A, and the return light d enters the light receiver 14 of the SOA 13. Thereby, the light receiver 14 monitors the light intensity of the return light d. Since the light intensity of the return light d has a correlation with the intensity of the output light s of the optical integrated device 100 (SOA 13), in the optical integrated device 100, the current value I shown in FIG. It is possible to keep the intensity of the output light s of the optical integrated device 100 constant by feedback controlling the value of op . The cross section of the SOA 13 taken along AB in FIG. 3 is a schematic diagram in FIG. 5 described later.

図４において、光集積素子１００は、ｎ型ＩｎＰ基板１０２を備え、この基板１０２上には、光導波方向に対して順に、ＤＦＢレーザ１１と、ＥＡ変調器１２と、ＳＯＡ１３と、受光器１４とが形成される。また、基板１０２の裏面には、ｎ型電極１０１を備える。   In FIG. 4, the optical integrated device 100 includes an n-type InP substrate 102, and on this substrate 102, the DFB laser 11, the EA modulator 12, the SOA 13, and the light receiver 14 are sequentially arranged in the optical waveguide direction. And are formed. An n-type electrode 101 is provided on the back surface of the substrate 102.

ＤＦＢレーザ１１は、ｎ−ＩｎＰクラッド層１０３上に積層された活性層１０４とガイド層１０５とを有する。そして、ガイド層１０５には、λ／４位相シフト１０５Ａおよび回折格子１０５Ｂを含む。活性層１０４は、ＩｎＧａＡｌＡｓ系またはＩｎＧａＡｓＰ系の材料で形成される。   The DFB laser 11 has an active layer 104 and a guide layer 105 stacked on the n-InP clad layer 103. The guide layer 105 includes a λ / 4 phase shift 105A and a diffraction grating 105B. The active layer 104 is formed of an InGaAlAs-based or InGaAsP-based material.

ガイド層１０５上には、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０６が形成され、このクラッド層１０６上にｐ型電極１０７が設けられる。この電極１０７には、図１に示した電流ＩDFBが注入される。 A p-InP clad layer 106 is formed on the guide layer 105, and a p-type electrode 107 is provided on the clad layer 106. The current I DFB shown in FIG. 1 is injected into this electrode 107.

ＥＡ変調器１２は、クラッド層１０３上に積層された吸収層１０８とクラッド層１０６とｐ型電極１０９とを有する。電極１０９には、ＥＡ変調器１２を駆動させるためのバイアス電圧Ｖbiと高周波電圧ＲＦとが、バイアスＴ２００を介して印加される。これにより、ＥＡ変調器１２では、ＤＦＢレーザ１１からの光を変調するが可能になる。 The EA modulator 12 includes an absorption layer 108, a cladding layer 106, and a p-type electrode 109 stacked on the cladding layer 103. A bias voltage V bi and a high frequency voltage RF for driving the EA modulator 12 are applied to the electrode 109 via a bias T200. As a result, the EA modulator 12 can modulate the light from the DFB laser 11.

吸収層１０８は、ＩｎＧａＡｌＡｓ系またはＩｎＧａＡｓＰ系の材料で形成され、量子井戸構造を有する。   The absorption layer 108 is made of an InGaAlAs-based or InGaAsP-based material and has a quantum well structure.

ＳＯＡ１３は、前述のクラッド層１０３上に積層された活性層１３１とガイド層１３２とクラッド層１０６とｐ型電極１３３とを有する。活性層１３１は、ＤＦＢレーザ１１の活性層１０４と同一の組成を有し、ガイド層１３２は、ＤＦＢレーザ１１のガイド層１０５と同一の組成を有する。この実施形態では、ＳＯＡ１３の電極１３３には、図１に示した電流ＩSOAが注入される。この実施形態では、例えば、２５℃におけるＤＦＢレーザ１１およびＳＯＡ１３での発光波長は約１．５５μｍとする。 The SOA 13 includes an active layer 131, a guide layer 132, a cladding layer 106, and a p-type electrode 133 stacked on the above-described cladding layer 103. The active layer 131 has the same composition as the active layer 104 of the DFB laser 11, and the guide layer 132 has the same composition as the guide layer 105 of the DFB laser 11. In this embodiment, the current I SOA shown in FIG. 1 is injected into the electrode 133 of the SOA 13. In this embodiment, for example, the emission wavelength of the DFB laser 11 and the SOA 13 at 25 ° C. is about 1.55 μm.

図５は、図４のＡ−ＢにおけるＳＯＡ１３の概略断面を説明するための模式図である。   FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a schematic cross section of the SOA 13 taken along AB in FIG.

この実施形態の光集積素子１００は、図５に示すように、ＥＡ変調器１２からの光を増幅するためのＳＯＡ１３と、上述した戻り光ｄをモニタするための受光器１４とを含む。   As shown in FIG. 5, the optical integrated device 100 of this embodiment includes an SOA 13 for amplifying light from the EA modulator 12 and a light receiver 14 for monitoring the return light d described above.

ＳＯＡ１３では、活性層１３１は、クラッド層１０３，１０６の間に形成され、ｐ型電極１３３は、コンタクト層１３４を介して、クラッド層１０６上に形成される。   In the SOA 13, the active layer 131 is formed between the cladding layers 103 and 106, and the p-type electrode 133 is formed on the cladding layer 106 through the contact layer 134.

受光器１４は、ＳＯＡ１３と同一の組成で形成される。すなわち、受光器１４でも、活性層１４１は、活性層１３１と同一の組成で形成され、クラッド層１０３，１０６の間に形成される。ｐ型電極１４３は、コンタクト層１４２を介して、クラッド層１０６上に形成される。電極１４３には、後述するビルトイン電圧Ｖb以上の電圧、またはＳＯＡ１３の透明電流Ｉtp以上の電流が与えられる。 The light receiver 14 is formed with the same composition as the SOA 13. That is, also in the light receiver 14, the active layer 141 is formed with the same composition as the active layer 131 and is formed between the clad layers 103 and 106. The p-type electrode 143 is formed on the cladding layer 106 through the contact layer 142. The electrode 143 is built-in voltage V b or more voltage to be described later or transparent current I tp or more current the SOA 13, it is provided.

［受光器１４のモニタ方法］
以下、上述した光集積素子１００の受光器１４のモニタ方法について説明する。 [Monitoring method of the light receiver 14]
Hereinafter, a method for monitoring the light receiver 14 of the optical integrated device 100 will be described.

まず、受光器１４の特性に関連して、図６を参照して説明する。   First, in relation to the characteristics of the light receiver 14, it will be described with reference to FIG.

図６（ａ）は、受光器１４の電流Ｉと電圧Ｖとの関係を説明するための図である。   FIG. 6A is a diagram for explaining the relationship between the current I and the voltage V of the light receiver 14.

この受光器１４では、順バイアス電圧（正のバイアス信号）が印加され、受光器１４への入力光強度に応じた電圧値をモニタする。そして、この実施形態の光集積素子１００では、このモニタの結果、電圧値（検出値）の変化に応じて、電流値Ｉopがフィードバックされて光集積素子１００の出力光ｓの強度が一定になるように調整される。 In this light receiver 14, a forward bias voltage (positive bias signal) is applied, and a voltage value corresponding to the intensity of light input to the light receiver 14 is monitored. In the optical integrated device 100 of this embodiment, as a result of this monitoring, the current value I op is fed back according to the change of the voltage value (detected value), and the intensity of the output light s of the optical integrated device 100 is made constant. It is adjusted to become.

一般に、ＳＯＡは、経時変化により劣化して増幅率の低下することが知られている。   In general, it is known that SOA deteriorates with time and decreases in amplification factor.

本実施形態の光集積素子１００において、ＳＯＡ１３は、経時変化により劣化して増幅率の低下することになるが、受光器１４は、ＳＯＡ１３と同一の組成で形成される。これは、受光器１４において、ＳＯＡ１３と同様の経時変化により劣化して低下する増幅率の変化をモニタするためである。換言すると、光集積素子１００の出力光の強度のほかに、ＳＯＡ１３の経時変化もモニタされる。   In the optical integrated device 100 of the present embodiment, the SOA 13 deteriorates with time and the amplification factor decreases, but the light receiver 14 is formed with the same composition as the SOA 13. This is because the light receiver 14 monitors the change in amplification factor that deteriorates and decreases due to a change with time similar to the SOA 13. In other words, in addition to the intensity of the output light of the optical integrated device 100, the temporal change of the SOA 13 is monitored.

ここで、本実施形態の光集積素子１００では、受光器１４は、順バイアス電圧（ビルトイン電圧Ｖb以上）が印加される。これは、ＤＦＢレーザの前段に備えられる一般的なモニタ用受光器に印加される逆バイアス電圧（-３Ｖ）とは異なる。 Here, in the optical integrated device 100 of the present embodiment, a forward bias voltage (built-in voltage Vb or higher) is applied to the light receiver 14. This is different from the reverse bias voltage (−3 V) applied to a general monitor light receiver provided in the front stage of the DFB laser.

受光器１４に印加される順バイアス電圧は、図４（ａ）に示した受講部１４のビルトイン電圧Ｖb以上の電圧とする。これは、受光器１４、すなわちＳＯＡ１３の経時変化による劣化を検出するため、しきい値キャリア密度電流を与えるような電圧である必要があるからである。 The forward bias voltage applied to the light receiver 14 is set to a voltage equal to or higher than the built-in voltage Vb of the attending unit 14 shown in FIG. This is because it is necessary to have a voltage that gives a threshold carrier density current in order to detect deterioration of the light receiver 14, that is, the SOA 13 over time.

また、上記順バイアス電圧とは別に、受光器１４に、電流を注入するようにしてもよい。この場合でも、受光器１４、すなわちＳＯＡ１３の経時変化による劣化を検出するため、受光器１４には、透明電流Ｉtp以上の電流が与える。 In addition to the forward bias voltage, a current may be injected into the light receiver 14. In this case, for detecting deterioration due to aging of the light receiver 14, i.e. the SOA 13, the light receiver 14, a transparent current I tp or more current gives.

例えば図６（ｂ）は、受光器１４の電流Ｉと光強度Ｌとの関係として、上述した透明電流Ｉtpを例示している。 For example, FIG. 6B illustrates the above-described transparent current Itp as the relationship between the current I of the light receiver 14 and the light intensity L.

このように、受光器１４では、順バイアス電圧または電流が与えられ、受光器１４への光強度に応じた電流値をモニタする。これにより、そのモニタの結果、電圧値の変化に応じて、電流値Ｉopがフィードバックされて光集積素子１００の出力光ｓの強度が一定になるように調整されることになる。 In this manner, the light receiver 14 receives a forward bias voltage or current, and monitors a current value corresponding to the light intensity to the light receiver 14. Thus, as a result of the monitoring, the current value I op is fed back and adjusted so that the intensity of the output light s of the optical integrated device 100 becomes constant according to the change of the voltage value.

＜第２実施形態＞
第２実施形態の光集積素子１００Ａは、第１実施形態の光集積素子１００と同様に戻り光ｄをモニタするものであるが、受光器でモニタされる値（戻り光の強度）を大きくするため、コヒーレントレンズ２０１からの戻り光ｄをモニタするように構成される。 Second Embodiment
The integrated optical device 100A of the second embodiment monitors the return light d in the same manner as the integrated optical device 100 of the first embodiment, but increases the value (intensity of the returned light) monitored by the light receiver. Therefore, it is configured to monitor the return light d from the coherent lens 201.

図７は、光集積素子１００Ａの構成例を示す上面図である。なお、本実施形態の以下の説明では、特に記述しない限り、第１実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。   FIG. 7 is a top view illustrating a configuration example of the optical integrated device 100A. In the following description of the present embodiment, the symbols and the like used in the description of the first embodiment are used as they are unless otherwise specified.

図７において、受光器１４Ａは、図３に示した受光器１４Ａよりも、ｙ方向の長さが広く構成される。なお、それ以外の構成については、本実施形態の光集積素子１００Ａの構成は、図１〜図６に示したものと同一である。   In FIG. 7, the light receiver 14A is configured to have a longer length in the y direction than the light receiver 14A shown in FIG. In addition, about the structure of other than that, the structure of 100 A of integrated optical elements of this embodiment is the same as what was shown in FIGS.

このように構成することにより、光集積素子１００Ａでも、第１実施形態の光集積素子１００と同様に、受光器１４Ａによるモニタの結果、検出された電圧値の変化に応じて、電流値Ｉopがフィードバックされて光集積素子１００の出力光ｓの強度が一定になるように調整されることになる。 With this configuration, in the integrated optical device 100A, as in the integrated optical device 100 of the first embodiment, the current value I op is determined according to the change in the detected voltage value as a result of monitoring by the light receiver 14A. Is fed back and the intensity of the output light s of the optical integrated device 100 is adjusted to be constant.

＜第３実施形態＞
第３実施形態の光集積素子１００Ｂは、第２実施形態の光集積素子１００Ａと同様にコヒーレントレンズ２０１からの戻り光ｄの強度をモニタする。さらに、光集積素子１００Ｂは、光集積素子１００Ｂの出力光の波長のずれもモニタするように構成される。 <Third Embodiment>
The integrated optical device 100B of the third embodiment monitors the intensity of the return light d from the coherent lens 201, as in the integrated optical device 100A of the second embodiment. Further, the optical integrated device 100B is configured to monitor the wavelength shift of the output light of the optical integrated device 100B.

図８は、光集積素子１００Ｂの構成例を示す上面図である。なお、本実施形態の以下の説明では、特に記述しない限り、第２実施形態の説明で用いた符号等をそのまま用いる。   FIG. 8 is a top view illustrating a configuration example of the optical integrated device 100B. In the following description of the present embodiment, the symbols and the like used in the description of the second embodiment are used as they are unless otherwise specified.

図８において、光集積素子１００Ｂでは、戻り光ｄの強度をモニタする受光器１４と、出力光の波長のずれもモニタするための受光器１５とを備える。   In FIG. 8, the optical integrated device 100B includes a light receiver 14 for monitoring the intensity of the return light d and a light receiver 15 for monitoring the wavelength shift of the output light.

ここで、光集積素子１００Ｂの出射端面１３Ａに形成されるＡＲ膜は、波長依存性を有するため、仮に光集積素子１００Ｂの出力光の波長がずれた場合、受光器１５でモニタされる戻り光ｄの強度は、そのずれにより変化し得る。受光器１５は、このような変化を検出することにより、光集積素子１００Ｂの出力光の波長のずれをモニタするようになっている。これにより、出力光の波長のずれが検出されたときに、例えばスペクトラムアナライザなどによって、その波長のずれをなくすように補正することも可能になる。   Here, since the AR film formed on the emission end face 13A of the optical integrated device 100B has wavelength dependence, if the wavelength of the output light of the optical integrated device 100B is deviated, the return light monitored by the light receiver 15 is used. The intensity of d can change due to the deviation. The light receiver 15 monitors the shift of the wavelength of the output light of the optical integrated device 100B by detecting such a change. Thus, when a wavelength shift of the output light is detected, it is possible to correct the wavelength shift by using, for example, a spectrum analyzer.

なお、光集積素子１００Ｂの出力光の波長にずれが生じない場合は、受光器１４によるモニタ結果によって、図１に示した電流値Ｉopがフィードバックされて光集積素子１００Ｂの出力光ｓの強度が一定になるように調整されるので、受光器１５でモニタされる強度は変わらない。 If there is no deviation in the wavelength of the output light from the optical integrated device 100B, the intensity of the output light s from the optical integrated device 100B is fed back by feeding back the current value I op shown in FIG. Therefore, the intensity monitored by the light receiver 15 does not change.

次に、上記各実施形態の光集積素子１００，１００Ａ，１００Ｂの変形例について説明する。   Next, modified examples of the optical integrated devices 100, 100A, and 100B of the above embodiments will be described.

（変更例１）
上記各実施形態では、光集積素子１００，１００Ａ，１００Ｂを光送信モジュールに搭載する態様について言及しなかったが、そのような光送信モジュールを構成するようにしてもよい。 (Modification 1)
In each of the embodiments described above, the aspect in which the optical integrated devices 100, 100A, and 100B are mounted on the optical transmission module is not mentioned, but such an optical transmission module may be configured.

（変更例２）
以上では、図１を参照して、同一の制御端子１５からＤＦＢレーザ１１およびＳＯＡ１３の各々に電流を注入する場合について説明したが、異なる制御端子から、ＤＦＢレーザ１１およびＳＯＡ１３の各々に電流を注入するようにしてもよい。この場合、ＤＦＢレーザおよびＳＯＡの各ｐ型電極１０７，１３３には、それぞれの制御端子から電流ＩDFB，ＩSOAが注入される。 (Modification 2)
In the above, the case where current is injected into each of the DFB laser 11 and the SOA 13 from the same control terminal 15 has been described with reference to FIG. 1, but current is injected into each of the DFB laser 11 and the SOA 13 from different control terminals. You may make it do. In this case, currents I DFB and I SOA are injected into the p-type electrodes 107 and 133 of the DFB laser and the SOA from the respective control terminals.

（変更例３）
以上では、１．５５μｍ波長で発振する場合について説明したが、それ以外の波長を適用しても上記実施形態と同等の効果を得ることができる。例えば１．３μｍ帯で発振する場合についても、光通信用の光集積素子１００の各構成要素１１，１２，１３の結晶組成を変更して適用することもできる。 (Modification 3)
In the above description, the case of oscillating at a wavelength of 1.55 μm has been described. However, the same effect as in the above embodiment can be obtained even when other wavelengths are applied. For example, even in the case of oscillation in the 1.3 μm band, the crystal composition of each component 11, 12, 13 of the optical integrated device 100 for optical communication can be changed and applied.

１１ ＤＦＢレーザ
１２ ＥＡ変調器
１３ ＳＯＡ
１４，１５ モニタ用受光器
１５ 制御端子
１００，１００Ａ，１００Ｂ 半導体光集積素子
１０１ ｐ型電極
１０２ 基板
１０３，１０６，１１１，１１４ クラッド層
１０４ 活性層
１０５ ガイド層 11 DFB laser 12 EA modulator 13 SOA
14, 15 Monitor receiver 15 Control terminal 100, 100A, 100B Semiconductor optical integrated device 101 P-type electrode 102 Substrate 103, 106, 111, 114 Clad layer 104 Active layer 105 Guide layer

Claims (4)

ＤＦＢレーザと、
前記ＤＦＢレーザに接続されたＥＡ変調器と、
前記ＤＦＢレーザおよび前記ＥＡ変調器と同一基板上にモノリシック集積され、前記ＥＡ変調器の出射端に接続されたＳＯＡと
を含み、
前記ＳＯＡの光導波路は、前記ＤＦＢレーザの出射光の光軸に対して光が斜めに伝搬するように配置され、
前記ＳＯＡは、前記光導波路と同一の組成を有し、当該ＳＯＡの出射端面で反射される前記光の戻り光の強度をモニタする第１のモニタ部を有する
ことを特徴とする半導体光集積素子。 A DFB laser,
An EA modulator connected to the DFB laser;
An SOA monolithically integrated on the same substrate as the DFB laser and the EA modulator and connected to an output end of the EA modulator;
The optical waveguide of the SOA is arranged so that light propagates obliquely with respect to the optical axis of the emitted light of the DFB laser,
The SOA has the same composition as the optical waveguide, and has a first monitor unit that monitors the intensity of the return light reflected by the exit end face of the SOA. . 前記戻り光は、前記ＳＯＡの後段に設けらたコリメートレンズで前記光が反射した戻り光であることを特徴とする請求項１に記載の半導体光集積素子。   2. The semiconductor optical integrated device according to claim 1, wherein the return light is return light reflected by the collimator lens provided at a subsequent stage of the SOA. 前記ＳＯＡはさらに、前記光の波長のずれにより変化する前記戻り光の強度をモニタする第２のモニタ部を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体光集積素子。   3. The semiconductor optical integrated device according to claim 2, wherein the SOA further includes a second monitoring unit that monitors the intensity of the return light that changes due to a shift in the wavelength of the light. 4. 前記ＤＦＢレーザおよび前記ＳＯＡの各々は、同一の制御端子に接続され、前記同一の制御端子に接続される前記ＤＦＢレーザおよび前記ＳＯＡの各駆動電流は、前記第１モニタ部のモニタ結果に応じてフィードバック制御されることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体光集積素子。   Each of the DFB laser and the SOA is connected to the same control terminal, and each drive current of the DFB laser and the SOA connected to the same control terminal depends on the monitoring result of the first monitor unit. 3. The semiconductor optical integrated device according to claim 1, wherein feedback control is performed.
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