JP7077549B2 - Multi-wavelength light source - Google Patents

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Description

本発明は、中・短距離の波長多重光ファイバ通信に用いられる多波長光源に関する。 The present invention relates to a multi-wavelength light source used for medium- and short-range wavelength division multiplexing optical fiber communication.

近年、インターネット上の動画閲覧などの需要増加に伴い、光通信で扱われる情報量も急増している。コンピューター・ネットワークをもとにして発展してきたイーサネット（登録商標）の規格の信号速度も、１Ｇｂｐｓ，１０Ｇｂｐｓ，１００Ｇｂｐｓと次々に大容量化されてきた。 In recent years, with the increase in demand for viewing videos on the Internet, the amount of information handled by optical communication has also increased rapidly. The signal speed of the Ethernet (registered trademark) standard, which has been developed based on the computer network, has been increased one after another to 1 Gbps, 10 Gbps, and 100 Gbps.

主に、データセンタ内やデータセンタ間で用いられる速度１００Ｇｂｐｓ、伝送距離１０ｋｍのイーサネット規格の「１００ＧｂＥ－ＬＲ４」では、波長多重技術を用いた強度変調／直接検波方式の光通信システムとなっている。 The Ethernet standard "100GbE-LR4", which is mainly used in and between data centers and has a speed of 100 Gbps and a transmission distance of 10 km, is an optical communication system of intensity modulation / direct detection method using wavelength division multiplexing technology. ..

この規格では、信号速度２５Ｇｂｐｓの光信号を４波長多重化して、信号速度を１００Ｇｂｐｓとしている。送信用の光源としては、２５Ｇｂｐｓの速度で変調が可能な、直接変調型の分布帰還型（ＤＦＢ）レーザや電界吸収型（ＥＡ）変調器を集積したＤＦＢレーザが用いられる。 In this standard, an optical signal having a signal speed of 25 Gbps is multiplexed by four wavelengths, and the signal speed is set to 100 Gbps. As the light source for transmission, a direct modulation type distribution feedback type (DFB) laser or a DFB laser integrated with an electric field absorption type (EA) modulator that can be modulated at a speed of 25 Gbps is used.

これらの光源は、小型のパッケージに内蔵されており、レーザ光出力を光ファイバから取り出せるようになっている。「１００ＧｂＥ－ＬＲ４」用の光トランシーバには、４波長分の４つの光源パッケージと４つの光出力を１つの光ファイバにまとめるための光合波器が用いられている。このように、１波長のシステムと比べると半導体レーザ光源などの光部品が波長数分必要となり、構成が複雑となる。 These light sources are housed in a small package that allows the laser light output to be extracted from the optical fiber. The optical transceiver for "100GbE-LR4" uses four light source packages for four wavelengths and an optical combiner for combining four optical outputs into one optical fiber. As described above, as compared with the one-wavelength system, optical components such as a semiconductor laser light source are required for the number of wavelengths, and the configuration becomes complicated.

そこで、光トランシーバの小型化や低消費電力化を目的として、光源部分を集積化する試みがなされている。例えば、４波長分の光源チップと光合波器とを１つのパッケージ内に納めた光モジュールなどが開発されている。４波長分の光源チップと光合波器とを１つのパッケージに納めることにより、４つの個別パッケージを用いるよりは小型にはなる。但し、使用する部品の数はあまり変わらないので、コスト削減にはならない。 Therefore, attempts have been made to integrate the light source portion for the purpose of reducing the size and power consumption of the optical transceiver. For example, an optical module in which a light source chip for four wavelengths and an optical combiner are housed in one package has been developed. By housing the light source chip for four wavelengths and the optical combiner in one package, it becomes smaller than using four individual packages. However, since the number of parts used does not change much, it does not reduce the cost.

これに対し、４波長分の光源と光合波器とを１つの半導体基板上に集積し、半導体チップとするようにした例がある（例えば、非特許文献１参照）。この例の半導体チップの構造を図７に示す。 On the other hand, there is an example in which a light source for four wavelengths and an optical combiner are integrated on one semiconductor substrate to form a semiconductor chip (see, for example, Non-Patent Document 1). The structure of the semiconductor chip of this example is shown in FIG.

図７において、３１は変調光源アレイ部、３２は光合波器部であり、変調光源アレイ部３１と光合波器部３２とは１つの半導体基板３３上に集積されている。変調光源アレイ部３１は、単一モードで発振し、強度変調が可能な、異なる波長の光信号を出力する４つの半導体レーザ光源３４（３４－１～３４－４）から構成されており、光合波器部３２は、半導体レーザ光源３４－１～３４－４から出力される光信号を合波する光合波器３５とされている。 In FIG. 7, 31 is a modulation light source array unit, 32 is an optical combiner unit, and the modulation light source array unit 31 and the optical combiner unit 32 are integrated on one semiconductor substrate 33. The modulation light source array unit 31 is composed of four semiconductor laser light sources 34 (34-1 to 34-4) that oscillate in a single mode and output optical signals of different wavelengths capable of intensity modulation. The wave unit 32 is an optical combiner 35 that combines optical signals output from the semiconductor laser light sources 34-1 to 34-4.

このように、４波長分の光源と光合波器とを１つの半導体基板上に集積し、半導体チップとすれば、究極的な小型化が可能であり、コストも削減することが可能となる。 In this way, if a light source for four wavelengths and an optical combiner are integrated on one semiconductor substrate to form a semiconductor chip, the ultimate miniaturization is possible and the cost can be reduced.

S. Kanazawa, et al., “Ultra-Compact 100 GbE Transmitter Optical Sub-Assembly for 40-km SMF Transmission,"IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology, Vol.31, No. 4, pp. 602-608, 2013.S. Kanazawa, et al., “Ultra-Compact 100 GbE Transmitter Optical Sub-Assembly for 40-km SMF Transmission,” IEEE / OSA Journal of Lightwave Technology, Vol.31, No. 4, pp. 602-608, 2013 .. H. Ishii, et. al., “Widely Wavelength-Tunable DFB Laser Array Integrated With Funnel Combiner," IEEE J. Sel. Topics of Electron., vol. 13, No. 5, pp. 1089-1094, 2007.H. Ishii, et. Al., “Widely Wavelength-Tunable DFB Laser Array Integrated With Funnel Combiner,” IEEE J. Sel. Topics of Electron., Vol. 13, No. 5, pp. 1089-1094, 2007.

しかしながら、図７に示された例では、光合波器３５として、多モード干渉型の光合波器を用いており、原理的に光の損失がある。４対１の光合波器の場合は、光出力は１／４以下となってしまう。十分な光出力を得るためには、半導体レーザ光源３４（３４－１～３４－４）に流す電流量を増加させなければならず、そうすると消費電力が増大してしまうという問題があった。 However, in the example shown in FIG. 7, a multimode interference type optical combiner is used as the optical combiner 35, and there is a loss of light in principle. In the case of a 4: 1 optical combiner, the optical output is 1/4 or less. In order to obtain sufficient light output, it is necessary to increase the amount of current flowing through the semiconductor laser light sources 34 (34-1 to 34-4), which causes a problem that power consumption increases.

なお、光合波器での損失を補償するために、光合波器の後段に光増幅器を設けることが考えられる。例えば、非特許文献２には、複数の半導体レーザ光源と光合波器と半導体光アンプ（光増幅器）とを集積した構造のデバイスとして、波長可変レーザが示されている。この波長可変レーザでは、半導体レーザ光源からの出力光が光合波器により減衰するが、半導体光アンプの利得により光合波器の損失を補償するようになっている。この波長可変レーザでは、半導体レーザ光源からの出力光が連続発振光であるため、問題にはならない。ところが、出力光が連続光ではなく、強度変調が加えられた光信号の場合は、半導体光アンプの飽和特性により、問題が生じる。 In order to compensate for the loss in the optical combiner, it is conceivable to provide an optical amplifier in the subsequent stage of the optical combiner. For example, Non-Patent Document 2 discloses a variable wavelength laser as a device having a structure in which a plurality of semiconductor laser light sources, an optical combiner, and a semiconductor optical amplifier (optical amplifier) are integrated. In this variable wavelength laser, the output light from the semiconductor laser light source is attenuated by the optical combiner, but the loss of the optical combiner is compensated by the gain of the semiconductor optical amplifier. In this tunable laser, the output light from the semiconductor laser light source is continuously oscillated light, so that there is no problem. However, when the output light is not continuous light but an optical signal to which intensity modulation is applied, a problem arises due to the saturation characteristics of the semiconductor optical amplifier.

すなわち、半導体光アンプに比較的強い強度の光が入力された場合、光増幅に必要な電子の数が不足することにより、利得が減少する飽和特性を示す。この結果、強度変調が加えられた光信号では、その波形が大きく歪んでしまい、光伝送ができなくなるという問題が生じる。また、飽和状態にある半導体光アンプでは、複数の光信号が入力される場合は、光信号の強度変調の影響が他の光信号に影響を与えてしまう相互変調の問題も生じる。 That is, when light of relatively strong intensity is input to the semiconductor optical amplifier, the number of electrons required for optical amplification is insufficient, so that the gain is reduced due to the saturation characteristic. As a result, in the optical signal to which the intensity modulation is applied, the waveform is greatly distorted, and there arises a problem that optical transmission cannot be performed. Further, in a semiconductor optical amplifier in a saturated state, when a plurality of optical signals are input, there is a problem of intermodulation in which the influence of the intensity modulation of the optical signal affects other optical signals.

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、半導体チップのみの小型な構成で、消費電力を増加させることなく、十分な光出力特性で、かつ光信号波形の劣化のない光通信を行うことが可能な多波長光源を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to have a compact configuration of only a semiconductor chip, without increasing power consumption, and with sufficient optical output characteristics. It is an object of the present invention to provide a multi-wavelength light source capable of performing optical communication without deterioration of an optical signal waveform.

このような目的を達成するために、本発明の多波長光源は、単一モードで発振し、強度変調が可能な、異なる波長の光信号を出力する複数の半導体レーザ光源（５）から構成される変調光源アレイ部（１）と、複数の半導体レーザ光源から出力される光信号を合波する光合波器部（２）と、光合波器部によって合波された複数の半導体レーザ光源からの光信号を増幅する光増幅器部（３）と、光増幅器部へ入力される光の強度を調整し、信号波形の劣化を抑制するための光減衰器部（４）とを備え、変調光源アレイ部、光合波器部、光増幅器部および光減衰器部は、１つの半導体基板（２４）上に集積され、前記半導体レーザ光源は、分布帰還型半導体レーザと電界吸収型変調器とが直列に集積された構造とされ、前記電界吸収型変調器に変調電圧を加えることによって前記光信号を作り出す外部変調型の光源とされ、前記光減衰器部は、前記光合波器部と前記光増幅器部との間に設けられた光減衰器を備えることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the multi-wavelength light source of the present invention is composed of a plurality of semiconductor laser light sources (5) that oscillate in a single mode and output optical signals of different wavelengths capable of intensity modulation. Modulation light source array unit (1), an optical combiner unit (2) that combines optical signals output from a plurality of semiconductor laser light sources, and a plurality of semiconductor laser light sources that are combined by the optical combiner unit. A modulation light source array including an optical amplifier unit (3) for amplifying an optical signal and an optical attenuator unit (4) for adjusting the intensity of light input to the optical amplifier unit and suppressing deterioration of the signal waveform. The unit, the optical combiner unit, the optical amplifier unit, and the optical attenuater unit are integrated on one semiconductor substrate (24), and the semiconductor laser light source is a distribution feedback type semiconductor laser and an electric field absorption type modulator in series. It has an integrated structure and is an external modulation type light source that produces the optical signal by applying a modulation voltage to the electric field absorption type modulator. The optical attenuator unit is the optical combiner unit and the optical amplifier unit. It is characterized by being provided with a light attenuator provided between and .

本発明では、光合波器部での損失を補償するために、光合波器部の後段に光増幅器部を設けている。この場合、光増幅器部の飽和特性により、各半導体レーザ光源で強度変調が加えられた光信号の波形が歪んでしまうなどの問題が生じる虞がある。この飽和特性が起こらないようにするためには、光増幅器部へ入力される光の強度を十分小さくすればよい。本発明では、光増幅器部へ入力される光の強度を調整するための光減衰器部を備えており、この光減衰器部によって光増幅器部へ入力される光の強度を調整するようにして、光増幅器部の飽和特性を抑えることができる。 In the present invention, in order to compensate for the loss in the optical combiner unit, an optical amplifier unit is provided after the optical combiner unit. In this case, there is a possibility that the saturation characteristic of the optical amplifier unit may cause a problem that the waveform of the optical signal to which the intensity modulation is applied by each semiconductor laser light source is distorted. In order to prevent this saturation characteristic from occurring, the intensity of the light input to the optical amplifier unit may be sufficiently reduced. In the present invention, an optical attenuator unit for adjusting the intensity of light input to the optical amplifier unit is provided, and the intensity of light input to the optical amplifier unit is adjusted by this optical attenuator unit. , The saturation characteristic of the optical amplifier section can be suppressed.

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。 In the above description, as an example, the components on the drawing corresponding to the components of the invention are shown by reference numerals in parentheses.

以上説明したように、本発明によれば、光減衰器部によって光増幅器部へ入力される光の強度を調整するようにして、光増幅器部の飽和特性を抑えることができ、半導体チップのみの小型な構成で、消費電力を増加させることなく、十分な光出力特性で、かつ光信号波形の劣化のない光通信を行うことが可能となる。 As described above, according to the present invention, the saturation characteristic of the optical amplifier section can be suppressed by adjusting the intensity of the light input to the optical amplifier section by the optical attenuator section, and only the semiconductor chip can be used. With a compact configuration, it is possible to perform optical communication with sufficient optical output characteristics and without deterioration of the optical signal waveform without increasing power consumption.

図１は、本発明の実施の形態１に係る多波長光源の概略図（平面図）である。FIG. 1 is a schematic view (plan view) of the multi-wavelength light source according to the first embodiment of the present invention. 図２は、図１におけるＡ－Ａ線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 図３は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 図４は、実施の形態１の多波長光源において信号速度１０Ｇｂｐｓで動作させたときの受信特性を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing reception characteristics when the multi-wavelength light source of the first embodiment is operated at a signal speed of 10 Gbps. 図５は、本発明の実施の形態２に係る多波長光源の概略図（平面図）である。FIG. 5 is a schematic view (plan view) of the multi-wavelength light source according to the second embodiment of the present invention. 図６は、本発明の実施の形態３に係る多波長光源の概略図（平面図）である。FIG. 6 is a schematic view (plan view) of the multi-wavelength light source according to the third embodiment of the present invention. 図７は、４波長分の光源と光合波器とを１つの半導体基板上に集積した例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example in which a light source for four wavelengths and an optical combiner are integrated on one semiconductor substrate.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔実施の形態１〕
図１に本発明の実施の形態１に係る多波長光源１０１の概略図（平面図）を示し、図２に図１におけるＡ－Ａ線断面図、図３に図１におけるＢ－Ｂ線断面図を示す。 [Embodiment 1]
FIG. 1 shows a schematic view (plan view) of the multi-wavelength light source 101 according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along line BB in FIG. The figure is shown.

この多波長光源１０１は、変調光源アレイ部１と、レーザ光を１つの導波路にまとめるための光合波器部２と、光を増幅して出力するための光増幅器部（半導体光アンプ部）３と、光増幅器部３へ入力される光の強度を調整するための光減衰器部４とから構成されている。この変調光源アレイ部１、光合波器部２、光増幅器部３および光減衰器部４は１つの半導体基板２４上に集積されている。すなわち、本実施の形態の多波長光源１０１は、変調光源アレイ部１、光合波器部２、光増幅器部３および光減衰器部４を１つの半導体基板２４上に集積した半導体チップとされている。 The multi-wavelength light source 101 includes a modulation light source array unit 1, an optical combiner unit 2 for combining laser light into one waveguide, and an optical amplifier unit (semiconductor optical amplifier unit) for amplifying and outputting light. 3 and a light attenuator unit 4 for adjusting the intensity of light input to the optical amplifier unit 3. The modulation light source array unit 1, the optical amplifier unit 2, the optical amplifier unit 3, and the optical attenuator unit 4 are integrated on one semiconductor substrate 24. That is, the multi-wavelength light source 101 of the present embodiment is a semiconductor chip in which a modulation light source array unit 1, an optical amplifier unit 2, an optical amplifier unit 3 and an optical attenuator unit 4 are integrated on one semiconductor substrate 24. There is.

この多波長光源１０１において 変調光源アレイ部１は、単一モードで発振し、強度変調が可能な、異なる波長の光信号を出力するアレイ状に配置された４つの半導体レーザ光源５から構成されている。この例において、半導体レーザ光源５は、分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）２２に流す電流に変調信号を加えることによって光信号を作り出す直接変調型の光源とされている。図１では、４つの半導体レーザ光源５を符号５－１～５－４で示し、この半導体レーザ光源５－１～５－４における分布帰還型半導体レーザ２２を符号２２－１～２２－４で示している。 In this multi-wavelength light source 101, the modulation light source array unit 1 is composed of four semiconductor laser light sources 5 arranged in an array that oscillate in a single mode and output optical signals of different wavelengths capable of intensity modulation. There is. In this example, the semiconductor laser light source 5 is a direct modulation type light source that produces an optical signal by adding a modulation signal to the current flowing through the distributed feedback type semiconductor laser (DFB laser) 22. In FIG. 1, four semiconductor laser light sources 5 are indicated by reference numerals 5-1 to 5-4, and distribution feedback type semiconductor lasers 22 in the semiconductor laser light sources 5-1 to 5-4 are indicated by reference numerals 22-1 to 22-4. Shows.

半導体レーザ光源５は、図２に示されるように、電流を注入することにより増幅作用を持つ活性層１２の直上に回折格子１４が形成されているガイド層１３を有しており、これらの層１２，１３はｎ型ＩｎＰクラッド層１６とｐ型ＩｎＰクラッド層１７とで挟み込まれた構成となっている。なお、図２中、１０は反射防止膜、１５は光減衰器部４とつながる透明コア層、１８はｐ型コンタクト層である。 As shown in FIG. 2, the semiconductor laser light source 5 has a guide layer 13 in which a diffraction grating 14 is formed directly above an active layer 12 having an amplifying action by injecting an electric current, and these layers. 12 and 13 are configured to be sandwiched between the n-type InP clad layer 16 and the p-type InP clad layer 17. In FIG. 2, 10 is an antireflection film, 15 is a transparent core layer connected to the optical attenuator unit 4, and 18 is a p-type contact layer.

この半導体レーザ光源５では、ｎ側電極１９を接地し、ｐ側電極２０に正の電圧を加え、活性層１２に電流を注入することによって、レーザ発振を得ることができる。その際、回折格子１４の周期で定まる波長のみが強く帰還されるため、この波長付近で単一モード発振する。 In this semiconductor laser light source 5, laser oscillation can be obtained by grounding the n-side electrode 19, applying a positive voltage to the p-side electrode 20, and injecting a current into the active layer 12. At that time, since only the wavelength determined by the period of the diffraction grating 14 is strongly fed back, single mode oscillation is performed in the vicinity of this wavelength.

本実施の形態において、半導体レーザ光源５－１，５－２，５－３，５－４は、「１００ＧｂＥ－ＬＲ４」の規格で定められている波長１２９５．５６ｎｍ，１３００．０５ｎｍ，１３０４．５８ｎｍ，１３０９．１４ｎｍの４波長で発振するように設計されている。 In the present embodiment, the semiconductor laser light source 5-1,5-2,5-3,5-4 has wavelengths of 1295.56 nm, 1300.05 nm, and 1304.58 nm defined by the standard of "100GbE-LR4". , 1309.14 nm, designed to oscillate at 4 wavelengths.

なお、半導体レーザ光源５の導波路の構造としては、図３に示すように、活性層１２、ガイド層１３の周りがＩｎＰ（ｎ型ＩｎＰクラッド層１６、ｐ型ＩｎＰクラッド層１７、半絶縁性ＩｎＰ電流ブロック層２１）で埋め込まれた、いわゆる埋め込み型の構造となっている。半絶縁性ＩｎＰ電流ブロック層２１は、活性層１２に効率よく電流を注入するために設けられている。また、半絶縁性ＩｎＰ電流ブロック層２１で埋め込むことにより、容量の増加を抑えて、２５Ｇｂｐｓの変調がかけられるようになっている。 As shown in FIG. 3, the structure of the waveguide of the semiconductor laser light source 5 is such that the active layer 12 and the guide layer 13 are surrounded by InP (n-type InP clad layer 16, p-type InP clad layer 17, semi-insulating property). It has a so-called embedded structure embedded in the InP current block layer 21). The semi-insulating InP current block layer 21 is provided for efficiently injecting a current into the active layer 12. Further, by embedding it in the semi-insulating InP current block layer 21, the increase in capacitance is suppressed and the modulation of 25 Gbps can be applied.

光合波器部２は、いわゆる４入力１出力の多モード干渉型の光合波器とされており、導波路のコア層としては、発振光に対して透明な組成のＩｎＧａＡｓＰ混晶により形成されている。図１では、多モード干渉型の光合波器を符号７で示し、透明導波路を符号６で示している。 The optical combiner unit 2 is a so-called 4-input 1-output multi-mode interference type optical combiner, and the core layer of the waveguide is formed of InGaAsP mixed crystals having a composition transparent to the oscillating light. There is. In FIG. 1, a multimode interference type optical combiner is indicated by reference numeral 7, and a transparent waveguide is indicated by reference numeral 6.

光増幅器部３は、半導体レーザ光源５と同様に、利得を持つ導波路により構成されているが、回折格子は形成されていない。すなわち、光増幅器部３は、いわゆる半導体光アンプとされている。また、光がチップ端面で反射するのを防ぐために、導波路がチップ端面に対して斜めになるように形成されており、なおかつ反射防止膜１０が形成されている。図１では、半導体光アンプを符号８で示している。この半導体光アンプ８に流す電流量を制御することにより、光出力を調整することが可能となっている。 Like the semiconductor laser light source 5, the optical amplifier unit 3 is composed of a waveguide having a gain, but does not form a diffraction grating. That is, the optical amplifier unit 3 is a so-called semiconductor optical amplifier. Further, in order to prevent light from being reflected by the chip end face, the waveguide is formed so as to be oblique to the chip end face, and the antireflection film 10 is formed. In FIG. 1, the semiconductor optical amplifier is indicated by reference numeral 8. By controlling the amount of current flowing through the semiconductor optical amplifier 8, it is possible to adjust the optical output.

光減衰器部４は、半導体レーザ光源５と同様に、利得を持つ導波路により構成されているが、回折格子は形成されていない。すなわち、光減衰器部４は、半導体光アンプ８と同一の構造の光減衰器とされている。図１では、光減衰器を符号９で示している。この例において、光減衰器９は、半導体レーザ光源５と同じ数だけ設けられている。すなわち、半導体レーザ光源５－１～５－４の各々と光合波器７との間に、光減衰器９－１～９－４が各個に設けられている。この光減衰器９に流す電流量を調整することにより、減衰量（半導体光アンプ８へ入力される光の強度）を調整することが可能である。なお、本実施の形態では、光減衰器９として半導体光アンプ８と同一の構造を用いているが、電界吸収型の変調器を用いることも可能である。 Like the semiconductor laser light source 5, the optical attenuator unit 4 is configured by a waveguide having a gain, but a diffraction grating is not formed. That is, the optical attenuator unit 4 is an optical attenuator having the same structure as the semiconductor optical amplifier 8. In FIG. 1, the optical attenuator is indicated by reference numeral 9. In this example, the number of optical attenuators 9 is the same as that of the semiconductor laser light source 5. That is, optical attenuators 9-1 to 9-4 are provided between each of the semiconductor laser light sources 5-1 to 5-4 and the optical combiner 7. By adjusting the amount of current flowing through the optical attenuator 9, it is possible to adjust the amount of attenuation (intensity of light input to the semiconductor optical amplifier 8). In the present embodiment, the optical attenuator 9 has the same structure as the semiconductor optical amplifier 8, but an electric field absorption type modulator can also be used.

図４は、本実施の形態の多波長光源１０１において、信号速度１０Ｇｂｐｓで動作させたときの受信特性を示す図である。なお、このとき、半導体レーザ光源５へのバイアス電流値は４０ｍＡ、半導体光アンプ８への電流値は１００ｍＡ、多波長光源チップの温度は２５℃とした。光減衰器９を作動させた場合の光減衰器９への電流値は１ｍＡで、光の透過率は２．５％となっている。一方、光減衰器９を作動させない場合の光減衰器９への電流値は１０ｍＡで、およそ１００％の透過率となっている。 FIG. 4 is a diagram showing reception characteristics when the multi-wavelength light source 101 of the present embodiment is operated at a signal speed of 10 Gbps. At this time, the bias current value to the semiconductor laser light source 5 was 40 mA, the current value to the semiconductor optical amplifier 8 was 100 mA, and the temperature of the multi-wavelength light source chip was 25 ° C. When the optical attenuator 9 is operated, the current value to the optical attenuator 9 is 1 mA, and the light transmittance is 2.5%. On the other hand, when the optical attenuator 9 is not operated, the current value to the optical attenuator 9 is 10 mA, which is about 100% transmittance.

図４から明らかなように、光減衰器９を作動させない場合は、半導体光アンプ８への入力光強度が強すぎるために光信号波形が劣化し、その結果ビット誤り率が十分下がらない特性となっている。一方、光減衰器９を作動させた場合は、波形の劣化がないため、１０-12以下のビット誤り率が得られており、本発明の有効性が確認できる。 As is clear from FIG. 4, when the optical attenuator 9 is not operated, the optical signal waveform deteriorates because the input light intensity to the semiconductor optical amplifier 8 is too strong, and as a result, the bit error rate does not decrease sufficiently. It has become. On the other hand, when the optical attenuator 9 is operated, since there is no deterioration of the waveform, a bit error rate of 10 -12 or less is obtained, and the effectiveness of the present invention can be confirmed.

このように、本実施の形態によれば、光減衰器部４によって光増幅器部３へ入力される光の強度を調整（下げる）するようにして、光増幅器部３の飽和特性を抑えることができ、半導体チップのみの小型な構成で、消費電力を増加させることなく、十分な光出力特性で、かつ光信号波形の劣化のない光通信を行うことができるようになる。 As described above, according to the present embodiment, the saturation characteristic of the optical amplifier unit 3 can be suppressed by adjusting (lowering) the intensity of the light input to the optical amplifier unit 3 by the optical attenuator unit 4. This is possible, and with a compact configuration of only a semiconductor chip, it becomes possible to perform optical communication with sufficient optical output characteristics and without deterioration of the optical signal waveform without increasing power consumption.

なお、本実施の形態では、変調光源アレイ部１の構造として、利得を持つ導波路上に回折格子が形成された構造、いわゆるＤＦＢ構造を用いているが、回折格子が利得を持たない導波路に形成された、いわゆるＤＢＲ型の構造を用いてもよい。また、光合波器７は多モード干渉型となっているが、Ｙ分岐型や方向性結合器などでもよい。また、導波路の構造としては、埋め込み型の構造となっているが、リッジ型の構造にも、本発明は適用可能である。 In this embodiment, the structure of the modulation light source array unit 1 uses a structure in which a diffraction grating is formed on a waveguide having a gain, that is, a so-called DFB structure, but the diffraction grating does not have a gain. A so-called DBR type structure formed in the above may be used. Further, although the optical combiner 7 is a multi-mode interference type, it may be a Y-branch type or a directional coupler. Further, although the structure of the waveguide is an embedded structure, the present invention can also be applied to a ridge type structure.

また、本実施の形態では、光減衰器９で半導体光アンプ８へ入力される光の強度を下げることを特徴としているが、半導体レーザ光源５の電流を下げて半導体光アンプ８へ入力される光の強度を下げるようにすることも考えられる。しかし、半導体レーザ光源５の電流を下げるようにした場合、しきい値電流より少し多めのところで動作させるため、安定な単一モードで動作させること、あるいは十分なサイドモード抑圧比を保つことが困難となる。これに対し、本実施の形態のように、光減衰器９を用いれば、半導体レーザ光源５に十分な電流を加えられるので、安定な単一モードで動作させることが可能となる。 Further, the present embodiment is characterized in that the intensity of the light input to the semiconductor optical amplifier 8 is reduced by the optical attenuator 9, but the current of the semiconductor laser light source 5 is reduced and input to the semiconductor optical amplifier 8. It is also possible to reduce the intensity of the light. However, when the current of the semiconductor laser light source 5 is reduced, it is operated at a position slightly higher than the threshold current, so that it is difficult to operate in a stable single mode or maintain a sufficient side mode suppression ratio. It becomes. On the other hand, if the optical attenuator 9 is used as in the present embodiment, a sufficient current can be applied to the semiconductor laser light source 5, so that it can be operated in a stable single mode.

〔実施の形態２〕
図５は、本発明の実施の形態２に係る多波長光源１０２の概略図（平面図）である。実施の形態１の多波長光源１０１と異なる点は、変調光源アレイ部１が分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）２２と電界吸収型変調器２３とが直列に集積された構造となっている点である。 [Embodiment 2]
FIG. 5 is a schematic view (plan view) of the multi-wavelength light source 102 according to the second embodiment of the present invention. The difference from the multi-wavelength light source 101 of the first embodiment is that the modulation light source array unit 1 has a structure in which a distributed feedback type semiconductor laser (DFB laser) 22 and an electric field absorption type modulator 23 are integrated in series. Is.

実施の形態１の多波長光源１０１では、分布帰還型半導体レーザ２２に流す電流に変調信号を加えることによって光信号を作り出す直接変調型の光源であったが、実施の形態２の多波長光源１０２では、電界吸収型変調器２３に変調電圧を加えることによって光信号を作り出す外部変調型の光源となっている。光減衰器９の構造は、電界吸収型変調器２３と同一の構造となっており、この部分に電圧を加えることにより、光を吸収することによって減衰器として動作させる。 The multi-wavelength light source 101 of the first embodiment is a direct modulation type light source that creates an optical signal by adding a modulation signal to the current flowing through the distributed feedback type semiconductor laser 22, but the multi-wavelength light source 102 of the second embodiment. Is an external modulation type light source that produces an optical signal by applying a modulation voltage to the electric field absorption type modulator 23. The structure of the optical attenuator 9 is the same as that of the electric field absorption type modulator 23, and by applying a voltage to this portion, the light is absorbed to operate as an attenuator.

本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、光減衰器９に適切な電圧を加えることにより、半導体光アンプ８へ入力される光の強度を制御して、波形劣化のない多波長信号を生成することが可能である。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the intensity of the light input to the semiconductor optical amplifier 8 is controlled by applying an appropriate voltage to the optical attenuator 9, and the multi-wavelength signal without waveform deterioration is controlled. Is possible to generate.

〔実施の形態３〕
図６は、本発明の実施の形態３に係る多波長光源１０３の概略図（平面図）である。実施の形態１の多波長光源１０１と異なる点は、光減衰器部４が光合波器部２の後段に配置されている点である。実施の形態１の多波長光源１０１では、各半導体レーザ光源５にそれぞれ１つずつ光減衰器９が配置されていたが、実施の形態３の多波長光源１０３では、光合波器７の後段に配置した１つの光減衰器９により、４波長すべての光信号を一括して制御するようになっている。各々の光信号を独立に制御することはできないが、制御端子が一つでよい点が利点となっている。本実施の形態でも、実施の形態１と同様に、光減衰器９に適切な電流を流すことにより、半導体光アンプ８への入力光強度を制御して、波形劣化のない多波長信号を生成することが可能である。 [Embodiment 3]
FIG. 6 is a schematic view (plan view) of the multi-wavelength light source 103 according to the third embodiment of the present invention. The difference from the multi-wavelength light source 101 of the first embodiment is that the optical attenuator unit 4 is arranged after the optical combiner unit 2. In the multi-wavelength light source 101 of the first embodiment, one optical attenuator 9 is arranged for each semiconductor laser light source 5, but in the multi-wavelength light source 103 of the third embodiment, the optical attenuator 7 is located after the optical combiner 7. The arranged optical attenuator 9 controls all four wavelengths of optical signals at once. Although each optical signal cannot be controlled independently, it has the advantage that only one control terminal is required. Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the input light intensity to the semiconductor optical amplifier 8 is controlled by passing an appropriate current through the optical attenuator 9, and a multi-wavelength signal without waveform deterioration is generated. It is possible to do.

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 [Extension of Embodiment]
Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the structure and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.

本発明は、一般的に光通信システムに利用することができる。特に、光通信システムの送信器に利用できる。 The present invention can generally be used for optical communication systems. In particular, it can be used as a transmitter for an optical communication system.

１…変調光源アレイ部、２…光合波器部、３…光増幅器部（半導体光アンプ部）、４…光減衰器部、５（５－１～５－４）…半導体レーザ光源、６…透明導波路、７…光合波器、８…半導体光アンプ、９（９－１～９－４）…光減衰器、１０…反射防止膜、１２…活性層、１３…ガイド層、１４…回折格子、１５…透明コア層、１６…ｎ型ＩｎＰクラッド層、１７…ｐ型ＩｎＰクラッド層、１８…ｐ型コンタクト層、１９…ｎ側電極、２０…ｐ側電極、２１…半絶縁性ＩｎＰ電流ブロック層、２２（２２－１～２２－４）…分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）、２３（２３－１～２３－４）…電界吸収型変調器、２４…半導体基板、１０１，１０２，１０３…多波長光源。 1 ... Modulation light source array unit, 2 ... Optical combiner unit, 3 ... Optical amplifier unit (semiconductor optical amplifier unit), 4 ... Optical attenuator unit, 5 (5-1 to 5-4) ... Semiconductor laser light source, 6 ... Transparent waveguide, 7 ... Optical combiner, 8 ... Semiconductor optical amplifier, 9 (9-1 to 9-4) ... Optical attenuater, 10 ... Antireflection film, 12 ... Active layer, 13 ... Guide layer, 14 ... Diffraction Lattice, 15 ... transparent core layer, 16 ... n-type InP clad layer, 17 ... p-type InP clad layer, 18 ... p-type contact layer, 19 ... n-side electrode, 20 ... p-side electrode, 21 ... semi-insulating InP current Block layer, 22 (22-1 to 22-4) ... Distribution feedback type semiconductor laser (DFB laser), 23 (23-1 to 23-4) ... Electric current absorption type modulator, 24 ... Semiconductor substrate, 101, 102, 103 ... Multi-wavelength light source.

Claims (1)

単一モードで発振し、強度変調が可能な、異なる波長の光信号を出力する複数の半導体レーザ光源から構成される変調光源アレイ部と、
前記複数の半導体レーザ光源から出力される光信号を合波する光合波器部と、
前記光合波器部によって合波された前記複数の半導体レーザ光源からの光信号を増幅する光増幅器部と、
前記光増幅器部へ入力される光の強度を調整し、信号波形の劣化を抑制するための光減衰器部とを備え、
前記変調光源アレイ部、前記光合波器部、前記光増幅器部および前記光減衰器部は、１つの半導体基板上に集積され、
前記半導体レーザ光源は、分布帰還型半導体レーザと電界吸収型変調器とが直列に集積された構造とされ、前記電界吸収型変調器に変調電圧を加えることによって前記光信号を作り出す外部変調型の光源とされ、
前記光減衰器部は、
前記光合波器部と前記光増幅器部との間に設けられた光減衰器を備える
ことを特徴とする多波長光源。 A modulation light source array unit consisting of multiple semiconductor laser light sources that oscillate in a single mode and output optical signals of different wavelengths that can be intensity-modulated,
An optical combiner unit that combines optical signals output from the plurality of semiconductor laser light sources, and
An optical amplifier unit that amplifies optical signals from the plurality of semiconductor laser light sources combined by the optical combiner unit, and an optical amplifier unit.
It is provided with an optical attenuator unit for adjusting the intensity of light input to the optical amplifier unit and suppressing deterioration of the signal waveform.
The modulation light source array unit, the optical combiner unit, the optical amplifier unit, and the optical attenuator unit are integrated on one semiconductor substrate.
The semiconductor laser light source has a structure in which a distributed feedback type semiconductor laser and an electric field absorption type modulator are integrated in series, and is an external modulation type that produces the optical signal by applying a modulation voltage to the electric field absorption type modulator. As a light source,
The optical attenuator unit
A multi-wavelength light source including an optical attenuator provided between the optical combiner unit and the optical amplifier unit.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11705692B2 (en) * 2020-07-28 2023-07-18 Cisco Technology, Inc. Laser side mode suppression ratio control
JP6962497B1 (en) * 2020-10-13 2021-11-05 三菱電機株式会社 Semiconductor laser device and its manufacturing method

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003163411A (en) 2001-11-29 2003-06-06 Furukawa Electric Co Ltd:The Variable wavelength laser module
JP2003229636A (en) 2002-02-06 2003-08-15 Hitachi Ltd Semiconductor laser element and semiconductor laser device
JP2007220922A (en) 2006-02-16 2007-08-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Photonic crystal semiconductor optical amplifier, and integrated optical semiconductor device
JP2007532980A (en) 2004-04-15 2007-11-15 インフィネラ コーポレイション Coolerless integrated circuit and floating wavelength grid photonic integrated circuit (PIC) for WDM transmission networks
JP2010098166A (en) 2008-10-17 2010-04-30 Fujitsu Ltd Optical communication device and method of controlling semiconductor optical amplifier
US20120163821A1 (en) 2010-12-22 2012-06-28 Electronics And Telecommunications Research Institute Multi-wavelength optical source generator
JP2013168500A (en) 2012-02-15 2013-08-29 Mitsubishi Electric Corp Optical semiconductor device
JP2014075554A (en) 2012-10-05 2014-04-24 Fujitsu Ltd Variable wavelength light source and wavelength variable method
JP2016018983A (en) 2014-07-11 2016-02-01 日本電信電話株式会社 Wide-band wavelength variable laser
JP2017138554A (en) 2016-02-05 2017-08-10 三菱電機株式会社 Array type optical waveguide and semiconductor optical integrated element

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003163411A (en) 2001-11-29 2003-06-06 Furukawa Electric Co Ltd:The Variable wavelength laser module
JP2003229636A (en) 2002-02-06 2003-08-15 Hitachi Ltd Semiconductor laser element and semiconductor laser device
JP2007532980A (en) 2004-04-15 2007-11-15 インフィネラ コーポレイション Coolerless integrated circuit and floating wavelength grid photonic integrated circuit (PIC) for WDM transmission networks
JP2007220922A (en) 2006-02-16 2007-08-30 Furukawa Electric Co Ltd:The Photonic crystal semiconductor optical amplifier, and integrated optical semiconductor device
JP2010098166A (en) 2008-10-17 2010-04-30 Fujitsu Ltd Optical communication device and method of controlling semiconductor optical amplifier
US20120163821A1 (en) 2010-12-22 2012-06-28 Electronics And Telecommunications Research Institute Multi-wavelength optical source generator
JP2013168500A (en) 2012-02-15 2013-08-29 Mitsubishi Electric Corp Optical semiconductor device
JP2014075554A (en) 2012-10-05 2014-04-24 Fujitsu Ltd Variable wavelength light source and wavelength variable method
JP2016018983A (en) 2014-07-11 2016-02-01 日本電信電話株式会社 Wide-band wavelength variable laser
JP2017138554A (en) 2016-02-05 2017-08-10 三菱電機株式会社 Array type optical waveguide and semiconductor optical integrated element

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
T.Fujisawa, et al.，1.3-μm 4 x 25-Gb/s Monolithically Integrated Light Source for Metro Area 100-Gb/s Ethernet，IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS，2011年03月15日，Vol.23, No.6，p.356-358，DOI:10.1109/LPT.2011.2106117

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