CN101614882A - 光调制器件和光半导体装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供光调制器件和光半导体装置，该光调制器件能够控制输出光的啁啾特性。光合路器(14)将经由射入侧光波导(12)输入的输入光分路成第一输入光和第二输入光。光强度调制器(16)按照从外部的调制器驱动器(24)输入的调制信号调制第一输入光的强度。可变光移相器(18)对第二输入光的相位进行移相。光合路器(20)将合路了光强度调制器(16)的输出光和可变光移相器(18)的输出光的合路光经由射出侧光波导(22)输出。可变光移相器(18)的移相量能够从外部控制。
Description
技术领域
本发明涉及对输入光的强度进行调制的光调制器件，特别涉及能够控制输出光的啁啾(chirp)特性的光调制器件。
背景技术
作为能够实现10G bit/s以上的高速光调制的光调制器，(1)使用铌酸锂(LiNbO3)的马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)型光调制器、(2)使用半导体的马赫-曾德尔型光调制器、(3)电场吸收型光调制器这三种已被实用化。特别是，因为(1)的光调制器的性能对温度、波长的依赖性较小，啁啾特性稳定，所以作为光转换装置用的调制光源被最广泛地应用。
在(1)的光调制器中，利用光分路器将入射光两等分并使其分别通过波导。向这些波导施加相互逆相/等振幅的调制信号，使折射率变化，从而使波导光产生±90°的相位变化。利用光合路器将这些波导光合路，将相位调制转换成强度调制并输出。
(1)的光调制器的典型的波导长度为30～50mm左右，具有其的光半导体装置的长度达到50mm～100mm。在现有的光转换器(5英寸×7英寸、4.5英寸×3.5英寸)中，虽然具有收纳这种尺寸的光半导体装置的容积，但是随着光通信装置的小型化，近年使用的XFP(10G bitform-factor pluggable(可插拔模块))光收发器没有这样的容积。不能缩小(1)的光调制器的尺寸的原因是，因为向LiNbO3施加电压时的折射率变化由材料常数决定，其较小，所以为了在波导上施加90°的相位变化需要上述的数十mm等级的长度。
另一方面，(2)的光调制器通过将半导体光波导的带隙(bandgap)波长设定为比入射光波长短100nm左右，即使在数mm左右的短波导中也能够获得±90°的相位变化，能够确认作为马赫-曾德尔型光调制器工作的情况。因此，(2)的光调制器能够实现小型化，适合于XFP光收发器。此外，通过使用用于光通信用激光器的材料(例如InP基板上的InGaAsP)形成该调制器，能够与光通信用激光器单片整体地形成，通过光学系统的简单化而降低成本。此外，虽然性能的温度、波长依赖性比(1)的光调制器的大，但是比(3)的光调制器的小，因此，在下一代的小型波长可变调制光源中，最有希望作为与波长可变激光器组合使用的光调制器。
但是，(2)的光调制器的调制器长度为数mm左右，与化合物半导体晶片(在为I nP晶片的情况下，直径为2～3英寸)相比，大到不能忽视的程度，能够从一个晶片获得的数量有限，制造成本大。与此相对，(3)的光调制器以0.2mm左右的调制器长度能够获得10dB左右的消光比。并且，因为能够容易地实现与半导体激光器的单片集成，所以经常用于固定波长的XFP收发器等中。
非专利文献1：Makino et al.，Proceedings of the Optical FiberCommunication Conference(OFC2007)，No.OMS1
非专利文献2：Koyama et al.，J.Lightwave Technol.，Vol.6，no.1，pp.87-93，1998
非专利文献3：Leuthold et al.，J OURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY，VOL.19，No.5，pp.700-707，MAY 2001
半导体光波导的光损失包括：波导侧面的凹凸等不依赖于波长的成分，和带间吸收、自由载流子吸收等依赖于波长的成分。为了较大地获得施加电压时的折射率变化，将半导体光波导的带隙波长比较近地设定在距离入射光波长100nm左右。因此，半导体光波导的光损失和有效折射率容易受到例如因半导体晶片面内的组成的偏差而引起的带间吸收量的偏差等的影响。因此，在使用半导体光波导的光调制器中，由于难以严密地控制上下两个半导体光波导的光损失和有效折射率，所以存在输出光的啁啾特性发生较大的偏差的问题。
此外，在半导体马赫-曾德尔型光调制器和电场吸收型光调制器中，非常要求温度不依赖性。因为当温度变化时半导体的带隙也变化，所以在这些调制器中发生特性的变化。因此，这些调制器多与用于将温度保持为一定的珀尔帖(Peltier)元件一起使用。但是，珀尔帖元件的消耗功率较大。
作为应用于为了降低消耗功率而不使用珀尔帖元件的光收发器中的光调制器，提案有以下方式：在以单片式的方式在电场吸收型光调制器上集成有半导体激光器的调制器集成激光器上，使用AlGaInAs形成调制器，按照温度调制偏置电压。通过事实证明，利用该调制器，能够在更宽的温度范围内实现10G bit/s的传输(例如，参照非专利文献1)。但是，还存在以下为了实用而需要解决的问题：在高温侧光输出显著下降，含有A l的光器件一般难以确保长期可靠性等。
因此，为了降低消耗功率而不使用珀尔帖元件的光收发器仅限于利用激光器的直接调制的情况。但是，在直接调制的情况下能够获得良好的波形的比特率至多为10G bit/s。因此，未实现消耗功率低、比特率为40G bit/s的光收发器。
此外，因为在电场吸收型光调制器中，将半导体光波导的带隙波长相当近地设定为距离入射光波长50nm左右，所以吸收系数、折射率变化的波长依赖性较大，不能与波长可变激光器组合使用。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的，第一目的是提供能够控制输出光的啁啾特性的光调制器件。
本发明的第二目的是提供一种光半导体装置，该光半导体装置能够有效地实现节约成本、降低消耗功率、小型化，能够实现高的调制比特率，并能够不依赖于环境温度地实现期望的性能。
本发明的第三目的是提供能够不依赖于波长地实现期望的性能的光半导体装置。
第一发明是一种光调制器件，其特征在于，具备：将输入光分路成第一输入光和第二输入光的光分路器；按照调制信号对上述第一输入光的强度进行调制的光强度调制器；对上述第二输入光的相位进行移相的可变光移相器；以及将合路了上述光强度调制器的输出光和上述可变光移相器的输出光的合路光输出的光合路器，上述可变光移相器的移相量能够从外部进行控制。
第二发明是一种光半导体装置，其特征在于，具备：第一发明的光调制器件；和控制电路，该控制电路通过按照环境温度，控制上述可变光移相器的移相量，使上述光调制器件的输出光的特性的温度依赖性小于上述光强度调制器的输出光的特性的温度依赖性。
第三发明是一种光半导体装置，其特征在于，具备：第一发明的光调制器件；和控制电路，该控制电路通过按照上述输入光的波长，控制上述可变光移相器的移相量，使上述光调制器件的输出光的特性的波长依赖性小于上述光强度调制器的输出光的特性的波长依赖性。
发明的效果
根据第一发明，能够控制光调制器件的输出光的啁啾特性。
根据第二发明，能够有效地实现节约成本、降低消耗功率、小型化，能够实现高的调制比特率，并能够不依赖于环境温度地实现期望的性能。
根据第三发明，能够不依赖于波长地实现期望的性能。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的光调制器件的图。
图2是表示图1所示的光强度调制器的啁啾特性的图。
图3是表示光强度调制器的输出光的电场矢量的图。
图4是表示本发明的实施方式1的光调制器件的输出光的电场矢量的图。
图5是放大图4的原点附近后的图。
图6是表示为了参考而相对地增大可变移相器的输出光的强度的情况下的光调制器件的输出光的电场矢量的图。
图7是表示第一参数设定例的图。
图8是表示图7的参数设定时的啁啾特性的图。
图9是表示第二参数设定例的图。
图10是表示图9的参数设定时的啁啾特性的图。
图11是表示本发明的实施方式2的光调制器件的图。
图12是表示本发明的实施方式3的光调制器件的图。
图13是表示本发明的实施方式4的光调制器件的图。
图14是表示本发明的实施方式5的光调制器件的图。
图15是表示光强度调制器的啁啾特性的温度依赖性的图。
图16是描绘光强度调制器的输出光的电场矢量的图。
图17是描绘本发明的实施方式5的光调制器件的输出光的电场矢量的图。
图18是表示本发明的实施方式5的光调制器件的温度依赖性的图。
图19是表示本发明的实施方式6的光半导体装置的图。
图20是表示本发明的实施方式7的光半导体装置的图。
图21是表示本发明的实施方式8的光半导体装置的图。
图22是表示本发明的实施方式9的光半导体装置的图。
图23是表示本发明的实施方式10的光半导体装置的图。
图24是表示本发明的实施方式11的光半导体装置的图。
图25是表示本发明的实施方式12的光半导体装置的图。
附图标记的说明
10光调制器件
14光分路器
16光强度调制器
18可变光移相器
20光合路器
28可变光衰减器
32射入侧分支比可变多模干涉耦合器(光分路器)
34射出侧分支比可变多模干涉耦合器(光合路器)
42光半导体装置
48控制电路
50波长可变激光器
具体实施方式
图1是表示本发明的实施方式1的光调制器件的图。光调制器件10包括：射入侧光波导12、光分路器14、光强度调制器16、可变光移相器18、光合路器20、和射出侧光波导22。光分路器14将经由射入侧光波导12输入的输入光分路为第一输入光和第二输入光。
光强度调制器16按照从外部的调制器驱动器24输入的调制信号调制第一输入光的强度。光强度调制器16例如是长度为200μm的电场吸收型光调制器。因为一般能够将电场吸收型光调制器的长度抑制在0.3mm以下，所以能够减小光强度调制器16的尺寸。
可变光移相器18按照从外部的电流源26输入的电流对第二输入光的相位进行移相。即，可变光移相器18的移相量能够从外部控制。例如，可变光移相器18是通过改变注入活性层的电流，使作为波导的活性层的折射率变化的半导体激光器或半导体光放大器。半导体激光器和半导体光放大器比较容易形成。而且，与施加反偏置电压而使折射率变化的结构相比，使注入的电流变化的结构能够以短的器件长度获得大的折射率变化。在本实施方式中，因为向可变光移相器18施加直流电流，与高频响应无关，所以作为可变光移相器18，使用折射率变化大且移相效果优良的半导体光放大器。其中，作为可变光移相器18，也可以使用具有能够按照从外部输入的电压主要仅使复折射率的实部变化的波导的结构。
光合路器20将合路了光强度调制器16的输出光和可变光移相器18的输出光的合路光经由射出侧光波导22输出。这里，光分路器14的第一输入光与第二输入光的分路比被设定为，从射入侧光波导12至光强度调制器16的光路的插入损失小于从射入侧光波导12至可变光移相器18的光路的插入损失。而且，基于光合路器20的光强度调制器16的输出光与可变光移相器18的输出光的合路比被设定为，从光强度调制器16至射出侧光波导22的光路的插入损失小于从可变光移相器18至射出侧光波导22的光路的插入损失。由此，在光合路器20进行光的合路时，光强度调制器16的输出光的强度大于可变光移相器18的输出光的强度。
图2是表示图1所示的光强度调制器的啁啾特性的图。光强度调制器16的啁啾特性相当于α参数的调制信号依赖性。这里，调制信号是施加在光强度调制器16上的反偏置电压。此外，如下述的数学式(1)所示，α参数定义为小信号调制时的复折射率变化的实部的变化Δn’与虚部的变化Δn”的比(例如，参照非专利文献2)。
(数学式1)
图3是表示光强度调制器的输出光的电场矢量的图。横轴表示电场矢量的实部，纵轴表示电场矢量的虚部。即，图3的坐标系表示光强度调制器16的输出光的强度与相位的相对的变化。以调制信号的电压为0V时的与光强度和相位对应的点为A(1，0)的方式进行标准化。当光强度调制器16从ON变化为OFF时，光强度调制器16的输出光的电场矢量E描绘轨迹AB。
电场矢量E以下述的数学式(2)表示。此外，任意时间点的电场矢量E的矢量的长度|E|的平方表示输出光强度P，电场矢量E与横轴形成的角度φ表示输出光的相位。
(数学式2)
E＝(Ecosφ，Esinφ)(2)
α与φ具有下述的数学式(3)的关系。图3的轨迹AB是根据图2的啁啾特性使用数学式(3)计算所得。
(数学式3)
图4是表示本发明的实施方式1的光调制器件的输出光的电场矢量的图。图5是放大图4的原点附近的图。
这里，从射出侧光波导22输出的光的电场矢量E 3是合成了光强度调制器16的输出光的电场矢量E1、和可变光移相器18的输出光的电场矢量E2所得。当光调制器10从ON变化为OFF，光强度调制器16的输出光的电场矢量E1描绘轨迹AB(虚线)时，从射出侧光波导22输出的光的电场矢量E 3描绘轨迹A’B’(实线)。即，光调制器件10的输出光的啁啾特性从光强度调制器16的输出光的啁啾特性起变化。
通过使注入到可变光移相器18的电流变化，能够使可变光移相器18的折射率变化，使电场矢量E2的角度φ(相位)变化。因此，能够从外部控制可变光移相器18的移相量。而且，通过控制可变光移相器18的移相量，能够控制输出光的啁啾特性。例如，即使在光强度调制器16的输出光的啁啾特性从设计值偏离的情况下，也能够得到期望的啁啾特性。此外，通过控制啁啾特性，还能够应对温度、输入光的强度/波长、光纤色散耐力、偏振光等工作条件的变化。
此外，因为以通过光强度调制器16的光路的插入损失小于通过可变光移相器18的光路的插入损失的方式进行设定，所以分支至可变光移相器18的光的强度变小，与光强度调制器16单体相比，能够抑制插入损失的增加。
此外，在光合路器20进行光的合路时，因为光强度调制器16的输出光的强度大于可变光移相器18的输出光的强度，所以电场矢量E 2变得比电场矢量E1短。因此，位于光强度较强一侧的点A→A’的强度变化小，无论以什么方式改变可变光移相器18的移相量，A’的光强度总保持大于点B’的光强度，因此能够得到高的消光比，光强度的开(ON)和闭(OFF)不会反转(符号反转)。因此，本实施方式的光调制器件能够适宜地应用于光信息通信。
图6是表示为了参考而相对地增大可变移相器的输出光的强度的情况下的光调制器件的输出光的电场矢量的图。在光强度调制器16的输出光的电场矢量E 1描绘轨迹AB(虚线)时，从射出侧光波导22输出的光的电场矢量E 3描绘轨迹A”B”(实线)。因为当增大可变光移相器18的输出光的强度时电场矢量E2相对地变长，所以点A→A”的强度变化也变大。因此，通过可变光移相器18的移相量，光强度的开和闭存在反转(符号反转)的情况。
图7是表示第一参数设定例的图。电场矢量E 2的大小被设定为0.1，电场矢量E2与实轴的正方向形成的角被设定为2.4弧度。当光强度调制器16的输出光的电场矢量E1描绘轨迹AB(虚线)时，光调制器件10的输出光的电场矢量E3描绘轨迹A’B’(实线)。图8是表示图7的参数设定时的啁啾特性的图。光调制器件10的α参数的正数小于光强度调制器16的α参数的正数，光调制器件10的α参数的负数大于光强度调制器16的α参数的负数。因此，通过使用图7的参数设定，与光强度调制器16单体的情况相比，能够改善相对于正色散光纤的传输特性。
图9是表示第二参数设定例的图。电场矢量E2的大小被设定为0.1，电场矢量E2与实轴的正方向形成的角φ被设定为5.2弧度。当光强度调制器16的输出光的电场矢量E1描绘轨迹AB(虚线)时，光调制器件10的输出光的电场矢量E3描绘轨迹A’B’(实线)。图10是表示图9的参数设定时的啁啾特性的图。光调制器件10的α参数的正数大于光强度调制器16的α参数的正数。因此，通过使用图9的参数设定，与光强度调制器16单体的情况相比，能够改善相对于负色散光纤的传输特性。
再有，在本实施方式中，作为光强度调制器16的例子，对电场吸收型进行了说明，但也可以使用其它调制器、例如马赫-曾德尔型调制器。马赫-曾德尔型光调制器对于利用电场吸收型光调制器不能够直接应对的调制方式(例如CS-RZ方式、DPSK、DQPSK方式)，也能够以相同的原理校正消光比特性和啁啾特性。
此外，作为光分路器14和光合路器20，对Y字型的分支、合路波导进行了说明，但也可以使用具有相同的功能的多模式干涉(Multi-Mode Interference：MMI)型波导。
实施方式2
图11是表示本发明的实施方式2的光调制器件的图。对于与实施方式1相同的构成要素标注相同的符号，省略说明。
光调制器件10还具备使第二输入光的强度衰减的可变光衰减器28。可变光衰减器28的插入损失按照从外部的电源30输入的电压进行变化。即，能够从外部控制可变光衰减器28的衰减量。
由此，不仅能够使可变光移相器18的输出光的电场矢量E2的角度(相位)变化，还能够使强度变化。因此，能够使光调制器件10的输出光的啁啾特性的控制范围比实施方式1的更广。
实施方式3
图12是表示本发明的实施方式3的光调制器件的图。对于与实施方式1相同的构成要素标注相同的符号，省略说明。
在光调制器件10中，代替光分路器14和光合路器20，分别具备射入侧分支比可变多模干涉耦合器(Multi-Mode Interference Coupler：MMI)32(光分路器)和射出侧分支比可变多模干涉耦合器34(光合路器)。在射入侧分支比可变多模干涉耦合器32和射出侧分支比可变多模干涉耦合器34上，例如能够使用非专利文献3所记载的技术。
射入侧分支比可变多模干涉耦合器32按照从外部的电源36输入的电压改变第一输入光与第二输入光的分路比。射出侧分支比可变多模干涉耦合器34按照从外部的电源38输入的电压改变光强度调制器16的输出光与可变光移相器18的输出光的合成比。即，能够从外部控制基于射入侧分支比可变多模干涉耦合器32的第一输入光与第二输入光的分路比、和基于射出侧分支比可变多模干涉耦合器34的光强度调制器16的输出光与可变光移相器18的输出光的合成比。
由此，不仅能够使可变光移相器18的输出光的电场矢量E2的角度(相位)变化，还能够使强度变化。因此，能够使光调制器件10的输出光的啁啾特性的控制范围比实施方式1的更广。进一步，与实施方式2相比，能够降低光调制器件10的插入损失。
实施方式4
图13是表示本发明的实施方式4的光调制器件10的图。对于与实施方式1、2相同的构成要素标注相同的符号，省略说明。
可变光移相器18通过与调制器驱动器24相同或其他的调制信号源40被驱动，与施加给光强度调制器16的调制信号同步地高速工作。由此，在光调制器件10的开和闭这两种情况下能够获得期望的啁啾特性。此外，能够对进行啁啾特性的补偿的过渡的响应进行调整，向实际的调制信号施加最优的过渡的响应。
再有，驱动可变光移相器18的调制信号的极性既可以与调制器驱动器24的调制信号相同，也可以相反。此外，在调制信号源40中，也可以设置使过渡响应迟钝或使其过冲(oversheet)的任意的滤波电路。
实施方式5
图14是表示本发明的实施方式5的光半导体装置的图。光半导体装置42具备：光调制器件10、半导体激光器44、调制器驱动器24、热敏电阻46、和控制电路48。
光调制器件10的结构与实施方式3相同。光调制器件10和半导体激光器44被单片集成或混合集成。调制器驱动器24将与从外部输入的电信号相应的调制信号向光调制器件10的光强度调制器16供给。
热敏电阻46测定环境温度并发送至控制电路48。控制电路48按照环境温度控制可变光移相器18的移相量、基于光分路器14的第一输入光与第二输入光的分路比、和基于光合路器20的光强度调制器16的输出光与可变光移相器18的输出光的合成比中的至少一个，由此，使光调制器件10的输出光的啁啾特性的温度依赖性小于光强度调制器16的输出光的啁啾特性的温度依赖性。
图15是表示光强度调制器的啁啾特性的温度依赖性的图。可知，越是低温，啁啾越增大。图16是描绘光强度调制器的输出光的电场矢量的图。另一方面，图17是描绘本发明的实施方式5的光调制器件的输出光的电场矢量的图。可知，当通过控制电路48按照温度控制光强度调制器16的输出光的相位、强度时，光调制器件10的输出光的啁啾特性的温度依赖性变小。
图18是表示本发明的实施方式5的光调制器件的温度依赖性的图。该数据是从图16的数据求得的。可知，光调制器件10比光强度调制器16更能够降低啁啾特性的温度依赖性。
因此，本实施方式的光半导体装置42能够不依赖于环境温度地实现期望的性能。并且，因为没有必要设置用于将温度保持为一定的珀尔帖元件，所以能够有效地实现降低成本、降低消耗功率、小型化。并且，还能够实现在直接调制的情况下难以实现的40G bit/s以上的调制比特率。因此，本实施方式的半导体装置42适宜应用于超高速光纤信息通信。
此外，如果使用已确立了长期可靠性的半导体材料、例如使用InGaAsP形成光调制器件10的话，能够实现啁啾特性的温度依赖性小且具有优良的长期可靠性的光调制器。
再有，光调制器件10的结构也可以与实施方式1相同。在此情况下，控制电路48通过按照环境温度控制可变光移相器18的移相量，能够使光调制器件10的输出光的特性的温度依赖性小于光强度调制器16的输出光的特性的温度依赖性。
此外，光调制器件10的结构也可以与实施方式2相同。在此情况下，控制电路48通过按照环境温度控制可变光移相器18的移相量、和可变光衰减器28的衰减量的至少一个，能够使光调制器件10的输出光的啁啾特性的温度依赖性小于光强度调制器16的输出光的啁啾特性的温度依赖性。
实施方式6
图19是表示本发明的实施方式6的光半导体装置的图。对于与实施方式5相同的构成要素标注相同的符号，省略说明。
与实施方式5不同，代替半导体激光器44，具有可变波长机构的波长可变激光器50与光调制器件10被单片集成或混合集成。控制电路48按照来自外部的波长指定调整波长可变激光器50的振荡波长。而且，控制电路48按照输入光的波长(被指定的波长)控制可变光移相器18的移相量、基于光分路器14的第一输入光与第二输入光的分路比、和基于光合路器20的光强度调制器16的输出光与可变光移相器18的输出光的合成比中的至少一个，由此，使光调制器件10的输出光的啁啾特性的波长依赖性小于光强度调制器16的输出光的啁啾特性的波长依赖性。
一般而言，当输入光的波长变化时，光强度调制器16的啁啾特性与环境温度变化的情况相同地变化。于是，通过按照指定的波长控制光调制器件10，能够不依赖于波长地实现期望的性能。特别是在光强度调制器16为马赫-曾德尔型光调制器、电场吸收型光调制器的情况下，光调制器件10的特性变化由输入光的波长和依赖于温度的光强度调制器16的带隙波长的差决定，因此，温度变化与输入光的波长变化等价。因此，即使输入光的波长变化，也能够与实施方式5同样地进行控制。
再有，光调制器件10的结构也可以与实施方式1相同。在此情况下，控制电路48通过按照输入光的波长控制可变光移相器18的移相量，能够使光调制器件10的输出光的啁啾特性的波长依赖性小于光强度调制器16的输出光的啁啾特性的波长依赖性。
此外，光调制器件10的结构也可以与实施方式2相同。在此情况下，控制电路48通过按照输入光的波长控制可变光移相器18的移相量、和可变光衰减器28的衰减量的至少一个，能够使光调制器件10的输出光的啁啾特性的波长依赖性小于光强度调制器16的输出光的啁啾特性的波长依赖性。
实施方式7
图20是表示本发明的实施方式7的光半导体装置的图。光半导体装置42是光调制模块，具备光调制器件10和透镜52、54。光调制器件10的结构与实施方式1～4的任一个相同。将来自外部光学系统的光纤56的光经由透镜52输入光调制器件10。然后，将光调制器件10的输出光经透镜54输出至外部光学系统的光纤58。
实施方式8
图21是表示本发明的实施方式8的光半导体装置的图。对于与实施方式7相同的构成要素标注相同的符号，省略说明。
在相同的模块内，采用经由透镜52将光调制器件10与半导体激光器44光耦合的混合安装方式。由此，与实施方式7相比，能够减少包括光源的模块的部件数，利于实现光发送装置的小型化。
实施方式9
图22是表示本发明的实施方式9的光半导体装置的图。将光调制器件10和半导体激光器44单片地集成。由此，能够大幅改善从半导体激光器44向光调制器件10的光的耦合效率，能够提高光半导体装置的输出光强度。
实施方式10
图23是表示本发明的实施方式10的光半导体装置的图。将光调制器件10和多电极波长可变半导体激光器60单片地集成。由此，能够大幅改善从多电极波长可变半导体激光器60向光调制器件10的光的耦合效率，能够提高光半导体装置的输出光强度。
实施方式11
图24是表示本发明的实施方式11的光半导体装置的图。将光调制器件10、波长可变半导体激光器阵列62、和用于合路来自波长可变半导体激光器阵列62的各激光器的光的光合路器64单片地集成。由此，能够大幅改善从光合路器64向光调制器件10的光的耦合效率，能够提高光半导体装置的输出光强度。
实施方式12
图25是表示本发明的实施方式12的光半导体装置的图。并列连接多个实施方式10的光调制器件10和多电极波长可变半导体激光器60的对，以光合路器66合路各个光调制器件10的输出光。各个多电极波长可变半导体激光器60覆盖不同的波长带，各个光调制器件10也在对应的多电极波长可变半导体激光器60的波长范围内进行工作。由此，与并列连接的多电极波长可变半导体激光器60的数量相应地能够增加波长范围。
Claims (14)
1.一种光调制器件，其特征在于，
具备：将输入光分路成第一输入光和第二输入光的光分路器；按照调制信号对所述第一输入光的强度进行调制的光强度调制器；对所述第二输入光的相位进行移相的可变光移相器；对合路了所述光强度调制器的输出光和所述可变光移相器的输出光的合路光进行输出的光合路器，
所述可变光移相器的移相量能够从外部进行控制。
2.如权利要求1所述的光调制器件，其特征在于，
在所述光合路器进行合路时，所述光强度调制器的输出光的强度比所述可变光移相器的输出光强。
3.如权利要求1所述的光调制器件，其特征在于，
所述可变光移相器具有：通过改变注入的电流而使所述第二输入光的波导的折射率变化的半导体激光器或半导体光放大器。
4.如权利要求1所述的光调制器件，其特征在于，
所述光强度调制器是电场吸收型光调制器或马赫-曾德尔型光调制器。
5.如权利要求1～4中任一项所述的光调制器件，其特征在于，
还具备：使所述第二输入光的强度衰减的可变光衰减器，
所述可变光衰减器的衰减量能够从外部控制。
6.如权利要求1～4中任一项所述的光调制器件，其特征在于，
基于所述光分路器的所述第一输入光与所述第二输入光的分路比，或基于所述光合路器的所述光强度调制器的输出光与所述可变光移相器的输出光的合成比，能够从外部控制。
7.如权利要求1～5中任一项所述的光调制器件，其特征在于，
所述可变光移相器与施加给所述光强度调制器的所述调制信号同步地工作。
8.一种光半导体装置，其特征在于，具备：
权利要求1～4中任一项所述的光调制器件；以及
控制电路，按照环境温度，控制所述可变光移相器的移相量，从而使所述光调制器件的输出光的特性的温度依赖性小于所述光强度调制器的输出光的特性的温度依赖性。
9.一种光半导体装置，其特征在于，具备：
权利要求5所述的光调制器件；以及
控制电路，按照环境温度，控制所述可变光移相器的移相量、和所述可变光衰减器的衰减量中的至少一个，从而使所述光调制器件的输出光的特性的温度依赖性小于所述光强度调制器的输出光的特性的温度依赖性。
10.一种光半导体装置，其特征在于，具备：
权利要求6所述的光调制器件；以及
控制电路，按照环境温度，控制所述可变光移相器的移相量、基于所述光分路器的所述第一输入光与所述第二输入光的分路比、和基于所述光合路器的所述光强度调制器的输出光与所述可变光移相器的输出光的合路比中的至少一个，从而使所述光调制器件的输出光的特性的温度依赖性小于所述光强度调制器的输出光的特性的温度依赖性。
11.一种光半导体装置，其特征在于，具备：
权利要求1～4中任一项所述的光调制器件；以及
控制电路，按照所述输入光的波长，控制所述可变光移相器的移相量，从而使所述光调制器件的输出光的特性的波长依赖性小于所述光强度调制器的输出光的特性的波长依赖性。
12.一种光半导体装置，其特征在于，具备：
权利要求5所述的光调制器件；以及
控制电路，按照所述输入光的波长，控制所述可变光移相器的移相量、和所述可变光衰减器的衰减量中的至少一个，从而使所述光调制器件的输出光的特性的波长依赖性小于所述光强度调制器的输出光的特性的波长依赖性。
13.一种光半导体装置，其特征在于，具备：
权利要求6所述的光调制器件；以及
控制电路，按照所述输入光的波长，控制所述可变光移相器的移相量、基于所述光分路器的所述第一输入光与所述第二输入光的分路比、和基于所述光合路器的所述光强度调制器的输出光与所述可变光移相器的输出光的合成比中的至少一个，从而使所述光调制器件的输出光的特性的波长依赖性小于所述光强度调制器的输出光的特性的波长依赖性。
14.如权利要求11所述的光半导体装置，其特征在于，
波长可变激光器与所述光调制器件被单片集成或混合集成。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102445771A (zh) * | 2010-09-30 | 2012-05-09 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 光控制元件 |
| CN103885210A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电光调制器 |
| CN103941428A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 一种二氧化硅与聚合物混合集成光波导型热光调制器 |
| CN104155780A (zh) * | 2013-05-14 | 2014-11-19 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电光调变器 |
| CN109445025A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-08 | 武汉邮电科学研究院有限公司 | 一种光混频器相位误差的修正方法及结构 |
| CN112180653A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 兰州大学 | 一种基于光学模式的异或和同或逻辑运算单元 |
| CN114185221A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-15 | 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 | 一种调制器和调制方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5458964B2 (ja) * | 2010-03-05 | 2014-04-02 | 富士通株式会社 | 半導体マッハツェンダ型光変調器、光伝送装置、半導体マッハツェンダ型光変調器の製造方法及び半導体マッハツェンダ型光変調器の駆動方法 |
| JP5694089B2 (ja) * | 2011-08-25 | 2015-04-01 | 日本電信電話株式会社 | 光サブキャリア生成器 |
| JP5818708B2 (ja) * | 2012-02-01 | 2015-11-18 | 日本電信電話株式会社 | 非対称分岐カプラ集積型電界吸収型光強度変調器及び波長分割多重送信器 |
| JP2013238790A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光強度変調器 |
| US9864254B2 (en) * | 2012-10-31 | 2018-01-09 | Commissariat á l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Device for generating a modulation of an optical signal comprising electro-absorption modulators |
| JP2016122066A (ja) * | 2014-12-24 | 2016-07-07 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光導波路を伝搬する光の位相制御のための半導体装置及びその方法 |
| US12001115B2 (en) * | 2017-03-17 | 2024-06-04 | Rockley Phonics Limited | Optical modulator and method of use |
| US11296794B2 (en) * | 2017-03-17 | 2022-04-05 | Rockley Photonics Limited | Optical modulator and method of use |
| JP2018200379A (ja) * | 2017-05-26 | 2018-12-20 | 富士通株式会社 | 光送信器 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4893352A (en) * | 1987-06-30 | 1990-01-09 | Massachusetts Institute Of Technology | Optical transmitter of modulated signals |
| US5638468A (en) * | 1993-07-07 | 1997-06-10 | Tokin Corporation | Optical modulation system |
| JPH0961766A (ja) * | 1995-08-19 | 1997-03-07 | Nec Corp | 半導体光変調器 |
| JP2824420B2 (ja) * | 1996-06-25 | 1998-11-11 | 株式会社エイ・ティ・アール環境適応通信研究所 | 光変調装置 |
| JP3820009B2 (ja) | 1997-09-26 | 2006-09-13 | 富士通株式会社 | 光変調器および光変調方法 |
| FR2787593B1 (fr) * | 1998-12-17 | 2001-02-02 | Cit Alcatel | Modulateur de type mach-zehnder presentant un taux d'extinction tres eleve |
| JP2001159750A (ja) * | 1999-12-02 | 2001-06-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光送信装置及び光変調器 |
| US7043134B2 (en) * | 1999-12-23 | 2006-05-09 | Spectalis Corp. | Thermo-optic plasmon-polariton devices |
| WO2002029981A2 (en) * | 2000-10-06 | 2002-04-11 | Alphion Corporation | Bit-rate and format insensitive all-optical circuit for reshaping, regeneration and retiming of optical pulse streams |
| GB0206226D0 (en) * | 2002-03-16 | 2002-05-01 | Intense Photonics Ltd | Electro-absorption modulator with broad optical bandwidth |
| US6650458B1 (en) * | 2002-09-26 | 2003-11-18 | Bookham Technology Plc | Electro-optic modulator with continuously adjustable chirp |
| JP2004157203A (ja) | 2002-11-05 | 2004-06-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調装置 |
| US6798557B1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-09-28 | Lucent Technologies Inc. | Direct optical N-state phase shift keying |
| JP2005203993A (ja) * | 2004-01-14 | 2005-07-28 | Nec Corp | 光信号再生中継器 |
| CA2561153C (en) * | 2004-03-31 | 2013-07-09 | Pirelli & C. S.P.A. | Optical modulator |
| JP4549980B2 (ja) * | 2006-01-23 | 2010-09-22 | 住友大阪セメント株式会社 | 光変調器 |
| JP5113456B2 (ja) * | 2007-08-28 | 2013-01-09 | 株式会社アドバンテスト | 光変調装置および試験装置 |
-
2008
- 2008-06-27 JP JP2008168556A patent/JP2010008763A/ja active Pending
- 2008-10-17 US US12/253,286 patent/US7911675B2/en not_active Expired - Fee Related
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-
2009
- 2009-02-02 CN CN200910009662A patent/CN101614882A/zh active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102445771A (zh) * | 2010-09-30 | 2012-05-09 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 光控制元件 |
| CN103885210A (zh) * | 2012-12-19 | 2014-06-25 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电光调制器 |
| CN104155780A (zh) * | 2013-05-14 | 2014-11-19 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 电光调变器 |
| CN103941428A (zh) * | 2014-05-05 | 2014-07-23 | 浙江大学 | 一种二氧化硅与聚合物混合集成光波导型热光调制器 |
| CN103941428B (zh) * | 2014-05-05 | 2017-08-25 | 浙江大学 | 一种二氧化硅与聚合物混合集成光波导型热光调制器 |
| CN109445025A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-08 | 武汉邮电科学研究院有限公司 | 一种光混频器相位误差的修正方法及结构 |
| CN112180653A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 兰州大学 | 一种基于光学模式的异或和同或逻辑运算单元 |
| CN112180653B (zh) * | 2020-10-14 | 2021-10-08 | 兰州大学 | 一种基于光学模式的异或和同或逻辑运算单元 |
| CN114185221A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-15 | 武汉光谷信息光电子创新中心有限公司 | 一种调制器和调制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| GB2461323A (en) | 2009-12-30 |
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| GB0819939D0 (en) | 2008-12-10 |
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