CN102593712B - 非冷却光半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及非冷却光半导体装置。获得一种能够通过简单的结构正确地控制电场吸收型光调制器的偏置电压从而将光调制信号的平均强度保持为固定的非冷却光半导体装置。半导体激光器（1）输出激光。电场吸收型光调制器（2）吸收激光的光量根据施加到电场吸收型光调制器（2）的电压而变化。在电场吸收型光调制器（2）吸收激光时产生光吸收电流。监视光电二极管（4）对半导体激光器（1）的背面光进行监视。APC（AutoPowerControl）电路（5）将监视光电二极管（4）的光接收电流对供给到半导体激光器（1）的偏置电流进行反馈。偏置电路（6）将电场吸收型光调制器（2）的光吸收电流的平均值对施加到电场吸收型光调制器（2）的偏置电压进行反馈。

Description

非冷却光半导体装置
技术领域
本发明涉及能够通过简单的结构正确地控制电场吸收型光调制器的偏置电压从而将光调制信号的平均强度保持为固定的非冷却光半导体装置。
背景技术
电场吸收型光调制器吸收的光量即使在施加的电压是固定的情况下也根据温度而变化。因此，在不进行维持在固定温度的冷却的非冷却光半导体装置中，需要根据温度来调整对电场吸收型光调制器赋予的偏置电压。
在现有的非冷却光半导体装置中，通过检查等预先决定相对于某个温度对电场吸收型光调制器赋予的偏置电压。而且，一边以温度传感器对温度进行监视，一边以成为与该温度对应的偏置电压的方式通过微控制器（microcontroller）等进行控制（例如，参照专利文献1）。
此外，也提出了一种检测在电场吸收型光调制器吸收激光时产生的光吸收电流的峰值，对施加到电场吸收型光调制器的偏置电压进行反馈的光半导体装置（例如，参照专利文献2）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-279406号公报；
专利文献2：日本特开平10-117170号公报。
发明要解决的问题
在专利文献1的装置中，需要预先进行电场吸收型光调制器的温度检查。在装入有其的光发送接收器中也需要微控制器的写入。此外，存在以温度传感器监视的温度和电场吸收型光调制器的温度之差等导致不能正确地求取要对电场吸收型光调制器赋予的偏置电压的情况。
在专利文献2的装置中，欲对高电平的电压和光吸收电流的峰值进行比较来将光吸收电流保持为固定。因此，需要检测驱动电路的调制电压的峰值，结构变得复杂。此外，峰值检测容易产生误差。
发明内容
本发明正是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于，获得一种能够通过简单的结构正确地控制电场吸收型光调制器的偏置电压从而将光调制信号的平均强度保持为固定的非冷却光半导体装置。
本发明的非冷却光半导体装置，其特征在于，具备：半导体激光器，输出激光；电场吸收型光调制器，吸收所述激光的光量根据施加的电压而变化；监视光电二极管，对所述半导体激光器的背面光进行监视；APC（Auto Power Control，自动功率控制）电路，将所述监视光电二极管的光接收电流对供给到所述半导体激光器的偏置电流进行反馈；以及偏置电路，将所述电场吸收型光调制器吸收所述激光时所产生的光吸收电流的平均值对施加到所述电场吸收型光调制器的偏置电压进行反馈。
本发明能够通过简单的结构正确地控制电场吸收型光调制器的偏置电压从而将光调制信号的平均强度保持为固定。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的非冷却光半导体装置的图。
图2是表示电场吸收型光调制器的负偏置电压和光输出的关系的一个例子的图。
图3是表示电场吸收型光调制器的负偏置电压和光吸收电流的关系的一个例子的图。
图4是表示本发明的实施方式2的非冷却光半导体装置的图。
图5是表示本发明的实施方式3的非冷却光半导体装置的图。
图6是表示本发明的实施方式4的非冷却光半导体装置的图。
具体实施方式
针对本发明的实施方式的非冷却光半导体装置参照附图进行说明。对相同的或对应的结构要素赋予相同的符号，存在省略反复说明的情况。
实施方式1
图1是表示本发明的实施方式1的非冷却光半导体装置的图。半导体激光器1输出激光。电场吸收型光调制器2吸收激光进行调制，输出光调制信号。驱动电路3对电场吸收型光调制器2施加调制电压。电场吸收型光调制器2吸收激光的光量，根据施加到电场吸收型光调制器2的电压而变化。在电场吸收型光调制器2吸收激光时产生光吸收电流。
监视光电二极管4对半导体激光器1的背面光（backlight）进行监视。APC（Auto Power Control，自动功率控制）电路5将监视光电二极管4的光接收电流向对半导体激光器1供给的偏置电流进行反馈。即，APC电路5以将监视光电二极管4的光接收电流保持为固定的方式来控制偏置电流。因此，从半导体激光器1输入到电场吸收型光调制器2的激光的功率如果在某种温度进行设定的话，则即使之后有温度变动也保持为固定。
偏置电路6对电场吸收型光调制器2施加偏置电压。这时，偏置电路6对电场吸收型光调制器2的光吸收电流进行平滑化并检测其平均值，对施加到电场吸收型光调制器2的偏置电压进行反馈。因此，偏置电路6以将光吸收电流的平均值保持为固定的方式控制偏置电压。
接着，对本实施方式的效果进行说明。图2是表示电场吸收型光调制器的负偏置电压和光输出的关系的一个例子的图。图3是表示电场吸收型光调制器的负偏置电压和光吸收电流的关系的一个例子的图。在0°C时即使负偏置电压小也吸收光，但在变为80°C时，如果不增大负偏置电压的话就不吸收光。这是由于电场吸收型光调制器的光吸收特性具有强的波长依赖性并且入射光的波长对应于温度变化而变化所产生的通常的现象。
像这样，电场吸收型光调制器2的光吸收量和负偏置电压的关系根据温度而变化。因此，在本实施方式中，将电场吸收型光调制器2的光吸收电流对偏置电压进行反馈。因此，偏置电压如果在某个温度进行设定的话，则即使之后有温度变动也保持为固定。由此，能够不依赖于温度而将电场吸收型光调制器2的光吸收量保持为固定。
但是，电场吸收型光调制器2的光吸收电流根据调制电压来进行调制。因此，在本实施方式中，检测出光吸收电流的平均值，对偏置电压进行反馈。由此，能够将从电场吸收型光调制器2输出的光调制信号的平均强度保持为固定。
此外，不需要以对每个温度成为最适合的偏置电压的方式进行微控制器控制，仅将光吸收电流的平均值对偏置电压直接进行反馈，因此结构简单。而且，光吸收电流的平均值的检测与光吸收电流的峰值的检测相比，难以产生误差。
因此，本实施方式的非冷却光半导体装置能够通过简单的结构正确地控制电场吸收型光调制器的偏置电压从而将光调制信号的平均强度保持为固定。
实施方式2
图4是表示本发明的实施方式2的非冷却光半导体装置的图。驱动电路3经由电容7连接于电场吸收型光调制器2的阳极。与电场吸收型光调制器2并联连接有匹配电阻8。
偏置电路6具有：电感器9、电阻10、差动放大电路11、以及反相放大电路12。电感器9是电阻也可是线圈也可。电感器9的一端连接于电场吸收型光调制器2的阳极。电阻10的一端连接于电感器9的另一端。差动放大电路11具有运算放大器OA1和电阻R1、R2、R3、R4。反相放大电路12具有：由电阻R5、R6、晶体管Tr和端子T1构成的发射极接地电路、以及由运算放大器OA2构成的电压跟随器（voltage follower）电路。对端子T1赋予补偿电压（offset voltage）的初始值。
接着，针对偏置电路6的工作进行说明。电感器9切断交流分量，电容7切断来自驱动电路3的直流分量。通常信号线路的阻抗在50Ω取得匹配，因此如果使电感器9的阻抗相对于交流分量比50Ω充分大的话就能切断交流分量。例如，将电感器9的阻抗设为1kΩ以上（50Ω的20倍以上）。由此，流到偏置电路6的电流仅是来自电场吸收型光调制器2侧的分量。
通过从电场吸收型光调制器2流过来的光吸收电流，在电阻10的两端产生电位差。差动放大电路11例如将该电位差放大到10倍。当差动放大电路11的输出电压变小时，晶体管Tr引起的电压降变小，因此反相放大电路12的输出电压上升。因此，差动放大电路11和反相放大电路12在电阻10的两端的电位差越小的情况下，对电阻10的另一端施加越大的负偏置电压 。由此，当光吸收电流变大时，负偏置电压接近0V。相反地，当光吸收电流变小时，负偏置电压变大。其结果，偏置电路6以将光吸收电流保持为固定的方式进行工作。此外，电感器9和电阻10对光吸收电流进行平滑化，因此检测出光吸收电流的平均值。
再有，负偏置电压除以匹配电阻8的电阻值后的值的电流与光吸收电流一起流入偏置电路6。可是，该匹配电阻8的电流通常几乎没有温度变化，因此对工作不影响。匹配电阻8通过与来自驱动电路3的调制电流的积来产生调制电压振幅，因此只要比0V大的话就没有问题。
实施方式3
图5是表示本发明的实施方式3的非冷却光半导体装置的图。在实施方式1的结构中还设置有电容器13。电容器13的一端连接于电场吸收型光调制器2和偏置电路6的连接点，电容器13的另一端连接于GND。
在电源接通时当在APC电路5稳定之前偏置电路6稳定时，因为要在输入到电场吸收型光调制器2的激光的功率未稳定的状态下将光吸收电流保持为固定，所以工作变得不稳定。
因此，在本实施方式中，通过电容13使偏置电路6的反馈工作的时间常数变慢。因此，在电源接通时与APC电路5稳定相比，偏置电路6的稳定变慢。由此，因为要在输入到电场吸收型光调制器2的激光的功率稳定的状态下将光吸收电流保持为固定，所以工作稳定。
再有，代替设置电容器13而通过上电顺序（power supply sequence）使偏置电路6在APC电路之后起动，也会获得同样的效果。
实施方式4
图6是表示本发明的实施方式4的非冷却光半导体装置的图。在实施方式2的结构中还设置有电容器14。电容器14连接于匹配电阻8和GND之间。通过该电容器14来切断来自匹配电阻8的DC分量，因此仅有光吸收电流流到偏置电路6。因此，能够更正确地控制电场吸收型光调制器的偏置电压。
附图标记的说明
1 半导体激光器；
2 电场吸收型光调制器；
4 监视光电二极管；
5 APC电路；
6 偏置电路；
8 匹配电阻；
9 电感器；
10 电阻；
11 差动放大电路；
12 反相放大电路；
14 电容器。

Claims (4)

1.一种非冷却光半导体装置，其特征在于，具备：
半导体激光器，输出激光；
电场吸收型光调制器，入射所述激光，利用对应于所施加的偏置电压而变化的量的所述激光的吸收对所述激光进行调制，对应于所述激光的吸收生成光吸收电流；
监视光电二极管，对所述半导体激光器的背面光进行监视；
APC自动功率控制电路，将所述监视光电二极管的光接收电流对供给到所述半导体激光器的偏置电流进行反馈；以及
偏置电路，将所述光吸收电流的平均值对施加到所述电场吸收型光调制器的偏置电压进行反馈。
2.根据权利要求1所述的非冷却光半导体装置，其特征在于，所述偏置电路，具有：
电感器，第一端连接于所述电场吸收型光调制器的阳极；
电阻，第一端连接于所述电感器的第二端；以及
电路，所述电阻的所述第一和第二端的电位差越小，对所述电阻的第二端施加越大的负偏置电压。
3.根据权利要求1所述的非冷却光半导体装置，其特征在于，
还具备：电容器，一端连接于所述电场吸收型光调制器与所述偏置电路的连接点，另一端连接于GND，
在电源接通时，与所述APC自动功率控制电路稳定相比，所述偏置电路稳定得慢。
4.根据权利要求1所述的非冷却光半导体装置，其特征在于，还具备：
匹配电阻，与所述电场吸收型光调制器并联连接；以及
电容器，与所述匹配电阻串联地连接于所述匹配电阻和GND之间，切断来自所述匹配电阻的DC分量。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5715660B2 (ja) * 2013-05-27 2015-05-13 アンリツ株式会社 光サンプリング装置および光サンプリング方法
US9197318B1 (en) * 2013-06-07 2015-11-24 Pmc-Sierra Us, Inc. Apparatus and method for modulating a laser beam and sensing the optical power thereof
DE102017201285B4 (de) 2016-12-09 2021-01-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Laseranordnung und Verfahren zum Herstellen einer Laseranordnung
US10903619B2 (en) * 2017-05-17 2021-01-26 Mitsubishi Electric Corporation Semiconductor package
US11294206B2 (en) * 2018-12-14 2022-04-05 Arris Enterprises Llc Performance prediction and maintenance of an optical transmitter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1235345A (zh) * 1999-05-21 1999-11-17 北京大学 半导体激光器及电吸收调制器的高码率驱动器
CN2917038Y (zh) * 2006-03-24 2007-06-27 深圳飞通光电子技术有限公司 电吸收调制激光器驱动电路
CN101847829A (zh) * 2009-03-26 2010-09-29 陆威 一种获得宽带调制的高功率激光输出的方法及相应装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2646808B2 (ja) * 1990-06-29 1997-08-27 日本電気株式会社 光送信装置
JPH07231141A (ja) * 1994-02-16 1995-08-29 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体光装置
JP3286896B2 (ja) 1996-10-08 2002-05-27 三菱電機株式会社 光送信器
JP2000292756A (ja) 1999-02-02 2000-10-20 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体装置
JP4108400B2 (ja) 2002-07-24 2008-06-25 富士通株式会社 電界吸収型光変調器を備えた半導体レーザモジュールの駆動回路および駆動方法
JP4934344B2 (ja) 2006-04-07 2012-05-16 日本オプネクスト株式会社 半導体光集積素子及び半導体光集積デバイス
JP2008009226A (ja) * 2006-06-30 2008-01-17 Opnext Japan Inc 光送信モジュール
JP2008078353A (ja) * 2006-09-21 2008-04-03 Oki Electric Ind Co Ltd 光送信装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1235345A (zh) * 1999-05-21 1999-11-17 北京大学 半导体激光器及电吸收调制器的高码率驱动器
CN2917038Y (zh) * 2006-03-24 2007-06-27 深圳飞通光电子技术有限公司 电吸收调制激光器驱动电路
CN101847829A (zh) * 2009-03-26 2010-09-29 陆威 一种获得宽带调制的高功率激光输出的方法及相应装置

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Publication number Publication date
US8427732B2 (en) 2013-04-23
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