CN109983639B - 光器件 - Google Patents

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Abstract

半导体激光器(1)射出激光，电场吸收型光调制器(2)对该激光进行调制。由于电场吸收型光调制器(2)具有消光特性不同的多个电场吸收区域(2a、2b、2c)，因此能够将光器件的消光比曲线控制为适配于驱动条件的具有多个台阶的形状。

Description

光器件
技术领域
本发明涉及具备射出激光的半导体激光器和对激光进行调制的电场吸收型光调制器的光器件。
背景技术
作为光器件，使用将半导体激光器和电场吸收型光调制器形成于单一的半导体基板的电场吸收型光调制器集成激光器。就现有的光器件而言，相对于1个半导体激光器而设置有1个电场吸收区域(例如，参照专利文献1(图1))。
专利文献1：日本特开2016-92124号公报
发明内容
由于现有的光器件的消光比曲线由1个电场吸收区域的消光特性决定，因此不能够使其适配于对光器件进行驱动时的驱动条件。因此，存在下述问题，即，引起使用了光器件的通信的综合通信品质的劣化。特别地，在使用了以4值脉冲振幅调制方式驱动的光器件的大容量光通信中，由于信号从2值变为4值，因而SN比劣化，由于该影响而引起通信品质的劣化。另外，由于信号的4值化，因此针对驱动电压的灵敏度上升，通信品质的稳定化也变难。
本发明就是为了解决上述那样的课题而提出的，其目的在于得到能够将消光比曲线控制为适配于驱动条件的形状的光器件。
本发明涉及的光器件的特征在于具备：半导体激光器，其射出激光；以及电场吸收型光调制器，其对所述激光进行调制，所述电场吸收型光调制器具有消光特性不同的多个电场吸收区域。
发明的效果
在本发明中，由于电场吸收型光调制器具有消光特性不同的多个电场吸收区域，因此能够将光器件的消光比曲线控制为适配于驱动条件的具有多个台阶的形状。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的光器件的斜视图。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的光器件的框图。
图3是表示本发明的实施方式1涉及的光模块的框图。
图4是表示4值脉冲振幅调制方式(PAM4)的调制电压的图。
图5是表示通常的电场吸收型光调制器的消光特性和光输出波形的图。
图6是表示本发明的实施方式1涉及的3个电场吸收区域的消光特性的图。
图7是表示本发明的实施方式1涉及的电场吸收型光调制器的消光特性和光输出波形的图。
图8是表示本发明的实施方式2涉及的光器件的框图。
图9是表示本发明的实施方式2涉及的3个电场吸收区域的消光特性的图。
图10是表示本发明的实施方式3涉及的光器件的框图。
图11是表示2值脉冲调制方式(NRZ方式)的调制电压的图。
图12是表示本发明的实施方式3涉及的光器件的变形例的框图。
图13是表示本发明的实施方式4涉及的电场吸收区域的一部分的剖视图。
具体实施方式
参照附图对本发明的实施方式涉及的光器件进行说明。对相同或对应的结构要素标注相同标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1涉及的光器件的斜视图。该光器件为将半导体激光器1和电场吸收型光调制器2形成于单一的n型InP基板3的电场吸收型光调制器集成激光器。通过对背面的n电极4和表面的电极5施加电压，从而半导体激光器1射出激光。通过对n电极4和p电极6施加调制电压，从而电场吸收型光调制器2对激光进行调制。
电场吸收型光调制器2具有在n型InP基板3之上依次形成的n型InP包层7、光吸收层8、p型InP包层9、p型接触层10、p电极6。光吸收层8具有将改变了组分比的i-InGaAsP或i-AlGaInAs作为阻挡层和阱层交替地堆叠多层而得到的多量子阱(MQW)层。这里，i-是指无掺杂层。
图2是表示本发明的实施方式1涉及的光器件的框图。电场吸收型光调制器2具有消光特性不同的3个电场吸收区域2a、2b、2c。电场吸收区域2a、2b、2c串联地连接而依次对激光进行调制。电场吸收区域2a、2b、2c的消光特性能够通过制造时的光吸收层的多量子阱的参数，例如阱层和阻挡层的层数量或厚度进行控制。经由1个共用端子11对3个电场吸收区域2a、2b、2c施加调制电压。
图3是表示本发明的实施方式1涉及的光模块的框图。光模块12具有半导体激光器1、电场吸收型光调制器2、透镜13及连接器14。LD电源15对半导体激光器1供给电力。驱动器16为产生4值脉冲振幅调制方式的脉冲信号，通过4值脉冲振幅调制方式对电场吸收型光调制器2进行驱动的PAM4-脉冲产生电路。电场吸收型光调制器2的输出光由透镜13聚光，入射至与连接器14连接的光纤。
图4是表示4值脉冲振幅调制方式(PAM4)的调制电压的图。4值脉冲振幅调制为，将由“0”和“1”构成的位串调制为4个电压电平(例如，“00”“01”“10”“11”这4个值)的脉冲信号而进行传输的方式。
接着，对本实施方式涉及的电场吸收型光调制器2的制造方法进行说明。首先，通过通常的电场吸收型光调制器集成激光器的制造方法形成电场吸收区域2a。然后，在通过蚀刻去除电场吸收区域2b的形成预定区域后，使电场吸收区域2b外延生长。然后，在通过蚀刻去除电场吸收区域2c的形成预定区域后，使电场吸收区域2c外延生长。
接着，与通常的结构进行比较而对本实施方式涉及的电场吸收型光调制器的消光特性进行说明。图5是表示通常的电场吸收型光调制器的消光特性和光输出波形的图。如果对电场吸收型光调制器施加反向偏置，则射出的激光减少。将施加了反向偏置时的激光与反向偏置为零时的激光的强度比称为消光比。
图6是表示本发明的实施方式1涉及的3个电场吸收区域的消光特性的图。图7是表示本发明的实施方式1涉及的电场吸收型光调制器的消光特性和光输出波形的图。通过对图6所示的3个电场吸收区域2a、2b、2c的消光特性进行合成，从而能够得到对于电场吸收区域为1个的构造而言极其难以实现的图7所示那样的具有多个拐点即多个台阶的消光特性。
从电场吸收型光调制器2输出的光输出波形的高电压和低电压的转变，即上升和下降大幅地受到消光特性的斜率的影响。在以PAM4调制方式对具有通常的消光特性的电场吸收型调制器进行了驱动的情况下，成为如图5的右图那样的光输出波形。另一方面，由于本实施方式的电场吸收型光调制器2在使用区域具有极端的消光特性，因此成为如图7的右图那样的光输出波形。由此，能够确保3阶重叠的波形各自的眼图开启度(eye opening；遮蔽幅度(mask margin))。
如以上说明所述，在本实施方式中，由于电场吸收型光调制器2具有消光特性不同的多个电场吸收区域2a、2b、2c，因此能够将光器件的消光比曲线控制为适配于驱动条件的具有多个台阶的形状。
另外，如果多个电场吸收区域的数量为3个，则能够将消光比曲线如图7的左图所示控制为适配于4值脉冲振幅调制方式的形状。因此，能够改善通信品质，实现通信品质的稳定化。其结果，能够提供与基于信号多值化的大容量通信相适配的光器件。
实施方式2.
图8是表示本发明的实施方式2涉及的光器件的框图。相对于1个半导体激光器1，并联连接有3个电场吸收区域2a、2b、2c。电场吸收区域2a、2b、2c各自对激光进行调制，电场吸收区域2a、2b、2c的输出被进行合成。经由1个共用端子11对3个电场吸收区域2a、2b、2c施加调制电压。
图9是表示本发明的实施方式2涉及的3个电场吸收区域的消光特性的图。通过对各个消光特性进行合成，从而能够得到对于1个电场吸收区域而言极其难以实现的图7的消光特性。因此，能够得到与实施方式1相同的效果。
实施方式3.
图10是表示本发明的实施方式3涉及的光器件的框图。在本实施方式中，在串联连接的3个电场吸收区域2a、2b、2c各自设置供电端子11a、11b、11c，各自进行供电。在该情况下，相对于1个电场吸收区域需要1个驱动器。各电场吸收区域单独地由驱动器驱动，由此能够单独地对驱动条件进行调整。另外，作为各自的调制方式，能够使用当前的以太网(注册商标)技术即NRZ方式。
图11是表示2值脉冲调制方式(NRZ方式)的调制电压的图。2值脉冲调制方式为，将由“0”和“1”构成的位串调制为2个电压电平“高电压”和“低电压”的脉冲信号而进行传输的方式。通过以NRZ方式单独地对电场吸收区域2a、2b、2c进行驱动，从而能够设为可单独地进行驱动条件调整的模拟的4值脉冲振幅调制方式，可预计通信品质的提高。
图12是表示本发明的实施方式3涉及的光器件的变形例的框图。在并联连接的3个电场吸收区域2a、2b、2c各自设置供电端子11a、11b、11c，各自进行供电。在该情况下，也能够得到上述效果。
实施方式4.
图13是表示本发明的实施方式4涉及的3个电场吸收区域的剖视图。在本实施方式中，在通过通常的电场吸收型光调制器集成激光器的制造方法而生长出光吸收层8后，替代p型InP包层9而使i-InP包层17生长。然后，通过进行2次使用了光掩膜和光致抗蚀剂的蚀刻，从而使i-InP包层17的厚度变化。i-InP包层17的厚度不同的部分与3个电场吸收区域2a、2b、2c对应。
这样，在本实施方式中，不是使光吸收层8的MQW的层结构变化，而是使光吸收层8之上的i-InP包层17的厚度变化，由此对电场吸收区域2a、2b、2c的消光特性进行控制。因此，不需要如实施方式1那样进行用于针对各个电场吸收区域对层结构进行变更的多次外延生长，所以能够大幅度减轻晶片工序的负荷。其它的结构及效果与实施方式1相同。
在上述实施方式1～4中示出了电场吸收型光调制器2具有3个电场吸收区域的例子，但电场吸收区域的数量大于或等于2个即可。能够与电场吸收区域的数量相匹配地，将调制时的电压电平从4值脉冲振幅调制的4变为其它数值。另外，示出了电场吸收型光调制器集成激光器的例子，但也可以将单独的半导体激光器与在另外的基板形成的电场吸收型光调制器组合。另外，并非必须将多个电场吸收区域形成于单一的基板，也可以将各自形成于不同基板的多个电场吸收型光调制器连接而作为电场吸收型光调制器。
标号的说明
1 半导体激光器，2 电场吸收型光调制器，2a、2b、2c 电场吸收区域，3 n型InP基板，8 光吸收层，17 i-InP包层

Claims (8)

1.一种光器件，其特征在于，具备：
半导体激光器，其射出激光；以及
电场吸收型光调制器，其对所述激光进行调制，
所述电场吸收型光调制器具有消光特性不同的多个电场吸收区域，
所述多个电场吸收区域各自具有光吸收层和形成于所述光吸收层之上的无掺杂层，
所述多个电场吸收区域的所述光吸收层的厚度相同，
所述多个电场吸收区域的所述无掺杂层的厚度不同。
2.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，
所述多个电场吸收区域串联地连接而依次对所述激光进行调制。
3.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，
所述多个电场吸收区域并联地连接而各自对所述激光进行调制，所述多个电场吸收区域的输出被进行合成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光器件，其特征在于，
所述多个电场吸收区域单独地被驱动。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的光器件，其特征在于，
所述多个电场吸收区域的光吸收层的多量子阱的参数不同。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的光器件，其特征在于，
所述电场吸收型光调制器的消光比曲线具有多个台阶。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的光器件，其特征在于，
所述多个电场吸收区域的数量为3个，
通过4值脉冲振幅调制方式对所述电场吸收型光调制器进行驱动。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的光器件，其特征在于，
该光器件为所述半导体激光器和所述电场吸收型光调制器形成于单一的半导体基板的电场吸收型光调制器集成激光器。
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