JP2004301874A

JP2004301874A - 光素子モジュール

Info

Publication number: JP2004301874A
Application number: JP2003091261A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fujita; 豪藤田; Akihiro Adachi; 明宏足立
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2003-03-28
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】電界吸収型光変調器に供給される変調電気信号の立ち上がり・立下り時に生じる、電界吸収型光変調器の出力光の波長チャープを低減させることを目的とする。
【解決手段】半導体レーザと、半導体レーザの出力光を強度変調する電界吸収型光変調器と、一対の差動信号を出力する駆動回路とを備えて、一対の差動信号の一方を電界吸収型光変調器に供給し、一対の差動信号の他方を半導体レーザに供給することにより、半導体レーザの持つチャープ特性で電界吸収型光変調器の持つチャープ特性を相殺する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電界吸収型光変調器を搭載し、変調光を出力する光素子モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電界吸収型（ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）光変調器は、半導体レーザ（ＬＤ素子）から出射される定常光を強度変調するものである。つまり、ＥＡ変調器に半導体レーザ光源から出射される光を入射させている状態において、変調電気信号として、０Ｖを与えたときに入射光を通過させ、負電圧を印加した場合に入射光を吸収させることによって、光の通過／不通過を制御して強度変調させるものである。ＥＡ変調器は、駆動電圧が低いので、半導体レーザとの集積化により小型化が可能である。
【０００３】
従来のＥＡ変調器では、ＥＡ変調器とＤＣ結合を成すドライバと、ＥＡ変調器と並列に接続された負荷抵抗と、ＥＡ変調器と並列接続された定電流源を設けて、フォトカレントが負荷抵抗に流れ込まないようにするバイパスラインを負荷抵抗と並列に接続することによって、波長チャープ（波長が一時的に変動する現象）の少ない光強度変調を行うことが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３３８６７号公報（第１頁〜第３頁、第２図）
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されるような従来のＥＡ変調器は、フォトカレントによって生じる自己バイアス現象を抑えて、結果的に波長チャープを少なくするものであって、ＥＡ変調器が特性上有している波長チャープ自体を、抑圧することはできなかった。
【０００６】
このため、ＥＡ変調器を変調駆動させる変調電気信号の立ち上がり／立下り付近で、出力光に波長チャープが生じて、例えば１０Ｇｂ／ｓ以上の高速度で、８０ｋｍ以上の長距離伝送を行うに際して、光信号の伝送特性に影響を生じていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のＥＡ変調器は、ＥＡ変調器を変調駆動させる変調電気信号の立ち上がり／立下り付近で、ＥＡ変調器の出力光に波長チャープを生じて、高速・長距離伝送を行う際の伝送特性に影響を生じていた。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、ＥＡ変調器に供給される変調電気信号の立ち上がり・立下り時に生じる、ＥＡ変調器の出力光の波長チャープを低減させることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による光素子モジュールは、半導体レーザと、上記半導体レーザの出力光を強度変調する電界吸収型光変調器と、一対の差動信号を出力する駆動回路と、上記駆動回路から出力された一対の差動信号の一方を、上記電界吸収型光変調器に供給する第１の信号線路と、上記駆動回路から出力された一対の差動信号の他方を、上記半導体レーザに供給する第２の信号線路とを備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による光素子モジュールの構成を示す図である。
図において、ＬＤ素子１とＥＡ変調器２は一体に集積化されており、ＬＤ素子１の出力光がＥＡ変調器２に入射するように構成されている。ＬＤ素子１から出力されてＥＡ変調器２に入射された光は、ＥＡ変調器２で強度変調されて、変調光が光ファイバ６の端面に結合され、光ファイバ内を信号伝送される。
【００１１】
駆動回路（ドライバＩＣ）３は、強度変調された一対の差動の電圧信号として、正相の電気信号Ｓ１（ＤＡＴＡ）と逆相の電気信号Ｓ２（ＤＡＴＡ−Ｎ）を出力する。図２は、ドライバＩＣ３の正相出力端子３ａ、逆相出力端子３ｂから夫々出力される電気信号Ｓ１、Ｓ２の一例を示す図であり、例えばＮＲＺ（ＮｏｎＲｅｔｕｒｎＺｅｒｏ）方式のディジタルデータ信号に対応した変調信号が出力されている。
ドライバＩＣ３の正相出力端子３ａから出力される正相の電気信号Ｓ１は、（第１の）信号線路３ｃを伝送されて、強度変調された電圧信号ＶｅとしてＥＡ変調器２の電極に給電される。
また、ドライバＩＣ３の逆相出力端子３ｂから出力される逆相の電気信号Ｓ２は、（第２の）信号線路３ｄを伝送されて、変調電流調整部１０に入力される。変調電流調整部１０では、ドライバＩＣ３から出力される電気信号Ｓ２（電圧信号）を電流信号に変換するとともに、変換された電流信号の振幅を適宜に調整して出力する。変調電流調整部１０から出力された変調電流Ｉｄは、信号線路３ｅを伝送されて、ＬＤ素子１の電極に給電される。
ここで、信号線路３ｃと信号線路３ｄとは、ドライバＩＣ３と信号線路４との接続点の間で、一対の差動線路（結合線路）を構成しても良い。この場合は、信号線路への外部ノイズの混入に伴なった伝送信号の変動を抑圧することができる。ただし、信号線路３ｃと信号線路３ｅについては、差動線路を構成しないように、線路間が結合しない程度に離間して配置する。
【００１２】
なお、一般的にドライバＩＣは、正相の電気信号Ｓ１（ＤＡＴＡ）と逆相の電気信号Ｓ２（ＤＡＴＡ−Ｎ）を同時に発生している。このため、従来のＥＡ変調器２では、ドライバＩＣからの正相の電気信号Ｓ１（ＤＡＴＡ）をＥＡ変調器部分に給電する際、他方の逆相の電気信号Ｓ２（ＤＡＴＡ−Ｎ）を、信号線路の端末に接続した抵抗（通常抵抗値５０Ω）で終端している。
【００１３】
信号線路３ｃを伝送された電圧信号Ｖｅは、ＥＡ変調器２の電極に給電される。この際、電圧信号Ｖｅが０Ｖを与えたときには入射光を通過させ、電圧信号Ｖｅが負電圧を印加した場合には入射光を吸収させることによって、光の通過／不通過を制御して出力光を強度変調させる。
また、バイアス給電用の信号線路４を介して、ＬＤ素子１に対して一定のバイアス電流Ｉｂが供給される。信号線路４は、信号線路３ｅに対してＴ字接続されている。かくして、ＬＤ素子１の電極には、バイアス電流Ｉｂと変調電流Ｉｄが合流されて給電される。ＬＤ素子１はバイアス電流Ｉｂに従って、一定強度の連続（ＣＷ）光を発光させる。また、ＬＤ素子１には更に、ＬＤ素子１の変調動作をＯＮ／ＯＦＦさせるための変調電流Ｉｄが加えられており、これによってＬＤ素子１の出力光強度は、上記一定強度を基準として上下に変調動作させる。
【００１４】
ここで、ＬＤ素子１が供給される駆動電流に応じて出力光を直接変調させる際、ＬＤ素子１の出力光自体も波長チャープ特性を有している。この実施の形態１では、ＬＤ素子１の有する波長チャープ特性を利用することによって、ＥＡ変調器２の有する波長チャープ特性を打ち消すことを特徴とする。
【００１５】
図３は、ＥＡ変調器２に供給される電気信号Ｓ１の波長チャープ特性の一例を示す図である。図において、光出力（信号）の立ち上がり／立下りにおいて、波長の微小変動が見られる。具体的には、立ち下り時において、一度プラス方向へ動いた後、マイナス方向に変動する傾向が見られる。また、立上り時においては、一度プラス方向へ動いた後、マイナス方向に変動する傾向が見られる。
【００１６】
また、図４はＬＤ素子１（ＤＦＢ−ＬＤ）に供給される電気信号の波長チャープ特性の一例を示す図である。図において、光出力（信号）の立ち上がり／立下り時において、波長の微小変動が見られる。具体的には、立ち上がり時において、一度マイナス方向へ動いた後、プラス方向に変動する傾向が見られる。また、立下り時においては、一度プラス方向へ変動する傾向が見られる。
【００１７】
したがって、このＬＤ素子１とＥＡ変調器２の出力光の波長チャープ特性を利用して、ＬＤ素子１とＥＡ変調器２に一対の差動信号（信号Ｓ１、Ｓ２）を給電することによって、それぞれの波長チャープを相殺し、ＥＡ変調器２がその特性上有している出力光の波長チャープを低減させる。
この際、通常ＬＤ素子１の波長チャープの最大振幅（ピーク）が、ＥＡ変調器２の波長チャープの最大振幅（ピーク）よりも大きい。このため、変調電流調整部１０は、電気信号Ｓ２を電流信号に変換した後、ＥＡ変調器２の波長チャープの振幅を打ち消す大きさに振幅調整された（減衰された）変調電流Ｉｄを出力する。
【００１８】
ここで、光信号の消光（ＯＮ／ＯＦＦ）動作について、図５に示す動作概念図を用いて説明する。同図は、入力電流に対するＥＡ変調器２の出力光の消光動作を示している。
ＬＤ素子１へ供給される変調電気信号（信号Ｓ２）がＯＦＦのとき、光出力はＰ（０）である。このとき、ＥＡ変調器２へ供給される変調電気信号（信号Ｓ１）がＯＮとなるため、結果として光出力はＯＮとなる。また、ＬＤ素子１へ供給される変調電気信号（信号Ｓ２）がＯＮのとき、光出力はＰ（１）であるが、このとき、ＥＡ変調器２へ供給される変調電気信号（信号Ｓ１）はＯＦＦとなるため、結果として光出力はＯＦＦとなる。すなわち、出力光のＯＮ／ＯＦＦはあくまでＥＡ変調器によって行い、ＬＤへの変調信号はチャープ補正にのみ利用することになる。
なお、ＬＤ素子１がＯＦＦの場合は、バイアス電流ＩｂによってＬＤ素子１が駆動されていることになる。
【００１９】
以上によって、この実施の形態１による光素子モジュールは、ＬＤ素子１とＥＡ変調器２の出力光のチャープ特性を利用して、ＬＤ素子１とＥＡ変調器２に一対の差動信号（信号Ｓ１、Ｓ２）を給電することによって、ＥＡ変調器２に供給される変調電気信号の立ち上がり・立下り時に生じる、ＥＡ変調器２の出力光の波長チャープを低減させることができる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、半導体レーザと電界吸収型光変調器の夫々に対して、一対の差動信号信号の夫々を給電することによって、電界吸収型光変調器に供給される変調電気信号の立ち上がり・立下り時に生じる、電界吸収型光変調器の出力光の波長チャープを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による光素子モジュールの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるドライバＩＣの出力信号を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＥＡ変調器の出力光の波長チャープ特性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるＬＤ素子の出力光の波長チャープ特性を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１による光素子モジュールのＯＮ／ＯＦＦ動作を示す概念図である。
【符号の説明】
１ＬＤ（半導体レーザ）、２ＥＡ変調器（電界吸収型光変調器）、３ドライバＩＣ（駆動回路）、３ｃ信号線路、３ｄ信号線路、、３ｅ信号線路、４信号線路、５レンズ、６光ファイバ、１０変調電流調整部。

Claims

半導体レーザと、
上記半導体レーザの出力光を強度変調する電界吸収型光変調器と、
一対の差動信号を出力する駆動回路と、
上記駆動回路から出力された一対の差動信号の一方を、上記電界吸収型光変調器に供給する第１の信号線路と、
上記駆動回路から出力された一対の差動信号の他方を、上記半導体レーザに供給する第２の信号線路とを備えた光素子モジュール。
上記第２の信号線路は、上記駆動回路と上記半導体レーザとの伝送線路間で、バイアス信号線が接続されたことを特徴とする請求項１記載の光素子モジュール。
上記第１、第２の信号線路は、一対の差動線路を構成することを特徴とする請求項１記載の光素子モジュール。
半導体レーザと、
上記半導体レーザの出力光を強度変調する電界吸収型光変調器と、
一対の差動信号を出力する駆動回路と、
上記駆動回路から出力された一対の差動信号の一方を、上記電界吸収型光変調器に供給する第１の信号線路と、
上記駆動回路から出力された一対の差動信号の他方を、上記半導体レーザに供給する第２の信号線路と、
上記電界吸収型光変調器に対向配置されたレンズと、
上記レンズと光結合する光ファイバと
を備えた光素子モジュール。