JP2011003627A - 差動信号駆動用レーザアレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】DFBレーザアレイ102は、複数のDFBレーザを備えており、DFBレーザアレイ102内において各レーザ間は電気的に分離されている。MMIカプラ103は、各レーザから出力された光出力を合波する。DFBレーザアレイ102とMMIカプラ103との間には、電気的絶縁部104が形成されている。このため、DFBレーザアレイ102の各レーザは、導波路部を介して電気的につながってしまうことが阻止され、各レーザが電気的に分離される。この結果、差動信号により各レーザを駆動することができる、差動信号駆動用DFBレーザアレイ101が実現できる。
【選択図】図4(a)
Description
従来、多チャネル送信器用光源としては、図1の構成図のように、レーザアレイではなく、チャネル数分の光送信器(単チャネル光送信器)1と、光合波器2とで構成された多チャネル光送信器が一般的であった。
しかし、この構成ではサイズが大きくなる問題があった。
TLA11の従来の使い方では、DFBレーザアレイ12の各チャネルのレーザを別々に動作させて利用するが、各チャネルのレーザを同時に動かすことで多チャネル用光源としても利用可能になると考えられる。
しかし、図2に示すような従来のデバイス構造では各チャネル間のp側もしくはn側が導波路部を介して電気的につながってしまうため、p,n両側に電気信号を流す必要のある差動信号駆動には対応不可能であった。
なお、本発明における半絶縁InPとして、ルテニウム、鉄をドープしたInPを用いることができる。
図3(a),図3(b)に、本発明の実施の形態の構成図を示す。図3(a),図3(b)に示すように、本発明の実施の形態に係る差動信号駆動用レーザアレイ21では、光機能部22と光導波路部23の間に電気的絶縁部24を入れることで、光機能部22の各チャネル間の電気的絶縁をとり差動信号駆動を可能にしている。
このようにして電気的絶縁部104を、DFBレーザアレイ102とMMIカプラ103との間に配置することにより、DFBレーザアレイ102とMMIカプラ103は電気的に絶縁される。よって、DFBレーザアレイ102の各チャネル間が導波路部を介して電気的につながることを阻止できる。
また詳細構造は後述するが、DFBレーザアレイ102において、各レーザ(各チャネル)間は、電気的に分離されている。
DFBレーザアレイ102の各レーザが差動信号駆動可能となる原理について説明する。各レーザが同時に差動信号駆動可能となるためにはp,n両側の電気的分離をとる必要がある。そこで、光機能部(DFBレーザアレイ102)内での各レーザの電気的分離の取り方と、光機能部(DFBレーザアレイ102)と光導波路部(MMIカプラ103)間での電気的分離の取り方に分けて説明する。
本実施例では光機能部102と光導波路部103を作製した後、光機能部102のp−InPクラッド層105,活性層106,n−InPクラッド層107と、光導波路部103のp−InPクラッド層105,コア層108,n−InPクラッド層107とが電気的に分離されるようイオンインプランテーションを行う。これによって光機能部であるDFBレーザアレイ102と、光導波路部であるMMIカプラ103は、電気的絶縁部(イオンインプランテーション部)104により、完全に電気的分離がとれる。
では、実際にこのデバイス構造をモノリシック集積して作製するための手順を示す。このとき、図5を使って説明する。
次に、ガイド層112に電子ビーム露光装置(以下、EB露光装置)と半導体エッチング技術で回折格子を形成する。そして、ステッパ露光装置とドライエッチング技術により、メサ形状を形成して、その後、半絶縁InP層111をMOCVD装置を使って埋め込み再成長する。さらに、MOCVD装置を使ってp-InPクラッド層105とpコンタクト層113を成長する。
最後に、プラズマCVD装置を用いて絶縁膜118を形成したのち、n電極117及びp電極116を形成して完成となる。
このようにしてp電極116及びn電極117は、成長面側からとれるようになっている。
実験系を図6に示す。パルスパターン発生器(以下、PPG)121からはデータ信号と反転データ信号が出力され、それぞれの端子は差動信号駆動用DFBレーザアレイ101の各チャネルのp、nに接続されている。また、差動信号駆動用DFBレーザアレイ101から出力された光はシングルモードファイバを介して、分波器122に入る。分波された光は、それぞれフォトダイオード123に入り、このフォトダイオード123で電気信号に変換されることにより、サンプリングオシロスコープ124で波形を確認することができる。
また詳細構造は後述するが、DFBレーザアレイ202において、各レーザ(各チャネル)間は、電気的に分離されている。
この結果、電界吸収変調器アレイ205の各チャネル間が導波路部を介して電気的につながることを阻止できる。
また詳細構造は後述するが、電界吸収変調器アレイ205の各変調器(各チャネル)間は、電気的に分離されている。
電界吸収変調器アレイ205の各電界吸収型光変調器(以下、EA変調器)が差動信号駆動可能となる原理について説明する。電界吸収変調器アレイ205の各EA変調器が同時に差動信号駆動可能となるためにはp,n両側の電気的分離をとる必要がある。そこで、各EA変調器の電気的分離の取り方と、電界吸収変調器アレイ205とDFBレーザアレイ202、光導波路部203間での電気的分離の取り方に分けて説明する。
本実施例では光機能部と光導波路部を作製した後、電界吸収変調器アレイ205のpクラッド層206,活性層207,nクラッド層208と、DFBレーザアレイ202のpクラッド層206,活性層207,nクラッド層208と、光導波路部203のpクラッド層206,コア層209,nクラッド層208が電気的に分離されるようイオンインプランテーションを行う。
これによって電界吸収変調器アレイ205と光導波路部203は、電気的絶縁部204bにより完全に電気的分離がとれ、また、電界吸収変調器アレイ205とDFBレーザアレイ202は、電気的絶縁部204aにより完全に電気的分離がとれる。
では、実際にこのデバイス構造をモノリシック集積して作製するための手順を示す。このとき、図9を使って説明する。まず、半絶縁InP基板210上に有機金属気相成長法を用いる半導体結晶装置(以下、MOCVD装置)を用いてn-InPクラッド層208、n-GaInAsPコンタクト層212、n-InPクラッド層208、活性層207、p-InPクラッド層206、回折格子層を成長する。
DFBレーザアレイ202では、各レーザ間に電気的分離溝215があるため、隣接するレーザ間で完全に電気的分離がとれることがわかる。
またp電極216及びn電極217は、成長面側からとれるようになっている。
実験系を図10に示す。4Chパルスパターン発生器(以下、4Ch-PPG)221からはデータ信号と反転データ信号が出力され、それぞれの端子は差動信号駆動EADFBレーザアレイ201の各EA変調器のチャネルのp、nに接続されている。また、4Chレーザ駆動電源225は差動信号駆動EADFBレーザアレイ201の各DFBレーザのチャネルのp、nに接続されている。差動信号駆動EADFBレーザアレイ201から出力された光はシングルモードファイバを介して、分波器222に入る。分波された光は、それぞれフォトダイオード223で電気信号に変換されることにより、サンプリングオシロスコープ224で波形を確認することができる。
22 光機能部
23 光導波路部
24 電気的絶縁部
101 差動信号駆動用DFBレーザアレイ
102 DFBレーザアレイ(光機能部)
103 MMIカプラ(光導波路部)
104 電気的絶縁部
201 差動信号駆動用DFBレーザアレイ
202 DFBレーザアレイ(光機能部)
203 光導波路部(MMIカプラ)
204a,204b 電気的絶縁部
Claims (7)
- 差動電気信号を光信号に変換する光機能素子を2個以上有する光機能部と、前記光機能部の各光機能素子から出力される光出力を1本の光導波路に合波する光導波路部と、前記光機能部と前記光導波路部の間に形成した電気的絶縁部とがモノリシック集積して構成されていることを特徴とする差動信号駆動用レーザアレイ。
- 請求項1において、前記光機能部の前記光機能素子が、半導体分布帰還型レーザからなることを特徴とする差動信号駆動用レーザアレイ。
- 請求項1において、前記光機能部の前記光機能素子が、半導体分布帰還型レーザと電界吸収型光変調器からなり、
前記半導体分布帰還型レーザと前記電界吸収型光変調器との間には、電気的絶縁部が形成されていることを特徴とする差動信号駆動用レーザアレイ。 - 請求項1において、前記光導波路部が半導体光合波器からなることを特徴とする差動信号駆動用レーザアレイ。
- 請求項1において、前記電気的絶縁部が、半絶縁半導体、もしくは高分子ポリマーからなることを特徴とする差動信号駆動用レーザアレイ。
- 請求項2または請求項3において、前記半導体分布帰還型レーザ及び前記電界吸収型光変調器が半絶縁基板上にあり、p,n両方の電極が成長面側からとれることを特徴とする差動信号駆動用レーザアレイ。
- 請求項2乃至請求項5の何れか一項にいて、半導体材料が、SiもしくはAl, Ga, In, As, P, Sbの中の少なくとも2種類以上の元素からなるIII-V族化合物半導体であることを特徴とする差動信号駆動用レーザアレイ。
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