JP2013050429A - Characteristics measuring method of input light of optical interference element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光干渉素子に入力する光の特性を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring characteristics of light input to an optical interference element.
光源としての半導体レーザと光干渉素子とを集積化した光半導体デバイスが知られている(例えば、特許文献1参照)。このような光半導体デバイスにおいて、光源となる半導体レーザの特性を検査しようとする場合、光干渉素子からの出力を観測することになる。 An optical semiconductor device in which a semiconductor laser as a light source and an optical interference element are integrated is known (for example, see Patent Document 1). In such an optical semiconductor device, when the characteristics of a semiconductor laser serving as a light source are to be inspected, the output from the optical interference element is observed.
半導体レーザから光干渉素子を通過した光を用いて、半導体レーザの特性を検査するためには、光干渉素子の影響を回避することが好ましい。このためには、光干渉素子の出力がピークになるように干渉特性を調整する方法がある。しかしながら、個々の光干渉素子の干渉特性は、半導体アームの製造ばらつきなどに起因して異なることがある。したがって、光干渉素子の影響を回避するためには、各光干渉素子に対して個々に異なる干渉特性を調整して適切な光出力を得る必要があった。 In order to inspect the characteristics of the semiconductor laser using light that has passed through the optical interference element from the semiconductor laser, it is preferable to avoid the influence of the optical interference element. For this purpose, there is a method of adjusting the interference characteristics so that the output of the optical interference element becomes a peak. However, the interference characteristics of individual optical interference elements may differ due to manufacturing variations of semiconductor arms. Therefore, in order to avoid the influence of the optical interference element, it is necessary to adjust the interference characteristics different for each optical interference element to obtain an appropriate light output.
もちろん、光干渉素子の干渉特性の調整は、光半導体デバイスの出荷までのいずれかの工程において実施される。しかしながら、光干渉素子の干渉特性の調整の時点まで半導体レーザの特性を検査できないことになる。したがって、光干渉素子の干渉特性の調整を実施した後に半導体レーザの不良が発見された場合には、個々に行った煩雑な光干渉素子の干渉特性の調整工数が無駄になってしまう。 Of course, the adjustment of the interference characteristics of the optical interference element is carried out in any process up to the shipment of the optical semiconductor device. However, the characteristics of the semiconductor laser cannot be inspected until the adjustment of the interference characteristics of the optical interference element. Therefore, when a defect of the semiconductor laser is found after the adjustment of the interference characteristics of the optical interference element, the troublesome man-hours for adjusting the interference characteristics of the optical interference elements that have been performed individually are wasted.
本発明は、光干渉素子の干渉特性の調整を素子毎に条件を変えて行うことなく、光干渉素子に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる、光干渉素子の入力光の特性測定方法を提供することを目的とする。 The present invention provides an input light of an optical interference element that can accurately measure the characteristics of the input light input to the optical interference element without adjusting the interference characteristics of the optical interference element by changing the conditions for each element. An object of the present invention is to provide a method for measuring the characteristics.
本発明に係る光干渉素子の入力光の特性測定方法は、入力カプラと、前記入力カプラに接続された複数の半導体アームと、前記半導体アームの出力を干渉させる出力カプラと、を備える光干渉素子の入力光の特性測定方法であって、前記複数の半導体アームのうち、1つを除く他のすべての半導体アームに光吸収特性を生じさせる制御を行う第1ステップと、前記第1ステップの後に、前記出力カプラから出力される前記入力光の特性を測定する第2ステップと、を含むことを特徴とする。半導体アームの光吸収特性は半導体材料に依存し、干渉特性よりも素子毎の差は小さい。このため、本発明に係る光干渉素子の入力光の特性測定方法によれば、光干渉素子の干渉特性の調整を素子毎に変えて行うことなく、光干渉素子に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる。 An optical interference element comprising: an input coupler; a plurality of semiconductor arms connected to the input coupler; and an output coupler that interferes with an output of the semiconductor arm. The method for measuring the characteristics of the input light of the first step, wherein a control is performed to generate a light absorption characteristic in all other semiconductor arms excluding one of the plurality of semiconductor arms, and after the first step. And a second step of measuring a characteristic of the input light output from the output coupler. The light absorption characteristic of the semiconductor arm depends on the semiconductor material, and the difference between elements is smaller than the interference characteristic. For this reason, according to the method for measuring the input light characteristics of the optical interference element according to the present invention, the characteristics of the input light input to the optical interference element without adjusting the interference characteristics of the optical interference element for each element. Can be measured with high accuracy.
前記光干渉素子は、マッハツェンダ変調器としてもよい。前記第1ステップにおいて、前記半導体アームに逆バイアスを印加することで、光吸収特性を生じさせてもよい。前記半導体アームは、位相制御部と、変調制御部とを有し、前記第1ステップにおいて、前記逆バイアスは、前記位相制御部および前記変調制御部のいずれかあるいは両方に印加されてもよい。 The optical interference element may be a Mach-Zehnder modulator. In the first step, a light absorption characteristic may be generated by applying a reverse bias to the semiconductor arm. The semiconductor arm may include a phase control unit and a modulation control unit, and in the first step, the reverse bias may be applied to either or both of the phase control unit and the modulation control unit.
前記光干渉素子の入力カプラには、半導体レーザの出力が接続されてもよい。前記光干渉素子は、前記半導体レーザと共通の半導体基板上に設けられていてもよい。前記半導体レーザは、波長可変半導体レーザとしてもよい。前記第1ステップにおける光吸収率を20dB以上としてもよい。 An output of a semiconductor laser may be connected to the input coupler of the optical interference element. The optical interference element may be provided on a semiconductor substrate common to the semiconductor laser. The semiconductor laser may be a wavelength tunable semiconductor laser. The light absorption rate in the first step may be 20 dB or more.
本発明に係る光干渉素子の入力光の特性測定方法によれば、光干渉素子の干渉特性の調整を行うことなく、光干渉素子に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる。 According to the method for measuring the characteristics of the input light of the optical interference element according to the present invention, the characteristics of the input light input to the optical interference element can be accurately measured without adjusting the interference characteristics of the optical interference element. .
以下、本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
図1は、実施例1に係る光干渉素子の入力光の特性測定方法の対象とする光半導体デバイス100の全体構成を示す平面図である。図1に示すように、光半導体デバイス100は、半導体レーザ200と光干渉素子300とが集積化された構造を有する。本実施例においては、半導体レーザ200として波長可変レーザを用いる。また、光干渉素子300として、マッハツェンダ変調器を用いる。なお、図1においては、光半導体デバイス100の光導波路が透過して見えている。
FIG. 1 is a plan view illustrating an entire configuration of an
図2(a)は、半導体レーザ200の拡大平面図である。図2(b)は、図2(a)のα−α線断面図である。図2(a)および図2(b)に示すように、半導体レーザ200は、SG−DFB(Sampled Grating Distributed Feedback)領域A、CSG−DBR(Chirped Sampled Grating Distributed Reflector)領域B、光吸収領域C、およびSOA(Semiconductor Optical Amplifier)領域Dが連結された構造を有する。本実施例においては、SOA領域D、SG−DFB領域A、CSG−DBR領域B、光吸収領域Cの順に連結されている。
FIG. 2A is an enlarged plan view of the
SG−DFB領域Aは、基板1上に、下クラッド層2、活性層3、上クラッド層6、コンタクト層7、および電極8が積層された構造を有する。CSG−DBR領域Bは、基板上1に、下クラッド層2、光導波層4、上クラッド層6、絶縁膜9、および複数のヒータ10が積層された構造を有する。各ヒータ10には、電源電極11およびグランド電極12が設けられている。光吸収領域Cは、基板1上に、下クラッド層2、光吸収層5、上クラッド層6、コンタクト層13、および電極14が積層された構造を有する。SOA領域Dは、基板1上に、n型の下クラッド層2、光増幅層19、p型の上クラッド層6、p型のコンタクト層20、および電極21が積層された構造を有する。なお、絶縁膜9は、電極8と電極21との間にも形成されている。
The SG-DFB region A has a structure in which a
SG−DFB領域A、CSG−DBR領域B、光吸収領域C、およびSOA領域Dにおいて、基板1、下クラッド層2、および上クラッド層6は、一体的に形成されている。活性層3,光導波層4,光吸収層5、および光増幅層19は、同一面上に形成されている。
In the SG-DFB region A, CSG-DBR region B, light absorption region C, and SOA region D, the
回折格子(コルゲーション)18は、SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bの下クラッド層2に所定の間隔を空けて複数箇所に形成されている。SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bは、複数のセグメントにより構成される。ここでセグメントとは、回折格子18が設けられている領域と回折格子18が設けられていないスペース部とが1つずつ連続する領域のことをいう。回折格子18は、下クラッド層2とは異なる屈折率の材料で構成されている。回折格子を構成する材料は、下クラッド層2がInPの場合、例えばGa0.22In0.78As0.47P0.53を用いることができる。
The diffraction grating (corrugation) 18 is formed at a plurality of positions with a predetermined interval in the
また、CSG−DBR領域Bにおいては、少なくとも2つのセグメントの光学的長さが、互いに異なって形成されている。それにより、CSG−DBR領域Bの波長特性のピーク同士の強度は、波長依存性を有するようになる。一方、SG−DFB領域Aにおける各セグメントの光学的長さは、実質的に互いに同一である。これらSG−DFB領域A、CSG−DBR領域Bの組み合わせにより、バーニア効果を利用して、所望の波長で安定してレーザ発振させることができる。 In the CSG-DBR region B, the optical lengths of at least two segments are different from each other. Thereby, the intensity | strength of the peak of the wavelength characteristic of CSG-DBR area | region B comes to have wavelength dependence. On the other hand, the optical length of each segment in the SG-DFB region A is substantially the same. By combining these SG-DFB region A and CSG-DBR region B, the laser oscillation can be stably performed at a desired wavelength by utilizing the vernier effect.
基板1は、例えば、n型InPからなる結晶基板である。下クラッド層2はn型、上クラッド層6はp型であり、それぞれ例えばInPによって構成される。下クラッド層2と上クラッド層6は、活性層3、光導波層4、光吸収層5、および光増幅層19を上下で光閉込めしている。
The
活性層3は、利得を有する半導体により構成されている。活性層3は、例えば量子井戸構造を有しており、例えばGa0.32In0.68As0.92P0.08(厚さ5nm)からなる井戸層と、Ga0.22In0.78As0.47P0.53(厚さ10nm)からなる障壁層が交互に積層された構造を有する。光導波層4は、例えばバルク半導体層で構成することができ、例えばGa0.22In0.78As0.47P0.53によって構成することができる。
The
光吸収層5は、半導体レーザ200の発振波長に対して、吸収特性を有する材料が選択される。光吸収層5としては、その吸収端波長が例えば半導体レーザ200の発振波長に対して長波長側に位置する材料を選択することができる。なお、半導体レーザ200の発振波長のうち、もっとも長い発振波長よりも吸収端波長が長波長側に位置していることが好ましい。
For the
光吸収層5は、例えば、量子井戸構造で構成することが可能であり、例えばGa0.47In0.53As(厚さ5nm)の井戸層とGa0.28In0.72As0.61P0.39(厚さ10nm)の障壁層が交互に積層された構造を有する。また、光吸収層5はバルク半導体であってよく、例えばGa0.46In0.54As0.98P0.02からなる材料を選択することもできる。なお、光吸収層5は、活性層3と同じ材料で構成してもよく、その場合は、活性層3と光吸収層5とを同一工程で作製することができるから、製造工程が簡素化される。
The
光増幅層19は、電極21からの電流注入によって利得が与えられ、それによって光増幅をなす領域である。光増幅層は、例えば量子井戸構造で構成することができ、例えばGa0.35In0.65As0.99P0.01(厚さ5nm)の井戸層とGa0.15In0.85As0.32P0.68(厚さ10nm)の障壁層が交互に積層された構造とすることができる。また、他の構造として、例えばGa0.44In0.56As0.95P0.05からなるバルク半導体を採用することもできる。コンタクト層20は、例えばp型Ga0.47In0.53As結晶からなる。なお、光増幅層19と活性層3とを同じ材料で構成することもできる。この場合、光増幅層19と活性層3とを同一工程で作製することができるため、製造工程が簡素化される。
The
コンタクト層7,13は、例えばp型Ga0.47In0.53As結晶によって構成することができる。絶縁膜9は、SiN,SiO2等の絶縁体からなる保護膜である。ヒータ10は、NiCr等で構成された薄膜抵抗体である。ヒータ10それぞれは、CSG−DBR領域Bの複数のセグメントにまたがって形成されていてもよい。
The contact layers 7 and 13 can be composed of, for example, p-type Ga 0.47 In 0.53 As crystal. The insulating
電極8,14、電源電極11およびグランド電極12は、金等の導電性材料からなる。基板1の下部には、裏面電極15が形成されている。裏面電極15は、SG−DFB領域A、CSG−DBR領域Bおよび光吸収領域Cにまたがって形成されている。
The
続いて、光干渉素子300について説明する。図3(a)は、光干渉素子300の上面模式図の例である。図3(a)に示すように、光干渉素子300は、半導体基板上のメサ状の光導波路の経路を組み合わせて構成される。なお、図3(a)においては、各光導波路が透過して見えている。図3(b)は、図3(a)のβ−β間の断面模式図の例であり、図3(c)は、図3(a)のγ−γ間の断面模式図の例である。
Next, the
図3(b)を参照して、光導波路は、半導体基板41上に形成されている。半導体基板41は、図2(b)の半導体基板1と共通の半導体基板であってもよい。光導波路は、半導体基板41上において、下クラッド層42a、コア43、上クラッド層42bがこの順にメサ状に積層された構造を有している。半導体基板41の上面、光導波路の上面および側面には、パッシベーション膜44および絶縁膜45が順に積層されている。
With reference to FIG. 3B, the optical waveguide is formed on the
半導体基板41は、InPなどの半導体からなる。下クラッド層42aおよび上クラッド層42bは、InPなどの半導体からなる。コア43は、下クラッド層42aおよび上クラッド層42bよりもバンドギャップエネルギが小さい半導体からなり、InGaAsP系バルク層、AlGaInAsP系量子井戸構造層などである。コア43を通過する光は、下クラッド層42aおよび上クラッド層42bによって閉じ込められる。パッシベーション膜44は、InPなどの半導体からなる。絶縁膜45は、SiNなどの絶縁体からなる。
The
図3(a)を参照して、光干渉素子300には、第1入力端31aに接続された第1入力光導波路32aが設けられ、第2入力端31bに接続された第2入力光導波路32bが設けられている。第1入力光導波路32aおよび第2入力光導波路32bは、入力カプラ33で合流し、第1半導体アーム34aおよび第2半導体アーム34bに分岐する。光干渉素子300の長手方向を対称軸とした場合に、第1半導体アーム34aは第1入力端31aと同じ側に配置され、第2半導体アーム34bは第2入力端31bと同じ側に配置されている。本実施例においては、入力カプラ33は、2×2のMMI(Malti Mode Interference)である。また、半導体レーザ200の出力端は、第1入力端31aと光結合している。
Referring to FIG. 3A, the
第1半導体アーム34aおよび第2半導体アーム34bは出力カプラ35で合流し、第1出力端37aに接続された第1出力光導波路36aと、第2出力端37bに接続された第2出力光導波路36bとに分岐する。光干渉素子300の長手方向を対称軸とした場合に、第1出力端37aは第2半導体アーム34bと同じ側に配置され、第2出力端37bは第1半導体アーム34aと同じ側に配置されている。本実施例においては、出力カプラ35は、2×2のMMIである。
The
第1半導体アーム34aおよび第2半導体アーム34bのそれぞれには、位相調整用電極46および変調用電極47が設けられている。位相調整用電極46および変調用電極47は、互いに離間している。位相調整用電極46および変調用電極47の位置関係は特に限定されるものではないが、本実施例においては、位相調整用電極46は変調用電極47よりも光入力端側に配置されている。
Each of the
図3(c)を参照して、変調用電極47は、上クラッド層42b上において、コンタクト層49を介して配置されている。コンタクト層49は、InGaAsなどの半導体からなる。なお、上クラッド層42bとコンタクト層49との間には、パッシベーション膜44および絶縁膜45は設けられていない。また、位相調整用電極46および変調用電極47は、Auなどの金属からなる。
Referring to FIG. 3C, the
各位相調整用電極46および各変調用電極47に電圧が印加されると、第1半導体アーム34aおよび第2半導体アーム34bにおいてコア43の屈折率が変化し、第1半導体アーム34aおよび第2半導体アーム34bを通過する光の位相が変化する。光干渉素子300を変調器として用いる場合には、各変調用電極47に差動信号が入力され、各位相調整用電極46には第1半導体アーム34aを通過した光と第2半導体アーム34bを通過した光との位相差を調整するためのDC電圧が印加される。
When a voltage is applied to each
光干渉素子300においては、半導体レーザ200から入力される入力光は、入力カプラ33によって、第1半導体アーム34aと第2半導体アーム34bとに均等に分配される。出力カプラ35においては、第1半導体アーム34aを通過した光と第2半導体アーム34bを通過した光とが位相差に応じて互いに干渉し、第1出力光導波路36aおよび第2出力光導波路36bから光信号が出力される。
In the
第1半導体アーム34aの長さと第2半導体アーム34bの長さとの間には、製造時に所定の関係が付与されている。しかしながら、製造時に個体差が生じることから、第1半導体アーム34aを通過した光と第2半導体アーム34bを通過した光との位相差は、0〜πまでばらつく可能性があり、この位相差に応じて第1出力光導波路36aと第2出力光導波路36bとに光出力が配分される。したがって、第1半導体アーム34aと第2半導体アーム34bとに印加する電圧を同じに設定しても、個体差に起因して、出力カプラ35において入力される光が全て第1出力光導波路36aから出力される場合から全て第2出力光導波路36bから出力される場合までばらつく可能性がある。したがって、半導体レーザ200の特性を検査する際に光干渉素子300の出力を通して観測する場合、半導体レーザ200の特性を精度よく測定することは困難である。そこで、本実施例においては、光干渉素子300の個体差に起因するばらつきを回避して、光干渉素子300に入力される入力光の特性を精度よく測定する方法について説明する。
A predetermined relationship is given between the length of the
いずれか一方の半導体アームに逆バイアスを印加して吸収バンド端を長波長側にシフトさせることによって、当該半導体アームに光吸収特性を生じさせることができる。このように、一方の半導体アームに光吸収特性を生じさせることによって、出力カプラ35における光干渉の影響を回避することができる。この場合、第1出力光導波路36aおよび第2出力光導波路36bから出力される光信号の光強度は、光干渉素子300に入力される光強度と相関した強度になる。本実施例においては、一方の半導体アームに十分に光を吸収させることによって、第1出力光導波路36aおよび第2出力光導波路36bから出力される光信号の光強度は、光干渉素子300の光出力ピーク値の1/4になる。このため、光干渉素子300に入力される入力光の強度を精度よく測定することができる。なお、第1出力光導波路36aおよび第2出力光導波路36bから出力される光信号には強度差が生じ得る。この強度差の要因として、入力カプラ33、出力カプラ35、第1半導体アーム34a、第2半導体アーム34bなどのロス差が挙げられる。しかしながら、このロスの素子ごとのバラツキは、光干渉素子300の干渉のばらつきに比べて十分に小さいため、無視することができる。
By applying a reverse bias to any one of the semiconductor arms and shifting the absorption band edge to the long wavelength side, the semiconductor arm can have a light absorption characteristic. In this way, by causing a light absorption characteristic in one of the semiconductor arms, the influence of optical interference in the
半導体アームに十分に光を吸収させるための逆バイアスは、光干渉素子300の材料によって決まる値であることから、素子ごとに逆バイアス値は大きく変わらない。したがって、いずれの素子に対しても、逆バイアス値を一律に設定することができるため、光干渉素子300に対する干渉特性の調整を行わなくてもよい。
Since the reverse bias for sufficiently absorbing light in the semiconductor arm is a value determined by the material of the
半導体アームの光吸収が十分でないと、出力カプラにおける干渉により、光出力が揺らぐことがある。本発明を実施する場合、この揺らぎを、出力カプラと結合される光ファイバ出力に許容される範囲に収めることが望まれる。たとえば、光ファイバの出力揺らぎを+/−1dBに収める場合、20dB程度のロスを半導体アームに与える必要がある。また、半導体アームに30dB程度のロスを与えると、光ファイバの出力揺らぎは+/−0.3dB程度にまで抑えることができる。一例として、半導体アームに20dB程度の光吸収を行わせるための逆バイアスは、−8V程度であり、30dB程度の光吸収を行わせるための逆バイアスは、−10V程度である。 If the light absorption of the semiconductor arm is not sufficient, the light output may fluctuate due to interference in the output coupler. When practicing the present invention, it is desirable to keep this fluctuation within an allowable range for the optical fiber output coupled to the output coupler. For example, when the output fluctuation of the optical fiber is kept within +/− 1 dB, it is necessary to give a loss of about 20 dB to the semiconductor arm. Further, when a loss of about 30 dB is given to the semiconductor arm, the output fluctuation of the optical fiber can be suppressed to about +/− 0.3 dB. As an example, the reverse bias for causing the semiconductor arm to absorb light of about 20 dB is about −8V, and the reverse bias for making light absorption of about 30 dB is about −10V.
図4は、第2半導体アーム34bに逆バイアスを印加することによって第2半導体アーム34bに光吸収させた場合の各半導体アームからの出力および光干渉素子300の消光比を示す。図4において、横軸は逆バイアスの印加による第2半導体アーム34bにおけるパワーロスを示し、左側の縦軸は光干渉素子300の出力ピーク値に対する第1半導体アーム34aの出力比および第2半導体アーム34bの出力比を示し、右側の縦軸は光干渉素子300の消光比を示す。
FIG. 4 shows the output from each semiconductor arm and the extinction ratio of the
図4に示すように、第1半導体アーム34aおよび第2半導体アーム34bからの出力への寄与が等しければ、初期位相差に起因する出力のバラツキは無限大になる。ただし、実際のデバイスでは前述したように入力カプラ33、出力カプラ35、第1半導体アーム34a、第2半導体アーム34bなどのロス差に起因して20dB程度のバラツキ(光出力が1〜1/100までばらつく)となる。第2半導体アーム34bにおける光吸収量を多くすることによって、光干渉素子300の消光比が低下する。第2半導体アーム34bの吸収損を30dB程にした場合には、上記バラツキは+/−0.3dB程度に収まる。以上のことから、一方の半導体アームに十分に光を吸収させることによって、光干渉素子300の光出力のばらつきを十分に小さくすることができる。その結果、光干渉素子300に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる。本実施例においては、半導体レーザ200の特性を精度よく測定することができる。
As shown in FIG. 4, if the contribution from the
図5(a)は、第1半導体アーム34aまたは第2半導体アーム34bに逆バイアスを印加した場合の光干渉素子300の光出力パワーの例を示す図である。図5(a)の各線は、第1半導体アーム34aの変調用電極47に逆バイアスを印加した例、第1半導体アーム34aの位相調整用電極46に逆バイアスを印加した例、第2半導体アーム34bの変調用電極47に逆バイアスを印加した例、および第2半導体アーム34bの位相調整用電極46に逆バイアスを印加した例を示す。
FIG. 5A is a diagram illustrating an example of the optical output power of the
図5(a)に示すように、逆バイアスの印加に従って光干渉素子300の光出力パワーは変動しつつ低下し、逆バイアス値を大きくするに従って、光干渉素子300の光出力パワーの低下幅は安定する。図5(a)の例では、−10V程度の逆バイアスを印加することによって、光干渉素子300の光出力パワーは、逆バイアスを印加していない状態(−8dB)から6dB程度の低下で安定する(4分の1程度で安定する)。これは、一方の半導体アームでほとんどの光が吸収されたことを意味する。
As shown in FIG. 5A, the optical output power of the
図5(b)は、半導体アームに印加される逆バイアスと、当該半導体アームを通過する光パワーとの関係を示す図である。図5(b)に示すように、逆バイアスを−10V程度印加することによって、当該半導体アームにおいて十分に光を吸収させることができている。 FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the reverse bias applied to the semiconductor arm and the optical power passing through the semiconductor arm. As shown in FIG. 5B, the semiconductor arm can sufficiently absorb light by applying a reverse bias of about −10V.
続いて、光干渉素子の入力光の特性測定方法の具体例について説明する。図6(a)は、本実施例に係る測定方法のフローを示す。図6(b)は、本実施例に係る測定方法に用いる装置図である。図6(b)に示すように、本実施例に係る測定方法においては、制御装置400、複数のDC電源500、光パワーメータ600などを用いる。制御装置400は、CPU(中央演算装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)などを備える。DC電源500は、電気プローブなどであり、制御装置400からの指示に応じたDC電流を各部に供給する。光パワーメータ600は、第1出力光導波路36aおよび第2出力光導波路36bのいずれか一方からの出力光強度を測定し、その測定結果を制御装置400に与える。
Next, a specific example of a method for measuring the characteristics of the input light of the optical interference element will be described. Fig.6 (a) shows the flow of the measuring method based on a present Example. FIG. 6B is an apparatus diagram used for the measurement method according to the present embodiment. As shown in FIG. 6B, in the measurement method according to the present embodiment, a
図6(a)を参照して、光半導体デバイス100をキャリアに搭載し、温調可能なステージに固定する(ステップS1)。次に、光干渉素子300の一方の半導体アームに光吸収特性を生じさせる(ステップS2)。具体的には、DC電源500を用いて、第1半導体アーム34aおよび第2半導体アーム34bのいずれか一方に逆バイアス電圧を印加する。本実施例においては、第2半導体アーム34bに20dB程度の光吸収が生じるように逆バイアス電圧を印加する。逆バイアス電圧は、位相調整用電極46および変調用電極47のいずれか一方または両方に印加することができる。
With reference to Fig.6 (a), the
次に、半導体レーザ200にレーザ発振させる(ステップS3)。具体的には、DC電源500を用いて、半導体レーザ200の電極8に所定の駆動電流を注入するとともに、各ヒータ10をそれぞれ所定の温度で発熱させる。また、半導体レーザ200の温度を図示しない温度制御装置(TEC:Thermoelectric cooler)によって、所定の値に制御する。この場合、SG−DFB領域AおよびCSG−DBR領域Bは、共振器部として機能する。それにより、SG−DFB領域AとCSG−DBR領域Bとによって選択された波長により、レーザ発振がなされる。
Next, the
次に、光パワーメータ600を用いて光干渉素子300の第1出力光導波路36aまたは第2出力光導波路36bからの出力光を測定することによって、半導体レーザ200の出力光強度などの特性を測定する(ステップS4)。
Next, by measuring the output light from the first output
以上の手順によれば、光干渉素子300の干渉特性の調整を省略することができる。また、光干渉素子300の出力カプラ35における干渉の影響を回避しつつ、半導体レーザ200の特性を測定することができる。それにより、光干渉素子300に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる。
According to the above procedure, adjustment of the interference characteristics of the
なお、光干渉素子300の干渉特性の調整をしてから半導体レーザ200の出力光を測定する場合においては、光干渉素子300の各個体に対して干渉特性の調整をして適切なマッハツェンダ干渉を実現させた状態を得る工程を事前に実施する必要がある。光半導体デバイス100の製造工程においては、光干渉素子300の干渉特性の調整はいずれかの工程において必ず実施されるので、一見してこのク干渉特性の調整をした上で半導体レーザ200の出力光を測定してもデメリットが無いとも思われる。
When measuring the output light of the
しかしながら、半導体レーザ200の電気的特性はパッケージ封入の前後で変化するので、半導体レーザ200の電気的特性は、パッケージ封入後に実施する必要がある。この場合、光干渉素子300の干渉特性の調整は、光半導体デバイス100をパッケージに封入した後に実施されるものである。したがって、半導体レーザ200の不良が確認された場合、パッケージ封入工程および干渉特性の調整工程が無駄になる。これに対して、本実施例によれば、干渉特性の調整を実施せずに半導体レーザ200の特性を測定することができるため、工数の無駄を省くことができる。
However, since the electrical characteristics of the
実施例2においては、パッケージ封入後における半導体レーザ200の波長チューニングを実施する工程を含めた測定方法について説明する。図7は、本実施例に係る測定方法に用いる装置図である。図6(a)と異なる点は、波長メータ700が新たに設けられている点である。図8は、実施例2に係る光干渉素子の入力光の特性測定方法のフローを示す図である。
In the second embodiment, a measurement method including a step of performing wavelength tuning of the
図8に示すように、光半導体デバイス100をキャリアに搭載し、温調可能なステージに固定する(ステップS1)。次に、光干渉素子300の一方の半導体アームに光吸収特性を生じさせる(ステップS2)。次に、半導体レーザ200にレーザ発振させる(ステップS3)。次に、光パワーメータ600を用いて光干渉素子300の第1出力光導波路36aまたは第2出力光導波路36bからの出力光を測定することによって、半導体レーザ200の出力光強度などの特性を測定する(ステップS4)。
As shown in FIG. 8, the
次に、光半導体デバイス100をパッケージに封入し、当該パッケージを温調可能なステージに固定する(ステップS5)。次に、光干渉素子300の一方の半導体アームに光吸収特性を生じさせる(ステップS6)。次に、半導体レーザ200にレーザ発振させる(ステップS7)。次に、波長メータ700を用いて半導体レーザ200の波長チューニングを実施する(ステップS8)。
Next, the
本実施例によれば、光干渉素子300の干渉特性の調整を行うことなく、光干渉素子300に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる。その結果、半導体レーザ200の特性を精度よく測定することができる。
According to the present embodiment, it is possible to accurately measure the characteristics of the input light input to the
(他の例)
光半導体デバイス100をパッケージに封入した後に、実施例1を実施してもよい。この場合においても、干渉特性の調整を実施する前に半導体レーザ200の特性を測定することができる。したがって、半導体レーザ200が不良であった場合に、干渉特性の調整を実施する工程を省略することができる。
(Other examples)
Example 1 may be implemented after the
上記各実施例においては、半導体レーザ200と光干渉素子300とを集積化してあるが、これに限られない。例えば、半導体レーザ200と光干渉素子300とが互いに独立したチップであってもよい。この場合においても、パッケージに実装するなどして半導体レーザ200と光干渉素子300との位置関係が固定された後では、半導体レーザ200の光干渉素子300経由後の出力光の測定しかできないため、上記各実施例の効果が得られる。
In each of the above embodiments, the
また、半導体レーザ200と光干渉素子300との位置関係が固定されていなくても、光干渉素子300の干渉特性の調整を行うことなく、光干渉素子300に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる。
In addition, even if the positional relationship between the
また、上記各実施例においては、2本の半導体アームを有する光干渉素子について説明したが、3本以上の半導体アームを有する光干渉素子についても本発明を適用することができる。具体的には、複数の半導体アームのうち1つを除く他のすべての半導体アームに光吸収特性を生じさせ、出力カプラから出力される入力光の特性を測定することによって、光干渉素子300の干渉特性の調整を行うことなく、光干渉素子300に入力される入力光の特性を精度よく測定することができる。
In each of the above embodiments, the optical interference element having two semiconductor arms has been described. However, the present invention can also be applied to an optical interference element having three or more semiconductor arms. Specifically, light absorption characteristics are generated in all other semiconductor arms except for one of the plurality of semiconductor arms, and the characteristics of the input light output from the output coupler are measured. The characteristics of the input light input to the
また、上記各実施例においては、光干渉素子としてマッハツェンダ変調器を用いたが、入力カプラと複数の半導体アームと出力カプラとを備える光干渉であれば本発明を適用することができる。例えば、光周波数ダブラなどに本発明を適用することができる。また、上記各実施例においては、入力カプラおよび出力カプラとして2×2MMIを用いているが、1×2MMI(2×1MMI)などを用いてもよい。または、入力カプラおよび出力カプラとして方向性結合器などを用いてもよい。 In each of the above embodiments, a Mach-Zehnder modulator is used as an optical interference element. However, the present invention can be applied to any optical interference provided with an input coupler, a plurality of semiconductor arms, and an output coupler. For example, the present invention can be applied to an optical frequency doubler. In each of the above embodiments, 2 × 2 MMI is used as the input coupler and output coupler, but 1 × 2 MMI (2 × 1 MMI) or the like may be used. Or a directional coupler etc. may be used as an input coupler and an output coupler.
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
33 入力カプラ
34a 第1半導体アーム
34b 第2半導体アーム
35 出力カプラ
46 位相調整用電極
47 変調用電極
100 光半導体デバイス
200 半導体レーザ
300 光干渉素子
400 制御装置
500 DC電源
600 光パワーメータ
700 波長メータ
33
Claims (8)
前記複数の半導体アームのうち、1つを除く他のすべての半導体アームに光吸収特性を生じさせる制御を行う第1ステップと、
前記第1ステップの後に、前記出力カプラから出力される前記入力光の特性を測定する第2ステップと、を含むことを特徴とする光干渉素子の入力光の特性測定方法。 A method for measuring characteristics of input light of an optical interference element comprising: an input coupler; a plurality of semiconductor arms connected to the input coupler; and an output coupler that interferes with an output of the semiconductor arm,
A first step of performing control to generate light absorption characteristics in all other semiconductor arms except for one of the plurality of semiconductor arms;
And a second step of measuring the characteristics of the input light output from the output coupler after the first step, and a method for measuring the characteristics of the input light of the optical interference element.
前記第1ステップにおいて、前記逆バイアスは、前記位相制御部および前記変調制御部のいずれかあるいは両方に印加されることを特徴とする請求項3記載の光干渉素子の入力光の特性測定方法。 The semiconductor arm has a phase control unit and a modulation control unit,
4. The method of measuring characteristics of input light of an optical interference element according to claim 3, wherein, in the first step, the reverse bias is applied to one or both of the phase control unit and the modulation control unit.
8. The method for measuring characteristics of input light of an optical interference element according to claim 1, wherein the light absorptance in the first step is set to 20 dB or more.
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