JP2013201348A - 波長多重光送信器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】N個(Nは4以上の整数)の異なる波長の光信号を1つの出力部から送出するN波長多重光送信器であって、異なる波長の光信号を出力する少なくとも2つのLD素子とこれらの出力光を合波する合波器とをそれぞれ有する2つの集積半導体光素子と、一方の集積半導体光素子からの第1の出力光と他方の集積半導体光素子からの第2の出力光とを合波する合波器とを備え、前記第1の出力光と前記第2の出力光は互いに偏波状態が異なり、前記合波器は、前記第1の出力光と前記第2の出力光との偏波状態を利用してその光路を重ね合わせることを特徴とするN波長多重光送信器。
【選択図】図6
Description
本実施形態の波長多重光送信器は、Lane0に対応する波長のEADFB−LD素子、Lane1に対応する波長のEADFB−LD素子とこれら2個のEADFB−LD素子からの出力光を合波するMMI(Multi−Mode Interference)カプラを半導体光導波路で接続した第1の集積半導体光素子と、Lane2に対応する波長のEADFB−LD素子、Lane3に対応する波長のEADFB−LD素子とこれら2個のEADFB−LD素子からの出力光を合波するMMIカプラを半導体光導波路で接続した第2の集積半導体光素子と、偏波回転型光アイソレータと、誘電体多層膜合波素子とを備えて構成される。この波長多重光送信器は、第1の集積光半導体素子の出力光の偏波を偏波回転型光アイソレータで90°回転し、誘電体多層膜合波素子のブリュースター角を用いて第1の集積光半導体素子の出力光と第2の集積光半導体素子の出力光とを合波して出力する。
まず、本発明の波長多重光送信器に搭載される集積光半導体素子について説明する。図1は、本実施形態で用いる集積光半導体素子の構造を示す図である。この集積光半導体素子30は、2つのDFB−LD素子1、2を備えており、DFBLD1はLane−0に対応する波長で発振し、DFBLD2はLane−1に対応する波長で発振するよう回折格子の周期が設計されている。DFB−LD素子1、2のそれぞれの後端面側には出力モニタ用PD3がそれぞれ集積され、それぞれの前端面側にはEA変調器4がそれぞれ集積されている。EA変調器4の後段には半導体光導波路5が形成され、MMIカプラ6で2つの信号光は合波され、チップ先端の出力導波路7より送出される。
(1)サブキャリア組立て
まず、集積光半導体素子を波長多重光送信器のキャリアに搭載するためのサブキャリア組立てについて、図2を用いて説明する。図2(a)、(b)はそれぞれ集積光半導体光素子30、40を示している。それぞれ集積光半導体光素子30、40をそれぞれ、窒化アルミ製サブキャリア8、9上に金錫ハンダを用いてダイボンディングする。窒化アルミ製サブキャリア8、9上には、DFB−LD1、2とモニタPD3への直流給電線とEA変調器への信号伝送線が形成されており、それらと対応する集積光半導体光素子上に設けられた電極パッド間をワイヤボンディングにより接続する。
図3は波長多重光送信器のキャリアの構成を示す図である。図3に示すようにサブキャリア8、9を銅タングステン合金製のキャリア10上の所定の位置に金錫ハンダを用いて固定する。サブキャリア9の出力光導波路の前面には、出力光をコリメート光に変換するLDコリメートレンズ11を金錫ハンダによりパッシブ固定する。ここでは、LDコリメートレンズ11をハンダで固定したが、UV(紫外線)硬化樹脂等の接着剤で固定してもよい。
図5に示すようにキャリア10に調芯ジグ取り付け、さらにこれを調芯装置に取り付け、集積半導体光素子40のどちらか1つのDFBLD素子に通電し、発光させる。図5(b)は、調芯工程の第一段階における合波手段としての誘電体多層膜フィルタ15の部分の上方視野図である。この出力光の偏波は光アイソレータ12透過後もTEモードを維持しているので、誘電体多層膜フィルタ15を98%以上の透過率で透過する。この透過光をファイバコリメートレンズ19で集光し、光ファイバ20に結合する。ファイバコリメートレンズ19と光ファイバ20の位置は調芯装置を用いて最適化する。
図6に示すように集積半導体光素子40を消光して、集積半導体光素子30のどちらか一方のDFBLD素子を通電発光させる。図6(b)は、調芯工程の第二段階における合波手段としての誘電体多層膜フィルタ15の部分の上方視野図である。この出力光の偏波面は、光アイソレータ14を通過後にTMモードに変換され、全反射ミラー13で反射された後、およそ45°の入射角で誘電体多層膜フィルタ15に入射する。誘電体多層膜フィルタ15は、このTMモード光を98%以上反射する。そのため、集積半導体光素子30と全反射ミラー13との間にステンレス鏡筒付きのLDコリメートレンズ21を挿入し、集積半導体光素子30の出力光が光ファイバ20と結合するようLDコリメートレンズ21のみを調芯することで、集積半導体光素子30の出力光と集積半導体光素子40の出力光との極めて簡易で低損失な光路合成が可能となる。LDコリメートレンズ21は、調芯後、レンズホルダ22にYAG溶接により固定する。レンズホルダ22はキャリア10に貼り付けられた金属層17にYAG溶接固定されている。なお、図3から5に示されたキャリア10に設けられた段差は、レンズの光軸とLD素子の光軸とを合わせるために形成されている。
図7は組立てが完了したキャリアを筐体内に搭載する例を示している。組立てが完了したキャリア10を温調器の付属した筐体23内に搭載し、接続が必要な端子間をワイヤボンディングにより接続する。その後、筐体気密封止用の蓋となるLID24で筐体23を窒素雰囲気中で気密封止する。なお、リードピンPは、パッケージのコリメートレンズの反対側に設けられた電極用の端子である。
完成した4波長多重光送信器の全ての電源供給端子と制御端子をDC電源に接続し、適切なバイアス電圧を与え、さらに全信号端子に、[25.8Gbit/s−NRZ−PRBS 231−1]の変調信号を与えた際の出力光波形を図8に示す。Lane0〜Lane3の全波長において明瞭なアイ開口が確認でき作製した4波長多重光送信器が良好な特性を有していることが判る。この時の各Laneの平均光出力をパワーメータにて測定した。全Laneとも0〜+1dBmの平均光出力を有しており、100GbE−LR4の仕様に適合することが確認できた。
本実施形態では、第1の集積光半導体素子をTMモードで発振するように構成している。TMモードで発振する構成は、集積光半導体素子のDFB−LD1、2の活性層に適度な格子歪を与えてTMモードとTEモードの利得逆転により実現してもよいし、MMIカプラと出力端の間の半導体導波路に偏波回転部を集積して実現してもよい。本実施形態の4波長多重光送信器は、第1の集積光半導体素子の出力光偏波はTMモードであり、半波長板や偏波回転型光アイソレータを用いなくてもTEモードで発振している第2の集積光半導体素子の出力偏波とは直交している。従って、第1の実施形態の4波長多重光送信器で用いていた偏波回転型光アイソレータを省略できる。その他の構成は、第1の実施形態と同様に構成できる。
(1)サブキャリア組立て
集積半導体素子30、40を搭載した2つのサブキャリアは、第1の実施形態と同様に構成することができる。ただし、集積半導体光素子30は、TMモードで発振するように構成する。
キャリア10の組立ても、光アイソレータ14を設けない以外は第1の実施形態と同様に構成することができる。
第1の実施形態と同様にキャリア調芯工程の第一段階と第二段階を行い、2つの集積半導体光素子30、40の光路合成を実現する。
第1の実施形態と同様に組立て最終工程を行う。なお、ここで用いる光ファイバレセプタクル25の光入力側には、偏波無依存型光アイソレータ26が取り付けてある。以上の工程により、4波長多重光送信器は完成する。
完成した4波長多重光送信器の全ての電源供給端子と制御端子をDC電源に接続し、適切なバイアス電圧を与え、さらに全信号端子に、[25.8Gbit/s−NRZ−PRBS 231−1]の変調信号を与えた測定した所、実施例1で作製した4波長多重光送信器と同等の性能を有することが確認できた。
3 出力モニタ用PD
4 EA変調器
5 半導体光導波路
6 MMIカプラ
7 出力導波路
8、9 サブキャリア
10 キャリア
11 LDコリメートレンズ
12 光アイソレータ
13 全反射ミラー
14 光アイソレータ
15 誘電体多層膜フィルタ
16 突起
17 金属層
30、40 集積光半導体素子
Claims (5)
- N個(Nは4以上の整数)の異なる波長の光信号を1つの出力部から送出するN波長多重光送信器であって、
異なる波長の光信号を出力する少なくとも2つのLD素子とこれらの出力光を合波する合波器とをそれぞれ有する2つの集積半導体光素子と、
一方の集積半導体光素子からの第1の出力光と他方の集積半導体光素子からの第2の出力光とを合波する合波素子とを備え、
前記第1の出力光と前記第2の出力光は互いに偏波状態が異なり、前記合波素子は、前記第1の出力光と前記第2の出力光との偏波状態を利用してその光路を重ね合わせることを特徴とするN波長多重光送信器。 - 前記合波素子が、透明基板上に誘電体多層膜を蒸着した素子であることを特徴とする請求項1に記載のN波長多重光送信器。
- 前記Nは4であり、前記合波素子に入力する第1の出力光の偏波状態はTEモードであり、前記合波素子に入力する第1の出力光の偏波状態はTMモードであることを特徴とする請求項1または2に記載のN波長多重光送信器。
- 前記2つの集積半導体発光素子としてTEモードで発光する集積半導体発光素子を用い、前記第2の出力光を出力する集積半導体発光素子と前記合波素子との間に偏波回転型の光アイソレータが挿入されており、前記光アイソレータにより第2の出力光の偏波状態をTEモードからTMモードに変換することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のN波長多重光送信器。
- 前記第1の出力光を出力する集積半導体発光素子としてTEモードで発光する集積半導体発光素子を用い、前記第2の出力光を出力する集積半導体発光素子として、TMモードで発光する集積半導体発光素子を用いたことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のN波長多重光送信器。
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