JP2014149323A - Semiconductor optical modulator - Google Patents

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英明 長谷川
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor optical modulator which suppresses polarization dependency, and includes a function of an optical amplification function enabling optical modulation at high speed.SOLUTION: A semiconductor optical modulator comprises: a light input/output section which inputs incident light and outputs emitted light; a polarization separation section which separates the incident light input from the light input/output section into first polarization mode light of first polarized light and second polarization mode light of second polarized light that have mutually different polarization modes; a polarization conversion section which converts the polarization mode of the first polarization mode light into the second polarized light, and outputs the converted light as first input light, and outputs the second polarization mode light as second input light; a semiconductor optical modulation amplification section which applies a modulation signal, and modulates and amplifies the first input light and the second input light; and a modulation signal application section which applies the modulation signal to the semiconductor optical modulation amplification section. In the semiconductor optical modulation amplification section, an amplification gain of the second polarized light is larger than an amplification gain of the first polarized light.

Description

本発明は、光増幅機能を備えた半導体光変調器に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor optical modulator having an optical amplification function.

近年、光増幅器等の中継器を用いないようなFTTH(Fiber To The Home)等の短距離のアクセスネットワークでは、波長分割多重方式パッシブ光ネットワーク(WDM−PON:Wavelength−division−multiplexed Passive Optical Network)方式が注目されている。この方式では、基地局、つまり光ラインターミナル(OLT:Optical Line Terminal)から送信されてきた種光を端末側、すなわち光ネットワークユニット(ONU:Optical Network Unit)側で光変調して基地局側に送り返すような光変調器が求められる。さらに、この光変調器は、光ファイバや各光部品での損失により、減衰した種光を増幅する光増幅器機能、つまり、半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)の機能を兼ね備えていることが望ましい。   In recent years, in a short-distance access network such as FTTH (Fiber To The Home) that does not use a repeater such as an optical amplifier, a wavelength division multiplexing passive optical network (WDM-PON) is used. The method is drawing attention. In this system, seed light transmitted from a base station, that is, an optical line terminal (OLT), is optically modulated on the terminal side, that is, an optical network unit (ONU) side, and then transmitted to the base station side. An optical modulator that can be sent back is required. Further, this optical modulator has an optical amplifier function for amplifying seed light attenuated due to loss in the optical fiber and each optical component, that is, a function of a semiconductor optical amplifier (SOA). desirable.

ここで、SOAについては、高飽和出力、低雑音指数のSOAが報告されている(例えば非特許文献1など)。SOAの増幅利得は、一般的に入射光の偏波方向によって異なり、SOAの半導体積層面に平行なTE偏光モードに対する増幅利得が、SOAの半導体積層方向に垂直なTM偏光モードに対する増幅利得よりも大きい。この偏波依存利得(PDG:Polarization Dependent Gain)により、SOAから出力される信号光強度が一定でないと、通信エラーが発生する原因となる。そのため、PDGによる出力信号光強度のばらつきを抑制する偏波無依存化技術が提案されている(例えば特許文献1,2、非特許文献2など)。   Here, as for the SOA, an SOA with a high saturation output and a low noise figure has been reported (for example, Non-Patent Document 1). The amplification gain of the SOA generally varies depending on the polarization direction of incident light, and the amplification gain for the TE polarization mode parallel to the semiconductor lamination surface of the SOA is larger than the amplification gain for the TM polarization mode perpendicular to the SOA lamination direction of the SOA. large. This polarization dependent gain (PDG) causes a communication error if the intensity of the signal light output from the SOA is not constant. Therefore, a polarization independence technique that suppresses variations in output signal light intensity due to PDG has been proposed (for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 2).

また、従来技術におけるSOAを偏波無依存化する方式として、バルクの半導体活性層に伸張歪を印加する方式、多重量子井戸(MQW)構造の量子井戸に伸張歪を印加する方式等があった。これは、活性層構造および導波路構造(MQW構造であれば、ウエル/バリア厚および歪量、導波路幅)を最適化することにより、TE偏光モードと、TE偏光モードと直交するTM偏光モードの増幅利得が等しくなる設計とするものである(例えば非特許文献2など)。   In addition, as a method of making SOA independent of polarization in the prior art, there are a method of applying an extension strain to a bulk semiconductor active layer, a method of applying an extension strain to a quantum well having a multiple quantum well (MQW) structure, and the like. . This is because the TE polarization mode and the TM polarization mode orthogonal to the TE polarization mode are optimized by optimizing the active layer structure and the waveguide structure (in the case of MQW structure, well / barrier thickness and strain amount, waveguide width). Are designed to have the same amplification gain (for example, Non-Patent Document 2).

特開平8−64904号公報JP-A-8-64904 特開2008−250021号公報JP 2008-250021 A

K. Morito and S. Tanaka, “Record High Saturation Power (+22dBm) and Low Noise Figure (5.7dB) Polarization−Insensitive SOA Module”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 17, 6, 1298−1300, (2005)K. Morito and S.M. Tanaka, “Record High Saturation Power (+22 dBm) and Low Noise Figure (5.7 dB) Polarization-Insensible SOA Module, IEEE HOTONICS TECHNOLOGY 98, ETH M. Itoh, Y. Shibata, T. Kakitsuka, Y. Kadota, and Y. Tohmori, “Polarization−Insensitive SOA With a Strained Bulk”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 14, 6, 765−767, (2002)M.M. Itoh, Y. et al. Shibata, T .; Kakitsuka, Y. et al. Kadota, and Y.K. Tohmori, “Polarization-Insensitive SOA With a Strained Bulk”, IEEE PHOTOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, 14, 6, 765-767, (2002)

しかしながら、非特許文献1に開示された方式では、TEおよびTM偏光モードの増幅利得の総和に上限があるため、TEおよびTM偏光モードの増幅利得が等しくなる設計とした場合、TM偏光モードの利得が増加した分、TE偏光モードの利得が低下する。そして、TE偏光モードに対する微分利得係数が低下し、さらに、微分利得係数が低下すると、緩和振動周波数が低下する。したがって、このような緩和振動周波数の低いSOAを用いて、光増幅機能を備えた半導体光変調器を構成した場合、高速な光変調を行うことができないという新たな課題が生じることとなる。   However, the method disclosed in Non-Patent Document 1 has an upper limit on the sum of the amplification gains of the TE and TM polarization modes. Therefore, when the amplification gain of the TE and TM polarization modes is designed to be equal, the gain of the TM polarization mode is As TE increases, the gain of the TE polarization mode decreases. Then, when the differential gain coefficient with respect to the TE polarization mode is lowered and further the differential gain coefficient is lowered, the relaxation oscillation frequency is lowered. Therefore, when a semiconductor optical modulator having an optical amplification function is configured using such an SOA having a low relaxation oscillation frequency, a new problem arises that high-speed optical modulation cannot be performed.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、偏波依存性が抑制され、さらに、高速に光変調できる光増幅機能を備えた半導体光変調器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a semiconductor optical modulator having an optical amplification function in which polarization dependency is suppressed and optical modulation can be performed at high speed.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る半導体光変調器は、入射光の入力と出射光の出力とを行う光入出力部と、前記光入出力部から入力された前記入射光を互いに偏光モードの異なる第1偏光の第1偏光モード光と第2偏光の第2偏光モード光とに分離する偏光分離部と、前記第1偏光モード光の偏光モードを第2偏光に変換して、第1入力光として出力し、前記第2偏光モード光を第2入力光として出力する偏光変換部と、変調信号が印加されて、前記第1入力光と前記第2入力光とを、変調および増幅する半導体光変調増幅部と、前記半導体光変調増幅部に前記変調信号を印加する変調信号印加部と、を備え、前記半導体光変調増幅部は、前記第2偏光の増幅利得が、前記第1偏光の増幅利得より大きいことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a semiconductor optical modulator according to the present invention includes a light input / output unit that inputs incident light and outputs emitted light, and is input from the light input / output unit. A polarization separation unit that separates the incident light into a first polarization mode light of a first polarization and a second polarization mode light of a second polarization having different polarization modes; and a second polarization mode of the first polarization mode light. A polarized light conversion unit that converts the light into polarized light and outputs the light as first input light, and outputs the second polarization mode light as second input light. A modulation signal is applied to the first input light and the second input. A semiconductor light modulation amplification unit that modulates and amplifies light; and a modulation signal application unit that applies the modulation signal to the semiconductor light modulation amplification unit, wherein the semiconductor light modulation amplification unit The amplification gain is larger than the amplification gain of the first polarization. To.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記半導体光変調増幅部は、片端部に第1入出力部を有し、他方の片端部に第2入出力部を有する導波路構造を備え、前記第1入力光は、前記第1入出力部から入力され、前記導波路を通過しながら変調および増幅され、前記第2入出力部から出力され、前記第2入力光は、前記第2入出力部から入力され、前記導波路を通過しながら変調および増幅され、前記第1入出力部から出力されることを特徴とする。   The semiconductor optical modulator according to the present invention is the waveguide according to the above invention, wherein the semiconductor optical modulation amplification unit has a first input / output unit at one end and a second input / output unit at the other end. The first input light is input from the first input / output unit, modulated and amplified while passing through the waveguide, and output from the second input / output unit, and the second input light is It is inputted from the second input / output unit, modulated and amplified while passing through the waveguide, and outputted from the first input / output unit.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記半導体光変調増幅部は、前記第1入出力部と前記第2入出力部との入出力方向が、略平行方向であることを特徴とする。   Further, in the semiconductor optical modulator according to the present invention, in the above invention, the semiconductor optical modulation amplification unit has an input / output direction between the first input / output unit and the second input / output unit being substantially parallel. It is characterized by.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記偏光変換部から出力された前記第1入出力部と前記第2入出力部とを合波させて前記半導体光変調増幅部に出射する光合波部を備え、前記半導体光変調増幅部は、片端部に光入出力部を有し、他方の端部に光反射部を有する導波路構造を備え、前記半導体光変調増幅部は、前記光合波部から前記光入出力部へ入力された信号光を、前記導波路構造を通過させながら変調および増幅し、前記光反射部によって反射し、前記光入出力部より出力することを特徴とする。   In the semiconductor optical modulator according to the present invention, the first input / output unit and the second input / output unit output from the polarization conversion unit are combined in the semiconductor optical modulation amplification unit in the above invention. The semiconductor light modulation amplification unit includes a waveguide structure having a light input / output unit at one end and a light reflection unit at the other end, and the semiconductor light modulation amplification unit includes: The signal light input from the optical multiplexing unit to the optical input / output unit is modulated and amplified while passing through the waveguide structure, reflected by the light reflecting unit, and output from the optical input / output unit. Features.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記変調信号印加部は、5Gb/s以上の変調信号を印加することを特徴とする。   In the semiconductor optical modulator according to the present invention as set forth in the invention described above, the modulation signal applying unit applies a modulation signal of 5 Gb / s or more.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記変調信号印加部は、10Gb/s以上の変調信号を印加することを特徴とする。   In the semiconductor optical modulator according to the present invention as set forth in the invention described above, the modulation signal applying unit applies a modulation signal of 10 Gb / s or more.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記変調信号印加部は、RZ変調信号を印加することを特徴とする。   In the semiconductor optical modulator according to the present invention as set forth in the invention described above, the modulation signal applying unit applies an RZ modulation signal.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記変調信号印加部は、NRZ変調信号を印加することを特徴とする。   In the semiconductor optical modulator according to the present invention as set forth in the invention described above, the modulation signal applying unit applies an NRZ modulation signal.

また、本発明に係る半導体光変調器は、上記発明において、前記半導体光変調増幅部は、入力される光の単位強度当たりの利得の変化の絶対値が0.16dB/dBm以下であることを特徴とする。   In the semiconductor optical modulator according to the present invention, in the above invention, the semiconductor optical modulation amplifying unit has an absolute value of a change in gain per unit intensity of input light of 0.16 dB / dBm or less. Features.

また、本発明に係る光ネットワークユニットは、上記発明の半導体光変調器を備えることを特徴とする。   An optical network unit according to the present invention comprises the semiconductor optical modulator according to the present invention.

また、本発明に係る波長分割多重方式パッシブ光ネットワークは、上記発明の光ネットワークユニットを備えることを特徴とする。   A wavelength division multiplexing passive optical network according to the present invention includes the optical network unit of the present invention.

本発明によれば、偏波依存性が抑制され、さらに、高速に光変調できる光増幅機能を備えた半導体光変調器を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a semiconductor optical modulator having an optical amplification function capable of suppressing polarization dependency and optically modulating light at high speed.

図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体光変調器の具体的構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a specific configuration of the semiconductor optical modulator according to the first embodiment of the present invention. 図2は、変調信号印加部により印加される変調電流の電流プロファイルの一例を表す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a current profile of the modulation current applied by the modulation signal applying unit. 図3は、本発明の実施の形態1に係る半導体光変調器における半導体光変調増幅部の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the semiconductor optical modulation amplification unit in the semiconductor optical modulator according to the first embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態1に係る半導体光変調器における半導体光変調増幅部のBH−SOAのA−A線断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of BH-SOA of the semiconductor optical modulation amplification unit in the semiconductor optical modulator according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明に係る半導体光変調器を用いた光通信システムを表す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical communication system using the semiconductor optical modulator according to the present invention. 図6は、図5に示す光通信システムに実施の形態1に係る半導体光変調器を適用した場合における信号光の受信強度と誤り率との関係を表す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the signal light reception intensity and the error rate when the semiconductor optical modulator according to the first embodiment is applied to the optical communication system shown in FIG. 図7は、本発明の変形例に係る半導体光変調器における半導体光変調増幅部の平面図である。FIG. 7 is a plan view of a semiconductor light modulation amplification unit in a semiconductor light modulator according to a modification of the present invention. 図8は、本発明の実施の形態2に係る半導体光変調器の具体的構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a specific configuration of the semiconductor optical modulator according to the second embodiment of the present invention.

以下に、図面を参照して本発明に係る半導体光変調器の実施の形態を説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。   Embodiments of a semiconductor optical modulator according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are appropriately denoted by the same reference numerals. Further, the drawings are schematic, and it should be noted that the relationship between the thickness and width of each layer, the ratio of each layer, and the like may differ from the actual situation. Even between the drawings, there are cases in which portions having different dimensional relationships and ratios are included.

(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る半導体光変調器について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体光変調器の具体的構成を示す図である。図1に示すとおり、半導体光変調器100は、例えば光ファイバによって入射される入射光を、光軸を調整して入出力する光入出力部10と、平面光波回路(PLC:Planner Lightwave Circuit)素子20として一体として形成された偏光分離部30と偏光変換部40と、埋め込みヘテロ構造(Buried Heterostructure、BH)SOA55(以下、BH−SOA55とする)を有する半導体光変調増幅部50と、変調信号印加部60とからなる。
(Embodiment 1)
First, the semiconductor optical modulator according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a specific configuration of the semiconductor optical modulator according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a semiconductor optical modulator 100 includes, for example, an optical input / output unit 10 that inputs and outputs incident light that is incident on an optical fiber by adjusting an optical axis, and a planar lightwave circuit (PLC: Planner Lightwave Circuit). A polarization separation unit 30 and a polarization conversion unit 40 integrally formed as the element 20, a semiconductor optical modulation amplification unit 50 having a buried heterostructure (BH) SOA 55 (hereinafter referred to as BH-SOA 55), and a modulation signal And an application unit 60.

光入出力部10は、PLC素子20として構成された偏光分離部30の入力光導波路31に接続されている。これにより、光入出力部10は、光ファイバで入射される入射光の光軸を調整し、光ファイバと入力光導波路31との結合損失を、極小とする構成である。   The optical input / output unit 10 is connected to an input optical waveguide 31 of a polarization separation unit 30 configured as a PLC element 20. Thus, the light input / output unit 10 is configured to adjust the optical axis of incident light incident on the optical fiber and minimize the coupling loss between the optical fiber and the input optical waveguide 31.

PLC素子20は、偏光分離部30と偏光変換部40とからなる。PLC素子20は、シリコン基板上に積層された石英系ガラスからなるクラッド層内に、クラッド層の屈折率よりも高い屈折率を有する石英系ガラスからなるコア部で構成された各種の光導波路が形成されたものである。具体的には、PLC素子20は、偏光分離部30を構成する入力光導波路31、光導波路型方向性結合器からなる3dBカプラ32、2つのアーム光導波路33、34、および光導波路型方向性結合器からなる3dBカプラ35と、偏光変換部40を構成する出力光導波路41、42とが順次接続されて、マッハツェンダー干渉計(MZI:Mach−Zehnder Interferometer)型の偏波分離/合成素子として構成されている。偏光変換部40の出力光導波路41には1/2波長板43が挿入されている。アーム光導波路33、34の上方のクラッド層の表面には、ヒータ36、37がそれぞれ形成されている。ヒータ36、37は、アーム光導波路33、34を局所加熱して実効屈折率を変化させることによって、PLC素子20の偏波分離/合成素子としての特性を、導波路構造形成後に調整するためのものである。ヒータ36、37はたとえば金属薄膜で形成される。   The PLC element 20 includes a polarization separation unit 30 and a polarization conversion unit 40. The PLC element 20 includes various optical waveguides configured by a core portion made of silica glass having a refractive index higher than that of the clad layer in a clad layer made of silica glass laminated on a silicon substrate. It is formed. Specifically, the PLC element 20 includes an input optical waveguide 31 constituting the polarization separation unit 30, a 3 dB coupler 32 including an optical waveguide type directional coupler, two arm optical waveguides 33 and 34, and an optical waveguide type directionality. As a Mach-Zehnder Interferometer (MZI) type polarization separation / combination element, a 3 dB coupler 35 composed of a coupler and output optical waveguides 41 and 42 constituting the polarization conversion unit 40 are sequentially connected. It is configured. A half-wave plate 43 is inserted into the output optical waveguide 41 of the polarization converter 40. Heaters 36 and 37 are formed on the surface of the cladding layer above the arm optical waveguides 33 and 34, respectively. The heaters 36 and 37 are for heating the arm optical waveguides 33 and 34 locally to change the effective refractive index, thereby adjusting the characteristics of the PLC element 20 as the polarization separation / combination element after the waveguide structure is formed. Is. The heaters 36 and 37 are formed of a metal thin film, for example.

半導体光変調増幅部50は、InP基板上に積層されたInP半導体積層構造内に、第1入出力部51、第2入出力部52から、曲げ半径を有するR部53、54を経由して、埋め込み型の光増幅導波路であるBH−SOA55へと光導波路が接続された構造を有する。また、R部53、54は、曲げ損失の影響を避けるため、曲げ半径125μm以上に設定されていることが望ましい。   The semiconductor optical modulation amplifying unit 50 is connected to the InP semiconductor multilayer structure stacked on the InP substrate from the first input / output unit 51 and the second input / output unit 52 via the R units 53 and 54 having a bending radius. The optical waveguide is connected to BH-SOA 55 which is a buried type optical amplification waveguide. The R portions 53 and 54 are preferably set to have a bending radius of 125 μm or more in order to avoid the influence of bending loss.

BH−SOA55は、たとえばGaInNAs系半導体材料、GaInAsP系半導体材料、またはAlGaInAs半導体材料からなる活性層を含んでおり、1.55μm帯の波長の光を増幅することができるようにその組成が設定されている。また、InP基板の裏面およびInP半導体積層構造の表面にはそれぞれn側電極、p側電極が形成されている。なお、図1では、電極のうちp側電極56bのみ図示している。また、BH−SOA55の具体的構成については後述する。また、上記の半導体材料は例示であり、使用される半導体材料は、使用される光の波長に応じて適宜選択することができる。   The BH-SOA 55 includes an active layer made of, for example, a GaInNAs semiconductor material, a GaInAsP semiconductor material, or an AlGaInAs semiconductor material, and the composition thereof is set so that light having a wavelength of 1.55 μm band can be amplified. ing. An n-side electrode and a p-side electrode are formed on the back surface of the InP substrate and the surface of the InP semiconductor multilayer structure, respectively. In FIG. 1, only the p-side electrode 56b of the electrodes is shown. A specific configuration of the BH-SOA 55 will be described later. Moreover, said semiconductor material is an illustration and the semiconductor material used can be suitably selected according to the wavelength of the light used.

半導体光変調増幅部50の第1入出力部51、第2入出力部52と、PLC素子20の出力光導波路41、42との接合面は、曲げ導波路となっている。これによって、接合面で反射された光が各導波路に再び結合することが防止されている。また、半導体光変調増幅部50の第1入出力部51、第2入出力部52と、PLC素子20の出力光導波路41、42との接合面には、反射防止膜が形成されていることが望ましい。   Bonding surfaces of the first input / output unit 51 and the second input / output unit 52 of the semiconductor optical modulation amplification unit 50 and the output optical waveguides 41 and 42 of the PLC element 20 are bent waveguides. This prevents the light reflected by the joint surface from being coupled again to each waveguide. Further, an antireflection film is formed on the bonding surface between the first input / output unit 51 and the second input / output unit 52 of the semiconductor optical modulation amplification unit 50 and the output optical waveguides 41 and 42 of the PLC element 20. Is desirable.

変調信号印加部60は、例えば5Gb/s以上、好ましくは10Gb/s以上の高周波の信号で変調した変調電流を生成する高周波回路62と、高周波回路62が生成した変調電流を半導体光変調増幅部50の電極に印加する変調信号入力部61とからなる。   The modulation signal applying unit 60 includes, for example, a high-frequency circuit 62 that generates a modulation current modulated with a high-frequency signal of 5 Gb / s or more, preferably 10 Gb / s or more, and a semiconductor optical modulation amplification unit that generates the modulation current generated by the high-frequency circuit 62. The modulation signal input unit 61 is applied to 50 electrodes.

次に、半導体光変調器100の動作の一例について説明する。まず、光ファイバから入力された入射光L11を光入出力部10によって、入力光導波路31に入射させる。光入出力部10に入射される入射光L11は、任意の偏波状態を有する1.55μm帯の信号光である。偏光分離部30は、入力光導波路31から入射光L11が入力されると、入射光L11を第1偏光であるTM偏光モード(PLC素子20の基板面に垂直方向の偏波)の第1偏光モード光L31と第2偏光であるTE偏光モード(PLC素子20の基板面に平行な偏波)の第2偏光モード光L32に偏波分離し、それぞれを出力光導波路41、42に出力する。   Next, an example of the operation of the semiconductor optical modulator 100 will be described. First, incident light L <b> 11 input from an optical fiber is incident on the input optical waveguide 31 by the light input / output unit 10. Incident light L11 incident on the light input / output unit 10 is 1.55 μm band signal light having an arbitrary polarization state. When the incident light L11 is input from the input optical waveguide 31, the polarization separation unit 30 receives the incident light L11 as the first polarization in the TM polarization mode (polarization perpendicular to the substrate surface of the PLC element 20). The polarized light is split into the mode light L31 and the second polarization mode light L32 in the TE polarization mode (polarization parallel to the substrate surface of the PLC element 20), which is the second polarization, and output to the output optical waveguides 41 and 42, respectively.

偏光変換部40の1/2波長板43は、第1偏光モード光L31が入力されるとその偏波方向を90度回転し、TE偏光モードの第1入力光L41として出力し、半導体光変調増幅部50の第1入出力部51に入力させる。一方、第2偏光モード光L32はTE偏光モードのまま第2入力光L42として第2入出力部52に入力する。   When the first polarization mode light L31 is input, the half-wave plate 43 of the polarization conversion unit 40 rotates the polarization direction by 90 degrees and outputs the first polarization light as a TE polarization mode first light L41. Input to the first input / output unit 51 of the amplification unit 50. On the other hand, the second polarization mode light L32 is input to the second input / output unit 52 as the second input light L42 in the TE polarization mode.

ここで、半導体光変調増幅部50は、変調信号印加部60により生成された変調電流を、電極のn側電極およびp側電極間に印加されている。変調電流は、強度変調の一種であるOOK(On−Off Keying)におけるNRZ(Non Return to Zero)方式、またはRZ(Return to Zero)方式に相当する。変調電流プロファイルの一例として、図2(a)にNRZ方式の変調電流プロファイルを、図2(b)にRZ方式の変調電流プロファイルを示す。図2のTbitは印加電流における1bit当たりの時間幅を表す。 Here, in the semiconductor optical modulation amplification unit 50, the modulation current generated by the modulation signal application unit 60 is applied between the n-side electrode and the p-side electrode. The modulation current corresponds to an NRZ (Non Return to Zero) method or an RZ (Return to Zero) method in OOK (On-Off Keying) which is a kind of intensity modulation. As an example of the modulation current profile, FIG. 2A shows an NRZ modulation current profile, and FIG. 2B shows an RZ modulation current profile. Tbit in FIG. 2 represents a time width per bit in the applied current.

変調電流により、電流が供給され、活性層を含むBH−SOA55が光増幅作用を有する状態となっているとき、光が入射されると光は増幅される。一方、変調電流により、電流が供給されていないとき、光が入射すると、BH−SOA55の活性層により、光は吸収される。   When a current is supplied by the modulation current and the BH-SOA 55 including the active layer is in a state of having an optical amplification function, the light is amplified when incident. On the other hand, when no current is supplied due to the modulation current, when light is incident, the light is absorbed by the active layer of the BH-SOA 55.

そこで、BH−SOA55は、印加された変調電流によって入力された第1入力光L41、第2入力光L42を光変調および増幅しながら導波し、それぞれ入力された側の一端とは反対側の一端から出力する。このとき、第1入力光L41、第2入力光L42は、いずれもTE偏光モードとしてBH−SOA55を導波し、変調および増幅されるので、半導体光変調増幅部50が有するPDGの影響を受けずに光変調および増幅を受ける。なお、第1入力光L41、第2入力光L42を同じタイミングで変調するために、第1入力光L41、第2入力光L42の光路長が等しく、BH−SOA55は、Uターン部の中央に配置され、第1入力光L41、第2入力光L42は等しい光路長を導波した後に、BH−SOA55に入射することが望ましい。   Therefore, the BH-SOA 55 guides the first input light L41 and the second input light L42 input by the applied modulation current while performing optical modulation and amplification, and is opposite to one end of the input side. Output from one end. At this time, since both the first input light L41 and the second input light L42 are guided and modulated and amplified through the BH-SOA 55 in the TE polarization mode, the first input light L41 and the second input light L42 are affected by the PDG of the semiconductor optical modulation amplification unit 50. Without light modulation and amplification. Note that in order to modulate the first input light L41 and the second input light L42 at the same timing, the optical path lengths of the first input light L41 and the second input light L42 are equal, and the BH-SOA 55 is located at the center of the U-turn portion. It is desirable that the first input light L41 and the second input light L42 are disposed and guided to the BH-SOA 55 after being guided through the same optical path length.

その後、光増幅された第1入力光L41は、TE偏光モードで出力光導波路42に入力される。一方、光増幅された第2入力光L42は、TE偏光モードで出力光導波路41に入力され、1/2波長板43によってTM偏光モードとされる。その後、偏光分離部30は、第1入力光L41、第2入力光L42を偏波合成したものを、増幅された出射光L12として、入力光導波路31から光入出力部10に出力する。   Thereafter, the optically amplified first input light L41 is input to the output optical waveguide 42 in the TE polarization mode. On the other hand, the optically amplified second input light L42 is input to the output optical waveguide 41 in the TE polarization mode, and is set to the TM polarization mode by the half-wave plate 43. Thereafter, the polarization separation unit 30 outputs a combination of the polarizations of the first input light L41 and the second input light L42 from the input optical waveguide 31 to the light input / output unit 10 as amplified outgoing light L12.

ここで、SOAの変調特性について述べる。一般的に半導体レーザおよびSOAの変調帯域は、緩和振動周波数、または、素子の寄生容量および微分抵抗により制限される。特に、SOAの場合、10GHzまでの変調帯域においては、前者の緩和振動周波数によって、変調帯域が制限される。   Here, the modulation characteristics of the SOA will be described. In general, the modulation band of the semiconductor laser and the SOA is limited by the relaxation oscillation frequency or the parasitic capacitance and differential resistance of the element. In particular, in the case of SOA, in the modulation band up to 10 GHz, the modulation band is limited by the former relaxation oscillation frequency.

まず、緩和振動角周波数をω、群速度をν、キャリアに対する微分利得係数をa、フォトンに対する微分利得係数をa、閉じ込め係数をΓ、光子密度をN、微分キャリア寿命をτΔN、光子寿命をτとすると、緩和振動角周波数ωは下記の(1)式の関係を満たす。

Figure 2014149323
また、(1)式におけるR spは、R sp=Γνgnsp/Vで与えられる。このとき、gは材料利得、nspは反転分布係数、Vは活性層の体積を示している。 First, the relaxation oscillation angular frequency is ω r , the group velocity is ν g , the differential gain coefficient for carriers is a, the differential gain coefficient for photons is a p , the confinement coefficient is Γ, the photon density is N p , and the differential carrier lifetime is τ ΔN. When the photon lifetime is τ p , the relaxation oscillation angular frequency ω r satisfies the relationship of the following equation (1).
Figure 2014149323
In addition, R in equation (1) 'sp is, R' is given by sp = Γν g gn sp / V . At this time, g represents a material gain, nsp represents an inversion distribution coefficient, and V represents a volume of the active layer.

次に、緩和振動周波数をfと置くと、ωとの関係は、ω=2πfである。さらに、上記の式(1)において、10GHzまでの変調帯域においては、第1項が支配的となるため、aがfを決定する重要なパラメータとなる。ここで、微分利得係数であるaは、材料利得gとキャリア密度Nとによって、a=dg/dNで表現される。 Then, when the relaxation oscillation frequency put the f r, the relationship between ω r is a ω r = 2πf r. Further, in the above formula (1), in the modulation band up to 10 GHz, the first term becomes dominant, and therefore a is an important parameter for determining fr . Here, a which is a differential gain coefficient is expressed as a = dg / dN by the material gain g and the carrier density N.

従来技術において、PDGの影響を抑制するため、TEおよびTM偏光モードの増幅利得が等しくなる設計とした場合、TE偏光モードのgは、約1/2程度小さくなる。つまり、式よりfが1/√2となる計算となる。 In the prior art, when the amplification gain of the TE and TM polarization modes is designed to be equal in order to suppress the influence of PDG, the g of the TE polarization mode is reduced by about ½. That is, the computation f r from equation becomes 1 / √2.

したがって、例えば、fが10GHzであったSOAに対して、従来技術を用いて、TEおよびTM偏光モードの増幅利得が等しくなる設計とする場合、fは7.1GHzとなり、変調帯域が制限されることとなる。このように、従来技術において伸張歪み等によってTEおよびTM偏光モードの増幅利得が等しくなる設計として偏波無依存化すると、PDGを抑制することはできるが、高速変調することができなくなる。 Thus, for example, with respect to SOA f r it was 10 GHz, using conventional techniques, if the amplification gain of the TE and TM polarization modes is the equal design, f r is 7.1GHz, and the modulation bandwidth limitations Will be. In this way, if the polarization gain independence is designed so that the amplification gain of the TE and TM polarization modes becomes equal due to stretching distortion or the like in the prior art, PDG can be suppressed, but high-speed modulation cannot be performed.

一方で、本実施の形態1に係る半導体光変調器100は、上記従来技術のような、伸張歪みを印加する等してTEおよびTM偏光モードの増幅利得が等しくなるような設計ではない。これにより、偏波無依存化することによる半導体活性層の微分利得係数の低下、すなわち、緩和振動周波数の低下を受けずに、偏波無依存化する方法を提案している。   On the other hand, the semiconductor optical modulator 100 according to the first embodiment is not designed to equalize the amplification gains of the TE and TM polarization modes by applying an extensional distortion as in the prior art. As a result, a method of making the polarization independence without degrading the differential gain coefficient of the semiconductor active layer due to the independence of the polarization, that is, reducing the relaxation oscillation frequency has been proposed.

本実施の形態1に係る半導体光変調器100は、偏光分離部30および偏光変換部40によって偏波ダイバーシティ回路を構成しており、入射光L11の偏光モードを半導体光変調増幅部の増幅利得が最大となるTE偏光モードに揃えることによって、PDGを抑制している。このとき、伸張歪みは印加されていないので、fは10GHzのままであり、高速変調が可能である。また、この偏波ダイバーシティ回路におけるPDGは、SOAの利得の線形性に起因すると考えられており、線形性の良いSOAチップを用いることが望ましい。 In the semiconductor optical modulator 100 according to the first embodiment, the polarization separation unit 30 and the polarization conversion unit 40 constitute a polarization diversity circuit, and the polarization mode of the incident light L11 is changed by the amplification gain of the semiconductor light modulation amplification unit. PDG is suppressed by aligning with the maximum TE polarization mode. At this time, since the tensile strain is not applied, f r remains of 10GHz, which enables high-speed modulation. The PDG in this polarization diversity circuit is considered to be caused by the linearity of the SOA gain, and it is desirable to use an SOA chip with good linearity.

なお、本実施の形態1において、図2に示す印加電流における1bit当たりの時間幅Tbitを200ps以下とすると、偏波ダイバーシティ回路を用いた偏波無依存型SOAにより、5Gb/s以上の高速変調が実現できる。さらに、Tbitを100ps以下とすると、10Gb/s以上の高速変調が実現できる。 In the first embodiment, when the time width T bit per bit in the applied current shown in FIG. 2 is 200 ps or less, a high speed of 5 Gb / s or more is achieved by the polarization independent SOA using the polarization diversity circuit. Modulation can be realized. Further, when T bit is set to 100 ps or less, high-speed modulation of 10 Gb / s or more can be realized.

このように、本実施の形態1に係る半導体光変調器100は、偏波依存性が抑制され、さらに、高速に光変調できる光増幅機能を備えた半導体光変調器である。   As described above, the semiconductor optical modulator 100 according to the first embodiment is a semiconductor optical modulator having an optical amplification function in which polarization dependency is suppressed and light modulation can be performed at high speed.

次に、半導体光変調増幅部50の具体的構成について説明する。図3は、本発明の実施の形態1に係る半導体光変調器における半導体光変調増幅部の平面図である。第1入出力部51、第2入出力部52は、埋め込みヘテロ構造スポットサイズ変換器(BH−SSC:Buried Heterostructure−Spot Size Converter)部51a、52aと、ハイメサパッシブ光導波路部51b、52bとからなる。実施の形態1に係る半導体光変調器100は、第1入力光L41と第2入力光L42とに対して、同じタイミングで変調をかけることが望ましい。そのため、第1入出力部51、第2入出力部52は、等しい光路長となるように形成されている。これにより、第1入力光L41と第2入力光L42とは等しい光路長を導波した後、BH−SOA55に入射する。   Next, a specific configuration of the semiconductor light modulation amplification unit 50 will be described. FIG. 3 is a plan view of the semiconductor optical modulation amplification unit in the semiconductor optical modulator according to the first embodiment of the present invention. The first input / output unit 51 and the second input / output unit 52 include buried heterostructure spot size converter (BH-SSC) units 51a and 52a, high-mesa passive optical waveguide units 51b and 52b, and Consists of. The semiconductor optical modulator 100 according to the first embodiment desirably modulates the first input light L41 and the second input light L42 at the same timing. For this reason, the first input / output unit 51 and the second input / output unit 52 are formed to have equal optical path lengths. As a result, the first input light L41 and the second input light L42 are guided through the same optical path length and then enter the BH-SOA 55.

図4は、本発明の実施の形態1に係る半導体光変調器における半導体光変調増幅部のBH−SOAのA−A線断面図である。図4に示すように、BH−SOA55は、トレンチ付きBH構造である。まず、シリコンベース55a上に、裏面にn側電極56aを形成した基板55bが形成されている。その上に、例えばn−InPからなる下部クラッド層55cが形成され、さらに、下部3段SCH層55d、活性層55e、上部3段SCH層55f、例えばp−InPからなる上部クラッド層55gが形成されている。そして最上部にp側電極56bが形成されている。さらにBH−SOA55は、半導体層を保護するため、例えばSiNからなるパッシベーション膜55jが、電流を注入しない領域に形成されている。   FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of BH-SOA of the semiconductor optical modulation amplification unit in the semiconductor optical modulator according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the BH-SOA 55 has a BH structure with a trench. First, a substrate 55b having an n-side electrode 56a formed on the back surface is formed on the silicon base 55a. A lower clad layer 55c made of, for example, n-InP is formed thereon, and further, a lower three-stage SCH layer 55d, an active layer 55e, and an upper three-stage SCH layer 55f, for example, an upper clad layer 55g made of p-InP are formed. Has been. A p-side electrode 56b is formed on the top. Further, in the BH-SOA 55, in order to protect the semiconductor layer, a passivation film 55j made of, for example, SiN is formed in a region where current is not injected.

さらに、BH−SOA55は、寄生容量を減らすため、トレンチ構造となっている。半導体層は図4のトレンチ部Tに示すようにエッチング等で削られている。また、トレンチ部Tの片側はp側電極56bを形成するため、さらに、機械的強度を向上させるため、ポリイミド55kが充填されている。   Further, the BH-SOA 55 has a trench structure in order to reduce parasitic capacitance. The semiconductor layer is removed by etching or the like as shown in the trench portion T of FIG. Further, one side of the trench portion T is filled with polyimide 55k in order to form the p-side electrode 56b and further improve the mechanical strength.

さらに、BH−SOA55は、入力された信号光と注入された電流とを効率よく相互作用させるため、埋め込みメサ構造としている。まず、埋め込みメサ構造でない場合、n側電極56aとp側電極56bとによって注入される電流は、図4のWの幅で流れる。ここで、半導体層をエッチング等により、活性層55eより深く削り取り、埋込層55hおよび電流阻止層55iを形成することによって、埋め込みメサ構造を形成することができる。このとき、埋込層55hは下部クラッド層55cと逆のp−InP、電流阻止層55iは上部クラッド層55gと逆のn−InPとすることにより、n側電極56aとp側電極56bとに正方向の電流が印加されると、活性層55eにキャリアが溜まる一方で埋込層55hと電流阻止層55iとの界面はキャリアが空乏化し、埋込層55hおよび電流阻止層55iは絶縁層として機能する。したがって、埋め込みメサ構造の場合、n側電極56aとp側電極56bとによって注入される電流は、図4のWactに狭窄されて流れるため、入射光と注入電流とを効率よく相互作用させることができる。 Further, the BH-SOA 55 has a buried mesa structure in order to efficiently interact the input signal light and the injected current. First, if not buried mesa structure, the current injected by the n-side electrode 56a and the p-side electrode 56b flows in width W t of FIG. Here, a buried mesa structure can be formed by scraping the semiconductor layer deeper than the active layer 55e by etching or the like to form the buried layer 55h and the current blocking layer 55i. At this time, the buried layer 55h is p-InP opposite to the lower clad layer 55c, and the current blocking layer 55i is n-InP opposite to the upper clad layer 55g, so that the n-side electrode 56a and the p-side electrode 56b are formed. When a positive current is applied, carriers are accumulated in the active layer 55e, while carriers are depleted at the interface between the buried layer 55h and the current blocking layer 55i, and the buried layer 55h and the current blocking layer 55i serve as insulating layers. Function. Therefore, in the case of the buried mesa structure, the current injected by the n-side electrode 56a and the p-side electrode 56b flows while being confined to Wact in FIG. 4, so that the incident light and the injected current interact efficiently. Can do.

次に、活性層55eは、例えば組成を変えたGaInAsPからなり、幅6nmの井戸層と幅10nmの障壁層とが、交互に8層積層されている。また、活性層55eは、例えば組成を変えたGaInAsPからなり、6/12/60μmの3層からなる3段分離閉じ込めヘテロ構造(SCH:Separated Confinement Heterostructure)である下部3段SCH層55dおよび上部3段SCH層55fを備えている。このとき、光の閉じ込め係数は9.1%となる。   Next, the active layer 55e is made of, for example, GaInAsP having a different composition, and eight layers of well layers having a width of 6 nm and barrier layers having a width of 10 nm are alternately stacked. The active layer 55e is made of, for example, GaInAsP having a different composition, and is composed of a lower three-stage SCH layer 55d and an upper three-stage het-structure heterostructure (SCH: Separated Confinement Heterostructure) composed of three layers of 6/12/60 μm. A step SCH layer 55f is provided. At this time, the light confinement factor is 9.1%.

次に、半導体光変調増幅部50の動作について説明する。まず、偏光変換部40の出力光導波路41、42から第1入力光L41、第2入力光L42は、それぞれ、第1入出力部51、第2入出力部52に入射される。すると、第1入力光L41、第2入力光L42は、BH−SSC部51a、52aの導波路のコア幅が、例えば0.5μmから3μmに拡大していることによって、そのスポットサイズが変換され、ハイメサパッシブ光導波路部51b、52bに入力され、ハイメサパッシブ光導波路部51b、52bを導波する。ハイメサパッシブ光導波路部51b、52bでは、例えば導波路のコア幅が2μm程度とされる。R部53、54は、曲げ損失を抑制するため、125μm以上の曲げ半径に設定されていることが望ましい。そして、ハイメサパッシブ光導波路部51b、52bの端部は、結合損失を抑制するため、例えばコア幅3μmとされ、BH−SOA55に、第1入力光L41、第2入力光L42を入射させる。そして、BH−SOA55に入射された第1入力光L41、第2入力光L42は、光変調および増幅されながら導波し、それぞれ入力された側の一端とは反対側の一端から出力する。   Next, the operation of the semiconductor optical modulation amplification unit 50 will be described. First, the first input light L41 and the second input light L42 are incident on the first input / output unit 51 and the second input / output unit 52 from the output optical waveguides 41 and 42 of the polarization conversion unit 40, respectively. Then, the spot sizes of the first input light L41 and the second input light L42 are converted by increasing the core width of the waveguides of the BH-SSC units 51a and 52a from 0.5 μm to 3 μm, for example. Are input to the high mesa passive optical waveguide portions 51b and 52b and are guided through the high mesa passive optical waveguide portions 51b and 52b. In the high mesa passive optical waveguide portions 51b and 52b, for example, the core width of the waveguide is set to about 2 μm. The R portions 53 and 54 are desirably set to a bending radius of 125 μm or more in order to suppress bending loss. The end portions of the high mesa passive optical waveguide portions 51b and 52b have a core width of 3 μm, for example, in order to suppress coupling loss, and allow the first input light L41 and the second input light L42 to enter the BH-SOA 55. Then, the first input light L41 and the second input light L42 incident on the BH-SOA 55 are guided while being optically modulated and amplified, and are output from one end opposite to the input end.

ここで、この半導体光変調増幅部50に、波長1.55μmの信号光を入射させる。変調電流のバイアス電流はIdc=100mA、変調電流の最大値はImax=200mAとする。このとき、出力される信号光の強度をPout=10dBm(Imaxにおいて)、入力する信号光の強度をPin=−15dBmとすると、平均キャリア密度は2.2×1018cm−3となる。したがって、式(1)により緩和振動周波数を算出すると、緩和振動周波数は9.85GHzとなる。 Here, signal light having a wavelength of 1.55 μm is incident on the semiconductor light modulation amplification unit 50. The bias current of the modulation current is I dc = 100 mA, and the maximum value of the modulation current is I max = 200 mA. At this time, assuming that the intensity of the output signal light is P out = 10 dBm (in I max ) and the intensity of the input signal light is P in = −15 dBm, the average carrier density is 2.2 × 10 18 cm −3 . Become. Therefore, when the relaxation vibration frequency is calculated by the equation (1), the relaxation vibration frequency is 9.85 GHz.

一方で、従来技術に係るSOAにおいて、伸張歪み等によってTEおよびTM偏光モードの増幅利得が等しくなる設計として偏波無依存化すると、緩和振動周波数は1/√2となる。したがって、従来技術に係るSOAの緩和振動周波数は、6.97GHzとなり、高速変調することができなくなる。   On the other hand, in the SOA according to the related art, when the polarization gain is made independent as a design in which the amplification gains of the TE and TM polarization modes are equal due to stretching distortion or the like, the relaxation oscillation frequency becomes 1 / √2. Therefore, the relaxation oscillation frequency of the SOA according to the prior art is 6.97 GHz, and high-speed modulation cannot be performed.

このように本実施の形態1に係る半導体光変調器によって、偏波依存性が抑制され、さらに、高速に光変調できる光増幅機能を備えた半導体光変調器を実現することができる。   As described above, the semiconductor optical modulator according to the first embodiment can realize a semiconductor optical modulator having an optical amplification function in which polarization dependency is suppressed and light modulation can be performed at high speed.

ここで、図5は、本発明に係る半導体光変調器を用いた光通信システムを表す模式図である。図5に示すとおり、本発明に係る半導体光変調器は、WDM−PONにおけるONUの伝送器(Tx)として利用することができる。   Here, FIG. 5 is a schematic diagram showing an optical communication system using the semiconductor optical modulator according to the present invention. As shown in FIG. 5, the semiconductor optical modulator according to the present invention can be used as an ONU transmitter (Tx) in WDM-PON.

WDM−PON1000は、事業者系であるOLT1001と、伝送ファイバ1010と、アレイ導波路格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)波長合波器1020と、各加入者系であるONU1030、1040、1050、1060とからなる。はじめに、OLT1001のTx/Rx1002、1003、1004、1005において、それぞれ波長の異なる信号光が発振される。発振された信号光は、AWG1007によって合波される。さらに、合波された信号光は、ASE(Amplified Spantaneous Emission)光を用いた広帯域光源1006から出力されたASE光とカプラ1008において合波される。   The WDM-PON 1000 includes an OLT 1001 that is an operator system, a transmission fiber 1010, an arrayed waveguide grating (AWG) wavelength multiplexer 1020, and ONUs 1030, 1040, 1050, and 1060 that are subscriber systems. Consists of. First, signal light having different wavelengths is oscillated at Tx / Rx 1002, 1003, 1004, and 1005 of the OLT 1001. The oscillated signal light is multiplexed by the AWG 1007. Further, the combined signal light is combined in the coupler 1008 with the ASE light output from the broadband light source 1006 using ASE (Amplified Spantanous Emission) light.

次に、合波された信号光およびASE光は、伝送ファイバ1010によって、事業者系から加入者系へと伝送される。そして、AWG1020において、各加入者系であるONU1030、1040、1050、1060に分波される。ここで、ASE光はAWG1020によってフィルタされ、各加入者系毎に異なる波長帯域を有するASE光とされる。各ONUでは、Tx/Rx1031、1041、1051によって、信号光が送受信される。なお、Tx/Rxとは、具体的には、Tx/Rx1061のように、WDMフィルタ1061a、Rx1061b、Tx1061cとで構成されている。WDMフィルタ1061aは信号光とフィルタされたASE光とを分波する。Rx1061bは信号光を受信してその信号光に含まれる情報を取り出す。Tx1061cは実施の形態1に係る半導体光変調器100を備えており、WDMフィルタ1061aによって分波されたASE光を変調および増幅して、アップストリームの信号光として事業者系に送信する。   Next, the combined signal light and ASE light are transmitted from the operator system to the subscriber system by the transmission fiber 1010. Then, in AWG 1020, the signals are demultiplexed into ONUs 1030, 1040, 1050, and 1060 that are subscriber systems. Here, the ASE light is filtered by the AWG 1020 to be ASE light having a different wavelength band for each subscriber system. In each ONU, signal light is transmitted and received by Tx / Rx 1031, 1041, and 1051. Note that Tx / Rx specifically includes WDM filters 1061a, Rx1061b, and Tx1061c, as in Tx / Rx1061. The WDM filter 1061a demultiplexes the signal light and the filtered ASE light. The Rx 1061b receives the signal light and extracts information contained in the signal light. The Tx 1061c includes the semiconductor optical modulator 100 according to the first embodiment, modulates and amplifies the ASE light demultiplexed by the WDM filter 1061a, and transmits the modulated ASE light as upstream signal light to the business operator system.

次に、実際に実施の形態1に係る半導体光変調器を製造し、信号光を伝送させた結果について説明する。図6は、図5に示す光通信システムに実施の形態1に係る半導体光変調器を適用した場合における信号光の受信強度と誤り率との関係を表す図である。図6は、back−to−back(図中BBと略記)と20km伝送時とにおける、波長1530、1540、1550、1565nmの信号光の受信信号光強度に対する誤り率(BER:Bit Error Rate)である(ただし、縦軸の誤り率は対数で表記)。図6からわかるとおり同じ誤り率に対するback−to−backと20km伝送時との受信強度の差が小さい。これによって、エラーが少ない通信ができていることがわかる。以上説明したように、本発明に係る半導体光変調器は、WDM−PONのONUとして利用できる。   Next, the result of actually manufacturing the semiconductor optical modulator according to the first embodiment and transmitting the signal light will be described. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the signal light reception intensity and the error rate when the semiconductor optical modulator according to the first embodiment is applied to the optical communication system shown in FIG. FIG. 6 shows an error rate (BER: Bit Error Rate) with respect to received signal light intensity of wavelengths 1530, 1540, 1550, and 1565 nm at a back-to-back (abbreviated as BB in the figure) and 20 km transmission. Yes (however, the error rate on the vertical axis is expressed in logarithm). As can be seen from FIG. 6, the difference in reception strength between back-to-back and 20 km transmission for the same error rate is small. As a result, it is understood that communication with few errors can be performed. As described above, the semiconductor optical modulator according to the present invention can be used as an ONU of a WDM-PON.

なお、実施の形態1に係る偏波ダイバーシティ回路における光増幅利得は、入射光L11がTE偏光およびTM偏光に対して45°の傾きを有し、第1入出力部51と第2入出力部とからBH−SOA55に等しい強度の光を入射させる場合に最大となり、入射光L11がTE偏光およびTM偏光であって、第1入出力部51または第2入出力部のどちらか一方からBH−SOA55に入射する場合に最小となる。このため、入射光L11の偏光モードによって、出射光L12の強度が変わることとなる。そこで、入射光L11の偏光モードによる出力の差により、誤り率が10−9を超えない構成とすることが好ましい。 The optical amplification gain in the polarization diversity circuit according to the first embodiment is such that the incident light L11 has an inclination of 45 ° with respect to the TE polarized light and the TM polarized light, and the first input / output unit 51 and the second input / output unit To the BH-SOA 55, the incident light L11 is TE polarized light and TM polarized light, and either the first input / output unit 51 or the second input / output unit BB- It becomes the minimum when entering the SOA 55. For this reason, the intensity | strength of the emitted light L12 will change with the polarization modes of the incident light L11. Therefore, it is preferable that the error rate does not exceed 10 −9 due to the difference in output due to the polarization mode of the incident light L11.

ここで、入力光強度と利得との関係について考察する。まず、入力される光の単位強度当たりの利得の変化の絶対値を、入力される光の強度が1dB上昇したときの利得の増加量と定義する。すなわち、入力される光の単位強度当たりの利得の変化の絶対値は、入力光強度(dBm)を横軸、利得(dB)を縦軸としたときの傾きとして表される。この入力される光の単位強度当たりの利得の変化の絶対値が0.16dB/dBm以下であると、入射光L11の偏光モードによる出力の差異が0.5dB以下となることが近似的な計算によって求められる。さらに、出力の差異が0.5dB以下であると、誤り率が10−9以下となることが、本発明の発明者らの実験により確認されている。 Here, the relationship between input light intensity and gain will be considered. First, the absolute value of the change in gain per unit intensity of input light is defined as the amount of gain increase when the input light intensity increases by 1 dB. That is, the absolute value of the change in gain per unit intensity of input light is expressed as a slope when the horizontal axis is input light intensity (dBm) and the vertical axis is gain (dB). When the absolute value of the change in gain per unit intensity of the input light is 0.16 dB / dBm or less, an approximate calculation is that the difference in output due to the polarization mode of the incident light L11 is 0.5 dB or less. Sought by. Furthermore, it has been confirmed by experiments by the inventors of the present invention that the error rate is 10 −9 or less when the difference in output is 0.5 dB or less.

したがって、半導体光変調器100に用いるBH−SOA55は、入力される光の強度の範囲内において、入力される光の単位強度当たりの利得の変化の絶対値が0.16dB/dBm以下であることが好ましい。入力される光の強度は、例えば−30dBm以上0dBm以下である。   Therefore, in the BH-SOA 55 used for the semiconductor optical modulator 100, the absolute value of the change in gain per unit intensity of the input light is 0.16 dB / dBm or less within the range of the input light intensity. Is preferred. The intensity of the input light is, for example, not less than −30 dBm and not more than 0 dBm.

(変形例)
次に、本実施の形態1に係る変形例として、半導体光変調増幅部50のU字部が、ハイメサ構造のSOAからなる構成について説明する。図7は、本発明の変形例に係る半導体光変調器における半導体光変調増幅部の平面図である。本変形例の第1入出力部51、第2入出力部52は、BH−SSC部51a、52aからなる。そして、実施の形態1において、R部およびBH−SOAによって構成されていたU字部は、本変形例においてU字部を有するハイメサ構造のハイメサSOA55Aとして形成されている。さらに、ハイメサSOA55Aは、半導体素子の機械的強度を向上させるため、ポリイミドに埋め込まれている。そして、その上にp側電極56bが形成されている。R部53、54をSOA内に構成する場合、曲げ損失を増大させないため、導波路内により強く光を閉じ込める必要性があることから、埋め込み構造のBH−SOAからハイメサ構造のハイメサSOAに導波路の構造を変更した。R部53、54は、曲げ損失を抑制するため、125μm以上の曲げ半径に設定されることが望ましい。
(Modification)
Next, as a modified example according to the first embodiment, a configuration in which the U-shaped portion of the semiconductor optical modulation amplification unit 50 is composed of a high mesa structure SOA will be described. FIG. 7 is a plan view of a semiconductor light modulation amplification unit in a semiconductor light modulator according to a modification of the present invention. The first input / output unit 51 and the second input / output unit 52 of the present modification include BH-SSC units 51a and 52a. In the first embodiment, the U-shaped portion constituted by the R portion and the BH-SOA is formed as a high-mesa SOA 55A having a high-mesa structure having the U-shaped portion in the present modification. Further, the high mesa SOA 55A is embedded in polyimide in order to improve the mechanical strength of the semiconductor element. A p-side electrode 56b is formed thereon. When the R parts 53 and 54 are configured in the SOA, since the bending loss is not increased, it is necessary to confine the light more strongly in the waveguide. Therefore, the waveguide is transferred from the BH-SOA having the embedded structure to the high mesa SOA having the high mesa structure. The structure of was changed. The R portions 53 and 54 are desirably set to a bending radius of 125 μm or more in order to suppress bending loss.

次に、本変形例の動作について説明する。偏光変換部40の出力光導波路41、42から入射される第1入力光L41、第2入力光L42は、それぞれ、BH−SSC部51a、52aからなる第1入出力部51、第2入出力部52に入射し、導波路のコア幅が、例えば0.5μmから3μmに変換される。さらに、端部が3μmに広げられ、端部以外のコア幅が2μmであるハイメサSOA55Aに入力される。ハイメサSOA55Aは、表面および裏面に形成された不図示のp型電極とn型電極から変調信号を印加され、ハイメサSOA55Aに入射された第1入力光L41、第2入力光L42を、光変調および増幅しながら導波させ、それぞれ入力された側の一端とは反対側の一端から出力する。   Next, the operation of this modification will be described. The first input light L41 and the second input light L42 incident from the output optical waveguides 41 and 42 of the polarization conversion unit 40 are a first input / output unit 51 and a second input / output, respectively, including BH-SSC units 51a and 52a. The light enters the portion 52, and the core width of the waveguide is converted from 0.5 μm to 3 μm, for example. Furthermore, the end portion is widened to 3 μm and the core width other than the end portion is input to the high mesa SOA 55A having a width of 2 μm. The high mesa SOA 55A is applied with modulation signals from p-type electrodes and n-type electrodes (not shown) formed on the front and back surfaces, and the first input light L41 and the second input light L42 incident on the high mesa SOA 55A are optically modulated and The light is guided while being amplified, and is output from one end on the side opposite to the one on the input side.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る半導体光変調器200について説明する。図8は、本発明の実施の形態2に係る半導体光変調器の具体的構成を示す図である。図8に示すとおり、本実施の形態2に係る半導体光変調器200は、実施の形態1のU字型導波路を有する半導体光変調増幅部50に両端から光を入射させる構成と異なり、偏光分離部30から出射された光を光合波部270により合波させ、直線状の反射型の導波路を有する半導体光変調増幅部250に入射させる構成である。
(Embodiment 2)
Next, a semiconductor optical modulator 200 according to Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram showing a specific configuration of the semiconductor optical modulator according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the semiconductor optical modulator 200 according to the second embodiment differs from the configuration in which light is incident from both ends into the semiconductor optical modulation amplification unit 50 having the U-shaped waveguide according to the first embodiment. In this configuration, the light emitted from the separation unit 30 is multiplexed by the optical multiplexing unit 270 and is incident on the semiconductor light modulation amplification unit 250 having a linear reflection type waveguide.

まず、本発明の実施の形態2に係る半導体光変調器200の構造を説明する。光入出力部10は、実施の形態1と同一の構造である。PLC素子220は、偏光分離部30と、偏光変換部240と、光合波部270からなる。偏光分離部30は、実施の形態1と同一の構造である。偏光変換部240の出力光導波路241、出力光導波路242は、光合波部270へと接続される。光合波部270は、3dBカプラ271からなり、TE偏光モードに揃えられた第1入力光L241と第2入力光L242とを合波させる。そして、光合波部270の出射端は、半導体光変調増幅部250の光入出力部251に接続されている。半導体光変調増幅部250は、片端部に直線上の光入出力部251を有し、他端部に光反射部57を有し、さらに、実施の形態1と同一の構造のBH−SOA55を有する。変調信号印加部60は、実施の形態1と同一の構成である。   First, the structure of the semiconductor optical modulator 200 according to the second embodiment of the present invention will be described. The optical input / output unit 10 has the same structure as that of the first embodiment. The PLC element 220 includes a polarization separation unit 30, a polarization conversion unit 240, and an optical multiplexing unit 270. The polarization separation unit 30 has the same structure as that of the first embodiment. The output optical waveguide 241 and the output optical waveguide 242 of the polarization conversion unit 240 are connected to the optical multiplexing unit 270. The optical multiplexing unit 270 includes a 3 dB coupler 271 and multiplexes the first input light L241 and the second input light L242 aligned in the TE polarization mode. The output end of the optical multiplexing unit 270 is connected to the optical input / output unit 251 of the semiconductor optical modulation amplification unit 250. The semiconductor light modulation amplification unit 250 has a linear light input / output unit 251 at one end, a light reflection unit 57 at the other end, and a BH-SOA 55 having the same structure as that of the first embodiment. Have. The modulation signal applying unit 60 has the same configuration as that of the first embodiment.

次に、本発明の実施の形態2に係る半導体光変調器200の動作について説明する。はじめに、実施の形態1と同様に、入射光L11を、偏光分離部30によって、偏波分離し、さらに、偏光変換部240によって、TE偏光モードに揃えられた第1入力光L241と第2入力光L242とする。そして、偏光変換部240から出力された第1入力光L241と第2入力光L242とを、光合波部270の3dBカプラ271によって合波する。その後、半導体光変調増幅部250は、光合波部270から光入出力部251へ入力された信号光を、直線上の導波路構造を通過させながらBH−SOA55によって変調および増幅する。このとき、BH−SOA55には、変調信号印加部60によって変調電流が印加されており、この変調電流によって信号光を変調する。さらに、信号光は、光反射部57によって反射され、光入出力部251から出射される。すると、PLC素子220は、第1入力光L241、第2入力光L242を偏波合成したものを、変調および増幅された出射光L12として、入力光導波路31から光入出力部10に出力する。   Next, the operation of the semiconductor optical modulator 200 according to the second embodiment of the present invention will be described. First, as in the first embodiment, the incident light L11 is polarized and separated by the polarization separation unit 30, and further, the first input light L241 and the second input that are aligned in the TE polarization mode by the polarization conversion unit 240. Let it be light L242. Then, the first input light L241 and the second input light L242 output from the polarization converter 240 are combined by the 3 dB coupler 271 of the optical combiner 270. Thereafter, the semiconductor optical modulation amplification unit 250 modulates and amplifies the signal light input from the optical multiplexing unit 270 to the optical input / output unit 251 by the BH-SOA 55 while passing through the linear waveguide structure. At this time, a modulation current is applied to the BH-SOA 55 by the modulation signal applying unit 60, and the signal light is modulated by the modulation current. Further, the signal light is reflected by the light reflecting portion 57 and emitted from the light input / output portion 251. Then, the PLC element 220 outputs, from the input optical waveguide 31, the light input / output unit 10 as a modulated and amplified outgoing light L <b> 12 that is obtained by polarization combining the first input light L <b> 241 and the second input light L <b> 242.

以上、説明したように、本実施の形態によれば、偏波依存性が抑制され、さらに、高速に光変調できる光増幅機能を備えた半導体光変調器を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a semiconductor optical modulator having an optical amplification function in which polarization dependency is suppressed and optical modulation can be performed at high speed.

なお、本実施の形態においては、第1入力光と第2入力光とを均等に増幅するため、U字部の中央にSOAを配置した。ここで、10GHzにおいて、例えば屈折率1.5の媒質中を導波する場合、波長は2cmである。一方、半導体光変調増幅部を構成する第1入出力部、第2入出力部、BH−SOAの導波路の距離は、数100μm〜数mmのオーダーである。したがって、SOAはU字部の略中心部に形成されていればよい。また、SOAが2つ以上形成され、一方のみに変調および増幅をかける構成であってもよい。また、変調および増幅のタイミングを調整することで、複数形成されたSOAによって変調および増幅する構成であってもよい。   In the present embodiment, the SOA is arranged in the center of the U-shaped portion in order to amplify the first input light and the second input light evenly. Here, at 10 GHz, for example, when the light is guided through a medium having a refractive index of 1.5, the wavelength is 2 cm. On the other hand, the distance between the first input / output unit, the second input / output unit, and the BH-SOA waveguide constituting the semiconductor optical modulation amplification unit is on the order of several hundred μm to several mm. Therefore, SOA should just be formed in the approximate center part of U character part. Further, two or more SOAs may be formed, and only one of them may be modulated and amplified. Further, it may be configured to modulate and amplify by a plurality of formed SOAs by adjusting the timing of modulation and amplification.

また、本実施の形態では、変調信号印加部において生成された強度変調電流を半導体光変調増幅部に印加した。しかしながら、本発明はこのような強度変調に限らず、位相変調や周波数変調など各種の光変調器に適用することができる。このような、光変調においても、偏波ダイバーシティ回路によって、信号光の偏波をTE偏光モードに揃えることで、偏波依存性が抑制され、さらに、高速に光変調できる光増幅機能を備えた半導体光変調器を実現することができる。   In the present embodiment, the intensity modulation current generated in the modulation signal applying unit is applied to the semiconductor optical modulation amplification unit. However, the present invention is not limited to such intensity modulation, but can be applied to various optical modulators such as phase modulation and frequency modulation. Even in such optical modulation, the polarization diversity circuit aligns the polarization of the signal light with the TE polarization mode, so that the polarization dependency is suppressed, and an optical amplification function capable of optical modulation at high speed is provided. A semiconductor optical modulator can be realized.

また、本実施の形態では、偏光分離部において入射光をTM偏光モードの第1偏光モード光とTE偏光モードの第2偏光モード光とに分離し、偏光変換部において第1偏光モード光および第2偏光モード光をTE偏光モードに揃えたが、本発明の偏波依存性を抑制しつつ光速光変調を実現する効果を発揮するためには、BH−SOAに入射する第1入力光および第2入力光が増幅利得がより大きい方の偏光モードであればよい。したがって、偏光分離部において、入射光を互いに異なる任意の2つの偏波方向を有する第1偏光モード光と第2偏光モード光とに分離し、偏光変換部において第1偏光モード光と第2偏光モード光との偏波方向を増幅利得がより大きい方の偏光モードに揃える構成であってもよい。   In the present embodiment, the polarization separation unit separates the incident light into the TM polarization mode first polarization mode light and the TE polarization mode second polarization mode light, and the polarization conversion unit separates the first polarization mode light and the first polarization mode light. Although the two-polarization mode light is aligned with the TE polarization mode, the first input light incident on the BH-SOA and the first input light are used in order to achieve the effect of realizing the light speed light modulation while suppressing the polarization dependency of the present invention. The two-input light may be a polarization mode with a larger amplification gain. Therefore, the polarization separation unit separates the incident light into the first polarization mode light and the second polarization mode light having arbitrary two different polarization directions, and the polarization conversion unit separates the first polarization mode light and the second polarization. A configuration in which the polarization direction with the mode light is aligned with a polarization mode with a larger amplification gain may be employed.

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。   Further, the present invention is not limited by the above embodiment. What was comprised combining each component mentioned above suitably is also contained in this invention. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.

10 光入出力部
20、220 PLC素子
30 偏光分離部
31 入力光導波路
32、35、271 3dBカプラ
33、34 アーム光導波路
36、37 ヒータ
40、240 偏光変換部
41、42、241、242 出力光導波路
43 1/2波長板
50、250 半導体光変調増幅部
51 第1入出力部
51a、52a BH−SSC部
51b、52b ハイメサパッシブ光導波路部
52 第2入出力部
53、54 R部
55 BH−SOA
55a シリコンベース
55b 基板
55c 下部クラッド層
55d 下部3段SCH層
55e 活性層
55f 上部3段SCH層
55g 上部クラッド層
55h 埋込層
55i 電流阻止層
55j パッシベーション膜
55k ポリイミド
55A ハイメサSOA
56a n側電極
56b p側電極
57 光反射部
60 変調信号印加部
61 変調信号入力部
62 高周波回路
270 光合波部
100、200 半導体光変調器
251 光入出力部
1000 WDM−PON
1001 OLT
1002、1003、1004、1005、1031、1041、1051、1061 Tx/Rx
1006 広帯域光源
1007、1020 AWG
1008 カプラ
1010 伝送ファイバ
1030、1040、1050、1060 ONU
1061a WDMフィルタ
1061b Rx
1061c Tx
L11 入射光
L12 出射光
L31 第1偏光モード光
L32 第2偏光モード光
L41、L241 第1入力光
L42、L242 第2入力光
T トレンチ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Optical input / output part 20, 220 PLC element 30 Polarization separation part 31 Input optical waveguide 32, 35, 271 3 dB coupler 33, 34 Arm optical waveguide 36, 37 Heater 40, 240 Polarization conversion part 41, 42, 241, 242 Output light Waveguide 43 Half-wave plate 50, 250 Semiconductor optical modulation amplification unit 51 First input / output unit 51a, 52a BH-SSC unit 51b, 52b High mesa passive optical waveguide unit 52 Second input / output unit 53, 54 R unit 55 BH -SOA
55a Silicon base 55b Substrate 55c Lower clad layer 55d Lower three-stage SCH layer 55e Active layer 55f Upper three-stage SCH layer 55g Upper clad layer 55h Buried layer 55i Current blocking layer 55j Passivation film 55k Polyimide 55A High mesa SOA
56a n-side electrode 56b p-side electrode 57 light reflection unit 60 modulation signal application unit 61 modulation signal input unit 62 high frequency circuit 270 optical multiplexing unit 100, 200 semiconductor optical modulator 251 optical input / output unit 1000 WDM-PON
1001 OLT
1002, 1003, 1004, 1005, 1031, 1041, 1051, 1061 Tx / Rx
1006 Broadband light source 1007, 1020 AWG
1008 Coupler 1010 Transmission fiber 1030, 1040, 1050, 1060 ONU
1061a WDM filter 1061b Rx
1061c Tx
L11 incident light L12 outgoing light L31 first polarization mode light L32 second polarization mode light L41, L241 first input light L42, L242 second input light T trench part

Claims (11)

入射光の入力と出射光の出力とを行う光入出力部と、
前記光入出力部から入力された前記入射光を互いに偏光モードの異なる第1偏光の第1偏光モード光と第2偏光の第2偏光モード光とに分離する偏光分離部と、
前記第1偏光モード光の偏光モードを第2偏光に変換して、第1入力光として出力し、前記第2偏光モード光を第2入力光として出力する偏光変換部と、
変調信号が印加されて、前記第1入力光と前記第2入力光とを、変調および増幅する半導体光変調増幅部と、
前記半導体光変調増幅部に前記変調信号を印加する変調信号印加部と、を備え、
前記半導体光変調増幅部は、前記第2偏光の増幅利得が、前記第1偏光の増幅利得より大きいことを特徴とする半導体光変調器。
A light input / output unit for inputting incident light and outputting emitted light;
A polarization separation unit that separates the incident light input from the light input / output unit into a first polarization mode light of a first polarization and a second polarization mode light of a second polarization having different polarization modes;
A polarization conversion unit that converts a polarization mode of the first polarization mode light into second polarization, outputs the first polarization light as first input light, and outputs the second polarization mode light as second input light;
A semiconductor light modulation amplifier for modulating and amplifying the first input light and the second input light by applying a modulation signal;
A modulation signal applying unit that applies the modulation signal to the semiconductor optical modulation amplification unit,
The semiconductor optical modulator amplifier is characterized in that the amplification gain of the second polarization is larger than the amplification gain of the first polarization.
前記半導体光変調増幅部は、片端部に第1入出力部を有し、他方の片端部に第2入出力部を有する導波路構造を備え、
前記第1入力光は、前記第1入出力部から入力され、前記導波路を通過しながら変調および増幅され、前記第2入出力部から出力され、
前記第2入力光は、前記第2入出力部から入力され、前記導波路を通過しながら変調および増幅され、前記第1入出力部から出力されることを特徴とする請求項1に記載の半導体光変調器。
The semiconductor optical modulation amplification unit includes a waveguide structure having a first input / output unit at one end and a second input / output unit at the other end,
The first input light is input from the first input / output unit, modulated and amplified while passing through the waveguide, and output from the second input / output unit,
The second input light is input from the second input / output unit, modulated and amplified while passing through the waveguide, and output from the first input / output unit. Semiconductor optical modulator.
前記半導体光変調増幅部は、前記第1入出力部と前記第2入出力部との入出力方向が、略平行方向であることを特徴とする請求項2に記載の半導体光変調器。   3. The semiconductor optical modulator according to claim 2, wherein an input / output direction of the first input / output unit and the second input / output unit of the semiconductor optical modulation amplification unit is a substantially parallel direction. 前記偏光変換部から出力された前記第1入出力部と前記第2入出力部とを合波させて前記半導体光変調増幅部に出射する光合波部を備え、
前記半導体光変調増幅部は、片端部に光入出力部を有し、他方の端部に光反射部を有する導波路構造を備え、
前記半導体光変調増幅部は、前記光合波部から前記光入出力部へ入力された信号光を、前記導波路構造を通過させながら変調および増幅し、前記光反射部によって反射し、前記光入出力部より出力することを特徴とする請求項1に記載の半導体光変調器。
An optical combining unit that combines the first input / output unit and the second input / output unit output from the polarization conversion unit and outputs the combined signal to the semiconductor light modulation amplification unit;
The semiconductor light modulation amplification unit includes a waveguide structure having a light input / output unit at one end and a light reflection unit at the other end,
The semiconductor optical modulation amplification unit modulates and amplifies the signal light input from the optical multiplexing unit to the optical input / output unit while passing through the waveguide structure, reflects the signal light by the light reflection unit, and 2. The semiconductor optical modulator according to claim 1, wherein the output is output from an output unit.
前記変調信号印加部は、5Gb/s以上の変調信号を印加することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体光変調器。   5. The semiconductor optical modulator according to claim 1, wherein the modulation signal applying unit applies a modulation signal of 5 Gb / s or more. 前記変調信号印加部は、10Gb/s以上の変調信号を印加することを特徴とする請求項5に記載の半導体光変調器。   The semiconductor optical modulator according to claim 5, wherein the modulation signal applying unit applies a modulation signal of 10 Gb / s or more. 前記変調信号印加部は、RZ変調信号を印加することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の半導体光変調器。   The semiconductor optical modulator according to claim 1, wherein the modulation signal applying unit applies an RZ modulation signal. 前記変調信号印加部は、NRZ変調信号を印加することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の半導体光変調器。   The semiconductor optical modulator according to claim 1, wherein the modulation signal applying unit applies an NRZ modulation signal. 前記半導体光変調増幅部は、入力される光の単位強度当たりの利得の変化の絶対値が0.16dB/dBm以下であることを特徴とする請求項7または8に記載の半導体光変調器。   9. The semiconductor optical modulator according to claim 7, wherein the semiconductor optical modulation amplification unit has an absolute value of gain change per unit intensity of input light of 0.16 dB / dBm or less. 請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体光変調器を備えることを特徴とする光ネットワークユニット。   An optical network unit comprising the semiconductor optical modulator according to claim 1. 請求項10に記載の光ネットワークユニットを備えることを特徴とするパッシブ光ネットワーク。   A passive optical network comprising the optical network unit according to claim 10.
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