JP2015159191A - 光伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】波長モニタ素子に対する半導体レーザ素子の発熱量変動の影響を低減できる光伝送装置を提供する。
【解決手段】光伝送装置1は、光源装置10、集積装置20及び制御装置30を備える。光源装置10は、半導体レーザ素子11と第一温度制御素子12とを備える。集積装置20は、集積素子23と第二温度制御素子24とを備える。第一光機能素子として半導体光変調器21が用いられ、集積素子23は半導体光変調器21と波長モニタ素子22とを含み、半導体光変調器21と波長モニタ素子22とはモノリシックに集積されている。半導体光変調器21は、第一光処理として半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を変調して変調光を出力する。第一温度制御素子12は、半導体レーザ素子11の温度を調整するために設けられ、第二温度制御素子24は、集積素子23の温度を調整するために設けられる。
【選択図】図1
【解決手段】光伝送装置1は、光源装置10、集積装置20及び制御装置30を備える。光源装置10は、半導体レーザ素子11と第一温度制御素子12とを備える。集積装置20は、集積素子23と第二温度制御素子24とを備える。第一光機能素子として半導体光変調器21が用いられ、集積素子23は半導体光変調器21と波長モニタ素子22とを含み、半導体光変調器21と波長モニタ素子22とはモノリシックに集積されている。半導体光変調器21は、第一光処理として半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を変調して変調光を出力する。第一温度制御素子12は、半導体レーザ素子11の温度を調整するために設けられ、第二温度制御素子24は、集積素子23の温度を調整するために設けられる。
【選択図】図1
Description
本発明は、光伝送装置に関する。
特許文献1〜3は、半導体レーザ素子の波長ロックのために波長モニタ素子を含む光伝送装置を開示する。
光伝送装置では、波長モニタ素子が、光源としての半導体レーザ素子と別個に用いられ、この波長モニタ素子は、半導体レーザ素子の発振波長と設定波長との差分情報を有する波長モニタ信号を生成する。このため、温度制御素子が波長モニタ信号に基づいて制御されて、温度制御素子上の半導体レーザ素子は、設定波長においてレーザ発振できるような温度調整を受ける。
半導体レーザ素子及び波長モニタ素子をモノリシック集積するモノリシック素子では、半導体レーザ素子の発振波長をモニタするための波長モニタ素子を半導体レーザ素子の近くに配置できる。一方、半導体レーザ素子の発振状態が経年変化を示す。この経年変化に伴って半導体レーザ素子の発熱量が変動する。このため、モノリシック素子では、半導体レーザ素子における発熱量変動の影響を受けて、波長モニタ素子の温度が変化する。波長モニタ素子の温度変化は、波長モニタ素子が半導体レーザ素子の発振波長を正確にモニタすることを妨げる。
本発明は、波長モニタ素子に対する半導体レーザ素子の発熱量変動の影響を低減できる光伝送装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光伝送装置は、半導体レーザ素子と、半導体レーザ素子を搭載する第一温度制御素子と、第一光機能素子及び波長モニタ素子を含む集積素子と、集積素子を搭載する第二温度制御素子と、制御装置と、を備え、半導体レーザ素子は、第一光機能素子及び波長モニタ素子に光学的に結合され、第一光機能素子は、半導体レーザ素子からのレーザ光の第一光処理を行って出力し、波長モニタ素子は、半導体レーザ素子の発振波長をモニタするために、モニタ波長の情報を有する波長モニタ信号を生成し、制御装置は、波長モニタ信号を受け、モニタ波長と設定波長との差分情報に基づいて、半導体レーザ素子の発振波長を設定波長に近づけるように、第一温度制御素子を制御する。
本発明による光伝送装置によれば、波長モニタ素子に対する半導体レーザ素子の発熱量変動の攪乱を低減できる。
本発明の実施形態の内容を説明する。本発明の一形態に係る光伝送装置は、(a)半導体レーザ素子と、(b)半導体レーザ素子を搭載する第一温度制御素子と、(c)第一光機能素子及び波長モニタ素子を含む集積素子と、(d)集積素子を搭載する第二温度制御素子と、(e)制御装置と、を備え、半導体レーザ素子は、第一光機能素子及び波長モニタ素子に光学的に結合され、第一光機能素子は、半導体レーザ素子からのレーザ光の第一光処理を行って出力し、波長モニタ素子は、半導体レーザ素子の発振波長をモニタするために、モニタ波長の情報を有する波長モニタ信号を生成し、制御装置は、波長モニタ信号を受け、モニタ波長と設定波長との差分情報に基づいて、半導体レーザ素子の発振波長を設定波長に近づけるように、第一温度制御素子を制御する。
この光伝送装置では、半導体レーザ素子のための波長モニタ素子は、半導体レーザ素子のための第一温度制御素子と異なる第二温度制御素子に搭載されている。半導体レーザ素子の発熱量は、半導体レーザ素子の経年変化に伴って変動する。第一及び第二温度制御素子の利用により、半導体レーザ素子の発熱量の変動によって波長モニタ素子の温度が変化することを抑えることができる。
上記の光伝送装置では、第一光機能素子が、第一光処理として、変調及びコヒーレント復調のいずれか一方を行うことが好ましい。第一光機能素子は光の発生・増幅を伴わない光処理を行う。この光伝送装置によれば、半導体光変調器または半導体コヒーレント光受信器が、レーザ光の第一光処理を行う。第一光処理は、変調及びコヒーレント復調のいずれかである。半導体光変調器及び半導体コヒーレント光受信器といった第一光機能素子の発熱量は半導体レーザ素子に比べて小さく、また、半導体光変調器及び半導体コヒーレント光受信器の発熱量の変化も、半導体レーザ素子に比べて少ない。このため、波長モニタ素子及び半導体レーザ素子をモノリシックに集積したモノリシック素子に比べて、波長モニタ素子による波長モニタ動作が、半導体レーザ素子の経年変化に起因する特性変動により実質的に攪乱されない。加えて、半導体光変調器及び半導体コヒーレント光受信器の発熱量が小さいことに起因して、第二温度制御素子への負荷も小さい。
上記の光伝送装置では、第二光機能素子と、第二光機能素子を搭載する第三温度制御素子と、を更に備え、半導体レーザ素子は、第二光機能素子に光学的に結合され、第二光機能素子は、半導体レーザ素子からのレーザ光に第二光処理を行うことが好ましい。この光伝送装置は、第一光機能素子に加えて第二光機能素子を備えるので、半導体レーザ素子からのレーザ光に第一及び第二の光処理を提供できる。
上記の光伝送装置では、第二光機能素子は、第二光処理として変調及びコヒーレント復調のいずれか他方を行う。第二光機能素子は光の発生・増幅を伴わない光処理を行う。この光伝送装置は、第一及び第二光機能素子によって変調及びコヒーレント復調の両方を行うことができる。このため、この光伝送装置は、第一光処理として変調を行うと共に第二光処理としてコヒーレント復調を行うことができる。或いは、この光伝送装置は、第一光処理としてコヒーレント復調を行うと共に第二光処理として変調を行うことができる。また、この光伝送装置は、第一光処理及び第二光処理として変調を行うようにしてもよく、或いは、第一光処理及び第二光処理としてコヒーレント復調を行うようにしてもよい。加えて、この光伝送装置では、半導体光変調器及び半導体コヒーレント光受信器の発熱量が小さいことにより、半導体光変調器及び半導体コヒーレント光受信器の発熱量の変動が波長モニタ素子に対して影響することを抑えることができる。
いくつかの実施形態に係る光伝送装置を、以下に図面を参照しつつ説明する。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施形態における光伝送装置の概略図である。光伝送装置1は、光源装置10、集積装置20及び制御装置30を備える。光伝送装置1は、光源装置10、集積装置20及び制御装置30を用いることによって、光通信に使用される光の波長を維持する波長ロックを行うことができる。光源装置10は、レーザ光L1を出射する半導体レーザ素子11と、半導体レーザ素子11を搭載する第一温度制御素子12とを備える。集積装置20は、集積素子23と、この集積素子23を搭載する第二温度制御素子24とを備える。本実施形態では、第一光機能素子として半導体光変調器21が用いられ、集積素子23は、半導体光変調器21と波長モニタ素子22とを含み、半導体光変調器21と波長モニタ素子22とはモノリシックに集積されている。半導体レーザ素子11は、半導体光変調器21及び波長モニタ素子22に光学的に結合されて、半導体光変調器21及び波長モニタ素子22は、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を受ける。半導体光変調器21は、第一光処理として、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を変調して変調光を出力する。第一温度制御素子12は、半導体レーザ素子11の温度を調整するために設けられ、第二温度制御素子24は、集積素子23の温度を調整するために設けられる。
図1は、第1の実施形態における光伝送装置の概略図である。光伝送装置1は、光源装置10、集積装置20及び制御装置30を備える。光伝送装置1は、光源装置10、集積装置20及び制御装置30を用いることによって、光通信に使用される光の波長を維持する波長ロックを行うことができる。光源装置10は、レーザ光L1を出射する半導体レーザ素子11と、半導体レーザ素子11を搭載する第一温度制御素子12とを備える。集積装置20は、集積素子23と、この集積素子23を搭載する第二温度制御素子24とを備える。本実施形態では、第一光機能素子として半導体光変調器21が用いられ、集積素子23は、半導体光変調器21と波長モニタ素子22とを含み、半導体光変調器21と波長モニタ素子22とはモノリシックに集積されている。半導体レーザ素子11は、半導体光変調器21及び波長モニタ素子22に光学的に結合されて、半導体光変調器21及び波長モニタ素子22は、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を受ける。半導体光変調器21は、第一光処理として、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を変調して変調光を出力する。第一温度制御素子12は、半導体レーザ素子11の温度を調整するために設けられ、第二温度制御素子24は、集積素子23の温度を調整するために設けられる。
本実施形態では、第一温度制御素子12及び第二温度制御素子24は、例えば、ペルチェ素子、ヒータ、冷却水などを含むことができる。波長モニタ素子22は、半導体レーザ素子11の発振波長をモニタするために設けられている。波長モニタ素子22は半導体レーザ素子11からのレーザ光を受けて波長モニタ信号を生成する。波長モニタ信号SMONは、半導体レーザ素子11からのレーザ光の発振波長(「モニタ波長」と記す)を示す。制御装置30は、波長モニタ信号SMONを受けて、半導体レーザ素子11の発振波長を設定波長λ1(半導体レーザ素子11が発振すべき光の発振波長であり、設定波長情報F1に基づいている)に近づけるように第一温度制御素子12を制御する。この結果、半導体レーザ素子11の温度は、設定波長λ1を得るための設定温度TLDに近づくので、半導体レーザ素子11の発振波長も設定波長λ1に近づく。この温度制御の結果として、半導体レーザ素子11は、設定波長λ1のレーザ光L1を発振することができる。また、制御装置30は、波長モニタ信号SMONを受けて、設定波長λ1とモニタ波長との差分情報に基づいて、半導体レーザ素子11の発振波長を設定波長λ1に近づけるように第一温度制御素子12を制御する。
光伝送装置1では、半導体レーザ素子11のための波長モニタ素子22は、半導体レーザ素子11のための第一温度制御素子12と異なる第二温度制御素子24に搭載されている。第一温度制御素子12と第二温度制御素子24との二つの温度制御素子の利用により、制御装置30は、第二温度制御素子24により温度制御される波長モニタ素子22からの波長モニタ信号SMONを用いて、第一温度制御素子12の温度を制御する。これ故に、第二温度制御素子24は、半導体レーザ素子11の経年変化に伴う発熱量の変動に影響されない。また、第一温度制御素子12は、第二温度制御素子24によって温度制御される波長モニタ素子22と制御装置30とにより、半導体レーザ素子11の発振波長のロックのために制御される。これと共に、第一温度制御素子12と第二温度制御素子24との組み合わせは、波長モニタ素子22の温度が半導体レーザ素子11の経年変化に伴う発熱量の変動に応じて変化することを低減できる。具体的には、波長モニタ素子22が半導体レーザ素子11の発振波長が長波長にシフトしていることを示すとき、制御装置30は、半導体レーザ素子11の温度を下げるように第一温度制御素子12を制御する。波長モニタ素子22が半導体レーザ素子11の発振波長が短波長にシフトしていることを示すとき、制御装置30は、半導体レーザ素子11の温度を上げるように第一温度制御素子12を制御する。集積素子23は、サーミスタ43を備えており、サーミスタ43は、集積素子23の温度を検出する。集積素子23の温度は、サーミスタ43からの信号に応答して、第二温度制御素子24によって制御される。
本実施形態では、制御装置30は、駆動装置31及び駆動装置32を備える。駆動装置31は、半導体レーザ素子11及び第一温度制御素子12を制御し、駆動装置32は、集積素子23及び第二温度制御素子24を制御する。駆動装置31は、半導体レーザ素子11を駆動し、第一温度制御素子12を制御する。また、駆動装置31は、駆動回路31Aと、半導体レーザ素子11及び第一温度制御素子12を制御するためのデータを格納した装置、例えばルックアップテーブル31Bとを有する。駆動装置32は、駆動回路32Aと、集積素子23及び第二温度制御素子24の両方を制御するためのデータを格納した装置、例えばルックアップテーブル32Bとを有する。
図2は、第1の実施形態における集積素子23の構成を示す。図1及び図2を参照しながら、半導体光変調器21及び波長モニタ素子22を説明する。半導体光変調器21は、送信信号F2に応じて、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を変調する。この変調は、例えば、レーザ光L1の強度もしくは位相、またはその両方の変更を伴うことができる。波長モニタ素子22は、レーザ光L1の波長をモニタする。
図2に示されるように、集積素子23は、入力ポート23a、出力ポート23b、23c、光分波器27、及び導波路46、47a、47bを更に有する。光分波器27は、入力ポート23aから入力され導波路46を導波したレーザ光L1を分岐させ、レーザ光L2、L3を生成する。光分波器27は、例えば多モード干渉器(Multi Mode Interference:MMI)、Y分岐導波路、結合導波路などを含む。レーザ光L2は、導波路47aを介して、半導体光変調器21に導かれる。半導体光変調器21においては、レーザ光L2は、変調を受けて、変調光が出力ポート23b、23cから出力される。一方、レーザ光L3は、導波路47bを導波して波長モニタ素子22に導かれる。波長モニタ素子22では、レーザ光L3は、波長モニタ用に使われる。
また、図2に示されるように、半導体光変調器21は、多値変調器を備え、この多値変調器は、例えば4つのマッハツェンダ型変調器53〜56を含む。半導体光変調器21は、光分波器51a〜51c、光合分波器51d、51e、導波路52a〜52j、導波路52p〜52s、及びマッハツェンダ型変調器53〜56を更に有する。マッハツェンダ型変調器53は、光分波器53a、光合波器53b、アーム導波路53c、53d、及び位相変調部53Hを備える。位相変調部53Hは、電極53e、53f、及び53gを備え、変調用の電気信号に応じた位相変調を施す。マッハツェンダ型変調器53と同様に、マッハツェンダ型変調器54は、光分波器54a、光合波器54b、アーム導波路54c、54d、及び位相変調部54Hを備え、マッハツェンダ型変調器55は、光分波器55a、光合波器55b、アーム導波路55c、55d、及び位相変調部55Hを備え、マッハツェンダ型変調器56は、光分波器56a、光合波器56b、アーム導波路56c、56d、及び位相変調部56Hを備える。位相変調部53H〜56Hは、変調されるべきレーザ光の波長に応じた逆バイアス電圧信号VDCの印加と、高速の信号処理用電圧信号Vppの印加とを受ける。逆バイアス電圧信号VDC及び高速の信号処理用電圧信号Vppは、制御装置30の駆動回路32Aによって生成される。例えば以下のように逆バイアス電圧信号VDCを変更することが好ましい。
レーザ光波長、逆バイアス電圧信号VDC。
1.53μm:3V。
1.57μm:8V。
信号処理用電圧信号Vppは、例えば20Gbpsの伝送レートの信号を含む。
レーザ光波長、逆バイアス電圧信号VDC。
1.53μm:3V。
1.57μm:8V。
信号処理用電圧信号Vppは、例えば20Gbpsの伝送レートの信号を含む。
半導体光変調器21では、光分波器51aは、導波路47aを導波したレーザ光L2をレーザ光L2a、L2bに分波して、それぞれ導波路52a、52bに提供する。レーザ光L2aは、光分波器51bによって、レーザ光L2c、L2dに分波される。レーザ光L2cは、導波路52cを介してマッハツェンダ型変調器53に入力される。マッハツェンダ型変調器53では、光分波器53aは、入力光をレーザ光L4c、L4dに分波して、それぞれアーム導波路53c、53dに提供する。レーザ光L4c、L4dは、位相変調部53Hによって位相変調を受ける。位相変調の後に、光合波器53bは、レーザ光L4c、L4dから変調光M1aを生成する。マッハツェンダ型変調器53と同様に、マッハツェンダ型変調器54〜56は、それぞれ変調光M1b〜M1dを生成する。更に光合分波器51dは、変調光M1a、M1bから、変調光M2a、M2bを生成する。変調光M2a、M2bは、それぞれ導波路52p及び52qを導波する。同様に、光合分波器51eは、変調光M1c、M1dから、変調光M2c、M2dを生成する。変調光M2c、M2dは、それぞれ導波路52r、52sを導波する。導波路52qは集積素子23の出力ポート23bに光学的に結合され、変調光M2bは出力ポート23bから出力される。また、導波路52rは集積素子23の出力ポート23cに光学的に結合され、変調光M2cは出力ポート23cから出力される。
波長モニタ素子22では、レーザ光L1の波長モニタ動作のために、透過率もしくは反射率の波長依存性を有するフィルタを含む光回路63と、光回路63からのフィルタ出力光の光強度を電気信号に変換する受光素子64とを備えることが好ましい。半導体レーザ素子11の発振波長が設定波長λ1からシフトしたとき、光回路63のフィルタ出力光の光強度が変化する。このフィルタ出力光の光強度の変化を用いて、波長モニタ素子22はレーザ光L1の波長シフト分を検知できる。光回路63は、例えばリング共振器、マッハツェンダ(MZ)干渉器、MMI、又はファブリ・ペロー共振器などを含む。光回路63に入射されるレーザ光L1の光強度変化の影響を波長モニタ信号SMONから除くために、光回路63に入る前に、又は光回路63のフィルタを介さずに、レーザ光L1の光強度を検出して、規格化されたモニタ信号を波長モニタ信号SMONとして生成できるようにしてもよい。このために、受光素子64は、光回路63内のフィルタを介することがないモニタ光の光強度を電気信号に変換するようにすることができる。引き続く説明から理解されるように、受光素子64は、例えばフォトダイオード64a、64bを備えることができる。
波長モニタ素子22は、例えば、光分波器61a、導波路62a〜62c、光回路63、及び受光素子64を備える。受光素子64は、光回路63からのフィルタ出力光の光強度を電気信号に変換するフォトダイオード64b、光回路63のフィルタを介することがないモニタ光の光強度を電気信号に変換するフォトダイオード64a、及び電極64cを有する。フォトダイオード64a、64bは、制御装置30の駆動回路32Aによって印加される逆バイアス電圧信号VPDを受けており、受光した光の強度に応じた光電流を生成する。フォトダイオード64a、64bは、波長モニタ信号SMONとして、それぞれ、波長モニタ信号IPD1、IPD2を生成する。光分波器61aの一ポートは、導波路62aを介してフォトダイオード64aに光学的に結合される。光分波器61aは、例えばMMIカプラ、Y分岐導波路、結合導波路などを含む。光分波器61aの他ポートは、導波路62bを介して光回路63の入力ポートに光学的に結合される。光回路63は、導波路62cを介してフォトダイオード64bに光学的に結合される。光回路63は、光合分波器61b及びリング共振器63aを有する。リング共振器63aは、レーザ光の波長に応じて周期的に変化するフィルタ特性(例えば光透過率特性)を備えている。リング共振器63aは、波長依存性を有する透過率又は反射率のスペクトルを備える一方で、導波路62a〜62cは、透過率もしくは反射率の波長依存性を実質的に有さない。このため、半導体レーザ素子11の発振波長が、所与の波長からシフトしたとき、リング共振器63aからのフィルタされたレーザ光L3bの強度は、フィルタ特性及び波長シフト量に応じて変化する。波長モニタ素子22では、光分波器61aが、レーザ光L3を分波してレーザ光L3a、L3bを生成する。レーザ光L3aは、導波路62aを介してフォトダイオード64aに入力する。一方、レーザ光L3bは、導波路62b、光回路63及び導波路62cを介してフォトダイオード64bに入力する。レーザ光L3bは、導波路62bによって光回路63に入力される。
本実施形態では、波長モニタ素子22は、レーザ光L3bの波長(レーザ光L1の波長)をモニタして、レーザ光L3bの光強度の変化を示す波長モニタ信号SMONを生成する。この波長モニタ信号SMONを用いた制御により、レーザ光L1の波長が設定波長λ1に近づくようになる。駆動回路31A、32Aは、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1のモニタによる波長モニタ信号SMONに基づき、第一温度制御素子12の温度制御のための信号を生成するフィードバック制御を行う。一実施例では、駆動回路31Aは、半導体レーザ素子11を駆動し、また、第一温度制御素子12を制御する。駆動回路32Aは、波長モニタ素子22及び半導体光変調器21を駆動し、また、第二温度制御素子24を制御する。
駆動回路32Aは、波長モニタ素子22から波長モニタ信号IPD1、IPD2を取得し、両者の比D0(=IPD1/IPD2)に対応する信号を生成する。この信号生成は、制御装置30内に設けられた回路によって行われることができる。波長モニタ信号IPD1、IPD2は、それぞれ波長モニタ素子22内に設けられた受光素子64のフォトダイオード64a、64bからの電流値によって表される。規格化されている場合に、比D0は、波長モニタ素子22に入るレーザ光L3の強度に依存せず、レーザ光L3の波長に依存する値である。駆動回路31Aは、駆動回路32Aからの比D0と、ルックアップテーブル31Bから設定波長λ1に対応する比D1とを取得する。駆動回路31Aは、比D0と比D1との差に応じた温度変化量ΔTLDを示す信号を生成する。第一温度制御素子12では、その温度変化量ΔTLDの変化が引き起こされる。駆動回路31A、32Aは、波長モニタ信号IPD1、IPD2に基づき、第一温度制御素子12の温度制御のための信号を生成するフィードバック制御を行う。このフィードバック制御によって、比D0が比D1に近づくように第一温度制御素子12の温度調整が行われて、半導体レーザ素子11は、設定波長λ1のレーザ光L1を発生できる。
図3の(a)部は、図2のA−A線に沿ってとられたマッハツェンダ型変調器53の位相変調部53Hの断面を示す図である。図3の(a)部に示されるように、位相変調部53Hは、集積素子23の導波路と同様にInP基板上に作製されている。マッハツェンダ型変調器54の位相変調部54H、マッハツェンダ型変調器55の位相変調部55H、マッハツェンダ型変調器56の位相変調部56HもInP基板上に作製されている。位相変調部53Hは、上部コンタクト層53p、上部クラッド層53q、コア層53r及び下部クラッド層53sを備える。上部コンタクト層53p、上部クラッド層53q、コア層53r及び下部クラッド層53sはInP基板の主面上に順に配列されて、半導体積層53Lを構成する。この半導体積層53L上には電極53eが設けられている。電極53eは上部コンタクト層53pに接触する。上部コンタクト層53p、上部クラッド層53q、コア層53r及び下部クラッド層53sは、半導体メサを構成するように加工されている。コア層53rはMQWを備え、位相変調部53H内の半導体メサのコア層53rには電極53e、53gを介して電界が印加され、印加電界によってコア層53rの屈折率が変化して、レーザ光L2cの変調を可能にする。位相変調部54H〜56Hは、位相変調部53Hと同様の半導体積層を有しており、この半導体積層はコア層53rと同じMQWを含む。以下に、一例の半導体積層を示す。
上部コンタクト層53p:p型GaInAs。
上部クラッド層53q:p型InP。
コア層53r:i型AlGaInAs。
下部クラッド層53s:n型InP。
上部コンタクト層53p:p型GaInAs。
上部クラッド層53q:p型InP。
コア層53r:i型AlGaInAs。
下部クラッド層53s:n型InP。
図3の(b)部は、図2のC−C線に沿ってとられた波長モニタ素子22のリング共振器63aの導波路の断面を示す図である。図3の(b)部に示されるように、リング共振器63aは、半導体光変調器21と同一のInP基板上に作製される。本実施例では、リング共振器63aは、上部クラッド層63q、コア層63r、下部クラッド層63sを含む導波路構造を有する。リング共振器63aは、例えばマッハツェンダ型変調器53の導波路構造と同じ導波路構造を有することができる。以下に、一例の導波路構造を示す。
上部クラッド層63q:p型InP。
コア層63r:i型AlGaInAs。
下部クラッド層63s:n型InP。
上部クラッド層63q:p型InP。
コア層63r:i型AlGaInAs。
下部クラッド層63s:n型InP。
図3の(c)部は、図2のB−B線に沿ってとられたフォトダイオードの断面を示す図である。図3の(c)部を参照すると、波長モニタ素子22のフォトダイオード64a及び電極64cが示されている。また、フォトダイオード64a、64bは、InP基板上に作製される。フォトダイオード64a、64bによって波長モニタされる光は、半導体光変調器21に提供される光と同じ光源端面(半導体レーザ素子11端面)から提供される。同じ光源端面から提供されて、変調に供される直前に光が分岐されて波長モニタ素子22に供されるので、半導体光変調器21に提供される光の波長と波長モニタされる光の波長とがずれる心配がない。フォトダイオード64a、64b、リング共振器63a及びマッハツェンダ型変調器53〜56が、導波路46といった導波路と同様の導波路構造を備えるので、波長モニタ素子22用のフォトダイオード構造のために新たなエピ成長がなされることがない。図3の(c)部に示されるように、フォトダイオード64a、64bの各々は、上部コンタクト層64p、上部クラッド層64q、コア層64r及び下部クラッド層64sを含む導波路構造を有する。本実施例では、コア層64rは、光吸収層として働く。
フォトダイオード64a、64bのアノード電極及びカソード電極間には、逆バイアス電圧信号VPDが印加される。駆動回路32Aは、フォトダイオード64a、64bのための逆バイアス電圧信号VPDを生成する。光吸収層を含むフォトダイオード64a、64bでは、この逆バイアス電圧信号VPDの大きさを、検出すべきレーザ光波長によって変更するようにしても良い。フォトダイオード64a、64bのコア層に印加された同じ逆バイアス電圧信号VPDの下で、レーザ光をフォトダイオード64a、64bに与えて、レーザ光波長と光電流の大きさとの関係を調べると、フォトダイオード64a、64bで発生される光電流は、レーザ光波長によって異なる大きさを示す。好適な実施例では、同じ光強度のレーザ光の入射において同じ電流値を出力するようにするためには、モニタ波長に応じて逆バイアス電圧信号VPDを変更することが好ましい。以下に逆バイアス電圧信号VPDを例示する。
レーザ光波長、逆バイアス電圧信号VPD。
1.53μm:3V。
1.57μm:8V。
例示された1.53μm及び1.57μm以外の波長についても、レーザ光波長に応じた逆バイアス電圧信号VPDの大きさを設定することによって、フォトダイオード64a、64bは、同じ光強度のレーザ光の入射に対して実質的に同じ電流値を生成できる。逆バイアス電圧信号VPDの大きさを得るために、光伝送装置1が使用される前に、いくつかの波長のレーザ光を用いて、各波長に対する好適なVPD値が決定されていることが好ましい。各VPD値は、例えば駆動装置32のルックアップテーブル32Bに記憶させておく。
レーザ光波長、逆バイアス電圧信号VPD。
1.53μm:3V。
1.57μm:8V。
例示された1.53μm及び1.57μm以外の波長についても、レーザ光波長に応じた逆バイアス電圧信号VPDの大きさを設定することによって、フォトダイオード64a、64bは、同じ光強度のレーザ光の入射に対して実質的に同じ電流値を生成できる。逆バイアス電圧信号VPDの大きさを得るために、光伝送装置1が使用される前に、いくつかの波長のレーザ光を用いて、各波長に対する好適なVPD値が決定されていることが好ましい。各VPD値は、例えば駆動装置32のルックアップテーブル32Bに記憶させておく。
レーザ光L1の波長が設定波長λ1に近づくように設定されるとき(ロック波長が設定波長λ1であるとき)、駆動回路32Aは、光通信を介して伝送されるべき送信信号F2を外部から受けて、この送信信号F2に応じた信号処理用電圧信号Vppを生成し、半導体光変調器21は、送信信号F2に応じた信号処理用電圧信号Vppを半導体レーザ素子11からの光に印加する。これにより光伝送装置1では、光伝送用の光信号の生成が可能になる。光伝送装置1が動作している期間中において、駆動回路31A及び駆動回路32Aは、波長モニタ素子22からの波長モニタ信号IPD1、IPD2に応じて、第一温度制御素子12にフィードバック制御を行う。このため、第一温度制御素子12の温度調整が継続して行われて、半導体レーザ素子11の発振波長が一定に保たれる。光伝送装置1では、レーザ光L1の波長が一定値に保たれてロックされるために、多くの場合、第一温度制御素子12の温度は調整されて一定値を維持しない。
本実施形態では、リング共振器63aは、例えばIII−V族化合物半導体から成り、この半導体の屈折率は比較的大きな温度依存性を有する。このため、サーミスタは、リング共振器63aの近傍に置かれることがよい。例示すれば、図2に示されるように、リング共振器63aを含む集積素子23は、縁23Q、23Rを備え、半導体光変調器21及び波長モニタ素子22は、集積素子23における一方の縁23Qから他方の縁23Rへの方向に配列される。波長モニタ素子22のリング共振器63a及びフォトダイオード64a、64bは、縁23Rに沿って配列される。縁23Qは、縁23Rの反対側にあり、集積素子23は、縁23S、23Tを更に備え、縁23Sは、縁23Tの反対側にある。本実施例では、縁23Tに出力ポート23b、23cが位置し、入力ポート23aは、縁23Q又は縁23Rのいずれかに位置することができる。図2では、入力ポート23aは、縁23Qに位置する。集積素子23の温度を検知するためのサーミスタは、縁23Rに沿って設けられることがよい。波長モニタ素子22のリング共振器63aの透過ピーク波長の温度依存性は、例えば0.1nm/℃程度であり、水晶製のエタロンによる波長モニタ素子に比べて、20倍以上の大きな値を示す。波長モニタ素子22では、第二温度制御素子24は、リング共振器63aの温度を一定温度Tmonに保つために有用である。
また、第一光機能素子は、光の発生・増幅を伴わない光処理を行うので、半導体光変調器21といった第一光機能素子の発熱量は、半導体レーザ素子11に比べて小さい。このため、波長モニタ素子22が半導体レーザ素子11を含むモノリシック集積素子に比べて、波長モニタ素子22の温度への攪乱が実質的に小さい。加えて、半導体光変調器21の発熱量が小さいことに起因して、第二温度制御素子24への負荷も小さい。このような第二温度制御素子24は、常時大きな負荷に対抗して動作しているわけではないので、外部環境温度の変化に応じて応答することができる。また、半導体光変調器21の発熱量が小さいので、第二温度制御素子24の劣化が起こっても、波長モニタ素子22の温度が変動することが小さく抑えられる。半導体光変調器21の発熱量の変化も、半導体レーザ素子11に比べて少なくなる。
図1を再び参照すると、光源装置10は筐体10Pを備え、本実施形態では、筐体10Pは半導体レーザ素子11及び第一温度制御素子12を収納する。筐体10Pは、半導体レーザ素子11に光学的に結合された出力ポート13を有し、この出力ポート13を通して、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1が出力される。集積装置20は筐体20Pを備え、筐体20Pは集積素子23及び第二温度制御素子24を収納する。筐体20Pは、入力ポート25及び出力ポート26を有する。光伝送装置1は、光源装置10と集積装置20を光学的に結合するための光導波路5を備え、筐体10Pの出力ポート13は、この光導波路5を介して入力ポート25と光学的に結合される。光源装置10の出力ポート13からのレーザ光L1は、光導波路5を介して集積装置20の入力ポート25に入力される。また、光伝送装置1は、外部に出力光を提供するための光導波路6を備え、この光導波路6は、集積装置20の出力ポート26に光学的に結合される。光分波器27によって生成されたレーザ光L2、L3は、それぞれ、半導体光変調器21及び波長モニタ素子22に提供される。半導体光変調器21はレーザ光L2を変調して変調光M2b及びM2cを生成し、これらの変調光M2b及びM2cは、集積装置20の出力ポート26を介して外部に出力される。光伝送装置1では、光源装置10及び集積装置20は、電気回路基板7上に搭載されることができる。半導体レーザ素子11の近傍には、半導体レーザ素子11の温度を検出するためのサーミスタ14といった温度検知素子が筐体10P内に設置されている。
図1に示されるように、制御装置30は、半導体レーザ素子11及び第一温度制御素子12を制御する駆動装置31と、集積素子23及び第二温度制御素子24を制御する駆動装置32とを備える。駆動装置31と駆動装置32とは、互いに接続されている。制御装置30は、処理装置(例えばCPUなど)と、記憶装置(例えばRAM及びROMなど)とを含むことができる。処理装置及び記憶装置は、電気回路基板上に搭載される。
駆動装置31の駆動回路31Aは、波長モニタ信号SMONに対応した制御信号JLD及び制御信号ILDを生成する。本実施例では、駆動回路31Aはルックアップテーブル31Bを参照して上記信号を生成する。制御信号JLDは、設定波長λ1のための温度を第一温度制御素子12に指示する信号であり、制御信号ILDは、半導体レーザ素子11に提供されて、半導体レーザ素子11がレーザ光L1を発生するための信号である。半導体レーザ素子11は、制御信号ILDの電流量に応じた光強度を有するレーザ光L1の出力を行う。一例を示せば、制御信号ILD及び制御信号JLDの供給は、光源装置10及び集積装置20と、制御装置30との間に設けられたピンと電気回路基板上の配線とを介して行われる。
駆動装置32の駆動回路32Aは、逆バイアス電圧信号VPD、制御信号Jmon、逆バイアス電圧信号VDC及び信号処理用電圧信号Vppを生成する。本実施例では、駆動回路32Aはルックアップテーブル32Bを参照して、上記信号を生成する。逆バイアス電圧信号VPDは、波長モニタ素子22における受光素子64のバイアス電圧の信号であり、制御信号Jmonは、波長モニタ素子22のための設定温度を第二温度制御素子24に指示する信号である。逆バイアス電圧信号VDCは、半導体光変調器21のための変調用の逆バイアス電圧信号であり、信号処理用電圧信号Vppは、高速信号処理用の電圧信号である。
図4は、第1の実施形態における光源装置を示す図である。本実施例では、光源装置10は波長可変型の半導体レーザ素子を含む。半導体レーザ素子11は、図4のような波長可変型の他に、例えば、DFBレーザ(Distributed Feedback Laser)、DBRレーザ、アレイ型レーザ、外部共振器型レーザなどを含む。駆動回路31Aは、光源装置10に提供する制御信号として、制御信号ILDを生成することに加えて、波長可変型の半導体レーザ素子のための信号、具体的には制御信号IHa、制御信号IHb、制御信号IHc、制御信号ISOA、制御信号Vabs、及び制御信号JLDを生成する。制御信号IHa、IHb、及びIHcは、半導体レーザ素子11を波長可変とするための電流信号を示し、制御信号ISOAは、レーザ光L1の光強度を予め設定した値にまで増幅するための電流信号を示す。制御信号Vabsは、レーザ光L1を吸収するための逆バイアス電圧を示す。
本実施形態では、半導体レーザ素子11は、例えば波長可変型のレーザ素子を含み、この波長可変型の半導体レーザ素子11は、第一領域11Aから第四領域11Dまでを含む。半導体レーザ素子11は、第一領域11A、第二領域11B、第三領域11C及び第四領域11Dは、波長可変型のレーザ素子のレーザ光の導波軸上に配置されており、本実施例では、第一領域11Aが半導体レーザ素子11の端面11hを含むように構成され、第四領域11Dが半導体レーザ素子11の端面11nを含むように構成される。第一領域11Aと第四領域11Dとの間に、第二領域11B及び第三領域11Cがこの順に配置される。具体的には、第一領域11Aが第二領域11Bに接しており、第二領域11Bが第三領域11Cに接しており、第三領域11Cが第四領域11Dに接する。第一領域11Aは増幅デバイス(Semiconductor Optical Amplifier device:SOAデバイス)を含み、第二領域11Bは発光デバイス(Sampled-Grating Distributed Feedback device:SG−DFBデバイス)を含み、第三領域11Cは回折格子デバイス(Chirped Sampled Grating Distributed Bragg Reflector device:CSG−DBRデバイス)を含み、第四領域11Dは光吸収デバイスを含む。上記の四つの領域を含む波長可変型の半導体レーザ素子11は、第一温度制御素子12に搭載されている。
SG−DFB領域(第二領域11B)は、制御信号ILDの注入に応答してレーザ光L1を発生する活性層と、異なる波長において複数の反射ピークを備えるスペクトルを有する回折格子(Sampled Grating:SG)とを備える。CSG−DBR領域(第三領域11C)は、異なる波長において複数の反射ピークを備えるスペクトルを有する回折格子(Chirped Sampled Grating:CSG)と、複数のヒータ11e〜11gとを備える。
SG−DFB領域(第二領域11B)は、反射スペクトルを有し、この反射スペクトルは第一の波長間隔で配列された複数の反射ピーク波形を含む。CSG−DBR領域(第三領域11C)は、第二の波長間隔で配列された複数の反射ピーク波形を含むスペクトルを有する。SG−DFB領域(第二領域11B)の回折格子の波長周期は、CSG−DBR領域(第三領域11C)の回折格子の波長周期と異なる。よって、SG−DFB領域(第二領域11B)における複数の反射ピークのうちの1つが、CSG−DBR領域(第三領域11C)における複数の反射ピークのうちの1つの波長に一致したとき、両者は共振器を形成する。その一致点に対応する波長で半導体レーザ素子11がレーザ発振する。CSG−DBR領域(第三領域11C)のヒータ11e〜11gには、それぞれ、電流IHa〜IHcが注入され、個々の電極への注入電流の量に応じて発熱する。個々の電極への注入電流の量に応じて、CSG−DBR領域(第三領域11C)内に温度の分布を形成でき、この温度プロファイルに応じて、CSG−DBR領域(第三領域11C)において回折格子の反射ピーク波長を制御できる。この回折格子のスペクトル制御によって、レーザ光L1の波長を可変できる。複数の反射ピークは離散的であるので、半導体レーザ素子11の発振波長は離散的に変更される。離散的な変更を補うために、半導体レーザ素子11の温度を変化して波長変換することができ、このような波長制御では、半導体レーザ素子11全体の温度が変化することによって、SG−DFB領域(第二領域11B)及びCSG−DBR領域(第三領域11C)において、等価屈折率が変化して双方の反射ピークの位置がシフトする。具体的には、第一温度制御素子12の制御によって半導体レーザ素子11の温度を連続的に変化できるので、半導体レーザ素子11の発振波長が連続的に変更できる。
SOA領域(第一領域11A)は、制御信号ISOAの注入に応じてSG−DFB領域(第二領域11B)からのレーザ光L1を増幅する。SOA領域(第一領域11A)は端面11hを有し、増幅されたレーザ光L1は、端面11hから出射される。光吸収領域(第四領域11D)は、レーザ光L1を吸収するデバイスであって、制御信号Vabsの印加に応答して、レーザ光L1を吸収する。そのため、本実施形態では、光吸収領域(第四領域11D)に入ったレーザ光L1は吸収され、半導体レーザ素子11は、SOA領域(第一領域11A)の端面11hからレーザ光L1を出射する。
図5は、第1の実施形態における集積装置20の構成を示す。図5の(a)部は、集積装置20の平面図であり、図5の(b)部は、集積装置20の側面図である。図5の(a)及び(b)部では、筐体20Pの内部を示すために、筐体20Pは部分的に破断されている。図5に示されるように、集積装置20は、前方光学系41、集積素子23、後方光学系42を備える。前方光学系41は、光導波路5および入力ポート25を介して集積装置20内に入力されたレーザ光L1を集積素子23に導入する。集積素子23内に導入されたレーザ光L1は、変調を受け、また、波長モニタに使用される。集積素子23で変調されたレーザ光は、後方光学系42、出力ポート26及び光導波路6を介して外部に出力される。
一実施例では、前方光学系41は、レーザ光L1用のミラー41a及びレンズ41bを有する。後方光学系42は、偏波回転子42b、ミラー42c、及び偏波合波器42eを有する。必要な場合には、後方光学系42では、レンズ42aが変調光M2b用に設けられ、レンズ42dが変調光M2c用に設けられる。偏波合波器42eは、変調光M2b及び変調光M2cを偏波合成する。後方光学系42では、レンズ42aは出力ポート23bに光学的に結合され、レンズ42dは出力ポート23cに光学的に結合される。
集積装置20では、光導波路5からのレーザ光L1は、入力ポート25に至る。入力ポート25からのレーザ光L1は、ミラー41aによって光路を変えて、レンズ41bによって集光された後に入力ポート23aを介して集積素子23内の導波路46に入力される。後方光学系42では、レンズ42aは、集積素子23からの変調光M2bを平行光に変換して第一出力光(変調光M2b)を提供する。この第一出力光は、偏波回転子42bによって偏波方向を回転させられた後にミラー42cによって光路を変更される。一方、レンズ42dは、集積素子23からの変調光M2cを平行光に変換して第二出力光(変調光M2c)を提供する。この第二出力光は、偏波合波器42eに入力する。偏波合波器42eは、このように集積素子23からの第一出力光(変調光M2b)と第二出力光(変調光M2c)とを偏波合成して、偏波合成光(変調光M3)を生成する。変調光M3は、出力ポート26を介して光導波路6に提供されて、光伝送装置1の外部に出力される。
図5に示されるように、集積装置20は、逆バイアス印加用電気回路44、及び実装部材45を更に備える。逆バイアス印加用電気回路44は、駆動回路32Aからフォトダイオード64a、64bに逆バイアス電圧信号VPDを印加するために用いられる。実装部材45は、前方光学系41、集積素子23、後方光学系42、サーミスタ43、及び逆バイアス印加用電気回路44を搭載して光学系を構成する。集積装置20では、筐体20Pの端子20eは導電線を介して制御装置30に接続される。
(第2の実施の形態)
図6は、第2の実施形態における光伝送装置の概略図である。光伝送装置1Yは、光源装置10、集積装置20Y及び制御装置30Yを備える。光伝送装置1Yでは、光源装置10は、一実施例では、第一の実施形態と同様であることができる。集積装置20Yは、集積素子23Yと、この集積素子23Yを搭載する第二温度制御素子24Yとを備える。本実施例では、第一光機能素子として半導体コヒーレント光受信器21Yが用いられ、集積素子23Yは、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yを含み、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yはモノリシックに集積されている。半導体レーザ素子11は、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yに光学的に結合されて、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yは、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を受ける。半導体コヒーレント光受信器21Yは、第一光処理として、コヒーレント復調を行う。具体的には、半導体コヒーレント光受信器21Yは、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1をローカル光として用いて位相変調された外部変調光L10をコヒーレント復調して、復調光を生成する。この復調光は、受光素子によって電流に変換されて、電流として(受信信号F3として)半導体コヒーレント光受信器21Yの外部に提供される。第一温度制御素子12は、半導体レーザ素子11の温度を調整するために設けられ、第二温度制御素子24Yは、集積素子23Yの温度を調整するために設けられる。
図6は、第2の実施形態における光伝送装置の概略図である。光伝送装置1Yは、光源装置10、集積装置20Y及び制御装置30Yを備える。光伝送装置1Yでは、光源装置10は、一実施例では、第一の実施形態と同様であることができる。集積装置20Yは、集積素子23Yと、この集積素子23Yを搭載する第二温度制御素子24Yとを備える。本実施例では、第一光機能素子として半導体コヒーレント光受信器21Yが用いられ、集積素子23Yは、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yを含み、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yはモノリシックに集積されている。半導体レーザ素子11は、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yに光学的に結合されて、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yは、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を受ける。半導体コヒーレント光受信器21Yは、第一光処理として、コヒーレント復調を行う。具体的には、半導体コヒーレント光受信器21Yは、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1をローカル光として用いて位相変調された外部変調光L10をコヒーレント復調して、復調光を生成する。この復調光は、受光素子によって電流に変換されて、電流として(受信信号F3として)半導体コヒーレント光受信器21Yの外部に提供される。第一温度制御素子12は、半導体レーザ素子11の温度を調整するために設けられ、第二温度制御素子24Yは、集積素子23Yの温度を調整するために設けられる。
本実施例では、第一温度制御素子12及び第二温度制御素子24Yは、例えば、ペルチェ素子、ヒータ、冷却水などを含むことができる。波長モニタ素子22Yは、半導体レーザ素子11の発振波長をモニタするために設けられている。波長モニタ素子22Yは半導体レーザ素子11からの光を受けて波長モニタ信号を生成する。波長モニタ信号SMONは、半導体レーザ素子11からのレーザ光の発振波長(「モニタ波長」と記す)を示す。制御装置30Yは、波長モニタ信号SMONを受けて、半導体レーザ素子11の発振波長を設定波長λ1(半導体レーザ素子11が発振すべき光の発振波長であり、設定波長情報F1に基づいている)に近づけるように第一温度制御素子12を制御する。この結果、半導体レーザ素子11の温度が、設定波長λ1を得るための設定温度TLDに近づくので、半導体レーザ素子11の発振波長も設定波長λ1に近づく。この温度制御の結果として、半導体レーザ素子11は、設定波長λ1のレーザ光L1を発振することができる。制御装置30Yは、波長モニタ信号SMONを受け、設定波長λ1とモニタ波長との差分情報に基づいて、半導体レーザ素子11の発振波長を設定波長λ1に近づけるように第一温度制御素子12を制御する。
本実施例の光伝送装置1Yでは、半導体レーザ素子11のための波長モニタ素子22Yは、半導体レーザ素子11のための第一温度制御素子12と異なる第二温度制御素子24Yに搭載されている。第一温度制御素子12と第二温度制御素子24Yとの二つの温度制御素子の利用により、制御装置30Yは、第二温度制御素子24Yにより温度制御される波長モニタ素子22Yからの波長モニタ信号SMONを用いて、第一温度制御素子12の温度を制御する。これ故に、第1の実施形態と同様に、第二温度制御素子24Yは、半導体レーザ素子11の経年変化に伴う半導体レーザ素子11の発熱量の変動に影響されない。また、第一温度制御素子12は、波長モニタ素子22Y及び制御装置30Yにより半導体レーザ素子11の発振波長のロックのために制御される。これに加えて、第一温度制御素子12と第二温度制御素子24Yとの組み合わせにより、波長モニタ素子22Yの温度が半導体レーザ素子11の経年変化に伴う半導体レーザ素子11の発熱量の変動に応じて変化することが抑えられることができる。
制御装置30Yは、駆動装置31Yと駆動装置32Yとを備える。制御装置30Yは、第一の実施形態の制御装置30と同様であることができる。駆動装置31Yは、駆動回路31Lと、半導体レーザ素子11及び第一温度制御素子12の双方を制御するためのデータを格納した装置、例えばルックアップテーブル31Mとを有することができる。駆動装置32Yは、駆動回路32Lと、集積素子23Y及び第二温度制御素子24Yの双方を制御するためのデータを格納した装置、例えばルックアップテーブル32Mとを有する。駆動回路32Lは、集積素子23Yに制御信号JTIAを提供する。制御信号JTIAは、集積素子23Yが有する増幅器を制御するための信号である。
図7は、第2の実施形態における集積素子23Yの構成を示す。図7を参照しながら、半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yを説明する。集積素子23Yは、入力ポート23p、23q、光分波器27Y、導波路81、81a、81b及び82を更に有する。光分波器27Yは、入力ポート23p及び導波路81からのレーザ光L1aを分岐させ、レーザ光L20、L30を生成させる。レーザ光L20は、導波路81aによって、ローカル光として半導体コヒーレント光受信器21Yに導かれる。これに加えて、入力ポート23q及び導波路82からの外部変調光L10aも、半導体コヒーレント光受信器21Yに導かれる。レーザ光L30は、導波路81bを介して波長モニタ素子22Yに導かれる。
図7に示されるように、半導体コヒーレント光受信器21Yは、90度ハイブリッド83と受光素子84とを備える。受光素子84は、フォトダイオード84a〜84dを含む。90度ハイブリッド83は、2×4のMMIカプラ83L、2×2のMMIカプラ83M、及び導波路82a〜82fを有する。MMIカプラ83Lは、入力ポート83a、83b、出力ポート83c〜83fを有する。MMIカプラ83Lでは、入力ポート83a、83bは、それぞれ導波路82及び81aに光学的に結合され、出力ポート83c〜83fは、それぞれ導波路82a〜82dに光学的に結合される。MMIカプラ83Mは、入力ポート83p、83q、出力ポート83r、83sを有する。MMIカプラ83Mでは、入力ポート83p、83qは、それぞれ導波路82c、82dに光学的に結合されると共に、出力ポート83r、83sは、それぞれ導波路82e、82fに光学的に結合される。90度ハイブリッド83は、導波路82a、82b、82e及び82fを介して、フォトダイオード84a〜84dに光学的に結合される。
半導体コヒーレント光受信器21Yは、入力ポート23q及び導波路82を介して、位相変調された外部変調光L10aを入力させる。外部変調光L10aは、入力ポート83aを介して90度ハイブリッド83に入力される。レーザ光L20は、導波路81a及び入力ポート83bを介して、ローカル光として90度ハイブリッド83に入力される。90度ハイブリッド83では、外部変調光L10a(伝送光)及びレーザ光L20(ローカル光)が干渉して、干渉光M10a〜M10dが生成される。干渉光M10a〜M10dは、外部変調光L10aとレーザ光L20との位相差に応じて、フォトダイオード84a〜84dに入力されて、電流として検出される。フォトダイオード84a〜84dには、逆バイアス電圧信号VPDが印加される。逆バイアス電圧信号VPDは、例えば3.3Vである。
集積素子23Yでは、増幅器(例えばTrans-impedance Amplifier:TIA)73a、73b、74aが設けられている。増幅器73a、73b、74aは、これらの電気信号に応じた電気信号を外部に出力すると共に、フォトダイオード84a、84bからの光電流は、増幅器73aに提供され、フォトダイオード84c、84dからの光電流は、増幅器73bに提供される。一例を示せば、フォトダイオード84a、84bからの光電流は、増幅器73aによって電圧信号IPDa、IPDbに変換され、更に増幅器73aによって電圧差信号ΔV1が求められる。電圧差信号ΔV1は、ΔV1=IPDa−IPDbとして表される。フォトダイオード84c、84dからの電流は、増幅器73bによって電圧信号IPDc、IPDdに変換され、更に増幅器73bによって電圧差信号ΔV2に変換される。電圧差信号ΔV2は、ΔV2=IPDc−IPDdである。
波長モニタ素子22Yは、例えばMMIカプラを含む光分波器85、86と、90度ハイブリッド素子87と、フォトダイオード88a〜88cと、導波路81c〜81hとを備える。光分波器85は、導波路81cによって光分波器86に光学的に結合され、光分波器86は、導波路81e、81fによって90度ハイブリッド素子87に光学的に結合される。導波路81eの光路長は、81fの光路長と異なる。フォトダイオード88a、88bは、それぞれ、導波路81g、81hを介して90度ハイブリッド素子87に光学的に結合される。フォトダイオード88cは、導波路81dを介して光分波器85に光学的に結合される。
光分波器85は、レーザ光L30を分岐して、レーザ光L30a、L30bを生成する。レーザ光L30aは、導波路81dを介してフォトダイオード88cに入力され、光電流C3を生成する。レーザ光L30bは、導波路81cを介して光分波器86に入力され、光分波器86は、レーザ光L30c、L30dを生成する。レーザ光L30c、L30dは、90度ハイブリッド素子87を介してそれぞれフォトダイオード88a、88bに入力され、光電流C1、C2を生成する。光電流C1、C2、C3は、波長モニタ動作のために利用される。
図8は、第2の実施形態における90度ハイブリッド素子87を示す図である。90度ハイブリッド素子87は、例えば4×4MMIカプラを含む。90度ハイブリッド素子87は、入力ポート87a〜87d及び出力ポート87e〜87hを備える。本実施例では、入力ポート87a、87cは、それぞれ、レーザ光L30c、L30dを受ける。出力ポート87e、87fは、それぞれ、レーザ光L30e、L30fを提供する。90度ハイブリッド素子87では、レーザ光L30c、L30dの互いの位相差に応じて、レーザ光L30e及びL30fの光強度が変わることができる。
図9は、二つの導波路を導波するレーザ光の波長と位相差との関係を示す図である。図9は、例えば導波路81e、81fの導波路長の差が240μmであるときに、レーザ光L30c、L30dの波長と位相差との関係に係る計算結果を示す。計算用モデルの導波路は実効屈折率3.3を有する。本実施例では、導波路81eの導波路長と導波路81fの導波路長との差によって、レーザ光L30cとレーザ光L30dとの間に生じる位相差が変化する。また、90度ハイブリッド素子87は、レーザ光L30cとレーザ光L30dとの間の位相差に応じた光強度を有するレーザ光L30e、L30fを生成する。このため、90度ハイブリッド素子87からのレーザ光L30e、L30fは、導波路81eの導波路長と導波路81fの導波路長との差に対応した光強度を有することができる。
図10は、フォトダイオード88a、88bにおけるレーザ光強度の波長依存性を調べた結果である。フォトダイオード88aにはレーザ光L30eが入力され、フォトダイオード88bにはレーザ光L30fが入力される。本実施例の90度ハイブリッド素子87は、レーザ光波長の周期の1/4、すなわち、レーザ光L30c、L30dの位相差90度に相当する分だけずれたレーザ光L30e、L30fを生成し、これらのレーザ光強度は、図10に示すように変化する。このため、レーザ光L30e、L30fに対応する光電流C1、C2の大きさも、図10のレーザ光強度と同様の変化を示す。レーザ光L30cとレーザ光L30dとは、導波路81e、81fの異なる導波路長に応じた位相差を有するので、半導体レーザ素子11の発振波長の変化は、レーザ光強度の変化として現れる。
図7を参照して、フォトダイオード88a、88bからの光電流C1、C2が外部に提供される様子について説明する。本実施例では、光電流C1、C2は、ともに増幅器74aに入力される。増幅器74aは、光電流C1、C2をそれぞれ電圧値に変換すると共に、これら二つの電圧値の差分である波長モニタ信号ΔI12を生成する。増幅器74aが波長モニタ信号ΔI12を生成するのは、半導体コヒーレント光受信器21Yでも、増幅器74aと同じ構造を有する増幅器73a、73bが用いられているからである。同じ構造を有する増幅器が配列されることができるので、モジュールの構造が簡略化される。光電流C3は、電気処理回路74cに入力される。電気処理回路74cは、電流値を電圧値の波長モニタ信号IPD3に変換する機能を有する。
図6を再び参照して、制御装置30Yについて説明する。本実施形態では、駆動装置32Yの駆動回路32Lは、波長モニタ素子22Yから波長モニタ信号ΔI12、IPD3を取得し、両者の比P0=ΔI12/IPD3に対応する信号を生成する。波長モニタ信号ΔI12及びIPD3は、波長モニタ素子22Y内に設けられた受光素子の増幅器73及び74のそれぞれから得られた電圧値である。この信号生成は、制御装置30Y内に設けられた回路によって行われる。比P0は、波長モニタ素子22Yに入るレーザ光L20の強度に依存せず、レーザ光L20の波長のみによって変化する値である。駆動回路31Lは、駆動回路32Lからの比P0と、ルックアップテーブル31Mから設定波長λ1に対応する比P1とを取得する。駆動回路31Lは、比P0と比P1との差に応じた温度変化量ΔTLDを示す信号を生成する。第一温度制御素子12では、その温度変化量ΔTLDが引き起こされる。駆動回路31L及び32Lでは、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1のモニタによる波長モニタ信号ΔI12及びIPD3に基づき、第一温度制御素子12の温度制御のための信号を生成するフィードバック制御が行われる。このフィードバック制御によって、比P0が比P1に近づくように第一温度制御素子12の温度調整が行われて、半導体レーザ素子11は、設定波長λ1のレーザ光L1を発生できる。
本実施形態では、電圧値の差分である波長モニタ信号ΔI12が求められることなく、光電流C1、C2の一方が、フォトダイオード88a、88b電圧に変換されて、この変換信号が駆動回路32Lにおける処理に用いられてもよい。あるいは、光電流C1、C2の双方が電圧に変換されて、これらの変換信号が駆動回路32Lに送られてもよい。この場合、フォトダイオード88aの電圧値V1とフォトダイオード88cの電圧値V3の比、及びフォトダイオード88bの電圧値V2とフォトダイオード88cの電圧値V3の比という二つの比が、駆動回路32Lにおいて利用される。
光伝送装置1Yの動作中においても、駆動回路31L及び駆動回路32Lは、波長モニタ素子22Yからの波長モニタ信号ΔI12、IPD3に応じて、第一温度制御素子12にフィードバック制御を行う。第一温度制御素子12の温度調整が継続して行われて、半導体レーザ素子11の発振波長が一定に保たれる。光伝送装置1Yでは、レーザ光L1の波長を一定値に保つために、多くの場合、第一温度制御素子12の温度は一定値を維持しない。光伝送装置1Yの動作開始の際には、レーザ光L1の波長が設定波長λ1に近づくように設定されるとき(ロック波長が設定波長λ1であるとき)、駆動回路32Lは、半導体コヒーレント光受信器21Yの増幅器等を駆動する。これにより光伝送装置1Yでは、信号として送られてくる外部変調光L10の受信が開始される。
図11の(a)部は、図7のD−D線に沿ってとられたフォトダイオードの断面を示す図である。図11の(a)部を参照すると、半導体コヒーレント光受信器21Yのフォトダイオード84a及び電極84eが示されている。フォトダイオード84a〜84dは、InP基板上に作製される。フォトダイオード84a〜84dは、上部コンタクト層84p、上部クラッド層84q、光吸収層84r及び下部クラッド層84sを含む導波路構造を有する。また、本実施例では、波長モニタ素子22Yのフォトダイオード88c及び電極88eの断面(図7のE−E線)は、図11の(a)部に示される断面として表わされる。半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yのフォトダイオードが同じ素子構造を備えるので、各フォトダイオードに対して同一のバイアス印加及び信号処理を行うことが可能である。以下に、一例の半導体積層を示す。
上部コンタクト層84p:p型GaInAs。
上部クラッド層84q:p型InP。
光吸収層84r:i型GaInAs。
下部クラッド層84s:n型InP。
上部コンタクト層84p:p型GaInAs。
上部クラッド層84q:p型InP。
光吸収層84r:i型GaInAs。
下部クラッド層84s:n型InP。
図11の(b)部は、図7のF−F線に沿ってとられた半導体コヒーレント光受信器21Yの導波路82fの断面を示す図である。図11の(b)部を参照すると、半導体コヒーレント光受信器21Yは、波長モニタ素子22Yと同一のInP基板上に作製される。本実施例では、半導体コヒーレント光受信器21Yの導波路82fは、上部クラッド層82q、コア層82r、下部クラッド層82sを含む導波路構造を有する。導波路82fは、例えば図7のF−F線に沿ってとられた断面に示される構造と同じ導波路構造を有することができる。以下に、一例の半導体積層を示す。
上部クラッド層82q:p型InP。
コア層82r:i型GaInAsP。
下部クラッド層82s:n型InP。
上部クラッド層82q:p型InP。
コア層82r:i型GaInAsP。
下部クラッド層82s:n型InP。
図7を再び参照して、集積素子23Yについて説明する。本実施形態では、集積素子23Y内の90度ハイブリッド素子87は半導体によって作製され、この半導体では多くの場合、屈折率の温度依存性が大きいことから、サーミスタ43Yは、90度ハイブリッド素子87の近傍に置かれることがよい。例示すれば、図7に示されるように、90度ハイブリッド素子87を含む集積素子23Yは一対の縁23E、23Fを備えている。半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yは、一方の縁23Eから他方の縁23Fへの方向に配列されており、波長モニタ素子22Yの90度ハイブリッド素子87及びフォトダイオード88は縁23Fに沿って配列される。サーミスタ43Yは、縁23Fに沿って設けられることがよい。 波長モニタ素子22Yの90度ハイブリッド素子87は、半導体で作製されている。半導体が例えば水晶製のエタロンに比べて大きな屈折率の温度依存性(例えば約20倍程度以上)を有することを考慮して、波長モニタ素子22Yを第二温度制御素子24Yに搭載して、90度ハイブリッド素子87の温度が一定温度Tmonに保たれるように制御している。
本実施形態では、第一光機能素子は、光の発生・増幅を伴わない光処理を行うので、半導体コヒーレント光受信器21Yといった第一光機能素子の発熱量は、半導体レーザ素子11に比べて小さい。このため、波長モニタ素子22Yが半導体レーザ素子11とモノリシックに集積された半導体素子に比べて、波長モニタ素子22Yの温度が半導体レーザ素子11より実質的に攪乱されない。加えて、半導体コヒーレント光受信器21Yの発熱量が小さいことに起因して、第二温度制御素子24Yへの負荷も小さい。このような第二温度制御素子24Yは、常時大きな負荷に対抗して動作しているわけではないので、外部環境温度の変化に対して応答することができる。また、半導体コヒーレント光受信器21Yの発熱量が小さいので、第二温度制御素子24Yの特性変動を起こす温度変動が小さく抑えられる。半導体コヒーレント光受信器21Yの発熱量の変化も、半導体レーザ素子11に比べて少なくなる。
本実施形態では、波長モニタ素子として、90度ハイブリッド素子87を含む波長モニタ素子22Yが用いられたが、この波長モニタ素子22Yに替わって、例えば、第1の実施形態の光回路63を含む波長モニタ素子22が用いられてもよい。また、第1の実施形態では、波長モニタ素子として、光回路63を含む波長モニタ素子22が用いられたが、この波長モニタ素子22に替わって、本実施形態の90度ハイブリッド素子87を含む波長モニタ素子22Yが用いられてもよい。
図6を再び参照すると、集積装置20Yは筐体20Pを備え、筐体20Pは集積素子23Y及び第二温度制御素子24Yを収納する。筐体20Pは、入力ポート25、28を有する。集積装置20Yは、光源装置10からのレーザ光L1を受けるための光導波路5を備え、筐体10Pの出力ポート13は、光導波路5を介して入力ポート25と光学的に結合される。光源装置10の出力ポート13からのレーザ光L1は、光導波路5を介して集積装置20Yの入力ポート25に入力される。また、光伝送装置1Yは、外部からの外部変調光L10を集積装置20Yに提供するための光導波路8を備え、この光導波路8は、集積装置20Yの入力ポート28に光学的に結合される。集積装置20Yは光分波器27Yを備え、この光分波器27Yは、集積装置20Yの入力ポート25から集積装置20Y内に入力されたレーザ光L1を分岐して、レーザ光L20、L30を生成する。光分波器27Yは、例えばMMI、Y分岐導波路、結合導波路などを含む。レーザ光L20、L30は、それぞれ半導体コヒーレント光受信器21Y及び波長モニタ素子22Yに提供される。光伝送装置1Yでは、光源装置10及び集積装置20Yは、電気回路基板7Y上に搭載されることができる。半導体レーザ素子11の近傍には、半導体レーザ素子11の温度を検出するためのサーミスタ14が筐体10P内に設置されている。
図6に示されるように、制御装置30Yは、半導体レーザ素子11及び第一温度制御素子12を制御する駆動装置31Yと、集積素子23Y及び第二温度制御素子24Yを制御する駆動装置32Yとを備える。駆動装置31Yと駆動装置32Yとは、互いに接続されている。制御装置30Yは、処理装置(例えばCPUなど)と、記憶装置(例えばRAM及びROMなど)とを含むことができる。処理装置及び記憶装置は、電気回路基板上に搭載される。
図12は、第2の実施形態の集積装置20Yの構成を示す。図12の(a)部は、集積装置20Yの平面図であり、図12の(b)部は、集積装置20Yの側面図である。図12の(a)及び(b)部では、筐体20Pは、筐体20Pの内部を示すために部分的に破断されている。図12に示されるように、集積装置20Yは、ローカル光学系71、外部信号光学系72、集積素子23Y、23U、増幅器73a〜73d、及び増幅器74a、74b、電気処理回路74c、74dを備える。ローカル光学系71は、レーザ光L1のための光学系であり、入力ポート25と集積素子23Y、23Uとを光学的に結合させる。外部信号光学系72は、外部変調光L10のための光学系であり、入力ポート28と集積素子23Y、23Uとを光学的に結合させる。増幅器73a、73b、74a、電気処理回路74cは、集積素子23Yに結合される。増幅器73c、73d、74b、電気処理回路74dは、集積素子23Uに結合される。ローカル光学系71は、ビームスプリッタ71a、レンズ71b、ミラー71c、レンズ71dを有する。外部信号光学系72は、偏波ビームスプリッタ72a、ミラー72b、レンズ72c、偏波回転子72d、及びレンズ72eを有する。
レーザ光L1は、ビームスプリッタ71aによって、レーザ光L1a、L1bを生成する。レーザ光L1aは、レンズ71bによって集光された後、集積素子23Yに入力される。レーザ光L1bは、ミラー71cによって光路を変え、レンズ71dによって集光された後、集積素子23Uに入力される。一方、外部変調光L10は、偏波ビームスプリッタ72aによって、偏波に応じて反射または直進を受ける。反射した外部変調光L10aは、ミラー72bによって光路を変えた後、レンズ72cによって集光される。集光された外部変調光L10aは、集積素子23Yに入力される。直進した外部変調光L10bは、偏波回転子72dを通過後、レンズ72eによって集光される。集光された外部変調光L10bは、集積素子23Uに入力される。
(第3の実施の形態)
図13は、第3の実施形態における光伝送装置の概略図である。光伝送装置1Zは、光源装置10Z、集積装置20Z及び制御装置30Zを備える。光伝送装置1Zは、光源装置10Z、集積装置20Z及び制御装置30Zを用いることによって、光通信に使用される光の波長を維持する波長ロックを行うことができる。本実施形態では、光伝送装置1Zは、変調装置90Zを更に備える。光伝送装置1Zでは、光源装置10Z、集積装置20Z、及び変調装置90Zは、電気回路基板7Z上に搭載されることができる。
図13は、第3の実施形態における光伝送装置の概略図である。光伝送装置1Zは、光源装置10Z、集積装置20Z及び制御装置30Zを備える。光伝送装置1Zは、光源装置10Z、集積装置20Z及び制御装置30Zを用いることによって、光通信に使用される光の波長を維持する波長ロックを行うことができる。本実施形態では、光伝送装置1Zは、変調装置90Zを更に備える。光伝送装置1Zでは、光源装置10Z、集積装置20Z、及び変調装置90Zは、電気回路基板7Z上に搭載されることができる。
光源装置10Zは、出力ポート13、15を備え、集積装置20Zは、入力ポート25を備える。また、変調装置90Zは、入力ポート94を備える。本実施例では、光導波路5、5bが更に備えられる。光源装置10Zは、出力ポート13、光導波路5及び入力ポート25によって、集積装置20Zに光学的に結合される。また、光源装置10Zは、出力ポート15、光導波路5b及び入力ポート94によって、変調装置90Zに光学的に結合される。集積装置20Zは、入力ポート28及び光導波路8を更に備え、この入力ポート28及び光導波路8を介して、外部から外部変調光L10を受ける。変調装置90Zは、外部に出力光を提供するための光導波路6を備え、この光導波路6は、変調装置90Zの出力ポート95に光学的に結合される。
光源装置10Zは、レーザ光L1を出射する半導体レーザ素子11と、半導体レーザ素子11を搭載する第一温度制御素子12とを備える。光源装置10Zは、光分波器15Zを更に備え、この光分波器15Zは、半導体レーザ素子11からのレーザ光L1を、レーザ光L40とレーザ光50とに分波する。レーザ光L40は集積装置20Zに提供され、レーザ光L50は変調装置90Zに提供される。
集積装置20Zは、一実施例では、第2の実施形態の集積装置20Yと同様であり、集積素子23Zと、この集積素子23Zを搭載する第二温度制御素子24Zとを備える。集積素子23Zは、半導体コヒーレント光受信器21Z及び波長モニタ素子22Zを有する。このため、集積装置20Zは、レーザ光L40と外部変調光L10を使ったコヒーレント復調と、レーザ光L40を使った波長モニタとを行う。コヒーレント復調は、受信信号F3として外部に出力される。波長モニタ素子22Zは、例えば、第1の実施形態の光回路63または第2の実施形態の90度ハイブリッド素子87を含むことができる。変調装置90Zは、変調素子92Zと、この変調素子92Zを搭載する第三温度制御素子93Zとを備える。変調素子92Zは、半導体光変調器91Zを含む。半導体光変調器91Zは、送信信号F2に応じて、半導体レーザ素子11からのレーザ光L50を変調する。変調光は、出力ポート95及び光導波路6を介して、変調光M3として外部に出力される。本実施例では、集積装置20Z内の半導体コヒーレント光受信器21Zが、第一光機能素子として用いられ、変調装置90Z内の半導体光変調器91Zが、第二光機能素子として用いられる。
制御装置30Zは、駆動装置31Z、32Zを備える。駆動装置31Zは、駆動回路31P、31Qを有し、光源装置10Z及び集積装置20Zの双方を制御するためのデータを格納した装置、例えばルックアップテーブル31Rを更に有することができる。駆動装置32Zは、駆動回路32Pを有し、変調装置90Zを制御するためのデータを格納した装置、例えばルックアップテーブル32Rを更に有することができる。駆動装置31Zは、光源装置10Z及び集積装置20Zの双方に対して、第2の実施形態の制御装置30Yと同様の制御を行う。駆動装置31Zは、設定波長情報F1に基づいて、半導体レーザ素子11の発振波長を制御する。一方、駆動装置32Zは、変調装置90Zに対して、波長モニタ素子22への制御を除いて、第1の実施形態の制御装置30Yと同様の制御を行う。
本実施形態では、同一の半導体レーザ素子11からのレーザ光L1(レーザ光L40、L50)によって、波長モニタ動作、変調、及びコヒーレント復調が行われる。このため、波長モニタ素子22Zによって、設定波長λ1を有するようになったレーザ光L1を用いて、光伝送装置1Zは、変調及びコヒーレント復調を行うことができる。本実施形態の半導体コヒーレント光受信器21Z及び半導体光変調器91Zは、同一波長での素子特性を発揮することができる。
本実施形態では、半導体コヒーレント光受信器21Zが第一光機能素子として用いられ、半導体光変調器91Zが第二光機能素子として用いられたが、この他に、半導体光変調器91Zが第一光機能素子として用いられ、半導体コヒーレント光受信器21Zが第二光機能素子として用いられてもよい。更に、半導体光変調器91Zが第一及び第二光機能素子として用いられ、半導体コヒーレント光受信器21Zが第一及び第二光機能素子として用いられてもよい。いずれの場合も、半導体コヒーレント光受信器21Z及び半導体光変調器91Zは、光の発生・増幅を伴わない光処理を行う。半導体コヒーレント光受信器21Z及び半導体光変調器91Zの発熱量は、半導体レーザ素子11に比べて小さい。このため、波長モニタ素子22Zが半導体レーザ素子11とモノリシックに集積された半導体素子に比べて、波長モニタ素子22Zの温度が半導体レーザ素子11により実質的に攪乱されない。加えて、半導体コヒーレント光受信器21Z及び半導体光変調器91Zの発熱量が小さいことに起因して、第二温度制御素子24Zへの負荷も小さい。このような第二温度制御素子24Zは、常時大きな負荷に対抗して動作しているわけではないので、外部環境温度の変化に対して応答することができる。また、半導体コヒーレント光受信器21Z及び半導体光変調器91Zの発熱量が小さいので、第二温度制御素子24Zの特性変動を起こす温度変動が小さく抑えられる。半導体コヒーレント光受信器21Yの発熱量の変化も、半導体レーザ素子11に比べて少なくなる。
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置及び詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲及びその精神の範囲から来る全ての修正及び変更に権利を請求する。
1、1Y、1Z…光伝送装置、10、10Z…光源装置、11…半導体レーザ素子、12…第一温度制御素子、14…サーミスタ、20、20Y、20Z…集積装置、21…半導体光変調器、21Y…半導体コヒーレント光受信器、22、22Y…波長モニタ素子、23、23Y…集積素子、24、24Y…第二温度制御素子、27Y…光分波器、30、30Y…制御装置、31、31Y…駆動装置、31A、31L…駆動回路、31B、31M…ルックアップテーブル、32、32Y…駆動装置、32A、32L…駆動回路、31B、31M…ルックアップテーブル、43、43Y…サーミスタ、L1、L2、L3、L20、L30…レーザ光、L10…外部変調光、M2b、M2c、M3…変調光。
Claims (4)
- 半導体レーザ素子と、
前記半導体レーザ素子を搭載する第一温度制御素子と、
第一光機能素子及び波長モニタ素子を含む集積素子と、
前記集積素子を搭載する第二温度制御素子と、
制御装置と、
を備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第一光機能素子及び前記波長モニタ素子に光学的に結合され、
前記第一光機能素子は、前記半導体レーザ素子からのレーザ光の第一光処理を行って出力し、
前記波長モニタ素子は、前記半導体レーザ素子の発振波長をモニタするために、モニタ波長の情報を有する波長モニタ信号を生成し、
前記制御装置は、前記波長モニタ信号を受け、
前記制御装置は、前記モニタ波長と設定波長との差分情報に基づいて前記半導体レーザ素子の前記発振波長を前記設定波長に近づけるように、前記第一温度制御素子を制御する、光伝送装置。 - 前記第一光機能素子は、前記第一光処理として、変調及びコヒーレント復調のいずれか一方を行う、請求項1に記載の光伝送装置。
- 第二光機能素子と、
前記第二光機能素子を搭載する第三温度制御素子と、
を更に備え、
前記半導体レーザ素子は、前記第二光機能素子に光学的に結合され、
前記第二光機能素子は、前記半導体レーザ素子からのレーザ光の第二光処理を行って出力する、請求項1又は請求項2に記載の光伝送装置。 - 前記第二光機能素子は、前記第二光処理として、変調及びコヒーレント復調のいずれか他方を行う、請求項3に記載の光伝送装置。
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018110158A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、及びこれを用いた光トランシーバ |
JP2018139266A (ja) * | 2017-02-24 | 2018-09-06 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、光源モジュール、及び波長制御方法 |
JP2019029621A (ja) * | 2017-08-03 | 2019-02-21 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、及び光モジュール |
JP2019506037A (ja) * | 2015-12-19 | 2019-02-28 | フィニサー コーポレイション | InPベースの光送信機における光学的障害の特性評価および補償 |
JP2021043347A (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール |
JP7433958B2 (ja) | 2020-02-13 | 2024-02-20 | 古河電気工業株式会社 | レーザ装置およびその制御方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040114852A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-06-17 | Alcatel | Integrated wavelength combiner/locker |
JP2004179465A (ja) * | 2002-11-28 | 2004-06-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長安定化レーザ |
JP2004335532A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザモジュール、光学部品ブロックおよび光共振器フィルタ。 |
JP2008064915A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光集積回路 |
JP2008252545A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長安定化光源を用いた光送受信機 |
JP2010197627A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型光干渉回路 |
JP2012119482A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変レーザ装置およびその制御方法 |
JP2013089961A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長モニタ、波長固定レーザ及び波長固定レーザの出射光波長の調整方法 |
JP2013168440A (ja) * | 2012-02-14 | 2013-08-29 | Japan Oclaro Inc | 半導体光変調素子及び光モジュール |
-
2014
- 2014-02-24 JP JP2014033200A patent/JP2015159191A/ja active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004179465A (ja) * | 2002-11-28 | 2004-06-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長安定化レーザ |
US20040114852A1 (en) * | 2002-12-16 | 2004-06-17 | Alcatel | Integrated wavelength combiner/locker |
JP2004335532A (ja) * | 2003-04-30 | 2004-11-25 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 半導体レーザモジュール、光学部品ブロックおよび光共振器フィルタ。 |
JP2008064915A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光集積回路 |
JP2008252545A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長安定化光源を用いた光送受信機 |
JP2010197627A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 導波路型光干渉回路 |
JP2012119482A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変レーザ装置およびその制御方法 |
JP2013089961A (ja) * | 2011-10-13 | 2013-05-13 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長モニタ、波長固定レーザ及び波長固定レーザの出射光波長の調整方法 |
JP2013168440A (ja) * | 2012-02-14 | 2013-08-29 | Japan Oclaro Inc | 半導体光変調素子及び光モジュール |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019506037A (ja) * | 2015-12-19 | 2019-02-28 | フィニサー コーポレイション | InPベースの光送信機における光学的障害の特性評価および補償 |
JP2018110158A (ja) * | 2016-12-28 | 2018-07-12 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、及びこれを用いた光トランシーバ |
JP7077525B2 (ja) | 2016-12-28 | 2022-05-31 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、及びこれを用いた光トランシーバ |
JP2018139266A (ja) * | 2017-02-24 | 2018-09-06 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、光源モジュール、及び波長制御方法 |
JP7077527B2 (ja) | 2017-02-24 | 2022-05-31 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、及び波長制御方法 |
JP2019029621A (ja) * | 2017-08-03 | 2019-02-21 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、及び光モジュール |
JP7077544B2 (ja) | 2017-08-03 | 2022-05-31 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 波長可変光源、及び光モジュール |
JP2021043347A (ja) * | 2019-09-11 | 2021-03-18 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール |
US11822093B2 (en) | 2019-09-11 | 2023-11-21 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical module |
JP7408965B2 (ja) | 2019-09-11 | 2024-01-09 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール |
JP7433958B2 (ja) | 2020-02-13 | 2024-02-20 | 古河電気工業株式会社 | レーザ装置およびその制御方法 |
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