JP2017003670A - Hybrid Integrated Optical Transmitter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical transmitter in which optical modulators using a compound semiconductor are integrated, with which it is possible to form a passive optical element by a simple method and realize further downsizing and still higher performance.SOLUTION: The present invention is a hybrid integrated type optical transmitter characterized in that a first input/output waveguide, an optical amplifier, a reflector, a 1×2 coupler, first and second optical modulators, and first and second output waveguides are monolithically integrated on a first substrate, and a second input/output waveguide, a wavelength filter circuit, first and second input waveguides, a polarization rotator, a polarized wave combiner, and a combined wave optical output waveguide are monolithically integrated on a second substrate, the optical amplifier, the reflector and the wavelength filter circuit being designed so as to constitute a single wavelength oscillation laser unit, the first substrate being composed of a compound semiconductor material, the second substrate being composed of a material different from the first substrate.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、小型なハイブリッド集積型光送信器に関する。   The present invention relates to a small hybrid integrated optical transmitter.

光送信器は、その伝送性能についてはもちろんの事、モジュールのサイズが小型である事が強く求められている。光送信器は一般に、半導体レーザに代表される光源素子と、電界吸収光変調器やマッハツェンダ干渉型変調器に代表されるような光源から出力された光に情報を乗せる変調器とから構成される。   Optical transmitters are strongly required to have a small module size as well as their transmission performance. An optical transmitter is generally composed of a light source element typified by a semiconductor laser and a modulator for putting information on light output from a light source typified by an electroabsorption optical modulator or a Mach-Zehnder interferometric modulator. .

変調器については、従来、特にコア系ネットワークなどの長距離・大容量な光回線において、ニオブ酸リチウムなどに代表される強誘電体を材料として用いた素子が主流であった。しかし近年、光送信器はますますの小型化や低消費電力化が求められてきており、最近では従来の強誘電体による変調器よりも低消費電力・小型化が可能な化合物半導体による変調器が注目されている。   With regard to modulators, elements that use a ferroelectric material typified by lithium niobate as a material have been mainly used in the past, particularly in a long-distance and large-capacity optical line such as a core network. However, in recent years, optical transmitters are increasingly required to be smaller and consume less power. Recently, modulators based on compound semiconductors that can reduce power consumption and size compared to conventional ferroelectric modulators. Is attracting attention.

化合物半導体の小型性等の利点を活かした変調器の代表として、入力光を2分岐する分波器と、2分岐したそれぞれの光に対して個別の光を変調する2つの変調器と、2つの変調器で変調された変調光を合波する合波器と、が同一基板上にモノリシック集積された偏波多重変調器が挙げられる。偏波多重変調器では、同一偏波の2つの被変調光の内の一方の光の偏波を変調器で回転させた上でそれらを合波器で合波する事により、直交した2つの偏波に独立な信号を乗せた偏波多重信号を生成することができる。このような化合物半導体で構成されたモノリシック型の変調器により、小さなモジュールにおいて、偏波多重送信器を構成することができるという利点がある。   As representatives of modulators that take advantage of the compactness of compound semiconductors, etc., a duplexer that splits input light into two branches, two modulators that modulate individual lights for each of the two split lights, and 2 There is a polarization multiplexing modulator in which a multiplexer for multiplexing modulated light modulated by two modulators and a monolithically integrated on the same substrate. In a polarization multiplexing modulator, two orthogonal lights are rotated by rotating the polarization of one of the two modulated lights of the same polarization with a modulator and then combining them with a multiplexer. A polarization multiplexed signal in which a signal independent of polarization is carried can be generated. With such a monolithic modulator formed of a compound semiconductor, there is an advantage that a polarization multiplexing transmitter can be configured in a small module.

更に、化合物半導体により変調器を構成する大きな利点としては、同一基板上に光学活性な組成の半導体材料を成長させる事で変調器内において光を増幅させる光増幅器や、光増幅器に加えて更に適当な波長選択機構(フィルタ)を集積化する事でレーザ素子をも同一基板にて実現する高機能化が達成できる所にある。   Furthermore, a major advantage of configuring a modulator with a compound semiconductor is that it is more suitable in addition to an optical amplifier that amplifies light in the modulator by growing a semiconductor material having an optically active composition on the same substrate, and an optical amplifier. By integrating a simple wavelength selection mechanism (filter), it is possible to achieve high functionality that realizes a laser element on the same substrate.

Nobuhiro Kikuchi 他, “80-Gbitls InP DQPSK modulator with an n-p-i-n structure”, in Proc. of ECOC 2007, 10.3.1, 2007.Nobuhiro Kikuchi et al., “80-Gbitls InP DQPSK modulator with an n-p-i-n structure”, in Proc. Of ECOC 2007, 10.3.1, 2007. Yuta Ueda他, “Very-low-voltage operation of Mach-Zehnder interferometer-type electroabsorption modulator using asymmetric couplers”, Opt. Express, vol. 22, issue 12, pp. 14610-14616, 2014.Yuta Ueda et al., “Very-low-voltage operation of Mach-Zehnder interferometer-type electroabsorption modulator using asymmetric couplers”, Opt. Express, vol. 22, issue 12, pp. 14610-14616, 2014.

以上の様に、化合物半導体を用いた光変調器は多くの利点があるが、一方で化合物半導体を用いた光デバイスの共通の課題として、一般に化合物半導体は受動光回路で良く用いられるガラスやシリコンと比較して加工が難しいと言った点が挙がる。例えば上述の偏波多重送信器においては、理想的には偏波回転子や偏波合波器をも変調器と同一基板上にモノリシック集積ができれば、送信器モジュールの一層の小型化が期待できるが、化合物半導体の加工の困難性から、これらの偏波制御素子を化合物半導体基板上に作製する事は困難である。また、レーザ集積型変調器においても、単一波長発振・発振波長制御のための可変波長選択フィルタが必要であるが、これも一般に化合物半導体基板上に作製するには高いプロセス技術が要求される。   As described above, optical modulators using compound semiconductors have many advantages. On the other hand, as a common problem for optical devices using compound semiconductors, compound semiconductors are generally used in passive optical circuits such as glass and silicon. There is a point that it is difficult to process. For example, in the above-described polarization multiplexing transmitter, ideally, if the polarization rotator and the polarization multiplexer can be monolithically integrated on the same substrate as the modulator, further miniaturization of the transmitter module can be expected. However, it is difficult to manufacture these polarization control elements on a compound semiconductor substrate due to the difficulty in processing compound semiconductors. Laser integrated modulators also require a variable wavelength selection filter for single-wavelength oscillation and oscillation wavelength control, and this also generally requires a high process technology for fabrication on a compound semiconductor substrate. .

本発明は、化合物半導体による変調器の更なる小型化・高性能化のために、化合物半導体基板を用いた光変調器が集積された光送信器において、偏波制御や波長制御のための受動光素子を簡易に実現する手法を提供する。   The present invention relates to an optical transmitter in which an optical modulator using a compound semiconductor substrate is integrated in order to further reduce the size and performance of a modulator made of a compound semiconductor. A method for easily realizing an optical element is provided.

このような目的を達成するために、請求項1に記載のハイブリッド集積型光送信器は、光増幅変調器及び波長・偏波制御回路を含むハイブリッド集積型光送信器であって、前記光増幅変調器は、第1の入出力導波路と、前記第1の入出力導波路から入力された光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器から出力された増幅光の一部を反射して前記第1の入力導波路側へ戻す反射器と、前記反射器を介して前記光増幅器に接続され、前記光増幅器から前記反射器を通過して入力した増幅光を2分岐する1×2カプラと、前記1×2カプラから出力された一方の分岐光を変調することにより第1の被変調光を生成する第1の光変調器と、前記1×2カプラから出力された他方の分岐光を変調することにより第2の被変調光を生成する第2の光変調器と、前記第1の光変調器で生成された前記第1の被変調光を出力する第1の出力導波路と、前記第2の光変調器で生成された前記第2の被変調光を出力する第2の出力導波路と、が第1の基板上にモノリシック集積されてなり、前記波長・偏波制御回路は、第2の入出力導波路と、前記第2の入出力導波路から入射された光の波長に対して、特定の波長を有する光を選択的に反射して当該反射光を前記第2の入出力導波路に出力する波長フィルタ回路と、前記第1の出力導波路から出力された前記第1の被変調光を入力する第1の入力導波路と、前記第2の出力導波路から出力された前記第2の被変調光を入力する第2の入力導波路と、前記第1の入力導波路から入力された前記第1の被変調光の偏波を回転して偏波回転光を生成する偏波回転子と、前記第2の被変調光と前記偏波回転光を合波する偏波合波器と、前記偏波合波器で合波された合波光を出力する合波光出力導波路と、が第2の基板上にモノリシック集積されてなり、前記光増幅変調器及び前記波長・偏波制御回路は、同一の光モジュール内に集積されており、前記光増幅器から放出された自然発生光のうち、前記波長フィルタ回路の特性を反映した特定波長の光のみを選択的に発振する単一波長発振レーザ部を構成するように、前記光増幅器、前記反射器及び前記波長フィルタ回路が設計され、前記第1の基板は、光学利得を有する化合物半導体材料で構成されており、前記第2の基板は、前記第1の基板とは異なる材料で構成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a hybrid integrated optical transmitter according to claim 1 is a hybrid integrated optical transmitter including an optical amplification modulator and a wavelength / polarization control circuit, wherein the optical amplification is performed. The modulator reflects the first input / output waveguide, an optical amplifier that amplifies the light input from the first input / output waveguide, and a part of the amplified light output from the optical amplifier to reflect the light A reflector for returning to the first input waveguide side, a 1 × 2 coupler connected to the optical amplifier via the reflector, and for branching the amplified light input from the optical amplifier through the reflector into two branches The first optical modulator that generates the first modulated light by modulating one branched light output from the 1 × 2 coupler, and the other branched light output from the 1 × 2 coupler. A second optical modulator for generating a second modulated light by modulating; A first output waveguide for outputting the first modulated light generated by the first optical modulator, and the second modulated light generated by the second optical modulator; The second output waveguide is monolithically integrated on the first substrate, and the wavelength / polarization control circuit is incident from the second input / output waveguide and the second input / output waveguide. A wavelength filter circuit that selectively reflects light having a specific wavelength with respect to the wavelength of the reflected light and outputs the reflected light to the second input / output waveguide; and outputs from the first output waveguide A first input waveguide for inputting the first modulated light, a second input waveguide for inputting the second modulated light output from the second output waveguide, and Polarization rotation for rotating the polarization of the first modulated light input from the first input waveguide to generate polarization rotation light A polarization combiner that combines the second modulated light and the polarization rotation light, and a combined light output waveguide that outputs the combined light combined by the polarization combiner. Monolithically integrated on the second substrate, the optical amplifying modulator and the wavelength / polarization control circuit are integrated in the same optical module, of the naturally occurring light emitted from the optical amplifier The optical amplifier, the reflector, and the wavelength filter circuit are designed so as to constitute a single wavelength oscillation laser unit that selectively oscillates only light of a specific wavelength reflecting the characteristics of the wavelength filter circuit, The first substrate is made of a compound semiconductor material having an optical gain, and the second substrate is made of a material different from that of the first substrate.

請求項2に記載のハイブリッド集積型光送信器は、請求項1に記載のハイブリット集積型光送信器であって、前記第2の基板は、シリコン又はガラス系材料で構成されていることを特徴とする。   The hybrid integrated optical transmitter according to claim 2 is the hybrid integrated optical transmitter according to claim 1, wherein the second substrate is made of silicon or a glass-based material. And

請求項3に記載のハイブリッド集積型光送信器は、請求項1又は2に記載のハイブリット集積型光送信器であって、前記第1の入出力導波路、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路は、それぞれ前記第1の基板の同一カット面に配置されており、前記第2の入出力導波路、前記第1の入力導波路及び前記第2の入力導波路は、それぞれ前記第2の基板の同一カット面に配置されていることを特徴とする。   A hybrid integrated optical transmitter according to claim 3 is the hybrid integrated optical transmitter according to claim 1 or 2, wherein the first input / output waveguide, the first output waveguide, and the The second output waveguides are respectively disposed on the same cut surface of the first substrate, and the second input / output waveguide, the first input waveguide, and the second input waveguide are: Each of the second substrates is disposed on the same cut surface of the second substrate.

請求項4に記載のハイブリッド集積型光送信器は、請求項1乃至3のいずれかに記載のハイブリット集積型光送信器であって、前記第1の入出力導波路及び前記第2の入出力導波路を光学的に結合する第1のレンズと、前記第1の出力導波路及び前記第1の入力導波路を光学的に結合する第2のレンズと、前記第2の出力導波路及び前記第2の入力導波路を光学的に結合する第3のレンズと、をさらに含むことを特徴とする。
前記第1の入出力導波路、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路の各々の端面、及び/又は前記第2の入出力導波路、前記第1の入力導波路及び前記第2の入力導波路の各々の端面に設けられた、導波路を導波するモード分布を変化させるスポットサイズ変換器をさらに含むことを特徴とする。
A hybrid integrated optical transmitter according to claim 4 is the hybrid integrated optical transmitter according to any one of claims 1 to 3, wherein the first input / output waveguide and the second input / output are provided. A first lens for optically coupling a waveguide; a second lens for optically coupling the first output waveguide and the first input waveguide; the second output waveguide; And a third lens for optically coupling the second input waveguide.
Each end face of the first input / output waveguide, the first output waveguide and the second output waveguide, and / or the second input / output waveguide, the first input waveguide, and the It further includes a spot size converter provided on each end face of the second input waveguide, which changes a mode distribution guided through the waveguide.

請求項6に記載のハイブリッド集積型光送信器は、請求項1乃至5のいずれかに記載のハイブリッド集積型光変調器であって、前記波長フィルタ回路は、入力した電気信号に対して反射波長が変化する機構を有することを特徴とする。   The hybrid integrated optical transmitter according to claim 6 is the hybrid integrated optical modulator according to any one of claims 1 to 5, wherein the wavelength filter circuit reflects a reflected wavelength with respect to an input electric signal. It has the mechanism which changes.

請求項7に記載のハイブリッド集積型光送信器は、請求項1乃至6のいずれかに記載のハイブリッド集積型光変調器であって、前記波長・偏波制御回路は、前記第1の被変調光及び前記第2の被変調光の光強度をモニタリングするためのモニタフォトディテクタをさらに含むことを特徴とする。   The hybrid integrated optical transmitter according to claim 7 is the hybrid integrated optical modulator according to any one of claims 1 to 6, wherein the wavelength / polarization control circuit includes the first modulated signal. It further includes a monitor photodetector for monitoring light intensity of the light and the second modulated light.

請求項8に記載のハイブリッド集積型光送信器は、請求項1乃至7のいずれかに記載のハイブリッド集積型光変調器であって、前記波長・偏波制御回路は、前記波長フィルタ回路及び前記第1の入力導波路に接続され、前記単一波長発振レーザ部から出力された発振光の一部を前記波長フィルタ回路を通して入力するとともに前記第1の被変調光を入力し、当該入力した発振光の一部と前記第1の被変調光を合波する第1の光ハイブリッド回路と、前記波長フィルタ回路及び前記第2の入力導波路に接続され、前記単一波長発振レーザ部から出力された発振光の一部を前記波長フィルタ回路を通して入力するとともに前記第2の被変調光を入力し、当該入力した発振光の一部と前記第2の被変調光を合波する第2の光ハイブリッド回路と、をさらに含むことを特徴とする。   The hybrid integrated optical transmitter according to claim 8 is the hybrid integrated optical modulator according to any one of claims 1 to 7, wherein the wavelength / polarization control circuit includes the wavelength filter circuit and the wavelength filter circuit. A part of the oscillation light connected to the first input waveguide and outputted from the single wavelength oscillation laser unit is inputted through the wavelength filter circuit and the first modulated light is inputted, and the inputted oscillation Connected to the first optical hybrid circuit for combining a part of light and the first modulated light, the wavelength filter circuit and the second input waveguide, and output from the single wavelength oscillation laser unit A part of the oscillation light input through the wavelength filter circuit, the second modulated light is input, and the second part of the input oscillation light and the second modulated light are combined. A hybrid circuit, Characterized in that it comprises the al.

本発明によれば、化合物半導体による変調器が集積された光送信器の更なる小型化・高性能化を簡易な手法により実現可能とし、光通信の一層の普及に寄与することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the further size reduction and performance enhancement of the optical transmitter with which the modulator by a compound semiconductor was integrated can be implement | achieved by a simple method, and it can contribute to the further spread of optical communication.

本発明に係る光送信器の概略図である。1 is a schematic diagram of an optical transmitter according to the present invention. 本発明の実施例1に係る光送信器を構成する光増幅器集積変調器の模式図である。1 is a schematic diagram of an optical amplifier integrated modulator constituting an optical transmitter according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 本発明の実施例1に係る光送信器を構成する波長・偏波制御回路の模式図である。1 is a schematic diagram of a wavelength / polarization control circuit constituting an optical transmitter according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 実施例1に係る波長フィルタ回路の具体的な構成例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a specific configuration example of a wavelength filter circuit according to the first embodiment. 本発明の実施例1に係る光送信器の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the optical transmitter which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る光送信器の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the optical transmitter which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る光送信器における波長フィルタ回路の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the wavelength filter circuit in the optical transmitter which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る光送信器の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the optical transmitter which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例5に係る光送信器の構成を例示する図である。It is a figure which illustrates the structure of the optical transmitter which concerns on Example 5 of this invention.

図1は、本発明に係る光送信器の概略図を示す。図1には、光増幅器および光変調器などの能動素子がモノリシック集積された光増幅器集積変調器10と、入射された光の波長に対して選択的に光を反射させる波長フィルタ回路、入射された光の偏波を回転させる偏波回転子および異なる経路から入射された異なる偏波の光を合波する偏波合波器などの受動素子がモノリシック集積された波長・偏波制御回路20と、を同一の光モジュール内に別種の基板に分けてハイブリット集積した光送信器が示されている。   FIG. 1 shows a schematic diagram of an optical transmitter according to the present invention. FIG. 1 shows an optical amplifier integrated modulator 10 in which active elements such as an optical amplifier and an optical modulator are monolithically integrated, and a wavelength filter circuit that selectively reflects light with respect to the wavelength of incident light. A wavelength / polarization control circuit 20 monolithically integrated with passive elements such as a polarization rotator for rotating the polarization of the polarized light and a polarization multiplexer for combining light of different polarizations incident from different paths; The optical transmitter shown in FIG. 2 is hybrid-integrated by separating different types of substrates in the same optical module.

以下、図面を用いて、本発明の各実施例について説明する。
(実施例1)
実施例1では、光増幅器集積変調器と波長・偏波制御回路とをハイブリッド集積した光送信器の構成例について例示する。図2は、本発明の実施例1に係る光送信器における光増幅器集積変調器100の構成を例示する。図2には、第1の入出力導波路102と、第1の入出力導波路102に接続された光増幅器(SOA)103と、SOA103に接続された反射器104と、反射器104に接続された1×2カプラ105と、1×2カプラ105の出力端の一方に接続された第1の光変調器1061と、1×2カプラ105の出力端の他方に接続された第2の光変調器1062と、第1の光変調器1061に接続された第1の出力導波路1071と、第2の光変調器1062に接続された第2の出力導波路1072と、が第1の基板101上にモノリシック集積された光増幅器集積変調器100が示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Example 1
The first embodiment exemplifies a configuration example of an optical transmitter in which an optical amplifier integrated modulator and a wavelength / polarization control circuit are integrated in a hybrid manner. FIG. 2 illustrates the configuration of the optical amplifier integrated modulator 100 in the optical transmitter according to the first embodiment of the invention. FIG. 2 shows a first input / output waveguide 102, an optical amplifier (SOA) 103 connected to the first input / output waveguide 102, a reflector 104 connected to the SOA 103, and a connection to the reflector 104. 1 × 2 coupler 105, a first optical modulator 106 1 connected to one of the output ends of 1 × 2 coupler 105, and a second optical modulator connected to the other of the output ends of 1 × 2 coupler 105. an optical modulator 106 2, the first output waveguide 107 1 connected to the first optical modulator 106 1, the second output waveguide 107 2 is connected to the second optical modulator 106 2 The optical amplifier integrated modulator 100 is shown monolithically integrated on the first substrate 101.

第1の入出力導波路101から入射された光は、SOA102において増幅される。SOA102で増幅された光の一部は反射器104により反射されて再びSOA102を通過して入出力導波路101から出射される。一方で、反射器104を透過した光は1×2カプラ105によりに2分岐されて、第1の光変調器1061及び第2の光変調器1062にそれぞれ出力される。第1の光変調器1061及び第2の光変調器1062でそれぞれ変調されて生成された第1の被変調光及び第2の被変調光は、それぞれ第1の出力導波路1071及び第2の出力導波路1072を介して第1の基板101から出射される。 Light incident from the first input / output waveguide 101 is amplified by the SOA 102. Part of the light amplified by the SOA 102 is reflected by the reflector 104, passes through the SOA 102 again, and is emitted from the input / output waveguide 101. On the other hand, the light transmitted through the reflector 104 is branched into two by the 1 × 2 coupler 105 and is output to the first optical modulator 106 1 and the second optical modulator 106 2 , respectively. The first modulated light and the second modulated light generated by being modulated by the first optical modulator 106 1 and the second optical modulator 106 2 , respectively, are the first output waveguide 107 1 and The light is emitted from the first substrate 101 via the second output waveguide 107 2 .

図3は、本発明の実施例1に係る光送信器における波長・偏波制御回路200の構成を例示する。図3には、第2の入出力導波路202と、第2の入出力導波路202に接続された波長フィルタ回路203と、第1の入力導波路2041と、第2の入力導波路2042と、第1の入力導波路2041に接続された偏波回転子205と、第2の入力導波路2042及び偏波回転子205に接続された偏波合波器206と、偏波合波器206に接続された合波光出力導波路207と、が第2の基板201上にモノリシック集積された波長・偏波制御回路200が示されている。 FIG. 3 illustrates the configuration of the wavelength / polarization control circuit 200 in the optical transmitter according to the first embodiment of the invention. 3 shows a second output waveguides 202, a wavelength filter circuit 203 connected to the second input and output waveguides 202, a first input waveguide 204 1, the second input waveguide 204 2 , a polarization rotator 205 connected to the first input waveguide 204 1 , a polarization multiplexer 206 connected to the second input waveguide 204 2 and the polarization rotator 205, A wavelength / polarization control circuit 200 in which a multiplexed light output waveguide 207 connected to a multiplexer 206 and a second substrate 201 are monolithically integrated is shown.

第1の出力導波路1071から出力されて、第1の入力導波路2041を介して偏波回転子205に入力された第1の被変調光は、偏波回転子205により偏波が回転する。一般に偏波多重送信器では直交する偏波を用いるため、その偏波回転量は90°とした。偏波回転子205により偏波が回転された光及び第2の入力導波路2042から入射された光は偏波合波器206に入力されて合波され、その合波光は合波光出力導波路207を介して第2の基板201から出射される。 The first modulated light output from the first output waveguide 107 1 and input to the polarization rotator 205 via the first input waveguide 204 1 is polarized by the polarization rotator 205. Rotate. In general, since the polarization multiplexing transmitter uses orthogonal polarization, the polarization rotation amount is set to 90 °. Light polarized wave is entered from the input of the rotating light and second waveguide 2042 by the polarization rotator 205 are multiplexed is input to the polarization multiplexer 206, the multiplexed light multiplexed light output waveguides The light is emitted from the second substrate 201 through the waveguide 207.

第2の出力導波路1072から出力されて、第2の入出力導波路202に入射した被変調光は、波長フィルタ回路203に入力される。波長フィルタ回路203は、入力した光のうち、特定波長を有する光を選択して再び第2の入出力導波路202側に戻し、他の波長の光は透過するように設計されている。 The modulated light output from the second output waveguide 107 2 and incident on the second input / output waveguide 202 is input to the wavelength filter circuit 203. The wavelength filter circuit 203 is designed to select light having a specific wavelength from the input light and return it to the second input / output waveguide 202 side, and transmit light of other wavelengths.

図4は、波長フィルタ回路203の具体的な構成例を示す。図4には、第2の入出力導波路202と、第2の入出力導波路202近傍に設けられたリング共振器208と、リング共振器208近傍に設けられた導波路209と、導波路209近傍に設けられたリング共振器210と、リング共振器210近傍に設けられた導波路211と、導波路211の一端に接続された反射器212と、を備えた波長フィルタ回路203が示されている。図4に示されるように、本実施例では、波長フィルタ回路203として、二つのリング共振器208及び209を集積したリング共振器型の波長フィルタを用いた。   FIG. 4 shows a specific configuration example of the wavelength filter circuit 203. 4 shows a second input / output waveguide 202, a ring resonator 208 provided near the second input / output waveguide 202, a waveguide 209 provided near the ring resonator 208, and a waveguide. A wavelength filter circuit 203 including a ring resonator 210 provided near 209, a waveguide 211 provided near the ring resonator 210, and a reflector 212 connected to one end of the waveguide 211 is shown. ing. As shown in FIG. 4, in this embodiment, a ring resonator type wavelength filter in which two ring resonators 208 and 209 are integrated is used as the wavelength filter circuit 203.

第2の入出力導波路202から波長フィルタ回路203に入力された光は、第2の入出力導波路202を伝搬し、リング共振器208の特性を反映して特定波長を有する一部の光のみが導波路209に結合し、残りの波長の光は波長フィルタ回路203を通過する。更に、導波路209に結合した光はリング共振器210の特性を反映して特定波長を有する一部の光のみが導波路211に結合する。導波路211に結合した光は反射器212により反射されて、これまでの経路を戻って再び第2の入出力導波路202から出力される。従って、二つのリング共振器の共振波長周期が異なる場合、共振波長が合致した波長を有する光が選択的に第2の入出力導波路202へ反射される事になる。   The light input from the second input / output waveguide 202 to the wavelength filter circuit 203 propagates through the second input / output waveguide 202 and reflects a characteristic of the ring resonator 208 to have a part of light having a specific wavelength. Only light is coupled to the waveguide 209, and the remaining wavelength light passes through the wavelength filter circuit 203. Further, the light coupled to the waveguide 209 reflects the characteristics of the ring resonator 210 and only a part of the light having a specific wavelength is coupled to the waveguide 211. The light coupled to the waveguide 211 is reflected by the reflector 212, returns to the previous path, and is output from the second input / output waveguide 202 again. Therefore, when the resonance wavelength periods of the two ring resonators are different, light having a wavelength that matches the resonance wavelength is selectively reflected to the second input / output waveguide 202.

本実施例では、波長フィルタとして図4に示したようにリング共振器を選択したが、分布反射器などの回折格子によるものでも構わない。   In the present embodiment, the ring resonator is selected as the wavelength filter as shown in FIG. 4, but it may be a diffraction grating such as a distributed reflector.

第1の基板101は、SOA102がモノリシック集積されている必要があるため、光学利得を有する材料であるならば例えばGaAsなどの他の化合物半導体でも良いが、本実施例では、レーザ発振波長が光ファイバにおいて損失が最も小さい1.55μmになるInPを選択した。   Since the SOA 102 needs to be monolithically integrated, the first substrate 101 may be another compound semiconductor such as GaAs as long as it is a material having optical gain, but in this embodiment, the laser oscillation wavelength is light. InP was selected that had the lowest loss of 1.55 μm in the fiber.

また、第2の基板201は偏波制御や波長選択フィルタなどの受動素子を精度よく、また小型に作製できる材料が好ましい。本実施例では、第2の基板201としては、近年のシリコンフォトニクスに代表されるように洗練されたシリコンプロセスにより高い加工精度で、かつその高い屈折率により小型に受動素子が作製できるシリコンを選んだが、受動素子を非常に低損失・高性能に作製可能なガラス系材料でも構わない。   The second substrate 201 is preferably made of a material that can accurately produce passive elements such as polarization control and wavelength selection filter in a small size. In this embodiment, the second substrate 201 is selected from silicon capable of producing a passive element in a small size with high processing accuracy and high refractive index by a sophisticated silicon process as typified by recent silicon photonics. However, glass-based materials that can produce passive elements with very low loss and high performance may be used.

反射器104としては、本実施例では、作製の簡便さから、半導体導波路の途中をエッチングにより切断する事で光に一部のパワーを反射させるようなエッチドミラー型の反射器を採用するが、後述の単一波長発振レーザLDにおける発振波長を有する光を1×2カプラ105へ透過し、他の波長の光を反射する機能が実現できるならばその機構は問わない。   In this embodiment, an etched mirror type reflector that reflects a part of power to light by cutting the middle of the semiconductor waveguide by etching is adopted as the reflector 104 in this embodiment. However, the mechanism is not limited as long as a function of transmitting light having an oscillation wavelength in a single wavelength oscillation laser LD described later to the 1 × 2 coupler 105 and reflecting light of other wavelengths can be realized.

第1の光変調器1061及び第2の光変調器1062としては、本実施例では、非特許文献1に記載の様な、光変調器として二つのマッハツェンダ干渉導波路が集積されたネスト型の光変調器を採用する。ただし、非特許文献2に記載の様な、光の透過・吸収で光強度のオン・オフを実現する電界吸収光変調器など他の光変調器など光に対して信号を乗せられる変調器ならばその構成はどういったものでも構わない。ネスト型の光変調器は光の電界ベクトルの位相を変調できる、いわゆる光ベクトル変調器として機能し、電界吸収光変調器は小型性が利点であり、いずれも化合物半導体上で作製が可能である。 As the first optical modulator 106 1 and the second optical modulator 106 2 , in this embodiment, as described in Non-Patent Document 1, a nest in which two Mach-Zehnder interference waveguides are integrated as an optical modulator is used. Adopt type optical modulator. However, as described in Non-Patent Document 2, a modulator that can place a signal on light, such as an electro-absorption optical modulator that realizes on / off of light intensity by transmission / absorption of light. Any configuration is acceptable. Nested optical modulators function as so-called optical vector modulators that can modulate the phase of the electric field vector of light, and electroabsorption optical modulators have the advantage of small size, both of which can be fabricated on compound semiconductors .

図5は、光増幅器集積変調器100と波長・偏波制御回路200とをハイブリッド集積した実施例1に係る光送信器の構成を例示する。図5には、光増幅器集積変調器100と、波長・偏波制御回路200と、第1乃至第3のレンズ3011乃至3013と、が同一の光モジュール内にハイブリッド集積された光送信器が示されている。図5に示されるように、光増幅器集積変調器100の第1の入出力導波路102と波長・偏波制御回路200の第2の入出力導波路202との間には、第1の入出力導波路102と第2の入出力導波路202とを光学的に結合する第1のレンズ3011が設けられている。また、光増幅器集積変調器100の第1の出力導波路1071と波長・偏波制御回路200の第1の入力導波路2041との間には、第1の出力導波路1071と第1の入力導波路2041とを光学的に結合する第2のレンズ3012が設けられており、光増幅器集積変調器100の第2の出力導波路1072と波長・偏波制御回路200の第2の入力導波路2042との間には、第2の出力導波路1072と第2の入力導波路2042とを光学的に結合する第3のレンズ3013が設けられている。 FIG. 5 illustrates the configuration of the optical transmitter according to the first embodiment in which the optical amplifier integrated modulator 100 and the wavelength / polarization control circuit 200 are integrated in a hybrid manner. FIG. 5 shows an optical transmitter in which an optical amplifier integrated modulator 100, a wavelength / polarization control circuit 200, and first to third lenses 301 1 to 301 3 are hybrid-integrated in the same optical module. It is shown. As shown in FIG. 5, between the first input / output waveguide 102 of the optical amplifier integrated modulator 100 and the second input / output waveguide 202 of the wavelength / polarization control circuit 200, the first input / output waveguide 102 is provided. the first lens 3011 is provided for coupling the output waveguide 102 and the second input and output waveguides 202 optically. Further, between the first output waveguide 107 1 of the optical amplifier integrated modulator 100 and the first input waveguide 204 1 of the wavelength / polarization control circuit 200, the first output waveguide 107 1 and the first output waveguide 107 1 are connected. A second lens 301 2 is provided for optically coupling one input waveguide 204 1 to the second output waveguide 107 2 of the optical amplifier integrated modulator 100 and the wavelength / polarization control circuit 200. between the second input waveguide 204 2, third lens 301 3 which binds to a second output waveguide 107 2 and a second input waveguide 204 2 optically is provided.

一般に、SOA103は光を増幅するだけでなく自然放出光として一定の波長域の光をレーザ発振のためのいわゆる種光として放出するため、第1の入出力導波路102と第2の入出力導波路202とが光学的に結合されていれば、上述の種光の内の特定の波長の光に正帰還がかかる事で、第1の基板101上のSOA103及び反射器104と、第2の基板201上の波長フィルタ回路203とにより、単一波長発振レーザLDが構成される事になる。   In general, the SOA 103 not only amplifies light but also emits light in a certain wavelength range as spontaneous emission light as so-called seed light for laser oscillation, and therefore the first input / output waveguide 102 and the second input / output waveguide are used. If the waveguide 202 is optically coupled, positive feedback is applied to light of a specific wavelength among the above-described seed light, so that the SOA 103 and the reflector 104 on the first substrate 101, and the second A single wavelength oscillation laser LD is constituted by the wavelength filter circuit 203 on the substrate 201.

同様に、第1の出力導波路1071及び第1の入力導波路2041、並びに第2の出力導波路1072及び第2の入力導波路2042が、それぞれ第2のレンズ3012及び第3のレンズ3013を介して光学的に結合していれば、第1の光変調器1061から出力された第1の被変調光の偏光が偏波回転子205により90°回転された後に、当該偏光が回転された第1の被変調光と第2の光変調器1062から出力された第2の被変調光とを偏波合波器206で合波させる事で偏波多重信号を合波光出力導波路207から出射できる。 Similarly, the first output waveguide 107 1 and the first input waveguide 204 1 , and the second output waveguide 107 2 and the second input waveguide 204 2 are respectively connected to the second lens 301 2 and the second input waveguide 204 2 . if optically coupled via a third lens 301 3, after the first modulated light polarized light outputted from the first optical modulator 106 1 is rotated 90 ° by the polarization rotator 205 the first modulated light and the second of the second polarization multiplex signal and the modulated light can be multiplexed by the polarization multiplexer 206 output from the optical modulator 106 2 to which the polarization is rotated Can be emitted from the multiplexed light output waveguide 207.

ここで、第1の入出力導波路102、第1の出力導波路1071及び第2の出力導波路1072は、第1の基板101の同一カット面に配置することができる。それにより、第1の入出力導波路102における入出力光と、第1の出力導波路1071及び第2の出力導波路1072から出力される第1の被変調光及び第2の被変調光のそれぞれの光軸は同じ方向を向くことになる。同様に、第2の入出力導波路202、第1の入力導波路2041及び第2の入力導波路2042は、第2の基板201の同一カット面に配置することができる。それにより、第2の基板201のそれぞれの導波路から入出力される光の光軸は同じ方向を向くことになる。従って、第1の基板101及び第2の基板201を並べれば、ぞれぞれの導波路からの光の光軸が結合するように各導波路を配置する事が可能となる。 Here, the first input / output waveguide 102, the first output waveguide 107 1, and the second output waveguide 107 2 can be arranged on the same cut surface of the first substrate 101. Thereby, the input / output light in the first input / output waveguide 102 and the first modulated light and the second modulated light output from the first output waveguide 107 1 and the second output waveguide 107 2. Each optical axis of light is directed in the same direction. Similarly, the second input / output waveguide 202, the first input waveguide 204 1, and the second input waveguide 204 2 can be disposed on the same cut surface of the second substrate 201. As a result, the optical axes of the light input and output from the respective waveguides of the second substrate 201 are directed in the same direction. Therefore, if the first substrate 101 and the second substrate 201 are arranged, the waveguides can be arranged so that the optical axes of the light from the respective waveguides are coupled.

また、本実施例では、図5に示すように、光学結合のための第1乃至第3のレンズ3011乃至3013としてそれぞれに光軸に対して一つの、1レンズ系を仮定しているが、作製精度などの観点から必要に応じて2枚以上のレンズを用いても構わない。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, it is assumed one, the first lens system with respect to the optical axis respectively as the first to third lens 301 1 to 301 3 for optical coupling However, two or more lenses may be used as necessary from the viewpoint of manufacturing accuracy and the like.

以上のように、本発明では、化合物半導体材料を用いた第1の基板101上で光変調器及び光増幅器を形成する一方で、比較的加工が容易なシリコン又はガラス系材料を用いた第2の基板201上で波長フィルタ回路203、偏波回転子205及び偏波合波器206を形成して、これらが形成された第1の基板101及び第2の基板201を同一モジュール上にハイブリッド集積している。それにより、化合物半導体を用いた光変調器が集積された光送信器において、従来と比較して簡易な方法により偏波制御や波長制御のための受動光素子を形成することができるため、化合物半導体による変調器の更なる小型化・高性能化を実現することができる。   As described above, in the present invention, the optical modulator and the optical amplifier are formed on the first substrate 101 using the compound semiconductor material, while the second material using the silicon or glass-based material that is relatively easy to process. The wavelength filter circuit 203, the polarization rotator 205, and the polarization multiplexer 206 are formed on the substrate 201, and the first substrate 101 and the second substrate 201 on which these are formed are hybrid-integrated on the same module. doing. Thereby, in an optical transmitter in which an optical modulator using a compound semiconductor is integrated, a passive optical element for polarization control and wavelength control can be formed by a simpler method compared to the conventional method. Further downsizing and higher performance of the modulator made of semiconductor can be realized.

(実施例2)
図6は、本発明の実施例2に係る光送信器の構成を例示する。図6には、光増幅器集積変調器100と、波長・偏波制御回路200と、第1乃至第3のスポットサイズ変換器4011乃至4013と、が同一の光モジュール内にハイブリッド集積された光送信器が示されている。図6に示されるように、光増幅器集積変調器100の第1の入出力導波路102の端部と波長・偏波制御回路200の第2の入出力導波路202の端部には、第1の入出力導波路102と第2の入出力導波路202とを光学的に結合する第1のスポットサイズ変換器4011が設けられている。また、光増幅器集積変調器100の第1の出力導波路1071の端部と波長・偏波制御回路200の第1の入力導波路2041の端部には、第1の出力導波路1071と第1の入力導波路2041とを光学的に結合する第2のスポットサイズ変換器4012が設けられており、光増幅器集積変調器100の第2の出力導波路1072の端部と波長・偏波制御回路200の第2の入力導波路2042の端部には、第2の出力導波路1072と第2の入力導波路2042とを光学的に結合する第3のスポットサイズ変換器4013が設けられている。
(Example 2)
FIG. 6 illustrates the configuration of the optical transmitter according to the second embodiment of the invention. In FIG. 6, the optical amplifier integrated modulator 100, the wavelength / polarization control circuit 200, and the first to third spot size converters 401 1 to 401 3 are hybrid-integrated in the same optical module. An optical transmitter is shown. As shown in FIG. 6, the end of the first input / output waveguide 102 of the optical amplifier integrated modulator 100 and the end of the second input / output waveguide 202 of the wavelength / polarization control circuit 200 are first spot size converter 401 1 for coupling one of the input and output waveguides 102 and second output waveguides 202 optically is provided. Further, the first output waveguide 107 is connected to the end of the first output waveguide 107 1 of the optical amplifier integrated modulator 100 and the end of the first input waveguide 204 1 of the wavelength / polarization control circuit 200. 1 and the first input waveguide 204 1 are optically coupled to each other, and a second spot size converter 401 2 is provided, and the end of the second output waveguide 107 2 of the optical amplifier integrated modulator 100 is provided. And a second input waveguide 107 2 and a second input waveguide 204 2 are optically coupled to the end of the second input waveguide 204 2 of the wavelength / polarization control circuit 200. It is provided spot size converter 401 3.

実施例1では、光増幅器集積変調器100及び波長・偏波制御回路200を第1乃至第3のレンズ3011乃至3013を用いて光学的に結合していた。本実施例2では、第1の基板101及び第2の基板201に導波路を導波するモード分布を変化させるスポットサイズ変換器401がそれぞれ集積されている事で、レンズを介さずに直接、第1の基板101及び第2の基板201の各導波路を光学結合する、いわゆるバットカップリングさせる事が可能となる。 In the first embodiment, the optical amplifier integrated modulator 100 and the wavelength / polarization control circuit 200 are optically coupled using the first to third lenses 301 1 to 301 3 . In the second embodiment, the spot size converters 401 that change the mode distribution guided through the waveguide are integrated on the first substrate 101 and the second substrate 201, respectively. It is possible to optically couple the waveguides of the first substrate 101 and the second substrate 201, so-called butt coupling.

この時、それぞれのスポットサイズ変換器401は光学結合を形成する導波路同士の光の界分布が近くなるように設計されている必要がある。本構成により、レンズが不要な更なる小型なハイブリッド集積型光送信器が実現できる。   At this time, each spot size converter 401 needs to be designed so that the optical field distribution between the waveguides forming the optical coupling is close. With this configuration, a further compact hybrid integrated optical transmitter that does not require a lens can be realized.

ここで、本実施例2では、第1の基板101及び第2の基板201の全ての導波路にスポットサイズ変換器401が設けられた構成としたが、第1の基板101及び第2の基板201のいずれか一方における導波路にスポットサイズ変換器401が設けられた構成としてもよい。   Here, in the second embodiment, the spot size converter 401 is provided in all the waveguides of the first substrate 101 and the second substrate 201. However, the first substrate 101 and the second substrate are provided. The spot size converter 401 may be provided in the waveguide in any one of 201.

(実施例3)
図7は、本発明の実施例3に係る光送信器における波長フィルタ回路の構成を例示する。図7には、第2の入出力導波路202と、第2の入出力導波路202近傍に設けられたリング共振器208と、リング共振器208近傍に設けられた導波路209と、導波路209近傍に設けられたリング共振器210と、リング共振器210近傍に設けられた導波路211と、導波路211の一端に接続された反射器212と、リング共振器208上に設けられたマイクロヒータ213と、リング共振器210上に設けられたマイクロヒータ214と、を備えた波長フィルタ回路203’が示されている。
(Example 3)
FIG. 7 illustrates the configuration of the wavelength filter circuit in the optical transmitter according to the third embodiment of the invention. 7 shows a second input / output waveguide 202, a ring resonator 208 provided in the vicinity of the second input / output waveguide 202, a waveguide 209 provided in the vicinity of the ring resonator 208, and a waveguide. 209 provided near the ring resonator 210, a waveguide 211 provided near the ring resonator 210, a reflector 212 connected to one end of the waveguide 211, and a micro provided on the ring resonator 208. A wavelength filter circuit 203 ′ including a heater 213 and a microheater 214 provided on the ring resonator 210 is shown.

本実施例3では、波長フィルタ回路203’には、波長フィルタ回路203’に入力した電気信号に対する反射波長を変化させる機構である第1及び第2のマイクロヒータ213及び214が設けられている。第1及び第2のマイクロヒータ213及び214の発熱温度を調整して屈折率を変調することにより、単一波長発振レーザ部LDを可変波長レーザとする事ができる。本実施例3に示されるように、リング共振器208及び209にそれぞれマイクロヒータ213及び214を設けて屈折率を変調すれば、リング共振器の共振波長の変化に応じて単一波長発振レーザ部LDの発振波長を制御する事ができる。   In the third embodiment, the wavelength filter circuit 203 ′ is provided with first and second micro heaters 213 and 214 which are mechanisms for changing the reflection wavelength with respect to the electric signal input to the wavelength filter circuit 203 ′. By adjusting the heat generation temperature of the first and second microheaters 213 and 214 to modulate the refractive index, the single wavelength oscillation laser part LD can be made a variable wavelength laser. As shown in the third embodiment, if the refractive index is modulated by providing the microresonators 213 and 214 in the ring resonators 208 and 209, respectively, the single-wavelength oscillation laser unit according to the change in the resonance wavelength of the ring resonator The oscillation wavelength of the LD can be controlled.

(実施例4)
図8は、本発明の実施例4に係る光送信器の構成を例示する。図8には、光増幅器集積変調器100と、波長・偏波制御回路800と、スポットサイズ変換器4011乃至3013と、が同一の光モジュール内にハイブリッド集積された光送信器が示されている。図8に示されるように、本実施例4に係る波長・偏波制御回路800は、第1の入力導波路2041に設けられ、第1の入力導波路2041を導波する光の強度をモニタリングするモニタフォトディテクタ801と、偏波回転子205と合波器205との間に設けられ、偏波回転子205と合波器205との間を導波する第1の被変調光の強度をモニタリングするモニタフォトディテクタ802と、第2の入力導波路2042に設けられ、第2の入力導波路2042を導波する第2の被変調光の強度をモニタリングするモニタフォトディテクタ803と、をさらに備える。
Example 4
FIG. 8 illustrates the configuration of the optical transmitter according to the fourth embodiment of the invention. FIG. 8 shows an optical transmitter in which an optical amplifier integrated modulator 100, a wavelength / polarization control circuit 800, and spot size converters 401 1 to 301 3 are hybrid-integrated in the same optical module. ing. As shown in FIG. 8, the wavelength and polarization control circuit 800 according to the fourth embodiment is provided on the first input waveguide 204 1, the intensity of the light first guided through the input waveguide 204 1 The intensity of the first modulated light that is provided between the monitor rotator 205 and the polarization rotator 205 and the multiplexer 205, and is guided between the polarization rotator 205 and the multiplexer 205. a monitor photodetector 802 for monitoring, provided on the second input waveguide 204 2, a monitor photodetector 803 for monitoring the intensity of the second modulated light guided to the second input waveguide 204 2, further Prepare.

光送信器は応用上、送信器内における光の強度をモニタリングすることが多くの場合で必要となる。本実施例4に係る光送信器において、特に第2の基板201の材料をシリコン材料とした場合、比較的容易に波長・偏波制御回路800内にモニタフォトディテクタ801乃至803を集積する事ができる。従って、波長・偏波制御回路800に集積化されたモニタフォトディテクタ801乃至803により、光増幅器集積変調器100から出力された光の光強度をモニタリングすることができる。   For optical transmitters, it is often necessary in applications to monitor the intensity of light in the transmitter. In the optical transmitter according to the fourth embodiment, particularly when the material of the second substrate 201 is a silicon material, the monitor photodetectors 801 to 803 can be integrated in the wavelength / polarization control circuit 800 relatively easily. . Therefore, the light intensity of the light output from the optical amplifier integrated modulator 100 can be monitored by the monitor photodetectors 801 to 803 integrated in the wavelength / polarization control circuit 800.

本実施例4では、モニタフォトディテクタ801乃至803によりそれぞれ第1の被変調光、第2の被変調光、波長フィルタ回路203から光増幅器集積変調器100への戻り光の強度をモニタリングしているが、必要に応じて必要な箇所と数のフォトディテクタを配置して良い。また、例えば第1の被変調光を光増幅器集積変調器100側で分波して、波長・偏波制御回路800の適当な導波路に結合させた上でモニタフォトディテクタにより受光するといった様に、モニタフォトディテクタまでの光の経路も必要に応じて変更して良い。   In the fourth embodiment, the monitor photodetectors 801 to 803 monitor the intensity of the first modulated light, the second modulated light, and the return light from the wavelength filter circuit 203 to the optical amplifier integrated modulator 100, respectively. If necessary, as many photo detectors as necessary may be arranged. Further, for example, the first modulated light is demultiplexed on the optical amplifier integrated modulator 100 side, coupled to an appropriate waveguide of the wavelength / polarization control circuit 800, and then received by a monitor photodetector. The light path to the monitor photodetector may be changed as necessary.

(実施例5)
図9は、本発明の実施例5に係る光送信器の構成を例示する。図9には、光増幅器集積変調器100と、波長・偏波制御回路900と、スポットサイズ変換器4011乃至3013と、が同一の光モジュール内にハイブリッド集積された光送信器が示されている。図9に示されるように、本実施例5に係る波長・偏波制御回路900は、波長フィルタ回路203及び第1の入力導波路2041に接続された光ハイブリッド回路901と、波長フィルタ回路203及び第2の入力導波路2042に接続された光ハイブリッド回路とが設けられている。
(Example 5)
FIG. 9 illustrates the configuration of the optical transmitter according to the fifth embodiment of the invention. FIG. 9 shows an optical transmitter in which an optical amplifier integrated modulator 100, a wavelength / polarization control circuit 900, and spot size converters 401 1 to 301 3 are hybrid-integrated in the same optical module. ing. As shown in FIG. 9, the wavelength and polarization control circuit 900 according to the fifth embodiment, the wavelength filter circuit 203 and a first input waveguide 204 optical hybrid circuit 901 which is connected to a wavelength filter circuit 203 and an optical hybrid circuit which is connected to the second input waveguide 204 2 are provided.

上記実施例1乃至4に係る光送信器では、光増幅器103と反射器104と波長フィルタ回路203とから構成される単一波長発振レーザ部LDを光が往復する光路は、光増幅器103より出力側、すなわち1×2カプラ105から第1及び第2の入力導波路2041及び2042を通る光路に対して光学的な機能としては分離されていた。 In the optical transmitters according to the first to fourth embodiments, the optical path in which the light reciprocates through the single wavelength oscillation laser unit LD configured by the optical amplifier 103, the reflector 104, and the wavelength filter circuit 203 is output from the optical amplifier 103. The optical function is separated from the side, that is, the optical path passing through the first and second input waveguides 204 1 and 204 2 from the 1 × 2 coupler 105.

しかしながら、本実施例5に係る光送信器では、比較的複雑な受動素子の構成が容易なシリコンなどからなる第2の基板201において、これら二つの光路を結合させる事で新たな機能を実現する事ができる。   However, in the optical transmitter according to the fifth embodiment, a new function is realized by combining these two optical paths in the second substrate 201 made of silicon or the like, which can easily form a relatively complicated passive element. I can do things.

例えば図9に示されるように、光ハイブリット回路901及び902は、それぞれ単一波長発振レーザ部LDにおける発振光の一部を波長フィルタ回路203を通して取り出して入力するとともに、第1及び第2の光変調器1061及び1062から出力された第1及び第2の被変調光を入力して、発振光の一部と被変調光をそれぞれ合波している。 For example, as shown in FIG. 9, the optical hybrid circuits 901 and 902 extract and input part of the oscillation light from the single wavelength oscillation laser part LD through the wavelength filter circuit 203, respectively, and the first and second light components. The first and second modulated lights output from the modulators 106 1 and 106 2 are input, and a part of the oscillation light and the modulated light are combined.

二つの光ハイブリッド回路901及び902へそれぞれ入射される、単一波長発振レーザ部LDから入射した光の波長と、第1及び第2の被変調光の波長は原理的に全く同一のものである。従って、例えば、第1及び第2の被変調光が四位相偏移変調(QPSK)であった場合、光ハイブリット回路901及び902として2×4ポートの多モード干渉導波路などの適当な干渉素子を用いて、さらにその先にフォトディテクタを集積すれば、それぞれの被変調光の位相情報を単一波長発振レーザ部LDから出力された光との干渉によって知る事ができる。すなわち、第1及び第2の被変調光の状態をモニタリングする事が可能となる。   In principle, the wavelengths of the light incident from the single-wavelength laser unit LD and the wavelengths of the first and second modulated light incident on the two optical hybrid circuits 901 and 902 are exactly the same. . Therefore, for example, when the first and second modulated lights are quadrature phase shift keying (QPSK), suitable hybrid elements such as 2 × 4 port multimode interference waveguides as the optical hybrid circuits 901 and 902 If the photo detector is further integrated using this, the phase information of each modulated light can be known by interference with the light output from the single wavelength oscillation laser part LD. That is, it is possible to monitor the states of the first and second modulated lights.

光増幅器集積変調器 10、100
波長・偏波制御回路 20、200
基板 101、201
導波路 102、107、202、204、207、209、211
SOA 103
反射器 104、212
1×2カプラ 105
光変調器 106
波長フィルタ回路 203
偏波回転子 205
偏波合波器 206
リング共振器 208、210
マイクロヒータ 213、214
レンズ 301
スポットサイズ変換器 401
モニタフォトディテクタ 801、802、803
光ハイブリッド回路 901、902
Optical amplifier integrated modulator 10, 100
Wavelength / polarization control circuit 20, 200
Substrate 101, 201
Waveguides 102, 107, 202, 204, 207, 209, 211
SOA 103
Reflector 104, 212
1 × 2 coupler 105
Optical modulator 106
Wavelength filter circuit 203
Polarization rotator 205
Polarization multiplexer 206
Ring resonator 208, 210
Micro heater 213, 214
Lens 301
Spot size converter 401
Monitor photo detector 801, 802, 803
Optical hybrid circuit 901, 902

Claims (8)

光増幅変調器及び波長・偏波制御回路を含むハイブリッド集積型光送信器であって、
前記光増幅変調器は、
第1の入出力導波路と、
前記第1の入出力導波路から入力された光を増幅する光増幅器と、
前記光増幅器から出力された増幅光の一部を反射して前記第1の入力導波路側へ戻す反射器と、
前記反射器を介して前記光増幅器に接続され、前記光増幅器から前記反射器を通過して入力した増幅光を2分岐する1×2カプラと、
前記1×2カプラから出力された一方の分岐光を変調することにより第1の被変調光を生成する第1の光変調器と、
前記1×2カプラから出力された他方の分岐光を変調することにより第2の被変調光を生成する第2の光変調器と、
前記第1の光変調器で生成された前記第1の被変調光を出力する第1の出力導波路と、
前記第2の光変調器で生成された前記第2の被変調光を出力する第2の出力導波路と、
が第1の基板上にモノリシック集積されてなり、
前記波長・偏波制御回路は、
第2の入出力導波路と、
前記第2の入出力導波路から入射された光の波長に対して、特定の波長を有する光を選択的に反射して当該反射光を前記第2の入出力導波路に出力する波長フィルタ回路と、
前記第1の出力導波路から出力された前記第1の被変調光を入力する第1の入力導波路と、
前記第2の出力導波路から出力された前記第2の被変調光を入力する第2の入力導波路と、
前記第1の入力導波路から入力された前記第1の被変調光の偏波を回転して偏波回転光を生成する偏波回転子と、
前記第2の被変調光と前記偏波回転光を合波する偏波合波器と、
前記偏波合波器で合波された合波光を出力する合波光出力導波路と、
が第2の基板上にモノリシック集積されてなり、
前記光増幅変調器及び前記波長・偏波制御回路は、同一の光モジュール内に集積されており、
前記光増幅器から放出された自然発生光のうち、前記波長フィルタ回路の特性を反映した特定波長の光のみを選択的に発振する単一波長発振レーザ部を構成するように、前記光増幅器、前記反射器及び前記波長フィルタ回路が設計され、
前記第1の基板は、光学利得を有する化合物半導体材料で構成されており、前記第2の基板は、前記第1の基板とは異なる材料で構成されていることを特徴とするハイブリッド集積型光送信器。
A hybrid integrated optical transmitter including an optical amplification modulator and a wavelength / polarization control circuit,
The optical amplification modulator includes:
A first input / output waveguide;
An optical amplifier for amplifying light input from the first input / output waveguide;
A reflector that reflects part of the amplified light output from the optical amplifier and returns the amplified light to the first input waveguide side;
A 1 × 2 coupler connected to the optical amplifier via the reflector and bifurcating amplified light input from the optical amplifier through the reflector;
A first optical modulator that generates first modulated light by modulating one of the branched lights output from the 1 × 2 coupler;
A second optical modulator that generates a second modulated light by modulating the other branched light output from the 1 × 2 coupler;
A first output waveguide for outputting the first modulated light generated by the first optical modulator;
A second output waveguide for outputting the second modulated light generated by the second optical modulator;
Is monolithically integrated on the first substrate,
The wavelength / polarization control circuit is:
A second input / output waveguide;
A wavelength filter circuit that selectively reflects light having a specific wavelength with respect to the wavelength of light incident from the second input / output waveguide and outputs the reflected light to the second input / output waveguide. When,
A first input waveguide for inputting the first modulated light output from the first output waveguide;
A second input waveguide for inputting the second modulated light output from the second output waveguide;
A polarization rotator that rotates a polarization of the first modulated light input from the first input waveguide to generate a polarization rotation light;
A polarization multiplexer that combines the second modulated light and the polarization rotation light;
A combined light output waveguide for outputting the combined light combined by the polarization multiplexer;
Is monolithically integrated on the second substrate,
The optical amplification modulator and the wavelength / polarization control circuit are integrated in the same optical module,
The optical amplifier, the single-wavelength oscillation laser unit configured to selectively oscillate only light having a specific wavelength reflecting the characteristics of the wavelength filter circuit among the naturally generated light emitted from the optical amplifier, A reflector and the wavelength filter circuit are designed,
The first substrate is made of a compound semiconductor material having an optical gain, and the second substrate is made of a material different from the first substrate. Transmitter.
前記第2の基板は、シリコン又はガラス系材料で構成されていることを特徴とする請求項1に記載のハイブリット集積型光送信器。   2. The hybrid integrated optical transmitter according to claim 1, wherein the second substrate is made of silicon or a glass-based material. 前記第1の入出力導波路、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路は、それぞれ前記第1の基板の同一カット面に配置されており、
前記第2の入出力導波路、前記第1の入力導波路及び前記第2の入力導波路は、それぞれ前記第2の基板の同一カット面に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のハイブリット集積型光送信器。
The first input / output waveguide, the first output waveguide, and the second output waveguide are each disposed on the same cut surface of the first substrate,
The second input / output waveguide, the first input waveguide, and the second input waveguide are respectively disposed on the same cut surface of the second substrate. 3. The hybrid integrated optical transmitter according to 2.
前記第1の入出力導波路及び前記第2の入出力導波路を光学的に結合する第1のレンズと、
前記第1の出力導波路及び前記第1の入力導波路を光学的に結合する第2のレンズと、
前記第2の出力導波路及び前記第2の入力導波路を光学的に結合する第3のレンズと、
をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のハイブリット集積型光送信器。
A first lens for optically coupling the first input / output waveguide and the second input / output waveguide;
A second lens for optically coupling the first output waveguide and the first input waveguide;
A third lens for optically coupling the second output waveguide and the second input waveguide;
The hybrid integrated optical transmitter according to claim 1, further comprising:
前記第1の入出力導波路、前記第1の出力導波路及び前記第2の出力導波路の各々の端面、及び/又は前記第2の入出力導波路、前記第1の入力導波路及び前記第2の入力導波路の各々の端面に設けられた、導波路を導波するモード分布を変化させるスポットサイズ変換器をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のハイブリッド集積型光送信器。   Each end face of the first input / output waveguide, the first output waveguide and the second output waveguide, and / or the second input / output waveguide, the first input waveguide, and the The hybrid according to any one of claims 1 to 3, further comprising a spot size converter provided on each end face of the second input waveguide to change a mode distribution guided through the waveguide. Integrated optical transmitter. 前記波長フィルタ回路は、入力した電気信号に対して反射波長が変化する機構を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のハイブリッド集積型光変調器。   6. The hybrid integrated optical modulator according to claim 1, wherein the wavelength filter circuit has a mechanism that changes a reflection wavelength with respect to an input electric signal. 前記波長・偏波制御回路は、前記第1の被変調光及び前記第2の被変調光の光強度をモニタリングするためのモニタフォトディテクタをさらに含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のハイブリッド集積型光変調器。   7. The wavelength / polarization control circuit further includes a monitor photodetector for monitoring light intensity of the first modulated light and the second modulated light. 2. A hybrid integrated optical modulator according to 1. 前記波長・偏波制御回路は、
前記波長フィルタ回路及び前記第1の入力導波路に接続され、前記単一波長発振レーザ部から出力された発振光の一部を前記波長フィルタ回路を通して入力するとともに前記第1の被変調光を入力し、当該入力した発振光の一部と前記第1の被変調光を合波する第1の光ハイブリッド回路と、
前記波長フィルタ回路及び前記第2の入力導波路に接続され、前記単一波長発振レーザ部から出力された発振光の一部を前記波長フィルタ回路を通して入力するとともに前記第2の被変調光を入力し、当該入力した発振光の一部と前記第2の被変調光を合波する第2の光ハイブリッド回路と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のハイブリッド集積型光変調器。
The wavelength / polarization control circuit is:
Connected to the wavelength filter circuit and the first input waveguide, and inputs a part of the oscillation light outputted from the single wavelength oscillation laser unit through the wavelength filter circuit and the first modulated light. A first optical hybrid circuit for combining a part of the inputted oscillation light and the first modulated light;
Connected to the wavelength filter circuit and the second input waveguide, and inputs a part of the oscillation light outputted from the single wavelength oscillation laser unit through the wavelength filter circuit and the second modulated light. A second optical hybrid circuit for combining a part of the inputted oscillation light and the second modulated light;
The hybrid integrated optical modulator according to claim 1, further comprising:
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