JP3020645B2 - 光半導体装置 - Google Patents

光半導体装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光半導体装置に係り、特
に長距離大容量光伝送システムの光源に用いる光変調器
及び光変調器/半導体レーザ集積化光源に関する。現
在、長距離大容量光伝送システムの光源としては、単一
縦モード半導体レーザの直接変調方式が採用されてい
る。しかし直接変調方式においては、緩和振動時におけ
るチャーピング(時間的波長変動)現象により大きな波
長拡がりが生じるため、伝送容量を飛躍的に増大させる
ことは困難である。これに対し、半導体レーザを光源と
し光変調器を用いて変調を行う外部変調方式は、超高速
変調が可能でかつ変調時に生ずる波長チャーピングが少
ないため、近未来の長距離大容量光伝送システムの光源
として期待されている。
【0002】
【従来の技術】従来の光変調器/半導体レーザ集積化光
源としては、電界吸収型光変調器と非対称端面反射率型
のDFB(分布帰還型)レーザを同一基板上に形成した
光源や、電界吸収型光変調器と非対称λ/4シフトDF
Bレーザを同一基板上に形成した光源等がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光変調器/
半導体レーザ集積化光源において、光変調器の変調周波
数は変調器の寄生容量に起因している。即ち、変調周波
数fは、 f=1/πRC である。ここで、πは円周率、Rはマッチング抵抗、C
は寄生容量をそれぞれ示す。従って、この容量を低減す
ることにより、変調周波数を10Gb/sまで向上させ
ることが可能である。そして更に変調周波数を向上させ
るには、容量を低減することが有効である。
【0004】しかしながら、現在、10Gb/s以上の
変調周波数を実現するためのパルスパターン発生器、マ
イクロストリップライン等の電気の駆動系がないため、
10Gb/s以上の高周波変調をかけることができな
い。このため、変調周波数の向上によって伝送容量を増
大させることには、一定の限界がある。そこで本発明
は、電気の駆動系の変調周波数以上の高周波変調を実現
し、伝送容量を増大させることができる光半導体装置を
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題は、光源からの
光信号をN本の導波路に分岐する分岐導波路と、前記N
本の導波路にそれぞれ設けられ、位相が2π/Nずつず
れたクロック信号で駆動されるクロック信号用変調部
と、前記N本の導波路にそれぞれ設けられ、所定のデー
タ信号で駆動されるデータ信号用変調部と、前記N本の
導波路の光信号を結合する合波導波路とを有し、前記N
は3以上であることを特徴とする光半導体装置によって
達成される。
【0006】また、基板と、前記基板上に設けられたレ
ーザ部と、前記基板上に設けられ、前記レーザ部で発振
された光信号をN本の導波路に分岐する分岐導波路と、
前記N本の導波路にそれぞれ設けられ、位相が2π/N
ずつずれたクロック信号で駆動されるクロック信号用変
調部と、前記N本の導波路にそれぞれ設けられ、所定の
データ信号で駆動されるデータ信号用変調部と、前記N
本の導波路の光信号を結合する合波導波路とを有し、前
記Nは3以上であることを特徴とする光半導体装置によ
って達成される。
【0007】
【作用】即ち本発明は、光源からの光信号が分岐導波路
によってN本の導波路に分岐され、これらの光信号がそ
れぞれクロック信号用変調部において位相が2π/Nだ
けずれた所定の周波数のクロック信号で変調されると共
に、データ信号用変調部においてそれぞれ所定のデータ
信号で変調され、その後再び合波導波路によって一つに
合流されることにより、N個のデータ信号が位相をずら
して含有される所定の周波数のN倍の周波数の光信号を
得ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて具
体的に説明する。図1は本発明の一実施例による光半導
体装置を示す平面図である。同一の半導体基板2上に、
単一縦モード発振するDFBレーザ部4と、このDFB
レーザ部4からの光を2本の導波路6a、6bに分割す
るY字形分岐導波路8と、またこれら2本の導波路6
a、6bが合流するY字形合波導波路10とが設けられ
ている。そして2本の導波路6a、6bには、それぞれ
電気信号であるクロック信号が印加される電極を有する
クロック信号用変調部12a、12bと、電気信号であ
るデータ信号が印加される電極を有するデータ信号用変
調部14a、14bとが設けられている。更に、Y字形
合波導波路10の端面には、AR(無反射)コート16
が設けられている。
【0009】次に、図2を用いて、図1に示す光半導体
装置の動作を説明する。図2は光半導体装置に用いられ
る各種の信号を示す図である。DFBレーザ部4におい
て、図2(a)に示される単一縦モード光が連続的に発
振される。そしてこの光信号は、Y字形分岐導波路8に
よって2分され、それぞれクロック信号用変調部12
a、12bに入射する。
【0010】一方のクロック信号用変調部12aは、図
2(b)に示される周波数10Gb/s、即ち周期10
0psのクロック信号で駆動されている。従って、この
クロック信号用変調部12aを通過した光信号は、図2
(c)に示されるように、図2(b)のクロック信号に
対応して周波数10Gb/sとなっている。続いて、こ
の図2(c)の光信号は、導波路6aを通ってデータ信
号用変調部14aに入射する。このデータ信号用変調部
14aは、図2(d)に示されるように、所定のデータ
信号で駆動される。本実施例においては、(00101
101…)のNRZ信号である。従って、このデータ信
号用変調部14aを通過した光信号は、図2(e)に示
されるように、図2(d)のデータ信号によって変調さ
れた(00101101…)のRZ信号となっている。
【0011】また、他方のクロック信号用変調部12b
は、図2(f)に示される周波数10Gb/sのクロッ
ク信号で駆動されている。この図2(f)のクロック信
号は、図2(b)に示されるクロック信号に対して位相
がπだけ、即ち50psだけずれている。このため、図
2(b)のクロック信号の反転したクロック信号となっ
ている。従って、このクロック信号用変調部12bを通
過した光信号は、図2(g)に示されるように、図2
(f)のクロック信号に対応する周波数10Gb/sと
なると共に、図2(c)の光信号の反転した光信号とな
っている。
【0012】続いて、この図2(g)の光信号は、導波
路6bを通ってデータ信号用変調部14bに入射する。
このデータ信号用変調部14bは、図2(h)に示され
るように、所定のデータ信号で駆動される。本実施例に
おいては、(10101110…)のNRZ信号であ
る。従って、このデータ信号用変調部14bを通過した
光信号は、図2(i)に示されるように、図2(h)の
データ信号によって変調された(10101110…)
のRZ信号となっている。
【0013】次いで、図2(e)、(i)に示される2
つの光信号は、Y字形合波導波路10によって合流さ
れ、図2(j)に示されるような光信号となる。即ち、
パルス幅50psの(010011001111011
0…)のRZ信号となる。従って、この光信号は、周波
数が20Gb/sであって、10Gb/sの電気の駆動
系の周波数によって変調された2つの信号を含有してい
る。そしてこの2つの信号を含有する周波数20Gb/
sの光信号が、Y字形合波導波路10端面に設けられた
ARコート16を通って出射される。
【0014】このように本実施例によれば、光源として
のDFBレーザ部4から連続的発振された単一縦モード
の光信号がY字形分岐導波路8によって2分され、この
2つに光信号がそれぞれクロック信号用変調部12a、
12bにおいて位相がπだけだけずれた周波数10Gb
/sのクロック信号で変調され、続いてデータ信号用変
調部14a、14bにおいてそれぞれ所定のデータ信号
で変調された後、Y字形合波導波路10によって合流さ
れることにより、2つの所定のデータ信号が位相をずら
して含有される周波数20Gb/sの光信号を得ること
ができる。
【0015】このため、電気の駆動系の変調周波数10
Gb/sの2倍の20Gb/sで高周波変調を実現し、
伝送容量を2倍に増大させることができる。従って例え
ば光変調器/DFBレーザ集積化光源の小型化等を実現
に寄与することができる。なお、上記実施例において
は、光源としてDFBレーザ部4を用いたが、このタイ
プのレーザに限らず、例えばDBRレーザ、DRレー
ザ、利得結合型レーザ等の動的単一波長レーザやファブ
リ・ペロー型レーザであってもよい。
【0016】また、Y字形分岐導波路8を用いてDFB
レーザ部4からの光を2本の導波路6a、6bに分割す
る場合について説明したが、N(N≧3)本の導波路に
分岐する分岐導波路を用いてN本の導波路に分割するこ
ともできる。この場合には、クロック信号用変調部にお
けるクロック信号の位相は2π/Nずつずらす必要があ
る。これにより、伝送容量をN倍にまで向上させること
ができる。
【0017】また、クロック信号用変調部12a、12
bとデータ信号用変調部14a、14bとの配置を逆に
してもよい。即ち、DFBレーザ部4からの光信号をま
ずデータ信号用変調部においてそれぞれ所定のデータ信
号で変調した後、それぞれクロック信号用変調部におい
て位相がずれたクロック信号で変調してもよい。更に、
上記実施例においては、光源としてDFBレーザ部4と
それ以外の変調器部とを同一半導体基板2上に集積化し
た場合について述べたが、本発明は変調器部のみでも成
立することはいうまでもない。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源から
の光信号をN本の導波路に分岐する分岐導波路と、N本
の導波路にそれぞれ設けられ、位相が2π/Nずれたク
ロック信号で駆動されるクロック信号用変調部と、N本
の導波路にそれぞれ設けられ、所定のデータ信号で駆動
されるデータ信号用変調部と、N本の導波路の光信号を
結合する合波導波路とを有することにより、光源からの
光信号が分岐されてそれぞれクロック信号用変調部によ
って位相が2π/Nだけずれたクロック信号で変調され
ると共に、データ信号用変調部によってそれぞれ所定の
データ信号で変調され、その後再び合波導波路によって
一つに合流されるため、N個のデータ信号が位相をずら
して含有される所定の周波数のN倍の周波数の光信号を
得ることができる。
【0019】これにより、電気の駆動系の変調周波数以
上の高周波変調を実現し、伝送容量を増大させることが
できるため、光変調器や光変調器/半導体レーザ集積化
光源の小型化等を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による光半導体装置を示す平
面図である。
【図2】図1に示す光半導体装置の動作を説明するため
の図である。
【符号の説明】
2…半導体基板 4…DFBレーザ部 6a、6b…導波路 8…Y字形分岐導波路 10…Y字形合波導波路 12a、12b…クロック信号用変調部 14a、14b…データ信号用変調部 16…ARコート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−167524(JP,A) 特開 昭59−135441(JP,A) 特開 昭62−176184(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/01

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光信号をN本の導波路に分岐
    する分岐導波路と、 前記N本の導波路にそれぞれ設けられ、位相が2π/N
    ずつずれたクロック信号で駆動されるクロック信号用変
    調部と、 前記N本の導波路にそれぞれ設けられ、所定のデータ信
    号で駆動されるデータ信号用変調部と、 前記N本の導波路の光信号を結合する合波導波路とを有
    し、 前記Nは3以上である ことを特徴とする光半導体装置。
  2. 【請求項2】 基板と、 前記基板上に設けられたレーザ部と、 前記基板上に設けられ、前記レーザ部で発振された光信
    号をN本の導波路に分岐する分岐導波路と、 前記N本の導波路にそれぞれ設けられ、位相が2π/N
    ずつずれたクロック信号で駆動されるクロック信号用変
    調部と、 前記N本の導波路にそれぞれ設けられ、所定のデータ信
    号で駆動されるデータ信号用変調部と、 前記N本の導波路の光信号を結合する合波導波路とを有
    し、 前記Nは3以上である ことを特徴とする光半導体装置。
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