JP3863084B2 - 半導体光増幅器の特性選別方法およびその装置 - Google Patents
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- H04B10/073—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using an out-of-service signal
- H04B10/0731—Testing or characterisation of optical devices, e.g. amplifiers
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体光増幅器の特性選別方法およびその装置に関し、特に、光通信、光交換、光情報処理等の光伝送システムなどに用いられる半導体光増幅器の特性選別方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信、光交換、光情報処理などの光を利用した光伝送処理システムでは、各種の光デバイスが使用されている。このため、このような光伝送処理システムでは、光損失が大きな問題となり、減衰した光信号を光増幅器によって補償することが必要不可欠になる。
【０００３】
光増幅器の中でも、半導体光増幅器（ＳＯＡ）は小型で高効率であり、石英系光導波路で構成された光回路（ＰＬＣ）とのハイブリッド集積化が可能であるために非常に有望である。
ここで、半導体光増幅器を光伝送処理システムに用いるためには、ハイブリッド実装あるいはモジュール実装工程前に、半導体光増幅器のチップ評価を行い、かつ選別する必要がある。
【０００４】
図９は、従来の半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す図である。
図９において、従来の半導体光増幅器の特性選別装置には、多波長光を出射する多波長光源１０１、多波長光源１０１より出射された多波長光から特定波長を選択する波長選択スイッチ１０５、光強度を調節する光アッテネータ１０６、種々の偏波状態を生成する偏波制御器１０２、半導体光増幅器１１５からの出力光（自然放出光、ＡＳＥ）をモニタする光パワーメータ１０４、１０８、光サーキュレータ１０３、カップラ１０７、波長の選別を行なう波長フィルタ１０９および光強度を測定する光パワーメータ１１０が設けられ、これらは光ファイバを用いて結線されている。
【０００５】
半導体光増幅器の特性選別を行なう場合、まず、半導体光増幅器１１５からの出力光（自然放出光、ＡＳＥ）を光パワーメータ１０４、１０８でモニタしながら、光ファイバ１１３、１１４を半導体光増幅器１１５の両端に調芯する。
そして、光ファイバ１１３、１１４の調芯が終わると、多波長光源１０１より出射された多波長光から波長選択スイッチＩ０５で特定波長を選択し、光アッテネータ１０６で光強度を調節し、さらに、偏波制御器１０２で偏波状態を制御して、光ファイバ１１３を介して半導体光増幅器１１５の端面に光を導くことにより、半導体光増幅器１１５に外部光を入射させる。
【０００６】
一方、半導体光増幅器１１５からの出射光は、光ファイバ１１４を介して波長フィルタ１０９に導かれ、波長フィルタ１０９で波長の選別が行なわれた後、光パワーメータ１１０に入射され、光強度が測定される。
そして、偏波制御器１０２によって種々の偏波状態を作り出し、この時の光パワーメータ１１０での測定値から利得の絶対値を算出することができる。
【０００７】
また、光パワーメータ１１０で光強度の最大値または最小値を側定することにより、利得の偏波依存性を測定することができる。
ここで、半導体光増幅器と似た構造を持つ半導体レーザでは、熱の影響を除去するため、バルス駆動による電流−光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）によって素子選別が行われている。
【０００８】
これに対し、半導体光増幅器１１５には、光ファイバ１１３を介して光が入力されるため、半導体光増幅器１１５の両端でのファイバ結合損失により、外部注入光の増幅光強度が低下する。このため、半導体光増幅器１１５では、十分な測定感度を確保するために、ＣＷ電流駆動が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体光増幅器１１５のチップをＣＷ電流駆動すると、半導体光増幅器１１５のチップを凹型へッダなどの放熱性に優れたマウントに実装する必要があり、評価チップのボンディングが必要となることから、評価チップを製品に実装することができなくなるという問題があった。
【００１０】
また、半導体光増幅器１１５の利得特性評価を行うには、半導体光増幅器１１５の両端を高精度にファイバ結合させる必要がある。
このため、半導体光増幅器１１５の両端でのファイバ調芯用に高性能な微動台が必要になるとともに、精密な位置合わせが必要となり、特性選別装置が高価になるとともに、測定に時間がかかるという問題があった。
【００１１】
従って、チップ評価は抜き取り検査になり、製品に使用されるチップ自体の特性は不明であった。
さらに、半導体光増幅器１１５は広帯域の増幅幅を有していることから、半導体光増幅器１１５の特性選別を正確に行なうには、利得の波長依存性を測定する必要もあった。
【００１２】
また、半導体光増幅器１１５では、入射光の偏波状態によって利得特性がどれだけ変化するか（利得の偏波依存性）の評価も必要であるなど、半導体レーザに比べて評価項目も多く、検査に時間がかかるという問題もあった。
そこで、本発明の目的は、ファイバ結合を用いることなく、製品に使用される素子自体の特性選別を行なうことが可能な半導体光増幅器の特性選別方法およびその装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、半導体光増幅器に電流を印加する電流印加手段と、前記半導体光増幅器からの光出力を受光する受光器と、波長の選別を行なう波長フィルタと、前記半導体光増幅器と前記受光器との間に前記波長フィルタを挿抜する波長フィルタ挿抜手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器からの出力光強度を比較することが可能となり、この比較結果から半導体光増幅器のスペクトル形状の波長域が適正かどうかを判別することが可能となる。
このため、半導体光増幅器に外部光を入射させることなく、半導体光増幅器の特性選別を行なうことが可能となり、半導体光増幅器の両端でのファイバ結合を不要として、ファイバ結合損失をなくすことが可能となることから、パルス駆動を行なった場合においても、十分な測定感度を確保することが可能となる。
【００１５】
この結果、半導体光増幅器を放熱性に優れたマウントに実装する必要がなくなり、評価チップをそのまま製品に実装することが可能となるとともに、特性選別装置を簡易化して、低価格化を図ることが可能となるとともに、測定時間の短縮も実現することが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、前記波長フィルタの透過波長域を可変させる可変手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、波長フィルタの透過波長域を可変させた時の半導体光増幅器からの出力光強度を比較することが可能となり、この比較結果から半導体光増幅器のスペクトル形状の複数の波長域が適正かどうかを判別することが可能となる。
このため、波長フィルタの挿抜を繰り返すだけで、半導体光増幅器の特性選別の精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、直交した２つの偏波状態を別々に透過させる偏光板と、前記半導体光増幅器と前記受光器との間に前記偏光板を挿抜する偏光板挿抜手段とをさらに備えることを特徴とする。
これにより、偏光板を２回挿抜するだけで、増幅利得の偏波依存性を判別することが可能となるとともに、半導体光増幅器の波長依存性および偏波依存性を組み合わせながら、半導体光増幅器の特性選別を行なうことが可能となり、半導体光増幅器の評価項目が増加した場合においても、特性選別を簡易に行なうことが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、前記波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力の測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の波長特性を判別する波長特性判別手段と、前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力の測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の偏波特性を判別する偏波特性判別手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
これにより、波長フィルタまたは偏光板の挿抜と連動させて、前記半導体光増幅器の光出力を測光させることが可能となり、特性選別装置に半導体光増幅器をセットするだけで、半導体光増幅器の特性選別を自動的に行なわせることが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタと、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の波長特性を推定する波長特性推定手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００２１】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタと、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタを挿入した状態で前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を推定する波長特性推定手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００２３】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、半導体光増幅器に電流を印加するステップと、波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光するステップと、前記波長フィルタの挿抜時における測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとを備えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器からの出力光強度を規定値と比較するだけで、半導体光増幅器のフィルタ波長域での利得が適正かどうかを判別することが可能となり、半導体光増幅器に外部光を入射させることなく、半導体光増幅器の特性選別を行なうことが可能となる。
このため、半導体光増幅器の両端のファイバ結合を不要として、ファイバ結合損失をなくすことが可能となり、パルス駆動を行なった場合においても、十分な測定感度を確保することが可能となることから、半導体光増幅器を放熱性に優れたマウントに実装してＣＷ電流駆動する必要がなくなり、評価チップをそのまま製品に実装することが可能となる。
【００２５】
また、特性選別装置を簡易化して、特性選別装置の低価格化を図ることが可能となるとともに、測定時間の短縮も実現することが可能となり、評価項目の増大にも容易に対応することが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、波長フィルタの透過波長域を可変させつつ、前記半導体光増幅器からの光出力を前記波長フィルタを介して測光するステップと、前記波長フィルタの透過波長域を可変させた時の測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
これにより、波長フィルタの挿抜を繰り返しながら光出力強度を測定するだけで、半導体光増幅器のスペクトル形状の複数の波長域が適正かどうかを判別することが可能となり、半導体光増幅器が広帯域の増幅幅を有している場合においても、半導体光増幅器の特性選別を精度よく行なうことが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光するステップと、前記偏光板の挿抜時における測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
これにより、偏光板を２回挿抜して光出力強度を測定するだけで、増幅利得の偏波依存性を判別することが可能となるとともに、波長依存性の特性選別工程と組み合わせることが可能となり、半導体光増幅器の特性選別の精度を容易に向上させることが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光する測光ステップと、前記測光ステップでの各測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の波長特性を推定する波長特性推定ステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００２９】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタを挿入した状態で前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光する測光ステップと、前記測光ステップでの各測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を推定する波長特性推定ステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００３０】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別方法およびその装置について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図１（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図１（ｃ）は、波長フィルタの有無における半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【００３２】
図１において、バー状の半導体光増幅器１の光入射端および光出射端には、受光器２、３が設けられ、バー状の半導体光増幅器１の電極上には、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子に電流を印加するための針状のブローブ４が設けられている。
ここで、バー状の半導体光増幅器１は、複数の半導体光増幅器１が光入射端面と直交する方向に一列に連なった状態のまま、ウェハから切り出すことにより形成することができる。
【００３３】
また、バー状の半導体光増幅器１の光入射端および光出射端と、各受光器２、３との間には、波長フィルタ５、６が挿抜可能な状態で設けられている。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００３４】
そして、波長フィルタ５、６を抜いた状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
次に、波長フィルタ５、６を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
【００３５】
ここで、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１の光出力強度は、図１（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有している。
このため、波長フィルタ５、６が抜かれている状態では、図１（ｂ）の波長帯域を全て積分した強度が、半導体光増幅器１の光出力強度となる。
一方、波長フィルタ５、６が挿入されている状態では、図１（ｂ）の波長λ１のハッチングされた波長帯域だけが、波長フィルタ５、６で透過されて受光器２、３で受光される。このため、この時の受光強度は、波長フィルタ５、６が抜かれている時の半導体光増幅器１の光出力強度に比べて減少する。
【００３６】
ここで、波長フィルタ５、６の挿抜時の光出力強度は、図１（ｃ）に示すように、電流の増加に伴って増大し、電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度は一意に定まる。このため、この受光強度が、半導体光増幅器１の光出力強度のどの程度に当るか（図１（ｃ）の２つのデータの比）を調べることにより、半導体光増幅器１のピーク波長が適正であるかどうかを判別することができる。
【００３７】
すなわち、波長フィルタ５、６がない時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ０、波長フィルタ５、６がある時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ１とすることができる。
そして、波長フィルタ５、６を抜いた時の受光強度を良品の規定値Ｋ０と比較するとともに、波長フィルタ５、６を挿入した時の受光強度を良品の規定値Ｋ１と比較することにより、半導体光増幅器１の光出力強度だけでなく、図１（ｂ）のスペクトル形状の波長域λ１の光出力強度が適正であるかを判断することが可能となり、半導体光増幅器１の波長特性の選別を行うことができる。
【００３８】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
このように、上述した第１実施形態によれば、波長フィルタ５、６の挿抜時における受光強度を測定するだけで、半導体光増幅器１の特性選別を行うことが可能となる。
【００３９】
このため、半導体光増幅器１への外部光の注入を不要として、半導体光増幅器１両端での高精度ファイバ結合を不要とすることができ、ファイバ結合損失等をなくして、十分な測定感度を得ることが可能となる。
この結果、半導体光増幅器１への電流印加をパルス駆動とすることができ、放熱性のよいマウントへの実装を不要として、抜き取り検査でなく、製品に実装される素子の特性をそのまま評価することが可能となるとともに、高精度な位置合わせを不要として、測定時間を短縮することが可能となる。
【００４０】
また、半導体光増幅器１をバー状のまま評価することにより、特性選別時における半導体光増幅器１の取り扱いを容易にすることができ、半導体光増幅器１の全数検査を行なった場合においても、測定時間の増大を抑制することができる。
なお、半導体光増幅器１の全数検査を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１を１素子分ずつ移動させてもよいが、プローブ４および受光器２、３を１素子分ずつ移動させるようにしてもよい。
【００４１】
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図２（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図３（ａ）は、電流を変化させた場合における半導体光増幅器のＩ‐Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図、図３（ｂ）は、波長フィルタの透過波長を変化させた場合における半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図である。
【００４２】
図２において、この特性選別装置では、図１の波長フィルタ５、６に代えて、波長フィルタ７、８が設けられている。
ここで、図１の波長フィルタ５、６の透過域がλ１であるのに対し、図１の波長フィルタ７、８の透過域はλ２に変更されている。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００４３】
そして、波長フィルタ５、６を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
次に、波長フィルタ５、６の代わりに波長フィルタ７、８を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
【００４４】
ここで、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１の光出力強度は、図２（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有している。
また、波長フィルタ７、８が挿入されている状態では、図２（ｂ）の波長λ２のハッチングされた波長帯域だけが、波長フィルタ７、８で透過されて受光器２、３で受光される。
【００４５】
ここで、図３（ａ）に示すように、通過帯域が異なる波長フィルタ７、８を使用した時の光出力強度は、波長フィルタ７、８の通過帯域ごとに異なっており、波長フィルタ５、６を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ１、波長フィルタ７、８を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ２とすることができる。
【００４６】
そして、波長フィルタ５、６を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ１と比較するとともに、波長フィルタ７、８を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ２と比較することにより、波長域λ１の光出力強度が適正であるかを判断することが可能となるだけでなく、波長域λ２の光出力強度が適正であるかを判断することが可能となり、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００４７】
さらに、図３（ａ）に示すように、通過帯域λ３、λ４に通過帯域を有する波長フィルタを用いることにより、特定波長域の光出力強度の測定点を増やすことが可能となる。
また、図３（ａ）のデータから電流値Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3を選定し、各電流値Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3について、各波長λ１、λ２、λ３、λ４ごとにデータの抽出を行なうことにより、図３（ｂ）のスペクトルの電流依存性を再現することができる。これにより、複数の光出力強度のスペクトル値と規定値とを比較することが可能となり、半導体光増幅器１の特性選別の精度をさらに向上させることができる。
【００４８】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図４（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図４（ｃ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【００４９】
図４において、この特性選別装置では、図１の波長フィルタ５、６に代えて、偏光板９、１０が設けられている。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００５０】
そして、偏光板９、１０を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
なお、この光出力強度の測定は、偏光板９、１０として、ＴＥモード透過板およびＴＭモード透過板をそれぞれ使用した場合について２回だけ行なう。
【００５１】
ここで、半導体光増幅器１のＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、図４（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有する。そして、偏光板９、１０を使用した時の受光強度は、偏光板９、１０を使用しない時の受光強度に比べて、図４（ｃ）に示すように、半分近くに低減する。
また、ＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、各モードごとに異なっており、ＴＥモード透過光とＴＭモード透過光の強度差は、図４（ｂ）のスペクトルの差を反映し、ＴＥモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ５、ＴＭモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ６とすることができる。
【００５２】
そして、ＴＥモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ５と比較するとともに、ＴＭモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ６と比較することにより、半導体光増幅器１による増幅利得の（Ｋ５−Ｋ６）を規定している偏波依存性を判別することが可能となり、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００５３】
すなわち、半導体光増幅器１による増幅利得は、入射偏波に依存しないことが好ましいが、半導体光増幅器１の加工精度等を考えると、偏波依存性が残存する可能性が高い。
このため、偏光板９、１０の挿抜時における受光強度の測定工程を追加し、半導体光増幅器１の偏波依存性を求めることにより、特性選別工程を複雑化することなく、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００５４】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図５（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【００５５】
図５において、この特性選別装置では、図１の波長フィルタ５、６に加え、偏光板９、１０が設けられている。なお、図１の波長フィルタ５、６の代わりに、図２の波長フィルタ７、８を用いるようにしてもよい。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００５６】
そして、波長フィルタ５、６を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
次に、波長フィルタ５、６を挿入したまま、ＴＥモード透過板をさらに挿入し、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
【００５７】
次に、波長フィルタ５、６を挿入したまま、ＴＥモード透過板の代わりにＴＭモード透過板を挿入し、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
ここで、半導体光増幅器１のＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、図４（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有し、波長フィルタ５、６が挿入されている状態では、図４（ｂ）の波長λ１のハッチングされた波長帯域だけが、波長フィルタ５、６で透過されて受光器２、３で受光される。
【００５８】
ここで、図５（ｂ）に示すように、ＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、波長フィルタ５、６の通過帯域ごとに異なっており、波長フィルタ５、６のみを使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ７、波長フィルタ５、６およびＴＥモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ８、波長フィルタ５、６およびＴＭモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ９とすることができる。
【００５９】
そして、波長フィルタ５、６のみを挿入した時の受光強度を規定値Ｋ７と比較するとともに、波長フィルタ５、６およびＴＥモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ８と比較し、さらに、波長フィルタ５、６およびＴＭモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ９と比較することにより、半導体光増幅器１のスペクトル特性だけでなく、偏波依存性も適正であるかを判断することが可能となり、波長フィルタ５、６および偏光板９、１０の挿抜工程を追加するだけで、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００６０】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
このように、上述した第３実施形態によれば、波長フィルタ５、６および偏光板９、１０を組み合わせて挿抜することにより、半導体光増幅器１の波長依存性や偏波依存性を一括して測定することが可能となり、多肢な測定評価項目に容易に対応することが可能となる。
【００６１】
図６は、本発明の第５実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別方法を示すフローチャートである。
図６において、半導体光増幅器１を特性選別装置にセットし、波長フィルタのない状態で、半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定を行なう（ステップＳ１）。そして、一定の電流を印加した時の半導体光増幅器１の光出力強度を規定値と比較することにより、素子選別Ａを行なう（ステップＳ２）。
【００６２】
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２、３との間に波長フィルタ５、６を挿入し、半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定を行なう（ステップＳ３）。
そして、各波長フィルタ５、６を挿入した時の半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ｂを行なう（ステップＳ４）。
【００６３】
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２、３との間に偏光板９、１０を挿入し、半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定を行なう（ステップＳ５）。ここで、ステップＳ５の半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定は、偏光板９、１０として、ＴＥモード透過板およびＴＭモード透過板をそれぞれ使用した場合について２回だけ行なう。
【００６４】
その後、偏光板９，１０を抜いた後に、波長フィルタ５，６の入替（例えば、透過波長域の異なる波長フィルタ７，８等に入替）を行い測定を行う。同様に、用意した波長フィルタのなかから適宜使用する枚数分について入替を行い測定を繰り返す。
そして、偏光板９、１０を挿入した時の半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ｃを行なう（ステップＳ６）。
【００６５】
このように、上述した実施形態によれば、抜き取り検査でなく、製品に実装される素子の特性をそのまま評価することが可能となるだけでなく、両端の高精度ファイバ結合が不要になり、外部からの注入光が不要となるため、測定装置が簡易になるとともに、波長フィルタ５〜８または偏光板９、１０などの光学部品の挿抜するだけで、利得の波長特性のみならず、利得の偏波依存性を評価することができ、測定時間の短縮を図りつつ、測定項目の増大に容易に対応することが可能となる。
【００６６】
なお、波長フィルタ５〜８または偏光板９、１０の挿抜方法としては、これらの光学部品をロボットアームによって出し入れ制御する方法、これらの光学部品を光学部品のない空洞部分を含めて１本の直線レール上に並べて配置し、必要な光学部品を受光器２、３の直前に配置制御する方法、これらの光学部品を光学部品のない空洞部分を含めてリング状のレール上に並べて配置し、必要な光学部品が受光器２、３の直前に配置制御する方法等が考えられる。
【００６７】
また、波長フィルタ５〜８または偏光板９、１０などの部品配置に使用するレールは、水平面に平行に配してもよく、垂直に配してもよい。
また、上述した実施形態では、光出力光強度測定を半導体光増幅器１の両端で行う方法について説明したが、半導体光増幅器１の片側のみで測定を行なってもよい。
【００６８】
また、特性選別装置としては、半導体光増幅器１の片側だけに受光器２を配置し、半導体光増幅器１を左右に反転させるようにして、半導体光増幅器１の両端の光出力光強度測定を行うようにしてもよい。
また、スポットサイズ変換部を設けられている半導体光増幅器１に適用してもよいし、スポットサイズ変換部の設けられていない半導体光増幅器１に対して適用してもよい。
【００６９】
さらに、半導体光増幅器１以外の入出力端を有した半導体発光素子を含んだ光素子の特性評価に適用してもよい。
次に、本発明の第６実施形態を図７及び図８を参照しながら説明する。
図７は、本発明の第６実施形態に係る特性評価選別手法の概念図を表している。図７（ａ）には、３つの波長フイルタにおいて測定された光強度がプロットで示してある。３つの波長フイルタは、透過中心波長がそれぞれλ1、λ2、λ3であり、図７（ａ）では各透過帯域がハッチングで示されている。図７（ｂ）には、下式（８）に基づくパラメータフィッティングを行い近似した結果を示している。測定結果と良く一致した結果が得られており、本実施形態に係る測定方法の有効性を確認した。
【００７０】
この理論的背景を詳細に説明する。
まず、フィルタを通過する光出力強度ＰASE（λ）は、下式（１）として表すことができる。下式（１）の導出については、公知文献（N.A.Olsson,IEEE J.Lightwave Technol.,vol.7,pp.1071-1082,1989.）に詳しい。
【００７１】
【数１】
【００７２】
ここで、Ｇlin（λ）は利得、ｎspは自然放出光係数、Ｅ＝ｈ・νは光子のエネルギー（ｈ：プランク定数、ν：周波数）、Δνは考慮すべき増幅帯域である。本実施形態に係る測定方法により得られるフィルタを通過する光出力強度Ｐfiltering ASE（λ0）は、上式（１）を中心波長λ0でフィルタ帯域Δλfにわたって積分した値に相当する。ＥおよびＧlin（λ）が周波数ν（すなわち波長λ）の関数であることに注意すると、波長フィルタ帯域を利得の帯域に比べて十分に小さいという仮定の下で、近似的に下式（２）に示すようになる。
【００７３】
【数２】
【００７４】
ここで、ｃは光速であり、ｃ＝λ0νの関係にある。
そこで、利得の十分大きな領域では、下式（３）に示すようになる。
【００７５】
【数３】
【００７６】
すなわち、下式（４）に示す物理量を定義すると、この値を仮想入力光としてみなすことにより、フィルタを通過する光出力強度を測定できれば、利得Ｇlin（λ0）を求めることができる。
【００７７】
【数４】
【００７８】
従ってこのとき、上式（３）をｄＢ表示すると、下式（５）として表すことができる。
【００７９】
【数５】
【００８０】
ここで、下式（６）を定義すると、上式（５）は、下式（７）として表すことができる。
【００８１】
【数６】
【００８２】
なお、
ＧdB（λ0）＝１０・ｌｏｇ（Ｇlin（λ0））
である。
【００８３】
【数７】
【００８４】
上式（７）は、ＰdB-filtering ASE（λ0）を測定によって求め、仮想入力光であるＰdB ASE-input（λ0）の値を上式（６）に基づいて算出しておけば、その差として利得特性ＧdB（λ0）が得られることを意味する。従って、波長フィルタの透過光出力ＰdB-filtering ASE（λ0）を測定することは、利得特性を測定することと等価である。なお、上式（６）で、ＰdB-filtering ASE（λ0）は、λ0の関数として表されているが、通常の光伝送波長帯域内でλ0の依存性は非常に小さく、ほぼ定数として扱うことができる。
【００８５】
上記第１乃至第５実施形態では、上式（６）に基づいてＰdB ASE-inputの値を設定しておき、測定されたＰdB-filtering ASEの値または上式（７）より算出されるＧdB（λ0）の値のどちらか一方を用いて、この値が設定されたデータの範囲内にあるがどうかを比較し選別を行っていた。
しかし、上記第１乃至第５実施形態に係る測定方法では、波長依存性の形状について既定せずに取り扱ってきたため、波長フィルタが用意されていない波長に対しては利得を予想することができず、利得スペクトルとして特性予測するには非常に狭い波長間隔で多数枚の波長フィルタを用意する必要があった。また、素子構造等や結晶組成が変化した場合等に利得ピーク波長が用意している波長フィルタの中心波長から大きくずれる場合に対して評価選別精度が著しく落ちてしまう。
【００８６】
本実施形態に係る測定方法では、この波長ずれに対する補正効果を含めている。利得の大きな領域における波長λでの利得ＧdB（λ）（ｄＢ表示）は、下式（８）として近似することができる。
【００８７】
【数８】
【００８８】
ここで、ＧdB peakはピーク利得、そのときのピーク波長がλpであり、半値幅をΔλとした。すなわち、ＧdB peak、λp、Δλの３つのパラメータが決まれば、利得スペクトルを規定することができる。すなわち、３つの波長でＰdB ASE-inputの値が求まっていれば、上式（７），（８）から広範囲な領域にわたって利得スペクトルを求めることができる。
【００８９】
図８は、本発明の第６実施形態に係る特性評価選別方法のフローチャートである。図５を参照して説明すると、半導体光増幅器１を特性選別装置にセットし、ブローバ４から電流を印加する。半導体光増幅器１の端面からの出力光強度を受光器２，３を用いて電流−光出力（I‐L）特性を測定する（ステップＳ１１）。ここで、半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ａを行う（ステップＳ１２）。
【００９０】
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２，３との間にそれぞれ波長フィルタ５と６を挿入し、半導体光増幅器１の電流−光出力（I‐L）特性を測定する（ステップＳ１３）。
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２，３との間に偏光板９，１０を挿入し、半導体光増幅器１の偏波別I‐L特性を測定する（ステップＳ１４）。ここで、ステップＳ１４の測定は偏光板９，１０としてＴＥモードおよびＴＭモードを透過する場合の２回を測定する。
【００９１】
その後、偏光板９，１０を抜いた後に、波長フィルタ５，６の入替（例えば、透過波長域の異なる波長フィルタ７，８等に入替）を行い測定を行う。同様に、用意した波長フィルタのなかから適宜使用する枚数分について入替を行い測定を繰り返す。そして、各波長フィルタを挿入したときの半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ｂを行う（ステップＳ１５）。
【００９２】
次に、偏光板９，１０を挿入したときの半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの偏波での規定値と比較することにより、素子選別Ｃを行う（ステップＳ１６）。この測定手法に対して上式（７），（８）により３つ以上の波長フィルタにおいて測定された光強度を用いてパラメータフィッティングを行い全体の利得特性を推定する（ステップＴ１）。さらには、それぞれの偏波成分に対して利得特性を推定する（ステップＴ２）ステップが追加されていることを特徴としている。
【００９３】
ここで、選別工程としては、I−L特性による工程Ｓ１２、波長フィルタ付きI−L特性による工程Ｓ１５、および偏光板９，１０による工程Ｓ１６の３段階を用意しているが、適宜に取捨選択して必要なステップだけを用いて関連する評価を行い選別することが可能なことは言うまでもない。また、ステップＴ１およびＴ２も取捨選択してどちらか一方の必要なステップだけを用いて評価選別することが可能なことは言うまでもない。さらに、ＦＦＰ測定を行う機能を外部につけることも可能である。
【００９４】
また、本実施形態の説明では、挿抜する波長フィルタの枚数および偏光板９，１０の種類や枚数に関しては、何ら制限する要因はない。
このようにして、本実施形態では、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、各波長フィルタごとにその波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器１からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、半導体光増幅器１の利得の波長特性を推定するようになっている。
【００９５】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器１の利得の波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、利得ピーク波長が波長フィルタの中心波長から大きくずれるという原因がある程度特定可能となるので、不良が発生しても評価選別精度が落ちるのを抑制することができる。
【００９６】
さらに、本実施の形態では、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、各波長フィルタごとにその波長フィルタを挿入した状態で偏光板９，１０の挿抜時における半導体光増幅器１からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、半導体光増幅器１の利得の偏光成分についての波長特性を推定するようになっている。
【００９７】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器１の利得の偏光成分についての波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、利得ピーク波長が波長フィルタの中心波長から大きくずれるという原因がある程度特定可能となるので、不良が発生しても評価選別精度が落ちるのを抑制することができる。
【００９８】
また、上述した実施形態では、パルス駆動を行なう方法について説明したが、ＣＷ駆動を行なうようにしてもよい。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器からの出力光強度に基づいて、半導体光増幅器の特定波長での利得並びに利得スペクトルが適正かどうかを選別することが可能となり、半導体光増幅器の両端のファイバ結合を不要とすることが可能となるとともに、評価チップをそのまま製品に使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図１（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図１（ｃ）は、波長フィルタの有無における半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図２（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図である。
【図３】図３（ａ）は、電流を変化させた場合における半導体光増幅器のＩ‐Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図、図３（ｂ）は、波長フィルタの透過波長を変化させた場合における半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図４（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図４（ｃ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図５（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第６実施形態に係る特性評価選別手法の概念図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る特性評価選別方法のフローチャートである。
【図９】従来の半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ バー状半導体光増幅器
２、３ 受光器
４ ブローバ
５、６、７、８ 波長フィルタ
９、１０ 偏光板
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体光増幅器の特性選別方法およびその装置に関し、特に、光通信、光交換、光情報処理等の光伝送システムなどに用いられる半導体光増幅器の特性選別方法に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信、光交換、光情報処理などの光を利用した光伝送処理システムでは、各種の光デバイスが使用されている。このため、このような光伝送処理システムでは、光損失が大きな問題となり、減衰した光信号を光増幅器によって補償することが必要不可欠になる。
【０００３】
光増幅器の中でも、半導体光増幅器（ＳＯＡ）は小型で高効率であり、石英系光導波路で構成された光回路（ＰＬＣ）とのハイブリッド集積化が可能であるために非常に有望である。
ここで、半導体光増幅器を光伝送処理システムに用いるためには、ハイブリッド実装あるいはモジュール実装工程前に、半導体光増幅器のチップ評価を行い、かつ選別する必要がある。
【０００４】
図９は、従来の半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す図である。
図９において、従来の半導体光増幅器の特性選別装置には、多波長光を出射する多波長光源１０１、多波長光源１０１より出射された多波長光から特定波長を選択する波長選択スイッチ１０５、光強度を調節する光アッテネータ１０６、種々の偏波状態を生成する偏波制御器１０２、半導体光増幅器１１５からの出力光（自然放出光、ＡＳＥ）をモニタする光パワーメータ１０４、１０８、光サーキュレータ１０３、カップラ１０７、波長の選別を行なう波長フィルタ１０９および光強度を測定する光パワーメータ１１０が設けられ、これらは光ファイバを用いて結線されている。
【０００５】
半導体光増幅器の特性選別を行なう場合、まず、半導体光増幅器１１５からの出力光（自然放出光、ＡＳＥ）を光パワーメータ１０４、１０８でモニタしながら、光ファイバ１１３、１１４を半導体光増幅器１１５の両端に調芯する。
そして、光ファイバ１１３、１１４の調芯が終わると、多波長光源１０１より出射された多波長光から波長選択スイッチＩ０５で特定波長を選択し、光アッテネータ１０６で光強度を調節し、さらに、偏波制御器１０２で偏波状態を制御して、光ファイバ１１３を介して半導体光増幅器１１５の端面に光を導くことにより、半導体光増幅器１１５に外部光を入射させる。
【０００６】
一方、半導体光増幅器１１５からの出射光は、光ファイバ１１４を介して波長フィルタ１０９に導かれ、波長フィルタ１０９で波長の選別が行なわれた後、光パワーメータ１１０に入射され、光強度が測定される。
そして、偏波制御器１０２によって種々の偏波状態を作り出し、この時の光パワーメータ１１０での測定値から利得の絶対値を算出することができる。
【０００７】
また、光パワーメータ１１０で光強度の最大値または最小値を側定することにより、利得の偏波依存性を測定することができる。
ここで、半導体光増幅器と似た構造を持つ半導体レーザでは、熱の影響を除去するため、バルス駆動による電流−光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）によって素子選別が行われている。
【０００８】
これに対し、半導体光増幅器１１５には、光ファイバ１１３を介して光が入力されるため、半導体光増幅器１１５の両端でのファイバ結合損失により、外部注入光の増幅光強度が低下する。このため、半導体光増幅器１１５では、十分な測定感度を確保するために、ＣＷ電流駆動が行われる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体光増幅器１１５のチップをＣＷ電流駆動すると、半導体光増幅器１１５のチップを凹型へッダなどの放熱性に優れたマウントに実装する必要があり、評価チップのボンディングが必要となることから、評価チップを製品に実装することができなくなるという問題があった。
【００１０】
また、半導体光増幅器１１５の利得特性評価を行うには、半導体光増幅器１１５の両端を高精度にファイバ結合させる必要がある。
このため、半導体光増幅器１１５の両端でのファイバ調芯用に高性能な微動台が必要になるとともに、精密な位置合わせが必要となり、特性選別装置が高価になるとともに、測定に時間がかかるという問題があった。
【００１１】
従って、チップ評価は抜き取り検査になり、製品に使用されるチップ自体の特性は不明であった。
さらに、半導体光増幅器１１５は広帯域の増幅幅を有していることから、半導体光増幅器１１５の特性選別を正確に行なうには、利得の波長依存性を測定する必要もあった。
【００１２】
また、半導体光増幅器１１５では、入射光の偏波状態によって利得特性がどれだけ変化するか（利得の偏波依存性）の評価も必要であるなど、半導体レーザに比べて評価項目も多く、検査に時間がかかるという問題もあった。
そこで、本発明の目的は、ファイバ結合を用いることなく、製品に使用される素子自体の特性選別を行なうことが可能な半導体光増幅器の特性選別方法およびその装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、半導体光増幅器に電流を印加する電流印加手段と、前記半導体光増幅器からの光出力を受光する受光器と、波長の選別を行なう波長フィルタと、前記半導体光増幅器と前記受光器との間に前記波長フィルタを挿抜する波長フィルタ挿抜手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
これにより、波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器からの出力光強度を比較することが可能となり、この比較結果から半導体光増幅器のスペクトル形状の波長域が適正かどうかを判別することが可能となる。
このため、半導体光増幅器に外部光を入射させることなく、半導体光増幅器の特性選別を行なうことが可能となり、半導体光増幅器の両端でのファイバ結合を不要として、ファイバ結合損失をなくすことが可能となることから、パルス駆動を行なった場合においても、十分な測定感度を確保することが可能となる。
【００１５】
この結果、半導体光増幅器を放熱性に優れたマウントに実装する必要がなくなり、評価チップをそのまま製品に実装することが可能となるとともに、特性選別装置を簡易化して、低価格化を図ることが可能となるとともに、測定時間の短縮も実現することが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、前記波長フィルタの透過波長域を可変させる可変手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、波長フィルタの透過波長域を可変させた時の半導体光増幅器からの出力光強度を比較することが可能となり、この比較結果から半導体光増幅器のスペクトル形状の複数の波長域が適正かどうかを判別することが可能となる。
このため、波長フィルタの挿抜を繰り返すだけで、半導体光増幅器の特性選別の精度を容易に向上させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、直交した２つの偏波状態を別々に透過させる偏光板と、前記半導体光増幅器と前記受光器との間に前記偏光板を挿抜する偏光板挿抜手段とをさらに備えることを特徴とする。
これにより、偏光板を２回挿抜するだけで、増幅利得の偏波依存性を判別することが可能となるとともに、半導体光増幅器の波長依存性および偏波依存性を組み合わせながら、半導体光増幅器の特性選別を行なうことが可能となり、半導体光増幅器の評価項目が増加した場合においても、特性選別を簡易に行なうことが可能となる。
【００１８】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、前記波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力の測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の波長特性を判別する波長特性判別手段と、前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力の測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の偏波特性を判別する偏波特性判別手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
これにより、波長フィルタまたは偏光板の挿抜と連動させて、前記半導体光増幅器の光出力を測光させることが可能となり、特性選別装置に半導体光増幅器をセットするだけで、半導体光増幅器の特性選別を自動的に行なわせることが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタと、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の波長特性を推定する波長特性推定手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００２１】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別装置によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタと、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタを挿入した状態で前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を推定する波長特性推定手段とをさらに備えることを特徴とする。
【００２２】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００２３】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、半導体光増幅器に電流を印加するステップと、波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光するステップと、前記波長フィルタの挿抜時における測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとを備えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器からの出力光強度を規定値と比較するだけで、半導体光増幅器のフィルタ波長域での利得が適正かどうかを判別することが可能となり、半導体光増幅器に外部光を入射させることなく、半導体光増幅器の特性選別を行なうことが可能となる。
このため、半導体光増幅器の両端のファイバ結合を不要として、ファイバ結合損失をなくすことが可能となり、パルス駆動を行なった場合においても、十分な測定感度を確保することが可能となることから、半導体光増幅器を放熱性に優れたマウントに実装してＣＷ電流駆動する必要がなくなり、評価チップをそのまま製品に実装することが可能となる。
【００２５】
また、特性選別装置を簡易化して、特性選別装置の低価格化を図ることが可能となるとともに、測定時間の短縮も実現することが可能となり、評価項目の増大にも容易に対応することが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、波長フィルタの透過波長域を可変させつつ、前記半導体光増幅器からの光出力を前記波長フィルタを介して測光するステップと、前記波長フィルタの透過波長域を可変させた時の測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００２６】
これにより、波長フィルタの挿抜を繰り返しながら光出力強度を測定するだけで、半導体光増幅器のスペクトル形状の複数の波長域が適正かどうかを判別することが可能となり、半導体光増幅器が広帯域の増幅幅を有している場合においても、半導体光増幅器の特性選別を精度よく行なうことが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光するステップと、前記偏光板の挿抜時における測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００２７】
これにより、偏光板を２回挿抜して光出力強度を測定するだけで、増幅利得の偏波依存性を判別することが可能となるとともに、波長依存性の特性選別工程と組み合わせることが可能となり、半導体光増幅器の特性選別の精度を容易に向上させることが可能となる。
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光する測光ステップと、前記測光ステップでの各測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の波長特性を推定する波長特性推定ステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００２９】
また、本発明に係る半導体光増幅器の特性選別方法によれば、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタを挿入した状態で前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光する測光ステップと、前記測光ステップでの各測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を推定する波長特性推定ステップとをさらに備えることを特徴とする。
【００３０】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、作製時の意図の有無に関わらずピーク波長のシフト量を見積もることもできる。従って、判別用に用いた設定値を、このシフト量を考慮した上で設定値変更を行い、判別し直すことも可能である。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別方法およびその装置について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図１（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図１（ｃ）は、波長フィルタの有無における半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【００３２】
図１において、バー状の半導体光増幅器１の光入射端および光出射端には、受光器２、３が設けられ、バー状の半導体光増幅器１の電極上には、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子に電流を印加するための針状のブローブ４が設けられている。
ここで、バー状の半導体光増幅器１は、複数の半導体光増幅器１が光入射端面と直交する方向に一列に連なった状態のまま、ウェハから切り出すことにより形成することができる。
【００３３】
また、バー状の半導体光増幅器１の光入射端および光出射端と、各受光器２、３との間には、波長フィルタ５、６が挿抜可能な状態で設けられている。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００３４】
そして、波長フィルタ５、６を抜いた状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
次に、波長フィルタ５、６を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
【００３５】
ここで、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１の光出力強度は、図１（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有している。
このため、波長フィルタ５、６が抜かれている状態では、図１（ｂ）の波長帯域を全て積分した強度が、半導体光増幅器１の光出力強度となる。
一方、波長フィルタ５、６が挿入されている状態では、図１（ｂ）の波長λ１のハッチングされた波長帯域だけが、波長フィルタ５、６で透過されて受光器２、３で受光される。このため、この時の受光強度は、波長フィルタ５、６が抜かれている時の半導体光増幅器１の光出力強度に比べて減少する。
【００３６】
ここで、波長フィルタ５、６の挿抜時の光出力強度は、図１（ｃ）に示すように、電流の増加に伴って増大し、電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度は一意に定まる。このため、この受光強度が、半導体光増幅器１の光出力強度のどの程度に当るか（図１（ｃ）の２つのデータの比）を調べることにより、半導体光増幅器１のピーク波長が適正であるかどうかを判別することができる。
【００３７】
すなわち、波長フィルタ５、６がない時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ０、波長フィルタ５、６がある時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ１とすることができる。
そして、波長フィルタ５、６を抜いた時の受光強度を良品の規定値Ｋ０と比較するとともに、波長フィルタ５、６を挿入した時の受光強度を良品の規定値Ｋ１と比較することにより、半導体光増幅器１の光出力強度だけでなく、図１（ｂ）のスペクトル形状の波長域λ１の光出力強度が適正であるかを判断することが可能となり、半導体光増幅器１の波長特性の選別を行うことができる。
【００３８】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
このように、上述した第１実施形態によれば、波長フィルタ５、６の挿抜時における受光強度を測定するだけで、半導体光増幅器１の特性選別を行うことが可能となる。
【００３９】
このため、半導体光増幅器１への外部光の注入を不要として、半導体光増幅器１両端での高精度ファイバ結合を不要とすることができ、ファイバ結合損失等をなくして、十分な測定感度を得ることが可能となる。
この結果、半導体光増幅器１への電流印加をパルス駆動とすることができ、放熱性のよいマウントへの実装を不要として、抜き取り検査でなく、製品に実装される素子の特性をそのまま評価することが可能となるとともに、高精度な位置合わせを不要として、測定時間を短縮することが可能となる。
【００４０】
また、半導体光増幅器１をバー状のまま評価することにより、特性選別時における半導体光増幅器１の取り扱いを容易にすることができ、半導体光増幅器１の全数検査を行なった場合においても、測定時間の増大を抑制することができる。
なお、半導体光増幅器１の全数検査を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１を１素子分ずつ移動させてもよいが、プローブ４および受光器２、３を１素子分ずつ移動させるようにしてもよい。
【００４１】
図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図２（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図３（ａ）は、電流を変化させた場合における半導体光増幅器のＩ‐Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図、図３（ｂ）は、波長フィルタの透過波長を変化させた場合における半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図である。
【００４２】
図２において、この特性選別装置では、図１の波長フィルタ５、６に代えて、波長フィルタ７、８が設けられている。
ここで、図１の波長フィルタ５、６の透過域がλ１であるのに対し、図１の波長フィルタ７、８の透過域はλ２に変更されている。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００４３】
そして、波長フィルタ５、６を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
次に、波長フィルタ５、６の代わりに波長フィルタ７、８を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
【００４４】
ここで、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１の光出力強度は、図２（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有している。
また、波長フィルタ７、８が挿入されている状態では、図２（ｂ）の波長λ２のハッチングされた波長帯域だけが、波長フィルタ７、８で透過されて受光器２、３で受光される。
【００４５】
ここで、図３（ａ）に示すように、通過帯域が異なる波長フィルタ７、８を使用した時の光出力強度は、波長フィルタ７、８の通過帯域ごとに異なっており、波長フィルタ５、６を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ１、波長フィルタ７、８を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ２とすることができる。
【００４６】
そして、波長フィルタ５、６を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ１と比較するとともに、波長フィルタ７、８を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ２と比較することにより、波長域λ１の光出力強度が適正であるかを判断することが可能となるだけでなく、波長域λ２の光出力強度が適正であるかを判断することが可能となり、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００４７】
さらに、図３（ａ）に示すように、通過帯域λ３、λ４に通過帯域を有する波長フィルタを用いることにより、特定波長域の光出力強度の測定点を増やすことが可能となる。
また、図３（ａ）のデータから電流値Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3を選定し、各電流値Ｉ0、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3について、各波長λ１、λ２、λ３、λ４ごとにデータの抽出を行なうことにより、図３（ｂ）のスペクトルの電流依存性を再現することができる。これにより、複数の光出力強度のスペクトル値と規定値とを比較することが可能となり、半導体光増幅器１の特性選別の精度をさらに向上させることができる。
【００４８】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図４（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図４（ｃ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【００４９】
図４において、この特性選別装置では、図１の波長フィルタ５、６に代えて、偏光板９、１０が設けられている。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００５０】
そして、偏光板９、１０を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
なお、この光出力強度の測定は、偏光板９、１０として、ＴＥモード透過板およびＴＭモード透過板をそれぞれ使用した場合について２回だけ行なう。
【００５１】
ここで、半導体光増幅器１のＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、図４（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有する。そして、偏光板９、１０を使用した時の受光強度は、偏光板９、１０を使用しない時の受光強度に比べて、図４（ｃ）に示すように、半分近くに低減する。
また、ＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、各モードごとに異なっており、ＴＥモード透過光とＴＭモード透過光の強度差は、図４（ｂ）のスペクトルの差を反映し、ＴＥモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ５、ＴＭモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ６とすることができる。
【００５２】
そして、ＴＥモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ５と比較するとともに、ＴＭモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ６と比較することにより、半導体光増幅器１による増幅利得の（Ｋ５−Ｋ６）を規定している偏波依存性を判別することが可能となり、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００５３】
すなわち、半導体光増幅器１による増幅利得は、入射偏波に依存しないことが好ましいが、半導体光増幅器１の加工精度等を考えると、偏波依存性が残存する可能性が高い。
このため、偏光板９、１０の挿抜時における受光強度の測定工程を追加し、半導体光増幅器１の偏波依存性を求めることにより、特性選別工程を複雑化することなく、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００５４】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図５（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【００５５】
図５において、この特性選別装置では、図１の波長フィルタ５、６に加え、偏光板９、１０が設けられている。なお、図１の波長フィルタ５、６の代わりに、図２の波長フィルタ７、８を用いるようにしてもよい。
半導体光増幅器１の特性選別を行なう場合、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子にブローブ４を接触させ、その半導体光増幅器１にブローブ４を介して電流Ｉ＝Ｉ0を印加する。
【００５６】
そして、波長フィルタ５、６を挿入した状態で、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
次に、波長フィルタ５、６を挿入したまま、ＴＥモード透過板をさらに挿入し、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
【００５７】
次に、波長フィルタ５、６を挿入したまま、ＴＥモード透過板の代わりにＴＭモード透過板を挿入し、電流Ｉ＝Ｉ0が印加された時の半導体光増幅器１からの光出力を受光器２、３で検出し、半導体光増幅器１からの光出力強度を測定する。
ここで、半導体光増幅器１のＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、図４（ｂ）に示すように、広帯域のスペクトルを有し、波長フィルタ５、６が挿入されている状態では、図４（ｂ）の波長λ１のハッチングされた波長帯域だけが、波長フィルタ５、６で透過されて受光器２、３で受光される。
【００５８】
ここで、図５（ｂ）に示すように、ＴＥモード透過光およびＴＭモード透過光の光出力強度は、波長フィルタ５、６の通過帯域ごとに異なっており、波長フィルタ５、６のみを使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ７、波長フィルタ５、６およびＴＥモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ８、波長フィルタ５、６およびＴＭモード透過板を使用した時の電流Ｉ＝Ｉ0の印加時における光出力強度を規定値Ｋ９とすることができる。
【００５９】
そして、波長フィルタ５、６のみを挿入した時の受光強度を規定値Ｋ７と比較するとともに、波長フィルタ５、６およびＴＥモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ８と比較し、さらに、波長フィルタ５、６およびＴＭモード透過板を挿入した時の受光強度を規定値Ｋ９と比較することにより、半導体光増幅器１のスペクトル特性だけでなく、偏波依存性も適正であるかを判断することが可能となり、波長フィルタ５、６および偏光板９、１０の挿抜工程を追加するだけで、半導体光増幅器１の特性選別の精度を向上させることができる。
【００６０】
次に、バー状の半導体光増幅器１の１つの素子の特性選別が終了すると、ブローブ４を持ち上げた状態で、バー状の半導体光増幅器１を１つの素子分だけ移動させ、同様の工程を実行する。
このように、上述した第３実施形態によれば、波長フィルタ５、６および偏光板９、１０を組み合わせて挿抜することにより、半導体光増幅器１の波長依存性や偏波依存性を一括して測定することが可能となり、多肢な測定評価項目に容易に対応することが可能となる。
【００６１】
図６は、本発明の第５実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別方法を示すフローチャートである。
図６において、半導体光増幅器１を特性選別装置にセットし、波長フィルタのない状態で、半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定を行なう（ステップＳ１）。そして、一定の電流を印加した時の半導体光増幅器１の光出力強度を規定値と比較することにより、素子選別Ａを行なう（ステップＳ２）。
【００６２】
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２、３との間に波長フィルタ５、６を挿入し、半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定を行なう（ステップＳ３）。
そして、各波長フィルタ５、６を挿入した時の半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ｂを行なう（ステップＳ４）。
【００６３】
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２、３との間に偏光板９、１０を挿入し、半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定を行なう（ステップＳ５）。ここで、ステップＳ５の半導体光増幅器１のＩ−Ｌ測定は、偏光板９、１０として、ＴＥモード透過板およびＴＭモード透過板をそれぞれ使用した場合について２回だけ行なう。
【００６４】
その後、偏光板９，１０を抜いた後に、波長フィルタ５，６の入替（例えば、透過波長域の異なる波長フィルタ７，８等に入替）を行い測定を行う。同様に、用意した波長フィルタのなかから適宜使用する枚数分について入替を行い測定を繰り返す。
そして、偏光板９、１０を挿入した時の半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ｃを行なう（ステップＳ６）。
【００６５】
このように、上述した実施形態によれば、抜き取り検査でなく、製品に実装される素子の特性をそのまま評価することが可能となるだけでなく、両端の高精度ファイバ結合が不要になり、外部からの注入光が不要となるため、測定装置が簡易になるとともに、波長フィルタ５〜８または偏光板９、１０などの光学部品の挿抜するだけで、利得の波長特性のみならず、利得の偏波依存性を評価することができ、測定時間の短縮を図りつつ、測定項目の増大に容易に対応することが可能となる。
【００６６】
なお、波長フィルタ５〜８または偏光板９、１０の挿抜方法としては、これらの光学部品をロボットアームによって出し入れ制御する方法、これらの光学部品を光学部品のない空洞部分を含めて１本の直線レール上に並べて配置し、必要な光学部品を受光器２、３の直前に配置制御する方法、これらの光学部品を光学部品のない空洞部分を含めてリング状のレール上に並べて配置し、必要な光学部品が受光器２、３の直前に配置制御する方法等が考えられる。
【００６７】
また、波長フィルタ５〜８または偏光板９、１０などの部品配置に使用するレールは、水平面に平行に配してもよく、垂直に配してもよい。
また、上述した実施形態では、光出力光強度測定を半導体光増幅器１の両端で行う方法について説明したが、半導体光増幅器１の片側のみで測定を行なってもよい。
【００６８】
また、特性選別装置としては、半導体光増幅器１の片側だけに受光器２を配置し、半導体光増幅器１を左右に反転させるようにして、半導体光増幅器１の両端の光出力光強度測定を行うようにしてもよい。
また、スポットサイズ変換部を設けられている半導体光増幅器１に適用してもよいし、スポットサイズ変換部の設けられていない半導体光増幅器１に対して適用してもよい。
【００６９】
さらに、半導体光増幅器１以外の入出力端を有した半導体発光素子を含んだ光素子の特性評価に適用してもよい。
次に、本発明の第６実施形態を図７及び図８を参照しながら説明する。
図７は、本発明の第６実施形態に係る特性評価選別手法の概念図を表している。図７（ａ）には、３つの波長フイルタにおいて測定された光強度がプロットで示してある。３つの波長フイルタは、透過中心波長がそれぞれλ1、λ2、λ3であり、図７（ａ）では各透過帯域がハッチングで示されている。図７（ｂ）には、下式（８）に基づくパラメータフィッティングを行い近似した結果を示している。測定結果と良く一致した結果が得られており、本実施形態に係る測定方法の有効性を確認した。
【００７０】
この理論的背景を詳細に説明する。
まず、フィルタを通過する光出力強度ＰASE（λ）は、下式（１）として表すことができる。下式（１）の導出については、公知文献（N.A.Olsson,IEEE J.Lightwave Technol.,vol.7,pp.1071-1082,1989.）に詳しい。
【００７１】
【数１】
ここで、Ｇlin（λ）は利得、ｎspは自然放出光係数、Ｅ＝ｈ・νは光子のエネルギー（ｈ：プランク定数、ν：周波数）、Δνは考慮すべき増幅帯域である。本実施形態に係る測定方法により得られるフィルタを通過する光出力強度Ｐfiltering ASE（λ0）は、上式（１）を中心波長λ0でフィルタ帯域Δλfにわたって積分した値に相当する。ＥおよびＧlin（λ）が周波数ν（すなわち波長λ）の関数であることに注意すると、波長フィルタ帯域を利得の帯域に比べて十分に小さいという仮定の下で、近似的に下式（２）に示すようになる。
【００７３】
【数２】
ここで、ｃは光速であり、ｃ＝λ0νの関係にある。
そこで、利得の十分大きな領域では、下式（３）に示すようになる。
【００７５】
【数３】
すなわち、下式（４）に示す物理量を定義すると、この値を仮想入力光としてみなすことにより、フィルタを通過する光出力強度を測定できれば、利得Ｇlin（λ0）を求めることができる。
【００７７】
【数４】
従ってこのとき、上式（３）をｄＢ表示すると、下式（５）として表すことができる。
【００７９】
【数５】
ここで、下式（６）を定義すると、上式（５）は、下式（７）として表すことができる。
【００８１】
【数６】
なお、
ＧdB（λ0）＝１０・ｌｏｇ（Ｇlin（λ0））
である。
【００８３】
【数７】
上式（７）は、ＰdB-filtering ASE（λ0）を測定によって求め、仮想入力光であるＰdB ASE-input（λ0）の値を上式（６）に基づいて算出しておけば、その差として利得特性ＧdB（λ0）が得られることを意味する。従って、波長フィルタの透過光出力ＰdB-filtering ASE（λ0）を測定することは、利得特性を測定することと等価である。なお、上式（６）で、ＰdB-filtering ASE（λ0）は、λ0の関数として表されているが、通常の光伝送波長帯域内でλ0の依存性は非常に小さく、ほぼ定数として扱うことができる。
【００８５】
上記第１乃至第５実施形態では、上式（６）に基づいてＰdB ASE-inputの値を設定しておき、測定されたＰdB-filtering ASEの値または上式（７）より算出されるＧdB（λ0）の値のどちらか一方を用いて、この値が設定されたデータの範囲内にあるがどうかを比較し選別を行っていた。
しかし、上記第１乃至第５実施形態に係る測定方法では、波長依存性の形状について既定せずに取り扱ってきたため、波長フィルタが用意されていない波長に対しては利得を予想することができず、利得スペクトルとして特性予測するには非常に狭い波長間隔で多数枚の波長フィルタを用意する必要があった。また、素子構造等や結晶組成が変化した場合等に利得ピーク波長が用意している波長フィルタの中心波長から大きくずれる場合に対して評価選別精度が著しく落ちてしまう。
【００８６】
本実施形態に係る測定方法では、この波長ずれに対する補正効果を含めている。利得の大きな領域における波長λでの利得ＧdB（λ）（ｄＢ表示）は、下式（８）として近似することができる。
【００８７】
【数８】
ここで、ＧdB peakはピーク利得、そのときのピーク波長がλpであり、半値幅をΔλとした。すなわち、ＧdB peak、λp、Δλの３つのパラメータが決まれば、利得スペクトルを規定することができる。すなわち、３つの波長でＰdB ASE-inputの値が求まっていれば、上式（７），（８）から広範囲な領域にわたって利得スペクトルを求めることができる。
【００８９】
図８は、本発明の第６実施形態に係る特性評価選別方法のフローチャートである。図５を参照して説明すると、半導体光増幅器１を特性選別装置にセットし、ブローバ４から電流を印加する。半導体光増幅器１の端面からの出力光強度を受光器２，３を用いて電流−光出力（I‐L）特性を測定する（ステップＳ１１）。ここで、半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ａを行う（ステップＳ１２）。
【００９０】
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２，３との間にそれぞれ波長フィルタ５と６を挿入し、半導体光増幅器１の電流−光出力（I‐L）特性を測定する（ステップＳ１３）。
次に、半導体光増幅器１の端面と受光器２，３との間に偏光板９，１０を挿入し、半導体光増幅器１の偏波別I‐L特性を測定する（ステップＳ１４）。ここで、ステップＳ１４の測定は偏光板９，１０としてＴＥモードおよびＴＭモードを透過する場合の２回を測定する。
【００９１】
その後、偏光板９，１０を抜いた後に、波長フィルタ５，６の入替（例えば、透過波長域の異なる波長フィルタ７，８等に入替）を行い測定を行う。同様に、用意した波長フィルタのなかから適宜使用する枚数分について入替を行い測定を繰り返す。そして、各波長フィルタを挿入したときの半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの規定値と比較することにより、素子選別Ｂを行う（ステップＳ１５）。
【００９２】
次に、偏光板９，１０を挿入したときの半導体光増幅器１の光出力強度をそれぞれの偏波での規定値と比較することにより、素子選別Ｃを行う（ステップＳ１６）。この測定手法に対して上式（７），（８）により３つ以上の波長フィルタにおいて測定された光強度を用いてパラメータフィッティングを行い全体の利得特性を推定する（ステップＴ１）。さらには、それぞれの偏波成分に対して利得特性を推定する（ステップＴ２）ステップが追加されていることを特徴としている。
【００９３】
ここで、選別工程としては、I−L特性による工程Ｓ１２、波長フィルタ付きI−L特性による工程Ｓ１５、および偏光板９，１０による工程Ｓ１６の３段階を用意しているが、適宜に取捨選択して必要なステップだけを用いて関連する評価を行い選別することが可能なことは言うまでもない。また、ステップＴ１およびＴ２も取捨選択してどちらか一方の必要なステップだけを用いて評価選別することが可能なことは言うまでもない。さらに、ＦＦＰ測定を行う機能を外部につけることも可能である。
【００９４】
また、本実施形態の説明では、挿抜する波長フィルタの枚数および偏光板９，１０の種類や枚数に関しては、何ら制限する要因はない。
このようにして、本実施形態では、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、各波長フィルタごとにその波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器１からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、半導体光増幅器１の利得の波長特性を推定するようになっている。
【００９５】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器１の利得の波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、利得ピーク波長が波長フィルタの中心波長から大きくずれるという原因がある程度特定可能となるので、不良が発生しても評価選別精度が落ちるのを抑制することができる。
【００９６】
さらに、本実施の形態では、透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、各波長フィルタごとにその波長フィルタを挿入した状態で偏光板９，１０の挿抜時における半導体光増幅器１からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、半導体光増幅器１の利得の偏光成分についての波長特性を推定するようになっている。
【００９７】
これにより、多数の波長について測定を行わなくても半導体光増幅器１の利得の偏光成分についての波長特性を把握することができる。また、推定結果を利用すれば、利得ピーク波長が波長フィルタの中心波長から大きくずれるという原因がある程度特定可能となるので、不良が発生しても評価選別精度が落ちるのを抑制することができる。
【００９８】
また、上述した実施形態では、パルス駆動を行なう方法について説明したが、ＣＷ駆動を行なうようにしてもよい。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長フィルタの挿抜時における半導体光増幅器からの出力光強度に基づいて、半導体光増幅器の特定波長での利得並びに利得スペクトルが適正かどうかを選別することが可能となり、半導体光増幅器の両端のファイバ結合を不要とすることが可能となるとともに、評価チップをそのまま製品に使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図１（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図１（ｃ）は、波長フィルタの有無における半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図２（ｂ）は、半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図である。
【図３】図３（ａ）は、電流を変化させた場合における半導体光増幅器のＩ‐Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図、図３（ｂ）は、波長フィルタの透過波長を変化させた場合における半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図４（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＡＳＥスペクトルを示す図、図４（ｃ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す上面図、図５（ｂ）は、偏光板で偏光分離された半導体光増幅器のＩ−Ｌ（ＡＳＥ強度）特性を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体光増幅器の特性選別方法を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第６実施形態に係る特性評価選別手法の概念図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る特性評価選別方法のフローチャートである。
【図９】従来の半導体光増幅器の特性選別装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ バー状半導体光増幅器
２、３ 受光器
４ ブローバ
５、６、７、８ 波長フィルタ
９、１０ 偏光板
Claims (11)
- 半導体光増幅器に電流を印加する電流印加手段と、
前記半導体光増幅器からの光出力を受光する受光器と、
波長の選別を行なう波長フィルタと、
前記半導体光増幅器と前記受光器との間に前記波長フィルタを挿抜する波長フィルタ挿抜手段とを備え、
前記波長フィルタの挿抜時において、前記電流印加手段で印加した電流により前記半導体光増幅器自身が発光する光のみからなる光出力を測定することを特徴とする半導体光増幅器の特性選別装置。 - 前記波長フィルタの透過波長域を可変させる可変手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の半導体光増幅器の特性選別装置。
- 直交した２つの偏波状態を別々に透過させる偏光板と、
前記半導体光増幅器と前記受光器との間に前記偏光板を挿抜する偏光板挿抜手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の半導体光増幅器の特性選別装置。 - 前記波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力の測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の波長特性を判別する波長特性判別手段と、
前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力の測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の偏波特性を判別する偏波特性判別手段とをさらに備えることを特徴とする請求項３記載の半導体光増幅器の特性選別装置。 - 透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタと、
前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の波長特性を推定する波長特性推定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体光増幅器の特性選別装置。 - 透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタと、
前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタを挿入した状態で前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光し、それら測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を推定する波長特性推定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の半導体光増幅器の特性選別装置。 - 半導体光増幅器に電流を印加するステップと、
波長フィルタの挿抜時において、前記印加した電流により前記半導体光増幅器自身が発光する光のみからなる光出力を測定するステップと、
前記波長フィルタの挿抜時における測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとを備えることを特徴とする半導体光増幅器の特性選別方法。 - 波長フィルタの透過波長域を可変させつつ、前記半導体光増幅器からの光出力を前記波長フィルタを介して測光するステップと、
前記波長フィルタの透過波長域を可変させた時の測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとをさらに備えることを特徴とする請求項７記載の半導体光増幅器の特性選別方法。 - 偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光するステップと、
前記偏光板の挿抜時における測光結果を規定値と照合することにより、前記半導体光増幅器の選別を行なうステップとをさらに備えることを特徴とする請求項７または８記載の半導体光増幅器の特性選別方法。 - 透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタの挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光する測光ステップと、
前記測光ステップでの各測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の波長特性を推定する波長特性推定ステップとをさらに備えることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の半導体光増幅器の特性選別方法。 - 透過波長の異なる少なくとも３つの波長フィルタを用い、前記各波長フィルタごとに当該波長フィルタを挿入した状態で前記偏光板の挿抜時における前記半導体光増幅器からの光出力を測光する測光ステップと、
前記測光ステップでの各測光結果に基づいて、前記半導体光増幅器の利得の偏光成分についての波長特性を推定する波長特性推定ステップとをさらに備えることを特徴とする請求項９および１０のいずれかに記載の半導体光増幅器の特性選別方法。
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