JP6229595B2 - 変調光源 - Google Patents
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Description
この変調光源は、分布帰還型(DFB)レーザ101、リング変調器102、光パワーモニタ用PD103、波長コントローラ104、及びヒータ105を備えて構成される。
光パワーモニタ用PD103は、リング変調器102を通過した光のパワーを検知する。波長コントローラ104は、光パワーモニタ用PD103で検知された光パワーに基づいてレーザ光の波長の制御信号を出力する。ヒータ105は、波長コントローラ104の制御信号によりリング変調器102を加熱して波長を調節する。
変調光源では、DFBレーザ101が連続発振してレーザ光を出力し、このレーザ光がリング変調器102に導かれ、リング変調器102で透過率が変調される。
図13(a)のように、リング変調器102のリング半径を小さくすれば、リング体積が小さくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力は減少する。また、変調器の駆動回路から見た負荷となる静電容量さ小さくなるため、変調電力も減少する。ところがその一方で、最大リング共振波長間隔(FSR)分だけ必要な初期波長ずれの補償を行うときに、FSRが大きくなることにより波長補償量が増加し、結果としてリング温度の上昇量が増大して信頼性の低下を来たす。
図13(b)のように、リング変調器102のリング半径を大きくすれば、FSRが小さくなり、波長補償量が減少してリング温度の上昇量が低減し、信頼性が確保される。ところがその一方で、リング体積が大きくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力が増加する上、変調電力も増大する。
図1は、第1の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。
この変調光源は、光増幅器であるゲインチップ1、光波長フィルタであるリング変調器2、光反射機構である分布ブラッグ反射(DBR)ミラー3、光パワーの検知部である光パワーモニタ用PD4、波長コントローラ5、及びヒータ6を備えて構成される。
波長コントローラ5は、光パワーモニタ用PD4で検知された光パワーに基づいてリング変調器の波長制御信号を出力する。
ヒータ6は、波長コントローラ5の制御信号によりリング変調器2を所定温度に加熱し、波長を調節する。
以上のように、共振波長がFP1よりも短波長側及び長波長側の何れにある場合でも、PFP以下の消費電力で初期の波長ズレを補償することができる。
以下、本実施形態による変調光源の具体的な実施例について説明する。
本実施例では、ゲインチップにはInP等のIII-V族半導体を用い、一端面に反射率98%のHRコートを施してHR膜を形成し、他端面にARコートを施してAR膜を形成する。ゲインチップは、その長さが約300μmであり、SOI基板上に作製したテラス上にフリップ実装を行い、SOI基板のSOI層を加工することにより作製したシリコン細線の光導波路にバットジョイント接合される。これにより、光結合が実現する。光結合先のシリコン細線の光導波路には、半径約5μm、すなわち半周の長さ約16umのリング変調器を設け、バットジョイント部分に接合される光導波路とは別にもう1つの光導波路(長さ約20μm)を設け、その一端に反射率97%のDBRミラーを回折格子により形成する。他端には、光パワーモニタ用PDを設け、光パワーモニタ用PDに波長コントローラを接続する。波長コントローラにより、リング変調器に設けたヒータの出力電流を制御する。バットジョイント部分に接合される光導波路のうち、バットジョイント部分からリングに接する位置までの長さは約64μmとされる。
非発光再結合寿命τ=1ns
透明キャリア密度N0=6×1018/cm3
非発振キャリア密度NS=0=6×1018/cm3
光閉込係数Γ=25%
微分利得dg/dN=4×1016/cm2
モード面積Amode=1μm2
光パワーモニタ用PD4の位置は、図1の位置に限定されるものではなく、LD共振器内外の光導波路のどの位置にあっても良い。
次いで、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態と同様に変調光源を開示するが、多波長の変調光源である点で第1の実施形態と相違する。
図9は、第2の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。第1の実施形態に対応する構成部材等については図1と同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
光変調ユニット21k(1≦k≦N)は、光波長フィルタであるリング変調器2k、光反射機構であるDBRミラー3、光パワーの検知部である光パワーモニタ用PD4、波長コントローラ5、及びヒータ6を備えて構成される。
光パワーモニタ用PD4の位置は、図9の位置に限定されるものではなく、LD共振器内外の光導波路のどの位置にあっても良い。
次いで、第3の実施形態について説明する。本実施形態では、第1の実施形態と同様に変調光源を開示するが、多波長の変調光源である点で第1の実施形態と相違する。
図10は、第3の実施形態による変調光源の概略構成を示す模式図である。第1の実施形態に対応する構成部材等については図1と同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
ゲインチップ31は、例えばInP等のIII-V族半導体からなり、複数のゲイン導波路311〜31Nが隣接配置されており、一端に反射(HR)膜31aが、他端に無反射(AR)膜31bがそれぞれ形成されている。ゲイン導波路311〜31Nは、それぞれ光変調ユニット321〜32Nに接続(バットジョイント接続)されている。
光変調ユニット32k(1≦k≦N)は、光波長フィルタであるリング変調器2k、光パワーの検知部である光パワーモニタ用PD4、波長コントローラ5、及びヒータ6を備えて構成されている。光変調ユニット321〜32Nには、共通のDBRミラー3が設けられている。
光パワーモニタ用PD4の位置は、図10の位置に限定されるものではなく、LD共振器内外の光導波路のどの位置にあっても良い。
帯域通過特性を有し、透過中心波長を変調する光波長フィルタと、
前記光波長フィルタを通過した光を前記光増幅器に帰還させ、前記反射膜との間で光共振器が構成される光反射機構と、
前記光波長フィルタの帯域通過特性により特定の発振波長で選択的に光発振するに際して、透過中心波長を前記特定の発振波長と一致するように調節する波長調節機構とを含むことを特徴とする変調光源。
一方の前記光導波路は、前記光波長フィルタに対応し、その一端に前記光反射機構が配置されており、
他方の前記光導波路は、その一端が出力ポートであり、他端が前記光増幅器に接続されていることを特徴とする付記1〜6のいずれか1項に記載の変調光源。
複数の前記光変調ユニットは、
前記各光波長フィルタの前記共振波長が相異なる値とされており、
前記各波長調節機構が、前記各光波長フィルタの帯域通過特性により複数の前記特定の発振波長で選択的に光発振するに際して、前記各共振波長を複数の前記特定の発振波長と一致するようにそれぞれ調節することを特徴とする付記1〜7のいずれか1項に記載の変調光源。
複数の前記光変調ユニットは、
前記光増幅器が複数の光増幅導波路を備えており、
前記各光波長フィルタが前記各光増幅導波路に対応し、前記共振波長が相異なる値とされており、
前記各波長調節機構が、前記各光波長フィルタの帯域通過特性により複数の前記特定の発振波長で選択的に光発振するに際して、前記各共振波長を複数の前記特定の発振波長と一致するようにそれぞれ調節することを特徴とする付記1〜6のいずれか1項に記載の変調光源。
複数の前記特定の発振波長で選択的に光発振し、合波されて出力することを特徴とする付記9に記載の変調光源。
一方の前記光導波路は、その一端に前記光反射機構が配置され、他端が出力ポートであり、
他方の前記光導波路は、前記各光波長フィルタに対応し、一端が前記各光増幅導波路に接続されていることを特徴とする付記9又は10に記載の変調光源。
1a HR膜
1b AR膜
2,21〜2N,102 リング変調器
2a,2b 変調電極
3 DBRミラー
4,103 光パワーモニタ用PD
5,104 波長コントローラ
6,105 ヒータ
11a,11b,22a1〜22aN,22b,33a,33b1〜33bN 光導波路
211〜21N,321〜32N 光変調ユニット
311〜31N ゲイン導波路
101 DFBレーザ
Claims (9)
- 一端に反射膜を備えた光増幅器と、
帯域通過特性を有し、中心波長を変調する光波長フィルタと、
前記光波長フィルタを通過した光を前記光増幅器に帰還させ、前記反射膜との間で光共振器が構成される光反射機構と、
前記光波長フィルタの帯域通過特性により特定の発振波長で選択的に光発振するに際して、前記中心波長を前記特定の発振波長と一致するように調節する波長調節機構と
を含み、
前記光波長フィルタは、2値の変調信号に応じて、前記特定の発振波長の光を出力ポートへの結合効率を変化させることにより、強度変調を行った出力光として前記出力ポートから出力させることを特徴とする変調光源。 - 前記光波長フィルタは、前記共振器の光路長で決定される波長間隔を持つ複数の発振波長のうちから特定の発振波長が選択される透過帯域を有しており、前記特定の発振波長で光発振することを特徴とする請求項1に記載の変調光源。
- 前記波長調節機構は、前記光共振器における光パワーを検知する検知部と、前記検知部で検知された光パワーに基づいて前記共振波長を前記特定の発振波長と一致させる前記共振波長の調節量に対応した制御信号を出力する制御部とを備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の変調光源。
- 前記光波長フィルタは、変調信号によりその強度に応じて前記中心波長を変調する第1の変調電極を備えたリング変調器であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の変調光源。
- 前記光波長フィルタは、2種類の光導波路を有しており、
一方の前記光導波路は、前記光波長フィルタに対応し、その一端に前記光反射機構が配置されており、
他方の前記光導波路は、その一端が出力ポートであり、他端が前記光増幅器に接続されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の変調光源。 - 前記光波長フィルタ、前記光反射機構、及び前記波長調節機構を備えた光変調ユニットを複数含み、
複数の前記光変調ユニットは、
前記各光波長フィルタの前記中心波長が相異なる値とされており、
前記各波長調節機構が、前記各光波長フィルタの帯域通過特性により複数の前記特定の発振波長で選択的に光発振するに際して、前記各中心波長を複数の前記特定の発振波長と一致するようにそれぞれ調節することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の変調光源。 - 前記光波長フィルタ及び前記波長調節機構を備えた光変調ユニットを複数含み、
複数の前記光変調ユニットは、
前記光増幅器が複数の光増幅導波路を備えており、
前記各光波長フィルタが前記各光増幅導波路に対応し、前記中心波長が相異なる値とされており、
前記各波長調節機構が、前記各光波長フィルタの帯域通過特性により複数の前記特定の発振波長で選択的に光発振するに際して、前記各中心波長を複数の前記特定の発振波長と一致するようにそれぞれ調節することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の変調光源。 - 前記光反射機構は、複数の前記光変調ユニットに共通に設けられており、
複数の前記特定の発振波長で選択的に光発振し、合波されて出力することを特徴とする請求項7に記載の変調光源。 - 前記光波長フィルタは、2種類の光導波路を有しており、
一方の前記光導波路は、その一端に前記光反射機構が配置され、他端が出力ポートであり、
他方の前記光導波路は、前記各光波長フィルタに対応し、一端が前記各光増幅導波路に接続されていることを特徴とする請求項7又は8に記載の変調光源。
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