JP7107180B2 - 多波長光送信機 - Google Patents
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Description
従来より、分布帰還型(Distributed Feedback:DFB)レーザに電界吸収型(EA)光変調器を集積した電界吸収型変調器集積型DFB(EADFB)レーザは、直接変調型のレーザと比較し高い消光特性とすぐれたチャープ特性を有することから、これまでにアクセス系ネットワーク用光源を含め幅広い用途で用いられてきた。
図3に、従来のSOA集積EADFBレーザ30の光軸に沿った基板断面の概略図を示す。図3のSOA集積EADFBレーザ30は、光軸となる光導波路に沿ってDFBレーザ31、EA変調器32、SOA領域33が、この順に同一チップ内に集積された構造を有する。
電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積され、前記活性領域、前記EA変調器及び前記SOAを除く領域に同一のコア層を備え、前記DBR領域は、前記コア層と、前記コア層に形成された回折格子と、を含み、前記EA変調器と前記SOAの間の前記コア層が前記EA変調器からの変調光を導波するパッシブ光導波路であり、発振波長が異なる複数の光送信機と、それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記活性領域または前記SOAの少なくとも一方の長さが他の前記光送信機よりも長く構成されていることにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。
電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積され、前記活性領域、前記EA変調器及び前記SOAを除く領域に同一のコア層を備え、前記DBR領域は、前記コア層と、前記コア層に形成された回折格子と、を含み、前記EA変調器と前記SOAの間の前記コア層が前記EA変調器からの変調光を導波するパッシブ光導波路であり、発振波長が異なる複数の光送信機と、それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記2つのDBR領域の長さの前後比が他の前記光送信機よりも小さく構成されている、ことにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。
前記光送信機においては、前記パッシブ光導波路の上に、前記パッシブ光導波路を導波する前記変調光をモニタするための電極が形成されている、
ことを特徴とする構成1または2に記載の多波長光送信機。
前記光送信機は、前記DBRレーザの前記活性領域と前記SOAとは同一の制御端子によって電流を注入される
ことを特徴とする構成1から3のいずれか1項に記載の多波長光送信機。
前記光送信機においては、前記2つのDBR領域に電極が形成され、前記電極が接地されている
ことを特徴とする構成1から4のいずれか1項に記載の多波長光送信機。
前記光送信機は、前記DBRレーザに含まれる前記2つのDBR領域の回折格子周期が異なる
ことを特徴とする構成1から5のいずれか1項に記載の多波長光送信機。
前記DBRレーザに含まれる前記2つのDBR領域の回折格子が同じ屈折率結合係数を有し、
前記屈折率結合係数が40~100cm -1 の範囲の値である
ことを特徴とする構成6に記載の多波長光送信機。
前記2つのDBR領域のDBRにおいて、前記DBRレーザの前記活性領域と前記EA変調器との間に位置するDBRを第1のDBR、他方のDBRを第2のDBRとしたとき、
前記第1のDBRのブラッグ波長と、前記第2のDBRのブラッグ波長との波長差が、前記第1のDBRのストップバンドの帯域幅の1/2以下である
ことを特徴とする構成7に記載の多波長光送信機。
電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積されて構成され、発振波長が異なる複数の光送信機と、
それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記活性領域または前記SOAの少なくとも一方の長さが他の前記光送信機よりも長く構成されていることにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。
(構成10)
電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積されて構成され、発振波長が異なる複数の光送信機と、
それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記2つのDBR領域の長さの前後比が他の前記光送信機よりも小さく構成されている、ことにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。
ここで、本実施例1の光送信機のSOA集積EADBRレーザ400の、素子作製プロセスを説明する。素子作製にはn-InP基板401上に、下部SCH(Separated Confinement Heterostructure)層、多重量子井戸層の活性層(MQW1)、上部SCH層を順次成長した初期基板を用いた。上記多重量子井戸層(MQW1)は、発振波長1.3μm帯に光利得を有する。n-InP基板401はクラッド層としても機能する。
作製した本発明の素子を用いて、25Gbit/sの変調特性評価を行った。同一基板上に作製した従来のSOA集積EADFBレーザについても同一条件で評価を行い、本発明の効果を検証した。変調信号はNRZ、231-1段周期の疑似ランダム信号(PRBS)を用い、EA変調器へのバイアス電圧は1.5V、振幅電圧は2.0Vとした。また、チップ温度は45℃に設定している。初めに変調時光出力特性を比較したところ、ファイバ結合時の光強度がSOA集積EADBRレーザで6.0dBm、SOA集積EADFBレーザで6.1dBmとなりほぼ同等の光出力強度が得られた。ここでどちらの素子にもレーザ部およびSOA部にそれぞれ90mA、30mAの電流を注入した。
前述したSOA集積型EADBRレーザにおいて、反射戻り光耐性をさらに向上させるためにはDBRレーザの活性領域とEA変調器との間にあるDBR領域(前方DBR)の反射率を増加させる必要がある。前方DBRの反射率を増加させ、入射端面から活性領域に侵入する戻り光強度を低下させることで、戻り光耐性を向上させることができる。
このような課題を解決するための、本実施例3に係る光送信機の構造と動作を、以下の図16~18に説明する。本実施例3ではSOA集積EADBRレーザにおいて、DBRレーザの前方DBRと後方DBRに異なる周期の回折格子を導入する。これにより、前方DBRと後方DBRの反射帯域の中心波長(ブラッグ波長)をずらす(異ならせる)ことができ、前方DBRの高反射率化による戻り光耐性の向上と同時に、前後のDBRの合計の反射スペクトルを狭帯域化することができ、シングルモード安定性を向上させることができる。
図19には、本実施例3に係るSOA集積EADBRレーザ1900の、光軸に沿った基板断面図を示す。
11、31 DFBレーザ
12、32、42 EA変調器
14、34、36、440 活性層(活性領域)
15、35 光吸収層
17、471、472 回折格子
30 SOA集積EADFBレーザ
33、43 SOA
400、600、700、800、1900 SOA集積EADBRレーザ
401 n-InP基板
402 p-InPクラッド層
44 DBRレーザ
441、442 DBR領域
446 位相調整領域
421、431、443、444、445、447、491 電極
49 パッシブ導波路
91 合波器
Claims (10)
- 電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積され、前記活性領域、前記EA変調器及び前記SOAを除く領域に同一のコア層を備え、前記DBR領域は、前記コア層と、前記コア層に形成された回折格子と、を含み、前記EA変調器と前記SOAの間の前記コア層が前記EA変調器からの変調光を導波するパッシブ光導波路であり、発振波長が異なる複数の光送信機と、それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記活性領域または前記SOAの少なくとも一方の長さが他の前記光送信機よりも長く構成されていることにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。 - 電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積され、前記活性領域、前記EA変調器及び前記SOAを除く領域に同一のコア層を備え、前記DBR領域は、前記コア層と、前記コア層に形成された回折格子と、を含み、前記EA変調器と前記SOAの間の前記コア層が前記EA変調器からの変調光を導波するパッシブ光導波路であり、発振波長が異なる複数の光送信機と、それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記2つのDBR領域の長さの前後比が他の前記光送信機よりも小さく構成されている、ことにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。 - 前記光送信機においては、 前記パッシブ光導波路の上に、前記パッシブ光導波路を導波する前記変調光をモニタするための電極が形成されている、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の多波長光送信機。 - 前記光送信機は、 前記DBRレーザの前記活性領域と前記SOAとは同一の制御端子によって電流を注入されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の多波長光送信機。
- 前記光送信機においては、 前記2つのDBR領域に電極が形成され、前記電極が接地されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の多波長光送信機。
- 前記光送信機は、 前記DBRレーザに含まれる前記2つのDBR領域の回折格子周期が異なる
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の多波長光送信機。 - 前記DBRレーザに含まれる前記2つのDBR領域の回折格子が同じ屈折率結合係数を有し、
前記屈折率結合係数が40~100cm-1の範囲の値であることを特徴とする請求項6に記載の多波長光送信機。 - 前記2つのDBR領域のDBRにおいて、前記DBRレーザの前記活性領域と前記EA変調器との間に位置するDBRを第1のDBR、他方のDBRを第2のDBRとしたとき、
前記第1のDBRのブラッグ波長と、前記第2のDBRのブラッグ波長との波長差が、前記第1のDBRのストップバンドの帯域幅の1/2以下であることを特徴とする請求項7に記載の多波長光送信機。 - 電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積されて構成され、発振波長が異なる複数の光送信機と、
それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記活性領域または前記SOAの少なくとも一方の長さが他の前記光送信機よりも長く構成されていることにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。 - 電流を注入し光利得を生じる活性領域および前記活性領域の両端に形成された2つのDBR領域を含むDBRレーザと、前記DBRレーザからのレーザ光を光変調するEA変調器と、前記EA変調器からの変調光を光増幅するSOAとが、同一基板上にモノリシック集積されて構成され、発振波長が異なる複数の光送信機と、
それぞれの前記光送信機からの出力光を合波する合波器と、を備えた多波長光送信機であって、
複数の前記光送信機の短波長側の少なくとも一つにおいて、前記2つのDBR領域の長さの前後比が他の前記光送信機よりも小さく構成されている、ことにより全ての前記光送信機の出力光の強度が揃えられている
ことを特徴とする多波長光送信機。
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