JPH1073791A - 半導体マッハツェンダ型光変調器、光変調器モジュールおよび光伝送装置 - Google Patents
半導体マッハツェンダ型光変調器、光変調器モジュールおよび光伝送装置Info
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- JPH1073791A JPH1073791A JP22999496A JP22999496A JPH1073791A JP H1073791 A JPH1073791 A JP H1073791A JP 22999496 A JP22999496 A JP 22999496A JP 22999496 A JP22999496 A JP 22999496A JP H1073791 A JPH1073791 A JP H1073791A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光結合系に位置ずれが生じても動作点、消光
特性を安定にする。 【解決手段】 基板２０上に光導波路１１、Ｙ分岐１２
１、１２２、モードフィルタ１を形成し、光導波路１１
の幅ｗを２．０μｍ、モードフィルタ１の幅ｗfを４．
０μｍ、モードフィルタ１の長さＬfを３４μｍとす
る。
特性を安定にする。 【解決手段】 基板２０上に光導波路１１、Ｙ分岐１２
１、１２２、モードフィルタ１を形成し、光導波路１１
の幅ｗを２．０μｍ、モードフィルタ１の幅ｗfを４．
０μｍ、モードフィルタ１の長さＬfを３４μｍとす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光伝送装置等で使用
される半導体マッハツェンダ型光変調器、光変調器モジ
ュールおよび光伝送装置に関するものである。
される半導体マッハツェンダ型光変調器、光変調器モジ
ュールおよび光伝送装置に関するものである。
【０００２】
【将来の技術】半導体の電界屈折率変化を利用して光変
調を行なう半導体マッハツェンダ型光変調器は高速変調
が可能であり、また動作電圧も比較的小さいことから、
長距離・超高速光伝送システムの光源に適している。
調を行なう半導体マッハツェンダ型光変調器は高速変調
が可能であり、また動作電圧も比較的小さいことから、
長距離・超高速光伝送システムの光源に適している。
【０００３】図９は従来の半導体マッハツェンダ型光変
調器を示す平面図である。図に示すように、光導波路１
１に入射した光はＹ分岐１２１にて２等分され、それぞ
れ位相変調器１２を通過したのち、再度Ｙ分岐１２２で
干渉・合波されて出力される。そして、Ｙ分岐１２１で
分岐された光の位相差を位相変調器電極１３１、１３２
を有する位相変調器１２により変化させることによって
光変調を行なう。この場合、光導波路１１のコア層に電
界屈折率変化の大きい半導体多重量子井戸（Multiple-Q
uantum-Well：ＭＱＷ）を用いれば、より変調効率の高
い変調器が実現できる。これについては、例えば、光フ
ァイバ通信に関する国際会議（OpticalFiber Communica
tion：ＯＦＣ）１９９２年ＴｈＧ４に記載されている。
調器を示す平面図である。図に示すように、光導波路１
１に入射した光はＹ分岐１２１にて２等分され、それぞ
れ位相変調器１２を通過したのち、再度Ｙ分岐１２２で
干渉・合波されて出力される。そして、Ｙ分岐１２１で
分岐された光の位相差を位相変調器電極１３１、１３２
を有する位相変調器１２により変化させることによって
光変調を行なう。この場合、光導波路１１のコア層に電
界屈折率変化の大きい半導体多重量子井戸（Multiple-Q
uantum-Well：ＭＱＷ）を用いれば、より変調効率の高
い変調器が実現できる。これについては、例えば、光フ
ァイバ通信に関する国際会議（OpticalFiber Communica
tion：ＯＦＣ）１９９２年ＴｈＧ４に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
マッハツェンダ型光変調器を光ファイバと結合すると、
その変調特性が光軸ずれによって大きく変化するという
問題がある。図１０は図９に示した半導体マッハツェン
ダ型光変調器の印加電圧と光出力との関係を示すグラフ
であり、曲線(ａ)は先球ファイバを用いて挿入損失が最
小になるように光結合を行なった時（最適結合時）の変
調特性（一方の位相変調器１２を接地し、他方の位相変
調器１２にのみ電圧を与えた場合）を示し、曲線(ｂ)は
最適結合の状態から入射側または出射側の光ファイバに
僅か（サブμｍ）な位置ずれ（光軸ずれ）を横方向に与
えた時の変調特性を示す。このグラフから明らかなよう
に、僅かな光軸ずれによって、動作点がずれたり、消光
特性が大きく劣化する。このような微小な光軸ずれは半
導体マッハツェンダ型光変調器をパッケージ化したのち
にも生じる。したがって、従来の半導体マッハツェンダ
型光変調器のパッケージを用いた光伝送装置では、変調
特性の変化のために、長期的に光出力波形が劣化して伝
送特性が劣化するという問題がある。
マッハツェンダ型光変調器を光ファイバと結合すると、
その変調特性が光軸ずれによって大きく変化するという
問題がある。図１０は図９に示した半導体マッハツェン
ダ型光変調器の印加電圧と光出力との関係を示すグラフ
であり、曲線(ａ)は先球ファイバを用いて挿入損失が最
小になるように光結合を行なった時（最適結合時）の変
調特性（一方の位相変調器１２を接地し、他方の位相変
調器１２にのみ電圧を与えた場合）を示し、曲線(ｂ)は
最適結合の状態から入射側または出射側の光ファイバに
僅か（サブμｍ）な位置ずれ（光軸ずれ）を横方向に与
えた時の変調特性を示す。このグラフから明らかなよう
に、僅かな光軸ずれによって、動作点がずれたり、消光
特性が大きく劣化する。このような微小な光軸ずれは半
導体マッハツェンダ型光変調器をパッケージ化したのち
にも生じる。したがって、従来の半導体マッハツェンダ
型光変調器のパッケージを用いた光伝送装置では、変調
特性の変化のために、長期的に光出力波形が劣化して伝
送特性が劣化するという問題がある。
【０００５】つぎに、従来の半導体マッハツェンダ型光
変調器において変調特性が僅かな光軸ずれによって不安
定になる理由について説明する。図１１はマッハツェン
ダ型光変調器の消光状態の出力側のＹ分岐１２２の光の
伝搬の様子（電界の横方向分布）を示す図である。図に
示すように、消光状態では両位相変調器１２を通過した
光が逆位相で干渉するので、干渉後の光は光軸に対して
非対称なモードすなわち高次モードとなる。そして、図
１１(ａ)に示すように、光導波路１１がシングルモード
の場合には、干渉後の光は完全に放射して、半導体マッ
ハツェンダ型光変調器は安定な消光状態を持ち、不安定
性は生じない。ところが、実際の半導体マッハツェンダ
型光変調器においては、変調効率、プロセスの制限、挿
入損失の観点から、光導波路１１の幅を縮小して光導波
路１１をシングルモードにすることが難しく、横方向に
対してマルチモードな光導波路１１を使用している。そ
して、図１１(ｂ)に示すように、光導波路１１がシング
ルモードでなくマルチモードの場合には、消光時にも高
次モード光が半導体マッハツェンダ型光変調器の端面ま
で伝搬し、出射する。この場合、光導波路１１と結合さ
せる光ファイバの光軸と光導波路１１の光軸が完全に一
致した状態では、高次モード光は光ファイバの基本モー
ドと結合しないから、高次モード光が変調特性に影響を
及ぼさないが、光ファイバの光軸と光導波路１１の光軸
とが軸ずれした場合には、高次モード光がシングルモー
ドの光ファイバの（基本）モードと結合し、消光比劣化
や動作点シフトが生じる。また、図１２にマッハツェン
ダ型光変調器の消光状態の入力側のＹ分岐１２１の光の
伝搬の様子（電界の横方向分布）を示す。図１２(ａ)に
示すように、光導波路１１がシングルモードの場合に
は、入射側の光ファイバの光軸と光導波路１１の光軸と
が軸ずれし、光導波路１１に高次モード光が伝播したと
しても、その高次モード光は放射によって消失し、Ｙ分
岐１２１までは到達しない。これに対して、図１２(ｂ)
に示すように、光導波路１１がシングルモードでなくマ
ルチモードの場合には、入射側の光ファイバの光軸と光
導波路１１の光軸とが軸ずれすると、両位相変調器１２
を通過する光の位相が逆位相となるから、両位相変調器
１２を通過する光の光パワーに差が発生し、消光比や動
作点が不安定になる。
変調器において変調特性が僅かな光軸ずれによって不安
定になる理由について説明する。図１１はマッハツェン
ダ型光変調器の消光状態の出力側のＹ分岐１２２の光の
伝搬の様子（電界の横方向分布）を示す図である。図に
示すように、消光状態では両位相変調器１２を通過した
光が逆位相で干渉するので、干渉後の光は光軸に対して
非対称なモードすなわち高次モードとなる。そして、図
１１(ａ)に示すように、光導波路１１がシングルモード
の場合には、干渉後の光は完全に放射して、半導体マッ
ハツェンダ型光変調器は安定な消光状態を持ち、不安定
性は生じない。ところが、実際の半導体マッハツェンダ
型光変調器においては、変調効率、プロセスの制限、挿
入損失の観点から、光導波路１１の幅を縮小して光導波
路１１をシングルモードにすることが難しく、横方向に
対してマルチモードな光導波路１１を使用している。そ
して、図１１(ｂ)に示すように、光導波路１１がシング
ルモードでなくマルチモードの場合には、消光時にも高
次モード光が半導体マッハツェンダ型光変調器の端面ま
で伝搬し、出射する。この場合、光導波路１１と結合さ
せる光ファイバの光軸と光導波路１１の光軸が完全に一
致した状態では、高次モード光は光ファイバの基本モー
ドと結合しないから、高次モード光が変調特性に影響を
及ぼさないが、光ファイバの光軸と光導波路１１の光軸
とが軸ずれした場合には、高次モード光がシングルモー
ドの光ファイバの（基本）モードと結合し、消光比劣化
や動作点シフトが生じる。また、図１２にマッハツェン
ダ型光変調器の消光状態の入力側のＹ分岐１２１の光の
伝搬の様子（電界の横方向分布）を示す。図１２(ａ)に
示すように、光導波路１１がシングルモードの場合に
は、入射側の光ファイバの光軸と光導波路１１の光軸と
が軸ずれし、光導波路１１に高次モード光が伝播したと
しても、その高次モード光は放射によって消失し、Ｙ分
岐１２１までは到達しない。これに対して、図１２(ｂ)
に示すように、光導波路１１がシングルモードでなくマ
ルチモードの場合には、入射側の光ファイバの光軸と光
導波路１１の光軸とが軸ずれすると、両位相変調器１２
を通過する光の位相が逆位相となるから、両位相変調器
１２を通過する光の光パワーに差が発生し、消光比や動
作点が不安定になる。
【０００６】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、光結合系に位置ずれが生じても動作点、消
光特性が安定な半導体マッハツェンダ型光変調器、長期
に渡って安定に動作する光変調器モジュール、光伝送装
置を提供することを目的とする。
れたもので、光結合系に位置ずれが生じても動作点、消
光特性が安定な半導体マッハツェンダ型光変調器、長期
に渡って安定に動作する光変調器モジュール、光伝送装
置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、半導体マッハツェンダ型光変調
器において、光導波路の少なくとも一部に基本モード光
を透過しかつ高次モード光の伝搬を阻止するモードフィ
ルタを設ける。
め、本発明においては、半導体マッハツェンダ型光変調
器において、光導波路の少なくとも一部に基本モード光
を透過しかつ高次モード光の伝搬を阻止するモードフィ
ルタを設ける。
【０００８】この場合、上記モードフィルタの幅を上記
光導波路の幅に比べて大きくする。
光導波路の幅に比べて大きくする。
【０００９】この場合、上記モードフィルタの幅を上記
光導波路の幅の１．５〜４倍とする。
光導波路の幅の１．５〜４倍とする。
【００１０】また、上記モードフィルタの幅を１．５〜
１０μｍとする。
１０μｍとする。
【００１１】また、上記光導波路の幅を１〜１０μｍと
する。
する。
【００１２】また、上記モードフィルタの積層構造を上
記光導波路の積層構造と同一とする。
記光導波路の積層構造と同一とする。
【００１３】また、光変調器モジュールにおいて、上記
の半導体マッハツェンダ型光変調器を使用する。
の半導体マッハツェンダ型光変調器を使用する。
【００１４】また、光伝送装置において、上記の半導体
マッハツェンダ型光変調器または上記の光変調器モジュ
ールを使用する。
マッハツェンダ型光変調器または上記の光変調器モジュ
ールを使用する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１(ａ)は本発明に係る半導体マ
ッハツェンダ型光変調器を示す平面図、図１(ｂ)は図１
(ａ)のＡ−Ａ断面図、図２は図１に示した半導体マッハ
ツェンダ型光変調器の一部を示す図である。図に示すよ
うに、ｎ−ＩｎＰ基板２０上にｎ−Ｉｎ0.53Ａｌ0.47Ａ
ｓバッファ層２１、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ（６ｎｍ）／
Ｉｎ0.53Ａｌ0.47Ａｓ（５ｎｍ）多重量子井戸層２２
（λｇ＝１．４５μｍ、井戸数３０）、ｐ−Ｉｎ0.53Ａ
ｌ0.47Ａｓクラッド層２３（１．５μｍ）、ｐ+−Ｉｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層２４がＭＢＥ（分子線エ
ピタキシー）より設けられている。また、ＳｉＯ2マス
ク（図示せず）を用いてドライエッチングを行なうこと
により、光導波路１１、Ｙ分岐１２１、１２２、モード
フィルタ１が形成されている。そして、光導波路１１の
幅ｗは２．０μｍ、モードフィルタ１の幅ｗfは４．０
μｍ、モードフィルタ１の長さＬfは３４μｍである。
また、ポリイミド２５により平坦化が行なわれ、ｐ電極
（位相変調器電極）２６１、２６２（長さ８００μｍ）
およびｎ電極２７が設けられている。なお、半導体マッ
ハツェンダ型光変調器は劈開により切り出され、両端面
に反射防止膜（図示せず）が設けられている。
ッハツェンダ型光変調器を示す平面図、図１(ｂ)は図１
(ａ)のＡ−Ａ断面図、図２は図１に示した半導体マッハ
ツェンダ型光変調器の一部を示す図である。図に示すよ
うに、ｎ−ＩｎＰ基板２０上にｎ−Ｉｎ0.53Ａｌ0.47Ａ
ｓバッファ層２１、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓ（６ｎｍ）／
Ｉｎ0.53Ａｌ0.47Ａｓ（５ｎｍ）多重量子井戸層２２
（λｇ＝１．４５μｍ、井戸数３０）、ｐ−Ｉｎ0.53Ａ
ｌ0.47Ａｓクラッド層２３（１．５μｍ）、ｐ+−Ｉｎ
0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層２４がＭＢＥ（分子線エ
ピタキシー）より設けられている。また、ＳｉＯ2マス
ク（図示せず）を用いてドライエッチングを行なうこと
により、光導波路１１、Ｙ分岐１２１、１２２、モード
フィルタ１が形成されている。そして、光導波路１１の
幅ｗは２．０μｍ、モードフィルタ１の幅ｗfは４．０
μｍ、モードフィルタ１の長さＬfは３４μｍである。
また、ポリイミド２５により平坦化が行なわれ、ｐ電極
（位相変調器電極）２６１、２６２（長さ８００μｍ）
およびｎ電極２７が設けられている。なお、半導体マッ
ハツェンダ型光変調器は劈開により切り出され、両端面
に反射防止膜（図示せず）が設けられている。
【００１６】図３(ａ)、(ｂ)はモードフィルタ１に左か
ら基本モード光、高次モード（１次モード）光が入射し
た場合に、光強度分布がどのように変化しながら伝搬す
るかを示す図である。図に示すように、光導波路１１よ
り幅の広いモードフィルタ１に入射した光は伝搬するに
つれて両側に広がり、さらに伝搬すると再び中央に収束
して、入射波形とほぼ等しい強度分布を再生する。すな
わち、モードフィルタ１に入射した光は周期的に形を変
える。この周期は基本モード光と高次モード光とで異な
り、高次モード光の方が周期が短い。したがって、モー
ドフィルタ１の長さＬfを基本モード光の周期に設定し
た場合には、図３(ａ)に示すように、基本モード光はモ
ードフィルタ１の出口ではほぼモードフィルタ１の入口
と同じ強度分布を持ち、低損失で出力側の光導波路１１
の基本モードに変換・出力される。これに対して、図３
(ｂ)に示すように、高次モード光の光強度分布はモード
フィルタ１の出口で外側に集中しており、モードフィル
タ１の出力側の光導波路１１のモードにほとんど結合し
ない。したがって、モードフィルタ１により高次モード
光のみに対して大きな損失を与えることができる。すな
わち、光導波路１１へのモードフィルタ１の挿入によ
り、マルチモードの光導波路１１があたかもシングルモ
ードの光導波路のように振る舞うことが可能となる。ま
た、モードフィルタ１の幅ｗfは光導波路１１の幅ｗに
比べて大きく、作製・信頼性の面からも問題を生じな
い。
ら基本モード光、高次モード（１次モード）光が入射し
た場合に、光強度分布がどのように変化しながら伝搬す
るかを示す図である。図に示すように、光導波路１１よ
り幅の広いモードフィルタ１に入射した光は伝搬するに
つれて両側に広がり、さらに伝搬すると再び中央に収束
して、入射波形とほぼ等しい強度分布を再生する。すな
わち、モードフィルタ１に入射した光は周期的に形を変
える。この周期は基本モード光と高次モード光とで異な
り、高次モード光の方が周期が短い。したがって、モー
ドフィルタ１の長さＬfを基本モード光の周期に設定し
た場合には、図３(ａ)に示すように、基本モード光はモ
ードフィルタ１の出口ではほぼモードフィルタ１の入口
と同じ強度分布を持ち、低損失で出力側の光導波路１１
の基本モードに変換・出力される。これに対して、図３
(ｂ)に示すように、高次モード光の光強度分布はモード
フィルタ１の出口で外側に集中しており、モードフィル
タ１の出力側の光導波路１１のモードにほとんど結合し
ない。したがって、モードフィルタ１により高次モード
光のみに対して大きな損失を与えることができる。すな
わち、光導波路１１へのモードフィルタ１の挿入によ
り、マルチモードの光導波路１１があたかもシングルモ
ードの光導波路のように振る舞うことが可能となる。ま
た、モードフィルタ１の幅ｗfは光導波路１１の幅ｗに
比べて大きく、作製・信頼性の面からも問題を生じな
い。
【００１７】また、図４は図１に示したマッハツェンダ
型光変調器の消光状態の出力側のＹ分岐１２２の光の伝
搬の様子（電界の横方向分布）を示す図である。図４
(ａ)に示すように、光導波路１１がシングルモードでな
くマルチモードの場合でも、モードフィルタ１により高
次モード光の伝搬が阻止されるから、出射側の光ファイ
バの光軸と光導波路１１の光軸とが軸ずれした場合に
も、高次モード光が光ファイバの基本モードと結合する
ことがないから、消光比劣化や動作点シフトが生じるこ
とがない。また、光導波路１１がシングルモードでなく
マルチモードであって、入射側の光ファイバの光軸と光
導波路１１の光軸とが軸ずれして、光導波路１１に高次
モード光が伝搬した時にも、図４(ｂ)に示すように、モ
ードフィルタ１により高次モード光の伝搬が阻止される
から、両位相変調器１２を通過する光の光パワーに差が
発生することがなく、消光比や動作点が不安定性になる
ことがない。
型光変調器の消光状態の出力側のＹ分岐１２２の光の伝
搬の様子（電界の横方向分布）を示す図である。図４
(ａ)に示すように、光導波路１１がシングルモードでな
くマルチモードの場合でも、モードフィルタ１により高
次モード光の伝搬が阻止されるから、出射側の光ファイ
バの光軸と光導波路１１の光軸とが軸ずれした場合に
も、高次モード光が光ファイバの基本モードと結合する
ことがないから、消光比劣化や動作点シフトが生じるこ
とがない。また、光導波路１１がシングルモードでなく
マルチモードであって、入射側の光ファイバの光軸と光
導波路１１の光軸とが軸ずれして、光導波路１１に高次
モード光が伝搬した時にも、図４(ｂ)に示すように、モ
ードフィルタ１により高次モード光の伝搬が阻止される
から、両位相変調器１２を通過する光の光パワーに差が
発生することがなく、消光比や動作点が不安定性になる
ことがない。
【００１８】図５は図１に示した半導体マッハツェンダ
型光変調器の両端を先球ファイバで光結合した場合の印
加電圧と光出力との関係を示すグラフである。図５にお
いて、曲線(ａ)は光ファイバを挿入損失が最小になるよ
うにアライメントし、ｐ電極２６１に逆バイアスを加え
た時の変調特性（ｐ電極２６２は接地）を示す。半導体
マッハツェンダ型光変調器の挿入損失は１３ｄＢ、動作
電圧Ｖπは３．５Ｖであった。また、曲線(ｂ)は入射側
または出射側の光ファイバに光軸ずれを与えた時の変調
特性を示すが、光出力が低下するだけで、消光比劣化や
動作点シフトは観測されない。
型光変調器の両端を先球ファイバで光結合した場合の印
加電圧と光出力との関係を示すグラフである。図５にお
いて、曲線(ａ)は光ファイバを挿入損失が最小になるよ
うにアライメントし、ｐ電極２６１に逆バイアスを加え
た時の変調特性（ｐ電極２６２は接地）を示す。半導体
マッハツェンダ型光変調器の挿入損失は１３ｄＢ、動作
電圧Ｖπは３．５Ｖであった。また、曲線(ｂ)は入射側
または出射側の光ファイバに光軸ずれを与えた時の変調
特性を示すが、光出力が低下するだけで、消光比劣化や
動作点シフトは観測されない。
【００１９】なお、モードフィルタ１の幅ｗfと光導波
路１１の幅ｗとの差が小さいときには、モードフィルタ
１の出口において光導波路１１の端に集中した光が出口
側の光導波路１１にもれてしまい、高次モード光の損失
が小さくなってしまう。したがって、モードフィルタ１
の幅ｗfを光導波路１１の幅ｗの１．５倍以上にするの
が望ましい。また、図６は光の波長λが１．５５μｍで
あり、光導波路１１の基本モード光に対してモードフィ
ルタ１の入口の光の強度分布がモードフィルタ１の出口
の光強度分布とほぼ等しくなる場合のモードフィルタ１
の長さＬfと幅ｗfとの関係を示すグラフである。このグ
ラフから明らかなように、モードフィルタ１の長さＬf
は幅ｗfに対して指数関数的に大きくなるから、モード
フィルタ１の幅ｗfを不必要に大きくすると、モードフ
ィルタ１の長さＬfが極めて大きくなり、半導体マッハ
ツェンダ型光変調器が大型となる。このため、モードフ
ィルタ１の幅ｗfを幅ｗの４倍以下にするのが望まし
い。また、図６に示したグラフから明らかなように、モ
ードフィルタ１の長さＬfを２００μｍ以下にするため
には、モードフィルタ１の幅ｗfを１０μｍ以下にする
必要がある。また、光導波路１１の幅ｗを大きくしたと
きには、モードフィルタ１の幅ｗfを大きくしなければ
ならないから、結局モードフィルタ１の長さＬfを極め
て大きくしなければならず、半導体マッハツェンダ型光
変調器が大型となるので、光導波路１１の幅を１〜１０
μｍとするのが望ましい。
路１１の幅ｗとの差が小さいときには、モードフィルタ
１の出口において光導波路１１の端に集中した光が出口
側の光導波路１１にもれてしまい、高次モード光の損失
が小さくなってしまう。したがって、モードフィルタ１
の幅ｗfを光導波路１１の幅ｗの１．５倍以上にするの
が望ましい。また、図６は光の波長λが１．５５μｍで
あり、光導波路１１の基本モード光に対してモードフィ
ルタ１の入口の光の強度分布がモードフィルタ１の出口
の光強度分布とほぼ等しくなる場合のモードフィルタ１
の長さＬfと幅ｗfとの関係を示すグラフである。このグ
ラフから明らかなように、モードフィルタ１の長さＬf
は幅ｗfに対して指数関数的に大きくなるから、モード
フィルタ１の幅ｗfを不必要に大きくすると、モードフ
ィルタ１の長さＬfが極めて大きくなり、半導体マッハ
ツェンダ型光変調器が大型となる。このため、モードフ
ィルタ１の幅ｗfを幅ｗの４倍以下にするのが望まし
い。また、図６に示したグラフから明らかなように、モ
ードフィルタ１の長さＬfを２００μｍ以下にするため
には、モードフィルタ１の幅ｗfを１０μｍ以下にする
必要がある。また、光導波路１１の幅ｗを大きくしたと
きには、モードフィルタ１の幅ｗfを大きくしなければ
ならないから、結局モードフィルタ１の長さＬfを極め
て大きくしなければならず、半導体マッハツェンダ型光
変調器が大型となるので、光導波路１１の幅を１〜１０
μｍとするのが望ましい。
【００２０】図７は図１に示したモードフィルタ付の半
導体マッハツェンダ型光変調器を有する光変調器モジュ
ールを示す図である。図に示すように、モジュール本体
４１にペルチェ素子４８が設けられ、ペルチェ素子４８
上に半導体マッハツェンダ型光変調器４０が設けられ、
高周波コネクタ４３と半導体マッハツェンダ型光変調器
４０のＰ電極２６１とがマイクロストリップ線路４４を
介して接続され、マイクロストリップ線路４４に終端抵
抗４５が接続され、入出力端子４９とＰ電極２６２とが
接続され、半導体マッハツェンダ型光変調器４０と光フ
ァイバ４２との間に非球面レンズ４７が設けられてお
り、ペルチェ素子４８は半導体マッハツェンダ型光変調
器４０の温度を一定にする。この光変調器モジュールに
対して長期信頼性試験を行なったところ、変調特性の劣
化は観測されなかった。
導体マッハツェンダ型光変調器を有する光変調器モジュ
ールを示す図である。図に示すように、モジュール本体
４１にペルチェ素子４８が設けられ、ペルチェ素子４８
上に半導体マッハツェンダ型光変調器４０が設けられ、
高周波コネクタ４３と半導体マッハツェンダ型光変調器
４０のＰ電極２６１とがマイクロストリップ線路４４を
介して接続され、マイクロストリップ線路４４に終端抵
抗４５が接続され、入出力端子４９とＰ電極２６２とが
接続され、半導体マッハツェンダ型光変調器４０と光フ
ァイバ４２との間に非球面レンズ４７が設けられてお
り、ペルチェ素子４８は半導体マッハツェンダ型光変調
器４０の温度を一定にする。この光変調器モジュールに
対して長期信頼性試験を行なったところ、変調特性の劣
化は観測されなかった。
【００２１】図８は図７に示した光変調器モジュールを
使用した光伝送装置（伝送速度１０Ｇbit／ｓ）を示す
図である。図に示すように、送信器においては、ＤＦＢ
レーザ６２に半導体マッハツェンダ型光変調器モジュー
ル６３が接続され、光変調器モジュール６３にファイバ
型光アンプ６４が接続され、光変調器モジュール６３に
変調器駆動回路６１が接続されている。この光伝送装置
は長期間に渡ってエラーフリーで安定に動作した。
使用した光伝送装置（伝送速度１０Ｇbit／ｓ）を示す
図である。図に示すように、送信器においては、ＤＦＢ
レーザ６２に半導体マッハツェンダ型光変調器モジュー
ル６３が接続され、光変調器モジュール６３にファイバ
型光アンプ６４が接続され、光変調器モジュール６３に
変調器駆動回路６１が接続されている。この光伝送装置
は長期間に渡ってエラーフリーで安定に動作した。
【００２２】なお、上述実施の形態においては、光導波
路１１より幅の広いモードフィルタ１を用いた場合につ
いて説明したが、基本モード光を低損失で透過し、高次
モード光の伝播を阻止する作用を有するモードフィルタ
であれば、いかなる形状のものであっても、半導体マッ
ハツェンダ型光変調器の消光比や動作点の不安定性を抑
止することができる。
路１１より幅の広いモードフィルタ１を用いた場合につ
いて説明したが、基本モード光を低損失で透過し、高次
モード光の伝播を阻止する作用を有するモードフィルタ
であれば、いかなる形状のものであっても、半導体マッ
ハツェンダ型光変調器の消光比や動作点の不安定性を抑
止することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明に係る半導体マッハツェンダ型光
変調器においては、光結合系に位置ずれが生じても動作
点、消光特性が安定である。
変調器においては、光結合系に位置ずれが生じても動作
点、消光特性が安定である。
【００２４】また、モードフィルタの幅を光導波路の幅
の１．５〜４倍としたときには、高次モード光の損失が
小さくなることがなく、しかもモードフィルタの長さが
極めて大きくなることがないから、半導体マッハツェン
ダ型光変調器が大型になることがない。
の１．５〜４倍としたときには、高次モード光の損失が
小さくなることがなく、しかもモードフィルタの長さが
極めて大きくなることがないから、半導体マッハツェン
ダ型光変調器が大型になることがない。
【００２５】また、モードフィルタの幅を１．５〜１０
μｍとしたときには、モードフィルタの長さが極めて大
きくなることがないから、半導体マッハツェンダ型光変
調器が大型になることがない。
μｍとしたときには、モードフィルタの長さが極めて大
きくなることがないから、半導体マッハツェンダ型光変
調器が大型になることがない。
【００２６】また、光導波路の幅を１〜１０μｍとした
ときには、モードフィルタの長さが極めて大きくなるこ
とがないから、半導体マッハツェンダ型光変調器が大型
になることがない。
ときには、モードフィルタの長さが極めて大きくなるこ
とがないから、半導体マッハツェンダ型光変調器が大型
になることがない。
【００２７】また、モードフィルタの積層構造を光導波
路の積層構造と同一としたときには、半導体光素子を容
易に製造することができる。
路の積層構造と同一としたときには、半導体光素子を容
易に製造することができる。
【００２８】また、本発明に係る光変調器モジュール、
光伝送装置においては、長期に渡って安定に動作する。
光伝送装置においては、長期に渡って安定に動作する。
【図１】本発明に係る半導体マッハツェンダ型光変調器
を示す図である。
を示す図である。
【図２】図１に示した半導体マッハツェンダ型光変調器
の一部を示す図である。
の一部を示す図である。
【図３】図１に示した半導体マッハツェンダ型光変調器
のモードフィルタの光強度分布の伝搬状態を示す図であ
る。
のモードフィルタの光強度分布の伝搬状態を示す図であ
る。
【図４】図１に示したマッハツェンダ型光変調器の消光
状態の光の伝搬の様子を示す図である。
状態の光の伝搬の様子を示す図である。
【図５】図１に示した半導体マッハツェンダ型光変調器
の印加電圧と光出力との関係を示すグラフである。
の印加電圧と光出力との関係を示すグラフである。
【図６】図１に示した半導体マッハツェンダ型光変調器
のモードフィルタの長さＬfと幅ｗfとの関係の例を示す
グラフである。
のモードフィルタの長さＬfと幅ｗfとの関係の例を示す
グラフである。
【図７】図１に示した半導体マッハツェンダ型光変調器
を有する光変調器モジュールを示す図である。
を有する光変調器モジュールを示す図である。
【図８】図７に示した光変調器モジュールを使用した光
伝送装置を示す図である。
伝送装置を示す図である。
【図９】従来の半導体マッハツェンダ型光変調器を示す
平面図である。
平面図である。
【図１０】図９に示した半導体マッハツェンダ型光変調
器の印加電圧と光出力との関係を示すグラフである。
器の印加電圧と光出力との関係を示すグラフである。
【図１１】図９に示したマッハツェンダ型光変調器の光
の伝搬の様子を示す図である。
の伝搬の様子を示す図である。
【図１２】図９に示したマッハツェンダ型光変調器の光
の伝搬の様子を示す図である。
の伝搬の様子を示す図である。
１…モードフィルタ １１…光導波路 ４０…半導体マッハツェンダ型光変調器 ６３…半導体マッハツェンダ型光変調器モジュール
フロントページの続き (72)発明者 五明 博之 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 直江 和彦 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 萩本 和男 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内
Claims (8)
- 【請求項１】光導波路の少なくとも一部に基本モード光
を透過しかつ高次モード光の伝搬を阻止するモードフィ
ルタを設けたことを特徴とする半導体マッハツェンダ型
光変調器。 - 【請求項２】上記モードフィルタの幅が上記光導波路の
幅に比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載の半
導体マッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項３】上記モードフィルタの幅が上記光導波路の
幅の１．５〜４倍であることを特徴とする請求項２に記
載の半導体マッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項４】上記モードフィルタの幅が１．５〜１０μ
ｍであることを特徴とする請求項２に記載の半導体マッ
ハツェンダ型光変調器。 - 【請求項５】上記光導波路の幅が１〜１０μｍであるこ
とを特徴とする請求項２に記載の半導体マッハツェンダ
型光変調器。 - 【請求項６】上記モードフィルタの積層構造が上記光導
波路の積層構造と同一であることを特徴とする請求項２
に記載の半導体マッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の半導体マ
ッハツェンダ型光変調器を使用したことを特徴とする光
変調器モジュール。 - 【請求項８】請求項１〜６のいずれかに記載の半導体マ
ッハツェンダ型光変調器または請求項７に記載の光変調
器モジュールを使用したことを特徴とする光伝送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22999496A JPH1073791A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体マッハツェンダ型光変調器、光変調器モジュールおよび光伝送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22999496A JPH1073791A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体マッハツェンダ型光変調器、光変調器モジュールおよび光伝送装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1073791A true JPH1073791A (ja) | 1998-03-17 |
Family
ID=16900947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22999496A Pending JPH1073791A (ja) | 1996-08-30 | 1996-08-30 | 半導体マッハツェンダ型光変調器、光変調器モジュールおよび光伝送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1073791A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031587A3 (en) * | 2000-10-09 | 2003-03-20 | Bookham Technology Plc | Guided wave spatial filter |
| US20130195400A1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-08-01 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
| WO2014016940A1 (ja) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器及び光送信器 |
| CN111736403A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-10-02 | 浙江大学 | 一种具有低随机相位误差的马赫-泽德干涉仪 |
| JPWO2021084602A1 (ja) * | 2019-10-29 | 2021-05-06 | ||
| WO2023095278A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 日本電信電話株式会社 | 光素子、光集積素子および光素子の製造方法 |
-
1996
- 1996-08-30 JP JP22999496A patent/JPH1073791A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002031587A3 (en) * | 2000-10-09 | 2003-03-20 | Bookham Technology Plc | Guided wave spatial filter |
| GB2367904B (en) * | 2000-10-09 | 2004-08-04 | Marconi Caswell Ltd | Guided wave spatial filter |
| US7174080B2 (en) | 2000-10-09 | 2007-02-06 | Bookham Technology, Plc | Guided wave spatial filter |
| US20130195400A1 (en) * | 2010-09-30 | 2013-08-01 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
| CN103454723A (zh) * | 2010-09-30 | 2013-12-18 | 住友大阪水泥股份有限公司 | 光波导元件 |
| US8909006B2 (en) * | 2010-09-30 | 2014-12-09 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Optical waveguide device |
| WO2014016940A1 (ja) * | 2012-07-26 | 2014-01-30 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器及び光送信器 |
| JPWO2014016940A1 (ja) * | 2012-07-26 | 2016-07-07 | 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 | 光変調器及び光送信器 |
| US9557624B2 (en) | 2012-07-26 | 2017-01-31 | Fujitsu Optical Components Limited | Optical modulator and optical transmitter |
| JPWO2021084602A1 (ja) * | 2019-10-29 | 2021-05-06 | ||
| CN111736403A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-10-02 | 浙江大学 | 一种具有低随机相位误差的马赫-泽德干涉仪 |
| WO2023095278A1 (ja) * | 2021-11-26 | 2023-06-01 | 日本電信電話株式会社 | 光素子、光集積素子および光素子の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040622 |