WO2003075422A1 - Optical transmitter and optical module - Google Patents

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WO2003075422A1
WO2003075422A1 PCT/JP2003/000731 JP0300731W WO03075422A1 WO 2003075422 A1 WO2003075422 A1 WO 2003075422A1 JP 0300731 W JP0300731 W JP 0300731W WO 03075422 A1 WO03075422 A1 WO 03075422A1
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optical
modulated
semiconductor
electric signal
light
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PCT/JP2003/000731
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Masaki Noda
Kuniaki Motoshima
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • H01L2924/3011—Impedance

Definitions

  • the present invention relates to an optical transmitter and an optical module using an electro-absorption type semiconductor optical modulator device, which are used in an optical communication system.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the configuration of a conventional optical transmitter.
  • Reference numeral 7 denotes an optical module, which is composed of several elements described below.
  • 1 is an electroabsorption type semiconductor optical modulator element
  • 2 is a transmission line substrate having a high-frequency transmission line 2a and supplying a modulation signal
  • 3 is a termination resistor substrate having a resistor 3a and a through hole 3b.
  • 4a is an input coupling optical system that outputs the modulated continuous light to the semiconductor optical modulator element 1
  • 4b is an output coupling optical system that outputs the modulated light of the semiconductor optical modulator element 1
  • 6 is Reference numeral 5 denotes an input electrode on the semiconductor optical modulator element 1
  • reference numeral 5 denotes a wire connecting the input electrode 6 to the transmission line substrate 2 and the terminating resistor substrate 3.
  • Reference numeral 9 denotes a semiconductor laser module
  • reference numeral 8 denotes a variable optical attenuator for adjusting light intensity.
  • continuous laser light is incident on the semiconductor optical modulator element 1 from the semiconductor laser module 9 via the input coupling optical system 4a.
  • the continuous laser light is modulated by utilizing the characteristic that the absorption amount of the laser light changes according to the modulated electric signal applied through the transmission line substrate 2, and this modulated optical signal is output.
  • the light is transmitted from the coupling optical system 4 to the variable optical attenuator 8.
  • the light intensity is adjusted by the variable optical attenuator 8. After being reduced, it is output as the optical transmitter output.
  • Non-Patent Document 1 Kiyoshi Nagai and Hiroshi Wada, “Oki Technical Review (40 Gb / s EA Modulator), April 2002, Z No. 190, Vol. 69 No. 2 p. . 6 5
  • the conventional optical transmitter when constructing an optical communication system, flexibility of the system is required, and a function of variably controlling the light intensity of the optical transmitter is required. As described above, the conventional optical transmitter also realizes the variable function of the light intensity.
  • the variable optical attenuator 8 is an essential component when adjusting the intensity of light output to the outside, and the size of the optical transmitter is variable. There was a problem that it depends on the size. Further, even if the variable optical attenuator 8 is mounted on the optical module 7, the size of the optical module 7 itself becomes large, and reducing the size of the optical transmitter does not provide a solution to the Rayleigh problem. Was.
  • an object of the present invention is to provide an optical transmitter and an optical module that are compact and have excellent optical transmission characteristics without sacrificing the size of the optical module 7 and the number of components of the optical transmitter. Disclosure of the invention
  • An optical transmitter includes: a semiconductor laser module that outputs a modulated continuous light; and an electric field absorption device that performs a modulation process on the modulated continuous light with a modulated electric signal supplied from a transmission path substrate and outputs a modulated optical signal.
  • the semiconductor laser module having the light intensity varying means for variably controlling the intensity of the modulated continuous light can variably control the light intensity of the modulated optical signal by the intensity of the modulated continuous light.
  • the modulated continuous light is supplied from the transmission line substrate.
  • An optical module including an electroabsorption type semiconductor optical modulator element that performs a modulation process with a modulated electric signal and outputs a modulated optical signal.
  • a semiconductor laser element for inputting to the optical modulator element, wherein the semiconductor laser element and the semiconductor optical modulator element are monolithically integrated.
  • a semiconductor laser device monolithically integrated with a semiconductor optical modulator device oscillates and outputs laser light that is modulated continuous light, and inputs the oscillating output to a semiconductor light modulation device. can do.
  • An optical module according to the next invention is characterized in that, in the above invention, a semiconductor integrated driving means for generating the modulated electric signal and outputting the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element is mounted on the transmission path substrate.
  • the semiconductor integrated driving means mounted on the transmission path substrate in the optical module can generate a modulated electric signal and output the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element.
  • An optical transmitter is an electro-absorption type semiconductor optical modulator element that modulates the modulated continuous light with a modulated electric signal supplied from a transmission line substrate and outputs a modulated optical signal.
  • An optical module comprising: a laser light which is a continuous light; an oscillation output; a laser output which is input to the semiconductor optical modulator; and a semiconductor laser monolithically integrated with the semiconductor optical modulator.
  • an injection current control means for controlling an injection current value to the semiconductor laser element.
  • the injection current control means controls the injection current to the semiconductor laser device, so that the light intensity of the modulated optical signal can be variably controlled.
  • An optical transmitter according to the next invention is the optical transmitter according to the invention described above, further comprising a photodiode element for monitoring back light of the semiconductor laser element, wherein the injection current control means uses a monitor output of the photodiode element. It is characterized by controlling the injection current. According to the present invention, the injection current control means can control the injection current using the monitor output of the photodiode element.
  • An optical transmitter according to the next invention is characterized in that, in the above invention, a semiconductor integrated drive unit that generates the modulated electric signal and outputs the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element is mounted on the transmission path substrate. .
  • the semiconductor integrated driving means mounted on the transmission path substrate can generate a modulated electric signal and output the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator device.
  • the optical transmitter according to the next invention is characterized in that, in the above invention, a semiconductor integrated drive unit that generates the modulated electric signal and outputs the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element is mounted on the transmission line substrate.
  • the semiconductor integrated driving means mounted on the transmission path substrate can generate a modulated electric signal and output the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator device.
  • the optical transmitter according to the next invention is the optical transmitter according to the above invention, wherein the offset voltage control means for controlling an offset voltage of a modulation electric signal to the semiconductor optical modulator element based on a monitor current value of the photodiode element. It is characterized by having.
  • the offset voltage control means can control the offset voltage of the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator device based on the monitor current value of the photodiode device.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration in Embodiment 1
  • FIG. 2 is a graph showing a relationship between a light intensity with respect to an injection current to a semiconductor laser element of a semiconductor laser module
  • FIG. Fig. 4 is a graph showing the relationship between the received light intensity and the bit error rate characteristics during optical fiber transmission (90 km) and opposition (proximity) when the light intensity is 0 dBm.
  • FIG. 5 is a graph showing the evaluation results of the minimum receiving sensitivity and the power penalty when facing each other when the light intensity is changed
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the second embodiment
  • FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a configuration of a third embodiment, FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of Embodiment 4
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of Embodiment 5
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of a conventional optical transmitter.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration in the first embodiment.
  • the configuration shown in the figure is a configuration in which the variable optical attenuator 8 is removed from the configuration shown in FIG. 9, and the semiconductor laser module 9 is provided with a light intensity variable means 9a.
  • Other configurations are the same as those of the conventional optical transmitter shown in FIG. 9, and the same components are denoted by the same reference numerals. Basically, the same parts as the conventional optical transmitter have the same components and perform the same operations.
  • the configuration and operation of the first embodiment will be described in detail below, although there are some overlaps with the contents described above.
  • an optical module 7 supplies an electric absorption type semiconductor optical modulator element 1 having a quantum confined Stark effect and a Franz-Keldysh effect, and a high-frequency electric signal as a modulation signal to the semiconductor optical modulator element 1.
  • a transmission line substrate 2 having a high-frequency transmission line 2 a for performing impedance matching, a resistor 3 a and a through hole 3 b for impedance matching, a termination resistor substrate 3 having a transmission line connecting these, and An input coupling optical system 4a for outputting an optical signal to the semiconductor optical modulator element 1 and an output coupling optical system 4b for receiving the modulated light output from the semiconductor optical modulator element 1 and outputting the same to the outside.
  • a wire 5 connects between the transmission line substrate 2 and the input electrode 6 on the semiconductor optical modulator element 1 and between the input electrode 6 and the terminating resistor substrate 3, respectively.
  • a semiconductor laser module 9 having a light intensity variable means 9a for generating continuous light as a modulated signal is provided outside the optical module 7, a semiconductor laser module 9 having a light intensity variable means 9a for generating continuous light as a modulated signal is provided.
  • the back surface of the terminating resistor substrate 3 is a ground electrode
  • the resistor 3 a is a through hole.
  • the semiconductor optical modulator element 1 and the resistor 3a are electrically connected in parallel because the semiconductor optical modulator element 1 is electrically connected to this ground electrode via 3b, and the back surface of the semiconductor optical modulator element 1 is also a ground electrode. It is in the state that is being done.
  • the semiconductor optical modulator element 1 since the semiconductor optical modulator element 1 has a high impedance, the resistance value of the resistor 3a eventually becomes the internal impedance of the optical module ⁇ . For this reason, the optical module 7 and the transmission line substrate 2 that supplies the high-frequency modulated electric signal are impedance-matched, enabling efficient optical modulation.
  • modulated continuous light which is continuous laser light
  • a high-frequency electric signal which is a modulation signal
  • the semiconductor optical modulator element 1 via the transmission line substrate 2, and the amount of laser light absorbed changes according to the applied voltage.
  • the laser light emitted from the emission end face of the semiconductor optical modulator element 1 is subjected to intensity modulation corresponding to the signal voltage of this electric signal, and is coupled to the output coupling optical system 4b, and the optical modulation signal Output to the outside.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the light intensity and the current injected into the semiconductor laser element of the semiconductor laser module 9.
  • the horizontal axis is the injection current (A) and the vertical axis is the light output (w).
  • the injection current exceeds a certain threshold, the light output increases almost in proportion to the increase of the injection current. It is going to go.
  • the optical module 7 and the optical transmitter a continuous laser output from the semiconductor laser module 9 is varied by changing the injection current to the semiconductor laser element by the light intensity varying means 9 a provided in the semiconductor laser module 9. Since the light intensity of the light can be controlled, the light intensity of the optical transmitter output signal can be continuously varied.
  • the quality of the modulated optical signal output from the optical transmitter depends on the incident light intensity dependent characteristic of the semiconductor optical modulator element 1. Deterioration is a concern. Therefore, as a measure of the quality of the modulated optical signal, using a normal dispersion fiber, which is often used for long-distance transmission, The light transmission characteristics and the minimum light receiving sensitivity when facing each other were evaluated.
  • the conditions for evaluating the optical transmission characteristics are as follows:
  • the modulated electric signal is 10.7 Gbit / s, PN3 one-stage pseudo-random code NRZ (Not Return to Zero) signal, and a 90 km ordinary dispersion fiber is used for the transmission path.
  • the total dispersion of this transmission line is about 1620 p nm.
  • the light intensity variable means 9 is adjusted so that the light intensity output from the optical module 7 including the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1 becomes O dBm, 13 dBm, 16 dBm, and 19 dBm.
  • the light output of the semiconductor laser module 9 was adjusted by a, and this light output was measured using an optical receiver.
  • Figures 3 and 4 show the results.
  • Fig. 3 is a graph showing the relationship between the received light intensity and the bit error rate characteristics during optical fiber transmission (90 km) and when facing (close) when the light intensity is 0 dBm.
  • the received light intensity at the time of optical fiber transmission is the light intensity at the receiving end during the above-mentioned optical fiber transmission
  • the received light intensity at the time of facing is the light intensity at the receiving end when no fiber is used.
  • a good relationship between the received light intensity and the code error rate is obtained even when there is only a deterioration of up to about 2 dB in the case of optical fiber transmission as compared with the case of facing.
  • Fig. 3 shows the evaluation results of the code error rate characteristics when the light intensity is constant
  • Fig. 4 shows the evaluation results of the minimum receiving sensitivity and power penalty when facing each other when the light intensity is changed.
  • code error rate is the input light intensity of the light receiver when the 10- 12
  • Pawa one ⁇ null tee, bit error rate is 10 _
  • the difference between the input light intensity to the optical receiver after transmission at 12 and that at the time of opposition is the difference.
  • good optical transmission characteristics with a power penalty of 2 dB or less are obtained when the light intensity output from the optical module 7 is in the range of 19 dBm to 0 dBm.
  • the light output from the optical module 7 can be reduced without sacrificing the optical transmission characteristics.
  • the light intensity of the modulation signal can be variably controlled.
  • the variable optical attenuator 8 is removed, and the semiconductor laser module 9 includes the light intensity variable means 9a.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the configuration of the second embodiment.
  • the optical module 7 shown in the figure is an optical modulator integrated in which an electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1 and a semiconductor laser element 10 are monolithically integrated in place of the electroabsorption type semiconductor optical modulator element 1.
  • the injection current control electrode 16a is provided on the substrate of the optical module 7.
  • the semiconductor laser module 9 and the input coupling optical system 4a are removed.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals.
  • an input coupling optical system 4a is required on the incident side in order to efficiently input a continuous laser beam to the semiconductor optical modulator element 1.
  • a separate semiconductor laser module 9 including a semiconductor laser element for generating light was required.
  • the optical modulator integrated semiconductor laser element 101 by using the optical modulator integrated semiconductor laser element 101, the number of components such as the input coupling optical system 4a on the incident side and the number of assembly steps are reduced.
  • the light intensity of the modulated light incident on the semiconductor optical modulator element 1 can be increased.
  • an optical transmitter is configured by the optical module 7, the number of components of the optical transmitter can be reduced.
  • the laser light that is the modulated continuous light is oscillated.
  • variable optical attenuator 8 as shown in the conventional example of FIG. 9 and the semiconductor laser module 9 and input coupling optics shown in FIG. Since the function of variably controlling the intensity of the modulated optical signal output can be realized without the provision of the system 4a, it is possible to obtain an optical module having a further reduced number of component parts and excellent optical transmission characteristics.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing the configuration of the third embodiment.
  • the optical module 7 shown in FIG. 1 includes a semiconductor integrated drive circuit 11 that generates an electric signal that is a modulation signal.
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment shown in FIG. 5, and the same components are denoted by the same reference numerals.
  • the electrical length between the semiconductor integrated drive circuit 11 and the electroabsorption type semiconductor optical modulator device 1 can be shortened. If the S22 characteristic, which is the reflection coefficient of the output section of the semiconductor integrated drive circuit 11, and the S11 characteristic, which is the reflection coefficient of the input section of the semiconductor optical modulator element 1, are insufficient, the transmission line substrate 2 is removed. High-frequency electric signals are multiple-reflected between the semiconductor integrated drive circuit 11 and the semiconductor optical modulator device 1 via the semiconductor device, and high-frequency characteristics may be degraded. However, as described above, when the semiconductor integrated drive circuit 11 is mounted in the optical module 7 and the electric length is shortened, the influence of the multiple reflection described above is eliminated on a higher frequency side than a desired frequency band. It is possible. In addition, since a function of variably controlling the light intensity of the optical transmitter can be realized without having the high-frequency characteristics and without including the variable optical attenuator 8, a small-sized optical module having excellent optical transmission characteristics can be obtained.
  • the semiconductor integrated driving means for generating the modulated electric signal and outputting the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element 1 is mounted on the transmission line substrate 2, the high frequency of the modulated electric signal is high. It is possible to obtain a compact optical module having excellent characteristics and reduced number of component parts and having excellent optical transmission characteristics.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the fourth embodiment.
  • the optical module 7 shown in FIG. 1 includes a photodiode element 12 for detecting the back light of the semiconductor laser element 10, and further detects the semiconductor laser element 10 based on the monitor current value of the photodiode element 12.
  • An injection current control circuit 13 for controlling an injection current value, an injection current control electrode 16a, and a monitor electrode 16b are provided.
  • Other configurations are the same as those of the third embodiment shown in FIG. 6, and the same components are denoted by the same reference numerals.
  • the photodiode element 12 is provided on the back of the optical modulator integrated semiconductor laser element 101, and the modulated optical signal output from the semiconductor optical modulator element 1 includes: Has no effect. Also, the photodiode element 12 detects the back light of the semiconductor laser element 10 which is completely proportional to the light intensity output from the semiconductor laser element 10 to the semiconductor optical modulator element 1, and the detected light current The value is transmitted to the injection current control circuit 13, and the injection current control circuit 13 can control the injection current value to the semiconductor laser device 10. Further, since the semiconductor laser device 10, the injection current control circuit 13 and the photodiode device 12 constitute a feedback control loop, the light intensity of the modulated optical signal output from the optical module 7 is strictly controlled. Can be controlled. Therefore, it is possible to realize a function of strictly and variably controlling the light intensity of the optical transmitter, and it is possible to obtain an optical transmitter having a small size and excellent optical transmission characteristics.
  • the injection current value of the semiconductor laser element 10 is controlled based on the current values of the photodiode element 12 and the photodiode element 12 that monitor the optical output of the semiconductor laser element 10.
  • the injection current control circuit 13 is applied to the third embodiment, but the injection current control circuit 13 is used without using the photodiode element 12 for monitoring the optical output of the semiconductor laser element 10. It is also possible to control the light intensity of the modulated optical signal output from the optical module 7 only by using the above.
  • the injection current value of the semiconductor laser element 10 is determined based on the currents of the photodiode element 12 and the photodiode element 12 for monitoring the optical output of the semiconductor laser element 10.
  • injection current control circuit 13 for controlling voltage As described above, the injection current value of the semiconductor laser device 10 is based on the photodiode 12 and the photodiode 12 monitoring the optical output of the semiconductor laser device 10. It is also possible to apply the injection current control circuit 13 for controlling the second embodiment to the second embodiment.
  • the injection current value of the semiconductor laser element 10 is controlled based on the current values of the photodiode element 12 and the photodiode element 12 that monitor the optical output of the semiconductor laser element 10. Also, when the injection current control circuit 13 is applied to the second embodiment, the injection current control circuit 13 only monitors the light output of the semiconductor laser element 10 without using the photodiode 12. It is also possible to control the light intensity of the modulated optical signal output from the optical module 7.
  • the injection of the semiconductor laser element 10 based on the current values of the photodiode element 12 and the photodiode element 12 for monitoring the optical output of the semiconductor laser element 10 is performed. Since an injection current control circuit 13 for controlling the current value is provided, it is possible to provide a function of strictly variably controlling the light intensity of the modulated optical signal output from the optical module 7, and it is compact and has excellent optical transmission characteristics. Optical transmitter can be obtained.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the configuration of the fifth embodiment.
  • the optical module 7 shown in the figure has an offset voltage control circuit 15 for controlling the offset voltage of the modulated electric signal input to the semiconductor optical modulator element 1 based on the current value of the photodiode element 12 and An offset voltage control electrode 16 c is provided.
  • Other configurations are the same as those of the fourth embodiment shown in FIG. 7, and the same components are denoted by the same reference numerals.
  • a photocurrent is generated by converting photons into electrons in accordance with the intensity of the modulated light input to the semiconductor optical modulator device 1. Also, in the semiconductor optical modulator element 1, since a layer having a parasitic resistance component exists above the absorption layer that actually absorbs input light, a photocurrent flows through the parasitic resistance portion. This causes a voltage drop. That is, when the modulated light is input to the semiconductor optical modulator element 1, a photocurrent is generated from the absorption layer, and the offset voltage of the effective modulated electric signal applied to the absorption layer is applied to the semiconductor optical modulator element 1. The value is different from the offset voltage of the applied modulated electric signal.
  • the difference in the offset voltage changes depending on the light intensity of the modulated light input to the semiconductor optical modulator element 1.
  • the optical waveform and optical transmission characteristics of the modulated optical signal output from the semiconductor optical modulator element 1 are as follows.
  • the back light of the semiconductor laser device 10 which is completely proportional to the light intensity output from the semiconductor laser device 10 to the semiconductor optical modulator device 1 is monitored by the photodiode device 12. Since the offset voltage of the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element 1 is feedback-controlled by the offset voltage control circuit 15 based on the current value, the modulated optical signal output from the optical module 7 is Various characteristics can have stable characteristics irrespective of the change of the injection current. Therefore, a function of strictly variably controlling the light intensity of the optical transmitter can be realized, and a small-sized optical transmitter and an optical module having stable optical transmission characteristics can be obtained.
  • an offset voltage control circuit 15 that monitors the back light of the semiconductor laser element 10 with the photodiode element 12 and controls the offset voltage of the modulated electric signal based on the current value is implemented.
  • the offset voltage of the modulated electric signal is converted to the offset voltage control circuit 1 without using the semiconductor integrated driving means for generating the modulated electric signal and outputting it to the semiconductor optical modulator device 1. It is also possible to perform feedback control by 5.
  • the back light of the semiconductor laser element 10 is monitored by the photodiode element 12 and the offset voltage of the modulated electric signal is controlled based on the current value. Therefore, the characteristics of the modulated optical signal output from the optical module 7 have stable characteristics irrespective of the change in the injection current. By realizing the function of strictly controlling the light intensity of the optical transmitter, it is possible to obtain a small-sized optical transmitter having stable optical transmission characteristics.
  • the semiconductor laser module having the light intensity variable unit controls the light intensity of the modulated optical signal by the intensity of the modulated continuous light. Without providing a variable optical attenuator in part of the output coupling optical system or outside the optical module, it is possible to realize a function to variably control the intensity of the modulated optical signal output, and to achieve compact optical transmission with excellent optical transmission characteristics. This has the effect of producing a vessel.
  • the semiconductor laser device monolithically integrated with the semiconductor optical modulator device oscillates and outputs laser light that is modulated continuous light, and outputs the oscillation output. Since the light is input to the semiconductor optical modulator element, there is no variable optical attenuator provided in a part of the output coupling optical system or outside the optical module, and the semiconductor laser module and the input coupling optical system are provided. Without this, it is possible to realize the function of variably controlling the intensity of the modulated optical signal output, and to obtain an optical module having a small power consumption and excellent optical transmission characteristics with further reduced number of components.
  • the semiconductor integrated driving means mounted on the transmission path substrate in the optical module generates a modulated electric signal and outputs the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element
  • the injection current control means controls the light intensity of the modulated optical signal variably by controlling the injection current to the semiconductor laser element.
  • a function of variably controlling the optical intensity of the modulated optical signal output from the optical transmitter can be provided, and an effect that a small-sized optical transmitter having excellent optical transmission characteristics can be obtained is obtained.
  • the injection current control means includes a photodiode.
  • the light intensity of the modulated optical signal is variably controlled, so that the light of the modulated optical signal output from the optical module is A function for strictly controlling the intensity can be provided, and an effect is obtained that a compact optical transmitter having excellent optical transmission characteristics can be obtained.
  • the semiconductor integrated driving means mounted on the transmission line substrate in the optical module generates a modulated electric signal and outputs the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element.
  • the semiconductor integrated driving means mounted on the transmission line substrate in the optical module generates a modulated electric signal and outputs the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element.
  • the offset control means controls the offset voltage of the modulated electric signal to the semiconductor optical modulator element based on the monitor current of the photodiode element.
  • the characteristics of the modulated optical signal output from the optical module are stable irrespective of the change in the injection current, and the function of strictly variably controlling the optical intensity of the optical transmitter is realized. An effect is obtained that an optical transmitter having a small and stable optical transmission characteristic can be obtained.
  • the optical transmitter and the optical module according to the present invention are suitable for the fields of high-speed optical communication and long-distance optical communication as optical devices having small and stable optical transmission characteristics.

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Description

明 細 書 光送信器および光モジュール 技術分野
この発明は、 光通信システムに活用される、 電界吸収型の半導体光変調器素子 を用いた光送信器およぴ光モジュールに関するものである。 背景技術
第 9図は、 .従来の光送信器の構成を示す説明図である。 （例えば、 非特許文献 1を参照） 。 この光送信器の構成については、 つぎのとおりである。 7は光モジ ユールであり、 下記に示すいくつかの要素から構成されている。 1は電界吸収型 の半導体光変調器素子を、 2は高周波伝送線路 2 aを有し変調信号を給電する伝 送線路基板を、 3は抵抗体 3 aとスルーホール 3 bを有する終端抵抗基板を、 4 aは被変調連続光を半導体光変調器素子 1に出力する入力用結合光学系を、 4 b は半導体光変調器素子 1の変調光を出力する出力用結合光学系を、 6は半導体光 変調器素子 1上の入力電極を、 5は伝送線路基板 2および終端抵抗基板 3と入力 電極 6とを接続するワイヤを、 それぞれ示している。 また、 9は半導体レーザモ ジュール、 8は光強度を調節する可変光減衰器であり、 これらの可変光減衰器 8 および半導体レーザモジユーノレ 9と上述した光モジュール 7によって光送信器が 構成されている。
つぎに、 この光送信器の動作の概略について説明する。 まず、 半導体光変調器 素子 1に、 半導体レーザモジュール 9から入力用結合光学系 4 aを介して半導体 光変調器素子 1に連続レーザ光が入射される。 つぎに、 伝送線路基板 2を介して 印加された変調電気信号に応じてレーザ光の吸収量が変化する特性を利用してこ の連続レーザ光を変調し、 この変調された変調光信号が出力用結合光学系 4 か ら可変光減衰器 8に伝達される。 最後に、 可変光減衰器 8によって、 光強度が調 節されたのちに光送信器出力として出力される。
非特許文献 1 長井 清、 和田 浩 著、 「沖テクニカルレビュー （4 0 G b / s E A変調器） 、 2 0 0 2年 4月 Z第 1 9 0号 V o l . 6 9 N o . 2 p . 6 5
近年、 光通信システムを構築する際に、 システムの柔軟性が求められ、 光送信 器の光強度を可変制御する機能が要求されている。 従来の光送信器においても、 上述したように、 光強度の可変機能を実現している。 しかしながら、 上述した従 来の光送信器では、 外部に出力される光強度を調節する際には可変光減衰器 8が 必須の構成品であり、 光送信器のサイズが可変光減衰器 8のサイズに左右される といった問題点があった。 また、 この可変光減衰器 8を光モジュール 7に搭載し たとしても、 光モジュール 7のサイズそのものが大きくなつてしまい、 光送信器 のサイズを小さくするとレヽぅ問題点の解決策にはならなかった。
従って、 この発明は、 光モジュール 7のサイズや、 光送信器の構成部品点数を 犠牲にすることなく、 小型かつ光伝送特性の優れた光送信器および光モジュール を提供することを目的としている。 発明の開示
この発明にかかる光送信器は、 被変調連続光を出力する半導体レーザモジユー ルと、 前記被変調連続光を伝送路基板から給電された変調電気信号で変調処理し、 変調光信号を出力する電界吸収型の半導体光変調器素子を備えた光モジュールと を有する光送信器において、 前記半導体レーザモジュールに、 前記 ¾変調連続光 の強度を可変に制御する光強度可変手段を備えることにより、 前記変調光信号の 光強度を可変に制御することを特徴とする。
この発明によれば、 被変調連続光の強度を可変に制御する光強度可変手段を有 する半導体レーザモジュールが、 被変調連続光の強度により変調光信号の光強度 を可変に制御することができる。
つぎの発明にかかる光モジュールは、 被変調連続光を伝送路基板から給電され た変調電気信号で変調処理し、 変調光信号を出力する電界吸収型の半導体光変調 器素子を備えた光モジュールにおいて、 被変調連続光であるレーザ光を発振出力 し、 その発振出力を前記半導体光変調器素子に入力する半導体レーザ素子を具え、 前記半導体レーザ素子と前記半導体光変調器素子とをモノリシックに集積化した ことを特徴とする。
この発明によれば、 半導体光変調器素子にモノリシックに集積化された半導体 レーザ素子が、 被変調連続光であるレーザ光を発振出力し、 その発振出力を半導 体光変調 ¾^素子に入力することができる。
つぎの発明にかかる光モジュールは、 上記の発明において、 前記変調電気信号 を生成し、 前記半導体光変調器素子へ出力する半導体集積駆動手段を前記伝送路 基板に搭載したことを特徴とする。 ，
この発明によれば、 光モジュール内の伝送路基板に搭載された半導体集積駆動 手段が、 変調電気信号を生成し、 この変調電気信号を半導体光変調器素子へ出力 することができる。
つぎの発明にかかる光送信器は、 前記被変調連続光を伝送路基板から給電され た変調電気信号で変調処理し、 変調光信号を出力する電界吸収型の半導体光変調 器素子と、 被変調連続光であるレーザ光を発振出力し、 その発振出力を前記半導 体光変調器素子に入力し、 かつ、 前記半導体光変調器素子にモノリシックに集積 化された半導体レーザ素子とを備える光モジュールを搭載した光送信器であって、 前記半導体レーザ素子への注入電流値を制御する注入電流制御手段を備えたこと を特徴とする。
この発明によれば、 注入電流制御手段が、 半導体レーザ素子への注入電流を制 御することにより、 変調光信号の光強度を可変に制御することができる。
つぎの発明にかかる光送信器は、 上記の発明において、 前記半導体レーザ素子 の背面光をモニタするフォトダイオード素子をさらに備え、 前記注入電流制御手 段は、 前記フォトダイオード素子のモニタ出力を用いて注入電流を制御すること を特 ί敫とする。 この発明によれば、 注入電流制御手段は、 前記フォトダイオード素子のモニタ 出力を用いて注入電流を制御することができる。
つぎの発明にかかる光送信器は、 上記の発明において、 前記変調電気信号を生 成し、 前記半導体光変調器素子へ出力する半導体集積駆動手段を前記伝送路基板 に搭載したことを特徴とする。
この発明によれば、 伝送路基板に搭載した半導体集積駆動手段が、 変調電気信 号を生成し、 この変調電気信号を半導体光変調器素子へ出力することができる。 つぎの発明にかかる光送信器は、 上記の発明において、 前記変調電気信号を生 成し、 前記半導体光変調器素子へ出力する半導体集積駆動手段を前記伝送路基板 に搭載したことを特 ί敷とする。
この発明によれば、 伝送路基板に搭載した半導体集積駆動手段が、 変調電気信 号を生成し、 この変調電気信号を半導体光変調器素子へ出力することができる。 つぎの発明にかかる光送信器は、 上記の発明において、 前記フォトダイオード 素子のモニタ電流値をもとに、 半導体光変調器素子への変調電気信号のオフセッ ト電圧を制御するオフセット電圧制御手段を備えたことを特徴とする。
この発明によれば、 オフセット電圧制御手段が、 フォトダイオード素子のモニ タ電流値をもとに、 半導体光変調器素子への変調電気信号のオフセット電圧を制 御することができる。
図面の簡単な説明
第 1図は、 実施の形態 1における構成を示す説明図であり、 第 2図は、 半導体 レーザモジュールの半導体レーザ素子への注入電流に対する光強度の関係を示し たグラフであり、 第 3図は、 光強度が 0 d B mのときの光ファイバ伝送時 （9 0 k m) および対向時 （近接） の受信光強度と符号誤り率特性の関係を示したダラ フであり、 第 4図は、 光強度を変化させたときの対向時における最小受信感度と パワーペナルティの評価結果を示したグラフであり、 第 5図は、 実施の形態2の 構成を示す説明図であり、 第 6図は、 実施の形態 3の構成を示す説明図であり、 第 7図は、 実施の形態 4の構成を示す説明図であり、 第 8図は、 実施の形態 5の 構成を示す説明図であり、 第 9図は、 従来の光送信器の構成を示す説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下に添付図面を参照して、 この発明にかかる光送信器および光モジュールの 好適な実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態 1 .
第 1図は実施の形態 1における構成を示す説明図である。 同図に示す構成は、 第 9図に示す構成から可変光減衰器 8を取り除き、 また、 半導体レーザモジユー ル 9に光強度可変手段 9 aを備えた構成である。 その他の構成は、 第 9図に示し た従来の光送信器と同じであり、 同一構成部分には同一符号を付している。 基本 的に、 従来の光送信器と同一部分は、 同じ構成要素を有し、 同じ動作をおこなう ものである。 以下、 上述してきた内容と重複する部分もあるが、 実施の形態 1の 構成および動作について、 詳細に説明する。
まず、 実施の形態 1の構成について第 1図を用いて説明する。 同図において、 光モジュール 7は、 量子閉じ込めシュタルク効果およびフランツケルディッシュ 効果を有する電界吸収型の半導体光変調器素子 1と、 変調信号である高周波の電 気信号を半導体光変調器素子 1に給電するための高周波伝送線路 2 aを有する伝 送線路基板 2と、 ィンピーダンス整合をおこなう抵抗体 3 aおよびスルーホール 3 bと、 これらを接続する伝送線路を有する終端抵抗基板 3と、 被変調連続光信 号を半導体光変調器素子 1に出力する入力用結合光学系 4 aと、 半導体光変調器 素子 1から出力される変調光を受光して外部に出力する出力用結合光学系 4 bと を有し、 ワイヤ 5が、 伝送線路基板 2と半導体光変調器素子 1上の入力電極 6と の間および入力電極 6と終端抵抗基板 3との間をそれぞれ接続している。 光モジ ユール 7の外部には、 被変調信号である連続光を発生する、 光強度可変手段 9 a を具備した半導体レーザモジュール 9を備えている。
ここで、 終端抵抗基板 3の裏面は接地電極であり、 抵抗体 3 aがスルーホール 3 bを介してこの接地電極と電気的に接続され、 半導体光変調器素子 1の裏面も 接地電極であるため、 半導体光変調器素子 1と抵抗体 3 aとは電気的に並列に接 続されている状態になっている。 一方、 半導体光変調器素子 1はハイインピーダ ンスであるから、 結局、 抵抗体 3 aの抵抗値が光モジュール Ίの内部ィンピーダ ンスとなっている。 このため、 光モジュール 7と高周波変調電気信号を給電する 伝送線路基板 2とはインピーダンス整合がとれ、 効率のよい光変調を可能として いる。
つぎに、 実施の形態 1の基本的な動作について説明する。 まず、 第 1図におい て、 電界吸収型の半導体光変調器素子 1に、 半導体レーザモジュール 9から入力 用結合光学系 4 aを介して連続レーザ光である被変調連続光が入射される。 この 状態で、 半導体光変調器素子 1には、 伝送線路基板 2を介して変調信号である高 周波の電気信号が印加され、 この印加される電圧に応じてレーザ光の吸収量が変 化することによって、 半導体光変調器素子 1の出射端面から出射されるレーザ光 には、 この電気信号の信号電圧に対応した強度変調が施され、 出力用結合光学系 4 bに結合され、 光変調信号として外部に出力される。
第 2図は半導体レーザモジュール 9の半導体レーザ素子への注入電流に対する 光強度の関係を示したグラフである。 同図のグラフは、 横軸が注入電流 （A) 、 縦軸が光出力 （w) であり、 注入電流がある閾値を超えると注入電流の増加にほ ぼ比例して光出力が増加していくことを示している。 この光モジュール 7および 光送信器においては、 半導体レーザモジュール 9に具備された光強度可変手段 9 aにより半導体レーザ素子への注入電流を可変とすることで、 半導体レーザモジ ユール 9から出力される連続レーザ光の光強度を制御できるので、 光送信器出力 信号の光強度を連続的に可変することができる。
このとき、 電界吸収型の半導体光変調器素子 1に入射される光強度が変化する ため、 半導体光変調器素子 1の入射光強度依存特性により、 光送信器から出力さ れる変調光信号の品質劣化が懸念される。 そこで、 変調光信号の品質の尺度とし て、 長距離伝送用に多く用いられる通常分散ファイバを用いて、 長距離伝送時の 光伝送特性および対向時の最小受光感度について評価した。
光伝送特性評価時の条件は、 変調電気信号は、 10. 7Gb i t/s、 PN3 1段擬似ランダム符号の NRZ (Not Return to Zero)信号とし、 伝送路には 90 kmの通常分散ファイバを用いた。 この伝送路の総分散量は、 約 1620 p nmである。 また、 電界吸収型の半導体光変調器素子 1を備える光モジュール 7 から出力される光強度が、 O dBm、 一 3 dBm、 一 6 dBm、 一 9 dBmとな るように、 光強度可変手段 9 aによって半導体レーザモジュール 9の光出力を調 整し、 この光出力を光受信器を用いて測定した。 この結果を示したのが、 第 3図 および第 4図である。
第 3図は、 光強度が 0 d Bmのときの光ファイバ伝送時 （90 km) および対 向時 （近接） の受信光強度と符号誤り率特性の関係を示したグラフである。 光フ ァィバ伝送時の受信光強度とは、 上記の光ファィバ伝送時の受信端における光強 度であり、 対向時の受信光強度とは、 ファイバを使用しない場合の受信端におけ る光強度であり、 それぞれ白丸および黒丸にて同図にプロットした。 同図に示す ように、 光ファイバ伝送時においても、 対向時と比較して最大約 2 dBの劣化が あるだけで、 受信光強度と符合誤り率の良好な関係が得られている。
第 3図は光強度が一定の場合の符合誤り率特性の評価結果であつたが、 第 4図 は、 光強度を変化させたときの、 対向時における最小受信感度とパワーペナルテ ィの評価結果を示したグラフである。 なお、 最小受光感度の定義は、 対向時にお いて、 符号誤り率が 10— 12のときの光受信器への入力光強度とし、 パヮ一^ ^ナル ティの定義は、 符号誤り率が 10 _12のときの伝送後と対向時の光受信器への入力 光強度差とする。 同図のグラフが示すように、 光モジュール 7から出力される光 強度が、 一 9 d Bmから 0 d Bmの範囲において、 パワーペナルティ 2 d B以下 の良好な光伝送特性が得られている。 このように、 半導体レーザモジュール 9に 具備された光強度可変手段 9 aにより半導体レーザ素子への注入電流を制御する ことで、 光伝送特性を犧牲にすることなく、 光モジュール 7から出力される光変 調信号の光強度を可変に制御することができる。 このように、 この実施の形態 1によれば、 可変光減衰器 8および半導体レーザ モジュール 9を有する送信器において、 可変光減衰器 8を取り除くとともに、 半 導体レーザモジュール 9に光強度可変手段 9 aを具えることにより、 変調光信号 出力の強度を可変制御する機能を実現できるとともに、 構成部品点数を犠牲にす ることなく、 小型かつ光伝送特性の優れた光送信器を得ることができる。
実施の形態 2 .
第 5図は実施の形態 2の構成を示す説明図である。 同図に示す光モジュール 7 は、 電界吸収型の半導体光変調器素子 1の代わりに、 電界吸収型の半導体光変調 器素子 1と半導体レーザ素子 1 0とをモノリシックに集積化した光変調器集積ィ匕 半導体レーザ素子 1 0 1を備えるとともに、 注入電流制御用電極 1 6 aを光モジ ユール 7の基板上に有している。 その一方で、 半導体レーザモジュール 9および 入力用結合光学系 4 aを取り除いている。 その他の構成は、 第 1図に示した実施 の形態 1と同じであり、 同一構成部分には同一符号を付している。
第 1図に示した実施の形態 1では、 連続レーザ光を半導体光変調器素子 1に効 率よく入射するために、 入射側に入力用結合光学系 4 aを必要とする上に、 連続 レーザ光を生成する半導体レーザ素子を含む半導体レーザモジュール 9を別途必 要としていた。
これに対して、 この実施の形態 2では、 光変調器集積化半導体レーザ素子 1 0 1を用いることによって、 入射側の入力用結合光学系 4 aなどの構成部品点数や、 組み立て工程数を削減することが可能であり、 また、 入力結合光学系 4 aによる 光の損失がなくなるため、 半導体光変調器素子 1に入射する被変調光の光強度を 大きくすることができる。 さらに、 光モジュール 7によって、 光送信器を構成す る場合には、 光送信器の構成部品点数を削減することができる。 また、 可変光減 衰器 8を備える必要もなく、 光送信器の光強度を可変制御する機能を実現でき、 さらに小型かつ光伝送特性も優れた光送信器および光モジュールを得ることがで さる。
このように、 この実施の形態 2によれば、 被変調連続光であるレーザ光を発振 出力する半導体レーザ素子を具え、 この半導体レーザ素子と半導体光変調器素子
1とをモノリシックに集積化したので、 第 9図の従来例に示十ような可変光減衰 器 8を備えることなく、 また、 第 1図に示すような半導体レーザモジュール 9お よび入力用結合光学系 4 aを備えることもなく、 変調光信号出力の強度を可変制 御する機能を実現できるので、 構成部品点数をさらに削減した小型かつ光伝送特 性の優れた光モジュールを得ることができる。
実施の形態 3 .
第 6図は、 実施の形態 3の構成を示す説明図である。 同図に示す光モジュール 7は、 変調信号である電気信号を生成する半導体集積駆動回路 1 1を搭載してい る。 その他の構成は、 第 5図に示した実施の形態 2と同じであり、 同一構成部分 には同一符号を付している。
光モジュール 7内に半導体集積駆動回路 1 1を搭載した場合、 半導体集積駆動 回路 1 1と電界吸収型の半導体光変調器素子 1との間の電気長を短くすることが できる。 半導体集積駆動回路 1 1の出力部の反射係数である S 2 2特性、 および 半導体光変調器素子 1の入力部の反射係数である S 1 1特性が不十分である場合、 伝送線路基板 2を介して半導体集積駆動回路 1 1と半導体光変調器素子 1との間 で高周波電気信号が多重反射し、 高周波特性が劣ィヒする恐れがある。 しかしなが ら、 上述したように、 光モジュール 7内に半導体集積駆動回路 1 1を搭載して電 気長を短くした場合、 所望の周波数帯域よりも高周波側に、 上述した多重反射の 影響を追いやることが可能である。 また、 高周波特性に優れ、 かつ可変光減衰器 8を備えることなく、 光送信器の光強度を可変制御する機能を実現できるので、 小型かつ光伝送特性の優れた光モジュールを得ることができる。
このように、 この実施の形態 3によれば、 変調電気信号を生成し、 半導体光変 調器素子 1へ出力する半導体集積駆動手段を伝送線路基板 2に搭載したので、 変 調電気信号の高周波特性に優れかつ構成部品点数を削減した小型で光伝送特性の 優れた光モジュールを得ることができる。
実施の形態 4 . 第 7図は、 実施の形態 4の構成を示す説明図である。 同図に示す光モジュール 7は、 半導体レーザ素子 1 0の背面光を検出するフォトダイォード素子 1 2を備 え、 またフォトダイオード素子 1 2のモニタ電流値をもとに半導体レーザ素子 1 0の注入電流値を制御するための注入電流制御回路 1 3および注入電流制御用電 極 1 6 aおよびモニタ電極 1 6 bを備えている。 その他の構成は、 第 6図に示し た実施の形態 3と同じであり、 同一構成部分には同一符号を付している。
この実施の形態 4では、 フォトダイォード素子 1 2は、 光変調器集積化半導体 レーザ素子 1 0 1の背面に備えられており、 半導体光変調器素子 1から出力され る変調光信号には、 影響を与えない。 また、 半導体レーザ素子 1 0から半導体光 変調器素子 1に出力される光強度と完全に比例関係にある半導体レーザ素子 1 0 の背面光をフォトダイオード素子 1 2によって検出し、 その検出光の電流値を注 入電流制御回路 1 3に伝達し、 この注入電流制御回路 1 3が半導体レーザ素子 1 0への注入電流値を制御することができる。 また、 これらの半導体レーザ素子 1 0、 注入電流制御回路 1 3およびフォトダイォード素子 1 2が、 フィードバック 制御ループを構成しているため、 光モジュール 7から出力される変調光信号の光 強度を厳密に制御することができる。 したがって、 光送信器の光強度を厳密に可 変制御する機能を実現でき、 小型力、つ光伝送特性も優れた光送信器を得ることが 可能である。
実施の形態 4では、 半導体レーザ素子 1 0の光出力をモニタするフォトダイォ 一ド素子 1 2およびフォトダイォード素子 1 2の電流値をもとに半導体レーザ素 子 1 0の注入電流値を制御するための注入電流制御回路 1 3を実施の形態 3に適 用した場合について説明したが、 半導体レーザ素子 1 0の光出力をモニタするフ ォトダイオード素子 1 2を用いずに、 注入電流制御回路 1 3だけで光モジュール 7から出力される変調光信号の光強度を制御することも可能である。
また、 実施の形態 4では、 半導体レーザ素子 1 0の光出力をモニタするフォト ダイォード素子 1 2およびフォトダイォード素子 1 2の電流ィ直をもとに半導体レ 一ザ素子 1 0の注入電流値を制御するための注入電流制御回路 1 3を実施の形態 3に適用した場合について説明したが、 この半導体レーザ素子 1 0の光出力をモ ニタするフォトダイオード素子 1 2およびフォトダイオード素子 1 2の電流直を もとに半導体レーザ素子 1 0の注入電流値を制御するための注入電流制御回路 1 3を実施の形態 2に適用することも可能である。
さらに、 実施の形態 4では、 半導体レーザ素子 1 0の光出力をモニタするフォ トダイォード素子 1 2およびフォトダイォード素子 1 2の電流値をもとに半導体 レーザ素子 1 0の注入電流値を制御するための注入電流制御回路 1 3を実施の形 態 2に適用した場合についても、 半導体レーザ素子 1 0の光出力をモニタするフ ォトダイォード素子 1 2を用いずに、 注入電流制御回路 1 3だけで光モジュール 7から出力される変調光信号の光強度を制御することも可能である。
このように、 この実施の形態 4によれば、 半導体レーザ素子 1 0の光出力をモ ニタするフォトダイオード素子 1 2およびフォトダイオード素子 1 2の電流値を もとに半導体レーザ素子 1 0の注入電流値を制御するための注入電流制御回路 1 3を備えているので、 光モジュール 7から出力される変調光信号の光強度を厳密 に可変制御する機能を提供でき、 小型かつ光伝送特性の優れた光送信器を得るこ とができる。
実施の形態 5 .
第 8図は、 実施の形態 5の構成を示す説明図である。 同図に示す光モジュール 7は、 フォトダイオード素子 1 2の電流値をもとに、 半導体光変調器素子 1に入 力する変調電気信号のオフセット電圧を制御するためのオフセット電圧制御回路 1 5およびオフセット電圧制御用電極 1 6 cを備えている。 その他の構成は、 第 7図に示した実施の形態 4と同じであり、 同一構成部分には同一符号を付してい る。
電界吸収型の半導体光変調器素子 1においては、 半導体光変調器素子 1に入力 される被変調光の強度に応じて、 光子が電子に変換されることによる光電流が生 じる。 また、 半導体光変調器素子 1においては、 実際に入力光を吸収する吸収層 の上層に寄生抵抗成分を有する層が存在するため、 寄生抵抗部に光電流が流れる ことによって電圧降下を生じる。 すなわち、 半導体光変調器素子 1に被変調光が 入力されると、 吸収層から光電流が生じ、 吸収層に印加される実効的な変調電気 信号のオフセット電圧は、 半導体光変調器素子 1に印加される変調電気信号のォ フセット電圧と異なる値になる。 このオフセット電圧の差異は、 半導体光変調器 素子 1に入力される被変調光の光強度によって変化するが、 半導体光変調器素子 1から出力される変調光信号の光波形や光伝送特性は、 半導体光変調器素子 1に 入力される変調電気信号のオフセット電圧によって変化するため、 被変調光の光 強度を制御することにより光送信器の光強度を可変制御する機能を実現する場合、 変調光信号の諸特性が変動する可能性がある。
この実施の形態 5では、 半導体レーザ素子 1 0から半導体光変調器素子 1に出 力される光強度と完全に比例関係にある半導体レーザ素子 1 0の背面光をフォト ダイオード素子 1 2によってモニタし、 その電流値をもとに、 半導体光変調器素 子 1への変調電気信号のオフセット電圧をオフセット電圧制御回路 1 5によって フィードバック制御しているため、 光モジュール 7から出力される変調光信号の 諸特性は、 注入電流の変化に関わらず、 安定した特性を有することができる。 し たがって、 光送信器の光強度を厳密に可変制御する機能を実現でき、 小型かつ安 定した光伝送特性を有する光送信器および光モジュールを得ることができる。 実施の形態 5では、 半導体レーザ素子 1 0の背面光をフォトダイォード素子 1 2によってモニタし、 その電流値をもとに変調電気信号のオフセット電圧を制御 するオフセット電圧制御回路 1 5を実施の形態 4に適用した場合について説明し たが、 変調電気信号を生成し、 半導体光変調器素子 1へ出力する半導体集積駆動 手段を用いずに、 変調電気信号のオフセッ卜電圧をオフセット電圧制御回路 1 5 によってフィードバック制御することも可能である。
このように、 この実施の形態 5によれば、 半導体レーザ素子 1 0の背面光をフ ォトダイオード素子 1 2によってモニタし、 その電流値をもとに変調電気信号の オフセット電圧を制御する構成としたので、 光モジュール 7から出力される変調 光信号の諸特性が、 注入電流の変化に関わらず、 安定した特性を有し、 光送信器 の光強度を厳密に可変制御する機能を実現することで、 小型かつ安定した光伝送 特性を有する光送信器を得ることができる。
以上説明したように、 この発明にかかる光送信器によれば、 光強度可変手段を 有する半導体レーザモジュールが、 被変調連続光の強度により変調光信号の光強 度を制御するようにしたので、 出力用結合光学系の一部または光モジュールの外 部に可変光減衰器を備えることなく、 変調光信号出力の強度を可変制御する機能 を実現できるとともに、 小型かつ光伝送特性の優れた光送信器が得られるという 効果を奏する。
つぎの発明にかかる光モジュールによれば、 光モジュール内に、 半導体光変調 器素子にモノリシックに集積化された半導体レーザ素子が、 被変調連続光である レーザ光を発振出力し、 その発振出力を半導体光変調器素子に入力するようにし たので、 出力用結合光学系の一部または光モジュールの外部に可変光減衰器を備 えることなく、 また、 半導体レーザモジュールおよび入力用結合光学系を備える こともなく、 変調光信号出力の強度を可変制御する機能を実現できるとともに、 構成部品点数をさらに削減した小型力 光伝送特性の優れた光モジュ一ルが得ら れるという効果を奏する。
つぎの発明にかかる光モジュールによれば、 光モジュール内の伝送路基板に搭 載された半導体集積駆動手段が、 変調電気信号を生成し、 この変調電気信号を半 導体光変調器素子へ出力するようにしたので、 変調電気信号の高周波特性に優れ 力つ構成部品点数を削減した小型で光伝送特性の優れた光モジュールが得られる という効果を奏する。
つぎの発明にかかる光送信器によれば、 注入電流制御手段が、 半導体レーザ素 子への注入電流を制御することにより、 変調光信号の光強度を可変に制御するよ うにしたので、 光モジュールから出力される変調光信号の光強度を可変制御する 機能を提供でき、 小型かつ光伝送特性の優れた光送信器が得られるという効果を 奏する。
つぎの発明にかかる光送信器によれば、 注入電流制御手段が、 フォトダイォー ド素子のモニタ出力を用いて、 半導体レーザ素子への注入電流を制御することに より、 変調光信号の光強度を可変に制御するようにしたので、 光モジュールから 出力される変調光信号の光強度を厳密に可変制御する機能を提供でき、 小型かつ 光伝送特性の優れた光送信器が得られるという効果を奏する。
つぎの発明にかかる光送信器によれば、 光モジュール内の伝送路基板に搭載さ れた半導体集積駆動手段が、 変調電気信号を生成し、 この変調電気信号を半導体 光変調器素子へ出力するようにしたので、 この光モジュールを用いて、 変調電気 信号の高周波特性に優れかつ構成部品点数を削減した小型で光伝送特性の優れた 光送信器が得られるという効果を奏する。
つぎの発明にかかる光送信器によれば、 光モジュール内の伝送路基板に搭載さ れた半導体集積駆動手段が、 変調電気信号を生成し、 この変調電気信号を半導体 光変調器素子へ出力するようにしたので、 この光モジュールを用いて、 変調電気 信号の高周波特性に優れ力、つ構成部品点数を削減した小型で光伝送特性の優れた 光送信器が得られるという効果を奏する。
つぎの発明にかかる光送信器によれば、 オフセット制御手段が、 フォトダイォ ード素子のモニタ電流 をもとに、 半導体光変調器素子への変調電気信号のオフ セット電圧を制御するようにしたので、 光モジュールから出力される変調光信号 の諸特性が、 注入電流の変化に関わらず、 安定した特性を有し、 光送信器の光強 度を厳密に可変制御する機能を実現することで、 小型かつ安定した光伝送特性を 有する光送信器が得られるという効果を奏する。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明にかかる光送信器および光モジュールは、 小型かつ安定 した光伝送特性を有する光デバイスとして、 高速光通信および長距離光通信の分 野に適している。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 被変調連続光を出力する半導体レーザモジュールと、
前記被変調連続光を伝送路基板から給電された変調電気信号で変調処理し、 変 調光信号を出力する電界吸収型の半導体光変調器素子を備えた光モジュールと、 を有する光送信器において、
前記半導体レーザモジュールに、 前記 ¾ '変調連続光の強度を可変に制御する光 強度可変手段を備えることにより、 前記変調光信号の光強度を可変に制御するこ とを特徴とする光送信器。
2 . 被変調連続光を伝送路基板から給電された変調電気信号で変調処理し、 変 調光信号を出力する電界吸収型の半導体光変調器素子を備えた光モジュールにお いて、
被変調連続光であるレーザ光を発振出力し、 その発振出力を前記半導体光変調 器素子に入力する半導体レーザ素子を備え、 前記半導体レーザ素子と前記半導体 光変調器素子とをモノリシックに集積化したことを特徴とする光モジュール。
3 . 前記変調電気信号を生成し、 前記半導体光変調器素子へ出力する半導体集 積駆動手段を前記伝送路基板に搭載したことを特徴とする請求の範囲第 2項に記 載の光モジユーノレ。
4 . 前記被変調連続光を伝送路基板から給電された変調電気信号で変調処理し、 変調光信号を出力する電界吸収型の半導体光変調器素子と、 被変調連続光である レーザ光を発振出力し、 その発振出力を前記半導体光変調器素子に入力し、 かつ、 前記半導体光変調器素子にモノリシックに集積化された半導体レーザ素子と、 を 備える光モジュールを搭載した光送信器であつて、
前記半導体レーザ素子への注入電流値を制御する注入電流制御手段を備えたこ とを特徴とする光送信器。
5 . 前記半導体レーザ素子の背面光をモニタするフォトダイォード素子をさら に備え、 前記注入電流制御手段は、 前記フォトダイオード素子のモニタ出力を用 いて注入電流を制御することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の光送信器。
6 . 前記フォトダイォード素子のモニタ電流値をもとに、 半導体光変調器素子 への変調電気信号のオフセット電圧を制御するオフセット電圧制御手段を備えた ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の光送信器。
7 . 前記変調電気信号を生成し、 前記半導体光変調器素子へ出力する半導体集 積駆動手段を前記伝送路基板に搭載したことを特徴とする請求の範囲第 4項に記 載の光送信器。
8 . 前記変調電気信号を生成し、 前記半導体光変調器素子へ出力する半導体集 積駆動手段を前記伝送路基板に搭載したことを特徴とする請求の範囲第 5項に記 載の光送信器。
9 . 前記フォトダイオード素子のモニタ電流値をもとに、 半導体光変調器素子 への変調電気信号のオフセット電圧を制御するオフセット電圧制御手段を備えた ことを特徴とする請求の範囲第 8項に記載の光送信器。
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