JP2001127377A

JP2001127377A - 光送信装置および光伝送装置

Info

Publication number: JP2001127377A
Application number: JP30730299A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Aoki; 雅博青木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2001-05-11
Also published as: US6757499B1

Abstract

(57)【要約】【課題】本願の目的は、波長標準チャンネルに適合す
る波長多重通信用光源を再現性良く実現するための好適
な光送信装置およびこれを用いた波長多重伝送装置を提
供することにある。本願の別な目的は、長距離伝送に好
適な光送信装置およびその簡易な実現手法を提供するこ
とにある。【解決手段】本願発明は、半導体レーザ部と、前記半
導体レーザ部に光学的に結合され且つ該半導体レーザの
出力光を変調する機能を備えた光変調器領域と、前記半
導体レーザ部よりの発振波長には変化を与えずに前記光
変調器領域の動作温度を変化させる手段とを有する光送
信装置である。本願発明の別な形態は、前記光変調器領
域への入射光の波長の変化に伴なって、当該光変調器の
変調特性を制御する手段を有する光送信装置である。本
願発明によれば、下記両側面が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は光伝送装置に関す
るものである。更には、本願発明は、特に複数の信号光
を用いた光伝送装置、並びに波長多重光伝通信システ
ム、光ネットワ−クに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の波長の光信号を同一の光伝送線路
で伝える波長多重光通信は、通信技術、光情報処理技術
のさらなる高性能化、低コスト化に向けて重要である。
この観点から、第１に複数チャンネル用の光源の波長管
理及び第２に光の高速変調に対応する光変調手段の提供
が大きい課題である。

【０００３】波長多重光通信システムにおける、複数の
チャンネル用の光源の波長管理は、最重要技術の一つで
ある。現在、国際標準化(ＩＴＵ)により、使用する各チ
ャンネルの波長または周波数は、５０ＧＨｚ乃至は１０
０ＧＨｚ間隔(約０．４ｎｍ乃至は０．８ｎｍ間隔)で詳
細に決められている。

【０００４】一方、こうした波長が管理された波長多重
光通信用の光源として、波長可変機能を有する半導体レ
ーザ装置を用いて複数のチャンネルをカバーする波長可
変方式の光源や、波長の異なる複数の半導体レーザ装置
を用いた波長選択方式の光源が検討されている。これら
の諸技術の実現には、効率良く、簡易にかつ連続的に波
長を掃引可能な波長可変半導体レーザを実現すること、
あるいは波長をＩＴＵグリッド上に再現性良く制御する
波長制御技術や、波長を長期的にＩＴＵグリッド上に固
定する波長安定化技術などが必須である。

【０００５】一方、現在、長距離幹線系では、伝送速度
は２．５Ｇｂ／ｓ〜１０Ｇｂ／ｓが主流である。この
高速伝送の為、光の変調方式は、直接発光素子にて変調
を行なわしめるのではなく、発光素子の外部で光変調を
行う外部変調方式が必須である。このため、光の高速変
調に対応する光変調手段は、レーザ素子に光変調器をモ
ノリシック集積した変調器集積光源の形態が必須となっ
ている。この観点から、波長の異なる複数の半導体レー
ザ素子、光合波器、電界吸収型光変調器等をモノリシッ
ク集積した波長選択光源が報告されている。しかし、こ
の例は、光変調器に導かれるレーザ光の波長が変化した
場合、光変調器の特性が変化してしまう難点を有してい
る。

【０００６】尚、この種の波長多重通信光源として電子
情報通信学会総合大会ＳＣ−３−５、１９９９年などが
挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述の第１の複数チャ
ンネル用の光源の波長管理に関しては、光源となる半導
体レーザ装置の波長をいかにして、標準値に設定するか
が大きな課題のひとつである。現在、この標準値は実用
上、ＩＴＵグリッドである。この対策として、現状シス
テムでは次の二つの手段を講じている。その一つは各チ
ャンネルの波長をモニタすることと、このモニター結果
に基づく補正を光源の駆動にフィードバックする光源の
波長安定化手段を取ることを行っている。二つ目には、
こうした複合光源の個別チャネル部素子の故障時に備え
て、スペアの光源用素子を搭載することを全チャンネル
に対して行っている。

【０００８】こうした技術を背景として、波長多重の光
通信システムに用いる光源では、この光源の各チャネル
に対応する複数のＤＦＢ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦ
ｅｅｄｂａｃｋ）レーザ素子等の各々を、所定の狭い波
長域内に作り込む必要がある。このため、素子の製造
上、その歩留まりに大きな課題が残る。

【０００９】この波長管理の課題は、光送信装置の小型
化、低コスト化の大きな障害であり、今後、更なるチャ
ンネル間隔の低減、チャンネル数増大に向けた大きな課
題である。

【００１０】次に、前述した高速変調に関する第２の課
題である。現在の光変調手段の特性の変化の原因は、主
に次の理由による。即ち、半導体材料で構成される光変
調器には、電界吸収型変調器、光干渉型変調器、位相変
調器などがある。こうした半導体材料で構成される光変
調器の光変調特性は、半導体材料のバンドギャップエネ
ルギーと信号光のエネルギーとの差（離調量）に大きく
依存する。従って、信号光の波長変化に伴い、光変調器
の離調量が大きく変化してしまうのである。

【００１１】更に加えて、長距離伝送において、特にチ
ャーピングが問題となる。この観点からは、光変調器の
チャーピングパラメータが、伝送仕様に応じて可変でき
ることが望ましい。電界吸収型の光変調器の場合、チャ
ーピングパラメータはオフセット電圧により変化させる
ことが可能である。しかし、この場合も、特にオフセッ
ト電圧を増加した場合、レーザ光出力の低下が発生す
る。これは、光変調器の光導波路での光吸収の増大によ
るものである。

【００１２】本願発明の第１の目的はこうした、光源の
波長管理、光の高速変調に対応する光変調手段の提供、
並びに光変調器部のチャーピング特性の制御などの諸課
題を解決せんとする光送信装置を提供するものである。

【００１３】本願発明の第２の目的は、波長多重通信用
光源を再現性良く実現するための好適な光送信装置およ
びこれを用いた波長多重伝送装置を提供することにあ
る。本願発明の第２の目的は容易な手法で実現されるで
あろう。又、この手法は、光通信における微細なチュー
ニングを可能ならしめるであろう。わけても、ＩＴＵグ
リッドに合致する波長標準チャンネルのを可能ならしめ
るであろう。

【００１４】本願の第３の目的は、長距離伝送に好適な
光送信装置およびその簡易な実現手法を提供することに
ある。それは、より具体的には、光変調器を含む光源の
チャーピングパラメータを制御するものである。

【００１５】本願発明は、特に外部変調器をモノリシッ
ク集積した半導体レーザ装置を用いた複合光源に有用で
あろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】先ず、本願の基本的な技
術思想を説明する。本願発明の基本構成は、波長可変光
源または集積型多波長光源と、光変調器と、を組み合わ
せるものである。これら両者の光学的な結合形態は各々
を別体で構成する形態（ハイブリッド集積）、その各々
をモノリシックに集積する形態（モノリシック集積）の
いずれをも用いることが出来る。尚、こうした複数波長
を発光する光源と光変調器とを一つの基板に集積化した
構成自体は知られている。即ち、こうした装置は、波長
可変光源または集積型多波長光源の出力光の一部は光変
調器に導かれ、光変調器によるオン・オフによって光信
号が生成される。

【００１７】本願発明は、こうした光変調器の近傍に、
光変調器を局所的に温度制御する手段を設けるにある。
この温度制御手段により、光変調器の能動導波路層の温
度を所望の値に制御する。本願のこの基本形態は、光源
の波長管理、光の高速変調に対応する光変調手段の提
供、並びに光変調器部のチャーピング特性の制御などの
諸課題を合わせ解決するものである。

【００１８】第１の具体的な動作例は、例えば、光変調
器に導入される光信号の波長の変動に応じて光変調器の
バンドギャップ波長を同じ程度変動させるものである。
より具体的な実施の形態の例を例示すれば、この温度制
御手段は、変調器に入射する光の波長を検知する手段、
検知された波長に基づき当該光変調器の動作温度を調整
する手段を少なくとも有する。尚、実用的には、更に、
検知された波長に基づき当該半導体レーザ素子部の動作
電流を調整する手段を有する。前記光変調器の動作温度
を調整する手段は、当該光変調器に導入される光信号の
波長の変動に応じて光変調器のバンドギャップ波長を同
じ程度変動させる。例えば、光変調器に導入される光信
号が長波長化した場合、光変調器のバンドギャップ波長
を同じ程度長波長化する。前記半導体レーザ素子部の動
作電流の調整は、波長変動に基づく発振電力の微細な変
動を調整する。

【００１９】こうして、光源の波長管理に合致した光の
高速変調を確保することが出来る。本願発明によって、
信号光の波長が変化しても、光変調波形の変動が僅かに
押さえることが出来る。更に、本願発明によって、チャ
ーピングパラメータを所定値に確保し、その変動を僅か
に押さえが出来る。即ち、要求されるチャーピングパラ
メータの変動を抑えつつ、光の変調特性を制御する。従
って、本願発明は、高品質なファイバ信号伝送を提供す
ることが出来る。

【００２０】次に、前記本願の第３の目的に即した本願
発明の別な動作の形態は、光変調器のチャーピングパラ
メータに着眼して制御するものである。この場合、チャ
ーピングパラメータの制御は、発光部が波長が可変のも
の、あるいは波長が固定の場合においても、実施するこ
とが出来る。即ち、本願発明の別な動作形態は、レーザ
光の波長は実質的に一定の状態で、光変調器部近傍に設
置された温度制御手段を有し、この温度制御手段によっ
て、光変調器の温度を調整することにより、光変調器の
チャーピングパラメータを変化させることができる。

【００２１】発明の基本思想を説明したが、以下主な本
願発明の諸形態を列挙する。

【００２２】本願発明の第1の形態は、半導体レーザ素
子部と、前記半導体レーザ素子部に光学的に結合され且
つ該半導体レーザ素子の出力光を変調する機能を備えた
光変調器領域と、前記半導体レーザ素子部よりの発振波
長には変化を与えずに前記光変調器領域の動作温度を変
化させ得る手段とを有する光送信装置である。

【００２３】あるいは、半導体レーザ素子部と、前記半
導体レーザ素子部に光学的に結合され且つ該半導体レー
ザ素子の出力光を変調する機能を備えた光変調器領域
と、前記半導体レーザ素子部よりの所望の発振波長を確
保しつつ、前記光変調器領域の動作温度を変化させ得る
手段とを有する光送信装置である。

【００２４】本願発明の第２の形態は、半導体レーザ部
と、前記半導体レーザ部に光学的に結合され且つ該半導
体レーザの出力光を変調する機能を備えた光変調器領域
と、前記半導体レーザ部の発振波長は外部から変化させ
ることが可能であり、且つ前記半導体レーザ部よりの発
振波長には変化を与えずに前記光変調器部の動作温度を
変化させ得る手段とを有する光送信装置である。

【００２５】あるいは、導体レーザ部と、前記半導体レ
ーザ部に光学的に結合され且つ該半導体レーザの出力光
を変調する機能を備えた光変調器領域と、前記半導体レ
ーザ部の発振波長は外部から変化させることが可能であ
り、且つ前記半導体レーザ部よりの所望の発振波長を確
保しつつ、前記光変調器部の動作温度を変化させ得る手
段とを有する光送信装置である。

【００２６】本願発明の第３の形態は、半導体レーザ部
と、前記半導体レーザ部に光学的に結合され且つ該半導
体レーザの出力光を変調する機能を備えた光変調器領域
と、前記光変調器領域への入射光の波長の変化に伴なっ
て、当該光変調器の変調特性を制御させ得る手段を有す
る光送信装置である。

【００２７】本願発明の第４の形態は、半導体レーザ部
と、前記半導体レーザ部に光学的に結合され且つ該半導
体レーザの出力光を変調する機能を備えた光変調器領域
と、前記半導体レーザ部の発振波長は外部から変化させ
ることが可能であり、且つ前記光変調器領域への入射光
の波長の変化に伴なって、当該光変調器の変調特性を制
御させ得る手段を有する光送信装置である。

【００２８】本願発明の第５の形態は、前記光変調器領
域への入射光の波長の変化に伴なう当該光変調器の変調
特性を制御する手段が発熱体であることを特徴とする前
記諸光送信装置である。尚、前記発熱体の代表例はヒー
タである。

【００２９】前記発明の諸形態において、半導体レーザ
部が一つの固定波長でのレーザ部である場合でも、波長
多重の半導体レーザ部の場合でも適用出来る。この場
合、光変調器を局所的に温度変化をさせることが肝要で
ある。一方、半導体レーザ部の発振波長が実質的に所望
の値に設定されることが肝要である。即ち、半導体レー
ザ部よりの発振波長には変化を与えず光変調器領域の温
度を制御することが求められる。更には、別異の表現な
らば、光変調器領域の温度制御は、前記発明の諸形態で
はチャーピングパラメータ（αｐ）が変化しないように
光変調器領域の温度を制御することである。

【００３０】以下に示す本願発明の別な諸形態は、本願
の第３の目的に添うものである。

【００３１】前記した第２の目的に添う発明の形態は、
チャーピングパラメータ（αｐ）が変化しないように光
変調器領域の温度を制御するのであるが、本願の第３の
目的に添うには、チャーピングパラメータを所望の値に
調整する。こうして、多波長の長距離伝送に有用ならし
める。

【００３２】即ち、本願発明の別な形態は、半導体レー
ザ部と、前記半導体レーザ部に光学的に結合され且つ該
半導体レーザの出力光を変調する機能を備えた光変調器
領域と、前記半導体レーザ部よりの発振波長には実質的
に変化を与えずに前記光変調器領域の動作温度を変化さ
せチャーピングパラメータが所望の値に調整可能な手段
とを有する光送信装置である。この場合、光変調器の変
調特性が所定の特性を有することは言うまでもない。

【００３３】本願発明の更に別な形態は、半導体レーザ
部と、前記半導体レーザ部に光学的に結合され且つ該半
導体レーザの出力光を変調する機能を備えた光変調器領
域と、前記半導体レーザ部の発振波長は外部から変化さ
せることが可能であり、且つ前記半導体レーザ部よりの
発振波長には変化を与えずに前記光変調器部の動作温度
を変化させチャーピングパラメータが所望の値に調整可
能な手段とを有する光送信装置である。

【００３４】本願発明の更に別な形態は、半導体レーザ
部と、前記半導体レーザ部に光学的に結合され且つ該半
導体レーザの出力光を変調する機能を備えた光変調器領
域と、前記半導体レーザ部の発振波長は外部から変化さ
せることが可能であり、且つ前記半導体レーザ部の動作
波長は±１ｎｍ内に保ったままで、前記光変調器領域の
動作温度を変化を可能とする手段を有する光送信装置で
ある。

【００３５】本願発明の更に別な形態は、前記光変調器
のチャーピングパラメータが所望の値となるように、該
光変調器部の動作温度を変化させることにより調整が可
能な手段を有する光送信装置である。

【００３６】上述の本願の光送信装置に係わる諸発明に
有用な光変調器は、この光変調器に入射させる半導体発
光素子の発光活性領域のバンドギャップの近傍の波長帯
で信号を制御するごとき光変調器である。こうした半導
体材料で構成される光変調器には、電界吸収型変調器、
光干渉型変調器、位相変調器などがある。これらの光変
調器の基本構成は温度制御手段を除いて通例のものを用
いて十分である。

【００３７】更に、前記半導体レーザ部の具体的構成例
は、用途に応じて所望の形態を選択することが出来る。
これらの諸形態は、例えば、通例の回折格子を有するＤ
ＦＢ（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＦｅｅｄｂａｃｋ）
型、ＤＢＲ（ＤｉｓｓｔｒｉｂｕｔｅｄＢｒａｇｇ
Ｒｅｆｒｅｃｔｉｏｎ）型、あるいはアレイ導波路を用
いた回折格子を有するものなどを挙げることが出来る。
活性層領域は通例量子井戸構造、多重量子井戸構造、歪
量子井戸構造、歪補償型量子井戸構造など、目的に応じ
て周知の構造で形成することが出来る。又、その発光は
無変調光を放出するものであっても、変調光を放出する
ものであっても用いることが出来る。

【００３８】更に、本願発明に係わる光送信装置は、そ
のモジュールが全体に温度制御手段、例えばペルチエ素
子等に搭載されるのが実用的である。ペルチエ素子等に
よる温度の安定化は通例半導体レーザ装置において実施
されている技術である。そして、本願諸発明は、半導体
レーザ部あるいは光変調器領域が、このモジュール全体
の温度の安定化手段による温度制御とは独立に、局所的
に温度制御せんとするものである。

【００３９】以下に本願に係わる光伝送装置あるいは光
伝送システムについて説明する。

【００４０】前述の諸光送信装置は、少なくとも異なる
２波長以上の光波信号を同一の光伝送線路上に伝搬させ
ることにより情報を伝達する波長多重光通信装置の実現
に有用である。又、前述の波長多重光通信装置における
諸光送信装置は、隣合うチャンネル間隔が５０ＧＨｚ乃
至１００ＧＨｚなる場合、わけても有用である。即ち、
本願発明の光伝送装置はＩＴＵに定められたチャネルの
波長又は周波数の設定を満足せしめるに有用である。

【００４１】又、前記光通信装置において、各チャンネ
ル光源の故障時の代替光源として、発振波長を可変可能
な予備の光源を常備している場合、前述の光送信装置が
極めて有用である。即ち、あるチャンネルの光源の故障
が発生した場合、該予備光源を動作させる。この時、波
長可変機能を用いて、故障チャンネルの波長に完全に一
致させることにより、システムを復旧させることが容易
に可能である。

【００４２】更には、本願発明を用いて、前述のいずれ
かの光送信装置を有し、少なくとも異なる２波長以上の
光波信号を同一の光伝送線路上に伝搬させることにより
情報を伝達し、前記光送信装置が有する各チャンネルの
光源の発振波長が可変可能であり、外部信号により所望
のチャンネル波長を随時変更可能である光伝送装置を実
現することが出来る。

【００４３】

【発明の実施の形態】本願発明の具体例を説明するに先
立って、いくつかの主要な実施の諸形態の一般的な説明
する。わけても、これらは、実用的な側面から有用な諸
形態である。

【００４４】さて、本願発明の第１の観点は、前述の通
り、光変調器に導入される光信号の波長の変動に応じて
光変調器の光導波路のバンドギャップ波長を同じ程度変
動させるものである。この為に実用的には、この光変調
器への入射光の波長の変化量と前記光変調器部の吸収端
波長の変化量との差が常に±７ｎｍ以下であることが好
ましい。これは、前述した発明の諸形態に言えることで
ある。

【００４５】又、当然、半導体レーザ部からの発振波長
と半導体光変調器のバンドギャップ波長との差が常に±
７ｎｍとなるように制御し用いることが好ましい。

【００４６】本願発明の温度制御手段は前述の通りヒー
タを用いることが最も実用的である。このヒータの具体
的材料としては、白金（ＰＴ）やチタニウム（Ｔｉ）を
挙げることが出来る。ヒータ材料の膜厚や幅等は、どの
程度のヒートパワーを要求されるかによるが、白金な場
合、１００ｎｍより４００ｎｍ程度の厚さ、チタニウム
の場合、５０ｎｍより１００ｎｍ程度を多用する。その
製造方法は通例の蒸着法で十分である。

【００４７】当該ヒータは、光変調器の導波路上部電極
直上または導波路横数μｍの領域に薄膜ヒータを搭載
し、ヒータへの通電により光変調器の動作温度を調整す
ることが実際的である。

【００４８】更に、本願発明では、前述のように、半導
体レーザ素子および光変調器の導波路上部電極直上また
は導波路横数μｍの領域に薄膜ヒータをそれぞれ搭載
し、各々のヒータへの通電によりレーザの発振波長およ
び光変調器の動作温度をそれぞれ独立に調整することが
出来る。この場合、半導体レーザ素子側の場合も、半導
体レーザ素子の光導波路上部電極直上または導波路横数
μｍの領域に薄膜ヒータを搭載するのが実際的である。
又、ヒータへの通電によりレーザの発振波長および光変
調器の動作温度を同時に調整することが出来る。レーザ
部と光変調器部でのヒータの設置方法は次の形態が実際
的である。尚、半導体レーザ部の加熱量より光変調器領
域の加熱量のほうが大きくするのが通例である。即ち、
レーザ部近傍のヒータ抵抗値Ｒ_LDと光変調器近傍のヒー
タ抵抗値Ｒ_MODの比が４：１〜１０：１となるように設
定し、直列通電された場合に発生するジュール熱量の比
を調整するのである。これら抵抗値の設定は、レーザ素
子部の発振波長の温度依存性と変調器の吸収端の波長の
温度依存性とを合致させる為である。この関係はチャー
ピングに関しての個所で説明される。

【００４９】半導体レーザ素子の代表例は、化合物半導
体材料であるＩｎＧａＡｓＰ材料あるいはＩｎＧａＡｌ
Ａｓ材料を有して構成される。光変調器部も同様の化合
物半導体を有して構成される。これらは、光通信用の光
源の波長の実現の為に採用される。結晶の成長用の基板
はＩｎＰ基板が実用的である。さらには、半導体レーザ
素子および光変調器部が共に同様の化合物半導体を有し
て構成されるのが実際的である。この形態は製造方法か
らも有利である。しかし、装置の仕様から、半導体レー
ザ素子はＩｎＧａＡｌＡｓ材料により構成され、且つ光
変調器はＩｎＧａＡｓＰ材料を有して構成することが出
来る。更には、半導体レーザはＩｎＧａＡｓＰ材料によ
り構成され、且つ光変調器はＩｎＧａＡｌＡｓ材料によ
り構成することが出来る。いずれの場合も、結晶の成長
用の基板はＩｎＰ基板が実用的である。

【００５０】尚、本願発明の実施に当って、光学系や光
半導体素子の制御などについて、通例の各種手段を合わ
せ用いることが出来ることは言うまでもない。

【００５１】それらに例を掲げれば次の通りである。例
えば、光出力が光学レンズと光アイソレータを介し光フ
ァイバに導かれる光学系を有せしめることである。更に
は、光半導体素子の内部温度を一定に保つための温度安
定化装置を用いることである。

【００５２】更には、光半導体素子の光出力を監視する
ためのモニタ受光素子を用いることである。或いは、光
半導体素子の光出力を一定に保つための光出力安定化装
置を用いることである。

【００５３】或いは光半導体素子の発振波長を安定化す
るための波長安定化装置を用いることである。

【００５４】そして、これらの各種装置を必要に応じて
併用することが出来ることは言うまでもない。例えば、
光出力が光学レンズと光アイソレータを介し光ファイバ
に導かれる光学系と、光半導体素子の内部温度を一定に
保つための温度安定化装置と、光出力を監視するための
モニタ受光素子とを兼ね備えた光送信装置である。更
に、光出力を一定に保つための光出力安定化装置と発振
波長を安定化するための波長安定化装置とを兼ね備えた
光送信装置である。更に又、光出力が光学レンズと光ア
イソレータを介し光ファイバに導かれる光学系と、光半
導体素子の内部温度を一定に保つための温度安定化装置
と、光出力を監視するためのモニタ受光素子とを兼ね備
え、且つ光出力を一定に保つための光出力安定化装置と
発振波長を安定化するための波長安定化装置とを兼ね備
える。

【００５５】ここで、前述のチャーピング並びにレーザ
と光変調器の温度制御の考え方について補足説明する。
チャーピングとは光変調の速度が数Ｇｂ／ｓ程度を越え
ると、発生する発振波長の変動現象で、この変動は特
に、長距離伝送に不都合である。この要因は、多くの条
件が絡んでいるが、概ね次のように考えられている。即
ち、半導体レーザ素子では、駆動電流の変化に伴いキャ
リア密度が変化し、これによってその光導波路の屈折率
が変化を生じる。そして、この屈折率変化はレーザの発
振波長の変動を生む。この現象をチャーピングと称す
る。

【００５６】一方、光ファイバ等の光導波路の持つ分散
特性により光導波路を伝送する光信号の伝搬速度が、波
長によって異なる。光導波路を伝搬する光は長距離にな
るに従い、微細に異なる諸波長によって、光信号のパル
ス幅が広がる。そして、こうした異なる諸波長を含んだ
光信号の間に干渉が発生してしまうのである。

【００５７】このチャーピングの程度を表示するチャー
ピングパラメータ（αｐ）は、光変調器の屈折率変化と
吸収係数変化の比として表わすことが出来る。従って、
チャーピングパラメータ（αｐ）の値は、半導体レーザ
素子より出射される光の波長と光変調器の吸収端の波長
とのエネルギー差、及び光変調器を駆動する為の電界強
度の値の設定によって設定することが出来る。この半導
体レーザ素子より出射される光の波長と光変調器の吸収
端の波長とのエネルギー差は、光変調器の雰囲気温度に
よって制御することが出来る。それは、半導体材料によ
って構成される光変調器の吸収端エネルギーの温度依存
性は、その半導体材料のバンドギャップエネルギーの温
度依存性と同等である。これに対して、回折格子を用い
たＤＦＢ型あるいはＤＢＲ型あるいはアレイ導波路を用
いた回折格子を有するもののなどは、前記の光変調器ほ
ど温度に依存して発振波長は変化しない。例えば、ＤＦ
Ｂ型レーザの場合、発振波長の温度依存性が０．１ｎｍ
／ｄｅｇ．程度であるに対して、光変調器の吸収端エネ
ルギーの温度依存性は０．７〜０．８ｎｍ／ｄｅｇ．程
度である。

【００５８】発明の実施の形態１図１は本願発明を用いた多波長送信装置の例を示す斜視
図である。図は多波長送信装置の例の概括構成を示すも
のである。本例は波長１．５５μｍ帯の光変調器を内臓
している。

【００５９】光伝送装置の基本構成の概要は次の通りで
ある。筐体１０１の一方の壁面よりファイバスリーブ１
１０に納められた光ファイバ１０９が、その外部に導出
されている。この光ファイバ１０９に光学的に接続され
た光アイソレータ１０８、光学レンズ１０７を経て半導
体光素子部１０６が設置されている。この半導体光素子
部１０６は半導体光素子実装基板１０５に搭載され、こ
れらが温度調整器１０２の上部に搭載されている。この
温度調整器１０２は先に一般説明したペルチエ素子が用
いられた。尚、半導体光素子部１０６自体の構成の詳細
は後述される。必要に応じて、筐体１０１の他方の壁面
側に、前記半導体光素子部１０６に面してモニタ用受光
素子１０３が設けられる。尚、筐体１０１の側壁から
は、所望の電気入力線１０４が外部に引き出される。筐
体１０１、温度調整器１０２、モニタ用受光素子１０
３、電気入力線１０４、光学レンズ１０７、光アイソレ
ータ１０８、光ファイバ１０９、ファイバスリーブ１１
０などはそれ自体、これまでに知られた諸技術を用いて
十分である。

【００６０】図２は前記半導体光素子部１０６の上面か
らみた部材の配置図である。図３はその光の進行方向に
沿った断面図である。尚、この図は光導波路に沿って示
され、図２の装置の正確な断面図ではない。

【００６１】半導体光素子部１０６はＩｎＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ材料またはＩｎＰ／ＩｎＧａＡｌＡｓ材料または
その両者を用いて形成される。半導体光素子部１０２を
形成する為の基板１２０には、ＩｎＰを用いた。

【００６２】本例の半導体光素子部１０６には、レーザ
アレイ部１２１が一方の側面側に配置される。本例のレ
ーザアレイ部１２１は多波長分布帰還型レーザアレイで
ある。多波長分布帰還型レーザアレイとは分布帰還型レ
ーザ部がアレー状に配置されたレーザアレイであり、こ
の各レーザ部の波長が異なるように設定されたものであ
る。図示されるように、本例では多波長分布帰還形レー
ザアレイ部１２１は１５３０ｎｍから１５６２ｎｍ波長
帯近傍に発光ピークを有する複数のレーザ素子部（１３
１、１３２、１３３、１３４）を有している。本例の多
波長分布帰還形レーザアレイ部１２１は、回折格子の周
期を変えることで、それそれ１５３０ｎｍから１５６２
ｎｍまで４ｎｍ間隔にて発振波長制御を実現している。
レーザ素子として分布帰還型が最も実用的であるが、当
該レーザ素子部は必ずしも分布帰還型でなくとも良い。
勿論、レーザ発振の縦モードの安定が条件である。この
面から、レーザ部は例えば、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕ
ｔｅｄＢｒａｇｇＤｉｆｒａｃｔｉｏｎ）型のレーザ
などで構成することも可能である。図２には外部よりの
変調信号１４５がスイッチ１４４により選択され、更に
信号系１４０〜１４３を経て、各半導体レーザ素子１３
１〜１３４を駆動する形態が示されている。ヒータ部１
２２の各々への信号系も類似の形態で入力される。

【００６３】レーザアレイ部１２１の各波長の光は、光
合波器１２３で合波される。そして、光合波器１２３よ
り光増幅器１２４、を経て光変調器１２５に光導波路で
光学的につながれている。本例の光変調器１２５は周知
の電界吸収型半導体光変調器である。光は、光増幅器１
２４によって光増幅された後、光変調器１２５に入力さ
れる。また、素子の光変調器側端面には反射率０．０２
％以下の低反射膜１２７が、レーザ側端面には反射率９
０％程度の高反射膜１２８が施されている。光はこの低
反射膜１２７より当該光半導体装置の外部に射出され
る。

【００６４】本例では、レーザアレー部１２１の各レー
ザ素子部および光変調器１２５に近接して温度制御手段
１２２、１２６（尚、この符号は手段の総称である）設
けられている。図２では、各レーザ部に対する個々の温
度制御手段１２２を各々１４５、１４６、１４７、１４
８と個別に表示した。他方、温度制御手段１２６は光変
調器１２５の動作温度制御用ヒータである。

【００６５】図３は本例の断面図である。半導体基板１
２０上に、化合物半導体材料のＩｎＧａＡｓＰあるいは
ＩｎＧａＡｌＡｓを用いた光導波路１５０が形成され
る。この例では、ＤＦＢ型レーザの為の回折格子１５１
は半導体基板ＩｎＰ１２０の表面に予め形成された。レ
ーザ部１２１、導波路部１２９、合波器部１２３、増幅
器部１２４、光変調器部１２５等は通例の形態および製
造方法を用いて良い。光導波路１５１、１５２、１５３
は各々合波器部１２３、増幅器部１２４、光変調器部１
２５に対応する。前記これらの諸導波路上に光導波のク
ラッド層１６０となるＩｎＰ層が形成される。

【００６６】尚、光の射出部側はＩｎＰ層を設け光の吸
収を出来るだけ低減している。この構造はいわゆる窓
（Ｗｉｎｄｏｗ）構造１５４と称されている。本例の構
造以外の実施の形態でも実用上この構造を採用すること
が光出力の低減防止に有利である。

【００６７】この層上に半導体レーザ部および光変調器
部の電極１２１、更に、絶縁層１４９の二酸化シリコン
膜を介してヒータ部１２２および１２６が形成される。
前記電極はＴｉ、Ｐｔ、Ｔｉの三層の積層膜である。
又、ヒータはＰｔあるいはＴｉが用いられた。尚、半導
体基板の裏面にはｎ側電極１３５が形成される。装置の
表面のパッシベーション膜１５５はシリコン窒化膜が用
いられた。

【００６８】こうして準備された半導体光装置は通例の
通り、ヒートシンク１５０、そしてチップキャリア１５
２に搭載され、更にこれらが温度調節器１０２に搭載さ
れる。この温度調節器１０２は通例のペルチエ素子であ
る。

【００６９】レーザ発振波長制御用のヒータ部１２２
（即ち、個別ヒータは１３１〜１３４と示される）の各
々に所望の電流を通電することによって、各レーザ素子
部の温度を制御することが出来る。そして、この温度制
御によって、レーザ発振波長を４．５ｎｍ程度を可変に
することが出来る。この結果、動作させるレーザチャン
ネルの選択と波長可変機能とを併用することにより１５
３０ｎｍから１５６２ｎｍまでの、いわゆる連続波長掃
引が可能である。即ち、半導体レーザアレー部の所望レ
ーザ部を選択し、且つそのレーザ部の微小な波長のずれ
を、例えば、前記４ｎｍ間隔にて発振波長を制御するこ
とが出来る。従って、前述のように波長多重光通信シス
テムで定められている波長設定を微細に調節することが
出来る。

【００７０】本光素子を動作させる際、入力光の波長λ
_pに応じ、変調器動作温度制御用ヒータ１２６に通電を
行う。この制御は、具体的には、電界吸収型光変調器１
２５の吸収端波長の温度による変動量（約０．７ｎｍ／
ｄｅｇ）を考慮し、７ｎｍのλ_p長波長化に対し、約１
０℃の温度上昇が生じるように温度制御手段のヒータへ
の印可電力を調整した。

【００７１】図４より図５は本願発明における、半導体
レーザ素子部の発光波長に基づいて、当該半導体レーザ
素子部の駆動電流値およびヒータの駆動電流値の制御を
行う制御系、および光変調器のヒータの駆動電流値の制
御を行う制御系を示す図である。図４はその波長検知部
が、本願発明の光半導体装置とモノリシックに集積化さ
れた例、図５は波長検知部と本願発明の光半導体装置と
がハイブリッドに集積化された例を示す。図６は波長検
知の為の信号系、図７および図８はこの制御系の信号処
理の例を示す図である。

【００７２】図４に見られるように、半導体レーザ素子
部の波長を検知する手段５０が併設される。この例のレ
ーザ波長検知手段５０はアレー導波路回折格子２１を用
いて構成される。このアレー導波路回折格子２１によっ
て、各波長の光は分離、検知され、光導波路２２を経
て、信号処理部２３に導かれる。この信号処理部２３お
よび論理回路部２４の例を図６に示す。

【００７３】この論理回路２４の信号は、半導体レーザ
素子の駆動電流の制御系２５、あるいは半導体レーザ素
子の温度制御の制御系２６を経て、各々半導体レーザ素
子の電極１３１、あるいは半導体レーザ素子に設けられ
たヒータ１４５に所定の信号が入力される。

【００７４】又、光変調器のヒータの制御も同様に、当
該半導体レーザ素子部の波長の変動を検知した信号は、
光変調器のヒータの制御系２７を経て、所望信号が光変
調器のヒータ１２６に入力される。尚、図４及び図５に
おいて、符号１２５は光変調器の電極である。

【００７５】図５は、本願発明に係わる光半導体装置１
２０とレーザ波長検知手段５０とがハイブリッドに集積
化された例である。その他、本例の基本動作等は図４の
例と同様である。尚、これらの諸例で半導体レーザ素子
部の温度制御を要しない場合はこれを省略しても良いこ
とは言うまでもない。

【００７６】図５のアレー導波路回折格子２１によって
特定の波長の光が図７のｉ番目の受光素子２３に分光さ
れる。即ち、図７に示すように受光素子ｉは１９１．７
５ＴＨｚの波長の光に対して最大の出力となり、隣の受
光素子ｉ＋１は１９２．２５ＴＨｚの波長の光に対して
最大出力を示す。受光素子２３に接続された和演算回路
や差演算回路を通すことによって図８に示すような波長
依存性を持つ出力信号に変換される。主に和成分からレ
ーザの光出力の情報を取り出し、半導体レーザ素子の駆
動の制御系２５によってレーザの駆動電流値を制御す
る。又、差成分より光波長の情報を取り出し、レーザ素
子の温度制御系２５によってヒータの駆動電流値を制御
する。更に、前記差成分の情報より、本願発明に係わる
光変調器の温度制御をヒータ１２６によって行う。図４
および図５の符号２７はこの信号経路を示す。

【００７７】次に本発明の基本思想を説明する。図９は
温度を制御する手段で動作温度調整をした場合の電界吸
収型光変調器１２５の吸収スペクトルと信号波長との相
関を示した図である。光変調器１２５における光が透過
する場合と、光が遮断する場合の波長と光吸収量との特
性を、各々４つの曲線に示した。光が透過する場合を光
オン、光が遮断する場合を光オフと表示した。各４つの
曲線の変動の幅は前記の温度を制御する手段による制御
の幅内である。即ち、光オンの場合においても、光オフ
の場合においても、前記の温度の制御によって、前記２
つの曲線内の範囲のいずれかの特性を維持することが出
来る。図９には、縦軸に平行な４つの点線によって、レ
ーザ素子の発振する光波長の変化をλ１、λ２、λ３、
及びλ４として例示した。各４つの点線は光波長の変化
の幅内に含まれる特性である。

【００７８】光変調器１２５の特性変動の調整を適用し
ない場合、次のような現象が発生する。光変調器１２５
の特性が、光オン時に図９の曲線１又光オフ時に曲線２
であったとする。前述した通り、波長多重光通信システ
ムでは各レーザ素子の発信波長はシステムで使用する各
チャンネルの波長は決められている。光の伝送距離の拡
大に伴って、光変調器の特性に変動を生じる。

【００７９】信号光の波長λ１の場合、光変調器１２５
の光オンでは点５の光吸収量、光オフでは点６の光吸収
量となる。この場合、光オンと光オフの場合の光吸収量
の差が実用的な差に確保される。しかし、今、半導体レ
ーザ素子の発光波長がλ４に変動したとする。光変調器
１２５の特性が前のままだとすると、光オンでは点７の
光吸収量、光オフでは点８の光吸収量となる。この場
合、光オンと光オフの場合の光吸収量の差が実用的な差
は確保されない。本願発明では、この場合、光変調器の
特性を、信号光の波長変動の幅に従って、光オンの特性
が曲線３と光オフの特性が曲線４になるように変動させ
る。この場合、光変調器１２５の光オンでは点９の光吸
収量、光オフでは点１０の光吸収量となる。この状態で
は、光オンと光オフの場合の光吸収量の差が実用的な差
を確保することが出来る。従って、光変調器の役割を、
十分果たすことが出来るのである。本願発明は、この光
変調特性の変化を動作温度の変化によって行うのであ
る。

【００８０】本例では、図９に示すように、いずれの信
号波長に対しても、信号波長と電界吸収型光変調器１２
５の吸収端波長との差（離調量）が４８ｎｍ ±３ｎｍ
の範囲に調整できた。この結果、送信装置のファイバ伝
送特性を決定するチャーピングパラメータは、常に０．
３±０．１の範囲に制御された。

【００８１】以上の構成により、波長多重光通信システ
ムの伝送速度の高速化、長距離化を容易に実現する送信
装置が実現できた。

【００８２】尚、本例では半導体レーザ素子部において
も、温度制御手段を持たせその波長の調整を行ったが、
必ずしもこの手段は必要としない。レーザ発振の波長を
固定した場合でも実施することが出来る。更に、単一の
レーザ素子にて、レーザ発振の波長を固定した場合で
も、光変調器の変調特性を可変とすることで、光の高速
変調に対応する光変調手段の提供、並びに光変調器部の
チャーピング特性の制御などを所望に行うことが可能で
ある。これらの半導体レーザ素子部の制御の関するこれ
らの諸事項は以下の各実施の形態においても同様であ
る。

【００８３】発明の実施の形態２本例は本願の波長多重のレーザアレー部として波長可変
のレーザ素子部を用いた例である。そして、本例は波長
１．５５μｍ帯で動作する新たな光変調器内臓の伝送装
置の例である。図１０は半導体光素子部の平面図、図１
１はその断面図である。尚、この断面図は各部材や光導
波路等の接続が理解し易いように、光路に沿う断面で構
成部材の概略構成を示している。従って、図１１は正確
な断面図とはなっていない。

【００８４】図１０に示すように、本例の半導体光素子
部２０１の基本構成は次の通りである。多波長分布帰還
形レーザアレイ部２０２の各レーザ素子部よりの光は光
合波器２０４に導かれる。図１０では複数のレーザ素子
部およびこれに対する温度制御手段は代表して各々一つ
の符号２０２、２０３で示した。この光合波器２０４の
出力は電界吸収型光変調器２０５に入力される。そし
て、本例では多波長の分布帰還形レーザアレイ部２０２
の各レーザ素子部にレーザの発振波長の制御手段２０
３、具体的にはヒータが、又光変調器２０５には変調器
動作温度制御用ヒータ２０６を有している。

【００８５】多波長の分布帰還形レーザアレイ部２０３
はＩｎＧａＡｓＰ材料系またはＩｎＧａＡｌＡｓ材料で
構成される多重量子井戸構造活性層を有する。多波長分
布帰還形レーザアレイ部２０３は、１５３０ｎｍから１
５６２ｎｍの波長帯近傍に発光ピークを有する複数のレ
ーザ活性層領域を有する。レーザ部自体の構成は通例の
もので十分である。前述のように、各レーザ素子部に
は、レーザ発振波長制御用ヒータ１２２が備わってい
る。本レーザ素子部はヒータ通電による各レーザ部の温
度制御により、レーザ発振波長を４．５ｎｍ可変できる
構成である。

【００８６】このアレイ構成の例は、縦方向に２列、横
方向に４列素子が配列されている。即ち、この例では合
計８個の半導体レーザ素子部が構成される。これらの複
数のレーザ素子部のいずれかを選択することによって、
所望の発振波長を得ることが出来る。この場合、後段の
レーザを駆動する場合には、前段のレーザ素子部をしき
い値以下に通電し、前段のレーザ素子部の導波路を、後
段の発振光に対して透明となす。この半導体材料を透明
化する手法は周知のものである。又、半導体レーザ素子
部は本例の８個に限られることなく、要求に応じて設計
することが出来る。

【００８７】半導体光素子部２０１の作製手法は以下の
通りである。まず、（１００）面方位ｎ型ＩｎＰ基板２
１１上に、通例の電子ビーム露光法及び半導体エッチン
グ技術を用いて、周期の異なる分布帰還型レーザ用回折
格子２１２を形成した。この回折格子の周期を変えるこ
とで、それそれ１５３０ｎｍから１５６２ｎｍまで４ｎ
ｍ間隔にて発振波長制御を実現する。続いて、レーザ活
性層２１３、光変調器吸収層２１４およびｐ型ＩｎＰク
ラッド層２１５を、周知の有機金属気相成長法により形
成する。これらの層はＩｎＧａＡｓＰあるいはＩｎＧａ
ＡｌＡｓを用いて形成される。ここで、周知の選択成長
法を用いて上記８つのレーザ素子のレーザ活性層領域２
１３（２１３−１、２１３−２等、その他は図示され
ず）の発光波長を１５３０ｎｍから１５６２ｎｍの波長
帯近傍に設定した。また、光変調器の吸収層２１４の発
光波長を約１４８２ｎｍに設定する。

【００８８】次に、各レーザ素子領域の上部にクラッド
層２１５を形成する。この層はｐ型ＩｎＰで、波長１．
５０μｍに設定される。光の射出部側はＩｎＰ層をウイ
ンドウ構造２１７として設け、光の吸収を出来るだけ低
減している。続いて、既に形成された半導体層２１３及
び２１５の所定部分を選択エッチングし、光合波器２０
４を構成する導波路コア層２１６およびクラッド層２１
７をバットジョイント法を用いて接続する。導波路コア
層２１６はＩｎＧａＡｓＰで１．０５μｍ〜１．１０μ
ｍの波長組成となす。クラッド層２１７はアンドープＩ
ｎＰである。

【００８９】導波路コア層２１６には組成波長１．０５
μｍ、厚さ０．３μｍのＩｎＧａＡｓＰを用いた。次
に、各半導体レーザ素子部に対応してリッジ導波路を形
成した後、電極形成を行う。このリッジ導波路は通例の
方法で形成することが出来る。図１２に本例装置の光軸
に直交する断面を示す。図１２は図１０のＡＡ断面図で
ある。尚、本例以外においてもレーザの発振横モードを
制御する為、こうしたリッジ導波路を用いて有用であ
る。

【００９０】素子の光変調器側端面に反射率０．０２％
以下の低反射膜２１８を、レーザ側端面には反射率９０
％程度の高反射膜２１９が施こす。次いで、半導体レー
ザ素子部の各々および光変調器部に電極２２０を形成す
る。この電極２２０はｐ型電極で、Ｔｉ、Ｐｔ、および
Ａｕの３層の通例の積層電極である。ヒータ部には、こ
の電極２２０上に絶縁膜２２１を二酸化シリコンで形
成、更に、ヒータを白金（Ｐｔ）あるいはチタニウム
（Ｔｉ）にて形成する。二酸化シリコン膜は概ね２００
ｎｍより３００ｎｍ程度の厚さである。半導体基板２１
１の裏面に下部電極２２３が形成される。

【００９１】尚、レーザの発振波長の監視手段及びこれ
に基づくレーザの発振波長の制御、並びに光変調器の変
調特性の制御の各手段は、前の実施の形態の欄で述べた
通りであるので、詳細説明は省略する。

【００９２】以上の構成により、本例の多波長の分布帰
還形レーザアレイ部において動作させるレーザチャンネ
ルの選択と波長可変機能とを併用することにより１５３
０ｎｍから１５６２ｎｍまでの連続波長掃引が可能であ
る。素子を動作させる際、信号光の波長λ_pに応じ、変
調器動作温度制御用ヒータ２０５に通電を行う。具体的
には、電界吸収型光変調器２１４の吸収端波長の温度に
よる変動量（約０．７ｎｍ／ｄｅｇ）を考慮し、７ｎｍ
のλ_p長波長化に対し、約１０℃の温度上昇が生じるよ
うにヒータへの印可電力を調整した。以上の光伝送装置
の構成により、実施の形態１と同様に、信号波長と電界
吸収型光変調器２１４の吸収端波長との差（離調量）が
４８ｎｍ±３ｎｍの範囲に調整できる。この結果、送信
装置のファイバ伝送特性を決定するチャーピングパラメ
ータは、常に０．３±０．１の範囲に制御された。

【００９３】以上の構成により、波長多重光通信システ
ムの伝送速度の高速化、長距離化を容易に実現する送信
装置が実現できた。

【００９４】発明の実施の形態３本例は半導体光素子部に分布反射型（ＤＢＲ：Ｄｉｆｒ
ａｃｔｉｏｎＢｒａｇｇＲｅｆｒｅｃｔｉｏｎ）レ
ーザを有する半導体光素子部を用いた例である。図１３
は本願発明の新たな光変調器内臓の伝送装置の例を示す
平面図である。図１４はその断面図である。又、本例は
波長が１．５５μｍ帯で動作する装置である。

【００９５】本例の半導体光素子は、第１の分布反射器
３０４の領域、位相調整層３０６の領域、レーザ発振の
為の活性層領域３０２、第２の分布反射器３０３の領
域、及び光変調器３０８の領域が光学的に接続されてい
る。そして、本例では前記光変調器３０８に対する温度
制御手段３０７が設けられている。温度制御手段３０７
の具体例はヒータである。前記の光学諸手段の両端面に
は低反射面３０９、３１０が形成されている。

【００９６】本例の光半導体装置を構成する各層の積層
は通例のリッジ型の埋め込み構造を有する半導体レーザ
装置や光変調器のそれと概ね同様である。図１４に光軸
に平行な面での断面図が示される。ＩｎＰ基板３０１
に、ＩｎＧａＡｓＰ材料系またはＩｎＧａＡｌＡｓ材料
で構成され且つ所定の発振波長に応じた多重量子井戸構
造の光導波路３０５が形成される。光導波路３０５はＩ
ｎＧａＡｓＰで構成する、波長組成１．５５μｍであ
る。この光導波路３０５を選択エッチンブによって所定
領域を除去し、この領域に１．３μｍの波長組成のＩｎ
ＧａＡｓＰで構成する光導波路３２１を結晶成長する。
そして、この上面に回折格子３０５が形成される。つい
で、これらの層を覆ってクラッド層３１３を形成する。
クラッド層３１３はｐ型ＩｎＰである。尚、光の出射部
３２０がＩｎＰの選択成長時に合わせて形成されるウィ
ンド構造である。

【００９７】半導体基板３０１の裏面にｎ型電極３０９
を形成し、次いで、半導体レーザ素子部より光変調器部
にかけての各部の電極３１５、３１６、３１７、３１
８、および３１９を形成する。これらの各電極はｐ型電
極で、Ｔｉ、Ｐｔ、およびＡｕの３層の通例の積層電極
である。ヒータ部には、この電極３１９上に絶縁膜３２
０を二酸化シリコンで形成、更に、ヒータ３２１を白金
（Ｐｔ）あるいはチタニウム（Ｔｉ）にて形成する。更
に、素子の光変調器側端面に反射率０．０２％以下の低
反射膜３０９を、レーザ側端面には反射率９０％程度の
高反射膜３１０を施こす。

【００９８】尚、レーザの発振波長の監視手段及びこれ
に基づくレーザの発振波長の制御、並びに光変調器の変
調特性の制御の各手段は、前の実施の形態の欄で述べた
通りであるので、詳細説明は省略するこのように、レーザ活性領域３０２、超周期構造分布反
射器３０５、電界吸収型光変調器３０８、変調器動作温
度制御用ヒータ３０７等の半導体光素子部の作製手法は
実施の形態２に記述の技術と同等である。

【００９９】上記に説明した超周期構造回折格子を用い
た分布反射型レーザの構成により、波長可変幅として３
０ｎｍ以上が周知の制御法を用いて実現できた。具体的
には１５３０ｎｍから１５６２ｎｍまでの連続波長掃引
が可能である。素子を動作させる際、信号光の波長λ_p
に応じ、変調器動作温度制御用ヒータ３０７に通電を行
う。具体的には、電界吸収型光変調器３０８の吸収端波
長の温度による変動量（約０．７ｎｍ／ｄｅｇ）を考慮
し、７ｎｍのλ_p長波長化に対し、約１０℃の温度上昇
が生じるようにヒータへの印可電力を調整した。以上の
光伝送装置の構成により、実施の形態１と同様に、信号
波長と電界吸収型光変調器２１４の吸収端波長との差
（離調量）が４８±３ｎｍの範囲に調整できる。この結
果、送信装置のファイバ伝送特性を決定するチャーピン
グパラメータは、常に０．３±０．１の範囲に制御され
た。このため、波長多重光通信システムの伝送速度の高
速化、長距離化が容易に実現できた。

【０１００】以上の構成により、波長多重光通信システ
ムの伝送速度の高速化、長距離化を容易に実現する送信
装置が実現できた。

【０１０１】発明の実施の形態４本例はアレイ導波路回折格子を用いた複合共振器型レー
ザを用いた例である。図１５は本発明を用いて波長１．
５５μｍ帯で動作する新たな光変調器内臓の伝送装置を
作製した例である。図１５はアレイ導波路回折格子を用
いた複合共振器型レーザを有する半導体光素子部の平面
構成図である。図１６はその断面図である。尚、この断
面図は各部材や光導波路等の接続が理解し易いように、
光路に沿う断面で構成部材の概略構成を示している。従
って、図１６は正確な断面図とはなっていない。

【０１０２】素子のレーザ共振器部はレーザ活性領域４
１１、分布反射器４１３、位相調整器４１２、アレイ導
波路回折格子４１５から構成される。アレイ導波路回折
格子４１５は、５０ＧＨｚチャンネル間隔で全２０チャ
ンネルである。電界吸収型光変調器４０３部には変調器
の動作温度の制御用ヒータ４１４が形成される。尚、ア
レイ導波路回折格子自体は周知の構成のもので十分であ
る。半導体基板４０１のＩｎＰ上に波長組成１．５５μ
ｍおよび波長組成１．５０μｍの光導波路４０２及び４
０３を形成する。レーザ活性層領域は多重量子井戸構造
を用いる。次に、光導波路の所定領域を選択エッチング
にて除去し、この領域に波長組成１．１０μｍ〜１．０
５μｍの光導波路４０４及び４０６を選択成長する。領
域４０４はアレイ導波路回折格子４１５に、領域４０２
はレーザの活性層領域、領域４０６は位相変調器、領域
４０３は光変調器の吸収層の各領域に相当する。前記半
導体になる光導波路４０３の上部に回折格子４０５を形
成する。回折格子４０５は本レーザ部の分布反射器を構
成する。そして、これらの各層上にクラッド層となるア
ンドープＩｎＰ層４０８を形成する。尚、光の出射部４
１８が前記ＩｎＰの選択成長時に合わせて形成されるウ
ィンドウ構造である。

【０１０３】半導体基板４０１の裏面にｎ型電極４１９
を形成し、次いで、半導体レーザ素子部より光変調器部
にかけての各部の電極４２１、４２２、４２３、および
４２４を形成する。これらの電極はｐ型電極で、Ｔｉ、
Ｐｔ、およびＡｕの３層の通例の積層電極である。この
電極４１４上に絶縁膜４１７を二酸化シリコンで形成、
更に、ヒータ４１６を白金（Ｐｔ）あるいはチタニウム
（Ｔｉ）にて形成する。素子の光変調器側端面に反射率
０．０２％以下の低反射膜４０９を、レーザ側端面には
反射率９０％程度の高反射膜４１０を施こす。

【０１０４】尚、実用上設けられるレーザの発振波長の
監視手段及びこれに基づくレーザの発振波長の制御、並
びに光変調器の変調特性の制御の各手段は、前の実施の
形態の欄で述べた通りであるので、詳細説明は省略する
前記半導体光素子各部の作製手法は実施の形態２に記述
の技術と同等である。従って、その詳細説明は省略す
る。

【０１０５】レーザの発振動作原理は以下の通りであ
る。レーザの反射鏡はそれぞれ、分布反射器４０５、ア
レイ導波路回折格子４１５がその役割を果たす。分布反
射器４０５の反射帯域は半値幅約２ｎｍと広く設定して
いるのに対し、アレイ導波路回折格子４１５の反射帯域
は半値幅０．２ｎｍと狭く設定している。この結果、レ
ーザの発振波長は主にアレイ導波路回折格子４１５部に
より決定される。レーザの発振波長は分布反射器の電極
４１３から分布反射器４１３に通電することにより可変
可能である。この際、位相調整器電極４１２から位相調
整器４０６に通電することによりレーザ共振器モードの
位相を調整する。この構成によりレーザの発振波長は５
０ＧＨｚ間隔で約８ｎｍの範囲で離散的に可変可能とな
る。

【０１０６】上記に説明した複合共振器型レーザの構成
により、波長可変幅として約８ｎｍを実現できた。具体
的には１５５０ｎｍから１５５８ｎｍまでの連続波長掃
引が可能である。素子を動作させる際、信号光の波長λ
_pに応じ、変調器の動作温度の制御用ヒータ４１４に通
電を行う。具体的には、電界吸収型光変調器４０３の吸
収端波長の温度による変動量（約０．７ｎｍ／ｄｅｇ）
を考慮し、７ｎｍのλ_p長波長化に対し、約１０℃の温
度上昇が生じるようにヒータへの印可電力を調整した。

【０１０７】以上の光伝送装置の構成により、実施の形
態１と同様に、信号波長と電界吸収型光変調器４０３の
吸収端波長との差（離調量）が４８ｎｍ ±３ｎｍの範
囲に調整できる。この結果、送信装置のファイバ伝送特
性を決定するチャーピングパラメータは、常に０．３±
０．１の範囲に制御された。このため、波長多重光通信
システムの伝送速度の高速化、長距離化が容易に実現で
きた。

【０１０８】以上の構成により、波長多重光通信システ
ムの伝送速度の高速化、長距離化を容易に実現する送信
装置が実現できた。

【０１０９】発明の実施の形態５図１７は本発明を用いて波長１．５５μｍ帯で動作する
新たな光変調器内臓の伝送装置を作製した例である。図
１７はヒータ装荷型の波長可変の分布帰還形レーザ素子
にモノリシックに集積化された光変調器の構成例であ
る。

【０１１０】ｎ型ＩｎＰ基板５０１上にレーザ部５２０
と電界吸収型光変調器５３０に供される光導波路が搭載
される。この光導波路の構成例は図１８に示すように数
種の構造が考えられる。図１８（ａ）より（ｃ）に、次
の３つの形態を例示する。尚、これらの図はその主要部
のみ模式的に示すものである。図１８の（ａ）は膜厚の
異なる二種類のＩｎＧａＡｓＰ系の多重量子井戸構造５
２１および５２２を周知の領域選択成長法を用いて形成
した例である。図１８の（ａ）と（ｂ）の構成は、選択
成長の幅によって、結晶成長時に膜厚の相違が生ずるい
わゆる領域選択成長法によって形成したもの。図１８の
（ｃ）は別工程を用いるものである。図１８の（ａ）の
構造は回折格子５２３が多重量子井戸構造５２２の上部
に形成されている。図１８の（ｂ）はＩｎＧａＡｌＡｓ
系の多重量子井戸構造５３１、５３２を周知の領域選択
成長法を用いて形成した例である。図１８の（ｃ）の構
造はＩｎＧａＡｓＰ系の多重量子井戸構造５４１を有す
る光変調器とＩｎＧａＡｌＡｓ系の多重量子井戸構造５
４２とを周知のバットジョイント法を用いて接続した場
合の構造を示す。図１８の（ｂ）および（ｃ）の各構造
は回折格子５３２あるいは５４３が形成された結晶成長
用の基体の上部に、多重量子井戸構造が形成されてい
る。本願発明ではいずれも形態をも用いることが出来る
ことは言うまでもない。

【０１１１】図１７に示すように、これら基本的な導波
路構造に対して、レーザ部の電極５０３、光変調器の電
極５０５が搭載される。更に本例では、レーザ電極５０
３、変調器用電極５０５の脇にそれぞれレーザ波長の制
御用ヒータ５０９および変調器の動作温度の調整用ヒー
タ５１０が形成される。レーザ波長制御用ヒータ５０９
の抵抗値は２０Ω乃至１００Ωであり、変調器の動作温
度の調整用ヒータ５１０の抵抗値は電極長と電極幅を調
整することによりレーザ波長制御用ヒータ５０９の抵抗
値の１／７乃至１／８に設定した。ヒータ用の材料は前
述のもので良い。尚、半導体光素子部の基本的な製造方
法は実施の形態２の方法と同等であるので詳細説明は省
略する。尚、５０２はパッシベーション膜、５１１は低
反射膜、５１２は高反射膜、５１３は下部電極である。

【０１１２】本例では、波長可変幅として約６ｎｍが周
知の制御法を用いて実現できた。具体的には１５５０ｎ
ｍから１５５６ｎｍまでの連続波長掃引が可能である。
波長掃引の際、波長制御用ヒータ５０９および変調器の
動作温度の制御用ヒータ５１０に直列に通電を行う。前
述のように、レーザ波長制御用ヒータ５０９の抵抗値は
変調器の動作温度の調整用ヒータ５１０のそれの７乃至
８倍であるため、ヒータで生じるジュール熱も約７乃至
８倍大きくなる。

【０１１３】レーザ発振波長の温度による変動量（約
０．１ｎｍ／ｄｅｇ）と電界吸収型光変調器４０３の吸
収端波長の温度による変動量（約０．７ｎｍ／ｄｅｇ）
には大きな隔たりがあるが、本構成によれば、この温度
係数の大きな差を自動的に補正することができる。

【０１１４】本例に示すように、半導体レーザ素子部の
ヒータと光変調器部のヒータとは、独立して制御される
ものであるが、これらが独立の発熱調整を行いながら、
具体的構造としては、直列に接続された形態も取り得
る。

【０１１５】この構成は本例に限らず、本願発明の全般
において取り得る形態である。

【０１１６】以上の光伝送装置の構成により、実施の形
態１と同様に、信号波長と電界吸収型光変調器４０３の
吸収端波長との差（離調量）が４８ｎｍ±３ｎｍの範囲
に調整できる。この結果、送信装置のファイバ伝送特性
を決定するチャーピングパラメータは、常に０．３±
０．１の範囲に制御された。このため、波長多重光通信
システムの伝送速度の高速化、長距離化が容易に実現で
きた。

【０１１７】以上の構成により、波長多重光通信システ
ムの伝送速度の高速化、長距離化を容易に実現する送信
装置が実現できた。

【０１１８】発明の実施の形態６本例はチャーピング・パラメータを制御し、伝送特性わ
けても長距離伝送を良好ならしめるものである。

【０１１９】発明の実施の形態５で説明したヒータ装荷
型光変調器と分布帰還形レーザのモノリシック集積化素
子を用いて、光源のチャーピングパラメータが可変可能
な送信光源を実現できる。

【０１２０】図１９は、図１７に示す構成の素子を用い
て、波長制御用ヒータ５０９は用いず、変調器動作温度
調整用ヒータ５１０のみに通電してチャーピングパラメ
ータを変化させた結果である。図１９の横軸は光変調器
への印加電圧、縦軸は消光比（ｄＢ）および小信号チャ
ーピングパラメータ（小信号α）を示す。更に、図１９
は、変調器の動作温度の調整用ヒータ５１０に印可する
電力（ヒータパワー）を０、１００、２００ｍＷと変化
させた場合の、消光比（実線の曲線）、及び小信号チャ
ーピングパラメータ（小信号α）（点線の曲線）の変調
器の印加電圧依存性を示している。ヒータパワーの増大
に伴い、消光比が減ずると共に、小信号α値も低減して
いる。これは、ヒータ部温度の上昇により変調器部の吸
収端波長が長波長化し、信号光波長との離調量が減少し
たためである。

【０１２１】図２０はオフセット電圧０．３Ｖ、変調振
幅２Ｖｐｐにて高速変調した場合の実効的なチャーピン
グパラメータ（大信号α）のヒータパワー依存性であ
る。ヒータパワーを０〜２５０ｍＷの範囲で調整するこ
とにより、大信号αを＋０．５０〜−０．２の間で連続
的に制御することができた。従って、ヒータパワーを調
整することによって、大信号チャーピングパラメータを
０とすることも可能である。

【０１２２】図１９および図２０は一例であるが、この
ような（１）光変調器の消光比、小信号チャーピングパ
ラメータと光変調器への印加電圧との関係および（２）
大信号チャーピングパラメータの光変調器の温度調整用
ヒータのヒータパワーとの関係を考慮して、光送信装置
の光変調器への印加電圧およびヒータパワーを設定する
ことによって、光伝送装置のチャーピングを実質的に影
響をなくすことが出来る。こうした光送信装置の動作設
定は本願発明を待って始めて実現したものである。この
ように光変調器領域に対する温度制御手段は、実用上極
めて有用である。

【０１２３】尚、図１９に示すようにヒータパワー増加
に伴い消光カーブが急峻になるため、変調波形におい
て、クロスポイントの低下などが生じることがあり得る
が、通例のクロスポイント可変型の変調駆動電子回路等
を用いることによって、この問題は本質的に回避可能で
ある。

【０１２４】以上の構成により、波長多重光通信システ
ムの伝送速度の高速化、長距離化を容易に実現する送信
装置が実現できた。

【０１２５】発明の実施の形態７図２１は光干渉型光変調器と分布帰還形レーザとのモノ
リシック集積化素子の斜視図である。この例は図１７に
示す電界吸収型光変調器と分布帰還形レーザのモノリシ
ック集積化素子の形態を光干渉型光変調器と分布帰還形
レーザのモノリシック集積化素子の形態に置き換えた場
合の構成である。

【０１２６】本例は半導体基板６０１上に半導体レーザ
素子６２０が搭載され、この半導体レーザ素子６２０に
光学的に接続されて光干渉型光変調器６３０が搭載され
る。半導体レーザ素子６２０は半導体基板６０１の所望
領域に回折格子６１５が形成され、この上部に所望の多
重量子井戸構造を有する発光活性層領域６２１が形成さ
れる。発光活性層領域６２１に対して上部電極６０３が
設けれれ、半導体基板６０１の下部に設けられた下部電
極６１６が配される。一方、前記光干渉型光変調器の例
では、位相変調導波路６０６、６０７が所定形状に形成
され、この位相変調導波路６０６、６０７の各々に光変
調器用の電極６０４、６０５が配される。この形態は通
例マッハツェンダ干渉型変調器である。マッハツェンダ
干渉型変調器は、二つの光導波路を伝搬する光の干渉を
用いて光の強度を変調する。両光導波路の光の位相差を
πに保ちながら、二つの光導波路に加える電圧を独立に
変化させ、光導波路の屈折率を変化させる。この屈折率
の変化は光の位相の条件を制御することとなる。

【０１２７】当該光半導体装置の光出射側には低反射膜
６１３、その反対のレーザ素子側には高反射膜６１４が
被覆されている。尚、装置上面の所望部分にはパッシー
ベーション膜６０２として二酸化シリコン膜が被覆され
ている。

【０１２８】本願発明に特徴とする半導体レザ部６２０
及び光変調器部６３０の各々を局所的に温度制御の可能
ならしめる温度制御手段としてヒータ６０７及び６０８
が設けられている。各ヒータ６０７及び６０８に対する
ヒータパッド６０９、６１０、６１１、６１２が設けら
れている。ヒータ部は白金（Ｐｔ）あるいはチタニウム
（Ｔｉ）の薄膜で構成した。

【０１２９】尚、本例の基本構造は半導体基板上に通例
の分布帰還形レーザ素子６２０と光干渉型光変調器部６
３０とを並置するもので、局所的な温度制御手段の設置
以外は周知の構造に付、更なる詳細事項は省略する。

【０１３０】本例において、レーザ波長の制御電極６０
７と変調器の動作温度の調整用ヒータ６０８を直列通電
し、さらに各々の抵抗値を所望のヒータパワーを確保す
るように調整することにより吸収端波長との差（離調
量）を常に７０±３ｎｍの範囲に調整できる。このヒー
タパワーの設定の要領は前述の実施の形態５で説明した
通りである。この結果、当該光送信装置のファイバ伝送
特性を決定するチャーピングパラメータは、常に０．６
±０．１の範囲に制御された。

【０１３１】このため、波長多重光通信システムの伝送
速度の高速化、長距離化が容易に実現できた。以上の構
成により、波長多重光通信システムの伝送速度の高速
化、長距離化を容易に実現する送信装置が実現できた。

【０１３２】発明の実施の形態８本例は光伝送装置を例示するものである。図２２は本願
発明を用いて波長１．５５μｍ帯の光伝送装置の概略構
成図である。

【０１３３】光伝送装置では光送信モジュール７０１よ
り、光が光ファイバー７０８を通じて送信される。この
光送信モジュール７０１にはこれまで述べてきた諸光発
光装置を用いることが出来る。光送信モジュール７０１
は半導体レーザ部及び光変調器領域を有し、これらの駆
動の為、レーザ駆動回路７０２、光変調器用ドライバー
７０３が接続されている。尚、半導体レーザ部は通例の
光出力安定化回路７０５が設けられている。更に、本願
発明に係わる半導体レーザ部および光変調器領域に設け
られた温度制御手段の各々に波長制御回路７０９、変調
器温度制御回路７１０が接続されている。当該光送信モ
ジュール７０１はペルチエ素子よりなる温度制御手段の
上部に搭載される。そして、それは温度安定化回路７０
４に接続されている。

【０１３４】一方、光変調器ドライバ７０３には、光通
信用の信号７１１がクロック発生部７０６よりのクロッ
ク信号と共に入力される。

【０１３５】尚、本願発明の光送信装置以外の構成は通
例のものにつき、その詳細な説明は省略する。また、光
送信装置についてはこれまで詳細に説明したところであ
る。

【０１３６】本構成によれは、波長変化時にも変調信号
特性やファイバ伝送特性に影響がない高信頼な波長多重
伝送用光源装置を低コストで実現できる。

【０１３７】発明の実施の形態９本例は波長多重光伝送装置を例示する。その波長帯域は
１．５５μｍ帯である。図２３は光通信システムの要部
の構成を示す図である。図２４は前記光通信システムに
用いられる波長多重光送信部の内部の構成図である。本
例は固定波長を有する光源群をもって光送信光源を構成
した例である。固定波長を有する光源を用いるので、そ
の障害の発生時の為のスペア光源を設ける例である。

【０１３８】図２３に例示される光通信システムは、波
長多重光送信部８０１、光前段増幅器８０２、光ファイ
バ８０３、インライン増幅器８０４、光後段増幅器８０
５、光受信部８０６を有して構成される。

【０１３９】送信光源の各々には通常の固定波長の光源
８０７が使用されている。固定波長の光源は、より具体
的には複数の分布帰還型の半導体レーザ素子が用いられ
る。各チャンネルの発振波長は１５３２．２９ｎｍから
１５９７．１９ｎｍまで５０ＧＨｚ間隔、全１６０チャ
ンネルである。各々のチャンネルをＣｈ．１、Ｃｈ．２
等と表示した。各チャンネル光源からの信号光は、通例
のアレイ導波路を用いた回折格子を用いた合波器８０９
を用いて１本のファイバー８１０に合波される。本例の
装置は、実施の形態８に例示した光送信光源をスペア光
源８０８としたバックアップ構成を有している。図２４
にスペア光源８０８をｓｐａｒｅＡ、ｓｐｅａｒｅＢ等
と例示した。ここで、固定波長の光源８０７の中の一つ
の波長の光源部が障害を受けた場合、該当のスペア光源
８０８が障害を受けた光源部の代替の光源部として機能
させる。ここで、本願発明の半導体レーザ素子部の波長
調整機能が極めて有効となる。即ち、障害を受けた光源
部の波長λ１０である場合、スペア光源８０８が仮に有
している発振波長λ１１の状態が、本願に係わる半導体
レーザ素子部に対する局所的な温度制御手段によって、
前述の発振波長λ１０に調整されるのである。

【０１４０】本例では、１台のスペア光源は約４ｎｍの
波長可変幅を有し、１０チャンネル分をカバーする。従
って、全１６０チャンネルのスペア光源として、１６台
のみを有している。このため、全てのチャンネルに対し
てスペア部品を装備していた従来の構成に比べ、装置の
小型化、経済化を改善可能である。この簡易な構成によ
り、容易な手法で各チャンネルの光波信号波長を所望の
値に設定、安定化することができる。従って、従来シス
テムに比較してチャンネル波長数の増大を伴いながら、
高信頼な波長多重伝送システムを低コストで実現でき
る。

【０１４１】発明の実施の形態１０本例は波長可変型の光送信光源を用いる例である。従っ
て、波長の変動があっても、光源部自身で調整をい行う
ことが出来る。その波長帯域は１．５５μｍ帯である。
図２５は光通信システムの要部の構成を示す図である。
図２６は前記光通信システムに用いられる波長多重光送
信部の内部の構成図である。

【０１４２】図２５に示すように、本光送信装置は波長
多重光送信部９０１、光前段増幅器９０２、光ファイバ
９０３、インライン増幅器９０４、光後段増幅器９０
５、光受信部９０６を有して構成される。その基本構成
は前述の実施の形態９と同様である。図２６は波長多重
光送信部９０１内部の構成を示す図である。送信光源に
は実施の形態８の波長可変型の送信光源９０７が使用さ
れている。各光源は、波長可変であるので、所定の波長
グリッドの容易に調整可能である。各チャンネルの発振
波長は１５３２．２９ｎｍから１５９７．１９ｎｍまで
５０ＧＨｚ間隔、全１６０チャンネルである。各チャン
ネル光源からの信号光は通例のアレイ導波路回折格子を
用いた合波器９０８を用いて１本のファイバ９０９に合
波される。

【０１４３】本例のごとき簡易構成により、容易な手法
で各チャンネルの光波信号波長を所望の値に設定、安定
化することができる。従って、従来システムに比較して
チャンネル波長数の増大を伴いながら、高信頼な波長多
重伝送を低コストで実現できる。

【０１４４】以上詳細に説明したように、本願発明に係
る波長多重通信装置によれば、容易な手法でチャンネル
間の信号品質の揃った高品質な信号伝送が実現できる。
さらに、特に送信光源である半導体レーザの波長ライン
ナップに優れた高信頼の光送信装置を低コストで実現で
きる。

【０１４５】

【発明の効果】本願発明は光源の波長管理、光の高速変
調に対応する光変調手段の提供、並びに光変調器部のチ
ャーピング特性の制御などを可能としる光送信装置を提
供する。

【０１４６】本願発明の別な形態は、波長多重通信用光
源を再現性良く実現するための好適な光送信装置および
これを用いた波長多重伝送装置を提供する。この手法
は、光通信における微細なチューニングを可能ならしめ
るであろう。

【０１４７】本願発明の更に別な形態は、長距離伝送に
好適な光送信装置およびその簡易な実現手法を提供す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本願発明の多波長光送信装置の斜視図で
ある。

【図２】図２は本願発明の多波長光送信用の半導体光素
子部の平面配置図である。

【図３】図３は図２の半導体光素子部の光導波路に沿っ
た断面図である。

【図４】図４は半導体レーザ素子の波長検知及び駆動電
流制御系を例示する図である。

【図５】図５は半導体レーザ素子の波長検知及び駆動電
流制御系の別な例を示す図である。

【図６】図６は前記半導体レーザ素子の波長検知及び駆
動電流制御系の回路の例を示す図である。

【図７】図７は図６の制御回路の受光素子よりの光信号
の例を示す図である。

【図８】図８は図６の制御回路の論理回路の出力の例を
示す図である。

【図９】図９は電界吸収型光変調器の波長と光吸収量の
関係を示す図である。

【図１０】図１０は本願発明の波長可変のレーザ素子部
を有する半導体光装置の例を示す平面配置図である。

【図１１】図１１は図１０の半導体光装置の光導波路に
沿う断面図である。

【図１２】図１２は図１０の半導体光装置の光軸に交差
する方向の断面図である。

【図１３】図１３は本願発明の半導体光装置の別な例を
示す平面配置図である。

【図１４】図１４は図１３の半導体光装置の光導波路に
沿う断面図である。

【図１５】図１５はアレイ導波路回折格子を用いた本願
発明の半導体光装置の例を示す平面配置図である。

【図１６】図１６は図１５の半導体光装置の光導波路に
沿う断面図である。

【図１７】図１７は電界吸収型光変調器を用いた本願発
明の半導体光装置の例を示す斜視図である。

【図１８】図１８は図１７の半導体光装置に適用され得
る光導波路の構成諸例を示す断面図である。

【図１９】図１９は本願発明に係わる光変調器の印加電
圧と消光比及び小信号チャーピングパラメータとの関係
例を示す図である。

【図２０】図２０は本願発明の本願発明に係わる光変調
器のヒータパワーと大信号チャーピングパラメータとの
関係例を示す図である。

【図２１】図２１は光干渉型光変調器を用いた本願発明
の半導体光装置の例を示す斜視図である。

【図２２】図２２は本願発明に係わる光伝送装置の例を
示す概略構成図である。

【図２３】図２３は本願発明に係わる光通信システムの
例である。

【図２４】図２４は本願発明に係わる波長多重光送信部
の例を示す平面配置図である。

【図２５】図２５は本願発明に係わる光通信システムの
別な例である。

【図２６】図２６は本願発明に係わる波長多重光送信部
の例を示す平面配置図である。

【符号の説明】

１０１…筐体、１０２…温度調整器、１０３…モニタ用
受光素子、１０４…電気入力線、１０５…半導体光素子
実装基板、１０６…半導体光素子部、１０７…光学レン
ズ、１０８…光アイソレータ、１０９…光ファイバ、１
１０…ファイバスリーブ、１２０…基板、１２１…多波
長分布帰還型レーザアレイ、１２２…レーザ発振波長制
御用ヒータ、１２３…光合波器、１２４…光増幅器、１
２５…電界吸収型変調器、１２６…光変調器動作温度制
御用ヒータ、１２７…低反射膜、１２８…高反射膜、２
０１…半導体光素子部、２０２…多波長分布帰還型レー
ザアレイ、２０３…レーザ発振波長制御用ヒータ、２０
４…光合波器、２０５…電界吸収型変調器、２０６…光
変調器動作温度制御用ヒータ、２１１…半導体基板、２
１２…回折格子、２１３…レーザ活性層、２１４…光変
調器吸収層、２１５…ｐ型クラッド層、２１６…光合波
器コア層、２１７…アンドープクラッド層、２１８…低
反射膜、２１９…高反射膜、３０１…半導体基板、３０
２…レーザ活性層、３０３…分布反射器コア層、３０４
…分布反射器コア層、３０５…超周期構造回折格子、３
０６…位相調整領域、３０７…光変調器動作温度制御用
ヒータ、３０８…電界吸収型変調器電極、３０９…低反
射膜、４０１…基板、４０２…レーザ活性層、４０３…
光変調器吸収層、４０４…アレイ回折格子コア層、４０
５…回折格子、４０６…位相調整器、４０７…ｐ型クラ
ッド層、４０８…アンドープクラッド層、４０９…低反
射膜、４１０…高反射膜、４１１…レーザ電極、４１２
…位相調整電極、４１３…分布反射器電極、４１４…変
調器電極、４１５…アレイ導波路回折格子、４１６…ヒ
ータ電極、５０１…ＩｎＰ基板、５０２…シリコン酸化
膜、５０３…レーザ電極、５０４…変調器電極、５０５
…低容量パッド、５０６…ヒータパッド、５０７…ヒー
タパッド、５０８…ヒータパッド、５０９…レーザ波長
制御用ヒータ、５１０…光変調器動作温度制御用ヒー
タ、５１１…低反射膜、５１２…高反射膜、５２１…多
重量子井戸活性層、５２２…回折格子、５３１…多重量
子井戸活性層、５３２…回折格子、５４１…多重量子井
戸活性層、５４２…多重量子井戸活性層、５４３…回折
格子、６０１…基板、６０２…シリコン酸化膜、６０３
…レーザ電極、６０４…変調器電極、６０５…回折格
子、６０６…位相変調導波路、６０７…レーザ波長制御
用ヒータ、６０８…光変調器動作温度制御用ヒータ、６
０９…ヒータパッド、６１０…低反射膜、６１１…高反
射膜、７０１…光送信モジュール、７０２…レーザ駆動
回路、７０３…変調器ドライバ、７０４…温度安定化回
路、７０５…光出力安定化回路、７０６…クロック発生
部、７０７…合周波器、７０８…光ファイバ、７０９…
波長制御回路、７１０…変調器温度制御回路、８０１…
波長多重光送信部、８０２…光前段増幅器、８０３…光
ファイバ、８０４…インライン増幅器、８０５…光後段
増幅器、８０６…光受信部、８０７…主信号送信光源、
８０８…スペア波長可変送信光源、８０９…合波器、９
０１…波長多重光送信部、９０２…光前段増幅器、９０
３…光ファイバ、９０４…インライン増幅器、９０５…
光後段増幅器、９０６…光受信部、９０７…主信号波長
可変送信光源、９０８…合波器である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｂ 10/14 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｓ 10/06 10/04 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA05 BA14 BA22 CA33 CA35 CA36 2H047 KA05 LA16 LA19 NA04 PA05 PA26 QA02 RA08 TA05 TA12 TA37 2H079 AA02 AA12 AA13 BA01 CA05 DA16 EA03 EA05 EA07 EA08 EB04 FA03 FA04 GA04 HA04 HA11 KA18 KA19 5F073 AA64 AA65 AA74 AA83 AB06 AB21 AB25 BA01 CA12 CA15 FA03 FA04 FA24 GA12 GA22 GA24 GA37 5K002 AA01 AA07 BA13 BA31 CA05 CA11 DA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザ素子部と、前記半導体レー
ザ素子部に光学的に結合され且つ該半導体レーザ素子の
出力光を変調する機能を備えた光変調器領域と、前記半
導体レーザ素子部よりの所望の発振波長を確保しつつ、
前記光変調器領域の動作温度を変化させ得る手段とを有
することを特徴とする光送信装置。
【請求項２】半導体レーザ素子部と、前記半導体レー
ザ素子部に光学的に結合され且つ該半導体レーザの出力
光を変調する機能を備えた光変調器領域と、前記半導体
レーザ部の発振波長は外部から変化させることが可能で
あり、且つ前記半導体レーザ部よりの所望の発振波長を
確保しつつ、前記光変調器部の動作温度を変化させ得る
手段とを有することを特徴とする光送信装置。
【請求項３】半導体レーザ素子部と、前記半導体レー
ザ素子部に光学的に結合され且つ該半導体レーザの出力
光を変調する機能を備えた光変調器領域と、前記光変調
器領域への入射光の波長の変化に伴なって、当該光変調
器の変調特性を制御させ得る手段を有することを特徴と
する光送信装置。
【請求項４】半導体レーザ素子部と、前記半導体レー
ザ素子部に光学的に結合され且つ該半導体レーザの出力
光を変調する機能を備えた光変調器領域と、前記半導体
レーザ部の発振波長は外部から変化させることが可能で
あり、且つ前記光変調器領域への入射光の波長の変化に
伴なって、当該光変調器の変調特性を制御させ得る手段
を有することを特徴とする光送信装置。
【請求項５】前記光変調器領域への入射光の波長の変
化量と前記光変調器領域の吸収端波長の変化量との差が
±７ｎｍ以下に制御が可能な手段を有することを特徴と
した請求項１より請求項４のいずれかに記載の光送信装
置。
【請求項６】前記半導体レーザ素子部からの発振光の
波長と前記光変調器領域のバンドギャップ波長との差が
±７ｎｍに制御が可能な手段を有することを特徴とした
請求項１より請求項４のいずれかに記載の光送信装置。
【請求項７】半導体レーザ素子部と、前記半導体レー
ザ素子部に光学的に結合され且つ前記半導体レーザ素子
部の出力光を変調する機能を備えた光変調器領域と、前
記半導体レーザ部の動作波長は±１ｎｍ内に保ったまま
で、前記光変調器領域の動作温度を変化させ得る手段を
有することを特徴とした光送信装置。
【請求項８】光変調器領域のチャーピングパラメータ
が所望の値となるように、前記光変調器部の動作温度を
変化させ得る手段を有することを特徴とした請求項７に
記載の光送信装置。
【請求項９】前記光変調器領域の動作温度を変化させ
得る手段は当該光変調器領域に設けたヒータであること
を特徴とする請求項１より請求項８のいずれかに記載の
光送信装置。
【請求項１０】前記半導体レーザ素子部に当該半導体
レーザ素子部の動作温度を制御し得る手段を有すること
を特徴とする請求項１より請求項９のいずれかに記載の
光送信装置。
【請求項１１】前記半導体レーザ素子部の動作温度を
制御し得る手段と、前記光変調器領域の動作温度を変化
させ得る手段とは独立に制御可能な手段であることを特
徴とする請求項１０に記載の光送信装置。
【請求項１２】前記半導体レーザ素子部の動作温度を
制御し得る手段は、前記半導体レーザ素子部に設けられ
たヒータであることを特徴とする請求項１０より請求項
１１のいずれかに記載の光送信装置。
【請求項１３】前記半導体レーザ素子部の動作温度を制
御し得る手段と、前記光変調器領域の動作温度を変化さ
せ得る手段とが、直列に接続されたヒータであることを
特徴とする請求項１０より請求項１２のいずれかに記載
の光送信装置。
【請求項１４】前記半導体レーザ素子部に設けられた
ヒータの抵抗値Ｒ_LD、前記光変調器領域に設けられたヒ
ータの抵抗値Ｒ_MODの比が４：１〜１０：１なることを
特徴とする請求項１２より請求項１３のいずれかに記載
の光送信装置。
【請求項１５】前記半導体レーザ素子部は分布帰還
型、または分布反射型であり、前記光変調器は半導体材
料で形成された電界吸収型または光干渉型であることを
特徴とした請求項１より請求項１４のいずれかに記載の
光送信装置。
【請求項１６】前記半導体レーザ素子部、前記光変調
器領域は、ＩｎＰ基板上部に化合物半導体材料を有して
構成されることを特徴とした請求項１より請求項１４の
いずれかに記載の光送信装置。
【請求項１７】前記半導体レーザ素子部、前記光変調
器領域を形成する前記化合物半導体材料は、ＩｎＧａＡ
ｌＡｓあるいはＩｎＧａＡｓＰであることを特徴とした
請求項１６に記載の光送信装置。
【請求項１８】光半導体素子の内部温度を一定に保つ
ための温度安定化装置と、光出力を監視する手段とを更
に有することを特徴とした請求項１より請求項１８のい
ずれかに記載の光送信装置。
【請求項１９】請求項１より請求項１８のいずれかに
記載の光送信装置を有し、少なくとも異なる２波長以上
の光波信号を同一の光伝送線路上に伝搬させることによ
り情報を伝達することを特徴とした光伝送装置。
【請求項２０】請求項１より請求項１８のいずれかに
記載の光送信装置を有し、少なくとも異なる２波長以上
の光波信号を同一の光伝送線路上に伝搬させることによ
り情報を伝達し、且つ隣合うチャンネル間隔が５０ＧＨ
ｚより乃至１００ＧＨｚのいずれかであるることを特徴
とした光伝送装置。
【請求項２１】請求項１より請求項１８のいずれかに
記載の光送信装置を有し、少なくとも異なる２波長以上
の光波信号を同一の光伝送線路上に伝搬させることによ
り情報を伝達し、前記光送信装置が有する各チャンネル
光源の故障時の代替光源として、発振波長を可変可能な
予備の光源を有し、前記チャンネルの光源のいずれかに
故障が発生した場合、前記予備光源を動作させ、且つ波
長可変機能を用いて、前記故障チャンネルの波長に一致
させ得ることを特徴とした光伝送装置。