JP2001221985A - Light emitting element with integrated semiconductor field absorption optical modulator, light emitting element module and optical transmission system - Google Patents
Light emitting element with integrated semiconductor field absorption optical modulator, light emitting element module and optical transmission systemInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明に属する技術分野】本発明は、複数の異なる伝送
特性を有するＥＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｂｓｏｒｐｔｉ
ｏｎ；電界吸収型）変調器集積化光源（発光素子）に係
り、光伝送用発光素子モジュール、光送信器、および光
伝送システムに関する。The present invention relates to an EA (Electro-Absorbti) having a plurality of different transmission characteristics.
The present invention relates to a modulator integrated light source (light emitting element), and to a light emitting element module for optical transmission, an optical transmitter, and an optical transmission system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】関連する技術について、以下、第１の関
連技術から第３の関連技術について述べる。2. Description of the Related Art The related art will be described below from a first related art to a third related art.
【０００３】第１の関連技術について、発光素子とし
て、発光部にレーザを用いた半導体ＥＡ変調器集積ＤＦ
Ｂ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ；分布
帰還形）レーザの構造を図１〜４を用いて説明する。[0003] Regarding the first related art, a semiconductor EA modulator integrated DF using a laser in a light emitting section as a light emitting element.
The structure of a B (Distributed Feedback) laser will be described with reference to FIGS.
【０００４】図１に伝送速度１０Ｇｂｉｔ／ｓ、２０ｋ
ｍ光伝送用である、波長１．５μｍ帯半導体ＥＡ変調器
集積ＤＦＢレーザを示す。本図では、発光素子構造説明
のため、発光素子ストライプの一部断面を示している。
本発光素子は、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１００上に選択成
長用酸化膜マスクを形成した後、第１回目の結晶成長と
して、周知の選択成長法によりn型ＩｎＧａＡｓＰ下側
光ガイド層１０１、アンドープＩｎＧａＡｓＰ井戸層と
組成波長１．１５μｍであるアンドープＩｎＧａＡｓＰ
の障壁層８周期からなる歪多重量子井戸構造１０２、ア
ンドープＩｎＧａＡｓＰ層とｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の２
層からなる上側光ガイド層１０３を１００ｎｍ等で形成
されている。選択成長を用いることにより、ＥＡ変調器
部１０８における多重量子井戸構造総厚がレーザ部１０
９における総厚より薄く形成される。したがって、ＥＡ
変調器部における歪多重量子井戸構造吸収波長がレーザ
部１０９のそれに比べて小さくなる。さらに回折格子形
成、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０４を形成、メサ形成、Ｆ
ｅ−ＩｎＰ層１０５によるメサの両側を埋め込み再成
長、電極１０７の形成を経て図１に示す半導体ＥＡ変調
器集積ＤＦＢレーザが作製される。ＥＡ変調器部導波路
に電流を注入する長さである変調器長は、発光素子の帯
域を決める変調器部分の容量、および消光比を考慮して
１５７μｍとし、ＥＡ変調器側である前端面には無反射
コーティング１１０、後端面には反射コーティングを施
してある。FIG. 1 shows a transmission speed of 10 Gbit / s, 20 k
1 shows a 1.5 μm band semiconductor EA modulator integrated DFB laser for m-light transmission. In this drawing, a partial cross section of a light emitting element stripe is shown for explanation of the light emitting element structure.
In this light emitting device, after forming an oxide film mask for selective growth on an n-type InP semiconductor substrate 100, as a first crystal growth, an n-type InGaAsP lower light guide layer 101 and an undoped InGaAsP are formed by a known selective growth method. Well layer and undoped InGaAsP having a composition wavelength of 1.15 μm
Strained multiple quantum well structure 102 composed of eight periods of the barrier layer, and two layers of an undoped InGaAsP layer and a p-type InGaAsP layer.
The upper light guide layer 103 made of a layer is formed with a thickness of 100 nm or the like. By using selective growth, the total thickness of the multiple quantum well structure in the EA modulator section 108 can be reduced.
9 is formed thinner than the total thickness. Therefore, EA
The absorption wavelength of the strained multiple quantum well structure in the modulator section is smaller than that in the laser section 109. Further, formation of a diffraction grating, formation of a p-type InP cladding layer 104, formation of a mesa,
The semiconductor EA modulator integrated DFB laser shown in FIG. 1 is manufactured through burying and regrowing both sides of the mesa with the e-InP layer 105 and forming the electrode 107. The length of the modulator, which is a length for injecting a current into the EA modulator waveguide, is 157 μm in consideration of the capacity of the modulator that determines the band of the light emitting element and the extinction ratio, and the front end face on the EA modulator side is used. Has a non-reflective coating 110 and a rear end face has a reflective coating.
【０００５】さらに、図２に、上記発光素子を搭載した
発光素子モジュールを示す。図２に示す２０１は上記発
光素子が搭載されたチップキャリアであり、高周波のス
トリップラインがパターニングされ、チップコンデン
サ、および終端抵抗等が発光素子モジュールに内蔵され
ている。さらに、本発光素子モジュールには、サーミス
タ２０２、アイソレータ２０３、レンズ２０５、高周波
信号中継基板２０６、モニタＰＤ搭載ステム２０９、お
よび、冷却用ステム２０８が組み込まれている。２０７
は電気信号用の高周波コネクタである。FIG. 2 shows a light emitting device module on which the above light emitting device is mounted. Reference numeral 201 shown in FIG. 2 denotes a chip carrier on which the light-emitting element is mounted. A high-frequency strip line is patterned, and a chip capacitor, a terminating resistor, and the like are built in the light-emitting element module. Further, the present light emitting element module incorporates a thermistor 202, an isolator 203, a lens 205, a high-frequency signal relay board 206, a monitor PD mounting stem 209, and a cooling stem 208. 207
Is a high-frequency connector for electric signals.
【０００６】本発光素子モジュールで、シングルモード
ファイバ等の通常のファイバ２０ｋｍ（分散値：４００
ｐｓ／ｎｍ）での伝送が可能である。しかし、通常のフ
ァイバ２０ｋｍ以上、たとえば４０ｋｍ（分散値：８０
０ｐｓ／ｎｍ）においては伝送困難となる。In this light emitting element module, a normal fiber such as a single mode fiber of 20 km (dispersion value: 400
(ps / nm). However, a normal fiber of 20 km or more, for example, 40 km (dispersion value: 80
(0 ps / nm), transmission becomes difficult.
【０００７】この理由は、光伝送距離をチャーピングが
制限しているためである。通常、光ファイバ伝送におい
て、伝送距離を制限している要因は主にチャーピングと
光出力強度の２つが考えられる。後者の光出力強度によ
る制限は、光アンプ等である程度増幅できるため問題と
ならない。ここで主に問題になるのは前者のチャーピン
グによる伝送距離の制限である。チャーピングとは、変
調をかけた半導体レーザからの出射光の波長スペクトル
の広がりである。チャーピングが伝送距離を制限する理
由については、次の通りである。The reason is that chirping limits the optical transmission distance. Generally, in optical fiber transmission, two factors that limit the transmission distance are mainly chirping and optical output intensity. The latter limitation due to the light output intensity is not a problem because it can be amplified to some extent by an optical amplifier or the like. The main problem here is the limitation of the transmission distance due to the former chirping. Chirping refers to the spread of the wavelength spectrum of light emitted from a modulated semiconductor laser. The reason why chirping limits the transmission distance is as follows.
【０００８】チャーピングとは次の２つの現象に起因し
ている。第一に、発光素子におけるＯＮ／ＯＦＦ変調時
に、発光素子内部での屈折率変化と吸収係数変化により
波長のチャーピングが生じる。第二番目は、発光素子か
ら出た光がファイバ内を伝播する際に、波長分散が生
じ、チャーピングが生じる現象である。したがって、フ
ァイバ伝送路の距離が大きくなるほど、後者に起因した
チャーピングが生じることになる。さらに過剰なチャー
ピングが生じると、光信号波形が歪み、伝送ペナルティ
が大きくなるため、伝送距離が制限されることになる。[0008] Chirping is caused by the following two phenomena. First, at the time of ON / OFF modulation in the light emitting element, chirping of the wavelength occurs due to a change in the refractive index and a change in the absorption coefficient inside the light emitting element. The second is a phenomenon in which, when light emitted from the light emitting element propagates through the fiber, chromatic dispersion occurs and chirping occurs. Therefore, as the distance of the fiber transmission line increases, chirping due to the latter occurs. If excessive chirping occurs, the optical signal waveform is distorted and the transmission penalty is increased, so that the transmission distance is limited.
【０００９】このチャーピングを引き起こす原因の一つ
である、発光素子のＯＮ／ＯＦＦ変調時の屈折率変化と
吸収係数変化との比がαパラメータであり、αが低いほ
ど変調時のチャープ量が少なく、ファイバーにおける分
散耐力があるといえる。したがってαパラメータが小さ
いほど、分散の影響を受けることなく伝送距離を伸ばす
ことが可能である。The ratio between the change in the refractive index and the change in the absorption coefficient at the time of ON / OFF modulation of the light emitting element, which is one of the causes of the chirping, is the α parameter. It can be said that there is little dispersion resistance in the fiber. Therefore, as the α parameter is smaller, it is possible to extend the transmission distance without being affected by dispersion.
【００１０】また、αパラメータについては、大信号を
発光素子に入力して測定する方法、小信号を発光素子に
入力してファイバーレスポンスピーク法にて測定する方
法等、いくつかの評価方法があるが、本明細書において
は小信号を発光素子に入力し分散補償ファイバーを使用
するファイバーレスポンスピーク法による評価の値にて
定義する（Ｆ．Ｄｅｖａｕｘ ｅｔ ａｌ．，"Ｓｉ
ｍｐｌｅ ＭＥＡｓｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｆｉｂｅ
ｒ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｃｈｉｒｐ Ｐａ
ｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕ
ｌａｔｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｒ" Ｊ．Ｌｉ
ｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ．，ｖｏｌ．１１，ｐ
ｐ．１９３７−１９４０．，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ １９９
３）。αパラメータは、（屈折率変化量）／（吸収係数
変化量）であるため、材料、およびＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ
Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ；多重量子井戸型）構造に
依存し、発光素子変調器部分に印加する電圧に伴い変化
するが、ある仕様条件により作製された発光素子につい
て若干のばらつきがあるが、概略、固有の値である。There are several evaluation methods for the α parameter, such as a method in which a large signal is input to a light emitting element and measurement, and a method in which a small signal is input to a light emitting element and measurement is performed by a fiber response peak method. However, in this specification, a small signal is input to a light emitting element, and is defined by a value evaluated by a fiber response peak method using a dispersion compensating fiber (F. Devaux et al., "Si
mple MEAsurement of Five
r Dispersion and Chirp Pa
meter of Intensity Modu
rated Light Emitter "J. Li
ghwave Technology. , Vol. 11, p
p. 1937-1940. , December 199
3). Since the α parameter is (refractive index change amount) / (absorption coefficient change amount), the material and the MQW (Multi
Quantum Well (Multiple Quantum Well Type) structure, which varies with the voltage applied to the light emitting element modulator portion. It is.
【００１１】本関連技術により作製された発光素子の典
型的なαパラメータのＥＡ変調器印加電圧依存性（以
下、αカーブ）を図３の（ａ）に示す。図３の（ａ）に
おいて、ＥＡ変調器に印加する電圧が、ＥＡ変調器の変
調振幅Ｖｍｏｄ、ハイレベルＶＯＨとした場合の振幅中
心、すなわち、ＶＯＨ―Ｖｍｏｄ／２における、αパラ
メータ値は０．１〜１．０の値を示す。このα値の場
合、本関連技術の発光素子モジュールにおける光ファイ
バ伝送評価では、２０ｋｍ（分散値：４００ｐｓ／ｎ
ｍ）を伝送させた場合には所望の伝送ペナルティ値の基
準を満たすことが可能である。しかし、通常のファイバ
２０ｋｍ以上、たとえば４０ｋｍ（分散値：８００ｐｓ
／ｎｍ）において光伝送を行った場合、伝送ペナルティ
が基準を超えるため実用困難となる。したがって、本関
連技術に示すＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザは、光ファイ
バーによる光の周波数分散を２０ｋｍ毎に補償する光伝
送系を有するシステムに使用され、２０ｋｍ版ＥＡ変調
器集積化ＤＦＢレーザであるといえる。FIG. 3A shows a typical α-parameter dependence (hereinafter referred to as α-curve) of an α parameter of a light-emitting element manufactured according to the related art. In FIG. 3A, the α parameter at the center of the amplitude when the voltage applied to the EA modulator is the modulation amplitude V mod of the EA modulator and the high level V OH , that is, V OH −V mod / 2. The value indicates a value of 0.1 to 1.0. In the case of this α value, in the optical fiber transmission evaluation in the light emitting element module of the related art, 20 km (dispersion value: 400 ps / n)
When m) is transmitted, it is possible to satisfy the standard of a desired transmission penalty value. However, a normal fiber of 20 km or more, for example, 40 km (dispersion value: 800 ps)
/ Nm), the transmission penalty exceeds the criterion, which makes practical use difficult. Therefore, the EA modulator integrated DFB laser shown in the related art is used for a system having an optical transmission system for compensating the frequency dispersion of light by an optical fiber every 20 km, and can be said to be a 20 km version EA modulator integrated DFB laser. .
【００１２】この発光素子モジュールを用いた光送信器
を使用した光伝送システムの構成例を図４に示す。本関
連技術による光送信器４０１のあとに、光前段増幅器４
０２、２０ｋｍ（分散値４００ｐｓ／ｎｍ）の光ファイ
バ４０３、約２０ｋｍ毎に分散補償ファイバ４０４、光
後段増幅器４０５、および光受信器４０６で構成されて
いる。FIG. 4 shows a configuration example of an optical transmission system using an optical transmitter using the light emitting element module. After the optical transmitter 401 according to the related technology, the optical preamplifier 4
It comprises an optical fiber 403 having a dispersion value of 400 ps / nm and an optical fiber 403, a dispersion compensating fiber 404, an optical post-amplifier 405, and an optical receiver 406 every about 20 km.
【００１３】次に、第２の関連技術について、その構造
を図１、図３、図４を用いて説明する。本説明は、伝送
速度１０Ｇｂｉｔ／ｓ、４０ｋｍ光伝送用である、波長
１．５μｍ帯半導体ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザに適用
した例である。Next, the structure of the second related art will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4. FIG. This description is an example in which the present invention is applied to a semiconductor EA modulator integrated DFB laser with a wavelength of 1.5 μm for transmission at a transmission speed of 10 Gbit / s and 40 km.
【００１４】上述の第１の関連技術における発光素子作
製工程と異なる点は、第１回目の結晶成長にて形成する
半導体活性層部分である。図１を用いて説明すると、ｎ
型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層１０１を５８ｎｍ、ア
ンドープ多重量子井戸構造１０２、およびアンドープ上
側光ガイド層１０３厚を６０ｎｍを選択成長法にて積層
する。このとき、多重量子井戸構造１０２における障壁
層ＩｎＧａＡｓＰの組波長を１．３μｍとし井戸層数が
７層となるように多重量子井戸構造を作製する。また、
ＥＡ変調器における電流中入長を第１の関連技術では１
５７μｍであったのを１７７μｍとなるように発光素子
寸法を設計し、それ以外は第１の関連技術と同等の条件
にて作製する。さらに発光素子モジュールに搭載後の静
特性、および高周波特性は第１の関連技術の発光素子を
搭載した発光素子モジュールとほぼ同等であるが、αパ
ラメータは図３の（ｂ）に示すとおり、第１の関連技術
の発光素子におけるαより低い値を示し、ＥＡ変調器に
電圧をＶＯＨ―Ｖｍｏｄ／２程度印加した時点でαの符
号が負に変わっている。本関連技術で示す発光素子を搭
載した発光素子モジュールにおける光ファイバ伝送評価
では、第１の関連技術と異なり、通常のファイバ４０ｋ
ｍ（分散値：８００ｐｓ／ｎｍ）を伝送させた場合、所
望の伝送ペナルティ値の基準を満たすことができる。こ
れはαが低いために発光素子をＯＮ／ＯＦＦ変調した時
のチャープ量が少なくなり、この結果として光ファイバ
伝送距離を長くしてもチャープ量が許容範囲に納まるた
めである。The difference from the light emitting element manufacturing process in the first related art described above is the semiconductor active layer portion formed by the first crystal growth. Referring to FIG. 1, n
An InGaAsP lower light guide layer 101 having a thickness of 58 nm, an undoped multiple quantum well structure 102, and an undoped upper light guide layer 103 having a thickness of 60 nm are stacked by a selective growth method. At this time, the multiple quantum well structure is manufactured such that the set wavelength of the barrier layer InGaAsP in the multiple quantum well structure 102 is 1.3 μm and the number of well layers is seven. Also,
In the first related art, the current insertion length in the EA modulator is set to 1
The dimensions of the light emitting element are designed to be 177 μm instead of 57 μm, and the other dimensions are manufactured under the same conditions as those of the first related art. Further, the static characteristics and high frequency characteristics after mounting on the light emitting element module are almost the same as those of the light emitting element module mounting the light emitting element of the first related art, but the α parameter is as shown in FIG. 1 shows a value lower than α in the light emitting element of the related art, and the sign of α changes to a negative value when a voltage of about V OH −V mod / 2 is applied to the EA modulator. In the optical fiber transmission evaluation of the light emitting element module equipped with the light emitting element shown in the related art, unlike the first related art, a normal fiber 40k
When m (dispersion value: 800 ps / nm) is transmitted, it is possible to satisfy a standard of a desired transmission penalty value. This is because, when α is low, the chirp amount when the light emitting element is ON / OFF modulated is reduced, and as a result, the chirp amount falls within the allowable range even when the optical fiber transmission distance is increased.
【００１５】本発光素子モジュールを搭載した光送信器
を使用した光伝送システムの構成を図４を用いて説明す
る。本関連技術による光送信器を４０１とすると、光前
段増幅器４０２、４０ｋｍ（分散値８００ｐｓ／ｎｍ）
の光ファイバ４０３、光後段増幅器４０５、および光受
信器４０６で構成されることになる。つまり、４０ｋｍ
の距離において、第１の関連技術の場合に必要であった
分散補償ファイバ４０４が不要となる。一方、本関連技
術による光送信器を、分散補償ファイバ４０４を入れた
図４に示した光伝送システムに使用した場合、伝送路中
に分散補償ファイバが入っているため、過剰にチャープ
を補償してしまう。このため過剰分散がおこり、伝送ペ
ナルティが基準を超えてしまうため、実用困難となる。
したがって、本関連技術における発光素子は、４０ｋｍ
まで光の周波数分散が無補償である光伝送系を有するシ
ステムに使用され、４０ｋｍ版ＥＡ変調器集積化ＤＦＢ
レーザであるといえる。The configuration of an optical transmission system using an optical transmitter equipped with the present light emitting element module will be described with reference to FIG. Assuming that the optical transmitter according to the related technology is 401, an optical preamplifier 402, 40km (dispersion value 800ps / nm)
, An optical post-amplifier 405, and an optical receiver 406. That is, 40km
At the distance, the dispersion compensating fiber 404 required in the case of the first related art becomes unnecessary. On the other hand, when the optical transmitter according to the related art is used in the optical transmission system shown in FIG. 4 in which the dispersion compensating fiber 404 is inserted, the chirp is excessively compensated because the dispersion compensating fiber is inserted in the transmission path. Would. For this reason, excessive dispersion occurs, and the transmission penalty exceeds the standard, which makes practical use difficult.
Therefore, the light emitting element in the related art has a distance of 40 km.
Up to 40km EA modulator integrated DFB used in a system having an optical transmission system in which the frequency dispersion of light is uncompensated up to
It can be said that it is a laser.
【００１６】したがって、第１および第２の関連技術に
示すように、αカーブの異なるＥＡ変調器集積化ＤＦＢ
レーザを作製して、異なる光伝送システムを構築してい
る。つまり、光ファイバーの分散値ごとにＥＡ変調器集
積化ＤＦＢレーザを使い分けて使用していることにな
る。Therefore, as shown in the first and second related arts, the EA modulator integrated DFB having different α curves
Lasers are being built to build different optical transmission systems. That is, the EA modulator integrated DFB laser is used for each dispersion value of the optical fiber.
【００１７】さらに、第３の関連する技術について、以
下の通り説明する。Further, a third related technique will be described as follows.
【００１８】ＤＦＢレーザに変調器が直列に２つ形成さ
れたデバイス構造は、例えば、Ｋ．Ｓａｔｏ ．ｅｔ
ａｌ．，Ｔｅｃｈ． Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ＥＣＯ
Ｃ．，（１９９３），ＷｅＣ７，２．"Ａ Ｍｕｌｔｉ
−Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏａｂｓｏｒｐｔｉ
ｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｄ
ＦＢ Ｌａｓｅｒ ｆｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｐｕｌｓ
ｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎ" がある。この構造の場合、ＤＦＢレーザに直列に
形成された２つの変調器１と変調器２は、結晶構造や変
調器長を含む変調器の構造が全く同一であり、同一のα
パラメータを有する。したがって、この発光素子にて光
伝送を行う場合、変調器１を駆動させた場合と変調器２
を駆動させた場合とで、αパラメータはほぼ同じ値を有
するため、伝送特性は同一となる。さらに、本関連の技
術に記載されている発光素子の使用方法は、２つの変調
器のうちの変調器１をＲＦパルスの発生に使用し、変調
器２をエンコーダーとして使用している。これは、光伝
送方式の１つである時分割多重光伝送を使用目的とした
発光素子である。A device structure in which two modulators are formed in series with a DFB laser is described in, for example, K. Sato. et
al. , Tech. Digest of ECO
C. , (1993), WeC7, 2. "A Multi
-Section Electroabsorbti
on Modulator Integrated D
FB Laser for Optical Pulses
e Generationand Modulatio
n ". In this structure, the two modulators 1 and 2 formed in series with the DFB laser have exactly the same crystal structure including the crystal structure and the modulator length, and have the same α.
With parameters. Therefore, when light transmission is performed by this light emitting element, the case where the modulator 1 is driven and the case where the modulator 2 is
Is driven, since the α parameter has almost the same value, the transmission characteristics are the same. Further, in the method of using the light emitting device described in the related art, the modulator 1 of the two modulators is used for generating an RF pulse, and the modulator 2 is used as an encoder. This is a light emitting element for use in time division multiplexing optical transmission, which is one of the optical transmission systems.
【００１９】[0019]
【発明が解決しようとする課題】然るに、上記関連技術
では、異なる光伝送路において異なるシステムごとに、
ＥＡ変調器集積化ＤＦＢレーザを設計する必要がある。However, according to the related art described above, for each different system in a different optical transmission line,
It is necessary to design an EA modulator integrated DFB laser.
【００２０】このように、各システム（例えば２０ｋｍ
伝送用と４０ｋｍ伝送用）に対して２種類以上の発光素
子、および、発光素子モジュールを作製することは、今
後要求されていく低コスト化において、重大なデメリッ
トとなる。また、発光素子、あるいは発光素子モジュー
ルを使用する側にしても、システムごとに互換性がない
ため、使用に不都合が生じ、低コスト化、工程短縮化の
妨げとなる。As described above, each system (for example, 20 km
Producing two or more types of light-emitting elements and light-emitting element modules for transmission and transmission of 40 km) is a serious disadvantage in reducing cost, which will be required in the future. In addition, even if a light emitting element or a light emitting element module is used, since there is no compatibility for each system, inconvenience arises in use, which hinders cost reduction and process shortening.
【００２１】例えば、ある都市であるサイトＡから別の
都市であるサイトＢへ光伝送システムを設計する場合、
サイトＡＢ間距離の光ファイバーの分散と、光送信器光
源のαパラメータを考慮して、適当な所に分散補償ファ
イバを導入する等を行い、全体の伝送路の分散を設計す
る。ところが、その後、仮にサイトＡからの通信先が、
ＡとＢとの間に位置する新たな都市であるサイトＣへ切
り替わった場合、伝送距離が変わるため、光ファイバの
分散値が変わることになる。このとき、上記関連技術で
は、光送信器光源のα値が固定されているため、光伝送
システム全体の光ファイバーの分散値を新たな都市であ
るＣのサイトの光受信器側に分散補償ファイバを敷設し
て調整する必要が生じる。For example, when designing an optical transmission system from site A, a certain city, to site B, another city,
In consideration of the dispersion of the optical fiber at the distance between the sites AB and the α parameter of the optical transmitter light source, a dispersion compensating fiber is introduced at an appropriate place, and the dispersion of the entire transmission line is designed. However, then, if the communication destination from Site A is
When switching to site C, which is a new city located between A and B, the transmission distance changes, so that the dispersion value of the optical fiber changes. At this time, in the related art, since the α value of the optical transmitter light source is fixed, the dispersion value of the optical fiber of the entire optical transmission system is changed to a dispersion compensating fiber on the optical receiver side of the site of the new city C. It is necessary to lay and adjust.
【００２２】これらの問題は、１つのＥＡ変調器集積化
ＤＦＢレーザが、ある１つの固有のαパラメータのみを
有し、それが不可変であることに起因する。These problems are due to the fact that one EA modulator integrated DFB laser has only one specific α parameter, which is invariable.
【００２３】本発明の目的は、１つの発光素子にて、複
数種類の光伝送システムを構築可能とし、設計や製造の
短縮、並びに、コストの低減を図ることにある。An object of the present invention is to make it possible to construct a plurality of types of optical transmission systems with one light-emitting element, to shorten the design and manufacturing, and to reduce the cost.
【００２４】[0024]
【課題を解決するための手段】然るに、上記課題を解決
するために、１つの変調器集積化発光素子に、複数のα
パラメータ特性を持たせることと特徴とする。However, in order to solve the above-mentioned problems, a plurality of α-modulators are provided in one modulator-integrated light-emitting element.
It is characterized by having parameter characteristics.
【００２５】したがって、例えば、２つの特性を有する
第１の変調器と第２の変調器で発光素子を構成すれば、
サイトＡからサイトＢへ光伝送する際には、変調器１を
使用し、サイトＡからの通信先が、ＡとＢとの間に位置
するサイトＣへ切り替わった場合、変調器２を使用す
る、というように、１つの発光素子、あるいは発光素子
モジュールにて２つのシステムに対応することが可能と
なる。Therefore, for example, if a light emitting element is constituted by a first modulator and a second modulator having two characteristics,
When light is transmitted from site A to site B, modulator 1 is used. When the communication destination from site A is switched to site C located between A and B, modulator 2 is used. Thus, one light-emitting element or a light-emitting element module can support two systems.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、第１から第７の実施例につ
いて説明する。本発明の第１の実施例について図３、図
５〜図１０を用いて説明する。本実施例は、１０Ｇｂｉ
ｔ／ｓ光伝送用である、波長１．５μｍ帯半導体ＥＡ変
調器集積ＤＦＢレーザに適用した例である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first to seventh embodiments will be described below. A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, 10 Gbi
This is an example applied to a 1.5 μm wavelength semiconductor EA modulator integrated DFB laser for t / s optical transmission.
【００２７】図５に本発明による発光素子として、発光
部にレーザ異を用いた、半導体ＥＡ変調器集積ＤＦＢレ
ーザとなる層構成示す。関連の技術で説明したＥＡ変調
器集積ＤＦＢレーザは、レーザ部とＥＡ変調器部の２つ
の部分から構成されているのに対し、本発明による発光
素子としてのＥＡ変調器集積光源は、図５に示すよう
に、レーザ部とＥＡ変調器１、およびＥＡ変調器２の合
計３つの部分から構成されている。したがって、レーザ
部、ＥＡ変調器１、およびＥＡ変調器２をそれぞれの多
重量子井戸層構造部分の総膜厚がこの順序で厚く形成さ
れるようなパターンの選択成長用酸化膜マスクを形成し
た後、第２の関連技術で述べたように、ｎ型ＩｎＧａＡ
ｓＰ下側光ガイド層５０１、アンドープＩｎＧａＡｓＰ
井戸層と組成波長１．３μｍであるアンドープＩｎＧａ
ＡｓＰの障壁層７周期からなる歪多重量子井戸構造５０
２、アンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層５０３を
６０ｎｍ順次形成する。この時、図５に示すように、多
重量子井戸構造総厚がレーザ部、ＥＡ変調器１、ＥＡ変
調器２の順で厚く形成される。したがって、ＥＡ変調器
１あるいはＥＡ変調器２における歪多重量子井戸構造吸
収波長がレーザ部吸収波長に比べて大きくなり、さらに
ＥＡ変調器２における多重量子井戸構造吸収端波長がＥ
Ａ変調器１におけるものより３から５ｎｍほど大きくな
っている。FIG. 5 shows a layer structure of a semiconductor EA modulator integrated DFB laser using a laser different in a light emitting portion as a light emitting device according to the present invention. The EA modulator integrated DFB laser described in the related art includes two parts, a laser section and an EA modulator section. On the other hand, the EA modulator integrated light source as a light emitting element according to the present invention has a structure shown in FIG. As shown in the figure, the laser section, the EA modulator 1 and the EA modulator 2 are composed of a total of three parts. Therefore, after forming the laser mask, the EA modulator 1 and the EA modulator 2 by forming an oxide film mask for selective growth in such a pattern that the total film thickness of the respective multiple quantum well layer structure portions is formed thicker in this order. As described in the second related art, n-type InGaAs
sP lower light guide layer 501, undoped InGaAsP
Well layer and undoped InGa having a composition wavelength of 1.3 μm
Strained multiple quantum well structure 50 composed of 7 periods of AsP barrier layer 50
2. An undoped InGaAsP upper light guide layer 503 is sequentially formed to a thickness of 60 nm. At this time, as shown in FIG. 5, the total thickness of the multiple quantum well structure is increased in the order of the laser section, the EA modulator 1 and the EA modulator 2. Accordingly, the absorption wavelength of the strained multiple quantum well structure in the EA modulator 1 or the EA modulator 2 becomes larger than the absorption wavelength of the laser portion, and the absorption edge wavelength of the multiple quantum well structure in the EA modulator 2 becomes E.
It is about 3 to 5 nm larger than that in the A modulator 1.
【００２８】変調器の吸収端波長とは、変調器励起子吸
収ピーク波長で定義する。この時、励起子とはクーロン
力と量子閉じ込め効果により量子井戸内に存在する電
子、正孔対であり、この励起子の基底状態のエネルギー
が励起子吸収ピークエネルギーEに相当する。したがっ
て、励起子吸収ピーク波長λはλ＝ｈｃ／Ｅで与えられ
る。（ここで、ｈはプランク定数、ｃは真空での光速
度） 続いて関連技術と同様に回折格子形成、クラッド層成
長、メサ形成、およびＦｅ−ＩｎＰ埋め込み成長を行
う。The absorption edge wavelength of the modulator is defined by the exciton absorption peak wavelength of the modulator. At this time, the exciton is a pair of an electron and a hole existing in the quantum well due to the Coulomb force and the quantum confinement effect, and the energy of the ground state of the exciton corresponds to the exciton absorption peak energy E. Therefore, the exciton absorption peak wavelength λ is given by λ = hc / E. (Here, h is Planck's constant, c is the speed of light in a vacuum.) Subsequently, the formation of a diffraction grating, the growth of a cladding layer, the formation of a mesa, and the growth of embedded Fe—InP are performed in the same manner as in the related art.
【００２９】次に、図６を用いて、簡単にＥＡ変調器集
積化ＤＦＢレーザの発光素子作製工程を以下に説明す
る。Next, a brief description will be given of a light emitting element manufacturing process of an EA modulator integrated DFB laser with reference to FIG.
【００３０】この時、関連技術と異なり、ＤＦＢレーザ
の前に２個の変調器を集積するため、メサストライプの
光軸方向の長さは、８００μｍと長くなっている。次に
ＤＦＢレーザ（１０９）と変調器１（６０１）、および
変調器１（６０１）と変調器２（６０２）の間にそれぞ
れ分離溝６０３を形成する。また、このアイソレーショ
ン確保のためには、パッシベーション膜形成後に、ＤＦ
Ｂレーザ（１０９）と変調器１（６０１）の間、および
変調器１（６０１）と変調器２（６０２）の間にそれぞ
れプロトン等の高抵抗のイオンをイオン注入することも
できる。続いてパッシベーション膜１０６の形成、ｐ側
電極１０７を形成する。変調器長については、ＥＡ変調
器１、およびＥＡ変調器２とも１７７μｍとし、ＥＡ変
調器の電極パットは変調器１とＥＡ変調器２で、メサ型
導波路を挟んで両側に配置した。これ以降は、関連技術
と同様に作製できる。At this time, unlike the related art, since two modulators are integrated before the DFB laser, the length of the mesa stripe in the optical axis direction is as long as 800 μm. Next, separation grooves 603 are formed between the DFB laser (109) and the modulator 1 (601) and between the modulator 1 (601) and the modulator 2 (602). Also, in order to secure this isolation, after forming the passivation film, the DF
High-resistance ions such as protons can also be implanted between the B laser (109) and the modulator 1 (601) and between the modulator 1 (601) and the modulator 2 (602). Subsequently, a passivation film 106 and a p-side electrode 107 are formed. The modulator length was set to 177 μm for both the EA modulator 1 and the EA modulator 2. The electrode pads of the EA modulator were arranged on both sides of the mesa waveguide with the modulator 1 and the EA modulator 2. Thereafter, it can be manufactured in the same manner as in the related art.
【００３１】続いて、図７に本発光素子をチップキャリ
アに搭載した図を示す。チップキャリア７０１におい
て、２つ高周波線路７０６が方向性結合器にならないよ
うにＥＡ変調器搭載部分を挟んで配置している。チップ
キャリア７０１に、本素子としてのＥＡ変調器集積化Ｄ
ＦＢレーザ７０２とチップコンデンサ７０４を搭載後、
レーザ部分とＥＡ変調器１およびＥＡ変調器２にそれぞ
れＡｕワイヤー７０５によりワイヤーボンディングを行
う。このとき各々のＥＡ変調器のＡｕワイヤーに関し
て、高周波のクロストーク、リークの問題が懸念される
が、ＥＡ変調器パット部分がメサ型導波路を挟んで配置
されているため各々のＡｕワイヤー間に十分な距離が保
たれることにより、問題がない設計になっている。ま
た、高周波線路ＥＡ変調器は電気反射を抑制するために
薄膜抵抗７０３で終端されている。Next, FIG. 7 shows a view in which the present light emitting device is mounted on a chip carrier. In the chip carrier 701, the two high-frequency lines 706 are disposed so as to sandwich the EA modulator mounting portion so as not to be a directional coupler. An EA modulator integrated D as the element is mounted on a chip carrier 701.
After mounting FB laser 702 and chip capacitor 704,
Wire bonding is performed on the laser portion and the EA modulator 1 and the EA modulator 2 using Au wires 705, respectively. At this time, with respect to the Au wires of each EA modulator, there is a concern about the problem of high-frequency crosstalk and leakage. However, since the EA modulator pad portion is disposed with the mesa waveguide interposed therebetween, the Au wires are located between the Au wires. By keeping a sufficient distance, there is no problem in the design. The high-frequency line EA modulator is terminated with a thin-film resistor 703 to suppress electric reflection.
【００３２】さらに、図８に本素子を発光素子モジュー
ルに搭載した図を示す。なお、このモジュール化によっ
て気密封止されるが、図では省略している。図８に示す
ように、高周波入力がチップキャリアの両側に各１つづ
つあるため、発光素子モジュールにおいても、左右両側
（図８においては上下）に高周波入力端子が来る２入力
型となる以外は、第１の関連技術での説明と同様であ
る。FIG. 8 shows a view in which the present element is mounted on a light emitting element module. Note that the module is hermetically sealed by this modularization, but is omitted in the drawing. As shown in FIG. 8, since there is one high-frequency input on each side of the chip carrier, the light-emitting element module also has a two-input type in which high-frequency input terminals are provided on both left and right sides (up and down in FIG. 8). And the first related art.
【００３３】本ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを搭載した
発光素子モジュールの光出力特性は、ＥＡ変調器が２個
集積化されているため関連技術で説明したＥＡ変調器集
積ＤＦＢレーザを搭載した発光素子モジュールより約３
ｄＢ程度減少するが、実用上大きな問題は生じない。ま
た、高周波特性である帯域、および電気信号反射におい
ては、ＥＡ変調器１あるいはＥＡ変調器２を駆動させた
場合で若干ことなるが、実用上問題の無いレベルに制御
することが可能である。次に、消光比特性、およびαパ
ラメータにおいては、ＥＡ変調器１を駆動させた場合
と、ＥＡ変調器２を駆動させた場合とで異なる特性を示
す。図３を用いて説明すると、変調器１、および変調器
２を駆動させた場合のそれぞれのαパラメータは図３に
おける（ｂ）と（ａ）に対応するような特性になる。し
たがって、ＥＡ変調器１を駆動させる場合は４０ｋｍ伝
送システム、ＥＡ変調器２を駆動させる場合は２０ｋｍ
伝送にそれぞれ対応させることが可能となる。本発光素
子モジュールにおける高周波の入力が２入力であるた
め、光送信器に配置する際に若干スペースをとるが、前
述の様に、高周波信号のクロストーク、方向性結合等の
問題が生じにくいというメリットがある。The light output characteristics of the light emitting device module equipped with the EA modulator integrated DFB laser are as follows. Since two EA modulators are integrated, the light emitting device equipped with the EA modulator integrated DFB laser described in the related art. About 3 from the module
Although it is reduced by about dB, there is no practical problem. In addition, in the case of driving the EA modulator 1 or the EA modulator 2 in the high-frequency characteristic band and the reflection of the electric signal, the level can be controlled to a level that does not cause any practical problem. Next, the extinction ratio characteristics and the α parameter show different characteristics between when the EA modulator 1 is driven and when the EA modulator 2 is driven. Explaining with reference to FIG. 3, when the modulator 1 and the modulator 2 are driven, the respective α parameters have characteristics corresponding to (b) and (a) in FIG. Therefore, when the EA modulator 1 is driven, the transmission system is 40 km, and when the EA modulator 2 is driven, the transmission system is 20 km.
It becomes possible to correspond to each transmission. Since the high-frequency input in the light-emitting element module is two inputs, it takes a little space when arranging it in the optical transmitter. However, as described above, it is difficult to cause problems such as high-frequency signal crosstalk and directional coupling. There are benefits.
【００３４】図８の発光素子モジュールを光送信器に搭
載したブロック図を図９、および図１０に示す。FIGS. 9 and 10 show block diagrams in which the light emitting element module of FIG. 8 is mounted on an optical transmitter.
【００３５】図９の光送信器は、変調器駆動ドライバー
９０１、本発明の発光素子９０２、発光素子モジュール
９０４、およびドライバー電源９０５で構成されてい
る。ドライバー電源９０５は、電源供給の切り替えスイ
ッチ、および、電源供給しない変調器側へのバイアスを
０Ｖにする機能を有する。この光送信器の場合、変調器
１を使用する場合の信号入力は図中の電気信号入力１、
変調器２を使用する場合の信号入力は図中の電気信号入
力２とし、ドライバー電源９０５を切り替えることによ
り、異なる２種類のαパラメータ、つまり異なる２種類
の伝送特性を有することが可能となる。The optical transmitter shown in FIG. 9 includes a modulator driving driver 901, a light emitting device 902 of the present invention, a light emitting device module 904, and a driver power supply 905. The driver power supply 905 has a power supply changeover switch and a function of setting a bias to 0 V to a modulator side to which power is not supplied. In the case of this optical transmitter, when the modulator 1 is used, the signal input is the electric signal input 1 in the figure,
When the modulator 2 is used, the signal input is the electric signal input 2 in the figure, and by switching the driver power supply 905, it is possible to have two different α parameters, that is, two different transmission characteristics.
【００３６】一方、図１０の光送信器は変調器駆動ドラ
イバー９０１、本発明の発光素子９０２、本発明による
発光素子モジュール９０４、および高周波切り替えスイ
ッチ１００１で構成されている。この場合、電気信号の
入力は１つであり、高周波切り替えスイッチ１００１を
切り替えることにより、変調器１と変調器２とを切り替
え、異なる２種類のαパラメータ、つまり、異なる２種
類の伝送特性を有することが可能となる。On the other hand, the optical transmitter shown in FIG. 10 includes a modulator driver 901, a light emitting device 902 of the present invention, a light emitting device module 904 of the present invention, and a high frequency switch 1001. In this case, the input of the electric signal is one, and by switching the high-frequency switch 1001, the modulator 1 and the modulator 2 are switched to have two different α parameters, that is, two different transmission characteristics. It becomes possible.
【００３７】本実施例の発光素子作製の説明では、第一
回目の結晶成長において、選択成長技術を使用すること
により、ＥＡ変調器１、およびＥＡ変調器２の活性層を
同時に形成している。このため、作製工程が容易であ
る。In the description of the manufacture of the light emitting device of this embodiment, in the first crystal growth, the active layers of the EA modulator 1 and the EA modulator 2 are simultaneously formed by using the selective growth technique. . Therefore, the manufacturing process is easy.
【００３８】変調器長は１７７μｍとしたが、本発光素
子の帯域、変調器への電圧印加時の消光比等の仕様に伴
い条件を変えても、同様の効果が得られる。Although the modulator length is 177 μm, the same effect can be obtained even if the conditions are changed according to the specifications such as the band of the light emitting element and the extinction ratio when voltage is applied to the modulator.
【００３９】また、発光素子モジュールの実装では、上
記の方法を取るほか、本素子評価結果から発光素子モジ
ュールの段階で変調器１、あるいは変調器２のαカーブ
に仕様を決定して関連技術のＥＡ変調器が一つのみであ
る発光素子と同様の実装形態とすることも可能である。
ただし、この場合は発光素子モジュール搭載以降、αパ
ラメータを選択することは不可能となる。In mounting the light emitting element module, in addition to the above-described method, the specification of the α curve of the modulator 1 or the modulator 2 is determined at the stage of the light emitting element module from the evaluation result of the present element, and the related art is determined. It is also possible to adopt the same mounting mode as the light emitting element having only one EA modulator.
However, in this case, it becomes impossible to select the α parameter after mounting the light emitting element module.
【００４０】次に別の例を第２の実施例として、以下に
説明する。Next, another example will be described below as a second embodiment.
【００４１】図１１に、第１の実施例に記載の発光素子
で、２つのＥＡ変調器の電極パットが変調器１と変調器
２で、メサ型導波路を基準に同一方向に電極パットを形
成し、これを発光素子モジュールに組み立て後、光送信
器に搭載した図を示す。発光素子、および、発光素子モ
ジュールの作製については、前述の説明と発光素子の電
極形成工程、および発光素子モジュール実装時における
高周波入力部分の配置が異なるが、ほぼ同一なので、説
明は省略する。FIG. 11 shows the light emitting device described in the first embodiment, in which the electrode pads of the two EA modulators are the modulator 1 and the modulator 2, and the electrode pads are arranged in the same direction with respect to the mesa waveguide. FIG. 2 shows a view in which the light emitting device module is formed, assembled into a light emitting element module, and mounted on an optical transmitter. Regarding the manufacture of the light emitting element and the light emitting element module, the electrode forming step of the light emitting element and the arrangement of the high frequency input portion at the time of mounting the light emitting element module are different from those described above, but they are almost the same, and therefore the description is omitted.
【００４２】図１１の光送信器は変調器駆動ドライバー
１１０１、発光素子メサ型導波路の同一方向に電極パッ
トを形成した発光素子１１０２、発光素子モジュール１
１０１、高周波切り替えスイッチ１１０３、および変調
器駆動ドライバー１１０４で構成されている。この場
合、電気信号の入力は１つであり、高周波切り替えスイ
ッチ１１０３を切り替えることにより、変調器１と変調
器２とを切り替え、異なる２種類のαパラメータ、つま
り、異なる２種類の伝送特性を有することが可能とな
る。The optical transmitter shown in FIG. 11 includes a modulator driver 1101, a light emitting device 1102 in which electrode pads are formed in the same direction of a light emitting device mesa waveguide, and a light emitting device module 1.
101, a high-frequency switch 1103, and a modulator driver 1104. In this case, the input of the electric signal is one, and the modulator 1 and the modulator 2 are switched by switching the high-frequency switch 1103, and have two different α parameters, that is, two different transmission characteristics. It becomes possible.
【００４３】さらに別の例として、第３の実施例につい
て、図１２を用いて説明する。図１２は、本発明による
１０Ｇｂｉｔ／ｓ光送信器を用いた光伝送システムの構
成である。図１２（ａ）伝送路１の構成は、本発明によ
る光送信器１２０１のあとに、光前段増幅器４０２、４
０ｋｍ（分散値８００ｐｓ／ｎｍ）の光ファイバ１２０
２、光後段増幅器４０５、および光受信器４０６で構成
されている。図１２（ｂ）伝送路２の構成は、本発明に
よる光送信器１２０１のあとに、光前段増幅器４０２、
２０ｋｍ（分散値４００ｐｓ／ｎｍ）の光ファイバ４０
３、約２０ｋｍ毎に分散補償ファイバ４０４、光後段増
幅器４０５、および光受信器４０６で構成されている。
したがって、本発明を用いることにより、伝送距離の異
なるシステムに応じて、変調器を２種類の中から選択す
ることができる。たとえば、図１２の（ａ）に示す伝送
路の場合、すなわち通常の光ファイバ２０ｋｍ以上、た
とえば４０ｋｍ（分散値：８００ｐｓ／ｎｍ）まで分散
補償を行わない光伝送システムの場合は変調器１を使
用、図１２の（ｂ）に示す伝送路のように２０ｋｍ毎に
ファイバーにおける光の周波数分散を補償するような光
伝送系を有する光伝送システムにはＥＡ変調器２を使用
することが可能となり、一つ送信器にて２つのシステム
にそれぞれ対応することができる。As still another example, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 shows the configuration of an optical transmission system using a 10 Gbit / s optical transmitter according to the present invention. FIG. 12A shows a configuration of the transmission line 1 in which the optical pre-amplifiers 402 and 4 are provided after the optical transmitter 1201 according to the present invention.
Optical fiber 120 of 0 km (dispersion value 800 ps / nm)
2. It comprises an optical post-amplifier 405 and an optical receiver 406. FIG. 12B shows the configuration of the transmission line 2 in which the optical transmitter 1201 according to the present invention is followed by the optical preamplifier 402,
Optical fiber 40 of 20 km (dispersion value 400 ps / nm)
3, a dispersion compensating fiber 404, an optical post-amplifier 405, and an optical receiver 406 every about 20 km.
Therefore, by using the present invention, a modulator can be selected from two types according to systems having different transmission distances. For example, in the case of the transmission line shown in FIG. 12A, that is, in the case of an optical transmission system in which dispersion compensation is not performed up to a normal optical fiber of 20 km or more, for example, 40 km (dispersion value: 800 ps / nm), the modulator 1 is used. The EA modulator 2 can be used in an optical transmission system having an optical transmission system that compensates for the frequency dispersion of light in a fiber every 20 km, such as the transmission path shown in FIG. One transmitter can correspond to each of the two systems.
【００４４】さらに別の例として、第４の実施例につい
て、図６と図１３を用いて説明する。As still another example, a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
【００４５】関連技術と同様に、周知の選択成長法によ
りｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層１０２、アンドー
プＩｎＧａＡｓＰ井戸層と組成波長１．１５μｍである
アンドープＩｎＧａＡｓＰの障壁層８周期からなる歪多
重量子井戸構造１０３、アンドープＩｎＧａＡｓＰ層と
ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の２層からなる上側光ガイド層１
０４、ｐ型ＩｎＰキャップ層１０５を順次形成する。続
いて選択成長にて膜厚が薄く形成されている領域の一
部、つまり図１３に示す変調器２部が形成される部分
を、ＳｉＮ膜をマスクとしてドライエッチングによりエ
ッチングを施す。さらにウエットエッチングによる処理
の後、前記ドライエッチングを施した領域に、図１３に
示すように、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ下側光ガイド層１３０
１、アンドープＩｎＧａＡｓＰ井戸層と組成波長１．３
μｍであるアンドープＩｎＧａＡｓＰの障壁層７周期か
らなる歪多重量子井戸構造１３０２、アンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ上側光ガイド層１３０３、ｐ型ＩｎＰキャップ
層１０５をバットジョイント法により順次再成長させ
る。続いてＳｉＮ膜除去等の後、第１の実施例と同様に
変調器が２個形成されるように発光素子を作製する。な
お、こうして作製したＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザは図
６に示すものと外見上ほぼ同一のものになるので、詳細
な完成図は省略する。Similarly to the related art, a strained multiple quantum well composed of an n-type InGaAsP lower light guide layer 102, an undoped InGaAsP well layer and eight periods of an undoped InGaAsP barrier layer having a composition wavelength of 1.15 μm is formed by a known selective growth method. Structure 103, upper light guide layer 1 consisting of two layers: an undoped InGaAsP layer and a p-type InGaAsP layer
04, a p-type InP cap layer 105 is sequentially formed. Subsequently, a portion of the region where the film thickness is formed thin by the selective growth, that is, a portion where the modulator 2 shown in FIG. 13 is formed is etched by dry etching using the SiN film as a mask. Further, after the wet etching process, as shown in FIG. 13, the n-type InGaAsP lower light guide layer 130 is formed in the dry-etched region.
1. Undoped InGaAsP well layer and composition wavelength 1.3
strained multiple quantum well structure 1302 comprising seven periods of undoped InGaAsP barrier layer of μm, undoped InG
The aAsP upper light guide layer 1303 and the p-type InP cap layer 105 are sequentially regrown by a butt joint method. Subsequently, after removing the SiN film and the like, a light emitting element is manufactured so that two modulators are formed as in the first embodiment. The EA modulator integrated DFB laser manufactured in this manner is almost identical in appearance to that shown in FIG. 6, and therefore a detailed completed drawing is omitted.
【００４６】変調器１の部分と変調器２の部分では、下
側光ガイド層、多重量子井戸構造、および上側光ガイド
層の構造が異なるため、第１の実施例と同様に、ＥＡ変
調器１、およびＥＡ変調器２を各々駆動させた場合、α
パラメータ特性が異なる。またこれに加えて、以下の原
因もαパラメータの違いの要因である。変調器１の部分
と変調器２の上側光ガイド層において、変調器１はアン
ドープＩｎＧａＡｓＰ層とｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層の２層
からなる上側光ガイド層１０４であるのに対し、変調器
２はアンドープＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層１３０３
であり、上側光ガイド層のドーピングレベルの違いによ
り、p型ＩｎＰクラッド層成長後のドーパント拡散の影
響によりｐ型ＩｎＰ層ドーピング濃度が変調器１と変調
器２で異なるプロファイルとなる。このｐ型ドーピング
層のｐ型ドーピング濃度が異なることにも起因して、α
パラメータ特性が異なった値となる。Since the lower light guide layer, the multiple quantum well structure, and the upper light guide layer are different between the modulator 1 and the modulator 2, the EA modulator is similar to the first embodiment. 1 and the EA modulator 2 are respectively driven, α
Parameter characteristics are different. In addition to this, the following causes are also factors of the difference in the α parameter. In the portion of the modulator 1 and the upper light guide layer of the modulator 2, the modulator 1 is an upper light guide layer 104 composed of two layers of an undoped InGaAsP layer and a p-type InGaAsP layer, whereas the modulator 2 is an undoped InGaAsP layer. Upper light guide layer 1303
Due to the difference in the doping level of the upper light guide layer, the profile of the p-type InP layer doping concentration differs between the modulator 1 and the modulator 2 due to the influence of the dopant diffusion after the growth of the p-type InP cladding layer. Due to the difference in the p-type doping concentration of the p-type doping layer, α
The parameter characteristics have different values.
【００４７】したがって、本発光素子を発光素子モジュ
ールに搭載し、送信光源とすることにより、システムに
応じたαカーブが２種類の中から選択することができ、
第１の実施例と同様の効果が得られる。さらに本実施例
では、ＥＡ変調器２を作製する際に、バットジョイント
技術を用いているため、第１の実施例と比較した場合、
ＥＡ変調器２の多重量子井戸構造について設計の自由度
が大きいという利点が上げられる。Therefore, by mounting this light emitting element on a light emitting element module and using it as a transmission light source, an α curve according to the system can be selected from two types.
The same effects as in the first embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, when the EA modulator 2 is manufactured, a butt joint technique is used. Therefore, when compared with the first embodiment,
The advantage that the EA modulator 2 has a large degree of freedom in designing the multiple quantum well structure can be obtained.
【００４８】本実施例の変調器長は１７７μｍとした
が、発光素子の帯域、変調器への電圧印加時の消光比等
の仕様に伴い条件を変えても、同様の効果が得られる。Although the modulator length in this embodiment is 177 μm, similar effects can be obtained even if the conditions are changed according to the specifications such as the band of the light emitting element and the extinction ratio when voltage is applied to the modulator.
【００４９】また、本実施例では、多重量子井戸構造に
おける障壁層の組成波長、量子井戸周期数、および、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層厚が、それぞれ変調器１と
変調器２で異なる。これは、αパラメータが、（屈折率
変化量）／（吸収係数変化量）であるため、材料、およ
びＭＱＷ構造に依存するためである。したがって、αパ
ラメータの設計するにあたっては、多重量子井戸構造に
おける障壁層の組成波長、量子井戸周期数、ＩｎＧａＡ
ｓＰ上側光ガイド層厚、ＩｎＧａＡｓＰ上側光ガイド層
ドーピング濃度等のパラメータを、調整して設計した場
合においても同様の効果が得られる。さらに、本実施例
では、バットジョイント法により再成長した部分を変調
器２の部分として説明したが、変調器１部分、ＤＦＢレ
ーザ部分、あるいはそのいずれかの組み合わせであって
も同様の効果が得られる。本実施例の特徴は、第１の実
施例と異なり、発光素子作製プロセスにおいては、変調
器２領域の結晶成長の際にこれらのパラメータを自由に
調整、設計することが可能であることである。このと
き、ＥＡ変調器１における活性層吸収端がＥＡ変調器２
における活性層吸収端に比べて同等、あるいは大きい量
であれば、本実施例で述べた効果と同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。In this embodiment, the composition wavelength of the barrier layer in the multiple quantum well structure, the quantum well period number,
The thickness of the nGaAsP upper light guide layer differs between the modulator 1 and the modulator 2, respectively. This is because the α parameter is (refractive index change amount) / (absorption coefficient change amount) and depends on the material and the MQW structure. Therefore, when designing the α parameter, the composition wavelength of the barrier layer, the quantum well period number, the InGaAs
Similar effects can be obtained even when parameters such as the sP upper light guide layer thickness and the InGaAsP upper light guide layer doping concentration are adjusted and designed. Further, in this embodiment, the portion regrown by the butt joint method has been described as the portion of the modulator 2, but the same effect can be obtained by the modulator 1 portion, the DFB laser portion, or any combination thereof. Can be The feature of the present embodiment is that, unlike the first embodiment, in the light emitting device fabrication process, these parameters can be freely adjusted and designed at the time of crystal growth of the modulator 2 region. . At this time, the absorption edge of the active layer in the EA modulator 1 is
Needless to say, the same effect as that described in the present embodiment can be obtained if the amount is equal to or larger than the absorption edge of the active layer in the above.
【００５０】また、本実施例の発光素子を光伝送用発光
素子モジュール、光送信器、および光伝送システムにつ
いては、実施例２、３に示したことと同様のことが考え
られ、同じ効果がある。Further, the light emitting device of this embodiment can be applied to a light emitting device module for optical transmission, an optical transmitter, and an optical transmission system in the same manner as shown in the second and third embodiments. is there.
【００５１】本発明のさらに別の実施例として、第５の
実施例について、図１４を用いて説明する。As still another embodiment of the present invention, a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
【００５２】本実施例は、１０Ｇｂｉｔ／ｓ光伝送用で
ある、波長１．５μｍ帯リッジ導波路型ＥＡ変調器集積
ＤＦＢレーザに適用した例にである。This embodiment is an example in which the present invention is applied to a ridge waveguide type EA modulator integrated DFB laser having a wavelength of 1.5 μm for 10 Gbit / s optical transmission.
【００５３】第１の実施例と同様の手法にて、第１回目
の結晶選択成長を行った後、選択成長マスクを用いるこ
とにより、多重量子井戸層構造の総厚がレーザ部、ＥＡ
変調器１、ＥＡ変調器２の順で厚く形成される。さらに
第１の実施例の工程に従って、回折格子を形成した後、
クラッド層成長を行う。続いて、臭化水素酸と燐酸の混
合水溶液によるウェットエッチングを用いて、（１１
１）Ａ面を側壁にもつ逆メサ断面形状のメサ型光導波路
１４０１を図１４に示すように形成する。以降、リッジ
導波路型レーザの通常の工程にて発光素子を作製する。After the first selective crystal growth is performed in the same manner as in the first embodiment, the total thickness of the multiple quantum well layer structure is reduced by using a selective growth mask to reduce the total thickness of the laser portion and the EA.
The modulator 1 and the EA modulator 2 are formed thicker in this order. Further, after forming the diffraction grating according to the process of the first embodiment,
A cladding layer is grown. Subsequently, using wet etching with a mixed aqueous solution of hydrobromic acid and phosphoric acid, (11
1) A mesa-shaped optical waveguide 1401 having an inverted mesa cross section and having an A-plane as a side wall is formed as shown in FIG. Thereafter, a light emitting device is manufactured in a normal process of the ridge waveguide type laser.
【００５４】本実施例のＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザに
おいても、第１の実施例と同様に、変調器１、および変
調器２を有し、同様の効果があると言える。また、本実
施例にて説明したリッジ導波路型構造は、第１の実施
例、および第２の実施例と比較してＦｅ添加ＩｎＰの埋
め込み再成長が無いため、発光素子作製が容易であると
いう利点がある。The EA modulator integrated DFB laser of this embodiment also has a modulator 1 and a modulator 2 as in the first embodiment, and can be said to have the same effect. In addition, the ridge waveguide structure described in the present embodiment does not involve the regrowth of Fe-added InP as compared with the first and second embodiments, so that the light emitting element can be easily manufactured. There is an advantage.
【００５５】本実施例においては、多重量子井戸層構造
の総厚をレーザ部、ＥＡ変調器１、およびＥＡ変調器２
で変えるために選択成長法を用いている。ところが、第
４の実施例で説明したように、選択成長法とバットジョ
イント法を組み合わせて多重量子井戸層構造の総厚をレ
ーザ部、ＥＡ変調器１、およびＥＡ変調器２で変えて発
光素子を作製した場合も、同様の効果がある発光素子の
作製が可能であすことは言うまでもない。In this embodiment, the total thickness of the multiple quantum well layer structure is determined by the laser section, the EA modulator 1 and the EA modulator 2.
The selective growth method is used in order to change. However, as described in the fourth embodiment, by combining the selective growth method and the butt joint method, the total thickness of the multiple quantum well layer structure is changed in the laser section, the EA modulator 1 and the EA modulator 2, and the light emitting device is manufactured. It is needless to say that a light-emitting element having the same effect can be manufactured also when is manufactured.
【００５６】また、本実施例の発光素子を光伝送用発光
素子モジュール、光送信器、および光伝送システムにつ
いては、第１の実施例、第２の実施例と同様のことが考
えられ、同じ効果がある。Further, the light emitting device of this embodiment is the same as the light emitting device module for light transmission, the light transmitter, and the light transmission system in the first and second embodiments. effective.
【００５７】本発明のさらに別の実施例として、第６の
実施例について、図１５を用いて説明する。As still another embodiment of the present invention, a sixth embodiment will be described with reference to FIG.
【００５８】本実施例は、１０Ｇｂｉｔ／ｓ光伝送用Ｅ
Ａ変調器集積ＤＦＢレーザで、ＥＡ変調器をｎ個（ｎ≧
２）直列に集積化した発光素子を用いた場合における、
光伝送システムの実施例である。第１の実施例、第４の
実施例、および第５の実施例において、２個のＥＡ変調
器を集積した場合の素子作製方法について、記述した
が、ｎ個のＥＡ変調器集積化についても、結晶選択成長
法、およびバットジョイント法により同様に作製が可能
である。また、ｎをいくつになるかは、レーザの光出力
パワー、および発光素子モジュール実装時の高周波信号
のクロストークなどの配慮が必要である。In this embodiment, a 10 Gbit / s optical transmission E
In the A modulator integrated DFB laser, n EA modulators (n ≧ n)
2) When a light emitting element integrated in series is used,
1 is an embodiment of an optical transmission system. In the first embodiment, the fourth embodiment, and the fifth embodiment, the element manufacturing method in the case where two EA modulators are integrated has been described. However, the integration of n EA modulators is also described. It can be similarly manufactured by the selective crystal growth method and the butt joint method. In addition, it is necessary to consider the number of n in consideration of the optical output power of the laser and the crosstalk of the high-frequency signal when the light emitting element module is mounted.
【００５９】第１から第５の実施例の技術により、ｎ個
直列にＥＡ変調器を集積化した発光素子を用いて、光送
信器を作製した場合における、光伝送システムの例を図
１５に示す。FIG. 15 shows an example of an optical transmission system when an optical transmitter is manufactured using light emitting elements in which n EA modulators are integrated in series according to the techniques of the first to fifth embodiments. Show.
【００６０】図１５は、ｎ個のＥＡ変調器を集積した発
光素子が組み込まれた光送信器１５０１、１対ｎの光ス
イッチ１５０２、光ファイバ４０３、および光受信器６
０６で構成された光伝送システムである。このとき光送
信器から光受信器までの距離がそれぞれ異なるためチャ
ーピングの制限により、距離に応じて異なるαパラメー
タの送信源にて光信号を送信する必要が生じる。本発明
によるαパラメータの異なるｎ個のＥＡ変調器を集積し
た発光素子が組み込まれた光送信器を用いれば、光送信
器から光受信器までの距離に応じて使用するＥＡ変調器
を切り替え、１対ｎの光スイッチ１５０２と連動させて
伝送路を切り替えることにより、伝送距離の異なる所望
の場所へ、データを伝送することが可能である。ＥＡ変
調器の切り替え方は、例えば１〜ｎ１までの受信部には
ＥＡ変調器１を駆動させて対応、ｎ２〜ｎ３までは変調
器２を駆動させる、等が考えられる。FIG. 15 shows an optical transmitter 1501 incorporating a light emitting element in which n EA modulators are integrated, a 1: n optical switch 1502, an optical fiber 403, and an optical receiver 6
06 is an optical transmission system. At this time, since the distances from the optical transmitter to the optical receiver are different from each other, it is necessary to transmit an optical signal from a transmission source having a different α parameter according to the distance due to chirp restriction. If an optical transmitter incorporating a light-emitting element integrating n EA modulators having different α parameters according to the present invention is used, the EA modulator to be used is switched according to the distance from the optical transmitter to the optical receiver, By switching the transmission path in conjunction with the 1: n optical switch 1502, data can be transmitted to a desired location having a different transmission distance. The switching of the EA modulator may be performed by, for example, driving the EA modulator 1 for the receiving units 1 to n1 and driving the modulator 2 for n2 to n3.
【００６１】従来は、電気信号によりｎ個の伝送路へ分
配したのち、光信号へ変換して伝送する方式であり、伝
送路ｎ個に対して、それぞれの伝送距離に応じた電気信
号を光信号に変換する光送信器がｎ個必要であった。し
かし本発明を用いると、１つの光送信器からの信号を光
スイッチで分配して、伝送距離の異なる通信を行うシス
テム構成が可能になる。このシステムの場合、光送信器
が１つで済むことになり、低コスト化、あるいはシステ
ム構成が単純化され設計上のメリットは大きい。Conventionally, a method is used in which an electric signal is distributed to n transmission lines, and then converted into an optical signal and transmitted. The electric signal corresponding to each transmission distance is transmitted to n transmission lines. It required n optical transmitters to convert the signals. However, when the present invention is used, a system configuration in which a signal from one optical transmitter is distributed by an optical switch to perform communication with different transmission distances is possible. In the case of this system, only one optical transmitter is required, and the cost is reduced, or the system configuration is simplified, and the advantage in design is great.
【００６２】本発明のさらに別の実施例として、第７の
実施例について、図１６を用いて説明する。As still another embodiment of the present invention, a seventh embodiment will be described with reference to FIG.
【００６３】本実施例は、１０Ｇｂｉｔ／ｓ光伝送用Ｅ
Ａ変調器集積ＤＦＢレーザにおいて、ＥＡ変調器をｎ個
（ｎ≧２）直列に集積化した発光素子を用いた場合にお
ける、光パスネットワークに応用した実施例である。In this embodiment, a 10 Gbit / s optical transmission E
This is an embodiment applied to an optical path network in a case where a light emitting element in which n EA modulators (n ≧ 2) are integrated in series is used in an A modulator integrated DFB laser.
【００６４】図１６は、ｎ個のＥＡ変調器を集積した発
光素子が組み込まれた光送信器１５０１、１対１の光ス
イッチ１６０１、光ファイバ４０３、および光受信器６
０６で構成された光伝送システムである。このとき光送
信器から光受信器までの距離がそれぞれ異なるためチャ
ーピングの制限により、距離に応じて異なるαパラメー
タの送信源にて光信号を送信する必要が生じる。本発明
によるαパラメータの異なるｎ個のＥＡ変調器を集積し
た発光素子が組み込まれた光送信器を用いれば、光送信
器から光受信器までの距離に応じて使用するＥＡ変調器
を切り替え、光スイッチ１６０２と連動させて伝送路を
切り替えることにより、伝送距離の異なる所望の場所
へ、データを伝送することが可能である。ＥＡ変調器の
切り替え方は、例えば１〜ｎ１までの受信部にはＥＡ変
調器１を駆動させて対応、ｎ２〜ｎ３までは変調器２を
駆動させる、幅広い伝送距離の光パスネットワークシス
テムについて、対応可能である。FIG. 16 shows an optical transmitter 1501, a one-to-one optical switch 1601, an optical fiber 403, and an optical receiver 6 incorporating a light emitting element in which n EA modulators are integrated.
06 is an optical transmission system. At this time, since the distances from the optical transmitter to the optical receiver are different from each other, it is necessary to transmit an optical signal from a transmission source having a different α parameter according to the distance due to chirp restriction. If an optical transmitter incorporating a light-emitting element integrating n EA modulators having different α parameters according to the present invention is used, the EA modulator to be used is switched according to the distance from the optical transmitter to the optical receiver, By switching the transmission path in conjunction with the optical switch 1602, data can be transmitted to a desired location having a different transmission distance. The switching method of the EA modulator corresponds to, for example, an optical path network system having a wide transmission distance, in which the EA modulator 1 is driven for the receiving units 1 to n1 and the modulator 2 is driven for n2 to n3. Available.
【００６５】[0065]
【発明の効果】本発明により、２つの異なる伝送特性を
有するＥＡ変調器集積化光源が１つの発光素子で実現で
き、さらに２つの異なる伝送システムに本発明発光素子
を搭載した１つの発光素子モジュール、あるいは光送信
器にて対応することが可能となる。また、１つの発光素
子の特性にて、２つ以上のシステムが可能であることか
ら、発光素子作製に時の低コスト化において重大なメリ
ットとなる。発光素子モジュールおよび光送信器に関し
ても、システムごとにそれらを区別する必要がなくな
り、光伝送回線設計において、低コスト化、システム調
整の簡易化が実現する。According to the present invention, an EA modulator integrated light source having two different transmission characteristics can be realized by one light emitting element, and one light emitting element module in which the light emitting element of the present invention is mounted on two different transmission systems. , Or an optical transmitter. Further, since two or more systems are possible with the characteristics of one light-emitting element, this is a significant merit in reducing the cost when manufacturing the light-emitting element. With respect to the light emitting element module and the optical transmitter, it is not necessary to distinguish them for each system, so that the cost can be reduced and the system adjustment can be simplified in the optical transmission line design.
【図１】関連する半導体ＥＡ変調器集積ＤＦＢレーザを
示す。FIG. 1 shows an associated semiconductor EA modulator integrated DFB laser.
【図２】関連する発光素子モジュールを示す。FIG. 2 shows a related light emitting element module.
【図３】関連する発光素子におけるαカーブ特性を示
す。FIG. 3 shows an α curve characteristic of a related light emitting element.
【図４】関連する光伝送システムの構成を示す。FIG. 4 shows a configuration of a related optical transmission system.
【図５】本発明による半導体ＥＡ変調器集積ＤＦＢレー
ザとなる層構成を示す。FIG. 5 shows a layer configuration of a semiconductor EA modulator integrated DFB laser according to the present invention.
【図６】本発明による半導体ＥＡ変調器集積ＤＦＢレー
ザを示す。FIG. 6 shows a semiconductor EA modulator integrated DFB laser according to the present invention.
【図７】本発明による半導体ＥＡ変調器集積ＤＦＢレー
ザを搭載したチップキャリアを示す。FIG. 7 shows a chip carrier on which a semiconductor EA modulator integrated DFB laser according to the present invention is mounted.
【図８】本発明による発光素子モジュールを示す。FIG. 8 shows a light emitting device module according to the present invention.
【図９】本発明による光送信器を示す。FIG. 9 shows an optical transmitter according to the invention.
【図１０】本発明による光送信器を示す。FIG. 10 shows an optical transmitter according to the invention.
【図１１】本発明による光送信器を示す。FIG. 11 shows an optical transmitter according to the invention.
【図１２】本発明による光伝送システムの構成を示す。FIG. 12 shows a configuration of an optical transmission system according to the present invention.
【図１３】本発明による発光素子の作製工程説明図を示
す。FIG. 13 is an explanatory view showing a manufacturing process of a light emitting device according to the present invention.
【図１４】本発明による発光素子の作製工程説明図を示
す。FIG. 14 is an explanatory view showing a manufacturing process of a light-emitting element according to the present invention.
【図１５】本発明による光伝送システムの構成を示す。FIG. 15 shows a configuration of an optical transmission system according to the present invention.
【図１６】本発明による光伝送システムの構成を示す。FIG. 16 shows a configuration of an optical transmission system according to the present invention.
１００…ｎ−ＩｎＰ基板、１０１…下側光ガイド層、１
０２…歪多重量子井戸構造、１０３…上側光ガイド層、
１０４…ｎ−ＩｎＰクラッド層、１０５…Ｆｅ−ＩｎＰ
埋め込み層、１０６…パッシベーション膜、１０７…ｐ
電極、１０８…ＥＡ変調器部、１０９…ＤＦＢレーザ
部、１１０…ＡＲコート膜、２０１…従来構造のＥＡ変
調器集積ＤＦＢレーザが搭載されたチップキャリア、２
０２…サーミスタ、２０３…アイソレータ、２０４…光
ファイバー、２０５…レンズ、２０６…高周波信号中継
基板、２０７…高周波コネクタ、２０８…ペルチェ、２
０９…モニタＰＤ搭載ステム、２１０…ＰＩＮ端子、４
０１…従来の技術１を用いた光送信器、４０２…光前段
増幅器、４０３…分散値４００ｐｓ／ｎｍ以下の光ファ
イバ、４０４…分散補償ファイバ、４０５…光後段増幅
器、４０６…光受信器、５０１…下側光ガイド層、５０
２…歪多重量子井戸活性層、５０３…上側光ガイド層、
６０１…変調器１、６０２…変調器２、６０３…分離
溝、７０１…チップキャリア、７０２…従来構造のＥＡ
変調器集積ＤＦＢレーザ、７０３…薄膜抵抗、７０４…
チップコンデンサ、７０５…Ａｕワイヤー、７０６…高
周波線路、８０１…本発明によるＥＡ変調器集積ＤＦＢ
レーザを搭載したチップキャリア、９０１…変調器駆動
ドライバー、９０２…本発明によるＥＡ変調器集積ＤＦ
Ｂレーザ、９０３…光ファイバ、９０４…本発明による
光素子モジュール、９０５…ドライバー電源、１００１
…高周波切り替えスイッチ、１１０１…本発明による光
素子モジュール、１１０２…本発明によるＥＡ変調器集
積ＤＦＢレーザ、１１０３…高周波切り替えスイッチ、
１１０４…変調器駆動ドライバー、１２０１…本発明に
よる光送信器、１３０１…下側光ガイド層、１３０２…
歪多重量子井戸構造、１３０３…上側光ガイド層、１４
０１…リッジ型導波路、１５０１…ｎ個のＥＡ変調器を
集積した素子が組み込まれた送信器、１５０２…１対ｎ
の光スイッチ、１６０１…１対１の光スイッチ。100: n-InP substrate, 101: lower light guide layer, 1
02: strained multiple quantum well structure; 103: upper optical guide layer;
104 ... n-InP cladding layer, 105 ... Fe-InP
Buried layer, 106: passivation film, 107: p
Electrodes, 108: EA modulator section, 109: DFB laser section, 110: AR coat film, 201: Chip carrier on which an EA modulator integrated DFB laser having a conventional structure is mounted, 2
02: thermistor, 203: isolator, 204: optical fiber, 205: lens, 206: high-frequency signal relay board, 207: high-frequency connector, 208: Peltier, 2
09: Monitor PD mounting stem, 210: PIN terminal, 4
01: Optical transmitter using conventional technology 1, 402: Optical pre-amplifier, 403: Optical fiber with a dispersion value of 400 ps / nm or less, 404: Dispersion compensating fiber, 405: Optical post-amplifier, 406: Optical receiver, 501 ... Lower light guide layer, 50
2 ... strained multiple quantum well active layer, 503 ... upper optical guide layer,
601: modulator 1, 602: modulator 2, 603: separation groove, 701: chip carrier, 702: EA of conventional structure
Modulator integrated DFB laser, 703 ... thin film resistor, 704 ...
Chip capacitor, 705 Au wire, 706 high frequency line, 801 EA modulator integrated DFB according to the present invention
A chip carrier on which a laser is mounted; 901, a modulator driving driver; 902, an EA modulator integrated DF according to the present invention.
B laser, 903 optical fiber, 904 optical element module according to the present invention, 905 driver power supply, 1001
... High-frequency switch, 1101 ... Optical element module according to the present invention, 1102 ... EA modulator integrated DFB laser according to the present invention, 1103 ... High-frequency switch
Reference numeral 1104 denotes a modulator driver, 1201 an optical transmitter according to the present invention, 1301 a lower light guide layer, 1302.
Strained multiple quantum well structure, 1303... Upper optical guide layer, 14
01 ... Ridge type waveguide, 1501 ... Transmitter incorporating an element integrating n EA modulators, 1502 ... 1: n
, 1601... One-to-one optical switch.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青木 雅博 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 藤田 実 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所通信事業部内 Ｆターム(参考） 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 EB15 GA01 5F073 AA64 AA74 AB12 AB21 CA12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masahiro Aoki 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Inside the Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Minoru Fujita 216 Totsukacho, Totsuka-ku, Yokohama-shi F-term (reference) in Hitachi, Ltd. Communications Division 2H079 AA02 AA13 BA01 CA05 DA16 EB15 GA01 5F073 AA64 AA74 AB12 AB21 CA12
Claims (16)
有する半導体多重量子井戸構造を有し、単一縦モードで
発振する発光部と、 上記発光部の出射側に配置され、井戸層と障壁層を有す
る半導体多重量子井戸構造と該半導体多重量子井戸構造
をはさむ光ガイド層とで形成された電界吸収型光変調器
が複数個で構成された変調器部を有する半導体電界吸収
光変調器集積型発光素子であって、 上記発光部の出射側に近い方の上記変調器が有する半導
体多重量子井戸構造の無バイアス下における吸収端波長
が、上記発光部の出射側から遠い方の上記変調器が有す
る上記吸収端波長より長い、あるいは、同等であること
を特徴する半導体電界吸収変調器集積型発光素子。1. A light emitting section having a semiconductor multiple quantum well structure having a well layer and a barrier layer in an active layer, which is a light emitting region, and oscillating in a single longitudinal mode; Electroabsorption light having a modulator section including a plurality of electroabsorption optical modulators formed by a semiconductor multiple quantum well structure having a semiconductor layer and a barrier layer and an optical guide layer sandwiching the semiconductor multiple quantum well structure A modulator integrated light emitting device, wherein the absorption edge wavelength under bias of the semiconductor multiple quantum well structure of the modulator closer to the emission side of the light emitting unit is farther from the emission side of the light emitting unit. A semiconductor electroabsorption modulator integrated light emitting device, characterized in that the wavelength is longer than or equal to the absorption edge wavelength of the modulator.
スピーク法によるαパラメータ値が異なる値をそれぞれ
有することを特徴する請求項１に記載の半導体電界吸収
変調器集積型発光素子。2. The semiconductor electroabsorption modulator integrated light emitting device according to claim 1, wherein the plurality of modulators have different values of α parameter according to a fiber response peak method.
構造であり、隣接する２つの前記変調器の前記井戸層厚
と前記障壁層厚とがそれぞれ異なることを特徴とする請
求項２に記載の半導体電界吸収変調器集積型発光素子。3. The modulator according to claim 2, wherein said semiconductor multiple quantum well structure is a strained quantum well structure, and said two adjacent modulators have different well layer thicknesses and different barrier layer thicknesses. Semiconductor electroabsorption modulator integrated light emitting device.
れぞれ異なることを特徴とする請求項２に記載の半導体
電界吸収変調器集積型発光素子。4. The light-emitting device according to claim 2, wherein two adjacent light guide layers have different thicknesses.
量子井戸構造における前記障壁層の組成比がそれぞれ異
なることを特徴とする請求項２に記載の半導体電界吸収
変調器集積型発光素子。5. The semiconductor electroabsorption modulator integrated light emitting device according to claim 2, wherein the composition ratio of the barrier layers in the semiconductor strained multiple quantum well structure of two adjacent modulators is different from each other.
量子井戸構造における前記井戸層の層数がそれぞれ異な
ることを特徴とする請求項２に記載の半導体電界吸収変
調器集積型発光素子。6. The semiconductor electro-absorption modulator integrated light emitting device according to claim 2, wherein the number of the well layers in the semiconductor strained multiple quantum well structure of two adjacent modulators is different from each other.
グ層におけるｐ型ドーピング濃度がそれぞれ異なること
を特徴とする請求項２に記載の半導体電界吸収変調器集
積型発光素子。7. The semiconductor electroabsorption modulator integrated light emitting device according to claim 2, wherein the p-type doping layers of the two adjacent modulators have different p-type doping concentrations.
が異なることを特徴とする請求項２に記載の半導体電界
吸収変調器集積型発光素子。8. The light emitting device according to claim 2, wherein EA modulator lengths of two adjacent modulators are different from each other.
積型発光素子がチップキャリアに搭載され、 上記発光素子と上記チップキャリアとが、前記変調器部
における前記変調器の数に応じた電気信号を伝える複数
の信号配線で電気的に接続され、 上記複数の信号配線が、上記電気信号を伝え、上記変調
器数に応じた複数の信号入力端子に接続され、 上記発光素子が上記電気信号を電気／光変換する信号光
の光軸線上に、上記信号光を集光するレンズと上記信号
光を偏光させるアイソレータと上記信号光を伝達させる
光ファイバとが固定され、気密封止されたパッケージと
なっていることを特徴とする発光素子モジュール。9. A semiconductor electroabsorption modulator integrated light emitting device according to claim 2, mounted on a chip carrier, wherein the light emitting device and the chip carrier correspond to the number of the modulators in the modulator section. A plurality of signal wirings for transmitting an electric signal, the plurality of signal wirings transmitting the electric signal, and a plurality of signal input terminals corresponding to the number of modulators; A lens for condensing the signal light, an isolator for polarizing the signal light, and an optical fiber for transmitting the signal light are fixed and hermetically sealed on the optical axis of the signal light for converting the signal into light. A light-emitting element module comprising a package.
集積型発光素子がチップキャリアに搭載され、 上記発光素子と上記チップキャリアとが、前記変調器部
における前記変調器の数に応じた電気信号を伝える複数
の信号配線で電気的に接続され、 上記複数の信号配線が、上記電気信号を伝え、上記変調
器数に応じた複数の信号入力端子に接続され、 上記発光素子が上記電気信号を電気／光変換する信号光
の光軸線上に、上記信号光を集光するレンズと上記信号
光を偏光させるアイソレータと上記信号光を伝達させる
光ファイバとが固定され、気密封止されたパッケージと
なっていることを特徴とする発光素子モジュール。10. A semiconductor electroabsorption modulator integrated light emitting device according to claim 3, mounted on a chip carrier, wherein said light emitting device and said chip carrier correspond to the number of said modulators in said modulator section. A plurality of signal wirings for transmitting an electric signal, the plurality of signal wirings transmitting the electric signal, and a plurality of signal input terminals corresponding to the number of modulators; A lens for condensing the signal light, an isolator for polarizing the signal light, and an optical fiber for transmitting the signal light are fixed and hermetically sealed on the optical axis of the signal light for converting the signal into light. A light-emitting element module comprising a package.
力し駆動する駆動回路と、上記電気信号の経路を切り替
え信号で切り替える切り替えスイッチとで構成された駆
動回路部と、 請求項９に記載の発光素子モジュールとで構成された光
送信器であって、 上記切り替え信号によって、前記複数の変調器のいずれ
かの変調器を動作させることを特徴とする光送信器。11. A drive circuit unit comprising: a drive circuit which inputs and drives an electric signal to be transmitted as the signal light; and a switch which switches a path of the electric signal by a switch signal. An optical transmitter comprising a light-emitting element module, wherein one of the plurality of modulators is operated by the switching signal.
力し駆動する駆動回路と、上記電気信号の経路を切り替
え信号で切り替える切り替えスイッチとで構成された駆
動回路部と、 請求項１０に記載の発光素子モジュールとで構成された
光送信器であって、上記切り替え信号によって、前記複
数の変調器のいずれかの変調器を動作させることを特徴
とする光送信器。12. A drive circuit unit comprising: a drive circuit that inputs and drives an electric signal to be transmitted as the signal light; and a switch that switches a path of the electric signal by a switch signal. An optical transmitter comprising a light emitting element module, wherein one of the plurality of modulators is operated by the switching signal.
え信号に応じて複数ある出力経路のうちいずれかの出力
経路に切り替え出力する光スイッチと、 上記光スイッチ出力を入力とし、上記複数ある出力経路
に対応した複数の光ファイバと、 上記光ファイバと伝送する上記信号光を受信する光受信
器を有する光伝送システムであって、 上記切り替え信号に応じて、上記信号光の伝送経路を切
り替えることを特徴とする光伝送システム。13. An optical transmitter according to claim 11, wherein a signal light emitted from said optical transmitter is input and switched to one of a plurality of output paths in accordance with said switching signal. An optical transmission system comprising: an optical switch, an input of the optical switch output, a plurality of optical fibers corresponding to the plurality of output paths, and an optical receiver for receiving the signal light transmitted with the optical fiber. An optical transmission system, wherein a transmission path of the signal light is switched according to the switching signal.
え信号に応じて複数ある出力経路のうちいずれかの出力
経路に切り替わ出力する光スイッチと、 上記光スイッチ出力を入力とし、上記複数ある出力経路
に対応した複数の光ファイバと、 上記光ファイバと伝送する上記信号光を受信する光受信
器を有する光伝送システムであって、 上記切り替え信号に応じて、上記信号光の伝送経路を切
り替えることを特徴とする光伝送システム。14. An optical transmitter according to claim 12, wherein a signal light emitted from said optical transmitter is input and an output is switched to one of a plurality of output paths according to said switching signal. An optical transmission system comprising: an optical switch that receives an output of the optical switch; a plurality of optical fibers corresponding to the plurality of output paths; and an optical receiver that receives the signal light transmitted through the optical fiber. An optical transmission system, wherein a transmission path of the signal light is switched according to the switching signal.
請求項１３に記載の光送信器と、 上記複数の光送信器の信号光を多重し、波長多重信号光
を出力する光合波器と、 上記波長多重信号光を入力とし、前記切り替え信号に応
じて複数ある出力経路のうちいずれかの出力経路に切り
替わ出力する光スイッチと、 上記光スイッチ出力を入力とし、上記複数ある出力経路
に対応した複数の光ファイバと、 上記波長多重信号光を波長ごとのそれぞれの信号光に分
離する光分波器と 上記複数の信号光を受信する光受信器を有する光伝送シ
ステムであって、 上記切り替え信号に応じて、上記信号光の伝送経路を切
り替えることを特徴とする光波長多重伝送システム。15. An optical transmitter according to claim 13, which emits light at different wavelengths, and an optical multiplexer that multiplexes the signal lights of the plurality of optical transmitters and outputs a wavelength multiplexed signal light. An optical switch that receives the wavelength multiplexed signal light as input and switches to and outputs any one of a plurality of output paths according to the switching signal; and receives the output of the optical switch as input and corresponds to the plurality of output paths. A plurality of optical fibers, an optical demultiplexer that separates the wavelength multiplexed signal light into respective signal lights for each wavelength, and an optical receiver that receives the plurality of signal lights, wherein the switching is performed. An optical wavelength division multiplexing transmission system characterized by switching a transmission path of the signal light according to a signal.
請求項１４に記載の光送信器と、 上記複数の光送信器の信号光を多重し、波長多重信号光
を出力する光合波器と、 上記波長多重信号光を入力とし、前記切り替え信号に応
じて複数ある出力経路のうちいずれかの出力経路に切り
替わ出力する光スイッチと、 上記光スイッチ出力を入力とし、上記複数ある出力経路
に対応した複数の光ファイバと、 上記波長多重信号光を波長ごとのそれぞれの信号光に分
離する光分波器と上記複数の信号光を受信する光受信器
を有する光伝送システムであって、 上記切り替え信号に応じて、上記信号光の伝送経路を切
り替えることを特徴とする光波長多重伝送システム。16. An optical transmitter according to claim 14, which emits light at different wavelengths, and an optical multiplexer that multiplexes the signal lights of the plurality of optical transmitters and outputs a wavelength multiplexed signal light. An optical switch that receives the wavelength multiplexed signal light as input and switches to and outputs any one of a plurality of output paths according to the switching signal; and receives the output of the optical switch as input and corresponds to the plurality of output paths. A plurality of optical fibers, an optical demultiplexer that separates the wavelength multiplexed signal light into respective signal lights for each wavelength, and an optical receiver that receives the plurality of signal lights. An optical wavelength division multiplexing transmission system characterized by switching a transmission path of the signal light according to a signal.
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