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JP5437289B2 - Semiconductor optical modulator - Google Patents
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  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Description

本発明は、半導体光変調器に関する。   The present invention relates to a semiconductor optical modulator.

近年、10GHz以上の高速変調器が普及し始めており、特に、小型なパッケージに収めたものが普及しつつある。これらの高速変調器の中では、固定波長の分布帰還型レーザ(DFBレーザ)から連続発振しているレーザ光を電界吸収型光変調器(EA変調器)で強度変調する形体や、DFBレーザにおいて直接変調して使用しているものがある。これらの場合、DFBレーザは固定波長であるのでチャンネル毎に異なる波長のEA変調器とDFBレーザ又はDFBレーザを故障に備えて在庫として完備しておく必要がある。   In recent years, high-speed modulators of 10 GHz or higher have begun to spread, and in particular, those housed in small packages are becoming widespread. Among these high-speed modulators, there is a configuration in which intensity of laser light continuously oscillated from a fixed-wavelength distributed feedback laser (DFB laser) is modulated by an electroabsorption optical modulator (EA modulator) or a DFB laser. Some are directly modulated and used. In these cases, since the DFB laser has a fixed wavelength, it is necessary to prepare an EA modulator and a DFB laser or a DFB laser having different wavelengths for each channel as a stock in preparation for failure.

そこで、レーザにチューナブルレーザを用いることが考えられる。これは、チューナブルレーザの波長可変範囲内であれば1つのレーザを用意するだけで可変範囲内のチャンネルをカバーすることができるためである。このため、故障に対する在庫管理も行いやすくすることができる。しかし、EA変調器では動作波長と電界吸収部のデチューニング量(電界吸収部のバンドギャップ波長と動作波長の差)で電界吸収の特性が変化して、遅延が発生してしまう。   Therefore, it is conceivable to use a tunable laser for the laser. This is because the channels within the variable range can be covered by preparing only one laser within the variable wavelength range of the tunable laser. For this reason, it is also possible to facilitate inventory management for failures. However, in the EA modulator, the characteristics of electroabsorption change depending on the operating wavelength and the detuning amount of the electroabsorber (the difference between the bandgap wavelength of the electroabsorber and the operating wavelength), and a delay occurs.

そこで考えられるのがマッハツェンダ変調器(MZ変調器)を利用することである。MZ変調器は帯域が広く設定できるため可変波長レーザとの組み合わせを考えた場合、小型で高性能な変調器を実現することができる。また、チャーピングによる信号劣化の問題が緩和されるために伝送距離も延ばすことができる。   Therefore, it is conceivable to use a Mach-Zehnder modulator (MZ modulator). Since the band of the MZ modulator can be set wide, when considering a combination with a variable wavelength laser, a small and high performance modulator can be realized. Further, since the problem of signal degradation due to chirping is alleviated, the transmission distance can be extended.

一方、半導体のマッハツェンダ回路は、2光束干渉を利用した光回路であり、製造直後の性能では、製造時に発生する位相誤差のために動作点が設計通りに作製することが難しい。そこで、信号を高速に変調する変調部に加えて、動作点を調整するための位相調整部が付加されている場合が多い。ここで、従来問題となっているのは、位相調整部の位相調整電極の電圧の高さである。   On the other hand, a semiconductor Mach-Zehnder circuit is an optical circuit using two-beam interference, and it is difficult to produce an operating point as designed due to a phase error that occurs during manufacturing in terms of performance immediately after manufacturing. Therefore, in many cases, a phase adjustment unit for adjusting the operating point is added in addition to the modulation unit for modulating the signal at high speed. Here, what has become a problem in the past is the voltage level of the phase adjustment electrode of the phase adjustment unit.

位相調整を行う方法としては、二つの種類が考えられる。
一つは、電流注入を行うことで、注入による屈折率変化を利用して位相を調整する方法である。この場合、比較的短い位相調整電極で位相調整が可能であるが、欠点として位相調整のために電流を流すため消費電力がかかるという問題がある。また、電流注入型のデバイスであるため長期的信頼性が低くなりがちであるという問題がある。
There are two types of phase adjustment methods.
One is a method of adjusting the phase by performing a current injection and utilizing a refractive index change due to the injection. In this case, although phase adjustment is possible with a relatively short phase adjustment electrode, there is a problem that power is consumed because current is supplied for phase adjustment. In addition, since it is a current injection type device, there is a problem that long-term reliability tends to be low.

もう一つは、電界にて位相を調整する方法である。これは、電界で屈折率を変化させるので、電流がほとんど流れないため、消費電力を小さく抑えることができる。また、電流を流すデバイスではないので、長期信頼性に対しても高い信頼性が得られやすい。しかし、変調効率が低いため電流注入に比べて、位相調整電極の長さが長くなってしまうという問題がある。   The other is a method of adjusting the phase with an electric field. This is because the refractive index is changed by an electric field, so that almost no current flows, so that power consumption can be kept small. In addition, since it is not a device through which current flows, high reliability is easily obtained for long-term reliability. However, since the modulation efficiency is low, there is a problem that the length of the phase adjustment electrode becomes longer than that of current injection.

図7は、従来の直線型のMZ変調器の構成の一例を示した模式図である。
図7に示すように、従来の直線型のMZ変調器においては、入力導波路100が入口側カップラー101に接続されており、2つのアーム導波路102a,102bに光が分岐される。その後、変調部103である変調電極103a,103bが形成された光導波路を通過し、後に位相調整電極104a,104bが形成された位相調整部104を通過する。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a conventional linear MZ modulator.
As shown in FIG. 7, in a conventional linear MZ modulator, an input waveguide 100 is connected to an inlet-side coupler 101, and light is branched into two arm waveguides 102a and 102b. Thereafter, the light passes through the optical waveguide in which the modulation electrodes 103a and 103b as the modulation unit 103 are formed, and then passes through the phase adjustment unit 104 in which the phase adjustment electrodes 104a and 104b are formed.

そして、変調と位相調整がなされた後に、再度出口側カップラー105で干渉した光が出力導波路106a,106bから出力され、変調部103で与えられた位相差によって出力が変化するようになっている。なお、図7においては、位相調整部104を変調部103の後に配置する場合を例として説明しているが、その逆の配置であっても同様の作用及び効果を得ることができる。   Then, after modulation and phase adjustment, the light that has interfered with the exit-side coupler 105 is output again from the output waveguides 106 a and 106 b, and the output changes depending on the phase difference given by the modulation unit 103. . In FIG. 7, the case where the phase adjustment unit 104 is arranged after the modulation unit 103 is described as an example, but the same operation and effect can be obtained even in the opposite arrangement.

ここで、簡単に従来のMZ変調器の動作について説明をする。
図8は、従来のMZ変調器においてプッシュプル駆動した際の変調アームへの駆動電圧に対する規格化した透過強度の特性を示した図である。
図8においては、縦軸は規格化した透過強度[dB]を示し、横軸はプッシュプル駆動した際の変調アームへの駆動電圧[V]を示している。また、横軸は便宜上、上側アームを負の方向に駆動した場合を図8中の左側の負の部分にプロットし、図8中の右側の正の部分に下側のアームを駆動した電圧に−1を掛けて表示している。例えば、バイアス電圧3Vの状態で横軸+2Vというのは、上側アームがバイアス電圧より2V高く−1V、下側アームが2V低く−4Vの状態の時を意味している。
Here, the operation of the conventional MZ modulator will be briefly described.
FIG. 8 is a graph showing the characteristics of the normalized transmission intensity with respect to the drive voltage to the modulation arm when the push-pull drive is performed in the conventional MZ modulator.
In FIG. 8, the vertical axis represents normalized transmission intensity [dB], and the horizontal axis represents drive voltage [V] to the modulation arm when push-pull driving is performed. Further, for convenience, the horizontal axis plots the case where the upper arm is driven in the negative direction in the negative part on the left side in FIG. 8, and the voltage obtained by driving the lower arm in the positive part on the right side in FIG. Multiplied by -1. For example, when the bias voltage is 3V, the horizontal axis + 2V means that the upper arm is 2V higher than the bias voltage by -1V and the lower arm is 2V lower by -4V.

また、図8中に、破線でバイアス電圧2.5V、1点鎖線でバイアス電圧3.5V、2点鎖線で4.5V、実線で5.5Vとしたときの値を示す。また、測定する光の波長を1560nmとし、位相調整電極104a,104bの長さを1.2mmとし、位相調整電極104a,104bをノーマリーOFF状態で駆動した結果である。なお、半波長電圧は、半波長電圧のピークとピークの間の電圧に対応する。   In FIG. 8, the broken line shows the values when the bias voltage is 2.5V, the dashed line is the bias voltage 3.5V, the dashed line is 4.5V, and the solid line is 5.5V. In addition, the wavelength of the light to be measured is 1560 nm, the length of the phase adjustment electrodes 104a and 104b is 1.2 mm, and the phase adjustment electrodes 104a and 104b are driven in a normally OFF state. The half-wave voltage corresponds to a voltage between the peaks of the half-wave voltage.

図8に示されるように、半導体の特徴として、バイアス電圧を印加することで半波長電圧を制御することができることが分かる。高周波変調器を駆動するデバイスの多くは、2.5V〜3Vの振幅電圧出力が可能であるため、OOK(ON−OFF−Keying)で駆動する場合は、図8においてONからOFFまでの間をドライバー振幅の2倍で遷移できればよく、バイアス電圧が4.5Vの場合、振幅0.85Vでの駆動が可能である。
なお、振幅2.5Vのドライバーを想定した場合には、長さをより短くすることができる。このため、位相調整電極104a,104bの長さを余裕を見て半分の600μmとしても駆動することができることとなる。
As shown in FIG. 8, it is understood that the half-wave voltage can be controlled by applying a bias voltage as a feature of the semiconductor. Many devices that drive high-frequency modulators can output an amplitude voltage of 2.5 V to 3 V. Therefore, when driving with OOK (ON-OFF-Keying), the period from ON to OFF in FIG. It is only necessary to make a transition at twice the driver amplitude. When the bias voltage is 4.5 V, driving with an amplitude of 0.85 V is possible.
When a driver with an amplitude of 2.5 V is assumed, the length can be further shortened. Therefore, the phase adjustment electrodes 104a and 104b can be driven even when the length is 600 μm, which is half of the length.

ここで、位相調整部における位相調整電極の特性について説明する。
図9は、従来のMZ変調器において500μmの位相調整電極により片方のアームづつ駆動した際の変調アームへの駆動電圧に対する規格化した透過強度の特性を示した図である。
図9に示されるように、500μmの位相調整電極により片方のアームづつ駆動した場合、半波長電圧は−8Vにまでも及ぶ。このため、位相調整には高い電圧が必要となる。なお、実験的には、半波長電圧は−8Vでも位相調整が可能であるが、実際のデバイスとして運用する場合には用意される電源電圧の仕様により制約がある。
Here, the characteristics of the phase adjustment electrode in the phase adjustment unit will be described.
FIG. 9 is a graph showing normalized transmission intensity characteristics with respect to the drive voltage to the modulation arm when the conventional MZ modulator is driven by one arm by a 500 μm phase adjustment electrode.
As shown in FIG. 9, when driving one arm at a time by a 500 μm phase adjustment electrode, the half-wave voltage reaches -8V. For this reason, a high voltage is required for phase adjustment. Experimentally, phase adjustment is possible even with a half-wave voltage of −8V, but there are limitations due to the specifications of the power supply voltage prepared when operating as an actual device.

また、実際のデバイスに用いる際には、駆動回路の電源電圧の仕様によってこの長さが決定されることとなるが、より高い電圧出力は、より大きな変圧回路が必要となり、それだけにコストもかかるので、半波長電圧は小さいことが望ましい。また、長期信頼性的に見ても低電圧で駆動できることが望ましいが、電圧を下げようとすると、位相調整電極104a,104bの長さが長くなってしまうという問題がある。   In addition, when used in an actual device, this length is determined by the specifications of the power supply voltage of the drive circuit. However, a higher voltage output requires a larger transformer circuit, and it costs much more. The half-wave voltage is desirably small. Further, although it is desirable that it can be driven at a low voltage in terms of long-term reliability, there is a problem that when the voltage is lowered, the length of the phase adjustment electrodes 104a and 104b becomes long.

例えば、電源電圧の仕様が5V以下だとすると、位相調整電極104a,104bは500μmでは不足で、少なくても1mm以上の長さが必要ということになる。これらの値に基づき実際に設計してみると、本来、MZ変調器における主たる機能を果たす変調電極103a,103bの長さが0.6mm程度でよいのに対し、単に位相調整をする位相調整電極104a,104bに1mm以上の電極が必要であるということになる。   For example, if the specification of the power supply voltage is 5 V or less, the phase adjustment electrodes 104a and 104b are insufficient at 500 μm, and a length of at least 1 mm is necessary. In actual design based on these values, the length of the modulation electrodes 103a and 103b that perform the main function of the MZ modulator may be about 0.6 mm, whereas the phase adjustment electrode that simply adjusts the phase. This means that electrodes of 1 mm or more are required for 104a and 104b.

また、近年ではより大容量の通信を実現するためにより多彩なフォーマットによる伝送が試みられており、例えば、差動四相位相偏移変調(DQPSK;Differential Quadrature Phasa Shift Keying)があげられる。DQPSKとは、デジタル信号の変調方式のひとつで、変調された4つの位相にそれぞれ2ビットのデータを割り当てることのできる方式のことである(例えば、下記非特許文献1参照)。   In recent years, transmission in a variety of formats has been attempted in order to realize a larger capacity communication, for example, differential quadrature phase shift keying (DQPSK). DQPSK is one of digital signal modulation methods, and is a method capable of allocating 2-bit data to each of four modulated phases (for example, see Non-Patent Document 1 below).

このDQPSKの場合は、それぞれのMZ変調器の後、2つのMZ変調器を通過したシグナル間に90度の位相差を与える必要がある。そして、この部分にも位相調整のための位相調整電極104a,104bが必要となり、長さ方向において一層長さを要するという問題がある。   In the case of this DQPSK, it is necessary to give a 90-degree phase difference between the signals that have passed through the two MZ modulators after each MZ modulator. This portion also requires the phase adjustment electrodes 104a and 104b for phase adjustment, and there is a problem that a longer length is required.

Nobuhiro Kikuchi、外7名、“80−Gb/s Low−Driving−Voltage InP DQPSK Modulator With an n−p−i−n Structure”、IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS、VOL.21、NO.12、2009年6月15日、p.787−789Nobuhiro Kikuchi, 7 others, “80-Gb / s Low-Driving-Voltage InP DQPSK Modulator With an n-p-i Structure”, IEEE PHOTOTONICS TECHNOLOGY TECHNOLOGY 21, NO. 12, June 15, 2009, p. 787-789

上述したように、位相調整電極104a,104bを有する位相調整部104は、いかなる状態で製造された場合であっても位相調整が可能なようにするために、ある定まった電源電圧の仕様の元では、それ相応の程度の長さが必要となる。このため、本来、MZ変調器における主たる機能を果たす変調電極103a,103bよりも位相調整電極104a,104bの方が長くなってしまい、これに伴い、MZ変調器全体の長さも長くなってしまうという問題があった。   As described above, the phase adjustment unit 104 having the phase adjustment electrodes 104a and 104b is based on a certain power supply voltage specification so that the phase adjustment can be performed in any state. Then, a corresponding length is required. For this reason, the phase adjustment electrodes 104a and 104b are originally longer than the modulation electrodes 103a and 103b that perform the main functions of the MZ modulator, and accordingly, the overall length of the MZ modulator is also increased. There was a problem.

また、MZ変調器を別に製造したレーザと同じ小型のパッケージに一緒に収容する場合には、それらの間にレンズ等を配置する必要があるため、パッケージの幅方向にはスペースに多少の余裕がある。しかしながら、パッケージの長さ方向にはスペースに余裕がないため、MZ変調器の長さの短尺化は非常に強く求められていた。   In addition, when the MZ modulator is housed together in the same small package as a separately manufactured laser, it is necessary to arrange a lens or the like between them, so that there is some space in the width direction of the package. is there. However, since there is no room in the package length direction, there has been a strong demand for shortening the length of the MZ modulator.

以上のことから、本発明は、長さ方向における短尺化を図ることができる半導体光変調器を提供することを目的とする。   In light of the above, an object of the present invention is to provide a semiconductor optical modulator that can be shortened in the length direction.

上記の課題を解決するための第1の発明に係る半導体光変調器は、
2つのカップラーとそれらを結ぶ2つのアーム導波路を備え、同一のアーム導波路上に高周波を印加して変調を行う変調電極と直流電圧を印加して動作点を調整する位相調整電極とを備える半導体からなるマッハツェンダー型の半導体光変調器であって、
入力導波路からの光を分岐する入力側カップラーと、
前記入力側カップラーの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部と、
前記展開部の後に接続され光の変調を行う変調電極と、
前記変調電極の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部と、
前記遅延部の後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる折り返し部と、
前記折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う位相調整電極と、
前記位相調整電極の後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと、
前記出力側カップラーの後に接続され干渉させた光を出力する入力導波路が形成される面と同じ面に形成される出力導波路と
により構成され
前記遅延部が、2つのアーム導波路の間隔を非対称に縮めることにより、2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくす
ことを特徴とする。
A semiconductor optical modulator according to a first invention for solving the above-described problem is
Two couplers and two arm waveguides connecting them are provided, and a modulation electrode that modulates by applying a high frequency on the same arm waveguide and a phase adjustment electrode that adjusts the operating point by applying a DC voltage are provided A Mach-Zehnder type semiconductor optical modulator made of a semiconductor,
An input side coupler for branching light from the input waveguide;
A development part connected after the input side coupler for widening the distance between the two arm waveguides;
A modulation electrode that is connected after the expanding portion and modulates light;
A delay unit connected after the modulation electrode to reduce the interval between the two arm waveguides and equalize the propagation distance of the two arm waveguides;
A folded portion made of a curved waveguide connected after the delay portion and converting the propagation direction of light by 180 degrees;
A phase adjusting electrode for adjusting the phase of light connected after the folded portion;
An output-side coupler connected after the phase adjustment electrode to interfere with each light;
An output waveguide formed on the same surface as the surface on which an input waveguide that outputs light that is connected and interfered after the output-side coupler is formed ;
The delay unit is by reducing the distance between the two arm waveguides in the asymmetric, characterized by equal to Rukoto the propagation distance of the two arm waveguides.

上記の課題を解決するための第2の発明に係る半導体光変調器は、
2つのカップラーとそれらを結ぶ2つのアーム導波路を備え、同一のアーム導波路上に高周波を印加して変調を行う変調電極と直流電圧を印加して動作点を調整する位相調整電極とを備える半導体からなるマッハツェンダー型の半導体光変調器であって、
入力導波路からの光を分岐する入力側カップラーと、
前記入力側カップラーの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部と、
前記展開部の後に接続され光の変調を行う変調電極と、
前記変調電極の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部と、
前記遅延部の後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる第1の折り返し部と、
前記第1の折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う第1の位相調整電極と、
前記第1の位相調整電極の後に接続され光の伝搬方向を再度180度変換する曲線導波路からなる第2の折り返し部と、
前記第2の折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う第2の位相調整電極と、
前記第2の位相調整電極の後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと、
前記出力側カップラーの後に接続され干渉させた光を出力する入力導波路が形成される面と異なる面に形成される出力導波路と
により構成され
前記遅延部が、2つのアーム導波路の間隔を非対称に縮めることにより、2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくす
ことを特徴とする。
A semiconductor optical modulator according to a second invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
Two couplers and two arm waveguides connecting them are provided, and a modulation electrode that modulates by applying a high frequency on the same arm waveguide and a phase adjustment electrode that adjusts the operating point by applying a DC voltage are provided A Mach-Zehnder type semiconductor optical modulator made of a semiconductor,
An input side coupler for branching light from the input waveguide;
A development part connected after the input side coupler for widening the distance between the two arm waveguides;
A modulation electrode that is connected after the expanding portion and modulates light;
A delay unit connected after the modulation electrode to reduce the interval between the two arm waveguides and equalize the propagation distance of the two arm waveguides;
A first folded part comprising a curved waveguide connected after the delay part and converting the propagation direction of light by 180 degrees;
A first phase adjustment electrode connected after the first folded portion and performing phase adjustment of light;
A second folded portion comprising a curved waveguide connected after the first phase adjusting electrode and converting the propagation direction of light again by 180 degrees;
A second phase adjustment electrode connected after the second folded portion and performing phase adjustment of light;
An output-side coupler connected after the second phase adjustment electrode to interfere with each light;
An output waveguide formed on a surface different from a surface on which an input waveguide that outputs light that is connected and interfered after the output coupler is formed ; and
The delay unit is by reducing the distance between the two arm waveguides in the asymmetric, characterized by equal to Rukoto the propagation distance of the two arm waveguides.

上記の課題を解決するための第3の発明に係る半導体光変調器は、
2つのカップラーとそれらを結ぶ2つのアーム導波路を備え、同一のアーム導波路上に高周波を印加して変調を行う変調電極と直流電圧を印加して動作点を調整する位相調整電極とを備える半導体からなるマッハツェンダー型の半導体光変調器であって、
入力導波路からの光を分岐する入力側カップラーと、
前記入力側カップラーの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部と、
前記展開部の後に接続され光の変調を行う変調電極と、
前記変調電極の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部と、
前記遅延部の後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる折り返し部と、
前記折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う位相調整電極と、
前記位相調整電極の後に接続され光の伝搬方向を再度180度変換する曲線導波路からなる第2の折り返し部と、
前記第2の折り返し部からのそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと、
前記出力側カップラーの後に接続され干渉させた光を出力する出力導波路と
により構成され
前記遅延部が、2つのアーム導波路の間隔を非対称に縮めることにより、2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくす
ことを特徴とする。
A semiconductor optical modulator according to a third invention for solving the above-described problem is
Two couplers and two arm waveguides connecting them are provided, and a modulation electrode that modulates by applying a high frequency on the same arm waveguide and a phase adjustment electrode that adjusts the operating point by applying a DC voltage are provided A Mach-Zehnder type semiconductor optical modulator made of a semiconductor,
An input side coupler for branching light from the input waveguide;
A development part connected after the input side coupler for widening the distance between the two arm waveguides;
A modulation electrode that is connected after the expanding portion and modulates light;
A delay unit connected after the modulation electrode to reduce the interval between the two arm waveguides and equalize the propagation distance of the two arm waveguides;
A folded portion made of a curved waveguide connected after the delay portion and converting the propagation direction of light by 180 degrees;
A phase adjusting electrode for adjusting the phase of light connected after the folded portion;
A second folded portion comprising a curved waveguide connected after the phase adjustment electrode and converting the propagation direction of light again by 180 degrees;
An output-side coupler that interferes with each light from the second folded portion;
An output waveguide connected after the output coupler and outputting the interfered light ,
The delay unit is by reducing the distance between the two arm waveguides in the asymmetric, characterized by equal to Rukoto the propagation distance of the two arm waveguides.

上記の課題を解決するための第4の発明に係る半導体光変調器は、
2つの第3の発明に係る半導体光変調器と、
2つの前記半導体光変調器に光を分岐する入力側カップラーと、
2つの前記半導体光変調器の前記出力導波路に接続されそれぞれの出力光間に90度の位相差を与える位相差調整部と、
前記位相差調整部の後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと
により構成される
ことを特徴とする。
A semiconductor optical modulator according to a fourth invention for solving the above-described problems is as follows.
Two semiconductor optical modulators according to the third invention;
An input-side coupler that splits light into the two semiconductor optical modulators;
A phase difference adjusting unit that is connected to the output waveguides of the two semiconductor optical modulators and gives a phase difference of 90 degrees between the output lights;
An output side coupler that is connected after the phase difference adjusting unit and interferes with each light is configured.

上記の課題を解決するための第5の発明に係る半導体光変調器は、第1の発明から第4の発明のいずれか1つに係る半導体光変調器において、
前記変調電極を有する2つのアーム導波路の間隔をD1とし、前記位相調整電極を有する2つのアーム導波路の間隔をD2としたとき、「D1>D2」と設定する
ことを特徴とする。
A semiconductor optical modulator according to a fifth aspect of the present invention for solving the above problems is the semiconductor optical modulator according to any one of the first to fourth aspects of the invention,
When the distance between the two arm waveguides having the modulation electrode is D1 and the distance between the two arm waveguides having the phase adjustment electrode is D2, “D1> D2” is set.

本発明は、長さ方向における短尺化を図ることができる半導体光変調器を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor optical modulator that can be shortened in the length direction.

第1の実施例に係る半導体光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the semiconductor optical modulator based on a 1st Example. 第1の実施例に係る半導体光変調器における遅延部の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the delay part in the semiconductor optical modulator based on a 1st Example. 第1の実施例に係る半導体光変調器のパッケージへの実装方法を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the mounting method to the package of the semiconductor optical modulator which concerns on a 1st Example. 第2の実施例に係る半導体光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the semiconductor optical modulator based on a 2nd Example. 第3の実施例に係る半導体光変調器の構成を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the structure of the semiconductor optical modulator based on a 3rd Example. 第1〜3の実施例に係る半導体光変調器の製造方法を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the manufacturing method of the semiconductor optical modulator based on the 1st-3rd Example. 従来の直線型のMZ変調器の構成の一例を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed an example of the structure of the conventional linear MZ modulator. 従来のMZ変調器においてプッシュプル駆動した際の変調アームへの駆動電圧に対する規格化した透過強度の特性を示した図である。It is the figure which showed the characteristic of the transmission intensity normalized with respect to the drive voltage to the modulation arm at the time of push-pull drive in the conventional MZ modulator. 従来のMZ変調器において500μmの位相調整電極により片方のアームづつ駆動した際の変調アームへの駆動電圧に対する規格化した透過強度の特性を示した図である。It is the figure which showed the characteristic of the transmission intensity normalized with respect to the drive voltage to the modulation arm at the time of driving one arm at a time by the 500-micrometer phase adjustment electrode in the conventional MZ modulator.

以下、本発明に係る半導体光変調器を実施するための形態について説明する。
本発明に係る半導体光変調器における折り返し構造に関しては、従来周知のニオブ酸リチウム光変調器(LN変調器)等でも試みられている。しかし、LN変調器の場合は導波路の屈折率差が比較的小さく、ある程度の曲げ半径で導波路を曲げないと損失になる。このため、折り返しにはミラー構造等を採用している。
Hereinafter, embodiments for implementing a semiconductor optical modulator according to the present invention will be described.
With respect to the folded structure in the semiconductor optical modulator according to the present invention, a conventionally known lithium niobate optical modulator (LN modulator) has been tried. However, in the case of an LN modulator, the difference in refractive index between the waveguides is relatively small, and loss occurs unless the waveguide is bent with a certain bending radius. For this reason, a mirror structure or the like is adopted for folding.

これに対し、本発明に係る半導体光変調器においては、半導体で形成する場合は曲げ半径を小さくできるメリットを生かして、湾曲導波路にて180度の方向転換を実現している点がLN変調器の折り返し構造とは根本的に異なっている。   On the other hand, in the semiconductor optical modulator according to the present invention, when the semiconductor optical modulator is formed of a semiconductor, the advantage of being able to reduce the bending radius is that the direction change of 180 degrees is realized by the curved waveguide. It is fundamentally different from the folding structure of the vessel.

また、従来、石英系平面光波回路(PLC)とLN変調器を張り合わせた回路による折り返しも提案されているものの、PLC部において位相調整は可能であるが、高速変調ができないという問題がある。つまり、高速変調部と位相調整部を平行して作成できず、高速変調部の電気的なクロストークに考慮してより小さくするために、位相調整部の間隔などについては考慮されていない。   Conventionally, although a loop by a circuit in which a quartz-based planar lightwave circuit (PLC) and an LN modulator are bonded is proposed, phase adjustment is possible in the PLC unit, but there is a problem that high-speed modulation cannot be performed. That is, the high-speed modulation unit and the phase adjustment unit cannot be created in parallel, and the interval between the phase adjustment units is not taken into consideration in order to make the size smaller in consideration of electrical crosstalk of the high-speed modulation unit.

LN変調器等の変調器の半波長電圧は素子構造と主に使用する物性値で決まり、長さもそれに応じて決まる。一方、半導体変調器では、半波長電圧が、素子構造、物性値に加えてバイアス電圧にて可変である。そのため、バイアス電圧の印加により半波長電圧を小さくすることが可能であり、変調電極の長さも短い。   The half-wave voltage of a modulator such as an LN modulator is determined by the element structure and the physical property value used mainly, and the length is also determined accordingly. On the other hand, in the semiconductor modulator, the half-wave voltage is variable by the bias voltage in addition to the element structure and the physical property value. Therefore, the half-wave voltage can be reduced by applying a bias voltage, and the length of the modulation electrode is also short.

本発明に係る半導体光変調器は、半導体ならではの位相調整電極を有する位相調整部が変調部に比べて長くなってしまう問題を解決するものであって、解決すべき問題は半導体の変調器においてみられるものであり、LN変調器に見られるような単なる折り返し回路構造ではない。   The semiconductor optical modulator according to the present invention solves the problem that a phase adjustment unit having a phase adjustment electrode unique to a semiconductor is longer than the modulation unit, and the problem to be solved is in a semiconductor modulator. This is not a simple folding circuit structure as seen in an LN modulator.

以下、本発明に係る半導体光変調器の第1の実施例について、図面を参照しながら説明する。
本実施例に係る半導体光変調器においては、いわゆる片側ピッグテールの湾曲導波路による折り返し部を有するマッハツェンダー型の半導体光変調器を作製する。
はじめに、本実施例に係る半導体光変調器の製造方法について説明する。
図6は、本実施例に係る半導体光変調器の製造方法を示した模式図である。
はじめに、図6(a)に示すように、半絶縁性(SI(semi−insulating))−InP基板50上に第1のn型電極層51(n+−InP)を成長し、その上に第1のn型クラッド層52(n−InP)を形成し、第1のn型クラッド層52上には、第1の中間層53(i−InGaAsP)、多重量子井戸(MQW)コア層54、第2の中間層55(i−InGaAsP)が形成されている。
A first embodiment of a semiconductor optical modulator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In the semiconductor optical modulator according to the present embodiment, a Mach-Zehnder type semiconductor optical modulator having a folded portion by a so-called one-sided pigtail curved waveguide is manufactured.
First, a method for manufacturing a semiconductor optical modulator according to this embodiment will be described.
FIG. 6 is a schematic view showing a method for manufacturing the semiconductor optical modulator according to the present embodiment.
First, as shown in FIG. 6A, a first n-type electrode layer 51 (n + -InP) is grown on a semi-insulating (SI) -InP substrate 50, and a first n-type electrode layer 51 (n + -InP) is grown thereon. 1 n-type cladding layer 52 (n-InP) is formed, and on the first n-type cladding layer 52, a first intermediate layer 53 (i-InGaAsP), a multiple quantum well (MQW) core layer 54, A second intermediate layer 55 (i-InGaAsP) is formed.

第2の中間層55(i−InGaAsP)の上に第1の低濃度クラッド56(i−InP)を形成した後、第1の低濃度クラッド56(i−InP)の上には、電子バリアとして機能するp型クラッド層57(p−InP)が形成される。p型クラッド層57の上には、第2のn型クラッド層58(n−InP)が形成され、さらにその上に、第2のn型電極層59(n+−InP)が順に積層されている。   After the first low-concentration cladding 56 (i-InP) is formed on the second intermediate layer 55 (i-InGaAsP), an electron barrier is formed on the first low-concentration cladding 56 (i-InP). As a result, a p-type cladding layer 57 (p-InP) is formed. A second n-type cladding layer 58 (n-InP) is formed on the p-type cladding layer 57, and a second n-type electrode layer 59 (n + -InP) is sequentially stacked thereon. Yes.

ここで、多重量子井戸コア層54は、動作光波長で電気光学効果が有効に働くように構成され、例えば、1.5μm帯のデバイスであれば、InGaAlAsのGa/Al組成を変えた層を、それぞれ量子井戸層と量子バリア層にした多重量子井戸構造とすることができる。また、第1の中間層53は、光吸収で発生したキャリアをヘテロ界面でトラップされないようにするための接続層として機能する。   Here, the multiple quantum well core layer 54 is configured so that the electro-optic effect works effectively at the operating light wavelength. For example, in the case of a 1.5 μm band device, a layer in which the Ga / Al composition of InGaAlAs is changed is used. The multi-quantum well structure can be a quantum well layer and a quantum barrier layer, respectively. Further, the first intermediate layer 53 functions as a connection layer for preventing carriers generated by light absorption from being trapped at the heterointerface.

本実施例に係る半導体光変調器を製作するには、まず、2つのアーム導波路(図7に示すアーム導波路102a,102b参照)を電気的に分離するために、導波路のアーム部分に分離溝を形成する。なお、後述する変調電極と位相調整電極が分かれているマッハツェンダー構造の場合は、その間にも分離溝を設けて電気的分離を行う。これは、電気的分離がなされていないと、片方のアームに変調のため印加した電圧が他方のアームの変調に影響を及ぼすためである。分離溝は、第2のn型電極層59から電子バリアとして機能するp型クラッド層57までの一部を標準的なフォトリソグラフィー、パターニングしウエットエッチング技術を用いて、導波路のアーム部分の何処かに幅数ミクロンの溝として取り除くことにより形成する。   In order to manufacture the semiconductor optical modulator according to the present embodiment, first, in order to electrically separate the two arm waveguides (see the arm waveguides 102a and 102b shown in FIG. 7), the arm portion of the waveguide is used. A separation groove is formed. In the case of a Mach-Zehnder structure in which a modulation electrode and a phase adjustment electrode, which will be described later, are separated, a separation groove is provided between them to perform electrical separation. This is because the voltage applied to one arm for modulation affects the modulation of the other arm unless electrical separation is performed. The isolation groove is formed by a portion of the second n-type electrode layer 59 to the p-type cladding layer 57 functioning as an electron barrier, which is patterned by standard photolithography and patterning, and wet etching technology is used. It is formed by removing as a groove with a width of several microns.

なお、本実施例においては、分離溝により電気的分離を行ったが、電極が接触する変調部周辺以外を石英のハードマスクを用いて第2のn型電極層59から電子バリアとして機能するp型クラッド層57までを除去した後、半絶縁性のInPで再度成長し置き換を実施して電気的分離を行ってもよい。   In this embodiment, the electrical separation is performed by the separation groove. However, the portion other than the periphery of the modulation portion in contact with the electrode functions as an electron barrier from the second n-type electrode layer 59 using a quartz hard mask. After removing up to the mold cladding layer 57, it may be grown again with semi-insulating InP and replaced to perform electrical separation.

次に、図6(b)に示すように、ドライエッチング技術を用いて第2のn型電極層59(n+−InP)から第1のn型クラッド層中間52までの層をエッチングすることにより、ハイメサ型の導波路構造を形成する。そして、第1のn型クラッド層52をエッチングすることにより、第1のn型電極層51を露出させる。   Next, as shown in FIG. 6B, the layers from the second n-type electrode layer 59 (n + -InP) to the first n-type cladding layer intermediate 52 are etched using a dry etching technique. A high-mesa waveguide structure is formed. Then, the first n-type cladding layer 52 is etched to expose the first n-type electrode layer 51.

最後に、図6(c)に示すように、後述する変調電極、位相調整電極となる第1のn型電極60を第2のn型電極層59上に、接地電極となる第2のn型電極61を第1のn型電極層51上にそれぞれ形成する。なお、必要に応じて、パッシベーション膜を堆積し、メサ表面を保護するようにしてもよいし、ポリマーなどを利用してハイメサ構造を保護してもよい。   Finally, as shown in FIG. 6C, a first n-type electrode 60 to be a modulation electrode and a phase adjustment electrode, which will be described later, is placed on the second n-type electrode layer 59 and a second n-type to be a ground electrode. A mold electrode 61 is formed on each first n-type electrode layer 51. If necessary, a passivation film may be deposited to protect the mesa surface, or the high mesa structure may be protected using a polymer or the like.

次に、本実施例に係る半導体光変調器の構成について説明する。
図1は、本実施例に係る半導体光変調器の構成を示した模式図である。なお、図1においては、本実施例に係る半導体光変調器を上方から見た場合の概略を示している。
図1に示すように、本実施例に係る半導体光変調器1は、2つのカップラー11,17とそれらを結ぶアーム導波路を備え、同一のアーム導波路上に高周波を印加して変調を行う後述する変調電極13a,13bを有する変調部13と、直流電圧を印加して動作点を調整する位相調整電極16a,16bを有する位相調整部16とを備える半導体からなるマッハツェンダー型の半導体光変調器である。
Next, the configuration of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a semiconductor optical modulator according to the present embodiment. FIG. 1 schematically shows the semiconductor optical modulator according to this embodiment as viewed from above.
As shown in FIG. 1, the semiconductor optical modulator 1 according to the present embodiment includes two couplers 11 and 17 and an arm waveguide connecting them, and performs modulation by applying a high frequency on the same arm waveguide. A Mach-Zehnder type semiconductor optical modulation comprising a semiconductor comprising a modulation section 13 having modulation electrodes 13a and 13b, which will be described later, and a phase adjustment section 16 having phase adjustment electrodes 16a and 16b for adjusting the operating point by applying a DC voltage. It is a vessel.

本実施例に係る半導体光変調器1は、入力導波路10からの光を分岐する入力側カップラー11と、入力側カップラー11の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部12a,12bと、展開部12a,12bの後に接続され光の変調を行う変調電極13a,13bと、変調電極13a,13bの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部14a,14bと、遅延部14a,14bの後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる折り返し部15a,15bと、折り返し部15a,15bの後に接続され光の位相調整を行う位相調整電極16a,16bと、位相調整電極16a,16bの後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラー17と、出力側カップラー17の後に接続され干渉させた光を出力する入力導波路10が形成される面と同じ面に形成される出力導波路18a,18bとにより構成されている。   The semiconductor optical modulator 1 according to the present embodiment includes an input-side coupler 11 that branches light from the input waveguide 10 and a developing portion 12a that is connected after the input-side coupler 11 and widens the interval between the two arm waveguides. , 12b, modulation electrodes 13a, 13b that are connected after the expanding portions 12a, 12b and modulate the light, and are connected after the modulation electrodes 13a, 13b, and the distance between the two arm waveguides is reduced, and the two arm guides are connected. Delay sections 14a and 14b for equalizing the propagation distances of the waveguides, folded sections 15a and 15b composed of curved waveguides connected after the delay sections 14a and 14b and converting the propagation direction of light by 180 degrees, and the folded sections 15a and 15b. Phase adjustment electrodes 16a and 16b that are connected later to adjust the phase of light, and output side caps that are connected after the phase adjustment electrodes 16a and 16b and interfere with the respective lights. A puller 17, the output waveguides 18a to the input waveguide 10 to output the connected light to interfere after the output side coupler 17 is formed on the same surface as the surface to be formed, is constituted by the 18b.

本実施例においては、折り返し部15a,15bの最小曲げ半径は150μmとした。また、アーム導波路の幅は直線部と曲線部共に1.6μmとした。なお、これら以外のパラメーターを設定してもよいが、最小曲げ半径を小さくした方が半導体光変調器1のサイズを小さくできるので好ましい。   In this embodiment, the minimum bending radius of the folded portions 15a and 15b is 150 μm. The width of the arm waveguide was 1.6 μm for both the straight part and the curved part. Although parameters other than these may be set, it is preferable to reduce the minimum bending radius because the size of the semiconductor optical modulator 1 can be reduced.

ここで、本実施例に係る半導体光変調器と従来の従来の直線型のMZ変調器とのサイズの比較のため、同じ長さの変調部と位相調整部を持つ従来の直線型のMZ変調器を設計することを仮定し、変調電極の長さを800μmとし、位相調整電極の長さを1.1mmとした場合、従来の従来の直線型のMZ変調器は長さ3.7mm、幅800μmで設計が可能であったが、本実施例に係る半導体光変調器によれば、折り返し構造とすることにより長さ2.4mm、幅1mmで設計することが可能となった。   Here, in order to compare the sizes of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment and the conventional linear MZ modulator of the related art, the conventional linear MZ modulation having the modulation unit and the phase adjustment unit of the same length. Assuming that the modulator is designed and the length of the modulation electrode is 800 μm and the length of the phase adjustment electrode is 1.1 mm, the conventional linear MZ modulator has a length of 3.7 mm and a width of Although the design was possible with 800 μm, the semiconductor optical modulator according to this example can be designed with a length of 2.4 mm and a width of 1 mm by using a folded structure.

このように、本実施例に係る半導体光変調器は、従来の直線型のMZ変調器に比べ、長さにおいては64%短くすることができる。また、占有面積においては、従来の直線型のMZ変調器が2.4mm2であるのに対し、本実施例に係る半導体光変調器においても同じ占有面積2.4mm2でレイアウトすることができる。つまり、本実施例に係る半導体光変調器によれば、ウェハから採取できるチップ数を低下させることなく、全長を短くすることが可能となった。 As described above, the semiconductor optical modulator according to the present embodiment can be reduced by 64% in length as compared with the conventional linear MZ modulator. The occupied area is 2.4 mm 2 in the conventional linear MZ modulator, but the semiconductor optical modulator according to the present embodiment can be laid out with the same occupied area 2.4 mm 2. . That is, according to the semiconductor optical modulator according to the present embodiment, the total length can be shortened without reducing the number of chips that can be collected from the wafer.

ここで、本実施例に係る半導体光変調器における遅延部の構成について説明する。
図2は、本実施例に係る半導体光変調器における遅延部の構成を示した模式図である。
通常、入力導波路10が形成される面と同じ面に出力導波路18を形成した場合、内側に位置するアーム導波路と外側に位置するアーム導波路とで光路長が異なってしまう。
Here, the configuration of the delay unit in the semiconductor optical modulator according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a delay unit in the semiconductor optical modulator according to the present embodiment.
Normally, when the output waveguide 18 is formed on the same surface as the surface on which the input waveguide 10 is formed, the optical path length differs between the arm waveguide positioned inside and the arm waveguide positioned outside.

このため、本実施例に係る半導体光変調器においては、図2に示すように、上側の遅延部14aの長さを下側の遅延部14bより長くすることにより、内側の折り返し部15a(図1参照)の方が短くなるので、この場合は変調電極13a,13b通過後に非対称に、幅を縮めることで、内側の折り返し部15aが短くなる分を補償するように遅延差を設ける。これにより、2つのアーム導波路間に発生する位相差を解消することができる。   For this reason, in the semiconductor optical modulator according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, the length of the upper delay portion 14a is made longer than that of the lower delay portion 14b, whereby the inner folded portion 15a (FIG. In this case, a delay difference is provided so as to compensate for the shortening of the inner folded portion 15a by reducing the width asymmetrically after passing through the modulation electrodes 13a and 13b. Thereby, the phase difference generated between the two arm waveguides can be eliminated.

次に、本実施例に係る半導体光変調器のパッケージへの実装方法について説明する。
上述した半導体光変調器1の製作後に行うへき開が実施できる程度まで半絶縁性−InP基板50裏面に研磨を実施する。裏面に固定半田が接着するように金属膜を蒸着した後、各種素子にへき開を実施した後に、入力導波路10及び出力導波路18a,18bが形成された半導体光変調器1の端面に無反射コートを施した。本実施例に係る半導体光変調器1においては、入力導波路10及び出力導波路18a,18bが片方だけに形成されているため、無反射コートを施す回数を従来の2回から1回に低減することができ、工程数を削減することができる。
Next, a method for mounting the semiconductor optical modulator according to the present embodiment on a package will be described.
Polishing is performed on the back surface of the semi-insulating-InP substrate 50 to the extent that cleavage can be performed after manufacturing the semiconductor optical modulator 1 described above. After depositing a metal film so that the fixed solder adheres to the back surface, and then cleaving various elements, there is no reflection on the end face of the semiconductor optical modulator 1 in which the input waveguide 10 and the output waveguides 18a and 18b are formed. A coat was applied. In the semiconductor optical modulator 1 according to the present embodiment, since the input waveguide 10 and the output waveguides 18a and 18b are formed only on one side, the number of times of applying the antireflection coating is reduced from two times to one time. And the number of processes can be reduced.

図3は、本実施例に係る半導体光変調器のパッケージへの実装方法を示した模式図である。
図3に示すように、本実施例に係る半導体光変調器1を窒化アルミからなるサブマウント19に、標準的なチップボンダーで搭載したのち加熱固定し、続いて終端抵抗、コンデンサー、サーミスタ(抵抗変化として温度検出する温度センサ)、高速信号を伝送するための配線板等の各種素子20を同じくチップボンダーで搭載し、リフローにより固定を実施した。固定されたサブマウント19上の半導体光変調器1や各種素子や配線の電極をワイヤーボンディングにより結線した後、CuWからなるマウント21にサブマウント19を再度リフロー固定した。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method of mounting the semiconductor optical modulator according to the present embodiment on a package.
As shown in FIG. 3, the semiconductor optical modulator 1 according to the present embodiment is mounted on a submount 19 made of aluminum nitride with a standard chip bonder and then fixed by heating, and subsequently, a termination resistor, a capacitor, a thermistor (resistance) A temperature sensor that detects the temperature as a change) and various elements 20 such as a wiring board for transmitting a high-speed signal were similarly mounted by a chip bonder and fixed by reflow. After the semiconductor optical modulator 1 and various elements and wiring electrodes on the fixed submount 19 were connected by wire bonding, the submount 19 was reflow-fixed to the mount 21 made of CuW again.

方端ファイバー22が固定できるようになった気密パッケージ内にマウント21を半田を用いて固定し、127μmピッチの2芯メタライズファイバーを半田をもって固定した。
方端のファイバー(以下、方端ファイバー22という)と半導体光変調器1の間にレンズ23を挿入して、位置合わせを実施した後、YAGレーザを用いてレンズ23を固定した。このレンズ23も、従来は入出力に2つで必要であったが、本実施例に係る半導体光変調器1を用いることにより1つだけでよく、部材を半分で済ませることができる。また、本実施例に係る半導体光変調器1を用いることによりレンズ23を固定する作業も半分にすることができるため、実装工程の工程数を削減することができる。
The mount 21 was fixed with solder in an airtight package in which the end fiber 22 can be fixed, and a 127 μm pitch two-core metallized fiber was fixed with solder.
The lens 23 was inserted between the fiber at the end (hereinafter referred to as the direction end fiber 22) and the semiconductor optical modulator 1 for alignment, and then the lens 23 was fixed using a YAG laser. Conventionally, two lenses 23 are necessary for input and output, but by using the semiconductor optical modulator 1 according to this embodiment, only one lens 23 is required, and the number of members can be reduced to half. Further, since the work for fixing the lens 23 can be halved by using the semiconductor optical modulator 1 according to the present embodiment, the number of mounting steps can be reduced.

なお、本実施例においては、入力側カップラー11として1入力2出力のMMI(multi−mode−interferometer)、出力側カップラー17として2入力2出力のMMIを用いているが、この他にも、出力側カップラー17を1入力2出力としてもよいし、その逆であってもよい。また、その他の方向性結合器等のその他のカップラーを用いてもよい。   In this embodiment, a 1-input 2-output MMI (multi-mode-interferometer) is used as the input-side coupler 11, and a 2-input 2-output MMI is used as the output-side coupler 17. The side coupler 17 may have one input and two outputs, or vice versa. Also, other couplers such as other directional couplers may be used.

以下、本発明に係る半導体光変調器の第2の実施例について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る半導体光変調器は、第1の実施例に係る半導体光変調器と作製方法は同じである。しかし、本発明に係る半導体光変調器は方端ではないファイバーに適用されるものであるため、半導体光変調器の両側に無反射コートを施し、パッケージング時も半導体光変調器の両側部にレンズを位置決めして配置する。本発明に係る半導体光変調器のその他の構成は、第1の実施例に係る半導体光変調器1と基本的に変わらない。
Hereinafter, a second embodiment of the semiconductor optical modulator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The semiconductor optical modulator according to the present invention has the same manufacturing method as the semiconductor optical modulator according to the first embodiment. However, since the semiconductor optical modulator according to the present invention is applied to a fiber that is not the end, a non-reflective coating is applied to both sides of the semiconductor optical modulator, and both sides of the semiconductor optical modulator are also packaged. Position and position the lens. The other configuration of the semiconductor optical modulator according to the present invention is basically the same as that of the semiconductor optical modulator 1 according to the first embodiment.

はじめに、本実施例に係る半導体光変調器の構成について説明する。
図4は、本実施例に係る半導体光変調器の構成を示した模式図である。なお、図4においては、本実施例に係る半導体光変調器を上方から見た場合の概略を示している。
図4に示すように、本実施例に係る半導体光変調器2は、入力導波路30からの光を分岐する入力側カップラー31と、入力側カップラー31の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部32a,32bと、展開部32a,32bの後に接続され光の変調を行う変調電極33a,33bと、変調電極33a,33bの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部34a,34bと、遅延部34a,34bの後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる第1の折り返し部35a,35bと、第1の折り返し部35a,35bの後に接続され光の位相調整を行う第1の位相調整電極36a,36bと、第1の位相調整電極36a,36bの後に接続され光の伝搬方向を再度180度変換する曲線導波路からなる第2の折り返し部37a,37bと、位相調整部36の後に接続され光の位相調整を行う第2の位相調整電極36c,36dと、第2の位相調整電極36c,36dの後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラー38と、出力側カップラー38の後に接続され干渉させた光を出力する入力導波路30が形成される面と異なる面に形成される出力導波路39a,39bとにより構成されている。
First, the configuration of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment. FIG. 4 schematically shows the semiconductor optical modulator according to the present embodiment as viewed from above.
As shown in FIG. 4, the semiconductor optical modulator 2 according to the present embodiment includes an input-side coupler 31 that branches light from the input waveguide 30, and an interval between two arm waveguides that are connected after the input-side coupler 31. For spreading the light, modulation electrodes 33a, 33b connected after the expansion portions 32a, 32b for modulating light, and connected between the modulation electrodes 33a, 33b, and the distance between the two arm waveguides being narrowed. In addition, the first return portion 35a is formed of delay portions 34a and 34b that make the propagation distances of the two arm waveguides equal, and a curved waveguide that is connected after the delay portions 34a and 34b and changes the propagation direction of light by 180 degrees. , 35b, after the first phase adjustment electrodes 36a, 36b, connected after the first folding portions 35a, 35b, and for adjusting the phase of the light, and after the first phase adjustment electrodes 36a, 36b. Second folded portions 37a and 37b made of curved waveguides that are connected and convert the propagation direction of light again by 180 degrees, and second phase adjustment electrodes 36c and 36d that are connected after the phase adjustment portion 36 and perform phase adjustment of light. Then, an output side coupler 38 connected after the second phase adjustment electrodes 36c and 36d and causing interference of the respective lights, and an input waveguide 30 connected after the output side coupler 38 and outputting the interfered light are formed. The output waveguides 39a and 39b are formed on different surfaces.

次に、本実施例に係る半導体光変調器の特徴について説明する。
高周波による変調部33は、電気的なクロストークに配慮して2つのアーム導波路の間隔D1をある程度広く取ることとし、「D1=100μm」とした。高周波が通過する2本の変調電極33a,33bは、差動信号入力でGSSG(GND−SIGNAL−SIGNAL−GND)の電極設計をした場合には、ある程度間隔D1を縮めても問題はないが、製造は難しくなる。
Next, features of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment will be described.
The high frequency modulation unit 33 sets the distance D1 between the two arm waveguides to a certain extent in consideration of electrical crosstalk, and sets “D1 = 100 μm”. When the GSSG (GND-SIGNAL-SIGNAL-GND) electrode design is used for the two modulation electrodes 33a and 33b through which the high frequency passes, it is not a problem if the distance D1 is reduced to some extent. Manufacturing becomes difficult.

また、一般的なGSG(GND=SIGNAL=GND)で設計した場合には、ある程度の距離の間隔D1が必要となる。さらに、用途によっては異なる信号が入る場合があるため、電気的なクロストークを削減するために距離D1を離す必要がある。つまり、変調部33においては、ある程度間隔D1を離す構成にすることで電気的なクロストークを削減することができる。   In addition, when designing with general GSG (GND = SIGNAL = GND), a certain distance D1 is required. Furthermore, since different signals may be input depending on the application, it is necessary to increase the distance D1 in order to reduce electrical crosstalk. That is, in the modulation unit 33, electrical crosstalk can be reduced by adopting a configuration in which the interval D1 is separated to some extent.

そこで、変調部33を通過後、2つのアーム導波路間の間隔D2を一旦「D2=10μm」まで狭めた。なお、間隔D2を狭めずに180度の折り返しを行った場合、設計上第1の折り返し部35a,35bの幅が広くなり、占有面積が大きくなってしまう。つまり、ここで間隔D2を狭くすることで、第1の折り返し部35a,35bの横幅を狭くすることができる。   Therefore, after passing through the modulation section 33, the distance D2 between the two arm waveguides is once narrowed to “D2 = 10 μm”. In addition, when 180 degree | times folding is performed without narrowing the space | interval D2, the width | variety of the 1st folding | turning part 35a, 35b will become wide on design, and an occupation area will become large. That is, the width of the first folded portions 35a and 35b can be reduced by reducing the distance D2.

また、折り返し箇所である第1の折り返し部35a,35b以降は、直流電圧を印加して駆動する位相調整部36だけであるので2本のアーム導波路の間隔D2を狭めても動作上問題がない。なお、間隔D2を狭めることができる範囲は、製造上可能な範囲内で、かつ2つのアーム導波路を伝搬する光が結合しない距離であれば設定することが可能である。   Further, since the first folded portions 35a and 35b, which are the folded portions, are only the phase adjusting unit 36 that is driven by applying a DC voltage, there is a problem in operation even if the interval D2 between the two arm waveguides is narrowed. Absent. Note that the range in which the distance D2 can be narrowed can be set as long as it is within a range that can be manufactured and is a distance that does not couple light propagating through the two arm waveguides.

その後、D2の間隔を保ったまま第1の位相調整電極36a,36bを形成し、第1の位相調整電極36a,36bの後に再度180度の折り返しを実施する第2の折り返し部37a,37bを形成する。また、第2の折り返し部37a,37bの後にアーム導波路の間隔D3を「D3=D2」として第2の位相調整電極36c,36dを形成し、第2の位相調整電極36c,36dの後に出力側カップラー38を設置する。   Thereafter, the first phase adjustment electrodes 36a and 36b are formed while maintaining the interval D2, and the second return portions 37a and 37b for performing the 180-degree return again after the first phase adjustment electrodes 36a and 36b are provided. Form. Further, the second phase adjusting electrodes 36c and 36d are formed after the second folded portions 37a and 37b with the arm waveguide interval D3 set to “D3 = D2,” and output after the second phase adjusting electrodes 36c and 36d. A side coupler 38 is installed.

そして、本実施例に係る半導体光変調器2においては、第1の位相調整電極36a,36bと第2の位相調整電極36c,36dの同じアーム導波路上にある電極が並列に接続されている。これにより、位相調整部36の全体の長さを短くすることができる。なお、言い換えれば、位相調整部36が第2の折り返し部37a,37bを備えているということもできる。   In the semiconductor optical modulator 2 according to this embodiment, the electrodes on the same arm waveguide of the first phase adjustment electrodes 36a and 36b and the second phase adjustment electrodes 36c and 36d are connected in parallel. . Thereby, the entire length of the phase adjustment unit 36 can be shortened. In other words, it can also be said that the phase adjustment unit 36 includes the second folding portions 37a and 37b.

この場合、半導体光変調器2の長さは、本来、主たる機能を果たす変調電極33a,33bにより、より正確には「入力導波路30の長さ+変調電極33a,33bの長さ+第1の折り返し部35a,35bの長さ」により決定することができるため、従来の直線型のMZ変調器ように、位相調整電極104a,104b(図7参照)によって長さ方向の長さが決定されることを回避することができる。したがって、本実施例に係る半導体光変調器2によれば、長さ方向の長さを非常に短くすることができ、かつ、十分な長さの第1の位相調整電極36a,36b及び第2の位相調整電極36c,36dを得ることができる。   In this case, the length of the semiconductor optical modulator 2 is more precisely determined by the modulation electrodes 33a and 33b that mainly perform the main function, more precisely “length of the input waveguide 30 + length of the modulation electrodes 33a and 33b + first length”. Therefore, the length in the length direction is determined by the phase adjustment electrodes 104a and 104b (see FIG. 7) as in the conventional linear MZ modulator. Can be avoided. Therefore, according to the semiconductor optical modulator 2 according to the present embodiment, the length in the longitudinal direction can be made very short, and the first phase adjustment electrodes 36a and 36b and the second phase adjustment electrodes having the sufficient length can be obtained. Phase adjustment electrodes 36c and 36d can be obtained.

以上説明したように、本実施例に係る半導体光変調器2においては、少なくても「D1>D2」の関係で変調電極33a,33bと位相調整電極36a,36bを配置することで、設計上、第1の位相調整電極36a,36b及び第2の位相調整電極36c,36dを十分な長さ確保しつつ、位相変調部36の長さを短くすることができるため、半導体光変調器2の長さ方向の長さを短くすることができ、かつ、半導体光変調器2の幅の増大を抑えて折り返し構造を実現することができ、さらに、変調部33における電気的なクロストークを抑制することもできる。   As described above, in the semiconductor optical modulator 2 according to the present embodiment, by arranging the modulation electrodes 33a and 33b and the phase adjustment electrodes 36a and 36b in a relationship of “D1> D2” at least, Since the first phase adjustment electrodes 36a and 36b and the second phase adjustment electrodes 36c and 36d can be made sufficiently long while the length of the phase modulation unit 36 can be shortened, the semiconductor optical modulator 2 The length in the length direction can be shortened, the increase in the width of the semiconductor optical modulator 2 can be suppressed, and a folded structure can be realized. Further, electrical crosstalk in the modulator 33 can be suppressed. You can also.

なお、本実施例においては、第2の折り返し部37a,37bの後にも第2の位相調整電極36c,36dを配置したが、特に必要なければ必ずしも配置する必要はない。しかしながら、位相調整部36においてはより低い直流電圧を印加する方が長期的信頼性も得やすいため、占有面積が変わらないのであれば第2の位相調整電極36c,36dを形成することが好ましい。また、本実施例においては、間隔D1,D2について「D1>D2」と設定することとしたが、これ以外の設定とすることも可能である。   In the present embodiment, the second phase adjusting electrodes 36c and 36d are also disposed after the second folded portions 37a and 37b. However, the second phase adjusting electrodes 36c and 36d are not necessarily disposed unless particularly necessary. However, since it is easier to obtain long-term reliability in the phase adjustment unit 36 by applying a lower DC voltage, it is preferable to form the second phase adjustment electrodes 36c and 36d if the occupied area does not change. In the present embodiment, the distances D1 and D2 are set as “D1> D2,” but other settings may be made.

以下、本発明に係る半導体光変調器の第3の実施例について、図面を参照しながら説明する。
本発明に係る半導体光変調器は、第1の実施例に係る半導体光変調器1と作製方法は同じである。しかし、本発明に係る半導体光変調器が適用されるファイバーは方端ではないので、半導体光変調器の両側に無反射コートを施し、パッケージング時も半導体光変調器の両側部にレンズを位置決めして配置する。本発明に係る半導体光変調器のその他の構成は、第1の実施例に係る半導体光変調器1と基本的に変わらない。
A third embodiment of the semiconductor optical modulator according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
The semiconductor optical modulator according to the present invention is the same in manufacturing method as the semiconductor optical modulator 1 according to the first embodiment. However, since the fiber to which the semiconductor optical modulator according to the present invention is applied is not the opposite end, a non-reflective coating is applied on both sides of the semiconductor optical modulator, and the lens is positioned on both sides of the semiconductor optical modulator even during packaging. And place it. The other configuration of the semiconductor optical modulator according to the present invention is basically the same as that of the semiconductor optical modulator 1 according to the first embodiment.

はじめに、本実施例に係る半導体光変調器の構成について説明する。
図5は、本実施例に係る半導体光変調器の構成を示した模式図である。なお、図5においては、本実施例に係る半導体光変調器を上方から見た場合の概略を示している。
図5に示すように、本実施例に係る半導体光変調器3は、第1の実施例に係る半導体光変調器1において位相調整電極16a,16bの後に第2の実施例に係る第2の折り返し部37a,37bを配置した半導体光変調器を2つ用い、それぞれの半導体光変調器の出力光の位相を90度ずらす位相差調整部を備えたDQPSKである。
First, the configuration of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment. FIG. 5 schematically shows the semiconductor optical modulator according to the present embodiment as viewed from above.
As shown in FIG. 5, the semiconductor optical modulator 3 according to this example includes the second optical modulator 3 according to the second example after the phase adjustment electrodes 16 a and 16 b in the semiconductor optical modulator 1 according to the first example. The DQPSK is provided with a phase difference adjustment unit that uses two semiconductor optical modulators having the folded portions 37a and 37b and shifts the phase of the output light of each semiconductor optical modulator by 90 degrees.

本実施例に係る半導体光変調器3は、入力導波路40の後に接続される入力側カップラー41と、入力側カップラー41の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部42a,42bと、展開部42a及び展開部42bの後にそれぞれ接続され光を分岐する入力側カップラー11と、入力側カップラー11の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部12a,12bと、展開部12a,12bの後に接続され光の変調を行う変調電極13a,13bと、変調電極13a,13bの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部14a,14bと、遅延部14a,14bの後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる折り返し部15a,15bと、折り返し部15a,15bの後に接続され光の位相調整を行う位相調整電極16a,16bと、位相調整電極16a,16bの後に接続され光の伝搬方向を再度180度変換する曲線導波路からなる第2の折り返し部37a,37bと、第2の折り返し部37a,37bの後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラー38と、出力側カップラー38の後に接続され出力側カップラー38からのそれぞれの出力光間に90度の位相差を与える位相調整電極43a,43bと、位相調整電極43a,43bの後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラー44と、出力側カップラー44の後に接続され干渉させた光を出力する入力導波路40が形成される面と異なる面に形成される出力導波路45とにより構成されている。   The semiconductor optical modulator 3 according to the present embodiment includes an input-side coupler 41 connected after the input waveguide 40, and a deploying portion 42a for increasing the interval between the two arm waveguides connected after the input-side coupler 41. 42b, an input-side coupler 11 that is connected after each of the development part 42a and the development part 42b and branches light, and development parts 12a and 12b that are connected after the input-side coupler 11 and widen the distance between the two arm waveguides. The modulation electrodes 13a and 13b that are connected after the expanding portions 12a and 12b and modulate the light, and the spaces between the two arm waveguides that are connected after the modulation electrodes 13a and 13b are narrowed and propagated through the two arm waveguides. Folding consisting of delay sections 14a and 14b having the same distance and a curved waveguide connected after the delay sections 14a and 14b and converting the propagation direction of light by 180 degrees. The phase adjustment electrodes 16a and 16b connected after the portions 15a and 15b, the turn-back portions 15a and 15b, and the phase adjustment electrodes 16a and 16b, and the curves connected after the phase adjustment electrodes 16a and 16b and converting the light propagation direction again by 180 degrees. Second folded portions 37a and 37b made of waveguides, an output side coupler 38 connected after the second folded portions 37a and 37b and interfering with each light, and an output side coupler 38 connected after the output side coupler 38. Of phase adjusting electrodes 43a and 43b that give a phase difference of 90 degrees between the respective output lights from the output side, an output side coupler 44 that is connected after the phase adjustment electrodes 43a and 43b, and interferes with the respective lights, and an output side coupler 44 An output waveguide 45 formed on a surface different from the surface on which the input waveguide 40 that outputs light that is connected and interfered later is formed. And it is made of.

次に、本実施例に係る半導体光変調器の特徴について説明する。
DPSKは、シングルMZ変調器を2つ備えるような構成となっており、2つのシングルMZ変調器からのそれぞれの出力光間に90度の位相差を与える位相差調整部43にも位相調整電極43a,43bを形成する必要がある。このため、単に2つのシングルMZ変調器を横に並べただけでは済まないため、長さ方向の長さが一段と長くなるという問題があった。
Next, features of the semiconductor optical modulator according to the present embodiment will be described.
The DPSK is configured to include two single MZ modulators, and also includes a phase adjustment electrode for the phase difference adjustment unit 43 that gives a phase difference of 90 degrees between the output lights from the two single MZ modulators. 43a and 43b need to be formed. For this reason, there is a problem that the length in the length direction becomes much longer because it is not necessary to simply arrange two single MZ modulators side by side.

そこで、本実施例に係る半導体光変調器3は、位相調整電極16a,16bの後に第2の折り返し部37a,37bを設け、第2の折り返し部37a,37bの後に出力側カップラー38を設ける。その後、2つの出力側カップラー38からのそれぞれの出力光間に90度の位相差を与える位相調整電極43a,43bを形成する。なお、本実施例においては、位相差調整部43の位相調整電極43a,43bの長さは、位相調整電極16a,16bと同じ1.1mmとした。   Therefore, in the semiconductor optical modulator 3 according to the present embodiment, the second folded portions 37a and 37b are provided after the phase adjusting electrodes 16a and 16b, and the output side coupler 38 is provided after the second folded portions 37a and 37b. Thereafter, phase adjustment electrodes 43a and 43b are provided that give a phase difference of 90 degrees between the respective output lights from the two output side couplers 38. In the present embodiment, the length of the phase adjustment electrodes 43a and 43b of the phase difference adjustment unit 43 is 1.1 mm, which is the same as that of the phase adjustment electrodes 16a and 16b.

本実施例に係る半導体光変調器3の構成によれば、長さ方向の長さは入力側カップラー41と展開部42a,42bを配置した分だけ長さが長くなるだけで済むため、半導体光変調器3の全長は短く抑えることができる。なお。実際の設計では2.8μmの長さでの設計が可能であった。しかし、単に2つのシングルMZ変調器を横に並べて直線的にレイアウトした場合には6.1mmの長さが必要となり、本実施例に係る半導体光変調器3の倍以上の長さが必要であった。   According to the configuration of the semiconductor optical modulator 3 according to the present embodiment, the length in the length direction only needs to be increased by the arrangement of the input side coupler 41 and the development portions 42a and 42b. The total length of the modulator 3 can be kept short. Note that. In actual design, it was possible to design with a length of 2.8 μm. However, when two single MZ modulators are simply arranged side by side and linearly laid out, a length of 6.1 mm is required, which is more than double that of the semiconductor optical modulator 3 according to the present embodiment. there were.

そして、本実施例に係る半導体光変調器3の幅は、単に2つのシングルMZ変調器を横に並べた従来のDQPSKよりも狭くすることができ1.8mmでのレイアウトが可能である。なお、TOSA(Transmitter Optical Sub−Assembly)を想定した場合、容器内部の幅は5.5mm程度取ることができ、本実施例に係る半導体光変調器3は幅は1.8mmであるため、問題なくTOSA内に収めることができる。また、本実施例に係る半導体光変調器3の長さは、単に2つのシングルMZ変調器を横に並べた従来のDQPSKよりも短くできているため、波長可変レーザをTOSA内に集積し得る長さに収めることができる。   The width of the semiconductor optical modulator 3 according to this embodiment can be made narrower than the conventional DQPSK in which two single MZ modulators are simply arranged side by side, and a layout of 1.8 mm is possible. When assuming TOSA (Transmitter Optical Sub-Assembly), the width inside the container can be about 5.5 mm, and the semiconductor optical modulator 3 according to this embodiment has a width of 1.8 mm. And can be stored in the TOSA. Further, since the length of the semiconductor optical modulator 3 according to the present embodiment is shorter than the conventional DQPSK in which two single MZ modulators are arranged side by side, the wavelength tunable laser can be integrated in the TOSA. Can fit in length.

なお、本実施例においては、2つの半導体光変調器を上下対称に配置し、直流電圧が印加される位相調整電極16a,16bが内側に位置するように構成している。このため、2つの半導体光変調器における高周波が印加される変調電極13a,13bの間の距離を離すことができるため、電気的なクロストークを抑制することができる。   In this embodiment, two semiconductor optical modulators are arranged vertically symmetrically, and the phase adjustment electrodes 16a and 16b to which a DC voltage is applied are located inside. For this reason, since the distance between the modulation electrodes 13a and 13b to which the high frequency is applied in the two semiconductor optical modulators can be increased, electrical crosstalk can be suppressed.

また、本実施例に係る半導体光変調器3はDQPSKとして構成する場合を例として説明したが、本実施例に係る半導体光変調器3をさらに2つ並べてDP−QPSK(Dual Polarization Differential Quadrature Phase Shift Keying)等を構成した場合であっても同様な作用や効果が得られ、DP−QPSK等の長さ方向の長さを短くすることができる。   In addition, the semiconductor optical modulator 3 according to the present embodiment has been described as an example in which the semiconductor optical modulator 3 is configured as DQPSK. However, two semiconductor optical modulators 3 according to the present embodiment are arranged side by side to form a DP-QPSK (Dual Polarization Differential Quadrature Shift). Even if it is a case where (Keying) etc. are comprised, the same effect | action and effect are acquired, and the length of the length direction of DP-QPSK etc. can be shortened.

本発明は、例えば、10GHz以上の高速変調器、特に、小型なパッケージに収める高速変調器に利用することが可能である。   The present invention can be used for, for example, a high-speed modulator of 10 GHz or more, particularly a high-speed modulator housed in a small package.

1,2,3 半導体光変調器
10 入力導波路
11 入力側カップラー
12a,12b 展開部
13 変調部
13a,13b 変調電極
14a,14b 遅延部
15a,15b 折り返し部
16 位相調整部
16a,16b 位相調整電極
17 出力側カップラー
18a,18b 出力導波路
19 サブマウント
20 各種素子
21 マウント
22 方端ファイバー
23 レンズ
30 入力導波路
31 入力側カップラー
32a,32b 展開部
33 変調部
33a,33b 変調電極
34a,34b 遅延部
35a,35b 第1の折り返し部
36 位相調整部
36a,36b 第1の位相調整電極
36c,36d 第2の位相調整電極
37a,37b 第2の折り返し部
38 出力側カップラー
39a,39b 出力導波路
40 入力導波路
41 入力側カップラー
42a,42b 展開部
43 位相差調整部
43a,43 位相調整電極
44 出力側カップラー
45 出力導波路
50 半絶縁性−InP基板
51 第1のn型電極層
52 第1のn型クラッド層
53 第1の中間層
54 多重量子井戸コア層
55 第2の中間層
56 第1の低濃度クラッド
57 p型クラッド層
58 第2のn型クラッド層
59 第2のn型電極層
60 第1のn型電極
61 第2のn型電極
100 入力導波路
101 入口側カップラー
102a,102b アーム導波路
103 変調部
103a,103b 変調電極
104 位相調整部
104a,104b 位相調整電極
105 出口側カップラー
106a,106b 出力導波路
1, 2, 3 Semiconductor optical modulator 10 Input waveguide 11 Input coupler 12a, 12b Expanding unit 13 Modulating unit 13a, 13b Modulating electrode 14a, 14b Delay unit 15a, 15b Folding unit 16 Phase adjusting unit 16a, 16b Phase adjusting electrode 17 Output side couplers 18a and 18b Output waveguide 19 Submount 20 Various elements 21 Mount 22 End fiber 23 Lens 30 Input waveguide 31 Input side couplers 32a and 32b Expanding part 33 Modulating parts 33a and 33b Modulating electrodes 34a and 34b Delay part 35a, 35b First folding unit 36 Phase adjusting units 36a, 36b First phase adjusting electrodes 36c, 36d Second phase adjusting electrodes 37a, 37b Second folding unit 38 Output side couplers 39a, 39b Output waveguide 40 Input Waveguide 41 Input side coupler 42a, 42b Exhibition Unit 43 phase difference adjustment unit 43a, 43 phase adjustment electrode 44 output side coupler 45 output waveguide 50 semi-insulating-InP substrate 51 first n-type electrode layer 52 first n-type cladding layer 53 first intermediate layer 54 Multiple quantum well core layer 55 second intermediate layer 56 first low-concentration cladding 57 p-type cladding layer 58 second n-type cladding layer 59 second n-type electrode layer 60 first n-type electrode 61 second n-type electrode 100 input waveguide 101 entrance couplers 102a and 102b arm waveguide 103 modulation sections 103a and 103b modulation electrodes 104 phase adjustment sections 104a and 104b phase adjustment electrode 105 exit side couplers 106a and 106b output waveguides

Claims (5)

2つのカップラーとそれらを結ぶ2つのアーム導波路を備え、同一のアーム導波路上に高周波を印加して変調を行う変調電極と直流電圧を印加して動作点を調整する位相調整電極とを備える半導体からなるマッハツェンダー型の半導体光変調器であって、
入力導波路からの光を分岐する入力側カップラーと、
前記入力側カップラーの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部と、
前記展開部の後に接続され光の変調を行う変調電極と、
前記変調電極の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部と、
前記遅延部の後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる折り返し部と、
前記折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う位相調整電極と、
前記位相調整電極の後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと、
前記出力側カップラーの後に接続され干渉させた光を出力する入力導波路が形成される面と同じ面に形成される出力導波路と
により構成され
前記遅延部が、2つのアーム導波路の間隔を非対称に縮めることにより、2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくす
ことを特徴とする半導体光変調器。
Two couplers and two arm waveguides connecting them are provided, and a modulation electrode that modulates by applying a high frequency on the same arm waveguide and a phase adjustment electrode that adjusts the operating point by applying a DC voltage are provided A Mach-Zehnder type semiconductor optical modulator made of a semiconductor,
An input side coupler for branching light from the input waveguide;
A development part connected after the input side coupler for widening the distance between the two arm waveguides;
A modulation electrode that is connected after the expanding portion and modulates light;
A delay unit connected after the modulation electrode to reduce the interval between the two arm waveguides and equalize the propagation distance of the two arm waveguides;
A folded portion made of a curved waveguide connected after the delay portion and converting the propagation direction of light by 180 degrees;
A phase adjusting electrode for adjusting the phase of light connected after the folded portion;
An output-side coupler connected after the phase adjustment electrode to interfere with each light;
An output waveguide formed on the same surface as the surface on which an input waveguide that outputs light that is connected and interfered after the output-side coupler is formed ;
The delay unit is by reducing the distance between the two arm waveguides in the asymmetric semiconductor optical modulator according to claim equal to Rukoto the propagation distance of the two arm waveguides.
2つのカップラーとそれらを結ぶ2つのアーム導波路を備え、同一のアーム導波路上に高周波を印加して変調を行う変調電極と直流電圧を印加して動作点を調整する位相調整電極とを備える半導体からなるマッハツェンダー型の半導体光変調器であって、
入力導波路からの光を分岐する入力側カップラーと、
前記入力側カップラーの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部と、
前記展開部の後に接続され光の変調を行う変調電極と、
前記変調電極の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部と、
前記遅延部の後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる第1の折り返し部と、
前記第1の折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う第1の位相調整電極と、
前記第1の位相調整電極の後に接続され光の伝搬方向を再度180度変換する曲線導波路からなる第2の折り返し部と、
前記第2の折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う第2の位相調整電極と、
前記第2の位相調整電極の後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと、
前記出力側カップラーの後に接続され干渉させた光を出力する入力導波路が形成される面と異なる面に形成される出力導波路と
により構成され
前記遅延部が、2つのアーム導波路の間隔を非対称に縮めることにより、2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくす
ことを特徴とする半導体光変調器。
Two couplers and two arm waveguides connecting them are provided, and a modulation electrode that modulates by applying a high frequency on the same arm waveguide and a phase adjustment electrode that adjusts the operating point by applying a DC voltage are provided A Mach-Zehnder type semiconductor optical modulator made of a semiconductor,
An input side coupler for branching light from the input waveguide;
A development part connected after the input side coupler for widening the distance between the two arm waveguides;
A modulation electrode that is connected after the expanding portion and modulates light;
A delay unit connected after the modulation electrode to reduce the interval between the two arm waveguides and equalize the propagation distance of the two arm waveguides;
A first folded part comprising a curved waveguide connected after the delay part and converting the propagation direction of light by 180 degrees;
A first phase adjustment electrode connected after the first folded portion and performing phase adjustment of light;
A second folded portion comprising a curved waveguide connected after the first phase adjusting electrode and converting the propagation direction of light again by 180 degrees;
A second phase adjustment electrode connected after the second folded portion and performing phase adjustment of light;
An output-side coupler connected after the second phase adjustment electrode to interfere with each light;
An output waveguide formed on a surface different from a surface on which an input waveguide that outputs light that is connected and interfered after the output coupler is formed ; and
The delay unit is by reducing the distance between the two arm waveguides in the asymmetric semiconductor optical modulator according to claim equal to Rukoto the propagation distance of the two arm waveguides.
2つのカップラーとそれらを結ぶ2つのアーム導波路を備え、同一のアーム導波路上に高周波を印加して変調を行う変調電極と直流電圧を印加して動作点を調整する位相調整電極とを備える半導体からなるマッハツェンダー型の半導体光変調器であって、
入力導波路からの光を分岐する入力側カップラーと、
前記入力側カップラーの後に接続され2つのアーム導波路の間隔を広げるための展開部と、
前記展開部の後に接続され光の変調を行う変調電極と、
前記変調電極の後に接続され2つのアーム導波路の間隔を狭くし、かつ2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくする遅延部と、
前記遅延部の後に接続され光の伝搬方向を180度変換する曲線導波路からなる折り返し部と、
前記折り返し部の後に接続され光の位相調整を行う位相調整電極と、
前記位相調整電極の後に接続され光の伝搬方向を再度180度変換する曲線導波路からなる第2の折り返し部と、
前記第2の折り返し部からのそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと、
前記出力側カップラーの後に接続され干渉させた光を出力する出力導波路と
により構成され
前記遅延部が、2つのアーム導波路の間隔を非対称に縮めることにより、2つのアーム導波路の伝搬距離を等しくす
ことを特徴とする半導体光変調器。
Two couplers and two arm waveguides connecting them are provided, and a modulation electrode that modulates by applying a high frequency on the same arm waveguide and a phase adjustment electrode that adjusts the operating point by applying a DC voltage are provided A Mach-Zehnder type semiconductor optical modulator made of a semiconductor,
An input side coupler for branching light from the input waveguide;
A development part connected after the input side coupler for widening the distance between the two arm waveguides;
A modulation electrode that is connected after the expanding portion and modulates light;
A delay unit connected after the modulation electrode to reduce the interval between the two arm waveguides and equalize the propagation distance of the two arm waveguides;
A folded portion made of a curved waveguide connected after the delay portion and converting the propagation direction of light by 180 degrees;
A phase adjusting electrode for adjusting the phase of light connected after the folded portion;
A second folded portion comprising a curved waveguide connected after the phase adjustment electrode and converting the propagation direction of light again by 180 degrees;
An output-side coupler that interferes with each light from the second folded portion;
An output waveguide connected after the output coupler and outputting the interfered light ,
The delay unit is by reducing the distance between the two arm waveguides in the asymmetric semiconductor optical modulator according to claim equal to Rukoto propagation distance between the two arm waveguides.
2つの請求項3に記載の半導体光変調器と、
2つの前記半導体光変調器に光を分岐する入力側カップラーと、
2つの前記半導体光変調器の前記出力導波路に接続されそれぞれの出力光間に90度の位相差を与える位相差調整部と、
前記位相差調整部の後に接続されそれぞれの光を干渉させる出力側カップラーと
により構成される
ことを特徴とする半導体光変調器。
Two semiconductor optical modulators according to claim 3;
An input-side coupler that splits light into the two semiconductor optical modulators;
A phase difference adjusting unit that is connected to the output waveguides of the two semiconductor optical modulators and gives a phase difference of 90 degrees between the output lights;
A semiconductor optical modulator comprising: an output-side coupler connected after the phase difference adjusting unit and causing interference of each light.
前記変調電極を有する2つのアーム導波路の間隔をD1とし、前記位相調整電極を有する2つのアーム導波路の間隔をD2としたとき、「D1>D2」と設定する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体光変調器。
The distance between the two arm waveguides having the modulation electrode is D1, and the distance between the two arm waveguides having the phase adjustment electrode is D2, and "D1>D2" is set. The semiconductor optical modulator according to claim 1.
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