JP6866976B2 - 半導体レーザ装置の動作条件決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体レーザ装置の動作条件決定方法に関するものである。

特許文献１には、レーザモジュールに関する技術が記載されている。このレーザモジュールは、光変調器を内蔵したＤＦＢ（Distributed Feedback）型のレーザ素子と、半導体光増幅素子（Semiconductor Optical Amplifier；ＳＯＡ）とが共通のパッケージ内に収納された構成を備える。レーザ素子及びＳＯＡは、共通のペルチェ素子上に搭載され、このペルチェ素子によって同時に温度制御される。

特開２００５−１９８２０号公報

近年、例えばＦＴＴＨ（Fiber To The Home）といった光通信システムにおいて、光信号を出力するための半導体レーザ装置が用いられている。このような半導体レーザ装置は、レーザ光を出力するとともに該レーザ光を変調する半導体レーザと、変調されたレーザ光を所定の強度範囲まで増幅する光増幅部とを備える。半導体レーザには直接変調型と間接変調型とがある。直接変調型の半導体レーザでは、半導体レーザ素子に供給する電流が変調されることによって光信号が生成される。間接変調型の半導体レーザは、例えば、半導体レーザ素子と光変調器とを有する。そして、半導体レーザ素子から出力されたレーザ光が光変調器にて変調されることにより、光信号が生成される。一例では、光変調器は電界吸収（Electroabsorption；ＥＡ）型であって、半導体レーザ素子と共通の半導体基板上に集積される。また、光増幅部としては、駆動電流を受けて光を増幅する半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifier；ＳＯＡ）が挙げられる。そして、例えば特許文献１に記載されたレーザモジュールのように、半導体レーザと光増幅部とが共通の温度制御部（例えばペルチェ素子）上に搭載されることがある。

このような構成においては、まず、出力光強度を測定しながら半導体レーザへの駆動電流の大きさを決定し、これと並行して、出力光の波長を測定しながら温度制御部への駆動電流の大きさを決定する。こうして、半導体レーザへの駆動電流の大きさ、及び温度制御部への駆動電流の大きさが定まったのち、ＳＯＡからの出力光強度を測定しながら、該出力光強度が予め定められた範囲内となるようにＳＯＡへの駆動電流の大きさを決定する。しかし、このような方法では、半導体レーザへの駆動電流、温度制御部への駆動電流、及びＳＯＡへの駆動電流それぞれの大きさを決定することが容易ではない場合がある。

本発明者の知見によれば、ＳＯＡの動作領域を工夫することにより、出力光信号の波形の歪みを抑えることができる場合がある。例えば、通常のＳＯＡの動作は飽和領域手前の線形領域において行われるが、飽和領域を超えた領域で動作させることにより、長距離伝送後の光信号の波長チャープを抑制することができる。このような技術を利用する際には、出力光信号の波形の歪みを測定しながらＳＯＡへの駆動電流の大きさを調整する必要がある。しかしながら、半導体レーザへの駆動電流の大きさ、及び温度制御部への駆動電流の大きさが定まったのちにＳＯＡの駆動電流の調整を行うと、ＳＯＡの駆動電流の調整に伴って半導体レーザへの駆動電流の大きさの再調整を要する場面が生じる。また、半導体レーザへの駆動電流の大きさを変更すると出力光信号の波長が変動するので、温度制御部への駆動電流の大きさも再び調整しなければならない。このように、半導体レーザへの駆動電流、温度制御部への駆動電流、及びＳＯＡへの駆動電流は相互に影響を及ぼすので、これらの適切な大きさを決定する作業に長時間を要することとなる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、半導体レーザへの駆動電流、温度制御部への駆動電流、及びＳＯＡへの駆動電流それぞれの大きさを容易に決定することができる半導体レーザ装置の動作条件決定方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、一実施形態に係る半導体レーザ装置の動作条件決定方法は、第１駆動電流が供給され、入力信号に応じて変調された光信号を出力する半導体レーザと、半導体レーザと光学的に結合され、第２駆動電流の大きさに応じて光信号を増幅する半導体光増幅部と、半導体レーザ及び半導体光増幅部が搭載され、第３駆動電流の大きさに応じて半導体レーザ及び半導体光増幅部の温度を制御する温度制御部と、を備える半導体レーザ装置の動作条件を決定する方法であって、第１〜第３駆動電流の設定値を入力し、半導体レーザを駆動させ、変調された光信号を出力させる第１工程と、半導体光増幅部から出力され所定距離を伝送した後の光信号の波形に基づいて第２駆動電流の大きさを決定する第２工程と、第２工程の後、半導体光増幅部から出力される光信号の波長に基づく第３駆動電流の大きさの決定、及び光信号の光強度に基づく第１駆動電流の大きさの決定を行う第３工程とを含む。

本発明による半導体レーザ装置の動作条件決定方法によれば、半導体レーザへの駆動電流、温度制御部への駆動電流、及びＳＯＡへの駆動電流それぞれの大きさを容易に決定することができる。

図１は、光モジュールの構成を示す平面図である。 図２は、半導体光集積素子の構成を示す断面図であって、光の導波方向に沿った断面を示している。 図３は、ＳＯＡの駆動電流と光出力強度との関係の一例を示す図である。 図４（ａ）は、駆動電流を１９０ｍＡとしたときの出力直後における光波形（アイパターン）を示す。図４（ｂ）は、駆動電流を１９０ｍＡとしたときの４０ｋｍ伝送後における光波形（アイパターン）を示す。 図５（ａ）は、駆動電流を２００ｍＡとしたときの出力直後における光波形（アイパターン）を示す。図５（ｂ）は、駆動電流を２００ｍＡとしたときの４０ｋｍ伝送後における光波形（アイパターン）を示す。 図６（ａ）は、駆動電流を２３０ｍＡとしたときの出力直後における光波形（アイパターン）を示す。図６（ｂ）は、駆動電流を２３０ｍＡとしたときの４０ｋｍ伝送後における光波形（アイパターン）を示す。 図７は、駆動電流を１９０ｍＡとしたときのビットエラーレシオを測定した結果を示すグラフである。 図８は、駆動電流を２００ｍＡとしたときのビットエラーレシオを測定した結果を示すグラフである。 図９は、駆動電流を２３０ｍＡとしたときのビットエラーレシオを測定した結果を示すグラフである。 図１０は、ＳＯＡの駆動電流と光出力強度との関係の一例と、第１クラスの範囲とを示すグラフである。 図１１は、ＳＯＡの駆動電流と光出力強度との関係の一例と、第２クラスの範囲とを示すグラフである。 図１２は、ＳＯＡの駆動電流と光出力強度との関係の一例と、第３クラスの範囲とを示すグラフである。 図１３は、各特性値の初期設定値の例を示す図表である。 図１４は、各特性値の調整範囲の例を示す図表である。 図１５は、送信デバイスの動作条件を決定する際に用いられる検査装置の構成を示すブロック図である。 図１６は、動作条件決定方法の詳細を示すフローチャートである。 図１７は、動作条件決定方法の詳細を示すフローチャートである。 図１８は、駆動電流が初期設定値のときの、出力直後のアイパターン及び４０ｋｍ伝送後のアイパターンを示す図である。 図１９は、駆動電流が初期設定値のときの、出力直後のビットエラーレシオ及び４０ｋｍ伝送後のビットエラーレシオを示すグラフである。 図２０は、駆動電流の調整後における、出力直後のアイパターン及び４０ｋｍ伝送後のアイパターンを示す図である。 図２１は、駆動電流の調整後における、出力直後のビットエラーレシオ及び４０ｋｍ伝送後のビットエラーレシオを示すグラフである。 図２２は、出力光強度、消光比、クロスポイント、及び波長の値を示す図表である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る半導体レーザ装置の動作条件決定方法は、第１駆動電流が供給され、入力信号に応じて変調された光信号を出力する半導体レーザと、半導体レーザと光学的に結合され、第２駆動電流の大きさに応じて光信号を増幅する半導体光増幅部と、半導体レーザ及び半導体光増幅部が搭載され、第３駆動電流の大きさに応じて半導体レーザ及び半導体光増幅部の温度を制御する温度制御部と、を備える半導体レーザ装置の動作条件を決定する方法であって、第１〜第３駆動電流の設定値を入力し、半導体レーザを駆動させ、変調された光信号を出力させる第１工程と、半導体光増幅部から出力され所定距離を伝送した後の光信号の波形に基づいて第２駆動電流の大きさを決定する第２工程と、第２工程の後、半導体光増幅部から出力される光信号の波長に基づく第３駆動電流の大きさの決定、及び光信号の光強度に基づく第１駆動電流の大きさの決定を行う第３工程とを含む。

この方法では、まず、ＳＯＡから出力される光信号の所定距離伝送後の波形に基づいて、ＳＯＡへの第２駆動電流の大きさを決定する。一例では、ＳＯＡが飽和領域を超えた領域において動作するように第２駆動電流の大きさを決定する。その後に、ＳＯＡから出力される光信号の波長に基づく温度制御部への第３駆動電流の大きさの決定、及び光強度に基づく半導体レーザへの第１駆動電流の大きさの決定を行う。このように、最初にＳＯＡへの第２駆動電流の調整を行うことにより、温度制御部への第３駆動電流及び半導体レーザへの第１駆動電流を再調整する必要性を低減できる。従って、この方法によれば、半導体レーザへの第１駆動電流、温度制御部への第３駆動電流、及びＳＯＡへの第２駆動電流それぞれの大きさを容易に決定することができる。

上記の動作条件決定方法の第３工程において、第３駆動電流の大きさを決定した後、第１駆動電流の大きさを決定してもよい。

上記の動作条件決定方法において、半導体レーザは、駆動電圧の大きさに応じて変調される変調部と、第１駆動電流が供給されることで駆動されるレーザ部とを含み、第３工程は、光信号の波形に基づいて駆動電圧の大きさを決定する工程を含み、第３駆動電流の大きさ、第１駆動電流の大きさ、駆動電圧の大きさの決定を順に行ってもよい。

上記の動作条件決定方法において、半導体レーザ及びＳＯＡは共通の半導体基板上に集積されてもよい。そのような場合、半導体レーザ及びＳＯＡは必然的に共通の温度制御部上に搭載されることとなるので、上記の方法が特に有効となる。

上記の動作条件決定方法は、第３工程の後、所定距離を伝送した後の伝送ペナルティが許容範囲内か否かを判定する第４工程を更に含み、第４工程において伝送ペナルティが許容範囲外である場合に第２工程を再び行ってもよい。このような第４工程を更に含むことにより、光信号の波形の歪みを更に抑制することができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の動作条件決定方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、光モジュール１Ａの構成を示す平面図である。なお、図１では、送信デバイス１０が部分的に平面断面として示されており、送信デバイス１０の内部構成が示されている。送信デバイス１０は、本発明の一実施形態に係る動作条件決定方法の対象となる構成要素（半導体レーザ装置）である。

光モジュール１Ａは、いわゆるＢＯＳＡ（Bi-directional Optical Sub-Assembly）である。光モジュール１Ａは、送信デバイス１０に加えて、本体部３０、受信デバイス３２、及びレセプタクル３４を備える。本体部３０は、略円筒状の筐体を有し、その内部に波長選択フィルタを内蔵している。円筒状の筐体の一端には送信デバイス１０が固定されており、送信デバイス１０から送信用の光信号が筐体内に入力される。この光信号は、波長選択フィルタを通過したのち、筐体の他端から光モジュール１Ａの外部へ出力される。また、円筒状の筐体の側面には受信デバイス３２が固定されており、光モジュール１Ａの外部から本体部３０に入力された受信用の光信号は、波長選択フィルタにおいて反射したのち受信デバイス３２に入力される。受信デバイス３２は、例えばＣＡＮパッケージといった筐体を有しており、光信号を電気信号に変換する受光素子（例えばフォトダイオード）を筐体内に内蔵している。受信用の光信号の伝送レートは、例えば１０Ｇｂｐｓである。なお、受信光に含まれるノイズ光を遮断するための別の波長選択フィルタ（例えば１００ＧＨｚの波長チャネルに対応したバンドパスフィルタ）が筐体内に更に内蔵されてもよい。レセプタクル３４は、円筒状の筐体の他端に固定されており、光ファイバの一端に取り付けられた光コネクタ等との接続を行う。

送信デバイス１０は、いわゆるＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）であって、例えば１０Ｇｂｐｓの光信号を出力する。送信デバイス１０は、略直方体状の中空の筐体１１と、筐体１１に内蔵された、温度制御部（Thermo Electric Cooler；ＴＥＣ）１２、キャリア１３、伝送基板１５、レンズ１６、キャパシタ１７及び１８、半導体光集積素子２０、ビームスプリッタ４１、受光素子４２、及びＰＤキャリア４３とを備えている。

図２は、半導体光集積素子２０の構成を示す断面図であって、光の導波方向に沿った断面を示している。図２に示されるように、本実施形態の半導体光集積素子２０は、半導体レーザ２０Ａと、半導体レーザ２０Ａに光学的に結合された半導体光増幅部（ＳＯＡ）２３とを有する。半導体レーザ２０Ａ及びＳＯＡ２３は、共通の半導体基板２４上に集積されており、互いに隣接している。半導体基板２４の裏面上には共通の電極２５が設けられており、半導体光集積素子２０は、電極２５に接する導電性接着剤を介してキャリア１３上に実装されている。

半導体レーザ２０Ａは、駆動電流の供給を受け、入力信号に応じて変調された光信号を出力する。半導体レーザ２０Ａは、レーザ部２１と、レーザ部２１に光結合されたＥＡ変調器２２とを有する。レーザ部２１及びＥＡ変調器２２は、共通の半導体基板２４上に集積されており、互いに隣接している。レーザ部２１は、半導体基板２４上に設けられた活性層２１ａと、活性層２１ａ上に設けられたクラッド層２６と、クラッド層２６上に設けられた電極２１ｃとを有し、電極２１ｃへの駆動電流（第１駆動電流）に応じてレーザ光（連続光）を出力する。また、レーザ部２１はいわゆる分布帰還型（ＤＦＢ）レーザであって、半導体基板２４と活性層２１ａとの間に設けられた回折格子２１ｂを有する。この回折格子２１ｂの波長選択作用により、レーザ部２１は、所定波長のレーザ光を出力する。レーザ部２１のＥＡ変調器２２とは反対側の端面には光反射膜２７が設けられている。

ＥＡ変調器２２は、レーザ部２１とＳＯＡ２３との間に設けられており、レーザ部２１から出力されたレーザ光を入力信号に応じて変調することにより光信号を生成する。ＥＡ変調器２２は、半導体基板２４上に設けられた光吸収層２２ａと、光吸収層２２ａ上に設けられたクラッド層２６と、クラッド層２６上に設けられた電極２２ｂとを有し、電極２２ｂへの変調信号に応じてレーザ光を吸収する。電極２２ｂには、信号の内容に応じて変調された変調信号が入力される。変調信号は、例えば電圧信号である。

ＳＯＡ２３は、ＥＡ変調器２２から出力された光信号を増幅する。ＳＯＡ２３は、半導体基板２４上に設けられた活性層２３ａと、活性層２３ａ上に設けられたクラッド層２６と、クラッド層２６上に設けられた電極２３ｂとを有し、電極２３ｂに供給される駆動電流（第２駆動電流）に応じて光信号を増幅する。これにより、半導体光集積素子２０は、高出力の光信号を出力することができる。一例では、ＳＯＡ２３は、光通信用途で使用される波長帯域（例えば１２５０ｎｍ〜１６００ｎｍ）の光信号を増幅することができる。ＳＯＡ２３のＥＡ変調器２２とは反対側の端面（光出射端面）には、反射防止膜２８が設けられている。

一実施例では、半導体基板２４はｎ型ＩｎＰ基板であり、活性層２３ａはＩｎＧａＡｓＰ井戸層／ＩｎＧａＡｓＰ障壁層からなる多重量子井戸構造を有し、クラッド層２６はｐ型ＩｎＰ層である。活性層２３ａは、ＩｎＧａＡｓＰからなるバルク半導体層であってもよい。

なお、本実施形態では、半導体レーザ２０Ａ及びＳＯＡ２３が共通の半導体基板上に集積化された例を示したが、半導体レーザ２０Ａ及びＳＯＡ２３はそれぞれ別個の光部品として構成されてもよい。また、本実施形態では、半導体レーザ２０Ａがレーザ部２１とＥＡ変調器２２とを有する例を示したが、ＥＡ変調器２２が設けられず、第１駆動電流と変調電流とが合成されて成る駆動電流がレーザ部２１に供給される構成（いわゆる直接変調型）であってもよい。

再び図１を参照する。ＴＥＣ１２は、筐体１１の底面上に配置されており、供給される駆動電流（第３駆動電流）に応じて、ＴＥＣ１２上に搭載された物体から熱を吸収してその熱を筐体１１へ放出する。ＴＥＣ１２上に搭載される物体には、上述した半導体光集積素子２０（半導体レーザ２０Ａ及び半導体光増幅部２３）が含まれており、ＴＥＣ１２は、駆動電流に応じて半導体レーザ２０Ａ及びＳＯＡ２３の温度を制御する。これにより、半導体レーザ２０Ａから出力される光信号の波長が所望の波長に制御される。ＴＥＣ１２は、例えばペルチェ素子によって構成される。ＴＥＣ１２の一対の電極１２ａ，１２ｂは、それぞれ筐体１１の側壁に設けられたフィードスルー上の端子１４ａ，１４ｂと、ボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。ＴＥＣ１２は、送信デバイス１０の外部から端子１４ａ，１４ｂを介して駆動電流を受ける。キャリア１３は、ＴＥＣ１２上に搭載されている平板状の部材である。キャリア１３は、キャリア１３上に配置された物体の熱をＴＥＣ１２へ伝える。

伝送基板１５は、筐体１１の後壁に向けて延びる細長形状の部材であり、キャリア１３上に固定されている。伝送基板１５は、その表面に伝送線路１５ａを有し、その裏面に基準電位パターン（ＧＮＤパターン）を有する。伝送線路１５ａ及び基準電位パターンはマイクロストリップ線路を構成する。伝送線路１５ａの一端は、ボンディングワイヤを介して半導体光集積素子２０の電極２２ｂと電気的に接続されている。伝送線路１５ａの他端は、ボンディングワイヤを介して、筐体１１の後壁に設けられたフィードスルー１１ｂ上の端子１４ｃと電気的に接続されている。伝送基板１５は、送信デバイス１０の外部から端子１４ｃを介して変調信号を受け、この変調信号を電極２２ｂに提供する。

レンズ１６は、半導体光集積素子２０の光出力端面と光学的に結合された凸レンズであり、半導体光集積素子２０から出力された光信号をコリメートする。コリメートされた光信号は、ビームスプリッタ４１により、送信用の光信号とモニタ光に分岐され、送信用の光信号は、筐体１１の前壁に形成された窓１１ａから本体部３０へ出力され、モニタ光は、ＰＤキャリア４３上に搭載された受光素子４２で受光される。レンズ１６は、キャリア１３上に固定されている。受光素子４２としては、ＰＩＮフォトダイオード及びアバランシェフォトダイオードのどちらを用いても良い。

キャパシタ１７は、キャリア１３上に実装されている。キャパシタ１７の一方の電極からは２本のボンディングワイヤが延びており、そのうち１本は半導体光集積素子２０の電極２３ｂに接続され、他の１本は筐体１１の側壁に設けられたフィードスルー上の端子１４ｄに接続されている。キャパシタ１７の他方の電極は、キャリア１３を介して基準電位（ＧＮＤ電位）に接続されている。送信デバイス１０の外部から供給された駆動電流は、端子１４ｄ及びキャパシタ１７の一方の電極を介して電極２３ｂに供給される。キャパシタ１７は、この駆動電流から高周波成分（例えばノイズ）を除去するバイパスコンデンサとして機能する。

キャパシタ１８は、キャリア１３上に実装されている。キャパシタ１８の一方の電極からは２本のボンディングワイヤが延びており、そのうち１本は半導体光集積素子２０の電極２１ｃに接続され、他の１本は筐体１１の側壁に設けられたフィードスルー上の端子１４ｅに接続されている。キャパシタ１８の他方の電極は、キャリア１３を介して基準電位（ＧＮＤ電位）に接続されている。送信デバイス１０の外部からの駆動電流は、端子１４ｅ及びキャパシタ１８の一方の電極を介して電極２１ｃに供給される。キャパシタ１８は、この駆動電流から高周波成分（例えばノイズ）を除去するバイパスコンデンサとして機能する。

ここで、ＳＯＡ２３の出力特性について詳細に説明する。図３は、ＳＯＡ２３の駆動電流と光出力強度との関係の一例を示す図である。縦軸は平均光出力強度Ｐｆ（単位：ｄＢｍ）を表し、横軸はＳＯＡ２３への駆動電流Ｉｓｏａ（単位：ｍＡ）を表す。この図３には、グラフＧ１１〜Ｇ１５が示されている。グラフＧ１１〜Ｇ１５は、それぞれレーザ部２１への駆動電流Ｉｏｐが６０（ｍＡ），８０（ｍＡ），１００（ｍＡ），１２０（ｍＡ），１４０（ｍＡ）である場合を示している。図３に示されるように、ＳＯＡ２３から出力される増幅後の光信号の強度は、レーザ部２１への駆動電流Ｉｏｐに応じて変化し、駆動電流Ｉｏｐが大きいほど大きくなる。また、グラフＧ１２に代表して示すように、ＳＯＡ２３の出力特性には、駆動電流Ｉｓｏａの増加に対して光出力強度Ｐｆが大きくなる第１領域Ａ１（線形領域）と、駆動電流Ｉｓｏａの増加に対して光出力強度Ｐｆが殆ど変化しなくなり飽和する第２領域Ａ２（飽和領域）と、駆動電流Ｉｓｏａの増加に対し、第２領域Ａ２を超えて光出力強度Ｐｆが小さくなる第３領域Ａ３とが含まれる。

なお、測定誤差等に起因して、第２領域Ａ２における光出力強度Ｐｆは必ずしも一定値を維持しない。そこで、例えば、光出力強度Ｐｆの最大値と、当該最大値より０．１ｄＢ低い光出力強度Ｐｆとの間は、駆動電流Ｉｓｏａを増加させても光出力強度Ｐｆがほとんど変化しないとみなすことができ、第２領域Ａ２とすることができる。また、第２領域Ａ２を超えて駆動電流Ｉｓｏａを増加させると光出力強度Ｐｆは低下する。このような光出力強度Ｐｆの低下の原因は、過剰な電流注入によるＳＯＡ２３の発熱により発光効率が低下したことであると考えられる。

一般的にＳＯＡにおいては、光を効率よく増幅できるような方法で駆動されることが望まれる。つまり、ＳＯＡを低い消費電力で駆動させつつ、より高い光出力強度を得ることが望まれる。そのために、通常は第１領域Ａ１においてＳＯＡを駆動させる。言い換えると、第２領域Ａ２及び第３領域Ａ３では、消費電力および増幅率の観点から、ＳＯＡを駆動させることはない。

これに対し、本発明者は、ＳＯＡ２３に供給する駆動電流Ｉｓｏａを、第３領域Ａ３にまで敢えて上げて光波形の調査を行った。具体的には、ＳＯＡ２３に供給する駆動電流Ｉｓｏａを１９０ｍＡ、２００ｍＡ、２３０ｍＡとしたときの、出力直後（０ｋｍ時）の光信号及び光ファイバを４０ｋｍ経由した後の光信号の各光波形を測定した。また、これらの光信号のビットエラーレシオを測定し、伝送ペナルティを算出した。なお、このときのレーザ部２１への駆動電流Ｉｏｐは８０ｍＡ、ＥＡ変調器２２への変調電圧は１．０Ｖｐ−ｐ、半導体光集積素子２０の温度は４４．３℃であった。

図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）は、出力直後（０ｋｍ時）における光波形（アイパターン）を示す。図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は、４０ｋｍ伝送後における光波形（アイパターン）を示す。図４（ａ）及び図４（ｂ）は駆動電流Ｉｓｏａを１９０ｍＡとしたときの結果であり、図５（ａ）及び図５（ｂ）は駆動電流Ｉｓｏａを２００ｍＡとしたときの結果であり、図６（ａ）及び図６（ｂ）は駆動電流Ｉｓｏａを２３０ｍＡとしたときの結果である。

図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）に示されるように、駆動電流の大きさにかかわらず、出力直後の光波形は良好であった。これに対し、図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示されるように、４０ｋｍ伝送後では、アイパターンが崩れて波形が劣化した。但し、これらのジッタはそれぞれ１９．４ｐｓ、２２．１ｐｓ、１３．８ｐｓと小さく、伝送距離の長さにかかわらず波形の劣化が抑えられていることがわかる。特に、駆動電流Ｉｓｏａが最も大きい２３０ｍＡである場合のジッタは最小となっており、波形の劣化が効果的に抑えられている。また、ジッタ以外にもパルスマスクマージン（ＰＭＭ）や波形の立上り時間ｔｒ、立下り時間ｔｆなどの評価項目により波形を判定することができる。

図７、図８及び図９は、ビットエラーレシオを測定した結果を示すグラフであり、縦軸はビットエラーレシオを表し、横軸は平均受光強度（単位：ｄＢｍ）を表す。これらの図において、グラフＧ２１は出力直後（０ｋｍ時）におけるビットエラーレシオを示し、グラフＧ２２は４０ｋｍ伝送後におけるビットエラーレシオを示す。また、図７は駆動電流Ｉｓｏａを１９０ｍＡとしたときの結果であり、図８は駆動電流Ｉｓｏａを２００ｍＡとしたときの結果であり、図９は駆動電流Ｉｓｏａを２３０ｍＡとしたときの結果である。なお、受信器としてはＰＩＮフォトダイオードを用い、受信感度は−２３ｄＢｍ程度であった。アバランシェフォトダイオードを用いた場合には−３０ｄＢｍ程度となり、ビットエラーレシオは更に向上すると考えられる。

図７、図８及び図９を参照すると、駆動電流Ｉｓｏａにかかわらず、４０ｋｍ伝送後のビットエラーレシオが小さく抑えられており、波形の劣化が抑制されていることがわかる。特に、駆動電流Ｉｓｏａが最も大きい２３０ｍＡである場合、４０ｋｍ伝送後のビットエラーレシオは０ｋｍ時と殆ど同じであり、波形の劣化が効果的に抑えられている。なお、これらのビットエラーレシオから算出された伝送ペナルティは、それぞれ０．２１ｄＢ、０．２６ｄＢ、−０．１３ｄＢと小さい値であった。

４０ｋｍ伝送後の光波形が良好となった駆動電流値１９０ｍＡ、２００ｍＡ、２３０ｍＡは、図３に示されるように、光出力が飽和する第２領域Ａ２よりも高い、第３領域Ａ３に含まれる。このように、飽和領域よりも大きい駆動電流をＳＯＡ２３に供給することにより、４０ｋｍ伝送後においても光波形が良好となったのは以下の理由によるものと考えられる。即ち、飽和領域において更に駆動電流を増加させることは、ＳＯＡ２３内部の負チャープ量の増大を生じさせることになると考えられる。したがって、飽和領域より大きい駆動電流域まで駆動電流を増加させると、ＳＯＡ２３内部の負チャープ量が更に大きくなると考えられ、その結果、出力光信号に有意の負チャープが重畳されると考えられる。これにより、光ファイバを伝送する際の波長分散の影響が抑えられ、光ファイバ伝送後においても光波形が良好になったものと考えられる。

以上のことから、ＳＯＡ２３に供給される駆動電流の大きさは、第３領域Ａ３に含まれるように決定されるとよい。ここで、図１０〜図１２を参照しながら、ＳＯＡ２３に供給される駆動電流の大きさを決定する方法について説明する。図１０〜図１２には、図３と同様のグラフＧ１１〜Ｇ１５が示されている。また、図１０に示された範囲Ｂ１は、出力光強度に関する第１クラス（＋５〜＋９ｄＢｍ）の範囲を表す。同様に、図１１に示された範囲Ｂ２は第２クラス（＋７〜＋１１ｄＢｍ）の範囲を表し、図１２に示された範囲Ｂ３は第３クラス（＋９〜＋１１ｄＢｍ）の範囲を表す。

ここで、図１０〜図１２から明らかなように、駆動電流Ｉｏｐが大きくなるほど、第２領域Ａ２となる駆動電流Ｉｓｏａの値、及び第３領域Ａ３となる駆動電流Ｉｓｏａの値が増加する。言い換えれば、駆動電流Ｉｏｐの大きさによって、第３領域Ａ３となる駆動電流Ｉｓｏａの値が変動する。このことは、設定されるクラス及び駆動電流Ｉｏｐの大きさに応じて、駆動電流Ｉｓｏａの値が第３領域Ａ３に含まれるように適切に調整する必要があることを意味する。

例えば、出力光強度が第１クラスに設定される場合、図１０に示されるように、範囲Ｂ１に含まれる駆動電流Ｉｏｐ（例えば８０ｍＡ）に対して第３領域Ａ３に含まれるようにＳＯＡ駆動電流Ｉｓｏａの大きさを決定することとなる（図中の範囲Ｃ１、例えばＩｓｏａ＝２００ｍＡ）。同様に、出力光強度が第２クラスに設定される場合、図１１に示されるように、範囲Ｂ２に含まれる駆動電流Ｉｏｐ（例えば１２０ｍＡ）に対して第３領域Ａ３に含まれるようにＳＯＡ駆動電流Ｉｓｏａの大きさを決定することとなる（図中の範囲Ｃ２、例えばＩｓｏａ＝２４０ｍＡ）。また、出力光強度が第３クラスに設定される場合、図１２に示されるように、範囲Ｂ３に含まれる駆動電流Ｉｏｐ（例えば１２０ｍＡ）に対して第３領域Ａ３に含まれるようにＳＯＡ駆動電流Ｉｓｏａの大きさを決定することとなる（図中の範囲Ｃ３、例えばＩｓｏａ＝２５０ｍＡ）。

続いて、本実施形態による送信デバイス１０の動作条件決定方法について説明する。図１３及び図１４は、以降の説明において用いる特性値の一覧を示す図表である。図１３には各特性値の初期設定値の例が示されており、図１４には各特性値の調整範囲の例が示されている。なお、図中において、Ｐｆは半導体光集積素子２０からの出力光強度であり、ＴＬＤは半導体光集積素子２０の温度であり、Ｉｏｐはレーザ部２１への駆動電流であり、ＩｓｏａはＳＯＡ２３への駆動電流であり、ＶｏはＥＡ変調器２２への変調電圧のオフセット値であり、ＶｐｐはＥＡ変調器２２への変調電圧の振幅である。

図１５は、送信デバイス１０の動作条件を決定する際に用いられる検査装置５０の構成を示すブロック図である。図１５に示されるように、この検査装置５０は、ＴＥＣコントローラ５１と、ＬＤ電流電源５２と、ＳＯＡ電流電源５３と、パルスパターンジェネレータ（ＰＰＧ）５４と、マルチメータ５５とを備えている。

ＴＥＣコントローラ５１は、ＴＥＣ１２へ駆動電流を供給するとともに、該駆動電流の大きさを制御する装置である。ＴＥＣコントローラ５１は、図１に示された端子１４ａ，１４ｂと電気的に接続され、端子１４ａ，１４ｂに駆動電流を供給する。ＬＤ電流電源５２は、レーザ部２１に駆動電流Ｉｏｐを提供するとともに、駆動電流Ｉｏｐの大きさを制御する装置である。ＬＤ電流電源５２は、図１に示された端子１４ｅと電気的に接続され、端子１４ｅに駆動電流Ｉｏｐを提供する。

ＳＯＡ電流電源５３は、ＳＯＡ２３へ駆動電流Ｉｓｏａを供給するとともに、駆動電流Ｉｓｏａの大きさを制御する装置である。ＳＯＡ電流電源５３は、図１に示された端子１４ｄと電気的に接続され、端子１４ｄに駆動電流Ｉｓｏａを供給する。ＰＰＧ５４は、ＥＡ変調器２２へ変調電圧を供給するとともに、変調電圧の大きさ（オフセット値及び振幅）を制御する装置である。ＰＰＧ５４は、図１に示された端子１４ｃと電気的に接続され、端子１４ｃに変調電圧を提供する。

また、この検査装置５０は、光スイッチ５７と、光カプラ５８〜６０と、可変減衰器６１，６３と、長さ４０ｋｍの光ファイバ６２と、パワーメータ６４，６８と、波長測定器６５と、光スペクトルアナライザ６６と、デジタルコミュニケーションアナライザ（ＤＣＡ）６７と、光受信器６９と、エラー検出器７０とを備えている。

光スイッチ５７は、送信デバイス１０の窓１１ａ（図１参照）と光学的に結合されており、送信デバイス１０から出力光信号を受ける。光スイッチ５７の一方の出力端は光カプラ５８の入力端に光結合され、他方の出力端はパワーメータ５６に光結合されている。光カプラ５８は、入力端に入力された光を２つの出力端に分岐する。光カプラ５８の一方の出力端は光カプラ５９の入力端に光結合されており、他方の出力端は光カプラ６０の入力端に光結合されている。光カプラ５９は、入力端に入力された光を２つの出力端に分岐する。光カプラ５９の一方の出力端は可変減衰器６１に光結合されており、他方の出力端は光ファイバ６２を介して可変減衰器６３に光結合されている。光カプラ６０は、入力端に入力された光を３つの出力端に分岐する。光カプラ６０の第１の出力端はパワーメータ６４に光結合されており、第２の出力端は波長測定器６５に光結合されており、第３の出力端は光スペクトルアナライザ６６に光結合されている。

ＤＣＡ６７は、２つの入力端を有しており、該２つの入力端からそれぞれ入力される２つの光信号を比較して、ジッタ解析等を行う装置である。ＤＣＡ６７の一方の入力端は可変減衰器６１に光結合され、他方の入力端は可変減衰器６３に光結合されている。パワーメータ６８は、入力光の平均光強度を測定する装置である。パワーメータ６８は、必要に応じて、可変減衰器６１若しくは６３に光結合される。光受信器６９は、入力された光信号に応じた電気信号を生成する装置である。光受信器６９の入力端は、必要に応じて、可変減衰器６１若しくは６３に光結合される。また、光受信器６９の出力端はエラー検出器７０に電気的に接続されている。エラー検出器７０は、光受信器６９から受けた電気信号を解析して、ビットエラーレシオ、伝送ペナルティ等を算出する。

図１６及び図１７は、本実施形態の動作条件決定方法の詳細を示すフローチャートである。なお、図１６に示される工程Ｓ１２〜Ｓ１４は、本実施形態における第２工程の一例である。工程Ｓ１５〜Ｓ２０は、本実施形態における第３工程の一例である。工程Ｓ２３は、本実施形態における第４工程の一例である。

まず、駆動電流Ｉｏｐ（第１駆動電流）、駆動電流Ｉｓｏａ（第２駆動電流）、及びＴＥＣ１２への駆動電流（第３駆動電流）の設定値を入力し、半導体レーザ２０Ａを駆動させ、変調された光信号を出力させる（第１工程）。次に、図１６に示されるように、送信デバイス１０のレーザ部２１、ＥＡ変調器２２、及びＳＯＡ２３をそれぞれ初期設定値（図１３を参照）にて動作させる（工程Ｓ１１）。次に、光スイッチ５７を介して送信デバイス１０を光カプラ５８と光結合させて、パワーメータ６４による出力光強度Ｐｆの測定、波長測定器６５による出力光信号の波長の測定、ＤＣＡ６７による出力直後（０ｋｍ時）及び４０ｋｍ伝送後の各光波形の比較及び波形の歪み（例えばジッタ）の測定を同時に行う（工程Ｓ１２）。

続いて、ＤＣＡ６７により得られた、出力直後（０ｋｍ時）に対する４０ｋｍ伝送後の光波形の歪み（ジッタ）の大きさが許容範囲内であるか否かを判定する（工程Ｓ１３）。工程Ｓ１３において光波形の歪み（ジッタ）が許容範囲外である場合（工程Ｓ１３；Ｎｏ）、駆動電流Ｉｓｏａを変更して（工程Ｓ１４）、再び工程Ｓ１３の歪み判定を行う。これらの工程Ｓ１３及びＳ１４を繰り返すことにより、光波形の歪み（ジッタ）が許容範囲内に収まるような駆動電流Ｉｓｏａの大きさを決定する。このとき、ＤＣＡ６７のオシロスコープモードを用いてジッタを観察することにより、駆動電流Ｉｓｏａの大きさを短時間で決定できる。なお、工程Ｓ１３及びＳ１４において決定される駆動電流Ｉｓｏａの大きさは、前述したＳＯＡ２３の出力特性における第３領域Ａ３（図３参照）に含まれる。

ＳＯＡ２３の動作特性における第３領域Ａ３は、駆動電流Ｉｏｐの大きさにかかわらず１００ｍＡ以上の電流範囲にわたっているが、十分な個体数を調べた結果、駆動電流Ｉｓｏａを最大で３０ｍＡ程度調整すれば光波形の劣化を抑制でき、良好な伝送ペナルティが得られることがわかった。なお、工程Ｓ１２におけるジッタの許容範囲は、例えば２４ｐｓ以下である。但し、半導体光集積素子２０の製造ばらつきによって生じるＥＡ変調器２２のチャープ及びＳＯＡ２３のチャープのばらつきは全体のチャープに影響し、ばらつきの程度によっては許容範囲内にならない場合もあるので、そのような場合はジッタの許容範囲を例えば２５ｐｓ以下などに修正してもよい。

工程Ｓ１２において光波形の歪み（ジッタ）が許容範囲内となった場合（工程Ｓ１３；Ｙｅｓ）、工程Ｓ１５、Ｓ１７、及びＳ１９をそれぞれ並行して行う。工程Ｓ１５では、波長測定器６５によって得られた光信号の波長が許容範囲内であるか否かを判定する。波長の許容範囲は例えば目標波長±０．０５ｎｍ以内である。そして、波長が許容範囲外である場合（工程Ｓ１５；Ｎｏ）、ＴＥＣ１２への駆動電流の大きさを変更して半導体光集積素子２０の温度を変更し（工程Ｓ１６）、再び工程Ｓ１５の波長判定を行う。これらの工程Ｓ１５及びＳ１６を繰り返すことにより、光信号の波長が許容範囲内に収まるようなＴＥＣ１２への駆動電流の大きさを決定する。なお、光信号の波長と半導体光集積素子２０の温度とは線形の関係を有し、その係数は例えば０．１２ｎｍ／℃である。その場合、初期設定値から例えば±３℃の範囲で調整すれば目標波長に合わせ込むことができる。

また、工程Ｓ１７では、パワーメータ６４によって得られた光強度Ｐｆが許容範囲内であるか否かを判定する。光強度Ｐｆの許容範囲は、クラスによって異なる。例えば第１クラスであれば＋５〜＋９（ｄＢｍ）であり、第２クラスであれば＋７〜＋１１（ｄＢｍ）であり、第３クラスであれば＋９〜＋１１（ｄＢｍ）である。そして、光強度Ｐｆが許容範囲外である場合（工程Ｓ１７；Ｎｏ）、レーザ部２１への駆動電流Ｉｏｐの大きさを変更し（工程Ｓ１８）、再び工程Ｓ１７の光強度判定を行う。これらの工程Ｓ１７及びＳ１８を繰り返すことにより、光信号の光強度が許容範囲内に収まるような駆動電流Ｉｏｐの大きさを決定する。なお、送信デバイス１０とパワーメータ６４との間には光カプラ５８，６０が介在しているので、光カプラ５８，６０における損失（例えば−１３ｄＢｍ）を考慮して光強度Ｐｆを判定するとよい。また、レーザ部２１の発光強度と駆動電流Ｉｏｐとは線形の関係を有し、その係数（スロープ効率）は例えば０．０５ｄＢｍ／ｍＡ程度である。その場合、初期設定値から例えば±１５ｍＡの範囲で駆動電流Ｉｏｐを変更可能である。なお、工程Ｓ１５，Ｓ１６においてＴＥＣ１２への駆動電流の大きさを決定した後に、工程Ｓ１７，Ｓ１８において駆動電流Ｉｏｐの大きさを決定してもよい。

また、レーザ部２１の発光波長は駆動電流Ｉｏｐの大きさに依存しており、その係数は例えば６．５ｐｍ／ｍＡ程度である。従って、駆動電流Ｉｏｐを±１５ｍＡの範囲で変化させると、波長が約±０．１ｎｍの範囲で変動する。このことから、工程Ｓ１８による駆動電流Ｉｏｐの大きさの変更に応じて、工程Ｓ１５及びＳ１６を再度行ってもよい。更に、工程Ｓ１６によりレーザ部２１の温度が変化すると、発光強度が変化する。その係数は例えば−０．３７ｄＢｍ／℃程度（駆動電流Ｉｏｐの大きさに依存）である。このことから、工程Ｓ１６による半導体光集積素子２０の温度の変更に応じて、工程Ｓ１７及びＳ１８を再度行ってもよい。つまり、工程Ｓ１５及びＳ１６と、工程Ｓ１７及びＳ１８とを繰り返し行うこととなる。なお、工程Ｓ１５においては波長を高い精度（例えば目標値±０．０５ｎｍ）で調整することが好ましいが、工程Ｓ１７においては光強度の許容範囲を比較的大きく（例えば目標値±０．５ｄＢｍ）設定してもよい。

工程Ｓ１９では、出力直後（０ｋｍ時）の光信号の消光比（Ｅｒ）、クロスポイント（ＣＰ）、及びパルスマスクマージン（ＰＭＭ）の判定を行う。消光比及びＰＭＭが許容範囲外である場合（工程Ｓ１９；Ｎｏ）、変調電圧の振幅Ｖｐｐを変更して（工程Ｓ２０）、再び工程Ｓ１９の判定を行う。なお、振幅Ｖｐｐの調整幅は例えば±０．２Ｖ以内である。これらの工程Ｓ１９及びＳ２０を繰り返すことにより、消光比及びＰＭＭが許容範囲内に収まるような変調電圧の振幅Ｖｐｐを決定する。なお、ＴＥＣ１２への駆動電流の大きさを決定する工程Ｓ１５，Ｓ１６、駆動電流Ｉｏｐの大きさを決定する工程Ｓ１７，Ｓ１８、及び駆動電流Ｉｓｏａの大きさを決定する工程Ｓ１９，Ｓ２０をこの順に行ってもよい。また、ＣＰが許容範囲から外れることは殆どないが、許容範囲から外れていれば半導体光集積素子２０自体の性能が低いことが原因であると考えられ、当該半導体光集積素子２０を不良と判定する。

工程Ｓ２０により振幅Ｖｐｐが変化すると、半導体光集積素子２０からの出力光強度Ｐｆが変化する。その係数は例えば０．１ｄＢｍ／０．１Ｖｐ−ｐ程度である。このことから、工程Ｓ２０による振幅Ｖｐｐの変更に応じて、工程Ｓ１７及びＳ１８を再度行ってもよい。なお、振幅Ｖｐｐが変化しても波長は殆ど変化しない（波長と振幅Ｖｐｐとの比例係数は１ｐｍ／０．１Ｖ以下である）ため、工程Ｓ１５及びＳ１６を再度行う必要は特にない。工程Ｓ１９において消光比、ＣＰ、及びＰＭＭが許容範囲内となった場合（工程Ｓ１９；Ｙｅｓ）、これらの消光比、ＣＰ、及びＰＭＭを取得する（工程Ｓ２１）。

以上の工程Ｓ１５，Ｓ１７及びＳ１９において全ての判定結果が良好であれば（工程Ｓ１５；Ｙｅｓ、工程Ｓ１７；Ｙｅｓ）、工程Ｓ２２へ進む。工程Ｓ２２では、光受信器６９において出力直後（０ｋｍ時）の光信号と４０ｋｍ伝送後の光信号とを交互に検出し、その結果をエラー検出器７０に入力してビットエラーレシオを測定する。また、次の工程Ｓ２３では、ビットエラーレシオから伝送ペナルティ（ＤＰ４０）を算出し、伝送ペナルティが許容範囲内か否かを判定する。伝送ペナルティの許容範囲は例えば±２ｄＢ以内であり、より好適には±０．７５ｄＢ以内である。

工程Ｓ２３において伝送ペナルティが許容範囲外である場合（工程Ｓ２３；Ｎｏ）、４０ｋｍ伝送後の波形劣化の影響と考えられるので、工程Ｓ１３及びＳ１４（波形歪みの判定及び駆動電流Ｉｓｏａの調整）を再び行う。なお、駆動電流Ｉｓｏａと波長との相関係数は１．８ｐｍ／ｍＡ程度であり、駆動電流Ｉｓｏａが例えば２０ｍＡ変化しても波長の変動量は３２ｐｍと小さい。従って、工程Ｓ１３及びＳ１４ののち、工程Ｓ１５及びＳ１６を必ずしも再び行う必要はないが、工程Ｓ１５及びＳ１６を再び行ってもよい。また、駆動電流Ｉｓｏａと出力光強度Ｐｆとの相関係数は図３に示すとおりであり、工程Ｓ１３及びＳ１４ののち、工程Ｓ１７及びＳ１８を再び行ってもよい。また、駆動電流Ｉｓｏａが例えば２０ｍＡ変化しても消光比及びＣＰは殆ど変化しないが、工程Ｓ１３及びＳ１４ののち、工程Ｓ１９及びＳ２０を再び行ってもよい。工程Ｓ２３において伝送ペナルティが許容範囲内であれば（工程Ｓ２３；Ｙｅｓ）、次の工程Ｓ２４へ進む。

工程Ｓ２４では、決定された波長λ、副モード抑圧比（Sub-Mode Suppression Ratio；ＳＭＳＲ）、モニタ電流Ｉｍ、決定された動作温度ＴＬＤ、決定された駆動電流Ｉｏｐ、駆動電圧Ｖｆ、決定された駆動電流Ｉｓｏａ、駆動電圧Ｖｓｏａの各大きさを取得する。続く工程Ｓ２５では、光スイッチ５７を切り替えて、光カプラを介さない本来の出力光強度Ｐｆをパワーメータ５６により取得する。そして、工程Ｓ２６において出力光強度Ｐｆが許容範囲内か否かを判定する。工程Ｓ１７において出力光強度Ｐｆの大きさを判定しているので、工程Ｓ２６において出力光強度Ｐｆが許容範囲外である場面は殆どないが、許容範囲外である場合には工程Ｓ１８（駆動電流Ｉｏｐの調整）に戻る。工程Ｓ２６において出力光強度Ｐｆが許容範囲内であれば（工程Ｓ２６；Ｙｅｓ）、動作条件の決定を終了する。

以上に説明した本実施形態の動作条件決定方法によって得られる効果について説明する。上述したように、本実施形態の方法では、まず、ＳＯＡ２３から出力される光信号の所定距離（４０ｋｍ）伝送後の波形に基づいて、第３領域Ａ３におけるＳＯＡ２３への駆動電流Ｉｓｏａの大きさを決定している（工程Ｓ１３，Ｓ１４）。その後、ＳＯＡ２３から出力される光信号の波長に基づくＴＥＣ１２への駆動電流の大きさの決定、及び出力光強度Ｐｆに基づくレーザ部２１への駆動電流Ｉｏｐの大きさの決定を行う。このように、最初にＳＯＡ２３への駆動電流Ｉｓｏａの調整を行うことにより、ＴＥＣ１２への駆動電流及びレーザ部２１への駆動電流Ｉｏｐを再調整する必要性を低減できる。従って、本実施形態の方法によれば、レーザ部２１への駆動電流Ｉｏｐ、ＴＥＣ１２への駆動電流、及びＳＯＡ２３への駆動電流Ｉｓｏａそれぞれの大きさを容易に決定することができるので、これらの調整に要する時間を短くすることができる。

また、本実施形態のように、工程Ｓ１３，Ｓ１４において決定される駆動電流Ｉｓｏａの大きさが、ＳＯＡ２３の出力特性の第３領域Ａ３に含まれてもよい。前述したように、本発明者の知見によれば、飽和領域（第２領域Ａ２）を超えた領域（第３領域Ａ３）においてＳＯＡ２３を動作させることにより、長距離の光伝送において生じる波長チャープを低減することができる。すなわち、この方法によれば、光信号の所定距離伝送後の波形の歪みを効果的に低減し、伝送ペナルティの劣化を抑制することができる。

ここで図１８は、駆動電流Ｉｓｏａが初期設定値（２００ｍＡ）のときの、出力直後（０ｋｍ時）のアイパターン（（ａ）部）及び４０ｋｍ伝送後のアイパターン（（ｂ）部）を示す図である。また、図１９は、駆動電流Ｉｓｏａが初期設定値（２００ｍＡ）のときの、出力直後（０ｋｍ時）のビットエラーレシオ（グラフＧ３１）及び４０ｋｍ伝送後のビットエラーレシオ（グラフＧ３２）を示すグラフである。駆動電流Ｉｓｏａが初期設定値である場合、４０ｋｍ伝送後の光波形は劣化し、ジッタが２７．５ｐｓと大きくなっている。また、ビットエラーレシオは出力直後と比較して大きく劣化しており、ビットエラーレシオ１０^-3での伝送ペナルティは０．９７ｄＢと大きい。

これに対し、図２０は、本実施形態の方法による駆動電流Ｉｓｏａの調整後（２１５ｍＡ）における、出力直後（０ｋｍ時）のアイパターン（（ａ）部）及び４０ｋｍ伝送後のアイパターン（（ｂ）部）を示す図である。また、図２１は、駆動電流Ｉｓｏａの調整後（２１５ｍＡ）における、出力直後（０ｋｍ時）のビットエラーレシオ（グラフＧ３３）及び４０ｋｍ伝送後のビットエラーレシオ（グラフＧ３４）を示すグラフである。本実施形態の方法により駆動電流Ｉｓｏａを調整した結果、４０ｋｍ伝送後の光波形の劣化度合いが低減され、ジッタは１８．０ｐｓまで低減した。また、ビットエラーレシオは出力直後と比較して殆ど変化しておらず、ビットエラーレシオ１０^-3での伝送ペナルティは−０．２３ｄＢと小さくなった。なお、伝送ペナルティが負となったのは、ＳＯＡ２３によって付与される負のチャープが、光ファイバによる正のチャープよりも大きくなったためと考えられる。このとき、図２２に示されるように、出力光強度Ｐｆは目標値＋７．５０ｄＢｍに対して＋７．５９ｄＢｍとなり、波長は目標値１５９８．０４０ｎｍに対して±０．０１ｎｍ以内に収まった。このように、本実施形態の方法によれば、出力光強度Ｐｆ及び波長も併せて精度良く設定できる。

また、本実施形態のように、レーザ部２１及びＳＯＡ２３は共通の半導体基板２４上に集積されてもよい。これにより、送信デバイス１０を小型化することができる。そして、このような場合、レーザ部２１及びＳＯＡ２３は必然的に共通のＴＥＣ１２上に搭載されることとなるので、本実施形態の方法が特に有効となる。

また、本実施形態のように、工程Ｓ１５〜Ｓ２０の後、所定距離を伝送した後の伝送ペナルティが許容範囲内か否かを判定する工程Ｓ２３を行い、工程Ｓ２３において伝送ペナルティが許容範囲外である場合に工程Ｓ１４，Ｓ１５を再び行ってもよい。このような工程Ｓ２３を行うことにより、光信号の波形の歪みを更に抑制することができる。

また、本実施形態のように、工程Ｓ１９，Ｓ２０において、ＥＡ変調器２２に印加する電圧の振幅Ｖｐｐの決定を併せて行ってもよい。駆動電流Ｉｏｐ、ＴＥＣ１２への駆動電流、及び駆動電流Ｉｓｏａの決定に、ＥＡ変調器２２への印加電圧の振幅Ｖｐｐの決定が加わると、作業が更に複雑化する。そのような場合であっても、上記の方法によれば、これらの大きさを容易に決定することができる。

なお、図１３に示された初期設定値及び図１４に示された調整範囲は、適宜変更されてもよい。例えば、半導体光集積素子２０を製造する際、ウエハ間で半導体光集積素子２０の特性がばらつくことがある。特に、ＥＡ変調器２２のチャープ及びＳＯＡ２３のチャープのばらつきは半導体光集積素子２０全体のチャープに大きく影響する。従って、各ウエハから得られる複数の半導体光集積素子２０のうち一つの半導体光集積素子２０において決定された動作条件を考慮して、当該ウエハに含まれる他の半導体光集積素子２０の動作条件決定の際の初期設定値及び調整範囲を変更してもよい。

また、本実施形態では４０ｋｍ伝送後の光波形の歪みに基づいて駆動電流Ｉｏｐ、ＴＥＣ１２への駆動電流、及び駆動電流Ｉｓｏａそれぞれの大きさを決定しているが、例えばＴＷＤＭ−ＰＯＮの規格には、４０ｋｍ伝送の他に２０ｋｍ伝送の場合も存在する。２０ｋｍ伝送の送信デバイス１０に本実施形態の方法を適用する際には、光ファイバ６２（図１５参照）の長さを２０ｋｍに変更して、図１６及び図１７に記載された各工程を行うとよい。

また、本実施形態の光モジュール１Ａは、局側（ＯＬＴ）の送受信デバイスとして利用でき、また利用者側（ＯＮＵ）の送受信デバイスとしても利用可能である。すなわち、レーザ部２１の発光波長、及び本体部３０に内蔵された波長選択フィルタを変更することにより、ＯＬＴ用、ＯＮＵ用いずれの送受信デバイスとしても利用できる。

本発明による半導体レーザ装置の動作条件決定方法は、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上述した各実施形態を、必要な目的及び効果に応じて互いに組み合わせてもよい。

１Ａ…光モジュール、１０…送信デバイス、１１…筐体、１１ａ…窓、１１ｂ…フィードスルー、１２…温度制御部（ＴＥＣ）、１２ａ，１２ｂ…電極、１３…キャリア、１４ａ〜１４ｅ…端子、１５…伝送基板、１５ａ…伝送線路、１６…レンズ、１７，１８…キャパシタ、２０…半導体光集積素子、２０Ａ…半導体レーザ、２１…レーザ部、２１ａ…活性層、２１ｂ…回折格子、２１ｃ…電極、２２…ＥＡ変調器、２２ａ…光吸収層、２２ｂ…電極、２３…半導体光増幅部（ＳＯＡ）、２３ａ…活性層、２３ｂ…電極、２４…半導体基板、２５…電極、２６…クラッド層、２７…光反射膜、２８…反射防止膜、３０…本体部、３２…受信デバイス、３４…レセプタクル、４１…ビームスプリッタ、４２…受光素子、４３…ＰＤキャリア、５０…検査装置、５１…ＴＥＣコントローラ、５２…ＬＤ電流電源、５３…ＳＯＡ電流電源、５５…マルチメータ、５６…パワーメータ、５７…光スイッチ、５８〜６０…光カプラ、６１，６３…可変減衰器、６２…光ファイバ、６４，６８…パワーメータ、６５…波長測定器、６６…光スペクトルアナライザ、６７…デジタルコミュニケーションアナライザ（ＤＣＡ）、６９…光受信器、７０…エラー検出器、Ａ１…第１領域、Ａ２…第２領域、Ａ３…第３領域。

Claims (5)

1. 第１駆動電流が供給され、入力信号に応じて変調された光信号を出力する半導体レーザと、
   前記半導体レーザと光学的に結合され、第２駆動電流の大きさに応じて前記光信号を増幅する半導体光増幅部と、
   前記半導体レーザ及び前記半導体光増幅部が搭載され、第３駆動電流の大きさに応じて前記半導体レーザ及び前記半導体光増幅部の温度を制御する温度制御部と、
   を備える半導体レーザ装置の動作条件を決定する方法であって、
   前記第１〜第３駆動電流の設定値を入力し、前記半導体レーザを駆動させ、変調された前記光信号を出力させる第１工程と、
   前記半導体光増幅部から出力され所定距離を伝送した後の前記光信号の波形に基づいて、前記半導体光増幅部が飽和領域を超えた領域において動作するように前記第２駆動電流の大きさを決定する第２工程と、
   前記第２工程の後、前記半導体光増幅部から出力される前記光信号の波長に基づく前記第３駆動電流の大きさの決定、及び前記光信号の光強度に基づく前記第１駆動電流の大きさの決定を行う第３工程と、
   の順に実施する、半導体レーザ装置の動作条件決定方法。
2. 前記第３工程において、前記第３駆動電流の大きさを決定した後、前記第１駆動電流の大きさを決定する、請求項１に記載の半導体レーザ装置の動作条件決定方法。
3. 前記半導体レーザは、駆動電圧の大きさに応じて変調される変調部と、前記第１駆動電流が供給されることで駆動されるレーザ部とを含み、
   前記第３工程は、前記光信号の波形に基づいて前記駆動電圧の大きさを決定する工程を含み、前記第３駆動電流の大きさ、前記第１駆動電流の大きさ、前記駆動電圧の大きさの決定を順に行う、請求項１に記載の半導体レーザ装置の動作条件決定方法。
4. 前記半導体レーザ及び前記半導体光増幅部が共通の半導体基板上に集積されている、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置の動作条件決定方法。
5. 前記第３工程の後、前記所定距離を伝送した後の伝送ペナルティが許容範囲内か否かを判定する第４工程を更に含み、
   前記第４工程において前記伝送ペナルティが前記許容範囲外である場合に前記第２工程を再び行う、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置の動作条件決定方法。

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