JPH0749473A - マッハツェンダ型変調器 - Google Patents
マッハツェンダ型変調器Info
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- JPH0749473A JPH0749473A JP19466793A JP19466793A JPH0749473A JP H0749473 A JPH0749473 A JP H0749473A JP 19466793 A JP19466793 A JP 19466793A JP 19466793 A JP19466793 A JP 19466793A JP H0749473 A JPH0749473 A JP H0749473A
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- Japan
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- modulator
- mach
- type optical
- optical modulator
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/21—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference
- G02F1/225—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour by interference in an optical waveguide structure
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】消光比の大きなマッハツェンダ型光変調器を実
現する。 【構成】マッハツェンダ型光変調器において、位相変調
器（１、２）に加えて、強度変調器（３、４）を設け
る。消光時に合波する二つの光強度が等しく、完全に打
消合うように強度変調器（３、４）の強度変調度を調整
する。 【効果】消光比が大きなマッハツェンダ型光変調器が容
易に得られる。また、本マッハツェンダ型光変調器を光
伝送装置に適応することにより、光伝送装置の伝送距
離、伝送容量を飛躍的に増大できる。
現する。 【構成】マッハツェンダ型光変調器において、位相変調
器（１、２）に加えて、強度変調器（３、４）を設け
る。消光時に合波する二つの光強度が等しく、完全に打
消合うように強度変調器（３、４）の強度変調度を調整
する。 【効果】消光比が大きなマッハツェンダ型光変調器が容
易に得られる。また、本マッハツェンダ型光変調器を光
伝送装置に適応することにより、光伝送装置の伝送距
離、伝送容量を飛躍的に増大できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、マッハツェンダ型光変
調器、その製造法及びそれを使用する光伝送装置に関す
る。
調器、その製造法及びそれを使用する光伝送装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】マッハツェンダ型光変調器は、光導波路
に入射した光をＹ分岐により２等分し、分波した光を分
岐された光導波路を通過させた後に、再度Ｙ分岐構造に
より干渉合波し出力する。各分岐された光導波路に設け
た位相変調器により、分波した二つの光の位相差を変化
させて出力光を変調する。二つの分岐された光の位相が
一致し強め合えば出力はオンになり、二つの光の位相が
π異なり打ち消し合えば出力はオフになる。光導波路を
構成する材料としては ＬiＮbＯ3 等の誘電体、ＧaＡs
等の半導体を用い、それらの電気光学効果（Pockels効
果）により位相変調を行う。光導波路のコア層に多重量
子井戸構造を適用し、その量子閉じ込めシュタルク効果
を使用したマッハツェンダ型光変調器は、大きな変調効
率を示す。この多重量子井戸マッハツェンダ型光変調器
については、例えば、信学技法（ＯＱＥ９２−５０，３
７頁）に記されている。
に入射した光をＹ分岐により２等分し、分波した光を分
岐された光導波路を通過させた後に、再度Ｙ分岐構造に
より干渉合波し出力する。各分岐された光導波路に設け
た位相変調器により、分波した二つの光の位相差を変化
させて出力光を変調する。二つの分岐された光の位相が
一致し強め合えば出力はオンになり、二つの光の位相が
π異なり打ち消し合えば出力はオフになる。光導波路を
構成する材料としては ＬiＮbＯ3 等の誘電体、ＧaＡs
等の半導体を用い、それらの電気光学効果（Pockels効
果）により位相変調を行う。光導波路のコア層に多重量
子井戸構造を適用し、その量子閉じ込めシュタルク効果
を使用したマッハツェンダ型光変調器は、大きな変調効
率を示す。この多重量子井戸マッハツェンダ型光変調器
については、例えば、信学技法（ＯＱＥ９２−５０，３
７頁）に記されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マッハ
ツェンダ型光変調器において、干渉、合波する二つの光
の強度が異なると、両者の光が完全に打ち消し合うこと
ができなくなるので、消光比が悪化する。また、光導波
路、Ｙ分岐などが完全に対称に構成されないと、消光比
の劣化を招くので、高い消光比をもつマッハツェンダ型
変調器を得るには高精度な光導波路作製技術を要すると
いう問題があった。また、多重量子井戸マッハツェンダ
型光変調器においては、電界吸収効果により位相変調器
で強度変調が生じるため両者の光強度に差を生じて消光
比が劣化する。多重量子井戸のエネルギ−ギャップ波長
を動作波長に近付けるほど動作電圧が小さくなる反面、
電界吸収効果が強くなり消光比が劣化する。従って、高
い消光比を有する変調器を得ようとすると、動作電圧が
高くなるという問題があった。
ツェンダ型光変調器において、干渉、合波する二つの光
の強度が異なると、両者の光が完全に打ち消し合うこと
ができなくなるので、消光比が悪化する。また、光導波
路、Ｙ分岐などが完全に対称に構成されないと、消光比
の劣化を招くので、高い消光比をもつマッハツェンダ型
変調器を得るには高精度な光導波路作製技術を要すると
いう問題があった。また、多重量子井戸マッハツェンダ
型光変調器においては、電界吸収効果により位相変調器
で強度変調が生じるため両者の光強度に差を生じて消光
比が劣化する。多重量子井戸のエネルギ−ギャップ波長
を動作波長に近付けるほど動作電圧が小さくなる反面、
電界吸収効果が強くなり消光比が劣化する。従って、高
い消光比を有する変調器を得ようとすると、動作電圧が
高くなるという問題があった。
【０００４】従って、本発明の目的は、動作電圧を高く
することなく高い消光比をもつマッハツェンダ型光変調
器を実現することである。本発明の他の目的は、高精度
な光導波路作製技術を用いることなく、高い消光比をも
つマッハツェンダ型光変調器を実現することである。
することなく高い消光比をもつマッハツェンダ型光変調
器を実現することである。本発明の他の目的は、高精度
な光導波路作製技術を用いることなく、高い消光比をも
つマッハツェンダ型光変調器を実現することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、光導波路の伝搬光を二つに分岐し、分岐
された光を二つの分岐光導波路（アーム）に設けた位相
変調器で移相し、合波して出力するマッハツェンダ型光
変調器において、上記二つの分岐光導波路の少なくとも
一方に、位相変調器に加えて強度変調器を設け、消光時
に合波する二つの光の強度が等しくなるように強度変調
器を調整する。上記強度変調器は、位相変調器と強度変
調器を同質の半導体材料で製造するために、好ましく
は、電界吸収型光変調器、光増幅器で構成する。
め、本発明は、光導波路の伝搬光を二つに分岐し、分岐
された光を二つの分岐光導波路（アーム）に設けた位相
変調器で移相し、合波して出力するマッハツェンダ型光
変調器において、上記二つの分岐光導波路の少なくとも
一方に、位相変調器に加えて強度変調器を設け、消光時
に合波する二つの光の強度が等しくなるように強度変調
器を調整する。上記強度変調器は、位相変調器と強度変
調器を同質の半導体材料で製造するために、好ましく
は、電界吸収型光変調器、光増幅器で構成する。
【０００６】
【作用】図１に本発明によるマッハツェンダ型変調器の
動作原理を説明する概念図を示す。本発明のマッハツェ
ンダ型変調器においては、変調信号を加える位相変調器
１、２に加えて、両アームの光強度を調整するための強
度変調器３、４を設けている。各変調領域（ｉ）の入力
光をＥi,in、出力光をＥi,out、振幅強度変調度をαi、
位相変調度をφiとすると
動作原理を説明する概念図を示す。本発明のマッハツェ
ンダ型変調器においては、変調信号を加える位相変調器
１、２に加えて、両アームの光強度を調整するための強
度変調器３、４を設けている。各変調領域（ｉ）の入力
光をＥi,in、出力光をＥi,out、振幅強度変調度をαi、
位相変調度をφiとすると
【０００７】
【数１】 Ｅi,out＝Ｅi,in αi exp（ｊφi） …（１） と表せる。従って、マッハツェンダ型変調器の出力は
【０００８】
【数２】 Ｅout＝2Ｅin ｑ5,1ｑ6,1α1α3 cos［{(φ1＋φ3)−(φ2＋φ4＋φ0)}/2］ × exp［j{(φ1＋φ3)＋(φ2＋φ4＋φ0)}/2］ ＋Ｅin (ｑ5,2ｑ6,2α2α4−ｑ5,1ｑ6,1α1α3） ×exp［j(φ2＋φ4＋φ0)］ …（２） で与えられる。ここで、Ｅinは入力、ｑ5,1、ｑ6,1、ｑ
5,2、ｑ6,2は図示のように分岐ｉ（ｉは５又は６）の振
幅分岐割合である。なお、|ｑi,1|2＋|ｑi,2|2＝１であ
る。
5,2、ｑ6,2は図示のように分岐ｉ（ｉは５又は６）の振
幅分岐割合である。なお、|ｑi,1|2＋|ｑi,2|2＝１であ
る。
【０００９】本発明のマッハツェンダ型変調器において
は、分岐割合が異なったり（ｑi,1≠ｑi,2）、位相変調
器１及び２の強度変調が無視できない（α1≠１、α2≠
１）場合でも、強度変調器３及び４の強度変調度
（α3、α4）を調整することにより、消光状態
は、分岐割合が異なったり（ｑi,1≠ｑi,2）、位相変調
器１及び２の強度変調が無視できない（α1≠１、α2≠
１）場合でも、強度変調器３及び４の強度変調度
（α3、α4）を調整することにより、消光状態
【００１０】
【数３】 （φ1＋φ3）−（φ2＋φ4＋φ0）＝±π …（３） において、
【００１１】
【数４】 ｑ5,2ｑ6,2α2α4−ｑ5,1ｑ6,1α1α3＝０ …（４） を満たすようにすることができ、（３）式から変調器の
出力Ｅoutを完全にゼロにできることが分かる。即ち、
本発明のマッハツェンダ型変調器においては、強度変調
器によりオフ状態において干渉合波する二つの光の強度
を等しくすることができ、高い消光比が得られる。強度
変調器は、変調器を用いて実現しても良いし、光増幅器
を用いて実現してもよい。
出力Ｅoutを完全にゼロにできることが分かる。即ち、
本発明のマッハツェンダ型変調器においては、強度変調
器によりオフ状態において干渉合波する二つの光の強度
を等しくすることができ、高い消光比が得られる。強度
変調器は、変調器を用いて実現しても良いし、光増幅器
を用いて実現してもよい。
【００１２】
【実施例】次に本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。 ＜実施例１＞図２は、本発明によるマッハツェンダ型光
変調器の第一の実施例の構成を示し、（ａ）、（ｂ）及
び（ｃ）は、それぞれ平面図、（ａ）のＡ−Ａ´断面図
及びバンドギャップの異なる多重量子井戸層を成長する
際に使用したＳiＯ2マスクを示す図であり、破線は後に
形成される光導波路及び分岐を表している。
る。 ＜実施例１＞図２は、本発明によるマッハツェンダ型光
変調器の第一の実施例の構成を示し、（ａ）、（ｂ）及
び（ｃ）は、それぞれ平面図、（ａ）のＡ−Ａ´断面図
及びバンドギャップの異なる多重量子井戸層を成長する
際に使用したＳiＯ2マスクを示す図であり、破線は後に
形成される光導波路及び分岐を表している。
【００１３】ｎ型ＩnＰの基板７上に、開口部を導波路
方向に設けたＳiＯ2マスク８を用意して、ｎ型ＩｎＰの
バッファ層（０．２μｍ）及びエネルギーギャップが導
波路方向で変化しているアンドープＩnＧaＡs／ＩnＡl
Ａsの多重量子井戸層９（２０周期）をＭＯＣＶＤ法で
マスク開口部に領域選択成長した。即ち、位相変調器の
多重量子井戸層と強度変調器の多重量子井戸層が絶縁体
マスクを用いた領域選択成長法により同時に成長して形
成される。このとき、強度変調器を構成する領域では、
近傍のマスク８上からも原料の供給が行われ、井戸層の
層の厚さが増すことにより、位相変調器を形成する領域
よりもエネルギーギャップの小さな多重量子井戸層が成
長する。エネルギーギャップ波長は、電界吸収領域（長
さ１００μｍ）では１.５１μｍ、位相変調領域では１.
４６μｍであった。マスク８を除去後、ｐ型ＩnＡlＡs
のクラッド層１０（１.５μｍ）及びｐ型ＩnＧaＡs の
コンタクト層を成長した。電極分離用の溝１１（深さ
０.９μｍ ）を形成した後、ドライエッチングを用いて
分岐及び光導波路１２（幅１.５μｍ）を形成した。次
に、ポリイミド１３で平坦化を施した後、Ｃr／Ａuのｐ
電極１４、１５、１６及び１７を形成した。さらに、裏
面にＡuＧeＮi／Ａuのｎ電極１８を蒸着した後、へき開
し、両端面にＳiＮxの無反射コーティングを施した。電
極１４及び１５（長さ５００μｍ）は位相変調器の電極
であり、電極１６及び１７は強度変調器となる電界吸収
型光変調器の電極（長さ１００μｍ）である。
方向に設けたＳiＯ2マスク８を用意して、ｎ型ＩｎＰの
バッファ層（０．２μｍ）及びエネルギーギャップが導
波路方向で変化しているアンドープＩnＧaＡs／ＩnＡl
Ａsの多重量子井戸層９（２０周期）をＭＯＣＶＤ法で
マスク開口部に領域選択成長した。即ち、位相変調器の
多重量子井戸層と強度変調器の多重量子井戸層が絶縁体
マスクを用いた領域選択成長法により同時に成長して形
成される。このとき、強度変調器を構成する領域では、
近傍のマスク８上からも原料の供給が行われ、井戸層の
層の厚さが増すことにより、位相変調器を形成する領域
よりもエネルギーギャップの小さな多重量子井戸層が成
長する。エネルギーギャップ波長は、電界吸収領域（長
さ１００μｍ）では１.５１μｍ、位相変調領域では１.
４６μｍであった。マスク８を除去後、ｐ型ＩnＡlＡs
のクラッド層１０（１.５μｍ）及びｐ型ＩnＧaＡs の
コンタクト層を成長した。電極分離用の溝１１（深さ
０.９μｍ ）を形成した後、ドライエッチングを用いて
分岐及び光導波路１２（幅１.５μｍ）を形成した。次
に、ポリイミド１３で平坦化を施した後、Ｃr／Ａuのｐ
電極１４、１５、１６及び１７を形成した。さらに、裏
面にＡuＧeＮi／Ａuのｎ電極１８を蒸着した後、へき開
し、両端面にＳiＮxの無反射コーティングを施した。電
極１４及び１５（長さ５００μｍ）は位相変調器の電極
であり、電極１６及び１７は強度変調器となる電界吸収
型光変調器の電極（長さ１００μｍ）である。
【００１４】図３は上記実施例の変調特性図を示す。同
図において、ａは変調器に１.５５μｍのＴＥ光を入射
し、電極１５、１６及び１７を０Ｖに固定して、位相変
調器の電極１４に与える電圧を変化させたとき、即ち、
従来の変調器と同様の動作をさせたときの光出力を示
す。動作電圧、即ち、二つの分岐された光の位相差がπ
となるために必要な電圧は Ｖπ＝３.０Ｖであった。二
つの位相変調器を形成する領域の電界吸収効果、分岐の
分岐割合が完全には等しくないめに、本動作条件では１
０ｄＢの消光比しか得られなかった。図３のｂは消光比
が最大になるように強度変調器の電極１６及び１７にバ
イアス電圧を与えたときの光出力を示す。この時の消光
比は２５ｄＢであり、電極１６及び１７に与えたバイア
ス電圧は、−０．９Ｖであった。また、本変調器の変調
帯域ｆ3dBを測定したところ、ｆ3dB＝１４ＧＨｚであっ
た。
図において、ａは変調器に１.５５μｍのＴＥ光を入射
し、電極１５、１６及び１７を０Ｖに固定して、位相変
調器の電極１４に与える電圧を変化させたとき、即ち、
従来の変調器と同様の動作をさせたときの光出力を示
す。動作電圧、即ち、二つの分岐された光の位相差がπ
となるために必要な電圧は Ｖπ＝３.０Ｖであった。二
つの位相変調器を形成する領域の電界吸収効果、分岐の
分岐割合が完全には等しくないめに、本動作条件では１
０ｄＢの消光比しか得られなかった。図３のｂは消光比
が最大になるように強度変調器の電極１６及び１７にバ
イアス電圧を与えたときの光出力を示す。この時の消光
比は２５ｄＢであり、電極１６及び１７に与えたバイア
ス電圧は、−０．９Ｖであった。また、本変調器の変調
帯域ｆ3dBを測定したところ、ｆ3dB＝１４ＧＨｚであっ
た。
【００１５】図４は、本発明による光変調器を用いた光
伝送装置の一実施例の構成を示すブロック図である。半
導体レーザ１９の光を偏波面保存ファイバによりマッハ
ツェンダ型光変調器２０に入射変調し、得られた変調光
をＥr ドープファイバを用いた光増幅器２１により増幅
し、分散シフトファイバ２３を伝送後、再度光増幅器２
２により増幅してＰＩＮフォトダイオード２４により受
光する。このとき、位相変調器の電極１４には変調回路
２５により変調信号２８を加える。位相変調器２０の電
極１５には位相調整バイアス２９を加える。また、光増
幅器の電極１７は接地し、マッハツェンダ型光変調器の
消光比が最大になるように光増幅器の電極１６に調整用
バイアスを加える。マッハツェンダ型光変調器２０を用
いた光伝送装置において、半導体レーザ１９の発振波長
を１.５５ μｍ、ファイバ２３の伝送距離を１００ｋ
ｍ、変調信号２８を振幅３.０Ｖ、伝送速度１０Ｇbit／
ｓのＮＲＺ信号とし、位相変調器の電極１５の位相調整
バイアス電圧を−２．５Ｖ、光増幅器の電極１６の調整
用バイアス電圧を−０．５Ｖとして、サンプリングオシ
ロスコープ２７を用い、受信回路２６の伝送後の波形を
観測したところ、消光比が大きくＳＮの高い良好なアイ
開口が得られた。また、本光伝送装置における符号誤り
率を測定したところ、１０~11以下の十分小さな値が得
られた。
伝送装置の一実施例の構成を示すブロック図である。半
導体レーザ１９の光を偏波面保存ファイバによりマッハ
ツェンダ型光変調器２０に入射変調し、得られた変調光
をＥr ドープファイバを用いた光増幅器２１により増幅
し、分散シフトファイバ２３を伝送後、再度光増幅器２
２により増幅してＰＩＮフォトダイオード２４により受
光する。このとき、位相変調器の電極１４には変調回路
２５により変調信号２８を加える。位相変調器２０の電
極１５には位相調整バイアス２９を加える。また、光増
幅器の電極１７は接地し、マッハツェンダ型光変調器の
消光比が最大になるように光増幅器の電極１６に調整用
バイアスを加える。マッハツェンダ型光変調器２０を用
いた光伝送装置において、半導体レーザ１９の発振波長
を１.５５ μｍ、ファイバ２３の伝送距離を１００ｋ
ｍ、変調信号２８を振幅３.０Ｖ、伝送速度１０Ｇbit／
ｓのＮＲＺ信号とし、位相変調器の電極１５の位相調整
バイアス電圧を−２．５Ｖ、光増幅器の電極１６の調整
用バイアス電圧を−０．５Ｖとして、サンプリングオシ
ロスコープ２７を用い、受信回路２６の伝送後の波形を
観測したところ、消光比が大きくＳＮの高い良好なアイ
開口が得られた。また、本光伝送装置における符号誤り
率を測定したところ、１０~11以下の十分小さな値が得
られた。
【００１６】＜実施例２＞図５は、本発明によるマッハ
ツェンダ型光変調器の第二の実施例の構成を示す図であ
る。（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ平面図、
（ａ）のＡ−Ａ´断面図及び（ａ）のＢ−Ｂ´断面図を
示す。図において図２と同一機能部分には同一の番号を
付してある。ｎ型ＩnＰの基板上７にｎ型ＩnＰのバッフ
ァ（０.２μｍ）、アンドープＩn0.60Ｇａ0.40Ａs0.86
Ｐ0.14／ＩｎＰの多重量子井戸層３１（井戸幅８.５ｎ
ｍ、２０周期、エネルギーギャップ波長１.４３μ
ｍ）、アンドープＩn0.82Ｇa0.18Ａs0.40Ｐ0.60のエッ
チストップ層３２（０.０５μｍ）、ＩnＧaＡｓ／Ｉn
0.82Ｇａ0.18Ａｓ0.40Ｐ0.60の多重量子井戸層３３（井
戸幅７ｎｍ、５周期、エネルギーギャップ波長１.５５
μｍ）、アンドープＩn0.82Ｇa0.18Ａs0.40Ｐ0.60層
（０.０５μｍ ）をＭＯＣＶＤ法により順に成長した。
次に、光増幅器となる領域を長さ５００μｍを残し、他
の部分はエッチストップ層３２までエッチングを行って
多重量子井戸層３３を除去した。次に、ＳiＯ2マスクに
よりエッチングを行ない、導波路パタン１２を形成し
た。導波路幅は１.５μｍ、 エッチングの深さは２μｍ
とした。次に、半絶縁性ＦeドープＩnＰ３４により埋込
を行った後、導波路上のＳiＯ2マスクを除去し、ｐ型Ｉ
nＰのクラッド層３５（１.５μｍ）、ｐ型ＩnＧaＡs の
キャップ層（０.２μｍ）を成長した。電極間を分離す
るための溝３６（深さ４μｍ）、１３（深さ０.８μ
ｍ）を形成した後、各変調領域にＣr／Ａuのｐ電極１
４、１５、３７及び３８を形成した。本実施例の光変調
器は、電極１４及び１５（長さ５００μｍ）が位相変調
器の電極であり、３７及び３８が強度変調器となる半導
体光増幅器の電極（長さ５００μｍ）である。
ツェンダ型光変調器の第二の実施例の構成を示す図であ
る。（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ平面図、
（ａ）のＡ−Ａ´断面図及び（ａ）のＢ−Ｂ´断面図を
示す。図において図２と同一機能部分には同一の番号を
付してある。ｎ型ＩnＰの基板上７にｎ型ＩnＰのバッフ
ァ（０.２μｍ）、アンドープＩn0.60Ｇａ0.40Ａs0.86
Ｐ0.14／ＩｎＰの多重量子井戸層３１（井戸幅８.５ｎ
ｍ、２０周期、エネルギーギャップ波長１.４３μ
ｍ）、アンドープＩn0.82Ｇa0.18Ａs0.40Ｐ0.60のエッ
チストップ層３２（０.０５μｍ）、ＩnＧaＡｓ／Ｉn
0.82Ｇａ0.18Ａｓ0.40Ｐ0.60の多重量子井戸層３３（井
戸幅７ｎｍ、５周期、エネルギーギャップ波長１.５５
μｍ）、アンドープＩn0.82Ｇa0.18Ａs0.40Ｐ0.60層
（０.０５μｍ ）をＭＯＣＶＤ法により順に成長した。
次に、光増幅器となる領域を長さ５００μｍを残し、他
の部分はエッチストップ層３２までエッチングを行って
多重量子井戸層３３を除去した。次に、ＳiＯ2マスクに
よりエッチングを行ない、導波路パタン１２を形成し
た。導波路幅は１.５μｍ、 エッチングの深さは２μｍ
とした。次に、半絶縁性ＦeドープＩnＰ３４により埋込
を行った後、導波路上のＳiＯ2マスクを除去し、ｐ型Ｉ
nＰのクラッド層３５（１.５μｍ）、ｐ型ＩnＧaＡs の
キャップ層（０.２μｍ）を成長した。電極間を分離す
るための溝３６（深さ４μｍ）、１３（深さ０.８μ
ｍ）を形成した後、各変調領域にＣr／Ａuのｐ電極１
４、１５、３７及び３８を形成した。本実施例の光変調
器は、電極１４及び１５（長さ５００μｍ）が位相変調
器の電極であり、３７及び３８が強度変調器となる半導
体光増幅器の電極（長さ５００μｍ）である。
【００１７】図６は、上記第二の実施例の変調特性を示
す。同図において、曲線ａはマッハツェンダ型光変調器
に１.５５μｍ のＴＥ光を入射し、位相変調器の電極１
５を接地し、光増幅器の電極３７及び３８に１５０ｍＡ
の電流を流しながら、位相変調器の電極１４に与える電
圧を変化させたとき、即ち、従来のマッハツェンダ型光
変調器と同様の動作をさせたときの光出力を示す。動作
電圧はＶπ＝２.８ Ｖである。光増幅器の増幅作用によ
り、変調器のファイバ間挿入損失０ｄＢが得られたが、
消光比は９ｄＢであった。同図において、曲線ｂは、消
光比が最大になるように光増幅器に流す電流を調整した
場合の光出力を示す。この時の消光比は２６ｄＢであ
り、電極３７及び３８に与えた電流はそれぞれ１７０ｍ
Ａ、１３０ｍＡであった。
す。同図において、曲線ａはマッハツェンダ型光変調器
に１.５５μｍ のＴＥ光を入射し、位相変調器の電極１
５を接地し、光増幅器の電極３７及び３８に１５０ｍＡ
の電流を流しながら、位相変調器の電極１４に与える電
圧を変化させたとき、即ち、従来のマッハツェンダ型光
変調器と同様の動作をさせたときの光出力を示す。動作
電圧はＶπ＝２.８ Ｖである。光増幅器の増幅作用によ
り、変調器のファイバ間挿入損失０ｄＢが得られたが、
消光比は９ｄＢであった。同図において、曲線ｂは、消
光比が最大になるように光増幅器に流す電流を調整した
場合の光出力を示す。この時の消光比は２６ｄＢであ
り、電極３７及び３８に与えた電流はそれぞれ１７０ｍ
Ａ、１３０ｍＡであった。
【００１８】実施例２の光変調器を用いて図４に示す光
伝送装置を作り伝送実験を行った。このとき、電極１４
に変調信号（振幅２.８Ｖ）、電極３７及び３８にそれ
ぞれ電流１６０ｍＡ及び１４０ｍＡを、電極１５に位相
制御バイアス（−０．５Ｖ）を与えて変調器を片側駆動
した。サンプリングオシロスコープにより伝送後の波形
を観測した結果、消光比が大きくＳＮの高い良好なアイ
開口が得られ、エラーレートの測定を行ったところ、１
０~11以下の十分小さな値が得られた。
伝送装置を作り伝送実験を行った。このとき、電極１４
に変調信号（振幅２.８Ｖ）、電極３７及び３８にそれ
ぞれ電流１６０ｍＡ及び１４０ｍＡを、電極１５に位相
制御バイアス（−０．５Ｖ）を与えて変調器を片側駆動
した。サンプリングオシロスコープにより伝送後の波形
を観測した結果、消光比が大きくＳＮの高い良好なアイ
開口が得られ、エラーレートの測定を行ったところ、１
０~11以下の十分小さな値が得られた。
【００１９】上記各実施例は、特に半導体多重量子井戸
層を用いたマッハツェンダ型光変調器について述べた
が、本発明は、ＬiＮbＯ3やバルク半導体等他の材料を
用いたマッハツェンダ型光変調器に対しても適用可能で
ある。また、進行波型の位相変調領域を有するマッハツ
ェンダ型光変調器にも適用できることは明らかである。
層を用いたマッハツェンダ型光変調器について述べた
が、本発明は、ＬiＮbＯ3やバルク半導体等他の材料を
用いたマッハツェンダ型光変調器に対しても適用可能で
ある。また、進行波型の位相変調領域を有するマッハツ
ェンダ型光変調器にも適用できることは明らかである。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、消光比が大きなマッハ
ツェンダ型光変調器を容易に得ることができる。したが
って、本発明によるマッハツェンダ型光変調器を光伝送
装置に適用することにより、光伝送装置の伝送距離、伝
送容量を飛躍的に向上できる。
ツェンダ型光変調器を容易に得ることができる。したが
って、本発明によるマッハツェンダ型光変調器を光伝送
装置に適用することにより、光伝送装置の伝送距離、伝
送容量を飛躍的に向上できる。
【図１】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の動作
原理を説明する図
原理を説明する図
【図２】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第一
の実施例の構成を示す図
の実施例の構成を示す図
【図３】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第一
の実施例の変調特性を示す図
の実施例の変調特性を示す図
【図４】本発明によるマッハツェンダ型光変調器を用い
た光伝送装置の一実施例の構成ブロック図
た光伝送装置の一実施例の構成ブロック図
【図５】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第二
の実施例の構成を示す図
の実施例の構成を示す図
【図６】本発明によるマッハツェンダ型光変調器の第二
の実施例の変調特性を示す図
の実施例の変調特性を示す図
１、２…位相変調器 ３、４…強度変調
器 ５、６…Ｙ分岐 ７…ｎ型ＩnＰ基
板 ８…ＳiＯ2マスク ９…多重量子井戸
層 １０…ｐ型ＩnＡlＡsクラッド層、 １１…電極分離用
溝 １２…分岐及び光導波路 １３…ポリイミド １４、１５…位相変調器電極 １６、１７…電界
吸収型光変調器電極 １８…ｎ電極 １９…半導体レー
ザ ２０…マッハツェンダ型光変調器 ２１、２２…Ｅr
ドープ光ファイバ増幅器 ２３…分散シフトファイバ ２４…ＰＩＮフォ
トダイオード ２５…変調回路 ２６…受信回路 ２７…サンプリングオシロスコープ ２８…変調信号 ２９…位相変調バイアス ３０…消光比調整
バイアス ３１…Ｐ多重量子井戸層 ３２…ＩnＧaＡs
Ｐエッチストップ層 ３３…Ｐ多重量子井戸層 ３４…Ｆeドープ
ＩnＰ ３５…ｐ型ＩnＰクラッド層 ３６…電極分離用
溝 ３８、３８…半導体光増幅器電極
器 ５、６…Ｙ分岐 ７…ｎ型ＩnＰ基
板 ８…ＳiＯ2マスク ９…多重量子井戸
層 １０…ｐ型ＩnＡlＡsクラッド層、 １１…電極分離用
溝 １２…分岐及び光導波路 １３…ポリイミド １４、１５…位相変調器電極 １６、１７…電界
吸収型光変調器電極 １８…ｎ電極 １９…半導体レー
ザ ２０…マッハツェンダ型光変調器 ２１、２２…Ｅr
ドープ光ファイバ増幅器 ２３…分散シフトファイバ ２４…ＰＩＮフォ
トダイオード ２５…変調回路 ２６…受信回路 ２７…サンプリングオシロスコープ ２８…変調信号 ２９…位相変調バイアス ３０…消光比調整
バイアス ３１…Ｐ多重量子井戸層 ３２…ＩnＧaＡs
Ｐエッチストップ層 ３３…Ｐ多重量子井戸層 ３４…Ｆeドープ
ＩnＰ ３５…ｐ型ＩnＰクラッド層 ３６…電極分離用
溝 ３８、３８…半導体光増幅器電極
Claims (10)
- 【請求項１】光導波路の伝搬光を二つに分岐し、得られ
た分岐光の位相差を変化させた後、合波して出力するマ
ッハツェンダ型光変調器において、上記分岐光を伝搬さ
せる光導波路の少なくとも一方に位相変調器に加えて強
度変調器を設けたことを特徴とするマッハツェンダ型光
変調器。 - 【請求項２】上記マッハツェンダ型光変調器の光導波
路、位相変調器及び強度変調器が半導体で構成されたこ
とを特徴とする請求項１記載のマッハツェンダ型光変調
器。 - 【請求項３】上記光導波路の少なくとも一部に半導体多
重量子井戸層が形成されたことを特徴とする請求項２記
載のマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項４】上記位相変調器の多重量子井戸層と上記強
度変調器の多重量子井戸層が絶縁体マスクを用いた領域
選択成長法により同時に成長して形成されたものである
ことを特徴とする請求項３記載のマッハツェンダ型光変
調器。 - 【請求項５】上記強度変調器が電界吸収型光変調器で構
成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
に記載のマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項６】上記強度変調器が半導体光増幅器で構成さ
れたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記
載のマッハツェンダ型光変調器。 - 【請求項７】上記位相変調器の位相変調を行なうための
層と上記強度変調器の強度変調を行なうための層を順次
成長した後、位相変調領域のみ強度変調を行うための層
を除去して作製することを特徴とする請求項２又は３記
載のマッハツェンダ型光変調器の製造方法。 - 【請求項８】少なくとも一つの位相変調器に変調信号を
与え、少なくとも一つの強度変調領域に消光比を制御す
るための電圧又は電流を与えることを特徴とする請求項
１ないし７のいずれかに記載のマッハツェンダ型光変調
器の駆動法。 - 【請求項９】上記マッハツェンダ型光変調器の駆動法に
おいて、出力光の消光比が最大になるように上記強度変
調器に与える電圧又は電流を調整することを特徴とする
請求項８記載のマッハツェンダ型光変調器の駆動法。 - 【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載のマ
ッハツェンダ型光変調器を用いたことを特徴とする光伝
送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19466793A JPH0749473A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | マッハツェンダ型変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19466793A JPH0749473A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | マッハツェンダ型変調器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0749473A true JPH0749473A (ja) | 1995-02-21 |
Family
ID=16328310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19466793A Pending JPH0749473A (ja) | 1993-08-05 | 1993-08-05 | マッハツェンダ型変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0749473A (ja) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995685A (en) * | 1997-09-26 | 1999-11-30 | Fujitsu Limited | Optical modulator and an optical modulating method |
| EP1315025A1 (de) * | 2001-11-22 | 2003-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulator und dazugehöriges Verfahren für eine optische Modulation |
| JP2006171369A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光変調器 |
| JP2007233360A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-09-13 | Toray Ind Inc | 光デバイス |
| JP2010503894A (ja) * | 2006-09-21 | 2010-02-04 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | 電界吸収型変調器の干渉動作 |
| JP2011022390A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光位相変調器および光位相変調装置 |
| JP2012119482A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変レーザ装置およびその制御方法 |
| JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2012155238A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
| WO2012165656A1 (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | 日本電気株式会社 | 光導波路デバイス、光干渉計及び光導波路デバイスの制御方法 |
| JP2012255929A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器および光変調方法 |
| JP2013122614A (ja) * | 2013-02-07 | 2013-06-20 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| US8660388B2 (en) | 2010-11-30 | 2014-02-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulation apparatus, method for controlling optical modulator, and control device for optical modulator |
| US8781263B2 (en) | 2010-11-30 | 2014-07-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulator |
| JP2015219500A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 日本電信電話株式会社 | マッハツェンダ型光変調器、光ｉｑ変調器、およびその制御方法 |
| US9217908B2 (en) | 2013-04-12 | 2015-12-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulator |
| US9274399B2 (en) | 2010-11-30 | 2016-03-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulator |
| JP2019197194A (ja) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | 日本電信電話株式会社 | 半導体デバイス |
-
1993
- 1993-08-05 JP JP19466793A patent/JPH0749473A/ja active Pending
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5995685A (en) * | 1997-09-26 | 1999-11-30 | Fujitsu Limited | Optical modulator and an optical modulating method |
| EP1315025A1 (de) * | 2001-11-22 | 2003-05-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Modulator und dazugehöriges Verfahren für eine optische Modulation |
| JP2006171369A (ja) * | 2004-12-16 | 2006-06-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光変調器 |
| JP2007233360A (ja) * | 2006-02-03 | 2007-09-13 | Toray Ind Inc | 光デバイス |
| JP2010503894A (ja) * | 2006-09-21 | 2010-02-04 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | 電界吸収型変調器の干渉動作 |
| JP2011022390A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光位相変調器および光位相変調装置 |
| JP2012119482A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変レーザ装置およびその制御方法 |
| US9274399B2 (en) | 2010-11-30 | 2016-03-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulator |
| US8660388B2 (en) | 2010-11-30 | 2014-02-25 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulation apparatus, method for controlling optical modulator, and control device for optical modulator |
| US8781263B2 (en) | 2010-11-30 | 2014-07-15 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulator |
| JP2012141395A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| JP2012155238A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
| WO2012165656A1 (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | 日本電気株式会社 | 光導波路デバイス、光干渉計及び光導波路デバイスの制御方法 |
| US9069193B2 (en) | 2011-06-01 | 2015-06-30 | Nec Corporation | Optical waveguide device, optical interferometer, and method for producing optical waveguide device |
| JP2012255929A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器および光変調方法 |
| JP2013122614A (ja) * | 2013-02-07 | 2013-06-20 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光変調器 |
| US9217908B2 (en) | 2013-04-12 | 2015-12-22 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical modulator |
| JP2015219500A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 日本電信電話株式会社 | マッハツェンダ型光変調器、光ｉｑ変調器、およびその制御方法 |
| JP2019197194A (ja) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | 日本電信電話株式会社 | 半導体デバイス |
| WO2019216153A1 (ja) * | 2018-05-11 | 2019-11-14 | 日本電信電話株式会社 | 半導体デバイス |
| US11556040B2 (en) | 2018-05-11 | 2023-01-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Semiconductor device |
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