電界吸収変調型ファブリーペローレーザ及びその製作方法
電界吸収変調型ファブリーペローレーザ及びその製作方法が開示される。一態様において、光源(10)は、多モードレーザ光を生成するように動作可能なファブリーペロー(FP)レーザ(14)、通過するレーザ光を選択的に吸収及び伝達するように構成された電界吸収型光変調器(EAM)(18)、及び光アイソレータ(16)を含む。光アイソレータ(16)は、FPレーザ(14)とEAM(18)との間の光路上にある。光アイソレータ(16)は、FPレーザ(14)からEAM(18)までの光路に沿って進むレーザ光を伝達するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
一般に、光の強度を変調するために、２つの一般的方法、即ち直接変調と外部変調が使用される。
【０００２】
直接変調の方法では、レーザ（例えば、レーザダイオード）が情報信号により直接的に変調されて、変調レーザ出力が生成される。レーザ出力のパワーは、レーザに対する入力駆動電流を変調することにより、直接的に変調される場合が多い。レーザは、駆動電流が閾値電流レベルを超える場合に、レージングを開始する。一般に、直接変調レーザに印加される入力駆動電流の変調範囲は、閾値電流レベルの近くからそれより上に及ぶ。
【０００３】
外部変調方法では、変調器は、情報信号に従って、連続波レーザにより生成された光の強度を変調する。変調器及びレーザは、独立した別個の基板上に配置されるか、又は単一の基板上に一緒に製造され得る。外部変調器は、２つの主なファミリー、即ちマッハツェンダー型電気光学変調器のような、弱め合う干渉を通じて光を変調する電気光学型変調器、及び（例えば、量子閉じ込めシュタルク効果を通じて）吸収により光を変調する電界吸収型光変調器に分類される。
【０００４】
直接変調時に、レーザ内の線形効果及び非線形効果は、チャーピングを生じさせる。チャーピングは、変調中のレーザ光パルスの持続時間にわたる光信号波長の変動である。正の過渡的チャーピングの場合、レーザ光パルスの前縁は、後縁よりも短い波長からなる。正の分散ファイバにおいて、より短い波長は、より長い波長よりも速く伝わる。従って、パルスは伝播する際に広がる。この正のチャーピングを補償するために、再生器を必要とすることが多く、通信ネットワークのコストが大幅に上昇する。チャーピング効果は、数ＧＨｚまでのビットレートの直接レーザ変調において、操作できる。レーザの直接変調は一般に、特にレーザが急激な立ち上がり端と立ち下がり端を有する鋭いレーザパルスを生成するように駆動される場合に、数ＧＨｚより上のビットレートで使用されない。
【０００５】
外部変調は、チャーピングに影響されやすい用途に有利であり、その理由は、外部変調が出力信号に導入するチャーピングがほとんどないからである。このため、外部変調は、長距離デジタル光通信にほとんど専門的に使用されており、長距離光通信では、チャーピングに起因する直接変調レーザの過大なスペクトル広がりは、伝播中のより大きなパルス歪み、及び全体的性能の低下につながる。
【０００６】
分布帰還型（ＤＦＢ）レーザは一般に、長距離光通信の用途に使用されている。ＤＦＢレーザは、細いスペクトル線幅により特徴付けられる出力を生成し、これによりＤＦＢレーザは長い距離にわたって信号を送信することが可能になる。また、この特徴により、ＤＦＢレーザは、同じ光ファイバで干渉せずに多重化信号をできるだけ多く伝送することが望まれる、波長分割多重（ＷＤＭ）のような細い線幅の用途で使用されることも可能になる。しかしながら、ＤＦＢレーザは、スペクトル線幅を広げてノイズを増大させる後方反射に非常に影響されやすい。このため、ＤＦＢレーザは一般に、後方反射を阻止する光アイソレータと共に１つのパッケージに組み立てられる。
【０００７】
ＤＦＢレーザの細い線幅の特徴、及び外部変調器の低いチャーピング特性は、長距離光データ伝送システムに活用される。しかしながら、ＤＦＢレーザの出力波長温度係数、及び電界吸収型光変調器の吸収端波長係数は一般に、大幅に異なり、それにより広い温度範囲にわたる動作が悪化する。この理由及び他の理由で、ＤＦＢレーザ及び電界吸収型光変調器を含むシステムは一般に、熱電冷却器のような直接的活性温度調整装置を含む。係る一手法において、ＤＦＢレーザ及び電界吸収型光変調器は、熱電冷却器に取り付けられたサブマウントに装着された光プラットフォームに実装される。サブマウントに装着されたサーミスタが、熱帰還を提供し、それにより熱電冷却器が、ＤＦＢレーザ及び電界吸収型光変調器の温度を所定の狭い温度範囲内に維持することが可能になる。
【０００８】
上述した理由で、ＤＦＢレーザの設計は、大きくて、高価で、消費電力が高くなる傾向がある。
【０００９】
概要
一態様において、本発明は、多モードレーザ光を生成するように動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）レーザ、通過するレーザ光を選択的に吸収、及び伝達するように構成された電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）、及び光アイソレータを含む光源を特徴としている。光アイソレータは、ＦＰレーザとＥＡＭとの間の光路上にある。光アイソレータは、ＦＰレーザからＥＡＭまでの光路に沿って進むレーザ光を伝達するように構成される。
【００１０】
別の態様において、本発明は、上述した光源を製作する方法を特徴としている。
【００１１】
本発明の他の特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲を含む以下の説明から明らかになるであろう。
【００１２】
詳細な説明
以下の説明において、同様の参照符号を用いて、類似の要素を特定する。更に、図面は、例示的な実施形態の主要な特徴を図で例示することが意図されている。図面は、実際の実施形態のあらゆる特徴、又は図示された要素の相対寸法を示すことが意図されておらず、一律の縮尺に従わずに描かれている。
【００１３】
ＦＰレーザは、比較的広いスペクトル線幅にわたる多数の縦モード（又は多モード）スペクトルにより特徴付けられる出力を生成する。ＦＰレーザの広いスペクトル線幅は、長距離データ伝送の用途、及びＷＤＭのような細い線幅の用途における使用を不可能にする。例えば、ＦＰレーザのスペクトル内の各波長の分散は異なり、光信号を広げる材料分散を生じる。更に、ＦＰレーザは、モードホッピングの挙動により特徴付けられ、それにより光信号に位相ジッタを生じるモード分配雑音が引き起こされる。また、ＦＰレーザのスペクトル線幅は広すぎて、種々の縦モード間の干渉なしに、ＷＤＭ用途で使用されることができない。これらの理由で、今までＦＰレーザの使用は、チャーピングに敏感でない比較的短距離の用途に限定されており、この場合、直接変調技術が十分な変調速度を提供する。
【００１４】
以下で詳細に説明される光源の実施形態において、ＦＰレーザと電界吸収型光変調器との間の構造的類似性は、信頼性が高く、広い温度範囲にわたって実質的に温度に無関係なデータ伝送能力を呈する高速な光源の設計を可能にするように活用される。従って、これらの設計は、製造コスト及び運転経費を増加させる、熱電冷却器のような直接的活性温度調整装置を省くことができる。このように、これらの実施形態は、高いデータ速度、短距離及び中間距離にわたる温度に無関係な動作により特徴付けられる実用的な光源の設計を可能にする。
【００１５】
図１は、ファブリーペロー（ＦＰ）レーザ１４、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８を含む光源１０の実施形態を示す。光源１０は、多種多様な既知の光通信プロトコル（例えば、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）変調、周波数偏移（ＦＳＫ）変調、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）変調等）の任意の１つに従って符号化される、デジタルインパルス出力信号２２を生成する。実施形態によっては、光源１０は、広い動作温度範囲にわたって、約１ギガビット／秒（Ｇｂ／秒）から約５０Ｇｂ／秒までの範囲にわたるビットレートでデジタルインパルス出力信号２２を生成する。
【００１６】
図２は、光共振空洞３２を画定する第１及び第２の反射体２８、３０を含むＦＰレーザ１４の具現化形態を示す。光共振空洞３２は、第１のクラッディング領域３６と第２のクラッディング領域３８との間に挿入された活性領域３４を含む。例示された具現化形態において、第１のクラッディング領域３６は、ｐ型にドープされた材料からなる半導体層であり、第２のクラッディング領域３８は、ｎ型にドープされた材料からなる半導体層であり、活性領域３４は、半導体材料のドープされていない層である。駆動電流（ＩＤｒｉｖｅ）がＦＰレーザ１４に印加される場合、活性領域３４の電子正孔対が結合して光４０が生成される。実施形態によっては、活性領域３４は、１つ又は複数の量子井戸を含み、それにより活性領域３４で生成される光４０の特性が調整される。第１及び第２の反射体２８、３０は、半導体材料の劈開されたファセットである。例示された実施形態において、反射体２８は光４０を１００％反射し、反射体３０は、偏光出力光４２が部分的反射性の反射体３０に対応するＦＰレーザ１４のエッジを出射するように、光４０を部分的に反射する。
【００１７】
光共振空洞３２は、図３Ａに示された、均等に間隔をおいた光学縦モード４４の個々のセットに光発振を制限する。出力光４２の波長モード間隔（Δλ）は、Δλ＝Ｃ（２ｎＬ）−１により与えられ、ここで、Ｃは光の速度であり、Ｌは空洞３２の長さであり、ｎは、光が伝播する媒体の実効屈折率であり、ｎは１より大きい数である。活性領域３４は、利得対波長の関数４６により特徴付けられ、それにより比較的狭い波長帯域内の限られた数の光学モード（例えば、３〜３０個のモード）のみの増幅という結果になる。ＦＰレーザ１４により生成された出力光４２の出力パワースペクトル４８は、図３Ｂに示される。波長スペクトル４８は、出力光４２のスペクトル成分の大きさの二乗和平方根の加重平均に対応する二乗平均平方根（ＲＭＳ）の線幅により特徴付けられる。比較的狭いスペクトル線幅（しかし、依然として単一モードのスペクトルではない）を維持することにより、光源１０が、より長い距離にわたって出力データ信号２２を確実に伝送することが可能になる。具現化形態によっては、ＲＭＳスペクトル線幅は、最大でも３ナノメートル（ｎｍ）である。これらの具現化形態によっては、ＲＭＳスペクトル線幅は、最大でも１ｎｍである。
【００１８】
図４は、一対の偏光子５０、５２、及び偏光子５０と５２との間に挿入されたファラデー回転子５４を含む光アイソレータ１６の実施形態を示す。実施形態によっては、偏光子５０、５２は、複屈折プリズム又は偏光ビームスプリッタであり、ファラデー回転子５４は、磁性ガーネット結晶である。環状の永久磁石５６がファラデー回転子５４を取り囲み、ファラデー回転子５４に磁界を印加する。例示された実施形態において、偏光子５０は、ＦＰレーザ１４から受光された光４２の偏光に平行に向けられた偏光軸を有し、ファラデー回転子５４は、光の偏光を４５°回転させ、偏光子５２は、ファラデー回転子５４から受光される回転した光に平行に向けられた偏光軸を有する。このように、ＦＰレーザ１４から受光された偏光出力光４２は、実質的に振幅低減なしで光アイソレータを通過する。一方、後方反射された光は、ファラデー回転子５４を２回通過し、従って、偏光子５０の偏光軸に対して直交する偏光を有する。このため、係る後方反射された光は、実質的に光アイソレータ１６により阻止される。後方反射がＦＰレーザ１４に到達することを防止することにより、光アイソレータ１６は、そうしなければ生じるであろう出力データ信号２２のスペクトル広がりを防止し、光源１０が、ＦＰレーザ１４により生成された出力光４２の実質的なスペクトル広がりなしで、出力光信号２２を生成することが可能になる。例示された実施形態において、偏光子５２の偏光軸は、偏光子５０の偏光軸に対して４５°の角度で配向されている。例示された実施形態において、電界吸収型光変調器１８は、偏光に無関係である。別の実施形態において、光アイソレータ１６は、偏光を維持するアイソレータであり、この場合、入力及び出力の偏光状態は同じ軸に沿っている。この別の実施形態において、電界吸収型光変調器１８は、偏光に無関係、又は偏光に依存（例えば、ＴＥモードのみ）してもよい。
【００１９】
図５は、第１及び第２の電極６２、６４、第１及び第２のクラッディング領域６６、６８、及び活性領域７０を含む電界吸収型光変調器１８の実施形態を示す。
【００２０】
第１及び第２の電極６２、６４は、１つ又は複数の金属層を含む。１つの例示的な実施形態において、第１及び第２の電極６２、６４のそれぞれは、接着力を向上させ、且つ電極６２と６４との間のオーミックコンタクトの接触面を形成し、半導体材料を支持するチタンの下側層、及び電界吸収型光変調器１８の電気コンタクトを形成する金の上側層を含む。例示された実施形態において、第１の電極６２は、図６Ａに示されたような、導電材料の連続したストリップから形成された、又は図６Ｂに示されたような、個々の段間のマイクロストリップライン７３により信号電極セグメントの各対が接続されている、直列に接続された導電材料の複数の間隔をおいた電極セグメントから形成された進行波信号電極である。
【００２１】
実施形態によっては、第１及び第２の電極６２、６４は、個々のマイクロストリップラインにより入力及び出力ボンディングパッドに接続される。入力ボンディングパッドは、第１のボンディングワイヤにより駆動回路に接続され、出力ボンディングパッドは、第２のボンディングワイヤを介して外部終端負荷に接続される。電界吸収型光変調器１８、入力及び出力ボンディングパッド、及び入力及び出力マイクロストリップラインは、同じ基板７４（例えば、ＩｎＰ又はＧａＡｓのような半導体材料のウェハ）上に製造される。外部終端負荷は、抵抗のような任意の適切な終端負荷である。終端負荷及び駆動回路は一般に、インピーダンス整合されて、反射を低減し、電界吸収型光変調器１８の活性領域７０の両端に供給され得る電圧を最大化する。
【００２２】
例示された実施形態において、基板７４は電気絶縁性であり、電界吸収型光変調器１８、並びに第１及び第２の金属薄膜伝送ライン７６、７８は、基板７４上に形成された導電半導体層８０（例えば、ｎ＋＋ＩｎＧａＡｓ又はｎ＋＋ＩｎＧａＡｓＰ）上に形成される。他の実施形態において、基板７４は導電性であり、電界吸収型光変調器１８及び伝送ライン７６、７８は基板７４上に直接的に形成される。
【００２３】
第１及び第２のクラッディング領域６６、６８、及び活性領域７０のそれぞれは、１つ又は複数の半導体層を含む。例示された実施形態において、第１及び第２のクラッディング領域６６、６８はｎ型にドープされ、活性領域はドープされず、従って、活性領域は比較的少量の不純物（例えば、約５×１０１５ｃｍ−３未満）を含む。第１及び第２のクラッディング領域６６、６８は、活性領域７０の材料組成物よりも低い屈折率を有する材料組成物から形成される。このように、クラッディング領域６６、６８及び活性領域７０は、電界吸収型光変調器１８を通過する光の導波路として動作する。活性領域７０は光吸収領域８２を含み、光吸収領域８２は、電界吸収プロセスに必要とされる束縛電子及びホール状態を生じる、伝導帯配列及び価電子帯配列を備える少なくとも１つの量子井戸を含む。
【００２４】
図５に示された電界吸収型光変調器１８の具現化形態は、リッジ型導波路構造に対応する。他の実施形態において、電界吸収型光変調器１０は、様々なタイプの導波路構造により実現され得る。例えば、実施形態によっては、電界吸収型光変調器１０は埋め込みヘテロ構造を含む。
【００２５】
図７は、様々なバイアス条件のもとでの電界吸収型光変調器１８の吸収スペクトル、及びＦＰレーザ１４の出力スペクトル４８のグラフを示す。図７に示されるように、電界吸収型光変調器１８の吸収端（吸収スペクトル曲線の「ひざ」に対応する）は、印加逆バイアス（ＶＲｅｖｅｒｓｅ）が増加するにつれて、より長い波長に移動する。実施形態によっては、電界吸収型光変調器１８のゼロバイアス（ＶＲｅｖｅｒｓｅ＝０）の吸収端波長は、変調されるべき出力スペクトル４８の所定のターゲット波長（例えば、主ピーク）よりも短くなるように設計される。例えば、１つの例示的な具現化形態において、電界吸収型光変調器１８のゼロバイアス（ＶＲｅｖｅｒｓｅ＝０）の吸収端波長は、約１５５５ｎｍのターゲットレージング波長よりも短い約５０〜７０ｎｍである。電界吸収型光変調器１８に印加される逆バイアスが増加されるにつれて、吸収端波長は、より長い波長にシフトし、電界吸収型光変調器１８から出射される光信号２２が低減される。「オン」状態と「オフ」状態の比は、電界吸収型光変調器１８の消光比と呼ばれる。
【００２６】
光アイソレータ１６により提供される光分離によって、光源１０が光アイソレータ１６の向こう側で生じる任意の反射に実質的に影響されないようにされる。出力光信号２２のスペクトル及び振幅は主に、周囲温度、レーザ１４に対する駆動電流、及び電界吸収型光変調器１８に印加される電圧により決定される。出力信号２２の温度依存性は、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８が出力波長及び吸収端温度係数のパリティを有し、共通の熱環境を共有するように、それらを設計することにより実質的に除去される。
【００２７】
具現化形態によっては、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８は、ＦＰレーザ１４が、電界吸収型光変調器１８の吸収端波長温度係数に実質的に等しい出力波長温度係数を有するように、設計される。例えば、具現化形態によっては、ＦＰレーザ１４の出力波長温度係数、及び電界吸収型光変調器１８の吸収端波長温度係数は、実質的に等しい（即ち、それらは最大でも±２５％だけ異なる）。具現化形態によっては、この温度係数パリティは、同じ半導体材料の群から選択された材料からＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８を形成することにより達成される。本明細書で使用される場合、用語「半導体材料の群」は、例えば、親和性の基板上にエピタキシャル薄膜を形成するのに適した適切な元素の原子（例えば、III族、及びＶ族の元素の原子）の個々のセットからなる２つ又はそれ以上の要素からなる半導体材料のグループを指す。例示的な半導体材料の群は、ＩｎＰ基板上のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙ、ここで０≦ｘ≦１、及び０≦ｙ≦１；ＩｎＰ基板上のＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＡｓ、ここで０≦ｘ≦１、及び０≦ｙ≦１；ＧａＡｓ基板上のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ここで０≦ｘ≦１；ＧａＡｓ基板上のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ、ここで０≦ｘ≦１を含む。
【００２８】
出力波長及び吸収端温度係数のパリティに加えて、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８は、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８が光源１０に指定された動作条件の範囲の全体にわたって実質的に同じ温度であるように、共通の熱環境を共有する。例えば、具現化形態によっては、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８の温度は、２０℃から９０℃の動作温度範囲にわたって最大でも１５℃だけ異なる。
【００２９】
以下に詳細に説明されるように、光源１０のコンポーネントは別個にパッケージングされ得るけれども、共有の熱環境内に包含され、又は光源１０のコンポーネントは共有の熱環境を画定する単一のパッケージにパッケージングされ得る。
【００３０】
図８Ａ及び８Ｂは、ファブリーペローレーザ１４及び光アイソレータ１６が光電子パッケージ９０内に包含され、電界吸収型光変調器１８が別個の光電子パッケージ９２内に包含され、光電子パッケージ９０、９２の双方が共有の熱環境９３内に包含されている光源１０の具現化形態を示す。レンズ要素９４（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）が、ＦＰレーザ１４からの出力光４２を、光アイソレータ１６を通って光ファイバ９６の端部へと集束させ、光ファイバ９６はフェルール９８により保持されている。ＦＰレーザ１４、レンズ要素９４、及び光アイソレータ１６は、第１の光電子パッケージ９０内の基板１００上に実装される。光学ベンチ位置合わせ技術を用いて、基板１００に固定される前にこれらのコンポーネントを位置合わせする。ＦＰレーザ１４は、電気インターフェース１０２を介して駆動回路１２に電気接続される。図８Ａ及び図８Ｂに示された具現化形態において、高度の柔軟性は、偏光に無関係な電界吸収型光変調器１８を使用することにより達成される。
【００３１】
フェルール１０４は、光電子パッケージ９２において光ファイバ９６の端部を保持する。別の実施形態において、フェルール１０４は、光ファイバ９６に接続され得る別個のファイバの端部を保持する。第２の光電子パッケージ９２内のレンズ要素１０６（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）は、光ファイバ９６から受光した光を電界吸収型光変調器１８の入力へ集束させる。フェルール１０９により保持された光ファイバ１０８は、電界吸収型光変調器１８の出力からの出力光信号２２を伝送する。電界吸収型光変調器１８及びレンズ要素１０６は、第２の光電子パッケージ９２内の基板１１１上に実装される。光学ベンチ位置合わせ技術を用いて、基板１１１に固定される前にこれらのコンポーネントを位置合わせする。電界吸収型光変調器１８は、電気インターフェース１１０を介して駆動回路１２に電気接続される。
【００３２】
具現化形態によっては、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２は、同じプリント基板（例えば、マザーボード又はドーターボード）上に実装され、その基板は、共有の熱環境９３を画定する光データ伝送システムのエンクロージャ内に包含される。他の具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２は、共有の熱環境９３を画定する光データ伝送システムのエンクロージャ内に包含された異なるプリント基板上に実装される。このタイプに関する１つの例示的な具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２の一方は、マザーボード上に実装され、他方の光電子パッケージは、光データ伝送システムのエンクロージャ内のマザーボードに接続されたドーターボード上に実装される。このタイプに関する別の例示的な具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２は、光データ伝送システムのエンクロージャ内の同じマザーボードに接続された異なる個々のドーターボード上に実装される。これらの具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージは、任意の直接的活性温度調整装置から切り離される。
【００３３】
図９Ａ及び図９Ｂは、ファブリーペローレーザ１４、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８が、同じ光電子パッケージ１１２内に包含され、その光電子パッケージが光源のコンポーネントに対する共有の熱環境を画定している光源１０の具現化形態を示す。レンズ要素１１４（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）が、ＦＰレーザ１４からの出力光４２を平行化（コリメート）する。コリメート光は、光アイソレータ１６を通過する。レンズ要素１１６（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）が、光アイソレータ１６からの光出力を電界吸収型光変調器１８の入力に集束させる。ＦＰレーザ１４、レンズ要素１１４、１１６、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８は、光電子パッケージ１１２内の基板１１８上に実装される。光学ベンチ位置合わせ技術を用いて、基板１１８に固定される前にこれらのコンポーネントを位置合わせする。フェルール１２２により保持された光ファイバ１２０は、電界吸収型光変調器１８の出力からの出力光信号２２を伝送する。ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８はそれぞれ、個々の電気インターフェース１２４、１２６を介して駆動回路１２に電気接続される。
【００３４】
図１０は、光源１０を製作する方法の実施形態を示す。この方法によれば、ＦＰレーザ１４が準備される（ブロック１３０）。電界吸収型光変調器１８が準備される（ブロック１３２）。光アイソレータ１６が準備される（ブロック１３４）。ＦＰレーザ１４、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８が、少なくとも１つの光電子パッケージ内に実装される（ブロック１３６）。
【００３５】
上述した出力波長及び吸収端温度係数のパリティ、並びに共有熱環境の結果として、ＦＰレーザの出力スペクトル４８の中心と電界吸収型光変調器１８のゼロバイアス吸収端波長との間の相対的な波長のオフセットは、比較的広い温度範囲（例えば、２０℃〜９０℃）にわたって実質的に一定である。この結果、電界吸収型光変調器１８の挿入損失は、個々の帯域端のトラック、光出力の振幅、所与の電界吸収型光変調器のバイアスに対する消光比、及び信号振幅が実質的に温度に無関係であるので、実質的に温度によってシフトしない。
【００３６】
光源１０により生成される光信号２２の多モードスペクトルは、出力光信号２２が伝播できる距離を制限する。変調光出力信号２２の比較的広いスペクトル特性は、多数の実用的な光データ伝送用途の有用な距離の範囲にわたって依然として使用され得る。例えば、約４０Ｇｂ／秒までのデータレートを有する出力光信号２２は、例えば、２ｎｍの二乗平均平方根の線幅、０ｄＢの出射光パワー、及び適切な受信機感度を用いて、多モード光ファイバで約２０メートルまで伝播することができる。係る短距離のデータ伝送に対する用途には、コンピュータチップ間の高速信号伝送、データ伝送システム内のプリント基板間の高速信号伝送、バックプレーン間の高速信号伝送、及び別個のデータ伝送システムのラック間の高速信号伝送がある。
【００３７】
図１１は、光源１０を駆動するための駆動回路１２の実施形態を示す。非ゼロ復帰（ＮＲＺ）ドライバのような、外部デジタル信号源が、デジタル入力駆動信号２０を駆動回路１２に伝達する。駆動回路１２は、個々の伝達関数Ｔｌａｓｅｒ、Ｔｍｏｄでデジタル入力駆動信号２０を修正して、駆動信号１４０、１４２をＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８に同期して印加するＲＦコンポーネント（例えば、減衰器、フィルタ、及びカプラー）の個々のセット２４、２６を含む。また、駆動回路１２は、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８を動作させるための適切な直流（ＤＣ）バイアス条件を確立するための回路要素も含むことができる。
【００３８】
他の実施形態は、特許請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ファブリーペローレーザ、光アイソレータ、及び電界吸収型光変調器を含む光源の実施形態のブロック図である。
【図２】図１のファブリーペローレーザの具現化形態の線図である。
【図３Ａ】図２のファブリーペローレーザの具現化形態に関する、例示的な光学縦モード、及び波長の関数としてプロットされた例示的な利得特性のセットのグラフである。
【図３Ｂ】図３Ａの例示的なファブリーペローレーザの具現化形態に関する、波長の関数としてプロットされた光パワースペクトルのグラフである。
【図４】図１の光アイソレータの具現化形態の線図である。
【図５】図１の電界吸収型光変調器の実施形態に関する１つの実現可能な具現化形態の側面図である。
【図６Ａ】導電材料の連続したストリップから形成された単一の電極を有する、図５の電界吸収型光変調器の実施形態に関する具現化形態の上面図である。
【図６Ｂ】段間のマイクロストリップラインにより直列に接続された、導電材料の複数の間隔をおいた電極セグメントから形成された単一の電極を有する、図５の電界吸収型光変調器の実施形態に関する具現化形態の上面図である。
【図７】様々なバイアス条件に関して、波長の関数としてプロットされた図５の電界吸収型光変調器に関する具現化形態の吸収係数の例示的なグラフである。
【図８Ａ】図１の光源の具現化形態のブロック図である。
【図８Ｂ】図８Ａの光源の具現化形態の側面図である。
【図９Ａ】図１の光源の具現化形態のブロック図である。
【図９Ｂ】図９Ａの光源の具現化形態の側面図である。
【図１０】図１の光源の実施形態を製作する方法の流れ図である。
【図１１】図１の光源の実施形態を駆動するための駆動回路に関する実施形態のブロック図である。
【背景技術】
【０００１】
一般に、光の強度を変調するために、２つの一般的方法、即ち直接変調と外部変調が使用される。
【０００２】
直接変調の方法では、レーザ（例えば、レーザダイオード）が情報信号により直接的に変調されて、変調レーザ出力が生成される。レーザ出力のパワーは、レーザに対する入力駆動電流を変調することにより、直接的に変調される場合が多い。レーザは、駆動電流が閾値電流レベルを超える場合に、レージングを開始する。一般に、直接変調レーザに印加される入力駆動電流の変調範囲は、閾値電流レベルの近くからそれより上に及ぶ。
【０００３】
外部変調方法では、変調器は、情報信号に従って、連続波レーザにより生成された光の強度を変調する。変調器及びレーザは、独立した別個の基板上に配置されるか、又は単一の基板上に一緒に製造され得る。外部変調器は、２つの主なファミリー、即ちマッハツェンダー型電気光学変調器のような、弱め合う干渉を通じて光を変調する電気光学型変調器、及び（例えば、量子閉じ込めシュタルク効果を通じて）吸収により光を変調する電界吸収型光変調器に分類される。
【０００４】
直接変調時に、レーザ内の線形効果及び非線形効果は、チャーピングを生じさせる。チャーピングは、変調中のレーザ光パルスの持続時間にわたる光信号波長の変動である。正の過渡的チャーピングの場合、レーザ光パルスの前縁は、後縁よりも短い波長からなる。正の分散ファイバにおいて、より短い波長は、より長い波長よりも速く伝わる。従って、パルスは伝播する際に広がる。この正のチャーピングを補償するために、再生器を必要とすることが多く、通信ネットワークのコストが大幅に上昇する。チャーピング効果は、数ＧＨｚまでのビットレートの直接レーザ変調において、操作できる。レーザの直接変調は一般に、特にレーザが急激な立ち上がり端と立ち下がり端を有する鋭いレーザパルスを生成するように駆動される場合に、数ＧＨｚより上のビットレートで使用されない。
【０００５】
外部変調は、チャーピングに影響されやすい用途に有利であり、その理由は、外部変調が出力信号に導入するチャーピングがほとんどないからである。このため、外部変調は、長距離デジタル光通信にほとんど専門的に使用されており、長距離光通信では、チャーピングに起因する直接変調レーザの過大なスペクトル広がりは、伝播中のより大きなパルス歪み、及び全体的性能の低下につながる。
【０００６】
分布帰還型（ＤＦＢ）レーザは一般に、長距離光通信の用途に使用されている。ＤＦＢレーザは、細いスペクトル線幅により特徴付けられる出力を生成し、これによりＤＦＢレーザは長い距離にわたって信号を送信することが可能になる。また、この特徴により、ＤＦＢレーザは、同じ光ファイバで干渉せずに多重化信号をできるだけ多く伝送することが望まれる、波長分割多重（ＷＤＭ）のような細い線幅の用途で使用されることも可能になる。しかしながら、ＤＦＢレーザは、スペクトル線幅を広げてノイズを増大させる後方反射に非常に影響されやすい。このため、ＤＦＢレーザは一般に、後方反射を阻止する光アイソレータと共に１つのパッケージに組み立てられる。
【０００７】
ＤＦＢレーザの細い線幅の特徴、及び外部変調器の低いチャーピング特性は、長距離光データ伝送システムに活用される。しかしながら、ＤＦＢレーザの出力波長温度係数、及び電界吸収型光変調器の吸収端波長係数は一般に、大幅に異なり、それにより広い温度範囲にわたる動作が悪化する。この理由及び他の理由で、ＤＦＢレーザ及び電界吸収型光変調器を含むシステムは一般に、熱電冷却器のような直接的活性温度調整装置を含む。係る一手法において、ＤＦＢレーザ及び電界吸収型光変調器は、熱電冷却器に取り付けられたサブマウントに装着された光プラットフォームに実装される。サブマウントに装着されたサーミスタが、熱帰還を提供し、それにより熱電冷却器が、ＤＦＢレーザ及び電界吸収型光変調器の温度を所定の狭い温度範囲内に維持することが可能になる。
【０００８】
上述した理由で、ＤＦＢレーザの設計は、大きくて、高価で、消費電力が高くなる傾向がある。
【０００９】
概要
一態様において、本発明は、多モードレーザ光を生成するように動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）レーザ、通過するレーザ光を選択的に吸収、及び伝達するように構成された電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）、及び光アイソレータを含む光源を特徴としている。光アイソレータは、ＦＰレーザとＥＡＭとの間の光路上にある。光アイソレータは、ＦＰレーザからＥＡＭまでの光路に沿って進むレーザ光を伝達するように構成される。
【００１０】
別の態様において、本発明は、上述した光源を製作する方法を特徴としている。
【００１１】
本発明の他の特徴及び利点は、図面及び特許請求の範囲を含む以下の説明から明らかになるであろう。
【００１２】
詳細な説明
以下の説明において、同様の参照符号を用いて、類似の要素を特定する。更に、図面は、例示的な実施形態の主要な特徴を図で例示することが意図されている。図面は、実際の実施形態のあらゆる特徴、又は図示された要素の相対寸法を示すことが意図されておらず、一律の縮尺に従わずに描かれている。
【００１３】
ＦＰレーザは、比較的広いスペクトル線幅にわたる多数の縦モード（又は多モード）スペクトルにより特徴付けられる出力を生成する。ＦＰレーザの広いスペクトル線幅は、長距離データ伝送の用途、及びＷＤＭのような細い線幅の用途における使用を不可能にする。例えば、ＦＰレーザのスペクトル内の各波長の分散は異なり、光信号を広げる材料分散を生じる。更に、ＦＰレーザは、モードホッピングの挙動により特徴付けられ、それにより光信号に位相ジッタを生じるモード分配雑音が引き起こされる。また、ＦＰレーザのスペクトル線幅は広すぎて、種々の縦モード間の干渉なしに、ＷＤＭ用途で使用されることができない。これらの理由で、今までＦＰレーザの使用は、チャーピングに敏感でない比較的短距離の用途に限定されており、この場合、直接変調技術が十分な変調速度を提供する。
【００１４】
以下で詳細に説明される光源の実施形態において、ＦＰレーザと電界吸収型光変調器との間の構造的類似性は、信頼性が高く、広い温度範囲にわたって実質的に温度に無関係なデータ伝送能力を呈する高速な光源の設計を可能にするように活用される。従って、これらの設計は、製造コスト及び運転経費を増加させる、熱電冷却器のような直接的活性温度調整装置を省くことができる。このように、これらの実施形態は、高いデータ速度、短距離及び中間距離にわたる温度に無関係な動作により特徴付けられる実用的な光源の設計を可能にする。
【００１５】
図１は、ファブリーペロー（ＦＰ）レーザ１４、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８を含む光源１０の実施形態を示す。光源１０は、多種多様な既知の光通信プロトコル（例えば、振幅シフトキーイング（ＡＳＫ）変調、周波数偏移（ＦＳＫ）変調、位相偏移キーイング（ＰＳＫ）変調等）の任意の１つに従って符号化される、デジタルインパルス出力信号２２を生成する。実施形態によっては、光源１０は、広い動作温度範囲にわたって、約１ギガビット／秒（Ｇｂ／秒）から約５０Ｇｂ／秒までの範囲にわたるビットレートでデジタルインパルス出力信号２２を生成する。
【００１６】
図２は、光共振空洞３２を画定する第１及び第２の反射体２８、３０を含むＦＰレーザ１４の具現化形態を示す。光共振空洞３２は、第１のクラッディング領域３６と第２のクラッディング領域３８との間に挿入された活性領域３４を含む。例示された具現化形態において、第１のクラッディング領域３６は、ｐ型にドープされた材料からなる半導体層であり、第２のクラッディング領域３８は、ｎ型にドープされた材料からなる半導体層であり、活性領域３４は、半導体材料のドープされていない層である。駆動電流（ＩＤｒｉｖｅ）がＦＰレーザ１４に印加される場合、活性領域３４の電子正孔対が結合して光４０が生成される。実施形態によっては、活性領域３４は、１つ又は複数の量子井戸を含み、それにより活性領域３４で生成される光４０の特性が調整される。第１及び第２の反射体２８、３０は、半導体材料の劈開されたファセットである。例示された実施形態において、反射体２８は光４０を１００％反射し、反射体３０は、偏光出力光４２が部分的反射性の反射体３０に対応するＦＰレーザ１４のエッジを出射するように、光４０を部分的に反射する。
【００１７】
光共振空洞３２は、図３Ａに示された、均等に間隔をおいた光学縦モード４４の個々のセットに光発振を制限する。出力光４２の波長モード間隔（Δλ）は、Δλ＝Ｃ（２ｎＬ）−１により与えられ、ここで、Ｃは光の速度であり、Ｌは空洞３２の長さであり、ｎは、光が伝播する媒体の実効屈折率であり、ｎは１より大きい数である。活性領域３４は、利得対波長の関数４６により特徴付けられ、それにより比較的狭い波長帯域内の限られた数の光学モード（例えば、３〜３０個のモード）のみの増幅という結果になる。ＦＰレーザ１４により生成された出力光４２の出力パワースペクトル４８は、図３Ｂに示される。波長スペクトル４８は、出力光４２のスペクトル成分の大きさの二乗和平方根の加重平均に対応する二乗平均平方根（ＲＭＳ）の線幅により特徴付けられる。比較的狭いスペクトル線幅（しかし、依然として単一モードのスペクトルではない）を維持することにより、光源１０が、より長い距離にわたって出力データ信号２２を確実に伝送することが可能になる。具現化形態によっては、ＲＭＳスペクトル線幅は、最大でも３ナノメートル（ｎｍ）である。これらの具現化形態によっては、ＲＭＳスペクトル線幅は、最大でも１ｎｍである。
【００１８】
図４は、一対の偏光子５０、５２、及び偏光子５０と５２との間に挿入されたファラデー回転子５４を含む光アイソレータ１６の実施形態を示す。実施形態によっては、偏光子５０、５２は、複屈折プリズム又は偏光ビームスプリッタであり、ファラデー回転子５４は、磁性ガーネット結晶である。環状の永久磁石５６がファラデー回転子５４を取り囲み、ファラデー回転子５４に磁界を印加する。例示された実施形態において、偏光子５０は、ＦＰレーザ１４から受光された光４２の偏光に平行に向けられた偏光軸を有し、ファラデー回転子５４は、光の偏光を４５°回転させ、偏光子５２は、ファラデー回転子５４から受光される回転した光に平行に向けられた偏光軸を有する。このように、ＦＰレーザ１４から受光された偏光出力光４２は、実質的に振幅低減なしで光アイソレータを通過する。一方、後方反射された光は、ファラデー回転子５４を２回通過し、従って、偏光子５０の偏光軸に対して直交する偏光を有する。このため、係る後方反射された光は、実質的に光アイソレータ１６により阻止される。後方反射がＦＰレーザ１４に到達することを防止することにより、光アイソレータ１６は、そうしなければ生じるであろう出力データ信号２２のスペクトル広がりを防止し、光源１０が、ＦＰレーザ１４により生成された出力光４２の実質的なスペクトル広がりなしで、出力光信号２２を生成することが可能になる。例示された実施形態において、偏光子５２の偏光軸は、偏光子５０の偏光軸に対して４５°の角度で配向されている。例示された実施形態において、電界吸収型光変調器１８は、偏光に無関係である。別の実施形態において、光アイソレータ１６は、偏光を維持するアイソレータであり、この場合、入力及び出力の偏光状態は同じ軸に沿っている。この別の実施形態において、電界吸収型光変調器１８は、偏光に無関係、又は偏光に依存（例えば、ＴＥモードのみ）してもよい。
【００１９】
図５は、第１及び第２の電極６２、６４、第１及び第２のクラッディング領域６６、６８、及び活性領域７０を含む電界吸収型光変調器１８の実施形態を示す。
【００２０】
第１及び第２の電極６２、６４は、１つ又は複数の金属層を含む。１つの例示的な実施形態において、第１及び第２の電極６２、６４のそれぞれは、接着力を向上させ、且つ電極６２と６４との間のオーミックコンタクトの接触面を形成し、半導体材料を支持するチタンの下側層、及び電界吸収型光変調器１８の電気コンタクトを形成する金の上側層を含む。例示された実施形態において、第１の電極６２は、図６Ａに示されたような、導電材料の連続したストリップから形成された、又は図６Ｂに示されたような、個々の段間のマイクロストリップライン７３により信号電極セグメントの各対が接続されている、直列に接続された導電材料の複数の間隔をおいた電極セグメントから形成された進行波信号電極である。
【００２１】
実施形態によっては、第１及び第２の電極６２、６４は、個々のマイクロストリップラインにより入力及び出力ボンディングパッドに接続される。入力ボンディングパッドは、第１のボンディングワイヤにより駆動回路に接続され、出力ボンディングパッドは、第２のボンディングワイヤを介して外部終端負荷に接続される。電界吸収型光変調器１８、入力及び出力ボンディングパッド、及び入力及び出力マイクロストリップラインは、同じ基板７４（例えば、ＩｎＰ又はＧａＡｓのような半導体材料のウェハ）上に製造される。外部終端負荷は、抵抗のような任意の適切な終端負荷である。終端負荷及び駆動回路は一般に、インピーダンス整合されて、反射を低減し、電界吸収型光変調器１８の活性領域７０の両端に供給され得る電圧を最大化する。
【００２２】
例示された実施形態において、基板７４は電気絶縁性であり、電界吸収型光変調器１８、並びに第１及び第２の金属薄膜伝送ライン７６、７８は、基板７４上に形成された導電半導体層８０（例えば、ｎ＋＋ＩｎＧａＡｓ又はｎ＋＋ＩｎＧａＡｓＰ）上に形成される。他の実施形態において、基板７４は導電性であり、電界吸収型光変調器１８及び伝送ライン７６、７８は基板７４上に直接的に形成される。
【００２３】
第１及び第２のクラッディング領域６６、６８、及び活性領域７０のそれぞれは、１つ又は複数の半導体層を含む。例示された実施形態において、第１及び第２のクラッディング領域６６、６８はｎ型にドープされ、活性領域はドープされず、従って、活性領域は比較的少量の不純物（例えば、約５×１０１５ｃｍ−３未満）を含む。第１及び第２のクラッディング領域６６、６８は、活性領域７０の材料組成物よりも低い屈折率を有する材料組成物から形成される。このように、クラッディング領域６６、６８及び活性領域７０は、電界吸収型光変調器１８を通過する光の導波路として動作する。活性領域７０は光吸収領域８２を含み、光吸収領域８２は、電界吸収プロセスに必要とされる束縛電子及びホール状態を生じる、伝導帯配列及び価電子帯配列を備える少なくとも１つの量子井戸を含む。
【００２４】
図５に示された電界吸収型光変調器１８の具現化形態は、リッジ型導波路構造に対応する。他の実施形態において、電界吸収型光変調器１０は、様々なタイプの導波路構造により実現され得る。例えば、実施形態によっては、電界吸収型光変調器１０は埋め込みヘテロ構造を含む。
【００２５】
図７は、様々なバイアス条件のもとでの電界吸収型光変調器１８の吸収スペクトル、及びＦＰレーザ１４の出力スペクトル４８のグラフを示す。図７に示されるように、電界吸収型光変調器１８の吸収端（吸収スペクトル曲線の「ひざ」に対応する）は、印加逆バイアス（ＶＲｅｖｅｒｓｅ）が増加するにつれて、より長い波長に移動する。実施形態によっては、電界吸収型光変調器１８のゼロバイアス（ＶＲｅｖｅｒｓｅ＝０）の吸収端波長は、変調されるべき出力スペクトル４８の所定のターゲット波長（例えば、主ピーク）よりも短くなるように設計される。例えば、１つの例示的な具現化形態において、電界吸収型光変調器１８のゼロバイアス（ＶＲｅｖｅｒｓｅ＝０）の吸収端波長は、約１５５５ｎｍのターゲットレージング波長よりも短い約５０〜７０ｎｍである。電界吸収型光変調器１８に印加される逆バイアスが増加されるにつれて、吸収端波長は、より長い波長にシフトし、電界吸収型光変調器１８から出射される光信号２２が低減される。「オン」状態と「オフ」状態の比は、電界吸収型光変調器１８の消光比と呼ばれる。
【００２６】
光アイソレータ１６により提供される光分離によって、光源１０が光アイソレータ１６の向こう側で生じる任意の反射に実質的に影響されないようにされる。出力光信号２２のスペクトル及び振幅は主に、周囲温度、レーザ１４に対する駆動電流、及び電界吸収型光変調器１８に印加される電圧により決定される。出力信号２２の温度依存性は、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８が出力波長及び吸収端温度係数のパリティを有し、共通の熱環境を共有するように、それらを設計することにより実質的に除去される。
【００２７】
具現化形態によっては、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８は、ＦＰレーザ１４が、電界吸収型光変調器１８の吸収端波長温度係数に実質的に等しい出力波長温度係数を有するように、設計される。例えば、具現化形態によっては、ＦＰレーザ１４の出力波長温度係数、及び電界吸収型光変調器１８の吸収端波長温度係数は、実質的に等しい（即ち、それらは最大でも±２５％だけ異なる）。具現化形態によっては、この温度係数パリティは、同じ半導体材料の群から選択された材料からＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８を形成することにより達成される。本明細書で使用される場合、用語「半導体材料の群」は、例えば、親和性の基板上にエピタキシャル薄膜を形成するのに適した適切な元素の原子（例えば、III族、及びＶ族の元素の原子）の個々のセットからなる２つ又はそれ以上の要素からなる半導体材料のグループを指す。例示的な半導体材料の群は、ＩｎＰ基板上のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓｙＰ１−ｙ、ここで０≦ｘ≦１、及び０≦ｙ≦１；ＩｎＰ基板上のＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＡｓ、ここで０≦ｘ≦１、及び０≦ｙ≦１；ＧａＡｓ基板上のＩｎｘＧａ１−ｘＡｓ、ここで０≦ｘ≦１；ＧａＡｓ基板上のＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ、ここで０≦ｘ≦１を含む。
【００２８】
出力波長及び吸収端温度係数のパリティに加えて、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８は、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８が光源１０に指定された動作条件の範囲の全体にわたって実質的に同じ温度であるように、共通の熱環境を共有する。例えば、具現化形態によっては、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８の温度は、２０℃から９０℃の動作温度範囲にわたって最大でも１５℃だけ異なる。
【００２９】
以下に詳細に説明されるように、光源１０のコンポーネントは別個にパッケージングされ得るけれども、共有の熱環境内に包含され、又は光源１０のコンポーネントは共有の熱環境を画定する単一のパッケージにパッケージングされ得る。
【００３０】
図８Ａ及び８Ｂは、ファブリーペローレーザ１４及び光アイソレータ１６が光電子パッケージ９０内に包含され、電界吸収型光変調器１８が別個の光電子パッケージ９２内に包含され、光電子パッケージ９０、９２の双方が共有の熱環境９３内に包含されている光源１０の具現化形態を示す。レンズ要素９４（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）が、ＦＰレーザ１４からの出力光４２を、光アイソレータ１６を通って光ファイバ９６の端部へと集束させ、光ファイバ９６はフェルール９８により保持されている。ＦＰレーザ１４、レンズ要素９４、及び光アイソレータ１６は、第１の光電子パッケージ９０内の基板１００上に実装される。光学ベンチ位置合わせ技術を用いて、基板１００に固定される前にこれらのコンポーネントを位置合わせする。ＦＰレーザ１４は、電気インターフェース１０２を介して駆動回路１２に電気接続される。図８Ａ及び図８Ｂに示された具現化形態において、高度の柔軟性は、偏光に無関係な電界吸収型光変調器１８を使用することにより達成される。
【００３１】
フェルール１０４は、光電子パッケージ９２において光ファイバ９６の端部を保持する。別の実施形態において、フェルール１０４は、光ファイバ９６に接続され得る別個のファイバの端部を保持する。第２の光電子パッケージ９２内のレンズ要素１０６（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）は、光ファイバ９６から受光した光を電界吸収型光変調器１８の入力へ集束させる。フェルール１０９により保持された光ファイバ１０８は、電界吸収型光変調器１８の出力からの出力光信号２２を伝送する。電界吸収型光変調器１８及びレンズ要素１０６は、第２の光電子パッケージ９２内の基板１１１上に実装される。光学ベンチ位置合わせ技術を用いて、基板１１１に固定される前にこれらのコンポーネントを位置合わせする。電界吸収型光変調器１８は、電気インターフェース１１０を介して駆動回路１２に電気接続される。
【００３２】
具現化形態によっては、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２は、同じプリント基板（例えば、マザーボード又はドーターボード）上に実装され、その基板は、共有の熱環境９３を画定する光データ伝送システムのエンクロージャ内に包含される。他の具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２は、共有の熱環境９３を画定する光データ伝送システムのエンクロージャ内に包含された異なるプリント基板上に実装される。このタイプに関する１つの例示的な具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２の一方は、マザーボード上に実装され、他方の光電子パッケージは、光データ伝送システムのエンクロージャ内のマザーボードに接続されたドーターボード上に実装される。このタイプに関する別の例示的な具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージ９０、９２は、光データ伝送システムのエンクロージャ内の同じマザーボードに接続された異なる個々のドーターボード上に実装される。これらの具現化形態において、第１及び第２の光電子パッケージは、任意の直接的活性温度調整装置から切り離される。
【００３３】
図９Ａ及び図９Ｂは、ファブリーペローレーザ１４、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８が、同じ光電子パッケージ１１２内に包含され、その光電子パッケージが光源のコンポーネントに対する共有の熱環境を画定している光源１０の具現化形態を示す。レンズ要素１１４（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）が、ＦＰレーザ１４からの出力光４２を平行化（コリメート）する。コリメート光は、光アイソレータ１６を通過する。レンズ要素１１６（例えば、光学レンズ又は回折レンズ）が、光アイソレータ１６からの光出力を電界吸収型光変調器１８の入力に集束させる。ＦＰレーザ１４、レンズ要素１１４、１１６、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８は、光電子パッケージ１１２内の基板１１８上に実装される。光学ベンチ位置合わせ技術を用いて、基板１１８に固定される前にこれらのコンポーネントを位置合わせする。フェルール１２２により保持された光ファイバ１２０は、電界吸収型光変調器１８の出力からの出力光信号２２を伝送する。ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８はそれぞれ、個々の電気インターフェース１２４、１２６を介して駆動回路１２に電気接続される。
【００３４】
図１０は、光源１０を製作する方法の実施形態を示す。この方法によれば、ＦＰレーザ１４が準備される（ブロック１３０）。電界吸収型光変調器１８が準備される（ブロック１３２）。光アイソレータ１６が準備される（ブロック１３４）。ＦＰレーザ１４、光アイソレータ１６、及び電界吸収型光変調器１８が、少なくとも１つの光電子パッケージ内に実装される（ブロック１３６）。
【００３５】
上述した出力波長及び吸収端温度係数のパリティ、並びに共有熱環境の結果として、ＦＰレーザの出力スペクトル４８の中心と電界吸収型光変調器１８のゼロバイアス吸収端波長との間の相対的な波長のオフセットは、比較的広い温度範囲（例えば、２０℃〜９０℃）にわたって実質的に一定である。この結果、電界吸収型光変調器１８の挿入損失は、個々の帯域端のトラック、光出力の振幅、所与の電界吸収型光変調器のバイアスに対する消光比、及び信号振幅が実質的に温度に無関係であるので、実質的に温度によってシフトしない。
【００３６】
光源１０により生成される光信号２２の多モードスペクトルは、出力光信号２２が伝播できる距離を制限する。変調光出力信号２２の比較的広いスペクトル特性は、多数の実用的な光データ伝送用途の有用な距離の範囲にわたって依然として使用され得る。例えば、約４０Ｇｂ／秒までのデータレートを有する出力光信号２２は、例えば、２ｎｍの二乗平均平方根の線幅、０ｄＢの出射光パワー、及び適切な受信機感度を用いて、多モード光ファイバで約２０メートルまで伝播することができる。係る短距離のデータ伝送に対する用途には、コンピュータチップ間の高速信号伝送、データ伝送システム内のプリント基板間の高速信号伝送、バックプレーン間の高速信号伝送、及び別個のデータ伝送システムのラック間の高速信号伝送がある。
【００３７】
図１１は、光源１０を駆動するための駆動回路１２の実施形態を示す。非ゼロ復帰（ＮＲＺ）ドライバのような、外部デジタル信号源が、デジタル入力駆動信号２０を駆動回路１２に伝達する。駆動回路１２は、個々の伝達関数Ｔｌａｓｅｒ、Ｔｍｏｄでデジタル入力駆動信号２０を修正して、駆動信号１４０、１４２をＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８に同期して印加するＲＦコンポーネント（例えば、減衰器、フィルタ、及びカプラー）の個々のセット２４、２６を含む。また、駆動回路１２は、ＦＰレーザ１４及び電界吸収型光変調器１８を動作させるための適切な直流（ＤＣ）バイアス条件を確立するための回路要素も含むことができる。
【００３８】
他の実施形態は、特許請求の範囲の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】ファブリーペローレーザ、光アイソレータ、及び電界吸収型光変調器を含む光源の実施形態のブロック図である。
【図２】図１のファブリーペローレーザの具現化形態の線図である。
【図３Ａ】図２のファブリーペローレーザの具現化形態に関する、例示的な光学縦モード、及び波長の関数としてプロットされた例示的な利得特性のセットのグラフである。
【図３Ｂ】図３Ａの例示的なファブリーペローレーザの具現化形態に関する、波長の関数としてプロットされた光パワースペクトルのグラフである。
【図４】図１の光アイソレータの具現化形態の線図である。
【図５】図１の電界吸収型光変調器の実施形態に関する１つの実現可能な具現化形態の側面図である。
【図６Ａ】導電材料の連続したストリップから形成された単一の電極を有する、図５の電界吸収型光変調器の実施形態に関する具現化形態の上面図である。
【図６Ｂ】段間のマイクロストリップラインにより直列に接続された、導電材料の複数の間隔をおいた電極セグメントから形成された単一の電極を有する、図５の電界吸収型光変調器の実施形態に関する具現化形態の上面図である。
【図７】様々なバイアス条件に関して、波長の関数としてプロットされた図５の電界吸収型光変調器に関する具現化形態の吸収係数の例示的なグラフである。
【図８Ａ】図１の光源の具現化形態のブロック図である。
【図８Ｂ】図８Ａの光源の具現化形態の側面図である。
【図９Ａ】図１の光源の具現化形態のブロック図である。
【図９Ｂ】図９Ａの光源の具現化形態の側面図である。
【図１０】図１の光源の実施形態を製作する方法の流れ図である。
【図１１】図１の光源の実施形態を駆動するための駆動回路に関する実施形態のブロック図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多モードレーザ光を生成するように動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）レーザ（14）と、
通過する前記多モードレーザ光を選択的に吸収、及び伝達するように構成された電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）（18）と、
前記ＦＰレーザ（14）と前記ＥＡＭ（18）との間の光路上にあり、前記ＦＰレーザ（14）から前記ＥＡＭ（18）までの前記光路に沿って進む前記多モードレーザ光を伝達するように構成された光アイソレータ（16）とを含む、変調可能な光源（10）。
【請求項２】
前記多モードレーザ光が、波長温度係数を有し、前記ＥＡＭ（18）が、前記光源（10）に指定された動作温度範囲にわたって±２５％以内で前記波長温度係数に等しい吸収端温度係数を有する、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）が、共通の半導体材料の群から選択された材料から製造される、請求項１に記載の光源。
【請求項４】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）の温度が、前記光源（10）に指定された動作条件のもとで、最大でも１５℃だけ異なる、請求項１に記載の光源。
【請求項５】
前記光源（10）が、任意の直接的活性温度調整装置から切り離される、請求項１に記載の光源。
【請求項６】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）が、共通の熱環境を共有する、請求項１に記載の光源
【請求項７】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記光アイソレータ（16）を包含する第１の光電子パッケージ（90）と、
前記ＥＡＭ（18）を包含する第２の光電子パッケージ（92）と、
前記第１及び第２の光電子パッケージ（90、92）を接続する光ファイバ（96）とを更に含む、請求項１に記載の光源。
【請求項８】
前記ＦＰレーザ（14）、前記光アイソレータ（16）、及び前記ＥＡＭ（18）を包含する光電子パッケージ（112）を更に含む、請求項１に記載の光源。
【請求項９】
変調可能な光源（10）を製作する方法であって、
多モードレーザ光を生成するように動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）レーザ（14）を準備し、
通過する前記多モードレーザ光を選択的に吸収、及び伝達するように構成された電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）（18）を準備し、
前記ＦＰレーザ（14）と前記ＥＡＭ（18）との間の光路上に光アイソレータ（16）を設けることを含み、
前記光アイソレータ（16）が、前記ＦＰレーザ（14）から前記ＥＡＭ（18）までの前記光路に沿って進む前記多モードレーザ光を伝達するように構成されている、方法。
【請求項１０】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）が、共通の半導体材料の群から選択された材料から製造される、請求項９に記載の方法。
【請求項１】
多モードレーザ光を生成するように動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）レーザ（14）と、
通過する前記多モードレーザ光を選択的に吸収、及び伝達するように構成された電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）（18）と、
前記ＦＰレーザ（14）と前記ＥＡＭ（18）との間の光路上にあり、前記ＦＰレーザ（14）から前記ＥＡＭ（18）までの前記光路に沿って進む前記多モードレーザ光を伝達するように構成された光アイソレータ（16）とを含む、変調可能な光源（10）。
【請求項２】
前記多モードレーザ光が、波長温度係数を有し、前記ＥＡＭ（18）が、前記光源（10）に指定された動作温度範囲にわたって±２５％以内で前記波長温度係数に等しい吸収端温度係数を有する、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）が、共通の半導体材料の群から選択された材料から製造される、請求項１に記載の光源。
【請求項４】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）の温度が、前記光源（10）に指定された動作条件のもとで、最大でも１５℃だけ異なる、請求項１に記載の光源。
【請求項５】
前記光源（10）が、任意の直接的活性温度調整装置から切り離される、請求項１に記載の光源。
【請求項６】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）が、共通の熱環境を共有する、請求項１に記載の光源
【請求項７】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記光アイソレータ（16）を包含する第１の光電子パッケージ（90）と、
前記ＥＡＭ（18）を包含する第２の光電子パッケージ（92）と、
前記第１及び第２の光電子パッケージ（90、92）を接続する光ファイバ（96）とを更に含む、請求項１に記載の光源。
【請求項８】
前記ＦＰレーザ（14）、前記光アイソレータ（16）、及び前記ＥＡＭ（18）を包含する光電子パッケージ（112）を更に含む、請求項１に記載の光源。
【請求項９】
変調可能な光源（10）を製作する方法であって、
多モードレーザ光を生成するように動作可能なファブリーペロー（ＦＰ）レーザ（14）を準備し、
通過する前記多モードレーザ光を選択的に吸収、及び伝達するように構成された電界吸収型光変調器（ＥＡＭ）（18）を準備し、
前記ＦＰレーザ（14）と前記ＥＡＭ（18）との間の光路上に光アイソレータ（16）を設けることを含み、
前記光アイソレータ（16）が、前記ＦＰレーザ（14）から前記ＥＡＭ（18）までの前記光路に沿って進む前記多モードレーザ光を伝達するように構成されている、方法。
【請求項１０】
前記ＦＰレーザ（14）及び前記ＥＡＭ（18）が、共通の半導体材料の群から選択された材料から製造される、請求項９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００８−５０３０９４（Ｐ２００８−５０３０９４Ａ）
【公表日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５１６６１４（Ｐ２００７−５１６６１４）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２０８０４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００２０２９
【国際公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２０８０４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／００２０２９
【国際公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【出願人】（５０６０７６６０６）アバゴ・テクノロジーズ・ジェネラル・アイピー（シンガポール）プライベート・リミテッド (129)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]