JP2009278015A - 平面光波回路及びこれを備えた波長可変レーザ装置 - Google Patents

平面光波回路及びこれを備えた波長可変レーザ装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2009278015A
JP2009278015A JP2008130103A JP2008130103A JP2009278015A JP 2009278015 A JP2009278015 A JP 2009278015A JP 2008130103 A JP2008130103 A JP 2008130103A JP 2008130103 A JP2008130103 A JP 2008130103A JP 2009278015 A JP2009278015 A JP 2009278015A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
light
tunable laser
optical waveguide
wavelength tunable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008130103A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Yamazaki
裕幸 山崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2008130103A priority Critical patent/JP2009278015A/ja
Priority to DE102009021043A priority patent/DE102009021043A1/de
Priority to US12/465,062 priority patent/US7843986B2/en
Publication of JP2009278015A publication Critical patent/JP2009278015A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/028—Coatings ; Treatment of the laser facets, e.g. etching, passivation layers or reflecting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/06837—Stabilising otherwise than by an applied electric field or current, e.g. by controlling the temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/0683—Stabilisation of laser output parameters by monitoring the optical output parameters
    • H01S5/0687—Stabilising the frequency of the laser
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1021—Coupled cavities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/1028—Coupling to elements in the cavity, e.g. coupling to waveguides adjacent the active region, e.g. forward coupled [DFC] structures
    • H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/142—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

【課題】製造条件の変動に起因して方向性結合器のギャップ変化が発生しても、光フィルタの特性が変化しないようにし、これにより歩留まりを向上させる。
【解決手段】波長可変レーザ装置１０は、ＰＬＣ１１とＳＯＡ１２とを備えている。ＰＬＣ１１は、光導波路１３，１６と、光フィルタ２０と、ループミラー２４と、薄膜ヒータ３１〜３３と、非対称ＭＺＩ４１〜４７と、を備えている。本発明によれば、ＰＬＣ１１内の光結合部を非対称ＭＺＩ４１〜４７としたことにより、製造条件の変動によって方向性結合器のギャップ変化が発生しても光フィルタ２０の特性が変化しないので、歩留まりを向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送方式などの光通信に用いる平面光波回路、及びこれを備えた波長可変レーザ装置に関する。以下、「平面光波回路」を「ＰＬＣ（Planar Lightwave Circuit）」、「半導体光増幅器」を「ＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier）」、「マッハツェンダ干渉計」を「ＭＺＩ（Mach-Zehnder Interferometer）」、とそれぞれ略称する。
光通信において、光ファイバの効率的な活用の実現のために、波長の異なる複数の光信号を多重化して一本の光ファイバで伝送し高速の光通信を実現する、ＷＤＭ伝送システムの導入が進んでいる。更には、数十の異なる波長の光信号を多重化してより高速な伝送を可能にする高密度ＷＤＭ（ＤＷＤＭ：Dense WDM）伝送方式の活用も拡がっている。
また、任意の波長の光信号を各ノードでＡｄｄ／ＤｒｏｐするＲＯＡＤＭ（Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer）が実用化に向けて研究されている。このＲＯＡＤＭシステムを導入すれば、波長多重による伝送容量の拡大に加え、波長を変えることによる光路切り換えが可能となるので、光ネットワークの自由度が飛躍的に高まる。このとき、光通信ネットワークシステムにおいては、波長毎に対応した光源が必要となる。
ＷＤＭ伝送システム用の光源として、図４に示す波長可変レーザ装置が知られている（例えば特許文献１）。図４［１］は、本発明に関連する波長可変レーザ装置を示す平面図である。図４［２］は、図４［１］における方向性結合器を拡大して示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。
波長可変レーザ装置７０は、ＰＬＣ７１に形成された光フィルタ７２と、光フィルタ７２へ光を供給するＳＯＡ７３と、光フィルタ７２を透過した光を光フィルタ７２を介してＳＯＡ７３へ戻す高反射コーティング７４と、ＰＬＣ７１に形成されるとともにＳＯＡ７３と光フィルタ７２と高反射ミラー７４とを結ぶ光導波路７５，７６と、を備えている。光フィルタ８２は、互いに光路長が異なるリング共振器７７，７８と、リング共振器７７，７８を結ぶ光導波路７９とからなる。リング共振器７７，７８上には、リング共振器７７，７８を透過する光の位相を変える薄膜ヒータ８０ａ，８０ｂ，８１ａ，８１ｂが設けられている。なお、光の位相を変えることは、すなわち光の波長を変えることである。
光導波路７５とリング共振器７７とは方向性結合器９１を介して、リング共振器７７と光導波路７９とは方向性結合器９２を介して、光導波路７９とリング共振器７８とは方向性結合器９３を介して、リング共振器７８と光導波路７６とは方向性結合器９４を介して、それぞれ光学的に結合されている。
図４［２］では方向性結合器９１のみを示すが、他の方向性結合器９２〜９４も方向性結合器９１と同様の構成である。方向性結合器９１は、二本の光導波路９５，９６からなり、これらのギャップｇと結合長ｌとによって決まる特性を有する。光導波路９５は光導波路７５の一部であり、光導波路９６はリング共振器７７の一部である。
このように、波長可変レーザ装置７０は、ＰＬＣ７１で光フィルタ７２を構成するとともに、ＰＬＣ７１上にＳＯＡ７３を直接実装した構成である。ＰＬＣ７１に形成されている二つのリング共振器７７，７８は、それぞれの円周がわずかに異なっている。この円周の違いによりバーニア効果が発生するので、薄膜ヒータ８０ａ，…を通電制御することにより、波長の可変範囲の広い出力光８２が得られる。
特開２００６−２４５３４６号公報 K. Jinguji et al., J. Lightwave Technology, Vol. 14, pp. 2301-2310, 1996
しかしながら、図４に示す波長可変レーザ装置７０には、次のような問題があった。
ＰＬＣ７１の製造条件が変動すると、方向性結合器９１〜９４の特性も変動する。すると、光フィルタ７２の波長透過特性が大きくばらつくことにより、波長可変レーザ装置７０としての歩留まりが大きく低下する。これは、方向性結合器９１〜９４が例えば１．５μｍ程度の極めて狭いギャップｇで並列する光導波路９５，９６から形成されるので、このギャップｇが０．１μｍ変化しても方向性結合器９１〜９４の結合特性が大きく変化するからである。
そこで、本発明の目的は、方向性結合器のギャップ変化が発生しても光フィルタの特性が変化せず、これにより歩留まりを向上できる、ＰＬＣ及び波長可変レーザ装置を提供することにある。
本発明に係るＰＬＣは、第一及び第二の光導波路と、光路長の異なる複数のリング共振器が連結されてなるとともに前記第一の光導波路を介して光を入出力する光フィルタと、この光フィルタを透過した光を前記第二の光導波路を介して当該光フィルタへ戻す光反射部と、前記光フィルタを透過する光の位相を変える位相シフタと、前記複数のリング共振器同士を光学的に結ぶとともに前記第一の光導波路と前記光フィルタと前記第二の光導波路とを光学的に結ぶ複数の光結合部とを備え、これらの光結合部の少なくとも一つが非対称ＭＺＩからなる、ことを特徴とする。
本発明に係る波長可変レーザ装置は、本発明に係るＰＬＣと、前記第一の光導波路を介して前記光フィルタへ光を供給する光供給部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、ＰＬＣ内の光結合部を非対称ＭＺＩとしたことにより、製造条件の変動によって方向性結合器のギャップ変化が発生しても光フィルタの特性が変化しないので、歩留まりを向上できる。
図１は、本発明の第一実施形態に係るＰＬＣ及び波長可変レーザ装置を示す平面図である。図２は、図１における非対称ＭＺＩを拡大して示す平面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
波長可変レーザ装置１０は、ＰＬＣ１１と、光供給部としてのＳＯＡ１２と、を備えている。ＰＬＣ１１は、第一の光導波路としての光導波路１３と、第二の光導波路としての光導波路１６と、光フィルタ２０と、光反射部としてのループミラー２４と、位相シフタとしての薄膜ヒータ３１，３２，３３と、光結合部としての非対称ＭＺＩ４１，４２，４３，４４，４５，４６と、を基本的に備えている。
ＳＯＡ１２は、ＰＬＣ１１に実装されるとともに、光導波路１３を介して光フィルタ２０へ光を供給する。光フィルタ２０は、光路長の異なる三つのリング共振器２１，２２，２３が連結されてなる多重リング共振器であり、光導波路１３を介して光を入出力する。ループミラー２４は、光フィルタ２０を透過した光を、光導波路１６を介して光フィルタ２０へ戻す。薄膜ヒータ３１，３２，３３は、リング共振器２１〜２３をなす光導波路の温度を変えることにより、光フィルタ２０を透過する光の位相を変える。非対称ＭＺＩ４１〜４６は、リング共振器２１〜２３同士を光学的に結ぶとともに、光導波路１３と光フィルタ２０と光導波路１６とを光学的に結ぶ。
リング共振器２１，２２，２３同士は、光導波路１４，１５及び非対称ＭＺＩ４２〜４５を介して光学的に連結されている。光導波路１３とリング共振器２１とは非対称ＭＺＩ４１を介して、リング共振器２１と光導波路１４とは非対称ＭＺＩ４２を介して、光導波路１４とリング共振器２２とは非対称ＭＺＩ４３を介して、リング共振器２２と光導波路１５とは非対称ＭＺＩ４４を介して、光導波路１５とリング共振器２３とは非対称ＭＺＩ４５を介して、リング共振器２３と光導波路１６とは非対称ＭＺＩ４６を介して、それぞれ光学的に結合されている。ループミラー２４は、一般的なものと同様に光導波路からなるとともに光結合部を有するが、その光結合部が非対称ＭＺＩ４７になっている。
図２では非対称ＭＺＩ４１についてのみ示すが、他の非対称ＭＺＩ４２〜４７も非対称ＭＺＩ４１と同様の構成である。非対称ＭＺＩ４１は、二つの方向性結合器５１，５２と、方向性結合器５１，５２に挟まれた二本の光導波路５３，５４とを有する。光導波路５３，５４は、光路長が互いに異なり、その光路長差がΔＬである。方向性結合器５１は光導波路５３，５４の一端同士を光学的に結合し、方向性結合器５２は光導波路５３，５４の他端同士を光学的に結合する。方向性結合器５１，５２は同じ形状かつ同じ寸法である。光導波路５３は光導波路１３の一部であり、光導波路５４はリング共振器２１の一部である。
ＰＬＣ１１は、シリコン基板上に酸化膜を成膜し、コア部分の屈折率を高めることで埋め込み型の光導波路を形成した構成である。この埋め込み型の光導波路によって、光導波路１３〜１６、リング共振器２１〜２３、ループミラー２４、非対称ＭＺＩ４１〜４７等が形成されている。
光フィルタ２０は、リング共振器２１〜２３が直列に接続された構成である。リング共振器２１〜２３は、それぞれ光路長（光が伝播する媒質の屈折率と幾何学的な長さとの積）が互いに異なる。光フィルタ２０は、リング共振器２１〜２３が同時に共振するときのみ、共振波長の光を合波及び分波し、バーニア効果によって大きなＦＳＲ（Free Spectral Range：自由スペクトル間隔）を得る。
バーニア効果とは、光路長が異なる複数の共振器を組み合わせると、ピーク周期のずれた各共振器の共振周波数が、それらの最小公倍数の周波数で重なる現象である。複数の共振器を組み合わせた多重光共振器は、このバーニア効果を利用することで、見かけ上ＦＳＲが各共振器の共振周波数の最小公倍数の周波数となるように機能する。これにより、単一の共振器よりも広い範囲での周波数の特性の制御を行うことができる。
波長可変レーザ装置１０は、リング共振器２１〜２３の各ドロップポートの波長透過特性を利用して、共振モードを選択し単一モード発振を行うものになっている。リング共振器２１〜２３の各光路長を僅かに異なった設計とすることにより、光フィルタ２０の共振波長は数十ｎｍの広い波長範囲でも一箇所でのみ一致し、この一致する波長で単一モード発振が生じる。
例えば、リング共振器２１のＦＳＲをＩＴＵ（International Telecommunication Union）−グリッドに固定する。これにより、リング共振器２１〜２３のそれぞれの共振波長の最小公倍数の波長となる光フィルタ２０における共振波長を、ＩＴＵ−グリッド上の波長にすることができる。この場合、リング共振器２１はＩＴＵ−グリッド固定用、リング共振器２２は微調整用、リング共振器２３は粗調整用とするとよい。
薄膜ヒータ３１〜３３は、それぞれリング共振器２１〜２３のリング状の光導波路の位置に対応して蒸着されたアルミニウム膜からなる。リング共振器２１〜２３のリング状の光導波路は、ガラスや化合物半導体で形成されており、温度変化によってその屈折率が変化する。そのため、薄膜ヒータ３１〜３３は、リング共振器２１〜２３のリング状の光導波路に熱を加えてその屈折率を個別に変化させる。したがって、リング共振器２１〜２３の光路長を同時に可変制御することにより、光フィルタ２０における共振波長を変化させることができる。
ＳＯＡ１２は、片端面に無反射コーティングが施され、ＰＬＣ１１上に実装されている。ＳＯＡ１２の無反射コーティング側には、ＰＬＣ１１に形成された光導波路１３が結合されている。波長選択のための光フィルタ２０として、光導波路からなる三段のリング共振器２１〜２３が導入されている。三段のリング共振器２１〜２３を通過した光は、ループミラー２４によって折り返され、再び三段のリング共振器２１〜２３を通過してＳＯＡ１２に戻る。これにより、ＳＯＡ１２の無反射コーティングの面とループミラー２４との間でレーザ共振器が構成され、レーザ発振が生じてＳＯＡ１２の低反射コーティングの面から発振光（出力光１７）が出力される。したがって、ターゲットとなる特定波長が選択されるので、所望波長でのレーザ発振動作が行われる。
リング共振器２１〜２３及びループミラー２４の光結合部には、通常の方向性結合器ではなく、非対称ＭＺＩ４１〜４７が導入されている。これにより、後述するように、非対称ＭＺＩ４１〜４７を構成する方向性結合器５１，５２のギャップｇが製造条件のばらつきによって変動しても、分岐比変化が小さくなるので、素子製造トレランス（許容誤差）を大きく拡大することができる。
ＳＯＡ１２は、ＰＬＣ１１上にパッシブアライメント技術を使って、直接実装されている。パッシブアライメント技術とは、ＰＬＣ１１に形成されたマークパターンとＳＯＡ１２に形成されたマークパターンとを用いて、位置決めを行う実装方法である。そのため、これまで光モジュール作製の際に行われていた光軸調芯を不要として、光モジュール作製のコストとリードタイムを大きく改善できる。なお、ＳＯＡ１２をＰＬＣ１１上にマウントせずに、両者を直接結合する形態としてもよい。
次に、波長可変レーザ装置１０の特徴について更に詳しく説明する。リング共振器２１〜２３及びループミラー２４は、非対称ＭＺＩ４１〜４７によって光結合されている。非対称ＭＺＩ４１〜４７の方向性結合器５１，５２は、狭いギャップｇを有する二本の光導波路５３，５４から形成されている。ギャップｇは、例えば１．５μｍ程度である。そのため、製造条件のばらつきに起因してギャップｇが０．１μｍ程度変化しただけでも、図４の波長可変レーザ装置７０ではフィルタ特性が大きく変動する。本実施形態では、プロセス変動等で発生する方向性結合器のギャップ変化に対して、その影響を受けない構造を提供する。そのためには、方向性結合器のみで光分岐を行うのではなく、二つの方向性結合器５１，５２から構成された非対称ＭＺＩ４１〜４７を用いて光分岐を行う。
これについて、図２の非対称ＭＺＩ４１に基づいて詳細に説明する。ここで、位相シフタ（薄膜ヒータ３１〜３３）により生じる位相差を２φ、方向性結合器５１，５２の結合効率を位相表示したものをそれぞれθ1，θ2とすると、非対称ＭＺＩ４１の結合効率Ｒは式（１）のように表せる（例えば非特許文献１の第２３０６頁に記載の式（８）参照）。
Ｒ＝ｃｏｓ2（φ）ｓｉｎ2（θ1＋θ2）＋ｓｉｎ2（φ）ｓｉｎ2（θ1−θ2） ・・・（１）
このとき、図２に示すように与えた入力パワーをＰA、そのときの出力パワーをＰC，ＰDとすると、結合効率Ｒは式（２）のように表せる。
Ｒ＝ＰD／（ＰC＋ＰD） ・・・（２）
式（１）の第一項は、設計において薄膜ヒータ３１〜３３による位相差２φを適当に選ぶことで、第二項に比べ非常に小さくできる。この場合、結合効率Ｒの変動を考えるには、第二項のみ考えれば良い。φは、薄膜ヒータ３１〜３３の長さで決まる量であり、パターン付けに用いるマスクの精度で決まるため、製造条件がばらついても変動しない。θ1，θ2は、方向性結合器５１，５２のギャップｇと長さｌの関数である。ここで、長さｌは、マスクの精度により決まるので、製造条件がばらついても変動しない。したがって、設計の段階において考慮するのは、方向性結合器５１，５２のギャップｇのばらつきであることがわかる。ギャップｇは、エッチングや上部クラッドの埋め込みなどの製造条件により変化する。
二つの方向性結合器５１，５２のギャップｇの変動は、両者とも同じ条件で同時に製造されるから、両者ともにほぼ同じになる。特に、方向性結合器５１，５２のギャップｇの設計値が等しくかつ両者が互いに近接する場合、両者の製造条件の差異が極めて小さくなるので、両者のギャップｇの変動は極めて等しくなる。そのため、式（１）の第二項の（θ１−θ２）の変化は小さい。これにより、方向性結合器５１，５２のギャップｇが変化しても、分岐比変化の小さなリング共振器２１〜２３を構成できる。分岐比の調整は、非対称ＭＺＩ４１〜４７の両アーム長すなわち光導波路５３，５４の光路長Ｌ，Ｌ＋ΔＬを制御することで、高精度に行える。
このように、非対称ＭＺＩ４１〜４７をリング共振器２１〜２３に導入することで、製造条件のばらつきに起因して方向性結合器５１，５２のギャップｇが変動してもフィルタ特性が変動せず、これにより高い製造トレランスを有する波長可変レーザ装置用の光フィルタ２０を実現できる。加えて、分岐比の調整を従来の二本の光導波路の結合状態により制御するのではなく、非対称ＭＺＩ４１〜４７の光路長差ΔＬにより決定することから、広範囲波長可変動作を安定に行うことができる利点も有する。
したがって、本実施形態のＰＬＣ１１及び波長可変レーザ装置１０によれば、ＰＬＣ１０内の光結合部を非対称マッハツェンダ干渉計４１〜４７としたことにより、製造条件の変動によって方向性結合器５１，５２のギャップｇの変化が発生しても光フィルタ２０の特性が変化しないので、歩留まりを向上できる。
なお、光結合部は、全てを非対称ＭＺＩ４１〜４７とすることが望ましいが、少なくとも一つを非対称ＭＺＩとし、その残りを例えば方向性結合器としてもよい。光反射部は、ループミラー２４に限らず、例えば高反射コーティングとしてもよい。光フィルタは、三段のリング共振器２１〜２３に限らず、二段のリング共振器や四段以上のリング共振器から構成してもよい。各リング共振器２１〜２３同士は、光導波路１４，１５を用いずに、非対称ＭＺＩ４２〜４５のみで直結させてもよい。位相シフタは、薄膜ヒータ３１〜３３に限らず、歪の印加や化合物半導体集積光デバイスで用いられる電流注入等により光導波路の屈折率を変化させる構成としてもよい。光供給部は、ＳＯＡ１２に限らず、レーザダイオードチップを用いることもできる。
以上述べたように、本実施形態の波長可変レーザ装置１０によれば、高い作製トレランスが実現でき、これによる歩留まり及びスループットの向上や広範囲に亘る波長可変動作が可能となる。加えて、通常の外部鏡型の波長可変レーザ装置とは異なり可動部が存在せしないので、高信頼性に加え高い振動衝撃特性が実現できる。更に加えて、薄膜ヒータへの投入電力の制御により波長チューニングを行うため、半導体導波路に電流を注入する方式に比較して特性の経年変化が極めて小さい特長を有している。
図３は、本発明の第二実施形態に係るＰＬＣ及び波長可変レーザ装置を示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。なお、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
本実施形態の波長可変レーザ装置６０は、第一実施形態の波長可変レーザ装置１０（図１）において、リング共振器２１からスルーポート１３ｔを経て光を検出する受光素子６１と、受光素子６１で検出された光量が少なくなるように薄膜ヒータ３１〜３３への通電量を調節する制御部６２と、を更に備えたものである。
受光素子６１は、例えばフォトダイオードである。制御部６２は、例えばマイクロコンピュータ、ＡＤ変換器、ＤＡ変換器、電力供給用トランジスタ等からなり、ＳＯＡ１２への通電量を調節する機能も有する。つまり、制御部６２は、他のコンピュータなどから所定の波長を示す信号を入力して、その波長の出力光１７が得られるように、薄膜ヒータ３１〜３３及びＳＯＡ１２への通電量を調節する。
スルーポート１３ｔを経て受光素子６１で検出される光量は、光フィルタ２０の共振波長であるときに最も少なくなる。したがって、受光素子６１で検出された光量が少なくなるように薄膜ヒータ３１〜３３への通電量を調節することにより、光フィルタ２０の共振波長を得ることができる。なお、受光素子６１は、他のリング共振器のスルーポートに設けてもよい。その場合、制御部６２は、二個以上の受光素子で検出された光量の和が少なくなるように、薄膜ヒータ３１〜３３への通電量を調節するようにしてもよい。
波長可変レーザ装置６０のその他の構成、作用及び効果については、第一実施形態の波長可変レーザ装置１０（図１）と同様である。
以上、上記各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
本発明の第一実施形態に係るＰＬＣ及び波長可変レーザ装置を示す平面図である。 図１における非対称ＭＺＩを拡大して示す平面図である。 本発明の第二実施形態に係るＰＬＣ及び波長可変レーザ装置を示す平面図である。 図４［１］は本発明に関連する波長可変レーザ装置を示す平面図であり、図４［２］は図４［１］における方向性結合器を拡大して示す平面図である。
符号の説明
１０，６０ 波長可変レーザ装置
１１ ＰＬＣ
１２ ＳＯＡ（光供給部）
１３ 光導波路（第一の光導波路）
１３ｔ スルーポート
１４，１５，５３，５４ 光導波路
１６ 光導波路（第二の光導波路）
２０ 光フィルタ
２１，２２，２３ リング共振器
２４ ループミラー（光反射部）
３１，３２，３３ 薄膜ヒータ（位相シフタ）
４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７ 非対称ＭＺＩ（光結合部）
５１，５２ 方向性結合器
６１ 受光素子
６２ 制御部

Claims (7)

  1. 第一及び第二の光導波路と、光路長の異なる複数のリング共振器が連結されてなるとともに前記第一の光導波路を介して光を入出力する光フィルタと、この光フィルタを透過した光を前記第二の光導波路を介して当該光フィルタへ戻す光反射部と、前記光フィルタを透過する光の位相を変える位相シフタと、前記複数のリング共振器同士を光学的に結ぶとともに前記第一の光導波路と前記光フィルタと前記第二の光導波路とを光学的に結ぶ複数の光結合部とを備え、
    これらの光結合部の少なくとも一つが非対称マッハツェンダ干渉計からなる、
    ことを特徴とする平面光波回路。
  2. 前記非対称マッハツェンダ干渉計は、光路長の異なる二本の光導波路と、これらの光導波路の一端同士及び他端同士をそれぞれ光学的に結ぶ二つの方向性結合器とを有する、
    ことを特徴とする請求項１記載の平面光波回路。
  3. 前記光反射部は光導波路からなる光結合部を有するループミラーであり、当該光結合部にも前記非対称マッハツェンダ干渉計が用いられた、
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の平面光波回路。
  4. 請求項１乃至３のいずれか一項記載の平面光波回路と、前記第一の光導波路を介して前記光フィルタへ光を供給する光供給部と、
    を備えたことを特徴とする波長可変レーザ装置。
  5. 前記光供給部は、前記平面光波回路に実装された半導体光増幅器である、
    ことを特徴とする請求項４記載の波長可変レーザ装置。
  6. 前記位相シフタは、前記リング共振器をなす前記光導波路の温度を変える薄膜ヒータである、
    ことを特徴とする請求項４又は５記載の波長可変レーザ装置。
  7. 前記複数のリング共振器の少なくとも一つからスルーポートを経て光を検出する受光素子と、
    この受光素子で検出された光量が少なくなるように前記位相シフタへの通電量を調節する制御部と、
    を備えた請求項４乃至６のいずれか一項記載の波長可変レーザ装置。
JP2008130103A 2008-05-16 2008-05-16 平面光波回路及びこれを備えた波長可変レーザ装置 Pending JP2009278015A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008130103A JP2009278015A (ja) 2008-05-16 2008-05-16 平面光波回路及びこれを備えた波長可変レーザ装置
DE102009021043A DE102009021043A1 (de) 2008-05-16 2009-05-13 Planare Lichtwellenschaltung und abstimmbare Laservorrichtung, die diese aufweist
US12/465,062 US7843986B2 (en) 2008-05-16 2009-05-13 Planar lightwave circuit and tunable laser device having the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008130103A JP2009278015A (ja) 2008-05-16 2008-05-16 平面光波回路及びこれを備えた波長可変レーザ装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009278015A true JP2009278015A (ja) 2009-11-26

Family

ID=41254187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008130103A Pending JP2009278015A (ja) 2008-05-16 2008-05-16 平面光波回路及びこれを備えた波長可変レーザ装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US7843986B2 (ja)
JP (1) JP2009278015A (ja)
DE (1) DE102009021043A1 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011093226A1 (ja) * 2010-01-29 2011-08-04 株式会社日立製作所 ゲルマニウム光学素子
WO2013021421A1 (ja) * 2011-08-10 2013-02-14 富士通株式会社 半導体光素子
WO2013021422A1 (ja) * 2011-08-10 2013-02-14 富士通株式会社 外部共振器型半導体レーザ素子及び光素子
WO2013114577A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 富士通株式会社 レーザ素子
WO2013145195A1 (ja) * 2012-03-28 2013-10-03 富士通株式会社 光半導体デバイス
JP2017152683A (ja) * 2016-01-08 2017-08-31 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ 半導体レーザ光源
US10186838B2 (en) 2014-09-19 2019-01-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting element
JP2019503080A (ja) * 2016-01-22 2019-01-31 オラクル・インターナショナル・コーポレイション デュアルリングレーザの波長制御
JP2020046673A (ja) * 2015-07-09 2020-03-26 日本電気株式会社 プラガブル光モジュール及び光通信システム
CN113009621A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 中兴光电子技术有限公司 定向耦合器及其分束器
JP2021135367A (ja) * 2020-02-26 2021-09-13 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光デバイス、及びこれを用いた光源装置

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4973399B2 (ja) * 2007-09-05 2012-07-11 日本電気株式会社 波長可変光源、その制御方法及び制御プログラム、並びに光モジュール
WO2011043449A1 (ja) * 2009-10-09 2011-04-14 日本電気株式会社 光分岐素子、光分岐回路、並びに光分岐素子の製造方法、光分岐回路の製造方法
US20120189025A1 (en) * 2010-11-23 2012-07-26 Oracle International Corporation Monolithic laser source using ring-resonator reflectors
US20120257130A1 (en) * 2011-04-07 2012-10-11 Octrolix Bv Tunable Wavelength Filter
JP5867509B2 (ja) * 2011-09-08 2016-02-24 富士通株式会社 光半導体素子
US9692207B2 (en) 2011-09-30 2017-06-27 Aurrion, Inc. Tunable laser with integrated wavelength reference
JP5896017B2 (ja) * 2012-03-29 2016-03-30 富士通株式会社 光半導体素子及び光半導体素子の制御方法
EP2773052B1 (fr) 2013-02-28 2015-07-29 Alcatel Lucent Emetteur-recepteur optique
US10243328B2 (en) 2013-11-20 2019-03-26 Elenion Technologies, Llc Semiconductor laser
US9450379B2 (en) 2013-11-20 2016-09-20 Coriant Advanced Technology, LLC Quantum dot SOA-silicon external cavity multi-wavelength laser
WO2015077472A1 (en) * 2013-11-20 2015-05-28 Coriant Advanced Technology, LLC Sagnac loop mirror based laser cavity on silicon photonics platform
US9755395B2 (en) * 2014-01-24 2017-09-05 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Ring laser optical system
US20150215043A1 (en) * 2014-01-30 2015-07-30 Alcatel-Lucent Usa Inc. Lasers Based On Optical Ring-Resonators
JP6274322B2 (ja) * 2014-09-19 2018-02-07 富士通株式会社 レーザ装置及びレーザ装置の制御方法
WO2016192008A1 (zh) * 2015-06-01 2016-12-08 华为技术有限公司 一种同频率本振光源的产生装置、设备和方法
CN105680320A (zh) * 2016-03-16 2016-06-15 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种高功率可调谐窄线宽外腔半导体激光器
JP6759739B2 (ja) * 2016-06-13 2020-09-23 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光デバイス、波長可変光源、及びこれを用いた光送信器
US10367333B2 (en) 2017-04-13 2019-07-30 Nokia Of America Corporation Increasing fabry-perot cavity free spectral range in hybrid lasers
US10714895B2 (en) * 2017-07-19 2020-07-14 Axalume, Inc. Rapidly tunable silicon modulated laser
EP3764489A4 (en) * 2018-04-09 2021-03-24 Huawei Technologies Co., Ltd. TUNABLE WAVELENGTH LASER
JP7211017B2 (ja) * 2018-11-02 2023-01-24 株式会社デンソー 光フィルタ、それを用いたレーザ光源および光送受信装置
US11973304B1 (en) * 2019-09-10 2024-04-30 Acacia Communications, Inc. Tunable laser
CN110911950A (zh) * 2019-11-27 2020-03-24 上海交通大学 高速高线性的硅-铌酸锂外腔调频激光器
KR20210150225A (ko) * 2020-06-03 2021-12-10 삼성전자주식회사 파장 가변 레이저 광원 및 이를 포함하는 광 조향 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05181172A (ja) * 1992-01-06 1993-07-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波器
JPH0921922A (ja) * 1995-07-10 1997-01-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路の製造方法
JPH10243424A (ja) * 1996-12-27 1998-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光クロスコネクトシステム
WO2005096462A1 (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Nec Corporation 波長可変レーザ
JP2006196554A (ja) * 2005-01-11 2006-07-27 Nec Corp 多重共振器及びこれを用いた波長可変光源
JP2006245346A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Nec Corp 波長可変共振器、波長可変レーザ、光モジュール及びそれらの制御方法
JP2008066318A (ja) * 2006-09-04 2008-03-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体波長可変レーザ

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3112193B2 (ja) 1992-01-06 2000-11-27 日本電信電話株式会社 光リング共振器
JP2000012978A (ja) 1998-06-24 2000-01-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光増幅装置
US7216369B2 (en) * 2002-06-28 2007-05-08 Intel Corporation Trusted platform apparatus, system, and method
US7027476B2 (en) 2002-08-09 2006-04-11 California Institute Of Technology Tunable semiconductor lasers
US7187827B2 (en) * 2005-04-26 2007-03-06 Harris Corporation Coupled waveguide optical microresonator

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05181172A (ja) * 1992-01-06 1993-07-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光合分波器
JPH0921922A (ja) * 1995-07-10 1997-01-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光導波路の製造方法
JPH10243424A (ja) * 1996-12-27 1998-09-11 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光クロスコネクトシステム
WO2005096462A1 (ja) * 2004-03-31 2005-10-13 Nec Corporation 波長可変レーザ
JP2006196554A (ja) * 2005-01-11 2006-07-27 Nec Corp 多重共振器及びこれを用いた波長可変光源
JP2006245346A (ja) * 2005-03-03 2006-09-14 Nec Corp 波長可変共振器、波長可変レーザ、光モジュール及びそれらの制御方法
JP2008066318A (ja) * 2006-09-04 2008-03-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体波長可変レーザ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6012030099; 小湊俊海　ｅｔ　ａｌ．: 電子情報通信学会論文誌 Ｖｏｌ．Ｊ７３-Ｃ-Ｉ　Ｎｏ．５, 19900525, ｐ．３５４-３５９ *

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011093226A1 (ja) * 2010-01-29 2011-08-04 株式会社日立製作所 ゲルマニウム光学素子
US8837548B2 (en) 2011-08-10 2014-09-16 Fujitsu Limited Semiconductor optical element
WO2013021421A1 (ja) * 2011-08-10 2013-02-14 富士通株式会社 半導体光素子
WO2013021422A1 (ja) * 2011-08-10 2013-02-14 富士通株式会社 外部共振器型半導体レーザ素子及び光素子
US9020004B2 (en) 2011-08-10 2015-04-28 Fujitsu Limited External resonator-type semiconductor laser element and optical element
US9130350B2 (en) 2012-01-31 2015-09-08 Fujitsu Limited Laser device that includes ring resonator
JPWO2013114577A1 (ja) * 2012-01-31 2015-05-11 富士通株式会社 レーザ素子
WO2013114577A1 (ja) * 2012-01-31 2013-08-08 富士通株式会社 レーザ素子
US9002147B2 (en) 2012-03-28 2015-04-07 Fujitsu Limited Optical semiconductor device
WO2013145195A1 (ja) * 2012-03-28 2013-10-03 富士通株式会社 光半導体デバイス
JPWO2013145195A1 (ja) * 2012-03-28 2015-08-03 富士通株式会社 光半導体デバイス
US10186838B2 (en) 2014-09-19 2019-01-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor light-emitting element
JP2020046673A (ja) * 2015-07-09 2020-03-26 日本電気株式会社 プラガブル光モジュール及び光通信システム
US10890726B2 (en) 2015-07-09 2021-01-12 Nec Corporation Pluggable optical module and optical communication system
US11606144B2 (en) 2015-07-09 2023-03-14 Nec Corporation Pluggable optical module and optical communication system
US11899256B2 (en) 2015-07-09 2024-02-13 Nec Corporation Pluggable optical module and optical communication system
JP2017152683A (ja) * 2016-01-08 2017-08-31 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ 半導体レーザ光源
JP2019503080A (ja) * 2016-01-22 2019-01-31 オラクル・インターナショナル・コーポレイション デュアルリングレーザの波長制御
CN113009621A (zh) * 2019-12-19 2021-06-22 中兴光电子技术有限公司 定向耦合器及其分束器
JP2021135367A (ja) * 2020-02-26 2021-09-13 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光デバイス、及びこれを用いた光源装置
JP7403350B2 (ja) 2020-02-26 2023-12-22 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光デバイス、及びこれを用いた光源装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7843986B2 (en) 2010-11-30
DE102009021043A1 (de) 2009-12-03
US20090285251A1 (en) 2009-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2009278015A (ja) 平面光波回路及びこれを備えた波長可変レーザ装置
US7440643B2 (en) Variable light controlling device and variable light controlling method
EP1699120B1 (en) Wavelength tunable laser with multiple ring resonator
US8885675B2 (en) Wavelength variable laser device, and method and program for controlling the same
US7539369B2 (en) Optical device and manufacturing method thereof
CN100574023C (zh) 可调谐激光器
JP5772989B2 (ja) レーザ素子
CA2531727C (en) Multiple resonator and variable-wavelength light source using the same
US7701985B2 (en) SOI-based tunable laser
WO2010007888A1 (ja) 光波長合分波回路
WO2005096462A1 (ja) 波長可変レーザ
JP5240095B2 (ja) 波長可変レーザ光源、及びその駆動方法
JP6771602B2 (ja) 波長制御素子及び波長制御方法
JP5895558B2 (ja) 光伝送システム
WO2011001571A1 (ja) 波長可変レーザ光源、及びその駆動方法
JP7317266B2 (ja) 多波長レーザ装置
JPH0821932A (ja) 周波数可変光源モジュール
JP3600785B2 (ja) 導波路型レーザ
JP5553248B2 (ja) 光デバイスとその製造方法
JP2008241953A (ja) 波長選択反射回路及び多波長光源

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110413

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120612

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120613

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20121016