WO2015193997A1 - レーザ装置 - Google Patents

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WO2015193997A1
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optical waveguide
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light
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高林　和雅
山本　剛之
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富士通株式会社
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    • H01S5/1032—Coupling to elements comprising an optical axis that is not aligned with the optical axis of the active region

Definitions

  • the present invention relates to a laser device.
  • a wavelength division multiplexing communication system that transmits a plurality of optical signals having different wavelengths through one fiber.
  • a wavelength tunable laser capable of changing the oscillation wavelength in a wide wavelength range is an indispensable device.
  • a predetermined wavelength ch ITU-T grid
  • each wavelength tunable laser performs wavelength control according to each grid.
  • the transmission capacity of a wavelength division multiplexing communication system is the product of the bit rate per wavelength channel and the number of wavelength channels used, and the transmission capacity increases as the number of wavelength channels increases.
  • the number of wavelength channels is determined by the wavelength range to be used (for example, a range of wavelengths 1525 nm to 1565 nm called C-band) and the wavelength interval of each wavelength ch. Therefore, even in the same wavelength range, if the wavelength interval can be narrowed, the number of wavelength channels can be increased, and thus the transmission capacity can be increased.
  • the modulation baud rate of each wavelength is 10 Gbaud or 25 Gbaud, and the wavelength interval is set to 50 GHz (about 0.4 nm) as shown in FIG.
  • the Nyquist scheme or the optical orthogonal frequency division multiplexing (optical OFDM) scheme is used, and the transmission interval is increased by narrowing the wavelength interval to be the same as the modulation baud rate which is a physical limit. It is being considered.
  • the wavelength interval is made the same as the modulation baud rate that is the physical limit, that is, the wavelength interval is narrowed to 25 GHz for 25 Gbaud to increase the transmission capacity. It is being considered.
  • each wavelength ch laser light source is equipped with a wavelength locker for individually controlling the wavelength of the laser light emitted from each laser light source. It is done independently of each other.
  • a wavelength locker is a device that controls a part of output light to a desired wavelength by monitoring it with a photodetector such as a photodiode through a Fabry-Perot etalon whose transmission intensity periodically changes with respect to the wavelength. It is.
  • a wavelength locker causes an error of about several GHz due to an error in the monitor value of the photodiode or an error in feedback control.
  • the first laser light source 910 includes a first wavelength tunable laser 911 and a first wavelength locker 912, and a part of the first laser light emitted from the first wavelength tunable laser 911 is a part.
  • the light is reflected by the reflection mirror 913 and enters the first wavelength locker 912.
  • the first wavelength locker 912 is provided with a partial reflection mirror 914 that branches the first laser light incident on the first wavelength locker 912.
  • the laser light transmitted through the partial reflection mirror 914 is incident on the photodetector 915, and the laser light reflected on the partial reflection mirror 914 is the etalon 916. Then, the light enters the photodetector 917. Therefore, the photodetector 917 detects only the laser beam that has passed through the etalon 916.
  • the ratio of the amount of light detected by the light detector 917 and the light detector 915 becomes a value corresponding to the transmittance of the etalon 916, and the value changes according to the wavelength. Therefore, based on this ratio, feedback can be applied so that the wavelength of the first laser light emitted from the first wavelength tunable laser 911 becomes a desired wavelength.
  • the first laser light transmitted through the partial reflection mirror 913 is used as signal light for optical communication.
  • the second laser light source 920 includes a second wavelength tunable laser 921 and a second wavelength locker 922, and a part of the second laser light emitted from the second wavelength tunable laser 921. Is reflected by the partial reflection mirror 923 and enters the second wavelength locker 922.
  • the second wavelength locker 922 is provided with a partial reflection mirror 924 that branches the second laser light incident on the second wavelength locker 922.
  • the laser light transmitted through the partial reflection mirror 924 is incident on the photodetector 925, and the laser light reflected on the partial reflection mirror 924 is the etalon 926. Then, the light enters the photodetector 927.
  • the photodetector 927 detects only the laser light that has passed through the etalon 926.
  • the ratio of the amount of light detected by the photodetector 927 and the photodetector 925 becomes a value corresponding to the transmittance of the etalon 926, and the value varies depending on the wavelength. Therefore, feedback can be applied so that the wavelength of the second laser light emitted from the second wavelength tunable laser 921 becomes a desired wavelength.
  • the second laser light transmitted through the partial reflection mirror 923 is used as signal light for optical communication.
  • the first laser light source 910 and the second laser light source 920 are controlled independently, as shown in FIG. 3, if the wavelength of the first laser light is close to the wavelength of the second laser light. In some cases, the wavelength range of the first laser beam and the wavelength range of the second laser beam overlap each other.
  • a first gain medium, a partial reflection mirror disposed on one end face side of the first gain medium, a second gain medium, and the second gain A partial reflection mirror disposed on one end face side of the medium, a first wavelength selection filter, a second wavelength selection filter, a third wavelength selection filter, a first mirror, and a second mirror; And the wavelength of the first laser light emitted from one end face of the first gain medium and the wavelength of the second laser light emitted from one end face of the second gain medium are The first wavelength selection filter, the second wavelength selection filter, and the third wavelength selection filter are different from each other in the first input / output port, the second input / output port, and the third wavelength selection filter, respectively.
  • the filter is a wavelength selective filter in which selective light periodically exists with respect to the wavelength, and the first input / output port of the first wavelength selective filter is provided on the other end face of the first gain medium. Is connected to the other end face of the second gain medium, and the first input / output port of the second wavelength selective filter is connected to the fourth input of the first wavelength selective filter.
  • the first mirror is connected to the input / output port, and the second mirror
  • the second mirror is connected to the fourth input / output port of the wavelength selective filter, and the first input / output port of the third wavelength selective filter is connected to the first input / output port of the first wavelength selective filter.
  • 2 input / output ports are connected, and the second input / output port of the second wavelength selection filter is connected to the second input / output port of the third wavelength selection filter.
  • the disclosed laser apparatus it is possible to narrow the wavelength interval between laser beams having different wavelengths to be emitted, thereby improving the transmission capacity in the wavelength multiplexing communication system.
  • the laser device in the first embodiment includes a first SOA (Semiconductor Optical Amplifier) 10, a second SOA 20, a first ring resonator 31, and a second ring resonance. 32, a third ring resonator 33, and the like.
  • the first SOA 10 may be referred to as a first gain medium
  • the second SOA 20 may be referred to as a second gain medium.
  • the first laser light is emitted from one end face 10a of the first SOA 10
  • the second laser light is emitted from one end face 20a of the second SOA 20. Therefore, one end surface 10a of the first SOA 10 is formed with a partial reflection mirror 11 by a cleavage surface or a partial reflection film, and one end surface 20a of the second SOA 20 is partially reflected by the cleavage surface or the partial reflection film. A mirror 21 is formed.
  • the first ring resonator 31, the second ring resonator 32, and the third ring resonator 33 are formed by a silicon waveguide formed on a silicon substrate.
  • a first optical waveguide 41, a second optical waveguide 42, a third optical waveguide 43, and a fourth optical waveguide 44 are formed on the silicon substrate by silicon waveguides.
  • a heater electrode 31a is formed on the ring portion of the first ring resonator 31
  • a heater electrode 32a is formed on the ring portion of the second ring resonator 32, and the third ring resonator.
  • a heater electrode 33 a is formed on the ring portion 33.
  • the first SOA 10 is installed between the other end face 10b of the first SOA 10 and the one end 41a of the first optical waveguide 41 so that light can enter and exit from each other.
  • the first ring resonator 31 is formed between the first optical waveguide 41 and the third optical waveguide 43, and the first ring resonator 31 and the first optical waveguide 41 are close to each other. Therefore, the first ring resonator 31 and the third optical waveguide 43 are close to each other.
  • a spot size converter (not shown) is preferably formed at one end 41a of the first optical waveguide 41 in order to increase the optical coupling efficiency with the first SOA 10.
  • the second SOA 20 is installed between the other end face 20b of the second SOA 20 and one end portion 42a of the second optical waveguide 42 so that light can enter and exit from each other.
  • the second ring resonator 32 is formed between the second optical waveguide 42 and the fourth optical waveguide 44, and the second ring resonator 32 and the second optical waveguide 42 are close to each other. Therefore, the second ring resonator 32 and the fourth optical waveguide 44 are close to each other.
  • a spot size converter (not shown) is preferably formed at one end portion 42a of the second optical waveguide 42 in order to increase the optical coupling efficiency with the second SOA 20.
  • the third ring resonator 33 is formed between the third optical waveguide 43 and the fourth optical waveguide 44, and the third ring resonator 33 and the third optical waveguide 43 are close to each other.
  • the third ring resonator 33 and the fourth optical waveguide 44 are close to each other.
  • a first loop mirror 61 is formed at one end 43 a of the third optical waveguide 43, and a second loop mirror 62 is formed at one end 44 a of the fourth optical waveguide 44.
  • the first loop mirror 61 and the second loop mirror 62 are also formed by a silicon waveguide formed on the silicon substrate.
  • the first ring resonator 31 and the first optical waveguide 41 and the third optical waveguide 43 that are close to the first ring resonator 31 have the first wavelength.
  • a selection filter 51 is formed.
  • the second wavelength selective filter 52 is formed by the second ring resonator 32 and the second optical waveguide 42 and the fourth optical waveguide 44 that are close to the second ring resonator 32.
  • a third wavelength selective filter 53 is formed by the third ring resonator 33 and the third optical waveguide 43 and the fourth optical waveguide 44 close to the third ring resonator 33. .
  • the optical waveguide 44 is formed of a silicon waveguide as described above.
  • the silicon waveguide covers the lower clad layer 72 formed on the silicon substrate 71, the core layer 73 formed on the lower clad layer 72, and the core layer 73.
  • the upper cladding layer 74 is formed.
  • the lower clad layer 72 is made of SiO 2
  • the upper clad layer 74 is made of SiO 2 , SiN, SiON or the like
  • the core layer 73 is made of Si and has a width of 0.5 ⁇ m and a height of 0.2 mm. It is formed to be 2 ⁇ m, and light propagates around the core layer 73.
  • the silicon waveguide is formed by processing an SOI (Silicon on Insulator) substrate.
  • the first SOA 10 and the second SOA 20 include a lower cladding layer 81 formed of n-InP, an active layer 82 formed on the lower cladding layer 81, and an active layer 82.
  • An upper cladding layer 83 formed of p-InP and a p-contact layer 84 formed of p-InGaAsP / InGaAs are stacked in this order.
  • the p contact layer 84, the upper cladding layer 83, the active layer 82, and the lower cladding layer 81 are partly removed in a stripe shape, and a buried layer 85 is formed of semi-insulating InP in the removed region. Yes.
  • An n electrode 86 is formed on the back surface of the lower clad layer 81, and a p electrode 87 is formed on the p contact layer 84.
  • this wavelength selection filter has a ring resonator 30 and two optical waveguides 40 a and 40 b disposed in proximity to the ring resonator 30.
  • the end on one side of one optical waveguide 40a is designated as port p1
  • the end on the other side is designated as port p3
  • the end on one side of the other optical waveguide 40b is designated as port p2, and the other side.
  • the wavelength selective filter will be described with reference to port p4.
  • the light having the resonance wavelength of the ring resonator 30 passes through the ring resonator 30 and further propagates from the ring resonator 30 to the other optical waveguide 40b.
  • the light is emitted from the port p2.
  • light other than the resonance wavelength of the ring resonator 30 propagates through one optical waveguide 40a as it is and is emitted from the port p3.
  • the light having the resonance wavelength of the ring resonator 30 passes through the ring resonator 30 and further passes from the ring resonator 30 to the other optical waveguide 40b. Propagate and exit from port p4. Further, light other than the resonance wavelength of the ring resonator 30 propagates through one optical waveguide 40a as it is and is emitted from the port p1.
  • the light having the resonance wavelength of the ring resonator 30 passes through the ring resonator 30 and further passes from the ring resonator 30 to one optical waveguide 40a. Propagate and exit from port p1. Further, light other than the resonance wavelength of the ring resonator 30 propagates through the other optical waveguide 40b as it is and is emitted from the port p4.
  • the resonance wavelength passing through the ring resonator is the same regardless of which port is incident.
  • light having a resonance wavelength that propagates from one optical waveguide 40a to the other optical waveguide 40b via the ring resonator 30 is shown as a selection light by a broken line. Further, light other than the resonance wavelength that propagates through one optical waveguide 40a and the like without passing through the ring resonator 30 is indicated by a one-dot chain line as non-selection light.
  • light propagating from one optical waveguide 40 a to the other optical waveguide 40 b via the ring resonator 30 is described as drop light, and one optical waveguide is not propagated to the ring resonator 30.
  • the light propagating through 40a or the like may be referred to as through light.
  • FIG. 6B shows the spectrum of the drop light that becomes the selection light in the wavelength selective filter shown in FIG. 6A
  • FIG. 6C shows the spectrum of the through light that becomes the non-selection light.
  • this wavelength selection filter only light having a resonant wavelength that appears periodically is selected, and one optical waveguide 40a is transferred to the other optical waveguide 40b or the other optical waveguide 40b is selected.
  • the light can be propagated from the optical waveguide 40b to one of the optical waveguides 40a.
  • light of a predetermined wavelength can be selected as selection light.
  • the period of the resonance wavelength may be described as FSR (Free Spectrum) Range.
  • the first wavelength selection filter 51, the second wavelength selection filter 52, and the third wavelength selection filter 53 have the same structure as the wavelength selection filter shown in FIG. It is formed by things.
  • the FSRs of the first ring resonator 31 and the third ring resonator 33 are formed so as to be slightly different from each other.
  • the first ring resonator 31 has an FSR with a radius of 510 ⁇ m
  • the third ring resonator 33 has an FSR narrower by about 5% than the first ring resonator 31.
  • the radius is 540 ⁇ m.
  • the third ring resonator 33 is formed so that the FSR is 25 GHz.
  • the resonance wavelength in the first ring resonator 31 and the resonance wavelength in the third ring resonator 33 are different.
  • Laser oscillation occurs at the coincident wavelength ⁇ 13 (Vernier effect).
  • the laser light of the wavelength lambda 13 is the first laser beam.
  • an optical path indicated by a one-dot chain line is formed between the partial reflection mirror 11 and the second loop mirror 62 formed on one end face 10a of the first SOA 10.
  • a first laser resonator that traces and emits a first laser beam is formed.
  • the light having the wavelength ⁇ 13 is light having a wavelength that becomes drop light in the first wavelength selection filter 51 and the third wavelength selection filter 53.
  • Laser oscillation occurs in the optical path passing through the ring resonator 33 and the fourth optical waveguide 44.
  • the FSRs of the second ring resonator 32 and the third ring resonator 33 are formed so as to be slightly different from each other.
  • the second ring resonator 32 is formed with a radius of 510 ⁇ m so that the FSR is about 5% wider than that of the third ring resonator 33.
  • the resonance wavelength in the second ring resonator 32 and the resonance wavelength in the third ring resonator 33 are different.
  • Laser oscillation occurs at the coincident wavelength ⁇ 23 .
  • the laser light of the wavelength lambda 23 is the second laser beam.
  • an optical path indicated by a one-dot chain line is formed between the partial reflection mirror 21 formed on one end face 20a of the second SOA 20 and the first loop mirror 61.
  • a second laser resonator that traces and emits a second laser beam is formed.
  • the light having the wavelength ⁇ 23 is light having a wavelength that becomes drop light in the second wavelength selection filter 52 and the third wavelength selection filter 53.
  • Laser oscillation occurs in an optical path passing through the ring resonator 33 and the third optical waveguide 43.
  • the wavelength ⁇ 13 and the wavelength ⁇ 23 are adjusted by the position where the ring resonator is formed and the heater so as to be different.
  • the first laser light emitted from one end face 10a of the first SOA 10 is obtained by causing the light emitted from the first SOA 10 to resonate and cause laser oscillation. Specifically, the light emitted from the other end face 10 b of the first SOA 10 propagates to the first optical waveguide 41, and only the light having a wavelength matching the resonance wavelength is dropped in the first ring resonator 31. As a result, the light having the other wavelength passes through the first ring resonator 31 and becomes through light. The light that has passed through the first ring resonator 31 further propagates to the third optical waveguide 43, and only the light having a wavelength that matches the resonance wavelength in the third ring resonator 33 is dropped as the third ring resonance.
  • Light having a wavelength other than that passing through the device 33 becomes through light. That is, only the light having the wavelength ⁇ 13 that matches the resonance wavelength of the third ring resonator 33 among the light having the resonance wavelength that has become the drop light in the first ring resonator 31 is used as the third ring resonator as the drop light. Light having a wavelength other than that passing through 33 becomes through light.
  • the light having the wavelength ⁇ 13 that has passed through the third ring resonator 33 further propagates through the fourth optical waveguide 44 and passes through the vicinity of the second ring resonator 32.
  • the wavelength ⁇ 13 at which the resonance wavelengths of the first ring resonator 31 and the third ring resonator 33 coincide is not the resonance wavelength of the second ring resonator 32, the second ring resonance The light passes through the second wavelength selection filter 52 without passing through the device 32. Therefore, the light is reflected by the second loop mirror 62 provided at one end 44a of the fourth optical waveguide 44, and returns to the first SOA 10 along the same path.
  • the second laser light emitted from one end face 20a of the second SOA 20 is obtained by causing the light emitted from the second SOA 20 to resonate and cause laser oscillation.
  • the light emitted from the other end face 20b of the second SOA 20 propagates to the second optical waveguide 42, and only the light having a wavelength matching the resonance wavelength is dropped in the second ring resonator 32.
  • the light having the other wavelengths passes through the second ring resonator 32 and becomes through light.
  • the light that has passed through the second ring resonator 32 further propagates to the fourth optical waveguide 44, and only the light having a wavelength that matches the resonance wavelength in the third ring resonator 33 is dropped into the third ring resonance.
  • Light having a wavelength other than that passing through the device 33 becomes through light. That is, only the wavelength ⁇ 23 that matches the resonance wavelength of the third ring resonator 33 among the resonance wavelengths that have become drop light in the second ring resonator 32 passes through the third ring resonator 33 as drop light. However, light of other wavelengths becomes through light.
  • the light having the wavelength ⁇ 23 that has passed through the third ring resonator 33 further propagates through the third optical waveguide 43 and passes through the vicinity of the first ring resonator 31.
  • the wavelength ⁇ 23 in which the resonance wavelengths of the second ring resonator 32 and the third ring resonator 33 coincide is not the resonance wavelength of the first ring resonator 31, the first ring resonance
  • the light passes through the first wavelength selection filter 51 without passing through the device 31. Accordingly, the light is reflected by the first loop mirror 61 provided at one end 43a of the third optical waveguide 43, and returns to the second SOA 20 along the same path.
  • the light emitted from the first SOA 10 does not reach the second SOA 20, and the light emitted from the second SOA 20 The SOA 10 is never reached. Therefore, the laser beam emitted from the first SOA 10 and the laser beam emitted from the second SOA 20 have different wavelengths from each other and are laser beams oscillated independently.
  • each of the oscillation wavelengths ⁇ 13 and ⁇ 23 is coincident with one of the resonance wavelengths of the third ring resonator 33. Therefore, the oscillation wavelength interval (
  • the light having the wavelength ⁇ 13 selected by the first ring resonator 31 and the third ring resonator 33 is prevented from passing through the second ring resonator 32. It is required to do. This is to make the first laser light emitted from the first SOA 10 and the second laser light emitted from the second SOA 20 independent.
  • the resonance wavelength of each ring resonator and the position where it is formed may be adjusted so that the wavelengths ⁇ 13 and ⁇ 23 are different from each other. It is also necessary to consider sharpness.
  • One of the resonance wavelengths of the second ring resonator 32 coincides with ⁇ 23, and the resonance wavelength of the second ring resonator 32 on the short wave side from ⁇ 23 is ⁇ 23 ⁇ ( ⁇ sp + ⁇ ⁇ ). ⁇ 13 - ⁇ ⁇ .
  • the resonance wavelength of the second ring resonator 32 closest to the wavelength ⁇ 13 where the resonance wavelengths overlap in the first ring resonator 31 and the third ring resonator 33 is ⁇ , which is the difference between the wavelength ⁇ 13 and the FSR.
  • the wavelength is separated by ⁇ . If the finesse of each of the ring resonators is low, for example, as shown in FIG. 9, the full width at half maximum [Delta] [lambda] h of the resonance wavelength (FWHM) is considered for the case of the same level as [Delta] [lambda] alpha.
  • the sharpness of the resonance wavelength in each ring resonator is the full width at half maximum ⁇ .
  • h is preferably ⁇ ⁇ / 2 or less.
  • the first ring resonator 31, the second ring resonator 32, and the third ring resonator 33 are formed of silicon waveguides. It is not limited.
  • the first ring resonator 31, the second ring resonator 32, and the third ring resonator 33 are formed of an optical waveguide using a quartz-based material or an optical waveguide using a compound semiconductor material such as InP. It may be what has been done.
  • these ring resonators are formed of a compound semiconductor material such as InP
  • the optical waveguide forming the ring resonator and the first SOA 10 and the second SOA 20 can be monolithically integrated.
  • the laser device can be miniaturized and the mounting can be simplified.
  • the FSR of the first ring resonator 31 and the second ring resonator 32 is wider than the FSR of the third ring resonator 33, and the first ring resonator 31 and the second ring resonator 31
  • the case where the FSRs of the ring resonators 32 are the same has been described, but the present invention is not limited to this.
  • the FSRs of the first ring resonator 31 and the second ring resonator 32 may be different.
  • the other end of the first optical waveguide 41, the other end of the second optical waveguide 42, the other end of the third optical waveguide 43, and the other end of the fourth optical waveguide 44 are The antireflection treatment is preferably performed.
  • Each ring resonator may be provided with a heater electrode for phase adjustment for aligning the longitudinal mode position of the resonator in addition to the case where the heater electrode is formed on the ring portion of each ring resonator.
  • a first phase adjustment heater electrode is formed in the first optical waveguide 41 between the first SOA 10 and the first ring resonator 31, and the second SOA 20 and the second ring resonator 32 are A second phase adjustment heater electrode may be formed in the second optical waveguide 42 between the two.
  • the laser device according to the present embodiment has a structure in which the radii of the first ring resonator 131 and the second ring resonator 132 are smaller than those of the first embodiment. belongs to.
  • the FSR of the third ring resonator 33 is ⁇ sp
  • the first ring resonator 131 and the second ring resonator are 132 of the FSR has become a 2 ⁇ sp + ⁇ ⁇ . That is, in the first embodiment, the FSR of the first ring resonator 31 and the second ring resonator 32 is slightly shifted from the FSR of the third ring resonator 33, whereas In the embodiment, the FSRs of the first ring resonator 131 and the second ring resonator 132 are slightly shifted from the double value of the FSR of the third ring resonator 33.
  • the FSR of the first ring resonator 131 and the second ring resonator 132 may be slightly deviated from an integer multiple of the FSR of the third ring resonator 33.
  • the radius is 540 ⁇ m so that the FSR of the third ring resonator 33 is 25 GHz, and the FSR of the first ring resonator 131 and the second ring resonator 132 is 51.25 GHz.
  • a radius of 265 ⁇ m Note that FSR of 51.25 GHz is 25 GHz ⁇ 2 + 1.25 GHz.
  • the wavelength difference is small, for example, while a [Delta] [lambda] beta, wavelength difference of the present embodiment is a ⁇ sp + ⁇ ⁇ . Since Ramudasp >> a [Delta] [lambda] beta, in the present embodiment, the deviation in the resonance wavelength of the second ring resonator 132 with respect to the wavelength lambda 13 is, Since it becomes larger than that of the first embodiment, it is possible to greatly relax the demand for finesse of each ring resonator.
  • the wavelength difference between the wavelength ⁇ 13 and the wavelength ⁇ 23 is set to 2 ⁇ ⁇ sp or an integer multiple thereof (even multiple of ⁇ sp)
  • the wavelength ⁇ is the same as in the first embodiment. 13 and the difference between the resonance wavelength of the second ring resonator 132 becomes [Delta] [lambda] beta. Therefore, in the present embodiment, the wavelength interval between the wavelengths ⁇ 13 and ⁇ 23 is preferably set to an odd multiple of ⁇ sp.
  • the FSR of the first ring resonator 131 and the second ring resonator 132 is approximately twice the FSR of the third ring resonator 33 .
  • the present invention is not limited to this. Is not to be done.
  • the FSR of the first ring resonator 131 and the second ring resonator 132 is approximately N times the FSR of the third ring resonator 33, that is, N ⁇ ⁇ sp + ⁇ of the FSR of the third ring resonator 33.
  • ⁇ N is a natural number
  • the wavelength difference between the wavelength ⁇ 13 and the wavelength ⁇ 23 is other than N ⁇ ⁇ sp, the wavelength difference between the resonance wavelengths of the wavelength ⁇ 13 and the second ring resonator 132 is not less than ⁇ sp.
  • the demand for finesse of each ring resonator can be relaxed.
  • the present embodiment is a laser device having a structure in which both the first wavelength selection filter and the second wavelength selection filter are formed by a plurality of ring resonators.
  • the laser device in the present embodiment includes a first SOA 10, a second SOA 20, a first ring resonator 231, a second ring resonator 232, and a third ring resonator 33. , A fourth ring resonator 234, a fifth ring resonator 235, and the like.
  • the first laser light is emitted from one end face 10a of the first SOA 10
  • the second laser light is emitted from one end face 20a of the second SOA 20.
  • the first ring resonator 231, the second ring resonator 232, the third ring resonator 33, the fourth ring resonator 234, and the fifth ring resonator 235 are formed on a silicon substrate. It is formed by a waveguide. On the silicon substrate, a first optical waveguide 41, a second optical waveguide 42, a third optical waveguide 243, a fourth optical waveguide 244, a fifth optical waveguide 245, a sixth optical waveguide are formed by a silicon waveguide. An optical waveguide 246 is formed.
  • the first SOA 10 is installed between the other end face 10b of the first SOA 10 and the one end 41a of the first optical waveguide 41 so that light can enter and exit from each other.
  • a spot size converter (not shown) is preferably formed at one end 41a of the first optical waveguide 41 in order to increase the optical coupling efficiency with the first SOA 10.
  • the second SOA 20 is installed between the other end face 20b of the second SOA 20 and one end portion 42a of the second optical waveguide 42 so that light can enter and exit from each other.
  • a spot size converter (not shown) is preferably formed at one end portion 42a of the second optical waveguide 42 in order to increase the optical coupling efficiency with the second SOA 20.
  • the fourth ring resonator 234 is formed between the first optical waveguide 41 and the third optical waveguide 243, and the fourth ring resonator 234 and the first optical waveguide 41 are close to each other.
  • the fourth ring resonator 234 and the third optical waveguide 243 are close to each other.
  • the first ring resonator 231 is formed between the third optical waveguide 243 and the fifth optical waveguide 245, and the first ring resonator 231 and the third optical waveguide 243 are close to each other. Therefore, the first ring resonator 231 and the fifth optical waveguide 245 are close to each other.
  • the fifth ring resonator 235 is formed between the second optical waveguide 42 and the fourth optical waveguide 244, and the fifth ring resonator 235 and the second optical waveguide 42 are close to each other.
  • the fifth ring resonator 235 and the fourth optical waveguide 244 are close to each other.
  • the second ring resonator 232 is formed between the fourth optical waveguide 244 and the sixth optical waveguide 246, and the second ring resonator 232 and the fourth optical waveguide 244 are close to each other.
  • the second ring resonator 232 and the sixth optical waveguide 246 are close to each other.
  • the third ring resonator 33 is formed between the fifth optical waveguide 245 and the sixth optical waveguide 246, and the third ring resonator 33 and the fifth optical waveguide 245 are close to each other.
  • the third ring resonator 33 and the sixth optical waveguide 246 are close to each other.
  • a first loop mirror 61 is formed at one end 245a of the fifth optical waveguide 245, and a second loop mirror 62 is formed at one end 246a of the sixth optical waveguide 246.
  • the first loop mirror 61 and the second loop mirror 62 are also formed by a silicon waveguide formed on the silicon substrate.
  • a first wavelength selection filter 251 is formed by the optical waveguide 245.
  • a second wavelength selection filter 252 is formed.
  • the third wavelength selective filter 53 is formed by the third ring resonator 33 and the fifth optical waveguide 245 and the sixth optical waveguide 246 that are close to the third ring resonator 33. .
  • the FSRs of the first ring resonator 231 and the second ring resonator 232 are slightly shifted from the FSR of the third ring resonator 33.
  • the resonance wavelength in the fourth ring resonator 234 is slightly shifted from the resonance wavelength in the first ring resonator 231
  • the resonance wavelength in the fifth ring resonator 235 is the second ring resonator 232. Is slightly shifted from the resonance wavelength at.
  • the first wavelength selection filter 251 is regarded as the first wavelength selection filter 51 in the first embodiment
  • the second wavelength selection filter 252 is the second wavelength selection in the first embodiment. It can be regarded as the wavelength selection filter 52. That is, the laser device according to the present embodiment has a structure in which the first wavelength selection filter 251 is formed by a plurality of ring resonators, and the second wavelength selection filter 252 is formed by a plurality of ring resonators. Is.
  • the wavelength selective filter includes optical waveguides 240a, 240b, and 240c arranged in the vicinity of the ring resonator 230a, the ring resonator 230b, the ring resonator 230a, or the ring resonator 230b. have.
  • the ring resonator 230a is formed between the optical waveguide 240a and the optical waveguide 240b, and is close to the optical waveguide 240a and the optical waveguide 240b.
  • the ring resonator 230b is formed between the optical waveguide 240b and the optical waveguide 240c, and is close to the optical waveguide 240b and the optical waveguide 240c.
  • the end on one side of the optical waveguide 240a is designated as port p1
  • the end on the other side is designated as port p3
  • the end on one side of the optical waveguide 240c is designated as port p4
  • the other side is designated as port p2.
  • the wavelength selective filter will be described.
  • the light having the resonance wavelength of the ring resonator 230a propagates to the optical waveguide 240b via the ring resonator 230a. Further, of the light propagated to the optical waveguide 240b, the light having the resonance wavelength of the ring resonator 230b propagates to the optical waveguide 240c via the ring resonator 230b and is emitted from the port p2. Further, light other than the resonance wavelength of the ring resonator 230a propagates through one optical waveguide 240a as it is and is emitted from the port p3.
  • the light having the resonance wavelength of the ring resonator 230b propagates to the optical waveguide 240b via the ring resonator 230b.
  • the light having the resonance wavelength of the ring resonator 230a propagates to the optical waveguide 240a via the ring resonator 230a and is emitted from the port p1.
  • light other than the resonance wavelength of the ring resonator 230b propagates as it is through one optical waveguide 240b and is emitted from the port p4.
  • light having a resonant wavelength that propagates from the optical waveguide 240a to the optical waveguide 240c via the ring resonator 230a, the optical waveguide 240b, and the ring resonator 230b is indicated by a broken line as selection light.
  • light other than the resonance wavelength that propagates through the optical waveguide 240a and the like without being propagated to the ring resonator 230a is indicated by a one-dot chain line as non-selection light.
  • Fig. 14 (b) shows the spectrum of the light that becomes the selected light in the wavelength selective filter shown in Fig. 14 (a), and Fig. 14 (c) shows the spectrum of the through light that becomes the non-selected light.
  • FIG. 14B in the wavelength selection filter shown in FIG. 14A, only the wavelength in which the resonance wavelength in the ring resonator 230a matches the resonance wavelength in the ring resonator 230b is selected. Can do.
  • the first wavelength selection filter 251 and the second wavelength selection filter 252 have the same structure as the wavelength selection filter shown in FIG.
  • the first SOA 10 is used as the first gain medium, and between the partial reflection mirror 11 and the second loop mirror 62 formed on one end face 10a of the first SOA 10.
  • a first laser resonator that emits the first laser beam is formed.
  • the second SOA 20 is used as the second gain medium, and the second laser beam is emitted between the partial reflection mirror 21 and the first loop mirror 61 formed on one end face 20a of the second SOA 20.
  • a second laser resonator is formed. Thereby, laser beams having different wavelengths can be independently emitted.
  • a fourth ring resonator 234, a first ring resonator 231 and a third ring resonator 33 whose FSRs are slightly shifted from each other are installed. Due to the effect, laser oscillation occurs at a wavelength ⁇ 134 where these three ring resonance wavelengths coincide.
  • a fifth ring resonator 235, a second ring resonator 232, and a third ring resonator 33 whose FSRs are slightly shifted from each other are installed. Due to the effect, laser oscillation occurs at a wavelength ⁇ 235 where these three ring resonance wavelengths coincide.
  • the oscillation wavelength is selected by three ring resonators.
  • the wavelength can be selected, and single mode oscillation is facilitated. That is, the first wavelength selection filter 251 including the fourth ring resonator 234 and the first ring resonator 231 has approximately one wavelength selected as the selection wavelength due to the vernier effect of the two ring resonators. This is a wavelength selective filter. Furthermore, since the wavelength overlapping with the periodic resonance wavelength of the third ring resonator 33 is selected from the selection wavelengths in the first wavelength selection filter 251, one wavelength can be selected more steeply.
  • the second wavelength selection filter 252 including the fifth ring resonator 235 and the second ring resonator 232 selects approximately one wavelength as the selected wavelength due to the vernier effect of the two ring resonators. Wavelength selection filter. Furthermore, since the wavelength that overlaps the periodic resonance wavelength of the third ring resonator 33 is selected from the selection wavelengths in the second wavelength selection filter 252, one wavelength can be selected more steeply.
  • ⁇ 134 which is the oscillation wavelength of the first laser resonator is different from the resonance wavelength of the second ring resonator 232, it does not become drop light in the second ring resonator 232, It does not reach SOA20. Furthermore, in the present embodiment, the wavelength selection is performed one more stage by the fifth ring resonator 235 between the second ring resonator 232 and the second SOA 20, so that the first The light emitted from the SOA 10 does not easily reach the second SOA 20.
  • ⁇ 235 which is the oscillation wavelength of the second laser resonator, is different from the resonance wavelength of the first ring resonator 231, and therefore does not become drop light in the first ring resonator 231.
  • the SOA of 10 is not reached.
  • the wavelength selection is performed one more stage by the fourth ring resonator 234 between the first ring resonator 231 and the first SOA 10, so that the second The light emitted from the SOA 20 does not easily reach the first SOA 10.
  • the laser oscillation can be further made independent between the first laser resonator and the second laser resonator.
  • the first wavelength selection filter 251 and the second wavelength selection filter 252 are wavelength selection filters that select one wavelength by combining two ring resonators. It is not limited to.
  • the first wavelength selection filter 251 and the second wavelength selection filter 252 are filters that select a single wavelength. Therefore, the selection wavelength in the first wavelength selection filter 251 is only the oscillation wavelength in the first laser oscillator, and the selection wavelength in the second wavelength selection filter 252 is only the oscillation wavelength in the second laser oscillator. Therefore, as compared with the case where a wavelength selection filter having a plurality of resonance wavelengths is used, light of an extra wavelength other than the selection wavelength does not propagate, so that the first laser resonator and the second laser resonator mutually It becomes easy to operate independently.
  • this embodiment further includes a fourth ring resonator 334, a fifth ring resonator 335, a fifth optical waveguide 345, and the like in the laser device in the first embodiment.
  • a sixth optical waveguide 346 is provided.
  • the fourth ring resonator 334 is formed between the third optical waveguide 43 and the fifth optical waveguide 345, and the fourth ring resonator 334 and the third optical waveguide 43 are close to each other.
  • the fourth ring resonator 334 and the fifth optical waveguide 345 are close to each other.
  • the fourth ring resonator 334 is formed in the vicinity of one end 43a of the third optical waveguide 43, and the first loop mirror 61 is provided at one end 345a of the fifth optical waveguide 345. Is formed.
  • the fifth ring resonator 335 is formed between the fourth optical waveguide 44 and the sixth optical waveguide 346, and the fifth ring resonator 335 and the fourth optical waveguide 44 are close to each other.
  • the fifth ring resonator 335 and the sixth optical waveguide 346 are close to each other.
  • the fifth ring resonator 335 is formed in the vicinity of one end portion 44 a of the fourth optical waveguide 44, and the second loop mirror 62 is provided at one end portion 346 a of the sixth optical waveguide 346. Is formed.
  • a fifth ring resonator 335 is provided between the third ring resonator 33 and the second loop mirror 62.
  • a fourth ring resonator 334 is provided between the third ring resonator 33 and the first loop mirror 61.
  • the first SOA 10 is used as the first gain medium, and between the partial reflection mirror 11 and the second loop mirror 62 formed on one end face 10a of the first SOA 10.
  • a first laser resonator that emits the first laser beam is formed.
  • the second SOA 20 is used as the second gain medium, and the second laser beam is emitted between the partial reflection mirror 21 and the first loop mirror 61 formed on one end face 20a of the second SOA 20.
  • a second laser resonator is formed. Thereby, laser beams having different wavelengths can be emitted independently.
  • a first wavelength selection mirror 361 is formed by the fourth ring resonator 334 and the first loop mirror 61, and the fifth ring resonator 335 and the second loop are formed.
  • a second wavelength selection mirror 362 is formed by the mirror 62.
  • the resonance wavelengths in the first ring resonator 31, the second ring resonator 32, and the third ring resonator 33 are set in the same manner as in the first embodiment.
  • a first ring resonator 31 third ring wavelength resonant wavelength overlap of the resonator 33 is a wavelength lambda 13
  • the wavelength resonant wavelength overlaps the second ring resonator 32 and the third ring resonators 33 Becomes the wavelength ⁇ 23 .
  • the resonance wavelength of the fifth ring resonator 335 in the second wavelength selection mirror 362 includes the wavelength ⁇ 13 but does not include the wavelength ⁇ 23 .
  • the resonance wavelength of the fourth ring resonator 334 in the first wavelength selection mirror 361 is formed so as to include the wavelength ⁇ 23 but not the wavelength ⁇ 13 .
  • the resonance wavelength of the fourth ring resonator 334 and the resonance wavelength of the second ring resonator 32 are formed to be the same, and the resonance wavelength of the fifth ring resonator 335 and the first ring resonator are formed. You may form so that the resonance wavelength of 31 may become the same.
  • the wavelength of the laser light emitted from the first laser resonator is the resonance wavelength in the first ring resonator 31, the third ring resonator 33, and the fifth ring resonator 335.
  • the wavelength of the laser light emitted from the second laser resonator is a wavelength at which the resonance wavelengths in the second ring resonator 32, the third ring resonator 33, and the fourth ring resonator 334 overlap.
  • both the first laser resonator and the second laser resonator are wavelength-selected by three ring resonators, so that wavelength selection is performed as compared with the first embodiment. And the single mode oscillation is facilitated.
  • the second wavelength selection mirror 362 forming the first laser resonator does not reflect the light of the wavelength ⁇ 23 which is the oscillation wavelength of the second laser resonator, It is possible to suppress unnecessary resonance of light having a wavelength ⁇ 23 inside.
  • the first wavelength selection mirror 361 forming the second laser resonator does not reflect the light having the wavelength ⁇ 13 which is the oscillation wavelength of the first laser resonator, the second laser resonator , The light having the wavelength ⁇ 13 can be prevented from causing unnecessary resonance. Therefore, in the laser device in this embodiment, the independence between the first laser beam and the second laser beam can be further improved.
  • the laser device in the present embodiment is replaced with a high reflection mirror 460 on the end surface instead of the first loop mirror 61 and the second loop mirror 62 in the laser device in the first embodiment.
  • the high reflection mirror 460 is formed at one end 43 a of the third optical waveguide 43 and one end 44 a of the fourth optical waveguide 44.
  • the high reflection mirror 460 is formed by depositing a dielectric multilayer film or the like on the end surfaces that become one end 43a of the third optical waveguide 43 and one end 44a of the fourth optical waveguide 44. Also good.
  • the laser module in the present embodiment is a wavelength tunable laser module, and has the laser device in the first embodiment. Specifically, as shown in FIG. 17, the laser device in the first embodiment, the first SOA power source 501, the second SOA power source 502, the first heater power source 511, and the second heater power source 512. , A third heater power supply 513, a controller 520, and the like.
  • the first SOA power source 501 is a power source for driving the first SOA 10 in the laser apparatus according to the first embodiment
  • the second SOA power source 502 is a power source for driving the second SOA 20. is there.
  • the first heater power source 511 is connected to the heater electrode 31a of the first ring resonator 31, and the resonance wavelength in the first ring resonator 31 is minutely changed by supplying current to the heater electrode 31a and heating it. Can be adjusted.
  • the second heater power source 512 is connected to the heater electrode 32a of the second ring resonator 32, and a current is passed through the heater electrode 32a to heat it, thereby slightly changing the resonance wavelength in the second ring resonator 32. Can be adjusted.
  • the third heater power source 513 is connected to the heater electrode 33a of the third ring resonator 33, and a current is passed through the heater electrode 33a to heat it, so that the resonance wavelength in the third ring resonator 33 is slightly changed. Can be adjusted.
  • the controller 520 serving as a control unit is connected to the first SOA power supply 501, the second SOA power supply 502, the first heater power supply 511, the second heater power supply 512, and the third heater power supply 513, and these are connected. Control.
  • the laser module in this embodiment includes lenses 531, 532, 533, and 534, a first beam splitter 541, a second beam splitter 542, a third beam splitter 543, an etalon 550, and the like. Further, the laser module in this embodiment includes a first photodetector 551, a second photodetector 552, and a third photodetector 553. Note that the first photodetector 551, the second photodetector 552, and the third photodetector 553 are formed of photodiodes.
  • the first laser beam oscillated in the first laser resonator emitted from one end face 10 a of the first SOA 10 is reflected by the first beam splitter 541 through the lens 531 and the transmitted laser beam.
  • the laser beam is branched at a ratio of 10: 1.
  • the laser beam reflected by the first beam splitter 541 enters the second beam splitter 542, and the second beam splitter 542 converts the laser beam transmitted and reflected to the laser beam to be 1: 1, for example. Branch at a rate.
  • the laser light that has passed through the second beam splitter 542 is incident on the first photodetector 551, the amount of light is detected, and the laser light that has passed through the etalon 550 out of the laser light reflected by the second beam splitter 542. Is incident on the second photodetector 552 and the amount of light is detected.
  • the etalon 550 is a wavelength locker etalon having an FSR of 50 GHz, has a transmission characteristic close to a sine wave with respect to light of a predetermined wavelength, and the peak wavelength of light transmitted through the etalon 550 is ITU- It is centered on the two grids of the T grid. That is, the ITU-T grid of 25 GHz is formed so as to be at the midpoint between the peak and bottom of the transmitted light of the etalon 550.
  • the first laser beam having a desired intensity can be emitted by controlling the current of the first SOA 10 based on the value detected by the first photodetector 551. it can.
  • the ratio of the values detected by the second photodetector 552 and the first photodetector 551 becomes a desired value so that the first ring resonator 31 has a desired value.
  • the current flowing through the heater electrode 31a and the heater electrode 33a of the third ring resonator 33 is controlled.
  • the wavelength ⁇ 13 where the resonance wavelengths of the first ring resonator 31 and the third ring resonator 33 overlap is a desired wavelength, and to set the oscillation wavelength of the first laser light to a desired value.
  • the wavelength can be Note that the first laser light transmitted through the first beam splitter 541 is emitted toward an optical fiber or the like via the lens 532.
  • the second laser light oscillated from the first end face 20a of the second SOA 20 and oscillated in the first laser resonator is reflected by the third beam splitter 543 through the lens 533 and the transmitted laser light.
  • the laser beam is branched at a ratio of 10: 1.
  • the laser beam reflected by the third beam splitter 543 is incident on the third photodetector 553 and the amount of light is detected. Note that the second laser light transmitted through the third beam splitter 543 is emitted toward the optical fiber or the like via the lens 534.
  • the second laser beam having a desired intensity is emitted by controlling the current of the second SOA 20 based on the value detected by the third photodetector 553 and the like. Can do.
  • the oscillation wavelength of the second laser beam matches one of the resonance wavelengths of the third ring resonator 33. Therefore, if the FSR of the third ring resonator 33 is 25 GHz, when the oscillation wavelength of the first laser beam is matched with the ITU-T grid at intervals of 25 GHz, the oscillation wavelength of the second laser beam is automatically 25 GHz. It can be matched to the ITU-T grid of intervals.
  • the oscillation wavelength of the second laser beam is such that the resonance wavelengths in the second ring resonator 32 and the third ring resonator 33 overlap by controlling the current flowing through the heater electrode 32a in the second ring resonator 32.
  • the wavelength can be changed.
  • the oscillation wavelength of the second laser beam can be set to an arbitrary wavelength that is separated from the oscillation wavelength of the first laser beam by an integer multiple of 25 GHz, such as 25 GHz, 50 GHz, 75 GHz, and 100 GHz.
  • the laser device in this embodiment includes a first SOA 10, a second SOA 20, a first etalon 611, a second etalon 612, a third etalon 613, a first mirror 621, a second mirror 622, 3 mirrors 623, a fourth mirror 624, and the like.
  • the first etalon 611, the second etalon 612, and the third etalon 613 are Fabry-Perot etalon, and are filters having periodic wavelength selection characteristics similar to the ring resonator. Specifically, the first etalon 611, the second etalon 612, and the third etalon 613 selectively transmit light having a predetermined resonance wavelength determined by the thickness of the etalon, and transmit light having other wavelengths. It has the property of reflecting.
  • a direction incident from one surface 610a of the etalon 610 is a port p1
  • a direction incident from the other surface 610b of the etalon 610 is a port p2.
  • a direction that is incident and reflected from one surface 610a of the etalon 610 to the etalon 610 is a port p3
  • a direction that is incident and reflected from the other surface 610b of the etalon 610 to the etalon 610 is a port p4.
  • the etalon 610 is a wavelength selection filter having the same characteristics as the wavelength selection filter formed by the ring resonator.
  • FIG. 19B shows the spectrum of the transmitted light that becomes the selected light in the etalon 610 shown in FIG. 19A
  • FIG. 19C shows the spectrum of the reflected light that becomes the non-selected light.
  • this etalon 610 only light having a resonant wavelength that appears periodically can be selected.
  • the first etalon 611, the second etalon 612, and the third etalon 613 have the same structure as the etalon 610 having the structure shown in FIG.
  • the first laser beam is generated by the first laser resonator formed by the partial reflection mirror 11 and the second mirror 622 formed on one end face 10a of the first SOA 10. Emitted. Therefore, in the first laser resonator, the first SOA 10 is used as the first gain medium, the first etalon 611 is transmitted, the third mirror 623 is reflected, the third etalon 613 is transmitted, and the fourth mirror. The laser oscillates through an optical path reflected by 624 and reflected by the second etalon 612.
  • the second laser beam is emitted by the second laser resonator formed by the partial reflection mirror 21 and the first mirror 621 formed on one end face 20a of the second SOA 20. Therefore, in the second laser resonator, the second SOA 20 is used as the second gain medium, the second etalon 612 is transmitted, the fourth mirror 624 is reflected, the third etalon 613 is transmitted, and the third mirror. The laser oscillates through the optical path reflected by 623 and reflected by the first etalon 611.
  • the first laser beam and the second laser beam can be emitted independently.

Abstract

　第１及び第２の利得媒質と、第１、第２及び第３の波長選択フィルタと、第１及び第２のミラーと、を有し、前記第１及び第２の利得媒質の一方の端面より出射される第１及び第２のレーザ光の波長は、異なるものであって、前記第３の波長選択フィルタは、波長に対し周期的に選択光が存在している波長選択フィルタであって、前記第１及び第２の利得媒質の他方の端面には、それぞれ前記第１及び第２の波長選択フィルタの第１の入出力ポートが接続されており、前記第１及び第２の波長選択フィルタの第４の入出力ポートには、それぞれ前記第１及び第２のミラーが接続されており、前記第３の波長選択フィルタの第１及び第２の入出力ポートには、それぞれ前記第１及び第２の波長選択フィルタの第２の入出力ポートが接続されていることを特徴とする。

Description

レーザ装置
　本発明は、レーザ装置に関する。
　幹線系の光通信システムにおいては、波長の異なる複数の光信号を１つのファイバで送信する波長多重通信システムを用いて、大容量光伝送が行われている。このような波長多重通信システムにおいては、広い波長範囲で発振波長を変化させられる波長可変レーザは、不可欠なデバイスとなっている。波長多重通信では、あらかじめ決められた波長ｃｈ（ＩＴＵ－Ｔグリッド）が設定されており、各々の波長可変レーザにおいて、各々のグリッドに合わせる波長制御が行われる。
　波長多重通信システムの伝送容量は、１波長ｃｈあたりのビットレートと使用する波長ｃｈ数との積であり、波長ｃｈ数が多いほど伝送容量が増加する。波長ｃｈ数は、使用する波長範囲（例えば、Ｃ－ｂａｎｄと呼ばれる波長１５２５ｎｍ～１５６５ｎｍの範囲）と、各々の波長ｃｈの波長間隔により定まる。従って、同じ波長範囲であっても、波長間隔を狭くすることができれば、波長ｃｈ数を増やすことができるため、伝送容量を増加させることができる。
　現在の波長多重通信システムでは、各波長の変調ボーレートは、１０Ｇｂａｕｄや２５Ｇｂａｕｄであり、図１（ａ）に示されるように、波長間隔は５０ＧＨｚ（約０．４ｎｍ）に設定されている。これに対し、次世代の波長多重通信システムでは、Ｎｙｑｕｉｓｔ方式または光直交周波数分割多重（光ＯＦＤＭ）方式を用い、波長間隔を物理限界である変調ボーレートと同一まで狭くして、伝送容量を増加させることが検討されている。具体的には、図１（ｂ）に示されるように、波長間隔を物理限界である変調ボーレートと同一、即ち、（２５Ｇｂａｕｄであれば波長間隔を２５ＧＨｚ）まで狭くして、伝送容量を増加させることが検討されている。
特開２００６－２４５３４４号公報
　ところで、従来の波長多重通信システムにおいては、各々の波長ｃｈのレーザ光源は、各々のレーザ光源から出射されるレーザ光の波長を個別に制御するための波長ロッカーが搭載されており、波長制御は互いに独立に行われている。波長ロッカーは、出力光の一部を、透過強度が波長に対して周期的に変化するファブリペローエタロンを通してフォトダイオード等の光検出器によりモニタすることによって、所望の波長となるように制御する装置である。このような波長ロッカーは、フォトダイオードのモニタ値の誤差や、フィードバック制御の誤差などにより数ＧＨｚ程度の誤差が生じてしまう。
　具体的に、図２に示されるように、異なる波長のレーザ光を出射する第１のレーザ光源９１０と第２のレーザ光源９２０とが設けられている場合について説明する。第１のレーザ光源９１０は、第１の波長可変レーザ９１１と第１の波長ロッカー９１２とを有しており、第１の波長可変レーザ９１１より出射された第１のレーザ光の一部が部分反射ミラー９１３により反射されて、第１の波長ロッカー９１２に入射する。第１の波長ロッカー９１２には、第１の波長ロッカー９１２に入射した第１のレーザ光を分岐する部分反射ミラー９１４が設けられている。第１の波長ロッカー９１２に入射した第１のレーザ光のうち、部分反射ミラー９１４を透過したレーザ光は、光検出器９１５に入射し、部分反射ミラー９１４において反射されたレーザ光は、エタロン９１６を介し、光検出器９１７に入射する。従って、光検出器９１７では、エタロン９１６を透過したレーザ光のみが検出される。光検出器９１７と光検出器９１５により検出された光量の比率はエタロン９１６の透過率に相当する値になり、その値は波長に応じて変化する。よって、この比率を基に、第１の波長可変レーザ９１１より出射される第１のレーザ光の波長が所望の波長となるように、フィードバックをかけることができる。尚、部分反射ミラー９１３を透過した第１のレーザ光は、光通信の信号光として用いられる。
　また、第２のレーザ光源９２０は、第２の波長可変レーザ９２１と第２の波長ロッカー９２２とを有しており、第２の波長可変レーザ９２１より出射された第２のレーザ光の一部が部分反射ミラー９２３により反射されて、第２の波長ロッカー９２２に入射する。第２の波長ロッカー９２２には、第２の波長ロッカー９２２に入射した第２のレーザ光を分岐する部分反射ミラー９２４が設けられている。第２の波長ロッカー９２２に入射した第２のレーザ光のうち、部分反射ミラー９２４を透過したレーザ光は、光検出器９２５に入射し、部分反射ミラー９２４において反射されたレーザ光は、エタロン９２６を介し、光検出器９２７に入射する。光検出器９２７では、エタロン９２６を透過したレーザ光のみが検出される。光検出器９２７と光検出器９２５において検出された光量の比率はエタロン９２６の透過率に相当する値になり、その値は波長によって変化する。よって、第２の波長可変レーザ９２１より出射される第２のレーザ光の波長が所望の波長となるように、フィードバックをかけることができる。尚、部分反射ミラー９２３を透過した第２のレーザ光は、光通信の信号光として用いられる。
　従って、第１のレーザ光源９１０と第２のレーザ光源９２０とは独立に制御されるため、図３に示されるように、第１のレーザ光の波長と第２のレーザ光の波長が近いと、第１のレーザ光の波長範囲と第２のレーザ光の波長範囲とが重なり合ってしまう場合がある。
　このように、隣り合う波長ｃｈの波長間隔が変調ボーレート以下になると、互いの光信号が混線し正常な伝送ができなくなるため、波長誤差を考慮して最低限変調ボーレート以上の波長間隔を確保する必要がある。よって、波長誤差分、即ち、数ＧＨｚ程度、波長間隔にマージンをとる必要があり、波長間隔を狭くすることに限界があることから、結果として波長多重通信システムとしての伝送容量を十分に増加させることができなかった。
　本実施の形態の一観点によれば、第１の利得媒質と、前記第１の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、第２の利得媒質と、前記第２の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、第１の波長選択フィルタと、第２の波長選択フィルタと、第３の波長選択フィルタと、第１のミラーと、第２のミラーと、を有し、前記第１の利得媒質の一方の端面より出射される第１のレーザ光の波長と、前記第２の利得媒質の一方の端面より出射される第２のレーザ光の波長は、異なるものであって、前記第１の波長選択フィルタ、前記第２の波長選択フィルタ、前記第３の波長選択フィルタは、各々第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、第３の入出力ポート、第４の入出力ポートを有しており、選択された波長である選択光に対しては、前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポート、及び、前記第３の入出力ポートと前記第４の入出力ポートが接続され、非選択光に対しては、前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポート、及び、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートが接続されるものであって、前記第３の波長選択フィルタは、波長に対し周期的に選択光が存在している波長選択フィルタであって、前記第１の利得媒質の他方の端面には、前記第１の波長選択フィルタの第１の入出力ポートが接続されており、前記第２の利得媒質の他方の端面には、前記第２の波長選択フィルタの第１の入出力ポートが接続されており、前記第１の波長選択フィルタの第４の入出力ポートには、前記第１のミラーが接続されており、前記第２の波長選択フィルタの第４の入出力ポートには、前記第２のミラーが接続されており、前記第３の波長選択フィルタの第１の入出力ポートには、前記第１の波長選択フィルタの第２の入出力ポートが接続されており、前記第３の波長選択フィルタの第２の入出力ポートには、前記第２の波長選択フィルタの第２の入出力ポートが接続されていることを特徴とする。
　開示のレーザ装置によれば、出射される波長の異なるレーザ光における波長間隔を狭くすることができるため、波長多重通信システムにおける伝送容量を向上させることができる。
波長多重通信システムの説明図 従来のレーザ装置の構造図 従来のレーザ装置の説明図 第１の実施の形態におけるレーザ装置の構造図（１） 第１の実施の形態におけるレーザ装置の構造図（２） 第１の実施の形態における波長選択フィルタの説明図 第１の実施の形態におけるレーザ装置の説明図（１） 第１の実施の形態におけるレーザ装置の説明図（２） 第１の実施の形態におけるレーザ装置の説明図（３） 第１の実施の形態におけるレーザ装置の説明図（４） 第２の実施の形態におけるレーザ装置の構造図 第２の実施の形態におけるレーザ装置の説明図 第３の実施の形態におけるレーザ装置の構造図 第３の実施の形態における波長選択フィルタの説明図 第４の実施の形態におけるレーザ装置の構造図 第５の実施の形態におけるレーザ装置の構造図 第６の実施の形態におけるレーザ装置の構造図 第７の実施の形態におけるレーザ装置の構造図 第７の実施の形態におけるエタロンの説明図
　発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
　〔第１の実施の形態〕
　第１の実施の形態におけるレーザ装置について説明する。本実施の形態におけるレーザ装置は、図４に示されるように、第１のＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier：半導体光増幅器）１０、第２のＳＯＡ２０、第１のリング共振器３１、第２のリング共振器３２、第３のリング共振器３３等を有している。尚、本願においては、第１のＳＯＡ１０を第１の利得媒質と記載し、第２のＳＯＡ２０を第２の利得媒質と記載する場合がある。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａから第１のレーザ光が出射され、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａから第２のレーザ光が出射される。よって、第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａは、へき開面または部分反射膜により部分反射ミラー１１が形成されており、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａは、へき開面または部分反射膜により部分反射ミラー２１が形成されている。
　第１のリング共振器３１、第２のリング共振器３２、第３のリング共振器３３は、シリコン基板の上に形成されたシリコン導波路により形成されている。また、このシリコン基板の上には、シリコン導波路により第１の光導波路４１、第２の光導波路４２、第３の光導波路４３及び第４の光導波路４４が形成されている。尚、第１のリング共振器３１のリング部分にはヒータ電極３１ａが形成されており、第２のリング共振器３２のリング部分にはヒータ電極３２ａが形成されており、第３のリング共振器３３のリング部分にはヒータ電極３３ａが形成されている。これらヒータ電極に電流を流し加熱することにより、各々のリング共振器における共振波長の微調整を行うことができる。
　第１のＳＯＡ１０は、第１のＳＯＡ１０の他方の端面１０ｂと第１の光導波路４１の一方の端部４１ａとの間において、相互に光が入出射されるように設置されている。第１のリング共振器３１は、第１の光導波路４１と第３の光導波路４３との間に形成されており、第１のリング共振器３１と第１の光導波路４１とは近接しており、第１のリング共振器３１と第３の光導波路４３とは近接している。尚、第１の光導波路４１の一方の端部４１ａには、第１のＳＯＡ１０との光結合効率を高めるため、不図示のスポットサイズ変換器が形成されていることが好ましい。
　第２のＳＯＡ２０は、第２のＳＯＡ２０の他方の端面２０ｂと第２の光導波路４２の一方の端部４２ａとの間において、相互に光が入出射されるように設置されている。第２のリング共振器３２は、第２の光導波路４２と第４の光導波路４４との間に形成されており、第２のリング共振器３２と第２の光導波路４２とは近接しており、第２のリング共振器３２と第４の光導波路４４とは近接している。尚、第２の光導波路４２の一方の端部４２ａには、第２のＳＯＡ２０との光結合効率を高めるため、不図示のスポットサイズ変換器が形成されていることが好ましい。
　第３のリング共振器３３は、第３の光導波路４３と第４の光導波路４４との間に形成されており、第３のリング共振器３３と第３の光導波路４３とは近接しており、第３のリング共振器３３と第４の光導波路４４とは近接している。また、第３の光導波路４３の一方の端部４３ａには第１のループミラー６１が形成されており、第４の光導波路４４の一方の端部４４ａには第２のループミラー６２が形成されている。尚、第１のループミラー６１及び第２のループミラー６２についても、シリコン基板の上に形成されたシリコン導波路により形成されている。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１のリング共振器３１と、第１のリング共振器３１に近接している第１の光導波路４１及び第３の光導波路４３により、第１の波長選択フィルタ５１が形成されている。また、第２のリング共振器３２と、第２のリング共振器３２に近接している第２の光導波路４２及び第４の光導波路４４により、第２の波長選択フィルタ５２が形成されている。また、第３のリング共振器３３と、第３のリング共振器３３に近接している第３の光導波路４３及び第４の光導波路４４により、第３の波長選択フィルタ５３が形成されている。
　ところで、第１のリング共振器３１、第２のリング共振器３２、第３のリング共振器３３、第１の光導波路４１、第２の光導波路４２、第３の光導波路４３及び第４の光導波路４４は、上述のとおりシリコン導波路により形成されている。シリコン導波路は、図５（ａ）に示されるように、シリコン基板７１の上に形成された下部クラッド層７２、下部クラッド層７２の上に形成されたコア層７３、コア層７３を覆うように形成された上部クラッド層７４により形成されている。下部クラッド層７２はＳｉＯ２により形成されており、上部クラッド層７４はＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ等により形成されており、コア層７３は、Ｓｉにより、幅が０．５μｍ、高さが０．２μｍとなるように形成されており、コア層７３を中心に光が伝搬する。本実施の形態においては、このシリコン導波路は、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を加工することにより形成されている。
　第１のＳＯＡ１０及び第２のＳＯＡ２０は、図５（ｂ）に示すように、ｎ－ＩｎＰにより形成された下部クラッド層８１、下部クラッド層８１の上に形成された活性層８２、活性層８２の上にｐ－ＩｎＰにより形成された上部クラッド層８３及び、ｐ－ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓにより形成されたｐコンタクト層８４が順に積層されている。ｐコンタクト層８４、上部クラッド層８３、活性層８２、下部クラッド層８１の一部はストライプ状に除去されており、除去された領域には半絶縁性のＩｎＰにより埋込層８５が形成されている。尚、下部クラッド層８１の裏面には、ｎ電極８６が形成されており、ｐコンタクト層８４の上には、ｐ電極８７が形成されている。
　（波長選択フィルタ）
　次に、本実施の形態におけるレーザ装置に用いられるリング共振器を用いた波長選択フィルタについて図６に基づき説明する。この波長選択フィルタは、図６（ａ）に示されるように、リング共振器３０とリング共振器３０に近接して配置された２本の光導波路４０ａ、４０ｂを有している。尚、便宜上、一方の光導波路４０ａの一方の側の端部をポートｐ１、他方の側の端部をポートｐ３とし、他方の光導波路４０ｂの一方の側の端部をポートｐ２、他方の側をポートｐ４として、この波長選択フィルタについて説明する。
　一方の光導波路４０ａのポートｐ１より入射した光のうち、リング共振器３０の共振波長の光は、リング共振器３０を通過し、更に、リング共振器３０から他方の光導波路４０ｂに伝搬してポートｐ２より出射される。また、リング共振器３０の共振波長以外の光は、そのまま一方の光導波路４０ａを伝搬し、ポートｐ３より出射される。
　同様に、一方の光導波路４０ａのポートｐ３より入射した光のうち、リング共振器３０の共振波長の光は、リング共振器３０を通過し、更に、リング共振器３０から他方の光導波路４０ｂに伝搬してポートｐ４より出射される。また、リング共振器３０の共振波長以外の光は、そのまま一方の光導波路４０ａを伝搬し、ポートｐ１より出射される。
　同様に、他方の光導波路４０ｂのポートｐ２より入射した光のうち、リング共振器３０の共振波長の光は、リング共振器３０を通過し、更に、リング共振器３０から一方の光導波路４０ａに伝搬してポートｐ１より出射される。また、リング共振器３０の共振波長以外の光は、そのまま他方の光導波路４０ｂを伝搬し、ポートｐ４より出射される。
　同様に、他方の光導波路４０ｂのポートｐ４より入射した光のうちリング共振器３０の共振波長の光は、リング共振器３０を通過し、更に、リング共振器３０から一方の光導波路４０ａに伝搬してポートｐ３より出射される。また、リング共振器３０の共振波長以外の光は、そのまま他方の光導波路４０ｂを伝搬し、ポートｐ２より出射される。尚、リング共振器では、いずれのポートから入射した場合でも、リング共振器を通過する共振波長は一致する。
　図６（ａ）においては、一方の光導波路４０ａからリング共振器３０を介し他方の光導波路４０ｂに伝搬等する共振波長の光を選択光として破線で示す。また、リング共振器３０を通過することなく一方の光導波路４０ａ等を伝搬する共振波長以外の光を非選択光として一点鎖線で示す。本実施の形態においては、一方の光導波路４０ａからリング共振器３０を介し他方の光導波路４０ｂに伝搬等する光をドロップ光と記載し、リング共振器３０に伝搬されることなく一方の光導波路４０ａ等を伝搬する光をスルー光と記載する場合がある。
　図６（ａ）に示される波長選択フィルタにおける選択光となるドロップ光のスペクトルを図６（ｂ）に示し、非選択光となるスルー光のスペクトルと図６（ｃ）に示す。図６（ｂ）に示されるように、この波長選択フィルタにおいては、周期的に出現する共振波長の光のみを選択して、一方の光導波路４０ａから他方の光導波路４０ｂに、または、他方の光導波路４０ｂから一方の光導波路４０ａに伝搬させることができる。これにより、所定の波長の光を選択光として選択することができる。本実施の形態においては、この共振波長の周期をＦＳＲ（Free Spectrum Range）と記載する場合がある。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１の波長選択フィルタ５１、第２の波長選択フィルタ５２、第３の波長選択フィルタ５３は、図６（ａ）に示される波長選択フィルタと同様の構造のものにより形成されている。
　（レーザ装置の動作）
　次に、本実施の形態におけるレーザ装置の動作について説明する。本実施の形態においては、図７に示されるように、第１のリング共振器３１と第３のリング共振器３３のＦＳＲが相互に僅かに異なるように形成されている。具体的には、第１のリング共振器３１は、ＦＳＲが半径が５１０μｍで形成されており、第３のリング共振器３３は、第１のリング共振器３１よりもＦＳＲが約５％狭くなるように、半径が５４０μｍで形成されている。これにより第３のリング共振器３３は、ＦＳＲが２５ＧＨｚとなるように形成されている。このように、第１のリング共振器３１と第３のリング共振器３３におけるＦＳＲが僅かに異なる場合、第１のリング共振器３１における共振波長と第３のリング共振器３３における共振波長とが一致した波長λ１３においてレーザ発振する（バーニア効果）。本実施の形態においては、この波長λ１３のレーザ光が、第１のレーザ光となる。
　即ち、図８（ａ）に示されるように、第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａに形成されている部分反射ミラー１１と第２のループミラー６２との間において、一点鎖線で示される光路を辿り第１のレーザ光を出射する第１のレーザ共振器が形成される。具体的には、波長λ１３の光は、第１の波長選択フィルタ５１及び第３の波長選択フィルタ５３において、ドロップ光となる波長の光である。従って、部分反射ミラー１１と第２のループミラー６２との間に存在している第１のＳＯＡ１０、第１の光導波路４１、第１のリング共振器３１、第３の光導波路４３、第３のリング共振器３３、第４の光導波路４４を経由する光路においてレーザ発振する。
　同様に、本実施の形態においては、図７に示されるように、第２のリング共振器３２と第３のリング共振器３３のＦＳＲが相互に僅かに異なるように形成されている。具体的には、第２のリング共振器３２は、第３のリング共振器３３よりもＦＳＲが約５％広くなるように、半径が５１０μｍで形成されている。このように、第２のリング共振器３２と第３のリング共振器３３におけるＦＳＲが僅かに異なる場合、第２のリング共振器３２における共振波長と第３のリング共振器３３における共振波長とが一致した波長λ２３においてレーザ発振する。本実施の形態においては、この波長λ２３のレーザ光が、第２のレーザ光となる。
　即ち、図８（ｂ）に示されるように、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａに形成されている部分反射ミラー２１と第１のループミラー６１との間において、一点鎖線で示される光路を辿り第２のレーザ光を出射する第２のレーザ共振器が形成される。具体的には、波長λ２３の光は、第２の波長選択フィルタ５２及び第３の波長選択フィルタ５３において、ドロップ光となる波長の光である。従って、部分反射ミラー２１と第１のループミラー６１との間に存在している第２のＳＯＡ２０、第２の光導波路４２、第２のリング共振器３２、第４の光導波路４４、第３のリング共振器３３、第３の光導波路４３を経由する光路においてレーザ発振する。
　尚、本実施の形態においては、波長λ１３と波長λ２３とが異なるように、リング共振器が形成される位置やヒータにより調整されている。
　次に、本実施の形態におけるレーザ装置について、図７に基づきより詳細に説明する。
　第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａより出射される第１のレーザ光は、第１のＳＯＡ１０から出射された光を共振させてレーザ発振させたものである。具体的には、第１のＳＯＡ１０の他方の端面１０ｂより出射された光は、第１の光導波路４１に伝搬し、第１のリング共振器３１において共振波長に一致する波長の光のみドロップ光として第１のリング共振器３１を通過し、それ以外の波長の光はスルー光となる。第１のリング共振器３１を通過した光は、更に、第３の光導波路４３に伝搬し、第３のリング共振器３３において共振波長に一致する波長の光のみドロップ光として第３のリング共振器３３を通過し、それ以外の波長の光はスルー光となる。即ち、第１のリング共振器３１においてドロップ光となった共振波長の光うち、第３のリング共振器３３の共振波長と一致する波長λ１３の光のみ、ドロップ光として第３のリング共振器３３を通過し、それ以外の波長の光はスルー光となる。
　第３のリング共振器３３を通過した波長λ１３の光は、更に、第４の光導波路４４を伝搬し、第２のリング共振器３２の近傍を通過する。しかしながら、第１のリング共振器３１と第３のリング共振器３３との共振波長が一致している波長λ１３は、第２のリング共振器３２の共振波長ではないため、第２のリング共振器３２を通過することなく、第２の波長選択フィルタ５２におけるスルー光となる。従って、第４の光導波路４４の一方の端部４４ａに設けられた第２のループミラー６２により反射され、同じ経路をたどって第１のＳＯＡ１０まで戻る。
　同様に、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａより出射される第２のレーザ光は、第２のＳＯＡ２０から出射された光を共振させてレーザ発振させたものである。具体的には、第２のＳＯＡ２０の他方の端面２０ｂより出射された光は、第２の光導波路４２に伝搬し、第２のリング共振器３２において共振波長に一致する波長の光のみドロップ光として第２のリング共振器３２を通過し、それ以外の波長の光はスルー光となる。第２のリング共振器３２を通過した光は、更に、第４の光導波路４４に伝搬し、第３のリング共振器３３において共振波長に一致する波長の光のみドロップ光として第３のリング共振器３３を通過し、それ以外の波長の光はスルー光となる。即ち、第２のリング共振器３２においてドロップ光となった共振波長のうち、第３のリング共振器３３の共振波長と一致する波長λ２３のみ、ドロップ光として第３のリング共振器３３を通過し、それ以外の波長の光はスルー光となる。
　第３のリング共振器３３を通過した波長λ２３の光は、更に、第３の光導波路４３を伝搬し、第１のリング共振器３１の近傍を通過する。しかしながら、第２のリング共振器３２と第３のリング共振器３３との共振波長が一致している波長λ２３は、第１のリング共振器３１の共振波長ではないため、第１のリング共振器３１を通過することなく、第１の波長選択フィルタ５１におけるスルー光となる。従って、第３の光導波路４３の一方の端部４３ａに設けられた第１のループミラー６１により反射され、同じ経路をたどって第２のＳＯＡ２０まで戻る。
　このように、本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１のＳＯＡ１０から出射された光は、第２のＳＯＡ２０に到達することはなく、第２のＳＯＡ２０から出射された光は、第１のＳＯＡ１０に到達することはない。よって、第１のＳＯＡ１０から出射されるレーザ光と、第２のＳＯＡ２０から出射されるレーザ光とは、相互に波長が異なっており、独立して発振させたレーザ光である。
　また、第１のＳＯＡ１０の他方の端面１０ｂから出射された光と第２のＳＯＡ２０の他方の端面２０ｂから出射された光は、ともに第３のリング共振器３３を通過する。このため、各々の発振波長λ１３、λ２３は、ともに第３のリング共振器３３の共振波長のうちのいずれかと一致する。従って、第１のＳＯＡ１０から出射されるレーザ光と第２のＳＯＡ２０から出射されるレーザ光との第２のレーザ共振器の発振波長間隔（｜λ１３－λ２３｜）は、常に第３のリング共振器３３のＦＳＲの整数倍となり、波長間隔を正確に設定することができる。例えば、第３のリング共振器３３のＦＳＲを２５ＧＨｚとした場合、本実施の形態におけるレーザ装置においては、波長間隔が２５ＧＨｚの整数倍となる波長の異なる２つのレーザ光が出射される。
　ところで、本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１のリング共振器３１と第３のリング共振器３３により選択された波長λ１３の光が、第２のリング共振器３２を通過しないようにすることが求められる。これは、第１のＳＯＡ１０から出射される第１のレーザ光と第２のＳＯＡ２０から出射される第２のレーザ光とを独立させるためである。具体的には、波長λ１３と波長λ２３とが異なる波長となるように、各々のリング共振器の共振波長や形成される位置を調整すればよいが、実際には、各々の共振波長の鋭さ（フィネス）についても考慮する必要がある。
　ここで、最も高いフィネスが必要となる場合として、波長λ１３と波長λ２３とが第３のリング共振器３３の周期的な共振波長のうち互いに隣り合う共振波長である場合について考える。
　第３のリング共振器３３におけるＦＳＲをλｓｐとし、第１のリング共振器３１及び第２のリング共振器３２におけるＦＳＲをλｓｐ＋Δλαとし、波長λ２３は波長λ１３に対して第３のリング共振器３３の共振波長における１つ長波側の波長であると仮定する。この場合、λ２３＝λ１３+λｓｐとなる。
　第２のリング共振器３２の共振波長のうちの１つはλ２３に一致し、λ２３よりも１個短波側の第２のリング共振器３２の共振波長は、λ２３－（λｓｐ＋Δλα)＝λ１３－Δλαとなる。
　従って、第１のリング共振器３１と第３のリング共振器３３において共振波長が重なる波長λ１３に最も近い第２のリング共振器３２の共振波長は、波長λ１３からＦＳＲの差分であるΔλαだけ離れた波長となる。各々のリング共振器のフィネスが低い場合、例えば、図９に示されるように、各共振波長の半値全幅Δλｈ（ＦＷＨＭ）がΔλαと同程度の場合について考える。この場合、波長λ１３に対して第２のリング共振器３２の共振波長のピークがΔλαずれていても、波長λ１３の波長の光のうちの１０％以上が第２のリング共振器３２のドロップ光となり、第２のＳＯＡ２０まで到達する。このため、第１のレーザ共振器と第２のレーザ共振器において独立した動作が困難となる。
　従って、第１のレーザ共振器と第２のレーザ共振器において安定した独立した動作をさせるためには、図１０に示されるように、各々のリング共振器における共振波長の鋭さは、半値全幅Δλｈ（ＦＷＨＭ）がΔλα／２以下であることが好ましい。
　尚、本実施の形態においては、第１のリング共振器３１、第２のリング共振器３２及び第３のリング共振器３３が、シリコン導波路により形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１のリング共振器３１、第２のリング共振器３２及び第３のリング共振器３３は、石英系材料を使った光導波路や、ＩｎＰ等の化合物半導体材料を用いた光導波路により形成されているものであってもよい。これらのリング共振器をＩｎＰ等の化合物半導体材料により形成した場合には、リング共振器を形成している光導波路と第１のＳＯＡ１０及び第２のＳＯＡ２０とをモノシリックに集積することができるため、レーザ装置の小型化や、実装の簡素化が可能となる。
　また、本実施の形態では、第３のリング共振器３３のＦＳＲよりも、第１のリング共振器３１及び第２のリング共振器３２のＦＳＲが広く、第１のリング共振器３１と第２のリング共振器３２のＦＳＲが同じ場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１のリング共振器３１と第２のリング共振器３２のＦＳＲは異なっていてもよい。
　尚、第１のリング共振器３１と第２のリング共振器３２のＦＳＲを一致させて、第１のリング共振器３１の共振波長と第３のリング共振器３３の共振波長をずらした場合に、他の波長領域においても、全体的に共振波長がずれる。よって、この場合においては、第１のリング共振器３１と第２のリング共振器３２との間において共振波長が一致することを考慮する必要がなくなるという利点がある。
　また、第１の光導波路４１の他方の端部、第２の光導波路４２の他方の端部、第３の光導波路４３の他方の端部、第４の光導波路４４の他方の端部は、無反射処理が施されていることが好ましい。
　また、各々のリング共振器は、各々のリング共振器のリング部分にヒータ電極が形成されている場合の他、共振器縦モード位置を合わせるための位相調整用ヒータ電極が形成されていてもよい。例えば、第１のＳＯＡ１０と第１のリング共振器３１との間の第１の光導波路４１に第１の位相調整用ヒータ電極が形成され、第２のＳＯＡ２０と第２のリング共振器３２との間の第２の光導波路４２に第２の位相調整用ヒータ電極が形成されていてもよい。これにより、第１のレーザ共振器と第２のレーザ共振器において、各々独立にレーザ共振器において共振器縦モード位置を調整することができる。
　〔第２の実施の形態〕
　次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるレーザ装置は、図１１に示されるように、第１の実施の形態よりも、第１のリング共振器１３１及び第２のリング共振器１３２の半径が小さく形成されている構造のものである。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、図１２に示されるように、第３のリング共振器３３のＦＳＲがλｓｐであるのに対して、第１のリング共振器１３１及び第２のリング共振器１３２のＦＳＲが２λｓｐ＋Δλβとなっている。即ち、第１の実施の形態においては、第１のリング共振器３１及び第２のリング共振器３２のＦＳＲは、第３のリング共振器３３のＦＳＲから僅かにずれているのに対し、本実施の形態においては、第１のリング共振器１３１及び第２のリング共振器１３２のＦＳＲは、第３のリング共振器３３のＦＳＲの２倍の値より僅かにずれている。尚、本実施の形態は、第１のリング共振器１３１及び第２のリング共振器１３２のＦＳＲは、第３のリング共振器３３のＦＳＲの整数倍の値より微小にずれていてもよい。例えば、第３のリング共振器３３のＦＳＲが２５ＧＨｚとなるように半径が５４０μｍで形成されており、第１のリング共振器１３１及び第２のリング共振器１３２のＦＳＲが５１．２５ＧＨｚとなるように半径が２６５μｍで形成されている。尚、ＦＳＲが５１．２５ＧＨｚは、２５ＧＨｚ×２＋１．２５ＧＨｚである。
　ここで、第１の実施の形態と同様に、波長λ１３と波長λ２３は、第３のリング共振器３３の共振波長であって、互いに隣合う波長である場合について考える。波長λ２３が波長λ１３に対して、第３のリング共振器３３の共振波長の１つ長波側であるとすると、λ２３＝λ１３＋λｓｐとなる。第２のリング共振器１３２の共振波長の１つは、波長λ２３と一致しており、この波長λ２３より１個短波側の第２のリング共振器１３２の共振波長は、λ２３－（２×λｓｐ＋Δλβ）＝λ１３－λｓｐ－Δλβとなる。従って、波長λ１３に最も近い第２のリング共振器１３２の共振波長は、この波長（λ１３－λｓｐ－Δλβ）か波長λ２３であり、ともに波長λ１３に対して、λｓｐ以上離れた波長となる。
　第１の実施の形態においては、この波長差が僅か、例えば、Δλβであるのに対し、本実施の形態における波長差は、λｓｐ＋Δλβである。λｓｐ＞＞Δλβであるため、本実施の形態においては、波長λ１３に対する第２のリング共振器１３２の共振波長のずれ量が、
第１の実施の形態と比較して大きくなるため、各々のリング共振器のフィネスに対する要求を大幅に緩和することができる。
　尚、波長λ１３と波長λ２３との波長差が、２×λｓｐ、または、その整数倍（λｓｐの偶数倍）に設定される場合には、第１の実施の形態と同様に、波長λ１３と第２のリング共振器１３２の共振波長の差分はΔλβとなる。よって、本実施の形態においては、波長λ１３と波長λ２３の波長間隔はλｓｐの奇数倍に設定されることが好ましい。
　本実施の形態においては、第１のリング共振器１３１及び第２のリング共振器１３２のＦＳＲが、第３のリング共振器３３のＦＳＲの約２倍である場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１のリング共振器１３１及び第２のリング共振器１３２のＦＳＲが、第３のリング共振器３３のＦＳＲの約Ｎ倍、即ち、第３のリング共振器３３のＦＳＲのＮ×λｓｐ＋Δλβ（Ｎは自然数）であってもよい。Ｎの値が大きいと、波長λ１３と波長λ２３の波長差がＮ×λｓｐ以外の場合には、波長λ１３と第２のリング共振器１３２の共振波長の波長差がλｓｐ以上となるため、各々のリング共振器のフィネスに対する要求を緩和することができる。
　尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
　〔第３の実施の形態〕
　次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の波長選択フィルタ及び第２の波長選択フィルタが、ともに複数のリング共振器により形成されている構造のレーザ装置である。
　本実施の形態におけるレーザ装置は、図１３に示されるように、第１のＳＯＡ１０、第２のＳＯＡ２０、第１のリング共振器２３１、第２のリング共振器２３２、第３のリング共振器３３、第４のリング共振器２３４、第５のリング共振器２３５等を有している。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａから第１のレーザ光が出射され、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａから第２のレーザ光が出射される。
　第１のリング共振器２３１、第２のリング共振器２３２、第３のリング共振器３３、第４のリング共振器２３４、第５のリング共振器２３５は、シリコン基板の上に形成されたシリコン導波路により形成されている。このシリコン基板の上には、シリコン導波路により第１の光導波路４１、第２の光導波路４２、第３の光導波路２４３、第４の光導波路２４４、第５の光導波路２４５、第６の光導波路２４６が形成されている。
　第１のＳＯＡ１０は、第１のＳＯＡ１０の他方の端面１０ｂと第１の光導波路４１の一方の端部４１ａとの間において、相互に光が入出射されるように設置されている。尚、第１の光導波路４１の一方の端部４１ａには、第１のＳＯＡ１０との光結合効率を高めるため、不図示のスポットサイズ変換器が形成されていることが好ましい。
　第２のＳＯＡ２０は、第２のＳＯＡ２０の他方の端面２０ｂと第２の光導波路４２の一方の端部４２ａとの間において、相互に光が入出射されるように設置されている。尚、第２の光導波路４２の一方の端部４２ａには、第２のＳＯＡ２０との光結合効率を高めるため、不図示のスポットサイズ変換器が形成されていることが好ましい。
　第４のリング共振器２３４は、第１の光導波路４１と第３の光導波路２４３との間に形成されており、第４のリング共振器２３４と第１の光導波路４１とは近接しており、第４のリング共振器２３４と第３の光導波路２４３とは近接している。
　第１のリング共振器２３１は、第３の光導波路２４３と第５の光導波路２４５との間に形成されており、第１のリング共振器２３１と第３の光導波路２４３とは近接しており、第１のリング共振器２３１と第５の光導波路２４５とは近接している。
　第５のリング共振器２３５は、第２の光導波路４２と第４の光導波路２４４との間に形成されており、第５のリング共振器２３５と第２の光導波路４２とは近接しており、第５のリング共振器２３５と第４の光導波路２４４とは近接している。
　第２のリング共振器２３２は、第４の光導波路２４４と第６の光導波路２４６との間に形成されており、第２のリング共振器２３２と第４の光導波路２４４とは近接しており、第２のリング共振器２３２と第６の光導波路２４６とは近接している。
　第３のリング共振器３３は、第５の光導波路２４５と第６の光導波路２４６との間に形成されており、第３のリング共振器３３と第５の光導波路２４５とは近接しており、第３のリング共振器３３と第６の光導波路２４６とは近接している。
　また、第５の光導波路２４５の一方の端部２４５ａには第１のループミラー６１が形成されており、第６の光導波路２４６の一方の端部２４６ａには第２のループミラー６２が形成されている。尚、第１のループミラー６１及び第２のループミラー６２についても、シリコン基板の上に形成されたシリコン導波路により形成されている。
　本実施の形態においては、第１のリング共振器２３１、第４のリング共振器２３４、各々のリング共振器に近接している第１の光導波路４１、第３の光導波路２４３、第５の光導波路２４５により、第１の波長選択フィルタ２５１が形成されている。また、第２のリング共振器２３２、第５のリング共振器２３５、各々のリング共振器に近接している第２の光導波路４２、第４の光導波路２４４、第６の光導波路２４６により、第２の波長選択フィルタ２５２が形成されている。また、第３のリング共振器３３と、第３のリング共振器３３に近接している第５の光導波路２４５及び第６の光導波路２４６により、第３の波長選択フィルタ５３が形成されている。
　本実施の形態においては、第３のリング共振器３３のＦＳＲに対して、第１のリング共振器２３１及び第２のリング共振器２３２のＦＳＲは僅かにずれている。また、第４のリング共振器２３４における共振波長は、第１のリング共振器２３１における共振波長と僅かにずれており、第５のリング共振器２３５における共振波長は、第２のリング共振器２３２における共振波長と僅かにずれている。
　本実施の形態においては、第１の波長選択フィルタ２５１を第１の実施の形態における第１の波長選択フィルタ５１とみなし、第２の波長選択フィルタ２５２を第１の実施の形態における第２の波長選択フィルタ５２とみなすことができる。即ち、本実施の形態におけるレーザ装置は、第１の波長選択フィルタ２５１は複数のリング共振器により形成されており、第２の波長選択フィルタ２５２は複数のリング共振器により形成されている構造のものである。
　（波長選択フィルタ）
　次に、本実施の形態におけるレーザ装置に用いられるリング共振器を用いた波長選択フィルタについて図１４に基づき説明する。この波長選択フィルタは、図１４（ａ）に示されるように、リング共振器２３０ａ、リング共振器２３０ｂ、リング共振器２３０ａまたはリング共振器２３０ｂに近接して配置された光導波路２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃを有している。具体的には、リング共振器２３０ａは、光導波路２４０ａと光導波路２４０ｂとの間に形成されており、光導波路２４０ａ及び光導波路２４０ｂと近接している。また、リング共振器２３０ｂは、光導波路２４０ｂと光導波路２４０ｃとの間に形成されており、光導波路２４０ｂ及び光導波路２４０ｃと近接している。尚、便宜上、光導波路２４０ａの一方の側の端部をポートｐ１、他方の側の端部をポートｐ３とし、光導波路２４０ｃの一方の側の端部をポートｐ４、他方の側をポートｐ２として、この波長選択フィルタについて説明する。
　光導波路２４０ａのポートｐ１より入射した光のうち、リング共振器２３０ａの共振波長の光は、リング共振器２３０ａを介し光導波路２４０ｂに伝搬する。更に、光導波路２４０ｂに伝搬した光のうち、リング共振器２３０ｂの共振波長の光は、リング共振器２３０ｂを介し、光導波路２４０ｃに伝搬しポートｐ２より出射される。また、リング共振器２３０ａの共振波長以外の光は、そのまま一方の光導波路２４０ａを伝搬し、ポートｐ３より出射される。
　同様に、光導波路２４０ｂのポートｐ２より入射した光のうち、リング共振器２３０ｂの共振波長の光は、リング共振器２３０ｂを介し光導波路２４０ｂに伝搬する。更に、光導波路２４０ｂに伝搬した光のうち、リング共振器２３０ａの共振波長の光は、リング共振器２３０ａを介し、光導波路２４０ａに伝搬しポートｐ１より出射される。また、リング共振器２３０ｂの共振波長以外の光は、そのまま一方の光導波路２４０ｂを伝搬し、ポートｐ４より出射される。
　図１４（ａ）においては、光導波路２４０ａからリング共振器２３０ａ、光導波路２４０ｂ、リング共振器２３０ｂを介し光導波路２４０ｃに伝搬等する共振波長の光を選択光として破線で示す。また、リング共振器２３０ａに伝搬されることなく光導波路２４０ａ等を伝搬する共振波長以外の光を非選択光として一点鎖線で示す。
　図１４（ａ）に示される波長選択フィルタにおける選択光となる光のスペクトルを図１４（ｂ）に示し、非選択光となるスルー光のスペクトルを図１４（ｃ）に示す。図１４（ｂ）に示されるように、図１４（ａ）に示される波長選択フィルタにおいては、リング共振器２３０ａにおける共振波長とリング共振器２３０ｂにおける共振波長とが一致した波長のみを選択することができる。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１の波長選択フィルタ２５１、第２の波長選択フィルタ２５２は、図１４（ａ）に示される波長選択フィルタと同様の構造のものが用いられている。
　また、本実施の形態においても、第１のＳＯＡ１０を第１の利得媒質とし、第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａに形成されている部分反射ミラー１１と第２のループミラー６２との間で第１のレーザ光を出射する第１のレーザ共振器が形成される。また、第２のＳＯＡ２０を第２の利得媒質とし、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａに形成されている部分反射ミラー２１と第１のループミラー６１との間で第２のレーザ光を出射する第２のレーザ共振器が形成される。これにより、相互に波長の異なるレーザ光を独立して出射させることができる。
　第１のレーザ共振器の光路には、ＦＳＲが相互に僅かにずれている第４のリング共振器２３４、第１のリング共振器２３１、第３のリング共振器３３が設置されており、バーニア効果により、この３つのリング共振波長が一致する波長λ１３４においてレーザ発振する。第２のレーザ共振器の光路には、ＦＳＲが相互に僅かにずれている第５のリング共振器２３５、第２のリング共振器２３２、第３のリング共振器３３が設置されており、バーニア効果により、この３つのリング共振波長が一致する波長λ２３５においてレーザ発振する。
　本実施の形態は、第１の実施の形態のように、２つのリング共振器により発振波長を選択する場合と比べて、３つのリング共振器により発振波長を選択するため、より急峻に１つの波長を選択することができ、単一モード発振が容易になる。即ち、第４のリング共振器２３４と第１のリング共振器２３１とを含んでいる第１の波長選択フィルタ２５１は、２つのリング共振器のバーニア効果により略１つの波長が選択波長として選択される波長選択フィルタである。更に、第１の波長選択フィルタ２５１における選択波長のうち、第３のリング共振器３３の周期的な共振波長と重なる波長が選択されるため、より急峻に１つの波長を選択することができる。同様に、第５のリング共振器２３５と第２のリング共振器２３２とを含んでいる第２の波長選択フィルタ２５２は、２つのリング共振器のバーニア効果により略１つの波長が選択波長として選択される波長選択フィルタである。更に、第２の波長選択フィルタ２５２における選択波長のうち、第３のリング共振器３３の周期的な共振波長と重なる波長が選択されるため、より急峻に１つの波長を選択することができる。
　また、第１のレーザ共振器の発振波長であるλ１３４は、第２のリング共振器２３２の共振波長とは異なるため、第２のリング共振器２３２においてドロップ光とはならず、第２のＳＯＡ２０まで到達しない。更に、本実施の形態においては、第２のリング共振器２３２と第２のＳＯＡ２０との間にある第５のリング共振器２３５によってもう１段階、波長選択がなされるため、より一層第１のＳＯＡ１０より出射される光が第２のＳＯＡ２０まで到達しにくくなる。
　同様に、第２のレーザ共振器の発振波長であるλ２３５は、第１のリング共振器２３１の共振波長とは異なるため、第１のリング共振器２３１においてドロップ光とはならず、第１のＳＯＡ１０まで到達しない。更に、本実施の形態においては、第１のリング共振器２３１と第１のＳＯＡ１０との間にある第４のリング共振器２３４によってもう１段階、波長選択がなされるため、より一層第２のＳＯＡ２０より出射される光が第１のＳＯＡ１０まで到達しにくくなる。これにより、より一層、第１のレーザ共振器と第２のレーザ共振器との間において、レーザ発振を独立させることができる。
　本実施の形態における説明では、第１の波長選択フィルタ２５１及び第２の波長選択フィルタ２５２は、各々２つのリング共振器を組み合わせて一つの波長を選択する波長選択フィルタとなっているが、これに限定されるものではない。
　例えば、ポートｐ１～ｐ４の入出力ポートが存在し、選択される１つの波長の光はｐ１－ｐ２間を伝搬し、それ以外の非選択光の一部が、ｐ１－ｐ３間、または、ｐ２－ｐ４間を伝搬する特性を有する波長選択フィルタであれば同様の効果を得ることができる。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１の波長選択フィルタ２５１及び第２の波長選択フィルタ２５２は、単一の波長を選択するフィルタが用いられている。よって、第１の波長選択フィルタ２５１における選択波長は第１のレーザ発振器における発振波長のみであり、第２の波長選択フィルタ２５２における選択波長は第２のレーザ発振器における発振波長のみである。よって、複数の共振波長を有する波長選択フィルタを用いた場合と比較して、選択波長以外の余分な波長の光が伝搬しないため、第１のレーザ共振器及び第２のレーザ共振器において相互に独立して動作しやすくなる。
　尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
　〔第４の実施の形態〕
　次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１５に示されるように、第１の実施の形態におけるレーザ装置において、更に、第４のリング共振器３３４、第５のリング共振器３３５、第５の光導波路３４５、第６の光導波路３４６が設けられている。
　第４のリング共振器３３４は、第３の光導波路４３と第５の光導波路３４５との間に形成されており、第４のリング共振器３３４と第３の光導波路４３とは近接しており、第４のリング共振器３３４と第５の光導波路３４５とは近接している。第４のリング共振器３３４は、第３の光導波路４３の一方の端部４３ａの近傍に形成されており、第５の光導波路３４５の一方の端部３４５ａには第１のループミラー６１が形成されている。
　第５のリング共振器３３５は、第４の光導波路４４と第６の光導波路３４６との間に形成されており、第５のリング共振器３３５と第４の光導波路４４とは近接しており、第５のリング共振器３３５と第６の光導波路３４６とは近接している。第５のリング共振器３３５は、第４の光導波路４４の一方の端部４４ａの近傍に形成されており、第６の光導波路３４６の一方の端部３４６ａには第２のループミラー６２が形成されている。
　即ち、第１のレーザ共振器において、第３のリング共振器３３と第２のループミラー６２との間には、第５のリング共振器３３５が設けられている。また、第２のレーザ共振器において、第３のリング共振器３３と第１のループミラー６１との間に、第４のリング共振器３３４が設けられている。
　従って、本実施の形態においても、第１のＳＯＡ１０を第１の利得媒質とし、第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａに形成されている部分反射ミラー１１と第２のループミラー６２との間で第１のレーザ光を出射する第１のレーザ共振器が形成される。また、第２のＳＯＡ２０を第２の利得媒質とし、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａに形成されている部分反射ミラー２１と第１のループミラー６１との間で第２のレーザ光を出射する第２のレーザ共振器が形成される。これにより、波長の異なるレーザ光を独立して出射させることができる。
　本実施の形態におけるレーザ装置においては、第４のリング共振器３３４と第１のループミラー６１により第１の波長選択ミラー３６１が形成されており、第５のリング共振器３３５と第２のループミラー６２により第２の波長選択ミラー３６２が形成されている。
　本実施の形態においては、第１のリング共振器３１、第２のリング共振器３２、第３のリング共振器３３における共振波長は、第１の実施の形態と同様に設定されている。よって、第１のリング共振器３１と第３のリング共振器３３の共振波長が重なる波長は波長λ１３となり、第２のリング共振器３２と第３のリング共振器３３の共振波長が重なる波長は波長λ２３となる。
　本実施の形態においては、第２の波長選択ミラー３６２における第５のリング共振器３３５の共振波長には、波長λ１３が含まれるが、波長λ２３が含まれないように形成されている。また、第１の波長選択ミラー３６１における第４のリング共振器３３４の共振波長には、波長λ２３が含まれるが、波長λ１３が含まれないように形成されている。例えば、第４のリング共振器３３４の共振波長と第２のリング共振器３２の共振波長とが同じとなるように形成し、第５のリング共振器３３５の共振波長と第１のリング共振器３１の共振波長とが同じとなるように形成してもよい。
　本実施の形態においては、第１のレーザ共振器より出射されるレーザ光の波長は、第１のリング共振器３１、第３のリング共振器３３、第５のリング共振器３３５における共振波長が重なり合う波長である。また、第２のレーザ共振器より出射されるレーザ光の波長は、第２のリング共振器３２、第３のリング共振器３３、第４のリング共振器３３４における共振波長が重なり合う波長である。本実施の形態においては、第１のレーザ共振器及び第２のレーザ共振器は、ともに３つのリング共振器により波長選択がなされているため、第１の実施の形態と比較して、波長選択性が鋭くなり、単一モード発振が容易になる。
　また、第１のレーザ共振器を形成している第２の波長選択ミラー３６２は、第２のレーザ共振器の発振波長となる波長λ２３の光を反射しないため、第１のレーザ共振器の内部において、波長λ２３の光が不要な共振を起こすことを抑制することができる。同様に、第２のレーザ共振器を形成している第１の波長選択ミラー３６１は、第１のレーザ共振器の発振波長となる波長λ１３の光を反射しないため、第２のレーザ共振器の内部において、波長λ１３の光が不要な共振を起こすことを抑制することができる。よって、本実施の形態におけるレーザ装置においては、第１のレーザ光と第２のレーザ光との独立性をより一層向上させることができる。
　尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
　〔第５の実施の形態〕
　次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるレーザ装置は、図１６に示されるように、第１の実施の形態におけるレーザ装置における第１のループミラー６１及び第２のループミラー６２に代えて、端面に高反射ミラー４６０を形成した構造のものである。高反射ミラー４６０は、第３の光導波路４３の一方の端部４３ａ及び第４の光導波路４４の一方の端部４４ａに形成されている。高反射ミラー４６０は、第３の光導波路４３の一方の端部４３ａ及び第４の光導波路４４の一方の端部４４ａとなる端面に、誘電体多層膜等を成膜することにより形成してもよい。
　尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
　〔第６の実施の形態〕
　次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるレーザモジュールは、波長可変レーザモジュールであり、第１の実施の形態におけるレーザ装置を有している。具体的には、図１７に示されるように、第１の実施の形態におけるレーザ装置、第１のＳＯＡ電源５０１、第２のＳＯＡ電源５０２、第１のヒータ電源５１１、第２のヒータ電源５１２、第３のヒータ電源５１３、コントローラ５２０等を有している。
　第１のＳＯＡ電源５０１は、第１の実施の形態におけるレーザ装置における第１のＳＯＡ１０を駆動するための電源であり、第２のＳＯＡ電源５０２は、第２のＳＯＡ２０を駆動するための電源である。
　第１のヒータ電源５１１は、第１のリング共振器３１のヒータ電極３１ａに接続されており、ヒータ電極３１ａに電流を流し加熱することにより第１のリング共振器３１における共振波長を微小に変化させて調整することができる。第２のヒータ電源５１２は、第２のリング共振器３２のヒータ電極３２ａに接続されており、ヒータ電極３２ａに電流を流し加熱することにより第２のリング共振器３２における共振波長を微小に変化させて調整することができる。第３のヒータ電源５１３は、第３のリング共振器３３のヒータ電極３３ａに接続されており、ヒータ電極３３ａに電流を流し加熱することにより第３のリング共振器３３における共振波長を微小に変化させて調整することができる。
　制御部となるコントローラ５２０は、第１のＳＯＡ電源５０１、第２のＳＯＡ電源５０２、第１のヒータ電源５１１、第２のヒータ電源５１２、第３のヒータ電源５１３に接続されており、これらを制御する。
　また、本実施の形態におけるレーザモジュールは、レンズ５３１、５３２、５３３、５３４、第１のビームスプリッタ５４１、第２のビームスプリッタ５４２、第３のビームスプリッタ５４３、エタロン５５０等を有している。更に、本実施の形態におけるレーザモジュールは、第１の光検出器５５１、第２の光検出器５５２、第３の光検出器５５３を有している。尚、第１の光検出器５５１、第２の光検出器５５２、第３の光検出器５５３は、フォトダイオードにより形成されている。
　第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａより出射される第１のレーザ共振器において発振した第１のレーザ光は、レンズ５３１を介し、第１のビームスプリッタ５４１において、透過するレーザ光と反射されるレーザ光に、例えば、１０：１の割合で分岐される。第１のビームスプリッタ５４１において反射されたレーザ光は、第２のビームスプリッタ５４２に入射し、第２のビームスプリッタ５４２において、透過するレーザ光と反射されるレーザ光に、例えば、１：１の割合で分岐される。第２のビームスプリッタ５４２を透過したレーザ光は、第１の光検出器５５１に入射し光量が検出され、第２のビームスプリッタ５４２において反射されたレーザ光のうち、エタロン５５０を透過したレーザ光は、第２の光検出器５５２に入射し光量が検出される。
　尚、エタロン５５０はＦＳＲが５０ＧＨｚの波長ロッカー用エタロンであり、所定の波長の光に対して正弦波に近い透過特性を持っており、エタロン５５０を透過する光のピーク波長が２５ＧＨｚ間隔のＩＴＵ－Ｔグリッドの２つのグリッドの中心に合わせられている。つまり、２５ＧＨｚのＩＴＵ－Ｔグリッドがエタロン５５０の透過光のピークとボトムの中点にくるように形成されている。
　本実施の形態におけるレーザ装置では、第１の光検出器５５１において検出された値に基づき、第１のＳＯＡ１０の電流を制御することにより、所望の強度の第１のレーザ光を出射させることができる。また、第２の光検出器５５２と第１の光検出器５５１とにおいて検出された値の比（エタロン５５０の透過率に相当）が所望の値になるように第１のリング共振器３１のヒータ電極３１ａと第３のリング共振器３３のヒータ電極３３ａに流れる電流を制御する。これにより、第１のリング共振器３１と第３のリング共振器３３の共振波長が重なる波長λ１３が所望の波長となるように制御することができ、第１のレーザ光の発振波長を所望の波長にすることができる。尚、第１のビームスプリッタ５４１を透過した第１のレーザ光は、レンズ５３２を介し、光ファイバ等に向けて出射される。
　第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａより出射される第１のレーザ共振器において発振した第２のレーザ光は、レンズ５３３を介し、第３のビームスプリッタ５４３において、透過するレーザ光と反射されるレーザ光に、例えば、１０：１の割合で分岐される。第３のビームスプリッタ５４３において反射されたレーザ光は、第３の光検出器５５３に入射し光量が検出される。尚、第３のビームスプリッタ５４３を透過した第２のレーザ光は、レンズ５３４を介し、光ファイバ等に向けて出射される。
　本実施の形態におけるレーザ装置では、第３の光検出器５５３において検出された値等に基づき、第２のＳＯＡ２０の電流を制御することにより、所望の強度の第２のレーザ光を出射させることができる。また、第１のレーザ光の場合と同様に、第２のレーザ光の発振波長は、第３のリング共振器３３の共振波長のいずれかに一致している。従って、第３のリング共振器３３のＦＳＲが２５ＧＨｚであれば、第１のレーザ光の発振波長を２５ＧＨｚ間隔のＩＴＵ－Ｔグリッドに合わせると、自動的に第２のレーザ光の発振波長も２５ＧＨｚ間隔のＩＴＵ－Ｔグリッドに一致させることができる。
　第２のレーザ光の発振波長は、第２のリング共振器３２におけるヒータ電極３２ａに流れる電流を制御することにより、第２のリング共振器３２と第３のリング共振器３３における共振波長が重なる波長を変化させることができる。例えば、第２のレーザ光の発振波長は、第１のレーザ光の発振波長に対して、２５ＧＨｚ、５０ＧＨｚ、７５ＧＨｚ、１００ＧＨｚ等の２５ＧＨｚの整数倍だけ離れた任意の波長に設定することができる。
　〔第７の実施の形態〕
　次に、第７の実施の形態について図１８に基づき説明する。本実施の形態におけるレーザ装置は、第１のＳＯＡ１０、第２のＳＯＡ２０、第１のエタロン６１１、第２のエタロン６１２、第３のエタロン６１３、第１のミラー６２１、第２のミラー６２２、第３のミラー６２３、第４のミラー６２４等を有している。
　第１のエタロン６１１、第２のエタロン６１２及び第３のエタロン６１３は、ファブリペローエタロンであり、リング共振器と同様に周期的な波長選択特性を持つフィルタである。具体的には、第１のエタロン６１１、第２のエタロン６１２及び第３のエタロン６１３は、エタロンの厚さで定まる所定の共振波長の光を選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射する特性を有している。
　図１９（ａ）に示されるように、エタロン６１０を入射光に対し傾けて設置した場合について考える。エタロン６１０の一方の面６１０ａから入射する方向をポートｐ１、エタロン６１０の他方の面６１０ｂから入射する方向をポートｐ２とする。また、エタロン６１０の一方の面６１０ａからエタロン６１０に入射し反射される方向をポートｐ３、エタロン６１０の他方の面６１０ｂからエタロン６１０に入射し反射される方向をポートｐ４とする。このエタロン６１０による波長選択フィルタは、選択光となる共振波長の光はエタロン６１０を透過し、ｐ１－ｐ２間、ｐ３－ｐ４p間において伝搬し、非選択光となる共振波長以外の光は反射され、ｐ１－ｐ３間、ｐ２－ｐ４間において伝搬する。よって、エタロン６１０は、リング共振器により形成される波長選択フィルタと同様の特性を有する波長選択フィルタである。
　図１９（ａ）に示されるエタロン６１０における選択光となる透過光のスペクトルを図１９（ｂ）に示し、非選択光となる反射光のスペクトルを図１９（ｃ）に示す。図１９（ｂ）に示されるように、このエタロン６１０においては、周期的に出現する共振波長の光のみを選択することができる。
　本実施の形態においては、第１のエタロン６１１、第２のエタロン６１２及び第３のエタロン６１３は、図１９（ａ）に示される構造のエタロン６１０と同様の構造のものが用いられている。
　従って、本実施の形態においては、第１のＳＯＡ１０の一方の端面１０ａに形成された部分反射ミラー１１と第２のミラー６２２とにより形成される第１のレーザ共振器により第１のレーザ光が出射される。よって、第１のレーザ共振器では、第１のＳＯＡ１０を第１の利得媒質とし、第１のエタロン６１１を透過、第３のミラー６２３で反射、第３のエタロン６１３を透過、第４のミラー６２４で反射、第２のエタロン６１２で反射される光路を経てレーザ発振する。
　また、第２のＳＯＡ２０の一方の端面２０ａに形成された部分反射ミラー２１と第１のミラー６２１とにより形成される第２のレーザ共振器により第２のレーザ光が出射される。よって、第２のレーザ共振器では、第２のＳＯＡ２０を第２の利得媒質とし、第２のエタロン６１２を透過、第４のミラー６２４で反射、第３のエタロン６１３を透過、第３のミラー６２３で反射、第１のエタロン６１１で反射される光路を経てレーザ発振する。
　よって、第１のレーザ光と第２のレーザ光とを独立して出射させることができる。
　以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
１０　　　　第１のＳＯＡ
１０ａ　　　一方の端面
１０ｂ　　　他方の端面
１１　　　　部分反射ミラー
２０　　　　第２のＳＯＡ
２０ａ　　　一方の端面
２０ｂ　　　他方の端面
２１　　　　部分反射ミラー
３１　　　　第１のリング共振器
３１ａ　　　ヒータ電極
３２　　　　第２のリング共振器
３２ａ　　　ヒータ電極
３３　　　　第３のリング共振器
３３ａ　　　ヒータ電極
４１　　　　第１の光導波路
４１ａ　　　一方の端部
４２　　　　第２の光導波路
４２ａ　　　一方の端部
４３　　　　第３の光導波路
４３ａ　　　一方の端部
４４　　　　第４の光導波路
４４ａ　　　一方の端部
５１　　　　第１の波長選択フィルタ
５２　　　　第２の波長選択フィルタ
５３　　　　第３の波長選択フィルタ
６１　　　　第１のループミラー
６２　　　　第２のループミラー

Claims (15)

  1. 　第１の利得媒質と、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第２の利得媒質と、
    　前記第２の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第１の波長選択フィルタと、
    　第２の波長選択フィルタと、
    　第３の波長選択フィルタと、
    　第１のミラーと、
    　第２のミラーと、
    　を有し、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面より出射される第１のレーザ光の波長と、前記第２の利得媒質の一方の端面より出射される第２のレーザ光の波長は、異なるものであって、
    　前記第１の波長選択フィルタ、前記第２の波長選択フィルタ、前記第３の波長選択フィルタは、各々第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、第３の入出力ポート、第４の入出力ポートを有しており、
    　選択された波長である選択光に対しては、前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポート、及び、前記第３の入出力ポートと前記第４の入出力ポートが接続され、非選択光に対しては、前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポート、及び、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートが接続されるものであって、
    　前記第３の波長選択フィルタは、波長に対し周期的に選択光が存在している波長選択フィルタであって、
    　前記第１の利得媒質の他方の端面には、前記第１の波長選択フィルタの第１の入出力ポートが接続されており、
    　前記第２の利得媒質の他方の端面には、前記第２の波長選択フィルタの第１の入出力ポートが接続されており、
    　前記第１の波長選択フィルタの第４の入出力ポートには、前記第１のミラーが接続されており、
    　前記第２の波長選択フィルタの第４の入出力ポートには、前記第２のミラーが接続されており、
    　前記第３の波長選択フィルタの第１の入出力ポートには、前記第１の波長選択フィルタの第２の入出力ポートが接続されており、
    　前記第３の波長選択フィルタの第２の入出力ポートには、前記第２の波長選択フィルタの第２の入出力ポートが接続されていることを特徴とするレーザ装置。
  2. 　第１の利得媒質と、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第２の利得媒質と、
    　前記第２の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第１の波長選択フィルタと、
    　第２の波長選択フィルタと、
    　第３の波長選択フィルタと、
    　第１のミラーと、
    　第２のミラーと、
    　を有し、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと前記第２のミラーとの間で、光路に、第１の利得媒質、第１の波長選択フィルタ、第３の波長選択フィルタが設置された共振器が形成されており、前記第１の利得媒質の他方の端面より出射された光のうち、第１の波長選択フィルタ及び前記第３の波長選択フィルタにおいて選択された波長の光を第１のレーザ光として、第１の利得媒質の一方の端面より出射し、
    　前記第２の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと前記第１のミラーとの間で、光路に、第２の利得媒質、第２の波長選択フィルタ、第３の波長選択フィルタが設置された共振器が形成されており、前記第２の利得媒質の他方の端面より出射された光のうち、第２の波長選択フィルタ及び前記第３の波長選択フィルタにおいて選択された波長の光を第２のレーザ光として、第２の利得媒質の一方の端面より出射し、
    　前記第１のレーザ光の波長と前記第２のレーザ光の波長は異なるものであることを特徴とするレーザ装置。
  3. 　前記第１の波長選択フィルタは第１のリング共振器を含んでおり、前記第１のリング共振器における共振波長の光が選択されるものであり、
    　前記第２の波長選択フィルタは第２のリング共振器を含んでおり、前記第２のリング共振器における共振波長の光が選択されるものであり、
    　前記第３の波長選択フィルタは第３のリング共振器を含んでおり、前記第３のリング共振器における共振波長の光が選択されるものであることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
  4. 　前記第１のリング共振器における共振波長の周期及び前記第２のリング共振器における共振波長の周期は、前記第３のリング共振器における共振波長の周期と異なるものであることを特徴とする請求項３に記載のレーザ装置。
  5. 　前記第１の波長選択フィルタは、前記第１のリング共振器の他に第４のリング共振器を含んでおり、前記第１のリング共振器における共振波長の周期と前記第４のリング共振器における共振波長の周期とは異なっており、前記第１のリング共振器と前記第４のリング共振器との共振波長が一致した波長を選択するものであって、
    　前記第２の波長選択フィルタは、前記第２のリング共振器の他に第５のリング共振器を含んでおり、前記第２のリング共振器における共振波長の周期と前記第５のリング共振器における共振波長の周期とは異なっており、前記第２のリング共振器と前記第５のリング共振器との共振波長が一致した波長を選択するものであることを特徴とする請求項３または４に記載のレーザ装置。
  6. 　第１の利得媒質と、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第２の利得媒質と、
    　前記第２の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第１のリング共振器を含む第１の波長選択フィルタと、
    　第２のリング共振器を含む第２の波長選択フィルタと、
    　第３のリング共振器を含む第３の波長選択フィルタと、
    　前記第１の利得媒質の他方の端面からの光が入射する第１の光導波路と、
    　前記第２の利得媒質の他方の端面からの光が入射する第２の光導波路と、
    　一方の端部に第１のミラーが形成されている第３の光導波路と、
    　一方の端部に第２のミラーが形成されている第４の光導波路と、
    　を有し、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面より出射される第１のレーザ光の波長と、前記第２の利得媒質の一方の端面より出射される第２のレーザ光の波長は、異なるものであって、
    　前記第１の波長選択フィルタ、前記第２の波長選択フィルタ、前記第３の波長選択フィルタは、各々第１の入出力ポート、第２の入出力ポート、第３の入出力ポート、第４の入出力ポートを有しており、
    　選択された波長である選択光に対しては、前記第１の入出力ポートと前記第２の入出力ポート、及び、前記第３の入出力ポートと前記第４の入出力ポートが接続され、非選択光に対しては、前記第１の入出力ポートと前記第３の入出力ポート、及び、前記第２の入出力ポートと前記第４の入出力ポートが接続されるものであって、
    　前記第３の波長選択フィルタは、波長に対し周期的に選択光が存在している波長選択フィルタであって、
    　前記第１の利得媒質の他方の端面には、前記第１の波長選択フィルタの第１の入出力ポートが接続されており、
    　前記第２の利得媒質の他方の端面には、前記第２の波長選択フィルタの第１の入出力ポートが接続されており、
    　前記第１の波長選択フィルタの第４の入出力ポートには、前記第１のミラーが接続されており、
    　前記第２の波長選択フィルタの第４の入出力ポートには、前記第２のミラーが接続されており、
    　前記第３の波長選択フィルタの第１の入出力ポートには、前記第１の波長選択フィルタの第２の入出力ポートが接続されており、
    　前記第３の波長選択フィルタの第２の入出力ポートには、前記第２の波長選択フィルタの第２の入出力ポートが接続されていることを特徴とするレーザ装置。
  7. 　第１の利得媒質と、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第２の利得媒質と、
    　前記第２の利得媒質の一方の端面側に配置された部分反射ミラーと、
    　第１のリング共振器を含む第１の波長選択フィルタと、
    　第２のリング共振器を含む第２の波長選択フィルタと、
    　第３のリング共振器を含む第３の波長選択フィルタと、
    　前記第１の利得媒質の他方の端面からの光が入射する第１の光導波路と、
    　前記第２の利得媒質の他方の端面からの光が入射する第２の光導波路と、
    　一方の端部に第１のミラーが形成されている第３の光導波路と、
    　一方の端部に第２のミラーが形成されている第４の光導波路と、
    　を有し、
    　前記第１のリング共振器は、前記第１の光導波路と前記第３の光導波路との間に形成されており、前記第１のリング共振器における共振波長の光を前記第１の光導波路から前記第３の光導波路に、または、前記第３の光導波路から前記第１の光導波路にドロップするものであって、
    　前記第２のリング共振器は、前記第２の光導波路と前記第４の光導波路との間に形成されており、前記第２のリング共振器における共振波長の光を前記第２の光導波路から前記第４の光導波路に、または、前記第４の光導波路から前記第２の光導波路にドロップするものであって、
    　前記第３のリング共振器は、前記第３の光導波路と前記第４の光導波路との間に形成されており、前記第３のリング共振器における共振波長の光を前記第３の光導波路から前記第４の光導波路に、または、前記第４の光導波路から前記第３の光導波路にドロップするものであって、
    　前記第１の利得媒質の一方の端面に形成された部分反射ミラーと前記第２のミラーとの間には、光路に、第１の利得媒質、第１の波長選択フィルタ、第３の波長選択フィルタが設置された共振器が形成されており、前記第１の利得媒質の他方の端面より出射された光のうち、第１の波長選択フィルタ及び前記第３の波長選択フィルタにおいて選択された波長の光を第１のレーザ光として、第１の利得媒質の一方の端面より出射し、
    　前記第２の利得媒質の一方の端面に形成された部分反射ミラーと前記第１のミラーとの間には、光路に、第２の利得媒質、第２の波長選択フィルタ、第３の波長選択フィルタが設置された共振器が形成されており、前記第２の利得媒質の他方の端面より出射された光のうち、第２の波長選択フィルタ及び前記第３の波長選択フィルタにおいて選択された波長の光を第２のレーザ光として、第２の利得媒質の一方の端面より出射し、
    　前記第１のレーザ光の波長と前記第２のレーザ光の波長は異なるものであることを特徴とするレーザ装置。
  8. 　前記第１のリング共振器における共振波長の半値全幅は、前記第１のリング共振器における共振波長の周期と前記第３のリング共振器の共振波長の周期との差の１／２以下であり、
    　前記第２のリング共振器における共振波長の半値全幅は、前記第２のリング共振器における共振波長の周期と前記第３のリング共振器の共振波長の周期との差の１／２以下であることを特徴とする請求項３から７のいずれかに記載のレーザ装置。
  9. 　前記第１の波長選択フィルタ及び前記第２の波長選択フィルタにおける共振波長の周期は、前記第３の波長選択フィルタにおける共振波長の周期の整数倍から微小にずれていることを特徴とする請求項３から８のいずれかに記載のレーザ装置。
  10. 　前記第１のミラー及び前記第２のミラーは、選択された波長の光を反射するミラーであることを特徴とする請求項３から９のいずれかに記載のレーザ装置。
  11. 　前記第１のリング共振器、前記第２のリング共振器及び前記第３のリング共振器は、シリコン導波路により形成されていることを特徴とする請求項３から１０のいずれかに記載のレーザ装置。
  12. 　前記第１のミラー及び前記第２のミラーは、相互に選択される波長が異なる波長選択ミラーであることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のレーザ装置。
  13. 　前記第１の波長選択フィルタは第１のエタロンを含んでおり、前記第１のエタロンを透過した光が選択されるものであり、
    　前記第２の波長選択フィルタは第２のエタロンを含んでおり、前記第２のエタロンを透過した光が選択されるものであり、
    　前記第３の波長選択フィルタは第３のエタロンを含んでおり、前記第３のエタロンを透過した光が選択されるものであることを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
  14. 　前記第１の利得媒質は、第１の半導体光増幅器であり、
    　前記第２の利得媒質は、第２の半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のレーザ装置。
  15. 　前記第１のレーザ光の一部の光量を検出する第１の光検出器と、
    　前記第１のレーザ光の一部の光がエタロンを通過した後の光量を検出する第２の光検出器と、
    　前記第２のレーザ光の光量を検出する第３の光検出器と、
    　前記第１の光検出器、前記第２の光検出器及び前記第３の光検出器において検出された光量に基づき、前記第１のレーザ光の発振波長及び前記第２のレーザ光の発振波長を制御する制御部と、
    　を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のレーザ装置。
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