CN103733448B - 半导体光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供半导体光元件。在基板上，形成有多个第1反射器。每个第1反射器反射从输入端口输入的光并返回至该输入端口，具有以目标波长表示峰值的反射光谱。在基板上形成有第1光耦合器，第1光耦合器对从光放大器输出的光分波并输入至多个第1反射器的输入端口，对由第1反射器反射的光合波并再次输入至光放大器。第2反射器与每个第1反射器一起划分内部包含光放大器和第1光耦合器的光谐振器。每个第1反射器包含相同尺寸的环形谐振器，从上述输入端口输入的光反射而返回至该输入端口的延迟时间在第1反射器间相同。

Description

半导体光元件
技术领域
本发明涉及包含环形谐振器的半导体光元件。
背景技术
近年来，利用低成本且能够大规模集成的硅电子电路技术而在硅基板上形成光功能元件的技术引起关注。不仅是高性能服务器、超级计算机，随着电脑等信息处理设备被高性能化，芯片间以及板间的通信容量的不足引起担忧。作为解决通信容量不足这样的技术问题，期望使用硅线波导路径在硅基板上实现低损耗且小型的光元件。
为了在硅基板上实现大规模的光元件，需要向光元件供给信号光的光源。然而，作为间接能隙型半导体的硅不适合实现发光效率较高的光源。将使用了发光效率较高的InP、GaAs等化合物半导体的光源和硅基板上的光元件混合集成的激光光源被认为是有希望的。
例如，提出有使用了多个环形谐振器并使用它们的谐振波长的游标效应（vernier effect）来严格地控制振荡波长的光元件。此外，还提出有具备将三个环形谐振器级联连接而构成的波长滤波器和环形谐振器型光调制器的光元件。
专利文献1:日本特开2006-245344号公报
专利文献2:日本特开2010-27664号公报
专利文献1:日本特开2006-245344号公报
发明内容
在利用多个环形谐振器的谐振波长的游标效应的光元件中，当各环形谐振器的谐振波长由于温度变化而变动时，光输出强度会产生大幅变动。此外，在使用了由三个环形谐振器构成的波长滤波器的光元件中，三个环形谐振器的谐振波长由于温度变化而变动，从而光输出也容易变动。
即使在保持环境温度固定的状态下，也存在增大光放大器的光输出后导致谐振波长变动的情况。在以下说明的实施例中，实现即使增大光放大器的光输出，谐振波长也难以产生变动的半导体光元件。
在以下说明的实施例中，提供一种半导体光元件，具有：光放大器；多个第1反射器，它们形成在基板上，反射从各个输入端口输入的光并返回该输入端口，具有以目标波长表示峰值的反射光谱；第1光耦合器，其形成在上述基板上，对从上述光放大器输出的光进行分波并输出至多个上述第1反射器的输入端口，对由多个上述第1反射器反射的光进行合波并再次输入至上述光放大器；以及第2反射器，其和各个上述第1反射器一起划分内部包含上述光放大器和上述第1光耦合器的光谐振器，各个上述第1反射器包含相同尺寸的环形谐振器，从上述输入端口输入的光反射而返回该输入端口的延迟时间在上述第1反射器间相同。
从光放大器输出的光被分配至多个第1反射器。因此，即使从光放大器输出的光的功率增大，向每个第1反射器输入的光的功率也减小。由此，能够抑制第1反射器内的环形谐振器的谐振波长的变动。
附图说明
图1是基于实施例1的半导体光元件的俯视图。
图2A是基板上的光波导路径的剖视图，图2B是分布式布拉格反射器的俯视图。
图3是表示环形谐振器的透过光谱和分布式布拉格反射器的反射光谱的图表。
图4是对比实施例1和参考例来表示注入光放大器的注入电流和振荡波长的偏移量的关系的测定结果的图表。
图5是基于实施例2的半导体光元件的俯视图。
图6是基于实施例3的半导体光元件的俯视图。
图7是表示实施例3的环形内置反射器的反射光谱和折叠型非对称马赫-曾德尔干涉型光滤波器的透过光谱的图表。
图8是基于实施例4的半导体光元件的俯视图。
图9是基于实施例5的半导体光元件的俯视图。
图10是基于参考例的半导体光元件的俯视图。
图11是按照注入半导体光放大器的注入电流来表示基于参考例的外部谐振器型半导体激光元件的振荡光谱的图表。
图12是表示插分型环形谐振器的输入光的功率和透过光谱的峰值波长的偏移量的关系的测定结果的图表。
具体实施方式
在说明实施例之前，参照图10，对本申请的申请人的参考例进行说明。
图10是表示基于参考例的半导体光元件的俯视图。从半导体光放大器20的出射端面输出的光被输出至形成于硅基板上的输入用光波导路径31。输入用光波导路径31与插分型环形谐振器32的输入端口结合。该环形谐振器32的下路（drop）端口与分布式布拉格反射器33结合。在半导体光放大器20的与出射端为相反侧的端面形成有高反射膜21。由高反射膜21和分布式布拉格反射器33构成法布里-珀罗型光谐振器。由高反射膜21、半导体光放大器20、环形谐振器32以及分布式布拉格反射器33构成外部谐振器型半导体激光元件。若半导体光放大器20的增益比光谐振器的损耗大，则产生激光振荡。
环形谐振器32的透过光谱的峰值以固定的波长间隔（自由光谱区）排列。由分布式布拉格反射器33从该多个峰值选择一个峰值。以与该选择的峰值对应的波长产生激光振荡。
在光谐振器内往返的激光的一部分透过分布式布拉格反射器33，入射至后段的环形辅助光调制器90。环形辅助光调制器90包含马赫-曾德尔干涉计和分别与该马赫-曾德尔干涉计的两条臂结合的环形谐振器。环形辅助光调制器90与通常的使马赫-曾德尔干涉计的臂的折射率变化的光调制器相比，能够得到较高的调制效率。不利的一面是，能够进行调制的动作波长带宽非常窄（例如1nm左右）。因此，对于组合环形辅助光调制器90而使用的光源，要求严格的波长控制。
在图10所示的参考例中，光谐振器内的环形谐振器32和环形辅助光调制器90内的环形谐振器具有相同的圆周长。若环境温度变动，使硅基板的温度变化，则环形谐振器32和环形辅助光调制器90内的环形谐振器的圆周长向相同的方向变化。若硅基板的温度在面内大致均等，则即使基板温度变动，环形谐振器32和环形辅助光调制器90内的环形谐振器的圆周长也保持大致相同。因此，激光振荡波长的偏移量和环形辅助光调制器90的动作波长带宽的偏移量为大致相同。从而能够将激光振荡波长维持在环形辅助光调制器90的动作波长带宽内。
然而，存在增加半导体光放大器20的注入电流而使光输出增大后，导致激光振荡波长离开环形辅助光调制器90的动作波长带宽的情况。
图11按照注入半导体光放大器20的注入电流来表示透过了分布式布拉格反射器33的激光的光谱。赋予图11的各波形的数值表示注入半导体光放大器20的注入电流。可知当增加注入电流时，光谱的峰值波长向长波长侧偏移。
图12表示向环形谐振器32输入的信号光的功率和透过光谱的峰值波长的偏移量的关系。横轴以单位“dBm”表示输入信号光的功率，纵轴以单位“nm”表示峰值波长的偏移量。另外，输入信号光的功率将-20dBm时的峰值波长作为了基准。
在输入信号光的功率为0dBm以下的区域，即使输入信号光的功率变动，峰值波长也几乎不变动。在输入信号光的功率为0dBm以上的区域，可知随着输入信号光的功率增大，峰值波长向长波长侧偏移。若注入半导体光放大器20的注入电流增加，则向环形谐振器32输入的信号光的功率也增大。如图11所示，若信号光的功率增大，则环形谐振器32的透过光谱的峰值波长向长波长侧偏移。因此，认为激光振荡波长向长波长侧偏移。
以下，对环形谐振器32的透过光谱的峰值波长向长波长侧偏移的原因进行研究。在环形谐振器32的环形状波导中，由于其光电场增强作用，与周围的硅线波导路径31、分布式布拉格反射器33相比，更高强度的信号光进行导波。另外，由于环形状波导路径的剖面的一边是数百nm左右的正方形或者长方形，因此在环形状波导路径内，封入非常高的光能。
针对1.55μm带宽的光，硅线波导路径的光吸收系数非常低，但是一部分的光被光波导路径材料吸收而转换成热能。因此，环形谐振器32附近的温度局部增高。由于环形谐振器32的附近温度上升，从而导致环形谐振器的透过光谱的峰值波长向长波长侧偏移。
环形辅助光调制器90内形成环形谐振器的区域的温度上升相比环形谐振器32附近的温度上升明显小。因此，环形辅助光调制器90的动作波长带宽几乎不偏移。由于外部谐振器型半导体激光元件的振荡波长偏移，而环形辅助光调制器90的动作波长带宽几乎不偏移，因此导致振荡波长离开光调制器的动作波长带宽，而变得无法进行稳定的调制动作。
［实施例1］
图1表示基于实施例1的半导体光元件的俯视图。基于实施例1的半导体光元件包括：半导体光放大器20和形成在基板60上的光回路。半导体光放大器20例如在1.55μm的波长域具有最大增益。
以下，对半导体光放大器20的结构进行说明。半导体光放大器20包括：由纯InGaAsP构成的多量子阱结构的活性层，以及以上下夹着活性层的方式配置的由n型InP构成的下部覆层和由p型InP构成的上部覆层。在基板上使用有n型InP。活性层的厚度例如为100nm，其光致发光波长为1.55μm。
下部覆层、活性层以及上部覆层形成条纹状台面结构。台面结构的两侧被嵌入有掺杂Fe的高电阻的InP。台面结构的宽度例如为1.5μm，元件长（从一方的端面到另一方的端面的长度）大约为1000μm。台面结构的下部覆层、活性层以及上部覆层构成光波导路径22。在半导体光放大器20的底面和上面，形成有电流注入用的电极。各电极例如具有按照Ti膜、Pt膜、以及Au膜的顺序层叠的3层结构。
在半导体光放大器20的一方的端面（高反射端面）形成有高反射膜21。在另一方的端面通过实施无反射涂层而形成无反射端面。光波导路径22包含曲线部分，在高反射端面，光波导路径22与端面垂直，在无反射端面，光波导路径22相对于端面的法线倾斜7°。通过光波导路径22相对于端面倾斜，能够降低反射率。光波导路径22的前端具有朝向端面变细的椎体形状。
从半导体光放大器20的无反射端面输出的光被输入至形成在基板60上的输入用光波导路径31。半导体光放大器20的光波导路径22和输入用光波导路径31通过对接（butt joint）结构而结合。用折射率调整用的树脂密封对接部。输入用光波导路径31相对于基板60的端面的法线倾斜15°。在输入用光波导路径31的前端也具有朝向端面变细的椎体形状。
图2A表示形成在基板60上的输入用光波导路径31的剖视图。另外，形成在基板60上的其他光波导路径也具有与输入用光波导路径31相同的剖面结构。在硅基板60A上形成有嵌入氧化膜60B，在该嵌入氧化膜60B上形成有硅层62。加工硅层62前的硅基板60A、嵌入氧化膜60B以及硅层62能够通过通常的绝缘硅片（SOI：silicon-on-insulator）基板的制作方法来制作。嵌入氧化膜60B的厚度例如为3μm，嵌入氧化膜60B作为下部覆层而发挥作用。加工前的硅层62的厚度例如为300nm。硅基板60A和嵌入氧化膜60B为用于形成光波导的基板60。
形成在基板60上的光波导路径具有肋形波导路径结构。肋形波导路径的芯层62A的高度为300nm，芯层60A以外的区域的硅层62B的厚度为50nm。肋形波导路径结构通过在加工前的SOI基板的硅层62上形成抗蚀膜，并对硅层62进行蚀刻而形成。针对硅层62的蚀刻，例如应用反应离子蚀刻。
在硅层62上，形成有由氧化硅构成的厚度为2μm的覆盖膜64。覆盖膜64作为上部覆层而发挥作用。
继续返回图1进行说明。输入用光波导路径31与光耦合器40的输入端口41结合。针对光耦合器40，使用有例如1输入4输出的多模干涉型光耦合器。多模干涉型光耦合器的长度例如为10μm。
光耦合器40的输出端口42A～42D分别通过光波导路径43A～43D，与环形内置反射器50A～50D的输入端口51A～51D结合。光波导路径43A～43D的光路长全部相同。
对光波导路径43A～43D分别插入有相位调整器45A～45D。相位调整器45A～45D通过在覆盖膜64（图2A）上形成Ti薄膜加热器而实现。相位调整器45A～45D的长度例如为20μm。
接着，对环形内置反射器50A的结构进行说明。环形内置反射器50B～50D的结构与环形内置反射器50A的结构相同。
环形内置反射器50A包括插分型环形谐振器52A和分布式布拉格反射器58A。环形谐振器52A包括环状光波导路径53A和两条总线波导路径54A、55A。一方的总线波导路径54A和环状光波导路径53A的结合位置、与另一方的总线波导55A和环状光波导路径53A的结合位置依据中心角具有180°的位置关系。环状光波导路径53A和总线波导路径54A、55A的结合部分中的两者的间隔例如为300nm。环状光波导路径53A的半径为8μm。总线波导路径54A的一端成为环形内置反射器50A的输入端口51A。总线波导55A的一端作为环形谐振器52A的下路（drop）端口56A而发挥作用。
下路（drop）端口56A与分布式布拉格反射器58A结合。向环形内置反射器50A～50D的输入端口51A～51D输入的光通过分布式布拉格反射器58A～58D反射而返回至输入端口51A～51D的延迟时间在环形内置反射器50A～50D中全部相同。此外，返回至输入端口51A～51D的光的相位也相同。分布式布拉格反射器58A的后方的端部作为环形内置反射器50A的输出端口57A而发挥作用。对其他的环形内置反射器50B～50D也划分有输出端口57B～57D。
图2B表示分布式布拉格反射器58A的俯视图。在等宽的光波导路径58Aa的两侧，形成有衍射光栅58Ab。衍射光栅58Ab由交替地周期配列的硅区域和氧化硅区域构成。硅区域在光波导路径58Aa中连续。等宽的光波导路径58Aa的宽度W为500nm，与形成在基板60上的其他光波导路径的宽度相同。衍射光栅58Ab的间距Pd为300nm，导波方向的长度La为500μm。构成衍射光栅58Ab的硅区域的各个导波方向的尺寸Wd为30nm～150nm，与导波方向正交的方向的尺寸Ld为3μm。
图3表示环形谐振器52A的透过光谱It以及分布式布拉格反射器58A的反射光谱Ir。在环形谐振器52A的透过光谱It中，在由环状光波导路径53A的圆周长规定的自由光谱区（FSR）的间隔出现多个峰值。分布式布拉格反射器58A的反射光谱Ir的反射波长带宽的中心波长由衍射光栅58Ab的间距Pd和依赖于硅波导尺寸的等效折射率而决定。反射波长带宽的3dB带宽主要由根据硅区域的尺寸Wd确定的结合系数而决定。
环形内置反射器50A（图1）仅反射环形谐振器52A（图1）的透过光谱It的多个峰值中与分布式布拉格反射器58A的反射光谱Ir的反射波长带宽内的峰值对应的波长的光。
向图1所示的光耦合器40的输入端口41输入的光被平等分配至四个输出端口42A～42D。平等分配的光分别由环形内置反射器50A～50D反射，并再次输入至输出端口42A～42D。从输出端口42A～42D输出，到再次输入至输出端口42A～42D的延迟时间在输出端口42A～42D中全部相同。此外，再次输入至输出端口42A～42D的光的相位也相同。相位相同且再次输入至输出端口42A～42D的光由光耦合器40进行合波，并输出至输入端口41。另外，在由于制造上的偏差等而使相位产生偏移的情况下，能够通过相位调整器45A～45D来使相位一致。通过使相位一致，能够减小合波时的损耗。
形成将各个环形内置反射器50A～50D作为一方的反射器，并将形成于半导体光放大器20的高反射膜21作为另一方的反射器的法布里-珀罗型光谐振器。由半导体光放大器20、形成在基板60上的光耦合器40以及环形内置反射器50A～50D构成外部谐振器型半导体激光元件。在由环形内置反射器50A～50D反射的峰值波长产生激光振荡。进行激光振荡并在法布里-珀罗型光谐振器内往返的激光的一部分从环形内置反射器50A～50D的出射端口57A～57D被输出至外部。
沿环形内置反射器50A的环状光波导路径53A导波的光能为沿图10所示的参考例的外部谐振器型半导体激光元件的环形谐振器32的环状光波导路径导波的光能的大约1／4。在其他环形内置反射器50B～50D内的环状光波导路径中也相同。因此，能够抑制来自环状光波导路径53A的发热。由此，即使增加注入半导体光放大器20的注入电流，也可抑制向激光振荡波长的长波长侧的偏移量。
在上述的实施例1中，配置了四个环形内置反射器50A～50D，但是环形内置反射器的个数并不限定于四个。也可以将环形内置反射器的个数设为两个以上。光耦合器40的输出端口的数量和环形内置反射器的个数一致即可。
图4表示测定出基于图10所示的参考例、以及基于图1所示的实施例1的外部谐振器型半导体激光元件的振荡波长的偏移量和注入半导体光放大器20的注入电流之间的关系的结果。另外，在基于测定所使用的实施例1的外部谐振器型半导体激光元件中，将环形内置反射器的个数设成了两个。图4的横轴以单位“mA”表示注入半导体光放大器20的注入电流，纵轴以单位“nm”表示将注入电流为40mA时的振荡波长作为基准时的振荡波长的偏移量。
可知基于实施例1的外部谐振器型半导体激光元件的振荡波长的偏移量比基于参考例的外部谐振器型半导体激光元件的振荡波长的偏移量小。被组合在外部谐振器型半导体激光元件中的环形辅助型光调制器的动作波长带宽大约是0.5nm。在基于参考例的外部谐振器型半导体激光元件中，若注入电流为120mA以上，则导致振荡波长离开动作波长带宽。相对于此，在基于实施例1的外部谐振器型半导体激光元件中，至少在注入电流为200mA以下的范围内，振荡波长被控制在环形辅助型光调制器的动作波长带宽内。
［实施例2］
图5表示基于实施例2的半导体光元件的俯视图。以下，针对与图1所示的实施例1的不同点进行说明，对相同的构成省略说明。
实施例1的光耦合器40是1输入4输出型的多模干涉型光耦合器，但是实施例2中使用的光耦合器40是4输入4输出型的多模干涉型光耦合器。因此，光耦合器40具有四个输入端口41A～41D以及四个输出端口42A～42D。光耦合器40的长度例如为40μm。输入侧光波导路径31与光耦合器40的一个输入端口41C连接。
实施例2中，作为实施例1的环形内置反射器50A～50D，采用了回路型（loop-type）环形谐振器70A～70D。回路型（loop-type）环形谐振器70A～70D的构成相同。以下，对回路型（loop-type）环形谐振器70A的构成进行说明。
回路型（loop-type）环形谐振器70A包括：光分波合波器71A、总线波导路径72A、73A以及环状光波导路径74A。环形内置反射器50A的输入端口51A与光分波合波器71A的输入端口结合。光分波合波器71A将输入的光分配至两个输出端口。两个输出端口分别与总线波导路径72A和73A结合。总线波导路径72A和73A与环状光波导路径74A在隔着中心且彼此相反侧的结合处结合。
向光分波合波器71A的一方的输出端口输出的光在一方的总线波导路径、环形状波导路径74A以及另一方的总线波导路径中被导波，并返回另一方的输出端口。返回至输出端口的光由光分波合波器71A进行合波，并从输入端口51A输出。对于光分波合波器71A，使用了1输入2输出多模干涉型光耦合器。
光耦合器40的输出端口42A～42D分别通过光波导路径43A～43D，而与环形内置反射器50A～50D的输入端口51A～51D结合。与实施例1相同地，构成将半导体光放大器20的高反射膜21和环形内置反射器50A～50D作为一对反射器的法布里-珀罗型光谐振器。分别在光波导路径43A～43D中插入有相位调整器45A～45D。
在实施例1中，光波导路径43A～43D的光路长相等，但在实施例2中，光波导路径43A～43D的光路长不相等。光耦合器40、光波导路径43A～43D以及环形内置反射器50A～50D构成折叠型阵列波导衍射光栅。
光波导路径43A、43B、43C、43D的光路长按照该顺序以增长逐个ΔL的方式设定。即，若将光波导43D的光路长设为L，则光波导路径43C、43B、43A的光路长分别为L＋ΔL、L＋2ΔL、L＋3ΔL。这里，光路长的差ΔL为决定折叠型阵列波导衍射光栅的FSR的参数。例如，被设定为与环状光波导路径74A～74D的圆周长除以阵列波导的数N的2倍后的长度相等。这时，与相邻的环形内置反射器50A～50D的反射光谱的峰值对应的信号光分别与不同的输入端口结合。具体而言，在实施例2中，由于环状光波导路径74A的半径是8μm，且N＝4，因此光路长的差ΔL大约为6.25μm。
在环形内置反射器50A～50D的反射光谱中，以自由光谱区的间隔出现多个峰值。通过对相位调整器45A～45D进行调整，能够使由环形内置反射器50A～50D反射并返回至光耦合器40的输出端口42A～42D的光中的、对应于一个峰值的波长的光与输入端口41C结合。对应于其他峰值的波长的光或者与其他输入端口41A、41B、41D结合，也或者与哪个输入端口也不结合。例如，在将相位调整器45B、45D的相位延迟设为0（基准）时，将相位调整器45A、45C的相位延迟设为π／2（90°）。
这样，折叠型阵列波导衍射光栅作为选择环形内置反射器50A～50D的反射光谱的多个峰值中的一个峰值的光滤波器进行动作。因此，在实施例2中不需要实施例1中使用的分布式布拉格反射器。
由于在实施例2中，从半导体光放大器20输出的光能也被分配至四个回路型（loop-type）环形谐振器70A～70D，因此能够抑制增加了注入电流时的激光振荡波长的偏移量。
在实施例2中，各个回路型（loop-type）环形谐振器70A～70D的两条总线波导路径的后方的端部为外部谐振器型半导体激光元件的输出端口57Aa、57Ab、57Ba、57Bb、57Ca、57Cb、57Da以及57Db。
另外，在实施例2中，环形内置反射器的个数也不限定为四个，为两个以上即可。光耦合器40的输入端口的个数以及输出端口的个数与环形内置反射器的个数一致即可。
［实施例3］
图6表示基于实施例3的半导体光元件的俯视图。以下，针对与图5所示的实施例2的不同点进行说明，对相同的构成省略说明。
在实施例2中，沿输入用光波导路径31导波的光通过一个光耦合器40被分配至多条（图5中为四条）光波导路径43A～43D中。在实施例3中，沿输入用光波导路径31导波的光通过级联连接的多个（图6中为3个）光耦合器80A～80C，被分配至多个光波导路径43A～43D中。对于光耦合器80A～80C，例如使用1输入2输出的多模干涉型耦合器、方向性结合器。使用了方向性结合器的情况下的方向性结合器的结合长为40μm，光波导路径的间隔为300nm。
输入用光波导路径31与第1段的光耦合器80A的输入端口81A结合。光耦合器80A的一方的输出端口82A与光波导路径43A结合，另一方的输出端口（耦合端口）83A与后段的光耦合器80B的输入端口81B结合。同样地，第2段的光耦合器80B的输出端口82B与光波导43B结合，耦合端口83B与后段的光耦合器80C的输入端口81C结合。最后段的光耦合器80C的输出端口82C与光波导路径43C结合，耦合端口83C与光波导路径43D结合。
光波导路径43A、43B、43C、43D的光路长以按照该顺序增长的方式而设定。若将光波导路径43D的光路长设为L，则光波导路径43C、43B、43A的光路长分别为L＋ΔL、L＋2ΔL、L＋4ΔL。光路长的差ΔL例如为2.5μm。
在最短的光波导43D中，没有插入相位调整器。另外，其他光波导路径43A～43C中所插入的相位调整器45A～45C用于相位的微调整。在无需进行微调整的情况下，不需要相位调整器45A～45C。
光耦合器80A～80C、光波导路径43A～43D、环形内置反射器50A～50D作为折叠型非对称马赫-曾德尔干涉型光滤波器进行动作。
图7表示回路型（loop-type）环形谐振器70A～70D的反射光谱Ia、以及非对称马赫-曾德尔干涉型光滤波器的透过光谱Ib。在回路型（loop-type）环形谐振器70A～70D的反射光谱Ia中，以FSR的间隔出现多个峰值。非对称马赫-曾德尔干涉型光滤波器的透过光谱Ib示出在与反射光谱Ia的多个峰值中一个峰值对应的波长λ0大致成为最大，3dB带宽内不包含与相邻峰值对应的波长这样的特性。由非对称马赫-曾德尔干涉型光滤波器选择反射光谱Ia中出现的多个峰值中的一个峰值。
在实施例3中，从半导体光放大器20输出的光能并没有被按照四等份分配至四个回路型（loop-type）环形谐振器的70A～70D，但分别导入至回路型（loop-type）环形谐振器70A～70D的光能比导入至图10所示的参考例的环形谐振器32的光能小。因此，能够抑制增加了注入电流时的激光振荡波长的偏移量。
［实施例4］
图8表示基于实施例4的半导体光元件的俯视图。以下，针对与图1所示的实施例1的不同点进行说明，对相同的构成省略说明。
在实施例1中，入射光波导路径31与光耦合器40的输入端口41直接结合。在实施例4中，入射光波导路径31与光分波器85的输入端口86结合。光分波器85的输出端口87与光耦合器40的输入端口41结合。光分波器85的耦合端口88与输出用光波导路径89结合。作为光分波器85，例如使用方向性结合器。
从半导体光放大器20输出并沿输入用光波导路径31导波的光的一部分与耦合端口88结合，经由输出用光波导路径89被取出至外部。在实施例1～实施例3中，半导体光放大器20的输出被分配至多个输出端口而取出至外部，但是在实施例4中，从一条输出用光波导路径89取出至外部。因此，能够得到高强度的信号光。
另外，对实施例2和实施例3也能够应用光分波器85和输出用光波导路径89的构成。
［实施例5］
图9表示基于实施例5的半导体光元件的俯视图。以下，针对与图1所示的实施例1的不同点进行说明，对相同的构成省略说明。
实施例1的外部谐振器型半导体激光元件的四个输出端口57A～57D分别与环形辅助型光调制器90A～90D结合。各个环形辅助型光调制器90A～90D具有：马赫-曾德尔干涉计和分别与其两条臂结合的多个环形谐振器。环形辅助型光调制器90A～90D被形成在与环形内置反射器50A～50D等同一个的基板60上。
环形辅助型光调制器90A～90D内的环形谐振器的圆周长与环形内置反射器50A～50D内的环形谐振器的圆周长相同。因此，能够容易地将外部谐振器型半导体激光元件的振荡波长控制在环形辅助型光调制器的动作波长带宽内。此外，与实施例1相同地，即使增加注入半导体光放大器20的注入电流，也能够抑制激光振荡波长的偏移量，因此能够防止激光振荡波长离开环形辅助型光调制器90A～90D的动作波长带宽。
按照以上实施例对本发明进行了说明，但是本发明并不限定于此。例如，各种能够变更、改良、组合等的构成对本领域技术人员来说是显而易见的。
附图标记说明：
20…半导体光放大器;21…高反射膜；22…光波导路径；31…输入用光波导路径；32…环形谐振器；33…分布式布拉格反射器；40…光耦合器；41、41A、41B、41C、41D…输入端口；42A、42B、42C、42D…输出端口；43A、43B、43C、43D…光波导路径；45A、45B、45C、45D…相位调整器；50A、50B、50C、50D…环形内置反射器；51A、51B、51C、51D…输入端口；52A…环形谐振器；53A…环状光波导路径；54A、55A…总线波导路径；56A…下路（drop）端口；57A、57B、57C、57D、57Aa、57Ab、57Ba、57Bb、57Ca、57Cb、57Da、57Db…输出端口；58A…分布式布拉格反射器；58Aa…等宽的光波导路径；58Ab…衍射光栅；60…基板；60A…硅基板；60B…嵌入氧化膜；62…硅层；62A…芯层；62B…硅层；64…覆盖膜；70A、70B、70C、70D…回路型（loop-type）环形谐振器；71A…光分波合波器；72A、73A…总线波导路径；74A…环状光波导路径；80A、80B、80C…光耦合器；81A、81B、81C…输入端口；82A、82B、82B、83A、83B、83C…输出端口；85…光分波器；86…输入端口；87…输出端口；88…耦合端口；89…输出用光波导；90、90A、90B、90C、90D…环形辅助光调制器。

Claims (9)

1.一种半导体光元件，其中，具有：
光放大器；
多个第1反射器，多个所述第1反射器被形成在基板上，反射从各个输入端口输入的光并返回至该输入端口，并且具有以目标波长表示峰值的反射光谱；
第1光耦合器，所述第1光耦合器被形成在所述基板上，对从所述光放大器输出的光进行分波并向多个所述第1反射器的输入端口输入，对由多个所述第1反射器反射的光进行合波并再次向所述光放大器输入；以及
第2反射器，所述第2反射器与各个所述第1反射器一起划分内部包含所述光放大器和所述第1光耦合器的光谐振器，
各个所述第1反射器包含相同尺寸的环形谐振器，从所述输入端口输入的光被反射而返回至该输入端口的延迟时间在所述第1反射器间相同，
所述第1光耦合器是具有一个输入端口和多个输出端口的多模干涉型光耦合器，
来自所述光放大器的输出光被输入至所述第1光耦合器的一个输入端口，
所述第1光耦合器的输出端口分别与所述第1反射器的输入端口连接，
从所述第1光耦合器的输出端口到与该输出端口连接的所述第1反射器的所述输入端口的光波导路径的光路长在所述第1反射器中全部相等。
2.根据权利要求1所述的半导体光元件，其中，
各个所述第1反射器具有：
插分型环形谐振器，其被输入在所述第1反射器的输入端口输入的光；和
分布式布拉格反射器，其与所述环形谐振器的下路端口连接。
3.一种半导体光元件，其中，具有：
光放大器；
多个第1反射器，多个所述第1反射器被形成在基板上，反射从各个输入端口输入的光并返回至该输入端口，并且具有以目标波长表示峰值的反射光谱；
第1光耦合器，所述第1光耦合器被形成在所述基板上，对从所述光放大器输出的光进行分波并向多个所述第1反射器的输入端口输入，对由多个所述第1反射器反射的光进行合波并再次向所述光放大器输入；以及
第2反射器，所述第2反射器与各个所述第1反射器一起划分内部包含所述光放大器和所述第1光耦合器的光谐振器，
各个所述第1反射器包含相同尺寸的环形谐振器，从所述输入端口输入的光被反射而返回至该输入端口的延迟时间在所述第1反射器间相同，
所述第1光耦合器是具有与所述第1反射器相同个数的输入端口和相同个数的输出端口的多模干涉型光耦合器，
来自所述光放大器的输出光被输入至所述第1光耦合器的一个输入端口，
所述第1光耦合器的输出端口分别与所述第1反射器的输入端口连接，
从所述第1光耦合器的输出端口到所述第1反射器的输入端口的光波导路径的光路长按照每个所述第1反射器而不同，
所述第1光耦合器以及多个所述第1反射器作为折叠型的阵列波导路径衍射光栅进行动作。
4.根据权利要求3所述的半导体光元件，其中，
各个所述第1反射器由回路型环形谐振器构成。
5.一种半导体光元件，其中，具有：
光放大器；
多个第1反射器，多个所述第1反射器被形成在基板上，反射从各个输入端口输入的光并返回至该输入端口，并且具有以目标波长表示峰值的反射光谱；
第1光耦合器，所述第1光耦合器被形成在所述基板上，对从所述光放大器输出的光进行分波并向多个所述第1反射器的输入端口输入，对由多个所述第1反射器反射的光进行合波并再次向所述光放大器输入；以及
第2反射器，所述第2反射器与各个所述第1反射器一起划分内部包含所述光放大器和所述第1光耦合器的光谐振器，
各个所述第1反射器包含相同尺寸的环形谐振器，从所述输入端口输入的光被反射而返回至该输入端口的延迟时间在所述第1反射器间相同，
所述第1光耦合器包含多段连接的多个光耦合器，
来自所述光放大器的输出光被输入至第1段的光耦合器的输入端口，
所述各段的光耦合器的耦合端口与后段的光耦合器的输入端口连接，
所述各段的光耦合器的输出端口分别与所述第1反射器的输入端口连接，
最后段的光耦合器的耦合端口与一个所述第1反射器的输入端口连接，
从所述各段的光耦合器的输出端口到与该输出端口连接的所述第1反射器的输入端口的光波导路径的光路长、以及从最后段的光耦合器的耦合端口到与该耦合端口连接的光耦合器的输入端口的光波导路径的光路长按照每个第1反射器而不同，
所述第1光耦合器以及所述第1反射器作为折叠型的非对称马赫-曾德尔干涉型光滤波器进行动作。
6.根据权利要求5所述的半导体光元件，其中，
各个所述第1反射器由回路型环形谐振器构成。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的半导体光元件，其中，
还具有：
输出用光波导路径，其形成在所述基板上；和
第2光耦合器，其形成在所述基板上，使从所述光放大器输出并朝向所述第1光耦合器的光的一部分向所述输出用光波导路径分支。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的半导体光元件，其中，
还具有包含环状光波导路径的光调制器，所述环状光波导路径被形成在所述基板上，被输入从所述光谐振器取出的光并与所述第1反射器的所述环形谐振器的谐振波长同步。
9.根据权利要求7所述的半导体光元件，其中，
还具有包含环状光波导路径的光调制器，所述环状光波导路径被形成在所述基板上，被输入从所述光谐振器取出的光并与所述第1反射器的所述环形谐振器的谐振波长同步。
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