CN108141006A - 半导体激光器装置 - Google Patents

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Abstract

作为将半导体激光器的光谱线宽缩窄至10kHz左右的构成，有外部谐振器型激光器，但存在需要许多零件且需要高精度地组装它们，控制电路变得复杂的问题。还已知有基于DFB激光器的波长可调激光器的构成，但在长的谐振器中由于制造波动而难以形成均匀的谐振器，即使在基于DFB激光器的波长可调激光器中，光谱的窄线宽化也存在界限。在本发明的半导体激光器装置中，以单模振荡的半导体激光器和使用石英玻璃的低损耗光波电路配置于共同的基板上。光波电路构成为半导体激光器的光输出的一部分传播某固定的光路长度后，由反射器反射，反馈至半导体激光器。也可以构成为将半导体激光器的输出光与光波电路的输入波导直接光学耦合。能提供光谱线宽窄、波长控制稳定的小型的激光装置。

Description

半导体激光器装置
技术领域
本发明涉及一种半导体激光器光源。更详细而言，涉及一种中长距离的光纤通信、气体等的光传感中使用的以单模工作的半导体激光器光源、半导体激光器装置。
背景技术
近年来，伴随着光通信系统的大容量化，使用了多值相位振幅调制的数字相干通信方式开始普及。该通信方式是使用光的相位信息来传递数字信号的方式，因此，对于供给载波光的光源而言，需要相位噪声少、光谱线宽窄的激光器光源。
作为激光器光源存在各种种类的激光器光源，但由于半导体激光器小型且低成本，因此作为光通信用的光源广泛普及。特别是在中/长距离的光通信系统中，广泛使用以单模工作的分布反馈型(DFB：Distributed FeedBack)激光器等。此外，在中/长距离的光通信系统中，为了使每一根光纤的传输容量增大，一般使用波分复用(WDM：WavelengthDivision Multiplexing)技术。因此，对于用于数字相干通信的光源而言，还需要能输出任意波长信道的波长可调特性。
与其他固体激光器、气体激光器等相比，半导体激光器的谐振器尺寸小，因此，相位噪声相对大。例如，通常的具有几百μm的谐振器尺寸的半导体激光器的线宽为MHz数量级。在此，线宽是指光谱线宽，用光谱的半高宽(FWHM：Full Width at Half Maximum)来表示。现在，在逐渐普及的100Gbit/s的数字相干通信系统中，使用正交相移键控(QPSK：Quadrature Phase Shift Keying)调制方式，对激光器光源要求几百kHz的光谱线宽。对于这样的用途，使用将谐振器长度加长到1mm左右来使光谱窄线宽化的波长可调DFB激光器阵列、外部谐振器型激光器等。为了使用多值程度更大的调制方式来实现更大容量的通信，期待今后进一步实现光谱线宽窄的光源。此外，在通信以外的光传感应用等中，为了高灵敏度地观测窄的吸收线光谱，也要求光源的光谱的窄线宽化。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：M.Finot,et al.,“Thermally tuned external cavity laserwith micromachined silicon etalons：design,process and reliability,”ElectronicComponents and Technology Conference 2004Proceedings,Vol.1,pp.818-823,2004
非专利文献2：K.Petermann,“External optical feedback phenomena insemiconductor lasers,”IEEE J.Quantum Electron.,vol.1,No.2,pp.480-489,1995
发明内容
发明所要解决的问题
作为在半导体激光器中能将光谱线宽缩窄至10kHz左右的激光器，有在半导体芯片之外构成光学谐振器的、所谓的外部谐振器型激光器。例如，在非专利文献1中，公开了一种外部谐振器型激光器，其包含半导体光放大器、外部反射器、用于选择波长的标准具滤波器、以及透镜等。报告了：通过该构成，能获得覆盖1550nm的C波段全域的波长可调特性以及几十kHz的线宽特性。然而，除了半导体芯片以外，外部谐振器型激光器还需要许多的零件，进而需要高精度地组装它们。此外，在外部谐振器型激光器中，存在为了从许多谐振模式之中选择一个波长，必须控制至少两个以上的波长滤波器，其控制电路变得复杂的问题。而且，在半导体激光器装置的制造工序中，还存在波长特性的试验/检查变得复杂的问题。
作为缩窄光谱线宽的其他构成，还已知以DFB激光器为基础的波长可调激光器。在该构成中，能在保持原理上相同的振荡模式的同时，使用温度控制等来改变波长。因此，用于波长可调的控制变得简单。通过将谐振器长度加长到1mm左右，能在基于DFB激光器的波长可调激光器中获得达到100kHz左右的线宽。然而，当欲要进一步加长谐振器时，难以维持衍射光栅的间距的均匀性以及构成谐振器的光波导的等价折射率的均匀性。因此，在长谐振器中由于制造波动而难以形成均匀的谐振器，即使在基于DFB激光器的波长可调激光器中，光谱的窄线宽化也存在界限。
已知通过从外部反馈半导体激光器的振荡光的一部分，能获得光谱窄线宽化的效果。例如，在非专利文献2中，示出了使用光纤向半导体激光器反馈光的构成。根据非专利文献2的构成，通过从外部将一部分的光反馈给半导体激光器，能将光谱线宽狭窄化两位以上。然而，在使用光纤的方法中，在振荡的稳定性上存在难点。半导体激光器的振荡状态对反馈光的相位是敏感的，当反馈光的相位状态发生变化时，产生由外部谐振模式引起的波长跳跃等。即，在使用光纤的反馈型的构成中，相对于光纤的位移、应力、温度等的微小变化，振荡状态会变得不稳定，因此，在实际的通信装置的环境中作为波长可调光源来使用是困难的。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，实现由半导体激光器构成，小型且控制性良好，将光谱窄线宽化的光源。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案是一种半导体激光器装置，其特征在于，具备：第一基板，形成有以单模(single mode)振荡的半导体激光器；第二基板，形成有构成为在使来自所述半导体激光器的输出光的一部分传播固定的光路长度后，向所述半导体激光器反馈的光波电路；以及第三基板，搭载有所述第一基板以及所述第二基板，所述第一基板的来自所述半导体激光器的输出光与所述第二基板的所述光波电路的输入波导进行光学耦合。
优选地，可以是：所述第二基板上的所述光波电路构成为：包含对所述传播的光进行反射的反射器，由所述反射器反射的光向所述半导体激光器反馈。
此外，可以是：所述第二基板上的所述光波电路具有对来自所述半导体激光器的所述输出光进行分支并生成所述输出光的所述一部分的分支单元。此外，也可以是所述第一基板具有分支单元，所述分支单元将来自所述半导体激光器的所述输出光分支为两个，作为一方的分支光生成所述第二基板的所述输出光的所述一部分，作为另一方的分支光生成该半导体激光器装置的输出光，所述第一基板具有：第一半导体光放大器，放大所述分支单元的所述一方的分支光；以及第二半导体光放大器，放大所述分支单元的所述另一方的分支光。
优选地，可以是：所述第一基板的来自所述半导体激光器的所述输出光与所述第二基板的所述光波电路的所述输入波导在所述第一基板的端面以及与该端面对置的所述第二基板的端面之间进行耦合。
所述半导体激光器可以是具备由衍射光栅实现的波长选择功能的分布反馈型(DFB)激光器或分布反射型(DBR)激光器。此外，优选地，可以是：所述半导体激光器集成有N个分布反馈型(DFB)激光器阵列、对来自所述N个DFB激光器阵列的各输出光进行合波的光合波器以及半导体光放大器，并作为波长可调激光器进行工作。可以是：所述半导体激光器集成有N个分布反射型(DBR)激光器阵列、对来自所述N个DBR激光器阵列的各输出光进行合波的光合波器以及半导体光放大器，并作为波长可调激光器进行工作。上述的光合波器既可以构成为N对1光合波器，也可以构成为N对2的光合分波器。
发明效果
根据本发明，通过使用光反馈用的光波电路将半导体激光器的输出光的一部分返回至半导体激光器，能够进行将光谱窄线宽化的工作。实现由半导体激光器芯片与光波电路芯片的组合构成，小型且控制性良好，将光谱窄线宽化的光源。
附图说明
图1是表示本发明的实施例一的半导体激光器装置的概略的图。
图2A是表示本发明的半导体激光器装置的波长可调半导体激光器芯片的更详细的构造的俯视图。
图2B是本发明的半导体激光器装置的波长可调半导体激光器芯片的沿着振荡器长度方向的剖面图。
图2C是本发明的半导体激光器装置的波长可调半导体激光器芯片的与振荡器长度方向垂直的剖面图。
图3是表示本发明的半导体激光器装置的光波电路芯片的更详细的构造的图。
图4是对本发明的半导体激光器装置的光谱线宽特性进行说明的图。
图5是表示本发明的实施例二的半导体激光器装置的概略的图。
图6是表示本发明的实施例三的半导体激光器装置的概略的图。
具体实施方式
在本发明的半导体激光器光源中，通过使用光反馈用的光波电路将半导体激光器的输出光的一部分返回至半导体激光器，能够进行将光谱窄线宽化的工作。如前所述，在非专利文献2的、使用光纤向半导体激光器反馈光的构成中，相对于光纤的位移、应力、温度等的微小变化，振荡状态会变得不稳定，在实际的通信装置的环境中使用是困难的。
与之相对，在本发明的半导体激光器装置中，通过不会变形的光波导构成光反馈用的光波电路，并且将包含光波电路的基板与保持有半导体激光器的基板一起配置于同一基板上。因此，能够确保光反馈电路的工作环境的稳定性。此外，在本发明的半导体激光器装置的光反馈的构成中，光波电路不包含波长选择滤波器的功能，而使用半导体激光器所具有的波长可调功能。因此，存在无需像外部谐振器激光器的构成那样精密地调整滤波器的波长的优点。这样，在本发明的半导体激光器装置的构成中，能实现小型/稳定、且波长控制性良好，光谱被窄线宽化的光源。需要说明的是，在以下的说明中，半导体激光器光源以及半导体激光器装置作为相同意思来使用。参照附图，对本发明的各种实施例进行说明。
实施例一
图1是表示本发明的实施例一的半导体激光器装置的概略的图。本实施例的半导体激光器装置100具备搭载于单个基板101上的、波长可调半导体激光器芯片102以及光反馈用的光波电路芯片103。在波长可调半导体激光器芯片102的输出端侧配置有透镜104、105，以便输出光射入光波电路芯片103的输入波导。作为基板101的材料，使用热传导性良好的钨铜合金(CuW)等金属材料。虽然图1中未画出，但在基板101的背面配置有TEC(Thermo-Electric Cooler：热电冷却器)，能控制整个基板101的温度。
来自波长可调半导体激光器芯片102的输出光首先由透镜104转换为准直光束，由透镜105聚光于光波电路芯片的输入波导。如后所述，构成为波长可调半导体激光器芯片102的光输出的一部分从光波电路103反射回来。该反射光遵循与去往光波电路103的光路相反的光路，被反馈至波长可调半导体激光器芯片的输出波导。在光波电路103内，反馈光以外的光作为输出光被引导至输出波导。来自光波电路103的输出光由透镜106转换为准直光束，通过光隔离器107，而作为半导体激光器装置的输出光被使用。光隔离器107用于防止激光振荡因来自半导体激光器装置的外部的返回光而变得不稳定。在想要将光引导至光纤的情况下，使用聚光透镜使通过隔离器后的准直光束输入至光纤即可。
图2A～图2C是表示本发明的半导体激光器装置的波长可调半导体激光器芯片的更详细的构造的图。图2A是观察波长可调半导体激光器芯片102的基板面的俯视图。图2B是沿着谐振器的长度方向，在图2A的俯视图的线段IIB－IIB处与基板面垂直切开而观察到的剖面图。图2C是在图2A的俯视图的线段IIC－IIC处与基板面垂直且与谐振器的长度方向垂直切开而观察到的剖面图。图2A的波长可调半导体激光器芯片的四个DFB激光器201a～201d、光合波器203以及半导体光放大器204的各部分集成于InP基板上，具有DFB激光器阵列型的构成。各部分由波导202a、202b连接。如果参照图2B的沿着激光器谐振器的剖面图，则在一个DFB激光器中，在通过注入电流而具有放大作用的有源层(active layer)212的正上方，具备形成有衍射光栅214的引导层213。这些层212、213、214由n型InP包层216以及p型InP包层217进一步夹入。
通过将n侧电极219接地，对p侧电极220施加正电压，而向有源层212注入电流来产生激光振荡动作。此时，只有由衍射光栅214的周期确定的波长被强烈反馈，因此，在该波长附近进行单模振荡。如图2C的观察激光器谐振器的光前进方向的剖面图所示，一个DFB激光器具有有源层212以及引导层213的周围被嵌入至InP的、所谓的嵌入型的波导构造。为了高效地将电流注入至有源层212而设有n型InP电流阻挡层221。
光合波器203由4输入1输出的多模干涉型(multi-mode interference-type)波导构成。从DFB激光器连续形成的波导的透明芯层215(对应于图2A的波导202a)由对振荡光透明的组成的InGaAsP混晶形成。半导体光放大器204与各个DFB激光器201a～201d同样由具有增益(gain)的波导212构成，但未形成有衍射光栅214，构成所谓的SOA(SemiconductorOptical Amplifier：半导体光放大器)。需要说明的是，上述的DFB激光器的各部分的具体的构造、材料、构成参数是举例示出，只要是能够作为能够适用于使用了多值相位振幅调制的数字相干通信方式的激光器光源利用的半导体激光器，就不仅仅限定于上述的具体例。
在波长可调半导体激光器芯片102中，为了防止从芯片内的波导射出的光在芯片端面反射，形成为波导相对于芯片端面稍微倾斜而并非垂直。而且，在芯片的端面上形成有反射防止膜211a、211b。通过控制流向半导体光放大器204的电流量，能调整光输出电平(level)。形成于DFB激光器阵列的各DFB激光器201a～201d的衍射光栅分别以不同的间距形成，因此，以在各自对应的不同的波长下振荡的方式进行工作。通过从DFB激光器阵列之中选择一个流过电流而使其振荡的DFB激光器，能改变输出光的波长。在本实施例中，在1550nm波段中，以在规定的温度下为约4nm的波长间隔的方式设定有各个DFB激光器阵列的振荡波长。对于DFB激光器的振荡波长而言，当芯片温度变化1度时，在长波长侧变化约0.1nm。因此，如果使激光器温度在20℃至60℃的范围变化40度，则能使振荡波长变化4nm。在规定的温度下的四个DFB激光器201a～201d的各振荡波长之间，能连续变化成任意的波长。在图2A～图2C的本实施例的构成的情况下，能够在4×4nm＝16nm的波长范围内，以任意的波长使其振荡。在图2A～图2C中，举例示出了包含四个DFB激光器的阵列构成例，但如果增加DFB激光器的阵列数量，则能根据阵列数量进一步扩大波长可调范围。
图3是表示本发明的半导体激光器装置的光波电路芯片的更详细的构造的图。通过在Si基板上堆积SiO2玻璃膜来制作光波电路103。光波导301具有使折射率高的矩形的芯层的周围嵌入折射率低的包层的构造。在本实施例中，芯层与包层之间的折射率差设为约2.5％。来自图2A所示的波长可调半导体激光器芯片102的振荡光经由透镜104、105向光波导301的光输入部302射入。入射光在光波导301中传播，通过定向耦合器306分为向光输出部303传播的光和向光反射器305传播的光。将振荡光的一部分引导至光反射器305的波导设定为将其光路长度加长至一定程度。已知光谱线宽与光路长度的平方成反比地变窄，这是因为，将激光器输出部至光反射器305的光路长度加长至一定程度，可使光谱线宽的狭窄效果较高。为了将光谱线宽设为10kHz以下而需要10cm以上，为了稳定工作而优选40～50cm以下。在本实施例的光波导301中，将光输入部302至光反射器305的光路长度设定为约13cm。由反射器305反射的光在光波导中反向传播，向光输入部302返回，最终反馈至半导体激光器芯片103。反射光的一部分通过定向耦合器306向光监视输出部304传播。
在光波电路103的光输入部302、光输出部303以及光监视输出部304中，为了使光在芯片的端面不反射，构成为光波导的传播方向相对于芯片端面倾斜。特别是在光输入部302以及光输出部303中，为了将光的反射抑制得低，在端面上分别形成有防止反射用的AR膜307a、307b。另一方面，在光反射器305中，为了获得一定的光反射，光波导构成为相对于芯片端面垂直，在反射器305的表面涂布有高反射膜308。
在图3的光波电路芯片的构成例中，示出了为了获得反射光而在芯片的一个端部具有反射器305的例子，但未必仅限定于该构成。例如，也可以在光波电路上形成将分光器(splitter)与波导组合而构成的环型反射器，通过该环(loop)型反射器使来自波长可调半导体激光器芯片102的振荡光反射。
因此，本发明的半导体激光器装置能实现为如下半导体激光器装置，其特征在于，具备：第一基板102，形成有以单模振荡的半导体激光器201a～201d；第二基板103，形成有构成为在使来自所述半导体激光器的输出光的一部分传播固定(一定)的光路长度后，向所述半导体激光器反馈的光波电路；以及第三基板101，搭载有所述第一基板以及所述第二基板，所述第一基板的来自所述半导体激光器的输出光与所述第二基板的所述光波电路的输入波导进行光学耦合。
优选地，可以是所述光波电路构成为：包含对所述分支光进行反射的反射器305，由所述反射器反射的光向所述半导体激光器反馈。进一步优选地，可以是所述第二基板上的所述光波电路具有对来自所述半导体激光器的所述输出光进行分支而生成所述输出光的所述一部分的分支单元306。
图4是对本实施例的半导体激光器装置的光谱线宽特性进行说明的图。在图4中，示出了对DFB激光器阵列之中的一个激光器注入150mA的电流，使流向半导体光放大器(SOA)204的电流值变化时的光谱线宽的变化。此时，将半导体激光器装置100的温度控制为25℃。光谱线宽通过延迟自外差法来测定。在SOA电流低的情况下，由于向DFB激光器的光反馈量少，因此光谱线宽粗，但当使SOA电流值增加至60mA左右时，光谱线宽被狭窄化至10kHz以下。DFB激光器阵列单体的光谱线宽为2～3MHz左右。可以确认：通过具备光反馈用的光波电路的本发明的半导体激光器装置的构成，对于DFB激光器阵列单体，光谱线宽被狭窄化两位以上。当如图4所示SOA电流值达到180mA以上时，由于光反馈量过多，振荡模式变得不稳定，光谱线宽反而增大。因此，在本实施例的构成的情况下，如果使用在100mA左右的SOA电流值，则能够稳定地进行将光谱线宽狭窄化的振荡动作。
在本实施例中，作为半导体激光器的构造，以在具有增益的波导上形成有衍射光栅的DFB构造为例进行了说明，但也可以利用衍射光栅形成于不具有增益的波导的DBR(Distributed Bragg Reflector：分布式布拉格反射器)型的构造。此外，不仅是如图2A～图2C所示的包含多个DFB激光器的激光器阵列，对于单体的DFB激光器或者DBR激光器也可以应用本发明。此外，作为构成激光器的波导的构造，如图2C所示以嵌入型为例进行了说明，但对于具有脊(ridge)型的构造的波导的激光器也可以应用本发明。本发明的半导体激光器装置通过不会变形的光波导来构成光反馈用的光波电路，并且与构成有半导体激光器的基板配置于同一(共同)的基板上，因此，能够确保光反馈电路的工作环境的稳定性。因此，只要光反馈电路构成于单个基板上，则反馈电路的构成也不仅仅限定于图3的构成。
此外，在图1的本发明的半导体激光器装置的构成中，对将集成于InP基板上的半导体激光器芯片102直接搭载于共同的基板101上的构成进行了说明。然而，只要两个基板牢固地固定则同样能获得本发明的效果，因此，两个基板101、102之间的固定可以通过任何方法来进行。而且，在图1中将半导体激光器芯片102作为一个基板进行了示出，但也可以将包含半导体激光器的芯片以及其他光学零件/电气零件搭载于一个另外的基板，将该另外的基板搭载于共同基板101上。
同样，对于光波电路芯片103，两个基板101、103之间的固定也可以通过任何方法来进行，可以直接固定、或隔着某些基材来固定。而且，也可以将包含光波电路的芯片以及其他光学零件搭载于一个另外的基板，将该另外的基板搭载于共同基板101上。
在本实施例的半导体激光器装置的构成中，通过不会变形的光波导构成光反馈用的光波电路，并且与保持有半导体激光器的基板配置于同一基板上。因此，能够确保光反馈电路的工作环境的稳定性。在本发明的半导体激光器装置的光反馈构成中，在光波电路之中不具有波长选择滤波器的功能，而使用半导体激光器所具有的波长可调功能。因此，也无需像外部谐振器激光器的构成那样精密地调整滤波器的波长。能实现由半导体激光器芯片与光波电路芯片的组合构成，小型且波长的控制性良好，将光谱窄线宽化的光源。
实施例二
图5是表示本发明的实施例二的半导体激光器装置的概略的图。当与实施例一的半导体激光器装置相比时，不同点在于，配置为半导体激光器芯片102以及光波电路芯片103接触，来自半导体激光器芯片102的输出光与光波电路芯片103的光输入部直接耦合。关于其他构成，与实施例一相同。为了将光耦合效率保持得高，以半导体激光器芯片102的光输出部的光的光斑尺寸、以及光波电路芯片103的光输入部的光的光斑尺寸(spot size)尽可能相同的方式，最佳地构成有芯片端部附近的各个波导。例如，各芯片的端部的波导的倾斜角度设定为能不降低光耦合效率地将芯片端面彼此直接耦合。
因此，本实施例的半导体激光器装置能实施为如下构成：第一基板102的所述半导体激光器的输出光与第二基板103的所述光波电路的输入波导301在对置的所述第一基板的端面以及所述第二基板的端面进行耦合。在本实施例的构成中，需要以亚微米的精度将半导体激光器芯片102以及光波电路芯片103搭载于基板101上。然而，不使用在实施例一中具备的两个透镜104、105而直接进行芯片间的光耦合，因此，无需用于搭载透镜的区域，能够进行半导体激光器装置的更进一步的小型化。
在本实施例的半导体激光器装置中，也与实施例一相同地，通过对SOA注入适当的电流值，与半导体激光器单体的情况相比，能够将光谱线宽狭窄化2位～3位左右。在本实施例的半导体激光器装置的构成中，也通过不会变形的光波导构成光反馈用的光波电路，并且与构成/保持有半导体激光器的基板配置于同一基板上。由此，能够确保光反馈电路的工作环境的稳定性。
需要说明的是，如果采用在光波电路芯片103以及透镜106之间进一步将SOA芯片集成化的构成，则还能够通过SOA对光进行放大，而进一步提高光输出电平。
实施例三
在上述的实施例一以及实施例二的半导体激光器装置中，半导体激光器芯片的振荡光以及来自光波电路芯片的反馈光都经由共同的半导体光放大器(SOA)204进行传播。此外，如图4中所说明的那样，通过使SOA电流变化来控制光谱线宽。在这样的构成中，如果为了光谱线宽而确定SOA电流，则由此振荡光的输出电平也同时变化，因此，难以任意地设定来自半导体激光器装置的光输出电平。因此，在本实施例中，提出一种在维持本发明的效果的同时，能够独立地控制光输出电平以及光谱线宽的另一构成例。
图6是表示本发明的实施例三的半导体激光器装置的概略的图。本实施例的半导体激光器装置500与实施例二的构成的类似点在于，也在单个基板501上构成有半导体激光器芯片502以及光波电路芯片510，两个芯片未经由透镜而直接进行光耦合。然而，与实施例二的构成的不同点在于，将来自半导体激光器芯片的振荡光的合波输出分为振荡光的输出路径以及反馈光的路径这两个路径。
具体而言，本实施例的半导体激光器芯片502例如使用4输入2输出的光合分波器503作为对来自四个DFB激光器506a～506d的振荡光进行合波的光合波器。通过合分波器503，来自四个DFB激光器的输出光被分支为经由第一SOA508作为半导体激光器装置的输出光向外部输出的第一路径、以及经由第二SOA507向光波电路芯片510输出的第二路径。这样，在本实施例中，与实施例二的构成的不同点在于，通过光合分波器503将输出光分支为两个路径，并对各个路径设有单独的SOA。光合分波器503能通过星型耦合器(starcoupler)、多模干涉型光合波器等来实现。光波电路芯片510具备光反射器511、AR膜509、规定的长度的光波导512，与实施例一以及实施例二的构成相同。
因此，本发明能实施为如下构成，即，一种半导体激光器装置，具备：第一基板502，形成有以单模振荡的半导体激光器；第二基板510，形成有构成为在使来自所述半导体激光器的输出光的一部分传播固定的光路长度后，向所述半导体激光器反馈的光波电路；以及第三基板501，搭载有所述第一基板以及所述第二基板，所述第一基板的来自所述半导体激光器的输出光与所述第二基板的所述光波电路的输入波导进行光学耦合，所述第一基板具有分支单元503，所述分支单元503将来自所述半导体激光器的所述输出光分支为两个，作为一方的分支光生成所述第二基板的所述输出光的所述一部分，作为另一方的分支光生成该半导体激光器装置的输出光，所述第一基板具有：第一半导体光放大器508，放大所述分支单元的所述一方的分支光；以及第二半导体光放大器507，放大所述分支单元的所述另一方的分支光。
在图6所示的实施例三中，构成有四个DFB激光器，因此，利用4输入2输出的光合分波器作为光合分波器503，但不仅仅限定于该构成。即，根据DFB激光器的数量N，能设为N输入2输出的光合分波器。此外，为了用于对光输出电平进行监视，也可以设为3输出的光合分波器。根据本实施例的构成，将流向光反馈用的第二SOA507的电流设为光谱线宽变窄的最佳值的同时，独立地控制流向光输出用的第一SOA508的电流，由此，能自由地设定光输出电平。在像实施例一以及实施例二那样在光波电路芯片侧存在分支电路(定向耦合器)的情况下，半导体激光器装置的输出光为通过定向耦合器306对SOA204的输出的一部分进行分支后的输出，因此，光输出电平为始终比SOA204的输出小的值。在本实施例的构成中，可以将SOA508的输出直接作为光源的光输出使用。作为通信用光源，能任意地设定光输出电平是很大的优点。当作为光源的光输出电平被固定时，应用范围变窄。通过像本实施例那样采用将合波输出分支为两个路径的构成，能实现能够灵活地设定光谱线宽和光输出电平的光源。需要说明的是，像在实施例二中也叙述过的那样，通过在光波电路芯片103以及透镜106之间进一步将SOA芯片集成化，能够调整光输出电平。然而，该情况下在整个半导体激光器装置中需要三个芯片，导致构件成本、组装成本的增加，因此，将来自半导体激光器的输出光分为振荡光的输出路径以及反馈光的路径这两个路径的本实施例的构成更优异。
像以上详细叙述过的那样，根据本发明的半导体激光器装置，通过使用光反馈用的光波电路将半导体激光器的输出光的一部分返回至半导体激光器，能够进行光谱的窄线宽工作。能实现由半导体激光器芯片与光波电路芯片的组合构成，小型且控制性良好，将光谱窄线宽化的光源。
产业上的可利用性
本发明通常能利用于光通信系统。特别是能利用于光通信系统的发送器。此外，还能利用于光传感系统。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种半导体激光器装置，其特征在于，具备：
第一基板，形成有以单模振荡的半导体激光器；
由Si形成的第二基板，形成有构成为在使来自所述半导体激光器的输出光的一部分传播固定的光路长度后，向所述半导体激光器反馈的光波电路；以及
第三基板，搭载有所述第一基板以及所述第二基板，
所述第一基板的来自所述半导体激光器的输出光与所述第二基板的所述光波电路的输入波导进行光学耦合。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第二基板上的所述光波电路构成为：包含对所述传播的光进行反射的反射器，由所述反射器反射的光向所述半导体激光器反馈。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第二基板上的所述光波电路具有对来自所述半导体激光器的所述输出光进行分支并生成所述输出光的所述一部分的分支单元。
4.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第一基板具有分支单元，所述分支单元将来自所述半导体激光器的所述输出光分支为两个，作为一方的分支光生成所述第二基板的所述输出光的所述一部分，作为另一方的分支光生成该半导体激光器装置的输出光，
所述第一基板具有：第一半导体光放大器，放大所述分支单元的所述一方的分支光；以及第二半导体光放大器，放大所述分支单元的所述另一方的分支光。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第一基板的来自所述半导体激光器的所述输出光与所述第二基板的所述光波电路的所述输入波导在所述第一基板的端面以及与该端面对置的所述第二基板的端面之间进行耦合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述半导体激光器是具备由衍射光栅实现的波长选择功能的分布反馈型DFB激光器或分布反射型DBR激光器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述半导体激光器集成有N个分布反馈型DFB激光器阵列、构成为对来自所述N个DFB激光器阵列的各输出光进行合波的光合波器以及半导体光放大器，并作为波长可调激光器进行工作。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述半导体激光器集成有N个分布反射型DBR激光器阵列、构成为对来自所述N个DBR激光器阵列的各输出光进行合波的光合波器以及半导体光放大器，并作为波长可调激光器进行工作。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
中国专利局PCT处：
以下是根据
PCT第19条
□PCT第28条/PCT第41条
□国际初步审查报告附件
所作修改的说明，其中
1.用修改后权利要求第1-8项替换
原权利要求第1-8项。
在原权利要求1中添加“由Si形成”，其修改依据在于说明书部分第7页最后一段的记载。
具体修改请参见修改替换页。
北京品源专利代理有限公司

Claims (8)

1.一种半导体激光器装置，其特征在于，具备：
第一基板，形成有以单模振荡的半导体激光器；
第二基板，形成有构成为在使来自所述半导体激光器的输出光的一部分传播固定的光路长度后，向所述半导体激光器反馈的光波电路；以及
第三基板，搭载有所述第一基板以及所述第二基板，
所述第一基板的来自所述半导体激光器的输出光与所述第二基板的所述光波电路的输入波导进行光学耦合。
2.根据权利要求1所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第二基板上的所述光波电路构成为：包含对所述传播的光进行反射的反射器，由所述反射器反射的光向所述半导体激光器反馈。
3.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第二基板上的所述光波电路具有对来自所述半导体激光器的所述输出光进行分支并生成所述输出光的所述一部分的分支单元。
4.根据权利要求1或2所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第一基板具有分支单元，所述分支单元将来自所述半导体激光器的所述输出光分支为两个，作为一方的分支光生成所述第二基板的所述输出光的所述一部分，作为另一方的分支光生成该半导体激光器装置的输出光，
所述第一基板具有：第一半导体光放大器，放大所述分支单元的所述一方的分支光；以及第二半导体光放大器，放大所述分支单元的所述另一方的分支光。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述第一基板的来自所述半导体激光器的所述输出光与所述第二基板的所述光波电路的所述输入波导在所述第一基板的端面以及与该端面对置的所述第二基板的端面之间进行耦合。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述半导体激光器是具备由衍射光栅实现的波长选择功能的分布反馈型DFB激光器或分布反射型DBR激光器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述半导体激光器集成有N个分布反馈型DFB激光器阵列、构成为对来自所述N个DFB激光器阵列的各输出光进行合波的光合波器以及半导体光放大器，并作为波长可调激光器进行工作。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体激光器装置，其特征在于，
所述半导体激光器集成有N个分布反射型DBR激光器阵列、构成为对来自所述N个DBR激光器阵列的各输出光进行合波的光合波器以及半导体光放大器，并作为波长可调激光器进行工作。
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