CN111146687B - 滤光器、以及使用该滤光器的激光源和光学收发器 - Google Patents

Abstract

一种滤光器，包括：具有不同周长的第一环形共振器和第二环形共振器；以及波导，其光耦合于第一环形共振器并且将光传输到第一环形共振器。入射在波导上的光通过第一环形共振器传输到第二环形共振器。第一环形共振器的传输光谱的自由光谱范围和第二环形共振器的传输光谱的自由光谱范围彼此交错，并被设定为使得对应于第一环形共振器的传输光谱和第二环形共振器的传输光谱的合成光谱的双环传输光谱在任一波长处具有最高的第一峰值。

Description

滤光器、以及使用该滤光器的激光源和光学收发器

相关申请的交叉引用

本申请基于2018年11月2日提交的日本专利申请号2018-207488，其公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及使用环形共振器的波长可变的滤光器，以及使用该滤光器的激光源和光学收发器。

背景技术

包括滤光器的激光源可以具有以下构造：其中当来自半导体光放大器(semiconductor optical amplifier，称为“SOA”)的出射光通过波导传输时，该出射光被输入到两个环形共振器，随后由端部上的环形镜反射，以便返回到SOA。各个环形共振器的尺寸被制成为彼此略有不同，使得当输出光被输入时获得的各个环形共振器的传输光谱的自由光谱范围(free spectral ranges，称为“FSR”)彼此略有不同。因此，当两个环形共振器的传输光谱的峰值波长重叠时，发生强共振。利用两个环共振器的Vernier效应在SOA端面上的反射镜与环形镜之间产生强共振状态。因此，与两个环形共振器的传输光谱的合成光谱相对应的双环的传输光谱在发生强共振的波长处具有最高峰值，并且可以从SOA端面上的反射镜输出该波长处的强光激光振荡。从SOA向波导的出射光称为内部出射光。从SOA输出到外部的光称为外部出射光。

包括这种滤光器的激光源可能具有不期望的情形，即当两个环形共振器之间的温差改变时会发生跳模(mode hop)。跳模是由于两个环形共振器之间的温差变化而由两个环形共振器选择的纵向模式的波长从原始波长偏移引起的现象。

为了改善波长可变性，使用了具有接近的自由光谱范围的两个环形共振器。发生由两个环形共振器选择的纵向模式改变的跳模。双环的传输光谱在发生强共振的波长处具有最高峰值，并且在两侧上与发生强共振的波长相邻的波长处还具有第二最高峰值。当两个环形共振器之间的温差发生变化时，很可能发生跳模。在具有SOA的激光源中，当由于两个环形共振器之间的温差变化而导致第二最高峰值上升时，在第二最高峰值处很可能发生振荡，并且外部出射光的波长发生偏移。

通过作为热源的SOA，热量被传递到每个环形共振器。传热的方式变化，这导致环形共振器之间的温差变化。每个环形共振器设有加热器。可以通过加热器进行温度控制。防止跳模可能很困难。即使在第二最高峰值处发生振荡，由于第二最高峰值的波长接近最高峰值的波长，因此这种状态也可能没有被控制单元等检测到。

鉴于这种情况，如WO 2009/096431A1中所述，可以通过使用设置有控制环的构造来防止跳模。具体地，除了两个环形共振器之外，还可以提供控制环，如WO 2009/096431A1中所述。通过控制光接收元件检测已经通过每个环形共振器和控制环的内部出射光的量，并且基于检测结果来调节加热器以控制控制环的内部出射光的共振波长从而防止跳模。

发明内容

如WO 2009/096431 A1中所述，当使用控制环防止跳模时，除了两个环形共振器之外，可能还需要控制环。可能需要附加的元件，这导致其上形成有滤光器的半导体基板的大型化的情况。

在本发明的一个或多个实施方式中，滤光器在没有附加元件的条件下防止了跳模，并且激光源和光学收发器设置有滤光器。

根据本发明的一方面，一种滤光器包括：具有不同周长的第一环形共振器和第二环形共振器；以及光耦合于第一环形共振器并被配置为将光传输到第一环形共振器的波导。入射在波导上的光通过第一环形共振器传输到第二环形共振器。第一环形共振器的传输光谱的自由光谱范围和第二环形共振器的传输光谱的自由光谱范围彼此偏移，并且被设定为使得双环(double ring)的传输光谱在任一波长处具有最高的第一峰值，该双环的传输光谱对应于第一环形共振器的传输光谱和第二环形共振器的传输光谱的合成谱。双环的传输光谱具有第二峰值，第二峰值是紧邻第一峰值的第二高的第二峰值。双环的传输光谱具有比第二峰值低的峰值，该峰值位于第一峰值与第二峰值之间。

以此方式，最高的第一峰值的波长和第二高的第二峰值的波长彼此分开。即使第二峰值上升，并且最高的第一峰值与第二峰值互换，由于第二峰值与最初具有第一峰值的波长分开，因此可以相对容易地检测到该互换。因此，可以在没有附加元件的条件下防止跳模。

附图说明

根据以下参照附图进行的详细描述，本发明的以上和其他目的、特征和优点将变得更加明显。

图1是示出根据第一实施方式的激光源的示意性构造示意图。

图2A是第一波导、第一环形共振器和第二波导的每个部分的尺寸等的说明图。

图2B是第一环形共振器的一部分的截面图。

图3是由一个比较激光源的各个环形共振器产生的传输光谱的波形图。

图4是与由图3所示的各个环形共振器生成的传输光谱的合成光谱相对应的双环的传输光谱的波形图。

图5是示出当发生温度变化时波长和透射率的变化的波形图。

图6是示出在比较激光源中双环的传输光谱与SOA的增益之间关系的波形图。

图7是由根据第一实施方式的激光源的各个环形共振器产生的传输光谱的波形图。

图8是示出与由图7所示的各个环形共振器生成的传输光谱的合成光谱相对应的双环的传输光谱与SOA的增益之间关系的波形图。

图9是根据第一示例的滤光器的示意性构造图。

图10A是示出根据第一示例的滤光器的参数值的表。

图10B是示出在条件a1-a3的每个条件下的峰值位置的表。

图11是在条件a1-a3的每个条件下双环的传输光谱的波形图。

图12A是示出根据第一比较例的滤光器的参数值的表。

图12B是示出在条件b1-b3的每个条件下的峰值位置的表。

图13是在条件b1-b3的每个条件下双环的传输光谱的波形图。

图14A是示出根据第二示例的激光源的参数值的表。

图14B是示出在条件c1-c2的每个条件下的峰值位置的表。

图15是在条件c1-c2的每个条件下双环的传输光谱的波形图。

图16A是示出根据第三示例的激光源的参数值的表。

图16B是示出在条件d1-d2的每个条件下的峰值位置的表。

图17是在条件d1-d2的每个条件下双环的传输光谱的波形图。

图18A是示出根据第二比较例的激光源的参数值的表。

图18B是示出在条件e1-e2的每个条件下的峰值位置的表。

图19是在条件e1-e2的每个条件下双环的传输光谱的波形图。

图20是示出根据第二实施方式的激光源的示意性构造的示意图。

图21是示出根据第二实施方式的变形例的激光源的示意性构造的示意图。

图22是示出根据第三实施方式的激光源的示意性构造的示意图。

图23是示出根据第四实施方式的激光源的示意性构造的示意图。

图24是示出根据第五实施方式的激光源的示意性构造的示意图。

图25是示出根据第五实施方式的变形例的激光源的示意性构造的示意图。

具体实施方式

参考附图描述本发明的实施方式。在下面的描述中，在整个实施方式中，相同的附图标记表示相同或等同的部件。

(第一实施方式)

参照图1-8描述第一实施方式。在本实施方式中，说明了使用滤光器的激光源。

如图1所示，激光源包括滤光器1和半导体光放大器(SOA)2。激光源将内部出射光从SOA2发射到滤光器1，提取在滤光器1和SOA中进入共振状态的强光，并且将强光作为外部出射光从SOA2输出到外部。

滤光器1例如通过使用半导体基板10执行半导体工艺来形成。具体地，包括在滤光器1中的半导体基板10配备有光斑尺寸转换器(optical spot size converter，简称SSC)11、第一波导12、第一环形共振器13、第二波导14、第二环形共振器15、第三波导16、调制器17、环形镜18等。

SSC 11是光斑尺寸转换器。SSC 11用于调整SOA2与第一波导12或第二波导14之间的模式直径(mode diameter)。SSC11的一端从半导体基板10的端面10a露出。SSC 11的另一端连接于第一波导12。例如，SSC 11形成为锥形形状。模式直径从第一波导12向SOA2逐渐扩大。连接于第一波导12的SSC 11的另一端侧相对于第一波导12的纵向方向倾斜预定角度。

第一波导12、第二波导14和第三波导16传输从SSC 11发送的SOA2的内部出射光，具有包含与一个方向对准的纵向的线性形状，并且彼此平行地设置。第一波导12将内部出射光传输到第一环形共振器13，并且将从第一环形共振器13返回的内部出射光朝向SOA2传输。第二波导14将从第一环形共振器13传输的内部出射光传输到第二环形共振器15并将从第二环形共振器15返回的内部出射光朝向第一环形共振器13传输。从第二环形共振器15传输的内部出射光通过环形镜18返回到第三波导16。第三波导16将返回的内部出射光再次传输到第二环形共振器15。

终端器12a设置在第一波导12的与SSC 11相反的一端上。终端器14a、14b设置在第二波导14的各个端部上。终端器16a设置在第三波导的与环形镜18相反的一端上。通过波导传输的非必要的光由终端器12a、14a、14b、16a发射到波导的外部。终端器12a、14a、14b、16a的每一个都沿相对于相应的波导的纵向以预定角度倾斜的方向延伸，并且具有锥形形状，以防止非必要的光反射并再次传输到波导。第一波导12的与SSC 11连接的端部也沿相对于第一波导12的纵向倾斜预定角度的方向延伸。因为该端部连接于包括具有锥形形状的波导12b的SSC 11，因此通过减少反射将光有效地朝向SSC 11传输。

第一环形共振器13和第二环形共振器15每一个都是通过向其输入内部出射光而产生具有预定的自由光谱范围(free spectral range，简称FSR)的传输光谱的共振器。第一环形共振器13和第二环形共振器15具有不同的周长，并产生具有不同的FSR的传输光谱。第一环形共振器13的周长和第二环形共振器15的周长被以任何方式设定。较长的周长设置在较短周长的大约1.1到1.5倍的范围内。

在由第一环形共振器13和第二环形共振器15产生的传输光谱重叠的波长处，对应于其合成光谱的双环的传输光谱具有最高的第一峰值。基于第一峰值选择在反射镜21与环形镜18之间形成的法布里-珀罗共振器(Fabry-Perot resonator)的纵向模式，并且由于激光振荡而获得强光。强光作为外部出射光从SOA2输出到外部。

第一环形共振器13被设置在第一波导12和第二波导14之间位于与第一波导12和第二波导14隔开预定距离的位置处，但是光耦合于第一波导12和第二波导14。当从第一波导12传输内部出射光时，内部出射光传输到第一环形共振器13，并且传输到第一环形共振器13中的光被传输到第二波导14。

第二环形共振器15设置在第二波导14与第三波导16之间位于与第二波导14和第三波导16隔开预定距离的位置处，但是光耦合于第二波导14和第三波导16。当从第二波导14传输内部出射光时，内部出射光传输到第二环形共振器15，并且传输到第二环形共振器15的光被传输到第三波导16。

第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个都设置有加热器35，如图2B所示。第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个能够通过被加热器35加热而有意地改变传输光谱的FSR。

参照图2A和2B描述第一波导12、第二波导14和第一环形共振器13的每个部分的细节。描述了第一环形共振器13以及设置在第一环形共振器13的两侧上的第一波导12和第二波导14中的每个部分的尺寸的示例。除了某些部件以外，这同样适用于第二环形共振器15以及设置在第二环形共振器15的两侧上的第二波导14和第三波导16。

如图2A所示，第一波导12的宽度Wt和第二波导14的宽度Wt被设定为相同的宽度。在本实施方式中，该宽度Wt为0.40μm。第一环形共振器13具有矩形形状，其四个角为四分之一圆(quadrants)。第一环形共振器13的宽度Wr为0.40μm，与宽度Wt相同。第一环形共振器13的与第一波导12和第二波导14相对的直部分主要光耦合于第一波导12和第二波导14，并且具有耦合长度Lc。第一环形共振器13的垂直于与第一波导12和第二波导14相对的直部分的部分具有长度Ld。四分之一圆的曲率半径R例如为20μm。第一环形共振器13的周长Lring为2×Lc+2×Ld+2πR，并通过调节耦合长度Lc和长度Ld来设定。

考虑与第一波导12和第二波导14的耦合效率(coupling efficiency)κ来设置耦合长度Lc。可以基于耦合长度Lc、第一环形共振器13与第一波导12或第二波导14之间距离的相互波导间隙W_GAP以及每个波导的宽度Wr、Wt来设置耦合效率κ。第一环形共振器13与第一波导12之间的耦合与第一环形共振器13与第二波导14之间的耦合的耦合效率κ可以不同或相同。在本实施方式中，第一波导12与第二波导14具有相同的宽度Wt，也具有相同的0.28μm的相互波导间隙W_GAP。耦合长度Lc在第一环形共振器13与第二环形共振器15之间变化以获得不同的耦合效率κ。

如图2B所示，第一环形共振器13包括堆叠在一起的支撑基板31、下包层(under-clad layer)32、芯层33、上包层(over-clad layer)34和加热器35。

支撑基板31包括硅基板等，并且具有例如725μm的厚度。下包层32包括绝缘膜例如氧化硅膜。下包层32在支撑基板31上形成有例如2μm的厚度。芯层33是包括在第一环形共振器13的波导中的部分，并且包括硅等。对芯层33进行构图，使得其上表面形状具有第一环形共振器13的形状。芯层33的宽度对应于第一环形共振器13的宽度Wr。例如，芯层33的宽度为0.40μm，芯层33的厚度为0.22μm。上包层34包括绝缘膜例如氧化硅膜。上包层34形成为例如3μm的厚度以覆盖芯层33。加热器35形成于上包层34上与芯层33相对应的位置处。加热器35具有0.12μm的厚度。加热器35包括能够通过通电来加热芯层33的加热材料，例如Ta、TiN或TaN。

尽管上面已经描述了第一环形共振器13的截面结构，但是第二环形共振器15也具有类似的结构。第一至第三波导12、14、16具有图2B所示的截面构造，其中没有设置加热器35。绝缘体上硅(silicon on insulator，简称SOI)基板用作支撑基板31、下包层32和芯层33，并且通过对SOI基板中的有源层进行构图(patterning)而形成芯层33。

调制器17调制通过第三波导16的内部出射光的相位。例如，使用热光效应、载体等离子体效应或电光效应的相位调制器用作调制器17。调制器17可不设置在第三波导16上，而设置在第一波导12或第二波导14上。

环形镜18对应于第二反射器，并且在以环形的形式传输从第三波导16传输出的内部出射光中起作用从而将内部出射光又传输至第三波导16。

SOA2包括例如III-V化合物半导体结构，并且用作放大并输出光的光源。通过将一个面2a(或第一面2a)粘贴到半导体基板10的端面10a，SOA2被连接于滤光器1并与之集成。通过匹配的油或紫外线可固化树脂(未示出)，SOA2在一个面2a上连接于端面10a从而光耦合于第一波导12。

SOA2的另一面2b(或第二面2b)用作外部出射光的出射面。对应于第一反射器的反射镜21设置在另一面2b上。反射镜21反射内部出射光以使内部出射光朝向滤光器1返回，同时将外部出射光从SOA2提取到外部。如本实施方式那样，在将内部的出射光在反射镜21中进行反射的同时将外部的出射光提取到外部的方式中，通常反射镜21的反射率约为1％至10％。SOA2设有电极(未示出)，并且能够基于从电极注入的电流来改变外部出射光的输出。

以这种方式，通过组合滤光器1和SOA2来构造激光源。这种激光源构成了法布里-珀罗共振器，其通过反射镜21和环形镜18反射内部出射光并在反射镜21和环形镜18之间建立具有纵向模式的共振状态。然后，由于第一环形共振器13与第二环形共振器15的强共振状态，选择一个或多个纵向模式，在产生强共振状态的波长处发生激光振荡，并从反射镜21感应和射出强光并将其作为外部出射光输出。

在本实施方式的激光源中，如图8(稍后描述)所示，双环的传输光谱的最高的第一峰值和其第二高的第二峰值彼此不相邻，而是彼此分开。通过在第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个中产生具有预定FSR的传输光谱，低于第一峰值和第二峰值的峰值位于双环的传输光谱中的第一峰值与第二峰值之间。因此，可能防止其中由两个环形共振器13、15选择的纵向模式变化的跳模，该跳模是通过使用具有接近的FSR的两个环形共振器13、15引起的。对于获得这种效果的原因，将本实施方式的激光源的操作与常规激光源进行比较来进行描述。

除了环形共振器具有不同的周长之外，常规激光源的构造与图1所示的本实施方式的激光源的构造基本相似。为了方便起见，参照图1所示的附图标记来描述比较激光源。

由常规激光源的每个环形共振器13、15产生的传输光谱如图3所示。在此，使用常规激光源进行仿真，其中第一环形共振器13的周长为151.3μm，第二环形共振器15的周长为165.1μm。

如图3所示，第二环形共振器15的传输光谱的FSR相对于第一环形共振器13的传输光谱的FSR略有偏移，并且传输光谱的峰值在任一波长处重叠，图3中波长为1550nm。在此，示出了第一峰值在1550nm的波长附近的例子。在比1550nm更短的波长侧和更长的波长侧上均具有对应于第一峰值的多个波长。在比1550nm短的波长侧，第一环形共振器13的传输光谱的峰值和第二环形共振器15的传输光谱的峰值依次交替存在。在比1550nm更长的波长侧，第二环形共振器15的传输光谱的峰值和第一环形共振器13的传输光谱的峰值依次交替存在。在图3中，为了容易区分，第一环形共振器13的传输光谱的峰值由“1”表示，第二环形共振器15的传输光谱的峰值由“2”表示。

与两个环形共振器的传输光谱的合成光谱相对应的双环的传输光谱的波形如图4所示。通过使用两个环形共振器选择一个纵向模式，双环的传输光谱实现单一模式，并且在产生强共振状态的波长处具有最高峰值。

传输光谱在两侧上与产生强共振状态的波长相邻的波长处具有第二峰值。当在两个环形共振器之间发生例如1℃或更大的温差的变化时，趋于发生跳模。在设置有SOA的激光源中，当第二峰值由于两个环形共振器之间的温差变化而升高时，在第二峰值处倾向于发生振荡，并且外部出射光的波长发生偏移。

例如，环形共振器的温度特性如图5所示。图5示出了当将环形共振器的温度被设定为25℃、40℃、55℃和70℃时通过测量传输光谱而获得的结果。如图5所示，环形共振器的FSR为3.90nm，并且通过从25℃改变为40℃的15℃温差，传输光谱的波长偏移了1.10nm。对应于每1℃的传输光谱的波长变化量的波长温度系数为0.073nm/℃。当两个环形共振器之间的温差发生变化时，传输光谱的峰值在峰值本该重叠的波长处不会重叠，而是在与其相邻的波长处重叠。传输光谱的峰值升高，并且在本来具有第二峰值的波长处倾向于发生振荡。

滤光器中的内部出射光的振荡条件是将双环的透射率(transmissivity)与SOA2的增益相加而获得的值在振荡波长处变为大的值。如图6所示，随着波长与第一峰值分开，SOA2的增益形成从第一峰值逐渐下降的曲线。SOA2的增益在第一峰值附近很高。当传输光谱的峰值在最初具有第二峰值的波长处升高时，通过将透射率与SOA2的增益相加而获得的值变为大的值，这有助于满足振荡条件。

这样，由于第二峰值在两侧上以这种方式与第一峰值相邻，因此，在成为第二峰值的传输光谱升高时，传输光谱在SOA2的增益高的点处上升。这对满足振荡条件是不利的。

在本实施方式的激光源中，在第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个中产生具有预定FSR的传输光谱，使得双环的传输光谱的最高的第一峰值及其第二高的第二峰值不彼此相邻，而是彼此分开。由本实施方式的激光源的每个环形共振器13、15产生的传输光谱如图7所示。在此，使用本实施方式的激光源进行模拟，其中，第一环形共振器13的周长为134.9μm，第二环形共振器15的周长为164.5μm。

如图7所示，第二环形共振器15的传输光谱的FSR相对于第一环形共振器13的传输光谱的FSR略有偏移，并且传输光谱的峰值在任一波长处重叠，图7中波长为1550nm。在比1550nm更短的波长侧和更长的波长侧上，第一环形共振器13的传输光谱的峰值和第二环形共振器15的传输光谱的峰值依次交替存在。在图7中，为了容易区分，第一环形共振器13的传输光谱的峰值由“1”表示，第二环形共振器15的传输光谱的峰值由“2”表示。

不仅依次交替存在第一环形共振器13的传输光谱的峰值和第二环形共振器15的传输光谱的峰值，而且还存在一个顺序反向点(order reversing point)，在该点处较短的波长侧和较长的波长侧上峰值的顺序颠倒。在较短的波长侧，传输光谱的峰值依次以第一环形共振器13的峰值第一和第二环形共振器15的峰值第二交替存在直至波长1530nm，并且传输光谱的峰值在1530nm至1550nm之间依次以第二环形共振器15的峰值第一和第一环形共振器13的峰值第二的顺序交替存在。以这种方式，在1530nm的波长附近存在顺序反向点。在本实施方式中，第一环形共振器13的传输光谱的波峰和第二环形共振器15的传输光谱的波峰在第一峰值的波长例如1550nm处重叠并且各个传输光谱的波谷在顺序反向点处重叠。第一峰值也在比1550nm短或长的波长处存在。其中各个传输光谱的波谷重叠的部分存在于与其中各个传输光谱的波峰重叠的相邻第一峰值相对应的波长之间的中点处。

与两个环形共振器的传输光谱的合成光谱相对应的双环的传输光谱的波形如图8所示。双环的传输光谱在共振波长处具有第一最高峰值，并且第二峰值的波长与第一峰值分开。在图8的示例中，在第一峰值与第二峰值之间存在20.5nm的波长偏移，并且比第二峰值低的多个峰值位于第一峰值与第二峰值之间。

光谱的第二峰值不存在于在两侧上与产生强共振状态的波长相邻的波长处。当两个环形共振器之间的温差发生变化时，不太可能发生跳模。在设置有SOA2的激光源中，即使第二峰值由于两个环形共振器之间的温差的变化而上升，也可能使得在第二峰值处不太可能发生振荡。可能可靠地在第一峰值处引起振荡。

如上所述，滤光器中的内部出射光的振荡条件是在振荡波长处通过将双环的透射率与SOA2的增益相加而获得的值变为大的值。如图8所示，随着波长与第一峰值分开，SOA2的增益形成从第一峰值逐渐下降的曲线。SOA2的增益在第一个峰值附近也变高。由于在与第一峰值分开时SOA2的增益减小，因此在本实施方式中，在第二峰值的波长处，SOA2的增益低于最高增益。即使当第二峰值升高时，通过将透射率和SOA2的增益相加而获得的值也不会变得太大，这使得难以满足振荡条件。

以这种方式，第二峰值在两侧上都不与第一峰值相邻，而是与第一峰值分开。即使当将成为第二峰值的传输光谱上升时，传输光谱的峰值也在SOA2的增益不高的点处上升。可能防止满足振荡条件。

如上所述，在本实施方式中，在第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个中产生具有预定的FSR的传输光谱，使得双环的传输光谱的最高第一峰值与双环的传输光谱的第二高的第二峰值彼此不相邻，而是彼此分开。为了满足这样的条件，由第一环形共振器13和第二环形共振器15产生的每个传输光谱的FSR可以被设定为使得峰值顺序颠倒的顺序反向点出现在不同于第一峰值的位置处。

以这种方式，最高的第一峰值的波长与第二高的第二峰值的波长彼此分开。即使第二峰值上升，并且最高的第一峰值与第二峰值互换，由于第二峰值与最初具有第一峰值的波长分开，所以可以相对容易地检测到该互换。因此，可能在没有附加元件的情况下防止跳模。在将滤光器1应用于激光源的情况下，即使当成为第二峰值的传输光谱上升，在SOA2的增益不高的点处传输光谱也上升。可能防止满足振荡条件。可以获得能够在没有附加元件的条件下防止跳模的滤光器和使用该滤光器的激光源。

如上所述的激光源可以应用于设置有激光源的光收发器，诸如用于车辆的激光雷达设备。激光源可以被应用于光收发器，所述光收发器从激光源输出具有特定波长的外部出射光并由接收器(未示出)接收反射光从而测量距障碍物的距离，该反射光是与障碍物碰撞并被反射并返回的外部出射光。这样的光收发器可以具有在改变光的波长的同时将光输出到外部的使用模式。在这种情况下，通过使用本实施方式中描述的激光源，可以以期望的波长精确地输出光。可能更准确地测量距障碍物的距离。

在本实施方式中已经描述了第一环形共振器13和第二环形共振器15的每个部分的尺寸的示例。所描述的尺寸仅是示例，并且本发明不限于上述尺寸。在下文中，将通过示例和比较示例来描述双环的传输光谱的变化以及第一环形共振器13和第二环形共振器15的每个部分的尺寸。

[示例]

(第一示例)

在本示例中，在图9所示的滤光器中检查了双环的传输光谱的变化。如图9所示，本示例的滤光器1具有以下模式：SSC 11、调制器17和环形镜18未设置在上述实施方式中描述的滤光器1中，并且输入光被引入到第一波导12中且从第三波导16发射输出光。相干光被用作输入光。可以使用激光源、超发光二极管(SLED)等的光。

在这种构造中，参数值例如每个部分的尺寸和耦合效率κ如图10A所示。在下面的描述中，Lring1表示第一环形共振器13的周长，Lring2表示第二环形共振器15的周长。Lc1表示第一环形共振器13与第一波导12或第二波导14之间的耦合长度，并且Lc2表示第二环形共振器15与第二波导14或第三波导16之间的耦合长度。κ1表示第一环形共振器13与第一波导12之间的耦合效率，并且κ2表示第二环形共振器15与第二波导14之间的耦合效率。

如图10B所示，通过模拟所述滤光器1中的条件a1-a3，检查了双环的传输光谱的峰值变化。第一峰值的位置如图10B所示变化。图11示出了在每种条件下双环的传输光谱。

首先，条件a1示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15的温度的相对温度为0℃、第一环形共振器13与第二环形共振器13之间的温差为0℃时的双环的传输光谱。环形共振器15为0℃。在这种情况下，波长为1550nm附近的峰值(1)和波长为1590nm附近的峰值(3)为第一峰值，波长为1568nm附近的峰值(2)为第二峰值。峰值(1)、(3)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值重叠的波长范围。峰值(2)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值不重叠且最初假定具有第二峰值的地方。以这种方式，在旨在具有第一峰值的波长范围内获得第一峰值，并且在旨在具有第二峰值的波长范围内获得第二峰值。

接下来，条件a2示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15温度的相对温度为2.7℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，除了在1550nm附近的峰值(1)和在1590nm附近的峰值(3)是第一峰值以外，在1568nm附近的峰值(2)也是第一峰值。以这种方式，尽管在预期具有第一峰值的波长范围内获得了第一峰值，但是在预期具有第二峰值的波长范围内也存在第一峰值。

接下来，条件a3示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15的温度的相对温度为5.4℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长为1568nm附近的峰值(2)为第一峰值，波长为1550nm附近的峰值(1)和波长为1590nm的峰值(3)为第二峰值。第二峰值存在于预期具有第一峰值的波长范围内，并且第一峰值存在于预期具有第二峰值的波长范围内。

以此方式，在本示例的滤光器1中，当第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差变大时，第一峰值和第二峰值的波长范围彼此互换。第一峰值与第二峰值之间的波长变化宽度为17.5nm。如果存在第一峰值的互换，则可以相对容易地检测到互换。

如上所述，在第一示例中，耦合效率κ是变化的。这是因为可以执行用于使每个传输光谱的半高宽(full width at half maximum)均匀的设计。当第一环形共振器13的周长Lring 1与第二环形共振器15的周长Lring 2之差较小时，传输光谱之间的清晰度(sharpness)差异较小。随着周长差的增加，清晰度的差异也增大。具体地，具有较长周长Lring 2的第二环形共振器15比具有较小周长Lring 1的第一环形共振器13具有更急剧(sharper)的传输光谱上升。随着耦合效率κ变小，传输光谱的上升变得更急剧。在本示例中，耦合效率κ1、κ2具有不同的值。具有较长周长Lring 2的第二环形共振器15的耦合效率κ2被设置为较大的值，使得传输光谱的上升平缓，具有较小周长Lring 1的第一环形共振器13的耦合效率κ1被设置较小的值，使得使传输光谱的上升急剧。因此，可能使每个传输光谱的半高宽均匀。可能防止双环的传输光谱被具有急剧上升的传输光谱所支配，从而使第一峰值的互换不太可能发生。

(第一比较例)

在本比较例中，在图9所示的滤光器1中，通过改变参数例如如图12A所示的每个部分的尺寸和耦合效率κ，通过模拟如图12B所示的条件b1至b3，检查双环的传输光谱的峰值变化。结果如图12B所示，在比较例中，第一峰值的位置也变化。图13示出了在每种条件下双环的传输光谱。

首先，条件b1示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15温度的相对温度为0℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长为1510nm附近的峰值(1)和波长为1550nm附近的峰值(3)是第一峰值，并且紧邻波长1550nm的波长1545nm附近的峰值(2)为第二峰值。峰值(1)、(3)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值重叠的波长范围。峰值(2)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值不重叠并且最初假定具有第二峰值的地方。以这种方式，在预期具有第一峰值的波长范围内获得第一峰值，并且在预期具有第二峰值的波长范围内获得第二峰值。

接下来，条件b2示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15的温度的相对温度为2.2℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，除了在1510nm附近的峰值(1)和在1550nm附近的峰值(3)是第一峰值以外，在1545nm附近的峰值(2)也是第一峰值。以这种方式，尽管在预期具有第一峰值的波长范围内获得了第一峰值，但是在预期具有第二峰值的波长范围内也存在第一峰值。

接下来，条件b3示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15的温度的相对温度为4.3℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长1545nm附近的峰值(2)为第一峰值，并且波长1510nm附近的峰值(1)和波长1550nm附近的峰值(3)为第二峰值。第二峰值存在于预期具有第一峰值的波长范围内，并且第一峰值存在于预期具有第二峰值的波长范围内。

以这种方式，在本比较例的滤光器1中，当第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差变大时，第一峰值和第二峰值的波长范围彼此互换。第一峰值与第二峰值之间的波长变化宽度为3.4nm，因此较小。如果第一峰值存在互换，则很难检测到互换。因此，难以防止第一峰值的互换。

(第二示例)

在本示例中，在图1所示的激光源中检查了双环的传输光谱的变化。在这种构造中，参数值例如每个部分的尺寸和耦合效率κ如图14A所示。

如图14B所示，通过模拟这种激光源中的条件c1和c2，检查了双环的传输光谱的峰值变化。峰值高度如图14B所示变化。图15示出了在每种条件下双环的传输光谱。

首先，条件c1示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15温度的相对温度为0℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长1550nm附近的峰值(1)为第一峰值，并且波长1568nm附近的峰值(2)为第二峰值。波长1572nm附近的峰值(3)是第三峰值，并且峰值(2)位于峰值(1)与峰值(3)之间。

峰值(1)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值重叠处的波长范围。峰值(2)、(3)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值不重叠并且最初假定具有第二和第三峰值的位置。以这种方式，在预期具有第一峰值的波长范围内获得第一峰值，并且在预期具有第二和第三峰值的波长范围内获得第二和第三峰值。此时，双环的传输光谱中的第一峰值与第二峰值之间的透射率差Y为6.0dB。

在条件c1下的SOA2的增益中，具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X为2.0dB。通过将具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X加上透射率差Y获得的值X+Y为8.0dB。当可以此方式确保作为增益差X和透射率差Y之和的值X+Y为8.0dB时，可以由双环滤波器(double ring filter)提取法布里-珀罗共振器的纵向模式之一，其中在该双环滤波器中，两个环形共振器串联连接以引起单模振荡(single-mode oscillation)。

接下来，条件c2示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15温度的相对温度为2.0℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长1550nm附近的峰值(1)为第一峰值，波长1568nm附近的峰值(2)为第二峰值。第二峰值的高度基本上等于第一峰值的高度。以这种方式，尽管在预期具有第一峰值的波长范围内获得了第一峰值，但是在预期具有第二峰值的波长范围内的峰值具有基本上等于第一峰值的高度。此时，双环的传输光谱中的第一峰值与第二峰值之间的透射率差Y为1.0dB，因此较低。

在条件c2下，在SOA2的增益中，具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X为2.0dB。将具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X加上透射率差Y获得的值X+Y为3.0dB。为了实现单模振荡，要求X+Y的值为3.0dB或更大，并且可以认为直到条件c2为止都可以实现单模振荡。以此方式，在本示例中，至少当第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差为2.0℃或更小时，可以在没有附加元件的条件下实现单模振荡并且防止跳模。

(第三示例)

同样在本示例中，在图1所示的激光源中检查了双环的传输光谱的变化。在这种构造中，参数值例如每个部分的尺寸和耦合效率κ如图16A所示，并且参数与第二示例的参数不同。

如图16B所示，通过模拟这种激光源中的条件d1和d2，检查了双环的传输光谱的峰值变化。峰值高度如图16B所示变化。图17示出了在每种条件下双环的传输光谱。

首先，条件d1示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15的温度的相对温度为0℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，在1550nm波长附近的峰值(1)是第一峰值，在1530nm波长附近的峰值(2)是第二峰值。波长1533nm附近的峰值(3)是第三峰值，并且峰值(2)位于跨越峰值(3)与峰值(1)相反的一侧上。换句话说，峰值(3)位于峰值(1)与峰值(2)之间。

峰值(1)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值重叠处的波长范围。峰值(2)、(3)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值不重叠并且最初假定具有第二和第三峰值的位置。以这种方式，在预期具有第一峰值的波长范围内获得第一峰值，并且在预期具有第二和第三峰值的波长范围内获得第二和第三峰值。此时，双环的传输光谱中的第一峰值与第二峰值之间的透射率差Y为6.0dB。

在条件d1下的SOA2的增益中，具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X为3.0dB。将具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X加上透射率差Y获得的值X+Y为9.0dB。当可以此方式确保9.0dB作为增益差X和透射率差Y之和的值X+Y时，可以由双环滤波器提取法布里-珀罗共振器的纵向模式之一，其中在该双环滤波器中，两个环形共振器串联连接以引起单模振荡。

接下来，条件d2示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15的温度的相对温度为2.3℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长为1550nm附近的峰值(1)为第一峰值。靠近波长1530nm的峰值(2)的高度等于第一峰值的高度。以这种方式，尽管在预期具有第一峰值的波长范围内获得了第一峰值，但是在预期具有第二峰值的波长范围内的峰值具有与第一峰值相同的高度。此时，双环的传输光谱中的第一峰值与第二峰值之间的透射率差Y为0.0dB。

在条件d2下，在SOA2增益中，具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X为3.0dB。通过将具有第一峰值的波长λ1与具有另一第一峰值的波长λ2之间的增益差X加上透射率差Y获得的值X+Y为3.0dB。为了实现单模振荡，要求X+Y的值为3.0dB或更大，并且可以认为直到条件c2为止都可以实现单模振荡。以这种方式，在本示例中，至少当第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差为2.3℃或更小时，在没有附加元件的条件下实现单模振荡，并且可以防止跳模。

在本示例中，峰值(3)位于峰值(1)与峰值(2)之间。因此，可以进一步降低峰值(2)的位置处SOA2的增益。即使当第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差较大时，也可以更可靠地实现单模振荡。

(第二比较例)

在本比较例中，在具有与图1的结构大致相似的结构的比较激光源中，检查了双环的传输光谱的变化。在本比较例中，参数值例如每个部分的尺寸和耦合效率κ如图18A所示。与第二示例和第三示例不同，传输光谱在两端上邻近于共振波长的波长处具有第二峰值。

如图18B所示，通过模拟这种激光源中的条件e1和e2，检查了双环的传输光谱的峰值变化。峰值高度如图18B所示变化。图19示出了在每种条件下双环的传输光谱。

首先，条件e1示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15温度的相对温度为0℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长1550nm附近的峰值(1)为第一峰值，波长1545nm附近的峰值(2)为第二峰值。峰值(1)的波长范围是第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值重叠处的波长范围。峰值(2)的波长范围是在第一环形共振器13的传输光谱的峰值与第二环形共振器15的传输光谱的峰值不重叠并且最初假定具有第二峰值处的相邻峰值的位置。以这种方式，在预期具有第一峰值的波长范围内获得第一峰值，并且在预期具有第二峰值的波长范围内获得第二峰值。此时，双环的传输光谱中的第一峰值与第二峰值之间的透射率差Y为6.0dB。

在条件e1下，在SOA2的增益中，具有第一峰值的波长λ1和具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X为0.0dB。通过将具有第一峰值的波长λ1与具有第二峰值的波长λ2之间的增益差X加上透射率差Y得到的值X+Y是6.0dB。当可以此方式确保作为增益差X和透射率差Y之和的值X+Y为6.0dB时，可以通过双环滤波器来提取法布里-珀罗共振器的纵向模式之一，其中在该双环滤波器中，两个环形共振器串联连接以引起单模振荡。

接下来，条件e2示出当第一环形共振器13相对于第二环形共振器15温度的相对温度为1.2℃时的双环的传输光谱。在这种情况下，波长1550nm附近的峰值(1)为第一峰值，波长1545nm附近的峰值(2)为第二峰值。第二峰值的高度基本上等于第一峰值的高度。以这种方式，尽管在预期具有第一峰值的波长范围内获得了第一峰值，但是在预期具有第二峰值的波长范围内的峰值具有基本上等于第一峰值的高度。此时，双环的传输光谱中的第一峰值和第二峰值之间的透射率差Y为3.0dB。

为了实现单模振荡，要求X+Y的值为3.0dB或更大，并且可以认为直到条件e2为止都可以实现单模振荡。此时的第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差为1.2℃，因此较小，如果温差进一步增大，则不能实现单模振荡。仅当第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差较小例如大约1℃时，才可以实现单模振荡，因此可以说很难防止跳模。

在这样的比较例的激光源中，以使峰值(1)与峰值(2)之间的透射率差为3dB或更大的方式进行设计，以防在第二峰值等处发生振动。可以通过设计双环的传输光谱中的第一峰值与第二峰值之间的透射率差和SOA2的增益差二者来实现执行单模振荡的激光源。当由于第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的温差而使峰值(1)与峰值(2)之间的透射率差减小时，不能实现单模振荡。不可能防止跳模。

(第二实施方式)

下面描述第二实施方式。本实施方式在光提取方向(light extractiondirection)等方面与第一实施方式不同。其他构造与第一实施方式的构造类似。仅描述与第一实施方式不同的部分。

在第一实施方式中，当发生激光振荡时，从对应于第一反射器的反射镜21输出光。在本实施方式中，从与反射镜21不同的部分输出光。

在本实施方式中，第二反射器不是像第一实施方式那样的环形镜18，而是如图20所示的定向耦合器(directional coupler)40。定向耦合器40从第三波导16以曲折的方式折回。在本实施方式中，定向耦合器40的尖端指向半导体基板10的端面10b，该端面10b与其上设置有SOA2的端面10a相反。

具体地，定向耦合器40包括第一折回部40a、第二折回部40b和第三折回部40c。第一折回部40a连接于第三波导16的一端。在本实施方式中，第一折回部40a在第三波导16的延长线上延伸。第二折回部40b从第一折回部40a朝向第三波导16折回。在本实施方式中，第二折回部40b从第一折回部40a的端部以预定的曲率半径折回并更靠近第一折回部40a。第二折回部40b的一部分与第一折回部40a相对。在该相对部分中第二折回部40b的部分与第一折回部40a之间设置预定间隙，使得第二折回部40b和第一折回部40a彼此光耦合，并且传输到第二折回部40b的光被传输到第一折回部40a。第三折回部40c从第二折回部40b朝向端面10b折回。

通过这样的构造，定向耦合器40用作第二反射器，其反射从第三波导16传输到定向耦合器40的光以将光返回到第三波导16。由于定向耦合器40用作第二反射器，故构成法布里-珀罗共振器，其中内部出射光在反射镜21与定向耦合器40之间反射。在振荡期间，强光通过定向耦合器40的第三折回部40c朝着端面10a输出。

当定向耦合器40具有在反射内部出射光的同时将外部出射光提取到外部的模式时，定向耦合器40的反射率通常约为1％至10％。反射镜21具有反射内部出射光但不将外部出射光提取到外部的模式。定向耦合器40的反射率约为90％至100％。

包括具有锥形形状的波导50a的SSC50连接于第三折回部40c的梢部，使得通过减少反射从定向耦合器40朝向SSC 50有效地传输光。SSC 50到达端面10b，使得传输至SSC 50的光从端面10b输出。

在本实施方式中，包括波导50a的SSC 50沿相对于第三折回部40c的纵向以预定角度倾斜的方向延伸。如图21所示，SSC 50可以沿与第三折回部40c的纵向相同的方向延伸。

如上所述，在本实施方式中，光从与对应于第一反射器的反射镜21不同的部分、特别是从对应于第二反射器的定向耦合器40输出。在这样的构造中，以与第一实施方式类似的方式，在第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个中产生具有预定FSR的传输光谱，使得双环的传输光谱的最高的第一峰值与双环的传输光谱的第二高的第二峰值彼此不相邻。因此，可能获得与第一实施方式的效果相似的效果。

(第三实施方式)

下面描述第三实施方式。本实施方式在第一环形共振器13与第二环形共振器15之间的构造与第一和第二实施方式不同。其他构造与第一和第二实施方式的那些相似。仅描述与第一和第二实施方式不同的部分。在本实施方式中，以与第一实施方式一样其中光通过SOA2的反射镜21输出的示例进行描述。光可以与第二实施方式一样从与反射镜21不同的部分输出。

在本实施方式中，省略了第一实施方式和第二实施方式中包括的第二波导14。具体地，如图22所示，第一环形共振器13和第二环形共振器15彼此相邻。第一环形共振器13的一侧和第二环形共振器15的一侧以预定间隙彼此相对。因此，第一环形共振器13和第二环形共振器15直接彼此光耦合，从而在第一环形共振器13与第二环形共振器15之间传输光。

以这种方式，第一环形共振器13和第二环形共振器15可以相邻地设置以便彼此直接光耦合，从而在第一环形共振器13与第二环形共振器15之间传输光。通过这样的构造，也可以获得类似于第一实施方式的效果。

(第四实施方式)

下面描述第四实施方式。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，传输到第三波导16的光被传输到第一波导12并到达反射镜21。其他构造与第一实施方式的构造类似。仅描述与第一实施方式不同的部分。

如图23所示，第一波导12具有在多个位置处弯曲的形状。第二环形共振器15相对于第二波导14设置在与第一环形共振器13相同的一侧。第三波导16相对于第二波导14设置在与第一波导12相同的一侧上并且第二环形共振器15置于第二波导14与第三波导16之间。第三波导16连接于第一波导12以使得第一波导12和第三波导16包括在Y分支波导中。第一环形共振器13与第一波导12或第二波导14之间的耦合长度以及第二环形共振器15与第二波导14或第三波导16之间的耦合长度被设置为不同的长度，使得它们的耦合效率κ具有不同的值。

在以这种方式构造的激光源中，从SOA2输出的内部出射光通过第一波导12和第一环形共振器13传输到第二波导14，并且进一步通过第二环形共振器15从第二波导14传输到第三波导16。然后，传输到第三波导16的光进一步传输到第一波导12，并通过SSC 11返回到SOA2。因此，引入第一波导12中的光在其中光被传输到第一环形共振器13、第二波导14、第二环形共振器15和第三波导16并被反射镜21反射的光路中传输。同时，引入第一波导12的光被传输到第三波导16、第二环形共振器15、第二波导14、第一环形共振器13和第一波导12，并通过SSC 11返回到SOA2。因此，引入到第一波导12中的光也在其中光被传输到第三波导16、第二环形共振器15、第二波导14、第一环形共振器13和第一波导12，并由反射镜21反射的光路中传输。因此，构造了包括在Y分支波导中沿两个方向分支的光路的法布里-珀罗共振器。

同样在这样的构造中，在第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个中产生具有预定FSR的传输光谱，使得双环的传输光谱的最高第一峰值和双环的传输光谱的第二高第二峰值彼此不相邻。本实施方式的激光源也能够获得与第一实施方式相似的效果。

在本实施方式中，滤光器1包括所述光路。光在SSC 11和第一波导12中来回传播，直至到达第三波导16的分支点。在另一部分中，光没有来回传播。在本实施方式中，法布里-珀罗共振器中包括的光路比第一实施方式中光在第一波导12、第一环形共振器13、第二波导14、第二环形共振器15以及第三波导16中来回传播的光路短。可以根据所需的光路长度来调节第一波导12的长度。

(第五实施方式)

下面描述第五实施方式。本实施方式与第一、第三和第四实施方式的不同之处在于：从反射镜21以外的部分提取外部出射光。其他构造与第一、第三和第四实施方式的那些相似。仅描述与第一、第三和第四实施方式不同的部分。这里，描述了将本实施方式的外部出射光结构应用于第一实施方式的结构的情况。外部出射光提取结构也能应用于第三和第四实施方式的结构。

参照图24，对应于发射波导的第四波导19与第一波导12光耦合，从而通过第四波导19提取外部出射光。具体地，第四波导19包括光耦合部分19a、线性部分19b和终端器19c。第四波导19在光耦合部19a中与第一波导12光耦合。线性部分19b沿与第一波导12相同的方向延伸。第四波导19在线性部分19b的一端侧上部分地靠近第一波导12以构成所述光耦合部分19a。在本实施方式中，光耦合部分19a设置在第一环形共振器13与SSC 11之间。第四波导19的一部分在第一环形共振器13与SSC 11之间靠近第一波导12以构成所述光耦合部分19a。光耦合部分19a包括与第一波导12相对的具有预定间隙的部分，并且在相对的部分中光耦合于第一波导12。

终端器19c形成于第四波导19的与提取外部出射光的一侧相反的一端上。终端器19c将传输到第四波导19的非必要的光发射到外部。在本实施方式中，终端器19c连接至光耦合部19a的与线性部分19b相反的端部，并且沿相对于光耦合部19a的端部和线性部分19b以预定角度倾斜的方向延伸。

包括具有锥形形状的波导60a的SSC 60在与光耦合部分19a和终端器19c相反的一侧处连接于线性部分19b。光从第四波导19朝向SSC 60有效地传输，同时减少反射。SSC 60到达端面10b，使得传输到SSC 60的光从端面10b输出。

在本实施方式中，外部出射光通过第四波导19和SSC 60被提取到外部。对应于第一反射器的反射镜21和对应于第二反射器的环形镜18具有反射内部出射光的模式，但不将外部出射光提取到外部。反射镜21和环形镜18的反射率约为90％至100％。

如上所述，在本实施方式中，从不同于对应于第一反射器的反射镜21的部分输出光，特别地从第四波导19和SSC 60输出光。在这种构造中，以类似于第一实施方式的方式，在第一环形共振器13和第二环形共振器15的每一个中产生具有预定FSR的传输光谱，使得双环的传输光谱的最高的第一峰值及其第二高的第二峰值彼此不相邻。因此，可能获得与第一实施方式的效果相似的效果。

在本实施方式中，包括波导60a的SSC 60沿相对于线性部分19b的纵向以预定角度倾斜的方向延伸。如图25所示，SSC 60可以沿与线性部分19b的纵向相同的方向延伸。

(其他实施方式)

尽管已经参考本发明的实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于实施方式和结构。本发明旨在覆盖各种修改和等同设备。另外，尽管各种组合和构造，但是包括更多、更少或仅单个元件的其他组合和构造也在本发明的精神和范围内。

例如，在以上实施方式中，除非另外特别指定并且除非原则上认为这些元件显然是必要的，否则实施方式中包括的元件不一定是必需的。在上述每个实施方式中，当提及元件的具体值例如数量、数值、量或范围时，除非另外特别指定是必要的，并且除非本发明原则上显然限于该特定值，否则本发明内容不限于该具体值。在上述每个实施方式中，当提到元件的形状或元件之间的位置关系时，除非另外特别说明并且除非本发明原则上局限于特定的形状或位置关系，否则本发明不限于特定的形状或位置关系。

例如，第一环形共振器13、第二环形共振器15以及第一至第三波导12、14、16的形状不限于上述形状。材料和尺寸例如每个部分的宽度不限于上述材料和尺寸。包括在第一至第三波导12、14、16中的终端器12a、14a、14b、16a不是必须的，并且终端器12a、14a、14b、16a的形状不限于上述形状。

在以上实施方式中，第一环形共振器13和第二环形共振器15的传输光谱的峰值重叠。光谱的波峰在第一峰值的波长处重叠。波峰重叠的状态并不是指着波峰的峰值高度和倾斜度完全彼此重合，而是指具有波峰峰值的波长基本上彼此一致。波长不必彼此完全一致，并且可以彼此稍微偏移。

在上述每个示例中，第二环形共振器15的周长Lring2比第一环形共振器13的周长Lring1长。幅值关系可以相反。在所有情况下，在周长Lring1和耦合效率κ1的组合与周长Lring2和耦合效率κ2的组合之间，周长较长的组合最好比周长更短的组合具有更小的耦合效率κ。因此，可能使每个传输光谱的半高宽均匀并且获得上述效果。

上述第二实施方式描述了其中定向耦合器40用作第二反射器的示例，该第二反射器能够在反射内部出射光的同时将光输出到外部。定向耦合器40仅是第二反射器的示例，并且第二反射器可以包括其它反射结构例如分布式布拉格反射器(distributed Braggreflector，简称DBR)。

第一实施方式描述了其中将环形镜18用作不主动执行向外部输出光的第二反射器的示例。环形镜18也仅是第二反射器的示例。第二反射器可以包括第二实施方式中描述的定向耦合器40或DBR。在定向耦合器40中，可以基于第一折回部40a与第二折回部40b之间相对的长度和间隙来调整耦合系数，并且光束的相位可以反向以引起π相移而互相抵消。可以在0至100％的范围内调节反射率。类似地，在DBR中，也可以通过调整DBR中包括的衍射光栅的周期和数量在0至100％的范围内调整反射率。定向耦合器40或DBR也可以通过执行用于增加反射率的调节而用作不主动地向外部输出光的第二反射器。

在第五实施方式中，提取外部出射光的第四波导19光耦合于第一波导12。第四波导19不仅可以光耦合于第一波导12，而且还可以光耦合于第二波导14或第三波导16。这可以适用于第五实施方式中描述的用于从第四波导19提取光的结构应用于第三和第四实施方式的情况。

在上述每个实施方式中，第一波导12、第二波导14、第三波导16和第四波导19具有线性形状。这些波导不一定具有线性形状。第一环形共振器13和第二环形共振器15中的每个光耦合于每个波导的部分具有线性形状。只要可以实现光耦合，该部分也不是必须具有线性形状。

Claims (15)

1.一种滤光器，包括：

具有不同周长的第一环形共振器(13)和第二环形共振器(15)；和

波导(12)，其光耦合于所述第一环形共振器，并被配置为将光传输到所述第一环形共振器，其中：

入射在所述波导上的光通过所述第一环形共振器传输到所述第二环形共振器；

所述第一环形共振器的传输光谱的自由光谱范围与所述第二环形共振器的传输光谱的自由光谱范围彼此偏移，并且被设置为使得对应于所述第一环形共振器的传输光谱和所述第二环形共振器的传输光谱的合成光谱的双环的传输光谱在任一波长处具有最高的第一峰值；

所述双环的传输光谱具有紧邻所述第一峰值的第二高的第二峰值；并且

所述双环的传输光谱具有比所述第二峰值低的峰值，该峰值位于所述第一峰值与所述第二峰值之间。

2.根据权利要求1所述的滤光器，其中：

所述双环的传输光谱具有紧邻所述第二峰值的第三高的第三峰值；并且

所述第三峰值位于所述第一峰值与所述第二峰值之间。

3.根据权利要求1所述的滤光器，其中：

所述第一峰值包括多个第一峰值，

所述任一波长包括多个波长，

所述双环的传输光谱在所述多个波长处具有相应的第一峰值；

所述第一环形共振器的传输光谱和所述第二环形共振器的传输光谱在所述第一峰值之间依次交替存在；并且

所述第一环形共振器的传输光谱和所述第二环形共振器的传输光谱具有顺序被颠倒的顺序反向点。

4.根据权利要求1所述的滤光器，其中：

所述第一峰值包括多个第一峰值，

所述任一波长包括多个波长，

所述双环的传输光谱在所述多个波长处具有相应的第一峰值；

所述第一环形共振器的传输光谱的波峰和所述第二环形共振器的传输光谱的波峰在波长的每个第一峰值处重叠；

所述第二峰值位于所述第一峰值之间；并且

所述第一环形共振器的传输光谱的波谷与所述第二环形共振器的传输光谱的波谷在所述第二峰值处重叠。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的滤光器，

其中被配置为将光传输到所述第一环形共振器的波导被定义为第一波导，

所述滤光器还包括：

第二波导(14)，其光耦合于所述第一环形共振器和所述第二环形共振器，并被配置为接收从所述第一环形共振器传输的光并将所述光传输到所述第二环形共振器。

6.根据权利要求1至4中的任一项所述的滤光器，

其中，所述第一环形共振器和所述第二环形共振器彼此直接光耦合，使得所述光从所述第一环形共振器被直接传输到所述第二环形共振器。

7.根据权利要求1至4中的任一项所述的滤光器，

其中被配置为将光传输至所述第一环形共振器的所述波导被定义为第一波导，

所述滤光器还包括：

第二波导(14)，其光耦合于所述第一环形共振器和所述第二环形共振器，并被配置为接收从所述第一环形共振器传输的光并将所述光传输到所述第二环形共振器；以及

第三波导(16)，其光耦合于所述第二环形共振器，并连接于所述第一波导、包括所述第三波导和所述第一波导的Y分支波导。

8.一种激光源，包括：

根据权利要求5所述的滤光器(1)；以及

半导体光放大器(2)，其连接于所述滤光器并被配置为将光输入到所述第一波导，

其中所述半导体光放大器包括：

连接于所述滤光器的第一面(2a)；

与所述半导体光放大器中的所述第一面相反的第二面(2b)；和

第一反射器(21)，其设置在所述第二面(2b)上并被配置为将从所述第一波导传输的光反射到所述半导体光放大器，

其中所述滤光器还包括：

第三波导(16)，其光耦合于所述第二环形共振器并被配置为接收从所述第二环形共振器传输的光；和

第二反射器(18，40)，其被配置为反射传输到所述第三波导的光以使得被反射的光被传输到所述第三波导，

其中构造了法布里-珀罗共振器，其中：

输入到所述第一波导的光被依次传输到所述第一环形共振器、所述第二波导、所述第二环形共振器和所述第三波导，然后由所述第二反射器反射；以及

被所述第二反射器反射的光被依次传输到所述第三波导、所述第二环形共振器、所述第二波导、所述第一环形共振器和所述第一波导，然后被所述第一反射器反射，

其中，在与所述双环的传输光谱的第一峰值对应的波长处发生振荡，并且光从所述第一反射器或所述第二反射器中的一个被发射。

9.根据权利要求8所述的激光源，

其中，对所述第一环形共振器的周长和所述第一环形共振器与所述第一波导之间耦合效率的组合以及所述第二环形共振器的周长和所述第二环形共振器与所述第二波导之间耦合效率的组合来说，具有更长周长的所述组合的耦合效率大于具有更短周长的所述组合的耦合效率。

10.一种激光源，包括：

根据权利要求6所述的滤光器(1)；和

半导体光放大器(2)，其连接于所述滤光器并被配置为将光输入到被配置为将光传输到所述第一环形共振器的波导，所述波导被定义为一个波导，

其中所述半导体光放大器包括：

连接于所述滤光器的第一面(2a)；

与所述第一面相反的第二面(2b)；以及

第一反射器(21)，其设置在所述第二面(2b)上并被配置为将从所述一个波导传输的光反射到所述半导体光放大器，

其中所述滤光器还包括：

附加的一个波导(16)，其光耦合于所述第二环形共振器并被配置为接收从所述第二环形共振器传输的光；以及

第二反射器(18，40)，其被配置为反射传输到所述附加的波导的光以使得被反射的光传输到所述附加的波导，

其中构造了法布里-珀罗共振器，其中：

输入到所述一个波导的光被依次传输到所述第一环形共振器、所述第二环形共振器和所述附加的一个波导，然后被所述第二反射器反射；以及

被所述第二反射器反射的光被依次传输到所述附加的一个波导、所述第二环形共振器、所述第一环形共振器和所述一个波导，然后被所述第一反射器反射，并且

在与所述双环的传输光谱的所述第一峰值对应的波长处发生振荡，并且光从所述第一反射器或所述第二反射器中的一个被发射。

11.一种激光源，包括：

根据权利要求7所述的滤光器(1)；和

半导体光放大器(2)，其连接于所述滤光器并被配置为将光输入到所述第一波导，

其中所述半导体光放大器包括：

连接于所述滤光器的第一面(2a)；

与所述第一面相反的第二面(2b)；以及

反射器(21)，其设置在所述第二面(2b)上并被配置为将从所述第一波导传输的光反射到所述半导体光放大器，

其中构造了法布里-珀罗共振器，其具有分支到以下光路中的光路：

其中输入到所述第一波导的光被依次传输到所述第一环形共振器、所述第二波导、所述第二环形共振器和所述第三波导并且然后被所述反射器反射的光路；以及

其中输入到所述第一波导的光被依次传输到所述第三波导、所述第二环形共振器、所述第二波导、所述第一环形共振器和所述第一波导并被所述反射器反射的光路；以及

其中，在与所述双环的传输光谱的所述第一峰值对应的波长处发生振荡，并且光从所述反射器被发射。

12.一种激光源，包括：

根据权利要求5所述的滤光器(1)；和

半导体光放大器(2)，其连接于所述滤光器并被配置为将光输入到所述第一波导，

其中，所述半导体光放大器包括连接于所述滤光器的第一面(2a)和与所述第一面相反的第二面(2b)，以及设置在所述第二面(2b)上并被配置为将从所述第一波导传输的光反射到所述半导体光放大器的第一反射器(21)，

其中所述滤光器包括：

第三波导(16)，其光耦合于所述第二环形共振器并被配置为接收从所述第二环形共振器传输的光；以及

第二反射器(18)，其被配置为反射所述光以使得被反射的光被传输到所述第三波导，

其中构造了法布里-珀罗共振器，其中：

输入到所述第一波导的光被依次传输到所述第一环形共振器、所述第二波导、所述第二环形共振器和所述第三波导，然后被所述第二反射器反射；并且

输入到所述第一波导的光被依次传输到所述第三波导、所述第二环形共振器、所述第二波导、所述第一环形共振器和所述第一波导，然后被所述第一反射器反射，

其中，所述滤光器还包括与所述第一波导、所述第二波导或所述第三波导的其中一个光耦合的发射波导(19)，并且

其中，在与所述双环的传输光谱的所述第一峰值相对应的波长处发生振荡，并且光通过所述发射波导被发射。

13.一种激光源，包括：

根据权利要求6所述的滤光器(1)；和

半导体光放大器(2)，其连接于所述滤光器并被配置为将光输入到被配置为将光传输到所述第一环形共振器的波导，所述波导被定义为一个波导，

其中所述半导体光放大器包括：

连接于所述滤光器的第一面(2a)和与所述第一面相反的第二面(2b)，以及

第一反射器(21)，其设置在所述第二面(2b)上并被配置为将从所述一个波导传输的光反射到所述半导体光放大器，

其中所述滤光器包括：

附加的一个波导(16)，其光耦合于所述第二环形共振器并被配置为接收从所述第二环形共振器传输的光；以及

第二反射器(18)，其被配置为反射所述光以使得被反射的光被传输到所述附加波导，

其中构造了法布里-珀罗共振器，其中：

输入到所述一个波导的光被依次传输到所述第一环形共振器、所述第二环形共振器和所述附加的一个波导，然后被所述第二反射器反射；以及

所述光被依次传输到所述附加的一个波导、所述第二环形共振器、所述第一环形共振器和所述一个波导，然后被所述第一反射器反射，

其中，所述滤光器还包括发射波导(19)，所述发射波导(19)与所述一个波导或所述附加的一个波导的其中一个光耦合，并且

其中，在与所述双环的传输光谱的所述第一峰值相对应的波长处发生振荡，并且光通过所述发射波导被发射。

14.一种激光源，包括：

根据权利要求7所述的滤光器(1)；和

半导体光放大器(2)，其连接于所述滤光器并被配置为将光输入到所述第一波导，

其中所述半导体光放大器包括：

连接于所述滤光器的第一面(2a)和与所述第一面相反的第二面(2b)；以及

反射器(21)，其设置在所述第二面(2b)上并被配置为将从所述第一波导传输的光反射到所述半导体光放大器，

其中构造了法布里-珀罗共振器，其具有分支到以下光路中的光路：

其中输入到所述第一波导的光被依次传输到所述第一环形共振器、所述第二波导、所述第二环形共振器和所述第三波导并且然后被所述反射器反射的光路，以及

其中将输入到所述第一波导的光被依次传输到所述第三波导、所述第二环形共振器、所述第二波导、所述第一环形共振器和所述第一波导并且然后被所述反射器反射的光路，

其中，所述滤光器还包括发射波导(19)，所述发射波导与所述第一波导、所述第二波导或所述第三波导的其中一个光耦合，以及

其中，在与所述双环的传输光谱的所述第一峰值相对应的波长处发生振荡，并且光通过所述发射波导被发射。

15.一种光收发器，包括：

根据权利要求9至14中任一项所述的激光源，

其中，所述激光源被用作光源。