JP2001177182A - External resonator semiconductor laser and optical waveguide device - Google Patents

External resonator semiconductor laser and optical waveguide device

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JP2001177182A
JP2001177182A JP35705399A JP35705399A JP2001177182A JP 2001177182 A JP2001177182 A JP 2001177182A JP 35705399 A JP35705399 A JP 35705399A JP 35705399 A JP35705399 A JP 35705399A JP 2001177182 A JP2001177182 A JP 2001177182A
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optical waveguide
light
refractive index
core
external
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JP35705399A
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Japanese (ja)
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Haruhiko Tabuchi
晴彦 田淵
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small external resonator semiconductor laser whose oscillation wavelength is variable, which is stimulated by a main resonator and an auxiliary resonator and which can control the phase of the standing waves. SOLUTION: The external resonator semiconductor laser by this invention is constituted in such a way that an external light reflection part 301 which can control the wavelength at which reflectance is made maximum and a connection optical waveguide 302 capable of controlling a refractive index are formed integrally so as to be continued and that the connection optical waveguide 302 is arranged to face the low-reflection end face 209 of a semiconductor optical amplifier 2. The low-reflection end face 209 is formed in such a way that a light confinement region 207 is cleansed so as to be tilted from a face perpendicular to the advancing direction of the light to be propagated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光情報処
理等の分野で用いられる波長可変の半導体レーザに関
し、特に、共振器構造を用いてレーザ発振する外部共振
器型半導体レーザおよびそれに用いる光導波路装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tunable semiconductor laser used in the fields of optical communication and optical information processing, and more particularly to an external resonator type semiconductor laser which oscillates by using a resonator structure and its use. The present invention relates to an optical waveguide device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、理想的な外部共振器型半導体レ
ーザは、単一縦モードで発振すること、出力光の波長ス
ペクトル線幅が狭いこと、広い範囲で発振波長を変化さ
せることができること等の優れた潜在的能力を有し、超
高速・高帯域光通信用光源、光の干渉を用いる光情報処
理や光計測等に利用可能である。
2. Description of the Related Art In general, an ideal external cavity semiconductor laser oscillates in a single longitudinal mode, has a narrow wavelength spectrum line width of output light, and can change an oscillation wavelength in a wide range. It has excellent potential capability and can be used for light sources for ultra-high-speed and high-bandwidth optical communication, optical information processing using optical interference, optical measurement, and the like.

【0003】図28は、一般的な外部共振器型半導体レ
ーザの基本構成を示す図である。図28において、2は
半導体光増幅器、4はレーザビーム、5はレンズ、30
1は外部光反射部である。半導体レーザには二つの端面
208、209を具備するストライプ状の光閉じ込め領
域207が形成され、その一方の端面208側が高反射
率、他方の端面209が低反射率になるように構成され
る。
FIG. 28 is a diagram showing a basic configuration of a general external cavity semiconductor laser. In FIG. 28, 2 is a semiconductor optical amplifier, 4 is a laser beam, 5 is a lens, 30
1 is an external light reflection part. The semiconductor laser is formed with a stripe-shaped light confinement region 207 having two end faces 208 and 209, one of which has a high reflectivity on the end face 208 side and a low reflectivity on the other end face 209.

【0004】このような半導体レーザでは、半導体光増
幅器2の反射率が高い方の端面208(以下これを高反
射端面という)と外部反射手段301によりレーザ共振
器Mcが形成される(以下、図28にMcと記載したレ
ーザ共振器を主共振器という)。なお、低反射端面20
9における反射が残留する場合には、半導体光増幅器の
両端面によって副共振器(図28にSc1と記載し、以
下、これを第一の副共振器といい、ここに励振される縦
モードを内部共振モードという)が形成されるととも
に、外部光反射部301と低反射端面209とによって
も副共振器(図28にSc2と記載し、以下、これを第二
の副共振器といい、ここに励振される縦モードを外部共
振モードという)が形成される。主共振器のみが形成さ
れる場合には、主共振器に定在波が励振されたときレー
ザ発振し、副共振器が形成される場合には、主共振器に
励振される定在波と副共振器に励振される定在波の位相
が一致したときレーザ発振する。
In such a semiconductor laser, a laser resonator Mc is formed by an end face 208 of the semiconductor optical amplifier 2 having a higher reflectivity (hereinafter, referred to as a high reflection end face) and an external reflection means 301 (hereinafter, FIG. A laser resonator described as Mc in 28 is referred to as a main resonator). The low reflection end face 20
In the case where the reflection at 9 remains, a sub-resonator (referred to as Sc1 in FIG. 28, hereinafter referred to as a first sub-resonator, and a longitudinal mode excited here) is formed by both end faces of the semiconductor optical amplifier. Is called an internal resonance mode), and the external light reflecting portion 301 and the low-reflection end surface 209 also form a sub-resonator (referred to as Sc2 in FIG. 28, hereinafter, referred to as a second sub-resonator). The longitudinal mode excited here is called an external resonance mode). When only the main resonator is formed, the laser oscillates when the standing wave is excited in the main resonator, and when the sub-resonator is formed, the laser oscillates with the standing wave excited in the main resonator. Laser oscillation occurs when the phases of the standing waves excited in the sub-resonator coincide.

【0005】図29は、副共振器が存在しない場合の共
振器の構成および定在波の位相関係を示す図であって、
(a)は共振器の構成を示し、(b)はそのときの定在
波の状態を示したものである。ただし、低反射端面の反
射率が十分に小さい場合にこの状態になる。
FIG. 29 is a diagram showing a resonator configuration and a standing wave phase relationship when no sub-resonator is present.
(A) shows the configuration of the resonator, and (b) shows the state of the standing wave at that time. However, this state occurs when the reflectance of the low reflection end face is sufficiently small.

【0006】図29(a)に示すように、高反射端面2
08と外部光反射部301による主共振器のみが存在す
るときには、図29(b)に示すように、主共振器に定
在波4aが励振される。このとき低反射端面209にお
ける定在波の位相は任意である。
[0006] As shown in FIG.
When only the main resonator 08 and the external light reflector 301 exist, the standing wave 4a is excited in the main resonator as shown in FIG. At this time, the phase of the standing wave on the low reflection end surface 209 is arbitrary.

【0007】図30は、副共振器が存在する場合の共振
器の構成および定在波の位相関係を示す図であって、
(a)は第一の副共振器Sc1と第二の服共振器Sc2とが
存在する場合の共振器の構成を示し、(b)はそのとき
の定在波の状態を示したものである。
FIG. 30 is a diagram showing the configuration of a resonator and the phase relationship of a standing wave when a sub-resonator is present.
(A) shows the configuration of the resonator when the first sub-resonator S c1 and the second clothing resonator S c2 exist, and (b) shows the state of the standing wave at that time. It is.

【0008】この場合、図30(b)に示すように、低
反射端面209と定在波の節が一致するときに限りレー
ザ発振する。以下の説明においては、主共振器、第一の
副共振器および第二の副共振器の位相をレーザ発振可能
な状態にすることを「位相の一致」ということにし、ま
た、位相を一致させるための位相の調節を「位相制御」
ということにする。
In this case, as shown in FIG. 30B, laser oscillation occurs only when the low reflection end face 209 and the node of the standing wave coincide. In the following description, setting the phases of the main resonator, the first sub-resonator, and the second sub-resonator to a state in which laser oscillation can be performed is referred to as “phase matching”, and the phases are matched. Phase control for phase adjustment
I will say that.

【0009】次に、上記のような一般的な外部共振器型
半導体レーザに用いられる半導体光増幅器について説明
する。図31は、従来の半導体光増幅器の要部構成およ
びその屈折率分布を示す図であって、(a)が要部構成
の平面図を示し、(b)が平面図のZ−Z切断断面図を
示し、(c)が(a)のX−Xに沿った屈折率分布を示
し、(d)が(b)のY−Yに沿った屈折率分布を示す
ものである。
Next, a semiconductor optical amplifier used in a general external cavity semiconductor laser as described above will be described. FIGS. 31A and 31B are diagrams showing a main part configuration and a refractive index distribution of a conventional semiconductor optical amplifier, wherein FIG. 31A is a plan view of the main part structure, and FIG. In the drawing, (c) shows the refractive index distribution along XX of (a), and (d) shows the refractive index distribution along YY of (b).

【0010】従来の半導体光増幅器は、図31(b)に
示すように、半導体基板201上に第一導電型半導体層
202、活性層となる半導体層(以下、活性層という)
203および第二導電型半導体層204を積層した構成
になっている。図31(d)に示すように、活性層20
3は、その上下の層よりも相対的にバンドギャップエネ
ルギーが小さく高屈折率であるので、基板表面に垂直な
方向では、活性層に光が閉じ込められる。以下の説明で
は、このような構造をダブルへテロpn接合構造とい
う。一方、半導体基板201の表面に平行な方向につい
ては、層構造を変化させて局所的に高屈折率なストライ
プ(この局所的な高屈折率のストライプが光閉じ込め領
域207になる)を構成し、半導体基板201の表面に
平行な方向に光を閉じ込める。
In a conventional semiconductor optical amplifier, as shown in FIG. 31B, a first conductivity type semiconductor layer 202 and a semiconductor layer serving as an active layer (hereinafter, referred to as an active layer) are provided on a semiconductor substrate 201.
The structure is such that a semiconductor layer 203 and a second conductivity type semiconductor layer 204 are stacked. As shown in FIG. 31D, the active layer 20
3 has a relatively low bandgap energy and a high refractive index compared to the layers above and below, so that light is confined in the active layer in a direction perpendicular to the substrate surface. In the following description, such a structure is referred to as a double hetero pn junction structure. On the other hand, in the direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 201, the layer structure is changed to locally form a high-refractive-index stripe (the local high-refractive-index stripe becomes the light confinement region 207). Light is confined in a direction parallel to the surface of the semiconductor substrate 201.

【0011】ここで、前述した低反射端面209が具備
すべき条件について考えると、その本質的要件は、単に
反射率が低いことだけではなく、この端面で反射された
光の光閉じ込め領域207への結合効率が低いことであ
ると言える。よって、以下の説明では「端面の反射率が
低いこと」および「端面で反射された光の光閉じ込め領
域207への結合効率が低いこと」を含めて「低反射
率」と言うことにし、また、低反射率の端面を「低反射
端面」と言うことにする。
Here, considering the conditions that the low-reflection end face 209 should have, the essential requirement is not only that the reflectivity is low, but also that the light reflected by this end face should be confined to the light confinement region 207. Is low. Therefore, in the following description, the term "low reflectivity" includes "low reflectivity of the end face" and "low coupling efficiency of light reflected by the end face to the light confinement region 207", The end face having a low reflectance is referred to as a “low reflection end face”.

【0012】上記のような構成を備えた外部共振器型半
導体レーザは、これまで、発振縦モードの単一性(不要
高調波成分が少ないこと)、出力光スペクトルの線幅の
狭さ(色純度)、光出力の安定性、波長可変幅拡大等を
目的として技術開発が行われてきた。
The external resonator type semiconductor laser having the above-mentioned configuration has heretofore been characterized by unity of oscillation longitudinal mode (less unnecessary harmonic components) and narrow line width of output light spectrum (color). (Purity), stability of optical output, expansion of wavelength variable width, and the like.

【0013】これらの目的を達成するため、従来、低反
射端面209の残留反射の低減を図ると共に、半導体光
増幅器2の両端面208,209によって形成される第
一の副共振器Sc1で励振される定在波の位相と、外部光
反射部301および低反射端面209によって形成され
る第二の副共振器Sc2で励振される定在波の位相と、主
共振器の定在波の位相とをそれぞれ整合させるための位
相制御技術の開発が進められてきた。
[0013] To achieve these objects, conventional, with reduced residual reflection of the low reflective facet 209, excited by the first sub-resonator S c1 formed by both end faces 208 and 209 of the semiconductor optical amplifier 2 Phase of the standing wave excited by the second sub-resonator Sc2 formed by the external light reflecting portion 301 and the low reflection end face 209, and the phase of the standing wave of the main resonator. Development of a phase control technique for matching each phase has been advanced.

【0014】低反射端面209の残留反射の低減を図る
従来の技術としては、例えば、端面に誘電体薄膜を被着
して反射率を低減させるものが、特開昭53−5798
5号公報(従来例1)、特開昭59−145588号公
報(従来例2)等に記載されている。また、例えば、光
閉じ込め領域と端面の交差角とを垂直方向から傾斜させ
る技術が、特開昭53−95589号公報(従来例
3)、特開昭59−181588号公報(従来例4)、
特開平10−12959(従来例5)等に記載されてい
る。さらに、例えば、光閉じ込め領域の端部を窓構造に
する技術が、特開昭61−96787号公報(従来例
6)、特開昭62−155582号公報(従来例7)等
に記載されている。
As a conventional technique for reducing the residual reflection of the low reflection end face 209, for example, a technique in which a dielectric thin film is applied to the end face to reduce the reflectance is disclosed in JP-A-53-5798.
No. 5 (conventional example 1) and JP-A-59-145588 (conventional example 2). Further, for example, a technique for inclining a light confinement region and an intersection angle of an end face from a vertical direction is disclosed in JP-A-53-95589 (conventional example 3), JP-A-59-181588 (conventional example 4),
It is described in JP-A-10-12959 (conventional example 5) and the like. Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-96787 (conventional example 6) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-155582 (conventional example 7) disclose a technique of forming an end portion of a light confining region into a window structure. I have.

【0015】各定在波の位相を整合させるための位相制
御についての従来の技術としては、例えば、半導体光増
幅器の光閉じ込め領域の一部に位相調節領域を形成し、
第一の副共振器に励振される定在波の位相を調節する方
法が、特開平1−24485号公報(従来例8)、特開
平7−335965号公報(従来例9)等に記載されて
いる。また、例えば、第二の副共振器に励振される定在
波の位相を調節する方法として、外部共振器内に電気光
学効果を有する結晶等のバルク型位相調整手段を配置す
るものが、特開平11−163469号公報(従来例1
0)等に記載されており、外部光反射手段であるミラー
の位置を調節するものが、特開昭59−98579号公
報(従来例11)等に記載されている。
As a conventional technique for phase control for matching the phases of the respective standing waves, for example, a phase adjustment region is formed in a part of the optical confinement region of a semiconductor optical amplifier.
Methods for adjusting the phase of the standing wave excited in the first sub-resonator are described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. H1-224485 (Conventional Example 8) and Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-335965 (Conventional Example 9). ing. Further, for example, as a method of adjusting the phase of a standing wave excited in the second sub-resonator, a method of disposing a bulk type phase adjusting means such as a crystal having an electro-optic effect in an external resonator is particularly preferable. JP-A-11-163469 (conventional example 1)
Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-98579 (prior art 11) and the like, which adjust the position of a mirror which is an external light reflecting means, are described in JP-A-59-98579.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術には次のような問題点がある。低反射
端面209の形成に従来例1から従来例7を用いた場合
は、低反射端面209の反射が残留することになる。そ
のため、安定な単一モード発振には、第一の共振器Sc1
に励振される定在波41aと第二の共振器Sc2に励振さ
れる定在波42aの両方の位相を制御し、高反射端面2
08、低反射端面209、外部光反射部301の反射面
の全てが定在波4a、41a、42aの節の位置になる
よう調節する必要がある。これらの位相調節を行う場
合、従来例8および従来例9だけでは第二の共振器Sc2
の位相を調節できないので、従来例10または従来例1
1を組み合わせる必要がある。
However, the above conventional techniques have the following problems. When the conventional examples 1 to 7 are used for forming the low reflection end face 209, the reflection of the low reflection end face 209 remains. Therefore, for stable single mode oscillation, the first resonator S c1
The phase of both the standing wave 41a excited in the second resonator S c2 and the standing wave 41a excited in the second
08, the low-reflection end face 209, and the reflection surface of the external light reflection portion 301 must be adjusted to be located at the nodes of the standing waves 4a, 41a, and 42a. When performing these phase adjustments, the second resonator S c2 is used only in the conventional examples 8 and 9.
Cannot be adjusted, so that the conventional example 10 or the conventional example 1
One needs to be combined.

【0017】しかし、外部に電気光学効果を有する結晶
等のバルク型位相調整手段を用いる場合(従来例10)
および外部光反射部であるミラーを動かす場合(従来例
11)の両方について、半導体レーザが大型化してしま
うという問題がある。特に、光結合にレンズ等を必要と
する場合にはさらに大型化し、かつ、光結合の安定性が
悪くなるという欠点を有する(問題点1)。
However, when bulk type phase adjusting means such as a crystal having an electro-optical effect is used externally (conventional example 10)
There is a problem that the size of the semiconductor laser is increased both in the case where the mirror serving as the external light reflecting portion is moved (conventional example 11). In particular, when a lens or the like is required for optical coupling, there is a disadvantage that the size is further increased and the stability of optical coupling is deteriorated (problem 1).

【0018】また、従来例11の場合には、外部光反射
部であるミラーを波長よりもはるかに短い精度で位置制
御することが必要となり、そのような位置制御は非常に
難しいという問題がある(問題点2)。
In the case of the eleventh conventional example, it is necessary to control the position of the mirror which is the external light reflecting portion with an accuracy much shorter than the wavelength, and there is a problem that such position control is very difficult. (Issue 2).

【0019】さらに、従来例3または従来例4では、半
導体光増幅器2の両端面が斜めになっているので、従来
例1または従来例2の高反射端面208に相当する端面
を形成するため、他の外部光反射部が必要になるという
問題がある。(問題点3)加えて、従来例5では、低反
射端面209がエッチングで形成されるため、端面形成
に手間がかかることや、端面が荒れるため散乱損失が大
きくなりやすいこと等の問題がある(問題点4)。
Further, in Conventional Example 3 or Conventional Example 4, since both end faces of the semiconductor optical amplifier 2 are inclined, an end face corresponding to the high reflection end face 208 of Conventional Example 1 or Conventional Example 2 is formed. There is a problem that another external light reflecting portion is required. (Problem 3) In addition, in the conventional example 5, since the low-reflection end face 209 is formed by etching, it takes time to form the end face, and the end face becomes rough, so that the scattering loss tends to increase. (Issue 4).

【0020】本発明は、上記の問題点1〜問題点4を同
時に解決するような外部共振器型半導体レーザおよびこ
れに用いる光導波路装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an external resonator type semiconductor laser which solves the above problems 1 to 4 simultaneously and an optical waveguide device used for the same.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の外部共振器型半導体レーザは、相対的に屈
折率の高いコアの周囲を相対的に屈折率の低いクラッド
で取り囲んだ光導波路を有し、特定の波長の光に対して
反射率が最大となり、かつ、該反射率が最大になる波長
を調節可能な外部光反射手段と、相対的にバンドギャッ
プが大きい第一導電型半導体層、相対的にバンドギャッ
プが小さい半導体層である活性層および相対的にバンド
ギャップが大きい第二導電型半導体層を、半導体基板上
に積層したストライプ状のダブルヘテロpn接合を有
し、当該ストライプとして規定される部分の屈折率がス
トライプ外よりも相対的に高屈折率で、かつ、当該スト
ライプに沿って光が伝搬するように構成された光閉じ込
め領域と、該光閉じ込め領域を伝搬する光の進行方向に
対して垂直な面で、かつ、前記半導体基板を劈開して形
成された高反射端面と、該高反射端面の反対側に位置
し、かつ、前記光閉じ込め領域を伝搬する光の進行方向
に対して垂直な面から傾斜した面において、前記半導体
基板を劈開して形成された低反射端面と、前記光閉じ込
め領域のダブルヘテロpn接合に電流を注入するための
電極と、を含んだ半導体光増幅手段と、前記外部光反射
手段と前記半導体光増幅手段の低反射端面との間に配置
され、前記外部光反射手段の光導波路と前半導体光増幅
手段の光閉じ込め領域とを光学的に結合し、かつ、前記
外部光反射手段と連続に一体形成された光導波路と、該
光導波路の少なくとも一部について、伝搬光に対する屈
折率を変化させることが可能な屈折率可変部と、を含ん
だ接続光導波手段と、を備えて構成されるものである。
In order to achieve the above object, an external cavity semiconductor laser of the present invention has a core having a relatively high refractive index surrounded by a clad having a relatively low refractive index. An external light reflecting means having an optical waveguide, having a maximum reflectance for light of a specific wavelength, and capable of adjusting a wavelength at which the reflectance is maximum, and a first conductive material having a relatively large band gap. A semiconductor layer, an active layer that is a relatively small bandgap semiconductor layer and a relatively large bandgap second conductivity type semiconductor layer, having a stripe-shaped double hetero pn junction laminated on a semiconductor substrate, A light confinement region in which the refractive index of a portion defined as the stripe has a relatively higher refractive index than that of the outside of the stripe, and in which light propagates along the stripe; A high-reflection end face formed by cleaving the semiconductor substrate on a plane perpendicular to the traveling direction of light propagating through the region, and opposite to the high-reflection end face; Injecting a current into a low-reflection end face formed by cleaving the semiconductor substrate and a double hetero pn junction in the light confinement region on a surface inclined from a plane perpendicular to the traveling direction of light propagating in the region. And a semiconductor light amplifying means including: an optical waveguide of the external light reflecting means and a semiconductor light amplifying means disposed between the external light reflecting means and the low reflection end face of the semiconductor light amplifying means. The optical confinement region is optically coupled to the optical waveguide, and the optical waveguide continuously formed integrally with the external light reflecting means, and at least a part of the optical waveguide can change a refractive index with respect to propagating light. Refractive index available And parts, and the connection optical waveguide means that comprise, but be configured with.

【0022】かかる構成では、半導体光増幅手段の高反
射端面と外部光反射手段とによりレーザ共振器が構成さ
れてレーザ発振する。また、外部光反射手段は、反射率
が最大になる波長を調節可能であるため、レーザ発振波
長が可変になる。さらに、接続光導波手段は、屈折率可
変部により光導波路の伝搬光に対する屈折率を変化させ
ることができるので、実質的に半導体光増幅器と外部光
反射手段の間の距離を変化させることが可能になる。そ
の結果、半導体光増幅手段の低反射端面と外部光反射手
段の間で励振される定在波の位相を制御・調節すること
ができるようになる。
In such a configuration, a laser resonator is formed by the high reflection end face of the semiconductor light amplification means and the external light reflection means, and laser oscillation occurs. Further, since the external light reflecting means can adjust the wavelength at which the reflectance becomes maximum, the laser oscillation wavelength becomes variable. Furthermore, the connecting optical waveguide means can change the refractive index of the optical waveguide with respect to the propagating light by the variable refractive index part, so that the distance between the semiconductor optical amplifier and the external light reflecting means can be substantially changed. become. As a result, it becomes possible to control and adjust the phase of the standing wave excited between the low reflection end face of the semiconductor optical amplification means and the external light reflection means.

【0023】また、上記の外部共振器型半導体レーザに
ついて、前記外部光反射手段、前記半導体光増幅手段お
よび前記接続光導波手段が、それぞれ共通の基板上に載
置され、光学的に結合されているようにしてもよい。
In the above external cavity type semiconductor laser, the external light reflecting means, the semiconductor light amplifying means and the connecting optical waveguide means are respectively mounted on a common substrate and optically coupled. It may be.

【0024】かかる構成では、外部光反射手段、半導体
光増幅手段および接続光導波手段が共通の基板上に載置
され、光結合がとられるようになるため、半導体レーザ
の小型化を図ることが可能になると共に、光結合が安定
になる。
In this configuration, the external light reflecting means, the semiconductor light amplifying means, and the connecting optical waveguide means are mounted on a common substrate and optical coupling is achieved, so that the semiconductor laser can be downsized. At the same time, the optical coupling becomes stable.

【0025】さらに、上記の外部共振器型半導体レーザ
について、前記接続光導波手段は、伝搬光に対する屈折
率が温度に応じて変化する材料を用いて前記光導波路が
形成され、前記屈折率可変部が、前記光導波路の温度を
調整可能にする温度調整器を備えるようにしてもよい。
Further, in the above-described external cavity semiconductor laser, the connection optical waveguide means is formed by using the material whose refractive index with respect to propagating light changes according to temperature, and wherein the refractive index variable section is formed. However, a temperature controller that can adjust the temperature of the optical waveguide may be provided.

【0026】かかる構成では、温度調整器によって光導
波路の温度を調整することで、伝搬光に対する屈折率が
変化して、半導体光増幅器の低反射端面と外部光反射手
段の間で励振される定在波の位相を制御・調節すること
ができるようになる。このような構成では、定在波の位
相調節を機械的駆動部なしに行うことができるようにな
る。
In such a configuration, by adjusting the temperature of the optical waveguide by the temperature adjuster, the refractive index with respect to the propagating light changes, and the constant light excited between the low reflection end face of the semiconductor optical amplifier and the external light reflection means. The phase of the standing wave can be controlled and adjusted. In such a configuration, the phase adjustment of the standing wave can be performed without a mechanical driving unit.

【0027】あるいは、前記接続光導波手段は、前記光
導波路が、相対的に屈折率の高いコアの周囲を相対的に
屈折率の低いクラッドで取り囲み、かつ、前記コアの内
側で同軸状に配置された電気光学効果を有するインナー
コアを備え、前記屈折率可変部が、前記光導波路のイン
ナーコアに電界を加えるための電極を備えるようにして
もよい。
Alternatively, the connecting optical waveguide means may be arranged such that the optical waveguide surrounds a core having a relatively high refractive index with a clad having a relatively low refractive index and is coaxially arranged inside the core. An inner core having an electro-optic effect, wherein the variable refractive index portion includes an electrode for applying an electric field to the inner core of the optical waveguide.

【0028】かかる構成では、電極より与えられる電界
に応じて電気光学効果によりインナーコアの屈折率が変
化して、半導体光増幅器の低反射端面と外部光反射手段
の間で励振される定在波の位相を制御・調節することが
できるようになる。これにより、光導波路の温度を調整
して屈折率を制御する場合と比べて高速な応答が可能に
なると共に、消費電力の低減を図ることができるように
なる。
In such a configuration, the refractive index of the inner core changes due to the electro-optic effect according to the electric field applied from the electrode, and the standing wave excited between the low reflection end face of the semiconductor optical amplifier and the external light reflection means. Can be controlled and adjusted. As a result, a higher-speed response can be achieved as compared with the case where the refractive index is controlled by adjusting the temperature of the optical waveguide, and the power consumption can be reduced.

【0029】また、前述した外部共振器型半導体レーザ
について、前記外部光反射手段は、前記光導波路が、伝
搬光に対する屈折率が光の進行方向に沿って周期的に変
化すると共に、前記光導波路の温度を調整可能にする温
度調整器を備えるようにしてもよい。
In the above-described external cavity semiconductor laser, the external light reflecting means may be configured such that the optical waveguide has a refractive index with respect to propagating light that changes periodically along a traveling direction of the light, May be provided with a temperature adjuster capable of adjusting the temperature of.

【0030】かかる構成では、屈折率が光の進行方向に
沿って周期的に変化するように構成された光導波路は、
特定の波長の光に対する反射率が最大になる分布反射ミ
ラーとなる。また、温度調整器によって光導波路の温度
を調整することで、光導波路の屈折率が変化するため、
反射率が最大になる波長も変化するようになる。
In such a configuration, the optical waveguide configured so that the refractive index changes periodically along the traveling direction of light is:
The distributed reflection mirror has a maximum reflectance for light of a specific wavelength. Also, by adjusting the temperature of the optical waveguide by the temperature controller, the refractive index of the optical waveguide changes,
The wavelength at which the reflectance is maximized also changes.

【0031】あるいは、前記外部光反射手段は、前記光
導波路が、前記コアの内側で同軸状に配置され、電気光
学効果を有し、かつ、伝搬光に対する屈折率が光の進行
方向に沿って周期的に変化するインナーコアを備えると
共に、該インナーコアに電界を加えるための電極を備え
るようにしてもよい。
Alternatively, in the external light reflecting means, the optical waveguide is disposed coaxially inside the core, has an electro-optic effect, and has a refractive index for propagating light along a traveling direction of light. An inner core that changes periodically may be provided, and an electrode for applying an electric field to the inner core may be provided.

【0032】かかる構成では、電気光学効果を有し、屈
折率が光の進行方向に沿って周期的に変化するインナー
コアは、特定の波長の光に対する反射率が最大になる分
布反射ミラーとなる。また、電極より与えられる電界に
応じて電気光学効果によりインナーコアの屈折率が変化
するため、反射率が最大になる波長も変化するようにな
る。これにより、光導波路の温度を調整して屈折率を制
御する場合と比べて高速な応答が可能になると共に、消
費電力の低減を図ることができるようになる。
In such a configuration, the inner core having an electro-optic effect and having a refractive index that periodically changes along the traveling direction of light becomes a distributed reflection mirror that has a maximum reflectance for light of a specific wavelength. . In addition, since the refractive index of the inner core changes due to the electro-optic effect according to the electric field provided by the electrode, the wavelength at which the reflectance becomes maximum also changes. As a result, a higher-speed response can be achieved as compared with the case where the refractive index is controlled by adjusting the temperature of the optical waveguide, and the power consumption can be reduced.

【0033】さらに、前記外部光反射手段の光導波路に
接続され、一つの経路が二つの経路に分岐した後に再び
一つの経路に合流するマッハツェンダ型のコア構造を有
し、かつ、前記コアのうちの少なくとも二つの経路に分
岐した部分について、当該コアと同軸状に配置された電
気光学効果を有するインナーコアを備えると共に、該イ
ンナーコアに電界を加えるための電極を備えた外部光変
調手段を含んで構成されるようにしてもよい。
Further, it has a Mach-Zehnder type core structure connected to the optical waveguide of the external light reflecting means, one path is branched into two paths, and then merges into one path again. A portion branched into at least two paths, including an inner core having an electro-optical effect disposed coaxially with the core, and including an external light modulation unit having an electrode for applying an electric field to the inner core. May be configured.

【0034】かかる構成では、外部光反射手段から出力
されるレーザ光がマッハツェンダ型の外部光変調手段に
よって外部変調されるようになる。これにより、半導体
光増幅手段に変調を加えるような必要がなくなり、レー
ザ発振が安定化するようになる。また、外部光変調手段
が電気光学効果を用いたタイプであるため、高速変調が
可能になり、かつ、変調された光のチャーピングが低減
されるようにもなる。
In this configuration, the laser light output from the external light reflecting means is externally modulated by the Mach-Zehnder type external light modulating means. This eliminates the need to apply modulation to the semiconductor optical amplifier, and stabilizes laser oscillation. Further, since the external light modulating means is of the type using the electro-optical effect, high-speed modulation is possible and chirping of the modulated light is reduced.

【0035】また、上述した外部共振器型半導体レーザ
について、前記半導体光増幅手段は、前記活性層の厚さ
が、前記低反射端側に向かって徐々に薄くなる部位を有
するようにしてもよい。さらに、前記半導体光増幅手段
は、前記活性層のストライプ幅が、前記低反射端面に向
かって徐々に広くなる部位を有するようにしても構わな
い。加えて、前記半導体光増幅手段は、前記活性層の厚
さおよびストライプ幅の少なくとも一方が、前記低反射
端面に接する部分を含んで一定になる部位を有するよう
にするのが好ましい。
In the above-described external cavity semiconductor laser, the semiconductor optical amplifier may have a portion in which the thickness of the active layer gradually decreases toward the low reflection end. . Further, the semiconductor optical amplifier may have a portion where the stripe width of the active layer gradually increases toward the low reflection end face. In addition, it is preferable that the semiconductor optical amplifier has a portion where at least one of the thickness and the stripe width of the active layer is constant including a portion in contact with the low reflection end face.

【0036】かかる構成とすることによって、低反射端
面における反射率がより低減されるようになる。上述し
たような外部共振器型半導体レーザは、具体的には、光
回路装置を構成する複数の光源として用いることが可能
である。
With this configuration, the reflectance at the low reflection end face can be further reduced. The external cavity semiconductor laser as described above can be specifically used as a plurality of light sources constituting an optical circuit device.

【0037】本発明による光導波路装置の1つの態様
は、相対的に屈折率の高いコアの周囲を相対的に屈折率
の低いクラッドで取り囲み、かつ、前記コアの内側で同
軸状に配置された電気光学効果を有するインナーコアを
備えた光導波路と、該光導波路のインナーコアに電界を
加えるための電極と、を備えて構成されるものである。
In one embodiment of the optical waveguide device according to the present invention, a core having a relatively high refractive index is surrounded by a clad having a relatively low refractive index, and is arranged coaxially inside the core. The optical waveguide includes an optical waveguide having an inner core having an electro-optic effect, and electrodes for applying an electric field to the inner core of the optical waveguide.

【0038】かかる構成では、電極より与えられる電界
に応じて電気光学効果によりインナーコアの屈折率が変
化して、伝搬光の位相等を高速に制御・調節することが
できるようになる。
In such a configuration, the refractive index of the inner core changes due to the electro-optic effect according to the electric field applied from the electrode, and the phase and the like of the propagating light can be controlled and adjusted at high speed.

【0039】また、本発明による光導波路装置の他の態
様は、一つの経路が二つの経路に分岐した後に再び一つ
の経路に合流するマッハツェンダ型のコア構造を有し、
かつ、前記コアのうちの少なくとも二つの経路に分岐し
た部分について、当該コアと同軸状に配置された電気光
学効果を有するインナーコアを備えた光導波路と、該光
導波路のインナーコアに電界を加えるための電極と、を
備えて構成されるものである。
Another embodiment of the optical waveguide device according to the present invention has a Mach-Zehnder type core structure in which one path branches into two paths and then merges into one path again.
And an optical waveguide having an inner core having an electro-optic effect disposed coaxially with the core, and applying an electric field to the inner core of the optical waveguide for a portion of the core branched into at least two paths. And an electrode for the same.

【0040】かかる構成では、電気光学効果を利用して
高速応答するマッハツェンダ型の光変調器として機能す
る光導波路装置が実現されるようになる。
With this configuration, an optical waveguide device that functions as a Mach-Zehnder type optical modulator that responds at high speed by utilizing the electro-optic effect is realized.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は、第1実施形態の外部共振器
型半導体レーザの構成を示す平面図である。また、図2
は、図1で光が伝搬する光閉じ込め領域の中心軸に沿っ
て切断した断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the external cavity semiconductor laser of the first embodiment. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a central axis of a light confinement region in which light propagates in FIG.

【0042】図1および図2において、本外部共振器型
半導体レーザは、例えば、シリコン基板等を用いた共通
基板1上に、ポリイミド製のコア312をこれより屈折
率が小さいポリイミド製のクラッド311,313で取
り囲んだ平面型光導波路3を形成し、共通基板1の表面
が露出した部分11に半導体光増幅手段としての半導体
光増幅器2を載置したものである。
Referring to FIGS. 1 and 2, the external cavity semiconductor laser comprises a polyimide core 312 having a lower refractive index than a polyimide clad 311 on a common substrate 1 such as a silicon substrate. , 313 are formed, and a semiconductor optical amplifier 2 as a semiconductor optical amplifier is mounted on a portion 11 where the surface of the common substrate 1 is exposed.

【0043】半導体光増幅器2は、n型InP基板20
1に対して、n型InP層である第一導電型半導体層2
02、多重量子井戸活性層203、p型InP層である
第二導電型半導体層204を積層したダブルへテロpn
接合構造である。なお、基板201がn型InP層であ
るので、同じn型InP層の第一導電型半導体層202
を省略してもよい。
The semiconductor optical amplifier 2 includes an n-type InP substrate 20
1 with respect to the first conductivity type semiconductor layer 2 which is an n-type InP layer
02, a double hetero-pn layer in which a multiple quantum well active layer 203 and a second conductivity type semiconductor layer 204 which is a p-type InP layer are stacked.
It is a joint structure. Since the substrate 201 is an n-type InP layer, the first conductivity type semiconductor layer 202 of the same n-type InP layer
May be omitted.

【0044】活性層203は、例えば、図3の拡大図に
示すような層構造およびバンドギャップエネルギーを有
するものとする。具体的には、高いバンドギャップエネ
ルギーを有する第一導電型半導体層202および第二導
電型半導体層204にそれぞれ接して、相対的にバンド
ギャップエネルギーの低いガイド層230gが形成さ
れ、それらのガイド層230gの間に、さらにバンドギ
ャップエネルギーの低い、多重量子井戸の障壁層203
bおよび井戸層203wが交互に形成された構造を持
つ。次の表1には、各層の具体的な一例を示しておく。
The active layer 203 has a layer structure and band gap energy as shown in an enlarged view of FIG. 3, for example. Specifically, a guide layer 230g having a relatively low bandgap energy is formed in contact with each of the first conductivity type semiconductor layer 202 and the second conductivity type semiconductor layer 204 having a high bandgap energy, and the guide layers 230g are formed. Between 230 g, the barrier layer 203 of a multiple quantum well having a lower band gap energy
b and the well layer 203w are formed alternately. Table 1 below shows a specific example of each layer.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】また、半導体光増幅器2は、劈開によって
形成した高反射面208と、該高反射面208側の光閉
じ込め領域207を伝搬する光の伝搬軸に対して、例え
ば3度(α=3度)傾斜するように光閉じ込め領域20
7が伸延されると共に、その先端部分に劈開で形成され
た低反射端面209とを有する。光閉じ込め領域207
の幅は、例えば、狭い部分が1.5μmであり、低反射
端面209に向かって6.5μmまで広がっている。光
閉じ込め領域207の厚さは、例えば、低反射端面に向
かって25%まで薄くなっている。ただし、低反射端面
209近傍は、幅、厚さとも一定である。図4(a)
(b)および(c)は、図1のA−A、B−BおよびC
−Cで切断した断面の一例を示す図であって、活性層2
03の存在する部分が光閉じ込め領域207を形成して
いる。なお、低反射端面209近傍の具体的な構造の特
徴については後述することにする。
The semiconductor optical amplifier 2 has, for example, 3 degrees (α = 3 degrees) with respect to the high reflection surface 208 formed by cleavage and the propagation axis of light propagating through the light confining region 207 on the high reflection surface 208 side. Degree) The light confinement region 20 is inclined.
7 is extended, and has a low-reflection end face 209 formed by cleavage at its tip. Light confinement region 207
Is 1.5 μm in a narrow portion, for example, and extends to 6.5 μm toward the low reflection end face 209. The thickness of the light confinement region 207 is reduced to, for example, 25% toward the low reflection end face. However, the width and the thickness near the low reflection end face 209 are constant. FIG. 4 (a)
(B) and (c) show AA, BB and C in FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a cross section cut along a line -C,
The part where 03 exists forms the light confinement region 207. The specific features of the structure near the low reflection end face 209 will be described later.

【0047】平面型光導波路3は、例えば、コア312
とクラッド311,313の屈折率差が約0.4%であ
り、コア312の断面は7μm×7μmの矩形等とす
る。平面型光導波路3のコア312の上方の表面には、
クロム薄膜が被着され、これが温度調整器としての第一
の電気ヒータ(第一の電極)304および第二の電気ヒ
ータ(第二の電極)305を構成する。第一の電気ヒー
タ304およびその下部に位置する平面型光導波路3に
より、接続光導波手段としての接続光導波路302が形
成され、また、第二の電気ヒータ305およびその下部
に位置する平面型光導波路3により、外部光反射手段と
しての外部光反射部301が形成される。
The planar optical waveguide 3 includes, for example, a core 312
The refractive index difference between the core 312 and the claddings 311 and 313 is about 0.4%, and the cross section of the core 312 is a rectangle of 7 μm × 7 μm or the like. On the surface above the core 312 of the planar optical waveguide 3,
A chromium thin film is deposited, which constitutes a first electric heater (first electrode) 304 and a second electric heater (second electrode) 305 as temperature controllers. The first electric heater 304 and the planar optical waveguide 3 located below the first electric heater 304 form a connecting optical waveguide 302 as connecting optical waveguide means, and the second electric heater 305 and the planar optical waveguide 3 located below the same. The wave path 3 forms an external light reflecting portion 301 as external light reflecting means.

【0048】図5は、外部光反射部301の具体的な構
成例を示す図であって、(a)が平面図であり、(b)
が(a)のZ−Zに沿って切断した断面図であり、
(c)が(a)のX−Xに沿って切断した断面図であ
る。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a specific configuration example of the external light reflecting portion 301, wherein FIG. 5A is a plan view, and FIG.
Is a cross-sectional view taken along the line Z-Z in FIG.
(C) is sectional drawing cut | disconnected along XX of (a).

【0049】図5(a)〜(c)に示すように、外部光
反射部301に位置する平面型光導波路3のコア312
の厚さが、光の進行方向に沿って周期的に変化するよう
に予め設計される。具体的には、コア312の厚さは、
例えば、厚い部分が7μm、薄い部分が6μm、山と山
の距離は0.5μm等とすることが可能である。このよ
うな形状のコア312により、光導波路3の屈折率は、
コア312の厚い部分は相対的に高屈折率に、コア31
2の薄い部分は相対的に低屈折率になる。従って、外部
光反射部301に位置する光導波路3の屈折率が光の進
行方向に沿って周期的に変化し、特定の波長の光に対す
る反射率が最大になる、いわゆる分布反射ミラーが形成
される(以下、この反射率が最大になる波長をブラッグ
波長とする)。厚さが周期的に変化するコア312は、
例えば、フォトマスクを介して紫外線露光する、若しく
は、紫外線を用いる2光束干渉露光を行う、または、電
子線の直接描画によりマスクパターンを形成し、次いで
エッチングするなどの公知のプロセスを用いて、容易に
製造することができる。
As shown in FIGS. 5A to 5C, the core 312 of the planar optical waveguide 3 located at the external light reflecting portion 301
Is designed in advance so that the thickness of the light-emitting element periodically changes along the traveling direction of light. Specifically, the thickness of the core 312 is
For example, the thick part can be 7 μm, the thin part can be 6 μm, and the distance between the peaks can be 0.5 μm. With the core 312 having such a shape, the refractive index of the optical waveguide 3 becomes:
The thick part of the core 312 has a relatively high refractive index and the core 31
The thin portion 2 has a relatively low refractive index. Therefore, a so-called distributed reflection mirror is formed in which the refractive index of the optical waveguide 3 located in the external light reflecting portion 301 changes periodically along the traveling direction of light, and the reflectance for light of a specific wavelength becomes maximum. (Hereinafter, the wavelength at which the reflectance is maximized is referred to as the Bragg wavelength). The core 312, whose thickness changes periodically,
For example, using a known process such as exposing to ultraviolet light via a photomask, or performing two-beam interference exposure using ultraviolet light, or forming a mask pattern by direct drawing of an electron beam and then etching, Can be manufactured.

【0050】なお、ここでは平面型光導波路3を構成す
るコア312およびクラッド311,313が、ポリイ
ミド等の有機材料を用いて形成される場合を示したが、
これに限らず、例えばポリシロキサン等の有機・無機複
合材料を用いてコア312およびクラッド311,31
3を形成するようにしてもよい。
Here, the case where the core 312 and the clads 311 and 313 constituting the planar optical waveguide 3 are formed using an organic material such as polyimide has been described.
The core 312 and the claddings 311, 31 are not limited to this, and may be made of an organic-inorganic composite material such as polysiloxane.
3 may be formed.

【0051】上記のような外部共振器型半導体レーザで
は、高反射端面208と外部光反射部301によりレー
ザ共振器が構成されて、レーザ発振する。また、第二の
電気ヒータ305に電流を流して下方のコア312を加
熱すると、ブラッグ波長が短波長側にシフトするため、
発振波長が短波長側にシフトする。さらに、光導波路3
のクラッド311,313およびコア312にポリイミ
ドを用いたので、屈折率の変化が大きくなり発振波長の
変化も大きくなる。
In the above-described external cavity type semiconductor laser, a laser cavity is formed by the high reflection end face 208 and the external light reflection portion 301, and the laser oscillates. In addition, when a current is passed through the second electric heater 305 to heat the lower core 312, the Bragg wavelength shifts to the shorter wavelength side.
The oscillation wavelength shifts to the shorter wavelength side. Further, the optical waveguide 3
Since polyimide is used for the claddings 311 and 313 and the core 312, the change in the refractive index is large and the change in the oscillation wavelength is also large.

【0052】また、第一の電気ヒータ304にも電流を
流して接続光導波路302を加熱することで、接続光導
波路302の屈折率を変化させることができるので、実
質的に半導体光増幅器2と外部光反射部301の間の距
離を変化させることが可能である。その結果、低反射端
面209と外部光反射部301の間の第二の副共振器S
c2で励振される定在波の位相を制御・調節することがで
きる。
Also, by flowing a current through the first electric heater 304 to heat the connection optical waveguide 302, the refractive index of the connection optical waveguide 302 can be changed. The distance between the external light reflecting portions 301 can be changed. As a result, the second sub-resonator S between the low reflection end surface 209 and the external light reflection portion 301
The phase of the standing wave excited by c2 can be controlled and adjusted.

【0053】具体的には、光学材料の屈折率の温度係数
が、一般に1×10-5/℃〜3×10-4/℃と小さいの
で、微小な位相調節が可能である。例えば、接続光導波
路302が形成された領域(以下、これを位相調整領域
という)の長さを300μmとすると、1℃あたりの長
さ変化は3nm〜90nmになる。温度を0.1℃の精
度で調節することは容易なので、0.3nm〜9nmの
精度で制御することが可能になる。この精度は、1.3
μm〜1.5μmの波長の光の位相制御には十分な高精
度である。
More specifically, since the temperature coefficient of the refractive index of the optical material is generally as low as 1 × 10 −5 / ° C. to 3 × 10 −4 / ° C., fine phase adjustment is possible. For example, when the length of the region where the connection optical waveguide 302 is formed (hereinafter, referred to as a phase adjustment region) is 300 μm, the length change per 1 ° C. is 3 nm to 90 nm. Since it is easy to adjust the temperature with an accuracy of 0.1 ° C., it is possible to control the temperature with an accuracy of 0.3 nm to 9 nm. This accuracy is 1.3
The accuracy is sufficiently high for controlling the phase of light having a wavelength of μm to 1.5 μm.

【0054】さらに、半導体光増幅器2の活性層203
を低反射端面に向かって厚さを薄くし、かつ、幅を広く
しているので、後述するように低反射端面の反射率を低
減できるという効果が得られる。これにより、曲がりの
角度αを小さくできるため半導体レーザの小型化が可能
になると共に、副共振器が形成され難くなるため動作が
安定するなどの効果が得られる。また、外部光反射部3
01と接続光導波路302を連続に一体形成しているの
で、光結合状態の安定化が実現される。
Further, the active layer 203 of the semiconductor optical amplifier 2
Is reduced in thickness and widened toward the low reflection end face, so that the effect of reducing the reflectance of the low reflection end face can be obtained as described later. Thus, the bending angle α can be reduced, so that the semiconductor laser can be reduced in size. In addition, it is difficult to form a sub-resonator, so that the operation can be stabilized. Also, the external light reflecting portion 3
01 and the connection optical waveguide 302 are integrally formed continuously, so that the optical coupling state is stabilized.

【0055】加えて、半導体光増幅器2の端面208,
209の製造性という観点から見ると、各端面208,
209を劈開で形成するため、端面形成が容易で、か
つ、端面における散乱損失が小さくなる。また、半導体
光増幅器2の一方の端面を光閉じ込め領域207に対し
て垂直にしているので、この端面208を高反射端面に
することができ、従来のように他の外部光反射手段等が
不要になる。
In addition, the end surfaces 208,
209 from the viewpoint of manufacturability, each end face 208,
Since 209 is formed by cleavage, the end face can be easily formed and the scattering loss at the end face can be reduced. Also, since one end face of the semiconductor optical amplifier 2 is perpendicular to the light confinement region 207, this end face 208 can be made a high reflection end face, and other external light reflection means and the like are unnecessary as in the conventional case. become.

【0056】ここで、半導体光増幅器2の低反射端面2
09近傍の構造(図1、図2および図4参照)につい
て、その特徴を段階的に説明する。まず、ストライプ状
の光閉じ込め領域207(活性層203)の厚さが、低
反射端面209に向かって徐々に薄くなる構造の特徴に
ついて説明する。
Here, the low reflection end face 2 of the semiconductor optical amplifier 2
The features of the structure near 09 (see FIGS. 1, 2 and 4) will be described step by step. First, a feature of the structure in which the thickness of the stripe-shaped light confinement region 207 (active layer 203) gradually decreases toward the low reflection end surface 209 will be described.

【0057】図6は、活性層203の厚さを低反射端面
に向かって徐々に薄くした(ただし、活性層203の幅
については一定とする)場合の構造を示す図であって、
(a)が平面図であり、(b)が光閉じ込め領域の中心
軸に沿って切断した断面図であり、(c)が(a)のA
−Aに沿って切断した断面図である。
FIG. 6 is a view showing a structure in the case where the thickness of the active layer 203 is gradually reduced toward the low reflection end face (however, the width of the active layer 203 is fixed).
(A) is a plan view, (b) is a cross-sectional view cut along the central axis of the light confinement region, and (c) is A in (a).
It is sectional drawing cut | disconnected along -A.

【0058】図6に示すように、低反射端面209に向
かって活性層203を徐々に薄くすると、低反射端面2
09に近づくに従って活性層203の光を閉じ込める能
力が低下するため、導波される光ビームのスポットサイ
ズが大きくなる。スポットサイズが大きくなると、傾斜
した端面209で反射された光と光閉じ込め領域207
との結合効率が低下する。
As shown in FIG. 6, when the active layer 203 is gradually thinned toward the low reflection end face 209, the low reflection end face 2
09, the ability of the active layer 203 to confine the light decreases, and the spot size of the guided light beam increases. When the spot size increases, the light reflected on the inclined end surface 209 and the light confinement region 207
And the coupling efficiency decreases.

【0059】図7は、活性層203の形状の違いに応じ
て反射光の結合強度を計算した一例を示す図である。な
お、図7の計算には、文献「D.Marcuse, JOURNAL OF LIG
HTWAVE TECHNOLOGY, VOL.7, No.2, pp.336-339(1989)」
に記載された計算法を用い、また、上述の図3に示した
層構造および表1に示した構造パラメータを用いた。
FIG. 7 is a diagram showing an example of calculating the coupling strength of the reflected light according to the difference in the shape of the active layer 203. The calculation in FIG. 7 is based on the document “D. Marcuse, JOURNAL OF LIG”.
HTWAVE TECHNOLOGY, VOL.7, No.2, pp.336-339 (1989) ''
And the layer structure shown in FIG. 3 and the structural parameters shown in Table 1 were used.

【0060】図7(a)は、活性層203のストライプ
幅が1.5μm、活性層がInGaAsP/InGaA
sP系多重量子井戸構造で、活性層203の厚さが変化
せず一定のときの端面傾斜角と反射光の結合強度との関
係を示すものである。また、図7(b)は、活性層20
3のストライプ幅が1.5μm、活性層がInGaAs
P/InGaAsP系多重量子井戸構造で、活性層の厚
さが36%まで薄くなったときの端面傾斜角と反射光の
結合強度との関係を示すものである。なお、図7(c)
は、後述する活性層203のストライプ幅を徐々に広く
していった場合の端面傾斜角と反射光の結合強度との関
係を示したものである。
FIG. 7A shows that the stripe width of the active layer 203 is 1.5 μm and the active layer is InGaAsP / InGaAs.
It shows the relationship between the end face inclination angle and the coupling strength of reflected light when the thickness of the active layer 203 is constant without changing in the sP-based multiple quantum well structure. FIG. 7B shows the active layer 20.
3 has a stripe width of 1.5 μm and an active layer of InGaAs.
This graph shows the relationship between the end face inclination angle and the coupling strength of reflected light when the thickness of the active layer is reduced to 36% in a P / InGaAsP-based multiple quantum well structure. FIG. 7 (c)
Shows the relationship between the end face inclination angle and the coupling strength of reflected light when the stripe width of the active layer 203 described later is gradually increased.

【0061】図7(a)(b)において、例えば、反射
光の結合強度が−40dBになる角度を比較すると、活
性層を薄くすることにより、要求される傾斜角が約11
度から約7度まで低減することがわかる。このように、
活性層203の厚さを徐々に薄くすることによって、端
面で反射された光の半導体光導波路への結合効率が低く
なるため、低反射端面209における反射率をより低く
抑えることができる。
7 (a) and 7 (b), for example, comparing the angles at which the coupling strength of the reflected light becomes -40 dB, the required inclination angle becomes approximately 11 by making the active layer thinner.
It can be seen that the temperature decreases from about 7 degrees to about 7 degrees. in this way,
By gradually reducing the thickness of the active layer 203, the coupling efficiency of the light reflected at the end face to the semiconductor optical waveguide decreases, so that the reflectivity at the low reflection end face 209 can be further reduced.

【0062】さらに、活性層203の厚さが低反射端面
209の近傍で一定となる構造の特徴について説明す
る。図8は、活性層203の厚さを低反射端面209の
近傍で一定にした場合(ただし、活性層203の幅につ
いては一定とする)における、光閉じ込め領域の中心軸
に沿って切断した断面図である。
Further, a feature of the structure in which the thickness of the active layer 203 is constant near the low reflection end face 209 will be described. FIG. 8 is a cross-section taken along the central axis of the light confinement region when the thickness of the active layer 203 is constant near the low reflection end face 209 (however, the width of the active layer 203 is constant). FIG.

【0063】図8に示すように、活性層203は、低反
射端面209に向かって厚さが徐々に薄くなる部位21
3と、低反射端面209に接する部分を含んで厚さが一
定になる部位215とを有する。このような形状の活性
層203では、厚さが変化する部位213において、導
波されるモードと放射モードとが干渉し易くなる。例え
ば、前述の図6に示した構造の場合には、低反射端面2
09付近で干渉を起こして、電界強度分布が振動する場
合がある。この現象は活性層203の厚さ変化が急峻に
なるほど顕著になる。電界強度分布が振動すると、接続
光導波路302および外部光反射部301に結合する光
強度も振動し、レーザの特性が不安定になる。
As shown in FIG. 8, the active layer 203 has a portion 21 whose thickness gradually decreases toward the low reflection end face 209.
3 and a portion 215 having a constant thickness including a portion in contact with the low reflection end face 209. In the active layer 203 having such a shape, the guided mode and the radiation mode easily interfere with each other at the portion 213 where the thickness changes. For example, in the case of the structure shown in FIG.
In some cases, interference occurs around 09 and the electric field intensity distribution oscillates. This phenomenon becomes more remarkable as the change in the thickness of the active layer 203 becomes steeper. When the electric field intensity distribution oscillates, the light intensity coupled to the connection optical waveguide 302 and the external light reflecting portion 301 also oscillates, and the characteristics of the laser become unstable.

【0064】そこで、図8に示したように、活性層20
3の低反射端面209に接する先端部分に厚さが一定の
部位215を形成すると、この部位215を光が伝搬す
るに従って放射モードが消失するため干渉が起こり難く
なる。これにより、低反射端面209付近の導波モード
の電界分布が安定なものとなり、その結果レーザの特性
が安定化するという効果が得られる。
Therefore, as shown in FIG.
If a portion 215 having a constant thickness is formed at the tip portion of the third light-contacting end surface 209 in contact with the low-reflection end surface 209, the radiation mode disappears as light propagates through this portion 215, so that interference hardly occurs. Thereby, the electric field distribution of the waveguide mode near the low reflection end face 209 becomes stable, and as a result, the effect of stabilizing the characteristics of the laser is obtained.

【0065】次に、活性層203のストライプ幅が低反
射端面209に向かって徐々に広くなる構造の特徴につ
いて説明する。図9は、活性層203のストライプ幅を
低反射端面に向かって徐々に広くした場合の構造を示す
図であって、(a)が平面図であり、(b)が光閉じ込
め領域の中心軸に沿って切断した断面図である。図に
は、前述したように、活性層203の厚さが低反射端面
209に向かって徐々に薄くなり、低反射端面209近
傍で一定となる場合が示してある。
Next, the feature of the structure in which the stripe width of the active layer 203 gradually increases toward the low reflection end face 209 will be described. FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a structure in which the stripe width of the active layer 203 is gradually widened toward the low reflection end face. FIG. 9A is a plan view, and FIG. 9B is a central axis of the light confinement region. It is sectional drawing cut | disconnected along. The figure shows a case where the thickness of the active layer 203 gradually decreases toward the low reflection end surface 209 and becomes constant near the low reflection end surface 209 as described above.

【0066】図9に示すように、活性層203は、低反
射端面209に向かって厚さが徐々に薄くなると共に、
ストライプ幅が徐々に広くなる部位214と、低反射端
面209に接する部分を含んで厚さおよび幅が一定にな
る部位215とを有する。
As shown in FIG. 9, the active layer 203 gradually decreases in thickness toward the low-reflection end face 209,
It has a portion 214 in which the stripe width gradually increases, and a portion 215 in which the thickness and width are constant including a portion in contact with the low reflection end surface 209.

【0067】活性層203の厚さが相対的に厚い領域
(z=0からz=z3の領域)では、基本モードのみを
導波させるために、ストライプ幅を相対的に狭くする必
要がある。ところが、前述したように、活性層203の
厚さを徐々に薄くすると、単一モードを維持できる最大
ストライプ幅が広くなる。そこで、活性層203の厚さ
を薄くする部位214について、単一モードを維持でき
る範囲内でストライプ幅を徐々に広くし、導波されるモ
ードの幅(ストライプ幅)を広くすると、低反射端面2
09で反射された光と光閉じ込め領域207との光結合
効率が低減されて、低反射端面209が一層低反射化さ
れる効果を生ずる。
In a region where the thickness of the active layer 203 is relatively thick (region where z = 0 to z = z3), it is necessary to make the stripe width relatively narrow in order to guide only the fundamental mode. However, as described above, when the thickness of the active layer 203 is gradually reduced, the maximum stripe width capable of maintaining a single mode is increased. Therefore, in the portion 214 where the thickness of the active layer 203 is reduced, the stripe width is gradually increased within a range where a single mode can be maintained, and the width of the guided mode (stripe width) is increased. 2
The light coupling efficiency between the light reflected at 09 and the light confinement region 207 is reduced, so that the low reflection end face 209 is further reduced in reflection.

【0068】具体的には、前述の図7(c)に示したよ
うな反射光の結合強度が計算される。ただし、図7
(c)には、活性層がInGaAsP/InGaAsP
系多重量子井戸構造で、低反射端面209において、ス
トライプ幅が6.5μmまで広くなり、活性層の厚さが
25%まで薄くなったときの端面傾斜角と反射光の結合
強度との関係が示してある。例えば、反射光の結合強度
が−40dBになる角度を、図7(b)および(c)で
比較すると、ストライプ幅を広くすることにより、要求
される傾斜角が約7度から約3度まで低減されることが
わかる。
Specifically, the coupling strength of the reflected light as shown in FIG. 7C is calculated. However, FIG.
(C) shows that the active layer is made of InGaAsP / InGaAsP.
In the system multiple quantum well structure, when the stripe width is widened to 6.5 μm and the thickness of the active layer is reduced to 25% on the low reflection end face 209, the relationship between the end face inclination angle and the coupling strength of reflected light is shown. Is shown. For example, comparing the angle at which the coupling intensity of the reflected light becomes −40 dB in FIGS. 7B and 7C, the required inclination angle is increased from about 7 degrees to about 3 degrees by increasing the stripe width. It can be seen that it is reduced.

【0069】さらに、ここでは低反射端面209近傍で
活性層203の厚さおよび幅が一定になる部位215を
設けたことで、前述したように導波されるモードと放射
モードとの干渉が低減されて、より一層反射率の低い低
反射端面209が実現される。
Further, here, by providing the portion 215 where the thickness and width of the active layer 203 are constant near the low reflection end face 209, the interference between the guided mode and the radiation mode is reduced as described above. As a result, a low-reflection end face 209 having a lower reflectance is realized.

【0070】なお、上述した第1実施形態では、外部光
反射部301として、コア312の厚さが周期的に変化
する部位303を形成するようにしたが、本発明はこれ
に限定されるものではない。以下に、外部光反射部30
1として適用可能な光導波路の構造例を列挙する。
In the first embodiment described above, the portion 303 where the thickness of the core 312 changes periodically is formed as the external light reflecting portion 301, but the present invention is not limited to this. is not. Hereinafter, the external light reflecting portion 30
An example of the structure of an optical waveguide applicable as 1 is listed.

【0071】図10は、外部光反射部301に位置する
平面型光導波路3の屈折率が周期的に変化するようにし
た場合の一例であって、(a)が平面図であり、(b)
が(a)のZ−Zに沿った光導波路3の屈折率分布であ
り、(c)が(a)のX−Xに沿って切断した断面図で
ある。
FIGS. 10A and 10B show an example in which the refractive index of the planar optical waveguide 3 located at the external light reflecting portion 301 is periodically changed. FIG. 10A is a plan view, and FIG. )
(A) is a refractive index distribution of the optical waveguide 3 along Z-Z of (a), and (c) is a cross-sectional view cut along XX of (a).

【0072】図10(a)〜(c)に示すように、コア
312およびその周辺のクラッド311,313を含ん
だ光導波路の一部分303の屈折率が、光の進行方向に
沿って周期的に変化するように予め設計されていて、ブ
ラッグ波長を有する分布反射ミラーが形成される。上記
の屈折率が周期的に変化する部分303の上方には、第
二の電気ヒーター305が設けられていて、該電気ヒー
ター305による加熱に応じて光導波路の温度が変化す
ると屈折率も変化する。光導波路全体の屈折率が変化す
れば、分布反射ミラーのブラッグ波長が変化して、反射
率が最大になる波長も変化する。従って、上記のような
光導波路を外部光反射部301として用いることによ
り、外部共振器型半導体レーザの発振波長を変化させる
ことができる。
As shown in FIGS. 10A to 10C, the refractive index of the portion 303 of the optical waveguide including the core 312 and the claddings 311 and 313 around the core 312 periodically changes along the light traveling direction. A distributed reflection mirror that is pre-designed to vary and has a Bragg wavelength is formed. Above the portion 303 where the refractive index changes periodically, a second electric heater 305 is provided. When the temperature of the optical waveguide changes according to the heating by the electric heater 305, the refractive index also changes. . If the refractive index of the entire optical waveguide changes, the Bragg wavelength of the distributed reflection mirror changes, and the wavelength at which the reflectance becomes maximum also changes. Therefore, the oscillation wavelength of the external resonator type semiconductor laser can be changed by using the above-described optical waveguide as the external light reflecting portion 301.

【0073】図11は、外部光反射部301に位置する
コア312の屈折率が周期的に変化するようにした場合
の一例であって、(a)が平面図であり、(b)が
(a)のZ−Zに沿った光導波路3の屈折率分布であ
り、(c)が(a)のX−Xに沿って切断した断面図で
ある。
FIGS. 11A and 11B show an example in which the refractive index of the core 312 located at the external light reflecting portion 301 changes periodically. FIG. 11A is a plan view, and FIG. FIG. 3A is a cross-sectional view of the refractive index distribution of the optical waveguide 3 along ZZ, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along XX of FIG.

【0074】図11(a)〜(c)に示すように、外部
光反射部301に位置する平面型光導波路3のコア31
2の屈折率が、光の進行方向に沿って周期的に変化する
ように予め設計されていて、図10に示した場合と同様
にして、分布反射ミラーが形成される。また、屈折率が
周期的に変化するコア312の上方には、第二の電気ヒ
ーター305が設けられていて、該電気ヒーター305
による加熱に応じて、光導波路の屈折率が変化し、分布
反射ミラーのブラッグ波長が変化する。従って、このよ
うな光導波路を外部光反射部301として用いることに
より、外部共振器型半導体レーザの発振波長を変化させ
ることができる。
As shown in FIGS. 11A to 11C, the core 31 of the planar optical waveguide 3 located at the external light reflecting portion 301
2 is designed in advance so that the refractive index changes periodically along the traveling direction of light, and a distributed reflection mirror is formed in the same manner as in the case shown in FIG. A second electric heater 305 is provided above the core 312 whose refractive index changes periodically.
, The refractive index of the optical waveguide changes, and the Bragg wavelength of the distributed reflection mirror changes. Therefore, by using such an optical waveguide as the external light reflecting portion 301, the oscillation wavelength of the external resonator type semiconductor laser can be changed.

【0075】上記のような屈折率が周期的に変化するコ
ア312を形成するには、例えば、屈折率を高くしたい
部分に紫外線あるいは電子線などの高エネルギー線を照
射すればよい。具体的には、紫外線の場合には、フォト
マスクを介して露光するか、または、2光束干渉露光に
より所望の屈折率分布を付与できる。また、電子線の場
合には、直接描画により所望の屈折率分布を付与でき
る。
In order to form the core 312 whose refractive index changes periodically as described above, for example, a high energy ray such as an ultraviolet ray or an electron beam may be applied to a portion where the refractive index is to be increased. Specifically, in the case of ultraviolet rays, a desired refractive index distribution can be imparted by exposure through a photomask or by two-beam interference exposure. In the case of an electron beam, a desired refractive index distribution can be provided by direct writing.

【0076】図12は、外部光反射部301に位置する
コア312の幅が周期的に変化するようにした場合の一
例であって、(a)が平面図であり、(b)が(a)の
Z−Zに沿って切断した断面図であり、(c)が(a)
のX−Xに沿って切断した断面図である。
FIGS. 12A and 12B show an example in which the width of the core 312 located at the external light reflecting portion 301 is changed periodically. FIG. 12A is a plan view, and FIG. 3) is a cross-sectional view taken along the line Z-Z of FIG.
It is sectional drawing cut | disconnected along XX of FIG.

【0077】図12(a)〜(c)に示すように、外部
光反射部301に位置する平面型光導波路3のコア31
2の幅が、光の進行方向に沿って周期的に変化するよう
に予め設計される。例えば、コア312の幅は、広いと
ころが7.5μm、狭いところが6μm、コアの厚さは
6μmなどとすることができる。このような形状のコア
312により、光導波路3の屈折率は、コア312の幅
が広い部分は相対的に高屈折率に、コア312幅が狭い
部分は相対的に低屈折率になる。従って、外部光反射部
301に位置する光導波路3の屈折率が光の進行方向に
沿って周期的に変化し、ブラッグ波長を有する分布反射
ミラーが形成される。また、幅が周期的に変化するコア
312の上方には、第二の電気ヒーター305が設けら
れていて、該電気ヒーター305による加熱に応じて、
光導波路3の屈折率が変化し、分布反射ミラーのブラッ
グ波長が変化する。
As shown in FIGS. 12A to 12C, the core 31 of the planar optical waveguide 3 located at the external light reflecting portion 301
2 is designed in advance so that it changes periodically along the light traveling direction. For example, the width of the core 312 may be 7.5 μm at a wide portion, 6 μm at a narrow portion, and the thickness of the core may be 6 μm. With the core 312 having such a shape, the refractive index of the optical waveguide 3 is relatively high in a portion where the width of the core 312 is wide, and relatively low in a portion where the width of the core 312 is narrow. Therefore, the refractive index of the optical waveguide 3 located in the external light reflecting portion 301 changes periodically along the traveling direction of light, and a distributed reflection mirror having a Bragg wavelength is formed. Further, a second electric heater 305 is provided above the core 312 whose width periodically changes, and according to heating by the electric heater 305,
The refractive index of the optical waveguide 3 changes, and the Bragg wavelength of the distributed reflection mirror changes.

【0078】このような幅が周期的に変化するコア31
2は、例えば、フォトマスクを介して紫外線露光する、
若しくは、紫外線を用いる2光束干渉露光を行う、また
は、電子線の直接描画によりマスクパターンを形成し、
次いでエッチングするなどの公知のプロセスを用いて、
容易に製造することができる。
The core 31 whose width varies periodically
2 is, for example, exposed to ultraviolet light through a photomask,
Alternatively, two-beam interference exposure using ultraviolet light is performed, or a mask pattern is formed by direct drawing of an electron beam,
Then, using a known process such as etching,
It can be easily manufactured.

【0079】図13は、外部光反射部301に位置する
コア312中に、屈折率の異なる短冊状の部位317を
周期的に配置した場合の一例であって、(a)が平面図
であり、(b)が(a)のZ−Zに沿って切断した断面
図であり、(c)が(a)のX−Xに沿って切断した断
面図である。
FIG. 13 shows an example in which strip-shaped portions 317 having different refractive indexes are periodically arranged in the core 312 located in the external light reflecting portion 301, and FIG. 13A is a plan view. (B) is a cross-sectional view taken along the line ZZ of (a), and (c) is a cross-sectional view taken along the line XX of (a).

【0080】図13(a)〜(c)に示すように、外部
光反射部301に位置するコア312中に、該コア31
2とは異なる屈折率の短冊状の部位(以下これを短冊と
いう)317が、伝搬光の進行方向に沿って周期的に配
置される。具体的には、短冊部317の一つの短冊の厚
さと幅は0.2μm×0.2μm、ピッチは0.5μm
などとすることができる。例えば、短冊317の屈折率
がコア312よりも高屈折率の場合は、短冊317があ
る部分は相対的に高屈折率になり、短冊が無い部分は相
対的に低屈折率になる。逆に、短冊317がコア312
よりも低屈折率の場合は、短冊がある部分は相対的に低
屈折率になり、短冊317が無い部分は相対的に高屈折
率になる。従って、外部光反射部301に位置する光導
波路3の屈折率が光の進行方向に沿って周期的に変化
し、ブラッグ波長を有する分布反射ミラーが形成され
る。また、短冊317が周期的に配置されたコア312
の上方には、第二の電気ヒーター305が設けられてい
て、該電気ヒーター305による加熱に応じて、光導波
路3の屈折率が変化し、分布反射ミラーのブラッグ波長
が変化する。上記のような短冊317が配置されたコア
312は、例えば、フォトマスクを介して紫外線露光す
る、若しくは、紫外線を用いる2光束干渉露光を行う、
または、電子線の直接描画によりマスクパターンを形成
し、次いでエッチングするなどの公知のプロセスを用い
て、容易に製造することができる。
As shown in FIGS. 13 (a) to 13 (c), the core 312 located in the external light reflecting portion 301
A strip-shaped portion 317 having a refractive index different from 2 (hereinafter referred to as a strip) is periodically arranged along the traveling direction of the propagating light. Specifically, the thickness and width of one strip of the strip portion 317 is 0.2 μm × 0.2 μm, and the pitch is 0.5 μm.
And so on. For example, when the refractive index of the strip 317 is higher than that of the core 312, the portion having the strip 317 has a relatively high refractive index, and the portion having no strip has a relatively low refractive index. Conversely, the strip 317 is the core 312
In the case where the refractive index is lower than that, a portion having a strip has a relatively low refractive index, and a portion having no strip 317 has a relatively high refractive index. Therefore, the refractive index of the optical waveguide 3 located in the external light reflecting portion 301 changes periodically along the traveling direction of light, and a distributed reflection mirror having a Bragg wavelength is formed. The core 312 on which the strips 317 are periodically arranged.
A second electric heater 305 is provided above the optical waveguide 3. The refractive index of the optical waveguide 3 changes according to the heating by the electric heater 305, and the Bragg wavelength of the distributed reflection mirror changes. The core 312 on which the strips 317 are arranged as described above is exposed to ultraviolet rays through a photomask, or is subjected to two-beam interference exposure using ultraviolet rays, for example.
Alternatively, it can be easily manufactured by using a known process such as forming a mask pattern by direct drawing of an electron beam and then etching.

【0081】図14は、外部光反射部301に位置する
クラッド313中に、屈折率の異なる短冊状の部位31
8を周期的に配置した場合の一例であって、(a)が平
面図であり、(b)が(a)のZ−Zに沿って切断した
断面図であり、(c)が(a)のX−Xに沿って切断し
た断面図である。
FIG. 14 shows a strip-shaped portion 31 having a different refractive index in the cladding 313 located at the external light reflecting portion 301.
8A is a plan view, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along the line Z-Z of FIG. 7A, and FIG. 8C is a cross-sectional view of FIG. 3) is a cross-sectional view taken along XX of FIG.

【0082】図14(a)〜(c)に示すように、外部
光反射部301に位置するクラッド313中に、該クラ
ッド313とは異なる屈折率の短冊318が、伝搬光の
進行方向に沿って周期的に配置される。例えば、短冊3
18の屈折率がクラッド313よりも高屈折率の場合に
は、短冊317がある部分は相対的に高屈折率になり、
短冊318が無い部分は相対的に低屈折率になる。逆
に、短冊318がクラッド313よりも低屈折率の場合
には、短冊318がある部分は相対的に低屈折率に、短
冊が無い部分は相対的に高屈折率になる。従って、外部
光反射部301に位置する光導波路3の屈折率が光の進
行方向に沿って周期的に変化し、ブラッグ波長を有する
分布反射ミラーが形成される。また、短冊318が周期
的に配置されたクラッド313の上方には、第二の電気
ヒーター305が設けられていて、該電気ヒーター30
5による加熱に応じて、光導波路3の屈折率が変化し、
分布反射ミラーのブラッグ波長が変化する。上記のよう
な短冊318が配置されたコア313についても、例え
ば、フォトマスクを介して紫外線露光する、若しくは、
紫外線を用いる2光束干渉露光を行う、または、電子線
の直接描画によりマスクパターンを形成し、次いでエッ
チングするなどの公知のプロセスを用いて、容易に製造
することができる。
As shown in FIGS. 14A to 14C, a strip 318 having a refractive index different from that of the clad 313 is provided along the traveling direction of the propagating light in the clad 313 located at the external light reflecting portion 301. Are arranged periodically. For example, strip 3
In the case where the refractive index of the strip 18 is higher than that of the cladding 313, the portion where the strip 317 is located has a relatively higher refractive index,
The portion without the strip 318 has a relatively low refractive index. Conversely, when the strip 318 has a lower refractive index than the cladding 313, a portion having the strip 318 has a relatively low refractive index, and a portion having no strip has a relatively high refractive index. Therefore, the refractive index of the optical waveguide 3 located in the external light reflecting portion 301 changes periodically along the traveling direction of light, and a distributed reflection mirror having a Bragg wavelength is formed. A second electric heater 305 is provided above the cladding 313 on which the strips 318 are periodically arranged.
5, the refractive index of the optical waveguide 3 changes,
The Bragg wavelength of the distributed reflection mirror changes. The core 313 on which the strips 318 are arranged as described above is also exposed to ultraviolet light through a photomask, for example, or
It can be easily manufactured by using a known process such as two-beam interference exposure using ultraviolet light, or forming a mask pattern by direct drawing of an electron beam and then etching.

【0083】次に、本発明の第2実施形態について説明
する。図15は、第2実施形態の外部共振器型半導体レ
ーザの構成を示す平面図である。また、図16は、図1
5で光が伝搬する光閉じ込め部の中心軸に沿って切断し
た断面図である。ただし、第1実施形態の場合の構成と
同様の部分には同一の符号が付してあり、以下の実施形
態においても同様とする。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 15 is a plan view showing the configuration of the external cavity semiconductor laser according to the second embodiment. FIG. 16 is the same as FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a center axis of a light confinement portion through which light propagates in FIG. However, the same parts as those in the configuration of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the same applies to the following embodiments.

【0084】図15および図16において、本外部共振
器型半導体レーザは、上述した第1実施形態の構成につ
いて、例えば、UV硬化型エポキシ樹脂等で形成された
平面光導波路3のコア312の内部に、さらに電気光学
効果をもつ有機材料で構成されたインナーコア314を
形成したもの(以下、ダブルコア構造とする)である。
上記ダブルコア構造を適用したこと以外の他の部分の構
成は、第1実施形態の構成と同様である。
In FIGS. 15 and 16, the external cavity semiconductor laser according to the first embodiment has the same structure as that of the first embodiment described above, except that the inside of the core 312 of the planar optical waveguide 3 formed of, for example, a UV-curable epoxy resin. In addition, an inner core 314 made of an organic material having an electro-optical effect is formed (hereinafter, referred to as a double core structure).
The configuration of other parts other than the application of the double core structure is the same as the configuration of the first embodiment.

【0085】インナーコア314は、ここでは接続光導
波路302に位置するコア312の内部に形成される。
このインナーコア314は、上方に位置する第1電極3
14(第1実施形態における第1の電気ヒータに相当)
によって加えられる電界に応じて屈折率が変化する。こ
れにより、レーザ光の位相調節が可能になる。なお、こ
こではインナーコア314の上方にのみ電極を形成する
構成を示したが、インナーコア314の下方にも電極を
形成するようにしてもよい。
The inner core 314 is formed inside the core 312 located in the connecting optical waveguide 302 here.
The inner core 314 is connected to the first electrode 3 located above.
14 (corresponding to the first electric heater in the first embodiment)
Changes the refractive index according to the applied electric field. Thereby, the phase of the laser beam can be adjusted. Although the configuration in which the electrodes are formed only above the inner core 314 is shown here, the electrodes may be formed below the inner core 314.

【0086】図17は、インナーコア314を形成した
部分の構造の一例を具体的に示した図であって、(a)
が平面図、(b)が(a)におけるZ−Z断面図、
(c)が(a)におけるX1−X1断面図、(d)が
(a)におけるX2−X2断面図、(e)が(a)にお
けるX3−X3断面図である。なお、図17(b)にお
けるY1−Y1、Y2−Y2およびY3−Y3は、
(a)のX1−X1、X2−X2およびX3−X3にそ
れぞれ対応するものである。
FIG. 17 is a view specifically showing an example of the structure of the portion where the inner core 314 is formed.
Is a plan view, (b) is a ZZ sectional view in (a),
(C) is an X1-X1 cross-sectional view in (a), (d) is an X2-X2 cross-sectional view in (a), and (e) is an X3-X3 cross-sectional view in (a). In addition, Y1-Y1, Y2-Y2, and Y3-Y3 in FIG.
They correspond to X1-X1, X2-X2 and X3-X3 of (a), respectively.

【0087】図17(a)に示すように、インナーコア
314は、両端部分315を徐々に細くしたテーパー形
状を有する。ただし、図17(b)に示すように、イン
ナーコア314の厚さは一定である。すなわち、インナ
ーコア314の中央部分では、図(c)に示すように、
コア312の断面形状と相似な断面形状を有するインナ
ーコア314が、コア312の中心部分に同軸状に形成
される。また、インナーコア314の上方には、コア3
12およびクラッド313を介して第一の電極304が
形成される。なお、図17に示した構造例では、インナ
ーコア314の下方にも、コア312およびクラッド3
11を介して電極306が形成される場合を示した。こ
の電極306は、共通基板1とクラッド311の境界部
分に形成され、その一部が共通基板1上のクラッド31
1外方で露出した電極露出部316を備えているものと
する。
As shown in FIG. 17A, the inner core 314 has a tapered shape in which both end portions 315 are gradually narrowed. However, as shown in FIG. 17B, the thickness of the inner core 314 is constant. That is, in the central portion of the inner core 314, as shown in FIG.
An inner core 314 having a cross-sectional shape similar to the cross-sectional shape of the core 312 is formed coaxially at the center of the core 312. The core 3 is located above the inner core 314.
The first electrode 304 is formed via the second electrode 12 and the clad 313. In the structure example shown in FIG. 17, the core 312 and the clad 3 are also provided below the inner core 314.
11 shows a case where the electrode 306 is formed via the electrode 11. The electrode 306 is formed at the boundary between the common substrate 1 and the clad 311, and a part thereof is formed on the clad 31 on the common substrate 1.
1. It is assumed that an electrode exposed portion 316 exposed outside is provided.

【0088】一方、インナーコア314の両端部分で
は、図17(d)に示すように、幅(図で横方向の長
さ)を徐々に狭くしたインナーコア314がコア312
の中心部分に同軸状に形成される。なお、ここでは、第
一の電極304および電極306がインナーコア314
の両端部分までは及ばないものとしている(図17
(a)(b)を参照)。さらに、インナーコア314の
両端よりも外方の部分では、図17(e)に示すよう
に、インナーコア314がなくなってコア312のみの
平面光導波路3となる。
On the other hand, at both end portions of the inner core 314, as shown in FIG. 17D, the inner core 314 whose width (length in the horizontal direction in the figure) is gradually narrowed is reduced.
Are formed coaxially at the center portion of. Note that here, the first electrode 304 and the electrode 306 are
(See FIG. 17).
(See (a) and (b)). Further, in a portion outside the both ends of the inner core 314, as shown in FIG. 17E, the inner core 314 is eliminated, and the planar optical waveguide 3 having only the core 312 is formed.

【0089】上記のようなダブルコア構造では、インナ
ーコア314に用いられる電気光学効果を有する光導波
路(以下これを能動光導波路という)と、コア312に
用いられる電気光学効果の無い他の光導波路(以下これ
を受動光導波路という)とをモノリシック集積すること
ができる。これにより、外部光反射部301および接続
光導波路302を構成する平面型光導波路3の大部分を
受動導波路で構成し、要部に能動導波路を組み込むこと
が可能になるため、光導波路3全体としての伝搬損失を
小さくすることができる。さらに、インナーコア314
の両端部分をテーパー形状としてコア312に接合させ
たことで、能動光導波路と受動光導波路の結合損失が低
減されるという効果も生ずる。
In the above-described double-core structure, an optical waveguide having an electro-optical effect (hereinafter referred to as an active optical waveguide) used for the inner core 314 and another optical waveguide having no electro-optical effect used for the core 312 (hereinafter referred to as an active optical waveguide). Hereinafter, this is referred to as a passive optical waveguide). Thus, most of the planar optical waveguide 3 constituting the external light reflecting portion 301 and the connection optical waveguide 302 can be constituted by the passive waveguide, and the active waveguide can be incorporated in the main part. Propagation loss as a whole can be reduced. Further, the inner core 314
Is joined to the core 312 in a tapered shape at both ends, so that the coupling loss between the active optical waveguide and the passive optical waveguide can be reduced.

【0090】したがって、第2実施形態によれば、接続
光導波路302の屈折率が第一の電極314によって加
えられる電界に応じて可変になるため、第1実施形態の
ように温度変化に応じて屈折率を可変にする場合と比べ
て、レーザ光の位相調節を高速に行うことが可能にな
る。また、電気光学効果を有する材料を光導波路に適用
しても、上記のようなダブルコア構造とすることで伝搬
損失の増大を比較的小さなものに抑えることができる。
Therefore, according to the second embodiment, the refractive index of the connection optical waveguide 302 can be changed according to the electric field applied by the first electrode 314, so that the refractive index of the connection optical waveguide 302 changes according to the temperature change as in the first embodiment. Compared with the case where the refractive index is made variable, the phase adjustment of the laser beam can be performed at a higher speed. In addition, even if a material having an electro-optic effect is applied to the optical waveguide, the increase in propagation loss can be suppressed to a relatively small value due to the double core structure as described above.

【0091】なお、上記の第2実施形態で適用したダブ
ルコア構造の光導波路は、外部共振器型半導体レーザの
光導波路としての用途に限らず、各種の光回路に利用さ
れる光導波路装置としても広範に応用することが可能で
ある。すなわち、電気光学効果を有する材料は、電気光
学効果の無い他の材料に比べて伝搬損失が相対的に大き
い。このため、電気光学効果を有する光導波路(能動光
導波路)で大規模な光回路を構成すると損失が大きくな
り易い。しかしながら、第2実施形態の場合と同様にし
て製作した光導波路装置は、能動光導波路と、電気光学
効果の無い他の光導波路(受動光導波路)とモノリシッ
ク集積可能であるため、光回路全体の伝搬損失が小さく
なるので有用である。
The optical waveguide of the double core structure applied in the second embodiment is not limited to use as an optical waveguide of an external resonator type semiconductor laser, but also as an optical waveguide device used in various optical circuits. It can be widely applied. That is, the material having the electro-optic effect has a relatively large propagation loss as compared with other materials having no electro-optic effect. For this reason, when a large-scale optical circuit is formed by an optical waveguide having an electro-optic effect (active optical waveguide), the loss tends to increase. However, the optical waveguide device manufactured in the same manner as in the second embodiment can be monolithically integrated with the active optical waveguide and another optical waveguide having no electro-optic effect (passive optical waveguide). This is useful because the propagation loss is reduced.

【0092】図18は、光回路の大部分を受動導波路で
構成し、要部に能動導波路を組み込んだ光導波路装置の
一例を示す平面図である。図18において、能動光回路
部320はインナーコア314からなる能動光導波路で
一部が構成される光回路であり、受動光回路部330,
340は受動光導波路で構成される光回路である。この
ような回路構成の光導波路装置は、能動光導波路のみで
構成した光回路に比べて損失が非常に小さくなる。
FIG. 18 is a plan view showing an example of an optical waveguide device in which most of an optical circuit is constituted by passive waveguides and an active waveguide is incorporated in a main part. In FIG. 18, an active optical circuit section 320 is an optical circuit partially constituted by an active optical waveguide including an inner core 314.
340 is an optical circuit composed of a passive optical waveguide. The optical waveguide device having such a circuit configuration has a very small loss as compared with an optical circuit including only active optical waveguides.

【0093】また、ダブルコア構造の光導波路は、外部
光反射部301について適用してもよい。以下に、外部
光反射部301として適用可能なダブルコア構造の光導
波路の構成例を列挙する。
Further, the optical waveguide having the double core structure may be applied to the external light reflecting portion 301. Hereinafter, a configuration example of an optical waveguide having a double-core structure applicable as the external light reflecting portion 301 will be described.

【0094】図19は、外部光反射部301に位置する
コア312内に、屈折率が周期的に変化するインナーコ
ア314を形成した場合の一例であって、(a)が平面
図であり、(b)が(a)のZ−Zに沿った光導波路3
の屈折率分布であり、(c)が(a)のX−Xに沿って
切断した断面図である。
FIG. 19 shows an example in which an inner core 314 having a periodically changing refractive index is formed in a core 312 located in the external light reflecting portion 301. FIG. 19A is a plan view. (B) is an optical waveguide 3 along ZZ of (a).
(C) is a cross-sectional view taken along XX of (a).

【0095】図19(a)〜(c)に示すように、外部
光反射部301に位置するコア312の内部に、電気光
学効果を有し、かつ、伝搬光の進行方向に沿って屈折率
が周期的に変化するインナーコア314が、前記コア3
12の中心部分に同軸状に形成されていて、特定の波長
の光に対する反射率が最大になる分布反射ミラーが形成
される。具体的には、例えば、インナーコア314の中
央部分における幅を2μm、厚さを1.5μmなどとす
ることができる。また、屈折率が周期的に変化するイン
ナーコア314の上方および下方には、電極304およ
び電極306が設けられていて、各電極304,306
による電界に応じて、インナーコアの屈折率が変化する
と、屈折率変化の周期(実効的周期)も変化するため、
分布反射ミラーのブラッグ波長も変化する。従って、こ
のような光導波路を外部光反射部301として用いるこ
とにより、外部共振器型半導体レーザの発振波長を変化
させることができる。
As shown in FIGS. 19A to 19C, the inside of the core 312 located in the external light reflecting portion 301 has an electro-optic effect and has a refractive index along the traveling direction of the propagating light. The inner core 314 whose periodically changes
A distributed reflection mirror which is formed coaxially at the center of the mirror 12 and has a maximum reflectance for light of a specific wavelength is formed. Specifically, for example, the width at the central portion of the inner core 314 can be 2 μm and the thickness can be 1.5 μm. An electrode 304 and an electrode 306 are provided above and below the inner core 314 whose refractive index changes periodically.
When the refractive index of the inner core changes according to the electric field caused by the above, the period of the refractive index change (effective period) also changes.
The Bragg wavelength of the distributed mirror also changes. Therefore, by using such an optical waveguide as the external light reflecting portion 301, the oscillation wavelength of the external resonator type semiconductor laser can be changed.

【0096】上記のような屈折率が周期的に変化するイ
ンナーコア314を形成するには、例えば、屈折率を高
くしたい部分に紫外線あるいは電子線などの高エネルギ
ー線を照射すればよい。具体的には、紫外線の場合に
は、フォトマスクを介して露光するか、または、2光束
干渉露光により所望の屈折率分布を付与できる。また、
電子線の場合には、直接描画により所望の屈折率分布を
付与できる。
In order to form the inner core 314 whose refractive index changes periodically as described above, for example, a high-energy ray such as an ultraviolet ray or an electron beam may be applied to a portion where the refractive index is to be increased. Specifically, in the case of ultraviolet rays, a desired refractive index distribution can be imparted by exposure through a photomask or by two-beam interference exposure. Also,
In the case of an electron beam, a desired refractive index distribution can be provided by direct writing.

【0097】図20は、外部光反射部301に位置する
コア312内に、厚さが周期的に変化するインナーコア
314を形成した場合の一例であって、(a)が平面図
であり、(b)が(a)のZ−Zに沿って切断した断面
図であり、(c)が(a)のX−Xに沿って切断した断
面図である。
FIG. 20 shows an example in which an inner core 314 whose thickness changes periodically is formed in a core 312 located at the external light reflecting portion 301. FIG. 20A is a plan view. (B) is a cross-sectional view cut along ZZ of (a), and (c) is a cross-sectional view cut along XX of (a).

【0098】図20(a)〜(c)に示すように、外部
光反射部301に位置するコア312の内部に、電気光
学効果を有し、かつ、伝搬光の進行方向に沿って厚さが
周期的に変化するインナーコア314が、前記コア31
2の中心部分に同軸状に形成される。具体的には、例え
ばインナーコア314の厚さが最小1μmから最大1.
5μmの範囲などで周期的に変化するようにしてもよ
い。このようなダブルコア構造により、インナーコア3
14が厚い部分は相対的に高屈折率になり、インナーコ
ア314が薄い部分は相対的に低屈折率になる。従っ
て、外部光反射部301に位置する光導波路3の屈折率
が光の進行方向に沿って周期的に変化し、ブラッグ波長
を有する分布反射ミラーが形成される。また、厚さが周
期的に変化するインナーコア314の上方および下方に
は、電極304および電極306が設けられていて、各
電極304,306による電界に応じて、インナーコア
の屈折率が変化し、分布反射ミラーのブラッグ波長が変
化する。
As shown in FIGS. 20A to 20C, the inside of the core 312 located at the external light reflecting portion 301 has an electro-optic effect and has a thickness along the traveling direction of the propagating light. Is periodically changed, and the inner core 314
2 are formed coaxially at the center. Specifically, for example, the thickness of the inner core 314 ranges from a minimum of 1 μm to a maximum of 1.
It may be changed periodically in a range of 5 μm or the like. With such a double core structure, the inner core 3
The portion where the thickness is 14 has a relatively high refractive index, and the portion where the inner core 314 is thin has a relatively low refractive index. Therefore, the refractive index of the optical waveguide 3 located in the external light reflecting portion 301 changes periodically along the traveling direction of light, and a distributed reflection mirror having a Bragg wavelength is formed. An electrode 304 and an electrode 306 are provided above and below the inner core 314 whose thickness changes periodically. The refractive index of the inner core changes according to the electric field generated by the electrodes 304 and 306. , The Bragg wavelength of the distributed reflection mirror changes.

【0099】このような厚さが周期的に変化するインナ
ーコア314は、例えば、フォトマスクを介して紫外線
露光する、若しくは、紫外線を用いる2光束干渉露光を
行う、または、電子線の直接描画によりマスクパターン
を形成し、次いでエッチングするなどの公知のプロセス
を用いて、容易に製造することができる。
For example, the inner core 314 whose thickness changes periodically is exposed to ultraviolet light through a photomask, or subjected to two-beam interference exposure using ultraviolet light, or directly drawn with an electron beam. It can be easily manufactured using a known process such as forming a mask pattern and then etching.

【0100】図21は、外部光反射部301に位置する
コア312内に、幅が周期的に変化するインナーコア3
14を形成した場合の一例であって、(a)が平面図で
あり、(b)が(a)のZ−Zに沿って切断した断面図
であり、(c)が(a)のX−Xに沿って切断した断面
図である。
FIG. 21 shows that the inner core 312 whose width is periodically changed is provided in the core 312 located at the external light reflecting portion 301.
FIG. 14A is a plan view, FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line Z-Z of FIG. 14A, and FIG. 14C is a cross-sectional view of FIG. It is sectional drawing cut | disconnected along -X.

【0101】図21(a)〜(c)に示すように、外部
光反射部301に位置するコア312の内部に、電気光
学効果を有し、かつ、伝搬光の進行方向に沿って幅が周
期的に変化するインナーコア314が、前記コア312
の中心部分に同軸状に形成される。このようなダブルコ
ア構造により、インナーコア314の幅が広い部分は相
対的に高屈折率になり、インナーコア314の幅が狭い
部分は相対的に低屈折率になる。従って、外部光反射部
301に位置する光導波路3の屈折率が光の進行方向に
沿って周期的に変化し、ブラッグ波長を有する分布反射
ミラーが形成される。また、幅が周期的に変化するイン
ナーコア314の上方および下方には、電極304およ
び電極306が設けられていて、各電極304,306
による電界に応じて、インナーコアの屈折率が変化し、
分布反射ミラーのブラッグ波長が変化する。このような
幅が周期的に変化するインナーコア314についても、
上記の厚さが周期的に変化する場合と同様にして、公知
のプロセスを用いて容易に製造することができる。
As shown in FIGS. 21A to 21C, the core 312 located in the external light reflecting portion 301 has an electro-optic effect and has a width along the traveling direction of the propagating light. The periodically changing inner core 314 is
Are formed coaxially at the center portion of. With such a double core structure, a portion where the width of the inner core 314 is wide has a relatively high refractive index, and a portion where the width of the inner core 314 is narrow has a relatively low refractive index. Therefore, the refractive index of the optical waveguide 3 located in the external light reflecting portion 301 changes periodically along the traveling direction of light, and a distributed reflection mirror having a Bragg wavelength is formed. An electrode 304 and an electrode 306 are provided above and below the inner core 314 whose width changes periodically.
The refractive index of the inner core changes according to the electric field caused by
The Bragg wavelength of the distributed reflection mirror changes. Also for the inner core 314 whose width changes periodically,
As in the case where the thickness changes periodically, it can be easily manufactured using a known process.

【0102】次に、本発明の第3実施形態について説明
する。図22は、第3実施形態の外部共振器型半導体レ
ーザの概略構成を示す平面図である。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 22 is a plan view showing a schematic configuration of the external cavity semiconductor laser of the third embodiment.

【0103】図22に示すように、本実施形態の外部共
振器型半導体レーザは、上述した第1、2実施形態の構
成について、出射されるレーザ光を変調する外部光変調
手段としての外部変調器320を、平面型光導波路3の
外部光反射部301の出力側外方にモノシリック集積し
たものである。上記外部変調器320を設けたこと以外
の他の構成については、第1、2実施形態の場合と同様
であるため説明を省略する。
As shown in FIG. 22, the external cavity semiconductor laser according to the present embodiment is different from the first and second embodiments in that the external modulation as external light modulating means for modulating the emitted laser light. The device 320 is monolithically integrated outside the output side of the external light reflecting portion 301 of the planar optical waveguide 3. The configuration other than the provision of the external modulator 320 is the same as that of the first and second embodiments, and thus the description is omitted.

【0104】図23は、上記外部変調器320の部分を
拡大して示した図であって、(a)が平面図であり、
(b)が(a)のX−Xに沿って切断した断面図であ
る。図23に示すように、外部変調器320は、例え
ば、電気光学効果を用いて光の強度変調を行うためのマ
ッハツェンダ型光変調器が平面型光導波路3の出力側部
分に形成される。具体的には、外部光反射部301から
伸延された1つの経路を有するコア312aに対して、
2つの経路に分岐した後に再び一つに合流するコア31
2bと、該コア312bの合流点から1つの経路となっ
て延びるコア312cとが、この順に連続して一体形成
される。さらに、上記のコア312a,312b,31
2cは、それらよりも低屈折率のクラッド311,31
3で取り囲まれて平面型光導波路3の一部を構成する。
FIG. 23 is an enlarged view of a part of the external modulator 320. FIG. 23A is a plan view,
(B) is sectional drawing cut | disconnected along XX of (a). As shown in FIG. 23, in the external modulator 320, for example, a Mach-Zehnder optical modulator for performing light intensity modulation using an electro-optic effect is formed on the output side of the planar optical waveguide 3. Specifically, for the core 312a having one path extended from the external light reflecting portion 301,
A core 31 that branches into two paths and then merges again into one
2b and a core 312c extending as one path from the junction of the cores 312b are integrally formed continuously in this order. Further, the cores 312a, 312b, 31
2c has claddings 311, 31 having a lower refractive index than those.
3 constitutes a part of the planar optical waveguide 3.

【0105】また、コア312a〜312cのうち少な
くとも2つの経路に分岐した部分312bには、電気光
学効果を有する材料で形成されたインナーコア314
が、コア312bの各経路の中心部分に同軸状に形成さ
れる。各経路に形成されたインナーコア314の形状
は、上述の第2実施形態の場合と同様にして両端部分3
15がテーパー形状とされている。さらに、インナーコ
ア314が形成された部分の上方および下方には、薄膜
状の電極304および306がそれぞれ設けられ、イン
ナーコア314に電界が加えられる。
A portion 312b of the cores 312a to 312c branched into at least two paths is provided with an inner core 314 made of a material having an electro-optic effect.
Are formed coaxially at the center of each path of the core 312b. The shape of the inner core 314 formed in each path is the same as that of the second embodiment described above.
15 has a tapered shape. Further, thin film electrodes 304 and 306 are provided above and below the portion where the inner core 314 is formed, and an electric field is applied to the inner core 314.

【0106】上記のような構成の外部変調器320で
は、2つの経路に分岐されたコア312bにおいて、電
極304,306によって加えられる電界に応じて各経
路の屈折率が変化するため、各々の経路を通過するレー
ザ光の位相が独立に制御されるようになる。これによ
り、外部光反射部301から出力されるレーザ光を外部
変調できるようになり、半導体光増幅器2を直接変調す
る場合に比べて、レーザ発振を安定化させることが可能
である。また、外部変調器320が平面型光導波路3に
モノシリック集積されるため、小型で低損失の外部変調
機能を備えた半導体レーザが実現できる。さらに、電気
光学効果を用いるタイプの外部変調器320であるた
め、高速変調が可能になると共に、変調された光のチャ
ーピングが低減されるという効果も得られる。
In the external modulator 320 configured as described above, in the core 312b branched into two paths, the refractive index of each path changes according to the electric field applied by the electrodes 304 and 306. , The phase of the laser light passing therethrough is controlled independently. As a result, the laser light output from the external light reflector 301 can be externally modulated, and the laser oscillation can be stabilized as compared with the case where the semiconductor optical amplifier 2 is directly modulated. Further, since the external modulator 320 is monolithically integrated in the planar optical waveguide 3, a small-sized semiconductor laser having a low-loss external modulation function can be realized. Further, since the external modulator 320 is of the type using the electro-optic effect, it is possible to perform high-speed modulation and to reduce the chirping of modulated light.

【0107】なお、上記の第3実施形態で適用したダブ
ルコア構造を有するマッハツェンダ型光変調器は、外部
共振器型半導体レーザの外部変調器としての用途に限ら
ず、各種の光回路に光変調器として用いられる光導波路
装置としても広範に応用することが可能である。
The Mach-Zehnder type optical modulator having the double core structure applied in the third embodiment is not limited to use as an external modulator of an external cavity type semiconductor laser, but may be applied to various optical circuits. It can be widely applied as an optical waveguide device used as a device.

【0108】次に、本発明の第4実施形態について説明
する。第4実施形態では、上述した第1〜3実施形態に
よる外部共振器型半導体レーザを用いた具体的な適用事
例について考える。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, a specific application example using the external cavity semiconductor laser according to the first to third embodiments will be considered.

【0109】図24は、本発明による外部共振器型半導
体レーザを光源として用い、複数の端子間を比較的簡易
な構成で接続する光回路装置の一例を示した平面図であ
る。図24に示す光回路装置は、電子回路と電子回路を
接続するものであって、例えば、4個の4×4ATMス
イッチ(電気的スイッチ)805が4個用配置された入
力側と、4個の4×4ATMスイッチ(電気的スイッ
チ)807が4個配置された出力側とを、光配線回路7
で接続した構成である。このような光回路装置は、16
ch×16chのATMパケット交換装置またはインタ
ーネットルーターなどとして利用可能である。なお、入
力側のO/E804は光電気変換装置であり、出力側の
E/O808は電気光変換装置である。
FIG. 24 is a plan view showing an example of an optical circuit device that uses an external cavity semiconductor laser according to the present invention as a light source and connects a plurality of terminals with a relatively simple configuration. The optical circuit device shown in FIG. 24 connects electronic circuits with each other. For example, an input side on which four 4 × 4 ATM switches (electric switches) 805 are arranged and four optical circuits are connected. And the output side on which four 4 × 4 ATM switches (electrical switches) 807 are arranged.
It is a configuration connected by. Such an optical circuit device has 16
It can be used as a ch.times.16 ch ATM packet switching device or an Internet router. The O / E 804 on the input side is a photoelectric converter, and the E / O 808 on the output side is an electro-optical converter.

【0110】具体的には、光源として用いられる複数の
外部共振器型半導体レーザ100は、例えば上述の図1
に示した構成と同様の構成を有し、互いに異なる波長λ
0,λ1…,λC,λFでレーザ発振するように予め設定さ
れている。各外部共振器型半導体レーザ100は、外部
光反射部301を構成する平面型光導波路3(図1参
照)が延長され、単純伸延部701が構成される。単純
伸延部701には、各半導体レーザ100に対応させて
光強度変調手段801が形成されていて、各強度光変調
手段801は入力側のATMスイッチ805から送られ
る信号に従って駆動される。この光強度変調手段801
としては、例えば、SOA(Semiconductor Optical Am
plifier)ゲートや、上述の図23に示したようなマッ
ハツェンダ型光変調器を用いることが可能である。
More specifically, the plurality of external cavity semiconductor lasers 100 used as light sources are, for example, as shown in FIG.
Having a configuration similar to that shown in FIG.
0, λ 1 ..., λ C , it is preset to the laser oscillation at lambda F. In each of the external cavity semiconductor lasers 100, the planar optical waveguide 3 (see FIG. 1) constituting the external light reflecting portion 301 is extended, and a simple extension 701 is formed. Light intensity modulating means 801 is formed in the simple extension part 701 so as to correspond to each semiconductor laser 100, and each intensity light modulating means 801 is driven according to a signal sent from an input-side ATM switch 805. This light intensity modulation means 801
For example, SOA (Semiconductor Optical Am
plifier) gate or a Mach-Zehnder optical modulator as shown in FIG. 23 described above.

【0111】単純伸延部701を通過し、光変調手段8
01で強度変調された光は、合波手段702により合波
されて1つのコアパターン312を有する結束部703
に結束される。そして、結束部703を通過した各波長
の光は、分岐手段704で分岐され、光の通路中に挿入
されたバンドパスフィルタ802を通過した後に、フォ
トダイオードを備えたO/E変換装置803に入力され
る。例えば、バンドパスフィルタの透過波長を、図で上
から順にλ0,λ4,λ8,λC,λ1,λ5,…のように選
べば16ch×16chのATMパケット交換装置とし
て機能する。上記のバンドパスフイルタ802として
は、例えば、薄膜状の基板に誘電体膜を積層した誘電体
フィルタ(個別のバンドパスフィルタ)や、図25の断
面図に示すような、λ/4シフト型回折格子371およ
び透過波長調節用ヒータ372を備えたバンドパスフィ
ルタなどを用いることができる。
After passing through the simple extension part 701, the light modulating means 8
01 is modulated by the multiplexing unit 702 and the light is intensity-modulated by the multiplexing unit 702.
To be united. Then, the light of each wavelength that has passed through the binding unit 703 is branched by the branching unit 704, passes through the band-pass filter 802 inserted in the light path, and then passes through the O / E converter 803 including the photodiode. Is entered. For example, if the transmission wavelength of the band-pass filter is selected from the top in the figure as λ 0 , λ 4 , λ 8 , λ C , λ 1 , λ 5 ,... . As the bandpass filter 802, for example, a dielectric filter (individual bandpass filter) in which a dielectric film is laminated on a thin film substrate, or a λ / 4 shift type diffraction as shown in the cross-sectional view of FIG. For example, a band-pass filter including a grating 371 and a transmission wavelength adjusting heater 372 can be used.

【0112】図25のバンドパスフィルタについて具体
的に説明すると、該バンドパスフィルタは、例えば、シ
リコン基板1上に、ポリイミド製のコア312をポリイ
ミド製のクラッド311、313で取り囲んだ平面型光
導波路3を形成し、中央のピッチが258μm、他の部
分のピッチが約516nmの凹凸形状を有するλ/4シ
フト型回折格子371をコア312に形成すれば、透過
中心波長が約1.55μmのバンドパスフィルタ802
になる。また、バンドパスフィルタ802の表面にクロ
ム薄膜によるヒータを形成して温度調節すれば、フィル
タの透過中心波長を調節可能になる。なお、図25に
は、バンドパスフィルタ802に対向して導波路型フォ
トダイオード9が配置される場合が示してある。
The bandpass filter shown in FIG. 25 will be described in detail. The bandpass filter is, for example, a planar optical waveguide in which a polyimide core 312 is surrounded by polyimide claddings 311 and 313 on a silicon substrate 1. 3 is formed, and a λ / 4 shift type diffraction grating 371 having a concavo-convex shape having a center pitch of 258 μm and other portions having a pitch of about 516 nm is formed on the core 312, the transmission center wavelength is about 1.55 μm. Pass filter 802
become. Also, if a heater made of a chromium thin film is formed on the surface of the bandpass filter 802 to adjust the temperature, the transmission center wavelength of the filter can be adjusted. FIG. 25 shows a case where the waveguide type photodiode 9 is arranged to face the bandpass filter 802.

【0113】上記のような構成の光回路装置によれば、
光源の波長とフィルターの波長を調節することができる
ので、任意の端子間を1対1に接続することができる。
光源と受光素子を独立のコアで1対1に接続するときに
はコアを交差させることが必要になる場合があるが、上
記のような光配線回路7を用いることで光配線用コアパ
ターンを交差させることなく任意の端子間を接続可能で
ある。コアの交差が無くなることにより、光配線パター
ンが簡単になると同時に交差部の損失やクロストークが
低減されるなどといった効果が生ずる。また、光配線は
電気配線のような容量性負荷にならないため、高速の光
伝送が可能になると共に消費電力の低減を図ることもで
きる。さらに、光強度変調手段801として、図23に
示したようなマッハツェンダ型光変調器を用いれば、光
配線回路7と光変調装置が一体化されるため、小型化お
よび低損失化が実現される。
According to the optical circuit device having the above configuration,
Since the wavelength of the light source and the wavelength of the filter can be adjusted, arbitrary terminals can be connected one-to-one.
When the light source and the light receiving element are connected one-to-one with independent cores, the cores may need to cross each other. However, by using the optical wiring circuit 7 as described above, the optical wiring core patterns cross each other. Any terminal can be connected without the need. Eliminating the intersection of the cores has the effect of simplifying the optical wiring pattern and at the same time reducing the loss at the intersection and reducing crosstalk. In addition, since the optical wiring does not become a capacitive load like electric wiring, high-speed optical transmission becomes possible and power consumption can be reduced. Further, if a Mach-Zehnder type optical modulator as shown in FIG. 23 is used as the light intensity modulating means 801, the optical wiring circuit 7 and the optical modulation device are integrated, so that miniaturization and low loss can be realized. .

【0114】なお、上記の第4実施形態については、合
波手段702として、アレイ導波路型回折格子を用いる
ことも可能である。図26には、アレイ導波路型回折格
子(AWG)を用いた光回路装置の構成例を示してお
く。合波手段702にアレイ導波路型回折格子を用いる
と、合波手段702の損失が低減されるという効果を生
ずる。
In the fourth embodiment, an array waveguide type diffraction grating can be used as the multiplexing means 702. FIG. 26 shows a configuration example of an optical circuit device using an arrayed waveguide type diffraction grating (AWG). When an arrayed waveguide type diffraction grating is used for the multiplexing means 702, an effect is produced that the loss of the multiplexing means 702 is reduced.

【0115】また、上記の第4実施形態についての応用
例として、図27に示すように、レーザ光の波長をモニ
タする機能を備えるようにしてもよい。図27の構成例
では、前述の図26に示した光回路装置の結束部703
にモニター用分岐手段707と第二のアレイ導波路型回
折格子(AWG)708を付加することにより構成され
る。アレイ導波路型回折格子702と第二のアレイ導波
路型回折格子708の分波特性を同じものにして、第二
のアレイ導波路型回折格子708の出力ポート709の
各出力が最大になるように外部共振器型半導体レーザの
発振波長を調節すれば、光回路装置の損失が最小にな
る。
As an application example of the fourth embodiment, as shown in FIG. 27, a function of monitoring the wavelength of laser light may be provided. In the configuration example of FIG. 27, the binding unit 703 of the optical circuit device shown in FIG.
And a second array waveguide type diffraction grating (AWG) 708. By making the demultiplexing characteristics of the arrayed waveguide type diffraction grating 702 and the second arrayed waveguide type diffraction grating 708 the same, each output of the output port 709 of the second arrayed waveguide type diffraction grating 708 is maximized. By adjusting the oscillation wavelength of the external resonator type semiconductor laser as described above, the loss of the optical circuit device is minimized.

【0116】なお、目的とする波長の光の透過損失が最
小となるように、各バンドパスフィルタ802の波長も
調節することは言うまでもない。また、上述の図26に
示した光回路装置についても、図示しないが上記の場合
と同様にして、結束部703にモニター用分岐手段70
7と第二のアレイ導波路型回折格子708とを付加すれ
ば、各外部共振器型半導体レーザ100の発振波長の調
節が容易になる。
It is needless to say that the wavelength of each band-pass filter 802 is also adjusted so that the transmission loss of the light of the target wavelength is minimized. The optical circuit device shown in FIG. 26 is also not shown, but is connected to the binding unit 703 by the monitor branching unit 70 in the same manner as described above.
7 and the second arrayed waveguide grating 708 facilitate adjustment of the oscillation wavelength of each external cavity semiconductor laser 100.

【0117】[0117]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、発振波長
が可変であると同時に、半導体光増幅手段の低反射端面
と外部光反射手段の間で励振される定在波の位相を制御
・調節することが可能な外部共振器型半導体レーザの小
型化を図ることができると共に、光結合状態の安定化を
実現することが可能になる。また、半導体光増幅手段の
高反射端面および低反射端面が劈開により形成されるた
め、端面の形成を容易にでき、かつ、端面における散乱
損失を小さくすることができる。さらに、光導波路の屈
折率を、温度調整や電気光学効果を利用して変化させる
ようにしたので、発振波長の調整および位相制御を高い
精度で高速に行うことが可能である。
As described above, according to the present invention, the oscillation wavelength is variable, and at the same time, the phase of the standing wave excited between the low reflection end face of the semiconductor optical amplification means and the external light reflection means is controlled. The size of the adjustable external cavity semiconductor laser can be reduced, and the optical coupling state can be stabilized. Further, since the high-reflection end face and the low-reflection end face of the semiconductor optical amplifying means are formed by cleavage, the end face can be easily formed, and the scattering loss at the end face can be reduced. Further, since the refractive index of the optical waveguide is changed by using temperature adjustment or electro-optic effect, it is possible to adjust the oscillation wavelength and control the phase with high accuracy and at high speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態にかかる外部共振器型半
導体レーザの構成を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of an external cavity semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1で光が伝搬する光閉じ込め領域の中心軸に
沿って切断した断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a central axis of a light confinement region in which light propagates in FIG.

【図3】第1実施形態における活性層の層構造およびバ
ンドギャップエネルギーを示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a layer structure and band gap energy of an active layer according to the first embodiment.

【図4】図1のA−A、B−BおよびC−Cで切断した
断面の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross section cut along AA, BB, and CC in FIG. 1;

【図5】第1実施形態における外部光反射部の具体的な
構成例を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a specific configuration example of an external light reflection unit according to the first embodiment.

【図6】第1実施形態について活性層の形状の特徴を説
明する図であって、厚さを低反射端面に向かって徐々に
薄くした場合の構造を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating characteristics of the shape of the active layer according to the first embodiment, and is a diagram illustrating a structure when the thickness is gradually reduced toward a low reflection end surface.

【図7】第1実施形態について活性層の形状の違いに応
じて反射光の結合強度を計算した一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of calculating a coupling strength of reflected light according to a difference in the shape of an active layer according to the first embodiment.

【図8】第1実施形態について活性層の形状の特徴を説
明する図であって、厚さを低反射端面の近傍で一定にし
た場合の構造を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics of the shape of the active layer according to the first embodiment, and is a diagram illustrating a structure when the thickness is constant near a low reflection end surface.

【図9】第1実施形態について活性層の形状の特徴を説
明する図であって、活性層のストライプ幅を低反射端面
に向かって徐々に広くした場合の構造を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating characteristics of the shape of the active layer according to the first embodiment, and is a diagram illustrating a structure in which the stripe width of the active layer is gradually increased toward a low reflection end surface.

【図10】第1実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、平面型光導波路の屈折率が周期
的に変化するようにした場合の一例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating another configuration of the external light reflecting portion related to the first embodiment, and is a diagram illustrating an example in which the refractive index of the planar optical waveguide is periodically changed. .

【図11】第1実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、コアの屈折率が周期的に変化す
るようにした場合の一例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing another configuration of the external light reflecting portion related to the first embodiment, and is a diagram showing an example in which the refractive index of the core is changed periodically.

【図12】第1実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、コアの幅が周期的に変化するよ
うにした場合の一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating another configuration of the external light reflecting portion related to the first embodiment, and is a diagram illustrating an example in a case where the width of a core is periodically changed.

【図13】第1実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、コアの中に屈折率の異なる短冊
を配置した場合の一例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram illustrating another configuration of the external light reflecting portion related to the first embodiment, and is a diagram illustrating an example in which strips having different refractive indexes are arranged in a core.

【図14】第1実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、クラッドの中に屈折率の異なる
短冊を配置した場合の一例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating another configuration of the external light reflecting portion related to the first embodiment, and is a diagram illustrating an example in which strips having different refractive indexes are arranged in a clad.

【図15】本発明の第2実施形態にかかる外部共振器型
半導体レーザの構成を示す平面図である。
FIG. 15 is a plan view showing a configuration of an external cavity semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図16】図15で光が伝搬する光閉じ込め領域の中心
軸に沿って切断した断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view taken along a central axis of a light confinement region where light propagates in FIG.

【図17】第2実施形態について、インナーコアを形成
した部分の構造の一例を示した図である。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a structure of a portion where an inner core is formed according to the second embodiment.

【図18】第2実施形態に関連して、光回路の大部分を
受動導波路で構成し、要部に能動導波路を組み込んだ光
導波路装置の一例を示す平面図である。
FIG. 18 is a plan view showing an example of an optical waveguide device in which a large part of an optical circuit is formed of a passive waveguide and an active waveguide is incorporated in a main part according to the second embodiment.

【図19】第2実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、屈折率が周期的に変化するイン
ナーコアをコア内に形成した場合の一例である。
FIG. 19 is a diagram showing another configuration of the external light reflecting portion related to the second embodiment, and is an example in which an inner core whose refractive index changes periodically is formed in the core.

【図20】第2実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、厚さが周期的に変化するインナ
ーコアをコア内に形成した場合の一例である。
FIG. 20 is a diagram showing another configuration of the external light reflecting portion related to the second embodiment, and is an example in which an inner core having a thickness that changes periodically is formed in the core.

【図21】第2実施形態に関連した外部光反射部の他の
構成を示す図であって、幅が周期的に変化するインナー
コアをコア内に形成した場合の一例である。
FIG. 21 is a view showing another configuration of the external light reflecting portion related to the second embodiment, and is an example of a case where an inner core whose width changes periodically is formed in the core.

【図22】本発明の第3実施形態にかかる外部共振器型
半導体レーザの概略構成を示す平面図である。
FIG. 22 is a plan view showing a schematic configuration of an external cavity semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図23】第3実施形態について外部変調器を拡大して
示した図である。
FIG. 23 is an enlarged view of an external modulator according to the third embodiment.

【図24】本発明による外部共振器型半導体レーザを光
源として用い、複数の端子間を接続する光回路装置の一
例を示した平面図である。
FIG. 24 is a plan view showing an example of an optical circuit device for connecting a plurality of terminals using an external cavity semiconductor laser according to the present invention as a light source.

【図25】図24の光回路装置に用いられるバンドパス
フィルタの一例を示す断面図である。
25 is a sectional view showing an example of a bandpass filter used in the optical circuit device shown in FIG.

【図26】図24の光回路装置について、合波手段にア
レイ導波路型回折格子を用いた場合の一例を示した平面
図である。
26 is a plan view showing an example of the optical circuit device of FIG. 24 when an arrayed waveguide type diffraction grating is used as a multiplexing means.

【図27】図26の光回路装置について、レーザ光波長
をモニタする機能を備えるようにした場合の一例を示し
た平面図である。
FIG. 27 is a plan view showing an example of a case where the optical circuit device of FIG. 26 has a function of monitoring a laser light wavelength.

【図28】一般的な外部共振器型半導体レーザの基本構
成を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing a basic configuration of a general external cavity semiconductor laser.

【図29】副共振器が存在しない場合の共振器の構成お
よび定在波の位相関係を示す図である。
FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration of a resonator and a phase relationship of a standing wave when a sub-resonator is not present.

【図30】副共振器が存在する場合の共振器の構成およ
び定在波の位相関係を示す図である。
FIG. 30 is a diagram illustrating a configuration of a resonator and a phase relationship of a standing wave when a sub-resonator is present.

【図31】従来の半導体光増幅器の要部構成およびその
屈折率分布を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing a configuration of a main part of a conventional semiconductor optical amplifier and a refractive index distribution thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…共通基板 2…半導体光増幅器 201…半導体基板 202…第一導電形半導体層 203…活性層 204…第二電動型半導体層 205,206…電極 207…光閉じ込め領域 208…高反射端面 209…低反射端面 3…平面型光導波路 301…外部光反射部 302…接続光導波路 304…第一の電気ヒータ(第一の電極) 305…第二の電気ヒータ(第二の電極) 306…電極 311…クラッド 312…コア 313…クラッド 314…インナーコア 317,318…短冊状の部位 100…外部共振器型半導体レーザ 7…光配線回路 701…単純伸延部 702…合波手段 703…結束部 704…分岐手段 801…光変調手段 802…バンドパスフィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Common board | substrate 2 ... Semiconductor optical amplifier 201 ... Semiconductor substrate 202 ... First conductivity type semiconductor layer 203 ... Active layer 204 ... Second motor type semiconductor layer 205,206 ... Electrode 207 ... Light confinement area 208 ... High reflection end face 209 ... Low-reflection end face 3 Planar optical waveguide 301 External light reflecting section 302 Connection optical waveguide 304 First electric heater (first electrode) 305 Second electric heater (second electrode) 306 Electrode 311 ... clad 312 ... core 313 ... clad 314 ... inner core 317, 318 ... strip-shaped part 100 ... external resonator type semiconductor laser 7 ... optical wiring circuit 701 ... simple extension part 702 ... multiplexing means 703 ... binding part 704 ... branch Means 801: Light modulation means 802: Band pass filter

フロントページの続き Fターム(参考) 2H047 KA04 MA07 NA02 QA05 RA08 2H079 AA02 AA06 BA01 BA03 CA04 CA05 DA16 DA17 EA05 EA27 5F073 AA22 AA65 AA67 AA74 AA83 AA89 AB21 AB25 BA02 BA09 CA07 CA12 EA04 FA13 FA24 GA21 5K002 BA01 BA02 BA13 BA21 CA13 FA02 Continued on the front page F term (reference) 2H047 KA04 MA07 NA02 QA05 RA08 2H079 AA02 AA06 BA01 BA03 CA04 CA05 DA16 DA17 EA05 EA27 5F073 AA22 AA65 AA67 AA74 AA83 AA89 AB21 AB25 BA02 BA09 CA07 CA12 EA04 FA13 BA21 BA21

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】相対的に屈折率の高いコアの周囲を相対的
に屈折率の低いクラッドで取り囲んだ光導波路を有し、
特定の波長の光に対して反射率が最大となり、かつ、該
反射率が最大になる波長を調節可能な外部光反射手段
と、 相対的にバンドギャップが大きい第一導電型半導体層、
相対的にバンドギャップが小さい半導体層である活性層
および相対的にバンドギャップが大きい第二導電型半導
体層を、半導体基板上に積層したストライプ状のダブル
ヘテロpn接合を有し、当該ストライプとして規定され
る部分の屈折率がストライプ外よりも相対的に高屈折率
で、かつ、当該ストライプに沿って光が伝搬するように
構成された光閉じ込め領域と、該光閉じ込め領域を伝搬
する光の進行方向に対して垂直な面で、かつ、前記半導
体基板を劈開して形成された高反射端面と、該高反射端
面の反対側に位置し、かつ、前記光閉じ込め領域を伝搬
する光の進行方向に対して垂直な面から傾斜した面にお
いて、前記半導体基板を劈開して形成された低反射端面
と、前記光閉じ込め領域のダブルヘテロpn接合に電流
を注入するための電極と、を含んだ半導体光増幅手段
と、 前記外部光反射手段と前記半導体光増幅手段の低反射端
面との間に配置され、前記外部光反射手段の光導波路と
前半導体光増幅手段の光閉じ込め領域とを光学的に結合
し、かつ、前記外部光反射手段と連続に一体形成された
光導波路と、該光導波路の少なくとも一部について、伝
搬光に対する屈折率を変化させることが可能な屈折率可
変部と、を含んだ接続光導波手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする外部共振器型半導
体レーザ。
An optical waveguide having a relatively high refractive index core surrounded by a relatively low refractive index clad;
External light reflecting means whose reflectance is maximum for light of a specific wavelength, and which can adjust the wavelength at which the reflectance is maximum, a first conductivity type semiconductor layer having a relatively large band gap,
An active layer, which is a semiconductor layer having a relatively small bandgap, and a second conductivity type semiconductor layer, which has a relatively large bandgap, have a stripe-shaped double hetero pn junction laminated on a semiconductor substrate, and are defined as the stripe. A light confinement region in which the refractive index of the portion to be formed has a relatively higher refractive index than the outside of the stripe, and is configured so that light propagates along the stripe; A high-reflection end face formed by cleaving the semiconductor substrate on a plane perpendicular to the direction, and a traveling direction of light that is located on the opposite side of the high-reflection end face and propagates through the light confinement region. A low-reflection end face formed by cleaving the semiconductor substrate on a plane inclined from a plane perpendicular to the semiconductor substrate; A semiconductor light amplifying means including: a pole; a light guide of the external light reflecting means and a light of the front semiconductor light amplifying means disposed between the external light reflecting means and the low reflection end face of the semiconductor light amplifying means. An optical waveguide that is optically coupled to the confinement region and that is integrally formed with the external light reflecting means, and that at least a part of the optical waveguide can change a refractive index with respect to propagating light. An external cavity semiconductor laser, comprising: a connection optical waveguide means including a rate variable section;
【請求項2】前記外部光反射手段、前記半導体光増幅手
段および前記接続光導波手段が、それぞれ共通の基板上
に載置され、光学的に結合されていることを特徴とする
請求項1に記載の外部共振器型半導体レーザ。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said external light reflecting means, said semiconductor light amplifying means, and said connection optical waveguide means are respectively mounted on a common substrate and optically coupled. The external cavity type semiconductor laser according to the above.
【請求項3】前記接続光導波手段は、伝搬光に対する屈
折率が温度に応じて変化する材料を用いて前記光導波路
が形成され、前記屈折率可変部が、前記光導波路の温度
を調整可能にする温度調整器を備えたことを特徴とする
請求項1または2に記載の外部共振器型半導体レーザ。
3. The connecting optical waveguide means, wherein the optical waveguide is formed using a material whose refractive index to propagating light changes according to temperature, and the refractive index variable section can adjust the temperature of the optical waveguide. The external cavity type semiconductor laser according to claim 1, further comprising a temperature controller configured to:
【請求項4】前記接続光導波手段は、前記光導波路が、
相対的に屈折率の高いコアの周囲を相対的に屈折率の低
いクラッドで取り囲み、かつ、前記コアの内側で同軸状
に配置された電気光学効果を有するインナーコアを備
え、前記屈折率可変部が、前記光導波路のインナーコア
に電界を加えるための電極を備えたことを特徴とする請
求項1または2に記載の外部共振器型半導体レーザ。
4. The connecting optical waveguide means, wherein the optical waveguide is:
Surrounding a core having a relatively high refractive index with a clad having a relatively low refractive index, and including an inner core having an electro-optical effect disposed coaxially inside the core, wherein the refractive index variable section 3. The external cavity semiconductor laser according to claim 1, further comprising an electrode for applying an electric field to an inner core of the optical waveguide. 4.
【請求項5】前記外部光反射手段は、前記光導波路が、
伝搬光に対する屈折率が光の進行方向に沿って周期的に
変化すると共に、前記光導波路の温度を調整可能にする
温度調整器を備えたことを特徴とする請求項1〜4のい
ずれか1つに記載の外部共振器型半導体レーザ。
5. The external light reflecting means, wherein the optical waveguide is:
The temperature controller according to any one of claims 1 to 4, further comprising a temperature adjuster that changes a refractive index of the propagating light periodically along a traveling direction of the light and adjusts a temperature of the optical waveguide. 4. The external cavity semiconductor laser according to any one of the above.
【請求項6】前記外部光反射手段は、前記光導波路が、
前記コアの内側で同軸状に配置され、電気光学効果を有
し、かつ、伝搬光に対する屈折率が光の進行方向に沿っ
て周期的に変化するインナーコアを備えると共に、該イ
ンナーコアに電界を加えるための電極を備えたことを特
徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の外部共振
器型半導体レーザ。
6. The external light reflecting means, wherein the optical waveguide is:
An inner core is disposed coaxially inside the core, has an electro-optic effect, and has an inner core whose refractive index for propagating light periodically changes along the traveling direction of light, and an electric field is applied to the inner core. The external cavity semiconductor laser according to claim 1, further comprising an electrode for adding.
【請求項7】前記外部光反射手段の光導波路に接続さ
れ、一つの経路が二つの経路に分岐した後に再び一つの
経路に合流するマッハツェンダ型のコア構造を有し、か
つ、前記コアのうちの少なくとも二つの経路に分岐した
部分について、当該コアと同軸状に配置された電気光学
効果を有するインナーコアを備えると共に、該インナー
コアに電界を加えるための電極を備えた外部光変調手段
を含んで構成されたことを特徴とする請求項1〜6のい
ずれか1つに記載の外部共振器型半導体レーザ。
7. A Mach-Zehnder core structure connected to an optical waveguide of said external light reflecting means, wherein one path branches into two paths and then merges into one path again. A portion branched into at least two paths, including an inner core having an electro-optical effect disposed coaxially with the core, and including an external light modulation unit having an electrode for applying an electric field to the inner core. The external cavity type semiconductor laser according to claim 1, wherein:
【請求項8】前記半導体光増幅手段は、前記活性層の厚
さが、前記低反射端側に向かって徐々に薄くなる部位を
有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに
記載の外部共振器型半導体レーザ。
8. The semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein said active layer has a portion where the thickness of said active layer is gradually reduced toward said low reflection end side. 4. The external cavity type semiconductor laser according to item 1.
【請求項9】前記半導体光増幅手段は、前記活性層のス
トライプ幅が、前記低反射端面に向かって徐々に広くな
る部位を有することを特徴とする請求項1〜8のいずれ
か1つに記載の外部共振器型半導体レーザ。
9. The semiconductor optical amplifier according to claim 1, wherein the semiconductor optical amplifier has a portion where the stripe width of the active layer gradually increases toward the low reflection end face. The external cavity type semiconductor laser according to the above.
【請求項10】前記半導体光増幅手段は、前記活性層の
厚さおよびストライプ幅の少なくとも一方が、前記低反
射端面に接する部分を含んで一定になる部位を有するこ
とを特徴とする請求項8または9に記載の外部共振器型
半導体レーザ。
10. The semiconductor optical amplifying means has a portion in which at least one of the thickness and the stripe width of the active layer is constant including a portion in contact with the low reflection end face. Or an external cavity semiconductor laser according to item 9.
【請求項11】光回路装置を構成する複数の光源として
用いられることを特徴とする請求項1〜10のいずれか
1つに記載の外部共振器型半導体レーザ。
11. The external cavity semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is used as a plurality of light sources constituting an optical circuit device.
【請求項12】相対的に屈折率の高いコアの周囲を相対
的に屈折率の低いクラッドで取り囲み、かつ、前記コア
の内側で同軸状に配置された電気光学効果を有するイン
ナーコアを備えた光導波路と、該光導波路のインナーコ
アに電界を加えるための電極と、を備えて構成されたこ
とを特徴とする光導波路装置。
12. An inner core having an electro-optical effect and surrounding a core having a relatively high refractive index with a clad having a relatively low refractive index and being coaxially arranged inside the core. An optical waveguide device comprising: an optical waveguide; and an electrode for applying an electric field to an inner core of the optical waveguide.
【請求項13】一つの経路が二つの経路に分岐した後に
再び一つの経路に合流するマッハツェンダ型のコア構造
を有し、かつ、前記コアのうちの少なくとも二つの経路
に分岐した部分について、当該コアと同軸状に配置され
た電気光学効果を有するインナーコアを備えた光導波路
と、該光導波路のインナーコアに電界を加えるための電
極と、を備えて構成されたことを特徴とする光導波路装
置。
13. A core having a Mach-Zehnder type core structure in which one path branches into two paths and then merges into one path again, and a portion of the core that branches into at least two paths is provided. An optical waveguide, comprising: an optical waveguide having an inner core having an electro-optic effect disposed coaxially with the core; and an electrode for applying an electric field to the inner core of the optical waveguide. apparatus.
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