JP2001267684A

JP2001267684A - 平面光波回路型外部共振器レーザ

Info

Publication number: JP2001267684A
Application number: JP2000081439A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Hibino; 善典日比野; Atsushi Abe; 淳阿部; Takuya Tanaka; 拓也田中
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ハイブリッド集積外部共振器型レーザにおい
て共振器中に薄膜ヒータあるいは小型ペルチェ素子等を
応用して位相制御機構を形成し、外部共振器レーザのモ
ードホップを抑制することである。【解決手段】平面基板６上に形成された屈折率の高い
コアとその周りのクラッドからなる光導波路７で構成さ
れる平面光波回路であり、前記光導波路７に紫外線レー
ザを用いて導波路型回折格子１０を形成した回路と、前
記平面光波回路中の一部を取り除いて形成されたＳiテ
ラス８と、該Ｓiテラス８に搭載された半導体レーザ素
子９とを含む平面光波回路型外部共振器レーザにおい
て、前記導波路型回折格子１０と前記半導体レーザ素子
９の間の導波路７上に薄膜ヒータ１１を形成したことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度波長多重
（ＤＷＤＭ）システム用の光源に適する平面光波回路型
外部共振器レーザに関する。詳しくは、Ｓi基板等の平
面基板上に構成された平面光波回路（Planer Lightwave
Circuit：ＰＬＣ）と半導体レーザ素子を組合せた外部
共振器レーザにおいて、モードホップを抑制し、高精度
で発振波長を制御する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インターネットの爆発的な普及により、
通信回線の大容量化が米国を中心として急速的に進めら
れている。この大容量化のキー技術は、高密度波長多重
システムを主体とする光トランスポートネットワークで
ある。高密度波長多重システムでは、多数の波長を１本
のファイバに伝搬させ、伝送容量を飛躍的に増大させる
ことが可能となる。この高密度波長多重ではファイバの
入出力部で合分波を効率的に行うことが課題であるが、
そのためには、光源の波長を精密に制御する必要があ
る。従来までは、高密度波長多重システムの光源には分
布帰還型レーザダイオードオード（Distributed Feedba
ck laser diode：ＤＦＢ・ＬＤ）が用いられてきた。

【０００３】しかし、分布帰還型レーザダイオードの中
心波長は通常作製プロセスに大きく依存する。そのた
め、所望の波長を得るためには、プロセス条件をあらか
じめ振っておき、かつ、作製後、分布帰還型レーザダイ
オードの波長を精密に検査する必要がある。また、分布
帰還型レーザダイオードの発振波長は約0.1nm／℃の温
度依存性を有する。この温度依存性は波長制御を可能と
するが、反面システムヘ適用する場合には精密な温度制
御が必要となり、かつ長期的な波長安定性を確保するた
めには波長ロッカー等を用いたフィードバック動作が要
求される。これらの理由で分布帰還型レーザダイオード
は高価であった。

【０００４】また、最近では高密度波長多重システムで
はコスト低減のために、光源の集積化が望まれるように
なってきた。集積化光源として分布帰還型レーザダイオ
ードをＳi基板など搭載する方法がある。しかし、この
方法では搭載前に分布帰還型レーザダイオードの波長の
精密な検査が必要である。また、搭載時の応力により、
波長が変化する場合もあり、作製歩留まりが下がるとい
う課題もあった。このため、分布帰還型レーザダイオー
ドを用いて集積化光源を構成することは困難であった。

【０００５】これらの困難を解決するために、一例とし
て、従来より安価なファブリーペロー（ＦＰ）−レーザ
ダイオードとＵＶグレーティングを平面光波回路上でハ
イブリッド集積し、高安定、高波長精度を有する高密度
波長多重システム用外部共振器型レーザダイオード光源
が検討されてきた。その一例に係るハイブリッド集積・
外部共振器型レーザの従来構造を図６に示す。図６にお
いて、１はＳi基板、２は導波路、３はレーザダイオー
ド搭載用Ｓiテラス、４はスポット拡大部付きレーザダ
イオード（ＳＳ−ＬＤ）、５はＵＶグレーティングであ
る。スポットサイズ拡大部付きレーザダイオード４の導
波路に接続する面には、反射防止膜（ＡＲ）が形成され
ている。導波路２は石英系ガラスで形成されている。

【０００６】ＵＶグレーティング５は、ＵＶレーザを用
いてBraggグレーティングを導波路コアに作製したもの
である。図６の構造のハイブリッド光源では、スポット
サイズ拡大部付きレーザダイオード４とＵＶグレーティ
ング５で共振器が構成される。図６に示す構成の外部共
振器型レーザにおいては、発振波長は基本的には反射ス
ペクトルと共振器の縦モードが一致する点となる。詳細
には、図７に反射スペクトルと共振器の縦モードの関係
を示すように、外部共振器では多数の縦モードが存在す
る。その縦モードから狭帯域なグレーティングにより単
一のモードが選択され、単一波長のレーザを実現するこ
とが可能となる。

【０００７】ここで、ＵＶグレーティング５の反射スペ
クトルでは、その中心波長は次式で表される。 λ₀＝２ｎ_eΛ …（１）ここで、ｎ_eは導波路の実効屈折率、Λはグレーティン
グのピッチである。石英ガラス導波路に作製されたＵＶ
グレーティング５では、高精度に作製時に中心波長を制
御することが可能である。また、中心波長の温度依存性
も、式（１）から明らかなように、石英ガラス導波路の
屈折率の温度依存性で決まり、その値は約0.01nm／℃と
小さく、温度安定性に優れている。

【０００８】共振器の縦モードは、共振器のＦＳＲ
（Free spectral range）の間隔で存在し、ＦＳＲは次
式で表される。ＦＳＲ＝ｃ／２（ｎ_gＬ_g＋ｎ_sＬ_s） …（２）ここで、ｎ_g，ｎ_sはそれぞれ石英ガラス導波路及びスポ
ットサイズ拡大部付きレーザダイオード４の屈折率、Ｌ
_g，Ｌ_sはそれぞれ石英ガラス導波路及びスポットサイズ
拡大部付きレーザダイオード４の長さである。縦モード
の波長位置は共振器内の位相で決まるが、波長位置は作
製誤差を考慮するとランダムと見なせる。

【０００９】以上説明したように、通常ＵＶグレーティ
ングにはあるバンド幅があり、縦モードにはランダムな
バラツキがある。従って、外部共振器レーザの発振波長
は、ＵＶグレーティングのバンド幅内でバラツクことに
なる。また、発振波長のモードホップはＵＶグレーティ
ングの反射スペクトルと共振器の縦モードの温度依存性
が異なるために生じる。縦モードの温度依存性はスポッ
トサイズ拡大部付きレーザダイオードを含めた共振器全
体の位相の温度依存性により決まる。

【００１０】しかし、図６のレーザでは共振器を異種材
料の導波路等で構成するため、各導波路材料における屈
折率温度依存性の差によってモードホップが生じるとい
う問題があった。単一チャンネルの光源では、モードホ
ップを温度の調節で抑制することが可能であるが、レー
ザ出力を上げるためにはレーザダイオードの温度を下げ
たほうが良いという課題もあった。また、外部共振器型
レーザダイオードを集積化し、多波長光源を構成する方
法も検討されている。この方法では、全体の温度を調節
することは可能であるが、すべてのチャンネルにおいて
モードホップを抑制することは困難であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】外部共振器型レーザダ
イオードにおいて基板温度の調節によらず、モードホッ
プを抑制する手段を提供する。これにより、レーザダイ
オード出力を劣化することなく、モードホップのない安
定した単一波長レーザを構成することが可能となる。

【００１２】また、外部共振器型レーザダイオードを集
積して多波長光源を構成する場合には、すべてのチャン
ネルにおいてモードホップを抑制することは困難であ
り、個別に調節する方法が望まれていた。本発明の目的
は、ハイブリッド集積外部共振器型レーザにおいて共振
器中に薄膜ヒータあるいは小型ペルチェ素子等を応用し
て位相制御機構を形成し、外部共振器レーザのモードホ
ップを抑制することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係る平面光波回路型外部共振器レーザ
は、平面基板上に形成された屈折率の高いコアとその周
りのクラッドからなる光導波路で構成される平面光波回
路であり、前記光導波路に紫外線レーザを用いて導波路
型回折格子（グレーティング）を形成した回路と、前記
平面光波回路中の一部を取り除いて形成されたＳiテラ
スと、該Ｓiテラスに搭載された半導体レーザ素子とを
含む平面光波回路型外部共振器レーザにおいて、前記導
波路型回折格子と前記半導体レーザ素子の間の導波路上
に薄膜ヒータを形成したことを特徴とする。

【００１４】上記課題を解決する本発明の請求項２に係
る平面光波回路型外部共振器レーザは、平面基板上に形
成された屈折率の高いコアとその周りのクラッドからな
る光導波路で構成される平面光波回路であり、前記光導
波路に紫外線レーザを用いて導波路型回折格子（グレー
ティング）を形成した回路と、前記平面光波回路中の一
部を取り除いて形成されたＳiテラスと、該Ｓiテラスに
搭載された半導体レーザ素子とを含む平面光波回路型外
部共振器レーザにおいて、前記導波路型回折格子と前記
半導体レーザ素子の間の導波路上に小型ペルチェ素子を
搭載したことを特徴とする。

【００１５】上記課題を解決する本発明の請求項３に係
る平面光波回路型外部共振器レーザは、平面基板上に形
成された屈折率の高いコアとその周りのクラッドからな
る光導波路で構成される平面光波回路であり、前記光導
波路に紫外線レーザを用いて導波路型回折格子（グレー
ティング）を形成した回路と、前記平面光波回路中の一
部を取り除いて形成されたＳiテラスと、該Ｓiテラスに
搭載された半導体レーザ素子とを含む平面光波回路型外
部共振器レーザにおいて、前記導波路型回折格子と前記
半導体レーザ素子の組合せが２組以上あり、且つ、その
間の光導波路上に薄膜ヒータ又は小型ペルチェ素子を搭
載したことを特徴とする。

【００１６】上記課題を解決する本発明の請求項４に係
る平面光波回路型外部共振器レーザは、平面基板上に形
成された屈折率の高いコアとその周りのクラッドからな
る光導波路で構成される平面光波回路であり、スラブ導
波路と複数の導波路からなるアレー導波路回折格子回路
と、前記平面光波回路中の一部を取り除いて形成された
Ｓiテラスと、該Ｓiテラスに搭載された半導体レーザ素
子とを含む平面光波回路型外部共振器レーザにおいて、
該アレー導波路型回折格子回路と前記半導体レーザ素子
の間の導波路上に薄膜ヒータ又は小型ペルチェ素子を搭
載したことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の基本的な構成を図１に示
す。図１において、６はＳi基板、７は導波路、８はレ
ーザダイオード搭載用Ｓiテラス、９は片端反射防止膜
及びスポットサイズ拡大部付きレーザダイオード、１０
はＵＶグレーティング、１１は薄膜ヒータである。前述
したように、発振波長のモードホップはＵＶグレーティ
ング１０の反射スペクトルと共振器の縦モードの温度依
存性が異なるために生じる。具体的には、縦モードの温
度依存性はスポットサイズ拡大部付きレーザダイオード
９を含めた共振器全体の位相の温度依存性により決ま
り、ＵＶグレーティング１０のそれは石英ガラスに依存
する。図１に示すように、本発明の構成では石英ガラス
導波路における屈折率の温度依存性（熱光学効果）を利
用して、共振器内の位相を調節することができる。

【００１８】これにより、縦モードの波長位置をコント
ロールし、外部共振器レーザの発振波長をＵＶグレーテ
ィング１０のバンド幅内で微調することが可能となる。
本発明によれば、以下の利点が得られる。１）基板設定温度とは独立して発振波長を微調すること
ができるので、設定温度を下げた条件でモードホップを
抑制可能となる。これにより、温度に依存する光出力低
減を回避することができる。２）多チャンネルレーザを集積化した場合には、個別に
微調が可能であり、個々のレーザを最適な波長に微調す
ることができる。３）集積化光源においてスポットサイズ拡大部付きレー
ザダイオードの屈折率変化による長期的な波長変化があ
る場合に、フィードバック動作により個々のレーザを個
別に調節することが可能である。これにより、長期的に
安定な集積化光源を構成することができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。〔実施例１〕８チャンネルレーザ本発明の第１の実施例における平面光波回路型ヒータ付
き外部共振器レーザを図２に示す。本実施例では、Ｓi
基板上に石英系ガラス光導波路で構成された８チャンネ
ルのハイブリッド外部共振器レーザを作製した。図２に
おいて、１１はＳi基板、１２は導波路、１３はレーザ
ダイオード搭載用Ｓiテラス、１４は片端反射防止膜及
びスポットサイズ拡大部付きレーザダイオード、１５は
ＵＶグレーティング、１６は薄膜ヒータ、１７ａ，１７
ｂはスポットサイズ拡大部付きレーザダイオード用電
極、１８ａ，１８ｂはヒータ用電極、１９はフォトダイ
オード搭載用Ｓiテラス、２０はモニタ用フォトダイオ
ード、２１ａ，２１ｂはフォトダイオード用電極、２２
は光分岐カップラ部である。同様な構造を８チャンネル
分（♯１〜８）同一基板に作製した。

【００２０】レーザは、Ｓi基板１１上に作製された石
英系ガラス導波路１２、片端反射防止膜及びスポットサ
イズ拡大部付きレーザダイオード１４とBraggグレーテ
ィングであるＵＶグレーティング１５、モニタ用フォト
ダイオード２０から成る。石英系導波路のコアのサイズ
は６×６μｍ、コア−クラッド間の比屈折率差は0.75
％、Ｓi基板１１の厚さは1.0mmとした。平面光波回路チ
ップのサイズは、１０×２５mmとし、チップ片端に出力
ファイバを接続した。

【００２１】本実施例では、外部共振器レーザの発振波
長を個別に微調するために各共振器内の導波路の上部に
薄膜ヒータ１６を蒸着で形成した。ヒータ長は５mmとし
た。ＵＶグレーティング１５は波長193nmのＵＶレーザ
とフェーズマスクを用いて形成した。フェーズマスクと
しては、それぞれピッチが異なる８種類のグレーティン
グを単一基板に形成したものを用いた。８本の導波路１
２にＵＶレーザをフェーズマスクを通してそれぞれ３分
間照射し、中心波長の異なるＵＶグレーティング１５を
形成した。照射では、ビーム強度を２０Ｈｚ、２００mJ
／cm²／pulseとし、ビーム長を約３mmとした。

【００２２】導波路１２に形成したＵＶグレーティング
１５を広帯域光源とスペクトラムアナライザを用いて測
定し、各ＵＶグレーティング１５の中心波長をＩＴＵグ
リッドに基板温度２５℃で一致するように調節した。こ
の調節は、ＵＶレーザをフェーズマスク無しで照射し、
導波路全体の屈折率を制御することにより行った。ま
た、すべてのＵＶグレーティング１５の反射率を約５０
％とした。ＵＶグレーティング１５を形成した後、スポ
ットサイズ拡大部付きレーザダイオード１４とモニタ用
フォトダイオード２０をそれぞれ８個づつＳiテラス１
３，１９に搭載した。

【００２３】スポットサイズ拡大部付きレーザダイオー
ド１４とフォトダイオード２０をハンダで固定し、各電
極１７ａ，１７ｂ，２１ａ，２１ｂとワイヤーボンドで
結線した。作製した外部共振器型レーザをペルチェ素子
型温度調節付きパッケージに搭載した。次に、８チャン
ネルのスポットサイズ拡大部付きレーザダイオード１４
に電流を注入し、単一モードでレーザ動作することをス
ペクトラムアナライザーを用いて確認した。レーザ発振
の閾値電流は、８チャンネルとも１０ｍＡ以下と良好で
あった。また、モニタ用フォトダイオード２０でレーザ
パワーを測定し、スポットサイズ拡大部付きレーザダイ
オード１４にフィードバックをかけることにより自動パ
ワーコントロール（ＡＰＣ）動作を実現した。

【００２４】薄膜ヒータ１６で調節する前は、各レーザ
の発振波長は、それぞれ±0.1nm以内ではあるが、ＩＴ
Ｕグリッドからはずれた波長であった。この状態におい
て薄膜ヒータ１６で微調し、すべてのレーザ発振をＵＶ
グレーティング１５の中心波長となるようにした。図３
にチャンネル♯１におけるレーザ発振波長とＵＶグレー
ティング１５の反射スペクトルの関係を示す。ヒータ調
節によりレーザ発振波長がＵＶグレーティング１５の中
心波長にシフトさせることができた。同様なシフトをす
べてのチャンネルで行った。これにより、８チャンネル
すべてのレーザにおいて２．５ＧＨｚの直接変調におい
てモードホップのない安定な多波長光源を構成すること
ができた。以上の結果より、本発明の有効性が確認され
た。

【００２５】〔実施例２〕本発明の第２の実施例におけ
る平面光波回路型ヒータ付き外部共振器レーザを図４に
示す。本実施例では、Ｓi基板上に石英系ガラス光導波
路で構成された８チャンネルのハイブリッド外部共振器
レーザを作製した。図４において、２３はＳi基板、２
４は導波路、２５はレーザダイオード搭載用Ｓiテラ
ス、２６は片端反射防止膜及びスポットサイズ拡大部付
きレーザダイオード、２７はＵＶグレーティング、２８
は小型ペルチェ素子、２９ａ，２９ｂはスポットサイズ
拡大部付きレーザダイオード用電極、３０ａ，３０ｂは
小型ペルチェ素子用電極、３１はフォトダイオード搭載
用Ｓiテラス、３２はフロントモニタ用フォトダイオー
ド、３３ａ，３３ｂはそのフォトダイオード用電極、３
４は光分岐カップラ部、３５はバックモニタ用フォトダ
イオード、３６ａ，３６ｂはそのフォトダイオード用電
極である。

【００２６】レーザは、Ｓi基板２３上に作製された石
英系ガラス導波路２４、片端反射防止膜及びスポットサ
イズ拡大部付きレーザダイオード２６とBraggグレーテ
ィングであるＵＶグレーティング２７、前後のモニタ用
フォトダイオード３２，３５から成る。石英系導波路２
４のコアのサイズは６×６μｍ、コアークラッド間の比
屈折率差は0.75％、Ｓi基板２３の厚さは1.0mmとした。
平面光波回路チップのサイズは、２．５×２２mmとし、
チップ片端に出力ファイバを接続した。本実施例では、
外部共振器レーザの発振波長を微調するために、共振器
内の導波路２４の上部に小型ペルチェ素子を搭載した。
ＵＶグレーティング２７は、実施例１と同様に波長193n
mのＵＶレーザとフェーズマスクを用いて形成した。

【００２７】導波路２４にＵＶレーザをフェーズマスク
を通してそれぞれ３分間照射し、ＵＶグレーティング２
７を形成した。導波路２４に形成したＵＶグレーティン
グ２７を広帯域光源とスペクトラムアナライザを用いて
測定し、ＵＶグレーティング２７の中心波長をＩＴＵグ
リッドに基板温度２５℃で一致するように調節した。ま
た、ＵＶグレーティング２７の反射率を約５０％とし
た。ＵＶグレーティング２７を形成した後、スポットサ
イズ拡大部付きレーザダイオード２６と２個のモニタ用
フォトダイオード３２，３５をＳiテラス３２，２５に
搭載し、ハンダで固定した。ハンダパターンはウェファ
プロセス時に同時に形成した。

【００２８】各電極２９ａ，２９ｂ，３３ａ，３３ｂ，
３６ａ，３６ｂとスポットサイズ拡大部付きレーザダイ
オード２６、フォトダイオード３２，３５をワイヤーボ
ンドで結線した。作製した外部共振器型レーザをペルチ
ェ素子型温度調節付きパッケージに搭載した。次に、ス
ポットサイズ拡大部付きレーザダイオード２６に電流を
注入し、単一モードでレーザ動作することをスペクトラ
ムアナライザの測定により確認した。レーザ発振の閾値
電流は、１０ｍＡ以下と良好であった。前後のモニタ用
フォトダイオード３２，３５でレーザパワーを測定し、
スポットサイズ拡大部付きレーザダイオード２６にフィ
ードバックをかけることにより自動パワーコントロール
動作を実現した。

【００２９】また、長期的にみると、通常、自動パワー
コントロール動作ではパワーを一定とするために注入電
流が増加していく。この電流注入によるスポットサイズ
拡大部付きレーザダイオード２６の屈折率変化のため、
通常レーザ発振波長は長波長側ヘジフトする。これを防
ぐ、長期安定性を確保するために、導波路２４上部に搭
載した小型ペルチェ素子２８により導波路温度を調整
し、レーザ波長の微調を行った。この方法により、レー
ザ発振をＵＶグレーティング２７の中心波長となるよう
にした。これにより、レーザにおいて２．５ＧＨｚの直
接変調においてモードホップのない長期的に安定なＷＤ
Ｍ用光源を構成することができた。以上の結果より、本
発明の有効性が確認された。

【００３０】〔実施例３〕アレー導波路回折格子型８チ
ャンネルレーザ本発明の第３の実施例に係るアレー導波路型回折格子と
反射ミラーからなる平面光波回路型ヒータ付き外部共振
器レーザを図５に示す。本実施例では、Ｓi基板上にア
レー導波路型回折格子（Arrayed-Waveguide Grating:Ａ
ＷＧ）と反射ミラーで共振器を構成し、８チャンネルの
ハイブリッド外部共振器レーザを作製した。図５におい
て、３７はＳi基板、３８は出力用導波路、３９はレー
ザダイオード搭載用Ｓiテラス、４０は片端反射防止膜
及びスポットサイズ拡大部付きレーザダイオード、４１
はモニタ用フォトダイオード、４２は薄膜ヒータ、４３
は入力用導波路、４４ａ，４４ｂはスラブ導波路、４５
はアレー導波路型回折格子、４６は全反射ミラーであ
る。尚、スポットサイズ拡大部付きレーザダイオード用
電極、ヒータ用電極配線などは省略してある。

【００３１】レーザは、Ｓi基板３７上に作製された石
英系ガラス導波路型アレー導波路型回折格子４５、全反
射ミラー４６、片端反射防止膜及びスポットサイズ拡大
部付きレーザダイオード４０、モニタ用フォトダイオー
ド４１で構成され、共振器部分は、スポットサイズ拡大
部付きレーザダイオード４０とミラー４６の間となる。
共振器内で含まれることになるアレー導波路型回折格子
４５には波長選択性があり、各入力用導波路４３に対応
してそれぞれ特定の波長で発振することになる。本実施
例では、８本の入力用導波路４３に対応して個別にスポ
ットサイズ拡大部付きレーザダイオード４０を搭載し、
８波の発振波長を得られるようにした。

【００３２】また、外部共振器レーザの発振波長を個別
に微調するために、入力用導波路４３の上部に薄膜ヒー
タ４２を蒸着で形成した。ヒータ長は５mmとした。アレ
ー導波路型回折格子４５を構成する石英系導波路のコア
のサイズは６×６μｍ、コアークラッド間の比屈折率差
は0.75％、Ｓi基板の厚さは1.0mmとした。平面光波回路
基板のサイズは、２８×２５mmである。アレー導波路型
回折格子４５の波長間隔は１００ＧＨｚであり、３ｄＢ
のハンド幅は約３０ＧＨｚとなるように設計した。ま
た、スポットサイズ拡大部付きレーザダイオード４０と
モニタ用フォトダイオード４１をそれぞれ８個づつＳi
テラス３９に搭載しており、スポットサイズ拡大部付き
レーザダイオード４０とフォトダイオード４１をハンダ
で固定し、各電極とワイヤーボンドで結線した。

【００３３】作製した外部共振器型レーザをペルチェ素
子型温度調節付きパッケージに搭載した。次に、８個の
スポットサイズ拡大部付きレーザダイオード４０に電流
を注入し、単一モードでレーザ動作することをスペクト
ラムアナライザーを用いて確認した。レーザ発振の閾値
電流は、８チャンネルとも１０ｍＡ以下と良好であっ
た。また、モニタ用フォトダイオード４１でレーザパワ
ーを測定し、スポットサイズ拡大部付きレーザダイオー
ド４０にフィードバックをかけることにより自動パワー
コントロール動作を実現した。薄膜ヒータ４２で調節す
る前は、各レーザの発振波長は、それぞれ±0.1nm以内
ではあるが、ＩＴＵグリッドからはずれた波長であっ
た。

【００３４】この状態において薄膜ヒータ４２で微調
し、すべてのレーザ発振をアレー導波路型回折格子４５
の各入力用導波路４３に対応した中心波長となるように
した。これにより、８チャンネルすべての発振波長にお
いて２．５ＧＨｚの直接変調においてモードホップのな
い安定な多波長光源を構成することができた。以上の結
果より、本発明の有効性が確認された。なお、ヒータ加
熱による局所クエンチ効果により、位相シフトを誘起
し、レーザ発振波長の微調を半永久的に行うことも可能
である。

【００３５】

【発明の効果】ハイブリッド型外部共振器型レーザで
は、これまではレーザ発振波長の精度が共振器を構成す
る狭帯域フィルタのバンド幅に依存していた。しかし、
本発明によれば、簡便にかつ個別にレーザ発振波長の調
節が可能であり、波長精度を格段に向上させることがで
きる。これにより、以下の効果がある。１）基板設定温度とは独立して発振波長を微調すること
ができるので、設定温度を下げた条件でモードホップを
抑制可能となる。これにより、温度に依存する光出力低
減を回避することができる。２）多チャンネルレーザを集積化した場合には、個別に
微調が可能であり、個々のレーザを最適な波長に微調す
ることができる。３）集積化光源においてスポットサイズ拡大部付きレー
ザダイオードの屈折率変化による長期的な波長変化があ
る場合に、フィードバック動作により個々のレーザを個
別に調節することが可能である。これにより、長期的に
安定な集積化光源を構成することができる。４）薄膜ヒータはレーザダイオード等用の電極形成時に
同時に形成可能であり、作製コストの増加はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるハイブリッド集積・外部共振器
型レーザの基本的な構成図である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る平面光波回路型外
部共振器レーザの構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係るチャンネル♯１に
おけるレーザ発振波長とＵＶグレーティングの反射スペ
クトルの関係を示すグラフである。

【図４】本発明の第２の実施例に係る平面光波回路型外
部共振器レーザの構成図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係るアレー導波路型回
折格子で構成される平面光波回路型外部共振器レーザの
構成である。

【図６】従来のハイブリッド集積・外部共振器型レーザ
の構造図である。

【図７】反射スペクトルと共振器の縦モードの関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１Ｓi基板２導波路３レーザダイオード搭載用Ｓiテラス４スポット拡大部付きレーザダイオード５ＵＶグレーティング６Ｓi基板７導波路８レーザダイオード搭載用Ｓiテラス９片端反射防止膜及びスポットサイズ拡大部付きレー
ザダイオード１０ＵＶグレーティング１１薄膜ヒータ１２Ｓi基板１３レーザダイオード搭載用Ｓiテラス１４片端反射防止膜及びスポットサイズ拡大部付きレ
ーザダイオード１５ＵＶグレーティング１６薄膜ヒータ１７ａ，１７ｂレーザダイオード用電極１８ａ，１８ｂヒータ用電極１９フォトダイオード搭載用Ｓiテラス２０モニタ用フォトダイオード２１ａ，２１ｂフォトダイオード用電極２２光分岐カップラ部２３Ｓi基板２４導波路２５レーザダイオード搭載用Ｓiテラス２６片端反射防止膜及びスポットサイズ拡大部付きレ
ーザダイオード２７ＵＶグレーティング２８小型ペルチェ素子２９ａ，２９ｂスポットサイズ拡大部付きレーザダイ
オード用電極３０ａ，３０ｂ小型ペルチェ素子用電極３１フォトダイオード搭載用Ｓiテラス３２フロントモニタ用フォトダイオード３３ａ，３３ｂフォトダイオード用電極３４光分岐カップラ部３５バックモニタ用フォトダイオード３６ａ，３６ｂそのフォトダイオード用電極３７Ｓi基板３８出力用導波路３９レーザダイオード搭載用Ｓiテラス４０片端反射防止膜及びスポットサイズ拡大部付きレ
ーザダイオード４１モニタ用フォトダイオード４２薄膜ヒータ４３入力用導波路４４ａ，４４ｂスラブ導波路４５アレー導波路型回折格子４６全反射ミラー

フロントページの続き (72)発明者田中拓也東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 2H047 LA03 LA19 MA07 NA01 TA05 TA11 TA44 2H049 AA02 AA12 AA33 AA44 AA51 AA59 AA62 AA66 5F073 AA67 AA83 AB13 BA01 DA35 EA29 FA02 FA25 GA02 GA12 GA21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面基板上に形成された屈折率の高いコ
アとその周りのクラッドからなる光導波路で構成される
平面光波回路であり、前記光導波路に紫外線レーザを用
いて導波路型回折格子を形成した回路と、前記平面光波
回路中の一部を取り除いて形成されたＳiテラスと、該
Ｓiテラスに搭載された半導体レーザ素子とを含む平面
光波回路型外部共振器レーザにおいて、前記導波路型回
折格子と前記半導体レーザ素子の間の導波路上に薄膜ヒ
ータを形成したことを特徴とする平面光波回路型外部共
振器レーザ。
【請求項２】平面基板上に形成された屈折率の高いコ
アとその周りのクラッドからなる光導波路で構成される
平面光波回路であり、前記光導波路に紫外線レーザを用
いて導波路型回折格子を形成した回路と、前記平面光波
回路中の一部を取り除いて形成されたＳiテラスと、該
Ｓiテラスに搭載された半導体レーザ素子とを含む平面
光波回路型外部共振器レーザにおいて、前記導波路型回
折格子と前記半導体レーザ素子の間の導波路上に小型ペ
ルチェ素子を搭載したことを特徴とする平面光波回路型
外部共振器レーザ。
【請求項３】平面基板上に形成された屈折率の高いコ
アとその周りのクラッドからなる光導波路で構成される
平面光波回路であり、前記光導波路に紫外線レーザを用
いて導波路型回折格子を形成した回路と、前記平面光波
回路中の一部を取り除いて形成されたＳiテラスと、該
Ｓiテラスに搭載された半導体レーザ素子とを含む平面
光波回路型外部共振器レーザにおいて、前記導波路型回
折格子と前記半導体レーザ素子の組合せが２組以上あ
り、且つ、その間の光導波路上に薄膜ヒータ又は小型ペ
ルチェ素子を搭載したことを特徴とする平面光波回路型
外部共振器レーザ。
【請求項４】平面基板上に形成された屈折率の高いコ
アとその周りのクラッドからなる光導波路で構成される
平面光波回路であり、スラブ導波路と複数の導波路から
なるアレー導波路回折格子回路と、前記平面光波回路中
の一部を取り除いて形成されたＳiテラスと、該Ｓiテラ
スに搭載された半導体レーザ素子とを含む平面光波回路
型外部共振器レーザにおいて、該アレー導波路型回折格
子回路と前記半導体レーザ素子の間の導波路上に薄膜ヒ
ータ又は小型ペルチェ素子を搭載したことを特徴とする
平面光波回路型外部共振器レーザ。