JP2003069133A - 微細多共振器を利用した波長固定集積光源構造 - Google Patents
微細多共振器を利用した波長固定集積光源構造Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 微細多共振器を利用して温度変化に依存しな
い波長固定集積光源構造の提供。 【解決手段】 光通信システムの波長固定集積光源構造
において、半導体レーザと、その出力端に集積化されて
この半導体レーザから入射されたビームのうち第１光量
を通過させ、第２光量を反射させる傾斜した反射面を有
するエッチング部分と、前記エッチング部分と離されて
形成された、前記第１光量が入射される微細多共振器
と、前記微細多共振器の一端に結合されて前記第１光量
を検出する第１光検出器と、前記エッチング部分の一端
に結合されて前記エッチング部分の反射面部分によって
反射された前記第２光量を検出する第２光検出器とから
前記波長固定集積光源構造を構成することにより、前記
第１光検出器及び第２光検出器によって検出された光強
さの差異を前記半導体レーザの温度を調節するのに使用
し、これにより、光波長を一定に保持する。
い波長固定集積光源構造の提供。 【解決手段】 光通信システムの波長固定集積光源構造
において、半導体レーザと、その出力端に集積化されて
この半導体レーザから入射されたビームのうち第１光量
を通過させ、第２光量を反射させる傾斜した反射面を有
するエッチング部分と、前記エッチング部分と離されて
形成された、前記第１光量が入射される微細多共振器
と、前記微細多共振器の一端に結合されて前記第１光量
を検出する第１光検出器と、前記エッチング部分の一端
に結合されて前記エッチング部分の反射面部分によって
反射された前記第２光量を検出する第２光検出器とから
前記波長固定集積光源構造を構成することにより、前記
第１光検出器及び第２光検出器によって検出された光強
さの差異を前記半導体レーザの温度を調節するのに使用
し、これにより、光波長を一定に保持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分割多重化(W
avelength Division Multiplexing；ＷＤＭ)などの多波
長を使用する光通信の光源として活用されている波長固
定光源に関し、特に、微細多共振器(Multiple Micro Ca
vity；ＭＭＣ)を利用して温度変化に依存しない波長固
定集積光源構造に関する。
avelength Division Multiplexing；ＷＤＭ)などの多波
長を使用する光通信の光源として活用されている波長固
定光源に関し、特に、微細多共振器(Multiple Micro Ca
vity；ＭＭＣ)を利用して温度変化に依存しない波長固
定集積光源構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】情報化の進行及びインターネットの普及
増加によって、通信容量は幾何級数的に増加しており、
これに伴って、これを受容するための大容量光通信の需
要が爆発的に増加している。この光通信容量の増加方法
には、光信号の速度を増加させる方法がある。しかし、
現在光信号の最大伝送速度が約１０Ｇｂｐｓまたは４０
Ｇｂｐｓに到達しつつあることから限界が発生するよう
になった。これを克服するために、一本の光ファイバに
複数の波長を同時に伝送する波長多重伝送方式が多く普
及している。
増加によって、通信容量は幾何級数的に増加しており、
これに伴って、これを受容するための大容量光通信の需
要が爆発的に増加している。この光通信容量の増加方法
には、光信号の速度を増加させる方法がある。しかし、
現在光信号の最大伝送速度が約１０Ｇｂｐｓまたは４０
Ｇｂｐｓに到達しつつあることから限界が発生するよう
になった。これを克服するために、一本の光ファイバに
複数の波長を同時に伝送する波長多重伝送方式が多く普
及している。
【０００３】しかし、波長数の増加によってそれぞれの
波長が一定な間隔を保持するためには、動作波長を正確
に調節しなければならない。一般に、光通信の光源とし
て使用されている分布帰還形半導体レーザ(Distributed
Feedback Semiconductor Laser)は、温度増加によって
波長が増加(約０.１ｎｍ/ｄｅｇ)するようになり、素子
の劣化または外部の環境変化によっても波長が変化する
ようになる。そこで、波長を常に測定して電気的な制御
を通じて一定な波長を保持することは、波長多重光通信
には必須の核心技術である。
波長が一定な間隔を保持するためには、動作波長を正確
に調節しなければならない。一般に、光通信の光源とし
て使用されている分布帰還形半導体レーザ(Distributed
Feedback Semiconductor Laser)は、温度増加によって
波長が増加(約０.１ｎｍ/ｄｅｇ)するようになり、素子
の劣化または外部の環境変化によっても波長が変化する
ようになる。そこで、波長を常に測定して電気的な制御
を通じて一定な波長を保持することは、波長多重光通信
には必須の核心技術である。
【０００４】従来の波長固定技術(wavelength locking)
は、エタロンフィルター(etalon filter)、分散格子(di
spersive grating)、及び光ファイバブラッグ格子(fibe
r Bragg grating)などを使用して波長による変化を光検
出器で検出し、微細な波長変化を測定して温度及び電流
などを利用して一定な波長を保持することができるよう
にする。最近では、多重モード干渉計(Multi-Mode Inte
rferometer；ＭＭＩ)を光素子に集積化させて波長によ
るそれぞれの経路の光量変化を測定する方法が提案され
ているが、波長によるその変化量が小さすぎて、実際に
適用した例には、多くの問題点があるのが事実である。
は、エタロンフィルター(etalon filter)、分散格子(di
spersive grating)、及び光ファイバブラッグ格子(fibe
r Bragg grating)などを使用して波長による変化を光検
出器で検出し、微細な波長変化を測定して温度及び電流
などを利用して一定な波長を保持することができるよう
にする。最近では、多重モード干渉計(Multi-Mode Inte
rferometer；ＭＭＩ)を光素子に集積化させて波長によ
るそれぞれの経路の光量変化を測定する方法が提案され
ているが、波長によるその変化量が小さすぎて、実際に
適用した例には、多くの問題点があるのが事実である。
【０００５】図１及び図２を参照して、従来のエタロン
フィルター(etalon filter)を使用した波長変化測定構
造について概略的に説明する。図１及び図２に示すよう
に、光源、具体的には、分布帰還形半導体レーザ１０か
ら出射されたビームがプリズム１２を経由してエタロン
フィルター１４に入射する入射角度によって、エタロン
フィルター１４内の光経路の長さが異なり、波長によっ
て測定された第１光検出器Ｍ１及び第２光検出器Ｍ２の
波長強度が図２に示す状態で変化する。このとき、検出
される第１光検出器Ｍ１及び第２光検出器Ｍ２の測定さ
れた値を使用して波長を固定(lock)させる。このような
エタロンフィルター１４の特性を利用する方法におい
て、光を分けて、一つは、第１光検出器Ｍ１で測定を行
い、他の一つは、エタロンフィルターを通過させた後第
２光検出器Ｍ２で測定を行うことにより、基準ビーム(r
eference beam)に対する光検出量の変化量を測定する。
フィルター(etalon filter)を使用した波長変化測定構
造について概略的に説明する。図１及び図２に示すよう
に、光源、具体的には、分布帰還形半導体レーザ１０か
ら出射されたビームがプリズム１２を経由してエタロン
フィルター１４に入射する入射角度によって、エタロン
フィルター１４内の光経路の長さが異なり、波長によっ
て測定された第１光検出器Ｍ１及び第２光検出器Ｍ２の
波長強度が図２に示す状態で変化する。このとき、検出
される第１光検出器Ｍ１及び第２光検出器Ｍ２の測定さ
れた値を使用して波長を固定(lock)させる。このような
エタロンフィルター１４の特性を利用する方法におい
て、光を分けて、一つは、第１光検出器Ｍ１で測定を行
い、他の一つは、エタロンフィルターを通過させた後第
２光検出器Ｍ２で測定を行うことにより、基準ビーム(r
eference beam)に対する光検出量の変化量を測定する。
【０００６】しかし、従来例による波長固定(wavelengt
h locking)の技術は、分布帰還形半導体レーザ(ＤＦＢ
ＬＤ)と、光を分散させるエタロンフィルターまたは回
折格子と、分散された光を第１光検出器Ｍ１及び第２光
検出器Ｍ２(望ましくは、ツインフォトダイオード(Twin
Photodiode)を使用する。)によって測定された光の強
度の非対称性を利用して波長変化を測定しなければなら
ないので、多くの特殊な部品をパッケージ内に集積化さ
せなければならず、製作し難いという短所があった。
h locking)の技術は、分布帰還形半導体レーザ(ＤＦＢ
ＬＤ)と、光を分散させるエタロンフィルターまたは回
折格子と、分散された光を第１光検出器Ｍ１及び第２光
検出器Ｍ２(望ましくは、ツインフォトダイオード(Twin
Photodiode)を使用する。)によって測定された光の強
度の非対称性を利用して波長変化を測定しなければなら
ないので、多くの特殊な部品をパッケージ内に集積化さ
せなければならず、製作し難いという短所があった。
【０００７】従って、このような微細光の整列技術は、
制作工程の難しさに起因する低い歩留まりと、このこと
から生じる高い価格のために、商品の普及に多くの困難
があり、未だに、外装形波長固定器(wavelength locke
r)が一般的に使用される原因になっている。
制作工程の難しさに起因する低い歩留まりと、このこと
から生じる高い価格のために、商品の普及に多くの困難
があり、未だに、外装形波長固定器(wavelength locke
r)が一般的に使用される原因になっている。
【０００８】他の一例として、光波長を一定に保持させ
るための従来の一例による装置では、発明者トーマスエ
ルコック(Thomas L. Koch)らによって特許付与された米
国特許第５，２９９，２１２号(ARTICLE COMPRISING A
WAVELENGTH-STABLIZED SEMICONDUCTOR LASER)には、
「２セクション(２section)ＤＢＲ ＬＤ(Distributed B
ragg Reflector Laser Diode)を使用し、生成されたビ
ームをビームスプリッター(beam splitter)を使用して
半分に分けた後、１つは、光検出器で測定し、他の１つ
は、光ファイバに格子が入れられているため特定な波長
に対して透過度が低下する特性を利用することで測定
し、これら２つの測定された光の強度を比較することに
より、動作波長の変化を測定する。波長が測定される
と、サブマウント(submount)の下に装着された熱電冷却
器(thermoelectric cooler)とＤＢＲレーザダイオード
の波長調整用電流を調整して一定な波長で調節する構成
になっている。」と詳細に開示されている。
るための従来の一例による装置では、発明者トーマスエ
ルコック(Thomas L. Koch)らによって特許付与された米
国特許第５，２９９，２１２号(ARTICLE COMPRISING A
WAVELENGTH-STABLIZED SEMICONDUCTOR LASER)には、
「２セクション(２section)ＤＢＲ ＬＤ(Distributed B
ragg Reflector Laser Diode)を使用し、生成されたビ
ームをビームスプリッター(beam splitter)を使用して
半分に分けた後、１つは、光検出器で測定し、他の１つ
は、光ファイバに格子が入れられているため特定な波長
に対して透過度が低下する特性を利用することで測定
し、これら２つの測定された光の強度を比較することに
より、動作波長の変化を測定する。波長が測定される
と、サブマウント(submount)の下に装着された熱電冷却
器(thermoelectric cooler)とＤＢＲレーザダイオード
の波長調整用電流を調整して一定な波長で調節する構成
になっている。」と詳細に開示されている。
【０００９】しかし、ここに開示された構造では、光フ
ァイバ格子の特性によって調節することができる波長領
域が制限される上に、格子の周期と反射率(reflectanc
e)などによって調節が可能ではあるものの、光ファイバ
格子の周辺環境などの変化によってピークポイント(pea
k point)が多少変化することもある。また、２個のビー
ムスプリッター及び光ファイバ格子の部品などのため
に、１つの光モジュールに実装するには困難が多かっ
た。このため、ＤＢＲレーザダイオードとは別個に、光
通信システムで波長調節機能を与える方式に主として使
用された技術である。
ァイバ格子の特性によって調節することができる波長領
域が制限される上に、格子の周期と反射率(reflectanc
e)などによって調節が可能ではあるものの、光ファイバ
格子の周辺環境などの変化によってピークポイント(pea
k point)が多少変化することもある。また、２個のビー
ムスプリッター及び光ファイバ格子の部品などのため
に、１つの光モジュールに実装するには困難が多かっ
た。このため、ＤＢＲレーザダイオードとは別個に、光
通信システムで波長調節機能を与える方式に主として使
用された技術である。
【００１０】このような構造では、格子及びビームスプ
リッターの特性によって微細な調整が必要であり、３個
の光検出器(optical detector)など多くの調節装置が必
要である。
リッターの特性によって微細な調整が必要であり、３個
の光検出器(optical detector)など多くの調節装置が必
要である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、微細な波長変化を測定することができる波長固定集
積光源構造を提供することにある。
は、微細な波長変化を測定することができる波長固定集
積光源構造を提供することにある。
【００１２】本発明の他の目的は、製作工程を単純化し
た波長固定集積光源構造を提供することにある。
た波長固定集積光源構造を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために、本発明は、光通信システムの波長固定集積
光源構造において、半導体基板上に形成された半導体レ
ーザと、前記半導体レーザ本体の出力端に集積化されて
前記半導体レーザから入射されたビームのうち、第１光
量を通過させ、第２光量を反射させる所定の角度で傾斜
した反射面を有するエッチング部分と、前記エッチング
部分と離されるように形成されて前記エッチング部分を
通過した前記第１光量が入射される微細多共振器と、前
記微細多共振器の一端に結合されて前記微細多共振器を
通過した前記第１光量を検出する第１光検出器と、前記
エッチング部分の一端に結合されて前記エッチング部分
の傾斜した反射面部分によって反射された前記第２光量
を検出する第２光検出器とから構成されることにより、
前記第１光検出器及び第２光検出器によって検出された
光の強さの差異が前記半導体レーザの温度を調節するの
に使用され、これにより、光波長を一定に保持するのに
用いられるように構成されていることを特徴とする。
するために、本発明は、光通信システムの波長固定集積
光源構造において、半導体基板上に形成された半導体レ
ーザと、前記半導体レーザ本体の出力端に集積化されて
前記半導体レーザから入射されたビームのうち、第１光
量を通過させ、第２光量を反射させる所定の角度で傾斜
した反射面を有するエッチング部分と、前記エッチング
部分と離されるように形成されて前記エッチング部分を
通過した前記第１光量が入射される微細多共振器と、前
記微細多共振器の一端に結合されて前記微細多共振器を
通過した前記第１光量を検出する第１光検出器と、前記
エッチング部分の一端に結合されて前記エッチング部分
の傾斜した反射面部分によって反射された前記第２光量
を検出する第２光検出器とから構成されることにより、
前記第１光検出器及び第２光検出器によって検出された
光の強さの差異が前記半導体レーザの温度を調節するの
に使用され、これにより、光波長を一定に保持するのに
用いられるように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る好適な実施形
態について図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明
において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連
した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略す
る。
態について図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明
において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連
した公知機能または構成に関する具体的な説明は省略す
る。
【００１５】図３は、本発明の実施形態によって波長固
定集積光源構造に適用された微細多共振器２０の構造を
示す。前記微細多共振器２０は、屈折率が異なる物質が
一定な間隔で反復される構造を有する。
定集積光源構造に適用された微細多共振器２０の構造を
示す。前記微細多共振器２０は、屈折率が異なる物質が
一定な間隔で反復される構造を有する。
【００１６】図３に示すように、前記微細多共振器２０
は、活性層２６の構造が、公知の半導体レーザの構造と
同一であり、半導体基板上に設けられた半導体領域２２
と、前記半導体領域の間のポリイミド(polyimide)領域
２４とからなる。このとき、前記ポリイミド領域２４に
代えて空気または他の物質に置き換えることもできる。
は、活性層２６の構造が、公知の半導体レーザの構造と
同一であり、半導体基板上に設けられた半導体領域２２
と、前記半導体領域の間のポリイミド(polyimide)領域
２４とからなる。このとき、前記ポリイミド領域２４に
代えて空気または他の物質に置き換えることもできる。
【００１７】図４は、微細多共振器の一般的な特性であ
って、広い波長範囲での透過及び反射特性を示す。図４
に示すように、半導体基板Ｓ上に半導体領域２２及びポ
リイミド領域２４を製作すると、大部分の波長では光を
反射するようになるが、特定な波長領域では、波長によ
って透過する光量が急激に変化するようになる。
って、広い波長範囲での透過及び反射特性を示す。図４
に示すように、半導体基板Ｓ上に半導体領域２２及びポ
リイミド領域２４を製作すると、大部分の波長では光を
反射するようになるが、特定な波長領域では、波長によ
って透過する光量が急激に変化するようになる。
【００１８】このとき、前記半導体領域２２の厚さｔ１
とポリイミド領域２４の厚さｔ２とを調節することによ
り、使用波長と一致する微細多共振器２０を得ることが
できる。
とポリイミド領域２４の厚さｔ２とを調節することによ
り、使用波長と一致する微細多共振器２０を得ることが
できる。
【００１９】図５は、分布帰還形半導体レーザＳＬに微
細多共振器２０を集積化した構造を示す。図５に示すよ
うに、回折格子Ｇは、半導体レーザＳＬが一定な波長で
動作することができるように構成され、ここで発生した
光の一部は、微細多共振器２０を通じて出力される。
細多共振器２０を集積化した構造を示す。図５に示すよ
うに、回折格子Ｇは、半導体レーザＳＬが一定な波長で
動作することができるように構成され、ここで発生した
光の一部は、微細多共振器２０を通じて出力される。
【００２０】図６は、図３に示した前記微細多共振器２
０の半導体領域２２の厚さｔ１を４ｍにし、ポリイミド
領域２４の厚さｔ２を１ｍにして計算した結果を示すグ
ラフである。図６に示すように、波長の変化によって、
微細多共振器を透過する光の強度が急激に変化すること
が分かる。すなわち、微細多共振器の特性は、温度によ
って変化せず、分布帰還形半導体レーザの動作波長に微
細な変化が発生する場合、微細多共振器を通過する光の
強さが急激に変化するようになるので、光検出器を使用
して光の強度を測定して微細な波長変化を測定すること
ができる。
０の半導体領域２２の厚さｔ１を４ｍにし、ポリイミド
領域２４の厚さｔ２を１ｍにして計算した結果を示すグ
ラフである。図６に示すように、波長の変化によって、
微細多共振器を透過する光の強度が急激に変化すること
が分かる。すなわち、微細多共振器の特性は、温度によ
って変化せず、分布帰還形半導体レーザの動作波長に微
細な変化が発生する場合、微細多共振器を通過する光の
強さが急激に変化するようになるので、光検出器を使用
して光の強度を測定して微細な波長変化を測定すること
ができる。
【００２１】また、微細多共振器の層数を調節すること
により、波長による透過光の強度の変化を調節すること
ができる。このような原理を適用して微細多共振器が集
積化された光源構造を図７乃至図９に示すように製作す
ることができる。
により、波長による透過光の強度の変化を調節すること
ができる。このような原理を適用して微細多共振器が集
積化された光源構造を図７乃至図９に示すように製作す
ることができる。
【００２２】図７に示すように、本発明の第１実施形態
による光源構造１００は、光を発生させる半導体レーザ
１０１及び簡単な構造の温度変化に依存しない微細多共
振器１０３を集積化させることによって、前記微細多共
振器１０３を透過する光の強度を光検出器１０４を利用
して測定するとともに、半導体レーザ１０１で発生した
光波長の微細な変化を一般的な光検出器１０５で測定す
ることにより、図示しない制御回路を利用して波長固定
集積光源モジュールを動作させるように構成できること
に留意されたい。このとき、前記光源構造１００は、半
導体レーザ１０１に微細多共振器１０３のモノリシック
(monolithic)集積化またはハイブリッド(hybrid)集積化
を遂行することによって実現される。
による光源構造１００は、光を発生させる半導体レーザ
１０１及び簡単な構造の温度変化に依存しない微細多共
振器１０３を集積化させることによって、前記微細多共
振器１０３を透過する光の強度を光検出器１０４を利用
して測定するとともに、半導体レーザ１０１で発生した
光波長の微細な変化を一般的な光検出器１０５で測定す
ることにより、図示しない制御回路を利用して波長固定
集積光源モジュールを動作させるように構成できること
に留意されたい。このとき、前記光源構造１００は、半
導体レーザ１０１に微細多共振器１０３のモノリシック
(monolithic)集積化またはハイブリッド(hybrid)集積化
を遂行することによって実現される。
【００２３】前記のような特性を得るためには、半導体
レーザ１０１に、光フィルターの役割をする微細多共振
器１０３を集積化することが必須である。また、一般的
に、半導体とポリイミドの温度による屈折率の変化は反
対であるので、ポリイミドを選択することによって、温
度による平均屈折率の変化がないように選択することが
できる。こうして、温度変化に依存しない微細多共振器
１０３を利用した光波長フィルターの効果が得られる波
長固定集積光源１００を製作できる。
レーザ１０１に、光フィルターの役割をする微細多共振
器１０３を集積化することが必須である。また、一般的
に、半導体とポリイミドの温度による屈折率の変化は反
対であるので、ポリイミドを選択することによって、温
度による平均屈折率の変化がないように選択することが
できる。こうして、温度変化に依存しない微細多共振器
１０３を利用した光波長フィルターの効果が得られる波
長固定集積光源１００を製作できる。
【００２４】具体的に説明すると、本発明の第１実施形
態による微細多共振器１０３を利用した波長固定集積光
源構造１００は、半導体基板Ｓに設けられた半導体レー
ザ１０１と、前記半導体レーザ１０１から出射された第
１光量は通過させ、第２光量は、傾斜面１０２ａによっ
て反射させるエッチング部分１０２と、前記エッチング
部分１０２に対向して離れたところに集積化されて前記
第１光量が入射される微細多共振器１０３と、前記微細
多共振器１０３の一端に集積化されて第１光量を検出す
る第１光検出器１０４と、前記エッチング部分１０２の
一端に集積化されて前記第２光量を検出する第２光検出
器１０５とから構成される。
態による微細多共振器１０３を利用した波長固定集積光
源構造１００は、半導体基板Ｓに設けられた半導体レー
ザ１０１と、前記半導体レーザ１０１から出射された第
１光量は通過させ、第２光量は、傾斜面１０２ａによっ
て反射させるエッチング部分１０２と、前記エッチング
部分１０２に対向して離れたところに集積化されて前記
第１光量が入射される微細多共振器１０３と、前記微細
多共振器１０３の一端に集積化されて第１光量を検出す
る第１光検出器１０４と、前記エッチング部分１０２の
一端に集積化されて前記第２光量を検出する第２光検出
器１０５とから構成される。
【００２５】すなわち、半導体レーザ１０１、具体的に
は、分布帰還形半導体レーザの後方面にエッチングを通
じてエッチング部分１０２が設けられ、前記エッチング
部分を通過する光の一部の第１光量は、後方の微細多共
振器１０３を通過して第１光検出器１０４で測定され
る。一方、前記傾斜面１０２ａを利用して一部反射され
た第２光量は、垂直方向の第２光検出器１０５で測定さ
れる。このようにして、分布帰還形半導体レーザ１０１
の後方面から出射されるビームに関して、反射されたビ
ームの一部の光の強度及び微細多共振器１０３を通過し
たビームの一部の光の強度の相対的な値の変化を測定
し、この測定された値に基づいて所望する光源の波長を
一定に保持することができる。
は、分布帰還形半導体レーザの後方面にエッチングを通
じてエッチング部分１０２が設けられ、前記エッチング
部分を通過する光の一部の第１光量は、後方の微細多共
振器１０３を通過して第１光検出器１０４で測定され
る。一方、前記傾斜面１０２ａを利用して一部反射され
た第２光量は、垂直方向の第２光検出器１０５で測定さ
れる。このようにして、分布帰還形半導体レーザ１０１
の後方面から出射されるビームに関して、反射されたビ
ームの一部の光の強度及び微細多共振器１０３を通過し
たビームの一部の光の強度の相対的な値の変化を測定
し、この測定された値に基づいて所望する光源の波長を
一定に保持することができる。
【００２６】望ましくは、前記第１光検出器１０４及び
第２光検出器１０５は、半導体基板Ｓ上に集積化が可能
なフォトダイオードが使用される。
第２光検出器１０５は、半導体基板Ｓ上に集積化が可能
なフォトダイオードが使用される。
【００２７】図８に示すように、本発明の第２実施形態
による微細多共振器２０３を利用した波長固定集積光源
構造２００は、半導体レーザ２０１と、前記半導体レー
ザ２０１の一端に集積化されていて、入射されたビーム
のうち、第１光量を通過させ、第２光量を傾斜面２０２
ａによって反射させるエッチング部分２０２と、前記傾
斜面２０２ａに集積化されていて、通過した第１光量を
検出する第１光検出器２０３と、前記エッチング部分２
０２に集積化されていて、反射された第２光量を通過さ
せる微細多共振器２０４と、前記微細多共振器２０４を
通過した第２光量を検出する第２光検出器２０５とから
なる。これにより、前記第１光検出器２０３及び第２光
検出器２０５の相対的な光量変化を測定して光波長を一
定に保持することができる。望ましくは、前記第１光検
出器２０３及び第２光検出器２０５には、半導体基板Ｓ
上に集積化が可能なフォトダイオードが使用される。こ
のとき、前記光源構造２００は、半導体レーザ２０１に
微細多共振器２０４のモノリシック集積化またはハイブ
リッド集積化を遂行することによって実現される。
による微細多共振器２０３を利用した波長固定集積光源
構造２００は、半導体レーザ２０１と、前記半導体レー
ザ２０１の一端に集積化されていて、入射されたビーム
のうち、第１光量を通過させ、第２光量を傾斜面２０２
ａによって反射させるエッチング部分２０２と、前記傾
斜面２０２ａに集積化されていて、通過した第１光量を
検出する第１光検出器２０３と、前記エッチング部分２
０２に集積化されていて、反射された第２光量を通過さ
せる微細多共振器２０４と、前記微細多共振器２０４を
通過した第２光量を検出する第２光検出器２０５とから
なる。これにより、前記第１光検出器２０３及び第２光
検出器２０５の相対的な光量変化を測定して光波長を一
定に保持することができる。望ましくは、前記第１光検
出器２０３及び第２光検出器２０５には、半導体基板Ｓ
上に集積化が可能なフォトダイオードが使用される。こ
のとき、前記光源構造２００は、半導体レーザ２０１に
微細多共振器２０４のモノリシック集積化またはハイブ
リッド集積化を遂行することによって実現される。
【００２８】望ましくは、前記反射された第２光量がさ
らに反射することによる光源の動作に対する影響を最小
化するためには、第１光検出器２０３の対向面２０３ａ
を斜めにするようにして最小化することができる。ま
た、望ましくは前記第１光検出器２０３及び第２光検出
器２０５は、半導体基板上に集積化することができるフ
ォトダイオードが適用される。
らに反射することによる光源の動作に対する影響を最小
化するためには、第１光検出器２０３の対向面２０３ａ
を斜めにするようにして最小化することができる。ま
た、望ましくは前記第１光検出器２０３及び第２光検出
器２０５は、半導体基板上に集積化することができるフ
ォトダイオードが適用される。
【００２９】図９に示すように、本発明の第３実施形態
による微細多共振器を利用した波長固定集積光源構造３
００は、半導体レーザ３０１、具体的には、分布帰還形
半導体レーザと、前記半導体レーザ３０１の一端に集積
化されていて、入射されたビームのうち、第１光量を通
過させ、第２光量を反射面３０２ａによって反射するエ
ッチング部分３０２と、前記エッチング部分３０２と離
れた距離に集積化されていて、前記エッチング部分の反
射面３０２ａを通過した第１光量を入射させ、特定の波
長を反射させる微細多共振器３０３と、前記エッチング
部分３０２の一端に集積化されていて、反射面３０２ａ
によって反射された第１光量を検出する第１光検出器３
０４と、前記エッチング部分の一端に集積化されてい
て、微細多共振器３０３によって反射されて前記反射面
３０２ａを経由する第２光量を検出する第２光検出器３
０５とから構成される。前記第１光検出器及び第２光検
出器は、並列に相対した位置に配列される。これによ
り、前記第１光検出器３０４及び第２光検出器３０５の
相対的な光量変化を測定して光波長を一定に保持するこ
とができるようになった。
による微細多共振器を利用した波長固定集積光源構造３
００は、半導体レーザ３０１、具体的には、分布帰還形
半導体レーザと、前記半導体レーザ３０１の一端に集積
化されていて、入射されたビームのうち、第１光量を通
過させ、第２光量を反射面３０２ａによって反射するエ
ッチング部分３０２と、前記エッチング部分３０２と離
れた距離に集積化されていて、前記エッチング部分の反
射面３０２ａを通過した第１光量を入射させ、特定の波
長を反射させる微細多共振器３０３と、前記エッチング
部分３０２の一端に集積化されていて、反射面３０２ａ
によって反射された第１光量を検出する第１光検出器３
０４と、前記エッチング部分の一端に集積化されてい
て、微細多共振器３０３によって反射されて前記反射面
３０２ａを経由する第２光量を検出する第２光検出器３
０５とから構成される。前記第１光検出器及び第２光検
出器は、並列に相対した位置に配列される。これによ
り、前記第１光検出器３０４及び第２光検出器３０５の
相対的な光量変化を測定して光波長を一定に保持するこ
とができるようになった。
【００３０】望ましくは、前記第１光検出器３０４及び
第２光検出器３０５は、半導体基板Ｓ上に集積化が可能
なフォトダイオードが使用される。
第２光検出器３０５は、半導体基板Ｓ上に集積化が可能
なフォトダイオードが使用される。
【００３１】すなわち、本発明の実施形態では、半導体
レーザの一部光量を一定の光量比に分離した後、一方
は、光検出器で直接測定し、他の一方は、集積化された
微細多共振器の構造を利用した光フィルターを通過また
は反射して、その波長に依存した透過光量を光検出器を
通じて測定して、これら２つの光検出器で測定された光
量比の変化を測定し、これにより、光源に取り付けられ
た図示しない温度調節器を通じて温度を調節することに
より、微細な光波長の変化を測定して補正し、光源の波
長を一定に保持することができる。結果的に、本発明
は、前記微細多共振器を半導体基板にモノリシック集積
化またはハイブリッド集積化を遂行させ、光検出器も半
導体レーザの活性層を利用して素子製作を簡単にするこ
とができる。
レーザの一部光量を一定の光量比に分離した後、一方
は、光検出器で直接測定し、他の一方は、集積化された
微細多共振器の構造を利用した光フィルターを通過また
は反射して、その波長に依存した透過光量を光検出器を
通じて測定して、これら２つの光検出器で測定された光
量比の変化を測定し、これにより、光源に取り付けられ
た図示しない温度調節器を通じて温度を調節することに
より、微細な光波長の変化を測定して補正し、光源の波
長を一定に保持することができる。結果的に、本発明
は、前記微細多共振器を半導体基板にモノリシック集積
化またはハイブリッド集積化を遂行させ、光検出器も半
導体レーザの活性層を利用して素子製作を簡単にするこ
とができる。
【００３２】一方、本発明の詳細な説明では具体的な実
施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲
は、前記実施形態によって限られるべきではなく、本発
明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当
該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかであ
る。例えば、光の強度を一定な比率で分けるために、Ｙ
-ブランチ(branch)導波路を製作した後、１つの導波路
には光検出器のみ集積化し、他の１つの導波路には微細
多共振器及び光検出器を集積化することにより、前記の
ような効果を同一に得ることができる。
施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲
は、前記実施形態によって限られるべきではなく、本発
明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当
該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかであ
る。例えば、光の強度を一定な比率で分けるために、Ｙ
-ブランチ(branch)導波路を製作した後、１つの導波路
には光検出器のみ集積化し、他の１つの導波路には微細
多共振器及び光検出器を集積化することにより、前記の
ような効果を同一に得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明は、微細
多共振器を利用して温度変化に依存しない波長固定光源
構造を半導体レーザに集積化することにより、集積測定
された光の強度及び微細多共振器を利用して、測定され
た光強度間の微細な光の強度変化を測定することができ
る。その結果、光源の構造を単純化することができ、温
度に対する依存性を解消することができる。
多共振器を利用して温度変化に依存しない波長固定光源
構造を半導体レーザに集積化することにより、集積測定
された光の強度及び微細多共振器を利用して、測定され
た光強度間の微細な光の強度変化を測定することができ
る。その結果、光源の構造を単純化することができ、温
度に対する依存性を解消することができる。
【図１】 従来の一実施形態によるエタロンフィルター
を利用した波長固定構造を示す図である。
を利用した波長固定構造を示す図である。
【図２】 従来の一実施形態によるエタロンフィルター
の入射角による光経路の長さが異なって波長による光検
出程度が変化するグラフを示す図である。
の入射角による光経路の長さが異なって波長による光検
出程度が変化するグラフを示す図である。
【図３】 微細多共振器の構造を示す図である。
【図４】 波長による微細多共振器の構造の動作特性を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】 微細多共振器のフィルターを利用した集積半
導体レーザの構造を示す図である。
導体レーザの構造を示す図である。
【図６】 微細多共振器のフィルターを利用した集積半
導体レーザの光透過の特性を示すグラフである。
導体レーザの光透過の特性を示すグラフである。
【図７】 本発明の好適な第１実施形態による微細多共
振器を利用した波長固定集積光源の構造を示す図であ
る。
振器を利用した波長固定集積光源の構造を示す図であ
る。
【図８】 本発明の好適な第２実施形態による微細多共
振器を利用した波長固定集積光源の構造を示す図であ
る。
振器を利用した波長固定集積光源の構造を示す図であ
る。
【図９】 本発明の好適な第３実施形態による微細多共
振器を利用した波長固定集積光源の構造を示す図であ
る。
振器を利用した波長固定集積光源の構造を示す図であ
る。
Ｓ・・・半導体基板
２０・・・微細多共振器
２２・・・半導体領域
２４・・・ポリイミド領域
２６・・・活性層
１００，２００，３００・・・光源構造
１０１，２０１，３０１・・・半導体レーザ
１０２，２０２，３０２・・・エッチング部分
１０２ａ，２０２ａ・・・傾斜面
１０３，２０４，３０３・・・微細多共振器
１０４，２０３，３０４・・・光検出器
１０５，２０５，３０５・・・光検出器
３０２ａ・・・反射面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 李 重基
大韓民国大田廣域市西區關雎洞（番地な
し） 大自然マウルアパート108棟2202號
Ｆターム(参考） 5F073 AA64 AA83 AB15 BA02 EA03
EA15 FA02 GA02 GA12 GA13
Claims (8)
- 【請求項１】 光通信システムの波長固定集積光源構造
において、 半導体基板上に形成された半導体レーザと、 前記半導体レーザの出力端に集積化されて前記半導体レ
ーザから入射されたビームのうち第１光量を通過させ、
第２光量を反射させる所定の角度で傾斜した反射面を有
する半導体基板上に形成されたエッチング部分と、 前記エッチング部分と離されるように形成されて前記エ
ッチング部分を通過した前記第１光量が入射される微細
多共振器と、 前記微細多共振器の一端に結合されて前記微細多共振器
を通過した前記第１光量を検出する第１光検出器と、 前記エッチング部分の一端に結合されて前記エッチング
部分の傾斜した反射面部分によって反射された前記第２
光量を検出する第２光検出器とから構成されることによ
り、前記第１光検出器及び第２光検出器によって検出さ
れた光の強さの差異が前記半導体レーザの温度を調節す
るのに使用され、これにより、光波長を一定に保持する
のに用いられるように構成されていることを特徴とする
波長固定集積光源構造。 - 【請求項２】 前記微細多共振器は、層数を調節して波
長による透過ビームの強度変化量を調節することができ
る構成であることを特徴とする請求項１記載の波長固定
集積光源構造。 - 【請求項３】 前記半導体レーザ及び微細多共振器の形
成は、モノリシック集積化によって遂行されることを特
徴とする請求項１記載の波長固定集積光源構造。 - 【請求項４】 前記半導体レーザ及び微細多共振器の形
成は、ハイブリッド集積化によって遂行されることを特
徴とする請求項１記載の波長固定集積光源構造。 - 【請求項５】 光通信システムの波長固定集積光源構造
において、 半導体基板上に形成された半導体レーザと、 前記半導体レーザの出力端に集積化されて前記半導体レ
ーザから入射されたビームのうち第１光量を通過させ、
第２光量を反射させる所定の角度で傾斜した反射面を有
するエッチング部分と、 前記エッチング部分の反射面に結合されて前記エッチン
グ部分の反射面を通過した前記第１光量を検出する第１
光検出器と、 前記エッチング部分に結合されて前記エッチング部分の
反射面によって反射された前記第２光量が入射される微
細多共振器と、 前記微細多共振器の一端に結合されて前記微細多共振器
を通過した前記第２光量を検出する第２光検出器とから
構成されることにより、前記第１光検出器及び第２光検
出器によって検出された光強さの差異が前記半導体レー
ザの温度を調節するのに使用され、これにより、光波長
を一定に保持するのに用いられるように構成されている
ことを特徴とする波長固定集積光源構造。 - 【請求項６】 前記微細多共振器は、層数を調節して波
長による透過ビームの強度変化量を調節することができ
る構成であることを特徴とする請求項５記載の波長固定
集積光源構造。 - 【請求項７】 半導体基板上に形成された半導体レーザ
と、 前記半導体レーザの出力端に結合されて前記半導体レー
ザから入射されたビームのうち、第１光量を通過させ、
第２光量を反射させる所定の角度で傾斜して反射させる
反射面を有するエッチング部分と、 前記エッチング部分と離されたまま集積化されて前記エ
ッチング部分を通過した第１光量を入射させるとともに
特定の波長を反射させる集積化された微細多共振器と、 前記エッチング部分の一端に集積化されて前記反射面に
よって反射された前記第１光量を検出する第１光検出器
と、 前記第１光検出器に並列に相対する位置に設けられてい
て、前記エッチング部分の一端に集積化された前記微細
多共振器によって反射された前記第２光量を検出する第
２光検出器とから構成されることにより、前記第１光検
出器及び第２光検出器によって検出された光強さの差異
が前記半導体レーザの温度を調節するのに使用され、こ
れにより、光波長を一定に保持するのに用いられるよう
に構成されている波長固定集積光源構造。 - 【請求項８】 前記微細多共振器は、層数を調節して波
長による透過ビームの強度変化量を調節することができ
る構成であることを特徴とする請求項７記載の波長固定
集積光源構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR2001-035999 | 2001-06-23 | ||
| KR10-2001-0035999A KR100424471B1 (ko) | 2001-06-23 | 2001-06-23 | 미세다공진기를 이용한 파장 고정 집적 광원 구조 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003069133A true JP2003069133A (ja) | 2003-03-07 |
| JP3848220B2 JP3848220B2 (ja) | 2006-11-22 |
Family
ID=19711266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002183592A Expired - Fee Related JP3848220B2 (ja) | 2001-06-23 | 2002-06-24 | 微細多共振器を利用した波長固定集積光源構造 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6798799B2 (ja) |
| JP (1) | JP3848220B2 (ja) |
| KR (1) | KR100424471B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007294883A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-11-08 | Anritsu Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザモジュール、および半導体レーザモジュールを用いたラマン増幅器 |
| JP2019057539A (ja) * | 2017-09-19 | 2019-04-11 | 日本電信電話株式会社 | 半導体光集積素子 |
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|---|---|---|---|---|
| EP1436870A2 (en) * | 2001-10-09 | 2004-07-14 | Infinera Corporation | TRANSMITTER PHOTONIC INTEGRATED CIRCUITS (TxPIC) AND OPTICAL TRANSPORT NETWORKS EMPLOYING TxPICs |
| KR100464359B1 (ko) * | 2002-03-11 | 2005-01-03 | 삼성전자주식회사 | 파장 가변형 레이저 장치 |
| US20040057477A1 (en) * | 2002-09-24 | 2004-03-25 | Agere Systems Inc. | Wavelength locking device |
| US8971362B2 (en) * | 2002-10-08 | 2015-03-03 | Infinera Corporation | Monitoring of a laser source with front and rear output photodetectors to determine frontal laser power and power changes over laser lifetime |
| US20050111777A1 (en) * | 2003-10-14 | 2005-05-26 | Stenger Vincent E. | Monolithic integrated photonic interconnect device |
| EP1740992B1 (en) * | 2004-04-15 | 2018-10-10 | Infinera Corporation | Coolerless and floating wavelength grid photonic integrated circuits (pics) for wdm transmission networks |
| US8317935B2 (en) * | 2006-12-01 | 2012-11-27 | Electrolux Home Products, Inc. | Dishwasher apparatus including sound absorbing device |
| TWM532577U (zh) * | 2015-03-24 | 2016-11-21 | 山姆科技公司 | 具有紋理表面的光學阻障物 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5299212A (en) | 1993-03-10 | 1994-03-29 | At&T Bell Laboratories | Article comprising a wavelength-stabilized semiconductor laser |
| AU6119396A (en) * | 1995-07-27 | 1997-02-26 | Jds Fitel Inc. | Method and device for wavelength locking |
| US6108355A (en) * | 1998-10-16 | 2000-08-22 | New Focus, Inc. | Continuously-tunable external cavity laser |
| WO2001008277A1 (en) * | 1999-07-27 | 2001-02-01 | New Focus, Inc. | Method and apparatus for filtering an optical beam |
| US6853654B2 (en) * | 1999-07-27 | 2005-02-08 | Intel Corporation | Tunable external cavity laser |
-
2001
- 2001-06-23 KR KR10-2001-0035999A patent/KR100424471B1/ko not_active IP Right Cessation
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2002
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