JP2004247327A - External resonator wavelength variable light source - Google Patents

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JP2004247327A
JP2004247327A JP2003032374A JP2003032374A JP2004247327A JP 2004247327 A JP2004247327 A JP 2004247327A JP 2003032374 A JP2003032374 A JP 2003032374A JP 2003032374 A JP2003032374 A JP 2003032374A JP 2004247327 A JP2004247327 A JP 2004247327A
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Japan
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wavelength
optical amplifier
light
optical
light source
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JP2003032374A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Maeda
稔 前田
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Ando Electric Co Ltd
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Ando Electric Co Ltd
Yokogawa Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an external resonator wavelength variable light source which is capable of outputting the light whose wavelength can be changed over a wide range. <P>SOLUTION: The external resonator wavelength variable light source is equipped with a wavelength selection reflector 4 structure arranged outside an optical amplifier 1 and capable of changing its output light in wavelength by the wavelength selection reflector 4 structure. The optical amplifier 1 is a semiconductor laser having a structure wherein the band gap energy is changed stepwise or continuously in the lengthwise direction of a resonator. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光通信や光計測技術分野で使用する外部共振器型波長可変光源装置に関し、詳しくは波長範囲を広く可変できるようにした波長可変光源に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
光通信用光コンポーネント部品の波長特性を測定する光源には、狭スペクトル線幅の単一モード発振で波長安定度が良く、かつ波長可変が可能な光源が要求されており、半導体レーザ素子と波長選択機能を有する回折格子4Aを使用した外部共振器型波長可変光源が使用されるようになっている。
【0003】
近年、WDM(Wavelength Division Multiplexing;波長分割多重)の普及により、使用される光コンポーネント部品の波長特性の測定範囲も拡大して、Cバンド+Lバンド+Sバンドと広帯域化に対応する必要が出てきている。
【0004】
図4は従来の外部共振器型波長可変光源の構成例を示すブロック図である。図4において、1は光増幅器、2は光増幅器駆動回路、3A〜3Cはレンズ、4Aは回折格子、4Bは反射器、6は光アイソレータ、5Bは回転制御手段、5Aは回転制御駆動回路である。回折格子4Aと反射器4Bで波長選択反射器4を構成し、回転制御手段5Bと回転制御駆動回路5Aで、波長選択駆動回路5を構成する。また、波長選択反射器4と波長選択駆動回路5は波長可変手段である。
【0005】
次に、図4の動作を説明する。光増幅器1はファブリペロ型半導体レーザ(LD)であり、一方の出射面に無反射膜1Aが施され、光増幅器駆動回路2からの注入電流に応じて、両出射面から光を射出する。
【0006】
光増幅器1であるLD素子は、その活性層のバンドギャップエネルギーに対応した波長領域で光増幅するが、ここでのバンドキャップエネルギーは共振器長手方向に対して一定である。
【0007】
レンズ3Aは光増幅器1の無反射膜1A側の射出光軸上に配置され、光増幅器1の無反射膜1A側の出射面からの射出光を平行光に変換する。平行光に変換された射出光は、波長選択反射器4に入射される。
【0008】
回折格子4Aは図示を省略した光学ベース台に固定され、入射される平行光のうち入射角によって(1)式で示される特定の波長の光を反射する。
λB=d/N×[sin(α)+sin(β)] ・・・(1)
ここで、λBは回折格子4Aで選択されたブラッグ波長、dは回折格子4Aの溝間隔、Nは回折光の次数(通常N=1)、αは回折格子4Aの法線と光増幅器1の射出光軸との角度(回折格子4Aへの入射角度)、βは回折格子4Aの法線と回折格子4Aで回折した光の回折光軸との角度(回折格子4Aからの回折角度)をそれぞれ示している。
【0009】
すなわち、回折格子4Aは光増幅器1の無反射膜1A側の出射面からの射出光軸上に射出光が入射角度αで入射される位置に配置され、光増幅器1から入射角度αで入射された平行光のうち前述した(1)式で示される波長の光を1次回折光として角度βで回折し、(1)式で示される波長の光で回折されない光を回折格子4Aの法線に対して入射角度αと対称の角度で0次回折光として反射する。
【0010】
反射器4Bは回転機構7上に配置され、(1)式で求められる回折格子4Aからの回折光の内、反射器4Bに垂直に入射した波長の光のみを入射光路と同一光路に反射して光増幅器1に帰還させる。反射器4Bに垂直入射しない波長の光は、入射光路と異なった光路に反射されるため、光増幅器1に帰還しない。
【0011】
この反射器4Bは回折格子4Aの反射を含めて光増幅器1の無反射膜1Aが施されていない出射面とで共振器を形成しており、反射器4Bと回折格子4Aで選択される光を光増幅器1に再入射させることで、レーザ発振させている。
【0012】
回転機構7は、波長可変手段5の回転制御駆動回路5Aが回転制御手段5Bを制御駆動することにより回転軸を中心に回動するように構成されている。この回転機構7の回動に伴って反射器4Bの角度変化と共振器長変化とが同時に行われ、レーザ発振の波長が変化する。これによって光増幅器1の光利得範囲で波長可変を行うことができる。
【0013】
レンズ3Bは光増幅器1の無反射膜1Aが施されていない側の射出光軸上に配置され、光増幅器1の出射面から射出される光を平行光に変換する。平行光に変換された射出光は、光アイソレータ6に入射される。
【0014】
光アイソレータ6は出力ファイバ10からの反射光が光増幅器1に戻らないようにするためのもので、この光アイソレータ6を透過した光はレンズ3Cで集光され、出力光として出力ファイバ10に入射される。
【0015】
【特許文献1】
特開2000−389178号公報
【0016】
この特許文献1には、図4の構成が開示されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
光増幅器1はエピタキシャル成長により基板に活性層を成長させることにより製造され、活性層を量子井戸構造(歪み量子井戸構造も含む)にすることで発光効率などを改善するとともに、活性層の量子井戸幅や組成を変更することでバンドギャップエネルギーを変えて、光利得波長範囲を変更している。
【0018】
しかし、通常のエピタキシャル成長では基板内で均一な成長が行われているので、単一組成の活性層では光利得波長範囲は100nm〜150nm程度である。したがって、外部共振器型波長可変光源に使用される波長選択反射器4(回析格子4A及び反射器4B)の波長選択範囲は数100nmと広いにもかかわらず、外部共振器型波長可変光源としての波長可変範囲は光増幅器1の光利得波長範囲と同じ100nm〜150nmとなってしまう。
【0019】
すなわち、図4に示す従来の構成では、外部共振器型波長可変光源の波長可変範囲を広くしようとしても光増幅器1の光利得範囲で波長可変範囲が決定しまう。この発明は、波長可変幅の広い波長可変光源を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明は、
一端に無反射膜1Aを施した光増幅器1と、
光増幅器1を駆動する光増幅器駆動回路2と、
光増幅器1の無反射膜1A側の射出光軸上に配置され、光増幅器1の無反射膜1A側の出射面からの射出光を平行光に変換するレンズ3Aと、
レンズ3Aから入射される平行光の波長を可変する波長選択反射器4とを備える外部共振器型波長可変光源であって、
光増幅器1は、光増幅器1の共振器長方向にバンドギャップエネルギーが段階的または連続的に変化している構造の半導体レーザとする。
【0021】
また、光増幅器1は、層構造方向にバンドギャップエネルギーが異なる量子井戸を積層した活性層である構造の半導体レーザとする。
【0022】
更に、波長選択反射器は、
入射される平行光のうち入射角によって決まる特定の波長の光を反射する回折格子と、
前記回折格子の反射光のうち、垂直に入射する波長の光のみを反射する反射器とで構成されている。
【0023】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による外部共振器型波長可変光源の各実施の形態例について、図を参照して説明する。図1は、本発明による外部共振器型波長可変光源の構成例を示すブロック図である。
【0024】
図1において、光増幅器1はファブリペロ型半導体レーザであり、片端面に無反射膜が施されている。また、光増幅器1は光増幅器駆動回路2と接続され、光増幅器駆動回路2からの注入電流に応じて両出射面から光を射出する。
【0025】
InGaAs/InGaAsPのMQW(英語スペルと日本語用語挿入)構造の半導体レーザでは、バンドギャップエネルギーを変更することで、1200nm〜1650nm帯のLD発振が可能である。ここで1200nm〜1650nm帯でレーザ発振が可能とは、InGaAsPの組成を変化させることを意味している。ある組成に固定すると、レーザ発振する波長幅は約150nm程度に限定される。
【0026】
そこで、図1の光増幅器1としては、光増幅領域の共振器長手方向にバンドギャップエネルギーが段階的または連続的に変化している構造の素子を用いる。なお図1におけるその他の構成及び動作は図4の波長可変光源と同等であり、それらの説明は省略する。
【0027】
共振器長手方向にバンドギャップエネルギーが段階的に変化している構造の素子は、選択成長方法で作製される。この選択成長方法は、エピタキシャル成長基板にシリコン酸化膜(SiO2)などを成膜し、エピタキシャル成長させる領域(光増幅領域である光導波路)のシリコン酸化膜を除去したのち、有機金属気相成長(MOCVD)法により量子井戸構造を成長させる。
【0028】
なお、光増幅領域の共振器長手方向にバンドギャップエネルギーが段階的または連続的に変化している構造の素子に関連する技術として、バンドギャップエネルギーを任意に制御することが可能である旨が、電子情報通信学会論文誌
Vol.77−C−I No.5 P250〜259「選択MOCVD成長による多重量子井戸構造の量子準位エネルギー制御と光集積素子への応用」に記載され、製造方法については特開平7−50443号公報に記載されている。
【0029】
次に、本発明による外部共振器型波長可変光源の光増幅器1の構成を図2を参照して説明する。図2に示すように、シリコン酸化膜のマスク幅と両マスク間の幅によってマスク間に成長する量子井戸層の膜厚が変化し、バンドギャップエネルギーが変化する効果が得られ、図3に示すとおり光利得の波長範囲が変化する。
【0030】
ここでは、1500nmから1650nmでレーザ発振可能な組成A領域と1400nmから1550nmでレーザ発振可能な組成B領域を例に説明する。光増幅(Gain)と光吸収(Loss)との関係は、以下の様になる。
【0031】
光吸収より光増幅が大きい波長帯(A領域で1500nm〜1650nm、B領域で1400nm〜1550nm)ではLD発振が可能である。光吸収があり光増幅の小さい波長帯では自然放出光のみとなる。そして、光吸収も光増幅もない波長帯(長波長側)では透明な材質となるが、光吸収があり光増幅のない波長帯(短波長側)では光吸収のみとなる。
【0032】
そして、この例ではB領域のみでのLD発振はA領域より100nm短波長で可能であるが、A領域を集積するとA領域の光吸収分が加わるため、B領域の100nm短波長でのLD発振は不可能になる。
【0033】
そのため、選択成長方法による量子井戸層において、波長可変範囲が異なる組成Aと組成Bを集積させたとき、レーザ発振するためには、光吸収より光増幅が十分に大きくなければならない。そのため、組成Bより更に短波長側にレーザ発振可能な組成Cの構造を集積しても組成Aでの光吸収が大きくなり過ぎ、光増幅できない。
【0034】
つまり、光増幅器1の共振器長手方向にバンドギャップエネルギーが段階的または連続的に変化していることで、各領域での波長に対する光増幅特性は多少低くなるが、広い波長範囲の光を増幅することが可能となる。そのため、従来のバンドギャップエネルギーが一様な半導体レーザ素子を使用した波長可変光源よりも、100nm程度広い波長範囲で波長可変が可能となる。
【0035】
次に、波長選択反射器構造について述べる。回折格子4Aは、光増幅器1の無反射膜1A側の出射面からの射出光軸上に射出光が入射角度αで入射される位置に配置されている。回折格子4Aは波長選択反射器4として機能し、光増幅器1から入射角度αで入射された平行光のうち、前述した(1)式で示される波長の光を1次回折光として角度βで回折する。一方(1)式で示される波長の光で回折されない光を、回折格子4Aの法線に対して入射角度αと対称の角度で0次回折光として反射する。
【0036】
反射器4Bは、光増幅器1から回折格子4Aに入射して角度βで回折した波長の1次回折光が入射される位置に配置され、1次回折光を反射する。この時、(1)式で求められる回折格子4Aからの回折光の内、反射器4Bに垂直に入射した波長の光のみを入射光路と同一光路に反射して、光増幅器1に帰還させる。反射器4Bに垂直入射しない波長の光は、入射光路と異なった光路に反射されるため、光増幅器1に帰還しない。
【0037】
ここまでの例では回折格子4Aと反射器4Bで構成された波長選択反射器4構造で説明しているが、波長選択反射器4構造としては、回折格子4A単体の構造でも、バンドパスフィルターと反射器から構成されている構造でも良いことは明らかである。
【0038】
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態例の外部共振器型波長可変光源では、構成部品は第1実施形態と同じであるが、光増幅器1である半導体レーザの光増幅領域の構造が異なっている。この光増幅器1である半導体レーザ素子は、層構造方向にバンドギャップエネルギーが異なる量子井戸を積層した活性層の構造の素子である。
【0039】
この構造のLD素子でも、前述した共振器長方向にバンドギャップエネルギーが段階的または連続的に変化している構造と同等な効果となり、波長に対する光増幅特性は多少低くなるが、広い波長範囲の光を増幅することが可能となる。
【0040】
以上のように、第1実施と第2実施の形態例の外部共振器型波長可変光源によれば、従来のバンドギャップエネルギーが一様な多重量子井戸構造の半導体レーザ素子を使用した波長可変光源よりも、100nm程度広い波長範囲で波長可変が可能となる。
【0041】
【発明の効果】
本発明の外部共振器型波長可変光源によれば、従来のバンドギャップエネルギーが一様な多重量子井戸構造の半導体レーザ素子よりも光利得波長範囲が広くなってレーザ発振する波長範囲が広くなるので、小型で波長を可変できる波長範囲を広くすることが容易に図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による外部共振器型波長可変光源の構成例を示すブロック図である。
【図2】選択成長方法による量子井戸層の膜厚変化図である。
【図3】波長に対する光利得特性を示す模式図である。
【図4】従来例の外部共振器型波長可変光源の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
1 光増幅器1
1A 無反射膜
2 光増幅器駆動回路
3A、3B、3C レンズ
4 波長選択反射器
4A 回折格子
4B 反射器
5 波長選択駆動回路
5A 回転制御駆動回路
5B 回転制御手段
6 光アイソレータ
7 回転機構
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an external resonator type wavelength tunable light source device used in the field of optical communication and optical measurement technology, and more particularly to a wavelength tunable light source capable of widely changing a wavelength range.
[0002]
[Prior art]
As a light source for measuring the wavelength characteristics of optical component parts for optical communication, a light source that has single-mode oscillation with a narrow spectral line width, good wavelength stability, and tunable wavelength is required. An external resonator type wavelength tunable light source using a diffraction grating 4A having a selection function is used.
[0003]
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of WDM (Wavelength Division Multiplexing), the measurement range of wavelength characteristics of optical component parts to be used has been expanded, and it has become necessary to cope with a wider band of C band + L band + S band. I have.
[0004]
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration example of a conventional external resonator type wavelength tunable light source. In FIG. 4, 1 is an optical amplifier, 2 is an optical amplifier drive circuit, 3A to 3C are lenses, 4A is a diffraction grating, 4B is a reflector, 6 is an optical isolator, 5B is a rotation control means, and 5A is a rotation control drive circuit. is there. The wavelength selection reflector 4 is constituted by the diffraction grating 4A and the reflector 4B, and the wavelength selection drive circuit 5 is constituted by the rotation control means 5B and the rotation control drive circuit 5A. The wavelength selection reflector 4 and the wavelength selection drive circuit 5 are wavelength variable means.
[0005]
Next, the operation of FIG. 4 will be described. The optical amplifier 1 is a Fabry-Perot type semiconductor laser (LD), which is provided with a non-reflective film 1A on one emission surface, and emits light from both emission surfaces according to an injection current from the optical amplifier drive circuit 2.
[0006]
The LD element serving as the optical amplifier 1 amplifies light in a wavelength region corresponding to the band gap energy of the active layer, and the band cap energy here is constant in the longitudinal direction of the resonator.
[0007]
The lens 3A is disposed on the emission optical axis of the optical amplifier 1 on the side of the non-reflection film 1A, and converts the light emitted from the exit surface of the optical amplifier 1 on the side of the non-reflection film 1A into parallel light. The outgoing light converted into parallel light is incident on the wavelength selective reflector 4.
[0008]
The diffraction grating 4A is fixed to an optical base table (not shown), and reflects light having a specific wavelength represented by Expression (1) depending on the incident angle among incident parallel lights.
λB = d / N × [sin (α) + sin (β)] (1)
Here, λB is the Bragg wavelength selected by the diffraction grating 4A, d is the groove interval of the diffraction grating 4A, N is the order of the diffracted light (usually N = 1), α is the normal of the diffraction grating 4A and the optical amplifier 1 The angle from the emission optical axis (the angle of incidence on the diffraction grating 4A), and β is the angle between the normal to the diffraction grating 4A and the diffraction optical axis of the light diffracted by the diffraction grating 4A (the diffraction angle from the diffraction grating 4A), respectively. Is shown.
[0009]
That is, the diffraction grating 4A is arranged at a position where the outgoing light is incident at an incident angle α on the outgoing optical axis from the outgoing surface of the optical amplifier 1 on the antireflection film 1A side, and is incident from the optical amplifier 1 at an incident angle α. Of the parallel light, the light having the wavelength represented by the above-described formula (1) is diffracted at an angle β as the first-order diffracted light, and the light that is not diffracted by the light having the wavelength represented by the formula (1) is changed to the normal line of the diffraction grating 4A. On the other hand, the light is reflected as 0th-order diffracted light at an angle symmetrical to the incident angle α.
[0010]
The reflector 4B is disposed on the rotating mechanism 7, and reflects only light having a wavelength perpendicularly incident on the reflector 4B out of the diffracted light from the diffraction grating 4A obtained by the equation (1) into the same optical path as the incident optical path. To the optical amplifier 1. Light having a wavelength not perpendicularly incident on the reflector 4B is reflected on an optical path different from the incident optical path, and therefore does not return to the optical amplifier 1.
[0011]
The reflector 4B forms a resonator including the reflection of the diffraction grating 4A and the exit surface of the optical amplifier 1 on which the non-reflection film 1A is not formed, and the light selected by the reflector 4B and the diffraction grating 4A. Is re-entered into the optical amplifier 1 to cause laser oscillation.
[0012]
The rotation mechanism 7 is configured such that the rotation control drive circuit 5A of the wavelength variable means 5 controls the rotation control means 5B to rotate about the rotation axis. With the rotation of the rotation mechanism 7, the change in the angle of the reflector 4B and the change in the cavity length are simultaneously performed, and the wavelength of laser oscillation changes. As a result, the wavelength can be changed within the optical gain range of the optical amplifier 1.
[0013]
The lens 3B is disposed on the emission optical axis of the optical amplifier 1 on the side where the antireflection film 1A is not applied, and converts light emitted from the emission surface of the optical amplifier 1 into parallel light. The emitted light converted into parallel light is incident on the optical isolator 6.
[0014]
The optical isolator 6 is for preventing the reflected light from the output fiber 10 from returning to the optical amplifier 1. The light transmitted through the optical isolator 6 is condensed by the lens 3C and is incident on the output fiber 10 as output light. Is done.
[0015]
[Patent Document 1]
JP 2000-389178 A
Patent Document 1 discloses the configuration shown in FIG.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
The optical amplifier 1 is manufactured by growing an active layer on a substrate by epitaxial growth. The active layer has a quantum well structure (including a strained quantum well structure) to improve luminous efficiency and the like, and has a quantum well width of the active layer. By changing the bandgap energy by changing the composition and the composition, the optical gain wavelength range is changed.
[0018]
However, in the normal epitaxial growth, since the uniform growth is performed in the substrate, the optical gain wavelength range is about 100 nm to 150 nm in the active layer having a single composition. Therefore, although the wavelength selection range of the wavelength selective reflector 4 (the diffraction grating 4A and the reflector 4B) used for the external resonator type wavelength tunable light source is as wide as several hundred nm, the external resonator type wavelength tunable light source is used. Is 100 nm to 150 nm, which is the same as the optical gain wavelength range of the optical amplifier 1.
[0019]
That is, in the conventional configuration shown in FIG. 4, the wavelength variable range is determined by the optical gain range of the optical amplifier 1 even if the wavelength variable range of the external resonator type wavelength variable light source is to be widened. An object of the present invention is to provide a wavelength tunable light source having a wide wavelength tunable width.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides
An optical amplifier 1 having an antireflection film 1A at one end;
An optical amplifier driving circuit 2 for driving the optical amplifier 1;
A lens 3A disposed on the emission optical axis of the optical amplifier 1 on the side of the non-reflection film 1A and converting the emission light from the emission surface of the optical amplifier 1 on the side of the non-reflection film 1A into parallel light;
An external resonator type wavelength tunable light source comprising: a wavelength selection reflector 4 for tuning the wavelength of parallel light incident from the lens 3A;
The optical amplifier 1 is a semiconductor laser having a structure in which the band gap energy changes stepwise or continuously in the cavity length direction of the optical amplifier 1.
[0021]
The optical amplifier 1 is a semiconductor laser having an active layer in which quantum wells having different band gap energies are stacked in the layer structure direction.
[0022]
Further, the wavelength selective reflector is
A diffraction grating that reflects light of a specific wavelength determined by the angle of incidence of the incident parallel light,
And a reflector that reflects only light having a vertically incident wavelength out of the reflected light of the diffraction grating.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, embodiments of the external resonator type wavelength tunable light source according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an external resonator type wavelength tunable light source according to the present invention.
[0024]
In FIG. 1, an optical amplifier 1 is a Fabry-Perot type semiconductor laser, and has an antireflection film on one end surface. The optical amplifier 1 is connected to the optical amplifier drive circuit 2 and emits light from both emission surfaces according to the injection current from the optical amplifier drive circuit 2.
[0025]
In an InGaAs / InGaAsP semiconductor laser having an MQW (English spelling and Japanese term insertion) structure, LD oscillation in the 1200 nm to 1650 nm band can be achieved by changing the band gap energy. Here, that laser oscillation is possible in the 1200 nm to 1650 nm band means that the composition of InGaAsP is changed. When fixed to a certain composition, the wavelength width of laser oscillation is limited to about 150 nm.
[0026]
Therefore, as the optical amplifier 1 of FIG. 1, an element having a structure in which the band gap energy changes stepwise or continuously in the longitudinal direction of the resonator in the optical amplification region is used. The other configurations and operations in FIG. 1 are the same as those of the wavelength tunable light source in FIG. 4, and a description thereof will be omitted.
[0027]
An element having a structure in which the band gap energy changes stepwise in the longitudinal direction of the resonator is manufactured by a selective growth method. In this selective growth method, a silicon oxide film (SiO2) or the like is formed on an epitaxial growth substrate, the silicon oxide film in a region to be epitaxially grown (optical waveguide which is an optical amplification region) is removed, and then metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is performed. A quantum well structure is grown by the method.
[0028]
In addition, as a technique related to an element having a structure in which the band gap energy changes stepwise or continuously in the longitudinal direction of the resonator of the optical amplification region, it is possible to arbitrarily control the band gap energy. IEICE Transactions Vol. 77-CI No. 5 P250-259, "Quantum level energy control of multiple quantum well structure by selective MOCVD growth and application to optical integrated device", and the manufacturing method is described in JP-A-7-50443.
[0029]
Next, the configuration of the optical amplifier 1 of the external resonator type wavelength tunable light source according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the thickness of the quantum well layer grown between the masks changes depending on the mask width of the silicon oxide film and the width between the two masks, and the effect of changing the band gap energy is obtained. As described above, the wavelength range of the optical gain changes.
[0030]
Here, a composition A region where laser oscillation can be performed from 1500 nm to 1650 nm and a composition B region where laser oscillation can be performed from 1400 nm to 1550 nm will be described as examples. The relationship between light amplification (Gain) and light absorption (Loss) is as follows.
[0031]
LD oscillation is possible in a wavelength band where light amplification is larger than light absorption (1500 nm to 1650 nm in the A region and 1400 nm to 1550 nm in the B region). In a wavelength band where light is absorbed and light amplification is small, only spontaneous emission light is obtained. In a wavelength band (long wavelength side) where there is neither light absorption nor optical amplification, the material is transparent, but in a wavelength band where light absorption is present and there is no optical amplification (short wavelength side), only light absorption occurs.
[0032]
In this example, LD oscillation only in the B region is possible at a wavelength shorter than the A region by 100 nm. However, when the A region is integrated, light absorption in the A region is added. Becomes impossible.
[0033]
Therefore, when the composition A and the composition B having different wavelength tunable ranges are integrated in the quantum well layer formed by the selective growth method, the light amplification must be sufficiently larger than the light absorption in order to cause laser oscillation. For this reason, even if the structure of composition C capable of laser oscillation on the shorter wavelength side than composition B is integrated, the light absorption of composition A becomes too large and light amplification cannot be performed.
[0034]
In other words, since the bandgap energy changes stepwise or continuously in the longitudinal direction of the resonator of the optical amplifier 1, the light amplification characteristics with respect to the wavelength in each region are slightly lowered, but light in a wide wavelength range is amplified. It is possible to do. Therefore, the wavelength can be tuned in a wavelength range about 100 nm wider than that of the conventional wavelength tunable light source using a semiconductor laser device having a uniform band gap energy.
[0035]
Next, the wavelength selective reflector structure will be described. The diffraction grating 4A is arranged at a position where the emission light is incident at an incidence angle α on the emission optical axis from the emission surface on the antireflection film 1A side of the optical amplifier 1. The diffraction grating 4A functions as the wavelength selective reflector 4, and diffracts the light of the wavelength represented by the above-mentioned formula (1) at the angle β as the first-order diffracted light, of the parallel light incident from the optical amplifier 1 at the incident angle α. I do. On the other hand, light that is not diffracted by the light having the wavelength represented by the expression (1) is reflected as 0th-order diffracted light at an angle symmetrical to the incident angle α with respect to the normal to the diffraction grating 4A.
[0036]
The reflector 4B is disposed at a position where the first-order diffracted light having a wavelength that is incident from the optical amplifier 1 on the diffraction grating 4A and diffracted at an angle β is incident, and reflects the first-order diffracted light. At this time, of the diffracted light from the diffraction grating 4A obtained by the expression (1), only light having a wavelength that is perpendicularly incident on the reflector 4B is reflected on the same optical path as the incident optical path, and is fed back to the optical amplifier 1. Light having a wavelength not perpendicularly incident on the reflector 4B is reflected on an optical path different from the incident optical path, and therefore does not return to the optical amplifier 1.
[0037]
In the examples described so far, the structure of the wavelength selective reflector 4 composed of the diffraction grating 4A and the reflector 4B has been described. Obviously, a structure composed of a reflector may be used.
[0038]
[Second embodiment]
In the external resonator type wavelength tunable light source of the second embodiment, the components are the same as those of the first embodiment, but the structure of the optical amplification region of the semiconductor laser as the optical amplifier 1 is different. The semiconductor laser device as the optical amplifier 1 has an active layer structure in which quantum wells having different band gap energies are stacked in the layer structure direction.
[0039]
Also in the LD element having this structure, the effect is equivalent to that of the above-described structure in which the band gap energy changes stepwise or continuously in the cavity length direction, and the optical amplification characteristics with respect to wavelength are slightly lowered. Light can be amplified.
[0040]
As described above, according to the external cavity type wavelength tunable light sources of the first and second embodiments, the wavelength tunable light source using the conventional semiconductor laser device having a multiple quantum well structure having a uniform band gap energy. The wavelength can be changed over a wavelength range as wide as about 100 nm.
[0041]
【The invention's effect】
According to the external cavity type wavelength tunable light source of the present invention, the optical gain wavelength range is wider and the laser oscillation wavelength range is wider than that of a conventional semiconductor laser device having a multiple quantum well structure having a uniform band gap energy. In addition, the wavelength range in which the wavelength can be varied with a small size can be easily widened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an external resonator type wavelength tunable light source according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a change in thickness of a quantum well layer by a selective growth method.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating optical gain characteristics with respect to wavelength.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional external resonator type wavelength tunable light source.
[Explanation of symbols]
1 Optical amplifier 1
1A Non-reflection film 2 Optical amplifier drive circuits 3A, 3B, 3C Lens 4 Wavelength selective reflector 4A Diffraction grating 4B Reflector 5 Wavelength selective drive circuit 5A Rotation control drive circuit 5B Rotation control means 6 Optical isolator 7 Rotation mechanism

Claims (3)

一端に無反射膜(1A)を施した光増幅器(1)と、
光増幅器(1)を駆動する光増幅器駆動回路(2)と、
光増幅器(1)の無反射膜(1A)側の射出光軸上に配置され、光増幅器(1)の無反射膜(1A)側の出射面からの射出光を平行光に変換するレンズ(3A)と、
レンズ(3A)から入射される平行光の波長を可変する波長選択反射器(4)とを備える外部共振器型波長可変光源において、
光増幅器(1)は、共振器長手方向にバンドギャップエネルギーが段階的または連続的に変化している構造の半導体レーザであることを特徴とする外部共振器型波長可変光源。
An optical amplifier (1) having an antireflection film (1A) at one end;
An optical amplifier driving circuit (2) for driving the optical amplifier (1);
A lens which is disposed on the emission optical axis on the non-reflection film (1A) side of the optical amplifier (1) and converts the emission light from the emission surface on the non-reflection film (1A) side of the optical amplifier (1) into parallel light ( 3A),
An external resonator type wavelength tunable light source comprising: a wavelength selection reflector (4) for changing the wavelength of parallel light incident from the lens (3A);
The external amplifier type wavelength tunable light source is characterized in that the optical amplifier (1) is a semiconductor laser having a structure in which the band gap energy changes stepwise or continuously in the longitudinal direction of the resonator.
一端に無反射膜(1A)を施した光増幅器(1)と、
光増幅器(1)を駆動する光増幅器駆動回路(2)と、
光増幅器(1)の無反射膜(1A)側の射出光軸上に配置され、光増幅器(1)の無反射膜(1A)側の出射面からの射出光を平行光に変換するレンズ(3A)と、
レンズ(3A)から入射される平行光の波長を可変する波長選択反射器(4)とを備える外部共振器型波長可変光源において、
光増幅器1は、層構造方向にバンドギャップエネルギーが異なる量子井戸を積層した活性層である構造の半導体レーザであることを特徴とする外部共振器型波長可変光源。
An optical amplifier (1) having an antireflection film (1A) at one end;
An optical amplifier driving circuit (2) for driving the optical amplifier (1);
A lens which is disposed on the emission optical axis on the non-reflection film (1A) side of the optical amplifier (1) and converts the emission light from the emission surface on the non-reflection film (1A) side of the optical amplifier (1) into parallel light ( 3A),
An external resonator type wavelength tunable light source comprising: a wavelength selection reflector (4) for changing the wavelength of parallel light incident from the lens (3A);
The optical resonator 1 is a semiconductor laser having a structure in which an active layer is formed by stacking quantum wells having different band gap energies in a layer structure direction.
波長選択反射器(4)は、入射される平行光のうち入射角によって決まる特定の波長の光を反射する回折格子(4A)と、
前記回折格子(4A)の反射光のうち、垂直に入射する波長の光のみを反射する反射器(4B)とで構成されることを特徴とする請求項1又は2記載の外部共振器型波長可変光源。
A wavelength-selecting reflector (4) for reflecting light having a specific wavelength determined by an incident angle among incident parallel lights;
The external resonator type wavelength according to claim 1 or 2, wherein the reflector (4B) is configured to reflect only light having a wavelength that is vertically incident among the light reflected by the diffraction grating (4A). Variable light source.
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