JP2005223111A - 波長可変レーザー - Google Patents
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Abstract
【課題】 回折損が少なくて、信頼性が高く、放熱が良好な波長可変レーザーを実現する。
【解決手段】 発光出射される波長が切換えられる波長可変レーザーにおいて、
ＩｎＰ基板の一面に設けられた第１の電極と、ＩｎＰ基板の一面に平行にＩｎＰ基板に設けられたミラー層と、ミラー層の他面に一面が接して設けられＩｎＰ基板に設けられた活性層と、活性層の他面に一面が設けられ中央部に光共振ギャップを構成する空隙部を有する第２の電極と、第２の電極の他面に一面が設けられたＳＯＩ基板と、ＳＯＩ基板の一面に空隙部に対向してして設けられた凹面部と、凹面部に設けられミラー層と光共振器を構成する光学薄膜と、ＳＯＩ基板の酸化膜層に凹面部に対向してＳＯＩ基板のシリコン膜層にダイアフラムを構成する静電駆動ギャップ部と、ＳＯＩ基板の他面に一面が設けられた第３の電極とを具備したことを特徴とする波長可変レーザーである。
【選択図】 図１
【解決手段】 発光出射される波長が切換えられる波長可変レーザーにおいて、
ＩｎＰ基板の一面に設けられた第１の電極と、ＩｎＰ基板の一面に平行にＩｎＰ基板に設けられたミラー層と、ミラー層の他面に一面が接して設けられＩｎＰ基板に設けられた活性層と、活性層の他面に一面が設けられ中央部に光共振ギャップを構成する空隙部を有する第２の電極と、第２の電極の他面に一面が設けられたＳＯＩ基板と、ＳＯＩ基板の一面に空隙部に対向してして設けられた凹面部と、凹面部に設けられミラー層と光共振器を構成する光学薄膜と、ＳＯＩ基板の酸化膜層に凹面部に対向してＳＯＩ基板のシリコン膜層にダイアフラムを構成する静電駆動ギャップ部と、ＳＯＩ基板の他面に一面が設けられた第３の電極とを具備したことを特徴とする波長可変レーザーである。
【選択図】 図１
Description
本発明は光通信用の波長可変レーザーの構造に関するものである。
更に詳述すれば、回折損が少なくて、信頼性が高く、放熱が良好な波長可変レーザーに関するものである。
更に詳述すれば、回折損が少なくて、信頼性が高く、放熱が良好な波長可変レーザーに関するものである。
波長可変レーザーに関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
D.Vakhschoori等、「2mW CW singlemode operation of a tunable 1550nm vertical cavity surface emitting laser with 50nm tuning rannge」、ELECTORONICS LETTERS 27th May 1999 Vol.35 No.11 pp.1〜pp.2、
D.Vakhschoori等、「2mW CW singlemode operation of a tunable 1550nm vertical cavity surface emitting laser with 50nm tuning rannge」、ELECTORONICS LETTERS 27th May 1999 Vol.35 No.11 pp.1〜pp.2、
図３はこのような従来の波長可変レーザーの一例を示す要部構成説明図である。
図において、１はＩｎＰ基板、２はＩｎＰ基板１に、支持ポスト３を介して形成された薄膜である。
第１の光学ミラー４は薄膜３に形成されている。
図において、１はＩｎＰ基板、２はＩｎＰ基板１に、支持ポスト３を介して形成された薄膜である。
第１の光学ミラー４は薄膜３に形成されている。
第１の光学ミラー４は、ミラー形成時に発生する応力により凹面形状に形成されている。
５はＩｎＰ基板１に形成された活性層である。
６はＩｎＰ基板１に形成された凹部である。
７は凹部６の底面に活性層５に接して設けられた第２の光学ミラーである。
５はＩｎＰ基板１に形成された活性層である。
６はＩｎＰ基板１に形成された凹部である。
７は凹部６の底面に活性層５に接して設けられた第２の光学ミラーである。
以上の構成において、この場合は、９８０ｎｍの光が注入されて１５５０ｎｍのレーザーが出射される
即ち、ＩｎＰ基板１中の活性層５中の励起エネルギーの注入方式は光励起方式である。
そして、薄膜３とＩｎＰ基板１との間に電圧を印加し、静電気力により、第１、第２のミラー４，７間（共振器長）を変化させて発振波長を変化させる。
即ち、ＩｎＰ基板１中の活性層５中の励起エネルギーの注入方式は光励起方式である。
そして、薄膜３とＩｎＰ基板１との間に電圧を印加し、静電気力により、第１、第２のミラー４，７間（共振器長）を変化させて発振波長を変化させる。
しかしながら、このような装置においては、光励起方式なので活性層５を励起させるレーザーが必要であり、そのアライメント等が難しい。
光学薄膜ミラー４の凹面構造が、光学膜の応力によるものであるので、温度により凹面の曲率半径が変化し、信頼性に欠ける。
光学薄膜ミラー４の凹面構造が、光学膜の応力によるものであるので、温度により凹面の曲率半径が変化し、信頼性に欠ける。
本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、シリコンの選択研磨を利用して、温度変化による曲率が変化しない凹面形状をもつシリコン基板の駆動部と、電流注入型のＩｎＰ基板を接合させた、面発光型半導体レーザー構造の波長可変レーザーを提供することを目的とする。
更に詳述すれば、回折損が少なくて、信頼性が高く、放熱が良好な波長可変レーザーを提供することを目的とする。
更に詳述すれば、回折損が少なくて、信頼性が高く、放熱が良好な波長可変レーザーを提供することを目的とする。
このような課題を解決するために、本発明では、請求項１の波長可変レーザーにおいては、
発光出射される波長が切換えられる波長可変レーザーにおいて、
ＩｎＰ基板の一面に設けられた第１の電極と、前記ＩｎＰ基板の一面に平行に前記ＩｎＰ基板に設けられたミラー層と、このミラー層の他面に一面が接して設けられ前記ＩｎＰ基板に設けられた活性層と、この活性層の他面に一面が設けられ中央部に光共振ギャップを構成する空隙部を有する第２の電極と、この第２の電極の他面に一面が設けられたＳＯＩ基板と、このＳＯＩ基板の一面に前記空隙部に対向してして設けられた凹面部と、この凹面部に設けられ前記ミラー層と光共振器を構成する光学薄膜と、前記ＳＯＩ基板の酸化膜層に前記凹面部に対向して前記ＳＯＩ基板のシリコン膜層にダイアフラムを構成する静電駆動ギャップ部と、前記ＳＯＩ基板の他面に一面が設けられた第３の電極とを具備したことを特徴とする。
発光出射される波長が切換えられる波長可変レーザーにおいて、
ＩｎＰ基板の一面に設けられた第１の電極と、前記ＩｎＰ基板の一面に平行に前記ＩｎＰ基板に設けられたミラー層と、このミラー層の他面に一面が接して設けられ前記ＩｎＰ基板に設けられた活性層と、この活性層の他面に一面が設けられ中央部に光共振ギャップを構成する空隙部を有する第２の電極と、この第２の電極の他面に一面が設けられたＳＯＩ基板と、このＳＯＩ基板の一面に前記空隙部に対向してして設けられた凹面部と、この凹面部に設けられ前記ミラー層と光共振器を構成する光学薄膜と、前記ＳＯＩ基板の酸化膜層に前記凹面部に対向して前記ＳＯＩ基板のシリコン膜層にダイアフラムを構成する静電駆動ギャップ部と、前記ＳＯＩ基板の他面に一面が設けられた第３の電極とを具備したことを特徴とする。
本発明の請求項２においては、請求項１記載の波長可変レーザーにおいて、
前記ＩｎＰ基板の一面側に設けられ底部が前記ミラー層に接する凹形状の出射孔を具備したことを特徴とする。
前記ＩｎＰ基板の一面側に設けられ底部が前記ミラー層に接する凹形状の出射孔を具備したことを特徴とする。
本発明の請求項３においては、請求項１記載の波長可変レーザーにおいて、
前記第３の電極側から前記ＳＯＩ基板に設けられ一端が前記凹面部に対向して前記静電駆動ギャップに開口する光ファイバーを具備したことを特徴とする。
前記第３の電極側から前記ＳＯＩ基板に設けられ一端が前記凹面部に対向して前記静電駆動ギャップに開口する光ファイバーを具備したことを特徴とする。
本発明の請求項４においては、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の波長可変レーザーにおいて、
前記ミラー層はＩｎＰ化合物からなることを特徴とする。
前記ミラー層はＩｎＰ化合物からなることを特徴とする。
本発明の請求項５においては、請求項１乃至請求項４の何れかに記載の波長可変レーザーにおいて、
前記凹面部はシリコンの選択研磨により形成されたことを特徴とする。
前記凹面部はシリコンの選択研磨により形成されたことを特徴とする。
本発明の請求項６においては、請求項１乃至請求項５の何れかに記載の波長可変レーザーにおいて、
前記光学薄膜は誘電体多層膜よりなることを特徴とする。
前記光学薄膜は誘電体多層膜よりなることを特徴とする。
本発明の請求項７においては、請求項１乃至請求項６の何れかに記載の波長可変レーザにおいて、
前記静電駆動ギャップは前記ＳＯＩ基板の酸化膜層の犠牲層エッチングにより形成されたことを特徴とする。
前記静電駆動ギャップは前記ＳＯＩ基板の酸化膜層の犠牲層エッチングにより形成されたことを特徴とする。
本発明の請求項１によれば、次のような効果がある。
ＳＯＩ基板の一面に空隙部に対向してして設けられた凹面部が形成されているので、回折損の低減と熱による凹面の曲率変化がない波長可変レーザーが得られる。
ＩｎＰ基板にＳＯＩ基板が接合されているので、ＩｎＰ基板で発生した熱がＳＯＩ基板側に逃げ、ＳＯＩ基板側がヒートシンクとなり、放熱が良好な波長可変レーザが得られる。
ＳＯＩ基板の一面に空隙部に対向してして設けられた凹面部が形成されているので、回折損の低減と熱による凹面の曲率変化がない波長可変レーザーが得られる。
ＩｎＰ基板にＳＯＩ基板が接合されているので、ＩｎＰ基板で発生した熱がＳＯＩ基板側に逃げ、ＳＯＩ基板側がヒートシンクとなり、放熱が良好な波長可変レーザが得られる。
本発明の請求項２によれば、次のような効果がある。
凹形状の出射孔が設けられたので、ミラー層から出射されたレーザー光がＩｎＰ基板を通ることなく、直接出射されるので、効率の良い波長可変レーザが得られる。
凹形状の出射孔が設けられたので、ミラー層から出射されたレーザー光がＩｎＰ基板を通ることなく、直接出射されるので、効率の良い波長可変レーザが得られる。
本発明の請求項３によれば、次のような効果がある。
第３の電極側からＳＯＩ基板に設けられ、一端が凹面部に対向して空隙部に開口する光ファイバーが設けられたので、ＳＯＩ基板に光ファイバーを固定するシリコンの穴をあけ、光学薄膜に近い位置に光ファイバーが固定できるので、光ファイバーの位置合わせも楽になり、位置合わせに基づく光結合の損失も低減出来る波長可変レーザが得られる。
第３の電極側からＳＯＩ基板に設けられ、一端が凹面部に対向して空隙部に開口する光ファイバーが設けられたので、ＳＯＩ基板に光ファイバーを固定するシリコンの穴をあけ、光学薄膜に近い位置に光ファイバーが固定できるので、光ファイバーの位置合わせも楽になり、位置合わせに基づく光結合の損失も低減出来る波長可変レーザが得られる。
本発明の請求項４によれば、次のような効果がある。
前記ミラー層はＩｎＰ化合物からなるので、ＩｎＰ基板に直接作り込めば良く、製作の容易な波長可変レーザが得られる。
前記ミラー層はＩｎＰ化合物からなるので、ＩｎＰ基板に直接作り込めば良く、製作の容易な波長可変レーザが得られる。
本発明の請求項５によれば、次のような効果がある。
凹面部はシリコンの選択研磨により形成されたので、半導体プロセスが直接利用でき、精密な凹面部が得られる波長可変レーザが得られる。
凹面部はシリコンの選択研磨により形成されたので、半導体プロセスが直接利用でき、精密な凹面部が得られる波長可変レーザが得られる。
本発明の請求項６によれば、次のような効果がある。
光学薄膜は誘電体多層膜よりなるので、半導体プロセスが直接利用でき、安価な波長可変レーザが得られる。
光学薄膜は誘電体多層膜よりなるので、半導体プロセスが直接利用でき、安価な波長可変レーザが得られる。
本発明の請求項７によれば、次のような効果がある。
静電駆動ギャップはＳＯＩ基板の酸化膜層の、犠牲層エッチングにより形成されるので、半導体プロセスが直接利用でき、安価な波長可変レーザが得られる。
静電駆動ギャップはＳＯＩ基板の酸化膜層の、犠牲層エッチングにより形成されるので、半導体プロセスが直接利用でき、安価な波長可変レーザが得られる。
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、第１の電極１１は、ＩｎＰ基板１２の一面に設けられている。
ミラー層１３は、ＩｎＰ基板１２の一面に平行に、ＩｎＰ基板１２に設けられている。
図１は本発明の一実施例の要部構成説明図である。
図において、第１の電極１１は、ＩｎＰ基板１２の一面に設けられている。
ミラー層１３は、ＩｎＰ基板１２の一面に平行に、ＩｎＰ基板１２に設けられている。
この場合は、ＩｎＰ基板１２の一面側に設けられ、底部がミラー層１３に接する凹形状の出射孔１２１が設けられている。
また、この場合は、ミラー層１３はＩｎＰ化合物からなる。
活性層１４は、ミラー層１３の他面に一面が接して設けられ、ＩｎＰ基板１２に設けられている。
また、この場合は、ミラー層１３はＩｎＰ化合物からなる。
活性層１４は、ミラー層１３の他面に一面が接して設けられ、ＩｎＰ基板１２に設けられている。
第２の電極１５は、活性層１４の他面に一面が設けられ中央部に光共振ギャップを構成する空隙部１６を有する。
ＳＯＩ基板１７は、第２の電極１５の他面に一面が設けられている。
凹面部１８は、ＳＯＩ基板１７の一面に、空隙部１６に対向してして設けられている。
ＳＯＩ基板１７は、第２の電極１５の他面に一面が設けられている。
凹面部１８は、ＳＯＩ基板１７の一面に、空隙部１６に対向してして設けられている。
この場合は、凹面部１８はシリコンの選択研磨により形成されている。
光学薄膜１９は、凹面部１８に設けられ、ミラー層１３と光共振器を構成する。
この場合は、光学薄膜１９は誘電体多層膜よりなる。
静電駆動ギャップ部２１は、ＳＯＩ基板１７の酸化膜層に凹面部１８に対向して、ＳＯＩ基板のシリコン膜層にダイアフラム２２を構成する。
光学薄膜１９は、凹面部１８に設けられ、ミラー層１３と光共振器を構成する。
この場合は、光学薄膜１９は誘電体多層膜よりなる。
静電駆動ギャップ部２１は、ＳＯＩ基板１７の酸化膜層に凹面部１８に対向して、ＳＯＩ基板のシリコン膜層にダイアフラム２２を構成する。
この場合は、静電駆動ギャップ２１はＳＯＩ基板１７の酸化膜層の犠牲層エッチングにより形成されている。
第３の電極２３は、ＳＯＩ基板１７の他面に一面が設けられている。
第３の電極２３は、ＳＯＩ基板１７の他面に一面が設けられている。
以上の構成において、光共振器の構造は、化合物ミラー１３と誘電体薄膜ミラー１９の間にＩｎＰの活性層１４の領域と空隙部１６の領域からなっている。
ＩｎＰの活性層１４に電流を注入し、その光が上下のミラー間を反射してレーザー発振を行うものである。
ＩｎＰの活性層１４に電流を注入し、その光が上下のミラー間を反射してレーザー発振を行うものである。
そして、発振波長は光共振器の長さにより決まる。
下側のＳＯＩ基板のダイアフラム２１とシリコン基板１７の間に電圧を印加することによりシリコンのダイアフラム部２１はシリコン基板方向に動く、そうすると光共振器の長さがながくなりレーザーの発振波長が長波長側にシフトする。
このような動作で波長可変レーザーが構成出来る。
下側のＳＯＩ基板のダイアフラム２１とシリコン基板１７の間に電圧を印加することによりシリコンのダイアフラム部２１はシリコン基板方向に動く、そうすると光共振器の長さがながくなりレーザーの発振波長が長波長側にシフトする。
このような動作で波長可変レーザーが構成出来る。
この結果、
ＳＯＩ基板１７の一面に空隙部１６に対向してして設けられた凹面部１８が形成されているので、回折損の低減と熱による凹面の曲率変化がない波長可変レーザーが得られる。
ＩｎＰ基板１２にＳＯＩ基板１７が接合されているので、ＩｎＰ基板１２で発生した熱がＳＯＩ基板１７側に逃げ、ＳＯＩ基板１７側がヒートシンクとなり、放熱が良好な波長可変レーザが得られる。
ＳＯＩ基板１７の一面に空隙部１６に対向してして設けられた凹面部１８が形成されているので、回折損の低減と熱による凹面の曲率変化がない波長可変レーザーが得られる。
ＩｎＰ基板１２にＳＯＩ基板１７が接合されているので、ＩｎＰ基板１２で発生した熱がＳＯＩ基板１７側に逃げ、ＳＯＩ基板１７側がヒートシンクとなり、放熱が良好な波長可変レーザが得られる。
凹形状の出射孔１２１が設けられたので、ミラー層１３から出射されたレーザー光がＩｎＰ基板１２を通ることなく、直接出射されるので、効率が良い波長可変レーザが得られる。
ミラー層１３はＩｎＰ化合物からなるので、ＩｎＰ基板に直接作り込めば良く、製作の容易な波長可変レーザが得られる。
凹面部１８はシリコンの選択研磨により形成されたので、半導体プロセスが直接利用でき、精密な凹面部１８が得られる波長可変レーザが得られる。
光学薄膜１９は誘電体多層膜よりなるので、半導体プロセスが直接利用でき、安価な波長可変レーザが得られる。
静電駆動ギャップ２１はＳＯＩ基板１７の酸化膜層の、犠牲層エッチングにより形成されるので、半導体プロセスが直接利用でき、安価な波長可変レーザが得られる。
図２は本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
本実施例においては、光ファイバー３１が、第３の電極側２３から、ＳＯＩ基板１７に設けられ、一端が凹面部１８に対向して、静電駆動ギャップ部２１に開口している。
本実施例においては、光ファイバー３１が、第３の電極側２３から、ＳＯＩ基板１７に設けられ、一端が凹面部１８に対向して、静電駆動ギャップ部２１に開口している。
以上の構成において、ＩｎＰ基板１２とＳＯＩ基板１７を使用し、ＳＯＩ基板１７のシリコン基板を貫通するシリコンのエッチングを行ない、その穴に光ファイバー３１を接着剤等で固定する。
光ファイバー３１がＳＯＩ基板１７に固定されているために、位置合わせが容易になる、また光損失を軽減することが出来る。
光ファイバー３１がＳＯＩ基板１７に固定されているために、位置合わせが容易になる、また光損失を軽減することが出来る。
この結果、
第３の電極２３側からＳＯＩ基板１７に設けられ、一端が凹面部１８に対向して静電駆動ギャップ部２１に開口する光ファイバー３１が設けられたので、ＳＯＩ基板１７に光ファイバー３１を固定するシリコンの穴をあけ、光学薄膜１９に近い位置に、光ファイバー３１が固定できるので、光ファイバー３１の位置合わせも楽になり、位置合わせに基づく光結合の損失も低減出来る波長可変レーザが得られる。
第３の電極２３側からＳＯＩ基板１７に設けられ、一端が凹面部１８に対向して静電駆動ギャップ部２１に開口する光ファイバー３１が設けられたので、ＳＯＩ基板１７に光ファイバー３１を固定するシリコンの穴をあけ、光学薄膜１９に近い位置に、光ファイバー３１が固定できるので、光ファイバー３１の位置合わせも楽になり、位置合わせに基づく光結合の損失も低減出来る波長可変レーザが得られる。
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
１ ＩｎＰ基板
２ 薄膜
３ 支持ポスト
４ 第１の光学ミラー
５ 活性層
６ 凹部
７ 第２の光学ミラー
１１ 第１の電極
１２ ＩｎＰ基板
１２１ 出射孔
１３ ミラー層
１４ 活性層
１５ 第２の電極
１６ 空隙部
１７ ＳＯＩ基板
１８ 凹面部
１９ 光学薄膜
２１ 静電駆動ギャップ部
２２ ダイアフラム
２３ 第３の電極
３１ 光ファイバー
２ 薄膜
３ 支持ポスト
４ 第１の光学ミラー
５ 活性層
６ 凹部
７ 第２の光学ミラー
１１ 第１の電極
１２ ＩｎＰ基板
１２１ 出射孔
１３ ミラー層
１４ 活性層
１５ 第２の電極
１６ 空隙部
１７ ＳＯＩ基板
１８ 凹面部
１９ 光学薄膜
２１ 静電駆動ギャップ部
２２ ダイアフラム
２３ 第３の電極
３１ 光ファイバー
Claims (7)
- 発光出射される波長が切換えられる波長可変レーザーにおいて、
ＩｎＰ基板の一面に設けられた第１の電極と、
前記ＩｎＰ基板の一面に平行に前記ＩｎＰ基板に設けられたミラー層と、
このミラー層の他面に一面が接して設けられ前記ＩｎＰ基板に設けられた活性層と、
この活性層の他面に一面が設けられ中央部に光共振ギャップを構成する空隙部を有する第２の電極と、
この第２の電極の他面に一面が設けられたＳＯＩ基板と、
このＳＯＩ基板の一面に前記空隙部に対向してして設けられた凹面部と、
この凹面部に設けられ前記ミラー層と光共振器を構成する光学薄膜と、
前記ＳＯＩ基板の酸化膜層に前記凹面部に対向して前記ＳＯＩ基板のシリコン膜層にダイアフラムを構成する静電駆動ギャップ部と、
前記ＳＯＩ基板の他面に一面が設けられた第３の電極と
を具備したことを特徴とする波長可変レーザー。 - 前記ＩｎＰ基板の一面側に設けられ底部が前記ミラー層に接する凹形状の出射孔
を具備したことを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザー。 - 前記第３の電極側から前記ＳＯＩ基板に設けられ一端が前記凹面部に対向して前記静電駆動ギャップに開口する光ファイバー
を具備したことを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザー。 - 前記ミラー層はＩｎＰ化合物からなること
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の波長可変レーザー。 - 前記凹面部はシリコンの選択研磨により形成されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の波長可変レーザー。 - 前記光学薄膜は誘電体多層膜よりなること
を特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の波長可変レーザー。 - 前記静電駆動ギャップは前記ＳＯＩ基板の酸化膜層の犠牲層エッチングにより形成されたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の波長可変レーザー。
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