JP2006295103A - 波長可変レーザ - Google Patents
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Abstract
【課題】 波長可変レーザを、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようにする。
【解決手段】 波長可変レーザを、利得を発生しうる利得導波路部１Ａと、電流注入又は電圧印加によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部１Ｂとを光軸方向に交互に有する光導波路１と、光導波路の全長にわたって光導波路に沿って設けられる回折格子２とを備え、回折格子が、利得導波路部に対応する位置に設けられる利得用回折格子２Ａと、波長制御導波路に対応する位置に設けられる波長制御用回折格子２Ｂとを有し、波長制御導波路部及び波長制御用回折格子を含むものとして波長制御領域１１Ｂを構成し、利得導波路及び利得用回折格子を含むものとして利得領域１１Ａを構成し、波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域のブラッグ波長が、利得領域のブラッグ波長に対して長波長側になるように構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】 波長可変レーザを、利得を発生しうる利得導波路部１Ａと、電流注入又は電圧印加によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部１Ｂとを光軸方向に交互に有する光導波路１と、光導波路の全長にわたって光導波路に沿って設けられる回折格子２とを備え、回折格子が、利得導波路部に対応する位置に設けられる利得用回折格子２Ａと、波長制御導波路に対応する位置に設けられる波長制御用回折格子２Ｂとを有し、波長制御導波路部及び波長制御用回折格子を含むものとして波長制御領域１１Ｂを構成し、利得導波路及び利得用回折格子を含むものとして利得領域１１Ａを構成し、波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域のブラッグ波長が、利得領域のブラッグ波長に対して長波長側になるように構成する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、光通信用の光源として用いられる半導体レーザに関し、特に発振波長を広範囲かつ高速に変化させることができる波長可変レーザに関する。
近年の通信需要の飛躍的な増大に伴い、波長の異なる複数の信号光を多重化することによって、一本の光ファイバで大容量伝送を可能とする波長分割多重通信システム（ＷＤＭ通信システム）の開発が進められている。
このような波長分割多重通信システムにおいて、柔軟かつ高度な通信システムを実現するために、広い波長範囲で高速に所望の波長を選択しうる波長可変レーザが強く求められている。
このような波長分割多重通信システムにおいて、柔軟かつ高度な通信システムを実現するために、広い波長範囲で高速に所望の波長を選択しうる波長可変レーザが強く求められている。
例えば、連続的に発振波長を変化させることができる波長可変レーザとして、３電極ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector；分布反射形）レーザやＴＴＧ−ＤＦＢ（Tunable Twin Guide-Distributed Feedback；チューナブルツインガイド分布帰還形）レーザなどが提案されている。
ここで、図１７に示すように、３電極ＤＢＲレーザ１００は、活性層部１０１と、位相制御部１０２と、光導波路に沿って回折格子１０３が形成されているＤＢＲ部１０４とを備え、これらの活性層部１０１，位相制御部１０２及びＤＢＲ部１０４は直列に配置されている。また、活性層部１０１，位相制御部１０２及びＤＢＲ部１０４には、独立して電流注入を行なうことができるように、それぞれ電極１０５，１０６，１０７が設けられている。さらに、これらの電極１０５，１０６，１０７が設けられている面の反対側の面には、接地電位に接続されている共通電極１０８が設けられている。そして、活性層部１０１には電極１０５を介して電流Ｉactが注入され、位相制御部１０２には電極１０６を介
して電流ＩPSが注入され、ＤＢＲ部１０４には電極１０７を介して電流（波長制御電流）ＩDBRが注入されるようになっている。
ここで、図１７に示すように、３電極ＤＢＲレーザ１００は、活性層部１０１と、位相制御部１０２と、光導波路に沿って回折格子１０３が形成されているＤＢＲ部１０４とを備え、これらの活性層部１０１，位相制御部１０２及びＤＢＲ部１０４は直列に配置されている。また、活性層部１０１，位相制御部１０２及びＤＢＲ部１０４には、独立して電流注入を行なうことができるように、それぞれ電極１０５，１０６，１０７が設けられている。さらに、これらの電極１０５，１０６，１０７が設けられている面の反対側の面には、接地電位に接続されている共通電極１０８が設けられている。そして、活性層部１０１には電極１０５を介して電流Ｉactが注入され、位相制御部１０２には電極１０６を介
して電流ＩPSが注入され、ＤＢＲ部１０４には電極１０７を介して電流（波長制御電流）ＩDBRが注入されるようになっている。
また、図１８に示すように、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザ１１０は、電流注入により利得を発生する活性導波路１１１と、電流注入により屈折率が変化して発振波長を変化させる波長制御導波路１１２とを備え、波長制御導波路１１２上に中間層１１３を介して活性導波路１１１が積層された構造になっている。また、これらの活性導波路１１１及び波長制御導波路１１２に沿って、その全長にわたって回折格子１１４が形成されている。さらに、上側の表面には活性導波路１１１に電流Ｉactを注入するための電極１１５が設けられており、下側の表面には波長制御導波路１１２に電流Ｉtuneを注入するための電極１１６が設けられている。また、中間層１１３は接地電位に接続されている。これにより、活性導波路１１１及び波長制御導波路１１２にそれぞれ独立して電流注入を行なえるようになっている。
また、広帯域な波長可変レーザを実現する手段として、例えば、数ｎｍ〜１０数ｎｍの波長可変範囲を持つ複数の波長可変レーザを、同一基板上に集積したアレイ集積型波長可変レーザも提案されている。
例えば、非特許文献１には、波長可変レーザとしてＤＢＲレーザを集積したものが提案されている。また、特許文献１には、波長可変レーザとしてＴＴＧ−ＤＦＢレーザを集積したものが提案されている。
例えば、非特許文献１には、波長可変レーザとしてＤＢＲレーザを集積したものが提案されている。また、特許文献１には、波長可変レーザとしてＴＴＧ−ＤＦＢレーザを集積したものが提案されている。
このようなアレイ集積型波長可変レーザにおいて、広い波長範囲で高速に波長可変動作を行なうためには、集積される個々の波長可変レーザの波長可変範囲を広くし、かつ、波長可変動作を速くすることが要求される。
例えば、波長可変レーザとして、上述の３電極ＤＢＲレーザ１００やＴＴＧ−ＤＦＢレーザ１１０を集積させる場合、３電極ＤＢＲレーザ１００やＴＴＧ−ＤＦＢレーザ１１０は、位相制御部１０２や波長制御導波路１１２への電流注入により発振波長を変化させることができるため、高速（例えば１０ナノ秒以下）で波長を変化させることができる。
例えば、波長可変レーザとして、上述の３電極ＤＢＲレーザ１００やＴＴＧ−ＤＦＢレーザ１１０を集積させる場合、３電極ＤＢＲレーザ１００やＴＴＧ−ＤＦＢレーザ１１０は、位相制御部１０２や波長制御導波路１１２への電流注入により発振波長を変化させることができるため、高速（例えば１０ナノ秒以下）で波長を変化させることができる。
一方、集積される個々の波長可変レーザの波長可変範囲としては、ＤＢＲレーザの場合で１０ｎｍ程度、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザの場合で７ｎｍ程度まで波長可変範囲を広くすることができるとの報告がある。この場合、１つのアレイ集積型波長可変レーザに４〜７個の波長可変レーザを集積することによって、ＷＤＭ通信システムにおいて重要な１５３０〜１５６０ｎｍ（Ｃバンド）の範囲で波長可変動作が可能となる。
ところで、ＤＢＲレーザでは、発振波長を変化させるために電流（波長制御電流）を注入していくと、次第にブラッグ波長と縦モード波長とがずれていき、モード跳び（モードホッピング）が生じてしまうことになる。このため、モード跳びが生じないようにしながら、連続的に発振波長を変化させることができるようにするためには、上述の３電極ＤＢＲレーザ１００のように、回折格子が形成されていない位相制御部１０２を設け、この位相制御部１０２に電流を注入することによってブラッグ波長と縦モード波長とを一致させることが必要になる。
しかしながら、このような３電極ＤＢＲレーザ１００では、ＤＢＲ部１０４における反射波長の制御のほかに、位相制御部１０２における位相制御も必要になるため、制御が複雑になる。
そこで、位相の制御を不要とするための技術として、分布反射領域に電流を注入するための電極の構成や活性導波路や位相を調節するための非活性導波路の長さを工夫することが提案されている（例えば特許文献２参照）。また、活性領域と非活性領域とを光の伝搬方向に沿って交互に周期的に繰り返し配置し、同じ周期で、回折格子が形成された領域と回折格子が形成されていない領域とを配置する構造が提案されている（例えば特許文献４参照）。
そこで、位相の制御を不要とするための技術として、分布反射領域に電流を注入するための電極の構成や活性導波路や位相を調節するための非活性導波路の長さを工夫することが提案されている（例えば特許文献２参照）。また、活性領域と非活性領域とを光の伝搬方向に沿って交互に周期的に繰り返し配置し、同じ周期で、回折格子が形成された領域と回折格子が形成されていない領域とを配置する構造が提案されている（例えば特許文献４参照）。
なお、電流的に制御を行なうもので、モード跳びを生じることなく、発振波長を連続的に変化させることができる他の波長可変レーザとしては、例えば多電極ＤＦＢ（Distributed Feed Back；分布帰還形）レーザが提案されている（例えば非特許文献２，特許文献３参照）。
特開２００４−２３５６００号公報
特開平９−３６４８０号公報
特開平４−１４７６８６号公報
特開平７−２７３４００号公報
ECOC2003 PROCEEDING vol4. pp 887(Th1.2.4)
Electronics Letters 20th July 1989 vol25 No15, pp 990-992
ところで、上述したように、ＤＢＲレーザでは、モード跳びが生じないようにしながら、連続的に発振波長を変化させることができるようにするために、ＤＢＲ部１０４における反射波長の制御のほかに、位相制御部１０２における位相制御も必要になる。この場合、波長制御のパラメータが２つとなり、制御が複雑である。このため、高速に波長制御を行なうのが困難である。
また、上述の特許文献２に記載された技術では、分布反射導波路に電流を注入するための櫛形電極と、位相を調節するための非活性導波領域の電極とに同一の電流を注入するだけで、共振縦モード波長とブラッグ波長とを同一の割合で変化させることができるが、最初に共振縦モード波長とブラッグ波長とを一致させるための位相の制御は必要であり、この制御は複雑である。特に、アレイ集積型波長可変レーザでは、レーザ切替時の制御が複雑であり、高速に波長制御を行なうのが難しい。
一方、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザでは、モード跳びは起こらないが、上述のように、活性導波路１１１と波長制御導波路１１２とにそれぞれ独立に電流を注入しうるように、活性導波路１１１と波長制御導波路１１２との間に中間層１１３を設け、この中間層１１３を接地電位に接続する必要があるため、素子の作製が通常のレーザに比べて複雑になる。特に、集積化してアレイ集積型波長可変レーザを作製するのは困難である。
また、上述の多電極ＤＦＢレーザは、波長可変範囲が２〜３ｎｍ程度であるため、ＷＤＭ通信システムにおいて重要なＣバンドの全てをカバーするのに１０本以上のレーザを集積することが必要であり、素子の歩留まりなどを考慮すると現実的ではない。
また、上述の特許文献４に記載された技術では、回折格子が形成されていない領域の位相状態を素子の作りこみだけで調整するのは困難である。また、位相制御が必要であり、制御が複雑である。
また、上述の特許文献４に記載された技術では、回折格子が形成されていない領域の位相状態を素子の作りこみだけで調整するのは困難である。また、位相制御が必要であり、制御が複雑である。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようにした、波長可変レーザを提供することを目的とする。
このため、本発明の波長可変レーザは、利得を発生しうる利得導波路部と、電流注入又は電圧印加によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部とを光軸方向に交互に有する光導波路と、光導波路の全長にわたって光導波路に沿って設けられる回折格子とを備え、回折格子が、利得導波路部に対応する位置に設けられる利得用回折格子と、波長制御導波路に対応する位置に設けられる波長制御用回折格子とを有し、波長制御導波路部及び波長制御用回折格子を含むものとして波長制御領域が構成され、利得導波路及び利得用回折格子を含むものとして利得領域が構成され、波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域のブラッグ波長が、利得領域のブラッグ波長に対して長波長側になるように構成されることを特徴としている。
本発明のアレイ集積型波長可変レーザは、同一基板上に、異なる波長可変範囲を持つ複数の波長可変レーザを備えるアレイ集積型波長可変レーザであって、複数の波長可変レーザが、いずれも、上記の波長可変レーザであることを特徴としている。
したがって、本発明の波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。
特に、アレイ集積型波長可変レーザの作製が容易になる。また、レーザ切替時の制御が簡単になり、高速に波長制御を行なえるようになる。
特に、アレイ集積型波長可変レーザの作製が容易になる。また、レーザ切替時の制御が簡単になり、高速に波長制御を行なえるようになる。
以下、図面により、本発明の実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１〜図１６を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１〜図１０を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１〜図１０を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる波長可変レーザ（電流制御型波長可変レーザ）は、図１に示すように、電流注入によって利得を発生しうる利得導波路部１Ａ及び電流注入による屈折率変化によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部１Ｂを有する光導波路（光導波路層）１と、光導波路１の近傍に設けられた回折格子（回折格子層）２とを備えるものとして構成される。そして、本波長可変レーザでは、利得導波路部１Ａに電流（利得制御電流）Ｉactを注入することによって、回折格子２の周期に応じた波長で発振するようになっている［ＴＤＡ−ＤＦＢ（Tunable Distributed Amplification-Distributed Feedback）レーザ］。また、波長制御導波路部１Ｂに電流（波長制御電流）Ｉtuneを注入することによって発振波長を制御しうるようになっている。
ここで、光導波路１は、図１に示すように、利得導波路部（活性導波路部）１Ａと波長制御導波路部１Ｂとを光軸方向に交互に有するものとして構成される。つまり、光導波路１は、複数の利得導波路部１Ａと、複数の波長制御導波路部１Ｂとを備え、これらの利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂとが同一平面上で周期的に交互に直列配置された構成になっている。なお、利得導波路部１Ａ及び波長制御導波路部１Ｂの具体的な構成例については後述する。
回折格子２は、図１に示すように、光導波路１の下方に、光導波路１の全長にわたって、光導波路１に沿って平行に設けられている。つまり、利得導波路部１Ａに対応する位置にも、波長制御導波路部１Ｂに対応する位置にも、連続的に回折格子２が設けられている。なお、図１に示すように、利得導波路部１Ａに対応する位置に形成されている回折格子２を利得用回折格子２Ａといい、波長制御導波路部１Ｂに対応する位置に形成されている回折格子２を波長制御用回折格子２Ｂという。
このように、本波長可変レーザでは、ＴＴＧ−ＤＦＢレーザとは異なり、図１に示すように、利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂとが同一平面上に並べられているため、一般的な素子作製技術を用いることができ、素子の作製が容易である。例えば、後述の第６実施形態のように、集積化してアレイ集積型波長可変レーザを作製する場合にも、容易に集積化することができる。
また、本波長可変レーザは、一般的なＤＦＢレーザと同様の構成になっており、ＤＦＢレーザの一種であるため、ＤＢＲレーザのように波長可変制御時に位相制御を行なう必要がなく、波長制御電流Ｉtuneのみによる単純な波長制御が可能である。なお、本波長可変レーザでは、回折格子２が光導波路１の全長にわたって設けられているため、初期位相の制御も不要である。
本波長可変レーザでは、図１に示すように、光導波路１の利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂとに独立に電流注入を行なえるように、それぞれの領域に対して独立に電極３Ａ，３Ｂが設けられている。
つまり、図１に示すように、光導波路１の利得導波路部１Ａの上面にはコンタクト層８Ａを介して利得電極（Ｐ側電極）３Ａが形成されており、下方には共通電極（Ｎ側電極）３Ｃが形成されており、利得導波路部１Ａの活性層（利得層，導波路コア層）６に電流Ｉactを注入しうるようになっている。また、光導波路１の波長制御導波路部１Ｂの上面にはコンタクト層８Ｂを介して波長制御電極（Ｐ側電極）３Ｂが形成されており、下方には共通電極（Ｎ側電極）３Ｃが形成されており、波長制御導波路部１Ｂの波長制御層（導波路コア層，位相制御層）９に電流Ｉtuneを注入しうるようになっている。
つまり、図１に示すように、光導波路１の利得導波路部１Ａの上面にはコンタクト層８Ａを介して利得電極（Ｐ側電極）３Ａが形成されており、下方には共通電極（Ｎ側電極）３Ｃが形成されており、利得導波路部１Ａの活性層（利得層，導波路コア層）６に電流Ｉactを注入しうるようになっている。また、光導波路１の波長制御導波路部１Ｂの上面にはコンタクト層８Ｂを介して波長制御電極（Ｐ側電極）３Ｂが形成されており、下方には共通電極（Ｎ側電極）３Ｃが形成されており、波長制御導波路部１Ｂの波長制御層（導波路コア層，位相制御層）９に電流Ｉtuneを注入しうるようになっている。
ここでは、利得電極３Ａ及び波長制御電極３Ｂは、図２に示すように、いずれもくし型電極として構成されている。
なお、利得導波路部１Ａ、利得用回折格子２Ａ、利得電極３Ａ、共通電極３Ｃからなる領域を利得領域１１Ａといい、波長制御導波路部１Ｂ、波長制御用回折格子２Ｂ、波長制御電極３Ｂ、共通電極３Ｃからなる領域を波長制御領域１１Ｂという。
なお、利得導波路部１Ａ、利得用回折格子２Ａ、利得電極３Ａ、共通電極３Ｃからなる領域を利得領域１１Ａといい、波長制御導波路部１Ｂ、波長制御用回折格子２Ｂ、波長制御電極３Ｂ、共通電極３Ｃからなる領域を波長制御領域１１Ｂという。
また、図１に示すように、コンタクト層８Ａ，８Ｂ、波長制御電極（Ｐ側電極）３Ｂ及び利得電極（Ｐ側電極）３Ａが形成されていない領域には、ＳｉＯ2膜（パッシベーション膜）１０が形成されている。つまり、コンタクト層８Ａ，８Ｂを形成した後、全面にＳｉＯ2膜１０を形成し、コンタクト層８Ａ，８Ｂ上のＳｉＯ2膜１０のみを除去し、コンタクト層８Ａ，８Ｂ上にＰ側電極３Ａ，３Ｂを形成することで、コンタクト層８Ａ，８Ｂ、Ｐ側電極３Ａ，３Ｂが形成されていない領域にＳｉＯ2膜１０を形成している。
特に、図１，図２に示すように、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとを電気的に分離するため、利得電極３Ａと波長制御電極３Ｂとの間には分離領域（分離部）１１Ｃを設けている。つまり、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとの接合界面近傍の上方の領域には、波長制御電極（Ｐ側電極）３Ｂ及び利得電極（Ｐ側電極）３Ａ及びコンタクト層８Ａ，８Ｂを形成しないようにすることで分離部１１Ｃを形成している。
なお、ここでは、波長制御導波路部１Ｂに電流注入を行なうことによって発振波長を制御しているが、これに限られるものではなく、例えば波長制御導波路部１Ｂに波長制御電極３Ｂを介して電圧印加を行なうことによって発振波長の制御を行なうように構成しても良い。
ところで、本波長可変レーザでは、利得領域１１Ａのブラッグ波長は一定にし、波長制御領域１１Ｂの波長制御導波路部１Ｂのコア層の屈折率を変化させ、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長を変えることによって波長可変動作を行なう。
ところで、本波長可変レーザでは、利得領域１１Ａのブラッグ波長は一定にし、波長制御領域１１Ｂの波長制御導波路部１Ｂのコア層の屈折率を変化させ、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長を変えることによって波長可変動作を行なう。
例えば、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さを１：１にした場合、本波長可変レーザの発振波長は、利得領域１１Ａのブラッグ波長と波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長の平均値となる。
このため、波長制御導波路部１Ｂのコア層の屈折率を変化させた場合の本波長可変レーザのブラッグ波長（発振波長）λBraggは、利得領域１１Ａのブラッグ波長をλaとし、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長をλtとし、屈折率を変化させる前（電流注入前）の波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長をλt0とし、波長制御導波路部１Ｂの等価屈折率の変化量をΔｎtとし、屈折率を変化させる前（電流注入前）の波長制御導波路部１Ｂの等価屈折率をｎtとして、次式（１）により表すことができる。
このため、波長制御導波路部１Ｂのコア層の屈折率を変化させた場合の本波長可変レーザのブラッグ波長（発振波長）λBraggは、利得領域１１Ａのブラッグ波長をλaとし、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長をλtとし、屈折率を変化させる前（電流注入前）の波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長をλt0とし、波長制御導波路部１Ｂの等価屈折率の変化量をΔｎtとし、屈折率を変化させる前（電流注入前）の波長制御導波路部１Ｂの等価屈折率をｎtとして、次式（１）により表すことができる。
λBragg＝（λa＋λt）／２＝｛λa＋λt0（１＋Δｎt／ｎt）｝／２・・・（１）
したがって、本波長可変レーザのブラッグ波長（発振波長）の変化量ΔλBraggは、次式（２）により表すことができる。
ΔλBragg＝λt0・（Δｎt／ｎt）／２・・・（２）
一方、共振縦モード波長（共振縦モードの位置）の変化の割合は、全共振器長に対する全波長制御導波路部１Ｂの長さ（複数の波長制御導波路部１Ｂの合計長さ）の割合分だけ（ここでは１／２）、波長制御導波路部１Ｂの等価屈折率の変化の割合よりも小さくなる。
したがって、本波長可変レーザのブラッグ波長（発振波長）の変化量ΔλBraggは、次式（２）により表すことができる。
ΔλBragg＝λt0・（Δｎt／ｎt）／２・・・（２）
一方、共振縦モード波長（共振縦モードの位置）の変化の割合は、全共振器長に対する全波長制御導波路部１Ｂの長さ（複数の波長制御導波路部１Ｂの合計長さ）の割合分だけ（ここでは１／２）、波長制御導波路部１Ｂの等価屈折率の変化の割合よりも小さくなる。
このため、共振縦モード波長の変化量Δλlは、屈折率を変化させる前（電流注入前）の共振縦モード波長（発振波長）をλ0として、次式（３）により表すことができる。
Δλl＝λ0・（Δｎt／ｎt）／２・・・（３）
したがって、上記式（２），（３）から、λt0とλ0がほぼ同一になるように設定すれば、ブラッグ波長の変化量ΔλBraggが共振縦モード波長の変化量Δλlに一致することが分かる。このため、λt0とλ0がほぼ同一になるように設定すれば、波長制御導波路部１Ｂの屈折率を変化させるだけで（即ち、位相制御を行なうことなく、波長可変制御を行なうだけで）、モード跳びが生じないようにしながら、連続的に発振波長を変化させることが可能になる。なお、λt0とλ0は、通常、ほぼ一致しているが、完全に一致させたい場合はλ／４位相シフト部２Ｃ（図５参照）を設ければ良い。
Δλl＝λ0・（Δｎt／ｎt）／２・・・（３）
したがって、上記式（２），（３）から、λt0とλ0がほぼ同一になるように設定すれば、ブラッグ波長の変化量ΔλBraggが共振縦モード波長の変化量Δλlに一致することが分かる。このため、λt0とλ0がほぼ同一になるように設定すれば、波長制御導波路部１Ｂの屈折率を変化させるだけで（即ち、位相制御を行なうことなく、波長可変制御を行なうだけで）、モード跳びが生じないようにしながら、連続的に発振波長を変化させることが可能になる。なお、λt0とλ0は、通常、ほぼ一致しているが、完全に一致させたい場合はλ／４位相シフト部２Ｃ（図５参照）を設ければ良い。
ところで、本波長可変レーザでは、波長可変制御時に、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長と、利得領域１１Ａのブラッグ波長との差が大きくなりすぎると、モード跳びが生じてしまい、連続波長可変動作ができなくなる。
つまり、まず、利得導波路部１Ａに電流を注入し、波長制御導波路部１Ｂに電流を注入していない状態で、波長制御領域１１Ｂの回折格子２による反射スペクトルのピーク（中心波長；ブラッグ波長）が、図３（Ａ）中、符号Ａで示すように、利得領域１１Ａの回折格子２による反射スペクトルのピーク（中心波長；ブラッグ波長）と一致する場合、波長制御領域１１Ｂの回折格子２による反射スペクトルと利得領域１１Ａの回折格子２による反射スペクトルとを足し合わせた合計反射スペクトルは、図３（Ｂ）中、符号Ａ′で示すようになり、その中心波長（ピーク；ブラッグ波長）が本波長可変レーザの発振波長となる。
つまり、まず、利得導波路部１Ａに電流を注入し、波長制御導波路部１Ｂに電流を注入していない状態で、波長制御領域１１Ｂの回折格子２による反射スペクトルのピーク（中心波長；ブラッグ波長）が、図３（Ａ）中、符号Ａで示すように、利得領域１１Ａの回折格子２による反射スペクトルのピーク（中心波長；ブラッグ波長）と一致する場合、波長制御領域１１Ｂの回折格子２による反射スペクトルと利得領域１１Ａの回折格子２による反射スペクトルとを足し合わせた合計反射スペクトルは、図３（Ｂ）中、符号Ａ′で示すようになり、その中心波長（ピーク；ブラッグ波長）が本波長可変レーザの発振波長となる。
この状態から、波長制御導波路部１Ｂに電流を注入していくと、図３（Ａ）に示すように、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長が短波長側にシフトしていく。そして、図３（Ａ）中、符号Ｂで示すように、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長と利得領域１１Ａのブラッグ波長との差が大きくなると、合計反射スペクトルは、図３（Ｂ）中、符号Ｂ′で示すように、反射スペクトルの幅が広がってしまい、２つのピークを持つものとなる。
このように、それぞれの領域の回折格子２による反射スペクトルが分離してしまうと、その中心波長での発振を維持することができなくなり、モード跳びが生じてしまい、連続波長可変動作ができなくなる。
一方、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長を、利得領域１１Ａのブラッグ波長に対して短波長側にずらしていった場合に、モード跳びが生じることなく、連続的に単一モード発振が可能な連続波長可変領域が存在することがわかる。
一方、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長を、利得領域１１Ａのブラッグ波長に対して短波長側にずらしていった場合に、モード跳びが生じることなく、連続的に単一モード発振が可能な連続波長可変領域が存在することがわかる。
しかしながら、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長を、利得領域１１Ａのブラッグ波長に対して長波長側にずらす場合にも、同様に、モード跳びが生じることなく、連続的に単一モード発振が可能な連続波長可変領域が存在する。
このため、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長と、利得領域１１Ａのブラッグ波長とが一致するようにしたのでは、本波長可変レーザの全連続波長可変領域のうち半分しか利用していないことになる。
このため、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長と、利得領域１１Ａのブラッグ波長とが一致するようにしたのでは、本波長可変レーザの全連続波長可変領域のうち半分しか利用していないことになる。
そこで、本実施形態では、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtが、利得領域１１Ａのブラッグ波長
λaに対して長波長側になるように構成している。
ここでは、利得領域１１Ａ及び波長制御領域１１Ｂが、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、隣接する一対の利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂの合計長さ（一周期の長さ）をＬ（μｍ）とし、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λt（ｎｍ）と利得領域１１Ａのブラッグ波長λa（ｎｍ）との差をΔλ（＝λt−λa）（ｎｍ）として、次式（４）を満たすように構成している。
λaに対して長波長側になるように構成している。
ここでは、利得領域１１Ａ及び波長制御領域１１Ｂが、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、隣接する一対の利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂの合計長さ（一周期の長さ）をＬ（μｍ）とし、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λt（ｎｍ）と利得領域１１Ａのブラッグ波長λa（ｎｍ）との差をΔλ（＝λt−λa）（ｎｍ）として、次式（４）を満たすように構成している。
０＜Δλ／λa≦３０／Ｌ（％）・・・（４）
つまり、利得領域１１Ａ及び波長制御領域１１Ｂを、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtと利得領域１１Ａのブラッグ波長λaとの差Δλの利得領域１１Ａのブラッグ波長λa（基準波長λrf）に対する割合（以下、ブラッグ波長差の割合という）Δλ／λa（Δλ／λrf）が、０よりも大きく、３０／Ｌ（％）以下になるように構成している。
つまり、利得領域１１Ａ及び波長制御領域１１Ｂを、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtと利得領域１１Ａのブラッグ波長λaとの差Δλの利得領域１１Ａのブラッグ波長λa（基準波長λrf）に対する割合（以下、ブラッグ波長差の割合という）Δλ／λa（Δλ／λrf）が、０よりも大きく、３０／Ｌ（％）以下になるように構成している。
なお、ここでは、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaを基準波長λrfとしているが、これに限られるものではなく、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを基準波長λrfとしても良い。
このように、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、意図的に長波長側にずらすことによって、本波長可変レーザにおける連続波長可変領域を有効に使うことができるようになる。また、この場合に、利得領域１１Ａ及び波長制御領域１１Ｂが、上記式（４）を満たすように構成することで、モード跳びが生じないようにし、安定した単一モード発振を維持しながら、本波長可変レーザにおける連続波長可変領域を有効に使うことができるようになる。以下、詳細に説明する。
このように、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、意図的に長波長側にずらすことによって、本波長可変レーザにおける連続波長可変領域を有効に使うことができるようになる。また、この場合に、利得領域１１Ａ及び波長制御領域１１Ｂが、上記式（４）を満たすように構成することで、モード跳びが生じないようにし、安定した単一モード発振を維持しながら、本波長可変レーザにおける連続波長可変領域を有効に使うことができるようになる。以下、詳細に説明する。
ここで、図４は、一対の利得導波路部１Ａ及び波長制御導波路部１Ｂ（長さは１：１）からなる１周期の長さを６０μｍとした場合のブラッグ波長差の割合Δλ／λaと、発振波長特性及びモード間利得差との関係を示す図である。
なお、図４中、発振波長λ１は実線Ａで示し、モード間利得差Δαは実線Ｂで示している。また、ブラッグ波長差Δλの割合Δλ／λaの値がプラスの値である場合は、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtが、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側にずれていることを意味し、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaの値がマイナスの値である場合は、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtが、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、短波長側にずれていることを意味する。
なお、図４中、発振波長λ１は実線Ａで示し、モード間利得差Δαは実線Ｂで示している。また、ブラッグ波長差Δλの割合Δλ／λaの値がプラスの値である場合は、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtが、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側にずれていることを意味し、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaの値がマイナスの値である場合は、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtが、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、短波長側にずれていることを意味する。
本波長可変レーザでは、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaに対する発振波長特性は、図４中、実線Ａで示すよう、所定の範囲内で線形になり、その範囲（連続波長可変領域）を超えてブラッグ波長差の割合Δλ／λaの絶対値が大きくなると、モード跳びが生じてし
まい、レーザ発振が不安定になることがわかった。つまり、本波長可変レーザでは、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して長波長側にずらした位置から短波長側にずらした位置まで変化させる場合、発振波長λ１は、図４中、実線Ａで示すように、所定の範囲内で連続的に短波長側に変化していくことがわかった。
まい、レーザ発振が不安定になることがわかった。つまり、本波長可変レーザでは、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して長波長側にずらした位置から短波長側にずらした位置まで変化させる場合、発振波長λ１は、図４中、実線Ａで示すように、所定の範囲内で連続的に短波長側に変化していくことがわかった。
このため、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、発振波長特性が線形になる所定の範囲内で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して長波長側へずらしておき、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なうことで、波長制御導波路部１Ｂの等価屈折率を減少させ、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを短波長側へずらすようにすれば、連続波長可変領域を有効に使えることになる。なお、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtは電流流注入によってほぼ１．０％くらいまでの範囲内で短波長側へずらすことができる。
また、本波長可変レーザでは、図４中、実線Ｂで示すように、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaの絶対値が大きくなると、モード間利得差が小さくなるため、モード跳びが生じてしまうおそれがあり、レーザ発振が不安定になることがわかった。
このため、安定した単一モード発振を維持しながら、波長可変動作を行なうためには、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaを所定範囲内［１周期の長さを６０μｍとした場合には、例えば±０．５％以内（−０．５＜Δλ／λa＜＋０．５）；安定発振領域内］にする必要がある。
このため、安定した単一モード発振を維持しながら、波長可変動作を行なうためには、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaを所定範囲内［１周期の長さを６０μｍとした場合には、例えば±０．５％以内（−０．５＜Δλ／λa＜＋０．５）；安定発振領域内］にする必要がある。
したがって、１周期の長さを６０μｍとした場合には、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へ０．５％の範囲内（０＜Δλ／λa＜＋０．５）でずらしておけば、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
一方、本発明者の検討の結果、連続波長可変領域は１周期の長さにほぼ反比例することがわかった。
これに基づいて、一般化すると、安定した単一モード発振を維持しながら、波長可変動作を行なうためには、１周期の長さをＬ（μｍ）とした場合、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaを±３０／Ｌ（％）以内（−３０／Ｌ≦Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）にすれば良いことになる。
これに基づいて、一般化すると、安定した単一モード発振を維持しながら、波長可変動作を行なうためには、１周期の長さをＬ（μｍ）とした場合、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaを±３０／Ｌ（％）以内（−３０／Ｌ≦Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）にすれば良いことになる。
そして、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらしておけば、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
ところで、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長及び利得領域１１Ａのブラッグ波長の調整は、それぞれの領域の回折格子２の周期、又は、それぞれの領域の導波路部の等価屈折率を調整することによって行なうことができる。また、等価屈折率の調整は、それぞれの領域の導波路部のコア層の組成、厚さ、幅を調整することによって行なうことができる。
本実施形態では、図１に示すように、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２Ｂの周期とが異なるように構成している。
本実施形態では、図１に示すように、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２Ｂの周期とが異なるように構成している。
具体的には、波長制御用回折格子２Ｂの周期が、利得用回折格子２Ａの周期よりも長くなるようにしている。つまり、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）で、波長制御用回折格子２Ｂの周期が、利得用回折格子２Ａの周期に対して、長くなるようにしている。
これにより、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
これにより、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
以下、具体的な構成例について説明する。
まず、利得領域（活性領域）１１Ａは、例えばｎ型ＩｎＰ基板（半導体基板）上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、ｎ型ＩｎＰバッファ層、バンドギャップ波長が１．５５μｍ帯になるように設計した１．５５μｍ帯歪ＭＱＷ層（Multiple Quantum Well；多重量子井戸層）＋ＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure；分離閉じ込めヘテロ構造）層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を順に積層した層構造になっている。
まず、利得領域（活性領域）１１Ａは、例えばｎ型ＩｎＰ基板（半導体基板）上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、ｎ型ＩｎＰバッファ層、バンドギャップ波長が１．５５μｍ帯になるように設計した１．５５μｍ帯歪ＭＱＷ層（Multiple Quantum Well；多重量子井戸層）＋ＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure；分離閉じ込めヘテロ構造）層、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を順に積層した層構造になっている。
つまり、利得領域１１Ａは、図１に示すように、ｎ−ＩｎＰ層（ｎ型ＩｎＰ基板，ｎ型ＩｎＰバッファ層）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２、ｎ型ＩｎＰ層５、ＭＱＷ活性層（１．５５μｍ帯歪ＭＱＷ層＋ＳＣＨ層）６、ｐ−ＩｎＰ層（ｐ型ＩｎＰクラッド層）７、コンタクト層（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層，ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層）８Ａを順に積層した層構造になっている。
また、利得導波路部（活性導波路部）１Ａは、ｎ型ＩｎＰ層５、ＭＱＷ活性層（導波路コア層）６、ｐ−ＩｎＰ層７から構成される。
ここで、ＭＱＷ活性層６を構成する１．５５μｍ帯歪ＭＱＷ層は、例えば、井戸層を、０．８％の圧縮ひずみを有する厚さ５．１ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層とし、バリア層を、バンドギャップ波長が１．３０μｍになるように設計された厚さ１０ｎｍの無ひずみのＩｎＧａＡｓＰ層とし、井戸層の数を６層としている。なお、井戸層としてのＩｎＧａＡｓＰ層の組成は、ＭＱＷ層の発光波長が１．５５μｍ帯になるように調整している。
ここで、ＭＱＷ活性層６を構成する１．５５μｍ帯歪ＭＱＷ層は、例えば、井戸層を、０．８％の圧縮ひずみを有する厚さ５．１ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層とし、バリア層を、バンドギャップ波長が１．３０μｍになるように設計された厚さ１０ｎｍの無ひずみのＩｎＧａＡｓＰ層とし、井戸層の数を６層としている。なお、井戸層としてのＩｎＧａＡｓＰ層の組成は、ＭＱＷ層の発光波長が１．５５μｍ帯になるように調整している。
ＭＱＷ活性層６を構成するＳＣＨ層としては、歪ＭＱＷ層の上下にバンドギャップが１．１５μｍとなるように設計された厚さ５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層を用いている。
また、歪ＭＱＷ層及びＳＣＨ層を含むＭＱＷ活性層６の厚さは、およそ２００ｎｍとしている。また、ＭＱＷ活性層６の幅は１．６μｍとしている。
一方、波長制御領域１１Ｂは、例えばｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、ｎ型ＩｎＰバッファ層、１．３０μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層（導波路コア層）、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を順に積層した層構造になっている。
また、歪ＭＱＷ層及びＳＣＨ層を含むＭＱＷ活性層６の厚さは、およそ２００ｎｍとしている。また、ＭＱＷ活性層６の幅は１．６μｍとしている。
一方、波長制御領域１１Ｂは、例えばｎ型ＩｎＰ基板上に、ｎ型ＩｎＰバッファ層、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層、ｎ型ＩｎＰバッファ層、１．３０μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層（導波路コア層）、ｐ型ＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を順に積層した層構造になっている。
つまり、波長制御領域１１Ｂは、図１に示すように、ｎ−ＩｎＰ層（ｎ型ＩｎＰ基板，ｎ型ＩｎＰバッファ層）４、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ回折格子層２、ｎ型ＩｎＰ層５、波長制御層（位相制御層）９、ｐ−ＩｎＰ層（ｐ型ＩｎＰクラッド層）７、コンタクト層（ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層，ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層）８を順に積層した層構造になっている。
また、波長制御導波路部１Ｂは、ｎ型ＩｎＰ層５、波長制御層（導波路コア層）９、ｐ−ＩｎＰ層７から構成される。
ここで、波長制御層９としては、バンドギャップが１．３０μｍになるように設計された厚さ２００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層（１．３０μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層）を用いている。また、波長制御層９の幅は、１．６μｍとしている。
ここで、波長制御層９としては、バンドギャップが１．３０μｍになるように設計された厚さ２００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層（１．３０μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ層）を用いている。また、波長制御層９の幅は、１．６μｍとしている。
このように導波路を設計すると、利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂとで等価屈折率がほぼ一致する。
なお、回折格子層２は、ｎ−ＩｎＰ層４上に回折格子層２を形成する材料からなる層を積層した後、この層を例えばドライエッチングなどの方法を用いて周期的に除去し、その上にｎ−ＩｎＰ層５を成長させることによって形成される。
なお、回折格子層２は、ｎ−ＩｎＰ層４上に回折格子層２を形成する材料からなる層を積層した後、この層を例えばドライエッチングなどの方法を用いて周期的に除去し、その上にｎ−ＩｎＰ層５を成長させることによって形成される。
また、ＭＱＷ活性層６及び波長制御層９への電流狭窄構造としては、例えばｐｎ−ＢＨ構造（Buried Heterostructure；埋込ヘテロ構造）を用いれば良い。
特に、利得導波路部１Ａ及び波長制御導波路部１Ｂの長さは、いずれも３０μｍとし、１周期の長さを６０μｍとしている。なお、素子長は例えば５７０μｍとしている。ここでは、利得導波路部１Ａが素子端面側に配置されるようにして、光出力が低下しないようにしている。但し、波長制御導波路部１Ｂを素子端面側に配置しても良い。
特に、利得導波路部１Ａ及び波長制御導波路部１Ｂの長さは、いずれも３０μｍとし、１周期の長さを６０μｍとしている。なお、素子長は例えば５７０μｍとしている。ここでは、利得導波路部１Ａが素子端面側に配置されるようにして、光出力が低下しないようにしている。但し、波長制御導波路部１Ｂを素子端面側に配置しても良い。
回折格子２の周期は、例えば、利得用回折格子２Ａを２４０ｎｍとし、波長制御用回折格子２Ｂを２４１．２ｎｍ（利得用回折格子の１００．５％）としている。
このように、本実施形態では、利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂとで等価屈折率が同じになるようにし、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２Ｂの周期とが異なるようにしている。つまり、波長制御用回折格子２Ｂの周期が、利得用回折格子２Ａの周期よりも長くなるようにしている。
このように、本実施形態では、利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂとで等価屈折率が同じになるようにし、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２Ｂの周期とが異なるようにしている。つまり、波長制御用回折格子２Ｂの周期が、利得用回折格子２Ａの周期よりも長くなるようにしている。
これにより、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へ０．５％（ここでは、１周期の長さを６０μｍであるため）ずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
なお、図５に示すように、回折格子２を、長手方向中央位置にλ／４位相シフト部２Ｃを備えるものとして構成するのが好ましい。つまり、回折格子２の長手方向中央位置で、図５に示すように、回折格子２の周期の半分（ブラッグ波長の１／４）だけシフト（位相シフト）させるようにするのが好ましい。
λ／４位相シフト部２Ｃを設けないと、図６（Ａ）に示すように、回折格子２による反射スペクトル［波長可変レーザの利得スペクトル；図６（Ａ）中、実線Ａで示す］の中心波長（ピーク；ブラッグ波長）で発振せず、その近傍の２つのモード［共振縦モード波長；図６（Ａ）中、実線Ｂで示す］で発振する可能性がある。この場合、２つのモードのうち、長波側のモードで発振するか、短波側のモードで発振するかが分からないため、不安定になる。
λ／４位相シフト部２Ｃを設けないと、図６（Ａ）に示すように、回折格子２による反射スペクトル［波長可変レーザの利得スペクトル；図６（Ａ）中、実線Ａで示す］の中心波長（ピーク；ブラッグ波長）で発振せず、その近傍の２つのモード［共振縦モード波長；図６（Ａ）中、実線Ｂで示す］で発振する可能性がある。この場合、２つのモードのうち、長波側のモードで発振するか、短波側のモードで発振するかが分からないため、不安定になる。
これに対し、λ／４位相シフト部２Ｃを設けると、一般的なＤＦＢレーザと同様に、図６（Ｂ）に示すように、回折格子２による反射スペクトル［波長可変レーザの利得スペクトル；図６（Ｂ）中、実線Ａで示す］の中心波長（ピーク；ブラッグ波長）と共振縦モード波長［図６（Ｂ）中、実線Ｂで示す］の１つとが一致し、中心波長で発振するようになるため、安定した単一モード発振が可能となる。
但し、λ／４位相シフト部２Ｃを設けなかったとしても、通常は、２つのモードのうち、いずれか一方のモードで発振することになる。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。特に、電流制御型波長可変レーザであるため、高速応答性に優れている。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。特に、電流制御型波長可変レーザであるため、高速応答性に優れている。
ところで、上述の実施形態のように、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２Ｂの周期とが異なるように構成する場合（即ち、全て同じ周期の回折格子を設けるのではなく、１つの素子内で異なる周期の回折格子を設ける場合）、それぞれの回折格子での反射光の位相が合わない場合がある。この場合、これらの反射光の位相の状態によっては、発振が非常に不安定になる。この結果、光通信用の光源として用いることができない場合もある。
ここで、図７中、実線Ａは、異なる周期を持った回折格子での反射光の位相が合っていない場合の発振スペクトルの計算結果を示している。
図７中、実線Ａで示すように、それぞれの回折格子での反射光の位相が合っていない場合には、発振スペクトルに複数のピークが見られ、発振が非常に不安定になっていることが分かる。
図７中、実線Ａで示すように、それぞれの回折格子での反射光の位相が合っていない場合には、発振スペクトルに複数のピークが見られ、発振が非常に不安定になっていることが分かる。
また、それぞれの回折格子での反射光の位相が合ってないと、ＴＤＡ−ＤＦＢレーザの実際の発振波長が、原理的な発振波長の設計値からずれてしまい、発振波長の精度も悪くなってしまう。
このような点を考慮すると、異なる周期を持った回折格子での反射光の位相が合うように、異なる周期を持った回折格子は、連続して設けずに所定の間隔をあけて設けるのが好ましい。つまり、例えば図９（又は図１０）に示すように、隣り合う利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２Ｂにおいて、利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２Ｂとの間に境界領域３０（又は３０Ａ）が形成されるように、利得用回折格子２Ａに対して波長制御用回折格子２Ｂを所定間隔だけシフト（位相シフト）させて設けるのが好ましい。
このような点を考慮すると、異なる周期を持った回折格子での反射光の位相が合うように、異なる周期を持った回折格子は、連続して設けずに所定の間隔をあけて設けるのが好ましい。つまり、例えば図９（又は図１０）に示すように、隣り合う利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２Ｂにおいて、利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２Ｂとの間に境界領域３０（又は３０Ａ）が形成されるように、利得用回折格子２Ａに対して波長制御用回折格子２Ｂを所定間隔だけシフト（位相シフト）させて設けるのが好ましい。
ここで、図７中、実線Ｂは、異なる周期を持った回折格子での反射光の位相が合っている場合（ここでは、異なる周期を持った回折格子の間に位相シフトが入っている場合）の発振スペクトルの計算結果を示している。
図７中、実線Ｂで示すように、それぞれの回折格子での反射光の位相が合っている場合には、主な発振スペクトルのピークは１つだけであり、安定した単一モード発振が得られることが分かる。
図７中、実線Ｂで示すように、それぞれの回折格子での反射光の位相が合っている場合には、主な発振スペクトルのピークは１つだけであり、安定した単一モード発振が得られることが分かる。
ここで、図８は、異なる周期を持った回折格子間の位相シフト量（境界領域の長さ；異なる周期を持った回折格子間の間隔の大きさ）と、単一モード発振の安定性を示すモード間利得差の関係（計算結果）を示している。
なお、図８中、横軸は位相シフト量を示しており、一方の回折格子に対して他方の回折格子を１周期分だけ位相シフトさせた場合（即ち、異なる周期を持った回折格子間で位相がπだけずれている場合）を位相シフト量１．００として、横軸で示されている位置シフト量を最大値として、それぞれの境界領域にランダムに位相シフトが入っている条件で計算を行なった。
なお、図８中、横軸は位相シフト量を示しており、一方の回折格子に対して他方の回折格子を１周期分だけ位相シフトさせた場合（即ち、異なる周期を持った回折格子間で位相がπだけずれている場合）を位相シフト量１．００として、横軸で示されている位置シフト量を最大値として、それぞれの境界領域にランダムに位相シフトが入っている条件で計算を行なった。
図８に示すように、位相シフト量が０．１０（０．１０π）以上になると、それぞれの反射光の位相の状態によっては、モード間利得差が０．３程度に著しく減少してしまうことが分かる。
このことから、安定した単一モード発振を得るためには、それぞれの境界領域の位相シフト量を０．１０（０．１０π）以下にする必要がある。
このことから、安定した単一モード発振を得るためには、それぞれの境界領域の位相シフト量を０．１０（０．１０π）以下にする必要がある。
そして、各境界領域の位相シフト量を０．１０（０．１０π）以下にするためには、図９に示すように、異なる周期を持った回折格子２Ａ，２Ｂの境界領域（境界部）３０の長さを、それぞれの周期の平均値から±１０％以内にすれば良い。なお、異なる周期を持った回折格子間での反射光の位相ずれが生じない場合には、境界領域を設けなくても良い。
つまり、上述の実施形態のように、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２Ｂの周期とが異なるように構成する場合、図９に示すように、利得用回折格子２Ａを含む利得領域１１Ａと波長制御用回折格子２Ｂを含む波長制御領域１１Ｂとの間に、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値の±１０％以内の長さを有する境界領域３０を設けるのが好ましい。なお、上述の実施形態では、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとを交互に設けるようにしているため、平均値の±１０％以内の長さを有する境界領域を複数設けることになる。
つまり、上述の実施形態のように、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２Ｂの周期とが異なるように構成する場合、図９に示すように、利得用回折格子２Ａを含む利得領域１１Ａと波長制御用回折格子２Ｂを含む波長制御領域１１Ｂとの間に、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値の±１０％以内の長さを有する境界領域３０を設けるのが好ましい。なお、上述の実施形態では、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとを交互に設けるようにしているため、平均値の±１０％以内の長さを有する境界領域を複数設けることになる。
なお、図９では、回折格子の凸部分（山の部分）の右側を基準として周期を定義しているが、これに限られるものではなく、どこを基準として周期を定義しても良い。例えば、回折格子の凸部分の左側や中央を基準として周期を定義しても良い。
例えば、利得領域１１Ａに形成されている利得用回折格子２Ａの周期が２４０．００ｎｍであり、波長制御領域１１Ｂに形成されている波長制御用回折格子２Ｂの周期が２４０．１２ｎｍである場合、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとの間に設けられる境界領域３０の長さは、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値である２４０.０６ｎｍの±１０％以内、即ち、２１６．０５〜２６４．０７ｎｍの範囲内になるようにするのが好ましい。これにより、境界領域３０での位相シフト量が±０．１０π以下に抑えられ、位相が十分に合うようになり、安定した発振が可能となる。
例えば、利得領域１１Ａに形成されている利得用回折格子２Ａの周期が２４０．００ｎｍであり、波長制御領域１１Ｂに形成されている波長制御用回折格子２Ｂの周期が２４０．１２ｎｍである場合、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとの間に設けられる境界領域３０の長さは、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値である２４０.０６ｎｍの±１０％以内、即ち、２１６．０５〜２６４．０７ｎｍの範囲内になるようにするのが好ましい。これにより、境界領域３０での位相シフト量が±０．１０π以下に抑えられ、位相が十分に合うようになり、安定した発振が可能となる。
ここで、境界領域３０の長さ、即ち、２つの異なる周期を持つ回折格子２Ａ，２Ｂ間の長さを調整するには、例えば、電子線（ＥＢ；electron beam）描画装置を用いて、意図的に利得領域１１Ａの利得用回折格子２Ａと波長制御領域１１Ｂの波長制御用回折格子２Ｂとの間に位相シフトを入れるようにすれば良い。
なお、ここでは、境界領域３０の長さが、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値の±１０％以内になるようにしているが、これに限られるものではない。例えば図１０に示すように、境界領域３０Ａの長さが、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値の±１０％以内の値に、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値を整数倍した値を足した値になるようにしても良い。
なお、ここでは、境界領域３０の長さが、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値の±１０％以内になるようにしているが、これに限られるものではない。例えば図１０に示すように、境界領域３０Ａの長さが、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値の±１０％以内の値に、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値を整数倍した値を足した値になるようにしても良い。
例えば図１０に示すように、利得領域１１Ａに形成されている利得用回折格子２Ａの周期が２４０．００ｎｍであり、波長制御領域１１Ｂに形成されている波長制御用回折格子２Ｂの周期が２４０．１２ｎｍである場合、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとの間に設けられる境界領域３０Ａの長さを、利得用回折格子２Ａの周期と波長制御用回折格子２Ｂの周期の平均値である２４０.０６ｎｍの±１０％以内、即ち、２１６．０５〜２６４．０７ｎｍの範囲内の値に、平均値である２４０.０６ｎｍを整数倍した値［２４０.０６×Ｎ（整数）（ｎｍ）］を足した値［２１６．０５〜２６４．０７＋２４０.０６×Ｎ（整数）（ｎｍ）］になるようにするのが好ましい。
なお、図１０では、回折格子の凸部分（山の部分）の右側を基準として周期を定義しているが、これに限られるものではなく、どこを基準として周期を定義しても良い。例えば、回折格子の凸部分の左側や中央を基準として周期を定義しても良い。
この場合、平均値である２４０.０６ｎｍは１周期π分に相当する長さであり、位相シフトがないのと等価であるため、上述の境界領域３０の長さが平均値の±１０％以内になるようにする場合と同様に、境界領域３０Ａでの位相シフト量が±０．１０π以下に抑えられ、位相が十分に合うようになり、安定した発振が可能となる。
この場合、平均値である２４０.０６ｎｍは１周期π分に相当する長さであり、位相シフトがないのと等価であるため、上述の境界領域３０の長さが平均値の±１０％以内になるようにする場合と同様に、境界領域３０Ａでの位相シフト量が±０．１０π以下に抑えられ、位相が十分に合うようになり、安定した発振が可能となる。
ところで、上述のように、境界領域３０，３０Ａは、異なる周期の回折格子（ここでは利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２Ｂ）を接続するための領域である。
ここでは、異なる周期を持った回折格子２Ａ，２Ｂを連続して設けずに、所定の間隔をあけて設けることで（位相シフトさせることで）、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとの間に、回折格子が設けられていない境界領域３０，３０Ａを形成している。
ここでは、異なる周期を持った回折格子２Ａ，２Ｂを連続して設けずに、所定の間隔をあけて設けることで（位相シフトさせることで）、利得領域１１Ａと波長制御領域１１Ｂとの間に、回折格子が設けられていない境界領域３０，３０Ａを形成している。
例えば、境界領域３０，３０Ａは、全て凹部分（谷の部分）として構成しても良いし、全て凸部分（山の部分）として構成しても良い。つまり、境界領域３０，３０Ａは、回折格子の凹部分が連続したものとして構成しても良いし、回折格子の凸部分が連続したものとして構成しても良い。
なお、ここでは、境界領域３０，３０Ａを、回折格子を有しない領域として構成しているが、これに限られるものではなく、回折格子を有する領域として構成しても良い。例えば、利得用回折格子２Ａ及び波長制御用回折格子２Ｂのどちらとも異なる周期の回折格子を境界領域３０，３０Ａに設けても良い。この場合、境界領域３０，３０Ａの一部が凹部分となり、一部が凸部分となる。また、利得用回折格子２Ａの周期から波長制御用回折格子２Ｂの周期へと回折格子の周期が段階的に変わっていくように、境界領域３０，３０Ａに回折格子を設けても良い。
なお、ここでは、境界領域３０，３０Ａを、回折格子を有しない領域として構成しているが、これに限られるものではなく、回折格子を有する領域として構成しても良い。例えば、利得用回折格子２Ａ及び波長制御用回折格子２Ｂのどちらとも異なる周期の回折格子を境界領域３０，３０Ａに設けても良い。この場合、境界領域３０，３０Ａの一部が凹部分となり、一部が凸部分となる。また、利得用回折格子２Ａの周期から波長制御用回折格子２Ｂの周期へと回折格子の周期が段階的に変わっていくように、境界領域３０，３０Ａに回折格子を設けても良い。
このように、異なる周期を持った回折格子２Ａ，２Ｂの間に境界領域３０，３０Ａを設けることで、周期が異なり、かつ、隣り合う回折格子間での反射光の位相が合うようになり、安定した発振状態が得られるようになる。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる波長可変レーザについて，図１１を参照しながら説明する。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる波長可変レーザについて，図１１を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる波長可変レーザは、上述の第１実施形態のものと、波長制御領域のブラッグ波長λtを、利得領域のブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすための構成が異なる。
つまり、本実施形態では、図１１に示すように、利得導波路部１Ａのコア層の材料又は組成を調整することで、利得導波路部１Ａの等価屈折率と、波長制御導波路部１ＢＡの等価屈折率とが異なるようにしている。具体的には、波長制御導波路部１ＢＡのコア層の屈折率が利得導波路部１Ａのコア層の屈折率よりも大きくなるように、波長制御導波路部１ＢＡのコア層の組成を調整している。なお、図１１では、図１に示すものと同じものには同一の符号を付している。
つまり、本実施形態では、図１１に示すように、利得導波路部１Ａのコア層の材料又は組成を調整することで、利得導波路部１Ａの等価屈折率と、波長制御導波路部１ＢＡの等価屈折率とが異なるようにしている。具体的には、波長制御導波路部１ＢＡのコア層の屈折率が利得導波路部１Ａのコア層の屈折率よりも大きくなるように、波長制御導波路部１ＢＡのコア層の組成を調整している。なお、図１１では、図１に示すものと同じものには同一の符号を付している。
これにより、波長制御導波路部１ＢＡに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすようにしている。
具体的には、波長制御層９Ａとして、バンドギャップ波長が１．４０μｍになるように設計されたＩｎＧａＡｓＰ層を用いている。なお、厚さや幅は上述の第１実施形態のものと同じにしている。これにより、波長制御導波路部１ＢＡの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、０．５％程度大きくすることができる。
具体的には、波長制御層９Ａとして、バンドギャップ波長が１．４０μｍになるように設計されたＩｎＧａＡｓＰ層を用いている。なお、厚さや幅は上述の第１実施形態のものと同じにしている。これにより、波長制御導波路部１ＢＡの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、０．５％程度大きくすることができる。
また、回折格子２の周期は、図１１に示すように、光導波路１の全長にわたって同じにし、例えば２４０ｎｍとしている。つまり、利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２ＢＡとを同一周期にしている。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
このように、本実施形態では、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２ＢＡの周期とが同じになるようにし、波長制御導波路部１ＢＡの組成を調整して等価屈折率が異なるようにしている。つまり、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）（１周期の長さを６０μｍである場合は０．５％）で、波長制御導波路部１ＢＡのコア層の屈折率を、利得導波路部１Ａのコア層の屈折率に対して、大きくするようにしている。
これにより、波長制御導波路部１ＢＡに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）（１周期の長さを６０μｍである場合は０．５％）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。特に、電流制御型波長可変レーザであるため、高速応答性に優れている。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１２を参照しながら説明する。
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１２を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる波長可変レーザは、上述の第１実施形態のものと、波長制御領域のブラッグ波長λtを、利得領域のブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすための構成が異なる。
つまり、本実施形態では、図１２に示すように、利得導波路部１Ａのコア層の厚さと、波長制御導波路部１ＢＢのコア層の厚さとが異なるように構成することで、利得導波路部１Ａの等価屈折率と、波長制御導波路部１ＢＢの等価屈折率とが異なるようにしている。具体的には、波長制御導波路部１ＢＢの等価屈折率が利得導波路部１Ａの等価屈折率よりも大きくなるように、波長制御導波路部１ＢＢのコア層の厚さを厚くしている。なお、図１２では、図１，図１１に示すものと同じものには同一の符号を付している。
つまり、本実施形態では、図１２に示すように、利得導波路部１Ａのコア層の厚さと、波長制御導波路部１ＢＢのコア層の厚さとが異なるように構成することで、利得導波路部１Ａの等価屈折率と、波長制御導波路部１ＢＢの等価屈折率とが異なるようにしている。具体的には、波長制御導波路部１ＢＢの等価屈折率が利得導波路部１Ａの等価屈折率よりも大きくなるように、波長制御導波路部１ＢＢのコア層の厚さを厚くしている。なお、図１２では、図１，図１１に示すものと同じものには同一の符号を付している。
これにより、波長制御導波路部１ＢＢに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa＜＋３０／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすようにしている。
具体的には、波長制御層９Ｂとして、厚さ２６０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層を用いている。なお、バンドギャップ波長や幅は上述の第１実施形態のものと同じにしている。これにより、波長制御導波路部１ＢＢの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、０．５％程度大きくすることができる。
具体的には、波長制御層９Ｂとして、厚さ２６０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層を用いている。なお、バンドギャップ波長や幅は上述の第１実施形態のものと同じにしている。これにより、波長制御導波路部１ＢＢの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、０．５％程度大きくすることができる。
また、回折格子２の周期は、図１２に示すように、光導波路１の全長にわたって同じにし、例えば２４０ｎｍとしている。つまり、利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２ＢＡとを同一周期にしている。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
このように、本実施形態では、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２ＢＡの周期とが同じになるようにし、利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１ＢＢとでコア層の厚さを変えることで、等価屈折率が異なるようにしている。つまり、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）（１周期の長さを６０μｍである場合は０．５％）で、波長制御導波路部１ＢＢの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、大きくするようにしている。
これにより、波長制御導波路部１ＢＢに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）（１周期の長さを６０μｍである場合は０．５％）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。特に、電流制御型波長可変レーザであるため、高速応答性に優れている。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１３，図１４を参照しながら説明する。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１３，図１４を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる波長可変レーザは、上述の第１実施形態のものと、波長制御領域のブラッグ波長λtを、利得領域のブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすための構成が異なる。
つまり、本実施形態では、図１３，図１４に示すように、利得導波路部１Ａのコア層の幅及び厚さと、波長制御導波路部１ＢＣのコア層の幅及び厚さとが異なるように構成することで、利得導波路部１Ａの等価屈折率と、波長制御導波路部１ＢＣの等価屈折率とが異なるようにしている。具体的には、波長制御導波路部１ＢＣの等価屈折率が、利得導波路部１Ａの等価屈折率よりも大きくなるようにしている。なお、図１３，図１４では、図１，図１１に示すものと同じものには同一の符号を付している。
つまり、本実施形態では、図１３，図１４に示すように、利得導波路部１Ａのコア層の幅及び厚さと、波長制御導波路部１ＢＣのコア層の幅及び厚さとが異なるように構成することで、利得導波路部１Ａの等価屈折率と、波長制御導波路部１ＢＣの等価屈折率とが異なるようにしている。具体的には、波長制御導波路部１ＢＣの等価屈折率が、利得導波路部１Ａの等価屈折率よりも大きくなるようにしている。なお、図１３，図１４では、図１，図１１に示すものと同じものには同一の符号を付している。
これにより、波長制御導波路部１ＢＣに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa＜＋３０／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすようにしている。
具体的には、波長制御層９Ｃとして、幅１．８μｍ、厚さ２５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層を用いている。なお、バンドギャップ波長は上述の第１実施形態のものと同じにしている。これにより、波長制御導波路部１ＢＣの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、０．５％程度大きくすることができる。
具体的には、波長制御層９Ｃとして、幅１．８μｍ、厚さ２５０ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ層を用いている。なお、バンドギャップ波長は上述の第１実施形態のものと同じにしている。これにより、波長制御導波路部１ＢＣの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、０．５％程度大きくすることができる。
また、回折格子２の周期は、図１２に示すように、光導波路１の全長にわたって同じにし、例えば２４０ｎｍとしている。つまり、利得用回折格子２Ａと波長制御用回折格子２ＢＡとを同一周期にしている。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
このように、本実施形態では、利得用回折格子２Ａの周期と、波長制御用回折格子２ＢＡの周期とが同じになるようにし、利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１ＢＣとでコア層の厚さ、幅を変えることで、等価屈折率が異なるようにしている。つまり、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）（１周期の長さを６０μｍである場合は０．５％）で、波長制御導波路部１ＢＣの等価屈折率を、利得導波路部１Ａの等価屈折率に対して、大きくするようにしている。
これにより、波長制御導波路部１ＢＣに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）（１周期の長さを６０μｍである場合は０．５％）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。特に、電流制御型波長可変レーザであるため、高速応答性に優れている。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１５を参照しながら説明する。
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１５を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる波長可変レーザは、上述の第１実施形態のものと、回折格子が設けられている位置が異なる。つまり、上述の第１実施形態では、回折格子２が光導波路１の下側に設けられているのに対し、本実施形態では、図１５に示すように、回折格子２が光導波路１の上側に設けられている。なお、図１５では、図１に示すものと同じものには同一の符号を付している。
このように、回折格子２を光導波路１の上側に設けることで、光導波路１を形成し、その光導波路１の組成、コア層の厚さ、幅を評価し、その評価結果を元に回折格子２の周期を調整できるようになる。
例えば、上述の第１実施形態の構成例において、実際に形成した波長制御導波路部１Ｂのコア層の厚さが、設計値の２００ｎｍから２１０ｎｍにずれてしまった場合、等価屈折率は設計値よりも０．１％程度大きくなってしまうことになる。
例えば、上述の第１実施形態の構成例において、実際に形成した波長制御導波路部１Ｂのコア層の厚さが、設計値の２００ｎｍから２１０ｎｍにずれてしまった場合、等価屈折率は設計値よりも０．１％程度大きくなってしまうことになる。
この場合、波長制御用回折格子２Ｂの周期を、逆に、設計値の２４１．２ｎｍから０．１％小さい２４０．９６ｎｍに設定すれば、波長制御領域１１Ｂと利得領域１１Ａとで、等価屈折率と回折格子２の周期の積（ブラッグ波長はこの積に比例する）の差を、設計値の０．５％に設定することができる。
この結果、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へ０．５％ずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
この結果、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へ０．５％ずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
つまり、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３０／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３０／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらすことができ、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
なお、その他の構成は、上述の第１実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。特に、電流制御型波長可変レーザであるため、高速応答性に優れている。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１６を参照しながら説明する。
したがって、本実施形態にかかる波長可変レーザによれば、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点がある。また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになる。特に、電流制御型波長可変レーザであるため、高速応答性に優れている。
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態にかかる波長可変レーザについて、図１６を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる波長可変レーザは、図１６に示すように、アレイ集積型波長可変レーザであり、上述の各実施形態の波長可変レーザを、１つの素子内に複数集積したものである。
つまり、本波長可変レーザは、図１６に示すように、同一基板上に、異なる波長可変範囲を持つ複数（ここでは８つ）の波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈと、複数（ここでは８つ）の曲がり導波路２１Ａ〜２１Ｈと、光合流器２２と、光増幅器（半導体光増幅器）２３とを備えるものとして構成される。
つまり、本波長可変レーザは、図１６に示すように、同一基板上に、異なる波長可変範囲を持つ複数（ここでは８つ）の波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈと、複数（ここでは８つ）の曲がり導波路２１Ａ〜２１Ｈと、光合流器２２と、光増幅器（半導体光増幅器）２３とを備えるものとして構成される。
ここで、各波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈは、それぞれ、例えば６ｎｍ以上の所定の連続波長可変範囲を持つものとして構成されている。これにより、１つの素子で４０ｎｍの波長可変範囲を持つ波長可変レーザを実現することができる。この結果、ＷＤＭ通信システムにおいて重要な１５３０〜１５６０ｎｍ（Ｃバンド）の範囲の全体をカバーしうる波長可変レーザを実現できることになる。
また、各波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈは、波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、発振波長が例えば５ｎｍずつ異なるように構成されている。
これらの波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈは、それぞれ、複数の曲がり導波路２１Ａ〜２１Ｈ及び光合流器２２を介して光増幅器２３に接続されている。
なお、複数の曲がり導波路２１Ａ〜２１Ｈ及び光合流器２２は、波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈの波長制御領域と同様の層構造（上述の各実施形態参照）を持つものとして構成される。また、光増幅器２３は、波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈの利得領域と同様の層構造（上述の各実施形態参照）を持つものとして構成される。
これらの波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈは、それぞれ、複数の曲がり導波路２１Ａ〜２１Ｈ及び光合流器２２を介して光増幅器２３に接続されている。
なお、複数の曲がり導波路２１Ａ〜２１Ｈ及び光合流器２２は、波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈの波長制御領域と同様の層構造（上述の各実施形態参照）を持つものとして構成される。また、光増幅器２３は、波長可変レーザ２０Ａ〜２０Ｈの利得領域と同様の層構造（上述の各実施形態参照）を持つものとして構成される。
したがって、本実施形態にかかるアレイ集積型波長可変レーザに集積される波長可変レーザは、上述の各実施形態の波長可変レーザであるため、容易に作製でき、簡単な制御で、比較的広い波長可変範囲が得られるようになるという利点があり、また、制御が簡単なため、高速に波長制御を行なえるようになるという利点もある。このため、本実施形態のアレイ集積型波長可変レーザを作製するのは容易であるという利点がある。また、レーザ切替時の制御が簡単になり、高速に波長制御を行なえるようになるという利点もある。
［その他］
上述の各実施形態では、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率を１：１にした場合を例に説明したが、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率は、これに限られるものではない。
［その他］
上述の各実施形態では、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率を１：１にした場合を例に説明したが、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率は、これに限られるものではない。
但し、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率が１：１以外の場合には、上述の各実施形態のものに対し、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａの
ブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらす場合の上限値が異なるものとなる。
具体的には、波長制御導波路部１Ｂの占める割合が大きくなるほど、連続波長可変幅は増えるため、長波長側へずらす場合の上限値を大きくすることができる。逆に、波長制御導波路部１Ｂの占める割合が小さくなるほど、連続波長可変幅は減るため、長波長側へずらす場合の上限値を小さくすることができる。
ブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらす場合の上限値が異なるものとなる。
具体的には、波長制御導波路部１Ｂの占める割合が大きくなるほど、連続波長可変幅は増えるため、長波長側へずらす場合の上限値を大きくすることができる。逆に、波長制御導波路部１Ｂの占める割合が小さくなるほど、連続波長可変幅は減るため、長波長側へずらす場合の上限値を小さくすることができる。
例えば、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率を４：６にした場合、波長制御導波路１Ｂの占める割合が大きくなり、連続波長可変幅が増えるため、連続波長可変動作を行なうためには、隣接する一対の利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂの合計長さ（一周期の長さ）をＬ（μｍ）とした場合、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaを−３５／Ｌ≦Δλ／λa≦＋３５／Ｌにすれば良い。したがって、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが３５／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋３５／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらしておけば、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
逆に、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率を６：４にした場合、波長制御導波路１Ｂの占める割合が小さくなり、連続波長可変幅が減るため、連続波長可変動作を行なうためには、隣接する一対の利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂの合計長さ（一周期の長さ）をＬ（μｍ）とした場合、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaを−２８／Ｌ≦Δλ／λa≦＋２８／Ｌにすれば良い。したがって、波長制御導波路部１Ｂに電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが２８／Ｌ（％）の範囲内（０＜Δλ／λa≦＋２８／Ｌ）で、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらしておけば、安定した単一モード発振を維持しながら、連続波長可変領域を有効に使えることになる。
要するに、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率が変わった場合には、連続波長可変幅が変わるため、利得導波路部１Ａの長さと波長制御導波路部１Ｂの長さの比率に応じて、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaの範囲を設定し、波長制御領域１１Ｂのブラッグ波長λtを、利得領域１１Ａのブラッグ波長λaに対して、長波長側へずらす場合の上限値を設定すれば良い。
また、上述の各実施形態では、複数の利得導波路部１Ａのそれぞれの長さ、及び、複数の波長制御導波路部１Ｂのそれぞれの長さを全て同一にして、それぞれの周期の長さを全て同一にしているが、これに限られるものではなく、最も長い周期の長さ（最も周期が長くなる利得導波路部１Ａと波長制御導波路部１Ｂとの合計長さ）が、上述の条件を満たすようにすれば良い。
また、上述の各実施形態では、発振波長帯が１．５５μｍ帯の波長可変レーザを前提に説明しているが、これに限られるものではない。例えば１．３μｍ帯などの他の発振波長帯の波長可変レーザにも、本発明を適用することができる。
また、上述の各実施形態では、それぞれ、波長制御領域と利得領域とで、回折格子の周期、光導波路のコア層の組成、厚さ、あるいは厚さ及び幅を変えることによって、利得領域のブラッグ波長と波長制御領域のブラッグ波長の調整を行なっているが、もちろん、これらの実施形態のものを任意に組み合わせてブラッグ波長の調整を行なうこともできる。ブラッグ波長は、光導波路の等価屈折率と回折格子の周期の積に比例するので、この積が、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが所定の範囲内で、波長制御領域の方が利得領域よりも大きくなるようにすれば良い。
また、上述の各実施形態では、それぞれ、波長制御領域と利得領域とで、回折格子の周期、光導波路のコア層の組成、厚さ、あるいは厚さ及び幅を変えることによって、利得領域のブラッグ波長と波長制御領域のブラッグ波長の調整を行なっているが、もちろん、これらの実施形態のものを任意に組み合わせてブラッグ波長の調整を行なうこともできる。ブラッグ波長は、光導波路の等価屈折率と回折格子の周期の積に比例するので、この積が、ブラッグ波長差の割合Δλ／λaが所定の範囲内で、波長制御領域の方が利得領域よりも大きくなるようにすれば良い。
また、上述の各実施形態では、ＩｎＧａＡｓＰ系材料を用いるものとして説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、ＩｎＧａＡｌＡｓ系、ＧａＩｎＮＡｓ系等の他の半導体材料を用いることもでき、この場合にも同様の効果が得られる。
なお、本発明は、上述した各実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
なお、本発明は、上述した各実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
（付記１）
利得を発生しうる利得導波路部と、電流注入又は電圧印加によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部とを光軸方向に交互に有する光導波路と、
前記光導波路の全長にわたって前記光導波路に沿って設けられる回折格子とを備え、
前記回折格子が、前記利得導波路部に対応する位置に設けられる利得用回折格子と、前記波長制御導波路に対応する位置に設けられる波長制御用回折格子とを有し、
前記波長制御導波路部及び前記波長制御用回折格子を含むものとして波長制御領域が構成され、
前記利得導波路及び前記利得用回折格子を含むものとして利得領域が構成され、
前記波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、前記波長制御領域のブラッグ波長が、前記利得領域のブラッグ波長に対して長波長側になるように構成されることを特徴とする、波長可変レーザ。
利得を発生しうる利得導波路部と、電流注入又は電圧印加によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部とを光軸方向に交互に有する光導波路と、
前記光導波路の全長にわたって前記光導波路に沿って設けられる回折格子とを備え、
前記回折格子が、前記利得導波路部に対応する位置に設けられる利得用回折格子と、前記波長制御導波路に対応する位置に設けられる波長制御用回折格子とを有し、
前記波長制御導波路部及び前記波長制御用回折格子を含むものとして波長制御領域が構成され、
前記利得導波路及び前記利得用回折格子を含むものとして利得領域が構成され、
前記波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、前記波長制御領域のブラッグ波長が、前記利得領域のブラッグ波長に対して長波長側になるように構成されることを特徴とする、波長可変レーザ。
（付記２）
前記利得用回折格子の周期と、前記波長制御用回折格子の周期とが異なるように構成されることを特徴とする、付記１記載の波長可変レーザ。
（付記３）
前記利得領域と前記波長制御領域との間に境界領域を備え、
前記境界領域の長さが、前記利得用回折格子の周期と前記波長制御用回折格子の周期の平均値の±１０％以内、又は、前記平均値の±１０％以内の値に前記平均値を整数倍した値を足した値になっていることを特徴とする、付記２記載の波長可変レーザ。
前記利得用回折格子の周期と、前記波長制御用回折格子の周期とが異なるように構成されることを特徴とする、付記１記載の波長可変レーザ。
（付記３）
前記利得領域と前記波長制御領域との間に境界領域を備え、
前記境界領域の長さが、前記利得用回折格子の周期と前記波長制御用回折格子の周期の平均値の±１０％以内、又は、前記平均値の±１０％以内の値に前記平均値を整数倍した値を足した値になっていることを特徴とする、付記２記載の波長可変レーザ。
（付記４）
前記利得導波路部の等価屈折率と、前記波長制御導波路部の等価屈折率とが異なるように構成されることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
（付記５）
前記利得導波路部のコア層の材料又は組成と、前記波長制御導波路部のコア層の材料又は組成とが異なるように構成されることを特徴とする、付記４記載の波長可変レーザ。
前記利得導波路部の等価屈折率と、前記波長制御導波路部の等価屈折率とが異なるように構成されることを特徴とする、付記１〜３のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
（付記５）
前記利得導波路部のコア層の材料又は組成と、前記波長制御導波路部のコア層の材料又は組成とが異なるように構成されることを特徴とする、付記４記載の波長可変レーザ。
（付記６）
前記利得導波路部のコア層の厚さと、前記波長制御導波路部のコア層の厚さとが異なるように構成されることを特徴とする、付記４記載の波長可変レーザ。
（付記７）
前記利得導波路部のコア層の幅と、前記波長制御導波路部のコア層の幅とが異なるように構成されることを特徴とする、付記４記載の波長可変レーザ。
前記利得導波路部のコア層の厚さと、前記波長制御導波路部のコア層の厚さとが異なるように構成されることを特徴とする、付記４記載の波長可変レーザ。
（付記７）
前記利得導波路部のコア層の幅と、前記波長制御導波路部のコア層の幅とが異なるように構成されることを特徴とする、付記４記載の波長可変レーザ。
（付記８）
前記回折格子が、長手方向中心位置にλ／４位相シフト部を備えることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
（付記９）
前記回折格子が、前記光導波路の上側に形成されていることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
前記回折格子が、長手方向中心位置にλ／４位相シフト部を備えることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
（付記９）
前記回折格子が、前記光導波路の上側に形成されていることを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
（付記１０）
前記利得導波路部に電流注入を行なうための利得電極と、
前記波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なうための波長制御電極と、
前記利得電極と前記波長制御電極とが、それぞれ独立に設けられていることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
前記利得導波路部に電流注入を行なうための利得電極と、
前記波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なうための波長制御電極と、
前記利得電極と前記波長制御電極とが、それぞれ独立に設けられていることを特徴とする、付記１〜９のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
（付記１１）
前記利得電極と前記波長制御電極とが、いずれもくし型電極であることを特徴とする、付記１０記載の波長可変レーザ。
（付記１２）
同一基板上に、異なる波長可変範囲を持つ複数の波長可変レーザを備えるアレイ集積型波長可変レーザであって、
前記複数の波長可変レーザが、いずれも、付記１〜１１のいずれか１項に記載の波長可変レーザであることを特徴とする、アレイ集積型波長可変レーザ。
前記利得電極と前記波長制御電極とが、いずれもくし型電極であることを特徴とする、付記１０記載の波長可変レーザ。
（付記１２）
同一基板上に、異なる波長可変範囲を持つ複数の波長可変レーザを備えるアレイ集積型波長可変レーザであって、
前記複数の波長可変レーザが、いずれも、付記１〜１１のいずれか１項に記載の波長可変レーザであることを特徴とする、アレイ集積型波長可変レーザ。
１ 光導波路
１Ａ 利得導波路（活性導波路）
１Ｂ，１ＢＡ，１ＢＢ，１ＢＣ 波長制御導波路
２ 回折格子（回折格子層）
２Ａ 利得用回折格子
２Ｂ，２ＢＡ 波長制御用回折格子
２Ｃ λ／４位相シフト部
３Ａ 利得電極（Ｐ側電極）
３Ｂ 波長制御電極（Ｐ側電極）
３Ｃ 共通電極（Ｎ側電極）
４ ｎ−ＩｎＰ層
５ ｎ−ＩｎＰ層
６ ＭＱＷ活性層（利得層，活性層，導波路コア層）
７ ｐ−ＩｎＰ層
８Ａ，８Ｂ コンタクト層
９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 波長制御層（位相制御層）
１０ ＳｉＯ2膜
１１Ａ 利得領域（活性領域）
１１Ｂ 波長制御領域
１１Ｃ 分離領域
２０Ａ〜２０Ｈ 波長可変レーザ
２１Ａ〜２１Ｈ 曲がり導波路
２２ 光合流器
２３ 光増幅器
１Ａ 利得導波路（活性導波路）
１Ｂ，１ＢＡ，１ＢＢ，１ＢＣ 波長制御導波路
２ 回折格子（回折格子層）
２Ａ 利得用回折格子
２Ｂ，２ＢＡ 波長制御用回折格子
２Ｃ λ／４位相シフト部
３Ａ 利得電極（Ｐ側電極）
３Ｂ 波長制御電極（Ｐ側電極）
３Ｃ 共通電極（Ｎ側電極）
４ ｎ−ＩｎＰ層
５ ｎ−ＩｎＰ層
６ ＭＱＷ活性層（利得層，活性層，導波路コア層）
７ ｐ−ＩｎＰ層
８Ａ，８Ｂ コンタクト層
９，９Ａ，９Ｂ，９Ｃ 波長制御層（位相制御層）
１０ ＳｉＯ2膜
１１Ａ 利得領域（活性領域）
１１Ｂ 波長制御領域
１１Ｃ 分離領域
２０Ａ〜２０Ｈ 波長可変レーザ
２１Ａ〜２１Ｈ 曲がり導波路
２２ 光合流器
２３ 光増幅器
Claims (10)
- 利得を発生しうる利得導波路部と、電流注入又は電圧印加によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部とを光軸方向に交互に有する光導波路と、
前記光導波路の全長にわたって前記光導波路に沿って設けられる回折格子とを備え、
前記回折格子が、前記利得導波路部に対応する位置に設けられる利得用回折格子と、前記波長制御導波路に対応する位置に設けられる波長制御用回折格子とを有し、
前記波長制御導波路部及び前記波長制御用回折格子を含むものとして波長制御領域が構成され、
前記利得導波路及び前記利得用回折格子を含むものとして利得領域が構成され、
前記波長制御導波路部に電流注入又は電圧印加を行なっていない状態で、前記波長制御領域のブラッグ波長が、前記利得領域のブラッグ波長に対して長波長側になるように構成されることを特徴とする、波長可変レーザ。 - 前記利得用回折格子の周期と、前記波長制御用回折格子の周期とが異なるように構成されることを特徴とする、請求項１記載の波長可変レーザ。
- 前記利得領域と前記波長制御領域との間に境界領域を備え、
前記境界領域の長さが、前記利得用回折格子の周期と前記波長制御用回折格子の周期の平均値の±１０％以内、又は、前記平均値の±１０％以内の値に前記平均値を整数倍した値を足した値になっていることを特徴とする、請求項２記載の波長可変レーザ。 - 前記利得導波路部のコア層の等価屈折率と、前記波長制御導波路部のコア層の等価屈折率とが異なるように構成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
- 前記利得導波路部のコア層の材料又は組成と、前記波長制御導波路部のコア層の材料又は組成とが異なるように構成されることを特徴とする、請求項４記載の波長可変レーザ。
- 前記利得導波路部のコア層の厚さと、前記波長制御導波路部のコア層の厚さとが異なるように構成されることを特徴とする、請求項４記載の波長可変レーザ。
- 前記利得導波路部のコア層の幅と、前記波長制御導波路部のコア層の幅とが異なるように構成されることを特徴とする、請求項４記載の波長可変レーザ。
- 前記回折格子が、長手方向中心位置にλ／４位相シフト部を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
- 前記回折格子が、前記光導波路の上側に形成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の波長可変レーザ。
- 同一基板上に、異なる波長可変範囲を持つ複数の波長可変レーザを備えるアレイ集積型波長可変レーザであって、
前記複数の波長可変レーザが、いずれも、請求項１〜９のいずれか１項に記載の波長可変レーザであることを特徴とする、アレイ集積型波長可変レーザ。
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