JP2010177539A - Transmission light source and method of manufacturing the same - Google Patents

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    • H01S5/142External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission light source which reduces optical coupling loss between an external resonator having wavelength variable function and a light modulator, and can set waveguide mirror reflectance of the external resonator readily. <P>SOLUTION: A transmission light source 1 has; (i) a wavelength variable filter 131 which can change transmitted light wavelength; (ii) a loop mirror 132 which includes a closed loop-shaped optical waveguide optically connected to one end of the waveguide variable filter 131; (iii) a 2×2 optical coupler 112 which is optically coupled to the loop mirror 132 and can take out part of optical wave propagating through the loop mirror 132 from two ports; (iv) waveguides 106 and 110 which are respectively connected to of the two ports of the optical coupler 112 and work as first and second phase modulators which can modulate a phase of waveguide light; and (v) a 3 dB optical multiplexer 109 which multiplexes output of the waveguides 106 and 110. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信及び光情報処理に用いられる光源に関し、特に波長可変機能を有する光源と光変調器を含む送信光源に関するものである。   The present invention relates to a light source used for optical communication and optical information processing, and more particularly to a transmission light source including a light source having a wavelength variable function and an optical modulator.

近年、インターネットのトラフィックは急速に増加しており、これに対応すべく通信容量拡大の技術も進展している。波長分割多重通信(WDM:Wavelength Division Multiplexing)は、光ファイバに多重化される波長数を増やすことにより大容量化を行うものである。WDMに関しては、ROADM(reconfigurable optical add/ drop multiplexing)、波長ルーティングによる光クロスコネクト等の進展とあいまって、より柔軟性に優れた通信容量の拡大が活発に検討されている。これは、波長資源を単に容量拡大のみに使用するのではなく、ネットワーク機能の向上にも積極的に利用していくものである。通信容量の拡大と通信方式の高機能化は相互に関連して、低コストで安全性の高い通信システムの提供を可能にするものであり、波長可変機能を有する光送信機は、このような通信システムを構築する上で重要な機器の一つである。   In recent years, Internet traffic has increased rapidly, and technology for expanding communication capacity has also been developed in response to this. Wavelength division multiplexing (WDM) increases the capacity by increasing the number of wavelengths multiplexed in an optical fiber. With regard to WDM, combined with progress in ROADM (reconfigurable optical add / drop multiplexing), optical cross-connect by wavelength routing, etc., expansion of communication capacity with more flexibility has been actively studied. In this method, wavelength resources are not only used for capacity expansion, but are also actively used for improving network functions. The expansion of communication capacity and the enhancement of the functionality of communication systems are related to each other, and it is possible to provide a low-cost and highly secure communication system. An optical transmitter having a wavelength variable function is This is one of the important devices for constructing a communication system.

従来のWDMシステムは、一定の波長間隔を有する複数の固定波長光源を並べて用いている。固定波長光源を用いる場合、保守管理用バックアップ光源の数は使用する波長数に従って増大する。このため、バックアップ光源のコストは、システムの低コスト化を阻害する大きな要因となっていた。波長可変光源の適用により、1つのバックアップ光源で複数の波長に対応できるので、システムコストの低減が大きく進展することになる。また、切り替え速度の速い波長可変光源は、波長ルーティングにおいても新しいネットワーク機能の実現に必要不可欠な要素となっている。   A conventional WDM system uses a plurality of fixed wavelength light sources having a fixed wavelength interval side by side. When a fixed wavelength light source is used, the number of backup light sources for maintenance management increases according to the number of wavelengths used. For this reason, the cost of the backup light source has been a major factor that hinders cost reduction of the system. By applying a wavelength tunable light source, a single backup light source can cope with a plurality of wavelengths, so that the system cost can be greatly reduced. In addition, a wavelength tunable light source having a high switching speed is an indispensable element for realizing a new network function even in wavelength routing.

C(Conventional)帯域またはL(Long)帯域をカバーできる波長可変光源は、例えば以下の文献に開示されている。Jill D. Berger等により、可動MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)ミラーを用いた波長可変光源が非特許文献1に発表されている。非特許文献1の波長可変光源は、比較的良好な光出力特性を示しているものの、製作コストや耐衝撃性の点でその実用性が懸念されている。また、DBR(Distributed Bragg Reflector)レーザのモード安定性を高めて、更に変調器と集積化した波長可変光源が、B. Mason等により非特許文献2に報告されているが、低コスト化や信頼性の点で課題がある。一方、平面光回路(PLC:Planar Lightwave Circuit)を外部共振器として用いた波長可変光源は、製作が比較的容易であることに加え、MEMSのように可動部を持たないことから、製作歩留まり及び信頼性(特に耐振動性)の点で優れており、量産性に適していると考えられる。PLCを外部共振器として用いた波長可変光源に関して、幾つかの構成が提案されている。例えば、リング型共振器および半導体光増幅器を用いて構成された波長可変光源が、H. Yamazaki等により非特許文献3にて報告されている。非特許文献3の報告によれば、波長可変範囲、光出力等の面で良好な特性が得られている。   A wavelength variable light source capable of covering the C (Conventional) band or the L (Long) band is disclosed in, for example, the following documents. Non-Patent Document 1 discloses a wavelength tunable light source using a movable MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) mirror by Jill D. Berger et al. Although the wavelength tunable light source of Non-Patent Document 1 shows relatively good light output characteristics, there are concerns about its practicality in terms of manufacturing cost and impact resistance. Further, a wavelength tunable light source that improves the mode stability of a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser and is further integrated with a modulator has been reported in Non-Patent Document 2 by B. Mason et al. There is a problem in terms of sex. On the other hand, a wavelength tunable light source using a planar lightwave circuit (PLC) as an external resonator is relatively easy to manufacture and has no moving parts like MEMS, so that the manufacturing yield and It is excellent in terms of reliability (particularly vibration resistance) and is considered suitable for mass production. Several configurations have been proposed for a wavelength tunable light source using a PLC as an external resonator. For example, a variable wavelength light source configured using a ring resonator and a semiconductor optical amplifier is reported in Non-Patent Document 3 by H. Yamazaki et al. According to the report of Non-Patent Document 3, good characteristics are obtained in terms of wavelength variable range, optical output, and the like.

Jill D.Berger et al.、Optical Communication, 2001. ECOC '01. 27th European Conference on、Vol. 2, 30、p.198-199Jill D. Berger et al., Optical Communication, 2001. ECOC '01. 27th European Conference on, Vol. 2, 30, p.198-199 Mason et al.、IEEE Photonics Letters、Vol. 11、NO. 6、1999、p.638-640Mason et al., IEEE Photonics Letters, Vol. 11, NO. 6, 1999, p.638-640 Yamazaki et al.、30th European Conference on Optical Communication 2004,th 4.2.3Yamazaki et al., 30th European Conference on Optical Communication 2004, th 4.2.3

非特許文献3に開示されているようなPLCを外部共振器として用いた波長可変光源は、リング型共振器および半導体光増幅器により素子全体の共振器が形成されている。このため、リング型共振器および半導体光増幅器と同一の基板上に光変調器をさらに集積するには、外部共振器の構成を保ったまま、外部共振器と光変調器部の間を低損失で光学結合する必要がある。即ち、適当な反射率を有するミラー部を実現するとともに、外部共振器と光変調器部との間の光学結合を行うことが可能な新たな構造が必要とされる。   In a wavelength tunable light source using a PLC as an external resonator as disclosed in Non-Patent Document 3, a resonator of the entire element is formed by a ring resonator and a semiconductor optical amplifier. For this reason, in order to further integrate an optical modulator on the same substrate as the ring resonator and the semiconductor optical amplifier, a low loss is maintained between the external resonator and the optical modulator while maintaining the configuration of the external resonator. Need to be optically coupled. That is, there is a need for a new structure that can realize a mirror part having an appropriate reflectivity and can perform optical coupling between the external resonator and the optical modulator part.

波長可変機能を有する光源と光変調器を内蔵する光送信機の小型化には、光源と光変調器を同一基板上に集積する事が有効である。外部共振器及び半導体光増幅器を有する波長可変光源と光変調器を集積する一般的な方法は、外部共振器の導波路端面(ミラー面)と光変調器の導波路端面を近接させて配置し、外部共振器のミラー面から放出される光波を光変調器の導波路端面に光学結合させることである。この場合、外部共振器端面と光変調器端面を完全に接触させてしまうと、導波路端面ミラーの光学反射率を最適な値に設定することが困難となる。よって、外部共振器の導波路端面と光変調器の導波路端面の間には、適当な空隙が必要となる。しかしながら、導波路間に空隙が存在すると光波伝搬時に回折損失が生じるために、導波路間の光学結合を十分に低減することができなくなる。即ち、光学的結合損失の低減と導波路ミラー反射率の最適設定を両立させることは、必ずしも容易ではない。   In order to reduce the size of an optical transmitter incorporating a light source having a wavelength variable function and an optical modulator, it is effective to integrate the light source and the optical modulator on the same substrate. A general method of integrating an optical modulator and a wavelength tunable light source having an external resonator and a semiconductor optical amplifier is to place the waveguide end face (mirror surface) of the external resonator close to the waveguide end face of the optical modulator. The optical wave emitted from the mirror surface of the external resonator is optically coupled to the waveguide end face of the optical modulator. In this case, if the end face of the external resonator and the end face of the optical modulator are brought into complete contact, it becomes difficult to set the optical reflectance of the waveguide end face mirror to an optimum value. Therefore, an appropriate gap is required between the waveguide end face of the external resonator and the waveguide end face of the optical modulator. However, if there is an air gap between the waveguides, diffraction loss occurs during light wave propagation, so that the optical coupling between the waveguides cannot be sufficiently reduced. That is, it is not always easy to achieve both reduction in optical coupling loss and optimum setting of the waveguide mirror reflectivity.

本発明は、波長可変機能を有する外部共振器と光変調器の間の光学結合損失を低減すると共に外部共振器の導波路ミラー反射率を容易に設定できる送信光源の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a transmission light source capable of reducing the optical coupling loss between an external resonator having a wavelength variable function and an optical modulator and easily setting the waveguide mirror reflectivity of the external resonator.

本発明の第1の態様にかかる送信光源は、(i)透過光波長を変更可能な波長可変フィルター、(ii)閉ループ状の光導波路を含むループミラー、(iii)前記波長可変フィルターの一端と前記ループミラーを光学的に接続する合分波器、(iV)前記波長可変フィルターの他端に光学的に接続される光増幅器、(v)前記ループミラーに光学的に結合され、前記ループミラーを伝搬する光波の一部を2つのポートから取り出すことのできる光学素子、(vi)前記2つのポートに各々接続され、導波光の位相を変調することができる第1及び第2の位相変調器、および(Vii)前記第1及び第2の位相変調器の出力を合波する合波器を有する。   The transmission light source according to the first aspect of the present invention includes: (i) a wavelength tunable filter capable of changing a transmitted light wavelength; (ii) a loop mirror including a closed loop optical waveguide; and (iii) one end of the wavelength tunable filter; A multiplexer / demultiplexer for optically connecting the loop mirror; (iV) an optical amplifier optically connected to the other end of the wavelength tunable filter; and (v) an optically coupled to the loop mirror; And (vi) first and second phase modulators connected to the two ports and capable of modulating the phase of the guided light, respectively. And (Vii) a multiplexer for multiplexing the outputs of the first and second phase modulators.

本発明の第2の態様にかかる送信光源は、(i)透過光波長を変更可能な波長可変フィルター、(ii)前記波長可変フィルターの一端に光学的に接続される閉ループ状の光導波路を含むループミラー、(iii)前記ループミラーに光学的に結合され、前記ループミラーを伝搬する光波の一部を2つのポートから取り出すことのできる光学素子、(iv)前記2つのポートから取り出された導波光を位相変調した後に合波することで強度変調を行う光変調器を有する。   A transmission light source according to a second aspect of the present invention includes (i) a wavelength tunable filter capable of changing a transmitted light wavelength, and (ii) a closed-loop optical waveguide optically connected to one end of the wavelength tunable filter. A loop mirror; (iii) an optical element optically coupled to the loop mirror and capable of extracting a part of a light wave propagating through the loop mirror from two ports; and (iv) a guide extracted from the two ports. An optical modulator that modulates intensity by phase-modulating wave light and then combining the light is included.

本発明の第3の態様にかかる送信光源の製造方法は、以下の2つのステップ(a)および(b)を含む。
(a):(i)透過光波長を変更可能な波長可変フィルター、(ii)閉ループ状の光導波路を含むループミラー、(iii)前記波長可変フィルターの一端と前記ループミラーを光学的に接続する合分波器、(iv)前記ループミラーに光学的に結合され、前記ループミラーを伝搬する光波の一部を2つのポートから取り出すことのできる光学素子、(v)前記2つのポートから取り出された導波光を位相変調した後に合波することで強度変調を行う光変調器、を同一の基板上にモノリシック集積すること、および
(b):前記波長可変フィルターの他端に光増幅器を光学的に接続すること。
The method for manufacturing a transmission light source according to the third aspect of the present invention includes the following two steps (a) and (b).
(A): (i) a wavelength tunable filter capable of changing the wavelength of transmitted light, (ii) a loop mirror including a closed loop optical waveguide, and (iii) optically connecting one end of the wavelength tunable filter and the loop mirror. A multiplexer / demultiplexer; (iv) an optical element optically coupled to the loop mirror and capable of extracting a part of a light wave propagating through the loop mirror from two ports; (v) extracted from the two ports; Monolithically integrating on the same substrate an optical modulator that modulates the intensity of the guided light after phase modulation, and (b): an optical amplifier is optically connected to the other end of the wavelength tunable filter To connect to.

本発明により、波長可変機能を有する外部共振器と光変調器の間の光学結合損失を低減すると共に外部共振器の導波路ミラー反射率を容易に設定可能な送信光源を提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a transmission light source capable of reducing the optical coupling loss between an external resonator having a wavelength variable function and an optical modulator and easily setting the waveguide mirror reflectivity of the external resonator.

第1の実施形態にかかる送信光源の構成を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the structure of the transmission light source concerning 1st Embodiment. 図1に示した送信光源のA−A線での断面図。Sectional drawing in the AA of the transmission light source shown in FIG. 第2の実施形態にかかる送信光源の構成を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the structure of the transmission light source concerning 2nd Embodiment. 図3に示した送信光源のB−B線での断面図。Sectional drawing in the BB line of the transmission light source shown in FIG. 第3の実施形態にかかる送信光源の構成を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the structure of the transmission light source concerning 3rd Embodiment. 第4の実施形態にかかる送信光源の構成を模式的に示す平面図。The top view which shows typically the structure of the transmission light source concerning 4th Embodiment.

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary for the sake of clarity.

<第1の実施形態>
図1は、本実施の形態にかかる送信光源1の概略構成を示す平面模式図である。送信光源1は、波長可変レーザおよび光変調器を有する。より具体的に述べると、SOI基板101には、シリコン層をコア層とし、その上部のシリコン酸化膜をクラッドとする光導波路によって、波長可変機能を有する外部共振器130および光変調器133が平面光回路としてモノリシック集積されている。外部共振器130は、透過光波長を変更可能な波長可変フィルター131及びループミラー132を含む。さらに、SOI基板101上には、化合物半導体の光増幅素子(半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)116)がハイブリット実装されている。以下に送信光源1の詳細を述べる。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic plan view showing a schematic configuration of a transmission light source 1 according to the present embodiment. The transmission light source 1 has a wavelength tunable laser and an optical modulator. More specifically, the SOI substrate 101 has a planar structure in which an external resonator 130 and an optical modulator 133 having a wavelength variable function are planarized by an optical waveguide having a silicon layer as a core layer and an upper silicon oxide film as a cladding. It is monolithically integrated as an optical circuit. The external resonator 130 includes a wavelength tunable filter 131 and a loop mirror 132 that can change the transmitted light wavelength. Further, a compound semiconductor optical amplification element (semiconductor optical amplifier (SOA) 116) is mounted on the SOI substrate 101 in a hybrid manner. Details of the transmission light source 1 will be described below.

SOI基板101には、第一のリング型光導波路113と第二のリング型光導波路120が直線導波路115を介して光学的に結合するように配置されている。また、第一のリング型光導波路113に光学的に結合するように直線光導波路114が近接して配置されている。更に、リング型光導波路113及び120の上部にはヒータ121及び122がそれぞれ配置されている。ヒータ121及び122は、加熱によって生じる熱光学効果で導波路113及び120の屈折率を変化させることで、導波光に対する共振条件を変更できる。   On the SOI substrate 101, a first ring type optical waveguide 113 and a second ring type optical waveguide 120 are disposed so as to be optically coupled via a straight waveguide 115. In addition, a linear optical waveguide 114 is arranged in close proximity so as to be optically coupled to the first ring optical waveguide 113. Further, heaters 121 and 122 are arranged above the ring type optical waveguides 113 and 120, respectively. The heaters 121 and 122 can change the resonance condition for the guided light by changing the refractive index of the waveguides 113 and 120 by the thermo-optic effect generated by heating.

SOA116は、その一端が直線光導波路114の一端に光学的に結合するように配置されている。また、SOA116の他端には、高反射膜117が積層されている。   The SOA 116 is disposed so that one end thereof is optically coupled to one end of the linear optical waveguide 114. A high reflection film 117 is laminated on the other end of the SOA 116.

直線型光導波路102は、第二のリング型光導波路120に光学的に結合するように、導波路120に近接配置されている。導波路102の一端には、3dB光分波器103とループ型導波路104からなるループミラー132が接続されている。   The linear optical waveguide 102 is disposed close to the waveguide 120 so as to be optically coupled to the second ring optical waveguide 120. One end of the waveguide 102 is connected to a loop mirror 132 including a 3 dB optical demultiplexer 103 and a loop waveguide 104.

光導波路123はループ型導波路104に光学的に近接するように配置されている。これにより、方向性結合器112が構成されている。光導波路123の両端は、それぞれ位相変調機能を有する光導波路110及び106に接続されている。光導波路110及び106は、3dB光合波器109を介して出力導波路107に接続されている。出力導波路107の導波路端面には、反射防止膜108が配置されている。   The optical waveguide 123 is disposed so as to be optically close to the loop waveguide 104. Thereby, the directional coupler 112 is configured. Both ends of the optical waveguide 123 are connected to optical waveguides 110 and 106 each having a phase modulation function. The optical waveguides 110 and 106 are connected to the output waveguide 107 via a 3 dB optical multiplexer 109. An antireflection film 108 is disposed on the waveguide end face of the output waveguide 107.

光導波路110並びに106、3dB光合波器109及び出力導波路107は、マッハツェンダー干渉計になっている。さらに位相変調用の電極105、111及び118が配置されることによって光変調器133が構成されている。光変調器133は、電流注入によるキャリアプラズマ効果を利用して導波路106及び110の屈折率を変調することによって、導波光の位相変調を行う。   The optical waveguides 110 and 106, the 3dB optical multiplexer 109, and the output waveguide 107 are Mach-Zehnder interferometers. Further, the optical modulator 133 is configured by arranging the electrodes 105, 111, and 118 for phase modulation. The optical modulator 133 modulates the refractive index of the waveguides 106 and 110 using the carrier plasma effect caused by current injection, thereby performing phase modulation of the guided light.

図2は、光変調器133部分に相当するA−A線での断面構造を示している。シリコン基板207とその上部に積層されたSiO層208からなるSOI基板101の上部に、光導波路106及び110に対応するノンドープシリコンのリッジ型光導波路202及び205が形成されている。その上部には、SiO膜によるクラッド層203が形成されている。また、リッジ型光導波路202及び205の両側には、n型ドーピングされたシリコン層206及び209とp型ドーピングされたシリコン層210が形成されている。nドープ型シリコン層206並びに209及びpドープ型シリコン層210は、光導波路202及び205と共に、基板に水平方向にpinダイオード構造を構成している。ドーピング層209、210及び206の上部には、電圧印加のための電極105、118及び111が積層されている。電極105と118の間あるいは電極111と118の間に電圧を印加することにより、リッジ型光導波路202及び205に電子や正孔などのキャリアを生じさせることができ、キャリアプラズマ効果による屈折率変調を施すことができる。 FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line AA corresponding to the optical modulator 133 portion. Ridge-type optical waveguides 202 and 205 of non-doped silicon corresponding to the optical waveguides 106 and 110 are formed on the upper portion of the SOI substrate 101 composed of the silicon substrate 207 and the SiO 2 layer 208 laminated thereon. A clad layer 203 made of a SiO 2 film is formed on the top. Further, n-type doped silicon layers 206 and 209 and a p-type doped silicon layer 210 are formed on both sides of the ridge type optical waveguides 202 and 205. The n-doped silicon layers 206 and 209 and the p-doped silicon layer 210 together with the optical waveguides 202 and 205 form a pin diode structure in the horizontal direction on the substrate. On top of the doping layers 209, 210 and 206, electrodes 105, 118 and 111 for applying a voltage are stacked. By applying a voltage between the electrodes 105 and 118 or between the electrodes 111 and 118, carriers such as electrons and holes can be generated in the ridge-type optical waveguides 202 and 205, and the refractive index modulation by the carrier plasma effect. Can be applied.

以下に、図1及び図2に示した送信光源1の動作機構について詳細に述べる。上述したように、外部共振器130は、直線光導波路114、115及び102と2つのリング型光導波路120及び113を含む波長可変フィルター131及びループミラー132からなる。このような外部共振器130では、共振する特定波長の光波のみが半導体増幅器116の内部を往復進行することができるので、その共振する特定波長でレーザ発振が生じる。外部共振器130における共振波長は、2つのリング型光導波路113及び120の共振波長がそれぞれ一致したところで生じることになる。外部共振器130の共振条件をヒータ121及び122による加熱によって変更することで、レーザ発振の波長可変を行うことができる。   Hereinafter, the operation mechanism of the transmission light source 1 shown in FIGS. 1 and 2 will be described in detail. As described above, the external resonator 130 includes the tunable filter 131 and the loop mirror 132 including the linear optical waveguides 114, 115, and 102 and the two ring optical waveguides 120 and 113. In such an external resonator 130, only a light wave having a specific wavelength that resonates can reciprocate inside the semiconductor amplifier 116, so that laser oscillation occurs at the specific wavelength that resonates. The resonance wavelength in the external resonator 130 is generated when the resonance wavelengths of the two ring optical waveguides 113 and 120 coincide with each other. By changing the resonance condition of the external resonator 130 by heating with the heaters 121 and 122, the wavelength of laser oscillation can be varied.

レーザ発振光波の一部は、ループミラー132内部に形成された方向性結合器112により、それぞれ位相変調器として動作する光導波路110及び106に導かれる。光導波路110及び106では、電流注入によって生じるプラズマ効果によって導波光に対して位相変調が付加される。位相変調光は、3dB合波器109により合波されて、強度変調に変換される。   A part of the laser oscillation light wave is guided to the optical waveguides 110 and 106 operating as phase modulators by the directional coupler 112 formed in the loop mirror 132, respectively. In the optical waveguides 110 and 106, phase modulation is added to the guided light by the plasma effect caused by current injection. The phase-modulated light is multiplexed by the 3 dB multiplexer 109 and converted into intensity modulation.

本実施形態にかかる送信光源1は、出力するレーザ光の発振波長を電気的な駆動制御により変更できる。更に、送信光源1は、電気信号を光信号に変換する機能を有する光変調器133を備えており、例えば光通信用送信デバイスとして利用できる。   The transmission light source 1 according to the present embodiment can change the oscillation wavelength of the laser beam to be output by electrical drive control. Furthermore, the transmission light source 1 includes an optical modulator 133 having a function of converting an electric signal into an optical signal, and can be used as, for example, a transmission device for optical communication.

上述したように、波長可変レーザと光変調器を集積するためには、レーザ素子部のミラー形成と、波長可変レーザ及び光変調器の間の低損失な光学結合を両立させる必要がある。送信光源1は、レーザ素子部のミラーとしてループミラー132を用いるとともに、方向性結合器112により一部の光を取り出し、取り出した光を光変調器133へ供給する構成としている。この構成は、波長可変レーザのミラー損失と光変調器133への光学結合利得が一致しており、原理的な光学損失損が生じない構成であり、低閾値で高効率なレーザ発振性能を得ることができる。なお、方向性結合器112での過剰損失が外部共振器130及び光変調器133の間の光学結合損失となるが、この損失は、方向性結合器112の適切な設計により十分に小さくすることが可能である。つまり、本実施の形態によれば、レーザ発振ためのミラー形成と、外部共振器130及び光変調器133の光学結合を両立させた送信光源を得ることができる。   As described above, in order to integrate the wavelength tunable laser and the optical modulator, it is necessary to achieve both the mirror formation of the laser element portion and the low-loss optical coupling between the wavelength tunable laser and the optical modulator. The transmission light source 1 uses a loop mirror 132 as a mirror of the laser element unit, extracts a part of light by the directional coupler 112, and supplies the extracted light to the optical modulator 133. In this configuration, the mirror loss of the wavelength tunable laser and the optical coupling gain to the optical modulator 133 coincide with each other, so that the fundamental optical loss loss does not occur, and high-efficiency laser oscillation performance is obtained with a low threshold. be able to. The excess loss in the directional coupler 112 becomes an optical coupling loss between the external resonator 130 and the optical modulator 133. This loss should be sufficiently reduced by appropriate design of the directional coupler 112. Is possible. That is, according to the present embodiment, it is possible to obtain a transmission light source in which both the formation of a mirror for laser oscillation and the optical coupling of the external resonator 130 and the optical modulator 133 are compatible.

<第2の実施形態>
本実施形態では、外部共振器及び光変調器だけでなくさらに光増幅器も同一基板上にモノリシック集積した送信光源の例を示す。図3は、本実施の形態にかかる送信光源2の概略構成を示す平面模式図である。光増幅器304と外部共振器303及び光変調器308は、InP基板301上にモノリシック集積されている。光増幅器304側の素子端面には、高反射膜305が配置されている。一方、出力導波路107側の端面には反射防止膜302が配置されている。
<Second Embodiment>
In this embodiment, an example of a transmission light source in which not only an external resonator and an optical modulator but also an optical amplifier are monolithically integrated on the same substrate is shown. FIG. 3 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the transmission light source 2 according to the present embodiment. The optical amplifier 304, the external resonator 303, and the optical modulator 308 are monolithically integrated on the InP substrate 301. A highly reflective film 305 is disposed on the element end face on the optical amplifier 304 side. On the other hand, an antireflection film 302 is disposed on the end face on the output waveguide 107 side.

外部共振器303は、透過光波長を変更可能な波長可変フィルター309及びループミラー310を含む。波長可変フィルター309及びループミラー310の構造は、上述した波長可変フィルター131及びループミラー132と同様である。   The external resonator 303 includes a variable wavelength filter 309 and a loop mirror 310 that can change the wavelength of transmitted light. The structures of the wavelength tunable filter 309 and the loop mirror 310 are the same as those of the wavelength tunable filter 131 and the loop mirror 132 described above.

光増幅器304を構成する導波路コア層のバンドギャップ波長は、その他の受動光回路部である外部共振器303及び光変調器308の導波路コア層のハンドギャップ波長よりも短波側に設定するとよい。これにより、発振したレーザ光波が受動光回路部で大きく吸収されることを抑制できる。   The band gap wavelength of the waveguide core layer constituting the optical amplifier 304 may be set to a shorter wavelength side than the hand gap wavelength of the waveguide core layer of the external resonator 303 and the optical modulator 308 which are other passive optical circuit units. . Thereby, it can suppress that the oscillated laser light wave is largely absorbed by the passive optical circuit part.

図4は、光変調器308部分に相当するB−B線での光導波路の断面構造を示している。n型ドーピングされたInP基板406の上部に、光コア層405及び408が形成されている。光コア層405及び408は、組成及び厚さの異なるノンドーピングのInGaAsP層が複数周期積層されてなる多重量子井戸構造で構成されている。更に光コア層405及び408の上部には、p型ドーピングされたInPクラッド層404及び409が積層されている。InPクラッド層404及び409の上部には、p型に高濃度ドーピングされたInGaAsコンタクト層410及び411が積層されている。更にInGaAsコンタクト層410及び411の上部には、コア層405及び408に電流注入を行うための電極306及び307が形成されている。また、電極306及び307の対抗電極としてInP基板406裏面には、電極407が配置されている。   FIG. 4 shows a cross-sectional structure of the optical waveguide taken along line BB corresponding to the optical modulator 308 portion. Optical core layers 405 and 408 are formed on the n-type doped InP substrate 406. The optical core layers 405 and 408 have a multiple quantum well structure in which a plurality of non-doped InGaAsP layers having different compositions and thicknesses are stacked. Further, on the optical core layers 405 and 408, p-type doped InP cladding layers 404 and 409 are stacked. On top of the InP cladding layers 404 and 409, p-type heavily doped InGaAs contact layers 410 and 411 are stacked. Furthermore, electrodes 306 and 307 for injecting current into the core layers 405 and 408 are formed on the InGaAs contact layers 410 and 411, respectively. An electrode 407 is disposed on the back surface of the InP substrate 406 as a counter electrode for the electrodes 306 and 307.

本実施形態にかかる送信光源2の動作原理は、上述した送信光源1とほぼ同様であるが、電流を注入するためのpin構造が基板に対して垂直方向に形成されている点が異なっている。送信光源2は、光変調器部(光変調器308)のpin導波路に逆バイアス電圧を印加することにより生じる量子閉じ込めシュタルク効果を利用することにより、高速の光変調が可能になる点が送信光源1よりも優れている。   The operation principle of the transmission light source 2 according to the present embodiment is substantially the same as that of the transmission light source 1 described above, except that a pin structure for injecting current is formed in a direction perpendicular to the substrate. . The transmission light source 2 uses a quantum confined Stark effect generated by applying a reverse bias voltage to the pin waveguide of the optical modulator section (optical modulator 308), thereby enabling high-speed optical modulation. It is superior to the light source 1.

<第3の実施形態>
本実施形態では、外部共振器と光変調器との光学結合を動的に調整及び遮断できる光通信用光源の例を示す。本実施形態では、発振波長を変更する時に、光増幅器に注入する電流を遮断する必要がないので、制御系に掛かる負荷を低減することが可能となる。
<Third Embodiment>
In the present embodiment, an example of an optical communication light source capable of dynamically adjusting and blocking optical coupling between an external resonator and an optical modulator will be described. In the present embodiment, when changing the oscillation wavelength, it is not necessary to cut off the current injected into the optical amplifier, so the load on the control system can be reduced.

図5は、本実施の形態にかかる送信光源3の概略構成を示す平面模式図である。SOI基板509上には、外部共振器504、光変調器503、及び2×2の光スイッチ508を含む平面光回路が形成されている。2重リング波長可変フィルター501及びループミラー502を含む共振器504と光変調器503は、2×2の光スイッチ508を介して光学的に結合されている。この平面光回路の一端には、波長可変フィルター501に光学結合するようにSOA510が配置されている。更に、外部共振器504等を含む平面光回路の出力端には反射防止膜506が配置されており、SOA510の端面には高反射膜511が施されている。   FIG. 5 is a schematic plan view showing a schematic configuration of the transmission light source 3 according to the present embodiment. A planar optical circuit including an external resonator 504, an optical modulator 503, and a 2 × 2 optical switch 508 is formed on the SOI substrate 509. The resonator 504 including the double ring variable wavelength filter 501 and the loop mirror 502 and the optical modulator 503 are optically coupled via a 2 × 2 optical switch 508. An SOA 510 is disposed at one end of the planar optical circuit so as to be optically coupled to the wavelength tunable filter 501. Further, an antireflection film 506 is disposed at the output end of the planar optical circuit including the external resonator 504 and the like, and a highly reflective film 511 is provided on the end face of the SOA 510.

なお、外部共振器504等を含む平面光回路の断面構造は、第1の実施形態で図2を用いて説明したリッジ型光導波路構造と同様である。光変調器503部分の構造及び動作方式も第1の実施形態で述べた光変調器133と同様である。   The cross-sectional structure of the planar optical circuit including the external resonator 504 and the like is the same as the ridge-type optical waveguide structure described with reference to FIG. 2 in the first embodiment. The structure and operation method of the optical modulator 503 are the same as those of the optical modulator 133 described in the first embodiment.

ヒータ512は、光スイッチ508の上部に設けられている。ヒータ512によって光スイッチ508に含まれる導波路を加熱することによって光スイッチ508が起動される。これにより、例えば、導波路513から光スイッチ508に入力される光を導波路514及び515の間で任意に分配して出力できる。つまり、ループミラー502と光変調器503の光学結合を0%から100%の範囲で変更することが可能となる。光スイッチ508は、レーザの光出力特性の微調整や、発振波長変更時に共振器504と光変調器503を光学的に分離するために用いればよい。   The heater 512 is provided above the optical switch 508. The optical switch 508 is activated by heating the waveguide included in the optical switch 508 by the heater 512. Accordingly, for example, light input from the waveguide 513 to the optical switch 508 can be arbitrarily distributed and output between the waveguides 514 and 515. That is, the optical coupling between the loop mirror 502 and the optical modulator 503 can be changed in the range of 0% to 100%. The optical switch 508 may be used to finely adjust the optical output characteristics of the laser or optically separate the resonator 504 and the optical modulator 503 when changing the oscillation wavelength.

<第4の実施形態>
本実施の形態では、送信光源を駆動するための制御系を具備した光送信用モジュールについて述べる。図6は、本実施の形態にかかる光送信用モジュール4を示す模式図である。光送信用モジュール4は、図1に示した送信光源1とその制御系を含む。なお、素子部分の構成は送信光源1に限られず、他の実施の形態で説明した構成(例えば送信光源2又は3)であってもよい。
<Fourth Embodiment>
In the present embodiment, an optical transmission module provided with a control system for driving a transmission light source will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing the optical transmission module 4 according to the present embodiment. The optical transmission module 4 includes the transmission light source 1 shown in FIG. 1 and its control system. The configuration of the element portion is not limited to the transmission light source 1, and may be the configuration described in other embodiments (for example, the transmission light source 2 or 3).

図6において、駆動回路602は、波長可変光源と光変調器が集積された送信光源601に含まれる光変調器部を駆動する。制御回路603は、送信光源601に含まれる波長可変フィルター(具体的にはヒータ121及び122)及びSOA116を制御する。インタフェース回路604は、制御信号と変調信号をそれぞれ制御回路603と駆動回路602に供給する。   In FIG. 6, a drive circuit 602 drives an optical modulator unit included in a transmission light source 601 in which a wavelength variable light source and an optical modulator are integrated. The control circuit 603 controls the tunable filter (specifically, the heaters 121 and 122) and the SOA 116 included in the transmission light source 601. The interface circuit 604 supplies a control signal and a modulation signal to the control circuit 603 and the drive circuit 602, respectively.

インタフェース回路604は、送信光源601と共にサブマウントキャリアに搭載することにより、モジュール内部に実装することが出来る。なお、インタフェース回路604は、送信光源1に含まれる平面光回路と同一のSOI基板上にCMOS回路としてモノリシック集積してもよい。CMOS回路と平面光回路との集積により、小型化及び実装コストの低減を図ることが可能となる。   The interface circuit 604 can be mounted inside the module by being mounted on the submount carrier together with the transmission light source 601. Note that the interface circuit 604 may be monolithically integrated as a CMOS circuit on the same SOI substrate as the planar optical circuit included in the transmission light source 1. By integrating the CMOS circuit and the planar optical circuit, it is possible to reduce the size and the mounting cost.

第1〜第3の実施形態で述べた送信光源1〜3および第4の実施形態にかかるモジュール4に含まれる送信光源601は、波長可変レーザ素子と光変調器とを光学損失を効率よく低減する方法で集積した機能素子である。このため、光通信で使用される複数の波長に対応する光信号を送信することが可能である。これらの送信光源1〜3又はモジュール4を用いることによって、波長可変レーザ素子に必要な外部共振器と光変調器を低い光学損失で集積することが可能である。この光学損失の低減によって、送信時の光出力を高くすることができる。また、レーザ素子に注入すべき電流値を低減することができるので、レーザ駆動の消費電力を低減することができる。   The transmission light sources 601 included in the transmission light sources 1 to 3 and the module 4 according to the fourth embodiment described in the first to third embodiments efficiently reduce the optical loss between the wavelength tunable laser element and the optical modulator. It is the functional element integrated by the method. For this reason, it is possible to transmit optical signals corresponding to a plurality of wavelengths used in optical communication. By using these transmission light sources 1 to 3 or the module 4, it is possible to integrate the external resonator and the optical modulator necessary for the wavelength tunable laser element with low optical loss. By reducing the optical loss, the optical output during transmission can be increased. In addition, since the current value to be injected into the laser element can be reduced, the power consumption of laser driving can be reduced.

また、送信光源1〜3又はモジュール4は、波長可変レーザ素子に必要な共振器ミラーと光変調器の光学結合を同時に形成することができる。このため、製造工程の簡易化、歩留まり向上を図ることができるので、製造コストの低減に寄与できる。   Further, the transmission light sources 1 to 3 or the module 4 can simultaneously form the optical coupling of the resonator mirror and the optical modulator necessary for the wavelength tunable laser element. For this reason, since the manufacturing process can be simplified and the yield can be improved, the manufacturing cost can be reduced.

また、共振器と光変調器の光学結合のために方向性結合器を使用する送信光源1又は2若しくはこれらを含む光送信用モジュールは、方向性結合器の結合長を調整することによって、波長可変レーザ素子に必要な共振器ミラーの反射率を簡易に変更することができる。つまり、素子性能の最適調整が容易であり、高性能素子を低コストで実現できる。   In addition, the transmission light source 1 or 2 that uses a directional coupler for optical coupling between the resonator and the optical modulator, or an optical transmission module including these, can adjust the wavelength by adjusting the coupling length of the directional coupler. The reflectance of the resonator mirror necessary for the variable laser element can be easily changed. That is, optimal adjustment of element performance is easy, and a high-performance element can be realized at low cost.

また、共振器と光変調器の光学結合のために光スイッチを使用する送信光源3又はこれを含む光送信用モジュールは、波長可変レーザ素子に必要な共振器ミラーの反射率を光スイッチで動的に変更することができる。これにより、発振波長変更時やその他の必要に応じて、光変調器とレーザを光学的に分離することができる。また、光変調器とレーザの光学結合を任意に調整することができる。つまり、素子性能の動的調整や変調光の一時遮断等の操作が容易になり、制御の負荷低減及び信頼性の向上を図ることができる。   In addition, the transmission light source 3 that uses an optical switch for optical coupling between the resonator and the optical modulator or an optical transmission module including the transmission light source 3 uses the optical switch to change the reflectance of the resonator mirror necessary for the wavelength tunable laser element. Can be changed. As a result, the optical modulator and the laser can be optically separated when changing the oscillation wavelength or as required. Further, the optical coupling between the optical modulator and the laser can be arbitrarily adjusted. That is, operations such as dynamic adjustment of element performance and temporary blocking of modulated light are facilitated, and control load can be reduced and reliability can be improved.

さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。   Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention described above.

1、2、3 送信光源
4 光送信用モジュール
101 SOI(Silicon on insulator)基板
102 直線型光導波路
103 3dB光分波器
104 ループ型光導波路
105 電極
106 位相変調用光導波路
107 出力光導波路
108 反射防止膜
109 3dB光合波器
110 位相変調用光導波路
111 電極
112 方向性結合器
113 第一のリング型光導波路
114 直線型光導波路
115 直線型光導波路
116 半導体光増幅器(SOA:Semiconductor Optical Amplifier)
117 高反射膜
118 電極
120 第二のリング型光導波路
121 ヒータ
122 ヒータ
130 外部共振器
131 波長可変フィルター
132 ループミラー
133 光変調器
202 リッジ型光導波路
203 SiOクラッド層
205 リッジ型光導波路
206 nドープ型シリコン層
207 シリコン基板
208 SiO
209 nドープ型シリコン層
210 pドープ型シリコン層
301 InP基板
302 反射防止膜
303 外部共振器
304 半導体増幅器
305 高反射膜
306 電極
307 電極
308 光変調器
309 波長可変フィルター
310 ループミラー
402 SiOクラッド層
404 pドープInPクラッド層
405 ノンドープ多重量子井戸層(光コア層)
406 nドープInP基板
407 裏面電極
408 ノンドープ多重量子井戸層(光コア層)
409 pドープInPクラッド層
410 InGaAsコンタクト層
411 InGaAsコンタクト層
501 波長可変フィルター
502 ループミラー
503 光変調器
504 外部共振器
506 反射防止膜
507 電極
508 光スイッチ
512 ヒータ
509 SOI基板
510 半導体光増幅器
511 高反射膜
601 送信光源素子
602 光変調器駆動回路
603 波長可変レーザ用制御回路
604 インタフェース回路
1, 2, 3 Transmission light source 4 Optical transmission module 101 SOI (Silicon on insulator) substrate 102 Linear optical waveguide 103 3 dB optical demultiplexer 104 Loop optical waveguide 105 Electrode 106 Phase modulation optical waveguide 107 Output optical waveguide 108 Reflection Prevention film 109 3 dB optical multiplexer 110 Phase modulation optical waveguide 111 Electrode 112 Directional coupler 113 First ring optical waveguide 114 Linear optical waveguide 115 Linear optical waveguide 116 Semiconductor optical amplifier (SOA: Semiconductor Optical Amplifier)
117 High reflective film 118 Electrode 120 Second ring type optical waveguide 121 Heater 122 Heater 130 External resonator 131 Tunable filter 132 Loop mirror 133 Optical modulator 202 Ridge type optical waveguide 203 SiO 2 cladding layer 205 Ridge type optical waveguide 206 n Doped silicon layer 207 silicon substrate 208 SiO 2 layer 209 n doped silicon layer 210 p doped silicon layer 301 InP substrate 302 antireflection film 303 external resonator 304 semiconductor amplifier 305 high reflection film 306 electrode 307 electrode 308 optical modulator 309 Tunable wavelength filter 310 Loop mirror 402 SiO 2 cladding layer 404 p-doped InP cladding layer 405 Non-doped multiple quantum well layer (optical core layer)
406 n-doped InP substrate 407 back electrode 408 non-doped multiple quantum well layer (optical core layer)
409 p-doped InP cladding layer 410 InGaAs contact layer 411 InGaAs contact layer 501 Tunable filter 502 Loop mirror 503 Optical modulator 504 External resonator 506 Antireflection film 507 Electrode 508 Optical switch 512 Heater 509 SOI substrate 510 Semiconductor optical amplifier 511 High reflection Film 601 Transmission light source element 602 Optical modulator drive circuit 603 Wavelength variable laser control circuit 604 Interface circuit

Claims (19)

透過光波長を変更可能な波長可変フィルターと、
閉ループ状の光導波路を含むループミラーと、
前記波長可変フィルターの一端と前記ループミラーを光学的に接続する合分波器と、
前記波長可変フィルターの他端に光学的に接続される光増幅器と、
前記ループミラーに光学的に結合され、前記ループミラーを伝搬する光波の一部を2つのポートから取り出すことのできる光学素子と、
前記2つのポートに各々接続され、導波光の位相を変調することができる第1及び第2の位相変調器と、
前記第1及び第2の位相変調器の出力を合波する合波器と、
を備える送信光源。
A tunable filter capable of changing the transmitted light wavelength;
A loop mirror including a closed loop optical waveguide;
A multiplexer / demultiplexer that optically connects one end of the wavelength tunable filter and the loop mirror;
An optical amplifier optically connected to the other end of the wavelength tunable filter;
An optical element optically coupled to the loop mirror and capable of extracting a part of a light wave propagating through the loop mirror from two ports;
First and second phase modulators, each connected to the two ports and capable of modulating the phase of the guided light;
A multiplexer for multiplexing the outputs of the first and second phase modulators;
A transmission light source comprising:
前記合波器は、前記第1及び第2の位相変調器による位相変調を強度変調に変換する、請求項1に記載の送信光源。   The transmission light source according to claim 1, wherein the multiplexer converts the phase modulation by the first and second phase modulators into intensity modulation. 前記光学素子は、前記閉ループ状の光導波路に近接配置された対向導波路を含み、
前記閉ループ状の光導波路の前記対向導波路に近接する部分と前記対向導波路によって2×2光カプラが形成されている、請求項1又は2に記載の送信光源。
The optical element includes an opposing waveguide disposed in proximity to the closed-loop optical waveguide,
3. The transmission light source according to claim 1, wherein a 2 × 2 optical coupler is formed by a portion of the closed-loop optical waveguide that is close to the opposing waveguide and the opposing waveguide.
前記光学素子は、2つのポートが前記閉ループ状の光導波路に接続され、他の2つのポートが前記第1及び第2の位相変調器に接続された2×2光スイッチを含み、
さらに前記光スイッチは、前記ループミラーから取り出す光波パワーの割合を動的に変更可能である、請求項1又は2に記載の送信光源。
The optical element includes a 2 × 2 optical switch in which two ports are connected to the closed-loop optical waveguide and the other two ports are connected to the first and second phase modulators,
Furthermore, the said optical switch is a transmission light source of Claim 1 or 2 which can change dynamically the ratio of the light wave power taken out from the said loop mirror.
前記光スイッチは、マッハツェンダー型である、請求項4に記載の送信光源。   The transmission light source according to claim 4, wherein the optical switch is a Mach-Zehnder type. 前記波長可変フィルターは、
縦列接続された複数のリング型光導波路と、
前記複数のリング型光導波路の少なくとも一部の屈折率を変化させることで、共振波長を変更する手段と、
を備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載の送信光源。
The wavelength tunable filter is
A plurality of ring-shaped optical waveguides connected in cascade;
Means for changing a resonance wavelength by changing a refractive index of at least a part of the plurality of ring optical waveguides;
The transmission light source according to claim 1, comprising:
前記波長可変フィルター、前記ループミラー、前記合分波器、前記光学素子、及び前記位相変調器が同一基板上にモノリシック集積されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の送信光源。   7. The tunable filter, the loop mirror, the multiplexer / demultiplexer, the optical element, and the phase modulator are monolithically integrated on the same substrate. The transmission light source described in 1. 前記光増幅器は、化合物半導体により構成された光増幅器を含み、
前記波長可変フィルター、前記ループミラー、前記合分波器、前記光学素子、及び前記位相変調器は、SOI(Silicon on Insulator)基板から作成されたシリコン導波路により形成されている、請求項7に記載の送信光源。
The optical amplifier includes an optical amplifier composed of a compound semiconductor,
The wavelength tunable filter, the loop mirror, the multiplexer / demultiplexer, the optical element, and the phase modulator are formed by a silicon waveguide made from an SOI (Silicon on Insulator) substrate. The transmission light source described.
前記光増幅器は、化合物半導体により構成された光増幅器を含み、
前記光スイッチ、前記波長可変フィルター、前記ループミラー、前記合分波器、前記光学素子、及び前記位相変調器は、SOI(Silicon on Insulator)基板から作成されたシリコン導波路を含み、
前記光スイッチは、前記導波路のヒータによる加熱による熱光学効果または前記導波路への電流注入により生じるキャリアプラズマ効果により位相変調を行う、請求項4に記載の送信光源。
The optical amplifier includes an optical amplifier composed of a compound semiconductor,
The optical switch, the wavelength tunable filter, the loop mirror, the multiplexer / demultiplexer, the optical element, and the phase modulator include a silicon waveguide formed from an SOI (Silicon on Insulator) substrate,
5. The transmission light source according to claim 4, wherein the optical switch performs phase modulation by a thermo-optic effect due to heating of the waveguide by a heater or a carrier plasma effect generated by current injection into the waveguide.
前記第1及び第2の位相変調器は、SOI(Silicon on Insulator)基板から作成されたシリコン導波路を含み、前記導波路のヒータによる加熱による熱光学効果または前記導波路への電流注入により生じるキャリアプラズマ効果により位相変調を行う、請求項8又は9に記載の送信光源。   The first and second phase modulators include a silicon waveguide made from an SOI (Silicon on Insulator) substrate, and are generated by a thermo-optic effect caused by heating of the waveguide by a heater or current injection into the waveguide. The transmission light source according to claim 8 or 9, wherein phase modulation is performed by a carrier plasma effect. 前記光増幅器、前記波長可変フィルター、前記ループミラー、前記合分波器、前記光学素子、及び前記位相変調器を構成する光導波路が同一の化合物半導体基板上にモノリシック集積されており、
前記波長可変フィルターの共振波長及び前記第1及び第2の位相変調器の位相は、導波路内部への電流注入または電圧印加で生じる電気光学効果で導波路の屈折率を変動させることによって変更される、請求項6に記載の送信光源。
The optical amplifier, the wavelength tunable filter, the loop mirror, the multiplexer / demultiplexer, the optical element, and the optical waveguide constituting the phase modulator are monolithically integrated on the same compound semiconductor substrate,
The resonant wavelength of the wavelength tunable filter and the phases of the first and second phase modulators are changed by changing the refractive index of the waveguide by an electro-optic effect generated by current injection or voltage application into the waveguide. The transmission light source according to claim 6.
前記化合物半導体上に形成された光導波路のコア層のエネルギーバンドギャップ波長は、前記波長可変フィルター及び前記第1及び第2の位相変調器部のほうが前記光増幅器よりも短波側に設定されている、請求項11に記載の送信光源。   The energy band gap wavelength of the core layer of the optical waveguide formed on the compound semiconductor is set closer to the shorter wavelength side than the optical amplifier in the wavelength tunable filter and the first and second phase modulator sections. The transmission light source according to claim 11. 前記波長可変フィルターの共振波長を制御するための制御回路及び前記第1及び第2の位相変調器を駆動するための駆動回路をさらに備える、請求項1〜12のいずれか1項に送信光源。   The transmission light source according to claim 1, further comprising a control circuit for controlling a resonance wavelength of the wavelength tunable filter and a drive circuit for driving the first and second phase modulators. 前記波長可変フィルターの共振波長を制御するための制御回路、前記光スイッチを制御するための制御回路、及び前記第1及び第2の位相変調器部を駆動するための駆動回路をさらに備える、請求項4に記載の送信光源。   A control circuit for controlling a resonance wavelength of the wavelength tunable filter, a control circuit for controlling the optical switch, and a drive circuit for driving the first and second phase modulator units. Item 5. The transmission light source according to Item 4. 透過光波長を変更可能な波長可変フィルターと、
前記波長可変フィルターの一端に光学的に接続される閉ループ状の光導波路を含むループミラーと、
前記ループミラーに光学的に結合され、前記ループミラーを伝搬する光波の一部を2つのポートから取り出すことのできる光学素子と、
前記2つのポートから取り出された導波光を位相変調した後に合波することで強度変調を行う光変調器と、
を備える送信光源。
A tunable filter capable of changing the transmitted light wavelength;
A loop mirror including a closed loop optical waveguide optically connected to one end of the wavelength tunable filter;
An optical element optically coupled to the loop mirror and capable of extracting a part of a light wave propagating through the loop mirror from two ports;
An optical modulator that performs intensity modulation by phase-modulating the guided light extracted from the two ports and then multiplexing the waveguide light;
A transmission light source comprising:
前記光学素子は、前記閉ループ状の光導波路に近接配置された対向導波路を含み、
前記閉ループ状の光導波路の前記対向導波路に近接する部分と前記対向導波路によって2×2光カプラが形成されている、請求項15に記載の送信光源。
The optical element includes an opposing waveguide disposed in proximity to the closed-loop optical waveguide,
The transmission light source according to claim 15, wherein a 2 × 2 optical coupler is formed by a portion of the closed-loop optical waveguide adjacent to the opposing waveguide and the opposing waveguide.
前記光学素子は、2つのポートが前記閉ループ状の光導波路に接続され、他の2つのポートが前記光変調器に接続された2×2光スイッチを含み、
さらに前記光スイッチは、前記ループミラーから取り出す光波パワーの割合を動的に変更可能である、請求項15に記載の送信光源。
The optical element includes a 2 × 2 optical switch in which two ports are connected to the closed-loop optical waveguide, and the other two ports are connected to the optical modulator,
Furthermore, the said optical switch is a transmission light source of Claim 15 which can change dynamically the ratio of the light wave power taken out from the said loop mirror.
(i)透過光波長を変更可能な波長可変フィルター、(ii)閉ループ状の光導波路を含むループミラー、(iii)前記波長可変フィルターの一端と前記ループミラーを光学的に接続する合分波器、(iv)前記ループミラーに光学的に結合され、前記ループミラーを伝搬する光波の一部を2つのポートから取り出すことのできる光学素子、(v)前記2つのポートから取り出された導波光を位相変調した後に合波することで強度変調を行う光変調器、を同一の基板上にモノリシック集積すること、および
前記波長可変フィルターの他端に光増幅器を光学的に接続すること、
を含む送信光源の製造方法。
(I) a wavelength tunable filter capable of changing a transmitted light wavelength, (ii) a loop mirror including a closed loop optical waveguide, and (iii) an optical multiplexer / demultiplexer optically connecting one end of the wavelength tunable filter and the loop mirror. (Iv) an optical element optically coupled to the loop mirror and capable of extracting a part of a light wave propagating through the loop mirror from two ports; (v) guided light extracted from the two ports; Monolithically integrating an optical modulator that performs intensity modulation by combining after phase modulation, and optically connecting an optical amplifier to the other end of the wavelength tunable filter;
A method of manufacturing a transmission light source including:
さらに前記光増幅器も前記基板上にモノリシック集積する、請求項18に記載の方法。   The method of claim 18, further comprising monolithically integrating the optical amplifier on the substrate.
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