JP2011109048A

JP2011109048A - Wavelength tunable optical filter, wavelength tunable laser, and wavelength tunable laser array

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Publication number: JP2011109048A
Application number: JP2009265677A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Tamura; 修一田村; Masaki Funahashi; 政樹舟橋; Noriyuki Yokouchi; 則之横内; Tatsuo Kurobe; 立郎黒部; Tatsuya Kimoto; 竜也木本; Tomokazu Mukohara; 智一向原
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-06-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength tunable optical filter having a peak wavelength of reflectance tunable in a wide band and also having a short length, to provide a wavelength tunable laser having a laser beam wavelength tunable in a wide band and achieving a stable laser beam intensity, and to provide a wavelength tunable laser array. <P>SOLUTION: The wavelength tunable optical filter includes: a multimode interference waveguide; a first light input/output section provided at one end in the longitudinal direction of the multimode interference waveguide; a reflection module provided another end of the multimode interference waveguide; and a module for changing a refractive index of the multimode interference waveguide. The length and width of the multimode interference waveguide are set such that light input from the first light input/output section is reflected by the reflection module to form an image at the first light input/output section with a desired branch ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、波長可変光フィルタならびにこれを用いた波長可変レーザおよび波長可変レーザアレイに関するものである。 The present invention relates to a wavelength tunable optical filter, a wavelength tunable laser and a wavelength tunable laser array using the same.

波長分割多重（ＷＤＭ）技術を用いた光通信において、信号光源として波長可変レーザが使用されている。波長可変レーザを実現する方式としては、レーザ発振波長が互いに異なる複数の半導体レーザとマルチモード干渉型（Multi Mode Interference、ＭＭＩ）光合流器（非特許文献１参照）とを組み合わせて、駆動するＤＦＢレーザを切り換えて、出力するレーザ光の波長を可変とする方式がある（特許文献１参照）。一方、半導体レーザと波長可変光フィルタとを組み合わせて、出力するレーザ光の波長を可変とする方式がある。 In optical communication using wavelength division multiplexing (WDM) technology, a wavelength tunable laser is used as a signal light source. As a method for realizing a wavelength tunable laser, a DFB driven by combining a plurality of semiconductor lasers having different laser oscillation wavelengths and a multimode interference (MMI) optical combiner (see Non-Patent Document 1). There is a method of changing the wavelength of laser light to be output by switching the laser (see Patent Document 1). On the other hand, there is a method in which the wavelength of laser light to be output is variable by combining a semiconductor laser and a wavelength tunable optical filter.

大容量のＷＤＭ通信においては広い波長範囲を使用するので、波長可変レーザにおいてもレーザ光の波長の可変の範囲がより広帯域であることが要求されている。波長可変レーザにおいて広帯域で波長可変を行なう代表的な方法の一つに、反射率の波長依存性が周期的にピークを示し、かつ互いに周期の異なる２つのグレーティング素子をミラーとして組み合わせて光共振器を構成する方法がある。この方法では、グレーティング素子のピークが重なり合った波長において光共振器が形成されるが、一方のグレーティング素子のピーク波長を変化させることによって、その重なり合うピーク波長をバーニア効果によって大きく動かせるという原理を用いて、広帯域での波長可変を実現している。たとえば、非特許文献２では、２つのサンプルドグレーティング(Sampled Grating：SG)を組み合わせて光共振器を構成している。一方、非特許文献３では、２つの超周期構造グレーティング(Super-Structure Grating：SSG)を組み合わせて光共振器を構成している。 Since a large wavelength range is used in a large-capacity WDM communication, even in a wavelength tunable laser, the variable range of the wavelength of the laser light is required to be wider. One of the typical methods for performing wavelength tuning over a wide band in a wavelength tunable laser is an optical resonator that combines two grating elements having a periodic peak in wavelength dependence of reflectivity and different periods as mirrors. There is a way to configure. In this method, an optical resonator is formed at a wavelength where the peaks of the grating elements overlap, but by changing the peak wavelength of one of the grating elements, the principle that the overlapping peak wavelength can be greatly moved by the vernier effect is used. The wavelength is tunable over a wide band. For example, in Non-Patent Document 2, an optical resonator is configured by combining two sampled gratings (SG). On the other hand, in Non-Patent Document 3, an optical resonator is configured by combining two super-periodic gratings (SSG).

一方、別の方法として、反射率の波長依存性が周期的にピークを示すグレーティング素子と、比較的半値全幅がひろい反射率のピークを有し、このピークを変化させることができる波長可変光フィルタとを組み合わせて光共振器を構成する方法がある。たとえば、非特許文献４では、サンプルドグレーティングと、波長可変光フィルタとしてのグレーティングアシスト方向性結合器光フィルタとを組み合わせて光共振器を構成している。 On the other hand, as another method, there are a grating element in which the wavelength dependence of the reflectance periodically peaks, and a reflectance peak with a relatively wide full width at half maximum, and the wavelength tunable optical filter that can change this peak. There is a method of configuring an optical resonator by combining the above. For example, in Non-Patent Document 4, an optical resonator is configured by combining a sampled grating and a grating assist directional coupler optical filter as a wavelength tunable optical filter.

特開２００７−２５０８８９号公報JP 2007-250889 A

Pierre A. Besse, et al., Journal of Lightwave Technology, vol.12, No.6, pp.1004-1009, 1994Pierre A. Besse, et al., Journal of Lightwave Technology, vol.12, No.6, pp.1004-1009, 1994 Vijaysekhar Jayaraman, et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.29, No.6, pp.1824-1834, 1993Vijaysekhar Jayaraman, et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.29, No.6, pp.1824-1834, 1993 Yuichi Tohmori, et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.29, No.6, pp.1817-1823, 1993Yuichi Tohmori, et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.29, No.6, pp.1817-1823, 1993 M. Oberg, et al., IEEE Photonics Technology Letters, vol.5, No.7, pp.735-738, 1993M. Oberg, et al., IEEE Photonics Technology Letters, vol.5, No.7, pp.735-738, 1993

しかしながら、従来の波長可変レーザにおいては、光共振器のミラーとなる素子の長さが、いずれも５００μｍ以上と長いため、光共振器の共振器長も長くなる。したがって、光共振器の縦モードの波長間隔が狭くなり、複数の縦モードにおいてレーザ発振が可能な状態となる。その結果、レーザ発振をさせた場合に縦モード間でのモードホップが発生し、出力するレーザ光の強度が不安定になるという問題があった。ゆえに、広帯域で反射率のピーク波長が可変であり、かつ長さが短い波長可変光フィルタが求められていた。 However, in the conventional wavelength tunable laser, the length of the element serving as the mirror of the optical resonator is as long as 500 μm or more, so the resonator length of the optical resonator is also long. Therefore, the wavelength interval of the longitudinal mode of the optical resonator is narrowed, and laser oscillation is possible in a plurality of longitudinal modes. As a result, there is a problem that when laser oscillation is performed, a mode hop occurs between the longitudinal modes, and the intensity of the output laser beam becomes unstable. Therefore, there has been a demand for a wavelength tunable optical filter that has a wide bandwidth, a variable peak reflectance wavelength, and a short length.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広帯域で反射率のピーク波長が可変であり、かつ長さが短い波長可変光フィルタ、ならびに広帯域でレーザ光の波長が可変であり、かつレーザ光の強度が安定した波長可変レーザおよび波長可変レーザアレイを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and the peak wavelength of reflectivity is variable in a wide band, and the wavelength variable optical filter has a short length, and the wavelength of laser light is variable in a wide band, and An object of the present invention is to provide a wavelength tunable laser and a wavelength tunable laser array in which the intensity of laser light is stable.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る波長可変光フィルタは、マルチモード干渉型導波路と、前記マルチモード干渉型導波路の長さ方向の一端に設けられた第１光入出力部と、前記マルチモード干渉型導波路の他の一端に設けられた反射手段と、前記マルチモード干渉型導波路の屈折率を変化させる手段と、を備え、前記マルチモード干渉型導波路の長さおよび幅は、前記第１光入出力部から入力した光を、前記反射手段により反射した後に、該第１光入出力部において所望の分岐比で結像させるように設定されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a wavelength tunable optical filter according to the present invention includes a multimode interference waveguide and a first one provided at one end in the length direction of the multimode interference waveguide. A multi-mode interference type, comprising: one light input / output unit; a reflection means provided at the other end of the multi-mode interference waveguide; and a means for changing a refractive index of the multi-mode interference waveguide. The length and width of the waveguide are set so that the light input from the first light input / output unit is reflected by the reflection means and then imaged at the first light input / output unit at a desired branching ratio. It is characterized by.

また、本発明に係る波長可変光フィルタは、上記の発明において、前記マルチモード干渉型導波路の長さおよび幅は、前記第１光入出力部から入力した所定の波長を有するシングルモードの光をマルチモードで導波し、前記反射手段により反射した後に、前記第１光入出力部においてシングルモードの状態で結像させるように設定されていることを特徴とする。 In the wavelength tunable optical filter according to the present invention, the length and width of the multimode interference waveguide is a single mode light having a predetermined wavelength input from the first optical input / output unit. Is set in such a manner that the first light input / output unit forms an image in a single mode after being guided in multimode and reflected by the reflecting means.

また、本発明に係る波長可変光フィルタは、上記の発明において、前記反射手段は半導体のへき開面であることを特徴とする。 In the tunable optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the reflecting means is a cleaved surface of a semiconductor.

また、本発明に係る波長可変光フィルタは、上記の発明において、前記反射手段は半導体のエッチング面であることを特徴とする。 In the tunable optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the reflecting means is an etching surface of a semiconductor.

また、本発明に係る波長可変レーザは、前記マルチモード干渉型導波路の前記一端に設けられ、前記第１光入出力部から入力し前記反射手段により反射した光の一部が結像される第２光入出力部をさらに備える上記の発明のいずれか一つの波長可変光フィルタと、反射率の波長依存性が周期的にピークを示す周期性反射手段と、前記波長可変光フィルタと前記周期性反射手段との間に配置した光増幅手段と、を備えることを特徴とする。 The wavelength tunable laser according to the present invention is provided at the one end of the multimode interference waveguide, and a part of the light input from the first light input / output unit and reflected by the reflecting means is imaged. The wavelength tunable optical filter according to any one of the above inventions, further comprising a second light input / output unit, periodic reflection means in which the wavelength dependence of reflectance periodically peaks, the wavelength tunable optical filter, and the period And an optical amplifying means disposed between the reflective reflecting means.

また、本発明に係る波長可変レーザは、上記の発明において、半導体光増幅器をさらに備えることを特徴とする。 Moreover, the wavelength tunable laser according to the present invention is characterized in that in the above invention, a semiconductor optical amplifier is further provided.

また、本発明に係る波長可変レーザアレイは、上記の発明のいずれか一つの波長可変レーザを複数備えることを特徴とする。 A wavelength tunable laser array according to the present invention includes a plurality of the wavelength tunable lasers according to any one of the above inventions.

本発明によれば、マルチモード干渉型導波路と反射手段とを組み合わせることによって、広帯域で反射率のピーク波長が可変であり、かつ長さが短い波長可変光フィルタ、ならびに広帯域でレーザ光の波長が可変であり、かつレーザ光の強度が安定した波長可変レーザおよび波長可変レーザアレイを実現できるという効果を奏する。 According to the present invention, by combining a multi-mode interference waveguide and a reflecting means, a peak wavelength of reflectivity is variable in a wide band and a short wavelength tunable optical filter, and a wavelength of laser light in a wide band Can be realized, and a wavelength tunable laser and a wavelength tunable laser array in which the intensity of laser light is stable can be realized.

図１は、実施の形態１に係る波長可変レーザの模式的な平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of the wavelength tunable laser according to the first embodiment. 図２は、図１に示す波長可変レーザのＡ−Ａ線要部断面図である。2 is a cross-sectional view of the main portion of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図３は、図１に示す波長可変レーザのＢ−Ｂ線要部断面図である。3 is a cross-sectional view of the main part of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図４は、図１に示す波長可変レーザのＣ−Ｃ線要部断面図である。4 is a cross-sectional view of the main portion of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図５は、図１に示す波長可変光フィルタの構成および動作について説明するための模式的な平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the configuration and operation of the wavelength tunable optical filter shown in FIG. 図６は、波長可変光フィルタの反射率の波長特性を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the wavelength characteristics of the reflectance of the wavelength tunable optical filter. 図７は、サンプルドグレーティング導波路部の反射率の波長特性の一例を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of the wavelength characteristic of the reflectance of the sampled grating waveguide portion. 図８は、図１に示す波長可変レーザの発振波長について説明する図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図９は、図１に示す波長可変レーザの発振波長と縦モードとの関係について説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the oscillation wavelength and the longitudinal mode of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図１０は、図１に示す波長可変レーザの製造方法の一例を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図１１は、実施の形態１の変形例に係る波長可変レーザの模式的な要部断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a main part of a wavelength tunable laser according to a modification of the first embodiment. 図１２は、実施の形態２に係る波長可変レーザアレイの模式的な平面図である。FIG. 12 is a schematic plan view of the wavelength tunable laser array according to the second embodiment.

以下に、図面を参照して本発明に係る波長可変光フィルタ、波長可変レーザ、および波長可変レーザアレイの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Hereinafter, embodiments of a wavelength tunable optical filter, a wavelength tunable laser, and a wavelength tunable laser array according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments. Moreover, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected suitably to the same or corresponding component. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and width of each layer, the ratio of each layer, and the like may differ from the actual ones. Even between the drawings, there are cases in which portions having different dimensional relationships and ratios are included.

（実施の形態１）
はじめに、本発明の実施の形態１に係る波長可変レーザについて説明する。以下では、はじめに本実施の形態１に係る波長可変レーザの構造について説明し、つぎに、その動作について説明し、最後に、その製造方法の一例について説明する。 (Embodiment 1)
First, the wavelength tunable laser according to Embodiment 1 of the present invention will be described. Hereinafter, the structure of the wavelength tunable laser according to the first embodiment will be described first, the operation thereof will be described, and finally an example of the manufacturing method will be described.

（構造）
図１は、本発明の実施の形態１に係る波長可変レーザ１００の模式的な平面図である。図１に示すように、この波長可変レーザ１００は、周期性反射手段としてのＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）ミラーであるサンプルドグレーティング導波路部１と、光増幅手段としての光増幅導波路部２と、位相調整導波路部３と、ＭＭＩ導波路部４と、曲がり導波路部５と、半導体光増幅器としての光増幅導波路部６と、レーザ光５０を出力すべき曲がり導波路部７とを備え、これらの光導波路は、この順番で光学的に接続し、かつＭＭＩ導波路部４を基点として折り返すように配置している。また、この波長可変レーザ１００の上面は、後述するｐ側電極とコンタクト層とのコンタクト部分以外が、たとえばＳｉＮｘからなる厚さ数十〜数百ｎｍ程度の保護膜１１によって覆われている。 (Construction)
FIG. 1 is a schematic plan view of a wavelength tunable laser 100 according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the wavelength tunable laser 100 includes a sampled grating waveguide unit 1 that is a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror as a periodic reflection unit, and an optical amplification waveguide unit 2 as an optical amplification unit. The phase adjustment waveguide section 3, the MMI waveguide section 4, the curved waveguide section 5, the optical amplification waveguide section 6 as a semiconductor optical amplifier, and the curved waveguide section 7 to which the laser beam 50 is to be output. These optical waveguides are optically connected in this order, and are arranged so as to be folded back with the MMI waveguide portion 4 as a base point. The upper surface of the wavelength tunable laser 100 is covered with a protective film 11 made of, for example, SiNx and having a thickness of about several tens to several hundreds of nm, except for a contact portion between a p-side electrode and a contact layer, which will be described later.

つぎに、図２〜図４を用いて波長可変レーザ１００の積層構造について説明する。はじめに、図２は、図１に示す波長可変レーザ１００のＡ−Ａ線要部断面図である。図２に示すように、サンプルドグレーティング導波路部１は、裏面にｎ側電極２１を形成したｎ−ＩｎＰからなる基板２２上に、バッファ層としての役割も果たしているｎ−ＩｎＰからなる下部クラッド層２３と、ＩｎＧａＡｓＰからなるコア層２４と、ｐ−ＩｎＰからなる上部クラッド層２５と、ＩｎＧａＡｓＰからなり、短周期のグレーティングが形成されたグレーティング領域２６ａが所定の周期で配置されたグレーティング層２６と、ｐ−ＩｎＰからなる上部クラッド層２７、２８と、ＩｎＧａＡｓからなるコンタクト層２９とが順次積層した構造を有している。また、コンタクト層２９上にはｐ側電極１２が形成されている。ここで、コア層２４の組成は１．４Ｑ、グレーティング層２６の組成は１．５Ｑに調整されている。なお、１．４Ｑとは、バンドギャップ波長が１．４μｍという意味である。 Next, a laminated structure of the wavelength tunable laser 100 will be described with reference to FIGS. First, FIG. 2 is a cross-sectional view of an essential part of the wavelength tunable laser 100 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the sampled grating waveguide portion 1 includes a lower cladding made of n-InP that also serves as a buffer layer on a substrate 22 made of n-InP having an n-side electrode 21 formed on the back surface. A grating layer 26, a core layer 24 made of InGaAsP, an upper cladding layer 25 made of p-InP, and a grating layer 26a made of InGaAsP in which a grating region 26a in which a short-period grating is formed is arranged at a predetermined period; The upper cladding layers 27 and 28 made of p-InP and the contact layer 29 made of InGaAs are sequentially stacked. A p-side electrode 12 is formed on the contact layer 29. Here, the composition of the core layer 24 is adjusted to 1.4Q, and the composition of the grating layer 26 is adjusted to 1.5Q. Note that 1.4Q means that the band gap wavelength is 1.4 μm.

また、光増幅導波路部２は、サンプルドグレーティング導波路部１と共通の基板２２および下部クラッド層２３と、ＩｎＧａＡｓＰからなるＳＣＨ（Separate confinement heterostructures）層３０ａと、ＩｎＧａＡｓＰからなる多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する活性層３０と、ＳＣＨ層３０ｂと、ｐ−ＩｎＰからなる上部クラッド層３１、２８と、コンタクト層２９とが順次積層した構造を有している。また、コンタクト層２９上にはｐ側電極１３が形成されている。 The optical amplification waveguide section 2 includes a substrate 22 and a lower clad layer 23 common to the sampled grating waveguide section 1, an SCH (Separate confinement heterostructures) layer 30a made of InGaAsP, and a multiple quantum well (MQW) made of InGaAsP. The active layer 30 having the structure, the SCH layer 30b, the upper cladding layers 31 and 28 made of p-InP, and the contact layer 29 are sequentially stacked. A p-side electrode 13 is formed on the contact layer 29.

また、位相調整導波路部３およびＭＭＩ導波路部４は、共通の基板２２および下部クラッド層２３と、コア層２４と、ｐ−ＩｎＰからなる上部クラッド層３２、２８と、コンタクト層２９とが順次積層した構造を有している。また、コンタクト層２９上にはｐ側電極１４、１５が形成されている。 The phase adjusting waveguide section 3 and the MMI waveguide section 4 include a common substrate 22, a lower cladding layer 23, a core layer 24, upper cladding layers 32 and 28 made of p-InP, and a contact layer 29. It has a stacked structure. In addition, p-side electrodes 14 and 15 are formed on the contact layer 29.

また、サンプルドグレーティング導波路部１、光増幅導波路部２、位相調整導波路部３、およびＭＭＩ導波路部４の間には、これらを電気的に分離するための分離溝１８〜２０が形成されている。なお、保護膜１１は、各分離溝１８〜２０内の表面も覆っている。 In addition, separation grooves 18 to 20 are provided between the sampled grating waveguide portion 1, the optical amplification waveguide portion 2, the phase adjustment waveguide portion 3, and the MMI waveguide portion 4 to electrically separate them. Is formed. The protective film 11 also covers the surfaces in the separation grooves 18 to 20.

また、光増幅導波路部６は、光増幅導波路部２と同様の積層構造を有しており、そのコンタクト層２９上にはｐ側電極１６が形成されている。また、曲がり導波路部５、７は、ｐ側電極を有していない点以外は、位相調整導波路部３と同様の積層構造を有している。 The optical amplification waveguide section 6 has the same laminated structure as the optical amplification waveguide section 2, and the p-side electrode 16 is formed on the contact layer 29. Further, the bent waveguide portions 5 and 7 have the same laminated structure as that of the phase adjusting waveguide portion 3 except that the bent waveguide portions 5 and 7 do not have the p-side electrode.

以上のように、この波長可変レーザ１００は、波長１．５５μｍ帯のレーザ光を出力するために、ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料を使用している。また、サンプルドグレーティング導波路部１、光増幅導波路部２、位相調整導波路部３、ＭＭＩ導波路部４、曲がり導波路部５、光増幅導波路部６、および曲がり導波路部７が、同一基板２２上にモノリシックに集積した構成を有している。 As described above, the wavelength tunable laser 100 uses an InGaAsP-based semiconductor material in order to output laser light having a wavelength of 1.55 μm. Further, the sampled grating waveguide section 1, the optical amplification waveguide section 2, the phase adjustment waveguide section 3, the MMI waveguide section 4, the curved waveguide section 5, the optical amplification waveguide section 6, and the curved waveguide section 7 are provided. The monolithic structure is integrated on the same substrate 22.

また、図１に示すように、波長可変レーザ１００の曲がり導波路部７側の積層構造の端面には反射防止膜８が形成されている。一方、図１、２に示すように、ＭＭＩ導波路部４側の積層構造の端面には、反射手段として、反射率がたとえば９０％以上の高光反射膜９が形成されている。このＭＭＩ導波路部４と高光反射膜９とが後述する波長可変光フィルタ１０を構成している。 As shown in FIG. 1, an antireflection film 8 is formed on the end surface of the laminated structure of the wavelength tunable laser 100 on the bent waveguide portion 7 side. On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 2, a high light reflection film 9 having a reflectivity of, for example, 90% or more is formed as a reflection means on the end face of the laminated structure on the MMI waveguide portion 4 side. The MMI waveguide portion 4 and the high light reflection film 9 constitute a wavelength tunable optical filter 10 described later.

つぎに、図３は、図１に示す波長可変レーザ１００のＢ−Ｂ線要部断面図である。図３に示すように、サンプルドグレーティング導波路部１および光増幅導波路部６は、埋め込みメサ構造を有している。具体的には、サンプルドグレーティング導波路部１においては、下部クラッド層２３の一部から上部クラッド層２７までがメサ構造を有している。そして、このメサ構造がｐ−ＩｎＰからなる埋め込み層３３とｎ−ＩｎＰからなる電流阻止層３４とによって埋め込まれた構造をしており、さらにその上に上部クラッド層２８、コンタクト層２９、ｐ側電極１２が順次積層している。一方、光増幅導波路部６においては、下部クラッド層２３の一部から上部クラッド層３１までがメサ構造を有している。そして、このメサ構造が埋め込み層３３と電流阻止層３４とによって埋め込まれた構造をしており、さらにその上に上部クラッド層２８、コンタクト層２９、ｐ側電極１６が順次積層している。これらの電流阻止層３４は電流を効率的に注入させる機能を有する。また、サンプルドグレーティング導波路部１と光増幅導波路部６との間には、これらを電気的に分離するための分離溝１７が形成されている。また、保護膜１１は、分離溝１７内の表面も覆っている。なお、光増幅導波路部２、位相調整導波路部３、および曲がり導波路部７も同様の埋め込みメサ構造を有している。これらの埋め込みメサ構造の光導波路のメサ幅は、所定の波長の光をシングルモードで導波するように設定されており、所定の波長が１．５５μｍ帯の場合は、たとえば２μｍである。 Next, FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the wavelength variable laser 100 shown in FIG. As shown in FIG. 3, the sampled grating waveguide section 1 and the optical amplification waveguide section 6 have a buried mesa structure. Specifically, in the sampled grating waveguide section 1, a part from the lower cladding layer 23 to the upper cladding layer 27 has a mesa structure. This mesa structure has a structure in which a buried layer 33 made of p-InP and a current blocking layer 34 made of n-InP are buried, and further, an upper clad layer 28, a contact layer 29, and a p-side. The electrodes 12 are sequentially stacked. On the other hand, in the optical amplification waveguide section 6, a part from the lower cladding layer 23 to the upper cladding layer 31 has a mesa structure. The mesa structure has a structure in which a buried layer 33 and a current blocking layer 34 are buried, and an upper clad layer 28, a contact layer 29, and a p-side electrode 16 are sequentially laminated thereon. These current blocking layers 34 have a function of efficiently injecting current. Further, a separation groove 17 is formed between the sampled grating waveguide portion 1 and the optical amplification waveguide portion 6 for electrically separating them. The protective film 11 also covers the surface in the separation groove 17. Note that the optical amplification waveguide section 2, the phase adjustment waveguide section 3, and the curved waveguide section 7 also have the same embedded mesa structure. The mesa width of these embedded mesa optical waveguides is set so as to guide light of a predetermined wavelength in a single mode, and is 2 μm, for example, when the predetermined wavelength is in the 1.55 μm band.

一方、図４は、図１に示す波長可変レーザ１００のＣ−Ｃ線要部断面図である。図４に示すように、ＭＭＩ導波路部４は、ハイメサ構造を有している。具体的には、下部クラッド層２３の一部からコンタクト層２９までがハイメサ構造を有しており、このハイメサ構造の側面および下部クラッド層２３の表面は保護膜１１によって覆われており、さらにコンタクト層２９の上を覆うようにｐ側電極１５が形成されている。なお、曲がり導波路部５も同様のハイメサ構造を有している。曲がり導波路部５のメサ幅は、所定の波長の光をシングルモードで導波するように設定されており、所定の波長が１．５５μｍ帯の場合は、たとえば０．７μｍである。また、図１に示すように、保護膜１１は埋め込みメサ構造以外の領域の表面を覆うように形成されている。 On the other hand, FIG. 4 is a cross-sectional view of the main portion of the CC line of the wavelength tunable laser 100 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the MMI waveguide section 4 has a high mesa structure. Specifically, a part from the lower clad layer 23 to the contact layer 29 has a high mesa structure, and the side surface of the high mesa structure and the surface of the lower clad layer 23 are covered with the protective film 11, and further the contact A p-side electrode 15 is formed so as to cover the layer 29. The bent waveguide portion 5 has a similar high mesa structure. The mesa width of the bent waveguide section 5 is set so as to guide light of a predetermined wavelength in a single mode, and is 0.7 μm, for example, when the predetermined wavelength is in the 1.55 μm band. Further, as shown in FIG. 1, the protective film 11 is formed so as to cover the surface of the region other than the buried mesa structure.

（動作）
つぎに、本実施の形態１に係る波長可変レーザ１００の動作について説明する。以下では、はじめに波長可変光フィルタ１０について説明し、つぎにサンプルドグレーティング導波路部１について説明し、つぎに波長可変レーザ１００の動作について説明する。 (Operation)
Next, the operation of the wavelength tunable laser 100 according to the first embodiment will be described. Hereinafter, the wavelength tunable optical filter 10 will be described first, then the sampled grating waveguide section 1 will be described, and the operation of the wavelength tunable laser 100 will be described next.

はじめに波長可変光フィルタ１０について説明する。図５は、図１に示す波長可変光フィルタ１０の構成および動作について説明するための模式的な平面図である。なお、説明のためにｐ側電極１５等は記載を省略している。図５に示すように、この波長可変光フィルタ１０は、ＭＭＩ導波路部４と反射手段としての高光反射膜９とを備えている。 First, the wavelength tunable optical filter 10 will be described. FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the configuration and operation of the tunable optical filter 10 shown in FIG. For the sake of explanation, the p-side electrode 15 and the like are not shown. As shown in FIG. 5, the wavelength tunable optical filter 10 includes an MMI waveguide section 4 and a high light reflection film 9 as a reflection means.

ＭＭＩ導波路部４は、光をマルチモードで導波させるＭＭＩ導波路４ａと、ＭＭＩ導波路４ａの長さ方向の一端に設けられた第１光入出力部としての光入出力部４ｂ、および第２光入出力部としての光入出力部４ｃとを備えている。また、高光反射膜９は、ＭＭＩ導波路４ａの他の一端に設けられている。また、ＭＭＩ導波路４ａは、長さＬ１と、幅Ｗとを有している。なお、光入出力部４ｂと光入出力部４ｃとは、ＭＭＩ導波路４ａの長さＬ１方向の中心軸に対して略対称の位置に設けられている。 The MMI waveguide section 4 includes an MMI waveguide 4a that guides light in a multimode, a light input / output section 4b as a first light input / output section provided at one end in the length direction of the MMI waveguide 4a, and And a light input / output unit 4c as a second light input / output unit. The high light reflection film 9 is provided at the other end of the MMI waveguide 4a. The MMI waveguide 4a has a length L1 and a width W. The light input / output unit 4b and the light input / output unit 4c are provided at substantially symmetrical positions with respect to the central axis in the length L1 direction of the MMI waveguide 4a.

この波長可変光フィルタ１０においては、ＭＭＩ導波路４ａの長さＬ１および幅Ｗは、光入出力部４ｂから入力したシングルモードの光を、マルチモードで導波させ、高光反射膜９により反射した後に、光入出力部４ｂ、４ｃにおいて分岐比１：１で結像させるように設定されている。 In this tunable optical filter 10, the length L1 and the width W of the MMI waveguide 4a are such that single mode light input from the light input / output unit 4b is guided in multimode and reflected by the high light reflection film 9. Later, the light input / output units 4b and 4c are set to form an image with a branching ratio of 1: 1.

以下、具体的に説明する。まず、仮に、ＭＭＩ導波路４ａの長さを、図５の破線で示すような長さＬ２であると想定する。この想定された長さＬ２は、幅Ｗとの関係で、ＭＭＩ導波路４ａが所定の光の波長に対して分岐比が１：１の２×２カプラとして機能するように設定されているとする。この場合、光入出力部４ｂから入力された所定の波長のシングルモードの光５１は、ＭＭＩ導波路４ａを長さＬ２だけマルチモードで導波し、光入出力部４ｂ、４ｃと対向する位置にある点Ｐ１、Ｐ２において、その光強度比（分岐比）が１：１のシングルモードの光５２、５３として結像する。 This will be specifically described below. First, it is assumed that the length of the MMI waveguide 4a is a length L2 as indicated by a broken line in FIG. The assumed length L2 is set so that the MMI waveguide 4a functions as a 2 × 2 coupler having a branching ratio of 1: 1 with respect to a predetermined wavelength of light in relation to the width W. To do. In this case, the single-mode light 51 having a predetermined wavelength input from the optical input / output unit 4b is guided in the multimode by the length L2 in the MMI waveguide 4a and is opposed to the optical input / output units 4b and 4c. At points P 1 and P 2, an image is formed as single mode lights 52 and 53 having a light intensity ratio (branch ratio) of 1: 1.

これに対して、この波長可変光フィルタ１０においては、ＭＭＩ導波路４ａの長さＬ１を、上述した想定された長さＬ２の１／２の長さに設定しており、さらに高光反射膜９を備えている。すると、光入出力部４ｂと点Ｐ１、および光入出力部４ｃと点Ｐ２は、高光反射膜９の反射面に対して面対称の位置関係となる。その結果、光入出力部４ｂから入力された光５１は、長さＬ１だけ導波してマルチモード状態の光５４として高光反射膜９により反射した後に、点Ｐ１、Ｐ２と面対称の位置にある光入出力部４ｂ、４ｃにおいて、ちょうど分岐比１：１がシングルモードの光５５、５６として結像することとなる。 On the other hand, in this wavelength tunable optical filter 10, the length L1 of the MMI waveguide 4a is set to ½ of the assumed length L2 described above, and the high light reflection film 9 It has. Then, the light input / output unit 4b and the point P1, and the light input / output unit 4c and the point P2 are in a plane-symmetric positional relationship with respect to the reflection surface of the high light reflection film 9. As a result, the light 51 input from the light input / output unit 4b is guided by the length L1 and reflected by the high light reflection film 9 as the light 54 in the multimode state, and then is in a plane-symmetrical position with respect to the points P1 and P2. In a certain light input / output unit 4b, 4c, a branching ratio of 1: 1 is imaged as single mode light 55, 56.

すなわち、この波長可変光フィルタ１０は、所定の波長の光に対しては、光入出力部４ｂから入力した光を略１：１の光強度で分岐して光入出力部４ｂおよび光入出力部４ｃにそれぞれ出力するので、少なくとも光入出力部４ｂに対しては反射型の１：１分岐素子として機能する。一方、上記所定の波長以外の波長の光を入力させると、ＭＭＩ導波路４ａ内での光の干渉状態が変化するので、分岐比も変化する。この波長可変光フィルタ１０は、所定の波長においては分岐比が略１：１となり、それ以外の波長においては光入出力部４ｂへの光の分岐比が小さくなるように設定してあるので、所定の波長を反射率のピークとした波長特性を有する反射型光フィルタとして機能する。 That is, the wavelength tunable optical filter 10 splits the light input from the light input / output unit 4b with a light intensity of approximately 1: 1 for light of a predetermined wavelength, and the light input / output unit 4b and the light input / output. Since the signals are respectively output to the unit 4c, at least the light input / output unit 4b functions as a reflective 1: 1 branch element. On the other hand, when light having a wavelength other than the predetermined wavelength is input, the light interference state in the MMI waveguide 4a changes, so that the branching ratio also changes. The wavelength tunable optical filter 10 is set so that the branching ratio is approximately 1: 1 at a predetermined wavelength and the light branching ratio to the light input / output unit 4b is small at other wavelengths. It functions as a reflection type optical filter having a wavelength characteristic with a predetermined wavelength as a reflectance peak.

図６は、波長可変光フィルタ１０の反射率の波長特性の一例を模式的に示す図である。なお、図６においては、コア層２４の特性については、組成を１．４Ｑ、厚さを７００ｎｍ、長さＬ１の値を１８５μｍ、幅Ｗの値を１０μｍ、光入出力部４ｂと光入出力部４ｃとの間隔を５．６μｍに設定している。また、コア層２４の等価屈折率は３．４４である。図６に示すように、この波長可変光フィルタ１０は、波長１．５５μｍ付近を反射率のピークとした波長依存性を有する反射型光フィルタとして機能する。 FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example of the wavelength characteristic of the reflectance of the wavelength tunable optical filter 10. In FIG. 6, regarding the characteristics of the core layer 24, the composition is 1.4Q, the thickness is 700 nm, the length L1 is 185 μm, the width W is 10 μm, the optical input / output unit 4b and the optical input / output The distance from the part 4c is set to 5.6 μm. The equivalent refractive index of the core layer 24 is 3.44. As shown in FIG. 6, the tunable optical filter 10 functions as a reflective optical filter having wavelength dependency with a reflectance peak in the vicinity of a wavelength of 1.55 μm.

ここで、屈折率を変化させる手段としてのｎ側電極２１とｐ側電極１５との間に電圧を印加し、コア層２４に電流を注入すると、プラズマ効果によってコア層２４の屈折率が変化する。コア層２４の屈折率が変化すると、ＭＭＩ導波路４ａ内での光の干渉状態が変化するため、光の分岐比が１：１となる波長も変化することとなるので、反射率のピーク波長も変化する。したがって、上記の電流注入によって、反射率のピーク波長を変化させることができるので、波長可変光フィルタ１０は波長可変光フィルタとして機能するのである。なお、反射率のピーク波長を変化させた場合に、そのピーク反射率が変化しないようにするために、使用する波長帯域において高光反射膜９の反射率が略一定であることが好ましい。 Here, when a voltage is applied between the n-side electrode 21 and the p-side electrode 15 as means for changing the refractive index and current is injected into the core layer 24, the refractive index of the core layer 24 changes due to the plasma effect. . When the refractive index of the core layer 24 changes, the light interference state in the MMI waveguide 4a changes, so the wavelength at which the light branching ratio becomes 1: 1 also changes. Also changes. Therefore, the peak wavelength of the reflectance can be changed by the above current injection, so that the wavelength tunable optical filter 10 functions as a wavelength tunable optical filter. In order to prevent the peak reflectance from changing when the peak wavelength of the reflectance is changed, the reflectance of the high light reflection film 9 is preferably substantially constant in the wavelength band to be used.

なお、上記のように、所定の波長におけるＭＭＩ導波路４ａの長さＬ１および幅Ｗの設定方法としては、たとえば非特許文献１に記載される方法で、導波路の等価屈折率等の設計パラメータを用いてまず２×２カプラとして機能するための長さＬ２および幅Ｗを設計し、その後長さＬ１を長さＬ２の１／２の値として設定すればよい。このとき、たとえば、所定の波長におけるＭＭＩ導波路４ａの０次モード、１次モードの伝搬定数をそれぞれβ_０、β_１とすると、長さＬ１の値Ｌ_０は、Ｌ_０＝３π／｛４（β_０−β_１）｝となる。 As described above, as a method for setting the length L1 and the width W of the MMI waveguide 4a at a predetermined wavelength, for example, a method described in Non-Patent Document 1, a design parameter such as an equivalent refractive index of the waveguide is used. First, the length L2 and the width W for functioning as a 2 × 2 coupler are designed, and then the length L1 is set as a value ½ of the length L2. At this time, for example, if the propagation constants of the 0th-order mode and the first-order mode of the MMI waveguide 4a at a predetermined wavelength are β ₀ and β ₁ , the value L ₀ of the length L1 is L ₀ = 3π / {4 ([Beta] _{0- [} beta] ₁ )}.

また、上述したように、この波長可変光フィルタ１０は、図６に示す例のように長さＬ１の値は１８５μｍとでき、従来よりも大幅に短くできる。 Also, as described above, the wavelength tunable optical filter 10 can have a length L1 of 185 μm as in the example shown in FIG.

つぎに、サンプルドグレーティング導波路部１について説明する。サンプルドグレーティング導波路部１は、反射率の波長依存性が周期的にピークを示す特性を有している。この反射率のピークの波長および周期は、積層した下部クラッド層２３から上部クラッド層２７までの各層の屈折率、グレーティング領域２６ａにおける短周期グレーティングの周期、およびグレーティング領域２６ａの配置の周期を調整することで設定できる。 Next, the sampled grating waveguide section 1 will be described. The sampled grating waveguide section 1 has a characteristic that the wavelength dependency of the reflectance periodically peaks. The wavelength and period of this reflectance peak adjust the refractive index of each layer from the laminated lower cladding layer 23 to the upper cladding layer 27, the period of the short period grating in the grating region 26a, and the period of arrangement of the grating region 26a. Can be set.

図７は、サンプルドグレーティング導波路部１の反射率の波長特性の一例を模式的に示す図である。なお、図７においては、グレーティング層２６の特性については、組成を１．５Ｑ、厚さを５０ｎｍ、グレーティング領域２６ａにおける短周期グレーティングの周期を２４１ｎｍ、グレーティング領域２６ａの配置の周期を３７．４μｍに設定している。また、グレーティング層２６の屈折率は３．４９である。また、サンプルドグレーティング導波路部１の長さは６００μｍである。図７に示すように、このサンプルドグレーティング導波路部１は、その反射率が、波長１．５５μｍ付近にピークを有し、さらに約６０ｎｍの帯域にわたって約１０ｎｍの周期でピークを示す波長依存性を有するものとなる。また、各ピークの半値全幅は１ｎｍ程度となる。 FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of the wavelength characteristic of the reflectance of the sampled grating waveguide portion 1. In FIG. 7, regarding the characteristics of the grating layer 26, the composition is 1.5Q, the thickness is 50 nm, the period of the short-period grating in the grating region 26a is 241 nm, and the period of arrangement of the grating region 26a is 37.4 μm. It is set. The refractive index of the grating layer 26 is 3.49. The length of the sampled grating waveguide portion 1 is 600 μm. As shown in FIG. 7, the sampled grating waveguide section 1 has a wavelength dependency in which the reflectance has a peak in the vicinity of a wavelength of 1.55 μm and further has a peak at a period of about 10 nm over a band of about 60 nm. It will have. Further, the full width at half maximum of each peak is about 1 nm.

なお、このサンプルドグレーティング導波路部１についても、波長可変光フィルタ１０と同様に、ｎ側電極２１とｐ側電極１２との間に電圧を印加し、グレーティング層２６に電流を注入すると、電気光学効果によってグレーティング層２６の等価屈折率が変化する。これによって、反射率のピーク波長を変化させることができる。たとえば、図７に示す場合において、電流注入によって反射率のピーク波長を１０ｎｍ変化させるようにすれば、１．５１５〜１．５８５μｍの全域にわたって反射率のピークをすきまなく配置させることができる。 In the sampled grating waveguide section 1, as in the wavelength tunable optical filter 10, when a voltage is applied between the n-side electrode 21 and the p-side electrode 12 and a current is injected into the grating layer 26, The equivalent refractive index of the grating layer 26 changes due to the optical effect. Thereby, the peak wavelength of the reflectance can be changed. For example, in the case shown in FIG. 7, if the peak wavelength of reflectivity is changed by 10 nm by current injection, the peak of reflectivity can be arranged without gaps over the entire range of 1.515 to 1.585 μm.

つぎに、図１、図８を用いて波長可変レーザ１００の動作について説明する。図８は、図１に示す波長可変レーザ１００の発振波長について説明する図である。まず、波長可変光フィルタ１０が、図８に示す反射スペクトル６０のような反射率の波長依存性を有しているとする。この場合、サンプルドグレーティング導波路部１の反射率のピークのうち、反射スペクトル６０との重なりが最も大きい反射ピーク６１の波長において、サンプルドグレーティング導波路部１と波長可変光フィルタ１０とによって光共振器が形成される。 Next, the operation of the wavelength tunable laser 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram for explaining the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser 100 shown in FIG. First, it is assumed that the wavelength tunable optical filter 10 has a wavelength dependency of reflectance such as the reflection spectrum 60 shown in FIG. In this case, light is reflected by the sampled grating waveguide unit 1 and the wavelength tunable optical filter 10 at the wavelength of the reflection peak 61 having the largest overlap with the reflection spectrum 60 among the reflectance peaks of the sampled grating waveguide unit 1. A resonator is formed.

ここで、ｎ側電極２１とｐ側電極１３との間に電圧を印加し、光増幅導波路部２の活性層３０に電流を注入すると、光増幅導波路部２は発光する。すると、光増幅導波路部２の誘導放出による光増幅機能と、サンプルドグレーティング導波路部１と波長可変光フィルタ１０とが形成する光共振器の作用によって、反射ピーク６１にほぼ対応するピーク波長の強度スペクトル６２を有するレーザ光が発振する。つぎに、曲がり導波路部５は発振したレーザ光を導波する。一方、光増幅導波路部６については、ｎ側電極２１とｐ側電極１６との間に電圧を印加し、光増幅導波路部６の活性層３０に電流を注入することによって、半導体光増幅器として機能する。そして、光増幅導波路部６は、曲がり導波路部５が導波したレーザ光を受け付けてこれを光増幅し、曲がり導波路部７に出力する。曲がり導波路部７は、光増幅されたレーザ光を導波し、レーザ光５０として出力する。なお、曲がり導波路部７は、反射防止膜８が形成された端面に対して角度を有する光導波路となっているので、レーザ光５０の一部が端面反射によって戻り光として波長可変レーザ１００内に戻ることが抑制されるため、レーザ光５０の強度はさらに安定する。なお、光増幅導波路部６の出力側に窓構造を採用すれば、戻り光はさらに抑制されるので好ましい。 Here, when a voltage is applied between the n-side electrode 21 and the p-side electrode 13 and a current is injected into the active layer 30 of the optical amplification waveguide section 2, the optical amplification waveguide section 2 emits light. Then, the peak wavelength substantially corresponding to the reflection peak 61 due to the optical amplification function by the stimulated emission of the optical amplification waveguide section 2 and the action of the optical resonator formed by the sampled grating waveguide section 1 and the wavelength tunable optical filter 10. The laser beam having the intensity spectrum 62 is oscillated. Next, the bent waveguide section 5 guides the oscillated laser light. On the other hand, for the optical amplification waveguide section 6, a voltage is applied between the n-side electrode 21 and the p-side electrode 16, and a current is injected into the active layer 30 of the optical amplification waveguide section 6, whereby a semiconductor optical amplifier. Function as. The optical amplification waveguide unit 6 receives the laser light guided by the curved waveguide unit 5, optically amplifies it, and outputs the amplified laser beam to the curved waveguide unit 7. The bent waveguide section 7 guides the optically amplified laser light and outputs it as the laser light 50. Since the bent waveguide portion 7 is an optical waveguide having an angle with respect to the end face on which the antireflection film 8 is formed, a part of the laser light 50 is reflected in the wavelength tunable laser 100 as return light by end face reflection. Therefore, the intensity of the laser beam 50 is further stabilized. Note that it is preferable to employ a window structure on the output side of the optical amplification waveguide section 6 because return light is further suppressed.

つぎに、電流注入によって、波長可変光フィルタ１０の反射率の波長依存性を、図８に示す反射スペクトル６３のように変化させたとする。この場合、サンプルドグレーティング導波路部１の反射率のピークのうち、反射スペクトル６３との重なりが最も大きい反射ピーク６４の波長において、サンプルドグレーティング導波路部１と波長可変光フィルタ１０とによって光共振器が形成される。その結果、光増幅導波路部２の活性層３０に電流を注入すると、反射ピーク６４にほぼ対応するピーク波長の強度スペクトル６５を有するレーザ光が発振する。その後、曲がり導波路部５は、発振したレーザ光を導波し、光増幅導波路部６は、曲がり導波路部５が導波したレーザ光を受け付けてこれを光増幅し、曲がり導波路部７は、光増幅されたレーザ光を導波し、レーザ光５０として出力する。 Next, it is assumed that the wavelength dependency of the reflectance of the wavelength tunable optical filter 10 is changed as shown by a reflection spectrum 63 shown in FIG. 8 by current injection. In this case, light is reflected by the sampled grating waveguide unit 1 and the wavelength tunable optical filter 10 at the wavelength of the reflection peak 64 having the largest overlap with the reflection spectrum 63 among the reflectance peaks of the sampled grating waveguide unit 1. A resonator is formed. As a result, when current is injected into the active layer 30 of the optical amplification waveguide section 2, laser light having an intensity spectrum 65 having a peak wavelength substantially corresponding to the reflection peak 64 oscillates. Thereafter, the curved waveguide section 5 guides the oscillated laser light, and the optical amplification waveguide section 6 receives the laser light guided by the curved waveguide section 5 and optically amplifies this, and the curved waveguide section. 7 guides the optically amplified laser light and outputs it as laser light 50.

このように、波長可変レーザ１００は、波長可変光フィルタ１０への電流注入によって、サンプルドグレーティング導波路部１の反射率のピークのうちのいずれかに対応する波長のレーザ光５０を出力することができる。さらに、上述したように、サンプルドグレーティング導波路部１は、電流注入によって、反射率のピーク波長をすきまなく変化させることができる。したがって、この波長可変レーザ１００は、広帯域にわたって波長可変なレーザとなる。 As described above, the wavelength tunable laser 100 outputs laser light 50 having a wavelength corresponding to one of the reflectance peaks of the sampled grating waveguide section 1 by current injection into the wavelength tunable optical filter 10. Can do. Furthermore, as described above, the sampled grating waveguide portion 1 can change the peak wavelength of the reflectance without gaps by current injection. Therefore, the wavelength tunable laser 100 is a laser that is tunable over a wide band.

ところで、上述したように、たとえば発振するレーザ光の強度スペクトル６２は、反射ピーク６１にほぼ対応するピーク波長を有しているが、厳密には、強度スペクトル６２のピーク波長は、反射ピーク６１の近傍に存在する光共振器の縦モードに対応する波長となっている。以下具体的に説明する。 By the way, as described above, for example, the intensity spectrum 62 of the oscillating laser beam has a peak wavelength substantially corresponding to the reflection peak 61. Strictly speaking, the peak wavelength of the intensity spectrum 62 is that of the reflection peak 61. The wavelength corresponds to the longitudinal mode of the optical resonator existing in the vicinity. This will be specifically described below.

図９は、波長可変レーザ１００の発振波長と縦モードとの関係について説明する図である。図９において、符号６６は、波長可変光フィルタ１０の反射スペクトル６０とサンプルドグレーティング導波路部１の反射ピーク６１との重ね合わせスペクトルを示している。一方、符号６７は、光共振器の縦モードを示している。これらの縦モード６７は、波長軸上において所定の波長間隔６８で配列している。厳密には、レーザ発振波長は、重ね合わせスペクトル６６のピーク近傍の波長であって、縦モード６７のいずれかの波長となる。 FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser 100 and the longitudinal mode. In FIG. 9, reference numeral 66 indicates a superimposed spectrum of the reflection spectrum 60 of the wavelength tunable optical filter 10 and the reflection peak 61 of the sampled grating waveguide section 1. On the other hand, reference numeral 67 indicates a longitudinal mode of the optical resonator. These longitudinal modes 67 are arranged at a predetermined wavelength interval 68 on the wavelength axis. Strictly speaking, the laser oscillation wavelength is a wavelength in the vicinity of the peak of the overlapped spectrum 66 and is any wavelength of the longitudinal mode 67.

この波長可変レーザ１００では、位相調整導波路部３によって、光共振器の縦モードの波長を調整し、レーザ発振波長を調整できる。すなわち、位相調整導波路部３において、ｎ側電極２１とｐ側電極１４との間に電圧を印加し、コア層２４に電流を注入すると、電気光学効果によってコア層２４の等価屈折率が変化する。これによって、光共振器の光学長を変化させて、縦モードの波長を調整し、最終的なレーザ発振波長を調整することができる。 In the wavelength tunable laser 100, the phase adjustment waveguide unit 3 can adjust the wavelength of the longitudinal mode of the optical resonator to adjust the laser oscillation wavelength. That is, when a voltage is applied between the n-side electrode 21 and the p-side electrode 14 and current is injected into the core layer 24 in the phase adjustment waveguide section 3, the equivalent refractive index of the core layer 24 changes due to the electro-optic effect. To do. Thereby, the optical length of the optical resonator can be changed to adjust the wavelength of the longitudinal mode, and the final laser oscillation wavelength can be adjusted.

ここで、光共振器の共振器長が長い場合は、縦モード６７の波長間隔６８も狭くなるため、重ね合わせスペクトル６６のピーク近傍に複数の縦モード６７が含まれることとなるため、レーザ発振をさせた場合に縦モード間でのモードホップが発生し、出力するレーザ光の強度が不安定になる。 Here, when the resonator length of the optical resonator is long, the wavelength interval 68 of the longitudinal mode 67 is also narrowed, so that a plurality of longitudinal modes 67 are included in the vicinity of the peak of the superimposed spectrum 66. When this occurs, mode hops occur between the longitudinal modes, and the intensity of the output laser light becomes unstable.

これに対して、この波長可変レーザ１００では、ＭＭＩ導波路を用いた波長可変光フィルタ１０を光共振器のミラーとして用いているので、共振器長が短くなる。その結果、重ね合わせスペクトル６６のピーク近傍の縦モード６７の数が減少するので、モードホップの問題の発生が抑制され、出力するレーザ光５０の強度は安定したものとなる。 On the other hand, in the wavelength tunable laser 100, the wavelength tunable optical filter 10 using the MMI waveguide is used as a mirror of the optical resonator, so that the resonator length is shortened. As a result, the number of longitudinal modes 67 in the vicinity of the peak of the superposition spectrum 66 is reduced, so that the occurrence of a mode hop problem is suppressed, and the intensity of the laser beam 50 to be output becomes stable.

たとえば、サンプルドグレーティング導波路部１の長さを６００μｍ、光増幅導波路部２の長さを２５０μｍ、位相調整導波路部３の長さを１００μｍ、ＭＭＩ導波路部４の長さを１８５μｍとすると、光共振器の光学長は約７００μｍと短くなる。この場合、縦モード６７の波長間隔６８は約０．５ｎｍ程度となる。一方、重ね合わせスペクトル６６の半値全幅は、サンプルドグレーティング導波路部１の反射ピークの半値全幅と同程度の１ｎｍ程度である。したがって、位相調整導波路部３によって、或る縦モード６７の波長と重ね合わせスペクトル６６のピーク波長とを一致させるようにすれば、一致させた縦モード６７の両側の縦モードへのモードホップはほぼ抑制されるので、出力するレーザ光５０の強度はきわめて安定したものとなる。 For example, the length of the sampled grating waveguide section 1 is 600 μm, the length of the optical amplification waveguide section 2 is 250 μm, the length of the phase adjustment waveguide section 3 is 100 μm, and the length of the MMI waveguide section 4 is 185 μm. Then, the optical length of the optical resonator becomes as short as about 700 μm. In this case, the wavelength interval 68 of the longitudinal mode 67 is about 0.5 nm. On the other hand, the full width at half maximum of the overlapped spectrum 66 is about 1 nm, which is about the same as the full width at half maximum of the reflection peak of the sampled grating waveguide section 1. Therefore, if the phase adjustment waveguide unit 3 matches the wavelength of a certain longitudinal mode 67 with the peak wavelength of the overlapped spectrum 66, the mode hops to the longitudinal modes on both sides of the matched longitudinal mode 67 are as follows. Since it is substantially suppressed, the intensity of the laser beam 50 to be output becomes extremely stable.

ちなみに、この波長可変レーザ１００では、ＭＭＩ導波路部４の長さが短く、さらに、サンプルドグレーティング導波路部１から曲がり導波路部７までの光導波路がＭＭＩ導波路部４を基点として折り返すように配置しているので、各光導波路の長さを上記のように設定した場合に、その全体の長さが約１．２５ｍｍ程度のきわめて小型のものとなり、かつ小型のため１枚の基板から多数製造できるので、低コストのものとなる。 Incidentally, in this wavelength tunable laser 100, the length of the MMI waveguide section 4 is short, and the optical waveguide from the sampled grating waveguide section 1 to the bent waveguide section 7 is folded back with the MMI waveguide section 4 as a base point. Therefore, when the length of each optical waveguide is set as described above, the total length is about 1.25 mm, and it is extremely small. Since many can be manufactured, the cost is low.

以上説明したように、本実施の形態１に係る波長可変レーザ１００は、広帯域で反射率のピーク波長が可変であり、かつ長さが短い波長可変光フィルタ１０を用いることによって、広帯域でレーザ光の波長が可変であり、かつレーザ光の強度が安定した波長可変レーザとなる。 As described above, the wavelength tunable laser 100 according to the first embodiment uses a wavelength tunable optical filter 10 that has a variable peak wavelength of reflectance and a short length, and has a wide range of laser light. The wavelength is variable, and the wavelength of the laser light is stable.

（製造方法）
つぎに、本実施の形態１に係る波長可変レーザ１００の製造方法について説明する。図１０は、図１に示す波長可変レーザの製造方法の一例を説明する図である。 (Production method)
Next, a method for manufacturing the wavelength tunable laser 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 10 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of the wavelength tunable laser shown in FIG.

まず、ＭＯＣＶＤ結晶成長装置を用い、基板２２上に、下部クラッド層２３の一部２３ａ、ＳＣＨ層３０ａ、活性層３０、ＳＣＨ層３０ｂ、および上部クラッド層３１の一部３１ａを順次結晶成長する。つぎに、光増幅導波路部２および光増幅導波路部６を形成する領域Ａ１を保護するためのＳｉＮｘ膜からなるマスクを形成し、このマスクを用いて、領域Ａ１以外の領域のＳＣＨ層３０ａ、活性層３０、ＳＣＨ層３０ｂ、および上部クラッド層３１の一部３１ａをエッチングにより除去する。つぎに、領域Ａ１以外の領域において、エッチングにより除去した部分の下部クラッド層２３の一部２３ａ上に、下部クラッド層２３を形成する残部２３ｂ、コア層２４、上部クラッド層２５、グレーティング層２６を形成するためのＩｎＧａＡｓＰからなるグレーティング形成層３５をバットジョイント成長により形成する。 First, a portion 23a of the lower cladding layer 23, the SCH layer 30a, the active layer 30, the SCH layer 30b, and a portion 31a of the upper cladding layer 31 are sequentially grown on the substrate 22 by using an MOCVD crystal growth apparatus. Next, a mask made of a SiNx film for protecting the region A1 in which the optical amplification waveguide unit 2 and the optical amplification waveguide unit 6 are formed is formed, and the SCH layer 30a in the region other than the region A1 is formed using this mask. Then, the active layer 30, the SCH layer 30b, and a part 31a of the upper cladding layer 31 are removed by etching. Next, in a region other than the region A1, the remaining portion 23b for forming the lower cladding layer 23, the core layer 24, the upper cladding layer 25, and the grating layer 26 are formed on a part 23a of the lower cladding layer 23 that has been removed by etching. A grating forming layer 35 made of InGaAsP for forming is formed by butt joint growth.

つぎに、全面にＳｉＮｘ膜を形成した後、サンプルドグレーティング導波路部１を形成する領域に、グレーティング領域２６ａのパターンニングを施す。また、位相調整導波路部３、ＭＭＩ導波路部４、曲がり導波路部５、および曲がり導波路部７を形成すべき領域にもパターンニングを施す。そして、このＳｉＮｘ膜をマスクとしてエッチングして、サンプルドグレーティング導波路部１を形成する領域のグレーティング形成層３５にグレーティング領域２６ａを形成するとともに、その他の領域のグレーティング形成層３５を全て取り除く。つぎに、ＳｉＮｘ膜のマスクを除去した後に、全面にｐ−ＩｎＰ層を再び結晶成長する。これによって、上部クラッド層２７、３１、３２が形成される。 Next, after forming a SiNx film on the entire surface, patterning of the grating region 26a is performed on the region where the sampled grating waveguide portion 1 is formed. In addition, patterning is also applied to regions where the phase adjusting waveguide section 3, the MMI waveguide section 4, the curved waveguide section 5, and the curved waveguide section 7 are to be formed. Etching is performed using this SiNx film as a mask to form the grating region 26a in the grating forming layer 35 in the region where the sampled grating waveguide section 1 is formed, and all the grating forming layer 35 in other regions is removed. Next, after removing the mask of the SiNx film, a p-InP layer is again grown on the entire surface. Thereby, the upper cladding layers 27, 31, and 32 are formed.

つぎに、ＳｉＮｘ膜のマスクを形成し、ドライエッチングによって曲がり導波路部５、ＭＭＩ導波路部４以外の光導波路のメサ構造を形成する。その後、埋め込み層３３と電流阻止層３４とによって埋め込んで、埋め込みメサ構造を形成する。つぎに、ＳｉＮｘのマスクを除去した後に、全面に上部クラッド層２８、コンタクト層２９を形成する。つぎに、ＳｉＮｘ膜のマスクを形成し、ドライエッチングによって曲がり導波路部５、ＭＭＩ導波路部４の光導波路のハイメサ構造を形成する。つぎに、埋め込みメサ構造の領域にパターニングしたマスクを形成し、ドライエッチングにより分離溝１７〜２０を形成する。その後、全面に保護膜１１を形成し、保護膜１１上にパターニングしたマスクを形成し、保護膜１１の所定の領域を除去して開口部を設け、リフトオフ法によってたとえばＡｕＺｎ／Ａｕ構造のｐ側電極１２〜１６を形成し、基板２２の裏面を研磨した後に裏面全体にたとえばＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ構造のｎ側電極２１を形成する。その後、反射防止膜８と高光反射膜９とを形成すべき端面をへき開により形成し、たとえば誘電体多層膜からなる反射防止膜８と高光反射膜９を形成し、波長可変レーザ１００が完成する。 Next, a mask of an SiNx film is formed, and a mesa structure of an optical waveguide other than the bent waveguide section 5 and the MMI waveguide section 4 is formed by dry etching. Thereafter, the buried layer 33 and the current blocking layer 34 are buried to form a buried mesa structure. Next, after removing the SiNx mask, an upper cladding layer 28 and a contact layer 29 are formed on the entire surface. Next, a mask of a SiNx film is formed, and a high mesa structure of the optical waveguide of the bent waveguide section 5 and the MMI waveguide section 4 is formed by dry etching. Next, a patterned mask is formed in the region of the buried mesa structure, and the isolation grooves 17 to 20 are formed by dry etching. Thereafter, a protective film 11 is formed on the entire surface, a patterned mask is formed on the protective film 11, a predetermined region of the protective film 11 is removed, an opening is provided, and the p-side of, for example, an AuZn / Au structure is formed by a lift-off method. After the electrodes 12 to 16 are formed and the back surface of the substrate 22 is polished, the n-side electrode 21 having, for example, an AuGeNi / Au structure is formed on the entire back surface. Thereafter, the end surfaces on which the antireflection film 8 and the high light reflection film 9 are to be formed are formed by cleavage, and the antireflection film 8 and the high light reflection film 9 made of, for example, a dielectric multilayer film are formed, and the wavelength tunable laser 100 is completed. .

なお、波長可変レーザ１００において、高反射膜９を形成せずに、へき開により形成した端面すなわちへき開面を、反射手段としてのへき開ミラーとして利用してもよい。 In the wavelength tunable laser 100, the end face formed by cleavage without cleaving the high reflection film 9, that is, a cleavage plane, may be used as a cleavage mirror as a reflecting means.

（変形例）
つぎに、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。図１１は、実施の形態１の変形例に係る波長可変レーザの模式的な要部断面図である。この波長可変レーザ２００は、実施の形態１に係る波長可変レーザ１００において、ＭＭＩ導波路部４、高光反射膜９を、それぞれＭＭＩ導波路部４´、高光反射膜９´に置き換えた構成を有している。そして、ＭＭＩ導波路部４´と高光反射膜９´とが波長可変光フィルタ１０´を構成している。 (Modification)
Next, a modification of the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a main part of a wavelength tunable laser according to a modification of the first embodiment. This wavelength tunable laser 200 has a configuration in which the MMI waveguide portion 4 and the high light reflection film 9 are replaced with the MMI waveguide portion 4 ′ and the high light reflection film 9 ′, respectively, in the wavelength tunable laser 100 according to the first embodiment. is doing. The MMI waveguide portion 4 'and the high light reflection film 9' constitute a wavelength tunable optical filter 10 '.

この波長可変レーザ２００においては、位相調整導波路部３とは反対側のＭＭＩ導波路部４´の端部に溝３６が形成されており、高光反射膜９´は溝３６内に形成されている。なお、溝３６内の表面も保護膜１１によって覆われている。この波長可変レーザ２００は、紙面右側に位置するＭＭＩ導波路部４´側の端面を使用しないので、たとえばこの端面側に他の光素子等を集積することができる。なお、このような溝３６は、ｐ側電極を電気的に分離する分離溝を形成する工程において、ドライエッチングによって同時に形成することができる。 In this wavelength tunable laser 200, a groove 36 is formed at the end of the MMI waveguide section 4 ′ opposite to the phase adjustment waveguide section 3, and the high light reflection film 9 ′ is formed in the groove 36. Yes. The surface in the groove 36 is also covered with the protective film 11. Since this wavelength tunable laser 200 does not use the end face on the MMI waveguide portion 4 'side located on the right side of the paper, for example, other optical elements can be integrated on this end face side. Such a groove 36 can be simultaneously formed by dry etching in the step of forming a separation groove for electrically separating the p-side electrode.

なお、この波長可変レーザ２００において、反射手段としての高光反射膜９´の代わりに、溝３６に誘電体多層膜フィルタやグレーティングミラー等の反射フィルタを挿入してもよい。また、高光反射膜９´を形成せずに、エッチング面である溝３６の側壁をエッチドミラーとして利用してもよい。 In the wavelength tunable laser 200, a reflection filter such as a dielectric multilayer filter or a grating mirror may be inserted in the groove 36 instead of the high light reflection film 9 ′ as the reflection means. Further, the side wall of the groove 36 which is the etching surface may be used as an etched mirror without forming the high light reflection film 9 ′.

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る波長可変レーザアレイは、実施の形態１に係る波長可変レーザ１００と同様の材質および構造を有する２つの波長可変レーザをアレイ状に集積したものである。 (Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The wavelength tunable laser array according to the second embodiment is obtained by integrating two wavelength tunable lasers having the same material and structure as the wavelength tunable laser 100 according to the first embodiment in an array.

図１２は、実施の形態２に係る波長可変レーザアレイの模式的な平面図である。図１２に示すように、この波長可変レーザアレイ３００は、共通の基板上にアレイ状に集積した波長可変レーザ１００Ａ、１００Ｂを備えている。波長可変レーザ１００Ａは、波長可変レーザ１００と同様に、サンプルドグレーティング導波路部１Ａと、光増幅導波路部２Ａと、位相調整導波路部３Ａと、ＭＭＩ導波路部４Ａと高光反射膜９Ａとが構成する波長可変光フィルタ１０Ａと、曲がり導波路部５Ａとを備えている。さらに、波長可変レーザ１００Ａは、各光導波路に電流を注入するためのｐ側電極１２Ａ〜１５Ａと、分離溝１８Ａ〜２０Ａとを備えている。同様に、波長可変レーザ１００Ｂは、サンプルドグレーティング導波路部１Ｂと、光増幅導波路部２Ｂと、位相調整導波路部３Ｂと、ＭＭＩ導波路部４Ｂと高光反射膜９Ａとが構成する波長可変光フィルタ１０Ｂと、曲がり導波路部５Ｂと、ｐ側電極１２Ｂ〜１５Ｂと、分離溝１８Ｂ〜２０Ｂとを備えている。なお、波長可変レーザ１００Ａ、１００Ｂの積層構造およびメサ構造は、波長可変レーザ１００と同様である。また、この波長可変レーザ２００の上面は、ｐ側電極１２Ａ〜１５Ａ、１２Ｂ〜１５Ｂとコンタクト層とのコンタクト部分以外が、たとえばＳｉＮｘからなる保護膜１１Ａで覆われている。 FIG. 12 is a schematic plan view of the wavelength tunable laser array according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the wavelength tunable laser array 300 includes wavelength tunable lasers 100A and 100B integrated in an array on a common substrate. Similar to the wavelength tunable laser 100, the wavelength tunable laser 100A includes a sampled grating waveguide section 1A, an optical amplification waveguide section 2A, a phase adjustment waveguide section 3A, an MMI waveguide section 4A, and a high light reflection film 9A. The wavelength tunable optical filter 10A and the curved waveguide portion 5A are provided. Furthermore, the wavelength tunable laser 100A includes p-side electrodes 12A to 15A for injecting current into each optical waveguide, and separation grooves 18A to 20A. Similarly, the wavelength tunable laser 100B includes a tunable laser that includes the sampled grating waveguide section 1B, the optical amplification waveguide section 2B, the phase adjustment waveguide section 3B, the MMI waveguide section 4B, and the high light reflection film 9A. An optical filter 10B, a bent waveguide portion 5B, p-side electrodes 12B to 15B, and separation grooves 18B to 20B are provided. The laminated structure and the mesa structure of the wavelength tunable lasers 100A and 100B are the same as those of the wavelength tunable laser 100. Further, the upper surface of the wavelength tunable laser 200 is covered with a protective film 11A made of, for example, SiNx except for the contact portions between the p-side electrodes 12A to 15A and 12B to 15B and the contact layer.

また、曲がり導波路部５Ａ、５Ｂは、埋め込みメサ型の導波路構造を有するＭＭＩ合流器３７に接続している。また、ＭＭＩ合流器３７には、光増幅導波路部６Ａ、曲がり導波路部７Ａが順次接続している。また、曲がり導波路部７Ａ側の積層構造の端面には反射防止膜８Ａが形成されている。また、光増幅導波路部６Ａ上にはｐ側電極１６Ａが形成されている。このｐ側電極６Ａは、ｐ側電極１２Ａ、１２Ｂ等とは分離溝１７Ａ、１７Ｂにより電気的に分離している。 The bent waveguide portions 5A and 5B are connected to an MMI merger 37 having a buried mesa waveguide structure. Further, the optical amplification waveguide section 6A and the curved waveguide section 7A are sequentially connected to the MMI junction 37. Further, an antireflection film 8A is formed on the end surface of the laminated structure on the bent waveguide portion 7A side. A p-side electrode 16A is formed on the optical amplification waveguide section 6A. The p-side electrode 6A is electrically separated from the p-side electrodes 12A, 12B and the like by separation grooves 17A, 17B.

この波長可変レーザアレイ３００においては、ＭＭＩ合流器３７が、波長可変レーザ１００Ａおよび波長可変レーザ１００Ｂのいずれか一方から出力したレーザ光を合流して出力し、光増幅導波路部６ＡがＭＭＩ合流器３７から出力したレーザ光を光増幅し、曲がり導波路部７Ａが光増幅されたレーザ光を導波し、レーザ光５７として出力する。 In this wavelength tunable laser array 300, the MMI combiner 37 combines and outputs the laser light output from either the wavelength tunable laser 100A or the wavelength tunable laser 100B, and the optical amplification waveguide section 6A has the MMI combiner. The laser light output from 37 is optically amplified, and the bent waveguide portion 7 A guides the optically amplified laser light and outputs it as laser light 57.

この波長可変レーザアレイ３００は、２つの波長可変レーザ１００Ａ、１００Ｂの出力するレーザ光の波長可変範囲をずらすことによって、実施の形態１に係る波長可変レーザ１００よりも、いっそう広帯域で波長が可変する波長可変レーザとなる。 In this wavelength tunable laser array 300, by shifting the wavelength tunable range of the laser light output from the two wavelength tunable lasers 100A and 100B, the wavelength can be varied in a wider band than the wavelength tunable laser 100 according to the first embodiment. It becomes a wavelength tunable laser.

また、この波長可変レーザアレイ３００において、たとえば２つの波長可変レーザ１００Ａ、１００Ｂの波長可変範囲の合計が、波長可変レーザ１００の波長可変範囲と同一になるようにしてもよい。この場合、個々の波長可変レーザ１００Ａ、１００Ｂの波長可変範囲は波長可変レーザ１００の波長可変範囲の１／２でよいので、たとえばサンプルドグレーティング導波路部１Ａ、１Ｂや、波長可変光フィルタ１０Ａ、１０Ｂについて、所望に光学特性を実現するための光学設計のマージンが増加する等という効果がある。 In the wavelength tunable laser array 300, for example, the sum of the wavelength tunable ranges of the two wavelength tunable lasers 100A and 100B may be the same as the wavelength tunable range of the wavelength tunable laser 100. In this case, the wavelength tunable range of each of the wavelength tunable lasers 100A and 100B may be ½ of the wavelength tunable range of the wavelength tunable laser 100. For example, the sampled grating waveguide portions 1A and 1B, the wavelength tunable optical filter 10A, For 10B, there is an effect that an optical design margin for realizing optical characteristics as desired is increased.

なお、この波長可変レーザアレイ３００においては、２つの波長可変レーザ１００Ａ、１００Ｂをアレイ状に集積しているが、さらに多数の波長可変レーザを集積してもよい。 In this wavelength tunable laser array 300, two wavelength tunable lasers 100A and 100B are integrated in an array, but a larger number of wavelength tunable lasers may be integrated.

また、上記実施の形態では、光共振器を構成するＤＢＲミラーとしてサンプルドグレーティング導波路を用いているが、反射率の波長依存性が周期的にピークを示すものであれば特に限定されず、たとえば超周期構造グレーティング等の他のＤＢＲミラーを用いてもよい。また、たとえばサンプルドグレーティングはコア層や下部クラッド層などに形成してもよい。 In the above embodiment, the sampled grating waveguide is used as the DBR mirror constituting the optical resonator. However, the DBR mirror is not particularly limited as long as the wavelength dependency of the reflectance shows a peak periodically. For example, another DBR mirror such as a super-periodic structure grating may be used. For example, the sampled grating may be formed in the core layer, the lower clad layer, or the like.

また、上記実施の形態では、波長可変レーザを波長１．５５μｍ帯で使用するために、ＩｎＧａＡｓＰ系の半導体材料を使用しているが、使用する半導体材料は使用する波長帯に応じて適宜選択することができる。 In the above embodiment, an InGaAsP-based semiconductor material is used in order to use the wavelength tunable laser in the wavelength 1.55 μm band, but the semiconductor material to be used is appropriately selected according to the wavelength band to be used. be able to.

また、上記実施の形態では、各光導波路の構造として、たとえばサンプルドグレーティング導波路部１については埋め込みメサ構造を採用し、ＭＭＩ導波路部４についてはハイメサ構造を採用している。しかしながら、いずれの光導波路についても、その構造については上記実施の形態において採用したものに限定されず、たとえば要求される特性に応じて埋め込みメサ構造、ハイメサ構造、またはローメサ構造等を任意に採用することができる。 Further, in the above embodiment, as the structure of each optical waveguide, for example, a buried mesa structure is adopted for the sampled grating waveguide section 1 and a high mesa structure is adopted for the MMI waveguide section 4. However, the structure of any of the optical waveguides is not limited to that employed in the above embodiment, and for example, an embedded mesa structure, a high mesa structure, or a low mesa structure is arbitrarily employed depending on the required characteristics. be able to.

また、上記実施の形態において、半導体光増幅器として機能する光増幅導波路部６、６Ａ等の導波路構造を、テーパ構造やフレア構造とすれば、利得飽和が抑制され、より高出力のレーザ光を出力できるので好ましい。 In the above embodiment, if the waveguide structure such as the optical amplification waveguide sections 6 and 6A functioning as a semiconductor optical amplifier is a taper structure or a flare structure, gain saturation is suppressed, and laser light with higher output can be obtained. Is preferable.

また、上記実施の形態に係る波長可変光フィルタ１０において、ＭＭＩ導波路４ａおよび光入出力部４ｂ、４ｃは、光入出力部４ｂからシングルモードの光が入力した場合に、光入出力部４ｂ、４ｃから分岐比１：１のシングルモードの光が出力するように構成されている。しかしながら、本発明に係る波長可変光フィルタはこれに限定されない。すなわち、本発明に係る波長可変光フィルタは、所定の波長のシングルモードまたはマルチモードの光を入力させた場合に、各光入出力部から、所望のシングルモードまたはマルチモードの光を所望の分岐比で出力させるように構成してもよい。このように、入出力させる光のモード、および分岐比については、ＭＭＩ導波路の幅、長さ、および等価屈折率等、ならびに光入出力部の位置等を調整することで設定できる。 In the wavelength tunable optical filter 10 according to the above embodiment, the MMI waveguide 4a and the light input / output units 4b and 4c have the light input / output unit 4b when single mode light is input from the light input / output unit 4b. 4c outputs a single mode light with a branching ratio of 1: 1. However, the tunable optical filter according to the present invention is not limited to this. That is, the wavelength tunable optical filter according to the present invention, when a single-mode or multi-mode light having a predetermined wavelength is input, a desired single-mode or multi-mode light is split from each optical input / output unit as a desired branch. You may comprise so that it may output by ratio. As described above, the mode of input / output and the branching ratio can be set by adjusting the width, length, equivalent refractive index, and the like of the MMI waveguide, the position of the light input / output unit, and the like.

また、上記実施の形態では、波長可変光フィルタ１０は、波長可変レーザ１００の光共振器として使用されるので、光入出力部４ｂと、発振したレーザ光を出力するための光入出力部４ｃとを備えている。しかしながら、本発明はこれに限られない。すなわち、波長可変光フィルタ１０から光入出力部４ｃが削除され光入出力部４ｂのみを備えるような構造の波長可変光フィルタも、広帯域で反射率のピーク波長が可変であり、かつ長さが短いという本発明の効果を奏するものとなる。 In the above embodiment, since the wavelength tunable optical filter 10 is used as an optical resonator of the wavelength tunable laser 100, the light input / output unit 4b and the light input / output unit 4c for outputting the oscillated laser light. And. However, the present invention is not limited to this. That is, the wavelength tunable optical filter having the structure in which the light input / output unit 4c is removed from the wavelength tunable optical filter 10 and only the light input / output unit 4b is provided also has a variable peak wavelength of reflectance and a long length. The effect of the present invention is short.

１、１Ａ、１Ｂサンプルドグレーティング導波路部
２、２Ａ、２Ｂ光増幅導波路部
３、３Ａ、３Ｂ位相調整導波路部
４、４Ａ、４ＢＭＭＩ導波路部
４ａＭＭＩ導波路
４ｂ、４ｃ光入出力部
５、５Ａ、５Ｂ曲がり導波路部
６、６Ａ、６Ｂ光増幅導波路部
７、７Ａ曲がり導波路部
８、８Ａ反射防止膜
９、９Ａ高光反射膜
１０、１０Ａ、１０Ｂ波長可変光フィルタ
１１、１１Ａ保護膜
１２〜１６、１２Ａ〜１６Ａ、１２Ｂ〜１５Ｂｐ側電極
１７〜２０、１７Ａ〜２０Ａ、１７Ｂ〜２０Ｂ分離溝
２１ｎ側電極
２２基板
２３下部クラッド層
２３ａ下部クラッド層の一部
２３ｂ下部クラッド層を形成する残部
２４コア層
２５上部クラッド層
２６グレーティング層
２６ａグレーティング領域
２７、２８、３１、３２上部クラッド層
２９コンタクト層
３０活性層
３０ａ、３０ｂＳＣＨ層
３１ａ上部クラッド層の一部
３３埋め込み層
３４電流阻止層
３５グレーティング形成層
３６溝
３７ＭＭＩ合流器
５０、５７レーザ光
５１〜５６光
６０、６３反射スペクトル
６１、６４反射ピーク
６２、６５強度スペクトル
６６重ね合わせスペクトル
６７縦モード
６８波長間隔
１００、１００Ａ、１００Ｂ波長可変レーザ
２００波長可変レーザ
３００波長可変レーザアレイ
Ａ１領域
Ｌ１、Ｌ２長さ
Ｐ１、Ｐ２位置
Ｗ幅 1, 1A, 1B Sampled grating waveguide section 2, 2A, 2B Optical amplification waveguide section 3, 3A, 3B Phase adjustment waveguide section 4, 4A, 4B MMI waveguide section 4a MMI waveguide 4b, 4c Optical input / output Part 5, 5A, 5B Curved waveguide part 6, 6A, 6B Optical amplification waveguide part 7, 7A Curved waveguide part 8, 8A Antireflection film 9, 9A High light reflection film 10, 10A, 10B Wavelength variable optical filter 11, 11A Protective film 12-16, 12A-16A, 12B-15B p-side electrode 17-20, 17A-20A, 17B-20B separation groove 21 n-side electrode 22 substrate 23 lower clad layer 23a part of lower clad layer 23b lower clad Remaining layer forming layer 24 Core layer 25 Upper cladding layer 26 Grating layer 26a Grating region 27, 28, 31, 32 Upper layer Lad layer 29 Contact layer 30 Active layer 30a, 30b SCH layer 31a Part of upper cladding layer 33 Buried layer 34 Current blocking layer 35 Grating formation layer 36 Groove 37 MMI combiner 50, 57 Laser light 51-56 Light 60, 63 Reflection Spectrum 61, 64 Reflection peak 62, 65 Intensity spectrum 66 Overlaid spectrum 67 Longitudinal mode 68 Wavelength interval 100, 100A, 100B Wavelength tunable laser 200 Wavelength tunable laser 300 Wavelength tunable laser array A1 region L1, L2 Length P1, P2 Position W width

Claims

A multimode interference waveguide; and
A first optical input / output unit provided at one end in a length direction of the multimode interference waveguide;
Reflection means provided at the other end of the multi-mode interference waveguide;
Means for changing the refractive index of the multi-mode interference waveguide;
The multimode interference waveguide has a length and a width such that the light input from the first light input / output unit is reflected by the reflecting means, and then a desired branching ratio is obtained at the first light input / output unit. A tunable optical filter, which is set so as to form an image.

The length and width of the multimode interference waveguide are determined by guiding single mode light having a predetermined wavelength input from the first light input / output unit in multimode and reflecting the reflected light by the reflecting means. The tunable optical filter according to claim 1, wherein the first optical input / output unit is set to form an image in a single mode.

The wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein the reflecting means is a cleaved surface of a semiconductor.

The wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein the reflecting means is an etched surface of a semiconductor.

2. A second light input / output unit that is provided at the one end of the multi-mode interference waveguide and that forms an image of a part of the light input from the first light input / output unit and reflected by the reflecting means. The wavelength tunable optical filter according to any one of 1 to 4,
Periodic reflection means in which the wavelength dependence of the reflectance periodically peaks; and
An optical amplifying means disposed between the tunable optical filter and the periodic reflecting means;
A wavelength tunable laser comprising:

6. The wavelength tunable laser according to claim 5, wherein the periodic reflection means is a DBR mirror.

The tunable laser according to claim 5, further comprising a semiconductor optical amplifier.

A wavelength tunable laser array comprising a plurality of the wavelength tunable lasers according to claim 5.