JP2011175109A - Variable wavelength optical filter and variable wavelength laser - Google Patents

Variable wavelength optical filter and variable wavelength laser Download PDF

Info

Publication number
JP2011175109A
JP2011175109A JP2010039301A JP2010039301A JP2011175109A JP 2011175109 A JP2011175109 A JP 2011175109A JP 2010039301 A JP2010039301 A JP 2010039301A JP 2010039301 A JP2010039301 A JP 2010039301A JP 2011175109 A JP2011175109 A JP 2011175109A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
optical filter
refractive index
wavelength tunable
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010039301A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Tamura
修一 田村
Masaki Funahashi
政樹 舟橋
Noriyuki Yokouchi
則之 横内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2010039301A priority Critical patent/JP2011175109A/en
Publication of JP2011175109A publication Critical patent/JP2011175109A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable wavelength optical filter which has a wide-band and variable wavelength characteristics, and a variable wavelength laser which has a wide band and the laser beam wavelength of which is variable. <P>SOLUTION: The variable wavelength laser includes a multi-mode interference-type waveguide portion including a core portion; a first optical input/output portion provided to one end in the length direction of the multi-mode interference type waveguide portion; and a second optical input/output portion provided to the other end of the multi-mode interference type waveguide portion. The multi-mode interference type waveguide portion includes an optical filter portion which has loss wavelength characteristics for light input from the first optical input/output portion and light output from the second optical input/output portion; a side-clad portion which is provided to the side of a core portion of the multi-mode interference type waveguide portion and has a refractive index or equivalent refractive index lower than that of the core portion; and a refractive index adjustment mechanism which makes the refractive index or the equivalent refractive index of the clad portion vary. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、波長可変光フィルタおよびこれを用いた波長可変レーザに関するものである。   The present invention relates to a wavelength tunable optical filter and a wavelength tunable laser using the same.

波長可変レーザにおいて広帯域で波長可変を行なう方法として、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、損失あるいは反射率の波長依存性が比較的半値全幅の広いピークを有し、このピーク波長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る方法がある。たとえば、非特許文献1では、サンプルドグレーティング(Sampled Grating:SG)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波長可変レーザを構成している。   As a method of performing wavelength tuning in a wide wavelength range in a wavelength tunable laser, a grating element in which the wavelength dependence of reflectance periodically peaks, and a wavelength in which loss or reflectance wavelength dependence has a relatively wide full width at half maximum, There is a method of combining with a wavelength tunable optical filter capable of changing the peak wavelength. For example, in Non-Patent Document 1, a wavelength tunable laser is configured by combining a sampled grating (SG) and a grating assist directional coupler optical filter as a wavelength tunable optical filter.

一方、半値全幅が広い損失のピークを有する波長可変フィルタであるマルチモード干渉型(Multi Mode Interference、MMI)導波路(非特許文献2参照)とサンプルドグレーティングとを組み合わせた波長可変レーザが開示されている(特許文献1、非特許文献3参照)。   On the other hand, a wavelength tunable laser that combines a multimode interference type (Multi Mode Interference, MMI) waveguide (see Non-Patent Document 2), which is a wavelength tunable filter having a wide loss peak with a full width at half maximum, and a sampled grating is disclosed. (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 3).

米国特許第6687267号明細書US Pat. No. 6,687,267

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 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 H. G. Bukkems, et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.43, No.7, pp.614-621, 2007H. G. Bukkems, et al., IEEE Journal of Quantum Electronics, vol.43, No.7, pp.614-621, 2007

たとえば大容量のWDM(Wavelength Division-Multiplexing)通信においては広い波長範囲を使用するので、波長可変範囲がより広帯域な波長可変レーザを実現する等のために、反射率や損失などの波長特性の可変範囲がより広帯域である波長可変光フィルタが求められている。   For example, in a large capacity WDM (Wavelength Division-Multiplexing) communication, a wide wavelength range is used. Therefore, in order to realize a wavelength tunable laser with a wider wavelength tunable range, wavelength characteristics such as reflectance and loss can be changed. There is a need for a tunable optical filter having a wider range.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、波長特性が広帯域で可変である波長可変光フィルタ、および広帯域でレーザ光の波長が可変である波長可変レーザ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 an object thereof is to provide a wavelength tunable optical filter whose wavelength characteristics are variable in a wide band, and a wavelength tunable laser in which the wavelength of laser light is variable in a wide band. .

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、コア部を有するマルチモード干渉型導波路部と、前記マルチモード干渉型導波路部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部の他の一端に設けられた第2光入出力部とを有し、前記マルチモード干渉型導波路部は前記第1光入出力部から入力し第2光入出力部から出力する光に対して損失波長特性を有する光フィルタ部と、前記マルチモード干渉型導波路部のコア部の側部に設けられた、該コア部よりも屈折率または等価屈折率が低い側部クラッド部と、前記側部クラッド部の屈折率または等価屈折率を変化させる屈折率調整機構と、を備え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 section having a core section, and a length direction of the multimode interference waveguide section. A first optical input / output unit provided at one end; and a second optical input / output unit provided at the other end of the multimode interference waveguide unit; An optical filter unit having a loss wavelength characteristic with respect to light input from the first optical input / output unit and output from the second optical input / output unit, and provided at a side of the core unit of the multimode interference waveguide unit And a side cladding part having a refractive index or equivalent refractive index lower than that of the core part, and a refractive index adjusting mechanism for changing the refractive index or equivalent refractive index of the side cladding part.

また、本発明に係る波長可変光フィルタは、コア部を有するマルチモード干渉型導波路部と、前記マルチモード干渉型導波路部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部の他の一端に設けられた反射手段とを有し、前記マルチモード干渉型導波路部は前記第1光入出力部から入力し前記反射手段で反射され該第1光入出力部から出力する光に対して反射波長特性を有する光フィルタ部と、前記マルチモード干渉型導波路部のコア部の側部に設けられた、該コア部よりも屈折率または等価屈折率が小さい側部クラッド部と、前記側部クラッド部の屈折率または等価屈折率を変化させる屈折率調整機構と、を備えることを特徴とする。   In addition, the wavelength tunable optical filter according to the present invention includes a multimode interference waveguide section having a core section, and a first optical input / output section provided at one end in the length direction of the multimode interference waveguide section. And a reflection means provided at the other end of the multimode interference waveguide section. The multimode interference waveguide section is input from the first light input / output section and reflected by the reflection means. An optical filter unit having a reflection wavelength characteristic with respect to light output from the first light input / output unit, and a refractive index higher than the core unit provided on a side of the core unit of the multimode interference waveguide unit; A side clad part having a small equivalent refractive index, and a refractive index adjusting mechanism for changing a refractive index or an equivalent refractive index of the side clad part are provided.

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、前記光フィルタ部は、前記マルチモード干渉型導波路部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出力する第2光入出力部をさらに備えることを特徴とする。   In the wavelength tunable optical filter according to the present invention as set forth in the invention described above, the optical filter unit is provided at the one end of the multimode interference waveguide unit, and is input from the first optical input / output unit and is reflected. A second light input / output unit that outputs a part of the light reflected by the means is further provided.

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部はリッジ構造を有してい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 multi-mode interference waveguide section has a ridge structure.

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部は埋め込み構造を有してい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 multi-mode interference waveguide section has a buried structure.

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部はハイメサ構造を有してい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 multi-mode interference waveguide section has a high mesa structure.

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、前記第1光入出力部はハイメサ構造を有してい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 first optical input / output unit has a high mesa structure.

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、前記側部クラッド部の積層方向の上下に形成された、前記側部クラッド部よりも低い屈折率を有する上部クラッド層および下部クラッド層を備えることを特徴とする。   The tunable optical filter according to the present invention is the above-described tunable optical filter, wherein the upper cladding layer and the lower cladding, which are formed above and below the side cladding portion in the stacking direction and have a lower refractive index than the side cladding portion, are provided. It is characterized by comprising a layer.

また、本発明に係る波長可変レーザは、上記の発明のいずれか一つに記載の波長可変光フィルタを備えることを特徴とする。   A wavelength tunable laser according to the present invention includes the wavelength tunable optical filter according to any one of the above inventions.

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、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により構成した光共振器を備えることを特徴とする。   Further, the wavelength tunable laser according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, an optical resonator comprising a periodic reflecting means in which the wavelength dependence of reflectance periodically peaks.

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、前記周期性反射手段はDBRミラーであることを特徴とする。   In the wavelength tunable laser according to the present invention as set forth in the invention described above, the periodic reflecting means is a DBR mirror.

本発明によれば、マルチモード干渉型導波路のコア部の側部に設けられた側部クラッド部の屈折率または等価屈折率を変化させてコア部における光の閉じ込め状態を変化させることによって、波長特性が広帯域で可変である波長可変光フィルタ、および広帯域でレーザ光の波長が可変である波長可変レーザを実現できるという効果を奏する。   According to the present invention, by changing the refractive index or equivalent refractive index of the side cladding portion provided on the side portion of the core portion of the multimode interference waveguide, the light confinement state in the core portion is changed, There is an effect that it is possible to realize a wavelength tunable optical filter whose wavelength characteristic is variable in a wide band and a wavelength tunable laser in which the wavelength of the laser beam is variable in a wide band.

図1は、実施の形態1に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。FIG. 1 is a schematic plan view of a wavelength tunable optical filter according to the first embodiment. 図2は、図1に示す波長可変光フィルタのA−A線断面および等価屈折率の分布形状を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along line AA of the wavelength tunable optical filter shown in FIG. 1 and an equivalent refractive index distribution shape. 図3は、図1に示す波長可変光フィルタにおいて、側部クラッド部の等価屈折率を変化させた場合の損失の波長特性の変化についての計算結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a calculation result of the change in the wavelength characteristic of the loss when the equivalent refractive index of the side cladding portion is changed in the tunable optical filter shown in FIG. 図4は、実施の形態2に係る波長可変光フィルタの模式的な断面および等価屈折率の分布形状を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic cross section of the wavelength tunable optical filter according to the second embodiment and a distribution shape of an equivalent refractive index. 図5は、実施の形態3に係る波長可変光フィルタの模式的な断面および等価屈折率の分布形状を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic cross section of the wavelength tunable optical filter according to the third embodiment and a distribution shape of an equivalent refractive index. 図6は、実施の形態4に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view of a wavelength tunable optical filter according to the fourth embodiment. 図7は、図6に示す波長可変光フィルタのB−B線要部断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the wavelength tunable optical filter shown in FIG. 図8は、図6に示す波長可変光フィルタにおいて、側部クラッド部の等価屈折率を変化させた場合の損失特性の変化について示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a change in loss characteristics when the equivalent refractive index of the side cladding portion is changed in the tunable optical filter shown in FIG. 図9は、実施の形態5に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。FIG. 9 is a schematic plan view of a wavelength tunable optical filter according to the fifth embodiment. 図10は、図9に示す波長可変光フィルタのC−C線断面および等価屈折率または屈折率の分布形状を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a cross section taken along the line C-C and an equivalent refractive index or a refractive index distribution shape of the tunable optical filter illustrated in FIG. 9. 図11は、実施の形態6に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view of a wavelength tunable optical filter according to the sixth embodiment. 図12は、実施の形態7に係る波長可変レーザの模式的な平面図である。FIG. 12 is a schematic plan view of the wavelength tunable laser according to the seventh embodiment. 図13は、図12に示す波長可変レーザのD−D線要部断面図である。13 is a cross-sectional view of the main part of the DD line of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図14は、図12に示す波長可変レーザのE−E線要部断面図である。14 is a cross-sectional view of the main part of the wavelength variable laser shown in FIG. 図15は、図12に示す波長可変レーザのF−F線要部断面図である。15 is a cross-sectional view of a principal part of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図16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. 16 is a diagram schematically illustrating an example of the wavelength characteristic of the reflectance of the sampled grating waveguide portion. 図17は、図12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. 17 is a diagram for explaining the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図18は、図12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. 18 is a diagram for explaining the relationship between the oscillation wavelength and the longitudinal mode of the wavelength tunable laser shown in FIG. 図19は、図12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. 19 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of the wavelength tunable laser shown in FIG.

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および波長可変レーザ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 and a wavelength tunable laser 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に係る波長可変光フィルタについて説明する。図1は、実施の形態1に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。また、図2は、図1に示す波長可変光フィルタのA−A線断面および等価屈折率の分布形状を示す図である。以下、図1、2を用いてこの波長可変光フィルタ10について説明する。
(Embodiment 1)
First, the wavelength tunable optical filter according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic plan view of a wavelength tunable optical filter according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along the line AA of the variable wavelength optical filter shown in FIG. 1 and the distribution shape of the equivalent refractive index. Hereinafter, the wavelength tunable optical filter 10 will be described with reference to FIGS.

この波長可変光フィルタ10は、半導体積層構造11に形成された、MMI導波路部12aとMMI導波路部12aの長さ方向の一端または他端に設けられた光入出力部12b、12c、12d、12eとを有する光フィルタ部12と、半導体積層構造11上のMMI導波路部12aの側部15に設けられた電極13と、半導体積層構造11の裏面に設けられた電極14と、を備えている。MMI導波路部12aは、幅W1、長さL1を有している。   The wavelength tunable optical filter 10 includes an optical input / output unit 12b, 12c, and 12d provided in one end or the other end of the MMI waveguide unit 12a and the length direction of the MMI waveguide unit 12a formed in the semiconductor multilayer structure 11. , 12e, an electrode 13 provided on the side portion 15 of the MMI waveguide portion 12a on the semiconductor multilayer structure 11, and an electrode 14 provided on the back surface of the semiconductor multilayer structure 11. ing. The MMI waveguide portion 12a has a width W1 and a length L1.

半導体積層構造11は、下部クラッド層11aと、コア層11bと、上部クラッド層11cとが順次積層した構造を有している。波長1.55μm帯の光を入力させる場合、下部クラッド層11a、上部クラッド層11cは、それぞれたとえばn−InP、p−InPからなる。コア層11bは、MMI導波路部12aにおけるコア部11baと、側部15における側部クラッド部11bbとからなる。また、コア層11bは、屈折率がInPよりも高くなるように、たとえば組成が1.4Qになるように調整されたInGaAsPからなる。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。   The semiconductor multilayer structure 11 has a structure in which a lower cladding layer 11a, a core layer 11b, and an upper cladding layer 11c are sequentially stacked. When light having a wavelength of 1.55 μm is input, the lower cladding layer 11a and the upper cladding layer 11c are made of, for example, n-InP and p-InP, respectively. The core layer 11b includes a core portion 11ba in the MMI waveguide portion 12a and a side cladding portion 11bb in the side portion 15. The core layer 11b is made of InGaAsP adjusted to have a composition of 1.4Q, for example, so that the refractive index is higher than that of InP. Note that 1.4Q means that the band gap wavelength is 1.4 μm.

また、上部クラッド層11cの一部が突出してリッジ部11caが形成されている。このリッジ部11caが形成された領域がリッジ構造を有するMMI導波路部12aとなっている。また、リッジ部11caの存在によって、半導体積層構造11の積層方向に対するコア層11bの等価屈折率は、幅方向において形状P11のような分布形状を有している。その結果、コア層11bに入力された所定波長(たとえば1.55μm帯)の光は、コア部11baと側部クラッド部11bbとの等価屈折率の差によって、コア部11baに閉じ込められて導波する。   A part of the upper cladding layer 11c protrudes to form a ridge portion 11ca. A region where the ridge portion 11ca is formed is an MMI waveguide portion 12a having a ridge structure. Further, due to the presence of the ridge portion 11ca, the equivalent refractive index of the core layer 11b with respect to the stacking direction of the semiconductor stacked structure 11 has a distributed shape like a shape P11 in the width direction. As a result, light of a predetermined wavelength (for example, 1.55 μm band) input to the core layer 11b is confined in the core portion 11ba and guided by the difference in equivalent refractive index between the core portion 11ba and the side cladding portion 11bb. To do.

また、光入出力部12b、12c、12d、12eもリッジ導波路構造を有しているが、所定波長の光をシングルモードで導波するように構成されている。   The optical input / output units 12b, 12c, 12d, and 12e also have a ridge waveguide structure, but are configured to guide light of a predetermined wavelength in a single mode.

つぎに、この波長可変光フィルタ10の特性について説明する。まず、光フィルタ部12の特性について説明する。MMI導波路部12aは、第1光入出力部としての光入出力部12bから所定波長のシングルモードの光IL1を入力すると、この光は側部クラッド部11bbによってコア部11baに閉じ込められてMMI導波路部12aをマルチモードで導波し、第2入出力部としての光入出力部12dからシングルモードの光OL1として出力する。   Next, the characteristics of the wavelength tunable optical filter 10 will be described. First, the characteristics of the optical filter unit 12 will be described. When the single-mode light IL1 having a predetermined wavelength is input from the light input / output unit 12b serving as the first light input / output unit, the MMI waveguide unit 12a is confined in the core unit 11ba by the side clad unit 11bb, and is MMI. Waveguide portion 12a is guided in multimode, and is output as single mode light OL1 from light input / output portion 12d as the second input / output portion.

このMMI導波路部12aは、そのマルチモード干渉効果によって、光入出力部12bから入力し、光入出力部12dから出力する光に対して、極小値を有するような損失波長特性を有している。なお、この損失波長特性を実現するには、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、MMI導波路部12aが、光入出力部12b、12c、12d、12eを入出力ポートとする2×2カプラとして機能するように、MMI導波路部12aの長さL1および幅W1、ならびに光入出力部12b、12c、12d、12eの位置を設定すればよい。このとき、たとえば、損失が極小値となる波長(極小損失波長)におけるMMI導波路12aの0次モード、1次モードの伝搬定数をそれぞれβ、βとすると、長さL1の値は、3π/{2(β−β)}となる。 This MMI waveguide section 12a has a loss wavelength characteristic that has a minimum value with respect to the light input from the optical input / output section 12b and output from the optical input / output section 12d due to the multimode interference effect. Yes. In order to realize this loss wavelength characteristic, the MMI waveguide unit 12a can be connected to the optical input / output unit 12b by using a design parameter such as an equivalent refractive index of the waveguide by a method described in Non-Patent Document 1, for example. , 12c, 12d, and 12e are used as input / output ports so that the length L1 and width W1 of the MMI waveguide portion 12a and the positions of the optical input / output portions 12b, 12c, 12d, and 12e are set. You only have to set it. At this time, for example, if the propagation constants of the 0th-order mode and the 1st-order mode of the MMI waveguide 12a at the wavelength at which the loss is a minimum value (minimum loss wavelength) are β 0 and β 1 , respectively, the value of the length L1 is 3π / {2 (β 0 −β 1 )}.

ここで、屈折率調整機構としての電極13と電極14との間に電圧を印加し、側部15に電流を注入すると、プラズマ効果によって側部クラッド部11bbの等価屈折率が、図2に示す形状P12のように変化する。側部クラッド部11bbの等価屈折率が変化すると、MMI導波路部12aのコア部11baにおける光の閉じ込め状態が変化するため、極小損失波長も変化する。したがって、上記の電流注入によって、損失の波長特性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。   Here, when a voltage is applied between the electrode 13 and the electrode 14 as the refractive index adjusting mechanism and a current is injected into the side portion 15, the equivalent refractive index of the side cladding portion 11bb is shown in FIG. It changes like a shape P12. When the equivalent refractive index of the side cladding portion 11bb changes, the light confinement state in the core portion 11ba of the MMI waveguide portion 12a changes, and the minimum loss wavelength also changes. Therefore, since the wavelength characteristic of loss can be changed by the above current injection, the wavelength tunable optical filter 10 functions as a wavelength tunable optical filter.

図3は、図1に示す波長可変光フィルタ10において、側部クラッド部11bbの等価屈折率を変化させた場合の損失の波長特性の変化についての計算結果を示す図である。なお、図3において、「基準」とは、側部15に電流を流していない状態の損失の波長特性を示している。図3においては、波長可変光フィルタ10は、「基準」の状態において極小損失波長が約1.56μmになるように設計されている。また、コア部11baと側部クラッド部11bbとの等価屈折率の差は、0.06となるように設計されている。また、長さL1の値は505μm、幅W1の値は10μmに設定されている。   FIG. 3 is a diagram illustrating a calculation result of a change in the wavelength characteristic of the loss when the equivalent refractive index of the side cladding portion 11bb is changed in the tunable optical filter 10 illustrated in FIG. In FIG. 3, “reference” indicates the wavelength characteristic of loss in a state where no current flows through the side portion 15. In FIG. 3, the tunable optical filter 10 is designed so that the minimum loss wavelength is about 1.56 μm in the “reference” state. Further, the difference in the equivalent refractive index between the core portion 11ba and the side cladding portion 11bb is designed to be 0.06. The value of the length L1 is set to 505 μm, and the value of the width W1 is set to 10 μm.

つぎに、側部15に電流を流して、側部クラッド部11bbの等価屈折率を、「基準」の等価屈折率に対して0.08%、0.38%、および0.58%の割合だけ低下させる。なお、図3において「−0.08%」、「−0.38%」、および「−0.58%」が、等価屈折率をその数値の割合で低下させた状態を示している。図3に示すように、等価屈折率を低下させるにつれて、極小損失波長は短波長側にシフトする。図3において矢印Ar1は、「基準」の状態と「−0.58%」の状態との間での極小損失波長の可変範囲を示しているが、矢印Ar1が示す可変範囲は約50nmときわめて広帯域である。すなわち、本実施の形態1に係る波長可変光フィルタ10はその損失の波長特性がきわめて広帯域で可変なものとなる。   Next, a current is supplied to the side portion 15 so that the equivalent refractive index of the side clad portion 11bb is 0.08%, 0.38%, and 0.58% with respect to the equivalent refractive index of “reference”. Just lower. In FIG. 3, “−0.08%”, “−0.38%”, and “−0.58%” indicate a state in which the equivalent refractive index is decreased at a rate of the numerical value. As shown in FIG. 3, the minimum loss wavelength shifts to the short wavelength side as the equivalent refractive index is lowered. In FIG. 3, the arrow Ar1 indicates the variable range of the minimum loss wavelength between the “reference” state and the “−0.58%” state, but the variable range indicated by the arrow Ar1 is as extremely as about 50 nm. Broadband. That is, the wavelength tunable optical filter 10 according to the first embodiment has a variable wavelength characteristic of loss in a very wide band.

なお、この極小損失波長の可変範囲は、MMI導波路部12aのコア部11baと側部クラッド部11bbとの等価屈折率の差に依存する。すなわち、等価屈折率の差が小さいほどコア部11baから側部クラッド部11bbへの光のしみ出しが大きいため、側部クラッド部11bbの等価屈折率を所定量だけ変化させた場合の極小損失波長の可変範囲はいっそう広帯域となる。特に、本実施の形態1に係る波長可変光フィルタ10はMMI導波路部12aがリッジ構造を有しているため、コア部11baと側部クラッド部11bbとの等価屈折率の差を0.06程度とすることが容易に実現され、極小損失波長の可変範囲を約50nmときわめて広帯域にできる。   Note that the variable range of the minimum loss wavelength depends on the difference in equivalent refractive index between the core portion 11ba and the side cladding portion 11bb of the MMI waveguide portion 12a. That is, the smaller the difference in equivalent refractive index is, the larger the light oozes out from the core portion 11ba to the side cladding portion 11bb. Therefore, the minimum loss wavelength when the equivalent refractive index of the side cladding portion 11bb is changed by a predetermined amount. The variable range becomes even wider. In particular, in the tunable optical filter 10 according to the first embodiment, since the MMI waveguide portion 12a has a ridge structure, the difference in equivalent refractive index between the core portion 11ba and the side cladding portion 11bb is 0.06. It can be easily realized, and the variable range of the minimum loss wavelength can be made extremely wide as about 50 nm.

以上説明したように、本実施の形態1に係る波長可変光フィルタ10は、その損失の波長特性がきわめて広帯域で可変なものとなる。   As described above, the wavelength variable optical filter 10 according to the first embodiment has a variable wavelength characteristic of loss in a very wide band.

(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2に係る波長可変光フィルタについて説明する。本実施の形態2に係る波長可変光フィルタの上方からみた構造は、図1に示す波長可変光フィルタ10の構造と同一であるので、説明を省略し、以下ではその断面構造について説明する。図4は、本実施の形態2に係る波長可変光フィルタの模式的な断面および等価屈折率の分布形状を示す図である。
(Embodiment 2)
Next, a wavelength tunable optical filter according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Since the structure of the wavelength tunable optical filter according to the second embodiment viewed from above is the same as the structure of the wavelength tunable optical filter 10 shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted, and the sectional structure thereof will be described below. FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic cross section of the wavelength tunable optical filter according to the second embodiment and a distribution shape of an equivalent refractive index.

この波長可変光フィルタ20は、半導体積層構造21に形成された、MMI導波路部22aとMMI導波路部22aの長さ方向の一端または他端に設けられた4つの光入出力部とを有する光フィルタ部と、半導体積層構造21上のMMI導波路部22aの側部25に設けられた電極23と、半導体積層構造21の裏面に設けられた電極24と、を備えている。   The wavelength tunable optical filter 20 includes an MMI waveguide portion 22a and four optical input / output portions provided at one end or the other end of the MMI waveguide portion 22a in the length direction, which are formed in the semiconductor multilayer structure 21. An optical filter unit, an electrode 23 provided on the side portion 25 of the MMI waveguide portion 22 a on the semiconductor multilayer structure 21, and an electrode 24 provided on the back surface of the semiconductor multilayer structure 21 are provided.

半導体積層構造21は、下部クラッド層21aと、コア層21bと、上部クラッド層21cとが順次積層した構造を有している。下部クラッド層21a、上部クラッド層21cは、それぞれたとえばn−InP、p−InPからなる。   The semiconductor multilayer structure 21 has a structure in which a lower cladding layer 21a, a core layer 21b, and an upper cladding layer 21c are sequentially stacked. The lower cladding layer 21a and the upper cladding layer 21c are made of, for example, n-InP and p-InP, respectively.

コア層21bは、MMI導波路部22aにおけるコア部21baと、側部25における側部クラッド部21bbとからなり、コア部21baが側部クラッド部21bbによって埋め込まれた構造を有している。コア部21baは、屈折率がInPよりも高くなるように、たとえば組成が1.4Qになるように調整されたInGaAsPからなる。また、側部クラッド部21bbは、屈折率がInPよりも高く、かつコア部21baよりも低くなるように、たとえば組成が1.23Qになるように調整されたInGaAsPからなる。   The core layer 21b includes a core portion 21ba in the MMI waveguide portion 22a and a side cladding portion 21bb in the side portion 25, and the core portion 21ba is embedded in the side cladding portion 21bb. The core portion 21ba is made of InGaAsP adjusted to have a composition of 1.4Q, for example, so that the refractive index is higher than that of InP. Further, the side cladding portion 21bb is made of InGaAsP whose composition is adjusted to be 1.23Q, for example, so that the refractive index is higher than that of InP and lower than that of the core portion 21ba.

上記のようにコア部21baと側部クラッド部21bbとの組成が調整されているため、半導体積層構造21の積層方向に対するコア層21bの等価屈折率は、幅方向において形状P2のような分布形状を有している。コア層21bに入力された所定波長の光は、コア部21baと側部クラッド部21bbとの等価屈折率の差によって、コア部21baに閉じ込められて導波する。   Since the composition of the core portion 21ba and the side clad portion 21bb is adjusted as described above, the equivalent refractive index of the core layer 21b with respect to the stacking direction of the semiconductor stacked structure 21 has a distributed shape like the shape P2 in the width direction. have. Light of a predetermined wavelength input to the core layer 21b is confined in the core portion 21ba and guided by the difference in equivalent refractive index between the core portion 21ba and the side cladding portion 21bb.

なお、4つの光入出力部は波長可変光フィルタ10の光入出力部12a〜12eと同様にリッジ導波路構造を有しており、所定波長の光をシングルモードで導波するように構成されている。   The four optical input / output units have a ridge waveguide structure similar to the optical input / output units 12a to 12e of the wavelength tunable optical filter 10, and are configured to guide light of a predetermined wavelength in a single mode. ing.

この波長可変光フィルタ20の損失波長特性は、波長可変光フィルタ10と同様に極小値を有するような損失波長特性を有している。そして、屈折率調整機構としての2つの電極23と電極24との間に電圧を印加し、側部25に電流を注入すると、プラズマ効果によって側部クラッド部21bbの等価屈折率が低下する。その結果、この波長可変光フィルタ20の極小損失波長も変化するので、波長可変光フィルタとして機能する。   The loss wavelength characteristic of the wavelength tunable optical filter 20 has a loss wavelength characteristic that has a minimum value like the wavelength tunable optical filter 10. When a voltage is applied between the two electrodes 23 and 24 serving as a refractive index adjusting mechanism and a current is injected into the side portion 25, the equivalent refractive index of the side cladding portion 21bb is lowered due to the plasma effect. As a result, the minimum loss wavelength of the wavelength tunable optical filter 20 also changes, so that it functions as a wavelength tunable optical filter.

なお、この波長可変光フィルタ20において、コア部21baを1.4QのInGaAsPとし、側部クラッド部21bbを1.23QのInGaAsPとすると、その等価屈折率の差は、たとえば波長1.56μmにおいて0.06程度となる。この場合、側部クラッド部21bbの等価屈折率を−0.58%の割合だけ変化させると、波長可変光フィルタ20の極小損失波長の可変範囲は約50nmときわめて広帯域にできる。   In this wavelength tunable optical filter 20, if the core portion 21ba is made of 1.4Q InGaAsP and the side cladding portion 21bb is made of 1.23Q InGaAsP, the difference in the equivalent refractive index is, for example, 0 at a wavelength of 1.56 μm. .06 or so. In this case, if the equivalent refractive index of the side cladding portion 21bb is changed by a ratio of -0.58%, the variable range of the minimum loss wavelength of the wavelength tunable optical filter 20 can be made extremely wide as about 50 nm.

以上説明したように、本実施の形態2に係る波長可変光フィルタ20は、その損失の波長特性がきわめて広帯域で可変なものとなる。   As described above, the wavelength variable optical filter 20 according to the second embodiment has a variable wavelength characteristic of loss in a very wide band.

(実施の形態3)
つぎに、本発明の実施の形態3に係る波長可変光フィルタについて説明する。本実施の形態3に係る波長可変光フィルタの上方からみた構造は、図1に示す波長可変光フィルタ10の構造と同一であるので、説明を省略し、以下ではその断面構造について説明する。図5は、本実施の形態3に係る波長可変光フィルタの模式的な断面および等価屈折率の分布形状を示す図である。
(Embodiment 3)
Next, a wavelength tunable optical filter according to Embodiment 3 of the present invention will be described. Since the structure of the wavelength tunable optical filter according to the third embodiment viewed from above is the same as the structure of the wavelength tunable optical filter 10 shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted, and the sectional structure thereof will be described below. FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross section of the wavelength tunable optical filter according to the third embodiment and a distribution shape of the equivalent refractive index.

この波長可変光フィルタ30は、半導体積層構造31に形成された、MMI導波路部32aとMMI導波路部32aの長さ方向の一端または他端に設けられた4つの光入出力部とを有する光フィルタ部と、半導体積層構造31上のMMI導波路部32aの側部35に設けられた電極33と、半導体積層構造31の裏面に設けられた電極34と、を備えている。   The tunable optical filter 30 includes an MMI waveguide portion 32a formed in the semiconductor multilayer structure 31 and four optical input / output portions provided at one end or the other end in the length direction of the MMI waveguide portion 32a. An optical filter section, an electrode 33 provided on the side portion 35 of the MMI waveguide section 32 a on the semiconductor multilayer structure 31, and an electrode 34 provided on the back surface of the semiconductor multilayer structure 31 are provided.

半導体積層構造31は、下部クラッド層31aと、コア層31bと、上部クラッド層31cとが順次積層した構造を有している。下部クラッド層31a、上部クラッド層31cは、それぞれたとえばn−InP、p−InPからなる。   The semiconductor multilayer structure 31 has a structure in which a lower cladding layer 31a, a core layer 31b, and an upper cladding layer 31c are sequentially stacked. The lower cladding layer 31a and the upper cladding layer 31c are made of, for example, n-InP and p-InP, respectively.

コア層31bは、MMI導波路部32aにおけるコア部31baと、側部35における側部クラッド部31bbとからなる。コア部31baは側部クラッド部31bbよりも層厚が厚く形成されている。また、コア層31bは、たとえば組成が1.4Qになるように調整されたInGaAsPからなる。   The core layer 31b includes a core portion 31ba in the MMI waveguide portion 32a and a side cladding portion 31bb in the side portion 35. The core part 31ba is formed thicker than the side clad part 31bb. The core layer 31b is made of, for example, InGaAsP adjusted to have a composition of 1.4Q.

このコア層31bは、上記のようにコア部31baが側部クラッド部31bbよりも層厚が厚く形成されているため、半導体積層構造31の積層方向に対するコア層31bの等価屈折率は、幅方向において形状P3のような分布形状を有している。その結果、コア層31bに入力された所定波長の光は、コア部31baと側部クラッド部31bbとの等価屈折率の差によって、コア部31baに閉じ込められて導波する。   As described above, the core layer 31b is formed such that the core portion 31ba is thicker than the side clad portion 31bb. Therefore, the equivalent refractive index of the core layer 31b with respect to the stacking direction of the semiconductor stacked structure 31 is the width direction. Has a distribution shape such as shape P3. As a result, light of a predetermined wavelength input to the core layer 31b is confined and guided in the core portion 31ba due to the difference in equivalent refractive index between the core portion 31ba and the side cladding portion 31bb.

なお、4つの光入出力部は波長可変光フィルタ10の光入出力部12a〜12eと同様にリッジ導波路構造を有しており、所定波長の光をシングルモードで導波するように構成されている。   The four optical input / output units have a ridge waveguide structure similar to the optical input / output units 12a to 12e of the wavelength tunable optical filter 10, and are configured to guide light of a predetermined wavelength in a single mode. ing.

そして、この波長可変光フィルタ30の損失波長特性も、波長可変光フィルタ10、20と同様に極小値を有するような損失波長特性を有している。そして、屈折率調整機構としての2つの電極33と電極34との間に電圧を印加し、側部35に電流を注入すると、プラズマ効果によって側部クラッド部31bbの等価屈折率が低下する。その結果、この波長可変光フィルタ30の極小損失波長も変化するので、波長可変光フィルタとして機能する。   The loss wavelength characteristic of the wavelength tunable optical filter 30 also has a loss wavelength characteristic that has a minimum value like the wavelength variable optical filters 10 and 20. When a voltage is applied between the two electrodes 33 and 34 serving as a refractive index adjusting mechanism and a current is injected into the side portion 35, the equivalent refractive index of the side cladding portion 31bb decreases due to the plasma effect. As a result, the minimum loss wavelength of the wavelength tunable optical filter 30 also changes, so that it functions as a wavelength tunable optical filter.

なお、この波長可変光フィルタ30において、コア部31ba、側部クラッド部31bbを1.4QのInGaAsPとし、コア部31baの層厚を0.6μm、側部クラッド部31bbの層厚を0.31μmとすると、その等価屈折率の差は、たとえば波長1.56μmにおいてたとえば0.06程度となる。この場合、側部クラッド部31bbの等価屈折率を−0.58%の割合だけ変化させると、波長可変光フィルタ30の極小損失波長の可変範囲は約50nmときわめて広帯域にできる。   In this wavelength tunable optical filter 30, the core part 31ba and the side cladding part 31bb are made of 1.4Q InGaAsP, the layer thickness of the core part 31ba is 0.6 μm, and the layer thickness of the side cladding part 31bb is 0.31 μm. Then, the equivalent refractive index difference is, for example, about 0.06 at a wavelength of 1.56 μm, for example. In this case, if the equivalent refractive index of the side cladding portion 31bb is changed by a ratio of -0.58%, the variable range of the minimum loss wavelength of the wavelength tunable optical filter 30 can be made extremely wide as about 50 nm.

以上説明したように、本実施の形態3に係る波長可変光フィルタ30は、その損失の波長特性がきわめて広帯域で可変なものとなる。   As described above, the wavelength variable optical filter 30 according to the third embodiment has a variable wavelength characteristic of loss in a very wide band.

(実施の形態4)
つぎに、本発明の実施の形態4に係る波長可変光フィルタについて説明する。図6は、本実施の形態4に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。
(Embodiment 4)
Next, a wavelength tunable optical filter according to Embodiment 4 of the present invention will be described. FIG. 6 is a schematic plan view of the wavelength tunable optical filter according to the fourth embodiment.

この波長可変光フィルタ40は、半導体積層構造41に形成された、MMI導波路部42aとMMI導波路部42aの長さ方向の一端または他端に設けられた光入出力部42b、42c、42d、42eとを有する光フィルタ部42と、半導体積層構造41上のMMI導波路部42aの側部に設けられた電極43と、半導体積層構造41の裏面に設けられた電極と、を備えている。   The wavelength tunable optical filter 40 includes an MMI waveguide portion 42a formed in the semiconductor multilayer structure 41 and light input / output portions 42b, 42c, and 42d provided at one end or the other end in the length direction of the MMI waveguide portion 42a. , 42e, an electrode 43 provided on the side of the MMI waveguide portion 42a on the semiconductor multilayer structure 41, and an electrode provided on the back surface of the semiconductor multilayer structure 41. .

MMI導波路部42aおよびその側部ならびに各電極は、図1、2に示す波長可変光フィルタ10のMMI導波路部12aおよび側部15ならびに電極13、14と同一であるので、その説明を省略する。   The MMI waveguide portion 42a, its side portions, and each electrode are the same as the MMI waveguide portion 12a, the side portion 15 and the electrodes 13, 14 of the wavelength tunable optical filter 10 shown in FIGS. To do.

図7は、図6に示す波長可変光フィルタのB−B線要部断面図である。図7に示すように、B−B線断面において、半導体積層構造41は、下部クラッド層41aが有する突出部41aa上に、コア層41bと上部クラッド層41cとが順次積層した構造を有して光入出力部42bを構成している。すなわち光入出力部42bはいわゆるハイメサ構造を有するシングルモードの光導波路となっている。なお、下部クラッド層41a、上部クラッド層41c、コア層41bは、それぞれたとえばn−InP、組成が1.4QのInGaAsP、p−InPからなる。   FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of the wavelength tunable optical filter shown in FIG. As shown in FIG. 7, in the cross section taken along the line BB, the semiconductor multilayer structure 41 has a structure in which a core layer 41b and an upper clad layer 41c are sequentially laminated on a protruding portion 41aa of the lower clad layer 41a. An optical input / output unit 42b is configured. That is, the optical input / output unit 42b is a single mode optical waveguide having a so-called high mesa structure. The lower clad layer 41a, the upper clad layer 41c, and the core layer 41b are made of, for example, n-InP and InGaAsP and p-InP having a composition of 1.4Q, respectively.

なお、他の光入出力部42c、42d、42eも光入出力部42bと同一のハイメサ構造を有している。   The other light input / output units 42c, 42d, and 42e also have the same high mesa structure as the light input / output unit 42b.

この波長可変光フィルタ40は、MMI導波路部12aと同一のリッジ構造のMMI導波路部42aを備えるため、電極43を用いて側部の等価屈折率を変化させることによって、その損失波長特性を変化させることができる。なお、この波長可変光フィルタ40の損失の波長特性の帯域幅については、波長可変光フィルタ10の場合よりも狭くなっており、波長選択特性が高くなっている。   Since the wavelength tunable optical filter 40 includes the MMI waveguide portion 42a having the same ridge structure as that of the MMI waveguide portion 12a, the loss wavelength characteristic is changed by changing the equivalent refractive index of the side portion using the electrode 43. Can be changed. The bandwidth of the wavelength characteristic of the loss of the wavelength tunable optical filter 40 is narrower than that of the wavelength tunable optical filter 10, and the wavelength selection characteristic is high.

以下、具体的に説明する。MMI導波路の損失特性の帯域は、以下の式(1)で表される(非特許文献2参照)。
2|δλ|=[Z(α)×π×d ×n]/L ・・・ (1)
ただし、式(1)において、2|δλ|は損失が極小値からαだけ大きい値の帯域幅、Z(α)はαの関数、nはMMI導波路のコア部の等価屈折率、dはMMI導波路に光が入力する際の光のガウシアンビーム径、LはMMI導波路の長さを示している。
This will be specifically described below. The band of the loss characteristic of the MMI waveguide is expressed by the following formula (1) (see Non-Patent Document 2).
2 | δλ | = [Z (α) × π × d 0 2 × n] / L (1)
However, in Equation (1), 2 | δλ | is a bandwidth whose loss is from a minimum value to a value larger by α, Z (α) is a function of α, n is an equivalent refractive index of the core portion of the MMI waveguide, and d 0 Indicates the Gaussian beam diameter of light when light is input to the MMI waveguide, and L indicates the length of the MMI waveguide.

この波長可変光フィルタ40では、第1光入出力部である光入出力部42bがハイメサ構造であるため、MMI導波路部42aに入力する光のガウシアンビーム径dを、リッジ構造の場合よりも狭くすることができる。その結果、式(1)により、波長可変光フィルタ40の帯域幅2|δλ|は狭くなる。 In the tunable optical filter 40, since the light input and output portion 42b is the first light output unit is high mesa structure, a Gaussian beam diameter d 0 of the light input to the MMI waveguide portion 42a, than the ridge structure Can also be narrowed. As a result, according to the equation (1), the bandwidth 2 | δλ | of the wavelength tunable optical filter 40 is narrowed.

図8は、図6に示す波長可変光フィルタ40において、側部クラッド部の等価屈折率を変化させた場合の損失特性の変化について示す図である。なお、図8において、「基準」とは、側部に電流を流していない状態の損失の波長特性を示している。図8の「基準」と図3の「基準」とを比較すると、MMI導波路が同一構造にもかかわらず、光入出力部をハイメサ構造として入力光のガウシアンビーム径を狭くしたことによって、図8の「基準」の場合の方が、帯域幅が狭くなっていることが確認される。   FIG. 8 is a diagram showing changes in loss characteristics when the equivalent refractive index of the side cladding portion is changed in the wavelength tunable optical filter 40 shown in FIG. In FIG. 8, “reference” indicates the wavelength characteristic of loss in a state where no current flows through the side portion. Comparing the “reference” in FIG. 8 with the “reference” in FIG. 3, the optical input / output section is made a high mesa structure and the Gaussian beam diameter of the input light is narrowed despite the identical structure of the MMI waveguide. It is confirmed that the bandwidth is narrower in the case of 8 “reference”.

また、図8において、「−0.5%」は、側部に電流を流して、側部クラッド部の等価屈折率を、「基準」の等価屈折率に対して0.5%の割合だけ低下させた状態を示している。図8において矢印Ar2は、「基準」の状態と「−0.5%」の状態との間での極小損失波長の可変範囲を示しているが、矢印Ar2が示す可変範囲は約40nmときわめて広帯域である。   In FIG. 8, “−0.5%” indicates that the current flowing through the side portion is equivalent to 0.5% of the equivalent refractive index of the “reference” equivalent refractive index of the side cladding portion. The lowered state is shown. In FIG. 8, the arrow Ar2 indicates the variable range of the minimum loss wavelength between the “reference” state and the “−0.5%” state, but the variable range indicated by the arrow Ar2 is extremely about 40 nm. Broadband.

以上説明したように、本実施の形態4に係る波長可変光フィルタ40は、その損失の波長特性がきわめて広帯域で可変であり、かつ波長選択性がさらに高いものとなる。   As described above, the wavelength tunable optical filter 40 according to the fourth embodiment has a variable wavelength characteristic of loss in a very wide band, and has a higher wavelength selectivity.

(実施の形態5)
上記実施の形態では、MMI導波路部の側部がいずれも平面導波路構造を有しているが、以下では側部が導波路構造ではない実施の形態5について説明する。
(Embodiment 5)
In the above embodiment, all the side portions of the MMI waveguide portion have a planar waveguide structure, but hereinafter, Embodiment 5 in which the side portion does not have a waveguide structure will be described.

図9は、実施の形態5に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。また、図10は、図9に示す波長可変光フィルタのC−C線断面および等価屈折率または屈折率の分布形状を示す図である。   FIG. 9 is a schematic plan view of a wavelength tunable optical filter according to the fifth embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating a cross section taken along the line C-C and an equivalent refractive index or a refractive index distribution shape of the wavelength tunable optical filter illustrated in FIG. 9.

以下、図9、10を用いてこの波長可変光フィルタ50について説明する。この波長可変光フィルタ50は、半導体積層構造51に形成された、MMI導波路部52aとMMI導波路部52aの長さ方向の一端または他端に設けられた光入出力部52b、52c、52d、52eとを有する光フィルタ部52と、半導体積層構造51上のMMI導波路部52aの側部55に設けられた側部クラッド部材56と、側部クラッド部材56上と半導体積層構造51の裏面とに設けられた屈折率調整機構53と、を備えている。なお、図9では、説明のために側部クラッド部材56上の屈折率調整機構53の記載を省略している。   Hereinafter, the wavelength tunable optical filter 50 will be described with reference to FIGS. The wavelength tunable optical filter 50 includes an MMI waveguide portion 52a and light input / output portions 52b, 52c, 52d provided at one end or the other end in the length direction of the MMI waveguide portion 52a formed in the semiconductor multilayer structure 51. , 52e, the side cladding member 56 provided on the side portion 55 of the MMI waveguide portion 52a on the semiconductor multilayer structure 51, the side cladding member 56, and the back surface of the semiconductor multilayer structure 51. And a refractive index adjusting mechanism 53. In FIG. 9, the description of the refractive index adjustment mechanism 53 on the side clad member 56 is omitted for the sake of explanation.

半導体積層構造51は、C−C線断面において、下部クラッド層51aと、コア部となるコア層51bと、上部クラッド層51cとが順次積層した構造を有しており、ハイメサ構造のMMI導波路部52aを構成している。なお、下部クラッド層51a、上部クラッド層51cは、それぞれたとえばn−InP、p−InPからなる。コア層51bは、屈折率がInPよりも高くなるように、たとえば組成が1.4Qになるように調整されたInGaAsPからなる。   The semiconductor multilayer structure 51 has a structure in which a lower clad layer 51a, a core layer 51b serving as a core portion, and an upper clad layer 51c are sequentially laminated in a cross section taken along the line CC, and is an MMI waveguide having a high mesa structure. Part 52a is configured. The lower cladding layer 51a and the upper cladding layer 51c are made of, for example, n-InP and p-InP, respectively. The core layer 51b is made of InGaAsP adjusted to have a composition of 1.4Q, for example, so that the refractive index is higher than that of InP.

また、側部クラッド部材56は、半導体積層構造51の積層方向に対するコア層51bの等価屈折率よりも低い屈折率を有する材料からなる。これによって、半導体積層構造51の積層方向に対するコア層51bの等価屈折率および側部クラッド部材56の屈折率は、幅方向において形状P4のような分布形状を有している。その結果、コア層51bに入力された所定波長の光は、コア層51bの等価屈折率と側部クラッド部材56の屈折率との差によって、コア層51bに閉じ込められて導波する。   The side clad member 56 is made of a material having a refractive index lower than the equivalent refractive index of the core layer 51 b with respect to the stacking direction of the semiconductor stacked structure 51. As a result, the equivalent refractive index of the core layer 51b and the refractive index of the side cladding member 56 with respect to the stacking direction of the semiconductor stacked structure 51 have a distributed shape such as the shape P4 in the width direction. As a result, light of a predetermined wavelength input to the core layer 51 b is confined in the core layer 51 b and guided by the difference between the equivalent refractive index of the core layer 51 b and the refractive index of the side cladding member 56.

また、光入出力部52b、52c、52d、52eもハイメサ構造を有しており、所定波長の光をシングルモードで導波するように構成されている。   The light input / output units 52b, 52c, 52d, and 52e also have a high mesa structure, and are configured to guide light of a predetermined wavelength in a single mode.

この波長可変光フィルタ50の損失波長特性は、波長可変光フィルタ10と同様に極小値を有するような損失波長特性を有している。そして、屈折率調整機構53によって側部クラッド部材56の屈折率を変化させることによって、この波長可変光フィルタ50の極小損失波長も変化するので、波長可変光フィルタとして機能する。   The loss wavelength characteristic of the wavelength tunable optical filter 50 has a loss wavelength characteristic that has a minimum value like the wavelength tunable optical filter 10. Then, by changing the refractive index of the side cladding member 56 by the refractive index adjusting mechanism 53, the minimum loss wavelength of the wavelength tunable optical filter 50 also changes, so that it functions as a wavelength tunable optical filter.

なお、側部クラッド部材56および屈折率調整機構53は、側部クラッド部材56の屈折率を変化させるために用いる原理によって適宜選択され、特に限定はされない。例示すると、電気光学効果を利用して側部クラッド部材56の屈折率を変化させる場合は、側部クラッド部材56は電気光学効果を有する半導体、強誘電体、ガラス、または樹脂等からなるものとし、屈折率調整機構53は電極とする。また、熱光学効果を利用して側部クラッド部材56の屈折率を変化させる場合は、側部クラッド部材56は熱光学効果を有する樹脂等からなるものとし、屈折率調整機構53はヒータやペルチェ素子等の加熱または冷却を行う素子とする。   The side clad member 56 and the refractive index adjusting mechanism 53 are appropriately selected according to the principle used for changing the refractive index of the side clad member 56 and are not particularly limited. For example, when the refractive index of the side clad member 56 is changed using the electro-optic effect, the side clad member 56 is made of a semiconductor, ferroelectric, glass, resin, or the like having an electro-optic effect. The refractive index adjusting mechanism 53 is an electrode. When the refractive index of the side clad member 56 is changed using the thermo-optic effect, the side clad member 56 is made of a resin having a thermo-optic effect, and the refractive index adjusting mechanism 53 is a heater or Peltier. An element for heating or cooling the element or the like is used.

(実施の形態6)
上記実施の形態では、MMI導波路部は透過型の素子であるが、以下ではMMI導波路部が反射型の素子である実施の形態6について説明する。図11は、実施の形態6に係る波長可変光フィルタの模式的な平面図である。
(Embodiment 6)
In the above embodiment, the MMI waveguide section is a transmissive element. However, Embodiment 6 in which the MMI waveguide section is a reflective element will be described below. FIG. 11 is a schematic plan view of a wavelength tunable optical filter according to the sixth embodiment.

この波長可変光フィルタ60は、半導体積層構造61に形成された、MMI導波路部62aと、MMI導波路部62aの一端に設けられた光入出力部62b、62cと他の一端に設けられた反射手段としての高光反射膜67とを有する光フィルタ部62と、半導体積層構造61上のMMI導波路部62aの側部に設けられた電極63と、半導体積層構造61の裏面に設けられた電極と、を備えている。MMI導波路部62aは、幅W2、長さL2を有している。高光反射膜67の反射率はたとえば90%以上である。   The wavelength tunable optical filter 60 is provided at the other end of the MMI waveguide portion 62a, the optical input / output portions 62b and 62c provided at one end of the MMI waveguide portion 62a, formed in the semiconductor multilayer structure 61. An optical filter portion 62 having a high light reflection film 67 as a reflecting means, an electrode 63 provided on the side of the MMI waveguide portion 62 a on the semiconductor multilayer structure 61, and an electrode provided on the back surface of the semiconductor multilayer structure 61 And. The MMI waveguide portion 62a has a width W2 and a length L2. The reflectance of the high light reflection film 67 is 90% or more, for example.

光入出力部62b、62c、電極63は、図1、2に示す波長可変光フィルタ10の光入出力部12b、12c、電極13と同一の構造を有している。一方、MMI導波路部62aは、MMI導波路部12aと同一の断面構造を有しており、幅W2も幅W1と同一であるが、長さL2は長さL1の1/2に設定されている。すなわち、この波長可変光フィルタ60は、波長可変光フィルタ10を、その長さ方向の中心線で切断し、この切断面に高光反射膜67を設けたような構造を有している。   The light input / output units 62b and 62c and the electrode 63 have the same structure as the light input / output units 12b and 12c and the electrode 13 of the wavelength tunable optical filter 10 shown in FIGS. On the other hand, the MMI waveguide portion 62a has the same cross-sectional structure as the MMI waveguide portion 12a, and the width W2 is also the same as the width W1, but the length L2 is set to ½ of the length L1. ing. That is, the wavelength tunable optical filter 60 has a structure in which the wavelength tunable optical filter 10 is cut along the center line in the length direction, and the high light reflection film 67 is provided on the cut surface.

この波長可変光フィルタ60は、上記構造を有する結果、第1光入出力部としての光入出力部62bから入力された所定波長のシングルモードの光IL2は、MMI導波路部62aをマルチモードで導波し、高光反射膜67で反射され、再びMMI導波路部62aをマルチモードで導波し、光入出力部62bから光OL2として出力する経路において、MMI導波路部12aと同様のマルチモード干渉効果を受けることとなる。その結果、このMMI導波路部62aは、そのマルチモード干渉効果によって、光入出力部62bから入力し、光入出力部62bから出力する光に対して、極大値を有するような反射波長特性を有することとなる。なお、このMMI導波路部62aはMMI導波路部12aと同様に2×2カプラとして機能するので、光入出力部62cからも光OL2と同様の特性の光OL3が出力する。   As a result of this wavelength tunable optical filter 60 having the above structure, the single-mode light IL2 having a predetermined wavelength input from the light input / output unit 62b serving as the first light input / output unit causes the MMI waveguide unit 62a to be in multimode. The multimode similar to that of the MMI waveguide portion 12a is guided in the path that is guided and reflected by the high light reflection film 67, and again guided in the multimode through the MMI waveguide portion 62a and output as the light OL2 from the light input / output portion 62b. Interference effect will be received. As a result, due to the multimode interference effect, this MMI waveguide section 62a has a reflection wavelength characteristic that has a maximum value with respect to the light input from the light input / output section 62b and output from the light input / output section 62b. Will have. Since the MMI waveguide section 62a functions as a 2 × 2 coupler similarly to the MMI waveguide section 12a, the light OL3 having the same characteristics as the light OL2 is also output from the light input / output section 62c.

このような反射波長特性を実現するには、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、2×2カプラとして機能するようなMMI導波路部の長さおよび幅、ならびに4つの光入出力部の位置を設定し、このMMI導波路部の長さ方向の中心線の位置に高反射膜を設けるようにすればよい。このとき、たとえば、反射率が極大となる波長(極大反射波長)におけるMMI導波路部62aの0次モード、1次モードの伝搬定数をそれぞれβ、βとすると、長さL2の値は、3π/{4(β−β)}となる。 In order to realize such a reflection wavelength characteristic, an MMI waveguide that functions as a 2 × 2 coupler by using a design parameter such as an equivalent refractive index of the waveguide by the method described in Non-Patent Document 1, for example. The length and width of the part and the positions of the four light input / output parts may be set, and a highly reflective film may be provided at the position of the center line in the length direction of the MMI waveguide part. At this time, for example, if the propagation constants of the 0th order mode and the 1st order mode of the MMI waveguide portion 62a at the wavelength at which the reflectance is maximized (maximum reflection wavelength) are β 0 and β 1 respectively, the value of the length L2 is 3π / {4 (β 0 −β 1 )}.

そして、この波長可変光フィルタ60において、電極63を用いてMMI導波路部62aの側部の屈折率を変化させると、MMI導波路部62aの極大反射波長も変化する。したがって、上記の電流注入によって、反射率の波長特性をきわめて広帯域で変化させることができるので、波長可変光フィルタ60は波長可変光フィルタとして機能する。   In the wavelength tunable optical filter 60, when the refractive index of the side portion of the MMI waveguide portion 62a is changed using the electrode 63, the maximum reflection wavelength of the MMI waveguide portion 62a also changes. Therefore, the wavelength characteristic of the reflectance can be changed in a very wide band by the above current injection, so that the tunable optical filter 60 functions as a tunable optical filter.

このように、本実施の形態6に係る波長可変光フィルタ60は、その反射率の波長特性がきわめて広帯域で可変であると同時に、波長可変光フィルタ10よりも長さが1/2程度に短い小型の波長可変光フィルタとなる。   As described above, the wavelength tunable optical filter 60 according to the sixth embodiment has a wavelength characteristic of reflectance that is very wide and tunable, and at the same time, is approximately ½ shorter than the wavelength tunable optical filter 10. A small wavelength tunable optical filter is obtained.

(実施の形態7)
つぎに、本発明の実施の形態7として、実施の形態6のような反射型の波長可変光フィルタを用いた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7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 7)
Next, a tunable laser using a reflective tunable optical filter as in the sixth embodiment will be described as a seventh embodiment of the present invention. Hereinafter, the structure of the wavelength tunable laser according to the seventh 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12は、本実施の形態7に係る波長可変レーザ100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100は、光共振器を構成する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101と、光増幅導波路部102と、位相調整導波路部103と、MMI導波路部104と、曲がり導波路部105と、光増幅導波路部106と、レーザ光LLを出力すべき曲がり導波路部107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104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111によって覆われている。
(Construction)
FIG. 12 is a schematic plan view of the wavelength tunable laser 100 according to the seventh embodiment. As shown in FIG. 12, the wavelength tunable laser 100 includes a sampled grating waveguide unit 101 that is a DBR (Distributed Bragg Reflector) mirror as a periodic reflecting means constituting an optical resonator, and an optical amplification waveguide unit 102. A phase adjusting waveguide section 103, an MMI waveguide section 104, a curved waveguide section 105, an optical amplification waveguide section 106, and a curved waveguide section 107 to which laser light LL is to be output. The optical waveguides are arranged so as to be optically connected in this order and to be folded back with the MMI waveguide portion 104 as a base point. Further, the upper surface of the wavelength tunable laser 100 is covered with a protective film 111 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13〜図15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13は、図12に示す波長可変レーザ100のD−D線要部断面図である。図13に示すように、サンプルドグレーティング導波路部101は、裏面にn側電極121を形成したn−InPからなる基板122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123と、InGaAsPからなるコア層124と、p−InPからなる上部クラッド層125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126aが所定の周期で配置されたグレーティング層126と、p−InPからなる上部クラッド層127、128と、InGaAsからなるコンタクト層129とが順次積層した構造を有している。また、コンタクト層129上にはp側電極112が形成されている。ここで、コア層124の組成は1.4Q、グレーティング層126の組成は1.5Qに調整されている。   Next, a laminated structure of the wavelength tunable laser 100 will be described with reference to FIGS. First, FIG. 13 is a cross-sectional view of the main part of the DD line of the wavelength tunable laser 100 shown in FIG. As shown in FIG. 13, the sampled grating waveguide portion 101 has a lower cladding made of n-InP that also serves as a buffer layer on a substrate 122 made of n-InP having an n-side electrode 121 formed on the back surface. A layer 123, a core layer 124 made of InGaAsP, an upper clad layer 125 made of p-InP, and a grating layer 126 made of InGaAsP, in which a grating region 126a in which a short-period grating is formed is arranged at a predetermined period, , P-InP upper cladding layers 127 and 128 and InGaAs contact layers 129 are sequentially stacked. A p-side electrode 112 is formed on the contact layer 129. Here, the composition of the core layer 124 is adjusted to 1.4Q, and the composition of the grating layer 126 is adjusted to 1.5Q.

また、光増幅導波路部102は、サンプルドグレーティング導波路部101と共通の基板122および下部クラッド層123と、InGaAsPからなるSCH(Separate confinement heterostructures)層130aと、InGaAsPからなる多重量子井戸(MQW)構造を有する活性層130と、SCH層130bと、p−InPからなる上部クラッド層131、128と、コンタクト層129とが順次積層した構造を有している。また、コンタクト層129上にはp側電極113が形成されている。   The optical amplification waveguide unit 102 includes a substrate 122 and a lower cladding layer 123 that are common to the sampled grating waveguide unit 101, a SCH (Separate confinement heterostructures) layer 130a made of InGaAsP, and a multiple quantum well (MQW) made of InGaAsP. ), An active layer 130 having a structure, an SCH layer 130b, upper cladding layers 131 and 128 made of p-InP, and a contact layer 129 are sequentially stacked. A p-side electrode 113 is formed on the contact layer 129.

また、位相調整導波路部103およびMMI導波路部104は、共通の基板122および下部クラッド層123と、コア層124と、p−InPからなる上部クラッド層132、128と、コンタクト層129とが順次積層した構造を有している。また、コンタクト層129上にはp側電極114が形成されている。また、MMI導波路部104の側部にはp側電極115が形成されている。   The phase adjusting waveguide section 103 and the MMI waveguide section 104 include a common substrate 122 and a lower cladding layer 123, a core layer 124, upper cladding layers 132 and 128 made of p-InP, and a contact layer 129. It has a stacked structure. A p-side electrode 114 is formed on the contact layer 129. A p-side electrode 115 is formed on the side of the MMI waveguide portion 104.

また、サンプルドグレーティング導波路部101、光増幅導波路部102、位相調整導波路部103、およびMMI導波路部104の間には、これらを電気的に分離するための分離溝118〜120が形成されている。なお、分離溝120は、その溝の側壁の一部が切り欠き状に形成されている。また、保護膜111は、各分離溝118〜120内の表面も覆っている。   Further, separation grooves 118 to 120 for electrically separating these are provided between the sampled grating waveguide portion 101, the optical amplification waveguide portion 102, the phase adjustment waveguide portion 103, and the MMI waveguide portion 104. Is formed. The separation groove 120 has a part of a side wall of the groove formed in a cutout shape. The protective film 111 also covers the surfaces in the separation grooves 118 to 120.

また、光増幅導波路部106は、光増幅導波路部102と同様の積層構造を有しており、そのコンタクト層129上にはp側電極116が形成されている。また、曲がり導波路部105、107は、p側電極を有していない点以外は、位相調整導波路部103と同様の積層構造を有している。   The optical amplification waveguide unit 106 has a stacked structure similar to that of the optical amplification waveguide unit 102, and a p-side electrode 116 is formed on the contact layer 129. Further, the bent waveguide portions 105 and 107 have the same laminated structure as that of the phase adjusting waveguide portion 103 except that the bent waveguide portions 105 and 107 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101、光増幅導波路部102、位相調整導波路部103、MMI導波路部104、曲がり導波路部105、光増幅導波路部106、および曲がり導波路部107が、同一基板122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 101, the optical amplification waveguide section 102, the phase adjustment waveguide section 103, the MMI waveguide section 104, the curved waveguide section 105, the optical amplification waveguide section 106, and the curved waveguide section 107 are provided. , And monolithically integrated on the same substrate 122.

また、図12に示すように、波長可変レーザ100の曲がり導波路部107側の積層構造の端面には反射防止膜108が形成されている。一方、図12、13に示すように、MMI導波路部104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109が形成されている。   Further, as shown in FIG. 12, an antireflection film 108 is formed on the end face of the laminated structure on the side of the curved waveguide portion 107 of the wavelength tunable laser 100. On the other hand, as shown in FIGS. 12 and 13, a high light reflection film 109 having a reflectivity of, for example, 90% or more is formed as a reflecting means on the end face of the laminated structure on the MMI waveguide section 104 side.

つぎに、図14は、図12に示す波長可変レーザ100のE−E線要部断面図である。図14に示すように、サンプルドグレーティング導波路部101および光増幅導波路部106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101においては、下部クラッド層123の一部から上部クラッド層127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133とn−InPからなる電流阻止層134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128、コンタクト層129、p側電極112が順次積層している。一方、光増幅導波路部106においては、下部クラッド層123の一部から上部クラッド層131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133と電流阻止層134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128、コンタクト層129、p側電極116が順次積層している。これらの電流阻止層134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101と光増幅導波路部106との間には、これらを電気的に分離するための分離溝117が形成されている。また、保護膜111は、分離溝117内の表面も覆っている。なお、光増幅導波路部102、位相調整導波路部103、および曲がり導波路部105、107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. 14 is a cross-sectional view of an essential part of the wavelength variable laser 100 shown in FIG. As shown in FIG. 14, the sampled grating waveguide portion 101 and the optical amplification waveguide portion 106 have a buried mesa structure. Specifically, in the sampled grating waveguide portion 101, a part from the lower cladding layer 123 to the upper cladding layer 127 has a mesa structure. This mesa structure has a structure in which a buried layer 133 made of p-InP and a current blocking layer 134 made of n-InP are buried, and further, an upper clad layer 128, a contact layer 129, and a p side The electrodes 112 are sequentially stacked. On the other hand, in the optical amplification waveguide section 106, a part from the lower cladding layer 123 to the upper cladding layer 131 has a mesa structure. The mesa structure is buried with a buried layer 133 and a current blocking layer 134, and an upper clad layer 128, a contact layer 129, and a p-side electrode 116 are sequentially laminated thereon. These current blocking layers 134 have a function of efficiently injecting current. In addition, a separation groove 117 is formed between the sampled grating waveguide portion 101 and the optical amplification waveguide portion 106 to electrically separate them. The protective film 111 also covers the surface in the separation groove 117. The optical amplification waveguide section 102, the phase adjustment waveguide section 103, and the curved waveguide sections 105 and 107 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15は、図12に示す波長可変レーザ100のF−F線要部断面図である。図15に示すように、上部クラッド層132の突出部と上部クラッド層128、コンタクト層129がリッジ部Rを形成しており、リッジ構造のMMI導波路部104を構成している。また、リッジ部Rの側部における上部クラッド層132上にはコンタクト層135が形成されている。また、コンタクト層135上にp側電極115が形成されている。また、リッジ部Rの表面は保護膜111によって覆われている。また、MMI導波路部104には、埋め込みメサ構造を有する2つの光入出力部が設けられている。   On the other hand, FIG. 15 is a cross-sectional view of the main part of the wavelength variable laser 100 shown in FIG. As shown in FIG. 15, the protruding portion of the upper cladding layer 132, the upper cladding layer 128, and the contact layer 129 form a ridge portion R, and constitute an MMI waveguide portion 104 having a ridge structure. A contact layer 135 is formed on the upper cladding layer 132 at the side of the ridge portion R. A p-side electrode 115 is formed on the contact layer 135. The surface of the ridge portion R is covered with a protective film 111. The MMI waveguide section 104 is provided with two optical input / output sections having a buried mesa structure.

そして、MMI導波路部104、高光反射膜109、p側電極115、およびn側電極121が、実施の形態6と同様の反射型の波長可変光フィルタ110を構成している。   The MMI waveguide section 104, the high light reflection film 109, the p-side electrode 115, and the n-side electrode 121 constitute a reflection-type wavelength tunable optical filter 110 similar to that in the sixth embodiment.

また、図12に示すように、保護膜111は埋め込みメサ構造および各p側電極以外の領域の表面を覆うように形成されている。   Also, as shown in FIG. 12, the protective film 111 is formed so as to cover the surface of the region other than the buried mesa structure and each p-side electrode.

(動作)
つぎに、本実施の形態7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、はじめにサンプルドグレーティング導波路部101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 seventh embodiment will be described. Hereinafter, the sampled grating waveguide section 101 will be described first, and then the operation of the wavelength tunable laser 100 will be described.

サンプルドグレーティング導波路部101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123から上部クラッド層127までの各層の屈折率、グレーティング領域126a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126aの配置の周期を調整することで設定できる。   The sampled grating waveguide section 101 has a characteristic that the wavelength dependency of the reflectance periodically peaks. The wavelength and period of the peak of this reflectance adjust the refractive index of each layer from the laminated lower cladding layer 123 to the upper cladding layer 127, the period of the short period grating in the grating region 126a, and the period of arrangement of the grating region 126a. Can be set.

図16は、サンプルドグレーティング導波路部101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16においては、グレーティング層126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126a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126a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126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101の長さは600μmである。図16に示すように、このサンプルドグレーティング導波路部101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. 16 is a diagram schematically illustrating an example of the wavelength characteristic of the reflectance of the sampled grating waveguide unit 101. In FIG. 16, regarding the characteristics of the grating layer 126, the composition is 1.5Q, the thickness is 50 nm, the period of the short-period grating in the grating region 126a is 241 nm, and the arrangement period of the grating region 126a is 37.4 μm. It is set. The refractive index of the grating layer 126 is 3.49. The length of the sampled grating waveguide portion 101 is 600 μm. As shown in FIG. 16, this sampled grating waveguide section 101 has a wavelength dependency in which the reflectivity has a peak in the vicinity of a wavelength of 1.55 μm and 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.

このサンプルドグレーティング導波路部101において、n側電極121とp側電極112との間に電圧を印加し、グレーティング層126に電流を注入すると、プラズマ効果によってグレーティング層126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16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 this sampled grating waveguide section 101, when a voltage is applied between the n-side electrode 121 and the p-side electrode 112 and current is injected into the grating layer 126, the equivalent refractive index of the grating layer 126 changes due to the plasma effect. . Thereby, the peak wavelength of the reflectance can be changed. For example, in the case shown in FIG. 16, if the peak wavelength of reflectance is changed by 10 nm by current injection, the peak of reflectance can be arranged without gaps over the entire range of 1.515 to 1.585 μm.

つぎに、図12、図17を用いて波長可変レーザ100の動作について説明する。図17は、図12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110が、図17に示す反射スペクトル70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101の反射率のピークのうち、反射スペクトル70との重なりが最も大きい反射ピーク71の波長において、サンプルドグレーティング導波路部101と波長可変光フィルタ110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. 17 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 110 has a wavelength dependency of reflectance such as a reflection spectrum 70 shown in FIG. In this case, light is reflected by the sampled grating waveguide section 101 and the wavelength tunable optical filter 110 at the wavelength of the reflection peak 71 having the largest overlap with the reflection spectrum 70 among the reflectance peaks of the sampled grating waveguide section 101. A resonator is formed.

ここで、n側電極121とp側電極113との間に電圧を印加し、光増幅導波路部102の活性層130に電流を注入すると、光増幅導波路部102は発光する。すると、光増幅導波路部102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101と波長可変光フィルタ110とが形成する光共振器の作用によって、反射ピーク71にほぼ対応するピーク波長の強度スペクトル72を有するレーザ光が発振する。つぎに、曲がり導波路部105は発振したレーザ光を導波する。一方、光増幅導波路部106については、n側電極121とp側電極116との間に電圧を印加し、光増幅導波路部106の活性層130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106は、曲がり導波路部105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107に出力する。曲がり導波路部107は、光増幅されたレーザ光を導波し、レーザ光LLとして出力する。なお、曲がり導波路部107は、反射防止膜108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LL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LLの強度はさらに安定する。なお、光増幅導波路部106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 121 and the p-side electrode 113 and current is injected into the active layer 130 of the optical amplification waveguide section 102, the optical amplification waveguide section 102 emits light. Then, the peak wavelength substantially corresponding to the reflection peak 71 due to the optical amplification function by the stimulated emission of the optical amplification waveguide section 102 and the action of the optical resonator formed by the sampled grating waveguide section 101 and the wavelength tunable optical filter 110. The laser beam having the intensity spectrum 72 of oscillates. Next, the bent waveguide section 105 guides the oscillated laser light. On the other hand, for the optical amplification waveguide section 106, a voltage is applied between the n-side electrode 121 and the p-side electrode 116, and a current is injected into the active layer 130 of the optical amplification waveguide section 106, whereby a semiconductor optical amplifier is obtained. Function as. The optical amplification waveguide unit 106 receives the laser light guided by the curved waveguide unit 105, optically amplifies the laser light, and outputs the amplified laser beam to the curved waveguide unit 107. The bent waveguide section 107 guides the optically amplified laser light and outputs it as laser light LL. Since the bent waveguide portion 107 is an optical waveguide having an angle with respect to the end surface on which the antireflection film 108 is formed, a part of the laser light LL is returned as reflected light by the end surface reflection in the wavelength tunable laser 100. Therefore, the intensity of the laser beam LL is further stabilized. Note that it is preferable to employ a window structure on the output side of the optical amplification waveguide section 106 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110の反射率の波長依存性を、図17に示す反射スペクトル73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101の反射率のピークのうち、反射スペクトル73との重なりが最も大きい反射ピーク74の波長において、サンプルドグレーティング導波路部101と波長可変光フィルタ110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102の活性層130に電流を注入すると、反射ピーク74にほぼ対応するピーク波長の強度スペクトル75を有するレーザ光が発振する。その後、曲がり導波路部105は、発振したレーザ光を導波し、光増幅導波路部106は、曲がり導波路部105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107は、光増幅されたレーザ光を導波し、レーザ光LLとして出力する。   Next, it is assumed that the wavelength dependence of the reflectivity of the wavelength tunable optical filter 110 is changed as shown by a reflection spectrum 73 shown in FIG. 17 by current injection. In this case, light is reflected by the sampled grating waveguide unit 101 and the tunable optical filter 110 at the wavelength of the reflection peak 74 having the largest overlap with the reflection spectrum 73 among the reflectance peaks of the sampled grating waveguide unit 101. A resonator is formed. As a result, when current is injected into the active layer 130 of the optical amplification waveguide section 102, laser light having an intensity spectrum 75 having a peak wavelength substantially corresponding to the reflection peak 74 oscillates. Thereafter, the bent waveguide section 105 guides the oscillated laser light, and the optical amplification waveguide section 106 receives the laser light guided by the bent waveguide section 105 and optically amplifies it, and the bent waveguide section. Reference numeral 107 guides the optically amplified laser light and outputs it as laser light LL.

このように、波長可変レーザ100は、波長可変光フィルタ110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101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LL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101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 LL having a wavelength corresponding to one of the reflectance peaks of the sampled grating waveguide unit 101 by current injection into the wavelength tunable optical filter 110. Can do. Furthermore, as described above, the sampled grating waveguide portion 101 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72は、反射ピーク71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72のピーク波長は、反射ピーク71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 72 of the oscillating laser beam has a peak wavelength substantially corresponding to the reflection peak 71, but strictly speaking, the peak wavelength of the intensity spectrum 72 is that of the reflection peak 71. The wavelength corresponds to the longitudinal mode of the optical resonator existing in the vicinity. This will be specifically described below.

図18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18において、符号76は、波長可変光フィルタ110の反射スペクトル70とサンプルドグレーティング導波路部101の反射ピーク71との重ね合わせスペクトルを示している。一方、符号77は、光共振器の縦モードを示している。これらの縦モード77は、波長軸上において所定の波長間隔78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76のピーク近傍の波長であって、縦モード77のいずれかの波長となる。   FIG. 18 is a diagram for explaining the relationship between the oscillation wavelength of the wavelength tunable laser 100 and the longitudinal mode. In FIG. 18, reference numeral 76 indicates a superimposed spectrum of the reflection spectrum 70 of the wavelength tunable optical filter 110 and the reflection peak 71 of the sampled grating waveguide section 101. On the other hand, reference numeral 77 indicates a longitudinal mode of the optical resonator. These longitudinal modes 77 are arranged at a predetermined wavelength interval 78 on the wavelength axis. Strictly speaking, the laser oscillation wavelength is a wavelength in the vicinity of the peak of the superposition spectrum 76 and is any wavelength of the longitudinal mode 77.

この波長可変レーザ100では、位相調整導波路部103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103において、n側電極121とp側電極114との間に電圧を印加し、コア層124に電流を注入すると、プラズマ効果によってコア層124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 this wavelength tunable laser 100, the phase adjustment waveguide unit 103 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 121 and the p-side electrode 114 and current is injected into the core layer 124 in the phase adjustment waveguide section 103, the equivalent refractive index of the core layer 124 changes due to the plasma effect. . 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.

以上説明したように、本実施の形態7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110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、小型であり、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 seventh embodiment uses a wavelength tunable optical filter 110 that has a variable peak reflectance wavelength and a short length in a wide band. The wavelength of the laser is variable, the laser is small, 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19は、図12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. 19 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122上に、下部クラッド層123の一部123a、SCH層130a、活性層130、SCH層130b、および上部クラッド層131の一部131aを順次結晶成長する。つぎに、光増幅導波路部102および光増幅導波路部106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130a、活性層130、SCH層130b、および上部クラッド層131の一部131a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123の一部123a上に、下部クラッド層123を形成する残部123b、コア層124、上部クラッド層125、グレーティング層126を形成するためのInGaAsPからなるグレーティング形成層136をバットジョイント成長により形成する。   First, using a MOCVD crystal growth apparatus, a part 123a of the lower cladding layer 123, an SCH layer 130a, an active layer 130, an SCH layer 130b, and a part 131a of the upper cladding layer 131 are sequentially grown on the substrate 122. Next, a mask made of a SiNx film for protecting the region A1 in which the optical amplification waveguide unit 102 and the optical amplification waveguide unit 106 are formed is formed, and using this mask, the SCH layer 130a in the region other than the region A1 is formed. Then, the active layer 130, the SCH layer 130b, and a part 131a of the upper cladding layer 131 are removed by etching. Next, in a region other than the region A1, the remaining portion 123b for forming the lower cladding layer 123, the core layer 124, the upper cladding layer 125, and the grating layer 126 are formed on a portion 123a of the lower cladding layer 123 that has been removed by etching. A grating forming layer 136 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101を形成する領域に、グレーティング領域126aのパターンニングを施す。また、位相調整導波路部103、MMI導波路部104、曲がり導波路部105、および曲がり導波路部107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101を形成する領域のグレーティング形成層135にグレーティング領域126a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136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127、131、132が形成される。   Next, after forming a SiNx film on the entire surface, patterning of the grating region 126a is performed on a region where the sampled grating waveguide portion 101 is to be formed. In addition, patterning is also applied to regions where the phase adjusting waveguide portion 103, the MMI waveguide portion 104, the bent waveguide portion 105, and the bent waveguide portion 107 are to be formed. Etching is performed using this SiNx film as a mask to form the grating region 126a in the grating forming layer 135 in the region where the sampled grating waveguide portion 101 is formed, and all of the grating forming layer 136 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 127, 131, and 132 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MMI導波路部104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133と電流阻止層134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膜のマスクを除去した後に、全面に上部クラッド層128、コンタクト層129を形成する。   Next, a mask of an SiNx film is formed, and an optical waveguide mesa structure other than the MMI waveguide section 104 is formed by dry etching. Thereafter, the buried mesa structure is formed by embedding the buried layer 133 and the current blocking layer 134. Next, after removing the mask of the SiNx film, an upper cladding layer 128 and a contact layer 129 are formed on the entire surface.

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MMI導波路部104の光導波路のリッジ構造を形成する。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117〜120を形成する。   Next, a mask of the SiNx film is formed, and a ridge structure of the optical waveguide of the MMI waveguide section 104 is formed by dry etching. Next, a patterned mask is formed in the region of the buried mesa structure, and the isolation grooves 117 to 120 are formed by dry etching.

つぎに、コンタクト層135を形成すべき領域に開口部を有するSiNx膜のマスクを形成し、コンタクト層135を再成長させる。つづいて、SiNx膜のマスクを除去した後に全面に保護膜111を形成し、保護膜111上にパターニングしたマスクを形成し、保護膜111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112〜116を形成する。つぎに、基板122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121を形成する。その後、反射防止膜108と高光反射膜109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108と高光反射膜109を形成し、波長可変レーザ100が完成する。   Next, a mask of an SiNx film having an opening in a region where the contact layer 135 is to be formed is formed, and the contact layer 135 is regrown. Subsequently, after removing the mask of the SiNx film, a protective film 111 is formed on the entire surface, a patterned mask is formed on the protective film 111, a predetermined region of the protective film 111 is removed, an opening is provided, and a lift-off method is performed. For example, p-side electrodes 112 to 116 having an AuZn / Au structure are formed. Next, after polishing the back surface of the substrate 122, an n-side electrode 121 having an AuGeNi / Au structure, for example, is formed on the entire back surface. After that, the end surfaces where the antireflection film 108 and the high light reflection film 109 are to be formed are formed by cleavage, and the antireflection film 108 and the high light reflection film 109 made of, for example, a dielectric multilayer film are formed. .

なお、波長可変レーザ100において、高反射膜109を形成せずに、へき開により形成した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し、エッチングにより形成したエッチング面をエッチドミラーとして利用してもよい。   In the wavelength tunable laser 100, the cleaved surface formed by cleaving without forming the highly reflective film 109 may be used as a cleaved mirror as a reflecting means, or the etched surface formed by etching as an etched mirror. May be used.

また、上記実施の形態7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 seventh embodiment, the sampled grating waveguide is used as the DBR mirror constituting the optical resonator. However, there is no particular limitation 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7では、反射型の波長可変光フィルタを用いて波長可変レーザを構成しているが、本発明に係る波長可変光フィルタを用いたものであれば、波長可変レーザの構成は特に限定されない。たとえば実施の形態1〜5に係る透過型の波長可変光フィルタを用いて、特許文献1に開示されるような、各要素を直線的に配列した構造の波長可変レーザを構成してもよい。   In the seventh embodiment, the wavelength tunable laser is configured using the reflection type wavelength tunable optical filter. However, if the wavelength tunable optical filter according to the present invention is used, the configuration of the wavelength tunable laser is described. Is not particularly limited. For example, a tunable laser having a structure in which the respective elements are linearly arranged as disclosed in Patent Document 1 may be configured using the transmission-type tunable optical filter according to the first to fifth embodiments.

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101については埋め込みメサ構造を採用し、MMI導波路部104についてはリッジ構造を採用している。しかしながら、光入出力部を含めた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構造、ハイメサ構造、またはリッジ構造等を任意に採用することができる。   Further, in the above-described embodiment, as the structure of each optical waveguide, for example, a buried mesa structure is employed for the sampled grating waveguide section 101, and a ridge structure is employed for the MMI waveguide section 104. However, the structure of any optical waveguide including the optical input / output unit is not limited to that employed in the above-described embodiment. For example, an embedded structure, a high mesa structure, or a ridge structure is used depending on required characteristics. Etc. can be arbitrarily adopted.

また、上記各実施の形態では、波長可変光フィルタを波長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 each of the above embodiments, an InGaAsP-based semiconductor material is used in order to use the wavelength tunable optical filter 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. You can choose.

また、上記実施の形態では、波長可変光フィルタに入出力する光の両方をシングルモードとしているが、入出力する光の少なくとも一方がマルチモードの光になるよう設計した波長可変光フィルタとしてもよい。また、上記実施の形態では、波長可変光フィルタは2×2カプラとして機能するものであるが、光入出力部を適宜設けて、N×Mカプラ(N、Mは1以上の整数)として機能するようにしてもよい。このように、入出力させる光のモード、および分岐数については、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 above-described embodiment, both the light input to and output from the wavelength tunable optical filter are single mode. However, the wavelength tunable optical filter may be designed so that at least one of the input and output light is multimode light. . In the above embodiment, the tunable optical filter functions as a 2 × 2 coupler. However, an optical input / output unit is appropriately provided to function as an N × M coupler (N and M are integers of 1 or more). You may make it do. As described above, the mode of light to be input / output and the number of branches 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、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上記各実施形態の各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、各実施の形態において、側部クラッド部の屈折率または等価屈折率を変化させるだけでなく、さらにMMI導波路部のコア部の等価屈折率を変化させるようにして、光フィルタ部の波長特性を制御してもよい。MMI導波路部のコア部の等価屈折率を変化させるには、たとえばコア部への電流注入構造を設けたMMI導波路部を用いればよい。   Further, the present invention is not limited by the above embodiment. What comprised each component of each said embodiment combining suitably is also contained in this invention. In each embodiment, not only the refractive index or equivalent refractive index of the side cladding part is changed, but also the equivalent refractive index of the core part of the MMI waveguide part is changed to change the wavelength of the optical filter part. The characteristics may be controlled. In order to change the equivalent refractive index of the core portion of the MMI waveguide portion, for example, an MMI waveguide portion provided with a current injection structure to the core portion may be used.

10〜60、110 波長可変光フィルタ
11〜61 半導体積層構造
11a〜51a 下部クラッド層
11b〜51b コア層
11ba〜31ba コア部
11bb〜31bb 側部クラッド部
11c〜51c 上部クラッド層
11ca リッジ部
12、42〜62 光フィルタ部
12a〜62a、104 MMI導波路部
12b〜12e、42b〜42e、52b〜52e、62b、62c 光入出力部
13〜43、14〜34、63 電極
15〜55 側部
41aa 突出部
53 屈折率調整機構
56 側部クラッド部材
67、109 高光反射膜
70、73 反射スペクトル
71、74 反射ピーク
72、75 強度スペクトル
76 重ね合わせスペクトル
77 縦モード
78 波長間隔
100 波長可変レーザ
101 サンプルドグレーティング導波路部
102 光増幅導波路部
103 位相調整導波路部
105、107 曲がり導波路部
106 光増幅導波路部
108 反射防止膜
111 保護膜
112〜116 p側電極
117〜120 分離溝
121 n側電極
122 基板
123 下部クラッド層
123a 下部クラッド層の一部
123b 下部クラッド層を形成する残部
124 コア層
125 上部クラッド層
126 グレーティング層
126a グレーティング領域
127、128、131、132 上部クラッド層
129、135 コンタクト層
130 活性層
130a、130b SCH層
131a 上部クラッド層の一部
133 埋め込み層
134 電流阻止層
136 グレーティング形成層
A1 領域
Ar1、Ar2 矢印
IL1、IL2、OL1〜OL3 光
L1、L2 長さ
LL レーザ光
P11、P12、P2〜P4 形状
R リッジ部
W1、W2 幅
10-60, 110 Wavelength tunable optical filter 11-61 Semiconductor laminated structure 11a-51a Lower cladding layer 11b-51b Core layer 11ba-31ba Core part 11bb-31bb Side cladding part 11c-51c Upper cladding layer 11ca Ridge part 12, 42 ~ 62 Optical filter part 12a ~ 62a, 104 MMI waveguide part 12b ~ 12e, 42b ~ 42e, 52b ~ 52e, 62b, 62c Optical input / output part 13 ~ 43, 14 ~ 34, 63 Electrode 15 ~ 55 Side part 41aa Projection Part 53 Refractive index adjusting mechanism 56 Side clad member 67, 109 High light reflection film 70, 73 Reflection spectrum 71, 74 Reflection peak 72, 75 Intensity spectrum 76 Superposition spectrum 77 Longitudinal mode 78 Wavelength interval 100 Wavelength variable laser 101 Sampled grating Waveguide Path part 102 Optical amplification waveguide part 103 Phase adjustment waveguide part 105, 107 Curved waveguide part 106 Optical amplification waveguide part 108 Antireflection film 111 Protective film 112-116 P-side electrode 117-120 Separation groove 121 N-side electrode 122 Substrate 123 Lower cladding layer 123a Part of lower cladding layer 123b Remaining part forming lower cladding layer 124 Core layer 125 Upper cladding layer 126 Grating layer 126a Grating region 127, 128, 131, 132 Upper cladding layer 129, 135 Contact layer 130 Active Layer 130a, 130b SCH layer 131a part of upper cladding layer 133 buried layer 134 current blocking layer 136 grating forming layer A1 region Ar1, Ar2 arrow IL1, IL2, OL1-OL3 light L1, L2 length LL Light P11, P12, P2 to P4 shape R ridge W1, W2 width

Claims (11)

コア部を有するマルチモード干渉型導波路部と、前記マルチモード干渉型導波路部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部の他の一端に設けられた第2光入出力部とを有し、前記マルチモード干渉型導波路部は前記第1光入出力部から入力し第2光入出力部から出力する光に対して損失波長特性を有する光フィルタ部と、
前記マルチモード干渉型導波路部のコア部の側部に設けられた、該コア部よりも屈折率または等価屈折率が低い側部クラッド部と、
前記側部クラッド部の屈折率または等価屈折率を変化させる屈折率調整機構と、
を備えることを特徴とする波長可変光フィルタ。
A multimode interference waveguide section having a core section; a first optical input / output section provided at one end of the multimode interference waveguide section in the length direction; and another multimode interference waveguide section. A second optical input / output unit provided at one end, and the multimode interference type waveguide unit is a loss wavelength with respect to light input from the first optical input / output unit and output from the second optical input / output unit. An optical filter portion having characteristics;
Provided on the side of the core portion of the multi-mode interference waveguide portion, a side cladding portion having a lower refractive index or equivalent refractive index than the core portion;
A refractive index adjusting mechanism for changing a refractive index or an equivalent refractive index of the side cladding portion;
A wavelength tunable optical filter comprising:
コア部を有するマルチモード干渉型導波路部と、前記マルチモード干渉型導波路部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部の他の一端に設けられた反射手段とを有し、前記マルチモード干渉型導波路部は前記第1光入出力部から入力し前記反射手段で反射され該第1光入出力部から出力する光に対して反射波長特性を有する光フィルタ部と、
前記マルチモード干渉型導波路部のコア部の側部に設けられた、該コア部よりも屈折率または等価屈折率が小さい側部クラッド部と、
前記側部クラッド部の屈折率または等価屈折率を変化させる屈折率調整機構と、
を備えることを特徴とする波長可変光フィルタ。
A multimode interference waveguide section having a core section; a first optical input / output section provided at one end of the multimode interference waveguide section in the length direction; and another multimode interference waveguide section. Reflection means provided at one end, and the multi-mode interference waveguide section receives light from the first light input / output section, reflected by the reflection means, and output from the first light input / output section. And an optical filter portion having reflection wavelength characteristics,
A side clad part having a refractive index or an equivalent refractive index smaller than that of the core part, provided on a side part of the core part of the multimode interference waveguide part;
A refractive index adjusting mechanism for changing a refractive index or an equivalent refractive index of the side cladding portion;
A wavelength tunable optical filter comprising:
前記光フィルタ部は、前記マルチモード干渉型導波路部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出力する第2光入出力部をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の波長可変光フィルタ。   The optical filter unit is provided at the one end of the multi-mode interference waveguide unit, and a second optical input / output unit that outputs a part of the light input from the first optical input / output unit and reflected by the reflecting means The tunable optical filter according to claim 2, further comprising: 前記マルチモード干渉型導波路部はリッジ構造を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の波長可変光フィルタ。   The wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein the multimode interference waveguide section has a ridge structure. 前記マルチモード干渉型導波路部は埋め込み構造を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の波長可変光フィルタ。   The wavelength tunable optical filter according to any one of claims 1 to 3, wherein the multimode interference type waveguide section has a buried structure. 前記マルチモード干渉型導波路部はハイメサ構造を有していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の波長可変光フィルタ。   The wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein the multimode interference waveguide section has a high mesa structure. 前記第1光入出力部はハイメサ構造を有していることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の波長可変光フィルタ。   The wavelength tunable optical filter according to claim 1, wherein the first light input / output unit has a high mesa structure. 前記側部クラッド部の積層方向の上下に形成された、前記側部クラッド部よりも低い屈折率を有する上部クラッド層および下部クラッド層を備えることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の波長可変光フィルタ。   The upper clad layer and the lower clad layer, which are formed above and below the side clad portion in the stacking direction and have a lower refractive index than the side clad portion, are provided. Wavelength tunable optical filter described in 1. 請求項1〜8のいずれか一つに記載の波長可変光フィルタを備えることを特徴とする波長可変レーザ。   A tunable laser comprising the tunable optical filter according to claim 1. 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により構成した光共振器を備えることを特徴とする請求項9に記載の波長可変レーザ。   The wavelength tunable laser according to claim 9, further comprising an optical resonator configured by periodic reflection means in which the wavelength dependency of reflectance periodically peaks. 前記周期性反射手段はDBRミラーであることを特徴とする請求項10に記載の波長可変レーザ。   The tunable laser according to claim 10, wherein the periodic reflection unit is a DBR mirror.
JP2010039301A 2010-02-24 2010-02-24 Variable wavelength optical filter and variable wavelength laser Pending JP2011175109A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010039301A JP2011175109A (en) 2010-02-24 2010-02-24 Variable wavelength optical filter and variable wavelength laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010039301A JP2011175109A (en) 2010-02-24 2010-02-24 Variable wavelength optical filter and variable wavelength laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011175109A true JP2011175109A (en) 2011-09-08

Family

ID=44688012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010039301A Pending JP2011175109A (en) 2010-02-24 2010-02-24 Variable wavelength optical filter and variable wavelength laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011175109A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012099275A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 日本電気株式会社 Optical coupler and method of branch control
JP2019101216A (en) * 2017-12-01 2019-06-24 住友電気工業株式会社 Multimode interference device, and mach-zehnder modulation device
WO2022138875A1 (en) * 2020-12-25 2022-06-30 古河電気工業株式会社 Optical device and optical apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012099275A1 (en) * 2011-01-21 2012-07-26 日本電気株式会社 Optical coupler and method of branch control
JP2019101216A (en) * 2017-12-01 2019-06-24 住友電気工業株式会社 Multimode interference device, and mach-zehnder modulation device
WO2022138875A1 (en) * 2020-12-25 2022-06-30 古河電気工業株式会社 Optical device and optical apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5764875B2 (en) Semiconductor optical device
JP5686347B2 (en) Bistable element
US9312663B2 (en) Laser device, light modulation device, and optical semiconductor device
US10320149B2 (en) Light-emitting device having III-V semiconductor gain section coupled to whistle-geometry tunable filter
JP5882287B2 (en) Tunable filter and tunable laser module
US8737446B2 (en) Semiconductor laser
US9088132B2 (en) Semiconductor optical element, integrated semiconductor optical element, and semiconductor optical element module
JP5365510B2 (en) Semiconductor integrated device
JP4620562B2 (en) Optical amplification element
JP2011175109A (en) Variable wavelength optical filter and variable wavelength laser
JP2011086714A (en) Wavelength tunable laser
JP5648391B2 (en) Semiconductor optical device
JP2011109048A (en) Wavelength tunable optical filter, wavelength tunable laser, and wavelength tunable laser array
Matsuo et al. Digitally tunable ring laser using ladder filter and ring resonator
JP5987251B2 (en) Semiconductor laser
JP5058087B2 (en) Tunable semiconductor laser
JP4074534B2 (en) Semiconductor laser
WO2019230712A1 (en) Semiconductor laser
JP4067518B2 (en) Optical amplification element
JP4971235B2 (en) Semiconductor optical integrated device
JP4611710B2 (en) Optical amplification element
JP4985368B2 (en) Semiconductor laser device
JP2008085214A (en) Wavelength variable laser
JP2008034882A (en) Optical amplifier
JP2007157888A (en) Oscillation wavelength temperature independent semiconductor laser