JP2014167971A - Wavelength-variable laser element and optical module - Google Patents

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Atsushi Nakamura
厚 中村
Kazuhisa Uomi
和久 魚見
Hiroyasu Sasaki
博康 佐々木
Kazuhiko Naoe
和彦 直江
Takayoshi Suzuki
崇功 鈴木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength-variable laser element in which characteristics of an FFP are improved, and to provide an optical module.SOLUTION: The wavelength-variable laser element includes: a first filter composed of an emission side reflection film formed on an emission side end face and a lateral direction coupling type co-directional optical coupler type wavelength-variable filter arranged in contact with the emission side end face; a second filter provided with filter characteristics having a plurality of periodical peaks; and a gain part. The first filter includes a first mesa stripe including a first optical waveguide and a second mesa stripe including a second optical waveguide extended in parallel with the first optical waveguide, the second mesa stripe is extended to the emission side end face and arrives at the emission side end face, the first mesa stripe is extended in parallel with the second mesa stripe and is curved to the opposite side of the first mesa stripe side on its end part, and a reflection factor of the emission side reflection film is 50% or less.

Description

本発明は、波長可変レーザ素子に関し、特に、出射される出力光の遠視野像(FFP:ファーフィールドパターン)の特性向上に関する。   The present invention relates to a wavelength tunable laser element, and more particularly, to improvement of characteristics of a far-field image (FFP: far field pattern) of emitted output light.

近年、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタを備える波長可変レーザ素子が用いられている。かかる波長可変レーザ素子は、例えば、特許文献1に記載の実施例2に開示されている。   2. Description of the Related Art In recent years, a wavelength tunable laser element including a laterally coupled co-directional optical coupler type tunable filter has been used. Such a wavelength tunable laser element is disclosed in Example 2 described in Patent Document 1, for example.

特開2010−153826号公報JP 2010-153826 A

特許文献1の実施例2に開示される横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタを備える波長可変レーザ素子について説明する。当該波長可変レーザ素子は、特許文献1の図7Aに示す通り、回折格子型反射鏡134、ゲイン領域133、位相調整領域132、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタ131が順に並んでモノリシックに集積される半導体レーザ素子である。回折格子型反射鏡134は例えば分布ブラッグ反射型(Distributed Bragg Reflector:以下、DBRと記す)フィルタである。一方、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタ131が配置される側の端面に高反射膜が形成されている。横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタ131が透過特性を有しており端面に高反射膜を形成することが必要なのに対して、回折格子型反射鏡134は反射特性を有している。それゆえ、かかる波長可変レーザ素子は、回折格子型反射鏡134側の端面を出射側の端面とし、高反射膜が形成される横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタ131側の端面を出射側の端面とは反対側の端面とするのが一般的である。   A wavelength tunable laser element including a laterally coupled co-directional optical coupler type tunable filter disclosed in Example 2 of Patent Document 1 will be described. As shown in FIG. 7A of Patent Document 1, the wavelength tunable laser element includes a diffraction grating type reflecting mirror 134, a gain region 133, a phase adjustment region 132, a laterally coupled co-directional optical coupler type wavelength tunable filter 131 in order. It is a semiconductor laser device that is monolithically integrated side by side. The diffraction grating type reflecting mirror 134 is, for example, a distributed Bragg reflector (hereinafter referred to as DBR) filter. On the other hand, a highly reflective film is formed on the end face on the side where the laterally coupled co-directional optical coupler type tunable filter 131 is disposed. Whereas the laterally coupled co-directional optical coupler type tunable filter 131 has transmission characteristics and it is necessary to form a highly reflective film on the end face, the diffraction grating type reflecting mirror 134 has reflective characteristics. ing. Therefore, in the wavelength tunable laser element, the end face on the diffraction grating type reflecting mirror 134 side is the end face on the emission side, and the side coupling type concentric optical coupler type wavelength tunable filter 131 side on which the high reflection film is formed is provided. In general, the end surface is the end surface opposite to the end surface on the emission side.

レーザ素子において、レーザ素子が出力する出力光のFFPは、素子特性にとって重要な特性の一つであるが、特に、波長可変レーザ素子は、出力光の波長を制御するために、外部に波長モニタが配置する必要がある。波長可変レーザ素子の出射側に波長ロッカーを配置する場合に、波長可変レーザ素子の出力光のFFPに乱れが大きくなると、波長ロッカーの波長制御性を悪化させることとなる。   In the laser element, the FFP of the output light output from the laser element is one of the important characteristics for the element characteristics. In particular, the wavelength tunable laser element has an external wavelength monitor for controlling the wavelength of the output light. Need to be placed. When the wavelength locker is arranged on the emission side of the wavelength tunable laser element, if the disturbance of the FFP of the output light of the wavelength tunable laser element becomes large, the wavelength controllability of the wavelength locker is deteriorated.

発明者らは、回折格子型反射鏡134としてDBRフィルタを用いる半導体レーザ素子であって、DBRフィルタ側の端面より光が出射する半導体レーザ素子を作製し、出射される出力光のFFPについて観測した。その結果、波長ロッカーの波長制御性にとって問題となる程度に、FFPの乱れが発生しているとの知見を発明者らは得ている。これは、DBRフィルタの回折格子において散乱光が発生し、かかる散乱光が迷光として出力光に含まれることとなり、出力光のFFPに乱れが発生するものと考えられる。   The inventors produced a semiconductor laser element using a DBR filter as the diffraction grating type reflecting mirror 134 and emitting light from the end face on the DBR filter side, and observed the FFP of the emitted output light. . As a result, the inventors have obtained the knowledge that FFP disturbance has occurred to such an extent that it becomes a problem for the wavelength controllability of the wavelength locker. This is considered that scattered light is generated in the diffraction grating of the DBR filter, and the scattered light is included in the output light as stray light, so that the FFP of the output light is disturbed.

本発明は、かかる課題を鑑みてなされてものであり、本発明の目的は、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタを備える波長可変レーザ素子であって、FFPの特性が向上される波長可変レーザ素子、及び光モジュールの提供とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a wavelength tunable laser element including a laterally coupled co-directional optical coupler type tunable filter, which improves FFP characteristics. Provided are a wavelength tunable laser device and an optical module.

(1)上記課題を解決するために、本発明に係る波長可変レーザ素子は、出射側の端面に形成される、出射側反射膜と、出射側の端面に接して配置され、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタで構成される、第1のフィルタと、前記第1のフィルタのピーク波長がシフトする波長範囲内において、周期的な複数のピークがあるフィルタ特性を備える、第2のフィルタと、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとの間に配置され、電流が供給されることにより発光する、ゲイン部と、を備える、波長可変レーザ素子であって、前記第1のフィルタは、{前記ゲイン部から延伸する第1の光導波路、を含む第1のメサストライプ}と、{前記第1の光導波路に並行して光学的に結合するよう延伸するとともに前記第1の光導波路の屈折率より低い屈折率を有する第2の光導波路、を含む第2のメサストライプ}と、を備え、前記第2のメサストライプは、前記出射側の端面へ延伸するとともに、前記出射側の端面に至り、前記第1のメサストライプは、前記第2のメサストライプに並行して延伸するとともに、その端部において前記第1のメサストライプ側とは反対側に屈曲し、前記出射側反射膜の反射率が50%以下である、ことを特徴とする。   (1) In order to solve the above-mentioned problem, a wavelength tunable laser device according to the present invention is disposed on an exit-side reflection film formed on the exit-side end face, and in contact with the exit-side end face. A first filter composed of a directional optical coupler type tunable filter, and a filter characteristic having a plurality of periodic peaks within a wavelength range in which the peak wavelength of the first filter is shifted, A wavelength tunable laser element comprising: a second filter; and a gain unit that is disposed between the first filter and the second filter and emits light when supplied with a current. The first filter includes {a first mesa stripe including a first optical waveguide extending from the gain portion} and {extends to optically couple in parallel with the first optical waveguide and First optical waveguide A second mesa stripe including a second optical waveguide having a refractive index lower than the refractive index, and the second mesa stripe extends to the end face on the exit side and the end face on the exit side The first mesa stripe extends in parallel with the second mesa stripe, and bends at the end of the first mesa stripe opposite to the first mesa stripe side. The reflectance is 50% or less.

(2)上記(1)に記載の波長可変レーザ素子であって、前記出射側反射膜の反射率が6.5%以上50%以下であってもよい。   (2) In the wavelength tunable laser element according to (1) above, the reflectance of the emission-side reflection film may be 6.5% or more and 50% or less.

(3)上記(1)又は(2)に記載の波長可変レーザ素子であって、前記第1のメサストライプの先端は、前記出射側の端面に至るとともに、前記出射側の端面において、前記第1のメサストライプの延伸方向が前記出射側の端面の法線となす角度が臨界角以上であってもよい。   (3) The wavelength tunable laser element according to (1) or (2), wherein a tip end of the first mesa stripe reaches an end face on the emission side, and the end face on the emission side The angle formed by the extending direction of one mesa stripe and the normal line of the end face on the emission side may be a critical angle or more.

(4)上記(1)又は(2)に記載の波長可変レーザ素子であって、前記第1のメサストライプの先端は、前記出射側の端面より内側に位置し、前記第1のメサストライプの先端と前記出射側の端面との間に溝又はストライプが形成されてもよい。   (4) The wavelength tunable laser element according to (1) or (2), wherein a tip end of the first mesa stripe is located inside an end face on the emission side, and the first mesa stripe A groove or a stripe may be formed between the tip and the end face on the emission side.

(5)上記(3)に記載の波長可変レーザ素子であって、前記第1のメサストライプと前記第2のメサストライプとの間に溝又はストライプが形成されてもよい。   (5) In the wavelength tunable laser device according to (3), a groove or a stripe may be formed between the first mesa stripe and the second mesa stripe.

(6)上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の波長可変レーザ素子であって、前記第2のメサストライプは、その端部において、前記第1のメサストライプ側に屈曲し、さらに前記第1のメサストライプ側とは反対側に屈曲し、前記出射側の端面の法線に沿うように前記出射側の端面に至ってもよい。   (6) The wavelength tunable laser element according to any one of (1) to (5), wherein the second mesa stripe is bent toward the first mesa stripe at an end thereof, and The first mesa stripe side may be bent opposite to the first mesa stripe side and reach the end face on the exit side so as to follow the normal line of the end face on the exit side.

(7)上記(1)乃至(6)のいずれかに記載の波長可変レーザ素子であって、前記第1のメサストライプが前記第2のメサストライプと並行して延伸する部分において、前記第1のメサストライプの両側面のうち、前記第2のストライプ側とは反対側の側面のみに回折格子が形成されてもよい。   (7) The wavelength tunable laser element according to any one of (1) to (6), wherein the first mesa stripe extends in parallel with the second mesa stripe. A diffraction grating may be formed only on the side surface opposite to the second stripe side of the both side surfaces of the mesa stripe.

(8)上記(1)乃至(7)のいずれかに記載の波長可変レーザ素子であって、前記第2のフィルタは、10周期以上であるサンプルグーレディング構造を有してもよい。   (8) In the wavelength tunable laser element according to any one of (1) to (7), the second filter may have a sample gourd structure having 10 cycles or more.

(9)本発明に係る光モジュールは、上記(1)乃至(8)のいずれかに記載の波長可変レーザ素子、を備える、光モジュールであってもよい。   (9) The optical module according to the present invention may be an optical module including the wavelength tunable laser element according to any one of (1) to (8).

本発明により、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタを備える波長可変レーザ素子であって、FFPの特性が向上される波長可変レーザ素子、及び光モジュールが提供される。   According to the present invention, there are provided a wavelength tunable laser element including a laterally coupled co-directional optical coupler type wavelength tunable filter, and a wavelength tunable laser element with improved FFP characteristics, and an optical module.

本発明の第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子の上面図である。1 is a top view of a wavelength tunable laser device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子の断面図である。1 is a cross-sectional view of a wavelength tunable laser device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the LGLC filter part of the wavelength tunable laser element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the LGLC filter part of the wavelength tunable laser element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子からの出力光の水平方向FFPの観測結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result of the horizontal direction FFP of the output light from the wavelength variable laser element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子の光出力特性を示す図である。It is a figure which shows the optical output characteristic of the wavelength tunable laser element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the LGLC filter part of the wavelength tunable laser element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る波長可変レーザ素子からの出力光の水平方向FFPの観測結果を示す図である。It is a figure which shows the observation result of the horizontal direction FFP of the output light from the wavelength variable laser element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the LGLC filter part of the wavelength tunable laser element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the LGLC filter part of the wavelength tunable laser element which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the LGLC filter part of the wavelength tunable laser element which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the LGLC filter part of the wavelength tunable laser element concerning the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係る光モジュールの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the optical module which concerns on the 7th Embodiment of this invention.

以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的かつ詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下に示す図は、あくまで、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described specifically and in detail based on the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof will be omitted. In addition, the drawings shown below are merely examples of the embodiment, and the size of the drawings and the scales described in this example do not necessarily match.

[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子の上面図である。当該実施形態に係る波長可変レーザ素子は、横方向結合型同方向性光結合器型(Lateral Grating
assisted Lateral Co-directional coupler:以下、LGLCと記す)波長可変フィルタを備える波長可変レーザ素子(以下、LGLC波長可変レーザ素子と記す)である。図1に示す通り、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子は、光の出射方向に沿って、DBRフィルタ部1(第2のフィルタ)と、ゲイン部2と、位相調整部3と、LGLCフィルタ部4(第1のフィルタ)と、が同一半導体基板上に集積された集積半導体レーザ素子である。図1には、DBRフィルタ部1の上側電極がDBRフィルタ用電極5として、ゲイン部2の上側電極がゲイン用電極6として、位相調整部3の上側電極が位相調整用電極7として、LGLCフィルタ部4の上側電極がLGLCフィルタ用電極8として、それぞれ示されている。ゲイン部2は、LGLCフィルタ部4とDBRフィルタ部1との間に配置され、電流が供給されることにより発光する。LGLCフィルタ部4は、互いに並行して延びる低屈折率光導波路9(第2の光導波路)と高屈折率光導波路10(第1の光導波路)とを備えている。高屈折率光導波路10と低屈折率光導波路9とが、互いに平行に直線形状に延伸している部分は光学的に結合する光結合器として機能している。図1の右側に示す端面が出射側の端面であり、LGLCフィルタ部4は出射側の端面に接して配置され、低屈折率光導波路9の先端から光が出射される。図1の左側に示す端面が出射側とは反対側の端面であり、該端面に反射膜11(低反射膜:反射抑制膜)が形成される。また、出射側の端面に反射膜12(出射側反射膜)が形成される。ここで、反射膜11の反射率は0.1%であり、反射膜12の反射率は50%である。なお、LGLCフィルタ部4が、LGLC波長可変フィルタで構成される第1のフィルタであり、DBRフィルタ部1が、第2のフィルタである。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a top view of a wavelength tunable laser device according to the first embodiment of the present invention. The wavelength tunable laser device according to this embodiment includes a laterally coupled type unidirectional optical coupler type (Lateral Grating).
Assisted Lateral Co-directional coupler: a wavelength tunable laser element (hereinafter referred to as LGLC wavelength tunable laser element) having a wavelength tunable filter. As shown in FIG. 1, the wavelength tunable laser element according to this embodiment includes a DBR filter unit 1 (second filter), a gain unit 2, a phase adjustment unit 3, and an LGLC filter along the light emission direction. The unit 4 (first filter) is an integrated semiconductor laser element integrated on the same semiconductor substrate. In FIG. 1, the upper electrode of the DBR filter unit 1 is used as the DBR filter electrode 5, the upper electrode of the gain unit 2 is used as the gain electrode 6, and the upper electrode of the phase adjustment unit 3 is used as the phase adjustment electrode 7. The upper electrodes of the part 4 are respectively shown as LGLC filter electrodes 8. The gain unit 2 is disposed between the LGLC filter unit 4 and the DBR filter unit 1 and emits light when supplied with current. The LGLC filter unit 4 includes a low refractive index optical waveguide 9 (second optical waveguide) and a high refractive index optical waveguide 10 (first optical waveguide) that extend in parallel with each other. A portion where the high refractive index optical waveguide 10 and the low refractive index optical waveguide 9 extend in a straight line parallel to each other functions as an optical coupler that optically couples. The end face shown on the right side of FIG. 1 is the end face on the exit side, and the LGLC filter unit 4 is disposed in contact with the end face on the exit side, and light is emitted from the tip of the low refractive index optical waveguide 9. The end face shown on the left side of FIG. 1 is the end face opposite to the emission side, and a reflection film 11 (low reflection film: reflection suppression film) is formed on the end face. Further, a reflection film 12 (an emission side reflection film) is formed on the end face on the emission side. Here, the reflectance of the reflective film 11 is 0.1%, and the reflectance of the reflective film 12 is 50%. Note that the LGLC filter unit 4 is a first filter constituted by an LGLC wavelength variable filter, and the DBR filter unit 1 is a second filter.

高屈折率光導波路10は、DBRフィルタ部1、ゲイン部2、位相調整部3、及びLGLCフィルタ部4に至って伸びる光導波路であり、高屈折率光導波路10を含む半導体多層が第1のメサストライプである。すなわち、高屈折率光導波路10は、ゲイン部2から延伸し、位相調整部を貫通し、LGLCフィルタ部4へ及んでいる。低屈折率光導波路9は、高屈折率光導波路10の屈折率より低い屈折率を有する光導波路であり、低屈折率光導波路9を含む半導体多層が第2のメサストライプである。高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)は、図1の左右方向に直線状に延伸する形状をしているとともに、両端においてそれぞれ屈曲している。高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)のLGLCフィルタ部4側の端部(出射側の端部)においては、図1の下側に屈曲するとともに、その先端は出射側の端面には至っておらず窓構造となっている。高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)のDBRフィルタ部1側の端部においては、図1の上側に屈曲するとともに、その先端は出射側とは反対側の端面には至っていない。低屈折率光導波路9(第2のメサストライプ)は、LGLCフィルタ部4の主要部においては、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)に平行して直線状に延伸する形状をしており、出射側には直線状に延伸して出射側の端面に至っている。図1の左側の端部(出射側とは反対側の端部)においては、位相調整部3において、図1の上側に屈曲している。   The high refractive index optical waveguide 10 is an optical waveguide extending to the DBR filter unit 1, the gain unit 2, the phase adjustment unit 3, and the LGLC filter unit 4, and the semiconductor multilayer including the high refractive index optical waveguide 10 is the first mesa. It is a stripe. That is, the high refractive index optical waveguide 10 extends from the gain unit 2, passes through the phase adjustment unit, and reaches the LGLC filter unit 4. The low refractive index optical waveguide 9 is an optical waveguide having a refractive index lower than that of the high refractive index optical waveguide 10, and the semiconductor multilayer including the low refractive index optical waveguide 9 is a second mesa stripe. The high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) has a shape extending linearly in the left-right direction of FIG. 1 and is bent at both ends. The end of the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) on the LGLC filter section 4 side (end on the exit side) is bent downward in FIG. 1, and its tip is on the end face on the exit side. The window structure is not reached. The end portion of the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) on the DBR filter portion 1 side is bent upward in FIG. 1 and its tip does not reach the end surface opposite to the emission side. The low refractive index optical waveguide 9 (second mesa stripe) has a shape that extends linearly in parallel with the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) in the main part of the LGLC filter section 4. It extends straight on the exit side and reaches the end face on the exit side. At the left end of FIG. 1 (end opposite to the emission side), the phase adjustment unit 3 is bent upward in FIG.

図2は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子の断面図である。図2に示す断面は、図1のII−II線に示す断面であり、図2に第1のメサストライプの構造が示されている。DBRフィルタ部1、位相調整部3、及びLGLCフィルタ部4において、n型InP基板20に、InGaAsPからなる下部コア層25、n型InP層24、及びInGaAsPからなる上部コア層23からなる半導体多層が積層されている。これに対して、ゲイン部2において、n型InP基板20に、下部コア層25、n型InP層24、及びゲイン層26(多重量子井戸層)からなる半導体多層が積層されている。第1のメサストライプにおいて高屈折率光導波路10は上部コア層23に形成されており、第1メサのストライプは、半導体多層のうち高屈折率光導波路10を形成する領域の両側となる領域が除去されるメサストライプ構造である。これに対して、第2のメサストライプ(図示せず)は、n型InP基板20に、下部コア層25及びn型InP層24からなる半導体多層が積層されている。第2のメサストライプにおいて低屈折率光導波路9は下部コア層25に形成されており、第2のメサストライプは、半導体多層のうち低屈折率光導波路9を形成する領域の両側となる領域が除去されるメサストライプ構造である。第1のメサストライプ及び第2のメサストライプを半絶縁性InP埋め込み層(図示せず)によって埋め込むことにより、第1のメサストライプの両側と、第2のメサストライプの両側と上側に、半絶縁性InP埋め込み層が形成される。第1のメサストライプの上面及び、その両側に広がる半絶縁性InP埋め込み層の上面に、p型InP層21がさらに積層される。なお、DBRフィルタ部1においては、p型InP層21内部に回折格子22が形成されている。p型InP21の上面には、前述の通り、上側電極がそれぞれ形成されており、n型InP基板20の下面(裏面)には、下側電極として、共通電極29が形成されている。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the wavelength tunable laser element according to this embodiment. The cross section shown in FIG. 2 is a cross section taken along the line II-II in FIG. 1, and the structure of the first mesa stripe is shown in FIG. In the DBR filter unit 1, the phase adjustment unit 3, and the LGLC filter unit 4, a semiconductor multilayer including an n-type InP substrate 20, a lower core layer 25 made of InGaAsP, an n-type InP layer 24, and an upper core layer 23 made of InGaAsP. Are stacked. In contrast, in the gain section 2, a semiconductor multilayer composed of a lower core layer 25, an n-type InP layer 24, and a gain layer 26 (multiple quantum well layer) is stacked on the n-type InP substrate 20. In the first mesa stripe, the high refractive index optical waveguide 10 is formed in the upper core layer 23, and the first mesa stripe has regions on both sides of the region where the high refractive index optical waveguide 10 is formed in the semiconductor multilayer. This is a mesa stripe structure to be removed. On the other hand, in the second mesa stripe (not shown), a semiconductor multilayer composed of the lower core layer 25 and the n-type InP layer 24 is laminated on the n-type InP substrate 20. In the second mesa stripe, the low refractive index optical waveguide 9 is formed in the lower core layer 25, and the second mesa stripe has a region on both sides of a region in the semiconductor multilayer where the low refractive index optical waveguide 9 is formed. This is a mesa stripe structure to be removed. By embedding the first mesa stripe and the second mesa stripe with a semi-insulating InP buried layer (not shown), a semi-insulation is provided on both sides of the first mesa stripe and on both sides and the upper side of the second mesa stripe. A conductive InP buried layer is formed. A p-type InP layer 21 is further stacked on the upper surface of the first mesa stripe and the upper surface of the semi-insulating InP buried layer extending on both sides thereof. In the DBR filter unit 1, a diffraction grating 22 is formed inside the p-type InP layer 21. As described above, the upper electrode is formed on the upper surface of the p-type InP 21, and the common electrode 29 is formed on the lower surface (back surface) of the n-type InP substrate 20 as the lower electrode.

図3及び図4は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部4の構造を示す模式図である。図3及び図4に示す長方形は、LGLCフィルタ部4を模式的に表したものであり、長方形の右端は出射側の端面を表している。前述の通り、低屈折率光導波路9は図の横方向に延伸し、端部の先端は出射側の端面に至っている。低屈折率光導波路9の中心線は直線状に延伸し、出射側の端面と垂直に交わっている。そして、低屈折率光導波路9の先端より光が出射する。ここで、波長可変レーザ素子が出力する光のうち、低屈折率光導波路9から出射される光を主光101とする。   3 and 4 are schematic views showing the structure of the LGLC filter unit 4 of the wavelength tunable laser element according to this embodiment. The rectangle shown in FIGS. 3 and 4 schematically represents the LGLC filter unit 4, and the right end of the rectangle represents the end face on the emission side. As described above, the low-refractive-index optical waveguide 9 extends in the horizontal direction in the figure, and the tip of the end reaches the end surface on the emission side. The center line of the low refractive index optical waveguide 9 extends in a straight line and intersects the end face on the emission side perpendicularly. Light is emitted from the tip of the low refractive index optical waveguide 9. Here, the light emitted from the low refractive index optical waveguide 9 out of the light output from the wavelength tunable laser element is referred to as main light 101.

高屈折率光導波路10は、その端部において、低屈折率光導波路9側とは反対側に(図の下側に)屈曲している。高屈折率光導波路10の中心線は、低屈折率光導波路9の中心線と平行に直線状に延伸し、端部において屈曲している。端部の先端は、出射側の端面には至っておらず、端部の先端と出射側の端面との間にはp型InP層21が形成されている。高屈折率光導波路10の先端が出射側の端面に至らず窓構造となっているのは、高屈折率光導波路10を伝搬する光が高屈折率光導波路10の端部において反射し、戻り光として再び高屈折率光導波路10を伝搬することを抑制するためである。なお、図3には説明を簡単にするために省略されているが、図4に示す通り、高屈折率光導波路10の両側面に長周期回折格子41が形成されている。高屈折率光導波路10が低屈折率光導波路9と平行して直線状に延伸する部分に、長周期回折格子41が形成されている。図3及び図4の詳細については後述する。   The high refractive index optical waveguide 10 is bent at the end thereof on the side opposite to the low refractive index optical waveguide 9 side (downward in the drawing). The center line of the high refractive index optical waveguide 10 extends linearly in parallel with the center line of the low refractive index optical waveguide 9 and is bent at the end. The tip of the end does not reach the end surface on the emission side, and a p-type InP layer 21 is formed between the tip of the end and the end surface on the emission side. The leading edge of the high-refractive index optical waveguide 10 does not reach the end face on the emission side, and has a window structure. Light propagating through the high-refractive index optical waveguide 10 is reflected at the end of the high-refractive index optical waveguide 10 and returned. This is to prevent the light from propagating again through the high refractive index optical waveguide 10 as light. Although omitted in FIG. 3 for simplicity of explanation, as shown in FIG. 4, long-period diffraction gratings 41 are formed on both side surfaces of the high refractive index optical waveguide 10. A long period diffraction grating 41 is formed in a portion where the high refractive index optical waveguide 10 extends linearly in parallel with the low refractive index optical waveguide 9. Details of FIGS. 3 and 4 will be described later.

図5は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子からの出力光の水平方向FFPの観測結果を示す図である。後述する通り、破線で囲まれる領域にFFPの乱れ50が観測されているが、DBRフィルタ部1側の端面を出射側の端面とする場合と比較して、出力する出力光のFFPの乱れは抑制されている。当該実施形態に係る波長可変レーザ素子では、LGLCフィルタ部4側の端面を出射側の端面とする場合、LGLCフィルタ部4のフィルタ特性の観点からは反射膜12(出射側反射膜)の反射率は高い方が望ましいが、反射膜12の反射率の増加は、出力する出力光の強度低下を招くこととなる。発明者らは、反射膜12の反射率を鋭意検討することにより、反射膜12の反射率は50%以下となるのが望ましいことを見出した。反射率は、6.5%以上50%以下の範囲にあるのがさらに望ましい。   FIG. 5 is a diagram showing the observation result of the horizontal FFP of the output light from the wavelength tunable laser element according to the embodiment. As will be described later, FFP disturbance 50 is observed in the area surrounded by the broken line, but compared to the case where the end face on the DBR filter section 1 side is the end face on the output side, the FFP disturbance of the output light to be output is It is suppressed. In the wavelength tunable laser device according to the embodiment, when the end surface on the LGLC filter unit 4 side is the end surface on the output side, the reflectivity of the reflective film 12 (the output side reflective film) from the viewpoint of the filter characteristics of the LGLC filter unit 4 However, an increase in the reflectance of the reflective film 12 causes a reduction in the intensity of the output light to be output. The inventors have intensively studied the reflectance of the reflective film 12 and found that the reflectance of the reflective film 12 is desirably 50% or less. More preferably, the reflectance is in the range of 6.5% to 50%.

図6は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子の光出力特性を示す図であり、実際に実験により測定された結果が示されている。当該実施形態に係る波長可変レーザ素子であって、出射側反射膜(反射膜12)の反射率がそれぞれ6.5%、27%、50%である波長可変レーザ素子の光出力が、それぞれ曲線S1,S2,S3として示されている。また、比較のために、従来技術に係る波長可変レーザ素子の光出力が、曲線P1として示されている。ここで、従来技術に係る波長可変レーザ素子とは、DBRフィルタ側の端面より光を出射するLGLC波長可変レーザ素子であって、LGLCフィルタ側の端面に反射率95%の反射膜が形成される波長可変レーザ素子である。またDBRフィルタ側の端面の反射率は0.1%である。図の縦軸は波長可変レーザ素子の光出力Po[mW]であり、図の横軸はゲイン部2に注入する電流Igain[mA]である。   FIG. 6 is a diagram showing the light output characteristics of the wavelength tunable laser element according to this embodiment, and shows results actually measured by experiments. The light output of the wavelength tunable laser element according to this embodiment, in which the reflectance of the output side reflection film (reflection film 12) is 6.5%, 27%, and 50%, respectively, is a curve. Shown as S1, S2, S3. For comparison, the optical output of the wavelength tunable laser element according to the prior art is shown as a curve P1. Here, the wavelength tunable laser element according to the prior art is an LGLC wavelength tunable laser element that emits light from the end face on the DBR filter side, and a reflective film having a reflectance of 95% is formed on the end face on the LGLC filter side. This is a wavelength tunable laser element. The reflectivity of the end face on the DBR filter side is 0.1%. The vertical axis in the figure is the optical output Po [mW] of the wavelength tunable laser element, and the horizontal axis in the figure is the current Igain [mA] injected into the gain unit 2.

前述する通り、LGLC波長可変レーザ素子は、DBRフィルタ側の端面を出射側の端面とするのが一般的である。曲線P1に示す従来技術に係る波長可変レーザ素子のように、LGLCフィルタ側の端面に形成される反射膜に、例えば反射率95%となる高反射率の反射膜を用いることにより、高出力を実現している。これに対して、発明者らは、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のように、LGLCフィルタ側の端面を出射側の端面とした場合に、出射側の端面に形成される反射膜の反射率と、レーザ素子の光出力の関係を鋭意検討した。その結果、図6に示す通り、反射膜12の反射率を下げていくと光出力は増大し、反射率を50%である場合(曲線S3)には、従来技術に係る波長可変レーザ素子(曲線P1)よりも、高い光出力が得られることを、発明者らは見出した。すなわち、反射膜12の反射率を50%以下とすることにより、従来技術に係る波長可変レーザ素子の光出力と同等以上の光出力が得られる。さらに、反射率を50%より下げていくと、図の曲線S2が示す通り、反射率の低減とともに、光出力はさらに増大することを、発明者らは見出した。そして、反射膜12の反射率を6.5%とすると、図の曲線S1が示す通り、非常に高い光出力が得られることを発明者らは見出した。発明者らは、反射膜12の反射率を6.5%よりさらに低減される場合についても、実験的測定を行っており、さらに反射膜12の反射率が6.5%よりさらに低減される場合には、閾値が増加し、むしろ光出力が低減し、場合によっては発振しないことがあることも発明者らは見出した。よって、反射膜12の反射率は、6.5%以上50%以下が望ましいとの知見を発明者らは得ている。   As described above, the LGLC wavelength tunable laser element generally uses the end face on the DBR filter side as the end face on the output side. Like the wavelength tunable laser element according to the prior art shown by the curve P1, a high reflectivity film with a reflectivity of 95%, for example, is used for the reflect film formed on the end face on the LGLC filter side, thereby achieving high output. Realized. In contrast, when the end face on the LGLC filter side is the end face on the output side as in the wavelength tunable laser element according to the embodiment, the inventors reflect the reflection film formed on the end face on the output side. The relationship between the rate and the optical output of the laser element was studied earnestly. As a result, as shown in FIG. 6, when the reflectance of the reflective film 12 is lowered, the light output increases. When the reflectance is 50% (curve S3), the wavelength tunable laser element according to the prior art ( The inventors have found that a higher light output can be obtained than the curve P1). That is, by setting the reflectance of the reflective film 12 to 50% or less, a light output equal to or higher than the light output of the wavelength tunable laser element according to the prior art can be obtained. Furthermore, the inventors have found that when the reflectance is lowered below 50%, as the curve S2 in the figure shows, the light output further increases as the reflectance decreases. The inventors have found that when the reflectance of the reflective film 12 is 6.5%, a very high light output can be obtained as shown by the curve S1 in the figure. The inventors have also experimentally measured the case where the reflectance of the reflective film 12 is further reduced below 6.5%, and the reflectance of the reflective film 12 is further reduced below 6.5%. In some cases, the inventors have also found that the threshold increases, rather the light output decreases, and in some cases it does not oscillate. Therefore, the inventors have found that the reflectance of the reflective film 12 is preferably 6.5% or more and 50% or less.

LGLCフィルタ部4は長周期の均一グレーディングであり、DBRフィルタ部1はサンプルドグレーディングである。透過スペクトルが波長に対してなだらかに変化するフィルタ特性をLGLCフィルタ部4は有している。そして、LGLCフィルタ部4のピーク波長がシフトする波長範囲内に、反射スペクトルが周期的な複数のピークを有するフィルタ特性をDBRフィルタ部1は有している。DBRフィルタ部1及びLGLCフィルタ部4は、供給される電流によってそれぞれピーク波長を制御することが可能であり、LGLCフィルタ部4の透過スペクトルのピークと、DBRフィルタ部1の反射スペクトルのピークとが一致する波長付近の縦モードでレーザ発振をする。   The LGLC filter unit 4 is long-period uniform grading, and the DBR filter unit 1 is sampled grading. The LGLC filter unit 4 has a filter characteristic in which the transmission spectrum changes gently with respect to the wavelength. The DBR filter unit 1 has a filter characteristic having a plurality of peaks having a periodic reflection spectrum within a wavelength range in which the peak wavelength of the LGLC filter unit 4 is shifted. The DBR filter unit 1 and the LGLC filter unit 4 can each control the peak wavelength according to the supplied current, and the peak of the transmission spectrum of the LGLC filter unit 4 and the peak of the reflection spectrum of the DBR filter unit 1 Laser oscillation is performed in the longitudinal mode near the matching wavelength.

本発明に係る波長可変レーザ素子において、DBRフィルタ部1から図1の左側へ放出される光は不要であり、DBRフィルタ部1においてサンプルドグレーディング周期が多いほど反射スペクトルの半値幅が狭くなり、サイドモード抑圧比(SMSR)が改善する。SMSR向上の観点から、DBRフィルタ部1のフィルタ特性を、LGLCフィルタ部4のピーク波長がシフトする波長範囲内に、周期的な10以上のピークを有するフィルタ特性とするのが望ましく、すなわち、DBRフィルタ部1を10周期以上であるサンプルドグレーディング構造とすることが望ましい。   In the wavelength tunable laser device according to the present invention, light emitted from the DBR filter unit 1 to the left side in FIG. 1 is unnecessary, and the half width of the reflection spectrum becomes narrower as the sampled grading period increases in the DBR filter unit 1. The side mode suppression ratio (SMSR) is improved. From the viewpoint of improving the SMSR, it is desirable that the filter characteristic of the DBR filter unit 1 is a filter characteristic having a periodic peak of 10 or more within the wavelength range in which the peak wavelength of the LGLC filter unit 4 is shifted. It is desirable that the filter unit 1 has a sampled grading structure having 10 cycles or more.

本発明はLGLC波長可変レーザ素子に係る発明であり、その主な特徴は、LGLC波長可変フィルタ側の端面を出射側の端面とし、出射側の端面に形成される反射膜(出射側反射膜)の反射率を50%以下とすることにある。反射率は6.5%以上50%以下が、さらに望ましい。第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子が出力する出力光のFFPの乱れは、DBRフィルタ側の端面を出射側の端面とする場合よりも抑制されている。さらに、高出力なLGLC波長可変レーザ素子を提供することができる。   The present invention relates to an LGLC wavelength tunable laser element, and the main feature thereof is a reflecting film (outgoing side reflecting film) formed on the end face on the exit side, with the end face on the LGLC wavelength tunable filter side being the end face on the exit side. The reflectance is 50% or less. The reflectance is more preferably 6.5% or more and 50% or less. The FFP disturbance of the output light output from the wavelength tunable laser element according to the first embodiment is suppressed more than when the end face on the DBR filter side is the end face on the output side. Furthermore, a high-power LGLC wavelength tunable laser element can be provided.

しかしながら、図5に示す通り、第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子が出力する出力光のFFPには乱れ50が発生している。発明者らは、FFPに乱れ50が発生する原因について検討したところ、図3に示す通り、高屈折率光導波路10の先端から出射される光が迷光102として出力する光に含まれることとなり、主光と迷光との干渉パターンがFFPに現れてしまうことが、FFPに乱れ50が発生する主な原因であるとの知見を得ている。そして、高屈折率光導波路の先端からの戻り光を抑制しつつ、迷光102が素子外部へ放出されるのを抑制する構造について検討した。以下、FFP特性がさらに向上される波長可変レーザ素子について説明する。   However, as shown in FIG. 5, a disturbance 50 is generated in the FFP of the output light output from the wavelength tunable laser element according to the first embodiment. The inventors examined the cause of the occurrence of the disturbance 50 in the FFP, and as shown in FIG. 3, the light emitted from the tip of the high refractive index optical waveguide 10 is included in the light output as the stray light 102. It has been found that the fact that the interference pattern of the main light and stray light appears in the FFP is the main cause of the disturbance 50 in the FFP. And the structure which suppresses that the stray light 102 is discharge | released outside the element was investigated, suppressing the return light from the front-end | tip of a high refractive index optical waveguide. Hereinafter, a wavelength tunable laser element that further improves the FFP characteristics will be described.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る波長可変レーザ素子は、LGLC波長可変レーザ素子であり、高屈折率光導波路10の出射側端部の構造が異なることを除いて、第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子と同じ構造をしている。
[Second Embodiment]
The wavelength tunable laser element according to the second embodiment of the present invention is an LGLC wavelength tunable laser element, and is different from the first embodiment except that the structure of the output side end of the high refractive index optical waveguide 10 is different. It has the same structure as the tunable laser element.

図7は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部4の構造を示す模式図である。低屈折率光導波路9は、図3に示す第1の実施形態に係る低屈折率光導波路9と同様に、図の横方向に延伸し、端部の先端は出射側の端面に至っている。これに対して、当該実施形態に係る高屈折率光導波路10は、第1の実施形態と同様に、その端部において、低屈折率光導波路9側とは反対側に(図の下側に)屈曲しているが、第1の実施形態と異なり、高屈折率光導波路10の先端は出射側の端面に至っている。高屈折率光導波路10の中心線は、低屈折率光導波路9の中心線と平行に直線状に延伸し、端部において屈曲し、出射側の端面に至っている。出射側の端面において、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)の延伸方向が出射側の端面の法線となす角度を角θとする。すなわち、高屈折率光導波路10の中心線が出射側の端面の法線となす角度が角θである。当該実施形態に係る角θは臨界角θ以上であり、高屈折率光導波路10を伝搬して出射側の端面に至る光は、出射側の端面において全反射するので、かかる光が素子外部へ放出されることが抑制される。また、出射側の端面において反射される光は、図3に迷光102として示されており、出射側の端面において反射されるので、戻り光として再び高屈折率光導波路10を伝搬することも抑制される。 FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of the LGLC filter unit 4 of the wavelength tunable laser element according to the embodiment. The low-refractive index optical waveguide 9 extends in the horizontal direction of the drawing, similarly to the low-refractive index optical waveguide 9 according to the first embodiment shown in FIG. 3, and the tip of the end portion reaches the end face on the emission side. On the other hand, the high refractive index optical waveguide 10 according to the embodiment is opposite to the low refractive index optical waveguide 9 side at the end thereof (as shown in the lower side of the figure), as in the first embodiment. ) Although bent, unlike the first embodiment, the tip of the high refractive index optical waveguide 10 reaches the end face on the emission side. The center line of the high-refractive index optical waveguide 10 extends linearly in parallel with the center line of the low-refractive index optical waveguide 9, is bent at the end, and reaches the end surface on the emission side. An angle formed by the extending direction of the high-refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) and the normal line of the end surface on the exit side at the exit end surface is an angle θ i . That is, an angle θ i is an angle formed by the center line of the high refractive index optical waveguide 10 and the normal line of the end face on the emission side. The angle θ i according to this embodiment is equal to or greater than the critical angle θ o , and the light that propagates through the high refractive index optical waveguide 10 and reaches the exit-side end face is totally reflected at the exit-side end face, so that the light is Release to the outside is suppressed. Further, the light reflected on the end face on the exit side is shown as stray light 102 in FIG. 3 and is reflected on the end face on the exit side, so that it is also prevented from propagating again through the high refractive index optical waveguide 10 as return light. Is done.

なお、臨界角θは、高屈折率光導波路10が形成される領域を構成する物質の屈折率nと、素子外部の気体(多くの場合、空気)の屈折率nとの間において、(数式1)sinθ=n/nによって定まる角度である。なお、素子外部の気体の屈折率は1と近似できる(n≒1)ので、(数式1)は(数式2)sinθ=1/nと表すことが出来る。なお、高屈折率光導波路10は上部コア層23に形成され、上部コア層23を構成する物質はInGaAsPであり、当該物質の屈折率は3.3である。この場合、臨界角θは、θ=17.6°となる。すなわち、当該実施形態において、角θは17.6°以上とする。 Incidentally, the critical angle theta o is the refractive index n of the material constituting the regions high refractive index waveguide 10 is formed, (often air) of the device exterior gas between the refractive index n o of it is an angle defined by (equation 1) sinθ o = n o / n. Since the refractive index of the gas outside the element can be approximated to 1 (n o ≈1), (Equation 1) can be expressed as (Equation 2) sin θ o = 1 / n. The high refractive index optical waveguide 10 is formed in the upper core layer 23. The material constituting the upper core layer 23 is InGaAsP, and the refractive index of the material is 3.3. In this case, the critical angle θ o is θ o = 17.6 °. That is, in the embodiment, the angle θ i is 17.6 ° or more.

図8は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子からの出力光の水平方向FFPの観測結果を示す図である。図に示す通り、当該実施形態に係るFFPは、図5に示す第1の実施形態に係るFFPよりも乱れがさらに抑制されており、FFP特性のさらなる向上が実現されている。すなわち、図8には、図5に破線で囲まれる領域に観測されるFFPの乱れ50が観測されていない。高屈折率光導波路10の先端から光が素子外部に放出されるのが抑制されており、主光と迷光との干渉パターンがFFPにほとんど現れていないと考えられる。   FIG. 8 is a diagram showing the observation result of the horizontal FFP of the output light from the wavelength tunable laser element according to the embodiment. As shown in the figure, the FFP according to this embodiment is further prevented from being disturbed than the FFP according to the first embodiment shown in FIG. 5, and further improvement of the FFP characteristics is realized. That is, in FIG. 8, the FFP disturbance 50 observed in the region surrounded by the broken line in FIG. 5 is not observed. It is considered that light is suppressed from being emitted from the tip of the high refractive index optical waveguide 10 to the outside of the element, and an interference pattern between main light and stray light hardly appears in the FFP.

なお、当該実施形態において、角θを17.6°以上とするために、高屈折率光導波路10のうち屈曲する部分の曲率半径を小さくすることが考えられるが、曲率半径を小さくするのに伴って光の伝搬損失が増大してしまう。発明者らがシミュレーションにより計算したところ、当該損失が所望の値以下に抑制するためには、曲率半径を200μm以上とする必要があるとの知見を得ている。曲率半径を大きくするとそれに応じて、所望の角θを実現するためには高屈折率光導波路10が屈曲する部分の長さを長くする必要が生じ、曲率半径を200μmとするとき、角θ=17.6°とするためには、高屈折率光導波路10が直線状から屈曲を開始する箇所から出射側の端面までの距離が60μm以上必要となる。かかる距離が長くなると波長可変レーザ共振器長が長くなり、ファブリペロモード間の波長間隔が狭くなり、サイドモード抑圧比(SMSR)が低下することとなる。SMSRを低下させないためには、高屈折率光導波路10が屈曲する部分の長さは上記説明した制約の範囲において出来る限り短い方が望ましい。前述の通り、DBRフィルタ部1のフィルタ特性を、半値幅のより狭い反射スペクトルとすることにより、SMSRを増加させることができる。すなわち、DBRフィルタ部1を10周期以上であるサンプルドグレーディング構造とすることにより、SMSRをより高い値としつつ、高屈折率光導波路10が屈曲する部分の長さを長くすることが出来る。 In this embodiment, in order to set the angle θ i to 17.6 ° or more, it can be considered that the radius of curvature of the bent portion of the high refractive index optical waveguide 10 is reduced, but the radius of curvature is reduced. As a result, the propagation loss of light increases. As a result of simulations conducted by the inventors, it has been found that the radius of curvature needs to be 200 μm or more in order to suppress the loss below a desired value. A larger radius of curvature accordingly, in order to achieve the desired angular theta i becomes necessary high refractive index waveguide 10 is to increase the length of the portion to bend, when the radius of curvature 200 [mu] m, angle theta In order to set i = 17.6 °, the distance from the position where the high refractive index optical waveguide 10 starts to bend from a straight line to the end face on the emission side is required to be 60 μm or more. As this distance increases, the length of the wavelength tunable laser resonator increases, the wavelength interval between Fabry-Perot modes decreases, and the side mode suppression ratio (SMSR) decreases. In order not to lower the SMSR, it is desirable that the length of the bent portion of the high refractive index optical waveguide 10 is as short as possible within the range of the above-described restrictions. As described above, the SMSR can be increased by setting the filter characteristic of the DBR filter unit 1 to a reflection spectrum having a narrower half width. That is, by making the DBR filter unit 1 a sampled grading structure having 10 cycles or more, the length of the portion where the high refractive index optical waveguide 10 bends can be increased while the SMSR is set to a higher value.

[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る波長可変レーザ素子は、LGLC波長可変レーザ素子であり、出射側の端面と高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)の先端との間に溝を備えることを除いて、第1の実施形態に係る波長可変レーザ素子と同じ構造をしている。
[Third Embodiment]
The wavelength tunable laser device according to the third embodiment of the present invention is an LGLC wavelength tunable laser device, and a groove is formed between the end surface on the emission side and the tip of the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe). Except for the provision, it has the same structure as the wavelength tunable laser device according to the first embodiment.

図9は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部4の構造を示す模式図である。低屈折率光導波路9及び高屈折率光導波路10は、図3に示す第1の実施形態に係る低屈折率光導波路9及び高屈折率光導波路10と同様の形状をしている。当該実施形態に係るLGLCフィルタ部4において、第1の実施形態と異なり、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)の先端と出射側の端面との間に溝31が形成されている。当該実施形態に係る溝31を上方から見る形状は、出射側の端面の近傍であって、出射側の端面より内側に所定の距離隔てて位置しており、出射側の端面に沿って帯状に延伸している。当該帯状の一端は低屈折率光導波路9の近傍にまで至っているとともに、当該帯状の他端は高屈折率光導波路10の先端よりもさらに低屈折率光導波路9とは反対側へさらに延伸している。溝31は、高屈折率光導波路10の先端より放出される迷光102を遮光するために配置されており、迷光102が素子外部へ放出されることが抑制されている。それゆえ、溝31は、高屈折率光導波路10の先端における延伸方向に沿って高屈折率光導波路10の先端よりさらに延伸する仮想的な光導波路と交差している。すなわち、溝31を上方から見る形状は、高屈折率光導波路10の中心線を高屈折率光導波路の10の先端よりさらに延長させる線と交差している。また、前述の通り、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)の先端と出射側の端面との間にはp型InP層21が形成されている。溝31は当該p型InP層21を除去することにより形成されるが、溝31の底部は、少なくとも高屈折率光導波路10の先端よりさらに延伸する仮想的な光導波路と交差する箇所において、該光導波路(上部コア層23)よりも深くなっているのが望ましい。   FIG. 9 is a schematic diagram showing the structure of the LGLC filter unit 4 of the wavelength tunable laser element according to the embodiment. The low refractive index optical waveguide 9 and the high refractive index optical waveguide 10 have the same shape as the low refractive index optical waveguide 9 and the high refractive index optical waveguide 10 according to the first embodiment shown in FIG. In the LGLC filter unit 4 according to this embodiment, unlike the first embodiment, a groove 31 is formed between the tip of the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) and the end face on the emission side. . The shape of the groove 31 according to this embodiment viewed from above is in the vicinity of the end surface on the emission side, is located at a predetermined distance from the end surface on the emission side, and is shaped like a band along the end surface on the emission side. Stretched. One end of the belt-like shape reaches the vicinity of the low-refractive-index optical waveguide 9, and the other end of the belt-like shape extends further to the opposite side of the low-refractive-index optical waveguide 9 than the tip of the high-refractive-index optical waveguide 10. ing. The groove 31 is arranged to shield the stray light 102 emitted from the tip of the high refractive index optical waveguide 10, and the stray light 102 is suppressed from being emitted to the outside of the element. Therefore, the groove 31 intersects a virtual optical waveguide that extends further from the front end of the high refractive index optical waveguide 10 along the extending direction at the front end of the high refractive index optical waveguide 10. That is, the shape of the groove 31 viewed from above intersects with a line that extends the center line of the high refractive index optical waveguide 10 further than the tip of the high refractive index optical waveguide 10. Further, as described above, the p-type InP layer 21 is formed between the tip of the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) and the end face on the emission side. The groove 31 is formed by removing the p-type InP layer 21, but the bottom of the groove 31 is at least at a location where it intersects with a virtual optical waveguide that extends further than the tip of the high refractive index optical waveguide 10. It is desirable to be deeper than the optical waveguide (upper core layer 23).

なお、当該実施形態において、迷光を遮光するために溝31を配置しているが、溝に限定されることはなく、迷光を遮光する機能を有するものであればよい。例えば、光の伝搬を抑制する半導体のストライプ構造が溝31の代わりに配置されることにより、迷光を遮光してもよい。この場合、ストライプ構造の上端は、少なくとも高屈折率光導波路10の先端よりさらに延伸する仮想的な光導波路と交差する箇所において、該光導波路(上部コア層23)よりも高くなっているのが望ましい。   In the embodiment, the groove 31 is disposed to block stray light. However, the groove 31 is not limited to the groove, and any structure having a function of blocking stray light may be used. For example, stray light may be shielded by arranging a semiconductor stripe structure that suppresses light propagation instead of the groove 31. In this case, the upper end of the stripe structure is higher than the optical waveguide (upper core layer 23) at least at a location where it intersects with a virtual optical waveguide extending further than the tip of the high refractive index optical waveguide 10. desirable.

低屈折率光導波路9と高屈折率光導波路10とが互いに平行して直線状に延伸している部分は、光結合器として機能しており、かかる部分において一方の光導波路を伝搬する光が他方の光導波路へ遷移する。そして、前述の通り、高屈折率光導波路10の端部において、低屈折率光導波路9側とは反対側に屈曲している。発明者らが検討したところ、低屈折率光導波路9と高屈折率光導波路10との間の領域であって、高屈折率光導波路10が直線状から屈曲を開始する箇所の付近において、迷光103が発生するとの知見を得ている。溝31は、低屈折率光導波路9の近傍に至っているので、迷光102に加えて迷光103を遮光することが出来、迷光103が素子外部に放出されることが抑制されている。よって、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子では、FFP特性のさらなる向上が実現されている。溝31の底部は、少なくとも迷光103の主要部が伝搬する箇所において、低屈折率光導波路9(下部コア層25)よりも深くなっているのが望ましい。ここで、低屈折率光導波路9としたのは、当該実施形態では、低屈折率光導波路9(下部コア層25)が高屈折率光導波路10(上部コア層23)より低い層に形成されているからであり、2本の光導波路のうちより低い光導波路より深くなっているのが望ましい。また、低屈折率光導波路9の中心線が出射側の端面と交差する箇所と、高屈折率光導波路10の中心線を先端における延伸方向に延伸させる線が出射側の端面と交差する箇所と、の中点を規定し、当該中点を貫く出射側の端面の法線が溝31と交差する箇所が、迷光103の主要部が伝搬する箇所である。また、溝31の代わりにストライプ構造を配置する場合には、ストライプ構造は、少なくとも迷光103の主要部が伝搬する箇所において、高屈折率光導波路10(上部コア層23)、すなわち、2本の光導波路のうち高い光導波路よりも高くなっているのが望ましい。   The portion where the low refractive index optical waveguide 9 and the high refractive index optical waveguide 10 extend in a straight line parallel to each other functions as an optical coupler, and light propagating through one of the optical waveguides in this portion. Transition to the other optical waveguide. As described above, the end portion of the high refractive index optical waveguide 10 is bent to the side opposite to the low refractive index optical waveguide 9 side. As a result of examination by the inventors, stray light is a region between the low-refractive index optical waveguide 9 and the high-refractive index optical waveguide 10 and in the vicinity of the portion where the high-refractive index optical waveguide 10 starts bending from a straight line. The knowledge that 103 occurs is obtained. Since the groove 31 reaches the vicinity of the low refractive index optical waveguide 9, the stray light 103 can be blocked in addition to the stray light 102, and the stray light 103 is suppressed from being emitted to the outside of the element. Therefore, in the wavelength tunable laser element according to the embodiment, further improvement in FFP characteristics is realized. It is desirable that the bottom of the groove 31 is deeper than the low refractive index optical waveguide 9 (lower core layer 25) at least at a portion where the main part of the stray light 103 propagates. Here, the low refractive index optical waveguide 9 is the low refractive index optical waveguide 9 (lower core layer 25) formed in a lower layer than the high refractive index optical waveguide 10 (upper core layer 23) in this embodiment. Therefore, it is desirable that the depth is lower than the lower one of the two optical waveguides. Also, a location where the center line of the low refractive index optical waveguide 9 intersects the end surface on the emission side, and a location where a line extending the center line of the high refractive index optical waveguide 10 in the extending direction at the tip intersects the end surface on the emission side. The point where the normal part of the stray light 103 propagates is defined by a point where the normal of the end face on the emission side passing through the middle point intersects the groove 31. Further, when a stripe structure is arranged instead of the groove 31, the stripe structure has a high refractive index optical waveguide 10 (upper core layer 23), that is, two lines at least in a portion where the main part of the stray light 103 propagates. It is desirable that the height of the optical waveguide is higher than that of the high optical waveguide.

[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る波長可変レーザ素子は、LGLC波長可変レーザ素子であり、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)と低屈折率光導波路9(第2のメサストライプ)との間に溝を備えることを除いて、第2の実施形態に係る波長可変レーザ素子と同じ構造をしている。
[Fourth Embodiment]
The wavelength tunable laser element according to the fourth embodiment of the present invention is an LGLC wavelength tunable laser element, and includes a high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) and a low refractive index optical waveguide 9 (second mesa stripe). ), The same structure as that of the wavelength tunable laser device according to the second embodiment is provided.

図10は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部4の構造を示す模式図である。低屈折率光導波路9及び高屈折率光導波路10は、図7に示す第2の実施形態に係る低屈折率光導波路9及び高屈折率光導波路10と同様の形状をしている。当該実施形態に係るLGLCフィルタ部4において、第2の実施形態と異なり、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)と低屈折率光導波路9(第2のメサストライプ)との間に溝32が形成されている。当該実施形態に係る溝32を上方から見る形状は、出射側端面の近傍であって、出射側の端面より内側に所定の距離隔てて位置しており、出射側の端面に沿って帯状に延伸している。当該帯状の一端は低屈折率光導波路9の近傍にまで至っており、当該帯状の他端は高屈折率光導波路10の近傍にまで至っている。溝32は、高屈折率光導波路10が直線状から屈曲を開始する箇所の付近において発生する迷光103を遮光するために配置されており、迷光103が素子外部へ放出されることが抑制されている。よって、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子において、第2の実施形態に係る波長可変レーザ素子と比較して、FFP特性のさらなる向上が実現している。溝32の底部は、少なくとも迷光103の主要部が伝搬する箇所において、低屈折率光導波路9(下部コア層25)よりも深くなっているのが望ましい。すなわち、2本の光導波路のうちより低い光導波路よりも深くなっているのが望ましい。また、低屈折率光導波路9の中心線が出射側の端面と交差する箇所と、高屈折率光導波路10の中心線が出射側の端面と交差する箇所と、の中点を規定し、当該中点を貫く出射側の端面の法線が溝32と交差する箇所が、迷光103の主要部が伝搬する箇所である。   FIG. 10 is a schematic diagram showing the structure of the LGLC filter unit 4 of the wavelength tunable laser element according to the embodiment. The low refractive index optical waveguide 9 and the high refractive index optical waveguide 10 have the same shape as the low refractive index optical waveguide 9 and the high refractive index optical waveguide 10 according to the second embodiment shown in FIG. In the LGLC filter unit 4 according to this embodiment, unlike the second embodiment, the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) and the low refractive index optical waveguide 9 (second mesa stripe) are provided. A groove 32 is formed. The shape of the groove 32 according to this embodiment viewed from above is in the vicinity of the exit-side end surface, is located at a predetermined distance from the exit-side end surface, and extends in a strip shape along the exit-side end surface. doing. One end of the belt-like shape reaches the vicinity of the low refractive index optical waveguide 9, and the other end of the belt-like shape reaches the vicinity of the high refractive index optical waveguide 10. The groove 32 is arranged to shield the stray light 103 generated in the vicinity of the portion where the high refractive index optical waveguide 10 starts to bend from a straight line, and the stray light 103 is suppressed from being emitted to the outside of the element. Yes. Therefore, in the wavelength tunable laser element according to this embodiment, the FFP characteristics are further improved as compared with the wavelength tunable laser element according to the second embodiment. It is desirable that the bottom of the groove 32 be deeper than the low refractive index optical waveguide 9 (lower core layer 25) at least at a portion where the main part of the stray light 103 propagates. That is, it is desirable that it is deeper than the lower one of the two optical waveguides. Further, the middle point of the location where the center line of the low refractive index optical waveguide 9 intersects the end surface on the emission side and the location where the center line of the high refractive index optical waveguide 10 intersects the end surface on the emission side is defined, A portion where the normal line of the end surface on the emission side passing through the midpoint intersects the groove 32 is a portion where the main part of the stray light 103 propagates.

なお、当該実施形態において、迷光を遮光するために溝32を配置しているが、第3の実施形態と同様に、溝に限定されることはなく、半導体のストライプ構造が溝32の代わりに配置されてもよい。この場合、ストライプ構造の上端は、少なくとも迷光103の主要部が伝搬する箇所において、高屈折率光導波路10(上部コア層23)、すなわち、2本の光導波路のうち高い光導波路よりも高くなっているのが望ましい。   In the present embodiment, the grooves 32 are arranged to block stray light. However, like the third embodiment, the grooves 32 are not limited to the grooves, and a semiconductor stripe structure is used instead of the grooves 32. It may be arranged. In this case, the upper end of the stripe structure is higher than the high optical waveguide of the high refractive index optical waveguide 10 (upper core layer 23), that is, the two optical waveguides, at least at the portion where the main part of the stray light 103 propagates. It is desirable.

[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態に係る波長可変レーザ素子は、LGLC波長可変レーザ素子であり、低屈折率光導波路9(第2のメサストライプ)の出射側端部の構造が異なることを除いて、第1乃至第4のいずれかの実施形態に係る波長可変レーザ素子と同じ構造をしている。
[Fifth Embodiment]
The wavelength tunable laser element according to the fifth embodiment of the present invention is an LGLC wavelength tunable laser element, except that the structure of the output side end portion of the low refractive index optical waveguide 9 (second mesa stripe) is different. The same structure as the wavelength tunable laser element according to any one of the first to fourth embodiments is provided.

図11は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部4の構造を示す模式図である。高屈折率光導波路10は、図7に示す第2の実施形態に係る高屈折率光導波路10と同様に、その端部において屈曲するとともに、出射側の端面に至っている。これに対して、当該実施形態に係る低屈折率光導波路9は、その端部において、第2の実施形態と構造が異なっている。低屈折率光導波路9(第2のメサストライプ)は、その端部において、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)側に屈曲し、さらに高屈折率光導波路10とは反対側に屈曲し、出射側の端面の法線に沿うように出射側の端面に至っている。低屈折率光導波路9の中心線は出射側の端面と垂直に交差しているのが望ましい。低屈折率光導波路9が直線状から屈曲を開始する箇所は、高屈折率光導波路10が直線状から屈曲を開始する箇所よりも、出射側の端面側に位置しているのが望ましい。   FIG. 11 is a schematic diagram showing the structure of the LGLC filter unit 4 of the wavelength tunable laser element according to the present embodiment. The high refractive index optical waveguide 10 is bent at the end thereof and reaches the end surface on the emission side, similarly to the high refractive index optical waveguide 10 according to the second embodiment shown in FIG. On the other hand, the structure of the low refractive index optical waveguide 9 according to this embodiment is different from that of the second embodiment at the end. The low refractive index optical waveguide 9 (second mesa stripe) is bent at the end thereof toward the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe), and further on the side opposite to the high refractive index optical waveguide 10. It bends and reaches the end face on the exit side so as to follow the normal line of the end face on the exit side. It is desirable that the center line of the low refractive index optical waveguide 9 intersects the end face on the emission side perpendicularly. The part where the low refractive index optical waveguide 9 starts to bend from a straight line is preferably located closer to the end face on the emission side than the part from which the high refractive index optical waveguide 10 starts to bend from a straight line.

前述の通り、高屈折率光導波路10が直線状から屈曲を開始する箇所の付近より、迷光103が発生している。迷光103は出射側端面側に伝搬することとなるが、迷光103の少なくとも一部は、低屈折率光導波路9(第2のメサストライプ)の側面(高屈折率光導波路10側の側面)に到達し、該側面において散乱されるので、迷光103が素子外部へ放出されることが抑制されている。また、低屈折率光導波路9がさらに高屈折率光導波路10側とは反対側に屈曲していることにより、出射側の端面の法線に沿うように、低屈折率光導波路9が出射側の端面に至ることが出来る。よって、低屈折率光導波路9より出射される光の出射方向が、出射側の端面の法線に沿うことが実現される。   As described above, stray light 103 is generated from the vicinity of the portion where the high refractive index optical waveguide 10 starts to bend from a straight line. The stray light 103 propagates to the emission side end face side, but at least a part of the stray light 103 is on the side surface (side surface on the high refractive index optical waveguide 10 side) of the low refractive index optical waveguide 9 (second mesa stripe). Since it reaches and is scattered on the side surface, the stray light 103 is suppressed from being emitted to the outside of the element. Further, since the low refractive index optical waveguide 9 is further bent to the side opposite to the high refractive index optical waveguide 10 side, the low refractive index optical waveguide 9 is arranged on the output side so as to follow the normal line of the end surface on the output side. Can reach the end face. Therefore, it is realized that the emission direction of the light emitted from the low refractive index optical waveguide 9 is along the normal line of the end surface on the emission side.

図11に示すLGLCフィルタ部4は、第2の実施形態に、低屈折率光導波路9の当該構造を適用したものであるが、これに限定されることはなく、第1、第3、又は第4のいずれかの実施形態に適用したものであってもよい。   The LGLC filter unit 4 shown in FIG. 11 is obtained by applying the structure of the low refractive index optical waveguide 9 to the second embodiment, but is not limited to this, and the first, third, or It may be applied to any of the fourth embodiments.

[第6の実施形態]
本発明の第6の実施形態に係る波長可変レーザ素子は、LGLC波長可変レーザ素子であり、高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)のLGLCフィルタ部4における構造が異なることを除いて、第1乃至第5のいずれかの実施形態に係る波長可変レーザ素子と同じ構造をしている。
[Sixth Embodiment]
The wavelength tunable laser element according to the sixth embodiment of the present invention is an LGLC wavelength tunable laser element, except that the structure of the LGLC filter unit 4 of the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) is different. The same structure as that of the wavelength tunable laser device according to any one of the first to fifth embodiments is provided.

図4に示す通り、第1の実施形態に係る高屈折率光導波路10の両側面に長周期回折格子41が形成されている。長周期回折格子41において散乱光が発生し、かかる散乱光が迷光104,105として出射側の端面へ伝搬する。発明者らが検討したところ、高屈折率光導波路10の長周期回折格子41から発生する迷光のうち、低屈折率光導波路9側の側面に形成される長周期回折格子41から発生する迷光104(の一部)は伝搬して出射側の端面に達し、さらに素子外部へ放出され、かかる迷光がFFP特性に影響を及ぼしているとの知見が得られている。これに対して、低屈折率光導波路9側とは反対側の側面に形成される長周期回折格子41から発生する迷光105については、高屈折率光導波路10(第1のストライプ)のうち屈曲する部分の側面で散乱されることや、迷光105が低屈折率光導波路9から離れていくように伝搬することなどにより、かかる迷光がFFP特性に及ぼす影響は非常に限定されると考えられる。   As shown in FIG. 4, long-period diffraction gratings 41 are formed on both side surfaces of the high refractive index optical waveguide 10 according to the first embodiment. Scattered light is generated in the long-period diffraction grating 41, and the scattered light propagates as stray light 104 and 105 to the exit-side end face. As a result of studies by the inventors, among the stray light generated from the long-period diffraction grating 41 of the high-refractive-index optical waveguide 10, the stray light 104 generated from the long-period diffraction grating 41 formed on the side surface on the low-refractive-index optical waveguide 9 side. It has been found that (a part of) propagates and reaches the end face on the emission side and is emitted to the outside of the device, and this stray light affects the FFP characteristics. On the other hand, stray light 105 generated from the long-period diffraction grating 41 formed on the side surface opposite to the low refractive index optical waveguide 9 side is bent in the high refractive index optical waveguide 10 (first stripe). It is considered that the influence of the stray light on the FFP characteristics is very limited due to the scattering at the side surface of the portion to be scattered and the stray light 105 propagating away from the low refractive index optical waveguide 9.

図12は、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部4の構造を示す模式図である。当該実施形態に係る高屈折率光導波路10(第1のメサストライプ)の両側面のうち、低屈折率光導波路9(第2のストライプ)側の側面には回折格子は形成されず、該側面とは反対側の側面には回折格子(長周期回折格子41)が形成されている。すなわち、低屈折率光導波路9側とは反対側の側面のみに回折格子が形成されている。第2のメサストライプの両側面のうち、低屈折率光導波路9側とは反対側の側面であって、高屈折率光導波路10が形成される上部コア層23が位置する部分に、回折格子が形成されている。なお、高屈折率光導波路10に長周期回折格子41が形成される部分は、低屈折率光導波路9と並行して延伸する部分であって、かかる部分において、低屈折率光導波路9と光学的に結合している。   FIG. 12 is a schematic diagram showing the structure of the LGLC filter unit 4 of the wavelength tunable laser element according to the present embodiment. Of the both side surfaces of the high refractive index optical waveguide 10 (first mesa stripe) according to the present embodiment, no diffraction grating is formed on the side surface on the low refractive index optical waveguide 9 (second stripe) side. A diffraction grating (long-period diffraction grating 41) is formed on the side surface opposite to. That is, the diffraction grating is formed only on the side surface opposite to the low refractive index optical waveguide 9 side. Of the two side surfaces of the second mesa stripe, on the side opposite to the low-refractive-index optical waveguide 9 side, in the portion where the upper core layer 23 where the high-refractive-index optical waveguide 10 is formed is located, the diffraction grating Is formed. Note that the portion where the long-period diffraction grating 41 is formed in the high refractive index optical waveguide 10 is a portion extending in parallel with the low refractive index optical waveguide 9. Are connected.

高屈折率光導波路10の両側面のうち、低屈折率光導波路9側の側面には長周期回折格子41が形成されていないことにより、図4に示す第1の実施形態と異なり、当該実施形態に係る波長可変レーザ素子のLGLCフィルタ部4において迷光104は発生していない。よって、第1の実施形態であれば、迷光104に起因してFFPに乱れが発生し得るところ、当該実施形態では、FFP特性のさらなる向上が実現している。図12に示すLGLCフィルタ部4は、第1の実施形態に、高屈折率光導波路10の当該構造を適用したものであるが、これに限定されることはなく、第2乃至第5のいずれかの実施形態に適用したものであってもよい。   Unlike the first embodiment shown in FIG. 4, the long period diffraction grating 41 is not formed on the side surface on the low refractive index optical waveguide 9 side among the both side surfaces of the high refractive index optical waveguide 10. The stray light 104 is not generated in the LGLC filter unit 4 of the wavelength tunable laser element according to the embodiment. Therefore, in the first embodiment, the FFP may be disturbed due to the stray light 104. In this embodiment, further improvement of the FFP characteristics is realized. The LGLC filter unit 4 shown in FIG. 12 is obtained by applying the structure of the high refractive index optical waveguide 10 to the first embodiment, but is not limited to this, and any of the second to fifth It may be applied to such an embodiment.

[第7の実施形態]
本発明の第7の実施形態に係る光モジュールは、第1乃至第6のいずれかの実施形態に係る波長可変レーザ素子を備える光モジュールである。図13は、当該実施形態に係る光モジュールの構成を示す模式図である。図に示す通り、当該実施形態に係る光モジュールは、LGLC波長可変レーザ素子61と、波長ロッカー62と、ハーフミラー63と、を備えている。LGLC波長可変レーザ素子は、第1乃至第6のいずれかの実施形態に係る波長可変レーザ素子であり、波長ロッカー62は、レンズ、エタロンフィルタ等で構成される。ハーフミラー63が、LGLC波長可変レーザ素子61が出射する光の光軸上に配置され、ハーフミラーにより、光110と光111とに分岐される。光110は、LGLC波長可変レーザ素子61が出力する通常の出力光であり、光110の伝搬先には変調器などが配置される。一方、光111は、LGLC波長可変レーザ素子61の波長モニタ用の光である。光111の伝搬先には波長ロッカー62が配置され、LGLC波長可変レーザ素子61が出力する波長を波長ロッカー62が検出し、当該波長の情報を制御回路(図示せず)へ出力する。制御回路は当該波長の情報に基づいて、LGLC波長可変レーザ素子を制御することにより、LGLC波長可変レーザ素子61は所望の波長の光を安定的に出力することが出来る。LGLC波長可変レーザ素子61は、FFP特性が向上される波長可変レーザ素子であり、波長可変レーザ素子が出力する出力光のFFP特性は、出力光(の一部)を波長ロッカーに用いるのに十分に向上されている。よって、当該実施形態に係る光モジュールは、波長ロッカー62を用いて、LGLC波長可変レーザ素子61が出力する光の波長を制御することが出来る。
[Seventh Embodiment]
An optical module according to the seventh embodiment of the present invention is an optical module including the wavelength tunable laser element according to any one of the first to sixth embodiments. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical module according to the present embodiment. As shown in the figure, the optical module according to this embodiment includes an LGLC wavelength tunable laser element 61, a wavelength locker 62, and a half mirror 63. The LGLC wavelength tunable laser element is a wavelength tunable laser element according to any one of the first to sixth embodiments, and the wavelength locker 62 includes a lens, an etalon filter, and the like. The half mirror 63 is disposed on the optical axis of the light emitted from the LGLC wavelength tunable laser element 61, and is split into light 110 and light 111 by the half mirror. The light 110 is normal output light output from the LGLC wavelength tunable laser element 61, and a modulator or the like is disposed at the propagation destination of the light 110. On the other hand, the light 111 is light for monitoring the wavelength of the LGLC wavelength tunable laser element 61. A wavelength locker 62 is disposed at the propagation destination of the light 111, the wavelength locker 62 detects the wavelength output by the LGLC wavelength tunable laser element 61, and outputs information on the wavelength to a control circuit (not shown). The control circuit controls the LGLC wavelength tunable laser element based on the wavelength information, so that the LGLC wavelength tunable laser element 61 can stably output light having a desired wavelength. The LGLC wavelength tunable laser element 61 is a wavelength tunable laser element with improved FFP characteristics, and the FFP characteristic of the output light output from the wavelength tunable laser element is sufficient to use (part of) the output light as a wavelength locker. Has been improved. Therefore, the optical module according to this embodiment can control the wavelength of light output from the LGLC wavelength tunable laser element 61 using the wavelength locker 62.

以上、本発明に係る波長可変レーザ素子及び光モジュールについて説明した。上記実施形態において、DBRフィルタを第2のフィルタの例としているが、回折格子型反射鏡を用いるフィルタであれば、これに限定されることはない。さらに、第2のフィルタは、例えば、(液晶)エタロンフィルタやリング共振器であってもよい。また、上記実施形態において、位相調整部3は、ゲイン部2とLGLCフィルタ部4との間に配置されているが、これに限定されることはなく、例えば、ゲイン部2とDBRフィルタ部1の間に配置されてもよい。本発明は、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタを備える波長可変レーザ素子に広く適用することが出来る。   The wavelength tunable laser element and the optical module according to the present invention have been described above. In the above embodiment, the DBR filter is an example of the second filter, but the present invention is not limited to this as long as the filter uses a diffraction grating type reflecting mirror. Further, the second filter may be, for example, a (liquid crystal) etalon filter or a ring resonator. Moreover, in the said embodiment, although the phase adjustment part 3 is arrange | positioned between the gain part 2 and the LGLC filter part 4, it is not limited to this, For example, the gain part 2 and the DBR filter part 1 It may be arranged between. The present invention can be widely applied to a wavelength tunable laser element including a laterally coupled type unidirectional optical coupler type wavelength tunable filter.

1 DBRフィルタ部、2 ゲイン部、3 位相調整部、4 LGLCフィルタ部、5 DBRフィルタ用電極、6 ゲイン用電極、7 位相調整用電極、8 LGLCフィルタ用電極、9 低屈折率光導波路、10 高屈折率光導波路、11,12 反射膜、20 n型InP基板、21 p型InP層、22 回折格子、23 上部コア層、24 n型InP層、25 下部コア層、26 ゲイン層、29 共通電極、31,32 溝、41 長周期回折格子、50 乱れ、61 LGLC波長可変レーザ素子、62 波長ロッカー、63 ハーフミラー、101 主光、102,103,104,105 迷光、110,111 光。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DBR filter part, 2 gain part, 3 phase adjustment part, 4 LGLC filter part, 5 DBR filter electrode, 6 gain electrode, 7 phase adjustment electrode, 8 LGLC filter electrode, 9 low refractive index optical waveguide, 10 High refractive index optical waveguide, 11, 12 reflective film, 20 n-type InP substrate, 21 p-type InP layer, 22 diffraction grating, 23 upper core layer, 24 n-type InP layer, 25 lower core layer, 26 gain layer, 29 common Electrode, 31, 32 groove, 41 long-period diffraction grating, 50 disorder, 61 LGLC tunable laser element, 62 wavelength locker, 63 half mirror, 101 main light, 102, 103, 104, 105 stray light, 110, 111 light.

Claims (9)

出射側の端面に形成される、出射側反射膜と、
出射側の端面に接して配置され、横方向結合型同方向性光結合器型波長可変フィルタで構成される、第1のフィルタと、
前記第1のフィルタのピーク波長がシフトする波長範囲内において、周期的な複数のピークがあるフィルタ特性を備える、第2のフィルタと、
前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとの間に配置され、電流が供給されることにより発光する、ゲイン部と、
を備える、波長可変レーザ素子であって、
前記第1のフィルタは、
前記ゲイン部から延伸する第1の光導波路、を含む第1のメサストライプと、
前記第1の光導波路に並行して光学的に結合するよう延伸するとともに前記第1の光導波路の屈折率より低い屈折率を有する第2の光導波路、を含む第2のメサストライプと、
を備え、
前記第2のメサストライプは、前記出射側の端面へ延伸するとともに、前記出射側の端面に至り、
前記第1のメサストライプは、前記第2のメサストライプに並行して延伸するとともに、その端部において前記第1のメサストライプ側とは反対側に屈曲し、
前記出射側反射膜の反射率が50%以下である、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
An exit-side reflective film formed on an end face on the exit side;
A first filter that is disposed in contact with the end face on the emission side and is composed of a laterally coupled co-directional optical coupler type tunable filter;
A second filter comprising a filter characteristic having a plurality of periodic peaks within a wavelength range in which a peak wavelength of the first filter shifts;
A gain unit that is disposed between the first filter and the second filter and emits light when supplied with a current;
A tunable laser element comprising:
The first filter is:
A first mesa stripe including a first optical waveguide extending from the gain portion;
A second mesa stripe including a second optical waveguide extending to optically couple in parallel with the first optical waveguide and having a refractive index lower than that of the first optical waveguide;
With
The second mesa stripe extends to the exit-side end surface and reaches the exit-side end surface,
The first mesa stripe extends in parallel with the second mesa stripe and bends at the end thereof to the side opposite to the first mesa stripe side,
The reflectance of the exit side reflective film is 50% or less,
A tunable laser element characterized by the above.
請求項1に記載の波長可変レーザ素子であって、
前記出射側反射膜の反射率が6.5%以上50%以下である、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
The tunable laser device according to claim 1,
The reflectance of the output side reflective film is 6.5% or more and 50% or less.
A tunable laser element characterized by the above.
請求項1又は2に記載の波長可変レーザ素子であって、
前記第1のメサストライプの先端は、前記出射側の端面に至るとともに、前記出射側の端面において、前記第1のメサストライプの延伸方向が前記出射側の端面の法線となす角度が臨界角以上である、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
The wavelength tunable laser element according to claim 1 or 2,
The front end of the first mesa stripe reaches the end face on the exit side, and the angle formed by the extending direction of the first mesa stripe and the normal line of the end face on the exit side is a critical angle on the end face on the exit side. That's it,
A tunable laser element characterized by the above.
請求項1又は2に記載の波長可変レーザ素子であって、
前記第1のメサストライプの先端は、前記出射側の端面より内側に位置し、
前記第1のメサストライプの先端と前記出射側の端面との間に溝又はストライプが形成される、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
The wavelength tunable laser element according to claim 1 or 2,
The tip of the first mesa stripe is located inside the end surface on the emission side,
A groove or stripe is formed between the tip end of the first mesa stripe and the end face on the emission side.
A tunable laser element characterized by the above.
請求項3に記載の波長可変レーザ素子であって、
前記第1のメサストライプと前記第2のメサストライプとの間に溝又はストライプが形成される、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
The tunable laser device according to claim 3, wherein
A groove or stripe is formed between the first mesa stripe and the second mesa stripe,
A tunable laser element characterized by the above.
請求項1乃至5のいずれかに記載の波長可変レーザ素子であって、
前記第2のメサストライプは、その端部において、前記第1のメサストライプ側に屈曲し、さらに前記第1のメサストライプ側とは反対側に屈曲し、前記出射側の端面の法線に沿うように前記出射側の端面に至る、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
The wavelength tunable laser device according to any one of claims 1 to 5,
The second mesa stripe is bent at the end toward the first mesa stripe, further bent toward the side opposite to the first mesa stripe, and follows the normal of the end face on the exit side. To the end face on the exit side as
A tunable laser element characterized by the above.
請求項1乃至6のいずれかに記載の波長可変レーザ素子であって、
前記第1のメサストライプが前記第2のメサストライプと並行して延伸する部分において、前記第1のメサストライプの両側面のうち、前記第2のストライプ側とは反対側の側面のみに回折格子が形成される、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
The wavelength tunable laser device according to any one of claims 1 to 6,
In a portion where the first mesa stripe extends in parallel with the second mesa stripe, a diffraction grating is formed only on a side surface opposite to the second stripe side among both side surfaces of the first mesa stripe. Is formed,
A tunable laser element characterized by the above.
請求項1乃至7のいずれかに記載の波長可変レーザ素子であって、
前記第2のフィルタは、10周期以上であるサンプルグーレディング構造を有する、
ことを特徴とする、波長可変レーザ素子。
The wavelength tunable laser device according to any one of claims 1 to 7,
The second filter has a sample gourd structure having 10 cycles or more.
A tunable laser element characterized by the above.
請求項1乃至8のいずれかに記載の波長可変レーザ素子、を備える、光モジュール。   An optical module comprising the wavelength tunable laser element according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113067250A (en) * 2019-12-12 2021-07-02 夏普福山激光株式会社 Semiconductor laser element

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