JP2017187690A - 光素子、光モジュール及び光伝送システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光素子を、分布ブラッグ反射鏡1を備え、分布ブラッグ反射鏡が、中央領域に設けられた1次周期の1次回折格子2と、中央領域を挟む両端領域に設けられ、1次回折格子よりも結合係数が小さい2次周期の2次回折格子3とを含むものとする。
【選択図】図1
Description
また、半導体レーザとして、例えば、前方DFB領域と後方DFB領域又はDBR領域とを備え、両端面に低反射率膜を備えるものがある。
また、半導体レーザ装置として、例えば、利得領域、DBR領域、増幅領域を含む半導体レーザ領域と、波長モニタ領域とを備え、半導体レーザ領域の出射端面に反射防止(AR)膜を備えるものがある。
このような光モジュールにおいて、発振モードの隣接モードとの抑圧比をかせぎ、発振モードの安定性を確保するために、端面反射ミラーの代わりに、光素子に、使用波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、かつ、使用波長帯域の外側では急激に反射率が低下するバンドパスフィルタ形状の分布ブラッグ反射鏡(DBRミラー)を設けることが考えられる。
しかしながら、単純に回折格子の周期をチャープさせただけでは、約30%程度の反射率を有する領域に数%のリップルが生じ、モード選択時に隣接モードとの利得差がとれなくなる場合が生じる。
これにより、理論的にはリップルが抑制されたほぼフラットな反射特性になる。
ここで、結合係数をゼロに向かって減少させる手段として、1次周期の回折格子のデューティ比を50%から100%に向かって変化させるか又は50%から0%に向かって変化させることが考えられる。
このため、結合係数がゼロに近くなるほど、回折格子のエッチング加工が難しくなるか、又は、回折格子の変形・消失等が生じることになる。
本発明は、分布ブラッグ反射鏡を構成する回折格子を容易に形成できるようにし、設計どおりの反射特性が得られるようにすることを目的とする。
1つの態様では、光モジュールは、上述の光素子を備える。
1つの態様では、光伝送システムは、上述の光モジュールを備える送信装置と、送信装置に光伝送路を介して接続された受信装置とを備える。
本実施形態にかかる光モジュールは、例えば光伝送システムに用いられ、例えば波長可変レーザや多波長光源などを備える。
また、本実施形態の光素子は、分布ブラッグ反射鏡を備える。
そして、本実施形態では、図1に示すように、分布ブラッグ反射鏡1は、中央領域に設けられた1次周期の1次回折格子2と、中央領域を挟む両端領域に設けられ、1次回折格子よりも結合係数が小さい2次周期の2次回折格子3とを含む。このため、本実施形態の光素子は、回折格子を装荷した素子である。
この場合、1次回折格子2及び2次回折格子3は、周期が連続的に変化しているものとしても良いし、周期が階段状に変化しているものとしても良い。なお、図1では、周期が階段状に変化している場合を例示している。
具体的には、使用波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、かつ、使用波長帯域の外側では急激に反射率が低下するバンドパスフィルタ形状の分布ブラッグ反射鏡1を実現するために、回折格子の周期をチャープさせている。
例えば、Cバンドの約1520nmから約1570nmまでの波長帯域で約30%の反射率が欲しい場合、約250cm−1という大きな結合係数を得るために埋め込み型の回折格子とするのが好ましい。
しかしながら、結合係数がゼロに近くなるほど、即ち、回折格子の山の幅が広くなる場合(図4中、符号Xで示す領域参照)には間口が狭くなり、エッチング加工の問題が生じるし、回折格子の山の幅が狭くなる場合(図4中、符号Yで示す領域参照)にはエッチング加工後の埋め込み成長での変形・消失などの製造上の困難を抱えることとなる。
そこで、結合係数を小さくする領域の回折格子を2次回折格子3にしている。
本実施形態では、結合係数を1次回折格子2の結合係数の最大値の約50%以下にする領域の回折格子を、2次周期の2次回折格子3としている。つまり、2次回折格子3は、結合係数が1次回折格子2の結合係数の最大値の約50%以下である。なお、1次回折格子2のデューティ比(duty ratio)が50%の場合の結合係数の値を100%とし、これを1次回折格子2の結合係数の最大値とする。
特に、結合係数を1次回折格子2の結合係数の最大値の約50%以下にする領域に、1次回折格子2を形成する場合、回折格子のエッチング加工が難しくなるか、又は、回折格子の変形・消失等が生じることになるのに対し、2次回折格子3を形成することで、回折格子を容易に形成でき、設計どおりの反射特性が得られることになる。
例えば、1次回折格子の周期が約200nm〜約240nm程度である場合に大きな結合係数が必要であると、回折格子の高さ(深さ)を約100nm前後又はそれ以上とすることになる。例えばデューティ比約5%の形状の回折格子では、アスペクト比として10:1、即ち、高さ約100nm、幅約10nm程度のサイズになる。
そこで、このように結合係数を小さくする領域の回折格子を2次回折格子3とし、回折格子を容易に形成できるようにしている。
なお、1次周期の回折格子、即ち、1次回折特性を有する回折格子を、1次回折格子ともいい、2次周期の回折格子、即ち、2次回折特性を有する回折格子を、2次回折格子ともいう。
DFBレーザやDBR導波路の場合は、回折格子周期をΛ、導波路の等価屈折率をneqとすると、Λsinα−Λsinβ=nλ/neqである。
よって、λ=2neqΛ、つまり、Λ=λ/2neqという関係になる。
例えばλ=1550nm、neq=3.2の場合、1次回折格子の周期はΛ=242nmとなる。
よって、λ=neqΛ、つまり、Λ=λ/neqという関係になる。
同様に、図3(C)に示すように、導波路に沿って入射光と正反対の方向に回折する光の回折次数n=2、角度α=90°、β=−90°であるから、Λ×1−Λ×(−1)=2Λ=2×λ/neqである。
例えばλ=1550nm、neq=3.2の場合、2次回折格子の周期は、1次回折格子の2倍のΛ=484nmとなる。
上述の原理に鑑みれば、本実施形態のように、中央領域に設けられた1次回折格子2を挟んで両端領域にその2倍の周期の2次回折格子3を設けても、回折強度は異なるものの、ある周期の1次回折格子2が正反対の方向に回折する波長の光を、2倍の周期の2次回折格子3においても同様に正反対の方向に回折することになる。
また、本実施形態では、図1に示すように、中央に設けられる回折格子の結合係数を最大値にし、両端へ向けて結合係数が小さくなっていき、両端に設けられる回折格子の結合係数がゼロになるようにしている。
具体的には、1次回折格子2は、中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が最大値から最大値の50%へ向けて小さくなっていくように設けられており、2次回折格子3は、両端領域の中央領域の側から反対側へ向けて、結合係数が1次回折格子2の結合係数の最大値の50%からゼロまで小さくなっていくように設けられている。
このため、本実施形態では、1次回折格子2は、中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている1次周期の第1回折格子2Aと、中央領域の両端部に設けられ、第1回折格子2Aの側から2次回折格子3の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している1次周期の第2回折格子2Bとを含む。
具体的には、1次回折格子2を、中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が最大値から最大値の50%へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が約50%から約85%へ向けて変化している1次周期の回折格子としている(図4参照)。
このため、1次回折格子2は、デューティ比が約20%から85%の範囲であれば良いことになる(図4参照)。つまり、1次回折格子2は、屈折率が高い部分の幅が該回折格子周期の約20%から約85%の範囲にあれば良いことになる。
これは、以下の理由による。
本実施形態では、1次回折格子2は2次回折格子3に接続されるため、1次回折格子2及び2次回折格子3は、それぞれの等価屈折率(光が感じる平均的な屈折率)の値がほぼ等しくなっているのが望ましい。
なお、1次回折格子2及び2次回折格子3が設けられている領域でデューティ比が次第に変化しているセグメント間の等価屈折率変動はDBRの反射スペクトルの平坦性を乱す程の大きな値とはなっていない。
このため、回折格子構造を切り替える地点(1次回折格子2と2次回折格子3が接続される地点)における1次回折格子2のデューティ比、即ち、2次回折格子3に接続される1次回折格子2のデューティ比も約75%であることが好ましい。
これにより、接続地点での等価屈折率変動は最小に抑制されるため、DBRの反射スペクトルの平坦性は乱されなくなる。
また、本実施形態では、2次回折格子3は、1次回折格子2の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している2次周期の回折格子である。
具体的には、2次回折格子3を、1次回折格子2の側から反対側へ向けて、結合係数が1次回折格子2の結合係数の最大値の50%からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が約75%から約50%まで変化している2次周期の回折格子としている(図5参照)。
このため、2次回折格子3は、デューティ比が約25%から約75%の範囲であれば良いことになる。つまり、2次回折格子3は、屈折率が高い部分の幅が該回折格子周期の約25%から約75%の範囲にあれば良いことになる。
但し、2次回折格子3は、1次回折格子2の側から反対側へ向けて、結合係数が1次回折格子2の結合係数の最大値の50%からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が約75%から約50%まで変化している2次周期の回折格子とするのが好ましい(図5参照)。
ある波長の光を回折する2次周期の回折格子の1次周期に相当するフーリエ成分について考察する。
なお、図6(A)〜図6(D)では、単純な足し算ではなく、それぞれの成分にある係数を掛けてから足すことで、回折格子の山の幅の異なる2次回折格子の形状を再現できるようにしている。
したがって、DBRの反射スペクトルの平坦性が乱れてしまうのを抑えることができる。また、例えば電子ビーム露光を用いてパターニングする場合であっても、2次回折格子の部分の露光に関しては1次回折格子相当の露光パターンを1個おきに間引くだけで済む。
この場合、2次成分(上下に回折させる成分)の位相シフトの有無に関係なく、2次回折格子として、入射光を正反対の方向に回折する成分(1次成分)は、その場所に1次回折格子がある場合に対してπだけ位相シフトした位相関係を持つ成分が存在する。
したがって、DBRの反射スペクトルの平坦性が乱れてしまうことになる。また、この構造(デューティ比<50%)を用いる場合には、位相シフトを取り除くように、1次回折格子に相当する周期の半分だけ導波路方向にずらして形成しなくてはならず、例えば電子ビーム露光を用いてパターニングする場合は手間が増えることになる。
これにより、位相シフトは最小に抑制されるため、DBRの反射スペクトルの平坦性は乱されなくなる。
また、本実施形態では、2次回折格子3は、中心点が分布ブラッグ反射鏡1の全領域に1次周期の回折格子2を設けた場合(図1中、下側の回折格子2参照)の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることが好ましい(図1中、点線参照)。
具体的には、2次回折格子3の領域においては、1次周期の回折格子2がその領域において位相連続で延在すると仮定した1次周期の回折格子2の谷の中央と、2次周期の回折格子3の山の中央が一致していることが好ましい。
なお、ここでは、1次回折格子2を、第1回折格子2Aの側から2次回折格子3の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している1次周期の第2回折格子2Bを含むものとしているが、これに限られるものではない。
例えば、結合係数を100%とする領域に、1次周期の第1回折格子2Aを用い、デューティ比を一定にして、結合係数を一定にする。
また、結合係数を100%未満50%よりも大きくする領域に、ペア回折格子2Cを用いて、結合係数を変調する。つまり、1次周期の回折格子の2つずつのペアの中心に対して距離を同じように縮めていくと回折格子の屈折率変化のフーリエ係数の1次成分が変化(減少)し、結合係数も減少するため、この構造を適用して、結合係数を変調する。
ここでは、結合係数を50%以下とする領域では、ペア回折格子2Cも寄りすぎて間隙が狭くなり、良好なエッチングが困難で、回折格子の作製が困難になるため、結合係数を100%未満50%よりも大きくする領域(あるいは80%未満50%よりも大きくする領域)に、ペア回折格子2Cを用いている。
なお、ペア回折格子2Cは、その中心間距離dがΛのときに1次回折格子の結合係数の最大値(κ=100%)と同じ値となり、中心間距離dが3Λ/4のときに1次回折格子の結合係数の最大値の50%の値となる。また、ペア回折格子2Cの中心間距離dが3Λ/4のときの結合係数は、デューティ比25%、75%の2次回折格子の結合係数に相当する。なお、ペア回折格子2Cの中心間距離dがΛ/2のときの結合係数は、デューティ比50%の2次回折格子の結合係数に相当する。
なお、2次回折格子3は、デューティ比50%のときに結合係数がゼロとなり、デューティ比25%、75%のときに1次回折格子の結合係数の最大値の約50%の値となる。
この場合、ペア回折格子2Cは、ペアの間隔の中心点が分布ブラッグ反射鏡1の全領域に1次周期の回折格子を設けた場合(図7中、下側の回折格子2参照)の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることが好ましい(図7中、点線参照)。
具体的には、ペア回折格子領域においては、1次周期の回折格子がその領域において位相連続で延在すると仮定した1次周期の回折格子の谷の中央と、ペア回折格子の谷の中央が一致していることが好ましい。
なお、Dug-Bong Kim et al., “Fabrication of Sidelobe-Suppressed InP-InGaAsP Vertical Coupler Optical Filter Using Pair Grating Structure”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 10, NO. 11, pp. 1593-1595, NOV. 1998には、ペア回折格子を用いた構造が示されているが、この文献の場合は結合係数変化をすべてペア回折格子で実施している。
さらに、この文献では、ペア回折格子はその中心に向かって寄せてゆくのではなく、ペアの一方のみを相手に向かって寄せているが、この方法だとフーリエ係数の1次成分において次第に位相ズレが生じることになる。
これに対し、本実施形態のものでは、位相シフトの存在は反射特性の平坦性を乱すこととなる。このため、上述のように、ペア回折格子の1次回折格子を基準とした場合の位相関係は、この文献とは異なる構造となっている。
近年、長距離大容量光伝送システムとして市場規模が拡大しているディジタル・コヒーレント通信向けの、広い波長範囲で波長を変えられる波長可変レーザの例として、周期的な波長選択特性を持つ第1、第2の波長フィルタを2つ組み合わせて広い波長範囲で任意の波長を選択するバーニア型フィルタを用いたものがある(図10参照)。
また、第1リング共振器の共振波長間隔をFSR1とし、第2リング共振器の共振波長間隔をFSR2とする。
そして、再帰モード間隔は、これらのFSR1、FSR2を用いて、|FSR1×FSR2/(FSR1−FSR2)|で規定することができる。
また、第1リング共振器と第2リング共振器の共振波長が一致する、一の波長以外の他の波長を再帰モード波長という。つまり、第1リング共振器と第2リング共振器の共振波長が一致する波長の中でメインの波長とは別の波長を、再起モード波長ともいう。
このようなバーニア型フィルタでは、第1、第2の波長フィルタの周期を微小に変えることにより、2つの波長フィルタの選択波長が重なる波長においてのみレーザ発振をさせることができる。
バーニア型フィルタを用いた波長可変レーザの具体的な例としては、波長フィルタとしてのSi導波路上の2つのリング共振器フィルタと出力端側が約30%の反射率を有し、フィルタとの結合側は無反射構造となっている利得素子(半導体光増幅器:SOA)とをハイブリッド実装しているものがある(図11参照)。
このように、波長可変レーザでDBR反射鏡のような波長依存性を持つ反射鏡が設けられていない場合、使用波長帯に含まれる目標波長で選択的にレーザ発振が起こるようにするために、SOA利得帯域を利用すべく、再帰モード間隔をSOA利得帯域よりも広くすることになる(図12参照)。
そして、現行の100ギガビットイーサ向け光モジュールでは4波の波長多重(LAN−WDM)を用いており、1台の光モジュール内に搭載されるレーザ光源として波長の数だけの個別レーザ素子あるいはモノリシック集積したレーザアレイなどが用いられている。
この多波長光源は、量子井戸SOAに比べて雑音の小さな量子ドットSOAとLAN−WDMの波長間隔のFSR(Free Spectral Range)を有するエタロンを組み合わせて構成されている(図13(A)〜図13(C)参照)。
ところで、上述のようなSi導波路上のリング共振器を用いた波長可変レーザの場合、再帰モード(当該選択波長に対して長波側及び短波側で再び2つの波長フィルタの選択波長が重なる波長)が出現する間隔を広くとることで(図12参照)、隣接再帰モードが半導体光増幅器(SOA)の利得を受けにくくして発振を抑制している。
なお、図14(A)は、再帰モード間隔が小さい場合、即ち、FSR1とFSR2の差が大きい場合であって、この場合、抑圧が大きくなることを示しており、図14(B)は、再帰モード間隔が大きい場合、即ち、FSR1とFSR2の差が小さい場合であって、この場合、抑圧が小さくなることを示している。
一方、多波長光源の場合では、完全に所望の4波のみを切り出すことはできず、長短両側に光強度は弱いものの発振する波長の光が存在し、完全に除去できない(図13(A)〜図13(C)参照)。
また、必要とする波長範囲内で約30%程度の有限の反射率を有し、利得素子とモノリシック集積あるいはハイブリッド集積可能な導波路型のフィルタ構造は実現されてこなかった。
この場合、再帰モード間隔がDBRミラーの反射帯域よりも広くなるようにすれば良く、再帰モード間隔をSOA利得帯域よりも狭くすることができる。これにより、リング共振器のフィネスを低く設定することが可能となり、シリコン導波路コアを含む導波路内部の光強度を低くし、2光子吸収を抑制し、導波路の等価屈折率が変化してしなうのを抑制することが可能となる。この結果、レーザを高出力で動作させた場合でも安定したレーザ発振が得られるようになる。
このように、波長可変レーザや多波長光源においてバンドパスフィルタ形状のDBRミラーを用いることで、課題の一つであるリング型フィルタの設計要件から生じる発振モードの隣接モードとの抑圧比が稼げないという課題を(図14(A)、図14(B)参照)を解決することができる。
このようなバンドパスフィルタ形状のDBRミラーは、回折格子の周期がチャープ(次第に変化)している1次周期を有し、一定の結合係数を有している回折格子(図17参照)を用いることで、ある程度のフィルタ形状は実現可能であるが、単純に回折格子の周期をチャープさせただけでは約30%程度の反射率を有する領域に数%のリップルが生じ、モード選択時に隣接モードとの利得差がとれなくなる場合が生じる(図18(A)、図18(B)参照)。
これにより、理論的にはリップルが抑制されたほぼフラットな反射特性(図20参照)になる。
ここで用いられる回折格子は例えば約250cm−1という大きな結合係数を得るために埋め込み型の回折格子が用いられるが、その厚さは約100nmと厚く、周期が約240nm前後なので回折格子の山の幅はピーク値約250cm−1の結合係数のところで約120nm程度であり、そこから狭く又は広くしていくことになる。
また、回折格子の山の幅が狭く又は広くなることで等価屈折率が次第に変化してしまい、反射特性が設計した特性からずれてしまうことになる。
これにより、有限の反射率を有し、反射率が一定で平坦な所望のフィルタ特性を有するDBRミラーが実現可能となる。
この結果、広い波長可変範囲を持ち、かつ、高出力で安定に動作する波長可変レーザ光源が実現可能となる。また、所望の波長のみで効率良く安定して発振する多波長光源が実現可能となる。
まず、第1具体例の光素子及び光モジュールについて、図21〜図27を参照しながら説明する。
図21(A)に示すように、まず、n型ドープInP基板101の表面に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE法)を用いて、量子井戸活性層102、厚さ約150nmのp型ドープInPクラッド層103を順次結晶成長し、そのあと、通常の化学気相堆積法(CVD法)を用いて、SiO2膜104を厚さ約400nm堆積する。
また、これら量子井戸/バリア層は波長約1.15μm、厚さ約50nmのアンドープGaInAsP−SCH層で挟まれている。
こののち、図22(A)に示すように、エッチングにより半導体表面をInP層101の表面までエッチングする。
このとき、選択成長効果によってSiO2マスク104の上には成長せず、エッチングによって除去された部分にのみ成長される。
この回折格子形成用マスク108においては、分布反射鏡(DBRミラー)の領域長は約250μmである。
また、このDBRの反射スペクトルは、図20に示すような反射スペクトルとなっている。
そして、例えばフォトリソグラフィによって、図25(A)に示すように、導波路用のエッチングマスク111Aを形成する。
また、SOA側の導波路は出力端面に向かって次第に湾曲し、最終的に端面の法線方向に対して約7度傾斜するように形成されている。
こののち、図25(B)に示すように、例えばドライエッチング法を用いて、半導体表面をエッチングし、InP基板101を約0.7μm程掘り込んだ深さまでメサストライプ状に加工する。
そののち、エッチングマスク111Aを例えばふっ酸で除去したのち、図26(B)に示すように、SiNからなるパッシベーション膜113を形成する。
そして、半導体光増幅器となる部分のみにSiN層113に窓を開けるように、通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いて、SiN層113を取り除いたあとに、半導体光増幅器のp側電極114、n側電極115を形成する。
そして、図27に示すように、この素子118と、シリコン基板上に形成した2個のリング共振器(リング1とリング2)とループミラーを有する波長フィルタ素子119を組み合わせることで、波長可変レーザ光源(光モジュール)120が得られる。
次に、第2具体例の光素子及び光モジュールについて、図28〜図34を参照しながら説明する。
ここで、量子井戸活性層202は、厚さ約5.1nm、圧縮歪量約1.0%のアンドープGaInAsP量子井戸層及び組成波長約1.20μm、厚さ約10nmのアンドープ GaInAsPバリア層で構成され、量子井戸の層数は6層であり、その発光波長は約1550nmである。
そして、フォトリソグラフィを用いて、半導体光増幅器の活性領域となるべき部分のみを覆うように、SiO2膜204を加工し、図28(B)に示すように、エッチングマスクを形成する。
そして、図29(B)に示すように、例えばMOVPE法によって、組成波長約1.26μm、厚さ約200nmのアンドープGaInAsP層205、厚さ約30nmのアンドープInP層206、組成波長約1.26μm、厚さ約100nmのアンドープGaInAsP層207を順次成長する。
そして、SiO2マスク204を剥離したのち、表面に電子ビームレジスト(日本ゼオン製ZEP520A)を塗布し、電子ビーム露光法によって、図30(A)に示すように、回折格子形成用マスク(レジストマスク;電子ビームレジストマスク)208を形成する。
また、回折格子領域は46のセグメントに分割され、それぞれのセグメントの長さ、1次、2次、ペアなどの回折格子構造、回折格子のデューティ比、結合係数、ならびに周期は、以下の表に示すように変化している。
また、このDBRの反射スペクトルは、図20に示すような反射スペクトルとなっている。
そして、図31(A)に示すように、SiO2マスク204及び電子ビームレジストマスク208を剥離したのち、再び、例えばMOVPE法を用いて、図31(B)に示すように、半導体結晶ウェハ全面に、Znをドープしたp型InPクラッド層209を約2.0μm、引き続いて、Znをドープしたp型GaInAsコンタクト層210を約300nmの厚さに積層し、通常の化学気相堆積法(CVD法)を用いて、SiO2膜211を厚さ約400nm堆積する。
ここで、マスク211Aの幅は最終的に導波路幅が約1.5μmとなる幅にする。
また、素子両端のSOA側の導波路は出力端面に向かって次第に湾曲し、最終的に端面の法線方向に対して約7度傾斜するように形成されている。
このメサストライプの両脇に、図33(A)に示すように、Feドープ型半絶縁性InPで構成される電流狭窄層212を、例えばMOVPE法を用いて成長する。
そして、半導体光増幅器となる部分2箇所のみにSiN層213に窓を開けるように、通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いて、SiN層213を取り除いたあとに、半導体光増幅器のp側電極214、215、n側電極216を形成する。
そして、図34に示すように、この素子219と、シリコン基板上に形成した2個のリング共振器(リング1とリング2)とループミラーを有する波長フィルタ素子220を組み合わせることで、波長可変レーザ光源(光モジュール)221が得られる。
次に、第3具体例の光素子及び光モジュールについて、図35〜図41を参照しながら説明する。
そして、図35(B)に示すように、例えば電子ビーム露光法によって、回折格子形成用マスク303を形成する。
また、回折格子領域は46のセグメントに分割され、それぞれのセグメントの長さ、1次、2次、ペアなどの回折格子構造、回折格子のデューティ比、結合係数、ならびに周期は、以下の表に示すように変化している。
また、このDBRの反射スペクトルは、図40に示すような反射スペクトルとなっている。
ここで、光ガイド層305は、厚さ約200nmのアンドープAlGaInAs層で構成され、その組成波長は約1150nmである。
こののち、図38(A)に示すように、例えばドライエッチング法を用いて、半導体表面をエッチングし、InP基板301を約0.7μm程掘り込んだ深さまでメサストライプ状に加工する。
そののち、エッチングマスク307を、例えばふっ酸で除去したのち、図39(A)に示すように、全体に厚さ約2.5μmのp型ドープInPクラッド層311を例えばMOVPE法を用いて成長する。
そして、図41に示すように、この素子315と、両端面に無反射コーティングを施した量子ドットSOA316をSiプラットフォーム317上にハイブリッド実装した光素子321、さらに、レンズ318、例えば800GHz間隔のピークを有するエタロン319、全反射ミラー320を組み合わせることで、多波長同時発振レーザ光源322が得られる。
したがって、本実施形態にかかる光素子及び光モジュールによれば、分布ブラッグ反射鏡1を構成する回折格子を容易に形成でき、設計どおりの反射特性が得られるという効果を有する。
また、他の素子との光結合を向上させるために、例えば、導波路幅や厚さが緩やかに変化するようなスポットサイズ変換器を導波路の端面部分に集積しても良い。
また、活性層は、量子井戸型でなく、バルク型又は量子ドット型の半導体で構成されていても良く、この場合も同様の効果が得られる。
また、第3具体例では、活性領域のない構造としたが、第1具体例や第2具体例のように、活性領域のある構造、即ち、活性領域も集積化した構造としても良い。
また、上述の実施形態の第1具体例、第2具体例及び第3具体例は、全て、InP基板上に作製されているが、例えばGaAs基板などの他の基板上に作製されていても良い。
また、上述の実施形態の各具体例では、n型の導電性を有する基板上に素子を形成しているが、p型の導電性を有する基板を用いて、上述の実施形態の各具体例と逆の導電性で構成された構造を用いても良く、その場合も同様の効果が得られる。
また、埋め込み構造に関しても、上述の実施形態の第1具体例及び第2具体例では、半絶縁性材料を用いた電流狭窄埋め込み構造を用いた電流狭窄構造としているが、それぞれ、上述の実施形態の第3具体例のようにpnpnサイリスタ構造の電流狭窄構造を適用しても良い。
また、上述の実施形態の各具体例では、埋め込み型の導波路構造のものを例示しているが、リッジ型導波路など他の導波路構造のレーザにも本発明は適用可能である。
また、回折格子の構造に関しても、上述の実施形態の各具体例では、埋め込み型の回折格子構造を例示しているが、表面回折格子構造に本発明を適用することも可能である。
また、上述の実施形態の第3具体例では、導波路層に対して基板側に回折格子構造を装荷しているが、上述の実施形態の第1具体例や第2具体例のように、基板と反対側に回折格子を装荷しても良く、その場合も同様の効果が得られる。
また、1次回折格子・ペア回折格子・2次回折格子の適用範囲も、上述の実施形態の各具体例に示したものに限られるものではなく、その用途と設計に応じて自由度がある。
さらに、このように構成される送信装置401は、受信装置402と組み合わせて、光伝送システム403を構成することができる。つまり、上述の送信装置401と、この送信装置401に光伝送路(例えば光ファイバ伝送路)404を介して接続された受信装置402とを備えるものとして、光伝送システム403を実現することができる。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
分布ブラッグ反射鏡を備え、
前記分布ブラッグ反射鏡は、
中央領域に設けられた1次周期の1次回折格子と、
前記中央領域を挟む両端領域に設けられ、前記1次回折格子よりも結合係数が小さい2次周期の2次回折格子とを含むことを特徴とする光素子。
前記2次回折格子は、結合係数が前記1次回折格子の結合係数の最大値の50%以下であることを特徴とする、付記1に記載の光素子。
(付記3)
前記1次回折格子は、前記中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられており、
前記2次回折格子は、前記両端領域の前記中央領域の側から反対側へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられていることを特徴とする、付記1に記載の光素子。
前記1次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の50%へ向けて小さくなっていくように設けられており、
前記2次回折格子は、結合係数が前記1次回折格子の結合係数の最大値の50%からゼロまで小さくなっていくように設けられていることを特徴とする、付記3に記載の光素子。
前記1次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の50%へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が50%から85%へ向けて変化している1次周期の回折格子であり、
前記2次回折格子は、結合係数が前記1次回折格子の結合係数の最大値の50%からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が75%から50%まで変化している2次周期の回折格子であることを特徴とする、付記4に記載の光素子。
前記1次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている1次周期の第1回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、前記第1回折格子の側から前記2次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している1次周期の第2回折格子とを含み、
前記2次回折格子は、前記1次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している2次周期の回折格子であることを特徴とする、付記1に記載の光素子。
前記1次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている1次周期の第1回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、1次周期の回折格子を2つずつのペアとし、前記第1回折格子の側から前記2次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくように前記ペアの中心までの距離が変化しているペア回折格子とを含み、
前記2次回折格子は、前記1次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している2次周期の回折格子であることを特徴とする、付記1に記載の光素子。
前記1次回折格子及び前記2次回折格子は、光伝搬方向に沿って短い周期から長い周期又は長い周期から短い周期へと周期が変化していることを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の光素子。
(付記9)
前記1次回折格子及び前記2次回折格子は、周期が連続的に変化していることを特徴とする、付記8に記載の光素子。
前記1次回折格子及び前記2次回折格子は、周期が階段状に変化していることを特徴とする、付記8に記載の光素子。
(付記11)
前記2次回折格子は、中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に1次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の光素子。
前記ペア回折格子は、前記ペアの間隔の中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に1次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、付記7に記載の光素子。
(付記13)
付記1〜12のいずれか1項に記載の光素子を備えることを特徴とする光モジュール。
付記13に記載の光モジュールを備える送信装置と、
前記送信装置に光伝送路を介して接続された受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
2 1次回折格子
2A 第1回折格子
2B 第2回折格子
2C ペア回折格子
3 2次回折格子
101 n型ドープInP基板
102 量子井戸活性層
103 p型ドープInPクラッド層
104 SiO2膜(SiO2マスク)
105 アンドープGaInAsP層
106 アンドープInP層
107 アンドープGaInAsP層
108 回折格子形成用マスク(レジストマスク;電子ビームレジストマスク)
109 p型InPクラッド層
110 p型GaInAsコンタクト層
111 SiO2膜
111A エッチングマスク
112 電流狭窄層
113 パッシベーション膜(SiN層)
114 p側電極
115 n側電極
116,117 無反射コート
118 DBR集積利得 SOA素子(光素子)
119 波長フィルタ素子
120 波長可変レーザ光源(光モジュール)
201 n型ドープInP基板
202 量子井戸活性層
203 p型ドープInPクラッド層
204 SiO2膜(SiO2マスク)
205 アンドープGaInAsP層
206 アンドープInP層
207 アンドープGaInAsP層
208 回折格子形成用マスク(レジストマスク;電子ビームレジストマスク)
209 p型InPクラッド層
210 p型GaInAsコンタクト層
211 SiO2膜
211A エッチングマスク
212 電流狭窄層
213 パッシベーション膜(SiN層)
214、215 p側電極
216 n側電極
217,218 無反射コート
219 利得SOA素子(光素子)
220 波長フィルタ素子
221 波長可変レーザ光源(光モジュール)
301 n型ドープInP基板
302 アンドープGaInAsP層
303 回折格子形成用マスク
304 n型ドープInP層
305 光ガイド層
306 p型ドープInPクラッド層
307 SiO2膜
308 p型ドープInP層
309 n型ドープInP層
310 p型ドープInP層
311 p型ドープInPクラッド層
312 仮電極
313,314 無反射コート
315 波長選択素子
316 量子ドットSOA
317 Siプラットフォーム
318 レンズ
319 エタロン
320 全反射ミラー
321 光素子
322 多波長同時発振レーザ光源
400 光モジュール
401 送信装置
402 受信装置
403 光伝送システム
404 光伝送路
Claims (12)
- 分布ブラッグ反射鏡を備え、
前記分布ブラッグ反射鏡は、
中央領域に設けられた1次周期の1次回折格子と、
前記中央領域を挟む両端領域に設けられ、前記1次回折格子よりも結合係数が小さい2次周期の2次回折格子とを含むことを特徴とする光素子。 - 前記2次回折格子は、結合係数が前記1次回折格子の結合係数の最大値の50%以下であることを特徴とする、請求項1に記載の光素子。
- 前記1次回折格子は、前記中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられており、
前記2次回折格子は、前記両端領域の前記中央領域の側から反対側へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられていることを特徴とする、請求項1に記載の光素子。 - 前記1次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の50%へ向けて小さくなっていくように設けられており、
前記2次回折格子は、結合係数が前記1次回折格子の結合係数の最大値の50%からゼロまで小さくなっていくように設けられていることを特徴とする、請求項3に記載の光素子。 - 前記1次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の50%へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が50%から85%へ向けて変化している1次周期の回折格子であり、
前記2次回折格子は、結合係数が前記1次回折格子の結合係数の最大値の50%からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が75%から50%まで変化している2次周期の回折格子であることを特徴とする、請求項4に記載の光素子。 - 前記1次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている1次周期の第1回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、前記第1回折格子の側から前記2次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している1次周期の第2回折格子とを含み、
前記2次回折格子は、前記1次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している2次周期の回折格子であることを特徴とする、請求項1に記載の光素子。 - 前記1次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている1次周期の第1回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、1次周期の回折格子を2つずつのペアとし、前記第1回折格子の側から前記2次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくように前記ペアの中心までの距離が変化しているペア回折格子とを含み、
前記2次回折格子は、前記1次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している2次周期の回折格子であることを特徴とする、請求項1に記載の光素子。 - 前記1次回折格子及び前記2次回折格子は、光伝搬方向に沿って短い周期から長い周期又は長い周期から短い周期へと周期が変化していることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光素子。
- 前記2次回折格子は、中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に1次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光素子。
- 前記ペア回折格子は、前記ペアの間隔の中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に1次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、請求項7に記載の光素子。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の光素子を備えることを特徴とする光モジュール。
- 請求項11に記載の光モジュールを備える送信装置と、
前記送信装置に光伝送路を介して接続された受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
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JP6388007B2 (ja) * | 2016-08-08 | 2018-09-12 | 三菱電機株式会社 | 光デバイスの製造方法 |
EP3764489A4 (en) * | 2018-04-09 | 2021-03-24 | Huawei Technologies Co., Ltd. | TUNABLE WAVELENGTH LASER |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03248105A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-06 | Canon Inc | 光波長フィルター |
JP2006019541A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長可変半導体モード同期レーザ |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5657407A (en) * | 1995-06-07 | 1997-08-12 | Biota Corp. | Optical waveguide coupling device having a parallelogramic grating profile |
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JP5552793B2 (ja) * | 2009-10-20 | 2014-07-16 | 住友電気工業株式会社 | 半導体回折格子素子、及び、半導体レーザ |
US20130321900A1 (en) * | 2010-12-01 | 2013-12-05 | Epicrystals Oy | Optical broadband filter and device comprising the same |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03248105A (ja) * | 1990-02-26 | 1991-11-06 | Canon Inc | 光波長フィルター |
JP2006019541A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長可変半導体モード同期レーザ |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022259349A1 (ja) * | 2021-06-08 | 2022-12-15 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
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