JP2018142658A - 光源装置、及び、光素子 - Google Patents

Abstract

【課題】制御量を迅速に変更することが可能な光源装置を提供すること。
【解決手段】光源装置１は、誘導放出によって光を増幅する光増幅器２１と、光増幅器２１と光学的に接続された第１光導波路１１と、環状光導波路１２と、第１光導波路１１及び環状光導波路１２とともにリング共振器を構成する共振部１３１を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部１３４を他方の端部に有する第２光導波路１３と、を備える。第２光導波路１３は、第２光導波路１３を通過する光の振幅、及び、当該光の位相の少なくとも１つを制御する制御部１３２，１３３を反射部１３４及び共振部１３１の間に有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置、及び、光素子に関する。

誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、光増幅器と光学的に接続された光導波路と、を備えるとともに、所定の目標波長を有する光を生成する光源装置が知られている。特許文献１に記載の光源装置は、光導波路とともに、２個のリング共振器をそれぞれ構成する２個の環状光導波路を備える。

光導波路は、光増幅器から出力された光が、２個のリング共振器を順次に通過した後に、当該光増幅器に入力される（換言すると、戻る）ように構成される。２個のリング共振器は、共振する波長が互いに異なる。

更に、光導波路は、光の振幅を制御する制御部を、２個のリング共振器の間に有する。制御部は、目標波長と異なる所定の波長域の光の振幅を小さくする。この光源装置によれば、目標波長を有する光を生成できる。

特開２０１５−１５４０５２号公報

上記光源装置において、光増幅器から出力された光は、２個のリング共振器のうちの一方を通過し、制御部を通過し、２個のリング共振器のうちの他方を通過し、その後、光増幅器に入力される。換言すると、光増幅器から出力された光が当該光増幅器へ入力されるまでの間に、当該光が制御部により制御される回数は１回である。従って、光が制御部を通過する毎に制御部によって制御される制御量（例えば、振幅の減少量）が比較的大きい値に設定されることがある。このため、制御量を迅速に変更できない虞があった。

本発明の目的の一つは、制御量を迅速に変更することにある。

一つの側面では、光源装置は、誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、当該光増幅器と光学的に接続された第１光導波路と、環状光導波路と、当該第１光導波路及び当該環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路と、を備える。

当該第２光導波路は、当該第２光導波路を通過する光の振幅、及び、当該光の位相の少なくとも１つを制御する制御部を当該反射部及び当該共振部の間に有する。

他の一つの側面では、光素子は、第１光導波路と、環状光導波路と、当該第１光導波路及び当該環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路と、を備える。

当該第２光導波路は、当該第２光導波路を通過する光の振幅、及び、当該光の位相の少なくとも１つを制御する制御部を当該反射部及び当該共振部の間に有する。

制御量を迅速に変更できる。

第１実施形態の光源装置の構成を表す斜視図である。 第１実施形態の光源装置の構成を表す平面図である。 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。 図２におけるＩＶ−ＩＶ線による断面図である。 図３及び図４におけるＶ−Ｖ線による断面図である。 第１実施形態の光増幅器が生成する光の強度の、波長に対する変化を表すグラフである。 第１実施形態のリング共振器が有する通過率の波長に対する変化と、第１実施形態の反射部が有する反射率の波長に対する変化と、を表すグラフである。 第１実施形態の光源装置における出力パワーの、波長に対する変化を表すグラフである。 第１実施形態の変形例の光源装置によって生成される光の波形を表すグラフである。 第１実施形態の変形例の光源装置によって生成される光の波形を表すグラフである。 第２実施形態の光源装置の、図５に対応する断面図である。

以下、本発明の、光源装置、及び、光素子、に関する各実施形態について図１乃至図１１を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
（構成）
図１及び図２に表されるように、第１実施形態の光源装置１は、基部１０と、増幅部２０と、を備える。図１は、光源装置１の斜視図である。図２は、光源装置１の平面図である。本例では、光源装置１は、シリコンフォトニクスと呼ばれる技術を用いて実現される。例えば、光源装置１は、シリコン（Ｓｉ）、及び、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を用いて実現される。また、光源装置１は、石英、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、又は、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）等を含むガラス材料を用いて実現されてもよい。本例では、基部１０は、光素子に対応する。本例では、基部１０は、波長フィルタと表されてもよい。

基部１０は、長辺及び短辺を有する長方形状を有する板状である。なお、基部１０は、長方形状と異なる形状（例えば、正方形状、多角形状、楕円形状、又は、円形状等）を有していてもよい。例えば、基部１０の一辺の長さは、０．１ｍｍ乃至２０ｍｍの長さである。

図１及び図２に表されるように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する右手系の直交座標系を用いて光源装置１について説明を加える。Ｚ軸は、基部１０に直交する方向（換言すると、基部１０の厚み方向）にて延びる。Ｙ軸は、基部１０の短辺に沿って延びる。Ｘ軸は、基部１０の長辺に沿って延びる。
なお、後述する図３乃至図５においても、図１及び図２と同一の直交座標系が用いられる。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線により表される平面により切断された光源装置１の断面をＹ軸の正方向にて見た図である。図３に表されるように、基部１０は、Ｚ軸の正方向に順次に積み重ねられた、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３、第４層Ｌ４、及び、第５層Ｌ５を備える。各層Ｌ１〜Ｌ５は、板状である。基部１０は、積層体であると捉えられてよい。

第１層Ｌ１は、シリコン（Ｓｉ）からなる基板１０１により構成される。第２層Ｌ２は、シリコン酸化物（本例では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））からなる第１クラッド部１０２により構成される。第３層Ｌ３は、シリコン（Ｓｉ）からなるコア部１０３１と、シリコン酸化物（本例では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））からなる第２クラッド部１０３２と、により構成される。第４層Ｌ４は、シリコン酸化物（本例では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））からなる第３クラッド部１０４により構成される。第５層Ｌ５は、金属（本例では、タンタル（Ｔａ））からなる導電部１０５により構成される。なお、導電部１０５は、プラチナ（Ｐｔ）からなっていてもよい。

例えば、第１層Ｌ１の厚さは、３０μｍ乃至３ｍｍの厚さである。例えば、第２層Ｌ２の厚さは、１μｍ乃至５μｍの厚さである。例えば、第３層Ｌ３の厚さは、２０ｎｍ乃至２μｍの厚さである。例えば、第４層Ｌ４の厚さは、１μｍ乃至７μｍの厚さである。例えば、第５層Ｌ５の厚さは、１０ｎｍ乃至１μｍの厚さである。

増幅部２０は、光増幅器２１と、接続インタフェース２２と、を備える。
光増幅器２１は、誘導放出によって光を増幅する。本例では、光増幅器２１は、量子ドット光増幅器である。量子ドット光増幅器は、量子ドット半導体光増幅器（ＱＤ−ＳＯＡ；Ｑｕａｎｔｕｍ−Ｄｏｔ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｐｔｉｃａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、又は、量子ドット利得チップと表されてもよい。なお、光増幅器２１は、量子井戸光増幅器であってもよい。また、光増幅器２１は、ドープガラス、又は、ラマンゲイン等の非線形ゲインを示すゲイン材料を用いて実現されてもよい。

光増幅器２１は、Ｘ軸方向に延びる長辺と、Ｙ軸方向に延びる短辺と、を有する長方形状を有する板状である。なお、光増幅器２１は、長方形状と異なる形状（例えば、正方形状、多角形状、楕円形状、又は、円形状等）を有していてもよい。例えば、光増幅器２１の一辺の長さは、０．１ｍｍ乃至２０ｍｍの長さである。例えば、光増幅器２１のＺ軸方向における長さ（換言すると、光増幅器２１の厚さ）は、１μｍ乃至７μｍの長さである。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線により表される平面により切断された光源装置１の断面をＹ軸の正方向にて見た図である。図４に表されるように、光増幅器２１は、Ｚ軸の正方向に順次に積み重ねられた、第１電極２１１、第１クラッド部２１２、量子ドット部２１３、第２クラッド部２１４、及び、第２電極２１５を備える。第１電極２１１、第１クラッド部２１２、量子ドット部２１３、第２クラッド部２１４、及び、第２電極２１５のそれぞれは、板状である。光増幅器２１は、積層体であると捉えられてよい。

第１クラッド部２１２は、ｎ型の半導体からなる。本例では、第１クラッド部２１２は、ｎ型のヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）からなる。量子ドット部２１３は、量子ドットを構成する。本例では、量子ドットは、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）からなる層を含む積層体により構成される。第２クラッド部２１４は、ｐ型の半導体からなる。本例では、第２クラッド部２１４は、ｐ型のヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）からなる。

本例では、量子ドット部２１３のバンドギャップ波長は、後述する第１光導波路１１のバンドギャップ波長よりも大きい。バンドギャップ波長は、エネルギーのバンドギャップを波長に換算した値である。

第１電極２１１は、接地される。図２に表されるように、第２電極２１５のＹ軸方向における長さ（換言すると、第２電極２１５の幅）は、光増幅器２１のＹ軸方向における長さ（換言すると、光増幅器２１の幅）よりも短い。第２電極２１５には、図示されない第１電力源が接続される。これにより、光増幅器２１に電力が供給される。

図１、図２及び図４に表されるように、光増幅器２１は、基部１０の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面に固定される。本例では、光増幅器２１は、光増幅器２１の量子ドット部２１３の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面と、接続インタフェース２２の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面と、が接するように固定される。換言すると、光増幅器２１は、バットジョイント方式にて接続インタフェース２２に固定される。

なお、光増幅器２１は、接続インタフェース２２と接していなくてもよい。例えば、光増幅器２１は、光増幅器２１の量子ドット部２１３の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面と、接続インタフェース２２の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面と、が隔てられるとともに、レンズ等の光学素子を含む光学系、又は、光ファイバを介して接続インタフェース２２と光学的に接続されていてもよい。

光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面は、反射防止膜を有する。例えば、反射防止膜の反射率は、０．０１％乃至３０％の値を有する。反射防止膜の反射率は、反射防止膜に入力される光の強度に対する、反射防止膜により反射される光の強度の割合を表す。反射防止膜は、ＡＲ（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティングと表されてもよい。

光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面は、へき開面である。本例では、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面は、所定の反射率を有する部分反射膜を有する。部分反射膜の反射率は、部分反射膜に入力される光の強度に対する、部分反射膜により反射される光の強度の割合を表す。例えば、反射率は、３０％乃至９９％の値を有する。

光増幅器２１は、図６に表されるように、所定の第１波長域Ｒ１を有する光を生成する。本例では、第１波長域Ｒ１は、光増幅器２１により生成される光の強度のうちの最大値を２により除した値よりも強度が大きい波長の範囲である。本例では、光の強度は、光のエネルギーに対応する。なお、光の強度は、光の振幅に対応してもよい。

光増幅器２１は、生成した光を、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面から出力する。更に、光増幅器２１は、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面から入力された光を、誘導放出によって増幅する。

光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜を通過した部分を、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面から光源装置１の外部へ出力する。光の通過は、光の透過と表されてもよい。

更に、光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜により反射された部分を、再び誘導放出によって増幅し、増幅された光を、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面から出力する。
本例では、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面から光源装置１の外部へ出力される光は、レーザ光であると捉えられてよい。

図１及び図２に表されるように、接続インタフェース２２は、Ｘ軸方向に延びる長辺と、Ｙ軸方向に延びる短辺と、を有する長方形状を有する板状である。なお、接続インタフェース２２は、長方形状と異なる形状（例えば、正方形状、多角形状、楕円形状、又は、円形状等）を有していてもよい。接続インタフェース２２のＹ軸方向における長さ（換言すると、接続インタフェース２２の幅）は、光増幅器２１のＹ軸方向における長さ（換言すると、光増幅器２１の幅）よりも短い。

図４に表されるように、接続インタフェース２２のＺ軸方向における長さ（換言すると、接続インタフェース２２の厚さ）は、量子ドット部２１３のＺ軸方向における長さ（換言すると、量子ドット部２１３の厚さ）と等しい。なお、接続インタフェース２２の厚さは、量子ドット部２１３の厚さと異なっていてもよい。

図４に表されるように、接続インタフェース２２は、基部１０に埋設される。本例では、接続インタフェース２２は、基板１０１の、Ｚ軸方向における両端面のうちの、Ｚ軸の正方向側の端面と接する。接続インタフェース２２は、基部１０のうちの、Ｙ軸の負方向側の端部であり、且つ、Ｘ軸の負方向側の端部である部分に位置する。

本例では、接続インタフェース２２は、光が通る経路の断面積を変換するＳＳＣ（Ｓｐｏｔ Ｓｉｚｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）である。例えば、光が通る経路の断面積は、モードフィールド径により表されてよい。

図２及び図４に表されるように、接続インタフェース２２は、後述する第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部を収容する。これにより、接続インタフェース２２は、後述する第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部と、光増幅器２１と、を光学的に接続する。

図５は、図３及び図４のＶ−Ｖ線により表される平面により切断された光源装置１の断面をＺ軸の負方向にて見た図である。
図５に表されるように、コア部１０３１は、第１光導波路１１と、Ｎ個の環状光導波路１２−１，１２−２，…，１２−Ｎと、Ｎ個の第２光導波路１３−１，１３−２，…，１３−Ｎと、を含む。Ｎは、自然数を表す。本例では、Ｎは、２を表す。

以下において、環状光導波路１２−ｎは、他の環状光導波路と区別される必要がない場合、環状光導波路１２と表されてもよい。ｎは、１からＮの各整数を表す。同様に、以下において、第２光導波路１３−ｎは、他の第２光導波路と区別される必要がない場合、第２光導波路１３と表されてもよい。

本例では、環状光導波路１２−ｎ、及び、第２光導波路１３−ｎは、第ｎモジュールを構成する。従って、本例では、光源装置１は、Ｎ個のモジュール（換言すると、第１乃至第Ｎモジュール）を備える。第１乃至第Ｎモジュールは、第１光導波路１１に沿って整列する。本例では、第１乃至第Ｎモジュールは、Ｘ軸方向にて整列する。

本例では、第１乃至第Ｎモジュールは、互いに異なるＮ個の目標波長（換言すると、第１乃至第Ｎ目標波長）にそれぞれ対応する。本例では、目標波長は、１ＧＨｚ乃至１ＰＨｚの周波数に対応する波長である。本例では、光増幅器２１の部分反射膜から、第ｎモジュールにおける、後述する反射部１３４までに光が通る経路の長さ（換言すると、光路長）は、第ｎ目標波長の光が定在波を形成する長さである。

第１光導波路１１は、所定の第１幅を有するとともにＸ軸方向にて延びる直線状である。例えば、第１幅（換言すると、第１光導波路１１の、Ｙ軸方向における長さ）は、４０ｎｍ乃至４μｍの長さである。

第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部は、Ｘ軸の負方向側の端に近づくほど幅が狭くなる先細形状である。上述したように、第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部は、接続インタフェース２２に収容される。これにより、第１光導波路１１は、Ｘ軸の負方向側の端部が、接続インタフェース２２を介して、光増幅器２１と光学的に接続される。

環状光導波路１２−ｎは、所定の第２幅を有する環状である。本例では、環状光導波路１２−ｎは、第２幅を有する円形状である。なお、環状光導波路１２−ｎは、第２幅を有する楕円形状であってもよい。本例では、第２幅は、第１幅と等しい。なお、第２幅は、第１幅と異なっていてもよい。例えば、環状光導波路１２−ｎの直径は、５μｍ乃至５０μｍの長さである。

環状光導波路１２−ｎは、第１光導波路１１に対して、Ｙ軸の正方向側に位置する。環状光導波路１２−ｎは、Ｙ軸方向において、第１光導波路１１と所定の第１距離だけ隔てられる。
なお、第１光導波路１１は、環状光導波路１２−ｎと隣接しない位置において曲線部を有していてもよい。

第２光導波路１３−ｎは、共振部１３１と、位相制御部１３２と、振幅制御部１３３と、反射部１３４と、第１終端部１３５と、第２終端部１３６と、を含む。本例では、位相制御部１３２、及び、振幅制御部１３３は、制御部を構成する。

共振部１３１は、所定の第３幅を有する直線状である。本例では、第３幅は、第１幅と等しい。なお、第３幅は第１幅と異なっていてもよい。共振部１３１は、Ｙ軸方向にて環状光導波路１２−ｎが共振部１３１及び第１光導波路１１の間に挟まれるようにＸ軸方向にて延びる。
共振部１３１は、Ｙ軸方向において、環状光導波路１２−ｎと所定の第２距離だけ隔てられる。本例では、第２距離は、第１距離と等しい。なお、第２距離は、第１距離と異なっていてもよい。

本例では、共振部１３１は、第１光導波路１１、及び、環状光導波路１２−ｎとともにリング共振器を構成する。環状光導波路１２−ｎは、リング共振器に入力された光のうちの、所定の波長間隔だけ互いに異なる複数の波長の光と共振する。これにより、リング共振器は、当該リング共振器に入力された光のうちの、波長間隔だけ互いに異なる複数の波長の光を通過させる。

図７は、リング共振器が有する通過率の波長に対する変化を実線により表す。通過率は、リング共振器に入力される光の強度に対する、リング共振器から出力される光の強度の割合を表す。図７に表されるように、通過率は、波長間隔Ｇ１だけ互いに異なる複数の波長のそれぞれにて極大値を有する。本例では、第ｎモジュールのリング共振器は、通過率が第ｎ目標波長にて極大値を有するように構成される。
リング共振器は、後述する第１温度制御部１４−ｎによって環状光導波路１２−ｎの温度が制御されることにより、当該リング共振器を通過する光の波長を制御する。

例えば、リング共振器の結合係数が上限閾値よりも大きい場合、第ｎ目標波長と異なる波長にてレーザ発振が生じる虞がある。リング共振器の結合係数は、当該リング共振器に入力された光の強度に対する、当該共振リングから出力された光の強度の割合を表す。また、例えば、リング共振器の結合係数が下限閾値よりも小さい場合、レーザ発振が生じない虞がある。

そこで、本例では、共振部１３１、第１光導波路１１、及び、環状光導波路１２−ｎは、リング共振器の結合係数が下限閾値、乃至、上限閾値の値を有するように構成される。本例では、下限閾値は０．２であるとともに、上限閾値は０．５である。なお、光増幅器２１が量子井戸光増幅器である場合、下限閾値が０．０５であるとともに、上限閾値が０．１５であってもよい。

位相制御部１３２は、後述する第２温度制御部１５−ｎによって位相制御部１３２の温度が制御されることにより、位相制御部１３２を通過する光の位相を制御する。本例では、位相制御部１３２は、位相制御部１３２を通過する光のうちの、第ｎ目標波長を有する光の位相を制御する。

位相制御部１３２は、第３幅を有するとともにＹ軸方向にて延びる直線状である。位相制御部１３２の、Ｙ軸の負方向側の端部は、共振部１３１の、Ｘ軸の負方向側の端部に連接する。位相制御部１３２は、位相シフタ１３２と表されてもよい。

振幅制御部１３３は、後述する第３温度制御部１６−ｎによって振幅制御部１３３の温度が制御されることにより、振幅制御部１３３を通過する光の振幅を制御する。本例では、振幅制御部１３３は、振幅制御部１３３を通過する光のうちの、第ｎ目標波長を有する光の振幅を制御する。

本例では、振幅制御部１３３は、マッハツェンダ干渉を用いることにより光の振幅を制御する。振幅制御部１３３は、第１アーム部１３３１と、第２アーム部１３３２と、を含む。第１アーム部１３３１及び第２アーム部１３３２のそれぞれは、第３幅を有するとともにＹ軸方向にて延びる直線部を有する。第１アーム部１３３１の直線部、及び、第２アーム部１３３２の直線部は、Ｘ軸方向において互いに隔てられる。

第１アーム部１３３１の、Ｙ軸の負方向側の端部、及び、第２アーム部１３３２の、Ｙ軸の負方向側の端部のそれぞれは、位相制御部１３２の、Ｙ軸の正方向側の端部に連接する。第１アーム部１３３１の、Ｙ軸の正方向側の端部、及び、第２アーム部１３３２の、Ｙ軸の正方向側の端部のそれぞれは、後述する反射部１３４の、Ｙ軸の負方向側の端部に連接する。

反射部１３４は、反射部１３４に入力された光のうちの、所定の第２波長域を有する光を反射する。第２波長域は、第１波長域よりも狭い。本例では、反射部１３４は、ブラッグ反射を用いることにより、第２波長域を有する光を反射する。本例では、反射部１３４は、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、又は、ブラッググレーティングと表されてもよい。

図７は、反射部１３４が有する反射率の波長に対する変化を一点鎖線により表す。反射部１３４の反射率は、反射部１３４に入力される光の強度に対する、反射部１３４により反射される光（換言すると、反射部１３４から出力される光）の強度の割合を表す。

図７に表されるように、第２波長域Ｒ２は、波長間隔Ｇ１の２倍よりも小さい。本例では、第２波長域Ｒ２は、反射部１３４が有する反射率のうちの最大値を２により除した値よりも反射率が大きい波長の範囲である。

更に、本例では、第ｎモジュールの反射部１３４は、第２波長域Ｒ２の中心の波長が、第ｎ目標波長と一致するように構成される。従って、本例では、第２波長域Ｒ２の中心の波長は、リング共振器の通過率が極大値を有する波長とも一致する。

反射部１３４は、第３幅を有するとともにＹ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、第３幅よりも広い第４幅を有する拡幅部を複数有する。例えば、第４幅は、第３幅よりも５ｎｍ乃至５０ｎｍの長さだけ長い。
複数の拡幅部は、Ｙ軸方向において等間隔に位置する。例えば、互いに隣接する拡幅部間の、Ｙ軸方向における距離は、１００ｎｍ乃至４００ｎｍの長さである。

このように、本例では、第２光導波路１３−ｎは、Ｙ軸の負方向側の端部に共振部１３１を有するとともに、Ｙ軸の正方向側の端部に反射部１３４を有する。更に、本例では、第２光導波路１３−ｎは、位相制御部１３２及び振幅制御部１３３を、共振部１３１及び反射部１３４の間に有する。加えて、本例では、第２光導波路１３−ｎは、位相制御部１３２、振幅制御部１３３、及び、反射部１３４がＹ軸方向にて整列する。

なお、第２光導波路１３−ｎは、位相制御部１３２の位置と、振幅制御部１３３の位置と、が入れ替えられていてもよい。また、第２光導波路１３−ｎは、位相制御部１３２及び振幅制御部１３３の一方を含まなくてもよい。

第１終端部１３５は、第１終端部１３５に入力された光（例えば、反射部１３４により反射されなかった光）を終端する。本例では、第１終端部１３５は、Ｙ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、Ｙ軸の正方向側の端に近づくほど幅が狭くなる先細形状である。第１終端部１３５の、Ｙ軸の負方向側の端部は、反射部１３４の、Ｙ軸の正方向側の端部に連接する。

第２終端部１３６は、第２終端部１３６に入力された光（例えば、環状光導波路１２−ｎにより共振しなかった光）を終端する。本例では、第２終端部１３６は、Ｙ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、Ｙ軸の正方向側の端に近づくほど幅が狭くなる先細形状である。第２終端部１３６の、Ｙ軸の負方向側の端部は、共振部１３１の、Ｘ軸の正方向側の端部に連接する。

図２に表されるように、導電部１０５は、Ｎ個の第１温度制御部１４−１，１４−２，…，１４−Ｎと、Ｎ個の第２温度制御部１５−１，１５−２，…，１５−Ｎと、Ｎ個の第３温度制御部１６−１，１６−２，…，１６−Ｎと、を含む。

以下において、第１温度制御部１４−ｎは、他の第１温度制御部と区別される必要がない場合、第１温度制御部１４と表されてもよい。同様に、以下において、第２温度制御部１５−ｎは、他の第２温度制御部と区別される必要がない場合、第２温度制御部１５と表されてもよい。同様に、以下において、第３温度制御部１６−ｎは、他の第３温度制御部と区別される必要がない場合、第３温度制御部１６と表されてもよい。

第１温度制御部１４−ｎは、ヒータ部１４１と、２個の配線部１４２１，１４２２と、２個の端子部１４３１，１４３２と、を含む。
ヒータ部１４１は、第１幅を有するとともに、Ｚ軸の負方向にて光源装置１を見た場合において環状光導波路１２−ｎを被覆する円弧状である。
２個の配線部１４２１，１４２２のそれぞれは、Ｙ軸方向にて延びる直線状である。２個の配線部１４２１，１４２２の、Ｙ軸の正方向側の端部は、ヒータ部１４１の両端部にそれぞれ連接する。

２個の端子部１４３１，１４３２は、長方形状である。２個の端子部１４３１，１４３２の、Ｙ軸の正方向側の端部は、２個の配線部１４２１，１４２２の、Ｙ軸の負方向側の端部にそれぞれ連接する。２個の端子部１４３１，１４３２には、図示されない第２電力源が接続される。これにより、第１温度制御部１４−ｎに電力が供給される。
このようにして、第１温度制御部１４−ｎは、環状光導波路１２−ｎの温度を制御する。

第２温度制御部１５−ｎは、ヒータ部１５１と、２個の配線部１５２１，１５２２と、２個の端子部１５３１，１５３２と、を含む。
ヒータ部１５１は、第１幅よりも僅かに広い第５幅を有するとともに、Ｚ軸の負方向にて光源装置１を見た場合において位相制御部１３２を被覆する直線状である。
２個の配線部１５２１，１５２２のそれぞれは、Ｘ軸方向にて延びる直線状である。２個の配線部１５２１，１５２２の、Ｘ軸の負方向側の端部は、ヒータ部１５１の両端部にそれぞれ連接する。

２個の端子部１５３１，１５３２は、長方形状である。２個の端子部１５３１，１５３２の、Ｘ軸の負方向側の端部は、２個の配線部１５２１，１５２２の、Ｘ軸の正方向側の端部にそれぞれ連接する。２個の端子部１５３１，１５３２には、図示されない第３電力源が接続される。これにより、第２温度制御部１５−ｎに電力が供給される。
このようにして、第２温度制御部１５−ｎは、位相制御部１３２の温度を制御する。

第３温度制御部１６−ｎは、ヒータ部１６１と、２個の配線部１６２１，１６２２と、２個の端子部１６３１，１６３２と、を含む。
ヒータ部１６１は、第５幅を有するとともに、Ｚ軸の負方向にて光源装置１を見た場合において振幅制御部１３３の第１アーム部１３３１を被覆する直線状である。
２個の配線部１６２１，１６２２のそれぞれは、Ｘ軸方向にて延びる直線状である。２個の配線部１６２１，１６２２の、Ｘ軸の正方向側の端部は、ヒータ部１６１の両端部にそれぞれ連接する。

２個の端子部１６３１，１６３２は、長方形状である。２個の端子部１６３１，１６３２の、Ｘ軸の正方向側の端部は、２個の配線部１６２１，１６２２の、Ｘ軸の負方向側の端部にそれぞれ連接する。２個の端子部１６３１，１６３２には、図示されない第４電力源が接続される。これにより、第３温度制御部１６−ｎに電力が供給される。
このようにして、第３温度制御部１６−ｎは、振幅制御部１３３の第１アーム部１３３１の温度を制御する。

なお、光源装置１は、第１温度制御部１４−ｎを備えなくてもよい。また、光源装置１は、第２温度制御部１５−ｎを備えなくてもよい。また、光源装置１は、第３温度制御部１６−ｎを備えなくてもよい。

（動作）
次に、光源装置１の動作について説明する。
先ず、第１温度制御部１４−ｎ、第２温度制御部１５−ｎ、及び、第３温度制御部１６−ｎに電力が供給されることにより、環状光導波路１２−ｎの温度、位相制御部１３２の温度、及び、振幅制御部１３３の第１アーム部１３３１の温度、がそれぞれ制御される。

次いで、光増幅器２１は、第１波長域Ｒ１を有する光を生成し、生成した光を接続インタフェース２２を介して第１光導波路１１へ出力する。

第ｎモジュールにおいて、光増幅器２１から第１光導波路１１へ入力された光のうちの、第ｎ目標波長を含むとともに波長間隔Ｇ１だけ互いに異なる複数の波長の光は、リング共振器を通過する。
第ｎモジュールにおいて、リング共振器を通過した上記光は、位相制御部１３２により位相が制御される。
第ｎモジュールにおいて、位相制御部１３２により位相が制御された上記光は、振幅制御部１３３により振幅が制御される。

第ｎモジュールにおいて、振幅制御部１３３により振幅が制御された上記光のうちの、第２波長域Ｒ２を有する光（本例では、第ｎ目標波長を有する光）が反射部１３４により反射される。

第ｎモジュールにおいて、反射部１３４により反射された上記光は、振幅制御部１３３により振幅が制御される。
第ｎモジュールにおいて、振幅制御部１３３により振幅が制御された上記光は、位相制御部１３２により位相が制御される。
第ｎモジュールにおいて、位相制御部１３２により位相が制御された上記光は、リング共振器を通過する。

これにより、第１乃至第Ｎモジュールのそれぞれから出力された光（換言すると、第１乃至第Ｎ目標波長のそれぞれを有する光）は、第１光導波路１１に入力される。
第１乃至第Ｎモジュールのそれぞれから第１光導波路１１へ入力された光は、接続インタフェース２２を介して光増幅器２１に入力される。

光増幅器２１は、接続インタフェース２２を介して第１光導波路１１から入力された光を、誘導放出によって増幅する。
光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜を通過した部分を光源装置１の外部へ出力する。更に、光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜により反射された部分を、再び誘導放出によって増幅し、増幅された光を、接続インタフェース２２を介して第１光導波路１１へ出力する。

以上、説明したように、第１実施形態の光源装置１は、誘導放出によって光を増幅する光増幅器２１と、光増幅器２１と光学的に接続された第１光導波路１１と、環状光導波路１２−ｎと、第２光導波路１３−ｎと、を備える。更に、第２光導波路１３−ｎは、第１光導波路１１及び環状光導波路１２−ｎとともにリング共振器を構成する共振部１３１を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部１３４を他方の端部に有する。

加えて、第２光導波路１３−ｎは、第２光導波路１３−ｎを通過する光の振幅、及び、当該光の位相の少なくとも１つ（本例では、両方）を制御する制御部１３２，１３３を、反射部１３４及び共振部１３１の間に有する。

光源装置１によれば、光増幅器２１から出力された光は、第２光導波路１３−ｎの反射部１３４に到達する前に制御部１３２，１３３を通過するとともに、第２光導波路１３−ｎの反射部１３４によって反射された後にも制御部１３２，１３３を通過し、その後、光増幅器２１に入力される。換言すると、光増幅器２１から出力された光が当該光増幅器２１へ入力されるまでの間に、当該光が制御部１３２，１３３により制御される回数は２回である。

従って、光増幅器から出力された光が当該光増幅器へ入力されるまでの間に、当該光が制御部により制御される回数が１回である場合よりも、光が制御部１３２，１３３を通過する毎に制御部１３２，１３３によって制御される制御量（本例では、光の振幅の変化量、及び、光の位相の変化量）を抑制できる。この結果、制御部１３２，１３３における制御量を迅速に変更できる。

また、光源装置１によれば、リング共振器に入力された光のうちの、所定の波長間隔Ｇ１だけ互いに異なる複数の波長の光が、リング共振器を通過する。更に、反射部１３４によって、所定の第２波長域Ｒ２を有する光が反射される。

従って、光源装置１のように、リング共振器を通過した光のうちの、所定の目標波長と異なる波長を有する光が、反射部１３４によって反射されないように、リング共振器を通過する光の波長間隔Ｇ１、及び、反射部１３４により反射される光の第２波長域Ｒ２を設定することにより、目標波長を有する光を光増幅器２１に入力できる。この結果、光源装置１は、目標波長を有する光を高い精度にて生成できる。

更に、第１実施形態の光源装置１は、環状光導波路１２−ｎ及び第２光導波路１３−ｎを含むモジュールを複数備える。加えて、複数のモジュールは、第１光導波路１１に沿って整列する。

光源装置１によれば、複数のモジュールを、互いに異なる複数の目標波長にそれぞれ対応させることができる。これにより、光増幅器２１に入力される光の波形を任意の波形に制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の波形を任意の波形に制御できる。

また、光源装置１によれば、複数の波長をそれぞれ有する複数の光を合波する合波器を設けることなく、複数の波長を有する光を生成できる。従って、合波器を設ける場合よりも、光源装置１を小さくすることができる。
また、光源装置１によれば、複数のモジュールが第１光導波路１１に沿って整列するので、複数のモジュールが占める領域の面積を小さくすることができる。この結果、光源装置１を小さくすることができる。

更に、第１実施形態の光源装置１において、第１光導波路１１は、第１方向としてのＸ軸方向にて延びる。更に、複数のモジュールのそれぞれは、第１方向と直交する第２方向としてのＹ軸方向にて反射部１３４及び制御部１３２，１３３が整列する。

光源装置１によれば、複数のモジュールが占める領域の第１方向における長さを短縮できる。

更に、第１実施形態の光源装置１において、共振部１３１は、第１方向と直交する第２方向にて環状光導波路１２−ｎが共振部１３１及び第１光導波路１１の間に挟まれるように、共振部１３１が第１方向にて延びる。

光源装置１によれば、共振部１３１における光と、第１光導波路１１における光と、の間の干渉を抑制できる。これにより、光増幅器２１に入力される光の波形を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の波形を高い精度にて制御できる。

更に、第１実施形態の光源装置１は、環状光導波路１２−ｎの温度を制御する第１温度制御部１４−ｎを備える。

光源装置１によれば、リング共振器を通過する光の波長間隔Ｇ１を高い精度にて制御できる。これにより、光増幅器２１に入力される光の波長を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の波長を高い精度にて制御できる。

更に、第１実施形態の光源装置１において、制御部１３２，１３３は、温度が制御されることにより光の振幅を制御する振幅制御部１３３を含む。更に、光源装置１は、振幅制御部１３３の温度を制御する第２温度制御部１５−ｎを備える。

光源装置１によれば、光増幅器２１に入力される光の振幅を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の振幅を高い精度にて制御できる。

更に、第１実施形態の光源装置１において、制御部１３２，１３３は、温度が制御されることにより光の位相を制御する位相制御部１３２を含む。更に、光源装置１は、位相制御部１３２の温度を制御する第３温度制御部１６−ｎを備える。

光源装置１によれば、光増幅器２１に入力される光の位相を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の位相を高い精度にて制御できる。

更に、第１実施形態の光源装置１において、光増幅器２１は、量子ドット光増幅器である。

光源装置１によれば、光増幅器２１は、複数の波長のそれぞれを有する光を高い精度にて増幅できる。この結果、光源装置１により生成される光の波形を高い精度にて制御できる。

図８は、光源装置１によって生成された光の出力パワー（換言すると、光源装置１から光源装置１の外部へ出力された光のエネルギー）の、波長に対する変化を表す。図８において、出力パワーは、任意単位によって表される。曲線Ｃ１乃至曲線Ｃ６は、第１温度制御部１４−１に供給される電力がそれぞれ第１電力乃至第６電力である場合における出力パワーを表す。第ｐ電力は、第ｑ電力よりも大きい。ｐは、２乃至６の各整数を表す。ｑは、ｐ−１を表す。

図８に表されるように、第１温度制御部１４−１に供給される電力が小さくなるほど、第１モジュールを用いて生成される光の波長が短くなる。このように、光源装置１によれば、光源装置１により生成される光が有する複数の波長を独立して制御できる。
例えば、光源装置１は、２つの波長を有する光を生成するとともに、当該２つの波長の差が、２００ＧＨｚに対応する波長と、２０ＧＨｚに対応する波長と、の間の任意の値に一致するように、当該２つの波長を制御することができる。

従って、例えば、光源装置１によれば、モジュールを４個備えることにより、図９に表されるように、パルス状の波形を有する光を生成できる。
また、例えば、光源装置１によれば、モジュールを７個備えることにより、図１０に表されるように、三角形状の波形を有する光を生成できる。

例えば、光源装置１は、任意形状の波形を有する光を生成可能な光シンセサイザに適用される。また、例えば、光源装置１は、マイクロ波を生成するマイクロ波発生装置、テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波発生装置、又は、パルス状の波形を有する光（換言すると、パルス光）を生成するパルス光発生装置等に適用される。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態の光源装置について説明する。第２実施形態の光源装置は、第１実施形態の光源装置に対して、第２光導波路の形状が相違する。以下、相違点を中心として説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又はほぼ同様のものである。

第２実施形態の光源装置１は、図５に対応する光源装置１の断面図である図１１に表されるように、Ｎ個の第２光導波路１３−１，１３−２，…，１３−Ｎに代えて、Ｎ個の第２光導波路１３Ａ−１，１３Ａ−２，…，１３Ａ−Ｎを備える。以下において、第２光導波路１３Ａ−ｎは、他の第２光導波路と区別される必要がない場合、第２光導波路１３Ａと表されてもよい。

第２光導波路１３Ａ−ｎは、第１実施形態の第２光導波路１３−ｎと同様に、共振部１３１と、位相制御部１３２と、振幅制御部１３３と、反射部１３４と、第１終端部１３５と、第２終端部１３６と、を含む。

第２光導波路１３Ａ−ｎの反射部１３４は、第３幅を有するとともにＸ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、第３幅よりも広い第４幅を有する拡幅部を複数有する。例えば、第４幅は、第３幅よりも５ｎｍ乃至５０ｎｍの長さだけ長い。
複数の拡幅部は、Ｘ軸方向において等間隔に位置する。例えば、互いに隣接する拡幅部間の、Ｘ軸方向における距離は、１００ｎｍ乃至４００ｎｍの長さである。

このように、第２光導波路１３Ａ−ｎは、位相制御部１３２、及び、振幅制御部１３３がＹ軸方向にて整列するとともに、反射部１３４がＸ軸方向にて延びる。

第２実施形態の光源装置１によっても、第１実施形態の光源装置１と同様の作用及び効果が奏される。
更に、第２実施形態の光源装置１においては、反射部１３４が第１方向としてのＸ軸方向にて延びる。

従って、第２実施形態の光源装置１によれば、複数のモジュールが占める領域の第１方向における長さを短縮できる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。例えば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施形態の他の変形例として、上述した実施形態及び変形例の任意の組み合わせが採用されてもよい。

例えば、上述した実施形態において、光源装置１は、シリコン（Ｓｉ）を用いて実現されている。ところで、光源装置１は、シリコン（Ｓｉ）に代えて、シリコン（Ｓｉ）以外のＩＶ族半導体、リン化インジウム（ＩｎＰ）等の化合物半導体、又は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）等の強誘電体材料を用いて実現されていてもよい。

１ 光源装置
１０ 基部
１０１ 基板
１０２ 第１クラッド部
１０３１ コア部
１０３２ 第２クラッド部
１０４ 第３クラッド部
１０５ 導電部
１１ 第１光導波路
１２ 環状光導波路
１３，１３Ａ 第２光導波路
１３１ 共振部
１３２ 位相制御部
１３３ 振幅制御部
１３３１ 第１アーム部
１３３２ 第２アーム部
１３４ 反射部
１３５ 第１終端部
１３６ 第２終端部
１４ 第１温度制御部
１４１ ヒータ部
１４２１，１４２２ 配線部
１４３１，１４３２ 端子部
１５ 第２温度制御部
１５１ ヒータ部
１５２１，１５２２ 配線部
１５３１，１５３２ 端子部
１６ 第３温度制御部
１６１ ヒータ部
１６２１，１６２２ 配線部
１６３１，１６３２ 端子部
２０ 増幅部
２１ 光増幅器
２１１ 第１電極
２１２ 第１クラッド部
２１３ 量子ドット部
２１４ 第２クラッド部
２１５ 第２電極
２２ 接続インタフェース
Ｇ１ 波長間隔
Ｌ１ 第１層
Ｌ２ 第２層
Ｌ３ 第３層
Ｌ４ 第４層
Ｌ５ 第５層
Ｒ１ 第１波長域
Ｒ２ 第２波長域

Claims (9)

1. 誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、
   前記光増幅器と光学的に接続された第１光導波路と、
   環状光導波路と、
   前記第１光導波路及び前記環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路と、
   を備え、
   前記第２光導波路は、
   前記第２光導波路を通過する光の振幅、及び、当該光の位相の少なくとも１つを制御する制御部を前記反射部及び前記共振部の間に有する、光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置であって、
   前記環状光導波路及び前記第２光導波路を含むモジュールを複数備え、
   前記複数のモジュールは、前記第１光導波路に沿って整列する、光源装置。
3. 請求項２に記載の光源装置であって、
   前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
   前記複数のモジュールのそれぞれは、前記第１方向と直交する第２方向にて前記反射部及び前記制御部が整列する、光源装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の光源装置であって、
   前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
   前記共振部は、前記第１方向と直交する第２方向にて前記環状光導波路が前記共振部及び前記第１光導波路の間に挟まれるように、前記共振部が前記第１方向にて延びる、光源装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記環状光導波路の温度を制御する第１温度制御部を備える、光源装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記制御部は、温度が制御されることにより前記光の振幅を制御する振幅制御部を含み、
   前記光源装置は、前記振幅制御部の温度を制御する第２温度制御部を備える、光源装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記制御部は、温度が制御されることにより前記光の位相を制御する位相制御部を含み、
   前記光源装置は、前記位相制御部の温度を制御する第３温度制御部を備える、光源装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光源装置であって、
   前記光増幅器は、量子ドット光増幅器である、光源装置。
9. 第１光導波路と、
   環状光導波路と、
   前記第１光導波路及び前記環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路と、
   を備え、
   前記第２光導波路は、
   前記第２光導波路を通過する光の振幅、及び、当該光の位相の少なくとも１つを制御する制御部を前記反射部及び前記共振部の間に有する、光素子。

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