JP2022506323A - 外部反射戻り光耐性レーザ - Google Patents

Abstract

外部反射戻り光耐性レーザ（３００）が提供される。反射戻り光制御部ＯＦＣ（３１０）の高反射面（３８０）と分布帰還型レーザ（３２０）の回折格子層（３２２）との間に安定した縦モードの光の電磁場分布が形成される。分離電極構成が用いられることで、直流電源からＯＦＣ（３１０）に電流を入力する強さを調節することによってＯＦＣ（３１０）領域の実効屈折率が変更される。このようにして、外部反射戻り光によって引き起こされるレーザ（３００）のキャビティ内位相変動が補償され、外部反射戻り光耐性が改善される。外部反射戻り光耐性レーザにより、アイソレータを用いない光源実装を実施して、実装サイズを削減してコンポネントサイズを削減し、大容量及び小型化のための高密度実装の要求を満たし、光源のマルチチャンネル集積化を実施することができる。これに加えて、プロセスの複雑さが緩和される。

Description

本出願は光コンポネントの分野に関し、特に、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ，分布帰還型レーザ）を基礎とした外部反射戻り光耐性レーザに関する。

ＤＦＢには高出力、高シングルモード特性（すなわち、高サイドモード抑圧比ＳＭＳＲ）、狭線幅や費用対効果などの利点がある。したがって、ＤＦＢは現行の高速光ファイバ伝送ネットワークに一般的に用いられている理想的な信号光源であり、データセンタ、アクセスネットワークや大都市長距離伝送などの場面に広く応用されている。図１は従来のＤＦＢの概略構成図である。従来のＤＦＢのチップ構成は電極１０１、回折格子層１０２、活性ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ，多重量子井戸）層１０３、ＡＲ（Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ，反射防止）面１０４、ＨＲ（Ｈｉｇｈ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ，高反射）面１０５などを含む。回折格子層１０２は活性ＭＱＷ層１０３の上にある。従来のＤＦＢは外部反射戻り光の影響をきわめて受け易い。外部反射戻り光が強いとキャビティ内の光の電磁場、キャリア濃度、実効屈折率などに変化が生じ、これに応じてレーザの位相条件も変化する。このようにして、ＤＦＢのキャビティ内モードが変更され、信号出力の変動が生じる。この結果、ＲＩＮ指標が激しく悪化し、マルチモードの出射が起こり、線幅が広げられ、アイパターンの品質が悪化する。この場合、一般的には従来の光源実装解決手段に光アイソレータが不可欠になり、反射戻り光の干渉を抑えるのに用いられる。しかし、光源実装モジュール中の光アイソレータはきわめて高価であり、容積が大きい。特に、マルチチャンネルシリコンフォトニクスを集積化する用途では、レーザと光導波路との間にアイソレータが集積されることが困難となっている。したがって、光アイソレータを除くことが、光モジュールのコストを下げて、高密度の光源実装を実施するのにきわめて効果的かつ妥当な仕方となっている。アイソレータを有さず費用対効果が高く小型である光源実装と、外部反射戻り光耐性が高いシングルモードレーザとが光ファイバ通信の分野の注目テーマとなっている。

図２は回折格子が部分的に波状になっている既存のＰＣ－ＤＦＢの概略図である。ＰＣ－ＤＦＢは電極２０１、部分回折格子層２０２、活性ＭＱＷ層２０３、ＡＲ面２０４、ＨＲ面２０５などを含む。活性ＭＱＷ層２０３の上にあるのは部分回折格子層２０２だけとなっている。図２に示されているように、部分回折格子層２０２は屈折率が一定の回折格子である。本構成は１つの電極２０１のみ有し、回折格子のある領域と回折格子のない領域とに電流が入力される。外部反射戻り光耐性の原理によれば、外部反射戻り光によって生じるレーザのキャビティ内位相変動が光の電磁場の分布、回折格子のない領域の長さやキャリア濃度など、回折格子のない領域のいくつかの物理的パラメータを変更することによって補償され、レーザの外部反射戻り光耐性を改善することができる。ＰＣ－ＤＦＢの外部反射戻り光耐性は回折格子のない領域で形成されるフラットな光の電磁場分布に主に由来し、本領域では光の電磁場が外部反射戻り光によって影響されにくく、レーザは安定した縦モード出力を維持することができる。したがって、ＰＣ－ＤＦＢの外部反射戻り光耐性は回折格子長の設計に密接に関係している。レーザのキャビティ長Ｌが不変である場合、回折格子構造の長さＬ_２が変更されてもよく、すなわち、適切な位相条件を提供するように、回折格子のない領域の長さＬ_１（Ｌ_１＝Ｌ－Ｌ_２）が相対的に変更されてもよい。ＤＦＢ全体のキャビティ全長Ｌにおける最適化された部分回折格子層の長さＬ_２の割合は０．５～０．７（０．５及び０．７を含む）であることが一般的である。本技術的解決手段の欠点は、電極が１つしか存在せず、定電流の入力を用いるので、特定の位相条件を満たすのに十分に長い回折格子のない領域が必要であることである。したがって、回折格子利得のある領域の長さが短くなり、光学的効率（ｏｐｔｉｃａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）が低下する。これに加えて、外部反射戻り光耐性は活性量子井戸の利得係数にも関係しており、したがって、レーザが異なるキャビティ長及び量子井戸利得係数を持つのに応じて回折格子長の設計が最適化される必要がある。したがって、設計の複雑さが幾分高められ、技術的妥当性が減じられる。

これに鑑みて、本発明の実施形態では外部反射戻り光耐性レーザ及び光送信器を提供して、レーザの外部反射戻り光耐性を改善し、アイソレータを用いない光源実装を実施する。

第１の態様に係れば、本発明の実施形態では外部反射戻り光耐性レーザを提供する。外部反射戻り光耐性レーザは反射戻り光制御部ＯＦＣ、分布帰還型レーザＤＦＢ、ｎ型基板、３つの電極、絶縁領域、高反射ＨＲ面及び反射防止ＡＲ面を含む。ＯＦＣとＤＦＢとはｎ型基板に集積される。ＤＦＢは対応する電源によって入力される電流により光を引き起こし、ＯＦＣは対応する電源によって入力される電流の強さを制御することによって外部反射戻り光耐性レーザの外部反射戻り光耐性を調節する。外部反射戻り光耐性レーザでは電源に接続するのに分離電極構成を用いている。３つの電極については、１つがＯＦＣの上に配置され、１つがＤＦＢの上に配置され、１つがｎ型基板の下に配置される。ＯＦＣとＤＦＢとの間に十分な絶縁を確保するために、ＯＦＣとＤＦＢとの間に絶縁領域が配置される。

特定の設計では、反射戻り光制御部ＯＦＣはＯＦＣ活性層を含む。分布帰還型レーザＤＦＢはＤＦＢ活性層と、ｐ型カバー層と、ＤＦＢ活性層の上に配置される回折格子層とを含む。ｐ型カバー層は回折格子層の上面を覆う。ＯＦＣ活性層はＤＦＢ活性層に接続され、ＯＦＣ活性層の上には回折格子構造が配置されない。

可能な設計では、回折格子層は屈折率が一定の回折格子、位相シフト型回折格子及び利得結合型回折格子という回折格子構造のいずれか１つであってもよい。

第１の態様の第１の可能な実現例では、高反射ＨＲ面は高反射薄膜層を含み、高反射薄膜層は、ＯＦＣの面でありかつＤＦＢから離れている外側の側面にメッキされ、高発光出力の出射が得られる。反射防止ＡＲ面は反射防止薄膜層を含み、反射防止薄膜層は、ＤＦＢの面でありかつＯＦＣから離れている外側の側面にメッキされ、面の反射戻り光が削減される。

特定の設計では、ＯＦＣ及びＤＦＢの各々は２つの電源のうちの対応する電源によって給電される。２つの電源は２つの直流電源を含み、一方の直流電源はＯＦＣに電力を供給し、他方の直流電源はＤＦＢに電力を供給する。これの代わりに、２つの電源は１つの直流電源と１つの高周波信号電源とを含み、直流電源は反射戻り光制御部ＯＦＣに電力を供給し、高周波信号電源はＤＦＢに電力を供給する。この場合、ＤＦＢは変調された光を出力する。

第１の態様の第１の可能な実現例に関して、第１の態様の第２の可能な実現例において、外部反射戻り光耐性レーザはモジュレータと、上記の３つの電極とは異なる別の電極と、上記の絶縁領域とは異なる別の絶縁領域とを含む。モジュレータはｎ型基板に集積され、モジュレータは、外部反射戻り光耐性レーザの側部でありかつＯＦＣから離れている側部に位置し、モジュレータはＤＦＢによって出力される光の強さを変調する。別の電極はモジュレータの上に配置され、モジュレータは上記の２つの電源とは異なる別の電源によって給電される。ＤＦＢとモジュレータとの間に絶縁を形成するために、ＤＦＢとモジュレータとの間に別の絶縁領域が配置される。

さらに、高反射ＨＲ面は高反射薄膜層を含み、高反射薄膜層は、ＯＦＣの面でありかつＤＦＢから離れている外側の側面にメッキされ、高発光出力の出射が得られる。反射防止ＡＲ面は反射防止薄膜層を含み、反射防止薄膜層は、モジュレータの面でありかつＤＦＢから離れている外側の側面にメッキされ、面の反射戻り光が削減される。

可能な設計では、モジュレータは電界吸収型モジュレータ又はマッハツェンダモジュレータである。

特定の設計では、一方の直流電源はＯＦＣに電力を供給し、他方の直流電源はＤＦＢに電力を供給し、高周波信号発生器がモジュレータに電力を供給する。モジュレータはＤＦＢによって出力される光の強さを変調するように構成される。

第２の態様に係れば、本発明の実施形態では光送信器を提供する。光送信器は、第１の態様の第１の可能な実現例及び第２の可能な実現例における外部反射戻り光耐性レーザと、カプラとを含む。カプラは光ファイバカップリングデバイス又は導波路カップリングデバイスを備える。外部反射戻り光耐性レーザはカプラに接続される。光送信器ではマルチチャンネル集積化を実施してもよい。

特定の設計では、光ファイバカップリングデバイスは、外部反射戻り光耐性レーザのＤＦＢと外部の光ファイバとの間で用いられる１つの光コリメートレンズ及び１つのカップリングレンズを含む。これの代わりに、光ファイバカップリングデバイスはレンズドファイバを含み、光ファイバの面がカップリングのために球面レンズにされている。これの代わりに、光ファイバカップリングデバイスは、外部反射戻り光耐性レーザのＤＦＢと外部の光ファイバとの間で用いられる１つの光コリメートレンズ及び２つのカップリングレンズを含む。

特定の設計では、導波路カップリングデバイスは外部反射戻り光耐性レーザのＤＦＢに対してアライメントされて接続され、導波路カップリングデバイスはシリコンベースの導波路又はＩｎＰベースの導波路を含む。

第１の態様及び第２の態様に関して、本発明の実施形態における絶縁領域はエッチング又はイオン注入により形成される。

第１の態様及び第２の態様に関して、本発明の実施形態のＯＦＣ及びＤＦＢにリッジ導波路構成又は埋め込み型導波路構成を用いる。

本発明の実施形態において提供される外部反射戻り光耐性レーザの構成では、反射戻り光制御部ＯＦＣが従来の全体回折格子型ＤＦＢに用いられ、反射戻り光制御部ＯＦＣのＨＲ面と分布帰還型レーザＤＦＢの全体回折格子層との間に安定した光の電磁場分布が形成される。これに加えて、位相の補償を実現するにはレーザのキャビティ中の回折格子のない領域の長さを適切にすることを必要とする外部反射戻り光耐性を持つ従来の技術のＰＣ－ＤＦＢとは異なり、本発明では、分離電極構成が用いられて、直流電源からＯＦＣ反射戻り光制御部に電流を入力する強さを調節することによって反射戻り光制御部ＯＦＣ領域の実効屈折率を変更し、これにより、反射戻り光制御部ＯＦＣ領域での位相を効果的に調節して、高反射ＨＲ面と全体回折格子層との間の適切な位相条件を実現する。このようにして、外部反射戻り光によって引き起こされるレーザのキャビティ内位相変動が補償され、レーザの外部反射戻り光の耐性が改善される。すなわち、外部反射戻り光耐性が改善される。

本発明の実施形態において提供される光送信器構成では、本発明の実施形態において提供される外部反射戻り光耐性レーザの構成に基づいてカプラが接続される。したがって、オンチップマルチチャンネル集積化が実施されることが可能である。

前述の説明に基づけば、本発明の実施形態において提供される外部反射戻り光耐性レーザ及び光送信器により、レーザの外部反射戻り光耐性を大幅に向上させ、アイソレータを用いない光源実装を実施して、実装サイズを大幅に削減してコンポネントサイズを大幅に削減し、大容量及び小型化のための高密度実装の要求を満たし、光源のマルチチャンネル集積化を実施することができる。これに加えて、回折格子設計を個々に最適化することが一切必要なく、既存のプロセスの基盤部分を使いまわすことができる。これにより、プロセスの複雑さが大幅に緩和される。

本発明の実施形態又は先行技術の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、背景及び実施形態を説明するのに必要な添付の図面を簡単に説明する。以下の説明における添付の図面が本発明のいくつかの実施形態を示すのにすぎないことは明らかであり、当業者は創造的努力をともなわずにこれらの図面又は説明にしたがって他の添付の図面又は実施形態をさらに導き出すことができ、本発明は導き出されたすべての当該添付図面又は実施形態をカバーすることを意図している。

従来のＤＦＢの概略構成図である。 従来の技術におけるＰＣ－ＤＦＢの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る外部反射戻り光耐性レーザの概略構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る外部反射戻り光耐性レーザのＯＦＣ及びＤＦＢの内部構成の概略図である。 本発明の第２の実施形態に係る外部反射戻り光耐性レーザの概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る光送信器の概略構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る光送信器のマルチチャンネル集積構成の概略図である。 本発明の実施形態に係るリッジ導波路の概略図である。 本発明の実施形態に係る埋め込み型導波路の概略図である。

本発明の目的、技術的解決手段及び効果をより明確にして理解をより容易にするために、以下、添付の図面と実施形態とを参照して本発明を詳細にさらに説明する。以下で説明されている特定の実施形態が本発明を説明するのに用いられるのにすぎず、一方で本発明を限定することを意図していないと当然解される。説明されている実施形態が本発明の実施形態の一部にすぎず、全部ではないことは明らかである。創造的努力をともなわずに本発明の実施形態に基づいて当業者によって得られたその他一切の実施形態が本発明の保護範囲に含まれるものとする。

図３ａは本発明の第１の実施形態に係る外部反射戻り光耐性レーザの概略構成図である。図３ａに示されている外部反射戻り光耐性レーザ３００はＯＦＣ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，反射戻り光制御部）３１０、ＤＦＢ３２０、ｎ型基板３３０、電極３４０、電極３５０、電極３６０、絶縁領域３７０、ＨＲ面３８０及びＡＲ面３９０を含む。ｎ型基板３３０にＯＦＣ３１０及びＤＦＢ３２０が集積されている。ＤＦＢ３２０は対応する電源によって入力される電流により光を引き起こし、対応する電源によって入力される電流の強さを制御することによってＯＦＣ３１０が外部反射戻り光耐性レーザ３００の外部反射戻り光耐性を調節する。外部反射戻り光耐性レーザ３００では電源に接続するのに分離電極構成を用いている。電極３４０はＯＦＣ３１０の上に配置され、電極３５０はＤＦＢ３２０の上に配置され、電極３６０はｎ型基板３３０の下にメッキされている。電極３４０と電極３５０とは絶縁領域３７０によって隔てられており、その箇所で絶縁領域３７０によって電極３４０と電極３５０との間に絶縁が確保されている。

特に、外部反射戻り光耐性レーザ３００の戻り光方向はＨＲ面３８０の外側の側面の方向であり、発光方向はＡＲ面３９０の外側の側面の方向である。

さらに、ＨＲ面３８０は高反射薄膜層を含み、高反射薄膜層は、ＯＦＣ３１０の面でありかつＤＦＢ３２０から離れている外側の側面にメッキされていて、高発光出力の出射が得られる。ＡＲ面３９０は反射防止薄膜層を含み、反射防止薄膜層は、ＤＦＢ３２０の面でありかつＯＦＣ３１０から離れている外側の側面にメッキされていて、面の反射戻り光が削減される。

特に、本実施形態では、直流電源から電極３４０に電流が入力されて、外部反射戻り光耐性レーザ３００の外部反射戻り光耐性を調節して制御することができる。入力される電流が大きいことは外部反射戻り光耐性が高いことを示す。

任意で、直流電源から電極３５０に電流が入力されて、外部反射戻り光耐性レーザ３００を励起させて発光し連続光を出力することができる。これの代わりに、高周波信号電源から電極３５０に電流が入力されてもよい。この場合、ＤＦＢ３２０が変調された光信号を出力してもよい。

分離電極構成を用いているので、ＯＦＣ３１０とＤＦＢ３２０とが別々に調節されて制御されることが可能であり、これにより、ＯＦＣ３１０に電流を入力する効率を効果的に改善することができる。

特に、ＯＦＣ３１０とＤＦＢ３２０との間に十分な絶縁を確保するために、絶縁領域３７０がエッチングやイオン注入により形成される。

図３ｂは本発明の第１の実施形態に係る外部反射戻り光耐性レーザのＯＦＣ及びＤＦＢの内部構成の概略図である。図３ｂに示されているように、ＯＦＣ３１０はＯＦＣ活性領域３１１を含む。ＤＦＢ３２０はＤＦＢ活性領域３２１、回折格子層３２２及びｐ型カバー層３２３を含む。回折格子層３２２はＤＦＢ活性領域３２１の表面全体の上に配置されている。ｐ型カバー層３２３は回折格子層３２２の上面を覆う。

特に、ＯＦＣ活性領域３１１がＤＦＢ活性領域３２１に接続されており、ＯＦＣ活性領域３１１の上には回折格子構造が一切配置されていない。

任意で、回折格子層３２２は屈折率が一定の回折格子、位相シフト型回折格子及び利得結合型回折格子という回折格子構造のいずれか１つであってもよい。

特に、ＯＦＣ活性領域３１１とＤＦＢ活性領域３２１とで同じ多重量子井戸活性層構造を用いたり異なる多重量子井戸活性層構造を用いたりしている。量子井戸の材料はＩｎＧａＡｓＰやＩｎＧａＡｌＡｓであってもよい。

好ましくは、ＯＦＣ活性領域３１１とＤＦＢ活性領域３２１とで同じ多重量子井戸構造を用い、一方のエピタキシャル成長だけで済み、これにより、チップ製造プロセスの複雑さとコストとが大幅に削減される。その一方で、ＤＦＢ－ＭＱＷ３２１からＯＦＣ－ＭＱＷ３１１への光の伝送の際の光損失及び光反射が削減され、外部反射戻り光耐性が幾分改善される。

好ましくは、ＤＦＢ３２０のキャビティ長は２５０μｍ～４５０μｍ（２５０μｍ及び４５０μｍを含む）に設定され、ＯＦＣ３１０のキャビティ長は５０μｍ～１５０μｍ（５０μｍ及び１５０μｍを含む）に設定され、絶縁領域３７０の長さは２０μｍ～５０μｍ（２０μｍ及び５０μｍを含む）に設定される。

図４は本発明の第２の実施形態に係る外部反射戻り光耐性レーザの概略構成図である。図４に示されている外部反射戻り光耐性レーザ４００はＯＦＣ４１０、ＤＦＢ４２０、モジュレータ４３０、ｎ型基板４４０、ＨＲ面４５０、ＡＲ面４６０、電極４７０、電極４８０、電極４９０、電極４１００、絶縁領域４１１０及び絶縁領域４１２０を含む。ｎ型基板４４０にＯＦＣ４１０、ＤＦＢ４２０及びモジュレータ４３０が集積されている。モジュレータ４３０は、ＤＦＢ４２０の面でありかつＯＦＣ４１０から離れている側面に配置されており、ＤＦＢ４２０に接続されている。外部反射戻り光耐性レーザ４００では電源に接続するのに分離電極構成を用いている。電極４７０はＯＦＣ４１０の上に配置され、電極４８０はＤＦＢ４２０の上に配置され、電極４９０はモジュレータ４３０の上に配置されている。電極４７０と電極４８０とは絶縁領域４１１０を用いて隔てられ、電極４８０と電極４９０とは絶縁領域４１２０によって隔てられている。絶縁領域４１１０及び絶縁領域４１２０によって電極４７０、電極４８０及び電極４９０の間に十分な絶縁が確保されている。電極４１００はｎ型基板４４０の下にメッキされている。

特に、外部反射戻り光耐性レーザ４００の戻り光方向はＨＲ面４５０の側面の方向であり、発光方向はＡＲ面４４０の側面の方向である。

さらに、ＨＲ面４５０は高反射薄膜層を含み、高反射薄膜層は、ＯＦＣ４１０の面でありかつＤＦＢ４２０から離れている外側の側面にメッキされていて、高発光出力の出射が得られる。ＡＲ面４６０は反射防止薄膜層を含み、反射防止薄膜層は、モジュレータ４３０の面でありかつＤＦＢ４２０から離れている外側の側面にメッキされていて、面の反射戻り光が削減される。

特に、本実施形態では、直流電源から電極４７０に電流が入力されて、外部反射戻り光耐性レーザ４００の外部反射戻り光耐性を調節して制御することができる。入力される電流が大きいことは外部反射戻り光耐性が高いことを示す。直流電源から電極４８０に電流が入力されて、外部反射戻り光耐性レーザ４００を励起させて発光し連続光を出力することができる。高周波信号電源から電極４９０に電流が入力されてもよい。分離電極構成を用いているので、ＯＦＣ４１０とＤＦＢ４２０とが別々に調節されて制御されることが可能であり、これにより、ＯＦＣ４１０に電流を入力する効率を効果的に改善することができる。

特に、ＯＦＣ４１０とＤＦＢ４２０とモジュレータ４３０との間に十分な絶縁を確保するために、絶縁領域４１１０及び絶縁領域４１２０がエッチングやイオン注入により形成され、伝送パフォーマンスに影響を及ぼす高速変調の際のクロストークが防止される。

特に、ＯＦＣ４１０及びＤＦＢ４２０の内部構成については、図３ｂの関連説明を参照する。ここでは詳細は重ねて説明しない。

特に、モジュレータ４３０はＥＡＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，電界吸収型モジュレータ）であってもよいし、ＭＺＭ（Ｍａｃｈ－Ｚｅｈｎｄｅｒ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ，マッハツェンダモジュレータ）であってもよく、ＤＦＢ４２０によって出力された光の強さを変調するように構成されている。

図５は本発明の第３の実施形態に係る光送信器の概略構成図である。図５に示されている光送信器５００はＯＦＣ５１０、ＤＦＢ５２０、ｎ型基板５３０、電極５４０、電極５５０、電極５６０、絶縁領域５７０、ＨＲ面５８０、ＡＲ面５９０及びカプラ５１００を含む。ｎ型基板５３０にＯＦＣ５１０及びＤＦＢ５２０が集積されている。光送信器５００では電源に接続するのに分離電極構成を用いている。電極５４０はＯＦＣ５１０の上に配置され、電極５５０はＤＦＢ５２０の上に配置され、電極５６０はｎ型基板の下にメッキされている。電極５４０と電極５５０とは絶縁領域５７０によって隔てられている。絶縁領域５７０によって電極５４０と電極５５０との間に絶縁を確保することができる。カプラ５１００は、ＤＦＢ５２０の面でありかつＯＦＣ５１０から離れている外側の側面に配置され、ＤＦＢ５２０に接続されている。

特に、ＯＦＣ５１０及びＤＦＢ５２０の内部構成については、図３ｂの関連説明を参照する。ここでは詳細は重ねて説明しない。

特に、光送信器５００の戻り光方向はＨＲ面５８０の側面の方向であり、発光方向はＡＲ面５９０の側面の方向である。

特に、本実施形態では、直流電源から電極５４０に電流が入力されて、光送信器４００の外部反射戻り光耐性を調節して制御することができる。入力される電流が大きいことは外部反射戻り光耐性が高いことを示す。

さらに、ＨＲ面４８０は高反射薄膜層を含む。高反射薄膜層は、ＯＦＣ５１０の面でありかつＤＦＢ５２０から離れている外側の側面にメッキされていて、高発光出力の出射が得られる。ＡＲ面５９０は反射防止薄膜層を含む。反射防止薄膜層は、モジュレータ５３０の面でありかつＤＦＢ５２０から離れている外側の側面にメッキされていて、面の反射戻り光が削減される。

任意で、直流電源から電極５５０に電流が入力されて、光送信器５００を励起させて発光し連続光を出力することができる。これの代わりに、高周波信号電源から電極５５０に電流が入力されてもよい。この場合、ＤＦＢ５２０が変調された光信号を出力してもよい。

分離電極構成を用いているので、ＯＦＣ５１０とＤＦＢ５２０とが別々に調節されて制御されることが可能であり、これにより、ＯＦＣ５１０に電流を入力する効率を効果的に改善することができる。

特に、ＯＦＣ５１０とＤＦＢ５２０との間に十分な絶縁を確保するために、絶縁領域５７０がエッチングやイオン注入により形成され、伝送パフォーマンスに影響を及ぼす高速変調の際のクロストークが防止される。

特に、カプラ５１００はアイソレータを有さない光カップリングデバイスであり、光送信器によって出力される光を光ファイバを通じて別の場所にある光受信器に送信する。

任意で、光カップリングデバイスは光ファイバカップリングデバイスであってもよい。特に、光ファイバカップリングデバイスは、ＤＦＢ５２０と外部の光ファイバとの間で用いられる１つの光コリメートレンズ及び１つのカップリングレンズを含む。これの代わりに、光ファイバカップリングデバイスはレンズドファイバを含み、光ファイバの面がカップリングのために球面レンズにされている。これの代わりに、光ファイバカップリングデバイスは、ＤＦＢ５２０と外部の光ファイバとの間で用いられる１つの光コリメートレンズ及び２つのカップリングレンズを含む。

任意で、光カップリングデバイスは導波路カップリングデバイスであってもよい。導波路カップリングデバイスはシリコンベースの導波路やＩｎＰベースの導波路を含む。ＤＦＢ５２０はシリコンベースの導波路やＩｎＰベースの導波路に対してアライメントされて接続される。したがって、ＤＦＢ５２０によって出力された光信号が導波路で伝送されてもよく、オンチップマルチチャンネル光源集積化が実施されることが可能である。

図６は本発明の第３の実施形態に係る光送信器のマルチチャンネル集積構成の概略図である。図６はカプラ５１００が導波路カップリングデバイスである場合に存在する光送信器６００のオンチップマルチチャンネル光源集積構成を示し、図中、光送信器６００は外部反射戻り光耐性レーザ６１０と導波路カップリングデバイス６２０とを含む。

図７ａは本発明の実施形態に係るリッジ導波路の概略図である。図７ａに示されているリッジ導波路７１０はｎ型基板７１１、活性層７１２及びｐ型カバー層７１３を含む。

図７ｂは本発明の実施形態に係る埋め込み型導波路の概略図である。図７ｂに示されているリッジ導波路７２０はｎ型基板７２１、活性層７２２及びｐ型カバー層７２３を含む。

好ましくは、本発明の実施形態のＯＦＣ及びＤＦＢにリッジ導波路構成又は埋め込み型導波路構成を用いる。

本発明の実施形態において提供される外部反射戻り光耐性レーザの構成では、回折格子のない短い反射戻り光制御部ＯＦＣが従来のＤＦＢに用いられ、ＯＦＣのＨＲ面とＤＦＢの回折格子層との間に安定した光の電磁場分布が形成される。これに加えて、分離電極構成が用いられて、直流電源からＯＦＣに電流を入力する強さを調節することによってＯＦＣ領域の実効屈折率を変更し、これにより、ＯＦＣ領域での位相を効果的に調節して、ＨＲ面とＤＦＢの回折格子層との間の適切な位相条件を実現する。このようにして、外部反射戻り光によって引き起こされるレーザのキャビティ内位相変動が補償され、レーザの外部反射戻り光の耐性が改善される。すなわち、外部反射戻り光耐性が改善される。

本発明の実施形態において提供される光送信器構成では、本発明の実施形態において提供される外部反射戻り光耐性レーザの構成に基づいてカプラが接続される。したがって、オンチップマルチチャンネル集積化が実施されることが可能である。

前述の説明に基づけば、本発明の実施形態において提供される外部反射戻り光耐性レーザ及び光送信器により、レーザの外部反射戻り光耐性を大幅に向上させ、アイソレータを用いない光源実装を実施して、実装サイズを大幅に削減してコンポネントサイズを大幅に削減し、大容量及び小型化のための高密度実装の要求を満たし、光源のマルチチャンネル集積化を実施することができる。これに加えて、回折格子設計を個々に最適化することが一切必要なく、既存のプロセスの基盤部分を使いまわすことができる。これにより、プロセスの複雑さが緩和される。

前述の実施形態の制御部がハードウェアによって実施されてもよいし、関連するハードウェアに指示するプログラムによって実施されてもよいことを当業者は理解することができる。プログラムはコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよい。記憶媒体は読出し専用メモリ、ランダムアクセスメモリなどであってもよい。制御部の機能がハードウェアによって実行されるのか、ソフトウェアによって実行されるのかのいずれかであるのかは、技術的解決手段の特定の用途及び設計制約に依存する。当業者は各場合の用途に対して、説明されている機能を実施するのに異なる方法を用いることができるが、この実施が本出願の範囲を越えるとは当然みなされない。

制御部がソフトウェアを用いて実施される場合、前述の実施形態における方法ステップの全部又は一部がコンピュータプログラムプロダクトの形態で実施されてもよい。コンピュータプログラムプロダクトは１つ以上のコンピュータ指示を含む。コンピュータプログラム指示がコンピュータにロードされて実行されると、本発明の実施形態に係る手順又は機能の全部又は一部が引き起こされる。コンピュータは汎用コンピュータ、専用コンピュータ、コンピュータネットワークや別のプログラム可能な装置であってもよい。コンピュータ指示はコンピュータ可読記憶媒体に記憶されてもよいし、あるコンピュータ可読記憶媒体から別のコンピュータ可読記憶媒体に伝送されてもよい。たとえば、コンピュータ指示はあるウェブサイト、コンピュータ、サーバやデータセンタから別のウェブサイト、コンピュータ、サーバやデータセンタに有線的手法（たとえば、同軸ケーブル、光ファイバやデジタル加入者線（ＤＳＬ））又は無線的手法（たとえば、赤外線、ラジオ波やマイクロ波）で伝送されてもよい。コンピュータ可読記憶媒体はコンピュータによってアクセス可能な任意の使用可能な媒体であってもよいし、使用可能な１つ以上の媒体を集約したサーバやデータセンタなどのデータ記憶装置であってもよい。使用可能な媒体は磁気媒体（たとえば、フロッピーディスク、ハードディスクや磁気テープ）、光媒体（たとえばＤＶＤ）、半導体媒体（たとえばソリッドステートドライブ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ，ＳＳＤ）などであってもよい。

最後に、前述の説明が本出願の特定の実現例にすぎない一方で、本出願の保護範囲を限定することを意図していない点に留意するべきである。本出願で開示されている技術的範囲の当業者によって容易に理解される任意の変形又は置換が本出願の保護範囲に含まれる。したがって、本出願の保護範囲は請求項の保護範囲にしたがう。

３７０ 絶縁領域
３８０ ＨＲ面
３９０ ＡＲ面
４００ 光耐性レーザ
４１０ ＯＦＣ
４２０ ＤＦＢ
４３０ モジュレータ
４４０ ｎ型基板
４５０ ＨＲ面
４６０ ＡＲ面
４７０ 電極
４８０ 電極
４９０ 電極
５００ 光送信器
５１０ ＯＦＣ
５２０ ＤＦＢ
５３０ ｎ型基板
５４０ 電極
５５０ 電極
５６０ 電極
５７０ 絶縁領域
５８０ ＨＲ面
５９０ ＡＲ面
６００ 光送信器
６１０ 光耐性レーザ
６２０ 導波路カップリングデバイス
７１０ リッジ導波路
７１１ ｎ型基板
７１２ 活性層
７１３ ｐ型カバー層
７２０ リッジ導波路
７２１ ｎ型基板
７２２ 活性層
７２３ ｐ型カバー層
４１００ 電極
４１１０ 絶縁領域
４１２０ 絶縁領域
５１００ カプラ

Claims (14)

1. 外部反射戻り光耐性レーザであって、前記外部反射戻り光耐性レーザは反射戻り光制御部ＯＦＣ、分布帰還型レーザＤＦＢ、ｎ型基板、絶縁領域、高反射ＨＲ面、反射防止ＡＲ面及び３つの金属電極を備え、
   前記反射戻り光制御部ＯＦＣと前記ＤＦＢとは前記ｎ型半導体基板に集積され、前記３つの電極については、１つが前記ＯＦＣの上に配置され、１つが前記ＤＦＢの上に配置され、１つが前記ｎ型基板の下に配置され、前記３つの電極は電源に接続されるように構成され、
   前記ＯＦＣ及び前記ＤＦＢの各々は２つの電源のうちの対応する電源によって給電され、前記ＤＦＢは前記対応する電源によって入力される電流により光を引き起こし、前記ＯＦＣは前記対応する電源によって入力される電流の強さを制御することによって前記外部反射戻り光耐性レーザの外部反射戻り光耐性を調節し、
   前記ＯＦＣと前記ＤＦＢとの間に絶縁を形成するために、前記ＯＦＣと前記ＤＦＢとの間に前記絶縁領域が配置され、
   前記ＯＦＣはＯＦＣ活性層を備え、前記ＤＦＢはＤＦＢ活性層と、ｐ型カバー層と、前記ＤＦＢ活性層の表面の上に配置される回折格子層とを備え、
   前記ｐ型カバー層は前記回折格子層の上面を覆う、
   外部反射戻り光耐性レーザ。
2. 前記ＯＦＣ活性層は前記ＤＦＢ活性層に接続され、前記ＯＦＣ活性層の上には回折格子層が配置されない、請求項１に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
3. 前記高反射ＨＲ面は高反射薄膜層を備え、前記高反射薄膜層は、前記ＯＦＣの面でありかつ前記ＤＦＢから離れている外側の側面にメッキされ、前記反射防止ＡＲ面は反射防止薄膜層を備え、前記反射防止薄膜層は、前記ＤＦＢの面でありかつ前記ＯＦＣから離れている外側の側面にメッキされる、請求項１に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
4. 前記２つの電源は２つの直流電源を備え、一方の直流電源は前記ＯＦＣに電力を供給し、他方の直流電源は前記ＤＦＢに電力を供給する、請求項１に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
5. 前記２つの電源は１つの直流電源と１つの高周波信号電源とを備え、前記直流電源は前記反射戻り光制御部ＯＦＣに電力を供給し、前記高周波信号電源は前記ＤＦＢに電力を供給する、請求項１に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
6. モジュレータと、前記３つの電極とは異なる別の電極と、前記絶縁領域とは異なる別の絶縁領域とをさらに備え、前記モジュレータは前記ｎ型基板に集積され、前記モジュレータは、前記外部反射戻り光耐性レーザの側部でありかつ前記ＯＦＣから離れている側部に位置し、前記モジュレータは前記ＤＦＢによって出力される前記光の強さを変調し、前記別の電極は前記モジュレータの上に配置され、前記モジュレータは前記２つの電源とは異なる別の電源によって給電され、前記ＤＦＢと前記モジュレータとの間に絶縁を形成するために、前記別の絶縁領域は前記ＤＦＢと前記モジュレータとの間に配置される、請求項１に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
7. 前記高反射ＨＲ面は高反射薄膜層を備え、前記高反射薄膜層は、前記ＯＦＣの面でありかつ前記ＤＦＢから離れている外側の側面にメッキされ、前記反射防止ＡＲ面は反射防止薄膜層を備え、前記反射防止薄膜層は、前記モジュレータの面でありかつ前記ＤＦＢから離れている外側の側面にメッキされる、請求項６に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
8. 前記モジュレータは電界吸収型モジュレータ又はマッハツェンダモジュレータである、請求項６に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
9. 前記２つの電源は２つの直流電源を備え、一方の直流電源は前記ＯＦＣに電力を供給し、他方の直流電源は前記ＤＦＢに電力を供給し、前記他方の電源が高周波信号発生器である場合、前記他方の電源は前記モジュレータに電力を供給する、請求項６に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
10. 前記絶縁領域はエッチング又はイオン注入により形成される、請求項１又は６に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
11. 前記回折格子層は、屈折率が一定の回折格子、位相シフト型回折格子及び利得結合型回折格子という回折格子構造のいずれか１つを備える、請求項１又は６に記載の外部反射戻り光耐性レーザ。
12. 光送信器であって、
    前記光送信器は請求項１から１１のいずれか一項に記載の外部反射戻り光耐性レーザと、カプラとを備え、
    前記カプラは、前記光送信器によって出力される光を光ファイバを通じて別の場所にある光受信器に送信する、
    光送信器。
13. 前記カプラは前記外部反射戻り光耐性レーザの前記ＤＦＢと外部の光ファイバとの間で用いられる１つの光コリメートレンズ及び１つのカップリングレンズを備える、又は前記カプラはレンズドファイバを備えかつ前記光ファイバの面がカップリングのために球面レンズにされる、又は前記カプラは前記外部反射戻り光耐性レーザの前記ＤＦＢと外部の光ファイバとの間で用いられる１つの光コリメートレンズ及び２つのカップリングレンズを備える、請求項１２に記載の光送信器。
14. 前記カプラは導波路カップリングデバイスを備え、前記導波路カップリングデバイスは前記外部反射戻り光耐性レーザの前記ＤＦＢに対してアライメントされて接続され、前記導波路カップリングデバイスはシリコンベースの導波路又はＩｎＰベースの導波路を備える、請求項１２に記載の光送信器。

Images