JP2957116B2 - 同調可能なレーザ装置 - Google Patents
同調可能なレーザ装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
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- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、集積半導体レーザ
に関し、特に複数の選択可能な周波数に同調可能なレー
ザに関する。
に関し、特に複数の選択可能な周波数に同調可能なレー
ザに関する。
【０００２】
【従来の技術】大容量の光伝送システムにおいては、波
長分割多重化方式を用いてバンド幅の利用を最適化して
いる。これは他のレーザとは異なる波長（周波数）で動
作するように設計されたレーザ等の光源を用いて行われ
ている。
長分割多重化方式を用いてバンド幅の利用を最適化して
いる。これは他のレーザとは異なる波長（周波数）で動
作するように設計されたレーザ等の光源を用いて行われ
ている。
【０００３】近年、大量の利用可能な光波長を表すよう
な同調可能な半導体レーザに対し、様々な手法が提案さ
れている。このような同調可能なレーザは、米国特許第
５，３７３，５１７号及び米国特許出願第０８／０１
９，９５２号に開示されている。このようなレーザは、
光学増幅器と光導波路とＮ×Ｎの導波路グレーティング
ルータと共に半導体ウエハ上に一体に集積され、２枚の
反射端部表面の間に形成された共鳴光学キャビティ内に
配置されている。
な同調可能な半導体レーザに対し、様々な手法が提案さ
れている。このような同調可能なレーザは、米国特許第
５，３７３，５１７号及び米国特許出願第０８／０１
９，９５２号に開示されている。このようなレーザは、
光学増幅器と光導波路とＮ×Ｎの導波路グレーティング
ルータと共に半導体ウエハ上に一体に集積され、２枚の
反射端部表面の間に形成された共鳴光学キャビティ内に
配置されている。
【０００４】この半導体ウエハ内に形成された導波路
は、反射端部表面と周波数ルータとの間で光を伝送す
る。このような導波路は、周波数ルータの自由空間領域
内の一次回折により一義的に決定される位置で、このル
ータの入力ポートと出力ポートに終端している。
は、反射端部表面と周波数ルータとの間で光を伝送す
る。このような導波路は、周波数ルータの自由空間領域
内の一次回折により一義的に決定される位置で、このル
ータの入力ポートと出力ポートに終端している。
【０００５】選択可能な光学増幅器が、ルータの入力導
波路と出力導波路の一部に形成される。各増幅器は、光
学ゲインあるいは光学損失を与えるためにバイアス電流
を介して選択される。このような光学増幅器がバイアス
電流により活性化された場合には、特定の導波路内で増
幅が得られる。この増幅がキャビティ内の損失を補う程
度の十分な光学ゲインを与えると、ルータのパスにより
決定される波長でレーザ発振が維持される。さらにま
た、この選択された増幅器は、この増幅器にバイアス電
流が与えられない場合あるいはこの増幅器に与えられる
バイアス電流が小さい場合には、光エネルギーの伝送を
阻止するのに十分な損失をそれぞれの導波路内に与え
る。
波路と出力導波路の一部に形成される。各増幅器は、光
学ゲインあるいは光学損失を与えるためにバイアス電流
を介して選択される。このような光学増幅器がバイアス
電流により活性化された場合には、特定の導波路内で増
幅が得られる。この増幅がキャビティ内の損失を補う程
度の十分な光学ゲインを与えると、ルータのパスにより
決定される波長でレーザ発振が維持される。さらにま
た、この選択された増幅器は、この増幅器にバイアス電
流が与えられない場合あるいはこの増幅器に与えられる
バイアス電流が小さい場合には、光エネルギーの伝送を
阻止するのに十分な損失をそれぞれの導波路内に与え
る。
【０００６】このような同調可能なレーザは、一対の増
幅器がその増幅モードで動作するように選定された場合
には、所定の波長で動作するようにセットされる。この
一対の増幅器は、周波数ルータ内の特定のパスを決定
し、それにより、光出力の波長を決定する。この所望の
波長の光は、特定のパスが反射端部表面で終端する地点
から直接取り出すことができる。このようなレーザは、
適切な一対の増幅器を選択することによりＮ個の波長の
何れにも急速に同調可能となる。
幅器がその増幅モードで動作するように選定された場合
には、所定の波長で動作するようにセットされる。この
一対の増幅器は、周波数ルータ内の特定のパスを決定
し、それにより、光出力の波長を決定する。この所望の
波長の光は、特定のパスが反射端部表面で終端する地点
から直接取り出すことができる。このようなレーザは、
適切な一対の増幅器を選択することによりＮ個の波長の
何れにも急速に同調可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このような従来のレー
ザは、同調速度、同調周波数範囲、及び周波数選択性の
点に関しては優れた性能を示すが、その全長は、直接変
調あるいはキャビティ内変調器を用いた高速動作が不可
能なほど長くなるものである。そのため、このような変
調は数百Ｍｂｐ程度に限られてしまう。従って、本発明
の目的は、同調速度、同調周波数範囲、及び周波数の選
択性について優れた性能を有する小型のレーザ装置を提
供することである。
ザは、同調速度、同調周波数範囲、及び周波数選択性の
点に関しては優れた性能を示すが、その全長は、直接変
調あるいはキャビティ内変調器を用いた高速動作が不可
能なほど長くなるものである。そのため、このような変
調は数百Ｍｂｐ程度に限られてしまう。従って、本発明
の目的は、同調速度、同調周波数範囲、及び周波数の選
択性について優れた性能を有する小型のレーザ装置を提
供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、従来
の同調可能なレーザに、出力導波路を有するＮ×Ｎの波
長グレーティングルータを組み込むことにより、高速動
作可能で同調可能なレーザ装置が実現される。この場
合、出力導波路は、波長グレーティングルータ内の自由
空間領域からの二次回折光エネルギーを確保する位置に
配置される。この二次回折光エネルギーは、レーザが同
調されるべき所望の波長でレーザの出力に渡される。
の同調可能なレーザに、出力導波路を有するＮ×Ｎの波
長グレーティングルータを組み込むことにより、高速動
作可能で同調可能なレーザ装置が実現される。この場
合、出力導波路は、波長グレーティングルータ内の自由
空間領域からの二次回折光エネルギーを確保する位置に
配置される。この二次回折光エネルギーは、レーザが同
調されるべき所望の波長でレーザの出力に渡される。
【０００９】このレーザの反射表面は、レーザの全体的
な性能を向上させるために変更可能である。本発明の同
調可能なレーザを実施する場合の一つの形態において
は、出力導波路を除く全ての導波路の端部の反射表面に
高反射コーティングが施される。さらに本発明の他の形
態においては、出力導波路の離れた端部の反射表面に反
射防止コーティングが用いられる。
な性能を向上させるために変更可能である。本発明の同
調可能なレーザを実施する場合の一つの形態において
は、出力導波路を除く全ての導波路の端部の反射表面に
高反射コーティングが施される。さらに本発明の他の形
態においては、出力導波路の離れた端部の反射表面に反
射防止コーティングが用いられる。
【００１０】本発明の他の形態においては、同調可能な
レーザの出力導波路内に外部変調器が組み込まれてい
る。
レーザの出力導波路内に外部変調器が組み込まれてい
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明と従来技術との差を理解す
るために、従来技術に係る同調可能なレーザと導波路グ
レーティングルータについてまず説明する。この導波路
グレーティングルータは、「周波数ルーティングディバ
イス」とも称する。この「周波数ルーティングディバイ
ス」という用語は、ルータを通る異なるパスによる異な
る周波数における光の動作を記述するものである。ま
た、以下の説明においては、用語「周波数」と「波長」
とは、お互いに逆数の関係にあるためにそれらを同時に
用いている。
るために、従来技術に係る同調可能なレーザと導波路グ
レーティングルータについてまず説明する。この導波路
グレーティングルータは、「周波数ルーティングディバ
イス」とも称する。この「周波数ルーティングディバイ
ス」という用語は、ルータを通る異なるパスによる異な
る周波数における光の動作を記述するものである。ま
た、以下の説明においては、用語「周波数」と「波長」
とは、お互いに逆数の関係にあるためにそれらを同時に
用いている。
【００１２】図１は、高速で同調可能な従来技術に係る
レーザの一例を示すものである。この同調可能なレーザ
は、周波数の選択性を与える導波路グレーティングルー
タと、このルータから延びるように設けられてこのルー
タと光学信号のやり取りをする複数の導波路と、レーザ
発振を促進させる光学増幅と十分なゲインを提供する複
数の活性部分とを有する。図１に示したレーザの構成要
素は、半導体ウエハ上にモノリシックに集積可能であ
る。これらの構成要素は、公知の光リソグラフ技術及び
半導体成長技術を用いて実現可能である。
レーザの一例を示すものである。この同調可能なレーザ
は、周波数の選択性を与える導波路グレーティングルー
タと、このルータから延びるように設けられてこのルー
タと光学信号のやり取りをする複数の導波路と、レーザ
発振を促進させる光学増幅と十分なゲインを提供する複
数の活性部分とを有する。図１に示したレーザの構成要
素は、半導体ウエハ上にモノリシックに集積可能であ
る。これらの構成要素は、公知の光リソグラフ技術及び
半導体成長技術を用いて実現可能である。
【００１３】図１には第III-Ｖ属の半導体化合物等から
なる半導体材料性のウエハ１０が示されている。例え
ば、このウエハとその成長領域は、主にＩｎＰの層とＩ
ｎＧａＡｓＰのようなＩｎＰ系の層から形成される。そ
して例えばＭＯＣＶＤのような成長技術がこのようなデ
ィバイスの製造に用いられる。
なる半導体材料性のウエハ１０が示されている。例え
ば、このウエハとその成長領域は、主にＩｎＰの層とＩ
ｎＧａＡｓＰのようなＩｎＰ系の層から形成される。そ
して例えばＭＯＣＶＤのような成長技術がこのようなデ
ィバイスの製造に用いられる。
【００１４】図１に示すように、Ｎ×Ｎ導波路グレーテ
ィングルータ１２がウエハ１０の上に形成されている。
第１群の導波路１４1 ，１４2 ，... ，１４N がＮ×Ｎ
導波路グレーティングルータ１２の一端に接続され、第
２群の導波路１６1 ，１６2，... ，１６N がＮ×Ｎ導
波路グレーティングルータ１２の他端に接続されてい
る。これらの導波路は、自由空間領域の各端部の適切な
位置に配置される。この適切な位置は、導波路グレーテ
ィングの一次回折光エネルギーのみが存在する位置に対
応する。この導波路１４と１６は、実際には埋め込み型
のリブ導波路として実現されている。
ィングルータ１２がウエハ１０の上に形成されている。
第１群の導波路１４1 ，１４2 ，... ，１４N がＮ×Ｎ
導波路グレーティングルータ１２の一端に接続され、第
２群の導波路１６1 ，１６2，... ，１６N がＮ×Ｎ導
波路グレーティングルータ１２の他端に接続されてい
る。これらの導波路は、自由空間領域の各端部の適切な
位置に配置される。この適切な位置は、導波路グレーテ
ィングの一次回折光エネルギーのみが存在する位置に対
応する。この導波路１４と１６は、実際には埋め込み型
のリブ導波路として実現されている。
【００１５】図１の形態においては、第１群の光学増幅
器１８1 ，１８2 ，... ，１８N が第１群の導波路の対
応する１つをウエハ１０内に形成された第１クリーブ面
２０に接続している。第２群の光学増幅器２２1 ，２２
2 ，... ，２２N が第２群の導波路の対応する１つをウ
エハ１０内に形成された第２クリーブ面２４に接続して
いる。この第１クリーブ面２０と第２クリーブ面２４
は、レーザ発振動作が行われる共鳴キャビティを規定す
る反射表面を形成している。
器１８1 ，１８2 ，... ，１８N が第１群の導波路の対
応する１つをウエハ１０内に形成された第１クリーブ面
２０に接続している。第２群の光学増幅器２２1 ，２２
2 ，... ，２２N が第２群の導波路の対応する１つをウ
エハ１０内に形成された第２クリーブ面２４に接続して
いる。この第１クリーブ面２０と第２クリーブ面２４
は、レーザ発振動作が行われる共鳴キャビティを規定す
る反射表面を形成している。
【００１６】各光学増幅器は、制御可能な光学透過率を
有する導波路のドープ領域を有する。このようなドーピ
ングは、適切な形状の半導体接合部が各光学増幅器内に
形成されるように行われる。このドープ領域は、光学的
に活性であり、電気エネルギーがこのドープ領域に注入
されると、光エネルギーの流れに対し透過性となり、こ
のドープ領域を流れる光学信号に対しある程度のゲイン
を与える。レーザ発振しきい値以上のバイアス電流が加
えられるとレーザ発振が生起する。導波路のこのドープ
領域は、電気エネルギーによる励起が行われない場合に
は、光の透過に対してほぼ不透明となる。このように電
気的に制御可能なドープ領域は、光学増幅が可能な光学
電子ゲートと見なすこともできる。そのため各増幅器
は、個別に制御可能あるいは選択可能である。図１に示
したようなウエハ１０内にこのような領域を形成するこ
とは当業者に公知であるので、ここではこれ以上記載し
ない。
有する導波路のドープ領域を有する。このようなドーピ
ングは、適切な形状の半導体接合部が各光学増幅器内に
形成されるように行われる。このドープ領域は、光学的
に活性であり、電気エネルギーがこのドープ領域に注入
されると、光エネルギーの流れに対し透過性となり、こ
のドープ領域を流れる光学信号に対しある程度のゲイン
を与える。レーザ発振しきい値以上のバイアス電流が加
えられるとレーザ発振が生起する。導波路のこのドープ
領域は、電気エネルギーによる励起が行われない場合に
は、光の透過に対してほぼ不透明となる。このように電
気的に制御可能なドープ領域は、光学増幅が可能な光学
電子ゲートと見なすこともできる。そのため各増幅器
は、個別に制御可能あるいは選択可能である。図１に示
したようなウエハ１０内にこのような領域を形成するこ
とは当業者に公知であるので、ここではこれ以上記載し
ない。
【００１７】ゲート制御装置２５は、光学増幅器の所定
の１つにバイアス電流を選択的に与え、図１の光出力１
１として示されるように、Ｎ個の個別の周波数の内の１
つによってレーザ光を発生させる。
の１つにバイアス電流を選択的に与え、図１の光出力１
１として示されるように、Ｎ個の個別の周波数の内の１
つによってレーザ光を発生させる。
【００１８】図１の光学増幅器の所定の１つにバイアス
電流を選択的に加えることにより、ルータの導波路グレ
ーティング領域の形状により決定される第１クリーブ面
２０と、第２クリーブ面２４との間の共鳴キャビティ内
のある波長選択性光学通路を決定する。レーザ発振しき
い値以上のバイアス電流を光学増幅器の特定の１つに加
えることにより、この波長選択性の光学通路内の導波路
にレーザ発振を生起させる。バイアス電流が加えられて
ない光学増幅器は、光エネルギーの透過に対して不透明
を維持する。このようにしてバイアス電流が加えられて
いない光学増幅器は、他の波長に対しては、光の透過を
阻止する。
電流を選択的に加えることにより、ルータの導波路グレ
ーティング領域の形状により決定される第１クリーブ面
２０と、第２クリーブ面２４との間の共鳴キャビティ内
のある波長選択性光学通路を決定する。レーザ発振しき
い値以上のバイアス電流を光学増幅器の特定の１つに加
えることにより、この波長選択性の光学通路内の導波路
にレーザ発振を生起させる。バイアス電流が加えられて
ない光学増幅器は、光エネルギーの透過に対して不透明
を維持する。このようにしてバイアス電流が加えられて
いない光学増幅器は、他の波長に対しては、光の透過を
阻止する。
【００１９】Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２
は、導波路１４1 の周波数Ｆ1 の光信号が、Ｎ×Ｎ導波
路グレーティングルータ１２を介して導波路１６1に直
接向かうように動作しまたその逆の動作を行う。周波数
Ｆ2 の光信号についても、このＮ×Ｎ導波路グレーティ
ングルータ１２は、導波路１４1 からのその光信号が導
波路１６2 に向かうように動作しまたその逆の動作を行
う。一般的に言うと、導波路１４1 の上に現れてＮ×Ｎ
導波路グレーティングルータ１２に向かって流れる周波
数Ｆi の光信号は、導波路グレーティングルータ１２に
より導波路１６iに向けられる。同様に導波路１６i 上
に現れてＮ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２に向か
って流れる周波数Ｆi の光信号は、導波路１４1 に向け
られる。Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２の製造
及び動作に関する詳細は、米国特許第５，００２，３５
０号，第５，１３６，６７１号，第５，２４３，６７２
号の各公報に開示されている。導波路１４は、Ｎ×Ｎ導
波路グレーティングルータ１２の対応する導波路の延長
部分すなわち一次導波路２６として機能する。同様に導
波路１６は、Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２の
出力導波路群３８の延長部分として機能する。
は、導波路１４1 の周波数Ｆ1 の光信号が、Ｎ×Ｎ導波
路グレーティングルータ１２を介して導波路１６1に直
接向かうように動作しまたその逆の動作を行う。周波数
Ｆ2 の光信号についても、このＮ×Ｎ導波路グレーティ
ングルータ１２は、導波路１４1 からのその光信号が導
波路１６2 に向かうように動作しまたその逆の動作を行
う。一般的に言うと、導波路１４1 の上に現れてＮ×Ｎ
導波路グレーティングルータ１２に向かって流れる周波
数Ｆi の光信号は、導波路グレーティングルータ１２に
より導波路１６iに向けられる。同様に導波路１６i 上
に現れてＮ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２に向か
って流れる周波数Ｆi の光信号は、導波路１４1 に向け
られる。Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２の製造
及び動作に関する詳細は、米国特許第５，００２，３５
０号，第５，１３６，６７１号，第５，２４３，６７２
号の各公報に開示されている。導波路１４は、Ｎ×Ｎ導
波路グレーティングルータ１２の対応する導波路の延長
部分すなわち一次導波路２６として機能する。同様に導
波路１６は、Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２の
出力導波路群３８の延長部分として機能する。
【００２０】光学増幅器の２つの組の端部部分のウエハ
の端部はへき開されてそれらの端部間で同調可能な共鳴
キャビティを規定する反射表面を形成する。Ｎ×Ｎ導波
路グレーティングルータ１２の片側の増幅器は、バイア
ス電流により開かれる電気的に制御可能な伝送ゲートと
して用いられる。例えば、これらのゲートに１０−２０
ｍＡの電流でバイアスが掛けられると、これらのゲート
は、光学的に透明となり、レーザ発振しきい値電流に関
して、バイアス電流のレベルに応じてある程度のゲイン
を与える。一方、このゲートは、バイアス電流がゼロの
場合には、高い損失性を有し、光学的伝送を阻止する。
の端部はへき開されてそれらの端部間で同調可能な共鳴
キャビティを規定する反射表面を形成する。Ｎ×Ｎ導波
路グレーティングルータ１２の片側の増幅器は、バイア
ス電流により開かれる電気的に制御可能な伝送ゲートと
して用いられる。例えば、これらのゲートに１０−２０
ｍＡの電流でバイアスが掛けられると、これらのゲート
は、光学的に透明となり、レーザ発振しきい値電流に関
して、バイアス電流のレベルに応じてある程度のゲイン
を与える。一方、このゲートは、バイアス電流がゼロの
場合には、高い損失性を有し、光学的伝送を阻止する。
【００２１】通常の動作においては、Ｎ×Ｎ導波路グレ
ーティングルータ１２上の複数の光学増幅器の内の１個
の光学増幅器のみに対してバイアスが掛けられ、この光
学増幅器だけが光学的に透明となる。そしてその同じ側
の複数の光学増幅器の内の残りの光学増幅器に対して
は、バイアスは通常掛けられない。Ｎ×Ｎ導波路グレー
ティングルータ１２の反対側には、その複数の光学増幅
器の内の１つの光学増幅器のみに対してレーザ発振しき
い値以上の電流のバイアスが掛けられる。そしてその同
じ側の残りの光学増幅器に対しては、そこに到達する光
を吸収するために、バイアスは掛けられない。
ーティングルータ１２上の複数の光学増幅器の内の１個
の光学増幅器のみに対してバイアスが掛けられ、この光
学増幅器だけが光学的に透明となる。そしてその同じ側
の複数の光学増幅器の内の残りの光学増幅器に対して
は、バイアスは通常掛けられない。Ｎ×Ｎ導波路グレー
ティングルータ１２の反対側には、その複数の光学増幅
器の内の１つの光学増幅器のみに対してレーザ発振しき
い値以上の電流のバイアスが掛けられる。そしてその同
じ側の残りの光学増幅器に対しては、そこに到達する光
を吸収するために、バイアスは掛けられない。
【００２２】このようにして、１対のバイアスの掛けら
れた（活性状態の）光学増幅器は、ルータを通る特定の
パスを形成し、そのパスに関連した特定の波長の光学信
号のみを生成する。このように、光学増幅器にバイアス
電流を掛けることは、レーザ発振動作用の共鳴キャビテ
ィ内の透明パスを規定する。この透明パスに沿って、定
常波がそのパスに関連したパスバンド内の波長で維持さ
れる。このパスバンド外の波長は、他のパスに関連して
おり、そのためにバイアスが掛けられず、損失性の非バ
イアス側の光学増幅器により抑制される。このようにし
て、レーザ発振は、ファブリペローモードで行われ、そ
してその波長は、パスバンドの最大値に最も近いもので
ある。このファブリペローモードに隣接するモードは、
ルータの適宜な設計により調整可能なパスバンドの選択
性によって抑制される。
れた（活性状態の）光学増幅器は、ルータを通る特定の
パスを形成し、そのパスに関連した特定の波長の光学信
号のみを生成する。このように、光学増幅器にバイアス
電流を掛けることは、レーザ発振動作用の共鳴キャビテ
ィ内の透明パスを規定する。この透明パスに沿って、定
常波がそのパスに関連したパスバンド内の波長で維持さ
れる。このパスバンド外の波長は、他のパスに関連して
おり、そのためにバイアスが掛けられず、損失性の非バ
イアス側の光学増幅器により抑制される。このようにし
て、レーザ発振は、ファブリペローモードで行われ、そ
してその波長は、パスバンドの最大値に最も近いもので
ある。このファブリペローモードに隣接するモードは、
ルータの適宜な設計により調整可能なパスバンドの選択
性によって抑制される。
【００２３】図１のＮ×Ｎ導波路グレーティングルータ
に対しては、バンド幅ΔＦを有し、自由スペクトル領域
「Free spectral range (FSR)」の周期ＮΔＦで周期的
に繰り返されるＮ個のパスバンドが存在する。活性半導
体媒体のゲインが、このＦＳＲの１つに亘って十分な程
度のピークを有するものと仮定すると、ウエハ１０内の
選択された光学増幅器を適切に活性化することにより、
その自由スペクトル領域内でＮ個のレーザ発振波長が得
られる。この自由スペクトル領域の外側の波長は、ゲイ
ンを区別することにより抑制される。このようにして、
同調（チューニング）範囲は、ＮΔＦに亘って間隔ΔＦ
だけ分離した個別の波長で達成される。さらに、Ｎ×Ｎ
導波路グレーティングルータ１２の片側の複数の光学増
幅器部分を活性化することにより、複数のレーザ発振周
波数の組み合わせが得られる。
に対しては、バンド幅ΔＦを有し、自由スペクトル領域
「Free spectral range (FSR)」の周期ＮΔＦで周期的
に繰り返されるＮ個のパスバンドが存在する。活性半導
体媒体のゲインが、このＦＳＲの１つに亘って十分な程
度のピークを有するものと仮定すると、ウエハ１０内の
選択された光学増幅器を適切に活性化することにより、
その自由スペクトル領域内でＮ個のレーザ発振波長が得
られる。この自由スペクトル領域の外側の波長は、ゲイ
ンを区別することにより抑制される。このようにして、
同調（チューニング）範囲は、ＮΔＦに亘って間隔ΔＦ
だけ分離した個別の波長で達成される。さらに、Ｎ×Ｎ
導波路グレーティングルータ１２の片側の複数の光学増
幅器部分を活性化することにより、複数のレーザ発振周
波数の組み合わせが得られる。
【００２４】図１のレーザを複数の光学周波数の１つに
同調する場合のいくつかの例について以下に説明する。
図１のレーザが、周波数Ｆ1 で光エネルギーを生成する
場合には、光学増幅器１８1 と２２1 にバイアス電流が
掛けられる。２個の光学増幅器からのゲインの合計がキ
ャビティ内の光学損失の合計を上回るほど大きい場合に
は、レーザ発振動作は、ルータ内のパスにより決定され
る波長で維持される。このレーザ発振動作を維持するの
に必要な最低電流は、しきい値電流と呼ばれる。
同調する場合のいくつかの例について以下に説明する。
図１のレーザが、周波数Ｆ1 で光エネルギーを生成する
場合には、光学増幅器１８1 と２２1 にバイアス電流が
掛けられる。２個の光学増幅器からのゲインの合計がキ
ャビティ内の光学損失の合計を上回るほど大きい場合に
は、レーザ発振動作は、ルータ内のパスにより決定され
る波長で維持される。このレーザ発振動作を維持するの
に必要な最低電流は、しきい値電流と呼ばれる。
【００２５】それにより、光学的に透明なパスが、第１
クリーブ面２０と第２クリーブ面２４との間に形成され
る。このパスは、光学増幅器１８1 、導波路１４1 、Ｎ
×Ｎ導波路グレーティングルータ１２、導波路１６1 、
及び光学増幅器２２1 を有する。光学的定常波が周波数
Ｆ1 で共鳴キャビティ内に形成され、所望の波長でのレ
ーザ光が、光出力１１として示されるように、図１の集
積ディバイスによって出力される。この場合、第１クリ
ーブ面２０は、その一部で透明となり、第２クリーブ面
２４は、全体として反射性となる。
クリーブ面２０と第２クリーブ面２４との間に形成され
る。このパスは、光学増幅器１８1 、導波路１４1 、Ｎ
×Ｎ導波路グレーティングルータ１２、導波路１６1 、
及び光学増幅器２２1 を有する。光学的定常波が周波数
Ｆ1 で共鳴キャビティ内に形成され、所望の波長でのレ
ーザ光が、光出力１１として示されるように、図１の集
積ディバイスによって出力される。この場合、第１クリ
ーブ面２０は、その一部で透明となり、第２クリーブ面
２４は、全体として反射性となる。
【００２６】同様に、図１のレーザが周波数Ｆ2 の光エ
ネルギーを生成する場合には、バイアス電流が光学増幅
器１８1 と２２2 に掛けられる。光学増幅器２２2 に掛
けられたバイアス電流は、この半導体材料のレーザ発振
しきい値以上である。それにより光学的に透明なパスが
共鳴キャビティ内に形成される。このパスは、光学増幅
器１８1 、導波路１４1 、Ｎ×Ｎ導波路グレーティング
ルータ１２、導波路１６1 、及び光学増幅器２２2 を有
する。光学的定常波が周波数Ｆ2 で第１クリーブ面２０
と第２クリーブ面２４との間に形成され、その周波数Ｆ
2 のレーザ光が、光出力１１として示されるように、図
１の集積装置から出力される。
ネルギーを生成する場合には、バイアス電流が光学増幅
器１８1 と２２2 に掛けられる。光学増幅器２２2 に掛
けられたバイアス電流は、この半導体材料のレーザ発振
しきい値以上である。それにより光学的に透明なパスが
共鳴キャビティ内に形成される。このパスは、光学増幅
器１８1 、導波路１４1 、Ｎ×Ｎ導波路グレーティング
ルータ１２、導波路１６1 、及び光学増幅器２２2 を有
する。光学的定常波が周波数Ｆ2 で第１クリーブ面２０
と第２クリーブ面２４との間に形成され、その周波数Ｆ
2 のレーザ光が、光出力１１として示されるように、図
１の集積装置から出力される。
【００２７】周波数Ｆ3 からＦN の光エネルギーが、光
学増幅器２２1 あるいは２２2 を活性化せずに光学増幅
器２２3 から２３N をそれぞれ活性化することにより生
成される。図１のレーザにより生成される出力周波数
は、所望の順序で一つの光学増幅器から他の光学増幅器
にバイアス電流を切り換えることにより急速に変化させ
ることができる。
学増幅器２２1 あるいは２２2 を活性化せずに光学増幅
器２２3 から２３N をそれぞれ活性化することにより生
成される。図１のレーザにより生成される出力周波数
は、所望の順序で一つの光学増幅器から他の光学増幅器
にバイアス電流を切り換えることにより急速に変化させ
ることができる。
【００２８】図２は、図１で使用されるＮ×Ｎ導波路グ
レーティングルータ１２の典型的な構成の詳細を簡略な
形式で示している。このＮ×Ｎ導波路グレーティングル
ータは、第１自由空間領域２８に接続された複数の入力
導波路（一次導波路）２６を有する。複数の接続導波路
３０が、その第１自由空間領域２８から光学グレーティ
ング導波路領域３２まで伸びている。この光学グレーテ
ィング導波路領域３２は、複数の接続導波路３０と第２
自由空間領域３６に接続された対応する複数の接続導波
路３４との間に所定のパス長の差を与えるための、異な
る長さの複数の導波路を有する。第２自由空間領域３６
は、複数の出力導波路３８に接続されている。
レーティングルータ１２の典型的な構成の詳細を簡略な
形式で示している。このＮ×Ｎ導波路グレーティングル
ータは、第１自由空間領域２８に接続された複数の入力
導波路（一次導波路）２６を有する。複数の接続導波路
３０が、その第１自由空間領域２８から光学グレーティ
ング導波路領域３２まで伸びている。この光学グレーテ
ィング導波路領域３２は、複数の接続導波路３０と第２
自由空間領域３６に接続された対応する複数の接続導波
路３４との間に所定のパス長の差を与えるための、異な
る長さの複数の導波路を有する。第２自由空間領域３６
は、複数の出力導波路３８に接続されている。
【００２９】入力導波路（一次導波路）２６と出力導波
路３８は、ルータ用の入力・出力ポートとして機能す
る。スタブ導波路２７、２９、３５、及び３７は、ルー
タ用の入力や出力を提供するものではなく、ただ単に、
複数の導波路２６、３０、３４、及び３８における末端
の導波路に対する光学パワーの移動を促進するように機
能する。
路３８は、ルータ用の入力・出力ポートとして機能す
る。スタブ導波路２７、２９、３５、及び３７は、ルー
タ用の入力や出力を提供するものではなく、ただ単に、
複数の導波路２６、３０、３４、及び３８における末端
の導波路に対する光学パワーの移動を促進するように機
能する。
【００３０】入力導波路（一次導波路）２６と出力導波
路３８は全て、グレーティング用の観察領域として知ら
れるところの、グレーティングの中央のブリュアンゾー
ンの範囲内に配置される。入力導波路（一次導波路）２
６と出力導波路３８は、光学グレーティング導波路領域
３２からルータ内の一次回折光エネルギーを受け取る。
路３８は全て、グレーティング用の観察領域として知ら
れるところの、グレーティングの中央のブリュアンゾー
ンの範囲内に配置される。入力導波路（一次導波路）２
６と出力導波路３８は、光学グレーティング導波路領域
３２からルータ内の一次回折光エネルギーを受け取る。
【００３１】中央のブリュアンゾーンの角開口２γは、
次式で与えられる。 ｋ・ａ・sin γ＝π ここで、ｋは２π／λ、ａはルータ内の自由空間領域の
表面のグレーティング導波路間の距離、λは光学信号の
波長である。同様に、一次回折の角度θは、次式で決め
られる。 ｋ・ａ・sin θ＝φ， ｜φ｜＜π ここで、φは、隣合うグレーティング導波路間の光学信
号の位相差であり、角度θは自由空間領域に対し中心軸
２００から測定されたものである。従って、自由空間領
域の中心軸２００に沿って測定される二次回折の角度
θ′は、θが０以上の場合にはθ−２γとなり、θが０
以下の場合にはθ＋２γとなる。二次回折光エネルギー
を捕獲するための導波路の長軸は、自由空間領域の中心
軸２００から角度θ′で自由空間領域の表面に交差する
ように配置される。後者の導波路により捕獲される光の
周波数は、その長軸が自由空間領域と角度θで交わる導
波路により捕獲される一次回折光の周波数と同一であ
る。
次式で与えられる。 ｋ・ａ・sin γ＝π ここで、ｋは２π／λ、ａはルータ内の自由空間領域の
表面のグレーティング導波路間の距離、λは光学信号の
波長である。同様に、一次回折の角度θは、次式で決め
られる。 ｋ・ａ・sin θ＝φ， ｜φ｜＜π ここで、φは、隣合うグレーティング導波路間の光学信
号の位相差であり、角度θは自由空間領域に対し中心軸
２００から測定されたものである。従って、自由空間領
域の中心軸２００に沿って測定される二次回折の角度
θ′は、θが０以上の場合にはθ−２γとなり、θが０
以下の場合にはθ＋２γとなる。二次回折光エネルギー
を捕獲するための導波路の長軸は、自由空間領域の中心
軸２００から角度θ′で自由空間領域の表面に交差する
ように配置される。後者の導波路により捕獲される光の
周波数は、その長軸が自由空間領域と角度θで交わる導
波路により捕獲される一次回折光の周波数と同一であ
る。
【００３２】これらの導波路グレーティングルータは、
光学周波数のマルチプレクサ及びディマルチプレクサと
して機能する。これらの詳細構造は、前掲の米国特許に
開示されている。図１のＮ×Ｎ導波路グレーティングル
ータ１２の場合、入力導波路（一次導波路）２６は、導
波路１４1 ，１４2 ，... ，１４N ，にそれぞれ接続さ
れ、複数の出力導波路３８は、導波路１６1 ，１６
2 ，... ，１６N ，にそれぞれ接続されている。
光学周波数のマルチプレクサ及びディマルチプレクサと
して機能する。これらの詳細構造は、前掲の米国特許に
開示されている。図１のＮ×Ｎ導波路グレーティングル
ータ１２の場合、入力導波路（一次導波路）２６は、導
波路１４1 ，１４2 ，... ，１４N ，にそれぞれ接続さ
れ、複数の出力導波路３８は、導波路１６1 ，１６
2 ，... ，１６N ，にそれぞれ接続されている。
【００３３】図２に示された従来の導波路グレーティン
グルータにおいては、Ｎ個の一次導波路２６が、第１自
由空間領域２８の外側表面に沿って配置されルータに結
合されたＮ個の異なる波長の各々に関連する一次回折光
を集める。より高次の回折光が、自由空間領域から出て
導波路グレーティングルータの出力ポートに入るよう結
合されることはない。一般的に述べると、Ｎ個の波長の
１つにおける高次の回折光は、ルータ内の損失見積内に
入るものと考えられ、導波路グレーティングルータの設
計に際しては、二次及びそれ以上の高次の回折モードで
伝播する自由空間領域内の光の量を低減するように最適
化される。
グルータにおいては、Ｎ個の一次導波路２６が、第１自
由空間領域２８の外側表面に沿って配置されルータに結
合されたＮ個の異なる波長の各々に関連する一次回折光
を集める。より高次の回折光が、自由空間領域から出て
導波路グレーティングルータの出力ポートに入るよう結
合されることはない。一般的に述べると、Ｎ個の波長の
１つにおける高次の回折光は、ルータ内の損失見積内に
入るものと考えられ、導波路グレーティングルータの設
計に際しては、二次及びそれ以上の高次の回折モードで
伝播する自由空間領域内の光の量を低減するように最適
化される。
【００３４】本発明においては、導波路グレーティング
ルータの自由空間領域からの一次回折光に関連する一次
導波路（例、入力導波路２６，出力導波路３８）は、導
波路グレーティングルータの出力ポートあるいは入力ポ
ートに、その出力導波路として機能する二次導波路と共
に結合される。この二次導波路（出力導波路）は、導波
路グレーティングルータ内に形成され、ルータの自由空
間領域からの所望の波長の二次回折光を捕獲し、この捕
獲した光をルータの出力に結合する。
ルータの自由空間領域からの一次回折光に関連する一次
導波路（例、入力導波路２６，出力導波路３８）は、導
波路グレーティングルータの出力ポートあるいは入力ポ
ートに、その出力導波路として機能する二次導波路と共
に結合される。この二次導波路（出力導波路）は、導波
路グレーティングルータ内に形成され、ルータの自由空
間領域からの所望の波長の二次回折光を捕獲し、この捕
獲した光をルータの出力に結合する。
【００３５】図３は、本発明による二次回折光エネルギ
ーを捕獲するための二次導波路を有する導波路グレーテ
ィングルータのブロック図である。図３に示された導波
路グレーティングルータの一部は、第１自由空間領域２
８であり、この第１自由空間領域２８の片側に導波路が
接続されている。図３には、数個の一次導波路２６と二
次導波路２６１が示されている。各導波路は、Ｎ×Ｎ導
波路グレーティングルータ１２上の特定の位置で終端し
ており、このＮ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２は
導波路１４i と導波路１５に接続している。例えば、一
次導波路２６1は、Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ
１２上の導波路１４1 が接続される位置で終端してい
る。同様に、一次導波路２６2 は、Ｎ×Ｎ導波路グレー
ティングルータ１２上の導波路１４2 が接続される位置
で終端している。
ーを捕獲するための二次導波路を有する導波路グレーテ
ィングルータのブロック図である。図３に示された導波
路グレーティングルータの一部は、第１自由空間領域２
８であり、この第１自由空間領域２８の片側に導波路が
接続されている。図３には、数個の一次導波路２６と二
次導波路２６１が示されている。各導波路は、Ｎ×Ｎ導
波路グレーティングルータ１２上の特定の位置で終端し
ており、このＮ×Ｎ導波路グレーティングルータ１２は
導波路１４i と導波路１５に接続している。例えば、一
次導波路２６1は、Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ
１２上の導波路１４1 が接続される位置で終端してい
る。同様に、一次導波路２６2 は、Ｎ×Ｎ導波路グレー
ティングルータ１２上の導波路１４2 が接続される位置
で終端している。
【００３６】導波路１５は、Ｎ×Ｎ導波路グレーティン
グルータ１２上の二次導波路２６１が接続される位置に
接続されている。二次導波路２６１は、第１自由空間領
域２８からの二次回折光を捕獲し、この捕獲した光をル
ータの出力に渡す。所望の波長の一次回折光が一次導波
路２６1 により捕獲された場合には、所望の波長の二次
回折光は、二次導波路２６１により捕獲される。一次導
波路２６1 は、二次導波路２６１に直接関連するもので
あるが、それはこの両者の導波路が、同一波長で光を搬
送するからである。
グルータ１２上の二次導波路２６１が接続される位置に
接続されている。二次導波路２６１は、第１自由空間領
域２８からの二次回折光を捕獲し、この捕獲した光をル
ータの出力に渡す。所望の波長の一次回折光が一次導波
路２６1 により捕獲された場合には、所望の波長の二次
回折光は、二次導波路２６１により捕獲される。一次導
波路２６1 は、二次導波路２６１に直接関連するもので
あるが、それはこの両者の導波路が、同一波長で光を搬
送するからである。
【００３７】第１自由空間領域２８における接続導波路
３０間の距離はａである。接続導波路３０は、湾曲表面
２８２に対して、他方の湾曲表面２８１の中心点２０４
に向かう中心軸を有する。一次導波路２６と二次導波路
２６１は、湾曲表面２８１に対して、他方の湾曲表面２
８２の中心点２０５に向かう中心軸を有する。一次導波
路２６1 は、自由空間領域の中心軸と角度θをなすよう
に配置されている。所望の波長、すなわち、一次導波路
２６1 内の光と同一の波長で二次回折光を捕獲するため
に、二次導波路２６１は、自由空間領域の出力表面に沿
って一次導波路２６1 と角度２γをなすように配置され
ている。
３０間の距離はａである。接続導波路３０は、湾曲表面
２８２に対して、他方の湾曲表面２８１の中心点２０４
に向かう中心軸を有する。一次導波路２６と二次導波路
２６１は、湾曲表面２８１に対して、他方の湾曲表面２
８２の中心点２０５に向かう中心軸を有する。一次導波
路２６1 は、自由空間領域の中心軸と角度θをなすよう
に配置されている。所望の波長、すなわち、一次導波路
２６1 内の光と同一の波長で二次回折光を捕獲するため
に、二次導波路２６１は、自由空間領域の出力表面に沿
って一次導波路２６1 と角度２γをなすように配置され
ている。
【００３８】図４は、本発明に従って変更された導波路
グレーティングルータを組み込んだ同調可能なレーザを
表すブロック図である。図３に示すように変更されたＮ
×Ｎ導波路グレーティングルータ１２は、周波数Ｆ1 で
二次回折光エネルギーＦ1 ′を捕獲し、この捕獲した光
を導波路１５に渡す。この導波路１５は、同調可能なレ
ーザの出力導波路であり、光出力１１０をレーザ出力に
与えるものである。要素部品１７は、光学増幅器１８，
２２と類似の光学増幅器であり、レーザの光出力ビーム
を増幅する。レーザの同調は、前述したように、バイア
ス電流により適切な１対の光学増幅器をポンピングする
ことによって達成される。
グレーティングルータを組み込んだ同調可能なレーザを
表すブロック図である。図３に示すように変更されたＮ
×Ｎ導波路グレーティングルータ１２は、周波数Ｆ1 で
二次回折光エネルギーＦ1 ′を捕獲し、この捕獲した光
を導波路１５に渡す。この導波路１５は、同調可能なレ
ーザの出力導波路であり、光出力１１０をレーザ出力に
与えるものである。要素部品１７は、光学増幅器１８，
２２と類似の光学増幅器であり、レーザの光出力ビーム
を増幅する。レーザの同調は、前述したように、バイア
ス電流により適切な１対の光学増幅器をポンピングする
ことによって達成される。
【００３９】このような構成においては、レーザ内のキ
ャビティ内損失は増加しない。このようにして、従来は
放棄されていた二次回折光パワーが、本発明では出力結
合用に用いられる。一次導波路上に配置された高反射ミ
ラーによって、一次回折光エネルギーは共鳴キャビティ
に戻され、出力結合せずにレーザ発振用となり、これに
よりレーザの効率を増加させる。
ャビティ内損失は増加しない。このようにして、従来は
放棄されていた二次回折光パワーが、本発明では出力結
合用に用いられる。一次導波路上に配置された高反射ミ
ラーによって、一次回折光エネルギーは共鳴キャビティ
に戻され、出力結合せずにレーザ発振用となり、これに
よりレーザの効率を増加させる。
【００４０】図５は、図４の同調可能なレーザの他の実
施の形態を示すものである。この形態において、図４に
示すレーザに対して光学的増強が行われている。例え
ば、このレーザは、共鳴キャビティ用の高反射層１１
５，１１８とレーザ出力ポート用の反射防止層１１６と
を有し、１チップの要素部品１１７上に集積されてい
る。このような各種の改良点は、本発明による同調可能
なレーザに適宜組み込み可能である。
施の形態を示すものである。この形態において、図４に
示すレーザに対して光学的増強が行われている。例え
ば、このレーザは、共鳴キャビティ用の高反射層１１
５，１１８とレーザ出力ポート用の反射防止層１１６と
を有し、１チップの要素部品１１７上に集積されてい
る。このような各種の改良点は、本発明による同調可能
なレーザに適宜組み込み可能である。
【００４１】高反射層１１５，１１８は、例えば、多層
誘電体スタックミラーコーティングであるが、これらの
高反射層１１５，１１８は同調可能なレーザの反射表面
に塗布される。これらの高反射層１１５，１１８は、反
射表面のうち、所望の二次回折光エネルギーがレーザか
ら出る部分上にまで形成されるものではない。高反射層
は、反射表面のうち、一次回折光がレーザから出ていく
部分上に延びるものである。この高反射層１１５，１１
８に対して用いられる反射率は、３０％以上であり、好
ましくは１００％近くである。
誘電体スタックミラーコーティングであるが、これらの
高反射層１１５，１１８は同調可能なレーザの反射表面
に塗布される。これらの高反射層１１５，１１８は、反
射表面のうち、所望の二次回折光エネルギーがレーザか
ら出る部分上にまで形成されるものではない。高反射層
は、反射表面のうち、一次回折光がレーザから出ていく
部分上に延びるものである。この高反射層１１５，１１
８に対して用いられる反射率は、３０％以上であり、好
ましくは１００％近くである。
【００４２】反射防止層１１６は、反射表面のうち、所
望の二次回折光がレーザから出る部分上に塗布される。
この反射防止層１１６は、多層誘電体スタックミラーで
実現される。この反射防止層１１６の反射率は、１０％
以下であり、好ましくは１％のオーダーである。
望の二次回折光がレーザから出る部分上に塗布される。
この反射防止層１１６は、多層誘電体スタックミラーで
実現される。この反射防止層１１６の反射率は、１０％
以下であり、好ましくは１％のオーダーである。
【００４３】要素部品１１７は、１チップ光学変調器上
に集積され、光がウエハ１０を出る前にレーザ出力ビー
ムを直接変調する。当然のことながら、要素部品１１７
は、光学増幅器、光極性コントローラ、及び光学変調器
等の何らかの組み合わせを含むことができる。
に集積され、光がウエハ１０を出る前にレーザ出力ビー
ムを直接変調する。当然のことながら、要素部品１１７
は、光学増幅器、光極性コントローラ、及び光学変調器
等の何らかの組み合わせを含むことができる。
【００４４】本発明において、光学増幅器は、導波路１
４，１５，１６及びレーザ内のそれぞれの共鳴キャビテ
ィ表面の間を接続するものとして示されているが、増幅
器あるいは変調器等の他の要素は、一次導波路と二次導
波路との間の角度が２γである限り、それぞれの導波路
に沿ったあらゆる地点に形成することが可能である。こ
の角度γは、一次回折のゾーンを制限するが故に、第１
ブリュアンゾーンの角度と呼ばれる。
４，１５，１６及びレーザ内のそれぞれの共鳴キャビテ
ィ表面の間を接続するものとして示されているが、増幅
器あるいは変調器等の他の要素は、一次導波路と二次導
波路との間の角度が２γである限り、それぞれの導波路
に沿ったあらゆる地点に形成することが可能である。こ
の角度γは、一次回折のゾーンを制限するが故に、第１
ブリュアンゾーンの角度と呼ばれる。
【００４５】上記のルータ及びレーザ内の導波路は、好
ましくは、シングルモード導波路である。これらの導波
路は、マルチモード導波路として機能するように形成す
ることもできる。
ましくは、シングルモード導波路である。これらの導波
路は、マルチモード導波路として機能するように形成す
ることもできる。
【００４６】上記の説明においては、本発明による同調
可能なレーザの形成用として、III-Ｖ属材料系のＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰが記載されているが、他の材料の組み
合わせも可能であり、III-Ｖ属系の例えば、ＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｌＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ、ＧａＡ
ｓＳｂ／ＧａＡｌＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ等
を用いて同調可能なレーザを実現することもできる。こ
のような半導体系の場合、これらの層は、ＧａＡｓ基板
あるいはＩｎＰ基板に格子整合するものが好ましい。整
合しない場合には、基板材料上に歪み層を成長させる。
II−VI属あるいはIV属の半導体材料を用いることも可能
である。
可能なレーザの形成用として、III-Ｖ属材料系のＩｎＧ
ａＡｓＰ／ＩｎＰが記載されているが、他の材料の組み
合わせも可能であり、III-Ｖ属系の例えば、ＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｌＡｓ、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓ、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ、ＧａＡ
ｓＳｂ／ＧａＡｌＡｓＳｂ、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ等
を用いて同調可能なレーザを実現することもできる。こ
のような半導体系の場合、これらの層は、ＧａＡｓ基板
あるいはＩｎＰ基板に格子整合するものが好ましい。整
合しない場合には、基板材料上に歪み層を成長させる。
II−VI属あるいはIV属の半導体材料を用いることも可能
である。
【００４７】
【実施例】本発明の実施例として、同調可能なレーザ
を、１５６２ｎｍの基本チャネル波長で動作する８×８
の導波路グレーティングルータによって構成した。チャ
ネル間の波長スペースは、１．６２ｎｍで、出力チャネ
ルパワーは０ｄＢｍに近いものとした。データからの損
失、出力結合からの損失は、それぞれ８ｄＢと４ｄＢで
ある。二次出力導波路内の集積された変調器は、２．５
Ｇｂｐｓで動作するように設計した。
を、１５６２ｎｍの基本チャネル波長で動作する８×８
の導波路グレーティングルータによって構成した。チャ
ネル間の波長スペースは、１．６２ｎｍで、出力チャネ
ルパワーは０ｄＢｍに近いものとした。データからの損
失、出力結合からの損失は、それぞれ８ｄＢと４ｄＢで
ある。二次出力導波路内の集積された変調器は、２．５
Ｇｂｐｓで動作するように設計した。
【００４８】
【他の実施の形態】前述した形態においては、共鳴キャ
ビティ内の両側の導波路内に増幅器を形成しているが、
ルータと導波路を設計変更してキャビティの単一側に増
幅器を配置することも可能である。例えば、光学増幅器
１８を図４の装置から取り除いて、導波路１４のみを反
射表面で終端させることも可能である。残りの導波路１
４は、反射表面で終端していないので、これらの残りの
導波路は、キャビティに光学的なフィードバックを提供
することはない。このように変形したレーザにおいて、
所望の波長におけるレーザ出力ビームを生成するために
は、１つの増幅器を活性化すればよい。
ビティ内の両側の導波路内に増幅器を形成しているが、
ルータと導波路を設計変更してキャビティの単一側に増
幅器を配置することも可能である。例えば、光学増幅器
１８を図４の装置から取り除いて、導波路１４のみを反
射表面で終端させることも可能である。残りの導波路１
４は、反射表面で終端していないので、これらの残りの
導波路は、キャビティに光学的なフィードバックを提供
することはない。このように変形したレーザにおいて、
所望の波長におけるレーザ出力ビームを生成するために
は、１つの増幅器を活性化すればよい。
【図１】導波路グレーティングルータを組み込んだ従来
技術に係る同調可能なレーザのブロック図
技術に係る同調可能なレーザのブロック図
【図２】従来の導波路グレーティングルータ内の導波路
と自由空間領域を表すブロック図
と自由空間領域を表すブロック図
【図３】二次回折光エネルギーを捕獲する二次の出力導
波路を有する導波路グレーティングルータの１部を表す
ブロック図
波路を有する導波路グレーティングルータの１部を表す
ブロック図
【図４】本発明に係る導波路グレーティングルータを組
み込んだ同調可能なレーザのブロック図
み込んだ同調可能なレーザのブロック図
【図５】図４の同調可能なレーザの他の実施の形態を表
す図
す図
１０ ウエハ １１，１１０ 光出力 １２ Ｎ×Ｎ導波路グレーティングルータ １４，１５，１６ 導波路 １７ 要素部品 １８，２２ 光学増幅器 ２０ 第１クリーブ面 ２４ 第２クリーブ面 ２５ ゲート制御装置 ２６ 一次導波路 ２７，２９，３５，３７ スタブ導波路 ２８ 第１自由空間領域 ３０ 接続導波路 ３２ 光学グレーティング導波路領域 ３４ 接続導波路群 ３６ 第２自由空間領域 ３８ 出力導波路群 １１５，１１８ 高反射層 １１６ 反射防止層 １１７ 要素部品 ２００ 中心軸 ２０４，２０５ 中心点 ２６１ 二次導波路 ２８１，２８２ 湾曲表面
Claims (13)
- 【請求項１】 Ｎ個の波長の内の少なくとも１つに同調
可能なレーザ装置において、 （Ａ）共鳴光学キャビティを規定するように互いに対向
して配置された第１と第２の反射表面と、 （Ｂ）前記共鳴光学キャビティ内に配置された導波路グ
レーティングルータを有し、 前記導波路グレーティングルータは、その片側に配置さ
れた一次導波路と二次導波路と、その対向側に配置され
たＮ個の入力導波路とを有し、 前記一次導波路とＮ個の入力導波路は、前記導波路グレ
ーティングルータ内の対応する自由空間領域からの一次
回折光エネルギーを捕獲するように構成され、 前記二次導波路は、少なくとも１つの波長で二次回折光
エネルギーを捕獲するように構成され、 前記一次導波路と二次導波路の光エネルギーの波長はほ
ぼ等しくされ、 （Ｃ）複数の選択的に制御可能な光学増幅器を有し、 前記各光学増幅器は、前記Ｎ個の入力導波路からなるグ
ループの対応する導波路と少なくとも前記一次導波路と
に直列に接続され、 （Ｄ）少なくとも１つの波長でレーザ発振を起こさせる
ための、前記導波路グレーティングルータを通る波長選
択性パスを形成するように、少なくとも１対の前記選択
的に制御可能な光学増幅器をポンピングする制御手段を
有し、 前記波長選択性パスは、前記両反射表面に接続されてい
ることを特徴とする同調可能なレーザ装置。 - 【請求項２】 Ｎ個の波長の内の少なくとも１つに同調
可能なレーザ装置において、 （Ａ）共鳴光学キャビティを規定するように互いに対向
して配置された第１と第２の反射表面と、 （Ｂ）前記共鳴光学キャビティ内に配置された導波路グ
レーティングルータを有し、 前記導波路グレーティングルータは、その片側に配置さ
れた一次導波路と二次導波路と、その対向側に配置され
たＮ個の入力導波路とを有し、 前記一次導波路とＮ個の入力導波路は、前記導波路グレ
ーティングルータ内の対応する自由空間領域からの一次
回折光エネルギーを捕獲するように構成され、 前記二次導波路は、少なくとも１つの波長で二次回折光
エネルギーを捕獲するように構成され、 前記一次導波路と二次導波路の光エネルギーの波長はほ
ぼ等しくされ、 （Ｃ）複数の選択的に制御可能な光学増幅器を有し、 前記各光学増幅器は、前記Ｎ個の入力導波路からなるグ
ループの対応する導波路に直列に接続され、 （Ｄ）少なくとも１つの波長でレーザ発振を起こさせる
ための、前記導波路グレーティングルータを通る波長選
択性パスを形成するように、少なくとも１つの前記選択
的に制御可能な光学増幅器をポンピングする制御手段を
有し、 前記波長選択性パスは、前記両反射表面に接続されてい
ることを特徴とする同調可能なレーザ装置。 - 【請求項３】 前記二次導波路内に光学変調器をさらに
有することを特徴とする請求項１または２の装置。 - 【請求項４】 前記第１反射表面のうち、前記二次導波
路からの光が注入する部分は、反射率が低減され、ほぼ
非反射性とされていることを特徴とする請求項２の装
置。 - 【請求項５】 前記選択的に制御可能な光学増幅器は、
前記二次導波路と前記二次導波路内の前記光学増幅器を
ポンピングする制御手段とに直列に配置されていること
を特徴とする請求項２の装置。 - 【請求項６】 前記第１反射表面の一部と第２反射表面
とは、注入するほとんど全ての光を反射するような高反
射性を有し、 前記第１反射表面のうち、前記二次導波路からの光が注
入する部分は、反射率が低減され、ほぼ非反射性とされ
ていることを特徴とする請求項３または５の装置。 - 【請求項７】 （Ａ）ドープした半導体ウエハ内に２個
の反射要素により形成された共鳴レーザキャビティと、 （Ｂ）前記共鳴レーザキャビティ内に形成された周波数
ルーティングディバイスを有し、 前記周波数ルーティングディバイスは、反射要素に光学
的に結合された複数の制御可能な周波数選択性パスを有
し、 前記周波数選択性パスの選択的なゲーティングにより、
選択されたレーザ周波数がそのキャビティ内で支持さ
れ、レーザに同調性を与えるように構成され、 （Ｃ）前記周波数選択性パスの１つに関連し、選択され
た周波数で二次回折光エネルギーを捕獲する二次パスを
有し、 前記二次パスは、前記反射要素の少なくとも１つに光学
的に結合されていることを特徴とする同調可能なレーザ
装置。 - 【請求項８】 前記周波数選択性パス内に複数の光学増
幅器をさらに有することを特徴とする請求項７の装置。 - 【請求項９】 前記二次パス内に光学増幅器をさらに有
することを特徴とする請求項８の装置。 - 【請求項１０】 前記二次パス内に光学変調器をさらに
有することを特徴とする請求項８の装置。 - 【請求項１１】 前記レーザキャビティ内に所定の周波
数選択性パスを形成し、所定の周波数選択性パス内でレ
ーザ発振を生起するために、前記光学増幅器を選択的に
活性化させる制御回路をさらに有することを特徴とする
請求項８の装置。 - 【請求項１２】 前記二次パス内に光学増幅器をさらに
有し、 前記制御回路は、前記二次パス内の前記光学増幅器を活
性化させるように構成されていることを特徴とする請求
項１１の装置。 - 【請求項１３】 前記第１反射表面の一部と第２反射表
面とは、注入するほとんど全ての光を反射するような高
反射性を有し、 前記第１反射表面のうち、前記二次パスからの光が注入
する部分は、反射率が低減され、ほぼ非反射性とされて
いることを特徴とする請求項１２の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US316614 | 1981-10-30 | ||
| US08/316,614 US5444725A (en) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Multifrequency laser |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213684A JPH08213684A (ja) | 1996-08-20 |
| JP2957116B2 true JP2957116B2 (ja) | 1999-10-04 |
Family
ID=23229822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7276153A Expired - Lifetime JP2957116B2 (ja) | 1994-09-30 | 1995-10-02 | 同調可能なレーザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
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| US (1) | US5444725A (ja) |
| EP (1) | EP0704727A1 (ja) |
| JP (1) | JP2957116B2 (ja) |
| CA (1) | CA2156335C (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| WO1998009397A1 (en) * | 1996-08-27 | 1998-03-05 | At & T Corp. | Simultaneous wavelength-division multiplexing and broadcast transmission system |
| US6545783B1 (en) | 1996-10-29 | 2003-04-08 | Chorum Technologies Lp | Optical wavelength add/drop multiplexer |
| US6163393A (en) | 1996-10-29 | 2000-12-19 | Chorum Technologies Inc. | Method and apparatus for wavelength multipexing/demultiplexing |
| US6243200B1 (en) | 2000-03-02 | 2001-06-05 | Chorum Technologies, Inc. | Optical wavelength router based on polarization interferometer |
| US6847786B2 (en) | 1996-10-29 | 2005-01-25 | Ec-Optics Technology, Inc. | Compact wavelength filter using optical birefringence and reflective elements |
| US6115155A (en) | 1996-10-29 | 2000-09-05 | Chorum Technologies Inc. | System for dealing with faults in an optical link |
| US6724995B1 (en) | 1996-12-23 | 2004-04-20 | Tellabs Denmark A/S | Bidirectional router and a method of bidirectional amplification |
| EP1008211A1 (en) * | 1997-01-17 | 2000-06-14 | Tellium, Inc. | Integrated multi-wavelength transmitter |
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| US6275317B1 (en) | 1998-03-10 | 2001-08-14 | Agere Systems Optoelectronics Guardian Corp. | Hybrid integration of a wavelength selectable laser source and optical amplifier/modulator |
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| US6363181B1 (en) * | 1999-09-15 | 2002-03-26 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for wavelength-division multiplexing |
| US6359912B1 (en) * | 1999-09-21 | 2002-03-19 | Lucent Technologies, Inc. | Multiple wavelength laser having a reduced number of wavelength controls |
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| US7330659B2 (en) * | 2001-03-02 | 2008-02-12 | Lucent Technologies Inc. | Wavelength filter that operates on sets of wavelength channels |
| US6455341B1 (en) * | 2001-05-03 | 2002-09-24 | Opto Power Corporation | Increasing the yield of precise wavelength lasers |
| US6515786B1 (en) | 2001-08-03 | 2003-02-04 | Chorum Technologies Lp | Bandwidth variable wavelength router and method of operation |
| US7170913B2 (en) * | 2003-06-19 | 2007-01-30 | Multiwave Photonics, Sa | Laser source with configurable output beam characteristics |
| GB0605884D0 (en) | 2006-03-24 | 2006-05-03 | Pilkington Plc | Electrical connector |
| GB0605883D0 (en) | 2006-03-24 | 2006-05-03 | Pilkington Plc | Electrical connector |
| US8705972B2 (en) * | 2010-05-11 | 2014-04-22 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Energy-efficient and fault-tolerant resonator-based modulation and wavelength division multiplexing systems |
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| US4904042A (en) * | 1988-05-03 | 1990-02-27 | American Telephone And Telegraph Company | N×N optical star coupler |
| US5002350A (en) * | 1990-02-26 | 1991-03-26 | At&T Bell Laboratories | Optical multiplexer/demultiplexer |
| US5179605A (en) * | 1990-10-10 | 1993-01-12 | University Of Ottawa | Optical interconnection device |
| SE468267B (sv) * | 1991-04-10 | 1992-11-30 | Ericsson Telefon Ab L M | Terminal foer ett frekvensdelat, optiskt kommunikationssystem |
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-
1994
- 1994-09-30 US US08/316,614 patent/US5444725A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-08-17 CA CA002156335A patent/CA2156335C/en not_active Expired - Fee Related
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- 1995-10-02 JP JP7276153A patent/JP2957116B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|
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