JP4033822B2

JP4033822B2 - Ｄｂｒ型波長可変光源

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Publication number: JP4033822B2
Application number: JP2003322273A
Authority: JP
Inventors: 直樹藤原; 和生笠谷; 泰夫柴田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP2004134777A

Description

本発明はＤＢＲ型波長可変光源に関し、より詳細には、連続波長可変幅が広く素子の経時的劣化に伴う発振波長の変化に容易に対応可能で、波長シフト時の出力安定性に優れるＤＢＲ型波長可変光源に関する。

ＤＢＲ型レーザは通信用の波長可変光源として用いられており、その発振メカニズムや波長可変メカニズムについては既に報告がなされている（例えば、非特許文献１参照。）。

図８は、従来のＤＢＲ型波長可変光源の基本構造を説明するための図で、図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は上面図である。この光源は、基板８１上に設けられた活性領域８２の両端に位置する非活性領域８３の双方もしくは一方に、絶縁領域８５を介してＤＢＲ領域（分布反射器）８４を有しており、その発振波長は、共振器長により決まる縦モード波長のうちＤＢＲ領域８４のブラッグ波長に対応する縦モード波長のみが選択されることで決定される。

また、この光源では、活性領域８２に注入される活性領域電流８６に加え、電極８８を介してＤＢＲ領域８４に注入されるＤＢＲ制御電流８７が制御される構成となっており、このＤＢＲ制御電流８７がＤＢＲ領域８４ヘ注入されることで生じる屈折率変化に伴い、縦モード波長とブラッグ波長とを共に短波長側にシフトすることが可能である。

ただし、ＤＢＲ領域８４へのＤＢＲ制御電流８７の注入に対する感度は、縦モード波長よりもブラッグ波長の方が敏感で、より短波長側にシフトする。したがって、ＤＢＲ領域８４へのＤＢＲ制御電流８７の注入に対して、最初は連続的に発振波長が短波長ヘとシフトするが、縦モード波長の変化がブラッグ波長の変化に追従できなくなると、図９に示すように、隣の縦モードに発振が飛ぶ現象が生じる。これを「モードホップ」といい、ＤＢＲレーザ等のＤＢＲ型波長可変光源には原理的に発振不可能な波長帯が存在することとなる。

一方、連続的な波長変化が可能な波長帯は、図１０（ａ）に示すように、「連続波長可変幅」と呼ばれ、光源としては、連続波長可変幅の広いものが要求される。一般に、ＤＢＲレーザの連続波長可変幅の拡大のためには、以下のような２つの方法がある。

第１の方法は、レーザ共振器長の中で、活性領域長を相対的に短縮することである。図８に示したＤＢＲレーザの実効共振器長は活性領域長Ｌ_ａとＤＢＲ実効長Ｌ_ｅｆｆの和で表される。ここで、Ｌ_ｅｆｆは非特許文献１の定義に従った。レーザ共振器の中で、波長可変のための屈折率変化を目的として電流注入が可能な領域はＤＢＲ領域８４のみであるから、屈折率変化が生じる領域長はＤＢＲ実効長Ｌ_ｅｆｆである。これに対して、活性領域長Ｌ_ａは波長シフトに寄与しない領域である。レーザ共振器長のうち、波長シフトに寄与する領域を長くする（具体的には、活性領域長Ｌ_ａを短くするかＤＢＲ実効長Ｌ_ｅｆｆを長くする）ことで、縦モード波長のＤＢＲ制御電流８７に対する感度がブラッグ波長の感度に近づき、連続波長可変幅が拡大できる。

また、ＤＢＲレーザにおける連続波長可変幅は、次式により決定される。

この式（１）において、左辺のΔλ_ｃｏｎは連続波長可変幅、右辺のλは波長、ｎ_ｅｆｆは実効屈折率である。式（１）から分るように、連続波長可変幅Δλ_ｃｏｎの広帯域化のためには、活性領域長Ｌ_ａを短縮することが最も効果的である。

また、上記の連続波長可変幅Δλ_ｃｏｎ拡大の効果に加えて、発振波長のＤＢＲ制御電流８７に対する感度も向上する効果により、ＤＢＲ制御電流８７の注入電流密度を低く抑えることができ、電流注入に伴う本来の波長シフトを相殺する方向で作用する発熱が低く抑えられるため、連続波長可変幅全域の波長シフトが可能となる。

図１０（ｂ）は、連続波長可変幅の活性領域長依存性を説明するための図で、この依存性は、前側のＤＢＲ長が２００μｍ、後側のＤＢＲ長が４００μｍ、回折格子結合定数が共に１２０ｃｍ^‐１の場合のものである。この依存性によれば、通常の３００μｍ程度の活性領域長をもつＤＢＲレーザの連続波長可変幅は０．５ｎｍと狭いが、活性領域長を短縮化して３０μｍとした場合には、理論的には１０ｎｍ以上の連続波長可変幅が得られることとなる。すなわち、活性領域長を１／１０とすると２０倍の連続波長可変幅が得られることとなる。この場合は、最初にモードホップが生じるまでが使用帯域となり、第１の連続波長可変幅を帯域とする。

連続波長可変幅を拡大するための第２の方法として、図１１に示すように、基板１１１上に設けた活性領域１１２とＤＢＲ領域１１４の間に位相調整領域１１３を設け、電極１１８を介して注入される活性領域電流１１６およびＤＢＲ制御電流１１７に加えて、さらに位相調整電流１１５により伝播光の位相を調整することでモードホップを回避する方法がある。この方法は、伝播光の位相調整を行うため、厳密には連続波長可変幅の拡大ではないが、擬似的に広帯域の連続波長シフトが可能である。

Ｋｏｔａｋｉ他、「ＩＥＥ‐Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ‐Ｊ‐（Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ），Ａｐｒｉｌ１９９１；ｖｏｌ．１３８，ｎｏ．２；ｐ．１７１−１７７

しかしながら、上述した第１および第２の方法には以下のような問題がある。
先ず、第１の方法においては、活性領域を短縮化するため単位長さ当たりの利得を向上させることが求められることに加え、波長シフト時（すなわちＤＢＲ制御電流注入時）はＤＢＲ領域の導波路増大に伴い実効的な反射率が低下して閾値利得が１〜２桁上昇し、さらに、光出力も低下してしまうという問題が生じる。すなわち、波長シフト時に利得不足によって途中で発振が停止してしまうか、仮に発振しても利得飽和により低出力となって実用化そのものが困難となってしまう。

また、第２の方法では、波長制御項目はＤＢＲ制御電流と位相調整電流の２つとなり、それらを同時にかつ複雑に制御する必要があるが、実際の使用時にはＤＢＲ制御電流と位相調整電流に対する波長マップをもとに波長制御を行わなくてはならず制御が困難であるという問題がある。さらに、素子の劣化により、ＤＢＲ制御電流および位相調整電流の電流注入条件の変化を予想することが容易ではなく実用上の信頼性を低下させてしまうという問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、連続波長可変幅が広く素子の経時的劣化に伴う発振波長の変化に容易に対応可能で、波長シフト時の出力安定性に優れるＤＢＲ型波長可変光源を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、第１の発明は、基板上に、クラッド層で囲まれた光導波路を備えるＤＢＲ型波長可変光源であって、前記光導波路は、発光機能を有する活性領域を含む活性導波路と、前記活性領域よりも大きいバンドギャップを持ち、前記活性導波路の両端の各々において前記活性導波路に光学的に結合するように連設された非活性領域を含む非活性導波路とを備え、前記非活性導波路の各々は、前記活性領域の前記両端との２つの接合部近傍を除いて単一モード導波路として構成され、絶縁領域を介して前記活性領域に光学的に接続された波長可変機能を有するＤＢＲ領域を含み、前記絶縁領域は、前記接合部を覆い、活性領域電流とＤＢＲ制御電流との相互リークを防止し、前記活性領域ならびに前記２つの接合部近傍の非活性領域上において、導波路幅が前記単一モード導波路の導波路幅よりも広く、導波路断面の縦横比がセルフイメージング効果を有するように設定された多モード干渉型導波路が構成されており、前記多モード干渉型導波路の再集光点で前記単一モード導波路が接続されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、基板上に、クラッド層で囲まれた光導波路を備えるＤＢＲ型波長可変光源であって、前記光導波路は、発光機能を有する活性領域を含み、前記活性領域の一端の劈開端面に高反射膜を有する活性導波路と、前記活性領域よりも大きいバンドギャップを持ち、前記活性導波路の他端において前記活性導波路に光学的に結合するように連設された非活性領域を含む非活性導波路とを備え、前記非活性導波路は、前記活性領域の前記他端の接合部近傍を除いて単一モード導波路として構成され、絶縁領域を介して前記活性領域に光学的に接続された波長可変機能を有するＤＢＲ領域を含み、前記絶縁領域は、前記接合部を覆い、活性領域電流とＤＢＲ制御電流との相互リークを防止し、前記活性領域ならびに前記接合部近傍の非活性領域上において、導波路幅が前記単一モード導波路の導波路幅よりも広く、導波路断面の縦横比がセルフイメージング効果を有するように設定された多モード干渉型導波路が構成されており、前記多モード干渉型導波路の再集光点で前記単一モード導波路が接続されていることを特徴とする。

好ましくは、前記多モード干渉型導波路が、前記活性導波路と当該活性導波路に接する絶縁領域の一部とにより構成される。

さらに、好ましくは、前記多モード干渉型導波路の長さが、前記ＤＢＲ領域への制御電流の非注入時の当該ＤＢＲ領域におけるブラッグ波長に対する多モード干渉型導波路のフォーカス長と、波長シフト量が最大時の当該ＤＲＲ領域におけるブラッグ波長に対する多モード干渉型導波路のフォーカス長との間にあることとしたり、あるいは、前記多モード干渉型導波路の幅が、前記ＤＢＲ領域への制御電流の非注入時の当該ＤＢＲ領域におけるブラッグ波長に対してフォーカス条件を満足する多モード干渉型導波路の幅と、波長シフト量が最大時の当該ＤＢＲ領域におけるブラッグ波長に対してフォーカス条件を満足する多モード干渉型導波路の幅との間にあることとすることができる。

本発明のＤＢＲ型波長可変光源によれば、連続波長可変幅が広く素子の経時的劣化に伴う発振波長の変化に容易に対応可能で、波長シフト時の出力安定性に優れるＤＢＲ型波長可変光源を提供することが可能となる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明のＤＢＲ型波長可変光源の構成例を説明するための図で、基板１１上には、電流注入や光励起等による発光機能を有する活性領域１２およびバンドギャップが活性領域１２のそれよりも大きな非活性領域１３が設けられており、これらの領域（１２、１３）には、各々、活性導波路と非活性導波路とが設けられて光導波路を構成している。また、非活性領域１３は、ＤＢＲ領域１４と絶縁領域１５とを有している。ここで、活性領域１２の導波路（活性導波路）幅はＤＢＲ領域１４の導波路（非活性導波路）幅よりも広く設定されている。

この活性領域１２の導波路とそれに接する絶縁領域１５の一部は、セルフイメージング効果を有するように幅と長さ（縦横比）が設定された多モード干渉型導波路構造とされ、その余の非活性領域１３は単一モード導波路として構成されている。

この単一モード導波路は、セルフイメージング効果を有する多モード干渉型導波路の再集光点に配置され、ＤＢＲ領域１４と活性領域１２とは絶縁領域１５を介して光学的に接合されている。このＤＢＲ領域１４は、活性領域１２よりバンドギャップの大きな半導体結晶で形成され、電流注入による屈折率変化による波長可変機能を有している。

なお、図示はしないが、これら活性領域１２と非活性領域１３の導波路の上下は、導波路よりも相対的にバンドギャップが大きなクラッド層で囲まれている。また、活性領域１２を含む多モード干渉型導波路部には回折格子が設けられていない一方、非活性領域１３の少なくとも一部に回折格子が形成されている。さらに、非活性領域１３の少なくとも一部に電流注入を可能とする構成とされている。

ＤＢＲ型波長可変光源をこのように構成することにより、利得が向上する効果（効果１）と飽和利得が向上する効果（効果２）とが得られる。

先ず、効果１について説明する。この効果は、光閉込効率が向上することにより実効的な利得が向上することによる効果である。ここでは、光閉込効率の向上による実効利得の向上効果を、ファブリペローレーザの発振条件式を例として説明する。

ファブリペローレーザの発振条件は次式で与えられ、

この式において、Ｒは反射率、Γは閉じ込め係数、ｇは利得、αは損失、Ｌはレーザの共振器長である。ファブリペローレーザは、式（２）の左辺が１以上の条件でレーザ発振する。ＤＢＲレーザにおける発振条件は、反射率と損失の項が複雑となるが、基本的にはファブリペローレーザと同様と考えてよい。左辺の（ｇ−α）は、利得ｇから損失αを差し引いた「実利得」であり、活性領域の結晶により決定されるパラメータであり、基本的に不変である。

一方、Γ（ｇ−α）は「実効利得」であり、実際のレーザ発振時にはこの実効利得がレーザの特性を決定する。ここで重要なことは、閉じ込め係数Γは活性領域の構造パラメータであり、活性領域体積の増加に伴って大きな値をとるようになるという点である。本発明のＤＢＲ型波長可変光源においては、活性領域の導波路幅を拡大して活性領域体積を増大させることで閉じ込め効率Γを高くしている。その結果、閉じ込め係数Γと実利得（ｇ−α）の積である実効利得Γ（ｇ−α）が向上することとなる。

次に、効果２について説明する。本発明のＤＢＲ型波長可変光源が備える非活性領域を伝播した単一モード光は、幅広の活性領域に入射すると多モードに展開されて増幅を受ける。すなわち、伝播光が活性領域の全体に分散し、単位面積当たりの光強度が低い状態で増幅を受けるため飽和利得が向上し、その結果、高出力化する。

本発明のＤＢＲ波長可変光源においては、上述した２つの効果（効果１と効果２）により、活性領域が高利得化・高出力化する。なお、活性領域を含む多モード干渉型導波路の幅と長さの比（縦横比）は適切に選択することが必要で、縦横比を最適化することで、セルフイメージング効果により、展開した多モード光を単一モード光に再集光させることが可能である。セルフイメージング効果を有する多モード干渉型導波路の再集光点に単一モードの非活性領域を配置すれば、活性領域は全体として擬似的に単一モード導波路とみなせるため、単一モードＤＢＲレーザが実現できる（以下では、セルフイメージング効果を有する多モード干渉型導波路を「ＭＭＩ導波路」、その導波路構造を「ＭＭＩ構造」と表記する）。

図１に示した構成例は、ＭＭＩ構造の一部が活性領域となっており、活性領域を線（単一モード導波路）から面（多モード導波路）に展開することで高利得化と高出力化を可能とし、広帯域の連続波長チューニングを実現している。なお、活性領域と非活性領域の接合部の構成には種々のバリエーションがあり得る。例えば、図２のようにＭＭＩ構造と活性領域とが一致するようにした構成や、図３のように活性領域の一部がＭＭＩ構造となる構成としても同様の効果が得られる。また、これまでの説明では、ＭＭＩ導波路は長方形構造としたが、長方形に限らず曲線や多角形によっても構成が可能である。さらに、本発明で得られる効果は、活性領域と非活性領域の接合部の接合方法（例えば、バットジョイント法や選択成長法など）によって制限されることはなく、また、接合部の形状も光の伝播方向に対し垂直な直線に限らず斜め直線や曲線であってもよい。

以下に、実施例に基づいて本発明のＤＢＲ型波長可変光源について更に詳細に説明する。

本実施例では、図１に示した構成のＤＢＲ波長可変光源を、基板１１としてＩｎＰを用い、発振波長１．５５μｍの光源を作製した場合について説明する。

バンドギャップ波長１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰの活性領域１２の両端（前後）に、バンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰの非活性領域１３を形成した。活性領域１２を長さ３０μｍの多モード導波路とし、その両端に接する絶縁領域１５のうち活性領域１２に接する側の長さ２．５μｍの部分を多モード導波路としてＭＭＩ構造とした。また、絶縁領域１５の残りの部分（長さ２．５μｍ）とＤＢＲ領域１４は単一モード導波路とした。両端のＤＢＲ領域１４は、長さをそれぞれ２００μｍと４００μｍとし、回折格子結合定数を１２０ｃｍ^−１とした。ここで、両ＤＢＲ領域の実効長の総和は８０μｍであり、ＭＭＩ導波路の長さに比較して充分に大きい。

導波路幅に関しては、ＭＭＩ導波路（多モード導波路）と単一モード導波路の幅を、それぞれ、３．５μｍと１μｍとして、単一モード動作のＤＢＲレーザとした。活性領域１２と非活性領域１３はバットジョイント法により光学的に接合し、素子の構造は、通常のＤＢＲレーザと同様に埋め込み構造とした。

活性領域１２とＤＢＲ領域１４はバンドギャップ波長の異なる半導体結晶で構成され、活性領域１２は電流注入や光励起等による発光機能、ＤＢＲ領域１４は電流注入による屈折率変化による波長可変機能を有しており、７ｎｍの波長可変帯域が得られた。また、活性領域１２の体積増加に伴って飽和利得が向上するために高出力化が実現できた。

なお、ＭＭＩ導波路と単一モード導波路の接合点付近では、それ以外のＭＭＩ導波路内の場所に比べて光子密度が高くなるため、図２や図３に示した構造を採用した場合にはＭＭＩ導波路と単一モード導波路の接合点付近のキャリア密度が顕著に低下する（ホールバーニング効果）ために、実際の駆動条件を踏まえた設計が必要となるが、本実施例においては図１の構造を採用しており、ＭＭＩ導波路と単一モード導波路の接合点周辺には電流注入を行わないので、駆動条件を考慮しなくとも、ＭＭＩ導波路と単一モード導波路との結合効率が最大となる設計値からのずれを小さくすることが可能となる。

また、ＭＭＩ導波路と単一モード導波路の接合点付近は矩形形状であるため作製時に結晶欠陥が生じることがあり、ここに電流注入を行うと結晶欠陥を通じて電流リークが発生し、素子劣化が起こり得る。しかしながら、本実施例では、ＭＭＩ導波路と単一モード導波路の接合点周辺を絶縁領域としており電流注入が行われないため、例え結晶欠陥が存在していたとしても電流リークは発生せず、良好な素子信頼性が得られる。

このようにして得られた本実施例のＤＢＲレーザでは、横方向のモードに対してはマルチモードであるが、セルフイメージング効果により単一モードに集光するため、縦方向（高さ方向）に対する単一モード条件のみを考慮すればよく、活性領域１２における活性導波路の膜厚は最大０．５μｍまで厚膜化でき、実効利得Γ（ｇ−α）は８３０ｃｍ^−１となる。これにより、活性領域１２の長さを５０μｍ以下に短縮でき、６ｎｍの以上の波長可変幅をもつＤＢＲレーザができる。なお、ＭＭＩ導波路の長さと幅は、図４に示した関係に基づいて決定される。

これに対して、従来型の光源では、活性領域と非活性領域の導波路幅はおよそ１μｍで共通であり、単一モード動作のためには活性領域の結晶膜厚は０．２μｍ以下に制限され、実効利得Γ（ｇ−α）は３４０ｃｍ^‐１が限界である。

ここで、導波路における伝播モードの次数について簡単に補足しておくと、導波路における伝播モードは、導波路幅と導波路の膜厚により決定され、例えば、前述の従来型のＤＢＲレーザにおいて導波路幅１μｍ、膜厚０．２μｍの活性領域は、横方向（幅方向）、高さ方向（積層方向）に対し単一モード導波路である。この場合、導波路幅を拡大し１．２μｍとすると、導波路膜厚を０．１５μｍに薄膜化させなければ、横方向の単一モードが維持できない。逆に、膜厚を０．２５μｍに厚膜化すると、導波路幅は０．８μｍに細線化しなければ横方向単一モードが維持できない。すなわち、導波路幅と膜厚とはトレードオフ関係にある。このため、活性領域長は最低でも８０μｍ以上が必要で、３ｎｍの波長シフトが限界だった。従来型ではそれ以上の連続波長シフトを得ようとして活性領域長を短縮化しても、波長シフト時に利得不足により発振が停止してしまうこととなる。

ここで、絶縁領域１５について補足説明すると、この絶縁領域１５は活性領域１２とＤＢＲ領域１４との間で、活性領域電流とＤＢＲ制御電流の相互のリークを防止する効果を奏する。したがって、絶縁領域１５を設けることで、活性領域電流とＤＢＲ制御電流を各々独立に制御することが可能となり、容易な波長制御が実現できる。

なお、本実施例においてはウェットケミカルエッチングによりクラッド層の表面に溝を形成して活性領域１２とＤＢＲ領域１４との間で３００オームの高い絶縁抵抗を得たが、ドライエッチングなどの他の手法による溝加工を行ったり、イオンインプランテーションなどにより高絶縁化することによっても同様の効果を得ることが可能である。

本実施例のＤＢＲ型波長可変光源は、実施例１で示した構成とほぼ同様であるが、図５（ａ）に示すように、ＭＭＩ構造の中心を対称軸として折り返した構造のＤＢＲレーザである。実際の素子作製に際しては、実施例１で示したＤＢＲレーザをＭＭＩ構造の中心１６で切断し、その切断面に、図５（ｂ）のように高反射膜１７を備えるようにすることにより得られる。これにより、長さが半減し、実施例１のＤＢＲレーザが小型化できる。

なお、図５に示した構成における活性領域１２と非活性領域１３の接合部は、図１に示したのと同様の構成としたが、図２または図３に示した接合部の構成としても同様に小型化が可能であることは言うまでもない。

本実施例のＤＢＲ型波長可変光源の構成は実施例１で説明した構成とほぼ同様であるが、ＭＭＩ導波路の長さが、ＤＢＲ制御電流の非注入時におけるブラッグ波長に対するフォーカス長よりも長く設定されている。ここで、フォーカス長とは、ＭＭＩ導波路と単一モード導波路の結合効率が最大となる伝播長を意味する。

図６は、本実施例における、波長シフト前と最大波長シフト時における単一モード導波路とＭＭＩ導波路との結合効率の伝播長依存性を説明するための図である。この図中には、ＭＭＩ導波路のフォーカス長と、ＭＭＩ導波路の長さ、および、結合効率の変化分を示している。一方、図７は、ＭＭＩ導波路の長さを波長シフト前のフォーカス長に一致させた場合の、単一モード導波路とＭＭＩ導波路との結合効率の伝播長依存性を説明するための図である。フォーカス長は波長シフトに伴って長くなるが、図６に示したように、ＭＭＩ導波路の長さを波長シフト前のフォーカス長よりも長くすることにより、結合効率の低下が低減され結合損失を低減させ得る。これにより、実施例１のＤＢＲ型波長可変光源と同様の連続波長可変幅を実現すると同時に波長シフト時の出力が安定化される。なお、ＭＭＩ導波路の長さを最大波長シフト時のフォーカス長以下とすることが好ましい。これは、この上限を越えると、波長シフト前の結合効率の低下が大きくなるからである。

また、フォーカス長とＭＭＩ導波路の幅は、図４に示すような相関をもつため、ＤＢＲ制御電流の非注入時のブラッグ波長に対するフォーカス条件を備えるＭＭＩ導波路に比較して、ＭＭＩ導波路の幅を狭くすることによっても同様の効果が得られることは明らかである。なお、ＭＭＩ導波路の長さと同様に、その幅も、最大波長シフト時のフォーカス条件を満足するＭＭＩ導波路の幅よりも広くすることが好ましい。これは、この下限よりも狭い幅とすると、波長シフト前の結合効率の低下が大きくなるからである。

さらに、本実施例の構成において、図５に示した実施例２の構造により小型化を図った場合においても、本実施例のＤＢＲ型波長可変光源が奏する効果が失われるものではないことはいうまでもない。

本発明のＤＢＲ型波長可変光源の第１の構成例を説明するための図である。本発明のＤＢＲ型波長可変光源の第２の構成例を説明するための図である。本発明のＤＢＲ型波長可変光源の第３の構成例を説明するための図である。ＭＭＩ構造の導波路の長さと幅との関係を説明するための図である。ＭＭＩ構造の中心を対称軸として折り返した構造の本発明のＤＢＲ型波長可変光源を説明するための図である。実施例３における、波長シフト前と最大波長シフト時における単一モード導波路とＭＭＩ導波路との結合効率の伝播長依存性を説明するための図である。ＭＭＩ導波路の長さを波長シフト前のフォーカス長に一致させた場合の、単一モード導波路とＭＭＩ導波路との結合効率の伝播長依存性を説明するための図である。従来のＤＢＲ型波長可変光源の基本構造を説明するための図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。モードホップ現象を説明するための図である。連続波長可変幅を説明するための図（ａ）、および、連続波長可変幅の活性領域長依存性を説明するための図（ｂ）である。連続波長可変幅を拡大するための第２の方法を説明するための図である。

符号の説明

１１、８１、１１１基板
１２、８２、１１２活性領域
１３、８３非活性領域
１４、８４、１１４ＤＢＲ領域
１５、８５絶縁領域
１６ＭＭＩ構造の中心
１７高反射膜
８６活性領域電流
８７、１１７ＤＢＲ制御電流
８８、１１８電極
１１３位相調整領域
１１５位相調整電流
１１６電流

Claims

基板上に、クラッド層で囲まれた光導波路を備えるＤＢＲ型波長可変光源であって、
前記光導波路は、発光機能を有する活性領域を含む活性導波路と、前記活性領域よりも大きいバンドギャップを持ち、前記活性導波路の両端の各々において前記活性導波路に光学的に結合するように連設された非活性領域を含む非活性導波路とを備え、
前記非活性導波路の各々は、前記活性領域の前記両端との２つの接合部近傍を除いて単一モード導波路として構成され、絶縁領域を介して前記活性領域に光学的に接続された波長可変機能を有するＤＢＲ領域を含み、前記絶縁領域は、前記接合部を覆い、活性領域電流とＤＢＲ制御電流との相互リークを防止し、
前記活性領域ならびに前記２つの接合部近傍の非活性領域上において、導波路幅が前記単一モード導波路の導波路幅よりも広く、導波路断面の縦横比がセルフイメージング効果を有するように設定された多モード干渉型導波路が構成されており、前記多モード干渉型導波路の再集光点で前記単一モード導波路が接続されていること
を特徴とするＤＢＲ型波長可変光源。
基板上に、クラッド層で囲まれた光導波路を備えるＤＢＲ型波長可変光源であって、
前記光導波路は、発光機能を有する活性領域を含み、前記活性領域の一端の劈開端面に高反射膜を有する活性導波路と、前記活性領域よりも大きいバンドギャップを持ち、前記活性導波路の他端において前記活性導波路に光学的に結合するように連設された非活性領域を含む非活性導波路とを備え、
前記非活性導波路は、前記活性領域の前記他端の接合部近傍を除いて単一モード導波路として構成され、絶縁領域を介して前記活性領域に光学的に接続された波長可変機能を有するＤＢＲ領域を含み、前記絶縁領域は、前記接合部を覆い、活性領域電流とＤＢＲ制御電流との相互リークを防止し、
前記活性領域ならびに前記接合部近傍の非活性領域上において、導波路幅が前記単一モード導波路の導波路幅よりも広く、導波路断面の縦横比がセルフイメージング効果を有するように設定された多モード干渉型導波路が構成されており、前記多モード干渉型導波路の再集光点で前記単一モード導波路が接続されていること
を特徴とするＤＢＲ型波長可変光源。
前記多モード干渉型導波路の長さが、前記ＤＢＲ領域への制御電流の非注入時の当該ＤＢＲ領域におけるブラッグ波長に対する多モード干渉型導波路のフォーカス長と、波長シフト量が最大時の当該ＤＲＲ領域におけるブラッグ波長に対する多モード干渉型導波路のフォーカス長との間にあることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＤＢＲ型波長可変光源。
前記多モード干渉型導波路の幅が、前記ＤＢＲ領域への制御電流の非注入時の当該ＤＢＲ領域におけるブラッグ波長に対してフォーカス条件を満足する多モード干渉型導波路の幅と、波長シフト量が最大時の当該ＤＢＲ領域におけるブラッグ波長に対してフォーカス条件を満足する多モード干渉型導波路の幅との間にあることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載のＤＢＲ型波長可変光源。