JP4942429B2 - 半導体波長可変レーザ - Google Patents
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Description
このような中で、リング共振器を波長フィルタとして用いる波長可変レーザが非特許文献1に提案されている(図16)。図16において、符号161a〜161dは導波路であり、符号162aおよび162bはリング共振器であり、符号163はゲイン領域であり、符号164aおよび164bは吸収領域である。
本発明の一実施形態に係る波長可変レーザは、基本的に二つの重要な部分(ゲイン領域とリング共振器)を備えているが、それぞれに最適な構造(特に導波路構造)が異なっている。このため二つの領域を接続する際に損失や反射が生じ特性が劣化している。このような問題を解決するために、本発明の一実施形態では以下の手法を取っている。
本実施形態に係る波長可変レーザの構成を図1に示す。図1に示されるように、波長可変レーザ1は、ゲイン領域2、一定の周波数間隔(FSR)で透過率の極大値を持つリング共振器3a、3b、モード形状変換領域4、導波路幅変換領域5、光結合器6a〜6d、出力導波路7a、7b、導波路8a、8b、位相調整領域9、端面10a、10bを備えている。
が、図1におけるリング共振器3a、3bに対応している。
ゲイン領域2の図1中の右側から出射された光は、光導波路8aを介して光結合器6bに入射し、該光結合器6bによりリング共振器3aに結合される。このときリング共振器3aに結合する光はリング共振器3aの全周に対応する複数の共振周波数を持つ光である。それ以外の周波数の光はリング共振器3aに結合せず、放射されて損失となる。共振周波数は図5の符号51に示した周波数スペクトルのピークである。これらの共振周波数と一致する周波数を持つ光は、光結合器6aにより出力導波路7aに結合され、端面10aで反射率に対応して出射光と反射光とに分かれる。
Δλ=M×FSR1
ここで増倍係数Mは、l1、l2をそれぞれリング共振器の全長とすると、
従って、波長可変範囲は、増倍係数M、あるいはFSRが大きくなると増加する。
一般に二つのフィルタ領域(本発明ではリング共振器)を持つ波長可変レーザでは、ゲイン領域の両側にフィルタが配置されている。ところが波長を変化させるためにフィルタ領域に電流を注入するとフィルタ領域の損失は電流注入量に比例して増大する。このためゲイン領域から出力されたレーザ光はフィルタ部分を通って出力されることになるので、出力光強度は発振波長により大きく変化してしまうことになる。そこで本実施形態では、リング共振器をゲイン領域の片側の出力導波路側に配置することにより、波長制御のために電流注入した場合でも光出力の変動を小さく抑えることを可能としている。
本実施形態では、第2の実施形態にて説明した波長可変レーザの出力部分に光変調器および半導体光アンプをモノリシック集積している。ゲイン領域とEA変調器の間にドライエッチングにより反射鏡を作製しレーザ部と光変調器部分を分離している。
本実施形態では、複数のゲイン領域を設け、該複数のゲイン領域のうちの2つのゲイン領域の間に2つ以上のリング共振器を設けている。
本実施形態に係る波長可変レーザを図18に示す。
2、72 ゲイン領域
3a、3b、73a、73b リング共振器
4、74 モード形状変換領域
6a〜6d 光結合器
5、75 導波路幅変換領域
7a、7b 出力導波路
8a、8b 光導波路
9 位相調整領域
10a、10b、78a、78b 端面
76a〜76d MMI光結合器
77 位相調整領域
Claims (8)
- 一定の周波数間隔(FSR)で透過率の極大値を有するリング共振器であって、互いに異なる周波数間隔を有し、温度、電流注入または電圧印加のいずれかにより屈折率を変化する手段を備えた、少なくとも2つ以上のハイメサ導波路からなるリング共振器と、
リッジ導波路または埋め込み導波路からなるゲイン領域と、
光のモード形状を連続的に変換させるためのモード形状変換領域であって、前記ゲイン領域と前記リング共振器とのうち、光の進行方向において前段側から出力される光のモード形状を、前記進行方向の後段側を伝搬する光のモード形状に連続的に変換するモード形状変換領域と
を共通の半導体基板上に備え、
前記モード形状変換領域は、前記ゲイン領域から前記リング共振器に向かって光のモード形状を連続的に小さく変換するモード形状変換領域であることを特徴とする波長可変レーザ。 - 前記モード形状変換領域では、前記ゲイン領域の導波路形状と前記リング共振器の導波路形状とを徐々に一致させるように、導波路の幅が変化していることを特徴とする請求項1記載の半導体波長可変レーザ。
- 導波する光の位相を調整するための位相調整領域をさらに備え、
前記位相調整領域により、発振波長を微調整可能とすることを特徴とする請求項1または2記載の半導体波長可変レーザ。 - 前記ゲイン領域と前記リング共振器とで異なるコア幅を有し、前記ゲイン領域と前記リング共振器との間に、コア幅を連続的に変化させて前記ゲイン領域のコア幅と前記リング共振器のコア幅とを一致させる導波路幅変換領域をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体波長可変レーザ。
- 前記リング共振器の全てが、前記ゲイン領域の片側の出力導波路側に配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体波長可変レーザ。
- 前記ゲイン領域を複数備え、
前記複数のゲイン領域のうちの第1のゲイン領域と第2のゲイン領域との間に、前記リング共振器の全てが配置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体波長可変レーザ。 - 前記リング共振器は、マルチモード干渉計結合器を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体波長可変レーザ。
- 前記半導体波長可変レーザの出力端に光変調器、受光素子、または半導体光アンプの少なくとも1つを集積することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体波長可変レーザ。
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