JP5028805B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光モジュールに関し、特に光通信システムにおける光送信機において用いて好適の、光モジュールに関する。

近年大容量伝送用ネットワークとして光ネットワークが用いられている。この光ネットワークにおいては、伝送距離拡大の観点から、ＣＷ（Continuous Wave）光源を外部変調器で強度変調または位相変調を行なう外部変調方式が広く知られているが、光送信機の小型化の観点からこれら光源および外部変調器としての機能を一体化した送信機モジュールが求められている。

また、この光ネットワークの通信容量増大技術として、互いに異なる波長を有する複数の光を一本のファイバで多重化して送信する波長多重技術があるが、レーザの発振波長に製造ばらつきなどがあると所望の波長の光源を得ることが困難となり、またその波長多重技術のためには、波長多重光通信における各波長に応じた光源を用意する必要がある。
ここで、発光波長が固定された光源では仕様が多様化して在庫問題を発生したりする場合があるため、レーザ発振される波長を可変に調整可能な光源が求められていた。この波長調整可能な光源としては、共振条件を可変することによりレーザ発振の発振波長を可変することができる外部共振器型のレーザ光源などが提案されている。外部共振器型レーザ光源としては、例えば図１０に示すものがある。

この図１０に示す外部共振器型レーザ光源１００は、一端に反射防止膜１０１ａが形成（ＡＲコート）されるとともに他端に部分反射ミラー１０１ｂが形成された利得部材１０１をそなえるとともに、反射防止膜１０１ａに対向して空間を空けて配置される全反射ミラー１０２をそなえて構成される。これにより、利得部材１０１で発生する自然放出光が部分反射ミラー１０１ｂおよび全反射ミラー１０２間の往復光路を伝搬することで、レーザ光が発振する。

このとき、部分反射ミラー１０１ｂと全反射ミラー１０２との間の距離により、往復光路での共振条件が与えられる。このように全反射ミラー１０２と部分反射ミラー１０１ｂとの間の光路区間は、共振条件を可変に与えることが可能な可変外部共振器１０２Ａとして機能する。即ち、全反射ミラー１０２を移動させて部分反射ミラー１０１ｂとの距離を設定することにより、発振される光の波長を設定することができるようになっている。

また、上述の外部変調方式を採用する光送信機モジュールを作製する際においては、ＣＷ光源としての波長可変の外部共振器型レーザ光源と、外部変調器と、を一体で作製することは行なわれておらず、これらを別々に作製しバットジョイントなどで接続するという方法で作製していた。しかしながらこの作製技術では、光源と外部変調器の調心が困難であり、多くの作業手番がかかり、更に調心ずれによりロスが発生し出力が低下すると出力強度に個体差を生ずるなどの課題を有していた。

そこで、このようなバットジョイント接続における調心作業を必要としない、波長可変光源と外部変調器との一体化構成として、以下に示す特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された一体型外部共振器レーザ光源は、例えば図１１に示すように、波長調整可能な外部共振器レーザ１００が、外部変調器１０４と一体に構成されたものである。

すなわち、この一体型外部共振器レーザ光源１１０においては、前述の図１０に示すものと同様の外部共振器型レーザ光源１００をなす利得部材１０１と一体に、部分反射器１０３および外部変調器１０４が光路上に並んで配置されて構成されている。そして、この利得部材１０１および外部変調器１０４と一体に形成される部分反射器１０３としては、エッチングによるファセット型のものや導波路ループ鏡が適用されている。尚、１０５は一体に形成される利得部材１０１，部分反射器１０３および外部変調器１０４の領域を貫通する光伝搬方路となる光導波路である。

その他、本願発明に関連する公知技術として、特許文献２〜５に記載された技術もある。特許文献２には、半導体基板上に、利得領域と一端面がミラーの導波路領域とともにこの導波路領域と光結合する方向性導波路４が集積された集積型半導体レーザについて記載されている。又、特許文献３に記載された、半導体レーザの外部共振器は、一方の導波路端面に全反射ミラーをそなえた方向性結合導波路を有している。更に、特許文献４には、導体光増幅領域と可変光減衰領域とを一体的に構成した技術について記載されている。又、特許文献５には、方向性結合導波路の両端に光反射部をそなえた波長選択素子について記載されている。
特表２００３−５０８９２７号公報 特開昭６４−２５５８７号公報 特開平２−１１４６９１号公報 特開２０００−７７７７１号公報 特開平５−４５６８１号公報

しかしながら、この特許文献１に記載されているように、利得部材と外部変調器との間にエッチングによるファセット型の部分反射器を形成する場合には、構造が複雑であり、現状のデバイス製造技術では、十分な反射率を得ることができるような部分反射器を作製することが困難であるほか、部分反射が得られる波長域が制限されたり、複数の反射面があることで多重反射が発生したりする場合があり、これが共振器動作の安定性を向上させる支障となる場合があるという課題がある。

また、特許文献１に記載されているように、導波路ループ鏡による部分反射器をそなえる場合においては、発振効率を向上させるためにループ部分の導波路を低損失に形成するには湾曲が緩やかな導波路を形成しなければならないので、モジュールとしての規模が大きくなってしまうという課題もある。
なお、特許文献２〜５に記載されている技術においても、上述のごとき課題を解決する外部変調器一体型のレーザ光源について開示するものではない。

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、外部共振器および外部変調器が一体化されたモジュールとしての規模を増大させることなく、簡素な構成によりレーザの共振特性を安定化させることを目的とする。
また、発振波長の帯域を広帯域化させることを目的とする。

このため、本発明の光モジュールは、活性層が設けられた利得部材と、該利得部材に設けられた該活性層に光学的に結合した第１光導波路と、該活性層および該第１光導波路と異なる光軸により方向性結合された光導波路部を有する第２光導波路とを含む光学的結合導波路部と、第３光導波路と電極とが設けられた光デバイス部と、が一体に形成され、該利得部材と該光学的結合導波路部とが第１および第２反射ミラーの間に設けられ、基板の平面方向と直交し且つ該活性層および該第１光導波路の光軸を含む平面と、該基板の平面方向と直交し且つ該第３光導波路の光軸を含む平面とが異なるように、該第２光導波路の該光導波路部と該第３光導波路とを光学的に接続する湾曲光導波路部をそなえ、該光学的結合導波路部の第１光導波路は該第１または第２反射ミラーに接続されるとともに、該第１および第２反射ミラーの間における該第２光導波路の該光導波路部の長さを該活性層の長さと該第１光導波路の長さとの和より短く構成することを特徴としている。

この場合においては、該光学的結合導波路部が、該第１光導波路および該第２光導波路が方向性結合する方向性結合導波路部として構成することができる。
さらに、好ましくは、該第２反射ミラーは該第１反ミラーに該光学的結合導波路部および該利得部材を介して対向配置され且つ該第１反射ミラーおよび該利得部材によりレーザ発振を行なうレーザ発振部を構成し、該レーザ発振の発振条件を可変設定する発振条件設定部をそなえることとしてもよい。

この場合においては、該発振条件設定部を、該第２反射ミラーと該利得部材との距離を可変に設定する距離設定機構により構成したり、該利得部材に一体に形成したりすることができる。

開示の技術によれば、モジュール規模の縮小化を図りながら、発振波長を広帯域化させ、かつ、出力されるレーザ光の安定性の向上を図ることができる利点がある。

以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態について説明する。
なお、上述の本願発明の目的のほか、他の技術的課題，その技術的課題を解決する手段及び作用効果についても、以下の実施の形態による開示によって明らかとなる。
〔Ａ１〕第１実施形態の説明
図１は本発明の第１実施形態にかかる光モジュールを示す模式図である。この図１に示す光モジュール１０は、特に光通信システムにおける光送信機モジュールとして適用することができるものであって、利得部材１，部分反射部２および外部変調器（光デバイス部）３が基板上に一体に形成された光モジュールとしての光サブアセンブリ５をそなえるとともに、全反射ミラー４をそなえている。尚、図１中、１ｂは利得部材１をなす活性層であり、１ｃは電流注入電極である。

ここで、利得部材１，部分反射部２および全反射ミラー４により、部分反射部２と全反射ミラー４との間の距離によって定まる発振波長でレーザ光を発振するレーザ発振部１１を構成する。換言すれば、上述の全反射ミラー４は、後述の部分反射部２をなす第１全反射ミラー２Ｂに光学的結合導波路部２Ａおよび利得部材１を介して対向配置され、且つ第１全反射ミラー２Ｂおよび利得部材１によりレーザ発振を行なうレーザ発振部１１を構成する第２全反射ミラーである。

また、このレーザ発振部１１で発振されたレーザ光は、部分反射部２を透過した成分が外部変調器３に導かれ、この外部変調器３において必要なデータ変調が施されるようになっている。尚、３ａは、外部変調器３におけるデータ変調を行なうための電極である。
すなわち、利得部材１の全反射ミラー４側端面には、反射防止膜（ＡＲコート）１ａが形成されるとともに、全反射ミラー４は、反射防止膜１ａに対向して必要な空間を空けて配置される。これにより、利得部材１で発生する自然放出光が部分反射部２および全反射ミラー４間の往復光路を伝搬することで、レーザ光が発振される。

このとき、反射防止膜１ａと全反射ミラー４との間の距離をミラーマウント４ａで可変設定することにより、往復光路での共振条件が与えられる。このように、全反射ミラー４と反射防止膜１ａとの間の光路区間は、共振条件を可変に与えることが可能な可変外部共振器１１Ａとして機能する。即ち、全反射ミラー４を移動させて反射防止膜１ａとの距離を設定することにより、発振される光の波長を設定することができるようになっている。

換言すれば、全反射ミラー４を移動させて反射防止膜１ａとの距離を設定する距離設定機構であるミラーマウント４ａは、レーザ発振の発振条件を可変に設定する発振条件設定部を構成する。
ここで、この図１に示す光モジュール１においては、前述の図１１に示すものと同様に、レーザ発振部１１を構成する利得部材１および部分反射部２が、外部変調器３と一体に形成されているが、部分反射部２における構成が前述の図１１に示すものとは異なり、光学的結合導波路部２Ａおよび全反射ミラー２Ｂにより構成されており、これにより、特許文献１に記載された技術の場合よりもレーザ発振部１１としてのレーザ発振作用の安定化を図っている。

すなわち、部分反射部２をなす光学的結合導波路部２Ａは、伝搬する光の光軸が互いに異なって方向性結合される２本の導波路（第１導波路，第２光導波路）２ａ，２ｂをそなえて構成されている。第１光導波路２ａは、利得部材１における活性層１ｂに光学的に結合されるとともに、利得部材１とは反対側の導波路端部については、基板端面に沿って全反射ミラー（第１全反射ミラー）２Ｂが形成されている。

さらに、第２光導波路２ｂは、外部変調器３をなす光導波路３ｂへ光学的に結合されるものであって、この外部変調器３をなす光導波路３ｂと一体に構成することもできる。換言すれば、基板上に一体化された利得部材１，部分反射部２および外部変調器３を形成する製造工程において、第１光導波路２ａは前述の利得部材１の活性層１ｂと同一の製造工程で形成することができるほか、第２光導波路２ｂは外部変調器３をなす光導波路３ｂと同一の製造工程で形成することができる。従って、利得部材１，部分反射部２および外部変調器３を製造する段階でのプロセスを共用させることができるようになる。

また、このサブアセンブリ５は、光の伝搬方向について２段のステップ段となるように、上段部分および下段部分が積み上げられたような構成を有している。この場合においては、利得部材１の活性層１ｂおよび光学的結合導波路部２Ａの第１光導波路２ａを、上段部に積層させて構成し、光学的結合導波路部２Ａの第２光導波路２ｂおよび外部変調器３をなす光導波路３ｂを下段部に積層させて構成する。光導波路２ａ，２ｂ，３ｂはそれぞれ周囲を比較的屈折率の低いクラッド層により囲まれているが、図１中においては、特にこれらの活性層１ｂ，光導波路２ａ，２ｂ，３ｂの相対的な配置関係に着目して図示している。

さらに、光学的結合導波路部２Ａにおいては、利得部材１から第１光導波路２ａを伝搬してくる光のうちで、第２光導波路２ｂに方向性結合される光については、レーザ発振部１１からの出力光として外部変調器３へ出力されるようになっている。一方、第２光導波路２ｂに方向性結合されない光成分については、この全反射ミラー２Ｂにおいて反対方向へ（利得部材１に向けて）全反射されるようになっている。

これにより、光学的結合導波路部２Ａにおいては、利得部材１からの光について予め定められた成分比率で光導波路２ｂに方向性結合された光をレーザ発振部１１からの出力光として外部変調器３に出力する一方、光導波路２ａに方向性結合される残りの成分の光についてはレーザ発振のために全反射ミラー２Ｂにおいて全反射させることができる。即ち、上述の光学的結合導波路部２Ａと第１全反射ミラー２Ｂとにより、利得部材１からの光について部分反射させる部分反射部２が構成される。

また、上述の第２光導波路２ｂ，光導波路３ｂの積層段よりも上段に形成される第１光導波路２ａは、外部変調器３が一体形成される領域の手前で終端されるとともに、第１光導波路２ａ周囲のクラッドを含む基板本体は、外部変調器３が形成される領域の手前で側面が形成されている。これにより、第１光導波路２ａからの光を全反射させる全反射ミラー２Ｂの形成を容易にするとともに、光導波路３ｂの上部の領域が露出するので電極３ａの形成プロセスを容易にしている。

さらに、光学的結合導波路部２Ａのごとき導波路の方向性結合特性は、他の合波デバイスに比べて波長依存性が比較的低いものである。従って、部分反射部２においては、レーザ発振部１１で発振する光波長によらずに、安定的な部分反射特性を得ることができるようになるので、共振特性を安定化させることができるようになる。
図２および図３は、図１に示す光モジュール１０についての製造工程を説明するための図である。光モジュール１０を作製する際には、第１に光サブアセンブリ５を作製し（図２のステップＳ１〜ステップ６，図３のステップＳ７〜ステップＳ１０）、そして、作製された光サブアセンブリ５に対して前後移動可能な全反射ミラー４をそなえることで、光モジュール１０を完成させる。

光サブアセンブリ５を製造するにあたっては、まず、半導体基板２０を準備するとともに（ステップＳ１）、この半導体基板２０に、クラッド層２１，２３および第２光導波路２ｂおよび光導波路３ａのための導波路層２２を、導波路層２２が２つのクラッド層２１，２３でサンドイッチされるように、結晶成長により積層する（ステップＳ２）。尚、半導体基板２０を、クラッド層２１又はクラッド層２１の一部として構成することが可能である。

そして、エッチングにより、光学的結合導波路部２Ａをなす第２光導波路２ｂおよび外部変調器３をなす光導波路３ｂのパターンのみを残す処理を行なってから（ステップＳ３）、更に埋め込みクラッド層２４を結晶成長により形成する（ステップＳ４）。これにより、第２光導波路２ｂおよび光導波路３ｂのパターンは、クラッド層２１，２３，２４により囲まれることになる。

なお、クラッド層２３又は埋め込みクラッド層２４は、ステップＳ４でパターンが形成されている第２光導波路２ｂと方向性結合されることとなる第１光導波路２ａとの間隔を定義するものとなる。従って、導波路２ａ，２ｂの間隔が所期の方向性結合特性が得られるものとなるように、その厚みを適宜調整する。
つづいて、光学的結合導波路部２Ａをなす第１光導波路２ａおよび利得部材１の活性層１ｂのための導波路層２５を、ステップＳ４で形成されたクラッド層２３，２４の上部に積層し、更にその上部にクラッド層２６を結晶成長により積層する（ステップＳ５）。

そして、エッチングにより、光学的結合導波路部２Ａをなす第１光導波路２ａおよび利得部材１をなす活性層１ｂのパターンのみを残す処理を行なってから（ステップＳ６）、更に埋め込みクラッド層２７を結晶成長により形成する（図３のステップＳ７）。これにより、利得部材１の活性層１ｂおよび第１光導波路２ａのパターンは、クラッド層２１，２３，２４により囲まれることになる。

なお、ステップＳ７で形成される埋め込みクラッド層２７は半導体基板２０の全面に形成されるようになっているので、続く処理において、エッチングにより、全反射ミラー２Ｂを形成するための側面を形成するとともに、外部変調器３をなす電極３ａを形成するためのデバイス面を形成する（ステップＳ８）。これにより、ステップＳ８で形成された第１光導波路２ａおよびクラッド２７の端面に、全反射ミラー２Ｂを形成する（ステップＳ９）。

さらに、クラッド層２６が積層されている面の上部における利得部材１とする領域に利得部材電極（正極）１ｃを形成するとともに、外部変調器３をなす電極３ａを形成し、更に基板２０の底面全体に電極（負極）１ｄを形成することにより、光サブアセンブリ５を完成させる（ステップＳ１０）。このようにして作製された光サブアセンブリ５に、前後移動可能な全反射ミラー４の配置を追加することで、光モジュール１０を完成させる（ステップＳ１１）。

なお、上述の図２、図３においては、活性層１ｂ，第１，第２光導波路２ａ，２ｂおよび光導波路３ｂは、高さ方向については異なる軸沿って形成されるものの、平面方向については共通の軸に沿って形成されるようになっている。
この他、平面方向については異なる軸に沿い高さ方向については共通の軸に沿って形成することも可能である。このようにすれば、活性層１ａ，第１，第２光導波路２ａ，２ｂおよび光導波路３ｂを同一の積層段に形成することができるので、これら活性層１ａ，第１，第２光導波路２ａ，２ｂおよび光導波路３ｂについての形成プロセスを更に共用化させることができるようになる。

上述のごとく構成された、本発明の第１実施形態にかかる光モジュール１０においては、全反射ミラー４および部分反射部２をなす全反射ミラー２Ｂの間の利得部材１を経由した正帰還を実現することができるので、レーザ発振部１１としてレーザ発振させることができる。
このとき、上述のレーザ発振によって、利得部材１から第１光導波路２ａに導かれる光のうち、全反射ミラー２Ｂ側の光は反射する一方、方向性結合される第２光導波路２ｂに導かれる側の光は光導波路３ｂを通じて外部変調器３に出力されるため、一部の光のみを透過させ残りを反射させることができる。これにより、レーザ発振部１１においては、全反射ミラー４の配置に応じて設定される波長の光を発振させて、外部変調器３に供給することができる。

このとき、この図１に示す部分反射部２においては、反射機能には全反射ミラー２Ｂを用いながら、分離機能に光学的結合導波路部２Ａを用いているので、全体としては安定な共振特性を実現できる部分反射機能を、利得部材１および外部変調器３とともに単一の基板２０に集積させて実現することができる。
すなわち、第１実施形態の部分反射部２は、従来技術のようなエッチングファセット型部分反射器にあるような多重反射を抑制することができ、導波路ループ鏡による場合よりもデバイス規模を縮小化させることができるほか、光学的結合導波路部２Ａが非常に小さい波長依存特性を有していることから広い帯域で部分反射を実現することができる、などの点で優れているため、広可変範囲、即ち外部共振器１１Ａの共振長などを調整することのみで発振波長を広帯域化させ、かつ、出力されるレーザ光の安定性の向上を図ることができる。

また、従来技術のような導波路ループ鏡による部分反射器をそなえた場合に比べ、モジュールとしての規模を縮小化させながら、発振波長を広帯域化させ、かつ、出力されるレーザ光の安定性の向上を図ることもできる。
このように、本発明の第１実施形態にかかる光モジュール１０によれば、部分反射部２が光学的結合導波路部２Ａと第１全反射ミラー２Ｂにより構成されているので、モジュール規模の縮小化を図りながら、発振波長を広帯域化させ、かつ、出力されるレーザ光の安定性の向上を図ることができる利点がある。

〔Ａ２〕第１実施形態の第１変形例の説明
図４は、本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる光モジュール１０−１を示す模式図である。この図４に示す光モジュール１０−１は、前述の第１実施形態の場合と異なる構成の光学的結合導波路部２Ａ−１をそなえている。尚、図４中、図１の構成に対応する箇所には同一の符号を付している。

この光学的結合導波路部２Ａ−１は、利得部材１に接続される第１光導波路２ａをそなえるとともに、第１光導波路２ａとは異なる光軸を有しながら第１光導波路２ａに光学的に結合され且つ光デバイス部３を光学的に接続する第２光導波路２ｂをそなえているが、更に、第１光導波路および該第２光導波路を接続する多モード干渉（ＭＭＩ；Multi Mode Interferometer）型導波路２ｃをそなえている。換言すれば、第１，第２光導波路２ａ，２ｂは、多モード干渉型導波路２ｃを介して光学的に結合されている。

このように構成された光モジュール１０−１においても、多モード干渉型導波路２ｃをそなえた光学的結合導波路部２Ａ−１において、利得部材１の反対側端部における２本の導波路（第１，第２光導波路）２ａ，２ｂのうちで、一方の第１光導波路２ａの端部に全反射ミラー２Ｂを形成するとともに、他方の第２光導波路２ｂを外部変調器３に接続する構成とすることで、全体として部分反射機能を実現することができる。

〔Ａ３〕第１実施形態の第２変形例の説明
図５は、本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる光モジュール１０−２を示す模式図である。この図５に示す光モジュール１０−２は、前述の第１実施形態の場合と異なる構成の光学的結合導波路部２Ａ−２をそなえている。尚、図５中、図１の構成に対応する箇所には同一の符号を付している。

この光学的結合導波路部２Ａ−２は、前述の第１実施形態の場合と同様、第１光導波路２ａおよび第２光導波路２ｂが方向性結合する方向性結合導波路部として構成されているが、第２光導波路２ｂに湾曲光導波路部２ｂ−２を含んで構成されている点が異なっている。即ち、第２光導波路２ｂは、第１光導波路２ａと方向性結合する導波路部２ｂ−１とともに、導波路部２ｂ−１に接続されて高さ方向に湾曲し外部変調器３をなす光導波路３ｂと接続する湾曲光導波路部２ｂ−２をそなえている。このように構成した場合においても、前述の第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

そして、この湾曲光導波路部２ｂ−２により、外部変調器３をなす光導波路３ｂと電極３ａとの間に、光導波路３ｂを伝搬する光が電極３ａ側への光吸収を十分に少なくさせることが可能な幅となるクラッドを形成することが容易になる。
〔Ａ４〕第１実施形態の第３変形例の説明
図６は、本発明の第１実施形態の第３変形例にかかる光モジュール１０−３を示す模式図である。この図６に示す光モジュール１０−３は、前述の第１実施形態の場合と異なる構成の光学的結合導波路部２Ａ−３をそなえている。尚、図６中、図１の構成に対応する箇所には同一の符号を付している。

この光学的結合導波路部２Ａ−３は、前述の第１実施形態の場合と同様、第１光導波路２ａ′および第２光導波路２ｂ′が方向性結合する方向性結合導波路部として構成されているが、この光学的結合導波路部２Ａ−３においては、第１，第２光導波路２ａ′，２ｂ′の導波路径が非対称に構成されている。このように構成した場合においても、前述の第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

そして、上述の第１，第２光導波路２ａ′，２ｂ′の非対称な導波路径によって、外部変調器３側に出力される光量、および全反射ミラー２Ｂで反射する光量を調整することができるようになっている。
〔Ａ５〕第１実施形態の第４変形例の説明
図７は、本発明の第１実施形態の第４変形例にかかる光モジュール１０−４を示す模式図である。この図７に示す光モジュール１０−４は、前述の第１実施形態の場合と異なる構成の部分反射部２−１をそなえている。尚、図７中、図１の構成に対応する箇所には同一の符号を付している。

この部分反射部２−１は、前述の第１実施形態の場合と同様、第１光導波路２ａおよび第２光導波路２ｂが方向性結合する方向性結合導波路部をなす光学的結合導波路部２Ａをそなえるとともに全反射ミラー２Ｂをそなえているが、更に、第２光導波路２ｂを利得部材１側に伝搬してきた光を吸収する光吸収部材２Ｃが、第２光導波路２ｂにおける利得部材１側の端部に形成されている点が前述の第１実施形態の場合と異なっている。このように構成した場合においても、前述の第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

そして、光吸収部材２Ｃにより、第２光導波路２ｂに結合した光が利得部材１側の端部から漏れることを抑制できるので、前述の第１実施形態の場合に比べて更に発振を安定化させることができる。尚、利得部材１への漏れ光を防止するためには、上述の光吸収部材２Ｃのほかミラーを用いることもできる。
〔Ａ６〕第１実施形態の第５変形例の説明
図８は、本発明の第１実施形態の第５変形例にかかる光モジュール１０−５を示す模式図である。この図８に示す光モジュール１０−５は、前述の第１実施形態の場合と異なる構成の可変外部共振器１１Ｂをそなえている。尚、図８中、図１の構成に対応する箇所には同一の符号を付している。

図８に示す光モジュール１０−５の外部共振器１１Ｂは、利得部材１と全反射ミラー４との間に、電気光学効果を用いて発振波長を設定する機能をなすグレーティング部１１Ｂ−１および位相調整部１１Ｂ−２が同一基板において一体に形成されて構成されている。
すなわち、光モジュール１０−５においては、部分反射部２をなす全反射ミラー２Ｂの形成面とは反対側の端面に全反射ミラー４が形成されるとともに、この全反射ミラー４側から、グレーティング部１１Ｂ−１および位相調整部１１Ｂ−２が、利得部材１，部分反射部２および外部変調器３としての構成に、同一基板上で一体に構成される。

すなわち、グレーティング部１１Ｂ−１および位相調整部１１Ｂ−２における共用の光導波路１１ａが、利得部材１における活性層１ｂに一体に形成されるとともに、グレーティング部１１Ｂ−１において、印加する電圧により発振波長を選択するための制御電極１１ｂをそなえ、かつ、位相調整部１１Ｂ−２において、印加する電圧により発振する光の位相を調整するための制御電極１１ｃをそなえている。

したがって、上述のグレーティング部１１Ｂ−１および位相調整部１１Ｂ−２は、それぞれの制御電極１１ｂ，１１ｃを通じて印加される電圧により、電気光学効果によって、レーザ発振の発振条件を可変に設定しうる発振条件設定部を構成する。
このように構成した場合においても、前述の第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができるが、第５変形例においては、更に発振条件設定部としてのグレーティング部１１Ｂ−１および位相調整部１１Ｂ−２ならびに第２全反射ミラー４についても、利得部材１，部分反射部２および外部変調器３に一体に構成することができるので、更なる集積化が進められ装置規模の縮小化が進められた光モジュール１０−５として実現することができる。

〔Ａ７〕その他
上述の図５〜図８としての構成は、図４に示す光モジュール１０−１に適宜適用することができるほか、これらの図５〜図８としての構成を適宜組み合わせて、図１又は図４に示す光モジュール１０，１０−１に適用することもできる。又、図８に示す変形例において、発振条件設定部としては、電気光学効果によって発振条件を設定して、発振波長を設定するようになっているが、本発明によれば、例えば熱光学効果等によって発振条件を設定することとしてもよい。その他、公知の外部変調器構成を適宜採用することは可能である。

〔Ｂ〕第２実施形態の説明
図９は、本発明の第２実施形態にかかる光モジュール３０を示す模式図である。この図９に示す光モジュール３０は、前述の第１実施形態の場合と機能は共通であるが構成が異なる光サブアセンブリ３５をそなえるとともに、前述の第１実施形態の場合と同様の全反射ミラー（第２全反射ミラー）４が配置されている。

第２実施形態における光サブアセンブリ３５においては、レーザ光が発振する区間の方向に対して垂直な方向について２段の階段形状となるように、上段部分および下段部分が積み上げられたような形状を有しており、更に下段部分については外部変調器３３が形成される部分が延在するような構成を有している。即ち、光サブアセンブリ３５は、２段の階段形状を有する利得部材３１と、利得部材３１と同様の階段形状を有する光学的結合導波路部３２Ａと、外部変調器３３と、全反射ミラー３２Ｂと、が一体に形成されている。尚、全反射ミラー３２Ｂは、光学的結合導波路３２Ａとともに部分反射部３２を構成する。

また、利得部材３１は電流注入電極３１ｃおよび活性層３１ｂをそなえ、光学的結合導波路３２Ａは、方向性結合する第１，第２光導波路３２ａ，３２ｂをそなえ、外部変調器３３は電極３３ａおよび光導波路３３ｂをそなえる。尚、これらの活性層３１ｂ，光導波路３２ａ，３２ｂ，３３ｂは、比較的低屈折率のクラッドに包囲されているが、このクラッドにより前述の階段形状の外形を形成することが可能となる。又、３１ａは光サブアセンブリ３５における利得部材３１側側面に形成される反射防止膜である。

これにより、利得部材３１，部分反射部３２および全反射ミラー４により、レーザ発振を行なうレーザ発振部４１を構成し、全反射ミラー４と反射防止膜３１ａとの間の光路区間は、共振条件を可変に与えることが可能な可変外部共振器４２として機能する。
そして、前述の第１実施形態の場合と同様に、利得部材３１の活性層３１ｂおよび活性層３１ｂに連続する光学的結合導波路部３２Ａの第１光導波路３２ａを、上段部に積層させて構成する一方、第１光導波路３２ａに方向性結合される第２光導波路３２ｂおよび第２光導波路３２ｂに連続する（外部変調器３３をなす）光導波路３３ｂを、下段部に積層させて構成する。しかし、光サブアセンブリ３５の第２光導波路３２ｂは、前述の第１実施形態の場合における第２光導波路３２ｂとは異なる構成を有している。

すなわち、第２実施形態における第２光導波路３２ｂは、第１光導波路３２ａと方向性結合する導波路部３２ｂ−１とともに、導波路部３２ｂ−１に接続され基板の平面方向に湾曲し外部変調器３３をなす光導波路３３ｂと接続する湾曲光導波路部３２ｂ−２をそなえている。
この湾曲光導波路部３２ｂ−２により、レーザ光が発振する第１光導波路３２ａおよび活性層３１ｂの平面方向についての軸と、外部変調器３３における光導波路３３ｂの平面方向についての軸をずらすことができるようになり、全反射ミラー３２Ｂの形成を容易にすることができるとともに、光導波路３３ｂと電極３３ａとの間の間隔を確保して、外部変調器３３をなす電極３３ａによる光吸収を抑制した光導波路３３ｂを形成することが容易になる。

上述のごとく構成された第２実施形態における光モジュール３０においても、全反射ミラー４および部分反射部３２をなす全反射ミラー３２Ｂの間の利得部材３１を経由した正帰還を実現することができるので、レーザ発振部４１としてレーザ発振させることができる。
このとき、上述のレーザ発振によって、利得部材３１から第１光導波路３２ａに導かれる光のうち、全反射ミラー３２Ｂ側の光は反射する一方、方向性結合される第２光導波路３２ｂに導かれる側の光は光導波路３３ｂを通じて外部変調器３３に出力されるため、一部の光のみを透過させ残りを反射させることができる。これにより、レーザ発振部４１においては、全反射ミラー４の配置に応じて設定される波長の光を発振させて、外部共振器３３に供給することができる。

このように、本発明の第２実施形態においても、前述の第１実施形態の場合と同様の利点を得ることができるほか、湾曲光導波路部３２ｂ−２により、レーザ光が発振する第１光導波路３２ａおよび活性層３１ｂの平面方向についての軸と、外部変調器３３における光導波路３３ｂの平面方向についての軸をずらすことができるので、電極３３ａによる光吸収を抑制させることができる光導波路３３ｂを容易に形成することができるほか、全反射ミラー３２Ｂの形成についても容易にすることができる利点もある。

〔Ｃ〕その他
上述の各実施形態の開示にかかわらず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
例えば、上述の第１，第２実施形態における外部変調器３，３３については、他の機能を持つ光デバイスにより構成することとしてもよい。具体的には、光強度の調整機能が追加された光源として用いる場合の光アッテネータとして構成してもよいし、光のスイッチング機能が追加された光源として用いる場合の光スイッチとして構成してもよい。

また、図１，図４〜図９中においては図示を省略しているが、図３に示す電極１ｄと同様の電極についても形成することができる。
さらに、上述した実施形態の開示により、本発明の装置を製造することが可能となる。
〔Ｄ〕付記
（付記１）
利得部材と、該利得部材に接続された部分反射部と、該部分反射部に接続された光デバイス部と、が一体に形成され、
該部分反射部が、
該利得部材に接続される第１光導波路と、該第１光導波路とは異なる光軸を有しながら該第１光導波路に光学的に結合され且つ該光デバイス部を光学的に接続する第２光導波路と、をそなえる光学的結合導波路部とともに、
該第１光導波路における該光デバイス部側の端部に形成された第１全反射ミラーをそなえたことを特徴とする、光モジュール。

（付記２）
該光学的結合導波路部が、該第１光導波路および該第２光導波路が方向性結合する方向性結合導波路部として構成されたことを特徴とする、付記１記載の光モジュール。
（付記３）
該光学的結合導波路部が、該第１光導波路および該第２光導波路を接続する多モード干渉型導波路をそなえたことを特徴とする、付記１記載の光モジュール。

（付記４）
該第２光導波路が、湾曲光導波路部を含んで構成されたことを特徴とする、付記１記載の光モジュール。
（付記５）
該第１光導波路および該第２光導波路の太さが非対称に構成されたことを特徴とする、付記１記載の光モジュール。

（付記６）
該第２光導波路における該利得部材側の端部には光吸収部材が形成されていることを特徴とする、付記１記載の光モジュール。
（付記７）
該部分反射部は、該利得部材から該第１光導波路を通じて入力された光のうちの一部を該第１全反射ミラーで全反射するとともに、残りを該第２光導波路を通じて該光デバイス部に出力することを特徴とする、付記１記載の光モジュール。

（付記８）
該光デバイスが光変調器、光アッテネータ又は光スイッチであることを特徴とする、付記１記載の光モジュール。
（付記９）
該第１全反射ミラーに該光学的結合導波路部および該利得部材を介して対向配置され、且つ該第１全反射ミラーおよび該利得部材によりレーザ発振を行なうレーザ発振部を構成する第２全反射ミラーと、
該レーザ発振の発振条件を可変設定する発振条件設定部と、
をそなえたことを特徴とする、付記１〜８のいずれか１項記載の光モジュール。

（付記１０）
該発振条件設定部が、該第２全反射ミラーと該利得部材との距離を可変に設定する距離設定機構により構成されたことを特徴とする、付記９記載の光モジュール。
（付記１１）
該発振条件設定部が、該利得部材に一体に形成されたことを特徴とする、付記９記載の光モジュール。

本発明の第１実施形態にかかる光モジュールを示す模式図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールについての製造工程を説明するための図である。 本発明の第１実施形態にかかる光モジュールについての製造工程を説明するための図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例にかかる光モジュールを示す模式図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例にかかる光モジュールを示す模式図である。 本発明の第１実施形態の第３変形例にかかる光モジュールを示す模式図である。 本発明の第１実施形態の第４変形例にかかる光モジュールを示す模式図である。 本発明の第１実施形態の第５変形例にかかる光モジュールを示す模式図である。 本発明の第２実施形態にかかる光モジュールを示す模式図である。 従来技術を示す図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

１ 利得部材
１ａ ＡＲコート
１ｂ，３１ｂ 活性層
１ｃ，１ｄ，３１ｃ 電極
２，３２ 部分反射部
２Ａ，２Ａ−１〜２Ａ−３，３２Ａ 光学的結合導波路部
２Ｂ，３２Ｂ 全反射ミラー（第１全反射ミラー）
２Ｃ 光吸収部材
２ａ，２ａ′，３２ａ 第１光導波路
２ｂ，２ｂ′，３２ｂ 第２光導波路
２ｂ−１，３２ｂ−１ 導波路部
２ｂ−２，３２ｂ−２ 湾曲光導波路部
２ｃ ＭＭＩ型光導波路
３，３３ 外部変調器
３ａ，３３ａ 電極
３ｂ，３３ｂ 光導波路
４ 全反射ミラー（第２全反射ミラー）
４ａ 距離設定機構（発振条件設定部）
５，３５ 光サブアセンブリ（光モジュール）
１０，１０−１〜１０−５，３０ 光モジュール
１１，４１ レーザ発振部
１１Ａ，１１Ｂ，４２ 可変外部共振器
１１Ｂ−１ グレーティング部
１１Ｂ−２ 位相調整部
１１ａ 光導波路
１１ｂ，１１ｃ 制御電極
２０ 半導体基板
２１，２３，２４，２６ クラッド層
２２，２５ 導波路層
１００ 外部共振器型レーザ光源
１０１ 利得部材
１０１ａ ＡＲコート
１０１ｂ 部分反射ミラー
１０２ 全反射ミラー
１０２Ａ 可変外部共振器
１０３ 部分反射器
１０４ 外部変調器

Claims (5)

1. 活性層が設けられた利得部材と、
   該利得部材に設けられた該活性層に光学的に結合した第１光導波路と、該活性層および該第１光導波路と異なる光軸により方向性結合された光導波路部を有する第２光導波路とを含む光学的結合導波路部と、
   第３光導波路と電極とが設けられた光デバイス部と、が一体に形成され、
   該利得部材と該光学的結合導波路部とが第１および第２反射ミラーの間に設けられ、
   基板の平面方向と直交し且つ該活性層および該第１光導波路の光軸を含む平面と、該基板の平面方向と直交し且つ該第３光導波路の光軸を含む平面とが異なるように、該第２光導波路の該光導波路部と該第３光導波路とを光学的に接続する湾曲光導波路部をそなえ、
   該光学的結合導波路部の第１光導波路は該第１または第２反射ミラーに接続されるとともに、該第１および第２反射ミラーの間における該第２光導波路の該光導波路部の長さを該活性層の長さと該第１光導波路の長さとの和より短く構成することを特徴とする、光モジュール。
2. 該光学的結合導波路部が、該第１光導波路および該第２光導波路が方向性結合する方向性結合導波路部として構成されたことを特徴とする、請求項１記載の光モジュール。
3. 該第２反射ミラーは、該第１反射ミラーに該光学的結合導波路部および該利得部材を介して対向配置され、且つ該第１反射ミラーおよび該利得部材によりレーザ発振を行なうレーザ発振部を構成し、
   該レーザ発振の発振条件を可変設定する発振条件設定部をそなえたことを特徴とする、請求項１または２項記載の光モジュール。
4. 該発振条件設定部が、該第２反射ミラーと該利得部材との距離を可変に設定する距離設定機構により構成されたことを特徴とする、請求項３記載の光モジュール。
5. 該発振条件設定部が、該利得部材に一体に形成されたことを特徴とする、請求項３記載の光モジュール。

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