JP5240095B2 - 波長可変レーザ光源、及びその駆動方法 - Google Patents
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本発明の第1の実施の形態に係る波長可変レーザ光源の構成について、図1を参照して詳細に説明する。図1は、実施の形態1に係る波長可変レーザ光源の概略構成を示す模式図である。本実施の形態の波長可変レーザ光源は、SOI(Silicon on insulator)基板10には、シリコン層をコア層とし、その上部のシリコン酸化膜をクラッド層とする平面光回路による波長可変共振器と、半導体光増幅器とがハイブリット実装された構成を有している。以下にその詳細を述べる。
本発明の第2の実施の形態に係る波長可変レーザ光源の構成について、図3を用いて説明する。図3は、実施の形態2に係る波長可変レーザ光源の概略構成を示す模式図である。
本発明の第3の実施の形態に係る波長可変レーザ光源の構成について、図5を用いて説明する。図5は、実施の形態3に係る波長可変レーザ光源の概略構成を示す模式図である。
本発明の第4の実施の形態に係る波長可変レーザ光源の構成について、図7を用いて説明する。図7は、実施の形態4に係る波長可変レーザ光源の概略構成を示す模式図である。本実施の形態では、2つのリング型光導波路と3dB合分波器とを主な構成要素とする波長可変共振器1の小型化を可能にする波長可変レーザ光源の例について説明する。
本発明の第5の実施の形態に係る波長可変レーザ光源の構成について、図8を用いて説明する。図8は、実施の形態5に係る波長可変レーザ光源の概略構成を示す模式図である。本実施の形態では、出力光強度を向上させるための手段として2×2の方向性結合器型スイッチを実施の形態4に付加した構成の波長可変レーザ光源の例について説明する。
本発明の第6の実施の形態に係る波長可変レーザ光源の構成について、図9を用いて説明する。図9は、実施の形態6に係る波長可変レーザ光源の概略構成を示す模式図である。本実施の形態では、電気信号を光信号に変換する光変調器を集積した波長可変レーザ光源の例について説明する。
11 第1の半導体光増幅器、12 第2の半導体光増幅器、
13、14 高反射膜、15 入力光導波路、
16 3dB合分波器、17 出力光導波路、
18 誘電体多層膜、19、20 光導波路、
21 第1のリング型光導波路、22 第2のリング型光導波路、
23、24 ヒータ、31 第1のリング型光導波路、
32 第2のリング型光導波路、33 第3のリング型光導波路、
34、35、36 ヒータ、37、38、39 光導波路、
41 共振経路、42 非共振経路、
43 共振経路、44 非共振経路、
51 ヒータ、52 光スイッチ、
61 共振経路、62 非共振経路、
63 共振経路、64 非共振経路、
81 共振経路、82 非共振経路、
83 共振経路、84 非共振経路、
111 半導体光増幅器、112 光変調器、
113 光反射膜、114 反射防止膜、
115、116 入力光導波路、117 3dB合分波器、
118、119 出力光導波路、120 リング型共振器、
121、122 リング型光導波路、123、124 ヒータ、
125 光導波路、131 光合分波器、
132、133 出力光導波路、134、135 出力光導波路端、
150 光スイッチ、151、152 入力光導波路、
153 3dB合分波器、154、155 光導波路、
156 位相シフター、157 3dB合分波器、
158、159 出力光導波路、160 出力光導波路端
Claims (14)
- 第1入力ポート、第2入力ポート、及び出力ポートを有し、透過光強度の波長スペクトルピークを移動させることのできる波長可変フィルターと、
一端が前記第1入力ポートと光学的に接続された第1光増幅器と、
一端が前記第2入力ポートと光学的に接続され、前記第1光増幅器と利得ピーク波長が異なる第2光増幅器と、
前記出力ポートの端面に設けられ、所定の反射率及び透過率を有する光学ミラーと、を備え、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のいずれか一方が光を出力し、
出力された前記光のうち前記波長可変フィルターに共振しない波長成分は、第1及び第2の入力ポートを介して、前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のうちで前記光を出力しない他方に吸収される、
波長可変レーザ光源。 - 前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器は、平面光回路によって構成された前記波長可変フィルターと同一基板上に集積されている請求項1に記載の波長可変レーザ光源。
- 前記第1光増幅器、前記第2光増幅器、及び前記波長可変フィルターは、化合物半導体材料により形成され、同一基板上にモノリシック集積されている請求項2に記載の波長可変レーザ光源。
- 前記波長可変フィルターは、
周囲長の異なる2つのリング型光導波路が近接して縦列配置されたリング型共振器と、
2つの入力ポート端と1つの出力ポート端とを有する3dB合分波器と、を備え、
前記3dB合分波器の2つの入力ポート端は、前記リング型共振器の一方のリング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記3dB合分波器の出力ポート端には、所定の反射率を有する半ミラーが備えられ、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端は、前記リング型共振器の他方のリング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、高反射ミラーが備えられ、
導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記リング型共振器の2つのリング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記波長可変フィルターは、
第1リング型光導波路と、前記第1リング型光導波路と直線状の光導波路を介して互いに対称な位置で光学的に接続された、前記第1リング型光導波路と異なる周囲長の第2リング型光導波路及び第3リング型光導波路と、を有するリング型共振器と、
2つの入力ポート端と1つの出力ポート端とを有する3dB合分波器と、を備え、
前記3dB合分波器の一方の入力ポート端には、前記第2リング型光導波路と光学的に結合するように近接配置された光導波路の一端が光学的に接続され、
前記3dB合分波器の他方の入力ポート端には、前記第3リング型光導波路と光学的に結合するように近接配置された光導波路の一端が光学的に接続され、
前記3dB合分波器の出力ポート端には、所定の反射率を有する半ミラーが備えられ、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端は、前記第1リング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、高反射ミラーが備えられ、
導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記第1リング型光導波路、前記第2リング型光導波路、及び前記第3リング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記波長可変フィルターは、
周囲長の異なる2つのリング型光導波路が近接して縦列配置されたリング型共振器と、
2つの入力ポート端と2つの出力ポート端とを有する3dB合分波器と、を備え、
前記3dB合分波器の2つの入力ポート端は、前記リング型共振器の一方のリング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記3dB合分波器の一方の出力ポート端には、高反射ミラーが備えられ、
前記3dB合分波器の他方の出力ポート端には、無反射処理が施され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端は、前記リング型共振器の他方のリング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、高反射ミラーが備えられ、
導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記リング型共振器の2つのリング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記波長可変フィルターは、
第1リング型光導波路と、前記第1リング型光導波路と直線状の光導波路を介して互いに対称な位置で光学的に接続された、前記第1リング型光導波路と異なる周囲長の第2リング型光導波路及び第3リング型光導波路と、を有するリング型共振器と、
2つの入力ポート端と2つの出力ポート端とを有する3dB合分波器と、を備え、
前記3dB合分波器の一方の入力ポート端には、前記第2リング型光導波路と光学的に結合するように近接配置された光導波路の一端が光学的に接続され、
前記3dB合分波器の他方の入力ポート端には、前記第3リング型光導波路と光学的に結合するように近接配置された光導波路の一端が光学的に接続され、
前記3dB合分波器の一方の出力ポート端には、高反射ミラーが具備され、
前記3dB合分波器の他方の出力ポート端には、無反射処理が施され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端は、前記第1リング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、高反射ミラーが備えられ、
導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記第1リング型光導波路、前記第2リング型光導波路、及び前記第3リング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記3dB合分波器の一方の出力ポート端に備えられた前記高反射ミラーは、1つの入力ポート端と、相互に接続された2つの出力ポート端と、を有する別の3dB合分波器によって構成された閉ループ状の導波路からなるループミラーであることを特徴とする請求項6又は7に記載の波長可変レーザ光源。
- 前記波長可変フィルターは、
周囲長の異なる2つのリング型光導波路が光導波路を介して互いに光学接続されたリング型共振器と、
2つの入力ポート端と2つの出力ポート端とを有する3dB合分波器と、を備え、
前記3dB合分波器の2つの出力ポート端のそれぞれに、前記リング型共振器の2つのリング型光導波路のそれぞれが光学結合するように近接して配置され、
前記リング型共振器の2つのリング型光導波路を光学接続する前記光導波路の一部に、光波パワーを取り出す為の光導波路が光学結合するように近接して配置され、
前記3dB合分波器の2つの入力ポート端には、前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端が光学的に接続され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、高反射ミラーが備えられ、
光導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記リング型共振器の2つのリング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記波長可変フィルターは、
周囲長の異なる2つのリング型光導波路が近接して縦列配置されたリング型共振器と、
2つの入力ポート端と2つの出力ポート端とを有する光スイッチと、を備え、
前記光スイッチの2つの入力ポート端は、前記リング型共振器の一方のリング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記光スイッチの2つ出力ポート端のうち、少なくとも一方には、所定の反射率を有する半ミラーが備えられ、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端は、前記リング型共振器の他方のリング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、高反射ミラーが備えられ、
導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記リング型共振器の2つのリング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記波長可変フィルターは、
第1リング型光導波路と、前記第1リング型光導波路と直線状の光導波路を介して互いに対称な位置で光学的に接続された、前記第1リング型光導波路と異なる周囲長の第2リング型光導波路及び第3リング型光導波路と、を有するリング型共振器と、
2つの入力ポート端と2つの出力ポート端とを有する光スイッチと、を備え、
前記光スイッチの一方の入力ポート端には、前記第2リング型光導波路と光学的に結合するように近接配置された光導波路の一端が光学的に接続され、
前記光スイッチの他方の入力ポート端には、前記第3リング型光導波路と光学的に結合するように近接配置された光導波路の一端が光学的に接続され、
前記光スイッチの2つの出力ポート端のうち、少なくとも一方には、所定の反射率を有する半ミラーが備えられ、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端は、前記第1リング型光導波路に光学結合するように配置された光導波路で互いに接続され、
前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、高反射ミラーが備えられ、
導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記第1リング型光導波路、前記第2リング型光導波路、及び前記第3リング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記波長可変フィルターは、
周囲長の異なる2つのリング型光導波路が光導波路を介して互いに光学接続されたリング型共振器と、
2つの入力ポート端と2つの出力ポート端とを有する3dB合分波器と、
2つの入力ポート端と2つの出力ポート端とを有する光スイッチと、を備え、
前記3dB合分波器の2つの出力ポート端のそれぞれに、前記リング型共振器の2つのリング型光導波路のそれぞれが光学結合するように近接して配置され、
前記3dB合分波器の2つの入力ポート端には、前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のそれぞれの一端が光学的に接続され、
前記第1光増幅器および前記第2光増幅器のそれぞれの他端には、前記光スイッチの2つの入力ポート端がそれぞれ光学的に接続され、
前記光スイッチの2つの出力ポート端のうち、少なくとも一方端には、所定の反射率を有する半ミラーが備えられ、
光導波路の屈折率を変化させて波長特性をチューニングする電極構造が、前記リング型共振器の2つのリング型光導波路のそれぞれの近傍に設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源。 - 請求項1乃至9のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源の駆動方法であって、
所望する波長に応じて、前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のうちの一方に電流注入を行うと同時に、他方には電流注入を行わないことを特徴とする波長可変レーザ光源の駆動方法。 - 請求項10乃至12のいずれか1項に記載の波長可変レーザ光源の駆動方法であって、
所望する波長に応じて、前記第1光増幅器及び前記第2光増幅器のうちの一方に電流注入を行うと同時に、他方には電流注入を行わず、
前記半ミラーの設けられた前記出力ポート端で所望する大きさの光出力が得られるよう、電流が注入された側の光増幅器に合わせて前記光スイッチの経路を切り換えることを特徴とする波長可変レーザ光源の駆動方法。
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