JP5515447B2 - 導波路型波長ロッカー及び光モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、導波路型波長ロッカー、これを用いた波長ロッカー集積素子、波長可変半導体レーザ、及び光モジュール、並びに導波路型波長ロッカーの製造方法に関する。

現在の高度情報社会を支える情報通信システムの１つに、大容量の情報伝送が可能な波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムがある。これは、１本の光ファイバの中に異なる複数の波長をそれぞれ１つのチャネルとして多重化し伝送する方式である。この通信システム用の光源には、システムで決められた波長で発振できる必要があり、且つ、その発振波長には長期間にわたり高い精度が必要とされる。そのため、通常波長ロッカーが使われる。

システム内には、隣接チャネル間でのクロストーク（漏話）対策でＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗｉｒｅ Ｇａｕｇｅ）フィルタなどの波長選択フィルタが配置されている。そのため、波長が大きくずれると波長選択フィルタで過剰損失が生じる。したがって、ＷＤＭ光通信システムでは、高い波長精度が必要とされている。なお、ＷＤＭ通信システムで使われる波長はＩＴＵ（国際電気通信連合）規格で決められており、５０ＧＨｚ、１００ＧＨｚ間隔（ＩＴＵグリッド間隔）の特定の波長が使われ、波長精度として例えば±５ＧＨｚ以下にする必要がある。

このような高い波長精度を実現するための波長ロッカーは、既に半導体レーザ（ＬＤ）モジュールに内蔵されている（たとえば、特許文献１）。波長ロッカーは、少なくとも一定周期の透過特性を有する波長選択フィルタ、及び、フィルタを透過してきた光強度をモニタする受光素子で構成される。波長選択フィルタには、一般的にソリッドエタロンが使われる。また、特許文献１の波長ロッカーには、ＬＤからの光出力をモニタする外部受光素子が内蔵されている。

受光素子の電流値は波長選択フィルタにより周期的に変動する。この周期的な特性を使うことで波長ロッカー制御が可能となる。ある特定の波長で発振させたい場合には、その波長での受光素子の電流値を記録しておき、その電流値が一定になるように波長可変レーザの波長可変フィルタ、または波長選択フィルタを制御する。これにより、長期間にわたり特定の波長での発振が可能となる。これは、環境温度変動などの外部擾乱が生じても維持される。

通常、波長選択フィルタの周期はＩＴＵグリッド間隔と同じである。これにより、異なる複数のチャネル全てで受光素子の電流値がほぼ同じ値で使え、複数のチャネルで高い波長精度を実現できるのである。

また、光通信用の波長ロッカーは、環境温度変動に対する波長ずれを防ぐためペルチェ素子により温度制御された基板上に構成され、且つ、波長選択フィルタとして石英や人工水晶のソリッドエタロン（エタロン）が使われる。石英や人工水晶は半導体などの材料と比べて温度による変動が小さいため、基板温度による温度制御のみで環境温度変動に対する波長ずれを抑える事が可能である。

特開２００２−２５２４１３号公報 特開２００５−３２７８８１号公報 特開平９−８３９８号公報

しかしながら、近年、波長ロッカー内蔵光モジュールの低消費電力化及び更なる小型化が求められている。

ＷＤＭ通信システム全体の消費電力は非常に高いが、現在の波長ロッカー内蔵光モジュールの方式では、レーザだけでなく波長ロッカーにも温度制御が必要である。

光モジュールに内蔵され、半導体レーザからの出力をモニタする受光素子に流れる電流値のＬＤ発振波長依存性の結果を図１３に示す。図１３では、エタロンの透過スペクトル変化を示す。また、図１４に温度がΔＴ変化したときのエタロンの透過スペクトル変化の模式図を示す。わずかな温度変化ΔＴでエタロンの透過ピークが大きくシフトする。このシフトが大きいため、温度制御が必須で消費電力が高くなる。さらに、この大きな変動がある場合、温度制御を行っていても環境温度変動による素子の温度変化で図１３のフィルタ透過ピークは大きくシフトしてしまう。そのため、環境温度変動という外部擾乱を補償するための複雑な制御が必要である。

エタロンの温度制御をすることにより、消費電力が高く発熱もする。ＷＤＭシステムでは、この発熱の大きいモジュールが多数配置されるため消費電力が大きいだけでなく発熱も無視できなくなる。したがって、これら光モジュールを冷やすための冷房システムも必要となるなどシステム全体での消費電力が非常に高くなる。

また、ＷＤＭ通信システムの構成上、多数の光源を配置するが、スペースに限りがある。しかしながら、現在の波長ロッカーの方式では、ソリッドエタロンなどのファブリペロー共振器を使った波長選択フィルタにコリメートされた光を使う必要がある。コリメート光学系の使用により、レンズやＰＤなど数ミリ単位の大きさの光学部品を複数使う必要があり、小型化に限界がある。エタロンの温度制御を行うためにペルチェ素子を使う必要があることも小型化を困難にする要因の１つとなる。

特許文献２に示されるような半導体光導波路では、リングフィルタを波長ロック用に用いる方法により小型化を図る。しかしながら、半導体の屈折率は温度により大きく変化し、通常、２×１０^−４［Ｋ^−１］である。これは、ソリッドエタロンで使われる材料に対し１桁以上高い。そのため、光モジュールの低消費電力化及び小型化を両立できていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光モジュールの低消費電力化及び小型化を実現可能とする波長ロッカーを提供することにある。

本発明によれば、
光を入射する第一の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しているリング状の中空導波路と、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記中空導波路の側面との間に設けられた第一の光結合部と、
前記中空導波路の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に設けられた第二の光結合部と、
前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一、二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
を有する、導波路型波長ロッカーが提供される。

また、本発明によれば、
光を入射する第一の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しているリング状の中空導波路と、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記中空導波路の側面との間に設けられた第一の光結合部と、
前記中空導波路の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に設けられた第二の光結合部と、
前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一、二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
を有する導波路型波長ロッカーと、
前記第一の半導体光導波路に接続し、光学利得を有する第三の半導体光導波路と、
を備える、波長ロッカー集積素子が提供される。

また、本発明によれば、
光を入射する第一の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しているリング状の中空導波路と、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記中空導波路の側面との間に設けられた第一の光結合部と、
前記中空導波路の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に設けられた第二の光結合部と、
前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一、二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
前記第一の光導波路に接続している第三の半導体光導波路と、
を有し、
前記第三の半導体光導波路が、
光学利得を有する半導体利得部と、
前記半導体利得部を挟む分散型ブラッグ反射鏡と、
を有する、波長可変半導体レーザが提供される。

また、本発明によれば、
上記の波長可変半導体レーザと、
前記波長可変半導体レーザをパッケージする気密パッケージと、
を有し、
前記気密パッケージ内に屈折率の異なる２種類以上の気体が混合されている、光モジュールが提供される。

さらに、本発明によれば、
受光素子を形成する工程と、
第一、第二の半導体光導波路を並列に離間させて配列しつつ、前記受光素子と前記第二の半導体光導波路とを接続させる工程と、
前記第一、前記第二の半導体光導波路の間を高抵抗層で埋め込む工程と、
前記高抵抗層にリング状の溝を形成する工程と、
を含み、
前記高抵抗層にリング状の溝を形成する工程において、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記リング状の溝の側面との間に第一の光結合部を設ける工程と、
前記リング状の溝の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に第二の光結合部を設ける工程と、
を含み、
前記受光素子が、前記第一、第二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する、導波路型波長ロッカーの製造方法が提供される。

本発明によれば、光モジュールの低消費電力化及び小型化を実現可能とする。

第１の実施形態に係る導波路型波長ロッカーを示す模式的な平面図である。 図１のＡ−'Ａ断面図である。 第１の実施形態に係る導波路型波長ロッカーの効果を説明する図である。 第１の実施形態に係る導波路型波長ロッカーの効果を説明する図である。 第２の実施形態に導波路型波長ロッカーを示す模式的な平面図である。 中空導波路リングフィルタを示す断面図である。 中空導波路リングフィルタを示す断面図である。 第３の実施形態に導波路型波長ロッカーを示す模式的な平面図である。 第４の実施形態に導波路型波長ロッカーを示す模式的な平面図である。 第５の実施形態に導波路型波長ロッカーを示す模式的な平面図である。 第６の実施形態に導波路型波長ロッカーを示す模式的な平面図である。 関連する技術を説明する図である。 関連する技術を説明する図である。 関連する技術を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の導波路型波長ロッカーを示す模式的な平面図である。本実施形態の導波路型波長ロッカーは、光を入射する半導体光導波路（第一の半導体光導波路）１０５と、半導体光導波路１０５と並行に配置された半導体光導波路（第二の半導体光導波路）１０６と、半導体光導波路１０５と半導体光導波路１０６との間に介在しているリング状の中空導波路（中空導波路リングフィルタ）１０７と、半導体光導波路１０５の側面と中空導波路リングフィルタ１０７の側面との間に設けられた光結合部（第一の光結合部）１０８ａと、中空導波路リングフィルタ１０７の側面と半導体光導波路１０６の側面との間に設けられた光結合部（第二の光結合部）１０８ｂと、半導体光導波路１０６に接続し、光結合部１０８ａ、１０８ｂを経由して半導体光導波路１０５から半導体光導波路１０６に入射した光の光強度を検出する受光領域１０３と、を有する。

波長ロッカー集積素子１００は、上記の導波路型波長ロッカーの半導体光導波路１０５に接続し、光学利得を有する利得領域１０２（第三の半導体光導波路）と、を備える。波長ロッカー集積素子１００は、半導体基板上に形成されており、当該半導体基板には、利得媒質の領域１０１、及び非利得媒質の領域１０４が設けられている。利得媒質の領域１０１に利得領域１０２及び受光領域１０３が設けられ、非利得媒質の領域１０４に半導体光導波路１０５、１０６及び中空導波路リングフィルタ１０７が形成されている。

半導体内に光を閉じ込めるため、利得領域１０２、受光領域１０３、半導体光導波路１０５，１０６は高屈折率のコア層を低屈折率の層で囲むことで構成される。利得領域１０２、受光領域１０３、半導体光導波路１０５、１０６の導波路構造には、低屈折率のＩｎＰなどでコア層を埋め込む埋込構造を用いることができる。コア層やコア層周りの低屈折率層には、基板２０３の熱膨張係数が近いことが好ましく、たとえばＩｎＰ基板を用いる場合は、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ等の化合物半導体を材料とする。

中空導波路リングフィルタ１０７は、中空コアの周りを反射面で囲む。こうすることで光を大気中に閉じ込め伝播させる。

中空導波路リングフィルタ１０７は、光結合部１０８ａ、ｂを除く導波路の少なくとも内側面を覆う高反射膜を有することができる。たとえば、図６の断面図に示すように、中空導波路リングフィルタ１０７の底面及び内側面を高反射膜６０７で覆うことができる。また、図７の断面図で示すように、中空導波路リングフィルタ１０７の側面だけでなく、上面も高反射膜７０７で覆うこともできる。これにより、半導体光導波路１０５、１０６との光結合を維持しリングフィルタとしての動作を実現しながら、中空導波路の導波損を低減することができる。高反射膜６０７、７０７の膜厚を制御することで、光結合部１０８ａ、１０８ｂにおける透過ピークの波長の微調整が可能となる。膜厚は、たとえば０．１μｍ〜０．５μｍの範囲とすることができ、これにより導波路の実効屈折率を制御でき、ナノメール単位で透過ピークの波長を調製することができる。高反射膜６０７、７０７は、金属膜や誘電体多層膜として形成することができ、反射率は９０％以上とすると好ましい。

利得領域１０２には、グレーティング（回路格子）を配置しＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザとしている。この利得領域１０２の温度を調整することでＤＦＢレーザの波長を制御できる。

つづいて、波長ロッカー集積素子１００の製造方法の一例について具体的に説明する。まず、たとえば、ＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、サファイア基板、ＺｎＳｅ基板等の化合物半導体からなる半導体基板を用意する。

ついで、用意した半導体基板上に半導体光導波路１０５、１０６を並列に離間させて配列する。このとき、半導体光導波路１０５には利得領域１０２を、半導体光導波路１０６には受光領域１０３を、それぞれ、バットジョイント技術により、接続させる。これにより、それぞれのバットジョイント接続面で反射が小さく戻り光の影響の無い安定したレーザ光源を実現できる。

具体的には、半導体基板上にＩｎＧａＡｓＰなどの混晶半導体層を結晶成長させる。まず、ＩｎＰ基板上に、ＩｎＰの下部クラッド層を半導体素子１００全面に成長させる。次に、下部クラッド層の全面に活性層を成長させる。この活性層は、レーザで使用する波長付近に利得ピークを有する組成の多重量子井戸層とする。次に、非利得媒質の領域１０４をエッチングし、前記活性層を除去する。そして、そのエッチングした領域に、光吸収の小さい組成の非吸収活性層をバットジョイント成長させる。こうすることで、活性層に非吸収活性層を接続させる。この非吸収活性層の組成はレーザで使用する波長よりも短波長側の波長組成１．３μｍの多重量子井戸層とする。ついで、混晶半導体層上にＩｎＰなどの化合物半導体を結晶成長し、エッチングによりハイメサ構造からなる利得領域１０２、受光領域１０３、半導体光導波路１０５、１０６を形成する。このエッチングにより残された活性層が利得領域の１０２及び受光領域１０３のコア層となり、非吸収活性層が半導体光導波路１０５、１０６のコア層となる。

ついで、半導体光導波路１０５、１０６を高抵抗で、且つ、活性層よりも低屈折率の高抵抗層を埋め込む。高抵抗層には、たとえば鉄をドープしたＩｎＰを用いる。

ついで、半導体光導波路１０５、１０６の間を埋め込む高抵抗層に、垂直性の高い溝をリング状に形成する。この溝は、たとえば、特許文献３の段落００１５〜００１６で示すドライエッチング技術を用いて形成することができる。このとき、半導体光導波路１０５の側面と半導体光導波路１０６の側面との間に、それぞれ、光結合部１０８ａ、１０８ｂが形成されるように、半導体光導波路１０５，１０６との距離及び溝のサイズを制御する。具体的には、溝の深さおよび溝幅は、それぞれ、１〜３μｍとすることができる。溝幅を制御することで、横高次モードの生成を抑制することができ、たとえば、２μｍとすることができる。この溝が中空導波路リングフィルタ１０７となる。

図２に、図１のＡ−'Ａ断面図を示す。図２で示すように、半導体基板２０３上にハイメサ構造の半導体光導波路１０５、１０６が形成されている。半導体光導波路１０５は、下部クラッド層２０４、コア層２０５及び上部クラッド層２０６から構成されており、半導体光導波路１０６は、下部クラッド層２０７、コア層２０８及び上部クラッド層２０９から構成されている。半導体光導波路１０５、１０６の脇に中空導波路リングフィルタ１０７が形成されている。半導体光導波路１０５、１０６は、高抵抗層２０１により埋め込まれている。半導体光導波路１０５，１０６と中空導波路リングフィルタ１０７との間隔Δｄは、１μｍ以下とする。Δｄの下限は特になく、光導波路１０５から中空導波路リングフィルタ１０７及び中空導波路リングフィルタ１０７から半導体光導波路１０６への方向性結合器が実現でき、リングフィルタとして動作可能な光結合が実現できればよい。Δｄは、たとえば、０．２μｍとする。

中空導波路リングフィルタ１０７での透過ピークの間隔（ＦＳＲ：Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ）はリング長により決まり、ＦＳＲ＝光速度／（２×実効屈折率ｎ×長さＬ）であらわされる。たとえば、ＩＴＵグリッド間隔１００ＧＨｚに対応するためには、リングフィルタの半径Ｒは約４８０μｍとする。また、ＩＴＵグリッド間隔５０ＧＨｚに対応するためには、半径Ｒは２倍の約９６０μｍにする。

中空導波路リングフィルタ１０７の内部に図６や図７で示すような高反射膜６０７、７０７を形成する場合、中空導波路リングフィルタ１０７を作製した工程途中の素子の一部を切り出して、中空導波路リングフィルタ１０７の透過特性を評価する。ついで、透過ピークとＩＴＵグリッドとの差分を抽出する。その差分に基づいて高反射膜６０７、７０７の膜厚を決定する。こうすることで、透過ピークとＩＴＵグリッドとをあわせることができる。

高反射膜６０７、７０７として金属膜を形成する場合は、たとえば、イオンスパッタ蒸着装置により中空導波路リングフィルタ１０７の内部に金属を蒸着させて形成することができる。この際、光導波路１０５、１０６と中空導波路リングフィルタ１０７との光結合部１０８ａ、１０８ｂはマスクをする。こうすることで、光結合部１０８ａ、１０８ｂには、金属膜がつかない構造とすることができる。また、中空導波路リングフィルタ１０７の側面には、スパッタ蒸着時の回りこみにより金属膜を形成させるので、通常の堆積時間よりも長い時間スパッタ蒸着を行う。また、図７に示すように中空導波路リングフィルタ１０７上面も高反射膜７０７で覆う場合、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）などの作製技術を利用することができる。たとえば、中空導波路リングフィルタ１０７をＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）などの誘電体で埋め込み金属膜からなる高反射膜７０７を付けたあと、ウェットエッチングにより誘電体のみを選択エッチング除去する。こうすることで、金属膜からなる高反射膜７０７を形成させることができる。

その後、利得領域１０２および受光領域１０３に電極（図示しない）を形成し、波長ロッカー集積素子１００を完成させる。

つづいて、本実施形態の波長ロッカー集積素子１００の動作について説明する。利得領域１０２のＤＦＢレーザから出射する光の一部（全光量の０．１〜１０％）を半導体光導波路１０５にドロップし光結合部１０８ａ、中空導波路リングフィルタ１０７、光結合部１０８ｂ及び半導体光導波路１０６を経て受光領域１０３に導く。ついで、受光領域１０３で光強度をモニタし、モニタされる電流値があらかじめ記録された電流値になるように利得領域の温度を制御する。これにより、利得領域１０２からある特定の波長の光を発振させることができる。

つづいて、本実施形態の効果について説明する。この導波路型波長ロッカーは、光導波路１０５とこれに並行に配置した光導波路１０６との間にリング状の中空導波路リングフィルタ１０７を有し、光結合部１０８ａ、１０８ｂを経て半導体光導波路１０５に入射した光を受光領域１０３で検出する。これにより、光結合部１０８ａ、１０８ｂを透過できる光のみが受光領域１０３で検出されることになるため、中空導波路リングフィルタ１０７の透過ピークで波長をロックすることができる。また、中空導波路コアの材料は、空気であり、温度による屈折率変化が少ない。したがって、温度の微調整が不要となり、消費電力を低減化させつつ小型化可能な光モジュールを実現することができる。

ここで、中空導波路リングフィルタ１０７の透過特性について、図３を用いつつ説明する。図３は、受光領域１０３に流れる電流値の結果を示す図である。図３では中空導波路リングフィルタ１０７の周期がＩＴＵグリッド間隔の１００ＧＨｚと同じであることが示されている。本実施形態の導波路型波長ロッカーでは、中空導波路リングフィルタ１０７の透過ピーク（図３の電流値の最大点）を用いて波長をロックする。これは、以下の２つの理由による。

１つは、光導波路１０５から中空導波路リングフィルタ１０７への光結合が小さく、透過ピークは半値全幅が狭いためである。波長選択フィルタでの波長選択性を示す指標として、ＦＳＲを透過ピークの半値全幅で割ったフィネスがある。このフィネスは中空導波路リングフィルタ１０７では１５以上と高い。従来の波長ロッカーではフィネス４程度の低フィネスを用いており、透過特性のスロープを使っていたが、この高フィネスの特性では従来と同じ手法は使えない。

もう１つの理由は、中空導波路リングフィルタ１０７の導波損失が高いためである。これは、中空導波路リングフィルタ１０７のコア部とクラッド部との境界での反射率が有限であることと、高さ方向の閉じ込め効果が無いためである。この過剰な損失のため、スロープを用いた波長制御では外部擾乱の影響を強く受けてしまう。

この２つの理由から、中空導波路リングフィルタ１０７の透過ピークを用いた波長ロック制御を採用する。なお、波長選択特性が高フィネスなため、ピーク波長をＩＴＵチャネルと一致させることで±０．５ＧＨｚ以下の高い波長精度が実現できる。

また、この中空導波路リングフィルタ１０７を用いることで温度依存性の無い波長ロッカー機能を実現できる。図４に中空導波路リングフィルタ１０７での透過ピークの温度依存性の結果（中空リング）を示す。参考として、ＩｎＰのクラッド層及びＩｎＧａＡｓＰのコア層からなる、半導体光導波路でリング状の波長フィルタを形成した波長ロッカー（ＩｎＰ）、及び、従来の水晶製のエタロンを用いた波長ロッカーの結果も併せて示す。なお、図４中ＩｎＰで示す半導体光導波路は、半導体光導波路１０５，１０６と同様のハイメサ構造を有する。リング状の波長フィルタやエタロンの温度依存性は、材質の屈折率変化と熱膨張による形状変化の両方が関係する。前者の材質の屈折率変化は、中空導波路リングフィルタ１０７の場合空気を用いるため、その影響はほとんど無い。一方、後者の形状変化に関しては、例えば半導体ＩｎＰの熱膨張係数は４．５×１０^−６と小さく、１０℃温度が変化しても透過ピークは約０．９ＧＨｚ程度しかずれない。これは、半導体光導波路の場合の１００分の１以下と非常に小さい。この中空導波路リングフィルタ１０７を用いることで、波長ロッカーに温度調整が不要となる。本実施形態の波長ロッカーでは、温度を±２０℃調整するＤＦＢレーザにおいて、±２ＧＨｚ以下という高い波長精度を実現できる。

また、本実施形態では、半導体基板上に波長ロッカー（半導体光導波路１０５、１０６、中空導波路リングフィルタ１０７、受光領域１０３）と利得領域１０２とを半導体基板に集積することで、光モジュールの省電力化を実現しつつ、波長ロッカーを更に安定動作させ、かつ、光モジュールを小型化させることができる。

また、図６，７のように、中空導波路リングフィルタ１０７に高反射膜６０７，７０７を配置し、この厚さを調整することで透過ピーク波長を微調整することができる。本実施形態の波長ロッカーは、素子作製時の中空導波路リングフィルタ１０７のリング長でフィルタ特性が決まり、後からのピーク波長制御が困難である。そこで、中空導波路リングフィルタ１０７に高反射膜６０７，７０７膜を成膜することで、透過ピーク波長を補正することができる。これにより歩留まりを改善することができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態の波長ロッカー集積素子５００の模式的な平面図を示す。波長ロッカー集積素子５００では、半導体光導波路５０５上に配置された光出力モニタ用電極５１０を有する点のみが波長ロッカー集積素子１００と異なり、他の構成は波長ロッカー集積素子１００と同様である。電極５１０は、利得領域５０２と中空導波路リングフィルタ５０７との間を中心に配置している。半導体光導波路５０６が半導体光導波路１０６に対応し、受光領域５０３は受光領域１０３に対応し、利得媒質の領域５０１が利得媒質の領域１０１に対応している。非利得媒質の領域５０４が非利得媒質の領域１０４に対応している。製造方法及び動作は第１の実施形態と同様である。

通常、通信用システムに用いる光モジュールでは、図１２に示すように内部に外部受光素子１２０２、１２０３を配置し、モジュール光出力をモニタする。すなわち、外部受光素子１２０２、１２０３のためのスペースが必要となり、モジュールサイズの大型化につながっていた。本実施の形態により、従来必要であった外部受光素子１２０２、１２０３を、新たに電極５１０を用意するだけで半導体素子内に集積することができ、モジュールの小型化が可能となる。また、光導波路１０５，１０６を化合物半導体で作製することで、光導波損失も小さくなり、中空導波路リングフィルタ５０７という損失の高い波長ロッカーを用いても動作が可能となる。なお、図１２では、エタロンを波長選択フィルタ１２０１とし、レンズ１２０６を介して半導体レーザ１２０５から出力された光をモニタする光モジュールを例示している。

また、波長ロッカー集積素子５００では、必要に応じて波長ロッカーの動作が可能な範囲で半導体光導波路５０６の吸収を高めることができる。これにより、高い感度での光モニタが可能となる。なお、利得領域５０２の中空導波路リングフィルタ５０７側に光出力モニタ用の電極５１０を配置することもできる。

（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の波長ロッカー集積素子８００の模式的な平面図を示す。波長ロッカー集積素子８００は、中空導波路リングフィルタ８０７の周りの高抵抗層領域８０８にホール溝８０９が形成された、フォトニック結晶を有する素子である。ホール溝８０９は、実効長で発振波長の１．５５μｍとなる周期で配置されている。その他の構成は、第１の実施形態の波長ロッカー集積素子１００と同様である。利得媒質の領域８０１が利得媒質の領域１０１に対応し、利得領域８０２が利得領域１０２に対応し、非利得媒質の領域８０４が非利得媒質の領域１０４に対応し、半導体光導波路８０５，８０６が光導波路１０５，１０６に対応し、受光領域８０３が受光領域１０３に対応する。

つづいて、本実施形態の波長ロッカー集積素子８００の製造方法について説明する。第１の実施形態と同様にハイメサ構造の半導体光導波路８０２、８０３、８０５，８０６を半導体基板上に作製し、高抵抗層で埋め込む。ついで、中空導波路リングフィルタ８０７とホール溝８０９をエッチングにより一括して作製する。その後、利得領域８０２および受光領域８０３に電極（図示しない）を形成し、波長ロッカー集積素子８００を完成させる。波長ロッカー集積素子８００の動作は、第１の実施形態と同様である。

波長ロッカー集積素子８００では、フォトニック結晶を用いることにより、中空導波路リングフィルタ８０７の側面を全反射にすることができ、光導波損失を大幅に低減することができる。これにより、ノイズが小さくなり外部擾乱による影響を受けずに波長ロッカーを安定に制御することができる。

また、フォトニック結晶を用いることで導波路を急峻に曲げることが可能となり、中空導波路リングフィルタ８０７を矩形に近いリング状に形成させることができる。こうすることで中空導波路リングフィルタ８０７の結合長を長く取ることが可能となり、波長選択フィルタとしてのフィネスも１０程度まで低減できる。また、透過光出力点を容易に見つけることができるようになる。さらに、中空導波路リングフィルタ８０７の結合長を長くすることで中空導波路リングフィルタ８０７の幅を小さくすることができ、素子幅を低減することもできる。これにより、利得領域８０２と受光領域８０３との間隔を狭くすることができ、１つのウェハーからより多くの波長ロッカー集積素子を作製することができるようになる。以上のことから、本実施形態では、安価な素子の作製が可能となる。

（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態の波長ロッカー集積素子９００を含む光モジュールの平面図である。波長ロッカー集積素子９００の波長ロッカーは、第１の実施形態とほぼ同じ構造であり、半導体光導波路９０５、９０６は、半導体光導波路１０５、１０６にそれぞれ対応し、中空導波路リングフィルタ９０７は中空導波路リングフィルタ１０７に対応し、利得媒質の領域９０１は利得媒質の領域１０１に対応し、非利得媒質の領域９０４は非利得媒質の領域１０４に対応する。

本実施形態では、中空導波路リングフィルタ９０７の半径を９６０μｍとし、波長選択フィルタとしてのＦＳＲを５０ＧＨｚとする。そして、利得領域９０２ａの前後にグレーティングを形成することで、利得領域１０２ａを挟むＤＢＲ（分散型ブラッグ反射鏡、Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）を配置したＤＢＲ波長可変レーザ９０２を作製し、光出射側に利得領域９０２ａと同じ組成を用いた半導体増幅器９０９を配置する。また、気密パッケージ９２０内の温度制御器上の基板９１０上に波長ロッカー集積素子９００を搭載する。

気密パッケージ９２０内には、屈折率の異なる２種類以上の気体を混合させた混合気体を充填する。この混合気体により、中空導波路リングフィルタ９０７の透過ピークをＩＴＵグリッドに一致させる。混合ガスとしては、温度による屈折率変化が小さい気体を用いることができ、たとえば、ヘリウム（Ｈｅ）ガスのような不活性ガスと二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスとの混合気体とすることができる。Ｈｅガスの屈折率は１．００００３６であり、ＣＯ_２ガスの屈折率は１．０００４４９であり、互いに異なる。このように異なる屈折率を持つガスを組み合わせることで、その屈折率の間で自由に屈折率を調整することができる。なお、温度による屈折率変化が小さい材料であるが、常温（２５℃）では気体とならない材料は、加熱して気体とし不活性ガスに混合させて用いることもできる。

気密パッケージ９０２内に封入するガスとして屈折率の異なるガスを組み合わせることにより、中空導波路リングフィルタ９０７は、波長フィルタとして実効共振器長が可変となる。これにより波長フィルタのＦＳＲを調整できることができる。たとえば、ＨｅガスとＣＯ_２ガスとの混合気体で封入することより、１．５５μｍの波長帯での中空導波路リングフィルタ９０７の透過ピークが７７ＧＨｚ可変となる。

つづいて、本実施形態の光モジュールの製造方法について説明する。なお、本作製方法においては、電気配線については簡単化のため省略する。まず、波長ロッカー集積素子９００を作製する。波長ロッカー集積素子９００は、第１の実施の形態と同様に半導体基板上にＩｎＧａＡｓＰなどの混晶半導体を結晶成長させて作製する。ただし、利得領域９０２ａの前後に、バットジョイント成長により、非利得領域９０４と同じ層を作製しており、且つ、その領域にはグレーティングが作られている。これにより、吸収の無い分散型ブラッグミラー９０２ｂが作製され、ＤＢＲ波長可変レーザ９０２が形成される。その他は、第１の実施形態で説明した方法と同様の方法で作製する。ついで、通常の半導体レーザのモジュール作製と同様に基板９１０上に波長ロッカー集積素子９００を搭載する。なお、前記分散型ブラッグミラー９０２ｂ上には電極を配置しており、注入電流またはバイアス電圧により分散型ブラッグミラー９０２ｂの選択波長を制御できる。次に、基板９１０上にレンズ９１１を搭載する。このとき、利得領域９０２及び半導体光増幅器９０９に電流を流して発光させ、レンズ９１２を透過してきた光の広がり度をモニタしながらレンズ９１１を実装する。これにより、レンズ９１１を透過してきた光は良好なコリメート光を実現する。

次に、基板９１０を気密パッケージ９２０内に配置する。このとき、基板９１０は気密パッケージ９２０内に配置された温度制御器上に配置されている。次に、基板９１０上の半導体素子９００からのコリメート光がファイバ９１３に入るように、パッケージ９２０の外部で第２レンズ９１２及びファイバ９１３を配置する。そして最後に気密パッケージ９２０を封入し気密化する。この時、ファイバ９１３から出てくる光をモニタし、半導体素子９００からの光をＩＴＵグリッドにあわせる。次に、パッケージ９２０に封入する混合気体の混合比を調整しながら半導体素子９００上の受光領域９０３で電流値が最大ピークとなる条件を探す。最大ピークとなる混合比に気密パッケージ９２０を封入する。こうすることで光モジュールを完成させる。

つづいて、本実施形態の光モジュールの動作について説明する。本光モジュールは、基板９１０の温度を一定にして制御する。この温度はパッケージを封入するときの温度を用いる。そして、波長可変レーザ９０２の利得領域９０２ａに電流を流しレーザ発振させる。このとき利得領域９０２ａへ流す電流値は５０ｍＡ程度とし、利得領域９０２ａは非飽和領域とすることが望ましい。そして、波長可変レーザ９０２の発振波長は分散型ブラッグミラー９０２ｂへの注入電流により制御する。２つの分散型ブラッグミラー９０２ｂは、異なる周期の周期的な反射ピークを有する反射鏡である。この２つの分散型ブラッグミラー９０２ｂの反射ピーク波長を電流注入により制御することで、バーニヤ効果により波長が制御できる。これは、通常のＤＢＲレーザと同様の波長制御方法である。この波長可変制御は波長ロッカーを用いて高精度に制御される。なお、この波長ロッカーの動作は第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、Ｈｅガスのような不活性ガスを用いることで、光モジュールの長期信頼性を改善できる。また、気密パッケージ９２０内に気密させる媒質を調整することで、中空導波路リングフィルタ９０７の透過ピークをＩＴＵグリッドに一致させることができる。したがって、モジュール作製における歩留まりを大幅に改善することができる。

また、図６または図７で示すように中空導波路リングフィルタ９０７内に高反射膜６０７，７０７を形成し、高反射膜の膜厚を制御しつつ気密パッケージ９２０の混合ガス組成を制御してもよい。こうすることで、波長フィルタのＦＳＲが１００ＧＨｚ以上の場合でも、リング作製精度に起因する歩留まり劣化を無くすことができる。

（第５の実施形態）
図１０は、第５の実施形態の波長ロッカー集積素子１０００を示す模式的な平面図である。本実施形態は、第１の実施形態の波長ロッカーを外部共振器型波長可変レーザに適用したものである。波長ロッカー集積素子１０００では、第１の実施形態の半導体光導波路１０５に対応する半導体光導波路１００５に、光出射のための半導体光導波路１０３０を並列に配置されている。半導体光導波路１００５，１０３０間には、方向性結合器１０１５が形成されている。また、半導体光導波路１０３０と利得領域１００２との間にギャップミラー１０３１が配置されている。そして、ギャップミラー１０３１と対向する端面と反対側の利得領域１００２の端面側に外部レンズ１０３２と外部波長可変ミラー１０３３が配置されている。波長ロッカーの構造は第１の実施の形態と同じ構造とする。利得媒質の領域１００１は、利得媒質の領域１０１に対応し、受光領域１００３は、受光領域１０３に対応し、非利得媒質の領域１００４は、非利得媒質の領域１０４に対応し、半導体光導波路１００６は、半導体光導波路１０６に対応し、中空導波路リングフィルタ１００７は、中空導波路リングフィルタ１０７に対応する。

つづいて、波長ロッカー集積素子１０００の製造方法について説明する。第１の実施形態と同様にハイメサ構造の半導体光導波路１００２、１００３、１００５、１００６、１０３０を半導体基板上に作製し、高抵抗層で埋め込む。ついで、中空導波路リングフィルタ１００７とギャップミラー１０３１をエッチングにより一括して作製する。方向性結合器１０１５は、たとえば、１０：１の割合で波長ロッカー側に光を取り出す構造とする。その他は第１の実施形態で説明した方法と同じである。

つづいて、波長ロッカー集積素子１０００の動作について説明する。波長ロッカー集積素子１０００では、外部波長可変ミラー１０３３とギャップミラー１０３１との間に外部共振器が構成される。半導体光導波路１０３０上に方向性結合器１０１５を用い、利得領域１００２で発振した光の一部の光を取り出す。取り出した光は、中空導波路リングフィルタ１００７及び半導体光導波路１００６を経て受光領域１００３に導入する。受光領域１００３では電流値をモニタし、目的の発振波長に対応する電流値となるよう利得領域１００２の温度を制御する。このようにして、出射光の波長を目的の波長に変動させる。

本実施形態により、外部共振器型波長可変レーザへの波長ロッカー集積が可能となり、モジュールの小型化かつ低消費電力化が可能となる。

（第６の実施形態）
図１１は、第６の実施形態を示す。図１１は、第１の実施形態の波長ロッカーをＤＦＢアレイ型の波長可変レーザに適用した模式的な平面図である。半導体光導波路１１０５、１１０６は、半導体光導波路１０５，１０６にそれぞれ対応し、中空導波路リングフィルタ１１０７は、中空導波路リングフィルタ１０７に対応する。ＤＦＢアレイレーザとして、半導体基板１１００上に複数のＤＦＢレーザ素子１１４１からなるＤＦＢレーザアレイと、ＤＦＢレーザ素子１１４１を結合するＭＭＩ（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、マルチモード干渉型合波器）領域１１４２と、最後に光を増幅する半導体光増幅器領域１１４３とを集積する。そして、半導体光増幅器と光出射用の半導体光導派路１１３０とはバットジョイント接合によるギャップミラーの無い接続とする。その他の波長ロッカーの構成は第５の実施の形態と同じ構造とする。受光領域１１０３は、受光領域１００３に対応し、方向性結合器１１１５は、方向性結合器１０１５に対応する。

つづいて、本実施形態の波長ロッカー集積素子１０００の製造方法について説明する。ＤＦＢレーザ素子１１４１の領域全体にグレーティングを作製しＤＦＢレーザアレイとした。そして、第１の実施の形態で説明したように、ハイメサ構造の半導体光導波路１１３０、１１０５、１１０６、半導体光増幅器１１４３、ＭＭＩ領域１１４２、ＤＦＢレーザ素子１１４１、受光領域１１０３をエッチングにより一括して作製する。その他は第１の実施形態で説明した方法と同じである。

つづいて、本実施形態の波長ロッカー集積素子１０００の動作について説明する。ＤＦＢレーザ素子１１４１は、それぞれ、発振波長は異なっているため、まず発振させたい波長のＤＦＢレーザ素子１１４１を選択して電流を注入する。その他は第１の実施形態と同様に温度により波長を微調整する。波長ロッカーの動作も第１の実施形態と同様である。

本実施形態では、ＤＦＢアレイ型などの複数の半導体レーザを有する広帯域波長可変レーザへの波長ロッカー集積光源が実現でき、モジュールの小型化・低消費電力化が可能となる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。本発明は、ＷＤＭ用通信システム、測定装置・検査装置などの波長を固定制御するすべての光モジュールに適用可能である。
以下、参考形態の例を付記する。
１．光を入射する第一の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しているリング状の中空導波路と、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記中空導波路の側面との間に設けられた第一の光結合部と、
前記中空導波路の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に設けられた第二の光結合部と、
前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一、二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
を有する、導波路型波長ロッカー。
２．少なくとも前記中空導波路及び前記受光素子が集積された半導体基板をさらに有する、１．に記載の導波路型波長ロッカー。
３．前記中空導波路は、前記第一の光結合部及び前記第二の光結合部を除く導波路の少なくとも内側面を覆う反射膜をさらに有する、１．または２．に記載の導波路型波長ロッカー。
４．前記第一、第二の半導体光導波路が、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料で形成されている、１．乃至３．いずれかに記載の導波路型波長ロッカー。
５．光を入射する第一の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しているリング状の中空導波路と、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記中空導波路の側面との間に設けられた第一の光結合部と、
前記中空導波路の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に設けられた第二の光結合部と、
前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一、二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
を有する導波路型波長ロッカーと、
前記第一の半導体光導波路に接続し、光学利得を有する第三の半導体光導波路と、
を備える、波長ロッカー集積素子。
６．前記第一、第二、第三の半導体光導波路が、いずれも、同じ構造を有する、５．に記載の波長ロッカー集積素子。
７．光を入射する第一の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しているリング状の中空導波路と、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記中空導波路の側面との間に設けられた第一の光結合部と、
前記中空導波路の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に設けられた第二の光結合部と、
前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一、二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
前記第一の光導波路に接続している第三の半導体光導波路と、
を有し、
前記第三の半導体光導波路が、
光学利得を有する半導体利得部と、
前記半導体利得部を挟む分散型ブラッグ反射鏡と、
を有する、波長可変半導体レーザ。
８．７．に記載の波長可変半導体レーザと、
前記波長可変半導体レーザをパッケージする気密パッケージと、
を有し、
前記気密パッケージ内に屈折率の異なる２種類以上の気体が混合されている、光モジュール。
９．受光素子を形成する工程と、
第一、第二の半導体光導波路を並列に離間させて配列しつつ、前記受光素子と前記第二の半導体光導波路とを接続させる工程と、
前記第一、第二の半導体光導波路の間を高抵抗層で埋め込む工程と、
前記高抵抗層にリング状の溝を形成する工程と、
を含み、
前記高抵抗層にリング状の溝を形成する工程において、
前記第一の半導体光導波路の側面と前記リング状の溝の側面との間に第一の光結合部を設ける工程と、
前記リング状の溝の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に第二の光結合部を設ける工程と、
を含み、
前記受光素子が、前記第一、第二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する、導波路型波長ロッカーの製造方法。

１００ 波長ロッカー集積素子
１０１ 利得媒質の領域
１０２ 利得領域
１０３ 受光領域
１０４ 非利得媒質の領域
１０５ 第一の半導体光導波路
１０６ 第二の半導体光導波路
１０７ 中空導波路リングフィルタ
１０８ａ 第一の光結合部
１０８ｂ 第二の光結合部
２０１ 高抵抗層
２０３ 半導体基板
２０４ 下部クラッド層
２０５ コア層
２０６ 上部クラッド層
２０７ 下部クラッド層
２０８ コア層
２０９ 上部クラッド層
５００ 波長ロッカー集積素子
５０１ 利得媒質の領域
５０２ 利得領域
５０３ 受光領域
５０４ 非利得媒質の領域
５０５ 第一の半導体光導波路
５０６ 第二の半導体光導波路
５０７ 中空導波路リングフィルタ
５１０ 電極
６０７ 高反射膜
７０７ 高反射膜
８００ 波長ロッカー集積素子
８０１ 利得媒質の領域
８０２ 利得領域
８０３ 受光領域
８０４ 非利得媒質の領域
８０５ 第一の半導体光導波路
８０６ 第二の半導体光導波路
８０７ 中空導波路リングフィルタ
８０８ 高抵抗層領域
８０９ ホール溝
９００ 波長ロッカー集積素子
９００ 半導体素子
９０１ 利得媒質の領域
９０２ 波長可変レーザ
９０２ａ 利得領域
９０２ｂ 分散型ブラッグミラー
９０３ 受光領域
９０４ 非利得媒質の領域
９０５ 第一の半導体光導波路
９０６ 第二の半導体光導波路
９０７ 中空導波路リングフィルタ
９０９ 半導体増幅器
９０９ 半導体光増幅器
９１０ 基板
９１１ レンズ
９１２ レンズ
９１３ ファイバ
９２０ 気密パッケージ
１０００ 波長ロッカー集積素子
１００１ 利得媒質の領域
１００２ 利得領域
１００３ 受光領域
１００４ 非利得媒質の領域
１００５ 第一の半導体光導波路
１００６ 第二の半導体光導波路
１００７ 中空導波路リングフィルタ
１０１５ 方向性結合器
１０３０ 半導体光導波路
１０３１ ギャップミラー
１０３２ 外部レンズ
１０３３ 外部波長可変ミラー
１１００ 半導体基板
１１０３ 受光領域
１１０５ 第一の半導体光導波路
１１０６ 第二の半導体光導波路
１１０７ 中空導波路リングフィルタ
１１１５ 方向性結合器
１１３０ 半導体光導派路
１１４１ ＤＦＢレーザ素子
１１４２ ＭＭＩ領域
１１４３ 半導体光増幅器領域
１２０１ 波長選択フィルタ
１２０２ 外部受光素子
１２０３ 外部受光素子
１２０５ 半導体レーザ
１２０６ レンズ

Claims (18)

1. 光を入射する第一の半導体光導波路と、
   前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
   平面視で前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しており、前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路とが埋め込まれた層の表面に形成された溝によって平面視でリング状に形成されたリング導波路と、
   前記第一の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合が形成され、
   前記第二の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合が形成され、
   前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合と、前記第二の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合と、を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
   を有し、
   前記リング導波路の内部では、屈折率の異なる２種類以上の気体が、前記リング導波路の透過ピークをＩＴＵグリッドに一致させるように、混合されている、導波路型波長ロッカー。
2. 少なくとも前記リング導波路及び前記受光素子が集積された半導体基板をさらに有する、請求項１に記載の導波路型波長ロッカー。
3. 前記リング導波路は、前記第一の半導体光導波路と前記リング導波路との光結合が形成される箇所及び前記第二の半導体光導波路と前記リング導波路との光結合が形成される箇所を除く導波路の少なくとも内側面を覆う反射膜をさらに有する、請求項１または２に記載の導波路型波長ロッカー。
4. 前記第一、第二の半導体光導波路が、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料で形成されている、請求項１乃至３いずれかに記載の導波路型波長ロッカー。
5. 前記層は高抵抗層である、請求項１に記載の導波路型波長ロッカー。
6. 半導体基板をさらに備え、
   前記層は、前記半導体基板の上に形成されている、請求項５に記載の導波路型波長ロッカー。
7. 前記溝は前記高抵抗層を貫通し、前記溝の底部は、前記半導体基板の高さ方向において前記半導体基板の内部に達している、請求項６に記載の導波路型波長ロッカー。
8. 前記溝の幅方向において前記溝をまたぐように形成され、金属により形成されている第１反射膜をさらに備える、請求項１乃至７いずれかに記載の導波路型波長ロッカー。
9. 請求項１乃至８いずれかに記載の導波路型波長ロッカーと、
   前記第一の半導体光導波路に接続し、光学利得を有する第三の半導体光導波路と、
   を備える、波長ロッカー集積素子。
10. 前記第一、第二、第三の半導体光導波路が、いずれも、同じ構造を有する、請求項９に記載の波長ロッカー集積素子。
11. 光を入射する第一の半導体光導波路と、
    前記第一の半導体光導波路と並行に配置された第二の半導体光導波路と、
    平面視で前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路との間に介在しており、前記第一の半導体光導波路と前記第二の半導体光導波路とが埋め込まれた層の表面に形成された溝によって平面視でリング状に形成されたリング導波路と、
    前記第一の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合が形成され、
    前記第二の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合が形成され、
    前記第二の半導体光導波路に接続し、前記第一の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合と、前記第二の半導体光導波路と前記リング導波路との間で光結合と、を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出する受光素子と、
    前記第一の光導波路に接続している第三の半導体光導波路と、
    を有し、
    前記第三の半導体光導波路が、
    光学利得を有する半導体利得部と、
    前記半導体利得部を挟む分散型ブラッグ反射鏡と、
    を有し、
    前記リング導波路の内部では、屈折率の異なる２種類以上の気体が、前記リング導波路の透過ピークをＩＴＵグリッドに一致させるように、混合されている、波長可変半導体レーザ。
12. 前記層は高抵抗層である、請求項１１に記載の波長可変半導体レーザ。
13. 半導体基板をさらに備え、
    前記層は、前記半導体基板の上に形成されている、請求項１２に記載の波長可変半導体レーザ。
14. 前記溝は前記高抵抗層を貫通し、前記溝の底部は、前記半導体基板の高さ方向において前記半導体基板の内部に達している、請求項１３に記載の波長可変半導体レーザ。
15. 前記溝の幅方向において前記溝をまたぐように形成され、金属により形成されている第１反射膜をさらに備える、請求項１１乃至１４いずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
16. 前記リング導波路は、前記第一の半導体光導波路と前記リング導波路との光結合が形成される箇所および前記第二の半導体光導波路と前記リング導波路との光結合が形成される箇所を除く導波路の少なくとも内側面を覆う第２反射膜を有する、請求項１１乃至１５いずれかに記載の波長可変半導体レーザ。
17. 請求項１１乃至１６いずれかに記載の波長可変半導体レーザと、
    前記波長可変半導体レーザをパッケージする気密パッケージと、
    を有し、
    前記気密パッケージ内に前記２種類以上の気体が混合されている、光モジュール。
18. 導波路型波長ロッカーを製造する工程と、
    前記導波路型波長ロッカーを気密パッケージにパッケージする工程と、
    を含み、
    前記導波路型波長ロッカーを製造する前記工程は、
    受光素子を形成する工程と、
    第一、第二の半導体光導波路を並列に離間させて配列しつつ、前記受光素子と前記第二の半導体光導波路とを接続させる工程と、
    前記第一、第二の半導体光導波路の間を高抵抗層で埋め込む工程と、
    前記高抵抗層にリング状の溝を形成する工程と、
    を含み、
    前記高抵抗層にリング状の溝を形成する工程において、
    前記第一の半導体光導波路の側面と前記リング状の溝の側面との間に第一の光結合部を設ける工程と、
    前記リング状の溝の側面と前記第二の半導体光導波路の側面との間に第二の光結合部を設ける工程と、
    を含み、
    前記受光素子が、前記第一、第二の光結合部を経由して前記第一の半導体光導波路から前記第二の半導体光導波路に入射した光の光強度を検出し、
    前記導波路型波長ロッカーをパッケージする前記工程は、屈折率の異なる２種類以上の気体を前記気密パッケージに充填することで、前記リング状の溝の内部において前記２種類以上の気体を、前記リング状の溝の透過ピークがＩＴＵグリッドに一致するように、混合させる工程を含む、光モジュールの製造方法。

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