JP5850139B2 - 光半導体デバイス - Google Patents
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Description
本発明は、光半導体デバイスに関する。
大容量の光送受信器を小型化、低電力化する上で、シリコン導波路を有する基板上に光学デバイスをモノリシックに集積する技術が重要な役割を持つ。シリコン基板上の変調器の変調効率を高め、消費電力とデバイスサイズを低減する構成として、リングアシスト（ＲＡ）変調器が提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。ＲＡ変調器では、位相シフタに複数のリング共振器を並べて実効的な相互作用長を稼いでいる。
図１は、従来の光半導体デバイス１０００の模式図である。光半導体デバイス１０００は、レーザ発振器１０１０とリングアシスト型のMach-Zehnder（ＭＺ）変調器１０２０を、図示しないシリコン基板上に集積している。レーザ発振器１０１０は、対向する２個のミラー１０１１、１０１２と、１つのリング共振器１０１３を有する。リング共振器を挿入することで、グラフ（Ｃ）に示すように、リング共振波長近傍の波長だけを透過させるフィルタ特性が得られ、リング共振波長を中心としたレーザ発振が行われる。リング共振器１０１３の形状、サイズを、リングアシスト型ＭＺ変調器１０２０のリング共振器１０２３の形状、サイズと同一にすることによって、変調器１０２０の変調効率が最も高くなる波長でレーザ発振を起こすことができる。
リング共振器のサイズが設計上同一サイズに設定されていても、作製上のばらつきからリング共振波長がばらつくことがある。リングアシスト型のＭＺ変調器１０２０の場合、以下の理由で変調効率最大波長のばらつきを抑制することができる。グラフ（Ｂ）に示すように、リングアシスト型ＭＺ変調器１０２０の位相シフト量の波長依存性は、各リング１０２３単体の位相シフト量の波長依存性の総和である。リングアシスト型ＭＺ変調器１０２０の変調効率最大波長は、個々のリング共振器１０２３の共振波長の平均近傍に存在する。したがって、変調器全体としての変調効率最大波長のばらつきは、各リング共振器１０２３の共振波長のばらつきと比較して抑制される。
他方、レーザ発振器１０１０のリング共振器１０１３は１個なので、リング共振器１０１３の共振波長のばらつきは、そのまま発振波長のばらつきになる。そのため、レーザ発振波長（グラフ（Ｃ））と変調効率を最大にするピーク波長（グラフ（Ｂ））との間にズレが生じる。このズレは変調器１０２０の変調効率を低下させ、あるいは特性の個体差を生じさせる原因となる。
なお、多段の導波路リング共振器で構成したループフィルタを用いた波長可変レーザが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
Seok-Hwan Jeong et al., "Hybrid Laser with Si Ring Resonator and SOA for Temperature Control Free Operation with Ring Resonator-based Modulator," 2011 8th IEEE International Conference on Group IV Photonics, pp. 172-174 (2011)
レーザ発振器と光変調器を含む光半導体デバイスにおいて、レーザ発振器と光変調器の間の波長ずれを低減することを目的とする。
一つの観点では、光半導体デバイスは、
半導体基板上のレーザ発振器と、
前記半導体基板上の光変調器と、
を含み、
前記レーザ発振器は一対の反射鏡の少なくとも一方にループミラーを有し、前記ループミラーは、ループ状導波路と、前記ループ状導波路に直列に挿入される複数の第１リング共振器を有し、
前記光変調器は、変調器導波路に沿ってカスケード接続される複数の第２リング共振器を有し、
前記第１リング共振器の透過帯域幅は、前記第２リング共振器の透過帯域幅よりも広く設定されている。
半導体基板上のレーザ発振器と、
前記半導体基板上の光変調器と、
を含み、
前記レーザ発振器は一対の反射鏡の少なくとも一方にループミラーを有し、前記ループミラーは、ループ状導波路と、前記ループ状導波路に直列に挿入される複数の第１リング共振器を有し、
前記光変調器は、変調器導波路に沿ってカスケード接続される複数の第２リング共振器を有し、
前記第１リング共振器の透過帯域幅は、前記第２リング共振器の透過帯域幅よりも広く設定されている。
レーザ発振器と光変調器を含む光半導体デバイスにおいて、レーザ発振器と光変調器の間の波長ズレを低減することができる。
本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図２Ａ、実施形態の光半導体デバイス１の模式図、図２Ｂは図２Ａの光半導体デバイス１の波長特性を示す図である。
光半導体デバイス１は、レーザ発振器１０と光変調器２０を含む。光変調器２０は、導波路である第１アーム２４ａ、第２アーム２４ｂと、第１アーム２４ａと第２アーム２４ｂに沿って配置される複数のリング共振器２３−１〜２３−２ｋ（適宜「リング共振器２３」と総称する）と、電圧印加用の電極２１を有する。
レーザ発振器１０は、反射鏡１１とループミラー１２を含む。ループミラー１２は、分岐部１８の先に延びるループ導波路１４と、ループ導波路１４に直列に光結合される複数のリング共振器１３−１〜１３−Ｎ（適宜「リング共振器１３」と総称する）を含む。ループミラー１２は、レーザ発振器１０の発振波長を決めるフィルタとして機能する。
便宜上、ループミラー１２に含まれる導波路をループ導波路１４と称し、光変調器２０に含まれる導波路を第１アーム２４ａ、第２アーム２４ｂと称し、それ以外の部分（反射鏡１１とループミラー１２の間を接続する導波路、ループミラー１２と光変調器２０を接続する導波路、光変調器２０の出力側の導波路など）を導波路４と称しているが、これらは同じ工程、同じ材料で形成されている。
ループミラー１２で複数のリング共振器１３−１〜１３−Ｎを直列に接続した場合、図２Ｂのグラフ（Ｂ）に示すように、各リング共振器１３の透過スペクトルを掛け合わせたものが全体の透過スペクトルとなる。リング共振器１３ごとの透過スペクトルがばらついていても、全体の透過スペクトルの透過ピーク波長は、個々のリング共振器１３の透過ピーク波長の平均付近に位置する。レーザ発振器１０の発振波長が、複数のリング共振器１３−１〜１３−Ｎの共振波長の平均によって決まるので、単一のリング型共振器を用いる場合と比較して、共振波長のばらつきを小さくすることができる。
複数のリング共振器１３−１〜１３−Ｎを直列に接続した場合、リング共振器１３を通過するたびに透過率が低減する。これを避けるために、リング共振器１３単体の透過波長帯域を広げる。図２Ａの構成では、ループミラー１２のループ導波路１４とリング共振器１３との間のギャップ幅ｄ１を、光変調器２０のアーム（導波路）２４ａ、２４ｂとリング共振器２３との間のギャップ幅ｄ２よりも狭く設定する。これにより、ループ導波路１４とリング共振器１３で構成される方向結合器の結合定数を大きくして、透過帯域を広くすることができる。
他方、光変調器２０の全体の変調効率は、図２Ｂのグラフ（Ａ）に示すように、各リング共振器２３の変調効率（単位電圧あたりの位相シフト量）の総和である。全体の変調効率が最大となるピーク波長は、各リング共振器２３の変調効率のピーク波長のばらつきの中心近傍に位置する。
図２Ｂから分かるように、複数のリング共振器１３を導波路１４で直列に接続したリングチェーンのループミラー１２を用いることで、レーザ発振波長をレーザ発振器１０のリング共振器１３の共振波長の平均値近傍にし、光変調器２０の変調効率最大波長を決める複数のリング共振器２３の共振波長の平均値に、ほぼ一致させることができる。図２Ａの例では、レーザ発振器１０の一対の反射鏡の一方だけをループミラー１２で構成しているが、双方をループミラーとしてもよい。
次に、図３及び図４を参照して、光変調器２０でリング共振器２３を用いることの利点を説明する。図３のリング型位相シフタ（Ｂ）は、直線型位相シフタ（Ａ）と比較して、位相シフトが起こる波長をリング共振波長の近傍に限定することができる。また、同じ電圧を印加したときの位相シフト量は、直線型位相シフタよりもリング型位相シフタのほうが大きい。したがって、リング共振器２３を用いることによって、グラフ（Ｃ）のように位相シフトが起こる波長を特定の波長に限定し、かつ、単位電圧あたりの位相シフト量を増強することができる。
１つのリングでは光路長に限界があるので、図４の上段（Ａ）に示すように、複数のリング共振器をカスケード接続して光路長を長くする。このとき、光変調器２０の位相シフト特性は、図４のグラフ（Ｂ）に示すように、個々のリング共振器２３の位相シフト量波長依存性を足し合わせたものとなる。各リング共振器２３に製造ばらつきがあるため、共振波長はばらついている。その結果、光変調器２０全体の位相シフト帯域は、１つのリング共振器２３の位相シフト帯域よりも広くなる。このようなカスケードリング型の位相シフタをＭＺ干渉計中に配置することによって、一定波長に限定されながらも、直線型の位相シフタより小さい消費電力で変調を行なうことができる。
図５は、図２Ａの光半導体デバイス１の効果を、従来型の光半導体デバイスと比較して示す図である。図５のグラフ（Ａ）は、レーザ発振器に１つのリング型共振器を用いた従来構成の特性である。黒丸で示すレーザの発振波長は広い範囲にわたってばらついている。リング共振器の製造ばらつきがそのまま共振波長のばらつきとなるからである。これに対して、図５のグラフ（Ｂ）では、レーザ発振器に実施形態のループミラーが用いられている。この場合、レーザの発振波長のばらつきが抑制されるだけではなく、レーザ発振波長と光変調器の共振波長がほぼ一致している。なお、グラフ（Ａ）とグラフ（Ｂ）の双方で、変調器の共振波長のばらつきは少ない。これは、カスケードリング型位相シフタを用いているからである。
このように、実施形態の光半導体デバイス１では、レーザ発振器１０と光変調器２０の双方で波長ばらつきが平均化され、光変調器の変調効率ピーク波長と、レーザ発振器の発振波長とのずれを低減することができる。
以下で、具体的な実施例の構成を説明する。
図６は、実施例１の光半導体デバイス１Ａの平面図（Ａ）と断面図（Ｂ）を示す。光半導体デバイス１Ａは、ＳＯＩ（silicon-on-insulator）基板を用いて作製される。ＳＯＩ基板の表面シリコン層を加工することによって、ループミラー１２のループ導波路１４とリング共振器１３−１〜１３−Ｎ、光共振器２０のアーム２４ａ、２４ｂとリング共振器２３−１〜２３−２ｋ、およびそれ以外の部分の導波路４が形成される。これらの導波路は、シリコン（Ｓｉ）をコアとし、ＳｉＯ2層３、５をクラッドとするシリコン細線導波路である。ＳｉＯ2層５上に、光変調器２０の電圧印加用電極２１が形成されている。
ＳＯＩ基板のＳｉＯ2層３の一部は除去され、シリコン基板２が露出する。露出したシリコン基板２上に、レーザ発振器の利得媒体１７が配置される。利得媒体１７は、たとえばＩｎＰ上にＩｎＧａＡｓＰを配置した半導体光増幅器（ＳＯＡ：semiconductor optical amplifier）チップ１７である。ＳＯＡチップ１７の一方の端面には高反射膜（ＨＲコート）１１が施され、他方の端面には反射防止膜（ＡＲコート）１６が設けられている。高反射膜１１とループミラー１２の間で反射が繰り返される。
ＳＯＡチップ１７は、はんだバンプ９によりフリップチップボンディングされている。ＳＯＡチップ１７の導波路１９は、バットカップリングによりシリコン細線導波路４に結合される。利得媒体１７はＳＯＡチップ１７に限定されるわけではなく、Ｓｉ細線導波路４上にIII-V族半導体をウェハ融着や接着により貼り付け、電極をつけて電流注入を行なうことにより実現してもよい。
図７は、図６の光半導体デバイス１Ａの模式図である。レーザ発振器１０のリング共振器１３−１〜１３−Ｎの透過帯域を広くするために、ループミラー１２のループ導波路１４とリング共振器１３との間のギャップ幅ｄ１を、光変調器２０の導波路（アーム）２４ａ、２４ｂとリング共振器２３との間のキャップ幅ｄ２よりも小さく設定する（ｄ２>>ｄ１）。これにより、レーザ発振器１０の発振波長が、リング共振器１３−１〜１３−Ｎの共振波長の平均近傍にあり、かつ、光変調器２０の変調効率最大波長とほぼ一致させることができる。
図８は、実施例２の光半導体デバイス１Ｂの模式図である。光半導体デバイス１Ｂは、レーザ発振器３０と光変調器４０を含む。実施例２では、ループミラー３２のリング共振器３３−１〜３３−Ｎの透過帯域を広くするために、別の構成を採用する。
ループミラー３２のリング共振器３３に隣接して光接続する部分のループ導波路３４ｃの幅ｗ２を、その他のループ導波路３４ａの幅ｗ１よりも狭くする（ｗ２＜ｗ１）。これにより、導波モードの広がりを広げ、リング導波路との重なりを大きくして、ループ導波路３４ｃからリング共振器３３への結合を強める。この構成でも、リング共振器３３−１〜３３−Ｎの透過波長帯域を広げることができる。
幅広（ｗ１）の導波路部分３４ａと幅の狭い（ｗ２）導波路部分３４ｃの間を、テーパ導波路３４ｂで接続してもよい。また、光変調器４０の導波路４４ａ、４４ｂとリング共振器４３−１〜４３−２ｋ、及びその他の導波路４の幅を、ループ導波路部分３４ａと同じ幅ｗ２に設定してもよい。
ループ導波路３４ｃとリング共振器３３との間のギャップ幅を狭めることが加工上困難な場合でも、実施例２の方法を採用することで、同一のギャップ幅で、より広い透過波長帯域を得ることが可能になる。
図９は、実施例３の光半導体デバイス１Ｃの模式図である。光半導体デバイス１Ｃは、レーザ発振器３０と、光変調器５０を有する。実施例３では、光変調器５０として、強度変調器に替えて、ＭＺ干渉計を有しない位相変調器５０を用いる。レーザ発振波長と光変調器５０の変調効率最大波長を一致させる効果は、強度変調器だけに限定されるものではない。複数のリング共振器５３−１〜５３Ｎにより変調効率最大波長が決定される位相変調器５０を用いた構成においても、同様の効果が得られる。
図９の例では、実施例２のレーザ発振器３０を用いているが、実施例１のレーザ発振器１０と位相変調器５０を組み合わせてもよいことはいうまでもない。
図１０は、実施例４の光半導体デバイス１Ｄの模式図である。光半導体デバイス１Ｄはレーザ発振器６０と、光変調器２０を有する。実施例４では、ループミラー６２のループ導波路６４のうち、リング共振器６３に隣接して光接続する部分に選択的に不純物をドープして、光吸収領域６４ａを形成する。不純物はｐ型不純物であっても、ｎ型不純物であってもよい。
リング共振器６３に隣接する領域で導波路６４からリークする光を吸収させ、導波路端部（リング共振器６３と対向する領域）での反射を抑制する。不要な反射を抑えることで、直列接続されたリング共振器６３−１〜６３−Ｎの透過スペクトルの積で決まるレーザ発振器６０の透過スペクトルの形状が乱されるのを防止する。
なお、レーザ発振器６０のリング共振器６３−１〜６３−Ｎの透過帯域を広くするために、実施例１のようにループ導波路６４とリング共振器６３のギャップ幅を狭くする構成を採用してもよい。あるいは実施例２のように、リング共振器６３に隣接する部分のループ導波路の幅を狭くする構成を採用してもよい。いずれの構成でも、リング共振器６３に隣接する導波路部分に光吸収領域６４ａを設けることで、各リング共振器６３の透過帯域幅を広くしつつ、全体の透過スペクトルを適正なガウスカーブに維持することができる。
なお、ＭＺ型の光変調器２０に替えて、実施例３の位相変調器５０を用いてもよい。いずれの場合も、レーザ発振器６０の発振波長と光変調器の変調効率最大波長を、安定して一致させることができる。
図１１は、実施例５の光半導体デバイス１Ｅの模式図である。光半導体デバイス１Ｅはレーザ発振器７０と、光変調器２０を有する。実施例５では、ループミラー７２のループ導波路７４のうち、リング共振器７３に隣接する部分のシリコンコア７４ａ上に、反射防止膜７５を形成する。反射防止膜７５は金属、金属酸化物、低屈折率の樹脂等で形成することができる。反射防止膜７５により、レーザ発振器７０全体の透過スペクトルの形状が乱れるのを防止できる。
レーザ発振器７０での透過帯域幅の確保は、ループ導波路７４とリング共振器７３との間のギャップ幅を狭くする構成（実施例）でもよいし、リング共振器７３に隣接する部分のループ導波路７４の導波路幅を狭くする構成（実施例２）であってもよい。ＭＺ型の光変調器２０に替えて、実施例３の位相変調器５０を用いてもよい。
いずれの場合も、レーザ発振器７０の発振波長と光変調器２０の変調効率最大波長を、安定して一致させることができる。
図１２は、実施例６の光半導体デバイス１Ｆの模式図である。光半導体デバイス１Ｆはレーザ発振器８０と、光変調器２０を有する。実施例６では、ループミラー８２のループ導波路８４のうち、リング共振器８３に隣接する部分のシリコンコアの幅を広くして幅広部８４ａを形成する。シリコンコアの幅を広げることにより、反射光がもとの導波路８４に結合するのを抑制する。伝搬光が安定してリング共振器８３に透過することによって、レーザ発振器８０全体の透過スペクトルの形状が乱れるのを防止できる。
幅広部８４ａの導波路に沿った方向の長さは、導波路８４のエッジ８４ｅからの反射光が幅広部８４ａのネックｐに集光せずに外側に逃げることのできる長さに設定される。
レーザ発振器８０での透過帯域幅の確保は、ループ導波路８４とリング共振器８３との間のギャップ幅を狭くする構成（実施例）でもよいし、リング共振器８３に隣接する部分のループ導波路８４の導波路幅を狭くする構成（実施例２）であってもよい。ＭＺ型の光変調器２０に替えて、実施例３の位相変調器５０を用いてもよい。
いずれの場合も、レーザ発振器８０の発振波長と光変調器２０の変調効率最大波長を、安定して一致させることができる。
図１３は、実施例７の光半導体デバイス１Ｇの模式図である。光半導体デバイス１Ｇはレーザ発振器９０と、光変調器１２０を含む。実施例７では、光変調器（ＭＺ型変調器）１２０の２つのアーム（導波路）１２４ａと１２４ｂの間に、レーザ発振器９０のループミラー９２を配置する。
光変調器１２０の波長とレーザ発振器９０の波長を一致させるために、光変調器１２０に含まれるリング共振器１２３−１〜１２３−２ｋの共振波長の平均値と、レーザ発振器９０のリング共振器９３−１〜９３−Ｎの共振波長の平均値とを一致させる。このとき、光変調器１２０のリング共振器１２３−１〜１２３−２ｋと、レーザ発振器９０のリング共振器９３−１〜９３−Ｎの位置を近付けるのが効果的である。リング共振器９３−１〜９３−Ｎとリング共振器１２３−１〜１２３−２ｋの配置位置を近づけることにより、ウェハ面内でのエッチングレートやＳｉＯ2膜の厚さのばらつきを抑制することができる。その結果、レーザ発振器９０のリング共振器９３−１〜９３−Ｎの共振波長ばらつきの中心と、光変調器１２０のリング共振器１２３−１〜１２３−２ｋの波長ばらつきの中心とが一致しやすくなる。
この構成により、レーザ発振器９０の共振波長と、光変調器１２０の変調効率最大波長とのズレを抑制することができる。
図１４は、実施例８の光半導体デバイス１Ｈの模式図である。光半導体デバイス１Ｈはレーザ発振器１３０と、光変調器１２０を含む。実施例８では、レーザ発振器１３０の平均発振波長と光変調器１２０の平均波長とをさらに近づける。このため、ループミラー１３２を光変調器１２０の２つのアーム１２４ａ、１２４ｂの間に配置するとともに、光変調器１２０のリング共振器１２３−１〜１２３−２ｋと、レーザ発振器１３０のリング共振器１３３−１〜１３３−２ｋを、交互に配置する。
この構成により、レーザ発振器１３０の共振波長と、光変調器１２０の変調効率最大波長とのズレをより効果的に抑制することができる。
図１５は、実施例９の光半導体デバイス１Ｉの模式図である。光半導体デバイス１Ｉはレーザ発振器１３０と、光変調器１４０を含む。光変調器１４０として位相変調器１４０を用いる。この場合、ＭＺ干渉計を用いないため、レーザ発振器１３０の全体を導波路４で囲まなくても、ループミラー１３２のリング共振器１３３−１〜１３３−２ｋと、光変調器１４０のリング共振器１４３−１〜１４３−２ｋを交互に配置することができる。
レーザ発振器１３０全体を導波路４で囲まないため、利得媒体１７としてＳＯＡを用いた場合、１チップ上に複数のＳＯＡを集積することで、１チップで複数の光半導体デバイス（レーザ・変調器集積構造）を構成することが可能になる。
図１６は、実施例１０の光半導体デバイス１Ｊの模式図である。光半導体デバイス１Ｊは、レーザ発振器１５０と光変調器１６０を含む。実施例１０では、ループミラー１５２のリング共振器１５３−１〜１５３−Ｎは同一の周回光路長を持たなくてもよい。すなわち、レーザ発振器１５０のリング共振器１５３−１〜１５３−Ｎの平均共振波長が、光変調器１６０のリング共振器１６３−１〜１６３−２ｋの平均共振波長と一致していればよいので、必ずしも、すべてのリング共振器１５３−１〜１５３−Ｎが同一サイズのリングで構成される必要はない。
同じことが、光変調器１６０にも当てはまる。光変調器のリング共振器１６３−１〜１６３−Ｎは、必ずしも同一の周回光学長を有していなくてもよい。
この構成では、レーザ発振器１５０のリング共振器５３−１〜１５３−Ｎの平均共振波長と、光変調器１６０のリング共振器１６３−１〜１６３−２ｋの平均共振波長が一致することが条件となる。
図１７は、実施例１１の光半導体デバイス１Ｋの模式図である。光半導体デバイス１Ｋは、レーザ発振器１７０と光変調器１８０を含む。実施例１１では、ループミラー１７２のリング共振器１７３−１〜１７３−Ｎは、必ずしも円形である必要はない。リング状であればレーストラック型でもよいし、その他の形状であってもよい。
同様に、光変調器１８０のリング共振器１８３−１〜１８３−２ｋは、必ずしも円形である必要はない。リング状であればレーストラック型でもよいし、その他の形状であってもよい。
この構成でも、レーザ発振器１７０のリング共振器１７３−１〜１７３−Ｎの平均共振波長と、光変調器１８０のリング共振器１８３−１〜１８３−２ｋの平均共振波長が一致することが条件となる。
リング共振器１７３−１〜１７３−Ｎとリング共振器１８３−１〜１８３−２ｋをレーストラック型にする場合、レーザ発振器１７０のリング共振器１７３−１〜１７３−Ｎのレーストラック直線部分の長さを、光変調器１８０のリング共振器１８３−１〜１８３−２ｋのレーストラック直線部分の長さよりも長くする。これにより、レーザ発振器１７０のリング共振器１７３−１〜１７３−Ｎの共振波長帯域を拡げることができる。
この構成で、レーザ発振器１７０の発振波長と、光変調器１８０の変調効率最大波長とを一致させることができる。
以上述べたように、製造ばらつきによるレーザ発振器の発振波長と光変調器の変調効率最大波長とのズレを抑制し、変調効率を向上、安定することができる。また、ズレを補正するための機構が不要になり、サイズを低減できる。
光送受信システムの送信モジュールに適用することができる。
１、１Ａ−１Ｋ 光半導体デバイス
４ 導波路
１０、３０、６０、７０、８０、９０、１３０、１５０、１７０ レーザ発振器
１４、６４、７４、８４ ループ導波路
２０、４０、５０、１２０、１４０、１６０、１８０ 光変調器
１２、３２、６２、７２、８２、９２、１３２、１５２、１７２ ループミラー
１３、３３、６３、７３、８３、９３、１３３、１５３、１７３ 発振器のリング共振器
２３、４３、５３、１２３、１４３、１６３、１８３ 光変調器のリング共振器
２４ａ、２４ｂ、４４ａ、４４ｂ、１２４ａ、１２４ｂ 変調器アーム（導波路）
６４ａ 光吸収領域（ドープ領域）
７５ 反射防止膜
８４ａ 幅広部
４ 導波路
１０、３０、６０、７０、８０、９０、１３０、１５０、１７０ レーザ発振器
１４、６４、７４、８４ ループ導波路
２０、４０、５０、１２０、１４０、１６０、１８０ 光変調器
１２、３２、６２、７２、８２、９２、１３２、１５２、１７２ ループミラー
１３、３３、６３、７３、８３、９３、１３３、１５３、１７３ 発振器のリング共振器
２３、４３、５３、１２３、１４３、１６３、１８３ 光変調器のリング共振器
２４ａ、２４ｂ、４４ａ、４４ｂ、１２４ａ、１２４ｂ 変調器アーム（導波路）
６４ａ 光吸収領域（ドープ領域）
７５ 反射防止膜
８４ａ 幅広部
Claims (5)
- 半導体基板上のレーザ発振器と、
前記半導体基板上の光変調器と、
を含み、
前記レーザ発振器は一対の反射鏡の少なくとも一方にループミラーを有し、前記ループミラーは、ループ導波路と、前記ループ導波路に直列に挿入される複数の第１リング共振器を有し、
前記光変調器は、変調器導波路に沿ってカスケード接続される複数の第２リング共振器を有し、
前記第１リング共振器の透過帯域幅は、前記第２リング共振器の透過帯域幅よりも広く設定されていることを特徴とする光半導体デバイス。 - 前記ループ導波路と前記第１リング共振器との間のギャップ幅は、前記変調器導波路と前記第２リング共振器との間のギャップ幅よりも狭いことを特徴とする請求項１に記載の光半導体デバイス。
- 前記ループ導波路は、
第１の幅で前記複数の第１リング共振器と光学的に結合する第１導波路部分と、
前記第１の幅よりも広い第２の幅を有する第２導波路部分と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光半導体デバイス。 - 前記光変調器はマッハツェンダ干渉計を有し、
前記レーザ発振器は、前記マッハツェンダ干渉計の２つのアームに囲まれた領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光半導体デバイス。 - 前記レーザ発振器の前記第１リング共振器と、前記光変調器の前記第２リング共振器とが交互に配置されることを特徴とする請求項４に記載の光半導体デバイス。
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