JP6588851B2 - External cavity laser light source - Google Patents

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Description

本発明は、光通信に用いられる光源、特に外部共振器型のレーザ光源に関する。   The present invention relates to a light source used for optical communication, and more particularly to an external resonator type laser light source.

光通信量の急速な増大に対応するため、通信網の大容量化を進める検討が盛んに行われている。特に、波長分割多重方式や多値変調方式の導入が進んでおり、光通信用レーザには、波長可変性や狭線幅性がますます求められている。この要求を満たすため、光導波路を用いて作製した外部共振器と半導体光増幅器をハイブリッド接続した外部共振器型レーザ光源の検討が盛んに行われている。   In order to cope with the rapid increase in the amount of optical communication, studies for increasing the capacity of communication networks are being actively conducted. In particular, the introduction of wavelength division multiplexing and multi-level modulation is advancing, and optical communication lasers are increasingly required to have wavelength tunability and narrow linewidth. In order to satisfy this requirement, studies on an external resonator type laser light source in which an external resonator manufactured using an optical waveguide and a semiconductor optical amplifier are connected in a hybrid manner have been actively conducted.

一方、光送受信器には小型化、機能集積化が求められており、近年シリコンフォトニクス(Silicon Photonics:SiPh)を用いた光送受信器への関心が高まっている。そこで、Si光導波路と半導体光増幅器で構成された外部共振器型レーザ光源をSiPh送受信器にハイブリッド集積することが期待され、検討が進んでいる(非特許文献1)。   On the other hand, optical transceivers are required to be miniaturized and functionally integrated, and in recent years, interest in optical transceivers using silicon photonics (SiPh) has increased. Therefore, it is expected that an external resonator type laser light source composed of a Si optical waveguide and a semiconductor optical amplifier is hybrid-integrated with a SiPh transceiver, and studies are in progress (Non-Patent Document 1).

具体的には、通常InPなどの化合物半導体で構成される半導体光増幅器と、光変調器や光検出器、光フィルタなどを含むSi導波路チップ(SiPhチップ)とをハイブリッド集積することが求められている。このとき、長距離の光伝送(例えば500km以上の伝送)を想定した場合、レーザ光源の高出力化が必要となる(例えば16dBm以上のオンチップ出力)。レーザ光源の高出力化を目指す場合の1つの方法として、個別の半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifier:SOA)を1つのレーザに2つ用いるという方法が考えられる。本検討では高出力化を目指すために、外部共振器型レーザ光源の構成要素として、ほぼ同一の利得帯域を持つ2つのSOAを用いる。   Specifically, it is required to hybridly integrate a semiconductor optical amplifier usually composed of a compound semiconductor such as InP and a Si waveguide chip (SiPh chip) including an optical modulator, a photodetector, an optical filter, and the like. ing. At this time, when long-distance optical transmission (for example, transmission of 500 km or more) is assumed, it is necessary to increase the output of the laser light source (for example, on-chip output of 16 dBm or more). As a method for increasing the output of the laser light source, a method of using two individual semiconductor optical amplifiers (SOA) for one laser is conceivable. In this study, two SOAs having substantially the same gain band are used as components of the external resonator type laser light source in order to increase the output.

特許第5692388号公報Japanese Patent No. 569388

T.Kita, et al.,“Silicon Photonic Wavelength−Tunable Laser Diode with Asymmetric Mach−Zehnder Interferometer”, IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron., 20, 8201806, 2014.T.A. Kita, et al. "Silicon Photonic Wavelength-Tunable Laser Diode with Asymmetric Mach-Zehnder Interferometer", IEEE J. Sel. Top. Quant. Electron. , 20, 8201806, 2014.

しかしながら、レーザ共振器内にSOAを2つ以上使用する場合、外部共振器型レーザ光源の増幅率を増大し、高出力化することができるが、外部共振器部に用いている波長可変フィルタ(例えばリング共振器)に高出力光が入力されてしまい、波長可変フィルタの透過特性を変化させてしまうという課題がある。   However, when two or more SOAs are used in the laser resonator, the amplification factor of the external resonator type laser light source can be increased and the output can be increased, but the wavelength tunable filter used in the external resonator unit ( For example, there is a problem that high output light is input to a ring resonator and the transmission characteristics of the wavelength tunable filter are changed.

図1は、従来の外部共振器型レーザ光源の概略図を表している。図1に示す外部共振器型レーザ光源は、第1の半導体光増幅器(SOA)10と、第2の半導体光増幅器(SOA)20と、Si光導波路チップ40上に形成されたリング共振器型の光フィルタなどで構成された、波長可変フィルタ30とで構成される。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a conventional external resonator type laser light source. The external resonator type laser light source shown in FIG. 1 is a ring resonator type formed on a first semiconductor optical amplifier (SOA) 10, a second semiconductor optical amplifier (SOA) 20, and a Si optical waveguide chip 40. It is comprised with the wavelength tunable filter 30 comprised by these optical filters.

第1のSOA10と波長可変フィルタ30の第1の入出力ポート31とは、Si光導波路チップ40上のSi光導波路41で光学的に接続されており、第2のSOA20と波長可変フィルタ30の第2の入出力ポート32とは、Si光導波路チップ40上のSi光導波路42で光学的に接続されている。   The first SOA 10 and the first input / output port 31 of the wavelength tunable filter 30 are optically connected by the Si optical waveguide 41 on the Si optical waveguide chip 40, and the second SOA 20 and the wavelength tunable filter 30 are connected to each other. The second input / output port 32 is optically connected by a Si optical waveguide 42 on the Si optical waveguide chip 40.

光出力は第1のSOA10の左側(外側)の端面11、第2のSOA20の左側(外側)の端面21、波長可変フィルタ30の右側の出力ポート33からそれぞれ得られる。第1、第2のSOA10,20のSi光導波路チップ40側の端面12、22は、Si光導波路チップ40のSi光導波路41、42と光接続されるため、無反射コートが施されている。   The optical output is obtained from the left (outer) end face 11 of the first SOA 10, the left (outer) end face 21 of the second SOA 20, and the right output port 33 of the wavelength tunable filter 30. Since the end surfaces 12 and 22 on the Si optical waveguide chip 40 side of the first and second SOAs 10 and 20 are optically connected to the Si optical waveguides 41 and 42 of the Si optical waveguide chip 40, a non-reflective coating is applied. .

ここで、本外部共振器型レーザ光源のレーザ共振器は、所定の反射率を有する第1のSOAの外側の端面11と、第2のSOAの外側の端面12によって形成され、共振するレーザ光はSOA10,20、Si光導波路41、42、波長可変フィルタ30を経由して往復することで光増幅される。このとき、Si光導波路41、42には、第1、第2のSOA10、20で増幅された高出力光が直接入力される。   Here, the laser resonator of the external resonator type laser light source is a laser beam which is formed by the outer end face 11 of the first SOA having a predetermined reflectance and the outer end face 12 of the second SOA and resonates. Are amplified by reciprocating via the SOAs 10 and 20, the Si optical waveguides 41 and 42, and the wavelength tunable filter 30. At this time, high-power light amplified by the first and second SOAs 10 and 20 is directly input to the Si optical waveguides 41 and 42.

この高出力光は、Si光導波路41,42における微小な導波損失のみで、ほぼ減衰しない状態で、波長可変フィルタ30の第1、第2入出力ポート31、32に入力される。つまり、波長可変フィルタ30には、2つのポートの入力の合計となる高出力な光が直接入力されることになる。   This high output light is input to the first and second input / output ports 31 and 32 of the wavelength tunable filter 30 with only a small waveguide loss in the Si optical waveguides 41 and 42 and almost no attenuation. That is, the high-power light that is the sum of the inputs of the two ports is directly input to the wavelength tunable filter 30.

このような高出力光は、非特許文献1にあるように、波長可変フィルタを構成するSi光導波路において特有の非線形な光吸収を引き起こし、熱とキャリアによる意図せぬ屈折率変化を引き起こす。これは、例えば波長可変フィルタ30の構成要素としてリング共振器型の光フィルタを用いた場合、リング共振器の共振波長が入力される光強度によって変化することとなり、発振波長制御の観点から好ましくない。   As described in Non-Patent Document 1, such high output light causes non-linear light absorption peculiar to the Si optical waveguide constituting the wavelength tunable filter, and causes an unintended refractive index change due to heat and carriers. For example, when a ring resonator type optical filter is used as a component of the wavelength tunable filter 30, the resonance wavelength of the ring resonator changes depending on the input light intensity, which is not preferable from the viewpoint of oscillation wavelength control. .

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、半導体光増幅器と波長可変フィルタからなる外部共振器レーザにおいて、波長可変フィルタへの光入力パワーを低減して、波長可変フィルタの光強度による特性変化を低減し、高光パワー出力でありながら安定した発振波長制御を可能とした外部共振器型レーザ光源を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to reduce the optical input power to the wavelength tunable filter in an external resonator laser including a semiconductor optical amplifier and a wavelength tunable filter. Another object of the present invention is to provide an external resonator type laser light source which can reduce the characteristic change due to the light intensity of the wavelength tunable filter and can stably control the oscillation wavelength while having a high optical power output.

本発明は、このような目的を達成するために、以下のような構成を備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention is characterized by having the following configuration.

(発明の構成1)
第1光増幅器と、第2光増幅器と、
単一のSi光導波路チップ内に形成され、前記第1光増幅器と前記第2光増幅器とを光学的に接続する波長可変フィルタとを備え、
前記第1光増幅器と前記第2光増幅器とは、ほぼ同一の利得特性を持ち、かつ両端の端面についても同様の構成とされ、第1光増幅器の外側の端面と第2光増幅器の外側の端面とで共振器が構成されてなる、外部共振器型レーザ光源であって、
前記第1光増幅器と前記波長可変フィルタの間の前記Si光導波路チップ内に形成された第1光タップ構造と、
前記第2光増幅器と前記波長可変フィルタの間の前記Si光導波路チップ内に形成された第2光タップ構造とを備え、
少なくとも一方の前記光タップ構造の光出力ポートよりレーザ光を出力して、前記波長可変フィルタへの光入力パワーを低減する
ことを特徴とする外部共振器型レーザ光源。
(Structure 1 of the invention)
A first optical amplifier, a second optical amplifier,
A tunable filter that is formed in a single Si optical waveguide chip and optically connects the first optical amplifier and the second optical amplifier ;
The first optical amplifier and the second optical amplifier have substantially the same gain characteristics, and the end surfaces at both ends have the same configuration. The outer end surface of the first optical amplifier and the outer surface of the second optical amplifier An external resonator type laser light source in which a resonator is configured with an end face,
A first optical tap structure formed in the Si optical waveguide chip between the first optical amplifier and the wavelength tunable filter;
A second optical tap structure formed in the Si optical waveguide chip between the second optical amplifier and the tunable filter,
An external resonator type laser light source , wherein laser light is output from at least one of the optical output ports of the optical tap structure to reduce optical input power to the wavelength tunable filter .

(発明の構成
前記第1光増幅器と前記第2光増幅器は、単体の2ch集積型半導体光増幅器で構成されている
ことを特徴とする発明の構成記載の外部共振器型レーザ光源。
(Structure 2 of the invention)
The external resonator type laser light source according to Configuration 1 of the invention, wherein the first optical amplifier and the second optical amplifier are constituted by a single 2ch integrated semiconductor optical amplifier.

(発明の構成
前記波長可変フィルタは、リング光導波路上に位相シフタを備えたリング共振器フィルタである
ことを特徴とする発明の構成1または2に記載の外部共振器型レーザ光源。
(Structure 3 of the invention)
The external resonator type laser light source according to Configuration 1 or 2 , wherein the wavelength tunable filter is a ring resonator filter having a phase shifter on a ring optical waveguide.

(発明の構成
前記波長可変フィルタは、2つ以上のリング共振器を光学的に接続した光フィルタである
ことを特徴とする発明の構成1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
(Structure 4 of the invention)
4. The external resonator type laser light source according to any one of configurations 1 to 3 , wherein the wavelength tunable filter is an optical filter in which two or more ring resonators are optically connected.

(発明の構成
前記第1光タップ構造と、前記第2光タップ構造は、それぞれ任意の結合効率を持った2×2光カプラである
ことを特徴とする発明の構成1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
(Structure 5 of the invention)
5. The external resonance according to any one of configurations 1 to 4 , wherein the first optical tap structure and the second optical tap structure are 2 × 2 optical couplers each having an arbitrary coupling efficiency. Type laser light source.

(発明の構成
前記第1光タップ構造と前記第2光タップ構造の一方の光出力ポートに、波長ロッカーが光学的に接続されて波長制御機構を構成する
ことを特徴とする発明の構成1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
(Structure 6 of the invention)
Any one of configurations 1 to 5 of the invention, wherein a wavelength locker is optically connected to one optical output port of the first optical tap structure and the second optical tap structure to constitute a wavelength control mechanism. An external resonator type laser light source described in 1.

(発明の構成
前記Si光導波路チップ内に形成され、前記第1光タップ構造と前記第2光タップ構造の光出力ポートに入力が接続された光変調器を有する
ことを特徴とする発明の構成1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
(Structure 7 of the invention)
Configurations 1 to 5 of the invention, comprising: an optical modulator formed in the Si optical waveguide chip and having an input connected to an optical output port of the first optical tap structure and the second optical tap structure. The external resonator type laser light source according to any one of the above.

本発明を用いれば、半導体光増幅器と波長可変フィルタを用いて動作する外部共振器レーザにおいて、波長可変フィルタへの光入力パワーを低減して、波長可変フィルタの特性変化を低減し、高光パワー出力でありながら安定した発振波長制御が可能となる。   With the present invention, in an external cavity laser that operates using a semiconductor optical amplifier and a wavelength tunable filter, the optical input power to the wavelength tunable filter is reduced, the characteristic change of the wavelength tunable filter is reduced, and the high optical power output However, stable oscillation wavelength control is possible.

従来の外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional external resonator type laser light source. 本発明の実施例1に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。It is a block diagram which shows the external resonator type laser light source which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る外部共振器型レーザ光源の別の構成を示す図である。It is a figure which shows another structure of the external resonator type laser light source which concerns on Example 1 of this invention. 本発明のSi光導波路チップの断面構成図である。It is a section lineblock diagram of Si optical waveguide chip of the present invention. 本発明の実施例2に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。It is a block diagram which shows the external resonator type laser light source which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。It is a block diagram which shows the external resonator type laser light source which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。It is a block diagram which shows the external resonator type laser light source which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。It is a block diagram which shows the external resonator type laser light source which concerns on Example 4 of this invention. 本発明の実施例4との比較例に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。It is a block diagram which shows the external resonator type laser light source which concerns on the comparative example with Example 4 of this invention.

(実施例1)
図2は、本発明の実施例1に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。図2に示されるように、実施例1の外部共振器型レーザ光源は、2つの半導体光増幅器(SOA)10、20と、位相シフタ133を備え波長可変フィルタとして機能する透過型のリング共振器フィルタ130と、これらを結ぶ光導波路の2つの経路上にそれぞれ設けられた2×2光カプラ150、160と、光位相シフタ141、142とを含む。
Example 1
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the external resonator type laser light source according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the external resonator type laser light source of Example 1 includes two semiconductor optical amplifiers (SOA) 10 and 20 and a phase shifter 133 and functions as a wavelength tunable filter. The filter 130 includes 2 × 2 optical couplers 150 and 160 and optical phase shifters 141 and 142 provided on two paths of the optical waveguide connecting them.

光位相シフタ133、141、142と、2×2光カプラ150と160、リング共振器フィルタ130は、単一のSi光導波路チップ40内に形成される。2×2光カプラ150、160はそれぞれ、第1〜第4の4つのポート(151〜154,161〜164)を有している。   The optical phase shifters 133, 141, 142, 2 × 2 optical couplers 150 and 160, and ring resonator filter 130 are formed in a single Si optical waveguide chip 40. Each of the 2 × 2 optical couplers 150 and 160 has first to fourth four ports (151 to 154 and 161 to 164).

2×2光カプラ150の第2ポート152は、光位相シフタ141を介してSi光導波路で第1のSOA10と光学的に接続しており、第4ポート154は、Si光導波路でリング共振器フィルタ130の第1の入出力ポート131に光学的に接続している。2×2光カプラ150の第1ポート151、第3ポート153は、Si光導波路でSi光導波路チップ40外に接続されて、出力ポートとして使用することができる。   The second port 152 of the 2 × 2 optical coupler 150 is optically connected to the first SOA 10 through a Si optical waveguide via the optical phase shifter 141, and the fourth port 154 is a ring resonator through the Si optical waveguide. Optically connected to the first input / output port 131 of the filter 130. The first port 151 and the third port 153 of the 2 × 2 optical coupler 150 are connected to the outside of the Si optical waveguide chip 40 by Si optical waveguides, and can be used as output ports.

同様に、2×2光カプラ160の第2ポート162は、光位相シフタ142を介してSi光導波路で第2のSOA20と光学的に接続しており、第4ポート164は、Si光導波路でリング共振器フィルタ130の第2の入出力ポート132に光学的に接続している。2×2光カプラ160の第1ポート161、第3ポート163も、光Si光導波路でSi光導波路チップ40外に接続されて、出力ポートとして使用することができる。   Similarly, the second port 162 of the 2 × 2 optical coupler 160 is optically connected to the second SOA 20 via the optical phase shifter 142 via the Si optical waveguide, and the fourth port 164 is an Si optical waveguide. Optically connected to the second input / output port 132 of the ring resonator filter 130. The first port 161 and the third port 163 of the 2 × 2 optical coupler 160 are also connected to the outside of the Si optical waveguide chip 40 by optical Si optical waveguides, and can be used as output ports.

これら2つの2×2光カプラ150、160が、2つの光増幅器(SOA)と、リング共振器フィルタ130(波長可変フィルタ)および出力ポートを光学的に接続し、レーザ共振器内から共振器外へと光取り出しを行うための第1及び第2の光タップ構造を構成している。   These two 2 × 2 optical couplers 150 and 160 optically connect the two optical amplifiers (SOA), the ring resonator filter 130 (wavelength tunable filter), and the output port, and from inside the laser resonator to outside the resonator. 1st and 2nd optical tap structure for performing light extraction to the right is comprised.

本実施例1の外部共振器型レーザ光源においては、このような光タップ構造を設けることによって、前記第1光タップ構造または前記第2光タップ構造の少なくとも一方の光出力ポートよりレーザ光を出力することにより波長可変フィルタへの光入力パワーを低減して、波長可変フィルタの光強度による特性変化を低減し、高光パワー出力でありながら安定した発振波長制御が可能となる。   In the external resonator type laser light source of the first embodiment, by providing such an optical tap structure, laser light is output from at least one optical output port of the first optical tap structure or the second optical tap structure. As a result, the optical input power to the wavelength tunable filter is reduced, the characteristic change due to the light intensity of the wavelength tunable filter is reduced, and stable oscillation wavelength control is possible while maintaining a high optical power output.

本実施例1において、レーザ共振器は、第1のSOAの外側の端面11と第2のSOAの外側の端面21とで構成されており、SOAの利得スペクトルと、共振器内のリング共振器フィルタ130の透過スペクトルによって発振波長が選択される。リング共振器フィルタ130のリング上の位相シフタ133および141、142を調整することによって、レーザ発振波長を可変とできる。   In the first embodiment, the laser resonator includes an outer end face 11 of the first SOA and an outer end face 21 of the second SOA. The gain spectrum of the SOA and the ring resonator in the resonator. The oscillation wavelength is selected by the transmission spectrum of the filter 130. By adjusting the phase shifters 133, 141, and 142 on the ring of the ring resonator filter 130, the laser oscillation wavelength can be made variable.

(半導体光増幅器)
図2の第1の半導体光増幅器(SOA)10は、端面11と、Si光導波路チップと接続する端面12と、光スポットサイズ変換器(Spot Size Converter:SSC)13と光増幅部14で構成される。SOAとして、例えばInP系の導波路型光増幅器が用いられる。
(Semiconductor optical amplifier)
A first semiconductor optical amplifier (SOA) 10 in FIG. 2 includes an end face 11, an end face 12 connected to the Si optical waveguide chip, a spot size converter (SSC) 13, and an optical amplifying unit 14. Is done. For example, an InP-based waveguide optical amplifier is used as the SOA.

SOA10の外側(左側)の端面11は、薄膜コーティング等を一切行わなければ反射率0.3程度のハーフミラーとして用いることができるが、本構成においては、本端面11から光を取りだすことはないので、薄膜コーティングを行うことで、高反射(High Reflection:HR)面として反射率を1に近い値に設定することができる。   The end face 11 on the outside (left side) of the SOA 10 can be used as a half mirror having a reflectivity of about 0.3 if no thin film coating or the like is performed. However, in this configuration, light is not extracted from the end face 11. Therefore, by performing thin film coating, the reflectance can be set to a value close to 1 as a high reflection (HR) surface.

SOA10のSi光導波路チップ40側(右側)の端面12は、Si光導波路との接続面であり、反射を防ぐために反射防止(Anti Reflection:AR)コートを施すことができる。また、同じく反射を防止するために、例えば端面に対する垂線から6°傾けた斜め導波路を導入することもできる。   An end surface 12 of the SOA 10 on the Si optical waveguide chip 40 side (right side) is a connection surface with the Si optical waveguide, and an anti-reflection (AR) coating can be applied to prevent reflection. Similarly, in order to prevent reflection, for example, an oblique waveguide inclined by 6 ° from a perpendicular to the end face can be introduced.

光スポットサイズ変換器(SSC)13は、Si光導波路のモードフィールド径とSOAの出射端でのモードフィールド径を合わせるために導入する。例えば、SSC13として、先端幅が3.5μmのフレア型テーパSSCを用いることができる。   An optical spot size converter (SSC) 13 is introduced to match the mode field diameter of the Si optical waveguide with the mode field diameter at the exit end of the SOA. For example, a flare taper SSC having a tip width of 3.5 μm can be used as the SSC 13.

また、SOA10とSi光導波路チップ40は、それぞれの素子からの出射光が光結合する位置で、チップの相対位置を固定する。例えば、フリップチップ実装法などで固定することができる。   Further, the SOA 10 and the Si optical waveguide chip 40 fix the relative positions of the chips at the positions where the emitted light from the respective elements is optically coupled. For example, it can be fixed by a flip chip mounting method or the like.

第2のSOA20は、第1のSOA10とほぼ同一の利得特性を持つよう製造されており、両端の端面21,22についてもSOA10の端面11、12と同様の構成である。   The second SOA 20 is manufactured to have substantially the same gain characteristics as the first SOA 10, and the end surfaces 21 and 22 at both ends have the same configuration as the end surfaces 11 and 12 of the SOA 10.

なお、図3に示すように、別々のチップのSOA10、20を用いる代わりに、単体の2ch集積型半導体光増幅器(SOA)50を用いて光増幅機能を実現してもよい。2ch集積型SOA50を用いることで、個別のSOAを2つ実装する場合に比べて、SOAの実装工程を減らすことができ、製造工程を簡素化することができる。   As shown in FIG. 3, instead of using SOAs 10 and 20 of separate chips, a single 2ch integrated semiconductor optical amplifier (SOA) 50 may be used to realize the optical amplification function. By using the 2ch integrated SOA 50, the SOA mounting process can be reduced and the manufacturing process can be simplified as compared with the case of mounting two individual SOAs.

(Si光導波路、光位相シフタ)
図4に、図2のSi光導波路チップ40で用いるSi光導波路の断面構成図を示す。図4のSi細線導波路920は、Si基板900上のSiO2膜910の内に埋め込み構造で形成されている。
(Si optical waveguide, optical phase shifter)
FIG. 4 shows a cross-sectional configuration diagram of a Si optical waveguide used in the Si optical waveguide chip 40 of FIG. 4 is formed with a buried structure in the SiO 2 film 910 on the Si substrate 900.

また、図4上部に示すように、光位相シフタ(図2の133、141、142ほか)は、Si細線導波路920上のSiO2膜910にTiNのヒータ930とTaNとAlから成る電極940を配置し、通電して加熱するヒータを形成することにより実現することができる。このヒータに電力を与えて発熱させ、導波路の温度変化による熱膨張を利用して屈折率変化させ、導波路の光位相を調整することができる。同様の光位相シフタは、レーザ発振している縦モード位置を調整するためにも用いることができる。 Further, as shown in FIG. 4 upper (133,141,142 addition Figure 2) optical phase shifter is composed of the heater 930 and the TaN and Al TiN on SiO 2 film 910 on the Si wire waveguide 920 electrode 940 This can be realized by forming a heater that is heated by energization. The optical phase of the waveguide can be adjusted by applying electric power to the heater to generate heat and changing the refractive index using thermal expansion caused by the temperature change of the waveguide. A similar optical phase shifter can also be used to adjust the longitudinal mode position of laser oscillation.

Si細線導波路920や光位相シフタ各部の例示的な断面寸法は、図4に図示のとおりである。以後、光位相シフタという場合は、本ヒータ930と同様の断面構造のものを指す。   Exemplary cross-sectional dimensions of each part of the Si wire waveguide 920 and the optical phase shifter are as shown in FIG. Hereinafter, the term “optical phase shifter” refers to a cross-sectional structure similar to that of the heater 930.

(2×2光カプラ)
図2のSi光導波路で実現される光タップ構造である2×2光カプラ150、160として、例えば方向性結合器を用いて実現する方法がある。このとき、方向性結合器の結合長を変えることで任意の光結合比(結合効率)をもつ2×2光カプラを実現することができる。また、方向性結合器のほかに、マルチモード干渉光結合器を用いた2×2光カプラやその他の2×2フィルタを用いて2×2光カプラ150、160の機能を実現してもよい。
(2 × 2 optical coupler)
As the 2 × 2 optical couplers 150 and 160 having the optical tap structure realized by the Si optical waveguide shown in FIG. 2, there is a method realized by using, for example, a directional coupler. At this time, a 2 × 2 optical coupler having an arbitrary optical coupling ratio (coupling efficiency) can be realized by changing the coupling length of the directional coupler. In addition to the directional coupler, the functions of the 2 × 2 optical couplers 150 and 160 may be realized by using a 2 × 2 optical coupler using a multimode interference optical coupler or other 2 × 2 filters. .

なお、本実施例1では、第1、第2の2×2光カプラ150、160はκ1、κ2のパワー結合比(結合効率)を持っているとする。これらのκの値は、具体的にはSOAとの兼ね合いで決まり、例えばκ:0.8とすることができる。   In the first embodiment, it is assumed that the first and second 2 × 2 optical couplers 150 and 160 have power coupling ratios (coupling efficiency) of κ1 and κ2. These values of κ are specifically determined in consideration of the SOA and can be set to κ: 0.8, for example.

ここで、0<κ1、κ2<1とする。このとき、第1の2×2光カプラ150の第2ポート152へ光を入力すると、第3ポート153へ(κ1)×100%のパワーの光が、第4ポート154へ(1−κ1)×100%のパワーの光が、それぞれ分岐して出力される。   Here, it is assumed that 0 <κ1 and κ2 <1. At this time, when light is input to the second port 152 of the first 2 × 2 optical coupler 150, (κ1) × 100% power light is transmitted to the third port 153 to the fourth port 154 (1−κ1). X100% power light is branched and output.

また、同様に、第2の2×2光カプラ160の第2ポート162へ光を入力すると、第3ポート163へ(κ2)×100%のパワーの光が、第4ポート164へ(1−κ2)×100%のパワーの光が、それぞれ分岐して出力される。   Similarly, when light is input to the second port 162 of the second 2 × 2 optical coupler 160, light of (κ2) × 100% power is input to the third port 163 (1− κ2) × 100% power light is branched and output.

このような2×2光カプラ150、160を2つの光タップ構造として設けることにより、波長可変フィルタであるリング共振器フィルタ130に入力される光パワー量を低減することができる。   By providing such 2 × 2 optical couplers 150 and 160 as two optical tap structures, the amount of optical power input to the ring resonator filter 130 that is a wavelength tunable filter can be reduced.

(リング共振器フィルタ)
図2のリング共振器フィルタ130は、第1の入出力ポート131から第2の入出力ポート132への透過において、周期的な透過ピーク(共振ピーク)を持つ。よって、SOA10、20の利得の一番高い共振ピーク位置付近の波長でレーザ発振させることができる。ここで、この共振ピークは、隣接縦モードを十分抑制可能な程度に鋭く設計されているものとする。
(Ring resonator filter)
The ring resonator filter 130 of FIG. 2 has a periodic transmission peak (resonance peak) in transmission from the first input / output port 131 to the second input / output port 132. Therefore, laser oscillation can be performed at a wavelength near the resonance peak position with the highest gain of the SOAs 10 and 20. Here, it is assumed that the resonance peak is designed so sharp that the adjacent longitudinal mode can be sufficiently suppressed.

リング共振器フィルタ130の共振ピーク位置は、フィルタ内のリング状光導波路に設けられた光位相シフタ133に設けられたヒータに与える電力を調整することにより、可変とすることができる。   The resonance peak position of the ring resonator filter 130 can be made variable by adjusting the power applied to the heater provided in the optical phase shifter 133 provided in the ring-shaped optical waveguide in the filter.

なお、本実施例では、波長可変レーザとしてリング共振器フィルタ130を用いて構成しているが、透過波長が可変なマッハツェンダ―干渉計型フィルタやブラックグレーティングフィルタなどを波長可変フィルタとして用いてもよい。   In this embodiment, the ring resonator filter 130 is used as the wavelength tunable laser. However, a Mach-Zehnder interferometer type filter or a black grating filter having a variable transmission wavelength may be used as the wavelength tunable filter. .

(リング共振器フィルタに入力される光パワーの抑制)
図1の従来構成と図2の本実施例1の構成について、波長可変フィルタ30とリング共振器フィルタ130へ入力する光パワーの比較を行う。まず、SOA10で増幅された光が、第1入出力ポート31、131から波長可変フィルタ30、リング共振器フィルタ130に入力される分を比較する。
(Suppression of optical power input to ring resonator filter)
The optical power input to the wavelength tunable filter 30 and the ring resonator filter 130 is compared between the conventional configuration of FIG. 1 and the configuration of the first embodiment of FIG. First, the amount of light amplified by the SOA 10 is compared with the amount of light input from the first input / output ports 31 and 131 to the wavelength tunable filter 30 and the ring resonator filter 130.

図1の従来構成では、SOA10にて増幅され、出力された光は微小な導波損失を受けるのみで、ほぼ減衰することなく波長可変フィルタ30の第1の入出力ポート31へ入力されていた。一方、図2の本実施例1の構成では、SOA10にて増幅され、出力された光は、微小な導波損失の他に、第1の2×2光カプラ150にて、共振器からの光取り出しによる損失を受けたのちに、リング共振器フィルタ130に入力される。   In the conventional configuration of FIG. 1, the light amplified and output by the SOA 10 is only subjected to a small waveguide loss, and is input to the first input / output port 31 of the wavelength tunable filter 30 with almost no attenuation. . On the other hand, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 2, the light amplified and output by the SOA 10 is output from the resonator by the first 2 × 2 optical coupler 150 in addition to the minute waveguide loss. After receiving the loss due to light extraction, it is input to the ring resonator filter 130.

具体的には、第1の2×2光カプラの第2ポート152に入力された光の(1−κ1)×100%が、第4ポート154へ出力される。よって、リング共振器フィルタ130の第1入出力ポート131へ入力される光は、従来構成に比べ、本構成では(1−κ1)×100%だけ低減される。   Specifically, (1-κ1) × 100% of the light input to the second port 152 of the first 2 × 2 optical coupler is output to the fourth port 154. Therefore, the light input to the first input / output port 131 of the ring resonator filter 130 is reduced by (1−κ1) × 100% in the present configuration compared to the conventional configuration.

同様に、SOA20で増幅された光が波長可変フィルタ30、リング共振器フィルタ130に第2入出力ポート32、132から入力される分を比較する。上記と同様の議論により、図1の従来構成に比べ、図2の本実施例1の構成では、第2の2×2光カプラ160にて光取り出しによる損失を受ける分を考慮すると、リング共振器フィルタ130の第2入出力ポート132に入力する光パワーは、従来構成に比べ、本構成では(1−κ2)×100%だけ低減される。   Similarly, the amount of light amplified by the SOA 20 is input to the wavelength tunable filter 30 and the ring resonator filter 130 from the second input / output ports 32 and 132. Based on the same discussion as described above, in the configuration of the first embodiment in FIG. 2 in comparison with the conventional configuration in FIG. 1, the ring resonance occurs in consideration of the loss due to the light extraction in the second 2 × 2 optical coupler 160. The optical power input to the second input / output port 132 of the filter 130 is reduced by (1−κ2) × 100% in this configuration compared to the conventional configuration.

以上のように、本実施例1の構成では、リング共振器フィルタ130に入力される光パワー量を低減することができ、リング共振器の光強度による共振波長変化を低減し、安定した発振波長制御が可能となる。   As described above, in the configuration of the first embodiment, the amount of optical power input to the ring resonator filter 130 can be reduced, the change in the resonance wavelength due to the light intensity of the ring resonator is reduced, and the stable oscillation wavelength Control becomes possible.

(実施例2)
図5は、本発明の実施例2に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。なお、実施例2において、実施例1中で述べた特徴について、同一機能を果たす部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、実施例2以降の実施例においても、当該実施例よりも前の実施例と同一機能を果たす部分には、同一符号を付し、重複する説明は省略する。
(Example 2)
FIG. 5 is a configuration diagram showing an external resonator type laser light source according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, with respect to the features described in the first embodiment, portions having the same function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Also, in the embodiments after the second embodiment, portions having the same functions as those of the previous embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(実施例1との差分とその効果)
図5に示されるように、実施例2の外部共振器型レーザ光源は、実施例1の外部共振器型レーザ光源の単一のリング共振器を用いたリング共振器フィルタ130の代わりに、リングの周回長の異なる2つのリング共振器を直列に光学結合した、ダブルリングフィルタ230を用いたものである。
(Difference from Example 1 and its effect)
As shown in FIG. 5, the external resonator type laser light source of the second embodiment has a ring resonator filter 130 instead of the ring resonator filter 130 using the single ring resonator of the external resonator type laser light source of the first embodiment. A double ring filter 230 is used in which two ring resonators having different circulation lengths are optically coupled in series.

ダブルリングフィルタ230は非特許文献1にあるとおり、2つの異なるリング共振器の周期性を利用して、バーニア型フィルタを形成することが可能である。本バーニアフィルタでは、1つのリング共振器を用いた場合に比べ、フィルタの透過スペクトルの周期を実質的に拡大することができる。フィルタの透過スペクトルの周期は、単一波長発振時における波長可変領域を制限するので、実施例1に比べ、実施例2では、より広い波長可変領域をもつレーザを実現することができる。   As described in Non-Patent Document 1, the double ring filter 230 can form a vernier type filter using the periodicity of two different ring resonators. In this vernier filter, the period of the transmission spectrum of the filter can be substantially expanded as compared with the case where one ring resonator is used. Since the period of the transmission spectrum of the filter limits the wavelength tunable region at the time of single wavelength oscillation, in Example 2, a laser having a wider wavelength tunable region can be realized compared to Example 1.

(ダブルリングフィルタ)
ダブルリングフィルタ230は、第1の入出力ポート231から第2の入出力ポート232への透過において、2つのリング共振器のバーニア効果によって拡大された周期の透過スペクトルをもつ。よってSOA10、20の一番高い利得を持つ透過ピーク付近の波長で、レーザ発振させることができる。ここで、それぞれのリング共振器の透過ピークは、レーザ発振における隣接縦モードを十分抑制可能な程度に鋭く設計されているものとする。ダブルリングフィルタ230の透過ピーク位置は、第1の光位相シフタ233と第2の光位相シフタ234に設けられたヒータに与える電力を調整することにより、可変とすることができる。
(Double ring filter)
The double ring filter 230 has a transmission spectrum with a period expanded by the vernier effect of two ring resonators in the transmission from the first input / output port 231 to the second input / output port 232. Therefore, laser oscillation can be performed at a wavelength near the transmission peak having the highest gain of the SOAs 10 and 20. Here, it is assumed that the transmission peak of each ring resonator is designed to be sharp enough to sufficiently suppress the adjacent longitudinal mode in laser oscillation. The transmission peak position of the double ring filter 230 can be made variable by adjusting the power applied to the heaters provided in the first optical phase shifter 233 and the second optical phase shifter 234.

また、使用するリング共振器の数は2つに限らず、3つ以上のリング共振器を光学的に接続した光フィルタとすることによって、さらに波長可変領域を拡大することが可能である。   Further, the number of ring resonators used is not limited to two, and the wavelength variable region can be further expanded by using an optical filter in which three or more ring resonators are optically connected.

(実施例3)
図6は、本発明の実施例3に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。図6の実施例3の外部共振器型レーザ光源は、光変調器370による光変調機能も備えたレーザ光源であって、具体的には図4の実施例2のレーザ光源の出力ポートである第1の2×2光カプラ150の第3ポート153と第2の2×2光カプラ160の第3ポート163に、光変調器370の第1入力ポート371と第2入力ポート372が接続されている構成をもつ、レーザ光源である。
(Example 3)
FIG. 6 is a block diagram showing an external resonator type laser light source according to Embodiment 3 of the present invention. The external resonator type laser light source of Example 3 in FIG. 6 is a laser light source that also has a light modulation function by the optical modulator 370, and specifically, is an output port of the laser light source of Example 2 in FIG. The first input port 371 and the second input port 372 of the optical modulator 370 are connected to the third port 153 of the first 2 × 2 optical coupler 150 and the third port 163 of the second 2 × 2 optical coupler 160. This is a laser light source having the configuration described above.

(実施例2との差分とその効果)
シリコンフォトニクスプラットフォームでは、光位相を数十GHzの電気変調信号で変調できる光変調部をSi光導波路チップ上に形成し、集積することが可能である。図6の本実施例3では、光変調器370としてマッハツェンダー型光変調器を集積している。光変調器370を、外部共振器レーザの外部共振器部と同一のSi光導波路チップ40内に形成することで、別々のモジュールで波長可変レーザと光変調器を形成する場合に比べて、より小型な光送信器を実現することができる。
(Difference from Example 2 and its effect)
In the silicon photonics platform, it is possible to form and integrate an optical modulation unit capable of modulating the optical phase with an electric modulation signal of several tens of GHz on a Si optical waveguide chip. In the third embodiment shown in FIG. 6, a Mach-Zehnder type optical modulator is integrated as the optical modulator 370. By forming the optical modulator 370 in the same Si optical waveguide chip 40 as the external resonator part of the external resonator laser, compared to the case where the wavelength tunable laser and the optical modulator are formed by separate modules, more A small optical transmitter can be realized.

(光変調器)
図6の光変調器370は、その第1入力ポート371と第2入力ポート372がレーザ光源出力ポート153,163に接続された、マッハツェンダー型光変調器である。マッハツェンダー変調器の各アームは第1、第2の光変調部373、374と、光位相調整部である第1、第2の位相シフタ375、376とを備える。
(Light modulator)
The optical modulator 370 of FIG. 6 is a Mach-Zehnder optical modulator in which the first input port 371 and the second input port 372 are connected to the laser light source output ports 153 and 163. Each arm of the Mach-Zehnder modulator includes first and second optical modulation units 373 and 374 and first and second phase shifters 375 and 376 which are optical phase adjustment units.

本構成では、第1の2×2光カプラ150と第2の2×2光カプラ160の光カプラの光パワー結合比は、同一になるように設計されているとする。また、ダブルリングフィルタ230に対して、対称に光導波路を設計することにより、第1入力ポート371と第2入力ポート372に入力される光パワーをほぼ同等とすることができる。さらに、位相シフタ380を用いて、マッハツェンダー型光変調器への入力位相も調整することで、原理損失なく光を入力することが可能である。   In this configuration, it is assumed that the optical power coupling ratios of the first 2 × 2 optical coupler 150 and the second 2 × 2 optical coupler 160 are the same. In addition, the optical power input to the first input port 371 and the second input port 372 can be made substantially equal by designing the optical waveguide symmetrically with respect to the double ring filter 230. Furthermore, by using the phase shifter 380 to adjust the input phase to the Mach-Zehnder optical modulator, it is possible to input light without loss of principle.

なお、図6の本実施例3では、1つのマッハツェンダー変調器の2つの入力ポート371,372が、外部共振器レーザの2つの出力ポート153,163に接続された構成であったが、同一基板上に形成された光変調器であれば、いずれの出力ポートに接続されていてもよい。   In the third embodiment shown in FIG. 6, the two input ports 371 and 372 of one Mach-Zehnder modulator are connected to the two output ports 153 and 163 of the external resonator laser. Any optical modulator formed on the substrate may be connected to any output port.

また、図6では単一マッハツェンダー変調器を接続した構成を本実施例3としたが、図7に示すように複数のマッハツェンダー変調器を用いて構成される光変調器が接続されていてもよい。   In FIG. 6, the configuration in which a single Mach-Zehnder modulator is connected is described as the third embodiment. However, as shown in FIG. 7, an optical modulator configured using a plurality of Mach-Zehnder modulators is connected. Also good.

なお、図6の本実施例3では、単一偏波の送信器としての構成を述べたが、図7に示すとおり、2つの出力ポート(例えば、ポート153とポート163)にそれぞれ光変調器391,392を接続し、片方の変調器392の後段に偏波回転器393を接続し、偏波を90度回転して合波することで、偏波多重光送信器を構成することもできる。   In the third embodiment of FIG. 6, the configuration as a single polarization transmitter has been described. However, as shown in FIG. 7, two output ports (for example, port 153 and port 163) each have an optical modulator. It is also possible to configure a polarization multiplexed optical transmitter by connecting 391 and 392, connecting a polarization rotator 393 to the subsequent stage of one modulator 392, and rotating and multiplexing the polarization by 90 degrees. .

その際、各偏波間の出力パワーの違いを補正するために、各偏波チャネル毎に可変光減衰器を集積することもできる。図6では、各偏波に対してBPSK(Binary phase−shift keying)変調器が集積されていたが、QPSK(Quadrature phase−shift keying)、16QAM(Quadrature amplitude modulation)などの他の変調フォーマットに対応した光変調器を用いることもできる。   At that time, a variable optical attenuator can be integrated for each polarization channel in order to correct the difference in output power between the polarizations. In FIG. 6, a BPSK (Binary phase-shift keying) modulator is integrated for each polarization, but other formats such as QPSK (Quadrature phase-shift keying) and 16QAM (Quadrature amplitude modulation) are supported. It is also possible to use an optical modulator.

(実施例4)
図8は、本発明の実施例4に係る外部共振器型レーザ光源を示す構成図である。
(Example 4)
FIG. 8 is a block diagram showing an external resonator type laser light source according to Embodiment 4 of the present invention.

実施例4の外部共振器型レーザ光源は、実施例2の外部共振器型レーザ光源の一方の光出力ポートである第2の2×2光カプラの第1ポート161に、波長調整機構をもつ波長ロッカー470を備えた構成をもつ、光送受信器用のレーザ光源である。   The external resonator type laser light source of Example 4 has a wavelength adjustment mechanism in the first port 161 of the second 2 × 2 optical coupler which is one optical output port of the external resonator type laser light source of Example 2. This is a laser light source for an optical transceiver having a configuration including a wavelength locker 470.

(実施例2との差分とその効果)
本実施例4の構成では、レーザ光源の発振波長を波長ロッカーを用いてモニタし、波長制御機構によってフィードバック制御することによって、レーザ発振波長を精密に制御することができる。
(Difference from Example 2 and its effect)
In the configuration of the fourth embodiment, the laser oscillation wavelength can be precisely controlled by monitoring the oscillation wavelength of the laser light source using a wavelength locker and performing feedback control using a wavelength control mechanism.

(波長ロッカー)
具体的には、図8の本波長ロッカー470と、図示しない制御用電子回路等で構成された波長制御機構を用いることで、レーザ光源の発振波長をモニタし、本レーザ光源の外部共振器内に設置された光位相シフタ141、142、233、234に与える電力を制御し、発振波長を精密に制御することができる。
(Wavelength locker)
Specifically, by using a wavelength control mechanism configured by the wavelength locker 470 of FIG. 8 and a control electronic circuit (not shown), the oscillation wavelength of the laser light source is monitored, and the internal cavity of the laser light source By controlling the power applied to the optical phase shifters 141, 142, 233, and 234 installed in, the oscillation wavelength can be precisely controlled.

(外部共振器レーザを2つ用いる場合よりも優位な点)
ここで、図8の本実施例4の構成は、比較例として図9に示すような、2つの外部共振器レーザを用いて同等の光出力を確保する場合よりも優位になることを説明する。
(Advantages over using two external cavity lasers)
Here, it will be explained that the configuration of the fourth embodiment in FIG. 8 is superior to the case of securing equivalent optical output using two external resonator lasers as shown in FIG. 9 as a comparative example. .

光源、光変調器、受光回路を一体集積するような、集積型コヒーレント光送受信器用レーザでは、送信器の光送信回路において、信号光として用いられる光と、受信器の受光回路において、イントラダイン受信を行う場合の局発光として用いられる光として用いる光源が2系統必要となり、レーザには高出力化が求められる。そこで、図9の比較例に示すように、2つの独立な外部共振器レーザを用いて、例えば1つの外部共振器レーザの光出力を信号光、残りの1つを局発光として用いることが想定される。   In an integrated coherent optical transmitter / receiver laser that integrates a light source, an optical modulator, and a light receiving circuit, light used as signal light in an optical transmission circuit of a transmitter and intradyne reception in a light receiving circuit of a receiver Two light sources to be used as light used as local light in the case of performing the above are required, and high output is required for the laser. Therefore, as shown in the comparative example of FIG. 9, it is assumed that two independent external resonator lasers are used, for example, the optical output of one external resonator laser is used as signal light and the remaining one is used as local light. Is done.

このとき、それぞれの外部共振器レーザは独立であり、同じ波長でありながら発振波長を制御する場合は波長ロッカーが2つ必要となる(471、472)。さらに、波長制御用電子回路等も2つ必要になる。   At this time, each external cavity laser is independent, and two wavelength lockers are required in order to control the oscillation wavelength while having the same wavelength (471, 472). Furthermore, two wavelength control electronic circuits are required.

一方、図8の本実施例4の構成では、2つのSOAを用いて1つの外部共振器レーザを構成しているので、波長制御を行う機構は1つで良く、図9に示す場合よりも構成を簡易化できる、さらに、波長制御用電子回路も1つで良く、制御に必要な電力を削減可能である。   On the other hand, in the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. 8, since one external resonator laser is configured using two SOAs, only one mechanism for wavelength control is required, which is more than the case shown in FIG. The configuration can be simplified, and only one wavelength control electronic circuit is required, and the power required for control can be reduced.

ここで、カプラでの光取り出し効率が同じで、導波路での光導波損失、波長可変フィルタ30での損失を無視すると、図8の4つの出力ポート151、153、161、163の光出力合計は、図9の2つの独立な外部共振器レーザの光出力の合計と同じとなる。よって、本構成を用いることで、2つの独立な外部共振器レーザよりも簡易な波長制御構成で、同等の出力を得ることができるといえる。   Here, if the light extraction efficiency in the coupler is the same, and the optical waveguide loss in the waveguide and the loss in the wavelength tunable filter 30 are ignored, the total optical output of the four output ports 151, 153, 161, and 163 in FIG. Is the same as the sum of the optical outputs of the two independent external cavity lasers in FIG. Therefore, by using this configuration, it can be said that an equivalent output can be obtained with a wavelength control configuration simpler than two independent external resonator lasers.

(実施の可能性を広げる事項)
なお、本実施例4では、波長ロッカー470はレーザ光源の光出力ポート161に接続されていたが、他の光出力ポートに接続されていてもよいのは明らかである。また、本実施例4では、波長ロッカー470はSi光導波路チップ40の外に設置されていたが、Si光導波路チップ40内に同等の機能を集積してもよい。
(Matters that expand the possibility of implementation)
In the fourth embodiment, the wavelength locker 470 is connected to the light output port 161 of the laser light source. However, it is obvious that the wavelength locker 470 may be connected to another light output port. In the fourth embodiment, the wavelength locker 470 is installed outside the Si optical waveguide chip 40. However, an equivalent function may be integrated in the Si optical waveguide chip 40.

以上の様に、本発明を用いれば、2つの半導体光増幅器を用いて動作する外部共振器レーザにおいて、波長可変フィルタへの入力パワーを低減して、高光パワー出力でありながら安定した発振波長制御が可能となる。   As described above, according to the present invention, in an external cavity laser that operates using two semiconductor optical amplifiers, the input power to the wavelength tunable filter is reduced, and stable oscillation wavelength control is achieved with high optical power output. Is possible.

10、20 半導体光増幅器(SOA)
11、12、21、22 半導体光増幅器(SOA)の端面
13、23 光スポットサイズ変換器(SSC)
14、24 光増幅部
30 波長可変フィルタ
31、32、33 波長可変フィルタの入出力ポート
40 Si光導波路チップ
41、42 Si光導波路
50 2ch集積型半導体光増幅器(SOA)
130 リング共振器フィルタ
131、132 リング共振器フィルタの入出力ポート
133、141、142、233、234、380 光位相シフタ
150、160 2×2光カプラ
151、152、153、154、161、162、163、164
2×2光カプラの第1ポート〜第4ポート
230 ダブルリングフィルタ
231、232 ダブルリングフィルタの入出力ポート
370、391、392 光変調器
371、372 光変調器の入力ポート
373、374 光変調部
375、376 光変調器の光位相シフタ
393 偏波回転器
470、471、472 波長ロッカー
900 Si基板
910 SiO2
920 Si細線導波路
930 ヒータ
940 電極
10, 20 Semiconductor optical amplifier (SOA)
11, 12, 21, 22 End faces 13, 23 of a semiconductor optical amplifier (SOA) Optical spot size converter (SSC)
14, 24 Optical amplification unit 30 Wavelength tunable filters 31, 32, 33 Input / output ports of wavelength tunable filter 40 Si optical waveguide chip 41, 42 Si optical waveguide 50 2ch integrated semiconductor optical amplifier (SOA)
130 Ring resonator filter 131, 132 Ring resonator filter input / output ports 133, 141, 142, 233, 234, 380 Optical phase shifter 150, 160 2 × 2 optical coupler 151, 152, 153, 154, 161, 162, 163, 164
2 × 2 optical coupler first port to fourth port 230 Double ring filters 231 and 232 Double ring filter input / output ports 370, 391, 392 Optical modulator
371, 372 Optical modulator input ports 373, 374 Optical modulators 375, 376 Optical phase shifter 393 of optical modulator Polarization rotators 470, 471, 472 Wavelength locker 900 Si substrate 910 SiO 2 film 920 Si wire waveguide 930 Heater 940 Electrode

Claims (7)

第1光増幅器と、第2光増幅器と、
単一のSi光導波路チップ内に形成され、前記第1光増幅器と前記第2光増幅器とを光学的に接続する波長可変フィルタとを備え、
前記第1光増幅器と前記第2光増幅器とは、ほぼ同一の利得特性を持ち、かつ両端の端面についても同様の構成とされ、第1光増幅器の外側の端面と第2光増幅器の外側の端面とで共振器が構成されてなる、外部共振器型レーザ光源であって、
前記第1光増幅器と前記波長可変フィルタの間の前記Si光導波路チップ内に形成された第1光タップ構造と、
前記第2光増幅器と前記波長可変フィルタの間の前記Si光導波路チップ内に形成された第2光タップ構造とを備え、
少なくとも一方の前記光タップ構造の光出力ポートよりレーザ光を出力して、前記波長可変フィルタへの光入力パワーを低減する
ことを特徴とする外部共振器型レーザ光源。
A first optical amplifier, a second optical amplifier,
A tunable filter that is formed in a single Si optical waveguide chip and optically connects the first optical amplifier and the second optical amplifier ;
The first optical amplifier and the second optical amplifier have substantially the same gain characteristics, and the end surfaces at both ends have the same configuration. The outer end surface of the first optical amplifier and the outer surface of the second optical amplifier An external resonator type laser light source in which a resonator is configured with an end face,
A first optical tap structure formed in the Si optical waveguide chip between the first optical amplifier and the wavelength tunable filter;
A second optical tap structure formed in the Si optical waveguide chip between the second optical amplifier and the tunable filter,
An external resonator type laser light source , wherein laser light is output from at least one of the optical output ports of the optical tap structure to reduce optical input power to the wavelength tunable filter .
前記第1光増幅器と前記第2光増幅器は、単体の2ch集積型半導体光増幅器で構成されている
ことを特徴とする請求項記載の外部共振器型レーザ光源。
It said first optical amplifier and said second optical amplifier, single 2ch integrated external cavity laser source according to claim 1, characterized in that it is constituted by a semiconductor optical amplifier.
前記波長可変フィルタは、リング光導波路上に位相シフタを備えたリング共振器フィルタである
ことを特徴とする請求項1または2に記載の外部共振器型レーザ光源。
3. The external resonator type laser light source according to claim 1, wherein the tunable filter is a ring resonator filter having a phase shifter on a ring optical waveguide.
前記波長可変フィルタは、2つ以上のリング共振器を光学的に接続した光フィルタである
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
It said tunable filter comprises two or more external cavity laser source according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the ring resonator is an optical filter optically connected.
前記第1光タップ構造と、前記第2光タップ構造は、それぞれ任意の結合効率を持った2×2光カプラである
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
Said first optical tap structure, the second optical tap structure, each external resonator according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the 2 × 2 optical coupler having an arbitrary coupling efficiency Type laser light source.
前記第1光タップ構造と前記第2光タップ構造の一方の光出力ポートに、波長ロッカーが光学的に接続されて波長制御機構を構成する
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
One of the optical output port of said second optical tap structure as the first optical tap structure, to any one of claims 1 to 5 wavelength locker is optically connected to characterized in that it constitutes a wavelength control mechanism The external resonator type laser light source described.
前記Si光導波路チップ内に形成され、前記第1光タップ構造と前記第2光タップ構造の光出力ポートに入力が接続された光変調器を有する
ことを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の外部共振器型レーザ光源。
Any said Si is formed on the optical waveguide chip of claim 1 to 5 input to the optical output port of the first optical tap structure and the second optical tap structure is characterized by having a connected optical modulators An external resonator type laser light source according to claim 1.
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