JPH04106990A - Optical integrated circuit - Google Patents

Optical integrated circuit

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JPH04106990A
JPH04106990A JP22385590A JP22385590A JPH04106990A JP H04106990 A JPH04106990 A JP H04106990A JP 22385590 A JP22385590 A JP 22385590A JP 22385590 A JP22385590 A JP 22385590A JP H04106990 A JPH04106990 A JP H04106990A
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JP
Japan
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grating coupler
laser
optical waveguide
coupler
grating
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Application number
JP22385590A
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Japanese (ja)
Inventor
Minoru Oyama
実 大山
Akihiro Yamazaki
哲広 山崎
Hiroshi Inoue
弘 井上
Toshio Konno
昆野 俊男
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce a variation in an emitting angle of a light to be emitted from a condensing grating coupler by providing a reflection type grating coupler for forming part of a resonator for deciding the oscillation wavelength of a semiconductor laser at a part of an optical waveguide between the laser and the coupler. CONSTITUTION:A semiconductor laser 22 is end-coupled to an optical waveguide 23, and a laser light emitted from the active layer of the laser 22 is propagated to a waveguide layer 23b of the waveguide 23. The light is partly reflected at the part of the layer 23b corresponding to the forming region of a reflection type grating coupler 24 in a grating layer 23c of the waveguide 23, and fed back to the laser 22. Since the coupler 24 constitutes the part of an external resonator with respect to the laser 22, the gain of the laser 22 becomes large at a specific value lambdab (lambdab=NLAMBDA1) if a secondary Bragg reflection occurs in the coupler 24) to be decided by the effective refractive index N of the waveguide 23 and the grating period LAMBDA1 of the coupler 24, and the laser 22 stably outputs a laser light having a wavelength lambdab by a single longitudinal mode oscillation.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本発明は光集積回路に関する。 The present invention relates to optical integrated circuits.

【従来の技術】[Conventional technology]

光源と各種機能素子を含む光導波路と光検出器等を集積
して構成させた光集積回路としては、従来からモノリシ
ック光集積回路とハイブリッド光集積回路と準ハイブリ
ッド光集積回路との3つの構成形態のものが、それぞれ
提案されて来ている。 第7図は光ディスクの信号読取り用の光学ヘッドとして
構成された光集積回路の斜視図で、この図において1は
Si基板、2は半導体レーザ、3は光導波路、4はビー
ムスプリッタ、5は集光グレーティング・カプラ、6は
光ディスク、7は受光素子、8は信号処理回路であり、
半導体レーザ2から放射されたレーザ光は、光導波路3
→ビームスプリツタ4→集光グレーテイング・カブラ5
→光デイスク6の経路で光ディスク6に集光されてディ
スク面に集光スポットを生じさせる。そして、前記した
集光スポットによる光ディスク6からの反射光は、光デ
イスク6→集光グレーテイング・カブラ5→ビームスプ
リツタ4→受光素子7の経路によって受光素子7に与え
られることにより、受光素子7ではそれに入射した光を
光電変換して信号処理回路8に供給する。前記の信号処
理回路8では再生信号とトラッキング制御信号とフォー
カス制御信号とを発生して、前記の各信号をそれぞれ所
要の回路部分に供給する。 ところで、前記した第7図示の光集積回路において、光
ディスク6からの反射光が光導波路3を介して半導体レ
ーザ2に戻り光として帰還され、その戻り光の入射によ
り半導体レーザ2が発振スペクトルのマルチモード化し
たり、あるいはモードホッピングを起こしたりすると、
前記の状態の半導体レーザ2から放射されたレーザ光に
よって光ディスク6にマルチ化された集光スポットが生
じたり、あるいは集光スポットの位置飛びを起こすなど
して光学ヘッドによる正常な読取り動作を困難にしてい
た。 第7図を参照して説明した従来の光学ヘッドにおける戻
り光の入射による半導体レーザ2の発振スペクトルのマ
ルチモード化や、モードホッピングの発生の間層のない
光集積回路として1例えば第8図あるいは第9図に例示
されているような構成の光集積回路が提案されている。 第8図及び第9図において9は基板、10はクラッド層
、11は活性層、12はクラッド層、13はキャップ層
、14は2次元光導波路、LDDは半導体レーザ部であ
り、また、第8図において15は回折格子、16は光導
波路部、17は集光グレーティング・カプラであり、さ
らに、第9図において18は出力グレーティング・カプ
ラである。 まず、第8図に示されている光集積回路は回折格子15
と光導波路部16と活性層11クラッド層12等からな
るレーザ部LDDが、それの回折格子15の周期によっ
て決定される特定な波長で安定な単一モード発振を行な
って、光導波路部16から2次元光導波路14に伝播さ
れたレーザ光を集光グレーティング・カプラ17によっ
て空間に集光19させる。 また、第9図に示されている光集積回路は活性層11.
クラッド層12等からなるレーザ部LDDの活性層11
から2次元光導波路14に伝播したレーザ光が、前記の
2次元光導波路14に形成されている出力グレーティン
グ・カプラ18により反射して前記のレーザ部LDDの
活性層11に帰還することによりレーザ光を発振する分
布反射型半導体レーザを構成していて、出力グレーティ
ング・カプラ18の周期によって決定される特定な波長
で安定な単一モード発振を行なって、2次元光導波路1
4の出力グレーティング・カプラ18がら空間に平行光
20が放射される。
Conventionally, there are three types of optical integrated circuits that are constructed by integrating a light source, an optical waveguide containing various functional elements, a photodetector, etc.: monolithic optical integrated circuits, hybrid optical integrated circuits, and quasi-hybrid optical integrated circuits. Each of these has been proposed. FIG. 7 is a perspective view of an optical integrated circuit configured as an optical head for reading signals from an optical disk. In this figure, 1 is a Si substrate, 2 is a semiconductor laser, 3 is an optical waveguide, 4 is a beam splitter, and 5 is a concentrator. An optical grating coupler, 6 an optical disk, 7 a light receiving element, 8 a signal processing circuit,
The laser light emitted from the semiconductor laser 2 passes through the optical waveguide 3
→ Beam splitter 4 → Condensing grating/cabra 5
→The light is focused on the optical disc 6 along the path of the optical disc 6, and a focused spot is created on the disc surface. The light reflected from the optical disk 6 by the above-mentioned focused spot is given to the light receiving element 7 through the path of the optical disk 6 -> the condensing grating/coupler 5 -> the beam splitter 4 -> the light receiving element 7. At 7, the light incident thereon is photoelectrically converted and supplied to a signal processing circuit 8. The signal processing circuit 8 generates a reproduction signal, a tracking control signal, and a focus control signal, and supplies each of the signals to required circuit parts. By the way, in the optical integrated circuit shown in FIG. 7, the reflected light from the optical disk 6 is fed back to the semiconductor laser 2 as a return light via the optical waveguide 3, and the incidence of the returned light causes the semiconductor laser 2 to have multiple oscillation spectra. mode or mode hopping,
The laser light emitted from the semiconductor laser 2 in the above state may cause multiple focused spots on the optical disc 6 or cause the focused spots to jump in position, making it difficult for the optical head to perform a normal reading operation. was. In the conventional optical head described with reference to FIG. 7, the oscillation spectrum of the semiconductor laser 2 can be made multi-mode due to the incidence of the return light, and an optical integrated circuit without a layer during the occurrence of mode hopping can be realized.For example, as shown in FIG. An optical integrated circuit having a configuration as illustrated in FIG. 9 has been proposed. In FIGS. 8 and 9, 9 is a substrate, 10 is a cladding layer, 11 is an active layer, 12 is a cladding layer, 13 is a cap layer, 14 is a two-dimensional optical waveguide, and LDD is a semiconductor laser section. In FIG. 8, 15 is a diffraction grating, 16 is an optical waveguide section, 17 is a condensing grating coupler, and in FIG. 9, 18 is an output grating coupler. First, the optical integrated circuit shown in FIG.
The laser section LDD, which consists of the optical waveguide section 16, the active layer 11, the cladding layer 12, etc., performs stable single mode oscillation at a specific wavelength determined by the period of the diffraction grating 15, The laser light propagated through the two-dimensional optical waveguide 14 is focused 19 in space by a focusing grating coupler 17. Further, the optical integrated circuit shown in FIG. 9 has an active layer 11.
Active layer 11 of laser section LDD consisting of cladding layer 12 etc.
The laser beam propagated to the two-dimensional optical waveguide 14 is reflected by the output grating coupler 18 formed in the two-dimensional optical waveguide 14 and returns to the active layer 11 of the laser section LDD, thereby generating a laser beam. It constitutes a distributed reflection type semiconductor laser that oscillates, and performs stable single mode oscillation at a specific wavelength determined by the period of the output grating coupler 18, thereby creating a two-dimensional optical waveguide 1.
Parallel light 20 is emitted into space from the four output grating couplers 18.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

ところで、第8図及び第91!!!Iに示されている光
集積回路中に使用されている集光グレーティング・カプ
ラ17や出力グレーティング・カプラ18などは、それ
らが所定の特性を示すものとして構成されるためには、
レーザ光が定められた波長を有し、また、光導波路の屈
折率や膜厚がそれぞれ定められた値になされており、さ
らにグレーティング・カプラの周期構造が所定のパター
ンを有すること、等の諸条件を満たしていなければなら
ないが、第8図に例示されている光集積回路では、レー
ザ部LDDがそれの回折格子15の周期によって決定さ
れる特定な波長で安定な単一モード発振を行なっても、
2次元光導波路14に形成された集光グレーティング・
カプラ17が、前記したレーザ部LDDによって発振さ
れたレーザ光の波長によって正しい集光動作ができるよ
うに構成されているとは限らないし、製作条件が厳しく
て製品が高価になるという問題点があり、他方、第9図
に例示されている光集積回路のように、2次元光導波路
14に形成されている出力グレーティング・カプラ18
をレーザ部LDDの活性層11にレーザ光の一部を帰還
させるための反射器に兼用してレーザ光を発振する分布
反射型半導体レーザを構成させている場合には、出力グ
レーティング・カプラ18から空間に放射される光は基
板に垂直な平行光となるために、微小な径の光のスポッ
トを形成させるのには光集積回路の外部に別体の集光レ
ンズを設けることが必要とされるので、全光学部品の集
積化が不可能である他に、光導波路が例えばG a A
 sのような高価な基板上に設けられた場合には高価に
なるということも問題になる。
By the way, Figures 8 and 91! ! ! In order for the concentrating grating coupler 17, the output grating coupler 18, etc. used in the optical integrated circuit shown in FIG.
The laser beam has a predetermined wavelength, the refractive index and film thickness of the optical waveguide are set to predetermined values, and the periodic structure of the grating and coupler has a predetermined pattern, etc. However, in the optical integrated circuit illustrated in FIG. 8, the laser section LDD performs stable single mode oscillation at a specific wavelength determined by the period of its diffraction grating 15. too,
A condensing grating formed in the two-dimensional optical waveguide 14
There are problems in that the coupler 17 is not always configured to perform correct focusing operation depending on the wavelength of the laser beam oscillated by the laser section LDD, and the manufacturing conditions are strict and the product becomes expensive. On the other hand, as in the optical integrated circuit illustrated in FIG. 9, an output grating coupler 18 formed in a two-dimensional optical waveguide 14
When configuring a distributed reflection semiconductor laser that oscillates laser light by also serving as a reflector for returning part of the laser light to the active layer 11 of the laser section LDD, the output grating coupler 18 Since the light emitted into space becomes parallel light perpendicular to the substrate, it is necessary to provide a separate condensing lens outside the optical integrated circuit in order to form a spot of light with a minute diameter. Therefore, it is not possible to integrate all optical components, and the optical waveguide is
Another problem is that it is expensive when it is provided on an expensive substrate such as S.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本発明は集光グレーティング・カプラを形成させてある
光導波路と、前記した光導波路に結合された半導体レー
ザとを含んで構成されている光集積回路であって、半導
体レーザと集光グレーティング・カプラとの間の光導波
路の部分に半導体レーザの発振波長を決定する共振器の
一部を構成する反射型グレーティング・カプラを設けて
なる光集積回路、及び集光グレーティング・カプラを形
成させてある光導波路と、前記した光導波路に端面結合
される一端面部が略々無反射面に構成されている半導体
レーザと、前記した半導体レーザの他端面に形成させた
反射面と集光グレーティング・カプラとの間の光導波路
の部分に設けた反射型グレーティング・カプラとによっ
て発振波長を決定する共振器を構成させて分布ブラッグ
反射レーザを構成させてなる光集積回路を提供する。
The present invention relates to an optical integrated circuit including an optical waveguide formed with a condensing grating coupler and a semiconductor laser coupled to the optical waveguide, the semiconductor laser and the condensing grating coupler being coupled to the optical waveguide. an optical integrated circuit in which a reflective grating coupler forming part of a resonator that determines the oscillation wavelength of the semiconductor laser is provided in the optical waveguide portion between the A semiconductor laser having a substantially non-reflective surface at one end surface coupled to the optical waveguide, a reflecting surface formed on the other end surface of the semiconductor laser, and a condensing grating coupler. An optical integrated circuit is provided in which a distributed Bragg reflection laser is constructed by constructing a resonator that determines the oscillation wavelength by a reflective grating coupler provided in a portion of an optical waveguide between the two.

【作用1 集光グレーティング・カプラを形成させてある光導波路
に結合されている半導体レーザと、集光グレーティング
・カプラとの間の光導波路の部分に設けた反射型グレー
ティング・カプラとにより構成された半導体レーザの発
振波長を決定する共振器を備えた分布反射型半導体レー
ザにより、特定な波長で安定な単一縦モード発振を行な
い、そのレーザ光を集光グレーティング・カプラに与え
て空中に集光させる。 また、集光グレーティング・カプラを形成させてある光
導波路に端面結合される一端面部が略々無反射面に構成
されている半導体レーザと、前記した半導体レーザの他
端面に形成させた反射面と集光グレーティング・カプラ
との間の光導波路の部分に設けた反射型グレーティング
・カプラとによって発振波長を決定する共振器を備えた
分布ブラッグ反射レーザにより、特定な波長で安定な単
−縦モード発振を行ない、そのレーザ光を集光グレーテ
ィング・カプラに与えて空中に集光させる。 安定な単一縦モード発振を行なう半導体レーザの共振器
の一部を構成するように光導波路に設けられた反射型グ
レーティング・カプラと、集光グレーティング・カプラ
とを同一の光導波路に構成させてあるために、光導波路
の作製時に生じる実効屈折率の誤差及びグレーティング
の作製時に生じるパターンの伸縮等の誤差に基づいて発
生する集光グレーティング・カプラから出射する光の出
射角の変化は、前記のように集光グレーティング・カプ
ラが設けられている光導波路と同一の光導波路に設けた
反射型グレーティング・カプラを構成の一部としている
共振器によって発振波長が決定されるようになされてい
る半導体レーザから出力されるレーザ光が、前記した光
導波路の作製時に生じる実効屈折率の誤差及び反射型グ
レーティング・カプラや集光グレーティング・カプラな
どのグレーティングの作製時に生じるパターンの伸縮等
の誤差と対応して前記した集光グレーティング・カプラ
から出射する光の出射角の変化を小さくさせうるような
発振波長のものになされることにより小さく抑えられる
のであり、したがって、先導波路の作製時に生じる実効
屈折率の誤差及びグレーティングの作製時に生じるパタ
ーンの伸縮等の誤差に基づいて従来の光集積回路で生じ
ていた集光グレーティング・カプラから出射する光の出
射角の変化に比べて、本発明の光集積回路における集光
グレーティング・カプラから出射する光の出射角の変化
を大巾に低減できる。 r実施例】 以下、添付図面を参照して本発明の光集積回路の具体的
な内容について説明する。第1図は本発明の光集積回路
の一実施例の斜視図、第2図は同上側断面図、第3図乃
至第6図は説明用の特性図である。 第1図において21は基板、22は半導体レーザ、23
は光導波路、24は反射型グレーティング・カプラ、2
5は集光グレーティング・カプラ、26は光ディスク、
27はグレーティング・ビームスプリッタ、28はフォ
トダイオードであり、前記した光導波路23は第2図中
に示されているようにバッファ層23aと導波層23b
とグレーテイング層23cとによって構成されている。 第1図(及び第2図)に例示されている本発明の光集積
回路は、ハイブリッド光集積回路により光学ヘッドを構
成させた場合の構成例を示しているが、本発明の光集積
回路をモノリシック光集積回路として実施されてもよい
ことは勿論である。 第1図及び第2図に示す光集積回路において、基板21
、光導波路23等はそれらが所定の機能を示すようなも
のとして構成できれば、どのような構成材料を用いて構
成されてもよい。前記した基板21と光導波路23等の
構成材料の一例としては、基板21としてはSi、光導
波路23におけるバッファ層23aとしてはSiO□、
導波層23bとしては米国コーニング社製の#7059
のガラス、グレーテイング層23cとしてはSiNを挙
げることができる。 さて、第1図及び第2図に示されている光集積回路にお
いて、半導体レーザ22と光導波路23とは端面結合さ
れていて半導体レーザ22の活性層から出射されたレー
ザ光は光導波路23における導波層23bに伝播して行
く、前記した光導波路23の導波層23bを伝播して行
くレーザ光は、光導波路23のグレーテイング層23c
における反射型グレーティング・カプラ24の形成領域
と対応する導波層23bの部分で、光の一部が反射して
半導体レーザ22に帰還される。 光導波路23のグレーテイング層23cに形成されてい
る前記した反射型グレーティング・カプラ24は、半導
体レーザ22に関してそれの外部共振器の一部を構成し
ているから、半導体レーザ22の利得は光導波路23の
実効屈折率Nと前記した反射型グレーティング・カプラ
24のグレーティング周期へ〇とによって定まる特定な
値λ−(反射型グレーティング・カプラ24において2
次ブラッグ反射が行なわれる場合にはλb=NΔ、)に
おいて大となり、半導体レーザ22からは単一縦モード
発振による波長λb のレーザ光を安定に出力する。 本発明の光集積回路において半導体レーザ22から出力
させるべきレーザ光の波長(設計波長)をλしとし、光
導波路23の実効屈折率をNとすると、前記した反射型
グレーティング・カプラ24のグレーティング周期A1
は、A工=λIo/N のように定められるから、光導
波路23のグレーテイング層23cに形成させるべき前
記した反射型グレーティング・カプラ24は、半導体レ
ーザ22の発光点を中心とする同心円によってグレーテ
ィング周期がA1となるようなパターンのものとして構
成される。 光導波路23に端面結合されるべき前記の半導体レーザ
22としては、それの活性層の両端面に反射面を備えて
いるものが使用されるようになされても、あるいは、光
導波路23との間で端面結合される端面が無反射面に構
成されているものが使用されるようになされても、その
どちらでもよい。 なお、反射型グレーティング・カプラ24が1次ブラッ
グ反射を行なうものとして構成された場合には1反射型
グレーティング・カプラ24の部分から空間にレーザ光
が出射されないようにできる。 前記した光導波路23
の導波層23bを伝播して行き、光導波路23のグレー
テイング層23cにおける反射型グレーティング・カプ
ラ24の形成領域と対応する導波層23bの部分を通過
したレーザ光、すなわち半導体レーザ22における単一
縦モード発振による波長へ の安定なレーザ光は、グレ
ーティング・ビームスプリッタ27を介して集光グレー
ティング・カプラ25に与えられ、レーザ光は前記の集
光グレーティング・カプラ25によって光ディスク26
の信号面に集光される。 前記のようにして光ディスク26の信号面に集光された
レーザ光のスポットからの反射光は、集光グレーティン
グ・カプラ25→グレーテイング・ビームスプリッタ2
7の光路で戻り、グレーティング・ビームスプリッタ2
7によって2つのレーザビームに分割された後に導波層
23b内を伝播してフォトダイオード28.28に入射
される。 前記のように本発明の光集積回路は、集光グレーティン
グ・カプラ25を形成させてある光導波路23に結合さ
れている半導体レーザ22と、集光グレーティング・カ
プラ25との間の光導波路23の部分に設けた反射型グ
レーティング・カプラ24とによって構成された半導体
レーザの発振波長を決定する共振器を備えた分布反射型
半導体レーザにより、特定な波長で安定な単一縦モード
発振を行ない、そのレーザ光を集光グレーティング・カ
プラ25に与えて空中に集光させるようにしたり、集光
グレーティング・カプラ24を形成させてある光導波路
23に端面結合される一端面部が略々無反射面に構成さ
れている半導体レーザ22と、前記した半導体レーザ2
2の他端面に形成させた反射面と集光グレーティング・
カプラ25との間の光導波路23の部分に設けた反射型
グレーティング・カプラ24とによって発振波長を決定
する共振器を備えた分布ブラッグ反射レーザにより、特
定な波長で安定な単一縦モード発振を行ない、そのレー
ザ光を集光グレーティング・カプラ25に与えて空中に
集光させるようにしたことにより、安定な単一縦モード
発振を行なう半導体レーザ22の共振器の一部を構成す
るように光導波路23に設けられた反射型グレーティン
グ・カプラ24と、集光グレーティング・カプラ25と
が同一の先導波路23に構成させてあるために、光導波
路23の作製時に生じる実効屈折率Nの誤差及びグレー
ティングの作製時に生じるパターンの伸縮等の誤差に基
づいて発生する集光グレーティング・カプラ25から出
射する光の出射角の変化は、前記のように集光グレーテ
ィング・カプラ24が設けられている光導波路23と同
一の先導波路23に設けた反射型グレーティング・カプ
ラ24を構成の一部としている共振器によって発振波長
が決定されるようになされている半導体レーザ22から
出力されるレーザ光が、前記した光導波路23の作製時
に生じる実効屈折率Nの誤差及び反射型グレーティング
・カプラ24や集光グレーティング・カプラ25などの
グレーティングの作製時に生じるパターンの伸縮等の誤
差と対応して前記した集光グレーティング・カプラ25
から出射する光の出射角の変化を小さくさせうるような
発振波長のものになされることにより小さく抑えられる
のであり、したがって、光導波路の作製時に生じる実効
屈折率の誤差及びグレーティングの作製時に生じるパタ
ーンの伸縮等の誤差に基づいて従来の光集積回路で生じ
ていた集光グレーティング・カプラから出射する光の出
射角の変化に比べて、本発明の光集積回路における集光
グレーティング・カプラから出射する光の出射角の変化
を大巾に低減できる。 次に、光集積回路の作製時に生じる作製誤差が光集積回
路の特性に及ぼす影響の程度が本発明の光集積回路と従
来の光集積回路とにおいて格段に異なるという点を第3
図乃至第6図等も参照しながら説明する。 今、光導波路23に設けられた集光グレーティング・カ
プラ25における微小領域(集光グレーティング・カプ
ラ25におけるグレーティング周期は一定でないから、
今、極く一部だけを取出して、それを微小領域としてい
る)におけるグレーティング周期をΔ□、出射角θ1と
し、また、光導波路23に設けられた反射型グレーティ
ング・カプラ24におけるグレーティング周期をΔ2と
し、さらに、光導波路23の実効屈折率Nとし、さらに
また半導体レーザ22からの出力光の波長(半導体レー
ザの発振波長)をλとする。また、前記した光導波路2
3に設けられた反射型グレーティング・カプラ24領域
における伝播ベクトルダイアグラムが第3図の(a)に
示され、また集光グレーティング・カプラ25における
微小領域における伝播ベクトルダイアグラムを第3図の
(b)に示されるものとする。 まず、光導波路23に設けられた反射型グレーティング
・カプラ24の領域では2次のブラッグ反射の場合に、
光導波路23の実効屈折率Nが。 N=に□/に=λ/A、    ・・・ (1)ただし
、グレーティングベクトルに、−2z/人、。 波数ベクトルk = 2 yc /λ 前記の(1)式のように示されるときにグレーティング
・カプラが反射型グレーティング・カブうとして動作で
きる条件であるから、このことから半導体レーザ22の
発振波長λは、次の(2)式を満たす波長となる。 λ=: N A 、  ・・・(2) 次に、光導波路23に設けられた集光グレーティング・
カプラ25の微小領域では出射角θは次の(3)式で示
される条件によって定められる。 sinθ=N−に、/に=N−λ/ A Lθ=sin
−1(N−λ/AX)−(3)前記の(2)式を(3)
式に代入すると次の(4)式が得られる。 θ=sin”1N(1−A、/Δt) ・(4)さて、
光集積回路の作製時に生じる作製誤差として、(イ)光
導波路の実効屈折率Nの誤差、(ロ)グレーティングパ
ターンのサイズLyの誤差、(ハ)半導体レーザの波長
λの誤差、の3種類の誤差を設定して、前記した(イ)
、(ロ)。 (ハ)に示した3種類の個々の誤差に対する出射角θの
変化が、本発明による光集積回路の場合と、従来の光集
積回路の場合とについて、それぞれどのようになるのか
を検討してみると次のとおりである。 (イ)光導波路の実効屈折率Nの誤差が光集積回路の特
性に及ぼす影響についての検討、光導波路の実効屈折率
が、誤差によって設計値の実効屈折率Nに対して、次の
(5)式で示されるN′になったとした場合を想定する
。 N’ =αN ・・・(5) (イーA)従来の光集積回路の場合 前記した(3)式において光導波路の実効屈折率Nだけ
が変化するから、誤差によって光導波路の実効屈折率N
がN′に変イヒした場合における集光グレーティングカ
プラからの光の出射角θ′は、次の(6)式によって一
示されるものになる。 θ’ = 5in−1(N ’ −λ/A、)=sin
−1(aN−λ/A、)  ・−(6)(イーB)本発
明の光集積回路の場合 前記した(3)式において光導波路の実効屈折率Nと、
半導体レーザ22の発振波長λとの双方が変化し、半導
体レーザ22の発振波長λが(7)式に示す波長λ′と
なる。 λ′=αNA、=αλ ・・・(7) それにより、集光グレーティングカプラからの光の出射
角θ”は、次の(8)式によって示されるものになる。 θ”=sin−’(aN −aλ/A□)=sin−1
a (N−λ/A、) ・ (8)(イーC)従来の光
集積回路と本発明の光集積回路との比較。 従来の光集積回路における集光グレーティングカプラか
らの光の出射角θ′を示す(6)式と。 本発明の光集積回路における集光グレーティングカプラ
からの光の出射角θ”を示す(8)式とにおける式中の
αの値を0.94〜1.06(±6%)の範囲で変化さ
せたときに得られる角度誤差Δθの絶対値、すなわち、
10′−01,1θ”−01との比較結果を第4図に示
す。 (ロ)グレーティングパターンのサイズLyの誤差が光
集積回路の特性に及ぼす影響についての検討、 グレーティング描画系の利得変動等によって。 グレーティング周期に誤差が生じて、グレーティング周
期Δ1.A2が次の(9)、(10)式で示されるもの
になった場合を想定する。 へ〇=βへ〇 ・・・(9) Δ2=βA2 ・・・(10) (ローA)従来の光集積回路の場合 前記した(3)式において集光グレーティング・カプラ
のグレーティング周期A1だけが変化するから、この場
合における集光グレーティングカプラからの光の出射角
θ′は、次の(11)式によって示されるものになる。 θ’ =sin−″(N−λ/AL’)= sin −
’ (N−λ/βA、)−(11)(ローB)本発明の
光集積回路の場合 前記した(3)式において集光グレーティング・カプラ
のグレーティング周期A1 と、半導体レーザ22の発
振波長λとの双方が変化し、半導体レーザ22の発振波
長λが(12)式に示す波長λ′となる。 λ’ =NA□’=NβΔ□=βλ ・・・(12)そ
れにより、集光グレーティングカブラからの光の出射角
θ”は、次の(13)式によって示されるものになる。 θ”= 5in−1(N−βλ/βA1)=sin−1
(N−λ/Al)=θ−(13)すなわち、本発明の光
集積回路においてはグレーティング描画系の利得変動等
によってグレーティング周期に誤差が生じても、集光グ
レーティングカプラ25からの光の出射角θ”は設計値
θと同じとなり、誤差Δθは生じない。 (ローC)従来の光集積回路と本発明の光集積回路との
比較、 従来の光集積回路における集光グレーティングカプラか
らの光の出射角θ″を示す(11)式と。 本発明の光集積回路における集光グレーティングカプラ
からの光の出射角θ”を示す(13)式とにおける式中
のαの値を0.94〜1.06(±6%)の範囲で変化
させたときに得られる角度誤差へ〇の絶対値、すなわち
10′−01,1θ”−θIとの比較結果を第5図に示
す。 (ハ)半導体レーザの波長λの誤差、の3種類の誤差が
光集積回路の特性に及ぼす影響についての検討。 半導体レーザの自然発振波長λが設計値に対して誤差が
生じて次の(14)式で示されるλ′になった場合を想
定する。 λ′=γλ ・・・(14) (バーA)従来の光集積回路の場合 前記した(3)式において半導体レーザの自然発振波長
λだけが変化するから、この場合における集光グレーテ
ィングカプラからの光の出射角θ′は1次の(15)式
によって示されるものになる。 θ’ =sin”1(N−λ′/八〇へ=sin−1(
N−βλ/A□)−(15)(ローB)本発明の光集積
回路の場合 半導体レーザ22の発振波長λは反射型グレーティング
・カプラ24のグレーティング周期A。 によって定まる値、すなわち、λ” N A 、に強制
的に決定されるので発振波長λは変化しない。 したがって、集光グレーティングカプラからの光の出射
角θ”は、前記した(13)式によって示されるものと
同じく θ”=sin”(N−βλ/βA 、 )= sin 
−” (N−λ/A、)=θ−(13)本発明の光集積
回路においては、集光グレーティングカプラ25からの
光の出射角θ”は設計値θから変化することなく誤差Δ
θは生じないのである。 (ローC)従来の光集積回路と本発明の光集積回路との
比較、 従来の光集積回路における集光グレーティングカプラか
らの光の出射角θ″を示す(15)式と、本発明の光集
積回路における集光グレーティングカプラからの光の出
射角θ”を示す(13)式とにおける式中のαの値を0
.94〜1.06(±6%)の範囲で変化させたときに
得られる角度誤差Δθの絶対値、すなわち10′−01
,1θ”−〇との比較結果を第6図に示す。 なお、第4図乃至第6図においては、集光グレーティン
グカプラからの光の出射角θの設計値の代表値として、
角度0度及び角度15度の2つをとって計算結果を示し
である。
[Action 1] Consisting of a semiconductor laser coupled to an optical waveguide formed with a condensing grating coupler, and a reflective grating coupler provided in the part of the optical waveguide between the condensing grating coupler. A distributed reflection semiconductor laser equipped with a resonator that determines the oscillation wavelength of the semiconductor laser performs stable single longitudinal mode oscillation at a specific wavelength, and the laser light is fed to a focusing grating and coupler to focus it in the air. let Further, there is provided a semiconductor laser in which one end face portion, which is end face coupled to an optical waveguide formed with a condensing grating coupler, is formed into a substantially non-reflective surface, and a reflective surface formed on the other end face of the semiconductor laser described above. Stable single-longitudinal mode oscillation at a specific wavelength is achieved by a distributed Bragg reflection laser equipped with a resonator that determines the oscillation wavelength by a reflective grating coupler installed in the optical waveguide section between the concentrating grating coupler. The laser beam is then applied to a condensing grating coupler to condense it into the air. A reflective grating coupler and a condensing grating coupler are configured in the same optical waveguide so as to form part of the resonator of a semiconductor laser that performs stable single longitudinal mode oscillation. Therefore, the change in the output angle of the light emitted from the condensing grating/coupler that occurs based on the error in the effective refractive index that occurs during the fabrication of the optical waveguide and the error in expansion and contraction of the pattern that occurs during the fabrication of the grating is due to the above-mentioned change. A semiconductor laser whose oscillation wavelength is determined by a resonator that includes a reflective grating coupler as part of its configuration, which is installed in the same optical waveguide as the condensing grating coupler. The laser beam output from By using the oscillation wavelength that can reduce the change in the emission angle of the light emitted from the condensing grating coupler described above, the error in the effective refractive index that occurs during the fabrication of the guide waveguide can be suppressed. Compared to the change in the output angle of light emitted from the condensing grating coupler that occurs in conventional optical integrated circuits due to errors such as expansion and contraction of patterns that occur during the fabrication of gratings, the optical integrated circuit of the present invention Changes in the angle of light emitted from the optical grating coupler can be greatly reduced. Embodiment The specific contents of the optical integrated circuit of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of an embodiment of the optical integrated circuit of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the same from the upper side, and FIGS. 3 to 6 are characteristic diagrams for explanation. In FIG. 1, 21 is a substrate, 22 is a semiconductor laser, and 23 is a semiconductor laser.
is an optical waveguide, 24 is a reflective grating coupler, 2
5 is a condensing grating coupler, 26 is an optical disk,
27 is a grating beam splitter, 28 is a photodiode, and the optical waveguide 23 has a buffer layer 23a and a waveguide layer 23b as shown in FIG.
and a grating layer 23c. The optical integrated circuit of the present invention illustrated in FIG. 1 (and FIG. 2) shows a configuration example in which an optical head is configured by a hybrid optical integrated circuit. Of course, it may also be implemented as a monolithic optical integrated circuit. In the optical integrated circuit shown in FIGS. 1 and 2, the substrate 21
, the optical waveguide 23, etc. may be constructed using any constituent material as long as they can be constructed to exhibit a predetermined function. Examples of constituent materials of the substrate 21 and the optical waveguide 23, etc. described above include Si for the substrate 21, SiO□ for the buffer layer 23a in the optical waveguide 23,
The waveguide layer 23b is #7059 manufactured by Corning, Inc. in the United States.
As the glass and grating layer 23c, SiN can be used. Now, in the optical integrated circuit shown in FIG. 1 and FIG. The laser light that propagates through the waveguide layer 23b of the optical waveguide 23 described above, which propagates to the waveguide layer 23b, passes through the grating layer 23c of the optical waveguide 23.
A portion of the light is reflected back to the semiconductor laser 22 at a portion of the waveguide layer 23b that corresponds to the region where the reflective grating coupler 24 is formed. Since the above-mentioned reflective grating coupler 24 formed in the grating layer 23c of the optical waveguide 23 constitutes a part of the external resonator of the semiconductor laser 22, the gain of the semiconductor laser 22 is equal to that of the optical waveguide. 23 and the grating period of the reflective grating coupler 24 described above.
When the next Bragg reflection is performed, it becomes large at λb=NΔ, ), and the semiconductor laser 22 stably outputs a laser beam of wavelength λb due to single longitudinal mode oscillation. In the optical integrated circuit of the present invention, if the wavelength (design wavelength) of the laser light to be output from the semiconductor laser 22 is λ, and the effective refractive index of the optical waveguide 23 is N, then the grating period of the reflective grating coupler 24 described above A1
is defined as A = λIo/N. Therefore, the above-mentioned reflective grating coupler 24 to be formed in the grating layer 23c of the optical waveguide 23 has a grating formed by concentric circles centered on the light emitting point of the semiconductor laser 22. The pattern is configured such that the period is A1. The semiconductor laser 22 to be end face coupled to the optical waveguide 23 may have a reflective surface on both end faces of its active layer, or may be connected to the optical waveguide 23. Either of these may be used, even if the end face to be end face-bonded is configured as a non-reflective surface. Note that when the reflective grating coupler 24 is configured to perform primary Bragg reflection, laser light can be prevented from being emitted into space from the single reflective grating coupler 24. The optical waveguide 23 described above
Laser light propagates through the waveguide layer 23b of the optical waveguide 23 and passes through a portion of the waveguide layer 23b that corresponds to the formation region of the reflective grating coupler 24 in the grating layer 23c of the optical waveguide 23, that is, a single laser beam in the semiconductor laser 22. A stable laser beam of one wavelength due to one longitudinal mode oscillation is given to the condensing grating coupler 25 via the grating beam splitter 27, and the laser beam is transmitted to the optical disc 25 by the condensing grating coupler 25.
The light is focused on the signal plane. The reflected light from the spot of the laser beam focused on the signal surface of the optical disk 26 as described above is transmitted from the focusing grating coupler 25 to the grating beam splitter 2.
7, return to grating beam splitter 2
After being split into two laser beams by 7, the laser beam propagates within the waveguide layer 23b and is incident on the photodiode 28.28. As described above, in the optical integrated circuit of the present invention, the optical waveguide 23 is connected between the semiconductor laser 22 coupled to the optical waveguide 23 formed with the condensing grating coupler 25 and the condensing grating coupler 25. A distributed reflection semiconductor laser equipped with a resonator that determines the oscillation wavelength of the semiconductor laser, which is configured by a reflection grating coupler 24 provided in the part, performs stable single longitudinal mode oscillation at a specific wavelength. The laser beam is applied to the condensing grating coupler 25 to condense it in the air, and one end face portion that is end-coupled to the optical waveguide 23 formed with the condensing grating coupler 24 is formed into a substantially non-reflective surface. The semiconductor laser 22 described above and the semiconductor laser 2 described above
The reflective surface and condensing grating formed on the other end surface of 2.
A distributed Bragg reflection laser equipped with a resonator that determines the oscillation wavelength by a reflective grating coupler 24 provided in the optical waveguide 23 between the coupler 25 can generate stable single longitudinal mode oscillation at a specific wavelength. By applying the laser light to the condensing grating coupler 25 and concentrating it in the air, the light guide becomes part of the resonator of the semiconductor laser 22 that performs stable single longitudinal mode oscillation. Since the reflective grating coupler 24 and the condensing grating coupler 25 provided in the waveguide 23 are configured in the same leading waveguide 23, the error in the effective refractive index N and the grating that occur during the fabrication of the optical waveguide 23 Changes in the output angle of the light emitted from the condensing grating coupler 25 that occur due to errors such as expansion and contraction of the pattern that occur during the fabrication of the optical waveguide 23 in which the condensing grating coupler 24 is provided as described above. Laser light output from the semiconductor laser 22 whose oscillation wavelength is determined by a resonator including a reflective grating coupler 24 provided in the same guide waveguide 23 as described above In response to errors in the effective refractive index N that occur when producing the waveguide 23 and errors such as pattern expansion and contraction that occur when producing gratings such as the reflective grating coupler 24 and the condensing grating coupler 25, the condensing grating coupler described above 25
By making the oscillation wavelength such that the change in the emission angle of the light emitted from the optical waveguide can be reduced, the error in the effective refractive index that occurs during the fabrication of the optical waveguide and the pattern that occurs during the fabrication of the grating can be suppressed. Compared to the change in the exit angle of the light emitted from the concentrating grating coupler in the optical integrated circuit of the present invention, which occurs in conventional optical integrated circuits due to errors such as expansion and contraction of the light emitted from the condensing grating coupler. Changes in the light emission angle can be greatly reduced. Next, the third point is that the degree of influence of manufacturing errors that occur during the fabrication of optical integrated circuits on the characteristics of optical integrated circuits is significantly different between the optical integrated circuit of the present invention and conventional optical integrated circuits.
The explanation will be given with reference to FIGS. 6 to 6 as well. Now, a minute region in the condensing grating coupler 25 provided in the optical waveguide 23 (since the grating period in the condensing grating coupler 25 is not constant,
Now, the grating period in a very small area is taken out and it is considered as a micro region) is Δ□, the output angle is θ1, and the grating period in the reflective grating coupler 24 provided in the optical waveguide 23 is Δ2. Further, it is assumed that the effective refractive index of the optical waveguide 23 is N, and furthermore, the wavelength of the output light from the semiconductor laser 22 (the oscillation wavelength of the semiconductor laser) is λ. In addition, the optical waveguide 2 described above
The propagation vector diagram in the reflection type grating coupler 24 area provided in FIG. 3 is shown in FIG. shall be shown in the following. First, in the case of second-order Bragg reflection in the region of the reflective grating coupler 24 provided in the optical waveguide 23,
The effective refractive index N of the optical waveguide 23 is. N=□/to=λ/A, (1) However, the grating vector is -2z/person. Wave number vector k = 2 yc /λ When expressed as in equation (1) above, this is a condition in which the grating coupler can operate as a reflective grating, so from this, the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 22 is , the wavelength satisfies the following equation (2). λ=: N A , (2) Next, the condensing grating provided in the optical waveguide 23
In the minute area of the coupler 25, the output angle θ is determined by the condition expressed by the following equation (3). sin θ = N-, / ni = N-λ/ A Lθ = sin
-1(N-λ/AX)-(3) Expression (2) above is transformed into (3)
By substituting into the equation, the following equation (4) is obtained. θ=sin”1N(1-A,/Δt) (4) Now,
There are three types of manufacturing errors that occur during the manufacturing of optical integrated circuits: (a) error in the effective refractive index N of the optical waveguide, (b) error in the size Ly of the grating pattern, and (c) error in the wavelength λ of the semiconductor laser. Set the error and perform the above (a)
,(B). We examined how the output angle θ changes with respect to the three types of individual errors shown in (c) in the case of the optical integrated circuit according to the present invention and in the case of the conventional optical integrated circuit. It looks like this: (a) Study of the influence of the error in the effective refractive index N of the optical waveguide on the characteristics of the optical integrated circuit. ) is assumed to be N' as shown in the equation. N' = αN ... (5) (A) In the case of conventional optical integrated circuits In the above equation (3), only the effective refractive index N of the optical waveguide changes, so the effective refractive index N of the optical waveguide changes due to an error.
The emission angle θ' of light from the condensing grating coupler when N' changes to N' is expressed by the following equation (6). θ' = 5in-1(N'-λ/A,) = sin
−1(aN−λ/A,) ・−(6)(EB) In the case of the optical integrated circuit of the present invention In the above equation (3), the effective refractive index N of the optical waveguide is
Both the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 22 and the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 22 change, and the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 22 becomes the wavelength λ′ shown in equation (7). λ'=αNA,=αλ...(7) Therefore, the emission angle θ'' of light from the condensing grating coupler is expressed by the following equation (8). θ''=sin-'( aN −aλ/A□)=sin-1
a (N-λ/A,) (8) (E-C) Comparison of the conventional optical integrated circuit and the optical integrated circuit of the present invention. Equation (6) represents the emission angle θ' of light from the condensing grating coupler in the conventional optical integrated circuit. In the optical integrated circuit of the present invention, the value of α in the equation (8) indicating the emission angle θ” of light from the condensing grating coupler is varied in the range of 0.94 to 1.06 (±6%). The absolute value of the angular error Δθ obtained when
Figure 4 shows the comparison results with 10'-01 and 1θ''-01. (b) Study of the influence of the error in the size Ly of the grating pattern on the characteristics of the optical integrated circuit, gain fluctuation of the grating drawing system, etc. Assume that an error occurs in the grating period and the grating period Δ1.A2 becomes as shown by the following equations (9) and (10). To = β...(9) Δ2=βA2 (10) (Low A) In the case of conventional optical integrated circuits In the above equation (3), only the grating period A1 of the condensing grating coupler changes, so from the condensing grating coupler in this case, The emission angle θ' of the light is expressed by the following equation (11): θ' = sin -'' (N - λ/AL') = sin -
' (N-λ/βA,)-(11) (low B) In the case of the optical integrated circuit of the present invention In the above equation (3), the grating period A1 of the condensing grating coupler and the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 22 Both change, and the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 22 becomes the wavelength λ' shown in equation (12). λ' = NA□' = NβΔ□ = βλ (12) Therefore, the emission angle θ'' of the light from the condensing grating coupler becomes as shown by the following equation (13). θ''= 5in-1(N-βλ/βA1)=sin-1
(N-λ/Al)=θ-(13) In other words, in the optical integrated circuit of the present invention, even if an error occurs in the grating period due to gain fluctuations in the grating drawing system, the light is emitted from the condensing grating coupler 25. The angle θ” is the same as the design value θ, and no error Δθ occurs. (Rho C) Comparison of the conventional optical integrated circuit and the optical integrated circuit of the present invention, Light from the condensing grating coupler in the conventional optical integrated circuit Equation (11) showing the exit angle θ″ of In the optical integrated circuit of the present invention, the value of α in the equation (13) indicating the emission angle θ” of light from the concentrating grating coupler is varied in the range of 0.94 to 1.06 (±6%). FIG. 5 shows the results of comparison between the absolute value of the angular error obtained when the angle is 10'-01, 1θ''-θI. (c) A study of the effects of three types of errors on the characteristics of optical integrated circuits: errors in the wavelength λ of semiconductor lasers. Assume that the natural oscillation wavelength λ of the semiconductor laser has an error with respect to the designed value and becomes λ' shown by the following equation (14). λ' = γλ ... (14) (Bar A) In the case of a conventional optical integrated circuit In the above equation (3), only the spontaneous oscillation wavelength λ of the semiconductor laser changes, so the output from the condensing grating coupler in this case The light emission angle θ' is expressed by the first-order equation (15). θ' = sin"1(N-λ'/to 80=sin-1(
N-βλ/A□)-(15) (Low B) In the optical integrated circuit of the present invention, the oscillation wavelength λ of the semiconductor laser 22 is the grating period A of the reflective grating coupler 24. The oscillation wavelength λ does not change because it is forcibly determined to the value determined by λ''NA θ”=sin”(N−βλ/βA, )=sin
-" (N-λ/A,) = θ-(13) In the optical integrated circuit of the present invention, the emission angle θ" of light from the condensing grating coupler 25 does not change from the design value θ, and the error Δ
θ does not occur. (Rho C) Comparison of the conventional optical integrated circuit and the optical integrated circuit of the present invention, Equation (15) showing the emission angle θ'' of light from the condensing grating coupler in the conventional optical integrated circuit, and the optical integrated circuit of the present invention. The value of α in the equation (13) indicating the emission angle θ” of light from the condensing grating coupler in the integrated circuit is set to 0.
.. The absolute value of the angular error Δθ obtained when changing it in the range of 94 to 1.06 (±6%), that is, 10'-01
, 1θ''-〇 is shown in Fig. 6. In Figs.
The calculation results are shown for two angles: 0 degrees and 15 degrees.

【発明の効果】【Effect of the invention】

以上、詳細に説明したところから明らかなように本発明
の光集積回路は、集光グレーティング・カプラを形成さ
せてある光導波路に結合されている半導体レーザと、集
光グレーティング・カプラとの間の光導波路の部分に設
けた反射型グレーティング・カプラとにより構成された
半導体レーザの発振波長を決定する共振器を備えた分布
反射型半導体レーザにより、特定な波長で安定な単一縦
モード発振を行ない、そのレーザ光を集光グレーティン
グ・カプラに与えて空中に集光させ、また。 集光グレーティング・カプラを形成させてある光導波路
に端面結合される一端面部が略々無反射面に構成されて
いる半導体レーザと、前記した半導体レーザの他端面に
形成させた反射面と集光グレーティング・カプラとの間
の光導波路の部分に設けた反射型グレーティング・カプ
ラとによって発振波長を決定する共振器を備えた分布ブ
ラッグ反射レーザにより、特定な波長で安定な単一縦モ
ード発振を行ない、そのレーザ光を集光グレーティング
・カプラに与えて空中に集光させるものであるから、こ
の本発明によれば安定な単一縦モード発振を行なう半導
体レーザの共振器の一部を構成するように光導波路に設
けられた反射型グレーティング・カプラと、集光グレー
ティング・カプラとが同一の光導波路に構成させてある
ために、光導波路の作製時に生じる実効屈折率の誤差及
びグレーティングの作製時に生じるパターンの伸縮等の
誤差に基づいて発生する集光グレーティング・カプラか
ら出射する光の出射角の変化は、前記のように集光グレ
ーティング・カプラが設けられている先導波路と同一の
光導波路に設けた反射型グレーティング・カプラを構成
の一部としている共振器によって発振波長が決定される
ようになされている半導体レーザから出力されるレーザ
光が。 前記した先導波路の作製時に生じる実効屈折率の誤差及
び反射型グレーティング・カプラや集光グレーティング
・カプラなどのグレーティングの作製時に生じるパター
ンの伸縮等の誤差と対応して前記した集光グレーティン
グ・カプラから出射する光の出射角の変化を小さくさせ
うるような発振波長のものになされることにより小さく
抑えられるのであり、したがって、光導波路の作製時に
生じる実効屈折率の誤差及びグレーティングの作製時に
生じるパターンの伸縮等の誤差に基づいて従来の光集積
回路で生じていた集光グレーティング・カプラから出射
する光の出射角の変化に比べて、本発明の光集積回路の
集光グレーティング・カプラから出射する光の出射角の
変化を大巾に低減できることは勿論のこと、また、本発
明の光集積回路では半導体レーザへの帰還用のグレーテ
ィング・カプラと集光グレーティング・カプラとが個別
に設けられているために、集光グレーティング・カプラ
からの出射角の設定が自由であり、集光レンズ等も含め
た集積回路化が容易にできるのであり。 本発明により従来の問題点はすべて良好に解決できる。
As is clear from the above detailed explanation, the optical integrated circuit of the present invention has a structure in which a semiconductor laser coupled to an optical waveguide in which a condensing grating coupler is formed and a condensing grating coupler are connected to each other. Stable single longitudinal mode oscillation at a specific wavelength is achieved by a distributed reflection semiconductor laser equipped with a resonator that determines the oscillation wavelength of the semiconductor laser, which is configured with a reflection grating coupler installed in the optical waveguide. , the laser beam is fed to a focusing grating coupler to focus it into the air, and also. A semiconductor laser whose one end face is formed into a substantially non-reflective surface, which end face is coupled to an optical waveguide having a condensing grating/coupler formed thereon; A distributed Bragg reflection laser with a resonator that determines the oscillation wavelength by a reflective grating coupler installed in the optical waveguide section between the grating coupler performs stable single longitudinal mode oscillation at a specific wavelength. , the laser beam is applied to a condensing grating coupler to condense it in the air.According to the present invention, the laser beam forms part of a resonator of a semiconductor laser that performs stable single longitudinal mode oscillation. Since the reflective grating coupler and the condensing grating coupler provided in the optical waveguide are configured in the same optical waveguide, errors in the effective refractive index that occur during the fabrication of the optical waveguide and errors that occur during the fabrication of the grating are Changes in the output angle of light emitted from the condensing grating coupler that occur due to errors such as expansion and contraction of the pattern can be avoided if the condensing grating coupler is installed in the same optical waveguide as the leading waveguide in which the condensing grating coupler is installed, as described above. Laser light is output from a semiconductor laser whose oscillation wavelength is determined by a resonator that includes a reflective grating coupler. Corresponding to errors in the effective refractive index that occur during the fabrication of the guide waveguide described above and errors in pattern expansion and contraction that occur during the fabrication of gratings such as reflective grating couplers and condensing grating couplers, the above-mentioned condensing grating couplers This can be suppressed by making the oscillation wavelength such that the change in the exit angle of the emitted light can be reduced. Therefore, the error in the effective refractive index that occurs when manufacturing the optical waveguide and the error in the pattern that occurs when manufacturing the grating can be suppressed. Compared to the change in the exit angle of the light emitted from the concentrating grating coupler of the optical integrated circuit of the present invention, which occurs in conventional optical integrated circuits due to errors such as expansion and contraction, the light emitted from the concentrating grating coupler of the optical integrated circuit of the present invention. Of course, it is possible to significantly reduce the change in the emission angle of Moreover, the output angle from the condenser grating and coupler can be freely set, and it is easy to integrate the condenser lens and other components into an integrated circuit. All the problems of the prior art can be satisfactorily solved by the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の光集積回路の一実施例の斜視図、第2
図は同上側断面図、第3図乃至第6図は説明用の特性図
、第7図は光ディスクの信号読取り用の光学ヘッドとし
て構成された従来の光集積回路の斜視図、第8図と第9
図は従来の光集積回路の側断面図である。 1・・・Si基板、2・・・半導体レーザ、3,23・
・・光導波路、4・・・ビームスプリッタ、5・・・集
光グレーティング・カプラ、6・・・光ディスク、7・
・・受光素子、8は信号処理回路、9・・・基板、10
.12・・・クラッド層、11・・・活性層、13・・
・キャップ層、14・・・2次元光導波路、15・・・
回折格子、16・・・光導波路部、17.25・・・集
光グレーティング・カプラ、18・・・出力グレーティ
ング・カプラ、21・・・基板、22・・・半導体レー
ザ、23a・・・光導波路層のバッファ層、23b・・
・導波層、23c・・・グレーテイング層、24・・・
反射型グレーティング・カプラ、LDD・・・半導体レ
ーザ部、26・・・光ディスク、27・・・グレーティ
ング・ビームスプリッタ。 28・・・フォトダイオード、 特許出願人  日本ビクター株式会社
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the optical integrated circuit of the present invention, and FIG.
3 to 6 are explanatory characteristic diagrams, FIG. 7 is a perspective view of a conventional optical integrated circuit configured as an optical head for reading signals from an optical disk, and FIG. 9th
The figure is a side sectional view of a conventional optical integrated circuit. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Si substrate, 2... Semiconductor laser, 3,23.
... Optical waveguide, 4... Beam splitter, 5... Condensing grating coupler, 6... Optical disk, 7.
. . . Light receiving element, 8 is a signal processing circuit, 9 . . . Substrate, 10
.. 12... cladding layer, 11... active layer, 13...
- Cap layer, 14... Two-dimensional optical waveguide, 15...
Diffraction grating, 16... Optical waveguide section, 17.25... Concentrating grating coupler, 18... Output grating coupler, 21... Substrate, 22... Semiconductor laser, 23a... Light guide Buffer layer of wave layer, 23b...
- Waveguide layer, 23c... grating layer, 24...
Reflective grating coupler, LDD... semiconductor laser section, 26... optical disk, 27... grating beam splitter. 28...Photodiode, patent applicant: Victor Company of Japan Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、集光グレーティング・カプラを形成させてある光導
波路と、前記した光導波路に結合された半導体レーザと
を含んで構成されている光集積回路であって、半導体レ
ーザと集光グレーティング・カプラとの間の光導波路の
部分に半導体レーザの発振波長を決定する共振器の一部
を構成する反射型グレーティング・カプラを設けてなる
光集積回路 2、集光グレーティング・カプラを形成させてある光導
波路と、前記した光導波路に端面結合される一端面部が
略々無反射面に構成されている半導体レーザと、前記し
た半導体レーザの他端面に形成させた反射面と集光グレ
ーティング・カプラとの間の光導波路の部分に設けた反
射型グレーティング・カプラとによって発振波長を決定
する共振器を構成させて分布ブラッグ反射レーザを構成
させてなる光集積回路
[Claims] 1. An optical integrated circuit comprising an optical waveguide formed with a condensing grating coupler and a semiconductor laser coupled to the optical waveguide, the semiconductor laser and An optical integrated circuit 2 comprising a reflective grating coupler that forms part of a resonator that determines the oscillation wavelength of a semiconductor laser is provided in an optical waveguide section between the condensing grating coupler and the condensing grating coupler. an optical waveguide formed thereon, a semiconductor laser whose one end face portion coupled to the optical waveguide is formed into a substantially non-reflective surface, a reflective surface formed on the other end face of the semiconductor laser, and a light condensing surface. An optical integrated circuit in which a distributed Bragg reflection laser is constructed by constructing a resonator that determines the oscillation wavelength by a reflective grating coupler provided in the optical waveguide section between the grating coupler and the grating coupler.
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