JPH0545681A - 波長選択素子 - Google Patents

波長選択素子

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JPH0545681A
JPH0545681A JP28824691A JP28824691A JPH0545681A JP H0545681 A JPH0545681 A JP H0545681A JP 28824691 A JP28824691 A JP 28824691A JP 28824691 A JP28824691 A JP 28824691A JP H0545681 A JPH0545681 A JP H0545681A
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transmission
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Hideaki Okayama
秀彰 岡山
Kazunari Asabayashi
一成 浅林
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 [目的]光フィルタにおいてチャネル数を増やすこと。 [構成]図1の光フィルタでは、等価屈折率の異なる導
波路10、12を近接配置しこれら導波路10、12に
より方向性結合器を構成する。また導波路10の一方及
び他方の端面に光反射膜12及び14を設け、導波路1
2の一方の端部に光反射膜12を設ける。導波路10,
12、光反射膜12、14により光共振器を構成する。
導波路10及び12上にそれぞれの等価屈折率を電気的
に可変制御するための電極18及び20を設ける。この
光フィルタは性質の異なる2種類の透過帯域a、bを有
すると考えられる。透過帯域aのピーク位置は導波路1
0、12の等価屈折率差を制御することによって移動し
透過帯域bのピーク位置は導波路10の透過屈折率を制
御することによって移動する。透過帯域a、bが一致す
る波長域の光がこのフィルタを透過する。透過帯域aの
ピーク位置の可変範囲は広く透過帯域bの半値幅は狭い
のでチャネル数を増やせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば光を波長に応
じて選択的に分離する光波長フィルタ素子、或は光を波
長に応じて選択的に増幅する光増幅器、或は光を波長に
応じて選択的に発振する光発振器を構成するのに適した
波長選択素子に関する。
【従来の技術】従来より、波長多重された光信号のなか
から特定波長λの光信号を分離するためのフィルタ素
子として、例えば文献I:IEEE Communic
a−tion Magazine(アイイーイーイー
コミュニケーション マガジン) 1989年10月
p53〜63に開示されているものがある。文献Iに開
示のフィルタ素子は、a:ファブリペロ型、b:マッハ
ツェンダ型、c:モード変換型及びd:ブラッグ反射型
の4種に分類される。フィルタの透過波長λを設計基
準波長λからλ+Δλまで変化させることを考えれば、
a、b及びdの型では波長変化量Δλに関し表1の
(1)式が成立し、またcの型では波長変化量Δλに関
し表1の(2)式が成立する。λ=λ+Δλと表せ
る。式中のΔnはフィルタ素子が備える導波路に関し電
気的に変化させることのできる屈折率の量、nはフィル
タ素子が備える導波路の屈折率、δnはモード間屈折率
差例えばTM及びTEモード間の屈折率差を表す。一般
的には、設計基準波長λはフィルタ素子構成要素の形
状、寸法、形成材料等から一義的に決定され定数とな
る。しかしc型のなかでも音響光学効果(AO効果)を
利用したものは、光のモードを変換するためのグレーテ
ィングの周期を 電気的に変化させることができるの
で、設計基準波長λを可変制御することがで きる。従
って、電気的に可変制御される屈折率変化量Δnに上限
はあるものの、透過波長λの可変範囲(チューニング
幅)はcの型において最も広くなる。また、上記a、
b、c及びd型の各フィルタにおける光透過率ピークの
半値幅ΔλFWHMは、それぞれ表1の(3)式、
(4)式、(5)式及び(6)式で表せる。式中のLは
フィルタ素子の素子長(電極長)、Rはフィルタ素子の
入出射端面の反射率を表す。通常δn<<nであるの
で、(3)式〜(6)式からも理解できるようにa、b
及びdの型での半値幅ΔλFWHMは非常に狭くなる
が、cの型での半値幅ΔλFWHMは非常に広くなる。
ここでフィルタ素子の1チャネル当たりの透過帯域幅
(半値幅)がΔλFWHMであるとすれば、チャネル数
CHはaの型では表1の(7)式、b及びcの型では表
1の(8)式、またdの型では表1の(9)式のように
表せる。式中のΔnmaxは変化可能な範囲で最大のΔ
nを表す。ただしaの型の場合FSR(Free Sp
ectral Range)の制限を受けるので、素子
単独では、CH=π・R1/2/(1−R)となる。従
ってΔnmax≒0.01とすると、aの型ではR≒
0.9としてFSRの制限により数10チャネル(FS
Rを無視すれば潜在的には80チャネル)となり、bの
型ではL≒1cmとして80チャネル、cの型ではL≒
1mmとして8チャネル及びdの型ではL=500μm
として8チャネルとなる。
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のa、
b、dの型のフィルタ素子では、1チャネル当たりの透
過帯域幅ΔλFWHMを狭くできてもチューニング幅
(透過波長λの可変範囲)を広くできないためチャネ
ル数(=チューニング幅/1チャネル当たりの透過帯域
幅)を大きくできない。またcの型のフィルタ素子で
は、チューニング幅を広くできるが透過帯域幅Δλ
FWHMを狭くできないためチャネル数を増やせない。
チャネル数を増やすことを考えた場合、a、b、dの型
では素子長Lを長くすれば透過帯域幅ΔλFWHMを狭
くでき従ってチャネル数を増やせるが、透過帯域幅Δλ
FWHMが狭くなりすぎるとフィルタ素子が扱いにくく
なり実用的でなくなる。またcの型では素子長Lを極端
に長くしないと(例えばL=1m)チャネル数を増やせ
ない。この発明の目的は、上述した従来の問題点を解決
するため、1チャネル当たりの透過帯域幅を実用的な範
囲で狭くできかつチューニング幅を広くできるフィルタ
素子を構成するのに適した波長選択素子を提供すること
にある。
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の波長選択素子は、方向性結合器を構成す
る複数の導波路と、光共振器を構成するため導波路に設
けた光反射部と、導波路の等価屈折率を可変制御するた
めの電極とを備え、導波路の等価屈折率を異ならせて成
ることを特徴とする。この発明の実施に当っては、導波
路を活性層とした半導体レーザを設けるようにしてもよ
い。この場合には、この発明の波長選択素子により、光
を波長に応じて選択的に発振する光発振器を構成し或は
光を波長に応じて増幅する増幅器を構成することができ
る。またこの発明の実施に当たり、導波路を活性層とし
た半導体レーザを設けないようにしてもよい。この場合
には、この発明の波長選択素子により、光を波長に応じ
て分離する光波長フィルタを構成することができる。
【作用】この出願の発明者がこの発明の波長選択素子を
透過する光の透過帯域Iを数値解析により調べたとこ
ろ、性質の異なる2種類の透過帯域a及びbを重ね合せ
たものを透過帯域Iと考えればよいことがわかった。透
過帯域aのピーク位置は導波路間の等価屈折率差を電気
的に変化させると移動する性質を有する。透過帯域aの
ピーク位置を移動させることが可能な波長範囲は広い
が、透過帯域aの半値幅は広くなる。一方、透過帯域b
のピーク位置は導波路の等価屈折率を電気的に変化させ
ると移動する性質を有する。透過帯域bの半値幅は狭い
が、透過帯域bを移動させることが可能な波長範囲は狭
くなる。例えば、方向性結合器を2つの導波路c、dで
構成した場合、これら導波路c、d間の等価屈折率差を
変化させると透過帯域aのピーク位置が移動し、また導
波路cの透過屈折率を変化させると透過帯域bのピ−ク
位置が移動する。透過帯域Iはこれら透過帯域a及びb
が一致する波長域であり、透過帯域a及び又はbのピー
ク位置を移動させると透過帯域Iのピーク位置が移動す
る。これら透過帯域a及びbは、導波路を活性層とする
半導体レーザを設けても設けなくとも現れる。半導体レ
ーザを設けない場合には、透過帯域Iの光を選択的に分
離することができる。また半導体レーザを設けた場合に
は、透過帯域Iの光を選択的に増幅して出力し、或は透
過帯域Iの光を選択的に発振することができる。
【実施例】以下、図面を参照しこの発明の実施例につき
説明する。尚、図面は個の発明が理解できる程度に概略
的に示してあるに過ぎず、従ってこの発明を図示例に限
定するものではない。図1はこの発明の第一実施例の構
成を概略的に示す平面図である。第一実施例の波長選択
素子は光波長フィルタである。この実施例の波長選択素
子は、方向性結合器を構成する複数例えば2つの導波路
10、16と光共振器を構成するため導波路に設けた光
反射部12、14と導波路の等価屈折率を可変制御する
ための電極18、20とを備えて成る。導波路(第一導
波路)10及び導波路(第二導波路)16の等価屈折率
は、これらの等価屈折率を電気的に変化させていない状
態で、異なる。この実施例では、例えば第一導波路10
及び第二導波路16の導波路幅を異ならせることによっ
て、或は第一導波路10及び第二導波路16の形成材料
を異ならせることによって、或は第一導波路10及び第
二導波路16に屈折率制御物質を添加することによっ
て、第一導波路10及び第二導波路16の透過屈折率を
電気的に変化させていない状態でこれら導波路10及び
16の等価屈折率が異なるようにする。そしてこれら導
波路10及び16を光の相互作用を生じるように近接さ
せて、基板22に設け、これら導波路10及び16によ
り方向性結合器を構成する。第一導波路10を一方の基
板端面22aから他方の基板端面22bまで設け、第二
導波路16を一方の基板端面22aから他方の基板端面
22bに至らない位置Xまで延在させて設ける。光反射
部12及び14は基板端面22a及び22bに設けた高
反射膜であり、従って第一導波路10の一方及び他方の
端面にそれぞれ光反射部12及び14を設け第二導波路
16の一方の端面に光反射部12を設ける。これら第一
導波路10、第二導波路16、及び光反射部12、14
により光共振器を構成する。第一導波路10の光反射部
14を設けた側の端部に入力ポート24を設け、第二導
波 路16の光反射部12を設けた側の端部に出力ポー
ト26を設ける。第一導波路10に設けた入力ポート2
4に光を入射すると、後述する透過帯域Iの波長の光が
第二導波路10に設けた出力ポート26から出射し、そ
れ以外の波長の光は位置Xの第二導波路16端部から基
板20中に放射され或は吸収される。基板22は強誘電
体結晶基板或は化合物半導体基板である。導波路構造及
び電極構造を基板材料に応じた任意好適な構造とするこ
とができる。図示例では、電極18及び20を第一導波
路10上及び第二導波路16上に設ける。次に第一実施
例の波長選択素子の動作特性につき説明する。出力ポー
ト26から出力される波長λの光の強度(│出力│)
は、方向性結合器の光透過特性に関する行列表現を用い
て、表2(10)式のように表せる。ただしrは光反射
部12、14の反射率、Lは第一導波路10及び第二
導波路16が光の相互作用を生じるように結合する部分
の長さ(図1参照)、Lは共振器長(図1参照)nは
基板22の屈折率、Δnは第一導波路10及び第二導波
路16の透過屈折率を電気的に変化させていない状態の
ときの導波路10及び16の透過屈折率差及びKは第一
導波路10及び第二導波路16の間の結合係数を表す。
(10)式に基づいた解析により、この実施例の波長選
択素子を透過する光の波長域(透過帯域I)は性質の異
なる2つの透過帯域a及びbを重ね合わせて考えればよ
いことがわかる。図2(A)〜(C)は第一実施例の波
長選択素子の光透過特性の説明に供する図である。図2
(A)、(B)及び(C)はそれぞれ波長選択素子の透
過帯域a、透過帯域b及び透過帯域Iの分布の様子を示
し、これら図の縦軸は光強度及び横軸は波長を表す。
(10)式において式の簡単化のためδ<<Kと考え
る。この実施例ではδが大きいと後述する透過帯域I
の波長以外の波長の光が第一導波路10から第二導波路
16へ移行しにくくなる。そこでδ<<Kとすること
によって透過帯域I以外の波長の光が第一導波路10か
ら第二導波路16へ移行し易くなるようにする。表7
(29)式が成立するとき(10)式の分母は2・k・
Lに対して極小となり、このとき透過帯域bのピークが
現れる。(29)式を(10)式に代入し変形すると表
7(30)式の│出力│が得られる。(30)式より、
図2(A)に示すような透過帯域aが得られる。透過帯
域aのピーク位置は第一導波路10及び第二導波路16
の等価屈折率差を電気的に変化させると移動する性質を
有する。またδ<<Kでは(10)式においてrの値
を1に近づけると、Cos(2・k・L)≠1では│
出力2│は零に近づきCos(2・k・L)=1では
透過帯域bで大きな出力が得られる。透過帯域bのピー
ク位置は第一導波路10の等価屈折率を電気的に変化さ
せると移動する性質を有し、このような性質の透過帯域
bのピーク位置は複数個現れる。透過帯域bのピークは
Cos(2・k・L)=1より2・k・L=2・m
・πを満足する波長λで生じる(ただし、mは正の整数
を表す)。複数個の透過帯域bは一定の波長間隔Δλ
FSRで現れる。第一実施例の透過帯域Iは図2(C)
にも示すように透過帯域a及びbが一致する波長域であ
る。尚、この実施例では透過帯域aもまた複数個存在
し、複数個の透過帯域aが一定の波長間隔で離間する。
この透過帯域aの離間間隔は透過帯域bの離間間隔Δλ
FSRよりも広い。第一導波路10及び第二導波路16
の透過屈折率を電気的に変化させていない状態では、透
過帯域aのピークはC=1を満足する波長λで生じ
る。C=1のとき表3(11)式が成立し、従って波
長λは(11)式より表3(12)式のように表せ
る。第一導波路10及び第二導波路16の透過屈折率差
を電気的に変化させてΔnからΔn+δΔnに変化させ
たとき、透過帯域aのピークが生じる波長はλoからλ
+ΔλOTに変化し、透過帯域aのピーク位置がΔλ
OTだけ移動する。透過帯域aのピーク位置の移動量Δ
λOTは表3(13)式のように表せる。(13)式よ
り(14)式が得られる。透過帯域bのピーク位置を移
動させるには、第一導波路10の等価屈折率を電気的に
変化させればよいが、透過帯域aのピーク位置を移動さ
せずに透過帯域bのピーク位置のみを移動させるために
は、第一導波路10の等価屈折率の変化量と第二導波路
16の等価屈折率の変化量とを等しくするようにしなが
ら第一導波路10の等価屈折率を電気的に変化させる。
透過帯域bのピーク位置の移動はファブリペロ共振器型
の光波長フィルタの透過帯域の移動の場合と同様に考え
ることができ、第一導波路10及び第二導波路16の等
価屈折率を共にδnだけ変化させると透過帯域bのピー
ク位置はΔλFTだけ移動する。透過帯域bのピーク位
置の移動量ΔλFTは表3(15)式のように表せる。
通常、δn≒δΔn及びn>Δnであるので、ΔλOT
>ΔλFTとなり従って透過帯域aのピーク位置を移動
させることが可能な波長範囲は透過帯域bのピーク位置
を移動させることが可能な波長範囲よりも広い。必ずし
もこれに限定するものではないが、第一導波路10及び
第二導波路16の透過屈折率を電気的に変化させていな
い状態で、透過帯域bのピーク位置及び透過帯域aのピ
ーク位置を等しい波長λで生じるのが好ましい。透過
帯域a及び又はbのピーク位置を移動させると透過帯域
Iのピーク位置が移動し従って波長選択素子を透過する
光の波長(透過波長)が変化する。光の透過波長の可変
範囲(チューニング幅)を広くするためには、δnを最
大に変化させたときの透過帯域bのピーク位置の移動量
ΔλFTがΔλFSR以上となるようにし移動量Δλ
FTを零から少なくともΔλFSRまで変化させること
ができるようにするのが好ましい。表3(16)式を満
足させるように波長選択素子を構成することにより、δ
nを最大に変化させたときの移動量ΔλFTをΔλ
FSRに等しくすることができる。ただし、δnmax
は最大変化させたときのδn表す。移動量ΔλFTを零
から少なくともΔλFSRまで変化させることができる
ようにすることによって、透過帯域aのピーク位置の可
変範囲ΔλOTmaxの全範囲にわたり透過帯域a及び
bのピーク位置を一致させることができるようになり従
って光の透過波長の可変範囲をδΔnmax/Δn(=
ΔλOTmax)とすることができる。ここでδΔn
maxは最大変化させたときのΔnを表す。また透過帯
域bの半値幅は透過帯域aの半値幅よりも狭いので、透
過帯域Iの半値幅Δλは透過帯域bの半値幅と等し
い。半値幅Δλは表3(17)式のように表せる。従
ってこの実施例のチャネル数(=ΔλOTmax/Δλ
)は表3(18)式のように表せ、この実施例のチャ
ネル数は通常のファブリペロ型の光波長フィルタのチャ
ネル数のn/Δn倍になることがわかる。また透過帯域
a及びbのピークを一致させた状態のとき、図2(C)
にも示すように、透過帯域aは複数個の透過帯域bを含
み従って透過帯域Iには透過帯域Iのピーク(メインピ
ークMP)とそれ以外のピーク(サブピークSP)とが
現れる。メインピークMPを分離したい光の波長と考え
れば、メインピークMP及びサブピークSPの光強度の
比を十分に大きくするのが好ましい。そこでメインピー
クMPからΔλFSR離間したサブピークSPの光強度
Xを考える。光強度Xを考えるためS=0の近傍で微
小なδの変化分Δδによって(10)式を展開し、
さらに展開した(10)式においてδ<<Kかつr≒
1と近似する。すると表4(19)式が得られる。ここ
で表(20)式を用いて(19)式を変形すると、表4
(21)式及び(22)式が得られる。従って例えば、
X=0.032(−15dB)及びΔn/n=0.01
とすれば(21)式よりr=0.999となり、またr
=0.99及びΔn/n=0.02とすれば(22)式
よりX=0.025となる。このようにr及びΔn/n
の大きさを任意好適な値とすることによって、サブピー
クSPを実用上充分に小さくすることができる。次に結
合係数Kにつき考える。δ<<Kとするには表4(2
3)式を満足させればよい(ただしαはα>>1となる
定数である)。従って(16)式及び(23)式より
(24)式が得られる。M=(素子長)/(結合長)と
すれば、(24)式よりM=α・(λ/Δλ
OTmax)が成立するように結合係数Kを定めること
によりδ<<Kを成立させることができる。この実施
例では第一導波路10及び第二導波路16に光の増幅作
用を付与しなかったが、この実施例において、第一導波
路10を活性層としたファブリペロー型半導体レーザを
設け、第一導波路10に光の増幅作用を第一導波路10
に対し付与すれば、この実施例の波長選択素子を光増幅
器或は可変波長光発振器として用いることができる。光
増幅器として用いる場合は、特定の波長の光を増幅して
選択的に出力することができ、また導波路中での光の損
失を補償し光の損失による特性劣化を防止することがで
きる。可変波長光発振器として用いる場合は、特定の波
長の光を選択的に発振させることができる。さらに上述
した実施例では、第一導波路10及び第二導波路16を
平面的に並列させて設けるようにしたが、第一導波路1
0及び第二導波路16を立体的に設けるようにしてもよ
い。立体的に設ける場合には、第一導波路10、中間層
及び第二導波路16を順次に積層しこれら導波路10及
び16を中間層を介し光の相互作用を生じるように結合
させればよい。図3はこの発明の第二実施例の構成を概
略的に示す平面図である。尚、第一実施例の構成成分に
対応する構成成分については同一の符号を付して示す。
以下の説明では、第一実施例と相違する点について説明
し第一実施例と同様の点についてはその詳細な説明を省
略する。第二実施例の波長選択素子は光反射部28、3
0、32を備える。これら光反射部28〜32はブラッ
グ反射器又は回折格子であり、光反射部28及び30を
第一導波路10の一方及び他方の端部に設け、光反射部
32を第二導波路16の一方の端部に設ける。図示例で
は、光反射部28〜32を導波路の上面に設けるように
したが、光反射部28〜32を導波路の底面或は側面に
設けるようにしてもよい。また第二実施例の波長選択素
子において第一導波路10全体を活性層とするブラッグ
反射型の半導体レーザを設けるようにするか、或は光反
射部28、30及び32を設けた各導波路部分にそれぞ
れ、これら各導波路部分を活性層とする分布帰還型の半
導体レーザを設けるようにすれば、この実施例の波長選
択素子を光共振器或は光増幅器として用いることができ
る。図4はこの発明の第三実施例の構成を概略的に示す
平面図である。尚、第一実施例の構成成分胃対応する構
成成分については同一の符号を付して示す。以下の説明
では、第一実施例と相違する点につき説明し第一実施例
と同様の点についてはその詳細な説明を省略する。第一
実施例では図1にも示すように第二導波路16を一方の
基板端面22aから他方の基板端面22bに至らない位
置Xまで設け第二導波路16の一端に光反射部12を設
けるようにしたが、第三実施例では図3にも示すように
第二導波路16の一方及び他方の端部が一方及び他方の
基板端面22a及び22bと接しないように第二導波路
16を基板22中央部に設ける。従って第三実施例で
は、第二導波路16の一方及び他方の端面に光反射部1
2を設けておらず、透過帯域I以外の波長の光は第二導
波路16の一方及び他方の端部のそれぞれから基板中に
放射或は吸収される。図3中の符号Y及びXは、第二導
波路16の一方及び他方の端面位置を表す。入力ポート
24を第一導波路10の光反射部14を設けた側の端部
に、及び出力ポート26を第一導波路10の光反射部1
2を設けた側の端部に設ける。第一導波路10及び光反
射部12、14が光共振器を構成する。第三実施例の波
長選択素子の│出力│は表5(25)式のように表せ
る。(25)式より得られる第三実施例の動作特性も第
一実施例の場合と同様になるが、第三実施例において光
強度Xに関し得られる関係式は第一実施例の(19)
式、(21)式及び(22)式においてL→L/2
としたものとなる。図5はこの発明の第四実施例の構成
を概略的に示す平面図である。尚、第三実施例の構成成
分に対応する構成成分については同一の符号を付して示
す。以下の説明では、第三実施例と相違する点につき説
明し第三実施例と同様の点についてはその詳細な説明を
省略する。第四実施例の波長選択素子は光反射部34及
び36を備える。これら光反射部34及び36はブラッ
グ反射器又は回折格子であり、光反射部34及び36を
第一導波路10の一方及び他方の端部に設ける。このほ
かは第三実施例と同様である。図6はこの発明の第五実
施例の構成を概略的に示す平面図である。尚、第三実施
例の構成成分に対応する構成成分については同一の符号
を付して示す。以下の説明では、第三実施例と相違する
点につき説明し第三実施例と同様の点についてはその詳
細な説明を省略する第五実施例の波長選択素子は第二導
波路16の一方及び他方の端部に設けた導波路38及び
40を備える。例えば導波路38及び40は第一導波路
10の導波路幅と等しい導波路幅を有する直線導波路で
ある。導波路38を第二導波路16の一方の端部に結合
させ、導波路38を第二導波路16の一方の端部から一
方の基板端面22aに至らない位置まで延在させて基板
22に設ける。同様に導波路40を第二導波路16の他
方の端部に結合させ、導波路40を第二導波路16の他
方の端部から他方の基板端面22bに至らない位置まで
延在させて基板22に設ける。導波路38及び40上に
それぞれ電極48及び50を設ける。第一導波路10の
等価屈折率を電気的に変化させたときも変化させなかっ
たときも、第一導波路10の等価屈折率と導波路38、
40の等価屈折率とが等しくなるように、導波路38、
40の等価屈折率を電極48、50を介し電気的に制御
する。第一〜第四実施例ではδ<<Kとすることによ
って透過帯域I以外の波長の光が第一導波路10から第
二導波路16へ移行し易くなるようにしていた。しかし
第五実施例では第一導波路10と等価屈折率の等しい導
波路38及び40を第二導波路16に設けるので、δ
<<Kとしなくとも透過帯域I以外の波長の光が第一導
波路10から第二導波路16へ移行し易くなる。図7は
この発明の第六実施例の構成を概略的に示す平面図であ
る。尚、第一実施例の構成成分に対応する構成成分につ
いては同一の符号を付して示す。以下の説明では、第一
実施例と相違する点につき説明し第一実施例と同様の点
についてはその詳細な説明を省略する。第六実施例の波
長選択素子は第二導波路16の他方の端部に設けた導波
路42を備える。例えば導波路42は第一導波路10の
導波路幅と等しい導波路幅を有する直線導波路である。
導波路42を第二導波路16の他方の端部に結合させ、
そして導波路42を第二導波路16の他方の端部から他
方の基板端面22bに至らない位置まで延在させて基板
22に設ける。導波路42上に電極52を設ける。第一
導波路10の等価屈折率を電気的に変化させたときも変
化させなかったときも、第一導波路10の透過屈折率と
導波路42の等価屈折率とが等しくなるように、導波路
42の等価屈折率を電極52を介し電気的に制御する。
第六実施例では第一導波路10と等価屈折率の等しい導
波路42を第二導波路16に設けるので、δ<<Kと
しなくとも透過帯域I以外の波長の光が第一導波路10
から第二導波路16へ移行し易くなる。図8はこの発明
の第七実施例の構成を概略的に示す平面図である。尚、
第五実施例の構成成分に対応する構成成分については同
一の符号を付して示す。以下の説明では、第五実施例と
相違する点につき説明し第五実施例と同様の点について
はその詳細な説明を省略する。第七実施例の波長選択素
子は低屈折率部44を備える。低屈折率部44は基板2
2よりも屈折率の低い部分であり、例えば基板22に溝
を設けこの溝内に充満させた空気を低屈折率部44と
し、或は基板22に屈折率調整物質を添加した部分を低
屈折率部44としてもよい。この低屈折率部44を第一
導波路10及び第二導波路16の間に位置Xから位置Y
まで延在させて設ける。出力ポート26から出射される
透過帯域I以外の波長の光の量を充分に少なくするため
に要求される光反射部12、14の反射率rを低減でき
る。出力ポート26から出射される透過帯域I以外の波
長の光の量を充分に少なくするため上述した第一〜第六
実施例ではr≒1とするのが好ましかったが、第七実施
例ではr≒1としなくとも出力ポート26から出射され
る透過帯域I以外の波長の光の量を少なくすることがで
きる。第七実施例の波長選択素子の│出力│は表6(2
6)式のように表せる。特にCos(L・K)=S
in(L・K)=1/2の場合には│出力│を表6
(27)式のように表せる。ここでLは導波路38、
40の長さを表す(図8参照)。(26)式においてC
cs(2・k・L+2・δ・L)=−1としたと
き透過帯域aが得られる。透過帯域bのピークはSin
(δ・L)=1すなわちδ・L=(π/2)・
mを満足する波長λで生じる。従って第七実施例でも第
一実施例と同様にして(14)式が成立する。図9はこ
の発明の第八実施例の構成を概略的に示す平面図であ
る。尚、第一実施例の構成成分に対応する構成成分につ
いては同一の符号を付して示す。以下の説明では、第一
実施例と相違する点につき説明し第一実施例と同様の点
についてはその詳細な説明を省略する。第八実施例で
は、第一導波路10を一方の基板端面22aから他方の
基板端面22bに至らない位置Xまで延在させて基板端
面22a及び22bの間に設ける。また第二導波路16
を他方の基板端面22bから一方の基板端面22aに至
らない位置Yまで延在させて基板端面22a及び22b
の間に設ける。入力ポート24を第二導波路16の他方
の端部に及び出力ポート26を第一導波路10の一方の
端部に設ける。第一導波路10及び第二導波路16の等
価屈折率を異ならせこれら導波路10及び16間に伝搬
定数差Δβを設ける。さらに第一導波路10の一方の端
部に光反射部12を設け、第二導波路16の他方の端部
に光反射部14を設ける。第一導波路10、第二導波路
16及び光反射部12、14が光共振器を構成する。第
一導波路10及び第二導波路16は位置XからYまでの
間で光の相互作用を生じるように近接し、位置XからY
までの間の第一導波路部分及び又は第二導波路部分に位
相整合用のグレーティング46を設ける。そして電極1
8を第一導波路10及びグレーティング46上に設け
る。グレーティング46は、第一導波路10を導波する
光の位相と第二導波路16を導波する光の位相を整合さ
せ、導波路10及び16間の光の移行を達成するための
ものである。第八実施例の波長選択素子は波長λの光を
表6(28)式で表される透過率で透過する。(28)
式中、Δβは第一導波路10及び第二導波路16の間の
等価屈折率差に起因するこれら導波路間の伝搬定数差、
Λはグレーティング46の周期を表す。(28)式から
も理解できるように、第八実施例の波長選択素子はδ
=0を満たす波長の光のみを透過する。図2(A)の透
過帯域aを表す包絡線は、(28)式の透過率を表す式
の分母がk・Lの変化に対して最小となる条件より得ら
れ(1−r)・B/(1−r・Bと表され
る。上述した他の実施例では複数個の透過帯域aが周期
的に現れるが、この第八実施例では透過帯域aはひとつ
であり周期的には現れない。図10はこの発明の第九実
施例の構成を概略的に示す平面図である。尚、第五実施
例の構成成分に対応する構成成分については同一の符号
を付して示す。以下の説明では、第五実施例と相違する
点につき説明し第五実施例と同様の点についてはその詳
細な説明を省略する。第九実施例では、第二導波路16
に結合させた導波路38を位置Yから一方の基板端面2
2aまで設けると共に第一導波路10を基板端面22b
から基板端面22aに至らない位置Zまで設ける。そし
て光反射部12を導波路38の基板端面22a側の端部
に設けると共に光反射部14を第一導波路10の基板端
面22b側の端部に設ける。第一導波路10の基板端面
22a側の端部には光反射部12を設けない。第一導波
路10、第二導波路16、導波路38及び光反射部1
2、14が光共振器を構成する。出力ポート26を導波
路38の基板端面22a側の端部に設ける。図11はこ
の発明の第十実施例の構成を概略的に示す平面図であ
る。尚、第七実施例の構成成分に対応する構成成分につ
いては同一の符号を付して示す。以下の説明では、第七
実施例と相違する点につき説明し第七実施例と同様の点
についてはその詳細な説明を省略する。第十実施例で
は、第二導波路16に結合させた導波路38を位置Yか
ら一方の基板端面22aまで設けると共に第一導波路1
0を基板端面22bから基板端面22aに至らない位置
Zまで設ける。そして光反射部12を導波路38の基板
端面22a側の端部に設けると共に光反射部14を第一
導波路10の基板端面22b側の端部に設ける。第一導
波路10の基板端面22a側の端部には光反射部12を
設けない。第一導波路10、第二導波路16、導波路3
8及び光反射部12、14が光共振器を構成する。出力
ポート26を導波路38の基板端面22a側の端部に設
ける。この発明は上述した実施例にのみ限定されるもの
ではなく、従って各構成成分の構成、形状、配設位置、
配設個数及びそのほかの条件を任意好適に変更すること
ができる。例えば第一及び第二導波路が光の相互作用を
生じるように近接する領域の第一導波路部分及び第二導
波路部分を直線導波路或は曲線導波路としてよい。また
方向性結合器を構成する導波路の個数を2以上とするこ
とができる。
【表1】
【表2】
【表3】
【表4】
【表5】
【表6】
【表7】
【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の波長選択素子によれば、性質の異なる2種類の
透過帯域a及びbを重ね合せたものをこの発明の波長選
択素子の透過帯域Iと考えればよいことがわかった。透
過帯域aのピーク位置は第一及び第二導波路の等価屈折
率差を電気的に変化させると移動する性質を有する。透
過帯域aのピーク位置を移動させることが可能な波長範
囲は広いが、透過帯域aの半値幅は広くなる。一方、透
過帯域bのピーク位置は第一導波路の等価屈折率を電気
的に変化させると移動する性質を有する。透過帯域bの
半値幅は狭いが、透過帯域bを移動させることが可能な
波長範囲は狭くなる。透過帯域Iはこれら透過帯域a及
びbが一致する波長域であり、透過帯域a及び又はbの
ピーク位置を移動させると透過帯域Iのピーク位置が移
動する。透過帯域Iのピーク位置がこの発明の波長選択
素子の透過波長となり、透過帯域aのピーク位置を可変
できる範囲は広いので、この発明の波長選択素子の透過
波長を広い範囲にわたり変化させることことができる。
また透過帯域Iの半値幅は透過帯域bの半値幅と等しく
従って狭くなる。この発明の波長選択素子の透過波長を
広い範囲にわたり変化させることことができ、しかも透
過帯域Iの半値幅は狭いので、チャネル数を大きくする
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第一実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図2】(A)〜(C)は第一実施例の光透過特性の説
明に供する図である。
【図3】この発明の第二実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図4】この発明の第三実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図5】この発明の第四実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図6】この発明の第五実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図7】この発明の第六実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図8】この発明の第七実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図9】この発明の第八実施例の構成を概略的に示す平
面図である。
【図10】この発明の第九実施例の構成を概略的に示す
平面図である。
【図11】この発明の第十実施例の構成を概略的に示す
平面図である。
【符号の説明】
10、16:導波路 12、14:光反射部 18、20:電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 方向性結合器を構成する複数の導波路
    と、光共振器を構成するため前記導波路に設けた光反射
    部と、前記導波路の等価屈折率を可変制御するための電
    極とを備え、前記導波路の等価屈折率を異ならせて成る
    ことを特徴とする波長選択素子。
  2. 【請求項2】 前記導波路を活性層とした半導体レーザ
    を備えて成ることを特徴とする請求項1に記載の波長選
    択素子。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006330104A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 導波路型フィルタおよびそれを用いた半導体レーザ素子
US7437037B2 (en) 2006-01-23 2008-10-14 Fujitsu Limited Optical module having gain member and partial reflection section waveguides formed on a substrate
JP2010021308A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Mitsubishi Electric Corp 波長可変半導体レーザ
JP2013140834A (ja) * 2011-12-28 2013-07-18 Fujitsu Ltd 半導体レーザ及びその製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6142189A (ja) * 1984-08-02 1986-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ
JPS6425587A (en) * 1987-07-22 1989-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Integrated semiconductor laser
JPH0310228A (ja) * 1989-06-07 1991-01-17 Fujitsu Ltd 波長スイッチ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6142189A (ja) * 1984-08-02 1986-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体レ−ザ
JPS6425587A (en) * 1987-07-22 1989-01-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Integrated semiconductor laser
JPH0310228A (ja) * 1989-06-07 1991-01-17 Fujitsu Ltd 波長スイッチ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006330104A (ja) * 2005-05-23 2006-12-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 導波路型フィルタおよびそれを用いた半導体レーザ素子
US7437037B2 (en) 2006-01-23 2008-10-14 Fujitsu Limited Optical module having gain member and partial reflection section waveguides formed on a substrate
JP2010021308A (ja) * 2008-07-10 2010-01-28 Mitsubishi Electric Corp 波長可変半導体レーザ
JP2013140834A (ja) * 2011-12-28 2013-07-18 Fujitsu Ltd 半導体レーザ及びその製造方法

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