JPH055911A - Semiconductor wavelength transducer - Google Patents

Semiconductor wavelength transducer

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JPH055911A
JPH055911A JP28989891A JP28989891A JPH055911A JP H055911 A JPH055911 A JP H055911A JP 28989891 A JP28989891 A JP 28989891A JP 28989891 A JP28989891 A JP 28989891A JP H055911 A JPH055911 A JP H055911A
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light
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wavelength conversion
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正宏 池田
Osamu Mikami
修 三上
Hiroshi Yasaka
洋 八坂
Mitsuru Naganuma
充 永沼
Shingo Uehara
信吾 上原
Katsuhiko Kurumada
克彦 車田
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Abstract

PURPOSE:To offer a semi-conductor wavelength transducer requiring no isolators. CONSTITUTION:A wide-band distributed reflector 11 whose reflection factor is very higher than that of a narrow-band distributed reflection mirror part 5 on the exit side is arranged on the incidence side of a bistable wavelength transducer 12, and the input light of TM polarization is used as incident signal light, and the narrow-band distributed reflection mirror part 5 on the exit side to which the output light of TE polarization orthogonal to the input light is emitted is tuned to convert the wavelength. Since the incident signal light and the output signal light are in polarization states orthogonal to each other, the semiconductor wavelength transducer is constituted as a unidirectional device, and any isolators are not required; and since the distributed reflector 11 on the incidence side has a constitution adapted to an optical integrated circuit, this transducer is suitably integrated on a semiconductor substrate 1 independently or together with another optical element.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、双安定レーザを用いた
小型で動作波長域の広い半導体波長変換素子に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wavelength conversion device using a bistable laser, which is small and has a wide operating wavelength range.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より知られている双安定型半導体波
長変換素子の一例の構造断面図を図14に示す。ここ
で、1はn−InP基板などのn形基板、2は基板1上
に配置したn−InPなどのn形半導体クラッド層、
3,4および5はクラッド層2上に配置した、それぞ
れ、可飽和吸収領域,利得領域および変換光波長を選択
するブラッグ反射(DBR)型回折格子を内蔵した分布
反射型ミラー部である。これら3〜5を構成する光導波
層はInGaAsPで構成することができる。これら領
域3および4および回折格子5の上にはp−InPなど
のp形半導体クラッド層6を配置してリッジ型光導波路
を構成する。クラッド層6の上には、領域3および4お
よび回折格子5の位置に対応して、可飽和吸収領域用電
極7,利得領域用電極8および分布反射器のチューニン
グ用電極9を、それぞれ、配置する。基板1の反対側主
面には電極10を配置する。光アイソレータ100から
の波長λ1の入力光を領域3に入射させるようにする。
2. Description of the Related Art FIG. 14 shows a structural sectional view of an example of a conventionally known bistable semiconductor wavelength conversion device. Here, 1 is an n-type substrate such as an n-InP substrate, 2 is an n-type semiconductor clad layer such as n-InP disposed on the substrate 1,
Reference numerals 3, 4 and 5 are distributed reflection type mirror portions arranged on the cladding layer 2 and having a Bragg reflection (DBR) type diffraction grating for selecting a saturable absorption region, a gain region and a converted light wavelength, respectively. The optical waveguide layers constituting these 3 to 5 can be composed of InGaAsP. A p-type semiconductor clad layer 6 such as p-InP is arranged on the regions 3 and 4 and the diffraction grating 5 to form a ridge type optical waveguide. The saturable absorption region electrode 7, the gain region electrode 8 and the distributed reflector tuning electrode 9 are arranged on the cladding layer 6 in correspondence with the positions of the regions 3 and 4 and the diffraction grating 5, respectively. To do. An electrode 10 is arranged on the opposite main surface of the substrate 1. The input light of wavelength λ 1 from the optical isolator 100 is made to enter the region 3.

【0003】ここで、利得領域用電極8から活性領域4
に電流を注入することによって活性領域4が光に対する
利得を持ち、入力光λ1 により波長変換出力光λX のオ
ン,オフを行う。それと共に、チューニング用電極9か
らの注入電流により分布反射型ミラー部5の屈折率を変
化させることで変換光の波長λX を制御する。
Here, from the gain region electrode 8 to the active region 4
By injecting current into the active region 4, the active region 4 has a gain for light, and the wavelength-converted output light λ X is turned on and off by the input light λ 1 . At the same time, the wavelength λ X of the converted light is controlled by changing the refractive index of the distributed Bragg reflector mirror portion 5 by the injection current from the tuning electrode 9.

【0004】今、λ1 の波長の信号光が入射したときの
動作は次のように説明される(参考文献、S. Yama
koshi et al.,Postdeadline
papers of OFC′88,PD−10(1
988))。
Now, the operation when a signal light having a wavelength of λ 1 is incident is explained as follows (reference document: S. Yama).
koshi et al. , Postdeadline
papers of OFC'88, PD-10 (1
988)).

【0005】可飽和吸収領域3をもつ双安定型波長変換
素子は、入射光によって吸収領域3の損失が変調を受け
ると、入射信号光の強弱に応じて出力光がON/OFF
する特性が得られる。その出力光の波長は回折格子5の
ブラッグ波長で決まる。従って、電極9から注入する電
流によって回折格子5の屈折率を変化させることにより
出力波長を変化させることができるので、入射信号光の
波長とは異なった波長の出力信号光を制御して得ること
ができる。これが図14に示した波長変換素子の動作原
理である。
In the bistable wavelength conversion element having the saturable absorption region 3, when the loss of the absorption region 3 is modulated by the incident light, the output light is turned on / off according to the intensity of the incident signal light.
The characteristic which does is obtained. The wavelength of the output light is determined by the Bragg wavelength of the diffraction grating 5. Therefore, since the output wavelength can be changed by changing the refractive index of the diffraction grating 5 by the current injected from the electrode 9, the output signal light having a wavelength different from the wavelength of the incident signal light can be controlled and obtained. You can This is the operating principle of the wavelength conversion element shown in FIG.

【0006】実際に本素子を動作させるには、1.5μ
m帯のInGaAsP系の素子で入射パワーを約15μ
W以上必要とし、波長変換帯域としては約4.5nm以
上のものが得られている。
To actually operate this device, 1.5 μ
Incident power of about 15μ in m band InGaAsP element
W or more is required, and a wavelength conversion band of about 4.5 nm or more has been obtained.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の波長
変換素子による変換光は両方向に出射するので、変換光
の戻り光が前段に影響を及ぼさないようにするために光
アイソレータ100が必須となる。光アイソレータは非
相反物質を用いて構成するので、光IC中に組込むこと
はできなかった。このことはこの波長変換素子を同一ウ
エハ上に集積化する場合には、光アイソレータを半導体
ウエハ上に構成することが困難なために、致命的な欠点
となる。
Since the converted light by such a conventional wavelength conversion element is emitted in both directions, the optical isolator 100 is indispensable to prevent the returned light of the converted light from affecting the preceding stage. Become. Since the optical isolator is made of a non-reciprocal material, it cannot be incorporated in the optical IC. This is a fatal drawback when it is difficult to form an optical isolator on a semiconductor wafer when the wavelength conversion elements are integrated on the same wafer.

【0008】このように、通信システムを全て光デバイ
スで構成する場合には、大規模周波数スイッチが必要で
あるが、従来技術による個別素子の組合せではこのよう
な大規模な周波数スイッチを実現できず、光集積回路で
の実現が要望されている。
As described above, a large-scale frequency switch is required when the communication system is entirely composed of optical devices, but such a large-scale frequency switch cannot be realized by the combination of individual elements according to the prior art. However, realization by an optical integrated circuit is desired.

【0009】そこで、本発明の目的は、従来の双安定型
波長変換素子の変換光が入射側に戻らないようにしてア
イソレータを不要とし、以て同一ウエハ上に単独である
いは他の素子などと共に集積化できるように適切に構成
した半導体波長変換素子を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the need for an isolator by preventing the converted light of the conventional bistable wavelength conversion element from returning to the incident side, so that it can be used alone or with other elements on the same wafer. An object of the present invention is to provide a semiconductor wavelength conversion element that is appropriately configured for integration.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項1記載の発明は、半導体基板上に、第
1クラッド層を介して、可飽和吸収領域と、利得領域
と、変換光波長を選択する回折格子を含んで構成された
分布反射型ミラー部とを配置し、前記可飽和吸収領域、
前記利得領域および前記分布反射型ミラー部の上に、第
2クラッド層を介して、前記可飽和吸収領域、前記利得
領域および前記分布反射型ミラー部に対応し、かつ互い
に分離して第1、第2および第3電極を配置した半導体
波長変換素子において、前記可飽和吸収領域の光入射側
に、前記分布反射型ミラー部の回折格子の結合係数より
も大きい結合係数の回折格子を持ち、第1偏波状態の入
射信号光を透過する分布反射器を配設し、前記分布反射
型ミラー部から前記第1偏波状態と直交する第2偏波状
態の変換光を取り出し、かつその変換光の波長を前記第
3電極からの注入電流により制御するようにしたことを
特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention according to claim 1 provides a saturable absorption region, a gain region, and a semiconductor substrate on which a saturable absorption region and a gain region are provided. A distributed reflection type mirror portion configured to include a diffraction grating for selecting a converted light wavelength is arranged, and the saturable absorption region,
A first cladding layer, which corresponds to the saturable absorption region, the gain region, and the distributed Bragg reflector mirror unit, and is separated from each other, on the gain region and the distributed Bragg reflector unit via a second cladding layer. In the semiconductor wavelength conversion element in which the second and third electrodes are arranged, a diffraction grating having a coupling coefficient larger than that of the diffraction grating of the distributed reflection mirror section is provided on the light incident side of the saturable absorption region, A distributed reflector that transmits the incident signal light in one polarization state is disposed, and the converted light in the second polarization state orthogonal to the first polarization state is extracted from the distributed reflection mirror unit, and the converted light is obtained. Is controlled by the injection current from the third electrode.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1におい
て、前記第1偏波状態をTM偏波状態、および前記第2
偏波状態をTE偏波状態とし、前記利得領域の導波路断
面形状を層の厚さ方向に短い矩形とすることによりTE
偏波の前記利得領域内部への閉じ込め係数をTM偏波の
前記利得領域内部への閉じ込め係数より大となして前記
TE偏波状態の変換光取り出しを可能とすることを特徴
とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first polarization state is the TM polarization state, and the second polarization state is the second polarization state.
By setting the polarization state to the TE polarization state and setting the waveguide cross-sectional shape of the gain region to a short rectangle in the layer thickness direction, TE
The confinement coefficient of the polarized wave inside the gain region is made larger than the confinement coefficient of the TM polarized wave inside the gain region to enable the conversion light extraction of the TE polarization state.

【0012】請求項3記載の発明は、請求項1におい
て、前記第1偏波状態をTE偏波状態、および前記第2
偏波状態をTM偏波状態とし、前記利得領域の導波路断
面形状を層の厚さ方向に長い矩形とすることによりTM
偏波の前記利得領域内部への閉じ込め係数をTE偏波の
前記利得領域内部への閉じ込め係数より大となして前記
TM偏波状態の変換光取り出しを可能とすることを特徴
とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the first polarization state is the TE polarization state, and the second polarization state is the TE polarization state.
The polarization state is changed to the TM polarization state, and the cross-sectional shape of the waveguide in the gain region is a rectangle long in the layer thickness direction.
The confinement coefficient of the polarized wave inside the gain region is made larger than the confinement coefficient of the TE polarized wave inside the gain region to enable conversion light extraction of the TM polarized state.

【0013】請求項4記載の発明は、請求項1におい
て、前記第1偏波状態をTM偏波状態、および前記第2
偏波状態をTE偏波状態とし、前記利得領域を歪量が0
以上の圧縮歪を有する量子井戸構造で構成することによ
りTE偏波の材料利得をTM偏波の材料利得より大とな
して前記TE偏波状態の変換光取り出しを可能とするこ
とを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the first polarization state is the TM polarization state, and the second polarization state is the second polarization state.
The polarization state is set to the TE polarization state, and the distortion amount is 0 in the gain region.
By configuring the quantum well structure having the above-mentioned compressive strain, the material gain of the TE polarized light is made larger than the material gain of the TM polarized light to enable the conversion light extraction of the TE polarized state. ..

【0014】請求項5記載の発明は、請求項2におい
て、前記第1偏波状態をTE偏波状態、および前記第2
偏波状態をTM偏波状態とし、前記利得領域を伸張歪を
有する量子井戸構造で構成することによりTM偏波の材
料利得をTE偏波の材料利得より大となして前記TM偏
波状態の変換光取り出しを可能とすることを特徴とす
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect, the first polarization state is the TE polarization state, and the second polarization state is the TE polarization state.
By setting the polarization state to the TM polarization state and configuring the gain region with a quantum well structure having extension strain, the material gain of the TM polarization is made larger than that of the TE polarization, and It is characterized in that converted light can be taken out.

【0015】請求項6記載の発明は、請求項1におい
て、前記分布反射器の光導波層を多重量子井戸構造で構
成したことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect, the optical waveguide layer of the distributed reflector has a multiple quantum well structure.

【0016】請求項7記載の発明は、請求項1または6
において、前記分布反射器の入射側に光増幅器を配設し
たことを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 1 or 6.
In the above, the optical amplifier is disposed on the incident side of the distributed reflector.

【0017】請求項8記載の発明は、請求項1または6
において、前記分布反射器の入射側に分布帰還型フィル
タを配設したことを特徴とする。
The invention described in claim 8 is claim 1 or 6
In the above, a distributed feedback filter is disposed on the incident side of the distributed reflector.

【0018】請求項9記載の発明は、請求項7におい
て、前記光増幅器の入射側に偏波ミキサを配設したこと
を特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the seventh aspect, a polarization mixer is arranged on the incident side of the optical amplifier.

【0019】請求項10記載の発明は、請求項8におい
て、前記分布帰還型フィルタの入射側に偏波ミキサを配
設したことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the eighth aspect, a polarization mixer is arranged on the incident side of the distributed feedback filter.

【0020】請求項11記載の発明は、請求項1,8ま
たは10において、前記分布反射型ミラー部の出射側
に、前記入射信号光を遮断し、前記変換光を選択的に透
過する導波路部を配設したことを特徴とする。
The eleventh aspect of the present invention is the waveguide according to any one of the first, eighth and tenth aspects, wherein the incident signal light is blocked and the converted light is selectively transmitted to the exit side of the distributed Bragg reflector mirror section. It is characterized in that parts are provided.

【0021】[0021]

【作用】本発明では、双安定型波長変換素子の構成に対
して、その入射側には、出射側の狭帯域の分布反射型ミ
ラー部よりも反射率が非常に高く、かつ広帯域の分布反
射器を配設し、入射信号光として第1の偏波、たとえば
TM偏波(またはTE偏波)の入力光を用い、この入力
光に直交する第2の偏波状態の光、たとえばTE偏波
(またはTM偏波)の出力光が出射する出射側の狭帯域
の分布反射型ミラー部をチューニングすることにより波
長変換を行う。
According to the present invention, with respect to the structure of the bistable wavelength conversion element, the incident side thereof has a much higher reflectance than the narrow band distributed reflection type mirror section on the output side, and the distributed reflection of a wide band. And a first polarized wave, for example, a TM polarized wave (or TE polarized wave) is used as the incident signal light, and a light having a second polarized state orthogonal to the input light, for example, a TE polarized light is used. Wavelength conversion is performed by tuning the narrow-band distributed reflection type mirror section on the emission side from which the output light of the wave (or TM polarization) is emitted.

【0022】入射信号光と出力信号光とは互いに直交す
る偏波状態にあるので、一方向性デバイスとして構成す
ることができるので、アイソレータが不要であり、ま
た、入射側の分布反射器は光集積回路化に適した構成で
あるので、本発明半導体波長変換素子は半導体基板上に
単独あるいは他の光素子と共に集積化するのに好適であ
る。
Since the incident signal light and the output signal light are in polarization states orthogonal to each other, the device can be constructed as a unidirectional device, so that an isolator is not required, and the distributed reflector on the incident side is an optical device. The semiconductor wavelength conversion device of the present invention is suitable for integration into an integrated circuit, and thus is suitable for being integrated alone or together with other optical devices on a semiconductor substrate.

【0023】特開平2−152289号は、本発明の構
造と類似している構造をもつ光増幅装置を開示してい
る。この光増幅装置では、入出力側の分布ブラッグ反射
器の反射率は約3〜5%程度で等しいものとする。すな
わち、この開示は光増幅器の構造に関するものであるか
ら、入力光が利得領域に入射できるようにすることが必
要であり、そのためにはこれら分布ブラッグ反射器の反
射率を下げる必要がある。従って、出力光が入射側に大
量に戻るような構造となっている。これに対して、本発
明ではレーザ発振器としての構造を用いるのであって、
そのためには入射側の分布ブラッグ反射器の反射率、す
なわち(結合係数)×(長さ)を出射側の分布ブラッグ
反射器の(結合係数)×(長さ)よりも大きくすること
が必要となる。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-152289 discloses an optical amplifying device having a structure similar to that of the present invention. In this optical amplifying device, the reflectance of the distributed Bragg reflector on the input / output side is about 3 to 5% and is equal. That is, since this disclosure relates to the structure of an optical amplifier, it is necessary to allow input light to enter the gain region, and for that purpose, it is necessary to reduce the reflectance of these distributed Bragg reflectors. Therefore, the structure is such that a large amount of output light returns to the incident side. On the other hand, in the present invention, since the structure as the laser oscillator is used,
For that purpose, it is necessary to make the reflectance of the incident side distributed Bragg reflector, that is, (coupling coefficient) × (length), larger than the (coupling coefficient) × (length) of the outgoing side distributed Bragg reflector. Become.

【0024】上記開示のように入出力端で結合係数が小
さく、かつ等しい場合に入射側分布ブラッグ反射器の反
射係数を大きくするためには、この反射器の長さを大き
くしなければならない。ところが反射器の長さを大きく
すると、光の透過損失が増えるので、入射光が透過しに
くくなり、実用上問題となり、上記従来技術は光増幅器
および本発明のいずれにも使えない。
In order to increase the reflection coefficient of the incident side distributed Bragg reflector when the coupling coefficient is small and equal at the input and output ends as disclosed above, the length of this reflector must be increased. However, if the length of the reflector is increased, the transmission loss of light increases, which makes it difficult for the incident light to pass therethrough, which poses a practical problem, and the above-mentioned conventional technique cannot be used for either the optical amplifier or the present invention.

【0025】なお、入出力端において、結合係数が大き
く、かつ等しいときには、シングルモード発振出力が得
られないので、波長変換素子として機能しない。上記従
来技術の場合にも波長変換機能はない。
When the coupling coefficient is large and equal at the input and output ends, a single-mode oscillation output cannot be obtained, so that it does not function as a wavelength conversion element. Even in the case of the above-mentioned conventional technique, there is no wavelength conversion function.

【0026】[0026]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0027】(実施例1)本発明の第1の実施例とし
て、入力光がTM偏波で、出力光がTE偏波の場合を図
1,図2および図3に示す。ここで、図14と同様の個
所には同一符号を付すものとする。ここで、11はクラ
ッド層2と6との間において、 領域6の入射側に設けた
反射率が非常に高く、かつ広帯域の分布反射器、たとえ
ば多重量子井戸(MQW)構造の光導波路で構成された
結合係数の大きい分布反射器である。この分布反射器1
1の反射係数は分布反射型ミラー部5の反射係数より大
きい。光の進行方向に垂直な面での利得領域4の断面形
状は層の厚さ方向の辺が短い矩形であるため、TE偏波
の利得領域への閉じ込め係数はTM偏波の利得領域への
閉じ込め係数より大きくなり、変換光はTE偏波で発振
する。
(Embodiment 1) As a first embodiment of the present invention, FIGS. 1, 2 and 3 show a case where the input light is TM polarized light and the output light is TE polarized light. Here, the same parts as those in FIG. 14 are designated by the same reference numerals. Here, 11 is a distributed reflector having a very high reflectance provided on the incident side of the region 6 between the cladding layers 2 and 6 and having a wide band, for example, an optical waveguide having a multiple quantum well (MQW) structure. It is a distributed reflector having a large coupling coefficient. This distributed reflector 1
The reflection coefficient of 1 is larger than the reflection coefficient of the distributed Bragg reflector 5. Since the cross-sectional shape of the gain region 4 on the plane perpendicular to the light traveling direction is a rectangle whose sides in the thickness direction of the layer are short, the confinement coefficient of the TE polarization in the gain region is that of the TM polarization in the gain region. It becomes larger than the confinement coefficient, and the converted light oscillates in TE polarization.

【0028】前記断面構造が前記の形状でない場合でも
利得領域を無歪あるいは圧縮歪をもつ量子井戸構造で構
成すればTE偏波の材料利得がTM偏波の材料利得より
大きくなるため、変換光はTE偏波で発振する。
Even if the cross-sectional structure is not the above-mentioned shape, if the gain region is constituted by a quantum well structure having no strain or compressive strain, the material gain of TE polarization becomes larger than the material gain of TM polarization. Oscillates in TE polarization.

【0029】12は本実施例の波長変換素子を構成する
分布反射型波長変換素子の全体を表わしている。
Reference numeral 12 represents the entire distributed reflection type wavelength conversion element constituting the wavelength conversion element of this embodiment.

【0030】図4は分布反射器11の波長に対する透過
率を示している。この場合には、MO−MBEによるI
nGaAsPを井戸層として厚さ10nm、 バリア層と
してInPを厚さ10nmかつ20周期にわたって積層
して作製したMQW層を用いたものである。電子ビーム
による直接露光とドライエッチング技術によって、ピッ
チ0.2μm、深さ0.13μmの回折格子を作製し
た。この回折格子の結合係数は300cm-1と非常に大
きく、通常のDFBレーザの回折格子における結合係数
の10倍以上となっている。図2から分かるように、T
E偏波に対しては中心波長約1.315μm、半値全幅
5nmの広帯域反射特性が得られた。一方、TM偏波に
対しては、中心波長約1.302μmに反射帯域が得ら
れた。この中心波長差約13nmといった大きい波長差
はMQW構造によるものである。通常のバルク構造でリ
ッジ導波路構造の分布反射器ではこの中心波長差は約
2.2nmとなり、MQW構造のものに比較して1/6
程度である。
FIG. 4 shows the transmittance of the distributed reflector 11 with respect to the wavelength. In this case, I by MO-MBE
The MQW layer is formed by laminating nGaAsP as a well layer with a thickness of 10 nm and as a barrier layer with InP having a thickness of 10 nm for 20 cycles. A diffraction grating having a pitch of 0.2 μm and a depth of 0.13 μm was manufactured by direct exposure with an electron beam and a dry etching technique. The coupling coefficient of this diffraction grating is as large as 300 cm -1 , which is more than 10 times the coupling coefficient of the diffraction grating of a normal DFB laser. As can be seen from FIG.
For the E polarized wave, a broadband reflection characteristic having a center wavelength of about 1.315 μm and a full width at half maximum of 5 nm was obtained. On the other hand, for TM polarized waves, a reflection band was obtained at a center wavelength of about 1.302 μm. This large wavelength difference of about 13 nm is due to the MQW structure. In a distributed reflector having an ordinary bulk structure and a ridge waveguide structure, this center wavelength difference is about 2.2 nm, which is 1/6 that of the MQW structure.
It is a degree.

【0031】したがって、TM偏波の信号光波長がTE
偏波に対する反射帯域波長内にあるとすると、信号光は
入射側の分布反射器11を透過することができる。そこ
で、TM偏波の信号光は可飽和吸収領域3に吸収され
て、 この領域3の損失を変調する。本発明の波長変換素
子は、入出射側共に分布反射器を配設し、かつ入射側の
分布反射器を反射率の高い広帯域のものとなし、かつ出
射側の狭帯域の分布反射器により変換光波長を制御して
波長変換を行う点を除けば、従来技術で説明した波長変
換素子と同様な構造であるため、波長変換動作も同様に
行なうことができることは言うまでもない。
Therefore, the signal light wavelength of TM polarization is TE
If it is within the reflection band wavelength for the polarized wave, the signal light can pass through the distributed reflector 11 on the incident side. Therefore, the TM-polarized signal light is absorbed in the saturable absorption region 3, and the loss in this region 3 is modulated. The wavelength conversion element of the present invention is provided with a distributed reflector on both the incident and outgoing sides, and the incident side distributed reflector is a broadband reflector with high reflectance, and is converted by a narrow band distributed reflector on the outgoing side. It is needless to say that the wavelength conversion operation can be performed in the same manner because it has the same structure as the wavelength conversion element described in the related art except that the wavelength conversion is performed by controlling the light wavelength.

【0032】また、波長変換帯域幅は出力側の分布反射
器のチューニング帯域で決っており、約4.5nmまで
取ることができる。入射側の分布反射器11は強結合分
布反射器として働くため、TE偏波に対する反射率は9
0%以上で透過率が0.01%以下の値を取ることがで
きる。このことはTE発振波はほとんど入射側へは漏れ
てこないことを意味しているため、通常必要とされるア
イソレータは不要となる。
The wavelength conversion bandwidth is determined by the tuning bandwidth of the distributed reflector on the output side and can be up to about 4.5 nm. Since the distributed reflector 11 on the incident side functions as a strongly coupled distributed reflector, the reflectance for TE polarized light is 9
A value of 0% or more and a transmittance of 0.01% or less can be taken. This means that the TE oscillating wave hardly leaks to the incident side, so that the isolator which is usually required is not necessary.

【0033】なお、前記分布反射器に結合係数の小さい
回折格子を用いた場合でも分布反射器を長くすればTE
偏波出力光に対する反射係数は大きくなり入射側への戻
りを無くせるが、導波路に不可避的に残存する損失のた
めに、TM偏波入射光に対する透過率が減少するために
波長変換機能が実現しない。
Even if a diffraction grating having a small coupling coefficient is used for the distributed reflector, if the distributed reflector is lengthened, TE
Although the reflection coefficient for the polarized output light becomes large and the return to the incident side can be eliminated, the transmittance for the TM polarized incident light decreases due to the loss that unavoidably remains in the waveguide, so the wavelength conversion function is It won't happen.

【0034】入射分布反射器の回折格子の結合係数が大
きいほど入射側への出力光の戻りは少なくなる。入射分
布反射器の長さを500μm、分布反射ミラー部の長さ
を300μm、導波路の損失を10cm-1とした時、分
布反射ミラー部の回折格子の結合係数が30cm-1
時、入射分布反射器の回折格子の結合係数が120cm
-1より大きければ出力側に出射される出力光強度に対し
入射側に戻る出力光強度の比は30dB以上確保でき
る。
The larger the coupling coefficient of the diffraction grating of the incident distributed reflector, the smaller the return of the output light to the incident side. Incident When the distributed reflector has a length of 500 μm, the distributed reflection mirror has a length of 300 μm, and the waveguide loss is 10 cm −1 , the diffraction grating of the distributed reflection mirror has a coupling coefficient of 30 cm −1. Coupling coefficient of the diffraction grating of the distributed reflector is 120 cm
If it is larger than -1, the ratio of the intensity of the output light emitted to the output side to the intensity of the output light returning to the incident side can be secured at 30 dB or more.

【0035】(実施例2)本発明の第2の実施例におい
ては、第1の実施例と同様な構造において、TE偏波光
を入力としてTM偏波光を出力する。この場合は、図1
〜図3の利得領域4には伸張歪量子井戸構造を用いる。
伸張歪量子井戸構造を利得領域に用いた半導体レーザで
はTM偏波で発振することがK.Satoらによって報
告されている(12th IEEE Internat
ionalSemiconductor Laser
Conference,Davos,Switzerl
and,Sep.9−14,1990,pp.48)。
(Embodiment 2) In the second embodiment of the present invention, in the structure similar to that of the first embodiment, TE polarized light is input and TM polarized light is output. In this case,
~ A tensile strained quantum well structure is used for the gain region 4 in FIG.
A semiconductor laser using an extension strained quantum well structure in the gain region can oscillate in TM polarization. Reported by Sato et al. (12th IEEE Internet
ionalSemiconductor Laser
Conference, Davos, Switzerland
and, Sep. 9-14, 1990, pp. 48).

【0036】また、利得領域をハイメサ構造とし、その
導波路断面形状が層厚方向に長い矩形となるようにして
も良い。その場合は、TM偏波の利得領域への閉じ込め
係数がTE偏波の利得領域への閉じ込め係数より大きく
なるため変換光はTM偏波で発振する。
Further, the gain region may have a high mesa structure, and the waveguide cross section may be a rectangle long in the layer thickness direction. In that case, the confinement coefficient of the TM polarized light in the gain region is larger than the confinement coefficient of the TE polarized light in the gain region, so that the converted light oscillates in the TM polarized light.

【0037】ここで、レーザ発振のための実効利得は、
活性領域の材料の利得と閉じ込め係数との積によって決
定されるので、TM偏波発振に対して伸張歪量子井戸構
造とハイメサ構造の双方を用いるのがより好適であるこ
とはもちろんである。
Here, the effective gain for laser oscillation is
Of course, it is more suitable to use both the strained quantum well structure and the high-mesa structure for TM polarization oscillation, since it is determined by the product of the gain and the confinement coefficient of the material of the active region.

【0038】(実施例3)図5,図6および図7は本発
明波長変換素子の第3の実施例として波長選択素子と一
体的に集積回路化した周波数スイッチ素子を示すもので
ある。
(Embodiment 3) FIGS. 5, 6 and 7 show a third embodiment of the wavelength conversion element of the present invention, which is a frequency switching element integrated with a wavelength selection element into an integrated circuit.

【0039】ここで、13は分布反射器11の入力側に
おいてクラッド層2と6との間に配設した波長選択用分
布帰還型フィルタ、14は分布帰還型フィルタ13に対
応してクラッド層6の上に配置した波長選択用電極、1
5は入力光λ1 ,…,λn の入射端面に配設した偏波ミ
キサである。
Here, 13 is a distributed feedback filter for wavelength selection arranged between the cladding layers 2 and 6 on the input side of the distributed reflector 11, and 14 is the cladding layer 6 corresponding to the distributed feedback filter 13. Electrode for wavelength selection placed on top of
Reference numeral 5 denotes a polarization mixer arranged on the incident end face of the input light λ 1 , ..., λ n .

【0040】この実施例では、分布帰還型フィルタ13
により複数の波長多重信号光から特定の波長信号光を選
択してから分布反射器11に入射させ、さらに入射光と
直交する偏波状態をもつ、および異なった波長の光に変
換して出射させる。したがって、分布帰還型フィルタ1
3のチューニング帯域と透過帯域幅は出射側の波長変換
帯域と反射帯域幅と同様である。
In this embodiment, the distributed feedback filter 13 is used.
A specific wavelength signal light is selected from a plurality of wavelength-multiplexed signal light by means of and is then incident on the distributed reflector 11, and further converted into light having a polarization state orthogonal to the incident light and having different wavelengths, and emitted. .. Therefore, the distributed feedback filter 1
The tuning band and the transmission band width of No. 3 are similar to the wavelength conversion band and the reflection band width on the emission side.

【0041】なお、分布帰還型フィルタ13はDFBレ
ーザ構造と同様にして利得を稼げるようにした光増幅器
とすることも可能である。その場合には、入射光の偏波
(たとえばTE偏波)に対する利得が大きくなるような
構造がよい。すなわち、TE偏波入力の場合は、無歪も
しくは圧縮歪超格子構造のDFB構造とするのが好適で
ある。他方、TM偏波入力の場合は、伸張歪超格子構造
のDFB構造とするのが好適である。あるいはまたは、
通常の回折格子面とは垂直な面である、基板に垂直な面
内に回折格子を形成する、すなわち、図示の回折格子1
3を、光軸を回転軸として90°回転させた形状にする
ことが望ましい。この場合、導波層はバルク層または多
重量子井戸層のいずれであってもよい。
The distributed feedback filter 13 can also be an optical amplifier that can gain gain in the same manner as the DFB laser structure. In that case, it is preferable that the gain of the incident light with respect to the polarized wave (for example, the TE polarized wave) be increased. That is, in the case of TE polarization input, it is preferable to use a DFB structure having no distortion or a compression distortion superlattice structure. On the other hand, in the case of TM polarization input, it is preferable to use the DFB structure of the extension strain superlattice structure. Alternatively, or
The diffraction grating is formed in a plane perpendicular to the substrate, which is a plane perpendicular to the normal diffraction grating plane, that is, the diffraction grating 1 shown in the figure.
It is desirable that 3 has a shape rotated by 90 ° about the optical axis as a rotation axis. In this case, the waveguiding layer may be either a bulk layer or a multiple quantum well layer.

【0042】もちろん、分布帰還型フィルタ13とは別
個に光増幅器を配設することは何らさしつかえない。
Of course, it does not matter at all that an optical amplifier is provided separately from the distributed feedback filter 13.

【0043】なお、入射信号光が入射側の分布ブラッグ
反射器を透過するように設定された偏波(例えばTM偏
波)成分を持たない場合には、偏波ミキサ15によって
該偏波(TM偏波)成分を発生させてやる必要がある。
この偏波ミキサは単純なディフューザ構造に加工したS
iO2 膜で構成することができる。
When the incident signal light does not have a polarization (for example, TM polarization) component set so as to pass through the incident side distributed Bragg reflector, the polarization mixer 15 It is necessary to generate a polarized wave component.
This polarization mixer has an S processed into a simple diffuser structure.
It can be composed of an iO 2 film.

【0044】(実施例4)図8,図9および図10は本
発明素子の第4の実施例として、入力光がTM偏波で、
出力光がTE偏波の場合を示し、ここで16は出射端側
においてクラッド層6の上に配置した金属膜、17は出
射端側において分布反射型ミラー部5の活性層の先に延
在する出力導波層である。入射信号光としてTM偏波を
用いると、出力信号光として波長変換されたTE偏波と
入射信号光とがそのまま通過して出射される。そこで、
TM偏波のみを減衰させる必要がある。そのために、こ
の実施例では、出力導波層の上に金属膜を装荷する。
(Embodiment 4) FIGS. 8, 9 and 10 show a fourth embodiment of the device of the present invention in which the input light is TM polarized light.
The case where the output light is TE polarized light is shown, where 16 is a metal film disposed on the cladding layer 6 on the emission end side, and 17 extends beyond the active layer of the distributed Bragg reflector 5 on the emission end side. Is the output waveguide layer. When the TM polarized light is used as the incident signal light, the wavelength-converted TE polarized light and the incident signal light as the output signal light pass through and are emitted as they are. Therefore,
Only the TM polarization needs to be attenuated. Therefore, in this embodiment, a metal film is loaded on the output waveguide layer.

【0045】この方法は光IC基板におけるTE偏波と
TM偏波との分離に通常用いられるものであり、アイソ
レーションを20dB以上得ることは容易である。
This method is usually used for separating the TE polarized wave and the TM polarized wave in the optical IC substrate, and it is easy to obtain isolation of 20 dB or more.

【0046】なお、入力光がTE偏波であり、および出
力光がTM偏波である場合には、図8〜図9に示した分
布反射型ミラー5の前方に延在する出力導波路として、
TM偏波選択性導波路を配設すればよい。このような光
導波路は、Y.Suzukiらによって報告されている
(Y.Suzuki et al.,Appl.Phy
s.Lett.Vol.57 pp.2745(199
0))。
When the input light is the TE polarized light and the output light is the TM polarized light, the output waveguide extending in front of the distributed Bragg reflector 5 shown in FIGS. ,
A TM polarization selective waveguide may be provided. Such an optical waveguide is disclosed in Y. Reported by Suzuki et al. (Y. Suzuki et al., Appl. Phy.
s. Lett. Vol. 57 pp. 2745 (199
0)).

【0047】なお、以上の実施例では半導体光導波路を
InP系材料で構成したが、本発明はこの例にのみ限ら
れるものではなく、例えばGaAs系材料を用いてもよ
い。さらにまた、各半導体材料の導電型は、上述した実
施例におけるpおよびn形を逆の導電型に入れ換えるこ
ともできる。さらに加えて、上述の実施例では光導波路
構造をウェッジ型としたが、本発明はこの例にのみ限ら
れるものではなく、埋込型光導波路の形態とすることも
できることもちろんである。
Although the semiconductor optical waveguide is made of an InP-based material in the above embodiments, the present invention is not limited to this example, and a GaAs-based material may be used, for example. Furthermore, as for the conductivity type of each semiconductor material, the p-type and the n-type in the above-described embodiments can be replaced with the opposite conductivity type. In addition, although the optical waveguide structure is a wedge type in the above-described embodiments, the present invention is not limited to this example, and it goes without saying that it may be a buried type optical waveguide.

【0048】本発明素子においては、入出力側で異なる
結合係数をもつ回折格子を用いた分布ブラッグ反射器を
用いるが、ここで、この反射器の結合係数Kの好適な範
囲について検討する。
In the element of the present invention, a distributed Bragg reflector using a diffraction grating having different coupling coefficients on the input and output sides is used. Here, a preferable range of the coupling coefficient K of this reflector will be examined.

【0049】そのために、非対称K分布反射器として図
11に示すモデルを用いる。ここで、各パラメータを次
のように定めるものとする。
For this purpose, the model shown in FIG. 11 is used as the asymmetric K distributed reflector. Here, each parameter is defined as follows.

【0050】入力側分布反射器の結合係数:Kr 入力側分布反射器の長さ :Lr 出力側分布反射器の結合係数:Kf 出力側分布反射器の長さ :Lf =300μm 導波路の損失 :α=10cm−1 出力光の出力端でのパワ :P 出力光の入力端でのパワ :Pr (戻り光パワ) 前後のアイソレーション比 :r=(Pr /Pf ) 図12はアイソレーション比を−30dBとしたときに
要求されるKf とKrの値の関係をLr をパラメータと
して求めた結果である(Lf は300μmで計算)。L
r が300μmならばKf が30cm-1のときKr が1
50cm-1以上ならばアイソレーション比は−30dB
(1/1000)より良くなる(小さくなる)。
Coupling coefficient of input side distributed reflector: K r Length of input side distributed reflector: L r Coupling coefficient of output side distributed reflector: K f Length of output side distributed reflector: L f = 300 μm Waveguide loss: α = 10 cm −1 Power at output end of output light: P f Power at input end of output light: P r (return light power) Isolation ratio before and after: r = (P r / P f FIG. 12 shows the results of the relationship between the required values of K f and K r when the isolation ratio is set to −30 dB, using L r as a parameter (L f is calculated at 300 μm). L
If r is 300 μm, K r is 1 when K f is 30 cm −1.
If it is 50 cm -1 or more, the isolation ratio is -30 dB.
It becomes better (smaller) than (1/1000).

【0051】図13はLr を300μm(Lf は300
μm)に固定したとき、Kr とKfの関係によりアイソ
レーション比がどのように変化するかを示している。K
f が300cm-1の時Kr が70cm-1で−10dB、
145cm-1で−30dBとなる。
FIG. 13 shows that L r is 300 μm (L f is 300
It shows how the isolation ratio changes depending on the relationship between K r and K f when fixed to μm). K
When f is 300 cm -1 , K r is 70 cm -1 , and -10 dB,
It becomes -30 dB at 145 cm -1 .

【0052】以上の考察より、結合係数Kの範囲として
好適な範囲は、Lf =300μm、Lr =300μm、
α=10cm-1でアイソレーションが10dB以上取れ
る程度であって、すなわち、 Kf <30cm-1r >70cm-1 となる。さらに、より好適な範囲としては、同上の条件
で、アイソレーションが30dB以上取れる程度であっ
て、 Kf < 30cm-1r >150cm-1 となる。
From the above consideration, the preferable range of the coupling coefficient K is L f = 300 μm, L r = 300 μm,
When α = 10 cm −1 , the isolation is about 10 dB or more, that is, K f <30 cm −1 K r > 70 cm −1 . Further, as a more preferable range, under the same conditions, the isolation is about 30 dB or more, and K f <30 cm −1 K r > 150 cm −1 .

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、双安
定型波長変換素子の構成に対して、その入射側には、出
射側の狭帯域の分布反射型ミラー部よりも反射率が非常
に高く、および広帯域の分布反射器を配設し、入射信号
光と出力信号光の偏波を直交させ、出射側の狭帯域の分
布反射型ミラー部をチューニングすることにより波長変
換を行うようにしたので、以下のような利点がある。
As described above, according to the present invention, with respect to the structure of the bistable wavelength conversion element, the incident side thereof has a reflectance higher than that of the narrow band distributed reflection type mirror section on the emitting side. The wavelength conversion is performed by arranging a distributed reflector of high and wide bandwidth, making the polarizations of the incident signal light and output signal light orthogonal, and tuning the narrow-band distributed reflection type mirror section on the output side. Therefore, there are the following advantages.

【0054】(1)入射信号光として出力信号光と直交
する偏波の光を用いることによって、一方向性デバイス
としての構成が可能となるため、アイソレータを挿入す
る必要がない。
(1) By using the light of the polarization orthogonal to the output signal light as the incident signal light, the configuration as a unidirectional device becomes possible, and it is not necessary to insert an isolator.

【0055】(2)単独あるいは各種光素子と共に同一
基板に集積化することが容易にできる。
(2) It can be easily integrated on the same substrate alone or together with various optical elements.

【0056】(3)入射側の分布反射器の反射率が非常
に高いので、変換光が入射側にほとんど漏れてこないか
ら、波長の変換効率が高く、従って変換利得が大きく、
ひいては出力レベルの大きい出射光を得ることができ
る。
(3) Since the reflectance of the distributed reflector on the incident side is very high, the converted light hardly leaks to the incident side, so that the wavelength conversion efficiency is high and therefore the conversion gain is large.
As a result, it is possible to obtain emitted light with a high output level.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明半導体波長変換素子の第1実施例を示す
II−II′線縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view taken along line II-II ′ showing a first embodiment of a semiconductor wavelength conversion device of the present invention.

【図2】本発明半導体波長変換素子の第1実施例を示す
I−I′線横断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of the first embodiment of the semiconductor wavelength conversion device of the present invention.

【図3】本発明半導体波長変換素子の第1実施例を示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a first embodiment of the semiconductor wavelength conversion device of the present invention.

【図4】第1実施例の強結合分布反射器の波長に対する
透過率を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the transmittance with respect to wavelength of the strong coupling distributed reflector of the first embodiment.

【図5】本発明の第3実施例を示すII−II′線縦断
面図である。
FIG. 5 is a vertical sectional view taken along the line II-II ′ showing the third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例を示すI−I′線横断面図
である。
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of the third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例を示すII−II′線縦断
面図である。
FIG. 8 is a vertical sectional view taken along the line II-II ′ showing the fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4実施例を示すI−I′線横断面図
である。
FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of the fourth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4実施例を示す斜視図である。FIG. 10 is a perspective view showing a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明における結合係数の定め方の説明をす
るための本発明素子のモデル図である。
FIG. 11 is a model diagram of an element of the present invention for explaining how to determine a coupling coefficient in the present invention.

【図12】本発明において結合係数を定めるにあたって
用いたKf とKr の値の関係をLr をパラメータとして
示す特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the values of K f and K r used in determining the coupling coefficient in the present invention, using L r as a parameter.

【図13】本発明において結合係数を定めるにあたって
用いたKf とKr の値の関係をLr をパラメータとして
示す特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the values of K f and K r used in determining the coupling coefficient in the present invention, using L r as a parameter.

【図14】従来例を示す縦断面図である。FIG. 14 is a vertical cross-sectional view showing a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n−InP基板 2 n−クラッド層 3 可飽和吸収領域 4 利得領域 5 分布反射型ミラー部 6 p−クラッド層 7 可飽和吸収領域用電極 8 利得領域用電極 9 チューニング用電極 10 電極 11 分布反射器 12 波長変換素子 13 分布帰還型フィルタ 14 波長選択用電極 15 偏波ミキサ 16 金属膜 17 出力導波層 1 n-InP substrate 2 n-clad layer 3 saturable absorption region 4 gain region 5 distributed reflection mirror section 6 p-clad layer 7 saturable absorption region electrode 8 gain region electrode 9 tuning electrode 10 electrode 11 distributed reflection Device 12 Wavelength conversion element 13 Distributed feedback filter 14 Wavelength selection electrode 15 Polarization mixer 16 Metal film 17 Output waveguide layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永沼 充 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 上原 信吾 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 車田 克彦 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Mitsuru Naganuma 1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Shingo Uehara 1-1-6, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corp. (72) Inventor Katsuhiko Kurumada 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corp.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 半導体基板上に、第1クラッド層を介し
て、可飽和吸収領域と、利得領域と、変換光波長を選択
する回折格子を含んで構成された分布反射型ミラー部と
を配置し、前記可飽和吸収領域、前記利得領域および前
記分布反射型ミラー部の上に、第2クラッド層を介し
て、前記可飽和吸収領域、前記利得領域および前記分布
反射型ミラー部に対応し、かつ互いに分離して第1、第
2および第3電極を配置した半導体波長変換素子におい
て、前記可飽和吸収領域の光入射側に、前記分布反射型
ミラー部の回折格子の結合係数よりも大きい結合係数の
回折格子を持ち、第1偏波状態の入射信号光を透過する
分布反射器を配設し、前記分布反射型ミラー部から前記
第1偏波状態と直交する第2偏波状態の変換光を取り出
し、かつその変換光の波長を前記第3電極からの注入電
流により制御するようにしたことを特徴とする半導体波
長変換素子。 【請求項2】 前記第1偏波状態をTM偏波状態、およ
び前記第2偏波状態をTE偏波状態とし、前記利得領域
の導波路断面形状を層の厚さ方向に短い矩形とすること
によりTE偏波の前記利得領域内部への閉じ込め係数を
TM偏波の前記利得領域内部への閉じ込め係数より大と
なして前記TE偏波状態の変換光取り出しを可能とする
ことを特徴とする請求項1記載の半導体波長変換素子。 【請求項3】 前記第1偏波状態をTE偏波状態、およ
び前記第2偏波状態をTM偏波状態とし、前記利得領域
の導波路断面形状を層の厚さ方向に長い矩形とすること
によりTM偏波の前記利得領域内部への閉じ込め係数を
TE偏波の前記利得領域内部への閉じ込め係数より大と
なして前記TM偏波状態の変換光取り出しを可能とする
ことを特徴とする請求項1記載の半導体波長変換素子。 【請求項4】 前記第1偏波状態をTM偏波状態、およ
び前記第2偏波状態をTE偏波状態とし、前記利得領域
を歪量が0以上の圧縮歪を有する量子井戸構造で構成す
ることによりTE偏波の材料利得をTM偏波の材料利得
より大となして前記TE偏波状態の変換光取り出しを可
能とすることを特徴とする請求項1記載の半導体波長変
換素子。 【請求項5】 前記第1偏波状態をTE偏波状態、およ
び前記第2偏波状態をTM偏波状態とし、前記利得領域
を伸張歪を有する量子井戸構造で構成することによりT
M偏波の材料利得をTE偏波の材料利得より大となして
前記TM偏波状態の変換光取り出しを可能とすることを
特徴とする請求項2記載の半導体波長変換素子。 【請求項6】 前記分布反射器の光導波層を多重量子井
戸構造で構成したことを特徴とする請求項1記載の半導
体波長変換素子。 【請求項7】 前記分布反射器の入射側に光増幅器を配
設したことを特徴とする請求項1または6記載の半導体
波長変換素子。 【請求項8】 前記分布反射器の入射側に分布帰還型フ
ィルタを配設したことを特徴とする請求項1または6記
載の半導体波長変換素子。 【請求項9】 前記光増幅器の入射側に偏波ミキサを配
設したことを特徴とする請求項7記載の半導体波長変換
素子。 【請求項10】 前記分布帰還型フィルタの入射側に偏
波ミキサを配設したことを特徴とする請求項8記載の半
導体波長変換素子。 【請求項11】 前記分布反射型ミラー部の出射側に、
前記入射信号光を遮断し、前記変換光を選択的に透過す
る導波路部を配設したことを特徴とする請求項1,8ま
たは10記載の半導体波長変換素子。
Claim: What is claimed is: 1. A distributed reflection structure comprising a saturable absorption region, a gain region, and a diffraction grating for selecting a converted light wavelength on a semiconductor substrate via a first cladding layer. And a saturable absorption region, the gain region, and the distributed reflection type via a second cladding layer on the saturable absorption region, the gain region, and the distributed reflection type mirror unit. In a semiconductor wavelength conversion element corresponding to a mirror part and having first, second and third electrodes arranged separately from each other, in the light incident side of the saturable absorption region, the diffraction grating of the distributed reflection type mirror part is provided. A distributed reflector that has a diffraction grating with a coupling coefficient larger than the coupling coefficient and that transmits the incident signal light in the first polarization state is disposed, and the distributed reflection type mirror unit is arranged so as to be orthogonal to the first polarization state. Extracts converted light in two polarization states And a semiconductor wavelength conversion device, wherein a wavelength of the converted light and to control the current injected from the third electrode. 2. The first polarization state is a TM polarization state, the second polarization state is a TE polarization state, and the waveguide cross section of the gain region is a rectangle short in the layer thickness direction. As a result, the confinement coefficient of the TE polarized light inside the gain region is made larger than the confinement coefficient of the TM polarized light inside the gain region to enable the conversion light extraction of the TE polarized state. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 1. 3. The first polarization state is a TE polarization state, the second polarization state is a TM polarization state, and the waveguide cross-sectional shape of the gain region is a rectangle long in the layer thickness direction. As a result, the confinement coefficient of the TM polarized wave inside the gain region is made larger than the confinement coefficient of the TE polarized wave inside the gain region to enable the conversion light extraction of the TM polarized state. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 1. 4. The first polarization state is a TM polarization state, the second polarization state is a TE polarization state, and the gain region has a quantum well structure having a compressive strain with a strain amount of 0 or more. 2. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 1, wherein the material gain of the TE polarized light is made larger than the material gain of the TM polarized light so that the converted light in the TE polarized state can be extracted. 5. The first polarization state is a TE polarization state, the second polarization state is a TM polarization state, and the gain region is constituted by a quantum well structure having extension strain.
3. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 2, wherein the material gain of M polarization is made larger than the material gain of TE polarization to enable conversion light extraction of said TM polarization state. 6. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 1, wherein the optical waveguide layer of the distributed reflector has a multiple quantum well structure. 7. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 1, wherein an optical amplifier is arranged on the incident side of the distributed reflector. 8. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 1, further comprising a distributed feedback filter disposed on the incident side of the distributed reflector. 9. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 7, wherein a polarization mixer is arranged on the incident side of the optical amplifier. 10. The semiconductor wavelength conversion device according to claim 8, wherein a polarization mixer is disposed on the incident side of the distributed feedback filter. 11. The emission side of the distributed Bragg reflector type mirror,
11. The semiconductor wavelength conversion element according to claim 1, further comprising a waveguide section that blocks the incident signal light and selectively transmits the converted light.
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