JPH06313818A - 光反射器 - Google Patents
光反射器Info
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- JPH06313818A JPH06313818A JP5125288A JP12528893A JPH06313818A JP H06313818 A JPH06313818 A JP H06313818A JP 5125288 A JP5125288 A JP 5125288A JP 12528893 A JP12528893 A JP 12528893A JP H06313818 A JPH06313818 A JP H06313818A
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- refractive index
- reflection
- reflector
- diffraction grating
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Abstract
(57)【要約】
【目的】広い波長範囲にわたって波長が変化し、レーザ
発振が可能な波長可変レーザ用いられる光反射器を提供
することを目的とする。 【構成】光導波路に形成された光反射器が、光が伝搬す
る方向に沿って、その等価屈折率が一定の長い周期をも
って巨視的に単調な変化をし、その長い周期の内部で
は、さらに、その等価屈折率が巨視的な単調な変化に沿
って、微視的に変動を繰り返す構造を有する。
発振が可能な波長可変レーザ用いられる光反射器を提供
することを目的とする。 【構成】光導波路に形成された光反射器が、光が伝搬す
る方向に沿って、その等価屈折率が一定の長い周期をも
って巨視的に単調な変化をし、その長い周期の内部で
は、さらに、その等価屈折率が巨視的な単調な変化に沿
って、微視的に変動を繰り返す構造を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重伝送や光交換
システム等で有用な、波長可変レーザに使用される光反
射器に関する。
システム等で有用な、波長可変レーザに使用される光反
射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】広い波長領域にわたって波長を変えられ
る動的単一モード波長可変レーザは、波長分割多重シス
テムや周波数分割多重システム等のコヒーレント光伝送
システムをはじめ、波長分割型光交換や光情報処理、光
計測の分野でも重要な役割を担っている。これまで、単
一モード半導体レーザとしては、光導波路の一部または
全体に、周期Λで凹凸の周期構造（回折格子。以下、グ
レーティングともいう）をもたせたものを波長選択手段
として利用する方法が多くとられている。その周期構造
を活性領域の外側に持たせた分布反射型（Distributed
Bragg Reflector,ＤＢＲ）レーザや、その周期構造を活
性領域の内部に持たせた分布帰還型(Distributed FeedB
ack,ＤＦＢ）レーザなどが代表的である。しかし、多電
極型ＤＦＢレーザの可変域は２〜３ｎｍが一般的であ
り、ＤＢＲレーザにおいても、キャリア注入により生じ
るプラズマ効果を利用して波長を変化させようとする
と、波長変化量と屈折率変化量はほぼ比例し、その最大
変化量は導波路の最大屈折率変化量によって制限される
ため、その波長可変幅は最大１０ｎｍ程度の値しか得ら
れない、という問題がある。
る動的単一モード波長可変レーザは、波長分割多重シス
テムや周波数分割多重システム等のコヒーレント光伝送
システムをはじめ、波長分割型光交換や光情報処理、光
計測の分野でも重要な役割を担っている。これまで、単
一モード半導体レーザとしては、光導波路の一部または
全体に、周期Λで凹凸の周期構造（回折格子。以下、グ
レーティングともいう）をもたせたものを波長選択手段
として利用する方法が多くとられている。その周期構造
を活性領域の外側に持たせた分布反射型（Distributed
Bragg Reflector,ＤＢＲ）レーザや、その周期構造を活
性領域の内部に持たせた分布帰還型(Distributed FeedB
ack,ＤＦＢ）レーザなどが代表的である。しかし、多電
極型ＤＦＢレーザの可変域は２〜３ｎｍが一般的であ
り、ＤＢＲレーザにおいても、キャリア注入により生じ
るプラズマ効果を利用して波長を変化させようとする
と、波長変化量と屈折率変化量はほぼ比例し、その最大
変化量は導波路の最大屈折率変化量によって制限される
ため、その波長可変幅は最大１０ｎｍ程度の値しか得ら
れない、という問題がある。
【０００３】１つの光源で送信できるチャンネルが多数
確保できるようにするためには波長の可変幅ができるだ
け広いことが求められており、そのため、反射器にサン
プルドグレーティングを施したものや、グレーティング
カップラーを用いたもの、などが考えられ、実施されて
いる。反射器にサンプルドグレーティングを施した構造
は、１つの反射器が複数の反射波長を持ち、かつそれら
の波長相互の間隔を任意に設定できるものである。互い
に波長間隔がわずかづつ異なる２つのサンプルドグレー
ティングをレーザ共振器の両端面に使用すれば、二つの
反射器がそれぞれ持つ反射波長の組の中から両者で一致
する波長でのみ発振を起こすことができる。かりに各反
射器が１０本ずつの反射波長を持ち、かつそれらの波長
間隔が１割だけ異なっていたとすると、同時に２本以上
が一致することはない。そこで、キャリア注入などの方
法によって反射器内部の等価屈折率を一様に変化させる
と、ほんのわずかな屈折率変化によって両反射器間で一
致する波長が別の値に移り、発振波長を大きく変化させ
ることができる。この効果は、ノギス等に使用される正
尺と副尺（バーニア）の目盛りの関係に似ていることか
ら、バーニア効果と俗称されている。この効果によって
わずかな屈折率変化で大きな波長変化を生み出すことが
でき、１０ｎｍ以上の大きな可変幅が得られるようにな
った。しかし、サンプルドグレーティングによって作ら
れる反射率の波長分布は中心反射波長から離れると急激
に反射率が減少してしまうため、波長可変幅は３０〜４
０ｎｍ程度が限界である。また、これらの光反射器で
は、反射する部分が反射器長に比較して短く、光反射器
の内部で実際に反射に寄与する体積がごく一部分である
ことから、反射率が小さくしきい値が上昇してしまう、
という問題がある。また、グレーティングカップラーを
用いたものではモードの選択性が低く、複数のモードで
同時に発振してしまいやすいという欠陥がある。
確保できるようにするためには波長の可変幅ができるだ
け広いことが求められており、そのため、反射器にサン
プルドグレーティングを施したものや、グレーティング
カップラーを用いたもの、などが考えられ、実施されて
いる。反射器にサンプルドグレーティングを施した構造
は、１つの反射器が複数の反射波長を持ち、かつそれら
の波長相互の間隔を任意に設定できるものである。互い
に波長間隔がわずかづつ異なる２つのサンプルドグレー
ティングをレーザ共振器の両端面に使用すれば、二つの
反射器がそれぞれ持つ反射波長の組の中から両者で一致
する波長でのみ発振を起こすことができる。かりに各反
射器が１０本ずつの反射波長を持ち、かつそれらの波長
間隔が１割だけ異なっていたとすると、同時に２本以上
が一致することはない。そこで、キャリア注入などの方
法によって反射器内部の等価屈折率を一様に変化させる
と、ほんのわずかな屈折率変化によって両反射器間で一
致する波長が別の値に移り、発振波長を大きく変化させ
ることができる。この効果は、ノギス等に使用される正
尺と副尺（バーニア）の目盛りの関係に似ていることか
ら、バーニア効果と俗称されている。この効果によって
わずかな屈折率変化で大きな波長変化を生み出すことが
でき、１０ｎｍ以上の大きな可変幅が得られるようにな
った。しかし、サンプルドグレーティングによって作ら
れる反射率の波長分布は中心反射波長から離れると急激
に反射率が減少してしまうため、波長可変幅は３０〜４
０ｎｍ程度が限界である。また、これらの光反射器で
は、反射する部分が反射器長に比較して短く、光反射器
の内部で実際に反射に寄与する体積がごく一部分である
ことから、反射率が小さくしきい値が上昇してしまう、
という問題がある。また、グレーティングカップラーを
用いたものではモードの選択性が低く、複数のモードで
同時に発振してしまいやすいという欠陥がある。
【０００４】サンプルドグレーティングの有するこの問
題を克服するものとして、回折格子のピッチを一様とせ
ず、そのピッチ長をピッチΛａからピッチΛｂまで、段
々に長く、または段々に短く変化させ、（以下、チャー
プ状の変化という。）それが超周期Λｓで繰返す超周期
構造回折格子（Super Structure Grating 以下、単に
ＳＳＧという。）を複数使用するＳＳＧ−ＤＢＲレーザ
がある。これは、図６に斜視図を示すように互いに超周
期の異なる２種類のチャープドグレーティングを用いた
ＳＳＧ１５をレーザの活性領域８の両側に結合したもの
で、各々のＳＳＧ内部には、最大ピッチΛａに対応する
発振モード波長λａから最小ピッチΛｂに対応する発振
モード波長λｂまでの間に複数の反射モードが拮抗する
反射率で存在する、すなわち、反射ピークが複数あり、
反射率が同程度で存在している。反射モード間隔は超周
期Λｓの逆数に比例して決まるので、２種類のＳＳＧの
超周期Λｓを適当な値に選ぶことで、ただ１つのモード
だけが一致して発振にいたる。そこで、ＳＳＧに電流を
注入して実効ピッチを一様に変化させると、今度は別の
モードが一致して発振波長が変化する。この方式によれ
ば半導体レーザの通常の利得帯域である１００ｎｍのほ
ぼ全域にわたる波長掃引も不可能ではない。また、反射
器の全ての領域が反射に寄与するので、反射率も高く維
持されている。
題を克服するものとして、回折格子のピッチを一様とせ
ず、そのピッチ長をピッチΛａからピッチΛｂまで、段
々に長く、または段々に短く変化させ、（以下、チャー
プ状の変化という。）それが超周期Λｓで繰返す超周期
構造回折格子（Super Structure Grating 以下、単に
ＳＳＧという。）を複数使用するＳＳＧ−ＤＢＲレーザ
がある。これは、図６に斜視図を示すように互いに超周
期の異なる２種類のチャープドグレーティングを用いた
ＳＳＧ１５をレーザの活性領域８の両側に結合したもの
で、各々のＳＳＧ内部には、最大ピッチΛａに対応する
発振モード波長λａから最小ピッチΛｂに対応する発振
モード波長λｂまでの間に複数の反射モードが拮抗する
反射率で存在する、すなわち、反射ピークが複数あり、
反射率が同程度で存在している。反射モード間隔は超周
期Λｓの逆数に比例して決まるので、２種類のＳＳＧの
超周期Λｓを適当な値に選ぶことで、ただ１つのモード
だけが一致して発振にいたる。そこで、ＳＳＧに電流を
注入して実効ピッチを一様に変化させると、今度は別の
モードが一致して発振波長が変化する。この方式によれ
ば半導体レーザの通常の利得帯域である１００ｎｍのほ
ぼ全域にわたる波長掃引も不可能ではない。また、反射
器の全ての領域が反射に寄与するので、反射率も高く維
持されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術１で述べ
た、単一の反射ピークしか持たない分布型反射器を利用
した分布反射型レーザでは、出力は大きく、単一モード
性も良好であるが、波長変化量は屈折率変化量に比例す
るだけなので、数１０ｎｍにおよぶような広帯域可変は
期待できない。また、従来の技術２で述べた、反射器に
複数のサンプルドグレーティングを施したものは反射率
が低く、可変幅も３０〜４０ｎｍ程度が限界である。
た、単一の反射ピークしか持たない分布型反射器を利用
した分布反射型レーザでは、出力は大きく、単一モード
性も良好であるが、波長変化量は屈折率変化量に比例す
るだけなので、数１０ｎｍにおよぶような広帯域可変は
期待できない。また、従来の技術２で述べた、反射器に
複数のサンプルドグレーティングを施したものは反射率
が低く、可変幅も３０〜４０ｎｍ程度が限界である。
【０００６】さらに、従来の技術３で述べた回折格子の
ピッチがチャープ状の変化をし、それが超周期で繰り返
す超周期構造の反射器についても、以下の問題がある。
回折格子のピッチがチャープ状の変化をしているので、
光反射器を構成する回折格子の作製が非常に難しい。作
製にあたっては電子ビーム描画装置を必要とし、しかも
完全に滑らかにピッチがチャープ状の変化をしていくよ
うに作製するのは極めて困難である。実際に作成する場
合、ある程度の長さにわたって一定ピッチの回折格子を
形成し、その形成した位置に続いてピッチを変えた回折
格子を再びある程度の長さにわたって形成する階段状の
チャープ状の変化をする回折格子にならざるを得ない。
ここで、ステップとステップとの接続部は、電子ビーム
描画装置の設定をその都度やり直す必要があるため、時
間と手間が非常にかかる上に再現性も悪く、何よりも本
来連続していなければならない回折格子の位相が接続部
では不均一になりやすい。従ってこれを反射器として使
用すると、波長に対する反射率の分布が著しく不均一と
なり、反射率の小さいピークの位置ではレーザ発振が得
られず、最大可変幅が大きくとも、そこに含まれる波長
の中には実際には発振が得られない領域が生じてしま
う。
ピッチがチャープ状の変化をし、それが超周期で繰り返
す超周期構造の反射器についても、以下の問題がある。
回折格子のピッチがチャープ状の変化をしているので、
光反射器を構成する回折格子の作製が非常に難しい。作
製にあたっては電子ビーム描画装置を必要とし、しかも
完全に滑らかにピッチがチャープ状の変化をしていくよ
うに作製するのは極めて困難である。実際に作成する場
合、ある程度の長さにわたって一定ピッチの回折格子を
形成し、その形成した位置に続いてピッチを変えた回折
格子を再びある程度の長さにわたって形成する階段状の
チャープ状の変化をする回折格子にならざるを得ない。
ここで、ステップとステップとの接続部は、電子ビーム
描画装置の設定をその都度やり直す必要があるため、時
間と手間が非常にかかる上に再現性も悪く、何よりも本
来連続していなければならない回折格子の位相が接続部
では不均一になりやすい。従ってこれを反射器として使
用すると、波長に対する反射率の分布が著しく不均一と
なり、反射率の小さいピークの位置ではレーザ発振が得
られず、最大可変幅が大きくとも、そこに含まれる波長
の中には実際には発振が得られない領域が生じてしま
う。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明では上記
問題を解決するため 以下の手段を採用した。すなわ
ち、光導波路に形成された光反射器が、光が伝搬する方
向に沿って、その等価屈折率が一定の長い周期をもって
巨視的に単調な変化をし、かつ、その長い周期の内部で
は、さらに、その等価屈折率が巨視的な単調な変化に沿
って、微視的に変動を繰り返す構造を有するようにし
た。
問題を解決するため 以下の手段を採用した。すなわ
ち、光導波路に形成された光反射器が、光が伝搬する方
向に沿って、その等価屈折率が一定の長い周期をもって
巨視的に単調な変化をし、かつ、その長い周期の内部で
は、さらに、その等価屈折率が巨視的な単調な変化に沿
って、微視的に変動を繰り返す構造を有するようにし
た。
【０００８】
【作用】光反射器の回折格子による反射特性は屈折率変
動のフーリエ変換を用いて予測が可能であり、λ＝２ｎ
eqΛ（λ：波長 ｎeq：等価屈折率 Λ：回折格子の周
期）で表される。従来の技術３で述べたＳＳＧでは、複
数の反射波長を得るために、回折格子の周期に着目し、
そのピッチがチャープ状の変化を連続するようにし、そ
の変化を超周期で繰り返させて、最小ピッチ、最大ピッ
チおよび超周期によって決定される複数の反射波長を得
ている。これに対して、本発明では、反射波長は等価屈
折率と回折格子のピッチとの双方に独立に依存すること
に着目し、図１に示すように回折格子の微視的なピッチ
は一定にしたままで、等価屈折率ｎeqがチャープ状の変
化をするようにし、それが巨視的な長周期で繰り返され
る構造を採用した。図１では縦軸は屈折率、横軸は光反
射器内の反射方向の位置を示す。
動のフーリエ変換を用いて予測が可能であり、λ＝２ｎ
eqΛ（λ：波長 ｎeq：等価屈折率 Λ：回折格子の周
期）で表される。従来の技術３で述べたＳＳＧでは、複
数の反射波長を得るために、回折格子の周期に着目し、
そのピッチがチャープ状の変化を連続するようにし、そ
の変化を超周期で繰り返させて、最小ピッチ、最大ピッ
チおよび超周期によって決定される複数の反射波長を得
ている。これに対して、本発明では、反射波長は等価屈
折率と回折格子のピッチとの双方に独立に依存すること
に着目し、図１に示すように回折格子の微視的なピッチ
は一定にしたままで、等価屈折率ｎeqがチャープ状の変
化をするようにし、それが巨視的な長周期で繰り返され
る構造を採用した。図１では縦軸は屈折率、横軸は光反
射器内の反射方向の位置を示す。
【０００９】この方式を用いれば、反射波長と回折格子
のピッチとの関係を表わす上記数式から明らかなよう
に、従来の技術３で述べたＳＳＧと同様な効果が生じ、
最大の屈折率に対応するブラッグ波長から最小の屈折率
に対応するブラッグ波長までの間に、屈折率変化の巨視
的な長周期に対応した間隔で複数の反射ピークが生じ
る。従って、互いに巨視的な長周期の異なる２つの光反
射器を共振器の両端面に利用すると、単一モード波長可
変レーザとして機能する。また、回折格子のピッチは一
様であってよいことから、回折格子の位相は常に連続と
なり、各反射ピークの反射率分布はより容易に制御され
る。
のピッチとの関係を表わす上記数式から明らかなよう
に、従来の技術３で述べたＳＳＧと同様な効果が生じ、
最大の屈折率に対応するブラッグ波長から最小の屈折率
に対応するブラッグ波長までの間に、屈折率変化の巨視
的な長周期に対応した間隔で複数の反射ピークが生じ
る。従って、互いに巨視的な長周期の異なる２つの光反
射器を共振器の両端面に利用すると、単一モード波長可
変レーザとして機能する。また、回折格子のピッチは一
様であってよいことから、回折格子の位相は常に連続と
なり、各反射ピークの反射率分布はより容易に制御され
る。
【００１０】
【実施例】以下、ｐ型ＩｎＰの半導体基板１上に、１．
５５μｍ帯の光反射器７を形成する場合の、本発明の実
施例を図２を用いて述べる。本実施例では、光導波路６
にある光反射器７の等価屈折率ｎeqをチャープ状に変化
させるため、光導波路６の側面を連続的に鋸歯状にし
た。図２（ａ）は光導波路６を上面からみた図であり、
回折格子の凹凸を破線で示した。図２（ｂ）は側面から
みた図であり、図２（ｃ）は等価屈折率の変化を示した
図で、縦軸は屈折率、横軸は光反射器内の反射方向の位
置を示している。すなわち、ｐ型ＩｎＰの半導体基板１
上に、干渉露光法により一様にピッチ２４２０オングス
トロームの回折格子２を形成する。そして、その上にバ
ンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰのガイド
層３を厚さ２０００オングストローム程度成長し、さら
にその上にＩｎＰのクラッド層４を厚さ２μｍ程度形成
する。ついで、これらを上からみた形状が図２（ａ）に
示すように鋸歯状になるように高さ４μｍ程度、半導体
基板１に至るまでメサエッチングした後、このメサをｎ
型ＩｎＰの埋め込み層５ａ、およびｐ型ＩｎＰの埋め込
み層５ｂで埋め込む。ストライプ形状の光導波路６の横
幅の周期的な変化が等価屈折率のチャープ状の変化を決
定する。
５５μｍ帯の光反射器７を形成する場合の、本発明の実
施例を図２を用いて述べる。本実施例では、光導波路６
にある光反射器７の等価屈折率ｎeqをチャープ状に変化
させるため、光導波路６の側面を連続的に鋸歯状にし
た。図２（ａ）は光導波路６を上面からみた図であり、
回折格子の凹凸を破線で示した。図２（ｂ）は側面から
みた図であり、図２（ｃ）は等価屈折率の変化を示した
図で、縦軸は屈折率、横軸は光反射器内の反射方向の位
置を示している。すなわち、ｐ型ＩｎＰの半導体基板１
上に、干渉露光法により一様にピッチ２４２０オングス
トロームの回折格子２を形成する。そして、その上にバ
ンドギャップ波長１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰのガイド
層３を厚さ２０００オングストローム程度成長し、さら
にその上にＩｎＰのクラッド層４を厚さ２μｍ程度形成
する。ついで、これらを上からみた形状が図２（ａ）に
示すように鋸歯状になるように高さ４μｍ程度、半導体
基板１に至るまでメサエッチングした後、このメサをｎ
型ＩｎＰの埋め込み層５ａ、およびｐ型ＩｎＰの埋め込
み層５ｂで埋め込む。ストライプ形状の光導波路６の横
幅の周期的な変化が等価屈折率のチャープ状の変化を決
定する。
【００１１】次に、第１の実施例で述べた本発明の光反
射器を複数用いて単一モード発振を行う単一モード波長
可変レーザについて図３、図４を用いて説明する。図３
は斜視断面図、図４は上面からみた図である。光反射器
７を利用した単一モード波長可変レーザとしては、活性
領域８の光導波路６の両端面に光反射器７を形成するこ
とで作製することが可能であるが、ここではより高出力
が得られるＹ字型導波路を有するＤＢＲレーザの作製工
程を簡単に述べる。図３は、ｐ型ＩｎＰの半導体基板１
上に、２４２０オングストロームピッチの回折格子２を
有する幅５００μｍの領域と、回折格子のない幅１００
０μｍの領域とを隣接して形成し、その上面にバンドギ
ャップ波長１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層を厚さ
２０００オングストロームで成長する。次いで回折格子
２上に成長した活性層および回折格子のない領域で回折
格子に隣接する幅５００μｍの領域の活性層をエッチン
グによって除去し、かわりにバンドギャップ波長１．３
μｍのＩｎＧａＡｓＰのガイド層３をバットジョイント
成長した後、全面にわたってｎ型ＩｎＰのクラッド層４
を厚さ２μｍ成長する。次に、光導波路となるＹ字型メ
サストライプを高さ５μｍ程度に形成する。活性領域８
には１本の光導波路があり、活性層も回折格子もない領
域に結合部分１６があり、反射領域９には２本の光導波
路が互いに平行になるように存在する。また、反射領域
９の２本の光導波路は、上からみたストライプ形状が鋸
歯状になるようにし、一番細い部分のストライプ幅を１
μｍ、太い部分の幅を２．５μｍとして、その繰り返し
周期を、片方は４５μｍ、もう片方は５０μｍとする。
このメサをｎ型ＩｎＰの埋め込み層５ａおよびｐ型Ｉｎ
Ｐの埋め込み層５ｂで順に埋め込み、最後に半導体基板
１の底部にｐ型電極１０を、活性領域８のストライプ
上、及び反射領域９の２本の光導波路６の上にｎ型電極
１１をそれぞれ形成する。
射器を複数用いて単一モード発振を行う単一モード波長
可変レーザについて図３、図４を用いて説明する。図３
は斜視断面図、図４は上面からみた図である。光反射器
７を利用した単一モード波長可変レーザとしては、活性
領域８の光導波路６の両端面に光反射器７を形成するこ
とで作製することが可能であるが、ここではより高出力
が得られるＹ字型導波路を有するＤＢＲレーザの作製工
程を簡単に述べる。図３は、ｐ型ＩｎＰの半導体基板１
上に、２４２０オングストロームピッチの回折格子２を
有する幅５００μｍの領域と、回折格子のない幅１００
０μｍの領域とを隣接して形成し、その上面にバンドギ
ャップ波長１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層を厚さ
２０００オングストロームで成長する。次いで回折格子
２上に成長した活性層および回折格子のない領域で回折
格子に隣接する幅５００μｍの領域の活性層をエッチン
グによって除去し、かわりにバンドギャップ波長１．３
μｍのＩｎＧａＡｓＰのガイド層３をバットジョイント
成長した後、全面にわたってｎ型ＩｎＰのクラッド層４
を厚さ２μｍ成長する。次に、光導波路となるＹ字型メ
サストライプを高さ５μｍ程度に形成する。活性領域８
には１本の光導波路があり、活性層も回折格子もない領
域に結合部分１６があり、反射領域９には２本の光導波
路が互いに平行になるように存在する。また、反射領域
９の２本の光導波路は、上からみたストライプ形状が鋸
歯状になるようにし、一番細い部分のストライプ幅を１
μｍ、太い部分の幅を２．５μｍとして、その繰り返し
周期を、片方は４５μｍ、もう片方は５０μｍとする。
このメサをｎ型ＩｎＰの埋め込み層５ａおよびｐ型Ｉｎ
Ｐの埋め込み層５ｂで順に埋め込み、最後に半導体基板
１の底部にｐ型電極１０を、活性領域８のストライプ
上、及び反射領域９の２本の光導波路６の上にｎ型電極
１１をそれぞれ形成する。
【００１２】活性領域８のｎ型電極１１に、しきい値以
上の電流を注入すればレーザ発振を起こすことができ
る。発振波長は反射領域９の２本の光導波路６が形成す
る光反射器７の各々が有する複数の反射波長のうち、波
長の値が両方の光反射器７で共通するところに決定され
る（以下、これをＳＳＧモードと呼ぶ）。光反射器７の
上部に形成されたｎ型電極１１から注入した電流は、プ
ラズマ効果を起こして光反射器７の内部の透過屈折率を
一様に変化させ、反射波長の値が短波側にシフトして、
双方の光反射器７の一致する反射波長の位置が変わり、
モードジャンプを起こして波長が大きく変化する。双方
の光反射器７に同時に電流を流し、ＳＳＧモードがジャ
ンプしないようにして波長を変化させてやれば、位相連
続掃引も可能となり、ＳＳＧモード間の波長も発振させ
ることができる。また、光が結合する結合部分１６と反
射領域９との間にいわゆる位相制御領域を設け、電流注
入による屈折率変化で実効共振器長を変化させてやれ
ば、より微小な波長制御が容易となることは言うまでも
ない。実際に測定した素子で、最大５０ｎｍ以上の可変
幅を観測することができた。
上の電流を注入すればレーザ発振を起こすことができ
る。発振波長は反射領域９の２本の光導波路６が形成す
る光反射器７の各々が有する複数の反射波長のうち、波
長の値が両方の光反射器７で共通するところに決定され
る（以下、これをＳＳＧモードと呼ぶ）。光反射器７の
上部に形成されたｎ型電極１１から注入した電流は、プ
ラズマ効果を起こして光反射器７の内部の透過屈折率を
一様に変化させ、反射波長の値が短波側にシフトして、
双方の光反射器７の一致する反射波長の位置が変わり、
モードジャンプを起こして波長が大きく変化する。双方
の光反射器７に同時に電流を流し、ＳＳＧモードがジャ
ンプしないようにして波長を変化させてやれば、位相連
続掃引も可能となり、ＳＳＧモード間の波長も発振させ
ることができる。また、光が結合する結合部分１６と反
射領域９との間にいわゆる位相制御領域を設け、電流注
入による屈折率変化で実効共振器長を変化させてやれ
ば、より微小な波長制御が容易となることは言うまでも
ない。実際に測定した素子で、最大５０ｎｍ以上の可変
幅を観測することができた。
【００１３】次に、屈折率を変化させるのに電流ではな
く、温度を用いた例を図５を用いて示す。この実施例で
は、光反射器７の上部にはｎ型電極１１に代えてＳｉＯ
2 の絶縁膜１２を形成し、その上に、光導波路の真上に
位置するようなストライプ状の金属薄膜１３と、それに
電流を流すためのワイヤを接続する金パッド部１４とを
形成する方法も挙げられる。この方法では電流注入が引
き起こすプラズマ効果で屈折率を一様に変化させるのと
異なり、金属薄膜１３を加熱手段として、光反射器７内
部の温度を変化させ、温度効果で屈折率を変化させる方
式をとる。この方式ならば埋め込みのｐ−ｎ接合位置が
充分に制御できない場合でも屈折率を変化させることが
でき、また、プラズマ効果の弊害であるスペクトル線幅
の拡大や吸収損失の増大という問題も回避することがで
きる。
く、温度を用いた例を図５を用いて示す。この実施例で
は、光反射器７の上部にはｎ型電極１１に代えてＳｉＯ
2 の絶縁膜１２を形成し、その上に、光導波路の真上に
位置するようなストライプ状の金属薄膜１３と、それに
電流を流すためのワイヤを接続する金パッド部１４とを
形成する方法も挙げられる。この方法では電流注入が引
き起こすプラズマ効果で屈折率を一様に変化させるのと
異なり、金属薄膜１３を加熱手段として、光反射器７内
部の温度を変化させ、温度効果で屈折率を変化させる方
式をとる。この方式ならば埋め込みのｐ−ｎ接合位置が
充分に制御できない場合でも屈折率を変化させることが
でき、また、プラズマ効果の弊害であるスペクトル線幅
の拡大や吸収損失の増大という問題も回避することがで
きる。
【００１４】また、本実施例では導波路のストライプ幅
を変化させることで等価屈折率を制御したが、ガイド層
３の厚さを周期的に変化させることや、ガイド層３の組
成そのものを周期的に変化させることも、例えば有機金
属気相成長法の選択成長技術などを用いれば可能であ
り、さらにこれらの方法を組み合わせて実施すれば、最
大の効果が得られることはいうまでもない。なお、いず
れの図においてもスケールは任意であり、特に微視的構
造に関しては強調して描いている。
を変化させることで等価屈折率を制御したが、ガイド層
３の厚さを周期的に変化させることや、ガイド層３の組
成そのものを周期的に変化させることも、例えば有機金
属気相成長法の選択成長技術などを用いれば可能であ
り、さらにこれらの方法を組み合わせて実施すれば、最
大の効果が得られることはいうまでもない。なお、いず
れの図においてもスケールは任意であり、特に微視的構
造に関しては強調して描いている。
【００１５】
【効果】本発明では、光反射器となる導波路を上に述べ
た作製方法により作製するので、非常に簡便にバーニア
効果を利用して単一モード波長可変レーザを作製するこ
とができる。また、光反射器の有する複数の反射波長の
各反射率を均一にすることは容易であり、良好な単一モ
ード性と波長可変特性とを得ることができる。
た作製方法により作製するので、非常に簡便にバーニア
効果を利用して単一モード波長可変レーザを作製するこ
とができる。また、光反射器の有する複数の反射波長の
各反射率を均一にすることは容易であり、良好な単一モ
ード性と波長可変特性とを得ることができる。
【図１】本発明の概念を示す図である。
【図２】本発明の光反射器の形状を示す図である。
【図３】本発明の実施例を示す図である。
【図４】本発明の実施例を示す図である。
【図５】本発明の実施例を示す図である。
【図６】従来の技術であるＳＳＧを用いたレーザの斜視
図である。
図である。
１ 半導体基板。 ２ 回折格子。 ３ ガイド層。 ４ クラッド層。 ５ａ ｎ型ＩｎＰの埋め込み層。 ５ｂ ｐ型ＩｎＰの埋め込み層。 ６ 光導波路。 ７ 光反射器。 ８ 活性領域。 ９ 反射領域。 １０ ｐ型電極。 １１ ｎ型電極。 １２ 絶縁膜。 １３ 金属薄膜。 １４ 金パッド部。 １５ チャープドグレーティングを用いたＳＳＧ。 １６ 結合部分。
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に形成された光導波路でなる光反
射器において、該光導波路は、光の伝搬方向に沿ってそ
の等価屈折率が一定の長周期をもって巨視的に単調な変
化をし、かつ該長周期の内部では巨視的に単調な変化に
沿って、等価屈折率が微視的な変動を繰り返す構造を有
することを特徴とする光反射器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125288A JPH06313818A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 光反射器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125288A JPH06313818A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 光反射器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313818A true JPH06313818A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14906372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125288A Pending JPH06313818A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | 光反射器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313818A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8270789B2 (en) | 2008-02-29 | 2012-09-18 | Fujikura Ltd. | Optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, methods for designing chromatic dispersion compensator, optical filter, methods for designing optical filter, optical resonator and methods for designing optical resonator |
| US8270790B2 (en) | 2008-02-29 | 2012-09-18 | Fujikura Ltd. | Planar optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, methods for designing chromatic dispersion compensator, optical filter, methods for designing optical filter, optical resonator and methods for designing optical resonator |
| JP2012198274A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Fujitsu Ltd | 光デバイス及び光変調器 |
| US8542970B2 (en) | 2008-02-29 | 2013-09-24 | Fujikura Ltd. | Planar optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, optical filter, optical resonator and methods for designing the element, chromatic dispersion compensator, optical filter and optical resonator |
| US8582617B2 (en) | 2011-07-13 | 2013-11-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser |
| US8824044B2 (en) | 2008-02-29 | 2014-09-02 | Fujikura Ltd. | Planar optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, optical filter, optical resonator and methods for designing the element, chromatic dispersion compensator, optical filter and optical resonator |
| JP2022153294A (ja) * | 2021-03-24 | 2022-10-12 | エフェクト フォトニクス ベーハー | フォトニック集積回路およびフォトニック集積回路を含む光電子システム |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP5125288A patent/JPH06313818A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8270789B2 (en) | 2008-02-29 | 2012-09-18 | Fujikura Ltd. | Optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, methods for designing chromatic dispersion compensator, optical filter, methods for designing optical filter, optical resonator and methods for designing optical resonator |
| US8270790B2 (en) | 2008-02-29 | 2012-09-18 | Fujikura Ltd. | Planar optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, methods for designing chromatic dispersion compensator, optical filter, methods for designing optical filter, optical resonator and methods for designing optical resonator |
| US8542970B2 (en) | 2008-02-29 | 2013-09-24 | Fujikura Ltd. | Planar optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, optical filter, optical resonator and methods for designing the element, chromatic dispersion compensator, optical filter and optical resonator |
| US8824044B2 (en) | 2008-02-29 | 2014-09-02 | Fujikura Ltd. | Planar optical waveguide element, chromatic dispersion compensator, optical filter, optical resonator and methods for designing the element, chromatic dispersion compensator, optical filter and optical resonator |
| JP2012198274A (ja) * | 2011-03-18 | 2012-10-18 | Fujitsu Ltd | 光デバイス及び光変調器 |
| US8582617B2 (en) | 2011-07-13 | 2013-11-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor laser |
| JP2022153294A (ja) * | 2021-03-24 | 2022-10-12 | エフェクト フォトニクス ベーハー | フォトニック集積回路およびフォトニック集積回路を含む光電子システム |
| US11899254B2 (en) | 2021-03-24 | 2024-02-13 | Effect Photonics B.V. | Photonic integrated circuit and opto-electronic system comprising the same |
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|---|---|---|---|
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