JPH0671119B2 - Optical filter element - Google Patents

Optical filter element

Info

Publication number
JPH0671119B2
JPH0671119B2 JP5516987A JP5516987A JPH0671119B2 JP H0671119 B2 JPH0671119 B2 JP H0671119B2 JP 5516987 A JP5516987 A JP 5516987A JP 5516987 A JP5516987 A JP 5516987A JP H0671119 B2 JPH0671119 B2 JP H0671119B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
distributed feedback
filter element
optical filter
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP5516987A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63223605A (en
Inventor
貴陽 沼居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP5516987A priority Critical patent/JPH0671119B2/en
Publication of JPS63223605A publication Critical patent/JPS63223605A/en
Publication of JPH0671119B2 publication Critical patent/JPH0671119B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フィルタ素子、特に分布帰還構造を有する
光フィルタ素子に関する。
The present invention relates to an optical filter element, and more particularly to an optical filter element having a distributed feedback structure.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

波長多重化光信号から任意の光信号を選択する機能を有
する光フィルタ素子は、光伝送,光交換,光情報処理等
において広範な用途に応用可能なキーデバイスの1つで
ある。そして、いずれの用途においても光フィルタ素子
の特性として十分な波長選択度と選択波長の広い可変同
調幅が必要とされている。また、構造として光集積回路
化が不可欠なことから、任意の選択したい波長のみを透
過する透過型の波長選択フィルタであることも必要であ
る。
An optical filter element having a function of selecting an arbitrary optical signal from a wavelength-multiplexed optical signal is one of key devices applicable to a wide range of applications in optical transmission, optical switching, optical information processing and the like. In any application, sufficient wavelength selectivity and variable tuning width with a wide selection wavelength are required as the characteristics of the optical filter element. Further, since an optical integrated circuit is indispensable as a structure, it is also necessary to be a transmission type wavelength selection filter that transmits only a desired wavelength to be selected.

従来から、透過型の波長選択フィルタに関してはいくつ
かの検討がなされている。その中で、半導体活性層を用
いた光増幅素子内に波長選択性のある光帰還構造を設け
た構造の光フィルタ素子が、活性層への注入キャリア濃
度により選択波長の可変同調が可能で、かつ透過型の集
積化に適しているという点から期待を集めている。特に
光帰還構造としては、劈開によるファブリ・ペロー共振
器よりも回折格子から成る分布帰還構造の方が、波長選
択性および光集積化の点で有利であり、それらの構造を
用いた光フィルタ素子の提案および理論的検討もされて
いる〔オプティクス・コミュニケーションズ(Optics C
ommunications)第10巻,120ページ参照〕。
BACKGROUND ART Heretofore, some studies have been made on transmissive wavelength selection filters. Among them, an optical filter element having a structure in which an optical feedback structure having wavelength selectivity is provided in an optical amplification element using a semiconductor active layer is capable of tunable selection wavelength depending on the concentration of carriers injected into the active layer. It is also expected to be suitable for transmissive integration. In particular, as an optical feedback structure, a distributed feedback structure composed of a diffraction grating is more advantageous than a Fabry-Perot resonator by cleavage in terms of wavelength selectivity and optical integration, and an optical filter element using these structures is provided. Has also been proposed and theoretically examined [Optics Communications (Optics C
ommunications) Vol. 10, p. 120).

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、これら従来から提案され、検討されてき
た光増幅素子内に分布帰還構造を有する光フィルタ素子
は、選択波長の同調のために活性層への注入キャリア濃
度を調整した場合、同時に選択波長に対する光利得およ
び自然放出光強度も変化するため、光フィルタ素子とし
て必要な波長選択度を得るため、および対雑音信号強度
比を得るためには、活性層への注入キャリア濃度が原理
上狭く限定され、その結果として選択波長の可変同調幅
が数Å程度と小さいため、数チャンネルのフィルタとし
てしか使えないという欠点があった。
However, the optical filter element having a distributed feedback structure in the optical amplification element which has been proposed and studied so far, has the same effect on the selected wavelength when the carrier concentration injected into the active layer is adjusted for tuning the selected wavelength. Since the optical gain and the intensity of spontaneous emission also change, the carrier concentration injected into the active layer is theoretically limited in order to obtain the wavelength selectivity required for the optical filter element and the noise signal intensity ratio. As a result, since the variable tuning width of the selected wavelength is as small as several Å, it has the drawback that it can only be used as a filter for several channels.

本発明の目的は、増幅機能を有し、かつ上述の欠点を除
去した、大きな選択波長の可変同調幅を得ることのでき
る数十チャンネル以上の光フィルタ素子を提供すること
にある。
An object of the present invention is to provide an optical filter device having several tens of channels or more, which has an amplifying function and eliminates the above-mentioned drawbacks and which can obtain a large variable tuning width of a selected wavelength.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の光フィルタ素子は、位相シフト構造を有する複
数の分布帰還領域と複数の活性領域とが直列に配置さ
れ、かつ光学的に結合されて成る素子の両端面が無反射
構造となっていることを特徴としている。
In the optical filter device of the present invention, a plurality of distributed feedback regions having a phase shift structure and a plurality of active regions are arranged in series, and both end faces of the device are optically coupled and have a non-reflection structure. It is characterized by that.

〔作用〕[Action]

分布帰還構造を有する光導波路の光透過特性は、透過波
長域において光利得をもたない場合、各分布帰還領域の
光学的位相がそろっているときには、その回折格子の光
学的周期から定まるブラッグ波長を中心に数十Å程度の
1つの透過阻止波長域を形成する。一方、分布帰還領域
の中央を境にして両側で光学的位相がπずれた場合(こ
の場合、素子内を伝播する光の波長をλとすると、回折
格子のピツチがλ/4だけずれたことに対応するので、λ
/4シフト構造と呼ばれる)は、透過阻止波長域は分裂
し、上述の数十Å程度の透過阻止波長域の中央に1〜2
Å程度以下の狭い幅の透過波長域が生じる。このλ/4シ
フト構造を有する分布帰還領域をもつ光導波路層を透過
波長より短波側の組成の半導体で構成すれば光利得がな
いため、キャリア注入によりブラッグ波長を中心とする
1〜2Å程度以下の狭い幅で大きな波長選択幅が得ら
れ、さらに自然放出光による対雑音強度比の劣化を生じ
ることもない。
The optical transmission characteristics of an optical waveguide having a distributed feedback structure are determined by the Bragg wavelength determined from the optical period of the diffraction grating when the optical phase of each distributed feedback region is aligned when it has no optical gain in the transmission wavelength range. A single transmission blocking wavelength region of about several tens of liters is formed around. On the other hand, when the optical phase is deviated by π on both sides of the center of the distributed feedback region (In this case, if the wavelength of the light propagating in the element is λ, the pitch of the diffraction grating is deviated by λ / 4. Corresponds to
/ 4 shift structure), the transmission blocking wavelength region is split, and 1 to 2 is formed in the center of the above-mentioned transmission blocking wavelength region of about several tens of liters.
A narrow transmission wavelength range of about Å or less occurs. If the optical waveguide layer having the distributed feedback region having the λ / 4 shift structure is made of a semiconductor having a composition shorter than the transmission wavelength, there is no optical gain. Therefore, about 1 to 2 Å or less centered on the Bragg wavelength by carrier injection. A wide wavelength selection range can be obtained with a narrow width, and there is no deterioration of the noise intensity ratio due to spontaneous emission light.

また、外部から位相シフト領域に電流を注入すると、位
相シフト量を調節することができる。位相シフト量によ
って、透過特性は、第3図(位相シフト量を変えたとき
の光フィルタ素子の透過特性を示す)のように変化し、
ブラッグ波長を中心とする数Å〜数10Å程度の波長域の
任意の波長を選択できる可変同調可能な透過型光フィル
タ素子が得られる。すなわち、位相シフト量を可変にす
ることによって、位相シフト量がλ/4のみに固定された
場合よりも、さらに可変波長幅を大きくすることができ
る。
Further, the amount of phase shift can be adjusted by injecting current into the phase shift region from the outside. Depending on the amount of phase shift, the transmission characteristic changes as shown in FIG. 3 (which shows the transmission characteristic of the optical filter element when the amount of phase shift is changed).
A tunable transmissive optical filter element capable of selecting an arbitrary wavelength in a wavelength range of several Å to several tens of Å centered on the Bragg wavelength is obtained. That is, by making the amount of phase shift variable, it is possible to further increase the variable wavelength width as compared with the case where the amount of phase shift is fixed to only λ / 4.

前述の光導波路層は利得をもっていないので、増幅機能
を有する光フィルタ素子を構成するためには、活性領域
と分布帰還領域とを光学的に結合させてやればよい。す
なわち、光を活性領域に注入して増幅した後に分布帰還
領域に透過させる構造にすれば、増幅機能をもった光フ
ィルタ素子を得ることができる。
Since the above-mentioned optical waveguide layer has no gain, the active region and the distributed feedback region may be optically coupled to each other in order to form an optical filter element having an amplifying function. That is, if the structure is such that light is injected into the active region, amplified, and then transmitted to the distributed feedback region, an optical filter element having an amplification function can be obtained.

ここで、注意すべき点が1つ存在する。すなわち、光フ
ィルタ素子の両端面を無反射構造としなければならない
という点である。この理由は、もし無反射構造となって
いなければ、DBR(分布帰還型)レーザとして発振して
しまうからである。
There is one point to note here. That is, both end faces of the optical filter element must have a non-reflection structure. The reason for this is that if it does not have a non-reflective structure, it will oscillate as a DBR (distributed feedback) laser.

さて、ここで本発明の特徴であるが、本発明では、複数
の分布帰還(DBR)領域を直列に配置した構成になって
いる。もし、分布帰還領域が単数であれば、波長選択幅
は透過阻止波長域の半分に制限されてしまう。しかしな
がら、本発明のように分布帰還領域を複数個設け、かつ
単数の分布帰還領域だけでは阻止できなかった波長領域
に第2の分布帰還領域の透過阻止波長域を合わせること
によって、波長選択幅を大きくすることができる。
Now, as a feature of the present invention, a plurality of distributed feedback (DBR) regions are arranged in series in the present invention. If there is a single distributed feedback region, the wavelength selection width will be limited to half the transmission blocking wavelength region. However, as in the present invention, by providing a plurality of distributed feedback regions and adjusting the transmission blocking wavelength band of the second distributed feedback region to the wavelength region that could not be blocked by only one distributed feedback region, the wavelength selection width can be increased. Can be large.

〔実施例〕〔Example〕

次に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例の光フィルタ素子の構造を
示す斜視図である。以下、製作手順に従いながら本実施
例の構造について説明する。まず、n形InP基板110上の
分布帰還(DBR)領域201,202に周期2400Åのλ/4シフト
回折格子を形成する。次に1回目のLPE成長(液相成
長)によってノンドープInGaAsP光ガイド層120(λg=
1.3μm,厚さ0.3μm),n形InPバッファ層130(厚さ0.1
μm),ニンドープ活性層140(λg=1.53μm,厚さ0.1
μm),p形InPクラッド層150(厚さ0.2μm)を順次成
長する。次に分布帰還領域201,202のInPクラッド層150
と活性層140とを選択的に除去する。次に2回目のLPE成
長によって全体にp形InPクラッド層160を形成する。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an optical filter element according to an embodiment of the present invention. The structure of this embodiment will be described below according to the manufacturing procedure. First, a λ / 4 shift diffraction grating having a period of 2400Å is formed in the distributed feedback (DBR) regions 201 and 202 on the n-type InP substrate 110. Next, by the first LPE growth (liquid phase growth), the undoped InGaAsP optical guide layer 120 (λg =
1.3 μm, thickness 0.3 μm), n-type InP buffer layer 130 (thickness 0.1
μm), Nin-doped active layer 140 (λg = 1.53 μm, thickness 0.1
μm) and a p-type InP cladding layer 150 (thickness 0.2 μm) are sequentially grown. Next, the InP clad layer 150 in the distributed feedback regions 201 and 202
And the active layer 140 are selectively removed. Next, the p-type InP cladding layer 160 is formed on the entire surface by the second LPE growth.

次に埋め込み構造とするためにメサエッチングを行った
後、3回目のLPE成長によって埋め込み成長を行う。こ
こでは、埋め込み構造として二重チャンネルプレーナ埋
め込み構造を用いた。最後に基板側と成長層側に電極を
形成した後、増幅領域100,101と分布帰還領域201,202と
の間の電気的な分離を行なうために中央のメサ付近を除
いて幅20μmの溝を形成する。その後、プラズマCVD装
置を用いて素子の両端面の反射率1%以下に低減するた
めにSiN膜170を形成する。増幅領域101,102、分布帰還
領域201,202の長さは、それぞれ100μm,100μm,500μm,
500μmである。
Next, after performing mesa etching to form a buried structure, the buried growth is performed by the third LPE growth. Here, a double channel planar buried structure is used as the buried structure. Finally, after forming electrodes on the substrate side and the growth layer side, a groove having a width of 20 μm is formed except for the vicinity of the central mesa in order to electrically separate the amplification regions 100, 101 and the distributed feedback regions 201, 202. After that, a SiN film 170 is formed by using a plasma CVD apparatus in order to reduce the reflectance of both end faces of the element to 1% or less. The lengths of the amplification regions 101 and 102 and the distributed feedback regions 201 and 202 are 100 μm, 100 μm, 500 μm, and
It is 500 μm.

以上のようにして製作した本実施例の光フィルタ素子の
透過特性の一例を第2図を参照しながら説明する。増幅
領域101,102に50mAの電流を注入した時、消光比は20dB
以上、透過波長の10dB減衰幅は0.5Åであった。また、
第2図に示されるように、分布帰還領域201,202に電流
を流さない時は、透過波長は1.5563μm、80mAの電流を
注入した時は、透過波長は1.5505μmとなり、透過波長
は連続して58Å変化した。
An example of the transmission characteristics of the optical filter element of the present embodiment manufactured as described above will be described with reference to FIG. The extinction ratio is 20 dB when a current of 50 mA is injected into the amplification regions 101 and 102.
As mentioned above, the 10 dB attenuation width of the transmission wavelength was 0.5 Å. Also,
As shown in FIG. 2, when no current is applied to the distributed feedback regions 201 and 202, the transmission wavelength is 1.5563 μm, and when a current of 80 mA is injected, the transmission wavelength is 1.5505 μm, and the transmission wavelength is continuously 58Å. changed.

分布帰還領域が1つしかない時は選択波長の幅は透過特
性のために透過阻止波長域の半分に制限され、約30Åと
なってしまうが、分布帰還領域が2つあれば、それぞれ
のブラッグ波長を適切に調節することによって選択波長
の幅は可変波長上限の58Åと約2倍にすることができ
る。この様子を第4図,第5図に示す。第4図は分布帰
還領域が1つのみのときの入力スペクトルと出力スペク
トルとの関係を示す図であり、第5図は分布帰還領域が
2つあるときの入力スペクトルと出力スペクトルとの関
係を示す図である。第4図に示すように、図示のAの範
囲の波長の光も透過するので、波長選択幅は透過阻止波
長域の半分に制限されてしまう。しかしながら、分布帰
還領域が2つの場合には、第5図に示すように波長選択
幅を大きくすることができる。この実測値は58Åであ
り、従来の光フィルタ素子の波長選択幅数Åに比べて10
倍程度大きくすることが可能となる。
When there is only one distributed feedback region, the width of the selected wavelength is limited to half of the transmission blocking wavelength region due to the transmission characteristics, resulting in about 30Å, but if there are two distributed feedback regions, each Bragg By appropriately adjusting the wavelength, the width of the selected wavelength can be doubled to the variable wavelength upper limit of 58Å. This is shown in FIGS. 4 and 5. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input spectrum and the output spectrum when there is only one distributed feedback region, and FIG. 5 shows the relationship between the input spectrum and the output spectrum when there are two distributed feedback regions. FIG. As shown in FIG. 4, since light having a wavelength in the range A shown in the figure is also transmitted, the wavelength selection width is limited to half the transmission blocking wavelength range. However, when there are two distributed feedback regions, the wavelength selection width can be increased as shown in FIG. This measured value is 58Å, which is 10% compared to the number of wavelength selection widths Å of the conventional optical filter element.
It is possible to double the size.

以上からわかるように、本発明の光フィルタ素子によっ
て58Åの範囲内に0.5Å程度の間隔で波長多重化された
信号から任意の波長選択が可能となる。すなわち、100
チャンネル以上の波長可変フィルタとして使うことがで
きる。
As can be seen from the above, the optical filter element of the present invention enables arbitrary wavelength selection from signals wavelength-multiplexed within the range of 58Å at intervals of about 0.5Å. I.e. 100
It can be used as a wavelength tunable filter for more than channels.

以上の実施例では、分布帰還領域を2つ設けたが、これ
は何も2つに限定する必要はなく、分布帰還領域の数は
3つ以上でもよい。また、増幅領域の数も3つ以上であ
ってもよい。さらに、素子の材料および組成は、上述の
実施例に限定されるものではなく、他の半導体材料や誘
電体材料などであってもよい。また、位相シフト構造も
外部から位相シフト量を制御できるような構成にすれ
ば、さらに波長可変範囲を広げることができる。また、
上述の実施例では、位相シフト構造として、位相シフト
回折格子を用いたが、位相シフト回折格子に限定する必
要はなく、均一な回折格子を有し、かつ導波路の幅ある
いは厚みを変えた、いわゆる等価的な位相シフト構造で
あってもよい。また、無反射構造もウィンドウ構造や多
層膜コートであってもよい。
Although two distributed feedback regions are provided in the above embodiments, the number of distributed feedback regions is not limited to two, and the number of distributed feedback regions may be three or more. Also, the number of amplification regions may be three or more. Furthermore, the material and composition of the element are not limited to those in the above-mentioned embodiments, but other semiconductor materials or dielectric materials may be used. Further, if the phase shift structure is also configured to control the amount of phase shift from the outside, the wavelength tunable range can be further expanded. Also,
In the above-mentioned embodiment, the phase shift diffraction grating is used as the phase shift structure, but it is not limited to the phase shift diffraction grating and has a uniform diffraction grating and the width or thickness of the waveguide is changed. It may be a so-called equivalent phase shift structure. Further, the non-reflective structure may be a window structure or a multilayer film coat.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

従来の光フィルタ素子では数チャンネルが限度であった
が、本発明の光フィルタ素子によって、100チャンネル
以上の波長多重化された光信号からの任意の波長選択が
可能となった。
Although the conventional optical filter element has a limit of several channels, the optical filter element of the present invention enables arbitrary wavelength selection from wavelength-multiplexed optical signals of 100 channels or more.

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

第1図は、本発明の一実施例の光フィルタ素子の構造を
示す斜視図、 第2図は、第1図の実施例の光フィルタ素子の透過特性
を示す図である、 第3図は、位相シフト量を変えたときの光フィルタ素子
の透過特性を示す図、 第4図は、分布帰還領域が1つのみのときの入力スペク
トルと出力スペクトルとの関係を示す図、 第5図は分布帰還領域が2つあるときの入力スペクトル
と出力スペクトルとの関係を示す図である。 101,102……増幅領域 110……基板 120……光ガイド層 130……バッファ層 140……活性層 150,160……クラッド層 170……SiN膜 201,202……分布帰還領域
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an optical filter element of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the transmission characteristics of the optical filter element of the embodiment of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing the transmission characteristics of the optical filter element when the phase shift amount is changed, FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the input spectrum and the output spectrum when there is only one distributed feedback region, and FIG. It is a figure which shows the relationship between an input spectrum and an output spectrum when there are two distributed feedback areas. 101,102 …… Amplification region 110 …… Substrate 120 …… Optical guide layer 130 …… Buffer layer 140 …… Active layer 150,160 …… Clad layer 170 …… SiN film 201,202 …… Distributed feedback region

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】位相シフト構造を有する複数の分布帰還領
域と複数の活性領域とが直列に配置され、かつ光学的に
結合されて成る素子の両端面が無反射構造となっている
ことを特徴とする光フィルタ素子。
1. A device comprising a plurality of distributed feedback regions having a phase shift structure and a plurality of active regions arranged in series and optically coupled to each other, wherein both end faces have a non-reflection structure. Optical filter element.
JP5516987A 1987-03-12 1987-03-12 Optical filter element Expired - Lifetime JPH0671119B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5516987A JPH0671119B2 (en) 1987-03-12 1987-03-12 Optical filter element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5516987A JPH0671119B2 (en) 1987-03-12 1987-03-12 Optical filter element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63223605A JPS63223605A (en) 1988-09-19
JPH0671119B2 true JPH0671119B2 (en) 1994-09-07

Family

ID=12991227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5516987A Expired - Lifetime JPH0671119B2 (en) 1987-03-12 1987-03-12 Optical filter element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0671119B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100429531B1 (en) * 2001-10-12 2004-05-03 삼성전자주식회사 Distributed feedback semiconductor laser

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63223605A (en) 1988-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5770466A (en) Semiconductor optical integrated circuits and method for fabricating the same
US5379318A (en) Alternating grating tunable DBR laser
US5459799A (en) Tunable optical filter
JP2659187B2 (en) Optical filter element
EP0602839A1 (en) Asymmetric Y-branch optical device
JPH06194613A (en) Tuning optical filter device
JPH04211220A (en) Optical filter
JP3198338B2 (en) Semiconductor light emitting device
GB2391692A (en) A lasing device with a ring cavity
US20020181532A1 (en) Multi-wavelength semiconductor laser array and method for fabricating the same
US7382817B2 (en) V-coupled-cavity semiconductor laser
JP2914741B2 (en) Distributed feedback semiconductor laser
JP2002353556A (en) Integrated tunable laser
JP2606078B2 (en) Semiconductor laser array and method of manufacturing the same
JP2659199B2 (en) Tunable wavelength filter
JP2655600B2 (en) Optical filter element
US5084897A (en) Optical filter device
JPH08334796A (en) Optical wavelength conversion integrating element
JPH0671119B2 (en) Optical filter element
JPS622213A (en) Optical filter element
JP2731307B2 (en) Wavelength selection element
JPS6373585A (en) Frequency tunable distributed bragg reflection-type semiconductor laser
JPH0671118B2 (en) Integrated optical filter device
JPH07119905B2 (en) Variable wavelength filter
JP3887738B2 (en) Semiconductor optical integrated circuit device and manufacturing method thereof