JPH07119905B2 - 可変波長フィルタ - Google Patents
可変波長フィルタInfo
- Publication number
- JPH07119905B2 JPH07119905B2 JP63072333A JP7233388A JPH07119905B2 JP H07119905 B2 JPH07119905 B2 JP H07119905B2 JP 63072333 A JP63072333 A JP 63072333A JP 7233388 A JP7233388 A JP 7233388A JP H07119905 B2 JPH07119905 B2 JP H07119905B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wavelength
- distributed feedback
- filter
- region
- 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
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- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光伝送、光交換、光情報処理等に用いられる
可変波長フィルタに関する。
可変波長フィルタに関する。
（従来の技術） 可変波長フィルタは、波長多重光信号から任意の光信号
を選択する機能を有し、光伝送、光交関換、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一つ
である。いずれの用途においても、可変波長フィルタの
特性として充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、透過型の波長選択フィルタである
ことが望ましい。
を選択する機能を有し、光伝送、光交関換、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一つ
である。いずれの用途においても、可変波長フィルタの
特性として充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、透過型の波長選択フィルタである
ことが望ましい。
従来から、透過型の波長選択フィルタとしては、いくつ
かの検討がされている。その中で、半導体を用いた可変
波長フィルタとしては、分布帰還型半導体レーザ（DFB
LD）を発振しきい値以下にバイアスして、可変波長フ
ィルタとして用いた報告がある。この文献として曲他著
のアプライド・フィジックス・レターズ（Applied Phys
ics Letters）第51巻1974ページ記載の論文をあげるこ
とが出来る。
かの検討がされている。その中で、半導体を用いた可変
波長フィルタとしては、分布帰還型半導体レーザ（DFB
LD）を発振しきい値以下にバイアスして、可変波長フ
ィルタとして用いた報告がある。この文献として曲他著
のアプライド・フィジックス・レターズ（Applied Phys
ics Letters）第51巻1974ページ記載の論文をあげるこ
とが出来る。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、分布帰還型半導体レーザ（DFB LD）を
発振しきい値以下にバイアスした可変波長フィルタには
次のような欠点が存在する。この可変波長フィルタは、
選択波長の同調のために活性層への注入キャリア密度を
調整しているが、選択波長と同時に選択波長に対する光
利得及び自然放出光強度も変化する。従って、フィルタ
として必要な波長選択度を得るため、及び、対雑音強度
比を得るために、活性層への注入キャリア密度が原理上
狭く限定されていた。そのため、選択波長の可変幅が狭
く、数チャンネルのフィルタとしてしか使えなかった。
発振しきい値以下にバイアスした可変波長フィルタには
次のような欠点が存在する。この可変波長フィルタは、
選択波長の同調のために活性層への注入キャリア密度を
調整しているが、選択波長と同時に選択波長に対する光
利得及び自然放出光強度も変化する。従って、フィルタ
として必要な波長選択度を得るため、及び、対雑音強度
比を得るために、活性層への注入キャリア密度が原理上
狭く限定されていた。そのため、選択波長の可変幅が狭
く、数チャンネルのフィルタとしてしか使えなかった。
本発明の目的は、増幅機能を有し、かつ上述の欠点を克
服した選択波長の可変同調幅と、チャンネル数の大きな
可変波長フィルタを提供することにある。
服した選択波長の可変同調幅と、チャンネル数の大きな
可変波長フィルタを提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の可変波長フィルタは分布帰還領域と、前記分布
帰還領域をはさみ光学的に結合するように配置され前記
分布帰還領域の端面位相を制御する位相制御領域を有
し、前記分布帰還領域とその両側の前記位相制御領域に
は互いに独立した電極が設けられていることを特徴とす
る。
帰還領域をはさみ光学的に結合するように配置され前記
分布帰還領域の端面位相を制御する位相制御領域を有
し、前記分布帰還領域とその両側の前記位相制御領域に
は互いに独立した電極が設けられていることを特徴とす
る。
（作用） 本発明のフィルタは、波長可変動作と光利得の調整をほ
ぼ独立に制御できることを特徴としている。波長可変動
作の原理について述べる。分布帰還構造を有する光導波
路の透過波長は、分布帰還構造の両端面に反射率を有す
る場合、端面における位相によって大きく変わることが
知られている。第３図に回折格子の端面位相によるモー
ドの変化の計算例を示す。横軸は、ΔβＬ（波長に対
応）、縦軸は、発振しきい値利得αＬである。発振しき
い値利得αＬが最小のモードがフィルタの透過波長に相
当する。第３図から端面位相によって透過波長が変化す
ることがわかる。すなわち、端面位相を制御することに
よって可変波長動作が実現できる。本発明では、端面位
相を制御するために、分布帰還領域の両側に位相制御領
域を設けた。分布帰還領域の片側だけに位相制御領域を
設けた構造でも可変波長動作が実現できるが、両側に設
けることによってさらに波長可変範囲を拡大することが
出来る。この位相制御領域は、入射光のエネルギーより
も禁制帯幅の広い、すなわち入射光に対して透明な光ガ
イドから構成されている。位相制御領域にキャリアを注
入すると、プラズマ効果によって光ガイドの透過屈折率
が減少する。このため、分布帰還領域の両端の位相が等
価的に変わり、等価波長が変化する。一方、光利得は、
分布帰還領域への注入キャリアによって制御する。現実
には、位相制御領域にキャリアを注入すると、吸収係数
がわずかに増加したり、発振しきい値が変化するので分
布帰還領域への注入キャリアを微調する必要があるが、
ほぼ独立に選択波長と光利得を制御することが出来る。
このため、選択波長と光利得が同時に変化する分布帰還
型半導体レーザ（DFB LD）を発振しきい値以下にバイ
アスした可変波長フィルタに比べて波長可変同調幅を大
きく取ることが出来る。従って、チャンネル数の大きな
フィルタが得られる。
ぼ独立に制御できることを特徴としている。波長可変動
作の原理について述べる。分布帰還構造を有する光導波
路の透過波長は、分布帰還構造の両端面に反射率を有す
る場合、端面における位相によって大きく変わることが
知られている。第３図に回折格子の端面位相によるモー
ドの変化の計算例を示す。横軸は、ΔβＬ（波長に対
応）、縦軸は、発振しきい値利得αＬである。発振しき
い値利得αＬが最小のモードがフィルタの透過波長に相
当する。第３図から端面位相によって透過波長が変化す
ることがわかる。すなわち、端面位相を制御することに
よって可変波長動作が実現できる。本発明では、端面位
相を制御するために、分布帰還領域の両側に位相制御領
域を設けた。分布帰還領域の片側だけに位相制御領域を
設けた構造でも可変波長動作が実現できるが、両側に設
けることによってさらに波長可変範囲を拡大することが
出来る。この位相制御領域は、入射光のエネルギーより
も禁制帯幅の広い、すなわち入射光に対して透明な光ガ
イドから構成されている。位相制御領域にキャリアを注
入すると、プラズマ効果によって光ガイドの透過屈折率
が減少する。このため、分布帰還領域の両端の位相が等
価的に変わり、等価波長が変化する。一方、光利得は、
分布帰還領域への注入キャリアによって制御する。現実
には、位相制御領域にキャリアを注入すると、吸収係数
がわずかに増加したり、発振しきい値が変化するので分
布帰還領域への注入キャリアを微調する必要があるが、
ほぼ独立に選択波長と光利得を制御することが出来る。
このため、選択波長と光利得が同時に変化する分布帰還
型半導体レーザ（DFB LD）を発振しきい値以下にバイ
アスした可変波長フィルタに比べて波長可変同調幅を大
きく取ることが出来る。従って、チャンネル数の大きな
フィルタが得られる。
（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。第１図は、本発明の一実施例可変波長フィルタの構
造を示す斜視図である。以下、製作手順にしたがって本
実施例の構造について説明する。
る。第１図は、本発明の一実施例可変波長フィルタの構
造を示す斜視図である。以下、製作手順にしたがって本
実施例の構造について説明する。
まず、ｎ形InP基板110の分布帰還領域100に周期2380Å
の回折格子を形成する。次に、１回目のLPE成長によっ
て、ノンドープInGaAs光ガイド層120（λｇ＝1.3μｍ、
厚さ0.3μｍ）、ｎ形InPバッファ層130（厚さ0.1μ
ｍ）、ノンドープ活性層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。位相制御領域200、210のInPクラッド層150と
活性層140とを選択的に除去した後、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。
の回折格子を形成する。次に、１回目のLPE成長によっ
て、ノンドープInGaAs光ガイド層120（λｇ＝1.3μｍ、
厚さ0.3μｍ）、ｎ形InPバッファ層130（厚さ0.1μ
ｍ）、ノンドープ活性層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。位相制御領域200、210のInPクラッド層150と
活性層140とを選択的に除去した後、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。
キャリアの閉じ込めと横モード制御のために埋込み構造
とする。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とに電極300、310を形成し
た後、分布帰還領域100と位相制御領域200、210との間
の電気的な分離を行うために、中央のメサ付近を除いて
幅20μｍの溝を形成する。分布帰還領域、片側の位相制
御領域の長さは、それぞれ300μｍ、100μｍであり、素
子の全長は500μｍである。
とする。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とに電極300、310を形成し
た後、分布帰還領域100と位相制御領域200、210との間
の電気的な分離を行うために、中央のメサ付近を除いて
幅20μｍの溝を形成する。分布帰還領域、片側の位相制
御領域の長さは、それぞれ300μｍ、100μｍであり、素
子の全長は500μｍである。
こうして試作した素子の特性の一例を第２図（ａ），
（ｂ）に示す。位相制御領域200に電流I1を3mA注入する
と透過波長は、（ａ）図に示すように連続して４Å短波
側に変化した。この状態で位相制御領域210に電流I2を3
mA注入すると、透過波長は（ｂ）図に示すようにさらに
連続して短波側に４Åシフトした。この間、分布帰還領
域100への注入電流は、発振しきい値電流の0.98倍とな
るように調整している。入射光強度−40dBmのとき、利
得は、27dB透過波長の3dBダウンバンド幅は0.4Å、10dB
ダウンバンド幅は、0.7Åであった。−10dBのクロスト
ークを許すとすると、12チャンネルのフィルタとして使
うことが出来る。
（ｂ）に示す。位相制御領域200に電流I1を3mA注入する
と透過波長は、（ａ）図に示すように連続して４Å短波
側に変化した。この状態で位相制御領域210に電流I2を3
mA注入すると、透過波長は（ｂ）図に示すようにさらに
連続して短波側に４Åシフトした。この間、分布帰還領
域100への注入電流は、発振しきい値電流の0.98倍とな
るように調整している。入射光強度−40dBmのとき、利
得は、27dB透過波長の3dBダウンバンド幅は0.4Å、10dB
ダウンバンド幅は、0.7Åであった。−10dBのクロスト
ークを許すとすると、12チャンネルのフィルタとして使
うことが出来る。
なお、素子の分布帰還領域や位相制御領域などを構成す
る材料及び組成は、上述の実施例に限定する必要はな
く、他の半導体材料（例えばGaAs系の材料）や誘電体材
料（例えば、TiO2、Al2O3、SiO2）などであってもよ
い。また、光導波路構造も光を導波する機能を持つなら
ば、プレーナ構造や埋め込み構造に限らず、如何なる構
造であってもよい。
る材料及び組成は、上述の実施例に限定する必要はな
く、他の半導体材料（例えばGaAs系の材料）や誘電体材
料（例えば、TiO2、Al2O3、SiO2）などであってもよ
い。また、光導波路構造も光を導波する機能を持つなら
ば、プレーナ構造や埋め込み構造に限らず、如何なる構
造であってもよい。
（発明の効果） 従来の可変波長フィルタでは数チャンネルが限度であっ
たが、本発明の可変波長フィルタによって10チャンネル
以上の波長多重化光信号からの任意の波長選択が可能と
なった。
たが、本発明の可変波長フィルタによって10チャンネル
以上の波長多重化光信号からの任意の波長選択が可能と
なった。
第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図である。第２
図（ａ），（ｂ）図は、本実施例の可変波長フィルタの
透過特性を示す図である。第３図は回折格子の端面位相
によるモードの変化の計算例を示す図である。 図において、 100……分布帰還領域、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 200、210……位層制御領域、300、310……電極、 である。
図（ａ），（ｂ）図は、本実施例の可変波長フィルタの
透過特性を示す図である。第３図は回折格子の端面位相
によるモードの変化の計算例を示す図である。 図において、 100……分布帰還領域、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 200、210……位層制御領域、300、310……電極、 である。
Claims (1)
- 【請求項１】分布帰還領域と、前記分布帰還領域をはさ
み光学的に結合するように配置され前記分布帰還領域の
端面位相を制御する位相制御領域を有し、前記分布帰還
領域とその両側の前記位相制御領域には互いに独立した
電極が設けられていることを特徴とする可変波長フィル
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072333A JPH07119905B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 可変波長フィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63072333A JPH07119905B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 可変波長フィルタ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244431A JPH01244431A (ja) | 1989-09-28 |
| JPH07119905B2 true JPH07119905B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=13486258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63072333A Expired - Lifetime JPH07119905B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 可変波長フィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119905B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5022730A (en) * | 1989-12-12 | 1991-06-11 | At&T Bell Laboratories | Wavelength tunable optical filter |
| DE102008012859B4 (de) | 2007-12-21 | 2023-10-05 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Laserlichtquelle mit einer Filterstruktur |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622213A (ja) * | 1985-06-27 | 1987-01-08 | Nec Corp | 光フイルタ素子 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63072333A patent/JPH07119905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01244431A (ja) | 1989-09-28 |
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