JPH08204271A

JPH08204271A - 波長可変半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH08204271A
Application number: JP2771095A
Authority: JP
Inventors: Kouya Yamamoto; 杲也山本; Shigeyuki Akiba; 重幸秋葉; Shiro Ryu; 史郎笠; Katsuyuki Uko; 勝之宇高; Hidenori Mimura; 栄紀三村
Original assignee: Kokusai Denshin Denwa KK
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】発振波長が外部の温度変化に対して安定で、か
つレーザ部と波長制御部を同じ材料系で構成し集積化に
適した構造で、より単純な構造を有する波長可変半導体
レーザ装置を提供する。【構成】波長可変半導体レーザの出力の一部を、所望の
発振波長を通過帯域内に含む光バンドパスフィルタに入
射し、フィルタからの出力光を受光素子で検出し、その
出力信号によって波長可変半導体レーザの発振波長を制
御して発振波長を安定化する波長可変半導体レーザ装置
において、発振波長の基準器である光バンドパスフィル
タとして同方向性結合器型フィルタを用い、このフィル
タ特性の中心波長に波長可変半導体レーザの発振波長を
固定するように制御回路から制御信号をレーザに帰還す
るように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光加入者通信などの光
通信における高密度波長多重通信用光源に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えば、エルビウムドープのファイバレ
ーザ増幅器が利用可能の1.55μｍ帯での波長多重を考え
てみると、ファイバレーザ増幅器の増幅帯域が３０数ｎ
ｍであるから、２ｎｍの波長間隔で１６波長の波長多重
が、１ｎｍの波長間隔で３２波長の波長多重が可能とな
る。しかし、光通信の光源となる分布帰還型（ＤＦＢ）
半導体レーザの発振波長は0.1 ｎｍ／℃の温度変化を示
すため、仮に30℃の温度変化があった場合、発振波長は
３ｎｍも変動する。このような波長変動があっては上記
のような高密度波長多重通信を行うことは出来ない。通
常、半導体レーザの発振波長を安定化する手段として広
く使用されている方法は、半導体レーザの温度が一定に
なるようにペルチエ素子を用いて温度制御するものであ
る。しかし、ペルチエ素子による温度安定化には温度セ
ンサーや温度コントローラ、直流電流電源、熱交換器が
必要であり、光源の小型化や低価格化が困難である。ま
た、温度による制御では応答速度が遅いという欠点もあ
る。

【０００３】ペルチエ素子を使用せずに光源の波長を安
定化する方法として、特開平3-200903号のように、光源
に波長可変半導体レーザを用い、その発振波長の変化を
直接検出し、それを波長可変半導体レーザに帰還して一
定波長で発振させる分布帰還型半導体レーザ装置が提案
されている。図１３はその構成図を示すもので、101は
波長可変半導体レーザ、102 , 103 , 104 は基板107 上
の薄膜型光導波路108中に設けられたコリメータレンズ,
回折格子, グレーティングカップラであって、波長可
変半導体レーザ101 から出射した光は薄膜型光導波路10
8 中に導入され、コリメータレンズ102 で平行光とされ
た後、回折格子103 に入射する。回折格子103を通過し
た０次回折光はそのまま薄膜型光導波路108を直進し、
グレーティングカップラ104 に入射して、点線で示すよ
うに外部空間に伝搬して行く。一方、回折格子103 で回
折された＋１次回折光は薄膜型光導波路108 内を伝搬し
て受光素子105 で検出される。

【０００４】波長に対する＋１次の回折光の強度を図１
４に示す。すなわち、受光素子105からの出力光が波長
によって図１４のように変化する。そこで、標準波長λ
₁のときに所定の強度Ｐ₁になるように設定しておけ
ば、受光素子105 で受光する光の強さの変化を測定する
ことによって波長の変化を検知し、常にλ₁で発振する
ように波長制御回路106 から波長可変半導体レーザ101
に波長制御電流を出力することになる。

【０００５】ここで、回折格子103 の回折条件を求める
ために回折格子103 の部分を拡大して図１５に模式的に
描いた。回折格子103 の周期をΛ_gとする。入射波の入
射角をθ_iとした時、最大の回折波が現われる角度θ_d
は

【数１】 Λ_g（ｓｉｎθ_i＋ｓｉｎθ_d）＝ｍλ／Ｎ（ｍ＝0 ，±1 ，±2 ，…）（１）を満たす条件から求まる。Ｎは回折格子が作り込まれて
いる薄膜型光導波路108の等価屈折率である。ｍは回折
次数を表す。今、θ_i＝０でｍ＝１とすれば式（１）よ
り

【数２】 λ＝ＮΛ_gｓｉｎθ_d （２）を得る。ＮはInGaAsP 系の半導体であれば約3.5 であ
り、回折角度を大きくしようとすればΛ_gを小さくする
ことになるが、当然のことながらΛ_gｓｉｎθ_d＝λ／
Ｎの大きさである。λ＝1.55μｍとすればΛ_gｓｉｎθ
_dの大きさは約0.47μｍであり、装置が出来上がれば固
定された値になる。この値をｋ（＝Λ_gｓｉｎθ_d）と
置く。

【０００６】そこで、等価屈折率Ｎが温度によって変化
した場合、式（２）を満たす波長λは温度に対して

【数３】 δλ／δＴ＝ｋ（δＮ／δＴ）（３）のように変化する。等価屈折率Ｎの温度変化は、InGaAs
P 系の場合、

【数４】 δＮ／δＴ＝３×１０^-4 （１／℃）（４）であるからｋ＝0.47μｍとして

【数５】 δλ／δＴ≒0.14ｎｍ／℃ （５）となる。

【０００７】ところで、分布帰還型半導体レーザを波長
可変半導体レーザとして用いる場合、その発振波長λ₀
は分布帰還型半導体レーザの回折格子のピッチをΛ₀、
活性層の等価屈折率をＮ₀とすれば

【数６】 λ₀＝Ｎ₀２Λ₀ （６）で与えられる。このＮ₀は式（２）のＮと同じ値を取る
から２Λ₀は式（２）のΛ_gｓｉｎθ_dと同じ値（すな
わちｋ）になる。波長可変半導体レーザの発振波長の温
度変化は

【数７】 δλ₀／δＴ＝（δＮ₀／δＴ）２Λ₀ （７）となるから、その大きさは式（５）と同じである。

【０００８】前述したように、温度が３０℃変化すれば
半導体レーザの発振波長は３〜４ｎｍも変化する。回折
格子が半導体レーザと同じ温度変化をしていたのでは、
回折格子は発振波長の基準器たり得ない。そのような不
正確な発振波長のずれの値に基づいて、いくら波長可変
半導体レーザを制御しても発振波長が所望の波長となら
ないことは明白である。装置を集積化によって小型化
し、経済化をはかるためには、レーザ部と波長変化を検
出する光バンドパスフィルタ部が同じ材料系で構成され
なければならない。通常、そのような場合、上で述べた
ようにレーザ部と光バンドパスフィルタ部の波長特性は
同じ温度依存性を示す。両者を同じ材料系で構成した上
で、尚且つ、光バンドパスフィルタ部の温度特性を半導
体レーザのそれよりも格段に優れたものにしなければ装
置として全く意味をなさない。

【０００９】このような問題点を解決するために、本願
発明者の一部は、発振波長が外部の温度変化に対し安定
で、かつレーザ部と光バンドパスフィルタ部を同じ材料
系で構成することにより、集積化に適するようにした構
造の波長可変半導体レーザを先に出願した（特願平6-12
3342号）。そこでは、光バンドパスフィルタとして同方
向性結合器型フィルタを用いた。同方向性結合器型フィ
ルタにおいては、２本の導波路が回折格子を介して相互
に結合し、一方の導波路へ入射した光が他方の導波路へ
移行する量（透過特性）は、２本の導波路の等価屈折率
をＮ₁，Ｎ₂、回折格子のピッチをΛ_aとしてλ_a＝
（Ｎ₁−Ｎ₂）Λ_aを中心波長とするバンドパスフィル
タ特性を示す。２本の導波路が同じ材料系で構成されて
いれば、それぞれの等価屈折率の温度変化はほぼ同じで
あり、温度変化があってもフィルタ特性上では、それら
は相殺されることになる。

【００１０】先願の構造は、レーザ出力の一部をＹ型光
分岐導波路を介して、中心波長がわずかに異なる２つの
同方向性結合器型フィルタにそれぞれ入射し、それらの
２つのフィルタからの出力の差を取り、その差信号が０
になるように制御しようとした波長可変半導体レーザ装
置であった。この２つのフィルタの出力の差は図１６の
実線で表される曲線になり、その差信号が０になること
は波長がλ₀に制御されることを意味する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述の先願で光バンド
パスフィルタとして用いている同方向性結合器型フィル
タのフィルタ特性の温度特性は単独で優れたものである
が、この構成では、光導波路のＹ分岐を作ったり、中心
波長がわずかに異なる２つの同方向性結合器型フィルタ
を集積化したり、さらに２つの受光素子を作り込むな
ど、光回路の構成が複雑になる。

【００１２】本発明は前記の先行技術の問題点を解決す
るためになされたもので、その発振波長が外部の温度変
化に対して安定で、かつレーザ部と波長制御部を同じ材
料系で構成し集積化に適した構造で、より単純な構造を
有する波長可変半導体レーザ装置を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、波長可変半導体レーザの出力光の一部を
導波する導波路と、導波路の出力光が入射し波長可変半
導体レーザの所望の発振波長を通過帯域内に含む光バン
ドパスフィルタと、光バンドパスフィルタからの出力光
を検出する受光素子と、受光素子からの出力信号によっ
て波長可変半導体レーザの発振波長を制御する制御回路
とにより構成される波長可変半導体レーザ装置におい
て、光バンドパスフィルタとして、光バンドパスフィル
タへの入力光を導波する第１導波路と、それに平行に近
接する第２導波路と、第１導波路と第２導波路に近接し
て平行に分布し、回折格子の格子ベクトルの絶対値が第
１導波路の伝搬定数と第２導波路の伝搬定数の差の絶対
値に等しくなる波長を波長可変半導体レーザの所望の発
振波長と等しくなるようにした回折格子で構成される同
方向性結合器型フィルタを用い、このフィルタ特性の中
心波長に波長可変半導体レーザの発振波長を固定するよ
う制御信号をレーザに帰還することによって、発振波長
が外部の温度変化に対して安定で、かつレーザ部と光バ
ンドパスフィルタ、受光素子を同じ材料系で構成し集積
化に適した構造になることに加えて、より単純な構造を
有した波長可変半導体レーザ装置を実現している。

【００１４】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。〔実施例１〕図１は本発明の一実施例の装置のブロック
図であって、１は波長可変半導体レーザ、２，３はレー
ザ１からの出力光、４は同方向性結合器型フィルタ、５
はフィルタ４からの出力光、６は受光素子、７は受光素
子６からの出力信号、８は制御回路、９は制御回路８か
らの波長制御信号、１０は制御回路８からの光出力制御
信号である。まず、装置の機能と動作の概要を説明す
る。半導体レーザは、通常、ダイオードの両端面から出
力光が得られることから、波長可変半導体レーザ１の一
方からの出力光２を送信に用い、他方からの出力光３を
波長制御と光出力制御に用いる。出力光３は導波路を経
て同方向性結合器型フィルタ４に入射する。そのフィル
タ特性は図２のような波長特性を持っておりフィルタの
中心波長λ₀で発振するように制御回路８から波長制御
信号９を、また出力がＰ₀で一定になるよう光出力制御
信号１０を波長可変半導体レーザ１に帰還する。

【００１５】以下にこの装置を実現するための各構成回
路について説明する。図３は図１の破線で囲まれた部分
４５の構造例を示す斜視図であり、図４はその長手方向
の断面図を示す。波長可変半導体レーザ１は活性領域１
１、回折格子１２、波長可変制御領域１３で構成され、
１４，１５は波長可変制御領域１３に電流を流すための
電極、１４，１６は活性領域１１に電流を流すための電
極である。２，３はレーザ１からの出力である。同方向
性結合器型フィルタ４は、レーザ１の波長可変制御領域
１３から延びた第１導波路１７、第１導波路１７に平行
に近接した第２導波路１８、第１導波路１７と第２導波
路１８と近接して平行に分布する回折格子１９により構
成される。２０は第２導波路１８に電流注入もしくは電
界を印加するための位相整合波長制御回路、２１，２２
はそのための電極、２３は受光素子６のダイオード、２
４，２５はその電極である。斜線部分は第１導波路１７
から出射した出力光５の広がりを表している。その一部
が受光素子６で検出される。

【００１６】波長可変半導体レーザ１の一例として、こ
こではＴＴＧレーザ（例えば、文献Electronics Lette
r, vol.26, no.1, pp.46-47, Jan. 1990, S.Illek et a
l.,"over 7nm(875GHz) Continuous Wavelength Tuning
by Tunable Twin-guide(TTG)Laser Diode"を参照) を用
いている。これは、基本的に、回折格子を内蔵した分布
帰還型半導体レーザであるが、活性領域１１に平行に導
波路１３があり導波路１３に電流注入してこの導波路１
３の屈折率を変え、それによって発振波長となる回折格
子１２のブラッグ波長を連続的に変化させ、チューニン
グを行なうものである。

【００１７】今、波長可変半導体レーザ１から同方向性
結合器型フィルタ４の第１導波路１７に入射した光の振
る舞いについて考えてみる。図５（ａ）は第１導波路１
７、回折格子１９、第２導波路１８の断面を模式的に描
いたものである。波長がλ₀の時、第１導波路１７の等
価屈折率をＮ₁、第２導波路１８の等価屈折率をＮ₂と
すれば、各々の伝搬定数β₁，β₂は

【数８】 β₁＝２πＮ₁／λ₀ （８） β₂＝２πＮ₂／λ₀ （９）で与えられる。回折格子１９のピッチをΛ_bとすれば格
子ベクトルの絶対値Ｋ_bは

【数９】Ｋ_b＝２π／Λ_b （１０）である。波長がλ₀の時

【数１０】｜β₁−β₂｜＝Ｋ_b （１１）なる位相整合条件を満たしているものとする。この様子
を図５（ｂ）に示した。

【００１８】Ｎ₁，Ｎ₂は波長の関数であり波長λがλ
₀からずれると式（１１）の条件を満たさなくなる。位
相整合条件からのずれを

【数１１】２δ＝（β₁−β₂）−Ｋ_b （１２）とすれば、第１導波路１７への入力光の強度をＩ₀とし
て、その入力光が回折格子１９を介して同方向的に第２
導波路１８に結合し、第２導波路１８から得られる光出
力の強度Ｉ₂は次のように書かれる。

【数１２】Ｉ₂／Ｉ₀＝（κ₁₂Ｌ）２／｛（κ₁₂Ｌ）²＋（δＬ）²｝ ×ｓｉｎ²［｛（κ₁₂Ｌ）²＋（δＬ）²｝^1/2］（１３）ただし、Ｌは導波路の長さ、κ₁₂は回折格子を介した第
１導波路１７と第２導波路１８の結合係数である。今、
Ｌが、δ＝０の時の光パワーの移行が起きる条件

【数１３】 κ₁₂Ｌ＝π／２（１４）を満たしている時、δＬに対して（１３）式の比Ｉ₂／
Ｉ₀をプロットしたものが図６である。δＬをλ₀から
の波長のずれΔλと対応ずければ、λ₀の近傍で

【数１４】 Δλ≒λ₀Λ_b（δＬ）／πＬ（１５）となる。すなわち、図５（ａ）のような構成の同方向性
結合器の第２導波路の出力Ｉ２はバンドパスフィルタの
特性を示す。このような構成の光フィルタを同方向性結
合器型フィルタと呼ぶ。

【００１９】ここで、位相整合条件（１１）式を（８）
〜（１０）を用いて書きあらためると

【数１５】 λ₀＝｜Ｎ₁−Ｎ₂｜Λ_b （１６）となる。これより、このフィルタ特性の温度依存性は

【数１６】 δλ₀／δＴ＝（δＮ₁／δＴ−δＮ₂／δＴ）Λ_b ＋（Ｎ₁−Ｎ₂）δΛ_a／δＴ（１７）で与えられる。上式右辺の第２項は材料の熱膨張係数を
αとすれば

【数１７】（Ｎ₁−Ｎ₂）αΛ_b （１８）と表される。（１７）式の第１項に含まれる等価屈折率
の温度変化はＩｎＧａＡｓＰ系の場合、式（４）で与え
られている。熱膨張係数αは

【数１８】 α＝４．５×１０^-6（１／℃）（１９）の大きさであり、式（４）に比べて２桁小さいため無視
すると（１７）式は

【数１９】 δλ₀／δＴ≒（δＮ₁／δＴ−δＮ₂／δＴ）Λ_a （２０）と近似される。

【００２０】Ｎ₁，Ｎ₂は凡そ３．５程度の値をとる
が、具体的な数値例としてＮ₁−Ｎ₂＝０．１、Ｌ₁＝
１ｍｍ、Λ_b＝１５μｍは妥当であると考えられ、Ｎ₁
−Ｎ₂＝０．１ということは第１導波路、第２導波路は
同じInGaAsP 系の材料でほぼ同じ組成と構造を持ってい
るものと考えてよい。従って、それらの等価屈折率の温
度変化はほぼ相等しく

【数２０】 δＮ₁／δＴ≒δＮ₂／δＴ（２１）が成り立つ。（２１）式の条件を考慮すれば、（２０）
式は

【数２１】 δλ₀／δＴ≒０（２２）になる。すなわち、同方向性結合器型フィルタの温度特
性は、同じ材料系の二つの導波路の等価屈折率の温度変
化の差になるから、仮にそれらに温度変化があっても差
が取られることにより温度変化は相殺される。このこと
は、従来技術の光バンドパスフィルタの温度特性を表す
（３）式と比較して格段に優れた温度特性であることを
示しており、これを波長の基準器として用いることがで
きる。

【００２１】式（１６）で与えられる同方向性結合器型
フィルタの中心波長λ₀をレーザ１の所望の発振波長と
する。図６で、λ₀はδＬ＝０のピーク値に対応する。
δＬの代わりに波長λを横軸に取って図６を描いたもの
が図２である。本実施例ではフィルタ長を２Ｌとして図
７のように第２導波路に移った光を再び第１導波路に移
行させ、その出力を受光素子６で検出する。第２導波路
は図４のようにそのまま端面まで延ばし、そこからの出
力が受光素子６に直接入射しないようにしている。制御
回路８は受光素子６から得られるフィルタ出力７に基づ
いて、その出力がピーク値（λ₀）になるようにレーザ
１に波長制御信号９を帰還する。

【００２２】図８に本発明の一実施例の装置の制御回路
８のブロック図を示す。波長制御信号９は波長を制御す
る直流電流Ｉ_cに微弱な数１０ＫＨｚの低周波電流成分
ｉ_cｓｉｎωｔが重畳されたもので、Ｉ_cは波長制御信
号発生回路３１で、ｉ_cｓｉｎωｔは基準信号発生回路
３２で、それぞれ発生され、加算回路３３で加算されて
波長制御信号９となり、波長可変半導体レーザ１の波長
可変制御領域１３に注入される。受光素子６からの出力
７を２分岐して、一方を波長制御用に他方を光出力制御
用に供する。波長制御用の信号は乗算回路３４にて基準
信号発生回路３２で生成された基準信号ｅ_rｓｉｎωｔ
と乗算が行われる。図９（ａ）に示すようにＩ_cを
Ｉ₁，Ｉ₂，Ｉ₃と変化させると、それに応じてレーザ
１の発振波長が変化し、受光素子６からの出力波形は
ａ，ｂ，ｃのようになり、ａはｉ_cｓｉｎωｔに対して
同位相、ｃは１８０°位相シフトし、ｂは２ωの出力に
なっている。

【００２３】これらの出力と、基準信号発生回路32で生
成されたｉ_cｓｉｎωｔと同位相の基準信号ｅ_rｓｉｎ
ωｔと乗算を行えば、ａの出力波形ｅ₁ｓｉｎωｔに対
して

【数２２】ｅ_rsin ωｔ・ｅ₁sin ωｔ＝（ｅ_r・ｅ₁／２)(１−cos ２ωｔ）（２３）ｃの出力波形−ｅ₃ｓｉｎωｔに対して

【数２３】ｅ_rsin ωｔ・（−ｅ₃sin ωｔ）＝（ｅ_r・ｅ₃／２)(−１＋cos2ωｔ）（２４）ｂの出力波形−ｅ₂ｓｉｎωｔに対して

【数２４】ｅ_rsin ωｔ・（−ｅ₂sin ２ωt)＝ (ｅ_r・ｅ₂/2)(cos3ωｔ−cos ωt) （２５）なる出力がそれぞれ得られる。このような出力を低周波
増幅器３５で増幅した後、ωより小さい遮断周波数を持
つローパスフィルタ３６に通すと、Ｉ_cに対するローパ
スフィルタ３６からの出力特性は図９（ｂ）のようにな
る。ローパスフィルタ３６からの出力が０になるように
波長制御用信号Ｉ_cを発生し、レーザ１に帰還する。

【００２４】一方、光出力制御用信号については、受光
素子６からの出力信号７の一部をローパスフィルタ３７
に入力し、その出力と基準電圧発生回路３８であらかじ
め設定されている基準直流電圧を比較回路３９で比較し
て、その差信号に応じて光出力制御信号発生回路４０か
ら光出力制御信号１０を生成し、これをレーザ１の活性
領域１１に注入する。同方向性結合器型フィルタの中心
波長λ₀とフィルタのプロファイルは所望の発振波長と
要求される波長の制御範囲から設計される。λ₀の微調
整は、位相整合波長制御回路２０（図３参照）から第２
導波路１８に電流注入するか逆バイアスによる電界を印
加して屈折率を変化し位相整合波長λ₀を変えることに
より、行うことが出来る。導波路の伝搬定数（あるいは
等価屈折率）の設計値は導波路の組成（屈折率）、幅、
厚さ等によって実現することが出来る。

【００２５】次に、この波長可変半導体レーザ装置の製
造法を図１０および図１１を用いて説明する。まず、図
１０（ａ）に示すようにp-InP 基板５１上にp-InP 層５
２、第２導波路となるp-InGaAsP 層５３、p-InP 層５
４、回折格子１９となるp-InGaAsP 層５５を順次エピタ
キシャル成長する。p-InGaAsP 層５３，５５は発振波長
に対して十分透明である組成を選ぶ。必要な幅とピッチ
の回折格子をエッチングで形成する（図１０（ｂ））。
その後、回折格子を埋め込むためのp-InP 層５６、波長
可変制御領域１３であり第１導波路１７となるn-InGaAs
P 層５７とn-InP層５８、活性領域１１となるInGaAsP
層５９、波長可変半導体レーザの回折格子１２を作るた
めのp-InGaAsP 層６０を成長する。そこで、p-InGaAsP
層６０に回折格子を形成した後、その上にp-InP ６１を
成長する（図１０（ｃ））。それから２回のエッチング
プロセスを経て図１１（ａ）のように波長可変半導体レ
ーザ１とそれに続く同方向性結合器型フィルタ４を形成
する。続いて、図１１（ｂ）に示すごとく埋め込み用n-
InP 層６２、オーミックコンタクト用のn-InGaAsP 層６
３、受光素子６のダイオード用のn-InGaAs層６４、p-In
GaAs層６５を成長する。最後に、エッチングで第１、第
２受光素子を形成し、亜鉛を領域６６に拡散してから電
極付けを行なう（図１１（ｃ））。

【００２６】同方向性結合器型フィルタの長さを図５
（ａ）のようにＬとすることも可能である。図１２はそ
のような場合の図１の破線部分の断面図である。第２導
波路１８からの出力７５だけが受光素子６で検出される
ように、第１導波路１７からの出力はエッチングプロセ
スによって第１導波路１７上に残された波長可変半導体
レーザ１と同じ多層エピタキシャル成長層７１〜７４に
よって吸収される。ここで、７１は５８と同じn-InP
層、７２は５９と同じInGaAsP 層、７３は６０と同じp-
InGaAsP 層、７４は６１と同じp-InP 層である。

【００２７】以上の実施例においては波長可変半導体レ
ーザとしてＴＴＧレーザを用いて説明してきたが、本発
明は同様の機能を有する波長可変半導体レーザにも適用
することが出来る。また、InGaAsP 系の材料によって説
明してきたがAlGaAs系など他の半導体材料系にも適用す
ることが出来る。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、波長可変半
導体レーザの出力の一部を、所望の発振波長を通過帯域
内に含む光バンドパスフィルタに入射し、フィルタから
の出力光を受光素子で検出し、その出力信号によって波
長可変半導体レーザの発振波長を制御して発振波長を安
定化する波長可変半導体レーザ装置において、本発明で
は、発振波長の基準器である光バンドパスフィルタとし
て同方向性結合器型フィルタを用い、このフィルタ特性
の中心波長に波長可変半導体レーザの発振波長を固定す
るように制御回路から制御信号をレーザに帰還すること
によって、発振波長が外部の温度変化に対して安定で、
かつ半導体レーザ部と波長変化を検出する光バンドパス
フィルタ部を同じ材料系で構成することができるため、
波長可変半導体レーザ、同方向性結合器型フィルタ、そ
して受光素子が同一基板上に集積化可能になって装置が
小型され、さらに加えて、光回路部分がより単純な構造
になったため、経済的な高密度波長多重通信用光源が実
現出来るなど顕著な利点が得られる。これによって、よ
り高密度で経済的な波長多重による光ファイバ通信が可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の装置のブロック図である。

【図２】同方向性結合器型フィルタからの出力光の波長
特性を示す図である。

【図３】図１の破線で囲まれた部分４５の斜視図であ
る。

【図４】図３の長手方向の断面図である。

【図５】本発明装置に用いる同方向性結合器型フィルタ
の動作を説明するための模式図（ａ）とその位相整合を
説明するための図（ｂ）である。

【図６】本発明装置に用いる同方向性結合器型フィルタ
における位相整合条件からのずれを説明するための特性
図である。

【図７】本発明に用いる同方向性結合器型フィルタ内の
光信号の伝送を説明するための図である。

【図８】本発明に用いる制御回路の構成例を示すブロッ
ク図である。

【図９】本発明装置における波長制御信号と出力波形と
の関係を示す特性図（ａ）と、本発明に用いる制御回路
の動作を説明するための特性図（ｂ）である。（ｂ）は
波長制御信号９のＩ_cを変化させた場合、ローパスフィ
ルタ３６から得られる出力特性図である。

【図１０】本発明装置の製造プロセスを説明するための
断面図である。

【図１１】本発明装置の製造プロセスを説明するための
断面図である。

【図１２】本発明の他の実施例を説明するための断面図
である。

【図１３】波長可変半導体レーザ装置の従来例の斜視図
である。

【図１４】図１３に示す従来例の動作原理を説明するた
めの特性図である。

【図１５】図１３に示す従来例に用いられている回折格
子の回折条件を説明するための模式図である。

【図１６】本願発明者の一部による先願の動作原理を説
明するための特性図である。

【符号の説明】

１波長可変半導体レーザ２レーザ１からの出力光３レーザ１からの出力光４同方向性結合器型フィルタ５フィルタ４からの出力光６受光素子７受光素子６からの出力信号８制御回路９波長制御信号１０光出力制御信号１１活性領域１２回折格子１３波長可変制御領域１４電極１５電極１６電極１７第１導波路１８第２導波路１９回折格子２０位相整合波長制御回路２１電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇高勝之東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内 (72)発明者三村栄紀東京都新宿区西新宿２丁目３番２号国際電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】波長可変半導体レーザと、該波長可変半
導体レーザの出力光の一部を導波する光導波路と、該光
導波路の出力光が入射する該波長可変半導体レーザの所
望の発振波長を通過帯域内に含む光バンドパスフィルタ
と、該光バンドパスフィルタからの出力光を検出するた
めの受光素子と、該受光素子からの出力信号によって該
波長可変半導体レーザの発振波長を制御する制御回路と
により構成される波長可変半導体レーザ装置において、該光バンドパスフィルタが、該光バンドパスフィルタへ
の入力光を導波する第１導波路と、該第１導波路と平行
に近接して配置された第２導波路と、該第１導波路と該
第２導波路に近接して平行に分布し回折格子の格子ベク
トルの絶対値が該第１導波路の伝搬定数と該第２導波路
の伝搬定数の差の絶対値に等しくなる波長を該波長可変
半導体レーザの所望の発振波長と等しくなるようにした
回折格子で構成される同方向性結合器型フィルタとによ
り構成されていることを特徴とする波長可変半導体レー
ザ装置。
【請求項２】前記制御回路は、前記波長可変半導体レ
ーザの発振波長を前記同方向性結合器型フィルタのバン
ドパスフィルタ特性の中心波長に固定する制御をするよ
うに構成されていることを特徴とする請求項１に記載の
波長可変半導体レーザ装置。
【請求項３】前記同方向性結合器型フィルタと、前記
波長可変半導体レーザと、前記光導波路と、前記受光素
子とが同一基板上に集積化されていることを特徴とする
請求項１に記載の波長可変半導体レーザ装置。