JPS63256927A - 光フイルタ素子 - Google Patents

光フイルタ素子

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JPS63256927A
JPS63256927A JP62092257A JP9225787A JPS63256927A JP S63256927 A JPS63256927 A JP S63256927A JP 62092257 A JP62092257 A JP 62092257A JP 9225787 A JP9225787 A JP 9225787A JP S63256927 A JPS63256927 A JP S63256927A
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沼居 貴陽
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、光交換用の光フィルタ素子に関する。
(従来の技術) 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、いづ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。
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、襞間によるファブリ・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(Op
tics Communications)第10巻1
20ページ参照) (発明が解決しようとする問題点) 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幅が数
人程度を小さくなり、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。
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。
(問題を解決するための手段) 本発明の光フィルタ素子は、複数の活性領域の間に位相
シフト構造を有する分布帰還領域が挿入され、かつ前記
活性領域と前記分布帰還領域とが光学的に結合され、か
つ前記活性領域の端面が無反射構造となっていることを
特徴としている。また、前記複数の活性領域中の活性層
に関して、光入射側の活性層の禁制帯幅Eglと光出射
側の活性層の禁制帯幅Eg2との間にEgl< Eg2
なる関係が成り立つとさらに優れた効果のある素子とな
る。
(作用) 分布帰還構造を有する先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場合は、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10人程度の
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力匂ずれた場合(こ
の場合、素子内を伝播する光の波長をλとすると、回折
格子のピッチがλ/4だけずれたことに対応するので、
)J4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10人程度の透過阻止波長域の中央に1
〜2人程程度下の狭い幅の透過波長域が生じる。この)
J4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1〜2人程程度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。
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図のように変化し、ブラッグ波長
を中心とする数人〜数10程度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することによっ
て、位相シフト量がV4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。
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。
ここで注意すべきことが2つ存在する。1点は、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ことで
ある。この理由は、もし、無反射構造となっていなけれ
ば、DBRレーザとして発振してしまうからである。第
2点は、分布帰還領域に電流を注入すると自然放出が起
こり、フィルタにとっては雑音源となる。そこで、分布
帰還領域よりもバンドギャップが小さく、かつ増幅をす
るための活性領域よりもバンドギャップの大きい第2の
活性層をフィルタの出射側の領域に設けてこの第2の活
性層に電流を注入しない状態にしておけば、分布帰還領
域で発生した自然放出光は、第2の活性領域で吸収され
るので、フィルタ素子の雑音を低減することができる。
(実施例) 次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
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11
0上のDBR領域200に周期2400人のλ/4シフ
ト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InGaAsP光ガイド層120(λg=
1゜3pm、厚さ0.3pm)、n形InPバッファ層
130(厚さ0゜1pm)、ノンドープ活性層140(
λg=1.53pm、厚さ0゜1pm)、p形InPク
ラッド層150(厚さ0.2pm)を順序成長する。次
にDBR領域200、雑音吸収領域300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回目の成長において雑音吸収領域300に選択的に
ノンドープ活性層310(λg=1.4pm、厚さ0゜
1pm)、p形InPクラッド層170(厚さ0.2p
m)を順次成長する。次に3回目のLPE成長において
全体にp形InPクラッド層160を形成する。
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、4回目のLPE成長によって埋め込み成長を行な
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とDBR領域200
、およびDBR領域200と雑音吸収領域300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20νm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の反射率を1%以下に低減する
ためにSiN膜180を形成する。増幅領域100、D
BR領域200、雑音吸収領域300の長さは、それぞ
れ10011m、500pm、1100pである。
こうして試作した素子の特性の一例を次に示す。増幅領
域100に50mAの電流を注入した時、消光比は20
dB以上、透過波長の10dB減衰幅は0.5人であっ
た。また、DBR領域200、雑音吸収領域300に電
流を流さない時は、透過波長は1.556311m、D
BR領域200に電流を80mA注入すると透過波長は
1.5505pmとなり、透過波長は連続して58人変
化した。第2図にDBR領域200に電流を注入した時
の透過特性を示す。この図から、透過阻止波長域の約半
分、すなわち30人程度の範囲内に0.5程度度の間隔
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、60チャンネル程度の波長可変フィルタ
として使うことができる。
なお、素子の材料およ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5入床げることができ、その結果70チャンネル程度
の波長可変フィルタとして使うことができる。本実施例
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、なにも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、いわゆる等測的な位相シフト構造であっても
よい。
先導波路構造も光を導波する機能をもつならば、プレー
ナ構造や埋め込み構造に限らず、いかなる構造であって
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。
(発明の効果) 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60〜70チヤ
ンネル迄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。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の先フィルタ素子の構造を
示す斜視図である。第2図は本実施例の光フィルタ素子
の透過特性である。 図において、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)複数の活性領域の間に位相シフト構造を有する分布
    帰還領域が挿入され、かつ前記活性領域と前記分布帰還
    領域とが光学的に結合され、かつ前記活性領域の端面が
    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。 2)前記複数の活性領域中の活性層に関して、光入射側
    の活性層の禁制帯幅Eg_1と光出射側の活性層の禁制
    帯幅Eg_2との間にEg_1<Eg_2なる関係が成
    り立つことを特徴とする特許請求範囲第一項記載の光フ
    ィルタ素子。
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