JPWO2015162671A1 - 波長可変レーザ光源、光送信器及び光送受信器モジュール - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態における波長可変レーザ光源について、図5に基づき説明する。本実施の形態における波長可変レーザ光源は、SOA集積素子(半導体光増幅器集積素子)10、レンズ51、波長可変フィルタ52及び外部ミラー53を組み合わせた構造のものである。
本実施の形態における波長可変レーザ光源に用いられるSOA集積素子10は、図12に示すように、第2のSOA12及び第3のSOA13におけるレーザ光の出射口が、SOA集積素子10の他方の端面10bの法線に対し傾いて形成されていてもよい。この際、第2のSOA12におけるレーザ光の出射口の向きと第3のSOA13におけるレーザ光の出射口の向きとは、反対となるように形成してもよい。このように、出射口を端面の法線に対し傾いて形成することにより、他方の端面10bからの戻り光を減少させることができ、また、第2のSOA12及び第3のSOA13から出射されるレーザ光を容易に分離することができる。
また、本実施の形態における波長可変レーザ光源に用いられるSOA集積素子10は、図13に示すように、第2のSOA12及び第3のSOA13におけるレーザ光の出射口が、SOA集積素子10の異なる端面に形成されているものであってもよい。例えば、第2のSOA12におけるレーザ光の出射口は、SOA集積素子10の他方の端面10bに形成し、第3のSOA13におけるレーザ光の出射口は、他方の端面10bとは異なるSOA集積素子10の長手方向の側面における端面10cに形成してもよい。これにより、第2のSOA12におけるレーザ光の出射口の近傍に変調器を設置し、第3のSOA13におけるレーザ光の出射口の近傍に受信部を設置することができ、変調器と受信部との位置的な干渉を防ぐことができる。
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、部分反射ミラーがDBR(Distributed Bragg Reflector:分布ブラッグ反射鏡)により形成されているSOA集積素子を有するレーザ光源である。本実施の形態におけるSOA集積素子110は、図14及び図15に示されるように、部分反射ミラーがSG−DBR(Sampled Grating-Distributed Bragg Reflector)114により形成されている。尚、図15は、光の光路に沿って切断した断面図である。尚、本実施の形態における波長可変レーザ光源は、部分反射ミラーが、SSG−DBR(superstructure-grating distributed Bragg reflector)により形成されていてもよい。
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態における波長可変レーザ光源を用いた光送受信器モジュールである。尚、本実施の形態における光送受信器モジュールは、第2の実施の形態における波長可変レーザ光源を用いたものであってもよい。
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、レーザ光源を1つのチップ上に形成した構造のものである。図17に基づき、本実施の形態における波長可変レーザ光源について説明する。図17(a)は、本実施の形態における波長可変レーザ光源の上面図であり、図17(b)は、本実施の形態における波長可変レーザ光源を光路に沿って切断した断面図である。本実施の形態における波長可変レーザ光源には、第1の実施の形態におけるSOA集積素子10が用いられているが、第2の実施の形態におけるSOA集積素子110を用いてもよい。
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第4の実施の形態における波長可変レーザ光源において用いられたシリコン基板310の表面に、更に、QPSK変調器をシリコン導波路により形成した光送信器である。本実施の形態について、図18に基づき説明する。図18(a)は、本実施の形態における波長可変レーザ光源とQPSK変調器とが形成されている光送信器の上面図であり、図18(b)は、本実施の形態における波長可変レーザ光源とQPSK変調器とが形成されている光送信器を光路に沿って切断した断面図である。本実施の形態においては、第1の実施の形態におけるSOA集積素子10が用いられているが、第2の実施の形態におけるSOA集積素子110を用いてもよい。
10a 一方の端面
10b 他方の端面
11 第1のSOA
12 第2のSOA
13 第3のSOA
14 部分反射ミラー
15 光分岐器
16 反射防止膜
17 反射防止膜
21 n−InP基板
22 下部n−InPクラッド層
23 MQW活性層
24 上部p−InPクラッド層
25 コンタクト層
26 SI−InP層
27 導波路コア層
30 保護膜
31 第1の電極
32 第2の電極
33 第3の電極
34 裏面電極
51 レンズ
52 波長可変フィルタ
52a 第1のエタロン
52b 第2のエタロン
200 波長可変レーザ光源
210 送信部
211 DP−QPSK変調器
212 第1のビームスプリッタ
213 第1の受光素子
214 第2のビームスプリッタ
215 第2の受光素子
220 受信部
222 ハイブリッド
223 受信部受光素子
230 制御部
231 第1の電源
232 第2の電源
233 第3の電源
310 シリコン基板
320 シリコン導波路
321 第1の光導波路
322 第2の光導波路
323 第3の光導波路
324 第1のリング共振器
325 第2のリング共振器
326 ループミラー
330 入力導波路
340 シリコン導波路
341 QPSK変調器
342 受信部側光導波路
351 第1の出射側入力導波路
352 第2の出射側入力導波路
Claims (14)
- 半導体光増幅器集積素子と、波長可変フィルタと、ミラーとを有する波長可変レーザ光源において、
前記半導体光増幅器集積素子の一方の端面の側には第1の半導体光増幅器が形成されており、他方の端面の側には第2の半導体光増幅器及び第3の半導体光増幅器が形成されており、
前記第1の半導体光増幅器と、前記第2の半導体光増幅器及び前記第3の半導体光増幅器との間には、前記第1の半導体光増幅器側から順に部分反射ミラー及び光分岐器が設けられており、
前記光分岐器の分岐の各々に、前記第2の半導体光増幅器及び前記第3の半導体光増幅器が接続されており、
前記半導体光増幅器集積素子における前記部分反射ミラーと前記ミラーとによりレーザ共振器が形成されており、
前記部分反射ミラーと前記ミラーとの間の光路上には、前記波長可変フィルタ及び前記第1の半導体光増幅器が配置されていることを特徴とする波長可変レーザ光源。 - 前記半導体光増幅器集積素子は、半導体基板の上に半導体層を積層することにより形成されており、
前記部分反射ミラーは、前記第1の半導体光増幅器と前記光分岐器との間の半導体層を除去し、前記第1の半導体光増幅器の活性層の端面を露出させた溝を形成することにより形成されていることを特徴とする請求項1に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記第1の半導体光増幅器、前記第2の半導体光増幅器及び前記第3の半導体光増幅器は、前記半導体基板の上に、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層の積層構造からなり、
前記光分岐器は、前記半導体基板の上に、前記下部クラッド層、導波路コア層、前記上部クラッド層の積層構造からなることを特徴とする請求項2に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記部分反射ミラーは、半導体層に回折格子を形成することにより形成されたブラッグ反射鏡であることを特徴とする請求項1に記載の波長可変レーザ光源。
- 前記第1の半導体光増幅器、前記第2の半導体光増幅器及び前記第3の半導体光増幅器は、半導体基板の上に、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層を積層することにより形成されており、
前記光分岐器は、前記半導体基板の上に、前記下部クラッド層、導波路コア層、前記上部クラッド層を積層することにより形成されており、
前記下部クラッド層、前記活性層、前記導波路コア層、前記上部クラッド層は、半導体により形成されており、
前記回折格子は、前記ブラッグ反射鏡が形成される領域における前記下部クラッド層または前記上部クラッド層に形成されていることを特徴とする請求項4に記載の波長可変レーザ光源。 - 前記半導体基板の裏面には裏面電極が形成されており、
前記第1の半導体光増幅器の上部には第1の電極が形成されており、
前記第2の半導体光増幅器の上部には第2の電極が形成されており、
前記第3の半導体光増幅器の上部には第3の電極が形成されており、
前記第2の半導体光増幅器は前記第2の電極より、前記第3の半導体光増幅器は前記第3の電極より、各々独立して電流を流すことができることを特徴とする請求項2、3、5のいずれかに記載の波長可変レーザ光源。 - 前記波長可変フィルタは複数の周期的な選択波長を持つ波長フィルタを有するものであって、バーニア効果により波長可変するものであることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の波長可変レーザ光源。
- 前記半導体光増幅器集積素子の前記他方の端面の側には第4の半導体光増幅器が設けられており、
前記光分岐器は、前記部分反射ミラーより出射されたレーザ光を3つに分岐し、前記第2の半導体光増幅器、前記第3の半導体光増幅器及び前記第4の半導体光増幅器に各々入射し、前記第2の半導体光増幅器、前記第3の半導体光増幅器及び前記第4の半導体光増幅器において各々増幅されて、前記半導体光増幅器集積素子の前記他方の端面より、各々出射されることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の波長可変レーザ光源。 - 前記半導体光増幅器集積素子はシリコン基板の上に設置されており、
前記波長可変フィルタ及び前記ミラーは、シリコン基板の表面に形成されたシリコン導波路により形成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の波長可変レーザ光源。 - 請求項9に記載の波長可変レーザ光源における前記半導体光増幅器集積素子と、
前記波長可変フィルタ、前記ミラーに加えてさらにコヒーレント光変調器が、シリコン基板の表面に形成されたシリコン導波路により形成されていることを特徴とすることを特徴とする光送信器。 - 請求項1から9のいずれかに記載の波長可変レーザ光源と、
コヒーレント光変調器を有する送信部と、
コヒーレント受信器と、
を有し、
前記第2の半導体光増幅器より出射されたレーザ光は、前記コヒーレント光変調器に入射し、
前記第3の半導体光増幅器より出射されたレーザ光は、局所発振光として前記コヒーレント受信器に入射することを特徴とする光送受信器モジュール。 - 前記第2の半導体光増幅器より出射されたレーザ光の一部を検出する第1の受光素子と、
前記第3の半導体光増幅器より出射されたレーザ光の一部を検出する第2の受光素子と、
を有することを特徴とする請求項11に記載の光送受信器モジュール。 - 請求項10に記載の光送信器と、
前記第2の半導体光増幅器より出射されたレーザ光の一部を検出する第1の受光素子と、
前記第3の半導体光増幅器より出射されたレーザ光の一部を検出する第2の受光素子と、
を有することを特徴とする光送受信器モジュール。 - 前記第1の半導体光増幅器に電流を流す第1の電源と、
前記第2の半導体光増幅器に電流を流す第2の電源と、
前記第3の半導体光増幅器に電流を流す第3の電源と、
制御部と、
を有しており、
前記制御部は、前記第1の受光素子において検出されたパワーに基づき、前記第2の電源により、前記第2の半導体光増幅器に電流を流す電流を制御し、
前記第2の受光素子において検出されたパワーに基づき、前記第3の電源により、前記第3の半導体光増幅器に電流を流す電流を制御することを特徴とする請求項12または13に記載の光送受信器モジュール。
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