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Optical amplifier and laser oscillator

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太田 猛史
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カナレ電気株式会社
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Abstract

[Problem] To remove wavelength dependency of optical amplification characteristics and to provide a compact optical circuit. [Solution] An optical amplifier comprising n optical amplification elements, a first optical coupler, and a second optical coupler. Each optical amplification element is connected to the first optical coupler and the second optical coupler, via an optical waveguide. The optical amplifier is configured such that, when the effective optical path length for the jth optical amplification element is LAj, the effective optical path lengths for the optical waveguides that connect the jth optical amplification element and the first optical coupler are LIj, and the effective optical path length of the optical waveguide that connects the jth optical amplification element and the second optical coupler is LOj, the length of some or all of the LIj are mutually different, and LIj + LOj + LAj = K (where 1≤ j ≤ n, n ≥ 2, and K is a constant.)

Description

光増幅器及びレーザ発振器 Optical amplifiers and laser oscillator

本発明は光を増幅する光増幅器に関し、特に、半導体光増幅器に関する。 The present invention relates to an optical amplifier for amplifying light, and more particularly to a semiconductor optical amplifier. 本発明は半導体レーザに関し、特に、複数の波長を同時に発振する半導体レーザ、発振光の偏光状態を制御できる半導体レーザ、及び、波長を変化させることができる半導体レーザに関する。 The present invention relates to a semiconductor laser, in particular, a semiconductor laser oscillating a plurality of wavelengths simultaneously, semiconductor lasers capable of controlling the polarization state of the oscillation light, and a semiconductor laser that can change the wavelength. 本発明は高出力の半導体光増幅器、及び、高出力の半導体レーザに関する。 The present invention is a semiconductor optical amplifier of high output, and a semiconductor laser of high output. 本発明は、エルビウムドープ光ファイバ増幅器に関し、特に、エルビウムドープ光ファイバ増幅器の励起光源に関する。 The present invention relates to an erbium doped optical fiber amplifier, in particular, to the excitation light source of the erbium-doped optical fiber amplifier. 本発明は、ラマン光増幅器に関し、特に、ラマン光増幅器の励起光源に関する。 The present invention relates to a Raman optical amplifier, in particular, to the excitation light source of the Raman amplifier. 本発明は、四光混合波による波長変換に関し、特に、四光混合波波長変換用の励起光源に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion by the four-light mixing waves, in particular, to the excitation light source for converting four light mixed wave wavelength.

特許文献1には、複数の半導体光増幅器をツリー状光カプラによって並列接続することによって、大出力の半導体光増幅器を構築する手法が開示されている(同文献図3参照)。 Patent Document 1, by paralleling the semiconductor optical amplifier by the tree-shaped optical coupler, is that (see ibid Figure 3) which discloses a technique for constructing a semiconductor optical amplifier having a large output. また、ツリー状光カプラに代えてマルチモード干渉器(MMI:Multi-Mode Interferometer)型光カプラを用いる手法が開示されている(同文献図4参照)。 Further, MMI coupler in place of the tree-like optical coupler: a method using a (MMI Multi-Mode Interferometer) type optical coupler has been disclosed (see ibid Figure 4).

特許文献2には複数の半導体レーザを同期発振させる手法が開示されている。 Method for oscillating synchronize multiple semiconductor lasers is disclosed in Patent Document 2.

特許文献3には、アレイ状導波路回折格子(AWG)を用いて複数の波長の光を同時にレーザ発振する半導体レーザが開示されている((同文献図12参照)。 Patent Document 3, a semiconductor laser for simultaneously lasing light of a plurality of wavelengths using an array waveguide diffraction grating (AWG) is disclosed ((see ibid Figure 12).

特許文献4には、TEモード光とTMモード光を選択的に分岐する機能を有するモードスプリッターを用いて、二つの半導体レーザの出力光を結合することによって、レーザ光の偏光方向を制御する手法が開示されている(同文献図4参照)。 Patent Document 4, by using a mode splitter having a function of selectively splitting the TE mode light and TM mode light, by coupling the output light of the two semiconductor lasers, for controlling the polarization direction of the laser beam technique There has been disclosed (see ibid Figure 4).

特許文献5には、導波路を用いて形成したマッハツェンダ型光フィルタを用いて、光信号強度の等レベル化(利得平坦化)を実現する手法が開示されている(同文献図1、図4参照)。 Patent Document 5, using a Mach-Zehnder type optical filter formed by using a waveguide, etc. level technique for realizing (gain flattening) is disclosed (Id optical signal intensity, Figures 1 and 4 reference).

特許文献6には、アレイ状導波路回折格子に扇型状の加熱冷却手段を設けることによって、アレイ状導波路回折格子の波長特性を変える手法が開示されている(同文献図5参照)。 Patent Document 6, by providing the fan-shaped heating and cooling means in the form of an array waveguide grating (see ibid Figure 5) disclosed technique to vary the wavelength characteristics of the arrayed waveguide grating.

特許文献7には、位相同期型半導体レーザアレイをジャンクションサイドダウンで実装する手法が開示されている。 Patent Document 7 discloses a technique of implementing the phase-locked semiconductor laser array in a junction-side-down is disclosed.

特許文献8には、基板に対して傾斜した反射鏡と半導体多層膜反射鏡を組み合わせた水平共振器型面発光レーザが開示されている。 Patent Document 8, a horizontal cavity surface emitting laser that combines an inclined reflector and the semiconductor multilayer reflector is disclosed with respect to the substrate. また、基板裏面に開口部を設けて光を取り出す手法が開示されている。 Further, the method of extracting light by an opening is provided on the back surface of the substrate is disclosed.

特許文献9には、光学受動領域を有する半導体レーザをヒートシンクから張り出して実装する方法が開示されている。 Patent Document 9, how to implement projects a semiconductor laser having an optical passive region from the heat sink is disclosed.

特許文献10には、マルチモード干渉器型光カプラの設計誤差と過剰損失の関係が開示されている。 Patent Document 10, relationship between the design error and excess loss of the multi-mode interference type optical coupler is disclosed.

特許文献11には、水平共振器型面発光レーザの構造が開示されている。 Patent Document 11, the structure of the horizontal cavity surface emitting laser is disclosed. また、InP埋め込み層を用いたウインドー構造が開示されている。 Also, window structure using an InP buried layer is disclosed.

特許文献12には、光増幅型アレイ導波路回折格子の構造が開示されている。 Patent Document 12, the structure of an optical amplifying type arrayed waveguide grating is disclosed. また、埋め込み層を用いたウインドー構造が開示されている。 Also, window structure using the buried layer is disclosed.

特許文献13には、能動型のマルチモード干渉器型光カプラを用いて構成した半導体レーザアレイが開示されている。 Patent Document 13, a semiconductor laser array is disclosed which is constructed by using an active multi-mode interference type optical coupler.

特許文献14には、SiO キャップとラピッドサーマルアニーリングを用いた量子井戸の無秩序化が開示されている。 Patent Document 14, disordering of the quantum well with SiO 2 cap and rapid thermal annealing is disclosed.

特許文献15には、導波路型フィルターを用いた半導体レーザが開示されている。 Patent Document 15, a semiconductor laser using a waveguide type filter is disclosed.

特許文献16には、基本モード導波路と多モード導波路を組わせて構築された半導体レーザが開示されている。 Patent Document 16, a semiconductor laser built with the fundamental mode waveguide and a multi-mode waveguide Te set Align is disclosed.

非特許文献1には、能動型のマルチモード干渉器型光カプラを用いて構成した半導体レーザアレイが開示されている。 Non-Patent Document 1, a semiconductor laser array is disclosed which is constructed by using an active multi-mode interference type optical coupler.

非特許文献2には、能動型のマルチモード干渉器型光カプラを用いて構成した半導体レーザアレイの別の構造が開示されている。 Non-Patent Document 2, another structure of the semiconductor laser array is disclosed which is constructed by using an active multi-mode interference type optical coupler.

非特許文献3には、InGaAsP/GaAs材料を用いた大出力半導体レーザが開示されている。 Non-Patent Document 3, a large output semiconductor laser using InGaAsP / GaAs material is disclosed.

上述の背景技術やその問題点は、この発明の背景の一部を説明するためにのみ説明している。 BACKGROUND The techniques and problems described above are described only to illustrate some of the background of the present invention. この発明は上述の従来技術や問題点に限定されるものではない点に留意されたい。 The present invention should be noted the present invention is not limited to the prior art and problems described above.

特開平11-135894号公報 JP 11-135894 discloses 特開2004-71694号公報 JP 2004-71694 JP 特開平5-198893号公報 JP-5-198893 discloses 特開平9-331113号公報 JP-9-331113 discloses 特開平4-147114号公報 JP-4-147114 discloses 特開平9-55552号公報 JP 9-55552 discloses 特開昭63-318188号公報 JP-A-63-318188 JP 特開2009-177058号公報 JP 2009-177058 JP 特表2004-523117号公報 JP-T 2004-523117 JP 特開2000-221345号公報 JP 2000-221345 JP 特開2004-235182号公報 JP 2004-235182 JP 特開2006-74016号公報 JP 2006-74016 JP 特開2009-54699号公報 JP 2009-54699 JP 特開平7-122816号公報 JP-7-122816 discloses 特開2011-109001号公報 JP 2011-109001 JP 特開2000-323781号公報 JP 2000-323781 JP

Teppei Fukuda, Kazunori Okamoto, Yasuhiro Hinokuma, and Kiichi Hamamoto, " Phase-Locked Array Laser Diodes(LDs) by Using 1×N Active Multimode-Interferometer (MMI) ", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. Fukuda Teppei, Kazunori Okamoto, Yasuhiro Hinokuma, And Kiichi Hamamoto, " Phase-Locked Array Laser Diodes (LDs) By Using 1 × N Active Multimode-Interferometer (MMI) ", IEEE Photonics Technology Letters, Vol. 21,NO. 21, NO. 3,pp176-178,2009 A. 3, pp176-178,2009 A. C. C. Bryce, M. Bryce, M. K. K. Murad, and V. Murad, and V. Loyo-Maldonado, " Multimode Interference Coupled Array Laser ", Proc. -Maldonado Loyo, " Multimode Interference Coupled Array Laser ", Proc. of High Power Diode Lasers and Systems Conference 2009, Session 3 Paper 2 M. of High Power Diode Lasers and Systems Conference 2009, Session 3 Paper 2 M. Raxeghi and H. Raxeghi and H. Yi, " High-power Al-free InGaAsP/GaAs near-infrared semiconductor laser ", Opto-Electronics Review 6(2), 81-92(1998) Yi, " High-power Al-free InGaAsP / GaAs near-infrared Semiconductor laser ", Opto-Electronics Review 6 (2), 81-92 (1998)

特許文献1に開示されているツリー状光カプラを用いる手法では、並列配置する半導体光増幅器の数が増えると、ツリー状光カプラが必要とする設置面積が大きくなるという欠点があった。 In the method using a tree-like optical coupler disclosed in Patent Document 1, the number of the semiconductor optical amplifier arranged in parallel is increased, there is a drawback that footprint is tree-like optical coupler requires increases. また、マルチモード干渉器型光カプラを用いる手法では、各半導体光増幅器を経由する光路の長さが等しくないために干渉が生じて、その結果、光増幅特性に波長依存性が生じるという問題があった。 Further, in the technique using a multi-mode interference type optical coupler, the interference due unequal length of the light path through the respective semiconductor optical amplifiers occurs, resulting in a problem that the wavelength dependency is generated in the optical amplification characteristics there were.

この発明の一側面によれば、前記課題を解決するために、光増幅器は、n個の光増幅素子、第一の光カプラ、及び、第二の光カプラを備え、各光増幅素子は第一の光カプラ及び第二の光カプラと光導波路を介して接続され、第j番目の光増幅素子の光増幅素子の実効光路長をLAj、第j番目の光増幅素子と第一の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をLIj、第j番目の光増幅素子と第二の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をLOjとした時に、LIjの一部、または、全部の長さが互いに異なり、かつ、以下の数式を満たすようにしている。 According to one aspect of the invention, in order to solve the above problems, an optical amplifier, n-number of optical amplifier, a first optical coupler, and comprises a second optical coupler, each optical amplifier is the are connected via an optical coupler and the second optical coupler and the optical waveguide, the j-th LAj the effective optical path length of the optical amplifier of the optical amplifier, the j-th optical amplifier and a first optical coupler the effective optical path length of the optical waveguide that connects Lij, the j-th optical amplifier the effective optical path length of the optical waveguide which connects the second optical coupler when the LOj the part of the Lij, or, all the long is is different from each other, and are to satisfy the following formula.
LIj+LOj+LAj=K LIj + LOj + LAj = K
ただし、1≦j≦nであり、n≧2、かつ、Kは定数である。 However, a 1 ≦ j ≦ n, n ≧ 2, and, K is a constant.

この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。 The foregoing and other aspects of the invention will be described in detail with reference to the following examples set forth in the appended claims.

本発明によれば、位相整合条件を満たすことができるので光増幅特性に波長依存性が生じることなない。 According to the present invention, there is no thing occur wavelength dependency in the optical amplification characteristics because it is possible the phase matching condition is satisfied. また、入力側の光導波路の一部または全部の長さが互いに異なるので、光導波路回路の設計自由度が向上し、よりコンパクトな光回路が実現できる。 Further, since a part or all of the length of the input-side optical waveguides are different from each other, it improves design flexibility of the optical waveguide circuit, a more compact optical circuit can be realized.

本発明の第一実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 The structure of the semiconductor optical amplifier of the first embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 半導体光増幅素子7と光導波路10の断面図である。 It is a cross-sectional view of a semiconductor optical amplifier device 7 and the optical waveguide 10. 本発明の第二実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing a structure of a semiconductor optical amplifier of a second embodiment of the present invention. 本発明の第三実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 The structure of the semiconductor optical amplifier of the third embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第四実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 The structure of the semiconductor optical amplifier of the fourth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第五実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing an arrangement of a laser oscillator of the fifth embodiment of the present invention. 本発明の第六実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 The structure of the laser oscillator of the sixth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第七実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 The structure of the laser oscillator of the seventh embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第八実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 The structure of the laser oscillator of the eighth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 波長制御電極部131の構造を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing a structure of the wavelength control electrode section 131. 本発明の第八実施例のレーザ発振器の実装例を示す概略図である。 The implementation of the laser oscillator of the eighth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第九実施例における波長制御電極部131の構造を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing a structure of the wavelength control electrode section 131 in the ninth embodiment of the present invention. 本発明の第十実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 It is a schematic view of a laser oscillator of the tenth embodiment of the present invention. 本発明の第十一実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 It is a schematic view of a laser oscillator of the eleventh embodiment of the present invention. 本発明の第十二実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 It is a schematic view of a laser oscillator of the twelfth embodiment of the present invention. 本発明の第十二実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing another configuration of the laser oscillator of the twelfth embodiment of the present invention. 図16の構成にファイバブラッググレーティングを付加した構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing a configuration obtained by adding the fiber Bragg grating structure of Figure 16. 本発明の第十三実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing another configuration of the laser oscillator of the thirteenth embodiment of the present invention. 本発明の第十四実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing another configuration of the laser oscillator of the fourteenth embodiment of the present invention. 本発明の第十五実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing another configuration of the laser oscillator of the fifteenth embodiment of the present invention. 図21に示したレーザ発振器の挙動を説明する図である。 It is a diagram for explaining the behavior of the laser oscillator shown in FIG. 21. 本発明の第十六実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing another configuration of the laser oscillator of the sixteenth embodiment of the present invention. 本発明の第十七実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器の構成示す概略図である。 It is a schematic diagram showing structure of the erbium-doped optical fiber amplifier of the seventeenth embodiment of the present invention. 本発明の第十八実施例のラマン光増幅器の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing a configuration of a Raman amplifier of the eighteenth embodiment of the present invention. 本発明の第十九実施例の波長変換器の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing the configuration of a wavelength converter of the nineteenth embodiment of the present invention. 本発明の第二十実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing an arrangement of a laser oscillator of the twentieth embodiment of the present invention. 本発明の第二十一実施例のレーザ発振器380を示す概略図である。 The laser oscillator 380 of the twenty-first embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第二十二実施例のレーザ発振器400を示す概略図である。 The laser oscillator 400 of the twenty-second embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 三端子の光分岐路の構成とその特性を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing the structure and characteristics of the optical branch of three-terminal. 非対称ツリー状光カプラ401の構成例を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing an exemplary configuration of an asymmetric tree optical coupler 401. 多段型マッハツェンダ型干渉器450の構成とその特性を示す概略図である。 It is a schematic diagram showing the structure and characteristics of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450. 本発明の第二十三実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 The laser oscillator of the twenty-third embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第二十四実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 The laser oscillator of the twenty-fourth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第二十五実施例の光集積回路500を示す概略図である。 The optical integrated circuit 500 of the twenty-fifth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第二十六実施例の光集積回路520を示す概略図である。 The optical integrated circuit 520 of the twenty-sixth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第二十七実施例の光集積回路530を示す概略図である。 The optical integrated circuit 530 of the twenty-seventh embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第二十八実施例の光集積回路540を示す概略図である。 The optical integrated circuit 540 of the twenty-eighth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第二十九実施例の光集積回路550を示す概略図である。 The optical integrated circuit 550 of the twenty-ninth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第三十実施例の光集積回路560を示す概略図であり、(a)は3つの半導体光増幅素子を備えた場合を示し、(b)は4つの半導体光増幅素子を備えた場合を示す。 It is a schematic view showing an optical integrated circuit 560 of the thirty embodiment of the invention, (a) shows a case with three semiconductor optical amplifier device, (b) is provided with four semiconductor optical amplifier when shown a. 本発明の第三十一実施例の光集積回路580を示す概略図である。 The optical integrated circuit 580 of the thirty-first embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 光出力端子584の構造を示す図であり、(a)は上面図、(b)はC-C'断面図、(c)は基板501の裏面側から見た光出力端子584の構造を示す図(下面図)である。 Is a diagram showing a structure of an optical output terminal 584, indicating a (a) is a top view, (b) the C-C 'sectional view, (c) the structure of the optical output terminal 584 as seen from the back side of the substrate 501 it is a diagram (bottom view). 出力光597が取り出される様子を示す斜視図である。 It is a perspective view showing a state in which the output light 597 is taken out. 光出力端子584の別の構造を示す図であり、(a)は上面図、(b)はC-C'断面図である。 It is a diagram showing another structure of the optical output terminal 584, (a) is a top view, (b) is a C-C 'cross section. 本発明の第三十二実施例の光集積回路600を示す概略図である。 The optical integrated circuit 600 of the thirty-second embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 光集積回路要素601を示す概略図であり、(a)は上面図、(b)は端部616付近の拡大図(上面図)、(c)はD-D'断面図である。 Is a schematic view showing an optical integrated circuit element 601, (a) is a top view, (b) is an enlarged view of the vicinity of the end portion 616 (top view), (c) the D-D 'cross section. リング状光導波路回路602、603を示す概略図である。 It is a schematic diagram illustrating a ring-shaped optical waveguide circuit 602 and 603. 出力光597が取り出される様子を示す斜視図であり、(a)は光集積回路600のヒートシンク598への組付図、(b)は出力光597と単一モード光ファイバ610の結合光学系を示す斜視図である。 Is a perspective view showing a state in which the output light 597 is taken out, showing: (a) is set Attached to the heat sink 598 of the integrated optical circuit 600, (b) the coupling optical system of the output light 597 and a single-mode optical fiber 610 it is a perspective view. 本発明の第三十三実施例のレーザ発振器620を示す概略図であり、(a)はその上面図、(b)は平共振器型面発光レーザ622のE-E'断面図、(c)は半導体多層膜ブラッグ回折格子627の構造を示す断面図である。 Is a schematic view of a laser oscillator 620 of the thirty-third embodiment of the present invention, (a) top view of Waso, (b) a flat cavity surface E-E 'sectional view of a light emitting laser 622, ( c) is a sectional view showing the structure of the semiconductor multilayer Bragg grating 627. レーザ発振器620を裏面側から見た下面図である。 The laser oscillator 620 is a bottom view viewed from the back side. 出力光634が取り出される様子を示す斜視図である。 It is a perspective view showing a state in which the output light 634 is taken out. 第三十三実施例の変形例であるレーザ発振器640を示す下面図である。 It is a bottom view of a laser oscillator 640 is a modification of the thirty-third embodiment. 水平共振器型面発光レーザ650および660を示す断面図である。 It is a sectional view showing a horizontal cavity surface emitting laser 650 and 660. 第三十四実施例のレーザ発振器680の上面図である。 It is a top view of a laser oscillator 680 of the thirty-fourth embodiment. 光出力端子584の構造を示す概略図であり、(a)は図41(a)に対応する上面図、(b)は図41(b)に対応する断面図、(c)は図51(b)を代替する構造を示す断面図である。 Is a schematic diagram showing a structure of an optical output terminal 584, (a) is a top view corresponding to FIG. 41 (a), (b) is a sectional view corresponding to FIG. 41 (b), (c) Fig. 51 ( b) it is a sectional view of an alternative to structure. 第三十五実施例のレーザ発振器を示す概略図であり、(a)は上面図、(b)は側面図である。 Is a schematic view of a laser oscillator of the thirty-fifth embodiment, (a) shows the top view, (b) is a side view. 第三十六実施例のレーザ発振器を示す上面図である。 It is a top view of a laser oscillator of the thirty-sixth embodiment. 第三十六実施例のレーザ発振器を示す側面図である。 It is a side view of a laser oscillator of the thirty-sixth embodiment. 第三十七実施例のレーザ発振器を示す概略図であり、(a)は結合光学系の斜視図、(b)はこの結合光学系の結像関係を示す図である。 Is a schematic view of a laser oscillator of the thirty-seventh embodiment, and shows the (a) is a perspective view of a coupling optical system, (b) the imaging relationship of the coupling optics. 第三十八実施例のレーザ発振器を示す概略図であり、(a)は光集積回路730の上面図、(b)は分岐部483のひとつの構造を示す上面図、(c)は分岐部483の別の構造を示す上面図である Is a schematic view of a laser oscillator of the thirty-eighth embodiment, (a) shows the top view of the integrated optical circuit 730, (b) is a top view showing one structure of the branch portion 483, (c) the branch portion It is a top view showing another structure of the 483 第三十八実施例の変型例を示す概略図であり、(a)は光集積回路731の上面図、(b)は分岐部483の構造を示す上面図である。 It is a schematic diagram showing a modification of the thirty-eighth embodiment, (a) shows the top view of the integrated optical circuit 731 is a top view showing a (b) the structure of the branch portion 483. 光集積回路732の上面図である。 It is a top view of an optical integrated circuit 732. 本発明の本発明の第四十二実施例のファイバレーザを示す概略図であり、(a)はシングルモード励起光源を用いたファイバレーザ740を示す概略図、(b)はマルチモード励起光源を用いたファイバレーザ750を示す概略図、(c)はダブルグラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751の断面図である。 Is a schematic view showing a fiber laser of the forty-second embodiment of the present invention of the present invention, (a) is a schematic view showing a fiber laser 740 using a single mode excitation light source, the (b) multi-mode pump light source schematic diagram showing a fiber laser 750 using, (c) is a sectional view of a double clad type ytterbium (Yb) doped optical fiber 751. 本発明の本発明の第四十三実施例の固体レーザを示す概略図であり、(a)は端面励起型の固体レーザ発振器760を示す概略図、(b)は側面励起型の固体レーザ発振器770を示す概略図である。 It is a schematic diagram illustrating a solid-state laser forty-third embodiment of the present invention of the present invention, (a) is a schematic diagram illustrating a solid-state laser oscillator 760 of the end pumping type, (b) is a side-pumped solid-state laser oscillator it is a schematic diagram showing a 770. 本発明の本発明の第四十四実施例のレーザ発振器800を示す概略図である。 The laser oscillator 800 of the forty-fourth embodiment of the present invention of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第四十五実施例のレーザ発振器810を示す概略図であり、(a)は基板370上に形成された光集積回路811の上面図、(b)はレーザ発振器810の側面図である。 Is a schematic view of a laser oscillator 810 of the forty-fifth embodiment of the present invention, (a) is a top view of an optical integrated circuit 811 formed on the substrate 370, (b) is a side view of a laser oscillator 810 is there. 本発明の第四十六実施例のレーザ発振器820及びレーザ発振器830を示す概略図である。 The laser oscillator 820 and laser oscillator 830 46th embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第四十七実施例の能動型マルチモード干渉器型光カプラ840を示す概略図である。 The active multi-mode interference type optical coupler 840 of the forty-seventh embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第四十七実施例のハイブリッド型マルチモード干渉器型光カプラ850を示す概略図である。 The hybrid multi-mode interference type optical coupler 850 of the forty-seventh embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第四十八実施例のレーザ発振器860を示す概略図である。 The laser oscillator 860 of the forty-eighth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第四十八実施例のレーザ発振器870を示す概略図である。 The laser oscillator 870 of the forty-eighth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第四十九実施例のレーザ発振器が解決すべき課題を示す概略図である。 The problem laser oscillator to be solved forty-ninth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第五十実施例のレーザ発振器880を示す概略図である。 The laser oscillator 880 of the fiftieth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第五十一実施例のレーザ発振器について説明する概略図である。 It is a schematic diagram for explaining a laser oscillator of the fifty-first embodiment of the present invention. 本発明の第五十二実施例のレーザ発振器890を示す概略図である。 The laser oscillator 890 of the fifty-second embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第五十二実施例のレーザ発振器890の製造工程の一部を示す概略図である。 A part of the manufacturing process of the laser oscillator 890 of the fifty-second embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 発明の第五十三実施例の変型例であるレーザ発振器900を示す概略図である。 It is a schematic view of a laser oscillator 900 is a variation of the fifty-third embodiment of the invention. 本発明の第五十六実施例のレーザ発振器910を示す概略図である。 The laser oscillator 910 of the fifty-sixth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第五十七実施例の光増幅器920を示す概略図である。 The optical amplifier 920 of the fifty-seventh embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第五十八実施例のレーザ発振器を説明する概略図である。 It is a schematic view illustrating the laser oscillator of the fifty-eighth embodiment of the present invention. 本発明の第五十八実施例のレーザ発振器を説明する概略図である。 It is a schematic view illustrating the laser oscillator of the fifty-eighth embodiment of the present invention. 本発明の第五十九実施例のレーザ発振器930を示す概略図である。 The laser oscillator 930 Article 59 embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十実施例のレーザ発振器940を示す概略図である。 The laser oscillator 940 of the sixtieth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十一実施例のレーザ発振器950 、及び、レーザ発振器960を示す概略図である。 Laser oscillator 950 of the sixty-first embodiment of the present invention, and is a schematic view of a laser oscillator 960. 本発明の第六十二実施例のレーザ発振器980を示す概略図である。 The laser oscillator 980 of the sixty-second embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十三実施例の光集積回路990を示す概略図である。 The optical integrated circuit 990 of the sixty-third embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十四実施例の光集積回路1000を示す概略図である。 The optical integrated circuit 1000 of the sixty-fourth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十四実施例の変型例の光集積回路1010を示す概略図である。 The optical integrated circuit 1010 of modification of the sixty-fourth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十五実施例のレーザ発振器1020を示す概略図である。 A laser oscillator 1020 of the sixty-fifth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十六実施例のレーザ発振器1030を示す概略図である。 A laser oscillator 1030 sixty-sixth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十七実施例のレーザ発振器1040を示す概略図である。 A laser oscillator 1040 sixty-seventh embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十八実施例のレーザ発振器1050を示す概略図である。 A laser oscillator 1050 sixty-eighth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十九実施例の光カプラ1060を示す概略図である。 The optical coupler 1060 of the sixty-ninth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第六十九実施例の変型例の光カプラ1070を示す概略図である。 The optical coupler 1070 of modification of the sixty-ninth embodiment of the present invention is a schematic diagram showing. 本発明の第七十一実施例のマルチモード干渉器型光カプラ10801090 、及び、 1100を示す概略図である。 MMI coupler type optical coupler 1080, 1090 seventy-first embodiment of the present invention, and is a schematic view showing a 1100.

以下に、図面を参照して本発明に係わる半導体光増幅器及びレーザ発振器の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the semiconductor optical amplifier and laser oscillator according to the present invention with reference to the drawings. この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 But the present invention is not limited by this embodiment. なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付与している。 In the drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.

第一実施例 First embodiment

図1(a)に本発明の第一実施例の半導体光増幅器の構成を示す。 Figure 1 shows the structure of a semiconductor optical amplifier of the first embodiment of the present invention in (a). 半導体基板17上に半導体光増幅素子7、8、9と光カプラ3、13が設けられ、光導波路2、4、5、6、10、11、12、14、によって、これらの諸要素が相互接続されている。 Semiconductor optical amplifier 7,8,9 optical coupler 3 and 13 is provided on the semiconductor substrate 17, the optical waveguide 2,4,5,6,10,11,12,14, by mutual these various elements It is connected. また、半導体基板17にはそれぞれに低反射率コートが施された端面18と端面19が設けられている。 The end face 18 and the end face 19 of the low reflectance coating is applied is provided in each of the semiconductor substrate 17. 低反射率コートによって、端面18と端面19の反射率はほぼゼロとなっている。 The low reflectance coating, the reflectivity of the end face 18 and the end surface 19 is substantially zero. なお、半導体光増幅素子7、8、9は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9 operates single transverse mode at a desired wavelength. また、光導波路2、4、5、6、10、11、12、14も所望の波長で単一横モード動作する。 The optical waveguide 2,4,5,6,10,11,12,14 also operates single transverse mode at a desired wavelength.

入力光信号1は光導波路2に導かれる。 The input optical signal 1 is guided to the optical waveguide 2. 光導波路2を経て、光信号は光カプラ3に入射した後、三分割され、光導波路4、5、6へと分岐する。 Through the optical waveguide 2, the optical signal after entering the optical coupler 3, is divided into three parts, branches to the optical waveguide 4, 5, 6. 分岐した3つの光信号は半導体光増幅素子7、8、9へとそれぞれ導かれる。 Branched three optical signals are guided respectively to the semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9. 増幅された光信号は光導波路10、11、12を経て、光カプラ13によって合波され、光導波路14を経て出力光信号15として出力される。 Amplified optical signal through the optical waveguide 10, 11, 12, it is multiplexed by the optical coupler 13 and output as an output optical signal 15 through the optical waveguide 14.

入力光信号1は図示しない光ファイバから供給され、図示しないレンズを介して光導波路2に入射する。 The input optical signal 1 is supplied from the optical fiber (not shown), through a lens (not shown) enters the optical waveguide 2. また、出力光信号15は図示しないレンズを介して、図示しない光ファイバに結合する。 Further, the output optical signal 15 through a lens (not shown), coupled to the optical fiber (not shown).

光カプラ3はマルチモード干渉器(MMI:Multi-Mode Interferometer)型として知られている光カプラの構造を有している。 The optical coupler 3 MMI coupler: has a structure of an optical coupler, known as (MMI Multi-Mode Interferometer) type. 図1(b)に示すように、単一横モードで動作する光導波路2からの信号は、マルチモード干渉器16内で一端、複数の横モード状態(マルチモード状態)となる。 As shown in FIG. 1 (b), the signal from the optical waveguide 2 which operates in a single transverse mode, one, a plurality of transverse mode state (multimode state) in the MMI coupler 16. 次いで、単一横モードで動作する3つの光導波路4、5、6へと分岐される。 Then it is branched into three optical waveguides 4, 5 and 6 to operate in a single transverse mode. 分岐した光信号は全て単一横モードで伝播する。 All branched optical signal propagates in a single transverse mode.
光カプラ13も光カプラ3と同様のマルチモード干渉器型光カプラである。 The optical coupler 13 has a similar multi-mode interference type optical coupler as the optical coupler 3. 図1(c)に示すように、単一横モードで動作する3つの光導波路10、11、12からの信号は、マルチモード干渉器16内で一端、複数の横モード状態となる。 As shown in FIG. 1 (c), signals from three optical waveguides 10, 11 and 12 to operate in a single transverse mode becomes one end, a plurality of transverse mode state in the MMI coupler 16. 次いで、単一横モードで動作する光導波路14に合流される。 Then it merged into the optical waveguide 14 which operates in a single transverse mode. 合流した光信号は単一モードで伝播する。 Merging optical signal propagates in a single mode. 位相整合条件を満たしている場合、光カプラ13における損失は生じない。 If you meet the phase matching conditions, the loss in the optical coupler 13 does not occur.

本発明においては、n個の半導体光増幅素子と第一の光カプラ(光カプラ3)と第二の光カプラ(光カプラ13)から成り立っており、第j番目の半導体光増幅素子について、光カプラ3から半導体光増幅素子までの光導波路長(入力側光路長)をLIj、半導体光増幅素子から光カプラ13までの導波路長(出力側光路長)をLOj、半導体光増幅素子の光路長LAjとした時に、LIjの一部または全部の長さが互いに異なり、かつ、以下の数式(1)を満たしている。 In the present invention, which consists of n semiconductor optical amplifier device and the first optical coupler (optical coupler 3) and a second optical coupler (optical coupler 13), for the j th semiconductor optical amplifier, optical optical waveguide length from the coupler 3 to the semiconductor optical amplifier device (input-side optical path length) Lij, waveguide length from the semiconductor optical amplifier to the optical coupler 13 (output-side optical path length) Loj, the optical path length of the semiconductor optical amplifier when the LAj, unlike some or all the length of LIj each other, and satisfy the following equation (1).
LIj+LOj+LAj=K (1) LIj + LOj + LAj = K (1)
ただし、数式(1)において、1≦j≦nであり、Kは定数である。 However, in Equation (1), a 1 ≦ j ≦ n, K is a constant. また、LIj、LOj、LAj、Kは屈折率を考慮した実効的な光路長である。 Further, LIj, LOj, LAj, K is the effective optical path length in consideration of the refractive index. なお、j=1となる半導体光増幅素子は第二の光カプラ光カプラ13と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、jが大きくなるのに伴い、光カプラ13と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。 The semiconductor optical amplifier as a j = 1 is the element that are connected by the shortest optical waveguide and the second optical coupler optical coupler 13, below, as the j becomes larger, is connected to the optical coupler 13 Ruhikarishirube waveguide is the order is assigned to be longer.

数式(1)は位相整合条件を表している。 Equation (1) represents the phase matching condition. すなわち、光カプラ3(分岐点)から光カプラ13(合流点)に至るまでの、異なる半導体光増幅素子を経由した各経路における実効的な光路長が全て等しい事を表している。 That is, from the optical coupler 3 (branching point) to the optical coupler 13 (confluence), the effective optical path length of each path through different semiconductor optical amplifying element represents that all equal. この結果、すべて波長において、位相整合条件を満たすので、伝播特性に波長依存性が現れない。 As a result, in all wavelengths, the phase matching condition is satisfied, it does not appear wavelength dependence on the propagation characteristics.

半導体光増幅素子の光路長LAjは、通常は、jの値によらず一定値となるように設計することができる。 Optical path length LAj semiconductor optical amplifier device is usually can be designed to be a constant value regardless of the value of j. この条件の下で、光カプラ3から各半導体光増幅素子までの実効的導波路長(入力側光路長)LIjの一部または全部の長さが互いに異なるように構成している。 Under this condition, the effective waveguide length from the optical coupler 3 to the semiconductor optical amplifier (the input side optical path length) some or all of the length of LIj are configured differently from each other. 図1においては、光導波路、4、5、6、10、11、12のそれぞれの長さ、L4、L5、L6、L10、L11、L12には以下の数式に示す関係が成り立っている。 In Figure 1, an optical waveguide, the length of each of 4,5,6,10,11,12, the L4, L5, L6, L10, L11, L12 are composed is shown by the following equation. 以下の式のうち、数式(2)は数式(1)の特殊な例とみなすことができる。 Of the following formula, the formula (2) can be regarded as a special case of equation (1). なお、光増幅素子の光路長は全て等しいものとし、数式(2)、(3)、(4)からはその影響を除外している。 The optical path length of the optical amplifier is assumed all equal, equation (2), (3), excludes the influence of (4).
L4+L10=L5+L11=L6+L12 (2) L4 + L10 = L5 + L11 = L6 + L12 (2)
L4>L5>L6 (3) L4> L5> L6 (3)
L10<L11<L12 (4) L10 <L11 <L12 (4)

本発明においては、数式(1)の条件を満たしつつ、入力側の光導波路の一部または全部の長さが互いに異なることを特徴としている。 In the present invention, while satisfying the condition of Equation (1), some or all the length of the input side of the optical waveguide is different from each other. これにより、光導波路回路の設計自由度が向上し、よりコンパクトな光回路が実現できる。 This improves the design flexibility of the optical waveguide circuit, a more compact optical circuit can be realized.

図1に示した構成では、一つの例として、(入力側)光導波路4、5、6は弧状の形状部を含み、かつ、孤状形状部は相似である。 In the configuration shown in FIG. 1, as one example, (input side) optical waveguide 4,5,6 includes arc-shaped portions, and arcuate shaped portion is similar. また、(出力側)光導波路10、11、12からなる回路部の形状は、光導波路4、5、6とは左右反転かつ上下反転している。 The shape of the circuit portion composed of (output side) optical waveguide 10, 11 are reversed from left to right and upside down the optical waveguide 4,5,6.

このような配置を取ることにより、ツリー状光カプラを用いた場合よりも、光カプラ及び光導波路回路が半導体基板17上に占有する面積を減らすことができる。 With such an arrangement, than with a tree-like optical coupler, the optical coupler and the optical waveguide circuit can reduce the area occupied on the semiconductor substrate 17.

図1の構成では、半導体光増幅器素子の数は3であったが、この数は2以上の任意の整数値を取ることが可能である。 In the configuration of FIG. 1, the number of the semiconductor optical amplifier device has been a 3, this number can take any integer value of 2 or more. その場合、数式(3)、(4)は以下のように書き換えることができる。 In that case, equation (3), (4) can be rewritten as follows.
LI1>LI2>...>LIj>...>LIn (5) LI1> LI2> ...> LIj> ...> LIn (5)
LO1<LO2<...<LOj<...<LOn (6) LO1 <LO2 <... <LOj <... <LOn (6)

ちなみに、ツリー状の光カプラの場合は上記の数式(5)、(6)に代えて以下の数式が成立している。 Incidentally, the above equation in the case of tree-like optical coupler (5), is established formulas below in place of (6). また、結果的にツリー状光カプラの場合も数式(1)は成り立っている。 Also, formulas in the case of resulting in a tree-like optical coupler (1) is made up.
LI1=LI2=...=LIj=...=LIn (7) LI1 = LI2 = ... = LIj = ... = LIn (7)
LO1=LO2=...=LOj=...=LOn (8) LO1 = LO2 = ... = LOj = ... = LOn (8)

ツリー状光カプラの場合は、半導体光増幅素子の入力側(もしくは出力側)の光導波路の光路を全て等しくすることによって位相整合条件を成立させている。 For tree-like optical coupler has passed a phase matching condition by equalizing all the optical path of the optical waveguide on the input side of the semiconductor optical amplifier device (or output side). この設計基準では、光導波路回路の設計に制約が生じ回路の設置面積を小型化することが難しい。 In this design criterion, it is difficult to reduce the size of the footprint of the circuit occurs constraints on the design of the optical waveguide circuit. これに対して、本発明では、ある半導体光増幅素子の入力側光導波路の距離と出力側光導波路の和を一定に保ちつつ、入力側光導波路の一部または全部の長さを異なることとしたので、光導波路回路設計の自由度が向上し、よりコンパクトな光導波路回路を実現することができる。 In contrast, in the present invention, and is keeping the distance of the input side optical waveguide of the semiconductor optical amplifier device and the sum of the output side optical waveguide constant, it may vary some or all the length of the input optical wave guide since the can improve the flexibility of the optical waveguide circuit design, to achieve a more compact optical waveguide circuit.

本実施例の半導体光増幅器では、複数の半導体光増幅素子が並列動作して光を増幅するので、最大光出力を向上させることができる。 The semiconductor optical amplifier of the present embodiment, since amplify optical plural semiconductor optical amplifier device is operated in parallel, it is possible to improve the maximum light output. また、複数の半導体光増幅素子の一部が失陥しても、光増幅の機能が直ちに失われることはなく、信頼性の点で有利である。 Moreover, even if some of the plurality of semiconductor optical amplifier device is defective, not the function of optical amplification is immediately lost, it is advantageous in terms of reliability. また、この構成では、信号光はコヒーレントに加算されるのに対し、各半導体光増幅素子からのASE光は位相がランダムであり電力的に加算される。 Further, in this configuration, the signal light while being coherently summed, ASE light from the semiconductor optical amplifier phase is added is in power, random. このため、雑音指数は単体の半導体光増幅素子と同等となる。 Therefore, the noise figure is equivalent to the single semiconductor optical amplifier device.

本実施例の半導体光増幅器を変形してレーザ発振器を構成することができる。 It is possible to constitute a laser oscillator by transforming the semiconductor optical amplifier of the present embodiment. 図1において、低反射率コートが施された端面18と19に代えて、それぞれ、適度な反射率を有する端面26と27を設けることによってレーザ発振を実現することができる。 In Figure 1, instead of the end face 18 of the low reflectance coating is applied and 19, respectively, it is possible to realize a laser oscillation by providing the end face 26 and 27 having an appropriate reflectance. 適度な反射率とはファブリーペロー型の半導体レーザの端面に用いられる40%程度の反射率を指す。 The moderate reflectance refers to the reflectance of about 40% used in the end face of the semiconductor laser of the Fabry-Perot type. また、端面27に高反射率(98%)コート、端面26に低反射率(5%)コートを施して、レーザ光を光導波路2側から取り出すような構成が可能である。 Further, high reflectivity on the end face 27 (98%) coating, a low reflectance on the end face 26 (5%) is subjected to coating, it can be configured as taking out the laser beam from the optical waveguide 2 side.

図2に半導体光増幅素子7と光導波路10の断面構造を示す。 It shows a cross-sectional structure of a semiconductor optical amplifier device 7 and the optical waveguide 10 in FIG. 図2(a)に示す半導体光増幅素子7のX-X'断面図を図2(b)に示す。 The X-X 'cross-sectional view of a semiconductor optical amplifier 7 shown in FIG. 2 (a) shown in FIG. 2 (b). また、光導波路10のY-Y'断面図を図2(c)に示す。 Also shows a Y-Y 'cross section of the optical waveguide 10 in Figure 2 (c).

半導体光増幅素子7はInGaAsP/InPベースの埋め込み型ヘテロ半導体レーザ構造に基づいている。 The semiconductor optical amplifier device 7 is based on the buried hetero semiconductor laser structure of InGaAsP / InP based. 図2(b)において、InP基板31上にn-InPクラッド層40、活性層39、p-InPクラッド層34が設けられている。 In FIG. 2 (b), n-InP cladding layer 40, active layer 39, p-InP cladding layer 34 is provided on the InP substrate 31. また、p-InP電流ブロック層32、n-InP電流ブロック層33が設けられている。 Further, p-InP current blocking layer 32, n-InP current blocking layer 33 is provided. また、p-InPクラッド層34の上方には、p-InGaAsPキャップ層35とAu合金系電極36が設けられている。 Above the p-InP cladding layer 34, p-InGaAsP cap layer 35 and the Au alloy-based electrode 36 is provided. また、InP基板31の下面にはAu合金系電極37が設けられている。 Moreover, Au alloy based electrodes 37 is provided on the lower surface of the InP substrate 31. この素子構造及びその製造法は公知である。 The device structure and the manufacturing method are known.

光導波路10はリッジ型光導波路構造に基づいている。 Optical waveguide 10 is based on the ridge-type optical waveguide structure. 図2(c)において、光導波路10はアンドープInPクラッド層41、アンドープInGaAsPコア層42、及び、アンドープInPクラッド層43から成り立っている。 In FIG. 2 (c), the optical waveguide 10 is undoped InP cladding layer 41, an undoped InGaAsP core layer 42 and,, are made up of an undoped InP cladding layer 43. また、SiO2系パッシベーション層44が設けられている。 Further, the SiO2-based passivation layer 44 is provided. ドライエッチングによりリッジ型の光導波路が形成されている。 A ridge type optical waveguide is formed by dry etching. これにより、導波領域45が形成されている。 Thus, the waveguide region 45 is formed. この素子構造及びその製造法は公知である。 The device structure and the manufacturing method are known.

また、低反射率コートが施された端面18と端面19として、SiO2/Si系あるいはSiO2/SiN系の多層膜コーティングを用いることが可能である。 Further, as the end face 18 and the end surface 19 of a low reflectance coating is applied, it is possible to use SiO2 / Si system or SiO2 / SiN-based multilayer film coating. このようなコーティングは公知である。 Such coatings are well known in the art.

また、図1に示す半導体光増幅器はいわゆるジャンクションサイドダウン(アップサイドダウン)で実装した。 Further, the semiconductor optical amplifier shown in FIG. 1 is implemented in a so-called junction-side-down (upside down). これは、電子冷凍素子(TEC:Thermo Electric Cooler)、ヒートシンクを積層した構造上に半導体基板17を、図2(a)のAu合金系電極36側をヒートシンク側にして接着した構造である。 This electronic refrigeration element (TEC: Thermo Electric Cooler), the semiconductor substrate 17 on the structure obtained by laminating a heat sink, a structure adhered to the Au alloy-based electrode 36 side in FIGS. 2 (a) to the heat sink side. この構造は放熱性に優れており、大出力の半導体光増幅器を実現できる。 This structure has excellent heat dissipation, it is possible to realize a semiconductor optical amplifier having a large output. 半導体レーザ発振器として用いる場合もジャンクションサイドダウン構造を用いることができる。 Can be used junction side-down structure may be used as the semiconductor laser oscillator.

半導体光増幅素子の中心動作波長は1550nmに設定したが、本発明は特定の動作波長に限定されないことは言うまでもない。 Center operating wavelength of the semiconductor optical amplifier device is set to 1550 nm, the present invention is of course not limited to a specific operating wavelength. また、半導体光増幅素子及び光導波路を形成する材料にも特定の限定はない。 Further, there is no particular limitation on the material for forming the semiconductor optical amplifier device and the optical waveguide.

また、本実施例では半導体基板上に構成した半導体光増幅素子を例にとって説明したが、本発明は半導体光増幅素子に限定されない。 Further, in the present embodiment has been described semiconductor optical amplifier which is constructed on a semiconductor substrate as an example, the present invention is not limited to the semiconductor optical amplifier device. ガラス基板上の形成された希土類ドープ光導波路を用いて同様の構成を構築しても良い。 A rare earth doped optical waveguide formed on the glass substrate may be constructed the same configuration used. また、光ファイバ増幅器を光増幅そしてとして用い、光導波路の一形態として光ファイバを用いても良い。 Also, using an optical fiber amplifier as an optical amplifier and may be an optical fiber as a form of an optical waveguide.

第二実施例 Second Embodiment

図3に本発明の第二実施例の半導体光増幅器の構成を示す。 It shows the structure of a semiconductor optical amplifier of the second embodiment of the present invention in FIG. 第一実施例と同様の構造を有する要素には図1と同じ参照番号を付与している。 The elements having the same structure as the first embodiment are given the same reference numbers as in FIG. 半導体基板17上に半導体光増幅素子7、8、9と光カプラ3、25が設けられ、光導波路2、4、5、6、22、23、24、14によって、これらの諸要素が相互接続されている。 Semiconductor optical amplifier 7,8,9 optical coupler 3,25 are provided on the semiconductor substrate 17, the optical waveguide 2,4,5,6,22,23,24,14, these various elements interconnected It is. また、半導体基板17には低反射率コートが施された端面18が設けられている。 The end face 18 is provided with a low reflectance coating is applied to the semiconductor substrate 17. 低反射率コートによって、端面18の反射率はほぼゼロとなっている。 The low reflectance coating, the reflectivity of the end face 18 is substantially zero. なお、半導体光増幅素子7、8、9は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9 operates single transverse mode at a desired wavelength. また、光導波路2、4、5、6、22、23、24、14も所望の波長で単一横モード動作する。 The optical waveguide 2,4,5,6,22,23,24,14 also operates single transverse mode at a desired wavelength.

(入力側)光導波路4、5、6は弧状の形状部を含み、かつ、孤状形状部は相似である。 (Input side) optical waveguide 4,5,6 includes arc-shaped portions, and arcuate shaped portion is similar. また、(出力側)光導波路22、23、24からなる回路部の形状は、光導波路4、5、6とは左右反転している。 The shape of the circuit portion composed of (output side) optical waveguide 22, 23 and 24 are reversed from left to right and the optical waveguide 4,5,6.

光カプラ25もマルチモード干渉器型光カプラであり、その構造を図1(b)に示す。 Optical coupler 25 is also a multi-mode interference type optical coupler, the structure of which is shown in FIG. 1 (b). 単一横モードで動作する3つの光導波路22、23、24からの信号は、マルチモード干渉器16内で一端、マルチモード状態となる。 Three signals from the optical waveguide 22, 23 and 24 to operate in a single transverse mode becomes one end, a multi-mode state in the MMI coupler 16. 次いで、単一横モードで動作する一つの光導波路14へと合流される。 Then it merged into a single optical waveguide 14 which operates in a single transverse mode. この場合も、位相整合条件が満たされていれば損失は生じず、合流した光信号は単一横モードで光導波路14を伝播する。 In this case, the loss if the phase matching condition is satisfied does not occur, an optical signal merging propagates through the optical waveguide 14 in a single transverse mode.

ただし、本実施例においては、後述のように位相整合条件は特定の波長においてしか満たされず、光信号の伝播特性には波長依存性が生じる。 However, in the present embodiment, the phase matching condition, as described later only filled not at a particular wavelength, the wavelength dependency is generated in the propagation characteristics of the optical signal.

本実施例においては、n個の半導体光増幅素子と第一の光カプラ(光カプラ3)と第二の光カプラ(光カプラ25)から成り立っており、第j番目の半導体光増幅素子について、光カプラ3から半導体光増幅素子までの光導波路長(入力側光路長)をLIj、半導体光増幅素子から光カプラ13までの導波路長(出力側光路長)をLOj、半導体光増幅素子の光路長LAjとした時に、以下の数式(9)を満たしている LIj+1+LOj+1+LAj+1=LIj+LOj+LAj+C (9) In this embodiment, n pieces of the semiconductor optical amplifier device and the first optical coupler (light coupler 3) and consists of a second optical coupler (optical coupler 25), for the j th semiconductor optical amplifier device, optical waveguide length from the optical coupler 3 to the semiconductor optical amplifier device (input-side optical path length) Lij, waveguide length from the semiconductor optical amplifier to the optical coupler 13 (output-side optical path length) Loj, the optical path of the semiconductor optical amplifier when a long LAj, satisfy the following equation (9) LIj + 1 + LOj + 1 + LAj + 1 = LIj + LOj + LAj + C (9)

ただし、数式(9)において、1≦j≦n、n≧2、かつ、Cは定数である。 However, in Equation (9), 1 ≦ j ≦ n, n ≧ 2, and, C is a constant. また、Lij,LOj,LAj,Cは屈折率を考慮した実効的な光路長である。 Further, Lij, LOj, LAj, C is an effective optical path length in consideration of the refractive index. なお、j=1となる半導体光増幅素子は光カプラ3と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、jが大きくなるのに伴い、光カプラ3と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。 The semiconductor optical amplifier to be j = 1 is the element that are connected by the shortest optical waveguide and the optical coupler 3, below, along with j from becoming larger, an optical waveguide which is connected to the optical coupler 3 is long the order is attached in such a way that.

数式(9)は、アレイ状導波路回折格子(AWG:Arrayed Waveguide Grating)の各アームの実効的光路長と同様の関係となっている。 Equation (9), the arrayed waveguide grating: has the same relationship with the effective optical path length of each arm of (AWG Arrayed Waveguide Grating). すなわち、j+1番目の半導体光増幅素子を経由する光路長は、j番目の半導体光増幅素子を経由する光路長に比べて一定の値Cだけ長くなっている。 That is, the optical path length through the j + 1 th semiconductor optical amplifier, as compared to the optical path length through the j th semiconductor optical amplifier device is longer by a predetermined value C. このような関係は、回折格子と同様の位相整合条件を生じるので、特定の波長(正確には波長群)においてのみ位相整合条件が成立する。 This relationship, since they produce the same phase matching conditions and the diffraction grating, the phase matching condition is satisfied only at a specific wavelength (to be exact wavelength group).

このような特性は、アレイ状導波路回折格子と同様に波長フィルタとして用いることができる。 Such characteristics can be used as a wavelength filter similar to the arrayed waveguide grating. したがって、図3に示した半導体光増幅器は光増幅器と波長フィルタを集積化したデバイスとして機能するという利点がある。 Thus, the semiconductor optical amplifier shown in FIG. 3 has the advantage that functions as a device which integrates optical amplifiers and wavelength filter.

また、本実施例の半導体光増幅器を変形してレーザ発振器を構成することができる。 Further, it is possible to construct a laser oscillator by transforming the semiconductor optical amplifier of the present embodiment. 図3において、低反射率コートが施された端面18に代えて、適度な反射率を有する端面26を設けることによってレーザ発振を実現することができる。 3, can be implemented in place of the end face 18 of the low reflectance coating is applied, the laser oscillation by providing the end face 26 having an appropriate reflectance. この場合、上記のような波長フィルタとしての特性は、特定波長の光のみをレーザ発振させるために応用することができるという利点を生じる。 In this case, the characteristics of the wavelength filter as described above, produces the advantage that it can be applied to a laser oscillation of only light of a specific wavelength.

第三実施例 The third embodiment

図4に本発明の第三実施例の半導体光増幅器の構成を示す。 It shows the configuration of a third embodiment of a semiconductor optical amplifier of the present invention in FIG. 本実施例は第二実施例の構成において、光カプラ25に代えて光カプラ50を用いたことにある。 This embodiment in the configuration of the second embodiment in that using the optical coupler 50 in place of the optical coupler 25. 図4(a)は本実施例の全体構成を示し、図4(b)は光カプラ50の構成を示す。 4 (a) shows the overall structure of this embodiment, FIG. 4 (b) shows the configuration of an optical coupler 50.

光カプラ50は図4(b)に示すように、多入力多出力のマルチモード干渉器型光カプラであり、アレイ状導波路回折格子に用いられる光カプラと同様の構造を有している。 The optical coupler 50, as shown in FIG. 4 (b), a multi-mode interference type optical coupler of the multi-input multi-output, has the same structure as the optical coupler for use in an array waveguide diffraction grating. 光導波路22、23、24からの光信号はマルチモード干渉器57でマルチモード状態となり、光導波路51、52、53へと分岐する。 Optical signal from the optical waveguide 22, 23, 24 becomes the multi-mode state in MMI coupler 57 branches to the optical waveguide 51, 52, 53. ただし、各光導波路51、52、53には異なる波長の光が結合し、光カプラ50は波長多重化器として動作する。 However, combined light of different wavelengths in the optical waveguides 51, 52 and 53, optical coupler 50 operates as a wavelength multiplexer.

光導波路51、52、53によって導かれた、異なる波長の出力光54、55、56は基板17の外へ放出される。 Guided by the optical waveguide 51, 52, 53, output light 54, 55 and 56 of different wavelengths is emitted to the outside of the substrate 17. そして、図示しないレンズによって複数の対応する光ファイバへと結合される。 Then, coupled to a plurality of corresponding optical fibers by a lens (not shown).

このように、図4に示した構成は光増幅器と波長多重化機器とを組み合わせたデバイスとして機能する。 Thus, the configuration shown in FIG. 4 functions as a device that combines an optical amplifier and a wavelength multiplexing device.

また、本実施例の半導体光増幅器を変形してレーザ発振器を構成することができる。 Further, it is possible to construct a laser oscillator by transforming the semiconductor optical amplifier of the present embodiment. 図4において、低反射率コートが施された端面18に代えて、適度な反射率を有する端面26を設けることによってレーザ発振を実現することができる。 4, can be implemented in place of the end face 18 of the low reflectance coating is applied, the laser oscillation by providing the end face 26 having an appropriate reflectance. この場合、上記のような波長多重化器としての特性は、複数波長を同時にレーザ発振させるために応用することができるという利点を生じる。 In this case, the characteristics as a wavelength multiplexer, such as described above, produces the advantage that it can be applied in order to simultaneously lasing multiple wavelengths.

レーザ発振器として動作する場合、光導波路51、52、53からは異なる波長の出力光54、55、56が出力される。 When operating as a laser oscillator, the output light 54, 55, 56 of different wavelengths from the optical waveguide 51, 52 and 53 is output. その一方、光導波路2からは異なる長の出力光54、55、56が多重化されて出力される。 Meanwhile, the length of the output light 54, 55, 56 having different output is multiplexed from the optical waveguide 2.

第四実施例 Fourth Example

図5に本発明の第四実施例のレーザ発振器の構成を示す。 It shows an arrangement of a laser oscillator of the fourth embodiment of the present invention in FIG. 半導体基板17上に半導体光増幅素子7、8、9と光カプラ3が設けられ、光導波路2、4、5、6によって、これらの諸要素が相互接続されている。 Semiconductor optical amplifier 7,8,9 optical coupler 3 is provided on the semiconductor substrate 17, the optical waveguide 2,4,5,6, these various elements are interconnected. また、半導体基板17には適度な反射率を有する端面26、60が設けられている。 The end faces 26, 60 are provided having a suitable reflectivity to the semiconductor substrate 17. なお、半導体光増幅素子7、8、9は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9 operates single transverse mode at a desired wavelength. また、光導波路2、4、5、6も所望の波長で単一横モード動作する。 The optical waveguide 2, 4, 5, 6 also operates single transverse mode at a desired wavelength.

本実施例の特徴は、半導体光増幅素子7、8、9の一端に光反射手段を設けたことである。 The feature of this embodiment is the provision of a light reflecting means at one end of the semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9. 光反射手段としては具体的には適度な反射率を有する端面60である。 The light reflecting means is an end surface 60 having an appropriate reflectance in particular.

本実施例においては、n個の半導体光増幅素子と光カプラ(光カプラ3)から成り立っており、第j番目の半導体光増幅素子について、光カプラ3から半導体光増幅素子までの光導波路長(入力側光路長)をLIj、半導体光増幅素子の光路長LAjとした時に、以下の数式(10)を満たしている。 In the present embodiment, and it consists of n pieces of semiconductor optical amplifier and an optical coupler (optical coupler 3), for the j th semiconductor optical amplifier, an optical waveguide length from the optical coupler 3 to the semiconductor optical amplifier ( an input-side optical path length) Lij, when the optical path length LAj semiconductor optical amplifier device, satisfy the following equation (10).
Lij+1+LAj+1=LIj+LAj+C (10) Lij + 1 + LAj + 1 = LIj + LAj + C (10)

ただし、数式(10)において、1≦j≦n、n≧2、かつ、Cは定数である。 However, in Equation (10), 1 ≦ j ≦ n, n ≧ 2, and, C is a constant. また、LIj、LAj、Cは屈折率を考慮した実効的な光路長である。 Further, LIj, LAj, C is an effective optical path length in consideration of the refractive index. なお、j=1となる半導体光増幅素子は光カプラ3と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、jが大きくなるのに伴い、光カプラ3と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。 The semiconductor optical amplifier to be j = 1 is the element that are connected by the shortest optical waveguide and the optical coupler 3, below, along with j from becoming larger, an optical waveguide which is connected to the optical coupler 3 is long the order is attached in such a way that.

数式(10)は、アレイ状導波路回折格子の各アームの実効的光路長と同様の関係となっている。 Equation (10) has the same relationship with the effective optical path length of each arm of the arrayed waveguide grating. すなわち、j+1番目の半導体光増幅素子を経由する光路長は、j番目の半導体光増幅素子を経由する光路長に比べて一定の値Cだけ長くなっている。 That is, the optical path length through the j + 1 th semiconductor optical amplifier, as compared to the optical path length through the j th semiconductor optical amplifier device is longer by a predetermined value C. このような関係は、回折格子と同様の位相整合条件を生じるので、特定の波長(正確には波長群)においてのみ位相整合条件が成立する。 This relationship, since they produce the same phase matching conditions and the diffraction grating, the phase matching condition is satisfied only at a specific wavelength (to be exact wavelength group). 以上の関係は、第二実施例において説明したこととほぼ同様である。 Above relationship is substantially the same as that described in the second embodiment.

以下、図5に示したような構成を反射型アレイ状導波路回折格子と呼ぶこととする。 Hereinafter called the configuration shown in FIG. 5 and the reflection type arrayed waveguide grating.

以上の構成により、第二実施例においてレーザ発振器を構成した場合に比べて、より簡易かつコンパクトな構成で、特定波長を発振するレーザ発振器を実現することができる。 With the above arrangement, as compared with the case where the laser oscillator in the second embodiment, in a more simple and compact configuration, it is possible to realize a laser which emits a particular wavelength.

第五実施例 Fifth Example

図6に本発明の第五実施例のレーザ発振器の構成を示す。 It shows an arrangement of a laser oscillator of the fifth embodiment of the present invention in FIG. 6. 図6(a)において、半導体基板70上に半導体光増幅素子72、73、非対称光カプラ71、及び、光導波路74が設けられている。 6 (a), the semiconductor optical amplifier 72 and 73, the asymmetric optical coupler 71, and, the optical waveguide 74 is provided on the semiconductor substrate 70. また、半導体基板70にはそれぞれに適度な反射率を有する端面75、76が設けられている。 The end faces 75, 76 are provided having a suitable reflectivity to each of the semiconductor substrate 70. なお、半導体光増幅素子72、73は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier device 72 and 73 operates a single transverse mode at a desired wavelength. また、非対称光カプラ71と光導波路74も所望の波長で単一横モード動作する。 Moreover, asymmetric optical coupler 71 and the optical waveguide 74 also operates single transverse mode at a desired wavelength.

非対称光カプラ71は半導体光増幅素子72とはTMモード光のみが結合し、また、半導体光増幅素子73とはTEモード光のみが結合する。 Asymmetric optical coupler 71 is only TM mode light from the semiconductor optical amplifier 72 is coupled, also, only TE mode light is coupled to the semiconductor optical amplifier 73. 光導波路74はTMモード光とTEモード光双方を導く。 Optical waveguide 74 directs both TM mode light and TE mode light. このような非対称光カプラはモードスプリッターとも呼ばれ、公知である。 Such asymmetric optical coupler is also referred to as mode splitter, is known. この非対称光カプラは、分岐比が非対称の光カプラ(疎結合型光カプラ)とは異なるものである。 The asymmetric optical coupler branching ratio is different from the asymmetric optical coupler (loosely coupled optical coupler).

図6(a)の構成によれば、光導波路74、非対称光カプラ71、及び、半導体光増幅素子72が結合してTMモード光の発振を行う。 According to the configuration of FIG. 6 (a), the optical waveguide 74, the asymmetric optical coupler 71, and performs the oscillation of the TM mode light semiconductor optical amplifier device 72 is attached. 同時に、光導波路74、非対称光カプラ71、及び、半導体光増幅素子73が結合してTEモード光の発振を行う。 At the same time, the optical waveguide 74, the asymmetric optical coupler 71, and performs oscillation of the TE mode light and a semiconductor optical amplifier device 73 is attached. 光導波路74からの出力光77はTEモード光とTMモード光の双方を含む。 The output light 77 from the optical waveguide 74 includes both the TE mode light and TM mode light. 一方、半導体光増幅素子72の出力光78はTMモード光のみから成り、半導体光増幅素子73の出力光79はTEモード光のみから成る。 On the other hand, the output light 78 of the semiconductor optical amplifier device 72 is composed of TM-mode light only, the output light 79 of the semiconductor optical amplifier device 73 is composed of a TE mode light only.

また、半導体光増幅素子72と73の駆動電流を変えることにより、TEモード光とTMモード光の強度をそれぞれ変えることができる。 Further, by changing the driving current of the semiconductor optical amplifier 72 and 73, it is possible to vary the intensity of the TE mode light and TM mode light, respectively.

上記構成において、適度な反射率を有する端面76は、二つの半導体光増幅素子72、73に対して共通の反射手段となっているが、これは、必須ではない。 In the above structure, the end surface 76 having an appropriate reflectance is has become a common reflecting means with respect to the two semiconductor optical amplifier device 72, this is not essential. 半導体光増幅素子72と73に対して個別の反射手段を設けるようにしても良い。 It may be provided separate reflecting means with respect to the semiconductor optical amplifier 72 and 73.

図6(b)において、半導体基板70上に半導体光増幅素子81と非対称光カプラ71、光導波路82、及び、光導波路83が設けられている。 6 (b), the semiconductor optical amplifier 81 and the asymmetric optical coupler 71, optical waveguides 82, and the optical waveguide 83 is provided on the semiconductor substrate 70.

図6(b)の構成によれば、半導体光増幅素子81、非対称光カプラ71、及び、光導波路82が結合してTMモード光の発振を行う。 According to the configuration of FIG. 6 (b), the semiconductor optical amplifier 81, the asymmetric optical coupler 71, and performs the oscillation of the TM mode light waveguide 82 is bonded to. 同時に、半導体光増幅素子81、非対称光カプラ71、及び、光導波路83が結合してTEモード光の発振を行う。 At the same time, the semiconductor optical amplifier 81, the asymmetric optical coupler 71, and performs oscillation of the TE mode light waveguide 83 is bonded to. 半導体光増幅素子81からの出力光84はTEモード光とTMモード光の双方を含む。 The output light 84 from the semiconductor optical amplifier 81 includes both the TE mode light and TM mode light. 一方、光導波路82の出力光85はTMモード光のみから成り、光導波路83の出力光86はTEモード光のみから成る。 On the other hand, the output light 85 of the optical waveguide 82 is composed of TM-mode light only, the output light 86 of the light guide 83 is made of a TE mode light only.

図6(c)において、半導体基板70上に半導体光増幅素子81、非対称光カプラ71、半導体光増幅素子72、及び、半導体光増幅素子73が設けられている。 In FIG. 6 (c), the semiconductor optical amplifier 81, asymmetric optical coupler 71, a semiconductor optical amplifier device 72, and, a semiconductor optical amplifier device 73 is provided on the semiconductor substrate 70.

図6(c)の構成によれば、半導体光増幅素子81、非対称光カプラ71、及び、半導体光増幅素子72が結合してTMモード光の発振を行う。 According to the configuration of FIG. 6 (c), the semiconductor optical amplifier 81, the asymmetric optical coupler 71, and performs the oscillation of the TM mode light semiconductor optical amplifier device 72 is attached. 同時に、半導体光増幅素子81、非対称光カプラ71、及び、半導体光増幅素子73が結合してTEモード光の発振を行う。 At the same time, the semiconductor optical amplifier 81, the asymmetric optical coupler 71, and performs oscillation of the TE mode light and a semiconductor optical amplifier device 73 is attached. 半導体光増幅素子81からの出力光87はTEモード光とTMモード光の双方を含む。 The output light 87 from the semiconductor optical amplifier 81 includes both the TE mode light and TM mode light. 一方、半導体光増幅素子72の出力光88はTMモード光のみから成り、半導体光増幅素子73の出力光89はTEモード光のみから成る。 On the other hand, the output light 88 of the semiconductor optical amplifier device 72 is composed of TM-mode light only, the output light 89 of the semiconductor optical amplifier device 73 is composed of a TE mode light only.

本実施例によれば、TEモード光とTMモード光を同時発振させることができる。 According to this embodiment, it is possible to simultaneously oscillate the TE mode light and TM mode light. また、図(a)、(c)の構成によればTEモード光とTMモード光の割合を変えることもできる。 Further, FIG. (A), it is also possible to change the ratio of the TE mode light and TM mode light, according to the configuration of (c). このような特性は、後述のようにラマン光増幅器の励起光源や四光混合を用いた波長変換の励起光源に応用することができる。 Such properties can be applied to the excitation light source of the wavelength conversion using the excitation light source or a four-light mixing of the Raman optical amplifier as described below.

なお、本実施例ではTEモード光とTEモード光を同時発振させるため、用いる半導体光増幅素子72、73、及び、81はTEモード光とTMモード光の増幅度に差が無いものが適している。 Incidentally, in order to simultaneously oscillate the TE mode light and TE mode light in the present embodiment, a semiconductor optical amplifier device 72, 73 used, and, 81 is suitable that there is no difference in the amplification of the TE mode light and TM mode light there. TEモード光とTMモード光の増幅度の差であるPDG(Polarity Dependent Gain)が小さい半導体光増幅素子としては、活性層に伸長歪を有する歪量子井戸構造を有するものが挙げられる。 The semiconductor optical amplifier PDG (Polarity Dependent Gain) is smaller is the difference between the amplitude of the TE mode light and TM mode light include those having a strained quantum well structure has an elongation strain in the active layer.

第六実施例 Sixth Example

図7に本発明の第六実施例のレーザ発振器の構成を示す。 It shows an arrangement of a laser oscillator of the sixth embodiment of the present invention in FIG. 図7において、半導体基板17上に半導体光増幅素子7、8、9、97、98、99、光カプラ3、93、非対称光カプラ71、及び、光導波路4、5、6、92、94、95、96が設けられている。 7, the semiconductor optical amplifier 7,8,9,97,98,99 on the semiconductor substrate 17, an optical coupler 3,93, asymmetric optical coupler 71, and optical waveguide 4,5,6,92,94, 95 and 96 are provided. 半導体基板17にはそれぞれに適度な反射率を有する端面26、60、90が設けられている。 End surfaces 26,60,90 are provided having a suitable reflectivity to each of the semiconductor substrate 17. 光カプラ3、93はマルチモード干渉器型である。 The optical coupler 3,93 is a multi-mode interferometer type.

なお、半導体光増幅素子7、8、9、97、99、99は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier device 7,8,9,97,99,99 operates single transverse mode at a desired wavelength. また、非対称光カプラ71と光導波路4、5、6、92、94、95、96も所望の波長で単一横モード動作する。 Moreover, asymmetric optical coupler 71 and the optical waveguide 4,5,6,92,94,95,96 also operates single transverse mode at a desired wavelength.

また、光導波路4、5、6と光導波路94、95、96は、それぞれアレイ導波路回折格子を形成している。 The optical waveguide 4,5,6 and the optical waveguide 94, 95, 96 forms an array waveguide diffraction grating, respectively.

本実施例によれば、光カプラ3、光導波路4、5、6で結合された半導体光増幅素子7、8、9は、端面60と端面26に囲まれた共振器を形成してレーザ発振を生じる。 According to this embodiment, the optical coupler 3, a semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9 coupled with the optical waveguide 4, 5 and 6 formed by laser oscillation cavity surrounded by the end face 60 and the end face 26 cause. この共振器の光路中に非対称光カプラ71があるため、TEモードの光のみが選択され、TEモード光の発振が生じる。 Since the optical path of the resonator is asymmetrical optical coupler 71, only the light of TE mode is selected, the oscillation of the TE mode light is generated.

一方、光カプラ93、光導波路94、95、96で結合された半導体光増幅素子97、98、99、端面90と端面26に囲まれた共振器を形成してレーザ発振を生じる。 On the other hand, the optical coupler 93, the semiconductor optical amplifier 97, 98 and 99 are coupled in the optical waveguide 94, 95, 96, to form a cavity surrounded by the end face 90 and the end 26 results in a laser oscillation. この共振器の光路中に非対称光カプラ71があるため、TMモードの光のみが選択され、TNモード光の発振が生じる。 Since the optical path of the resonator is asymmetrical optical coupler 71, only light of TM mode is selected, the oscillation of the TN-mode light is generated.

光導波路92は上記のふたつの共振器に共通している。 Optical waveguide 92 is common to two resonator described above. このため、TEモード光とTMモード光双方が光導波路97に結合する。 Thus, both the TE mode light and TM mode light is coupled to the optical waveguide 97. そして、光導波路92から端面26を経て、外部へ出力光91が出力される。 Then, through the end face 26 from the optical waveguide 92, output light 91 to the outside is outputted.

光導波路4、5、6の長さを調整することによってTEモード光の発振波長を決定することができる。 It is possible to determine the oscillation wavelength of the TE mode light by adjusting the length of the light guide 4, 5 and 6. また、光導波路94、95、96の長さを調整することによってTMモード光の発振波長を決定することができる。 Further, it is possible to determine the oscillation wavelength of the TM mode light by adjusting the length of the optical waveguide 94, 95, and 96. したがって、TEモード光とTMモード光の発振波長を概略等しくすることができる。 Accordingly, the oscillation wavelength of the TE mode light and TM mode light can be approximately equal. また、TEモード光とTMモード光の発振波長を異なる値に設定することもできる。 It is also possible to set the oscillation wavelength of the TE mode light and TM mode light to a different value.

本実施例によれば、TEモード光とTMモード光を同時発振させ多重化して、光を取り出すことができる。 According to this embodiment, by multiplexing by simultaneously oscillating the TE mode light and TM mode light, light can be extracted. また、アレイ化した半導体光増幅素子を用いているので、大出力化が容易である。 Moreover, because of the use of semiconductor optical amplifier device of the arraying it is easily increased output power.

本実施例においても、半導体光増幅素子97、98、99としてはPDGの小さな伸長歪を有する歪量子井戸を有する半導体光増幅素子を用いることが望ましい。 Also in this embodiment, it is desirable to use a semiconductor optical amplifier device having a strained quantum well having a small elongation strain of the PDG as the semiconductor optical amplifier 97, 98 and 99.

第七実施例 Seventh Example

図8に本発明の第七実施例のレーザ発振器の構成を示す。 Figure 8 shows an arrangement of a laser oscillator of the seventh embodiment of the present invention. 図8(a)において、半導体基板17上に半導体光増幅素子101、102、103、104、105、106、107、108、光カプラ120、非対称光カプラ71、及び、光導波路111、112、113、114、115、116、117、118、121、122、123が設けられている。 In FIG. 8 (a), the semiconductor optical amplifier 101,102,103,104,105,106,107,108 on the semiconductor substrate 17, the optical coupler 120, the asymmetric optical coupler 71 and the optical waveguide 111, 112, 113 , 114,115,116,117,118,121,122,123 is provided. 半導体基板17にはそれぞれに適度な反射率を有する端面26、60が設けられている。 End surfaces 26, 60 are provided having a suitable reflectivity to each of the semiconductor substrate 17. 光カプラ120はマルチモード干渉器型である。 The optical coupler 120 is a multi-mode interferometer type.

なお、半導体光増幅素子101、102、103、104、105、106、107、108は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier device 101,102,103,104,105,106,107,108 operates single transverse mode at a desired wavelength. また、非対称光カプラ71と光導波路111、112、113、114、115、116、117、118、121、122、123も所望の波長で単一横モード動作する。 Moreover, asymmetric optical coupler 71 and the optical waveguide 111,112,113,114,115,116,117,118,121,122,123 also operates single transverse mode at a desired wavelength.

また、光導波路111ないし118はアレイ導波路回折格子を形成している。 The optical waveguide 111 through 118 form an array waveguide diffraction grating.

図8(b)に光カプラ120の構造を示す。 FIG. 8 (b) shows the structure of the optical coupler 120. マルチモード干渉器124の片側(図8(b)の上方)からは光導波路111、112、113、114、115、116、117、118が分岐している。 From one side of the MMI coupler 124 (upward in FIG. 8 (b)) is an optical waveguide 111,112,113,114,115,116,117,118 is branched. マルチモード干渉器124のもう一方の側(図8(b)の下方)からは光導波路121、122が分岐している。 From the other side of the MMI coupler 124 (downward in FIG. 8 (b)) is an optical waveguide 121, 122 is branched.

光カプラ120、光導波路101、102、103、104、105、106、107、108、半導体光増幅素子101、102、103、104、105、106、107、108、及び、端面60は反射型のアレイ状導波路回折格子を形成している。 The optical coupler 120, optical waveguide 101,102,103,104,105,106,107,108, semiconductor optical amplifier 101,102,103,104,105,106,107,108, and the end surface 60 of the reflection type forming an array waveguide diffraction grating. 光導波路121側には特定の波長(λ1)の光が、光導波路122側には別の波長(λ2)の光が分岐する。 The optical waveguide 121 side light of a specific wavelength (.lambda.1), light of a different wavelength to the optical waveguide 122 side (.lambda.2) is branched.

光導波路121と光導波路122は非対称光カプラ71で合流して光導波路123に結合する。 Optical waveguide 121 and the optical waveguide 122 is coupled to the optical waveguide 123 joins with asymmetric optical coupler 71. 端面26と端面60に囲まれて、半導体光増幅素子101、102、103、104、105、106、107、108、光カプラ120、非対称光カプラ71、及び、光導波路111、112、113、114、115、116、117、118、121、122、123は共振器を形成している。 Surrounded by the end face 26 and the end face 60, a semiconductor optical amplifier device 101,102,103,104,105,106,107,108, the optical coupler 120, the asymmetric optical coupler 71, and optical waveguide 111, 112, 113 and 114 , 115,116,117,118,121,122,123 forms a resonator.

この共振器中において、光導波路121を経る経路は波長λ1のTMモード光のみが通過し、光導波路122を経る経路は波長λ2のTEモード光のみが通過する。 During this resonator, the route passing through the optical waveguide 121 only TM mode light of the wavelength λ1 passes, the path passing through the optical waveguide 122 only TE mode light of the wavelength λ2 to pass through. この結果、図8(a)に示したレーザ発振器では、波長λ1のTMモード光と波長λ2のTEモード光が同時発振し、出力光100にはこの二つの光が多重化されて取り出される。 As a result, in the laser oscillator shown in FIG. 8 (a), TE mode light of the TM mode light and the wavelength λ2 of the wavelength λ1 is oscillated simultaneously, the output light 100 the two light is extracted is multiplexed.

本実施例においても、半導体光増幅素子101、102、103、104、105、106、107、108としてはPDGの小さな伸長歪を有する歪量子井戸を有する半導体光増幅素子を用いることが望ましい。 Also in this embodiment, it is desirable to use a semiconductor optical amplifier device having a strained quantum well having a small elongation strain of the PDG as a semiconductor optical amplifier 101,102,103,104,105,106,107,108.

第八実施例 Eighth embodiment

図9に本発明の第八実施例のレーザ発振器110の構成を示す。 Figure 9 shows an arrangement of a laser oscillator 110 of the eighth embodiment of the present invention. 本時実施例のレーザ発振器は波長可変制御が可能であることが特徴である。 Laser oscillator of the present time embodiment is characterized is possible wavelength variable control. また、オンチップ型の波長ロッカーを設けたことも特徴である。 It is also a feature provided on-chip wavelength locker.

図9(a)において、半導体基板17上に半導体光増幅素子101、102、103、104、105、106、107、108、光導波路111、112、113、114、115、116、117、118、126、波長制御電極部131、光カプラ125、135、導波路マッハツェンダ型干渉器132、及び、受光素子133が設けられている。 9 (a), the semiconductor optical amplifier on a semiconductor substrate 17 101,102,103,104,105,106,107,108, optical waveguides 111,112,113,114,115,116,117,118, 126, the wavelength control electrode section 131, an optical coupler 125 and 135, waveguide Mach-Zehnder interferometer 132, and the light receiving element 133 is provided. 半導体基板17には適度な反射率を有する端面26が設けられている。 End surface 26 having an appropriate reflectance is provided on the semiconductor substrate 17. 光カプラ125はマルチモード干渉器型である。 The optical coupler 125 is a multi-mode interferometer type.

なお、半導体光増幅素子101、102、103、104、105、106、107、108は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier device 101,102,103,104,105,106,107,108 operates single transverse mode with a desired wavelength. また、光導波路111、112、113、114、115、116、117、118、126、及び、光カプラ135も所望の波長で単一横モード動作する。 The optical waveguide 111,112,113,114,115,116,117,118,126, and the optical coupler 135 also operates single transverse mode at a desired wavelength.

また、光導波路111ないし118はアレイ導波路回折格子を形成している。 The optical waveguide 111 through 118 form an array waveguide diffraction grating.

図9(b)に光カプラ125の構造を示す。 Figure 9 (b) shows the structure of the optical coupler 125. マルチモード干渉器124の片側(図9(b)の上方)からは光導波路111、112、113、114、115、116、117、及び、118が分岐している。 MMI coupler 124 on one side (FIG. 9 (b) above) optical waveguide from 111,112,113,114,115,116,117, and 118 are branched. マルチモード干渉器124のもう一方の側(図9(b)の下方)からは光導波路126が分岐している。 From the other side of the MMI coupler 124 (downward in FIG. 9 (b)) is an optical waveguide 126 is branched.

受光素子133は半導体光増幅素子101ないし108と同様の縦構造を有している。 Light-receiving element 133 has a vertical structure similar to that of the semiconductor optical amplifier device 101 through 108. すなわち、半導体光増幅素子を受光素子として転用している。 That is, it diverted semiconductor optical amplifier as the light receiving element. 受光素子133のZ-Z' Z-Z of the light receiving element 133 '
断面図は図2(b)に示す構造となる。 Sectional view is the structure shown in FIG. 2 (b).

光カプラ135は疎結合型の光カプラであり、光導波路を伝播する光信号の、例えば、1%程度を導波路マッハツェンダ型干渉器132側へと分岐する。 The optical coupler 135 is a loosely coupled type optical coupler, the optical signal propagating through the optical waveguide, for example, branches of about 1% to waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 side.

導波路マッハツェンダ型干渉器132と受光素子133は波長ロッカーとして動作する。 Waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 and the light receiving element 133 operates as a wavelength locker. 一般的に用いられる波長ロッカーは石英製エタロンと受光素子から成るが、本実施例では、石英製エタロンに代えて導波路マッハツェンダ型干渉器132を用いて、オンチップ型の波長ロッカーとした。 Generally the wavelength locker used consists quartz etalon and the light receiving element, in this embodiment, by using a waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 in place of the quartz etalon and the on-chip wavelength locker. 導波路マッハツェンダ型干渉器132は、例えば、中心波長1550nmにおいて、200GHz間隔で通過強度がピークとなるように動作する。 Waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 is, for example, at the center wavelength of 1550 nm, passes intensity 200GHz intervals operates to a peak. この波長ロッカーは比較的波長間隔の粗い(200GHz‐400GHz)DWDMなどに用いるのに適している。 The wavelength locker is suitable for use, such as a relatively coarse wavelength interval (200GHz-400GHz) DWDM.

また、図示していないが、光導波路126に光カプラ135と同様の光カプラをもう一つ設け、また、受光素子133と同様の受光素子を設けてあり、この組み合わせによってオンチップ型のパワーモニタを構成している。 Although not shown, another similarly provided the optical coupler and the optical coupler 135 to the optical waveguide 126, also is provided with the same light-receiving element and the light receiving element 133, the power monitor on-chip type by the combination constitute a.

図10に波長制御電極部131の構造を示す。 Figure 10 shows the structure of the wavelength control electrode section 131. 図10(a)に示すように導波路加熱電極140が光導波路111ないし118の導波方向に、これらの光導波路と重畳して設けられている。 The waveguide direction of Fig. 10 to the waveguide heating electrode 140 is not the optical waveguide 111 as shown in (a) 118, it is provided so as to overlap with those of the optical waveguides. 導波路加熱電極140の光導波路111ないし118との重畳部の長さは互いに異なっており、光導波路111と重畳する電極の長さが最も短く、光導波路118と重畳する電極の長さが最も長くなっている。 The length of the overlapping portion between the optical waveguide 111 through 118 of the waveguide heating electrode 140 are different from each other, the shortest length of the electrode which overlaps with the optical waveguide 111, the length of the electrode which overlaps with the optical waveguide 118 is most It is longer. また、ある光導波路と導波路加熱電極140の重畳部の長さは、隣接する光導波路と導波路加熱電極140の重畳部の長さと比べて、概略、一定の差を有している。 The length of the overlapping portion of a waveguide and the waveguide heating electrode 140, as compared to the length of the overlapping portion of adjacent optical waveguide and the waveguide heating electrode 140 has schematically, a constant difference.

導波路加熱電極140には光導波路111ないし118の互いの間隙を横断する部分143が設けられており、全体として一筆書き形状となっている。 The waveguide heating electrode 140 is provided with the portion 143 to cross each other's gaps of the optical waveguide 111 through 118, and has a single stroke shape as a whole. また、導波路加熱電極140の光導波路111ないし118との重畳部の厚さと幅は、概略、一定となっている。 The thickness and width of the overlapping portion between the optical waveguide 111 through 118 of the waveguide heating electrode 140 is made schematic, constant. したがって、導波路加熱電極140の単位長さ当たりの発熱量は、ほぼ一定である。 Therefore, the amount of heat generated per unit length of the waveguide heating electrode 140 is substantially constant. また、導波路加熱電極140はその両端に電極パッド141及び142が設けられている。 Further, the waveguide heating electrode 140 is the electrode pads 141 and 142 are provided at both ends thereof.

図10(b)に導波路加熱電極140のA-A'断面図を示す。 Figure 10 shows the A-A 'sectional view of the waveguide heating electrode 140 in (b). 図2(c)に示した光導波路の断面図とほぼ同じであるが、SiO2系パッシベーション層44の上に導波路加熱電極140が設けられている点が異なる。 It is substantially the same as the cross-sectional view of the optical waveguide shown in FIG. 2 (c), that the waveguide heating electrode 140 is provided on the SiO2-based passivation layer 44 is different. 導波路加熱電極140の材料としては、たとえば、Au系電極を用いることができる。 As the material of the waveguide heating electrode 140, for example, it can be used Au based electrode.

上記のように構成したので、波長制御電極部131では導波路加熱電極140に電流を印加することによって、光導波路111ないし118を加熱できる。 Since it is configured as described above, by applying an electric current to the wavelength control electrode section 131 in the waveguide heating electrode 140 can be heated through the optical waveguide 111 through 118. すると熱光学効果によって、光導波路の屈折率が変化し光導波路111ないし118の実効的な光路長を変えることができる。 Then the thermo-optic effect, to have no optical waveguide 111 changes the refractive index of the optical waveguide can alter the effective optical path length of 118. この結果、光導波路111ないし118と光カプラ125によって構成されているアレイ状導波路回折格子の波長特性を制御することができる。 As a result, it is possible to control the wavelength characteristics of the arrayed waveguide grating are constituted by an optical waveguide 111 through 118 and the optical coupler 125. そして、半導体光増幅素子101ないし108、光導波路111ないし118、光カプラ125、及び、端面26、60から成る共振器の共振波長を変えて、発振波長を制御することができる。 Then, it is possible to the semiconductor optical amplifier 101 through 108, the optical waveguide 111 through 118, optical coupler 125, and by changing the resonance wavelength of the resonator consisting of the end surface 26, 60, to control the oscillation wavelength. すなわち、可変波長のレーザ発振器を実現できる。 That is, it is possible to realize a laser oscillator of a variable wavelength.

また、このようにして発振させたレーザ光の波長を、光カプラ135、導波路マッハツェンダ型干渉器132、及び、受光素子133から構成される、オンチップ型波長ロッカーによって監視することができる。 Further, the wavelength of the laser light oscillated this manner, the optical coupler 135, waveguide Mach-Zehnder interferometer 132, and consists of the light receiving element 133 can be monitored by on-chip wavelength locker.

図11に、本実施例のレーザ発振器の実装例を示す。 11 shows an example implementation of the laser oscillator of the present embodiment. 図11(a)はヒートシンク150を示す。 FIG. 11 (a) shows a heat sink 150. ヒートシンク150には、電極パッド151、152、153、154、及び、溝155が設けられている。 The heat sink 150, the electrode pads 151 to 154, and, a groove 155 is provided.

図11(b)はレーザ発振器110上に設けられた電極パッドを示す。 11 (b) shows an electrode pad provided on the laser oscillator 110. 電極パッド141、142は導波路加熱電極140の両端に設けられた電極パッドである。 Electrode pads 141 and 142 is an electrode pad provided on both ends of the waveguide heating electrode 140. 電極パッド134は受光素子133に対応する電極パッドである。 Electrode pad 134 is an electrode pad corresponding to the light receiving element 133. そして、電極パッド109は半導体光増幅素子101ないし108の駆動電極に対応する電極パッドである。 Then, the electrode pad 109 is an electrode pad corresponding to the drive electrodes of the semiconductor optical amplifier device 101 through 108.

レーザ発振器110はデバイス構成面がヒートシンク150に接触するように配置される。 The laser oscillator 110 is arranged to the device configuration surface is in contact with the heat sink 150. いわゆるジャンクションサイドダウン型実装である。 It is a so-called junction-side-down implementation. レーザ発振器110の電極パッド109、133、141、及び、142は、それぞれ、ヒートシンク150の電極パッド154、153、152、及び、151と接続される。 Electrode pads 109,133,141 of the laser oscillator 110, and, 142, respectively, the electrode pads 154,153,152 of the heat sink 150, and are connected to the 151.

ヒートシンク150の溝155はレーザ発振器110の波長制御電極部131に対応するように配置される。 Groove 155 of the heat sink 150 is positioned to correspond to the wavelength control electrode section 131 of the laser oscillator 110. すなわち、波長制御電極部131はヒートシンク150とは接触しない。 That is, the wavelength control electrode portion 131 does not contact with the heat sink 150. このように構成したのは、波長制御電極部131とヒートシンク150が接触していると導波路加熱電極140によって投入した電力がヒートシンクに逃げてしまい、波長制御ができなくなってしまうためである。 Thus was constructed is because electric power charged by the wavelength control electrode section 131 and the waveguide heating electrode 140 when the heat sink 150 is in contact escapes to the heat sink, it becomes impossible wavelength control.

また、半導体光増幅素子101ないし108はヒートシンク150に接触するので、半導体光増幅素子101ないし108から生じた熱が導波路加熱電極140の下の光導波路に影響を与えるのを防ぐことができ、波長制御の精度を向上させることができる。 Further, since the semiconductor optical amplifier 101 to 108 into contact with the heat sink 150, it is possible to prevent the heat generated from the semiconductor optical amplifier 101 through 108 affects the optical waveguide under the waveguide heating electrode 140, it is possible to improve the accuracy of wavelength control.

さらに、ヒートシンク150の溝155は、半導体光増幅素子101ないし108と導波路加熱電極140において生成した熱がオンチップ波長ロッカーを構成する導波路マッハツェンダ型干渉器132に対して与える影響を低減することができる。 Further, the groove 155 of the heat sink 150 is to reduce the influence given to the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 heat generated in the semiconductor optical amplifier device 101 through 108 and the waveguide heating electrode 140 constitutes an on-chip wavelength locker can. したがって、オンチップ波長ロッカーの波長検出精度を向上させることができる。 Therefore, it is possible to improve the wavelength accuracy of detecting the on-chip wavelength locker.

ヒートシンク150上にはサーミスタ156が設けられている。 Thermistor 156 is provided on the heat sink 150. また、ヒートシンク150の下方には図示しない電子冷凍器が設けられている。 The electronic refrigerator is provided with a not-shown beneath the heat sink 150. サーミスタ156の配置を図9(a)及び図11(c)に示す。 The placement of the thermistor 156 shown in FIG. 9 (a) and FIG. 11 (c). サーミスタ156によって検出された温度に対して、図示しない電子冷凍素子が制御される。 Against temperature detected by the thermistor 156, the electronic refrigeration element (not shown) is controlled.

サーミスタ156は図9(a)から明らかなように導波路マッハツェンダ型干渉器132の近傍に配置されている。 The thermistor 156 is disposed in the vicinity of the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 As is clear from FIG. 9 (a). これは、電子冷凍器による温度制御を、導波路マッハツェンダ型干渉器132を標的として行うことを意味する。 This temperature control by the electronic refrigerator, a waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 is meant to make a target. これによって、オンチップ波長ロッカーの温度が一定に保たれ、波長制御の基準が精度よく保たれる効果をもたらす。 Thus, it kept at a temperature of on-chip wavelength locker is constant, resulting in an effect that reference wavelength control can be maintained accurately.

ヒートシンク150の溝155は、別の形態を取ることができる。 Groove 155 of the heat sink 150 may take another form. 適切な凹部を、ヒートシンク150を設けることによって、必要な効果を得ることができる。 Suitable recess, by providing the heat sink 150, it is possible to obtain the desired effect. レーザ発振器110を備えたチップのデバイス構成面がヒートシンク150に接触するように配置されるにあたって、このチップとヒートシンク150に非接触部を設ければ良い。 In the device structure surface of the chip with the laser oscillator 110 is placed in contact with the heat sink 150 may be provided a non-contact portion on the chip and the heat sink 150.

上記の非接触部が波長制御電極部131に対応して設けられることによって、導波路加熱電極140の制御性を向上させることができる。 By non-contact portion of the above can be provided corresponding to the wavelength control electrode section 131, it is possible to improve the controllability of the waveguide heating electrode 140. また、レーザ発振器110を備えたチップの他の構成要素、半導体光増幅素子101ないし108などからの熱が導波路加熱電極140に対して影響を与えることを防ぐことができる。 Further, it is possible to prevent giving other components of the chip with the laser oscillator 110, the heat effect on the waveguide heating electrode 140 from a semiconductor optical amplifier device 101 through 108.

上記の非接触部を適切に配置することによって、オンチップ波長ロッカーの波長検出部、導波路マッハツェンダ型干渉器132、に対してレーザ発振器110を備えたチップの他の構成要素が影響を与えることを防ぐことができる。 By proper placement of the non-contact portion of the, the wavelength detector of the on-chip wavelength locker, waveguide Mach-Zehnder interferometer 132, other components of the chip with the laser oscillator 110 with respect to influence it is possible to prevent.

レーザ発振器110を備えたチップの温度制御を行うための温度検出素子、サーミスタ156、をオンチップ波長ロッカーの波長検出部、導波路マッハツェンダ型干渉器132の近傍に設けることによって、波長検出精度を向上させ、ひいては、波長可変レーザの波長制御精度を向上させることができる。 Wavelength detector of the on-chip wavelength locker temperature detecting element, a thermistor 156, a for controlling the temperature of the chip having a laser oscillator 110, by providing in the vicinity of the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132, improving the wavelength detection accuracy is, thus, it is possible to improve the wavelength control accuracy of the tunable laser.

導波路加熱電極140は一筆書き形状としたが、光導波路の数が多い場合は、導波路加熱電極を複数に分割し、分割した個々の電極を一筆書き形状とし、また、分割した個々の電極を並列接続しても良い。 Waveguide heating electrode 140 is set to one stroke shape, when the number of the optical waveguide is large, it divides the waveguide heating electrodes into a plurality of the individual electrodes divided single stroke shape, divided individual electrodes the may be connected in parallel. これは、一筆書き形状の電極の総延長が長くなりすぎると電気抵抗が高くなり過ぎて、駆動電圧が高くなりすぎることを回避するためである。 This is because when the total length of one stroke shape of the electrode becomes too long, too high electrical resistance, in order to avoid that the driving voltage becomes too high. 分割した個々の電極の電気抵抗は、概略等しくなるように設計するのが望ましい。 Electric resistance of the divided individual electrodes, it is desirable to design as outlined equal.

本実施例においては、オンチップ波長ロッカーを設けたが、図9(a)からオンチップ波長ロッカーを取り除いても良い。 In the present embodiment, is provided on-chip wavelength locker may be removed on-chip wavelength locker from FIG 9 (a). また、チップの外部に波長ロッカーを設けることもできる。 It is also possible to provide a wavelength locker outside the chip.

本実施例においてはジャンクションサイドダウン型の実装を行ったが、ジャンクションサイドアップ型の実装を行うようにしても良い。 While we implemented the junction side-down in the present embodiment, it may be performed to implement a junction side up type.

第九実施例 Ninth Example

本発明の第九実施例は第八実施例の変形例である。 Ninth embodiment of the present invention is a modification of the eighth embodiment. 図9のレーザ発振器110の構成において、波長制御電極部131の構造を図12に示すように変形した。 In the configuration of the laser oscillator 110 of FIG. 9, a modification of the structure of the wavelength control electrode portion 131 as shown in FIG. 12. 第八実施例では熱光学効果を用いて屈折率を変えることにより、光導波路111ないし118の実効的な光路長を変えたが、本実施例では、異なる方法によって光導波路111ないし118の屈折率を変える点に特徴がある。 By changing the refractive index by using a thermo-optic effect in the eighth embodiment, the refractive index of it changed the effective optical path length of the optical waveguide 111 through 118, in this embodiment, to no optical waveguide 111 by different methods 118 it is characterized in that changing the.

図12(a)に示すように、波長制御電極部131に対応する光導波路111ないし118に、屈折率制御光導波路160が設けられている。 As shown in FIG. 12 (a), the optical waveguide 111 through 118 correspond to the wavelength control electrode section 131, the refractive index control beam waveguide 160 is provided. また、屈折率制御光導波路160の長さは光導波路111ないし118に対応して異なっており、隣接する屈折率制御光導波路160の長さは、概略、一定の差を有している。 The length of the refractive index control beam waveguide 160 are different in correspondence to the optical waveguides 111 to 118, the length of the refractive index control beam waveguide 160 adjacent has schematically, a constant difference.

図12(b)に屈折率制御光導波路160のB-B'断面図を示す。 Figure 12 shows a B-B 'sectional view of the refractive index control beam waveguide 160 (b). 図2(c)の構造に代えて、n-InPクラッド層161、アンドープコア層162、及び、p-InPクラッド層163が設けられている。 Instead of the structure of FIG. 2 (c), n-InP cladding layer 161, the undoped core layer 162, and, the p-InP cladding layer 163 is provided. また、SiO2系パッシベーション層44にはコンタクト用スルーホールを設け、電極164を設けた。 Further, a through hole contact is provided on the SiO2-based passivation layer 44, it is provided an electrode 164. 電極164の形状は、波長制御電極部131を示す三角形にほぼ一致する。 The shape of the electrode 164 substantially coincides with the triangle of a wavelength control electrode section 131.

図12(b)の構造に順バイアスを加えて電流を流すと、電流注入によるキャリア効果によって、導波領域45の実効屈折率が変化する。 12 when a current flows by the forward bias added to the structure of (b), by the carrier effect of the current injection, the effective refractive index of the waveguiding region 45 is changed. これによって、光導波路の屈折率が変化し光導波路111ないし118の実効的な光路長を変えることができる。 Thus, to have no optical waveguide 111 changes the refractive index of the optical waveguide can alter the effective optical path length of 118. この結果、光導波路111ないし118と光カプラ125によって構成されているアレイ状導波路回折格子の波長特性を制御することができる。 As a result, it is possible to control the wavelength characteristics of the arrayed waveguide grating are constituted by an optical waveguide 111 through 118 and the optical coupler 125.

そして、半導体光増幅素子101ないし108、光導波路111ないし118、光カプラ125、及び、端面26、60から成る共振器の共振波長を変えて、発振波長を制御することができる。 Then, it is possible to the semiconductor optical amplifier 101 through 108, the optical waveguide 111 through 118, optical coupler 125, and by changing the resonance wavelength of the resonator consisting of the end surface 26, 60, to control the oscillation wavelength. すなわち、可変波長のレーザ発振器を実現できるのは、第八実施例において説明したとおりである。 That is, it can realize a laser oscillator of the variable wavelength are as described in the eighth embodiment.

また、図12(b)の構造(pin接合)に逆バイアスを加えても、電気光学効果によって導波領域45の実効屈折率を変化させることができる。 Further, it is possible to change the structure even when the reverse bias is added to the (pin junction), the effective refractive index of the waveguide region 45 by the electro-optic effect in FIG. 12 (b). この効果を利用して、可変波長のレーザ発振器をすることもできる。 Using this effect, it is also possible to the laser oscillator of a variable wavelength.

ただし、キャリア注入によって屈折率変化をさせる場合と、電気光学効果によって屈折率変化をさせる場合とでは、n-InPクラッド層161、アンドープコア層162、及び、p-InPクラッド層163の構造(組成比やドーピング濃度など)は異なる。 However, the case of the refractive index change by carrier injection, in the case of the refractive index change by an electro-optical effect, n-InP cladding layer 161, the undoped core layer 162, and the structure of the p-InP cladding layer 163 (composition such as ratio and doping concentration) are different.

第十実施例 Tenth Example

図13に本発明の第十実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the tenth embodiment of the present invention in FIG. 13. このレーザ発振器は波長可変型である。 The laser oscillator is tunable. 半導体基板17上に半導体光増幅素子171、172、光導波路111、112、113、114、115、116、117、118、126、波長制御電極部131、及び、光カプラ125、173が設けられている。 The semiconductor optical amplifier 171 and 172 on the semiconductor substrate 17, an optical waveguide 111,112,113,114,115,116,117,118,126, the wavelength control electrode section 131, and, in the optical coupler 125,173 is provided there. 半導体基板17には適度な反射率を有する端面60と低反射率コートが施された端面174が設けられている。 End face 174 of the end face 60 is a low reflectance coating were subjected having appropriate reflectance is provided on the semiconductor substrate 17. 光カプラ125はマルチモード干渉器型である。 The optical coupler 125 is a multi-mode interferometer type.

半導体光増幅素子171、172は所望の波長で単一横モード動作する。 The semiconductor optical amplifier 171 and 172 operates the single transverse mode at a desired wavelength. また、光導波路111、112、113、114、115、116、117、118、126、及び、光カプラ173は所望の波長で単一横モード動作する。 The optical waveguide 111,112,113,114,115,116,117,118,126, and the optical coupler 173 operates the single transverse mode at a desired wavelength.

本実施例においては、レーザ発振部は、ひとつの半導体光増幅素子171、n個の光導波路、光カプラ125、及び、適度な反射率を有する端面60から成り立っており、第j番目の光導波路について、光カプラ125から適度な反射率を有する端面60までの光路長をLKjとした時に、以下の数式(11)を満たしている。 In the present embodiment, the laser oscillation section is one of the semiconductor optical amplifier device 171, n-number of optical waveguides, optical couplers 125 and, has consists end face 60 has an appropriate reflectance, the j-th optical waveguide for the optical path length to the end face 60 has an appropriate reflectance from the optical coupler 125 when the LKJ, satisfy the following equation (11).
LKj+1=LKj+C (11) LKj + 1 = LKj + C (11)

ただし、数式(11)において、1≦j≦nで、n≧2、かつ、Cは定数である。 However, in Equation (11), in 1 ≦ j ≦ n, n ≧ 2 and,, C is a constant. また、LKj、Cは屈折率を考慮した実効的な光路長である。 Further, LKJ, C is an effective optical path length in consideration of the refractive index. なお、j=1となる光導波路は光カプラ125と最も短い距離で結ばれている光導波路であり、以下、jが大きくなるのに伴い、光カプラ125と接続される光導波路の長さが長くなるように順番が付けられている。 The optical waveguide comprising a j = 1 is the optical waveguide are connected by the shortest distance between the optical coupler 125, the following, as the j becomes larger, the length of the optical waveguide to be connected to the optical coupler 125 is the order is attached so as to be longer.

上記の構成によって、光導波路111ないし118と光カプラ125はアレイ状導波路回折格子を形成している。 The configuration of the optical waveguide 111 through 118 and the optical coupler 125 forms an array waveguide diffraction grating.

波長制御電極部131は、図10(a)に示したのと同様の導波路加熱電極を用いている。 Wavelength control electrode section 131 uses a similar waveguide heating electrode to that shown in Figure 10 (a). すなわち、熱光学効果によって光導波路屈折率を変化させて、光導波路の光路長を変えるものである。 That is, by changing the optical waveguide refractive index by heat-optical effect is to vary the optical path length of the optical waveguide.

光導波路111ないし118、適度な反射率を有する端面60、及び、光カプラ125は反射型アレイ状導波路回折格子を形成し、特定の波長を選択する。 Optical waveguide 111 through 118, the end face 60 has an appropriate reflectance and the optical coupler 125 to form a reflective type arrayed waveguide grating to select a particular wavelength. 光導波路111ないし118、適度な反射率を有する端面60、及び、光カプラ125によって、選択された波長の光は、光カプラ173を経て、半導体光増幅素子171で増幅後、適度な反射率を有する端面60で反射される。 Optical waveguide 111 through 118, the end face 60 has an appropriate reflectance and, by an optical coupler 125, light of a selected wavelength passes through the optical coupler 173, amplified by the semiconductor optical amplifier device 171, a moderate reflectance is reflected by the end face 60 with. これによって、共振器が形成されて、レーザ発振が生じる。 Thereby, the resonator is formed, the laser oscillation occurs.

光カプラ173は疎結合型の光カプラであり、半導体光増幅素子171側には99%、半導体光増幅素子172側には1%の光が分岐する。 The optical coupler 173 is a loosely coupled type optical coupler, 99% of the semiconductor optical amplifier device 171 side, the semiconductor optical amplifier device 172 side 1% of the light branching. したがって、適度な反射率を有する端面60、光導波路111ないし118、光カプラ125、半導体光増幅素子171で構成されたレーザ発振部によって生成されたレーザ光のごく一部が光カプラ125によって半導体光増幅素子172側に分岐する。 Therefore, the end surface 60 having a suitable reflectivity, to no optical waveguide 111 118, optical coupler 125, the semiconductor light small portion of the laser beam generated by the laser oscillation section including a semiconductor optical amplifier device 171 by the optical coupler 125 branches to the amplifier element 172 side.

半導体光増幅素子172よって増幅されたレーザ光は出力光175として出力される。 The semiconductor optical amplifier device 172 laser light amplified Therefore is outputted as the output light 175. この構成は、いわゆる、マスターオシレータパワーアンプリファイア(MOPA:Master Oscillator Power Amplifier)として知られる構成である。 This arrangement is a so-called master oscillator power amplifier: a (MOPA Master Oscillator Power Amplifier) ​​as a known configuration.

半導体光増幅素子172からの出力光175は図示しないレンズによって図示しない出力光ファイバへと結合される。 The output light 175 from the semiconductor optical amplifier 172 is coupled to the output optical fiber (not shown) by a lens (not shown). また、端面60側から出力される出力光176は図示しないパワーモニタ、及び、図示しない波長ロッカーへと導かれる。 Further, the output light 176 output from the end face 60 side power monitor (not shown), and is guided to the wavelength locker, not shown.

本実施例のレーザ発振器は、疎結合型の光カプラ173によって、レーザ発振部と光増幅部を分離した構造となっている。 The laser oscillator of the present embodiment, the loose coupling type optical coupler 173, and has a separate laser oscillation unit and the optical amplification unit structure. この構造によって、戻り光によってレーザ発振部が影響を受けることを防ぐことができる。 This structure makes it possible to prevent the laser oscillation section is affected by the return light. また、レーザ発振部の波長を変えている間、半導体光増幅素子172への電流の供給を止めることによって、波長変更中のレーザ光が出力されるのを防ぐことができる。 Further, while changing the wavelength of the laser oscillation section can be prevented by stopping the supply of current to the semiconductor optical amplifier device 172, that the laser light in the wavelength change is outputted.

また、波長制御電極部131には、電流注入によるキャリア効果による屈折率変化を生じる構造、あるいは、電気光学効果によって屈折率変化を生じる構造を用いることもできる。 Further, to the wavelength control electrode 131, the structure results in a change in refractive index due to carrier effect by current injection, or may be used a structure results in a refractive index change by an electro-optical effect.

第十一実施例 Eleventh embodiment

図14に本発明の第十一実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the eleventh embodiment of the present invention in FIG. 14. 第十実施例として図13に示した波長可変レーザ発振器において、半導体光増幅素子172に代えて、図1に示した半導体光増幅器を用いたことが特徴である。 The wavelength tunable laser oscillator shown in FIG. 13 as a tenth embodiment, instead of the semiconductor optical amplifier device 172, is characterized in that using a semiconductor optical amplifier shown in FIG. すなわち、複数の半導体光増幅素子を、光導波路を用いて位相整合するように並列接続したので大きな出力光を得ることができる。 That is, a plurality of semiconductor optical amplifier device, it is possible to obtain a large output light so connected in parallel to the phase matching with an optical waveguide.

具体的には、半導体光増幅素子172に代えて、半導体光増幅素子181、182、183、183、及び、光カプラ185、186からなる光増幅器を用いた。 Specifically, instead of the semiconductor optical amplifier device 172, the semiconductor optical amplifier device 181,182,183,183, and, using an optical amplifier and an optical coupler 185, 186. 光カプラ185、186は図1(b)、(c)において示したマルチモード干渉器型の光カプラと同様の構造を有している。 The optical coupler 185 and 186 FIG. 1 (b), has the same structure as the optical coupler of the multimode interferometer-type shown in (c).

光カプラ173は疎結合型の光カプラであることは第十実施例と同様である。 It optical coupler 173 is a loosely coupled type optical coupler is similar to the tenth embodiment. また、半導体光増幅素子181、182、183、184、及び、光カプラ185、186からなる光増幅器によって増幅されたレーザ光は出力光175として出力される。 The semiconductor optical amplifier device 181, 182, 183, 184, and laser light amplified by the optical amplifier comprising an optical coupler 185, 186 is outputted as the output light 175. 出力光175は図示しないレンズによって図示しない出力光ファイバへと結合される。 The output light 175 is coupled into the output optical fiber (not shown) by a lens (not shown). また、端面60側から出力される出力光176は図示しないパワーモニタ、及び、図示しない波長ロッカーへと導かれる。 Further, the output light 176 output from the end face 60 side power monitor (not shown), and is guided to the wavelength locker, not shown. これらの挙動も第十実施例と同様である。 These behaviors are also the same as the tenth embodiment.

第十二実施例 The twelfth embodiment

図15に本発明の第十二実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the twelfth embodiment of the present invention in FIG. 15. 本実施例の特徴は鋸歯状反射面210を設けて光路長の調整を容易にしたことにある。 The feature of this embodiment lies in that to facilitate the adjustment of the optical path length is provided a serrated reflecting surface 210.

図15(a)に示すように、半導体基板200上に、半導体光増幅素子201、202、203、204、205、206、207、208、光導波路211、212、213、214、215、216、217、218、221、222、223、224、225、226、227、228、230、光カプラ220、及び、鋸歯状反射面210が設けられている。 As shown in FIG. 15 (a), on a semiconductor substrate 200, the semiconductor optical amplifier device 201,202,203,204,205,206,207,208, optical waveguides 211,212,213,214,215,216, 217,218,221,222,223,224,225,226,227,228,230, optical couplers 220 and, serrated reflecting surface 210 is provided. また、半導体基板200には適度な反射率を有する端面209が設けられている。 Further, the end surface 209 having an appropriate reflection factor is provided on the semiconductor substrate 200.

光カプラ220はマルチモード干渉器型であり、その構造を図15(b)に示す。 The optical coupler 220 is a multi-mode interferometer type, the structure of which is shown in FIG. 15 (b). 単一横モードで動作する8つの光導波路221ないし228からの信号は、マルチモード干渉器229内で一端、複数の横モード状態となる。 Signal from to eight optical waveguides 221 not to operate in a single transverse mode 228 becomes one end, a plurality of transverse mode state in the multi-mode interferometer 229. 次いで、単一横モードで動作する光導波路230に合流される。 Then it joins the optical waveguide 230 to operate in a single transverse mode.

第四実施例において、図5に示したようなレーザ発振器では、反射型アレイ状導波路回折格子を形成する光導波路間の光路長差を大きく取ろうとすると、光導波路を大きく湾曲させる必要が生じていた。 In a fourth embodiment, in the laser oscillator shown in FIG. 5, when trying increase the optical path length difference between the optical waveguides to form a reflection type arrayed waveguide grating, it is necessary to bend a large waveguide which was. このため、光導波路回路パターンの専有面積が増加するという欠点があった。 Therefore, there is a disadvantage that the occupied area of ​​the optical waveguide circuit pattern increases. また、光導波路を大きく湾曲させることによる損失の増大という問題もあった。 Further, there is also a problem of increased loss due to largely curved optical waveguides.

これに対して、本実施例においては、ドライエッチングなどで形成した鋸歯状反射面210を設けることによって、光導波路間の光路をより容易に調整することができる。 In contrast, in the present embodiment, by providing a serrated reflecting surface 210 formed by dry etching, it is possible to adjust the optical path between the optical waveguide more easily.

本実施例においては、n個の半導体光増幅素子、光カプラ220、及び、鋸歯状反射面210から成り立っており、第j番目の半導体光増幅素子について、光カプラ220から半導体光増幅素子までの光導波路長(入力側光路長)をLIj、半導体光増幅素子の光路長LAj、半導体光増幅素子から鋸歯状反射面210までの距離をLrjとした時に、以下の数式(12)を満たしている。 In this embodiment, n pieces of the semiconductor optical amplifier device, an optical coupler 220 and, has consists serrated reflecting surface 210, for the j th semiconductor optical amplifier device, from the optical coupler 220 to the semiconductor optical amplifier waveguide length (input side optical path length) Lij, the optical path length of the semiconductor optical amplifier device LAj, the distance from the semiconductor optical amplifier device until serrated reflecting surface 210 when the Lrj, satisfy the following equation (12) .
LIj+1+LAj+1+Lrj+1=LIj+1+LAj+1+Lrj+1+C (12) LIj + 1 + LAj + 1 + Lrj + 1 = LIj + 1 + LAj + 1 + Lrj + 1 + C (12)

ただし、数式(12)において、1≦j≦n、n≧2、かつ、Cは定数である。 However, in Equation (12), 1 ≦ j ≦ n, n ≧ 2, and, C is a constant. また、LIj、LAj、Lrj、Cは屈折率を考慮した実効的な光路長である。 Further, LIj, LAj, Lrj, C is an effective optical path length in consideration of the refractive index. なお、j=1となる半導体光増幅素子は光カプラ220と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、jが大きくなるのに伴い、光カプラ220と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。 The semiconductor optical amplifier to be j = 1 is the element that are connected by the shortest optical waveguide and the optical coupler 220, the following, as the j's increases, an optical waveguide which is connected to the optical coupler 220 is long the order is attached in such a way that.

以上の構成により、第四実施例において説明したように、アレイ状導波路回折格子と同様の位相整合条件が満たされて、レーザ発振が生じる。 With the above configuration, as described in the fourth embodiment, the same phase matching conditions and arrayed waveguide grating are satisfied, the laser oscillation occurs. 生成されたレーザ発振光は光導波路230より外部に出力光240として出力される。 Laser oscillation light generated is output as an output light 240 to the outside from the optical waveguide 230.

図15(a)は、数式(12)において、C>0の場合の構成を示している。 FIG. 15 (a), in Equation (12) shows a configuration for C> 0.

数式(11)においてC=0とした場合の構成を図16(a)に示す。 The structure of the case of the C = 0 In Equation (11) shown in FIG. 16 (a). C=0とするということは、各半導体光増幅素子を経由する光路長が全て等しいことを意味する。 That the C = 0, the light path length through each semiconductor optical amplifier device which means that all equal. これは、波長に依存せずに位相整合が成り立つ条件である。 This is a condition where the phase matching holds without depending on the wavelength. 鋸歯状反射面210の形状は図15(a)の場合とは異なって、より平坦なものとなっている。 The shape of sawtooth-like reflection surface 210 is different from the case of FIG. 15 (a), which is made more flat.

また、図15(a)の構成に代えて、図16(b)のように構成することもできる。 Further, instead of the configuration of FIG. 15 (a), it may be configured as shown in FIG. 16 (b). 図15(a)では鋸歯状反射面210は上に向かって凸の形状、図16(b)では鋸歯状反射面210は下に向かって凸の形状をしている。 Figure 15 (a) the serrated reflecting surface 210 towards the upper convex shape, and FIG. 16 (b) the serrated reflecting surface 210 has a convex downward. しかし、図15(a)の構成と図16(b)の構成の挙動は同等である。 However, the behavior of the structure of the arrangement and Figure 16 (b) of FIG. 15 (a) is equivalent. このように、第j番目の半導体光増幅素子は任意に配置することができるので、鋸歯状反射面210の形状を様々に変えることが可能である。 Thus, since the j th semiconductor optical amplifier can be arbitrarily arranged, it is possible to change a variety of shapes of the sawtooth-like reflection surface 210.

図17に図16(a)の構成にファイバブラッググレーティング(FBG:Fbier Bragg Grating)242を付け加えて特定波長を発振させるようにした構成を示す。 Configuration to the fiber Bragg grating shown in FIG. 16 (a) in FIG. 17 (FBG: Fbier Bragg Grating) 242 and adds showing a configuration so as to oscillate a specific wavelength. 光導波路と出力ファイバを兼ねるファイバブラッググレーティング242がレンズ241を介して結合している。 Fiber Bragg grating 242 serving as a waveguide and the output fiber is attached via a lens 241. これにより、ファイバブラッググレーティング242で規定される波長でレーザ発振が生じる。 Thus, the laser oscillation occurs at a wavelength determined by the fiber Bragg grating 242. なお、この場合、端面209に代えて、低反射率コートを施した端面219を設ける。 In this case, instead of the end face 209, providing an end surface 219 which has been subjected to low-reflectance coating.

なお、図15ないし図17に示した本実施例の構成に、さらに第八実施例において図9に示したような波長制御電極部131を設けて波長可変レーザとすることができる。 Incidentally, it is possible to provided a wavelength control electrode portion 131 as shown in FIG. 9 and tunable laser in the configuration, further eighth embodiment of the present embodiment shown in FIGS. 15 to 17.

第十三実施例 Thirteenth embodiment

図18に本発明の第十三実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the thirteenth embodiment of the present invention in FIG. 18. 本実施例は、反射型アレイ状導波路回折格子の外側にひとつの半導体光増幅素子231を設けてレーザ発振器を構築した点が第十二実施例と異なる。 This example, points to construct a laser oscillator a single semiconductor optical amplifier device 231 provided outside the reflection-type arrayed waveguide grating is different from the twelfth embodiment.

図18に示すように、半導体基板200上に、半導体光増幅素子231、光導波路221、222、223、224、225、226、227、228、230、232、光カプラ220、及び、鋸歯状反射面210が設けられている。 As shown in FIG. 18, on the semiconductor substrate 200, a semiconductor optical amplifier device 231, an optical waveguide 221,222,223,224,225,226,227,228,230,232, optical coupler 220, and, serrated reflection surface 210 is provided. また、半導体基板200には適度な反射率を有する端面209が設けられている。 Further, the end surface 209 having an appropriate reflection factor is provided on the semiconductor substrate 200. 光カプラ220はマルチモード干渉器型であり、その構造を図15(b)に示す。 The optical coupler 220 is a multi-mode interferometer type, the structure of which is shown in FIG. 15 (b). 光カプラ220の挙動は第十二実施例で説明したとおりである。 Behavior of the optical coupler 220 are as described in the twelfth embodiment.

本実施例では、光カプラ220、光導波路221、222、223、224、225、226、227、228、及び、鋸歯状反射面210によってアレイ状導波路回折格子が形成されている。 In this embodiment, the optical coupler 220, optical waveguides 221,222,223,224,225,226,227,228, and arrayed waveguide gratings by serrated reflecting surface 210 is formed.

本実施例においても、ドライエッチングなどで形成した鋸歯状反射面210を設けることによって、光導波路間を大きく湾曲させる異なる光路差を容易に調整することができる。 Also in this embodiment, by providing a serrated reflecting surface 210 formed by dry etching, it is possible to easily adjust the different optical path difference is largely curved between optical waveguides. その結果、光導波路回路パターンの専有面積を低減せしめ、また、光導波路を湾曲させることによる損失の増大を防ぐことができる。 As a result, it allowed reducing the area occupied by the optical waveguide circuit pattern, also, it is possible to prevent an increase in loss caused by bending the optical waveguide.

本実施例においては、n個の半導体光増幅素子、光カプラ220、及び、鋸歯状反射面210から成り立っており、第j番目の半導体光増幅素子について、光カプラ220からから鋸歯状反射面210までの距離をLdjとした時に、以下の数式(13)を満たしている。 In this embodiment, n pieces of the semiconductor optical amplifier device, an optical coupler 220 and, has consists serrated reflecting surface 210, for the j th semiconductor optical amplifier, the optical coupler 220 Karakara serrated reflecting surface 210 the distance to when the LDj, satisfy the following equation (13).
Ldj+1=Ldj+C (13) Ldj + 1 = Ldj + C (13)

ただし、数式(13)において、1≦j≦nで、n≧2、かつ、Cは定数である。 However, in Equation (13), in 1 ≦ j ≦ n, n ≧ 2 and,, C is a constant. また、Ldj、Cは屈折率を考慮した実効的な光路長である。 Further, LDj, C is an effective optical path length in consideration of the refractive index. なお、j=1となる光導波路は光カプラ220と最も短い距離で結ばれている光導波路であり、以下、jが大きくなるのに伴い、光カプラ220と接続される光導波路の長さが長くなるように順番が付けられている。 The optical waveguide comprising a j = 1 is the optical waveguide are connected by the shortest distance between the optical coupler 220, the following, as the j becomes larger, the length of the optical waveguide to be connected to the optical coupler 220 the order is attached so as to be longer.

以上の構成により、第四実施例において説明したように、アレイ状導波路回折格子と同様の位相整合条件が満たされて、レーザ発振が生じる。 With the above configuration, as described in the fourth embodiment, the same phase matching conditions and arrayed waveguide grating are satisfied, the laser oscillation occurs. 生成されたレーザ発振光は光導波路232より外部に出力光240として出力される。 Laser oscillation light generated is output as an output light 240 from the waveguide 232 to the outside.

本実施例においても第十二実施例において示したようにC=0とした構成をとることが可能である。 In this embodiment it is possible to adopt a configuration in which the C = 0 as shown in the twelfth embodiment. また、図17に示したのと同様の構成をとることが可能である。 It is also possible to adopt a structure similar to that shown in FIG. 17. また、j番目の半導体光増幅器は任意に配置できるので、図16(b)に示したのと同様の構成をとることも可能である。 Further, since the j th of the semiconductor optical amplifier can be arranged arbitrarily, it is also possible to adopt a structure similar to that shown in FIG. 16 (b).

なお、本実施例の構成に、さらに第八実施例において図9に示したような波長制御電極部131を設けて波長可変レーザとすることができる。 Incidentally, the structure of this embodiment can be a tunable laser further wavelength control electrode portion 131 as shown in FIG 9 is provided in the eighth embodiment.

第十四実施例 Fourteenth embodiment

図19に本発明の第十四実施例のレーザ発振器を示す。 Figure 19 shows a laser oscillator of the fourteenth embodiment of the present invention. 本実施例は、TEモード光とTMモード光を独立して波長を変えることができる波長可変レーザであることが特徴である。 This embodiment is characterized a tunable laser which can vary the wavelength independently of TE mode light and TM mode light. また、MOPA構造を採用し、パワーアンプリファイアとして第一実施例に示した構成の半導体レーザ増幅器を採用している。 Further, adopting the MOPA structure employs a semiconductor laser amplifier having the configuration shown in the first embodiment as a power amplifier.

図19に示すように、本実施例のレーザ発振器は、半導体基板250上に設けられた反射型アレイ状導波路回折格子252、253、非対称光カプラ254、疎結合型光カプラ255、半導体光増幅素子256、及び、アレイ型半導体光増幅器251から成り立っている。 As shown in FIG. 19, the laser oscillator of this embodiment, reflective arrayed waveguide diffraction grating provided on the semiconductor substrate 250 252 253, asymmetric optical coupler 254, loosely coupled optical coupler 255, a semiconductor optical amplifier elements 256 and are made up of an array-type semiconductor optical amplifier 251. 半導体基板250は低反射率コートが施された端面261と適度な反射率を有する端面260を備えている。 The semiconductor substrate 250 is provided with an end face 260 having appropriate reflectance and the end face 261 of the low reflectance coating is applied.

反射型アレイ状導波路回折格子252、253はそれぞれ、波長制御電極部262、263を備えている。 Each reflective arrayed waveguide grating 252, 253, and a wavelength control electrode section 262, 263. 反射型アレイ状導波路回折格子252、253は第十実施例において図13に示した構成に順ずる。 Reflective arrayed waveguide grating 252 and 253 based on the configuration illustrated in FIG. 13 in the tenth embodiment.

アレイ型半導体光増幅器251は第一実施例において図1に示した構成に順ずる。 The array-type semiconductor optical amplifier 251 based on the configuration illustrated in FIG. 1 in the first embodiment.

反射型アレイ状導波路回折格子252、非対称光カプラ254、疎結合型光カプラ255、半導体光増幅素子256、及び、端面260で共振器を形成している。 Reflective arrayed waveguide grating 252, asymmetric optical coupler 254, loosely coupled optical coupler 255, the semiconductor optical amplifier device 256, and form a cavity at the end face 260. この共振器によって、例えば、TEモード光が発振する。 This resonator, for example, TE mode light is oscillated.

一方、反射型アレイ状導波路回折格子253、非対称光カプラ254、疎結合型光カプラ255、半導体光増幅素子256、及び、端面260で共振器を形成している。 On the other hand, the reflection type arrayed waveguide grating 253, asymmetric optical coupler 254, loosely coupled optical coupler 255, the semiconductor optical amplifier device 256, and form a cavity at the end face 260. この共振器によって、例えば、TMモード光が発振する。 This resonator, for example, TM mode light is oscillated.

TEモード光とTMモード光の発振波長は、それぞれ、波長制御電極部262、263によって独立に決定される。 The oscillation wavelength of the TE mode light and TM mode light, respectively, are determined independently by the wavelength control electrode section 262, 263.

疎結合型光カプラ255は、例えば、99%の光を半導体増幅素子256側へ分岐し、1%をアレイ型半導体光増幅器251側へと分岐する。 Loosely coupled optical coupler 255, for example, branches 99% of light to the semiconductor amplifying element 256 side branches of 1% to array semiconductor optical amplifier 251 side.

したがって、発振されたレーザ光の一部が疎結合型光カプラ255によってアレイ型半導体光増幅器251側へ分岐され、アレイ型半導体光増幅器251によって増幅された後、出力光257として、出力される。 Therefore, some of the oscillating laser light is branched to the array type semiconductor optical amplifier 251 side by the loose coupling type optical coupler 255, amplified by the array-type semiconductor optical amplifier 251, as output light 257 is outputted. 出力光257は図示しないレンズによって、図示しない光ファイバに結合される。 The output light 257 by a lens (not shown), is coupled to an optical fiber (not shown).

また、半導体光増幅素子256から出力された出力光258は、図示しない波長ロッカー、及び、図示しないパワーモニタへと導かれる。 Further, the output light 258 output from the semiconductor optical amplifier 256, the wavelength locker (not shown), and is guided to the power monitor (not shown).

本実施例によれば、TEモードとTMモード光の波長を独立して制御でき、かつ、TEモードとTMモード光を合波した状態で出力することができる。 According to this embodiment, it can independently control the wavelength of the TE mode and the TM mode light, and can be output in a state of multiplexing the TE mode and the TM mode light. しかも、大出力のレーザ光を得ることができる。 Moreover, it is possible to obtain a laser beam of high output. この性質は、後述する四光波混合による波長変換に適している。 This property is suitable for the wavelength conversion by four-wave mixing (to be described later).

第十五実施例 Fifteenth embodiment

図20に本発明の第十五実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the fifteenth embodiment of the present invention in FIG. 20. 第四実施例において、図5に示したレーザ発振器の構成に加えて、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ280を設けたことが特徴である。 In a fourth embodiment, in addition to the configuration of the laser oscillator shown in FIG. 5, it is characterized in which a gain equivalent filter 280 of the Mach-Zehnder type.

図20に示すように、本実施例のレーザ発振器は、半導体基板17上に半導体光増幅素子7、8、9、光カプラ3、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ280が設けられ、光導波路2、4、5、6によって、これらの諸要素が相互接続されている。 As shown in FIG. 20, the laser oscillator of this embodiment, a semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9 on the semiconductor substrate 17, the optical coupler 3, gain equivalent filter 280 of the Mach-Zehnder type is provided, the optical waveguide 2 and 4 , the 5,6, these various elements are interconnected. 半導体基板17には適度な反射率を有する端面26、60が設けられている。 End surfaces 26, 60 are provided having a suitable reflectivity to the semiconductor substrate 17.

光導波路4、5、6はアレイ状導波路回折格子を形成している。 Waveguide 4,5,6 forms an array waveguide diffraction grating.

図21(a)に半導体光増幅素子7、8、9の利得の波長特性を示す。 Figure 21 (a) shows the gain wavelength characteristic of the semiconductor optical amplifier device 7, 8, 9. この実施例では、波長1460nmにおいて利得が最大になるように設定されている。 In this embodiment, the gain is set to maximize the wavelength 1460 nm. 利得の3dB帯域幅は60nmであり、波長1430nm及び波長1490nmにおいて、利得は最大値より3dB低下している。 3dB bandwidth of the gain is 60 nm, in the wavelength 1430nm and the wavelength 1490 nm, the gain is decreased 3dB than the maximum value.

図21(b)に、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ280の挿入損失の波長特性を示す。 In FIG. 21 (b), it shows a wavelength characteristic of insertion loss of the gain equivalent filter 280 of the Mach-Zehnder type. 波長1460nmにボトムがあり、波長1430nm及び波長1490nmにピークがある。 There is a bottom at a wavelength 1460 nm, a peak in the wavelength 1430nm and the wavelength 1490 nm. ボトムとピークの差は3dBである。 The difference between the bottom and the peak is 3dB.

図21(c)には、半導体光増幅素子7、8、9とマッハツェンダ型の利得等価フィルタ280を組み合わせた場合の補償利得の波長特性を示す。 The FIG. 21 (c), the showing wavelength characteristics compensating gain when combined with semiconductor optical amplifier 7,8,9 and gain equivalent filter 280 of the Mach-Zehnder type. 波長1430nmから波長1490nmの範囲で利得の変化が1dB以内に抑えられている。 Change in gain is suppressed within 1dB in the wavelength range of 1490nm from the wavelength 1430 nm.

図21(d)に半導体光増幅素子7、8、9、光カプラ3、及び、光導波路2、4、5、6から構成される反射型アレイ状導波路回折格子の回折ピークの位置を示す。 The semiconductor optical amplifier 7, 8, 9 in FIG. 21 (d), the optical coupler 3, and shows the position of the diffraction peaks of the reflection type arrayed waveguide grating comprised of the optical waveguide 2, 4, 5, 6 . 本実施例では20nmおきに回折ピークが生じるように設計されている。 In the present embodiment it is designed to produce a diffraction peak at 20nm intervals. 具体的には1410nm、1430nm、1450nm、1470nm、1490nm、及び、1510nmにピークがあることが示されている。 Specifically 1410 nm, 1430 nm, 1450 nm, 1470 nm, 1490 nm, and it has been shown that a peak in the 1510 nm. 回折ピークはこれらの波長以外にも20nmおきにピークが生じるが、図21(d)では他の波長の図示は省略している。 Diffraction peak is a peak in 20nm intervals other than these wavelengths occurs, illustration of other wavelengths in FIG. 21 (d) is omitted.

また、図21(d)に補償利得プロファイルを併せて示す。 Also shows a compensation gain profile in FIG. 21 (d). 補償利得プロファイルは図21(c)に示したものである。 Compensation gain profile which is depicted in FIG. 21 (c).

この補償利得プロファイルと回折ピークを合成すると図21(e)に示すように、波長1430nm、1450nm、1470nm、1490nmの4つの波長がほぼ等しい強度で発振が生ずる。 The compensation gain profile and the diffraction peaks synthesized as shown in FIG. 21 (e), the wavelength 1430nm, 1450nm, 1470nm, oscillation with substantially equal intensity are four wavelengths of 1490nm generated. そして、波長1410nmと1510nmの波長は発振しないか、発振したとしても強度は小さくなる。 Then, if the wavelength of the wavelength 1410nm and 1510nm does not oscillate, the strength is reduced as the oscillated.

本実施例に用いる半導体光増幅素子としては、活性層に圧縮歪み型の歪量子井戸を用いたものを用いるのが好ましい。 The semiconductor optical amplifier used in this embodiment, it is preferable to use those with strained quantum wells compressive strain type to the active layer. 圧縮歪み型の歪量子井戸を用いると発振光はTEモードに偏るが、出力特性や寿命が向上するという好ましい特性をもたらすからである。 Oscillation light and using a compressive strain type strained quantum well is biased to the TE mode, because results in favorable properties that the output characteristics and service life are improved. 本実施例では、ひとつの偏光方向のレーザ発振しか行わないので、圧縮歪み型の歪量子井戸を用いる不利益は生じない。 In the present embodiment does not perform only the laser oscillation of one of the polarization directions, disadvantages of using a compressive strain type strained quantum well does not occur.

本実施例のレーザ発振器はラマン光増幅器の励起光源に適する。 The laser oscillator of this embodiment is suitable for the excitation light source of the Raman amplifier.

第十六実施例 Sixteenth embodiment

図22に本発明の第十六実施例のレーザ発振器を示す。 Figure 22 shows a laser oscillator of the sixteenth embodiment of the present invention. 第六実施例において、図7に示したレーザ発振器の構成に加えて、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ280を設けたことが特徴である。 In a sixth embodiment, in addition to the configuration of the laser oscillator shown in FIG. 7, it is characterized in which a gain equivalent filter 280 of the Mach-Zehnder type.

図20に示すように、半導体基板17上に半導体光増幅素子7、8、9、97、98、99、光カプラ3、93、非対称光カプラ71、光導波路4、5、6、92、94、95、96、及び、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ280が設けられている。 As shown in FIG. 20, the semiconductor optical amplifier 7,8,9,97,98,99 on the semiconductor substrate 17, an optical coupler 3,93, asymmetric optical coupler 71, optical waveguides 4,5,6,92,94 , 95, 96, and the gain equivalent filter 280 of the Mach-Zehnder type is provided. 半導体基板17にはそれぞれに適度な反射率を有する端面26、60、90が設けられている。 End surfaces 26,60,90 are provided having a suitable reflectivity to each of the semiconductor substrate 17. 光カプラ3、93はマルチモード干渉器型である。 The optical coupler 3,93 is a multi-mode interferometer type.

本実施例によれば、複数波長のTEモード光と複数波長のTMモード光を同時発振することができ、また、各波長の光強度を概略等しくすることができる。 According to this embodiment, it is possible to simultaneously oscillate the TM mode light of the TE mode light and the plurality of wavelengths of a plurality of wavelengths, also the light intensity of each wavelength can be approximately equal. その発振動作の挙動は第十五実施例において説明したことに準ずる。 Its behavior oscillation is equivalent to that described in the fifteenth embodiment.

本実施例に用いる半導体光増幅素子としては、活性層に伸長歪み型の歪量子井戸を用いたものを用いるのが好ましい。 The semiconductor optical amplifier used in this embodiment, it is preferable to use those with strained quantum wells elongation strain type to the active layer. 伸長歪み型の歪量子井戸を用いた半導体光増幅素子はTEモード光とTMモード光の増幅度の差であるPDGが小さいので、TEモード光とTMモード光を同時発振させるのに適しているからである。 Since the semiconductor optical amplifier with elongated strain type strained quantum well PDG smaller is the difference between the amplitude of the TE mode light and TM mode light are suitable for simultaneously oscillating the TE mode light and TM mode light it is from.

本実施例のレーザ発振器はラマン光増幅器の励起光源に適する。 The laser oscillator of this embodiment is suitable for the excitation light source of the Raman amplifier.

第十七実施例 Seventeenth embodiment

図23に本発明の第十七実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器(EDFA:Erbium Doped optical Fiber Amplifier)を示す。 Erbium-doped optical fiber amplifier of the seventeenth embodiment of the present invention in FIG. 23 (EDFA: Erbium Doped optical Fiber Amplifier) ​​shows a.

このエルビウムドープ光ファイバ増幅器は、エルビウムドープ光ファイバ301、光アイソレータ302、303、波長多重型結合器304、励起光源305からなる。 The erbium-doped optical fiber amplifier, erbium-doped optical fiber 301, an optical isolator 302 and 303, wavelength multiplexing coupler 304, made from the excitation light source 305.

波長多重型結合器304からの励起光309は波長多重型結合器304によってエルビウムドープ光ファイバ301に結合される。 Excitation light 309 from the wavelength multiplexing coupler 304 is coupled to the erbium-doped optical fiber 301 by the wavelength division multiplexing coupler 304. 光信号306は光アイソレータ302側から入力し、エルビウムドープ光ファイバ301、波長多重型結合器304、光アイソレータ303を経て出力される。 Optical signal 306 is inputted from the optical isolator 302 side, erbium-doped optical fiber 301, a wavelength multiplexing coupler 304, is output through the optical isolator 303. 光信号306は励起光309によって励起されたエルビウムドープ光ファイバ301によって増幅される。 Optical signal 306 is amplified by the erbium-doped optical fiber 301 which is excited by the excitation light 309.

図23においては、光信号306と励起光309は進行方向が互いに逆となっており、いわゆる後方励起となっている。 23, the excitation light 309 to the optical signal 306 traveling direction has become opposite to each other, a so-called backward pumping. ただし、本発明は後方励起に限定されず、光信号306と励起光309の進行方向が同方向の前方励起、また、後方励起と前方励起を組み合わせた双方向励起であっても良い。 However, the present invention is not limited to backward pumping, the traveling direction is the same direction of forward excitation of the optical signal 306 the excitation light 309, or may be a bidirectional pumping that combines backward pumping and forward pumping.

本実施例の特徴は、励起光源305として、第一実施例、第二実施例、第四実施例、第十二実施例、及び、第十三実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。 The feature of this embodiment, as the excitation light source 305, the first embodiment, second embodiment, fourth embodiment, the twelfth embodiment, and, in using the laser oscillator according to the thirteenth embodiment is there. これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合したものであり、大きな光出力が得られるので、エルビウムドープ光ファイバ増幅器に適する。 These laser oscillators is obtained by optically coupled by arranging a plurality of semiconductor optical amplifier in an array, a large optical output is obtained, suitable for the erbium doped optical fiber amplifier.

また、これらのーザ発振器は複数の半導体光増幅素子からなるので、熱密度を下げることができ、冷却が容易になるという利点があり、いわゆるクーラーレス構造に適する。 Moreover, since these over The oscillator comprises a plurality of semiconductor optical amplifier device, it is possible to lower the heat density, there is an advantage that cooling is facilitated, suitable for the so-called cooler-less structure. なお、クーラーレス構造とは電子冷凍素子を用いない半導体レーザモジュール構造のことである。 Here, the cooler-less structure is that of a semiconductor laser module structure without using an electronic refrigeration element.

なお、本実施例はエルビウムドープ光ファイバ増幅器を例にとって説明したが、本発明はエルビウムドープ光ファイバ増幅器に限定されず、他の希土類ドープ光ファイバ増幅器にも適用可能である。 Note that this embodiment has been described as an example an erbium doped optical fiber amplifier, the present invention is not limited to erbium-doped optical fiber amplifier, is applicable to other rare earth-doped optical fiber amplifier. プラセオジムやネオジウムをドープした光ファイバを用いて光増幅器に適用することができる。 It can be applied to an optical amplifier using an optical fiber doped with praseodymium and neodymium.

第十八実施例 Eighteenth embodiment

図24に本発明の第十八実施例のラマン光増幅器を示す。 Figure 24 shows the Raman amplifier of the eighteenth embodiment of the present invention. このラマン光増幅器は分布型ラマン光増幅器である。 The Raman optical amplifier is a distributed Raman optical amplifier. このラマン光増幅器は、伝送光ファイバ321、光サーキュレータ322、及び、励起光源323からなる。 The Raman optical amplifier, the transmission optical fiber 321, optical circulator 322, and consists of the excitation light source 323.

図24(a)において、伝送光ファイバ321は増幅媒体を兼ねており、励起光源323からの励起光325は光サーキュレータを経て伝送光ファイバ321に結合する。 In FIG. 24 (a), the transmission optical fiber 321 also serves as an amplification medium, the excitation light 325 from the excitation light source 323 is coupled to the transmission optical fiber 321 through the optical circulator. 信号光324の進行方向と励起光325の進行方向が互いに逆向きとなっており、後方励起となっている。 The traveling direction of the traveling direction of the pumping light 325 of the signal light 324 has become opposite to each other, and has a backward pumping.

励起光源323の内部構成を図24(b)及び図24(c)に示す。 The internal structure of the excitation light source 323 shown in FIG. 24 (b) and FIG. 24 (c). 図24(b)においては、励起光源323はレーザ発振器332、レーザ発振器333、及び、偏光カプラ334から成り、レーザ発振器332の出力光とレーザ発振器333の出力光を偏光カプラ334で結合する。 In FIG. 24 (b), the excitation light source 323 is a laser oscillator 332, laser oscillator 333, and consists of the polarization coupler 334, coupling the output light of the output light and the laser oscillator 333 of the laser oscillator 332 by the polarization coupler 334. また、図24(c)においては、励起光源323は単一のレーザ発振器331から成る。 Further, in FIG. 24 (c), the excitation light source 323 consists of a single laser oscillator 331.

ラマン光増幅器は励起光と信号光の偏光方向が一致していないと増幅度が生じないので、図24(b)において偏光カプラ334でふたつのレーザ発振器332とレーザ発振器333を結合している。 Since the Raman amplifier amplification degree to the polarization direction of the excitation light and the signal light does not match does not occur, and combining the two laser oscillator 332 and laser oscillator 333 by the polarization coupler 334 in FIG. 24 (b). レーザ発振器332とレーザ発振器333は偏光方向維持ファイバを用いた光モジュールとなっており、直線偏光の方向が特定されている。 Laser oscillator 332 and laser oscillator 333 is a optical module using the polarization direction maintaining fiber, are specified direction of linearly polarized light.

本実施例の特徴は、励起光源323に用いるレーザ発振器332及び333として、第一実施例、第二実施例、第四実施例、第十二実施例、及び、第十三実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。 The feature of this embodiment, as the laser oscillator 332 and 333 used in the excitation light source 323, the first embodiment, second embodiment, fourth embodiment, the twelfth embodiment, and, according to the thirteenth embodiment It lies in using the laser oscillator. これらのレーザは大出力化に適し、また、クーラーレス化に適している。 These lasers are suitable for large output, also, it is suitable for the cooler-less. ラマン光増幅器には大出力の励起光が必要とされるのでこれらの特性は有用である。 These properties since the Raman amplifier is required pumping light having a large output is useful. また、第二実施例、第四実施例などのレーザは発振波長の選択性が高いという点でもラマン光増幅器に適している。 The second embodiment, a laser such as the fourth embodiment is suitable to be Raman amplifier in that high selectivity of the oscillation wavelength.

また、本実施例の特徴は、励起光源323に用いるレーザ発振器331として、第五実施例、第六実施例、第七実施例、第十五実施例、及び、第十六実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。 The feature of this embodiment, as the laser oscillator 331 is used as an excitation light source 323, a fifth embodiment, the sixth embodiment, the seventh embodiment, the fifteenth embodiment, and, according to a sixteenth embodiment It lies in using the laser oscillator. これらのレーザ発振器は、TEモード光とTMモード光を同時発振して出力するので、偏光光カプラ334を用いる必要が無く、ラマン光増幅器の構造が簡単になるという利点がある。 These laser oscillators, since simultaneous oscillation and outputs a TE mode light and TM mode light, it is not necessary to use polarized light coupler 334, there is an advantage that the structure of the Raman amplifier is simplified.

ラマン光増幅器の光増幅媒体としてシリカ系光ファイバを用いた場合、励起光より約110nm長波長側に帯域幅20nm程度の増幅帯域が生じる。 When using silica-based optical fiber as an optical amplification medium of a Raman optical amplifier, the amplification band of about bandwidth 20nm to about 110nm long wavelength side than the excitation light is generated. したがって、図20と図21に示したようなレーザ発振器を用いて1430nm、1450nm、1470nm、1490nmの4波長で励起すると、1530nmから1600nmの範囲の信号光を増幅できることになる。 Therefore, 1430 nm with a laser oscillator as shown in FIG. 20 and FIG. 21, 1450nm, 1470nm, when excited with 4 wavelength of 1490 nm, would be amplifying signal light in the range of 1600nm from 1530 nm. この増幅波長範囲は、いわゆるCバンドとLバンドの双方をカバーする。 The amplification wavelength range covers both the so-called C-band and L-band. これらのレーザは多波長を同時発振し、その発振強度の均一性が高いという点でラマン光増幅器に適している。 These lasers simultaneously oscillating multiple wavelength, are suitable for Raman amplifier in that high uniformity of the oscillation intensity.

なお、図24においては、後方励起の分布型ラマン増幅器の例を示した、本発明は励起方法に限定されず、前方励起や双方向励起の場合にも適用できる。 Incidentally, in FIG. 24, an example of a distributed Raman amplifier in the backward pumping, the present invention is not limited to the excitation method can also be applied to the case of forward pumping or bidirectional pumping. また、増幅専用の光ファイバを設ける集中型ラマン光増幅器にも適用可能である。 The present invention is also applicable to a discrete Raman optical amplifier to provide optical fiber amplifier only.

第十九実施例 Nineteenth embodiment

図25に本発明の第十九実施例の波長変換器を示す。 Figure 25 shows a nineteenth embodiment the wavelength converter of the present invention. この波長変換器は図25(a)に示すように、励起光源341、波長多重光カプラ342、光非線形媒体343、及び、波長フィルタ344から成る。 The wavelength converter as shown in FIG. 25 (a), the excitation light source 341, a wavelength division multiplexing optical coupler 342, the optical nonlinear medium 343 and, consists of a wavelength filter 344.

信号光345は光カプラ342で励起光346と結合して非線形光媒体343に入力する。 Signal light 345 is input to the nonlinear optical medium 343 bonded to the excitation light 346 by the optical coupler 342. 非線形光媒体343で公知の四光混合によって波長変換が生じ、波長変換された信号光(アイドラ光)347が生じる。 Wavelength conversion occurs by known quaternary optical mixing in nonlinear optical medium 343, the wavelength converted signal light (idler light) 347 is generated. 波長フィルタ344によって波長変換された信号光347のみが取り出されて出力される。 Only the signal light 347 whose wavelength is converted is output is taken out by the wavelength filter 344.

励起光源341は波長可変できることが好ましく、また、波長フィルタ344も波長可変型であることが好ましい。 It is preferred that the excitation light source 341 can be variable wavelength, It is also preferred wavelength filter 344 is also a tunable.

非線形光媒体343としては、高非線形光ファイバあるいは半導体光増幅器を用いることができる。 The nonlinear optical medium 343, it is possible to use a highly nonlinear fiber or a semiconductor optical amplifier.

励起光源341の内部構成を図25(b)及び図25(c)に示す。 The internal structure of the excitation light source 341 shown in FIG. 25 (b) and FIG. 25 (c). 図25(b)においては、励起光源341はレーザ発振器352、レーザ発振器353、及び、偏光カプラ354から成り、レーザ発振器352の出力光とレーザ発振器353の出力光を偏光カプラ354で結合する。 In FIG. 25 (b), the excitation light source 341 is a laser oscillator 352, laser oscillator 353, and consists of the polarization coupler 354, coupling the output light of the output light and the laser oscillator 353 of the laser oscillator 352 by the polarization coupler 354. また、図24(c)においては、励起光源341は単一のレーザ発振器351から成る。 Further, in FIG. 24 (c), the excitation light source 341 consists of a single laser oscillator 351.

四光波混合は励起光と信号光の偏光方向が一致していないと波長変換が生じないので、図25(b)において偏光カプラ354でふたつのレーザ発振器352とレーザ発振器353を結合している。 Since FWM excitation light and the polarization direction of the signal light does not match the wavelength conversion does not occur, and combining the two laser oscillator 352 and laser oscillator 353 by the polarization coupler 354 in FIG. 25 (b). レーザ発振器352とレーザ発振器353は偏光方向維持ファイバを用いた光モジュールとなっており、直線偏光の方向が特定されている。 Laser oscillator 352 and laser oscillator 353 is a optical module using the polarization direction maintaining fiber, are specified direction of linearly polarized light.

本実施例の特徴は、励起光源341に用いるレーザ発振器352及び353として、第八実施例、第九実施例、第十実施例、及び、第十一実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。 The feature of this embodiment, as the laser oscillator 352 and 353 used in the excitation light source 341, the eighth embodiment, the ninth embodiment, the tenth embodiment, and, for the use of the laser oscillator according to an eleventh embodiment It is in. これらのレーザは波長可変型レーザであり、励起光の波長を変えることによって、変換された信号光の波長を制御するのが容易である。 These lasers are tunable laser, by changing the wavelength of the excitation light, it is easy to control the wavelength of the converted optical signal.

また、本実施例の特徴は、励起光源323に用いるレーザ発振器331として、第十四実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。 The feature of this embodiment, as the laser oscillator 331 is used as an excitation light source 323 is to using a laser oscillator according to the fourteenth embodiment. これのレーザ発振器は、TEモード光とTMモード光を同時発振して出力するので、偏光光カプラ354を用いる必要が無く、四光波混合による波長変換器の構造が簡単になるという利点がある。 This laser oscillator, since the simultaneous oscillation and outputs a TE mode light and TM mode light, it is not necessary to use polarized light coupler 354, there is an advantage that the structure of the wavelength converter according to four-wave mixing becomes easy.

第二十実施例 Twentieth embodiment

図26に本発明の第二十実施例のレーザ発振器360を示す。 Figure 26 shows a laser oscillator 360 of the twentieth embodiment of the present invention. 図26(a)には基板370上に形成された光集積回路369の上面図を示す。 In FIG. 26 (a) shows a top view of an optical integrated circuit 369 formed on the substrate 370. また、図26(b)にはレーザ発振器360の側面図を示す。 Further, a side view of the laser oscillator 360 in FIG. 26 (b). ただし、図26(a)に示した基板370の上面(光集積回路369が形成されている面)はヒートシンク379に対して接触するように取り付けられている。 However, the upper surface of the substrate 370 shown in FIG. 26 (a) (surface optical integrated circuit 369 is formed) is mounted for contact with the heat sink 379. いわゆるジャンクションサイドダウン(アップサイドダウン)構造である。 The so-called junction-side-down is (upside down) structure.

図26(a)に示すように、基板370上には半導体光増幅素子361ないし368が設けられ、これらの半導体光増幅素子を、半導体ベースの光導波路377で構築したツリー状光カプラ376を用いて光学的に結合している。 As shown in FIG. 26 (a), on the substrate 370 to free the semiconductor optical amplifier device 361 368 is provided with these semiconductor optical amplifier device, a tree-like optical coupler 376 constructed in semiconductor-based optical waveguides 377 It is optically coupled to Te. 基板370には、高反射率コート(反射率:98%)が施された端面371と低反射率コート(反射率4%)が施された端面372が設けられている。 The substrate 370, a high reflectance coating (reflectivity: 98%) and an end face 371 that has been subjected to low-reflectance coating (reflectivity of 4%) is provided an end surface 372 which has been subjected.

半導体光増幅素子361のX-X'断面構造は図2(b)に示した構造と同様のものを用いている。 X-X 'cross-sectional structure of a semiconductor optical amplifier device 361 is used the same as the structure shown in FIG. 2 (b). 半導体光増幅素子361のストライプ幅(活性層39の幅)は約1.5μmである。 Stripe width of the semiconductor optical amplifier 361 (the width of the active layer 39) is about 1.5 [mu] m. また、光導波路377のY-Y'断面構造は図2(c)に示した構造と同様のものを用いている。 Further, Y-Y 'cross-sectional structure of the optical waveguide 377 is used the same as the structure shown in Figure 2 (c). 導波領域(モードフィールド径)は約2μm径である。 Waveguide region (mode field diameter) is about 2μm diameter. また、半導体光増幅素子361ないし368は5μm間隔でアレイ状に配置されている。 Further, to no semiconductor optical amplifier device 361 368 are arranged in an array with 5μm spacing. このアレイ間隔は3-20μm程度が好ましい。 The array interval of about 3-20μm is preferred.

ツリー状光カプラ376の共通ポート378と石英系単一モード光ファイバ374はレンズ373を介して光学的に結合している。 Common port 378 and the quartz-based single mode optical fiber 374 of the tree-shaped optical coupler 376 are optically coupled via a lens 373. 単一モード光ファイバ374にはファイバーブラッグ回折格子375が設けられている。 Fiber Bragg grating 375 is provided on the single-mode optical fiber 374. これは、波長安定化レーザとして知られている構成に準じている。 This is according to the structure known as a wavelength stabilized laser. 石英系単一モード光ファイバ374のモードフィールド径は約10μmである。 Mode field diameter of the silica-based single mode optical fiber 374 is about 10 [mu] m.
端面371における反射率は端面372における反射率より高く設定されている。 The reflectance of an end face 371 is set to be higher than the reflectance of an end face 372. このように設定することにより、端面372側から出射するレーザ光を端面371から出射するレーザ光より多くすることができる。 By setting this way, it is possible to more than the laser beam for emitting a laser beam emitted from the end surface 372 side from the end face 371. その結果、石英系単一モード光ファイバ374に結合する光電力の割合を高めることができる。 As a result, it is possible to increase the ratio of optical power which binds to silica-based single mode optical fiber 374. 高反射率コートの反射率は80%以上であることが好ましい。 The reflectivity of the high reflectivity coating is preferably 80% or more. また、低反射率コートの反射率は10%以下であることが好ましい。 The reflectance of the low reflectance coating is preferably 10% or less.

半導体光増幅素子361ないし368は、所定の波長、例えば1480nm、において単一横モードで動作する。 It is no semiconductor optical amplifier 361 368 operates a predetermined wavelength, for example 1480 nm, in a single transverse mode. また、ツリー状光カプラ376を構成する光導波路377は半導体材料から成り、所定波長において単一横モードで動作する。 The optical waveguide 377 constituting a tree-like optical coupler 376 is made of semiconductor material, operating in a single transverse mode at a predetermined wavelength. さらに、石英系材料で構成された単一モード光ファイバ374も所定の波長において単一横モードで動作する。 Furthermore, single-mode optical fiber 374 composed of a quartz-based material also operate in a single transverse mode at a predetermined wavelength.

高反射率コート(反射率:98%)が施された端面371とファイバーブラッグ回折格子375は共振器を構成する。 High reflectivity coating (reflectivity: 98%) and the end face 371 has been subjected fiber Bragg grating 375 constitute a resonator. この共振器中に半導体光増幅素子361ないし368が配置されているので、ファイバーブラッグ回折格子375で規定される波長において単一横モードの協調レーザ発振が生じる。 Since the semiconductor optical amplifier 361 through 368 are disposed in the resonator, coordination laser oscillation of a single transverse mode occurs at a wavelength which is defined by the fiber Bragg grating 375.

協調レーザ発振とは、半導体光増幅素子361ないし368で生成される複数のレーザ光の位相が同位相であることを指す。 The cooperative lasing refers to multiple laser light phase generated by the semiconductor optical amplifier device 361 through 368 are in phase. このような発振状態(位相同期状態)では、ツリー状光カプラ376において合波損失を生じることなくレーザ光を重ね合わせることができる。 In such oscillation state (phase locked state), it is possible to superimpose the laser beam without causing multiplexing loss in the tree-shaped optical coupler 376.

一方、半導体光増幅素子361ないし368に代えて個別のレーザを設け、これらのレーザ光をツリー状光カプラ376で合波する場合は、個々のレーザ光の位相が合致していないために、ツリー状光カプラ376において、合波損失が生じてしまう。 On the other hand, provided the individual lasers in place of the semiconductor optical amplifier device 361 through 368, when combined these laser beams in a tree-like optical coupler 376, to the phase of the individual laser beam does not match, the tree in Jo optical coupler 376, the multiplexing loss occurs.

本実施例では、従来の技術とは異なって、半導体(InP)からなる一つの基板370上に半導体光増幅素子と半導体ベースの光導波路をモノリシックに構築したので、半導体光増幅素子361ないし368とツリー状光カプラ376の光学的アライメントを高い精度で実現できる利点がある。 In this embodiment, unlike the prior art, the semiconductor so to construct a semiconductor optical amplifier device and semiconductor-based optical waveguides on a substrate 370 made of (InP) monolithically, a semiconductor optical amplifier device 361 through 368 the optical alignment of the tree-shaped optical coupler 376 can be advantageously realized with high accuracy.

この場合、石英の屈折率が約1.5であるのに対して、InPやGaAsなどの半導体は約3.5の屈折率を有する。 In this case, while the refractive index of silica is about 1.5, semiconductors such as InP and GaAs have about 3.5 refractive index of. このため、石英系単一モード光ファイバ374のモードフィールド径は約10μmであるのに対して、半導体で構築された光導波路377のモードフィールド径は約2μmと大きく異なる。 Therefore, while the mode field diameter of the silica-based single mode optical fiber 374 is about 10 [mu] m, the mode field diameter of the optical waveguide 377 constructed in semiconductor it differs greatly from about 2 [mu] m. このため、両者を直接接続すると大きな損失が生じる。 Therefore, a large loss occurs when connecting both directly.

この問題を解決するために、本実施例ではレンズ373を介してモードフィールド径の変換を行った。 To solve this problem, it was converted mode field diameter through the lens 373 in this embodiment. これによりツリー状光カプラ376の共通ポート378と石英系単一モード光ファイバ374とを高い結合効率で光学的に結合することができる。 This makes it possible to optically couple the common port 378 and the quartz-based single mode optical fiber 374 of the tree-shaped optical coupler 376 with high coupling efficiency.

一方で、半導体光増幅素子と半導体ベースの光導波路をモノリシックに構築したために、半導体光増幅素子から発生した熱によってツリー状光カプラ376に熱光学効果が生じて光路長が変化してしまうことが懸念される。 On the other hand, in order to construct a semiconductor optical amplifier device and semiconductor-based optical waveguides monolithically, that the optical path length occurs thermo-optic effect in a tree-shaped optical coupler 376 by the heat generated by the semiconductor optical amplifier device is changed It is a concern. 半導体光増幅素子361ないし368はアレイ状に配列されているが、半導体光増幅素子アレイの中央付近ではアレイの周辺部より熱密度が高くなり得る。 Although the semiconductor optical amplifier 361 through 368 are arranged in an array, the heat density may be higher than the peripheral portion of the array in the vicinity of the center of the semiconductor optical amplifier array. すると、半導体光増幅素子アレイの中央部分に近接している光導波路と半導体光増幅素子アレイの周辺部分に近接している光導波路では生じる熱光学効果が異なってしまい、本来の設計とは異なる光学的挙動、例えば好ましくない波長選択性、が生じかねない。 Then, it becomes different thermal optical effects generated in the optical waveguide in proximity to the peripheral portion of the optical waveguide and the semiconductor optical amplifier device array in proximity to a central portion of the semiconductor optical amplifier device array, an optical different from the original design behavior, for example, undesirable wavelength selectivity, may have occurred.

この問題を解決するために、本実施例では基板370をジャンクションサイドダウン型でヒートシンクに設置した。 To solve this problem, it was placed in the heat sink substrate 370 in a junction-side-down in the present embodiment. これにより、半導体光増幅素子において発生した熱を効率的に逃して、ツリー状光カプラに熱光学効果が生じることを防ぐことができる。 Thus, it is possible to prevent the miss the heat generated in the semiconductor optical amplifier device efficient, thermal optical effects in a tree-like optical coupler occurs. ヒートシンクの下には図示しない電子冷凍器を設けることもできる。 Below the heat sink can be provided an electronic refrigerator (not shown). これにより、光導波路の温度を安定させて、熱光学効果による悪影響を低減させることができる。 This allows the temperature of the optical waveguide to stabilize, reduce adverse effects of thermo-optic effect.

本実施例においては、ファイバーブラッグ回折格子375を用いて波長安定化を施したが、ファイバーブラッグ回折格子375を省略してもレーザ発振を生じさせることは可能である。 In this embodiment, subjected to wavelength stabilized using fiber Bragg grating 375, it is possible to be omitted fiber Bragg grating 375 causes a laser oscillation. ファイバーブラッグ回折格子375を設けない場合は、高反射率コート(反射率:98%)が施された端面371と低反射率コート(反射率4%)が施された端面372とでファブリーペロー型の共振器を構成してレーザ発振が生じる。 Case without the fiber Bragg grating 375, high-reflectivity coating (reflectivity: 98%) decorated with the end face 371 and the low reflectance coating (reflectivity of 4%) Fabry-Perot in the the end face 372 that has been subjected to laser oscillation occurs constitutes a resonator.

本実施例では波長1480nmの場合を例にとって説明したが、任意の波長に対して本発明は適用可能である。 It has been described with respect to the case of the wavelength 1480nm for example in the present embodiment, but the present invention for any wavelength can be applied. InP基板上で構築可能な任意の波長を用いることができる。 It may be any wavelength that can be built on an InP substrate. また別の結晶系、例えば、GaAs基板上でAlGaAs/InGaAs系混晶によって半導体光増幅素子と半導体光導波路を形成し、波長800-1080nmの範囲でレーザ発振を起こすようにしても良い。 Another crystal system, for example, to form a semiconductor optical amplifier and a semiconductor optical waveguide by the AlGaAs / InGaAs system mixed crystal on a GaAs substrate, in the wavelength range of 800-1080nm may be cause laser oscillation.

あるいは、GaAs基板上にInGaAsP系混晶によって半導体光増幅素子と半導体光導波路を形成し、波長800-1080nmの範囲でレーザ発振を起こすようにしても良い。 Alternatively, to form a semiconductor optical amplifier and a semiconductor optical waveguide by the InGaAsP mixed crystal on a GaAs substrate, it may be causing laser oscillation in the wavelength range of 800-1080nm. InGaAsP系混晶はアルミニウムを含まないので、端面劣化が生じにくいという利点がある。 Since InGaAsP mixed crystal does not contain aluminum, there is an advantage that facet degradation is less likely. また、選択成長を行った場合の歩留まりが高いという利点がある。 In addition, there is the advantage of a high yield in the case of performing selective growth.

また、本実施例では半導体光増幅素子の数は8個としたが、この数には2以上の任意の数を取ることができる。 The number of the semiconductor optical amplifier device in this embodiment is set to 8, this number can take any number of 2 or more. 半導体光増幅素子の数が2以上の任意の数を取ることができることについては、特別に記述した場合を除き、これまで説明してきた図1、図3、図4、図5、図7、図8、図9、図13、図14、図15、図16、図17、図18、図19、図20、及び、図22の場合についてもあてはまる。 For being able number of semiconductor optical amplifier device takes an arbitrary number of 2 or more, unless specially described, Figure 1 has been described so far, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, and also applies for the case of FIG. 22. また、特に記述のない限り、以降の記述でも同様である。 Further, unless otherwise noted, it is the same in the following description.

本実施例において、光集積回路369に代えて、図1、図3、図4、図5、図6、図7、図8、図13、図15、図16、図17、図18、及び、図20に示した光集積回路の構成を採用することもできる。 In the present embodiment, in place of the optical integrated circuit 369, FIG. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 13, 15, 16, 17, 18 and, , it is also possible to use a construction of an optical integrated circuit shown in FIG. 20.

第二十一実施例 Twenty-first embodiment

図27に本発明の第二十一実施例のレーザ発振器380を示す。 It shows a laser oscillator 380 of the twenty-first embodiment of the present invention in FIG. 27. 図27(a)には基板370上に形成された光集積回路390の上面図を示す。 Figure 27 (a) shows a top view of an optical integrated circuit 390 formed on the substrate 370. また、図27(b)にはレーザ発振器380の側面図を示す。 Further, a side view of the laser oscillator 380 in FIG. 27 (b). 図27(a)に示した基板370の上面(光集積回路390が形成されている面)はヒートシンク379に対して接触するように取り付けられている。 The upper surface of the substrate 370 shown in FIG. 27 (a) (surface optical integrated circuit 390 is formed) is mounted for contact with the heat sink 379.

本実施例は、図26に示した第二十実施例と比べて以下の点が異なる。 This embodiment, the following points as compared with the twentieth embodiment shown in FIG. 26 differs. まず、ファイバーブラッグ回折格子を備えていない単一横モード光ファイバ381を設けたこと。 First, the provision of the single transverse mode optical fiber 381 which is not provided with a fiber Bragg grating. 次いで、基板370上に分布帰還型反射器382を設けたこと。 Then, by providing a distributed feedback reflector 382 on the substrate 370. さらに、レンズ383、光アイソレータ384、及びレンズ385を設けたこと。 Furthermore, a lens 383, an optical isolator 384, and provided things lens 385.

本実施例によれば、高反射率コート(反射率:98%)が施された端面371、半導体光増幅素子361ないし368、ツリー状光カプラ376、及び、分布帰還型反射器382によって共振器が形成され、半導体光増幅素子361ないし368が位相同期状態で協調発振する。 According to this embodiment, the high reflectivity coating (reflectivity: 98%) end surface 371 is performed, the semiconductor optical amplifier 361 to 368, a tree-shaped optical coupler 376, and the resonator by the distributed feedback reflector 382 There is formed, a semiconductor optical amplifier device 361 through 368 cooperate oscillates in a phase synchronized state. 分布帰還型反射器382はファイバーブラッグ回折格子に代わって波長安定化動作を実現する Distributed feedback reflector 382 implements wavelength stabilizing operation on behalf of a fiber Bragg grating

ツリー状光カプラ376の共通ポート378と光ファイバ381はレンズ383、光アイソレータ384、レンズ385を介して光学的に結合する。 Common port 378 and optical fiber 381 of the tree-shaped optical coupler 376 lens 383, optical isolator 384, optically coupled via a lens 385. 本実施例によれば、光アイソレータ384によって光ファイバ381の先に生じた反射による戻り光がレーザ共振器に帰還してレーザ発振動作に悪影響を与えることを防ぐことができる。 According to this embodiment, it is possible to prevent the return light due to reflection occurring earlier in the optical fiber 381 by the optical isolator 384 is fed back to the laser resonator adversely affect the laser oscillating operation.

本実施例では、波長安定化を担う分布帰還型反射器382を基板370上に設けたので、光ファイバ381とツリー状光カプラ376との結合光学系を利用して光アイソレータを構築することができる。 In this embodiment, since the distributed feedback reflector 382 responsible for wavelength stabilization is provided on the substrate 370, to build an optical isolator using the coupling optical system of the optical fiber 381 and tree-shaped optical coupler 376 it can. このため、部品点数を減らす効果、及び、小型化の効果が得られる。 Therefore, the effect of reducing the number of parts, and the effect of size reduction is obtained.

本実施例において、光集積回路390に代えて、図1、図3、図4、図5、図6、図7、図8、図13、図15、図16、図17、図18、及び、図20に示した光集積回路の構成を採用することもできる。 In the present embodiment, in place of the optical integrated circuit 390, FIG. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 13, 15, 16, 17, 18 and, , it is also possible to use a construction of an optical integrated circuit shown in FIG. 20.

第二十二実施例 Twenty-second embodiment

図28に本発明の第二十二実施例のレーザ発振器400を示す。 Figure 28 shows a laser oscillator 400 of the twenty-second embodiment of the present invention. 図28(a)には基板370上に形成された光集積回路の上面図を示す。 In FIG. 28 (a) shows a top view of an integrated optical circuit formed on the substrate 370. また、図28(b)にはレーザ発振器400の側面図を示す。 Further, a side view of the laser oscillator 400 in FIG. 28 (b). 図28(a)に示した基板370の上面(光集積回路が形成されている面)はヒートシンク379に対して接触するように取り付けられている。 The upper surface of the substrate 370 shown in FIG. 28 (a) (surface optical integrated circuit is formed) is mounted for contact with the heat sink 379.

本実施例では、非対称ツリー状光カプラ401を用いた点が、図27に示した第二十一実施例と異なる。 In this embodiment, the point of using an asymmetrical tree-like optical coupler 401 is different from the twenty-first embodiment shown in FIG. 27.

図29を用いて、非対称ツリー状光カプラ401を構成する要素である三端子の光分岐路について説明する。 With reference to FIG. 29, a description will be given of an optical branch of the three-terminal is an element constituting an asymmetrical tree-like optical coupler 401. 図29(a)に非対称型の三端子光分岐路402を示す。 Figure 29 (a) shows a three-terminal light branching path 402 asymmetric. 非対称型三端子光分岐路402は共通ポート403と第一の光導波路404と第二の光導波路405から成る。 Asymmetric three-terminal optical branch passage 402 and the common port 403 and the first optical waveguide 404 consisting of the second optical waveguide 405. 第一の光導波路404の光路長が第二の光導波路405より短くなるように構成されている。 The optical path length of the first optical waveguide 404 is configured to be shorter than the second optical waveguide 405. なお、光信号の分岐比率は1:1に分岐されるように構成されている。 Incidentally, a branching ratio of the optical signal is 1: is configured to be branched into 1.

三端子光分岐路402は図に示した通りのY字型の分岐構造を有することができる。 Three-terminal light branching path 402 may have a Y-shaped branched structure as shown in FIG. また、二つの平行な光導波路によって形成された方向性結合器構造を有することもできる。 It is also possible to have a directional coupler structure formed by two parallel optical waveguides.

第一の光導波路404と第二の光導波路405は反射手段406に接続されており、共通ポート403への入力光407は、第一の光導波路404と第二の光導波路405とに分かれて進み、反射手段407によって反射された後、逆の経路をたどって出力光408として共通ポート403より出力される。 A first optical waveguide 404 and the second optical waveguide 405 is connected to the reflecting means 406, the input light 407 to the common port 403, divided into the first optical waveguide 404 and the second optical waveguide 405 proceeds, after being reflected by the reflecting means 407, is output from the common port 403 as output light 408 by following a reverse path. したがって、第一の光導波路404と第二の光導波路405の光路長の差の2倍の光路長差の干渉が生じる。 Therefore, the interference of two times the optical path length difference of the optical path length difference between the first optical waveguide 404 second optical waveguide 405 occurs.

この結果、図29(a)に示した構成は図29(b)に示す構成と等価な特性を示すことになる。 As a result, the structure shown in FIG. 29 (a) will show a configuration equivalent to the characteristics shown in FIG. 29 (b). 図29(b)に示す光回路はマッハツェンダ型干渉器であり、第一の共通ポート410の入力光414は第一の光導波路411と第二の光導波路412に分岐された後、第二の共通ポート413で合流する。 Optical circuit shown in FIG. 29 (b) is a Mach-Zehnder interferometer, after the input light 414 of the first common port 410 is branched from the first optical waveguide 411 to the second optical waveguide 412, the second meet at a common port 413. 第一の光導波路411と第二の光導波路412の光路長が異なるために干渉が生じて、第二の共通ポート413からの出力光415は図29(c)に示すような波長特性を示す。 A first optical waveguide 411 second of interference in the optical path lengths are different optical waveguides 412 occurs, the output light 415 from the second common port 413 exhibits a wavelength characteristic as shown in FIG. 29 (c) . すなわち、正弦波状に光強度が増加と減少を繰り返す。 That is, the light intensity is repeatedly increases and decreases sinusoidally.

図30に非対称ツリー状光カプラ401の構成例を示す。 Figure 30 shows a configuration example of an asymmetric tree optical coupler 401. 図30(a)、(b)、(c)に、それぞれ、非対称ツリー状光カプラ401の異なる構成例、 420430440を示す。 Figure 30 (a), (b) , (c), the respective different configuration example of an asymmetric tree optical coupler 401, showing the 420, 430, 440. ツリー状光カプラは三端子の光分岐路が多段に従接続された構成であり、共通ポートに近い側の三端子光分岐路から順に一段目、二段目、三段目と数えることとする。 Tree-shaped optical coupler is configured to optical branch of three-terminal is slave connected in multiple stages, the first stage in order from the three-terminal optical branching path close to the common port side, second stage, and counting a third stage .

図30(a)に示した非対称ツリー状光カプラ420は三段目の三端子光分岐路421、422、423、424が非対称の三端子分岐路であり、一段目の三端子光分岐路427と二段目の三端子光分岐路425、426は対称型の三端子光分岐路である。 Figure 30 Asymmetric tree-shaped optical coupler 420 shown in (a) is a three-terminal optical branching paths 421, 422, 423, 424 of the third stage is a three terminal branch of asymmetric first stage of three-terminal light branching path 427 When the second stage of the three-terminal optical branching path 425, 426 is a three-terminal light branch of symmetric.

三端子光分岐路427、425、及び、426は分岐路の光路の長さが等しく構成されているのみならず、その分岐比も1:1となるように構成されている。 Three-terminal light branching path 427,425, and 426 are also 1 not only, the branch ratio length of the optical path of the branch path is configured equally: is configured to be 1.

非対称ツリー状光カプラ420では、全体として、三端子光分岐路421、422、423、424が示すのと同様の波長選択特性が生じる。 Asymmetric tree-like optical coupler 420, as a whole, the same wavelength selection characteristic as that shown are three terminal optical branching paths 421, 422, 423, 424 occurs. なお、三端子光分岐路421、422、423、424の波長選択特性は全て同等となるように選んでいる。 The wavelength selection characteristics of the three-terminal optical branching path 421, 422, 423, and 424 is be selected to all be equal.

このような非対称ツリー状光カプラ420を非対称ツリー状光カプラ401として用いると、図28の構成では特定の波長でレーザ発振が生じることとなる。 The use of such asymmetrical tree optical coupler 420 as an asymmetrical tree optical coupler 401, so that the laser oscillation occurs at a specific wavelength in the configuration of FIG. 28. すなわち、非対称ツリー状光カプラ401が図27の構成における分布帰還型反射器382の役割を果たすこととなる。 That is, the asymmetric tree like optical coupler 401 and thus act as a distributed feedback reflector 382 in the configuration of FIG. 27.

このため、図28の構成では分布帰還型反射器382を備えていないにもかかわらず、波長安定化動作を実現することができる。 Therefore, in the configuration of FIG. 28 even though it does not have a distributed feedback reflector 382, ​​it is possible to realize a wavelength stabilizing operation.

図30(b)に示した非対称ツリー状光カプラ430では、一段目の三端子光分岐路433、二段目の三端子光分岐路431、432、三段目の三端子光分岐路421、422、423は全て非対称型の三端子光分岐路である。 Figure 30 Asymmetric tree-shaped optical coupler 430 shown (b), the first stage of the three-terminal optical branching path 433, the second stage of the three-terminal optical branching paths 431 and 432, the third stage of the three-terminal optical branching path 421, 422, 423 is a three-terminal light branch of all asymmetric. 二段目の三端子光分岐路431と432の波長選択特性は互いに同等である。 Wavelength selection characteristics of the second stage of the three-terminal optical branching path 431 and 432 are equivalent to each other. また、三段目の三端子光分岐路421、422、423の波長選択特性は互いに同等である。 The wavelength selection characteristics of the three-terminal optical branching paths 421, 422, 423 of the third stage are equal to each other. しかし、一段目の三端子光分岐路433、二段目の三端子光分岐路431、及び、三段目の三端子光分岐路421の波長選択特性は互いに異なっている。 However, the first stage of the three-terminal optical branching path 433, the second stage of the three-terminal optical branching path 431, and the wavelength selection characteristics of the three-terminal optical branching path 421 of the third stage are different from each other.

このように構成した場合、図31に示す多段型マッハツェンダ型干渉器450と同様の特性を得ることができる。 In such a configuration, it is possible to obtain the same characteristics as the multistage Mach-Zehnder interferometer 450 shown in FIG. 31. 図31(a)には多段型マッハツェンダ型干渉器450の構造を示し、図31(b)には多段型マッハツェンダ型干渉器450の波長選択特性を示す。 Figure 31 (a) to show the structure of a multistage Mach-Zehnder interferometer 450 shows the wavelength selection characteristics of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450 in FIG. 31 (b).

多段型マッハツェンダ型干渉器450は一段目のマッハツェンダ干渉器451、二段目のマッハツェンダ干渉器452、三段目のマッハツェンダ干渉器453からなる。 Consisting multistage Mach-Zehnder interferometer 450 one-stage Mach-Zehnder interferometer 451, the second stage of the Mach-Zehnder interferometer 452, the third stage of the Mach-Zehnder interferometer 453. 各段のマッハツェンダ干渉器の波長選択特性は異なるようにしている。 Wavelength selection characteristic of the Mach-Zehnder interferometer in each stage are different.

例えば、マッハツェンダ干渉器451の波長選択特性は図31(b)の454であり、マッハツェンダ干渉器452の波長選択特性は図31(b)の455であり、マッハツェンダ干渉器453の波長選択特性は図31(b)の456である。 For example, the wavelength selection characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 451 is a 454 of FIG. 31 (b), the wavelength selection characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 452 is a 455 of FIG. 31 (b), the wavelength selection characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 453 Figure the 456 is 31 (b).

この結果、多段型マッハツェンダ型干渉器450の総合的な波長選択特性は、波長選択特性454、455、及び、456を合成したものとなる。 As a result, the overall wavelength selection characteristics of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450, the wavelength selection characteristics 454 and 455, and becomes to synthesize 456. このようにすることによって波長選択特性を様々に変えることができる。 Such wavelength selection characteristic by the can be varied to. なお、多段型マッハツェンダ型干渉器450の総合的な波長選択特性は入力光457に対する出力光458の波長特性を意味する。 Incidentally, the overall wavelength selection characteristics of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450 denotes the wavelength characteristic of the output light 458 with respect to the input light 457.

図30(c)に示した非対称ツリー状光カプラ440では、一段目の三端子光分岐路441は分岐路の光路長は対称的であるが分岐比率は2:1である。 Asymmetric tree-like optical coupler 440 shown in FIG. 30 (c), the optical path length is a branching ratio is symmetrical 3-terminal light branching path 441 of the first stage branching passage is 2: 1. 二段目の三端子光分岐路431、432、三段目の三端子光分岐路421、422、423は非対称型の三端子光分岐路である。 Second stage of three-terminal light branching path 431, three-terminal optical branching paths 421, 422, 423 of the third stage is a three-terminal light branch of asymmetric.

三端子光分岐路431と432は分岐路の光路長は等しくないが、分岐比は1:1である。 Three-terminal light branching path 431 and 432 are not equal optical path lengths of the branch paths, the branching ratio is 1: 1. また、三端子光分岐路421、422、423は分岐路の光路長は等しくないが、分岐比は1:1である。 Also, three-terminal optical branching path 421, 422, 423 are not equal optical path lengths of the branch paths, the branching ratio is 1: 1. ただし、三端子光分岐路431と三端子光分岐路421の波長選択特性は異なっている。 However, the wavelength selection characteristics of the three-terminal optical branching path 431 and three terminal optical branch passage 421 are different.

このように構成することによって、図30(c)に示した非対称ツリー状光カプラ440は6分岐のツリー状光カプラとなっている。 According to this structure, an asymmetric tree optical coupler 440 shown in FIG. 30 (c) has a six-branched tree-like optical coupler. 最終的な各分岐路路への分岐比率は等しくなるように構成されている。 A branching ratio to the final each branch passage path is configured to be equal.

非対称ツリー状光カプラ401を構成する三端子光分岐路の光路長差と分岐比は様々に変更可能であり、これらを適切に組み合わせることにより、波長選択特性を変えることが可能である。 Optical path length difference and the branching ratio of the three-terminal optical branching paths constituting an asymmetrical tree-like optical coupler 401 is be variously modified, by combining these appropriately, it is possible to change the wavelength selection characteristic. 波長選択特性を変えることにより、レーザ発振器400において単一の波長を発振させたり、多数の波長を同時に発振させたりすることができる。 By varying the wavelength selection characteristics, or to oscillate the single wavelength in the laser oscillator 400, it is possible or to oscillate multiple wavelengths simultaneously.

本実施例では半導体基板上に構成した半導体光増幅素子を例にとって説明したが、本発明は半導体光増幅素子に限定されない。 Having described the semiconductor optical amplifier which is constructed on a semiconductor substrate as an example in the present embodiment, the present invention is not limited to the semiconductor optical amplifier device. ガラス基板上の形成された希土類ドープ光導波路を用いて同様の構成を構築しても良い。 A rare earth doped optical waveguide formed on the glass substrate may be constructed the same configuration used. また、光ファイバ増幅器を光増幅として用い、光導波路の一形態として光ファイバを用いても良い。 Also, using an optical fiber amplifier as an optical amplifier may be used an optical fiber as a form of an optical waveguide.

第二十三実施例 The twenty-third embodiment

図32に本発明の第二十三実施例のレーザ発振器を示す。 Figure 32 shows a laser oscillator of the twenty-third embodiment of the present invention. 本実施例のレーザ発振器は光集積回路460と単一モード光ファイバ473との光学的結合構造から成る。 The laser oscillator of this embodiment is made of the optical coupling structure of the optical integrated circuit 460 and the single-mode optical fiber 473.

光集積回路460は、基板468上にツリー状光カプラ465と複数の半導体光増幅素子461ないし464を備えている。 Optical integrated circuit 460 has a tree-shaped optical coupler 465 and a plurality of semiconductor optical amplifier device 461 through 464 on the substrate 468. 基板468は低反射率コート(反射率4%)を施した端面467と高反射率コート(反射率98%)を施した端面466を備えている。 Substrate 468 is provided with an end surface 466 which has been subjected to high reflectance coating an end surface 467 which has been subjected to low-reflectance coating (reflectivity of 4%) (98% reflectance). ツリー状光カプラ465の共通ポート479は端面466側に設けられている。 Common port 479 of the tree-like optical coupler 465 is provided on the end surface 466 side. 光集積回路460はヒートシンク474にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。 Optical integrated circuit 460 is mounted in a junction-side-down on a heat sink 474.

第二十実施例において図26に示した構成と比べると、ツリー状光カプラの共通ポート側に高反射率コート(反射率98%)を施した端面466を設け、半導体光増幅素子461ないし464側に低反射率コート(反射率4%)を施した端面467を備えた点が異なる。 Compared to the configuration shown in FIG. 26 in the twentieth embodiment, the end surface 466 which has been subjected to high reflectance coating (98% reflectance) is provided, to free the semiconductor optical amplifier 461 to the common port side of the tree-shaped optical coupler 464 point with an end surface 467 which has been subjected to low-reflectance coating (4% reflectance) on the side is different. また、光を半導体光増幅素子461ないし464側から取り出している点も異なる。 Also, different from that taken out to 461 without the semiconductor optical amplifier device light 464 side.

ツリー状光カプラ465は受動型光導波路によって形成されている。 Tree-shaped optical coupler 465 is formed by a passive optical waveguide. ただし、ツリー状光カプラ465を、利得を有する光導波路を用いて構成しても良い。 However, the tree-like optical coupler 465 may be configured with an optical waveguide having a gain. ここで、利得を有する光導波路とは半導体光増幅素子のことを意味する。 Here, the optical waveguide having a gain which means that the semiconductor optical amplifier device.

単一モード光ファイバ473にはファイバーブラッグ回折格子475が設けられている。 Fiber Bragg grating 475 is provided on the single-mode optical fiber 473. ただし、これは必須ではない。 However, this is not essential. 光集積回路460と単一モード光ファイバ473の間にはシリンドリカルレンズ471、472が設けられている。 Cylindrical lens 471 and 472 is provided between the optical integrated circuit 460 and the single-mode optical fiber 473. シリンドリカルレンズ471は基板468と垂直方向にレンズのパワーを有している。 The cylindrical lens 471 has a lens power in the direction perpendicular to the substrate 468. 一方、シリンドリカルレンズ472は基板468と並行方向にレンズのパワーを有している。 On the other hand, the cylindrical lens 472 has a lens power in the direction parallel to the substrate 468.

また、別の見方をするならば、シリンドリカルレンズ471は半導体光増幅素子461ないし464の配列方向と垂直方向にレンズのパワーを有している。 Also, if another viewpoint, the cylindrical lens 471 has a power in the arrangement direction and the direction perpendicular to the lens of the semiconductor optical amplifier device 461 through 464. 一方、シリンドリカルレンズ472は半導体光増幅素子461ないし464の配列方向と並行方向にレンズのパワーを有している。 On the other hand, the cylindrical lens 472 has a power in the arrangement direction and parallel direction to the lens of the semiconductor optical amplifier device 461 through 464.

同位相(in-phase)で位相同期したレーザアレイ、あるいは位相同期した光増幅素子アレイから出射されるレーザ光は、ひとつの平行光(レーザ光)の光路の途中に周期的な開口部(レーザないし光増幅素子の光出射部に相当する開口部)を設けたものと等価に取り扱える。 The laser array is phase-synchronized in phase (in-phase) or phase-synchronized with the laser beam emitted from the optical amplifier arrays periodically opening (a laser in the optical path of one of the parallel light (laser beam), or a handle equivalents that an opening) corresponding to the light emitting portion of the optical amplifier.

そして、この周期的な開口部は回折格子と等価に取り扱えるので、位相同期したレーザアレイからの光は回折格子からの光と同様のファーフィールドパターンを有することになる。 Since this periodic openings handled equivalent to the diffraction grating, light from a laser array phase-locked it will have the same far-field pattern and light from the diffraction grating. この場合、大半の光エネルギーは零次回折光に集中し、一部の光エネルギーが1次以上の高次回折光となって取り出される。 In this case, most of the light energy is concentrated in the zero-order diffracted light, a part of the light energy is extracted is 1 or higher-order diffracted light.

回折格子を等方向性アンテナのアレイと仮定した場合、一次回折光の強度は零次回折光強度の5%程度となることが知られている。 Assuming a diffraction grating and an array of isotropic antenna, the intensity of the primary diffracted light is known to be about 5% of the zero-order diffracted light intensity. 位相同期したレーザアレイでは、前方方向に指向特性の強いアンテナ例となるので一次回折光強度はこの値以下となる。 The laser array phase-locked, first-order diffracted light intensity since a strong antenna example of directivity in the forward direction is less than this value.

幾何光学的には、シリンドリカルレンズ472は並行光を光ファイバ473のコアに結像させるように配置されている。 The geometrical optics, the cylindrical lens 472 is arranged so as to image the parallel light into the core of the optical fiber 473. すなわち、シリンドリカルレンズ472は端面467と単一モード光ファイバ473のコアに対してコリメート光学系を形成している。 That is, the cylindrical lens 472 forms a collimating optical system to the core end surface 467 and a single mode optical fiber 473.

このように配置すると、位相同期したレーザアレイからの光のファーフィールドパターンと相似な二アフィールドパターンが光ファイバ473のコア付近に生じることとなる。 With this arrangement, so that the phase-synchronized with the light of the far-field pattern, similar to a two A field pattern from the laser arrays is generated near the core of the optical fiber 473.

その結果、零次の回折光は光ファイバ473のコアに結合することができる。 As a result, zero-order diffracted light can be coupled to the core of the optical fiber 473. 一方、一次以上の高次回折光は光ファイバ473のコアに結合することができず、光損失となる。 On the other hand, high-order diffracted light than the primary can not bind to the core of the optical fiber 473, the optical loss. したがって、図32に示した光学系では高次光を積極的に除去するための空間フィルタなどを用いる必要がないので、光学系が簡易になる利点がある。 Therefore, in the optical system shown in FIG. 32 since it is not necessary to use a like spatial filter for positively removing the high-order light it is advantageous in that the optical system is simplified.

一方、逆位相(anti-phase)で位相同期したレーザアレイ(光増幅素子アレイ)の場合は事情がやや異なる。 On the other hand, in the case of the laser array is phase-synchronized in opposite phase (anti-phase) (optical amplifier array) situation differs somewhat. この場合は、零次回折光はほぼゼロとなり、プラス1次回折光とマイナス1次の回折光に光エネルギーの大半が集中してしまう。 In this case, the zero-order diffracted light becomes substantially zero, thus concentrating the majority of the light energy to the positive first-order diffracted light and minus first-order diffracted light. この場合は、プラス1次かマイナス1次のどちらかが焦点を結ぶ位置に光ファイバ473のコアを配置することにより、かろうじて、全エネルギーの50%弱のエネルギーを光ファイバ473のコアに結合することができる。 In this case, by either plus primary or minus first order is to place the core of the optical fiber 473 in a position focused, barely, binds the energy of slightly less than 50% of the total energy in the core of the optical fiber 473 be able to.

本実施例では各半導体光増幅素子は同位相となっている。 In the present embodiment the semiconductor optical amplifier device has a same phase.

なお、同位相(in-phase)とは隣接するレーザ(光増幅素子)が同じ位相であることを意味する。 It should be noted that the same phase (in-phase) means that adjacent laser (optical amplifier) ​​have the same phase. また、逆位相(anti-phase)とは隣接するレーザ(光増幅素子)の位相が180°ずれていることを言う。 The phase of the opposite phase (anti-phase) and the adjacent lasers (optical amplifier) ​​says that shifted 180 °. 逆位相(anti-phase)の場合、一つおいた隣のレーザ(光増幅素子)同士は同じ位相となる。 For reverse phase (anti-phase), laser next had one (optical amplifier) ​​each other the same phase.

一方、基板468に垂直な方向ではレーザ光については、シリンドリカルレンズ471に対して、レーザ光の出射部479と単一光モードファイバ473のコア部が光学的共役関係になるように配置している。 On the other hand, the laser light in a direction perpendicular to the substrate 468, with respect to the cylindrical lens 471, the core portion of the emitting portion 479 and a single optical mode fiber 473 of the laser light is arranged so as to be optically conjugate relationship . この光学配置により、基板468に垂直な方向ではレーザ光は単一光モードファイバ473のコア部と高効率で結合することができる。 This optical arrangement, laser light in a direction perpendicular to the substrate 468 can be bonded with high efficiency and the core portion of the single optical mode fiber 473.

光集積回路460の構成によれば、半導体光増幅素子461ないし464側に低反射率コート(反射率4%)を施した端面467を設けて、端面467側から光を取り出したので、第二十実施例に比べて高い効率で光を取り出すことができる。 According to the configuration of the optical integrated circuit 460, the semiconductor optical amplifier device 461 through 464 side is provided an end surface 467 which has been subjected to low-reflectance coating (4% reflectance), since the removed light from the end surface 467 side, the second light can be extracted with high efficiency as compared with ten examples. 図26に示した構成ではツリー状光カプラ376によって減衰した光が外部に取り出されるのに対して、図32の構成では半導体光増幅素子461ないし464からのレーザ光が直接取り出されるからである。 Whereas light attenuated by the tree-shaped optical coupler 376 in the configuration shown in FIG. 26 is taken out to the outside, in the configuration of FIG. 32 because the laser beam is extracted directly from the semiconductor optical amplifier device 461 through 464.

また、光集積回路460の構成の方が第二十実施例に比べて高出力の光を取り出すことができる。 Further, it is possible to better the configuration of the optical integrated circuit 460 fetches the light of high output as compared to a twenty embodiment. 半導体光増幅素子461ないし464から取り出せる最大光出力は一定なので、図26に示した構成ではツリー状光カプラ376による減衰分だけ最大出力が低下してしまうからである。 The maximum light output that can be taken out from the semiconductor optical amplifier device 461 to 464 is constant, in the configuration shown in FIG. 26 because the maximum output by the damping caused by the tree-shaped optical coupler 376 is lowered.

特に半導体光増幅素子の数が多い場合にこれらの効果は顕著である。 In particular, these effects when the number of the semiconductor optical amplifier device often is significant. 半導体光増幅素子の数が増加すると、ツリー状光カプラの段数が増えることになり、これに伴いツリー状光カプラの挿入損失が増加してしまうからである。 When the number of the semiconductor optical amplifier device is increased, because the number of stages of the tree-like optical coupler will be increases, the insertion loss of the tree-like optical coupler Accordingly increases.

本実施例においてはファイバーブラッグ回折格子475によって波長安定化動作が実現されている。 Wavelength-stabilized operation is achieved by a fiber Bragg grating 475 in the present embodiment. ファイバーブラッグ回折格子475は省略することもできる。 Fiber Bragg grating 475 may be omitted.

本実施例の光学系は光増幅器アレイと単一モード光ファイバとの結合光学系であるが、この光学系は他の用途にも用いることができる。 The optical system of this embodiment is a coupling optical system of the optical amplifier array and a single-mode optical fiber, the optical system can be used in other applications. 本実施例の光学系によれば、レーザ光を回折限界近くまで絞り込め、高いエネルギー密度を生成することができる。 According to the optical system of the present embodiment, narrow the laser beam to near the diffraction limit, it is possible to generate a high energy density. 高エネルギー密度を要する用途一般に応用が可能である。 Applied to applications generally requiring high energy density is possible.

なお、光集積回路460に代えて後述の光集積回路480を用いることもできる。 Instead of the optical integrated circuit 460 can also be used optical integrated circuit 480 will be described later.

第二十四実施例 Twenty-fourth embodiment

図33に本発明の第二十四実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the twenty-fourth embodiment of the present invention in FIG. 33. 本実施例のレーザ発振器は光集積回路480と単一モード光ファイバ473との光学的結合構造から成る。 The laser oscillator of this embodiment is made of the optical coupling structure of the optical integrated circuit 480 and the single-mode optical fiber 473.

光集積回路480は、基板468上にアレイ状導波路回折格子469と複数の半導体光増幅素子461ないし464を備えている。 Optical integrated circuit 480 includes an array waveguide diffraction grating 469 and a plurality of semiconductor optical amplifier device 461 through 464 on the substrate 468. 基板468は低反射率コート(反射率4%)を施した端面467と高反射率コート(反射率98%)を施した端面466を備えている。 Substrate 468 is provided with an end surface 466 which has been subjected to high reflectance coating an end surface 467 which has been subjected to low-reflectance coating (reflectivity of 4%) (98% reflectance). アレイ状導波路回折格子469の共通ポート481は端面466側に設けられている。 Common port 481 of the arrayed waveguide grating 469 is provided on the end surface 466 side. 光集積回路460はヒートシンク474にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。 Optical integrated circuit 460 is mounted in a junction-side-down on a heat sink 474.

アレイ状導波路回折格子469は受動型光導波路によって形成されている。 Arrayed waveguide grating 469 is formed by a passive optical waveguide. ただし、アレイ状導波路回折格子469を、利得を有する光導波路を用いて構成しても良い。 However, the arrayed waveguide grating 469 may be configured with an optical waveguide having a gain. ここで、利得を有する光導波路とは半導体光増幅素子のことを意味する。 Here, the optical waveguide having a gain which means that the semiconductor optical amplifier device.

光集積回路480の構成によれば、半導体光増幅素子461ないし464側に低反射率コート(反射率4%)を施した端面467を設けて、端面467側から光を取り出したので、第四実施例に比べて高い効率で光を取り出すことができる。 According to the configuration of the optical integrated circuit 480, the semiconductor optical amplifier device 461 through 464 side is provided an end surface 467 which has been subjected to low-reflectance coating (4% reflectance), since the removed light from the end surface 467 side, a fourth light can be extracted with high efficiency as compared with examples. 図5に示した構成では、光導波路4、5、6、及び、光カプラ3によって構築されたアレイ状導波路回折格子によって減衰した光が外部に取り出されるのに対して、図33の構成では半導体光増幅素子461ないし464からのレーザ光が直接取り出されるからである。 In the configuration shown in FIG. 5, optical waveguides 4, 5, 6 and, for the light attenuated by arrayed waveguide grating which is constructed by the optical coupler 3 is taken out to the outside, in the configuration of FIG. 33 laser light from the semiconductor optical amplifier 461 to 464 is because retrieved directly.

光集積回路480と単一モード光ファイバ473の間にはシリンドリカルレンズ476とレンズ478が設けられている。 A cylindrical lens 476 and the lens 478 between the optical integrated circuit 480 and the single-mode optical fiber 473 is provided. シリンドリカルレンズ476は基板468と垂直方向にレンズのパワーを有している。 The cylindrical lens 476 has a lens power in the direction perpendicular to the substrate 468. また、シリンドリカルレンズ476は半導体光増幅素子461ないし464の配列方向と垂直方向にレンズのパワーを有している。 Further, the cylindrical lens 476 has a power in the arrangement direction and the direction perpendicular to the lens of the semiconductor optical amplifier device 461 through 464.

シリンドリカルレンズ476とレンズ478の間には光アイソレータ477が設けられている。 An optical isolator 477 is provided between the cylindrical lens 476 and the lens 478. 光アイソレータ477により逆流してきた光によってレーザ発振が悪影響を受けることを防ぐことができる。 Laser oscillation by light backflowing by optical isolator 477 can be prevented from being adversely affected.

本実施例ではシリンドリカルレンズ476によって、基板468と垂直方向において出射光を並行光に変換している。 By the cylindrical lens 476 in the present embodiment, and converting the emitted light into parallel light in the vertical direction to the substrate 468. また、半導体光増幅素子アレイから出射されるレーザ光はアレイ配列方向では、前述の通り、幾何光学的には並行光として取り扱えるので、シリンドリカルレンズ476通過後の光は基板468に対して水平方向、垂直方向、双方ともに並行光となる。 The laser beam emitted from the semiconductor optical amplifier array in the array arrangement direction, as described above, since the geometrical optics handled as parallel light in the horizontal direction with respect to the cylindrical lens 476 the light after passing through the substrate 468, vertical direction and parallel light both. 次いでレンズ478によって並行光が光ファイバ473のコア部に結像される。 Then parallel light by the lens 478 is imaged on the core portion of the optical fiber 473.

本実施例の結合光学系では、シリンドリカルレンズ476とレンズ478の間ではコリメート光が生じているので、この位置に光アイソレータ477を挿入することができる。 The coupling optical system of the present embodiment, between the cylindrical lens 476 and the lens 478 so that collimated light has occurred, it is possible to insert an optical isolator 477 in this position. 光アイソレータは省略することもできる。 Optical isolator can be omitted. また、コリメート光に対して機能する他の光学要素をシリンドリカルレンズ476とレンズ478の間に挿入することもできる。 It is also possible to insert other optical elements that function to the collimated light between the cylindrical lens 476 and the lens 478. 例えば、誘電体多層膜型の波長フィルタなどを挿入することができる。 For example, it is possible to insert a wavelength filter of the dielectric multilayer film type.

本実施例の光学系は光増幅器アレイと単一モード光ファイバとの結合光学系であるが、この光学系は他の用途にも用いることができる。 The optical system of this embodiment is a coupling optical system of the optical amplifier array and a single-mode optical fiber, the optical system can be used in other applications. 本実施例の光学系によれば、レーザ光を回折限界近くまで絞り込め、高いエネルギー密度を生成することができる。 According to the optical system of the present embodiment, narrow the laser beam to near the diffraction limit, it is possible to generate a high energy density. 高エネルギー密度を要する用途一般に応用が可能である。 Applied to applications generally requiring high energy density is possible.

なお、光集積回路480に代えて前述の光集積回路460を用いることもできる。 Instead of the optical integrated circuit 480 can also be used optical integrated circuit 460 described above.

第二十五実施例 Twenty-fifth embodiment

図34に本発明の第二十五実施例の光集積回路500を示す。 Figure 34 shows an optical integrated circuit 500 of the twenty-fifth embodiment of the present invention. 基板501上に光集積回路460と同様の構造を有する光集積回路要素505、506、507、及び、508が設けられている。 Optical integrated circuit element 505, 506, and 507 having the same structure as the optical integrated circuit 460 on the substrate 501, and, 508 are provided. また、基板501上には三端子光分岐路511、512、513、514、515、516、及び、517が設けられている。 Also, three-terminal optical branching path 511,512,513,514,515,516 on the substrate 501, and, 517 are provided.

光集積回路要素505と506は三端子光分岐路511、512、513を介して光学的に結合している。 An optical integrated circuit element 505 506 is optically coupled via a three-terminal light branch path 511, 512, and 513. 端面502と端面503が共振器の反射面として機能するので、光集積回路505、506、三端子光分岐路511、512、513から成る光回路は協調レーザ発振を生じる。 Since the end face 502 and the end surface 503 serves as a reflecting surface of the resonator, an optical integrated circuit 505, an optical circuit consisting of three-terminal light branching path 511, 512, 513 produces a coordinated laser oscillation.

同様に、光集積回路要素506と507は三端子光分岐路513、514、515を介して光学的に結合して光回路を形成している。 Similarly, the optical integrated circuit element 506 507 forms the optical circuit coupled optically through a three-terminal light branch path 513, 514 and 515. また、光集積回路要素507と508は三端子光分岐路515、516、517を介して光学的に結合して光回路を形成している。 Further, optical integrated circuit element 507 and 508 form an optical circuit coupled optically through a three-terminal light branching path 515,516,517.

すなわち、光集積回路要素505、506、507、及び、508はそれぞれ、隣接した光集積回路と互いに光学的に結合して協調レーザ発振を生成している。 That is, the optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and 508, respectively, adjacent optically coupled to each other with the optical integrated circuit is generating the cooperative lasing.

したがって、例えば光集積回路要素506が完全に失陥した場合は、協調レーザ発振も失陥する。 Thus, for example, if the optical integrated circuit element 506 is completely defective, also malfunction cooperative lasing. この場合、光集積回路要素505が光集積回路507と光集積回路508から成るネットワークと分離されてしまい、位相同期関係のない二つのレーザとして発振することになる。 In this case, the optical integrated circuit element 505 will be separated from the network consisting of optical integrated circuits 507 and the optical integrated circuit 508, so that the oscillation as two laser without phase synchronous relationship. すなわち、レーザ発振光の横モードがマルチモード化してしまう。 In other words, the transverse mode of the laser oscillation light ends up multi-mode.

光集積回路要素506の完全失陥は、図32に示した半導体光増幅素子461ないし464が全て失陥した場合に生じる。 Complete failure of the optical integrated circuit element 506 to the semiconductor optical amplifier device 461 not shown in FIG. 32 occurs when 464 all failure. あるいはツリー状光カプラ465の共通導波路部分が失陥した場合にも完全失陥が生じる。 Or even completely failure occurs when the common waveguide section of the tree-like optical coupler 465 is defective. 受動型光導波路の失陥は発生確率が低いので、半導体光増幅素子461ないし464が全て失陥することが、完全失陥の主たる要因となる。 Since failure of the passive optical waveguide are low probability, the semiconductor optical amplifier device 461 through 464 is able to failure all, the main cause of complete failure.

4つの半導体光増幅素子461ないし464の同時失陥の確率は個々の素子の故障率の積になるため、相対的に小さな値となる。 Four probability of simultaneous failure of the semiconductor optical amplifier device 461 through 464 for the product of the failure of the individual elements, the relatively small value. また、光増幅器の数を増すほど、完全失陥の確率が減少していくことになる。 Also, the greater the number of optical amplifiers, the probability of complete failure is that decreases.

以上説明したとおり、本実施例の光集積回路500によれば、多数の半導体光増幅素子を結合して協調発振を生じさせることができ、しかも、個別の半導体レーザの失陥によって光集積回路500全体の発振挙動がマルチモード化することを防ぐことができる。 As described above, according to the optical integrated circuit 500 of this embodiment, it is possible to produce a coordinated oscillation by combining a number of semiconductor optical amplifier device, moreover, the optical integrated circuit 500 by failure of individual semiconductor laser overall oscillation behavior can be prevented from being multimode.

光集積回路500からの光の取り出し方は二通りの方法がある。 How extraction of light from the optical integrated circuit 500 has two ways. ひとつの方法は、端面503に低反射率コート(反射率4%)を施し、もう一方の端綿502に高反射率コート(反射率98%)を施して出力光509を得る方法である。 One way is subjected to a low reflectance coating (4% reflectance) on the end surface 503, a method of obtaining the output light 509 is subjected to high reflectance coating (98% reflectance) to the other Tanwata 502.

もう一つの方法は、端面502に低反射率コート(反射率4%)を施し、もう一方の端面503に高反射率コート(反射率98%)を施して出力光510を得る方法である。 Another way is subjected to a low reflectance coating (4% reflectance) on the end surface 502, a method of obtaining the output light 510 is subjected to high reflectance coating (98% reflectance) on the other end surface 503.

光集積回路要素505、506、507、及び、508には図32に示したツリー状光カプラ465と同様の構造が備えられており、このツリー状カプラと三端子光分岐路511、512、513、514、515、516、及び、517とで受動型の光回路を形成している。 Optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and the 508 is provided with a similar structure to the tree-shaped optical coupler 465 shown in FIG. 32, the tree-like coupler and the three-terminal optical branching paths 511, 512, 513 , 514, 515, 516, and to form an optical circuit of the passive type in the 517. この光回路には挿入損失が生じる。 Insertion loss occurs in the optical circuit. このことから、端面502に低反射率コート(反射率4%)を施し、もう一方の端綿503に高反射率コート(反射率98%)を施して出力光510を得る方法の方が高出力を得ることができる。 Therefore, applying a low reflectance coating (4% reflectance) on the end face 502, towards the method of obtaining the output light 510 is subjected to high reflectance coating (98% reflectance) to the other Tanwata 503 high it is possible to obtain an output.

この光集積回路500は、図32において光集積回路460を代替することができる。 The optical integrated circuit 500 may be substituted for the optical integrated circuit 460 in FIG. 32. この時、光ファイバ473へと結合するための出力光としては出力光509と510のどちらも用いることができる。 At this time, as an output light for coupling into optical fiber 473 can be used both output light 509 and 510. 高光出力という観点からは出力光510を用いることが望ましい。 From the viewpoint of high light output it is preferable to use an output beam 510.

また、光集積回路500は、図33において光集積回路480を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 500 may be substituted for the optical integrated circuit 480 in FIG. 33. この時、光ファイバ473へと結合するための出力光としては出力光509と510のどちらも用いることができる。 At this time, as an output light for coupling into optical fiber 473 can be used both output light 509 and 510. 高光出力という観点からは出力光509を用いることが望ましい。 From the viewpoint of high light output it is preferable to use an output beam 509.

光集積回路要素505ないし508の構造として図28に示した非対称ツリー状光カプラを用いた光集積回路400と同様の構造を用いても良い。 It may be using the same structure as the optical integrated circuit element 505 to an optical integrated circuit 400 with an asymmetric tree-shaped optical coupler shown in FIG. 28 as a structure 508. また、光集積回路要素の数は4個に限定されず、2以上の任意の数を取ることができる。 The number of optical integrated circuit element is not limited to four, it may take any number of 2 or more.

第二十六実施例 Twenty-sixth embodiment

図35に本発明の第二十六実施例の光集積回路520を示す。 Figure 35 shows an optical integrated circuit 520 of the twenty-sixth embodiment of the present invention. 基板501上に光集積回路480と同様の構造を有する光集積回路要素521、522、523、及び、524が設けられている。 Optical integrated circuit element 521 having the same structure as the optical integrated circuit 480 on the substrate 501, and, 524 are provided. また、基板501上には三端子光分岐路511、512、513、514、515、516、及び、517が設けられている。 Also, three-terminal optical branching path 511,512,513,514,515,516 on the substrate 501, and, 517 are provided.

光集積回路要素521と522は三端子光分岐路511、512、513を介して光学的に結合している。 An optical integrated circuit element 521 522 is optically coupled via a three-terminal light branch path 511, 512, and 513. 端面502と端綿503が共振器の反射面として機能するので、光集積回路521、522、三端子光分岐路511、512、513から成る光回路は協調レーザ発振を生じる。 Since the end face 502 and Tanwata 503 functions as a reflecting surface of the resonator, an optical integrated circuit 521 and 522, an optical circuit consisting of three-terminal light branching path 511, 512, 513 produces a coordinated laser oscillation.

同様に、光集積回路要素522と523は三端子光分岐路513、514、515を介して光学的に結合して光回路を形成している。 Similarly, the optical integrated circuit element 522 and 523 form an optical circuit coupled optically through a three-terminal light branch path 513, 514 and 515. また、光集積回路要素523と524は三端子光分岐路515、516、517を介して光学的に結合して光回路を形成している。 Further, optical integrated circuit element 523 and 524 form an optical circuit coupled optically through a three-terminal light branching path 515,516,517.

すなわち、光集積回路要素521、522、523、及び、524はそれぞれ、隣接した光集積回路要素と互いに光学的に結合して協調レーザ発振を生成している。 That is, the optical integrated circuit element 521, and, 524 respectively, adjacent optically coupled to each other with the optical integrated circuit element is generating coordination laser oscillation.

第二十五実施例の場合と同様に、本実施例の構造では個別の半導体光増幅素子の単一失陥ではレーザ発振がマルチモード化することを防ぐことができ、高い信頼性を得ることができる。 As with the twenty-fifth embodiment, the laser oscillation can be prevented from that multimode, obtain high reliability by a single failure of individual semiconductor optical amplifying element in the structure of this embodiment can.

また、光集積回路520からの光の取り出し方は二通りの方法があることも第二十五実施例と同様である。 It is also similar to the twenty-fifth embodiment how extraction of light from the optical integrated circuit 520 has two ways. 端面502に低反射率コート(反射率4%)を施し、もう一方の端面503に高反射率コート(反射率98%)を施して出力光510を得る方法の方が高出力を得ることができ、高光出力という観点からはこの方が望ましい。 Subjected to low reflectance coating (4% reflectance) on the end face 502, that better way to obtain output light 510 is subjected to high reflectance coating (98% reflectance) on the other end face 503 to obtain a high output possible, this is desirable from the viewpoint of high light output.

本実施例においては、図33に示したアレイ状導波路回折格子469を用いて個別の半導体光増幅素子を結合している。 In the present embodiment, it is attached to individual semiconductor optical amplifier device with an array waveguide diffraction grating 469 shown in FIG. 33. アレイ状導波路回折格子469には波長選択性があるため、特定の波長を発振させることができるという利点がある。 Since the arrayed waveguide grating 469 has wavelength selectivity, there is the advantage that it is possible to oscillate a specific wavelength.

この光集積回路520は、図32において光集積回路460を代替することができる。 The optical integrated circuit 520 may be substituted for the optical integrated circuit 460 in FIG. 32. この時、光ファイバ473へと結合するための出力光としては出力光509と510のどちらも用いることができる。 At this time, as an output light for coupling into optical fiber 473 can be used both output light 509 and 510. 高光出力という観点からは出力光510を用いることが望ましい。 From the viewpoint of high light output it is preferable to use an output beam 510.

また、光集積回路520は、図33において光集積回路480を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 520 may be substituted for the optical integrated circuit 480 in FIG. 33. この時、光ファイバ473へと結合するための出力光としては出力光509と510のどちらも用いることができる。 At this time, as an output light for coupling into optical fiber 473 can be used both output light 509 and 510. 高光出力という観点からは出力光509を用いることが望ましい。 From the viewpoint of high light output it is preferable to use an output beam 509.

第二十七実施例 Twenty-seventh embodiment

図36に本発明の第二十七実施例の光集積回路530を示す。 Figure 36 shows an optical integrated circuit 530 of the twenty-seventh embodiment of the present invention. 基板501上に光集積回路460と同様の構造を有する光集積回路要素505、506、507、及び、508が設けられている。 Optical integrated circuit element 505, 506, and 507 having the same structure as the optical integrated circuit 460 on the substrate 501, and, 508 are provided. また、基板501上には三端子光分岐路531と532が設けられている。 Also, three-terminal optical branching path 531 and 532 are provided on the substrate 501.

光集積回路要素505と506は三端子光分岐路531を介して光学的に結合している。 An optical integrated circuit element 505 506 is optically coupled via a three-terminal light branching path 531. 光集積回路要素506と507は三端子光分岐路531、532を介して光学的に結合している。 An optical integrated circuit element 506 507 is optically coupled via a three-terminal light branch path 531, 532. 光集積回路要素507と508は三端子光分岐路532を介して光学的に結合している。 An optical integrated circuit element 507 508 is optically coupled via a three-terminal light branching path 532. 端面502は共通の反射器となって共振器を形成している。 End surface 502 forms a resonator form a common reflector. 端面502には中程度の反射率(反射率20%)が施されている。 Reflectance moderate (20% reflectance) is applied to the end face 502.

隣接する光集積回路が互いに結合して協調レーザ発振を生じる。 Adjacent optical integrated circuit yields a bond to cooperatively laser oscillation each other. そして、生成されたレーザ光は出力光510として端面502側から取り出される。 The laser beam generated is extracted from the end surface 502 side as output light 510.

本実施例の構造では、半導体光増幅素子を互いに接続するための受動型光導波路回路がふたつの半導体光増幅素子に挟まれた構造となる。 In the structure of this embodiment, the passive optical waveguide circuit for connecting a semiconductor optical amplifier device to each other is sandwiched two semiconductor optical amplifier structure. また、光出力は一つの端面に集中した構造となる。 Further, the light output is concentrated on one end face structure. このため、高出力化及び高効率化が可能である。 Therefore, it is capable of high output and high efficiency.

なお、本実施例の光集積回路530はさらに疎結合型光カプラ533と受光素子534を備えている。 The optical integrated circuit 530 of this embodiment further includes a loosely coupled type optical coupler 533 and the light receiving element 534. 受光素子534は半導体光増幅素子と同様の縦構造を有している。 Light-receiving element 534 has a vertical structure similar to the semiconductor optical amplifier device. 疎結合型光カプラ533によって分岐された光が受光素子534に導かれ、パワーモニタが行われる。 Light branched by loosely optical coupler 533 is guided to the light receiving element 534, the power monitor is performed.

この光集積回路530は、図32において光集積回路460を代替することができる。 The optical integrated circuit 530 may be substituted for the optical integrated circuit 460 in FIG. 32. また、光集積回路530は、図33において光集積回路480を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 530 may be substituted for the optical integrated circuit 480 in FIG. 33.

光集積回路要素505ないし508の構造として図28に示した非対称ツリー状光カプラを用いた光集積回路400と同様の構造を用いても良い。 It may be using the same structure as the optical integrated circuit element 505 to an optical integrated circuit 400 with an asymmetric tree-shaped optical coupler shown in FIG. 28 as a structure 508. また、光集積回路要素の数は4個に限定されず、2以上の任意の数を取ることができる。 The number of optical integrated circuit element is not limited to four, it may take any number of 2 or more.

第二十八実施例 Twenty-eighth embodiment

図37に本発明の第二十八実施例の光集積回路540を示す。 Figure 37 shows an optical integrated circuit 540 of the twenty-eighth embodiment of the present invention. 基板501上に光集積回路480と同様の構造を有する光集積回路要素521、522、523、及び、524が設けられている。 Optical integrated circuit element 521 having the same structure as the optical integrated circuit 480 on the substrate 501, and, 524 are provided. また、基板501上には三端子光分岐路531と532が設けられている。 Also, three-terminal optical branching path 531 and 532 are provided on the substrate 501.

光集積回路540は第二十七実施例の光集積回路530と同様の原理によって協調レーザ発振を生じる。 Optical integrated circuit 540 produces a coordinated laser oscillation by the same principle as the optical integrated circuit 530 of the twenty-seventh embodiment. そして、生成されたレーザ光は出力光510として端面502側から取り出される。 The laser beam generated is extracted from the end surface 502 side as output light 510.

光集積回路530との違いは、光集積回路要素521、522、523、及び、524がアレイ状導波路回折格子を備えていることである。 The difference between the integrated optical circuit 530, an optical integrated circuit element 521, and is that 524 is provided with an array waveguide diffraction grating. アレイ状導波路回折格子は顕著な波長選択性を有するので、特定の波長での発振に適している。 Since the arrayed waveguide grating has a pronounced wavelength selectivity and is suitable for oscillating at a particular wavelength.

本実施例も第二十七実施例の光集積回路530と同様に、光出力が一つの端面に集中した構造となり、高出力化及び高効率化が可能である。 This embodiment is similarly integrated optical circuit 530 of the twenty-seventh embodiment, becomes light output is concentrated on the end face of the one structure, it is capable of high output and high efficiency.

なお、本実施例の光集積回路540はさらに疎結合型光カプラ541と受光素子543を備えている。 The optical integrated circuit 540 of this embodiment further includes a loosely coupled type optical coupler 541 and the light receiving element 543. 疎結合型光カプラ541によって分岐された光が出力光542となって受光素子534に導かれ、パワーモニタが行われる。 Light branched by loosely optical coupler 541 as the output light 542 is guided to the light receiving element 534, the power monitor is performed.

この光集積回路540は、図32において光集積回路460を代替することができる。 The optical integrated circuit 540 may be substituted for the optical integrated circuit 460 in FIG. 32. また、光集積回路540は、図33において光集積回路480を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 540 may be substituted for the optical integrated circuit 480 in FIG. 33.

第二十九実施例 Twenty-ninth embodiment

図38に本発明の第二十九実施例の光集積回路550を示す。 Figure 38 shows an optical integrated circuit 550 of the twenty-ninth embodiment of the present invention. 光集積回路550は基板501上に半導体光増幅素子552a、552b、552c、及び、552d、半導体光増幅素子553a、553b、553c、553d、及び、553eを備え、半導体光増幅素子552aないし552dと半導体光増幅素子553aないし553eの間がジグザグ状の光導波路551で連結されている。 Optical integrated circuit 550 is a semiconductor optical amplifier 552a on the substrate 501, 552b, 552c, and 552d, a semiconductor optical amplifier device 553a, 553b, 553c, 553d, and comprises 553e, to no semiconductor optical amplifier 552a 552d and the semiconductor it is no optical amplifier 553a is between 553e are connected by a zigzag-shaped optical waveguide 551. 端面502には低反射率コート(反射率4%)が施され、端面503には高反射率コート(反射率98%)が施されている。 The end face 502 low reflectance coating (4% reflectivity) is applied, a high reflectance coating (98% reflectance) is applied to the end face 503.

これにより、半導体光増幅素子552aないし552dと半導体光増幅素子553aないし553eが光学的に結合されて、協調レーザ発振を生じ、出力光510が取り出される。 Thus, to free the semiconductor optical amplifier device 552a to no 552d and the semiconductor optical amplifier device 553a 553e is optically coupled, resulting coordination laser oscillation, the output light 510 is taken out. この光集積回路550は、図32において光集積回路460を代替することができる。 The optical integrated circuit 550 may be substituted for the optical integrated circuit 460 in FIG. 32. また、光集積回路550は、図33において光集積回路480を代替することができる。 Further, optical integrated circuit 550 may be substituted for the optical integrated circuit 480 in FIG. 33.

この光集積回路550は位相同期型レーザアレイとして従来から知られているものである。 The optical integrated circuit 550 are those which are conventionally known as a phase-locked laser array. 本明細書で示してきたアレイ状導波路回折格子やツリー状光カプラを用いたレーザ発振器も動作原理としては位相同期型レーザアレイに属する。 The laser oscillator using an array waveguide grating or tree-shaped optical coupler have been shown herein also belong to the phase-locked laser array as the operating principle. 従来型の位相同期レーザアレイの特徴は隣接する光増幅素子のみと光学的に結合しているという点である。 Features of a conventional phase-locked laser arrays is that is bonded only adjacent optical amplifier and optically.

このため、例えば半導体光増幅素子553cが失陥すると、この光集積回路550のレーザ発振器は2つの位相同期レーザアレイ554と555に分離してしまう。 Thus, for example, a semiconductor optical amplifier device 553c is defective, the laser oscillator of the optical integrated circuit 550 would separate into two phase-locked laser array 554 and 555. その結果、レーザ発振光が2つの独立したレーザ光となってしまう。 As a result, the laser oscillation light becomes two independent laser beam. これは、横モードのマルチモード化と等価である。 This is equivalent to the multi-mode of the transverse mode. しかしながら、従来型の位相同期レーザアレイには光導波路回路の構成が簡単であり、また光導波路回路の占める面積も少なくて済むという利点がある。 However, the conventional phase-locked laser array has a simple structure of the optical waveguide circuit, also has the advantage of requiring in the area even less occupied by the optical waveguide circuit.

一方、アレイ状導波路回折格子やツリー状光カプラを用いたレーザ発振器は隣接していない光増幅素子間にも結合経路が存在しているために、ひとつの光増幅素子の失陥によってレーザ発振がマルチモード化してしまうことはない。 On the other hand, since the laser oscillator using an array waveguide grating or tree-shaped optical coupler are present coupling path also between optical amplifier non-adjacent laser oscillation by failure of one optical amplifier There never will be multi-mode.

第三十実施例 Thirtieth embodiment

図39(a)に本発明の第三十実施例の光集積回路560を示す。 Figure 39 (a) shows an optical integrated circuit 560 of the thirty embodiment of the present invention. 光集積回路560は基板501上に半導体光増幅素子561、562、及び、563、マルチモード干渉器型光カプラ566、共通光導波路567を備えている。 Optical integrated circuit 560 semiconductor optical amplifier 561 and 562 on the substrate 501, and, 563, the multi-mode interference type optical coupler 566, and a common optical waveguide 567. また、基板501は端面503と端面502を備えている。 The substrate 501 is provided with an end face 503 and the end 502.

マルチモード干渉器型光カプラ566を用いて2個の半導体光増幅素子を束ねる場合は2つの半導体光増幅素子に関する光路長を等しくすることができる。 When bundling two semiconductor optical amplifier device using a multi-mode interference type optical coupler 566 can be made equal to the optical path length for the two semiconductor optical amplifier device. しかし、3個以上の半導体光増幅素子を束ねる場合には、ツリー状光カプラを用いた場合とは異なって、全ての半導体光増幅素子に関する光路長を等しくすることはできない。 However, when the bundling three or more semiconductor optical amplifier device, unlike the case of using a tree-like optical coupler, it is not possible to equalize the optical path lengths of all of the semiconductor optical amplifier. しかし、特定波長で位相整合するようにすることはできる。 However, it is possible to make phase matching at a particular wavelength. なお、半導体光増幅素子に関する光路長とは、図39において端面503からある半導体レーザ増幅器を経て端面502に至る屈折率を考慮した光路長である。 The optical path length and relates to a semiconductor optical amplifier device, an optical path length in consideration of the refractive index to reach the end surface 502 through the semiconductor laser amplifier with the end face 503 in FIG. 39.

図39(a)において、半導体光増幅素子561と562の距離をd1、半導体光増幅素子561と564の距離もd1と定める。 In FIG. 39 (a), the distance of the semiconductor optical amplifier 561 and 562 d1, the distance of the semiconductor optical amplifier device 561 and 564 also define a d1. この場合、端面503から半導体光増幅素子561を経て端面502に至るに要する光路長は、半導体光増幅素子562と563のそれと比べて短くなる。 In this case, the optical path length required to reach the end surface 502 through the semiconductor optical amplifier 561 from the end face 503 is shorter than the semiconductor optical amplifier 562 and 563 therewith. また、端面503から半導体光増幅素子562を経て端面502に至るに要する光路長は、端面503から半導体光増幅素子563を経て端面502に至るに要する光路長と等しい。 Further, the optical path length required to reach the end surface 502 through the semiconductor optical amplifier 562 from the end face 503 is equal to the optical path length required to reach the end surface 502 through the semiconductor optical amplifier 563 from the end face 503.

したがって、端面503から半導体光増幅素子561を経て端面502に至るに要する光路長と、端面503から半導体光増幅素子562を経て端面502に至るに要する光路長の差の整数分の一の波長では位相整合条件を満たす。 Accordingly, the optical path length required to reach the end surface 502 through the semiconductor optical amplifier 561 from the end face 503, in one of the wavelength of the integer portion of the difference in optical path length required to reach the end surface 502 through the semiconductor optical amplifier 562 from the end face 503 phase-matching conditions are satisfied. この位相整合条件を満たす時に、3つの半導体光増幅素子561、562、及び、563が協調してレーザ発振する。 During this phase matching condition is satisfied, the three semiconductor optical amplifier device 561, and, 563 cooperate to laser oscillation.

生成されたレーザ光の取り出し方には2通りある。 The way taken out of the generated laser beam There are two. 一つの方法は端面503に高反射率コート(反射率98%)を施し、端面502に低反射率コート(反射率4%)を施し、共通光導波路567側から出力光510を取り出す方法である。 One way is subjected to a high reflectance coating (reflectivity 98%) in the end face 503, subjected to low reflectance coating (4% reflectance) on the end face 502, is a method for taking out the output light 510 from the common optical waveguide 567 side .

この光取り出し方を採用した場合は、光集積回路560は図26の構成において、光集積回路369を代替することができる。 When employing this light extraction way, the optical integrated circuit 560 in the configuration of FIG. 26, it is possible to substitute the optical integrated circuit 369. また、光集積回路560は図27の構成において、光集積回路390を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 560 in the configuration of FIG. 27, it is possible to substitute the optical integrated circuit 390.

もう一つの光の取り出し方は、端面502に高反射率コート(反射率98%)を施し、端面503に低反射率コート(反射率4%)を施し、共通光導波路567とは反対側から出力光509を取り出す方法である。 The way taken out of another light, subjected to high reflectance coating (98% reflectance) on the end face 502, subjected to low reflectance coating (4% reflectance) on the end face 503, from the opposite side of the common waveguide 567 a method of taking out the output light 509.

この光取り出し方を採用した場合は、この光集積回路560は、図32の構成において光集積回路460を代替することができる。 When employing this light extraction way, the optical integrated circuit 560 may be substituted for the optical integrated circuit 460 in the configuration of FIG. 32. また、光集積回路560は、図33の構成において光集積回路480を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 560 may be substituted for the optical integrated circuit 480 in the configuration of FIG. 33.

マルチモード干渉器型光カプラを用いて4個以上の光増幅器を束ねる場合は、半導体光増幅素子の距離を等間隔に配置すると位相整合条件を特定の波長で満たすことはできない。 If using a multi-mode interference type optical coupler bundling four or more optical amplifiers can not meet at a specific wavelength the phase matching condition by placing the distance of the semiconductor optical amplifier device at regular intervals. 図39(b)に4つの半導体光増幅素子を、マルチモード干渉型光カプラを用いて束ねた光集積回路570を示す。 Figure 39 four semiconductor optical amplifier (b), the illustrated optical integrated circuit 570 bundled using a multimode interference optical coupler. 光集積回路570は基板501上に半導体光増幅素子561、562、563、及び、564、マルチモード干渉器型光カプラ568、共通光導波路567を備えている。 Optical integrated circuit 570 semiconductor optical amplifier 561, 562, 563 on the substrate 501, and, 564, the multi-mode interference type optical coupler 568, and a common optical waveguide 567. また、基板501は端面503と端面502を備えている。 The substrate 501 is provided with an end face 503 and the end 502.

図39(b)に示すように、半導体光増幅素子561と562の距離はd1、半導体光増幅素子562と564の距離はd2、半導体光増幅素子561と563の距離はd2である。 As shown in FIG. 39 (b), the distance of the semiconductor optical amplifier 561 and 562 d1, the distance of the semiconductor optical amplifier 562 and 564 d2, the distance of the semiconductor optical amplifier device 561 and 563 is d2. そして、d1とd2は等しくない。 Then, d1 and d2 are not equal.

距離d1と距離d2の値を適切に選ぶことにより、ある波長で、全ての半導体光増幅素子を位相整合させることができる。 By choosing the value of the distance d1 and the distance d2 appropriate, at one wavelength can be phase matched all of the semiconductor optical amplifier device. すると、半導体光増幅素子561、562、563、及び、564、マルチモード干渉器型光カプラ568、共通光導波路567、端面503、及び、端面502によって形成された共振器はある波長でレーザ発振する。 Then, the semiconductor optical amplifier device 561, 562, 563, and 564, the multi-mode interference type optical coupler 568, common waveguide 567, end surface 503, and the resonator formed by the end face 502 is lasing at a certain wavelength .

生成されたレーザ光の取り出し方には2通りある。 The way taken out of the generated laser beam There are two. 一つの方法は端面503に高反射率コート(反射率98%)を施し、端面502に低反射率コート(反射率4%)を施し、共通光導波路567側から出力光510を取り出す方法である。 One way is subjected to a high reflectance coating (reflectivity 98%) in the end face 503, subjected to low reflectance coating (4% reflectance) on the end face 502, is a method for taking out the output light 510 from the common optical waveguide 567 side .

この光取り出し方を採用した場合は、光集積回路570は図26の構成において、光集積回路369を代替することができる。 When employing this light extraction way, the optical integrated circuit 570 in the configuration of FIG. 26, it is possible to substitute the optical integrated circuit 369. また、光集積回路570は図27の構成において、光集積回路390を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 570 in the configuration of FIG. 27, it is possible to substitute the optical integrated circuit 390.

もう一つの光の取り出し方は、端面502に高反射率コート(反射率98%)を施し、端面503に低反射率コート(反射率4%)を施し、共通光導波路567とは反対側から出力光509を取り出す方法である。 The way taken out of another light, subjected to high reflectance coating (98% reflectance) on the end face 502, subjected to low reflectance coating (4% reflectance) on the end face 503, from the opposite side of the common waveguide 567 a method of taking out the output light 509.

この光取り出し方を採用した場合は、この光集積回路570は、図32の構成において光集積回路460を代替することができる。 If this light extraction way is adopted, the optical integrated circuit 570 may be substituted for the optical integrated circuit 460 in the configuration of FIG. 32. また、光集積回路570は、図33の構成において光集積回路480を代替することができる。 Further, the optical integrated circuit 570 may be substituted for the optical integrated circuit 480 in the configuration of FIG. 33.

第三十一実施例 Thirty-first embodiment

図40に本発明の第三十一実施例の光集積回路580を示す。 It shows an optical integrated circuit 580 of the thirty-first embodiment of the present invention in FIG. 40. 光集積回路580は基板501上に図32に示したツリー状光カプラ465と同様の構造を有する光集積回路要素581を8個備えている。 Optical integrated circuit 580 includes eight optical integrated circuit element 581 having the same structure as a tree-shaped optical coupler 465 shown in FIG. 32 on the substrate 501. 基板501の端面502には高反射率コート(反射率98%)が施されている。 The end surface 502 of the substrate 501 high reflectance coating (98% reflectance) is applied. また、8個の光集積回路要素581は8個の三端子光分岐路582を介してリング状に接続されて、レーザ発振が生じる。 Moreover, the eight optical integrated circuit element 581 8 are connected in a ring via a three-terminal light branching path 582, the laser oscillation occurs. このリング状の光回路の途中から8個の四端子光分岐路585を経て8個の光出力端子584へとレーザ光を導いている。 It is leading the laser light from the middle of the ring optical circuit to eight four-terminal optical branching path 585 eight optical output terminal 584 via a. 16個の光出力端子584はレーザ出射口アレイ583を形成している。 16 optical output terminal 584 forms a laser exit aperture array 583. レーザ出射口アレイ583は基板501の裏面側に設けられている。 Laser exit aperture array 583 is provided on the back side of the substrate 501.

図41に光出力端子584の構造を示す。 It shows the structure of an optical output terminal 584 in FIG. 41. 図41(a)は光出力端子584の上面図であり、図41(b)は光出力端子584のC-C'断面図である。 Figure 41 (a) is a top view of the optical output terminal 584, FIG. 41 (b) is a C-C 'sectional view of the optical output terminal 584. 図41(c)は基板501の裏面側から見た光出力端子584の構造を示す下面図である。 Figure 41 (c) is a bottom view showing the structure of an optical output terminal 584 as seen from the back side of the substrate 501.

光導波路591によって導かれたレーザ光596は、光出力端子584に設けられた反射鏡592によって反射され、基板501の裏面に設けられた裏面電極593の円形状開口部594から出力光597として外部に取り出される。 Laser beam 596 guided by the optical waveguide 591 is reflected by the reflection mirror 592 provided on the light output terminal 584, the outside as the output light 597 from the circular opening 594 of the back surface electrode 593 provided on the back surface of the substrate 501 It is taken out to. 反射鏡592は基板に対して45°の角度を有している。 Reflector 592 has an angle of 45 ° with respect to the substrate. また、開口部594には低反射率コート595が設けられている。 Further, the low reflectance coating 595 are provided in the opening 594.

図42に出力光597が取り出される様子を示す。 It shows how the output light 597 is taken out in Figure 42. 光集積回路580はヒートシンク598上にジャンクションサイドダウンで設けられ、出力光597が上方に向かって放出される。 Optical integrated circuit 580 provided in a junction-side-down on the heat sink 598, the output light 597 is emitted upward. 出力光597を構成する各ビームは位相が一致するように光路が調整されているので、ひとつのレーザビームとして機能する。 Each beam constituting the output light 597 because the optical path is adjusted so that the phase match, functions as a single laser beam.

反射鏡592は異方性ウエットエッチングで形成することができる。 Reflector 592 may be formed by anisotropic wet etching. あるいは、ドライエッチングによって形成することもできる。 Or it may be formed by dry etching. 反射鏡592には、SiOxやSiNxで形成された図示しないパッシベーション膜を設けることができる。 The reflector 592 may be provided with a passivation film (not shown) formed in the SiOx and SiNx.

図41の構成は、レーザ発振波長に対して基板501が透過性である場合に適用できる。 Arrangement of Figure 41 can be applied when the substrate 501 to the laser oscillation wavelength is transparent. また、裏面電極593は基板501が導電性である場合に設けることができる。 Further, the back electrode 593 may be provided when the substrate 501 is conductive. 基板501が絶縁性である場合にも本実施例の構成は適用可能である。 Also the configuration of the present embodiment when the substrate 501 is an insulating is applicable.

基板501にInPを用いた場合、波長1480nmの光は基板501を透過することができる。 When using the InP substrate 501, light having a wavelength of 1480nm it can be transmitted through the substrate 501. InPの屈折率は約3.5であるのでInPと空気界面では30%程度の反射が生じてしまう。 Refractive index of InP is because it is about 3.5 in InP and air interface occurs reflection of about 30%. 開口部594に低反射率コート595を設けることによって反射率を低減し、外部への光取り出し効率を向上させることができる。 Reduces reflectivity by providing a low reflectance coating 595 to the opening 594, it is possible to improve the light extraction efficiency to the outside.

基板501にGaAsを用いた場合、波長980nmの光は基板501を透過することができる。 When using a GaAs substrate 501, light of wavelength 980nm can be transmitted through the substrate 501. GaAsの屈折率は約3.5であるのでGaAsと空気界面では30%程度の反射が生じてしまう。 The refractive index of GaAs is because it is about 3.5 in GaAs and air interface occurs reflection of about 30%. 開口部594に低反射率コート595を設けることによって反射率を低減し、外部への光取り出し効率を向上させることができる。 Reduces reflectivity by providing a low reflectance coating 595 to the opening 594, it is possible to improve the light extraction efficiency to the outside.

基板501にサファイアを用いてGaN系の半導体レーザを構築した場合、基板501裏面に電極を設ける必要はないが、レーザ光出射部に低反射率コートを設けることが望ましい。 If you build a GaN semiconductor laser using a sapphire substrate 501, it is not necessary to form electrodes on the backside substrate 501, it is desirable to provide a low reflectance coating on the laser beam emitting unit.

レーザ発振波長に対して基板501が透過性ではない場合には図43の構成が適用できる。 If the substrate 501 to the laser oscillation wavelength is not transparent can be applied the configuration of FIG. 43. 図43は図41の構成に代えて基板501に孔を設けて開口部599としたものである。 Figure 43 is obtained by the opening 599 provided with a hole in the substrate 501 instead of the configuration in FIG. 41. 開口部599はエッチングによって形成することができる。 Opening 599 may be formed by etching. この場合も、低反射率コート595を設けることが望ましい。 Again, it is desirable to provide a low reflectance coating 595.

基板501にGaAsを用いた場合、波長810nmの光は基板501を透過することができない。 When using a GaAs substrate 501, light of wavelength 810nm can not be transmitted through the substrate 501. したがって、基板501に孔を設けて開口部599を形成する必要が生じる。 Therefore, it is necessary to form an opening 599 a hole provided in the substrate 501. この場合も、GaAsと空気界面では30%程度の反射が生じてしまう。 Again, the reflection of approximately 30% in GaAs and air interface occurs. 開口部595に低反射率コート595を設けることによって反射率を低減でき、外部への光取り出し効率を向上させることができる。 The opening 595 reduces the reflectance by providing a low reflectance coating 595, it is possible to improve the light extraction efficiency to the outside.

波長810nmの光は、ネオジウム(Nd)をドープしたガラスもしくはイットリウムアルミニウムガーネット(YAG)結晶からなる固体レーザを励起する用途に用いることができる。 Light having a wavelength of 810nm may be used in applications for exciting the solid-state laser comprising a neodymium (Nd) doped glass or yttrium aluminum garnet (YAG) crystal.

8個の三端子光分岐路582によってリング状の光導波路ネットワークが形成されているので、光集積回路要素581の内のひとつが完全に失陥した場合でも光導波路ネットワークの接続は維持される。 Since the eight three-terminal light branching path 582 ring optical waveguide network is formed, the connection of the optical waveguide network even if one of the optical integrated circuit element 581 is completely failure is maintained. 2つ以上の光集積回路要素581が完全に失陥した場合にリング状の光導波路ネットワークは分断される。 Ring optical waveguide network when more than one optical integrated circuit element 581 is completely failure is divided. 図34ないし図37に示した構成ではひとつの光集積回路要素が完全失陥するとネットワークが分割されて位相同期が成り立たなくなる、したがって、図40の光集積回路580はより高い信頼性を有している。 When one of the optical integrated circuit element in the configuration shown in FIGS. 34 to 37 are completely malfunction not network is divided hold phase synchronization, therefore, the optical integrated circuit 580 of FIG. 40 have higher reliability there.

光集積回路要素581の数は8に限定されることはなく、2以上の任意の値をとることができる。 The number of optical integrated circuit element 581 is not limited to 8, it may take any value 2 or more. 三端子光分岐路582の数は8に限定されることはなく、2以上の任意の値をとることができる。 Three number of terminals optical branching path 582 is not limited to 8, it may take any value 2 or more. 光出力端子584の数は16に限定されることはなく、2以上の任意の値をとることができる。 The number of optical output terminal 584 is not limited to 16, it may take any value 2 or more.

また、光集積回路要素581の構造として図33に示したアレイ状導波路回折格子を用いた光集積回路480と同様の構造を用いても良い。 It is also possible to use a structure similar to that of the optical integrated circuit 480 using the arrayed waveguide grating shown in FIG. 33 as a structure of the optical integrated circuit element 581. 光集積回路要素581の構造として図28に示した非対称ツリー状光カプラを用いた光集積回路400と同様の構造を用いても良い。 It may be using the same structure as the optical integrated circuit 400 with an asymmetric tree-shaped optical coupler shown in FIG. 28 as a structure of the optical integrated circuit element 581.

レーザ光を基板501の裏面側から取り出すための手段として反射鏡592に代えて、光導波路591中に回折格子を設けることもできる。 Instead of the reflecting mirror 592 the laser light as a means for taking out from the back side of the substrate 501, may be provided a diffraction grating in the optical waveguide 591.

本実施例によれば二次元配置されたレーザ光出射光アレイ583が得られる。 The laser light emitting light array 583 that are arranged two-dimensionally according to the present embodiment can be obtained. しかも、適切に光導波路回路の光路長を調整することにより、レーザ光出射光アレイ583からのレーザ光を全て位相同期させることができる。 Moreover, suitably by adjusting the optical path length of the optical waveguide circuit can be all the laser beam from the laser beam emitted light array 583 is phase locked. これにより、レーザ光の大出力化を図りつつ、単一横モードが維持される。 Thus, while achieving a high output power of the laser beam, a single transverse mode is maintained. したがって、大出力のレーザ光を回折限界まで絞り込むことが可能となる。 Therefore, it is possible to narrow down the laser beam of high power to the diffraction limit. したがって、本実施例の光集積回路580からの出力光は適切な光学系によって単一モード光ファイバに結合することができる。 Accordingly, the output light from the optical integrated circuit 580 of this embodiment can be combined into a single mode optical fiber by a suitable optical system.

第三十二実施例 Thirty-second embodiment

図44に本発明の第三十二実施例の光集積回路600を示す。 Figure 44 shows an optical integrated circuit 600 of the thirty-second embodiment of the present invention. 光集積回路600は基板501上に図45(a)に示す光集積回路要素601を複数備えている。 Optical integrated circuit 600 includes a plurality of optical integrated circuit element 601 shown in FIG. 45 (a) on the substrate 501. また、図46(a)に示すリング状光導波路回路602と図46(b)に示すリング状光導波路回路603とを複数備えている。 Also includes a plurality of the ring-shaped optical waveguide circuit 603 shown in the ring-shaped optical waveguide circuit 602 and FIG. 46 (b) shown in FIG. 46 (a).

図45(a)に示すように集積回路要素601はツリー状光カプラ615と半導体光増幅素子611、612、613、及び、614を備えている。 Figure 45 integrated circuit element as shown in (a) 601 is a tree-shaped optical coupler 615 and the semiconductor optical amplifier device 611, and includes a 614. 光集積回路要素601は図32に示した光集積回路要素460と同様の構造を有している。 Optical integrated circuit element 601 has the same structure as the optical integrated circuit element 460 shown in FIG. 32. ただし、半導体光増幅素子611ないし614の端部の構造が異なる。 However, the structure of the end portion of the semiconductor optical amplifier device 611 through 614 are different. 図45(b)に半導体光増幅素子611の端部616を示す。 Figure 45 shows an end portion 616 of the semiconductor optical amplifier 611 (b). 図45(c)は図45(b)のD-D'断面図である。 Figure 45 (c) is a D-D 'sectional view of FIG. 45 (b). 半導体光増幅素子611の端部616には端面617が設けられている。 End face 617 is provided at an end portion 616 of the semiconductor optical amplifier 611. この端面617は基板の端面ではなく、ドライエッチングによって形成された端面であり、高反射率コート(反射率98%)が施されており、レーザ光618を反射する。 The end face 617 is not the edge of the substrate, an end surface formed by dry etching, a high reflectance coating (98% reflectance) have been subjected, for reflecting the laser beam 618. なお、図45には半導体光増幅素子611の端部616の構造のみを示しているが、他の半導体光増幅素子612ないし614も同様の構造を有している。 Incidentally, shows only the structure of the end portion 616 of the semiconductor optical amplifier 611 in FIG. 45, the other semiconductor optical amplifier 612 to 614 have a similar structure.

上記のように半導体光増幅素子にドライエッチングによって形成された端面を設けたので、半導体光増幅素子の配置が自由になる。 Since there is provided an end face formed by dry etching to the semiconductor optical amplifier device as described above, the arrangement of the semiconductor optical amplifier becomes free. すなわち、半導体光増幅素子を基板の端付近以外にも配置することができる。 That can be arranged also a semiconductor optical amplifier device in addition to near the edge of the substrate. このため、より多数の半導体光増幅素子を用いることができ、より大出力のレーザ光を取り出すことができる。 Therefore, it is possible to use a larger number of semiconductor optical amplifier device, it is possible to extract more laser light of high power.

図46(a)に示すリング状光導波路回路602と、図46(b)に示すリング状光導波路回路603は、それぞれ、図40に示したリング状の光導波路回路に準じた構造となっている。 A ring-shaped optical waveguide circuit 602 shown in FIG. 46 (a), ring-shaped optical waveguide circuit 603 shown in FIG. 46 (b), respectively, a structure conforming to the ring-shaped optical waveguide circuit shown in FIG. 40 there. 複数の三端子光分岐路582を相互接続した構造により、複数の光集積回路要素601をリング状に接続する。 The structure interconnecting a plurality of three-terminal light branching path 582, connecting a plurality of optical integrated circuit element 601 in a ring shape. また、複数の四端子光分岐路585によってレーザ光を分岐して光出力端子584へと導く。 Further, leading to the light output terminal 584 branches the laser light by a plurality of four-terminal optical branch path 585. また、リング状光導波路回路603は四端子光分岐路605が設けられている。 The ring-shaped optical waveguide circuit 603 four-terminal optical branch passage 605 is provided.

図44に示すように複数のリング状光導波路回路602と複数のリング状光導波路回路603は光導波路604によってリング状に接続されている。 A plurality of ring-shaped optical waveguide circuit 602 and a plurality of ring-shaped optical waveguide circuit 603 as shown in FIG. 44 are connected in a ring shape by an optical waveguide 604. これによって、多重リング構造の光導波路回路が形成される。 Thus, the optical waveguide circuit of the multiple ring structure is formed. このため、複数の光集積回路要素601間の経路が複数用意されることになり、ある光集積回路要素601の失陥によって全体の位相同期が失われることを防ぐことができる。 Thus, resulting in a route between a plurality of optical integrated circuit element 601 is a plurality prepared, it is possible to prevent that the entire phase synchronization is lost by failure of a light integrated circuit element 601. また、図40に示した構成と比べて、図44に示した構成の方が複数の光集積回路要素601間の経路の冗長度が高いため、より高い信頼性が得られる。 Further, as compared with the configuration shown in FIG. 40, since towards the configuration shown in FIG. 44 is a high redundancy of paths between the plurality of optical integrated circuit element 601, a higher reliability can be obtained.

図47に出力光597が取り出される様子を示す。 It shows how the output light 597 is taken out in Figure 47. 図47(a)に示すように光集積回路600はヒートシンク598上にジャンクションサイドダウンで設けられ、出力光597が上方に向かって放出される。 Optical integrated circuit 600 as shown in FIG. 47 (a) is provided in a junction-side-down on the heat sink 598, the output light 597 is emitted upward. 光集積回路600から出力光597を構成する多数のレーザビームが出力される。 Multiple laser beams which constitute the output light 597 from the optical integrated circuit 600 is output. 各ビームは位相が一致するように光路が調整されているので、ひとつのレーザビームとして機能する。 Each beam optical path is adjusted so that the phase match, functions as a single laser beam.

半導体レーザにおいてへき開を用いて端面を形成する場合、基板が厚いと十分な端面の平面度が得られず、レーザ発振に支障が生じる。 When forming the end faces with a cleavage in the semiconductor laser, the substrate is thick and can not be obtained flatness sufficient end face, trouble occurs in the laser oscillation. 一方、基板を薄くすると大面積の光集積回路をヒートシンクにダイボンドする際に割れが生じ易い。 On the other hand, easily cracked occurs when die bonding the optical integrated circuit having a large area when thinning the substrate to a heat sink. これに対して、本実施例では、ドライエッチングによって形成された端面617を用いているので基板501の厚さを厚くすることができる。 In contrast, in the present embodiment, because of the use of the end face 617 which is formed by dry etching it can be the thickness of the substrate 501.

通常の半導体レーザでは、チップサイズは250μm×500μm程度で基板の厚さは100μm程度である。 In a typical semiconductor laser, the chip size and the thickness of the substrate is about 250 [mu] m × 500 [mu] m, about 100 [mu] m. 本実施例では、チップサイズが5mm×5mm(25平方mm)以上では基板の厚さを200μm以上とした。 In this embodiment, the chip size is 5 mm × 5 mm (25 sq mm) or more was the thickness of the substrate and above 200 [mu] m. また、チップサイズが10mm×10mm(100平方mm)以上では基板の厚さを300μm以上とした。 Further, the chip size is 10 mm × 10 mm (100 square mm) or more was the thickness of the substrate and above 300 [mu] m. これにより、大面積のチップでもダイボンドの際に割れを減少させ、歩留りを向上させることができる。 This reduces the cracking during die bonding in the chip of a large area, it is possible to improve the yield. なお、基板の材料としては代表的なものはInP及びGaAsである。 As the material of the substrate typical are InP and GaAs.

本実施例の光集積回路600によれば、多数の半導体光増幅素子611を基板501上に二次元的に配置し、これらの半導体光増幅素子611を互いに位相同期するように接続することができる。 According to the optical integrated circuit 600 of this embodiment, it is possible to a large number of semiconductor optical amplifier device 611 is arranged on the two-dimensionally substrate 501, connecting these semiconductor optical amplifier device 611 so as to phase lock with each other . また、基板の裏面側から多数のレーザビームを位相同期させて取り出すことができる。 Also, a number of laser beam from the rear surface side of the substrate can be taken out by phase synchronization. このため、大出力のレーザ光を出力することができ、また、このレーザ光は回折限界まで絞り込むことができる。 Therefore, it is possible to output a laser beam of high output, also this laser light can be narrowed down to the diffraction limit.

したがって、本実施例の光集積回路600からの出力光597は適切な光学系、例えば図47(b)に示すような光学系、を用いて単一モード光ファイバにレーザ光を結合することができる。 Accordingly, the output light 597 is suitable optical system from the optical integrated circuit 600 of this embodiment, for example, an optical system such as shown in FIG. 47 (b), to bind the laser beam into a single mode optical fiber using a it can. 図47(b)において、光集積回路600上方にレンズ608、単一モード光ファイバ609が設けられている。 In FIG. 47 (b), an optical integrated circuit 600 above the lens 608, the single-mode optical fiber 609 is provided. レンズ608によって出力光597が単一モード光ファイバ609のコア610に結合される。 Output light 597 by the lens 608 is coupled to the core 610 of the single-mode optical fiber 609.

位相同期したレーザビームをアレイ状に配列した場合、合成されたレーザビームのアレイ方向拡がり角は小さくなる。 If an array of phase-synchronized with the laser beam in an array, the array direction divergence angle of the synthesized laser beam is reduced. 本実施例では二次元的にレーザビームをアレイ状に配列できるので、レーザビームの拡がり角をどの方向にも小さくすることができる。 Since can be arranged two-dimensionally the laser beam in an array in the present embodiment, it is possible to reduce in any direction the divergence angle of the laser beam.

このため、光集積回路600からの出力光597は幾何光学的には並行光として取り扱える。 Therefore, the output light 597 from the optical integrated circuit 600 is in geometrical optics handled as parallel light. このことを利用して、レンズ608はコリメート光学系とした。 By utilizing this, the lens 608 and collimator optical system. これにより、単一モード光ファイバ609のコア610に出力光597を結像する。 Thus, imaging the output light 597 to the core 610 of the single-mode optical fiber 609. また、光集積回路600とレンズ608の間に光アイソレータや誘電体薄膜フィルタなどを設けることができる。 Further, such optical isolator or dielectric thin film filter between the optical integrated circuit 600 and the lens 608 may be provided.

図45では、集積回路要素601は半導体光増幅素子を4個備えているが、半導体光増幅素子の数は2以上の任意の数をとることができる。 In Figure 45, the integrated circuit element 601 is provided with four semiconductor optical amplifier, the number of semiconductor optical amplifier device can take any number of 2 or more. 半導体光増幅素子の数に応じてツリー状光カプラ615の構造も変化する。 Also it changes the structure of the tree-shaped optical coupler 615 in accordance with the number of the semiconductor optical amplifier device. また、集積回路要素601にはツリー状光カプラに代えて、アレイ状導波路回折格子を用いることもできる。 Further, the integrated circuit element 601 in place of the tree-shaped optical coupler, may be used an array waveguide diffraction grating.

第三十三実施例 Thirty-third embodiment

図48(a)に本発明の第三十三実施例のレーザ発振器620の上面図を示す。 Figure 48 shows a top view of the laser oscillator 620 of the thirty-third embodiment of the present invention in (a). レーザ発振器620は基板621上に複数の水平共振器型面発光レーザ622を二次元状にアレイ配列した半導体レーザアレイである。 The laser oscillator 620 is a semiconductor laser array in which the array arranging a plurality of horizontal cavity surface emitting laser 622 two-dimensionally on the substrate 621. このレーザ発振器620ではレーザ光を基板621の裏面側から取り出している。 The In the laser oscillator 620 and laser light is taken out from the back side of the substrate 621. なお、基板621の表面とは水平共振器型面発光レーザ622が設けられた側であり、基板621の裏面は基板621の表面の反対側である。 Note that the surface of the substrate 621 is the side where the horizontal cavity surface emitting laser 622 is provided, the back surface of the substrate 621 which is opposite to the surface of the substrate 621.

レーザ発振器620は位相同期していない半導体レーザアレイである。 The laser oscillator 620 is a semiconductor laser array which is not phase locked. すなわち、個々の水平共振器型面発光レーザ622は互いに独立してレーザ発振する。 That is, the individual horizontal cavity surface emitting laser 622 laser oscillation independently of one another. このレーザ発振器620は固体レーザの励起などに用いることができる。 The laser oscillator 620 can be used for such excitation solid-state laser.

図48(b)に水平共振器型面発光レーザ622のE-E'断面図を示す。 Figure 48 (b) shows the E-E 'sectional view of the horizontal cavity surface emitting laser 622. 水平共振器型面発光レーザ622の縦構造は上部クラッド層624、活性層625、下部クラッド層626、半導体多層膜ブラッグ回折格子627からなっている。 Vertical structure of the horizontal cavity surface emitting laser 622 is upper cladding layer 624, the active layer 625, a lower clad layer 626, formed of a semiconductor multilayer Bragg grating 627. また、上部クラッド層624の上に上部電極623が設けられ、基板621の裏面側に裏面電極630が設けられている。 Further, an upper electrode 623 provided on the upper cladding layer 624, back surface electrode 630 is provided on the back surface side of the substrate 621. 基板621は導電性を有する半導体基板である。 Substrate 621 is a semiconductor substrate having conductivity.

水平共振器型面発光レーザ622には基板621に対して垂直な端面629と基板に対して45°の角度を有する傾斜端面628が設けられている。 Inclined end face 628 is provided with an angle of 45 ° to the vertical end face 629 and the substrate relative to the substrate 621 in the horizontal cavity surface emitting laser 622. 傾斜端面628では全反射が生じる。 In the inclined end faces 628 total reflection occurs. なお、傾斜端面628には図示しないパッシベーション膜が設けられている。 Note that a passivation film (not shown) is provided on the inclined end face 628. 端面629には高反射率コート(反射率:98%)が施されている。 The end face 629 high reflectance coating (reflectivity 98%) is applied.

端面629と半導体多層膜ブラッグ回折格子627の間で、傾斜端面628を経由した共振器が形成されてレーザ発振が生じる。 Between the end surface 629 and the semiconductor multilayer Bragg grating 627, the laser oscillation occurs through the resonator is formed an inclined end face 628. 半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率は4-20%と比較的低く設定されている。 The reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 is set 4-20% and relatively low. レーザ光633は端面629で大半が反射され、レーザ光632は半導体多層膜ブラッグ回折格子627で一部が発振されて帰還される。 The laser beam 633 is mostly reflected by the end face 629, the laser beam 632 is partially in the semiconductor multilayer Bragg grating 627 is fed back is oscillating. レーザ光632の大部分は出力光634として裏面電極630の設けられたスリット状開口部631を経て取り出される。 Most of the laser beam 632 is taken out through the slit opening 631 provided with the back surface electrode 630 as output light 634. スリット状開口部631には低反射率コート635が施されている。 The slit opening 631 and a low reflectance coating 635 is applied.

傾斜端面628と基板621の裏面は基板の厚さに相当する距離(例えば100μm)で離間している。 The rear surface of the inclined end face 628 and the substrate 621 are spaced at a distance (e.g., 100 [mu] m) corresponding to the thickness of the substrate. このため、基板621の裏面に設けた反射手段で生じた反射光は拡散してしまい、実質的な帰還光はごく僅かである。 Therefore, the reflected light caused by the reflection means provided on the back surface of the substrate 621 will diffuse, substantive feedback light is negligible. このため、基板621の裏面に設けた反射手段でレーザ発振を生じさせるのは困難である。 Therefore, it is difficult to cause laser oscillation by the reflection means provided on the back surface of the substrate 621.

一方、本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子627が傾斜端面628と下部クラッド層626の厚さ程度の距離(例えば1μm)で離間しているので、十分な量の光を、傾斜端面628を経由して端面629側へ帰還させることができる。 On the other hand, in the present embodiment, since the semiconductor multilayer Bragg gratings 627 are spaced apart at a distance of about the thickness of the inclined end face 628 and the lower cladding layer 626 (e.g. 1 [mu] m), a sufficient amount of light, the inclined end faces 628 it can be fed back to the end face 629 side via. このため、レーザ発振が容易である。 Therefore, it is easy to laser oscillation.

そして、スリット状開口部631には低反射率コート635が施すことによって、レーザ光を高効率で外部へ取り出すことができる。 Then, the slit opening 631 by the low reflectance coating 635 are applied, can be taken out to the outside of the laser beam at a high efficiency. 例えば、基板621にInPを用いた場合、波長1480nmの光は基板621を透過することができる。 For example, in the case of using an InP substrate 621, light having a wavelength of 1480nm it can be transmitted through the substrate 621. InPの屈折率は約3.5であるのでInPと空気界面では30%程度の反射が生じてしまう。 Refractive index of InP is because it is about 3.5 in InP and air interface occurs reflection of about 30%. 開口部631に低反射率コート635を設ければ、反射率を低減して外部への光取り出し効率を向上させることができる。 By providing a low reflectance coating 635 to the opening 631, thereby improving the external light coupling efficiency by reducing the reflectance.

また、基板621にGaAsを用いた場合、波長980nmの光は基板621を透過することができる。 In the case of using a GaAs substrate 621, light of wavelength 980nm can be transmitted through the substrate 621. GaAsの屈折率は約3.5であるのでGaAsと空気界面では30%程度の反射が生じてしまう。 The refractive index of GaAs is because it is about 3.5 in GaAs and air interface occurs reflection of about 30%. 開口部621に低反射率コート635を設ければ、反射率を低減して外部への光取り出し効率を向上させることができる。 By providing a low reflectance coating 635 to the opening 621, thereby improving the external light coupling efficiency by reducing the reflectance.
図48(c)に半導体多層膜ブラッグ回折格子627の構造を示す。 Figure shows the structure of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 to 48 (c). 半導体多層膜ブラッグ回折格子627は、互いに異なる屈折率を有する第一の半導体層636と第二の半導体層637が交互積層された構造となっている。 The semiconductor multilayer Bragg grating 627, the first semiconductor layer 636 and the second semiconductor layer 637 is in the alternate lamination structure having different refractive indices. 半導体多層膜ブラッグ回折格子627は端面628直下部のみが反射手段として機能する。 The semiconductor multilayer Bragg grating 627 only the end surface 628 immediately below the function as the reflecting means. また、半導体多層膜ブラッグ回折格子627は特定波長に対してのみ反射率を有するので、波長選択手段(波長安定化手段)として機能する。 Further, the semiconductor multilayer Bragg grating 627 because it has only a reflectance for a particular wavelength, and functions as a wavelength selection means (wavelength stabilizing unit).

図49にレーザ発振器620を裏面側から見た下面図を示す。 It shows a bottom view of the laser oscillator 620 from the back side in FIG. 49. スリット状開口部631を実線で示す。 Showing the slit opening 631 in solid lines. 水平共振器型面発光レーザ622を点線で示す。 A horizontal cavity surface emitting laser 622 by a dotted line. 本実施例ではスリット状開口部631を採用したので、水平共振器型面発光レーザ622を高密度実装した場合に光取り出し効率を高くすることができる。 Since in this embodiment employs the slit opening 631, it is possible to increase the light extraction efficiency when high-density mounting the horizontal cavity surface emitting laser 622.

単一横モードで動作する水平共振器型面発光レーザ622のストライプ幅は1-3μm程度、ストライプ間隔(アレイ間隔)は3-20μm程度、共振器長は250-1500μm程度が望ましい。 Stripe width of about 1-3μm of a horizontal cavity surface emitting laser 622 to operate in a single transverse mode, stripe spacing (array spacing) about 3-20Myuemu, resonator length of about 250-1500μm is desirable.

水平共振器型面発光レーザ622はマルチモードで動作するものであっても良い。 Horizontal cavity surface emitting laser 622 may be configured to operate in multiple modes. この場合のストライプ幅は10-200μm程度であり、いわゆるブロードエリアレーザの構造となる。 Stripe width in this case is about 10-200, a structure of the so-called broad area laser. 水平共振器型面発光レーザ622がブロードエリアレーザ構造である場合のストライプ幅間隔(アレイ間隔)は、ストライプ幅より大きい値であれば任意とすることができる。 Stripe width interval if the horizontal cavity surface emitting laser 622 is a broad area laser structure (array spacing) can be any as long as the stripe width greater than.

複数の水平共振器型面発光レーザ622からなるブロック638に代えて、光集積回路550の構造を用いることもできる。 Instead of the block 638 comprising a plurality of horizontal cavity surface emitting laser 622, the structure of the integrated optical circuit 550 can also be used. この場合、図38に示した光集積回路550の端面502、503の構造に代えて図48に示した端面628、629の構造をそれぞれ用いれば良い。 In this case, it may be used respectively the structure of the end faces 628 and 629 shown in FIG. 48 in place of the structure of the end face 502 of the optical integrated circuit 550 shown in FIG. 38. また、図48に示した半導体多層膜ブラッグ回折格子627に準じる構造を用いて共振器を形成すれば良い。 Further, it may be formed cavity using a structure analogous to the semiconductor multilayer Bragg grating 627 shown in FIG. 48.

図50に出力光634が取り出される様子を示す。 It shows how the output light 634 is taken out in Figure 50. レーザ発振器620はヒートシンク598上にジャンクションサイドダウンで設けられ、出力光634が上方に向かって放出される。 The laser oscillator 620 is provided at the junction side down on the heat sink 598, the output light 634 is emitted upward. レーザ発振器620から出力光634を構成する多数のレーザビームが出力される。 Multiple laser beams which constitute the output light 634 from the laser oscillator 620 is output. なお、各ビームは互いに位相同期していない。 Each beam is not phase-synchronized with each other.

本実施例のレーザ発振器620によれば、複数の水平共振器型面発光レーザ622を高密度で二次元アレイ状配置することができる。 According to the laser oscillator 620 of the present embodiment can be arranged two-dimensional array at a high density multiple horizontal cavity surface emitting laser 622. このため、高いレーザ出力を得ることができる。 Therefore, it is possible to obtain a high laser output. また、出力光を基板裏面側から取り出せるので、レーザ発振器620をジャンクションサイドダウンで実装でき、放熱を効率的に行うことができる。 Further, since the take out an output light from the back side of the substrate, the laser oscillator 620 can be implemented in a junction-side-down, it is possible to perform heat dissipation efficiently.

図51に本実施例の変形例であるレーザ発振器640を示す。 It shows a laser oscillator 640 is a modification of the embodiment in FIG 51. 図51はレーザ発振器640の下面図である。 Figure 51 is a bottom view of a laser oscillator 640. 図49に示したレーザ発振器620では、スリット状の開口部631が設けられているため,裏面電極630の電流経路が制限され電気抵抗が上昇するという問題があった。 In the laser oscillator 620 shown in FIG. 49, because the slit opening 631 is provided, the electrical resistance current path of the back electrode 630 is limited is disadvantageously increased. 図51に示したレーザ発振器640では、水平共振器型面発光レーザ622を千鳥状に配列すると共に、千鳥状のスリット状開口部631aと631bを設けた。 In the laser oscillator 640 shown in FIG. 51, as well as arranging the horizontal cavity surface emitting laser 622 in a staggered manner, it provided the staggered slit-shaped openings 631a and 631b. これにより、裏面電極630の電流経路の制限が少なくなり電気抵抗を低減することができる。 Thus, it is possible to reduce the electric resistance decreases limitation of the current path of the back electrode 630.

図52(a)に水平共振器型面発光レーザ622の変形例である水平共振器型面発光レーザ650を示す。 Figure 52 (a) shows a horizontal cavity surface emitting laser 650 which is a modification of the horizontal cavity surface emitting laser 622. 図52(a)は水平共振器型面発光レーザ650の断面図である。 Figure 52 (a) is a sectional view of the horizontal cavity surface emitting laser 650. 水平共振器型面発光レーザ650には、水平共振器型面発光レーザ622に用いられている半導体多層膜ブラッグ回折格子627に代えて下部クラッド層626中にブラッグ回折格子651を設けた。 The horizontal cavity surface emitting laser 650, provided Bragg grating 651 in the lower cladding layer 626 in place of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 used in the horizontal cavity surface emitting laser 622. 分布帰還型(DFB)あるいは分布反射型(DBR)と呼ばれるレーザ構造を用いたものである。 Those using a laser structure called a distributed feedback (DFB) or distributed Bragg reflector (DBR). これらの構造は回折格子の数を多くすることが容易なので、より単色性の高いレーザ光を得ることができる。 These structures are easy to increasing the number of the diffraction grating, it is possible to obtain a more monochromatic highly laser light.

図52(b)に水平共振器型面発光レーザ622の変形例である水平共振器型面発光レーザ660を示す。 Figure 52 (b) shows a horizontal cavity surface emitting laser 660 which is a modification of the horizontal cavity surface emitting laser 622. 図52(b)は水平共振器型面発光レーザ660の断面図である。 Figure 52 (b) is a sectional view of the horizontal cavity surface emitting laser 660. 水平共振器型面発光レーザ660では、垂直な端面629に代えて基板に対して45°傾斜した端面661を設けた。 In the horizontal cavity surface emitting laser 660, it is provided an end face 661 inclined by 45 ° with respect to the substrate in place of the vertical end face 629. この構造では、端面628直下の半導体多層膜ブラッグ回折格子667と端面661直下の半導体多層膜ブラッグ回折格子668とで共振器を形成しレーザ発振が生じる。 In this structure, formed by laser oscillation cavity in the semiconductor multilayer Bragg grating 667 and the end surface 661 semiconductor multilayer Bragg grating 668 immediately below the right under the end face 628 occurs. 半導体多層膜ブラッグ回折格子667の反射率と半導体多層膜ブラッグ回折格子668の反射率はほぼ等しく、その反射率は20-50%が好ましい。 Reflectance of the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 668 of the semiconductor multilayer Bragg grating 667 is approximately equal, the reflectance is preferably 20-50%.

この構造の下では、レーザ光633も基板621側に反射され、スリット状開口部662より出力されることになる。 Under this structure, the laser beam 633 is also reflected to the substrate 621 side, and is output from the slit opening 662. スリット状開口部662には低反射率コート663が設けられている。 The slit opening 662 and a low reflectance coating 663 are provided. また、端面661の近傍に隣接する水平共振器型面発光レーザの傾斜端面664が設けられており、レーザ光665も基板621側に反射され、同じくスリット状開口部662より出力される。 Further, a tilted end face 664 of the horizontal cavity surface emitting laser is provided adjacent to the vicinity of the end face 661, the laser beam 665 is also reflected to the substrate 621 side, is also output from the slit opening 662. 出力光666はレーザ光633とレーザ光665が重ね合わされたものとなる。 The output light 666 becomes the laser light 633 and the laser beam 665 are superimposed.

水平共振器型面発光レーザ660では、端面628と端面661の双方から光を取り出すので、光の取り出し効率を向上させることができる。 The horizontal cavity surface emitting laser 660, since light is extracted from both of the end face 628 and the end face 661, thereby improving light extraction efficiency. また、レーザ光632とレーザ光633は位相同期しているので、適切に位相整合させることにより、水平共振器型面発光レーザ660のキャビティ方向に拡がり角度の小さいビームを得ることができる。 The laser beam 632 and the laser beam 633 since the phase synchronization, by appropriately phase matching can be obtained small beam of divergence angle in the cavity direction of the horizontal cavity surface emitting laser 660.

また、水平共振器型面発光レーザ660では、スリット状開口部662を隣接する水平共振器型面発光レーザと共用するので、高い密度でレーザを配置することができる。 Further, the horizontal cavity surface emitting laser 660, since shared with horizontal cavity surface emitting laser adjacent the slit opening 662, it is possible to place the laser at a high density.

第三十四実施例 Thirty-fourth embodiment

図53に本発明の第三十四実施例のレーザ発振器680の上面図を示す。 Figure 53 shows a top view of the laser oscillator 680 of the thirty-fourth embodiment of the present invention. レーザ発振器680は基板501上に複数の光集積回路要素521をアレイ状に配列した半導体レーザアレイである。 The laser oscillator 680 is a semiconductor laser array in which a plurality of optical integrated circuit element 521 in an array on the substrate 501. 光集積回路要素521は光集積回路480と同様の構造を有する光集積回路要素であり、複数の半導体光増幅素子を、アレイ状導波路回折格子を用いて束ねた構造を有している。 Optical integrated circuit element 521 is an optical integrated circuit element having a structure similar to that of the optical integrated circuit 480, a plurality of semiconductor optical amplifier device has a bundled structure using an array waveguide diffraction grating. 図53においては光集積回路要素521と同様の光集積回路要素を4個ずつ3列図示しているが、光集積回路要素521の数、アレイ状配列は任意のものとすることができる。 Although in FIG. 53 are three rows illustrated by four similar optical integrated circuit element and an optical integrated circuit element 521, the number of optical integrated circuit element 521, an array like arrangement may be of any.

このレーザ発振器680ではレーザ光を基板501の裏面側から取り出している。 The In the laser oscillator 680 and laser light is taken out from the back side of the substrate 501. なお、基板501の表面とは光集積回路要素521が設けられた側であり、基板501の裏面は基板501の表面の反対側である。 Note that the surface of the substrate 501 is the side of the optical integrated circuit element 521 is provided, the back surface of the substrate 501 is opposite to the surface of the substrate 501.

レーザ発振器680は部分的に位相同期した半導体レーザアレイである。 The laser oscillator 680 is a semiconductor laser array which partially phase synchronization. すなわち、個々の光集積回路要素521は位相同期してレーザ発振するが、異なる光集積回路要素521の間の位相は同期していない。 In other words, individual optical integrated circuit element 521 is laser oscillation in phase synchronization, the phase between the different optical integrated circuit element 521 are not synchronized. このレーザ発振器680は固体レーザの励起などに用いることができる。 The laser oscillator 680 can be used for such excitation solid-state laser.

光集積回路要素521において、半導体光増幅素子の端面616の構造は図45に示した構造に準ずる。 In the optical integrated circuit element 521, the structure of the end face 616 of the semiconductor optical amplifier is equivalent to the structure shown in FIG. 45. 図45(b)及び図45(c)に示したように、半導体光増幅素子611の端部616には端面617が設けられている。 As shown in FIG. 45 (b) and FIG. 45 (c), the end face 617 is provided at an end portion 616 of the semiconductor optical amplifier 611. この端面617は基板の端面ではなく、ドライエッチングによって形成された端面であり、高反射率コート(反射率98%)が施されており、レーザ光618を反射する。 The end face 617 is not the edge of the substrate, an end surface formed by dry etching, a high reflectance coating (98% reflectance) have been subjected, for reflecting the laser beam 618.

また、光集積回路要素521において、光出力端子584は図43に示した構造をもちいることができる。 In the optical integrated circuit element 521, the optical output terminal 584 is able to employ the structure shown in FIG. 43. 基板501にエッチングによって孔を設けて開口部599が設けられている。 Opening 599 is provided a hole provided in the substrate 501 by etching. また、開口部599には低反射率コート595が設けられている。 Further, the low reflectance coating 595 are provided in the opening 599. ただし、この場合、低反射率コート595は適度な反射率、例えば4%、を有している必要がある。 However, in this case, it is necessary to have a low reflectance coating 595 are modest reflectance, for example 4%, and. これは低反射率コート595からの帰還光によってレーザ発振を生じさせる必要があるためである。 This is because it is necessary to cause laser oscillation by the feedback light from the low reflectance coating 595.

基板501がレーザ発振波長に対して透過性である場合には、光出力端子584として図54に示した構造を採用することができる。 If the substrate 501 is transparent to the lasing wavelength can adopt the structure shown in FIG. 54 as an optical output terminal 584. 図54(a)は図41(a)と同様である。 Figure 54 (a) is the same as FIG 41 (a). 図51(b)は図41(b)とは異なって、半導体多層膜ブラッグ回折格子668を反射鏡592直下に配置している。 Figure 51 (b) is different from the FIG. 41 (b), is disposed immediately below the reflector 592 of the semiconductor multilayer Bragg grating 668. この半導体多層膜ブラッグ回折格子668は、例えば4%の反射率を有していて、レーザ発振のための帰還光を生成する。 The semiconductor multilayer Bragg grating 668, for example, have a 4% reflectance, to produce a feedback light for laser oscillation. 裏面電極593の開口部594には低反射率コート595が施されている。 The opening 594 of the back electrode 593 has low reflectance coating 595 is applied. 低反射率コート595の反射率には下限は無く、低いほど光の取り出し効率が向上する。 The reflectance of the low reflectance coating 595 lower limit is not, thereby improving the extraction efficiency lower the light.

また、図54(b)の構造に代えて図54(c)に示す構造を用いることもできる。 It is also possible to use a structure shown in FIG. 54 (c) in place of the structure of FIG. 54 (b). この構造では、半導体多層膜ブラッグ回折格子668に代えてブラッグ回折格子651を光導波路591内に設けている。 In this structure, there is provided a Bragg grating 651 in the waveguide 591 instead of the semiconductor multilayer Bragg grating 668. てブラッグ回折格子651はレーザ発振のための帰還光を生成する。 Bragg grating 651 Te generates a feedback light for laser oscillation.

本実施例によれば、多数の半導体レーザアレイをさらにアレイ化することにより大出力を得ることができる。 According to this embodiment, it is possible to obtain a large output by further array of a number of semiconductor laser arrays. また、光出力端子584として用いる部分の面積が少なくて済むという利点がある。 Further, there is an advantage that only a small area of ​​the portion used as the optical output terminal 584. 基板に孔を開けて光取り出し部を形成する場合、孔に係わる面積が多いと基板の強度が低下してしまう。 When forming a light extraction unit by opening the hole in the substrate, and there are many areas related to pore strength of the substrate decreases. 本実施例によれば各半導体レーザアレイにひとつの光出力端子が必要なだけであり、各半導体レーザ(半導体光増幅素子)に孔は必要ではない。 One optical output terminal to the semiconductor laser array according to this embodiment is only necessary, not holes required for each semiconductor laser (semiconductor optical amplifier). したがって、孔に係わる面積を低減させ、基板の強度低下を防ぐことができる。 Therefore, to reduce the area related to the hole, it is possible to prevent a decrease strength of the substrate.

また、透過性基板を用いて基板の裏面電極に開口部を設ける場合においても、開口部に係わる面積が多いほど、裏面電極の抵抗値を増大させてしまう。 Further, in the case of using a transparent substrate provided with openings in the back electrode of the substrate also, the more the area related to the opening, thus increasing the resistance value of the back electrode. 本実施例によれば開口部に係わる面積を低減させて、裏面電極の抵抗増大を防ぐことができる。 Thereby reducing the area related to the opening according to this embodiment, it is possible to prevent the resistance increase of the back electrode.

なお、光集積回路要素521に代えてツリー状光カプラを用いた光集積回路要素581を用いることもできる。 It is also possible to use an optical integrated circuit element 581 using a tree-like optical coupler in place of the optical integrated circuit element 521.

第三十五実施例 Thirty-fifth embodiment

図55に本発明の第三十五実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the thirty-fifth embodiment of the present invention in FIG. 55. 本実施例のレーザ発振器は光集積回路700とマルチモード光ファイバ703との光学的結合構造から成る。 The laser oscillator of this embodiment is made of the optical coupling structure of the optical integrated circuit 700 and multi-mode optical fiber 703. マルチモード光ファイバ703は複数の横モードを有する光ファイバである。 Multimode optical fiber 703 is an optical fiber having a plurality of transverse modes. 図55(a)は本発明の第三十五実施例のレーザ発振器の上面図を示す。 Figure 55 (a) shows a top view of a laser oscillator of the thirty-fifth embodiment of the present invention. また、図55(b)は本発明の第三十五実施例のレーザ発振器の側面図を示す。 Further, FIG. 55 (b) shows a side view of a laser oscillator of the thirty-fifth embodiment of the present invention.

光集積回路700は基板501上に、光集積回路460と同様の構造を有する光集積回路要素505、506、507、及び、508が設けられている。 Optical integrated circuits 700 on the substrate 501, an optical integrated circuit element 505, 506, and 507 having the same structure as the optical integrated circuit 460, and, 508 are provided. 基板501の端面502には低反射率コート(反射率4%)が施され、もう一方の端面503には高反射率コート(反射率98%)が施されている。 The end surface 502 of the substrate 501 low reflectance coating (4% reflectivity) is applied, a high reflectance coating (98% reflectance) is applied to the other end face 503. 光集積回路700はヒートシンク704にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。 Optical integrated circuit 700 is mounted in a junction-side-down on a heat sink 704.

光集積回路700とマルチモード光ファイバ703の間には、シリンドリカルレンズ701と702が設けられている。 Between the optical integrated circuit 700 and a multimode optical fiber 703, the cylindrical lens 701 and 702 are provided. シリンドリカルレンズ701は基板501と垂直方向にレンズのパワーを有している。 The cylindrical lens 701 has a lens power in the direction perpendicular to the substrate 501. 一方、シリンドリカルレンズ702は基板501と並行方向にレンズのパワーを有している。 On the other hand, the cylindrical lens 702 has a lens power in the direction parallel to the substrate 501. この光学系は図32において示した光学系に準じている。 The optical system is according to the optical system shown in FIG. 32.

光集積回路要素505、506、507、及び、508からの出力光705、706、707、及び、708はシリンドリカルレンズ701と702によってマルチモード光ファイバ703のコアに結合される。 Optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and the output light 705, 706 and 707 from 508, and 708 are coupled to the core of the multimode optical fiber 703 by the cylindrical lens 701 and 702.

本実施例によれば、複数の位相同期した半導体レーザアレイからの光をひとつのマルチモード光ファイバに結合することができる。 According to this embodiment, it is possible to couple light from a plurality of phase-synchronized with the semiconductor laser array into a single multi-mode optical fiber. この構成はファイバーレーザーの励起光源に適する。 This configuration is suitable for the excitation light source of the fiber laser.

図55においては、光集積回路460と同様の構造を有する光集積回路要素が4個設けられているが、この数は2以上の任意の数を取ることができる。 In Figure 55, the optical integrated circuit element having a structure similar to that of the optical integrated circuit 460 is provided four, this number can take any number of 2 or more. 光集積回路要素としては、光集積回路460に代えて光集積回路480の構造、もしくは、 550の構造を用いることができる。 The optical integrated circuit element, the structure of the integrated optical circuit 480 in place of the optical integrated circuit 460, or may employ the 550.

第三十六実施例 Thirty-sixth embodiment

図56と図57に本発明の第三十六実施例のレーザ発振器を示す。 Figure 56 and Figure 57 shows a laser oscillator of the thirty-sixth embodiment of the present invention. 本実施例のレーザ発振器は光集積回路710とマルチモード光ファイバ703との光学的結合構造から成る。 The laser oscillator of this embodiment is made of the optical coupling structure of the optical integrated circuit 710 and multi-mode optical fiber 703. マルチモード光ファイバ703は複数の横モードを有する光ファイバである。 Multimode optical fiber 703 is an optical fiber having a plurality of transverse modes. 図56は本発明の第三十六実施例のレーザ発振器の上面図を示す。 Figure 56 shows a top view of a laser oscillator of the thirty-sixth embodiment of the present invention. また、図57は本発明の第三十六実施例のレーザ発振器の側面図を示す。 Further, FIG. 57 shows a side view of a laser oscillator of the thirty-sixth embodiment of the present invention.

光集積回路710は基板501上に、光集積回路480と同様の構造を有する光集積回路要素521、522、523、及び、524が設けられている。 Optical integrated circuits 710 on the substrate 501, an optical integrated circuit element 521 having the same structure as the optical integrated circuit 480, and, 524 are provided. 基板501の端面502には低反射率コート(反射率4%)が施され、もう一方の端面503には高反射率コート(反射率98%)が施されている。 The end surface 502 of the substrate 501 low reflectance coating (4% reflectivity) is applied, a high reflectance coating (98% reflectance) is applied to the other end face 503. 光集積回路710はヒートシンク704にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。 Optical integrated circuit 710 is mounted in a junction-side-down on a heat sink 704.

光集積回路700とマルチモード光ファイバ703の間には、シリンドリカルレンズ711とレンズ712が設けられている。 Between the optical integrated circuit 700 and a multimode optical fiber 703, a cylindrical lens 711 and the lens 712 are provided. シリンドリカルレンズ711は基板501と垂直方向にレンズのパワーを有している。 The cylindrical lens 711 has a lens power in the direction perpendicular to the substrate 501. この光学系は図33において示した光学系に準じている。 The optical system is according to the optical system shown in FIG. 33.

光集積回路要素521、522、523、及び、524からの出力光715、716、717、及び、718はシリンドリカルレンズ711とレンズ712によってマルチモード光ファイバ703のコアに結合される。 Optical integrated circuit element 521, and the output light 715,716,717 from 524, and 718 are coupled to the core of the multimode optical fiber 703 by the cylindrical lens 711 and the lens 712.

本実施例によれば、複数の位相同期した半導体レーザアレイからの光をひとつのマルチモード光ファイバに結合することができる。 According to this embodiment, it is possible to couple light from a plurality of phase-synchronized with the semiconductor laser array into a single multi-mode optical fiber. この構成はファイバーレーザーの励起光源に適する。 This configuration is suitable for the excitation light source of the fiber laser.

本実施例によれば、シリンドリカルレンズ711とレンズ712の間の光アイソレータや誘電体薄膜フィルタを挿入して様々な光学的機能を付加することができる。 According to this embodiment, it is possible to add various optical functions by inserting an optical isolator or dielectric thin film filter between the cylindrical lens 711 and the lens 712.

図56においては、光集積回路480と同様の構造を有する光集積回路要素が4個設けられているが、この数は2以上の任意の数を取ることができる。 In Figure 56, the optical integrated circuit element having a structure similar to that of the optical integrated circuit 480 is provided four, this number can take any number of 2 or more. 光集積回路要素としては、光集積回路480に代えて光集積回路460の構造、もしくは、 550の構造を用いることができる。 The optical integrated circuit element, the structure of the integrated optical circuit 460 in place of the optical integrated circuit 480, or may employ the 550.

第三十七実施例 Thirty-seventh embodiment

図58に本発明の第三十七実施例のレーザ発振器を示す。 Figure 58 shows a laser oscillator of the thirty-seventh embodiment of the present invention. 本実施例のレーザ発振器は光集積回路680とマルチモード光ファイバ723との光学的結合構造から成る。 The laser oscillator of this embodiment is made of the optical coupling structure of the optical integrated circuit 680 and multi-mode optical fiber 723. マルチモード光ファイバ723は複数の横モードを有する光ファイバである。 Multimode optical fiber 723 is an optical fiber having a plurality of transverse modes. 図58(a)に結合光学系の斜視図を示す。 Figure 58 (a) shows a perspective view of the coupling optics. また、図58(b)にはこの結合光学系の結像関係を示す。 Further, in FIG. 58 (b) shows the imaging relationship of the coupling optics.

光集積回路680は図53に示した通りの構造を有しており、第三十四実施例の項において説明したような挙動を示す。 Optical integrated circuit 680 has a structure as shown in FIG. 53, it shows the behavior as described in the section of the thirty-fourth embodiment. 図58(a)に示すように、光集積回路680はヒートシンク724にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。 As shown in FIG. 58 (a), an optical integrated circuit 680 is mounted in a junction-side-down on a heat sink 724.

光集積回路680とマルチモード光ファイバ723の間には、マイクロレンズアレイ720とレンズ721が設けられている。 Between the optical integrated circuit 680 and a multimode optical fiber 723, the microlens array 720 and the lens 721 are provided. 図58(b)に示すように、マイクロレンズアレイ720を構成するマイクロレンズ726が、光集積回路680の光出射端子584に対応し設けられている。 As shown in FIG. 58 (b), the micro lenses 726 constituting the micro lens array 720 are provided corresponding to the light emitting terminal 584 of the optical integrated circuit 680. このマイクロレンズ726はコリメート光学系として動作する。 The microlens 726 is operated as a collimating optical system.

光出射端子584からの出力光はマイクロレンズ726によって並行光に変えられてから、レンズ721によってマルチモード光ファイバ722のコア723に結像する。 The output light from the light exit terminal 584 is imaged from being turned into parallel light by the microlens 726, the core 723 of the multimode optical fiber 722 by the lens 721. このため、マイクロレンズ726とレンズ721の間の光アイソレータや誘電体薄膜フィルタを設けることができる。 Therefore, it is possible to provide an optical isolator or dielectric thin film filter between the microlens 726 and the lens 721.

本実施例によれば、互いに独立な位相同期半導体レーザアレイが複数個二次元配置されたデバイスからの出射光をひとつのマルチモード光ファイバに結合することができる。 According to this embodiment, can be coupled to one of the multimode optical fiber emitted light from a device, disjoint phase-locked semiconductor laser array disposed plurality dimensional.

第三十八実施例 Thirty eighth embodiment

図59に本発明の第三十八実施例のレーザ発振器を示す。 It shows a laser oscillator of the thirty-eighth embodiment of the present invention in FIG. 59. 図59(a)に示した光集積回路730は図33に示した光集積回路480を変形したものである。 Optical integrated circuit 730 shown in FIG. 59 (a) is a modification of the optical integrated circuit 480 shown in FIG. 33. 光集積回路730はアレイ状導波路回折格子469の共通ポートを複数設けた点が光集積回路480と異なる。 Optical integrated circuit 730 that provided with a plurality of common ports of the arrayed waveguide grating 469 differs from the optical integrated circuit 480. 共通ポート(光導波路)481、482は光分岐部483によって分岐されている。 Common port (waveguide) 481 and 482 are branched by the optical branching section 483. この分岐部483の構造は二種類あり、それぞれ図59(b)と図59(c)に示す。 The structure of the branch portion 483 is two, respectively Figure 59 (b) and FIG. 59 (c).

光分岐部483の一つの構造を図59(b)に示す。 One structure of the optical branching section 483 shown in FIG. 59 (b). 図59(b)においては、共通ポート481と482はマルチモード干渉器484から分岐している。 In FIG. 59 (b), the common port 481 and 482 are branched from the multi-mode interferometer 484. このため、共通ポート481と482はそれぞれ異なる波長の光を伝播させる。 Therefore, the common port 481 482 propagates light of different wavelengths.

したがって、図59(b)の構造を採用した場合、光集積回路730は二種類の波長のレーザ発振を生じる。 Therefore, in the case of adopting the structure of FIG. 59 (b), an optical integrated circuit 730 produces a laser oscillation of the two kinds of wavelengths. 図59(b)では共通ポートが2つの場合を示したが、共通ポートの数をさらに増やして、より多数の波長を発振させることもできる。 While common port in FIG. 59 (b) showed two cases, further increasing the number of common ports, it is also possible to oscillate a larger number of wavelengths.

図59(c)に光分岐部483の別の構造を示す。 Figure 59 (c) shows another structure of the optical branching section 483. この構造では、マルチモード干渉器484からは共通の光導波路486が分岐し、非対称光カプラ485を経て共通ポート481と482とに分岐する。 In this structure, the common optical waveguide 486 is branched from the MMI coupler 484, which is branched into a common port 481 and 482 through the asymmetric optical coupler 485. 非対称光カプラ485は共通ポート482側にTEモード、共通ポート481側にTMモードが伝播する。 Asymmetric optical coupler 485 TE mode to the common port 482 side, the TM mode to the common port 481 side propagates. したがって、図59(c)の構造を採用した場合、光集積回路730は二種類の偏光のレーザ発振を生じる。 Therefore, in the case of adopting the structure of FIG. 59 (c), the optical integrated circuit 730 produces a laser oscillation of the two kinds of polarized light.

図60に、図59(b)の構造と図59(c)の構造を組み合わせた変形例を示す。 Figure 60 shows a modified example of combining the structure of the structure and FIG. 59 (c) of FIG. 59 (b). 図60(a)は光集積回路731の上面図である。 Figure 60 (a) is a top view of an optical integrated circuit 731. 光集積回路731の光分岐路483の構造を図60(b)に示す。 The structure of the optical branching path 483 of the optical integrated circuit 731 shown in FIG. 60 (b). マルチモード干渉器484を経て分岐した共通ポート481、482をさらに非対称光カプラ485によって分岐している。 Branches by further asymmetric optical coupler 485 through the common ports 481, 482 which is branched through the MMI coupler 484. この構造によれば二つの波長において、それぞれ二種類の偏光のレーザ発振を生じさせることができる。 In two wavelengths according to this structure, each capable of generating a laser oscillation of the two types of polarized light.

図61に、図32において示した光集積回路460に図59(c)に示した構造を適用した変形例を示す。 Figure 61 shows a modification of the structure of applying the shown in FIG. 59 (c) to the optical integrated circuit 460 shown in FIG. 32. 図61(a)は光集積回路732の上面図である。 Figure 61 (a) is a top view of an optical integrated circuit 732. 共通ポート479に非対称光カプラ485を設けて、二つの光導波路(共通ポート481と482)を分岐させて、それらの光導波路を端面466に接するようにすれば、ふたつの偏光のレーザ光を同時発振させることができる。 Provided asymmetric optical coupler 485 to the common port 479, it is branched two optical waveguides (common port 481 and 482), if their optical waveguides to be in contact with the end face 466, the laser light of two polarization simultaneous it can be oscillated.

図59に示す光集積回路730あるいは図60に示す光集積回路731用いて構成したレーザ発振器は複数波長が同時発振できるのでラマン光増幅器や四光混合による波長変換器に適する。 The laser oscillator is constructed using an optical integrated circuit 731 shown in optical integrated circuit 730 or FIG. 60 is shown in FIG. 59 is suitable for wavelength converter by the Raman optical amplifier or a four-light mixing since multiple wavelengths can be oscillated simultaneously. また、このレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振できるので、ラマン光増幅器や四光混合による波長変換器に適する。 Further, since the laser oscillator can simultaneously oscillating laser of the two kinds of polarized light, suitable for the wavelength converter by the Raman optical amplifier or a four-light mixing. 図61に示した光集積回路732を用いて構成したレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振できるので、ラマン光増幅器や四光混合による波長変換器に適する。 Since the laser oscillator constructed using the optical integrated circuit 732 shown in FIG. 61 can simultaneously oscillating laser of the two kinds of polarized light, suitable for the wavelength converter by the Raman optical amplifier or a four-light mixing.

第三十九実施例 Thirty ninth embodiment

再び図23を参照して、本発明の第三十九実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器について述べる。 Referring again to FIG. 23, described erbium doped optical fiber amplifier of the thirty-ninth embodiment of the present invention. 本実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器は、エルビウムドープ光ファイバ301、光アイソレータ302、303、波長多重型結合器304、励起光源305からなり、その挙動については第十七実施例の項において述べたとおりである。 Erbium-doped optical fiber amplifier of the present embodiment, erbium-doped optical fiber 301, an optical isolator 302 and 303, wavelength multiplexing coupler 304, made from the excitation light source 305, for the behavior described in the section of the seventeenth embodiment it is as.

本実施例の特徴は、励起光源305として、図26、図27、図28、図32、図33、及び、図47に示したレーザ発振器を用いたことにある。 The feature of this embodiment, as the excitation light source 305, 26, 27, 28, 32, 33, and lies in using the laser oscillator shown in FIG. 47. これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合した構造を採用したので、大きな光出力が得られるので、エルビウムドープ光ファイバ増幅器に適する。 These laser oscillators employing a plurality of semiconductor light amplifier device optically coupled to and arranged in an array structure, since a large light output is obtained, suitable for the erbium doped optical fiber amplifier. また、これらの構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。 Further, in these structures have excellent heat dissipation characteristics of the laser oscillator so using junction side-down structure.

また、これらのーザ発振器は複数の半導体光増幅素子からなるので、熱密度を下げることができ、冷却が容易になるという利点があり、いわゆるクーラーレス構造に適する。 Moreover, since these over The oscillator comprises a plurality of semiconductor optical amplifier device, it is possible to lower the heat density, there is an advantage that cooling is facilitated, suitable for the so-called cooler-less structure. なお、クーラーレス構造とは電子冷凍素子を用いない半導体レーザモジュール構造のことである。 Here, the cooler-less structure is that of a semiconductor laser module structure without using an electronic refrigeration element.

なお、本発明は他の希土類ドープ光ファイバ増幅器にも適用可能である。 The present invention is applicable to other rare earth-doped optical fiber amplifier. プラセオジムやネオジウムをドープした光ファイバを用いて光増幅器に適用することができる。 It can be applied to an optical amplifier using an optical fiber doped with praseodymium and neodymium.

第四十実施例 Fortieth embodiment

再び図24を参照して本発明の第四十実施例のラマン光増幅器について述べる。 Described Raman amplifier of fortieth embodiment of the present invention with reference to FIG. 24 again. このラマン光増幅器は分布型ラマン光増幅器である。 The Raman optical amplifier is a distributed Raman optical amplifier. このラマン光増幅器は、伝送光ファイバ321、光サーキュレータ322、及び、励起光源323からなり、その挙動については第十八実施例の項において述べたとおりである。 The Raman optical amplifier, the transmission optical fiber 321, optical circulator 322, and made from the excitation light source 323, its behavior is as described in the section of the eighteenth embodiment.

本実施例の特徴は、励起光源323に用いるレーザ発振器332及び333として、図26、図27、図28、図32、図33、図47、図59、図60及び、図61に示したレーザ発振器を用いたことにある。 This embodiment is characterized in laser as the laser oscillator 332 and 333 used in the excitation light source 323, 26, 27, 28, 32, 33, 47, 59, FIG. 60 and shown in FIG. 61 It lies in the fact that using an oscillator. これらのレーザは大出力化に適し、また、クーラーレス化に適している。 These lasers are suitable for large output, also, it is suitable for the cooler-less. さらに、これらの構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。 In addition, these structures are superior heat dissipation characteristics of the laser oscillator so using junction side-down structure. ラマン光増幅器には大出力の励起光が必要とされるのでこれらの特性は有用である。 These properties since the Raman amplifier is required pumping light having a large output is useful.

図59、図60に示したレーザ発振器は複数波長を同時発振可能という点で、ラマン光増幅器の広帯域化に適している。 Figure 59, the laser oscillator shown in FIG. 60 in that simultaneously oscillate allow multiple wavelengths, it is suitable for wide band of the Raman amplifier. 図59、図60、及び、図61に示したレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振可能という点で、ラマン光増幅器に適している。 Figure 59, Figure 60 and, the laser oscillator shown in FIG. 61 in that the simultaneous oscillation enable laser two kinds of polarized light, it is suitable for Raman amplifier. また、構成の簡略化という点でも利点がある。 Further, there is an advantage in terms of simplification of the configuration.

なお、図24においては、後方励起の分布型ラマン増幅器の例を示した、本発明は励起方法に限定されず、前方励起や双方向励起の場合にも適用できる。 Incidentally, in FIG. 24, an example of a distributed Raman amplifier in the backward pumping, the present invention is not limited to the excitation method can also be applied to the case of forward pumping or bidirectional pumping. また、増幅専用の光ファイバを設ける集中型ラマン光増幅器にも適用可能である。 The present invention is also applicable to a discrete Raman optical amplifier to provide optical fiber amplifier only.

第四十一実施例 Forty first embodiment

再び図25を参照して本発明の第四十一実施例の四光波混合を用いた波長変換器について述べる。 Described wavelength converter using four-wave mixing the forty-first embodiment of the present invention with reference to FIG. 25 again. この波長変換器は図25(a)に示すように、励起光源341、波長多重光カプラ342、光非線形媒体343、及び、波長フィルタ344からり、その挙動については第十九実施例の項において述べたとおりである。 The wavelength converter as shown in FIG. 25 (a), the excitation light source 341, a wavelength division multiplexing optical coupler 342, the optical nonlinear medium 343, and, a wavelength filter 344 KARARI, in its behavior section nineteenth embodiment it is as described.

本実施例の特徴は、励起光源341に用いるレーザ発振器352及び353として、図26、図27、図28、図32、図33、及び、図47、図59、図60及び、図61に示したレーザ発振器を用いたことにある。 The feature of this embodiment, as the laser oscillator 352 and 353 used in the excitation light source 341, 26, 27, 28, 32, 33 and, 47, 59, FIG. 60 and FIG. 61 It lies in using the laser oscillator was. これらのレーザは大出力化に適し、また、クーラーレス化に適している。 These lasers are suitable for large output, also, it is suitable for the cooler-less. さらに、これらの構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。 In addition, these structures are superior heat dissipation characteristics of the laser oscillator so using junction side-down structure. 四光波混合による波長変換には大出力の励起光が必要とされるのでこれらの特性は有用である。 These properties since the wavelength conversion by four-wave mixing is required pumping light having a large output is useful.

図59、図60に示したレーザ発振器は複数波長を同時発振可能という点で、四光波混合による波長変換に適している。 Figure 59, the laser oscillator shown in FIG. 60 in that simultaneously oscillate allow multiple wavelengths are suitable for the wavelength conversion by four-wave mixing. 図59、図60及び、図61に示したレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振可能という点で、四光波混合による波長変換に適している。 Figure 59, Figure 60 and the laser oscillator shown in FIG. 61 in that the simultaneous oscillation enable laser two kinds of polarized light, it is suitable for the wavelength conversion by four-wave mixing. また、構成の簡略化という点でも利点がある。 Further, there is an advantage in terms of simplification of the configuration.

第四十二実施例 Forty second embodiment

図62に本発明の本発明の第四十二実施例のファイバレーザを示す。 It shows a fiber laser forty-second embodiment of the present invention of the present invention in FIG. 62. 図62(a)にシングルモード励起光源を用いたファイバレーザ740を示す。 Figure 62 (a) shows a fiber laser 740 using a single mode excitation light source. 図62(b)にマルチモード励起光源を用いたファイバレーザ750を示す。 Shows the fiber laser 750 using a multi-mode pump light source in FIG. 62 (b). また、図62(c)にダブルグラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751の断面図を示す。 Further, a cross-sectional view of a double clad type ytterbium (Yb) doped optical fiber 751 in FIG. 62 (c).

図62(a)に示すように、ファイバレーザ740は横モードが単一モードであるシングルモード励起光源742、高反射率ファイバブラッグ回折格子743、イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741、低反射率ファイバブラッグ回折格子744を備えている。 As shown in FIG. 62 (a), the single-mode pump light source 742 is a fiber laser 740 transverse mode is a single mode, the high reflectivity fiber Bragg grating 743, ytterbium (Yb) doped optical fiber 741, a low reflectivity fiber and a Bragg grating 744. イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741は、励起光波長及びレーザ発振波長において、単一横モードで動作する。 Ytterbium (Yb) doped optical fiber 741, the pumping light wavelength and lasing wavelength, to operate in a single transverse mode. 励起光波長としては900-980nmの範囲の波長を用いることができる。 The pumping light wavelength can be used a wavelength in the range of 900-980nm. また、レーザ発振波長は1000-1100nmの範囲の波長で発振させることができる。 Further, the lasing wavelength can be oscillated in the wavelength range of 1000-1100Nm.

高反射率ファイバブラッグ回折格子743、及び、低反射率ファイバブラッグ回折格子744はレーザ発振波長(波長:1060nm)のみを反射し、励起光源の波長は透過する。 High reflectivity fiber Bragg gratings 743 and a low reflectivity fiber Bragg grating 744 lasing wavelength (wavelength: 1060 nm) reflects only the wavelength of the excitation light source is transmitted. 高反射率ファイバブラッグ回折格子743レーザ発振波長に対して高反射率(90%)を有し、低反射率ファイバブラッグ回折格子744はレーザ発振波長に対して低反射率(10%)を有する。 Has a high reflectivity (90%) for the high reflectivity fiber Bragg grating 743 lasing wavelength, low reflectivity fiber Bragg grating 744 has a low reflectivity (10%) with respect to the lasing wavelength.

シングルモード励起光源742からの励起光747は、高反射率ファイバブラッグ回折格子743を経てイッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741に導かれ、イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741を励起する。 Excitation light 747 from the single-mode pump light source 742 is guided to the ytterbium (Yb) doped fiber 741 via a high reflectivity fiber Bragg grating 743, excites the Ytterbium (Yb) doped optical fiber 741. 励起されたイッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741には利得が生じ、高反射率ファイバブラッグ回折格子743と低反射率ファイバブラッグ回折格子744とで形成される共振器によってレーザ光745が生成される。 Gain the excited ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 is generated, the laser beam 745 is generated by the resonator formed by the high reflectivity fiber Bragg grating 743 and the low reflectivity fiber Bragg grating 744. レーザ光745は低反射率ファイバブラッグ回折格子744側より取り出される。 The laser beam 745 is taken out from the low reflectivity fiber Bragg grating 744 side.

本実施例の特徴は、シングルモード励起光源742として、図1、図3、図5、図15図16、図26、図27、図28、図32、図33、及び、図47に示したレーザ発振器を用いたことにある。 This embodiment is characterized in a single-mode pump light source 742, Fig. 1, 3, 5, 15 16, 26, 27, 28, 32, 33 and, as shown in FIG. 47 It lies in using the laser oscillator. これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合したものであり、大きな光出力が得られるので、ファイバーレーザに適する。 These laser oscillators is obtained by optically coupled by arranging a plurality of semiconductor optical amplifier in an array, a large optical output is obtained, suitable for fiber laser. 図26、図27、図28、図32、図33、及び、図47に示した構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。 26, 27, 28, 32, 33 and, in the structure shown in FIG. 47 is excellent heat dissipation characteristics of the laser oscillator so using junction side-down structure.

さらに、これらのレーザ発振器は波長選択性が高いレーザ発振器であるので、イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741を波長977nmで励起するのに適する。 Moreover, these laser oscillators since the wavelength selectivity is a high laser oscillator suitable ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 for excitation at a wavelength of 977 nm. イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741は波長977nmで大きな吸収係数を示すが、吸収ピークは急峻であるので、波長が正確に制御されていることが必要である。 Ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 exhibits a large absorption coefficient at a wavelength of 977 nm, the absorption peak is sharp, it is necessary that the wavelength is precisely controlled.

図62(b)に示すように、ファイバレーザ750は横モードがマルチモードであるマルチモード励起光源748を複数備え、複数のマルチモード励起光源を束ねるコンバイナ746、高反射率ファイバブラッグ回折格子743、ダブルクラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751 、低反射率ファイバブラッグ回折格子744を備えている。 As shown in FIG. 62 (b), the fiber laser 750 includes a plurality of multi-mode pump light source 748 transverse mode is a multi-mode, the combiner 746 bundling a plurality of multi-mode pump light source, a high reflectivity fiber Bragg grating 743, Double-clad ytterbium (Yb) doped optical fiber 751, and a low reflectivity fiber Bragg grating 744. ダブルクラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751は、励起光波長及びレーザ発振波長(波長:1060nm)において、単一横モードで動作する。 Double-clad ytterbium (Yb) doped optical fiber 751, the pumping light wavelength and lasing wavelength (wavelength: 1060 nm) in, it operates in a single transverse mode. 励起光波長としては915nm前後、もしくは977nm前後の波長を用いることができる。 The pumping light wavelength can be used a wavelength of about 915nm before and after, or 977 nm.

図62(c)にダブルクラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751の断面図を示す。 Figure 62 shows a cross-sectional view of a double-clad ytterbium (Yb) doped optical fiber 751 in (c). コア752の周りに第一クラッド層753が設けられ、さらにその外側に第二クラッド層754が設けられている。 The first cladding layer 753 is provided around the core 752, the second clad layer 754 is provided further on the outside. コア752及び第一クラッド層753は石英系母材から成る。 The core 752 and the first cladding layer 753 composed of silica-based matrix. 第二クラッド層754はフッ素樹脂から成る。 The second clad layer 754 made of fluororesin.

コア752はラージモードエリア型であり、コア径は24μm程度である。 The core 752 is a large mode area type, core diameter is about 24 [mu] m. ラージモードエリアとは通常のシングルモード光ファイバのコア(波長1μm帯では6μm程度)に比べてクラッド層との屈折率さを小さくすることによりコアの直径を大きくしたものを言う。 (The wavelength 1μm band about 6 [mu] m) conventional cores of single-mode optical fiber is a large mode area refers to having an increased diameter of the core by reducing the refractive index of the cladding layer in comparison with. ただし、コア752のコア径は大きいが単一の横モードで光を導波する。 However, the core diameter of the core 752 but is large guide light in a single transverse mode. また、コア752にはイッテルビウムがドープされている。 In addition, ytterbium is doped in the core 752.

第一クラッド層はマルチモード動作するコアとして機能する。 The first clad layer functions as a core for multimode operation. 第一クラッド層はマルチモード光の励起光を導波する。 The first cladding layer is guided through the excitation light of the multimode light. 導波された励起光はコア752を励起する。 The excitation light is guided to excite a core 752. 第二クラッド層は第一クラッド層に対するクラッド層として機能する。 The second cladding layer serving as a cladding layer for the first cladding layer.

コンバイナ746はテーパ型光ファイババンドルと呼ばれる構造を有している。 Combiner 746 has a structure called a tapered optical fiber bundle. コンバイナ746は複数のマルチモード光ファイバを導波する光を束ねる働きを有する。 Combiner 746 has a function of bundling the light guided through the plurality of multimode optical fibers.

コンバイナ746によって束ねられた複数のマルチモード励起光源748からの励起光747は、高反射率ファイバブラッグ回折格子743を経てダブルクラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751に導かれ、ダブルクラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751を励起する。 Excitation light 747 from a plurality of multi-mode pump light source 748 bundled by combiner 746 is guided to the double-clad ytterbium (Yb) doped fiber 751 via a high reflectivity fiber Bragg grating 743, a double-clad ytterbium ( Yb) to excite the doped optical fiber 751. 励起されたダブルクラッド型イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ751には利得が生じ、高反射率ファイバブラッグ回折格子743と低反射率ファイバブラッグ回折格子744とで形成される共振器によってレーザ光745が生成される。 Gain is generated in the double-clad ytterbium (Yb) doped optical fiber 751 excited, laser beam 745 is generated by the resonator formed by the high reflectivity fiber Bragg grating 743 and the low reflectivity fiber Bragg grating 744 It is. レーザ光745は低反射率ファイバブラッグ回折格子744側より取り出される。 The laser beam 745 is taken out from the low reflectivity fiber Bragg grating 744 side.

本実施例の特徴は、マルチモード励起光源748として、図55、図56、及び、図58に示したレーザ発振器を用いたことにある。 This embodiment is characterized in a multi-mode pump light source 748, FIG. 55, FIG. 56, and lies in using the laser oscillator shown in FIG. 58. これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合したものであり、大きな光出力が得られるので、ファイバーレーザに適する。 These laser oscillators is obtained by optically coupled by arranging a plurality of semiconductor optical amplifier in an array, a large optical output is obtained, suitable for fiber laser. これらのレーザ発振器はジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。 These laser oscillator is radiating characteristics of the laser oscillator is excellent because with junction side-down structure.

また、これらのレーザ発振器は波長選択性が高いレーザ発振器であるので、イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741を波長977nmで励起するのに適する。 These laser oscillators since the wavelength selectivity is a high laser oscillator suitable ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 for excitation at a wavelength of 977 nm. イッテルビウム(Yb)ドープ光ファイバ741は波長977nmで大きな吸収係数を示すが、吸収ピークは急峻であるので、波長が正確に制御されていることが必要である。 Ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 exhibits a large absorption coefficient at a wavelength of 977 nm, the absorption peak is sharp, it is necessary that the wavelength is precisely controlled.

第四十三実施例 Forty third embodiment

図63に本発明の本発明の第四十三実施例の固体レーザを示す。 Figure 63 shows a solid-state laser of the forty-third embodiment of the present invention of the present invention. 図63(a)は端面励起型の固体レーザ発振器760を示す。 Figure 63 (a) shows a solid-state laser oscillator 760 of the end pumping type. また、図63(b)は側面励起型の固体レーザ発振器770を示す。 Further, FIG. 63 (b) shows a solid-state laser oscillator 770 side excitation type.

固体レーザ発振器760は固体レーザロッド761、反射鏡762及び763、励起光結合レンズ764、及び、励起光源765を備えている。 Solid-state laser oscillator 760 is a solid state laser rod 761, reflecting mirrors 762 and 763, the excitation light coupling lens 764, and includes a pumping light source 765. 励起光源765からの励起光767は、励起光結合レンズを経て反射鏡762を透過し、固体レーザロッド761を励起する。 Excitation light 767 from the excitation light source 765 is transmitted through the reflecting mirror 762 via the excitation light coupling lens to excite a solid laser rod 761. 反射鏡762と反射鏡763で形成された共振器によりレーザ光767が生成し、出力光766として取り出される。 Laser beam 767 is generated by the resonator formed and the reflecting mirror 762 by the reflecting mirror 763, it is taken out as output light 766.

反射鏡762はレーザ光の波長に対しては高反射率を有し、励起光は透過する。 Reflector 762 has a high reflectivity for the wavelength of the laser light, the excitation light is transmitted. 反射鏡763は適度な反射率と透過率を有する鏡であって、レーザ発振を生じさせると同時に出力光766を取り出す機能を有する。 Reflector 763 is a mirror having an appropriate reflectance and transmittance, has a function of extracting an output light 766 at the same time causes a laser oscillation.

本実施例の特徴は、励起光源765として図42、図47、図48、図49、図50、図51、及び、図53に示したレーザ発振器を用いたことである。 This embodiment is characterized in FIG. 42 as an excitation light source 765, 47, 48, 49, 50, 51, and is for the use of the laser oscillator shown in FIG. 53. これらのレーザ発振器は二次元配置された面発光レーザであり、高い出力のレーザ光を生成することができ、大出力の固体レーザ発振器を得るのに適している。 These laser oscillators are surface emitting lasers arranged two-dimensionally, it is possible to generate a laser beam of high output is suitable for obtaining the solid-state laser oscillator of high power.

なお、固体レーザロッド761に代えてスラブ状、ディスク状の固体レーザ媒体を用いることもできる。 Incidentally, slabs instead of solid-state laser rod 761, can also be used a disc-shaped solid state laser medium. 固体レーザ媒質としてはNd:YAGや希土類ドープガラスなど任意のものを用いることができる。 The solid-state laser medium Nd: can be used in any such YAG or a rare earth doped glass ones.

固体レーザ発振器770は固体レーザロッド761、反射鏡762及び763、及び、励起光源771を備えている。 Solid-state laser oscillator 770 is a solid state laser rod 761, reflecting mirrors 762 and 763, and includes a pumping light source 771. 励起光源771からの励起光772は、固体レーザロッド761を側面から励起する。 Excitation light 772 from the excitation light source 771 excites the solid laser rod 761 from the side. 反射鏡762と反射鏡763で形成された共振器によりレーザ光767が生成し、出力光766として取り出される。 Laser beam 767 is generated by the resonator formed and the reflecting mirror 762 by the reflecting mirror 763, it is taken out as output light 766.

反射鏡762はレーザ光の波長に対しては高反射率を有する。 Reflector 762 has a high reflectivity for the wavelength of the laser beam. 反射鏡763は適度な反射率と透過率を有する鏡であって、レーザ発振を生じさせると同時に出力光766を取り出す機能を有する。 Reflector 763 is a mirror having an appropriate reflectance and transmittance, has a function of extracting an output light 766 at the same time causes a laser oscillation.

本実施例の特徴は、励起光源771として図42、図47、図48、図49、図50、図51、及び、図53に示したレーザ発振機を用いたことである。 This embodiment is characterized in FIG. 42 as an excitation light source 771, 47, 48, 49, 50, 51, and is for the use of the laser oscillator shown in FIG. 53. これらのレーザ発振器は二次元配置された面発光レーザであり、高い出力のレーザ光を生成することができ、大出力の固体レーザ発振器を得るのに適している。 These laser oscillators are surface emitting lasers arranged two-dimensionally, it is possible to generate a laser beam of high output is suitable for obtaining the solid-state laser oscillator of high power.

なお、固体レーザロッド761に代えてスラブ状、ディスク状の固体レーザ媒体を用いることもできる。 Incidentally, slabs instead of solid-state laser rod 761, can also be used a disc-shaped solid state laser medium. また、励起光源771と固体レーザロッド761の間にレンズや反射鏡からなる光学系を設けることもできる。 It is also possible to provide an optical system consisting of lenses and reflecting mirrors between the excitation light source 771 and the solid-state laser rod 761. 固体レーザ媒質としてはNd:YAGや希土類ドープガラスなど任意のものを用いることができる。 The solid-state laser medium Nd: can be used in any such YAG or a rare earth doped glass ones.

第四十四実施例 Forty-fourth embodiment

図64に本発明の第四十四実施例のレーザ発振器800を示す。 It shows a laser oscillator 800 of the forty-fourth embodiment of the present invention in FIG. 64. 本実施例は第二十実施例において図26に示したレーザ発振器360の変型例である。 This embodiment is a modified example of the laser oscillator 360 shown in FIG. 26 in the twentieth embodiment. 図64(a)には基板370上に形成された光集積回路369の上面図を示す。 Figure 64 (a) shows a top view of an optical integrated circuit 369 formed on the substrate 370. また、図64(b)にはレーザ発振器800の側面図を示す。 Further, a side view of the laser oscillator 800 in FIG. 64 (b). 基板370の上面(光集積回路369が形成されている面)がヒートシンク379に対して接触するように取り付けられている。 The upper surface of the substrate 370 (surface on which an optical integrated circuit 369 is formed) is mounted for contact with the heat sink 379. 前述のジャンクションサイドダウン構造である。 A junction-side-down structure described above.

図64と図26との相違点は、基板370がヒートシンク379に対して距離δだけ張り出して設けられていることである。 The difference from FIG. 64 and FIG. 26 is that the substrate 370 is provided to protrude by a distance δ with respect to the heat sink 379.

一般的には、レーザーダイオードのジャンクションサイドダウン実装においてはレーザダイオードとヒートシンクの位置を精密に合わせる必要がある。 In general, it is necessary to precisely align the laser diode and the heat sink in a junction-side down mounting of the laser diode. ところが、共通ポート378は分岐回路を含まない単純な光導波路で構成されているので温度管理を厳密に行う必要がない。 However, the common port 378 does not need to strictly managing the temperature which is configured with a simple optical waveguide without the branch circuit. 本実施例ではこのことを利用して、共通ポート378を構成している受動型光導波路に相当する範囲に張り出し距離δを設定した。 In the present embodiment utilizes that this was set overhang distance δ in a range corresponding to the passive optical waveguide constituting a common port 378.

距離δだけ張り出しているので、出力光がヒートシンク379によってけられることが無い。 Since the overhang distance [delta], it is not the output light is eclipsed by the heat sink 379. また、距離δは共通ポート378の範囲で変化してかまわない。 The distance δ is may vary between the common port 378. したがって、ジャンクションサイドダウン実装の精度が低くても良いことになる。 Accordingly, the accuracy of the junction side down mounting may be lower.

一方、ツリー状光カプラ376の部分は温度管理を行う必要があるので、ヒートシンク379と接触させている。 On the other hand, part of the tree-like optical coupler 376 it is necessary to perform temperature control, and in contact with the heat sink 379. 例えば、特許文献10の図9にはマルチモード干渉型光カプラの幅の変化に対して過剰損失が極めて敏感に変動することが開示されている。 For example, in FIG. 9 of Patent Document 10 excess loss with respect to the change in the width of the multimode interference optical coupler is disclosed that varies very sensitively. 温度変化によって実質的な光路長が変化すれば、過剰損失が変化しかねない。 If substantial optical path length is changed by a temperature change, excess loss could change. また、特許文献7には位相同期型の半導体レーザアレイは、温度変化による光路長変化によって位相同期状態を失うことが開示されている。 The semiconductor laser array of the phase-locked in Patent Document 7, it is disclosed that the loss of phase synchronization state by the optical path length change due to temperature change. この点からもツリー状光カプラ376の温度管理は必要である。 Temperature control of tree-shaped optical coupler 376 also from this point is required.

なお、光集積回路369に代えて図33に示した光集積回路480を用いることもできる。 Instead of the optical integrated circuit 369 can also be used optical integrated circuit 480 shown in FIG. 33. この場合は、共通ポート481を光ファイバ374と結合させる。 In this case, coupling the common port 481 and optical fiber 374. また、高反射率コートを施した端面466と低反射率コートを施した端面467の位置を入れ替える。 Also, replacing the position of the end face 467 of the end surface 466 which has been subjected to high reflectance coating subjected to low reflectance coating. ファイバーグラッグ回折格子375は省略できる。 Fiber Guraggu diffraction grating 375 can be omitted. これは光集積回路480がアレイ状導波路回折格子469を備えていて波長選択性があるためである。 This is because the optical integrated circuit 480 is provided with an array waveguide diffraction grating 469 is a wavelength selective.

アレイ状導波路回折格子469もマルチモード干渉型光カプラを含んでいるために、温度変化による特性変化の問題が生じ得る。 To arrayed waveguide grating 469 also includes a multimode interference optical coupler, it may cause problems in the characteristic change due to temperature changes. したがって、アレイ状導波路回折格子469の部分はヒートシンク379に接している必要がある。 Therefore, the portion of the arrayed waveguide grating 469 must in contact with the heat sink 379.

第四十五実施例 Forty-fifth embodiment

図65に本発明の第四十五実施例のレーザ発振器810を示す。 It shows a laser oscillator 810 of the forty-fifth embodiment of the present invention in FIG. 65. 本実施例は第二十実施例において図26に示したレーザ発振器360の変型例である。 This embodiment is a modified example of the laser oscillator 360 shown in FIG. 26 in the twentieth embodiment. 図65(a)には基板370上に形成された光集積回路811の上面図を示す。 Figure 65 (a) shows a top view of an optical integrated circuit 811 formed on the substrate 370. また、図65(b)にはレーザ発振器810の側面図を示す。 Further, a side view of the laser oscillator 810 in FIG. 65 (b). 基板370の上面(光集積回路811が形成されている面)がヒートシンク379に対して接触するように取り付けられている。 The upper surface of the substrate 370 (surface on which an optical integrated circuit 811 is formed) is mounted for contact with the heat sink 379. 前述のジャンクションサイドダウン構造である。 A junction-side-down structure described above.

図65と図26との相違点は、基板370に45°傾斜端面813を設けたことである。 The difference from FIG. 65 and FIG. 26 is the provision of a 45 ° inclined end faces 813 of the substrate 370. この45°傾斜端面813の構造は図48(b)において示した45°傾斜端面628の構造に準ずる。 The structure of the 45 ° inclined end faces 813 conforms to the structure of the 45 ° inclined end faces 628 shown in FIG. 48 (b). また、図48(b)における半導体多層膜ブラッグ回折格子627に相当する図示しない半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられている。 Further, the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating is arranged (not shown) corresponding to the semiconductor multilayer Bragg grating 627 in FIG. 48 (b). これらによって、共通ポート812が構成される。 With these, the common port 812 is configured. 45°傾斜端面813によって反射された出力光は基板370の裏面側から出射し、基板370の上方に設けた光ファイバ374へと導かれる。 Output light reflected by the 45 ° inclined end faces 813 emitted from the rear surface side of the substrate 370, is guided to the optical fiber 374 provided above the substrate 370.

本実施例によれば、図示しない半導体多層膜ブラッグ回折格子は波長選択素子として機能するので、光ファイバブラッグ回折格子375は省略できるという利点がある。 According to this embodiment, the semiconductor multilayer Bragg grating (not shown) so functions as a wavelength selecting element, an optical fiber Bragg grating 375 can be advantageously omitted. また、基板370をジャンクションサイドダウンで実装する際に、基板370とヒートシンク379を精密に位置合わせする必要が無いという利点がある。 Further, when mounting the substrate 370 in a junction-side-down, there is an advantage that there is no need to precisely aligned with the substrate 370 and the heat sink 379.

共通ポート812は受動型光導波路であっても能動型光導波路であっても良い。 Common port 812 may be either a passive optical waveguide in the active optical waveguide. ただし、共通ポート812は受動型光導波路であることが好ましい。 However, it is preferred that the common port 812 is a passive optical waveguide.

第四十六実施例 Forty sixth embodiment

図66に本発明の第四十六実施例のレーザ発振器820及びレーザ発振器830を示す。 Figure 66 shows a laser oscillator 820 and laser oscillator 830 46th embodiment of the present invention. 本実施例は第十二実施例において図15に示したレーザ発振器の変型例である。 This embodiment is a modified example of the laser oscillator shown in FIG. 15 in the twelfth embodiment.

レーザ発振器820では、半導体基板821上に、能動型マルチモード干渉型光カプラ822、共通光導波路823、分岐光導波路824、及び、鋸歯状反射面825が設けられている。 In the laser oscillator 820, on the semiconductor substrate 821, an active multi-mode interference type optical coupler 822, common waveguide 823, branched optical waveguides 824 and serrated reflecting surface 825 is provided.

能動型マルチモード干渉型光カプラ822は光増幅器の機能を有するマルチモード干渉型光カプラである点が、第十二実施例において図15に示したレーザ発振器と異なる。 Active multimode interference optical coupler 822 that it is a multimode interference optical coupler having the function of an optical amplifier is different from the laser oscillator shown in FIG. 15 in the twelfth embodiment. このため、図15に示した半導体光増幅素子201、202、203、204、205、206、207、208を省略することができる。 Therefore, it is possible to omit the semiconductor optical amplifier 201,202,203,204,205,206,207,208 shown in FIG. 15. このため、構造が簡単になるという利点がある。 Therefore, there is an advantage that the structure is simplified.

レーザ発振器830では、半導体基板821上に、ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ831、共通光導波路823、分岐光導波路824、及び、鋸歯状反射面825が設けられている。 In the laser oscillator 830, on the semiconductor substrate 821, a hybrid multi-mode interference type optical coupler 831, common waveguide 823, branched optical waveguides 824 and serrated reflecting surface 825 is provided.

ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ831は光増幅機能を有する能動領域833と受動領域832を有する。 Hybrid multi-mode interference type optical coupler 831 includes an active region 833 and passive regions 832 having the optical amplification function. ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ831では光密度が高くなる領域(共通光導波路823に近い領域)を受動型領域832としたのでエネルギーの集中によるデバイスの損傷を防ぐことができる。 Having the hybrid multimode interference optical coupler 831 optical density increases (region closer to the common optical waveguide 823) and the passive region 832 can prevent damage to the device due to the energy concentration of.

なお、非特許文献1には能動型マルチモード干渉型光カプラが開示されている。 Incidentally, the active multi-mode interference type optical coupler is disclosed in Non-Patent Document 1. また、非特許文献2にはハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラが開示されている。 The hybrid multi-mode interference type optical coupler is disclosed in Non-Patent Document 2.

共通光導波路823、分岐光導波路824は受動型の光導波路としたが、これらを能動型光導波路(光増幅機能を有する光導波路)とすることもできる。 Common optical waveguide 823, the branching optical waveguides 824 has been the passive optical waveguides, it is also possible to these as the active optical waveguide (optical waveguide having an optical amplification function). 特にレーザ発振器820において、共通光導波路823、分岐光導波路824を能動型光導波路を用いて構築すると、全ての光導波路を能動型光導波路だけで構築できるので、製造プロセスが簡易になるという利点がある。 Particularly in the laser oscillator 820, common waveguide 823, when constructed using the active optical waveguide branching optical waveguide 824, it is possible to build all of the optical waveguide only in the active optical waveguide, the advantage that the manufacturing process is simplified is there.

図26における光集積回路369に代えて、レーザ発振器820またはレーザ発振器830を用いることができる。 Instead of the optical integrated circuit 369 in FIG. 26, it is possible to use a laser oscillator 820, or the laser oscillator 830. 図27における光集積回路390に代えて、レーザ発振器820またはレーザ発振器830を用いることができる。 Instead of the optical integrated circuit 390 in FIG. 27, it is possible to use a laser oscillator 820, or the laser oscillator 830. 図64における光集積回路369に代えて、レーザ発振器820またはレーザ発振器830を用いることができる。 Instead of the optical integrated circuit 369 in FIG. 64, it is possible to use a laser oscillator 820, or the laser oscillator 830.

共通光導波路823に図65において示した45°傾斜端面813と同様の構造を設けて基板821の裏面側から光を取り出すこともできる。 Structure similar to that of the 45 ° inclined end faces 813 shown in FIG. 65 to a common optical waveguide 823 can be taken out with light from the back side of the substrate 821 provided.
なお、共通光導波路823は複数設けることもできる。 It is also possible to the common optical waveguide 823 providing a plurality.

第四十七実施例 Forty seventh embodiment

図67と図68に本発明の第四十七実施例の能動型マルチモード干渉型光カプラ840及びハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ850を示す。 Figure 67 and Figure 68 shows a forty-seventh embodiment the active multimode interference optical coupler 840 and the hybrid multi-mode interference optical coupler 850 of the present invention. 本実施例は第四十六実施例において図66に示した能動型マルチモード干渉型光カプラ822及びハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ831の変型例である。 This embodiment is a modified example of an active multi-mode interference type optical coupler 822 and the hybrid multi-mode interference optical coupler 831 shown in FIG. 66 in the forty-sixth embodiment.
能動領域(光増幅領域)を含むマルチモード干渉型光カプラでは発熱による温度変化が生じやすい。 Temperature change is likely to occur due to heat generation in the multi-mode interference type optical coupler including an active region (light amplification region). さらに、注入電流による屈折率変化も生じる。 Furthermore, also occurs the refractive index change caused by the injection current. このため、特性変化(過剰損失の変化)が生じやすい。 Therefore, property changes (changes in excessive loss) is likely to occur.

この問題を解決するために、図67に示すように、能動型マルチモード干渉型光カプラ840の共通光導波路842にテーパ状光導波路843を、また、分岐光導波路844にテーパ状光導波路845をそれぞれ設けた。 To solve this problem, as shown in FIG. 67, the tapered optical waveguide 843 to the common optical waveguide 842 of the active multi-mode interference type optical coupler 840, also a tapered optical waveguide 845 to the branched optical waveguides 844 provided, respectively. なお、能動型マルチモード干渉型光カプラ840には能動型(光増幅型)マルチモード干渉器841が設けられている。 Incidentally, the active (light amplification) MMI coupler 841 is provided to the active multi-mode interference optical coupler 840.

マルチモード干渉型光カプラにテーパ状光導波路を設けることによって、マルチモード干渉型光カプラの幅の変化によって生じる特性変化(過剰損失の変化)が低減できることが特許文献10に開示されている。 By the multi-mode interference type optical coupler provided tapered optical waveguide, a characteristic change caused by a change in the width of the multimode interference optical coupler (change of excessive loss) that can be reduced is disclosed in Patent Document 10.

本実施例ではこのことを利用して能動型マルチモード干渉型光カプラ840の特性が温度や注入電流によって変化することを低減することができる。 In the present embodiment can be reduced that the characteristics of the active multi-mode interference optical coupler 840 by utilizing that this varies with the temperature and injection current. 能動型マルチモード干渉型光カプラ840は図66(a)に示したレーザ発振器820に適用することができる。 Active multimode interference optical coupler 840 can be applied to the laser oscillator 820 shown in FIG. 66 (a).

テーパ状光導波路843、845、共通光導波路842、分岐光導波路844は受動型光導波路としたが、これらの光導波路の一部または全部を能動型としても良い。 Tapered optical waveguide 843,845, common waveguide 842, branched optical waveguides 844 has been set to passive optical waveguide may be a part or all of these optical waveguides as active. 特に全ての光導波路を能動型とした構成は、受動型光導波路を設ける製造プロセスが省略できるので、製造プロセスが容易になるという利点がある。 In particular all the configurations and the optical waveguide and an active type can be omitted manufacturing process to provide a passive optical waveguide, there is an advantage that the manufacturing process is facilitated.

また、図68に示すように、ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ850の共通光導波路842にテーパ状光導波路843を、また、分岐光導波路844にテーパ状光導波路845をそれぞれ設けた。 Further, as shown in FIG. 68, the tapered optical waveguide 843 to the common optical waveguide 842 of the hybrid multi-mode interference type optical coupler 850, also respectively provided a tapered optical waveguide 845 to the branch optical waveguide 844. なお、ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ850のマルチモード干渉器851には能動領域(光増幅領域)852と受動領域853が設けられている。 Incidentally, the active region (light amplification region) 852 and the passive region 853 is provided in the multi-mode interferometer 851 of a hybrid multi-mode interference optical coupler 850.

この構成においては、分岐光導波路844とテーパ状光導波路845を能動型とすることもできる。 In this configuration, the branch optical waveguide 844 and the tapered optical waveguide 845 may be an active type.
ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ850も温度や注入電流による特性変化を低減することができる。 Hybrid multi-mode interference optical coupler 850 also can be reduced characteristic change due to temperature and injection current. ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ850は図66(b)に示したレーザ発振器830に適用することができる。 Hybrid multi-mode interference optical coupler 850 can be applied to the laser oscillator 830 shown in FIG. 66 (b).

なお、共通光導波路と分岐光導波路にテーパ状光導波路を設けた受動型のマルチモード干渉型光カプラを、アレイ状導波路回折格子を用いた構成に適用することができる。 Incidentally, it is possible to apply a multi-mode interference type optical coupler of the passive having a tapered optical waveguide branched optical waveguides and a common optical waveguide, the configuration using an array waveguide diffraction grating. すなわち、図1、図3、図4、図5、図7、図8、図9、図13、図14、図15、図16、図17、図18、図19、図20、図22、図33、図35、図37、図39、図53、図56、図59、及び、図60に示した構成に対して適用することができる。 That is, FIGS. 1, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, Figure 33, Figure 35, Figure 37, Figure 39, Figure 53, Figure 56, Figure 59, and can be applied to the configuration shown in FIG. 60.

第四十八実施例 Forty eighth embodiment

図69と図70に本発明の第四十八実施例のレーザ発振器860 、及び、レーザ発振器870を示す。 Laser oscillator 860 of the forty-eighth embodiment of the present invention in FIG. 69 and FIG. 70, and shows a laser oscillator 870.

レーザ発振器860は基板861上に能動型(光増幅型)マルチモード干渉器862、アレイ状導波路864、共通光導波路863を設けた構造となっている。 The laser oscillator 860 has a active on the substrate 861 (light amplification) MMI coupler 862, the arrayed waveguide 864, provided a common optical waveguide 863 structures. 基板861の端面865と端面866には適切な反射率制御コーティングを施している。 And performing appropriate reflectance control coating on the end face 865 and the end face 866 of the substrate 861. レーザ発振器860では能動型(光増幅型)マルチモード干渉器862が利得領域となってレーザ発振が生じる。 Laser The oscillator 860 active (light amplification) MMI coupler 862 lasing occurs becomes the gain region.

共通光導波路863側から出力光867を取り出す場合は端面865に低反射率コートを施し、端面866に高反射率コートを施す。 When taking out the output light 867 from the common optical waveguide 863 side performs low reflectance coating on the end face 865 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 866. 反対に、アレイ状導波路864側から出力光868を取り出す場合は端面866に低反射率コートを施し、端面865に高反射率コートを施す。 Conversely, when taking out the output light 868 from the arrayed waveguide 864 side subjected to low reflectance coating on the end face 866 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 865.

アレイ状導波路864と共通光導波路863は受動型光導波路であるが、これらの光導波路を能動型(光増幅型)として構成しても良い。 The arrayed waveguide 864, but the common optical waveguide 863 is a passive optical waveguide may be configured these optical waveguides as active (light amplification). 特にレーザ発振器860において、アレイ状導波路864と共通光導波路863を能動型光導波路で構築すると、全ての光導波路が能動型で構築できるので製造プロセスが簡易になるという利点がある。 Particularly in the laser oscillator 860, when building a common optical waveguide 863 and the arrayed waveguide 864 in the active optical waveguide, all the optical waveguide is advantageous in that the manufacturing process since it built with the active can be simplified.

レーザ発振器860によれば、マルチモード干渉器862を能動領域として構成したので高い出力を得やすいという利点がある。 According to the laser oscillator 860, there is an advantage that the multi-mode interferometer 862 to easily obtain a high output since it is configured as an active region.

レーザ発振器870はマルチモード干渉器871が能動領域(光増幅領域)872と受動領域873とから成り立っている点がレーザ発振器860と異なる。 The laser oscillator 870 that MMI coupler 871 is made up from an active region (light amplification region) 872 and the passive regions 873 Metropolitan is different from the laser oscillator 860. この構成によればマルチモード干渉器871のエネルギー密度が高い領域、すなわち、共通光導波路863に近い領域を受動型の光導波路で構築するので高い信頼性が期待できる。 High energy density region of a multi-mode interferometer 871 according to this configuration, namely, high reliability since building a region close to a common optical waveguide 863 in the passive optical waveguide can be expected.

レーザ発振器860 、及び、レーザ発振器870に対して、それぞれ、図67及び図68に示したテーパ状光導波路を適用することができる。 Laser oscillator 860, and the laser oscillator 870, respectively, can be applied a tapered optical waveguide as shown in FIGS. 67 and 68. これらの構造の採用により、温度変化や注入電流の変化に対する特性変化を低減することができる。 By adopting these structures, it is possible to reduce the characteristic variation with respect to the change of temperature change and the injection current.

また、能動型(光増幅型)マルチモード干渉器862の共通光導波路863側の側面869は、端面865に対して傾斜している。 The common optical waveguide 863 side surface 869 of the active (light amplification) MMI coupler 862 is inclined with respect to the end face 865. これにより所望でないサイドモード発振を抑圧することができる。 Thus it is possible to suppress the side mode oscillation is not desired. このサイドモード発振は、能動型(光増幅型)マルチモード干渉器862からの側面869から漏洩した光が端面865で反射されて帰還し、結果として寄生共振器ができてしまうことにより生成する。 The side mode oscillation, the light leaked from the side surface 869 of the active (light amplification) MMI coupler 862 is fed back is reflected by the end face 865, produced by can be undesirably parasitic resonator as a result. 側面869を端面865に対して傾斜させることにより、このような寄生共振器の生成を防ぐことができる。 By inclining the side surface 869 with respect to the end face 865, it is possible to prevent the formation of such a parasitic resonator.

共通光導波路863は曲線状であるが、このことも不所望のサイドモード発振を防ぐ効果がある。 Common optical waveguide 863 is a curved, which also has the effect of preventing unwanted side-mode oscillation. これは、リーク光は共通光導波路863に沿って導波されるからである。 This is because leakage light is guided along a common optical waveguide 863. 共通光導波路863を曲線状にすることにより、リーク光が導波されることを妨げることができ、不所望のサイドモード発振を抑圧することができる。 The common waveguide 863 by the curved, it is possible to prevent the leakage light is guided, it is possible to suppress undesired side mode oscillation. なお、これらの効果は、受動型のマルチモード干渉器を用いた場合でも同様である。 Note that these effects are the same even when a passive multi-mode interferometer of.

レーザ発振器860 、及び、レーザ発振器870を図26における光集積回路369に代替して用いることができる。 Laser oscillator 860 and can be used to replace the laser oscillator 870 to the optical integrated circuit 369 in FIG. 26. レーザ発振器860 、及び、レーザ発振器870を図27における光集積回路390に代替して用いることができる。 Laser oscillator 860 and can be used to replace the laser oscillator 870 to the optical integrated circuit 390 in FIG. 27. レーザ発振器860 、及び、レーザ発振器870を図33における光集積回路480に代替して用いることができる。 Laser oscillator 860 and can be used to replace the laser oscillator 870 to the optical integrated circuit 480 in FIG. 33. レーザ発振器860 、及び、レーザ発振器870を図64における光集積回路369に代替して用いることができる。 Laser oscillator 860 and can be used to replace the laser oscillator 870 to the optical integrated circuit 369 in FIG. 64.

共通光導波路863に図65において示した45°傾斜端面813と同様の構造を設けて基板861の裏面側から光を取り出すこともできる。 Structure similar to that of the 45 ° inclined end faces 813 shown in FIG. 65 to a common optical waveguide 863 can be taken out with light from the back side of the substrate 861 provided.

第四十九実施例 Forty ninth embodiment

図71を参照して本発明の第四十九実施例のレーザ発振器について述べる。 Referring to FIG. 71 described laser oscillator forty-ninth embodiment of the present invention. 図71は図48に示した水平共振器型面発光レーザ622の構造を改めて示したものである。 Figure 71 is that once again shows the structure of a horizontal cavity surface emitting laser 622 shown in FIG. 48. 図71には図50に示したヒートシンク598が水平共振器型面発光レーザ622に接する様子を示した。 The heat sink 598 shown in FIG. 50 in FIG. 71 shows a state in contact with the horizontal cavity surface emitting laser 622.

図71からわかるように45°傾斜端面628近傍で発生した熱は熱流881となってヒートシンク598へと移動する。 Heat generated in 45 ° inclined end faces 628 near As can be seen from FIG. 71 moves to the heat sink 598 as heat flow 881. 垂直端面629近傍に比べて熱流の経路が長くなり、放熱が難しいことがわかる。 Path of heat flow is longer than in the vicinity of vertical end face 629, it can be seen that the heat dissipation is difficult. すなわち、45°傾斜端面628は垂直端面629に比べて温度上昇し易くなる。 That, 45 ° inclined end faces 628 tends to increase in temperature as compared with the vertical end face 629.

半導体レーザの破壊モードのひとつに端面のカタストロフィック光学損傷が知られている。 One to the end face catastrophic optical damage of the destruction mode of the semiconductor laser is known. 半導体レーザの端面には表面順位が形成されるためバンドギャップが狭くなる。 Band gap because the surface order is formed becomes narrower on the end face of the semiconductor laser. このため、端面部分はレーザ光を吸収しやすく温度上昇が生じ易い。 Therefore, end face portion is easily absorbed easily rise in temperature of the laser light is generated. しかも、温度が上昇するとさらにバンドギャップが狭くなり、より多くのレーザ光吸収が生じる。 Moreover, the temperature is further band gap narrows when increasing, more laser light absorption occurs. このため悪循環が生じて端面が破壊される。 Therefore vicious circle end face is destroyed occurs. このような現象をカタストロフィック光学損傷と呼ぶ。 Such a phenomenon is called a catastrophic optical damage.

図71から明らかなように、45°傾斜端面628は垂直端面629に比べて温度上昇し易く、したがってカタストロフィック光学損傷が生じ易い。 As apparent from FIG. 71, 45 ° inclined end faces 628 is easy to rise in temperature as compared with the vertical end face 629, thus catastrophic optical damage occurs easily. 通常のファブリーペロー型半導体レーザは垂直端面を2つ使って構成されている。 Ordinary Fabry-Perot type semiconductor laser is constructed by using two vertical end surface. これに比べて45°傾斜端面628を備えた水平共振器型面発光レーザ622はカタストロフィック光学損傷がより起こり易い。 Horizontal cavity surface emitting laser 622 having a 45 ° inclined end faces 628 as compared to the catastrophic optical damage is more likely to occur.

この問題を解決するために、本発明の四十九実施例のレーザ発振器では基板621としてGaAs基板を用い、水平共振器型面発光レーザ622をInGaAsP/GaAs系材料を用いて構成した。 To solve this problem, in the laser oscillator forty-nine embodiment of the present invention using a GaAs substrate as the substrate 621, and the horizontal cavity surface emitting laser 622 formed by using the InGaAsP / GaAs material. InGaAsP/GaAs系材料とはGaAs基板に格子整合したInGaAsP材料のことである。 The InGaAsP / GaAs-based material is that of InGaAsP material lattice matched to GaAs substrate. ただし、InGaAsP/GaAs系材料には格子定数をGaAs基板の格子定数から意図的にずらした活性層用の歪量子井戸構造は含まれるものとする。 However, the InGaAsP / GaAs material strained quantum well structure for the active layer by shifting intentionally the lattice constant from the lattice constant of the GaAs substrate is assumed to be included.

InGaAsP/GaAs系材料はAlGaAs/GaAs系材料で構成した半導体レーザに比べて端面がカタストロフィック光学損傷を起こし難い。 InGaAsP / GaAs material end faces in comparison with the semiconductor laser constituted by AlGaAs / GaAs-based material hardly cause catastrophic optical damage. したがってより大出力のレーザ発振器を得ることができる。 Therefore it is possible to obtain a laser oscillator having a large output.

また、InGaAsP/GaAs系材料はアルミニウムを含まないために結晶の再成長が可能である。 Further, InGaAsP / GaAs-based materials are capable of re-growth of the crystal in order not contain aluminum. したがって、GaAsに格子整合したInGaAsP埋め込み層を用いたウインドー構造を形成することができる。 Therefore, it is possible to form a window structure using an InGaAsP buried layer lattice matched to GaAs. また、GaAsに格子整合したInGaAsP受動型光導波路を形成し、半導体光増幅素子と集積化することもできる。 Further, to form an InGaAsP passive waveguide lattice matched to GaAs, it may be integrated with a semiconductor optical amplifier device.

また、InGaAsP/GaAs系材料は800から1100nmの波長のレーザ光を発生させることができる。 Further, InGaAsP / GaAs material can generate laser light having a wavelength of 1100nm from 800. そして、波長が900nmより長い光はGaAs基板側から取り出すことができる。 Then, a light of a wavelength longer than 900nm can be taken out from the GaAs substrate.

このため、光ファイバ増幅器、ファイバレーザー、固体レーザの励起光源を構築するのに適している。 Therefore, optical fiber amplifiers, fiber lasers, are suitable for constructing a pumping light source of the solid-state laser. 具体的には、915nm、940nm、960nm、980nm、及び、1064nmなどの波長を発生させるのに適している。 Specifically, 915 nm, 940 nm, 960 nm, 980 nm, and are suitable for generating a wavelength such as 1064 nm. これらの波長に対して、GaAs基板は透明である。 For these wavelengths, GaAs substrate is transparent.

なお、波長915nmとはYbドープしたシリカ系ガラス、波長940nmと波長960はYbドープYAG結晶、波長980nmはYbドープしたシリカ系ガラスもしくはErドープしたシリカ系ガラスからなる固体レーザの励起波長に対応する。 Incidentally, silica glass and wavelength 915nm was Yb doped, wavelength 940nm and the wavelength 960 Yb-doped YAG crystal, wavelength 980nm corresponds to the excitation wavelength of the solid-state laser comprising silica-based glass having a silica-based glass or Er-doped and Yb-doped .

また、上記と同様の理由から、InGaAsP/GaAs系材料は図52に示した水平共振器型面発光レーザ650に対しても好ましく用いることができる。 For the same reason as described above, InGaAsP / GaAs material may be preferably used also for the horizontal cavity surface emitting laser 650 shown in FIG. 52.

第五十実施例 Fiftieth embodiment

図72に本発明の第五十実施例のレーザ発振器880を示す。 Figure 72 shows a laser oscillator 880 of the fiftieth embodiment of the present invention. 本実施例では、水平共振器型面発光レーザ622の45°傾斜端面628と垂直端面629の近傍に活性層の無秩序化領域882と883を、それぞれ設けた。 In this embodiment, the disordered regions 882 and 883 of the active layer in the vicinity of 45 ° inclined end faces 628 and vertical end face 629 of the horizontal cavity surface emitting laser 622, respectively provided. また、また、上部クラッド層624の活性層の無秩序化領域882と883に対応する位置に、電流阻止領域883と884を、それぞれ設けた。 Further, also in a position corresponding to the disordered regions 882 and 883 of the active layer of the upper cladding layer 624, a current blocking region 883 and 884, respectively provided.

垂直端面629には高反射率(98%)コートを施した。 Subjected to high reflectivity (98%) coating on the vertical edge 629. また、半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率は4-20%程度の低反射率とした。 The reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 has a low reflectance of about 4-20%. すなわち、垂直端面629の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率より大きくなるようにした。 That is, the reflectance of the vertical end face 629 is set to be greater than the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627. 出力光は基板621側から取り出した。 Output light taken out from the substrate 621 side.

このように構成することにより、基板621側から取り出すレーザ光を大出力化できる。 With this configuration, large output of the laser light taken out from the substrate 621 side. また、レーザ光の取り出し効率を向上させることができる。 Further, it is possible to improve the extraction efficiency of the laser beam. なお、垂直端面629の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率より大きくなるようにする構成は、図48の構成に対しても適用可能である。 The configuration the reflectance of the vertical end face 629 is set to be greater than the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 is also applicable to the configuration in FIG. 48.

無秩序化領域882と883はレーザの波長に対して透過性である。 Disordered regions 882 and 883 are transparent to the wavelength of the laser. また、電流阻止領域883と884のために励起されていない。 Moreover, it not excited for the current blocking region 883 and 884. このため、これらの無秩序化領域はウインドー領域として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐことができる。 Therefore, these disordered region functions as window region, it is possible to prevent the catastrophic optical damage of the end face.

InGaAsP/InP系材料を用いた水平共振器型面発光レーザにおいて、傾斜端面にInP埋め込み層によってウインドー構造を形成させる手法は公知である。 In the horizontal cavity surface emitting laser using InGaAsP / InP based material, techniques of forming a window structure by InP buried layer on the inclined end face are known. しかし、AlGaAs/GaAs系材料もしくはInGaAs-AlGaAs/GaAs系材料はアルミニウムを含んでいるために、再成長が困難である。 However, AlGaAs / GaAs-based material or InGaAs-AlGaAs / GaAs-based material because it contains an aluminum, regrowth is difficult. このため、埋め込み層を用いてウインドー構造を形成するのが困難である。 Therefore, it is difficult to form a window structure using buried layer.

これに対して本実施例では、AlGaAs/GaAs系材料もしくはInGaAs-AlGaAs/GaAs系材料を用いて量子井戸構造の活性層を形成した後、不純物もしくは空孔の拡散によって量子井戸を含む活性層を無秩序化して、無秩序化領域882と883を形成した。 In this embodiment contrast, after forming the active layer of a quantum well structure using AlGaAs / GaAs-based material or InGaAs-AlGaAs / GaAs-based material, an active layer including a quantum well by the diffusion of impurities or vacancies and disordered to form disordered regions 882 and 883. したがって、再成長を用いることなくウインドー領域を形成することができる。 Therefore, it is possible to form a window region without using a regrowth.

一方、AsとPという二種類のV族元素を含むInGaAsP系材料では不純物もしくは空孔の拡散による量子井戸の無秩序化という現象は生じないことが知られている。 On the other hand, in the InGaAsP-based material comprising a Group V element two types of As and P are known to not occur a phenomenon that disordered quantum well due to the diffusion of an impurity or vacancy. つまり、InGaAsP/InP系材料もしくはInGaAsP/GaAs系材料では、本実施例の構造を作ることは、極めて困難である。 That, InGaAsP / the InP-based material or InGaAsP / GaAs-based material, to make the structure of this embodiment is extremely difficult.

AlGaAs/GaAs系材料もしくはInGaAs-AlGaAs/GaAs系材料は、波長範囲900-1100nmのレーザ光を生成でき、かつ、GaAs基板はこの波長範囲に対して透過性である。 AlGaAs / GaAs-based material or InGaAs-AlGaAs / GaAs-based material, can generate a laser beam having a wavelength range 900-1100Nm, and, GaAs substrate is transparent to this wavelength range.

波長範囲900-1100nmのレーザ光はYb:YAG、Yb:シリカ、あるいはEr:シリカなどの固体レーザ、ファイバレーザ、光ファイバ増幅器などの励起光源として有用である。 Laser light in the wavelength range 900-1100nm is Yb: YAG, Yb: silica, or Er: solid-state laser, such as silica, fiber lasers, is useful as an excitation light source such as an optical fiber amplifier.

なお、垂直端面629の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率より大きくなるようにした場合は、垂直端面629側のウインドー領域を省略することができる。 In the case where the reflectance of the vertical end face 629 is set to be greater than the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627, it is possible to omit the window region of the vertical end face 629 side. すなわち、活性層の無秩序化領域883と電流阻止領域884を省略することができる。 That is, it is possible to omit the disordered regions 883 and the current blocking region 884 of the active layer. これは、この場合、光強度は反射率の大きなブラッグ回折格子627側が大きく、反射率の小さな垂直端面629における光強度が小さくなるからである。 Which in this case, the light intensity is large a large Bragg grating 627 side of the reflectance is because the light intensity is reduced in a small vertical end face 629 of the reflectivity. 垂直端面629の反射率と半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率を適切に設計することにより、垂直端面629側のウインドー領域を省略してもかなり大きな出力を得ることができる。 By appropriately designing the reflectance of the reflectance and the semiconductor multilayer Bragg grating 627 of the vertical edge 629 can also obtain a fairly large output omitted window region of the vertical end face 629 side.

第五十一実施例 Fifty first embodiment

図73を参照して本発明の第五十一実施例のレーザ発振器について述べる。 Referring to FIG. 73 described laser oscillator fifty-first embodiment of the present invention. 図73(a)は横モードが単一のシングルモードレーザ887を複数並べたレーザアレイ885である。 Figure 73 (a) is a laser array 885 that transverse mode is arranging a plurality of single single-mode laser 887. アレイ全体の幅はWである。 The width of the entire array is W. 図73(b)は幅がWのブロードエリアレーザ886である。 Figure 73 (b) is a broad area laser 886 of width W.

図73(a)からわかるように、レーザアレイ885では複数のシングルモードレーザ887の間には間隔があり、レーザとして機能する実質的な幅はWより小さい。 As can be seen from FIG. 73 (a), there is spacing between the laser array 885 in a plurality of single mode laser 887, a substantial width which functions as a laser W smaller. 一方、ブロードエリアレーザ886は幅Wが全てレーザとして機能する。 On the other hand, broad-area laser 886 functions as all the width W laser.

本実施例では、このブロードエリアレーザの構造を図71に示した水平共振器型面発光レーザ622に対して適用した。 In this embodiment, it applied to the horizontal cavity surface emitting laser 622 showing the structure of the broad area laser in FIG. 71. レーザアレイ885とブロードエリアレーザ886で同じ出力を出した場合、端面のエネルギー密度はブロードエリアレーザの方が小さい。 When issuing the same output in the laser array 885 and the broad area laser 886, the energy density of the end face is smaller for broad-area laser. このため、ブロードエリア構造を採用した水平共振器型面発光レーザ622では、45°傾斜端面628の温度を下げることができるという利点が生じる。 Therefore, in the horizontal cavity surface emitting laser 622 employing a broad area structure, it can advantageously reduce the temperature of 45 ° inclined end faces 628 occurs.

ブロードエリアレーザとして構築した水平共振器型面発光レーザ622の横モードはマルチモードとなる。 Transverse mode horizontal cavity surface emitting laser 622 constructed as a broad area laser is a multi-mode. 水平共振器型面発光レーザ622の複数の横モード光は、それぞれ、半導体多層膜ブラッグ回折格子627と、互いに異なる固有の波長で結合する。 A plurality of transverse mode light in the horizontal cavity surface emitting laser 622, respectively, the semiconductor multilayer Bragg grating 627, binds at a different characteristic wavelength from each other. しかしながら、複数の横モードの固有発振波長は互いに近接したものとなる。 However, specific oscillation wavelengths of a plurality of transverse modes becomes close to each other. したがって、ブロードエリアレーザとして構築された水平共振器型面発光レーザ622の発光スペクトラムは、通常のファブリーペロー型のブロードエリアレーザよりも狭いものとなる。 Therefore, light emission spectrum of the horizontal cavity surface emitting laser 622 constructed as a broad area laser, becomes narrower than the broad area laser ordinary Fabry-Perot type.

このような横モードがマルチモードで、狭い波長範囲に集中したマルチ縦モードのレーザは、固体レーザの励起のような、波長依存性が高くスペックル雑音を嫌う用途に適している。 In such transverse mode multimode laser multi longitudinal modes centered in a narrow wavelength range, such as the excitation of the solid-state laser, the wavelength dependency is suitable for applications in which dislike high speckle noise.

Nd:YAGやYb:YAGなどの固体レーザ媒質は吸収スペクトルの幅が狭いので、励起光が吸収ピークに対応してなるべく波長範囲が狭いことが望ましい。 Nd: YAG and Yb: Since solid-state laser medium such as YAG is a narrow width of the absorption spectrum, it excitation light is narrow as possible a wavelength range corresponding to the absorption peak is desirable. その一方で、スペクトル純度が高くコヒーレンスが高いレーザ光を励起光として自由空間光学系を介して照射すると、スペックルが生じて励起光の照射不均一性を生じてしまう。 On the other hand, the spectral purity is high coherence irradiated through free space optics with high laser light as excitation light, occurs illumination nonuniformity of excitation light speckle occurs.

ブロードエリアレーザとして構築された水平共振器型面発光レーザ622のマルチ縦モード発振では狭い波長範囲にエネルギーが集中しているので固体レーザ媒質の励起効率が高い。 Pumping efficiency of the solid-state laser medium is high since the energy in a narrow wavelength range is multi-longitudinal mode oscillation in the horizontal cavity surface emitting laser 622 constructed as a broad area laser is concentrated. しかも、横モードも縦モードもマルチモードなので励起光のコヒーレンスは小さい。 Moreover, coherence of the excitation light since even transverse mode longitudinal mode even multimode is small. したがって、スペックル雑音が小さく、励起光が不均一に照射されることが無い。 Therefore, speckle noise is small, it is no excitation light is unevenly illuminated.

ブロードエリアレーザの構造を採用した水平共振器型面発光レーザ622のストライプ幅Wは10-200μmが望ましく、典型的な値としては100μmである。 Stripe width W of the horizontal cavity surface emitting laser 622 that employs the structure of the broad area laser is 10-200μm is preferred, typical values ​​are 100 [mu] m. また、共振器長Lとしては1000μm-10000μmであり、典型的な値としては2000μmである。 As the cavity length L is 1000 .mu.m-10000, as a typical value is 2000 .mu.m.

図52に示した水平共振器型面発光レーザ650を用いてブロードエリアレーザを構築することもできる。 It is also possible to construct a broad area laser using the horizontal cavity surface emitting laser 650 shown in FIG. 52. この場合も、ブラッグ回折格子651を適切に設計することにより、横モードがマルチモードで、狭い波長領域に集中した縦モードがマルチモードのレーザ光を得ることができる。 Again, by appropriately designing the Bragg diffraction grating 651, the transverse mode is a multimode can be longitudinal modes centered in a narrow wavelength region to obtain a multi-mode laser light.

本実施例のブロードエリアレーザは単一で用いることもできるが、図49や図51に示した構成に適用して、ブロードエリアレーザのアレイ構造として用いることもできる。 Broad area laser of this embodiment can also be used in a single, but applied to the configuration shown in FIG. 49 and FIG. 51 can also be used as an array structure of the broad area laser.

第五十二実施例 Fifty-second embodiment

図74に本発明の第五十二実施例のレーザ発振器890を示す。 Figure 74 shows a laser oscillator 890 of the fifty-second embodiment of the present invention. 本実施例では、水平共振器型面発光レーザ622の活性層625を分離閉じ込めヘテロ構造層892と量子井戸層891で構築した。 In this embodiment, constructed in the heterostructure layers 892 and the quantum well layer 891 confines separate the active layer 625 of the horizontal cavity surface emitting laser 622. 分離閉じ込めヘテロ構造層892は光導波路構造を有していて、光を閉じ込める働きをする。 Separate confinement heterostructure layer 892 have an optical waveguide structure, and serves to confine light. 一方、量子井戸層891はキャリアを閉じ込める働きをする。 On the other hand, the quantum well layer 891 serves to confine carriers.

レーザ発振器890を構成する材料系としてはInGaAs-AlGaAs/GaAs系を用い、発振波長は980nmである。 The material system constituting a laser oscillator 890 using the InGaAs-AlGaAs / GaAs system, the oscillation wavelength is 980 nm. 上部クラッド層624と下部クラッド層626はAlGaAs、分離閉じ込めヘテロ構造層892はGaAs、量子井戸層891はバリア層がGaAs、ウエル層がInGaAsから成る歪量子移動構造である。 Upper cladding layer 624 and the lower cladding layer 626 is AlGaAs, separate confinement heterostructure layer 892 GaAs, the quantum well layer 891 is a barrier layer is GaAs, the well layer is strained quantum mobile structure consisting of InGaAs.

本実施例では45°傾斜端面628と垂直端面629の近傍に量子井戸層欠損領域893と894をそれぞれ設けた。 The quantum well layer deficiency region 893 in the vicinity of 45 ° inclined end faces 628 and vertical end face 629 in the present embodiment and 894 are provided, respectively. また、上部クラッド層624の量子井戸層欠損領域893と894に対応する位置に、電流阻止領域895と896をそれぞれ設けた。 Further, at positions corresponding to the quantum well layer deficiency region 893 of the upper cladding layer 624 and 894, providing the current blocking region 895 and 896, respectively.

量子井戸層欠損領域893と894はレーザの波長に対して透過性であり、また、電流阻止領域895と896のために励起されていない。 A quantum well layer deficient areas 893 894 are transparent to the wavelength of the laser, also, they are not excited for the current blocking region 895 and 896. このため、量子井戸層欠損領域893と894は受動型光導波路として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐことができる。 Therefore, the quantum well layer deficient area 893 894 functions as a passive type optical waveguide, it is possible to prevent the catastrophic optical damage of the end face.

垂直端面629には高反射率(98%)コートを施した。 Subjected to high reflectivity (98%) coating on the vertical edge 629. また、半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率は4-20%程度の低反射率とした。 The reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 has a low reflectance of about 4-20%. すなわち、垂直端面629の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率より大きくなるようにした。 That is, the reflectance of the vertical end face 629 is set to be greater than the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627. 出力光は基板621側から取り出した。 Output light taken out from the substrate 621 side.

このように構成することにより、基板621側から取り出すレーザ光を大出力化できる。 With this configuration, large output of the laser light taken out from the substrate 621 side. また、レーザ光の取り出し効率を向上させることができる。 Further, it is possible to improve the extraction efficiency of the laser beam.

また、この場合は垂直端面629側のウインドー領域を省略することもできる。 Also, in this case, it is also possible to omit the window region of the vertical end face 629 side. すなわち、活性層の量子井戸層欠損領域894と電流阻止領域896を省略することができる。 That is, it is possible to omit the quantum well layer deficiency region 894 and the current blocking region 896 of the active layer. これは、この場合、光強度は反射率の大きなブラッグ回折格子627側が大きく、反射率の小さな垂直端面629における光強度が小さくなるからである。 Which in this case, the light intensity is large a large Bragg grating 627 side of the reflectance is because the light intensity is reduced in a small vertical end face 629 of the reflectivity. 垂直端面629の反射率と半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率を適切に設計することにより、垂直端面629側のウインドー領域を省略してもかなり大きな出力を得ることができる。 By appropriately designing the reflectance of the reflectance and the semiconductor multilayer Bragg grating 627 of the vertical edge 629 can also obtain a fairly large output omitted window region of the vertical end face 629 side.

図75にレーザ発振器890の製造工程の一部を示す。 Figure 75 shows a part of the manufacturing process of the laser oscillator 890. 図75(a)は基板621上にMOCVD法で半導体多層膜ブラッグ回折格子627、下部クラッド層626、量子井戸層891、分離閉じ込めヘテロ構造層892を成長した状態を示す。 Figure 75 (a) shows a state semiconductor multilayer Bragg grating 627, a lower cladding layer 626, the growth of the quantum well layer 891, separate confinement heterostructure layer 892 by the MOCVD method on the substrate 621. それぞれ、下部クラッド層626はAlGaAs、量子井戸層891はウエルがInGaAsでバリアがGaAs、分離閉じ込めヘテロ構造層892はGaAsからなる。 Each lower cladding layer 626 is AlGaAs, the quantum well layer 891 is a barrier wells of InGaAs is GaAs, separate confinement heterostructure layer 892 made of GaAs.

図75(b)はSiO(もしくはSiN)からなるマスク897を設け、このマスクをレジストとして用いてドライエッチングをした状態を示す。 Figure 75 (b) is provided with a mask 897 made of SiO (or SiN), showing a state in which dry etching using the mask as a resist. エッチングは下部クラッド層626に達しないように制御されているので、AlGaAs層は露出しない。 Since the etching is controlled so as not to reach the lower cladding layer 626, AlGaAs layer is not exposed.

図75(c)はマスク897を維持したままMOCVD法でGaAsの選択成長を行った状態を示す。 Figure 75 (c) shows a state of performing a GaAs selective growth by the MOCVD method while maintaining the mask 897. この工程により、量子井戸層欠損領域893と894が形成される。 This step 894 and the quantum well layer deficiency region 893 is formed.

図75(d)はマスク897を除去した後、分離閉じ込めヘテロ構造層892上に上部クラッド層624を再成長した状態を示す。 Figure 75 (d) After removing the mask 897, showing a state in which regrowth upper cladding layer 624 on the heterostructure layers 892 separate confinement. この再成長もMOCVD法によって行う。 This re-growth is also performed by the MOCVD method. 上部クラッド層624はAlGaAsである。 Upper cladding layer 624 is AlGaAs. ただし、AlGaAsの成長の直前に図示しない薄いGaAsバッファ層を成長させている。 However, it is grown a thin GaAs buffer layer (not shown) just before the AlGaAs growth. このバッファ層は分離閉じ込めヘテロ構造層892の一部として機能する。 The buffer layer functions as part of the heterostructure layers 892 separate confinement.

図75の工程によれば、AlGaAsを大気にさらすことなく製造できるので、アルミニウムを含む材料で生じる再成長の困難さを回避することができる。 According to the process of FIG. 75, since the AlGaAs can be prepared without exposure to the air, it is possible to avoid the difficulty of re-growth that occurs in materials containing aluminum.

本実施例によれば、AlGaAsを含む材料系において、再成長を用いて受動型光導波路を構築することができる。 According to this embodiment, it is possible to construct a passive optical waveguide with the material system containing AlGaAs, regrowth. これによって、端面のカタストロフィック光学損傷の起こり難いレーザ発振器を構築することができる。 Thus, it is possible to build is less susceptible laser oscillator of catastrophic optical damage of the end face.

また、図1の構成を始めとする、半導体光増幅領域と受動型光導波路を集積化した構造に本実施例の構造と製造法は適用することができる。 Also, including the configuration of FIG. 1, the structure and manufacturing method of the present embodiment the semiconductor optical amplifier region and the passive optical waveguide integrated structure can be applied. したがって、AlGaAs系の材料でも再成長を用いて、半導体光増幅領域と受動型光導波路を集積化した構造を構築できるという利点が生じる。 Therefore, using even regrowth of a material AlGaAs system, the advantage of the semiconductor optical amplification region and the passive optical waveguide can build an integrated structure occurs. 本実施例の構造により、波長900-1100nm付近のレーザ発振器、光増幅器を実現することができる。 The structure of this embodiment, it is possible to realize a laser oscillator in the vicinity of a wavelength 900-1100Nm, the optical amplifier.

なお、図5、図7、図8、図9、図13、図22に示した端面60の近傍、図22に示した端面90の近傍、図26、図27に示した端面371の近傍、図32、図33に示した端面467の近傍、図34、図35、図36、図37に示した端面502の近傍、図40に示した端面502の近傍に、電流阻止領域896と量子井戸層欠損領域894を設けてウインドー構造とすることができる。 Incidentally, the vicinity of the 5, 7, 8, 9, 13, near the end surface 90 shown in the neighborhood, Figure 22 of the end face 60 as shown in FIG. 22, FIG. 26, the end surface 371 shown in FIG. 27, Figure 32, the vicinity of the end face 467 shown in FIG. 33, 34, 35, 36, near the end surface 502 shown in FIG. 37, in the vicinity of the end face 502 shown in FIG. 40, the current blocking region 896 and the quantum well can be a window structure is provided a layer deficient area 894.

第五十三実施例 Fifty-third embodiment

再び図48を参照して本発明の第五十三実施例のレーザ発振器について述べる。 Described laser oscillator fifty-third embodiment of the present invention with reference to FIG. 48 again. 本実施例の特徴は、図48に示した基板621としてAlGaAs基板を用いたことにある。 The feature of this embodiment is that using AlGaAs as the substrate 621 shown in FIG. 48. AlGaAs基板はGaAs基板に比べてバンドギャップが広く、短波長のレーザ光を基板側から取り出すことができる。 AlGaAs substrate is wider band gap than the GaAs substrate, it is possible to extract the laser beam of a short wavelength from the substrate side. 一例として、Al 0.4 Ga 0.6 Asの混晶比からなるAlGaAsウエハを基板621として用いることにより、図48の構成において出力光634として650nmより長い波長のレーザ光を取り出すことができる。 As an example, by using an AlGaAs wafer consisting of a mixed crystal ratio of Al 0.4 Ga 0.6 As as the substrate 621, it is possible to take out the laser light of wavelength longer than 650nm as the output light 634 in the configuration of FIG. 48.

なお上部クラッド層624、活性層625、下部クラッド層の材料系としてはAlGaAs/GaAs系、InGaAs-AlGaAs系、InGaAsP/GaAs系、及び、AlGaInP/GaAs系などを用いることができる。 Note the upper cladding layer 624, the active layer 625, AlGaAs / GaAs system as a material system of the lower cladding layer, InGaAs-AlGaAs-based, InGaAsP / GaAs system, and the like can be used AlGaInP / GaAs system.

AlGaAs基板は、GaAs基板上に液相エピタキシャル法により50-300μm程度の厚さのAlGaAsを成長させた後、GaAs基板を研磨やエッチングによって除去することにより得ることができる。 AlGaAs substrate may be after the growth of the AlGaAs having a thickness of about 50-300μm by liquid phase epitaxial method on a GaAs substrate, obtained by removing by polishing or etching the GaAs substrate.

これにより、例えばAlGaAs/GaAs系もしくはInGaAsP/GaAs系用いて、Nd:YAGレーザの励起に適した808nmのレーザ光を図48の構成において生成することができる。 Thus, for example, using AlGaAs / GaAs system or InGaAsP / GaAs system, Nd: a laser beam of 808nm suitable for excitation of the YAG laser can be generated in the configuration of FIG. 48. また、AlGaAs基板は図41、図52、及び、図54に示した構成に対して適用することができる。 Moreover, AlGaAs substrate 41, FIGS. 52 and can be applied to the configuration shown in FIG. 54.

上記の構成によれば、基板にAlGaAs基板を用いているので、基板に開口部を設ける必要が無い。 According to the above structure, because of the use of AlGaAs substrate to substrate, it is not necessary to provide an opening in the substrate. したがって、製造プロセスが簡易になる。 Therefore, the manufacturing process can be simplified. また、基板の機械的強度が高く保たれ、高い信頼性が得られる。 Further, the mechanical strength of the substrate is kept high, high reliability can be obtained.

図76に本実施例の変型例であるレーザ発振器900を示す。 It shows a laser oscillator 900 is a variation of the embodiment in FIG 76. この変型例では、基板621をGaAs層901とAlGaAs層902の積層構造とした。 In this modified example, and the substrate 621 and the laminated structure of the GaAs layer 901 and the AlGaAs layer 902. また、エッチングにより開口部903を形成した。 Further, an opening was formed 903 by etching. AlGaAs層902はGaAs層901上に液相エピタキシャル法により成長し、その厚さは10-100μmであり、典型的には50μmである。 AlGaAs layer 902 grown by a liquid phase epitaxial method on the GaAs layer 901, the thickness thereof is 10-100, is typically 50 [mu] m. なお、液相エピタキシャル法によりに代えてMOCVD法で成長しても良い。 It is also grown in the MOCVD method instead of the by the liquid phase epitaxial method. MOCVD法は10μm/時以上の高速成長が可能であるので、厚いエピタキシャル層を比較的容易に積層することができる。 Since the MOCVD method is capable 10 [mu] m / hr or faster growth, it can be relatively easily laminated thick epitaxial layer.

レーザ発振器900の構造によれば十分な厚さのAlGaAs層902を設けてあるので、エッチングにより開口部903を形成しても、機械強度を保つことができる。 Since the AlGaAs layer 902 having a sufficient thickness according to the structure of the laser oscillator 900 is provided, even if an opening 903 by etching, it is possible to maintain the mechanical strength. すなわち、レーザ発振器900では、発振するレーザ波長に対して透明でない基板上に透明な層を機械強度的に十分な厚さ形成した上で、基板に裏面側からエッチングで開口部を形成した構成を採用している。 That is, in the laser oscillator 900, on which a transparent layer on a substrate not transparent to the laser wavelength oscillates formed mechanical strength to a sufficient thickness, the structure forming the opening by etching from the back side of the substrate It has been adopted. 図76に示した構成を図43、図52、及び、図54に対して適用することができる。 Figure 43 the configuration shown in FIG. 76, FIGS. 52 and can be applied to FIG. 54.

また、GaN系の半導体レーザの場合も、サファイアなどの生成するレーザ光に対して透明な基板を選択することができるので、図41、図48、図52、図54、及び、図76に示したような構成をとることができる。 Further, in the case of a GaN semiconductor laser, it is possible to select a substrate transparent to laser light to generate such as sapphire, 41, 48, 52, 54, and, shown in FIG. 76 configuration may take as.

上記のような基板裏面側から出力光を取り出す水平共振器型面発光レーザは、二次元配置が可能であり、トータルの出力を大出力化できる。 Horizontal cavity surface emitting laser taking out the output light from the back surface side of the substrate as described above, is capable of two-dimensional arrangement, it can be large output the output of the total. そして、ジャンクションサイドダウンにより良好な冷却特性が得られる。 Then, good cooling properties can be obtained by the junction-side-down.

第五十四実施例 Fifty fourth embodiment

再び図63を参照して本発明の第五十四実施例の固体レーザについて述べる。 Described solid-state laser fifty-fourth embodiment of the present invention with reference to FIG. 63 again. 本実施例の特徴は、励起光源765、771として裏面から光を取り出す構造の水平共振器型面発光レーザを二次元配列したレーザアレイを用いた点にある。 The feature of this embodiment is that using a laser array in which a two-dimensional horizontal cavity surface emitting laser structure in which light is extracted from the rear surface as an excitation light source 765,771. この二次元配列されたレーザアレイから成るレーザ発振器620は図50に示すようにジャンクションサイドダウンでヒートシンク598に取り付けられるので、冷却特性が良く大出力の励起光を取り出すことができる。 Since the laser oscillator 620 consisting of the two-dimensional array of laser array is mounted to the heat sink 598 in a junction-side-down as shown in FIG. 50, it is possible to take out the excitation light well large output cooling characteristics. したがって、固体レーザのレーザ光出力を大出力化できる。 Therefore, it large output of the laser light output of the solid-state laser.

励起光源765、771からの励起光は、自由空間光学系を介して固体レーザロッド761に照射される。 Excitation light from the excitation light source 765,771 is irradiated to the solid-state laser rod 761 through a free-space optics. 自由空間光学系とは、直接照射、レンズを介した光学系、反射鏡を介した光学系、断面積が比較的大きなライトガイドなど、あるいは、これらの組み合わせから成る光学系を意味する。 The free space optics, direct irradiation, the optical system through the lens, the optical system through the reflecting mirror, the cross-sectional area such as a relatively large light guide, or is meant an optical system consisting of a combination thereof. また、固体レーザロッド761に代えて、スラブ状固体レーザ媒体、ディスク状固体レーザ媒体を用いることができる。 Further, instead of the solid-state laser rod 761, it can be used slab solid-state laser medium, a disc-shaped solid state laser medium.

二次元配列されたレーザアレイは面状の拡がりを有する光源となっているので、簡易な自由空間光学系を介して励起光照射が可能である。 Since the laser array that are two-dimensionally arranged has a light source having a planar spread, it is possible to excitation light irradiation through a simple free-space optics. したがって、固体レーザの構造を簡易化できるという利点がある。 Therefore, there is an advantage that the structure of the solid-state laser can be simplified.

固体レーザ媒質として、Nd:YAGもしくはNd:リン酸ガラスを用いた場合は808nm付近の波長の励起光が適する。 As a solid laser medium, Nd: YAG or Nd: suitable excitation light having a wavelength of around 808nm in the case of using the phosphoric acid glass. 波長808nm付近にNd:YAGもしくはNd:リン酸ガラスの吸収スペクトルが存在するからである。 In the vicinity of a wavelength of 808 nm Nd: YAG or Nd: because the absorption spectrum of the phosphate glass is present.

この用途のためには、第五十三実施例などにおいて説明したようなレーザ発振器を好ましく用いることができる。 For this purpose, it is desirable to use a laser oscillator as described in such fifty-third embodiment. すなわち、水平共振器型面発光レーザの基板にAlGaAsを用いたレーザ発振器である。 That is, a laser oscillator using the AlGaAs substrate of the horizontal cavity surface emitting laser. このレーザ発振器は基板に開口部を設けないので機械的強度が高く、その結果、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。 The laser oscillator has high mechanical strength because it provided an opening in the substrate, as a result, it is possible to maintain high reliability of solid-state lasers. あるいは、基板に開口部を設ける場合でも、十分な厚さのAlGaAs層を設けてあり、機械的強度が補強されている。 Alternatively, even when providing an opening in the substrate, is provided with an AlGaAs layer of a sufficient thickness, the mechanical strength is reinforced. したがって、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。 Therefore, it is possible to maintain high reliability of solid-state lasers.

固体レーザ媒質としてYb:YAGを用いた場合は940nm付近もしくは960nm付近の励起光が適する。 As a solid laser medium Yb: in the case of using the YAG suitable excitation light near 940nm near or 960 nm. 波長940nm付近もしくは960nm付近にYb:YAGの吸収スペクトルが存在するからである。 In the vicinity of a wavelength of 940nm near or 960 nm Yb: because the absorption spectrum of YAG is present.

この場合の励起光源は第四十九実施例などにおいて説明したようなレーザ発振器を好ましく用いることができる。 Excitation light source in this case may be preferably used a laser oscillator as described in such forty-ninth embodiment. すなわち、水平共振器型面発光レーザの基板にGaAsを用いたレーザ発振器である。 That is, a laser oscillator using a GaAs substrate of a horizontal cavity surface emitting laser.

また、固体レーザ媒質としてYb:シリカを用いた場合は915nm付近もしくは977nm付近の励起光が適する。 Further, as the solid laser medium Yb: When using silica suitable excitation light near 915nm near or 977 nm. 波長915nm付近もしくは977nm付近にYb:シリカの吸収スペクトルが存在するからである。 Near the vicinity of or 977nm wavelength 915 nm Yb: because the absorption spectrum of the silica is present.

この場合の励起光源は第四十九実施例などにおいて説明したようなレーザ発振器を好ましく用いることができる。 Excitation light source in this case may be preferably used a laser oscillator as described in such forty-ninth embodiment. すなわち、水平共振器型面発光レーザの基板にGaAsを用いたレーザ発振器である。 That is, a laser oscillator using a GaAs substrate of a horizontal cavity surface emitting laser. この励起用のレーザ発振器は基板に開口部を設けないので機械的強度が高く、その結果、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。 Laser oscillator for the excitation high mechanical strength because it provided an opening in the substrate, as a result, it is possible to maintain high reliability of solid-state lasers.

上記の構成によれば、簡易な光学系で励起光源からの光を固体レーザ媒質に照射することができる。 According to the arrangement, it is possible to irradiate light from the excitation light source to the solid laser medium with a simple optical system. また、励起光源を効率よく冷却することができる。 Further, it is possible to cool the pumping light source efficiently. そして、大出力の励起光源を容易に構成することができる。 Then, it is possible to easily configure an excitation light source having a large output. また、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。 Further, it is possible to maintain high reliability of solid-state lasers.

また、本実施例の変形として、アレイ化した位相同期レーザを励起光源765あるいは771として用いることもできる。 As a modification of this embodiment, it is also possible to use a phase-locked laser arrayed as an excitation light source 765 or 771. アレイ化した位相同期レーザは図55に示した光集積回路700あるいは図56に示した光集積回路710を例示することができる。 Arrayed the phase-locked laser can be exemplified an optical integrated circuit 710 shown in the optical integrated circuit 700 or FIG. 56 shown in FIG. 55. これらは一次元配列のアレイ化した位相同期レーザであるが、二次元配列のアレイ化した位相同期レーザを用いることもできる。 These are an array of the phase-locked laser one-dimensional array, it is also possible to use a phase-locked laser that is an array of two-dimensional array. 例えば、図53に示したレーザ発振器680は二次元配列のアレイ化した位相同期レーザである。 For example, the laser oscillator 680 shown in FIG. 53 is a phase-locked laser that is an array of two-dimensional array.

位相同期レーザは出力光の指向性が高いために高い効率で固体レーザ媒質を照射することができる。 Phase-locked laser can be irradiated with a solid-state laser medium with high efficiency due to the high directivity of the output light. 一方、位相同期レーザではコヒーレンスが高いためにスペックルによる照射不均一が生じやすいという問題が生じる。 On the other hand, irradiation nonuniformity speckle problem easily occurs arises because coherence is high in a phase-locked laser. 複数の位相同期レーザをアレイ配列することにより、高い指向性を維持しつつ、コヒーレンスを低下させてスペックルによる照射不均一の問題を低減することができる。 By array arranging a plurality of phase-locked laser, while maintaining high directivity, lowering the coherence can be reduced illumination nonuniformity problems with speckle.

また、レーザ発振器680や光集積回路710のようなアレイ状導波路回折格子を用いた位相同期レーザでは発振波長が安定している。 Further, in the phase-locked laser with an arrayed waveguide grating as a laser oscillator 680, an optical integrated circuit 710 oscillation wavelength is stable. このことは、吸収スペクトル線幅の狭い固体レーザ媒質の励起に適している。 This is suitable for the excitation of a narrow solid-state laser medium absorption spectral linewidth. 例えば、Nd:YAGの808nmの吸収線、Yb:YAGの840nm、及び、860nmの吸収線の励起などに特に適している。 For example, Nd: absorption lines of the YAG 808 nm, Yb: YAG of 840 nm, and are particularly suitable for such excitation absorption lines of 860 nm.

第五十五実施例 Fifty-fifth embodiment

再び図26を参照して本発明の第五十五実施例のレーザ発振器について述べる。 Described laser oscillator 55th embodiment of the present invention with reference to FIG. 26 again. 本実施例では、半導体ベースの光導波路377として、半導体光増幅素子361ないし368と同様の構造の光導波路を用いて能動型(光増幅機能を有する)光導波路とした。 In this embodiment, as the semiconductor-based optical waveguides 377, (having an optical amplification function) active with an optical waveguide having the same structure as the semiconductor optical amplifier device 361 through 368 and the optical waveguide. したがって、ツリー状光カプラ376と共通ポート378も能動型の光導波路となる。 Therefore, the common port 378 and a tree-shaped optical coupler 376 also becomes active optical waveguide.

この構成によれば、能動型と受動型の光導波路を別個に形成する必要が無いので、製造プロセスが簡単になるという利点がある。 According to this arrangement, since the need for forming an optical waveguide of the active and passive separately is not, there is an advantage that the manufacturing process is simplified.

半導体ベースの光導波路377を能動型光導波路とする構成は、図1、図3、図4、図5、図7、図8、図15、図16、図17、図18、図27、及び、図28に対しても適用することができる。 Configuration to the active optical waveguide to the semiconductor-based optical waveguide 377, FIGS. 1, 3, 4, 5, 7, 8, 15, 16, 17, 18, 27 and, , it can be applied to FIG. 28.

図26の構成において、半導体ベースの光導波路377を能動型とした場合、共通ポート378のエネルギー密度が非常に大きくなり、この部分での光損傷が最大出力を制限してしまうという問題がある。 In the configuration of FIG. 26, when the semiconductor-based optical waveguides 377 and active, the energy density of the common port 378 becomes very large, optical damage at this portion there is a problem that limits the maximum output. これに対して、図32の構成において、ツリー状光カプラ465、共通ポート479を構成する光導波路を能動型とした場合、エネルギー密度が高いのは半導体光増幅素子461ないし464側となる。 In contrast, in the configuration of FIG. 32, a tree-shaped optical coupler 465, when the active optical waveguide constituting a common port 479, the high energy density is a semiconductor optical amplifier device 461 through 464 side. これは、端面466側が高反射率で端面467が低反射率となっているためである。 This is because the end surface 466 side end surface 467 has a low reflectance at high reflectance. したがって、図32の構成において全ての光導波路を能動型とした場合、より高い出力のレーザ光を得ることができるという利点が生じる。 Therefore, when the active all optical waveguides in the configuration of FIG. 32, the advantage that it is caused to obtain a laser beam with higher output.

このことは、図33、図34、図35、図53、図55、及び、図56の構成についても当てはまる。 This is 33, 34, 35, 53, 55 and, also true for the configuration of FIG. 56.

本実施例によれば、光導波路を能動型に統一したので、製造プロセスを簡易にすることができる。 According to this embodiment, since the unified optical waveguide to the active, it is possible to make the manufacturing process simple. また、共通ポート側に高反射率コートを施し共通ポートの反対側に低反射率コートを施して、共通ポートの反対側から光を取り出すようにした構成では、より高いレーザ出力を得ることができるという利点がある。 Further, by applying a low reflectance coating on the opposite side of the common port subjected to high reflectance coating on the common port side, in the configuration so as to extract light from the side opposite to the common port, it is possible to obtain a higher laser output there is an advantage in that.

第五十六実施例 The fifty-sixth embodiment

図77に本発明の第五十六実施例のレーザ発振器910を示す。 It shows a laser oscillator 910 of the fifty-sixth embodiment of the present invention in FIG. 77. 本実施例は図32に示したレーザ発振器の変型例である。 This embodiment is a modified example of the laser oscillator shown in FIG. 32. 光集積回路911 911上にDFBレーザ912を設けたことが主要な変更点である。 Is a major changes to the provision of the DFB laser 912 on the optical integrated circuit 911 911. ツリー状光カプラ465は受動型であっても能動型であっても良い。 Tree-shaped optical coupler 465 may be active even passive.

DFBレーザ912はマスターオシレータとして機能してレーザ光を生成する。 DFB lasers 912 functions as a master oscillator generating a laser beam. 生成されたレーザ光は、ツリー状光カプラ465と半導体光増幅素子461ないし464からなる光増幅器により増幅される。 The laser light generated is amplified by the optical amplifier comprising a tree-shaped optical coupler 465 and the semiconductor optical amplifier device 461 through 464. すなわち、レーザ発振器910はマスターオシレータパワーアンプリファイアとして動作する。 That is, the laser oscillator 910 operates as a master oscillator power amplifier.

この構成には、単一モード光ファイバ473にファイバーブラッグ回折格子を設ける必要が無いという利点がある。 This configuration has the advantage that there is no need to provide a fiber Bragg grating in a single-mode optical fiber 473.

なお、シリンドリカルレンズ471、472から成る光学系に代えて、図33に示したシリンドリカルレンズ476、光アイソレータ477、レンズ478を用いた光学系を用いることができる。 Incidentally, it can be used in place of the optical system consisting of a cylindrical lens 471, the cylindrical lens 476 shown in FIG. 33, an optical isolator 477, an optical system using a lens 478.

第五十七実施例 Fifty seventh embodiment

図78に本発明の第五十七実施例の光増幅器920を示す。 Figure 78 shows an optical amplifier 920 of the fifty-seventh embodiment of the present invention. 本実施例は図32に示したレーザ発振器を変型して光増幅器としたものである。 This embodiment is obtained by the optical amplifier and variations of the laser oscillator shown in FIG. 32. 光集積回路921において、端面922、923双方に低反射率コートを施して光集積回路921を光増幅器として機能させるようにした。 In the optical integrated circuit 921, and so as to function optical integrated circuit 921 as an optical amplifier by applying a low reflectance coating on both end faces 922 and 923.

そして、入力側光ファイバ924と入力側結合レンズ925を設けた。 Then, it provided the input side coupling lens 925 and the input optical fiber 924. 入力側光ファイバ924からの光信号は入力側結合レンズ925経て、光集積回路921によって増幅される。 Optical signal from the input side optical fiber 924 via the input-side coupling lens 925, is amplified by the optical integrated circuit 921. 増幅された光信号はシリンドリカルレンズ471、472によって単一モード光ファイバ473に出力される。 The amplified optical signal is output to the single-mode optical fiber 473 by the cylindrical lens 471.

ツリー状光カプラ465は受動型であっても能動型であっても良いが、雑音指数の観点からは能動型であることが望ましい。 Tree-shaped optical coupler 465 may be active even passive, it is desirable from the viewpoint of the noise figure is active. ツリー状光カプラ465は波長選択性が無いために、広帯域の光増幅器を容易に実現できるという利点がある。 Tree-shaped optical coupler 465 because there is no wavelength selectivity, there is an advantage that a broadband optical amplifier can be easily realized.

なお、シリンドリカルレンズ471、472から成る光学系に代えて、図33に示したシリンドリカルレンズ476、光アイソレータ477、レンズ478を用いた光学系を用いることができる。 Incidentally, it can be used in place of the optical system consisting of a cylindrical lens 471, the cylindrical lens 476 shown in FIG. 33, an optical isolator 477, an optical system using a lens 478.

第五十八実施例 Fifty eighth embodiment

図79、図80、図48、図49を参照して、本発明の第五十八実施例のレーザ発振器について述べる。 Figure 79, Figure 80, Figure 48, with reference to FIG. 49, described laser oscillator fifty-eighth embodiment of the present invention. 本実施例は図80あるいは図49に示したスリット状電極631の幅を規定することにより、効率的なレーザ光取り出しを実現するものである。 This embodiment by defining the width of the slit-like electrodes 631 shown in FIG. 80 or FIG. 49, realizes the extraction efficient laser beam.

図79は、図48(b)に示した水平共振器型面発光レーザ622からの出力光634の挙動について示した図である。 Figure 79 is a diagram showing the behavior of the output light 634 from the horizontal cavity surface emitting laser 622 shown in FIG. 48 (b). 図79において、出力光634は裏面電極のスリット状開口部631を出射した後は、拡がり角θで拡散する。 In Figure 79, the output light 634 after exiting the slit opening 631 of the back electrode, diffuses in divergence angle theta. 基板621は半導体材料であり、その屈折率をnとした時、基板621内での出力光634の拡がり角θ'は、θの1/nとなる。 Substrate 621 is a semiconductor material, when the refractive index n, divergence angle theta 'is the output light 634 in the substrate 621, a 1 / n of theta. 基板621の厚さをdとすると、裏面電極のスリット状開口部631における出力光の拡がりはθ'dとなる。 When the thickness of the substrate 621 is d, the spread of the output light at the slit opening 631 of the back electrode becomes Shita'd. このθ'dよりも広く裏面電極のスリット状開口部631の幅を設定することにより光量損失を抑えることができる。 It is possible to suppress light loss by setting the width of the slit opening 631 of the wide rear electrode than this Shita'd. 本実施例では、この関係から、裏面電極のスリット状開口部631の幅wを以下の式で規定した。 In this embodiment, this relationship, the width w of the slit opening 631 of the back electrode and defined by the following equation.
w=kdθ/n (14) w = kdθ / n (14)
ただし、wはスリット状電極631の幅、kは係数、dは基板621の厚さ、θは出力光634の全幅半値で規定された拡がり角(ラジアン)、そして、nは基板621の屈折率である。 However, w is the width of the slit-like electrodes 631, k is a coefficient, d is the thickness of the substrate 621, theta is spread angle defined by full width half maximum of the output light 634 (radian), and, n is the refractive index of the substrate 621 it is.

係数kの値はk≧1であり、1≦k≦4が好ましく、2≦k≦3が特に好ましい。 The value of the coefficient k is k ≧ 1, preferably 1 ≦ k ≦ 4, is 2 ≦ k ≦ 3 particularly preferred. 裏面電極のスリット状開口部631の幅wは広いほど取り出される出力光634が多くなるが、裏面電極630の電気抵抗の点では不利となる。 The width w of the slit opening 631 of the back electrode will have more output light 634 to be extracted as wide, but is disadvantageous in terms of electric resistance of the back electrode 630. これらのトレードオフ関係を考慮して上記のkの範囲を規定した。 In view of these trade-off relationship to define the scope of the above k.

θは半導体レーザの接合面に対して垂直方向の拡がり角度に対応し、その値は0.33rad(20°)から0.83rad(50°)である。 The θ corresponds to the spreading angle of the direction perpendicular to the junction plane of the semiconductor laser, its value is 0.33rad 0.83rad from (20 °) (50 °). 典型的には0.6rad(36°)である。 Is typically 0.6rad (36 °). 式(14)の計算例を挙げるならば、θ=0.6rad(36°)、n=3.5、d=100μm、そして、k=2とすると、w≒34μmとなる。 If calculation examples of formula (14), θ = 0.6rad (36 °), n = 3.5, d = 100μm, and, when k = 2, the w ≒ 34 .mu.m.

図80(a)はレーザ発振器620を裏面側から見た図であり、図49に示した図と同様のものである。 Figure 80 (a) is a view of the laser oscillator 620 from the back side, it is similar to the diagram shown in FIG. 49. 図80(b)裏面電極のスリット状開口部631のF-F'断面図を示す。 Figure 80 (b) shows the F-F 'cross section of the slit opening 631 of the back electrode. 複数の水平共振器型面発光レーザ622からの出力光634が重複して拡がっていく様子が示されている。 The output light 634 from a plurality of horizontal cavity surface emitting laser 622 is shown to go spread duplicated. したがって、個々の水平共振器型面発光レーザ622に対応した開口部を設けるよりも開口部の総面積を低減できる。 Therefore, it is possible to reduce the total area of ​​the opening than an opening corresponding to each of the horizontal cavity surface emitting laser 622. したがって同じ光量損失の時の裏面電極630の電気抵抗をより低くすることができる。 Therefore it is possible to lower the electric resistance of the back electrode 630 when the same amount of light loss.

すなわち、複数の水平共振器型面発光レーザ622の出射点を直線状に並べ、これに対応するように裏面電極630にスリット状開口部631を設けたので、複数の水平共振器型面発光レーザ622の出力光の拡がりを重複して外部に取り出すことができる。 That is, arranging the emission points of the plurality of horizontal cavity surface emitting laser 622 in a straight line, is provided with the slit opening 631 to the rear surface electrode 630 so as to correspond to a plurality of horizontal cavity surface emitting laser it can be taken out duplicate the spread of the output light 622. したがって、開口部の総面積を低減でき、このため裏面電極630の電気抵抗を低減できる。 Therefore, it is possible to reduce the total area of ​​the openings and thus can reduce the electric resistance of the back electrode 630.

この効果は、水平共振器型面発光レーザ622がナローストライプ型の横モードがシングルモードのレーザであっても、ブロードエリア型の横モードがマルチモードのレーザであっても有効である。 This effect, also a horizontal cavity surface emitting laser 622 is transverse mode narrow stripe type a laser of a single mode, transverse mode broad area type is effective even laser multimode. しかし、特にナローストライプ型の横モードがシングルモードのレーザに対しては開口部の総面積を低減効果が大きい。 However, large reduction of the total area of ​​the openings, particularly for laser transverse mode is the single mode narrow stripe.

なお、本実施例の構成は52(a)に示したような水平共振器型面発光レーザにも適用可能である。 The structure of this embodiment is also applicable to a horizontal cavity surface emitting laser as shown in 52 (a).

第五十九実施例 Fifty-ninth embodiment

図81に本発明の第五十九実施例のレーザ発振器930を示す。 Figure 81 shows a laser oscillator 930 Article 59 embodiment of the present invention. 本実施例は図48(b)に示した水平共振器型面発光レーザ622の変型例である。 This embodiment is a variation of the horizontal cavity surface emitting laser 622 shown in FIG. 48 (b). 本実施例の特徴は、レーザ出力光935を垂直端面936側から取り出すようにしたことである。 The feature of this embodiment is that they were taken out of the laser output beam 935 from the vertical end face 936 side. したがって、レーザ発振器930は面発光レーザではなく、端面発光レーザである。 Therefore, the laser oscillator 930 is not a surface-emitting laser, a edge-emitting laser.

レーザ発振器930内でレーザ光931は45°傾斜端面628で反射されて、レーザ光932となり、さらに半導体多層膜ブラッグ回折格子627で反射されてレーザ光933となる。 Laser beam 931 in the laser oscillator 930 is reflected by the 45 ° inclined end faces 628, next to the laser beam 932, it is further reflected by the semiconductor multilayer Bragg grating 627 serving as a laser beam 933. レーザ光933は、45°傾斜端面628で反射されてレーザ光934として、垂直端面936側へと向かう。 The laser beam 933, the laser beam 934 is reflected by the 45 ° inclined end faces 628, toward the vertical end face 936 side. そして、最終的にレーザ出力光935として出射する。 Then, finally emitted as the laser output beam 935.

垂直端面936には低反射率コートが施されており、例えば、反射率は4%である。 The vertical end face 936 has been subjected to low-reflectance coating, for example, the reflectance is 4%. 半導体多層膜ブラッグ回折格子627は高反射率になるように層数が設定されていて、例えば、反射率は98%である。 The semiconductor multilayer Bragg grating 627 has been designed for the number of layers to be a high reflectance, for example, the reflectivity is 98%. すなわち、半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率が垂直端面936の反射率より高くなるように設定されている。 That is, the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 is set to be higher than the reflectivity of the vertical end face 936.

このように、半導体多層膜ブラッグ回折格子627と垂直端面936の反射率を設定することにより、レーザ出力光935の出力を向上させ、また、光の取り出し効率を向上させることができる。 Thus, by setting the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 and vertical end faces 936, to improve the output of the laser output beam 935, also it is possible to improve the light extraction efficiency.

本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子627は波長選択用素子として機能し、特定の波長のレーザ発振を生成する。 In this embodiment, the semiconductor multilayer Bragg grating 627 functions as a wavelength selecting element and generates a laser oscillation of a particular wavelength. すなわち、DFBレーザのブラッグ回折格子機能を代替したものと等価である。 That is equivalent to that alternative Bragg grating features of the DFB laser.

本実施例の構成によれば、クラッド層中にブラッグ回折格子を設ける工程が不要となる。 According to the configuration of the present embodiment, the step of providing a Bragg grating in the cladding layer becomes unnecessary. DFBレーザのブラッグ回折格子を形成するには、高価な電子ビーム描画装置が必要である。 To form a Bragg grating DFB lasers, it requires expensive electron beam lithography system. これに対して、本実施例の構成では、半導体多層膜ブラッグ回折格子627は半導体レーザの層構造を成長する際に同時形成できるので、高価な電子ビーム描画装置は不要である。 In contrast, in the configuration of the present embodiment, the semiconductor multilayer Bragg grating 627 because it simultaneously formed during the growth of the layer structure of the semiconductor laser, expensive electron beam lithography system is not required.

本実施例の構成は水平共振器を採用しているので、利得領域の長さが長く、レーザ発振が容易であり、また、大出力化が可能である。 The configuration of this embodiment employs a horizontal cavity, longer length of the gain region, is easy to laser oscillation, also, it can have a large output power. 一方、垂直共振器型面発光レーザは利得領域が短いので、発振が難しく大出力化が困難である。 On the other hand, vertical cavity surface emitting lasers since the gain region is short, it is difficult to oscillation is difficult larger output power. したがって、これらの観点からは、本実施例の水平共振器型面発光レーザは垂直共振器型面発光レーザに比べて優れている。 Therefore, from these viewpoints, the horizontal cavity surface emitting laser of the present embodiment is superior to a vertical cavity surface emitting laser.

また、DFBレーザの製造工程は、結晶成長、フォトリソグラフィーによるブラッグ回折格子形成、結晶の再成長というプロセスである。 Moreover, the manufacturing process of the DFB laser, the crystal growth, the Bragg grating formed by photolithography, a process of re-growth of the crystal. 結晶成長2回。 Crystal growth twice. フォトリソグラフィー1回である。 Photo is a lithography once. これに対して、本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子627、下部クラッド層626、活性層625、上部クラッド層624は、一回のMOCVD成長で形成できる。 In contrast, in the present embodiment, the semiconductor multilayer Bragg grating 627, a lower cladding layer 626, the active layer 625, an upper cladding layer 624 may be formed in a single MOCVD growth. すなわち、結晶成長1回と傾斜端面形成用フォトリソグラフィー1回で良い。 That may be an inclined end surface forming photolithography once crystal growth once. したがって、本実施例の構成は製造工程が簡易である。 Accordingly, the structure of this embodiment is a manufacturing process is simplified.

また、DFBレーザは結晶成長とエッチングを交互に複数回行うので、製造途上の内部構造が大気にさらされてしまい、歩留りの低下や信頼性の低下という問題が生じやすい。 Further, since the DFB laser is performed a plurality of times alternately crystal growth and etching, will the internal structure of the manufacturing developing is exposed to the atmosphere, it tends to occur a problem that reduction and decrease in reliability of the yield. これに比べて、本実施例では高い歩留りと高い信頼性が得られるという利点がある。 In comparison, there is an advantage that high yield and high reliability can be obtained in this embodiment.

特にAlGaAs/GaAs系、InGaAs-AlGaAs/GaAs、InGaAlP/GaAs系、あるいは、InGaAlAs/InP系などのアルミニウムを含むIII‐V族結晶系は、再成長時に問題が生じやすい。 Particularly AlGaAs / GaAs system, InGaAs-AlGaAs / GaAs, InGaAlP / GaAs system, or, III-V group crystal system containing aluminum such as InGaAlAs / InP system is likely to cause problems during regrowth. これらの材料系を用いて本実施例のレーザ発振器を形成することは特段の利点が生じることになる。 Forming a laser oscillator of this embodiment will be otherwise advantages occur using these material systems.

本実施例では垂直端面936側から出力レーザ光935を取り出すので、基板621が吸収してしまう波長の光も取りだすことができる。 In this embodiment, since extracting an output laser beam 935 from a vertical end surface 936 side, it is possible to also begin to take light of a wavelength that the substrate 621 absorbs. 具体的にはGaAs基板を用いた時に850nmより短い波長の光を取り出すのに適している。 Specifically suitable for taking out the short wavelengths of light from 850nm when using GaAs substrates.

本実施例では図48における裏面電極のスリット状開口部631を設ける必要が無い。 There is no need to provide a slit-shaped opening 631 of the back electrode in FIG. 48 in the present embodiment. したがって、本実施例によれば製造プロセスが簡易となる。 Therefore, the manufacturing process is simplified according to the present embodiment.

以上、本実施例によれば、簡易な製造プロセスの下、波長制御されたレーザ発振器を得ることができる。 As described above, according to this embodiment, under a simple manufacturing process, it is possible to obtain a laser oscillator whose wavelength is controlled.

本実施例において、上部電極623に接してヒートシンクを設けてジャンションサイドダウン実装とすることもできる。 In the present embodiment, it is also possible to Jean Deployment side down mounting is provided a heat sink in contact with the upper electrode 623. これにより、放熱特性を改善してレーザ光出力を増加させることができる。 Thus, it is possible to increase the laser light output by improving the heat dissipation characteristics.

図72や図74に示したウインドー構造を垂直端面936と45°傾斜端面628の近傍に設けることもできる。 Window structure shown may be a provided near the vertical end face 936 and 45 ° inclined end faces 628 in FIG. 72 and FIG. 74. これにより、端面のカタストロフィック光学損傷の発生を抑制し、レーザ光の大出力化を図ることができる。 This suppresses the occurrence of catastrophic optical damage of the end faces, it is possible to achieve a high output power of the laser beam. また、垂直端面936と45°傾斜端面628の近傍に他のウインドー構造を設けることもできる。 It is also possible to provide other window structure in the vicinity of the vertical end faces 936 and 45 ° inclined end faces 628.

半導体多層膜ブラッグ回折格子627の反射率が垂直端面936の反射率より高くなるように設定されている場合は、垂直端面936の近傍にのみウインドー領域を設けることができる。 If the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg grating 627 is set to be higher than the reflectivity of the vertical end faces 936 may be provided with a window region only in the vicinity of the vertical end face 936.

第六十実施例 Sixtieth embodiment

図82に本発明の第六十実施例のレーザ発振器940を示す。 Figure 82 shows a laser oscillator 940 of the sixtieth embodiment of the present invention. 本実施例は図32に示したレーザ発振器の変型例である。 This embodiment is a modified example of the laser oscillator shown in FIG. 32. 光集積回路941中のツリー状光カプラ465の共通ポート942の位置に45°傾斜端面943を設けたこと、ツリー状光カプラ465の基板468側に半導体多層膜ブラッグ回折格子627を設けた点がことなる。 Optical integrated circuit 941 in providing the 45 ° inclined end faces 943 to the position of the common port 942 of the tree-shaped optical coupler 465, a point in which a semiconductor multilayer Bragg grating 627 on the substrate 468 side of the tree-shaped optical coupler 465 different. ツリー状光カプラ465は受動型であっても能動型であっても良い。 Tree-shaped optical coupler 465 may be active even passive.

この場合の半導体光増幅素子461ないし464の断面構造は図81に示したレーザ発振器930の断面構造に準ずる。 Cross-sectional structure of a semiconductor optical amplifier device 461 through 464 in this case is equivalent to the cross-sectional structure of the laser oscillator 930 shown in FIG. 81. また、その動作原理もレーザ発振器930のそれに準ずる。 Also, equivalent to that of the laser oscillator 930 operating principle.

本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子627は波長選択用素子として機能し、特定の波長のレーザ発振を生成する。 In this embodiment, the semiconductor multilayer Bragg grating 627 functions as a wavelength selecting element and generates a laser oscillation of a particular wavelength. したがって、単一モード光ファイバ473にファイバーブラッグ回折格子を設ける必要が無い。 Therefore, there is no need to provide a fiber Bragg grating in a single-mode optical fiber 473.

このため、図33に示した構造に準じて、光アイソレータ477を光集積回路941と光ファイバ473の間に設けることもできる。 Therefore, according to the structure shown in FIG. 33, the optical isolator 477 may be provided between the optical integrated circuit 941 and the optical fiber 473.

半導体多層膜ブラッグ回折格子627は図27に示した分布帰還型反射器382と同様の機能を有する。 The semiconductor multilayer Bragg grating 627 has a similar function to the distributed feedback reflector 382 shown in FIG. 27. 本実施例ではツリー状光カプラ465の縦構造をMOCVDによって成長する際に半導体多層膜ブラッグ回折格子627も同時に成長を行う。 Performing semiconductor multilayer Bragg grating 627 at the same time growth in growing by MOCVD a vertical structure of the tree-like optical coupler 465 in this embodiment. したがって、示した分布帰還型反射器382を形成するのに比べて簡易な製造プロセスによって同等の機能を実現できる。 Therefore, it is possible to realize the same function by a simple manufacturing process as compared to forming a distributed feedback reflector 382 shown.

図72や図74に示したウインドー構造を垂直端面467と45°傾斜端面943の近傍に設けることもできる。 Window structure shown may be a provided near the vertical end face 467 and 45 ° inclined end faces 943 in FIG. 72 and FIG. 74. これにより、端面のカタストロフィック光学損傷の発生を抑制し、レーザ光の大出力化を図ることができる。 This suppresses the occurrence of catastrophic optical damage of the end faces, it is possible to achieve a high output power of the laser beam.

第六十一実施例 Sixty first embodiment

図83に本発明の第六十一実施例のレーザ発振器950 、及び、レーザ発振器960を示す。 Laser oscillator 950 of the sixty-first embodiment of the present invention in FIG. 83, and shows a laser oscillator 960. 本実施例は図18に示したレーザ発振器に図10もしくは図12に示した波長制御電極部131を付加したものである。 This embodiment is obtained by adding a wavelength control electrode section 131 shown in FIG. 10 or FIG. 12 to the laser oscillator shown in FIG. 18.

図83(a)に示すレーザ発振器950は図18に示した構成に加えて、波長制御電極951と952を付加している。 Laser oscillator 950 shown in FIG. 83 (a) in addition to the configuration shown in FIG. 18, it is added the wavelength control electrode 951 and 952. 波長制御電極951及び952は図10もしくは図12に示した構造を有している。 Wavelength control electrode 951 and 952 has a structure shown in FIG. 10 or FIG. 12. この構成により、レーザ発振器950は波長を変えることができる。 With this configuration, the laser oscillator 950 can change the wavelength.

図83(b)に示すレーザ発振器960は、図83(a)を変形したものである。 Laser oscillator 960 shown in FIG. 83 (b) is a modification of FIG. 83 (a). 主な変更点は、鋸歯状反射面210に代えて、鋸歯状反射面970を用いたことと、波長制御電極971を設けたことである。 The main changes are in place of the sawtooth-like reflection surface 210, and for the use of the serrated reflecting surface 970, is providing the wavelength control electrode 971. 鋸歯状反射面970は傾斜線状となっている。 Serrated reflecting surface 970 is an inclined linear. 光導波路961ないし968は、光導波路221ないし228にそれぞれ対応している。 It is no optical waveguide 961 968 respectively correspond to the optical waveguide 221 to 228. 波長制御電極971は図10もしくは図12に示した構造と同様の構造を有している。 Wavelength control electrode 971 has a structure similar to that shown in FIG. 10 or FIG. 12. この構成により、レーザ発振器950は波長を変えることができる。 With this configuration, the laser oscillator 950 can change the wavelength.

図83(a)に示した波長制御電極951及び952は、図15、図16、及び、図17に対して適用することができる。 Wavelength control electrode 951 and 952 shown in FIG. 83 (a) can be applied to FIGS. 15, 16, and, Figure 17. 波長制御電極951と952を、光導波路211ないし218に設ける方法と、光導波路221ないし228に設ける方法とがある。 The wavelength control electrode 951 and 952, and the method of providing the optical waveguide 211 to 218, and a method of providing the optical waveguide 221 to 228. いずれの方法によってもレーザ発振波長を可変とすることができる。 Can also be a laser oscillation wavelength is tunable by any method.

図83(b)に示した鋸歯状反射面970を図15、図16、図17、及び、図18に対して適用することもできる。 Serrated reflecting surface 970 shown in FIG. 83 (b) 15, 16, 17, and can also be applied to FIG. 18.

第六十二実施例 Sixty second embodiment

図84に本発明の第六十二実施例のレーザ発振器980を示す。 Figure 84 shows a laser oscillator 980 of the sixty-second embodiment of the present invention. 本実施例は、図5に示したレーザ発振器の変型例である。 This embodiment is an modification of the laser oscillator shown in FIG. 主要な変更点は、半導体光増幅素子7、8、及び、9と端面60を光導波路981、982、及び、982を介して接続した点である。 The main change is a semiconductor optical amplifier device 7, 8 and 9 and the end 60 of the optical waveguides 981 and 982, and, in that connected through the 982.

この構成によれば、半導体光増幅素子7、8、及び、9は端面とは直接には接していないのでカタストロフィック光学損傷の発生を防ぐことができる。 According to this configuration, a semiconductor optical amplifier device 7, 8, and 9 it is possible to prevent the occurrence of catastrophic optical damage since the end face is not directly contact with. 光増幅素子と受動型光導波路を集積した光集積回路において、光増幅素子と光集積回路の端面とを光導波路を介して接続することによって、カタストロフィック光学損傷の発生を防いでいるわけである。 In the optical integrated circuit including optical amplifier and a passive optical waveguide, by connecting the end face of the optical amplifier and an optical integrated circuit via an optical waveguide, it is not thereby preventing the occurrence of catastrophic optical damage .

この構成は図7、図8、図9、図13、図14、図20、図22、図26、図27、図28、図32、図33、図34、図35、図36、図37、図38、図40、図45、図53、図55、図56、図59、図60、図61、図64、図65、図77、図78、及び、図82に対して適用可能である。 This arrangement 7, 8, 9, 13, 14, 20, 22, 26, 27, 28, 32, 33, 34, 35, 36, 37 , 38, 40, 45, 53, 55, 56, 59, 60, 61, 64, 65, 77, 78, and can be applied to FIG. 82 is there.

光増幅素子と受動型光導波路を集積する場合、光増幅素子と受動型光導波路は個別に形成するが、回路パターンはフォトリソグラフィーによって任意に構成することができる。 When integrating the optical amplifier and the passive optical waveguide, optical amplifier and the passive optical waveguide are formed separately, the circuit pattern can be configured arbitrarily by photolithography. したがって、本実施例のように構成したとしても、製造プロセスが複雑になることはない。 Therefore, even when configured as in this embodiment, not the manufacturing process becomes complicated.

また、受動型の光導波路2、4、5、6、981、982、及び、983を、図72に示したような量子井戸の無秩序化を利用して形成した光導波路を用いても良い。 Moreover, passive optical waveguide 2,4,5,6,981,982, and 983 a may be used an optical waveguide formed by using the disordered quantum well as shown in FIG. 72. このような光導波路の形成法は特許文献3や非特許文献2に開示されている。 Formation method of such an optical waveguide is disclosed in Patent Document 3 and Non-Patent Document 2.

第六十三実施例 Sixty third embodiment

図85に本発明の第六十三実施例の光集積回路990を示す。 Figure 85 shows an optical integrated circuit 990 of the sixty-third embodiment of the present invention. 本実施例は図45に示した光集積回路601の変型例である。 This embodiment is a modified example of the optical integrated circuit 601 shown in FIG. 45. 具体的には、光集積回路601の端部616を端部991に変形したものである。 Specifically, those in which the ends 616 of the optical integrated circuit 601 to deform the end portion 991. 端部991には受動型の光導波路992が新たに付加されている。 The optical waveguide 992 of the passive type is newly added to the end 991. 受動型の光導波路992の構造は、図2(c)に示した構造に準ずる。 Structure of the passive optical waveguide 992, equivalent to the structure shown in Figure 2 (c). また、図74に示した構造を採用することもできる。 It is also possible to adopt a structure shown in FIG. 74.

受動型の光導波路992を設けたことにより、光導波路992はウインドー領域として機能し、端面993のカタストロフィック光学損傷を抑制することができる。 By providing the optical waveguide 992 of the passive optical waveguide 992 can function as a window region, to suppress catastrophic optical damage of the end face 993. したがって、より大出力のレーザ光出力を得ることができる。 Therefore, it is possible to obtain more laser light output of a large output.

また、受動型の光導波路992に代えて、図72に示した活性層の無秩序化領域から成るウインドー領域を形成しても良い。 Further, in place of the optical waveguide 992 of the passive, it may be formed window area consisting of disordered region of the active layer shown in FIG. 72.

本実施例の要旨は、ドライエッチングなどによって光集積回路素子中に組み込まれた光増幅素子の端部に受動型光導波路、活性層の無秩序化領域から成るウインドー領域、埋め込み層によって形成されたウインドウー領域などを形成することによって、光増幅素子端面のカタストロフィック損傷を防ぐということである。 Gist of the present embodiment, the passive optical waveguide to the end of the optical amplifier incorporated in an optical integrated circuit element by dry etching, window area consisting of disordered region of the active layer, the window formed by the buried layer by forming the like Wu region is that of preventing catastrophic damage to the optical amplifier device end face.

第六十四実施例 Sixty fourth embodiment

図86に本発明の第六十四実施例のレーザ発振器1000を示す。 Figure 86 shows a laser oscillator 1000 of the sixty-fourth embodiment of the present invention. 本実施例は、図74に示したレーザ発振器890の変型例である。 This embodiment is an modified example of the laser oscillator 890 shown in FIG. 74.

本実施例では材料系としてInGaAsP/GaAsもしくはInGaAsP/InPを用いて、量子井戸層欠損領域893と894に代えて、受動型光導波路1001及び1002を設けた。 In the present embodiment using the InGaAsP / GaAs or InGaAsP / InP as material system, instead of the 894 and the quantum well layer deficient area 893, provided with a passive optical waveguide 1001 and 1002. 受動型光導波路1001及び1002は再成長によって形成した。 Passive optical waveguide 1001 and 1002 were formed by regrowth.

なお、電流阻止領域895と896は設けてあるが、光導波路が十分に低いドーピング濃度を有する半導体で形成されている場合は、電流阻止領域895と896を省略することができる。 Although the current blocking region 895 896 is provided, if the optical waveguide is formed in a semiconductor having a sufficiently low doping concentration, it is possible to omit the current blocking region 895 and 896.

本実施例においては、受動型光導波路1001及び1002はレーザ発振波長に対して透明であり、励起もされていない。 In this embodiment, the passive optical waveguide 1001 and 1002 are transparent to the lasing wavelength, it is not also excited. このため、ウインドー領域として機能し、45°傾斜端面628ないし垂直端面629のカタストロフィック光学損傷を防ぐことができ、より大出力のレーザ光を得得ることができる。 Therefore, it is possible to function as a window region, it is possible to prevent the catastrophic optical damage 45 ° inclined end faces 628 to vertical end face 629, may obtain a more laser light of high power.

図87に本実施例の変型例のレーザ発振器1010を示す。 Shows a laser oscillator 1010 modified example of the embodiment in FIG 87. この変型例では、受動型光導波路1001及び1002に代えて、埋め込み層1011及び1012を設けた。 In this variant, instead of the passive optical waveguide 1001 and 1002, it provided a buried layer 1011 and 1012. 埋め込み層1011及び1012はウインドー領域として機能する。 Buried layer 1011 and 1012 function as window regions. レーザ発振器1010をInGaAsP/GaAs系材料を用いて構築した場合は、埋め込み層1011、及び、1012としてGaAsに格子整合したInGaAsPを用いることができる。 If the laser oscillator 1010 is constructed using an InGaAsP / GaAs-based material, the buried layer 1011, and can be used InGaAsP lattice matched to GaAs as 1012. 例えば、Ga 0.52 In 0.48 Pを埋め込み層として用いることができる。 For example, it can be used as a layer embedded Ga 0.52 In 0.48 P.

また、InGaAsP/InP系材料を用いてレーザ発振器1010を構築し、埋め込み層1011及び1012として、InP埋め込み層を用いることができる。 Further, to build a laser oscillator 1010 using InGaAsP / InP based material, as an embedded layer 1011 and 1012, can be used InP buried layer.

特許文献11には水平共振器型面発光レーザにInP埋め込み層を設けてウインドー層とした構成が開示されている。 It discloses a configuration in which a window layer provided InP buried layer in the horizontal cavity surface emitting laser in Patent Document 11. この構成に比べて、本実施例の構造は製造が容易であるという利点がある。 Compared to this configuration, the structure of the present embodiment is advantageous in that manufacturing is easy.

特許文献11に開示された構成では、レーザ発振は半導体レーザのクラッド層中に設けられたブラッグ回折格子によって生成されている。 The disclosed in Patent Document 11 configuration, the laser oscillation is generated by Bragg diffraction grating provided on the cladding layer of the semiconductor laser. この構造を形成するためには、下部クラッド層を成長させた後、フォトリソグラフィーによってブラッグ回折格子を形成し、さらに再成長を行って活性層、上部クラッド層を形成する。 To form this structure, after growing the lower cladding layer to form a Bragg grating by photolithography, the active layer further performed regrowth, to form an upper cladding layer. さらに、端部にフォトリソグラフィーを施してから、3回目の結晶成長によってInP埋め込み層を形成する。 Furthermore, by performing photolithography on the end to form the InP buried layer by third crystal growth. 最後に、傾斜端面を形成するフォトリソグラフィーを行う。 Finally, the photolithography for forming the inclined end face. 合計で、結晶成長が3回、フォトリソグラフィーが3回必要である。 In total, the crystal growth is three times, photolithography is required three times.

これに対して、本実施例の構造では、半導体多層膜ブラッグ回折格子627、下部クラッド層626、活性層625、上部クラッド層624は1回の結晶成長で成長することができる。 In contrast, in the structure of this embodiment, the semiconductor multilayer Bragg grating 627, a lower cladding layer 626, the active layer 625, an upper cladding layer 624 can be grown in a single crystal growth. この後、フォトリソグラフィーを施して端部を除去してから、受動型光導波路、もしくは、埋め込み層を成長させる。 Thereafter, after removing the end portion is subjected to photolithography, passive optical waveguide, or growing the buried layer. そして、傾斜端面を形成するフォトリソグラフィーを行う。 Then, the photolithography for forming the inclined end face. 合計で、結晶成長が2回、フォトリソグラフィーは2回で形成できることになる。 In total, the crystal growth is twice, photolithography becomes possible to form twice. したがって、本実施例は従来例に比べて製造が簡易であるという利点が生じる。 Accordingly, this embodiment produces the advantage that the production as compared with the prior art is simple.

本実施例の構成によれば、クラッド層中にブラッグ回折格子を設ける工程が不要となる。 According to the configuration of the present embodiment, the step of providing a Bragg grating in the cladding layer becomes unnecessary. DFBレーザのブラッグ回折格子を形成するには、高価な電子ビーム描画装置が必要である。 To form a Bragg grating DFB lasers, it requires expensive electron beam lithography system. これに対して、本実施例の構成では、半導体多層膜ブラッグ回折格子627は半導体レーザの層構造を成長する際に同時形成できるので、高価な電子ビーム描画装置は不要である。 In contrast, in the configuration of the present embodiment, the semiconductor multilayer Bragg grating 627 because it simultaneously formed during the growth of the layer structure of the semiconductor laser, expensive electron beam lithography system is not required.

第六十五実施例 Sixty-fifth embodiment

図88に本発明の第六十五実施例のレーザ発振器1020を示す。 Figure 88 shows a laser oscillator 1020 of the sixty-fifth embodiment of the present invention. 本実施例は、図69に示したレーザ発振器860の変型例である。 This embodiment is an modified example of the laser oscillator 860 shown in FIG. 69. 本実施例では、アレイ状導波路864と共通光導波路863は全て能動型(光増幅型)光導波路を用いて構成している。 In this embodiment, all the arrayed waveguides 864 common optical waveguide 863 is configured using an active (light amplification) optical waveguide. また、アレイ状導波路864と端面866の間にウインドー領域1021を、共通光導波路863と端面865の間のウインドー領域1022を、それぞれ設けている。 Further, the window region 1021 between the arrayed waveguide 864 and the end 866, the window region 1022 between the common waveguide 863 and the end surface 865, are provided respectively.

基板861としてはGaAsを用い、能動型光導波路はAlGaAs系材料もしくはInGaAs-AlGaAs系材料を用いている。 A GaAs as the substrate 861, active optical waveguide is used an AlGaAs-based material or InGaAs-AlGaAs material. また、ウインドー領域1021、1022の構造は図72に示した構造を用いる。 The structure of the window regions 1021 and 1022 using the structure shown in FIG. 72.

このような構成は、共通光導波路863、能動型マルチモード干渉器862、アレイ状導波路864の部分以外に量子井戸の無秩序化を施すことによって形成することができる。 Such a structure can be formed by applying a disordering of the quantum well in other parts of the common optical waveguide 863, an active multi-mode interferometer 862, the arrayed waveguide 864. したがって、製造プロセスが簡易となる。 Therefore, the manufacturing process is simplified.

本実施例のレーザ発振器1020は、ウインドー領域1021、1022を設けているのでレーザ出力の高出力化を図ることができる。 Laser oscillator 1020 in this embodiment, it is possible to increase the output of the laser output because the provided window regions 1021, 1022.

共通光導波路863側から出力光867を取り出す場合は、ウインドー領域1022のみを設ける構成とすることもできる。 When taking out the output light 867 from the common optical waveguide 863 side it can also be configured to provide only window region 1022. この時は、端面865に低反射率コートを施し、端面866に高反射率コートを施す。 This time, subjected to a low reflectance coating on the end face 865 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 866.

アレイ状導波路864側から出力光868を取り出す場合は、ウインドー領域1021のみを設けることもできる。 If the arrayed waveguide 864 side taking out an output light 868 can be provided only window region 1021. この時は、端面866に低反射率コートを施し、端面865に高反射率コートを施す。 This time, subjected to a low reflectance coating on the end face 866 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 865.

また、基板861としてInP基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をInGaAsP系材料で構築することもできる。 Further, an InP substrate as the substrate 861, an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed in InGaAsP-based material. この場合、ウインドー領域は再成長によって構築する。 In this case, the window area is constructed by re-growth.

本実施例のレーザ発振器1020は、図53、図56、図59、及び、図60に対して適用することができる。 Laser oscillator 1020 of the embodiment, FIG. 53, FIGS. 56 and 59, and can be applied to FIG. 60.

第六十六実施例 Sixty sixth embodiment

図89に本発明の第六十六実施例のレーザ発振器1030を示す。 Figure 89 shows a laser oscillator 1030 sixty-sixth embodiment of the present invention. 本実施例は、図88に示したレーザ発振器1020の変型例である。 This embodiment is an modified example of the laser oscillator 1020 shown in FIG. 88. 本実施例では、3個の1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031a、1031b、及び、1031cを、連結光導波路1032を介してツリー状接続して1×4のツリー状光カプラとした。 In this embodiment, three 1 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler 1031a, 1031b, and, 1031c and tree-like optical coupler of 1 × 4 connected tree shape via the connecting optical waveguides 1032 and the.

マルチモード干渉器型光カプラのマルチモード干渉器は広い面積を有している。 MMI coupler of the multi-mode interference type optical coupler has a large area. この領域を、光増幅機能を有する能動型とすることにより、レーザ発振器1030は大きなレーザ光出力を生成することができる。 This region, by an active type having a light amplification function, the laser oscillator 1030 may generate a large laser output. しかも、ツリー状に多数のマルチモード干渉器型光カプラを接続したので、能動型のマルチモード干渉器の総面積を大きく取ることができる。 Moreover, it is possible since connecting multiple MMI coupler type optical coupler in a tree, a large total area of ​​the active MMI coupler of. この結果、さらに大きなレーザ光出力光生成することができる。 As a result, it is possible to generate a larger laser beam output light.

共通光導波路863、連結光導波路1032、及び、分岐光導波路1033は受動型であっても能動型であっても良い。 Common optical waveguide 863, connecting optical waveguides 1032, and the branch optical waveguide 1033 may be active even passive. 光導波路863と端面865の間にはウインドー領域1022を、分岐光導波路1033と端面866の間にはウインドー領域1021を、それぞれ設けている。 The window region 1022 between the waveguide 863 and end face 865, the window region 1021 between the branched optical waveguide 1033 and the end surface 866, are provided respectively. 各連結光導波路1032は等しい光路長に設定されている。 Each coupling optical waveguide 1032 is set equal to the optical path length. 光分岐路1033はレーザ光の出射点が等間隔になるように設けられている。 Optical branching path 1033 is provided so as emission point of the laser beam becomes equal intervals.

なお、レーザ発振器1030は少なくともひとつの1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラを備えていれば機能する。 The laser oscillator 1030 functions by comprising at least one 1 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler. 例えば、1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031aのみを備え、1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031aと1031bに代えて受動型の光分岐路を用いてもレーザ発振は生じる。 For example, 1 × with only two of the active multi-mode interference type optical coupler 1031a, laser even by using the optical branch of the passive instead of 1 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler 1031a and 1031b oscillation occurs. あるいは、1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031bと1031cを備え、1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031aに代えて受動型の光分岐路を用いてもレーザ発振は生じる。 Alternatively, 1 × with a second active multimode interferometer-type optical coupler 1031b and 1031c, even lasing using optical branch of the passive instead of 1 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler 1031a It occurs.

受動型光分岐路としては、1×2のマルチモード干渉器型光カプラの他、Y字型光分岐路、方向性結合器などを挙げることができる。 The passive optical branching path, other 1 × 2 multi-mode interference type optical coupler, Y-shaped optical branching path, and the like directional coupler.

本実施例の構成において、共通光導波路863、1×2のマルチモード干渉器型光カプラ、連結光導波路1032、及び、分岐光導波路1033を含む全ての光導波路が光増幅機能を有する能動型として構成されている場合は、受動型光導波路の製造プロセスが不要となり、製造が容易になるという利点が生じる。 In the configuration of this embodiment, the multi-mode interference type optical coupler of the common optical waveguide 863,1 × 2, connecting optical waveguides 1032, and, as an active type in which all of the optical waveguide including the branched optical waveguide 1033 has an optical amplification function when configured, a passive optical waveguide manufacturing process is not required, an advantage that the manufacturing is facilitated occurs.

図89の構成では、ツリー状に光カプラを構成したので、分岐光導波路1033の各端面と共通光導波路863の端面との間の光路長さを等しくすることができ、位相整合させることができる。 In the configuration of FIG. 89, since it is configured optical coupler to a tree-like, it is possible to equalize the optical path length between the end face of the common waveguide 863 and the end faces of the branch optical waveguide 1033, can be phase matched . これにより、位相同期したレーザ光を生成できる。 This allows generating a laser beam that is phase synchronized.

しかも、ツリー状光カプラはスケーラブルであるので、同じ設計公式の下、複数の1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031を接続することによって、1×8、1×16、1×32などのさらに多数の分岐を有するツリー状カプラを容易に設計できる。 Moreover, since the tree-like optical coupler is a scalable, under the same design formulas, by connecting an active multi-mode interference type optical coupler 1031 of a plurality of 1 × 2, 1 × 8,1 × 16,1 × the tree-like coupler having a larger number of branches, such as 32 can be easily designed. したがって、位相整合条件の設計が容易であるという利点がある。 Therefore, there is an advantage that it is easy to design the phase matching condition.

特許文献13には、ひとつの分岐数の多い能動型マルチモード干渉器型光カプラを用いて構築したレーザ発振器が開示されている。 Patent Document 13, a laser oscillator constructed using a single branch large number of active multi-mode interference type optical coupler is disclosed. このような構成では、分岐した光導波路に位相整合部を設ける必要がある。 In such a configuration, it is necessary to provide a phase matching section in the branched optical waveguides. しかも、分岐数に応じて位相整合部の光導波路構造を設計する必要があった。 Moreover, it is necessary to design the optical waveguide structure of the phase matching unit in accordance with the number of branches. これに対して、本実施例では位相整合条件の設計が容易である。 In contrast, in the present embodiment it is easy to design the phase matching condition.

特許文献12には受動型ツリー状光カプラと半導体レーザアレイを組み合わせて構築したレーザ発振器が開示されている。 Patent laser oscillator which is constructed by combining a passive tree-like optical coupler and the semiconductor laser array is disclosed in the literature 12. この構成では、ツリー状光カプラは大きな専有面積を占めているにもかかわらず、レーザ光のエネルギー生成に寄与することが無い。 In this arrangement, a tree-like optical coupler Despite occupies a large footprint, it is not to contribute to the energy production of the laser beam. したがって、デバイスの専有面積に対して低い出力のレーザ光しか得ることができない。 Therefore, it is only possible to obtain a laser beam of low output to footprint devices. これに対して、本実施例ではツリー状光カプラに面積の広い能動型のマルチモード干渉器型光カプラを設けたので、デバイスの専有面積に対して高いレーザ出力を得ることができる。 In contrast, since in this embodiment is provided a multi-mode interference type optical coupler of a wide active in area in a tree-shaped optical coupler, it is possible to obtain a high laser output to footprint devices.

また、本実施例の構造では、ツリー状光カプラ自体が光増幅の機能を有するので、半導体レーザアレイを必要としない。 Further, in the structure of this embodiment, a tree-like optical coupler itself because it has a function of an optical amplifier, does not require the semiconductor laser array. したがって、デバイスの専有面積をより小さくすることができる。 Therefore, it is possible to further reduce the footprint of the device. また、構成が簡易となる。 In addition, the structure is simplified.

基板861としてはGaAsを用い、光増幅機能を有する光導波路はAlGaAs系材料もしくはInGaAs-AlGaAs系材料を用いて構成している。 A GaAs as a substrate 861, an optical waveguide having an optical amplification function is configured using the AlGaAs-based material or InGaAs-AlGaAs material. また、ウインドー領域1021、1022の構造は図72に示した構造を用いる。 The structure of the window regions 1021 and 1022 using the structure shown in FIG. 72.

AlGaAs/GaAs系材料あるいはInGaAs-AlGaAs/GaAs系材料を用いることにより、0.8μmから1.1μmの波長のレーザ光を生成でき、Nd:YAG、Nd:シリカ、Yb:YAG、及び、Yb:シリカなど材料で形成された固体レーザやファイバーレーザの励起を行うことができる。 The use of AlGaAs / GaAs-based material or InGaAs-AlGaAs / GaAs-based material, can generate a laser beam having a wavelength of 1.1μm from 0.8μm, Nd: YAG, Nd: silica, Yb: YAG, and, Yb: it is possible to perform excitation of the solid-state laser or a fiber laser material formed of such as silica.

このような構成は、共通光導波路863、複数の1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031、連結光導波路1032、分岐光導波路1033の部分以外に量子井戸の無秩序化を施すことによって形成することができる。 Such a configuration is common optical waveguide 863, a plurality of 1 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler 1031, connecting optical waveguides 1032, by performing the disordering of the quantum well in other portions of the branched optical waveguide 1033 it can be formed. したがって、製造プロセスが簡易となる。 Therefore, the manufacturing process is simplified.

本実施例のレーザ発振器1030は、ウインドー領域1021、1022が設けられているのでレーザ出力の高出力化を図ることができる。 Laser oscillator 1030 in this embodiment, it is possible to increase the output of the laser output because the window region 1021 is provided.

共通光導波路863側から出力光867を取り出す場合は、端面865に低反射率コートを施し、端面866に高反射率コートを施す。 If the common optical waveguide 863 side taking out an output light 867 performs a low-reflectance coating to the end surface 865 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 866. この時は、ウインドー領域1022のみを設ける構成とすることもできる。 This time can also be configured to provide only window region 1022.

分岐光導波路1033側から出力光868を取り出す場合は、端面866に低反射率コートを施し、端面865に高反射率コートを施す。 When taking out the output light 868 from the branching optical waveguide 1033 side performs a low reflectance coating on the end face 866 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 865. この時は、ウインドー領域1021のみを設けることもできる。 This time, it is also possible to provide only window region 1021.

分岐光導波路1033を連結光導波路1032と同様に曲線状にして、位相整合を維持しつつ、光の出射点を等間隔にすることもできる。 And a branch optical waveguide 1033 in the same manner curvilinear consolidated optical waveguide 1032, while maintaining the phase matching emitting point of light can be at regular intervals. 共通光導波路862を曲線状にして、寄生共振器の発生を防ぐようにすることもできる。 And a common optical waveguide 862 in a curved shape, it is also possible to prevent the occurrence of parasitic resonator.

本実施例に図28ないし図31において示した非対称ツリー状光カプラを用いることができる。 Can be used an asymmetric tree-shaped optical coupler shown in this embodiment in FIGS. 28 to 31. 非対称ツリー状光カプラを適切に設計することによって波長選択性を持たせることができるので、特定の波長でレーザ発振を生じさせることができる。 It is possible to provide the wavelength selectivity by appropriately designing an asymmetric tree-like light coupler, it is possible to produce a laser oscillation at a specific wavelength.

また、基板861としてInP基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をInGaAsP系材料で構築することもできる。 Further, an InP substrate as the substrate 861, an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed in InGaAsP-based material. この場合、ウインドー領域は再成長によって構築する。 In this case, the window area is constructed by re-growth. InGaAsP/InP系材料を用いることにより1.3μmから1.6μmの波長のレーザ光を生成でき、エルビウムドープファイバ光増幅器、ラマン光増幅器、及び、四光波混合の励起光源とすることができる。 It the can generate a laser beam having a wavelength of 1.6μm from 1.3μm using InGaAsP / InP based material, erbium-doped fiber amplifier, a Raman optical amplifier, and may be an excitation light source of four-wave mixing.

基板861としてGaAs基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をInGaAsP系材料で構築することもできる。 A GaAs substrate as a substrate 861, an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed in InGaAsP-based material. InGaAsP/GaAs系材料を用いることにより、0.8μmから1.1μmの波長のレーザ光を生成でき、Nd:YAG、Nd:シリカ、Yb:YAG、及び、Yb:シリカなど材料で形成された固体レーザやファイバーレーザの励起を行うことができる。 By using the InGaAsP / GaAs material, it can generate a laser beam having a wavelength of 1.1μm from 0.8μm, Nd: YAG, Nd: silica, Yb: YAG, and, Yb: formed of a material such as silica solids it is possible to perform the excitation of the laser and fiber laser.

本実施例のレーザ発振器1030の構成は、図26、図27、図28、図32、図34、図36、図39、図40、図55、図56、図57、図61、図64、図65、図77、図78、図82、及び、図85に対して適用することができる。 Configuration of the laser oscillator 1030 of the embodiment, FIGS. 26, 27, 28, 32, 34, 36, 39, 40, 55, 56, 57, 61, 64, Figure 65, Figure 77, Figure 78, Figure 82 and, can be applied to FIG. 85.

本実施例のレーザ発振器1030の構成を図55に示した光集積回路700に適用することができる。 The configuration of the laser oscillator 1030 of the present embodiment can be applied to an optical integrated circuit 700 shown in FIG. 55. このようにして構成した光集積回路700を図63に示した固体レーザの励起光源765もしくは771として用いることができる。 Such an optical integrated circuit 700 was constructed can be used as an excitation light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG. 63.

本実施例のレーザ発振器1030の構成を、図56に示した光集積回路710に適用することができる。 The configuration of the laser oscillator 1030 of the present embodiment can be applied to an optical integrated circuit 710 shown in FIG. 56. このようにして構成した光集積回路710を図63に示した固体レーザの励起光源765もしくは771として用いることができる。 Such an optical integrated circuit 710 was constructed can be used as an excitation light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG. 63.

第六十七実施例 Sixty seventh embodiment

図90に本発明の第六十七実施例のレーザ発振器1040を示す。 Figure 90 shows a laser oscillator 1040 sixty-seventh embodiment of the present invention. 本実施例は、図89に示したレーザ発振器1030の変型例である。 This embodiment is an modified example of the laser oscillator 1030 shown in FIG. 89. 本実施例では、複数の1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031を、列1045と列1046の二列に並べ、各列に属する1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031を、連結光導波路1032を介して交互に接続した。 In this embodiment, an active multi-mode interference type optical coupler 1031 of a plurality of 1 × 2, arranged in two rows of columns 1045 and the column 1046, an active multi-mode interferometer type light 1 × 2 belonging to each column the coupler 1031, and alternately connected via the connecting optical waveguide 1032. 光導波路は全て光増幅機能を有する能動型として構成した。 All optical waveguide is configured as an active type having a light amplification function.

列1045にはN個(N≧1)のマルチモード干渉器型光カプラ1031を設けることができ、列1046にはN+1個のマルチモード干渉器型光カプラ1031を設けることができる。 The column 1045 can be provided a multi-mode interference type optical coupler 1031 of N (N ≧ 1), the column 1046 can be provided (N + 1) of the multi-mode interference type optical coupler 1031.

図90はN=3の場合を示している。 Figure 90 shows the case of N = 3. 列1045には3個の1×2のマルチモード干渉器型光カプラ1031が設けられている。 MMI coupler type optical coupler 1031 of three 1 × 2 is provided in the column 1045. 列1046には4個の1×2のマルチモード干渉器型光カプラ1031が設けられている。 MMI coupler type optical coupler 1031 of the four 1 × 2 is provided in the column 1046. 列1046の両端のマルチモード干渉器型光カプラ1031には位相調整光導波路1041が設けられている。 Phase adjustment optical waveguide 1041 is provided in the multi-mode interference type optical coupler 1031 across the column 1046.

1×2のマルチモード干渉器型光カプラ1031の共通光導波路1042と端面865の間にはウインドー領域1044が設けられている。 Window region 1044 is provided between the common optical waveguide 1042 and the end face 865 of the 1 × 2 multi-mode interference type optical coupler 1031. また、1×2のマルチモード干渉器型光カプラ1031の共通光導波路1042と端面866の間にはウインドー領域1043が設けられている。 Also, window region 1043 is provided between the common optical waveguide 1042 and the end face 866 of the 1 × 2 multi-mode interference type optical coupler 1031. これらのウインドー領域によってレーザ出力を大出力化できる。 It large output of the laser output by these window regions.

複数の1×2のマルチモード干渉器型光カプラ1031は互いに光学的に結合しており、端面865と端面866によって形成される共振器によってレーザ発振が生じる。 MMI coupler type optical coupler 1031 of a plurality of 1 × 2 is optically coupled to each other, the laser oscillation occurs by the resonator formed by the end face 865 and the end face 866. 複数の共通光導波路1042から出射するレーザ光は位相同期している。 Laser beam emitted from a plurality of common light waveguide 1042 are phase-synchronized.

マルチモード干渉器型光カプラ1031のマルチモード干渉器は広い面積を有している。 MMI coupler of the multi-mode interference type optical coupler 1031 has a large area. この領域を能動型とすることにより、レーザ発振器1040は大きなレーザ光出力を生成することができる。 By this region and active, the laser oscillator 1040 may generate a large laser output. しかも、多数のマルチモード干渉器型光カプラを相互接続したので、能動型のマルチモード干渉器の総面積を大きく取ることができる。 Moreover, it is possible to so many multi-mode interference type optical coupler interconnected, a large total area of ​​the active MMI coupler of. この結果、さらに大きなレーザ出力光を生成できる。 As a result, it is possible to further generate a large laser output beam.

基板861としてはGaAsを用い、光増幅機能を有する光導波路はAlGaAs系材料もしくはInGaAs-AlGaAs系材料を用いて構成している。 A GaAs as a substrate 861, an optical waveguide having an optical amplification function is configured using the AlGaAs-based material or InGaAs-AlGaAs material. また、ウインドー領域1043、1044の構造は図72に示した構造を用いる。 The structure of the window regions 1043, 1044 are used the structure shown in FIG. 72.

このような構成は、複数の1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031、連結光導波路1032、共通光導波路1042、及び、位相調整光導波路1041の部分以外に量子井戸の無秩序化を施すことによって形成することができる。 Such a configuration, a plurality of 1 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler 1031, consolidated optical waveguide 1032, a common optical waveguide 1042 and, in addition part of the phase adjustment waveguide 1041 disordering of the quantum well it can be formed by applying. したがって、製造プロセスが簡易となる。 Therefore, the manufacturing process is simplified.

端面865側から出力光867を取り出す場合は、ウインドー領域1044のみを設ける構成とすることもできる。 If the end face 865 side taking out an output light 867 may be configured to provide only window region 1044. この時は、端面865に低反射率コートを施し、端面866に高反射率コートを施す。 This time, subjected to a low reflectance coating on the end face 865 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 866.

端面866側から出力光868を取り出す場合は、ウインドー領域1043のみを設けることもできる。 If the end face 866 side taking out an output light 868 can be provided only window region 1043. この時は、端面866に低反射率コートを施し、端面865に高反射率コートを施す。 This time, subjected to a low reflectance coating on the end face 866 is subjected to a high-reflectivity coating to the end surface 865.

列1046の方が多数のマルチモード間初期型光カプラ1031を備えていることから、端面866側から出力光を取り出すことが好ましい。 Since the direction of the column 1046 is provided with a number of multi-mode between the initial optical coupler 1031, it is preferable to take out the output light from the end face 866 side. 位相調整光導波路1041からの出力光は共通光導波路1042からの出力光より小さいため、端面865からの出力光は均一性が良くないということもある。 Since the output light from the phase adjustment waveguide 1041 smaller than the output light from the common optical waveguide 1042, the output light from the end face 865 is sometimes referred to as poor uniformity.

また、基板861としてInP基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をInGaAsP系材料で構築することもできる。 Further, an InP substrate as the substrate 861, an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed in InGaAsP-based material. この場合、ウインドー領域は再成長によって構築する。 In this case, the window area is constructed by re-growth.

本実施例のレーザ発振器1040の構成は図32、図33、図55、図56、及び、図57に対して適用することができる。 Configuration of the laser oscillator 1040 of the embodiment 32, 33, 55, 56, and can be applied to FIG. 57.

本実施例のレーザ発振器1040の構成を、図55に示した光集積回路700に適用することができる。 The configuration of the laser oscillator 1040 of the present embodiment can be applied to an optical integrated circuit 700 shown in FIG. 55. このようにして構成した光集積回路700を図63に示した固体レーザの励起光源765もしくは771として用いることができる。 Such an optical integrated circuit 700 was constructed can be used as an excitation light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG. 63.

本実施例のレーザ発振器1040の構成を、図56に示した光集積回路710に適用することができる。 The configuration of the laser oscillator 1040 of the present embodiment can be applied to an optical integrated circuit 710 shown in FIG. 56. このようにして構成した光集積回路710を図63に示した固体レーザの励起光源765もしくは771として用いることができる。 Such an optical integrated circuit 710 was constructed can be used as an excitation light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG. 63.

第六十八実施例 Sixty-eighth embodiment

図91に本発明の第六十八実施例のレーザ発振器1050を示す。 It shows a laser oscillator 1050 sixty-eighth embodiment of the present invention in FIG. 91. 本実施例は、図90に示したレーザ発振器1040の変型例である。 This embodiment is an modified example of the laser oscillator 1040 shown in FIG. 90. 1×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1031に代えて、列1046に2×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1051を設けた点が異なる。 Instead of the 1 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler 1031, a point of providing an active multi-mode interference type optical coupler 1051 of 2 × 2 in the column 1046 are different. 2×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1051の分岐光導波路1052から端面866側へレーザ光が出力される。 Laser light is output from the 2 × 2 branching optical waveguide 1052 of the active multi-mode interference type optical coupler 1051 to the end surface 866 side.

ひとつの2×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1051ごとに、分岐光導波路1052はふたつあるので、図90の場合と比べて出力光導波路の断面積が2倍となる。 One for each 2 × 2 of the active multi-mode interference type optical coupler 1051, the branched optical waveguide 1052 is two, the cross-sectional area of ​​the output optical waveguide as compared with the case of FIG. 90 is doubled. したがって、端面866側でのカタストロフィック光学損傷は生じにくくなる。 Accordingly, catastrophic optical damage at the end face 866 side becomes unlikely to occur.

なお、列1045側にも2×2の能動型マルチモード干渉器型光カプラ1051を設けることができる。 Incidentally, it is possible to provide an active multi-mode interference type optical coupler 1051 of 2 × 2 in column 1045 side. この構成では端面865側でのカタストロフィック光学損傷も生じ難くなる。 Catastrophic optical damage at the end face 865 side in this configuration is also less likely to occur.

レーザ発振器1050を構成する光導波路を、全て光増幅機能を有する能動型光導波路とすることもできる。 An optical waveguide constituting the laser oscillator 1050 may be an active optical waveguide having all optical amplification function. この場合は、レーザ発振器1050の製造が容易となる。 In this case, it is easy to manufacture the laser oscillator 1050.

第六十九実施例 Sixty ninth embodiment

図92に本発明の第六十九実施例の光カプラ1060を示す。 Figure 92 shows the optical coupler 1060 of the sixty-ninth embodiment of the present invention. 本実施例の光カプラ1060はマルチモード干渉器型光カプラ1061と複数の1×2光分岐路1064を備えている。 The optical coupler 1060 of this example comprises a multi-mode interference type optical coupler 1061 and a plurality of 1 × 2 optical branching path 1064. マルチモード干渉器型光カプラ1061と複数の1×2型光分岐路1064は連結光導波路1063を介して連結されている。 MMI coupler type optical coupler 1061 and a plurality of 1 × 2 type optical branching path 1064 is coupled through a coupling optical waveguide 1063. 光カプラ1060は、共通光導波路1062と分岐光導波路1065を備えている。 The optical coupler 1060 is provided with a branch optical waveguide 1065 and the common optical waveguide 1062. 連結光導波路1063はマルチモード干渉器型光カプラ1061の分岐光導波路を兼ねている。 Coupling the optical waveguide 1063 also serves as a branching optical waveguide of the multi-mode interference type optical coupler 1061. 1×2光分岐路1064としてはY字型光分岐路を用いることができる。 1 × 2 as the optical branching path 1064 may be a Y-shaped optical branching path.

マルチモード干渉器型光カプラ1061の分岐間隔をs1とし、光導波路の幅をw1とする。 Branch spacing of the multi-mode interference type optical coupler 1061 and s1, the width of the optical waveguide and w1. 図90(a)においては、s1はふたつの連結光導波路1063の間隔に相当し、w1は連結光導波路1063の幅に相当する。 In FIG. 90 (a), s1 corresponds to the spacing of the two connecting optical waveguides 1063, w1 corresponds to the width of the connecting waveguide 1063.

マルチモード干渉器型光カプラ1061を半導体材料から成る光導波路で構築すると、一例として、s1は10μm程度、w1は2μm程度となり、これらの値を任意に変えることは難しい。 When building a multi-mode interference type optical coupler 1061 in an optical waveguide made of semiconductor material, for example, s1 is 10μm approximately, w1 becomes about 2 [mu] m, it is difficult to change these values ​​arbitrarily. 特に、図67や図68に示したようなテーパ状光波路845を設けた構成ではw1/s1の値を大きくすることが難しい。 In particular, it is difficult to increase the value of w1 / s1 in the configuration provided with the tapered optical waveguides 845 as shown in FIG. 67 and FIG. 68. このため、マルチモード干渉器型光カプラの分岐側に光増幅機能を有する光導波路からなる光増幅素子を接続する構成においては、光増幅素子の配列密度はw1/s1となり、概略20%程度となる。 Therefore, in the configuration of connecting the optical amplifier comprising an optical waveguide having an optical amplification function to branch side of the multi-mode interference type optical coupler, the arrangement density of the optical amplifier is w1 / s1 becomes a schematic about 20% Become. この値は、大出力のレーザ光出力が必要な場合には十分とは言えない。 This value is not sufficient, if necessary laser beam output of large output.

本実施例は、このような問題を解決するために、マルチモード干渉器型光カプラの分岐側光導波路にY字型光分岐路1064を接続して、さらに分岐を行ったものである。 This embodiment, in order to solve such a problem, by connecting the Y-shaped optical branching path 1064 to the branch optical wave guide of the multi-mode interference type optical coupler, in which was further branching. これにより分岐する光導波路の数を2倍に増やすことができ、分岐光導波路1065の間隔s2をs1の半分にすることができる。 This makes it possible to increase to double the number of optical waveguide branches, the distance s2 of the branched optical waveguides 1065 may be half of s1. このため、光増幅素子の配列密度はw1/s2となり、40%程度に増加させることができる。 Therefore, the arrangement density of the optical amplifier can be increased w1 / s2, and the approximately 40%. また、さらに1×2光分岐路を設けて分岐数を増やして、光増幅素子の配列密度を増加させることもできる。 Still 1 × 2 Increase optical branching path number of branches provided, it is also possible to increase the arrangement density of the optical amplifier.

また、マルチモード干渉器型光カプラ1061の分岐数は2に限定されず。 Further, the number of branches of the multi-mode interference type optical coupler 1061 is not limited to two. 2以上の任意の値を取ることができる。 It is possible to take any of the values ​​of two or more. 光カプラ1060は、アレイ状導波路回折格子に適用することができる。 The optical coupler 1060 may be applied in an array waveguide diffraction grating. 分岐光導波路1065の先にアレイ状導波路を接続することによってアレイ状導波路回折格子を構築することができる。 It can be constructed an array waveguide diffraction grating by connecting an array waveguide ahead of the branched optical waveguides 1065.

例えば、図1において、光カプラ3として光カプラ1060を用いることができる。 For example, in FIG. 1, it is possible to use an optical coupler 1060 as the optical coupler 3. このようにすれば、光増幅素子の密度を向上させることができる。 In this way, it is possible to improve the density of the optical amplifier. 同様に、図3、図4、図5、図7、図8、図9、図13、図14、図15、図16、図17、図18、図19、図20、図22、図33、図35、図37、図53、図56、図59、図60、図66、図83、及び、図84に対して光カプラ1060を適用することができる。 Similarly, FIGS. 3, 4, 5, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 33 , 35, 37, 53, 56, 59, 60, 66, 83, and can be applied to optical coupler 1060 with respect to FIG. 84.

また、光カプラ1060はツリー状光カプラとして用いることができる。 Further, the optical coupler 1060 may be used as a tree-like optical coupler. 例えば、図26においてツリー状光カプラ376を代替することができる。 For example, it is possible to substitute a tree-shaped optical coupler 376 in FIG. 26. 同様に、図15、図16、図17、図18、図27、図28、図32、図34、図36、図39、図40、図45、図55、図61、図64、図65、図66、図77、図82、図83、及び、図85に対して光カプラ1060を適用できる。 Similarly, 15, 16, 17, 18, 27, 28, 32, 34, 36, 39, 40, 45, 55, 61, 64, 65 , 66, 77, 82, 83 and, can be applied to optical coupler 1060 with respect to FIG. 85.

1×2光分岐路1064として、図90(b)に示す方向性結合器1066を用いることもできる。 As 1 × 2 optical branching path 1064, it is also possible to use a directional coupler 1066 shown in FIG. 90 (b). 光カプラ1060は受動型光カプラ、光増幅機能を有する能動型光カプラとして構築することができる。 The optical coupler 1060 may be constructed as active optical coupler with passive optical couplers, the optical amplification function. 光カプラ1060は受動型光導波路と光増幅機能を有する能動型光導波路を組み合わせたハイブリッド型として構築することもできる。 The optical coupler 1060 may be constructed as a hybrid type which is a combination of the active optical waveguide having a passive optical waveguide and the optical amplification function.

光カプラ1060は、本明細書で説明してきたアレイ状導波路回折格子と光増幅素子を組み合わせた光増幅器、レーザ発振器に適用することができる。 The optical coupler 1060 is applicable to the optical amplifier, a laser oscillator that combines an array waveguide grating and an optical amplifying device has been described herein. また、光カプラ1060は、本明細書で説明してきたツリー状光カプラを用いた光増幅器、レーザ発振器に適用することができる。 Further, the optical coupler 1060, an optical amplifier using a tree-like optical coupler has been described herein, it may be applied to the laser oscillator.

図93に本発明の本実施例の変型例の光カプラ1070を示す。 Figure 93 shows the optical coupler 1070 of variation of the embodiment of the present invention. この光カプラ1070はツリー状光カプラ1071、アレイ状導波路1072、及び、共通光導波路1073から成る。 The optical coupler 1070 is a tree-shaped optical coupler 1071, the arrayed waveguide 1072, and consists of a common optical waveguide 1073. ツリー状光カプラ1071は複数のY字型光分岐路もしくは方向性結合器を組み合わせて構築されている。 Tree-like optical coupler 1071 is constructed by combining a plurality of Y-shaped optical branching path or a directional coupler.

光カプラ1070には複数の光増幅素子1074を接続することにより、光増幅器、もしくはレーザ発振器として機能させることができる。 By connecting a plurality of optical amplifier 1074 to the optical coupler 1070 can function as an optical amplifier or a laser oscillator.

ツリー状光カプラ1071がY字型光分岐路もしくは方向性結合器の組み合わせから構築されているので、前述の光増幅素子の配列密度w1/s1の値を高い値にすることができる。 Since tree-like optical coupler 1071 is constructed from a combination of Y-shaped optical branching path or a directional coupler, it may be a high value the value of the array density w1 / s1 of the preceding optical amplifier. なお、ツリー状光カプラ1071はY字型光分岐路と方向性結合器を組み合わせて構築しても良い。 Incidentally, a tree-like optical coupler 1071 may be constructed by combining a Y-shaped optical branching path and a directional coupler.

光カプラ1070は、アレイ状導波路回折格子として機能する。 The optical coupler 1070, functions as arrayed waveguide grating. このため、例えば、図1において、光カプラ3として光カプラ1070を用いることができる。 Thus, for example, in FIG. 1, it is possible to use an optical coupler 1070 as the optical coupler 3. このようにすれば、光増幅素子の密度を向上させることができる。 In this way, it is possible to improve the density of the optical amplifier. 同様に、図3、図4、図5、図7、図8、図9、図13、図14、図15、図16、図17、図18、図19、図20、図22、図33、図35、図37、図53、図56、図59、図60、図66、図83、及び、図84に対して光カプラ1070を適用することができる。 Similarly, FIGS. 3, 4, 5, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 33 , 35, 37, 53, 56, 59, 60, 66, 83, and can be applied to optical coupler 1070 with respect to FIG. 84.

第七十実施例 Seventy Example

再び図15を参照して本発明の第七十実施例のレーザ発振器について述べる。 Described laser oscillator seventieth embodiment of the present invention with reference to FIG. 15 again. 本実施例では、光カプラ220として、マルチモード干渉器型光カプラに代えて、ツリー状光カプラを用いた。 In this embodiment, as the optical coupler 220, in place of the multi-mode interference type optical coupler, using a tree-like optical coupler. ツリー状光カプラは、図26などに示したような、Y字型光分岐路もしくは方向性結合器を組み合わせて構成した光カプラである。 Tree-shaped optical coupler, as shown in such FIG. 26, an optical coupler formed by combining a Y-shaped optical branching path or a directional coupler. また、Y字型光分岐路と方向性結合器を組み合わせて、ツリー状光カプラを構築しても良い。 Further, by combining the Y-shaped optical branching path and the directional coupler may be constructed a tree-like optical coupler.

このように構成すると、第六十九実施例に説明したことと同じ理由により、図91において示した、光増幅素子の配列密度w1/s1の値を高い値にすることができる。 With this configuration, for the same reason as that described in the sixty-ninth embodiment, shown in FIG. 91, it is possible to make the value of the array density w1 / s1 of optical amplifier to a high value.

同様に、図16、図17、図18、図66、及び、図83の光カプラとしてツリー状光カプラを用いることができる。 Similarly, 16, 17, 18, 66 and, can be used a tree-like optical coupler as the optical coupler of Figure 83.

図15において、光カプラ220のマルチモード干渉器229に光増幅機能を持たすことができる。 15, it can be a multi-mode interferometer 229 of the optical coupler 220 Motas an optical amplification function. マルチモード干渉器229に光増幅機能を持たせた構成は、図16と図17に示した構成に対しても適用できる。 MMI coupler 229 configured which gave an optical amplification function is applicable to the configuration shown in FIGS. 16 and 17. これらの場合、半導体光増幅素子201ないし208は省略することもできる。 In these cases, the semiconductor optical amplifier device 201 through 208 may be omitted.

図18において、光カプラ220のマルチモード干渉器229に光増幅機能を持たすことができる。 18, it can be a multi-mode interferometer 229 of the optical coupler 220 Motas an optical amplification function. マルチモード干渉器229に光増幅機能を持たせた構成は、図83 Configuration to the multi-mode interferometer 229 to have an optical amplification function, FIG. 83
に示した構成に対しても適用できる。 It can also be applied to the configuration shown in. これらの場合は、半導体光増幅素子231は省略することもできる。 In these cases, the semiconductor optical amplifier 231 may be omitted.

第七十一実施例 Seventy first embodiment

図94に本発明の第七十一実施例のマルチモード干渉器型光カプラ10801090 、及び、 1100を示す。 MMI coupler type optical coupler 1080, 1090 seventy-first embodiment of the present invention in FIG. 94, and shows the 1100. これらのマルチモード干渉器型光カプラは反射型である。 These multi-mode interference type optical coupler is a reflective type.

図94(a)に示すマルチモード干渉器型光カプラ1080は基板1081上に能動型のマルチモード干渉器1082と単一モード導波路から成る共通光導波路1083を備えている。 MMI coupler type optical coupler 1080 shown in FIG. 94 (a) is provided with a common optical waveguide 1083 composed of the multi-mode interferometer 1082 and the single-mode waveguide of the active on the substrate 1081. 基板1081の端面1085には低反射率コートを施し、もう一方の端面1084には高反射率コートを施してある。 The end surface 1085 of the substrate 1081 subjected to low reflectance coating, on the other end face 1084 are subjected to a high reflectance coating. 出力光1086は端面1085側から取り出している。 Output light 1086 is taken out from the end surface 1085 side. マルチモード干渉器型光カプラ1080は一端子型の反射型マルチモード干渉器型光カプラである。 MMI coupler type optical coupler 1080 is a reflection type multi-mode interference type optical coupler of one terminal type.

マルチモード干渉器型光カプラ1080は図94(b)に示す透過型の1×1マルチモード干渉器型光カプラ1087をG-G'線で折り返した構造と等価である。 MMI coupler type optical coupler 1080 is equivalent to the structure of 1 × 1 MMI coupler type optical coupler 1087 of the transmission type folded at line G-G 'shown in FIG. 94 (b). 透過型の1×1マルチモード干渉器型光カプラ1087に入射した入力光1088は出力光1089として出射される。 1 × 1 MMI coupler type optical coupler 1087 inputs light 1088 incident on the transmission type is emitted as output light 1089. 透過型の1×1マルチモード干渉器型光カプラ1087に光増幅の機能を持たせれば、入力光1088は増幅されて出力光1089として出射される。 If ask no transmission function of the optical amplifier to 1 × 1 MMI coupler type optical coupler 1087, the input light 1088 is emitted is amplified as the output light 1089. さらに透過型の1×1マルチモード干渉器型光カプラ1087の両端面に適切な反射率を持たせれば、レーザ発振器として機能する。 If you ask further have adequate reflectivity to both end faces of the transmission-type 1 × 1 MMI coupler type optical coupler 1087, functions as a laser oscillator.

翻って、図94(a)に示すマルチモード干渉器型光カプラ1080は、端面1085には低反射率コートを施し、もう一方の端面1084には高反射率コートを施してあるのでレーザ発振を生じる。 On reflection, the multi-mode interference type optical coupler 1080 shown in FIG. 94 (a) is an end face 1085 performs low-reflectivity coating, the laser oscillation since the other end face 1084 are subjected to a high reflectance coating occur. そして、出力光1086は端面1085側から取り出すことができる。 Then, output light 1086 can be removed from the end surface 1085 side.

マルチモード干渉器型光カプラ1080を用いて構築したレーザ発振器は、透過型の1×1マルチモード干渉器型光カプラ1087を用いて構築したレーザ発振器よりも専有面積が小さくて済むという利点がある。 Laser oscillator constructed using a multi-mode interference type optical coupler 1080 has the advantage that a small footprint than the laser oscillator constructed using the 1 × 1 MMI coupler type optical coupler 1087 of the transmission type .

共通光導波路1083には受動型光導波路もしくは能動型光導波路を用いることができる。 The common optical waveguide 1083 may be used a passive type optical waveguide or the active optical waveguide. 共通光導波路1083として受動型光導波路を用いた場合は大出力のレーザ光を生成することができる。 When using a passive optical waveguide as a common optical waveguide 1083 can generate a laser beam of high output. これは共通光導波路1083がウインドー領域として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐためである。 This common waveguide 1083 functions as window regions is to prevent the catastrophic optical damage of the end face.

一方、共通光導波路1083として能動型光導波路を用いた場合は、製造プロセスがより簡易となる。 On the other hand, in the case of using the active optical waveguide as a common optical waveguide 1083, the manufacturing process becomes more simplified. 能動型光導波路と受動型光導波路を別々に形成する必要が無いからである。 This is because there is no need to form separately the active optical waveguide and the passive optical waveguide.

図94(c)にマルチモード干渉器型光カプラ1090を示す。 Figure 94 shows a multi-mode interference type optical coupler 1090 to (c). マルチモード干渉器型光カプラ1090は2端子型の反射型のマルチモード干渉器型光カプラである。 MMI coupler type optical coupler 1090 is a reflection type multi-mode interference type optical coupler of the 2-terminal type. 透過型の2×2マルチモード干渉器型光カプラを折り返したものと同じ機能を有する。 Having the same functions as those folded a transmission 2 × 2 multi-mode interference type optical coupler. マルチモード干渉器型光カプラ1090はふたつの単一モード導波路から成る分岐導波路1091と1092を備えている。 MMI coupler type optical coupler 1090 is provided with a branching waveguide 1091 and 1092 consisting of two single-mode waveguides.

マルチモード干渉器型光カプラ1090の、基板1081の端面1085には低反射率コートを施し、もう一方の端面1084には高反射率コートを施してある。 Multi-mode interference type optical coupler 1090, the end surface 1085 of the substrate 1081 subjected to low reflectance coating, on the other end face 1084 are subjected to a high reflectance coating. また、マルチモード干渉器1082は能動型であるので、レーザ光を生成することができる。 Further, since the MMI coupler 1082 is active, it is possible to generate a laser beam.

分岐導波路1091と1092は受動型光導波路もしくは能動型光導波路を用いることができる。 A branching waveguide 1091 1092 may be used a passive type optical waveguide or the active optical waveguide. 分岐導波路1091と1092として受動型光導波路を用いた場合は大出力のレーザ光を生成することができる。 When using the passive optical waveguide as branching waveguide 1091 and 1092 may generate a laser beam of high output. これは分岐導波路1091と1092がウインドー領域として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐためである。 This is because the branch waveguides 1091 and 1092 functions as window regions, preventing catastrophic optical damage of the end face.

一方、分岐導波路1091と1092として能動型光導波路を用いた場合は、製造プロセスがより簡易となる。 On the other hand, in the case of using the active optical waveguide as branching waveguide 1091 and 1092, the manufacturing process becomes more simplified. 能動型光導波路と受動型光導波路を別々に形成する必要が無いからである。 This is because there is no need to form separately the active optical waveguide and the passive optical waveguide.

図94(d)にマルチモード干渉器型光カプラ1100を示す。 Figure 94 shows a multi-mode interference type optical coupler 1100 (d). マルチモード干渉器型光カプラ1100は1端子型の反射型のマルチモード干渉器型光カプラである。 MMI coupler type optical coupler 1100 is a multi-mode interference type optical coupler reflective type 1 terminal. 共通光導波路1083にテーパ状光導波路1101を備えている。 And a tapered optical waveguide 1101 to the common optical waveguide 1083. テーパ状光導波路1101を設けることによって、製造誤差によって生じる特性変動を抑えることができる。 By providing a tapered optical waveguide 1101, it is possible to suppress characteristic variation caused by manufacturing error. また、電流注入量の変化や温度変化による特性変動も抑えることができる。 Further, it is also possible to suppress characteristic variation due to the change or the temperature change of the current injection amount.

テーパ状光導波路は図94(c)に示したマルチモード干渉器型光カプラ1090に設けることもできる。 Tapered optical waveguides can be provided to the multi-mode interference type optical coupler 1090 shown in FIG. 94 (c).

第一実施例の補足 A supplement to the first embodiment

再び図1を参照して、本発明の第一実施例について補足する。 Referring again to FIG. 1, supplement for the first embodiment of the present invention. 図1においては、n個の半導体光増幅素子と第一の光カプラ(光カプラ3)と第二の光カプラ(光カプラ13)から成り立っており、第j番目の半導体光増幅素子について、光カプラ3から半導体光増幅素子までの光導波路長(入力側光路長)をLIj、半導体光増幅素子から光カプ