WO2018159717A1 - 光源装置、光源利用装置、複数波長光発生方法、光素子及び光増幅器 - Google Patents

光源装置、光源利用装置、複数波長光発生方法、光素子及び光増幅器 Download PDF

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WO2018159717A1
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light
optical
optical waveguide
light source
source device
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PCT/JP2018/007635
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智洋 北
直克 山本
松本　敦
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国立大学法人東北大学
国立研究開発法人情報通信研究機構
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/0239—Combinations of electrical or optical elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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    • G02B6/125—Bends, branchings or intersections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
    • H01S5/14—External cavity lasers

Definitions

  • the present invention relates to a light source device, a light source utilization device, a multi-wavelength light generation method, an optical element, and an optical amplifier.
  • a light source device that includes an optical amplifier that amplifies light by stimulated emission and an optical waveguide optically connected to the optical amplifier and generates light having a predetermined target wavelength is known.
  • the light source device described in Patent Document 1 includes two annular optical waveguides that respectively constitute two ring resonators together with an optical waveguide.
  • the optical waveguide is configured such that the light output from the optical amplifier passes through the two ring resonators in sequence and then is input to the optical amplifier (in other words, returns).
  • the two ring resonators have different resonating wavelengths.
  • the optical waveguide has a control unit for controlling the amplitude of light between two ring resonators.
  • the control unit reduces the amplitude of light in a predetermined wavelength range different from the target wavelength. According to this light source device, light having a target wavelength can be generated.
  • the light output from the optical amplifier passes through one of the two ring resonators, passes through the control unit, passes through the other of the two ring resonators, and then Input to optical amplifier.
  • the number of times the light is controlled by the control unit before the light output from the optical amplifier is input to the optical amplifier is one. Therefore, every time light passes through the control unit, a control amount (for example, an amplitude reduction amount) controlled by the control unit may be set to a relatively large value. For this reason, there is a possibility that the control amount cannot be changed quickly.
  • One of the objects of the present invention is to change the control amount quickly.
  • a light source device includes an optical amplifier that amplifies light by stimulated emission, a first optical waveguide optically connected to the optical amplifier, a plurality of annular optical waveguides, and a plurality of second optical waveguides.
  • Each of the second optical waveguides has a resonance part that forms a ring resonator together with a corresponding annular optical waveguide of the first optical waveguide and the plurality of annular optical waveguides at one end, and has a predetermined wavelength range. Is provided at the other end.
  • Each of the second optical waveguides has a control unit that controls the amplitude of the light passing through the second optical waveguide and the phase of the light between the reflection unit and the resonance unit.
  • the optical amplifier has a light output unit that outputs light having different wavelength ranges from each second optical waveguide to the outside at a portion opposite to the connection side with the first optical waveguide. Yes.
  • any one of an optical synthesizer device, a microwave generation device, a terahertz wave generation device, a pulsed light generation device, and an optical fiber wireless device uses the light source device as a light source.
  • the multi-wavelength light generation method includes the following steps. 1. Step of preparing the light source device 2. generating light having a first wavelength range with the optical amplifier of the light source device and outputting the generated light to the first optical waveguide; 3. Step of inputting light input from the optical amplifier to the first optical waveguide to each second optical waveguide via each ring resonator.
  • the control unit controls the amplitude of the light and the phase of the light, respectively, and then, in this reflection unit, the light in the wavelength range different between the second optical waveguides is provided for each of the second optical waveguides. 4. After the reflection, the control unit again controls the amplitude of the light and the phase of the light for each reflected light. 5.
  • Step of outputting light of different wavelength ranges from each second optical waveguide to the first optical waveguide via the ring resonator Lights having different wavelength ranges from the first optical waveguide are input to the optical amplifier.
  • the optical amplifiers amplify light having different wavelength ranges by stimulated emission, and light having a plurality of different wavelength ranges. To output light from the optical output unit to the outside
  • the optical element includes a first optical waveguide optically connected to an optical amplifier that amplifies light by stimulated emission, a plurality of annular optical waveguides, and a plurality of second optical waveguides.
  • Each of the second optical waveguides has a resonance part that forms a ring resonator together with a corresponding annular optical waveguide of the first optical waveguide and the plurality of annular optical waveguides at one end, and has a predetermined wavelength range. Is provided at the other end.
  • the second optical waveguide includes a control unit that controls the amplitude of the light passing through the second optical waveguide and the phase of the light, between the reflection unit and the resonance unit.
  • each 2nd optical waveguide may be output to the optical amplifier connected to a 1st optical waveguide via a ring resonator and a 1st optical waveguide.
  • an optical amplifier that is optically connected to the optical element and amplifies light by stimulated emission is provided at a position opposite to the connection side with the first optical waveguide from each second optical waveguide.
  • the optical output unit outputs light having different wavelength ranges to the outside.
  • the control amount can be changed quickly.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIGS. 3 and 4. It is a graph showing the change with respect to the wavelength of the intensity
  • the light source device 1 of the first embodiment includes a base 10 and an amplification unit 20.
  • FIG. 1 is a perspective view of the light source device 1.
  • FIG. 2 is a plan view of the light source device 1.
  • the light source device 1 is realized by using a technique called silicon photonics.
  • the light source device 1 is realized using silicon (Si) and silicon dioxide (SiO 2 ).
  • the light source device 1 may be realized using a glass material containing quartz, silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride oxide (SiON), or the like.
  • the base 10 corresponds to an optical element.
  • the base 10 may be represented as a wavelength filter.
  • the base 10 is a plate having a rectangular shape having a long side and a short side.
  • the base 10 may have a shape (for example, a square shape, a polygonal shape, an elliptical shape, or a circular shape) different from the rectangular shape.
  • the length of one side of the base 10 is 0.1 mm to 20 mm.
  • the light source device 1 will be described using a right-handed orthogonal coordinate system having an X axis, a Y axis, and a Z axis.
  • the Z axis extends in a direction orthogonal to the base 10 (in other words, the thickness direction of the base 10).
  • the Y axis extends along the short side of the base 10.
  • the X axis extends along the long side of the base 10. 3 to 5 to be described later, the same orthogonal coordinate system as in FIGS. 1 and 2 is used.
  • FIG. 3 is a view of a cross section of the light source device 1 cut along a plane represented by the line III-III in FIG. 2 as viewed in the positive direction of the Y axis.
  • the base 10 includes a first layer L1, a second layer L2, a third layer L3, a fourth layer L4, and a fifth layer that are sequentially stacked in the positive direction of the Z-axis.
  • L5 is provided. Each layer L1 to L5 is plate-shaped.
  • the base 10 may be regarded as a laminate.
  • the first layer L1 is composed of a substrate 101 made of silicon (Si).
  • the second layer L2 is composed of a first cladding part 102 made of silicon oxide (in this example, silicon dioxide (SiO 2 )).
  • the third layer L3 includes a core portion 1031 made of silicon (Si) and a second clad portion 1032 made of silicon oxide (in this example, silicon dioxide (SiO 2 )).
  • the fourth layer L4 includes a third cladding portion 104 made of silicon oxide (in this example, silicon dioxide (SiO 2 )).
  • the fifth layer L5 is composed of a conductive portion 105 made of metal (in this example, tantalum (Ta)).
  • the conductive portion 105 may be made of platinum (Pt).
  • the thickness of the first layer L1 is 30 ⁇ m to 3 mm.
  • the thickness of the second layer L2 is 1 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the thickness of the third layer L3 is 20 nm to 2 ⁇ m.
  • the thickness of the fourth layer L4 is 1 ⁇ m to 7 ⁇ m.
  • the thickness of the fifth layer L5 is 10 nm to 1 ⁇ m.
  • the amplification unit 20 includes an optical amplifier 21 and a connection interface 22.
  • the optical amplifier 21 amplifies light by stimulated emission.
  • the optical amplifier 21 is a quantum dot optical amplifier.
  • the quantum dot optical amplifier may be expressed as a quantum dot semiconductor optical amplifier (QD-SOA) or a quantum dot gain chip.
  • the optical amplifier 21 may be a quantum well optical amplifier. Further, the optical amplifier 21 may be realized using a doped glass or a gain material exhibiting a nonlinear gain such as a Raman gain.
  • the optical amplifier 21 is a plate having a rectangular shape having a long side extending in the X-axis direction and a short side extending in the Y-axis direction.
  • the optical amplifier 21 may have a shape different from the rectangular shape (for example, a square shape, a polygonal shape, an elliptical shape, or a circular shape).
  • the length of one side of the optical amplifier 21 is 0.1 mm to 20 mm.
  • the length of the optical amplifier 21 in the Z-axis direction is 1 ⁇ m to 7 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a view of the cross section of the light source device 1 cut along the plane represented by the line IV-IV in FIG. 2 as viewed in the positive direction of the Y axis.
  • the optical amplifier 21 includes a first electrode 211, a first cladding part 212, a quantum dot part 213, a second cladding part 214, and a stacked structure sequentially in the positive direction of the Z-axis.
  • a second electrode 215 is provided.
  • Each of the first electrode 211, the first cladding part 212, the quantum dot part 213, the second cladding part 214, and the second electrode 215 has a plate shape.
  • the optical amplifier 21 may be regarded as a stacked body.
  • the first cladding part 212 is made of an n-type semiconductor.
  • the first cladding 212 is made of n-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs).
  • the quantum dot unit 213 constitutes a quantum dot.
  • the quantum dot is configured by a stacked body including a layer made of indium arsenide (InAs).
  • the second cladding part 214 is made of a p-type semiconductor.
  • the second cladding part 214 is made of p-type aluminum gallium arsenide (AlGaAs).
  • the band gap wavelength of the quantum dot portion 213 is larger than the band gap wavelength of the first optical waveguide 11 described later.
  • the band gap wavelength is a value obtained by converting the band gap of energy into a wavelength.
  • the first electrode 211 is grounded. As shown in FIG. 2, the length of the second electrode 215 in the Y-axis direction (in other words, the width of the second electrode 215) is the length of the optical amplifier 21 in the Y-axis direction (in other words, the optical amplifier 21). Shorter).
  • a first power source (not shown) is connected to the second electrode 215. As a result, power is supplied to the optical amplifier 21.
  • the optical amplifier 21 is fixed to the end surface of the base 10 on the negative side of the X axis among the both end surfaces in the X axis direction.
  • the optical amplifier 21 includes both end surfaces in the X axis direction of the quantum dot portion 213 of the optical amplifier 21 and both end surfaces in the X axis direction of the connection interface 22.
  • the end surface on the negative direction side of the X-axis is fixed so as to contact.
  • the optical amplifier 21 is fixed to the connection interface 22 by a butt joint method.
  • the optical amplifier 21 may not be in contact with the connection interface 22.
  • the optical amplifier 21 includes the end surface on the positive side of the X axis of the quantum dot portion 213 of the optical amplifier 21 in the X axis direction and the end surface of the connection interface 22 in the X axis direction. May be optically connected to the connection interface 22 via an optical system including an optical element such as a lens or an optical fiber.
  • the end face on the positive side of the X-axis has an antireflection film on the entire surface.
  • the reflectance of the antireflection film has a value of 0.01% to 30%.
  • the reflectance of the antireflection film represents the ratio of the intensity of light reflected by the antireflection film to the intensity of light input to the antireflection film.
  • the antireflection film may be expressed as an AR (Anti-Reflection) coating.
  • the end face on the negative direction side of the X-axis is a cleavage plane.
  • the end face on the negative direction side of the X-axis has a partial reflection film having a predetermined reflectance on the entire surface.
  • the reflectance of the partial reflection film represents the ratio of the intensity of light reflected by the partial reflection film to the intensity of light input to the partial reflection film. For example, the reflectance has a value of 30% to 99%.
  • the antireflection film and the partial reflection film may be formed on at least a part of the end face of the optical amplifier 21 (particularly, at least a part corresponding to the end face of the quantum dot portion 213).
  • the optical amplifier 21 generates light having a predetermined first wavelength region R1, as shown in FIG.
  • the first wavelength region R1 is a wavelength range in which the intensity is larger than a value obtained by dividing the maximum value of the intensity of light generated by the optical amplifier 21 by 2.
  • the light intensity corresponds to the light energy. Note that the intensity of light may correspond to the amplitude of light.
  • the optical amplifier 21 outputs the generated light from the end face on the positive side of the X axis among the both end faces in the X axis direction. Further, the optical amplifier 21 amplifies the light input from the end face on the positive side of the X axis among the both end faces in the X axis direction by stimulated emission.
  • the portion of the amplified light that has passed through the partial reflection film is the end surface of the optical amplifier 21 on the negative side of the X axis (light output unit 21A) of both end surfaces in the X axis direction.
  • the passage of light may be expressed as light transmission.
  • the optical amplifier 21 amplifies a portion of the amplified light reflected by the partial reflection film again by stimulated emission, and the amplified light is transmitted along the X axis of both end surfaces in the X axis direction. Output from the end face on the positive direction side.
  • the light (see arrow 164) output to the outside of the light source device 1 from the end surface (light output unit 21A) on the negative direction side of the X axis among the both end surfaces in the X axis direction of the optical amplifier 21. , May be regarded as laser light.
  • the light output to the outside of the light source device 1 is output from a portion corresponding to the end surface of the quantum dot portion 213 on the end surface on the negative direction side of the X axis.
  • connection interface 22 is a plate having a rectangular shape having a long side extending in the X-axis direction and a short side extending in the Y-axis direction.
  • the connection interface 22 may have a shape (for example, a square shape, a polygonal shape, an elliptical shape, or a circular shape) different from the rectangular shape.
  • the length of the connection interface 22 in the Y-axis direction (in other words, the width of the connection interface 22) is shorter than the length of the optical amplifier 21 in the Y-axis direction (in other words, the width of the optical amplifier 21).
  • the length of the connection interface 22 in the Z-axis direction is the length of the quantum dot portion 213 in the Z-axis direction (in other words, the quantum dot portion). 213 thickness). Note that the thickness of the connection interface 22 may be different from the thickness of the quantum dot portion 213.
  • connection interface 22 is embedded in the base 10.
  • the connection interface 22 is in contact with the end face on the positive direction side of the Z-axis among the both end faces of the substrate 101 in the Z-axis direction.
  • the connection interface 22 is located at a portion of the base portion 10 that is an end portion on the negative direction side of the Y axis and an end portion on the negative direction side of the X axis.
  • connection interface 22 is an SSC (Spot Size Converter) that converts a cross-sectional area of a path through which light passes.
  • SSC spot Size Converter
  • the cross-sectional area of the path through which light passes may be represented by the mode field diameter.
  • connection interface 22 accommodates an end portion on the negative direction side of the X axis of the first optical waveguide 11 to be described later. Thereby, the connection interface 22 optically connects the end of the first optical waveguide 11 to be described later on the negative side of the X axis and the optical amplifier 21.
  • FIG. 5 is a view of a cross section of the light source device 1 cut along a plane represented by the line VV in FIGS. 3 and 4 as viewed in the negative direction of the Z axis.
  • the core portion 1031 includes a first optical waveguide 11, N annular optical waveguides 12-1, 12-2,..., 12 -N, and N second optical waveguides 13. -1, 13-2,..., 13-N.
  • N represents a natural number. In this example, N represents 2.
  • the annular optical waveguide 12-n may be represented as the annular optical waveguide 12 when it is not necessary to be distinguished from other annular optical waveguides.
  • n represents each integer of 1 to N.
  • the second optical waveguide 13-n may be expressed as the second optical waveguide 13 when it is not necessary to be distinguished from other second optical waveguides.
  • the annular optical waveguide 12-n and the second optical waveguide 13-n constitute an nth module. Therefore, in this example, the light source device 1 includes N modules (in other words, the first to Nth modules). The first to Nth modules are aligned along the first optical waveguide 11. In this example, the first to Nth modules are aligned in the X-axis direction.
  • the first to Nth modules respectively correspond to N different target wavelengths (in other words, the first to Nth target wavelengths).
  • the target wavelength is a wavelength corresponding to a frequency of 1 GHz to 1 PHz.
  • the length of the path (in other words, the optical path length) through which light passes from the partially reflective film of the optical amplifier 21 to the later-described reflector 134 in the nth module is constant. The length that forms the wave.
  • the first optical waveguide 11 has a predetermined first width and a linear shape extending in the X-axis direction.
  • the first width (in other words, the length of the first optical waveguide 11 in the Y-axis direction) is 40 nm to 4 ⁇ m.
  • the end of the first optical waveguide 11 on the negative direction side of the X axis has a tapered shape whose width becomes narrower as it approaches the end of the negative direction side of the X axis.
  • the end of the first optical waveguide 11 on the negative direction side of the X axis is accommodated in the connection interface 22.
  • the first optical waveguide 11 is optically connected to the optical amplifier 21 via the connection interface 22 at the end on the negative direction side of the X axis.
  • the annular optical waveguide 12-n has an annular shape having a predetermined second width.
  • the annular optical waveguide 12-n has a circular shape having the second width.
  • the annular optical waveguide 12-n may have an elliptical shape having the second width.
  • the second width is equal to the first width. Note that the second width may be different from the first width.
  • the diameter of the annular optical waveguide 12-n is 5 ⁇ m to 50 ⁇ m long.
  • the annular optical waveguide 12-n is located on the positive side of the Y axis with respect to the first optical waveguide 11.
  • the annular optical waveguide 12-n is separated from the first optical waveguide 11 by a predetermined first distance in the Y-axis direction.
  • the first optical waveguide 11 may have a curved portion at a position not adjacent to the annular optical waveguide 12-n.
  • the second optical waveguide 13-n includes a resonance unit 131, a phase control unit 132, an amplitude control unit 133, a reflection unit 134, a first termination unit 135, and a second termination unit 136.
  • the phase control unit 132 and the amplitude control unit 133 constitute a control unit.
  • the resonating part 131 has a linear shape having a predetermined third width.
  • the third width is equal to the first width. Note that the third width may be different from the first width.
  • the resonating unit 131 extends in the X-axis direction so that the annular optical waveguide 12-n is sandwiched between the resonating unit 131 and the first optical waveguide 11 in the Y-axis direction.
  • the resonating unit 131 is separated from the annular optical waveguide 12-n by a predetermined second distance in the Y-axis direction.
  • the second distance is equal to the first distance. Note that the second distance may be different from the first distance.
  • the resonator 131 constitutes a ring resonator together with the first optical waveguide 11 and the annular optical waveguide 12-n.
  • the annular optical waveguide 12-n resonates with light having a plurality of wavelengths different from each other by a predetermined wavelength interval among the light input to the ring resonator.
  • the ring resonator allows light having a plurality of wavelengths different from each other by the wavelength interval among the light input to the ring resonator.
  • FIG. 7 shows the change of the transmittance of the ring resonator with respect to the wavelength by a solid line.
  • the pass rate represents the ratio of the intensity of light output from the ring resonator to the intensity of light input to the ring resonator. As shown in FIG. 7, the pass rate has a maximum value at each of a plurality of wavelengths different from each other by the wavelength interval G1.
  • the ring resonator of the nth module is configured such that the pass rate has a maximum value at the nth target wavelength.
  • the ring resonator controls the wavelength of light passing through the ring resonator by controlling the temperature of the annular optical waveguide 12-n by a first temperature control unit 14-n described later.
  • the coupling coefficient of the ring resonator when the coupling coefficient of the ring resonator is larger than the upper threshold, there is a possibility that laser oscillation occurs at a wavelength different from the nth target wavelength.
  • the coupling coefficient of the ring resonator represents the ratio of the intensity of light output from the resonant ring to the intensity of light input to the ring resonator.
  • the coupling coefficient of the ring resonator is smaller than the lower limit threshold, there is a possibility that laser oscillation does not occur.
  • the resonator 131, the first optical waveguide 11, and the annular optical waveguide 12-n are configured such that the coupling coefficient of the ring resonator has a lower threshold value or an upper threshold value.
  • the lower threshold is 0.2 and the upper threshold is 0.5.
  • the optical amplifier 21 is a quantum well optical amplifier, the lower threshold may be 0.05 and the upper threshold may be 0.15.
  • the phase control unit 132 controls the phase of light passing through the phase control unit 132 when the temperature of the phase control unit 132 is controlled by a second temperature control unit 15-n described later.
  • the phase control unit 132 controls the phase of light having the nth target wavelength among the light passing through the phase control unit 132.
  • the phase control unit 132 is a straight line having a third width and extending in the Y-axis direction.
  • the end of the phase control unit 132 on the negative direction side of the Y axis is connected to the end of the resonance unit 131 on the negative direction side of the X axis.
  • the phase control unit 132 may be represented as a phase shifter 132.
  • the amplitude control unit 133 controls the amplitude of light passing through the amplitude control unit 133 by controlling the temperature of the amplitude control unit 133 by a third temperature control unit 16-n described later.
  • the amplitude control unit 133 controls the amplitude of light having the nth target wavelength among the light passing through the amplitude control unit 133.
  • the amplitude control unit 133 controls the amplitude of light by using Mach-Zehnder interference.
  • the amplitude control unit 133 includes a first arm unit 1331 and a second arm unit 1332.
  • Each of the first arm portion 1331 and the second arm portion 1332 has a straight portion having a third width and extending in the Y-axis direction.
  • the straight portion of the first arm portion 1331 and the straight portion of the second arm portion 1332 are separated from each other in the X-axis direction.
  • the end of the first arm 1331 on the negative side of the Y axis and the end of the second arm 1332 on the negative side of the Y axis are respectively in the positive direction of the Y axis of the phase controller 132. It is connected to the end of the side.
  • the end of the first arm 1331 on the positive side of the Y-axis and the end of the second arm 1332 on the positive side of the Y-axis are negative on the Y-axis of the reflector 134 described later. It is connected to the end of the direction side.
  • the reflection unit 134 reflects light having a predetermined second wavelength region out of the light input to the reflection unit 134.
  • the second wavelength range is narrower than the first wavelength range.
  • the reflection unit 134 reflects light having the second wavelength region by using Bragg reflection.
  • the reflection unit 134 may be expressed as a distributed Bragg reflector (DBR) or a Bragg grating.
  • DBR distributed Bragg reflector
  • FIG. 7 represents a change with respect to the wavelength of the reflectance of the reflecting portion 134 by a one-dot chain line.
  • the reflectance of the reflection unit 134 represents the ratio of the intensity of light reflected by the reflection unit 134 (in other words, light output from the reflection unit 134) to the intensity of light input to the reflection unit 134.
  • the second wavelength region R2 is smaller than twice the wavelength interval G1.
  • the second wavelength region R2 is a wavelength range in which the reflectance is larger than the value obtained by dividing the maximum value of the reflectance of the reflecting portion 134 by 2.
  • the reflection unit 134 of the nth module is configured such that the center wavelength of the second wavelength region R2 matches the nth target wavelength. Therefore, in this example, the center wavelength of the second wavelength region R2 matches the wavelength at which the pass rate of the ring resonator has a maximum value.
  • the reflective portion 134 has a plurality of widened portions having a third width and a linear shape extending in the Y-axis direction and having a fourth width wider than the third width.
  • the fourth width is longer than the third width by a length of 5 nm to 50 nm.
  • the plurality of widened portions are located at equal intervals in the Y-axis direction. For example, the distance in the Y-axis direction between adjacent widened portions is 100 nm to 400 nm in length.
  • the second optical waveguide 13-n has the resonance part 131 at the end part on the negative direction side of the Y axis and the reflection part 134 at the end part on the positive direction side of the Y axis. Furthermore, in this example, the second optical waveguide 13-n includes the phase control unit 132 and the amplitude control unit 133 between the resonance unit 131 and the reflection unit 134. In addition, in this example, in the second optical waveguide 13-n, the phase control unit 132, the amplitude control unit 133, and the reflection unit 134 are aligned in the Y-axis direction.
  • the position of the phase controller 132 and the position of the amplitude controller 133 may be interchanged. Further, the second optical waveguide 13-n may not include one of the phase control unit 132 and the amplitude control unit 133.
  • the first termination unit 135 terminates light input to the first termination unit 135 (for example, light that has not been reflected by the reflection unit 134).
  • the first terminal portion 135 has a linear shape extending in the Y-axis direction, and has a tapered shape whose width becomes narrower toward the end on the positive direction side of the Y-axis.
  • the end portion of the first terminal portion 135 on the negative direction side of the Y axis is connected to the end portion of the reflective portion 134 on the positive direction side of the Y axis.
  • the second termination unit 136 terminates light input to the second termination unit 136 (for example, light that has not resonated by the annular optical waveguide 12-n).
  • the second terminal portion 136 has a linear shape extending in the Y-axis direction, and has a tapered shape whose width becomes narrower toward the end on the positive direction side of the Y-axis.
  • the end of the second terminal portion 136 on the negative direction side of the Y axis is connected to the end of the resonance unit 131 on the positive direction side of the X axis.
  • the conductive portion 105 includes N first temperature control units 14-1, 14-2,..., 14-N and N second temperature control units 15-1, 15. ,..., 15-N, and N third temperature control units 16-1, 16-2,.
  • the first temperature control unit 14-n may be expressed as the first temperature control unit 14 when it is not necessary to be distinguished from other first temperature control units.
  • the second temperature control unit 15-n may be expressed as the second temperature control unit 15 when it is not necessary to be distinguished from other second temperature control units.
  • the third temperature control unit 16-n may be represented as the third temperature control unit 16 when it is not necessary to be distinguished from other third temperature control units.
  • the first temperature control unit 14-n includes a heater unit 141, two wiring units 1421 and 1422, and two terminal units 1431 and 1432.
  • the heater portion 141 has a first width and has an arc shape that covers the annular optical waveguide 12-n when the light source device 1 is viewed in the negative direction of the Z-axis.
  • Each of the two wiring portions 1421, 1422 has a linear shape extending in the Y-axis direction. The ends of the two wiring portions 1421, 1422 on the positive side of the Y axis are connected to both ends of the heater portion 141, respectively.
  • the two terminal portions 1431 and 1432 have a rectangular shape.
  • the ends of the two terminal portions 1431 and 1432 on the positive direction side of the Y axis are connected to the ends of the two wiring portions 1421 and 1422 on the negative direction side of the Y axis, respectively.
  • a second power source (not shown) is connected to the two terminal portions 1431 and 1432.
  • power is supplied to the first temperature control unit 14-n. In this way, the first temperature control unit 14-n controls the temperature of the annular optical waveguide 12-n.
  • the second temperature control unit 15-n includes a heater unit 151, two wiring units 1521 and 1522, and two terminal units 1531 and 1532.
  • the heater unit 151 has a fifth width slightly wider than the first width, and has a linear shape that covers the phase control unit 132 when the light source device 1 is viewed in the negative direction of the Z axis.
  • Each of the two wiring parts 1521 and 1522 has a linear shape extending in the X-axis direction. The ends of the two wiring parts 1521, 1522 on the negative direction side of the X axis are connected to both ends of the heater part 151, respectively.
  • the two terminal portions 1531 and 1532 have a rectangular shape.
  • the ends of the two terminal portions 1531 and 1532 on the negative direction side of the X axis are connected to the ends of the two wiring portions 1521 and 1522 on the positive direction side of the X axis, respectively.
  • a third power source (not shown) is connected to the two terminal portions 1531 and 1532.
  • electric power is supplied to the second temperature control unit 15-n. In this way, the second temperature control unit 15-n controls the temperature of the phase control unit 132.
  • the third temperature control unit 16-n includes a heater unit 161, two wiring units 1621 and 1622, and two terminal units 1631 and 1632.
  • the heater unit 161 has a fifth width and is linear to cover the first arm unit 1331 of the amplitude control unit 133 when the light source device 1 is viewed in the negative direction of the Z axis.
  • Each of the two wiring portions 1621 and 1622 has a linear shape extending in the X-axis direction. The ends of the two wiring portions 1621 and 1622 on the positive side of the X axis are connected to both end portions of the heater portion 161, respectively.
  • the two terminal portions 1631 and 1632 have a rectangular shape.
  • the ends of the two terminal portions 1631 and 1632 on the positive side of the X axis are connected to the ends of the two wiring portions 1621 and 1622 on the negative direction side of the X axis, respectively.
  • a fourth power source (not shown) is connected to the two terminal portions 1631 and 1632.
  • power is supplied to the third temperature control unit 16-n.
  • the third temperature control unit 16-n controls the temperature of the first arm unit 1331 of the amplitude control unit 133.
  • the light source device 1 may not include the first temperature control unit 14-n. Further, the light source device 1 may not include the second temperature control unit 15-n. Further, the light source device 1 may not include the third temperature control unit 16-n.
  • the optical amplifier 21 generates light having the first wavelength range R1 and outputs the generated light to the first optical waveguide 11 via the connection interface 22.
  • n-th module In the n-th module, light having a plurality of wavelengths including the n-th target wavelength and different from each other by the wavelength interval G1 out of the light input from the optical amplifier 21 to the first optical waveguide 11 passes through the ring resonator.
  • the phase of the light that has passed through the ring resonator is controlled by the phase control unit 132.
  • the amplitude of the light whose phase is controlled by the phase controller 132 is controlled by the amplitude controller 133.
  • light having the second wavelength region R2 (in this example, light having the n-th target wavelength) is reflected by the reflector 134. .
  • the amplitude of the light reflected by the reflection unit 134 is controlled by the amplitude control unit 133.
  • the phase of the light whose amplitude is controlled by the amplitude control unit 133 is controlled by the phase control unit 132.
  • the light whose phase is controlled by the phase controller 132 passes through the ring resonator.
  • light output from each of the first to Nth modules (in other words, light having each of the first to Nth target wavelengths) is input to the first optical waveguide 11.
  • Light input from each of the first to Nth modules to the first optical waveguide 11 is input to the optical amplifier 21 via the connection interface 22.
  • the optical amplifier 21 amplifies the light input from the first optical waveguide 11 through the connection interface 22 by stimulated emission.
  • the optical amplifier 21 outputs the portion of the amplified light that has passed through the partial reflection film (this partial reflection film constitutes the light output unit 21 ⁇ / b> A) to the outside of the light source device 1 as indicated by an arrow 164. Further, the optical amplifier 21 amplifies again the portion of the amplified light reflected by the partial reflection film by stimulated emission, and outputs the amplified light to the first optical waveguide 11 via the connection interface 22. To do.
  • the light source device 1 of the first embodiment includes the optical amplifier 21 that amplifies light by stimulated emission, the first optical waveguide 11 that is optically connected to the optical amplifier 21, and the annular optical waveguide 12. -N and a second optical waveguide 13-n. Further, the second optical waveguide 13-n has a resonance part 131 that constitutes a ring resonator together with the first optical waveguide 11 and the annular optical waveguide 12-n at one end, and emits light having a predetermined wavelength range. A reflective part 134 for reflection is provided at the other end.
  • the second optical waveguide 13-n includes a control unit 132 that controls at least one of the amplitude of the light passing through the second optical waveguide 13-n and the phase of the light (both in this example).
  • 133 is provided between the reflection part 134 and the resonance part 131.
  • the light output from the optical amplifier 21 passes through the control units 132 and 133 before reaching the reflection unit 134 of the second optical waveguide 13-n, and also the second optical waveguide 13-n. After being reflected by the reflection unit 134, the light passes through the control units 132 and 133 and is then input to the optical amplifier 21. In other words, the number of times the light is controlled by the control units 132 and 133 until the light output from the optical amplifier 21 is input to the optical amplifier 21 is two.
  • the control units 132 and 133 As compared with the case where the control unit controls the light once.
  • the amount of control (in this example, the amount of change in the amplitude of the light and the amount of change in the phase of the light) controlled by the control units 132 and 133 each time can be suppressed. As a result, the control amount in the control units 132 and 133 can be quickly changed.
  • the reflection unit 134 reflects light having a predetermined second wavelength region R2.
  • the wavelength of light that passes through the ring resonator so that light having a wavelength different from the predetermined target wavelength out of the light that has passed through the ring resonator is not reflected by the reflector 134.
  • the interval G1 and the second wavelength region R2 of the light reflected by the reflecting unit 134 light having a target wavelength can be input to the optical amplifier 21.
  • the light source device 1 can generate light having a target wavelength with high accuracy.
  • the light source device 1 of the first embodiment includes a plurality of modules including the annular optical waveguide 12-n and the second optical waveguide 13-n.
  • the plurality of modules are aligned along the first optical waveguide 11.
  • a plurality of modules can respectively correspond to a plurality of different target wavelengths.
  • the waveform of the light input to the optical amplifier 21 can be controlled to an arbitrary waveform.
  • the waveform of the light generated by the light source device 1 can be controlled to an arbitrary waveform.
  • the light source device 1 light having a plurality of wavelengths can be generated through the light output unit 21 ⁇ / b> A of the optical amplifier 21 without providing a multiplexer that multiplexes a plurality of lights each having a plurality of wavelengths. Therefore, the light source device 1 can be made smaller than when the multiplexer is provided. Further, according to the light source device 1, since the plurality of modules are aligned along the first optical waveguide 11, the area of the region occupied by the plurality of modules can be reduced. As a result, the light source device 1 can be made small.
  • the first optical waveguide 11 extends in the X-axis direction as the first direction. Further, in each of the plurality of modules, the reflection unit 134 and the control units 132 and 133 are aligned in the Y-axis direction as the second direction orthogonal to the first direction.
  • the length in the first direction of the area occupied by the plurality of modules can be shortened.
  • the resonance unit 131 is configured such that the annular optical waveguide 12-n is sandwiched between the resonance unit 131 and the first optical waveguide 11 in the second direction orthogonal to the first direction. Further, the resonating part 131 extends in the first direction.
  • the light source device 1 it is possible to suppress interference between the light in the resonating unit 131 and the light in the first optical waveguide 11. Thereby, the waveform of the light input to the optical amplifier 21 can be controlled with high accuracy. As a result, the waveform of the light generated by the light source device 1 can be controlled with high accuracy.
  • the light source device 1 of the first embodiment includes a first temperature control unit 14-n that controls the temperature of the annular optical waveguide 12-n.
  • the wavelength interval G1 of the light passing through the ring resonator can be controlled with high accuracy.
  • the wavelength of the light input to the optical amplifier 21 can be controlled with high accuracy.
  • the wavelength of the light generated by the light source device 1 can be controlled with high accuracy.
  • control units 132 and 133 include an amplitude control unit 133 that controls the amplitude of light by controlling the temperature.
  • the light source device 1 further includes a second temperature control unit 15-n that controls the temperature of the amplitude control unit 133.
  • the amplitude of light input to the optical amplifier 21 can be controlled with high accuracy.
  • the amplitude of the light generated by the light source device 1 can be controlled with high accuracy.
  • control units 132 and 133 include a phase control unit 132 that controls the phase of light by controlling the temperature. Furthermore, the light source device 1 includes a third temperature control unit 16-n that controls the temperature of the phase control unit 132.
  • the phase of light input to the optical amplifier 21 can be controlled with high accuracy.
  • the phase of light generated by the light source device 1 can be controlled with high accuracy.
  • the optical amplifier 21 is a quantum dot optical amplifier.
  • the optical amplifier 21 can amplify light having each of a plurality of wavelengths with high accuracy. As a result, the waveform of the light generated by the light source device 1 can be controlled with high accuracy.
  • FIG. 8 shows the change of the output power of the light generated by the light source device 1 (in other words, the energy of the light output from the light source device 1 to the outside of the light source device 1) with respect to the wavelength.
  • the output power is expressed in arbitrary units.
  • Curves C1 to C6 represent output powers when the power supplied to the first temperature control unit 14-1 is the first power to the sixth power, respectively.
  • the p-th power is larger than the q-th power.
  • p represents each integer of 2 to 6.
  • q represents p-1.
  • a plurality of wavelengths of light generated by the light source device 1 can be controlled independently.
  • the light source device 1 generates light having two wavelengths, and the difference between the two wavelengths matches an arbitrary value between a wavelength corresponding to 200 GHz and a wavelength corresponding to 20 GHz.
  • the two wavelengths can be controlled.
  • the light source device 1 by providing four modules, it is possible to generate light having a pulsed waveform as shown in FIG.
  • light having a triangular waveform can be generated as illustrated in FIG. 10.
  • the light source device 1 is applied to an optical synthesizer that can generate light having a waveform of an arbitrary shape.
  • the light source device 1 is a microwave generator that generates microwaves, or a terahertz wave that generates terahertz waves.
  • the present invention is applied to a wave generator, a pulsed light generator that generates light having a pulse-like waveform (in other words, pulsed light), an optical fiber radio device (RoF), or the like (see FIG. 12).
  • the light source device of 2nd Embodiment is demonstrated.
  • the light source device of the second embodiment is different from the light source device of the first embodiment in the shape of the second optical waveguide.
  • the difference will be mainly described.
  • symbol used in 1st Embodiment is the same or substantially the same.
  • the light source device 1 of the second embodiment is represented by N second optical waveguides 13-1, 13-2,..., 13 as shown in FIG. Instead of -N, N second optical waveguides 13A-1, 13A-2, ..., 13A-N are provided.
  • the second optical waveguide 13A-n may be represented as the second optical waveguide 13A when it is not necessary to be distinguished from the other second optical waveguides.
  • the second optical waveguide 13A-n includes a resonance unit 131, a phase control unit 132, an amplitude control unit 133, a reflection unit 134, and a first termination. Part 135 and a second termination part 136.
  • the reflecting portion 134 of the second optical waveguide 13A-n has a plurality of widened portions having a third width and a linear shape extending in the X-axis direction and having a fourth width wider than the third width.
  • the fourth width is longer than the third width by a length of 5 nm to 50 nm.
  • the plurality of widened portions are located at equal intervals in the X-axis direction. For example, the distance in the X-axis direction between adjacent widened portions is 100 nm to 400 nm in length.
  • the phase control unit 132 and the amplitude control unit 133 are aligned in the Y-axis direction, and the reflection unit 134 extends in the X-axis direction.
  • the same operations and effects as the light source device 1 of the first embodiment are exhibited. Furthermore, in the light source device 1 of the second embodiment, the reflecting portion 134 extends in the X-axis direction as the first direction.
  • the length in the first direction of the area occupied by the plurality of modules can be shortened.
  • the light source device 1 is realized using silicon (Si).
  • the light source device 1 is replaced with silicon (Si), a IV group semiconductor other than silicon (Si), a compound semiconductor such as indium phosphide (InP), or a ferroelectric such as lithium niobate (LiNbO 3 ) It may be realized using a material.

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Abstract

制御量を迅速に変更することが可能な光源装置を提供すること。光源装置１は、誘導放出によって光を増幅する光増幅器２１と、光増幅器２１と光学的に接続された第１光導波路１１と、複数の環状光導波路１２とを備えるとともに、第１光導波路１１及び環状光導波路１２とともにリング共振器を構成する共振部１３１を一方の端部に有するとともに所定の波長域を有する光を反射する反射部１３４を他方の端部に有する第２光導波路１３を複数備える。各第２光導波路１３は、第２光導波路１３を通過する光の振幅、及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部１３２，１３３を反射部１３４及び共振部１３１の間に有する。光増幅器２１は、第１光導波路１１との接続側とは反対側の部位に、各第２光導波路１３からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部２１Ａを有している。

Description

光源装置、光源利用装置、複数波長光発生方法、光素子及び光増幅器
　本発明は、光源装置、光源利用装置、複数波長光発生方法、光素子及び光増幅器に関する。
　誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、光増幅器と光学的に接続された光導波路と、を備えるとともに、所定の目標波長を有する光を生成する光源装置が知られている。特許文献１に記載の光源装置は、光導波路とともに、２個のリング共振器をそれぞれ構成する２個の環状光導波路を備える。
　光導波路は、光増幅器から出力された光が、２個のリング共振器を順次に通過した後に、当該光増幅器に入力される（換言すると、戻る）ように構成される。２個のリング共振器は、共振する波長が互いに異なる。
　更に、光導波路は、光の振幅を制御する制御部を、２個のリング共振器の間に有する。制御部は、目標波長と異なる所定の波長域の光の振幅を小さくする。この光源装置によれば、目標波長を有する光を生成できる。
特開２０１５－１５４０５２号公報
　上記光源装置において、光増幅器から出力された光は、２個のリング共振器のうちの一方を通過し、制御部を通過し、２個のリング共振器のうちの他方を通過し、その後、光増幅器に入力される。換言すると、光増幅器から出力された光が当該光増幅器へ入力されるまでの間に、当該光が制御部により制御される回数は１回である。従って、光が制御部を通過する毎に制御部によって制御される制御量（例えば、振幅の減少量）が比較的大きい値に設定されることがある。このため、制御量を迅速に変更できない虞があった。
　本発明の目的の一つは、制御量を迅速に変更することにある。
　一つの側面では、光源装置は、誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、当該光増幅器と光学的に接続された第１光導波路と、複数の環状光導波路と、複数の第２光導波路を備える。
　各第２光導波路は、第１光導波路及び複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する。
　また、各第２光導波路は、第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を反射部及び共振部の間に有する。
　そして、光増幅器は、第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有している。
　また他の側面では、光シンセサイザ装置、マイクロ波発生装置、テラヘルツ波発生装置、パルス光発生装置、光ファイバ無線装置のいずれかの装置が、上記の光源装置を光源とする。
　さらに他の側面では、複数波長光発生方法が、以下のステップからなる。
　１．上記光源装置を用意するステップ
　２．この光源装置の光増幅器で、第１波長域を有する光を生成し、この生成した光を前記第１光導波路へ出力するステップ
　３．光増幅器から第１光導波路へ入力された光を各リング共振器を介して各第２光導波路に入力するステップ
　４．各第２光導波路において、制御部により、光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御したあと、この反射部で各第２光導波路ごとに各第２光導波路相互間で異なる波長域の光を反射し、その後、この各反射光について前記制御部にて再度光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御するステップ
　５．各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光をリング共振器を介して第１光導波路へ出力するステップ
　６．第１光導波路からの相互に異なる波長域の光を光増幅器へ入力し、この光増幅器にて、相互に異なる波長域の光を誘導放出によって増幅するとともに、相互に異なる複数の波長域の光を光出力部から外部へ出力するステップ
　さらに他の側面では、光素子が、誘導放出によって光を増幅する光増幅器と光学的に接続される第１光導波路と、複数の環状光導波路と、複数の第２光導波路とを備えている。
　各第２光導波路は、第１光導波路及び複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する。
　また、第２光導波路は、第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を反射部及び共振部の間に有する。
　そして、各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光をリング共振器及び第１光導波路を介して第１光導波路に接続される光増幅器へ出力するように構成されている。
　さらに他の側面では、上記光素子に光学的に接続されて誘導放出によって光を増幅する光増幅器が、第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有している。
　制御量を迅速に変更できる。
第１実施形態の光源装置の構成を表す斜視図である。 第１実施形態の光源装置の構成を表す平面図である。 図２におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線による断面図である。 図２におけるＩＶ－ＩＶ線による断面図である。 図３及び図４におけるＶ－Ｖ線による断面図である。 第１実施形態の光増幅器が生成する光の強度の、波長に対する変化を表すグラフである。 第１実施形態のリング共振器が有する通過率の波長に対する変化と、第１実施形態の反射部が有する反射率の波長に対する変化と、を表すグラフである。 第１実施形態の光源装置における出力パワーの、波長に対する変化を表すグラフである。 第１実施形態の変形例の光源装置によって生成される光の波形を表すグラフである。 第１実施形態の変形例の光源装置によって生成される光の波形を表すグラフである。 第２実施形態の光源装置の、図５に対応する断面図である。 本光源装置が適用される光源利用装置を示す模式図である。
　以下、本発明に関する各実施形態について図１乃至図１２を参照しながら説明する。
＜第１実施形態＞
（構成）
　図１及び図２に表されるように、第１実施形態の光源装置１は、基部１０と、増幅部２０と、を備える。図１は、光源装置１の斜視図である。図２は、光源装置１の平面図である。本例では、光源装置１は、シリコンフォトニクスと呼ばれる技術を用いて実現される。例えば、光源装置１は、シリコン（Ｓｉ）、及び、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を用いて実現される。また、光源装置１は、石英、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、又は、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）等を含むガラス材料を用いて実現されてもよい。本例では、基部１０は、光素子に対応する。本例では、基部１０は、波長フィルタと表されてもよい。
　基部１０は、長辺及び短辺を有する長方形状を有する板状である。なお、基部１０は、長方形状と異なる形状（例えば、正方形状、多角形状、楕円形状、又は、円形状等）を有していてもよい。例えば、基部１０の一辺の長さは、０．１ｍｍ乃至２０ｍｍの長さである。
　図１及び図２に表されるように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する右手系の直交座標系を用いて光源装置１について説明を加える。Ｚ軸は、基部１０に直交する方向（換言すると、基部１０の厚み方向）にて延びる。Ｙ軸は、基部１０の短辺に沿って延びる。Ｘ軸は、基部１０の長辺に沿って延びる。
　なお、後述する図３乃至図５においても、図１及び図２と同一の直交座標系が用いられる。
　図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線により表される平面により切断された光源装置１の断面をＹ軸の正方向にて見た図である。図３に表されるように、基部１０は、Ｚ軸の正方向に順次に積み重ねられた、第１層Ｌ１、第２層Ｌ２、第３層Ｌ３、第４層Ｌ４、及び、第５層Ｌ５を備える。各層Ｌ１～Ｌ５は、板状である。基部１０は、積層体であると捉えられてよい。
　第１層Ｌ１は、シリコン（Ｓｉ）からなる基板１０１により構成される。第２層Ｌ２は、シリコン酸化物（本例では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））からなる第１クラッド部１０２により構成される。第３層Ｌ３は、シリコン（Ｓｉ）からなるコア部１０３１と、シリコン酸化物（本例では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））からなる第２クラッド部１０３２と、により構成される。第４層Ｌ４は、シリコン酸化物（本例では、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２））からなる第３クラッド部１０４により構成される。第５層Ｌ５は、金属（本例では、タンタル（Ｔａ））からなる導電部１０５により構成される。なお、導電部１０５は、プラチナ（Ｐｔ）からなっていてもよい。
　例えば、第１層Ｌ１の厚さは、３０μｍ乃至３ｍｍの厚さである。例えば、第２層Ｌ２の厚さは、１μｍ乃至５μｍの厚さである。例えば、第３層Ｌ３の厚さは、２０ｎｍ乃至２μｍの厚さである。例えば、第４層Ｌ４の厚さは、１μｍ乃至７μｍの厚さである。例えば、第５層Ｌ５の厚さは、１０ｎｍ乃至１μｍの厚さである。
　増幅部２０は、光増幅器２１と、接続インタフェース２２と、を備える。
　光増幅器２１は、誘導放出によって光を増幅する。本例では、光増幅器２１は、量子ドット光増幅器である。量子ドット光増幅器は、量子ドット半導体光増幅器（ＱＤ－ＳＯＡ；Ｑｕａｎｔｕｍ－Ｄｏｔ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、又は、量子ドット利得チップと表されてもよい。なお、光増幅器２１は、量子井戸光増幅器であってもよい。また、光増幅器２１は、ドープガラス、又は、ラマンゲイン等の非線形ゲインを示すゲイン材料を用いて実現されてもよい。
　光増幅器２１は、Ｘ軸方向に延びる長辺と、Ｙ軸方向に延びる短辺と、を有する長方形状を有する板状である。なお、光増幅器２１は、長方形状と異なる形状（例えば、正方形状、多角形状、楕円形状、又は、円形状等）を有していてもよい。例えば、光増幅器２１の一辺の長さは、０．１ｍｍ乃至２０ｍｍの長さである。例えば、光増幅器２１のＺ軸方向における長さ（換言すると、光増幅器２１の厚さ）は、１μｍ乃至７μｍの長さである。
　図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線により表される平面により切断された光源装置１の断面をＹ軸の正方向にて見た図である。図４に表されるように、光増幅器２１は、Ｚ軸の正方向に順次に積み重ねられた、第１電極２１１、第１クラッド部２１２、量子ドット部２１３、第２クラッド部２１４、及び、第２電極２１５を備える。第１電極２１１、第１クラッド部２１２、量子ドット部２１３、第２クラッド部２１４、及び、第２電極２１５のそれぞれは、板状である。光増幅器２１は、積層体であると捉えられてよい。
　第１クラッド部２１２は、ｎ型の半導体からなる。本例では、第１クラッド部２１２は、ｎ型のヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）からなる。量子ドット部２１３は、量子ドットを構成する。本例では、量子ドットは、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）からなる層を含む積層体により構成される。第２クラッド部２１４は、ｐ型の半導体からなる。本例では、第２クラッド部２１４は、ｐ型のヒ化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＡｓ）からなる。
　本例では、量子ドット部２１３のバンドギャップ波長は、後述する第１光導波路１１のバンドギャップ波長よりも大きい。バンドギャップ波長は、エネルギーのバンドギャップを波長に換算した値である。
　第１電極２１１は、接地される。図２に表されるように、第２電極２１５のＹ軸方向における長さ（換言すると、第２電極２１５の幅）は、光増幅器２１のＹ軸方向における長さ（換言すると、光増幅器２１の幅）よりも短い。第２電極２１５には、図示されない第１電力源が接続される。これにより、光増幅器２１に電力が供給される。
　図１、図２及び図４に表されるように、光増幅器２１は、基部１０の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面に固定される。本例では、光増幅器２１は、光増幅器２１の量子ドット部２１３の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面と、接続インタフェース２２の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面と、が接するように固定される。換言すると、光増幅器２１は、バットジョイント方式にて接続インタフェース２２に固定される。
　なお、光増幅器２１は、接続インタフェース２２と接していなくてもよい。例えば、光増幅器２１は、光増幅器２１の量子ドット部２１３の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面と、接続インタフェース２２の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面と、が隔てられるとともに、レンズ等の光学素子を含む光学系、又は、光ファイバを介して接続インタフェース２２と光学的に接続されていてもよい。
　光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面は、全面に反射防止膜を有する。例えば、反射防止膜の反射率は、０．０１％乃至３０％の値を有する。反射防止膜の反射率は、反射防止膜に入力される光の強度に対する、反射防止膜により反射される光の強度の割合を表す。反射防止膜は、ＡＲ（Ａｎｔｉ－Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コーティングと表されてもよい。
　光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面は、へき開面である。本例では、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面は、全面に所定の反射率を有する部分反射膜を有する。部分反射膜の反射率は、部分反射膜に入力される光の強度に対する、部分反射膜により反射される光の強度の割合を表す。例えば、反射率は、３０％乃至９９％の値を有する。
　なお、反射防止膜及び部分反射膜は、少なくとも光増幅器２１の端面の一部（特に、少なくとも量子ドット部２１３の端面に相当する部分）に形成されてもよい。
　光増幅器２１は、図６に表されるように、所定の第１波長域Ｒ１を有する光を生成する。本例では、第１波長域Ｒ１は、光増幅器２１により生成される光の強度のうちの最大値を２により除した値よりも強度が大きい波長の範囲である。本例では、光の強度は、光のエネルギーに対応する。なお、光の強度は、光の振幅に対応してもよい。
　光増幅器２１は、生成した光を、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面から出力する。更に、光増幅器２１は、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面から入力された光を、誘導放出によって増幅する。
　光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜を通過した部分を、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面（光出力部２１Ａ）から光源装置１の外部へ矢印１６４で示すように出力する。光の通過は、光の透過と表されてもよい。
　更に、光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜により反射された部分を、再び誘導放出によって増幅し、増幅された光を、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の正方向側の端面から出力する。
　本例では、光増幅器２１の、Ｘ軸方向における両端面のうちの、Ｘ軸の負方向側の端面（光出力部２１Ａ）から光源装置１の外部へ出力される光（矢印１６４参照）は、レーザ光であると捉えられてよい。
　なお、光源装置１の外部へ出力される光は、Ｘ軸の負方向側の端面における量子ドット部２１３の端面に相当する部分から出力される。
　図１及び図２に表されるように、接続インタフェース２２は、Ｘ軸方向に延びる長辺と、Ｙ軸方向に延びる短辺と、を有する長方形状を有する板状である。なお、接続インタフェース２２は、長方形状と異なる形状（例えば、正方形状、多角形状、楕円形状、又は、円形状等）を有していてもよい。接続インタフェース２２のＹ軸方向における長さ（換言すると、接続インタフェース２２の幅）は、光増幅器２１のＹ軸方向における長さ（換言すると、光増幅器２１の幅）よりも短い。
　図４に表されるように、接続インタフェース２２のＺ軸方向における長さ（換言すると、接続インタフェース２２の厚さ）は、量子ドット部２１３のＺ軸方向における長さ（換言すると、量子ドット部２１３の厚さ）と等しい。なお、接続インタフェース２２の厚さは、量子ドット部２１３の厚さと異なっていてもよい。
　図４に表されるように、接続インタフェース２２は、基部１０に埋設される。本例では、接続インタフェース２２は、基板１０１の、Ｚ軸方向における両端面のうちの、Ｚ軸の正方向側の端面と接する。接続インタフェース２２は、基部１０のうちの、Ｙ軸の負方向側の端部であり、且つ、Ｘ軸の負方向側の端部である部分に位置する。
　本例では、接続インタフェース２２は、光が通る経路の断面積を変換するＳＳＣ（Ｓｐｏｔ　Ｓｉｚｅ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）である。例えば、光が通る経路の断面積は、モードフィールド径により表されてよい。
　図２及び図４に表されるように、接続インタフェース２２は、後述する第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部を収容する。これにより、接続インタフェース２２は、後述する第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部と、光増幅器２１と、を光学的に接続する。
　図５は、図３及び図４のＶ－Ｖ線により表される平面により切断された光源装置１の断面をＺ軸の負方向にて見た図である。
　図５に表されるように、コア部１０３１は、第１光導波路１１と、Ｎ個の環状光導波路１２－１，１２－２，…，１２－Ｎと、Ｎ個の第２光導波路１３－１，１３－２，…，１３－Ｎと、を含む。Ｎは、自然数を表す。本例では、Ｎは、２を表す。
　以下において、環状光導波路１２－ｎは、他の環状光導波路と区別される必要がない場合、環状光導波路１２と表されてもよい。ｎは、１からＮの各整数を表す。同様に、以下において、第２光導波路１３－ｎは、他の第２光導波路と区別される必要がない場合、第２光導波路１３と表されてもよい。
　本例では、環状光導波路１２－ｎ、及び、第２光導波路１３－ｎは、第ｎモジュールを構成する。従って、本例では、光源装置１は、Ｎ個のモジュール（換言すると、第１乃至第Ｎモジュール）を備える。第１乃至第Ｎモジュールは、第１光導波路１１に沿って整列する。本例では、第１乃至第Ｎモジュールは、Ｘ軸方向にて整列する。
　本例では、第１乃至第Ｎモジュールは、互いに異なるＮ個の目標波長（換言すると、第１乃至第Ｎ目標波長）にそれぞれ対応する。本例では、目標波長は、１ＧＨｚ乃至１ＰＨｚの周波数に対応する波長である。本例では、光増幅器２１の部分反射膜から、第ｎモジュールにおける、後述する反射部１３４までに光が通る経路の長さ（換言すると、光路長）は、第ｎ目標波長の光が定在波を形成する長さである。
　第１光導波路１１は、所定の第１幅を有するとともにＸ軸方向にて延びる直線状である。例えば、第１幅（換言すると、第１光導波路１１の、Ｙ軸方向における長さ）は、４０ｎｍ乃至４μｍの長さである。
　第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部は、Ｘ軸の負方向側の端に近づくほど幅が狭くなる先細形状である。上述したように、第１光導波路１１の、Ｘ軸の負方向側の端部は、接続インタフェース２２に収容される。これにより、第１光導波路１１は、Ｘ軸の負方向側の端部が、接続インタフェース２２を介して、光増幅器２１と光学的に接続される。
　環状光導波路１２－ｎは、所定の第２幅を有する環状である。本例では、環状光導波路１２－ｎは、第２幅を有する円形状である。なお、環状光導波路１２－ｎは、第２幅を有する楕円形状であってもよい。本例では、第２幅は、第１幅と等しい。なお、第２幅は、第１幅と異なっていてもよい。例えば、環状光導波路１２－ｎの直径は、５μｍ乃至５０μｍの長さである。
　環状光導波路１２－ｎは、第１光導波路１１に対して、Ｙ軸の正方向側に位置する。環状光導波路１２－ｎは、Ｙ軸方向において、第１光導波路１１と所定の第１距離だけ隔てられる。
　なお、第１光導波路１１は、環状光導波路１２－ｎと隣接しない位置において曲線部を有していてもよい。
　第２光導波路１３－ｎは、共振部１３１と、位相制御部１３２と、振幅制御部１３３と、反射部１３４と、第１終端部１３５と、第２終端部１３６と、を含む。本例では、位相制御部１３２、及び、振幅制御部１３３は、制御部を構成する。
　共振部１３１は、所定の第３幅を有する直線状である。本例では、第３幅は、第１幅と等しい。なお、第３幅は第１幅と異なっていてもよい。共振部１３１は、Ｙ軸方向にて環状光導波路１２－ｎが共振部１３１及び第１光導波路１１の間に挟まれるようにＸ軸方向にて延びる。
　共振部１３１は、Ｙ軸方向において、環状光導波路１２－ｎと所定の第２距離だけ隔てられる。本例では、第２距離は、第１距離と等しい。なお、第２距離は、第１距離と異なっていてもよい。
　本例では、共振部１３１は、第１光導波路１１、及び、環状光導波路１２－ｎとともにリング共振器を構成する。環状光導波路１２－ｎは、リング共振器に入力された光のうちの、所定の波長間隔だけ互いに異なる複数の波長の光と共振する。これにより、リング共振器は、当該リング共振器に入力された光のうちの、波長間隔だけ互いに異なる複数の波長の光を通過させる。
　図７は、リング共振器が有する通過率の波長に対する変化を実線により表す。通過率は、リング共振器に入力される光の強度に対する、リング共振器から出力される光の強度の割合を表す。図７に表されるように、通過率は、波長間隔Ｇ１だけ互いに異なる複数の波長のそれぞれにて極大値を有する。本例では、第ｎモジュールのリング共振器は、通過率が第ｎ目標波長にて極大値を有するように構成される。
　リング共振器は、後述する第１温度制御部１４－ｎによって環状光導波路１２－ｎの温度が制御されることにより、当該リング共振器を通過する光の波長を制御する。
　例えば、リング共振器の結合係数が上限閾値よりも大きい場合、第ｎ目標波長と異なる波長にてレーザ発振が生じる虞がある。リング共振器の結合係数は、当該リング共振器に入力された光の強度に対する、当該共振リングから出力された光の強度の割合を表す。また、例えば、リング共振器の結合係数が下限閾値よりも小さい場合、レーザ発振が生じない虞がある。
　そこで、本例では、共振部１３１、第１光導波路１１、及び、環状光導波路１２－ｎは、リング共振器の結合係数が下限閾値、乃至、上限閾値の値を有するように構成される。本例では、下限閾値は０．２であるとともに、上限閾値は０．５である。なお、光増幅器２１が量子井戸光増幅器である場合、下限閾値が０．０５であるとともに、上限閾値が０．１５であってもよい。
　位相制御部１３２は、後述する第２温度制御部１５－ｎによって位相制御部１３２の温度が制御されることにより、位相制御部１３２を通過する光の位相を制御する。本例では、位相制御部１３２は、位相制御部１３２を通過する光のうちの、第ｎ目標波長を有する光の位相を制御する。
　位相制御部１３２は、第３幅を有するとともにＹ軸方向にて延びる直線状である。位相制御部１３２の、Ｙ軸の負方向側の端部は、共振部１３１の、Ｘ軸の負方向側の端部に連接する。位相制御部１３２は、位相シフタ１３２と表されてもよい。
　振幅制御部１３３は、後述する第３温度制御部１６－ｎによって振幅制御部１３３の温度が制御されることにより、振幅制御部１３３を通過する光の振幅を制御する。本例では、振幅制御部１３３は、振幅制御部１３３を通過する光のうちの、第ｎ目標波長を有する光の振幅を制御する。
　本例では、振幅制御部１３３は、マッハツェンダ干渉を用いることにより光の振幅を制御する。振幅制御部１３３は、第１アーム部１３３１と、第２アーム部１３３２と、を含む。第１アーム部１３３１及び第２アーム部１３３２のそれぞれは、第３幅を有するとともにＹ軸方向にて延びる直線部を有する。第１アーム部１３３１の直線部、及び、第２アーム部１３３２の直線部は、Ｘ軸方向において互いに隔てられる。
　第１アーム部１３３１の、Ｙ軸の負方向側の端部、及び、第２アーム部１３３２の、Ｙ軸の負方向側の端部のそれぞれは、位相制御部１３２の、Ｙ軸の正方向側の端部に連接する。第１アーム部１３３１の、Ｙ軸の正方向側の端部、及び、第２アーム部１３３２の、Ｙ軸の正方向側の端部のそれぞれは、後述する反射部１３４の、Ｙ軸の負方向側の端部に連接する。
　反射部１３４は、反射部１３４に入力された光のうちの、所定の第２波長域を有する光を反射する。第２波長域は、第１波長域よりも狭い。本例では、反射部１３４は、ブラッグ反射を用いることにより、第２波長域を有する光を反射する。本例では、反射部１３４は、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ；Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）、又は、ブラッググレーティングと表されてもよい。
　図７は、反射部１３４が有する反射率の波長に対する変化を一点鎖線により表す。反射部１３４の反射率は、反射部１３４に入力される光の強度に対する、反射部１３４により反射される光（換言すると、反射部１３４から出力される光）の強度の割合を表す。
　図７に表されるように、第２波長域Ｒ２は、波長間隔Ｇ１の２倍よりも小さい。本例では、第２波長域Ｒ２は、反射部１３４が有する反射率のうちの最大値を２により除した値よりも反射率が大きい波長の範囲である。
　更に、本例では、第ｎモジュールの反射部１３４は、第２波長域Ｒ２の中心の波長が、第ｎ目標波長と一致するように構成される。従って、本例では、第２波長域Ｒ２の中心の波長は、リング共振器の通過率が極大値を有する波長とも一致する。
　反射部１３４は、第３幅を有するとともにＹ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、第３幅よりも広い第４幅を有する拡幅部を複数有する。例えば、第４幅は、第３幅よりも５ｎｍ乃至５０ｎｍの長さだけ長い。
　複数の拡幅部は、Ｙ軸方向において等間隔に位置する。例えば、互いに隣接する拡幅部間の、Ｙ軸方向における距離は、１００ｎｍ乃至４００ｎｍの長さである。
　このように、本例では、第２光導波路１３－ｎは、Ｙ軸の負方向側の端部に共振部１３１を有するとともに、Ｙ軸の正方向側の端部に反射部１３４を有する。更に、本例では、第２光導波路１３－ｎは、位相制御部１３２及び振幅制御部１３３を、共振部１３１及び反射部１３４の間に有する。加えて、本例では、第２光導波路１３－ｎは、位相制御部１３２、振幅制御部１３３、及び、反射部１３４がＹ軸方向にて整列する。
　なお、第２光導波路１３－ｎは、位相制御部１３２の位置と、振幅制御部１３３の位置と、が入れ替えられていてもよい。また、第２光導波路１３－ｎは、位相制御部１３２及び振幅制御部１３３の一方を含まなくてもよい。
　第１終端部１３５は、第１終端部１３５に入力された光（例えば、反射部１３４により反射されなかった光）を終端する。本例では、第１終端部１３５は、Ｙ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、Ｙ軸の正方向側の端に近づくほど幅が狭くなる先細形状である。第１終端部１３５の、Ｙ軸の負方向側の端部は、反射部１３４の、Ｙ軸の正方向側の端部に連接する。
　第２終端部１３６は、第２終端部１３６に入力された光（例えば、環状光導波路１２－ｎにより共振しなかった光）を終端する。本例では、第２終端部１３６は、Ｙ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、Ｙ軸の正方向側の端に近づくほど幅が狭くなる先細形状である。第２終端部１３６の、Ｙ軸の負方向側の端部は、共振部１３１の、Ｘ軸の正方向側の端部に連接する。
　図２に表されるように、導電部１０５は、Ｎ個の第１温度制御部１４－１，１４－２，…，１４－Ｎと、Ｎ個の第２温度制御部１５－１，１５－２，…，１５－Ｎと、Ｎ個の第３温度制御部１６－１，１６－２，…，１６－Ｎと、を含む。
　以下において、第１温度制御部１４－ｎは、他の第１温度制御部と区別される必要がない場合、第１温度制御部１４と表されてもよい。同様に、以下において、第２温度制御部１５－ｎは、他の第２温度制御部と区別される必要がない場合、第２温度制御部１５と表されてもよい。同様に、以下において、第３温度制御部１６－ｎは、他の第３温度制御部と区別される必要がない場合、第３温度制御部１６と表されてもよい。
　第１温度制御部１４－ｎは、ヒータ部１４１と、２個の配線部１４２１，１４２２と、２個の端子部１４３１，１４３２と、を含む。
　ヒータ部１４１は、第１幅を有するとともに、Ｚ軸の負方向にて光源装置１を見た場合において環状光導波路１２－ｎを被覆する円弧状である。
　２個の配線部１４２１，１４２２のそれぞれは、Ｙ軸方向にて延びる直線状である。２個の配線部１４２１，１４２２の、Ｙ軸の正方向側の端部は、ヒータ部１４１の両端部にそれぞれ連接する。
　２個の端子部１４３１，１４３２は、長方形状である。２個の端子部１４３１，１４３２の、Ｙ軸の正方向側の端部は、２個の配線部１４２１，１４２２の、Ｙ軸の負方向側の端部にそれぞれ連接する。２個の端子部１４３１，１４３２には、図示されない第２電力源が接続される。これにより、第１温度制御部１４－ｎに電力が供給される。
　このようにして、第１温度制御部１４－ｎは、環状光導波路１２－ｎの温度を制御する。
　第２温度制御部１５－ｎは、ヒータ部１５１と、２個の配線部１５２１，１５２２と、２個の端子部１５３１，１５３２と、を含む。
　ヒータ部１５１は、第１幅よりも僅かに広い第５幅を有するとともに、Ｚ軸の負方向にて光源装置１を見た場合において位相制御部１３２を被覆する直線状である。
　２個の配線部１５２１，１５２２のそれぞれは、Ｘ軸方向にて延びる直線状である。２個の配線部１５２１，１５２２の、Ｘ軸の負方向側の端部は、ヒータ部１５１の両端部にそれぞれ連接する。
　２個の端子部１５３１，１５３２は、長方形状である。２個の端子部１５３１，１５３２の、Ｘ軸の負方向側の端部は、２個の配線部１５２１，１５２２の、Ｘ軸の正方向側の端部にそれぞれ連接する。２個の端子部１５３１，１５３２には、図示されない第３電力源が接続される。これにより、第２温度制御部１５－ｎに電力が供給される。
　このようにして、第２温度制御部１５－ｎは、位相制御部１３２の温度を制御する。
　第３温度制御部１６－ｎは、ヒータ部１６１と、２個の配線部１６２１，１６２２と、２個の端子部１６３１，１６３２と、を含む。
　ヒータ部１６１は、第５幅を有するとともに、Ｚ軸の負方向にて光源装置１を見た場合において振幅制御部１３３の第１アーム部１３３１を被覆する直線状である。
　２個の配線部１６２１，１６２２のそれぞれは、Ｘ軸方向にて延びる直線状である。２個の配線部１６２１，１６２２の、Ｘ軸の正方向側の端部は、ヒータ部１６１の両端部にそれぞれ連接する。
　２個の端子部１６３１，１６３２は、長方形状である。２個の端子部１６３１，１６３２の、Ｘ軸の正方向側の端部は、２個の配線部１６２１，１６２２の、Ｘ軸の負方向側の端部にそれぞれ連接する。２個の端子部１６３１，１６３２には、図示されない第４電力源が接続される。これにより、第３温度制御部１６－ｎに電力が供給される。
　このようにして、第３温度制御部１６－ｎは、振幅制御部１３３の第１アーム部１３３１の温度を制御する。
　なお、光源装置１は、第１温度制御部１４－ｎを備えなくてもよい。また、光源装置１は、第２温度制御部１５－ｎを備えなくてもよい。また、光源装置１は、第３温度制御部１６－ｎを備えなくてもよい。
（動作）
　次に、光源装置１の動作について説明する。
　先ず、第１温度制御部１４－ｎ、第２温度制御部１５－ｎ、及び、第３温度制御部１６－ｎに電力が供給されることにより、環状光導波路１２－ｎの温度、位相制御部１３２の温度、及び、振幅制御部１３３の第１アーム部１３３１の温度、がそれぞれ制御される。
　次いで、光増幅器２１は、第１波長域Ｒ１を有する光を生成し、生成した光を接続インタフェース２２を介して第１光導波路１１へ出力する。
　第ｎモジュールにおいて、光増幅器２１から第１光導波路１１へ入力された光のうちの、第ｎ目標波長を含むとともに波長間隔Ｇ１だけ互いに異なる複数の波長の光は、リング共振器を通過する。
　第ｎモジュールにおいて、リング共振器を通過した上記光は、位相制御部１３２により位相が制御される。
　第ｎモジュールにおいて、位相制御部１３２により位相が制御された上記光は、振幅制御部１３３により振幅が制御される。
　第ｎモジュールにおいて、振幅制御部１３３により振幅が制御された上記光のうちの、第２波長域Ｒ２を有する光（本例では、第ｎ目標波長を有する光）が反射部１３４により反射される。
　第ｎモジュールにおいて、反射部１３４により反射された上記光は、振幅制御部１３３により振幅が制御される。
　第ｎモジュールにおいて、振幅制御部１３３により振幅が制御された上記光は、位相制御部１３２により位相が制御される。
　第ｎモジュールにおいて、位相制御部１３２により位相が制御された上記光は、リング共振器を通過する。
　これにより、第１乃至第Ｎモジュールのそれぞれから出力された光（換言すると、第１乃至第Ｎ目標波長のそれぞれを有する光）は、第１光導波路１１に入力される。
　第１乃至第Ｎモジュールのそれぞれから第１光導波路１１へ入力された光は、接続インタフェース２２を介して光増幅器２１に入力される。
　光増幅器２１は、接続インタフェース２２を介して第１光導波路１１から入力された光を、誘導放出によって増幅する。
　光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜（この部分反射膜は光出力部２１Ａを構成する）を通過した部分を光源装置１の外部へ矢印１６４で示すように出力する。更に、光増幅器２１は、増幅された光のうちの部分反射膜により反射された部分を、再び誘導放出によって増幅し、増幅された光を、接続インタフェース２２を介して第１光導波路１１へ出力する。
　以上、説明したように、第１実施形態の光源装置１は、誘導放出によって光を増幅する光増幅器２１と、光増幅器２１と光学的に接続された第１光導波路１１と、環状光導波路１２－ｎと、第２光導波路１３－ｎと、を備える。更に、第２光導波路１３－ｎは、第１光導波路１１及び環状光導波路１２－ｎとともにリング共振器を構成する共振部１３１を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部１３４を他方の端部に有する。
　加えて、第２光導波路１３－ｎは、第２光導波路１３－ｎを通過する光の振幅、及び、当該光の位相の少なくとも１つ（本例では、両方）を制御する制御部１３２，１３３を、反射部１３４及び共振部１３１の間に有する。
　光源装置１によれば、光増幅器２１から出力された光は、第２光導波路１３－ｎの反射部１３４に到達する前に制御部１３２，１３３を通過するとともに、第２光導波路１３－ｎの反射部１３４によって反射された後にも制御部１３２，１３３を通過し、その後、光増幅器２１に入力される。換言すると、光増幅器２１から出力された光が当該光増幅器２１へ入力されるまでの間に、当該光が制御部１３２，１３３により制御される回数は２回である。
　従って、光増幅器から出力された光が当該光増幅器へ入力されるまでの間に、当該光が制御部により制御される回数が１回である場合よりも、光が制御部１３２，１３３を通過する毎に制御部１３２，１３３によって制御される制御量（本例では、光の振幅の変化量、及び、光の位相の変化量）を抑制できる。この結果、制御部１３２，１３３における制御量を迅速に変更できる。
　また、光源装置１によれば、リング共振器に入力された光のうちの、所定の波長間隔Ｇ１だけ互いに異なる複数の波長の光が、リング共振器を通過する。更に、反射部１３４によって、所定の第２波長域Ｒ２を有する光が反射される。
　従って、光源装置１のように、リング共振器を通過した光のうちの、所定の目標波長と異なる波長を有する光が、反射部１３４によって反射されないように、リング共振器を通過する光の波長間隔Ｇ１、及び、反射部１３４により反射される光の第２波長域Ｒ２を設定することにより、目標波長を有する光を光増幅器２１に入力できる。この結果、光源装置１は、目標波長を有する光を高い精度にて生成できる。
　更に、第１実施形態の光源装置１は、環状光導波路１２－ｎ及び第２光導波路１３－ｎを含むモジュールを複数備える。加えて、複数のモジュールは、第１光導波路１１に沿って整列する。
　光源装置１によれば、複数のモジュールを、互いに異なる複数の目標波長にそれぞれ対応させることができる。これにより、光増幅器２１に入力される光の波形を任意の波形に制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の波形を任意の波形に制御できる。
　また、光源装置１によれば、複数の波長をそれぞれ有する複数の光を合波する合波器を設けることなく、複数の波長を有する光を光増幅器２１の光出力部２１Ａを通じて生成できる。従って、合波器を設ける場合よりも、光源装置１を小さくすることができる。
　また、光源装置１によれば、複数のモジュールが第１光導波路１１に沿って整列するので、複数のモジュールが占める領域の面積を小さくすることができる。この結果、光源装置１を小さくすることができる。
　更に、第１実施形態の光源装置１において、第１光導波路１１は、第１方向としてのＸ軸方向にて延びる。更に、複数のモジュールのそれぞれは、第１方向と直交する第２方向としてのＹ軸方向にて反射部１３４及び制御部１３２，１３３が整列する。
　光源装置１によれば、複数のモジュールが占める領域の第１方向における長さを短縮できる。
　更に、第１実施形態の光源装置１において、共振部１３１は、第１方向と直交する第２方向にて環状光導波路１２－ｎが共振部１３１及び第１光導波路１１の間に挟まれるように、共振部１３１が第１方向にて延びる。
　光源装置１によれば、共振部１３１における光と、第１光導波路１１における光と、の間の干渉を抑制できる。これにより、光増幅器２１に入力される光の波形を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の波形を高い精度にて制御できる。
　更に、第１実施形態の光源装置１は、環状光導波路１２－ｎの温度を制御する第１温度制御部１４－ｎを備える。
　光源装置１によれば、リング共振器を通過する光の波長間隔Ｇ１を高い精度にて制御できる。これにより、光増幅器２１に入力される光の波長を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の波長を高い精度にて制御できる。
　更に、第１実施形態の光源装置１において、制御部１３２，１３３は、温度が制御されることにより光の振幅を制御する振幅制御部１３３を含む。更に、光源装置１は、振幅制御部１３３の温度を制御する第２温度制御部１５－ｎを備える。
　光源装置１によれば、光増幅器２１に入力される光の振幅を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の振幅を高い精度にて制御できる。
　更に、第１実施形態の光源装置１において、制御部１３２，１３３は、温度が制御されることにより光の位相を制御する位相制御部１３２を含む。更に、光源装置１は、位相制御部１３２の温度を制御する第３温度制御部１６－ｎを備える。
　光源装置１によれば、光増幅器２１に入力される光の位相を高い精度にて制御できる。この結果、光源装置１により生成される光の位相を高い精度にて制御できる。
　更に、第１実施形態の光源装置１において、光増幅器２１は、量子ドット光増幅器である。
　光源装置１によれば、光増幅器２１は、複数の波長のそれぞれを有する光を高い精度にて増幅できる。この結果、光源装置１により生成される光の波形を高い精度にて制御できる。
　図８は、光源装置１によって生成された光の出力パワー（換言すると、光源装置１から光源装置１の外部へ出力された光のエネルギー）の、波長に対する変化を表す。図８において、出力パワーは、任意単位によって表される。曲線Ｃ１乃至曲線Ｃ６は、第１温度制御部１４－１に供給される電力がそれぞれ第１電力乃至第６電力である場合における出力パワーを表す。第ｐ電力は、第ｑ電力よりも大きい。ｐは、２乃至６の各整数を表す。ｑは、ｐ－１を表す。
　図８に表されるように、第１温度制御部１４－１に供給される電力が小さくなるほど、第１モジュールを用いて生成される光の波長が短くなる。このように、光源装置１によれば、光源装置１により生成される光が有する複数の波長を独立して制御できる。
　例えば、光源装置１は、２つの波長を有する光を生成するとともに、当該２つの波長の差が、２００ＧＨｚに対応する波長と、２０ＧＨｚに対応する波長と、の間の任意の値に一致するように、当該２つの波長を制御することができる。
　従って、例えば、光源装置１によれば、モジュールを４個備えることにより、図９に表されるように、パルス状の波形を有する光を生成できる。
　また、例えば、光源装置１によれば、モジュールを７個備えることにより、図１０に表されるように、三角形状の波形を有する光を生成できる。
　例えば、光源装置１は、任意形状の波形を有する光を生成可能な光シンセサイザに適用されたり、また、例えば、光源装置１は、マイクロ波を生成するマイクロ波発生装置、テラヘルツ波を生成するテラヘルツ波発生装置、又は、パルス状の波形を有する光（換言すると、パルス光）を生成するパルス光発生装置又は光ファイバ無線装置（RoF）等に適用される（図１２参照）。
＜第２実施形態＞
　次に、第２実施形態の光源装置について説明する。第２実施形態の光源装置は、第１実施形態の光源装置に対して、第２光導波路の形状が相違する。以下、相違点を中心として説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又はほぼ同様のものである。
　第２実施形態の光源装置１は、図５に対応する光源装置１の断面図である図１１に表されるように、Ｎ個の第２光導波路１３－１，１３－２，…，１３－Ｎに代えて、Ｎ個の第２光導波路１３Ａ－１，１３Ａ－２，…，１３Ａ－Ｎを備える。以下において、第２光導波路１３Ａ－ｎは、他の第２光導波路と区別される必要がない場合、第２光導波路１３Ａと表されてもよい。
　第２光導波路１３Ａ－ｎは、第１実施形態の第２光導波路１３－ｎと同様に、共振部１３１と、位相制御部１３２と、振幅制御部１３３と、反射部１３４と、第１終端部１３５と、第２終端部１３６と、を含む。
　第２光導波路１３Ａ－ｎの反射部１３４は、第３幅を有するとともにＸ軸方向にて延びる直線状であり、且つ、第３幅よりも広い第４幅を有する拡幅部を複数有する。例えば、第４幅は、第３幅よりも５ｎｍ乃至５０ｎｍの長さだけ長い。
　複数の拡幅部は、Ｘ軸方向において等間隔に位置する。例えば、互いに隣接する拡幅部間の、Ｘ軸方向における距離は、１００ｎｍ乃至４００ｎｍの長さである。
　このように、第２光導波路１３Ａ－ｎは、位相制御部１３２、及び、振幅制御部１３３がＹ軸方向にて整列するとともに、反射部１３４がＸ軸方向にて延びる。
　第２実施形態の光源装置１によっても、第１実施形態の光源装置１と同様の作用及び効果が奏される。
　更に、第２実施形態の光源装置１においては、反射部１３４が第１方向としてのＸ軸方向にて延びる。
　従って、第２実施形態の光源装置１によれば、複数のモジュールが占める領域の第１方向における長さを短縮できる。
　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。例えば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施形態の他の変形例として、上述した実施形態及び変形例の任意の組み合わせが採用されてもよい。
　例えば、上述した実施形態において、光源装置１は、シリコン（Ｓｉ）を用いて実現されている。ところで、光源装置１は、シリコン（Ｓｉ）に代えて、シリコン（Ｓｉ）以外のＩＶ族半導体、リン化インジウム（ＩｎＰ）等の化合物半導体、又は、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等の強誘電体材料を用いて実現されていてもよい。
１　　　光源装置
１０　　基部
１０１　基板
１０２　第１クラッド部
１０３１　コア部
１０３２　第２クラッド部
１０４　第３クラッド部
１０５　導電部
１１　　第１光導波路
１２　　環状光導波路
１３，１３Ａ　第２光導波路
１３１　共振部
１３２　位相制御部
１３３　振幅制御部
１３３１　第１アーム部
１３３２　第２アーム部
１３４　反射部
１３５　第１終端部
１３６　第２終端部
１４　　第１温度制御部
１４１　ヒータ部
１４２１，１４２２　配線部
１４３１，１４３２　端子部
１５　　第２温度制御部
１５１　ヒータ部
１５２１，１５２２　配線部
１５３１，１５３２　端子部
１６　　第３温度制御部
１６１　ヒータ部
１６２１，１６２２　配線部
１６３１，１６３２　端子部
２０　　増幅部
２１　　光増幅器
２１Ａ　　光増幅器の光出力部
２１１　第１電極
２１２　第１クラッド部
２１３　量子ドット部
２１４　第２クラッド部
２１５　第２電極
２２　　接続インタフェース
Ｇ１　　波長間隔
Ｌ１　　第１層
Ｌ２　　第２層
Ｌ３　　第３層
Ｌ４　　第４層
Ｌ５　　第５層
Ｒ１　　第１波長域
Ｒ２　　第２波長域

Claims (14)

  1. 　誘導放出によって光を増幅する光増幅器と、
    　前記光増幅器と光学的に接続された第１光導波路と、
    　複数の環状光導波路とを備えるとともに、
    　前記第１光導波路及び前記複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路を複数備え、
    　前記の各第２光導波路は、前記第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を前記反射部及び前記共振部の間に有し、
    　前記光増幅器は、前記第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、前記の各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有している、光源装置。
  2. 　請求項１に記載の光源装置であって、
    　前記環状光導波路及び前記第２光導波路を含むモジュールを複数備え、
    　前記複数のモジュールは、前記第１光導波路に沿って整列する、光源装置。
  3. 　請求項２に記載の光源装置であって、
    　前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
    　前記複数のモジュールのそれぞれは、前記第１方向と直交する第２方向にて前記反射部及び前記制御部が整列する、光源装置。
  4. 　請求項２に記載の光源装置であって、
    　前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
    　前記複数のモジュールのそれぞれは、前記第１方向と直交する第２方向にて前記制御部が整列するとともに、前記第１方向にて前記反射部が整列する、光源装置。
  5. 　請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    　前記第１光導波路は、第１方向にて延び、
    　前記共振部は、前記第１方向と直交する第２方向にて前記環状光導波路が前記共振部及び前記第１光導波路の間に挟まれるように、前記共振部が前記第１方向にて延びる、光源装置。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    　前記環状光導波路の温度を制御する第１温度制御部を備える、光源装置。
  7. 　請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    　前記制御部は、温度が制御されることにより前記光の振幅を制御する振幅制御部を含み、
    　前記光源装置は、前記振幅制御部の温度を制御する第２温度制御部を備える、光源装置。
  8. 　請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    　前記制御部は、温度が制御されることにより前記光の位相を制御する位相制御部を含み、
    　前記光源装置は、前記位相制御部の温度を制御する第３温度制御部を備える、光源装置。
  9. 　請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    　前記光出力部が、前記光増幅器の両端部位のうちの前記第１光導波路との接続側とは反対側の部位に設けられ、前記反対側の部位に部分反射膜が形成されることにより構成されている、光源装置。
  10. 　請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の光源装置であって、
    　前記光増幅器は、量子ドット光増幅器である、光源装置。
  11. 　光シンセサイザ装置、マイクロ波発生装置、テラヘルツ波発生装置、パルス光発生装置、光ファイバ無線装置のいずれかの装置であって、
    　前記装置が、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光源装置を光源とする、光源利用装置。
  12. 　請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光源装置を用意し、
    　前記光源装置の前記光増幅器で、第１波長域を有する光を生成し、
    　この生成した光を前記第１光導波路へ出力し、
    　前記光増幅器から前記第１光導波路へ入力された光を前記の各リング共振器を介して前記の各第２光導波路に入力し、
    　前記の各第２光導波路において、前記制御部により、光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御したあと、前記反射部で前記の各第２光導波路ごとに前記の各第２光導波路相互間で異なる波長域の光を反射し、その後、この各反射光について前記制御部にて再度光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御し、
    　前記の各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光を前記リング共振器を介して前記第１光導波路へ出力し、
    　前記第１光導波路からの前記相互に異なる波長域の光を前記光増幅器へ入力し、
    　前記光増幅器にて、前記相互に異なる波長域の光を誘導放出によって増幅するとともに、前記相互に異なる複数の波長域の光を前記光出力部から外部へ出力する、複数波長光発生方法。
  13. 　誘導放出によって光を増幅する光増幅器と光学的に接続される第１光導波路と、
    　複数の環状光導波路とを備えるとともに、
    　前記第１光導波路及び前記複数の環状光導波路のうちの対応する環状光導波路とともにリング共振器を構成する共振部を一方の端部に有するとともに、所定の波長域を有する光を反射する反射部を他方の端部に有する第２光導波路を複数備え、
    　前記の各第２光導波路は、前記第２光導波路を通過する光の振幅及び当該光の位相をそれぞれ制御する制御部を前記反射部及び前記共振部の間に有し、
    　前記の各第２光導波路からの相互に異なる波長域の光を前記リング共振器及び前記第１光導波路を介して前記第１光導波路に接続される前記光増幅器へ出力するように構成されている、光素子。
  14. 　請求項１３に記載の光素子に光学的に接続されて誘導放出によって光を増幅する光増幅器であって、
    　前記第１光導波路との接続側とは反対側の部位に、前記の各第２光導波路からの相互に異なった波長域を有する光を外部へ出力する光出力部を有している、光増幅器。
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