WO2022137418A1 - 光半導体素子 - Google Patents

光半導体素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2022137418A1
WO2022137418A1 PCT/JP2020/048403 JP2020048403W WO2022137418A1 WO 2022137418 A1 WO2022137418 A1 WO 2022137418A1 JP 2020048403 W JP2020048403 W JP 2020048403W WO 2022137418 A1 WO2022137418 A1 WO 2022137418A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
waveguide
semiconductor device
ring resonator
laser
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/048403
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
卓磨 相原
慎治 松尾
達郎 開
Original Assignee
日本電信電話株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電信電話株式会社 filed Critical 日本電信電話株式会社
Priority to US18/255,153 priority Critical patent/US20240006848A1/en
Priority to PCT/JP2020/048403 priority patent/WO2022137418A1/ja
Priority to JP2022570875A priority patent/JPWO2022137418A1/ja
Publication of WO2022137418A1 publication Critical patent/WO2022137418A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/101—Curved waveguide
    • 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
    • H01S5/141—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon
    • H01S5/142—External cavity lasers using a wavelength selective device, e.g. a grating or etalon which comprises an additional resonator
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/015—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction
    • G02F1/025—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on semiconductor elements having potential barriers, e.g. having a PN or PIN junction in an optical waveguide structure
    • 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
    • H01S5/005—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping
    • H01S5/0078—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for frequency filtering
    • 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
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H01S5/0421—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers
    • H01S5/0422—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer
    • H01S5/0424—Electrical excitation ; Circuits therefor characterised by the semiconducting contacting layers with n- and p-contacts on the same side of the active layer lateral current injection
    • 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
    • H01S5/1039—Details on the cavity length
    • 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
    • H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • 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
    • H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
    • 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
    • H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
    • H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] lasers
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/02—ASE (amplified spontaneous emission), noise; Reduction thereof
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/021—Silicon based substrates
    • 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
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022—Mountings; Housings
    • H01S5/023—Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325—Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H01S5/02326—Arrangements for relative positioning of laser diodes and optical components, e.g. grooves in the mount to fix optical fibres or lenses
    • 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
    • H01S5/1003—Waveguide having a modified shape along the axis, e.g. branched, curved, tapered, voids
    • H01S5/1014—Tapered waveguide, e.g. spotsize converter
    • 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
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30

Definitions

  • the present invention relates to an optical semiconductor device including a semiconductor laser and an optical filter. Regarding.
  • a diffraction grating having a ⁇ / 4 phase shift has been used as a typical structure of an optical resonator for single mode.
  • the phase is inverted by the phase shifter formed in a part of the uniform diffraction grating, and single mode oscillation at the Bragg wavelength is possible.
  • This laser is called a ⁇ / 4 shift DFB (Distributed Feedback) laser and has already been put into practical use.
  • the line width of the laser related to the signal quality is important, and the narrower the line width is, the better.
  • the line width ⁇ of the semiconductor laser is given by the equation (1) based on the relational expression of Showlow Towns.
  • h Planck's constant
  • ⁇ is the oscillation frequency
  • P0 is the laser output
  • vg is the group velocity
  • ⁇ m is the resonator loss
  • ⁇ 0 is the waveguide loss
  • F is the output coefficient
  • K is the Petermann's factor
  • L a is the active layer length
  • L p is the resonator length
  • n sp is the emission recombination constant
  • ⁇ is the line width increase coefficient. From the equation (1), it is effective to suppress the resonator loss of the semiconductor laser in order to narrow the line width of the laser.
  • the resonator loss is suppressed and the Q value of the resonator is increased, the light is strongly localized in the phase shift region. In this localized region of strong light, a large amount of carriers are consumed, so that the carrier density decreases.
  • Such a phenomenon that a carrier distribution is generated in the resonator due to the light intensity distribution in the laser is called spatial hole burning.
  • a decrease in carrier density results in a decrease in refractive index.
  • a distribution is generated in the refractive index inside the resonator.
  • the distribution of the refractive index leads to a decrease in the reflectance of the optical resonator and a decrease in mode selectivity, and the oscillation mode of the laser becomes unstable.
  • One of the measures to narrow the line width is to use the optical feedback effect. This effect can be achieved by forming an external mirror on the semiconductor laser and returning the reflected light from the mirror to the semiconductor laser to narrow the line width.
  • the DFB laser and the etalon filter are connected via a spatial optical system, and the reflected light from the etalon filter is returned to the DFB laser to realize a narrow line width.
  • a DFB laser and a ring resonator are hybridly integrated to obtain the same effect.
  • a measure to increase the Q value of the optical filter can be considered in order to increase the amount of frequency noise attenuation, but in this case, the phase delay in the optical filter becomes large, the frequency noise on the high frequency side cannot be reduced, and as a result, it becomes narrow. It was controlling the line width.
  • the optical semiconductor element according to the present invention comprises, in order, a semiconductor laser, an optical waveguide, a loop waveguide, and a ring resonator optically coupled to the loop waveguide.
  • the distance between the semiconductor laser and the ring resonator is 1 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • the optical semiconductor device is characterized in that the semiconductor laser, the optical waveguide, and the DBR grating are provided in this order, and the distance between the semiconductor laser and the DBR grating is 1 ⁇ m or more and 200 ⁇ m or less.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a bird's-eye view showing the configuration of a semiconductor laser of an optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a front sectional view showing the configuration of a semiconductor laser of an optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the optical semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration of an optical semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the optical semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the configuration of the optical semiconductor device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the optical semiconductor device according to the present invention.
  • the optical semiconductor device 10 includes a first optical waveguide 11_1, a semiconductor laser 12, a second optical waveguide 11_2, and an optical filter.
  • the optical filter in the present embodiment is composed of a loop waveguide 13 and a ring resonator 14 coupled to the loop waveguide 13.
  • the laser beam can be directly output from the end face (right end in the figure) of the semiconductor laser 12.
  • the optical semiconductor element 10 is configured by a laminated structure on a Si substrate 1.
  • a Si waveguide composed of, for example, a Si core and a SiO2 cladding is used as the second optical waveguide 11_2 and the optical filter. Since the Si waveguide has a large difference in refractive index between the core and the cladding, it enables steep bending and is suitable for small size and high integration.
  • the width of the waveguide structure used for the second optical waveguide 11_2 and the optical filter is 400 nm, and the layer thickness of the waveguide core is 220 nm.
  • the length of the second optical waveguide 11_2 connecting the semiconductor laser 12 and the loop waveguide 13 is about 50 ⁇ m.
  • the loop waveguide 13 in the optical filter may have a configuration in which the light incident from the semiconductor laser 12 is coupled to the ring resonator 14 and returned to the semiconductor laser 12, and as shown in FIG. 1, the upper surface shape has an angular angle. It may be a curved polygon. Alternatively, the top surface shape may be a circle or an ellipse.
  • the radius is about 20 ⁇ m.
  • the ring resonator 14 in the optical filter may have a structure in which the incident light coupled from the loop waveguide 13 circulates, and as shown in FIG. 1, the upper surface shape may be circular. Alternatively, the top surface shape may be an ellipse or a polygon. If the upper surface of the ring resonator 14 is circular, the radius of the ring resonator 14 is about 50 ⁇ m.
  • the gap between the loop waveguide 13 and the ring resonator 14 may be 50 ⁇ m and may be long enough to be optically coupled.
  • the semiconductor laser 12 has a thin film lateral current injection structure.
  • the semiconductor laser 12 is, in order, a multiple quantum well (Multi-Quantum Well, MQW) 1204, which is an active layer (light emitting layer), on the SiO 2 clad 1202 covering the Si waveguide (core) 1203 on the Si substrate 1. It is provided with SiN grating 1205 and SiO 2 1212.
  • MQW multiple quantum well
  • p-InP1206 and n-InP1207 are provided on both sides of the MQW1204, and on the p-InP1206, in order, on the p-InGaAs1208, the p-electrode 1210, and the n-InP1207.
  • n-InGaAs1209 and n-electrode 1211 are provided.
  • the InP tapered waveguide 1213 is connected to the MQW1204 in the waveguide direction of the laser light, and the laser light is coupled from the InP tapered waveguide 1213 to the Si waveguide 1203 to guide the Si waveguide 1203.
  • the element length of the semiconductor laser 12 is 500 ⁇ m.
  • the laser beam can be coupled to the Si waveguide 1203 even in the InP tapered waveguide 1213 having a length of about 10 ⁇ m (Non-Patent Document 3).
  • the laser beam emitted from the semiconductor laser 12 passes through the second optical waveguide 11_2 and is incident on the ring resonator 14.
  • the ring resonator 14 converts the frequency fluctuation of light into the amplitude fluctuation.
  • the converted light with amplitude fluctuation returns to the semiconductor laser 12. This amplitude fluctuation works to cancel the frequency fluctuation.
  • the increase (attenuation) of the oscillation frequency is changed to the increase (attenuation) of the amplitude by the ring resonator 14, and the amplitude of the feedback light is increased (attenuation).
  • the feedback light increases (attenuates)
  • the photon density of the DFB laser increases (attenuates)
  • the refractive index inside the DFB laser decreases (increases). Since the decrease in the refractive index decreases (increases) the oscillation frequency, the feedback light acts as negative feedback so as to cancel the change in the oscillation frequency.
  • the feedback length is the distance between the semiconductor laser 12 and the ring resonator 14. Specifically, the feedback length is the distance from the end of the semiconductor laser 12 on the optical filter side to the portion where the ring resonator 14 couples the loop waveguide 13.
  • FIG. 3 shows the calculation result of the frequency noise spectrum.
  • the spectrum of frequency noise was calculated based on the optical transfer function.
  • the results when the feedback length is 1 cm (101 in the figure) and 100 ⁇ m (102 in the figure) are shown, and the results when the feedback length is not provided for comparison (free running, 100 in the figure) are also shown. ..
  • the frequency noise is attenuated on the low frequency side and not attenuated on the high frequency side.
  • the frequency noise is attenuated at about 8 GHz or less.
  • the feedback length is 100 ⁇ m, the frequency noise is attenuated at about 30 GHz or less. In this way, as the feedback length increases, frequency noise can be attenuated in a wide frequency range. This is because when the feedback length (distance between the semiconductor laser 12 and the ring resonator 14) is long, a phase delay occurs.
  • the noise attenuation band can be expanded without causing damping.
  • the feedback length is preferably 5 ⁇ m or more, and can be 1 ⁇ m or more, in consideration of the configuration of the element.
  • the semiconductor laser 12 and the optical filter can be monolithically integrated on the Si substrate. Further, the taper length can be shortened by using the lateral current injection structure of the thin film for the semiconductor laser 12 structure. In this way, the semiconductor laser 12 and the optical filter can be connected with a short feedback length. As a result, the frequency noise attenuation band can be expanded.
  • the ring resonator 14 is used for the optical filter, the increase in the phase delay can be suppressed by adjusting the Q value of the ring resonator 14, and the frequency noise attenuation band can be set. Can be expanded.
  • FIG. 4 shows the calculation results of the frequency noise spectrum when the Q value of the ring resonator 14 is low (103 in the figure) and high (104 in the figure).
  • the value of the low Q value was set to 1000
  • the value of the high Q value was set to 10000.
  • the frequency noise is attenuated at about 30 GHz or less, and the noise attenuation amount is about 2.5 dB.
  • the frequency noise is attenuated at about 20 GHz or less, and the noise attenuation amount is about 10 dB or more.
  • the noise attenuation when the Q value is low, the noise attenuation is small and the frequency noise attenuation band is wide, and when the Q value is high, the noise attenuation is large and the frequency noise attenuation is narrow.
  • the attenuation of frequency noise changes depending on the G value, and there is a trade-off relationship between the noise attenuation band and the attenuation amount.
  • the frequency noise attenuation can be changed by changing the configuration and changing the Q value.
  • the optical semiconductor device 20 according to the second embodiment has the configuration of the optical semiconductor device 20 according to the first embodiment, and further, between the semiconductor laser 12 and the loop waveguide 13.
  • a semiconductor optical amplifier 15 is provided in any of the second optical waveguides 11_2.
  • the Q value is set low, and the laser beam is amplified by the semiconductor optical amplifier 15 to improve the noise attenuation amount.
  • the Q value can be reduced by reducing the distance between the ring resonator 14 and the loop waveguide 13 in the optical semiconductor element 20.
  • the Q value can be set to about 100 to 1000.
  • the Q value can be reduced by reducing the diameter of the ring resonator 14. For example, by setting the diameter of the ring resonator 14 to about 10 to 100 ⁇ m, the Q value can be set to about 100 to 1000.
  • the distance between the ring resonator 14 and the loop waveguide 13 (or the diameter of the ring resonator 14) is 0.3 ⁇ m, and the Q value is set to 1000.
  • the semiconductor optical amplifier 15 can amplify the feedback amplitude fluctuation, the feedback gain can be increased and the noise attenuation amount can be increased. Since the frequency band of the semiconductor optical amplifier 15 is as high as several THz, a wide band noise attenuation is possible. That is, the semiconductor optical amplifier 15 makes it possible to achieve both a wide band of frequency noise attenuation and an improvement in the amount of noise attenuation.
  • the frequency noise can be attenuated at about 50 GHz or less in both the case without SOA (201 in the figure) and the case with SOA (202 in the figure).
  • the noise attenuation is about 2.5 dB.
  • the noise attenuation is about 13 dB.
  • the frequency noise can be attenuated in a wide range and the noise attenuation amount can be improved.
  • the optical semiconductor device 20 As described above, according to the optical semiconductor device 20 according to the present embodiment, it is possible to realize an optical semiconductor device having low frequency noise.
  • the optical filter is configured by the Si waveguide
  • an InP waveguide may be used.
  • the InP waveguide since both the semiconductor laser 12 and the waveguide are composed of the InP-based semiconductor material, it is not necessary to connect the InP-based semiconductor laser and the Si waveguide between different materials, and the size and frequency are further reduced. It is possible to widen the band of noise attenuation.
  • SiN waveguide or a SiO x Ny waveguide may be used. Since SiN has a lower thermo-optical coefficient than Si and InP, it is stable against thermal fluctuations. Therefore, the intrinsic frequency noise is low. Further, since the light power resistance is high, the nonlinear optical effect is unlikely to occur even at high power, which is effective for increasing the light output.
  • the Q value can be set low by reducing the depth of the diffraction grating groove of the DBR grating 16.
  • the Q value can be set to 50 to 1000 by setting the diffraction grating to a depth of 0.01 to 0.2 ⁇ m.
  • the distance (feedback length) between the semiconductor laser and the DBR grating is set to 200 ⁇ m or less, the noise attenuation band can be expanded without causing damping.
  • the feedback length is preferably 5 ⁇ m or more, and can be 1 ⁇ m or more, in consideration of the configuration of the element.
  • this configuration may be applied to the optical semiconductor device 10 according to the first embodiment, and the semiconductor optical amplifier may not be arranged.
  • the optical semiconductor element 20 according to the second embodiment is further attached to the second embodiment.
  • a coupled waveguide including the loop waveguide 13_2 and the third optical waveguide 11_3 may be provided to take out the laser beam, and the laser beam may be output from the coupled waveguide.
  • the laser beam is output only from the tip of the coupled waveguide (only in the left direction in the figure), twice the output can be obtained as compared with the case where it is output from both sides, and the output can be increased. Further, this configuration may be applied to the optical semiconductor device 10 according to the first embodiment.
  • the present invention can be applied to transmission and reception station emission sources in digital coherent communication.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本発明の光半導体素子（１０）は、順に、半導体レーザ（１２）と、光導波路（１１＿２）と、ループ導波路（１３）と、前記ループ導波路（１３）と光結合するリング共振器（１４）とを備え、前記半導体レーザ（１２）と前記リング共振器（１４）との距離が１μｍ以上２００μｍ以下である。　これにより、本発明は、広い周波数範囲において周波数ノイズを低減する小型な光半導体素子を提供できる。

Description

光半導体素子
　本発明は、半導体レーザと光フィルタとを備える光半導体素子に関する。
に関する。
　インターネット等における通信トラフィックの増加に伴い、光ファイバ伝送の高速・大容量化が求められている。この要求に対し、コヒーレント光通信技術およびデジタル信号処理技術を利用したデジタルコヒーレント通信技術の開発が進展し、１００Ｇシステムが実用化されている。このような通信システムでは、送信用および受信用局発光源として、単一モードの半導体レーザが必要とされる。
　単一モード化のための光共振器の代表的な構造として、λ／４位相シフトを有する回折格子が用いられてきた。この構造では、均一回折格子の一部に形成された位相シフタにより位相反転させ、ブラッグ波長における単一モード発振を可能とする。このレーザは、λ／４シフトＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザと呼ばれ、すでに実用化されている。
　また、位相信号を用いた光通信においては、信号品質に関わるレーザの線幅が重要であり、その線幅は、狭いほど良い。
　半導体レーザの線幅Δνは、ショウロウ・タウンズの関係式に基づき、式（１）で与えられる。
Δν=hν/(4πP0)×vg 2(αm+α0)FαmK(La/Lp)nsp(1+α2)　（１）
　ここで、ｈはプランク定数、νは発振周波数、Ｐ０はレーザ出力、ｖｇは群速度、αｍは共振器損、α０は導波路損、Ｆは出力係数、ＫはＰｅｔｅｒｍａｎｎ’ｓファクタ、Ｌａは活性層長さ、Ｌｐは共振器長、ｎｓｐは発光再結合定数、αは線幅増大係数である。式（１）より、レーザの狭線幅化のためには、半導体レーザの共振器損の抑制が有効である。
　しかしながら、共振器損を抑制し、共振器のＱ値を高めると、位相シフト領域に光が強く局在する。この強い光の局在領域では、キャリアが多く消費されることからキャリア密度が低下する。このように、レーザ内の光強度分布により共振器内にキャリア分布が発生する現象を空間ホールバーニングと呼ぶ。キャリア密度の低下は、屈折率の低下をもたらす。これにより、共振器内部で屈折率に分布が発生する。屈折率の分布は、光共振器の反射率の低下やモード選択性の低下につながり、レーザの発振モードが不安定になる。
　空間ホールバーニングの影響を抑えるためには、回折格子の結合係数を小さくすることが有効であるが、この場合、数ｍｍ程度の長い共振器長を必要とする。これは光送受信器の小型化を阻むことを意味し、将来要求される次世代デバイスには適さない。
　狭線幅化に向けた方策の一つとして、光フィードバック効果の利用があげられる。この効果は、半導体レーザに外部ミラーを構成し、このミラーからの反射光を半導体レーザに戻すことで狭線幅化を実現することができる。非特許文献１では、ＤＦＢレーザとエタロンフィルタとを空間光学系を介して接続し、エタロンフィルタからの反射光をＤＦＢレーザに戻すことにより狭線幅化を実現している。また、非特許文献２では、ＤＦＢレーザとリング共振器をハイブリッド集積し同様の効果を得ている。
K. Aoyama et al., " Optical Negative Feedback for Linewidth Reduction of Semiconductor Lasers", IEEE Photon. Technol. Lett., vol. 27, no. 4, pp. 340-343, 2015. S. Sato et al., " Performance improvement of optical negative feedback laser by reducing feedback loop length", IEICE Electronics Express, vol.17, No.4, pp. 1-3, 2020. T. Aihara et al, " Membrane buried-heterostructure DFB laser with an optically coupled III-V/Si waveguide", Opt. Express, vol. 27, No. 25, pp. 36438-36448, 2019.
　しかしながら、光フィルタを構成することにより、全体のデバイスサイズが大きくなる問題がある。また、レーザと光フィルタとの距離が長く位相遅延が発生するため、高周波側の周波数ノイズが低減できず、結果として狭線幅化を律速していた。
　また、周波数ノイズ減衰量を大きくするため光フィルタのＱ値を高くする方策が考えられるが、この場合、光フィルタでの位相遅延が大きくなり、高周波側の周波数ノイズが低減できなくなり、結果として狭線幅化を律速していた。
　このように、広い周波数範囲において周波数ノイズを低減する小型な半導体レーザの実現が困難であった。
　上述したような課題を解決するために、本発明に係る光半導体素子は、順に、半導体レーザと、光導波路と、ループ導波路と、前記ループ導波路と光結合するリング共振器とを備え、前記半導体レーザと前記リング共振器との距離が１μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする。
　また、本発明に係る光半導体素子は、順に、半導体レーザと、光導波路と、ＤＢＲグレーティングとを備え、前記半導体レーザと前記ＤＢＲグレーティングの距離が１μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする。
　本発明によれば、広い周波数範囲において周波数ノイズを低減する小型な光半導体素子を提供できる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光半導体素子の構成を示す概要図である。 図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係る光半導体素子の半導体レーザの構成を示す鳥瞰透視図である。 図２Ｂは、本発明の第１の実施の形態に係る光半導体素子の半導体レーザの構成を示す正面断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る光半導体素子の特性を示す図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る光半導体素子の特性を示す図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態に係る光半導体素子の構成を示す概要図である。 図６は、本発明の第２の実施の形態に係る光半導体素子の特性を示す図である。 図７は、本発明に係る光半導体素子の構成を示す概要図である。 図８は、本発明に係る光半導体素子の構成を示す概要図である。
＜第１の実施の形態＞
　本発明の第１の実施の形態に係る光半導体素子を、図１～図４を参照して説明する。
＜光半導体素子の構成＞
　第１の実施の形態に係る光半導体素子１０は、図１に示すように、第１の光導波路１１＿１と、半導体レーザ１２と、第２の光導波路１１＿２と、光フィルタとを備える。本実施の形態における光フィルタは、ループ導波路１３と、ループ導波路１３と結合するリング共振器１４から構成される。ここで、第１の光導波路１１＿１を備えなくても、半導体レーザ１２の端面（図中右端）から直接レーザ光を出力できる。
　光半導体素子１０は、Ｓｉ基板１上の積層構造により構成される。光半導体素子１０において、第２の光導波路１１＿２、光フィルタには、例えばＳｉコアとＳｉＯ２クラッドからなるＳｉ導波路を用いる。Ｓｉ導波路はコアとクラッドの屈折率差が大きいため急峻な曲げを可能とし、小型、高集積に適している。第２の光導波路１１＿２、光フィルタに用いる導波路構造の幅は４００ｎｍであり、導波路コアの層厚は２２０ｎｍである。
　半導体レーザ１２とループ導波路１３とを接続する第２の光導波路１１＿２の長さは、５０μｍ程度である。
　光フィルタにおけるループ導波路１３は、半導体レーザ１２から入射した光が、リング共振器１４と結合して、半導体レーザ１２に戻る構成であればよく、図１に示すように、上面形状が角が湾曲する多角形でもよい。または、上面形状は円や楕円でもよい。
　ループ導波路１３は、上面形状が円形であれば、半径が２０μｍ程度の大きさである。
　光フィルタにおけるリング共振器１４は、ループ導波路１３から結合して入射した光が周回する構造であればよく、図１に示すように、上面形状が円形でもよい。または、上面形状は楕円や多角形でもよい。リング共振器１４は、上面形状が円形であれば、半径が５０μｍ程度の大きさである。
　ループ導波路１３とリング共振器１４との間の空隙は、５０μｍであり、光結合できる長さであればよい。
　また、半導体レーザ１２は、図２Ａ、Ｂに示すように、薄膜の横方向電流注入構造とする。半導体レーザ１２は、Ｓｉ基板１上のＳｉ導波路（コア）１２０３を覆うＳｉＯ２クラッド１２０２の上に、順に、活性層（発光層）である多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ－Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｗｅｌｌ、ＭＱＷ）１２０４、ＳｉＮグレーティング１２０５、ＳｉＯ２１２１２を備える。また、ＭＱＷ１２０４に横方向で電流を注入するために、ＭＱＷ１２０４の両側にｐ－ＩｎＰ１２０６とｎ－ＩｎＰ１２０７とを備え、ｐ－ＩｎＰ１２０６上に順に、ｐ－ＩｎＧａＡｓ１２０８、ｐ－電極１２１０、ｎ－ＩｎＰ１２０７上に順に、ｎ－ＩｎＧａＡｓ１２０９、ｎ－電極１２１１を備える。また、レーザ光の導波方向に、ＭＱＷ１２０４にＩｎＰテーパ導波路１２１３が接続され、レーザ光はＩｎＰテーパ導波路１２１３からＳｉ導波路１２０３に結合して、Ｓｉ導波路１２０３を導波する。ここで、半導体レーザ１２の素子長は５００μｍである。
　この構造では、活性層（ＭＱＷ）１２０４の光閉じ込めが大きいため、共振器長が短くてもレーザ発振することが可能であり小型化に有利である。また、１０μｍ程度の長さのＩｎＰテーパ導波路１２１３でもレーザ光をＳｉ導波路１２０３に結合することができる（非特許文献３）。
＜光半導体素子の動作＞
　半導体レーザ１２から発せられたレーザ光は、この第２の光導波路１１＿２を通りリング共振器１４に入射する。このリング共振器１４により、光の周波数揺らぎが振幅揺らぎに変換される。
　変換された振幅揺らぎを持つ光は、半導体レーザ１２に戻る。この振幅揺らぎは、周波数揺らぎを打ち消すように働く。
　具体的には、発振周波数の増加（減衰）は、リング共振器１４によって振幅の増加（減衰）に変化し、フィードバック光の振幅を増加（減衰）させる。フィードバック光が増加（減衰）すると、ＤＦＢレーザの光子密度が増加（減衰）し、ＤＦＢレーザ内部の屈折率が低下（増加）する。屈折率の低下は発振周波数を低下（増加）させるため、発振周波数の変化は打ち消すようにフィードバック光が負帰還として働く。
　次に、光半導体素子のフィードバック長依存性を説明する。ここで、フィードバック長は、半導体レーザ１２とリング共振器１４との距離である。詳細には、フィードバック長は、半導体レーザ１２の光フィルタ側の端部から、リング共振器１４がループ導波路１３を結合する部分までの距離である。
　図３に、周波数ノイズのスペクトルの計算結果を示す。周波数ノイズのスペクトルは、光伝達関数に基づき計算された。フィードバック長が１ｃｍの場合（図中１０１）と１００μｍの場合（図中１０２）の結果を示し、併せて、比較にためにフィードバック長を有しない場合（ｆｒｅｅ　ｒｕｎｎｉｎｇ、図中１００）の結果も示す。
　フィードバック長が１ｃｍと１００μｍの場合ともに、低周波側において周波数ノイズが減衰して、高周波側においては減衰していない。フィードバック長が１ｃｍの場合には、８ＧＨｚ程度以下で周波数ノイズが減衰する。一方、フィードバック長が１００μｍの場合には、３０ＧＨｚ程度以下で周波数ノイズが減衰する。このように、フィードバック長の増加に伴い、周波数ノイズを広い周波数の範囲で減衰できる。これは、フィードバック長（半導体レーザ１２とリング共振器１４との間の距離）が長い場合には、位相遅延が発生するためである。
　また、フィードバック長が長い場合（１ｃｍ）には、１０ＧＨｚ程度にダンピングが生じている。これは位相が反転し、正帰還が働いているためである。このように、フィードバック長が長い場合には、フィードバック長を有しない場合よりも周波数ノイズを増加させてしまう場合がある。一方、フィードバック長が短い場合（１００μｍ）には、ダンピングは生じない。
　このように、フィードバック長の低減により、例えば、１００μｍ程度に低減することにより、ダンピングが生じさせることなく、ノイズ減衰の帯域を拡大できる。ここで、フィードバック長を２００μｍ以下にすることにより、ダンピングが生じさせることなく、ノイズ減衰の帯域を拡大できる。また、フィードバック長は、素子の構成を考慮すると、５μｍ以上が望ましく、１μｍ以上とすることができる。
　従来の素子構成では、空間光学系を介してフィードバック光をレーザに戻すので、フィードバック長が長くなるため、ダンピングが生じる場合があり、ノイズ減衰の帯域を拡大できない。また、ハイブリッド集積による素子構成においても、異なるチップ同士での光結合に数ｍｍの長さを必要とするため、同様に、ダンピングが生じる場合があり、ノイズ減衰の帯域を拡大できない。
　一方、本実施の形態に係る光半導体素子１０によれば、Ｓｉ基板上に半導体レーザ１２と光フィルタとをモノリシック集積できる。また、半導体レーザ１２構造に薄膜の横方向電流注入構造を用いることによりテーパ長を短くできる。このように、短いフィードバック長で半導体レーザ１２と光フィルタを接続することができる。その結果、周波数ノイズ減衰の帯域を拡大することができる。
　次に、本実施の形態に係る光半導体素子１０の特性のＱ値依存性を説明する。
　本実施の形態に係る光半導体素子１０では、光フィルタにリング共振器１４を用いるので、リング共振器１４のＱ値を調整することにより、位相遅延の増加を抑制でき、周波数ノイズ減衰の帯域を拡大できる。
　図４に、リング共振器１４のＱ値が低い場合（図中１０３）と高い場合（図中１０４）の周波数ノイズのスペクトルの計算結果を示す。ここで、低いＱ値の値を１０００とし、高いＱ値の値を１００００として計算した。
　Ｑ値が低い場合、周波数ノイズは３０ＧＨｚ程度以下で減衰し、ノイズ減衰量は２．５ｄＢ程度である。
　一方、Ｑ値が高い場合、周波数ノイズは２０ＧＨｚ程度以下で減衰し、ノイズ減衰量は１０ｄＢ程度以上である。
　このように、Ｑ値が低い場合にはノイズ減衰量が小さく周波数ノイズ減衰の帯域が広く、Ｑ値が高い場合にはノイズ減衰量が大きく周波数ノイズ減衰の狭い。以上のように、周波数ノイズの減衰はＧ値により変化し、ノイズ減衰の帯域と減衰量との間にはトレードオフの関係がある。
　本実施の形態に係る光半導体素子１０において、例えば、リング共振器１４とループ導波路１３との間の距離を低減させること（例えば、０．１～０．３μｍ）により、Ｑ値を低減できる（例えば、Ｑ値＝１００～１０００）ので、周波数ノイズ減衰の帯域が広くできる。または、リング共振器１４とループ導波路１３との間の距離を増加させること（例えば、０．３～０．５μｍ）により、Ｑ値を増加できる（例えば、Ｑ値＝１０００～１００００）ので、周波数ノイズ減衰量を増加できる。
　または、リング共振器１４の径を低減すること（例えば、１０～１００μｍ）により、Ｑ値を低減できる（例えば、Ｑ値＝１００～１０００）ので、周波数ノイズ減衰の帯域が広くできる。または、リング共振器１４の径を増加させること（例えば、１００～１０００μｍ）により、Ｑ値を増加できる（例えば、Ｑ値＝１０００～１００００）ので、周波数ノイズ減衰量を増加できる。
　このように、本実施の形態に係る光半導体素子１０によれば、構成を変化させてＱ値を変化させることにより、周波数ノイズ減衰を変化させることができる。
＜第２の実施の形態＞
　本発明の第２の実施の形態に係る光半導体素子を、図５～図６を参照して説明する。
　第２の実施の形態に係る光半導体素子２０は、図５に示すように、第１の実施の形態に係る光半導体素子２０の構成に、さらに半導体レーザ１２とループ導波路１３との間の第２の光導波路１１＿２のいずれかに半導体光増幅器１５を備える。
　上述の通り、Ｑ値の変化に対してノイズ減衰の帯域と減衰量との間にはトレードオフの関係があり、Ｑ値が低い場合には周波数ノイズ減衰の帯域が広い反面、ノイズ減衰量が小さい。
　そこで、本実施の形態に係る光半導体素子２０では、Ｑ値を低く設定するとともに、半導体光増幅器１５によりレーザ光を増幅してノイズ減衰量を向上させる。
　ここで、光半導体素子２０においてリング共振器１４とループ導波路１３との間の距離を低減させることにより、Ｑ値を低減できる。例えば、リング共振器１４とループ導波路１３との間の距離を、０．１～０．２μｍ程度に設定することにより、Ｑ値を１００～１０００程度に設定できる。
　また、リング共振器１４の径を低減することにより、Ｑ値を低減できる。例えば、リング共振器１４の径、１０～１００μｍ程度に設定することにより、Ｑ値を１００～１０００程度に設定できる。
　本実施の形態では、リング共振器１４とループ導波路１３との間の距離（またはリング共振器１４の径）を０．３μｍとして、Ｑ値を１０００に設定した。
　また、半導体光増幅器１５は、フィードバックする振幅揺らぎを増幅することができるので、フィードバックゲインを増加させ、ノイズ減衰量を増加させることができる。半導体光増幅器１５の周波数帯域は数ＴＨｚと非常に高いため、広帯域のノイズ減衰が可能となる。すなわち、この半導体光増幅器１５により周波数ノイズ減衰の広帯域化とノイズ減衰量の向上との両立が可能となる。
　図６に示すように、ＳＯＡを有しない場合（図中２０１）、ＳＯＡを有する場合（図中２０２）ともに、５０ＧＨｚ程度以下で周波数ノイズを減衰できる。ＳＯＡを有しない場合には、ノイズ減衰量は２．５ｄＢ程度である。一方、ＳＯＡを有する場合には、ノイズ減衰量は１３ｄＢ程度である。
　このように、本実施の形態に係る光半導体素子２０によれば、広域で周波数ノイズを減衰でき、ノイズ減衰量を向上できる。
　以上のように、本実施の形態に係る光半導体素子２０によれば、周波数ノイズが低い光半導体素子を実現することができる。
　本発明の実施の形態では、光フィルタがＳｉ導波路により構成される例を示したが、これに限らない。例えば、ＩｎＰ導波路を用いてもよい。ＩｎＰ導波路によれば、半導体レーザ１２と導波路がともにＩｎＰ系半導体材料により構成されるので、ＩｎＰ系半導体レーザとＳｉ導波路の異種材料間での接続が必要なくなり、更なる小型化、周波数ノイズ減衰の広帯域化が可能となる。
　また、ＳｉＮ導波路やＳｉＯｘＮｙ導波路を用いてもよい。ＳｉＮは熱光学係数がＳｉやＩｎＰよりも低いため熱的な揺らぎに対して安定である。そのため、イントリンシックな周波数ノイズが低くなる。また、光パワー耐性が高いためハイパワーにおいても非線形光学効果が生じにくく、高光出力化に対して有効である。
　本発明の実施の形態では、光フィルタにリング共振器を用いる例を示したが、例えば、ＤＢＲグレーティング１６を用いてもよい。リング共振器よりも更なる小型化が期待できる。図７に示すように、第２の実施の形態に適用する場合には、ＤＢＲグレーティング１６の回折格子溝の深さを低減することによりＱ値を低く設定できる。この場合、回折格子を０．０１～０．２μｍの深さにすることにより、Ｑ値を５０～１０００に設定することができる。
　ここで、半導体レーザとＤＢＲグレーティングとの距離（フィードバック長）を２００μｍ以下にすることにより、ダンピングが生じさせることなく、ノイズ減衰の帯域を拡大できる。また、フィードバック長は、素子の構成を考慮すると、５μｍ以上が望ましく、１μｍ以上とすることができる。
　また、この構成は、第１の実施の形態に係る光半導体素子１０に適用してもよく、半導体光増幅器を配置しなくてもよい。
　一方、ＤＢＲグレーティングに比べて、リング共振器を用いた方が、容易に形成でき、Ｑ値を変化させることができる。
　本発明の実施の形態では、リング共振器にレーザ光を取り出す構造を設けない例を示したが、図８に示すように、第２の実施の形態に係る光半導体素子２０に、さらに第２のループ導波路１３＿２と第３の光導波路１１＿３からなる結合導波路を設けてレーザ光を取り出して、結合導波路からレーザ光を出力してもよい。この場合、結合導波路の先端のみ（図中左方向のみ）からレーザ光が出力されるので、両側から出力される場合に比べて２倍の出力が得られ、高出力化ができる。また、この構成は、第１の実施の形態に係る光半導体素子１０に適用してもよい。
　本発明の実施の形態では、横方向に電流注入される半導体レーザを用いる例を示したが、縦方向に電流注入される半導体レーザを用いてもよい。
　本発明の実施の形態では、光半導体素子の構成、製造方法などにおいて、各構成部の構造、寸法、材料等の一例を示したが、これに限らない。光半導体素子の機能を発揮し効果を奏するものであればよい。
  本発明は、デジタルコヒーレント通信における送信用および受信用局発光源に適用することができる。
１０　光半導体素子
１１＿１、１１＿２　光導波路
１２　半導体レーザ
１３　ループ導波路
１４　リング共振器

Claims (7)

  1. 　順に、半導体レーザと、
    　光導波路と、
    　ループ導波路と、
    　前記ループ導波路と光結合するリング共振器とを備え、
    　前記半導体レーザと前記リング共振器との距離が１μｍ以上２００μｍ以下である
    　ことを特徴とする光半導体素子。
  2. 　前記光導波路のいずれかの部分に半導体光増幅器
    　を備える請求項１に記載の光半導体素子。
  3. 　前記ループ導波路と前記リング共振器との間の距離が、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光半導体素子。
  4. 　前記リング共振器の半径が、１０μｍ以上１０００μｍ以下である
    　ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光半導体素子。
  5. 　前記リング共振器において、前記ループ導波路が結合する部分とは異なる部分に結合する他のループ導波路と、
    　前記他のループ導波路に接続する他の光導波路と
    　を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光半導体素子。
  6. 　順に、半導体レーザと、
    　光導波路と、
    　ＤＢＲグレーティングとを備え、
    　前記半導体レーザと前記ＤＢＲグレーティングとの距離が１μｍ以上２００μｍ以下である
    　ことを特徴とする光半導体素子。
  7. 　前記光導波路のいずれかの部分に半導体光増幅器
    　を備える請求項６に記載の光半導体素子。
PCT/JP2020/048403 2020-12-24 2020-12-24 光半導体素子 WO2022137418A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US18/255,153 US20240006848A1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Optical Semiconductor Device
PCT/JP2020/048403 WO2022137418A1 (ja) 2020-12-24 2020-12-24 光半導体素子
JP2022570875A JPWO2022137418A1 (ja) 2020-12-24 2020-12-24

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/048403 WO2022137418A1 (ja) 2020-12-24 2020-12-24 光半導体素子

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022137418A1 true WO2022137418A1 (ja) 2022-06-30

Family

ID=82159183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/048403 WO2022137418A1 (ja) 2020-12-24 2020-12-24 光半導体素子

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20240006848A1 (ja)
JP (1) JPWO2022137418A1 (ja)
WO (1) WO2022137418A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060127007A1 (en) * 2002-10-09 2006-06-15 Moti Margalit Optical filtering device and method
JP2010177539A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Nec Corp 送信光源及びその製造方法
JP2015230991A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 富士通株式会社 変調光源
WO2016152274A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 古河電気工業株式会社 波長可変レーザ素子およびレーザモジュール
JP2017022247A (ja) * 2015-07-09 2017-01-26 富士通株式会社 波長選択素子及び波長可変光源
JP2017168545A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 富士通株式会社 光モジュール

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060127007A1 (en) * 2002-10-09 2006-06-15 Moti Margalit Optical filtering device and method
JP2010177539A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Nec Corp 送信光源及びその製造方法
JP2015230991A (ja) * 2014-06-05 2015-12-21 富士通株式会社 変調光源
WO2016152274A1 (ja) * 2015-03-20 2016-09-29 古河電気工業株式会社 波長可変レーザ素子およびレーザモジュール
JP2017022247A (ja) * 2015-07-09 2017-01-26 富士通株式会社 波長選択素子及び波長可変光源
JP2017168545A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 富士通株式会社 光モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
US20240006848A1 (en) 2024-01-04
JPWO2022137418A1 (ja) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6330265B1 (en) Optical functional element and transmission device
US7760782B2 (en) Distributed bragg reflector type directly modulated laser and distributed feed back type directly modulated laser
US7127145B2 (en) Semiconductor optical amplifier, and optical module using the same
JP5100881B1 (ja) 集積型半導体レーザ素子
US6519270B1 (en) Compound cavity reflection modulation laser system
JP2003046190A (ja) 半導体レーザ
JP2007311522A (ja) 半導体レーザ
JP5022015B2 (ja) 半導体レーザ素子及びそれを用いた光モジュール
JP7277825B2 (ja) 半導体光素子
JP6810671B2 (ja) 半導体光集積素子
WO2022137418A1 (ja) 光半導体素子
JP3778260B2 (ja) 半導体レーザとこれを用いたデジタル光通信システムと方法
JP6083644B2 (ja) 集積型半導体光源
JP3718212B2 (ja) 半導体発光素子
US7072372B2 (en) Semiconductor laser device, semiconductor laser module, and optical fiber amplifier
JP2002374037A (ja) 半導体レーザモジュール、それを用いたファイバ増幅器と光通信システム
WO2004008595A1 (ja) 分布ブラッグ反射型半導体レーザ、集積型半導体レーザ、半導体レーザモジュール、光ネットワークシステム
SATO et al. Semiconductor Optical Amplifier and Gain Chip Used in Wavelength Tunable Lasers
WO2022130622A1 (ja) 光デバイス
JPWO2019111675A1 (ja) 波長可変レーザ装置
JP7485304B2 (ja) 狭線幅レーザ
KR100429531B1 (ko) 분포귀환형 반도체 레이저
JP7147611B2 (ja) 高出力直接変調型レーザ
JP2019091780A (ja) 半導体光素子
WO2021059448A1 (ja) 光送信器

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20966907

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022570875

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18255153

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20966907

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1