JP2017022247A - Wavelength selection device and tunable light source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長選択素子及び当該波長選択素子を備えた波長可変光源に関する。 The present invention relates to a wavelength selection element and a wavelength tunable light source including the wavelength selection element.
近年、長距離大容量光伝送システムとして市場規模が拡大しているディジタル・コヒーレント通信向けの、広い波長範囲で波長を変えられる波長可変レーザが注目されている。波長可変レーザの例として、周期的な波長選択特性を持つバーニア型の波長フィルタ(バーニア型フィルタ)を組み合わせて広い波長範囲で任意の波長を選択するものがある。 In recent years, a tunable laser capable of changing the wavelength in a wide wavelength range has been attracting attention for digital coherent communication whose market scale is expanding as a long-distance large-capacity optical transmission system. As an example of the wavelength tunable laser, there is one that selects an arbitrary wavelength in a wide wavelength range by combining vernier type wavelength filters (vernier type filters) having periodic wavelength selection characteristics.
この波長可変レーザでは、2つの波長フィルタの周期を微小に変えることにより、2つの波長フィルタの選択波長が重なる波長においてのみレーザ発振をさせることができる。バーニア型フィルタでは、2つの波長フィルタの周期や鋭さ(フィネス)によってそのフィルタ特性が決まるため、これらのパラメータを適切に調整することによって広い波長範囲での波長可変動作が可能となる。 In this wavelength tunable laser, laser oscillation can be performed only at a wavelength where the selected wavelengths of the two wavelength filters overlap each other by minutely changing the period of the two wavelength filters. In the vernier type filter, the filter characteristics are determined by the period and sharpness (finesse) of the two wavelength filters. Therefore, by appropriately adjusting these parameters, a wavelength variable operation in a wide wavelength range is possible.
バーニア型フィルタを用いた波長可変レーザの具体例としては、バーニア型フィルタとして2つのリング共振器と、半導体光増幅器(Semiconductor Optical Amplifiers:SOA)とをハイブリッド実装しているものがある。SOAは、出力端側が約30%の反射率を有し、リング共振器との結合側は無反射構造とされている。リング共振器は、そのサイズを半径数μm〜数10μm程度まで小型化することが可能である。 As a specific example of a wavelength tunable laser using a vernier filter, there is one in which two ring resonators and semiconductor optical amplifiers (SOA) are hybrid-mounted as a vernier filter. The SOA has a reflectance of about 30% on the output end side, and has a non-reflective structure on the coupling side with the ring resonator. The ring resonator can be reduced in size to a radius of about several μm to several tens of μm.
一方、近年の長距離大容量光伝送システムの大容量化に対応するために、光伝送装置に搭載できる光モジュールの数をより多くできるように光モジュールのサイズ(フォームファクター)がCFPからCFP2に更にはCFP4へと、益々小さくなってきている。現行の100ギガビットイーサ向け光モジュールでは、4波の多重波長(LAN−WDM)を用いており、1台の光モジュール内に搭載されるレーザ光源として波長の数だけの個別レーザ素子又はモノリシック集積したレーザアレイ等が用いられている。一方、モジュールの小型化と低消費電力化への要求から、複数の波長を一括して同時に発振する多波長光源の実現が求められている。 On the other hand, the size (form factor) of the optical module is changed from CFP to CFP2 so that the number of optical modules that can be mounted on the optical transmission device can be increased in order to cope with the increase in capacity of the long-distance large-capacity optical transmission system in recent years. Furthermore, it has become increasingly smaller to CFP4. The current optical module for 100 gigabit ether uses 4 multi-wavelengths (LAN-WDM), and as a laser light source mounted in one optical module, individual laser elements corresponding to the number of wavelengths or monolithically integrated. A laser array or the like is used. On the other hand, due to demands for module miniaturization and low power consumption, realization of a multi-wavelength light source that simultaneously oscillates a plurality of wavelengths is required.
従来のリング共振器を用いた波長可変レーザでは、再帰モード(当該選択波長に対して長波側及び短波側で再び2つのリング共振器の選択波長が重なる波長)が出現する間隔を広く設定している。これにより、隣接する再帰モードがSOAの利得を受け難くして発振を抑制している。ところがこの場合、発振モードの隣接モードとの抑圧比を稼ぐことができず、発振モード安定性に問題が生じる場合がある。 In a conventional wavelength tunable laser using a ring resonator, the interval at which the recursive mode (the wavelength where the selected wavelengths of the two ring resonators overlap again on the long wave side and the short wave side with respect to the selected wavelength) appears is set wide. Yes. As a result, adjacent recursive modes are less likely to receive the SOA gain and suppress oscillation. However, in this case, a suppression ratio between the oscillation mode and the adjacent mode cannot be obtained, which may cause a problem in oscillation mode stability.
一方、従来の多波長光源では、完全に所望の4波の多重波長のみを切り出すことはできない。そのため、長短両側に光強度は弱いものの発振する波長の光が存在し、これを完全に除去することはできないという問題がある。 On the other hand, the conventional multi-wavelength light source cannot completely cut out only the desired four multiplexed wavelengths. Therefore, although the light intensity is weak on both the long and short sides, there is a problem that light having an oscillating wavelength exists and cannot be completely removed.
いずれの場合でも、出力端側の反射面としてレーザ素子の劈開面を用いており、その反射率は波長依存性を持たないために波長選択性に制限が生じているという問題がある。また、上記の従来例において必要とする波長範囲内において30%程度の有限の反射率を有し、光増幅器とモノリシック集積又はハイブリッド集積可能な導波路型のフィルタ構造は実現されていない。 In either case, the cleavage plane of the laser element is used as the reflection surface on the output end side, and there is a problem that the wavelength selectivity is limited because the reflectance does not have wavelength dependency. In addition, a waveguide type filter structure that has a finite reflectance of about 30% within the wavelength range required in the conventional example and can be monolithically integrated or hybrid integrated with an optical amplifier has not been realized.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, has a wide wavelength variable range, can operate stably at high output, and can oscillate efficiently and stably only at a desired wavelength. An object of the present invention is to provide a highly reliable wavelength selection element and wavelength tunable light source capable of performing the above.
波長選択素子の一態様は、複数の出力導波路を有する光分波器を備え、前記複数の出力導波路のうちで少なくとも一つは、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有する分布反射型ミラー構造が設けられており、前記複数の出力導波路のうちで他の少なくとも一つは、外部への光出力ポートとされている。 One aspect of the wavelength selection element includes an optical demultiplexer having a plurality of output waveguides, and at least one of the plurality of output waveguides has a distributed reflection type having a chirped diffraction grating having a changed diffraction grating period A mirror structure is provided, and at least one of the plurality of output waveguides is an optical output port to the outside.
波長可変光源の一態様は、上記の波長選択素子と、前記波長選択素子と接続された他の波長選択素子とを含む。 One aspect of the wavelength tunable light source includes the wavelength selection element described above and another wavelength selection element connected to the wavelength selection element.
上記の諸態様によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。 According to the above aspects, a highly reliable wavelength that has a wide wavelength tunable range, can operate stably at a high output, and can oscillate efficiently and stably only at a desired wavelength. A selection element and a wavelength tunable light source are realized.
以下、波長選択素子及び波長可変光源の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the wavelength selection element and the wavelength tunable light source will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
先ず、第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described.
[波長可変光源の概略構成]
図1は、第1の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
この波長可変光源は、波長選択素子1と、波長フィルタ素子2とが接続されて構成されている。
[Schematic configuration of wavelength tunable light source]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a wavelength tunable light source including a wavelength selection element according to the first embodiment.
This wavelength tunable light source is configured by connecting a
波長選択素子1は、光分波器として、多モード干渉(Multi Mode Interference:MMI)分波器11を備えて構成されている。MMI分波器11には、光導波路12a,12b,12c,12dが形成されている。光導波路12bには、SOA13が形成されている。光導波路12cには、DBRミラー14が形成されている。
The
DBRミラー14は、図2に示すように、波長可変領域として用いる波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、且つ前記波長帯域の外側では急激に反射率の低下するバンドパスフィルタ形状のフィルタ特性を有する。更に、再帰モード間隔が波長可変領域として用いる波長帯域(使用波長帯)とほぼ等しくされる。DBRミラー14は、図3に示すように、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有している。ここでは、回折格子周期がΛ1,Λ2,・・・,Λ6まで変化している場合を例示する。このようなチャープ回折格子により、DBRミラー14における反射帯域を拡大することができる。
As shown in FIG. 2, the
DBRミラー14において、例えば30%程度の有限の反射率にする場合は必要とする波長域内で反射率がフラットになり難く、図4に示すように、10%前後のリップルが生じる。この場合、隣接モード間の利得差を確保することができなくなり、モード安定性に問題がある。そのため、図5に示すように、DBRミラー14として反射帯域がほぼフラットになる反射率が90%以上(ほぼ100%に近い)のものを用いる。但しこの場合、DBRミラー14で全ての光を反射してしまっては出力光を取り出せない。本実施形態では、SOA13からの出力光の一部をMMI分波器11によってDBRミラー14へ導波し反射して、再びSOA13に戻すことで波長フィルタ効果を実現しつつ、DBRミラー14へ誘導しない光を出力光として取り出す。
When the
波長フィルタ素子2は、光導波路に2つのリング変調器15,16が設けられ、光導波路の一端にループミラー17が設けられて構成されている。波長選択素子1と波長フィルタ素子2とは、波長選択素子1のSOA13が波長フィルタ素子2の光導波路の他端と接続されて組み合わせられ、波長可変光源が構成される。
The
[波長可変光源の製造方法]
図6〜図20は、第1の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
[Manufacturing method of wavelength tunable light source]
6 to 20 are schematic perspective views illustrating a method of manufacturing a wavelength tunable light source including the wavelength selection element according to the first embodiment in the order of steps.
先ず、図6に示すように、n型ドープInP基板101上に、量子井戸活性層102、p型ドープInPクラッド層103、及びSiO2膜104を順次形成する。
詳細には、n型ドープInP基板101上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE法)を用いて、量子井戸活性層102及びp型ドープInPクラッド層103を順次結晶成長する。量子井戸活性層102は、厚さ5.1nm程度、圧縮歪量1.0%程度のアンドープGaInAsP量子井戸層と、組成波長1.20μm、厚さ10nm程度のアンドープGaInAsPバリア層とで構成され、量子井戸層の層数は6層であり、その発光波長は1550nmである。また、これら量子井戸層/バリア層は、波長1.15μm、厚さ50nmのアンドープGaInAsP・SCH層で挟まれている。p型ドープInPクラッド層103は、厚さ150nm程度に形成される。
次に、p型ドープInPクラッド層103上に、通常の化学気相堆積法(CVD法)を用いて、SiO2膜104を厚さ400nm程度に堆積形成する。
First, as shown in FIG. 6, a quantum well
Specifically, the quantum well
Next, the SiO 2 film 104 is deposited and formed on the p-type doped InP clad
続いて、図7に示すように、SiO2膜104のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜104を加工し、SOAの活性領域となるべき部分のみを覆うようにSiO2膜104を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 7, an etching mask for the SiO 2 film 104 is formed.
More specifically, the SiO 2 film 104 is processed by photolithography and dry etching, and the SiO 2 film 104 is left so as to cover only a portion to be an active region of the SOA, thereby forming an etching mask.
続いて、図8に示すように、p型ドープInPクラッド層103及び量子井戸活性層102を加工する。
詳細には、SiO2膜104のエッチングマスクを用いて、p型ドープInPクラッド層103及び量子井戸活性層102をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状に量子井戸活性層102及びp型ドープInPクラッド層103を残す。
Subsequently, as shown in FIG. 8, the p-type doped
Specifically, the p-type doped
続いて、図9に示すように、アンドープGaInAsP層105及びアンドープInP層106を順次形成する。
詳細には、n型ドープInP基板101上に、MOVPE法を用いて、組成波長1.25μmで厚さ200nm程度のアンドープGaInAsP層105及び厚さ150nm程度のアンドープInP層106を順次成長する。このとき、アンドープGaInAsP層105及びアンドープInP層106は、選択成長効果により、SiO2膜104のエッチングマスク上には成長せず、量子井戸活性層102及びp型ドープInPクラッド層103のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。SiO2膜104のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 9, an
Specifically, an
続いて、図10に示すように、SiO2膜107のエッチングマスクを形成する。
詳細には、p型ドープInPクラッド層103及びアンドープInP層106上に、通常のCVD法を用いて、SiO2膜107を厚さ400nm程度に堆積形成する。
次に、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜104を加工し、DBRのチャープ回折格子を形成する領域となるべき部分のみを開口するようにSiO2膜107を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 10, an etching mask for the SiO 2 film 107 is formed.
Specifically, the SiO 2 film 107 is deposited to a thickness of about 400 nm on the p-type doped InP clad
Next, the SiO 2 film 104 is processed by photolithography and dry etching, and the SiO 2 film 107 is left so as to open only a portion to be a region for forming a DBR chirped diffraction grating, thereby forming an etching mask.
続いて、図11に示すように、アンドープInP層106を加工する。
詳細には、SiO2膜107のエッチングマスクを用いて、アンドープInP層106をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状にアンドープInP層106を残す。
Subsequently, as shown in FIG. 11, the
Specifically, the
続いて、図12に示すように、アンドープInP層108及びアンドープGaInAsP層109を順次形成する。
詳細には、アンドープGaInAsP層105上に、MOVPE法を用いて、厚さ30nm程度のアンドープInP層108と、組成波長1.25μmで厚さ100nm程度のアンドープGaInAsP層109とを順次成長する。このとき、選択成長効果により、アンドープInP層108及びアンドープGaInAsP層109は、SiO2膜107のエッチングマスク上には成長せず、アンドープInP層106のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。SiO2膜107のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 12, an
Specifically, an
続いて、図13に示すように、回折格子マスク110を形成する。
詳細には、アンドープInP層106及びアンドープGaInAsP層109上に電子ビームレジスト(日本ゼオン社製 商品名ZEP520)を塗布する。電子ビーム露光法により当該レジストを加工し、回折格子マスク110を形成する。この回折格子マスク110においては、分布反射鏡(DBRミラー)の領域長は100μm程度とされている。回折格子周期は、237.5nm程度から249.375nm程度まで緩やかに変化している。
Subsequently, as shown in FIG. 13, a diffraction
Specifically, an electron beam resist (trade name: ZEP520 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is applied on the
続いて、図14に示すように、アンドープGaInAsP層109にチャープ回折格子を形成する。
詳細には、回折格子マスク110を用いて、アンドープGaInAsP層109をアンドープInP層108の表面が露出するまでエッチングする。エッチングとしては、エタン/水素混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチングを適用する。アンドープGaInAsP層109には、回折格子マスク110に倣ったチャープ回折格子が転写形成される。このときのチャープ回折格子の深さは100nm程度である。
Subsequently, as shown in FIG. 14, a chirped diffraction grating is formed in the
Specifically, the
続いて、図15に示すように、回折格子マスク110を所定の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 15, the diffraction
続いて、図16に示すように、p型InPクラッド層111、p型GaInAsコンタクト層112、及びSiO2膜113を順次形成する。
詳細には、アンドープInP層106及びアンドープGaInAsP層109上に、再びMOVPE法を用いて、Znをドープしたp型InPクラッド層111を厚さ2.0μm程度に、Znをドープしたp型GaInAsコンタクト層112を厚さ300nm程度に順次成長する。次に、p型GaInAsコンタクト層112上に、通常のCVD法を用いてSiO2膜113を厚さ400nm程度に堆積する。
Subsequently, as shown in FIG. 16, a p-type InP clad
Specifically, a p-type GaInAs contact doped with Zn and having a p-type
続いて、図17に示すように、SiO2膜113のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜113を加工し、4本の光導波路がMMI分波器に合流するような形状にSiO2膜113を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 17, an etching mask for the SiO 2 film 113 is formed.
Specifically, the SiO 2 film 113 is processed by photolithography and dry etching to leave the SiO 2 film 113 in a shape such that the four optical waveguides merge with the MMI duplexer, and an etching mask is formed.
続いて、図18に示すように、n型ドープInP基板101上の量子井戸活性層102〜p型GaInAsコンタクト層112からなる半導体積層構造を加工する。
詳細には、SiO2膜113のエッチングマスクを用いて、半導体積層構造を、n型ドープInP基板101の表面を0.7μm程度掘り込んだ深さまでドライエッチングし、メサストライプ状に加工する。
Subsequently, as illustrated in FIG. 18, a semiconductor multilayer structure including the quantum well
More specifically, using the etching mask for the SiO 2 film 113, the semiconductor multilayer structure is dry etched to a depth in which the surface of the n-type doped
続いて、図19に示すように、電流狭窄層114を形成する。
詳細には、メサストライプ状の半導体積層構造の両脇に、Feドープ型半絶縁性InP からなる電流狭窄層114を、MOVPE法を用いて成長する。SiO2膜113のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 19, a
Specifically, the
続いて、図20に示すように、波長選択素子を形成する。
詳細には、先ず、p型GaInAsコンタクト層112及び電流狭窄層114上に、SiNからなるパッシベーション膜115を形成する。次に、パッシベーション膜115のSOAとなる部分のみを、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて除去し、開口を形成する。次に、パッシベーション膜115の開口部分にSOAのp電極116を、n型ドープInP基板101の裏面にSOAのn電極117をそれぞれ形成する。そして、両端面部位に無反射コート118,119を形成する。以上により、本実施形態による波長選択素子が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 20, a wavelength selection element is formed.
Specifically, first, a
しかる後、波長選択素子と、シリコン基板上に形成した2個のリング共振器及びループミラーを有する波長フィルタ素子とを組み合わせる。以上により、本実施形態による波長可変光源が得られる。この波長可変光源により、光出力13dBm程度、スペクトル線幅100kHz程度の特性を有したレーザ発振光が、Cバンド1520nmから1570nmまでの波長可変域で取得される。
Thereafter, the wavelength selection element is combined with a wavelength filter element having two ring resonators and a loop mirror formed on the silicon substrate. As described above, the variable wavelength light source according to the present embodiment is obtained. With this wavelength tunable light source, laser oscillation light having characteristics of an optical output of about 13 dBm and a spectral line width of about 100 kHz is acquired in a wavelength tunable range from
以上説明したように、本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。 As described above, according to the present embodiment, it has a wide wavelength variable range, can operate stably at high output, and can oscillate efficiently and stably only at a desired wavelength. A highly reliable wavelength selection element and wavelength tunable light source are realized.
(第2の実施形態)
次いで、第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
[波長可変光源の概略構成]
図21は、第2の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
この波長可変光源は、波長選択素子3と、第1の実施形態と同様の波長フィルタ素子2とが接続されて構成されている。
[Schematic configuration of wavelength tunable light source]
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a wavelength tunable light source including a wavelength selection element according to the second embodiment.
This wavelength tunable light source is configured by connecting a wavelength selection element 3 and a
波長選択素子1は、光分波器として、MMI分波器11を備えて構成されている。MMI分波器11には、光導波路12a,12b,12c,12dが形成されている。光導波路12bには、SOA13が形成されている。光導波路12cには、DBRミラー14が形成されている。光導波路12dには、SOA18が形成されている。
The
DBRミラー14は、波長可変領域として用いる波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、且つ前記波長帯域の外側では急激に反射率の低下するバンドパスフィルタ形状のフィルタ特性を有する。更に、再帰モード間隔が波長可変領域として用いる波長帯域(使用波長帯)とほぼ等しくされる。DBRミラー14は、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有している。このようなチャープ回折格子により、DBRミラー14における反射帯域を拡大することができる。
The
本実施形態では、MMI分波器11の光出力を行う出力導波路である光導波路12dにSOA18が集積されている。この構成によれば、光導波路内における光強度が強い場合に問題となる二光子吸収の発生を抑制しつつ、光出力を高めることができる
In the present embodiment, the
[波長可変光源の製造方法]
図22〜図36は、第2の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
[Manufacturing method of wavelength tunable light source]
22 to 36 are schematic perspective views showing a method of manufacturing a wavelength tunable light source including the wavelength selection element according to the second embodiment in the order of steps.
先ず、図22に示すように、n型ドープInP基板201上に、量子井戸活性層302、p型ドープInPクラッド層203、及びSiO2膜204を順次形成する。
詳細には、n型ドープInP基板201上に、例えば有機金属気相成長法(MOVPE法)を用いて、量子井戸活性層202及びp型ドープInPクラッド層203を順次結晶成長する。量子井戸活性層202は、厚さ5.1nm程度、圧縮歪量1.0%程度のアンドープGaInAsP量子井戸層と、組成波長1.20μm、厚さ10nm程度のアンドープGaInAsPバリア層とで構成され、量子井戸層の層数は6層であり、その発光波長は1550nmである。また、これら量子井戸層/バリア層は、波長1.15μm、厚さ50nmのアンドープGaInAsP・SCH層で挟まれている。p型ドープInPクラッド層203は、厚さ150nm程度に形成される。
次に、p型ドープInPクラッド層203上に、通常の化学気相堆積法(CVD法)を用いて、SiO2膜204を厚さ400nm程度に堆積形成する。
First, as shown in FIG. 22, a quantum well
Specifically, the quantum well
Next, the SiO 2 film 204 is deposited on the p-type doped InP clad
続いて、図23に示すように、SiO2膜204のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜204を加工し、SOAの活性領域となるべき部分(本実施形態では2箇所)のみを覆うようにSiO2膜204を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 23, an etching mask for the SiO 2 film 204 is formed.
More specifically, the SiO 2 film 204 is processed by photolithography and dry etching, and the etching mask is formed by leaving the SiO 2 film 204 so as to cover only the portions that are to be active regions of the SOA (in this embodiment, two locations). To do.
続いて、図24に示すように、p型ドープInPクラッド層203及び量子井戸活性層202を加工する。
詳細には、SiO2膜204のエッチングマスクを用いて、p型ドープInPクラッド層203及び量子井戸活性層202をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状に量子井戸活性層202及びp型ドープInPクラッド層203を残す。
Subsequently, as shown in FIG. 24, the p-type doped
Specifically, the p-type doped
続いて、図25に示すように、アンドープGaInAsP層205及びアンドープInP層206を順次形成する。
詳細には、n型ドープInP基板201上に、MOVPE法を用いて、組成波長1.25μmで厚さ200nm程度のアンドープGaInAsP層205及び厚さ150nm程度のアンドープInP層206を順次成長する。このとき、アンドープGaInAsP層105及びアンドープInP層106は、選択成長効果により、SiO2膜204のエッチングマスク上には成長せず、量子井戸活性層202及びp型ドープInPクラッド層203のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。SiO2膜204のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 25, an
More specifically, an
続いて、図26に示すように、SiO2膜207のエッチングマスクを形成する。
詳細には、p型ドープInPクラッド層203及びアンドープInP層206上に、通常のCVD法を用いて、SiO2膜207を厚さ400nm程度に堆積形成する。
次に、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜204を加工し、DBRのチャープ回折格子を形成する領域となるべき部分のみを開口するようにSiO2膜207を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 26, an etching mask for the SiO 2 film 207 is formed.
Specifically, an SiO 2 film 207 is deposited and formed on the p-type doped InP clad
Next, the SiO 2 film 204 is processed by photolithography and dry etching to leave the SiO 2 film 207 so as to open only a portion to be a region for forming a DBR chirped diffraction grating, thereby forming an etching mask.
続いて、図27に示すように、アンドープInP層206を加工する。
詳細には、SiO2膜207のエッチングマスクを用いて、アンドープInP層206をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状にアンドープInP層206を残す。
Subsequently, as shown in FIG. 27, the
Specifically, the
続いて、図28に示すように、アンドープGaInAsP層208を順次形成する。
詳細には、アンドープGaInAsP層205上に、MOVPE法を用いて、組成波長1.25μmで厚さ150nm程度のアンドープGaInAsP層208を順次成長する。このとき、選択成長効果により、アンドープGaInAsP層208は、SiO2膜207のエッチングマスク上には成長せず、アンドープInP層206のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。SiO2膜207のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 28, an
Specifically, an
続いて、図29に示すように、回折格子マスク209を形成する。
詳細には、アンドープInP層206及びアンドープGaInAsP層208上に電子ビームレジスト(日本ゼオン社製 商品名ZEP520)を塗布する。電子ビーム露光法により当該レジストを加工し、回折格子マスク209を形成する。この回折格子マスク209においては、分布反射鏡(DBRミラー)の領域長は100μm程度とされている。回折格子周期は、237.5nm程度から249.375nm程度まで緩やかに変化している。
Subsequently, as shown in FIG. 29, a diffraction
Specifically, an electron beam resist (trade name: ZEP520 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is applied on the
続いて、図30に示すように、アンドープGaInAsP層208にチャープ回折格子を形成する。
詳細には、回折格子マスク209を用いて、アンドープGaInAsP層208をエッチングする。エッチングとしては、エタン/水素混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチングを適用する。アンドープGaInAsP層208には、回折格子マスク209に倣ったチャープ回折格子が転写形成される。このときのチャープ回折格子の深さは100nm程度である。
Subsequently, as shown in FIG. 30, a chirped diffraction grating is formed in the
Specifically, the
続いて、図31に示すように、回折格子マスク209を所定の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 31, the diffraction
続いて、図32に示すように、p型InPクラッド層210、p型GaInAsコンタクト層211、及びSiO2膜212を順次形成する。
詳細には、アンドープInP層206及びアンドープGaInAsP層208上に、再びMOVPE法を用いて、Znをドープしたp型InPクラッド層210を厚さ2.0μm程度に、Znをドープしたp型GaInAsコンタクト層211を厚さ300nm程度に順次成長する。次に、p型GaInAsコンタクト層211上に、通常のCVD法を用いてSiO2膜212を厚さ400nm程度に堆積する。
Subsequently, as shown in FIG. 32, a p-type InP clad
Specifically, a Zn-doped p-type
続いて、図33に示すように、SiO2膜212のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜212を加工し、4本の光導波路がMMI分波器に合流する形状にSiO2膜212を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 33, an etching mask for the SiO 2 film 212 is formed.
Specifically, the SiO 2 film 212 is processed by photolithography and dry etching, and the etching mask is formed by leaving the SiO 2 film 212 in a shape in which four optical waveguides merge with the MMI duplexer.
続いて、図34に示すように、n型ドープInP基板201上の量子井戸活性層202〜p型GaInAsコンタクト層211からなる半導体積層構造を加工する。
詳細には、SiO2膜212のエッチングマスクを用いて、半導体積層構造を、n型ドープInP基板201の表面を0.7μm程度掘り込んだ深さまでドライエッチングし、メサストライプ状に加工する。
Subsequently, as shown in FIG. 34, a semiconductor multilayer structure including the quantum well
Specifically, using the etching mask for the SiO 2 film 212, the semiconductor multilayer structure is dry etched to a depth of about 0.7 μm in the surface of the n-type doped
続いて、図35に示すように、電流狭窄層213を形成する。
詳細には、メサストライプ状の半導体積層構造の両脇に、Feドープ型半絶縁性InP からなる電流狭窄層213を、MOVPE法を用いて成長する。SiO2膜212のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 35, a
More specifically, a
続いて、図36に示すように、波長選択素子を形成する。
詳細には、先ず、p型GaInAsコンタクト層211及び電流狭窄層213上に、SiNからなるパッシベーション膜214を形成する。次に、パッシベーション膜214のSOAとなる部分(本実施形態では2箇所)のみを、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて除去し、開口を形成する。次に、パッシベーション膜214の2箇所の開口部分にSOAのp電極215,216を、n型ドープInP基板201の裏面にSOAのn電極217をそれぞれ形成する。そして、両端面部位に無反射コート218,219を形成する。以上により、本実施形態による波長選択素子が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 36, a wavelength selection element is formed.
Specifically, first, a
しかる後、波長選択素子と、シリコン基板上に形成した2個のリング共振器及びループミラーを有する波長フィルタ素子とを組み合わせる。以上により、本実施形態による波長可変光源が得られる。この波長可変光源により、光出力13dBm程度、スペクトル線幅100kHz程度の特性を有したレーザ発振光が、Cバンド1520nmから1570nmまでの波長可変域で取得される。
Thereafter, the wavelength selection element is combined with a wavelength filter element having two ring resonators and a loop mirror formed on the silicon substrate. As described above, the variable wavelength light source according to the present embodiment is obtained. With this wavelength tunable light source, laser oscillation light having characteristics of an optical output of about 13 dBm and a spectral line width of about 100 kHz is acquired in a wavelength tunable range from
以上説明したように、本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。 As described above, according to the present embodiment, it has a wide wavelength variable range, can operate stably at high output, and can oscillate efficiently and stably only at a desired wavelength. A highly reliable wavelength selection element and wavelength tunable light source are realized.
(第3の実施形態)
次いで、第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
[波長可変光源の概略構成]
図37は、第3の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
この波長可変光源は、波長選択素子4と、量子ドットSOA5とが接続されて構成されている。なお、量子ドットSOA5の代わりに、量子井戸SOAを用いても良い。
[Schematic configuration of wavelength tunable light source]
FIG. 37 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a wavelength tunable light source including a wavelength selection element according to the third embodiment.
This wavelength tunable light source is configured by connecting a wavelength selection element 4 and a quantum dot SOA5. A quantum well SOA may be used instead of the quantum dot SOA5.
波長選択素子4は、2本の光導波路21a,21bを有しており、光導波路21a,21bが所定部位で近接して方向性結合器が構成されている。光導波路21aには、DBRミラー14が形成されている。光導波路21bには、SOA18が形成されている。
The wavelength selection element 4 has two optical waveguides 21a and 21b, and the optical waveguides 21a and 21b are close to each other at a predetermined portion to form a directional coupler. A
DBRミラー14は、多波長発振領域として用いる波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、且つ前記波長帯域の外側では急激に反射率の低下するバンドパスフィルタ形状のフィルタ特性を有する。DBRミラー14は、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有している。このようなチャープ回折格子により、DBRミラー14における反射帯域を拡大することができる。
The
本実施形態では、光導波路21bの光出力部位にSOA18が集積されている。この構成によれば、光導波路内における光強度が強い場合に問題となる二光子吸収の発生を抑制しつつ、光出力を高めることができる。
In the present embodiment, the
DBRミラー14において、例えば30%程度の有限の反射率にする場合は必要とする波長域内で反射率がフラットになり難く、10%前後のリップルが生じる。この場合、隣接モード間の利得差を確保することができなくなり、モード安定性に問題がある。そのため、DBRミラー14として反射帯域がほぼフラットになる反射率が90%以上(ほぼ100%に近い)のものを用いる。但しこの場合、DBRミラー14で全ての光を反射してしまっては出力光を取り出せない。本実施形態では、量子ドットSOA5からの出力光の一部を方向性結合器によってDBRミラー14へ導波し反射して、再び戻すことで波長フィルタ効果を実現しつつ、DBRミラー14へ誘導しない光を出力光として取り出す。また、多波長光源の場合でも不必要な発振モードをカットすることで量子ドットSOA5内での不要なキャリア消費を抑制することができ、方向性結合器による損失を補償することができる。
When the
量子ドットSOA5は、Siプラットフォーム22上にハイブリッド実装されており、更にレンズ23、例えば800GHz間隔のピークを有するエタロン24、及び全反射ミラー25が設けられている。波長選択素子4と量子井戸レーザ5とは、波長選択素子1の光導波路21bが量子ドットSOA5の出力部と接続されて組み合わせられ、波長可変光源が構成される。
The quantum dot SOA5 is hybrid-mounted on the Si platform 22, and further provided with a lens 23, for example, an etalon 24 having peaks at intervals of 800 GHz, and a
[波長可変光源の製造方法]
図38〜図50は、第3の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
[Manufacturing method of wavelength tunable light source]
38 to 50 are schematic perspective views showing a method of manufacturing a wavelength tunable light source including the wavelength selection element according to the third embodiment in the order of steps.
先ず、図38に示すように、n型ドープInP基板301上に、アンドープGaInAsP層302及びレジスト層303を順次形成する。
詳細には、n型ドープInP基板301上に、例えばMOVPE法を用いて、組成波長 1.15μm、厚さ100nmのアンドープGaInAsP層302を成長する。次に、アンドープGaInAsP層302上に電子ビームレジスト(日本ゼオン社製 商品名ZEP520)を塗布し、レジスト層303を形成する。
First, as shown in FIG. 38, an
Specifically, an
続いて、図39に示すように、レジスト層303の回折格子マスクを形成する。
詳細には、電子ビーム露光法によりレジスト層303を加工し、回折格子マスクを形成する。この回折格子マスクにおいては、分布反射鏡(DBRミラー)の領域長は100μmである。回折格子周期は198nmから202nmまで緩やかに変化している。
Subsequently, as shown in FIG. 39, a diffraction grating mask of the resist
Specifically, the resist
続いて、図40に示すように、アンドープGaInAsP層302にチャープ回折格子を形成する。
詳細には、レジスト層303の回折格子マスクを用いて、アンドープGaInAsP層302をエッチングする。ここでは、エタン/水素混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチングを適用し、アンドープGaInAsP層302を突き抜けてn型ドープInP基板301の表面から15nm程度までエッチングする。アンドープGaInAsP層302には、レジスト層303の回折格子マスクに倣ったチャープ回折格子が転写形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 40, a chirped diffraction grating is formed in the
Specifically, the
続いて、図41に示すように、レジスト層303の回折格子マスクを所定の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 41, the diffraction grating mask of the resist
続いて、図42に示すように、n型ドープInP層304、量子井戸活性層305、p型ドープInPクラッド層306、及びSiO2膜307を順次形成する。
詳細には、MOVPE法を用いてn型ドープInP層304を成長し、アンドープGaInAsP層302のチャープ回折格子を埋め込んだ後、チャープ回折格子の無い部分上の厚さが50nm程度となるまでn型ドープInP層304を成長する。引き続き、MOVPE法により量子井戸活性層305、厚さ150nm程度のp型ドープInPクラッド層306を成長する。次に、p型ドープInPクラッド層306上に、通常のCVD法を用いてSiO2膜307を厚さ400nm程度に堆積する。
Subsequently, as shown in FIG. 42, an n-type doped
Specifically, after growing the n-type doped
ここで、量子井戸活性層305は、厚さ4.8nm程度、圧縮歪量1.0%程度のアンドープAlGaInAs量子井戸層、及び組成波長1.05μm、厚さ10nm程度のアンドープAlGaInAsバリア層で構成される。アンドープAlGaInAs量子井戸層の層数は8層であり、その発光波長は1310nmである。また、これら量子井戸層/バリア層は波長1.0μm、厚さ20nm程度のアンドープAlGaInAs・SCH層で挟まれている。
Here, the quantum well
続いて、図43に示すように、SiO2膜307のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜307を加工し、SOAの活性領域となるべき部分のみを覆うようにSiO2膜307を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 43, an etching mask for the SiO 2 film 307 is formed.
Specifically, the SiO 2 film 307 is processed by photolithography and dry etching, and the etching mask is formed by leaving the SiO 2 film 307 so as to cover only the portion that should be the active region of the SOA.
続いて、図44に示すように、p型ドープInPクラッド層306及び量子井戸活性層305を加工する。
詳細には、SiO2膜307のエッチングマスクを用いて、p型ドープInPクラッド層及び306量子井戸活性層305を、n型ドープInP層304の表面が露出するまでドライエッチングし、SiO2膜307のエッチングマスクに倣った形状に残す。
Subsequently, as shown in FIG. 44, the p-type doped
Specifically, using the etching mask for the SiO 2 film 307, the p-type doped InP cladding layer and the 306 quantum well
続いて、図45に示すように、アンドープAlGaInAsP層308及びアンドープInP層309を順次形成する。
詳細には、n型ドープInP層304上に、MOVPE法を用いて、組成波長1.15μm、厚さ170nm程度のアンドープAlGaInAsP層308、及び厚さ150nm程度のアンドープInP層309を順次成長する。このとき、アンドープAlGaInAsP層308及びアンドープInP層309は、選択成長効果により、SiO2膜307のエッチングマスク上には成長せず、量子井戸活性層305及びp型ドープInPクラッド層306のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。SiO2膜307のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 45, an
Specifically, an
続いて、図46に示すように、p型InPクラッド層310、p型GaInAsコンタクト層311、及びSiO2膜312を順次形成する。
詳細には、p型ドープInPクラッド層306及びアンドープAlGaInAsP層308上に、再びMOVPE法を用いて、Znをドープしたp型InPクラッド層310を厚さ2.0μm程度に、Znをドープしたp型GaInAsコンタクト層311を厚さ300nm程度に順次成長する。次に、p型GaInAsコンタクト層311上に、通常のCVD法を用いてSiO2膜312を厚さ400nm程度に堆積する。
Subsequently, as shown in FIG. 46, a p-type InP clad
Specifically, a p-type InP clad
続いて、図47に示すように、SiO2膜312のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりSiO2膜312を加工し、2本の導波路が途中で近接して方向性結合器を構成する形状にSiO2膜312を残し、エッチングマスクを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 47, an etching mask for the SiO 2 film 312 is formed.
Specifically, the SiO 2 film 312 is processed by photolithography and dry etching, and the two waveguides are close to each other to leave the SiO 2 film 312 in a shape constituting the directional coupler, thereby forming an etching mask. .
続いて、図48に示すように、n型ドープInP基板301のアンドープGaInAsP層302〜p型GaInAsコンタクト層311からなる半導体積層構造を加工する。
詳細には、SiO2膜312のエッチングマスクを用いて、半導体積層構造を、n型ドープInP基板301の表面を0.7μm程度掘り込んだ深さまでドライエッチングし、メサストライプ状に加工する。
Subsequently, as shown in FIG. 48, a semiconductor multilayer structure including the
More specifically, using the etching mask for the SiO 2 film 312, the semiconductor multilayer structure is dry-etched to a depth in which the surface of the n-type doped
続いて、図49に示すように、電流狭窄層313を形成する。
詳細には、メサストライプ状の半導体積層構造の両脇に、Feドープ型半絶縁性InP からなる電流狭窄層313を、MOVPE法を用いて成長する。SiO2膜312のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
Subsequently, as shown in FIG. 49, a
More specifically, a
続いて、図50に示すように、波長選択素子を形成する。
詳細には、先ず、p型GaInAsコンタクト層311及び電流狭窄層313上に、SiNからなるパッシベーション膜314を形成する。次に、パッシベーション膜314のSOAとなる部分のみを、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて除去し、開口を形成する。次に、パッシベーション膜314の開口部分にSOAのp電極315を、n型ドープInP基板301の裏面にSOAのn電極316をそれぞれ形成する。そして、両端面部位に無反射コート317,318を形成する。以上により、本実施形態による波長選択素子が形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 50, a wavelength selection element is formed.
Specifically, first, a
しかる後、波長選択素子と両端面に無反射コーティングを施した量子ドットSOA(又は量子井戸SOA)をSiプラットフォーム上にハイブリッド実装する。更に、レンズ、800GHz間隔のピークを有するエタロン、及び全反射ミラーを組み合わせることにより、多波長同時発振レーザ光源が得られる。この多波長同時発振レーザ光源により、LAN−WDMで用いられる4波長のレーザ発振光を得ることができる。 Thereafter, a quantum dot SOA (or quantum well SOA) having a non-reflective coating on the wavelength selection element and both end faces is hybrid-mounted on the Si platform. Furthermore, a multi-wavelength simultaneous oscillation laser light source can be obtained by combining a lens, an etalon having peaks at intervals of 800 GHz, and a total reflection mirror. With this multi-wavelength simultaneous oscillation laser light source, laser oscillation light having four wavelengths used in LAN-WDM can be obtained.
以上説明したように、本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。 As described above, according to the present embodiment, it has a wide wavelength variable range, can operate stably at high output, and can oscillate efficiently and stably only at a desired wavelength. A highly reliable wavelength selection element and wavelength tunable light source are realized.
なお、第1の実施形態ではMMI分波器11の光導波路12d、第2の実施形態では光導波路12dのSOA18、第3の実施形態では方向性結合器の光導波路21bのSOA18の各出力端は、端面に対して垂直方向に延在したものを例示した。端面における光反射を抑制するため、各出力端を途中で曲げて端面に対して斜め方向に延在するようにしても良い。
In the first embodiment, each output end of the
また、他の光素子との光結合を向上させるために、例えば光導波路幅や厚さが緩やかに変化したようなスポットサイズ変換器を光導波路の端面部分に集積しても良い。また、光合分波器として、第1及び第2の実施形態ではMMI分波器を、第3の実施形態では方向性結合器を用いているが、他の光合分波器を用いても良い。例えば、それぞれの光合分波器は異なる光合分波器を用いても良い。図51に示すように、波長選択素子が、SOA13を集積した光導波路から光導波路31a,31bに奮起するY分岐導波路31を備えた構成としても良い。
Further, in order to improve optical coupling with other optical elements, for example, a spot size converter in which the width and thickness of the optical waveguide are gently changed may be integrated on the end face portion of the optical waveguide. Further, as the optical multiplexer / demultiplexer, the MMI demultiplexer is used in the first and second embodiments, and the directional coupler is used in the third embodiment, but other optical multiplexer / demultiplexers may be used. . For example, each optical multiplexer / demultiplexer may use a different optical multiplexer / demultiplexer. As shown in FIG. 51, the wavelength selection element may include a Y-branch waveguide 31 that stimulates the optical waveguides 31a and 31b from the optical waveguide in which the
また、第1及び第2の実施形態では、MMI分波器としてポートが2×2のものを用いたが、ポートが1×2のMMI分波器でも同様の効果が得られる。図52に示すように、MMI分波器11の光導波路のうちで空いているもの(例えば光導波路12b)のポートに光検出器(導波路型PD32)を集積化して光モニタとすることもできる。
In the first and second embodiments, the MMI duplexer having a 2 × 2 port is used. However, the same effect can be obtained with an MMI duplexer having a 1 × 2 port. As shown in FIG. 52, a photodetector (waveguide type PD32) may be integrated into a port of an empty optical waveguide of the MMI demultiplexer 11 (for example, the
また半導体光増幅器の活性領域として、第1及び第2の実施形態ではGaInAsP系の材料を、第3の実施形態ではAlGaInAs系の材料を用いているが、両者を逆にして適用しても問題ない。また、活性層が量子井戸ではなくバルク型の半導体で構成されていても同様の効果が得られることは明白である。また、第1〜第3の実施形態では、波長選択素子が全てInP基板上に作製されているが、GaAs基板等の上に作製されていても良い。また、光増幅機能が必要ない場合には、波長選択素子を構成する材料については、化合物半導体のみならず有機物や無機物で構成されていても、光導波路の近傍にチャープ回折格子が装荷されているデバイス全般に適用可能であることは明白である。 Further, as the active region of the semiconductor optical amplifier, a GaInAsP-based material is used in the first and second embodiments, and an AlGaInAs-based material is used in the third embodiment. Absent. It is clear that the same effect can be obtained even if the active layer is formed of a bulk type semiconductor instead of a quantum well. In the first to third embodiments, all the wavelength selection elements are fabricated on the InP substrate, but may be fabricated on a GaAs substrate or the like. In addition, when the optical amplification function is not necessary, the material constituting the wavelength selection element is loaded with a chirped diffraction grating in the vicinity of the optical waveguide even if it is composed of not only a compound semiconductor but also an organic or inorganic material Obviously, it is applicable to all devices.
また、第1〜第3の実施形態では、n型の導電性を有する基板上に波長選択素子を形成しているが、p型の導電性を有する基板を用いて、第1〜第3の実施形態とは逆の導電性で構成される構造を用いても同様の効果が得られることは明白である。また、波長選択素子を半絶縁性の基板上に作製しても、例えばシリコン基板上に貼り合わせの方法で作製しても同様の効果が得られることは明白である。 In the first to third embodiments, the wavelength selection element is formed on the substrate having n-type conductivity, but the first to third layers are formed using a substrate having p-type conductivity. It is obvious that the same effect can be obtained even if a structure having a conductivity opposite to that of the embodiment is used. It is obvious that the same effect can be obtained even if the wavelength selection element is manufactured on a semi-insulating substrate, for example, by a bonding method on a silicon substrate.
また、第1〜第3の実施形態では、埋め込み構造として半絶縁性材料を用いた電流狭窄埋め込み構造を用いた電流狭窄構造を例示したが、それぞれpnpnサイリスタ構造の電流狭窄構造を適用しても構わない。更に第1〜第3の実施形態では、埋め込み型の光導波路を例示したが、リッジ型導波路等の他の光導波路構造のレーザにも適用可能であることは明白である。 In the first to third embodiments, the current confinement structure using the current confinement buried structure using a semi-insulating material is exemplified as the buried structure, but the current confinement structure having the pnpn thyristor structure is applied. I do not care. Furthermore, in the first to third embodiments, the embedded type optical waveguide is exemplified, but it is apparent that the present invention can be applied to lasers having other optical waveguide structures such as a ridge type waveguide.
また、第2の実施形態では、チャープ回折格子の構造として表面回折格子構造を例示したが、第1及び第3の実施形態のように埋め込み型の回折格子構造を適用しても構わないし、第2の実施形態と第1及び第3の実施形態とを逆にしても構わない。また、第3の実施形態では光導波路に対して基板側にチャープ回折格子を装荷しているが、第1及び第2の実施形態のように基板と反対側にチャープ回折格子を装荷しても同様の効果が得られることは明白である。第3の実施形態と第1及び第2の実施形態とを逆にしても構わない。また、第1〜第3の実施形態では、DBRミラーのチャープ回折格子の深さ(=結合係数)の値は変化していないが、素子設計によっては共振器方向で異なっていても何ら構わない。 In the second embodiment, the surface diffraction grating structure is exemplified as the chirped diffraction grating structure, but an embedded diffraction grating structure may be applied as in the first and third embodiments. The second embodiment and the first and third embodiments may be reversed. In the third embodiment, the chirped diffraction grating is loaded on the substrate side with respect to the optical waveguide. However, as in the first and second embodiments, the chirped diffraction grating is loaded on the opposite side of the substrate. It is clear that a similar effect can be obtained. The third embodiment may be reversed from the first and second embodiments. In the first to third embodiments, the value of the chirped diffraction grating depth (= coupling coefficient) of the DBR mirror is not changed, but it may be different in the resonator direction depending on the element design. .
(第4の実施形態)
次いで、第4の実施形態について説明する。本実施形態では、第1〜第3の実施形態のうちの1種の波長可変光源を備えた光モジュールを開示する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described. In the present embodiment, an optical module including one type of wavelength tunable light source in the first to third embodiments is disclosed.
図53は、第4の実施形態による光モジュールの概略構成を示す模式図である。
この光モジュールは、送信モジュール部41と受信モジュール部42とを備えており、送信モジュール部41と受信モジュール部42とは、光ファイバ43により接続されている。
FIG. 53 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the optical module according to the fourth embodiment.
The optical module includes a transmission module unit 41 and a reception module unit 42, and the transmission module unit 41 and the reception module unit 42 are connected by an optical fiber 43.
送信モジュール部41は、変調光回路44、変調光回路44を駆動するためのドライバIC45、変調光回路44における発光をモニタするためのモニタ用PD48、アイソレータ47、及びレンズ49等を有している。本実施形態においては、変調光回路44には、第1〜第3の実施形態のうちの1種の波長可変光源が用いられている。送信モジュール部41において、ドライバIC45により駆動された変調光回路44より出射されたレーザ光は、アイソレータ47及びレンズ49を介し、光ファイバ43の一方の端部43aより入射する。
The transmission module unit 41 includes a
受信モジュール部42は、信号復調回路51、信号復調回路51を駆動等するドライバIC52、及びレンズ53等を有している。送信モジュール部42より光ファイバ430の一方の端部43aに入射したレーザ光は、光ファイバ43の内部を伝搬し、光ファイバ43の他方の端部43bより出射する。光ファイバ43の他方の端部43bより出射したレーザ光は、受信モジュール部42に入射し、受信モジュール部42におけるレンズ53を介し、信号復調回路51に入射する。 The reception module unit 42 includes a signal demodulation circuit 51, a driver IC 52 that drives the signal demodulation circuit 51, a lens 53, and the like. Laser light that has entered the one end portion 43 a of the optical fiber 430 from the transmission module portion 42 propagates through the optical fiber 43 and is emitted from the other end portion 43 b of the optical fiber 43. The laser light emitted from the other end 43 b of the optical fiber 43 is incident on the reception module unit 42 and is incident on the signal demodulation circuit 51 through the lens 53 in the reception module unit 42.
本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる波長可変光源を有する変調光回路44を備えた、信頼性の高い光モジュールが実現する。
According to the present embodiment, modulated light having a wavelength tunable light source that has a wide wavelength tunable range, can operate stably with high output, and can oscillate efficiently and stably only at a desired wavelength. A highly reliable optical module including the
以下、波長選択素子及び波長可変光源の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the wavelength selection element and the wavelength tunable light source will be collectively described as additional notes.
(付記1)複数の出力導波路を有する光分波器を備え、
前記複数の出力導波路のうちで少なくとも一つは、回折格子を有する分布反射型ミラー構造が設けられており、
前記複数の出力導波路のうちで他の少なくとも一つは、外部への光出力ポートとされていることを特徴とする波長選択素子。
(Supplementary Note 1) An optical demultiplexer having a plurality of output waveguides is provided,
At least one of the plurality of output waveguides is provided with a distributed reflection type mirror structure having a diffraction grating,
The wavelength selection element according to
(付記2)前記光分波器に入力する一つの導波路は、第1の光増幅器を有することを特徴とする付記1に記載の波長選択素子。
(Supplementary note 2) The wavelength selection element according to
(付記3)前記光出力ポートとされた前記出力導波路は、第2の光増幅器を有することを特徴とする付記1又は2に記載の波長選択素子。
(Supplementary note 3) The wavelength selection element according to
(付記4)前記光分波器に入力する他の導波路は、光検出器を有することを特徴とする付記3に記載の波長選択素子。 (Supplementary note 4) The wavelength selection element according to supplementary note 3, wherein the other waveguide input to the optical demultiplexer includes a photodetector.
(付記5)分布反射型ミラー構造は、波長可変領域又は多波長発振領域として用いる波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、且つ前記波長帯域の外側では急激に反射率の低下するバンドパスフィルタ形状のフィルタ特性を有することを特徴とする付記1〜4のいずれか1項に記載の波長選択素子。
(Supplementary Note 5) The distributed reflection type mirror structure has a flat and finite reflectivity in the wavelength band used as the wavelength variable region or the multi-wavelength oscillation region, and the reflectivity rapidly decreases outside the wavelength band. 5. The wavelength selection element according to any one of
(付記6)前記第1の出力導波路は、前記分布反射型ミラー構造の光反射率が90%以上であることを特徴とする付記1〜5のいずれか1項に記載の波長選択素子。
(Supplementary note 6) The wavelength selection element according to any one of
(付記7)付記1〜6のいずれか1項に記載の波長選択素子と、
前記光分波器とは反対の端において前記第1の光増幅器と接続された第2の波長選択素子と、
前記第1の光増幅器とは反対の端において前記第2の波長選択素子と接続された反射ミラーを含むことを特徴とする波長可変光源。
(Supplementary note 7) The wavelength selection element according to any one of
A second wavelength selection element connected to the first optical amplifier at an end opposite to the optical demultiplexer;
A wavelength tunable light source comprising a reflection mirror connected to the second wavelength selection element at an end opposite to the first optical amplifier.
(付記8)前記第2の波長選択素子は、複数の波長フィルタからなるバーニア型波長フィルタを有することを特徴とする付記7に記載の波長可変光源。 (Additional remark 8) The said 2nd wavelength selection element has a vernier type | mold wavelength filter which consists of a some wavelength filter, The variable wavelength light source of Additional remark 7 characterized by the above-mentioned.
(付記9)前記第1の光増幅器は、量子ドットSOAを有することを特徴とする付記7に記載の波長可変光源。 (Supplementary note 9) The wavelength variable light source according to supplementary note 7, wherein the first optical amplifier includes a quantum dot SOA.
1,3,4,6,7 波長選択素子
2 波長フィルタ素子
5 量子ドットSOA
11 MMI分波器
12a,12b,12c,12d,21a,21b,31a,31b 光導波路
13,18 SOA
14 DBRミラー
15,16 リング共振器
17 ループミラー
22 Siプラットフォーム
23 レンズ
24 エタロン
25 全反射ミラー
31 Y分岐導波路
32 導波路型PD
41 送信モジュール部
42 受信モジュール部
43 光ファイバ
43a 一方の端部
43b 他方の端部
44 変調光回路
45,52 ドライバIC
46 ビームスプリッタ
47 アイソレータ
48 モニタPD
49,53 レンズ
51 信号復調回路
1, 3, 4, 6, 7
11
14 DBR mirrors 15 and 16
41 transmitting module section 42 receiving module section 43 optical fiber 43a one end 43b
46 Beam splitter 47
49, 53 Lens 51 Signal demodulation circuit
Claims (7)
前記複数の出力導波路のうちで少なくとも一つは、回折格子を有する分布反射型ミラー構造が設けられており、
前記複数の出力導波路のうちで他の少なくとも一つは、外部への光出力ポートとされていることを特徴とする波長選択素子。 Comprising an optical demultiplexer having a plurality of output waveguides;
At least one of the plurality of output waveguides is provided with a distributed reflection type mirror structure having a diffraction grating,
The wavelength selection element according to claim 1, wherein at least one of the plurality of output waveguides is an optical output port to the outside.
前記光分波器とは反対の端において前記第1の光増幅器と接続された第2の波長選択素子と、
前記第1の光増幅器とは反対の端において前記第2の波長選択素子と接続された反射ミラーを含むことを特徴とする波長可変光源。 The wavelength selection element according to any one of claims 1 to 6,
A second wavelength selection element connected to the first optical amplifier at an end opposite to the optical demultiplexer;
A wavelength tunable light source comprising a reflection mirror connected to the second wavelength selection element at an end opposite to the first optical amplifier.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022137418A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 日本電信電話株式会社 | Optical semiconductor device |
JP7334582B2 (en) | 2019-11-08 | 2023-08-29 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor optical device and manufacturing method thereof |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63318528A (en) * | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical integrated circuit |
JP2002156671A (en) * | 2000-09-26 | 2002-05-31 | Lucent Technol Inc | Optical wavelength converter |
JP2007271925A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fujitsu Ltd | Optical integrated element |
JP2012064862A (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Fujitsu Ltd | Semiconductor optical device |
EP2437087A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-04 | Alcatel Lucent | A tunable optical filter, an optical device integrating such filter and a method of filtering an optical signal |
WO2013114577A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | 富士通株式会社 | Laser element |
-
2015
- 2015-07-09 JP JP2015138185A patent/JP2017022247A/en active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63318528A (en) * | 1987-06-22 | 1988-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Optical integrated circuit |
JP2002156671A (en) * | 2000-09-26 | 2002-05-31 | Lucent Technol Inc | Optical wavelength converter |
JP2007271925A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Fujitsu Ltd | Optical integrated element |
JP2012064862A (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Fujitsu Ltd | Semiconductor optical device |
EP2437087A1 (en) * | 2010-09-29 | 2012-04-04 | Alcatel Lucent | A tunable optical filter, an optical device integrating such filter and a method of filtering an optical signal |
WO2013114577A1 (en) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | 富士通株式会社 | Laser element |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KAZARINOV ET AL.: "Narrow-band resonant optical reflectors and resonant optical transformers for laser stabilization an", IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS, vol. 23, no. 9, JPN6019004484, September 1987 (1987-09-01), US, pages 1419 - 1425, XP000705875, ISSN: 0004093669, DOI: 10.1109/JQE.1987.1073535 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7334582B2 (en) | 2019-11-08 | 2023-08-29 | 住友電気工業株式会社 | Semiconductor optical device and manufacturing method thereof |
WO2022137418A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | 日本電信電話株式会社 | Optical semiconductor device |
JPWO2022137418A1 (en) * | 2020-12-24 | 2022-06-30 | ||
JP7548333B2 (en) | 2020-12-24 | 2024-09-10 | 日本電信電話株式会社 | Optical semiconductor devices |
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