CN111684674A - 波长可变激光器以及光模块 - Google Patents

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Abstract

在半导体基板上形成的波导型的波长可变激光器，具备：第1反射部，输出激光；第2反射部，与所述第1反射部一起构成激光谐振器；增益部，被设置于所述第1反射部和所述第2反射部之间；至少两个波长滤波器，能够调整波长特性，并对所述激光的波长进行调整；以及相位调整部，对所述激光谐振器内的光路长进行调整，在所述第1反射部和所述第2反射部之间具有折回部，该折回部由光路实质上以180度的角度进行折回的波导而形成。

Description

波长可变激光器以及光模块
技术领域
本发明涉及一种波长可变激光器以及光模块。
背景技术
以往，已知一种将多个具有波长选择性的滤波器进行组合而构成的波长可变激光器。例如，若将针对波长而具有周期性的反射率(反射梳)的两个反射镜(反射型滤波器)夹着增益部来配置，则两个反射镜在具有高反射率的波长(例如反射峰波长)下构成激光谐振器，引起激光振荡。此时，若调整两个反射镜的波长特性，则两个反射镜的反射峰一致的波长发生变化，因此，能够使振荡波长变得宽度宽。这样的波长可变激光器的设计被已知为利用了游标效果的方式。已知有将除了游标效果以外还具有波长选择性，且该波长选择性能够调整的反射镜进行组合的波长可变激光器的方式。
作为有波长选择性的滤波器，除了SG-DBR等具有周期性的反射率的反射型滤波器之外，还存在环形谐振器等透过型滤波器。环形谐振器具有周期性的透过率，因此，通过将其两个进行组合能够利用游标效果。在使用透过型滤波器的情况下，需要另外准备反射频带宽的反射镜并与其进行组合。在该观点下，能够认为，反射型滤波器是将滤波器功能和反射镜功能统合为一个的要素。
利用了多个滤波器的波长可变激光器一般地由如下构成：构成激光谐振器的两个反射镜、能够调整波长选择性的多个(两个以上)的滤波器、激光谐振器中的用于选择进行激光振荡的谐振腔(谐振器)模式的相位调整部、以及配置于两个反射镜之间并进行用于激光振荡的光放大的增益部。此外，如上述那样，反射镜和滤波器能够一体地构成。同样地，反射镜和相位调整部能够一体地构成。
在这样的波长可变激光器中，为了得到高的光输出，经常进行将半导体光放大器(SOA)集成于激光器芯片内。在对SOA进行集成的情况下，配置于构成波长可变激光器的反射镜的一个(设为激光的输出侧的反射镜)的与增益部的相反侧。该SOA的配置位置相当于波长可变激光器的激光谐振器的外侧。此外，将集成了波长可变激光器和SOA的部件，也称为波长可变激光器。此外，一般地，将波长可变激光器收纳于封装件，作为波长可变激光器模块来使用。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第9312662号说明书
专利文献2：美国专利第9209601号说明书
发明内容
发明要解决的课题
近年来，对于光收发机，不断要求比以往进一步小型化。其理由是，通过小型化，能够提高***的密度。以往，激光器模块的小型化通过对模块的结构下工夫来进行。即，通过使将来自激光器芯片的输出导入光纤的大块光学系、将输出光束分支来进行监视的波长锁定器等要素小型化，来使激光器模块小型化。然而，随着模块小型化的发展，这些要素所占的面积变小，进一步的改善变得困难起来。相反地，在模块中，激光器芯片本身所占的面积相对较大，为了进一步小型化，产生了需要使激光器芯片缩小的新的课题。
特别地，组合多个滤波器而构成的波长可变激光器由于包含波长可变激光器的激光器芯片的结构要素多因为激光器芯片容易变长。特别地，当将SOA集成于波长可变激光器的情况下，SOA也成为波长可变激光器的结构要素，因而进一步地，激光器芯片容易变长。
本发明是鉴于上述而做出的，其目的在于，提供一种适合于小型化的波长可变激光器以及使用其的光模块。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并实现目的，本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器是在半导体基板上形成的波导型的波长可变激光器，其特征在于，具备：第1反射部，输出激光；第2反射部，与所述第1反射部一起构成激光谐振器；增益部，被设置于所述第1反射部和所述第2反射部之间；至少两个波长滤波器，能够调整波长特性，并对所述激光的波长进行调整；以及相位调整部，对所述激光谐振器内的光路长进行调整，在所述第1反射部和所述第2反射部之间具有折回部，该折回部由光路实质上以180度的角度进行折回的波导构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述折回部通过弯曲波导而构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述折回部通过具备环形谐振器、和与该环形谐振器光连接的两个分路波导的环形滤波器而构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，具备：在所述半导体基板上在所述第1反射部的激光输出侧设置的半导体光放大器。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器是在半导体基板上形成的波导型的波长可变激光器，其特征在于，具备：第1反射部，输出激光；第2反射部，与所述第1反射部一起构成激光谐振器；增益部，被设置于所述第1反射部和所述第2反射部之间；至少两个波长滤波器，能够调整波长特性，并对所述激光的波长进行调整；相位调整部，对所述激光谐振器内的光路长进行调整；以及半导体光放大器，被设置于所述第1反射部的激光输出侧，在所述第1反射部和所述半导体光放大器之间具有折回部，该折回部由光路实质上以180度的角度进行折回的波导构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述折回部通过弯曲波导而构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，在所述第1反射部和所述第2反射部之间具有折回部，该折回部由光路实质上以180度的角度进行折回的波导构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述折回部被包含多个。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述第1反射部或者所述第2反射部与所述波长滤波器的任意一个被一体地构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述第1反射部或者所述第2反射部与所述相位调整部被一体地构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述第1反射部和所述第2反射部之间的折回部与所述相位调整部被一体地构成。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述增益部和所述半导体光放大器被配置于夹着所述折回部的两侧。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，所述两个波长滤波器以及所述相位调整部中的至少一个通过加热器来调整折射率，相距所述半导体光放大器以比所述半导体基板的厚度大的距离分离开地配置。
本发明的一个方式所涉及的波长可变激光器的特征在于，具备光分支部，其被设置于所述第1反射部和所述半导体光放大器之间，将从所述第1反射部向所述半导体光放大器输出的所述激光的一部分进行分支，且对分支出的所述激光的一部分进行引导的波导到达输出所述激光的端面以外的端面。
本发明的一个方式所涉及的光模块的特征在于，具备上述的波长可变激光器。
发明效果
根据本发明，获得了能够实现适合于小型化的波长可变激光器以及光模块的效果。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图2A是图1中示出的波长可变激光元件的要素的示意性剖视图。
图2B是图1中示出的波长可变激光元件的要素的示意性剖视图。
图3是实施方式2所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图4是实施方式3所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图5是实施方式4所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图6是实施方式5所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图7是实施方式6所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图8是实施方式7所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图9是实施方式8所涉及的波长可变激光元件的示意图。
图10是实施方式9所涉及的光模块的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明实施方式。此外，并不通过该实施方式来限定该发明。此外，在附图的记载中，针对相同或者对应的要素，适当赋予相同的符号，并适当省略重复说明。此外，附图是示意性的，关于各要素的尺寸的关系、各要素的比例等，需要留意有时与现实不同。在附图的相互之间，有时包含相互的尺寸的关系、比例不同的部分。此外，以下实施方式1～8所涉及的波长可变激光元件均是在半导体基板上形成的波导型的波长可变激光器的激光器芯片。
(实施方式1)
图1是实施方式1所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件100是波长滤波器即公知的SG-DBR(Sampled Grating Distributed Bragg Reflector，采样光栅分布布拉格反射器)1、增益部2、弯曲波导3、SG-DBR4、以及SOA5按照该顺序连接而构成。
SG-DBR1是将第2反射部和波长滤波器一体地构成而得的。SG-DBR4是将输出激光的第1反射部和波长滤波器一体地构成而得的。SG-DBR1和SG-DBR4构成了激光谐振器。SG-DBR1和SG-DBR4作为波长特性，具有波长间隔相互不同的周期性的反射峰。此外，SG-DBR1和SG-DBR4分别在上表面设置为未图示的加热器，并能够调整波长特性。
增益部2被设置于SG-DBR1和SG-DBR4之间，通过被供给驱动电流来发挥光放大功能。
弯曲波导3被设置于SG-DBR1和SG-DBR4之间，是弯曲成U字状的波导。弯曲波导3在上表面设置有未图示的加热器，作为调整激光谐振器内的光路长并选择要进行激光振荡的谐振腔模式的相位调整部，来发挥功能。
SOA5在半导体基板上被设置于SG-DBR4的激光输出侧。通过供给驱动电流，SOA5将从SG-DBR4输出的激光放大，并使其从波长可变激光元件100的端面100a作为高输出的激光L来输出。激光L的波长例如处于1.55μm波段的范围。
此外，为了抑制端面反射，优选对端面100a施加了AR(Anti-Reflection，抗反射)涂层。在波长可变激光元件100中，仅对一个端面100a施加AR涂层即可，因此，涂敷工序的次数变少。此外，为了进一步抑制端面反射，优选地，SOA5的波导在端面100a附近，相对于端面100a的法线而倾斜若干度(典型地，7度)。
在波长可变激光元件100中，利用加热器来调整SG-DBR1和SG-DBR4的波长特性，由此，能够调整激光L的波长，作为游标型的波长可变激光器发挥功能。
这里，在波长可变激光元件100中，具有折回部，该折回部由通过弯曲波导3而光路在SG-DBR1和SG-DBR4之间实质上以180度的角度进行折回的波导而构成，因此，能够缩短激光器芯片的长度，能够小型化。即，弯曲波导3是SG-DBR1和SG-DBR4之间的折回部与相位调整部一体地构成的。
此外，在不设置弯曲波导3的情况下，变得将SG-DBR1、增益部2、直线波导、SG-DBR4、以及SOA5直线地依次并排，因此，激光器芯片的长度变长，若例示典型的值，则为3mm。另一方面，若设为如波长可变激光元件100那样通过弯曲波导3而折回的配置，则能够使长度为大体上一半的量。例如，波长可变激光元件100的长度是1.8mm，与直线地并排的情况相比，能够缩短1mm以上。
在以往的波长可变激光器模块中，1mm这样的差并不重要，然而在近来的超小型波长可变激光器模块中，1mm的差根本无法忽略，缩短长度而小型化的效果是极大的。另一方面，波长可变激光器芯片的宽度与不进行折回配置的情况相比，有时会变大。若例示典型的宽度，则在不进行折回配置的情况下是0.35mm；与之相比，若设为如波长可变激光元件100那样通过弯曲波导3而折回的配置，则是例如0.5mm。然而，关于该宽度，是与光隔离器等构成波长可变激光器模块的其他部件相比足够小，并能够忽略的程度。
如以上说明的那样，波长可变激光元件100能够小型化。
这里，参照图2A、2B来说明波长可变激光元件100的要素的剖面构造的示例。图2A是将增益部2在与波导垂直的面切断而得的剖视图。在增益部2中，在由n-InP构成并兼顾下部包覆层的基板101上，形成有由GaInAsP构成的多量子阱构造的波导即活性芯层102、和由p-InP构成的分隔层105。活性芯层102被调整组分，以便以波长可变激光元件100的激光振荡波长来进行发光。基板101、活性芯层102和分隔层105具有台面构造，其两侧被由p-InP构成的下部电流阻挡层103和由n-InP构成的上部电流阻挡层104掩埋。即，增益部2具有掩埋异质(BH)构造，能够实现高的电流效率。在其上，依次形成有由p-InP构成的上部包覆层106、由p-GaInAsP构成的蚀刻停止层107、由p-InP构成的上部包覆层108、由p-GaInAs构成的接触层109。在接触层109上，形成有p侧电极110。
在活性芯层102的两侧的分离开的位置，从接触层109起直到上部电流阻挡层104的深度形成有沟道，防止电流向所期望区域以外蔓延。此外，形成有由SiNx等绝缘材料构成的钝化膜111。钝化膜111的一部分开口，以在该开口与p侧电极110电连接的方式，依次形成有向p侧电极110供给电流的电极112、113。此外，在基板101的背面形成有n侧电极114。
图2B是弯曲波导3的剖视图。在弯曲波导3中，在基板101上依次形成有由GaInAsP构成的波导芯层120、上部包覆层106、和蚀刻停止层107。波导芯层120其组分被调整，以便不会在波长可变激光元件100的激光振荡波长下吸收光。
从基板101的上部到蚀刻停止层107成为高台面构造，高台面构造被钝化膜111覆盖。此外，高台面构造的两侧为了上表面的平坦化等，被聚酰亚胺等树脂材料121掩埋。此外，在高台面构造的上部形成有加热器122。在弯曲波导3中，由于还作为相位调整部发挥功能，因此，为了使基于加热器的温度变化高效化，采用了容易使热阻增大的高台面构造。此外，关于高台面构造，即使弯曲径比较小，也难以发生弯曲损耗，因此，适合设为弯曲波导的结构。
此外，SOA5具有与增益部2同样的剖面构造。SG-DBR1、4具有与弯曲波导3同样的剖面构造。然而，在SG-DBR1、4中，波导芯层在光波导方向上不连续地配置，以便形成衍射光栅。
此外，例如，增益部2和弯曲波导3的波导构造不同，因此，也可以构成为，在它们的连接部设置波导变换区域来降低连接损耗。
此外，在波长可变激光元件100中，增益部2和SOA5夹着折回部而配置于两侧。这里，半导体光元件由单晶材料制作。因此，需要以结晶的取向为前提来进行设计。特别地，在如BH构造那样需要结晶的再成长的构造中，需要设计成波导的朝向位于特定的结晶取向的范围内。因此，优选地，波长可变激光元件100中的SOA5和增益部2的波导被形成为沿着这样的结晶取向的角度。
此外，SG-DBR1、4的衍射光栅利用电子束绘制等而被形成图案。在电子束绘制中，沿着特定的正交坐标上的网格扫描电子束，制作高精细的图案。沿着该坐标轴的图案能够稳定地形成，然而从该坐标轴倾斜的图案难以稳定地形成。因此，SG-DBR1、4难以设为相互不同的方向。
为了满足这些制约来使激光器芯片小型化，在波长可变激光元件100中，将波导进行180度折回。由此，SG-DBR1、4在同一方向上延伸，且增益部2和SOA5在同一方向上延伸。
这里，关于折回的角度，即使略微与180度不同，也会发挥效果。例如，为了良好地掩埋BH构造的波导，<011>取向的波导是优选的，与其的差如果在10度以内，则特性的变化小，如果容许电流注入特性的略微下降，则即使是35度左右的差，则能够利用结晶成长来进行掩埋。这样，在容许特性的低下的范围内，即使与180度存在偏差，在本实施方式1的效果上，也能够视为实质上是180度的弯曲。
此外，在180度的折回下，该折回部还可以被分割为若干个。例如，可以是在2次的90°弯曲之间***直线波导，还可以是连接3次的60°弯曲来进行折回。
在波长可变激光元件100中，将折回的弯曲波导3设置在第1反射部即SG-DBR4和增益部2之间。由此，增益部2和SOA5被配置于夹着弯曲的折回部的两侧。该结构通过使夹着折回部的两侧要素的长度均等，成为有效地使用长度的配置，因此对于减少芯片长度是优选的。
在波长可变激光元件100中，将折回的弯曲波导3作为相位调整部来使用。即，将弯曲波导3作为高台面波导来形成加热器122。关于弯曲波导3，如已经描述的进行电流注入的BH波导、或者利用电子束绘制来形成衍射光栅图案的DBR那样不存在方向性的制约，在任何方向的波导中均能够使用。高台面波导不仅热阻高，还具有适合于弯曲波导这样的特性，因此，将折回的弯曲波导3设为高台面波导是优选的。因此，将弯曲波导3作为相位调整部来使用是优选的，由此，不再需要将相位调整部和弯曲波导独立地设置，因而有助于激光器芯片的进一步小型化。在使用多个波长滤波器的波长可变激光器中，存在如下课题：如果构成激光谐振器的两个反射镜间的距离变得过大，则为了使谐振腔模式的波长间隔缩小而产生更精密地进行相位调整的必要，控制的难度提高。然而，将弯曲波导和相位调整部设为一体来节约长度在该观点下是有利的。
波长可变激光元件100在获得所期望的波长的激光之后，使光输出可变来进行使用。特别地，当在某波长下的使用开始时，要求如下动作，即在不存在向波长可变激光元件100的外部的光输出的状态下，调整到所期望的激光振荡波长之后，逐渐将光输出提高上去。在集成了SOA5的波长可变激光元件100中，在使SOA5进行关闭动作(开路、短路或者反向偏置)之后调整成激光振荡波长，之后，使SOA5的电流值逐渐上升，由此来实现该动作。在该动作中，SOA5的发热量逐渐增加。另一方面，波长滤波器(SG-DBR1、4)根据温度而波长响应发生变化，因此，若基于SOA5的发热的温度变化影响到SG-DBR1、4，则存在振荡波长变得不稳定这样的课题。
因此，优选设计成SOA5和SG-DBR1、4的距离成为一定以上。在不使光波导弯曲而将各要素直线地并排的情况下，SOA5和SG-DBR1、4在长边方向分离开。另一方面，若如波长可变激光元件100那样将波导折回配置，则有时在长边方向上，在同一位置(也就是在宽度方向上相邻的位置)配置SG-DBR1或者4和SOA5。此时，需要适当地设计宽度方向的配置以便保证给定的距离。激光器芯片上的排热在激光器芯片的基板101侧进行，因此，期望以相对于基板101的厚度而充分大(例如2倍以上)的距离使SG-DBR1以及4与SOA5分离开。在波长可变激光元件100的情况下，基板101的厚度例如是120μm，SOA5和SG-DBR1的宽度方向的距离是300μm。
(实施方式2)
图3是实施方式2所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件200是SG-DBR1、增益部2、相位调整部6、DS-DBR7、弯曲波导8、和SOA5按照该顺序连接而构成的。
SG-DBR1是将第2反射部和波长滤波器一体地构成而得的。波长滤波器即公知的DS-DBR(Digital Supermode Distributed Bragg Reflector，数字超模分布式布拉格反射镜)7是将输出激光的第1反射部和波长滤波器一体地构成而得的。SG-DBR1和DS-DBR7构成激光谐振器。SG-DBR1和DS-DBR7在上表面设置有未图示的加热器，并能够调整波长特性。DS-DBR7通过加热器的加热，选择性地使一部分发生折射率变化，由此，能够使某波段的反射率上升。在SG-DBR1的周期性的反射峰内，在与使DS-DBR7的反射率上升的波段重叠的反射峰的波长下，引起激光振荡。因此，波长可变激光元件200能够通过与游标效果不同的动作原理，来进行波长可变动作。
相位调整部6被设置于增益部2和DS-DBR7之间，并在上表面设置有未图示的加热器。弯曲波导8被设置于DS-DBR7和SOA5之间，是弯曲成U字状的波导。DS-DBR7、相位调整部6以及弯曲波导8优选是高台面构造。
在波长可变激光元件200中，弯曲波导8将DS-DBR7和SOA5连接，波导夹着弯曲波导8而折回。即，具有折回部，该折回部由通过弯曲波导8而光路在输出激光的第1反射部即DS-DBR7和SOA5之间实质上以180度的角度进行折回的波导而构成。
SOA5将从DS-DBR7输出的激光放大，使其从波长可变激光元件200的端面200a作为高输出的激光L而输出。在端面200a优选施加AR涂层。
在波长可变激光元件200中，能够与波长可变激光元件100同样地缩短激光器芯片的长度，能够小型化。此外，能够延长SOA5，能够提高SOA5的放大率，并减小电阻。因此，波长可变激光元件200适合于要求高输出的用途。在这样的延长SOA5的设计中，在不存在折回部的配置下，整体的长度变得特别长，因此，通过折回配置，能够较大地获得减小长度的效果。此外，与波长可变激光元件100同样地，是实质上成为180度的折回，增益部2和SOA5被配置于夹着折回部的两侧，因此，能够使SOA5和增益部2的延伸方向相对于结晶取向而对齐。
(实施方式3)
图4是实施方式3所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件300是增益部2、相位调整部6、环形滤波器9、SG-DBR4、弯曲波导8、和SOA5按照该顺序连接而构成的。
波长可变激光元件300具有对置的端面300a、300b。在端面300a施加有AR涂层，在端面300b形成有高反射(HR)膜300c。
高反射膜300c是第2反射部。SG-DBR4是将输出激光的第1反射部和波长滤波器一体构成而得的。高反射膜300c和SG-DBR4构成激光谐振器。
相位调整部6被设置于增益部2和环形滤波器9之间，并在上表面设置有未图示的加热器。
环形滤波器9具备：由波导构成的环形谐振器9a、和与环形谐振器9a光连接的两个分路波导9b、9c。分路波导9b与相位调整部6连接，分路波导9c与SG-DBR4连接。
环形滤波器9是具有与SG-DBR4的周期性反射峰相比波长间隔不同的周期性透过峰的透过型波长滤波器。在环形谐振器9a的上表面设置有未图示的加热器，能够调整波长特性。环形滤波器9优选是高台面构造。
在波长可变激光元件300中，高反射膜300c和SG-DBR4构成激光谐振器，利用加热器来调整环形滤波器9和SG-DBR4的波长特性，由此，能够调整激光L的波长，作为游标型的波长可变激光器来发挥功能。
激光L优选地在施加了AR涂层的端面300a侧从SOA5输出。另一方面，在形成了高反射膜300c的端面300b侧，从增益部2输出激光L1。该激光L1能够作为用于对激光L的光输出进行监视的监视光来使用。
在波长可变激光元件300中，利用通过环形滤波器9的输入和输出将光的行进方向进行180度切换这一情况，实现了高反射膜300c和SG-DBR4之间的180度的折回。此外，从激光的输出侧的第1反射部即SG-DBR4到SOA5的波导是弯曲波导8，由此，进一步实现了180度的折回。由此，波长可变激光元件300能够进一步缩短激光器芯片的长度，能够进一步小型化。
此外，在波长可变激光元件300中，在激光谐振器内配置有透过型波长滤波器即环形滤波器9，然而由于环形滤波器并不透过透过峰以外的波长的光，因此能够抑制与激光振荡无关的波长下的ASE(Amplified Spontaneous Emission，放大自发辐射)光被输入SOA5，或者与激光L一起被输出。
(实施方式4)
图5是实施方式4所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件400是环路反射镜10、增益部2、还作为相位调整部发挥功能的弯曲波导3、SG-DBR4、和SOA5按照该顺序连接而构成的。
环路反射镜10具备：由波导构成的环形谐振器10a、与环形谐振器10a光连接的两个分路波导10b、10c、以及1×2的光合分波器10d。光合分波器10d例如是由MMI耦合器构成的波导，1端口侧与增益部2连接，2端口侧与两个分路波导10b、10c连接。
环路反射镜10是具有与SG-DBR4的周期性反射峰相比波长间隔不同的周期性反射峰的反射型波长滤波器。在环形谐振器10a的上表面设置有未图示的加热器，能够调整波长特性。这样，环路反射镜10是将反射部和波长滤波器一体构成而得的。此外，环路反射镜10优选是高台面构造。
在波长可变激光元件400中，环路反射镜10和SG-DBR4构成激光谐振器，利用加热器来调整环路反射镜10和SG-DBR4的波长特性，由此，能够调整激光L的波长，作为游标型的波长可变激光器来发挥功能。激光L优选地在施加了AR涂层的端面400a侧从SOA5输出。
在波长可变激光元件400中，具有折回部，该折回部由通过弯曲波导3而光路在环路反射镜10和SG-DBR4之间实质上以180度的角度进行折回的波导而构成，因此，能够缩短激光器芯片的长度，能够小型化。此外，能够抑制与激光振荡无关的波长下的ASE光被输入SOA5，或者与激光L一起被输出。
(实施方式5)
图6是实施方式5所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件500是环路反射镜11、增益部2、透过型波长滤波器即环形滤波器9、公知的CG-DBR(ChirpedGrating Distributed Bragg Reflector，啁啾光栅分布布拉格反射镜)12、和SOA5按照该顺序连接而构成的。
环路反射镜11具备：由波导构成的环形谐振器11a、与环形谐振器11a光连接的两个分路波导11b、11c、与两个分路波导11b、11c的每一个连接的波导即两个相位调整部11d、11e、以及1×2的光合分波器11f。光合分波器11f例如是由MMI耦合器构成的波导，1端口侧与增益部2连接，2端口侧与两个相位调整部11d、11e连接。
环路反射镜11是具有与环形滤波器9的周期性透过峰相比波长间隔不同的周期性反射峰的反射型波长滤波器。在环形谐振器11a的上表面设置有未图示的加热器，能够调整波长特性。此外，相位调整部11d、11e在上表面设置有未图示的加热器。这样，环路反射镜11是将反射部、波长滤波器和相位调整部一体地构成而得的。此外，环路反射镜11优选是高台面构造。
CG-DBR12是输出激光的第1反射部，具有比较宽的反射频带。在波长可变激光元件500中，环路反射镜11和CG-DBR12构成激光谐振器，利用加热器来调整环路反射镜11和环形滤波器9的波长特性，由此，能够调整激光L的波长，作为游标型的波长可变激光器来发挥功能。激光L优选地在施加了AR涂层的端面500a侧从SOA5输出。
在波长可变激光元件500中，利用环形滤波器9实现了环路反射镜11和CG-DBR12之间的180度的折回，因此能够缩短激光器芯片的长度，能够小型化。此外，能够抑制与激光振荡无关的波长下的ASE光被输入SOA5，或者与激光L一起被输出。
(实施方式6)
图7是实施方式6所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件600是将图6中示出的波长可变激光元件500的环形滤波器9置换成环形滤波器13而得的。激光L优选地在施加了AR涂层的端面600a侧从SOA5输出。
环形滤波器13具备由波导构成的环形谐振器13a、和与环形谐振器13a光连接的两个分路波导13b、13c。环形滤波器13与环形滤波器9相比，在分路波导13b、13c是S字形的波导这一点是不同的。
如在实施方式1的说明中描述的那样，为了防止基于热的动作的干扰，需要设计成SOA5和波长滤波器的距离为一定以上。激光器芯片上的排热在激光器芯片的基板侧进行，因此，期望以相对于基板的厚度而充分大(例如2倍以上)的距离使波长滤波器与SOA5分离开。因此，在波长可变激光元件600中，将分路波导13b、13c设为S字型，由此，使环路反射镜11和SOA5的距离延长，是优选的。
(实施方式7)
图8是实施方式7所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件700是环路反射镜11、增益部2、SG-DBR4、作为光分支部的光合分波器14、和SOA5按照该顺序连接而构成的。
波长可变激光元件700具有对置的端面700a、700b。在端面700a、700b施加有AR涂层。
光合分波器14是设置在SG-DBR4和SOA5之间的1×2的光合分波器，1端口侧与SG-DBR4连接。2端口侧的一者成为弯曲波导14a而与SOA5连接。2端口侧的另一者成为到达端面700b的监视波导14b。
在波长可变激光元件700中，环路反射镜11和SG-DBR4构成激光谐振器，利用加热器来调整环路反射镜11和SG-DBR4的波长特性，由此，能够调整激光L的波长，作为游标型的波长可变激光器来发挥功能。激光L优选地在施加了AR涂层的端面700a侧从SOA5输出。
在波长可变激光元件700中，具有折回部，该折回部由通过光合分波器14的弯曲波导14a而光路在SG-DBR4和SOA5之间实质上以180度的角度进行折回的波导而构成，因此，能够缩短激光器芯片的长度，能够小型化。此外，能够延长SOA5，能够提高SOA5的放大率，并减小电阻。在这样的延长SOA5的设计中，在不存在折回部的配置下，整体的长度变得特别长，因此，通过折回配置，能够较大地获得减小长度的效果。此外，光合分波器14将从SG-DBR4向SOA5输出的激光的一部分进行分支，该激光的一部分作为激光L1在监视波导14b中进行引导，并从端面700b输出。由此，能够将激光L1作为用于监视激光L的光输出的监视光来使用。
(实施方式8)
图9是实施方式8所涉及的波长可变激光元件的示意图。波长可变激光元件800是SG-DBR1、还作为相位调整部发挥功能的弯曲波导3、增益部2、弯曲波导8、SG-DBR4、弯曲波导8、和SOA5按照该顺序连接而构成的。
在波长可变激光元件800中，SG-DBR1和SG-DBR4构成激光谐振器，利用加热器来调整SG-DBR1和SG-DBR4的波长特性，由此，能够调整激光L的波长，作为游标型的波长可变激光器来发挥功能。激光L优选地在施加了AR涂层的端面800a侧从SOA5输出。
在波长可变激光元件800中，具有折回部，该折回部由通过弯曲波导3以及增益部2和SG-DBR4之间的弯曲波导8而光路在SG-DBR1和SG-DBR4之间实质上以180度的角度进行2次折回的波导而构成。此外，具有折回部，该折回部由通过SG-DBR4和SOA5之间的弯曲波导8而光路实质上以180度的角度进行折回的波导而构成。即，波长可变激光元件800包含3次的折回，因此能够极大程度缩短激光器芯片的长度，能够进一步地小型化。
(实施方式9)
图10是实施方式9所涉及的光模块的示意图。该光模块1000是激光器模块，具备：封装件1001、子基板(submount)1002、实施方式3所涉及的波长可变激光元件300、准直透镜1003、分束器1004、光隔离器1005、透镜收纳部1006、聚光透镜1007、光纤1008、受光元件即光电二极管(PD)1009、耦合透镜1010、波长检测部1011、PD1012、以及PD1013。此外，在子基板1002和封装件1001之间设置有帕尔贴元件等温度调节器。控制器通过向温度调节器供给驱动电流，来调节波长可变激光元件300的温度。
子基板1002、波长可变激光元件300、准直透镜1003、分束器1004、PD1009、耦合透镜1010、波长检测部1011、以及PD1012、1013被收纳于封装件1001内。此外，封装件1001具备上盖，然而为了内部构造的说明，在拆卸了上盖的状态下进行图示。此外，光隔离器1005被安装于封装件1001的外部。透镜收纳部1006被安装于光隔离器1005。聚光透镜1007被收纳于透镜收纳部1006。光纤1008被安装于透镜收纳部1006。
子基板1002在封装件1001内搭载波长可变激光元件300。波长可变激光元件300从未图示的控制器被供给驱动电流，来输出激光L和激光L1。准直透镜1003使激光L准直。分束器1004将准直了的激光L的一部分分支成激光L2，将其余的透过。光隔离器1005使透过了分束器1004的激光L在聚光透镜1007侧透过，并将从聚光透镜1007侧输入的光遮断。聚光透镜1007对透过了光隔离器1005的激光L进行聚光，并使其与光纤1008耦合。光纤1008对耦合了的激光L进行传输。
PD1009接收分束器1004所分支出的激光L2，并向控制器输出与该受光功率对应的电流信号。控制器根据该电流信号，来控制向波长可变激光元件300供给的驱动电流。例如控制驱动电流以使电流信号成为固定值，由此能够实现光输出固定控制。
另一方面，耦合透镜1010使激光L1与波长检测部1011耦合。波长检测部1011至少具备光分支部和滤波器部。在波长检测部1011中，光分支部将激光L1分支为两方，并使一方的激光输入到PD1012。此外，滤波器部具有对光的频率的周期性透过特性，并在使分支为两方的另一方激光通过之后使其输入到PD1013。PD1012、1013分别接收输入的激光，并向控制器输出与该受光功率对应的电流信号。控制器根据这些电流信号，来控制向温度调节器供给的驱动电流，来调节波长可变激光元件300的温度，控制激光L的波长。这样的控制是被称为波长锁定的公知的技术。波长检测部1011能够通过PLC(Planar Lightwave Circuit，平面光波导)等光波导元件、或空间耦合***而实现。滤波器部例如能够通过环形滤波器、标准滤波器而实现。
光模块1000被构成为，在宽度5mm、长度8mm这样的非常小型的封装件1001收纳各光部件，为此，例如光隔离器1005等被安装于封装件1001的外部。
在光模块1000的结构中，消减了封装件1001内的各部件的面积，结果，在封装件1001内的面积中，由波长可变激光元件300的面积(特别地，长度)而占有的比例变大。然而，由于波长可变激光元件300是小型的，作为整体而实现了小型的光模块1000。
此外，在光模块1000中，还可以替代波长可变激光元件300地，使用实施方式7所涉及的波长可变激光元件700。此外，还可以对其他实施方式所涉及的波长可变激光元件100、200、400～600、800施加变更以便于在与激光L相反侧输出监视用激光，来替代波长可变激光元件300地使用。
此外，除了激光器模块即光模块1000之外，还能够构成以实施方式1～8所涉及的波长可变激光元件作为本地光源的调制器内置型的光模块。
此外，本发明并不通过上述实施方式来限定。将上述的各结构要素适当组合而构成的方案也包含在本发明中。此外，关于进一步的效果、变形例，本领域技术人员能够容易地导出。因此，本发明的更大范围的方式并不受限于上述实施方式，能够进行各种变更。
产业上的可利用性
如以上那样，本发明所涉及的波长可变激光器以及光模块优选应用于光通信。
符号说明
1、4 SG-DBR
2 增益部
3、8、14a 弯曲波导
5 SOA
6、11d、11e 相位调整部
7 DS-DBR
9、13 环形滤波器
9a、10a、11a、13a 环形谐振器
9b、9c、10b、10c、11b、11c、13b、13c 分路波导
10、11 环路反射镜
10d、11f、14 光合分波器
12 CG-DBR
14b 监视波导
100、200、300、400、500、600、700、800 波长可变激光元件
100a、200a、300a、300b、400a、500a、600a、700a、700b、800a 端面
101 基板
102 活性芯层
103 下部电流阻挡层
104 上部电流阻挡层
105 分隔层
106、108 上部包覆层
107 蚀刻停止层
109 接触层
110p侧电极
111 钝化膜
112、113 电极
114 n侧电极
120 波导芯层
121 树脂材料
122 加热器
300c 高反射膜
1000 光模块
1001 封装件
1002 子基板
1003 准直透镜
1004 分束器
1005 光隔离器
1006 透镜收纳部
1007 聚光透镜
1008 光纤
1009、1012、1013 光电二极管
1010 耦合透镜
1011 波长检测部。

Claims (15)

1.一种波长可变激光器，是在半导体基板上形成的波导型的波长可变激光器，其特征在于，
所述波长可变激光器具备：
第1反射部，输出激光；
第2反射部，与所述第1反射部一起构成激光谐振器；
增益部，被设置于所述第1反射部和所述第2反射部之间；
至少两个波长滤波器，能够调整波长特性，并对所述激光的波长进行调整；以及
相位调整部，对所述激光谐振器内的光路长进行调整，
在所述第1反射部和所述第2反射部之间具有折回部，该折回部由光路实质上以180度的角度进行折回的波导构成。
2.根据权利要求1所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述折回部通过弯曲波导而构成。
3.根据权利要求1所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述折回部通过具备环形谐振器、和与该环形谐振器光连接的两个分路波导的环形滤波器而构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述波长可变激光器具备：在所述半导体基板上在所述第1反射部的激光输出侧设置的半导体光放大器。
5.一种波长可变激光器，是在半导体基板上形成的波导型的波长可变激光器，其特征在于，
所述波长可变激光器具备：
第1反射部，输出激光；
第2反射部，与所述第1反射部一起构成激光谐振器；
增益部，被设置于所述第1反射部和所述第2反射部之间；
至少两个波长滤波器，能够调整波长特性，并对所述激光的波长进行调整；
相位调整部，对所述激光谐振器内的光路长进行调整；以及
半导体光放大器，被设置于所述第1反射部的激光输出侧，
在所述第1反射部和所述半导体光放大器之间具有折回部，该折回部由光路实质上以180度的角度进行折回的波导构成。
6.根据权利要求5所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述折回部通过弯曲波导而构成。
7.根据权利要求5或6所述的波长可变激光器，其特征在于，
在所述第1反射部和所述第2反射部之间具有折回部，该折回部由光路实质上以180度的角度进行折回的波导构成。
8.根据权利要求1至4、7中任一项所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述折回部被包含多个。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述第1反射部或者所述第2反射部与所述波长滤波器的任意一个被一体地构成。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述第1反射部或者所述第2反射部与所述相位调整部被一体地构成。
11.根据权利要求1至4、7、8中任一项所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述第1反射部和所述第2反射部之间的折回部与所述相位调整部被一体地构成。
12.根据权利要求4所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述增益部和所述半导体光放大器被配置于夹着所述折回部的两侧。
13.根据权利要求4或5所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述两个波长滤波器以及所述相位调整部中的至少一个通过加热器来调整折射率，相距所述半导体光放大器以比所述半导体基板的厚度大的距离分离开地配置。
14.根据权利要求4或5所述的波长可变激光器，其特征在于，
所述波长可变激光器具备光分支部，其被设置于所述第1反射部和所述半导体光放大器之间，将从所述第1反射部向所述半导体光放大器输出的所述激光的一部分进行分支，且对分支出的所述激光的一部分进行引导的波导到达输出所述激光的端面以外的端面。
15.一种光模块，其特征在于，具备权利要求1至14中任一项所述的波长可变激光器。
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