JP2010245387A - 波長可変レーザ、波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ピーク波長間隔を変化させることなくピーク波長をシフトさせることにより、波長制御を容易とする。
【解決手段】 波長可変レーザ１００は、第１の回折格子３１が設けられている領域である回折格子形成領域１０ｄと、回折格子形成領域１０ｄと光導波方向に連続して位置する利得領域１０ｅと、を含む第１の光導波路１０ａを備えるＤＦＢ部２と、第２の回折格子３２ａが設けられると共に第１の光導波路１０ａと光学的に結合している第２の光導波路１０ｂを備えるＤＢＲ部３と、ＤＦＢ部２の第１の光導波路１０ａにおける回折格子形成領域１０ｄにＤＦＢ部波長制御電流を注入する位置に設けられたＤＦＢ部波長制御電極４５と、ＤＦＢ部２の第１の光導波路１０ａにおける利得領域１０ｅにＤＦＢ部波長制御電流より大きな利得用電流を注入する位置に設けられた利得用電極４１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、波長可変レーザ、波長可変レーザ装置、及び波長可変レーザ制御方法に関する。

従来、波長可変レーザとして、例えば、特許文献１には、分布反射（DistributedReflector：ＤＲ）型の波長可変レーザを応用し、回折格子にＳＧ（Sampled Grating）を用いたＤＲ型波長可変レーザが提案されている。このＤＲ型の波長可変レーザは、利得領域と位相制御領域とを有し回折格子がＳＧを形成しているＤＦＢ領域と、ＤＦＢ領域とは異なるサンプリング周期を持つ回折格子がＳＧを形成しているＤＢＲ領域と、から構成されている。

特許文献１に記載された波長可変レーザでは、ＤＦＢ領域の位相制御領域、及びＤＢＲ領域への注入電流を制御することでバーニア効果を利用して各反射ピークの波長の選択を行っている。

特開２００４−３３６００２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたレーザでは、ＤＦＢ領域の利得領域に回折格子が設けられているため、反射スペクトルのピーク波長をシフトさせようとするとピーク波長間隔が変化してしまい波長制御が複雑になるという問題があった。

そこで、本発明は上記課題に鑑み、ピーク波長間隔をなるべく変化させることなくピーク波長をシフトさせることにより、波長制御が容易となる波長可変レーザ、及び波長可変レーザ制御方法を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明の波長可変レーザは、第１の回折格子が設けられている回折格子形成領域と、回折格子形成領域と光導波方向に連続して位置する利得領域と、を含む第１の光導波路を備えるＤＦＢ部と、第２の回折格子が設けられると共に第１の光導波路と光学的に結合している第２の光導波路を備えるＤＢＲ部と、ＤＦＢ部の第１の光導波路における回折格子形成領域にＤＦＢ部波長制御電流を注入する位置に設けられたＤＦＢ部波長制御電極と、ＤＦＢ部の第１の光導波路における利得領域にＤＦＢ部波長制御電流より大きな利得用電流を注入する位置に設けられた利得用電極と、を備える。

この構成では、第１の光導波路は、連続した回折格子形成領域と利得領域とを含み、第１の回折格子は回折格子形成領域に設けられ、利得を生じる利得領域には回折格子が設けられていないため、ピーク波長間隔を変化させることなくピーク波長をシフトさせることとなり、波長制御が容易になるという効果を得ることが可能となる。

また、波長可変レーザは、ＤＦＢ部とＤＢＲ部との間に設けられ、第１の光導波路、及び第２の光導波路を導波する光の位相をシフトさせる位相シフト部を更に備えることが好適である。この構成により、低い閾値電流によりレーザ発振が生じるという効果を得ることが可能となる。

また、第２の回折格子は、ＳＧを形成することが好適である。この構成により、ＳＧの各反射ピークにおける位相のずれが小さいために、位相制御をより簡単とすることが可能となる。

また、第２の回折格子は、ＳＳＧ（superstructure grating）を形成することが好適である。この構成により、反射率が高いため、より大きな光出力を得ることが可能となる。

上記課題を解決するため、本発明の波長可変レーザ装置は、上記波長可変レーザと、ＤＦＢ部波長制御電流を調整することにより第１の回折格子が設けられた第１の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所定値に制御するＤＦＢ部波長制御部と、ＤＢＲ部に注入されるＤＢＲ部波長制御電流を調整することにより第２の回折格子が設けられた第２の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所定値に制御するＤＢＲ部波長制御部と、を備える。

この構成により、より適切に、第１の光導波路における反射スペクトルと、第２の光導波路における反射スペクトルと、を所望の値に制御することが可能となる

また、波長可変レーザ装置は、波長可変レーザが発振する光の光出力をモニタする光出力モニタ部と、光出力モニタ部がモニタした光出力が最大となるように位相シフト部に注入する位相制御用電流を制御する位相制御用電流制御部と、を更に備えることが好適である。この構成により、より大きな光出力を得ることが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明の波長可変レーザ制御方法は、波長可変レーザにおけるＤＦＢ部波長制御電流を調整することにより、波長可変レーザの第１の回折格子が設けられた第１の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所定値に制御するＤＦＢ部波長制御ステップと、波長可変レーザにおけるＤＢＲ部波長制御電流を調整することにより、波長可変レーザの第２の回折格子が設けられた第２の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所定値に制御するＤＢＲ部波長制御ステップと、を備える。

この構成により、第１の光導波路の回折格子形成領域に対して電流を注入することにより第１の光導波路における反射スペクトルを制御し、さらに、第２の光導波路に注入する電流を制御することにより第２の光導波路における反射スペクトルを制御することとなる。それにより、波長制御がより容易になるという効果を得ることが可能となる。

また、波長可変レーザ制御方法は、波長可変レーザが発振する光の光出力をモニタする光出力モニタステップと、光出力モニタステップにおいてモニタされた光出力が最大となるように、波長可変レーザのＤＦＢ部とＤＢＲ部との間に設けられ、光の位相をシフトさせる位相シフト部に注入される位相制御用電流を制御する位相制御用電流制御ステップと、を更に備えることが好適である。

位相シフト部に注入する電流を調節することにより、より大きな光出力を得ることが可能となる。

本発明によれば、ピーク波長間隔を変化させることなくピーク波長をシフトさせることにより、波長制御が容易となる波長可変レーザ、及び波長可変レーザ制御方法を提供することが可能となる。

第１実施形態における波長可変レーザ装置を示す図である。 図１に示す制御部及びモニタ部の機能を説明するための図である。 実施形態に係る波長可変レーザ制御方法の処理の流れを示す図である。 第２実施形態における波長可変レーザ装置を示す図である。 第３実施形態における波長可変レーザ装置を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。

図１に本実施形態における波長可変レーザ装置１ａの構成を示す。この図に示すように、本実施形態の波長可変レーザ装置１ａは、波長可変レーザ１００、波長可変レーザ１００の適切な位置に配置された電極等を制御する制御部２００、及び、波長可変レーザ１００の出力をモニタしモニタ結果を制御部２００へ出力するモニタ部３００を含んで構成されている。本実施形態における波長可変レーザ１００の発振波長可変範囲は、１．２５マイクロメートルから１．７５マイクロメートルで、光通信用波長多重光源として用いることができる。但し、波長可変レーザ１ａの発振波長をこれに限定する意図はない。

波長可変レーザ１００は、ＤＦＢ部２、ＤＢＲ部３、及びＤＦＢ部２とＤＢＲ部３との間に位置する位相シフト部４を備える。

利得を生じさせる機能を含むＤＦＢ部２は、第１の回折格子３１が設けられた第１の光導波路１０ａを含む。ＤＦＢ部２における第１の回折格子３１は、導波方向の長さがΛｓである単位構造（セグメント）（以下、「ＤＦＢ部単位構造」と称する）からなるＳＧを形成している。ＤＦＢ単位構造は、第１の回折格子３１が設けられている部分と、第１の回折格子３１が設けられていない部分と、から構成されている。

第１の光導波路１０ａは、第１の回折格子３１が設けられている部分である回折格子形成領域１０ｄと、回折格子形成領域１０ｄと光導波方向に連続して位置しており、第１の回折格子３１が設けられていない部分である利得領域１０ｅと、に分けられる。本実施形態においては、第１の光導波路１０ａにおける回折格子形成領域１０ｄ及び利得領域１０ｅは単一（同一）層から構成されており、組成は同一である。

ＤＢＲ部３は、ＳＳＧを形成する第２の回折格子３２ａが設けられた第２の光導波路１０ｂを含む。第２の回折格子３２ａは、光導波方向の長さがΛｒである単位構造（セグメント）（以後「ＤＢＲ部単位構造」と称する）からなるＳＳＧを形成する。このＤＢＲ部単位構造は、波長可変範囲を回折波長に持つチャープ回折格子である。このチャープ回折格子の回折波長は離散化されている。つまり、ＤＢＲ部３は、複数のＤＢＲ部単位構造からなる超構造回折格子ＳＳＧを有する。

本実施形態の波長可変レーザ１００が発振する光は、バーニア効果（第１の光導波路１０ａ、及び第２の光導波路１０ｂおける反射スペクトルのピーク波長間隔のわずかの差を利用して、微少な波長の変化を拡大する効果）を用いることにより所望の波長に制御することができる。

その為に、ＤＦＢ部２におけるＤＦＢ部単位構造の光路長と、ＤＢＲ部３におけるＤＢＲ部単位構造の光路長と、は異なる。

第１の回折格子３１の周期は、第２の回折格子３２ａにおける最小周期（Λ_２）と最大周期（Λ₁）との間にあることが好ましい。なお、Λ₁からΛ_２を離散的に分割してステップ状に回折波長を変えることによって、チャープ回折格子の形成は連続的に回折格子周期を変えることができない、という問題を解消することができる。Λｓは２５マイクロメートルから２５０マイクロメートルの間であることが好ましい。Λｓの長さのうち第１の回折格子３１が設けられている長さはΛｓ全体の長さの５パーセントから５０パーセントであることが好ましい。ＤＦＢ部２全体の長さは２００マイクロメートルから６００マイクロメートルであることが好ましい。

ＤＦＢ部２及びＤＢＲ部３の間には光導波路１０を導波する光の位相をシフトさせる位相シフト部４が形成されている。この位相シフト部４は、低い閾値電流でレーザ発振が生じるように光導波路１０の光路長を制御する機能を有する。

第１の光導波路１０ａ、第２の光導波路１０ｂ、及び第３の光導波路１０ｃは光学的に結合している（以後、第１の光導波路１０ａ、第２の光導波路１０ｂ、及び第３の光導波路１０ｃの全てを含めて光導波路１０と称する）。ＤＦＢ部２とＤＢＲ部３との回折格子の結合係数は、５０ｃｍ^-1〜５００ｃｍ^-1である。

光導波路１０は、光閉じ込め層１１及び１３に挟まれたコア層１２を含んで構成されている。なお、図１においては、第１の回折格子３１、及び第２の回折格子３２ａは光閉じ込め層１３（図１においてコア層１２に対して下方）に設けられているように記載されているが、設けられる部分を光閉じ込め層１３に限定する意図はない。第１の回折格子３１、及び第２の回折格子３２ａは、光閉じ込め層１１（すなわち、図１におけるコア層１２の上方）に設けられていてもよい。光閉じ込め層１１及び１３は、コア層１２のバンドギャップエネルギーより大きいバンドギャップエネルギーを有するＧａＩｎＡｓＰ系又はＡｌＧａＩｎＡｓ系素材を用いることが可能である。

ＤＦＢ部２におけるレーザ光Ｌ１が出射される面である光出射端面６０ａとＤＢＲ部３に設けられた、光をモニタする（後述）ためのモニタ光Ｌ２が出射される面である光出射端面６０ｂは、誘電体多層膜により低反射コーティングされている。

コア層１２の中で、位相シフト部４、及びＤＢＲ部３を形成しているコア層１２は、ＤＦＢ部２を形成している活性層のバンドギャップエネルギーより大きいバンドギャップエネルギーを持つＧａＩｎＡｓＰ系或いはＡｌＧａＩｎＡｓ系の素材とすることが好適である。

第２の回折格子３２ａが形成するＳＳＧにおいては、チャープ回折格子からなるＤＢＲ部単位構造が複数個形成されている。第２の光導波路１０ｂの光導波方向の長さは３００マイクロメートルから９００マイクロメートルであることが好適である。また、Λｒは、２５マイクロメートルから２５０マイクロメートルであることが好適である。

第２の回折格子３２ａのチャープ回折格子の周期は、波長可変レーザ１００の波長可変範囲をλ1からλ２（λ１＜λ２）、群屈折率をn_eとすると、Λ_１からΛ_２の範囲となる。ここで、Λ_１及びΛ_２は数式１及び数式２を満たす。

実際のチャープ回折格子の形成では、連続的に回折格子の周期を変えることができないため、Λ１からΛ２を離散的に分割してステップ状に回折波長を変える。なお、上述の通り、第１の回折格子３１の回折格子の周期をΛ0とすると、数式３を満たすことが好適である。

本実施形態の波長可変レーザ１００は、第１の光導波路１０ａにおける反射スペクトルのピーク波長と、第２の光導波路１０ｂにおける反射スペクトルのピーク波長と、のバーニア効果を用いて所望の波長で光を発振している。

ＤＦＢ部２と、ＤＢＲ部３と、の回折格子の結合係数は、５０ｃｍ^−１から１０００ｃｍ^−１である。

ＤＦＢ部２における利得を生じさせる光導波路１０ａは、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ系、又はＡｌＧａＩｎＡｓ系の多重量子井戸構造を有することが可能である。

ＤＦＢ部２の上部であって、第１の回折格子３１が設けられた回折格子形成領域１０ｄに電流（以後「ＤＦＢ部波長制御電流」と称する）を注入する位置にＤＦＢ部波長制御電極４５が設けられている。また、ＤＦＢ部２の上部であって、利得領域１０ｅに電流（以後「利得用電流」と称する）を注入する位置に利得用電極４１が設けられている。ＤＦＢ部波長制御電流の密度は、回折格子形成領域１０ｄの閾値電流密度より小さい。すなわち回折格子形成領域１０ｄには利得が生じない。但し、回折格子形成領域１０ｄの光吸収を小さくするために適度な電流は注入されている。

位相シフト部４の上部には、光導波路１０を導波する光の位相を制御する電流である位相制御用電流を位相シフト部４に注入する位相制御用電極４２が設けられている。

ＤＢＲ部３の上部には、第２の光導波路１０ｂの屈折率を変化させることで反射スペクトルを調整する電流（以下、「ＤＢＲ部波長制御電流」と称する）をＤＢＲ部３に注入するＤＢＲ部波長制御電極４３が設けられている。

光導波路１０の上方には第２クラッド層２３が設けられ、更に、第２クラッド層２３の上方には、コンタクト層２１が設けられている。コンタクト層２１は高ドープｎ型ＧａＩｎＡｓを用いることができる。

光導波路１０の下方には第１クラッド層２２が設けられ、更に、第１クラッド層２２の下方には、半導体基板２４が設けられている。半導体基板２４の下方にはｎ型電極４４が設けられている。ｎ型半導体基板を用いた場合は、第１クラッド層２２はｎ型ＩｎＰを、第２クラッド層２３はｐ型ＩｎＰを、それぞれ用いることが可能である。

制御部２００は、利得用電極４１、位相制御用電極４２、ＤＢＲ部波長制御電極４３、及びＤＦＢ部波長制御電極４５を制御する機能を有する。

図２は、制御部２００及びモニタ部３００の機能構成を示す図である。制御部２００は、ＤＦＢ部波長制御部１０１、ＤＢＲ部波長制御部１０２、位相制御用電流制御部１０３、光出力制御部１０４、メモリ１０５、及び判断部１０６を含んで構成される。

ＤＦＢ部波長制御部１０１は、ＤＦＢ部波長制御電流を調整することにより、第１の回折格子３１が設けられた第１の光導波路１０ａにおける反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所望の発振波長であるλ0に制御する機能を備える。

ＤＢＲ部波長制御部１０２は、ＤＢＲ部波長制御電極４３を用いてＤＢＲ部波長制御電流を調整することで、第２の回折格子３２ａが設けられた第２の光導波路１０ｂにおける反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長をλ0に制御する機能を備える。

位相制御用電流制御部１０３は、位相制御用電極４２を用いて光導波路１０を導波する光の位相を変えるための電流である位相制御用電流を制御する機能を備える。制御方法は、例えば、波長可変レーザ１００が発振するレーザ光の光出力が最大となるように制御してもよい。

光出力制御部１０４は、利得用電極４１を用いて、利得用電流を調整することにより、波長可変レーザ１００の光出力を所望の値に制御する機能を備える。

メモリ１０５は、ＤＦＢ部波長制御電流と第１の回折格子３１の反射スペクトルピーク波長との関係、ＤＢＲ部波長制御電流と、第２の回折格子３２ａの反射スペクトルピーク波長との関係、その他、制御部２００が制御する各種設定値と、モニタ部３００がモニタした結果との関係、及び、それらの関係についての計算結果を初期値として記憶する機能を備える。それら、記憶された値は、次回同じλ0が選択された場合に初期値として用いられる。

モニタ部３００は、波長可変レーザ１００が発振した光の波長及び光出力をモニタし、モニタ結果を制御部２００へ出力する機能を有する。具体的には、モニタ部３００は、波長可変レーザ１００が発振する光の波長をモニタする波長モニタ部２０１、及び波長可変レーザ１００が発振する光の光出力をモニタする光出力モニタ部２０２を含んで構成されている。

モニタ部３００は、光出射端面６０ｂから出力されるモニタ光Ｌ２をモニタしてもよい。又は、光出射端面６０ａから出力されるレーザ光Ｌ１から分岐された光をモニタしてもよい。

＜波長可変レーザ１ａの製造方法について＞
次に、本実施形態における波長可変レーザ１ａの製造方法について説明する。

図１に本実施形態の波長可変レーザ１００の層構造の一例を示しているが、これらの層構造は、ＧａＡｓ、或いはＩｎＰなどの半導体基板上にＯＭＶＰＥ（Organic Metal Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相成長）法、或いはＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical VaporDeposition：有機金属化学気相成長）法などの結晶成長法を用いて各層を積層していくことにより形成することができる。また、回折格子の形成は、電子ビーム露光装置を用いて行うことができる。ＤＦＢ部２とＤＢＲ部３において層の構造が異なる場合には、何れかの層をエッチングで除去した後、そこに別の層構造を再成長することで形成できる。

＜処理の流れについて＞
次に図３を用いて本実施形態における処理の流れについて説明する。

光出力制御部１０４は、利得用電極４１を用いて、ＤＦＢ部２における利得領域１０ｅに対してレーザ発振閾値以上の利得用電流を注入する（ステップＳ５０１）。

ＤＦＢ部波長制御部１０１は、ＤＦＢ部波長制御電極４５を用いてＤＦＢ部２における回折格子形成領域１０ｄに対して注入される電流（ＤＦＢ部波長制御電流）を調整することにより、第１の回折格子３１が形成された第１の光導波路１０ａにおける反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所望の発振波長λ0に制御する（ステップＳ５０２）。この時、初期値として、ＤＦＢ部波長制御電流と第１の光導波路１０ａにおける反射ピーク波長との関係をあらかじめ測定あるいは計算しておきメモリ１０５に保存しておく。

ＤＢＲ部波長制御部１０２は、ＤＢＲ部波長制御電極４３を用いてＤＢＲ部３に注入する電流を調整することにより、第２の回折格子３２ａが形成された第２の光導波路１０ｂにおける反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長をλ0に制御する（ステップＳ５０３）。この時、初期値として、注入する電流と第２の光導波路１０ｂにおける反射ピーク波長との関係をあらかじめ測定あるいは計算しておきメモリ１０５に保存しておく。

光出力モニタ部２０２は、波長可変レーザ１００が発振する光の光出力をモニタする（ステップＳ５０４）。

位相制御用電流制御部１０３は、位相制御用電極４２を用いて位相制御用電流を調整することにより、光出力モニタ部２０２がモニタする光出力を最大に制御する（ステップＳ５０５）。

光出力制御部１０４は、利得用電極４１を用いてＤＦＢ部２における利得領域１０ｅに対して注入される利得用電流を調整することにより、光出力を所望の値に制御する（ステップＳ５０６）。

波長モニタ部２０１は、波長可変レーザ１００が発振する光の波長をモニタする（ステップＳ５０７）。

ＤＦＢ部波長制御部１０１は、ＤＦＢ部波長制御電極４５を用いてＤＦＢ部２における回折格子形成領域１０ｄに対して注入されるＤＦＢ部波長制御電流を再調整することにより、波長モニタ部２０１がモニタした波長可変レーザ１００の光の波長をλ0に制御する（ステップＳ５０８）。

ＤＢＲ部波長制御部１０２は、ＤＢＲ部波長制御電極４３を用いてＤＢＲ部３に注入する電流を再調整することにより波長可変レーザ１００が発振する光の光出力を最大に制御する（ステップＳ５０９）。

位相制御用電流制御部１０３は、位相制御用電極４２を用いて位相シフト部４に注入する位相制御用電流を調整することにより波長可変レーザ１００が発振する光の光出力を最大に制御する（ステップＳ５１０）。

判断部１０６は、光出力モニタ部２０２がモニタした波長可変レーザ１００が発振した光の光出力が所望の出力以上であるか否か判断する（ステップＳ５１１）。

光出力モニタ部２０２がモニタした波長可変レーザ１００が発振した光の光出力が所望の出力以上でない場合（ステップＳ５１１において“ＮＯ”）は、ステップＳ５０６以降の処理を繰り返す。

光出力モニタ部２０２がモニタした波長可変レーザ１００が発振した光の光出力が所望の出力以上である場合（ステップＳ５１１において“ＹＥＳ”）は、波長モニタ部２０１がモニタした波長可変レーザ１００が発振した光の波長における波長精度が所望の精度以上であるか否かを判断する（ステップＳ５１２）。

波長精度が所望の精度以上ではないと判断した場合（ステップＳ５１２において“ＮＯ”）は、ステップＳ５０６以降の処理を繰り返す。

波長精度が所望の精度以上であると判断した場合（ステップＳ５１２において“ＹＥＳ”）は、処理を終了する。

なお、便宜のため図には示していないが、所望の光の出力波長λ0が変更された場合には、上記ステップＳ５０２以降の処理を実行する。

＜作用及び効果について＞
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本発明の波長可変レーザ１００は、第１の回折格子３１が設けられている領域である回折格子形成領域１０ｄと、回折格子形成領域１０ｄと光導波方向に連続して位置する利得領域１０ｅと、を含む第１の光導波路１０ａを備えるＤＦＢ部２と、第２の回折格子３２ａが設けられると共に第１の光導波路１０ａと光学的に結合している第２の光導波路１０ｂを備えるＤＢＲ部３と、ＤＦＢ部２の第１の光導波路１０ａにおける回折格子形成領域１０ｄにＤＦＢ部波長制御電流を注入する位置に設けられたＤＦＢ部波長制御電極４５と、ＤＦＢ部２の第１の光導波路１０ａにおける利得領域１０ｅにＤＦＢ部波長制御電流より大きな利得用電流を注入する位置に設けられた利得用電極４１と、を備える。

その為、第１の光導波路１０ａは、連続した回折格子形成領域１０ｄと利得領域１０ｅとを含み、第１の回折格子３１は回折格子形成領域１０ｄに設けられ、利得を生じる利得領域１０ｅには第１の回折格子３１が設けられていないため、ピーク波長間隔を変化させることなくピーク波長をシフトさせることとなり、波長制御が容易になるという効果を得ることが可能となる。

また、波長可変レーザ１００は、ＤＦＢ部２とＤＢＲ部３との間に設けられ、第１の光導波路１０ａ、及び第２の光導波路１０ｂを導波する光の位相をシフトさせる位相シフト部４を更に備えるため、低い閾値電流によりレーザ発振が生じるという効果を得ることが可能となる。

また、第２の回折格子３２ａは、ＳＳＧを形成している。その為、反射率が高いため、より大きな光出力を得ることが可能となる。

また、波長可変レーザ装置１ａは、ＤＦＢ部波長制御電流を調整することにより、第１の回折格子３１が設けられた第１の光導波路１０ａにおける反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所望の値λ0に制御するＤＦＢ部波長制御部１０１と、ＤＢＲ部３に注入されるＤＢＲ部波長制御電流を調整することにより、第２の回折格子３２ａが設けられた第２の光導波路１０ｂにおける反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長をλ0に制御するＤＢＲ部波長制御部１０２と、を備えるため、より適切に、第１の光導波路１０ａにおける反射スペクトルと、第２の光導波路１０ｂにおける反射スペクトルと、を所望の値に制御することが可能となる

また、上記波長可変レーザ装置１ａは、波長可変レーザ１００が発振する光の光出力をモニタする光出力モニタ部２０２と、光出力モニタ部２０２がモニタした光出力が最大となるように位相シフト部４に注入される位相制御用電流を制御する位相制御用電流制御部１０３と、を更に備えるため、より大きな光出力を得ることが可能となる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、ＤＢＲ部３における第２の光導波路１０ｂに設けられた回折格子はＳＳＧを形成していた。しかし、ＤＢＲ部３における第２の光導波路１０ｂに設けられた回折格子はＳＧを形成してもよい。以下、説明する。但し、第１実施形態と同様である部分に付いては説明を省略し、相違している部分を中心に説明する。

図４に、本実施形態の波長可変レーザ装置１ｂを示す。図１との差異は第２の回折格子３２ｂがＳＧを形成している点である。

この場合、第２の回折格子３２ｂが設けられている第２の光導波路１０ｂにおける反射スペクトルの各反射ピークでの位相のずれは、第２の光導波路１０ｂに形けられた回折格子がＳＳＧを形成している場合と比較して、少ないため、位相制御がより簡単になる利点がある。

本実施形態のその他の構成については第１実施形態と同様である。

本実施形態の波長可変レーザ１００の製造方法は第１実施形態と同様である。また、本実施形態の波長可変レーザ装置１ｂにおける処理の流れも上記第１実施形態と同様である。

本実施形態における波長可変レーザ１００は、第２の回折格子３２ｂがＳＧを形成しており、ＳＧの各反射ピークにおける位相のずれが小さいために、位相制御をより簡単とすることが可能となる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、第１の光導波路１０ａにおけるコア層１２は単一層から構成されていた。しかし、光導波層３３と活性層３４とでは異なる組成としてもよい。以下説明する。但し、上記実施形態と同様である部分に付いては説明を省略し、相違している部分を中心に説明する。

図５に、本実施形態の波長可変レーザ装置１ｃを示す。図４との差異は、コア層１２が、第１の回折格子３１が設けられている領域に対応する領域である光導波層３３と、第１の回折格子３１が設けられていない領域に対応する領域である活性層３４と、から構成されており、光導波層３３と活性層３４とでは異なる組成である点である。

本実施形態の波長可変レーザ１００では、ＤＦＢ部２の（第１の回折格子３１が設けられている）光導波層３３のバンドギャップエネルギーが、活性層３４のバンドギャップエネルギーより大きくなっている。その為、光導波路１０の光吸収を小さくできるので、レーザ閾値を下げることができ、更に波長可変レーザ１００が発振する光出力を大きくすることができる。

また、第１の光導波路１０ａの単位構造であるＤＦＢ部単位構造の光路長と、第２の光導波路１０ｂの単位構造であるＤＢＲ部単位構造の光路長と、は異なる。更に、第１の回折格子３１の周期と、第２の回折格子３２ｂの周期と、は同じであることが望ましい。

この場合、ＳＧの各反射ピークでの位相のずれが少ないため、位相制御がより簡単になる利点がある。

本実施形態のその他の構成については第２実施形態と同様である。

本実施形態の波長可変レーザ１ｃの製造方法は上記第２実施形態と同様である。また、本実施形態の波長可変レーザ１ｃにおける処理の流れも上記第２実施形態と同様である。

１ａ、１ｂ、１ｃ…波長可変レーザ装置、２…ＤＦＢ部、３…ＤＢＲ部、４…位相シフト部、１０…光導波路、１０ａ…第１の光導波路、１０ｂ…第２の光導波路、１０ｃ…第３の光導波路、１０ｄ…回折格子形成領域、１０ｅ…利得領域、１１、１３…光閉じ込め層、１２…コア層、２１…コンタクト層、２２…第１クラッド層、２３…第２クラッド層、２４…半導体基板、３１…第１の回折格子、３２ａ、３２ｂ…第２の回折格子、３３…光導波層、３４…活性層、４１…利得用電極、４２…位相制御用電極、４３…ＤＢＲ部波長制御電極、４４…ｎ型電極、４５…ＤＦＢ部波長制御電極、６０ａ、６０ｂ…光出射端面、１００…波長可変レーザ、２００…制御部、１０１…ＤＦＢ部波長制御部、１０２…ＤＢＲ部波長制御部、１０３…位相制御用電流制御部、１０４…光出力制御部、１０５…メモリ、１０６…判断部、２００…制御部、２０１…波長モニタ部、２０２…光出力モニタ部、３００…モニタ部、Ｌ１…レーザ光、Ｌ２…モニタ光。

Claims (8)

1. 第１の回折格子が設けられている回折格子形成領域と、前記回折格子形成領域と光導波方向に連続して位置する利得領域と、を含む第１の光導波路を備えるＤＦＢ部と、
   第２の回折格子が設けられると共に前記第１の光導波路と光学的に結合している第２の光導波路を備えるＤＢＲ部と、
   前記ＤＦＢ部の第１の光導波路における回折格子形成領域にＤＦＢ部波長制御電流を注入する位置に設けられたＤＦＢ部波長制御電極と、
   前記ＤＦＢ部の第１の光導波路における利得領域に前記ＤＦＢ部波長制御電流より大きな利得用電流を注入する位置に設けられた利得用電極と、
   を備える波長可変レーザ。
2. 前記ＤＦＢ部と前記ＤＢＲ部との間に設けられ、前記第１の光導波路、及び前記第２の光導波路を導波する光の位相をシフトさせる位相シフト部を更に備える請求項１に記載の波長可変レーザ。
3. 前記第２の回折格子は、ＳＧを形成する請求項１又は２に記載の波長可変レーザ。
4. 前記第２の回折格子は、ＳＳＧを形成する請求項１又は２に記載の波長可変レーザ。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載された波長可変レーザと、
   前記ＤＦＢ部波長制御電流を調整することにより、前記第１の回折格子が設けられた第１の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所定値に制御するＤＦＢ部波長制御部と、
   前記ＤＢＲ部に注入されるＤＢＲ部波長制御電流を調整することにより、前記第２の回折格子が設けられた第２の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を前記所定値に制御するＤＢＲ部波長制御部と、
   を備える波長可変レーザ装置。
6. 前記波長可変レーザが発振する光の光出力をモニタする光出力モニタ部と、
   前記光出力モニタ部がモニタした光出力が最大となるように前記位相シフト部に注入する位相制御用電流を制御する位相制御用電流制御部と、
   を更に備える請求項５に記載の波長可変レーザ装置。
7. 請求項１〜４の何れか１項に記載された波長可変レーザにおける前記ＤＦＢ部波長制御電流を調整することにより、前記波長可変レーザの第１の回折格子が設けられた第１の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を所定値に制御するＤＦＢ部波長制御ステップと、
   前記波長可変レーザにおける前記ＤＢＲ部波長制御電流を調整することにより、前記波長可変レーザの第２の回折格子が設けられた第２の光導波路における反射スペクトルの複数のピーク波長の中の一つのピーク波長を前記所定値に制御するＤＢＲ部波長制御ステップと、
   を備える波長可変レーザ制御方法。
8. 前記波長可変レーザが発振する光の光出力をモニタする光出力モニタステップと、
   前記光出力モニタステップにおいてモニタされた光出力が最大となるように、前記波長可変レーザのＤＦＢ部とＤＢＲ部との間に設けられ、光の位相をシフトさせる位相シフト部に注入される位相制御用電流を制御する位相制御用電流制御ステップと、
   を更に備える請求項７に記載の波長可変レーザ制御方法。

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