JP2015094812A - 波長可変光源 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、小型かつ２出力の光パワーを個別に調整可能な波長可変光源を提供する。
【解決手段】本発明に係る波長可変光源は、レーザ光を出力する波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を増幅する光増幅部と、前記光増幅部で増幅されて出力されたレーザ光を２分岐する分岐部とを備え、前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、前記分岐部には、前記分岐部における光の分岐比を調整するための電極が接続されていることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、大容量光通信網の構成要素である波長可変光源に関する。

長距離通信網の高速化に伴い、多値変調を用いた通信方式が使用され始めている。図１は、非特許文献１に示されるような多値変調用トランシーバの構成の一例を示す。図１には、光受信部１１０と、デジタル信号処理部１２０と、光送信部１３０とを備えた多値変調用トランシーバ１００が示されている。

光受信部１１０は、伝送されてきた光を受信して分波する偏波分波器ＰＢＳと、光受信部１１０内で干渉光を生成する受信用波長可変光源ＬＯと、２つの９０度光ハイブリッド回路１１１と、８つの受光器１１２とを備える。デジタル信号処理部１２０は、アナログ・デジタル変換部ＡＤＣを含む。光送信部１３０は、変調光の元となる光を生成する送信用波長可変光源ＬＤと、送信用波長可変光源ＬＤで生成された光を変調する２つの変調器１３１と、偏波合波器ＰＢＣとを含む。

光受信信号は、偏波分波器ＰＢＳによって分波され、受信用波長可変光源ＬＯの出力光と干渉させるコヒーレント検波を行った上で、受光器１１２によって電気信号に変換されて、デジタル信号処理部１２０に出力される。

デジタル信号処理部１２０に出力された電気信号は、アナログ・デジタル変換部ＡＤＣに入力されてアナログ・デジタル変換が行われ、変換されたデジタル信号に対して波長分散（ＣＤ）、偏波モード分散（ＰＭＤ）の補償等が行われて、光送信部１３０に出力される。

光送信部１３０において、送信用波長可変光源ＬＤから出力された光は、２つの変調器１３１に入力され、変調器１３１においてデジタル信号処理部１２０から出力された信号に基づいて変調が行われ、偏波合波器ＰＢＣによって合波された上で４値変調（ＱＰＳＫ：Quadrature Phase Shift Keying）の光送信信号として出力される。

ここで重要なのは、図１に示される多値変調用トランシーバ１００においては、送信用波長可変光源ＬＤと受信用波長可変光源ＬＯとの２つの波長可変光源を必要とすることである。多値変調用トランシーバで使用される波長可変光源としては、非特許文献２乃至４に示される波長可変光源が挙げられる。以下、図２及び図３を用いて、多値変調用トランシーバで使用される従来の波長可変光源を示す。

図２は、分布反射型レーザ（以下、ＤＢＲレーザ）を用いた従来の波長可変光源を示す。図２に示される波長可変光源２００は、例えば超周期構造回折格子反射器（ＳＳＧ−ＤＢＲ）を波長選択器として用いたレーザであって、光増幅部２１０及び波長可変光源部２２０を備える。

波長可変光源部２２０は、前側ミラー部２２１、後側ミラー部２２２、位相調整部２２３及び光利得部２２４（活性領域）の４領域からなる。前側ミラー部２２１及び後側ミラー部２２２はそれぞれＳＳＧ−ＤＢＲであり、前側ミラー部２２１及び後側ミラー部２２２には周期的な位相変調が施された回折格子が形成され、その結果、反射特性には波長軸上に複数のピークが形成される。前後の反射ピークの間隔が異なるため、ただ一箇所、前後の反射ピークが一致する点でのみレーザ発振が生じる。前側ミラー部２２１及び後側ミラー部２２２への電流注入により反射ピークの組み合わせを変えることにより、大きな波長変化が得られる。位相調整部２２３への電流は、縦モードの制御に使用する。

波長可変光源部２２０から出力された光は、波長可変光源部２２０の前方に設置された光増幅部２１０で増幅されて出力される。

図３は、半導体レーザアレイを用いた従来の波長可変光源を示す。図３に示される波長可変光源３００は、分布帰還型レーザ（以下、ＤＦＢレーザ）３２１を複数並べた半導体レーザアレイを用いており、光増幅部３１０及び波長可変光源部３２０を備える。波長可変光源部３２０は、５個のＤＦＢレーザ３２１及び光合波器３２２を含む。

図３に示される波長可変光源３００において、ＤＦＢレーザ３２１の発振光周波数は、共振器内に形成されている回折格子の周期によって決まる。５個のＤＦＢレーザ３２１の発振光周波数は、回折格子の周期を少しずつ変化させて形成することによって、幅の広い波長にわたって波長を変えることができる。さらに、ＤＦＢレーザ３２１の発振光周波数は、チップ温度１℃あたり約１２ＧＨｚの割合で変化するため、５個のＤＦＢレーザ３２１のうち、どれか１つのみに電流を流して発振させ、さらにレーザチップの温度を調整することにより、所望の光周波数（波長）を得ることができる。

波長可変光源部３２０から出力された光は、波長可変光源部３２０の前方に設置された光増幅部３１０で増幅されて出力される。

鈴木扇太 他、「光通信ネットワークの大容量化に向けたディジタルコヒーレント信号処理技術の研究開発」、電子情報通信学会誌、2012年、Vol.95、No.12、p.1100-1116 石井啓之 他、「ＳＳＧ−ＤＢＲレーザによる波長可変幅の拡大」、電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会、１９９５年、SC-2-8、p.355-356 Naoki Fujiwara 他、「Suppression of thermal wavelength drift in SSG-DBR laser with thermal drift compensation structure」、Semiconductor Laser Conference、2006年、(ISLC 2006) Conference Digest. 2006 IEEE 20th International、p.31-32 石井啓之 他、「高機能波長可変光源技術」、ＮＴＴ技術ジャーナル、2007年11月、p.66-69

先に述べたように、多値変調用トランシーバは、上述したような波長可変光源を、送信用・受信用にそれぞれ１つ、すなわちトランシーバ内に２台搭載している。このとき、二台の波長可変光源から出力される光は同じ波長である必要がある。今後はトランシーバの小型や低消費電力化のために、波長可変光源一台で送信用と受信用とを兼ねる必要がある。

しかし、波長可変光源一台で送信用と受信用とを兼ねるためには、波長可変光源の出力光を分岐する光分岐部が新たに必要であるが、構造が複雑化するという問題があった。

図４は、従来の２出力波長可変光源の第１の例を示す。図４には、図２に示される波長可変光源２００と、レンズ４１０と、ビームスプリッタ４２０とを備えた２出力波長可変光源４００が示されている。図４に示される２出力波長可変光源４００は、図２に示される波長可変光源２００から出力されるレーザ光を、レンズ４１０を通してビームスプリッタ４２０（光分岐部）に入力して、上部と左部に分岐した例である。

同様に、図５は、従来の２出力波長可変光源の第２の例を示す。図５には、図３に示される波長可変光源３００と、レンズ４１０と、ビームスプリッタ４２０とを備えた２出力波長可変光源５００が示されている。図５に示される２出力波長可変光源４００は、図３に示される波長可変光源３００から出力されるレーザ光を、レンズ４１０を通してビームスプリッタ４２０（光分岐部）に入力し、上部と左部に分岐した例である。

しかしながら、図４及び図５に示されるような従来の２出力波長可変光源においては、ビームスプリッタ４２０では決められた分岐比でのみ光を分岐するため、分岐比が固定されてしまうという問題があった。一般的に、送信用に必要な光強度と受信用に必要な光強度は異なるために、送信及び受信それぞれに最適な光強度に分岐する必要があるが、従来の２出力波長可変光源では動的に分岐比をコントロールして送信及び受信それぞれに最適な光パワーを送ることが困難であった。また、図４及び図５に示されるような従来の２出力波長可変光源においては、レンズ４１０及びビームスプリッタ４２０からなる空間光学系を使用しているため、構造が複雑化し装置が大型化するという問題があった。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の波長可変光源は、レーザ光を出力する波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を増幅する光増幅部と、第１の出力導波路及び第２の出力導波路を有し、前記光増幅部で増幅されて出力されたレーザ光を前記第１の出力導波路と前記第２の出力導波路とに２分岐する分岐部とを備え、前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、前記分岐部には、前記第１の出力導波路及び前記第２の出力導波路における光の分岐比を調整するための電極が接続されていることを特徴とする。

請求項２に記載の波長可変光源は、レーザ光を出力する波長可変光源部と、前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を２分岐する分岐部と、前記分岐部の第１の出力導波路から出力された光を増幅する第１の光増幅部と、前記分岐部の第２の出力導波路から出力された光を増幅する第２の光増幅部とを備え、前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、前記第１の光増幅器及び前記第２の光増幅器における光の増幅度を調整することにより、前記第１の出力導波路及び前記第２の出力導波路から出力される光の強度を制御可能であることを特徴とする。

請求項３に記載の波長可変光源は、請求項１又は２に記載の波長可変光源であって、前記第１の出力導波路を導波する光の方向は、前記第２の出力導波路を導波する光の方向に対して９０度又は１８０度異なっていることを特徴とする。

請求項４に記載の波長可変光源は、請求項１乃至３のいずれかに記載の波長可変光源であって、前記波長可変光源部は、分布帰還型半導体レーザ又は分布反射型半導体レーザであることを特徴とする。

請求項５に記載の波長可変光源は、請求項１乃至３のいずれかに記載の波長可変光源であって、前記波長可変光源部は、ｎ個（ｎは２以上の整数）の半導体レーザをアレイ状に並べた半導体レーザアレイと、前記半導体レーザアレイから出力された光をそれぞれ合波して出力するｎ入力１出力の合波部とを含み、前記半導体レーザは、分布帰還型半導体レーザ又は分布反射型半導体レーザであることを特徴とする。

請求項６に記載の波長可変光源は、請求項５に記載の波長可変光源であって、前記分波部及び前記合波部は一体化されており、前記分波部及び前記合波部によりｎ入力２出力の合分波器が構成されていることを特徴とする。

本発明に係る２出力波長可変光源によると、小型かつ２出力の光パワーを個別に調整可能な波長可変光源が実現可能となる。

多値変調用トランシーバの構成の一例を示す図である。 従来の波長可変光源（ＤＢＲレーザ）を示す図である。 従来の波長可変光源（ＤＦＢレーザアレイ）を示す図である。 従来の２出力波長可変光源の第１の例を示す図である。 従来の２出力波長可変光源の第２の例を示す図である。 本発明の実施例１に係る波長可変光源（両端ＳＯＡ集積ＤＢＲレーザ）を示す図である。 ＭＺ干渉型分波器の構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る波長可変光源（両端ＳＯＡ集積ＤＦＢレーザアレイ）を示す図である。

以下に本発明の具体的な実施形態を例にして説明する。以下に示される実施例は、本発明の効果を示す１つの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得ることは言うまでもない。

（実施例１）
図６（ａ）は、本発明の実施例１に係る２出力波長可変光源を示す。図６（ａ）には、光増幅部６１０と、波長可変光源部６２０と、マッハツェンダ干渉型分岐器（以下、ＭＺ干渉型分岐器とする）６３０とを備えた２出力波長可変光源６００が示されている。本発明の実施例１に係る２出力波長可変光源６００では、ＤＢＲレーザを波長可変光源部６２０として用いており、波長可変光源部６２０は、前側ミラー部６２１、後側ミラー部６２２、位相調整部６２３及び光利得部６２４（活性領域）を含む。

実施例１に係る２出力波長可変光源６００では、光分岐部としてＭＺ干渉型分岐器６３０を用いている。ＭＺ干渉型分岐器６３０には、分岐比調整電極６４０が接続されている。光増幅部６１０としては、半導体光増幅器（ＳＯＡ：Semiconductor Optical Amplifier）を用いることができる。

図７は、ＭＺ干渉型分波器６３０の構成を示す。図７に示されるＭＺ干渉型分波器６３０は、１入力２出力の分波器になっており、入力用導波路６３１と、第１の出力導波路６３２と、第２の出力導波路６３３と、１入力２出力の多モード干渉型導波路カプラ（以下、ＭＭＩカプラとする）６３４と、２入力２出力のＭＭＩカプラ６３５と、２本のアーム導波路６３６及び６３７と、位相調整領域６３８とを備える。

ＭＭＩカプラ６３４は入力用導波路６３１に入力した光を２本のアーム導波路６３６及び６３７に分岐する。位相調整領域６３８は、印加された電圧に応じて、アーム導波路６３７を伝搬する光の位相を調整する。ＭＺ干渉型分波器６３０に接続された分岐比調整電極６４０を介して位相調整領域６３８に電圧を印加することで、入力用導波路６３１に入力した光を２本のアーム導波路６３６及び６３７において任意の分岐比で分岐することができる。２本のアーム導波路６３６及び６３７において分岐比が調整された各光は、ＭＭＩカプラ６３５を介して第１の出力導波路６３２及び第２の出力導波路６３３からそれぞれ出力される。

実施例１に係る２出力波長可変光源６００では、ＭＺ干渉型分岐器６３０を集積することにより、外部に光分岐部が不要となり、小型の２出力波長可変光源を実現可能となる。また、ＭＺ干渉型分岐器６３０は、分岐比調整電極６４０に電圧を印加することにより、動的に光の分岐比を調整して、第１の出力導波路６３２及び第２の出力導波路６３３から出力することが可能である。

図６（ｂ）は、本発明の実施例１に係る２出力波長可変光源の他の例を示す。図６（ａ）に示される２出力波長可変光源６００は、ＭＺ干渉型分岐器６３０の第１の出力導波路６３２からの出力を左部に、第２の出力導波路６３３からの出力を右部に出しており、第１の出力導波路６３２と第２の出力導波路６３３とで光の導波方向が略１８０度異なっているが、図６（ｂ）に示される２出力波長可変光源６０１のように、第１の出力導波路６３２からの出力を左部に、第２の出力導波路６３３からの出力を下部に出すようにして、第１の出力導波路６３２と第２の出力導波路６３３とで光の導波方向を略９０度異なるようにすることもできる。出力する面を変えることで、空間光学系のレンズ構成が容易になる。また、空間光学系でなく、例えば石英系導波路に接続する光学系を考える場合には、第１の出力導波路６３２及び第２の出力導波路６３３の出力を双方とも左部に出すことも有効である。

図６（ｃ）は、本発明の実施例１に係る２出力波長可変光源のさらに他の例を示す。図６（ｃ）に示される２出力波長可変光源６０２は、図６（ａ）及び（ｂ）に示される２出力波長可変光源６００及び６０１とは異なり、波長可変光源部６２０の出力を１入力２出力の光分岐部６５０で２つに分岐した後に、第１の光増幅部６１１及び第２の光増幅部６１２という２つの光増幅部を通すものである。

図６（ｃ）に示される２出力波長可変光源６０２によれば、第１の光増幅部６１１及び第２の光増幅部６１２における光の増幅度を調整することで、図６（ａ）及び（ｂ）に示される２出力波長可変光源６００及び６０１よりも自由な分岐比の調整が可能になる。例えば、図６（ａ）及び（ｂ）に示される２出力波長可変光源６００及び６０１の最高出力強度は、光増幅部６１０の飽和出力からＭＺ干渉型分岐器６３０の光損失を引いた値になるが、図６（ｃ）に示される２出力波長可変光源６０２の最高出力強度は、第１の光増幅部６１１の飽和出力そのものになり、２出力波長可変光源６００、６０１及び６０２で同じ光増幅部を使用した場合、図６（ｃ）に示される２出力波長可変光源６０２ではより強い最高出力強度を得ることができる。

また、図６（ｃ）に示される２出力波長可変光源６０２においては、光分岐部６５０の分岐比が固定であっても（例えばＹ分岐導波路はＭＭＩカプラを使っても）、第１の光増幅部６１１及び第２の光増幅部６１２における光の増幅度を調整することにより、自由な分岐比を得ることができる。

図６（ａ）及び（ｂ）に示されるＭＺ干渉型分岐器６３０では、分岐比調整電極６４０及び位相調整領域６３８を介してアーム導波路の一方にのみ電圧を印加しているが、両アームに印加しても構わない。また、図６（ａ）及び（ｂ）に示される２出力波長可変光源では、ＭＺ干渉型分岐器を用いたが、光方向性結合器を使い、方向性結合器の一方または両方の導波路に電圧を印加しても構わない。

図６（ｃ）は左部と右部に出力しているが、左部と下部、もしくは両方とも左部でも構わない。また２つの出力のうち、一方の出力光強度が弱くて構わない（通常、受信用光源ＬＯに必要な光強度は、送信用光源ＬＤに必要な光強度よりも弱い）場合には、２つの光増幅部の素子長を同一にせず、一方の（弱い方の）素子長を短くしても構わない。

以下に、本発明の実施例１に係る２出力波長可変光源の作成方法を示す。

半導体層の結晶成長には有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal-Oganic Vapor Phase Epitaxy）法を用い、ｎ−ＩｎＰ基板上に結晶成長した。光増幅部６１０及び光利得部６２４の活性層には、バンドギャップ波長１．５９ミクロンのＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi-Quantum Well）層を用い、ウェル数は６で、１％の圧出歪を与えた。光増幅部６１０及び光利得部６２４の活性層の下部にはｎ−ＩｎＰクラッド層を設け、上部にはｐ−ＩｎＰクラッド層を設け、２つのクラッド層で活性層を挟むダブルヘテロ構造とした。ｐ−ＩｎＰクラッド層の上には、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を成長した。

前側ミラー部６２１、後側ミラー部６２２、位相調整部６２３、ＭＺ干渉型分岐器６３０のコア層は、バンドギャップ波長１．３ミクロンのノンドープＩｎＧａＡｓＰコア層とし、光増幅部６１０及び光利得部６２４とバットジョイントした。コア層の下部にはｎ−ＩｎＰクラッド層、上部にはノンドープＩｎＰクラッド層を設けた。前側ミラー部６２１及び後側ミラー部６２２の回折格子は、ノンドープＩｎＰクラッド層に形成した。回折格子の深さは４０ｎｍとした。ノンドープＩｎＰクラッド層の上には、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層を成長した。メサ幅は１．２ミクロンとし、Ｃｌ_２反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive ion etching）で形成したメサの両脇はｐｎ電流ブロック層による埋込成長で埋めた。

ｐ側の電極はＡｕＺｎ/Ａｕとし、光増幅部６１０、前側ミラー部６２１、後側ミラー部６２２、位相調整部６２３、光利得部６２４及び分岐比調整電極６４０を分離するために、ＡｕＺｎ/Ａｕ電極とｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層とを分離した。ｎ側の電極はＡｕＧｅ/Ａｕとした。素子の劈開後、端面の反射を減らすため、両端に無反射（ＡＲ：anti-reflecting）コートを施した。ＡＲコートの反射率は０．５％以下とした。

光増幅部６１０、前側ミラー部６２１、後側ミラー部６２２、位相調整部６２３、光利得部６２４の長さは、それぞれ５００ミクロン、４００ミクロン、６００ミクロン、１５０ミクロン、３５０ミクロンとした。また、ＭＺ干渉型分波器６３０の長さは、２０００ミクロンとした。

図４に示される従来の２出力波長可変光源４００と実施例１に係る２出力波長可変光源６００とで、サイズ比較を行った。実施例１に係る２出力波長可変光源６００では、長さ３．０ｍｍ、幅０．５ｍｍであったのに対して、従来の２出力波長可変光源４００では、長さ５．０ｍｍ、幅１．５ｍｍであった。このことから、実施例１に係る２出力波長可変光源６００は、従来の２出力波長可変光源４００に比べて小型化に適していることがわかる。

次に、従来の２出力波長可変光源４００と実施例１に係る２出力波長可変光源６００とで、光出力パワーを確認した。このとき、それぞれの光利得部には１００ｍＡのバイアス電流、光増幅部には２００ｍＡのバイアス電流を印加した。従来の２出力波長可変光源４００では、分岐した光は上部へは＋１３．１ｄＢｍ、左部へは＋１２．９ｄＢｍとなったが、分岐比が固定されており、光パワーを調整できなかった。

それに対して、実施例１に係る２出力波長可変光源６００では、左部へ＋１３．２ｄＢｍ、右部へ＋１２．６ｄＢｍとなった。また、実施例１に係る２出力波長可変光源６００の分岐比調整電極６４０を介してＭＺ干渉型分岐器６３０に１．０Ｖの電圧を印加すると、光パワーは左部へ＋１０．２ｄＢｍ、右部へ＋１４．６ｄＢｍずつとなった。さらに、分岐比調整電極６４０を介してＭＺ干渉型分岐器６３０に−１．０Ｖの電圧を印加すると、光パワーは左部へ＋１３．２ｄＢｍ、右部へ＋１２．７ｄＢｍずつとなった。この結果から、実施例１に係る２出力波長可変光源６００においては、分岐比調整電極６４０による印加電圧を調整することによって、受信側及び送信側のそれぞれに必要な光パワーを任意で設定できることが確認できた。

以上より、２出力の光パワーを個別に調整可能な小型波長可変光源が実現可能であることが明らかである。

なお、図６（ａ）〜（ｃ）に示される２出力波長可変光源では、波長可変光源部６２０として図２に示される波長可変光源部２２０を用いているが、図３に示される波長可変光源部３２０を用いてもよいことは言うまでもない。

さらに図２の２２０の波長可変光源部は「前側ミラー部」と「位相調整部」と「光利得部」と「後側ミラー部」を有する、いわゆる「ＳＳＧ−ＤＢＲ」型のもので説明しているが、波長可変光源部を「サンプルドグレーティング（ＳＧ）を有するＤＦＢ型の光利得部」と「サンプルドグレーティング（ＳＧ）をわずかにチャープさせたミラー部」を有する（「位相長調整部」を有さない）いわゆる「ＳＧ−ＤＢＲ」型のものでも構わない。

また「前側ミラー部」「後側ミラー部」「サンプルドグレーティング（ＳＧ）をわずかにチャープさせたミラー部」を調整するために、対応する電極から電流注入しても構わないし、ヒータ電極を設けて局所発熱をしても構わない。

（実施例２）
図８（ａ）は、本発明の実施例２に係る２出力波長可変光源を示す。図８（ａ）には、第１の光増幅部８１０と、第２の光増幅部８１５と、波長可変光源部８２０と、光分波器８３０とを備えた２出力波長可変光源８００が示されている。実施例２に係る２出力波長可変光源８００において、波長可変光源部８２０は、複数のＤＦＢレーザ８２１と、光合波器８２２とを含む。

図８（ａ）に示されるように、実施例２に係る２出力波長可変光源８００では、波長可変光源部８２０としてＤＦＢレーザアレイを用い、光合波器８２２として５入力１出力のＭＭＩカプラを、光分岐部８３０として１入力２出力のＭＭＩカプラを用いた構成となっている。また、光分岐部８３０の第１の出力導波路８３２に第１の光増幅器８１０を接続し、光分岐部８３０の第２の出力導波路８３３に第２の光増幅器８１５を接続した構成となっている。第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５はＳＯＡとすることができ、ＳＯＡ長は共に１．２ｍｍとした。

図８（ｂ）は、本発明の実施例２に係る２出力波長可変光源の他の例を示す。図８（ｂ）には、第１の光増幅部８１０と、第２の光増幅部８１５と、波長可変光源部８４０とを備えた２出力波長可変光源８０１が示されている。２出力波長可変光源８０１において、波長可変光源部８４０は、複数のＤＦＢレーザ８２１と、ＭＭＩカプラ（光合分波部）８４１とを含む。

図８（ｂ）に示される２出力波長可変光源８０１では、図８（ａ）に示される２出力波長可変光源８００における５入力１出力のＭＭＩカプラ（光合波部）８２２と１入力２出力のＭＭＩカプラ（光分波部）８３０とが一体化されており、５入力２出力のＭＭＩカプラ８４１を構成している。

ここで、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される２出力波長可変光源８００及び８０１においては、第１の出力導波路８３２及び第２の出力導波路８３３を介して左部と下部から光を出力するようにしているが、左部と右部から光を出力するようにしても構わない。また、空間光学系でなく、例えば石英系導波路に接続する光学系を考える場合には、分岐部の出力の双方とも左部に出すことも有効である。

以下に、本発明の実施例２に係る２出力波長可変光源８００の作成方法を示す。

半導体層の結晶成長にはＭＯＶＰＥ法を用い、ｎ−ＩｎＰ基板上に結晶成長した。ＤＦＢレーザ８２１、第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５の活性層には、ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸（ＭＱＷ）層を用いた。ＤＦＢレーザ８２１、第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５の活性層の下部にはｎ−ＩｎＰクラッド層を設け、上部にはｐ−ＩｎＰクラッド層を設け、２つのクラッド層で活性層を挟むダブルヘテロ構造とした。ｐ−ＩｎＰクラッド層の上にはｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を成長した。

導波路やＭＭＩカプラのコア層は厚さ０．３ミクロンのノンドープＩｎＧａＡｓＰコア層とし、ＤＦＢレーザ８２１や第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５とそれぞれとバットジョイントした。コア層の下部にはｎ−ＩｎＰクラッド層を設け、上部にはノンドープＩｎＰクラッド層を設けた。

曲導波路の最小半径は２５０ミクロン、ＤＦＢレーザ８２１の共振長は４５０ミクロン、第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５の長さは１２００ミクロンとした。メサ幅は１．５ミクロンとし、Ｃｌ_２反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で形成したメサの両脇はｐｎ電流ブロック層による埋込成長で埋めた。

ＤＦＢレーザ８２１、第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５のｐ側電極はＡｕＺｎ/Ａｕとし、ｎ側電極はＡｕＧｅ/Ａｕとした。素子の劈開後、端面の反射を減らすため、両端にＡＳコートを施した。ＡＲコートの反射率は０．５％以下とした。

図５に示される従来の２出力波長可変光源５００と実施例２に係る２出力波長可変光源８００とで、サイズ比較を行った。実施例２に係る２出力波長可変光源８００では、長さ４．０ｍｍ、幅１．３ｍｍであったのに対して、従来の２出力波長可変光源５００では、長さ６．０ｍｍ、幅１．５ｍｍであった。このことから、実施例２に係る２出力波長可変光源８００は従来の２出力波長可変光源５００に比べて小型化に適していることがわかる。

次に、図５に示される従来の２出力波長可変光源５００と実施例２に係る２出力波長可変光源８００とで、光出力パワーを確認した。このとき、ＤＦＢレーザの光利得部には１００ｍＡのバイアス電流、従来の２出力波長可変光源５００における光増幅部３１０には２００ｍＡのバイアス電流、実施例２に係る２出力波長可変光源８００における第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５にはそれぞれの１１０ｍＡのバイアス電流を印加した。従来の２出力波長可変光源５００では分岐した光の光パワーは左部へは＋１０．１ｄＢｍ、上部へは＋９．９ｄＢｍであったが、分岐比が固定されており、光パワーを調整できなかった。

それに対して、実施例２に係る２出力波長可変光源８００では、光パワーは左部へは＋９．８ｄＢｍ、下部へは＋１０．２ｄＢｍであった。また、実施例２に係る２出力波長可変光源８００における第１の光増幅部８１０のバイアス電流を１５０ｍＡにし、第２の光増幅部８１５のバイアス電流を８０ｍＡにすることにより、光パワーは左部へは＋１３．０ｄＢｍ、下部へは＋８．２ｄＢｍとなった。さらに、第１の光増幅部８１０のバイアス電流を８０ｍＡにし、第２の光増幅部８１５のバイアス電流を１５０ｍＡにすることにより、光パワーは左部へは＋８．１ｄＢｍ、下部へは＋１３．３ｄＢｍとなった。この結果から、第１の光増幅部８１０及び第２の光増幅部８１５の電流値をそれぞれ調整することで、受信側と送信側とのそれぞれに必要なパワーを任意で設定できることが確認できた。

以上より、２出力の光パワーを個別に調整可能な小型波長可変光源が実現可能であることが明らかである。

なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示される例では、ＤＦＢレーザ８２１のアレイを用いて説明したが、図２に示される波長可変光源部を複数個並べたＤＢＲレーザアレイでも構わない。また、図８（ａ）及び図８（ｂ）では、ＤＦＢレーザアレイとして、５個のＤＦＢレーザ８２１を用いた例を図示しているが、ＤＦＢレーザの個数は５個に限定されるものではない。ＤＦＢレーザ８２１の個数は例えば１２個でも構わない。

また、実施例２では、合波器、分波器としてＭＭＩカプラの例を挙げているが、ＭＺ干渉型、方向性結合器型、Ｙ分岐型の合波器、分波器を使うこともでき、さらにはこれらの種々を組み合わせてもいい。

実施例１及び２においては、活性層やコア層の組成としてＩｎＧａＡｓＰ系を使用した例を示しているが、活性層やコア層の組成としてＩｎＧａＡｌＡｓ系やＡｌＧａＡｓ系を使用してもよい。さらに、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｓｂの中の少なくとも２種類以上の元素からなるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であっても構わない。また、ｐ側電極はＡｕＺｎ/Ａｕとしたが、例えばＴｉ/Ｐｔ/Ａｕでもよく、オーミックコンタクトさえ取れればどんなものでも構わない。ｎ側電極はＡｕＧｅ/Ａｕとしたが、例えばＡｕＧｅＮｉ/Ａｕでもよく、オーミックコンタクトさえ取れればどんなものでも構わない。

多値変調用トランシーバ １００
光受信部 １１０
９０度光ハイブリッド回路 １１１
受光器 １１２
デジタル信号処理部 １２０
光送信部 １３０
変調器 １３１
偏波分波器 ＰＢＳ
偏波合波器 ＰＢＣ
受信用波長可変光源 ＬＯ
送信用波長可変光源 ＬＤ
アナログ・デジタル変換部 ＡＤＣ
波長可変光源 ２００、３００
光増幅部 ２１０、３１０、６１０
波長可変光源部 ２２０、３２０、６２０、８２０、８４０
前側ミラー部 ２２１、６２１
後側ミラー部 ２２２、６２２
位相調整部 ２２３、６２３
光利得部 ２２４、６２４
ＤＦＢレーザ ３２１、８２１
光合波器 ３２２、８２２
２出力波長可変光源 ４００、５００、６００、６０１、６０２、８００、８０１
レンズ ４１０
ビームスプリッタ ４２０
第１の光増幅部 ６１１、８１０
第２の光増幅部 ６１２、８１５
ＭＺ干渉型分波器 ６３０
入力用導波路 ６３１
第１の出力導波路 ６３２、８３２
第２の出力導波路 ６３３、８３３
ＭＭＩカプラ ６３４、６３５
アーム導波路 ６３６、６３７
位相調整領域 ６３８
分岐比調整電極 ６４０
光分岐部 ６５０、８３０
光合分波部 ８４１

Claims (6)

1. レーザ光を出力する波長可変光源部と、
   前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を増幅する光増幅部と、
   第１の出力導波路及び第２の出力導波路を有し、前記光増幅部で増幅されて出力されたレーザ光を前記第１の出力導波路と前記第２の出力導波路とに２分岐する分岐部と
   を備え、
   前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、
   前記分岐部には、前記第１の出力導波路及び前記第２の出力導波路における光の分岐比を調整するための電極が接続されていることを特徴とする波長可変光源。
2. レーザ光を出力する波長可変光源部と、
   前記波長可変光源部から出力されるレーザ光を２分岐する分岐部と、
   前記分岐部の第１の出力導波路から出力された光を増幅する第１の光増幅部と、
   前記分岐部の第２の出力導波路から出力された光を増幅する第２の光増幅部と
   を備え、
   前記分岐部は、マッハツェンダ干渉計又は方向性結合器であり、
   前記第１の光増幅器及び前記第２の光増幅器における光の増幅度を調整することにより、前記第１の出力導波路及び前記第２の出力導波路から出力される光の強度を制御可能であることを特徴とする波長可変光源。
3. 前記第１の出力導波路を導波する光の方向は、前記第２の出力導波路を導波する光の方向に対して９０度又は１８０度異なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長可変光源。
4. 前記波長可変光源部は、分布帰還型半導体レーザ又は分布反射型半導体レーザであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の波長可変光源。
5. 前記波長可変光源部は、
   ｎ個（ｎは２以上の整数）の半導体レーザをアレイ状に並べた半導体レーザアレイと、
   前記半導体レーザアレイから出力された光をそれぞれ合波して出力するｎ入力１出力の合波部と
   を含み、
   前記半導体レーザは、分布帰還型半導体レーザ又は分布反射型半導体レーザであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の波長可変光源。
6. 前記分波部及び前記合波部は一体化されており、前記分波部及び前記合波部によりｎ入力２出力の合分波器が構成されていることを特徴とする請求項５に記載の波長可変光源。

Images