JPH0774426A

JPH0774426A - 波長可変レーザ、波長可変フィルタおよび波長選択検出素子

Info

Publication number: JPH0774426A
Application number: JP24203493A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kawasaki; 秀司川崎
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1995-03-17

Abstract

(57)【要約】【目的】モードホップの起こらない波長可変幅の広い波
長可変レーザ及びサイドローブの抑制、半値幅の低減が
図られた波長可変フィルタおよび波長選択検出器であ
る。【構成】広い結合帯域幅Ｗ１を持つ方向性結合器を２つ
用いて、それぞれの方向性結合器の波長帯域をずらし、
これにより２つの方向性結合器に結合する狭い波長帯域
幅Ｗ２を形成し、モードホップの起こらない波長可変幅
の広い波長可変レーザが実現できる。また、２つの方向
性結合器の特性を異なるようにし、サイドローブを抑制
したり、フィルタ自体の帯域幅を狭くし、選択出来る波
長数を多くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光波長多重通信等に用
いられる波長可変レーザ、波長可変フィルタおよび波長
選択検出器などの光半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、波長可変レーザとして、分布ブラ
ッグ反射を利用した波長可変レーザ（特開平３−２１４
６８３号公報等）やグレーティング型方向性モード結合
器を用いた波長可変レーザ（特開平２−６３０１２号公
報）が提案されている。

【０００３】分布ブラッグ反射を利用した波長可変レー
ザの動作原理について説明する。回折格子部分に電圧を
印加することにより、注入された電子と正孔によってプ
ラズマ効果が起こり、屈折率が減少する。この屈折率の
減少によりブラッグ反射条件が変わり、レーザの発振波
長を変化させる。

【０００４】グレーティング型方向性モード結合器を用
いた波長可変レーザは、グレーティング型方向性モード
結合器により結合する波長のみが発振するように導波路
および反射鏡が構成されている。波長可変方法は結合器
により結合する波長を変化させることによって行う。グ
レーティング型方向性モード結合器の結合波長はグレー
ティング周期により決定される。従って、結合器の結合
波長を変化させる方法としては、結合器領域に電圧を印
加し、そこの屈折率を変化させてグレーティング周期を
変化させ結合波長を変える。

【０００５】また、従来、波長可変フィルタとして、分
布ブラッグ反射を利用した波長可変フィルタ（特開昭６
３−２５６９２７号公報等）やグレーティング型方向性
モード結合器を用いた波長可変フィルタ（特開平２−６
３０１２号公報）が提案されている。

【０００６】分布ブラッグ反射を利用した波長可変フィ
ルタの動作原理は、上記波長可変レーザの動作原理と実
質的に同じである。即ち、回折格子部分に電圧を印加す
ることにより、注入された電子と正孔によってプラズマ
効果が起こり、屈折率が減少する。この屈折率の減少に
よりブラッグ反射条件が変わり、選択する波長を変化さ
せる。

【０００７】グレーティング型方向性モード結合器を用
いた波長可変フィルタは、グレーティング型方向性モー
ド結合器により結合する波長のみが一方の導波路に伝搬
するように導波路が構成されている。波長可変方法は結
合器により結合する波長を変化させることによって行
う。グレーティング型方向性モード結合器の結合波長は
グレーティング周期により決定される。従って、結合波
長を変化させる方法としては、結合器領域部に電圧を印
加し、屈折率を変化させて結合波長を変える。

【０００８】

【発明が解決しようとしている課題】上記分布ブラッグ
反射を利用した波長可変レーザは、安定動作時における
モードホップは起こらないが波長可変範囲が数ｎｍ程度
である。一方、グレーティング型方向性結合器を用いた
波長可変レーザは、結合器の結合帯域幅によりモードホ
ップが起こるか否かが決まり、モードホップを抑えるた
めには、結合器の結合帯域幅を通常ファブリペローによ
るモード間隔以下にする必要がある。

【０００９】また、結合器のチューニング幅により波長
可変範囲が決まる。ここで、グレーティング型方向性結
合器の結合波長スペクトルの半値幅、チューニング幅は
以下の様な関係にある。

【００１０】

【数１】この様にチューニング幅と結合波長スペクトルの半値幅
は相関しており、半値幅を抑えるためには波長可変範囲
が限定される。実際に、モードホップを防げる１ｎｍ程
度の半値幅を持つ方向性結合器を用いた場合、１．５５
μｍ帯の波長可変レーザで６０ｎｍ程度の波長可変範囲
が得られているにすぎない（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅ
ｔｔ．６０（２６），２９Ｊｕｎｅ１９９２）。

【００１１】また、上記分布ブラッグ反射を利用した波
長可変フィルタは安定動作時における半値幅はオングス
トローム以下と狭いが波長可変範囲は数１０Å程度であ
る。このため、選択できる波長数は２０から３０程度で
ある。

【００１２】一方、グレーティング型方向性結合器の結
合波長スペクトルの半値幅、チューニング幅は上記の様
な関係にあり、チューニング幅と半値幅は相関してお
り、半値幅を抑えるためには波長可変範囲が限定され
る。また、選択可能な波長数をチューニング幅／−１０
ｄＢ幅（結合波長スペクトルのピーク値から１０ｄＢダ
ウンした所の幅）とすると、波長数は、

【００１３】

【数２】のように表せる。しかし、フィルタの特性は図２に示す
ようにサイドローブが生じており、実際にとれる波長数
は数分の１に減少し、波長数は３０程度に限定される。
結局、いずれのフィルタにおいても選択出来る波長数は
３０程度と少ない。

【００１４】本発明の目的は、上記の課題に鑑み、モー
ドホップの起こらない波長可変幅の広い波長可変レーザ
及びサイドローブの抑制、半値幅の低減が図られた波長
可変フィルタおよび波長選択検出器を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明による波長可変レーザは、第１の導波路と、第２の導
波路と、該第１の導波路と該第２の導波路において、何
れかの導波路を伝搬してきた特定の波長の光波をもう一
方の導波路に結合させる様に設けられた複数の結合領域
と、何れかの導波路と結合する様に配置された活性領域
と、該複数の結合領域において結合する波長の光波が共
振する端面配置の反射部と、該複数の結合領域の結合す
る波長を変えることができる構造とを有する。こうした
波長可変レーザにより、モードホップの起こらない波長
可変幅の広い波長可変レーザを実現する。

【００１６】また、上記目的を達成する本発明による波
長可変フィルタは、第１の導波路と、第２の導波路と、
該第１の導波路と該第２の導波路において、何れかの導
波路を伝搬してきた特定の波長の光波をもう一方の導波
路に結合させる様に設けられた複数の結合領域と、該複
数の結合領域の結合する波長を変えることができる構造
と、該第１の導波路あるいは該第２の導波路のいずれか
一方の導波路に配置された導波路分離領域とを有する。
こうした波長可変フィルタは前述の課題を解決する。

【００１７】また、上記目的を達成する本発明による波
長選択検出器は、第１の導波路と、第２の導波路と、該
第１の導波路と該第２の導波路において何れかの導波路
を伝搬してきた特定の波長の光波をもう一方の導波路に
結合させる様に設けられた複数の結合領域と、該複数の
結合領域の結合する波長を変えることができる構造と、
該第１の導波路あるいは該第２の導波路のいずれか一方
の導波路に配置された導波路分離領域と、前記結合領域
により結合した波長の光を吸収、検出する構造とを有す
る。こうした波長選択検出器により前述の課題が解決さ
れる。

【００１８】具体的には、前記結合領域がグレーティン
グにより形成されていても良い。前記複数の結合領域の
グレーティングの構造が同じであっても良い。前記複数
の結合領域のグレーティングの構造が互いに異なってい
ても良い。前記グレーティングの構造においてグレーテ
ィングの深さが異なっていても良い。前記グレーティン
グの構造においてグレーティングの周期が異なっていて
も良い。前記グレーティングの構造においてグレーティ
ングの凹部と凸部の長さの比が異なっていても良い。前
記グレーティングの構造においてグレーティングの形状
が異なっていても良い。前記第１の導波路、第２の導波
路のうちいずれか一方の導波路に反射鏡が配置されてい
ても良い。。前記第１の導波路、第２の導波路のうち少
なくともいずれか一方の導波路が曲折されていても良
い。前記第１の導波路、第２の導波路の一部に伝搬する
光を吸収する吸収領域が配置されていても良い。また、
導波路の数は２つに限らない。３つ以上でも良い。

【００１９】更に、上記目的を達成する本発明による波
長可変レーザは、複数の導波路と、何れかの導波路を伝
搬してきた特定の波長の光波を他の導波路に結合させる
様に設けられた複数の結合領域と、何れかの導波路と結
合するように配置された活性領域と、該複数の結合領域
において結合する波長の光波が共振する端面に形成され
他の端面より高反射率である反射部と、該複数の結合領
域の結合する波長を変えることができる構造とを有する
ことを特徴とする。

【００２０】上記目的を達成する本発明による波長可変
フィルタは、複数の導波路と、何れかの導波路を伝搬し
てきた特定の波長の光波を他の導波路に結合させる様に
設けられた複数の結合領域と、該複数の結合領域の結合
する波長を変えることができる構造と、何れかの導波路
に配置された導波路分離領域とを有することを特徴とす
る。

【００２１】上記目的を達成する本発明による波長選択
検出器は、複数の導波路と、何れかの導波路を伝搬して
きた特定の波長の光波を他の導波路に結合させる様に設
けられた複数の結合領域と、該複数の結合領域の結合す
る波長を変えることができる構造と、何れかの導波路に
配置された導波路分離領域と、複数の結合領域に結合し
た波長の光を吸収し、検出する構造とを有することを特
徴とする。

【００２２】

【作用】方向性結合器においてチューニング幅を広くと
るためには結合波長スペクトル幅ないし結合帯域幅が広
くなってしまう。そこで、図１に示すように広い結合帯
域幅Ｗ１を持つ方向性結合器を２つ用いて、それぞれの
方向性結合器の波長帯域をずらし、これにより２つの方
向性結合器に結合する狭い波長帯域幅Ｗ２を形成し、モ
ードホップの起こらない波長可変幅の広い波長可変レー
ザが実現できる。

【００２３】また、２つの方向性結合器の特性を異なる
ようにし、サイドローブを抑制したり、フィルタ自体の
帯域幅を狭くし、選択出来る波長数を多くする。例え
ば、図３に示すように、Ａ（図２に示す）、Ｂとなる特
性をそれぞれ持つ結合器を２つ組み合わせることによ
り、Ｃの特性（太い線で示す）を持つフィルタが形成さ
れる。これにより、サイドローブは抑制され、選択出来
る波長数は増加する。あるいは図４に示すように、Ａ、
Ｄとなる特性をそれぞれ持つ２つの結合器を２つ組み合
わせることによりＥの特性（太い線で示す）を持つフィ
ルタが形成され、サイドローブの抑制、半値幅の低減が
図れる。

【００２４】

【実施例１】図５は本発明の第１の実施例の構成を示す
図である。本実施例は２つのグレーティング部のグレー
ティング構造が同一の波長可変レーザに関するものであ
る。以下に、本実施例の構造について説明する。

【００２５】ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、１．５μｍ
のｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層１０２、ｎ−Ｇａ
Ａｓとｎ−Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓとが交互に積層されて多
重量子井戸（ＭＱＷ）とされた０．２μｍの第１の導波
路層１０３、０．５μｍのｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラ
ッド層１０４を分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法によ
り堆積させた。つぎに、活性領域とする部分のクラッド
層１０４を取り去り、選択的に０．１μｍのＧａＡｓ活
性層１１１、０．７μｍのｐ−Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓクラ
ッド層１１２を有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によ
り堆積させた。つぎに、結合領域部に深さ０．２μｍの
グレーティングを形成した。つぎに、ＧａＡｓとＡｌ
_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる波長制御層
１０５を選択的に形成した。その後、０．３μｍのｐ−
ＧａＡｓとｐ−Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓが積層されたＭＱＷ
からなる第２の導波路層１０６、１．２μｍのｐ−Ａｌ
_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層１０７、０．１μｍのｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層１０８をＭＯＣＶＤ法により堆積させ
た。つぎに、電極１０９、１１０を形成した。そして、
端面反射率がＲ₁＞＞Ｒ₂となるようにＲ₁部分に高反射
率処理を施した。

【００２６】以上のような構造を有する波長可変レーザ
の各電極に電圧を印加し、発振波長を測定した。その結
果、０．８μｍ帯で９０ｎｍ幅の波長可変が実現でき、
安定動作時におけるモードホップは起こらなかった。ま
た、Ａ₁とＣ₁の電圧差を設けることにより、発振のｏ
ｎ、ｏｆｆが出来ることも確認した。Ａ₁とＣ₁の電圧を
印加しない場合或は電圧を等しくする時、発振が出来
る。

【００２７】

【実施例２】図６は本発明の第２の実施例の構成を示す
図である。本実施例は２つのグレーティング部の周期が
異なる波長可変レーザに関するものである。

【００２８】以下に、本実施例の構造について説明す
る。

【００２９】ｎ−ＩｎＰ基板２０１上に、ｎ−ＩｎＰと
ｎ−Ｉｎ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓが積層されたＭＱＷからなされ
た０．４μｍの第１の導波路層２０２、１．０μｍのｎ
−ＩｎＰクラッド層２０３をＭＯＣＶＤ法により堆積さ
せた。つぎに、活性領域とする中央部分のクラッド層２
０３を取り去り、選択的に０．１μｍのＧａＩｎＡｓＰ
活性層２１０、１．９μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層２１
１をＭＯＣＶＤ法により堆積させた。つぎに、結合領域
部に深さ０．４μｍ、周期Λ１と周期Λ２のグレーティ
ングを形成した。つぎに、ＩｎＰとＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ
が積層されたＭＱＷからなる波長制御層２０４を選択的
に形成した。その後、０．６μｍのｐ−ＩｎＰとｐ−Ｉ
ｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる第２の導
波路層２０５、１．２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層２０
６、０．１μｍのｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層２０７
をＭＯＣＶＤ法により堆積させた。つぎに、電極２０
８、２０９を形成した。そして、端面反射率がＲ₁＞＞
Ｒ₂となるようにＲ１部分に高反射率処理を施した。

【００３０】以上のような構造を有する波長可変レーザ
の各電極に電圧を印加し、発振波長を測定した。その結
果、１．５５μｍ帯で１００ｎｍの波長可変が実現で
き、安定動作時におけるモードホップは起こらなかっ
た。また、Ａ₂とＣ₂に電圧を印加しない場合には発振は
起こらず、Ａ₂とＣ₂の電圧差を持たせることにより、発
振が起こることも確認した。

【００３１】

【実施例３】図７は本発明の第３の実施例の構成を示す
図である。本実施例は、活性領域が上部導波路にある波
長可変レーザに関するものである。以下に、本実施例の
構造について説明する。

【００３２】ｎ−ＩｎＰ基板３０１上に、ｎ−ＩｎＰと
ｎ−Ｉｎ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓが積層されたＭＱＷからなる
０．４μｍの第１の導波路層３０２、１．０μｍのｎ−
ＩｎＰクラッド層３０３をＭＯＣＶＤ法により堆積させ
た。つぎに、活性領域とする中央部分のクラッド層３０
３を取り去り、選択的に１．９μｍのｎ−ＩｎＰクラッ
ド層３０８、０．１μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層３０９
をＭＯＣＶＤ法により堆積させた。つぎに、結合領域部
に深さ０．４μｍで周期Λ₁、Λ₂のグレーティングを形
成した。つぎに、ＩｎＰとＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層さ
れたＭＱＷからなる波長制御層３０４を選択的に形成し
た。その後、０．６μｍのｐ−ＩｎＰとｐ−Ｉｎ_0.5Ｇ
ａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる第２の導波路層
３０５、１．２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層３０６、
０．１μｍのｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層３０７をＭ
ＯＣＶＤ法により堆積させた。つぎに、電極３１０、３
１１を形成した。そして、端面反射率がＲ₁＞＞Ｒ₂とな
るようにＲ₁部分に高反射率処理を施した。

【００３３】以上のような構造を有する波長可変レーザ
の各電極に電圧を印加し、発振波長を測定した。その結
果、１．３μｍ帯で１００ｎｍまでの波長可変が実現で
き、安定動作時におけるモードホップは起こらなかっ
た。また、Ａ₃とＣ₃の電圧差を適当に設けることによ
り、発振のｏｎ、ｏｆｆが出来ることも確認した。

【００３４】

【実施例４】図８は本発明の第４の実施例の構成を示す
図である。本実施例は上部導波路に反射鏡を有する波長
可変レーザに関するものである。以下に、本実施例の構
成について説明する。

【００３５】ＧａＡｓ基板４０６上に、活性領域４０
１、第１のグレーティング型方向性結合器領域４０２、
第２のグレーティング型方向性結合器領域４０３が平面
的に配置されている。また、第１の導波路層４０４、第
２の導波路層４０５が基板４０６上に積層されている。
Ｒ₃、Ｒ₄面に高反射率処理を施した。これにより、第１
のグレーティング型方向性結合器領域４０２において結
合した光のみが４５度反射鏡４０７により反射され、第
２のグレーティング型方向性結合器領域４０３に伝搬可
能となっている。その他の層構成、グレーティング構造
などは前記実施例と実質的に同じである。

【００３６】電極Ａ₄に定電圧を印加し、Ｂ₄とＣ₄に電
圧を印加した。その結果、０．８μｍ帯で８０ｎｍのチ
ューニングがモードホップ無しに実現でき、Ｂ₄、Ｃ₄に
電圧差を設けることにより発振のｏｎ、ｏｆｆが出来る
ことも確認した。さらに、発振ｏｆｆ時における自然放
出光も第３実施例に比べ小さいことが確認できた。発振
ｏｆｆ時には、第１のグレーティング型方向性結合器領
域４０２の第２の導波路層４０５に形成された４５度反
射鏡４０７で自然放出光の反射がされず、図８（ａ）の
右方向へ自然放出光がそのまま第１の導波路層４０４を
進み外へ出ていってしまう。

【００３７】

【実施例５】図９は本発明の第５の実施例の構成を示す
図である。本実施例は上部導波路に吸収層を有する波長
可変レーザに関するものである。以下に、本実施例の構
成について説明する。

【００３８】ｎ−ＩｎＰ基板５０１上に、ｎ−ＩｎＰと
ｎ−ＧａＩｎＡｓＰが積層されたＭＱＷからなる０．４
μｍの第１の導波層５０２、１．０μｍのｎ−ＩｎＰク
ラッド層５０３をＭＯＣＶＤ法により堆積させた。つぎ
に、活性領域とする中央部分のクラッド層５０３を取り
去り、選択的に１．９μｍのｎ−ＩｎＰクラッド層５０
９、０．１μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性層５１０をＭＯＣ
ＶＤ法により堆積させた。つぎに、結合領域部に深さ
０．３μｍ、周期Λ₁、深さ０．４μｍ、周期Λ₂のグレ
ーティングを夫々形成した。つぎに、ＩｎＰとＩｎＧａ
Ａｓが積層されたＭＱＷからなる波長制御層５０４を選
択的に堆積した。その後、０．６μｍのｐ−ＩｎＰとｐ
−ＧａＩｎＡｓＰが積層されたＭＱＷからなる第２の導
波路層５０６を堆積し、一方（本実施例では右側）の結
合領域の第２の導波路層５０６を取り去り、結合器によ
り結合しない波長の光を吸収するために活性層５１０と
同一の組成比であるＩｎＧａＡｓＰ吸収層５０５を選択
的にＭＯＣＶＤ法を用いて堆積させた。つぎに、１．５
μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層５０７、０．１μｍのｐ−
ＧａＩｎＡｓＰキャップ層５０８を液層成長（ＬＰＥ）
法により形成した。

【００３９】以上のような構造を有する波長可変レーザ
の各電極に電圧を印加し、発振波長を測定した。その結
果、１．５５μｍ帯で１１０ｎｍの波長可変が実現で
き、安定動作時におけるモードホップは起こらなかっ
た。また、Ｂ₅、Ｃ₅の電極に印加する電圧を制御するこ
とにより発振のｏｎ、ｏｆｆができることも確認した。
また、吸収層５０５があるので、発振ｏｆｆ時における
自然放出光も第３実施例に比べ小さいことが確認でき
た。

【００４０】

【実施例６】図は本発明の第６の実施例の構成を示す図
である。本実施例は２つのグレーティング部のグレーテ
ィング構造が同一の波長可変フィルタに関するものであ
る。以下に、本実施例の構造について説明する。

【００４１】ｎ−ＧａＡｓ基板６０１上に、１．５μｍ
のｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層６０２、ｎ−Ｇａ
Ａｓとｎ−Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓとが交互に積層されて多
重量子井戸（ＭＱＷ）とされた０．２μｍの第１の導波
路層６０３、０．５μｍのｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラ
ッド層６０４を分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法によ
り堆積させた。つぎに、結合領域に深さ０．２μｍのグ
レーティングを形成した。つぎに、ＧａＡｓとＡｌ_0.5
Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる波長制御層６
０５を形成した。その後、０．３μｍのｐ−ＧａＡｓと
ｐ−Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓが積層されたＭＱＷからなる第
２の導波路層６０６、１．２μｍのｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5
Ａｓクラッド層６０７、０．１μｍのｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層６０８をＭＯＣＶＤ法により堆積させた。その
後、一部にＶ溝６２０を形成し、第２の導波路層６０６
を分離した。つぎに電極６０９、６１０を形成した。

【００４２】以上のような構造を有する波長可変フィル
タの各電極６０９、６１０に電圧を印加し、フィルタ特
性を測定した。その結果、０．８μｍ帯で９０ｎｍの波
長可変が実現でき、その半値幅も８Åという値が得ら
れ、６０波程度の波長数を選択的に検出可能であること
が確認できた。また、Ａ₁とＣ₁の電圧差を設けることに
より、フィルタの半値幅は１．９ｎｍから０（透過光な
し）まで変化した。また、サイドローブも抑制されてい
ることも確認できた。

【００４３】

【実施例７】図１１は本発明の第７の実施例の構成を示
す図である。本実施例は２つのグレーティング部の周期
が異なる波長可変フィルタに関するものである。以下
に、本実施例の構造について説明する。

【００４４】ｎ−ＩｎＰ基板７０１上に、ｎ−ＩｎＰと
ｎ−Ｉｎ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓが積層されたＭＱＷからなされ
た０．４μｍの第１の導波路層７０２、１．０μｍのｎ
−ＩｎＰクラッド層７０３をＭＯＣＶＤ法により堆積さ
せた。つぎに、結合領域部に深さ０．４μｍ、周期Λ
１、Λ２のグレーティングを形成した。つぎに、ＩｎＰ
とＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる波長
制御層７０４を形成した。その後、０．６μｍのｐ−Ｉ
ｎＰとｐ−Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷから
なる第２の導波路層７０５、１．２μｍのｐ−ＩｎＰク
ラッド層７０６、０．１μｍのｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャ
ップ層７０７をＭＯＣＶＤ法により堆積させた。その
後、基板の一部にＶ溝７２０を形成し、第２の導波路層
７０５を分離した。つぎに、電極７０８、７０９を形成
した。

【００４５】以上のような構造を有する波長可変フィル
タの各電極７０８、７０９に電圧を印加し、フィルタ特
性を測定した。その結果、１．５５μｍ帯で１００ｎｍ
の波長可変が実現でき、その半値幅も１ｎｍという値が
得られ、５０波程度の波長数を選択的に検出可能である
ことが確認できた。また、Ａ₂とＣ₂の電圧差を設けるこ
とにより、フィルタの半値幅は２．２ｎｍから０（透過
光なし）まで変化した。また、サイドローブも抑制させ
ていることも確認できた。また、各電極７０８、７０９
に電圧を印加しない場合、フィルタを透過する光が０で
あることを確認した。

【００４６】

【実施例８】図１２は本発明の第８の実施例の構成を示
す図である。本実施例は、吸収領域を持つ波長可変フィ
ルタに関するものである。以下に、本実施例の構造につ
いて説明する。

【００４７】ｎ−ＩｎＰ基板８０１上に、ｎ−ＩｎＰと
ｎ−Ｉｎ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓが積層されたＭＱＷからなる
０．４μｍの第１の導波路層８０２、１．０μｍのｎ−
ＩｎＰクラッド層８０３をＭＯＣＶＤ法により堆積させ
た。つぎに、結合領域部に深さ０．４μｍで周期Λ₁、
Λ₂のグレーティングを形成した。つぎに、ＩｎＰとＩ
ｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる波長制御
層８０４、０．６μｍのｐ−ＩｎＰとｐ−Ｉｎ_0.5Ｇａ
_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる第２の導波路層８
０５をＭＯＣＶＤ法を用いて形成した。その後、グレー
ティングを形成していない中央部分の一部の第２の導波
路層８０５を取り去り、その部分に選択的にグレーティ
ングにより結合しない光を吸収するＧａＩｎＡｓＰ吸収
層８０８をＭＯＣＶＤ法を用いて堆積させた。つぎに、
１．２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層８０６、０．１μｍ
のｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層８０７をＭＯＣＶＤ法
により堆積させた。つぎに、電極８１０、８１１を形成
した。

【００４８】以上のような構造を有する波長可変フィル
タの各電極８１０、８１１に電圧を印加し、フィルタ特
性を測定した。その結果、１．５５μｍ帯で１００ｎｍ
の波長可変が実現でき、その半値幅も１ｎｍという値が
得られ、５０波程度の波長数を選択的に検出可能である
ことが確認できた。また、Ａ₃とＣ₃の電圧差を設けるこ
とにより、フィルタの半値幅は２．２ｎｍから０（透過
光なし）まで変化した。また、サイドローブも抑制され
ていることも確認できた。また、各電極８１０、８１１
に電圧を印加しない場合、フィルタを透過する光が０で
あることを確認した。また、素子表面は平坦である。

【００４９】

【実施例９】図１３は本発明の第４の実施例の構成を示
す図である。本実施例は波長選択検出に関するものであ
る。以下に、本実施例の構成について説明する。

【００５０】ｎ−ＩｎＰ基板９０１上に、ｎ−ＩｎＰと
ｎ−Ｉｎ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓが積層されたＭＱＷからなされ
た０．４μｍの第１の導波路層９０２、１．０μｍのｎ
−ＩｎＰクラッド層９０３をＭＯＣＶＤ法により堆積さ
せた。つぎに、結合領域部に深さ０．４μｍで周期
Λ₁、Λ₂のグレーティングを形成した。つぎに、ＩｎＰ
とＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷからなる波長
制御層９０４を形成した。その後、０．６μｍの−ｐ−
ＩｎＰとｐ−Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓが積層されたＭＱＷか
らなる第２の導波路層９０５をＭＯＣＶＤ法を用いて堆
積させた。その後、検出部の第２の導波路層９０５、波
長制御層９０４、クラッド層９０３を取り除き、ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層９０６、ＧａＩｎＡｓＰ吸収層９０７を
ＭＯＣＶＤ法を用いて選択的に堆積させた。つぎに、
１．２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層９０８、０．１μｍ
のｐ−ＧａＩｎＡｓＰキャップ層９０９をＭＯＣＶＤ法
により堆積させた。その後、基板の一部にＶ溝９２０を
形成し、第２の導波路層９０５を分離した。つぎに、電
極９１０、９１１、９１２を形成した。

【００５１】以上のような構造を有する波長可変フィル
タの各電極９１１、９１２に電圧を印加し、フィルタ特
性および検出特性を測定した。その結果、１．５５μｍ
帯で１００ｎｍの波長可変が実現でき、その半値幅も１
ｎｍという値が得られ、５０波程度の波長数を、Ｂ₄に
おける検出電流に１０ｄＢの差を持たせ選択的に検出可
能であることが確認できた。また、Ａ₄とＣ₄の電圧差を
設けることにより、フィルタの半値幅は２．２ｎｍから
０（透過光なし）まで変化した。また、サイドローブも
抑制されていることも確認できた。また、各電極９１
１、９１２に電圧を印加しない場合、フィルタを透過す
る光が０であることを確認した。

【００５２】

【実施例１０】図１４は本発明の第１０の実施例の構成
を示す図である。本実施例は２つのグレーティング部の
間に反射鏡が配置された波長可変フィルタに関するもの
である。以下に、本実施例の構成について説明する。

【００５３】ＧａＡｓ基板１００６上に、第１のグレー
ティング型方向性結合器領域１００１、第２のグレーテ
ィング型方向性結合器領域１００２が平面的に配置され
ている。また、第１の導波路層１００３、第２の導波路
層１００４が基板１００６上に積層されている。Ｒ₃、
Ｒ₄面に反射防止処理を施した。これにより、第１のグ
レーティング型方向性結合器領域１００１において結合
した光のみが４５度反射鏡１０１０により反射され、第
２のグレーティング型方向性結合器領域１００２に伝搬
可能となっている。その他の層構成、グレーティング構
造などは前記実施例と実質的に同じである。

【００５４】以上のような構造を有する波長可変フィル
タの各電極に電圧を印加し、フィルタ特性を測定した。
その結果、０．８μｍ帯で８０ｎｍの波長可変が実現で
き、その半値幅も０．７ｎｍという値が得られ、５０波
程度の波長数を選択的に検出可能であることが確認でき
た。また、Ａ₅とＣ₅の電圧差を設けることにより、フィ
ルタの半値幅は１．９ｎｍから０（透過光なし）まで変
化した。また、サイドローブも抑制されていることも確
認できた。また、各電極に電圧を印加しない場合、フィ
ルタを透過する光が０であることを確認した。

【００５５】透過する光が０である時には、第１のグレ
ーティング型方向性結合器領域１００１の第２の導波路
層１００４に形成された４５度反射鏡１０１０で光の反
射がされず、図１４（ａ）の右方向へ光がそのまま第１
の導波路層１００３を進み外へ出ていってしまう。

【００５６】

【発明の効果】本発明によって、以下のような効果が確
認出来た。

【００５７】１）モードホップなしで、０．８μｍ帯で
波長可変幅９０ｎｍ程度、１．５５μｍ帯で波長可変幅
１００ｎｍの広帯域の波長可変レーザを実現できた。２）発振のｏｎ、ｏｆｆを端面反射率の切り換えにより
行う構造を実現でき、強度変調内蔵型の波長可変レーザ
を実現できた。３）フィルタのサイドローブを抑制でき、選択できる波
長数が増加できた。４）波長可変幅を変えずに、フィルタ帯域幅を狭くで
き、選択できる波長数を増加することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の波長可変レーザの原理を説明する図。

【図２】従来のフィルタの課題の説明図。

【図３】本発明の波長可変フィルタの原理を説明する
図。

【図４】本発明の波長可変フィルタの原理を説明する
図。

【図５】本発明の第１実施例の構造図。

【図６】本発明の第２実施例の構造図。

【図７】本発明の第３実施例の構造図。

【図８】本発明の第４実施例の構造を示す平面図と断面
図。

【図９】本発明の第５実施例の構造図。

【図１０】本発明の第６実施例の構造図。

【図１１】本発明の第７実施例の構造図。

【図１２】本発明の第８実施例の構造図。

【図１３】本発明の第９実施例の構造図。

【図１４】本発明の第１０実施例の構造を示す平面図と
断面図。

【符号の説明】

１０１、４０６ｎ−ＧａＡｓ基板１０２下部クラッド層１０３、２０２、３０２、４０４、５０２第１の導波
路層１０４、１１２、２０３、２１１、３０３、３０８、５
０３、５０９中間クラッド層１０５、２０４、３０４、５０４波長制御層１０６、２０５、３０５、４０５、５０６第２の導波
路層１０７、２０６、３０６、５０７上部クラッド層１０８、２０７、３０７、５０８キャップ層１０９、１１０、２０８、２０９、３１０、３１１、５
１１、５１２電極１１１、２１０、３０９、５１０活性層２０１、３０１、５０１ｎ−ＩｎＰ基板４０１活性領域４０２第１のグレーティング型方向性結合器領域４０３第２のグレーティング型方向性結合器領域４０７反射鏡５０５吸収層６０１、１００６フィルタのｎ−ＧａＡｓ基板６０２下部クラッド層６０３、７０２、８０２、９０２、１００３第１の導
波路層６０４、７０３、８０３、９０３中間クラッド層６０５、７０４、８０４、９０４波長制御層６０６、７０５、８０５、９０５、１００４第２の導
波路層６０７、７０６、８０６上部クラッド層６０８、７０７、８０７、９０９キャップ層６０９、６１０、７０８、７０９、８１０、８１１、９
１１、９１２電極６２０、７２０Ｖ溝７０１、８０１、９０１フィルタのｎ−ＩｎＰ基板８０８吸収層９０６検出部の中間クラッド層９０７検出層９０８検出部の上部クラッド層９１０検出部の電極１００１フィルタの第１のグレーティング型方向性結
合器領域１００２フィルタの第２のグレーティング型方向性結
合器領域１０１０フィルタの反射鏡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の導波路と、第２の導波路と、該第
１の導波路と該第２の導波路において、何れかの導波路
を伝搬してきた特定の波長の光波をもう一方の導波路に
結合させる様に設けられた複数の結合領域と、何れかの
導波路と結合するように配置された活性領域と、該複数
の結合領域において結合する波長の光波が共振する端面
に形成され他の端面より高反射率である反射部と、該複
数の結合領域の結合する波長を変えることができる構造
とを有することを特徴とする波長可変レーザ。
【請求項２】前記複数の結合領域が夫々グレーティン
グにより形成されていることを特徴とする請求項１記載
の波長可変レーザ。
【請求項３】前記複数の結合領域のグレーティングの
構造が互いに同じであることを特徴とする請求項２記載
の波長可変レーザ。
【請求項４】前記複数の結合領域のグレーティングの
構造が互いに異なることを特徴とする請求項２記載の波
長可変レーザ。
【請求項５】前記複数の結合領域のグレーティングの
深さが互いに異なることを特徴とする請求項２記載の波
長可変レーザ。
【請求項６】前記複数の結合領域のグレーティングの
周期が互いに異なることを特徴とする請求項２記載の波
長可変レーザ。
【請求項７】前記複数の結合領域のグレーティングの
凹部と凸部の長さの比が互いに異なることを特徴とする
請求項２記載の波長可変レーザ。
【請求項８】前記複数の結合領域のグレーティングの
形状が互いに異なることを特徴とする請求項２記載の波
長可変レーザ。
【請求項９】前記第１の導波路、第２の導波路のうち
何れか一方の導波路に反射鏡が配置されていることを特
徴とする請求項１記載の波長可変レーザ。
【請求項１０】前記第１の導波路、第２の導波路の一
部に、伝搬する光を吸収する吸収領域が配置されている
ことを特徴とする請求項１記載の波長可変レーザ。
【請求項１１】第１の導波路と、第２の導波路と、該
第１の導波路と該第２の導波路において、何れかの導波
路を伝搬してきた特定の波長の光波をもう一方の導波路
に結合させる様に設けられた複数の結合領域と、該複数
の結合領域の結合する波長を変えることができる構造
と、該第１の導波路、該第２の導波路の何れか一方の導
波路に配置された導波路分離領域とを有することを特徴
とする波長可変フィルタ。
【請求項１２】前記複数の結合領域が夫々グレーティ
ングにより形成されていることを特徴とする請求項１１
記載の波長可変フィルタ。
【請求項１３】前記複数の結合領域のグレーティング
の構造が互いに同じであることを特徴とする請求項１２
記載の波長可変フィルタ。
【請求項１４】前記複数の結合領域のグレーティング
の構造が互いに異なることを特徴とする請求項１２記載
の波長可変フィルタ。
【請求項１５】前記複数の結合領域のグレーティング
の深さが互いに異なることを特徴とする請求項１２記載
の波長可変フィルタ。
【請求項１６】前記複数の結合領域のグレーティング
の周期が互いに異なることを特徴とする請求項１２記載
の波長可変フィルタ。
【請求項１７】前記複数の結合領域のグレーティング
の凹部と凸部の長さの比が互いに異なることを特徴とす
る請求項１２記載の波長可変フィルタ。
【請求項１８】前記複数の結合領域のグレーティング
の形状が互いに異なることを特徴とする請求項１２記載
の波長可変フィルタ。
【請求項１９】前記第１の導波路、第２の導波路のう
ち少なくとも何れか一方の導波路が曲折していることを
特徴とする請求項１１記載の波長可変フィルタ。
【請求項２０】前記第１の導波路、第２の導波路の一
部に、伝搬する光を吸収する吸収領域が配置されている
ことを特徴とする請求項１１記載の波長可変フィルタ。
【請求項２１】第１の導波路と、第２の導波路と、該
第１の導波路と該第２の導波路において、何れかの導波
路を伝搬してきた特定の波長の光波をもう一方の導波路
に結合させる様に設けられた複数の結合領域と、該複数
の結合領域の結合する波長を変えることができる構造
と、該第１の導波路、該第２の導波路の何れか一方の導
波路に配置された導波路分離領域と、複数の結合領域に
結合した波長の光を吸収し、検出する構造とを有するこ
とを特徴とする波長選択検出器。
【請求項２２】前記複数の結合領域が夫々グレーティ
ングにより形成されていることを特徴とする請求項２１
記載の波長選択検出器。
【請求項２３】前記複数の結合領域のグレーティング
の構造が互いに同じであることを特徴とする請求項２２
記載の波長選択検出器。
【請求項２４】前記複数の結合領域のグレーティング
の構造が互いに異なることを特徴とする請求項２２記載
の波長選択検出器。
【請求項２５】前記複数の結合領域のグレーティング
の深さが互いに異なることを特徴とする請求項２２記載
の波長選択検出器。
【請求項２６】前記複数の結合領域のグレーティング
の周期が互いに異なることを特徴とする請求項２２記載
の波長選択検出器。
【請求項２７】前記複数の結合領域のグレーティング
の凹部と凸部の長さの比が互いに異なることを特徴とす
る請求項２２記載の波長選択検出器。
【請求項２８】前記複数の結合領域のグレーティング
の形状が互いに異なることを特徴とする請求項２２記載
の波長選択検出器。
【請求項２９】前記第１の導波路、第２の導波路のう
ち少なくとも何れか一方の導波路が曲折していることを
特徴とする請求項２１記載の波長選択検出器。
【請求項３０】前記第１の導波路、第２の導波路の一
部に、伝搬する光を吸収する吸収領域が配置されている
ことを特徴とする請求項２１記載の波長選択検出器。
【請求項３１】複数の導波路と、何れかの導波路を伝
搬してきた特定の波長の光波を他の導波路に結合させる
様に設けられた複数の結合領域と、何れかの導波路と結
合するように配置された活性領域と、該複数の結合領域
において結合する波長の光波が共振する端面に形成され
他の端面より高反射率である反射部と、該複数の結合領
域の結合する波長を変えることができる構造とを有する
ことを特徴とする波長可変レーザ。
【請求項３２】複数の導波路と、何れかの導波路を
伝搬してきた特定の波長の光波を他の導波路に結合させ
る様に設けられた複数の結合領域と、該複数の結合領域
の結合する波長を変えることができる構造と、何れかの
導波路に配置された導波路分離領域とを有することを特
徴とする波長可変フィルタ。
【請求項３３】複数の導波路と、何れかの導波路を伝
搬してきた特定の波長の光波を他の導波路に結合させる
様に設けられた複数の結合領域と、該複数の結合領域の
結合する波長を変えることができる構造と、何れかの導
波路に配置された導波路分離領域と、複数の結合領域に
結合した波長の光を吸収し、検出する構造とを有するこ
とを特徴とする波長選択検出器。