(57)【要約】【課題】  所望の波長において安定した出力の光を得る。【解決手段】  波長可変レーザ１００は、第１の回折格子３１が設けられた第１の光導波路１０ａを含むＤＦＢ部２と、第１の光導波路１０ａと光学的に結合しており、ＳＳＧを形成する第２の回折格子３２が設けられた第２の光導波路１０ｂを含むＤＢＲ部３と、第１の光導波路１０ａ及び第２の光導波路１０ｂと光学的に結合している第３の光導波路１０ｃを含み、位相を調整する位相シフト部４と、を備える。【選択図】図１
2010245386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回折格子が設けられた第１の光導波路を含むＤＦＢ部と、
前記第１の光導波路と光学的に結合しており、ＳＳＧを形成する第２の回折格子が設けられた第２の光導波路を含むＤＢＲ部と、
前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路と光学的に結合している第３の光導波路を含み、前記第１の光導波路、前記第２の光導波路、及び前記第３の光導波路を導波する光の位相をシフトする位相シフト部と、
を備える波長可変レーザ。
【請求項２】
前記位相シフト部に位相制御用電流を注入する位相制御用電極を更に備える請求項１に記載の波長可変レーザ。
【請求項３】
前記第１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。
【請求項４】
前記第１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。
【請求項５】
前記第１の光導波路にＤＦＢ部波長制御電流を注入するＤＦＢ部波長制御電極を更に備える請求項１〜４の何れか１項に記載の波長可変レーザ。
【請求項６】
前記第１の光導波路の温度を調整することによって前記波長可変レーザが発振する光の波長を変化させる請求項１〜４の何れか１項に記載の波長可変レーザ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載の波長可変レーザと、
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部に注入する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、
前記波長可変レーザが発振する光の光出力が最大となるように、前記位相制御用電流を制御する位相制御用電流制御部と、
を備える波長可変レーザ装置。
【請求項８】
請求項１〜６の何れか１項に記載された波長可変レーザにおける第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、
前記波長可変レーザが発振する光の光出力が最大となるように前記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、
を備える波長可変レーザ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来、波長可変レーザとして例えば特許文献１には、回折格子がＳＧを形成し、利得を持つ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、利得を持たないＤＢＲ領域と、位相調整領域と、を有する波長可変レーザが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３６００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されているようにＤＢＲ領域にＳＧを用いた場合、所望の波長以外の波長で発振してしまうという問題があった。以下図４、及び５を参照して、該問題点について説明する。
【０００５】
図４において点線で示す反射率は、回折格子がＳＧを形成しているＤＢＲ領域における反射率を示す。図４において実線で示す反射率は、回折格子がＳＧを形成しているＤＦＢ領域における反射率を示す。図４に点線で示すようにＤＢＲ領域にＳＧを用いた場合、反射率が最も高い波長から離れるとピークにおける反射率が減少する。
【０００６】
ここで、各ピーク波長での閾値利得（以後Ｇｔｈ０とする）と、その閾値利得に最も近い縦モードの閾値利得（以後Ｇｔｈ１とする）と、の差（Ｇｔｈ１−Ｇｔｈ０）を閾値利得差と呼ぶ。ＤＦＢ領域の回折格子における反射スペクトルを固定し、ＤＢＲ領域の回折格子に電流を注入し、ＤＦＢ領域の反射ピークにＤＢＲ領域の反射ピークを合わせたとき（図４においてＥ、Ｆ、Ｇ、及びＨで示すピーク波長に、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤで示すピーク波長を合わせたとき）、の各ピーク波長における閾値利得差を図５に示す。
【０００７】
但し、図５には、中心波長より長波長側の、ＤＦＢ領域におけるピーク波長（図４においてＥ、Ｆ、Ｇ、及びＨで示すピーク波長）に、ＤＢＲ領域のピーク波長（図４においてＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤで示すピーク波長）をそれぞれ合わせた場合のみをプロットしている。なお、中心波長より短波長側における閾値利得差をプロットしても同様の傾向を示す。
【０００８】
閾値利得差が負である場合は、Ｇｔｈ１＜Ｇｔｈ０となり、ＤＢＲ領域におけるピーク波長とＤＦＢ領域におけるピーク波長とが重なった波長以外の縦モード波長で発振してしまうこととなる。
【０００９】
そこで、本発明者らは、ＤＢＲ領域の回折格子が、反射率の波長依存性の小さいＳＳＧを形成している構造とする可能性について検討した。検討の過程において、本発明者らは、ＤＢＲ領域における回折格子がＳＳＧを形成している場合、反射光の位相が大きく変化し、やはり所望の波長で発振できないことを見出した。上記特許文献１等の従来技術にはこの点について言及されておらず、その理由も解明されていない。本発明は、そのような新たな知見に基づいて成されたものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、上記課題に鑑み、所望の波長において安定した光出力のレーザ光を得ることが可能である波長可変レーザ、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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記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た第１の光導波路を含むＤＦＢ部と、第１の光導波路と光学的に結合しており、ＳＳＧを形成する第２の回折格子が設けられた第２の光導波路を含むＤＢＲ部と、第１の光導波路及び第２の光導波路と光学的に結合している第３の光導波路を含み、第１の光導波路、第２の光導波路、及び第３の光導波路を導波する光の位相をシフトする位相シフト部と、を備える。
【００１２】
この構成では、ＤＢＲ部の第２の回折格子がＳＳＧを形成しているため、ＤＢＲ部の第２の回折格子がＳＧを形成する場合と比較して、ＤＢＲ部の反射率の波長依存性が小さく、広い波長帯域において閾値利得条件を一定とすることが可能となる。
【００１３】
更に、光の位相をシフトする位相シフト部を備えるため反射光の位相を調整することが可能となる。それらにより、所望の波長において安定した光出力のレーザ光を得ることが可能となる。
【００１４】
また、波長可変レーザは、位相シフト部に位相制御用電流を注入する位相制御用電極を更に備えることが好適である。位相シフト部に注入される位相制御用電流によって、光の位相をより適切に調整することが可能となる。
【００１５】
また、第１の回折格子は、ＳＧを形成してもよい。この構成によっても、ＤＢＲ部の第２の回折格子がＳＳＧを形成しているため、ＤＢＲ部の回折格子がＳＧを形成する場合と比較してＤＢＲ部の反射率の波長依存性が小さく、広い波長において閾値利得条件の変化が相対的に小さいため、所望の波長において安定した光出力のレーザ光を得るこが可能となる。また、第１の回折格子は、ＳＧを形成することにより各反射ピークにおける位相のずれが少ないので位相制御をより簡単に行うことが可能となる。
【００１６】
また、第１の回折格子は、ＳＳＧを形成してもよい。この構成により、ＤＦＢ部の回折格子の結合定数を、第１の回折格子がＳＧを形成している場合に比べて小さくできるので、回折格子の作製が容易となる。
【００１７】
また、波長可変レーザは、第１の光導波路にＤＦＢ部波長制御電流を注入するＤＦＢ部波長制御電極を更に備えることが好適である。
【００１８】
第１の光導波路にＤＦＢ部波長制御電流を注入することにより、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をより適切に調整することが可能となる。
【００１９】
また、波長可変レーザは、第１の光導波路の温度を調整することによって波長可変レーザが発振する光の波長を変化させることが好適である。第１の光導波路の温度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をより適切に調整することが可能となる。
【００２０】
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、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部に注入するＤＢＲ部波長制御電流を調整することにより、波長第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、波長可変レーザが発振する光の光出力が最大となるように、位相制御用電流を制御する位相制御用電流制御部と、を備える。
【００２１】
この構成により、波長可変レーザは、光出力が最大となるように光の位相を制御することにより、光の位相が大きく変化してしまう問題をより適切に解決することが可能となる。
【００２２】
上記課題を解決するため、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、波長可変レーザが発振する光の光出力が最大となるように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、を備える。
【００２３】
本発明の波長可変レーザ制御方法においては、ＤＦＢ部における反射スペクトル及びＤＢＲ部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が所定値に制御され、波長可変レーザの光出力が最大となるように位相制御用電流が制御される。その為、所望の波長において安定した光出力の光を得ることが可能となる。なお、位相制御用電流制御により微小の波長調整を行うことができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、所望の波長において安定した光出力の光を得ることが可能な波長可変レーザ、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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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２】図１に示す制御部及びモニタ部の機能構成を示す図である。
【図３】第１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。
【図４】ＳＧ-ＳＧ波長可変レーザのＤＦＢ部及びＤＢＲ部の各回折格子の反射スペクトルを示す図である。
【図５】ＳＧ-ＳＧ波長可変レーザの各ピーク波長での閾値利得差を示す図である。
【図６】ＳＧ-ＳＳＧ波長可変レーザのＤＦＢ部及びＤＢＲ部の各回折格子の反射スペクトルを示す図である。
【図７】ＳＧ-ＳＳＧ波長可変レーザの各ピーク波長での閾値利得差を示す図である。
【図８】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
【図９】図８に示す制御部及びモニタ部の機能構成を示す図である。
【図１０】第２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。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
＜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。
【００２７】
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、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、及び温度を調整する温度調整部４００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１００の発振波長をこれに限定する意図はない。本実施形態の波長可変レーザ１００は、ＤＦＢ（分布帰還型）部２と、ＤＢＲ（分布ブラッグ反射型）部３とのピーク波長をわずかに変えておくことで、バーニア効果を利用して所望の発振波長を選択する。
【００２８】
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。
【００２９】
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。本実施形態における説明のための例では、第１の回折格子３１と続く回折格子を形成していないブランク部３５とからなる単位構造が、周期的に配置されることによりＳＧ（sampled grating）を形成している。
【００３０】
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。ＤＦＢ部２に位置する第１の光導波路１０ａにおける光閉じ込め層１３、及び、ＤＢＲ部３に位置する第２の光導波路１０ｂにおける光閉じ込め層１３は、それぞれ、単位構造（セグメント）（以後、それぞれ「ＤＦＢ部単位構造」、及び、「ＤＢＲ部単位構造」と称する。なお、ＤＦＢ部単位構造とＤＢＲ部単位構造は異なる）が複数個光導波方向に連なった構造をしている。以後、ＤＦＢ部単位構造の光導波方向の長さを「Λｓ」、ＤＢＲ部単位構造の光導波方向の長さを「Λｒ」、と称する。図１においては、第１の回折格子３１、及び第２の回折格子３２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３２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（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系又はＡｌＧａＩｎＡｓ系素材を用いることが可能である。
【００３１】
第１の回折格子３１はＳＳＧ（superstructure grating）を形成してもよい。この場合、第１の回折格子３１が形成された領域に連続した回折格子が形成されていない領域であるブランク部３５は無くなり、第１の回折格子３１は、チャープ回折格子を形成してもよい。Λｓは、２５マイクロメートルから２５０マイクロメートルの範囲であることが好適である。この場合、ＤＦＢ部２の第１の光導波路１０ａ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適である。第１の回折格子３１がＳＳＧを形成する場合は、第１の回折格子３１と続くブランク部３５とがＳＧを形成する場合と比較して、ＤＦＢ部２における第１の回折格子３１の回折格子の結合定数を小さくできるので、第１の回折格子３１の作製がより容易となる。
【００３２】
ＤＢＲ部３は、ＳＳＧを形成する第２の回折格子３２が設けられた第２の光導波路１０ｂを含む。本実施形態においては、第２の回折格子３２がＳＳＧを形成しているため、ＤＢＲ部３の回折格子がＳＧを形成する場合と比較して、ＤＢＲ部３の反射率の波長依存性が小さく、広い波長帯域において閾値利得条件を一定とすることが可能となる。
【００３３】
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。位相シフト部４に加えて、ＤＦＢ部２中のＤＦＢ部単位構造とＤＦＢ部単位構造の間に、λ/4位相シフト部分を入れても良い。あるいは、ＤＢＲ部３中のＳＳＧを形成するＤＢＲ部単位構造とＤＢＲ部単位構造の間に、λ/4位相シフト部分を入れても良い。λ/4位相シフト部分は、分割してＤＦＢ部単位構造とＤＦＢ部単位構造、ＤＢＲ部単位構造とＤＢＲ部単位構造の間に複数個入れても良い。これらのλ/4位相シフト部分をあらかじめ形成することにより、ＤＦＢ部２とＤＢＲ部３の間の位相シフト部４での調整量が小さくて済む利点がある。
【００３４】
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。なお、チャープ回折格子中の最小回折周期Λ１から最大回折周期Λ２において、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。
【００３５】
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）ための光であるモニタ光Ｌ２が出射される面である光出射端面６０ｂと、は誘電体多層膜により低反射コーティングされている。
【００３６】
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持つＧａＩｎＡｓＰ系或いはＡｌＧａＩｎＡｓ系の素材とすることが好適である。
【００３７】
ＳＳＧを形成する第２の回折格子３２は、チャープ回折格子である。第２の光導波路１０ｂ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。
【００３８】
第２の回折格子３２（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neとすると、数式１及び数式２を満たすΛ１からΛ２の範囲となる。ここで、Λ１及びΛ２は、数式１及び数式２を満たす。
【数１】
2010245386.tif 000003
【数２】
2010245386.tif 000004
【００３９】
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。
【００４０】
ＤＦＢ部２における利得を生じさせる第１の光導波路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。
【００４１】
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。
【００４２】
ＤＦＢ部２の上部には、利得を生じさせる電流である利得用電流を注入するための利得用電極４１ａが設けられている。
【００４３】
波長可変レーザ１００の下方には、ＤＦＢ部２の温度を調整するための温度調整部４００が設けられている。温度調整部４００の例としてペルチェ素子を用いることができる。
【００４４】
ＤＢＲ部３の上部には、第２の光導波路１０ｂの実効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。
【００４５】
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。コンタクト層２１上に利得用電極４１ａ、位相制御用電極４２、及びＤＢＲ部波長制御電極４３が設けられている。
【００４６】
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。
【００４７】
制御部２００は、利得用電極４１ａ、温度調整部４００、位相制御用電極４２、及びＤＢＲ部波長制御電極４３を制御する機能を有する。
【００４８】
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１０１ａ、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。
【００４９】
ＤＦＢ部波長制御部１０１ａは、温度調整部４００を用いてＤＦＢ部２の温度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λ0に制御する機能を備える。
【００５０】
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３２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。
【００５１】
位相制御用電流制御部１０３は、波長可変レーザ１００が発振する光の光出力が最大となるように、位相制御用電流を制御する機能を備える。
【００５２】
本実施形態において、波長可変レーザ装置１ａは、位相制御用電流制御部１０３を備え、光出力が最大となるように光の位相を制御する。このため、ＤＢＲ部における回折格子がＳＳＧを形成していることにより反射光の位相が大きく変化するために所望の波長で発振できないという問題を解決することが可能となる。
【００５３】
光出力制御部１０４は、利得用電極４１ａ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。
【００５４】
メモリ１０５は、ＤＦＢ部２の温度と第１の光導波路１０ａ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の光導波路１０ｂ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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
次に、本実施形態における波長可変レーザ１００の製造方法について説明する。
【００５８】
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 Vapor Deposition：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フォトリソグラフィ技術により凹凸パターンを形成することにより行うことができる。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。
【００５９】
＜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。
【００６０】
光出力制御部１０４は、利得用電極４１ａを用いて、ＤＦＢ部２にレーザ発振閾値電流以上の利得用電流を注入する（ステップＳ５０１）。
【００６１】
ＤＦＢ部波長制御部１０１ａは、ペルチェ素子等の温度調整部４００を用いて波長可変レーザ１００の温度を調整することにより、第１の回折格子３１の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、レーザ素子の温度と第１の回折格子３１の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。なお、温度調整部４００は波長可変レーザ１００のなかで、少なくとも第１の光導波路１０ａ部分の温度を調整することによって発振波長λ0に制御することが可能となる。
【００６２】
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３２の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ＤＢＲ部波長制御電流と第２の回折格子３２の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。
【００６３】
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）。
【００６４】
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）。
【００６５】
光出力制御部１０４は、利得用電極４１ａを用いてＤＦＢ部２に注入す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）。
【００６６】
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）。
【００６７】
ＤＦＢ部波長制御部１０１ａは、温度調整部４００を用いて波長可変レーザ１００の温度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が発振する光の波長をλ0に制御する（ステップＳ５０８）。
【００６８】
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ＤＢＲ部波長制御電流を再調整することにより波長可変レーザ１００が発振する光出力を最大に制御する（ステップＳ５０９）。
【００６９】
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が発振する光出力を最大に制御する（ステップＳ５１０）。
【００７０】
判断部１０６は、光出力モニタ部２０２がモニタした光出力が所望の光出力以上であるか否か判断する（ステップＳ５１１）。
【００７１】
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。
【００７２】
光出力モニタ部２０２がモニタした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）。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
なお、便宜のため図には示していないが、所望の光出力波長λ0が変更された場合には、上記ステップ５０２以降の処理を実行する。
【００７６】
＜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。本実施形態の波長可変レーザ１００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と、第１の光導波路１０ａと光学的に結合しており、ＳＳＧを形成する第２の回折格子３２が設けられた第２の光導波路１０ｂを含むＤＢＲ部３と、第１の光導波路１０ａ及び第２の光導波路１０ｂと光学的に結合している第３の光導波路１０ｃを含み、光導波路１０を導波する光の位相をシフトする位相シフト部４と、を備える。
【００７７】
ＤＢＲ部３の第２の回折格子３２がＳＳＧを形成することにより、ＤＢＲ部３の回折格子がＳＧを形成する場合と比較して、ＤＢＲ部３の反射率の波長依存性が小さく、広い波長帯域において閾値利得条件を一定とすることが可能となる。
【００７８】
更に、光導波路１０を導波する光の位相をシフトする位相シフト部４を備えるため、反射光の位相を調整することが可能となる。それらにより、所望の波長において安定した光出力の光を得ることが可能となる。
【００７９】
また、位相制御用電極４２は、位相シフト部４に位相制御用電流を注入しているため、光の位相をより適切に調整することが可能となる。
【００８０】
ここで、図６及び７を用いて、本実施形態における位相シフト部４の作用及び効果について説明する。
【００８１】
図６において点線で示す反射率は、第２の回折格子３２がＳＳＧを形成しているＤＢＲ部３における反射率を示す。図６において実線で示す反射率は、第１の回折格子３１がＳＧを形成しているＤＦＢ部２における反射率を示す。図６に点線で示すようにＤＢＲ部３における第２の回折格子３２がＳＳＧを形成している場合、（図４に点線で示すように）ＳＧを形成している場合と比較して波長依存性が少ない。
【００８２】
ここで、各ピーク波長での閾値利得（以後Ｇｔｈ０とする）と、その閾値利得に最も近い縦モードの閾値利得（以後Ｇｔｈ１とする）と、の差（Ｇｔｈ１−Ｇｔｈ０）を閾値利得差と呼ぶ。ＳＧを形成する、ＤＦＢ部２における第１の回折格子３１の反射スペクトルを固定し、ＳＳＧを形成する、ＤＢＲ部３における第２の回折格子３２部分に注入する電流を変化させることによって、ＤＦＢ部２の反射ピークにＤＢＲ部３の反射ピークを合わせたとき（図６においてＥ、Ｆ、Ｇ、及びＨで示すピーク波長に、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤで示すピーク波長を合わせたとき）、の各ピーク波長における閾値利得差を図７に示す。
【００８３】
図７において、白三角を用いたプロットが位相調整を行わない場合の閾値利得差を、白丸を用いたプロットが位相調整を行った場合の閾値利得差を、それぞれ示す。但し、位相調整はＤＦＢ部２（ＳＧ）における反射ピーク波長について、ＤＢＲ部３（ＳＳＧ）における反射ピーク波長を合わせた状態で位相シフト部４に位相制御用電流を注入することにより位相調整を行っている。
【００８４】
また、図７には、中心波長より長波長側の、ＤＦＢ部２におけるピーク波長（図６においてＥ、Ｆ、Ｇ、及びＨで示すピーク波長）に、ＤＢＲ部３のピーク波長（図６においてＡ、Ｂ、Ｃ、及びＤで示すピーク波長）をそれぞれ合わせた場合のみをプロットしている。なお、中心波長より短波長側における閾値利得差をプロットしても同様の傾向を示す。
【００８５】
閾値利得差が負である場合は、Ｇｔｈ１＜Ｇｔｈ０となり、ＤＢＲ部３におけるピーク波長とＤＦＢ部２におけるピーク波長とが重なった波長以外の縦モード波長で発振してしまうこととなる。
【００８６】
図７に示すように位相調整を行わない場合には、閾値利得差が負となる場合があり、ＤＦＢ部２（ＳＧ）の第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、ＤＢＲ部３（ＳＳＧ）の第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、が重なった波長以外の縦モード波長で発振することが分かる。
【００８７】
それに対して位相調整を行った場合は、閾値利得差が全て正となり、上記問題が解消していることが分かる。更に、位相調整を行うことにより、位相調整を行わない場合と比較してより（正の値で）大きな位相利得差を得られるため、発振波長が安定であり、且つ、大きなサイドモード抑圧比が得られる。
【００８８】
次に、本実施形態においては、第１の回折格子３１が、ＳＧを形成してもよい。この構成によっても、ＤＢＲ部３の第２の回折格子３２がＳＳＧを形成しているため、ＤＢＲ部３の第２の回折格子３２がＳＧを形成する場合と比較してＤＢＲ部３の反射率の波長依存性が小さく広い波長において閾値利得条件の変化が相対的に小さいため、所望の波長において安定した光出力の光を得るこが可能となる。
【００８９】
また、第１の回折格子３１は、ＳＳＧを形成してもよい。ＳＳＧとすることによりＤＦＢ部２の第１の回折格子３１の結合定数を小さくできるので、第１の回折格子３１の作製が容易となる。
【００９０】
また、波長可変レーザ１００は、第１の光導波路１０ａの温度を調整することによって波長可変レーザ１００が発振する光の波長を変化させているため、波長可変レーザ１００から出射される光の波長をより適切に変えることができる。
【００９１】
また、波長可変レーザ装置１ａは、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λ0に制御するＤＦＢ部波長制御部１０１ａと、ＤＢＲ部３に注入する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３２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、波長可変レーザ１００が発振する光の光出力が最大となるように、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。
【００９２】
その為、波長可変レーザ１００は、光出力が最大となるように光の位相が制御され、光導波路１０を導波する光の位相が大きく変化してしまう問題をより適切に解決することが可能となる。
【００９３】
＜第２実施形態＞
第１実施形態においては、ＤＦＢ部２におけるコア層１２は、単一層によって構成されていたが、コア層１２は、活性層３３と、光導波層３４と、を含んで構成されていてもよい。以下説明する。但し、前記実施形態と同様である部分については、ここでは説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００９４】
図８に第２実施形態における波長可変レーザ装置１ｂの構成を示す。
【００９５】
本実施形態における光導波層３４は、波長を制御する透明導波路を構成する部分である。活性層３３は、利得を制御する部分であり、活性層構造を有する。本実施形態においては活性層３３は、第１の回折格子３１が形成された部分に位置している。
【００９６】
光導波層３４におけるバンドギャップエネルギーは、活性層３３におけるバンドギャップエネルギーより大きくなるように構成されている。その為、光導波路１０の光吸収を小さくできるため、レーザ閾値を下げることとなり、第１の光導波路１０ａが発振する光の光出力を大きくすることが可能となる。
【００９７】
ＤＦＢ部２におけるコンタクト層２１の上部であって光導波層３４に電流（ＤＢＦ部波長制御電流）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におけるコンタクト層２１の上部であって活性層３３に電流（利得用電流）を注入する位置に、利得用電極４１ｂが設けられている。本実施形態においては、第１の回折格子３１は、光閉じ込め層１３部分に設けられている。
【００９８】
図９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における、ＤＦＢ部波長制御部１０１ｂは、ＤＦＢ部波長制御電極４５を用いて光導波層３４に注入する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を所望の出力波長λ0に制御する機能を有する。
【００９９】
本実施形態における、バンドギャップが異なるコア層１２は、選択成長などの技術により形成することが可能である。
【０１００】
＜処理の流れについて＞
次に、図１０を用いて本実施形態における波長可変レーザ１ｂの処理の流れを説明する。
【０１０１】
光出力制御部１０４は、利得用電極４１ｂを用いてＤＦＢ部２における活性層３３が設けられた部分にレーザ発振閾値以上の利得用電流を注入する（ステップＳ６０１）。
【０１０２】
ＤＦＢ部波長制御部１０１ｂは、ＤＦＢ部波長制御電極４５を用いてＤＦＢ部２における光導波層３４が設けられた部分に注入される電流（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の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Ｓ６０２）。この時、初期値として、注入するＤＦＢ部波長制御電流と第１の回折格子３１の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。
【０１０３】
ステップＳ６０３〜ステップＳ６０５の処理は、第１実施形態におけるステップＳ５０３〜ステップＳ５０５の処理と同様であるためここでは説明を省略する。
【０１０４】
光出力制御部１０４は、利得用電極４１ｂを用いてＤＦＢ部２における活性層３３が設けられた部分に注入される利得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所望の値に制御する（ステップＳ６０６）。
【０１０５】
ステップＳ６０７の処理は、上記実施形態におけるステップＳ５０７の処理と同様であるためここでは説明を省略する。
【０１０６】
ＤＦＢ部波長制御部１０１ｂは、ＤＦＢ部波長制御電極４５を用いてＤＦＢ部２における光導波層３４が設けられた部分に注入される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が発振した光の波長をλ0に制御する（ステップＳ６０８）。
【０１０７】
ステップＳ６０９以降の処理については上記第１の実施形態と同様である。
【０１０８】
本実施形態においては、ＤＦＢ部波長制御電極４５は、第１の光導波路１０ａに波長制御用電流を注入しているため、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をより適切に調整することが可能となる。
【符号の説明】
【０１０９】
１ａ、１ｂ…波長可変レーザ、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、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、３２…第２の回折格子、３３…活性層、３４…光導波層、３５…ブランク部、４１ａ、４１ｂ…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、１０１ａ、１０１ｂ…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、４００…温度調整部、Ｌ１…レーザ光、Ｌ２…モニタ光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2010245386.tif 000013
【図１０】
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