(57)【要約】【課題】可動部を持たない平面光回路を用いた比較的簡単な構成でありながら、波長可変範囲を大きく拡大する。【解決手段】導波路共振器１０５を、２×２入出力の任意に定められたパワー分岐比を有する方向性結合器１０６と，この方向性結合器１０６の２つの出力端を結ぶループ状の光導波路１０７とから構成される閉ループ型光回路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と、この閉ループ型光回路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３をその方向性結合器１０６の２つの入力端の片側同士を結んで直列に接続する光導波路（導波路エタロン）１０８，１０９とで構成し、導波路エタロン１０８，１０９にその光導波路の実行屈折率を変化させる実行屈折率変化手段として例えばヒータ１１０，１１１を設ける。【選択図】  図３
2010212472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２×２入出力の３ｄＢ方向性結合器と、
前記３ｄＢ方向性結合器の入力端の少なくとも一方に接続された光増幅器と、
前記３ｄＢ方向性結合器の出力端の一方に接続された第１の出力光導波路と、
前記３ｄＢ方向性結合器の出力端の他方に接続された第２の出力光導波路と、
前記第１の出力光導波路と前記第２の出力光導波路との間に接続された導波路共振器とを備え、
前記導波路共振器は、２×２入出力の任意に定められたパワー分岐比を有する方向性結合器と，この方向性結合器の２つの出力端を結ぶループ状の光導波路とから構成される複数の閉ループ型光回路と、これら閉ループ型光回路をその方向性結合器の２つの入力端の片側同士を結んで直列に接続する光導波路とを有し、
前記閉ループ型光回路間を結ぶ光導波路の少なくとも１つにその光導波路の実行屈折率を変化させる実行屈折率変化手段が設けられている
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項２】
請求項１に記載された波長可変光源において、
前記３ｄＢ方向性結合器の入力端の一方に光増幅器が光学的に接続され、
この光増幅器の他端に所定の反射率を有する反射機構が付加され、
前記３ｄＢ方向性結合器の入力端の他方に無反射機構が付加されている
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項３】
請求項１に記載された波長可変光源において、
前記３ｄＢ方向性結合器の入力端の一方に第１の光増幅器が光学的に接続され、
前記３ｄＢ方向性結合器の入力端の他方に第２の光増幅器が光学的に接続され、
前記第１の光増幅器および前記第２の増幅器の他端に反射率の高い高反射機構が付加されている
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項４】
請求項１に記載された波長可変光源において、
前記３ｄＢ方向性結合器、前記導波路共振器、前記第１の出力光導波路および前記第２の出力光導波路から構成される平面光回路が同一の基板上に形成され、この基板上に前記光増幅器として半導体増幅器がハイブリッド集積されている
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項５】
請求項４に記載された波長可変光源において、
前記平面光回路を構成する光導波路のコア層がＳｉＯＮ、クラッド層がＳｉＯ2である
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項６】
請求項４に記載された波長可変光源において、
前記基板として絶縁基板上にＳｉを形成したＳＯＩ基板が使用され、前記平面光回路を構成する光導波路のコア層がＳｉ、クラッド層がＳｉＯ2である
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項７】
請求項４に記載された波長可変光源において、
前記基板として化合物半導体基板が使用され、前記平面光回路を構成する光導波路のコア層が、その周辺のクラッド層よりも屈折率が大きくなるような化合物半導体組成で構成されている
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項８】
請求項７に記載された波長可変光源において、
前記基板上に前記平面光回路と前記光増幅器がモノリシック集積されている
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載された波長可変光源において、
前記実行屈折率変化手段は、前記光導波路の実行屈折率を熱光学効果を利用して変化させる
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項１０】
請求項９に記載された波長可変光源において、
前記実行屈折率変化手段は、前記光導波路の近傍に設けられたヒータである
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項１１】
請求項１〜８の何れか１項に記載された波長可変光源において、
前記実行屈折率変化手段は、前記光導波路の実行屈折率を電気光学効果を利用して変化させる
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項１２】
請求項１１に記載された波長可変光源において、
前記実行屈折率変化手段は、前記光導波路のコア層に電圧を印加するための電極構造である
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項１３】
請求項１１に記載された波長可変光源において、
前記実行屈折率変化手段は、前記光導波路のクラッド層に電圧を印加するための電極構造である
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか１項に記載された波長可変光源において、
前記３ｄＢ方向性結合器および前記導波路共振器における前記閉ループ型光回路を構成する方向性結合器は、２×２入出力の多モード干渉型カプラとされている
ことを特徴とする波長可変光源。
【請求項１５】
２×２入出力の３ｄＢ方向性結合器の入力端の少なくとも一方に光増幅器を接続し、
前記３ｄＢ方向性結合器の出力端の一方に第１の出力光導波路を接続し、
前記３ｄＢ方向性結合器の出力端の他方に第２の出力光導波路を接続し、
前記第１の出力光導波路と前記第２の出力光導波路との間に、２×２入出力の任意に定められたパワー分岐比を有する方向性結合器と，この方向性結合器の２つの出力端を結ぶループ状の光導波路とから構成される複数の閉ループ型光回路と、これら閉ループ型光回路をその方向性結合器の２つの入力端の片側同士を結んで直列に接続する光導波路とを有する導波路共振器を接続し、
前記閉ループ型光回路間を結ぶ光導波路の少なくとも１つの実行屈折率を変化させることにより発振波長を調整するようにした
ことを特徴とする波長可変光源の発振波長の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光通信、光情報処理及び光インターコネクション等に用いられる光源であり、特に波長可変機能を有する波長可変光源およびその発振波長の調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットのトラフィックは急速に増加しており、これに対応すべく通信容量拡大の技術も進展している。波長分割多重通信（ＷＤＭ）は、波長数を増やすことにより大容量化を行うものであるが、ＲＯＡＤＭ（reconfigurable optical add/drop multiplexer）、波長ルーティングによる光クロスコネクト等の進展とあいまって、より柔軟性に優れた通信容量の拡大が活発に検討されている。
【０００３】
これは、波長資源を単に容量拡大のみに使用するのではなく、ネットワーク機能の向上にも積極的に利用していくものである。通信容量の拡大と通信方式の高機能化は相互に関連して、低コストで安全性の高い通信サービスの提供を可能にするものであり、波長可変光源は、このような通信システムを構築する上で重要なキーデバイスの一つである。
【０００４】
一般に、波長分割多重システムでは、一定の波長間隔を有する複数の固定波長光源を並べて対応しており、特に保守管理用バックアップ光源（波長数分）のコストは、システムの低コスト化を阻害する大きな要因となっていた。これに対し、波長可変光源を適用することにより、光源の種類を一つに統合することができるので、システムコストの低減が大きく進展することになる。また、切り替え速度の速い波長可変光源は、波長ルーティングにおいても新しいネットワーク機能の実現に必要不可欠な要素となっている。
【０００５】
波長可変光源については各種のものが提案されている。例えば、Ｃ帯域またはＬ帯域をカバーできる波長可変光源として、可動ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーを用いた波長可変光源が、Jill D.Berger等により、非特許文献１として発表されている。この非特許文献１に示された波長可変光源では、比較的良好な光出力特性を示しているものの、製作コストや耐衝撃性の点でその実用性が懸念されている。また、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）レーザのモード安定性を高めて、更に変調器と集積化した波長可変光源が、B.Mason等により、非特許文献２として報告されている。この非特許文献２に示された波長可変光源では、低コスト化や信頼性の点で課題がある。
【０００６】
平面光回路（ＰＬＣ）を外部共振器として用いた波長可変光源では、製作が比較的容易でＭＥＭＳのように可動部を持たないことから、製作歩留まり、信頼性（特に耐振動性）の点で優れており、量産性に適していると考えられ、現在のところ幾つかの構成が提案されている。例えば、リング型外部共振器と半導体増幅器を用いた構成が、H.Yamazaki等により、非特許文献３として報告されており、可動部をもたない波長可変光源としては、波長可変範囲、光出力等の面で良好な特性が得られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Optical Communication,2001.ECOC‘01.27th European Conference on Volume 2,30 198頁．
【非特許文献２】IEEE Photonics Letters Volume 11 Number 11,1999 638頁．
【非特許文献３】30th European Conference on Optical Communication 2004,th4.2.3．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光通信における高密度波長多重伝送方式（ＤＷＤＭ）では、通信波長帯をＣ帯域とＬ帯域に分け、それぞれ、およそ４０ｎｍ程度の波長範囲に多くの波長信号光を導入している。現在では、多くの波長可変光源が４０ｎｍの波長範囲を基準に開発が進められており、Ｃ，Ｌ両帯域を一つの光源でカバーできる波長可変範囲８０ｎｍ以上の波長可変光源は殆どない。また、およそ２０ｎｍ間隔で信号光波長を設定するＣＷＤＭ（Ｃｏａｓｅ ＷＤＭ）方式では、より広範囲な波長可変が要求されることになる。
【０００９】
しかしながら、非特許文献３に示された構成の波長可変光源では、リング型外部共振器のＦＳＲ（Free Spectrum Range）即ち波長周期で、波長の可変範囲が制限される。波長可変範囲を拡大するには、導波路の曲げ半径を小さくして、リング型共振器を小型化する必要があるが、導波路曲げ半径の縮減は、光学損失の観点から限界があり、これが波長可変範囲を制限する要因となり、波長可変範囲を大きく拡大することができない、という問題があった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、可動部を持たない平面光回路を用いた比較的簡単な構成でありながら、波長可変範囲を大きく拡大することができる波長可変光源およびその発振波長の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために本発明は、２×２入出力の３ｄＢ方向性結合器と、３ｄＢ方向性結合器の入力端の少なくとも一方に接続された光増幅器と、３ｄＢ方向性結合器の出力端の一方に接続された第１の出力光導波路と、３ｄＢ方向性結合器の出力端の他方に接続された第２の出力光導波路と、第１の出力光導波路と第２の出力光導波路との間に接続された導波路共振器とを備え、導波路共振器を、２×２入出力の任意に定められたパワー分岐比を有する方向性結合器と，この方向性結合器の２つの出力端を結ぶループ状の光導波路とから構成される複数の閉ループ型光回路と、これら閉ループ型光回路をその方向性結合器の２つの入力端の片側同士を結んで直列に接続する光導波路とで構成し、閉ループ型光回路間を結ぶ光導波路の少なくとも１つにその光導波路の実行屈折率を変化させる実行屈折率変化手段を設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明において、閉ループ型光回路間を結ぶ光導波路の少なくとも１つには、その光導波路の実行屈折率を変化させる実行屈折率変化手段が設けられている。この実行屈折率変化手段によって、前記光導波路の実行屈折率を変化させることにより、光増幅器の一端から出た光波が再び光増幅器に戻ってくる場合の光波の透過率ピークを波長軸にそって移動させ、広い範囲で発振波長を調整することが可能となり、可動部を持たない平面光回路を用いた比較的簡単な構成でありながら、波長可変範囲を大きく拡大することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る波長可変光源の一実施例（実施例１）の構成の概略を示す模式図である。
【図２】この実施例１の波長可変光源における光増幅器の一端から出た光波が再び光増幅器に戻ってくる場合の透過波長スペクトルと光増幅器の利得波長スペクトルとを模式的に示した図である。
【図３】本発明に係る波長可変光源の他の実施例（実施例２）の構成の概略を示す模式図である。
【図４】この実施例２の波長可変光源における所定の条件で計算した反射光強度の波長スペクトルを示す図である。
【図５】本発明に係る波長可変光源の他の実施例（実施例３）の構成の概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１はこの発明に係る波長可変光源の一実施例（実施例１）の構成の概略を示す模式図である。同図において、１は２×２入出力の３ｄＢ方向性結合器、２は３ｄＢ方向性結合器１の入力端の一方に接続された光増幅器、３は３ｄＢ方向性結合器１の出力端の一方に接続された第１の出力光導波路、４は３ｄＢ方向性結合器１の出力端の他方に接続された第２の出力光導波路、５は第１の出力光導波路３と第２の出力光導波路４との間に接続された導波路共振器である。
【００１５】
導波路共振器５は、２×２入出力の任意に定められたパワー分岐比を有する方向性結合器６（６−１，６−２）と，この方向性結合器６の２つの出力端を結ぶループ状の光導波路７（７−１，７−２）とから構成される２つの閉ループ型光回路（ループミラー光回路）Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）と、ループミラー光回路Ｍ１とＭ２をその方向性結合器の６−１および６−２の２つの入力端の片側同士を結んで直列に接続する光導波路８とから構成されている。光導波路８には、この光導波路８の実行屈折率を変化させる手段として、ヒータ９が設けられている。
【００１６】
なお、ループミラー光回路Ｍ１，Ｍ２は、３ｄＢ方向性結合器１の２つの出力端を結ぶループ状の回路を第１の閉ループ型光回路とした場合、この第１の閉ループ型光回路の内部に配置された第２および第３の閉ループ型光回路と呼ぶこともできる。また、ループミラー光回路Ｍ１，Ｍ２は、直線状の光導波路８で接続された構成となっているために、光導波路８の両端は、適当な反射率を有するミラーが付加された導波路共振器の機能を果たすことになる。
【００１７】
また、この波長可変光源において、光増幅器２の一端は３ｄＢ方向性結合器１の入力端の一方に光学的に接続され、光増幅器２の他端には１０％程度の反射率となるように誘電体膜１０が付加されている。また、３ｄＢ方向性結合器１の入力端の他方には、無反射機構１１が付加されている。この例では、無反射コーティングが施されている。
【００１８】
この波長可変光源において、光増幅器２から生じた誘電放出光は、３ｄＢ方向性結合器１で２分岐された後、２つのループミラー光回路Ｍ１，Ｍ２からなる導波路共振器５を通過して再び３ｄＢ方向性結合器１に到達し合波されて光増幅器２に戻る。また、導波路共振器５を通過しない光波は反射光として３ｄＢ方向性結合器１に戻り、合波されて３ｄＢ方向性結合器１の入力端の他方の無反射機構１１から放出される。即ち、導波路共振器５を通過できる波長光のみが光増幅器２に往復帰還することによって増幅され、レーザ光として発振することになる。
【００１９】
図２は、光増幅器２の一端から出た光波が再び光増幅器２に戻ってくる場合の透過波長スペクトルと光増幅器２の利得波長スペクトルとを模式的に表したものである。レーザ発振は、透過率と利得の総和が最大になる波長で生じることになる。この場合、導波路共振器５におけるループミラー光回路Ｍ１とＭ２との間を結ぶ光導波路８の実効屈折率を変化させることにより、光増幅器２の一端から出た光波が再び光増幅器２に戻ってくる場合の光波の透過率ピークを波長軸にそって移動させることができる。これにより、広い範囲で発振波長を調整（チューニング）することが可能となる。
【００２０】
この実施例では、ヒータ９を駆動することによって得られる熱光学効果を利用して光導波路８の実行屈折率を変化させるようにしているが、光導波路８のコア層やクラッド層に電圧を印加させるための電極構造を設けるようにし、この電極構造に電圧を印加することによって得られる電気光学効果を利用して光導波路８の実行屈折率を変化させるようにしてもよい。
【００２１】
〔実施例２〕
図３はこの発明に係る波長可変光源の他の実施例（実施例２）の構成の概略を示す模式図である。同図において、１０１は２×２入出力の３ｄＢ方向性結合器、１０２は３ｄＢ方向性結合器１０１の入力端の一方に接続された光増幅器（半導体光増幅器）、１０３は３ｄＢ方向性結合器１０１の出力端の一方に接続された第１の出力光導波路、１０４は３ｄＢ方向性結合器１０１の出力端の他方に接続された第２の出力光導波路、１０５は第１の出力光導波路１０３と第２の出力光導波路１０４との間に接続された導波路共振器である。
【００２２】
導波路共振器５は、２×２入出力の任意に定められたパワー分岐比を有する方向性結合器１０６（１０６−１，１０６−２，１０６−３）と，この方向性結合器１０６の２つの出力端を結ぶループ状の光導波路１０７（１０７−１，１０７−２，１０７−３）とから構成される３つの閉ループ型光回路（ループミラー光回路）Ｍ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）と、ループミラー光回路Ｍ１とＭ２をその方向性結合器１０６−１および１０６−２の２つの入力端の片側同士を結んで直列に接続する光導波路１０８と、ループミラー光回路Ｍ２とＭ３をその方向性結合器１０６−２および１０６−３の２つの入力端の片側同士を結んで直列に接続する光導波路１０９とから構成されている。以下、この光導波路１０８および１０９を導波路エタロンと呼ぶ。導波路エタロン１０８および１０９には、この導波路エタロン１０８および１０９の実行屈折率を変化させる手段として、ヒータ１１０および１１１が設けられている。
【００２３】
また、この波長可変光源において、３ｄＢ方向性結合器１０１、導波路共振器１０５、第１の出力光導波路１０３および第２の出力光導波路１０４から構成され波長可変共振器として機能する平面光回路がＳＯＩ(Silicon on insulator)基板１１２上に形成されている。この平面光回路を構成する光導波路のコア層はＳｉ（シリコン）、クラッド層はＳｉＯ2（石英）とされている。
【００２４】
ループミラー光回路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３において、ループ状の光導波路１０７−１，１０７−２，１０７−３は適切な長さＬ1，Ｌ2，Ｌ3とされており、方向性結合器１０６−１，１０６−２，１０６−３は適切なパワー分岐比Ｋ１2、Ｋ２2、Ｋ３2を有している。また、ループミラー光回路Ｍ１とＭ２を両端として形成される導波路エタロン１０８およびループミラー光回路Ｍ２とＭ３を両端として形成される導波路エタロン１０９の長さは、目標とする波長可変範囲に対して、それぞれ適切な値Ｌ4およびＬ5に設定されている。
【００２５】
また、半導体光増幅器１０２の一端は、入出力光導波路１１３を介して３ｄＢ方向性結合器１０１の入力端の一方に光学的に接続されている。この半導体光増幅器１０２の一端から出た光波に対する反射光スペクトルＲは、下記の式（１）によって表される。
【００２６】
【数１】
2010212472.tif 000003
【００２７】
図４は、Ｋ１2＝Ｋ３2＝０．８、Ｋ２2＝０．４、Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌ3＝１００ｕｍ、Ｌ4＝２０ｕｍ、Ｌ5＝２３ｕｍ、Ｎeff＝３．３とした時の反射光強度の波長スペクトルを上記の式（１）を用いて計算したものである。なお、Ｎeffは導波路エタロン１０８，１０９の実効屈折率である。
【００２８】
図４から分かるように、この場合の反射光強度の波長スペクトルは、短周期のスペクトルに長周期のスペクトルが包絡線状に畳重された形状となっている。反射率ピークの長周期波長間隔が波長可変範囲の上限を示しており、この範囲Δλは、２つの導波路エタロン１０８，１０９の長さの比（Ｌ4／Ｌ5）と導波路エタロン１０８，１０９のＦＳＲ（λＦＳＲ＝λ2／２Ｌ4・Ｎeff）により、下記の式（２）を用いて計算することができる。
【００２９】
【数２】
2010212472.tif 000004
【００３０】
この式（２）は、２つの導波路エタロン１０８，１０９の長さの比によりチューニング範囲を拡大することが出来ることを示しており、Ｍがその拡大の程度を表すパラメータとなっている。この実施例では、Ｍ＝７．７を設定している。また、この実施例では、導波路エタロン１０８，１０９の実効屈折率Ｎeffを変化させることにより、反射率のピーク波長（発振波長）をチューニングすることが可能な構造となっている。このために、導波路エタロン１０８，１０９の上部に、熱光学効果により導波路エタロン１０８，１０９の実効屈折率Ｎeffを変化させるためのヒータ１１０，１１１を設けている。
【００３１】
また、この波長可変光源において、半導体光増幅器１０２は、入出力光導波路１１３の端面（３ｄＢ方向性結合器１０１の入力端の一方）と低損失で光学的に結合された状態でＳＯＩ基板１１２上にハイブリット集積されており、半導体光増幅器１０２の他端面には、１０％程度の反射率になるように誘電体膜１１４が付加されている。また、入出力光導波路１１５の端面（３ｄＢ方向性結合器１０１の入力端の他方）には、無反射機構１１６が付加されている。この例では、無反射コーティングが施されている。
【００３２】
以下に、この実施例の動作機構について詳細に述べる。半導体光増幅器１０２に電流注入を行うと励起光の一部が入出力光導波路１１３を介して３ｄＢ方向性結合器１０１で２分岐され、出力光導波路１０３及び１０４の両方を伝搬して導波路エタロン１０８，１０９においてその波長成分に応じた透過率でそれぞれ伝搬し、導波路エタロン１０８，１０９を導波した後に、再び３ｄＢ方向性結合器１０１で合波され、入出力光導波路１１３を介して半導体光増幅器１０２に再び入射されることになる。
【００３３】
入出力光導波路１１３を介して半導体光増幅器１０２に再入力される光波スペクトルは、図４に示す分布形状をもつが、この分布の中で最も大きな波長成分の光がレーザ発振光として選択的に、半導体光増幅器１０２の端面（誘電体膜１１４が付加されている端面）から出射される。
【００３４】
一方、導波路エタロン１０８，１０９を通過せずに反射される波長成分は、出力光導波路１０３，１０４をそれぞれ逆走して３ｄＢ方向性結合器１０１で合波され、入出力光導波路１１５に導かれて、入出力光導波路１１５の端面（無反射機構１１６が付加されている端面）から放出されることになる。
【００３５】
導波路エタロン１０８，１０９の端での反射光が３ｄＢ方向性結合器１０１を通過した後で入出力光導波路１１５の方向に伝搬する理由は、３ｄＢ方向性結合器１０１から導波路エタロン１０８，１０９の端までの出力光導波路１０３，１０４の長さが等しく設定されていることによる。また、発振波長は、導波路エタロン１０８，１０９の上部に配置されたヒータ１１０，１１１の少なくとも一方を駆動し、その実効屈折率Ｎeffを変化させることにより、チューニングすることができる。
【００３６】
〔実施例３〕
本発明に係る波長可変光源の実施例３として、利得帯域の異なる２つの半導体光増幅器を搭載することにより、チューニング範囲の拡大と光出力の増大を可能にする波長可変光源の実施例を図５に示す。
【００３７】
図５において、ＳＯＩ基板１１２には、Ｓｉ（シリコン）をコア層、ＳｉＯ2（石英）をクラッド層とした光導波路により波長可変共振器として機能する平面光回路が形成されている。この平面光回路は、実施例２と同様、３ｄＢ方向性結合器１０１と、第１の出力光導波路１０３と、第２の出力光導波路１０４と、導波路共振器１０５とから構成されており、導波路共振器１０５は、ループミラー光回路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と、導波路エタロン１０８，１０９とから構成されている。導波路エタロン１０８および１０９の上部には、熱光学効果により導波路エタロン１０８，１０９の実効屈折率Ｎeffを変化させるためのヒータ１１０，１１１が設けられている。
【００３８】
また、入出力光導波路１１３と１１５には、それぞれ短波側と長波側の利得帯域をもつ半導体光増幅器１１７，１１８の一端が光学的に結合されており、半導体光増幅器１１７，１１８の他端は高反射膜１１９，１２０が付加されている。更に、出力光導波路１０４の一部に近接するようにレーザ光を取り出すための光導波路１２１が配置されており、この光導波路１２１の出力端には、反射防止膜１２２が付加されている。
【００３９】
以下に、この実施形態の動作機構について詳細に述べる。短波長帯でのレーザ発振は、短波利得帯域を有する半導体光増幅器１１７に電流注入を行うことにより実現できる。半導体光増幅器１１７により生じた励起光は、３ｄＢ方向性結合器１０１により出力光導波路１０３と１０４に２分岐され、３つのループミラー光回路Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３からなる導波路共振器１０５に入力され、２つの導波路エタロン１０８，１０９を通過する波長成分のみが再び半導体光増幅器１１７に帰還して増幅されるのでレーザ光として発振することになる。
【００４０】
また、２つの導波路エタロン１０８，１０９を通過せずに反射した波長光は、再び３ｄＢ方向性結合器１０１に戻って合波され、入出力光導波路１１５側へ導かれて、長波側の半導体光増幅器１１８に入力されるが、半導体光増幅器１１８は、電気的にＯＦＦの状態であり、入力された光は吸収されることになる。
【００４１】
半導体光増幅器１１７でレーザ発振した光波は、出力光導波路１０４の近傍に配置された光導波路１２１へ結合導波され、光導波路１２１の出力端（反射防止膜１２２が施されている端面）から出射される
【００４２】
一方、長波長帯でのレーザ発振は、長波利得帯域を有する半導体光増幅器１１８に電流注入を行うことにより実現できる。この時の動作機構は、半導体光増幅器１１８と１１１７の役割が逆になるが発振の動作機構は、上述した短波長帯域での発振機構と同等である。
【００４３】
なお、上述した実施例２，３においては、ＳＯＩ基板１１２上の平面光回路を構成する光導波路のコア層をＳｉとし、クラッド層をＳｉＯ2としたが、コア層をＳｉＯＮ（シリコン酸窒化膜）とし、クラッド層をＳｉＯ2とするようにしてもよい。
また、基板１１２として化合物半導体基板を使用し、平面光回路を構成する光導波路のコア層を、その周辺のクラッド層よりも屈折率が大きくなるような化合物半導体組成で構成するものとしてもよい。
【００４４】
また、上述した実施例２，３では、ヒータ１１０，１１１を駆動することによって得られる熱光学効果を利用して導波路エタロン１０８，１０９の実行屈折率を変化させるようにしているが、導波路エタロン１０８，１０９のコア層やクラッド層に電圧を印加させるための電極構造を設けるようにし、この電極構造に電圧を印加することによって得られる電気光学効果を利用して導波路エタロン１０８，１０９の実行屈折率を変化させるようにしてもよい。例えば、光導波路のクラッドを電気光学効果を有する誘電体膜とし、誘電体膜に電圧を印加するための電極構造を有する構造としてもよい。
【００４５】
また、上述した実施の形態２，３において、３ｄＢ方向性結合器１０１および導波路共振器１０５におけるループミラー光回路Ｍを構成する方向性結合器６は、２×２入出力のＭＭＩ（Multimode interference）カプラ（多モード干渉型カプラ）を用いるとよい。
【００４６】
以上説明したように、本発明に係る波長可変光源は、外部からの電気的制御により、発振波長を変えるものであり、特に広い波長可変範囲を有することに特徴がある。
【００４７】
本発明に係る波長可変光源における第１の効果は、波長可変共振器を構成する外部共振器のＦＳＲ（Free Spectrum Range：即ち、共振波長周期）を拡大することが他の共振器に比べて容易であることから、レーザ発振光の波長可変範囲を拡大できることにある。例えばリング共振器では、リングの曲げ半径によりＦＳＲが制限されるが、本発明では波長可変共振器に内包する共振器としてその長さを短くするだけでＦＳＲ拡大が図れるストライプ状の導波路共振器を採用している。
【００４８】
本発明に係る波長可変光源における第２の効果は、波長可変共振器を構成する部分に平面光回路を適用することが可能であり、その構成も３ｄＢ方向性結合器と閉ループ導波路の途中に導波路共振器を形成するためのループミラーが主な要素であり、構成要素が少なく、簡易な回路構成であることから、製造コストの低減を図れることにある。
【００４９】
本発明に係る波長可変光源における第３の効果は、導波路共振器の構成において、端面ミラーではく、ループミラーを採用しているために、外部共振器光回路内に不連続部位が生じない。従って、光波の回折散乱損失を低減できるので外部共振器の低損失化が可能となり、レーザ発振の低閾値化及び発振光の高出力化が実現できる。
【００５０】
本発明に係る波長可変光源における第４の効果は、波長可変共振器を構成する共振器のサイズを小さくする（ストライプ状の共振器の長さを短くする）ことができるので波長可変共振器全体のサイズも縮減でき、小型の波長可変光源を実現できることにある。
【００５１】
また、本発明に係る波長可変レーザにおける第５の効果は、同一半導体基板上に、波長可変共振器と半導体光増幅器をハイブリット集積、または、モノリシック集積することが可能であり、モジュール内に組み込む部品点数を減らせるので低コスト化が図れることにある。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の波長可変光源は、光通信、光情報処理及び光インターコネクション等の様々な分野で、波長可変機能を有する波長可変光源として利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１…３ｄＢ方向性結合器、２…光増幅器、３…第１の出力光導波路、４…第２の出力光導波路、５…導波路共振器、６（６−１，６−２）…方向性結合器、７（７−１，７−２）…ループ状の光導波路、Ｍ（Ｍ１，Ｍ２）…閉ループ型光回路（ループミラー光回路）、８…光導波路、９…ヒータ、１０…誘電体膜、１１…無反射機構、１０１…３ｄＢ方向性結合器、１０２…光増幅器（半導体光増幅器）、１０３…第１の出力光導波路、１０４…第２の出力光導波路、１０５…導波路共振器、１０６（１０６−１，１０６−２，１０６−３）…方向性結合器、１０７（１０７−１，１０７−２，１０７−３）…ループ状の光導波路、Ｍ（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３）…閉ループ型光回路（ループミラー光回路）、１０８，１０９…光導波路（導波路エタロン）、１１０，１１１…ヒータ、１１２…ＳＯＩ基板、１１３，１１５…入出力光導波路、１１４…誘電体膜、１１６…無反射機構、１１７…半導体光増幅器（短波側）、１１８…半導体光増幅器（長波側）、１１９，１２０…高反射膜、１２１…光導波路、１２２…反射防止膜。
【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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