(57)【要約】【課題】光素子の信頼性の確保と変調の電力効率の向上との双方の要請を満足しつつ、出力光パワーの大幅な増加を得ることができる優れた微細な光素子を実現する。【解決手段】ゲインチップ１、光波長フィルタであるリング変調器２、リング変調器２に光学的に接続された第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂ、及びヒータ４を備えて構成されており、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとは、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間における光路長が等しく（光路長差がない）、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間で形状及び長さが等しい構造（リング変調器２を介して（リング変調器２を中心として）対称構造）とされている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯域通過特性を有し、中心波長を変調する光波長フィルタと、
前記光波長フィルタに光結合された第１の光導波路及び第２の光導波路と、
一端が前記第１の光導波路又は前記第２の光導波路と接続されており、他端に反射膜を備えた利得導波路と
を含み、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、一端の第１点及び他端の第２点で光結合する構造とされており、前記第１点から前記第２点の間における前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との光路長差が光波長の整数倍であることを特徴とする光素子。
【請求項２】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で長さが等しいことを特徴とする請求項１に記載の光素子。
【請求項３】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で形状が等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の光素子。
【請求項４】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で対称構造とされていることを特徴とする請求項１に記載の光素子。
【請求項５】
前記光波長フィルタを挟んだ前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路の前記第１点と前記第２点との間における透過波長領域が、発振し得る複数のレーザ発振縦モードのうちの１つを選択することが可能な大きさであり、単一のレーザ発振縦モードで発振することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光素子。
【請求項６】
複数の前記光波長フィルタを含み、
前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路は、前記複数の前記光波長フィルタと光学的に接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光素子。
【請求項７】
前記光波長フィルタは、変調信号の強度に応じて前記中心波長を変調するリング変調器であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型で消費電力の低い光素子の開発が期待されている。このような光素子では、シリコン細線光導波路を用いた微細なリング変調器の適用が検討されている。
【０００３】
図９は、リング変調器を用いた従来の光素子の概略構成を示す模式図である。
この光素子は、分布帰還型（ＤＦＢ）レーザ１０１、リング変調器１０２、光パワーモニタ用ＰＤ１０３、波長コントローラ１０４、及びヒータ１０５を備えて構成される。
光パワーモニタ用ＰＤ１０３は、リング変調器１０２を通過した光のパワーを検知する。波長コントローラ１０４は、光パワーモニタ用ＰＤ１０３で検知された光パワーに基づいてレーザ光の波長の制御信号を出力する。ヒータ１０５は、波長コントローラ１０４の制御信号によりリング変調器１０２を加熱して波長を調節する。
光素子では、ＤＦＢレーザ１０１が連続発振してレーザ光を出力し、このレーザ光がリング変調器１０２に導かれ、リング変調器１０２で透過率が変調される。
【０００４】
リング変調器１０２は、共振波長において透過率が最小となるローレンツ型形状の透過スペクトルを有しており、変調信号を電圧Ｖ0と電圧Ｖ1との間で変化させて共振波長を変える。これにより、透過率が変調され、強度変調がかかった出力光を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−２３０９９１号公報
【特許文献２】特開２０１２−６４８６２号公報
【特許文献３】特開２００９−５９７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
リング変調器１０２の共振波長は、作製誤差又は温度変化によるリング変調器１０２の周回光路長の変化により変動し、発振するレーザ光の波長と乖離が起こる。この乖離を補償すべく、図１０に示すように、ヒータ１０５でリング変調器１０２を加熱してリング温度を上昇させ、共振波長の調節が行われる。
【０００７】
しかしながらこの場合、光素子の信頼性の確保と波長調節機構・変調の電力効率の向上（ヒータ電力や変調電力の低減）との両立が困難となるという問題がある。その理由は以下の通りである。
図１１（ａ）のように、リング変調器１０２のリング半径を小さくすれば、リング体積が小さくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力は減少する。また、変調器の駆動回路から見た負荷となる静電容量が小さくなるため、変調電力も減少する。ところがその一方で、最大リング共振波長間隔（ＦＳＲ）分だけ必要な初期波長ずれの補償を行うときに、ＦＳＲが大きくなることにより波長補償量が増加し、結果としてリング温度の上昇量が増大して信頼性の低下を来たす。
図１１（ｂ）のように、リング変調器１０２のリング半径を大きくすれば、ＦＳＲが小さくなり、波長補償量が減少してリング温度の上昇量が低減し、信頼性が確保される。ところがその一方で、リング体積が大きくなり、温度変動時の波長ずれを補償するために必要なヒータ電力が増加する上、変調電力も増大する。
【０００８】
上記の問題に対処すべく、特許文献１の技術が案出されている。この技術では、リング変調器の共振波長でレーザ発振が起こる。そのため、リング変調器とレーザ波長とのずれは高々Fabry-Perot（ＦＰ）モード間隔である。これにより、最大でＦＳＲ分波長ずれ補償が必要であった技術と比較して大幅な補償量の低減が可能であり、温度上昇の低減、即ち信頼性の向上に顕著な効果が発揮される。
【０００９】
しかしながら、特許文献１の場合、強度変調された光信号が２つのポートに分散されて出力される。そのため、１ポート当りの出力光パワーが半減するという課題がある。
【００１０】
本発明は、光素子の信頼性の確保と変調の電力効率の向上との双方の要請を満足しつつ、出力光パワーの大幅な増加を実現することができる優れた微細な光素子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】
１つの態様では、光素子は、帯域通過特性を有し、中心波長を変調する光波長フィルタと、前記光波長フィルタに光結合された第１の光導波路及び第２の光導波路と、一端が前記第１の光導波路又は前記第２の光導波路と接続されており、他端に反射膜を備えた利得導波路とを含み、前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、一端の第１点及び他端の第２点で光結合する構造とされており、前記第１点から前記第２点の間における前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との光路長差が光波長の整数倍である。
【発明の効果】
【００１２】
１つの側面として、光素子の信頼性の確保と変調の電力効率の向上との双方の要請を満足しつつ、出力光パワーの大幅な増加を得ることができる優れた微細な光素子が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態による光素子の概略構成を示す模式図である。
【図２】リング変調器の一例を示す模式図である。
【図３】電圧Ｖ0で共振波長が発振光波長と一致する場合における共振波長のスペクトルと発振光スペクトルとの関係を示す特性図である。
【図４】初期の波長ズレが補償される状況を示す特性図である。
【図５】波長ズレが補償される状況を示す特性図である。
【図６】ヒータにより波長ズレの補償を行う際の温度上昇の状況を示す特性図である。
【図７】第１の実施形態による光素子の特徴を説明するために、当該光素子を簡略化して示す模式図である。
【図８】第２の実施形態による光素子の概略構成を示す模式図である。
【図９】リング変調器を用いた従来の光素子の概略構成を示す模式図である。
【図１０】従来の光素子により、共振波長の調節が行われる状況を示す特性図である。
【図１１】従来の光素子における問題点を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、光素子の好適な諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態による光素子の概略構成を示す模式図である。
この光素子は、光増幅器（利得導波路）であるゲインチップ１、光波長フィルタであるリング変調器２、リング変調器２に光学的に接続された第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂ、及びヒータ４を備えて構成される。
【００１６】
ゲインチップ１は、例えばIII-V族半導体からなる光増幅器であり、電流注入電極１Ａを有しており、一端に反射（ＨＲ）膜１ａが、他端に無反射（ＡＲ）膜１ｂがそれぞれ形成されている。
【００１７】
利得導波路としては、ゲインチップ１の代わりに、例えばＳｉ光集積回路上にモノリシック集積されたものを用いても良い。具体的には、ＧｅＳｎを用いた利得媒質が一例として挙げられる。また、Ｓｉ導波路に対して化合物半導体による利得媒質をウェハボンディングし、エバネッセント結合することにより得られる利得導波路を用いることもできる。
【００１８】
リング変調器２は、帯域通過特性を有する光波長フィルタであって、例えばシリコン細線で構成されている。図２に示すように、例えば半径５μｍ程度のシリコン細線からなるリング状の光導波路１２中に、Ｐ型ドーピング領域１２ａ及びＮ型ドーピング領域１２ｂを有してＰＮ接合（或いはＰＩＮ接合）が構成されている。リング変調器２には、変調信号によりその強度に応じて共振波長を変調するための変調電極２ａ，２ｂ及びリング変調器２の中央部分の変調電極２ｃが配置されている。変調電極２ａ，２ｂは同じ極性を持ち、両者は導通している。リング変調器１１の中央部分の変調電極２ｃは、変調電極２ａ，２ｂと異なる極性を持つ。これらの変調電極で一対の変調電極が構成されている。リング変調器１は、一対の変調電極２ａ，２ｂ及び２ｃにより、Ｐ型ドーピング領域１２ａとＮ型ドーピング領域１２ｂとの間に逆バイアス電圧又は順バイアス電圧を印加することにより、光導波路の屈折率を変化させ、共振波長を変調する。上記では、リング変調器としてＰＮ或いはＰＩＮ接合の屈折率変化を利用する場合であるが、屈折率変化を起こす仕組みはこれらに限定されるものではなく、電気光学効果を持つものであれば良い。例えばポリマーの電気光学効果を用いるものであっても良いし、ＭＯＳ構造を用いて屈折率を変化させるものであっても良い。
【００１９】
第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂは、例えばシリコン細線からなる。第１の光導波路３ｂの端面は、ゲインチップ１の他端に接続（バットジョイント接続）されている。第１の光導波路３ａには、一端にポートＡ１が、他端にポートＡ２が設けられている。第２の光導波路３ｂには、一端にポートＢ１が、他端にポートＢ２が設けられている。第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂでは、ポートＡ１，Ｂ１において第１の光結合点３Ａ、ポートＡ２，Ｂ２において第２の光結合点３Ｂが形成されており、第１の光結合点３Ａで合分波が、第２の光結合点３Ｂで合波が行われる。第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとでは、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間における光路長（屈折率と長さとの積）の差が光波長の整数（０，１，２，・・・）倍とされている。第２の光導波路３ｂの他端のポートＢ２の先が出力光の出力ポートＢ３とされている。本実施形態では、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとは、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間における光路長が等しく（光路長差がない）、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間で形状及び長さが等しい構造とされている。換言すれば、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとは、リング変調器２を介して（リング変調器２を中心として）対称構造とされている。
【００２０】
第１及び第２の光結合点３Ａ，３Ｂには、例えば方向性結合器である光カプラ１１ａ，１１ｂが設けられており、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとの合分波が行われる。光カプラ１１ａ，１１ｂの代わりに、例えばＹ分岐接続や、ＭＭＩを用いた合分波器を第１及び第２の光結合点３Ａ，３Ｂに設けるようにしても良い。
【００２１】
ヒータ４は、中心波長のバイアス調整を行う制御信号を入力する一対のヒータ電極４ａ，４ｂを有しており、制御信号によりリング変調器２を所定温度に加熱し、波長を調節するものである。
【００２２】
本実施形態では、リング変調器２の波長調節機構の一部としてヒータ４を例示したが、これに限定されることなく、光波長フィルタと同様にＰＮ又はＰＩＮ接合に対して順方向に電流を流す方式を採用しても良い。この場合、２分割したリング変調器を用い、その一方を変調信号によりその強度に応じて共振波長を変調する第１の変調電極を備えた強度変調領域、他方を波長変調の制御信号を入力する第２の変調電極を備えた波長調整領域として使用する。
【００２３】
本実施形態による光素子では、第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂを第１の光結合点で光学的に接続することにより、分岐前の第１の光導波路３ａに逆方向に光を戻すことが可能になるループミラー構造が構成される。リング変調器２を挟んだ第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂの第１の光結合点３Ａと第２の光結合点３Ｂとの間における透過波長領域が、発振し得る複数のレーザ発振縦モードのうちの１つを選択することが可能な大きさとされている。ゲインチップ１のＨＲ膜１ａとループミラー構造で構成される光共振器により、これらの間における光路長で決定される波長間隔を持つ複数のFabry-Perot（ＦＰ）モードでレーザ発振が起こる。この光共振器内に配された帯域通過特性を有する光波長フィルタであるリング変調器２により、複数存在するＦＰモードのうちでリング変調器２の通過帯域中で最も透過率が高いＦＰモードのみが単一縦モードで選択的に発振する。発振した光は、リング変調器２に変調信号を入力することで第２の光導波路３ｂの出力ポートＢ３への結合効率が変化して強度変調され、出力ポートＢ３から出力される。
【００２４】
リング変調器２の変調電極２ａ，２ｂに電圧Ｖ0と電圧Ｖ1との間で変化するデジタルの変調信号を印加することにより、共振波長に変調信号強度に応じた変調を生じさせることが可能である。これにより、発振光波長における出力ポートへの透過率Ｔoutを変調させることができる。出力光のパワーＰoutは光共振器内の光パワーＰrと透過率Ｔoutとの積ＰrＰoutに等しいため、Ｐrの変動を抑えた光共振器の設計を行うことにより、Ｐoutに変調信号に対応した変調を与えることができる。
【００２５】
この光素子では、リング変調器２の変調電極２ａ〜２ｃに印加する変調信号が電圧Ｖ0又は電圧Ｖ1のときに、共振波長（共振波長のスペクトルの中心波長）を発振光波長に一致させることにより消光比の高い出力光を得ることができる。図３に、電圧Ｖ0で共振波長が発振光波長と一致する場合における共振波長のスペクトルと発振光スペクトルとの関係を示す。リング変調器２の共振波長及びＦＰモードの発振光波長は、作製ばらつきや温度によるばらつきの存在により、初期状態においては電圧Ｖ0又は電圧Ｖ1における共振波長に必ずしも一致しない。以下、これらを一致させるために必要な波長シフト量について説明する。
【００２６】
光発振するＦＰモードは、リング変調器２の通過帯域内に存在する。このとき、共振波長は、光発振するＦＰモード（以下、ＦＰ１とする。）よりも短波長側にある場合（図４（ａ））、又は長波長側にある場合（図５（ａ））の２通りが考えられる。
【００２７】
共振波長がＦＰ１よりも短波長側にある場合には、ヒータ４のヒータ電極４ａ，４ｂに電流を流すことにより、共振波長を長波長側にシフトすることで、共振波長をＦＰ１と一致させることができる。このときの共振波長のシフト量は、ＦＰモード間隔（λFP）の波長シフトに必要なヒータ４の電力をＰFPと定義すると、ＰFP／２以下となる（図４（ｂ））。これは、複数のＦＰモード中でＦＰ１が最も初期の共振波長に近いものであるため、共振波長のシフト量がＦＰモード間隔λFPの半分以下であるためである。
【００２８】
共振波長がＦＰ１よりも長波長にある場合には、ヒータ４のヒータ電極４ａ，４ｂに電流を流すことによる共振波長長波長側シフトに伴って、光発振していたＦＰモードの光発振が停止し、当該ＦＰモードの長波長側で隣りに存するＦＰモード（以下、ＦＰ２とする。）の光発振が開始される（図５（ｂ））。このときの共振波長はＦＰ２より短波長側にあるため、更に電流を増加することにより共振波長をＦＰ２に一致させることができる。このときの波長シフト量はＦＰモード間隔λFP以下であるため、ヒータ４の消費電力はＰFP以下となることが保証される。
以上のように、共振波長がＦＰ１よりも短波長側及び長波長側の何れにある場合でも、ＰFP以下の消費電力で初期の波長ズレを補償することができる。
【００２９】
シリコン細線の光導波路を用いたリンク変調器２の場合には、リング半径ｒを５μｍ程度まで減少させることが可能であり、リング半径の減少に伴い、変調電力、ヒータ４の消費電力の低減を図ることができる。リング半径を５μｍよりも小さくした場合、リンク変調器２のいわゆる曲げ損失が問題となる。リング半径を限界の５μｍとした場合、最大リング共振波長間隔（ＦＳＲ）は約１９ｎｍとなる。そのため、従来技術では、図６（ａ）に示すように、最大で約１９ｎｍの波長ズレ補償が必要である。
【００３０】
これに対して本実施形態では、光共振器長を約３５０μｍとすることにより、ＦＳＲが約１．０ｎｍとなる。この場合、図６（ｂ）に示すように、波長ズレ補償は最大でも１．０ｎｍとなる。シリコン細線の光導波路における波長温度係数０．０７ｎｍ／Ｋを用いて温度に換算すれば、従来技術では２７１℃の温度上昇を必要とする。これに対して、本実施形態では１４℃の温度上昇で済むことになり、従来技術に対して信頼性を大幅に改善することができる。ヒータの消費電力も同様に、１．０ｎｍ／１９ｎｍ×１００≒５．３％程度まで低減する。
【００３１】
図７は、第１の実施形態による光素子の特徴を説明するために、当該光素子を簡略化して示す模式図である。
本実施形態による光素子では、光を２方向に分岐した後の第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂを第１の光結合点３Ａで光学的に接続することにより、分岐前の第１の光導波路３ａに逆方向に光を戻すことが可能になるループミラー構造が構成される。第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂは、ループミラー構造におけるポートＡ１，Ｂ１以外に、ポートＡ２，Ｂ２を有しており、ポートＡ２，Ｂ２からは光パワーを２分された変調光信号が出力される。ポートＡ２，Ｂ２は第２の光結合点３Ｂに接続されており、ポートＡ２，Ｂ２における位相関係の条件を合わせることで、１つのポートに合波して出力することができる。
【００３２】
本実施形態では、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間における光路長差が光波長の整数倍、ここでは両者の光路長が等しい。具体的には、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間で形状及び長さが等しい構造、換言すれば、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとは対称構造とされている。第１の光結合点３Ａ及び第２の光結合点３Ｂには、共に同一の合分波器（光カプラ１１ａ，１１ｂ等）が設けられている。この構成により、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとの光路長を光の波長レベルで調節することを要せず、ポートＡ２，Ｂ２における位相関係が揃い、必然的に１ポートに光パワーが集約されることになる。第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂは、例えばマッハツエンダー干渉計と同様に対称な分岐・合波構造とされている。第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂをリング変調器２の直径（１０μｍ程度）の数倍のアーム長にすることで、両者の位相関係を安定させ、出力光を１ポートに導くことが可能である。
【００３３】
（実施例）
以下、本実施形態による光素子の具体的な実施例について説明する。
本実施例では、ゲインチップにはIII-V族半導体、例えばＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰを用い、一端面に反射率９８％のＨＲコートを施してＨＲ膜を形成し、他端面にＡＲコートを施してＡＲ膜を形成する。ゲインチップは、ＳＯＩ基板上に作製したテラス部上にフリップ実装を行い、ＳＯＩ基板のＳＯＩ層を加工することにより作製したシリコン細線の光導波路にバットジョイント接合される。
リング変調器としては、ＰＮ接合又はＰＩＮ接合を有する半径５μｍ程度のSi細線導波路を用い、リング変調器の第１及び第２の光導波路に付随する４つのポートを、２本ずつ３ｄＢの光カプラを用いることで合波して１本の光導波路に導く。ゲインチップ長を３００μｍ程度とし、片道３５０μｍ程度の共振器長とすることにより、ＦＰモード間隔１３０ＧＨｚのＦＰモード間隔を実現することができる。この場合、リング変調器の共振半値幅を５０ＧＨｚとすることで、レーザモードのうちの１つのみを選択的に発振させることが可能になり、なお且つ、５０ＧＨｚ程度までリング変調器の変調帯域を確保することが可能になる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、光素子の信頼性の確保と変調の電力効率の向上との双方の要請を満足しつつ、出力光パワーを大幅に増加する（特許文献１の光素子に比べて倍増する）ことができる優れた微細な光素子が実現する。
【００３５】
（第２の実施形態）
次いで、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に光素子を開示するが、多波長の光素子である点で第１の実施形態と相違する。
図８は、第２の実施形態による光素子の概略構成を示す模式図である。第１の実施形態に対応する構成部材等については図７と同じ符号を付し、詳しい説明を省略する。
【００３６】
この光素子は、利得導波路であるゲインチップ１及び複数の光変調ユニット２１1〜２１N（Ｎ≧２）と、光変調ユニット２１1〜２１N（Ｎ≧２）に光学的に接続された第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂとを備えて構成される。
光変調ユニット２１k（１≦ｋ≦Ｎ）は、光波長フィルタであるリング変調器２k及びヒータ４を備えて構成される。
【００３７】
並設されたリング変調器２1〜２Nには共通に、第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂが光学的に接続されている。第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとは、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間で形状及び長さが等しい構造、換言すれば、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとは対称構造とされている。
【００３８】
本実施形態による光素子では、第１の光導波路３ａ及び第２の光導波路３ｂを第１の光結合点で光学的に接続することにより、分岐前の第１の光導波路３ａに逆方向に光を戻すことが可能になるループミラー構造が構成される。ゲインチップ１のＨＲ膜１ａとループミラー構造で構成される光共振器により、これらの間における光路長で決定される波長間隔を持つ複数のＦＰモードでレーザ発振が起こる。この光共振器内に帯域通過特性を有するＮ個のリング変調器２1〜２Nを配設する。リング変調器２1〜２Nは、それぞれ異なる共振波長λ1，λ2，・・・，λNを持ち、共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近にそれぞれ透過ピークを有する。そのため、共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近の光についてのみ、ゲインチップ１にフィードバックをかけることができる。これにより、それぞれ共振波長λ1，λ2，・・・，λN付近のＦＰモードを発振させると同時に強度変調をかけることが可能となる。この構成により、合波機能を持った多波長の光素子が実現する。
【００３９】
本実施形態では、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間における光路長差が光波長の整数倍、ここでは両者の光路長が等しい。具体的には、第１の光結合点３Ａから第２の光結合点３Ｂの間で形状及び長さが等しい構造、換言すれば、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとは対称構造とされている。第１の光結合点３Ａ及び第２の光結合点３Ｂには、共に同一の合分波器（光カプラ１１ａ，１１ｂ等）が設けられている。この構成により、第１の光導波路３ａと第２の光導波路３ｂとの光路長を光の波長レベルで調節することを要せず、ポートＡ２，Ｂ２における位相関係が揃い、必然的に１ポートに光パワーが集約されることになる。
【００４０】
利得導波路としては、ゲインチップ１の代わりに、量子ドットを用いても良い。量子ドットを用いることにより、複数波長による発振をより安定化することが可能となる。量子ドットの代わりに量子井戸を用いても良い。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態によれば、光素子の信頼性の確保と変調の電力効率の向上との双方の要請を満足しつつ、出力光パワーを大幅に増加する（特許文献１の光素子に比べて倍増する）ことができる優れた微細な多波長の光素子が実現する。
【００４２】
以下、光素子の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００４３】
（付記１）帯域通過特性を有し、中心波長を変調する光波長フィルタと、
前記光波長フィルタに光結合された第１の光導波路及び第２の光導波路と、
一端が前記第１の光導波路又は前記第２の光導波路と接続されており、他端に反射膜を備えた利得導波路と
を含み、
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、一端の第１点及び他端の第２点で光結合する構造とされており、前記第１点から前記第２点の間における前記第１の光導波路と前記第２の光導波路との光路長差が光波長の整数倍であることを特徴とする光素子。
【００４４】
（付記２）前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で長さが等しいことを特徴とする付記１に記載の光素子。
【００４５】
（付記３）前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で形状が等しいことを特徴とする付記１又は２に記載の光素子。
【００４６】
（付記４）前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で対称構造とされていることを特徴とする付記１に記載の光素子。
【００４７】
（付記５）前記光波長フィルタを挟んだ前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路の前記第１点と前記第２点との間における透過波長領域が、発振し得る複数のレーザ発振縦モードのうちの１つを選択することが可能な大きさであり、単一のレーザ発振縦モードで発振することを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の光素子。
【００４８】
（付記６）複数の前記光波長フィルタを含み、
前記第１の光導波路及び前記第２の光導波路は、前記複数の前記光波長フィルタと光学的に接続されていることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の光素子。
【００４９】
（付記７）前記光波長フィルタは、変調信号の強度に応じて前記中心波長を変調するリング変調器であることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載の光素子。
【００５０】
（付記８）前記リング変調器は、シリコン細線の光導波路により構成され、前記光導波路中にＰ型領域及びＮ型領域を有することを特徴とする付記７に記載の光素子。
【００５１】
（付記９）それぞれ一対の第１の電極及び第２の電極を更に含み、
前記第１の電極は、前記リング変調器に設けられており、前記中心波長を変調する変調信号を入力する電極であり、
前記第２の電極は、前記中心波長のバイアス調整を行う制御信号を入力する電極であることを特徴とする付記７又は８に記載の光素子。
【００５２】
（付記１０）前記リング変調器の温度を調節して、前記中心波長のバイアス調整を行うヒータを更に含むことを特徴とする付記７〜９のいずれか１項に記載の光素子。
【符号の説明】
【００５３】
１  ゲインチップ
１ａ  ＨＲ膜
１ｂ  ＡＲ膜
１Ａ  電流注入電極
２，２1〜２N，１０２  リング変調器
２ａ，２ｂ，２ｃ  変調電極
３ａ  第１の光導波路
３ｂ  第２の光導波路
３Ａ  第１の光結合点
３Ｂ  第２の光結合点
４，１０５  ヒータ
１１ａ，１１ｂ  光カプラ
１２  光導波路
１２ａ  Ｐ型ドーピング領域
１２ｂ  Ｎ型ドーピング領域
２１1〜２１N  光変調ユニット
１０１  ＤＦＢレーザ
１０３  光パワーモニタ用ＰＤ
１０４  波長コントローラ
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２  ポート
Ｂ３  出力ポート
【図１】
2018010047.tif 000003
【図２】
2018010047.tif 000004
【図３】
2018010047.tif 000005
【図４】
2018010047.tif 000006
【図５】
2018010047.tif 000007
【図６】
2018010047.tif 000008
【図７】
2018010047.tif 000009
【図８】
2018010047.tif 000010
【図９】
2018010047.tif 000011
【図１０】
2018010047.tif 000012
【図１１】
2018010047.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月21日(2017.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で光路長が等しいことを特徴とする請求項１に記載の光素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
（付記２）前記第１の光導波路と前記第２の光導波路とは、前記第１点から前記第２点の間で光路長が等しいことを特徴とする付記１に記載の光素子。