(57)【要約】【課題】  他の半導体光装置と同一半導体基板上に集積化が容易な、ファラデー回転子を用いない光アイソレータ装置を提供すること。  【解決手段】  信号光１４の周波数を第１の周波数変換器２２で周波数変換し、第２の周波数変換器３２で元に戻し出射する。この過程で、第１の光周波数選択器２６は信号光１４を遮断するが、信号光１４に由来する第２の周波数変換光２８は透過する。しかし、第２の周波数変換光２８が反射されてなる戻り光１２は、励起光１６とは進行方向が逆なので、第２の周波数変換器３２で周波数変換されない。このため、第１の周波数選択器２６によって遮断される。【選択図】    図１
2008209543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数を有する信号光と、前記信号光と同一方向に進行し第２の周波数を有する励起光を混合し、第３の周波数を有する第１の周波数変換光を生成し、前記信号光、前記励起光、及び第１の周波数変換光からなる第１の出射光を出射する、非線形媒質からなる第１の光周波数変換器と、
第１の光周波数変換器が出射する第１の出射光が入射され、前記信号光を遮断し、前記励起光および第１の周波数変換光からなる第２の出射光を出射する第１の光周波数選択器と、
第１の光周波数選択器が出射する第２の出射光が入射され、同一方向に進行する前記励起光と第１の周波数変換光を混合し、第１の周波数を有する第２の周波数変換光を生成し、前記励起光と第１及び第２の周波数変換光からなる第３の出射光を出射する、非線形媒質からなる第２の光周波数変換器と、
第２の光周波数変換器が出射する第３の出射光が入射され、第２の周波数変換光を出射し、前記励起光及び第１の周波数変換光を遮断する第２の光周波数選択器と、
前記信号光が入射される光入射口と、
第２の周波数変換光が出射される光出射口を具備し、
第２の光周波数選択器が、第２の周波数変換光が反射され前記光出射口に戻った戻り光を透過し、
第２の光周波数変換器が、第２の光周波数選択器が透過した前記戻り光を、前記励起光と混合せずに透過し、
第１の光周波数選択器が、第２の光周波数変換器が透過した前記戻り光を遮断する光アイソレータ装置。
【請求項２】
第１及び第２の光周波数変換器が、半導体光増幅器であることを特徴とする請求項１に記載の光アイソレータ装置。
【請求項３】
第１及び第２の光周波数変換器、第１及び第２の光周波数選択器、前記光入射口および前記光出射口が同一の半導体基板上に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光アイソレータ装置。  
【請求項４】
前記基板が、インジウム燐からなる基板であることを特徴とする請求項１乃至３に記載の光アイソレータ装置。  
【請求項５】
請求項３又は４に記載の光アイソレータ装置と、
前記半導体基板上に集積化され、前記光入射口に光出射口が光学的に接続された半導体光装置を有することを特徴とする集積化半導体光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光アイソレータ装置及び集積化半導体光装置に関し、特に、他の半導体光装置と同一半導体基板上に集積化可能な光アイソレータ装置及び他の半導体光装置とその光アイソレータ装置が集積化された集積化半導体光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザや半導体光増幅器等の光能動素子を具備し光信号を発生又は処理する光装置は、光装置内（又は光装置が接続された光伝送路内）で生じる僅かな反射光すなわち戻り光によっても光能動素子の動作が不安定になる。光アイソレータは、この戻り光を遮断し光能動素子の動作を安定化するためのものである。従って、光アイソレータは光装置には必須の光部品であり、特に半導体レーザや半導体光増幅器を備えた光装置では、その光出射口には必ず光アイソレータが接続されている。
【０００３】
光アイソレータ１は、図８に示すように一対の光偏光子２，４とファラデー回転子１０によって構成されている。そして、ファラデー回転子１０には、光の進行方向に平行な磁界６が印加されている。
【０００４】
光アイソレータ１では、第１の偏光子２の透過軸３が、入射光８の偏光方向９と一致するように設定されている。このため入射光８は、第１の偏光子２を通過する。入射光８が次に通過するファラデー回転子１０では、偏波回転角度が４５°に設定されている。従って、ファラデー回転子１０を通過した入射光８は、偏波方向が４５°回転している。次に、入射光８は第２の偏光子４に入射する。第２の偏光子４の透過軸５は、４５°傾けられている。このため入射光８は、第２の偏光子４を通過し光アイソレータ１から出射される。
【０００５】
光装置内（又は光装置が接続された光伝送路）で生じた戻り光１２は、光アイソレータ１に入射し第２の偏光子４を通過する。戻り光１２は、ファラデー回転子１０に入射し偏波面が更に４５°回転する。このためファラデー回転子１０を通過して時点で、戻り光１２の偏波面は、入射光の最初の偏波面に対して９０°回転している。すなわち、戻り光１２の偏波方向１３は第１の偏光子２の透過軸３と直交している。このため、戻り光１２は、第１の偏光子２を通過することができない。従って、戻り光１２が、光アイソレータ１の入射口から出射されることはない。
【０００６】
このようにして光アイソレータ１は戻り光を遮断し、光アイソレータ１に接続された半導体光装置の動作を安定化する。  
【特許文献１】特開２００５−３１５９９３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
光アイソレータ１を構成するファラデー回転子１０は、ＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガーネット）等の磁性体によって構成される。このような磁性体を半導体基板上に形成し、半導体光装置と光アイソレータを集積化しようとする試みがなされている（特許文献１）。しかし、この試みは未だ研究段階に止まっている。
【０００８】
しかも、ファラデー回転子１０を機能させるためには、強い磁場を印加する必要がある。この磁場を発生するため、強磁性金属を半導体基板上に形成することが必要である。しかし、半導体光装置が形成された基板上に金属を形成してしまうと、光損失が大きくなり半導体光装置の機能が損なわれてしまう。
【０００９】
このように、ファラデー回転子１０からなる光アイソレータと半導体光装置を同一半導体基板上に集積化することは極めて困難である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ファラデー回転子を必要としない、他の半導体光装置との同一半導体基板上への集積化が容易な、光アイソレータ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の側面は、光アイソレータ装置において、第１の周波数を有する信号光と、前記信号光と同一方向に進行し第２の周波数を有する励起光を混合し、第３の周波数を有する第１の周波数変換光を生成し、前記信号光、前記励起光、及び第１の周波数変換光からなる第１の出射光を出射する、非線形媒質からなる第１の光周波数変換器と、第１の光周波数変換器が出射する第１の出射光が入射され、前記信号光を遮断し、前記励起光および第１の周波数変換光からなる第２の出射光を出射する第１の光周波数選択器と、第１の光周波数選択器が出射する第２の出射光が入射され、同一方向に進行する前記励起光と第１の周波数変換光を混合し、第１の周波数を有する第２の周波数変換光を生成し、前記励起光と第１及び第２の周波数変換光からなる第３の出射光を出射する、非線形媒質からなる第２の光周波数変換器と、第２の光周波数変換器が出射する第３の出射光が入射され、第２の周波数変換光を出射し、前記励起光及び第１の周波数変換光を遮断する第２の光周波数選択器と、前記信号光が入射される光入射口と、第２の周波数変換光が出射される光出射口を具備し、第２の光周波数選択器が、第２の周波数変換光が反射され前記光出射口に戻った戻り光を透過し、第２の光周波数変換器が、第２の光周波数選択器が透過した前記戻り光を、前記励起光と混合せずに透過し、第１の光周波数選択器が、第２の光周波数変換器が透過した前記戻り光を遮断することを特徴とする。
【００１２】
第１の側面によれば、ファラデー回転子を用いずに、半導体基板上に形成可能な半導体光装置のみによって光アイソレータを構成することができるので、半導体光装置と光アイソレータを同一半導体基板上に集積化することが可能になる。
【００１３】
本発明の第２の側面は、第１の側面における光アイソレータ装置において、第１及び第２の光周波数変換器が、半導体光増幅器であることを特徴とする。
【００１４】
第１の側面によれば、第１及び第２の光周波数変換器が小型になるので、光アイソレータ装置全体の小型化が可能になる。
【００１５】
第３の側面は、第１乃至第２の側面における光アイソレータ装置において、第１及び第２の光周波数変換器、第１及び第２の光周波数選択器、前記光入射口および前記光出射口が同一の半導体基板上に形成されたことを特徴とする。
【００１６】
第３の側面によれば、ファラデー回転子を用いずに、半導体光装置と光アイソレータを同一半導体基板上に集積化することが可能になる。
【００１７】
第４の側面は、第１乃至３の光アイソレータ装置において、前記基板が、インジウム燐からなる基板であることを特徴とする。
【００１８】
第５の側面は、第３又は第４の側面における光アイソレータ装置と、前記半導体基板上に集積化され、前記光入射口に光出射口が光学的に接続された半導体光装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ファラデー回転子を用いずに、半導体基板上に形成可能な半導体光装置のみによって光アイソレータを構成することができるので、他の半導体光装置と光アイソレータを同一半導体基板上に集積化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２１】
（基本構成）
図１は、本実施の形態に係る光アイソレータ装置の概念図である。
【００２２】
本実施の形態に係る光アイソレータ装置１１は、第１の周波数ｆ１を有する信号光１４と、前記信号光と同一方向に進行し第２の周波数ｆ２を有する励起光１６を混合し、第３の周波数ｆ３を有する第１の周波数変換光１８を生成し、信号光１４、励起光１６、及び第１の周波数変換光１８からなる第１の出射光２０を出射する、非線形媒質（例えば半導体光増幅器）からなる第１の光周波数変換器２２を備えている。
【００２３】
また、本実施の形態に係る光アイソレータ装置１１は、第１の光周波数変換器２２が出射する第１の出射光２０が入射され、信号光１４を遮断し、励起光１６および第１の周波数変換光１８からなる第２の出射光２４を出射する第１の光周波数選択器２６を備えている。
【００２４】
また、本実施の形態に係る光アイソレータ装置１１は、第１の光周波数選択器２６が出射する第２の出射光２４が入射され、励起光１６と第１の周波数変換光１８を混合し、第１の周波数ｆ１を有する第２の周波数変換光２８を生成し、励起光１６と第１および第２の周波数変換光１８,２８からなる第３の出射光３０を出射する、非線形媒質（例えば半導体光増幅器）からなる第２の光周波数変換器３２を具備している。
【００２５】
また、第２の光周波数変換器３２が出射する第３の出射光３０が入射され、第２の周波数変換光２８を出射し、励起光１６と第１の周波数変換光１８を遮断する第２の光周波数選択器３４を具備している。
【００２６】
更に、本実施の形態に係る光アイソレータ装置１１は、信号光１４が入射される光入射口３６と、第２の周波数変換光が出射される光出射口３８を具備している。
【００２７】
そして、本実施の形態に係る光アイソレータ装置１１では、第２の光周波数選択器３４が、第２の周波数変換光が反射され光出射口３８に戻った戻り光１２を透過し、第２の光周波数変換器３２が、第２の光周波数選択器３４が透過した戻り光１２を、励起光１６と混合せずに透過し、第１の光周波数選択器２６が、第２の光周波数変換器３２が透過した戻り光１２を遮断する。
【００２８】
このような構成を採用することにより、本実施の形態に係る光アイソレータ装置１１は、光入射口３６から戻り光１２が出射されることを阻止し、光アイソレータとして機能する。
【００２９】
しかも、本実施の形態に係る光アイソレータ装置１１、半導体光増幅器等の半導体基板上に形成可能な半導体光装置のみによって構成可能である。このため、本実施の形態に係る光アイソレータ装置は、半導体基板上への集積化が容易である。
図１に示した構成は、信号光１４と励起光１６を予め合波し、光入射口３６から両者を入射する構成になっている。しかし、励起光１６は、同一基板上に集積化した光発生装置、例えば半導体レーザによって供給してもよい。
【００３０】
次に、上記構成によって、どうのようにして光アイソレータ機能が実現されるか、その原理を説明する。
（原理）
以下、本実施の形態における光アイソレータ装置の原理について、図１にしたがって説明する。
【００３１】
本実施の形態における光アイソレータ装置の動作原理を、信号光１４の挙動に注目して説明する。
【００３２】
（１）概  要
まず、動作原理の概要を説明する。
【００３３】
図１に示すように、信号光１４の周波数は、まず第１の光周波数変換器２２によってｆ１からｆ３に変換される（すなわち、信号光１４が、第１の周波数変換光に変換される。）。更に、第２の光周波数変換器３２によって、周波数がｆ３から元の周波数ｆ１に戻され、光出射口２８から出射される（すなわち、第１の周波数変換光が第２の周波数変換光に変換される。）。
【００３４】
から周波数変換光２８として出力される。
【００３５】
この過程で、信号光１４は、第１の光周波数選択器２６によって除去される。また、第１の周波数変換光１８及び励起光１６は、第２の光周波数選択器３４によって除去される。
【００３６】
一方、光アイソレータ装置１１に再入射した戻り光１２は、第２の周波数変換光２８と同じ周波数ｆ１を有しているので、第２の光周波数選択器３４は通過することができる。しかし、周波数ｆ１の信号光１４を遮断する第１の光周波数選択器２６は通過することができない。
【００３７】
しかも、戻り光１２は励起光１６と逆方向に進行するため、第２の周波数変換器３２によって周波数ｆ１がｆ３に変換されることもない。すなわち、戻り光１２が、第２の周波数変換器３２によって第１の光周波数選択器２６を透過可能な周波数ｆ３に変換されることもない。
【００３８】
その結果、戻り光１２は第１の光周波数選択器２６を透過することができず、光入射口３６に到達することができない。すなわち、戻り光１２（又は、戻り光１２に由来する光）が、入射口３６から出射されることはない。従って、図１に示す光アイソレートでは、光アイソレート機能が実現される。
【００３９】
以上が、本実施の形態における光アイソレータ装置の原理の概要である。以下、この原理を詳しく説明する。
【００４０】
（２）詳  細
まず、周波数ｆ１を有する信号光１４が、入射口３６を経由して、例えば半導体光増幅器等からなる光周波数変換器２２に入射する。光周波数変換器２２には、周波数ｆ２を有する励起光１６も入射される。但し、励起光１６は必ずしも外部から入射する必要はなく、例えば光アイソレータ装置１１が分布帰還型半導体レーザを備え自ら生成してもよい。但し、励起光１６は、信号光１４と同一方向に進行するものでなければならない。
第１の光周波数変換器２２は、図１及び表１に示すように、周波数ｆ１の信号光１４と周波数ｆ２の励起光１６を混合（四光波混合）し、周波数ｆ３（＝２ｆ２-ｆ１）を有する第１の周波数変換光１８を生成し、信号光１４及び励起光１６を一緒に第１の周波数変換光１８を出射する。尚、表１は、第１及び第２の光周波数変換器２２，３２の動作を説明する表である。
【００４１】
【表１】
2008209543.tif 000003
信号光１４、励起光１６、及び第１の周波数変換光１８からなる出射光２０は、第１の周波数選択器２６に入射する。第１の周波数選択器２６は、図１及び表２に示すように、周波数ｆ１の信号光１４を遮断し、周波数ｆ２の励起光１６および周波数ｆ３の第１の周波数変換光１８透過する。尚、表２は、第１及び第２の光周波数選択器２６，３４の動作を説明する表である。
【００４２】
【表２】
2008209543.tif 000004
第１の周波数選択器２６を透過した励起光１６および第１の周波数変換光１８は、例えば半導体光増幅器からなる第２の光周波数変換器３２に入射する。第２の光周波数変換器３２は、図１及び表１に示すように、同一方向に進行する励起光１６と第１の周波数変換光１８を混合（四光波混合）し、周波数ｆ１（＝２ｆ２-ｆ３）を有する新たな周波数変換光２８を生成する。
【００４３】
すなわち、周波数変換光２８は、２つの光周波数変換器２２，３２によって、信号光１４が順次周波数変換されたものである。ここで、光周波数変換器２２，３２で用いられる励起光が同じものなので、第２の周波数変換光２８の周波数は、信号光１４の周波数と同じ周波数ｆ１になる。
第２の光周波数変換器３２からは、励起光１６と両方の周波数変換光１８，２８が出射される。しかし、図１及び表２に示すように、第２の光周波数選択器３４によって周波数ｆ３の第１の周波数変換光１８と周波数ｆ２の励起光１６は遮断され、信号光１４と同じ周波数ｆ１を有する第２の周波数変換光２８のみが第２の光周波数選択器３４透過する。
【００４４】
第２の周波数変換光２８は、光アイソレータ装置１１の光出射口３８から出射され、光アイソレータ装置１１が備え付けられた光装置内（図示せず）に入射する。第２の周波数変換光２８は、この光装置の内部又は光装置が接続された光伝送路内で反射され、光出射口３８に戻り光１２として再入射する。
【００４５】
戻り光１２は、第２の周波数変換光２８が反射されたものである。従って、その周波数は第２の周波数変換光２８と同じｆ１である。このため戻り光１２は、第２の光周波数選択器３４を透過する（図１及び表２参照）。
【００４６】
次に、第２の光周波数選択器３４を透過した戻り光１２は、第２の光周波数変換器３２に入射する。しかし、以下に説明するように、戻り光１２は、励起光１６とは進行方向が逆なので第２の光周波数変換器３２によっては周波数変換されない。従って、第２の光周波数変換器３２は、戻り光１２に基づく周波数変換光は生成せずに、戻り光１２のみ第１の光周波数選択器２６に出射する。
【００４７】
第２の光周波数変換器３２を出射した戻り光１２は、第１の光周波数選択器２６に入射する。ここで周波数ｆ１を有する戻り光１２は、第１の光周波数選択器２６によって遮断される（図１及び表２参照）。
【００４８】
従って、戻り光１２は、光アイソレータ装置１１の光入射口３６に到達することはできない。このようにして、図１に示すような構成によって、光アイソレートとしての機能が実現される。
【００４９】
（３）光周波数変換器の動作
次に、第１及び第２の光周波数変換器２２，３２が、戻り光１２を周波数変換しない理由について説明する。
【００５０】
第１及び第２の光周波数変換器２２，３２は、例えば半導体光増幅器のように、三次の非線形感受率が大きな（少なくても、零ではない）非線形媒質によって構成される。そして、第１及び第２の光周波数変換器２２，３２は、入射光（プローブ光）と強い励起光（ポンプ光）を、三次の非線形効果によって混合（四光波混合）し、周波数変換光を生成する。
【００５１】
非線形媒質の分極は、光の電界に対して非線形に応答する。従って、非線形媒質中には、プローブ光およびポンプ光とは異なった周波数で振動する非線形分極が励起される。この様な周波数で振動する非線形分極が励起源となって、プローブ光およびポンプ光とは異なる周波数で振動する光すなわち周波数変換光が発生する。
【００５２】
光周波数変換器の通常の動作条件では、非線形分極は、プローブ光およびポンプ光の進行方向に沿って均一に分布している。すなわち非線形分極による周波数変換光の励起源は、プローブ光およびポンプ光の進行方向に沿って分布している。このように分布している励起源が生成する光の位相が揃うと、プローブ光の進行にしたがって周波数変換光が成長する。すなわち、周波数変換が実現される。このように、非線形分極によって生成される光の位相が揃うことは、位相整合と呼ばれている。
【００５３】
プローブ光およびポンプ光の周波数が接近している場合、非線形媒質の屈折率分散は無視し得る。従って、このような場合、位相整合条件は無視することができる。例えば、半導体光増幅器からなる光周波数変換器では、プローブ光とポンプ光の周波数差が、波長換算で数十nmしかない。従って、位相整合条件を考慮する必要なない。
【００５４】
しかし、これは、プローブ光とポンプ光の進行方向が一致する通常の使用状態が前提となる。プローブ光とポンプ光の進行方向が逆の場合には、たとえ屈折率差がなくても位相整合条件は満たされない。従って、このような場合には、周波数変換光は生成されない。
本実施の形態では、戻り光１２と励起光１６は進行方向が逆である。このため、第１および第２の光周波数変換器２２，３２は、戻り光１２を周波数変換しない。
【００５５】
（３）位相整合条件
最後に、プローブ光とポンプ光の進行方向が逆の場合には、位相整合条件が満たされない理由について説明する。
【００５６】
最初に、プローブ光とポンプ光の進行方向が一致する場合について、位相整合条件とはどのようなものであるか、マックスウェルの方程式に基づいて詳しく説明する。次に、プローブ光とポンプ光の進行方向が逆の場合、位相整合条件が満たされなくなる理由について説明する。
【００５７】
広く知られているように、光の電界強度Ｅ（ｚ，ｔ）を記述する方程式は、マックスウェルの方程式に基づいて、次式のように表される。
【００５８】
【数１】
2008209543.tif 000005
ここで、ｚは、光の進行方向に沿った座標である。また、ｔは時間である。また、Ｄ（ｚ，ｔ）は、電束密度である。μ０は、真空の透磁率である。
【００５９】
電束密度は次式で表すことができる。
【００６０】
【数２】
2008209543.tif 000006
ここでε０は、真空の誘電率である。Ｐは分極である。
【００６１】
この分極Ｐ（ｚ，ｔ）は、次式のように、電界強度Ｅ（ｚ，ｔ）に対する線形部分と非線形な部分に分けて表すわすことができる。
【００６２】
【数３】
2008209543.tif 000007
ここで、χ１は電気感受率である。ＰＮＬ（ｚ，ｔ）は、非線形分極である。式（３）を、式（１）に代入して整理すると、次式のような非線形媒質中での光の伝播方程式が得られる。
【００６３】
【数４】
2008209543.tif 000008
ここでεは、非線形媒質の誘電率であり、ε＝ε０＋χ１である。
【００６４】
更に、非線形分極ＰＮＬ（ｚ，ｔ）は、次式で表すことができる。
【００６５】
【数５】
2008209543.tif 000009
四光波混合が起きている時の電界強度Ｅ（ｚ，ｔ）は、ポンプ光Ｅｐ（ｚ，ｔ）、プローブ光Ｅｓ（ｚ，ｔ）、及び周波数変換光Ｅｃ（ｚ，ｔ）の和で表すことができる。すなわち、電界強度Ｅ（ｚ，ｔ）は、次式で表ことができる。
【００６６】
【数６】
2008209543.tif 000010
ここで、ポンプ光Ｅｐ（ｚ，ｔ）を次式で表すことがきる。
【００６７】
【数７】
2008209543.tif 000011
ωｐおよびｋｐは、夫々ポンプ光の角振動数（＝２π／振動数）および波数（＝２π／波長）である。また、ｉは純虚数である。但し、ωｐおよびｋｐは正の実数である。
【００６８】
同様に、プローブ光Ｅｓ（ｚ，ｔ）を次式で表すことができる。
【００６９】
【数８】
2008209543.tif 000012
ωｓおよびｋｓは、夫々プローブ光の角振動数（＝２π／振動数）および波数（＝２π／波長）である。但し、ωｓおよびｋｓは正の実数である。
【００７０】
同様に、周波数変換光Ｅｃ（ｚ，ｔ）は次式で表すことができる。
【００７１】
【数９】
2008209543.tif 000013
ωｃおよびｋｃは、夫々プローブ光の角振動数（＝２π／振動数）および波数（＝２π／波長）である。但し、ωｃおよびｋｃは正の実数である。
【００７２】
次に、式（６）に式（７）〜式（９）を代入し、四光波混合状態における電界強度Ｅ（ｚ，ｔ）を求める。次に、得られたＥ（ｚ，ｔ）を式（４）の左辺に代入する。その結果は、三つの角周波数ωｐ，ωｓ，ωｃで振動する電界成分の和になる。
【００７３】
ここで、角周波数ωｃで振動する成分を抽出し、次式のような仮定をおく。
【００７４】
【数１０】
2008209543.tif 000014
この式は、Ｅｃ（ｚ）が、振動成分exp{i(ωｃｔ-ｋｃｔ)}+ exp{-i(ωｃｔ-ｋｃｔ)}に比べて穏やかに変化することを意味する。更に、ｋｃ＝ωｃμ０εを考慮すると、式（４）の左辺を近似する次式が得られる。
【００７５】
【数１１】
2008209543.tif 000015
ここで、ｃ．ｃ．は複素共役数を表す。
【００７６】
次に、式（４）の右辺すなわち非線形分極ＰＮＬ（ｚ，ｔ）について考える。
【００７７】
非線形分極ＰＮＬ（ｚ，ｔ）は、式（５）によって表される。四光波混合は三次の非線形効果なので、式（５）の右辺第２項に着目する。
【００７８】
そこで、式（５）の右辺第２項に式（６）を代入する。すると、式（５）の右辺第２項（Ｐ（３）ＮＬ（ｚ，ｔ））は次式のようになる。
【００７９】
【数１２】
2008209543.tif 000016
但し、以下のような仮定をおく。すなわち、式（１２）では、Ｅｃ（ｚ，ｔ）は無視されている。
【００８０】
【数１３】
2008209543.tif 000017
次に、式（１２）に式（７）〜（９）を代入する。ここで、三倍波Ｅ３ｐ（ｚ，ｔ）および  Ｅ３ｓ（ｚ，ｔ）は無視する。
【００８１】
またＥｐ（ｚ，ｔ）＞＞  Ｅｓ（ｚ，ｔ）なので、Ｅｐ（ｚ，ｔ）・  Ｅ２ｓ（ｚ，ｔ）は無視することができる。
【００８２】
従って、式（１２）は次式のようになる。
【００８３】
【数１４】
2008209543.tif 000018
第一項は、ポンプ光やプローブ光に比べて３倍近くの振動数をもっている。従って、この項によって励起される光は周波数が高く、殆ど基板や非線形媒質によって吸収してしまう。
【００８４】
第３項は、プローブ光と同じ周波数を有している。従って、この項には、プローブ光を増幅する作用はあるが、周波数変換光を生成する作用ない。
【００８５】
従って、式（１４）で表される非線形分極Ｐ（３）ＮＬ（ｚ，ｔ）の内で、周波数変換光の励起源となりうるのは第２項のみである。
【００８６】
従って、周波数変換光が生成されている状態では、次式が成立する。
【００８７】
【数１５】
2008209543.tif 000019
ここで式（４）の右辺に式（１４）を代入し、角周波数ωｃ（＝２ωｐ−ωｓ）で振動する成分を抽出する。抽出した成分は、式（４）の左辺において角周波数ωｃ振動する項を表す式（１１）に等しい。従って、次式が得られる。
【００８８】
【数１６】
2008209543.tif 000020
ここで、式（１６）の両辺を次式で割る。
【００８９】
【数１７】
2008209543.tif 000021
すると式（１５）が成立するので、次式の微分方程式が得られる。
【００９０】
【数１８】
2008209543.tif 000022
但し、式（１８）を導く際、次式を考慮する。
【００９１】
【数１９】
2008209543.tif 000023
ここで、Δｋは次式で定義される変数である。
【００９２】
【数２０】
2008209543.tif 000024
次に、式（１８）の微分方程式を解き、周波数変換光の強度のＥｐ（ｚ，ｔ）・Ｅ＊ｐ（ｚ，ｔ）を算出すと次式が得られる。
【００９３】
【数２１】
2008209543.tif 000025
式（２１）の右辺は、よく知られているようにΔｋ＝０の場合に、著しく大きな値となる関数である。従って、ｋｃ＝２ｋｐ-ｋｓが満たされた場合、大きな周波数変換光が得られることになる。一方、Δｋ＝０が成立しない場合、生成される周波数変換光は極めて小さく無視することができる。
【００９４】
このΔｋ＝０という条件が満たされることを、位相整合と呼ぶ。
【００９５】
ところで、式（１５）に示した通りωｃ＝２ωｐ−ωｓである。しかも上述したように、光周波数変換器が半導体増幅器で構成されている場合には、屈折率分散は無視できる。従って、ｋｃ＝２ｋｐ−ｋｓも成立する。このため、Δｋ＝０となり周波数変換光が発生する。
【００９６】
以上が四光波混合による周波数変換の原理である。
【００９７】
ここで、ポンプ光とプローブ光が逆方向に進行する場合について考える。この場合、式（２０）に相当する条件は、ｋｓを−ｋｓで置き換えたものでなる。すなわち、プローブ光の進行方向がポンプ光と逆の場合、式（２０）は次式のようになる。
【００９８】
【数２２】
2008209543.tif 000026
従って、もはやΔｋ＝０は成立しない。従って、プローブ光の進行方向がポンプ光と逆の場合には、周波数変換光は生成されない。
【００９９】
すなわち、プローブ光とポンプ光の進行方向が逆の場合、位相整合条件は満たされない。
【０１００】
（実施の形態例１）
（１）構  成
本実施の形態例は、他の半導体光装置と同一半導体基板上に集積化可能な光アイソレータ装置に係るものである。図２は、本実施の形態例における光アイソレータ装置１１の平面構造を表した模式図である。
【０１０１】
本実施の形態における光アイソレータ装置１１は、図２に示すように、ＩｎＰ基板４２の上に形成され複数の半導体光装置によって構成されている。
【０１０２】
光アイソレータ装置１１は、第１の周波数ｆ１（波長１．５５μｍ）を有する信号光１４と、この信号光と同一方向に進行し第２の周波数ｆ２（波長１．５７μｍ）を有する励起光１６を混合し、第３の周波数ｆ３（波長１．５９μｍ）を有する第１の周波数変換光１８を生成し、信号光１４、励起光１６、及び第１の周波数変換光１８からなる第１の出射光２０を出射する、半導体光増幅器４４（非線形媒質）からなる第１の光周波数変換器２２を備えている。
【０１０３】
また、光アイソレータ装置１１は、励起光１６を生成する、分布帰還型（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ；ＤＦＢ）半導体レーザ４３を備えている。また、光アイソレータ装置１１は、信号光１４と励起光１６を結合し第１の光周波数変換器２２に出射する多モード干渉  （Ｍｕｌｔｉ  Ｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｃｏｕｐｌｅｒ；  ＭＭＩ）カプラ５４を備えている。
【０１０４】
また、光アイソレータ装置１１は、第１の光周波数変換器２２が出射する第１の出射光２０が入射され、信号光１４を遮断し、励起光１６および第１の周波数変換光１８からなる第２の出射光２４を出射する、アレイ導波路回折格子４６（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ；ＡＷＧ）と多モード干渉カプラ４８カプラからなる第１の光周波数選択器２６を備えている。
【０１０５】
また、光アイソレータ装置１１は、第１の光周波数選択器２６が出射する第２の出射光２４が入射され、同一方向に進行する励起光１６と第１の周波数変換光１８を混合し、第１の周波数ｆ１（波長１．５５μｍ）を有する第２の周波数変換光２８を生成し、励起光１６と第１及び第２の周波数変換光１８,２８からなる第３の出射光３０を出射する、半導体光増幅器５０（非線形媒質）からなる第２の光周波数変換器３２を備えている。
【０１０６】
また、光アイソレータ装置１１は、第２の光周波数変換器３２が出射する第３の出射光３０が入射され、第２の周波数変換光２８を出射し、励起光１６及び第１の周波数変換光１８を遮断するアレイ導波路回折格子５２からなる第２の光周波数選択器３４を備えている。
【０１０７】
また、光アイソレータ装置１１は、信号光１４が入射される光入射口３６と、第２の周波数変換光が出射される光出射口３８を具備している。
【０１０８】
更に、光アイソレータ装置１１は、上述した各半導体光装置を光学的に接続する複数の光導波路５６，５９，６１，６３，６５，６７，６９，７１，７３を備えている。
【０１０９】
（２）動  作
次に、本実施の形態例に係る光アイソレータ装置１１の動作について説明する。
【０１１０】
まず、波長１．５７μｍで光強度２０ｍＷの励起光１６が、分布帰還型半導体レーザ４３によって生成される。生成された励起光１６は、光導波路５９を通って、ＭＭＩカプラ５４の一方側の光入射口に入射する。
【０１１１】
一方、波長１．５５μｍで光強度1mWの信号光１４が、光アイソレータ装置１１の光入射口３６に入射する。光入射口３６に入射した信号光１４は、光導波路５６を通って、ＭＭＩカプラ５４の他方側の光入射口に入射する。
【０１１２】
励起光１６と信号光１４は、ＭＭＩカプラ５４によって結合され、光導波路６１に出射される。光導波路６１に出射された励起光１６と信号光１４は、第１の光周波数変換器２２に入射する。
【０１１３】
第１の光周波数変換器２２に入射した信号光１４と励起光１６は、第１の光周波数変換器２２内を同一方向に進行する。そして、信号光１４と励起光１６は、非線形媒質として機能する半導体増幅器４４からなる光周波数変換器２２によって混合（四光波混合）され、第３の周波数ｆ３（波長１．５９μｍ）を有する第１の周波数変換光１８が生成される。ここで、信号光１４から第１の周波数変換光１８への変換効率は、−５ｄＢである。
【０１１４】
次に、信号光１４、励起光１６、および第１の周波数変換光１８からなる第１の出射光２０が、第１の光周波数変換器２２から光導波路６３に出射される。
【０１１５】
次に、光導波路６３に出射された第１の出射光２０は、第１の光周波数選択器２６を構成するアレイ導波路回折格子４６に入射する。第１の出射光２０を構成する励起光１６は、アレイ導波路回折格子４６の第１の光出射口から出射され、光導波路６７を通って、第１の光周波数選択器２６を構成するＭＭＩカプラ４８の一方側の光入射口に入射する。
【０１１６】
また、第１の出射光２０を構成する第１の周波数変換光１８は、アレイ導波路回折格子４６の第２の光出射口から出射され、光導波路６５を通って、第１の光周波数選択器２６を構成するＭＭＩカプラ４８の他方側の光入射口に入射する。
【０１１７】
一方、第１の出射光２０を構成する信号光１４は、アレイ導波路回折格子４６の図示されていない第３の光出射口から出射される。しかし、アレイ導波路回折格子４６の第３の光出射口は、ＭＭＩカプラ４８には接続されていない。従って、信号光１４はＩｎＰ基板中に廃棄される。
【０１１８】
ＭＭＩカプラ４８の一方側および他方側の光入射口に入射した励起光１６及び第１の光周波数変換光１８は、このようにしてＭＭＩカプラ４８によって結合される。そして、励起光１６と第１の周波数変換光１８からなる第２の出射光２４が、第１の光周波数選択器２６から光導波路６９に出射される。
【０１１９】
すなわち、第１の光周波数選択器２６によって、第１の光周波数変換器２２が出射する第１の出射光２０中の信号光１４は遮断され、励起光１６および第１の周波数変換光１８は第２の出射光２４として光導波路６９に出射される。
【０１２０】
次に、光導波路６９に出射された第２の出射光２４は、半導体光増幅器５０からなる第２の光周波数変換器３２に入射する。
【０１２１】
第２の光周波数変換器３２に入射した励起光１６と第１の周波数変換光１８は、光周波数変換器３２内を同一方向に進行する。そして、励起光１６と第１の周波数変換光１８は、非線形媒質として機能する半導体増幅器５０からなる第２の光周波数変換器３２によって混合（四光波混合）され、第１の周波数ｆ１（波長１．５５μｍ）を有する第２の周波数変換光２８が生成される。ここで、第１の周波数変換光１８から第２の周波数変換光２８への変換効率は、−５ｄＢである。
【０１２２】
次に、励起光１６と第１及び第２の周波数変換光１８，２８からなる第３の出射光３０が、第２の光周波数変換器３２から光導波路７１に出射される。
【０１２３】
次に、光導波路７１に出射された第２の出射光３０は、アレイ導波路回折格子５２からなる第２の光周波数選択器３４に入射する。第３の出射光３０を構成する第２の周波数変換光２８（波長１．５５μｍ）は、アレイ導波路回折格子５２の第１の光出射口から出射され、光導波路７３を通って、光アイソレータ装置１１の光出射口３８から出射される。
【０１２４】
一方、第３の出射光３０を構成する励起光１６（波長１．５７μｍ）及び第１の周波数変換光１８（波長１．５９μｍ）は、アレイ導波路回折格子５２の図示しない第２及び３の光出射口から出射される。しかし、アレイ導波路回折格子５２の第２及び３の光出射口は、光アイソレータ装置１の光出射口３８には接続されていない。このため、励起光１６及び第１の周波数変換光１８は、ＩｎＰ基板中に廃棄される。
【０１２５】
すなわち、第２の光周波数変換器３２が出射する第３の出射光３０は、第２の光周波数選択器３４に入射される。そして、第３の出射光３０を構成する第２の周波数変換光２８は、第２の光周波数選択器３４から出射され、光アイソレータ装置１１の光出射口３８から出射される。一方、第３の出射光３０を構成する励起光１６及び第１の周波数変換光１８は、第２の光周波数選択器３４によって遮断される。
【０１２６】
光出射口３８から出射された第２の周波数変換光２８は、図示されていない光装置内に送出される。その後、第２の周波数変換光２８は、その伝播経路上に存在する光学部材等の接続点で反射され、光出射口３８に戻り光１２として再入射する。
【０１２７】
光出射口３８に入射した戻り光１２は、光導波路７３を通って、第２の光周波数選択器３４を構成するアレイ導波路回折格子５２の第１の光出射口に入射する。アレイ導波路回折格子５２の第１の光出射口に入射した戻り光は、アレイ導波路回折格子５２内を同じ周波数ｆ１を有する第２の周波数変換光２８とは逆の経路を辿り、アレイ導波路回折格子５２の光入射口から光導波路７１に出射される。すなわち、戻り光１２は、第２の光周波数選択器３４を透過する。但し、アレイ導波路回折格子５２の透過率は、あまり高くなく−１３ｄＢである。
【０１２８】
光導波路７１に出射された戻り光１２は、光増幅器５０からなる第２の光周波数変換器３２に入射する。
【０１２９】
光導波路７１から入射した戻り光１２は、光周波数変換器３２内を、光導波路７１とは反対側に接続された光導波路６９から入射する励起光１６と逆方向に進行する。このため、戻り光１２は励起光１６とは混合されず、光周波数変換器３２を透過し、光導波路６９に出射される。
【０１３０】
光導波路６９に出射された戻り光１２は、第１の光周波数選択器２６を構成するＭＭＩカプラ４８に入射する。ＭＭＩカプラ４８に入射した戻り光１２は、光導波路６５および光導波路６７に出射される。
【０１３１】
光導波路６５および光導波路６７に出射された戻り光１２は、第１の光周波数選択器２６を構成するアレイ導波路回折格子４６の第１及ぶ第２の光出射口に入射する。アレイ導波路回折格４６の第１及ぶ第２の光出射口に入射した戻り光１２は、アレイ導波路回折格子内を導波路６３の接続された光入射口に向かって進む。
【０１３２】
しかし、戻り光１２の周波数（波長１．５５μｍ）は、アレイ導波路回折格子４６の第３の光出射口に出射される信号光１４の周波数（波長１．５５μｍ）と同じである。従って、第１および第２の光出射口に入射された戻り光１４は、光導波路６３の接続された（アレイ導波路回折格４６の）光入射口に到達することはない。すなわち、戻り光１２は、第１の光周波数選択器２６によって遮断される。この時、戻り光１２は−４０ｄＢ減衰する。
【０１３３】
このため、戻り光１２は、光アイソレータ装置１１内を、これ以上進行することはない。すなわち、戻り光１２は、光入射口３６には到達しない。このようにして、光アイソレートとしての動作が実現される。なお、光アイソレータ装置１１の分離比は、以上の説明から明らかなように、−５３ｄＢ（＝−１３ｄＢ−４０ｄＢ）である。
【０１３４】
本実施の形態例における光アイソレータ装置１１は、総て半導体基板上に形成可能な半導体光装置によって構成されている。従って、本実施の形態例における光アイソレータ装置１１は、他の半導体光装置と共に半導体基板上に集積化可能である。
【０１３５】
（実施の形態例２）
本実施の形態例は、上述した光アイソレータ装置１１と他の半導体光装置が集積化された集積化半導体光装置５８に係るものである。
【０１３６】
（１）装置構成
図３は、本実施の形態例における集積化半導体光装置５８の斜視図である。
【０１３７】
集積化半導体光装置５８は、実施の形態例１で説明した光アイソレータ装置１１と、光アイソレータ装置１１が形成された半導体基板（ｎ型ＩｎＰ基板４２）上に形成された半導体モードロックレーザ６０によって構成されている。更に、光アイソレータ装置１１の光入射口には、半導体モードロックレーザ６０の光出射口３６が、光導波路５６を介して光学的に接続されている。
【０１３８】
光アイソレータ装置１１の構成は、実施の形態例１に示したものと同じである。ここで、分布帰還型半導体レーザ４３及び半導体光増幅器４４、５０の活性層は、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ多重量井戸活性層によって構成されている。また、ＭＭＩ４８，５４、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）４６，５２、及び光導波路５６，５９，６１，６３，６５，６７,６９，７１，７３は、ＩｎＧａＡｓコア層とi−ＩｎＰクラッド層によって構成されている。また、半導体光増幅器４４、５０の長さは１ｍｍである。
【０１３９】
一方、半導体モードロックレーザ６０は、利得部６２と可飽和吸収部６４によって構成されている。利得部６２の活性層及び可飽和吸収部６４の光吸収層は、分布帰還型半導体レーザ４３及び半導体光増幅器４４、５０の活性層と同じＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ多重量井戸活性層によって構成されている。
【０１４０】
なお、光アイソレータ装置１１及び半導体モードロックレーザ６０は、鉄（Ｆｅ）がドーピングされた高抵抗ＩｎＰ６６によって埋め込まれている。
【０１４１】
（２）使用方法
次に、本実施の形態例における集積化半導体光装置５８の使用方法について説明する。
【０１４２】
集積化半導体光装置５８は、従来の光アイソレータ（図８）を介することなく、例えば高速光時分割多重（ＯＴＤＭ）光通信システムに直接接続して、光源として使用することができる。
【０１４３】
高速光時分割多重（ＯＴＤＭ）光通信システムは、半導体モードロックレーザ６０のような光パルス光源が生成する光パルス列を、信号光として使用する。しかし、半導体モードロックレーザ６０から出射される光パルス列を、ＯＴＤＭ光通信システムに直接入射すると、システム内で発生した戻り光によって、半導体モードロックレーザ６０が出射する光パルス列にジッターが生じてしまう。
【０１４４】
本実施の形態例における集積化半導体光装置５８は、半導体モードロックレーザ６０が生成した光パルス列を、同一基板上に集積化した光アイソレータ装置１１を介して出射する。従って、戻り光は光アイソレータ装置１１によって遮断され、半導体モードロックレーザ６０には入射しない。このため、半導体モードロックレーザ６０の生成する光パルス列にジッターは発生しない。
【０１４５】
すなわち、本実施の形態例における集積化半導体光装置５８は、半導体モードロックレーザ６０と光アイソレータ装置１１が集積化されているので、ＯＴＤＭ光通信システムに直接接続しても、パルス列にジッターが生じることはない。
【０１４６】
（３）製造方法
最後に、図４〜図７に示す断面工程図にしたがって、図３に示した集積化半導体光装置５８の製造方法を説明する。
ここで、図４及び図５は、図３に示したＡ−Ａ´線における断面を矢印の方向から見て模式的に示したものでる。また、図６及び図７は、図３に示したＢ−Ｂ´線における断面を矢印の方向から見て模式的に示したものでる。
【０１４７】
まず、図４（ａ）及ぶ図６（ａ）のように、ｎ型ＩｎＰ基板４２上に、有機金属化学気相法（ＭＯ−ＣＶＤ法）を用いて、ｎ型ＩｎＰクラッド層６８、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ多重量子井戸（λｇ＝１．５５μｍ）からなる活性層７０、ｐ型ＩｎＰクラッド層７２、ｐ型コンタクト層７４を順次平坦に成長する（第１の工程）。
【０１４８】
これらの成長層は、以下の工程によって、モードロックレーザ６０、分布帰還型半導体レーザ４３、及び半導体光増幅器４４，５０に加工される。尚、λｇは、バンドギャップを波長に換算した値である。
【０１４９】
次に、図４（ｂ）及ぶ図６（ｂ）のように、誘導結合プラズマエッチング（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ：ＩＣＰ）技術とフォトリソグラフィ技術を用いて、ＭＭＩ４８，５４、ＡＷＧ４６，５２、及び光導波路５６，５９，６１，６３，６５，６７，６９，７１，７３を形成する予定部分をエッチングし、第１の工程で成長した層を除去する（第２の工程）。
【０１５０】
次に、図４（ｃ）及ぶ図６（ｃ）のように、第２の工程によって除去した部分に、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いて、ｉ−ＩｎＰ下部クラッド層７６、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓ多重量子井戸（λｇ＝１．３５μｍ）からなるコア層７８、ｉ−ＩｎＰ上部クラッド層８０を成長する（第３の工程）。
【０１５１】
次に、図５（ａ）及ぶ図７（ａ）のように、ＩＣＰ技術とフォトリソグラフィ技術を用いて、モードロックレーザ６０、分布帰還型半導体レーザ４３、半導体光増幅器４４，５０、ＭＭＩ４８，５４、ＡＷＧ４６，５２、及び光導波路５９，６１，６３，６５，６６，６９，７１，７３となる部分を除いて、第１及び第２の工程で成長した層をエッチングし除去する（第４の工程）。
【０１５２】
次に、図５（ｂ）及ぶ図７（ｂ）に示すように、第４の工程で除去した部分に、ＭＯ−ＣＶＤ法を用いて、Ｆｅをドープした高抵抗ＩｎＰ６６を成長する（第５の工程）。
【０１５３】
最後に、図５（ｃ）及ぶ図７（ｃ）のように、モードロックレーザ６０、分布帰還型半導体レーザ４３、及び半導体光増幅器４４，５０となる予定部分のｐ型コンタクト層７４にｐ型電極８２（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）を形成する。更に、ｎ型ＩｎＰ基板の裏面に、ｎ型電極８４（ＡｕＧｅ／Ａｕ）を形成する。
【０１５４】
以上説明した通り、本実施の形態では、第１および第２の光周波数変換器２２、３２は３次の非線形効果による四光波混合を利用して周波数変換を行っている。しかし、周波数変換に利用できる現象は四光波混合に限られるものではない。例えば、光周波数変換器２２、３２は、２次の非線形効果による差周波生成を利用するものであってもよい。
【０１５５】
また、第１および第２の周波数変換器を構成する非線形媒質は、SOAの活性層のような利得媒質に限定されるものでない。InxGa1-xAsyP1-yをコア層とするパッシブな光導波路であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５６】
本発明は、半導体光装置の製造業、特に、半導体光装置の製造業において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】実施の形態に係る光アイソレータ装置の概念図である。
【図２】実施の形態例１における光アイソレータ装置の平面構造を表した模式図である。
【図３】実施の形態例２における集積化半導体光装置の斜視図である。
【図４】実施の形態例２における集積化半導体光装置の製造工程を、断面で表した図（その１）である。
【図５】実施の形態例２における集積化半導体光装置の製造工程を、断面で表した図図（その２）である。
【図６】実施の形態例２における集積化半導体光装置の製造工程を、断面で表した図（その３）である。
【図７】実施の形態例２における集積化半導体光装置の製造工程を、断面で表した図（その４）である。
【図８】従来のアイソレータ装置の構成を説明する図である
【符号の説明】
【０１５８】
１     従来の光アイソレータ装置
２     第１の偏光子
３     第１の偏光子の透過軸
４     第２の偏光子
５     第２の偏光子の透過軸
６     磁界
８     入射光
９     入射光の偏光方向
１０   ファラデー回転子
１１   光アイソレータ装置
１２    戻り光
１３   戻り光の偏光方向
１４   信号光
１６   励起光
１８   第１の周波数変換光
２０，２４，３０     出射光
２２   第１の光周波数変換器
２６   第１の光周波数選択器
２８   第２の周波数変換光
３２   第２の光周波数変換器
３４   第２の光周波数選択器
３６   光入射口
３８   光出射口
４２   ｎ型ＩｎＰ基板
４３   分布帰還型半導体レーザ
４４，５０    半導体光増幅器
４６，５２    アレイ導波路回折格子
４８，５４    多モード干渉カプラ
５６，５９，６１，６３，６５，６７，６９，７１，７３，８０     光導波路
５８   集積化半導体光装置
６０   半導体モードロックレーザ
６２   利得部
６４   可飽和吸収部
６６   鉄（Ｆｅ）がドーピングされた高抵抗ＩｎＰ
６８   ｎ型ＩｎＰクラッド層
７０   活性層
７２   ｐ型ＩｎＰクラッド層
７４   ｐ型コンタクト層
７６   ｉ−ＩｎＰ下部クラッド
７８   コア層
８０   ｉ−ＩｎＰ上部クラッド層
【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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