(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の第１の光素子と冗長回路とからなる光回路であって、
前記冗長回路は前記第１の光素子とは機能の異なる第２の光素子と光導波路とを有する光素子回路を複数備えてなり、
前記光導波路は、前記各第１の光素子と前記第２の光素子とを、又は、別の種類の光素子を介して前記各第１の光素子と前記第２の光素子とを光学的に接続してなる、
光回路の作製方法であって、
基板上に複数個の各第１の光素子と前記冗長回路とを形成する工程と、
複数個の前記各第１の光素子をそれぞれ検査して、所定の性能を有する第１の光素子を特定する工程と、
特定された第１の光素子に接続する光素子回路を前記冗長回路から選択して、光回路を構成する工程と、
構成された該光回路を基板から分離する工程と
を備えていることを特徴とする光回路の作製方法。
【請求項２】
発振波長が相互に異なる半導体レーザ素子と第１の冗長回路と第２の冗長回路とからなる多波長光源光回路であって、
前記第１の冗長回路は、ＭＭＩカプラ、及び、前記ＭＭＩカプラと前記半導体レーザ素子とを接続する第１の光導波路を有する第１の光素子回路を複数備えてなり、
前記第２の冗長回路は、半導体光増幅器、及び、前記半導体光増幅器と前記第１の光素子回路とを接続する第２の光導波路を有する第２の光素子回路を複数備えてなる、
多波長光源光回路の作製方法であって、
並列に順次配置され、発振波長が相互に異なる複数個の各半導体レーザ素子と、前記第１の冗長回路と、前記第２の冗長回路とを基板上に形成する工程と、
前記各半導体レーザ素子をそれぞれ検査して、所定のレーザ特性を有する半導体レーザ素子を特定する工程と、
特定した半導体レーザ素子に接続する第１の光素子回路を前記第１の冗長回路から選択し、選択した第１の光素子回路に接続する第２の光素子回路を前記第２の冗長回路から選択して、多波長光源光回路を構成する工程と、
構成した該多波長光源光回路を基板から分離する工程と
を有することを特徴とする多波長光源光回路の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、複数個の第１の光素子と冗長回路とからなる光回路の作製方法、例えば多波長光源光回路の作製方法に関し、更に詳細には、製品歩留まりの高い構成を備えた光回路の作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＷＤＭシステムのバックアップ光源として、波長の異なるＤＦＢレーザとＭＭＩカプラ（Multi Model Interference）カプラを同一基板上に集積し、波長選択が可能な光源として用いられる多波長光源光回路が注目されている。多波長光源光回路は、一般に、複数個の発振波長の相互に異なるＤＦＢレーザを一つのＭＭＩカプラに接続し、光合波を行っている。
ＭＭＩカプラとは、複数の光を一つの光に合波する光合波素子、又は一つの光を複数の光に分波する光分波素子のことであって、屈折率の大きな媒質を屈折率の小さな媒質で囲った光導波路構造を有し、例えば光合波素子の場合には、複数個の入力用光導波路と、入力用光導波路を一体化した光合波部（多光波干渉部）と、光合波部を分岐した複数の出力用光導波路とから構成されている。
【０００３】
ここで、図４及び図５を参照して、波長選択が可能な多波長選択光源として用いられる従来の光回路及びその作製方法を説明する。
従来の多波長光源光回路（以下、光回路と言う）１０は、図４に示すように、基板１２内にそれぞれ形成された、複数個の発光波長の相互に異なる半導体レーザ素子、例えばそれぞれ発振波長がλ1 、λ2 、λ3 、λ4 の４個のＤＦＢレーザ１４Ａ〜Ｄと、４個の光導波路１６Ａ〜Ｄを介してＤＦＢレーザ１４Ａ〜Ｄと光学的に接続された１個のＭＭＩカプラ１８と、一本の光導波路２０を介してＭＭＩカプラ１８と光学的に接続された１個の半導体光増幅器（以下、ＳＯＡと言う）２２とを備えている。
【０００４】
図５を参照して、以下に光回路１０を作製する方法を説明する。
先ず、並列に配置した多数個のＤＦＢレーザ１４、ＤＦＢレーザ１４に対応して並列に配置した多数個のＭＭＩカプラ１８、及び多数個のＭＭＩカプラ１８に対応して並列に配置した多数個のＳＯＡ２２をそれぞれ構成する化合物半導体層の積層構造を基板２４上に形成する。
次いで、ＤＦＢレーザ１２、ＭＭＩカプラ１８、及びＳＯＡ２２を順次接続する光導波路１６Ａ〜Ｄ、光導波路２０を形成して、図５に示すように、劈開前の光回路体２５を作製する。
そして、劈開線２６に沿って劈開することにより、個々の光回路１０を作製することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の光回路には、以下に説明するように、光回路の作製に際して極めて歩留りが悪いという問題ががあった。
ＤＦＢレーザの発振波長への要求精度は、０．１ｎｍ以下の厳しい精度が要求されており、一つのレーザバー２８内の全てのＤＦＢレーザ・チップが要求精度内の発振波長で発振するように作製することは難しい。そのために、複数個のＤＦＢレーザを集積する波長選択光源では、集積した複数個のＤＦＢレーザのうちの一つでも不良があった場合、光回路１０自体が不良品となるので、ＭＭＩカプラやＳＯＡは比較的製品歩留りが高く、しかも製作コストが低いものの、光回路の製品歩留まりをが低いという問題である。
【０００６】
例えば、図６で、黒色のＤＦＢレーザ１４が良品で、梨地のＤＦＢレーザ１４が不良品であるとすると、４個のＤＦＢレーザ１４をそれぞれ備えた、図６に示す２個の光回路１０Ａ、Ｂは双方とも不良品となる。しかも、ＤＦＢレーザの製作コストは、他のＭＭＩカプラとかＳＯＡの製作コストに比べて著しく高い。
従って、良品のＤＦＢレーザまで不良品扱いになるのは、極めて不合理である。
【０００７】
以上の説明では、多波長光源光回路を例にして、複数個の光素子を集積させた光回路を説明したが、これは、多波長光源光回路に限らず、複数個の光素子を集積させた光回路に普遍的に該当する問題である。そこで、本発明の目的は、製品歩留まりを向上させる構成を備えた光回路の作製方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る光回路の作製方法は、複数個の第１の光素子と冗長回路とからなる光回路であって、前記冗長回路は前記第１の光素子とは機能の異なる第２の光素子と光導波路とを有する光素子回路を複数備えてなり、前記光導波路は、前記各第１の光素子と前記第２の光素子とを、又は、別の種類の光素子を介して前記各第１の光素子と前記第２の光素子とを光学的に接続してなる、光回路の作製方法であって、基板上に複数個の各第１の光素子と前記冗長回路とを形成する工程と、複数個の前記各第１の光素子をそれぞれ検査して、所定の性能を有する第１の光素子を特定する工程と、特定された第１の光素子に接続する光素子回路を前記冗長回路から選択して、光回路を構成する工程と、  構成された該光回路を基板から分離する工程とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
上述の光回路の作製方法を多波長光源光回路の作製に適用することができる。つまり、本発明に係る光回路の作製方法は、発振波長が相互に異なる半導体レーザ素子と第１の冗長回路と第２の冗長回路とからなる多波長光源光回路であって、 前記第１の冗長回路は、ＭＭＩカプラ、及び、前記ＭＭＩカプラと前記半導体レーザ素子とを接続する第１の光導波路を有する第１の光素子回路を複数備えてなり、前記第２の冗長回路は、半導体光増幅器、及び、前記半導体光増幅器と前記第１の光素子回路とを接続する第２の光導波路を有する第２の光素子回路を複数備えてなる、多波長光源光回路の作製方法であって、並列に順次配置され、発振波長が相互に異なる複数個の各半導体レーザ素子と、前記第１の冗長回路と、前記第２の冗長回路とを基板上に形成する工程と、前記各半導体レーザ素子をそれぞれ検査して、所定のレーザ特性を有する半導体レーザ素子を特定する工程と、特定した半導体レーザ素子に接続する第１の光素子回路を前記第１の冗長回路から選択し、選択した第１の光素子回路に接続する第２の光素子回路を前記第２の冗長回路から選択して、多波長光源光回路を構成する工程と、構成した該多波長光源光回路を基板から分離する工程とを有することを特徴としている。
【００１３】
本実施態様では、ＭＭＩカプラ、光導波路、半導体光増幅器に対して冗長設計を行うことにより、製造コストの高い半導体レーザ素子を基準にして、良品の半導体レーザ素子と冗長回路から選択した光素子回路とからなる波長選択光源回路を構成することができ、これにより製品歩留りを向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照し、実施形態例を挙げて本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説明する。尚、以下の実施形態例で示した膜種、膜厚、成膜方法、その他寸法等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、本発明はこれら例示に限定されるものではない。
光回路の実施形態例１
本実施形態例は、本発明に係る光回路を波長選択光源回路に適用した実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の光回路の模式的平面図、及び図２は本実施形態例の光回路を作製する段階での平面図である。
本実施形態例の多波長光源光回路（以下、光回路と言う）３０は、図１に示すように、発振波長が相互に異なるλ1 、λ2 、λ3 、λ4 の４個のＤＦＢレーザ３２Ａ〜Ｄと、ＤＦＢレーザ３２と接続された第１の冗長回路３４と、第１の冗長回路３４と接続された第２の冗長回路３６と、第２の冗長回路３６と接続された第３の冗長回路３８とを基板３９上に備えている。
【００１５】
第１の冗長回路３４は、それぞれ、４個の第１のＭＭＩカプラ４０Ａ〜Ｄのうちの１個と、ＤＦＢレーザ３２Ａ〜Ｄの隣り合う２個のＤＦＢレーザ３２と１個の第１のＭＭＩカプラ４０とを接続する光導波路４２とを有する４個の第１の光素子回路４４Ａ〜Ｄから構成されている。
第２の冗長回路３６は、それぞれ、４個の第２のＭＭＩカプラ４６Ａ〜Ｄのうちの１個と、４個の第１のＭＭＩカプラ４０Ａ〜Ｄの隣り合う２個の第１のＭＭＩカプラ４０と１個の第２のＭＭＩカプラ４６とを接続する光導波路４８とを有する４個の第２の光素子回路５０Ａ〜Ｄから構成されている。
第３の冗長回路３８は、それぞれ、４個のＳＯＡ５２Ａ〜Ｄのうちの１個と、４個の第２のＭＭＩカプラ４６Ａ〜Ｄの隣り合う２個の第２のＭＭＩカプラ４６と１個のＳＯＡ５２とを接続する光導波路５４とを有する４個の第３の光素子回路５６Ａ〜Ｄから構成されている。
【００１６】
本実施形態例の光回路３０では、図１に示すように、第１の冗長回路３４から２個の第１の光素子回路４４Ｂ、Ｄが選択され、また、第２の冗長回路３６から２個の第２の光素子回路５０Ｂ、Ｃが選択され、更に、第３の冗長回路３８から１個の第３の光素子回路５６Ｃが選択されている。
第２の冗長回路３６から２個の第２の光素子回路５０Ｂ、Ｃを選択した際、更に、第２のＭＭＩカプラ４６Ｂ、Ｃが、隣り合う第１のＭＭＩカプラ４０にそれぞれ接続する２本の光導波路４８のうちの一つが選択されている。
図１中、実線は選択された光導波路を示し、また破線は選択されなかった光導波路を示す。
【００１７】
光回路の作製方法の実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る光回路の作製方法を上述の多波長光源光回路３０の作製に適用した実施形態の一例であって、図２は本実施形態例の方法で作製した光回路３０の劈開前の状態を示す平面図である。
図示しないが、先ず、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、ｎ−ＩｎＰ基板上に、ｎ−ＩｎＰ下部クラッド層、ＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ活性層、及びｐ−ＩｎＰ上部クラッド層をその順で成長させて、ＤＦＢレーザ部、第１のＭＭＩカプラ部、第２のＭＭＩカプラ部、及びＳＯＡ部の積層構造を形成する。
次いで、ドライエッチング法により積層構造をエッチングして、ＤＦＢレーザ部とＳＯＡ部以外のｐ−ＩｎＰクラッド層及びＩｎＧａＡｓＰＭＱＷ活性層を除去する。
【００１８】
次に、波長１．３μｍの光導波路構造層を再成長させて、ＤＦＢレーザ及びＳＯＡ部との突き合わせ構造（Butt Joint構造）で、光導波路、第１のＭＭＩカプラ及び第２のＭＭＩカプラを形成する。
続いて、ＤＦＢレーザ領域、光導波路領域、第１のＭＭＩカプラ領域、光導波路領域、第２のＭＭＩカプラ領域、光導波路領域、及びＳＯＡ領域の積層構造をドライエッチング法によりエッチングしてメサ形成を行う。
ｐｎ電流ブロッキング層を再成長させた後、３回目の再成長によりｐ−ＩｎＰクラッド層を再成長させる。次いで、パッシベーション及び電極形成を行い、図２に示す多波長光源光回路体を完成することができる。
【００１９】
即ち、図２に示すように、発振波長が相互に異なるλ1 、λ2 、λ3 、λ4 の４個のＤＦＢレーザ３２Ａ〜Ｄを順次並列に配列させたレーザ領域５８と、各ＤＦＢレーザ３２と接続された複数個の第１の冗長回路３４の領域と、第１の冗長回路３４と接続された複数個の第２の冗長回路３６の領域と、第２の冗長回路３６と接続された複数個の第３の冗長回路３８の領域とを基板６０上に備えた光回路体６１を形成する。
【００２０】
第１の冗長回路３４は、それぞれ、第１のＭＭＩカプラ４０と、隣り合う２個のＤＦＢレーザ３２と第１のＭＭＩカプラ４０とを接続する光導波路４２とを有する複数個の第１の光素子回路４４から構成されている。
第２の冗長回路３６は、それぞれ、第２のＭＭＩカプラ４６と、隣り合う２個の第１のＭＭＩカプラ４０と第２のＭＭＩカプラ４６とを接続する光導波路４８とを有する第２の光素子回路５０から構成されている。
第３の冗長回路３８は、それぞれ、ＳＯＡ５２と、隣り合う２個の第２のＭＭＩカプラ４６とＳＯＡ５２とを接続する光導波路５４を有する第３の光素子回路５６から構成されている。
【００２１】
次いで、ＤＦＢレーザ３２を検査して、所定のレーザ特性を有するＤＦＢレーザ３２を特定する。例えば、図３に示すようなＤＦＢレーザ３２の検査結果を得たとする。図３で黒色及び梨地は、それぞれ、所定のレーザ特性を有する良品のＤＦＢレーザ３２及び不良のＤＦＢレーザ３２を示す。
特定したＤＦＢレーザ３２Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ（図３で６２として示す）を基準にして、図１に示すように、第１の冗長回路３４から２個の第１の光素子回路４４を選択し、第２の冗長回路３６から２個の第２の光素子回路５０を選択し、更に、第３の冗長回路３８から１個の第３の光素子回路５６を選択し、劈開線６４で区画された所定の性能を有する光回路３０を決定する。
続いて、図６に示すように、劈開線６４に沿って光回路３０を劈開することにより、図１に示す光回路３０を作製することができる。但し、図１の光回路３０のＤＦＢレーザ３２Ａ〜Ｄの順序と、図３の光回路３０のＤＦＢレーザ３２Ｄ〜Ｃの順序が説明の都合上から異なっている。
冗長となるＳＯＡ部分はモニターＰＤとしても使用することもできる。
【００２２】
ＭＭＩカプラ単体及びＳＯＡ単体の歩留りを１００％とし、ＤＦＢレーザ単体の歩留りを７７％とした時、従来の多波長光源光回路１０及び本実施形態例の多波長光源光回路３０の製品歩留りは、それぞれ、２２％及び６８％になった。つまり、本実施形態例では、多波長光源光回路の製品歩留まりが大幅に改善されることが判る。
また、本実施形態例では、４素子を集積させた光回路３０を例にして本発明を説明しているが、素子数が増加してもＭＭＩカプラの段数を増やすことにより同様の効果が得られることは図２よりあきらかである。
【００２３】
光回路の実施形態例２
本実施形態例は、本発明に係る光回路の実施形態の別の例であって、図７は本実施形態例の光回路の模式的平面図である。
本実施形態例の光回路７０は、図７に示すように、波長が相互に異なるλ1 、λ2 、λ3 の３個の光入力を、それぞれ、増幅する半導体光増幅器７２Ａ、Ｂ、Ｃと、２個のＭＭＩカプラ７４Ａ、Ｂと、増幅した光出力を出力する１個の半導体光増幅器７６と、半導体光増幅器７２とＭＭＩカプラ７４とを接続する第１の冗長回路７８と、ＭＭＩカプラ７４と半導体光増幅器７８とを接続する第２の冗長回路８０とを備えている。
【００２４】
第１の冗長回路７８は、半導体光増幅器７２Ａ、Ｂと選択的に接続される２個の光導波路を有し、ＭＭＩカプラ７４Ａと接続する第１の冗長回路７６Ａと、半導体光増幅器７２Ｂ、Ｃと選択的に接続される２個の光導波路を有し、ＭＭＩカプラ７４Ａと接続するように構成されている。
第２の冗長回路８０は、ＭＭＩカプラ７４Ａ、Ｂと選択的に接続する２個の光導波路を有し、半導体光増幅器７８と接続するように構成されている。
【００２５】
光回路の実施形態例３
本実施形態例は、本発明に係る光回路の実施形態の更に別の例であって、図８は本実施形態例の光回路の模式的平面図である。図８に示す部位のうち、図１と同じものには同じ符合を付している。
本実施形態例の光回路８２は、波長選択光受動回路であって、実施形態例１の多波長光源光回路３０のＤＦＢレーザ３２に代えて、フォトディテクタ８４を備えていることを除いて、多波長光源光回路３０と同じ構成を備えている。
【００２６】
フォトディテクタ８４Ａ〜Ｄは、それぞれ、相互に波長の異なる回折格子８６Ａ〜Ｄを入力側に備え、回折格子８６で決まる波長λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の光がフォトディテクタ８４に入力されるようになっている。
本実施形態例の光回路８２では、λ1 、λ2 、λ3 、λ4 の波長の光を含む光を同時に受光し、フォトディテクタ８４の出力信号をモニターすることにより、良品のフォトディテクタの特定が可能となる。
この検査工程で、相互に隣接した４個の良品のフォトディテクタ８４を選びだし、光回路３０の作製と同様にして、素子分離を行うことにより、歩留り良く、波長選択光受動回路８２を作製することができる。
尚、本実施形態例の波長選択光受動回路８２では、実施形態例１の光回路３０とは異なり、ＳＯＡ５２で光を受光しているものの、ＳＯＡに代えてＭＭＩカプラで受光しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の光素子と、第２の光素子及び光導波路を有し、冗長回路から選択された光素子回路とから光回路を構成することにより、光回路、例えば多波長光源光回路の製品歩留りの大幅な向上と低コスト化を実現できる。
また、本発明方法は、本発明に係る光回路の経済的な作製方法を実現している。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例１の光回路の模式的平面図である。
【図２】実施形態例の方法に従って光回路を作製する際の最終段階である光回路中間体の模式的平面図である。
【図３】ＤＦＢレーザを検査した結果を示す光回路中間体の模式的平面図である。
【図４】従来の多波長光源光回路の構成を示す模式的平面図である。
【図５】従来の方法に従って多波長光源光回路を作製する際の最終段階である光回路中間体の模式的平面図である。
【図６】従来の多波長光源光回路及びその作製方法の問題点を示す光回路中間体の模式的平面図である。
【図７】実施形態例２の光回路の模式的平面図である。
【図８】実施形態例３の光回路の模式的平面図である。
【符号の説明】
１０  従来の多波長光源光回路
１２  基板
１４  ＤＦＢレーザ
１６  光導波路
１８  ＭＭＩカプラ
２０  光導波路
２２  半導体光増幅器（ＳＯＡ）
２４  半導体基板
２６  劈開線
２８  レーザバー
３０  実施形態例の多波長光源光回路（光回路）
３２Ａ〜Ｄ  ＤＦＢレーザ
３４  第１の冗長回路
３６  第２の冗長回路
３８  第３の冗長回路
４０Ａ〜Ｄ  第１のＭＭＩカプラ
４２  光導波路
４４Ａ〜Ｄ  第１の光素子回路
４６Ａ〜Ｄ  第２のＭＭＩカプラ
４８  光導波路
５０Ａ〜Ｄ  第２の光素子回路
５２Ａ〜Ｄ  半導体光増幅器（ＳＯＡ）
５４  光導波路
５６Ａ〜Ｄ  第３の光素子回路
５８  レーザ領域
６０  基板
６２  特定したＤＦＢレーザ
６４  劈開線
７０  実施形態例２の光回路
７２  半導体光増幅器
７４  ＭＭＩカプラ
７６  半導体光増幅器
７８  第１の冗長回路
８０  第２の冗長回路
８２  実施形態例３の光回路
８４  フォトディテクタ
８６  回折格子
【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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