(57)【要約】【課題】分布ブラッグ反射鏡を構成する回折格子を容易に形成できるようにし、設計どおりの反射特性が得られるようにする。【解決手段】光素子を、分布ブラッグ反射鏡１を備え、分布ブラッグ反射鏡が、中央領域に設けられた１次周期の１次回折格子２と、中央領域を挟む両端領域に設けられ、１次回折格子よりも結合係数が小さい２次周期の２次回折格子３とを含むものとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分布ブラッグ反射鏡を備え、
前記分布ブラッグ反射鏡は、
中央領域に設けられた１次周期の１次回折格子と、
前記中央領域を挟む両端領域に設けられ、前記１次回折格子よりも結合係数が小さい２次周期の２次回折格子とを含むことを特徴とする光素子。
【請求項２】
前記２次回折格子は、結合係数が前記１次回折格子の結合係数の最大値の５０％以下であることを特徴とする、請求項１に記載の光素子。
【請求項３】
前記１次回折格子は、前記中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられており、
前記２次回折格子は、前記両端領域の前記中央領域の側から反対側へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けら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４】
前記１次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように設けられており、
前記２次回折格子は、結合係数が前記１次回折格子の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の光素子。
【請求項５】
前記１次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が５０％から８５％へ向けて変化している１次周期の回折格子であり、
前記２次回折格子は、結合係数が前記１次回折格子の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が７５％から５０％まで変化している２次周期の回折格子であることを特徴とする、請求項４に記載の光素子。
【請求項６】
前記１次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている１次周期の第１回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、前記第１回折格子の側から前記２次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している１次周期の第２回折格子とを含み、
前記２次回折格子は、前記１次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している２次周期の回折格子であることを特徴とする、請求項１に記載の光素子。
【請求項７】
前記１次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている１次周期の第１回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、１次周期の回折格子を２つずつのペアとし、前記第１回折格子の側から前記２次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくように前記ペアの中心までの距離が変化しているペア回折格子とを含み、
前記２次回折格子は、前記１次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している２次周期の回折格子であることを特徴とする、請求項１に記載の光素子。
【請求項８】
前記１次回折格子及び前記２次回折格子は、光伝搬方向に沿って短い周期から長い周期又は長い周期から短い周期へと周期が変化していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の光素子。
【請求項９】
前記２次回折格子は、中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に１次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の光素子。
【請求項１０】
前記ペア回折格子は、前記ペアの間隔の中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に１次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の光素子。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光素子を備えることを特徴とする光モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光モジュールを備える送信装置と、
前記送信装置に光伝送路を介して接続された受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光素子、光モジュール及び光伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、レーザ発振波長を変更可能な半導体発光素子として、例えば、チャープ回折格子及び電極を含む光反射器と反射端面とによってレーザキャビティを構成するものがある。
また、半導体レーザとして、例えば、前方ＤＦＢ領域と後方ＤＦＢ領域又はＤＢＲ領域とを備え、両端面に低反射率膜を備えるものがある。
また、半導体レーザ装置として、例えば、利得領域、ＤＢＲ領域、増幅領域を含む半導体レーザ領域と、波長モニタ領域とを備え、半導体レーザ領域の出射端面に反射防止（ＡＲ）膜を備えるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−５９７２９号公報
【特許文献２】特開２００４−２４１６２７号公報
【特許文献３】特開２０１１−４９３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、光伝送システムに用いられる光モジュールとして、波長可変レーザや多波長光源などを備えるものがある。
このような光モジュールにおいて、発振モードの隣接モードとの抑圧比をかせぎ、発振モードの安定性を確保するために、端面反射ミラーの代わりに、光素子に、使用波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、かつ、使用波長帯域の外側では急激に反射率が低下するバンドパスフィルタ形状の分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲミラー）を設けることが考えられる。
【０００５】
このようなバンドパスフィルタ形状のＤＢＲミラーは、周期がチャープ（次第に変化）している１次周期を有し、一定の結合係数を有している回折格子を用いることで、ある程度のフィルタ形状は実現可能である。
しかしながら、単純に回折格子の周期をチャープさせただけでは、約３０％程度の反射率を有する領域に数％のリップルが生じ、モード選択時に隣接モードとの利得差がとれなくなる場合が生じる。
【０００６】
この不要なリップルを除去する方法として、ＤＢＲ領域をセグメントに分割し、これらのセグメントでの回折格子周期がほぼリニアに変化し、結合係数が最大値から両端に向かって緩やかにゼロになるような回折格子を用いることが考えられる。
これにより、理論的にはリップルが抑制されたほぼフラットな反射特性になる。
ここで、結合係数をゼロに向かって減少させる手段として、１次周期の回折格子のデューティ比を５０％から１００％に向かって変化させるか又は５０％から０％に向かって変化させることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、結合係数をゼロに向かって減少させるべく、１次周期の回折格子のデューティ比を５０％から１００％に向かって変化させるか又は５０％から０％に向かって変化させると、回折格子の幅（回折格子の山の幅）を次第に狭くしていくか又は広くしていくことになる。
このため、結合係数がゼロに近くなるほど、回折格子のエッチング加工が難しくなるか、又は、回折格子の変形・消失等が生じることになる。
【０００８】
これにより、等価屈折率が変化してしまい、反射特性が設計した特性からずれてしまうことになる。
本発明は、分布ブラッグ反射鏡を構成する回折格子を容易に形成できるようにし、設計どおりの反射特性が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの態様では、光素子は、分布ブラッグ反射鏡を備え、分布ブラッグ反射鏡は、中央領域に設けられた１次周期の１次回折格子と、中央領域を挟む両端領域に設けられ、１次回折格子よりも結合係数が小さい２次周期の２次回折格子とを含む。
１つの態様では、光モジュールは、上述の光素子を備える。
１つの態様では、光伝送システムは、上述の光モジュールを備える送信装置と、送信装置に光伝送路を介して接続された受信装置とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
１つの側面として、分布ブラッグ反射鏡を構成する回折格子を容易に形成でき、設計どおりの反射特性が得られるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡の構成を説明するための図である。
【図２】本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡を構成する１次回折格子と２次回折格子による回折について説明するための図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡を構成する１次回折格子と２次回折格子による回折について説明するための図である。
【図４】本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡を構成する１次回折格子の結合係数とデューティ比の関係を示す図である。
【図５】本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡を構成する２次回折格子のデューティ比と１次回折格子に対する結合係数κの関係を示す図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡を構成する２次回折格子のデューティ比について説明するための図である。
【図７】本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡の他の構成を説明するための図である。
【図８】本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡を構成するペア回折格子について説明するための図である。
【図９】本実施形態にかかる光素子に備えられる分布ブラッグ反射鏡を構成するペア回折格子の中心間距離ｄと１次回折格子に対する結合係数κとの関係を示す図である。
【図１０】波長可変レーザの波長特性を示す図である。
【図１１】Ｓｉ導波路フィルタと利得素子をハイブリッド実装した波長可変レーザの構成を示す模式的平面図である。
【図１２】波長可変レーザにおける再帰モード間隔、ＳＯＡ利得特性（ＳＯＡ利得帯域）、使用波長帯を示す図である。
【図１３】（Ａ）は、ゲインチップとエタロンを組み合わせた多波長光源の構成を示す模式図であり、（Ｂ）は量子ドットゲインチップと量子井戸ゲインチップの波長と光出力の関係を示す図であり、（Ｃ）は量子ドットゲインチップと量子井戸ゲインチップの周波数と相対強度雑音（ＲＩＮ）の関係を示す図である。
【図１４】（Ａ）、（Ｂ）は、波長可変レーザにおける波長フィルタのスペクトル、フィネス、再帰モード間隔の関係を説明するための図である。
【図１５】Ｓｉ導波路フィルタ、利得素子、ブースターをハイブリッド実装した波長可変レーザの構成を示す模式的平面図である。
【図１６】波長可変レーザにおける再帰モード間隔、ＤＢＲの反射特性（ＤＢＲ反射帯域）、ＳＯＡ利得特性（ＳＯＡ利得帯域）、使用波長帯を示す図である。
【図１７】回折格子の周期がチャープしているＤＢＲミラーを示す模式図である。
【図１８】（Ａ）、（Ｂ）は、回折格子の周期がチャープしているＤＢＲミラーの課題を説明するための図である。
【図１９】（Ａ）、（Ｂ）は、回折格子の周期がチャープしているＤＢＲミラーにおける課題を解決するための方法を説明するための図である。
【図２０】回折格子の周期がチャープしているＤＢＲミラーに課題を解決するための方法を適用した場合に得られる反射特性を示す図である。
【図２１】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第１具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２２】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第１具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２３】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第１具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２４】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第１具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２５】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第１具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２６】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第１具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２７】本実施形態の第１具体例の光モジュールの構成を説明するための模式図である。
【図２８】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第２具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図２９】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第２具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３０】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第２具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３１】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第２具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３２】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第２具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３３】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第２具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３４】本実施形態の第２具体例の光モジュールの構成を説明するための模式図である。
【図３５】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第３具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３６】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第３具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３７】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第３具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３８】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第３具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図３９】（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の第３具体例の光素子の製造方法を説明するための模式的斜視図である。
【図４０】本実施形態の第３具体例の光素子に備えられるＤＢＲミラーの反射特性を示す図である。
【図４１】本実施形態の第３具体例の光モジュールの構成を説明するための模式図である。
【図４２】本実施形態の光伝送システムの構成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】
【００１２】
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる光素子、光モジュール及び光伝送システムについて、図１〜図４２を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる光モジュールは、例えば光伝送システムに用いられ、例えば波長可変レーザや多波長光源などを備える。
また、本実施形態の光素子は、分布ブラッグ反射鏡を備える。
【００１３】
つまり、本実施形態では、上述の光モジュールに備えられる光素子に、発振モードの隣接モードとの抑圧比をかせぎ、発振モードの安定性を確保するために、端面反射ミラーの代わりに、使用波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、かつ、使用波長帯域の外側では急激に反射率が低下するバンドパスフィルタ形状の分布ブラッグ反射鏡が設けられている。
【００１４】
なお、分布ブラッグ反射鏡をＤＢＲ又はＤＢＲミラーともいう。また、光素子が半導体材料からなる場合、光素子を、半導体素子、光半導体素子又は光半導体装置ともいう。
そして、本実施形態では、図１に示すように、分布ブラッグ反射鏡１は、中央領域に設けられた１次周期の１次回折格子２と、中央領域を挟む両端領域に設けられ、１次回折格子よりも結合係数が小さい２次周期の２次回折格子３とを含む。このため、本実施形態の光素子は、回折格子を装荷した素子である。
【００１５】
また、１次回折格子２及び２次回折格子３は、光伝搬方向に沿って短い周期から長い周期又は長い周期から短い周期へと周期が変化しているものとする。なお、周期を回折格子周期ともいう。
この場合、１次回折格子２及び２次回折格子３は、周期が連続的に変化しているものとしても良いし、周期が階段状に変化しているものとしても良い。なお、図１では、周期が階段状に変化している場合を例示している。
【００１６】
このように、本実施形態では、分布ブラッグ反射鏡１が設けられている領域で光伝搬方向に沿って周期を変化させるとともに、その両端領域の回折格子の結合係数を中央領域に設けられる回折格子の結合係数よりも小さくし、この結合係数を小さくする領域の回折格子を２次周期の２次回折格子３としている。
具体的には、使用波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、かつ、使用波長帯域の外側では急激に反射率が低下するバンドパスフィルタ形状の分布ブラッグ反射鏡１を実現するために、回折格子の周期をチャープさせている。
【００１７】
また、不要なリップルを除去するために、ＤＢＲ領域を、例えば４６のセグメントに分割し、これらのセグメントでの回折格子周期がほぼリニアに変化し、結合係数が最大値（例えば約２５０ｃｍ−１）から両端に向かって緩やかにゼロになるようにしている。
例えば、Ｃバンドの約１５２０ｎｍから約１５７０ｎｍまでの波長帯域で約３０％の反射率が欲しい場合、約２５０ｃｍ−１という大きな結合係数を得るために埋め込み型の回折格子とするのが好ましい。
【００１８】
この場合、その厚さは約１００ｎｍと厚く、周期は約２４０ｎｍ前後であるため、回折格子の山の幅はピーク値約２５０ｃｍ−１の結合係数のところで約１２０ｎｍ程度であり、そこから狭く又は広くなっていくようにする。
しかしながら、結合係数がゼロに近くなるほど、即ち、回折格子の山の幅が広くなる場合（図４中、符号Ｘで示す領域参照）には間口が狭くなり、エッチング加工の問題が生じるし、回折格子の山の幅が狭くなる場合（図４中、符号Ｙで示す領域参照）にはエッチング加工後の埋め込み成長での変形・消失などの製造上の困難を抱えることとなる。
【００１９】
また、回折格子の山の幅が狭く又は広くなることで等価屈折率が次第に変化してしまい、反射特性が設計した特性からずれてしまうことになる。
そこで、結合係数を小さくする領域の回折格子を２次回折格子３にしている。
本実施形態では、結合係数を１次回折格子２の結合係数の最大値の約５０％以下にする領域の回折格子を、２次周期の２次回折格子３としている。つまり、２次回折格子３は、結合係数が１次回折格子２の結合係数の最大値の約５０％以下である。なお、１次回折格子２のデューティ比（duty ratio）が５０％の場合の結合係数の値を１００％とし、これを１次回折格子２の結合係数の最大値とする。
【００２０】
これにより、分布ブラッグ反射鏡１を構成する回折格子を容易に形成でき、設計どおりの反射特性が得られることになる。
特に、結合係数を１次回折格子２の結合係数の最大値の約５０％以下にする領域に、１次回折格子２を形成する場合、回折格子のエッチング加工が難しくなるか、又は、回折格子の変形・消失等が生じることになるのに対し、２次回折格子３を形成することで、回折格子を容易に形成でき、設計どおりの反射特性が得られることになる。
【００２１】
このように、回折格子の結合係数の値に応じて、製造が容易な回折格子を適用して、順次切り替えるようにしている。
例えば、１次回折格子の周期が約２００ｎｍ〜約２４０ｎｍ程度である場合に大きな結合係数が必要であると、回折格子の高さ（深さ）を約１００ｎｍ前後又はそれ以上とすることになる。例えばデューティ比約５％の形状の回折格子では、アスペクト比として１０：１、即ち、高さ約１００ｎｍ、幅約１０ｎｍ程度のサイズになる。
【００２２】
このような微細で極細の１次周期の回折格子を、エッチングを用いて形成することは極めて難しい。また、埋め込み型回折格子の場合は、埋め込み再成長時に変形・消失等を抑制しつつ作製することも極めて困難である。
そこで、このように結合係数を小さくする領域の回折格子を２次回折格子３とし、回折格子を容易に形成できるようにしている。
【００２３】
ここで、１次周期の回折格子２は、１次回折特性を有する回折格子であり、２次周期の回折格子３は、２次回折特性を有する回折格子である。そして、２次周期の回折格子３は、１次周期の回折格子２の２倍の周期を持つ回折格子である。
なお、１次周期の回折格子、即ち、１次回折特性を有する回折格子を、１次回折格子ともいい、２次周期の回折格子、即ち、２次回折特性を有する回折格子を、２次回折格子ともいう。
【００２４】
図２に示すように、一般に、格子周期をｄ、波長をλ、入射角をα、出射角をβとすると、整数ｎを用いて、ｄｓｉｎα−ｄｓｉｎβ＝ｎλとなる。ここで、ｎは回折の次数で、ｎ＝０，±１，±２，...である。
ＤＦＢレーザやＤＢＲ導波路の場合は、回折格子周期をΛ、導波路の等価屈折率をｎｅｑとすると、Λｓｉｎα−Λｓｉｎβ＝ｎλ／ｎｅｑである。
【００２５】
図３（Ａ）に示すように、１次周期の回折格子の場合は、回折次数ｎ＝１、角度α＝９０°、β＝−９０°であるから、Λ×１−Λ×（−１）＝２Λ＝１×λ／ｎｅｑである。
よって、λ＝２ｎｅｑΛ、つまり、Λ＝λ／２ｎｅｑという関係になる。
例えばλ＝１５５０ｎｍ、ｎｅｑ＝３．２の場合、１次回折格子の周期はΛ＝２４２ｎｍとなる。
【００２６】
一方、図３（Ｂ）に示すように、２次周期の回折格子の場合は、導波路の上下に回折する光の回折次数ｎ＝１、角度α＝９０°、β＝０°であるから、Λ×１−Λ×０＝Λ＝１×λ／ｎｅｑである。
よって、λ＝ｎｅｑΛ、つまり、Λ＝λ／ｎｅｑという関係になる。
同様に、図３（Ｃ）に示すように、導波路に沿って入射光と正反対の方向に回折する光の回折次数ｎ＝２、角度α＝９０°、β＝−９０°であるから、Λ×１−Λ×（−１）＝２Λ＝２×λ／ｎｅｑである。
【００２７】
よって、この場合も、λ＝ｎｅｑΛ、つまり、Λ＝λ／ｎｅｑという関係になる。
例えばλ＝１５５０ｎｍ、ｎｅｑ＝３．２の場合、２次回折格子の周期は、１次回折格子の２倍のΛ＝４８４ｎｍとなる。
上述の原理に鑑みれば、本実施形態のように、中央領域に設けられた１次回折格子２を挟んで両端領域にその２倍の周期の２次回折格子３を設けても、回折強度は異なるものの、ある周期の１次回折格子２が正反対の方向に回折する波長の光を、２倍の周期の２次回折格子３においても同様に正反対の方向に回折することになる。
【００２８】
したがって、本実施形態のように、２次回折格子３を用いる場合であっても、回折格子の周期は、１次回折格子２のみを用いた場合と同様に、光伝搬方向に沿って短い周期から長い周期又は長い周期から短い周期へとほぼリニアに変化していることになる。
また、本実施形態では、図１に示すように、中央に設けられる回折格子の結合係数を最大値にし、両端へ向けて結合係数が小さくなっていき、両端に設けられる回折格子の結合係数がゼロになるようにしている。
【００２９】
つまり、１次回折格子２は、中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられており、２次回折格子３は、両端領域の中央領域の側から反対側へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられている。
具体的には、１次回折格子２は、中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように設けられており、２次回折格子３は、両端領域の中央領域の側から反対側へ向けて、結合係数が１次回折格子２の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように設けられている。
【００３０】
また、本実施形態では、結合係数が上述のような関係になっている１次回折格子２及び２次回折格子３を、コストを抑えながら、容易に作製すべく、これらの回折格子の深さ（高さ）は同一にし、デューティ比（duty ratio）を変化させている。つまり、デューティ比、即ち、回折格子の幅を変化させることで結合係数を変調している。
このため、本実施形態では、１次回折格子２は、中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている１次周期の第１回折格子２Ａと、中央領域の両端部に設けられ、第１回折格子２Ａの側から２次回折格子３の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している１次周期の第２回折格子２Ｂとを含む。
【００３１】
この場合、中央領域の第１回折格子２Ａが設けられている領域は、結合係数が最大値で一定になっている結合係数一定領域であり、中央領域の第２回折格子２Ｂが設けられている領域は、結合係数が変化している結合係数変化領域である。
具体的には、１次回折格子２を、中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が約５０％から約８５％へ向けて変化している１次周期の回折格子としている（図４参照）。
【００３２】
つまり、１次回折格子２は、中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比約５０％で形成されている１次周期の第１回折格子２Ａと、中央領域の両端部に設けられ、第１回折格子２Ａの側から２次回折格子３の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が約５０％から約８５％へ向けて変化している１次周期の第２回折格子２Ｂとを含む。
【００３３】
なお、これに限られるものではなく、１次回折格子２を、中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が約５０％から約２０％へ向けて変化している１次周期の回折格子としても良い（図４参照）。
このため、１次回折格子２は、デューティ比が約２０％から８５％の範囲であれば良いことになる（図４参照）。つまり、１次回折格子２は、屈折率が高い部分の幅が該回折格子周期の約２０％から約８５％の範囲にあれば良いことになる。
【００３４】
但し、１次回折格子２は、中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が約５０％から約８５％へ向けて変化している１次周期の回折格子とするのが好ましい（図４参照）。
これは、以下の理由による。
本実施形態では、１次回折格子２は２次回折格子３に接続されるため、１次回折格子２及び２次回折格子３は、それぞれの等価屈折率（光が感じる平均的な屈折率）の値がほぼ等しくなっているのが望ましい。
【００３５】
なぜならば、接続地点において等価屈折率の大きな差があると反射点となり、ＤＢＲの反射スペクトルの平坦性を乱す原因となるからである。
なお、１次回折格子２及び２次回折格子３が設けられている領域でデューティ比が次第に変化しているセグメント間の等価屈折率変動はＤＢＲの反射スペクトルの平坦性を乱す程の大きな値とはなっていない。
【００３６】
そして、後述するように、２次回折格子３に関してはデューティ比が５０％よりも大きな領域（具体的には約７５％から約５０％までの領域；図５参照）を用いるのが好ましい。また、１次回折格子２の結合係数の最大値に対して５０％の値となる２次回折格子３のデューティ比は約７５％である。
このため、回折格子構造を切り替える地点（１次回折格子２と２次回折格子３が接続される地点）における１次回折格子２のデューティ比、即ち、２次回折格子３に接続される１次回折格子２のデューティ比も約７５％であることが好ましい。
【００３７】
そこで、上述のように、１次回折格子２は、中央領域の中央から両端へ向けて、デューティ比が約５０％から約８５％まで変化している１次周期の回折格子としている。
これにより、接続地点での等価屈折率変動は最小に抑制されるため、ＤＢＲの反射スペクトルの平坦性は乱されなくなる。
また、本実施形態では、２次回折格子３は、１次回折格子２の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している２次周期の回折格子である。
【００３８】
この場合、両端領域は、結合係数が変化している結合係数変化領域である。
具体的には、２次回折格子３を、１次回折格子２の側から反対側へ向けて、結合係数が１次回折格子２の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が約７５％から約５０％まで変化している２次周期の回折格子としている（図５参照）。
【００３９】
なお、これに限られるものではなく、２次回折格子３を、１次回折格子２の側から反対側へ向けて、結合係数が１次回折格子２の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が約２５％から約５０％まで変化している２次周期の回折格子としても良い（図５参照）。
このため、２次回折格子３は、デューティ比が約２５％から約７５％の範囲であれば良いことになる。つまり、２次回折格子３は、屈折率が高い部分の幅が該回折格子周期の約２５％から約７５％の範囲にあれば良いことになる。
【００４０】
なお、２次回折格子３は、デューティ比５０％のときに結合係数がゼロとなり、デューティ比２５％、７５％のときに１次回折格子の結合係数の最大値の約５０％の値となる。
但し、２次回折格子３は、１次回折格子２の側から反対側へ向けて、結合係数が１次回折格子２の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が約７５％から約５０％まで変化している２次周期の回折格子とするのが好ましい（図５参照）。
【００４１】
これは、以下の理由による。
ある波長の光を回折する２次周期の回折格子の１次周期に相当するフーリエ成分について考察する。
なお、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）では、単純な足し算ではなく、それぞれの成分にある係数を掛けてから足すことで、回折格子の山の幅の異なる２次回折格子の形状を再現できるようにしている。
【００４２】
まず、デューティ比が５０％よりも大きい（山が太い）２次周期の回折格子においては、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示すように、１次成分のどちらかの谷と２次成分の谷の部分と一致していれば、２次成分（上下に回折させる成分）の位相シフトの有無に関係なく、２次回折格子として、入射光を正反対の方向に回折する成分（１次成分）は、その場所に１次回折格子がある場合と同じ位相関係を持つ成分が存在する。
【００４３】
このため、この２次回折格子の端に１次回折格子が接続されたとしても、１次回折格子との間に位相シフトは混入しない。
したがって、ＤＢＲの反射スペクトルの平坦性が乱れてしまうのを抑えることができる。また、例えば電子ビーム露光を用いてパターニングする場合であっても、２次回折格子の部分の露光に関しては１次回折格子相当の露光パターンを１個おきに間引くだけで済む。
【００４４】
一方、デューティ比が５０％よりも小さい（山が細い）２次周期の回折格子においては、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）に示すように、１次成分のどちらかの山と２次成分の山の部分とが一致していないとデューティ比が５０％よりも小さい２次回折格子の形状にならない。
この場合、２次成分（上下に回折させる成分）の位相シフトの有無に関係なく、２次回折格子として、入射光を正反対の方向に回折する成分（１次成分）は、その場所に１次回折格子がある場合に対してπだけ位相シフトした位相関係を持つ成分が存在する。
【００４５】
このため、この２次回折格子の端に１次回折格子が接続された場合には、１次回折格子との間にπラジアンの位相シフトが混入することになる。
したがって、ＤＢＲの反射スペクトルの平坦性が乱れてしまうことになる。また、この構造（デューティ比＜５０％）を用いる場合には、位相シフトを取り除くように、１次回折格子に相当する周期の半分だけ導波路方向にずらして形成しなくてはならず、例えば電子ビーム露光を用いてパターニングする場合は手間が増えることになる。
【００４６】
そこで、上述のように、２次回折格子３は、１次回折格子２の側から反対側へ向けて、デューティ比が約７５％から約５０％まで変化している２次周期の回折格子としている。
これにより、位相シフトは最小に抑制されるため、ＤＢＲの反射スペクトルの平坦性は乱されなくなる。
また、本実施形態では、２次回折格子３は、中心点が分布ブラッグ反射鏡１の全領域に１次周期の回折格子２を設けた場合（図１中、下側の回折格子２参照）の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることが好ましい（図１中、点線参照）。
【００４７】
つまり、２次回折格子３は、屈折率が高い部分の中心点が、該回折格子部分に仮想的に１次周期の回折格子を仮想的に延在した場合の１次周期の回折格子２の間隔の中心点と一致していることが好ましい。
具体的には、２次回折格子３の領域においては、１次周期の回折格子２がその領域において位相連続で延在すると仮定した１次周期の回折格子２の谷の中央と、２次周期の回折格子３の山の中央が一致していることが好ましい。
【００４８】
これにより、各領域の異なる構造の回折格子の接続点において位相シフトが混入するのを抑え、反射特性の平坦度が劣化してしまうのを防止することができる。
なお、ここでは、１次回折格子２を、第１回折格子２Ａの側から２次回折格子３の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している１次周期の第２回折格子２Ｂを含むものとしているが、これに限られるものではない。
【００４９】
例えば、図７に示すように、１次回折格子２を、中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている１次周期の第１回折格子２Ａと、中央領域の両端部に設けられ、１次周期の回折格子を２つずつのペアとし、第１回折格子２Ａの側から２次回折格子３の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにペアの中心までの距離が変化しているペア回折格子２Ｃ（図８参照）とを含むものとしても良い。
【００５０】
なお、ペア回折格子２Ｃは、隣接する２つの相対する回折格子の間隔の大小関係が交互に変化する回折格子である。
例えば、結合係数を１００％とする領域に、１次周期の第１回折格子２Ａを用い、デューティ比を一定にして、結合係数を一定にする。
また、結合係数を１００％未満５０％よりも大きくする領域に、ペア回折格子２Ｃを用いて、結合係数を変調する。つまり、１次周期の回折格子の２つずつのペアの中心に対して距離を同じように縮めていくと回折格子の屈折率変化のフーリエ係数の１次成分が変化（減少）し、結合係数も減少するため、この構造を適用して、結合係数を変調する。
【００５１】
なお、これに限られるものではなく、例えば、結合係数を１００％未満８０％以上とする領域に、１次周期の第１回折格子２Ａを用い、デューティ比を変化させて結合係数を変調し、結合係数を８０％未満５０％よりも大きくする領域に、ペア回折格子２Ｃを用い、結合係数を変調するようにしても良い。
ここでは、結合係数を５０％以下とする領域では、ペア回折格子２Ｃも寄りすぎて間隙が狭くなり、良好なエッチングが困難で、回折格子の作製が困難になるため、結合係数を１００％未満５０％よりも大きくする領域（あるいは８０％未満５０％よりも大きくする領域）に、ペア回折格子２Ｃを用いている。
【００５２】
この場合、ペア回折格子２Ｃの中心間距離ｄは、３Λ／４からΛまでの範囲で変化させることになる（図９参照）。
なお、ペア回折格子２Ｃは、その中心間距離ｄがΛのときに１次回折格子の結合係数の最大値（κ＝１００％）と同じ値となり、中心間距離ｄが３Λ／４のときに１次回折格子の結合係数の最大値の５０％の値となる。また、ペア回折格子２Ｃの中心間距離ｄが３Λ／４のときの結合係数は、デューティ比２５％、７５％の２次回折格子の結合係数に相当する。なお、ペア回折格子２Ｃの中心間距離ｄがΛ／２のときの結合係数は、デューティ比５０％の２次回折格子の結合係数に相当する。
【００５３】
そして、結合係数を５０％以下（即ち、５０％から０％）とする領域に、２次周期の２次回折格子３を用い、デューティ比を変化させて、結合係数を変調する。
なお、２次回折格子３は、デューティ比５０％のときに結合係数がゼロとなり、デューティ比２５％、７５％のときに１次回折格子の結合係数の最大値の約５０％の値となる。
この場合、ペア回折格子２Ｃは、ペアの間隔の中心点が分布ブラッグ反射鏡１の全領域に１次周期の回折格子を設けた場合（図７中、下側の回折格子２参照）の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることが好ましい（図７中、点線参照）。
【００５４】
つまり、ペア回折格子２Ｃは、交互に変化する間隔のうち、間隔が狭い部分の中心点が、該回折格子部分に仮想的に１次周期の回折格子を延在したと仮定した場合の１次周期の回折格子の間隔の中心点と一致していることが好ましい。
具体的には、ペア回折格子領域においては、１次周期の回折格子がその領域において位相連続で延在すると仮定した１次周期の回折格子の谷の中央と、ペア回折格子の谷の中央が一致していることが好ましい。
【００５５】
これにより、各領域の異なる構造の回折格子の接続点において位相シフトが混入するのを抑え、反射特性の平坦度が劣化してしまうのを防止することができる。
なお、Dug-Bong Kim et al., “Fabrication of Sidelobe-Suppressed InP-InGaAsP Vertical Coupler Optical Filter Using Pair Grating Structure”, IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, VOL. 10, NO. 11, pp. 1593-1595, NOV. 1998には、ペア回折格子を用いた構造が示されているが、この文献の場合は結合係数変化をすべてペア回折格子で実施している。
【００５６】
また、この文献の回折格子は、１０数μｍオーダーの周期の粗い（長い）回折格子であり、その厚さは周期のサイズに比べて６０ｎｍと薄いため、本発明が課題とした、結合係数を必要なだけ小さくするような隙間が狭くなる領域のエッチングに大きな問題は生じない。
さらに、この文献では、ペア回折格子はその中心に向かって寄せてゆくのではなく、ペアの一方のみを相手に向かって寄せているが、この方法だとフーリエ係数の１次成分において次第に位相ズレが生じることになる。
【００５７】
そして、この位相ずれにより、実際は計算以上に結合係数が減少していることになるが、この文献のデバイスでは位相ズレの影響は軽微である。
これに対し、本実施形態のものでは、位相シフトの存在は反射特性の平坦性を乱すこととなる。このため、上述のように、ペア回折格子の１次回折格子を基準とした場合の位相関係は、この文献とは異なる構造となっている。
【００５８】
ところで、上述のように構成しているのは、以下の理由による。
近年、長距離大容量光伝送システムとして市場規模が拡大しているディジタル・コヒーレント通信向けの、広い波長範囲で波長を変えられる波長可変レーザの例として、周期的な波長選択特性を持つ第１、第２の波長フィルタを２つ組み合わせて広い波長範囲で任意の波長を選択するバーニア型フィルタを用いたものがある（図１０参照）。
【００５９】
なお、第１のフィルタ、第２のフィルタとしては、例えば、第１リング共振器、第２リング共振器が用いられる。
また、第１リング共振器の共振波長間隔をＦＳＲ１とし、第２リング共振器の共振波長間隔をＦＳＲ２とする。
そして、再帰モード間隔は、これらのＦＳＲ１、ＦＳＲ２を用いて、｜ＦＳＲ１×ＦＳＲ２／（ＦＳＲ１−ＦＳＲ２）｜で規定することができる。
【００６０】
また、第１リング共振器と第２リング共振器の共振波長が一致する一の波長を、第１の波長あるいはメイン波長という。
また、第１リング共振器と第２リング共振器の共振波長が一致する、一の波長以外の他の波長を再帰モード波長という。つまり、第１リング共振器と第２リング共振器の共振波長が一致する波長の中でメインの波長とは別の波長を、再起モード波長ともいう。
【００６１】
また、第１リング共振器と第２リング共振器の共振波長が一致する、一の波長以外の他の複数の波長の中の一の波長に最も近い波長を、隣接再起モード波長、あるいは、単に隣接再起モードともいう。つまり、第１リング共振器と第２リング共振器の共振波長が一致する波長の中でメインの波長とは別の波長であって、かつ、メインの波長に最も近い波長を、隣接再起モード波長、あるいは、単に隣接再起モードともいう。
【００６２】
また、２つのリング共振器の共振波長が一致するメインの波長に対して、リング共振器の共振波長の１周期分離れた隣の共振波長を、第２の波長あるいはサイドモードという。
このようなバーニア型フィルタでは、第１、第２の波長フィルタの周期を微小に変えることにより、２つの波長フィルタの選択波長が重なる波長においてのみレーザ発振をさせることができる。
【００６３】
バーニア型フィルタでは、第１、第２の波長フィルタの周期やフィルタの鋭さ（フィネス）によってそのフィルタ特性が決まるため、これらのパラメータを適切に調整することによって広い波長範囲での波長可変動作が可能となる。
バーニア型フィルタを用いた波長可変レーザの具体的な例としては、波長フィルタとしてのＳｉ導波路上の２つのリング共振器フィルタと出力端側が約３０％の反射率を有し、フィルタとの結合側は無反射構造となっている利得素子（半導体光増幅器：ＳＯＡ）とをハイブリッド実装しているものがある（図１１参照）。
【００６４】
このＳｉ導波路上のリング共振器を用いたものは、各リング共振器のサイズを半径数μｍから数１０μｍ程度まで小型にすることが可能であるため、小型化に向いており、有望なレーザ構造である。
このように、波長可変レーザでＤＢＲ反射鏡のような波長依存性を持つ反射鏡が設けられていない場合、使用波長帯に含まれる目標波長で選択的にレーザ発振が起こるようにするために、ＳＯＡ利得帯域を利用すべく、再帰モード間隔をＳＯＡ利得帯域よりも広くすることになる（図１２参照）。
【００６５】
また、別の例として、近年の長距離大容量光伝送システムの大容量化に対応するために、たとえばイーサネット光伝送装置に搭載できる光モジュールの数をより多くできるように光モジュールのサイズ（フォームファクター）がＣＦＰからＣＦＰ２に、さらにはＣＦＰ４へと、どんどん小さくなってきている。
そして、現行の１００ギガビットイーサ向け光モジュールでは４波の波長多重（ＬＡＮ−ＷＤＭ）を用いており、１台の光モジュール内に搭載されるレーザ光源として波長の数だけの個別レーザ素子あるいはモノリシック集積したレーザアレイなどが用いられている。
【００６６】
一方、モジュールの小型化と低消費電力化への要求から、複数の波長を一括して同時に発振する多波長光源の実現が求められている。
この多波長光源は、量子井戸ＳＯＡに比べて雑音の小さな量子ドットＳＯＡとＬＡＮ−ＷＤＭの波長間隔のＦＳＲ（Free Spectral Range）を有するエタロンを組み合わせて構成されている（図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）参照）。
【００６７】
この場合も利得素子（ゲインチップ）である量子ドットＳＯＡでは出力端側が約３０％の反射率を有し、エタロンフィルタとの結合側は無反射構造となっている。
ところで、上述のようなＳｉ導波路上のリング共振器を用いた波長可変レーザの場合、再帰モード（当該選択波長に対して長波側及び短波側で再び２つの波長フィルタの選択波長が重なる波長）が出現する間隔を広くとることで（図１２参照）、隣接再帰モードが半導体光増幅器（ＳＯＡ）の利得を受けにくくして発振を抑制している。
【００６８】
しかしながら、この場合、発振モードの隣接モードとの抑圧比が稼げず（図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）参照）、発振モード安定性に問題が生じる場合がある。
なお、図１４（Ａ）は、再帰モード間隔が小さい場合、即ち、ＦＳＲ１とＦＳＲ２の差が大きい場合であって、この場合、抑圧が大きくなることを示しており、図１４（Ｂ）は、再帰モード間隔が大きい場合、即ち、ＦＳＲ１とＦＳＲ２の差が小さい場合であって、この場合、抑圧が小さくなることを示している。
【００６９】
さらに、レーザの光出力を実用的なレベル（例えば＋１３ｄＢｍ）まで増大させるべく動作させると、Ｓｉ導波路内での過剰な光強度により二光子吸収が発生し、発振モードが不安定になるので、レーザ側のＳＯＡの光強度はほどほどに抑え、出力光をもう一つのＳＯＡ（ブースターＳＯＡと呼ぶ）を用いて増幅して所望の光出力を得る方法もある（図１５参照）。
【００７０】
しかしながら、この場合、部品間の光結合のアライメントをとる箇所が増え、工数の増大と歩留まりの低下に伴う製造コスト増が問題となる。
一方、多波長光源の場合では、完全に所望の４波のみを切り出すことはできず、長短両側に光強度は弱いものの発振する波長の光が存在し、完全に除去できない（図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）参照）。
【００７１】
このように、いずれの場合も、出力端側の反射面として半導体レーザ型の利得素子の劈開面を用いており、その反射率は波長依存性を持たないために波長選択性に制限が生じているという課題がある。
また、必要とする波長範囲内で約３０％程度の有限の反射率を有し、利得素子とモノリシック集積あるいはハイブリッド集積可能な導波路型のフィルタ構造は実現されてこなかった。
【００７２】
そこで、共振器を形成する２つの反射ミラーの一つとして機能しているＳＯＡの出力側の反射率が波長依存性の無い端面反射ミラーの代わりに、波長可変領域として用いる波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、かつ、その波長帯域の外側では急激に反射率の低下するバンドパスフィルタ形状の導波路型ＤＢＲミラーで構成し、かつ、再帰モード間隔を波長可変領域として用いる波長帯域（使用波長帯）とほぼ等しくすることが考えられる（図１６参照）。
【００７３】
この場合、ＤＢＲミラーの反射帯域は、波長可変レーザの使用波長帯以上とすれば良い。これにより、レーザの発振波長となる目標波長で互いに一致している共振波長のみがＤＢＲミラーの反射帯域に入り、ＤＢＲミラーで反射されるため、目標波長で選択的にレーザ発振が起こることになる。
この場合、再帰モード間隔がＤＢＲミラーの反射帯域よりも広くなるようにすれば良く、再帰モード間隔をＳＯＡ利得帯域よりも狭くすることができる。これにより、リング共振器のフィネスを低く設定することが可能となり、シリコン導波路コアを含む導波路内部の光強度を低くし、２光子吸収を抑制し、導波路の等価屈折率が変化してしなうのを抑制することが可能となる。この結果、レーザを高出力で動作させた場合でも安定したレーザ発振が得られるようになる。
【００７４】
また、共振器を形成する２つの反射ミラーの一つとして機能している量子ドットＳＯＡの出力側の端面反射ミラーを、多波長発振領域として用いる波長帯域においてフラットで有限な反射率を有し、かつ、その波長帯域の外側では急激に反射率の低下するバンドパスフィルタ形状の導波路型ＤＢＲミラーで構成することが考えられる。
このように、波長可変レーザや多波長光源においてバンドパスフィルタ形状のＤＢＲミラーを用いることで、課題の一つであるリング型フィルタの設計要件から生じる発振モードの隣接モードとの抑圧比が稼げないという課題を（図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）参照）を解決することができる。
【００７５】
また、レーザ側の利得ＳＯＡとＤＢＲとブースターＳＯＡを半導体上にモノリシック集積可能となるため、二光子吸収の問題と、光結合のアライメント工数の増大と歩留まりの低下に伴う製造コスト増の問題を同時に解決可能となる。
このようなバンドパスフィルタ形状のＤＢＲミラーは、回折格子の周期がチャープ（次第に変化）している１次周期を有し、一定の結合係数を有している回折格子（図１７参照）を用いることで、ある程度のフィルタ形状は実現可能であるが、単純に回折格子の周期をチャープさせただけでは約３０％程度の反射率を有する領域に数％のリップルが生じ、モード選択時に隣接モードとの利得差がとれなくなる場合が生じる（図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）参照）。
【００７６】
この不要なリップルを除去する方法として、図１９（Ａ）、図１９（Ｂ）に示すように、例えばＤＢＲ領域を４６のセグメントに分割し、そのセグメントでの回折格子周期はほぼリニアに変化し、その結合係数が最大値の約２５０ｃｍ−１から両端に向かって緩やかにゼロになるような回折格子を用いることが考えられる。
これにより、理論的にはリップルが抑制されたほぼフラットな反射特性（図２０参照）になる。
【００７７】
ここで、結合係数をゼロに向かって減少させる手段の一つとして、１次周期の回折格子の幅を次第に狭くするあるいは広くすることによって結合係数の変調が可能となる（図４参照）。
ここで用いられる回折格子は例えば約２５０ｃｍ−１という大きな結合係数を得るために埋め込み型の回折格子が用いられるが、その厚さは約１００ｎｍと厚く、周期が約２４０ｎｍ前後なので回折格子の山の幅はピーク値約２５０ｃｍ−１の結合係数のところで約１２０ｎｍ程度であり、そこから狭く又は広くしていくことになる。
【００７８】
しかしながら、結合係数がゼロに近くなるほど、即ち、回折格子の幅が広くなる場合（図４中、符号Ｘで示す領域参照）には間口が狭くなり、エッチング加工の問題が生じるし、回折格子の幅が狭くなる場合（図４中、符号Ｙで示す領域参照）にはエッチング加工後の埋め込み成長での変形・消失などの製造上の困難を抱えることとなる。
また、回折格子の山の幅が狭く又は広くなることで等価屈折率が次第に変化してしまい、反射特性が設計した特性からずれてしまうことになる。
【００７９】
そこで、分布ブラッグ反射鏡１を構成する回折格子を容易に形成できるようにし、設計どおりの反射特性が得られるようにすべく、上述のように構成している。
これにより、有限の反射率を有し、反射率が一定で平坦な所望のフィルタ特性を有するＤＢＲミラーが実現可能となる。
この結果、広い波長可変範囲を持ち、かつ、高出力で安定に動作する波長可変レーザ光源が実現可能となる。また、所望の波長のみで効率良く安定して発振する多波長光源が実現可能となる。
【００８０】
以下、具体例を挙げて、より詳細に説明する。
まず、第１具体例の光素子及び光モジュールについて、図２１〜図２７を参照しながら説明する。
図２１（Ａ）に示すように、まず、ｎ型ドープＩｎＰ基板１０１の表面に、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いて、量子井戸活性層１０２、厚さ約１５０ｎｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３を順次結晶成長し、そのあと、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＯ２膜１０４を厚さ約４００ｎｍ堆積する。
【００８１】
ここで、量子井戸活性層１０２は、厚さ約５．１ｎｍ、圧縮歪量約１．０％のアンドープＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層及び組成波長約１．２０μｍ、厚さ約１０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰバリア層で構成され、量子井戸の層数は６層であり、その発光波長は約１５５０ｎｍである。
また、これら量子井戸／バリア層は波長約１．１５μｍ、厚さ約５０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ−ＳＣＨ層で挟まれている。
【００８２】
そして、フォトリソグラフィを用いて、半導体光増幅器の活性領域となるべき部分のみを覆うようにＳｉＯ２膜１０４を加工し、図２１（Ｂ）に示すように、エッチングマスクを形成する。
こののち、図２２（Ａ）に示すように、エッチングにより半導体表面をＩｎＰ層１０１の表面までエッチングする。
【００８３】
そして、図２２（Ｂ）に示すように、例えばＭＯＶＰＥ法によって、組成波長約１．２６μｍ、厚さ約２００ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０５、厚さ約３０ｎｍのアンドープＩｎＰ層１０６、組成波長約１．２６μｍ、厚さ約１００ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０７を順次成長する。
このとき、選択成長効果によってＳｉＯ２マスク１０４の上には成長せず、エッチングによって除去された部分にのみ成長される。
【００８４】
そして、ＳｉＯ２マスク１０４を剥離したのち、表面に電子ビームレジスト（日本ゼオン製ＺＥＰ５２０Ａ）を塗布し、電子ビーム露光法によって、図２３（Ａ）に示すように、回折格子形成用マスク（レジストマスク；電子ビームレジストマスク）１０８を形成する。
この回折格子形成用マスク１０８においては、分布反射鏡（ＤＢＲミラー）の領域長は約２５０μｍである。
【００８５】
また、回折格子領域は４６のセグメントに分割され、それぞれのセグメントの長さ、１次や２次などの回折格子構造、回折格子のデューティ比（duty比）、結合係数、ならびに周期は、以下の表に示すように変化している。
【００８６】
【表１】
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この回折格子形成用マスク１０８を用いて、例えばエタン／水素混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチングによって、図２３（Ｂ）に示すように、ＧａＩｎＡｓＰ層１０７を貫き、ＩｎＰ層１０６の途中の約１５ｎｍの深さまでエッチングし、回折格子パターンを転写する。
【００８７】
そして、図２４（Ａ）に示すように、電子ビームレジストマスク１０８を剥離したのちに、再び、例えばＭＯＶＰＥ法を用いて、半導体結晶ウェハ全面に、図２４（Ｂ）に示すように、Ｚｎをドープしたｐ型ＩｎＰクラッド層１０９を約２．０μｍ、引き続いて、Ｚｎをドープしたｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１１０を約３００ｎｍの厚さに積層し、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いてＳｉＯ２膜１１１を厚さ約４００ｎｍ堆積する。
【００８８】
この構造での結合係数の上限（１次回折格子でデューティ比５０％）は約２５０ｃｍ−１となっている。
また、このＤＢＲの反射スペクトルは、図２０に示すような反射スペクトルとなっている。
そして、例えばフォトリソグラフィによって、図２５（Ａ）に示すように、導波路用のエッチングマスク１１１Ａを形成する。
【００８９】
ここで、マスク１１１Ａの幅は最終的に導波路幅が約１．５μｍとなる幅にする。
また、ＳＯＡ側の導波路は出力端面に向かって次第に湾曲し、最終的に端面の法線方向に対して約７度傾斜するように形成されている。
こののち、図２５（Ｂ）に示すように、例えばドライエッチング法を用いて、半導体表面をエッチングし、ＩｎＰ基板１０１を約０．７μｍ程掘り込んだ深さまでメサストライプ状に加工する。
【００９０】
このメサストライプの両脇に、図２６（Ａ）に示すように、Ｆｅドープ型半絶縁性ＩｎＰで構成される電流狭窄層１１２を、例えばＭＯＶＰＥ法を用いて成長する。
そののち、エッチングマスク１１１Ａを例えばふっ酸で除去したのち、図２６（Ｂ）に示すように、ＳｉＮからなるパッシベーション膜１１３を形成する。
そして、半導体光増幅器となる部分のみにＳｉＮ層１１３に窓を開けるように、通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いて、ＳｉＮ層１１３を取り除いたあとに、半導体光増幅器のｐ側電極１１４、ｎ側電極１１５を形成する。
【００９１】
そして、素子の両端面に無反射コート１１６，１１７を形成することで、ＤＢＲ集積利得 ＳＯＡ素子（光素子）１１８が完成する。
そして、図２７に示すように、この素子１１８と、シリコン基板上に形成した２個のリング共振器（リング１とリング２）とループミラーを有する波長フィルタ素子１１９を組み合わせることで、波長可変レーザ光源（光モジュール）１２０が得られる。
【００９２】
この波長可変レーザ光源１２０により、光出力約１３ｄＢｍ、スペクトル線幅約１００ｋＨｚ程度の特性を有したレーザ発振光が、Ｃバンドの約１５２０ｎｍから約１５７０ｎｍまでの波長可変域で得られる。
次に、第２具体例の光素子及び光モジュールについて、図２８〜図３４を参照しながら説明する。
【００９３】
図２８（Ａ）に示すように、まず、ｎ型ドープＩｎＰ基板２０１の表面に、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いて、量子井戸活性層２０２、厚さ約１５０ｎｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３を順次結晶成長し、そのあと、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＯ２膜２０４を厚さ約４００ｎｍ堆積する。
ここで、量子井戸活性層２０２は、厚さ約５．１ｎｍ、圧縮歪量約１．０％のアンドープＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層及び組成波長約１．２０μｍ、厚さ約１０ｎｍのアンドープ ＧａＩｎＡｓＰバリア層で構成され、量子井戸の層数は６層であり、その発光波長は約１５５０ｎｍである。
【００９４】
また、これら量子井戸／バリア層は波長約１．１５μｍ、厚さ約５０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ−ＳＣＨ層で挟まれている。
そして、フォトリソグラフィを用いて、半導体光増幅器の活性領域となるべき部分のみを覆うように、ＳｉＯ２膜２０４を加工し、図２８（Ｂ）に示すように、エッチングマスクを形成する。
【００９５】
こののち、図２９（Ａ）に示すように、エッチングにより半導体表面をＩｎＰ層２０１の表面までエッチングする。
そして、図２９（Ｂ）に示すように、例えばＭＯＶＰＥ法によって、組成波長約１．２６μｍ、厚さ約２００ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０５、厚さ約３０ｎｍのアンドープＩｎＰ層２０６、組成波長約１．２６μｍ、厚さ約１００ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０７を順次成長する。
【００９６】
このとき、選択成長効果によってＳｉＯ２マスク２０４の上には成長せず、エッチングによって除去された部分にのみ成長される。
そして、ＳｉＯ２マスク２０４を剥離したのち、表面に電子ビームレジスト（日本ゼオン製ＺＥＰ５２０Ａ）を塗布し、電子ビーム露光法によって、図３０（Ａ）に示すように、回折格子形成用マスク（レジストマスク；電子ビームレジストマスク）２０８を形成する。
【００９７】
この回折格子形成用マスク２０８においては、分布反射鏡（ＤＢＲミラー）の領域長は約２５０μｍである。
また、回折格子領域は４６のセグメントに分割され、それぞれのセグメントの長さ、１次、２次、ペアなどの回折格子構造、回折格子のデューティ比、結合係数、ならびに周期は、以下の表に示すように変化している。
【００９８】
【表２】
2017187690.tif 000004
この回折格子形成用マスク２０８を用いて、例えばエタン／水素混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチングによって、図３０（Ｂ）に示すように、ＧａＩｎＡｓＰ層２０７を貫き、ＩｎＰ層２０６の途中の約１５ｎｍの深さまでエッチングし、回折格子パターンを転写する。
【００９９】
この構造での結合係数の上限（１次回折格子でデューティ比約５０％）は約２５０ｃｍ−１となっている。
また、このＤＢＲの反射スペクトルは、図２０に示すような反射スペクトルとなっている。
そして、図３１（Ａ）に示すように、ＳｉＯ２マスク２０４及び電子ビームレジストマスク２０８を剥離したのち、再び、例えばＭＯＶＰＥ法を用いて、図３１（Ｂ）に示すように、半導体結晶ウェハ全面に、Ｚｎをドープしたｐ型ＩｎＰクラッド層２０９を約２．０μｍ、引き続いて、Ｚｎをドープしたｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２１０を約３００ｎｍの厚さに積層し、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＯ２膜２１１を厚さ約４００ｎｍ堆積する。
【０１００】
そして、例えばフォトリソグラフィによって、図３２（Ａ）に示すように、導波路用のエッチングマスク２１１Ａを形成する。
ここで、マスク２１１Ａの幅は最終的に導波路幅が約１．５μｍとなる幅にする。
また、素子両端のＳＯＡ側の導波路は出力端面に向かって次第に湾曲し、最終的に端面の法線方向に対して約７度傾斜するように形成されている。
【０１０１】
こののち、図３２（Ｂ）に示すように、例えばドライエッチング法を用いて、半導体表面をエッチングし、ＩｎＰ基板２０１を約０．７μｍ程掘り込んだ深さまでメサストライプ状に加工する。
このメサストライプの両脇に、図３３（Ａ）に示すように、Ｆｅドープ型半絶縁性ＩｎＰで構成される電流狭窄層２１２を、例えばＭＯＶＰＥ法を用いて成長する。
【０１０２】
そののち、エッチングマスク２１１Ａを、例えばふっ酸で除去したのち、図３３（Ｂ）に示すように、ＳｉＮからなるパッシベーション膜２１３を形成する。
そして、半導体光増幅器となる部分２箇所のみにＳｉＮ層２１３に窓を開けるように、通常のフォトリソグラフィとエッチングを用いて、ＳｉＮ層２１３を取り除いたあとに、半導体光増幅器のｐ側電極２１４、２１５、ｎ側電極２１６を形成する。
【０１０３】
そして、素子の両端面に無反射コート２１７，２１８を形成することで、ＤＢＲとブースターＳＯＡを集積した利得ＳＯＡ素子（光素子）２１９が完成する。
そして、図３４に示すように、この素子２１９と、シリコン基板上に形成した２個のリング共振器（リング１とリング２）とループミラーを有する波長フィルタ素子２２０を組み合わせることで、波長可変レーザ光源（光モジュール）２２１が得られる。
【０１０４】
この波長可変レーザ光源２２１により、光出力約１３ｄＢｍ、スペクトル線幅約１００ｋＨｚ程度の特性を有したレーザ発振光が、Ｃバンドの約１５２０ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長可変域で得られる。
次に、第３具体例の光素子及び光モジュールについて、図３５〜図４１を参照しながら説明する。
【０１０５】
図３５（Ａ）に示すように、まず、ｎ型ドープＩｎＰ基板３０１の表面に、例えば有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）を用いて、組成波長約１．１５μｍ、厚さ約１００ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２を成長し、図３５（Ｂ）に示すように、表面に電子ビームレジスト（日本ゼオン製ＺＥＰ５２０）を塗布する。
そして、図３５（Ｂ）に示すように、例えば電子ビーム露光法によって、回折格子形成用マスク３０３を形成する。
【０１０６】
この回折格子形成用マスク３０３においては、分布反射鏡（ＤＢＲミラー）の領域長は約２５０μｍである。
また、回折格子領域は４６のセグメントに分割され、それぞれのセグメントの長さ、１次、２次、ペアなどの回折格子構造、回折格子のデューティ比、結合係数、ならびに周期は、以下の表に示すように変化している。
【０１０７】
【表３】
2017187690.tif 000005
この回折格子形成用マスクを用いて、例えばエタン／水素混合ガスによるリアクティブ・イオン・エッチングによって、図３６（Ａ）に示すように、ＧａＩｎＡｓＰ層３０２を突き抜け、ＩｎＰ層３０１の表面から約１５ｎｍ程までエッチングし、回折格子パターンを転写する。
【０１０８】
そして、図３６（Ｂ）に示すように、回折格子形成用マスク３０３を除去したのち、例えばＭＯＶＰＥ法を用いて、図３７（Ａ）に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ層３０４によって回折格子を埋め込んだ後、回折格子の無い部分の厚さが約５０ｎｍとなるまで成長し、引き続いて光ガイド層３０５、厚さ約１５０ｎｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層３０６を順次結晶成長し、そのあと、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＯ２膜３０７を厚さ約４００ｎｍ堆積する。
【０１０９】
この構造での結合係数の上限（１次回折格子でデューティ比約５０％）は約２００ｃｍ−１となっている。
また、このＤＢＲの反射スペクトルは、図４０に示すような反射スペクトルとなっている。
ここで、光ガイド層３０５は、厚さ約２００ｎｍのアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ層で構成され、その組成波長は約１１５０ｎｍである。
【０１１０】
そして、図３７（Ｂ）に示すように、例えばフォトリソグラフィを用いて、半導体導波路領域となるべき部分が最終的に約１．３μｍ幅となるように、ＳｉＯ２膜３０７を加工し、エッチングマスクを形成する。
こののち、図３８（Ａ）に示すように、例えばドライエッチング法を用いて、半導体表面をエッチングし、ＩｎＰ基板３０１を約０．７μｍ程掘り込んだ深さまでメサストライプ状に加工する。
【０１１１】
このメサストライプの両脇に、図３８（Ｂ）に示すように、ＩｎＰ基板３０１と共に電流ブロック層となるｐ型ドープＩｎＰ層３０８、ｎ型ドープＩｎＰ層３０９、ｐ型ドープＩｎＰ層３１０で構成されるｐｎｐｎサイリスタ構造電流狭窄層を、例えばＭＯＶＰＥ法を用いて成長する。
そののち、エッチングマスク３０７を、例えばふっ酸で除去したのち、図３９（Ａ）に示すように、全体に厚さ約２．５μｍのｐ型ドープＩｎＰクラッド層３１１を例えばＭＯＶＰＥ法を用いて成長する。
【０１１２】
その後、図３９（Ｂ）に示すように、プラットフォームに接着するための仮電極３１２を形成し、そして、素子の両端面に無反射コート３１３，３１４を形成することで、波長選択素子３１５が完成する。
そして、図４１に示すように、この素子３１５と、両端面に無反射コーティングを施した量子ドットＳＯＡ３１６をＳｉプラットフォーム３１７上にハイブリッド実装した光素子３２１、さらに、レンズ３１８、例えば８００ＧＨｚ間隔のピークを有するエタロン３１９、全反射ミラー３２０を組み合わせることで、多波長同時発振レーザ光源３２２が得られる。
【０１１３】
この多波長同時発振レーザ光源３２２により、ＬＡＮ−ＷＤＭで用いられる４波長のレーザ発振光が得られる。
したがって、本実施形態にかかる光素子及び光モジュールによれば、分布ブラッグ反射鏡１を構成する回折格子を容易に形成でき、設計どおりの反射特性が得られるという効果を有する。
【０１１４】
なお、上述の実施形態の第１具体例では、第２具体例のようにペア回折格子を用いた場合よりもより作製が容易なペア回折格子を用いない具体例を示しているが、デューティ比の変化やデューティ比の不連続に伴う実効的な位相シフトの混入によるスペクトルの平坦性への悪影響が問題になるようなケースにおいては、デューティ比の変化やデューティ比の不連続を抑制した第２具体例のようにペア回折格子を用いた構造とする方がより好ましい。
【０１１５】
また、上述の実施形態の第１具体例、第２具体例及び第３具体例においては、波長フィルタ素子又は波長選択素子の導波路の出力端は、端面に対して直交している導波路構造を用いても良いし、導波路を途中で曲げた後に斜めになるように設けられた導波路構造を用いても良い。
また、他の素子との光結合を向上させるために、例えば、導波路幅や厚さが緩やかに変化するようなスポットサイズ変換器を導波路の端面部分に集積しても良い。
【０１１６】
また、半導体光増幅器の活性領域として、上述の実施形態の第１具体例、第２具体例では、ＧａＩｎＡｓＰ系の半導体材料を用いているが、ＡｌＧａＩｎＡｓ系の半導体材料を用いても良い。
また、活性層は、量子井戸型でなく、バルク型又は量子ドット型の半導体で構成されていても良く、この場合も同様の効果が得られる。
【０１１７】
また、上述の実施形態の第３具体例では、ＡｌＧａＩｎＡｓ系の半導体材料を用いているが、ＧａＩｎＡｓＰ系の半導体材料を用いても良い。
また、第３具体例では、活性領域のない構造としたが、第１具体例や第２具体例のように、活性領域のある構造、即ち、活性領域も集積化した構造としても良い。
また、上述の実施形態の第１具体例、第２具体例及び第３具体例は、全て、ＩｎＰ基板上に作製されているが、例えばＧａＡｓ基板などの他の基板上に作製されていても良い。
【０１１８】
また、例えば光増幅機能が必要ない場合は、素子を構成する材料については、化合物半導体のみならず、有機物や無機物で構成されていても良く、本発明は、導波路の近傍に回折格子が装荷されているデバイス全般に適用可能である。
また、上述の実施形態の各具体例では、ｎ型の導電性を有する基板上に素子を形成しているが、ｐ型の導電性を有する基板を用いて、上述の実施形態の各具体例と逆の導電性で構成された構造を用いても良く、その場合も同様の効果が得られる。
【０１１９】
また、半絶縁性の基板上に作製しても、たとえばシリコン基板の上に貼り合わせの方法で作製しても同様の効果が得られることは明白である。
また、埋め込み構造に関しても、上述の実施形態の第１具体例及び第２具体例では、半絶縁性材料を用いた電流狭窄埋め込み構造を用いた電流狭窄構造としているが、それぞれ、上述の実施形態の第３具体例のようにｐｎｐｎサイリスタ構造の電流狭窄構造を適用しても良い。
【０１２０】
また、上述の実施形態の第３具体例において半絶縁性材料を用いた電流狭窄埋め込み構造を用いた電流狭窄構造を用いても良い。
また、上述の実施形態の各具体例では、埋め込み型の導波路構造のものを例示しているが、リッジ型導波路など他の導波路構造のレーザにも本発明は適用可能である。
また、回折格子の構造に関しても、上述の実施形態の各具体例では、埋め込み型の回折格子構造を例示しているが、表面回折格子構造に本発明を適用することも可能である。
【０１２１】
また、上述の実施形態の第１具体例や第２具体例では、基板と反対側に回折格子を装荷しているが、上述の実施形態の第３具体例のように、導波路層に対して基板側に回折格子構造を装荷しても良く、その場合も同様の効果が得られる。
また、上述の実施形態の第３具体例では、導波路層に対して基板側に回折格子構造を装荷しているが、上述の実施形態の第１具体例や第２具体例のように、基板と反対側に回折格子を装荷しても良く、その場合も同様の効果が得られる。
【０１２２】
また、上述の実施形態の各具体例においては、セグメントに分割して階段状に回折格子周期を変化させている場合を例に挙げて説明しているが、滑らかに（連続的に）変化していても良く、その場合も同様の効果が得られる。また、分割セグメントの数もその用途と設計に応じて限られるものではない。
また、１次回折格子・ペア回折格子・２次回折格子の適用範囲も、上述の実施形態の各具体例に示したものに限られるものではなく、その用途と設計に応じて自由度がある。
【０１２３】
また、図４２に示すように、上述の実施形態や各具体例のように構成される光モジュール４００を備えるものとして、例えば光通信用の送信装置４０１を構成することができる。
さらに、このように構成される送信装置４０１は、受信装置４０２と組み合わせて、光伝送システム４０３を構成することができる。つまり、上述の送信装置４０１と、この送信装置４０１に光伝送路（例えば光ファイバ伝送路）４０４を介して接続された受信装置４０２とを備えるものとして、光伝送システム４０３を実現することができる。
【０１２４】
なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
以下、上述の実施形態及び変形例に関し、更に、付記を開示する。
（付記１）
分布ブラッグ反射鏡を備え、
前記分布ブラッグ反射鏡は、
中央領域に設けられた１次周期の１次回折格子と、
前記中央領域を挟む両端領域に設けられ、前記１次回折格子よりも結合係数が小さい２次周期の２次回折格子とを含むことを特徴とする光素子。
【０１２５】
（付記２）
前記２次回折格子は、結合係数が前記１次回折格子の結合係数の最大値の５０％以下であることを特徴とする、付記１に記載の光素子。
（付記３）
前記１次回折格子は、前記中央領域の中央から両端へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられており、
前記２次回折格子は、前記両端領域の前記中央領域の側から反対側へ向けて、結合係数が小さくなっていくように設けられていることを特徴とする、付記１に記載の光素子。
【０１２６】
（付記４）
前記１次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように設けられており、
前記２次回折格子は、結合係数が前記１次回折格子の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように設けられていることを特徴とする、付記３に記載の光素子。
【０１２７】
（付記５）
前記１次回折格子は、結合係数が最大値から最大値の５０％へ向けて小さくなっていくように、デューティ比が５０％から８５％へ向けて変化している１次周期の回折格子であり、
前記２次回折格子は、結合係数が前記１次回折格子の結合係数の最大値の５０％からゼロまで小さくなっていくように、デューティ比が７５％から５０％まで変化している２次周期の回折格子であることを特徴とする、付記４に記載の光素子。
【０１２８】
（付記６）
前記１次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている１次周期の第１回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、前記第１回折格子の側から前記２次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している１次周期の第２回折格子とを含み、
前記２次回折格子は、前記１次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している２次周期の回折格子であることを特徴とする、付記１に記載の光素子。
【０１２９】
（付記７）
前記１次回折格子は、前記中央領域の中央部に設けられ、結合係数が最大値になるデューティ比で形成されている１次周期の第１回折格子と、前記中央領域の両端部に設けられ、１次周期の回折格子を２つずつのペアとし、前記第１回折格子の側から前記２次回折格子の側へ向けて結合係数が小さくなっていくように前記ペアの中心までの距離が変化しているペア回折格子とを含み、
前記２次回折格子は、前記１次回折格子の側から反対側へ向けて結合係数が小さくなっていくようにデューティ比が変化している２次周期の回折格子であることを特徴とする、付記１に記載の光素子。
【０１３０】
（付記８）
前記１次回折格子及び前記２次回折格子は、光伝搬方向に沿って短い周期から長い周期又は長い周期から短い周期へと周期が変化していることを特徴とする、付記１〜７のいずれか１項に記載の光素子。
（付記９）
前記１次回折格子及び前記２次回折格子は、周期が連続的に変化していることを特徴とする、付記８に記載の光素子。
【０１３１】
（付記１０）
前記１次回折格子及び前記２次回折格子は、周期が階段状に変化していることを特徴とする、付記８に記載の光素子。
（付記１１）
前記２次回折格子は、中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に１次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の光素子。
【０１３２】
（付記１２）
前記ペア回折格子は、前記ペアの間隔の中心点が前記分布ブラッグ反射鏡の全領域に１次周期の回折格子を設けた場合の回折格子間隔の中心点と一致するように設けられていることを特徴とする、付記７に記載の光素子。
（付記１３）
付記１〜１２のいずれか１項に記載の光素子を備えることを特徴とする光モジュール。
【０１３３】
（付記１４）
付記１３に記載の光モジュールを備える送信装置と、
前記送信装置に光伝送路を介して接続された受信装置とを備えることを特徴とする光伝送システム。
【符号の説明】
【０１３４】
１  分布ブラッグ反射鏡
２  １次回折格子
２Ａ  第１回折格子
２Ｂ  第２回折格子
２Ｃ  ペア回折格子
３  ２次回折格子
１０１  ｎ型ドープＩｎＰ基板
１０２  量子井戸活性層
１０３  ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
１０４  ＳｉＯ２膜（ＳｉＯ２マスク）
１０５  アンドープＧａＩｎＡｓＰ層
１０６  アンドープＩｎＰ層
１０７  アンドープＧａＩｎＡｓＰ層
１０８  回折格子形成用マスク（レジストマスク；電子ビームレジストマスク）
１０９  ｐ型ＩｎＰクラッド層
１１０  ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層
１１１  ＳｉＯ２膜
１１１Ａ  エッチングマスク
１１２  電流狭窄層
１１３  パッシベーション膜（ＳｉＮ層）
１１４  ｐ側電極
１１５  ｎ側電極
１１６，１１７  無反射コート
１１８  ＤＢＲ集積利得 ＳＯＡ素子（光素子）
１１９  波長フィルタ素子
１２０  波長可変レーザ光源（光モジュール）
２０１  ｎ型ドープＩｎＰ基板
２０２  量子井戸活性層
２０３  ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
２０４  ＳｉＯ２膜（ＳｉＯ２マスク）
２０５  アンドープＧａＩｎＡｓＰ層
２０６  アンドープＩｎＰ層
２０７  アンドープＧａＩｎＡｓＰ層
２０８  回折格子形成用マスク（レジストマスク；電子ビームレジストマスク）
２０９  ｐ型ＩｎＰクラッド層
２１０  ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層
２１１  ＳｉＯ２膜
２１１Ａ  エッチングマスク
２１２  電流狭窄層
２１３  パッシベーション膜（ＳｉＮ層）
２１４、２１５  ｐ側電極
２１６  ｎ側電極
２１７，２１８  無反射コート
２１９  利得ＳＯＡ素子（光素子）
２２０  波長フィルタ素子
２２１  波長可変レーザ光源（光モジュール）
３０１  ｎ型ドープＩｎＰ基板
３０２  アンドープＧａＩｎＡｓＰ層
３０３  回折格子形成用マスク
３０４  ｎ型ドープＩｎＰ層
３０５  光ガイド層
３０６  ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
３０７  ＳｉＯ２膜
３０８  ｐ型ドープＩｎＰ層
３０９  ｎ型ドープＩｎＰ層
３１０  ｐ型ドープＩｎＰ層
３１１  ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
３１２  仮電極
３１３，３１４  無反射コート
３１５  波長選択素子
３１６  量子ドットＳＯＡ
３１７  Ｓｉプラットフォーム
３１８  レンズ
３１９  エタロン
３２０  全反射ミラー
３２１  光素子
３２２  多波長同時発振レーザ光源
４００  光モジュール
４０１  送信装置
４０２  受信装置
４０３  光伝送システム
４０４  光伝送路
【図１】
2017187690.tif 000006
【図２】
2017187690.tif 000007
【図３】
2017187690.tif 000008
【図４】
2017187690.tif 000009
【図５】
2017187690.tif 000010
【図６】
2017187690.tif 000011
【図７】
2017187690.tif 000012
【図８】
2017187690.tif 000013
【図９】
2017187690.tif 000014
【図１０】
2017187690.tif 000015
【図１１】
2017187690.tif 000016
【図１２】
2017187690.tif 000017
【図１３】
2017187690.tif 000018
【図１４】
2017187690.tif 000019
【図１５】
2017187690.tif 000020
【図１６】
2017187690.tif 000021
【図１７】
2017187690.tif 000022
【図１８】
2017187690.tif 000023
【図１９】
2017187690.tif 000024
【図２０】
2017187690.tif 000025
【図２１】
2017187690.tif 000026
【図２２】
2017187690.tif 000027
【図２３】
2017187690.tif 000028
【図２４】
2017187690.tif 000029
【図２５】
2017187690.tif 000030
【図２６】
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【図２７】
2017187690.tif 000032
【図２８】
2017187690.tif 000033
【図２９】
2017187690.tif 000034
【図３０】
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【図３１】
2017187690.tif 000036
【図３２】
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【図３３】
2017187690.tif 000038
【図３４】
2017187690.tif 000039
【図３５】
2017187690.tif 000040
【図３６】
2017187690.tif 000041
【図３７】
2017187690.tif 000042
【図３８】
2017187690.tif 000043
【図３９】
2017187690.tif 000044
【図４０】
2017187690.tif 000045
【図４１】
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【図４２】
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