(57)【要約】【課題】広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源を実現する。【解決手段】出力導波路１２ａ〜１２ｄを有する光分波器１１を備え、出力導波路１２ａ〜１２ｄのうちで少なくとも一つは、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有する分布反射型ミラー構造１４が設けられており、出力導波路１２ａ〜１２ｄのうちで他の少なくとも一つは、外部への光出力ポートとされている。【選択図】図１
2017022247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の出力導波路を有する光分波器を備え、
前記複数の出力導波路のうちで少なくとも一つは、回折格子を有する分布反射型ミラー構造が設けられており、
前記複数の出力導波路のうちで他の少なくとも一つは、外部への光出力ポートとされていることを特徴とする波長選択素子。
【請求項２】
前記光分波器に入力する一つの導波路は、第１の光増幅器を有することを特徴とする請求項１に記載の波長選択素子。
【請求項３】
前記光出力ポートとされた前記出力導波路は、第２の光増幅器を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の波長選択素子。
【請求項４】
前記光分波器に入力する他の導波路は、光検出器を有することを特徴とする請求項３に記載の波長選択素子。
【請求項５】
分布反射型ミラー構造は、波長可変領域又は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、且つ前記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フィルタ特性を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の波長選択素子。
【請求項６】
前記第１の出力導波路は、前記分布反射型ミラー構造の光反射率が９０％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の波長選択素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の波長選択素子と、
前記光分波器とは反対の端において前記第１の光増幅器と接続された第２の波長選択素子と、
前記第１の光増幅器とは反対の端において前記第２の波長選択素子と接続された反射ミラーを含むことを特徴とする波長可変光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長選択素子及び当該波長選択素子を備えた波長可変光源に関する。
【背景技術】
【０００２】
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が注目されている。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バーニア型の波長フィルタ（バーニア型フィルタ）を組み合わせて広い波長範囲で任意の波長を選択するものがある。
【０００３】
この波長可変レーザでは、２つ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。バーニア型フィルタでは、２つの波長フィルタの周期や鋭さ（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。
【０００４】
バーニア型フィルタを用いた波長可変レーザの具体例としては、バーニア型フィルタとして２つのリング共振器と、半導体光増幅器（Semiconductor Optical Amplifiers：ＳＯＡ）とをハイブリッド実装しているものがある。ＳＯＡは、出力端側が約３０％の反射率を有し、リング共振器との結合側は無反射構造とされている。リング共振器は、そのサイズを半径数μｍ〜数１０μｍ程度まで小型化することが可能である。
【０００５】
一方、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、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に更にはＣＦＰ４へと、益々小さくなってきている。現行の１００ギガビットイーサ向け光モジュールでは、４波の多重波長（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又はモノリシック集積したレーザアレイ等が用いられている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２４５３４６号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／１１９２８４号
【特許文献３】国際公開第２００７／０２９６４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のリング共振器を用いた波長可変レーザでは、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つのリング共振器の選択波長が重なる波長）が出現する間隔を広く設定している。これにより、隣接する再帰モードがＳＯＡの利得を受け難くして発振を抑制している。ところがこの場合、発振モードの隣接モードとの抑圧比を稼ぐことができず、発振モード安定性に問題が生じる場合がある。
【０００８】
一方、従来の多波長光源では、完全に所望の４波の多重波長のみを切り出すことはできない。そのため、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、これを完全に除去することはできないという問題がある。
【０００９】
いずれの場合でも、出力端側の反射面としてレーザ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問題がある。また、上記の従来例において必要とする波長範囲内において３０％程度の有限の反射率を有し、光増幅器とモノリシック集積又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いない。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源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】
波長選択素子の一態様は、複数の出力導波路を有する光分波器を備え、前記複数の出力導波路のうちで少なくとも一つは、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有する分布反射型ミラー構造が設けられており、前記複数の出力導波路のうちで他の少なくとも一つは、外部への光出力ポートとされている。
【００１２】
波長可変光源の一態様は、上記の波長選択素子と、前記波長選択素子と接続された他の波長選択素子とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
上記の諸態様によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態による波長選択素子の波長とフィルタ特性等との関係を示す特性図である。
【図３】ＤＢＲミラーのチャープ回折格子を示す模式図である。
【図４】波長と反射率等との関係を示す特性図である。
【図５】波長と反射率との関係を示す特性図である。
【図６】第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図７】図６に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図８】図７に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図９】図８に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１０】図９に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１１】図１０に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１２】図１１に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１３】図１２に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１４】図１３に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１５】図１４に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１６】図１５に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１７】図１６に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１８】図１７に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図１９】図１８に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２０】図１９に引き続き、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２１】第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
【図２２】第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２３】図２２に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２４】図２３に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２５】図２４に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２６】図２５に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２７】図２６に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２８】図２７に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図２９】図２８に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３０】図２９に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３１】図３０に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３２】図３１に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３３】図３２に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３４】図３３に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３５】図３４に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３６】図３５に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３７】第３の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
【図３８】第３の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図３９】図３８に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４０】図３９に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４１】図４０に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４２】図４１に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４３】図４２に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４４】図４３に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４５】図４４に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４６】図４５に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４７】図４６に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４８】図４７に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図４９】図４８に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図５０】図４９に引き続き、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を示す概略斜視図である。
【図５１】本実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の他の例の概略構成を示す模式図である。
【図５２】本実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の他の例の概略構成を示す模式図である。
【図５３】第４の実施形態による光モジュールの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、波長選択素子及び波長可変光源の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。
【００１６】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
【００１７】
［波長可変光源の概略構成］
図１は、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
この波長可変光源は、波長選択素子１と、波長フィルタ素子２とが接続されて構成されている。
【００１８】
波長選択素子１は、光分波器として、多モード干渉(Multi Mode Interference：ＭＭＩ)分波器１１を備えて構成されている。ＭＭＩ分波器１１には、光導波路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが形成されている。光導波路１２ｂには、ＳＯＡ１３が形成されている。光導波路１２ｃには、ＤＢＲミラー１４が形成されている。
【００１９】
ＤＢＲミラー１４は、図２に示すように、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、且つ前記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フィルタ特性を有する。更に、再帰モード間隔が波長可変領域として用いる波長帯域（使用波長帯）とほぼ等しくされる。ＤＢＲミラー１４は、図３に示すように、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有している。ここでは、回折格子周期がΛ１，Λ２，・・・，Λ６まで変化している場合を例示する。このようなチャープ回折格子により、ＤＢＲミラー１４における反射帯域を拡大することができる。
【００２０】
ＤＢＲミラー１４において、例えば３０％程度の有限の反射率にする場合は必要とする波長域内で反射率がフラットになり難く、図４に示すように、１０％前後のリップルが生じる。この場合、隣接モード間の利得差を確保することができなくなり、モード安定性に問題がある。そのため、図５に示すように、ＤＢＲミラー１４として反射帯域がほぼフラットになる反射率が９０％以上（ほぼ１００％に近い）のものを用いる。但しこの場合、ＤＢＲミラー１４で全ての光を反射してしまっては出力光を取り出せない。本実施形態では、ＳＯＡ１３からの出力光の一部をＭＭＩ分波器１１によってＤＢＲミラー１４へ導波し反射して、再びＳＯＡ１３に戻すことで波長フィルタ効果を実現しつつ、ＤＢＲミラー１４へ誘導しない光を出力光として取り出す。
【００２１】
波長フィルタ素子２は、光導波路に２つのリング変調器１５，１６が設けられ、光導波路の一端にループミラー１７が設けられて構成されている。波長選択素子１と波長フィルタ素子２とは、波長選択素子１のＳＯＡ１３が波長フィルタ素子２の光導波路の他端と接続されて組み合わせられ、波長可変光源が構成される。
【００２２】
［波長可変光源の製造方法］
図６〜図２０は、第１の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【００２３】
先ず、図６に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板１０１上に、量子井戸活性層１０２、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３、及びＳｉＯ2膜１０４を順次形成する。
詳細には、ｎ型ドープＩｎＰ基板１０１上に、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及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３を順次結晶成長する。量子井戸活性層１０２は、厚さ５．１ｎｍ程度、圧縮歪量１．０％程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層と、組成波長１．２０μｍ、厚さ１０ｎｍ程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰバリア層とで構成され、量子井戸層の層数は６層であり、その発光波長は１５５０ｎｍである。また、これら量子井戸層／バリア層は、波長１．１５μｍ、厚さ５０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ・ＳＣＨ層で挟まれている。ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３は、厚さ１５０ｎｍ程度に形成される。
次に、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３上に、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＯ2膜１０４を厚さ４００ｎｍ程度に堆積形成する。
【００２４】
続いて、図７に示すように、ＳｉＯ2膜１０４のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜１０４を加工し、ＳＯＡの活性領域となるべき部分のみを覆うようにＳｉＯ2膜１０４を残し、エッチングマスクを形成する。
【００２５】
続いて、図８に示すように、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３及び量子井戸活性層１０２を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜１０４のエッチングマスクを用いて、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３及び量子井戸活性層１０２をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状に量子井戸活性層１０２及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３を残す。
【００２６】
続いて、図９に示すように、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０５及びアンドープＩｎＰ層１０６を順次形成する。
詳細には、ｎ型ドープＩｎＰ基板１０１上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、組成波長１．２５μｍで厚さ２００ｎｍ程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０５及び厚さ１５０ｎｍ程度のアンドープＩｎＰ層１０６を順次成長する。このとき、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０５及びアンドープＩｎＰ層１０６は、選択成長効果により、ＳｉＯ2膜１０４のエッチングマスク上には成長せず、量子井戸活性層１０２及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。ＳｉＯ2膜１０４のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００２７】
続いて、図１０に示すように、ＳｉＯ2膜１０７のエッチングマスクを形成する。
詳細には、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１０３及びアンドープＩｎＰ層１０６上に、通常のＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ2膜１０７を厚さ４００ｎｍ程度に堆積形成する。
次に、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜１０４を加工し、ＤＢＲのチャープ回折格子を形成する領域となるべき部分のみを開口するようにＳｉＯ2膜１０７を残し、エッチングマスクを形成する。
【００２８】
続いて、図１１に示すように、アンドープＩｎＰ層１０６を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜１０７のエッチングマスクを用いて、アンドープＩｎＰ層１０６をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状にアンドープＩｎＰ層１０６を残す。
【００２９】
続いて、図１２に示すように、アンドープＩｎＰ層１０８及びアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９を順次形成する。
詳細には、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０５上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、厚さ３０ｎｍ程度のアンドープＩｎＰ層１０８と、組成波長１．２５μｍで厚さ１００ｎｍ程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９とを順次成長する。このとき、選択成長効果により、アンドープＩｎＰ層１０８及びアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９は、ＳｉＯ2膜１０７のエッチングマスク上には成長せず、アンドープＩｎＰ層１０６のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。ＳｉＯ2膜１０７のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００３０】
続いて、図１３に示すように、回折格子マスク１１０を形成する。
詳細には、アンドープＩｎＰ層１０６及びアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９上に電子ビームレジスト（日本ゼオン社製 商品名ZEP520）を塗布する。電子ビーム露光法により当該レジストを加工し、回折格子マスク１１０を形成する。この回折格子マスク１１０においては、分布反射鏡（ＤＢＲミラー）の領域長は１００μｍ程度とされている。回折格子周期は、２３７．５ｎｍ程度から２４９．３７５ｎｍ程度まで緩やかに変化している。
【００３１】
続いて、図１４に示すように、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９にチャープ回折格子を形成する。
詳細には、回折格子マスク１１０を用いて、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９をアンドープＩｎＰ層１０８の表面が露出するまでエッチングする。エッチングとしては、エタン／水素混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチングを適用する。アンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９には、回折格子マスク１１０に倣ったチャープ回折格子が転写形成される。このときのチャープ回折格子の深さは１００ｎｍ程度である。
【００３２】
続いて、図１５に示すように、回折格子マスク１１０を所定の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去する。
【００３３】
続いて、図１６に示すように、ｐ型ＩｎＰクラッド層１１１、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１１２、及びＳｉＯ2膜１１３を順次形成する。
詳細には、アンドープＩｎＰ層１０６及びアンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０９上に、再びＭＯＶＰＥ法を用いて、Ｚｎをドープしたｐ型ＩｎＰクラッド層１１１を厚さ２．０μｍ程度に、Ｚｎをドープしたｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１１２を厚さ３００ｎｍ程度に順次成長する。次に、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１１２上に、通常のＣＶＤ法を用いてＳｉＯ2膜１１３を厚さ４００ｎｍ程度に堆積する。
【００３４】
続いて、図１７に示すように、ＳｉＯ2膜１１３のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜１１３を加工し、４本の光導波路がＭＭＩ分波器に合流するような形状にＳｉＯ2膜１１３を残し、エッチングマスクを形成する。
【００３５】
続いて、図１８に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板１０１上の量子井戸活性層１０２〜ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１１２からなる半導体積層構造を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜１１３のエッチングマスクを用いて、半導体積層構造を、ｎ型ドープＩｎＰ基板１０１の表面を０．７μｍ程度掘り込んだ深さまでドライエッチングし、メサストライプ状に加工する。
【００３６】
続いて、図１９に示すように、電流狭窄層１１４を形成する。
詳細には、メサストライプ状の半導体積層構造の両脇に、Ｆｅドープ型半絶縁性ＩｎＰ からなる電流狭窄層１１４を、ＭＯＶＰＥ法を用いて成長する。ＳｉＯ2膜１１３のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００３７】
続いて、図２０に示すように、波長選択素子を形成する。
詳細には、先ず、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層１１２及び電流狭窄層１１４上に、ＳｉＮからなるパッシベーション膜１１５を形成する。次に、パッシベーション膜１１５のＳＯＡとなる部分のみを、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて除去し、開口を形成する。次に、パッシベーション膜１１５の開口部分にＳＯＡのｐ電極１１６を、ｎ型ドープＩｎＰ基板１０１の裏面にＳＯＡのｎ電極１１７をそれぞれ形成する。そして、両端面部位に無反射コート１１８，１１９を形成する。以上により、本実施形態による波長選択素子が形成される。
【００３８】
しかる後、波長選択素子と、シリコン基板上に形成した２個のリング共振器及びループミラーを有する波長フィルタ素子とを組み合わせる。以上により、本実施形態による波長可変光源が得られる。この波長可変光源により、光出力１３ｄＢｍ程度、スペクトル線幅１００ｋＨｚ程度の特性を有したレーザ発振光が、Ｃバンド１５２０ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長可変域で取得される。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。
【００４０】
（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。
【００４１】
［波長可変光源の概略構成］
図２１は、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
この波長可変光源は、波長選択素子３と、第１の実施形態と同様の波長フィルタ素子２とが接続されて構成されている。
【００４２】
波長選択素子１は、光分波器として、ＭＭＩ分波器１１を備えて構成されている。ＭＭＩ分波器１１には、光導波路１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが形成されている。光導波路１２ｂには、ＳＯＡ１３が形成されている。光導波路１２ｃには、ＤＢＲミラー１４が形成されている。光導波路１２ｄには、ＳＯＡ１８が形成されている。
【００４３】
ＤＢＲミラー１４は、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、且つ前記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フィルタ特性を有する。更に、再帰モード間隔が波長可変領域として用いる波長帯域（使用波長帯）とほぼ等しくされる。ＤＢＲミラー１４は、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有している。このようなチャープ回折格子により、ＤＢＲミラー１４における反射帯域を拡大することができる。
【００４４】
本実施形態では、ＭＭＩ分波器１１の光出力を行う出力導波路である光導波路１２ｄにＳＯＡ１８が集積されている。この構成によれば、光導波路内における光強度が強い場合に問題となる二光子吸収の発生を抑制しつつ、光出力を高めることができる
【００４５】
［波長可変光源の製造方法］
図２２〜図３６は、第２の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【００４６】
先ず、図２２に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板２０１上に、量子井戸活性層３０２、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３、及びＳｉＯ2膜２０４を順次形成する。
詳細には、ｎ型ドープＩｎＰ基板２０１上に、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及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３を順次結晶成長する。量子井戸活性層２０２は、厚さ５．１ｎｍ程度、圧縮歪量１．０％程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層と、組成波長１．２０μｍ、厚さ１０ｎｍ程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰバリア層とで構成され、量子井戸層の層数は６層であり、その発光波長は１５５０ｎｍである。また、これら量子井戸層／バリア層は、波長１．１５μｍ、厚さ５０ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ・ＳＣＨ層で挟まれている。ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３は、厚さ１５０ｎｍ程度に形成される。
次に、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３上に、通常の化学気相堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＯ2膜２０４を厚さ４００ｎｍ程度に堆積形成する。
【００４７】
続いて、図２３に示すように、ＳｉＯ2膜２０４のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜２０４を加工し、ＳＯＡの活性領域となるべき部分（本実施形態では２箇所）のみを覆うようにＳｉＯ2膜２０４を残し、エッチングマスクを形成する。
【００４８】
続いて、図２４に示すように、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３及び量子井戸活性層２０２を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜２０４のエッチングマスクを用いて、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３及び量子井戸活性層２０２をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状に量子井戸活性層２０２及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３を残す。
【００４９】
続いて、図２５に示すように、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０５及びアンドープＩｎＰ層２０６を順次形成する。
詳細には、ｎ型ドープＩｎＰ基板２０１上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、組成波長１．２５μｍで厚さ２００ｎｍ程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０５及び厚さ１５０ｎｍ程度のアンドープＩｎＰ層２０６を順次成長する。このとき、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層１０５及びアンドープＩｎＰ層１０６は、選択成長効果により、ＳｉＯ2膜２０４のエッチングマスク上には成長せず、量子井戸活性層２０２及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。ＳｉＯ2膜２０４のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００５０】
続いて、図２６に示すように、ＳｉＯ2膜２０７のエッチングマスクを形成する。
詳細には、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層２０３及びアンドープＩｎＰ層２０６上に、通常のＣＶＤ法を用いて、ＳｉＯ2膜２０７を厚さ４００ｎｍ程度に堆積形成する。
次に、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜２０４を加工し、ＤＢＲのチャープ回折格子を形成する領域となるべき部分のみを開口するようにＳｉＯ2膜２０７を残し、エッチングマスクを形成する。
【００５１】
続いて、図２７に示すように、アンドープＩｎＰ層２０６を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜２０７のエッチングマスクを用いて、アンドープＩｎＰ層２０６をドライエッチングし、エッチングマスクに倣った形状にアンドープＩｎＰ層２０６を残す。
【００５２】
続いて、図２８に示すように、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８を順次形成する。
詳細には、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０５上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、組成波長１．２５μｍで厚さ１５０ｎｍ程度のアンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８を順次成長する。このとき、選択成長効果により、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８は、ＳｉＯ2膜２０７のエッチングマスク上には成長せず、アンドープＩｎＰ層２０６のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。ＳｉＯ2膜２０７のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００５３】
続いて、図２９に示すように、回折格子マスク２０９を形成する。
詳細には、アンドープＩｎＰ層２０６及びアンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８上に電子ビームレジスト（日本ゼオン社製 商品名ZEP520）を塗布する。電子ビーム露光法により当該レジストを加工し、回折格子マスク２０９を形成する。この回折格子マスク２０９においては、分布反射鏡（ＤＢＲミラー）の領域長は１００μｍ程度とされている。回折格子周期は、２３７．５ｎｍ程度から２４９．３７５ｎｍ程度まで緩やかに変化している。
【００５４】
続いて、図３０に示すように、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８にチャープ回折格子を形成する。
詳細には、回折格子マスク２０９を用いて、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８をエッチングする。エッチングとしては、エタン／水素混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチングを適用する。アンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８には、回折格子マスク２０９に倣ったチャープ回折格子が転写形成される。このときのチャープ回折格子の深さは１００ｎｍ程度である。
【００５５】
続いて、図３１に示すように、回折格子マスク２０９を所定の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去する。
【００５６】
続いて、図３２に示すように、ｐ型ＩｎＰクラッド層２１０、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２１１、及びＳｉＯ2膜２１２を順次形成する。
詳細には、アンドープＩｎＰ層２０６及びアンドープＧａＩｎＡｓＰ層２０８上に、再びＭＯＶＰＥ法を用いて、Ｚｎをドープしたｐ型ＩｎＰクラッド層２１０を厚さ２．０μｍ程度に、Ｚｎをドープしたｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２１１を厚さ３００ｎｍ程度に順次成長する。次に、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２１１上に、通常のＣＶＤ法を用いてＳｉＯ2膜２１２を厚さ４００ｎｍ程度に堆積する。
【００５７】
続いて、図３３に示すように、ＳｉＯ2膜２１２のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜２１２を加工し、４本の光導波路がＭＭＩ分波器に合流する形状にＳｉＯ2膜２１２を残し、エッチングマスクを形成する。
【００５８】
続いて、図３４に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板２０１上の量子井戸活性層２０２〜ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２１１からなる半導体積層構造を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜２１２のエッチングマスクを用いて、半導体積層構造を、ｎ型ドープＩｎＰ基板２０１の表面を０．７μｍ程度掘り込んだ深さまでドライエッチングし、メサストライプ状に加工する。
【００５９】
続いて、図３５に示すように、電流狭窄層２１３を形成する。
詳細には、メサストライプ状の半導体積層構造の両脇に、Ｆｅドープ型半絶縁性ＩｎＰ からなる電流狭窄層２１３を、ＭＯＶＰＥ法を用いて成長する。ＳｉＯ2膜２１２のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００６０】
続いて、図３６に示すように、波長選択素子を形成する。
詳細には、先ず、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層２１１及び電流狭窄層２１３上に、ＳｉＮからなるパッシベーション膜２１４を形成する。次に、パッシベーション膜２１４のＳＯＡとなる部分（本実施形態では２箇所）のみを、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて除去し、開口を形成する。次に、パッシベーション膜２１４の２箇所の開口部分にＳＯＡのｐ電極２１５，２１６を、ｎ型ドープＩｎＰ基板２０１の裏面にＳＯＡのｎ電極２１７をそれぞれ形成する。そして、両端面部位に無反射コート２１８，２１９を形成する。以上により、本実施形態による波長選択素子が形成される。
【００６１】
しかる後、波長選択素子と、シリコン基板上に形成した２個のリング共振器及びループミラーを有する波長フィルタ素子とを組み合わせる。以上により、本実施形態による波長可変光源が得られる。この波長可変光源により、光出力１３ｄＢｍ程度、スペクトル線幅１００ｋＨｚ程度の特性を有したレーザ発振光が、Ｃバンド１５２０ｎｍから１５７０ｎｍまでの波長可変域で取得される。
【００６２】
以上説明したように、本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。
【００６３】
（第３の実施形態）
次いで、第３の実施形態について説明する。
【００６４】
［波長可変光源の概略構成］
図３７は、第３の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の概略構成を示す模式図である。
この波長可変光源は、波長選択素子４と、量子ドットＳＯＡ５とが接続されて構成されている。なお、量子ドットＳＯＡ５の代わりに、量子井戸ＳＯＡを用いても良い。
【００６５】
波長選択素子４は、２本の光導波路２１ａ，２１ｂを有しており、光導波路２１ａ，２１ｂが所定部位で近接して方向性結合器が構成されている。光導波路２１ａには、ＤＢＲミラー１４が形成されている。光導波路２１ｂには、ＳＯＡ１８が形成されている。
【００６６】
ＤＢＲミラー１４は、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、且つ前記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フィルタ特性を有する。ＤＢＲミラー１４は、回折格子周期が変化したチャープ回折格子を有している。このようなチャープ回折格子により、ＤＢＲミラー１４における反射帯域を拡大することができる。
【００６７】
本実施形態では、光導波路２１ｂの光出力部位にＳＯＡ１８が集積されている。この構成によれば、光導波路内における光強度が強い場合に問題となる二光子吸収の発生を抑制しつつ、光出力を高めることができる。
【００６８】
ＤＢＲミラー１４において、例えば３０％程度の有限の反射率にする場合は必要とする波長域内で反射率がフラットになり難く、１０％前後のリップルが生じる。この場合、隣接モード間の利得差を確保することができなくなり、モード安定性に問題がある。そのため、ＤＢＲミラー１４として反射帯域がほぼフラットになる反射率が９０％以上（ほぼ１００％に近い）のものを用いる。但しこの場合、ＤＢＲミラー１４で全ての光を反射してしまっては出力光を取り出せない。本実施形態では、量子ドットＳＯＡ５からの出力光の一部を方向性結合器によってＤＢＲミラー１４へ導波し反射して、再び戻すことで波長フィルタ効果を実現しつつ、ＤＢＲミラー１４へ誘導しない光を出力光として取り出す。また、多波長光源の場合でも不必要な発振モードをカットすることで量子ドットＳＯＡ５内での不要なキャリア消費を抑制することができ、方向性結合器による損失を補償することができる。
【００６９】
量子ドットＳＯＡ５は、Ｓｉプラットフォーム２２上にハイブリッド実装されており、更にレンズ２３、例えば８００ＧＨｚ間隔のピークを有するエタロン２４、及び全反射ミラー２５が設けられている。波長選択素子４と量子井戸レーザ５とは、波長選択素子１の光導波路２１ｂが量子ドットＳＯＡ５の出力部と接続されて組み合わせられ、波長可変光源が構成される。
【００７０】
［波長可変光源の製造方法］
図３８〜図５０は、第３の実施形態による波長選択素子を備えた波長可変光源の製造方法を工程順に示す概略斜視図である。
【００７１】
先ず、図３８に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板３０１上に、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２及びレジスト層３０３を順次形成する。
詳細には、ｎ型ドープＩｎＰ基板３０１上に、例えばＭＯＶＰＥ法を用いて、組成波長 １．１５μｍ、厚さ１００ｎｍのアンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２を成長する。次に、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２上に電子ビームレジスト（日本ゼオン社製 商品名ZEP520）を塗布し、レジスト層３０３を形成する。
【００７２】
続いて、図３９に示すように、レジスト層３０３の回折格子マスクを形成する。
詳細には、電子ビーム露光法によりレジスト層３０３を加工し、回折格子マスクを形成する。この回折格子マスクにおいては、分布反射鏡（ＤＢＲミラー）の領域長は１００μｍである。回折格子周期は１９８ｎｍから２０２ｎｍまで緩やかに変化している。
【００７３】
続いて、図４０に示すように、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２にチャープ回折格子を形成する。
詳細には、レジスト層３０３の回折格子マスクを用いて、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２をエッチングする。ここでは、エタン／水素混合ガスを用いたリアクティブ・イオン・エッチングを適用し、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２を突き抜けてｎ型ドープＩｎＰ基板３０１の表面から１５ｎｍ程度までエッチングする。アンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２には、レジスト層３０３の回折格子マスクに倣ったチャープ回折格子が転写形成される。
【００７４】
続いて、図４１に示すように、レジスト層３０３の回折格子マスクを所定の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去する。
【００７５】
続いて、図４２に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ層３０４、量子井戸活性層３０５、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層３０６、及びＳｉＯ2膜３０７を順次形成する。
詳細には、ＭＯＶＰＥ法を用いてｎ型ドープＩｎＰ層３０４を成長し、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２のチャープ回折格子を埋め込んだ後、チャープ回折格子の無い部分上の厚さが５０ｎｍ程度となるまでｎ型ドープＩｎＰ層３０４を成長する。引き続き、ＭＯＶＰＥ法により量子井戸活性層３０５、厚さ１５０ｎｍ程度のｐ型ドープＩｎＰクラッド層３０６を成長する。次に、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層３０６上に、通常のＣＶＤ法を用いてＳｉＯ2膜３０７を厚さ４００ｎｍ程度に堆積する。
【００７６】
ここで、量子井戸活性層３０５は、厚さ４．８ｎｍ程度、圧縮歪量１．０％程度のアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸層、及び組成波長１．０５μｍ、厚さ１０ｎｍ程度のアンドープＡｌＧａＩｎＡｓバリア層で構成される。アンドープＡｌＧａＩｎＡｓ量子井戸層の層数は８層であり、その発光波長は１３１０ｎｍである。また、これら量子井戸層／バリア層は波長１．０μｍ、厚さ２０ｎｍ程度のアンドープＡｌＧａＩｎＡｓ・ＳＣＨ層で挟まれている。
【００７７】
続いて、図４３に示すように、ＳｉＯ2膜３０７のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜３０７を加工し、ＳＯＡの活性領域となるべき部分のみを覆うようにＳｉＯ2膜３０７を残し、エッチングマスクを形成する。
【００７８】
続いて、図４４に示すように、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層３０６及び量子井戸活性層３０５を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜３０７のエッチングマスクを用いて、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層及び３０６量子井戸活性層３０５を、ｎ型ドープＩｎＰ層３０４の表面が露出するまでドライエッチングし、ＳｉＯ2膜３０７のエッチングマスクに倣った形状に残す。
【００７９】
続いて、図４５に示すように、アンドープＡｌＧａＩｎＡｓＰ層３０８及びアンドープＩｎＰ層３０９を順次形成する。
詳細には、ｎ型ドープＩｎＰ層３０４上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、組成波長１．１５μm、厚さ１７０ｎｍ程度のアンドープＡｌＧａＩｎＡｓＰ層３０８、及び厚さ１５０ｎｍ程度のアンドープＩｎＰ層３０９を順次成長する。このとき、アンドープＡｌＧａＩｎＡｓＰ層３０８及びアンドープＩｎＰ層３０９は、選択成長効果により、ＳｉＯ2膜３０７のエッチングマスク上には成長せず、量子井戸活性層３０５及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層３０６のエッチングによって除去された部分にのみ成長する。ＳｉＯ2膜３０７のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００８０】
続いて、図４６に示すように、ｐ型ＩｎＰクラッド層３１０、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層３１１、及びＳｉＯ2膜３１２を順次形成する。
詳細には、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層３０６及びアンドープＡｌＧａＩｎＡｓＰ層３０８上に、再びＭＯＶＰＥ法を用いて、Ｚｎをドープしたｐ型ＩｎＰクラッド層３１０を厚さ２．０μｍ程度に、Ｚｎをドープしたｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層３１１を厚さ３００ｎｍ程度に順次成長する。次に、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層３１１上に、通常のＣＶＤ法を用いてＳｉＯ2膜３１２を厚さ４００ｎｍ程度に堆積する。
【００８１】
続いて、図４７に示すように、ＳｉＯ2膜３１２のエッチングマスクを形成する。
詳細には、フォトリソグラフィ及びドライエッチングによりＳｉＯ2膜３１２を加工し、２本の導波路が途中で近接して方向性結合器を構成する形状にＳｉＯ2膜３１２を残し、エッチングマスクを形成する。
【００８２】
続いて、図４８に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板３０１のアンドープＧａＩｎＡｓＰ層３０２〜ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層３１１からなる半導体積層構造を加工する。
詳細には、ＳｉＯ2膜３１２のエッチングマスクを用いて、半導体積層構造を、ｎ型ドープＩｎＰ基板３０１の表面を０．７μｍ程度掘り込んだ深さまでドライエッチングし、メサストライプ状に加工する。
【００８３】
続いて、図４９に示すように、電流狭窄層３１３を形成する。
詳細には、メサストライプ状の半導体積層構造の両脇に、Ｆｅドープ型半絶縁性ＩｎＰ からなる電流狭窄層３１３を、ＭＯＶＰＥ法を用いて成長する。ＳｉＯ2膜３１２のエッチングマスクは、フッ酸等の薬液を用いたウェット処理等により剥離除去される。
【００８４】
続いて、図５０に示すように、波長選択素子を形成する。
詳細には、先ず、ｐ型ＧａＩｎＡｓコンタクト層３１１及び電流狭窄層３１３上に、ＳｉＮからなるパッシベーション膜３１４を形成する。次に、パッシベーション膜３１４のＳＯＡとなる部分のみを、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて除去し、開口を形成する。次に、パッシベーション膜３１４の開口部分にＳＯＡのｐ電極３１５を、ｎ型ドープＩｎＰ基板３０１の裏面にＳＯＡのｎ電極３１６をそれぞれ形成する。そして、両端面部位に無反射コート３１７，３１８を形成する。以上により、本実施形態による波長選択素子が形成される。
【００８５】
しかる後、波長選択素子と両端面に無反射コーティングを施した量子ドットＳＯＡ（又は量子井戸ＳＯＡ）をＳｉプラットフォーム上にハイブリッド実装する。更に、レンズ、８００ＧＨｚ間隔のピークを有するエタロン、及び全反射ミラーを組み合わせることにより、多波長同時発振レーザ光源が得られる。この多波長同時発振レーザ光源により、ＬＡＮ−ＷＤＭで用いられる４波長のレーザ発振光を得ることができる。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる、信頼性の高い波長選択素子及び波長可変光源が実現する。
【００８７】
なお、第１の実施形態ではＭＭＩ分波器１１の光導波路１２ｄ、第２の実施形態では光導波路１２ｄのＳＯＡ１８、第３の実施形態では方向性結合器の光導波路２１ｂのＳＯＡ１８の各出力端は、端面に対して垂直方向に延在したものを例示した。端面における光反射を抑制するため、各出力端を途中で曲げて端面に対して斜め方向に延在するようにしても良い。
【００８８】
また、他の光素子との光結合を向上させるために、例えば光導波路幅や厚さが緩やかに変化したようなスポットサイズ変換器を光導波路の端面部分に集積しても良い。また、光合分波器として、第１及び第２の実施形態ではＭＭＩ分波器を、第３の実施形態では方向性結合器を用いているが、他の光合分波器を用いても良い。例えば、それぞれの光合分波器は異なる光合分波器を用いても良い。図５１に示すように、波長選択素子が、ＳＯＡ１３を集積した光導波路から光導波路３１ａ，３１ｂに奮起するＹ分岐導波路３１を備えた構成としても良い。
【００８９】
また、第１及び第２の実施形態では、ＭＭＩ分波器としてポートが２×２のものを用いたが、ポートが１×２のＭＭＩ分波器でも同様の効果が得られる。図５２に示すように、ＭＭＩ分波器１１の光導波路のうちで空いているもの（例えば光導波路１２ｂ）のポートに光検出器（導波路型ＰＤ３２）を集積化して光モニタとすることもできる。
【００９０】
また半導体光増幅器の活性領域として、第１及び第２の実施形態ではＧａＩｎＡｓＰ系の材料を、第３の実施形態ではＡｌＧａＩｎＡｓ系の材料を用いているが、両者を逆にして適用しても問題ない。また、活性層が量子井戸ではなくバルク型の半導体で構成されていても同様の効果が得られることは明白である。また、第１〜第３の実施形態では、波長選択素子が全てＩｎＰ基板上に作製されているが、ＧａＡｓ基板等の上に作製されていても良い。また、光増幅機能が必要ない場合には、波長選択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、光導波路の近傍にチャープ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ことは明白である。
【００９１】
また、第１〜第３の実施形態では、ｎ型の導電性を有する基板上に波長選択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、第１〜第３の実施形態とは逆の導電性で構成される構造を用いても同様の効果が得られることは明白である。また、波長選択素子を半絶縁性の基板上に作製しても、例えばシリコン基板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。
【００９２】
また、第１〜第３の実施形態では、埋め込み構造とし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例示したが、それぞれｐｎｐｎサイリスタ構造の電流狭窄構造を適用しても構わない。更に第１〜第３の実施形態では、埋め込み型の光導波路を例示したが、リッジ型導波路等の他の光導波路構造のレーザにも適用可能であることは明白である。
【００９３】
また、第２の実施形態では、チャープ回折格子の構造として表面回折格子構造を例示したが、第１及び第３の実施形態のように埋め込み型の回折格子構造を適用しても構わないし、第２の実施形態と第１及び第３の実施形態とを逆にしても構わない。また、第３の実施形態では光導波路に対して基板側にチャープ回折格子を装荷しているが、第１及び第２の実施形態のように基板と反対側にチャープ回折格子を装荷しても同様の効果が得られることは明白である。第３の実施形態と第１及び第２の実施形態とを逆にしても構わない。また、第１〜第３の実施形態では、ＤＢＲミラーのチャープ回折格子の深さ（＝結合係数）の値は変化していないが、素子設計によっては共振器方向で異なっていても何ら構わない。
【００９４】
（第４の実施形態）
次いで、第４の実施形態について説明する。本実施形態では、第１〜第３の実施形態のうちの１種の波長可変光源を備えた光モジュールを開示する。
【００９５】
図５３は、第４の実施形態による光モジュールの概略構成を示す模式図である。
この光モジュールは、送信モジュール部４１と受信モジュール部４２とを備えており、送信モジュール部４１と受信モジュール部４２とは、光ファイバ４３により接続されている。
【００９６】
送信モジュール部４１は、変調光回路４４、変調光回路４４を駆動するためのドライバＩＣ４５、変調光回路４４における発光をモニタするためのモニタ用ＰＤ４８、アイソレータ４７、及びレンズ４９等を有している。本実施形態においては、変調光回路４４には、第１〜第３の実施形態のうちの１種の波長可変光源が用いられている。送信モジュール部４１において、ドライバＩＣ４５により駆動された変調光回路４４より出射されたレーザ光は、アイソレータ４７及びレンズ４９を介し、光ファイバ４３の一方の端部４３ａより入射する。
【００９７】
受信モジュール部４２は、信号復調回路５１、信号復調回路５１を駆動等するドライバＩＣ５２、及びレンズ５３等を有している。送信モジュール部４２より光ファイバ４３０の一方の端部４３ａに入射したレーザ光は、光ファイバ４３の内部を伝搬し、光ファイバ４３の他方の端部４３ｂより出射する。光ファイバ４３の他方の端部４３ｂより出射したレーザ光は、受信モジュール部４２に入射し、受信モジュール部４２におけるレンズ５３を介し、信号復調回路５１に入射する。
【００９８】
本実施形態によれば、広い波長可変範囲を持ち、且つ高出力で安定に動作することができ、また、所望の波長のみで効率良く安定して発振することができる波長可変光源を有する変調光回路４４を備えた、信頼性の高い光モジュールが実現する。
【００９９】
以下、波長選択素子及び波長可変光源の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【０１００】
（付記１）複数の出力導波路を有する光分波器を備え、
前記複数の出力導波路のうちで少なくとも一つは、回折格子を有する分布反射型ミラー構造が設けられており、
前記複数の出力導波路のうちで他の少なくとも一つは、外部への光出力ポートとされていることを特徴とする波長選択素子。
【０１０１】
（付記２）前記光分波器に入力する一つの導波路は、第１の光増幅器を有することを特徴とする付記１に記載の波長選択素子。
【０１０２】
（付記３）前記光出力ポートとされた前記出力導波路は、第２の光増幅器を有することを特徴とする付記１又は２に記載の波長選択素子。
【０１０３】
（付記４）前記光分波器に入力する他の導波路は、光検出器を有することを特徴とする付記３に記載の波長選択素子。
【０１０４】
（付記５）分布反射型ミラー構造は、波長可変領域又は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、且つ前記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フィルタ特性を有することを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の波長選択素子。
【０１０５】
（付記６）前記第１の出力導波路は、前記分布反射型ミラー構造の光反射率が９０％以上であることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の波長選択素子。
【０１０６】
（付記７）付記１〜６のいずれか１項に記載の波長選択素子と、
前記光分波器とは反対の端において前記第１の光増幅器と接続された第２の波長選択素子と、
前記第１の光増幅器とは反対の端において前記第２の波長選択素子と接続された反射ミラーを含むことを特徴とする波長可変光源。
【０１０７】
（付記８）前記第２の波長選択素子は、複数の波長フィルタからなるバーニア型波長フィルタを有することを特徴とする付記７に記載の波長可変光源。
【０１０８】
（付記９）前記第１の光増幅器は、量子ドットＳＯＡを有することを特徴とする付記７に記載の波長可変光源。
【符号の説明】
【０１０９】
１，３，４，６，７  波長選択素子
２  波長フィルタ素子
５  量子ドットＳＯＡ
１１  ＭＭＩ分波器
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ  光導波路
１３，１８  ＳＯＡ
１４  ＤＢＲミラー
１５，１６  リング共振器
１７  ループミラー
２２  Ｓｉプラットフォーム
２３  レンズ
２４  エタロン
２５  全反射ミラー
３１  Ｙ分岐導波路
３２  導波路型ＰＤ
４１  送信モジュール部
４２  受信モジュール部
４３  光ファイバ
４３ａ  一方の端部
４３ｂ  他方の端部
４４  変調光回路
４５，５２  ドライバＩＣ
４６  ビームスプリッタ
４７  アイソレータ
４８  モニタＰＤ
４９，５３  レンズ
５１  信号復調回路
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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