(57)【要約】【課題】残留透過もしくは反射を相当程度有する波長バンドパスフィルタもしくは波長可変反射構造を用いた外部共振器型波長可変レーザを実現することにある。【解決手段】反射構造の反射スペクトルピーク波長が、波長可変レーザの波長可変範囲に含まれる任意の波長λ１であり、レーザ発振時に前記半導体利得領域の最大利得を示す波長をλ２である場合、反射構造の波長λ１における損失と、波長λ２における損失との差の絶対値ΔＬｏｓｓ（ｄＢ）が、レーザ発振時における、半導体利得領域の波長λ１における利得と、波長λ２における利得との差Δｇ（ｄＢ）よりも大きくなる、光閉じこめ定数Γおよび半導体利得領域長Ｌの積ΓＬを有する半導体利得領域を内蔵する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造を有し、かつ、半導体利得領域を少なくとも含む外部共振器型波長可変レーザにおいて、
前記反射構造の反射スペクトルピーク波長が該波長可変レーザの波長可変範囲に含まれる任意の波長λ１であり、レーザ発振時に前記半導体利得領域の最大利得を示す波長がλ２である場合、前記反射構造の波長λ１における損失と波長λ２における損失との差の絶対値ΔＬｏｓｓ（ｄＢ）が、レーザ発振時における半導体利得領域の波長λ１における利得と波長λ２における利得との差Δｇ（ｄＢ）よりも大きくなる、光閉じこめ定数Γおよび半導体利得領域長Ｌの積ΓＬを有する半導体利得領域を内蔵することを特徴とする外部共振器型波長可変レーザ。
【請求項２】
前記外部共振器型波長可変レーザにおいて、
前記波長λ１における前記反射構造の反射率がＲ１（％）であり、前記波長λ２における前記反射構造の反射率がＲ２（％）であり、反射率差ΔＲ（ｄＢ）をΔＲ＝１０×ｌｏｇ（Ｒ１／Ｒ２）とした場合、ΔＲが１０ｄＢよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の外部共振器型波長可変レーザ。
【請求項３】
前記外部共振器型波長可変レーザにおいて、
前記反射構造の反射スペクトルピークの可変範囲が波長（λ４−４０）ｎｍから波長λ４までの４０ｎｍであり、
前記外部共振器型波長可変レーザの１周回の共振器ロスが２０〜２５ｄＢであり、
前記半導体利得領域の活性領域が多重量子井戸で構成されており、
前記波長λ１における前記反射構造の反射率がＲ１（％）であり、前記波長λ２における前記反射構造の反射率がＲ２（％）であり、反射率差ΔＲ（ｄＢ）をΔＲ＝１０×ｌｏｇ（Ｒ１／Ｒ２）としたとき、
前記光閉じこめ定数Γ、前記半導体利得領域長Ｌの関係、および前記反射率差ΔＲが、２５μｍ＜Γ×Ｌ＜５μｍ、かつ、６ｄＢ＜ΔＲ＜１６ｄＢを満たす場合、該半導体利得領域の内部損失と等しい最大モード利得を有するキャリア密度注入時における利得ピーク波長λ０が、−１．４５×ΔＲ＋（λ４＋１６）よりも大きく、かつ、（−０．１４×（ΓＬ）＋７．７９）×ΔＲ＋（−０．８２×（ΓＬ）＋λ４＋２０）よりも小さい半導体利得領域を内蔵することを特徴とする請求項１に記載の外部共振器型波長可変レーザ。
【請求項４】
発振閾電流密度Ｊｔｈが３０ｋＡ／ｃｍ２以下になるような前記光閉じこめ定数Γおよび前記半導体利得領域長Ｌを有する半導体利得領域を有することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の外部共振器型波長可変レーザ。
【請求項５】
前記半導体利得領域として、該外部共振器型波長可変レーザの共振器内の光の位相を変化させることができる受動領域を集積している半導体光増幅器を内蔵することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の外部共振器型波長可変レーザ。
【請求項６】
半導体利得媒質として、外部共振器側の端面近傍の導波路が端面に対して垂直ではない半導体光増幅器を内蔵することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の外部共振器型波長可変レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造を有する外部共振器型波長可変レーザおよび、該波長可変レーザに半導体利得領域として内蔵する半導体光増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速なインターネットの普及に伴って通信トラフィックの更なる大容量化が求められている。それに対応するため、光通信システムシステムにおいても単チャンネルあたりの伝送速度の向上、ならびに光波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）方式を用いることによるチャンネル数の拡大が進んでいる。
【０００３】
ＷＤＭは、異なる搬送波長（チャンネル）の複数の光信号を同時に伝送する方式で、１つの光ファイバで伝送することができるため、多重するチャンネル数に応じて通信容量を拡大することが可能になる。例えば、１チャンネル当たり１０ギガビット／秒で変調し、１００チャンネル分を１つの共通な光ファイバで伝送すれば、通信容量は１テラビット／秒にも達する。
【０００４】
近年の中長距離光通信では、光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ、エルビウム・ドープ・ファイバ・アンプリファイア）によって増幅することのできるＣ帯（１５３０〜１５７０ナノメートル）が広く用いられている。また、さらなる通信容量の拡大のために、Ｌ帯（１５７０〜１６１０ナノメートル）が用いられることもある。
【０００５】
一般に、ＷＤＭシステムでは波長毎に異なるレーザ装置が必要となる。そのため、ＷＤＭシステムの製造者および使用者は、標準チャンネルの各波長に応じたレーザ装置を準備しておく必要があった。例えば、１００チャンネルであれば１００種類のレーザ装置が必要であり、そのため在庫管理および棚卸しコストが増大する。
【０００６】
そこでＷＤＭシステムの特に中長距離通信システムにおいて、Ｃ帯（またはＬ帯）の波長全体を１台のレーザでカバーする波長可変レーザの実用化が求められている。１台のレーザ装置でＣ帯（またはＬ帯）の全体をカバーできれば、製造者および使用者は、単一のレーザ装置を準備しておけばよく、在庫管理や棚卸しコストを大幅に削減することができる。
【０００７】
このような大容量、高機能、および高信頼性を有する光通信ネットワークを構築するためには、発光デバイスが波長を自在に変更でき、制御できる技術が必要不可欠である。そして波長の制御にはレーザ装置内に組み込まれる波長可変レーザが極めて重要なキーデバイスとなる。
【０００８】
これらの要求を満たす波長可変レーザとして、これまで多くの方法が提案されている。
【０００９】
その一つとして発振波長をずらした複数の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）を並列に備え、それらのレーザを切り替えて用いることで粗調し、さらに温度による屈折率変化を利用して微調するものが特許文献１に記載されている。
【００１０】
しかし、この構造では複数のレーザの出力ポートを１つにして光ファイバに結合するために光結合器が必要であり、並列のレーザ数が増加すればその分だけ結合器での損失が増大する。そのため、波長の可変範囲と光出力がトレードオフの関係にあった。
【００１１】
一方、このトレードオフから脱却し、波長制御の要求を満たす波長可変レーザとして、外部共振器型波長可変レーザがあり、盛んに研究開発が行われている。外部共振器型波長可変レーザは、半導体光増幅器（ＳＯＡ：セミコンダクター・オプティカル・アンプリファイア）と外部反射鏡を用いて共振器を形成し、共振器内に波長可変の反射構造を挿入することによって波長の選択を実現する。この外部共振器型波長可変レーザによれば、比較的容易にＣ帯の全域をカバーする波長可変幅が得られる。
【００１２】
このタイプの波長可変レーザは、基本特性の大部分が波長可変反射構造によって決まるため、優れた特性を有する様々な波長可変構造が開発されている。例えば、特許文献２や特許文献３に示されるような音響工学フィルタや誘電体フィルタ、エタロンなどを用いた反射構造などがある。
【００１３】
そのような波長可変構造を用いて構成された外部共振器型波長可変レーザにも様々なものがある。特に高性能な光源を実現するために、特許文献３に示されたような、利得媒質に加えて、周期的なチャンネル選択フィルタ、波長可変フィルタ、および反射ミラーを備えた構成が有効である。例えば、周期的なチャンネル選択フィルタとして、周期的な周波数特性を有するエタロンが用いられる。また、波長可変フィルタとして音響工学フィルタが用いられ、波長可変反射構造として電気制御型波長可変反射構造等が用いられる。
【００１４】
また、低コスト化、高信頼性で小型の外部共振器型波長可変レーザの実現のためには、電気的に駆動可能な面型の波長可変構造が有効である。このようなフィルタは例えば、非特許文献１に示されたようなものがある。
【特許文献１】特開２００３−０２３２０８号公報
【特許文献２】特開平０４−６９９８７号公報
【特許文献３】特開２０００−２６１０８６号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｄｅ．Ｍｅｒｌｉｅｒ  ｅｔ．ａｌ．  、「ＦｕｌｌＣ−Ｂａｎｄ  Ｅｘｔｅｒｎａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｌｉｑｕｉｄ―Ｃｒｙｓｔａｌ−Ｂａｓｅｄ  ＴｕｎａｂｌｅＭｉｒｒｏｒ」  、フォトニック・テクノロジー・レターズ（ＩＥＥＥ  ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＬＥＴＴＥＲＳ）  、２００５年３月  、第１７巻  、第３号  、６８１頁から６８３頁（図１（ａ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、面型の波長可変反射構造を用いて外部共振器型波長可変レーザを構成し、波長可変特性を得ようとすると、用いた波長可変反射構造の反射スペクトルピークと異なる波長で発振する場合があるという問題が生じることがわかった。
【００１６】
その原因を調べたところ、面型の波長可変反射構造には、反射スペクトルピーク以外の波長においても、相当程度の反射（以後、残留反射と呼ぶ）が存在することがわかった。
【００１７】
前記反射構造の反射スペクトルピーク波長をλ１とし、波長λ１における前記反射構造の反射率がＲ１（％）、波長λ１以外の波長λ２における前記反射構造の反射率がＲ２（％）のときに、反射率差ΔＲ（ｄＢ）をΔＲ＝１０×ｌｏｇ（Ｒ１／Ｒ２）と定義すると、ΔＲとして８ｄＢ程度を示すものもあった。
【００１８】
この課題について図１を用いて以下に説明する。
【００１９】
半導体光増幅器の利得ピークが波長可変範囲（λ３〜λ４）の端、例えばλ４、にあり、かつ、目的の波長λ１が波長可変範囲の片一方の端、例えばλ３、付近にあり、該波長可変範囲内でこの波長λ３で最小利得になっている場合を考える。
【００２０】
半導体光増幅器は、半導体の持つ性質から、電流注入を行うとその増幅器が持つモード利得には波長依存性が生じてしまう。外部共振器型波長可変レーザが発振している場合、波長可変範囲における典型的な値として最大モード利得と最小モード利得の差が、４５ｃｍ−１程度になることがある。このような半導体光増幅器を、外部共振器型波長可変レーザを構成する半導体利得媒質として用いると、最大モード利得を示す波長λ４での波長可変反射構造のミラー損失と、最小モード利得を示す波長λ３での波長可変反射構造のミラー損失の差が４５ｃｍ−１以下であると、所望の発振波長λ１（＝λ３）ではなく、λ４で発振してしまうことになる。
【００２１】
半導体光増幅器の素子長を、良く用いられる典型的な値である５００ｕｍとした場合、このミラー損失差を、波長可変反射構造の反射率差ΔＲに換算すると１９．５ｄＢに相当する。
【００２２】
すなわち、８ｄＢの反射率差では、所望である反射スペクトルピーク付近を発振波長とすることができないことがあることがわかる。
【００２３】
このように残留反射を有する波長可変反射構造を用いた外部共振器型波長可変レーザでは、前記波長可変反射構造で選択した波長付近以外の波長で発振してしまうという課題があった。
【００２４】
この課題は、波長可変範囲（λ３〜λ４）が、一般に１通信波長帯におけるフルバンド動作となる３５ｎｍ程度以上の範囲になる場合に、特に顕著に表れる。
【００２５】
この課題を解決するためには、波長可変反射構造の残留反射を低減すれば良いのであるが、面型の反射構造では、ΔＲを２０ｄＢ以上にすることは極めて難しい。考えられるミラー作製プロセス技術を考慮すると１６ｄＢ未満になってしまうことが多い。
【００２６】
本願発明の目的は、上記のような課題を軽減し、残留反射を相当程度有する面型の波長可変反射構造を用いても良好な外部共振器型波長可変レーザを実現することである。さらに該波長可変レーザを実現するために、その構成要素となる半導体利得領域を実現する半導体光増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の外部共振器型波長可変レーザは、反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造を有し、かつ、半導体利得領域を少なくとも含む外部共振器型波長可変レーザにおいて、前記反射構造の反射スペクトルピーク波長が、該波長可変レーザの波長可変範囲に含まれる任意の波長λ１であり、レーザ発振時に前記半導体利得領域の最大利得を示す波長をλ２である場合、前記反射構造の波長λ１における損失と、波長λ２における損失との差の絶対値ΔＬｏｓｓ（ｄＢ）が、レーザ発振時における、半導体利得領域の波長λ１における利得と、波長λ２における利得との差Δｇ（ｄＢ）よりも大きくなる、光閉じこめ定数Γおよび半導体利得領域長Ｌの積ΓＬを有する半導体利得領域を内蔵することを特徴としている。
【００２８】
さらに、前記外部共振器型波長可変レーザにおいて、前記波長λ１における前記反射構造の反射率がＲ１（％）であり、前記波長λ２における前記反射構造の反射率がＲ２（％）であり、反射率差ΔＲ（ｄＢ）を、ΔＲ＝１０×ｌｏｇ（Ｒ１／Ｒ２）とした場合、ΔＲが１０ｄＢよりも大きいことを特徴としている。
【００２９】
また、前記外部共振器型波長可変レーザにおいて、前記反射構造の反射スペクトルピークの可変範囲が波長（λ４−４０）ｎｍから波長λ４までの４０ｎｍであり、前記外部共振器型波長可変レーザの１周回の共振器ロスが２０〜２５ｄＢであり、前記半導体利得領域の活性領域が多重量子井戸で構成されており、請求項１に記載のΓとＬおよびΔＲが、２５μｍ＜Γ×Ｌ＜３５μｍ、かつ、６ｄＢ＜ΔＲ＜１６ｄＢを満たす場合、該半導体利得領域の内部損失と等しい最大モード利得を有するキャリア密度注入時における利得ピーク波長λ０が、−１．４５×ΔＲ＋（λ４＋１６）よりも大きく、かつ、（−０．１４×（ΓＬ）＋７．７９）×ΔＲ＋（−０．８２×（ΓＬ）＋λ４＋２０）よりも小さい半導体利得領域を内蔵することを特徴としている。
【００３０】
さらに、前記外部共振器型波長可変レーザにおいて、発振閾電流密度Ｊｔｈが３０ｋＡ／ｃｍ２以下になるようなΓとＬを有する半導体利得領域を有することを特徴としている。
【００３１】
また、前記半導体光増幅器に、該外部共振器型波長可変レーザの共振器内の光の位相を変化させることができる受動領域を集積しても良い。
【００３２】
また、さらに、前記半導体光増幅器の、外部共振器側の端面近傍の導波路が端面に対して垂直ではないものとしても良い。
（作用）
本発明で開示する外部共振器型波長可変レーザは、半導体利得媒体を含み、反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造によって構成されている。
【００３３】
前述のとおり、面型の反射構造では一般に残留反射を持ち、波長可変反射構造の反射率差ΔＲを２０ｄＢ以上にすることは極めて難しく、よって、本発明も、２０ｄＢ未満の範囲で効果を有する。
【００３４】
本発明の原理を、図２を用いて詳細に説明する。
【００３５】
外部共振器型レーザは、その外部共振器における損失と半導体利得媒質による利得が等しくなるとその波長で発振する。外部反射鏡に波長可変反射構造を用いた場合には、波長によって外部共振器の損失が異なり、該反射構造で選択した波長において、損失が一番低くなる。それは、該反射構造において選択した波長における反射率が一番高くなり、共振器にフィードバックされる光の量も多くなるからである。
【００３６】
前記ΔＲが２０ｄＢ未満の波長可変反射構造を用いた外部共振器型波長可変レーザでは、波長可変反射構造において選択した波長λ１における損失と波長λ２における損失との差の絶対値ΔＬｏｓｓが、波長λ１および波長λ２における半導体利得媒質の利得差Δｇよりも大きくなっている半導体利得媒質を用いて構成することにより、波長λ２で発振せず、所望の波長λ１で安定に発振することを可能とする。
【００３７】
一般には、外部共振器型波長可変レーザに内蔵した半導体利得媒質の利得カーブは、構成した外部共振器ロスと同じ利得を出す電流密度、すなわち発振閾電流密度Ｊｔｈ、に達し該レーザが発振すると固定される。その時のΔｇが小さいこと、すなわち、利得カーブが平滑であること、が、所望の波長λ１で発振させる上で重要である。
【００３８】
前記半導体利得媒質は、一般的な導波路構造の活性層を有する半導体光増幅器を用いる場合、該半導体光増幅器の特性を示すパラメータとして光閉じこめ係数Γと利得媒質長Ｌがある。その場合、これらの係数の積（以後ΓＬと記す）は、該活性層の利得の波長依存性をほぼ代表できることがわかった。つまり、ΓＬによって前記Δｇを制御できるのである。適切なΓＬを有する半導体光利得媒質を用いることにより、所望の波長で発振できる外部共振器型波長可変レーザを実現できる。
【００３９】
前記ΓＬが大きい活性層構造においては、同じ利得を出すための電流密度は少なくて良いため、少ない電流密度で発振が起こる。その場合、利得カーブは急峻になってしまう。つまり、Δｇが大きくなってしまうため、該Δｇが、ΔＬｏｓｓを上回り、所望の波長で発振しなくなることが問題である。
【００４０】
逆に、前記ΓＬが小さい活性層構造においては、外部共振器型波長可変レーザの共振器の損失を上回る利得を出すために、電流密度を高くする。この場合、Δｇは小さくなるため、所望の波長λ１で発振するという点においては望ましい。しかし、閾値に達する電流密度Ｊｔｈが過剰に高いことは、素子の発熱やリーク電流などの影響が顕著に見え、また、電流注入に対する光出力の飽和が早くなり、最高光出力が減少してしまう他、素子寿命が短くなるといった問題も生じてしまう。一般にＪｔｈは３０ｋＡ／ｃｍ２以下にしないとこの問題が生じてしまうことが知られている。Ｊｔｈを３０ｋＡ／ｃｍ２以下にすることで、該波長可変光源の素子寿命を十分長くする効果を得ることができる。
【００４１】
なお、該半導体光増幅器の内部損失と等しい最大モード利得を有するときにおける発光層の利得ピーク波長λ０も、構成する外部共振器型波長可変レーザの絶対波長可変範囲を決定するためには重要なパラメータである。
【００４２】
図３に、ΔＲが１０ｄＢであり、外部共振器型波長可変レーザの１周回における光損失が２０ｄＢから２５ｄＢの場合、光通信で用いられるＣ帯、いわゆる１５３０ｎｍから１５７０ｎｍを波長可変範囲とするために満たすべき半導体利得媒質の特性について計算した結果を示す。
【００４３】
図３のように、１５３０ｎｍから１５７０ｎｍの波長可変範囲が得られるために必要なΓＬおよびλ０は、斜線の範囲に含まれていることがわかった。これによるとΓＬが２０ミクロン以上４０ミクロン以下の実用的な範囲にある場合、少なくとも許容されるλ０の範囲が１０ｎｍになることがわかる。この波長範囲は、現在のＭＱＷ製造技術によれば、十分な歩留まりをもって実現できる許容範囲であると考えられる。よって、ΔＲが１０ｄＢよりも大きな面型の反射構造を用いることにより、素子作製歩留まりを高く維持する効果を得ることができる。
【００４４】
この範囲よりも波長許容範囲が狭くなると、例えば、２ｉｎｃｈの大きさのＩｎＰ基板にＭＯＶＰＥで作製される成長層の製造バッチ間ばらつき、面内分布などによって、この波長内に成長層の発光波長を維持することが難しくなるため素子作製の歩留まりが低下してしまう。
【００４５】
ΔＲが１０ｄＢ以下の範囲にある場合、ある波長可変範囲（例えば前述の４０ｎｍ）を確保するためには、ΓＬの値と、λ０をある特定の範囲内になるように実現することが必要である。具体的な例を以下に示す。
【００４６】
ΔＲ＝８ｄＢの波長可変反射構造を用いた波長１５３０ｎｍ〜１５７０ｎｍの可変範囲を有する外部共振器型波長可変レーザを実現するために外部共振器型波長可変レーザに搭載する活性層がＭＱＷで構成される半導体光増幅器が満たすために必要なΓ、Ｌ、λ０の値の範囲を具体的に計算した結果を図４に示す。
【００４７】
図４に示す範囲の上限λ０，ｍａｘと下限λ０，ｍｉｎは、定性的には、次のように説明される。レーザ発振時のＳＯＡの利得ピーク波長が、波長可変反射構造のピーク波長よりも長波長側にあるときは、λ０，ｍａｘによって制限される。ΓＬが大きくなると、前述の通り、ΔＬｏｓｓにたいしてΔｇが大きくなるため、波長の許容範囲が減少する。
【００４８】
逆に、ＳＯＡの利得ピーク波長が、波長可変反射構造のピーク波長よりも短波長側にあるときにはλ０，ｍｉｎで制限される。この場合は、波長可変反射構造のピーク波長付近での半導体光増幅器の利得は、電流注入による変化は小さくなるため、λ０，ｍｉｎの値はＬの変化量に大きく依存しないことになる。
【００４９】
ΔＲ＝６ｄＢの場合、同様の計算を行った結果を図５に示す。このように、許容されるΓＬ、λ０の範囲は極めて狭くなり、これよりもΔＲが小さい場合には、所望の波長可変特性の実現が難しくなる。
【００５０】
上記結果に加えて、ΔＲ＝１６ｄＢの場合を計算した図６の結果、および、図３に示したΔＲ＝１０ｄＢの計算結果から、これらのΔＲの範囲で、λ０，ｍａｘおよび、λ０，ｍｉｎを各ΓＬにおいて抽出することができる。その結果を図７および図８に示す。
【００５１】
これらの計算結果を元に、外部共振器型波長可変レーザの可変範囲の最長波長をλ４とすると、前記外部共振器型波長可変レーザに内蔵する半導体光増幅器は、反射構造の反射スペクトルピークの可変範囲が波長（λ４−４０）ｎｍから波長λ４までの４０ｎｍであり、前記外部共振器型波長可変レーザの１周回の共振器ロスが２０〜２５ｄＢであり、前記半導体利得領域の活性領域が多重量子井戸で構成されており、請求項１に記載のΓとＬおよびΔＲが、２５μｍ  ＜  Γ×Ｌ  ＜  ３５μｍ、かつ、６ｄＢ＜ΔＲ  ＜１６ｄＢ  を満たす場合、該半導体利得領域の内部損失と等しい最大モード利得を有するキャリア密度注入時における利得ピーク波長λ０が、−１．４５×ΔＲ＋（λ４＋１６）よりも大きく、かつ、（−０．１４×（ΓＬ）＋７．７９）×ΔＲ＋（−０．８２×（ΓＬ）＋λ４＋２０）よりも小さい範囲であることを満たすことで、残留反射を有する面型の光反射構造によって構成されていても外部共振器型波長可変レーザを実現できるといえる。
【００５２】
また、これらの半導体光増幅器に、外部共振器型波長可変レーザの共振器内の光の位相を変化させることができる受動領域を集積すると、この受動領域に電流を注入するもしくは電圧を印可する事で外部共振器によるファブリペローモードを所望の波長に正確に合わせることが可能となるため、光通信システムで決められている波長グリッドに波長を正確にあわせることが可能となり、外部共振器型波長可変レーザをより高性能化することができる。
【００５３】
また、さらに、半導体光増幅器は、外部共振器側の端面近傍の導波路が端面に対して垂直ではないものとしても良い。外部共振器型レーザでは、その内部に反射点があると複合共振器が形成されるため、レーザ発振波長を制御する事が難しくなる。外部共振器側の端面近傍の導波路を端面に対して垂直でないものとすると、その端面での反射率を下げる事ができるため、より高性能化することができる。
【発明の効果】
【００５４】
第１の効果は、反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造を有し、かつ、半導体利得領域を少なくとも含む外部共振器型波長可変レーザにおいて、前記反射構造の反射スペクトルピーク波長が、該波長可変レーザの波長可変範囲に含まれる任意の波長λ１であり、レーザ発振時に前記半導体利得領域の最大利得を示す波長をλ２とし、かつ、前記反射構造の波長λ１における損失と、波長λ２における損失の差の絶対値ΔＬｏｓｓが、レーザ発振時における、半導体利得領域の波長λ１における利得と、波長λ２における利得の差Δｇ（ｄＢ）よりも大きくなる光閉じこめ定数Γおよび半導体利得領域長Ｌの積ΓＬを有する半導体利得領域を内蔵することにより、反射スペクトルピーク波長を可変できる残留反射を有する面型の反射構造を用いても高性能化した外部共振器型波長可変レーザを提供することができる。
【００５５】
第２の効果は、前記外部共振器型波長可変レーザに内蔵する面型の反射構造が、前記波長λ１における前記反射構造の反射率がＲ１（％）であり、前記波長λ２における前記反射構造の反射率がＲ２（％）であり、反射率差ΔＲ（ｄＢ）を、ΔＲ＝１０×ｌｏｇ（Ｒ１／Ｒ２）とした場合、ΔＲが１０ｄＢよりも大きくすることで、製造容易性すなわち素子作製歩留まりを高く維持する効果を得ることができる。
【００５６】
第３の効果は、前記外部共振器型波長可変レーザの発振閾電流密度Ｊｔｈが３０ｋＡ／ｃｍ２以下になるようなΓとＬを有する半導体利得領域を内蔵することにより、前記波長可変光源の素子寿命を十分長くする効果を得ることができる。
【００５７】
第４の効果は、これらの半導体光増幅器に、外部共振器型波長可変レーザの共振器内の光の位相を変化させることができる受動領域を集積するように構成することで、外部共振器によるファブリペローモードを所望の波長に正確に合わせることが可能とし、光通信システムで規定されている波長グリッドに波長を正確にあわせることが可能となり、より高性能な外部共振器型波長可変レーザを提供することができる。
【００５８】
第５の効果は、これらの半導体光増幅器の外部共振器側の端面近傍の導波路が端面に対して垂直ではないものとするように構成することで、レーザ発振波長の制御を難しくする原因の一つである外部共振器内部の不要な反射率を下げる事が可能となり、より波長制御が容易な、より高性能化な外部共振器型波長可変レーザを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００６０】
図９は、最良の実施形態による外部共振器型波長可変レーザの構成を示す図である。
【００６１】
外部共振器型可変レーザは、基本構成として、半導体利得領域である半導体素子１と反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造である波長可変フィルタ２を有している。半導体素子１は、能動素子である半導体光増幅器３に、受動素子である位相調整領域４が集積されている。半導体素子１は、半導体光増幅器３側を光出力側としており、その端面には、低反射コーティング５（１％から１０％の反射率）が施されている。また、半導体素子１は、位相調整領域４側を外部共振器側としており、その端面には無反射コーティング６（１％以下の反射率）が施されている。なお、位相調整領域４側を光出力側としてもよい。
【００６２】
半導体光増幅器３は、多重量子井戸（ＭＱＷ）で構成されており、電流注入をおこなうことによって、光を発生し、増幅する。
【００６３】
位相調整領域４はバルク組成または多重量子井戸で構成されており、レーザ発振光を吸収しない程度にバンドギャップが広く設定されている。この位相調整領域４は、電流注入または電圧印加により屈折率が変化し、レーザの位相を変化させることができる。
【００６４】
半導体光増幅器３と位相調整領域４とは、電気的に十分に隔離されており、お互いに干渉しないように配慮されている。具体的には、半導体光増幅器３と位相調整領域４とは１キロオーム以上の分離抵抗で隔離されている。
【００６５】
半導体素子１の外部共振器側には、波長可変反射構造２が配置されている。波長可変反射構造２と半導体素子１の間にコリメートレンズ７が配置されている。コリメートレンズ７は、半導体素子１からの光ビームを平行光に変換する。そして、コリメートレンズ７で平行になったビームは次に波長可変反射構造２にあたって反射され、もとの半導体素子１にフィードバックされる。
【００６６】
このように構成された外部共振器型波長可変レーザにおいて、半導体素子１に含まれる半導体光増幅器３に本特許で開示した手法を適用することにより、反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造である波長可変反射構造を用いていても、少なくとも光ファイバ通信におけるＣ帯、Ｌ帯のいずれか１つの波長可変範囲を有することができる。
【００６７】
一般にΔＲ＜２０ｄＢである、反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造である波長可変反射構造によって構成された外部共振器型波長可変レーザで、波長可変反射構造の反射スペクトルピーク近傍の波長λ１で発振するために半導体光増幅器が満たすべき条件は、波長可変反射構造の波長λ１における損失と波長λ２における損失との差の絶対値ΔＬｏｓｓが、波長λ１における半導体光増幅器の利得と波長λ２における半導体光増幅器の利得との差Δｇよりも大きくすることである。
【００６８】
それを実現するには、まず、活性層として使用するその活性層材料から予想される、もしくは、実際に作製し、測定されたＭＱＷの利得の注入電流密度依存性を求めることが必要である。この結果を基に、外部共振器型波長可変レーザのミラー損失、目的とする波長可変レーザの動作波長範囲から、半導体光増幅器が満たすべきΓＬおよびλ０の値の範囲を導出する。
【００６９】
ΔＲ＝１６ｄＢの場合に、Ｃ帯（１５３０〜１５７０ｎｍ）の波長可変範囲を得られるΓＬとλ０の範囲は図６に示されている。
【００７０】
ΔＲ＝１０ｄＢの場合に同様に得られる範囲は図３に示されている。
【００７１】
ΔＲ＝８ｄＢの場合に同様に得られる範囲は図４に示されている。
【００７２】
ΔＲ＝６ｄＢの場合に同様に得られる範囲は図５に示されている。
【００７３】
そのほかのΔＲの値の場合は、λ０の範囲は、図７、図８で算出されるλ０，ｍｉｎとλ０，ｍａｘの間の値になる。
【００７４】
使用する波長可変フィルタのΔＲの値に応じて、この範囲に含まれるΓＬおよびλ０となる半導体光増幅器を用いればよい。
【００７５】
なお、本実施の形態では、レーザ発振波長を、波長可変反射構造７の最大反射ピーク波長に完全に一致させることで、光通信システムで決められている波長グリッドに波長を正確にあわせることが可能である。発振波長を一致させるには、外部共振器内に設けられた位相調整領域４に電流を流して屈折率を変化させることによって実現する。
【００７６】
また、本実施の形態において、光出力側の低反射コーティング４の反射率を１〜１０％とした理由は、反射率が１％未満になると、レーザしきい値が上昇して、高い光出力が得られなくなり、さらに反射率を１０％より高くした場合には、低反射コーティング４の透過率が９０％未満となって、やはり高い光出力が得られないためである。
（製法の説明）
次に、最良の実施の形態の製造方法を説明する。
【００７７】
最初に、半導体素子１の製造方法を説明する。半導体素子１は、半導体光増幅器３と位相調整領域４がモノリシック集積されている。この集積には、公知のバットジョイント技術を用いて作製してもよいし、公知の選択成長技術を用いて作製してもよい。バットジョイント技術を用いる場合は例えば次のような作製方法を行う。
【００７８】
まず半導体光増幅器として用いるＭＱＷ構造を成長する。その際、用いる波長可変反射構造の残留反射率ΔＲを元に、適した前記ΓＬ、λ０を満たすようなＭＱＷ構造になるように成長を行う。光閉じこめ構造から導波モードを計算し、Γを算出すればよい。活性層としてＭＱＷを用いる場合、おおよそ１層あたり０．００７〜０．００９程度になることが多いので、その値で近似することもできる。通常、井戸層数として３〜１０程度を用いることができる。また、ＭＱＷを成長する際、通常ＰＬ（フォトルミネッセンス）のピーク波長を基準に、このＭＱＷ活性層の利得の絶対波長λ０を推定する。ＰＬ波長は、その測定系の励起光源の強さやＭＱＷの発光効率などによって異なるので、あらかじめλ０との相関を調べておく必要がある。通常、ＰＬ波長のほうが２０〜３０ｎｍ程度短いことが多い。
【００７９】
こうして、作製したＭＱＷ構造の一部を、ウェットエッチングもしくはドライエッチングによって取り除き、新たに位相調整領域となる、光導波路構造を成長する。この構造は、半導体光増幅器の出す光から十分短波長化し、この領域での吸収を小さくする必要がある。その構造は、バルク構造でもＭＱＷ構造でも良い。
【００８０】
なお、最初に位相調整領域を成長し、不必要な部分を取り除いた後、半導体光増幅器のＭＱＷ構造を成長して良い。
【００８１】
その後、ＳｉＯ２などの誘電体をマスクにしてドライエッチングもしくはウェットエッチングで光導波路となる領域を残して不要な領域を取り除く。光導波路の幅はおおよそ０．５μｍから２μｍ程度が望ましい。この際、ブロック構造にリークした電子やホールを再結合させる領域を残しても良い。
【００８２】
次にＩｎＰによるｐｎｐブロック構造を成長し、必要に応じてｐ−ＩｎＰクラッド成長を行う。
【００８３】
成長後、電気抵抗の小さな層をエッチングなどで取り除く事で半導体光増幅器と位相調整領域を電気的に分離する。次にＳｉＯ２などの誘電体を堆積した後、エッチングなどにより電流注入領域を作製する。その後ｐ電極を堆積し、不要な領域の電極を取り除いた後、基板を研磨で薄くし、裏面にｎ電極を堆積する。
【００８４】
半導体素子は、劈開によりバー状態、すなわち半導体素子が複数個横に接続された状態に切断する。その際、前記ΓＬが所望の値を満たす共振器長Ｌになるように切断し、劈開端面にコーティングを行う。通常Ｌの長さとして、２００〜１０００μｍ程度にすることが多い。半導体光増幅器３側を光出力側とする場合、その端面には、誘電体の多層膜を堆積する事で低反射コーティング５を行う。反対側の位相調整領域４側を外部共振器側とする場合、その端面にも別の誘電体の多層膜を堆積する事で無反射コーティング６を行う。
【００８５】
その後、半導体素子を１つずつに分割し、波長可変反射構造２、コリメートレンズ７と共に、サブキャリア上に搭載する。その際、半導体素子は電流を流して光を放出させ、光線が直線的に進行するように正確に配置する。
【００８６】
以上の工程をもって外部共振器型波長可変レーザを作製することができる。
（発明の他の実施の形態）
前述した以外の構成群によって波長可変反射構造機能を実現する場合も、反射スペクトルピーク波長を可変できる面型の反射構造を用いる場合には、同様に本発明による効果が期待できる。
【００８７】
波長可変範囲として、Ｃ帯（１５３０〜１５７０ｎｍ）によって説明したが、これはその他の波長帯、たとえばＳ帯やＬ帯の光通信においても同様に適用できる。
【００８８】
半導体素子１に集積された位相調整領域４は、半導体光増幅器とモノリシック集積されている必要はなく、独立した部品として外部共振器内に存在しても良いし、半導体光増幅器もしくは波長可変反射構造を公知であるピエゾ素子などによってわずかに移動させることで実現する事も可能である。
【００８９】
また、半導体光増幅器は、外部共振器側の端面近傍の導波路が端面に対して垂直ではないものとしても良い。外部共振器型レーザでは、その内部に反射点があると複合共振器が形成されるため、レーザ発振波長を制御する事が難しくなる。外部共振器側の端面近傍の導波路を端面に対して垂直でないものとすると、その端面での反射率を下げる事ができるため、より高性能化することができる。
【実施例１】
【００９０】
以下、本発明の第１の実施例について図面を参照して説明する。
【００９１】
図１０は本発明の第１の実施例となる外部共振器型波長可変レーザ装置の構成を示す図である。
【００９２】
本実施例の外部共振器型波長可変レーザ装置は、半導体光増幅器３を含む半導体素子１と、コリメートレンズ７、面型の波長選択フィルタ８、Ｃ帯（１５３０〜１５７０ｎｍ）を動作範囲とする波長可変反射構造２とから構成されている。この波長可変反射構造のΔＲは８ｄＢである。
【００９３】
半導体素子１は、半導体光増幅器３と位相調整領域４がモノリシック集積されている。この集積はバットジョイント技術を用いて作製を行った。
【００９４】
まず半導体光増幅器として用いるＭＱＷ構造を、成長圧力９８．６ｋＰａ、成長温度６２５℃で、６層のＭＱＷ層（井戸は１．５８μｍ組成圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ、障壁は１．２μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ）を成長した。この層の前後にＳＣＨ（分離閉じこめヘテロ構造）を配し、井戸領域のΓは０．０５である。共振器長Ｌを６００μｍとすることで、ΓＬを３０μｍとすることができる。事前の検討により、このＭＱＷ構造から得られるＰＬ波長λＰＬとλ０の差は、λ０―λＰＬ＝２６ｎｍであることがわかっている。そこで、ＭＱＷ層のＰＬ波長を、１５６０ｎｍとなるように成長を行った。
【００９５】
このようにする事で、図４に示される斜線部分の半導体光増幅器を得る事ができる。
【００９６】
次に、作製したＭＱＷ構造の一部を、ドライエッチングによって取り除き、新たに位相調整領域となる、光導波路構造を成長圧力９８．６ｋＰａ、成長温度６２５℃の条件で成長した。光導波路構造はコアとしてバルク構造を有し、その厚さを１７０ｎｍとし、ＰＬ波長１．３μｍの組成とした。
【００９７】
その後、ＳｉＯ２などの誘電体を堆積し、光導波路となるストライプ部分とブロック構造にリークした電子やホールを再結合させる部分をマスクとして、ドライエッチングによって深さ２μｍの溝をエッチングし不要な領域を取り除いた。光導波路の幅は１．５μｍとした。
【００９８】
次にＩｎＰによる層厚２μｍのｐｎｐブロック構造を成長し、ＳＩＯ２マスクを除去後、全面成長により層厚２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層、層厚０．３μｍのｐ＋−ＩｎＧａＡｓコンタクト層を成長圧力１３．３ｋＰａにおいて成長した。その後半導体光増幅器と位相調整領域を電気的に分離するため、コンタクト層を除去し、全面にＳｉＯ２膜を成膜し、電流注入用窓を形成し、Ｃｒ／Ａｕ上部ｐ電極をスパッタ法で堆積し、パターニングにより各領域毎に電極を分離した。基板を研磨後、ＡｕＧｅＮｉ下部電極をスパッタ法で成膜した。その後、半導体光増幅器領域６００μｍ、位相調整領域２００μｍとなるようにへき開した。  最後に、半導体光増幅器３側を光出力側とするために、その端面には、誘電体の多層膜を堆積する事で低反射コーティング５を行った。反対側の位相調整領域４側を外部共振器側とするために、その端面にも別の誘電体の多層膜を堆積する事で無反射コーティング６を行った。
【００９９】
その後半導体素子を１つずつに分割し、波長可変反射構造２、コリメートレンズ７、波長選択フィルタ８と共に、サブキャリア９上に搭載する。その際、半導体素子は電流を流して光を放出させ、光線が直線的に進行するように正確に配置し、外部共振器型波長可変レーザを作製した。
【０１００】
この外部共振器型波長可変レーザは、１５２５ｎｍ〜１５６８ｎｍの間で波長を可変することができ、すべての波長域で、閾値２０ｍＡ以下で発振した。位相調整領域に電流を８ｍＡ程度注入する事により光通信システムで定められた波長において光強度を最大に調整することができた。また最大光出力はファイバ結合光出力で３２ｍＷと良好な特性を示し、本発明による方法で十分な波長可変機能を得る事ができた。
【実施例２】
【０１０１】
以下、本発明の第２の実施例について図面を参照して説明する。
【０１０２】
図１１は本発明の第２の実施例となる外部共振器型波長可変レーザ装置の構成を示す図である。
【０１０３】
本実施例の外部共振器型波長可変レーザ装置は、半導体光増幅器３を含む半導体素子１と、コリメートレンズ７、波長選択フィルタ８、Ｌ帯（１５７０〜１６１０）ｎｍを動作範囲とする波長可変フィルタ１０および全反射ミラー１１とから構成されている。この波長可変フィルタと全反射ミラーで形成される波長可変反射構造のΔＲは６ｄＢである。
【０１０４】
半導体素子１は、半導体光増幅器３と位相調整領域４がモノリシック集積されている。この集積はバットジョイント技術を用いて作製を行った。
【０１０５】
まず半導体光増幅器として用いるＭＱＷ構造を、成長圧力９８．６ｋＰａ、成長温度６２５℃で、８層のＭＱＷ層（井戸は１．６２μｍ組成圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ、障壁は１．２４μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ）を成長した。この層の前後にＳＣＨを配し、井戸領域のΓは０．０６７である。共振器長Ｌを４００μｍとすることで、ΓＬを２６．８μｍとすることができる。事前の検討により、このＭＱＷ構造から得られるＰＬ波長λＰＬとλ０の差は、λ０―λＰＬ＝２６ｎｍであることがわかっている。そこで、ＭＱＷ層のＰＬ波長を、１６００ｎｍとなるように成長を行った。
【０１０６】
このようにする事で、図５に示される斜線部分の半導体光増幅器を得る事ができる。図５で示される範囲に対して、波長の絶対値を＋４０ｎｍシフトさせれば良い。
【０１０７】
次に、作製したＭＱＷ構造の一部を、ドライエッチングによって取り除き、新たに位相調整領域となる、光導波路構造を成長圧力９８．６ｋＰａ、成長温度６２５℃の条件で成長した。光導波路構造はコアとしてバルク構造を有し、その厚さを１７０ｎｍとし、ＰＬ波長１．３μｍの組成とした。
【０１０８】
その後、ＳｉＯ２などの誘電体を堆積し、光導波路となるストライプ部分とブロック構造にリークした電子やホールを再結合させる部分をマスクとして、ドライエッチングによって深さ２μｍの溝をエッチングし不要な領域を取り除いた。光導波路の幅は１．５μｍとした。
【０１０９】
次にＩｎＰによる層厚２μｍのｐｎｐブロック構造を成長し、ＳＩＯ２マスクを除去後、全面成長により層厚２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層、層厚０．３μｍのｐ＋−ＩｎＧａＡｓコンタクト層を成長圧力１３．３ｋＰａにおいて成長した。その後半導体光増幅器と位相調整領域を電気的に分離するため、コンタクト層を除去し、全面にＳｉＯ２膜を成膜し、電流注入用窓を形成し、Ｃｒ／Ａｕ上部ｐ電極をスパッタ法で堆積し、パターニングにより各領域毎に電極を分離した。基板を研磨後、ＡｕＧｅＮｉ下部電極をスパッタ法で成膜した。その後、半導体光増幅器領域４００μｍ、位相調整領域１５０μｍとなるようにへき開した。  最後に、半導体光増幅器３側を光出力側とするために、その端面には、誘電体の多層膜を堆積する事で低反射コーティング５を行った。反対側の位相調整領域４側を外部共振器側とするために、その端面にも別の誘電体の多層膜を堆積する事で無反射コーティング６を行った。
【０１１０】
その後半導体素子を１つずつに分割し、波長可変フィルタ１０、全反射ミラー１１、コリメートレンズ７、波長選択フィルタ８と共に、サブキャリア９上に搭載する。その際、半導体素子は電流を流して光を放出させ、光線が直線的に進行するように正確に配置し、外部共振器型波長可変レーザを作製した。
【０１１１】
この外部共振器型波長可変レーザは、１５７５ｎｍ〜１６１５ｎｍの間で波長を可変することができ、すべての波長域で、閾値２５ｍＡ以下で発振した。位相調整領域に電流を１０ｍＡ程度注入する事により光通信システムで定められた波長において光強度を最大に調整することができた。また最大光出力はファイバ結合光出力で３０ｍＷと良好な特性を示し、本発明による方法で十分な波長可変機能を得る事ができた。
【実施例３】
【０１１２】
以下、本発明の第３の実施例について図面を参照して説明する。
【０１１３】
図１２は本発明の第３の実施例となる外部共振器型波長可変レーザ装置の構成を示す図である。
【０１１４】
本実施例の外部共振器型波長可変レーザ装置は、半導体光増幅器３を含む半導体素子１と、コリメートレンズ７、波長選択フィルタ８、Ｃ帯（１５３０〜１５７０ｎｍ）を動作範囲とする波長可変反射構造２とから構成されている。この波長可変反射構造の、ΔＲは８ｄＢである。
【０１１５】
半導体素子１は、半導体光増幅器３と位相調整領域４がモノリシック集積されており、両領域の光出射端は端面に対して７度傾けてある。この集積はバットジョイント技術を用いて作製を行った。
【０１１６】
まず半導体光増幅器として用いるＭＱＷ構造を、成長圧力９８．６ｋＰａ、成長温度６２５℃で、８層のＭＱＷ層（井戸は１．５８μｍ組成圧縮歪ＩｎＧａＡｓＰ、障壁は１．２μｍ組成ＩｎＧａＡｓＰ）を成長した。この層の前後にＳＣＨを配し、井戸領域のΓは０．０６６である。共振器長Ｌを４５０μｍとすることで、ΓＬを３０μｍとすることができる。事前の検討により、このＭＱＷ構造から得られるＰＬ波長λＰＬとλ０の差は、λ０―λＰＬ＝２６ｎｍであることがわかっている。そこで、ＭＱＷ層のＰＬ波長を、１５６０ｎｍとなるように成長を行った。
【０１１７】
このようにする事で、図４に示される斜線部分の半導体光増幅器を得る事ができる。
【０１１８】
次に、作製したＭＱＷ構造の一部を、ドライエッチングによって取り除き、新たに位相調整領域となる、光導波路構造を成長圧力９８．６ｋＰａ、成長温度６２５℃の条件で成長した。光導波路構造はコアとしてバルク構造を有し、その厚さを１７０ｎｍとし、ＰＬ波長１．３μｍの組成とした。
【０１１９】
その後、ＳｉＯ２などの誘電体を堆積し、光導波路となるストライプ部分とブロック構造にリークした電子やホールを再結合させる部分をマスクとして、ドライエッチングによって深さ２μｍの溝をエッチングし不要な領域を取り除いた。光導波路の幅は１．５μｍとし、劈開位置で導波路が端面から７度傾くように曲率半径１ｍｍで滑らかに導波路を曲げている。
【０１２０】
次にＩｎＰによる層厚２μｍのｐｎｐブロック構造を成長し、ＳＩＯ２マスクを除去後、全面成長により層厚２μｍのｐ−ＩｎＰクラッド層、層厚０．３μｍのｐ＋−ＩｎＧａＡｓコンタクト層を成長圧力１３．３ｋＰａにおいて成長した。その後半導体光増幅器と位相調整領域を電気的に分離するため、コンタクト層を除去し、全面にＳｉＯ２膜を成膜し、電流注入用窓を形成し、Ｃｒ／Ａｕ上部ｐ電極をスパッタ法で堆積し、パターニングにより各領域毎に電極を分離した。基板を研磨後、ＡｕＧｅＮｉ下部電極をスパッタ法で成膜した。その後、半導体光増幅器領域４５０μｍ、位相調整領域２００μｍとなるようにへき開した。  最後に、半導体光増幅器３側を光出力側とするために、その端面には、誘電体の多層膜を堆積する事で低反射コーティング５を行った。反対側の位相調整領域４側を外部共振器側とするために、その端面にも別の誘電体の多層膜を堆積する事で無反射コーティング６を行った。
【０１２１】
その後半導体素子を１つずつに分割し、波長可変反射構造２、コリメートレンズ７、波長選択フィルタ８と共に、サブキャリア９上に搭載する。その際、半導体素子は電流を流して光を放出させ、光線が直線的に進行するように正確に配置し、外部共振器型波長可変レーザを作製した。
【０１２２】
この外部共振器型波長可変レーザは、１５２７ｎｍ〜１５７０ｎｍの間で波長を可変することができ、すべての波長域で、閾値２０ｍＡ以下で発振した。位相調整領域に電流を８ｍＡ程度注入する事により光通信システムで定められた波長において光強度を最大に調整することができた。また最大光出力はファイバ結合光出力で３０ｍＷと良好な特性を示し、本発明による方法で十分な波長可変機能を得る事ができた。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の活用例として、幹線系、アクセス系に使用される波長多重通信用の中長距離光源が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】残留反射がある場合に生じる可能性のある、波長可変反射構造損失と半導体光増幅器の利得の関係を示す図である。
【図２】本発明による半導体光増幅器を内蔵する波長可変レーザにおいて、波長可変反射構造損失と半導体光増幅器の利得の関係を示す図である。
【図３】ΔＲ＝１０ｄＢ、外部共振器型波長可変レーザの１周回における光損失が２０ｄＢから２５ｄＢの場合、波長可変範囲として１５３０ｎｍから１５７０ｎｍを得るために満たすべき半導体光増幅器の条件について計算した結果を示す図である。
【図４】ΔＲ＝８ｄＢ、外部共振器型波長可変レーザの１周回における光損失が２０ｄＢから２５ｄＢの場合、波長可変範囲として１５３０ｎｍから１５７０ｎｍを得るために満たすべき半導体光増幅器の条件について計算した結果を示す図である。
【図５】ΔＲ＝６ｄＢ、外部共振器型波長可変レーザの１周回における光損失が２０ｄＢから２５ｄＢの場合、波長可変範囲として１５３０ｎｍから１５７０ｎｍを得るために満たすべき半導体光増幅器の条件について計算した結果を示す図である。
【図６】ΔＲ＝１６ｄＢ、外部共振器型波長可変レーザの１周回における光損失が２０ｄＢから２５ｄＢの場合、波長可変範囲として１５３０ｎｍから１５７０ｎｍを得るために満たすべき半導体光増幅器の条件について計算した結果を示す図である。
【図７】ΓＬをパラメータとし、許容されるλ０の最大値λ０，ｍａｘのΔＲ依存性を抽出した図である。
【図８】ΓＬをパラメータとし、許容されるλ０の最小値λ０，ｍｉｎのΔＲ依存性を抽出した図である。
【図９】本発明を実施するための最良の形態による外部共振器型波長可変レーザの構成を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における外部共振器型波長可変レーザの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態における外部共振器型波長可変レーザの構成を示す図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における外部共振器型波長可変レーザの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１  半導体素子
２  波長可変反射構造
３  半導体光増幅器
４  位相調整領域
５  低反射コーティング膜
６  無反射コーティング膜
７  コリメートレンズ
８  波長選択フィルタ
９  サブキャリア
１０  波長可変フィルタ
１１  全反射ミラー
【図１】
2009087956.tif 000003
【図２】
2009087956.tif 000004
【図３】
2009087956.tif 000005
【図４】
2009087956.tif 000006
【図５】
2009087956.tif 000007
【図６】
2009087956.tif 000008
【図７】
2009087956.tif 000009
【図８】
2009087956.tif 000010
【図９】
2009087956.tif 000011
【図１０】
2009087956.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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