JPH01244431A - 可変波長フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光伝送、光交換、光情報処理等に用いられる
可変波長フィルタに関する。

（従来の技術） 可変波長フィルタは、波長多重光信号から任意の光信号
を選択する機能を存し、光伝送、光交関換、光情報処理
等において広範な用途に応用可能なキーデバイスの−っ
である。いずれの用途においても、可変波長フィルタの
特性として充分な波長選択度と選択波長の広い可変同調
幅が必要とされている。また、構造として光集積回路化
か不可欠なことから、透過型の波長選択フィルタである
ことが望ましい。

従来から、透過型の波長選択フィルタとしては、いくつ
かの検討がされている。その中で、半導体を用いた可変
波長フィルタとしては、分布帰還型半導体レーザ（ＤＦ
Ｂ　　ＬＤ）を発振しきい値以下にバイアスして、可変
波長フィルタとして用いた報告がある。この文献として
曲他著のアプライド・フィジックス・レターズ（Ａｐｐ
ｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）第５１巻
１９７４ページ記載の論文をあげることが出来る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ　　Ｌ
Ｄ）を発振しきい値以下にバイアスした可変波長フィル
タには次のような欠点が存在する。

この可変波長フィルタは、選択波長の同調のために活性
層への注入キャリア密度を調整しているが、選択波長と
同時に選択波長に対する光利得及ひ自然放出光強度も変
化する。従って、フィルタとして必要な波長選択度を得
るため、及び、対雑音強度比を得るために、活性層への
注入キャリア密度が原理−に狭く限定されていた。その
ため、選択波長の可変幅か狭く、数ヂャンネルのフィル
タとしてしか使えなかった。

本発明の１］的は、増幅機能を有し、かつ上述の欠点を
克服した選択波長の可変同調幅と、チャンネル数の大き
な可変波長フィルタを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の可変波長フィルタは、分布帰還領域と、前記分
布帰還領域をはさむように配置され、前記分布帰還領域
と光学的に結合しかつ外部がら分布帰還領域の端面位相
を制御可能な位相制御領域とから構成されることを特徴
とする。

（作用） 本発明のフィルタは、波長可変動作と光利得の調整をほ
ぼ独立に制御できることを特徴としている。波長可変動
作の原理について述へる。分布帰還構造を有する先導波
路の透過波長は、分布帰還構造の両端面に反射率を有す
る場合、端面における位相によって大きく変わることが
知られている。第３図に回折格子の端面位相によるモー
ドの変化の計算例を示す。横軸は、△βＬ（波長に対応
）、縦軸は、発振しきい値利得αしである。発振しきい
値利得αＬか最小のモードかフィルタの透過波長に相当
する。第３図から端面位相によって透過波長が変化する
ことかわかる。すなわち、端面位相を制御することによ
って可変波長動作が実現できる。本発明では、端面位相
を制御するために、分布帰還領域の両側に位相制御領域
を設けた。分布帰還領域の片側たけに位相制御領域を設
けた構造でも可変波長動作が実現できるが、両側に設け
ることによってさらに波長可変範囲を拡大することか出
来る。この位相制御領域は、入射光のエネルギーよりも
禁制帯幅の広い、すなわち入射光に対して透明な光ガイ
ドから構成されている。位相制御領域にキャリアを注入
すると、プラズマ効果によって光力イトの透過屈折率が
減少する。このため、分布帰還領域の両端の位相か等価
的に変わり、等価波長か変化する。一方、光利得は、分
布帰還領域への注入キャリアによって制御する。現実に
は、位相制御領域にキャリアを注入すると、吸収係数か
わずかに増加したり、発振しきい値が変化するので分布
帰還領域への注入キャアを微調する必要があるか、はぼ
独立に選択波長と光利得を制御することが出来る。この
ため、選択波長と光利得か同時に変化する分布帰還型半
導体レーザ（ＤＦＢ　　ＬＤ）を発振しきい値以下にバ
イアスした可変波長フィルタに比べて波長可変同調幅を
大きく取ることか出来る。従って、チャンネル数の大き
なフィルタが得られる。

（実施例） 以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。第１図は、本発明の一実施例可変波長フィルタの構造
を示す斜視図である。以下、製作手順にしたかって本実
施例の構造について説明する。

ます、ｎ形１ｎＰ基板１１０の分布帰還領域＋００に周
期２３８０入の回折格子を形成する。次に、１回［−１
のＬＰＥ成長によって、ノンドープ１ｎＧａＡｓ光カイ
ト層　１２０　（）、　ｇ＝　　１．３μｍ１厚さ　０
．３μｍ）、　ｎ形ｌｎＰバッファ層　１３０（厚さ　
０．１μｍ）　、ノンドープ活性層１４０　（λ、　＝
　＋、５３．ｒ１ｍｉ厚さ０．１　μｍ）、ｐ形１ｎＰ
クラッド層１５０　（厚さ　０．２μｍ）を順次成長す
る。位相制御領域２００．２１０のＩｎＰクラッド層＋
５０と活性層１４０とを選択的に除去した後、２回目の
ＬＰＥ成長によって全体にｐ形１ｎＰクラッド層１６０
を形成する。

キャリアの閉じ込めと横モード制御のために埋込み構造
とする。メサエッチングを行った後、３回目のＬＰＥ成
長によって埋め込み成長を行う。

ここでは、埋め込み構造として、二重チャンネルプレー
ナ埋め込み構造を用いた。最後に基板側と成長層側とに
電極３００．３１０を形成した後、分布帰還領域＋００
と位相制御領域２００．２１０との間の電気的な分離を
行うために、中央のメサ付近を除いて幅２０μｍの溝を
形成する。分布帰還領域、片側の位相制御領域の長さは
、それぞれ３００／１ｍ。

１００μｍであり、素子の全長は５００μｍである。

こうして試作した素子の特性の一例を第２図（ａ）、（
ｂ）に示す。位相制御領域２００に電流Ｉ、を３ｍＡ注
入すると透過波長は、（ａ）図に示すように連続して４
Ａ短波側に変化した。この状態で位相制御領域２１０に
電流Ｉ２を３ｍＡ注入すると、透過波長は（ｂ）図に示
すようにさらに連続して短波側に４Ａシフトした。この
間、分布帰還領域１００への注入電流は、発振しきい値
電流の０．９８倍となるように調整している。入射光強
度−４０ｄＢｍのとき、利得は、２７ｄＢ透過波長の３
ｄＢダウンハンド幅は０．４Ａ、１０ｄＢダウンハンド
幅は、０．７Ｘであった。−１０ｄＢのクロストークを
許すとすると、１２チヤンネルのフィルタとして使うこ
とか出来る。

なお、素子の分布帰還領域や位相制御領域なとを構成す
る祠ト１及び組成は、ト述の実施例に限定する必要はな
く、他の平導体材料（例えばＧａＡｓ系の材料）や誘電
体材料（例えば、ＴｉＯ□、Ａｌ２Ｏ，３，５ｉｎ２）
などてあってもよい。また、先導波路構造も光を導波す
る機能を持つならば、プレーナ構造や埋め込み構造に限
らす、如何なる構造であってもよい。

（発明の効果） 従来の可変波長フィルタでは数チャンネルが限度であっ
たが、本発明の可変波長フィルタによってＩＯチャンネ
ル以上の波長多重化光信号からの任意の波長選択か可能
となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す斜視図である。第２
図（ａ）、（ｂ）図は、本実施例の可変波長フィルタの
透過特性を示す図である。第３図は回折格子の端面位相
によるモードの変化の３Ａ算例を示す図である。 図において、 １００〜分布帰還領域、　　１１０一基板、１２０〜光
ガイド層、１３０〜バッファ層１４０〜活性層、１５θ
、１６０〜クラッド層２００．２１０〜位層制御領域３
００．３１０〜電極、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 分布帰還領域と、前記分布帰還領域をはさむように配置
   され、前記分布帰還領域と光学的に結合しかつ外部から
   分布帰還領域の端面位相を制御可能な位相制御領域とか
   ら構成されることを特徴とする可変波長フィルタ。