JPH0719928B2 - 光フイルタ素子 - Google Patents
光フイルタ素子Info
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- JPH0719928B2 JPH0719928B2 JP61279779A JP27977986A JPH0719928B2 JP H0719928 B2 JPH0719928 B2 JP H0719928B2 JP 61279779 A JP61279779 A JP 61279779A JP 27977986 A JP27977986 A JP 27977986A JP H0719928 B2 JPH0719928 B2 JP H0719928B2
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- optical
- region
- wavelength
- optical filter
- filter element
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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-
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
- H—ELECTRICITY
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- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
- H01S5/2277—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching double channel planar buried heterostructure [DCPBH] laser
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Optical Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フィルタ素子、特に分布帰還構造を有する
光フィルタ素子に関する。
光フィルタ素子に関する。
波長多重化光信号から任意の光信号を選択する機能を有
する光フィルタ素子は、光伝送，光交換，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１つで
ある。そして、いずれの用途においても光フィルタ素子
の特性として十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
化が不可欠なことから、任意の選択したい波長のみを透
過する透過型の波長選択フィルタであることも必要であ
る。
する光フィルタ素子は、光伝送，光交換，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１つで
ある。そして、いずれの用途においても光フィルタ素子
の特性として十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
化が不可欠なことから、任意の選択したい波長のみを透
過する透過型の波長選択フィルタであることも必要であ
る。
従来から、透過型の波長選択フィルタに関してはいくつ
かの検討がなされている。その中で、半導体活性層を用
いた光増幅素子内に波長選択性のある光帰還構造を設け
た構造の光フィルタ素子が、活性層への注入キャリア濃
度により選択波長の可変同調が可能で、かつ透過型の集
積化に適しているという点から期待を集めている。特に
光帰還構造としては、劈開によるファブリ・ベロー共振
器よりも回折格子から成る分布帰還構造の方が、波長選
択性および光集積化の点で有利であり、それらの構造を
用いた光フィルタ素子の提案および理論的検討もなされ
ている〔オプティクス・コミュニケーションズ（Optics
Communications）第10巻,120ページ参照〕。
かの検討がなされている。その中で、半導体活性層を用
いた光増幅素子内に波長選択性のある光帰還構造を設け
た構造の光フィルタ素子が、活性層への注入キャリア濃
度により選択波長の可変同調が可能で、かつ透過型の集
積化に適しているという点から期待を集めている。特に
光帰還構造としては、劈開によるファブリ・ベロー共振
器よりも回折格子から成る分布帰還構造の方が、波長選
択性および光集積化の点で有利であり、それらの構造を
用いた光フィルタ素子の提案および理論的検討もなされ
ている〔オプティクス・コミュニケーションズ（Optics
Communications）第10巻,120ページ参照〕。
しかしながら、これら従来から提案され、検討されてき
た光増幅素子内に分布帰還構造を有する光フィルタ素子
は、選択波長の同調のために活性層への注入キャリア濃
度を調整した場合、同時に選択波長に対する光利得およ
び自然放出光強度も変化するため、光フィルタ素子とし
て必要な波長選択度を得るため、および対雑音信号強度
比を得るためには、活性層への注入キャリア濃度が原理
上狭く限定され、その結果として選択波長の可変同調幅
が数Å程度と小さいため、数チャンネルのフィルタとし
てしか使えないという欠点があった。
た光増幅素子内に分布帰還構造を有する光フィルタ素子
は、選択波長の同調のために活性層への注入キャリア濃
度を調整した場合、同時に選択波長に対する光利得およ
び自然放出光強度も変化するため、光フィルタ素子とし
て必要な波長選択度を得るため、および対雑音信号強度
比を得るためには、活性層への注入キャリア濃度が原理
上狭く限定され、その結果として選択波長の可変同調幅
が数Å程度と小さいため、数チャンネルのフィルタとし
てしか使えないという欠点があった。
本発明の目的は、増幅機能を有し、かつ上述の欠点を除
去した、大きな選択波長の可変同調幅を得ることのでき
る数十チャンネル以上の光フィルタ素子を提供すること
にある。
去した、大きな選択波長の可変同調幅を得ることのでき
る数十チャンネル以上の光フィルタ素子を提供すること
にある。
上記目的を達成するために、本発明は、活性領域と分布
帰還領域が空間的に離れて形成され、分布帰還領域にλ
/4位相シフト領域を有する回折格子が形成され、かつ、
分布帰還領域に独立した電極が形成され、更に、両端面
付近に導波路がクラッド層中に埋め込まれたウィンドウ
領域が形成されるようにしたものである。
帰還領域が空間的に離れて形成され、分布帰還領域にλ
/4位相シフト領域を有する回折格子が形成され、かつ、
分布帰還領域に独立した電極が形成され、更に、両端面
付近に導波路がクラッド層中に埋め込まれたウィンドウ
領域が形成されるようにしたものである。
分布帰還構造を有する光導波路の光透過特性は、透過波
長域において光利得をもたない場合、各分布帰還領域の
光学的位相がそろっているときには、その回折格子の光
学的周期から定まるブラッグ波長を中心に数十Å程度の
１つの透過阻止波長域を形成する。一方、分布帰還領域
の中央を境にして両側で光学的位相がπずれた場合（こ
の場合、素子内を伝播する光の波長をλとすると、回折
格子のピッチがλ/4だけずれたことに対応するので、λ
/4シフト構造と呼ばれる）は、透過阻止波長域は分裂
し、上述の数十Å程度の光透過阻止波長域の中央に１〜
２Å程度以下の狭い幅の透過波長域が生じる。このλ/4
シフト構造を有する分布帰還領域をもつ光導波路層を透
過波長より短波側の組成の半導体で構成すれば光利得が
ないため、キャリア注入によりブラッグ波長を中心とす
る１〜２Å程度以下の狭い幅で大きな波長選択幅が得ら
れ、さらに自然放出光による対雑音強度比の劣化を生じ
ることもない。
長域において光利得をもたない場合、各分布帰還領域の
光学的位相がそろっているときには、その回折格子の光
学的周期から定まるブラッグ波長を中心に数十Å程度の
１つの透過阻止波長域を形成する。一方、分布帰還領域
の中央を境にして両側で光学的位相がπずれた場合（こ
の場合、素子内を伝播する光の波長をλとすると、回折
格子のピッチがλ/4だけずれたことに対応するので、λ
/4シフト構造と呼ばれる）は、透過阻止波長域は分裂
し、上述の数十Å程度の光透過阻止波長域の中央に１〜
２Å程度以下の狭い幅の透過波長域が生じる。このλ/4
シフト構造を有する分布帰還領域をもつ光導波路層を透
過波長より短波側の組成の半導体で構成すれば光利得が
ないため、キャリア注入によりブラッグ波長を中心とす
る１〜２Å程度以下の狭い幅で大きな波長選択幅が得ら
れ、さらに自然放出光による対雑音強度比の劣化を生じ
ることもない。
また、前述の光導波路層は利得をもっていないので、増
幅機能を有する光フィルタ素子を構成するためには、活
性領域と分布帰還領域とを光学的に結合させてやればよ
い。すなわち、光を活性領域に注入して増幅した後に分
布帰還領域に透過させる構造にすれば、増幅機能をもっ
た光フィルタ素子を得ることができる。ここで、注意す
べき点が１つ存在する。すなわち、光フィルタ素子の両
端面を無反射構造とする必要がある。この理由は、無反
射構造にしなければ、DBR（分布帰還型）レーザとして
発振してしまい、光フィルタ素子として使えなくなるか
らである。無反射構造にするためには、ウィンドウ構造
あるいは端面にSiN膜をコーティングするなどの方法が
あるが、確実に反射を抑えるためにはウィンドウ構造を
採用した。
幅機能を有する光フィルタ素子を構成するためには、活
性領域と分布帰還領域とを光学的に結合させてやればよ
い。すなわち、光を活性領域に注入して増幅した後に分
布帰還領域に透過させる構造にすれば、増幅機能をもっ
た光フィルタ素子を得ることができる。ここで、注意す
べき点が１つ存在する。すなわち、光フィルタ素子の両
端面を無反射構造とする必要がある。この理由は、無反
射構造にしなければ、DBR（分布帰還型）レーザとして
発振してしまい、光フィルタ素子として使えなくなるか
らである。無反射構造にするためには、ウィンドウ構造
あるいは端面にSiN膜をコーティングするなどの方法が
あるが、確実に反射を抑えるためにはウィンドウ構造を
採用した。
次に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、本発明の一実施例の光フィルタ素子の構造を
示す図である。以下、製作手順に従いながら本実施例の
構造について説明する。まず、ｎ形InP基板110上の分布
帰還領域300に周期2400Åのλ/4シフト回折格子（λ/4
シフト位置210）を形成する。次に１回目のLPE成長（液
相成長）によってノンドープInGaAs光ガイド層120（λg
＝1.3μm,厚さ0.3μｍ）,n形InPバッファ層130（厚さ0.
1μｍ），ノンドープ活性層140（λg＝1.53μm,厚さ0.1
μｍ）,p形InPクラッド層150（厚さ0.2μｍ）を順次成
長する。次に分布帰還領域300およびウィンドウ領域101
の部分のInPクラッド層150と活性層140とを選択的に除
去する。次に２回目のLPE成長によって全体的にｐ形InP
クラッド層160を形成する。
示す図である。以下、製作手順に従いながら本実施例の
構造について説明する。まず、ｎ形InP基板110上の分布
帰還領域300に周期2400Åのλ/4シフト回折格子（λ/4
シフト位置210）を形成する。次に１回目のLPE成長（液
相成長）によってノンドープInGaAs光ガイド層120（λg
＝1.3μm,厚さ0.3μｍ）,n形InPバッファ層130（厚さ0.
1μｍ），ノンドープ活性層140（λg＝1.53μm,厚さ0.1
μｍ）,p形InPクラッド層150（厚さ0.2μｍ）を順次成
長する。次に分布帰還領域300およびウィンドウ領域101
の部分のInPクラッド層150と活性層140とを選択的に除
去する。次に２回目のLPE成長によって全体的にｐ形InP
クラッド層160を形成する。
次に埋め込み構造およびウィンドウ構造とするためにエ
ッチングを行った後、３回目のLPE成長によって埋め込
み成長を行うと、ウィンドウ構造も形成される。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に電極を形成
した後、活性領域200と分布帰還領域300の間に中央のメ
サ付近を除いて幅20μｍの溝250を形成する。ウィンド
ウ領域100,101,活性領域200,分布帰還領域300の長さ
は、それぞれ30μm,30μm,100μm,500μｍである。
ッチングを行った後、３回目のLPE成長によって埋め込
み成長を行うと、ウィンドウ構造も形成される。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に電極を形成
した後、活性領域200と分布帰還領域300の間に中央のメ
サ付近を除いて幅20μｍの溝250を形成する。ウィンド
ウ領域100,101,活性領域200,分布帰還領域300の長さ
は、それぞれ30μm,30μm,100μm,500μｍである。
以上のようにして製作した本実施例の光フィルタ素子の
透過特性の一例を第２図を参照しながら説明する。活性
領域に500mAの電流を注入した時、消光比は20dB以上、
透過波長の10dB減衰幅は0.5Åであった。また、第２図
に示されるように、分布帰還領域に電流を渡さない時
は、透過波長は1.5563μｍ、80mAの電流を注入した時
は、透過波長は1.5505μｍとなり、注入電流０〜80mA間
で連続して透過波長は58Å変化した。また、回折格子の
深さは800Å、透過阻止波長域は65Åであった。
透過特性の一例を第２図を参照しながら説明する。活性
領域に500mAの電流を注入した時、消光比は20dB以上、
透過波長の10dB減衰幅は0.5Åであった。また、第２図
に示されるように、分布帰還領域に電流を渡さない時
は、透過波長は1.5563μｍ、80mAの電流を注入した時
は、透過波長は1.5505μｍとなり、注入電流０〜80mA間
で連続して透過波長は58Å変化した。また、回折格子の
深さは800Å、透過阻止波長域は65Åであった。
以上の特性から、透過阻止波長域の約半分すなわち30Å
程度の範囲内に0.5Å程度の間隔で波長多重化された信
号から任意の波長選択が可能となることがわかる。すな
わち、60チャンネル程度の波長可変フィルタとして使う
ことができる。
程度の範囲内に0.5Å程度の間隔で波長多重化された信
号から任意の波長選択が可能となることがわかる。すな
わち、60チャンネル程度の波長可変フィルタとして使う
ことができる。
以上本発明の一実施例について説明したが、素子の材料
および組成は、上述の実施例に限定されるものではな
く、他の半導体材料や誘電体材料などであってもよい。
また、光導波路構造は光を導波する機能をもつならば、
ブレーナ構造や埋め込み構造に限らず、いかなる構造で
あってもよく、例えば積層方向に光を入射，透過させる
面型構造であってもよい。さらに、分布帰還構造も光導
波路に回折格子を構成した導波路型に限らず、屈折率の
異なる層を交互に積層した面型構造であってもよい。ま
た、本発明の光フィルタ素子の端面には無反射コートを
施せば、入射光の光フィルタへの結合効率を改善するこ
とができ、更に特性を向上させることができる。
および組成は、上述の実施例に限定されるものではな
く、他の半導体材料や誘電体材料などであってもよい。
また、光導波路構造は光を導波する機能をもつならば、
ブレーナ構造や埋め込み構造に限らず、いかなる構造で
あってもよく、例えば積層方向に光を入射，透過させる
面型構造であってもよい。さらに、分布帰還構造も光導
波路に回折格子を構成した導波路型に限らず、屈折率の
異なる層を交互に積層した面型構造であってもよい。ま
た、本発明の光フィルタ素子の端面には無反射コートを
施せば、入射光の光フィルタへの結合効率を改善するこ
とができ、更に特性を向上させることができる。
従来の光フィルタ素子では数チャンネルが限度であった
が、本発明の光フィルタ素子によって、60チャンネル迄
の波長多重化された光信号からの任意の波長選択が可能
となった。
が、本発明の光フィルタ素子によって、60チャンネル迄
の波長多重化された光信号からの任意の波長選択が可能
となった。
第１図は、本発明の一実施例の光フィルタ素子の構造を
示す斜視図、 第２図は、第１図の実施例の光フィルタ素子の透過特性
を示す図である。 100,101……ウィンドウ領域 110……基板 120……光ガイド層 130……バッファ層 140……活性層 150,160……クラッド層 210……λ/4シフト位置 200……活性領域 250……溝 300……分布帰還領域
示す斜視図、 第２図は、第１図の実施例の光フィルタ素子の透過特性
を示す図である。 100,101……ウィンドウ領域 110……基板 120……光ガイド層 130……バッファ層 140……活性層 150,160……クラッド層 210……λ/4シフト位置 200……活性領域 250……溝 300……分布帰還領域
Claims (1)
- 【請求項１】活性領域と分布帰還領域が空間的に離れて
形成され、分布帰還領域にλ/4位相シフト領域を有する
回折格子が形成され、かつ、分布帰還領域に独立した電
極が形成され、更に、両端面付近に導波路がクラッド層
中に埋め込まれたウィンドウ領域が形成されていること
を特徴とする光フィルタ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61279779A JPH0719928B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 光フイルタ素子 |
| DE8787117295T DE3787076D1 (de) | 1986-11-26 | 1987-11-24 | Optische filtervorrichtung. |
| EP87117295A EP0269061B1 (en) | 1986-11-26 | 1987-11-24 | An optical filter device |
| US07/343,553 US5084897A (en) | 1986-11-26 | 1989-04-27 | Optical filter device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61279779A JPH0719928B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 光フイルタ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63133105A JPS63133105A (ja) | 1988-06-04 |
| JPH0719928B2 true JPH0719928B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=17615803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61279779A Expired - Lifetime JPH0719928B2 (ja) | 1986-11-26 | 1986-11-26 | 光フイルタ素子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5084897A (ja) |
| EP (1) | EP0269061B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0719928B2 (ja) |
| DE (1) | DE3787076D1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2804054B2 (ja) * | 1988-12-06 | 1998-09-24 | 富士通株式会社 | 光半導体装置 |
| DE69011921T2 (de) * | 1989-04-04 | 1995-03-02 | Canon Kk | Halbleiterlaser mit veränderbarer Emissionswellenlänge und selektives Wellenlängenfitter und Verfahren zum Betrieb derselben. |
| US5088097A (en) * | 1990-04-04 | 1992-02-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element capable of changing emission wavelength, and method of driving the same |
| JP2986604B2 (ja) * | 1992-01-13 | 1999-12-06 | キヤノン株式会社 | 半導体光フィルタ、その選択波長の制御方法及びそれを用いた光通信システム |
| EP0602725B1 (en) * | 1992-12-16 | 1997-12-17 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing an optoelectronic semiconductor device |
| JPH0738204A (ja) * | 1993-07-20 | 1995-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光デバイス及びその製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4575851A (en) * | 1981-12-07 | 1986-03-11 | Nippon Electric Co., Ltd. | Double channel planar buried heterostructure laser with periodic structure formed in guide layer |
| JPS59205787A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | Nec Corp | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
| JPS60189981A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-27 | Nec Corp | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ |
| JPH0632332B2 (ja) * | 1984-08-24 | 1994-04-27 | 日本電気株式会社 | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6155981A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-20 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体発光素子 |
| JPS61220493A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-09-30 | Nec Corp | 光増幅素子 |
| US4744089A (en) * | 1986-05-19 | 1988-05-10 | The Perkin-Elmer Corporation | Monolithic semiconductor laser and optical amplifier |
| JPH0656908B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1994-07-27 | 日本電信電話株式会社 | 波長変換素子 |
| JP2659187B2 (ja) * | 1987-04-14 | 1997-09-30 | 日本電気株式会社 | 光フィルタ素子 |
-
1986
- 1986-11-26 JP JP61279779A patent/JPH0719928B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
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1989
- 1989-04-27 US US07/343,553 patent/US5084897A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0269061A2 (en) | 1988-06-01 |
| EP0269061A3 (en) | 1989-05-10 |
| JPS63133105A (ja) | 1988-06-04 |
| US5084897A (en) | 1992-01-28 |
| DE3787076D1 (de) | 1993-09-23 |
| EP0269061B1 (en) | 1993-08-18 |
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