JPS63253335A - 光フイルタ素子 - Google Patents
光フイルタ素子Info
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- JPS63253335A JPS63253335A JP62088273A JP8827387A JPS63253335A JP S63253335 A JPS63253335 A JP S63253335A JP 62088273 A JP62088273 A JP 62088273A JP 8827387 A JP8827387 A JP 8827387A JP S63253335 A JPS63253335 A JP S63253335A
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- 230000010363 phase shift Effects 0.000 claims abstract description 16
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Landscapes
- Optical Integrated Circuits (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)
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。
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、光交換用の光フィルタ素子に関する。
（従来の技術）
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、いづ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７に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、いづ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７に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、襞間によるファプＩルベロー共振
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されて
いる。（オブティクス・コミュニケーションズ（Ｏｐｔ
ｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）第１０巻１２
０ページ参照） （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これら従来がら提案され、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幅が数
人程度と小さいため、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。
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、襞間によるファプＩルベロー共振
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されて
いる。（オブティクス・コミュニケーションズ（Ｏｐｔ
ｉｃｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）第１０巻１２
０ページ参照） （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これら従来がら提案され、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幅が数
人程度と小さいため、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。
（問題を解決するための手段）
本発明の光フィルタ素子は、位相シフト構造を有する分
布帰還領域と活性領域とが光学的に結合して直列に配置
され、がつ素子の両端面が無反射構造になっており、か
つ前記位相シフト領域が外部からシフト量制御可能であ
ることを特徴としている。
布帰還領域と活性領域とが光学的に結合して直列に配置
され、がつ素子の両端面が無反射構造になっており、か
つ前記位相シフト領域が外部からシフト量制御可能であ
ることを特徴としている。
（作用）
分布帰還構造を有する先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場合は、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１０人程度の
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ｎ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ｖ４だけずれたことに対応するので、Ｍ
４シフト溝造と呼ばれる）は、透過阻止波長域は分裂し
、上述の数１０人程度の透過阻止波長域の中央にに２人
程度以下の狭い幅の透過波長域が生じる。この）Ｊ４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
１〜２人程程度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場合は、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１０人程度の
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ｎ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ｖ４だけずれたことに対応するので、Ｍ
４シフト溝造と呼ばれる）は、透過阻止波長域は分裂し
、上述の数１０人程度の透過阻止波長域の中央にに２人
程度以下の狭い幅の透過波長域が生じる。この）Ｊ４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
１〜２人程程度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、外部から位相シフト領域に電流を注入すると、位
相シフト量を調節することができる。位相シフト量によ
って、透過特性は第３図のように変化し、ブラッグ波長
を中心とする数人〜数１０程度度の波長域の任意の波長
を選択できる可変同調可能な透過型光フィルタ素子が得
られる。すなわち、位相シフト量を可変することによっ
て、位相シフト量がＭ４のみに固定された場合よりも、
さらに可変波長幅を大きくすることができる。
相シフト量を調節することができる。位相シフト量によ
って、透過特性は第３図のように変化し、ブラッグ波長
を中心とする数人〜数１０程度度の波長域の任意の波長
を選択できる可変同調可能な透過型光フィルタ素子が得
られる。すなわち、位相シフト量を可変することによっ
て、位相シフト量がＭ４のみに固定された場合よりも、
さらに可変波長幅を大きくすることができる。
前述の先導波路層は、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。
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。
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。
ここで注意すべきことが１つ存在する。すなわち、素子
の両端面を無反射構造としなければならない。この理由
は、もし、無反射構造にしなければ、ＤＢＲレーザとし
て発振してしまうがらである。
の両端面を無反射構造としなければならない。この理由
は、もし、無反射構造にしなければ、ＤＢＲレーザとし
て発振してしまうがらである。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明の一実施例の光フィルタ素子の構造を
示す斜視図である。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１１
０上のＤＢＲ領域２００に周期２４００人のＡ／４シフ
ト回折格子を形成する。次に１回目のＬＰＥ成長によっ
てノンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２０（λｇ＝
１゜３ｐｍ、厚さ０．３ｐｍ）、ｎ形ＩｎＰバッファ層
１３０（厚さ０゜１ｐｍ）、ノンドープ活性層１４０（
λｇ＝１．５３ｐｍ、厚さ０゜１ｐｍ）、ｐ形ＩｎＰク
ラッド層１５０（厚さ０．２ｐｍ）を順序成長する。次
に活性領域１００を除いた他の部分の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成長において全体にｐ形ＩｎＰクラッド層１
６０を形成する。
示す斜視図である。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１１
０上のＤＢＲ領域２００に周期２４００人のＡ／４シフ
ト回折格子を形成する。次に１回目のＬＰＥ成長によっ
てノンドープＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層１２０（λｇ＝
１゜３ｐｍ、厚さ０．３ｐｍ）、ｎ形ＩｎＰバッファ層
１３０（厚さ０゜１ｐｍ）、ノンドープ活性層１４０（
λｇ＝１．５３ｐｍ、厚さ０゜１ｐｍ）、ｐ形ＩｎＰク
ラッド層１５０（厚さ０．２ｐｍ）を順序成長する。次
に活性領域１００を除いた他の部分の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成長において全体にｐ形ＩｎＰクラッド層１
６０を形成する。
次に埋め込み構造とするために、メサエッチングを行な
った後、３回目のＬＰＥ成長によって埋め込°み成長を
行なう。ここでは、埋め込み構造とじて二重チャンネル
プレーナ埋め込み構造を用いた。
った後、３回目のＬＰＥ成長によって埋め込°み成長を
行なう。ここでは、埋め込み構造とじて二重チャンネル
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
１００とＤＢＲ領域２００、およびＤＢＲ＠域２００と
位相制御領域２１０との間の電気的な分離を行なうため
に、中央のメサ付近を除いて幅２０ｐｍの溝を形成する
。その後、プラズマＣＶＤ装置を用いて素子の両端の反
射率を１％以下に低減するためにＳｉＮ膜１７０を形成
する。活性領域１００、ＤＢＲ領域２００、位相制御領
域２１０の長さは、それぞれ１１００ｐ、 ２４０ｐｍ
、２０μｍである。この実施例では位相シフト構造を有
する分布帰還領域はＤＢＲ領域２００と位相制御領域２
１０とから成っている。
１００とＤＢＲ領域２００、およびＤＢＲ＠域２００と
位相制御領域２１０との間の電気的な分離を行なうため
に、中央のメサ付近を除いて幅２０ｐｍの溝を形成する
。その後、プラズマＣＶＤ装置を用いて素子の両端の反
射率を１％以下に低減するためにＳｉＮ膜１７０を形成
する。活性領域１００、ＤＢＲ領域２００、位相制御領
域２１０の長さは、それぞれ１１００ｐ、 ２４０ｐｍ
、２０μｍである。この実施例では位相シフト構造を有
する分布帰還領域はＤＢＲ領域２００と位相制御領域２
１０とから成っている。
こうして試作した素子の特性の一例を次に示す。増幅領
域１００に５０ｍＡの電流を注入した時、消光比は２０
ｄＢ以上、透過波長の１０ｄＢ減衰幅は０．５人であっ
た。また、ＤＢＲ領域２００、位相制御領域２１０に電
流を流さない時は、透過波長は１．５５６３ｐｍ。
域１００に５０ｍＡの電流を注入した時、消光比は２０
ｄＢ以上、透過波長の１０ｄＢ減衰幅は０．５人であっ
た。また、ＤＢＲ領域２００、位相制御領域２１０に電
流を流さない時は、透過波長は１．５５６３ｐｍ。
ＤＢＲ領域２００、位相制御領域２１０の両方に８０ｍ
Ａの電流をま大した時は、透過波長は１．５５０５ｐｍ
となり、透過波長は連続して５８人変化した。さらに、
ＤＢＲ領域２００に注入する電流を８０ｍＡに固定して
おき、位相制御領域２１０への注入電流を８０ｍＡから
１６０ｍＡまで増加させると、透過波長は連続して８人
短波側へずれ、１．５４９７ｐｍとなった。この時の位
相シフト量は３υ１６に対応している。なお、結晶成長
後の回折格子の深さは５００人、透過阻止波長域は６５
人であった。
Ａの電流をま大した時は、透過波長は１．５５０５ｐｍ
となり、透過波長は連続して５８人変化した。さらに、
ＤＢＲ領域２００に注入する電流を８０ｍＡに固定して
おき、位相制御領域２１０への注入電流を８０ｍＡから
１６０ｍＡまで増加させると、透過波長は連続して８人
短波側へずれ、１．５４９７ｐｍとなった。この時の位
相シフト量は３υ１６に対応している。なお、結晶成長
後の回折格子の深さは５００人、透過阻止波長域は６５
人であった。
第２図にＤＢＲ領域２００、位相制御２１０の両方に同
じ大きさの電流を注入した時の透過特性を示す。
じ大きさの電流を注入した時の透過特性を示す。
この図から、透過阻止波長域の約半分すなわち３０人程
度の範囲内に０．５程度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。さらにＤＢＲ領域
２００への注入電流を固定しておき、位相制御領域に電
流を注入していくと最大３８人の範囲内に０．５〜０．
７人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。すなわち、７０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。
度の範囲内に０．５程度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。さらにＤＢＲ領域
２００への注入電流を固定しておき、位相制御領域に電
流を注入していくと最大３８人の範囲内に０．５〜０．
７人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。すなわち、７０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。
なお、素子の材料および組成は、上述の実施例に限定す
る必要、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、位相シフト構造も均一な回折格子
を有し、かつ導波路の幅を変えたり、導波路の厚みを変
えたようないわゆる等測的な位相シフト構造であっても
よい。また、先導波路構造は光を導波する機能をもつな
らばプ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
せる固型構造であってもよい。さらに、分布帰還構造も
先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固型構造であってもよい
。また、無反射構造もウィンドウ構造や多層膜コートで
あってもよい。
る必要、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、位相シフト構造も均一な回折格子
を有し、かつ導波路の幅を変えたり、導波路の厚みを変
えたようないわゆる等測的な位相シフト構造であっても
よい。また、先導波路構造は光を導波する機能をもつな
らばプ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
せる固型構造であってもよい。さらに、分布帰還構造も
先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固型構造であってもよい
。また、無反射構造もウィンドウ構造や多層膜コートで
あってもよい。
（発明の効果）
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７０チヤンネル
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。
たが、本発明の光フィルタ素子によって７０チヤンネル
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
示す斜視図である。第２図は本実施例の光フィルタ素子
のＤＢＲ領域と位相制御領域に同じ大きさの電流を流し
た時の透過特性である。第３図は、位相シフト量が変化
した時の透過特性である。 図において、 １００〜活性領域、２００〜ＤＢＲ領域１１０〜基板、
１２０〜光ガイド層 １３０〜バッファ層、１４０〜活性層 １５０〜クラッド層、１６０〜クラッド層ごＩＩＮ
ｔ！に第２図 波長（ｐｍ）
示す斜視図である。第２図は本実施例の光フィルタ素子
のＤＢＲ領域と位相制御領域に同じ大きさの電流を流し
た時の透過特性である。第３図は、位相シフト量が変化
した時の透過特性である。 図において、 １００〜活性領域、２００〜ＤＢＲ領域１１０〜基板、
１２０〜光ガイド層 １３０〜バッファ層、１４０〜活性層 １５０〜クラッド層、１６０〜クラッド層ごＩＩＮ
ｔ！に第２図 波長（ｐｍ）
Claims (1)
- 位相シフト構造を有する分布帰還領域と活性領域とが
光学的に結合して直列に配置され、かつ素子の両端面が
無反射構造になっており、かつ前記位相シフト領域が外
部からシフト量制御可能であることを特徴とする光フィ
ルタ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8827387A JP2655600B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 光フィルタ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8827387A JP2655600B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 光フィルタ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63253335A true JPS63253335A (ja) | 1988-10-20 |
| JP2655600B2 JP2655600B2 (ja) | 1997-09-24 |
Family
ID=13938294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8827387A Expired - Lifetime JP2655600B2 (ja) | 1987-04-09 | 1987-04-09 | 光フィルタ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2655600B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01105591A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | 波長選択増幅器 |
| JPH04127489A (ja) * | 1988-12-21 | 1992-04-28 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体光集積回路の製造方法 |
| JPH04503868A (ja) * | 1989-03-02 | 1992-07-09 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 異なる周波数の歯状光のコームを発生する装置 |
| JP2008090318A (ja) * | 2007-11-08 | 2008-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 往復逓倍光変調器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6195592A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-14 | Nec Corp | 集積分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ |
-
1987
- 1987-04-09 JP JP8827387A patent/JP2655600B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6195592A (ja) * | 1984-10-16 | 1986-05-14 | Nec Corp | 集積分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01105591A (ja) * | 1987-10-19 | 1989-04-24 | Mitsubishi Electric Corp | 波長選択増幅器 |
| JPH04127489A (ja) * | 1988-12-21 | 1992-04-28 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体光集積回路の製造方法 |
| JPH04503868A (ja) * | 1989-03-02 | 1992-07-09 | ブリテイッシュ・テレコミュニケーションズ・パブリック・リミテッド・カンパニー | 異なる周波数の歯状光のコームを発生する装置 |
| JP2008090318A (ja) * | 2007-11-08 | 2008-04-17 | Mitsubishi Electric Corp | 往復逓倍光変調器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2655600B2 (ja) | 1997-09-24 |
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