外部谐振器型半导体激光元件以及光元件制造技术

本发明专利技术提供一种外部谐振器型半导体激光元件以及光元件。光放大器与环形谐振器结合。在由第1反射器和第2反射器构成的光谐振器的光的路径内，包含环形谐振器和光放大器。光耦合器使光谐振器内从光放大器朝向环形谐振器导波的光的一部分向输出光波导路径分支。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种外部谐振器型半导体激光元件以及光元件。光放大器与环形谐振器结合。在由第1反射器和第2反射器构成的光谐振器的光的路径内，包含环形谐振器和光放大器。光耦合器使光谐振器内从光放大器朝向环形谐振器导波的光的一部分向输出光波导路径分支。【专利说明】外部谐振器型半导体激光元件以及光元件
本专利技术涉及外部谐振器型半导体激光元件以及用于外部谐振器型半导体激光元件的光元件。
技术介绍
随着光互连技术的发展，期望实现一种适合低成本化的光集成输入输出接口。作为能够实现光集成输入输出接口的低成本化的技术的候选，娃光子学技术引起关注。由于硅是间接能隙型半导体，因此使用了硅的发光元件的发光效率与使用了 InP系化合物半导体的发光元件的发光效率相比较低。因此，在发光效率这方面并不优选使用硅作为发光元件的活性材料。将InP系的高效的发光元件(半导体光放大器)混合集成在硅基板上的外部谐振器型半导体激光元件引起关注。在该激光元件中，利用与InP系发光元件光学结合的硅波导滤波器来控制振荡模式。专利文献1:日本特开2006-245344号公报专利文献2:日本特开2009-200091号公报
技术实现思路
对外部谐振器型半导体激光元件的一例进行说明。被导入来自半导体光放大器的输出光的光波导路径与第I段的环形谐振器结合。第I段的环形谐振器的下路(drop)端口与第2段的环形谐振器结合，在第2段的环形谐振器的下路(drop)端口配置全反射镜。光波导路径、环形谐振器等被形成在硅基板上。在该构成中，从半导体光放大器的一对端面中没有与光波导路径结合的端面取出光。因此，需要进行形成在硅基板上的光回路和半导体光放大器的光轴调整。也能够将第I段或第2段的环形谐振器的直通端口作为输出端口来取出光。在该情况下，由于输出端口由形成在硅基板上的光波导路径构成，因此容易连接在同一基板上集成的其他光回路和输出端口。但是，由于在半导体光放大器与输出端口之间配置有环形谐振器，所以输出光会受到环形谐振器的损耗的影响。因此，该构成不适合高输出化。此外，通过将来自第2段的环形谐振器的下路(drop)端口的光返回至半导体光放大器，也能够构成外部谐振器型半导体激光元件。在该构成中，必须从半导体光放大器的端面取出光。因此，需要进行形成在硅基板上的光回路和半导体光放大器的光轴调整。以下说明的实施例的外部谐振器型半导体激光元件具有:光放大器；环形谐振器，其与上述光放大器光学结合；第I反射器和第2反射器,它们在光的路径内构成包含上述环形谐振器和上述光放大器的光谐振器；输出光波导路径；以及光耦合器，其使在上述光谐振器内从上述光放大器朝向上述环形谐振器导波的光的一部分向上述输出光波导路径分支。以下说明的其他实施例的光兀件具有:光I禹合器，其包含输入端口、输出端口以及耦合端口 ；输入光波导路径，其与上述光耦合器的输入端口连接；环形谐振器，其包含输入端口和下路(drop)端口，输入端口与上述光耦合器的输出端口连接；反射器，其反射在上述环形谐振器的下路(drop)端口输出的光，并再次向上述环形谐振器输入；以及输出光波导路径，其与上述光耦合器的输出端口连接。通过利用光耦合器使在光谐振器内导波的光的一部分分支，能够得到较高的输出。【专利附图】【附图说明】图1A是基于实施例1的外部谐振器型激光元件的俯视图，图1B是实施例1中使用的光耦合器的俯视图，图1C是表示光耦合器的其他构成例的俯视图。图2A是基于实施例1的外部谐振器型激光元件的光回路内的光波导路径的剖视图，图2B是分布式布拉格反射器的俯视图。图3A是基于实施例1的外部谐振器型激光兀件的俯视图，图3B?图3E是表不从外部谐振器型激光元件的光波导路径的各处出射的光的光谱的图表。图4A是基于实施例1以及比较例的外部谐振器型激光元件的注入电流和输出功率之间的关系的图表，图4B是基于比较例的外部谐振器型激光元件的俯视图。图5是按照每个光波导路径间隔表示光耦合器的结合系数和结合长度的关系的图表。图6是表示光耦合器的结合系数的波长依赖性的图表。图7是表示光耦合器的结合系数的波长依赖性、半导体光放大器的增益光谱、环形谐振器的透过光谱以及分布式布拉格反射器的反射光谱的关系的一例的图表。图8是表示光耦合器的结合系数的波长依赖性、半导体光放大器的增益光谱、环形谐振器的透过光谱以及分布式布拉格反射器的反射光谱的关系的其他例子的图表。图9是基于实施例2的光元件的俯视图。图10是表示外部谐振器型激光元件的谐振波长以及全通型环形调制器的工作波长的温度依赖性的图表。图11是基于实施例2的光元件的俯视图。【具体实施方式】图1A表示基于实施例1的外部谐振器型半导体激光元件的俯视图。外部谐振器型半导体激光元件包括半导体光放大器20和光回路30。作为半导体光放大器20,例如使用InP系光放大器。InP系的半导体光放大器20被设计为在1.55 μ m附近具有最大增益。半导体光放大器20的一个端面(出射端面)与光回路30结合，另一个端面(反射端面)形成有高反射膜21。半导体光放大器20内的光波导路径22相对于出射端面的法线向基板面内方向倾斜7°。通过使光波导路径22相对于出射端面倾斜，能够抑制在出射端面的反射光返回至光波导路径22。光回路30例如具有由形成在硅基板上的氧化硅膜上的硅构成的肋形波导路径结构。从半导体光放大器20的出射端面出射的光被导入至光回路30的输入光波导路径31。半导体光放大器20和光回路30例如借助胶状的配率材料而连接。输入光波导路径31相对于光回路30的基板的端面的法线向基板面内方向倾斜15°。根据半导体光放大器20内的光波导路径22和光回路30的输入光波导路径31的有效折射率的差别，两者的倾斜角不同。输入光波导路径31与2输入2输出的光耦合器32的输入端口 32A连接。光耦合器32除输入端口 32A之外，还具有隔离(isolation)端口 32B、输出端口 32C以及耦合端口32D。输出端口 32C与第I光波导路径33连接，耦合端口 32D与输出光波导路径34连接。图1B表示光耦合器32的俯视图。光耦合器32例如使用具有靠近配置两条光波导路径而成的结构的方向性结合器。大致直线状的一个光波导路径将输入端口 32A和输出端口 32C连接起来。另一个光波导路径将隔离(isolation)端口 32B和耦合端口 32D连接起来。在图1B中，使连接输入端口 32A和输出端口 32C的光波导路径成为直线状，使连接隔离(isolation)端口 32B和耦合端口 32D的光波导路径的一部分弯曲，但是也可以如图1C所示，使两个光波导路径的一部分弯曲。向输入端口 32A输入的光的一部分被输出至输出端口 32C，其他部分被输出至耦合端口 32D。若将向输入端口 32A输入的光的功率设为Pi，输出至耦合端口 32D的光的功率设为Pc，光耦合器32的结合系数设为K，则定义为K = Pc / Pi。通过使方向性结合器32内的光波导路径的间隔G和结合长L发生变化，就能够实现期望的结合系数K。向输出端口 32C输入的光的一部分返回至输入端口 32A,其他部分被输出至隔离(isolation)端口 32B。作为光I禹合器32,还可以使用2输入2输出的多模干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外部谐振器型半导体激光元件，其中，具有：光放大器；环形谐振器，其与所述光放大器光学结合；第1反射器和第2反射器，它们在光的路径内构成包括所述环形谐振器和所述光放大器的光谐振器；输出光波导路径；以及光耦合器，其使在所述光谐振器内从所述光放大器朝向所述环形谐振器导波的光的一部分向所述输出光波导路径分支。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锡焕，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：
国别省市：