波长可调谐激光器制造技术

本发明专利技术提供一种能够降低消耗功率、工作稳定的波长可调谐激光器。波长可调谐激光器（１０）具有：多重环形谐振器（２０）；与环形谐振器（２１）连接的输入输出侧波导（１１）；与环形谐振器（２２）连接的反射侧波导（１２）；形成有多重环形谐振器（２０）、输入输出侧波导（１１）和反射侧波导（１２）的ＰＬＣ衬底（１３）；设在反射侧波导（１２）中的高反射膜（１４）；经由抗反射膜（１５）与输入输出侧波导（１１）连接的ＳＯＡ（１６）；设在用于波长调谐的环状波导（２２ａ）上的ＰＬＣ衬底（１３）的表面上，并向用于波长调谐的环状波导（２２ａ）供热的膜状加热器（２２ｈ）；抑制从膜状加热器（２２ｈ）供给的热量向除了用于波长调谐的环状波导（２２ａ）的ＰＬＣ基板（１３）传导的隔热槽（２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有用于检测波长的波长监视器的带波长监视器的波长可调谐激光器(以下简称为“波长可调谐激光器”)等，所述波长可调谐激光器可用于例如WDN(Wavelength Division Multiplexing，波分复用)传输系统等。
技术介绍
随着宽带时代的到来，为了有效利用光纤，可用单个系统进行多个光波长的通信的WDN传输系统被广泛引入。最近，能够复用数十个光波长进行更高速传输的DWDM装置(dense wavelength division multiplexingdevice，密集波分复用装置)得到了广泛利用。随之，在各个WDM传输系统中需要与每个光波长对应的光源，并且随着高复用，所需要光源的数量大大增加。尤其最近，为了商业化应用而对在每个节点加入/取出(Add/Drop)任意波长的ROADM(reconfigurable optical add/dropmultiplexers，可重构光分插复用器)进行研究。若引入该ROADM系统，则除了能够扩大波长复用的传输容量以外，还能够通过改变波长来进行光路切换，因此光网络的自由度显著提高。作为WDM传输系统用的光源，目前为止，单纵模振荡的DFB-LD(Distributed feedback laser diode，分布反馈半导体激光器)由于便于使用且可靠性高而一直被广泛使用。在DFB-LD中，在整个谐振器区域形成有深30nm左右的衍射光栅，从而能够在与衍射光栅周期和等效折射率的两倍的乘积相对应的波长获得稳定的单纵模振荡。但是在DFB-LD中，由于不能在振荡波长的宽广范围内进行调谐，所以对于每个ITU(internationaltelecommunication union，国际电信联盟)网格使用仅波长不同的产品来构成WDM传输系统。因此，由于需要使用波长各不相同的产品，所以造成货架管理成本的增加，或需要用于应付故障的剩余存货。此外，若在根据波长切换光路的ROADM中使用通常的DFB-LD，则波长范围的可调谐幅度被限制在通过温度变化而改变的3nm左右。因此，难以构成对积极使用波长资源的ROADM的特长有效利用的光网络。为了克服上述目前的DFB-LD所具有的问题，并能够在宽广的波长范围内实现单纵模振荡，对波长可调谐激光器进行了深入研究。下面，通过从下述非专利文献1详细说明的内容中举出几个示例来说明现有的波长可调谐激光器。波长可调谐激光器大致可分为两种类型，即，在激光元件内设置可调谐波长机构的类型和在激光元件外设置可调谐波长机构的类型。在前一类型中，提出有将产生增益的有源区域和由衍射光栅产生反射的DBR区域形成在同一激光元件内的DBR-LD(Distributed Bragg reflectorLaser diode，分布反馈半导体激光器)。该DBR-LD的波长可调谐范围最高为10nm左右。另外，还提出有将产生增益的有源区域和从前后方夹住该有源区域的DBR区域形成在同一激光元件内的、使用不均匀衍射光栅的DBR-LD。在前方和后方的DBR区域中，由不均匀衍射光栅产生大量的反射峰值，且反射峰值的间隔在前方和后方仅错开一点点。由于通过该构造能够获得所谓的“微调效应”，所以可实现极宽的波长调谐范围。在该使用不均匀衍射光栅的DBR-LD中能够实现超过100nm的波长调谐动作和40nm的准连续波长调谐动作。另一方面，在后一类型中，提出有使设在激光元件外的衍射光栅旋转从而使特定波长的光返回激光元件的波长可调谐激光器。此外，在这种波长可调谐激光器中需要逐次监视振荡波长的机构。以往，将校准器等具有波长选择性能的部件引入模块内，并利用其进行振荡波长的监视。非专利文献1小林功朗著，“光集積デバイス(光集成器件)”、第一版第二次印刷，共立出版株式会社、2000年12月，p.104-122。然而，虽然在以往的波长可调谐激光器中，至今为止提出了多种构造，但由于存在发生跳模、波长控制方法复杂、抗振性弱、元件增大而带来的价格升高等缺点，所以难以实际应用的状况一直没有改变。在DBR-LD中，通过向DBR区域注入载流子，使该部分的折射率发生变化，从而实现波长调谐操作。因此，由于电流注入造成结晶缺陷增加，于是折射率相对于电流注入的变化比率显著变动，所以难以长期维持固定波长的激光振荡。此外，以现有的化合物半导体的加工技术，不可能进行两英寸以上的加工。因此，在由于变得复杂而尺寸变大的激光元件中，难以在目前的基础上降低价格。另一方面，在将可调谐波长的机构设在激光元件外的结构中，由于振动而易于发生振荡模跳变，因此为了避免这种情况需要大型的抗震机构。因此导致模块尺寸的增大以及价格的上升。此外，为了监视振荡波长，例如除了需要校准仪还需要光接收元件等很多的光学部件，因此由于组装而导致成本上升。此外，在以往一直进行的利用透镜将激光出射面和校准仪空间耦合的方法中，由于校准仪的微小的位置偏移而导致波长准确性的变动。因此，校准仪需要高精度的安装技术，从而对其进行组装成为成本上升的原因。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，提供一种能够克服在实际应用中成问题的现有波长可调谐激光器的技术问题，实现高可靠性、高性能、低价格且低消耗功率、动作稳定等的波长可调谐激光器。本专利技术的波长可调谐激光器具有多重环形谐振器，其由具有互不相同的光程的用于波长调谐的环状波导和用于波长固定的环状波导构成的多个环形谐振器通过光学耦合单元连接而成；输入输出侧波导，其一端经由光学耦合单元与多个环形谐振器中的一个连接；反射侧波导，其一端通过光学耦合单元与多个环形谐振器的另一个连接；衬底，其形成有多重环形谐振器、输入输出侧波导和反射侧波导；光反射单元，其设在反射侧波导的另一端；光输入输出单元，其光输入输出端与输入输出侧波导的另一端连接；供热单元，其设在用于波长调谐的环状波导上的衬底的表面上，并向用于波长调谐的环状波导供热；以及热传导抑制单元，用于抑制从供热单元供给的热量向除了用于波长调谐的环状波导的衬底传导。从光输入输出单元射出的光经过光输入输出端→输入输出侧波导→光学耦合单元→多重环形谐振器→光学耦合单元→反射侧波导→光反射单元→反射侧波导→光学耦合单元→多重环形谐振器→光学耦合单元→输入输出侧波导→光输入输出端这一路径返回。该返回光在具有多重环形谐振器的谐振波长时最强。其理由是，由于构成多重环形谐振器的各个环形谐振器的FSR(free spectral range，自由光谱范围)稍有不同，所以在各环形谐振器所产生的反射(透过)的周期性变化一致的波长(谐振波长)上，产生更大的反射。然后，由于周期一致的波长随着各环形谐振器的圆周长度和波导折射率的变化而大幅改变，所以可以得到高效率的波长调谐操作。该波导折射率能够由于热光学效应而改变。所谓热光学效应，就是材料的折射率由于受热而增加的想象，通常，什么样的材料都具有该特性。因此，利用多个环形谐振器的温度特性，也就是通过从供热单元向用于波长调谐的环状波导供热，能够使多重环形谐振器的谐振波长变化。这样，在本专利技术中，将多个圆周略有不同的环形谐振器串连连接，从而构成多重环形谐振器，由此产生的微调效应得到了巧妙利用。此时，热传导抑制单元抑制从供热单元供给的热量向除了用于波长调谐的环状波导的衬底传导。其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长可调谐激光器，其特征在于，具有：多重环形谐振器，其组合了多个环形谐振器；　输入输出单元，用于对所述多重环形谐振器输入输出光信号；反射单元，用于将从所述多重环形谐振器输出的光信号反射，从而使所述光信号返回到所述多重环形谐振器；衬底，其形成有所述多重环形谐振器；供热单元，其设于所述衬底上，用于向所述多个环形谐振器供热，从而控制这些环形谐振器的谐振波长；以及热传导抑制单元，用于将所述供热单元提供的热量只限制在所述多个环形谐振器中的特定环形谐振器中，并阻断向其余环形谐振器的供热。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山崎裕幸，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]