2025-25671 混合変調レーザ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025025671

(43)【公開日】2025-02-21

(54)【発明の名称】混合変調レーザ

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/026 20060101AFI20250214BHJP

   H01S 5/12 20210101ALI20250214BHJP

   G02F 1/035 20060101ALN20250214BHJP

【ＦＩ】

H01S5/026 616

H01S5/12

H01S5/026 618

G02F1/035

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023130691

(22)【出願日】2023-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504157024

【氏名又は名称】国立大学法人東北大学

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153006

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 勇三

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100121669

【弁理士】

【氏名又は名称】本山 泰

(72)【発明者】

【氏名】小林 亘

(72)【発明者】

【氏名】進藤 隆彦

(72)【発明者】

【氏名】八坂 洋

(72)【発明者】

【氏名】横田 信英

【テーマコード（参考）】

2K102

5F173

【Ｆターム（参考）】

2K102AA22

2K102BA02

2K102BB01

2K102BB04

2K102BC04

2K102BD01

2K102CA00

2K102DA04

2K102DB01

2K102DB04

2K102DB08

2K102DC08

2K102EB01

2K102EB02

2K102EB20

2K102EB29

5F173AB13

5F173AB14

5F173AD12

5F173AD19

5F173AH30

5F173AR35

(57)【要約】

【課題】出力変調光の周波数揺らぎを抑制してより容易に周波数応答特性の最適化ができるようにする。
【解決手段】レーザ部１０１からの光出力は、合分波構造１０３により第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂとに分波され、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂを伝搬し、各々で変調される。第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂを伝搬してきた光は、素子端面の反射部１０４で反射され、合分波構造１０３へ入力され、レーザ部１０１の活性層による光導波路へと帰還される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

光導波路構造を備える分布帰還型レーザからなるレーザ部と、
注入される電流の変調により光損失が変調するとともに屈折率が変調する第１変調光導波路と、
注入される電流の変調により光損失が変調するとともに屈折率が変調する第２変調光導波路と、
前記レーザ部からの光出力を前記第１変調光導波路と前記第２変調光導波路とに分波し、前記第１変調光導波路から前記レーザ部への光出力および前記第２変調光導波路から前記レーザ部への光出力を合波する合分波構造と、
前記第１変調光導波路および前記第２変調光導波路の端部に設けられた反射部と
を備える混合変調レーザ。

【請求項2】

請求項１記載の混合変調レーザにおいて、
前記合分波構造は、多モード干渉型光合分波器から構成されている混合変調レーザ。

【請求項3】

請求項１記載の混合変調レーザにおいて、
前記合分波構造は、Ｙ分岐光導波路から構成されている混合変調レーザ。

【請求項4】

請求項１記載の混合変調レーザにおいて、
前記合分波構造は、方向性結合器から構成されている混合変調レーザ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、混合変調レーザに関する。

【背景技術】

【0002】

直接変調型の半導体レーザは、インターネット技術の爆発的な進展に伴って、超大容量の光信号を処理することが不可欠となったデータセンターなどに用いられる低コストな高速光信号発生器として不可欠な光源装置である。直接変調半導体レーザの応答帯域は、その緩和振動周波数で制限を受けるため、高速化には応答帯域の増加が必要である。緩和振動周波数ｆ_rは、半導体レーザの利得定数Ａ_g、キャリア寿命時間τ_s、および光子寿命時間τ_pを用いて、以下の式で表される。

【0003】

【数1】

【0004】

このため、半導体レーザの応答速度向上に向けて、活性層を構成する材料の改良による利得定数の増加や共振器長の短尺化による光子寿命時間の低減に主眼が置かれてきた。しかし、利得定数は物性定数のため飛躍的な改善は難しく、また共振器長を短くすることは素子の発熱の問題で制限を受けるため、その応答帯域は４０ＧＨｚ程度に留まっていた（非特許文献１）。

【0005】

上述した緩和振動周波数による帯域制限を打破する技術として、光子と光子の共鳴現象（光子－光子共鳴、Photon-Photon Resonance；ＰＰＲ）を用いたレーザが提案されている（非特許文献２、非特許文献３）。このレーザは、半導体レーザに外部共振器を設け、設けた外部共振器からの遅延時間を与えられた帰還光とレーザ発振光とのＰＰＲによって、応答特性に第２の共鳴状の感度改善領域を出現させ、帯域拡大を実現している。当該技術を用いることで、１０８ＧＨｚの３ｄＢ帯域を実現した報告がある（非特許文献４）。

【0006】

上記の光子共鳴効果を用いた高速直接変調レーザでは、図９に示すように半導体レーザの直接変調時の応答感度が高変調周波数領域で変調周波数の自乗に反比例して急激に低減する（図９）。このため、光子共鳴効果による第２の共鳴状の感度改善領域を低変調周波数領域に設定すれば帯域拡大には貢献できる（図１０に示す一点鎖線。図中の矢印は帯域拡大量を表す）。しかしながら、これを高い変調周波数領域に設定すると、中間周波数領域に細い点線で示した規格化感度が－３ｄＢとなる値よりも応答感度が劣化する領域が発生し（図１０に示す実線）、十分な帯域拡大が実現できない。

【0007】

この問題を解決する技術として、図１１に示すように、レーザ領域３３１と変調領域３３２とを備える混合変調レーザが提案されている（非特許文献５）。この混合変調レーザは、例えばｎ型の化合物半導体からなる基板３０１の上にレーザ領域３３１および変調領域３３２が形成され、レーザ領域３３１は、レーザ用の活性層３０２を備え、共振器内に形成された回折格子３０３によって単一波長で発振する。

【0008】

変調領域３３２は、光損失変調用の活性層３０４を備える。また、活性層３０２、活性層３０４の上には、ｐ型の化合物半導体からなる半導体層３０５が形成され、レーザ領域３３１、変調領域３３２の各々に、電極３０８，電極３０９が形成されている。また、変調領域３３２の端面には、反射膜３０６が形成され、変調領域３３２を外部共振器としている。活性層３０２への注入電流変調と同時に、外部共振器としても作用する変調領域３３２の活性層３０４への注入電流を変調し、変調領域３３２における光損失を変調している。

【0009】

変調領域３３２における変調では、高変調周波数領域の応答感度の劣化は変調周波数に反比例し、一般的な半導体レーザの応答特性に比べて劣化が少ない。このため、非特許文献５の混合変調レーザでは、その応答特性は図１２に示す実線のように高変調周波数領域で緩やかに低減する特性を実現でき、帯域拡大が実現できる（図１２に示す矢印）。この混合変調レーザでは、変調領域３３２が外部共振器構造としても作用するので、光子共鳴効果による第２の共鳴状の感度改善領域を出現させることができ、当該レーザ構成を導入することで、図１３の実線に示すような応答特性を有し、矢印で示したように帯域拡大を実現した超高速な直接変調可能な半導体レーザが実現できる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】K. Nakahara et al., "112-Gb/s PAM-4 Uncooled (25°C to 85°C) Directly Modulation of 1.3-μm InGaAlAs-MQW DFB BH Lasers with Record High Bandwidth", 45th European Conference on Optical Communication , DOI: 10.1049/cp.2019.1025, ISBN:978-1-83953-185-9, 2019.

【非特許文献2】M. Radziunas et al., "Improving the Modulation Bandwidth in Semiconductor Lasers by Passive Feedback", IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 13, no. 1, pp. 136-142, 2007.

【非特許文献3】T. Uusitalo et al., "Analysis of the photon-photon resonance influence on the direct modulation bandwidth of dual-longitudinal-mode distributed feedback lasers", Optical and Quantum Electronics volume, vol. 49, Article number: 46, 2017.

【非特許文献4】S. Yamaoka et al., "239.3-Gbit/s NET RATE PAM-4 TRANSMISSION USING DIRECTLY MODULATED MEMBRANE LASERS ON HIGH-THERMAL-CONDUCTIVITY SiC", 45th European Conference on Optical Communication, DOI: 10.1049/cp.2019.1022, ISBN:978-1-83953-185-9, 2019.

【非特許文献5】M. Kanno et al., "Measurement of Intrinsic Modulation Bandwidth of Hybrid Modulation Laser", IEEE Photonics Technology Letters, vol. 32, no. 13, pp. 839-842, 2020.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、非特許文献５に示した混合変調レーザでは、変調領域が逆バイアス電圧印加によるバンド端波長の長波長化（フランツケルディシュ効果や量子閉じ込めシュタルク効果）を用いた電界吸収型光導波路による光損失変調を原理として用いている。このため、逆バイアス電圧を印加することで図１４に示すように透過光強度を低減するように光損失を増大できる。

【0012】

しかし、図１５に示すように、逆バイアス電圧の印加により、光損失と同時にチャープパラメータも変化する。チャープパラメータ（α）は、光強度と位相変動を結びつけるパラメータであり、位相変動量Δφは光強度Ｉ、光強度変動量ΔＩを用いてΔφ＝α・ΔＩ／（２Ｉ）と表される。このため、変調領域の光損失を変調すると、強度変動を通して位相も同時に変化してしまい、出力変調光の周波数揺らぎに影響を与え、混合変調レーザのレーザ光が伝搬される光ファイバの伝送特性に大きな影響を及ぼすことが問題であった。

【0013】

さらに、図１６に示すように、変調領域からの帰還光とレーザ領域での発振光との位相差（Δφ）が、混合変調レーザの周波数応答特性に影響を及ぼすため、その帰還光位相を最適状態に制御する必要があるが、非特許文献５の混合変調レーザでは、位相調整領域がなく、レーザチップ温度や注入電流量および変調領域へのバイアス電圧を調整して最適動作条件とする必要があったが、バイアス電圧が周波数応答特性にも影響するため、調整が煩雑であった。

【0014】

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、出力変調光の周波数揺らぎを抑制してより容易に周波数応答特性の最適化ができるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明に係る混合変調レーザは、光導波路構造を備える分布帰還型レーザからなるレーザ部と、注入される電流の変調により光損失が変調するとともに屈折率が変調する第１変調光導波路と、注入される電流の変調により光損失が変調するとともに屈折率が変調する第２変調光導波路と、レーザ部からの光出力を第１変調光導波路と第２変調光導波路とに分波し、第１変調光導波路からレーザ部への光出力および第２変調光導波路からレーザ部への光出力を合波する合分波構造と、第１変調光導波路および第２変調光導波路の端部に設けられた反射部とを備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、レーザ部からの光出力を第１変調光導波路と第２変調光導波路とに分波し、第１変調光導波路からレーザ部への光出力および第２変調光導波路からレーザ部への光出力を合波するので、出力変調光の周波数揺らぎを抑制してより容易に周波数応答特性の最適化ができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１に係る混合変調レーザの構成を示す構成図である。

【図2】図２は、合分波構造１０３を構成する多モード干渉型光合分波器を導波する光の分布を示す分布図である。

【図3】図３は、第１変調光導波路１０２ａの伝搬定数がΔβだけ変化し、第２変調光導波路１０２ｂの伝搬定数が－Δβだけ変化した場合の規格化光損失を示す特性図である。

【図4】図４は、第１変調光導波路１０２ａの伝搬定数をβ_u＝β＋（１＋δ）・Δβ/２だけ変化させ、第２変調光導波路１０２ｂの位相制御用光導波路の伝搬定数をβ_l＝β－（１－δ）・Δβ/２だけ変化させた場合のレーザ部１０１への帰還光強度とチャープパラメータの変化を示す特性図である。

【図5】図５は、混合変調レーザ１００の周波数応答特性を示す特性図である。

【図6】図６は、混合変調レーザ１００の１００Ｇｂ／ｓＮＲＺ信号での動作時のアイ波形を示す特性図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態２に係る混合変調レーザの構成を示す構成図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態３に係る混合変調レーザの構成を示す構成図である。

【図9】図９は、一般的な直接変調型の半導体レーザの周波数応答特性を示す特性図である。

【図10】図１０は、光子共鳴効果を用いた半導体レーザの周波数応答特性を示す特性図である。

【図11】図１１は、従来の混合変調レーザの構成を示す構成図である。

【図12】図１２は、従来の混合変調レーザの周波数応答特性を示す特性図である。

【図13】図１３は、従来の混合変調レーザの周波数応答特性を示す特性図である。

【図14】図１４は、従来の混合変調レーザの電界吸収型光導波路による変調領域の透過光出力強度の逆バイアス電圧依存性を示す特性図である。

【図15】図１５は、従来の混合変調レーザの電界吸収型光導波路による変調領域のチャープパラメータの逆バイアス電圧依存性を示す特性図である。

【図16】図１６は、従来の混合変調レーザにおける、変調領域へのバイアス電圧と、変調領域からの帰還光とレーザ領域での発振光との位相差Δφとの関係を示す特性図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施の形態に係る混合変調レーザについて説明する。

【0019】

［実施の形態１］
はじめに、本発明の実施の形態１に係る混合変調レーザ１００について、図１を参照して説明する。図１は、混合変調レーザ１００を平面視した状態を模式的に示している。混合変調レーザ１００は、レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂ、および合分波構造１０３を備える。レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂ、および合分波構造１０３は、同一の基板の上にモノリシックに集積することができる。

【0020】

レーザ部１０１は、導波路構造を備える分布帰還型レーザであり、共振器内に形成された回折格子１２１によって単一波長で発振する。レーザ部１０１は、第１電極１１１により変調電流が注入され、発振するレーザを変調する。

【0021】

レーザ部１０１は、基板の上に形成された活性層をコアとする光導波路構造とされ、活性層が形成されている領域に回折格子１２１が形成されている。レーザ部１０１を構成する活性層は、バンド端波長が１．５５μｍとなるＩｎＧａＡｌＡｓからなる量子井戸層による多重量子井戸構造とすることができる。この多重量子井戸構造は、量子井戸層を５層とすることができる。レーザ部１０１は、導波方向の長さを１５０μｍとし、活性層の幅（コア幅）は、１．５μｍとすることができる。

【0022】

第１変調光導波路１０２ａは、第２電極１１２ａにより注入される電流の変調により光損失が変調するとともに屈折率が変調する。同様に、第２変調光導波路１０２ｂは、第３電極１１２ｂにより注入される電流の変調により光損失が変調するとともに屈折率が変調する。第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂの各々は、導波方向の長さを１５０μｍとし、コア幅を１．５μｍとすることができる。第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂは、第２電極１１２ａ、第３電極１１２ｂを介した逆バイアス電圧印加によって、電気光学（ポッケルス）効果を通して屈折率を制御する。

【0023】

合分波構造１０３は、レーザ部１０１からの光出力を第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂとに分波し、第１変調光導波路１０２ａからレーザ部１０１への光出力および第２変調光導波路１０２ｂからレーザ部１０１への光出力を合波する。合分波構造１０３は、例えば、多モード干渉型光合分波器から構成することができる（図２）。

【0024】

合分波構造１０３を構成する多モード干渉型光合分波器は、幅１０μｍ、導波方向の長さを１１０μｍとすることができる。また、多モード干渉型光合分波器は、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂの側の出力ポート位置を、多モード干渉型光合分波器の幅方向の中央からそれぞれ±２．５μｍずらした位置に設定し、入力光の光強度を２分岐する３ｄＢカプラとすることができる。

【0025】

また、第１変調光導波路１０２ａおよび第２変調光導波路１０２ｂの端部には、反射部１０４が設けられている。反射部１０４は、反射率９０％以上の高反射コーティング膜などから構成することができる。また、レーザ部１０１の端面（出力端）には、反射防止膜１０５を備えることができる。反射防止膜１０５は、反射率がほぼ０％となる無反射コーティング膜などから構成することができる。

【0026】

レーザ部１０１からの光出力は、合分波構造１０３により第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂとに分波され、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂを伝搬し、各々で変調される。第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂを伝搬してきた光は、素子端面の反射部１０４で反射され、合分波構造１０３へ入力され、レーザ部１０１の活性層による光導波路へと帰還される。合分波構造１０３、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂおよび反射部１０４により、入出力ポートを共通とした反射型マッハツェンダ変調器が構成されている。

【0027】

また、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂは、各々の長さを同じとし、その伝搬定数は同じ値を取る構成としている。

【0028】

第２電極１１２ａと第３電極１１２ｂとへ印加する電圧を、同じ値でかつ符号の異なる構成とするプッシュプル（作動）動作とし、第１変調光導波路１０２ａの伝搬定数がΔβだけ変化し、第２変調光導波路１０２ｂの伝搬定数が－Δβだけ変化した場合の、これらの領域の規格化光損失は、図３に示すようになる。図３において、Ｌは第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂの長さの２倍の値（往復長）となる。

【0029】

第２電極１１２ａ、第３電極１１２ｂに印加する電圧振幅を制御して、電圧が印加される領域の屈折率を制御してΔβＬを制御することで、上述した入出力ポートを共通としたマッハツェンダ変調器の損失を制御でき、混合変調レーザ１００の共振器内部損失を制御することができた。

【0030】

また、図３に示すように、電圧振幅を同一としたプッシュプル動作を行うことでレーザ部１０１へ帰還される光の位相を変化しない状態で帰還が行えることがわかる。さらに、プッシュプル動作時に印加電圧振幅を異なった値とし、第１変調光導波路１０２ａの伝搬定数をβ_u＝β＋（１＋δ）・Δβ/２だけ変化させ、第２変調光導波路１０２ｂの位相制御用光導波路の伝搬定数をβ_l＝β－（１－δ）・Δβ/２だけ変化させることでレーザ部１０１へ帰還される光の位相を制御できる（図４）。なお、δは非対称パラメータである。この制御により、混合変調レーザ１００を最適条件で動作させるために必要な帰還光位相に設定することができ、出力変調光の周波数揺らぎが制御できた。

【0031】

混合変調レーザ１００の周波数応答特性を図５に示す。第１電極１１１および第２電極１１２ａ、第３電極１１２ｂに同時に電気信号を印加して、レーザ部１０１への注入電流変調と、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂの屈折率を変調することによる反射型マッハツェンダ変調器の損失変調を同時に実現している。全素子長が４１０μｍとなっていることを反映して、１２０ＧＨｚ近傍に光子共鳴効果による第２の感度改善ピークが観測でき、混合変調レーザ１００が、１４０ＧＨｚ以上の帯域を有する半導体レーザ光源であることが確認できた。

【0032】

第１電極１１１および第２電極１１２ａ、第３電極１１２ｂに、大振幅１００Ｇｂ／ｓＮＲＺ（non return-to-zero）信号を変調信号として印加した際の出力光アイ波形を図６に示す。図６に示すように、混合変調レーザ１００は、中央のアイ開口部の消光比が３ｄＢ以上ある良好なアイ波形を得ることができた。

【0033】

ところで、レーザ部１０１の回折格子１２１は、位相シフト型回折格子とすることができる。位相シフト型回折格子としてその位相シフト量、位相シフト位置を制御しても、上述同様の特性を得ることができることは言うまでもない。また、上述では、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂの屈折率制御に関して電気光学（ポッケルス）効果を原理とした構造を示したが、電流注入を可能とする構造を導入することでキャリアプラズマ効果による屈折率制御を行える構造としても同様の効果を得ることができることも言うまでもない。

【0034】

さらに、上述では、レーザ部１０１と合分波構造１０３とを直接結合する構造としたが、両者を光導波路で結合する構造としても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、上述では、第１変調光導波路１０２ａのΔβがプラス、第２変調光導波路１０２ｂのΔβがマイナスになる動作を説明したが、これらと逆の動作も可能であることも言うまでもない。

【0035】

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係る混合変調レーザ１００ａについて、図７を参照して説明する。混合変調レーザ１００ａは、レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂ、および合分波構造１０３ａを備える。レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂ、および合分波構造１０３ａは、同一の基板の上にモノリシックに集積することができる。

【0036】

レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂは、前述した実施の形態１と同様である。実施の形態２では、合分波構造１０３ａを、Ｙ分岐光導波路（Ｙ分岐光導波路型光合分波器）から構成した。合分波構造１０３ａによって、レーザ部１０１からの光出力を、第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂとへ、当分に分配することを可能とする３ｄＢカプラ構造とした。例えば、合分波構造１０３ａを構成するＹ分岐光導波路の導波方向の長さは１２０μｍとし、光導波路のコア幅は１．５μｍとすることができる。

【0037】

実施の形態２に係る混合変調レーザ１００ａも、実施の形態１に係る混合変調レーザ１００と同様な特性を得ることができ、良好な高速変調動作特性を実現して、混合変調レーザ１００ａの１００Ｇｂ／ｓＮＲＺ信号での動作を確認することができた。

【0038】

［実施の形態３］
次に、本発明の実施の形態３に係る混合変調レーザ１００ｂについて、図８を参照して説明する。混合変調レーザ１００ｂは、レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂ、および合分波構造１０３ｂを備える。レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂ、および合分波構造１０３ｂは、同一の基板の上にモノリシックに集積することができる。

【0039】

レーザ部１０１、第１変調光導波路１０２ａ、第２変調光導波路１０２ｂは、前述した実施の形態１と同様である。実施の形態３では、合分波構造１０３ｂを、方向性結合器（方向性結合器構造光合分波器）から構成した。合分波構造１０３ｂによって、レーザ部１０１からの光出力を、第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂとへ、当分に分配することを可能とする３ｄＢカプラ構造とした。例えば、合分波構造１０３ｂを構成する方向性結合器においては、光導波路のコア幅を１．５μｍとし、導波路間隔（コア間隔）を１μｍとし、結合器部分の導波方向長さを１４０μｍとすることができる。

【0040】

混合変調レーザ１００ｂにおいて、第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂとの伝搬定数を一致させた場合には、反射型マッハツェンダ変調器構造からの帰還光が合分波構造１０３ｂを構成する方向性結合器の一方の光導波路へ結合してしまう。このため、第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂとの初期伝搬定数差を、ΔβＬ＝πとすることが重要となる。

【0041】

また、第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂにおける変調時に、損失となる光成分が合分波構造１０３ｂを構成する方向性結合器の一方の光導波路へ結合するため、これを無反射状態で外部に取り出す必要がある。このため、合分波構造１０３ｂを構成する方向性結合器の一方の光導波路には、平面視で斜め構造の光出射導波路１０６を接続した。光出射導波路１０６は、混合変調レーザ１００ｂの導波方向に平行な素子端面に終端している。

【0042】

混合変調レーザ１００ｂの素子端面への光出射導波路１０６の入射角度を７°とすることで、残留反射率を１０^-4にまで低減することができた。また、光出射導波路１０６の出射端面に反射防止膜を設けることで、さらな反射率の低減が可能となる。出射端面に反射防止膜を設けた光出射導波路１０６を用いることで、第１変調光導波路１０２ａと第２変調光導波路１０２ｂにおける損失分の光成分を、出射面での反射なしに外部へ取り出すことができる。これにより、レーザ部１０１への混入成分を十分に低減することに成功し、良好な高速変調動作特性を実現して、混合変調レーザ１００ｂの１００Ｇｂ／ｓＮＲＺ信号での動作を確認することができた。

【0043】

以上に説明したように、本発明によれば、レーザ部からの光出力を第１変調光導波路と第２変調光導波路とに分波し、第１変調光導波路からレーザ部への光出力および第２変調光導波路からレーザ部への光出力を合波するので、出力変調光の周波数揺らぎを抑制してより容易に周波数応答特性の最適化ができるようになる。

【0044】

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

【符号の説明】

【0045】

１００…混合変調レーザ、１０１…レーザ部、１０２ａ…第１変調光導波路、１０２ｂ…第２変調光導波路、１０３…合分波構造、１０４…反射部、１０５…反射防止膜、１１１…第１電極、１１２ａ…第２電極、１１２ｂ…第３電極、１２１…回折格子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】