WO2014129613A1 - 光増幅器及びレーザ発振器 - Google Patents

光増幅器及びレーザ発振器 Download PDF

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WO2014129613A1
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laser
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太田　猛史
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カナレ電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an optical amplifier that amplifies light, and more particularly to a semiconductor optical amplifier.
  • the present invention relates to a semiconductor laser, and more particularly to a semiconductor laser that oscillates a plurality of wavelengths simultaneously, a semiconductor laser that can control the polarization state of oscillation light, and a semiconductor laser that can change the wavelength.
  • the present invention relates to a high-power semiconductor optical amplifier and a high-power semiconductor laser.
  • the present invention relates to an erbium-doped optical fiber amplifier, and more particularly to an excitation light source for an erbium-doped optical fiber amplifier.
  • the present invention relates to a Raman optical amplifier, and more particularly to a pumping light source of a Raman optical amplifier.
  • the present invention relates to wavelength conversion using four-wave mixing waves, and more particularly to an excitation light source for four-wave mixing wave wavelength conversion.
  • Patent Document 1 discloses a technique for constructing a high-power semiconductor optical amplifier by connecting a plurality of semiconductor optical amplifiers in parallel by a tree-shaped optical coupler (see FIG. 3 of the same document).
  • a technique using a multi-mode interferometer (MMI) type optical coupler instead of a tree-like optical coupler is disclosed (see FIG. 4).
  • MMI multi-mode interferometer
  • Patent Document 2 discloses a method of synchronously oscillating a plurality of semiconductor lasers.
  • Patent Document 3 discloses a semiconductor laser that simultaneously oscillates light of a plurality of wavelengths using an arrayed waveguide diffraction grating (AWG) (see FIG. 12 of the same document).
  • AWG arrayed waveguide diffraction grating
  • Patent Document 4 discloses a method of controlling the polarization direction of laser light by combining the output light of two semiconductor lasers using a mode splitter having a function of selectively branching TE mode light and TM mode light. Is disclosed (see FIG. 4).
  • Patent Document 5 discloses a technique for realizing equalization (gain flattening) of optical signal intensity using a Mach-Zehnder type optical filter formed using a waveguide (FIGS. 1 and 4 in the same document). reference).
  • Patent Document 6 discloses a technique for changing the wavelength characteristics of an arrayed waveguide diffraction grating by providing a fan-shaped heating and cooling means on the arrayed waveguide diffraction grating (see FIG. 5 of the same document).
  • Patent Document 7 discloses a technique for mounting a phase-locked semiconductor laser array in a junction side down manner.
  • Patent Document 8 discloses a horizontal cavity surface emitting laser in which a reflecting mirror inclined with respect to a substrate and a semiconductor multilayer film reflecting mirror are combined. Also disclosed is a method for extracting light by providing an opening on the back surface of the substrate.
  • Patent Document 9 discloses a method of mounting a semiconductor laser having an optical passive region by projecting from a heat sink.
  • Patent Document 10 discloses a relationship between design error and excess loss of a multimode interferometer type optical coupler.
  • Patent Document 11 discloses a structure of a horizontal cavity surface emitting laser. A window structure using an InP buried layer is also disclosed.
  • Patent Document 12 discloses a structure of an optical amplification type arrayed waveguide diffraction grating. A window structure using a buried layer is also disclosed.
  • Patent Document 13 discloses a semiconductor laser array configured using an active multimode interferometer type optical coupler.
  • Patent Document 14 discloses disordering of quantum wells using SiO 2 caps and rapid thermal annealing.
  • Patent Document 15 discloses a semiconductor laser using a waveguide filter.
  • Patent Document 16 discloses a semiconductor laser constructed by combining a fundamental mode waveguide and a multimode waveguide.
  • Non-Patent Document 1 discloses a semiconductor laser array configured using an active multimode interferometer type optical coupler.
  • Non-Patent Document 2 discloses another structure of a semiconductor laser array configured using an active multimode interferometer type optical coupler.
  • Non-Patent Document 3 discloses a high-power semiconductor laser using an InGaAsP / GaAs material.
  • the technique using the tree-shaped optical coupler disclosed in Patent Document 1 has a drawback that the installation area required for the tree-shaped optical coupler increases as the number of semiconductor optical amplifiers arranged in parallel increases.
  • the length of the optical path passing through each semiconductor optical amplifier is not equal, so that interference occurs, and as a result, there is a problem that the optical amplification characteristic has wavelength dependency. there were.
  • an optical amplifier in order to solve the above problems, includes n optical amplifying elements, a first optical coupler, and a second optical coupler, and each optical amplifying element includes a first optical amplifying element.
  • the optical path length of the optical amplifying element of the jth optical amplifying element is LAj
  • the jth optical amplifying element and the first optical coupler are connected to the first optical coupler and the second optical coupler via the optical waveguide.
  • LIj is the effective optical path length of the optical waveguide connecting the first and second optical couplers and the effective optical path length of the optical waveguide connecting the second optical coupler is LOj.
  • LIj + LOj + LAj K However, 1 ⁇ j ⁇ n, n ⁇ 2, and K is a constant.
  • the phase matching condition can be satisfied, the wavelength dependence does not occur in the optical amplification characteristics.
  • the degree of freedom in designing the optical waveguide circuit is improved, and a more compact optical circuit can be realized.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor optical amplification element 7 and an optical waveguide 10.
  • FIG. It is the schematic which shows the structure of the semiconductor optical amplifier of the 2nd Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the semiconductor optical amplifier of the 3rd Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the semiconductor optical amplifier of 4th Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the laser oscillator of 5th Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the laser oscillator of 6th Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the laser oscillator of 7th Example of this invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a structure of a wavelength control electrode unit 131.
  • FIG. It is the schematic which shows the example of mounting of the laser oscillator of 8th Example of this invention. It is the schematic which shows the structure of the wavelength control electrode part 131 in the 9th Example of this invention. It is the schematic which shows the laser oscillator of 10th Example of this invention. It is the schematic which shows the laser oscillator of the 11th Example of this invention. It is the schematic which shows the laser oscillator of 12th Example of this invention. It is the schematic which shows another structure of the laser oscillator of 12th Example of this invention.
  • FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the structure of the light output terminal 584, where FIG. 5A is a top view, FIG. 5B is a cross-sectional view along CC ′, and FIG. It is a figure (bottom view). It is a perspective view which shows a mode that the output light 597 is taken out. It is a figure which shows another structure of the optical output terminal 584, (a) is a top view, (b) is CC 'sectional drawing. It is the schematic which shows the optical integrated circuit 600 of the 32nd Example of this invention.
  • FIG. 5A and 5B are diagrams showing the structure of the light output terminal 584, where FIG. 5A is a top view, FIG. 5B is a cross-sectional view along CC ′, and FIG. It is a figure (bottom view). It is a perspective view which shows a mode that the output light 597 is taken out. It is a figure which shows another structure of the optical output terminal 584, (a) is a top view, (
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an optical integrated circuit element 601 , wherein (a) is a top view, (b) is an enlarged view (top view) in the vicinity of an end 616, and (c) is a DD ′ sectional view. It is the schematic which shows the ring-shaped optical waveguide circuits 602 and 603.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a state in which output light 597 is taken out, (a) is an assembly diagram of the optical integrated circuit 600 to the heat sink 598, and (b) shows a coupling optical system of the output light 597 and the single mode optical fiber 610. It is a perspective view.
  • Is a schematic view of a laser oscillator 620 of the thirty-third embodiment of the present invention (a) top view of Waso, (b) a flat cavity surface E-E 'sectional view of a light emitting laser 622, ( c) is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627; It is the bottom view which looked at the laser oscillator 620 from the back surface side. It is a perspective view which shows a mode that the output light 634 is taken out. It is a bottom view which shows the laser oscillator 640 which is a modification of the 33rd Example. 2 is a cross-sectional view showing horizontal cavity surface emitting lasers 650 and 660.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing horizontal cavity surface emitting lasers 650 and 660.
  • FIG. 1A shows the configuration of the semiconductor optical amplifier according to the first embodiment of the present invention.
  • Semiconductor optical amplifying elements 7, 8, 9 and optical couplers 3, 13 are provided on a semiconductor substrate 17, and these elements are mutually connected by optical waveguides 2, 4, 5, 6, 10, 11, 12, 14. It is connected. Further, the semiconductor substrate 17 is provided with an end face 18 and an end face 19 each having a low reflectance coating. Due to the low reflectance coating, the reflectance of the end face 18 and the end face 19 is almost zero.
  • the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, and 9 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 2, 4, 5, 6, 10, 11, 12, and 14 also operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the input optical signal 1 is guided to the optical waveguide 2. After passing through the optical waveguide 2, the optical signal is incident on the optical coupler 3, then divided into three parts, and branches to the optical waveguides 4, 5, 6. The three branched optical signals are guided to the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, and 9, respectively.
  • the amplified optical signal passes through the optical waveguides 10, 11, and 12, is combined by the optical coupler 13, and is output as the output optical signal 15 through the optical waveguide 14.
  • the input optical signal 1 is supplied from an optical fiber (not shown) and enters the optical waveguide 2 via a lens (not shown).
  • the output optical signal 15 is coupled to an optical fiber (not shown) via a lens (not shown).
  • the optical coupler 3 has an optical coupler structure known as a multi-mode interferometer (MMI) type. As shown in FIG. 1B, the signal from the optical waveguide 2 operating in the single transverse mode is in one end in the multimode interferometer 16 and enters a plurality of transverse mode states (multimode state). It is then branched into three optical waveguides 4, 5, 6 that operate in a single transverse mode. All branched optical signals propagate in a single transverse mode.
  • the optical coupler 13 is also a multimode interferometer type optical coupler similar to the optical coupler 3. As shown in FIG.
  • signals from the three optical waveguides 10, 11, and 12 operating in a single transverse mode are in a multimode interferometer 16 at one end and in a plurality of transverse mode states. It is then merged into an optical waveguide 14 that operates in a single transverse mode. The combined optical signal propagates in a single mode. When the phase matching condition is satisfied, no loss occurs in the optical coupler 13.
  • the present invention comprises n semiconductor optical amplifying elements, a first optical coupler (optical coupler 3), and a second optical coupler (optical coupler 13).
  • the optical waveguide length (input side optical path length) from the coupler 3 to the semiconductor optical amplification element is LIj
  • the waveguide length (output side optical path length) from the semiconductor optical amplification element to the optical coupler 13 is LOj
  • the optical path length of the semiconductor optical amplification element When LAj is set, part or all of the lengths of LIj are different from each other and satisfy the following formula (1).
  • LIj + LOj + LAj K (1)
  • 1 ⁇ j ⁇ n, and K is a constant.
  • LIj, LOj, LAj, and K are effective optical path lengths considering the refractive index.
  • the optical waveguides are ordered so as to be longer.
  • Formula (1) represents the phase matching condition. That is, the effective optical path lengths in the respective paths from the optical coupler 3 (branch point) to the optical coupler 13 (confluence point) through different semiconductor optical amplifying elements are all equal. As a result, since the phase matching condition is satisfied at all wavelengths, the wavelength dependence does not appear in the propagation characteristics.
  • the optical path length LAj of the semiconductor optical amplifier can be designed to be a constant value regardless of the value of j. Under this condition, a part or all of the effective waveguide length (input side optical path length) LIj from the optical coupler 3 to each semiconductor optical amplifying element is different from each other.
  • the lengths of the optical waveguides 4, 5, 6, 10, 11, and 12, L4, L5, L6, L10, L11, and L12 have a relationship represented by the following formula.
  • the formula (2) can be regarded as a special example of the formula (1). Note that the optical path lengths of the optical amplifying elements are all equal, and the influence is excluded from the mathematical expressions (2), (3), and (4).
  • the present invention is characterized in that the length of part or all of the optical waveguide on the input side is different from each other while satisfying the condition of the formula (1).
  • the (input side) optical waveguides 4, 5, and 6 include arc-shaped portions, and the arc-shaped portions are similar.
  • the shape of the circuit portion including the (output side) optical waveguides 10, 11, and 12 is horizontally reversed and vertically reversed with respect to the optical waveguides 4, 5, and 6.
  • the area occupied by the optical coupler and the optical waveguide circuit on the semiconductor substrate 17 can be reduced as compared with the case where the tree-shaped optical coupler is used.
  • Equations (3) and (4) can be rewritten as follows. LI1>LI2>...>LIj>...> LIn (5) LO1 ⁇ LO2 ⁇ ... ⁇ LOj ⁇ ... ⁇ LOn (6)
  • the phase matching condition is established by making all the optical paths of the optical waveguides on the input side (or output side) of the semiconductor optical amplifier element equal.
  • the design of the optical waveguide circuit is restricted, and it is difficult to reduce the circuit installation area.
  • the length of a part or all of the input-side optical waveguide is different while keeping the sum of the distance of the input-side optical waveguide and the output-side optical waveguide of a certain semiconductor optical amplification element constant. Therefore, the degree of freedom in designing the optical waveguide circuit is improved, and a more compact optical waveguide circuit can be realized.
  • the plurality of semiconductor optical amplifying elements operate in parallel to amplify the light, so that the maximum optical output can be improved. Further, even if some of the plurality of semiconductor optical amplifier elements are lost, the optical amplification function is not lost immediately, which is advantageous in terms of reliability. In this configuration, the signal light is added coherently, whereas the ASE light from each semiconductor optical amplification element is random in phase and is added in terms of power. For this reason, the noise figure is equivalent to a single semiconductor optical amplifier.
  • the laser oscillator can be configured by modifying the semiconductor optical amplifier of this embodiment.
  • laser oscillation can be realized by providing end faces 26 and 27 having appropriate reflectivity in place of the end faces 18 and 19 to which the low reflectivity coat is applied.
  • the moderate reflectance refers to a reflectance of about 40% used for the end face of a Fabry-Perot type semiconductor laser. Further, it is possible to adopt a configuration in which the end face 27 is coated with a high reflectivity (98%) and the end face 26 is coated with a low reflectivity (5%) to take out the laser light from the optical waveguide 2 side.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional structure of the semiconductor optical amplifying element 7 and the optical waveguide 10.
  • FIG. 2B shows a cross-sectional view of the semiconductor optical amplifying element 7 shown in FIG.
  • FIG. 2C shows a YY ′ cross-sectional view of the optical waveguide 10.
  • the semiconductor optical amplifying element 7 is based on an embedded hetero semiconductor laser structure based on InGaAsP / InP.
  • an n-InP clad layer 40, an active layer 39, and a p-InP clad layer 34 are provided on an InP substrate 31.
  • a p-InP current blocking layer 32 and an n-InP current blocking layer 33 are provided.
  • a p-InGaAsP cap layer 35 and an Au alloy electrode 36 are provided above the p-InP cladding layer 34.
  • an Au alloy electrode 37 is provided on the lower surface of the InP substrate 31. This element structure and its manufacturing method are known.
  • the optical waveguide 10 is based on a ridge type optical waveguide structure.
  • the optical waveguide 10 includes an undoped InP clad layer 41, an undoped InGaAsP core layer 42, and an undoped InP clad layer 43.
  • a SiO2 passivation layer 44 is provided.
  • a ridge type optical waveguide is formed by dry etching. Thereby, the waveguide region 45 is formed. This element structure and its manufacturing method are known.
  • end face 18 and the end face 19 to which the low reflectance coating is applied it is possible to use a SiO2 / Si-based or SiO2 / SiN-based multilayer coating. Such coatings are known.
  • junction side down up side down
  • TEC Thermo Electric Cooler
  • a heat sink laminated with the Au alloy electrode 36 side in FIG.
  • This structure is excellent in heat dissipation, and a high-power semiconductor optical amplifier can be realized. Even when used as a semiconductor laser oscillator, a junction side-down structure can be used.
  • the center operating wavelength of the semiconductor optical amplifying element is set to 1550 nm, it goes without saying that the present invention is not limited to a specific operating wavelength. Moreover, there is no specific limitation on the material forming the semiconductor optical amplifying element and the optical waveguide.
  • the semiconductor optical amplifying element configured on the semiconductor substrate has been described as an example.
  • the present invention is not limited to the semiconductor optical amplifying element.
  • a similar configuration may be constructed using a rare earth-doped optical waveguide formed on a glass substrate.
  • an optical fiber amplifier may be used for optical amplification and an optical fiber may be used as one form of the optical waveguide.
  • FIG. 3 shows the configuration of the semiconductor optical amplifier according to the second embodiment of the present invention. Elements having the same structure as in the first embodiment are given the same reference numerals as in FIG.
  • Semiconductor optical amplifying elements 7, 8, 9 and optical couplers 3, 25 are provided on a semiconductor substrate 17, and these elements are interconnected by optical waveguides 2, 4, 5, 6, 22, 23, 24, 14. Has been. Further, the semiconductor substrate 17 is provided with an end face 18 provided with a low reflectance coating. Due to the low reflectance coating, the reflectance of the end face 18 is almost zero.
  • the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, and 9 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 2, 4, 5, 6, 22, 23, 24, and 14 also operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 4, 5, and 6 include arc-shaped portions, and the arc-shaped portions are similar.
  • the shape of the circuit portion including the (output side) optical waveguides 22, 23, and 24 is reversed from that of the optical waveguides 4, 5, and 6.
  • the optical coupler 25 is also a multimode interferometer type optical coupler, and its structure is shown in FIG. Signals from the three optical waveguides 22, 23, and 24 operating in a single transverse mode are once in a multimode state in the multimode interferometer 16. Then, it is merged into one optical waveguide 14 that operates in a single transverse mode. Also in this case, if the phase matching condition is satisfied, no loss occurs, and the combined optical signal propagates through the optical waveguide 14 in a single transverse mode.
  • the phase matching condition is satisfied only at a specific wavelength, and the propagation characteristic of the optical signal has wavelength dependency.
  • the semiconductor device includes n semiconductor optical amplifying elements, a first optical coupler (optical coupler 3), and a second optical coupler (optical coupler 25).
  • the optical waveguide length from the optical coupler 3 to the semiconductor optical amplifier is LIj
  • the waveguide length from the semiconductor optical amplifier to the optical coupler 13 is LOj
  • Equation (9) 1 ⁇ j ⁇ n, n ⁇ 2, and C is a constant.
  • Lij, LOj, LAj, and C are effective optical path lengths considering the refractive index.
  • j the optical waveguide connected to the optical coupler 3 becomes longer. The order is given.
  • Equation (9) has the same relationship as the effective optical path length of each arm of an arrayed waveguide grating (AWG). That is, the optical path length passing through the j + 1th semiconductor optical amplifier element is longer by a certain value C than the optical path length passing through the jth semiconductor optical amplifier element.
  • AMG arrayed waveguide grating
  • the semiconductor optical amplifier shown in FIG. 3 has an advantage of functioning as a device in which the optical amplifier and the wavelength filter are integrated.
  • the laser oscillator can be configured by modifying the semiconductor optical amplifier of this embodiment.
  • laser oscillation can be realized by providing an end face 26 having an appropriate reflectivity instead of the end face 18 provided with the low reflectivity coat.
  • the characteristic as the wavelength filter as described above has an advantage that it can be applied to oscillate only light of a specific wavelength.
  • FIG. 4 shows the configuration of the semiconductor optical amplifier according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical coupler 50 is used in place of the optical coupler 25 in the configuration of the second embodiment.
  • FIG. 4A shows the overall configuration of this embodiment, and
  • FIG. 4B shows the configuration of the optical coupler 50.
  • the optical coupler 50 is a multi-input multi-output multi-mode interferometer type optical coupler, and has the same structure as the optical coupler used for the arrayed waveguide diffraction grating.
  • Optical signals from the optical waveguides 22, 23, and 24 enter a multimode state by the multimode interferometer 57 and branch to the optical waveguides 51, 52, and 53.
  • light of different wavelengths is coupled to each of the optical waveguides 51, 52, 53, and the optical coupler 50 operates as a wavelength multiplexer.
  • the output lights 54, 55, and 56 having different wavelengths guided by the optical waveguides 51, 52, and 53 are emitted to the outside of the substrate 17. And it couple
  • the configuration shown in FIG. 4 functions as a device combining an optical amplifier and a wavelength multiplexing device.
  • the laser oscillator can be configured by modifying the semiconductor optical amplifier of this embodiment.
  • laser oscillation can be realized by providing an end face 26 having an appropriate reflectivity in place of the end face 18 provided with the low reflectivity coat.
  • the characteristics of the wavelength multiplexer as described above have the advantage that it can be applied to simultaneously oscillate a plurality of wavelengths.
  • output light 54, 55, 56 with different wavelengths is output from the optical waveguides 51, 52, 53.
  • output lights 54, 55, and 56 having different lengths are multiplexed and output from the optical waveguide 2.
  • FIG. 5 shows the configuration of the laser oscillator of the fourth embodiment of the present invention.
  • Semiconductor optical amplification elements 7, 8, 9 and an optical coupler 3 are provided on a semiconductor substrate 17, and these elements are interconnected by optical waveguides 2, 4, 5, 6.
  • the semiconductor substrate 17 is provided with end faces 26 and 60 having appropriate reflectivity.
  • the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, and 9 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 2, 4, 5, and 6 also operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • a light reflecting means is provided at one end of the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, and 9.
  • the light reflecting means is the end face 60 having an appropriate reflectance.
  • the present embodiment is composed of n semiconductor optical amplifying elements and an optical coupler (optical coupler 3).
  • Equation (10) 1 ⁇ j ⁇ n, n ⁇ 2, and C is a constant.
  • LIj, LAj, and C are effective optical path lengths considering the refractive index.
  • Equation (10) has the same relationship as the effective optical path length of each arm of the arrayed waveguide diffraction grating. That is, the optical path length passing through the j + 1th semiconductor optical amplifier element is longer by a certain value C than the optical path length passing through the jth semiconductor optical amplifier element.
  • Such a relationship causes a phase matching condition similar to that of the diffraction grating, and therefore the phase matching condition is established only at a specific wavelength (accurately, a wavelength group).
  • the above relationship is almost the same as that described in the second embodiment.
  • FIG. 5 the configuration shown in FIG. 5 will be referred to as a reflective arrayed waveguide diffraction grating.
  • FIG. 6 shows the configuration of the laser oscillator of the fifth embodiment of the present invention.
  • semiconductor optical amplifying elements 72 and 73, an asymmetric optical coupler 71, and an optical waveguide 74 are provided on a semiconductor substrate 70. Further, the semiconductor substrate 70 is provided with end faces 75 and 76 each having an appropriate reflectance.
  • the semiconductor optical amplifying elements 72 and 73 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the asymmetric optical coupler 71 and the optical waveguide 74 also operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • asymmetric optical coupler 71 In the asymmetric optical coupler 71, only the TM mode light is coupled to the semiconductor optical amplifying element 72, and only the TE mode light is coupled to the semiconductor optical amplifying element 73.
  • the optical waveguide 74 guides both TM mode light and TE mode light.
  • Such an asymmetric optical coupler is also known as a mode splitter and is well known. This asymmetric optical coupler is different from an optical coupler (loosely coupled optical coupler) having an asymmetric branching ratio.
  • the optical waveguide 74, the asymmetric optical coupler 71, and the semiconductor optical amplifying element 72 are coupled to oscillate TM mode light.
  • the optical waveguide 74, the asymmetric optical coupler 71, and the semiconductor optical amplifying element 73 are coupled to oscillate TE mode light.
  • the output light 77 from the optical waveguide 74 includes both TE mode light and TM mode light.
  • the output light 78 of the semiconductor optical amplifying element 72 consists only of TM mode light
  • the output light 79 of the semiconductor optical amplifying element 73 consists only of TE mode light.
  • the intensity of the TE mode light and the TM mode light can be changed.
  • the end face 76 having an appropriate reflectivity is a common reflecting means for the two semiconductor optical amplifying elements 72 and 73, but this is not essential. Separate reflecting means may be provided for the semiconductor optical amplifying elements 72 and 73.
  • a semiconductor optical amplification element 81 an asymmetric optical coupler 71, an optical waveguide 82, and an optical waveguide 83 are provided on a semiconductor substrate 70.
  • a semiconductor optical amplification element 81 an asymmetric optical coupler 71, an optical waveguide 82, and an optical waveguide 83 are provided on a semiconductor substrate 70.
  • the semiconductor optical amplifying element 81, the asymmetric optical coupler 71, and the optical waveguide 82 are coupled to oscillate TM mode light.
  • the semiconductor optical amplifying element 81, the asymmetric optical coupler 71, and the optical waveguide 83 are coupled to oscillate TE mode light.
  • the output light 84 from the semiconductor optical amplifier 81 includes both TE mode light and TM mode light.
  • the output light 85 of the optical waveguide 82 consists only of TM mode light
  • the output light 86 of the optical waveguide 83 consists only of TE mode light.
  • a semiconductor optical amplification element 81 an asymmetric optical coupler 71, a semiconductor optical amplification element 72, and a semiconductor optical amplification element 73 are provided on a semiconductor substrate.
  • the semiconductor optical amplifying element 81, the asymmetric optical coupler 71, and the semiconductor optical amplifying element 72 are coupled to oscillate TM mode light.
  • the semiconductor optical amplifying element 81, the asymmetric optical coupler 71, and the semiconductor optical amplifying element 73 are coupled to oscillate TE mode light.
  • the output light 87 from the semiconductor optical amplifier 81 includes both TE mode light and TM mode light.
  • the output light 88 of the semiconductor optical amplifying element 72 consists only of TM mode light
  • the output light 89 of the semiconductor optical amplifying element 73 consists only of TE mode light.
  • TE mode light and TM mode light can be oscillated simultaneously.
  • the ratio of the TE mode light and the TM mode light can be changed.
  • Such characteristics can be applied to an excitation light source of a Raman optical amplifier and an excitation light source of wavelength conversion using four-light mixing as described later.
  • the semiconductor optical amplifying elements 72, 73, and 81 to be used have no difference in amplification between the TE mode light and the TM mode light. Yes.
  • a semiconductor optical amplifier having a small PDG (Polarity Dependent Gain) which is the difference in amplification between the TE mode light and the TM mode light, there is one having a strained quantum well structure having an extension strain in the active layer.
  • FIG. 7 shows the configuration of the laser oscillator according to the sixth embodiment of the present invention.
  • 95 and 96 are provided.
  • the semiconductor substrate 17 is provided with end faces 26, 60, and 90 each having an appropriate reflectance.
  • the optical couplers 3 and 93 are of a multimode interferometer type.
  • the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, 9, 97, 99, and 99 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the asymmetric optical coupler 71 and the optical waveguides 4, 5, 6, 92, 94, 95, 96 also operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • optical waveguides 4, 5, 6 and the optical waveguides 94, 95, 96 each form an arrayed waveguide diffraction grating.
  • the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, 9 coupled by the optical coupler 3 and the optical waveguides 4, 5, 6 form a resonator surrounded by the end face 60 and the end face 26 to generate laser oscillation.
  • the semiconductor optical amplifying elements 97, 98, and 99 coupled by the optical coupler 93 and the optical waveguides 94, 95, and 96, and the resonator surrounded by the end face 90 and the end face 26 are formed to generate laser oscillation. Since there is an asymmetric optical coupler 71 in the optical path of this resonator, only TM mode light is selected and oscillation of TN mode light occurs.
  • the optical waveguide 92 is common to the above two resonators. For this reason, both TE mode light and TM mode light are coupled to the optical waveguide 97. Then, output light 91 is output from the optical waveguide 92 through the end face 26 to the outside.
  • the oscillation wavelength of the TE mode light can be determined by adjusting the lengths of the optical waveguides 4, 5, and 6. Further, the oscillation wavelength of the TM mode light can be determined by adjusting the lengths of the optical waveguides 94, 95, and 96. Therefore, the oscillation wavelengths of the TE mode light and the TM mode light can be made approximately equal. Further, the oscillation wavelengths of the TE mode light and the TM mode light can be set to different values.
  • TE mode light and TM mode light can be simultaneously oscillated and multiplexed to extract light.
  • an arrayed semiconductor optical amplifier is used, it is easy to increase the output.
  • FIG. 8 shows the configuration of the laser oscillator of the seventh embodiment of the present invention.
  • 8A on the semiconductor substrate 17, the semiconductor optical amplifier elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, the optical coupler 120, the asymmetric optical coupler 71, and the optical waveguides 111, 112, 113 are shown.
  • 114, 115, 116, 117, 118, 121, 122, 123 are provided.
  • the semiconductor substrate 17 is provided with end faces 26 and 60 each having an appropriate reflectance.
  • the optical coupler 120 is a multimode interferometer type.
  • the semiconductor optical amplifying elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, and 108 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the asymmetric optical coupler 71 and the optical waveguides 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 121, 122, and 123 also operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 111 to 118 form an arrayed waveguide diffraction grating.
  • FIG. 8B shows the structure of the optical coupler 120.
  • Optical waveguides 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, and 118 are branched from one side of the multimode interferometer 124 (above FIG. 8B).
  • Optical waveguides 121 and 122 are branched from the other side of the multimode interferometer 124 (below in FIG. 8B).
  • the optical coupler 120, the optical waveguides 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, the semiconductor optical amplifiers 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, and the end face 60 are reflective.
  • An arrayed waveguide diffraction grating is formed. Light of a specific wavelength ( ⁇ 1) is branched to the optical waveguide 121 side, and light of another wavelength ( ⁇ 2) is branched to the optical waveguide 122 side.
  • the optical waveguide 121 and the optical waveguide 122 are joined by the asymmetric optical coupler 71 and coupled to the optical waveguide 123.
  • the semiconductor optical amplifying elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, the optical coupler 120, the asymmetric optical coupler 71, and the optical waveguides 111, 112, 113, 114 115, 116, 117, 118, 121, 122, 123 form a resonator.
  • a semiconductor optical amplifying element having a strain quantum well having a small extension strain of PDG as the semiconductor optical amplifying elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108.
  • FIG. 9 shows the configuration of the laser oscillator 110 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator of this embodiment is characterized in that wavelength tunable control is possible. Another feature is that an on-chip wavelength locker is provided.
  • the semiconductor optical amplifier elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, optical waveguides 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 126, a wavelength control electrode part 131, optical couplers 125 and 135, a waveguide Mach-Zehnder interferometer 132, and a light receiving element 133 are provided.
  • the semiconductor substrate 17 is provided with an end face 26 having an appropriate reflectance.
  • the optical coupler 125 is a multimode interferometer type.
  • the semiconductor optical amplifying elements 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, and 108 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 126 and the optical coupler 135 also operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 111 to 118 form an arrayed waveguide diffraction grating.
  • FIG. 9B shows the structure of the optical coupler 125.
  • Optical waveguides 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, and 118 are branched from one side of the multimode interferometer 124 (above FIG. 9B).
  • An optical waveguide 126 is branched from the other side of the multimode interferometer 124 (below in FIG. 9B).
  • the light receiving element 133 has the same vertical structure as the semiconductor optical amplification elements 101 to 108. That is, the semiconductor optical amplifying element is diverted as the light receiving element.
  • ZZ ′ of light receiving element 133 The cross-sectional view has the structure shown in FIG.
  • the optical coupler 135 is a loosely coupled optical coupler, and for example, about 1% of the optical signal propagating through the optical waveguide is branched to the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 side.
  • the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 and the light receiving element 133 operate as a wavelength locker.
  • a generally used wavelength locker includes a quartz etalon and a light receiving element.
  • a waveguide Mach-Zehnder type interferometer 132 is used in place of the quartz etalon, and an on-chip wavelength locker is used.
  • the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 operates so that the passing intensity reaches a peak at intervals of 200 GHz at a center wavelength of 1550 nm.
  • This wavelength locker is suitable for use in DWDM having a relatively coarse wavelength interval (200 GHz-400 GHz).
  • optical coupler 135 is provided in the optical waveguide 126, and a light receiving element similar to the light receiving element 133 is provided.
  • an on-chip type power monitor is provided. Is configured.
  • FIG. 10 shows the structure of the wavelength control electrode 131.
  • a waveguide heating electrode 140 is provided in the waveguide direction of the optical waveguides 111 to 118 so as to overlap these optical waveguides.
  • the length of the overlapping portion of the waveguide heating electrode 140 with the optical waveguides 111 to 118 is different from each other, the length of the electrode overlapping with the optical waveguide 111 is the shortest, and the length of the electrode overlapping with the optical waveguide 118 is the shortest. It is getting longer.
  • the length of the overlapping portion between a certain optical waveguide and the waveguide heating electrode 140 is substantially different from the length of the overlapping portion between the adjacent optical waveguide and the waveguide heating electrode 140.
  • the waveguide heating electrode 140 is provided with a portion 143 that crosses the gap between the optical waveguides 111 to 118, and has a one-stroke shape as a whole.
  • the thickness and width of the overlapping portion of the waveguide heating electrode 140 with the optical waveguides 111 to 118 are generally constant. Accordingly, the heat generation amount per unit length of the waveguide heating electrode 140 is substantially constant.
  • the waveguide heating electrode 140 is provided with electrode pads 141 and 142 at both ends thereof.
  • FIG. 10B shows a cross-sectional view of the waveguide heating electrode 140 along AA ′.
  • 2C is substantially the same as the cross-sectional view of the optical waveguide shown in FIG. 2C except that a waveguide heating electrode 140 is provided on the SiO 2 -based passivation layer 44.
  • a material of the waveguide heating electrode 140 for example, an Au-based electrode can be used.
  • the wavelength control electrode unit 131 can heat the optical waveguides 111 to 118 by applying a current to the waveguide heating electrode 140. Then, the refractive index of the optical waveguide changes due to the thermo-optic effect, and the effective optical path length of the optical waveguides 111 to 118 can be changed. As a result, the wavelength characteristic of the arrayed waveguide diffraction grating constituted by the optical waveguides 111 to 118 and the optical coupler 125 can be controlled.
  • the oscillation wavelength can be controlled by changing the resonance wavelength of the resonator composed of the semiconductor optical amplifying elements 101 to 108, the optical waveguides 111 to 118, the optical coupler 125, and the end faces 26 and 60. That is, a variable wavelength laser oscillator can be realized.
  • the wavelength of the laser light oscillated in this way can be monitored by an on-chip wavelength locker configured by the optical coupler 135, the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132, and the light receiving element 133.
  • FIG. 11 shows a mounting example of the laser oscillator of this embodiment.
  • FIG. 11A shows the heat sink 150.
  • the heat sink 150 is provided with electrode pads 151, 152, 153, 154 and grooves 155.
  • FIG. 11B shows an electrode pad provided on the laser oscillator 110 .
  • the electrode pads 141 and 142 are electrode pads provided at both ends of the waveguide heating electrode 140.
  • the electrode pad 134 is an electrode pad corresponding to the light receiving element 133.
  • the electrode pad 109 is an electrode pad corresponding to the drive electrodes of the semiconductor optical amplification elements 101 to 108.
  • the laser oscillator 110 is disposed such that the device constituent surface is in contact with the heat sink 150. This is a so-called junction side down type mounting.
  • the electrode pads 109, 133, 141, and 142 of the laser oscillator 110 are connected to the electrode pads 154, 153, 152, and 151 of the heat sink 150, respectively.
  • the groove 155 of the heat sink 150 is disposed so as to correspond to the wavelength control electrode portion 131 of the laser oscillator 110 . That is, the wavelength control electrode part 131 does not contact the heat sink 150. The reason for this is that if the wavelength control electrode 131 and the heat sink 150 are in contact with each other, the power input by the waveguide heating electrode 140 escapes to the heat sink and wavelength control becomes impossible.
  • the semiconductor optical amplifying elements 101 to 108 are in contact with the heat sink 150, the heat generated from the semiconductor optical amplifying elements 101 to 108 can be prevented from affecting the optical waveguide under the waveguide heating electrode 140, The accuracy of wavelength control can be improved.
  • the groove 155 of the heat sink 150 reduces the influence of the heat generated in the semiconductor optical amplifying elements 101 to 108 and the waveguide heating electrode 140 on the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 constituting the on-chip wavelength locker. Can do. Therefore, the wavelength detection accuracy of the on-chip wavelength locker can be improved.
  • a thermistor 156 is provided on the heat sink 150.
  • An electronic refrigerator (not shown) is provided below the heat sink 150.
  • the arrangement of the thermistor 156 is shown in FIGS. 9 (a) and 11 (c).
  • An electronic refrigeration element (not shown) is controlled with respect to the temperature detected by the thermistor 156.
  • the thermistor 156 is disposed in the vicinity of the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 as is apparent from FIG. This means that the temperature control by the electronic refrigerator is performed using the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132 as a target. This brings about an effect that the temperature of the on-chip wavelength locker is kept constant and the reference for wavelength control is kept accurately.
  • the groove 155 of the heat sink 150 can take another form. Necessary effects can be obtained by providing a heat sink 150 with appropriate recesses. When the device configuration surface of the chip including the laser oscillator 110 is disposed so as to contact the heat sink 150, a non-contact portion may be provided on the chip and the heat sink 150.
  • the controllability of the waveguide heating electrode 140 can be improved. Further, it is possible to prevent the heat from the other components of the chip including the laser oscillator 110 , the semiconductor optical amplification elements 101 to 108, and the like from affecting the waveguide heating electrode 140.
  • the other components of the chip including the laser oscillator 110 have an influence on the wavelength detection part of the on-chip wavelength locker and the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132. Can be prevented.
  • wavelength detection accuracy by providing a thermistor 156, a temperature detection element for temperature control of the chip including the laser oscillator 110 , in the vicinity of the wavelength detection unit of the on-chip wavelength locker and the waveguide Mach-Zehnder interferometer 132.
  • the wavelength control accuracy of the wavelength tunable laser can be improved.
  • the waveguide heating electrode 140 has a one-stroke shape, but when the number of optical waveguides is large, the waveguide heating electrode is divided into a plurality of parts, the divided individual electrodes have a one-stroke shape, and the divided individual electrodes May be connected in parallel. This is for avoiding an excessive increase in electric resistance and excessive drive voltage if the total length of the one-stroke electrode is too long. It is desirable to design the electric resistances of the divided electrodes to be approximately equal.
  • an on-chip wavelength locker is provided, but the on-chip wavelength locker may be removed from FIG.
  • a wavelength locker can be provided outside the chip.
  • junction side down type mounting is performed, but the junction side up type mounting may be performed.
  • the ninth embodiment of the present invention is a modification of the eighth embodiment.
  • the structure of the wavelength control electrode portion 131 is modified as shown in FIG.
  • the effective optical path length of the optical waveguides 111 to 118 is changed by changing the refractive index using the thermo-optic effect.
  • the refractive index of the optical waveguides 111 to 118 is changed by a different method. There is a feature in changing the.
  • a refractive index control optical waveguide 160 is provided in the optical waveguides 111 to 118 corresponding to the wavelength control electrode portion 131. Further, the length of the refractive index control optical waveguide 160 differs corresponding to the optical waveguides 111 to 118, and the length of the adjacent refractive index control optical waveguide 160 has a certain difference in general.
  • FIG. 12B shows a BB ′ cross-sectional view of the refractive index control optical waveguide 160 .
  • an n-InP clad layer 161, an undoped core layer 162, and a p-InP clad layer 163 are provided.
  • a contact through hole was provided in the SiO 2 passivation layer 44 and an electrode 164 was provided. The shape of the electrode 164 substantially matches the triangle indicating the wavelength control electrode portion 131.
  • the effective refractive index of the waveguide region 45 changes due to the carrier effect caused by current injection.
  • the refractive index of the optical waveguide changes and the effective optical path length of the optical waveguides 111 to 118 can be changed.
  • the wavelength characteristic of the arrayed waveguide diffraction grating constituted by the optical waveguides 111 to 118 and the optical coupler 125 can be controlled.
  • the oscillation wavelength can be controlled by changing the resonance wavelength of the resonator composed of the semiconductor optical amplification elements 101 to 108, the optical waveguides 111 to 118, the optical coupler 125, and the end faces 26 and 60. That is, the variable wavelength laser oscillator can be realized as described in the eighth embodiment.
  • the effective refractive index of the waveguide region 45 can be changed by the electro-optic effect.
  • a laser oscillator having a variable wavelength can be obtained.
  • the structure (composition) of the n-InP clad layer 161, the undoped core layer 162, and the p-InP clad layer 163 is determined when the refractive index is changed by carrier injection and when the refractive index is changed by the electro-optic effect. Ratio and doping concentration) are different.
  • FIG. 13 shows a laser oscillator according to a tenth embodiment of the present invention.
  • This laser oscillator is a variable wavelength type.
  • Semiconductor optical amplification elements 171 and 172, optical waveguides 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 126, a wavelength control electrode unit 131, and optical couplers 125, 173 are provided on the semiconductor substrate 17. Yes.
  • the semiconductor substrate 17 is provided with an end face 60 having an appropriate reflectivity and an end face 174 provided with a low reflectivity coat.
  • the optical coupler 125 is a multimode interferometer type.
  • the semiconductor optical amplifying elements 171 and 172 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the optical waveguides 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 126, and the optical coupler 173 operate in a single transverse mode at a desired wavelength.
  • the laser oscillation unit includes one semiconductor optical amplifier 171, n optical waveguides, an optical coupler 125, and an end face 60 having an appropriate reflectivity, and the jth optical waveguide.
  • the optical path length from the optical coupler 125 to the end face 60 having an appropriate reflectance is LKj, the following formula (11) is satisfied.
  • LKj + 1 LKj + C (11)
  • Equation (11) 1 ⁇ j ⁇ n, n ⁇ 2, and C is a constant.
  • the length of the optical waveguide connected to the optical coupler 125 increases. They are ordered to be longer.
  • the optical waveguides 111 to 118 and the optical coupler 125 form an arrayed waveguide diffraction grating.
  • the wavelength control electrode 131 uses a waveguide heating electrode similar to that shown in FIG. In other words, the optical path length of the optical waveguide is changed by changing the refractive index of the optical waveguide by the thermo-optic effect.
  • the optical waveguides 111 to 118, the end face 60 having an appropriate reflectivity, and the optical coupler 125 form a reflective arrayed waveguide diffraction grating and select a specific wavelength.
  • Light having a wavelength selected by the optical waveguides 111 to 118, the end face 60 having an appropriate reflectivity, and the optical coupler 125 passes through the optical coupler 173 and is amplified by the semiconductor optical amplifying element 171, and then has an appropriate reflectivity. Reflected by the end face 60 having the same. As a result, a resonator is formed and laser oscillation occurs.
  • the optical coupler 173 is a loosely coupled optical coupler, and 99% of light is branched to the semiconductor optical amplifier 171 side and 1% of light is branched to the semiconductor optical amplifier 172 side. Therefore, a small part of the laser light generated by the laser oscillation unit composed of the end face 60 having an appropriate reflectance, the optical waveguides 111 to 118, the optical coupler 125, and the semiconductor optical amplifier 171 is made by the optical coupler 125. Branches to the amplifying element 172 side.
  • the laser light amplified by the semiconductor optical amplification element 172 is output as output light 175.
  • This configuration is known as a so-called master oscillator power amplifier (MOPA: Master Oscillator Power Amplifier).
  • the output light 175 from the semiconductor optical amplifying element 172 is coupled to an output optical fiber (not shown) by a lens (not shown).
  • the output light 176 output from the end face 60 side is guided to a power monitor (not shown) and a wavelength locker (not shown).
  • the laser oscillator of this embodiment has a structure in which a laser oscillation unit and an optical amplification unit are separated by a loosely coupled optical coupler 173. This structure can prevent the laser oscillation unit from being affected by the return light. Further, by stopping the supply of current to the semiconductor optical amplifying element 172 while changing the wavelength of the laser oscillation unit, it is possible to prevent the laser light being changed in wavelength from being output.
  • the wavelength control electrode part 131 may be a structure that causes a change in refractive index due to a carrier effect due to current injection or a structure that causes a change in refractive index due to an electro-optic effect.
  • FIG. 14 shows a laser oscillator according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • the tunable laser oscillator shown in FIG. 13 as the tenth embodiment is characterized in that the semiconductor optical amplifier shown in FIG. 1 is used in place of the semiconductor optical amplifier 172. That is, since a plurality of semiconductor optical amplifying elements are connected in parallel so as to be phase-matched using an optical waveguide, a large output light can be obtained.
  • optical amplifier element 172 instead of the semiconductor optical amplifier element 172, an optical amplifier including semiconductor optical amplifier elements 181, 182, 183, 183 and optical couplers 185, 186 was used.
  • the optical couplers 185 and 186 have the same structure as the multimode interferometer type optical coupler shown in FIGS.
  • the optical coupler 173 is a loosely coupled optical coupler as in the tenth embodiment. Further, the laser light amplified by the optical amplifier composed of the semiconductor optical amplification elements 181, 182, 183, 184 and the optical couplers 185, 186 is output as the output light 175.
  • the output light 175 is coupled to an output optical fiber (not shown) by a lens (not shown).
  • the output light 176 output from the end face 60 side is guided to a power monitor (not shown) and a wavelength locker (not shown). These behaviors are also the same as in the tenth embodiment.
  • FIG. 15 shows a laser oscillator according to a twelfth embodiment of the present invention.
  • the feature of this embodiment is that the saw-tooth reflecting surface 210 is provided to facilitate the adjustment of the optical path length.
  • semiconductor optical amplification elements 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208, optical waveguides 211, 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 230, an optical coupler 220, and a sawtooth reflective surface 210 are provided.
  • the semiconductor substrate 200 is provided with an end face 209 having an appropriate reflectance.
  • the optical coupler 220 is a multimode interferometer type, and its structure is shown in FIG. Signals from the eight optical waveguides 221 to 228 operating in the single transverse mode are in a plurality of transverse mode states at one end in the multimode interferometer 229. It is then merged into an optical waveguide 230 that operates in a single transverse mode.
  • the optical path between the optical waveguides can be more easily adjusted by providing the sawtooth reflective surface 210 formed by dry etching or the like.
  • the semiconductor optical amplifying device includes n semiconductor optical amplifying devices, an optical coupler 220, and a sawtooth reflecting surface 210, and the jth semiconductor optical amplifying device from the optical coupler 220 to the semiconductor optical amplifying device is used.
  • the optical waveguide length (input side optical path length) is LIj
  • the optical path length LAj of the semiconductor optical amplifying element, and the distance from the semiconductor optical amplifying element to the sawtooth reflecting surface 210 is Lrj
  • the following formula (12) is satisfied. .
  • LIj + 1 + LAj + 1 + Lrj + 1 LIj + 1 + LAj + 1 + Lrj + 1 + C (12)
  • Equation (12) 1 ⁇ j ⁇ n, n ⁇ 2, and C is a constant.
  • LIj, LAj, Lrj, and C are effective optical path lengths considering the refractive index.
  • j the optical waveguide connected to the optical coupler 220 becomes longer. The order is given.
  • the same phase matching condition as that of the arrayed waveguide diffraction grating is satisfied, and laser oscillation occurs.
  • the generated laser oscillation light is output as output light 240 from the optical waveguide 230 to the outside.
  • FIG. 15A shows a configuration in the case where C> 0 in Expression (12).
  • the shape of the sawtooth reflective surface 210 is flatter.
  • FIG. 15A the sawtooth reflective surface 210 has a convex shape upward
  • FIG. 16B the sawtooth reflective surface 210 has a convex shape downward.
  • the behavior of the configuration of FIG. 15A and the configuration of FIG. 16B are equivalent.
  • the shape of the sawtooth reflective surface 210 can be variously changed.
  • FIG. 17 shows a configuration in which a specific wavelength is oscillated by adding a fiber Bragg grating (FBG) 242 to the configuration of FIG.
  • FBG fiber Bragg grating
  • a fiber Bragg grating 242 serving as an optical waveguide and an output fiber is coupled via a lens 241.
  • laser oscillation occurs at a wavelength defined by the fiber Bragg grating 242.
  • an end face 219 with a low reflectance coating is provided instead of the end face 209.
  • wavelength control electrode unit 131 as shown in FIG. 9 in the eighth embodiment can be further provided in the configuration of this embodiment shown in FIGS.
  • FIG. 18 shows a laser oscillator according to the thirteenth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the twelfth embodiment in that a laser oscillator is constructed by providing one semiconductor optical amplifying element 231 outside the reflective arrayed waveguide diffraction grating.
  • a semiconductor optical amplifier 231, optical waveguides 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 230, 232, an optical coupler 220, and a sawtooth reflection are formed on a semiconductor substrate 200.
  • a surface 210 is provided.
  • the semiconductor substrate 200 is provided with an end face 209 having an appropriate reflectance.
  • the optical coupler 220 is a multimode interferometer type, and its structure is shown in FIG. The behavior of the optical coupler 220 is as described in the twelfth embodiment.
  • an arrayed waveguide diffraction grating is formed by the optical coupler 220, the optical waveguides 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227 and 228, and the sawtooth reflective surface 210.
  • the serrated reflection surface 210 formed by dry etching or the like, it is possible to easily adjust different optical path differences that greatly curve between the optical waveguides. As a result, the area occupied by the optical waveguide circuit pattern can be reduced, and an increase in loss due to the bending of the optical waveguide can be prevented.
  • the semiconductor optical amplifying element includes n semiconductor optical amplifying elements, an optical coupler 220, and a sawtooth reflecting surface 210.
  • the jth semiconductor optical amplifying element from the optical coupler 220 to the sawtooth reflecting surface 210 is formed.
  • the following formula (13) is satisfied when the distance up to is Ldj.
  • Ldj + 1 Ldj + C (13)
  • Equation (13) 1 ⁇ j ⁇ n, n ⁇ 2, and C is a constant.
  • the length of the optical waveguide connected to the optical coupler 220 increases. They are ordered to be longer.
  • the same phase matching condition as that of the arrayed waveguide diffraction grating is satisfied, and laser oscillation occurs.
  • the generated laser oscillation light is output as output light 240 from the optical waveguide 232 to the outside.
  • the wavelength control electrode section 131 as shown in FIG. 9 in the eighth embodiment can be further provided to make a wavelength tunable laser.
  • FIG. 19 shows a laser oscillator according to the fourteenth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is characterized in that it is a tunable laser that can change the wavelength of TE mode light and TM mode light independently. Further, the MOPA structure is adopted, and the semiconductor laser amplifier having the configuration shown in the first embodiment is adopted as the power amplifier.
  • the laser oscillator of the present embodiment includes a reflective arrayed waveguide diffraction grating 252 and 253 provided on a semiconductor substrate 250, an asymmetric optical coupler 254, a loosely coupled optical coupler 255, and a semiconductor optical amplifier. It consists of an element 256 and an array type semiconductor optical amplifier 251.
  • the semiconductor substrate 250 includes an end surface 261 provided with a low reflectance coating and an end surface 260 having an appropriate reflectance.
  • the reflective arrayed waveguide diffraction gratings 252 and 253 include wavelength control electrode portions 262 and 263, respectively.
  • the reflection type arrayed waveguide diffraction gratings 252 and 253 conform to the configuration shown in FIG. 13 in the tenth embodiment.
  • the array type semiconductor optical amplifier 251 conforms to the configuration shown in FIG. 1 in the first embodiment.
  • the reflective arrayed waveguide diffraction grating 252, the asymmetrical optical coupler 254, the loosely coupled optical coupler 255, the semiconductor optical amplifier 256, and the end face 260 form a resonator.
  • TE mode light is oscillated by this resonator.
  • a resonator is formed by the reflection type arrayed waveguide diffraction grating 253, the asymmetrical optical coupler 254, the loosely coupled optical coupler 255, the semiconductor optical amplifier 256, and the end face 260.
  • TM mode light is oscillated by this resonator.
  • the oscillation wavelengths of the TE mode light and the TM mode light are independently determined by the wavelength control electrode units 262 and 263, respectively.
  • the loosely coupled optical coupler 255 branches 99% of the light to the semiconductor amplifier 256 side and 1% of the light to the array type semiconductor optical amplifier 251 side.
  • a part of the oscillated laser beam is branched to the array-type semiconductor optical amplifier 251 side by the loosely coupled optical coupler 255, amplified by the array-type semiconductor optical amplifier 251, and then output as output light 257.
  • the output light 257 is coupled to an optical fiber (not shown) by a lens (not shown).
  • the output light 258 output from the semiconductor optical amplifier 256 is guided to a wavelength locker (not shown) and a power monitor (not shown).
  • the wavelengths of the TE mode and the TM mode light can be controlled independently, and the TE mode and the TM mode light can be output in a combined state.
  • high-power laser light can be obtained. This property is suitable for wavelength conversion by four-wave mixing described later.
  • FIG. 20 shows a laser oscillator according to the fifteenth embodiment of the present invention.
  • the fourth embodiment is characterized in that a Mach-Zehnder type gain equivalent filter 280 is provided in addition to the configuration of the laser oscillator shown in FIG.
  • the laser oscillator of the present embodiment is provided with semiconductor optical amplifying elements 7, 8 and 9, an optical coupler 3, and a Mach-Zehnder type gain equivalent filter 280 on a semiconductor substrate 17. 5 and 6 interconnect these elements.
  • the semiconductor substrate 17 is provided with end faces 26 and 60 having appropriate reflectivity.
  • the optical waveguides 4, 5, and 6 form an arrayed waveguide diffraction grating.
  • FIG. 21 (a) shows the wavelength characteristics of the gains of the semiconductor optical amplifiers 7, 8, and 9.
  • the gain is set to be maximum at a wavelength of 1460 nm.
  • the 3 dB bandwidth of the gain is 60 nm, and the gain is 3 dB lower than the maximum value at the wavelength 1430 nm and the wavelength 1490 nm.
  • FIG. 21B shows the wavelength characteristics of the insertion loss of the Mach-Zehnder type gain equivalent filter 280. There is a bottom at a wavelength of 1460 nm, and peaks at a wavelength of 1430 nm and a wavelength of 1490 nm. The difference between the bottom and peak is 3 dB.
  • FIG. 21 (c) shows the wavelength characteristics of the compensation gain when the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, 9 and the Mach-Zehnder type gain equivalent filter 280 are combined.
  • the gain change is suppressed within 1 dB in the wavelength range from 1430 nm to 1490 nm.
  • FIG. 21 (d) shows the position of the diffraction peak of the reflection type arrayed waveguide diffraction grating composed of the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, and 9, the optical coupler 3, and the optical waveguides 2, 4, 5, and 6. .
  • it is designed so that diffraction peaks occur every 20 nm. Specifically, it is shown that there are peaks at 1410 nm, 1430 nm, 1450 nm, 1470 nm, 1490 nm, and 1510 nm. In addition to these wavelengths, diffraction peaks occur every 20 nm, but other wavelengths are not shown in FIG.
  • FIG. 21 (d) also shows the compensation gain profile.
  • the compensation gain profile is as shown in FIG.
  • oscillation occurs at four wavelengths of 1430 nm, 1450 nm, 1470 nm, and 1490 nm with substantially equal intensity.
  • the wavelengths of 1410 nm and 1510 nm do not oscillate, or the intensity decreases even if oscillated.
  • the semiconductor optical amplifying element used in this embodiment it is preferable to use a device using a compressive strain type strained quantum well for the active layer. This is because if the compressive strain type strained quantum well is used, the oscillation light is biased to the TE mode, but the output characteristics and the lifetime are improved. In this embodiment, since laser oscillation in only one polarization direction is performed, there is no disadvantage of using a compression strain type strained quantum well.
  • the laser oscillator of this embodiment is suitable as a pumping light source for a Raman optical amplifier.
  • FIG. 22 shows a laser oscillator according to the sixteenth embodiment of the present invention.
  • the sixth embodiment is characterized in that a Mach-Zehnder type gain equivalent filter 280 is provided in addition to the configuration of the laser oscillator shown in FIG.
  • semiconductor optical amplifier elements 7, 8, 9, 97, 98, 99, optical couplers 3, 93, asymmetric optical coupler 71, optical waveguides 4, 5, 6, 92, 94 are formed on a semiconductor substrate 17.
  • optical couplers 3, 93, asymmetric optical coupler 71, optical waveguides 4, 5, 6, 92, 94 are formed on a semiconductor substrate 17.
  • 95, 96, and Mach-Zehnder type gain equivalent filters 280 are provided.
  • the semiconductor substrate 17 is provided with end faces 26, 60, and 90 each having an appropriate reflectance.
  • the optical couplers 3 and 93 are of a multimode interferometer type.
  • a semiconductor optical amplifying element using an extension strain type strained quantum well is suitable for simultaneously oscillating TE mode light and TM mode light because PDG which is a difference in amplification degree between TE mode light and TM mode light is small. Because.
  • the laser oscillator of this embodiment is suitable as a pumping light source for a Raman optical amplifier.
  • FIG. 23 shows an erbium-doped optical fiber amplifier (EDFA: Erbium Doped Optical Fiber Amplifier) of the seventeenth embodiment of the present invention.
  • EDFA Erbium Doped Optical Fiber Amplifier
  • This erbium-doped optical fiber amplifier includes an erbium-doped optical fiber 301, optical isolators 302 and 303, a wavelength multiplexing coupler 304, and a pumping light source 305.
  • the excitation light 309 from the wavelength multiplexing coupler 304 is coupled to the erbium-doped optical fiber 301 by the wavelength multiplexing coupler 304.
  • the optical signal 306 is input from the optical isolator 302 side, and is output through the erbium-doped optical fiber 301, the wavelength multiplexing coupler 304, and the optical isolator 303.
  • the optical signal 306 is amplified by the erbium-doped optical fiber 301 excited by the excitation light 309.
  • the optical signal 306 and the pumping light 309 have opposite traveling directions and are so-called backward pumping.
  • the present invention is not limited to backward pumping, and may be forward pumping in which the traveling directions of the optical signal 306 and pumping light 309 are the same, or bi-directional pumping combining backward pumping and forward pumping.
  • the feature of this embodiment is that the laser oscillator described in the first embodiment, the second embodiment, the fourth embodiment, the twelfth embodiment, and the thirteenth embodiment is used as the excitation light source 305. is there.
  • These laser oscillators are optically coupled by arranging a plurality of semiconductor optical amplifying elements in an array. Since a large optical output is obtained, these laser oscillators are suitable for erbium-doped optical fiber amplifiers.
  • the cooler-less structure is a semiconductor laser module structure that does not use an electronic refrigeration element.
  • the present invention is not limited to an erbium-doped optical fiber amplifier, and can be applied to other rare-earth doped optical fiber amplifiers. It can be applied to an optical amplifier using an optical fiber doped with praseodymium or neodymium.
  • FIG. 24 shows a Raman optical amplifier according to the eighteenth embodiment of the present invention.
  • This Raman optical amplifier is a distributed Raman optical amplifier.
  • This Raman optical amplifier includes a transmission optical fiber 321, an optical circulator 322, and a pumping light source 323.
  • the transmission optical fiber 321 also serves as an amplification medium, and the pumping light 325 from the pumping light source 323 is coupled to the transmission optical fiber 321 through an optical circulator.
  • the traveling direction of the signal light 324 and the traveling direction of the excitation light 325 are opposite to each other, which is backward excitation.
  • the excitation light source 323 includes a laser oscillator 332, a laser oscillator 333, and a polarization coupler 334, and the output light of the laser oscillator 332 and the output light of the laser oscillator 333 are coupled by the polarization coupler 334.
  • the excitation light source 323 is composed of a single laser oscillator 331.
  • the two laser oscillators 332 and 333 are coupled by the polarization coupler 334 in FIG.
  • the laser oscillator 332 and the laser oscillator 333 are optical modules using polarization maintaining fibers, and the direction of linearly polarized light is specified.
  • the features of this embodiment are described in the first embodiment, the second embodiment, the fourth embodiment, the twelfth embodiment, and the thirteenth embodiment as laser oscillators 332 and 333 used for the excitation light source 323.
  • the laser oscillator is used. These lasers are suitable for increasing the output, and also suitable for reducing the cooler. These characteristics are useful because a Raman optical amplifier requires high-power pumping light.
  • the lasers of the second embodiment and the fourth embodiment are also suitable for Raman optical amplifiers in that they have high oscillation wavelength selectivity.
  • the feature of the present embodiment is that the laser oscillator 331 used for the excitation light source 323 is described in the fifth embodiment, the sixth embodiment, the seventh embodiment, the fifteenth embodiment, and the sixteenth embodiment.
  • the laser oscillator is used. Since these laser oscillators oscillate and output TE mode light and TM mode light simultaneously, there is an advantage that the polarization optical coupler 334 is not required and the structure of the Raman optical amplifier is simplified.
  • a silica-based optical fiber When a silica-based optical fiber is used as an optical amplification medium of a Raman optical amplifier, an amplification band with a bandwidth of about 20 nm is generated on the long wavelength side of about 110 nm from the excitation light. Therefore, when excitation is performed at four wavelengths of 1430 nm, 1450 nm, 1470 nm, and 1490 nm using a laser oscillator as shown in FIGS. 20 and 21, signal light in the range of 1530 nm to 1600 nm can be amplified. This amplification wavelength range covers both the so-called C band and L band. These lasers are suitable for Raman optical amplifiers in that they oscillate multiple wavelengths simultaneously and have high uniformity of oscillation intensity.
  • FIG. 24 shows an example of a distributed Raman amplifier for backward pumping.
  • the present invention is not limited to the pumping method, and can be applied to forward pumping or bidirectional pumping. Further, the present invention can be applied to a concentrated Raman optical amplifier provided with an optical fiber dedicated for amplification.
  • FIG. 25 shows the wavelength converter of the nineteenth embodiment of the present invention.
  • the wavelength converter includes a pumping light source 341, a wavelength multiplexing optical coupler 342, an optical nonlinear medium 343, and a wavelength filter 344.
  • the signal light 345 is combined with the excitation light 346 by the optical coupler 342 and input to the nonlinear optical medium 343. Wavelength conversion occurs in the nonlinear optical medium 343 by known four-light mixing, and wavelength-converted signal light (idler light) 347 is generated. Only the signal light 347 wavelength-converted by the wavelength filter 344 is extracted and output.
  • the excitation light source 341 is preferably tunable in wavelength, and the wavelength filter 344 is preferably tunable.
  • nonlinear optical medium 343 a highly nonlinear optical fiber or a semiconductor optical amplifier can be used.
  • the internal structure of the excitation light source 341 is shown in FIGS. 25 (b) and 25 (c).
  • the excitation light source 341 includes a laser oscillator 352, a laser oscillator 353, and a polarization coupler 354, and the output light of the laser oscillator 352 and the output light of the laser oscillator 353 are coupled by the polarization coupler 354.
  • the excitation light source 341 is composed of a single laser oscillator 351.
  • the two laser oscillators 352 and 353 are coupled by the polarization coupler 354.
  • the laser oscillator 352 and the laser oscillator 353 are optical modules using polarization maintaining fibers, and the direction of linearly polarized light is specified.
  • the feature of this embodiment is that the laser oscillators described in the eighth embodiment, the ninth embodiment, the tenth embodiment, and the eleventh embodiment are used as the laser oscillators 352 and 353 used in the excitation light source 341. It is in. These lasers are tunable lasers, and it is easy to control the wavelength of the converted signal light by changing the wavelength of the excitation light.
  • the feature of this embodiment is that the laser oscillator described in the fourteenth embodiment is used as the laser oscillator 331 used for the excitation light source 323. Since this laser oscillator oscillates and outputs TE mode light and TM mode light simultaneously, there is no need to use the polarization optical coupler 354, and there is an advantage that the structure of the wavelength converter by four-wave mixing is simplified.
  • FIG. 26 shows a laser oscillator 360 according to the twentieth embodiment of the present invention.
  • FIG. 26A shows a top view of the optical integrated circuit 369 formed on the substrate 370.
  • FIG. 26B shows a side view of the laser oscillator 360 .
  • the upper surface of the substrate 370 shown in FIG. 26A (the surface on which the optical integrated circuit 369 is formed) is attached so as to be in contact with the heat sink 379. This is a so-called junction side down (up side down) structure.
  • semiconductor optical amplifying elements 361 to 368 are provided on a substrate 370, and these semiconductor optical amplifying elements are used using a tree-shaped optical coupler 376 constructed by a semiconductor-based optical waveguide 377. Are optically coupled.
  • the substrate 370 is provided with an end face 371 provided with a high reflectivity coat (reflectance: 98%) and an end face 372 provided with a low reflectivity coat (reflectance 4%).
  • the cross-sectional structure of the semiconductor optical amplifying element 361 is the same as that shown in FIG.
  • the stripe width of the semiconductor optical amplifier 361 (the width of the active layer 39) is about 1.5 ⁇ m.
  • the YY ′ cross-sectional structure of the optical waveguide 377 is the same as the structure shown in FIG.
  • the waveguide region (mode field diameter) is about 2 ⁇ m in diameter.
  • the semiconductor optical amplifying elements 361 to 368 are arranged in an array at intervals of 5 ⁇ m. The array spacing is preferably about 3-20 ⁇ m.
  • the common port 378 of the tree-shaped optical coupler 376 and the silica-based single mode optical fiber 374 are optically coupled via a lens 373.
  • the single mode optical fiber 374 is provided with a fiber Bragg diffraction grating 375. This is in accordance with a configuration known as a wavelength stabilized laser.
  • the mode field diameter of the silica-based single mode optical fiber 374 is about 10 ⁇ m.
  • the reflectance at the end surface 371 is set higher than the reflectance at the end surface 372. By setting in this way, the laser beam emitted from the end surface 372 side can be made larger than the laser beam emitted from the end surface 371. As a result, the ratio of the optical power coupled to the quartz single mode optical fiber 374 can be increased.
  • the reflectivity of the high reflectivity coat is preferably 80% or more.
  • the reflectance of the low reflectance coating is preferably 10% or less.
  • the semiconductor optical amplifying elements 361 to 368 operate in a single transverse mode at a predetermined wavelength, for example, 1480 nm.
  • the optical waveguide 377 constituting the tree-shaped optical coupler 376 is made of a semiconductor material and operates in a single transverse mode at a predetermined wavelength.
  • the single mode optical fiber 374 made of a quartz-based material also operates in a single transverse mode at a predetermined wavelength.
  • the end face 371 provided with a high reflectivity coat (reflectance: 98%) and the fiber Bragg diffraction grating 375 constitute a resonator. Since the semiconductor optical amplifying elements 361 to 368 are arranged in the resonator, a single transverse mode cooperative laser oscillation occurs at a wavelength defined by the fiber Bragg diffraction grating 375.
  • the cooperative laser oscillation means that the phases of a plurality of laser beams generated by the semiconductor optical amplifying elements 361 to 368 are the same phase.
  • the tree-like optical coupler 376 can superimpose laser beams without causing a multiplexing loss.
  • the semiconductor optical amplifying element and the semiconductor-based optical waveguide are monolithically constructed on one substrate 370 made of semiconductor (InP), so that the semiconductor optical amplifying elements 361 to 368 and There is an advantage that the optical alignment of the tree-shaped optical coupler 376 can be realized with high accuracy.
  • the refractive index of quartz is about 1.5
  • a semiconductor such as InP or GaAs has a refractive index of about 3.5. Therefore, the mode field diameter of the silica-based single mode optical fiber 374 is about 10 ⁇ m, whereas the mode field diameter of the optical waveguide 377 constructed of a semiconductor is greatly different from about 2 ⁇ m. For this reason, if both are directly connected, a large loss occurs.
  • the mode field diameter was converted through the lens 373 in this embodiment.
  • the common port 378 of the tree-shaped optical coupler 376 and the silica-based single mode optical fiber 374 can be optically coupled with high coupling efficiency.
  • the heat generated from the semiconductor optical amplifying element causes a thermo-optic effect in the tree-shaped optical coupler 376, which may change the optical path length.
  • the semiconductor optical amplifiers 361 to 368 are arranged in an array, the thermal density can be higher near the center of the semiconductor optical amplifier array than at the periphery of the array.
  • the thermo-optic effect that occurs between the optical waveguide close to the central portion of the semiconductor optical amplifier array and the optical waveguide close to the peripheral portion of the semiconductor optical amplifier array differs, and the optical design differs from the original design. Behavior, such as undesirable wavelength selectivity, can occur.
  • the substrate 370 was installed on a heat sink in a junction side down type.
  • heat generated in the semiconductor optical amplifying element can be efficiently released to prevent a thermo-optic effect from occurring in the tree-shaped optical coupler.
  • An electronic refrigerator (not shown) can be provided under the heat sink. Thereby, the temperature of an optical waveguide can be stabilized and the bad influence by a thermo-optic effect can be reduced.
  • the wavelength stabilization is performed using the fiber Bragg diffraction grating 375.
  • a Fabry-Perot type is composed of an end face 371 provided with a high reflectivity coat (reflectance: 98%) and an end face 372 provided with a low reflectivity coat (reflectance 4%).
  • a laser oscillation is generated by configuring the resonator.
  • the wavelength is 1480 nm
  • the present invention is applicable to any wavelength. Any wavelength that can be constructed on the InP substrate can be used.
  • a semiconductor optical amplifier and a semiconductor optical waveguide may be formed on another crystal system, for example, an AlGaAs / InGaAs mixed crystal on a GaAs substrate, and laser oscillation may be caused in the wavelength range of 800 to 1080 nm.
  • a semiconductor optical amplifying element and a semiconductor optical waveguide may be formed on a GaAs substrate by using an InGaAsP mixed crystal to cause laser oscillation in the wavelength range of 800 to 1080 nm. Since the InGaAsP-based mixed crystal does not contain aluminum, there is an advantage that end face deterioration hardly occurs. In addition, there is an advantage that the yield is high when selective growth is performed.
  • the number of semiconductor optical amplifying elements is eight, but this number can be any number of two or more.
  • the fact that the number of the semiconductor optical amplifying elements can be an arbitrary number of 2 or more is shown in FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG.
  • the cases of 8, 9, 13, 14, 15, 15, 16, 17, 18, 19, 20, and 22 are also applicable. The same applies to the following descriptions unless otherwise specified.
  • FIGS. 1, 3, 4, 5, 6, 7, 7, 8, 13, 15, 16, 17, 18, and The configuration of the optical integrated circuit shown in FIG. 20 can also be adopted.
  • FIG. 27 shows a laser oscillator 380 according to the twenty-first embodiment of the present invention.
  • FIG. 27A shows a top view of the optical integrated circuit 390 formed on the substrate 370.
  • FIG. 27B shows a side view of the laser oscillator 380 .
  • the top surface of the substrate 370 shown in FIG. 27A (the surface on which the optical integrated circuit 390 is formed) is attached so as to be in contact with the heat sink 379.
  • This embodiment is different from the twentieth embodiment shown in FIG. 26 in the following points. First, a single transverse mode optical fiber 381 without a fiber Bragg diffraction grating is provided. Next, a distributed feedback reflector 382 is provided on the substrate 370. Further, a lens 383, an optical isolator 384, and a lens 385 are provided.
  • a resonator is formed by an end face 371 provided with a high reflectivity coat (reflectance: 98%), semiconductor optical amplifying elements 361 to 368, a tree-shaped optical coupler 376, and a distributed feedback reflector 382.
  • a high reflectivity coat reflectance: 98%
  • semiconductor optical amplifying elements 361 to 368 oscillate cooperatively in a phase-locked state
  • Distributed feedback reflector 382 implements wavelength stabilization operation instead of fiber Bragg grating
  • the common port 378 of the tree-shaped optical coupler 376 and the optical fiber 381 are optically coupled via the lens 383, the optical isolator 384, and the lens 385. According to the present embodiment, it is possible to prevent the return light caused by the reflection generated at the tip of the optical fiber 381 by the optical isolator 384 from returning to the laser resonator and adversely affecting the laser oscillation operation.
  • an optical isolator can be constructed using the coupling optical system of the optical fiber 381 and the tree-shaped optical coupler 376. it can. For this reason, the effect of reducing the number of parts and the effect of size reduction are acquired.
  • FIG. 1, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5, FIG. The configuration of the optical integrated circuit shown in FIG. 20 can also be adopted.
  • FIG. 28 shows a laser oscillator 400 according to the twenty-second embodiment of the present invention.
  • FIG. 28A shows a top view of the optical integrated circuit formed on the substrate 370.
  • FIG. 28B shows a side view of the laser oscillator 400 .
  • the upper surface (the surface on which the optical integrated circuit is formed) of the substrate 370 shown in FIG. 28A is attached so as to be in contact with the heat sink 379.
  • This embodiment is different from the twenty-first embodiment shown in FIG. 27 in that an asymmetric tree-shaped optical coupler 401 is used.
  • FIG. 29A shows an asymmetric three-terminal optical branching path 402.
  • the asymmetric three-terminal optical branch path 402 includes a common port 403, a first optical waveguide 404, and a second optical waveguide 405.
  • the optical path length of the first optical waveguide 404 is configured to be shorter than that of the second optical waveguide 405.
  • the optical signal branching ratio is configured to be branched to 1: 1.
  • the three-terminal optical branching path 402 can have a Y-shaped branching structure as shown in the figure. It can also have a directional coupler structure formed by two parallel optical waveguides.
  • the first optical waveguide 404 and the second optical waveguide 405 are connected to the reflecting means 406, and the input light 407 to the common port 403 is divided into the first optical waveguide 404 and the second optical waveguide 405. Then, after being reflected by the reflecting means 407, the light is output from the common port 403 as output light 408 along the reverse path. Therefore, an interference with an optical path length difference twice as large as the optical path length difference between the first optical waveguide 404 and the second optical waveguide 405 occurs.
  • the configuration shown in FIG. 29A shows characteristics equivalent to the configuration shown in FIG.
  • the optical circuit shown in FIG. 29B is a Mach-Zehnder interferometer, and the input light 414 of the first common port 410 is branched into the first optical waveguide 411 and the second optical waveguide 412, and then the second Merge at the common port 413. Since the optical path lengths of the first optical waveguide 411 and the second optical waveguide 412 are different, interference occurs, and the output light 415 from the second common port 413 exhibits wavelength characteristics as shown in FIG. . That is, the light intensity repeatedly increases and decreases in a sine wave shape.
  • FIG. 30 shows a configuration example of the asymmetric tree-shaped optical coupler 401.
  • 30A , 30B , and 30C show different configuration examples of the asymmetric tree-shaped optical coupler 401, 420 , 430 , and 440 , respectively.
  • the tree-shaped optical coupler has a configuration in which three-terminal optical branch paths are connected in multiple stages, and are counted as the first, second, and third stages in order from the three-terminal optical branch path closer to the common port. .
  • the third-stage three-terminal optical branch paths 421, 422, 423, and 424 are asymmetric three-terminal branch paths, and the first-stage three-terminal optical branch path 427.
  • the second three-terminal optical branch paths 425 and 426 are symmetrical three-terminal optical branch paths.
  • the three-terminal optical branch paths 427, 425, and 426 are not only configured to have the same length of the optical path of the branch path, but also configured to have a branching ratio of 1: 1.
  • the asymmetric tree-shaped optical coupler 420 has the same wavelength selection characteristics as those indicated by the three-terminal optical branch paths 421, 422, 423, and 424. Note that the wavelength selection characteristics of the three-terminal optical branch paths 421, 422, 423, and 424 are all selected to be equal.
  • the asymmetric tree-shaped optical coupler 401 When such an asymmetric tree-shaped optical coupler 420 is used as the asymmetric tree-shaped optical coupler 401, laser oscillation occurs at a specific wavelength in the configuration of FIG. That is, the asymmetric tree-shaped optical coupler 401 serves as the distributed feedback reflector 382 in the configuration of FIG.
  • the wavelength stabilizing operation can be realized in the configuration of FIG. 28 even though the distributed feedback reflector 382 is not provided.
  • the first-stage three-terminal optical branch path 433, the second-stage three-terminal optical branch paths 431 and 432, the third-stage three-terminal optical branch path 421, Reference numerals 422 and 423 are all asymmetric type three-terminal optical branch paths.
  • the wavelength selection characteristics of the second-stage three-terminal optical branch paths 431 and 432 are equivalent to each other.
  • the wavelength selection characteristics of the third-stage three-terminal optical branch paths 421, 422, and 423 are equal to each other.
  • the wavelength selection characteristics of the first three-terminal optical branch 433, the second three-terminal optical branch 431, and the third three-terminal optical branch 421 are different from each other.
  • FIG. 31A shows the structure of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450
  • FIG. 31B shows the wavelength selection characteristics of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450 .
  • the multistage Mach-Zehnder interferometer 450 includes a first-stage Mach-Zehnder interferometer 451, a second-stage Mach-Zehnder interferometer 452, and a third-stage Mach-Zehnder interferometer 453.
  • the wavelength selection characteristics of the Mach-Zehnder interferometers at each stage are made different.
  • the wavelength selection characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 451 is 454 in FIG. 31B
  • the wavelength selection characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 452 is 455 in FIG. 31B
  • the wavelength selection characteristic of the Mach-Zehnder interferometer 453 is It is 456 of 31 (b).
  • the overall wavelength selection characteristic of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450 is a combination of the wavelength selection characteristics 454, 455, and 456. By doing so, the wavelength selection characteristics can be changed variously.
  • the overall wavelength selection characteristic of the multistage Mach-Zehnder interferometer 450 means the wavelength characteristic of the output light 458 with respect to the input light 457.
  • the optical path length of the first-stage three-terminal optical branch 441 is symmetric, but the branching ratio is 2: 1.
  • the second-stage three-terminal optical branch paths 431 and 432 and the third-stage three-terminal optical branch paths 421, 422, and 423 are asymmetric three-terminal optical branch paths.
  • the optical path lengths of the three-terminal optical branch paths 431 and 432 are not equal, but the branching ratio is 1: 1.
  • the three-terminal optical branch paths 421, 422, and 423 are not equal in optical path length, but the branching ratio is 1: 1.
  • the wavelength selection characteristics of the three-terminal optical branch 431 and the three-terminal optical branch 421 are different.
  • the asymmetric tree-shaped optical coupler 440 shown in FIG. 30C is a six-branch tree-shaped optical coupler.
  • the final branching ratio to each branch path is configured to be equal.
  • the optical path length difference and the branching ratio of the three-terminal optical branching path constituting the asymmetric tree-shaped optical coupler 401 can be variously changed, and the wavelength selection characteristics can be changed by appropriately combining them.
  • the laser oscillator 400 can oscillate a single wavelength or oscillate multiple wavelengths simultaneously.
  • the semiconductor optical amplifying element configured on the semiconductor substrate has been described as an example.
  • the present invention is not limited to the semiconductor optical amplifying element.
  • a similar configuration may be constructed using a rare earth-doped optical waveguide formed on a glass substrate.
  • an optical fiber amplifier may be used for optical amplification, and an optical fiber may be used as one form of the optical waveguide.
  • FIG. 32 shows a laser oscillator according to the twenty-third embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator according to the present embodiment includes an optical coupling structure of an optical integrated circuit 460 and a single mode optical fiber 473.
  • the optical integrated circuit 460 includes a tree-shaped optical coupler 465 and a plurality of semiconductor optical amplifier elements 461 to 464 on a substrate 468.
  • the substrate 468 includes an end face 467 that has been provided with a low reflectivity coat (reflectance 4%) and an end face 466 that has been provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%).
  • the common port 479 of the tree-shaped optical coupler 465 is provided on the end face 466 side.
  • the optical integrated circuit 460 is attached to the heat sink 474 at a junction side down.
  • an end face 466 provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%) is provided on the common port side of the tree-shaped optical coupler, and semiconductor optical amplifiers 461 to 464 are provided.
  • an end face 467 is provided on the side with a low reflectivity coat (reflectance 4%).
  • Another difference is that light is extracted from the semiconductor optical amplification elements 461 to 464 side.
  • the tree-shaped optical coupler 465 is formed by a passive optical waveguide.
  • the tree-shaped optical coupler 465 may be configured using an optical waveguide having a gain.
  • the optical waveguide having a gain means a semiconductor optical amplifier.
  • the single mode optical fiber 473 is provided with a fiber Bragg diffraction grating 475. However, this is not essential. Cylindrical lenses 471 and 472 are provided between the optical integrated circuit 460 and the single mode optical fiber 473.
  • the cylindrical lens 471 has lens power in a direction perpendicular to the substrate 468.
  • the cylindrical lens 472 has lens power in a direction parallel to the substrate 468.
  • the cylindrical lens 471 has lens power in a direction perpendicular to the arrangement direction of the semiconductor optical amplifiers 461 to 464.
  • the cylindrical lens 472 has lens power in a direction parallel to the arrangement direction of the semiconductor optical amplification elements 461 to 464.
  • Laser light emitted from a laser array that is phase-synchronized in phase (in-phase) or from a phase-synchronized optical amplifying element array has a periodic opening (laser) in the middle of the optical path of one parallel light (laser light). Or an opening provided corresponding to the light emitting portion of the optical amplifying element).
  • the light from the phase-locked laser array has the same far field pattern as the light from the diffraction grating. In this case, most of the light energy is concentrated in the zero-order diffracted light, and a part of the light energy is extracted as higher-order diffracted light of the first order or higher.
  • the intensity of the first-order diffracted light is about 5% of the zero-order diffracted light intensity. Since the phase-synchronized laser array is an example of an antenna having strong directivity in the forward direction, the first-order diffracted light intensity is less than this value.
  • the cylindrical lens 472 is arranged so as to image parallel light on the core of the optical fiber 473. That is, the cylindrical lens 472 forms a collimating optical system with respect to the end surface 467 and the core of the single mode optical fiber 473.
  • the optical system shown in FIG. 32 does not need to use a spatial filter or the like for positively removing high-order light, so that there is an advantage that the optical system is simplified.
  • the situation is slightly different in the case of a laser array (optical amplification element array) that is phase-synchronized with anti-phase.
  • the zero-order diffracted light becomes almost zero, and most of the light energy is concentrated on the plus first-order diffracted light and the minus first-order diffracted light.
  • the core of the optical fiber 473 by arranging the core of the optical fiber 473 at a position where either the positive primary or the negative primary is focused, barely 50% of the total energy is coupled to the core of the optical fiber 473. be able to.
  • the semiconductor optical amplifying elements have the same phase.
  • in-phase means that adjacent lasers (light amplification elements) have the same phase.
  • anti-phase means that the phases of adjacent lasers (light amplification elements) are shifted by 180 °.
  • the adjacent lasers (optical amplification elements) that are placed one have the same phase.
  • the laser light is arranged so that the laser light emitting portion 479 and the core portion of the single optical mode fiber 473 are in an optically conjugate relationship with respect to the cylindrical lens 471.
  • laser light can be coupled with the core portion of the single optical mode fiber 473 with high efficiency in a direction perpendicular to the substrate 468.
  • the end face 467 provided with the low reflectance coating (reflectance 4%) is provided on the semiconductor optical amplifier elements 461 to 464 side, and light is extracted from the end face 467 side.
  • Light can be extracted with higher efficiency than in the tenth embodiment. This is because the light attenuated by the tree-shaped optical coupler 376 is extracted to the outside in the configuration shown in FIG. 26, whereas the laser light from the semiconductor optical amplification elements 461 to 464 is directly extracted in the configuration in FIG.
  • the configuration of the optical integrated circuit 460 can extract higher output light than the twenty-first embodiment. This is because the maximum optical output that can be extracted from the semiconductor optical amplifiers 461 to 464 is constant, and therefore the maximum output is reduced by the attenuation by the tree-shaped optical coupler 376 in the configuration shown in FIG.
  • the wavelength stabilization operation is realized by the fiber Bragg diffraction grating 475.
  • the fiber Bragg diffraction grating 475 can be omitted.
  • the optical system of this embodiment is a coupling optical system of an optical amplifier array and a single mode optical fiber, but this optical system can be used for other purposes.
  • the laser light can be narrowed down to near the diffraction limit, and a high energy density can be generated. Applicable to general uses requiring high energy density.
  • optical integrated circuit 480 described later can be used instead of the optical integrated circuit 460 .
  • FIG. 33 shows a laser oscillator according to the twenty-fourth embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator according to the present embodiment includes an optical coupling structure of an optical integrated circuit 480 and a single mode optical fiber 473.
  • the optical integrated circuit 480 includes an arrayed waveguide diffraction grating 469 and a plurality of semiconductor optical amplification elements 461 to 464 on a substrate 468.
  • the substrate 468 includes an end face 467 that has been provided with a low reflectivity coat (reflectance 4%) and an end face 466 that has been provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%).
  • the common port 481 of the arrayed waveguide diffraction grating 469 is provided on the end face 466 side.
  • the optical integrated circuit 460 is attached to the heat sink 474 at a junction side down.
  • the arrayed waveguide diffraction grating 469 is formed by a passive optical waveguide.
  • the arrayed waveguide diffraction grating 469 may be configured using an optical waveguide having a gain.
  • the optical waveguide having a gain means a semiconductor optical amplifier.
  • the end face 467 provided with the low reflectance coating (reflectance 4%) is provided on the semiconductor optical amplifier elements 461 to 464 side, and light is extracted from the end face 467 side.
  • Light can be extracted with higher efficiency than in the embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 5 the light attenuated by the arrayed waveguide diffraction grating constructed by the optical waveguides 4, 5, 6 and the optical coupler 3 is extracted to the outside, whereas in the configuration of FIG. This is because the laser light from the semiconductor optical amplification elements 461 to 464 is directly extracted.
  • a cylindrical lens 476 and a lens 478 are provided between the optical integrated circuit 480 and the single mode optical fiber 473.
  • the cylindrical lens 476 has lens power in a direction perpendicular to the substrate 468.
  • the cylindrical lens 476 has lens power in a direction perpendicular to the arrangement direction of the semiconductor optical amplifier elements 461 to 464.
  • An optical isolator 477 is provided between the cylindrical lens 476 and the lens 478. It is possible to prevent the laser oscillation from being adversely affected by the light flowing backward by the optical isolator 477.
  • the cylindrical lens 476 converts the emitted light into parallel light in a direction perpendicular to the substrate 468. Further, as described above, the laser light emitted from the semiconductor optical amplifier array can be handled as parallel light geometrically in the array arrangement direction, so that the light after passing through the cylindrical lens 476 is in the horizontal direction with respect to the substrate 468. In the vertical direction, both are parallel light. Next, the parallel light is focused on the core portion of the optical fiber 473 by the lens 478.
  • collimated light is generated between the cylindrical lens 476 and the lens 478, so that an optical isolator 477 can be inserted at this position.
  • the optical isolator can be omitted.
  • another optical element that functions with respect to the collimated light may be inserted between the cylindrical lens 476 and the lens 478.
  • a dielectric multilayer film type wavelength filter or the like can be inserted.
  • the optical system of this embodiment is a coupling optical system of an optical amplifier array and a single mode optical fiber, but this optical system can be used for other purposes.
  • the laser light can be narrowed down to near the diffraction limit, and a high energy density can be generated. Applicable to general uses requiring high energy density.
  • optical integrated circuit 460 can be used instead of the optical integrated circuit 480 .
  • FIG. 34 shows an optical integrated circuit 500 according to the twenty-fifth embodiment of the present invention.
  • optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and 508 having the same structure as the optical integrated circuit 460 are provided. Further, three-terminal optical branch paths 511, 512, 513, 514, 515, 516, and 517 are provided on the substrate 501.
  • the optical integrated circuit elements 505 and 506 are optically coupled via three-terminal optical branch paths 511, 512, and 513. Since the end surface 502 and the end surface 503 function as a reflecting surface of the resonator, the optical circuit including the optical integrated circuits 505 and 506 and the three-terminal optical branch paths 511, 512, and 513 generates cooperative laser oscillation.
  • optical integrated circuit elements 506 and 507 are optically coupled through three-terminal optical branch paths 513, 514, and 515 to form an optical circuit.
  • optical integrated circuit elements 507 and 508 are optically coupled via three-terminal optical branch paths 515, 516, and 517 to form an optical circuit.
  • optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and 508 are optically coupled to adjacent optical integrated circuits to generate cooperative laser oscillation.
  • the optical integrated circuit element 506 when the optical integrated circuit element 506 completely fails, cooperative laser oscillation also fails.
  • the optical integrated circuit element 505 is separated from the network composed of the optical integrated circuit 507 and the optical integrated circuit 508, and oscillates as two lasers having no phase synchronization relationship. That is, the transverse mode of the laser oscillation light becomes multimode.
  • the complete failure of the optical integrated circuit element 506 occurs when all of the semiconductor optical amplifier elements 461 to 464 shown in FIG. 32 have failed. Alternatively, complete failure also occurs when the common waveguide portion of the tree-shaped optical coupler 465 has failed. Since the failure probability of the passive optical waveguide is low, the failure of all of the semiconductor optical amplifying elements 461 to 464 is a main cause of the complete failure.
  • the probability of simultaneous failure of the four semiconductor optical amplifying elements 461 to 464 is a product of the failure rates of the individual elements, and is a relatively small value. Further, the probability of complete failure decreases as the number of optical amplifiers increases.
  • the optical integrated circuit 500 of the present embodiment a large number of semiconductor optical amplifying elements can be coupled to generate cooperative oscillation, and the optical integrated circuit 500 is caused by the failure of an individual semiconductor laser. It is possible to prevent the entire oscillation behavior from becoming multimode.
  • One method is to obtain an output light 509 by applying a low reflectivity coat (reflectance 4%) to the end face 503 and applying a high reflectivity coat (reflectance 98%) to the other end cotton 502.
  • Another method is to obtain the output light 510 by applying a low reflectance coat (reflectance 4%) to the end face 502 and a high reflectivity coat (reflectance 98%) to the other end face 503.
  • the optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and 508 have the same structure as the tree-shaped optical coupler 465 shown in FIG. 32.
  • the tree-shaped coupler and the three-terminal optical branch paths 511, 512, and 513 are provided.
  • 514, 515, 516, and 517 form a passive optical circuit. Insertion loss occurs in this optical circuit. Therefore, the method of obtaining the output light 510 by applying the low reflectance coat (reflectance 4%) to the end face 502 and the high reflectance coat (reflectance 98%) to the other end cotton 503 is higher. Output can be obtained.
  • the optical integrated circuit 500 can replace the optical integrated circuit 460 in FIG. At this time, both output light 509 and 510 can be used as output light for coupling to the optical fiber 473. From the viewpoint of high light output, it is desirable to use the output light 510.
  • the optical integrated circuit 500 can replace the optical integrated circuit 480 in FIG. At this time, both output light 509 and 510 can be used as output light for coupling to the optical fiber 473. From the viewpoint of high light output, it is desirable to use output light 509.
  • the structure of the optical integrated circuit elements 505 to 508 may be the same as that of the optical integrated circuit 400 using the asymmetric tree-shaped optical coupler shown in FIG. Further, the number of optical integrated circuit elements is not limited to four, and can be any number of two or more.
  • FIG. 35 shows an optical integrated circuit 520 of the twenty-sixth embodiment of the present invention.
  • optical integrated circuit elements 521, 522, 523, and 524 having the same structure as the optical integrated circuit 480 are provided. Further, three-terminal optical branch paths 511, 512, 513, 514, 515, 516, and 517 are provided on the substrate 501.
  • the optical integrated circuit elements 521 and 522 are optically coupled via three-terminal optical branch paths 511, 512, and 513. Since the end face 502 and the end cotton 503 function as a reflecting surface of the resonator, the optical circuit including the optical integrated circuits 521 and 522 and the three-terminal optical branch paths 511, 512, and 513 generates cooperative laser oscillation.
  • optical integrated circuit elements 522 and 523 are optically coupled through three-terminal optical branch paths 513, 514, and 515 to form an optical circuit.
  • optical integrated circuit elements 523 and 524 are optically coupled via three-terminal optical branch paths 515, 516, and 517 to form an optical circuit.
  • optical integrated circuit elements 521, 522, 523, and 524 are optically coupled to adjacent optical integrated circuit elements to generate cooperative laser oscillation.
  • the structure of this embodiment can prevent the laser oscillation from becoming multimode with a single failure of an individual semiconductor optical amplifier and obtain high reliability. Can do.
  • the twenty-fifth embodiment there are two methods for extracting light from the optical integrated circuit 520 .
  • the method of obtaining the output light 510 by applying the low reflectivity coat (reflectance 4%) to the end face 502 and applying the high reflectivity coat (reflectance 98%) to the other end face 503 can obtain higher output. This is preferable from the viewpoint of high light output.
  • individual semiconductor optical amplifying elements are coupled using the arrayed waveguide diffraction grating 469 shown in FIG. Since the arrayed waveguide diffraction grating 469 has wavelength selectivity, there is an advantage that a specific wavelength can be oscillated.
  • the optical integrated circuit 520 can replace the optical integrated circuit 460 in FIG. At this time, both output light 509 and 510 can be used as output light for coupling to the optical fiber 473. From the viewpoint of high light output, it is desirable to use the output light 510.
  • the optical integrated circuit 520 can replace the optical integrated circuit 480 in FIG. At this time, both output light 509 and 510 can be used as output light for coupling to the optical fiber 473. From the viewpoint of high light output, it is desirable to use output light 509.
  • FIG. 36 shows an optical integrated circuit 530 according to the twenty-seventh embodiment of the present invention.
  • optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and 508 having the same structure as the optical integrated circuit 460 are provided.
  • three-terminal optical branch paths 531 and 532 are provided on the substrate 501.
  • the optical integrated circuit elements 505 and 506 are optically coupled via a three-terminal optical branch path 531.
  • Optical integrated circuit elements 506 and 507 are optically coupled via three-terminal optical branch paths 531 and 532.
  • Optical integrated circuit elements 507 and 508 are optically coupled via a three-terminal optical branch 532.
  • the end face 502 serves as a common reflector and forms a resonator.
  • the end face 502 has a medium reflectivity (reflectance 20%).
  • Adjacent optical integrated circuits are coupled to each other to generate cooperative laser oscillation. Then, the generated laser light is extracted as output light 510 from the end face 502 side.
  • a passive optical waveguide circuit for connecting the semiconductor optical amplifying elements to each other is sandwiched between the two semiconductor optical amplifying elements. Further, the light output has a structure concentrated on one end face. For this reason, high output and high efficiency are possible.
  • the optical integrated circuit 530 of this embodiment further includes a loosely coupled optical coupler 533 and a light receiving element 534.
  • the light receiving element 534 has the same vertical structure as the semiconductor optical amplification element. The light branched by the loosely coupled optical coupler 533 is guided to the light receiving element 534 for power monitoring.
  • the optical integrated circuit 530 can replace the optical integrated circuit 460 in FIG. Also, the optical integrated circuit 530 can replace the optical integrated circuit 480 in FIG.
  • the structure of the optical integrated circuit elements 505 to 508 may be the same as that of the optical integrated circuit 400 using the asymmetric tree-shaped optical coupler shown in FIG. Further, the number of optical integrated circuit elements is not limited to four, and can be any number of two or more.
  • FIG. 37 shows an optical integrated circuit 540 of the twenty-eighth embodiment of the present invention.
  • optical integrated circuit elements 521, 522, 523, and 524 having the same structure as the optical integrated circuit 480 are provided.
  • three-terminal optical branch paths 531 and 532 are provided on the substrate 501.
  • the optical integrated circuit 540 generates cooperative laser oscillation based on the same principle as that of the optical integrated circuit 530 of the 27th embodiment. Then, the generated laser light is extracted as output light 510 from the end face 502 side.
  • optical integrated circuit elements 521, 522, 523, and 524 include an arrayed waveguide diffraction grating.
  • An arrayed waveguide grating has a remarkable wavelength selectivity and is suitable for oscillation at a specific wavelength.
  • this embodiment also has a structure in which the optical output is concentrated on one end face, and high output and high efficiency are possible.
  • the optical integrated circuit 540 of this embodiment further includes a loosely coupled optical coupler 541 and a light receiving element 543.
  • the light branched by the loosely coupled optical coupler 541 becomes the output light 542 and is guided to the light receiving element 534 for power monitoring.
  • the optical integrated circuit 540 can replace the optical integrated circuit 460 in FIG. Also, the optical integrated circuit 540 can replace the optical integrated circuit 480 in FIG.
  • FIG. 38 shows an optical integrated circuit 550 according to the twenty-ninth embodiment of the present invention.
  • the optical integrated circuit 550 includes semiconductor optical amplification elements 552a, 552b, 552c, and 552d, semiconductor optical amplification elements 553a, 553b, 553c, 553d, and 553e on a substrate 501, and the semiconductor optical amplification elements 552a to 552d and the semiconductor are provided.
  • the optical amplifying elements 553a to 553e are connected by a zigzag optical waveguide 551.
  • the end face 502 is provided with a low reflectivity coat (reflectance 4%), and the end face 503 is provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%).
  • the semiconductor optical amplifying elements 552a to 552d and the semiconductor optical amplifying elements 553a to 553e are optically coupled to generate cooperative laser oscillation, and the output light 510 is extracted.
  • the optical integrated circuit 550 can replace the optical integrated circuit 460 in FIG. Also, the optical integrated circuit 550 can replace the optical integrated circuit 480 in FIG.
  • This optical integrated circuit 550 is conventionally known as a phase-locked laser array.
  • the laser oscillator using the arrayed waveguide diffraction grating and the tree-shaped optical coupler shown in this specification also belongs to the phase-locked laser array as the operation principle.
  • a feature of the conventional phase-locked laser array is that it is optically coupled only to adjacent optical amplification elements.
  • the semiconductor optical amplifier 553 c fails, the laser oscillator of the optical integrated circuit 550 is separated into two phase-locked laser arrays 554 and 555. As a result, the laser oscillation light becomes two independent laser lights. This is equivalent to the multimode conversion of the transverse mode.
  • the conventional phase-locked laser array has an advantage that the configuration of the optical waveguide circuit is simple and the area occupied by the optical waveguide circuit is small.
  • a laser oscillator using an arrayed waveguide grating or a tree-shaped optical coupler has a coupling path between non-adjacent optical amplifiers, so laser oscillation occurs due to the failure of one optical amplifier. Will never become multi-mode.
  • FIG. 39A shows an optical integrated circuit 560 according to the thirtieth embodiment of the present invention.
  • the optical integrated circuit 560 includes semiconductor optical amplifying elements 561, 562, and 563, a multimode interferometer optical coupler 566, and a common optical waveguide 567 on a substrate 501.
  • the substrate 501 includes an end surface 503 and an end surface 502.
  • the optical path lengths of the two semiconductor optical amplifying elements can be made equal.
  • the optical path lengths of all the semiconductor optical amplifying elements cannot be made equal, unlike the case where a tree-shaped optical coupler is used.
  • phase matching can be performed at a specific wavelength.
  • the optical path length related to the semiconductor optical amplifying element is an optical path length considering the refractive index from the end face 503 to the end face 502 through the semiconductor laser amplifier in FIG.
  • the distance between the semiconductor optical amplifying elements 561 and 562 is defined as d1, and the distance between the semiconductor optical amplifying elements 561 and 564 is also defined as d1.
  • the optical path length required from the end face 503 to the end face 502 through the semiconductor optical amplifying element 561 is shorter than that of the semiconductor optical amplifying elements 562 and 563.
  • the optical path length required from the end face 503 to the end face 502 through the semiconductor optical amplifier 562 is equal to the optical path length required from the end face 503 to the end face 502 through the semiconductor optical amplifier 563.
  • the phase matching condition is satisfied.
  • the three semiconductor optical amplification elements 561, 562, and 563 oscillate in cooperation with each other.
  • One method is a method in which a high reflectance coat (reflectance 98%) is applied to the end face 503, a low reflectance coat (reflectance 4%) is applied to the end face 502, and the output light 510 is extracted from the common optical waveguide 567 side. .
  • the optical integrated circuit 560 can replace the optical integrated circuit 369 in the configuration of FIG. Further, the optical integrated circuit 560 can replace the optical integrated circuit 390 in the configuration of FIG.
  • Another method of extracting light is to apply a high reflectance coat (reflectance 98%) to the end face 502 and a low reflectance coat (reflectance 4%) to the end face 503 from the opposite side of the common optical waveguide 567. In this method, output light 509 is extracted.
  • the optical integrated circuit 560 can replace the optical integrated circuit 460 in the configuration of FIG. Further, the optical integrated circuit 560 can replace the optical integrated circuit 480 in the configuration of FIG.
  • FIG. 39B shows an optical integrated circuit 570 in which four semiconductor optical amplifying elements are bundled using a multimode interference optical coupler.
  • the optical integrated circuit 570 includes semiconductor optical amplifying elements 561, 562, 563 and 564, a multimode interferometer type optical coupler 568, and a common optical waveguide 567 on a substrate 501.
  • the substrate 501 includes an end surface 503 and an end surface 502.
  • the distance between the semiconductor optical amplifying elements 561 and 562 is d1
  • the distance between the semiconductor optical amplifying elements 562 and 564 is d2
  • the distance between the semiconductor optical amplifying elements 561 and 563 is d2.
  • d1 and d2 are not equal.
  • All semiconductor optical amplifying elements can be phase-matched at a certain wavelength by appropriately selecting the values of the distance d1 and the distance d2. Then, the resonator formed by the semiconductor optical amplifying elements 561, 562, 563, and 564, the multimode interferometer type optical coupler 568, the common optical waveguide 567, the end face 503, and the end face 502 oscillates at a certain wavelength. .
  • One method is a method in which a high reflectance coat (reflectance 98%) is applied to the end face 503, a low reflectance coat (reflectance 4%) is applied to the end face 502, and the output light 510 is extracted from the common optical waveguide 567 side. .
  • the optical integrated circuit 570 can replace the optical integrated circuit 369 in the configuration of FIG.
  • the optical integrated circuit 570 can replace the optical integrated circuit 390 in the configuration of FIG.
  • Another method of extracting light is to apply a high reflectance coat (reflectance 98%) to the end face 502 and a low reflectance coat (reflectance 4%) to the end face 503 from the opposite side of the common optical waveguide 567. In this method, output light 509 is extracted.
  • the optical integrated circuit 570 can replace the optical integrated circuit 460 in the configuration of FIG. Also, the optical integrated circuit 570 can replace the optical integrated circuit 480 in the configuration of FIG.
  • FIG. 40 shows an optical integrated circuit 580 according to the thirty-first embodiment of the present invention.
  • the optical integrated circuit 580 includes eight optical integrated circuit elements 581 having a structure similar to that of the tree-shaped optical coupler 465 shown in FIG. A high reflectivity coat (reflectance 98%) is applied to the end surface 502 of the substrate 501. Further, the eight optical integrated circuit elements 581 are connected in a ring shape via the eight three-terminal optical branch paths 582, and laser oscillation occurs. Laser light is guided from the middle of the ring-shaped optical circuit to eight optical output terminals 584 through eight four-terminal optical branch paths 585. The 16 light output terminals 584 form a laser exit array 583.
  • the laser emission port array 583 is provided on the back side of the substrate 501.
  • FIG. 41 shows the structure of the optical output terminal 584.
  • 41A is a top view of the light output terminal 584
  • FIG. 41B is a cross-sectional view of the light output terminal 584 along CC ′
  • FIG. 41C is a bottom view showing the structure of the light output terminal 584 as viewed from the back side of the substrate 501.
  • the laser light 596 guided by the optical waveguide 591 is reflected by the reflecting mirror 592 provided at the light output terminal 584, and is output as output light 597 from the circular opening 594 of the back electrode 593 provided on the back surface of the substrate 501. To be taken out.
  • the reflecting mirror 592 has an angle of 45 ° with respect to the substrate.
  • a low reflectance coat 595 is provided in the opening 594.
  • FIG. 42 shows how the output light 597 is extracted.
  • the optical integrated circuit 580 is provided on the heat sink 598 with a junction side down, and the output light 597 is emitted upward. Since the optical paths are adjusted so that the phases of the beams constituting the output light 597 coincide with each other, they function as one laser beam.
  • the reflecting mirror 592 can be formed by anisotropic wet etching. Alternatively, it can be formed by dry etching.
  • the reflection mirror 592 can be provided with a passivation film (not shown) formed of SiOx or SiNx.
  • the back electrode 593 can be provided when the substrate 501 is conductive.
  • the configuration of this embodiment can also be applied when the substrate 501 is insulative.
  • InP When InP is used for the substrate 501, light having a wavelength of 1480 nm can pass through the substrate 501. Since the refractive index of InP is about 3.5, reflection of about 30% occurs at the interface between InP and air. By providing the low reflectance coating 595 in the opening 594, the reflectance can be reduced and the light extraction efficiency to the outside can be improved.
  • GaAs When GaAs is used for the substrate 501, light having a wavelength of 980 nm can pass through the substrate 501. Since the refractive index of GaAs is about 3.5, reflection of about 30% occurs at the interface between GaAs and air. By providing the low reflectance coating 595 in the opening 594, the reflectance can be reduced and the light extraction efficiency to the outside can be improved.
  • GaN-based semiconductor laser When a GaN-based semiconductor laser is constructed using sapphire for the substrate 501, it is not necessary to provide an electrode on the back surface of the substrate 501, but it is desirable to provide a low reflectance coating on the laser light emitting portion.
  • FIG. 43 is applicable when the substrate 501 is not transmissive to the laser oscillation wavelength.
  • FIG. 43 shows an opening 599 provided with a hole in the substrate 501 instead of the structure of FIG.
  • the opening 599 can be formed by etching. Also in this case, it is desirable to provide the low reflectance coating 595.
  • the substrate 501 When GaAs is used for the substrate 501, light having a wavelength of 810 nm cannot be transmitted through the substrate 501. Accordingly, it is necessary to form holes 599 in the substrate 501 to form the openings 599. In this case, about 30% of reflection occurs at the GaAs / air interface. By providing the low reflectance coating 595 in the opening 595, the reflectance can be reduced and the light extraction efficiency to the outside can be improved.
  • the light having a wavelength of 810 nm can be used for exciting a solid laser made of glass doped with neodymium (Nd) or yttrium aluminum garnet (YAG).
  • Nd neodymium
  • YAG yttrium aluminum garnet
  • the ring-shaped optical waveguide network is formed by the eight three-terminal optical branch paths 582, the connection of the optical waveguide network is maintained even when one of the optical integrated circuit elements 581 is completely lost.
  • the ring-shaped optical waveguide network is divided. In the configuration shown in FIGS. 34 to 37, when one optical integrated circuit element completely fails, the network is divided and phase synchronization is not established. Therefore, the optical integrated circuit 580 of FIG. 40 has higher reliability. Yes.
  • the number of optical integrated circuit elements 581 is not limited to 8, and can take any value of 2 or more.
  • the number of three-terminal optical branch paths 582 is not limited to eight, and can take any value of two or more.
  • the number of optical output terminals 584 is not limited to 16, and can take any value of 2 or more.
  • the structure of the optical integrated circuit element 581 the same structure as the optical integrated circuit 480 using the arrayed waveguide diffraction grating shown in FIG. 33 may be used.
  • the structure of the optical integrated circuit element 581 may be the same as that of the optical integrated circuit 400 using the asymmetric tree-shaped optical coupler shown in FIG.
  • a diffraction grating can be provided in the optical waveguide 591 in place of the reflecting mirror 592.
  • a two-dimensionally arranged laser beam emitting light array 583 is obtained.
  • the optical path length of the optical waveguide circuit it is possible to synchronize all the laser beams from the laser beam emission light array 583 in phase.
  • the single transverse mode is maintained while increasing the output of the laser beam. Therefore, it is possible to narrow down the high-power laser beam to the diffraction limit. Therefore, the output light from the optical integrated circuit 580 of this embodiment can be coupled to a single mode optical fiber by an appropriate optical system.
  • FIG. 44 shows an optical integrated circuit 600 according to the thirty-second embodiment of the present invention.
  • the optical integrated circuit 600 includes a plurality of optical integrated circuit elements 601 shown in FIG. Also, a plurality of ring-shaped optical waveguide circuits 602 shown in FIG. 46A and a plurality of ring-shaped optical waveguide circuits 603 shown in FIG. 46B are provided.
  • the integrated circuit element 601 includes a tree-shaped optical coupler 615 and semiconductor optical amplifier elements 611, 612, 613, and 614.
  • the optical integrated circuit element 601 has the same structure as the optical integrated circuit element 460 shown in FIG. However, the structures of the end portions of the semiconductor optical amplifying elements 611 to 614 are different.
  • FIG. 45B shows an end 616 of the semiconductor optical amplifier 611.
  • FIG. 45C is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. An end face 617 is provided at the end 616 of the semiconductor optical amplifier 611.
  • This end face 617 is not an end face of the substrate but an end face formed by dry etching, and is provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%) and reflects the laser beam 618.
  • a high reflectivity coat reflectance 98%) and reflects the laser beam 618.
  • FIG. 45 only the structure of the end 616 of the semiconductor optical amplifier 611 is shown, but the other semiconductor optical amplifiers 612 to 614 have the same structure.
  • the semiconductor optical amplifying element since the end face formed by dry etching is provided in the semiconductor optical amplifying element, the arrangement of the semiconductor optical amplifying element becomes free. In other words, the semiconductor optical amplifying element can be arranged other than near the end of the substrate. For this reason, a larger number of semiconductor optical amplifying elements can be used, and a laser beam with higher output can be extracted.
  • the ring-shaped optical waveguide circuit 602 shown in FIG. 46 (a) and the ring-shaped optical waveguide circuit 603 shown in FIG. 46 (b) have structures according to the ring-shaped optical waveguide circuit shown in FIG. Yes. With a structure in which a plurality of three-terminal optical branch paths 582 are interconnected, a plurality of optical integrated circuit elements 601 are connected in a ring shape. Further, the laser light is branched by a plurality of four-terminal light branch paths 585 and guided to the light output terminal 584.
  • the ring-shaped optical waveguide circuit 603 is provided with a four-terminal optical branching path 605.
  • the plurality of ring-shaped optical waveguide circuits 602 and the plurality of ring-shaped optical waveguide circuits 603 are connected in a ring shape by the optical waveguide 604.
  • an optical waveguide circuit having a multiple ring structure is formed.
  • a plurality of paths between the plurality of optical integrated circuit elements 601 are prepared, and it is possible to prevent the entire phase synchronization from being lost due to a failure of a certain optical integrated circuit element 601 .
  • the configuration shown in FIG. 44 has higher path redundancy between the plurality of optical integrated circuit elements 601, so that higher reliability can be obtained.
  • FIG. 47 shows how the output light 597 is extracted.
  • the optical integrated circuit 600 is provided on the heat sink 598 with a junction side down, and the output light 597 is emitted upward.
  • a large number of laser beams constituting the output light 597 are output from the optical integrated circuit 600 . Since the optical paths are adjusted so that the phases of the beams coincide with each other, they function as one laser beam.
  • the chip size is about 250 ⁇ m ⁇ 500 ⁇ m and the thickness of the substrate is about 100 ⁇ m.
  • the thickness of the substrate was 200 ⁇ m or more when the chip size was 5 mm ⁇ 5 mm (25 square mm) or more.
  • the chip size is 10 mm ⁇ 10 mm (100 square mm) or more, the thickness of the substrate is 300 ⁇ m or more.
  • a large number of semiconductor optical amplifying elements 611 can be arranged two-dimensionally on the substrate 501 and these semiconductor optical amplifying elements 611 can be connected so as to be phase-synchronized with each other.
  • a large number of laser beams can be extracted from the back side of the substrate in phase synchronization. For this reason, a high-power laser beam can be output, and this laser beam can be narrowed down to the diffraction limit.
  • the output light 597 from the optical integrated circuit 600 according to the present embodiment can be combined with a single mode optical fiber using an appropriate optical system, for example, an optical system as shown in FIG. it can.
  • an optical system for example, an optical system as shown in FIG. it can.
  • a lens 608 and a single mode optical fiber 609 are provided above the optical integrated circuit 600 .
  • the output light 597 is coupled to the core 610 of the single mode optical fiber 609 by the lens 608.
  • the divergence angle of the synthesized laser beam in the array direction becomes small.
  • the divergence angle of the laser beam can be reduced in any direction.
  • the output light 597 from the optical integrated circuit 600 can be handled as parallel light geometrically.
  • the lens 608 is a collimating optical system.
  • the output light 597 is imaged on the core 610 of the single mode optical fiber 609.
  • An optical isolator, a dielectric thin film filter, or the like can be provided between the optical integrated circuit 600 and the lens 608.
  • the integrated circuit element 601 includes four semiconductor optical amplifying elements, but the number of semiconductor optical amplifying elements can be any number greater than or equal to two.
  • the structure of the tree-shaped optical coupler 615 also changes depending on the number of semiconductor optical amplifier elements.
  • the integrated circuit element 601 may be an arrayed waveguide diffraction grating instead of the tree-shaped optical coupler.
  • FIG. 48A shows a top view of the laser oscillator 620 according to the thirty-third embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator 620 is a semiconductor laser array in which a plurality of horizontal cavity surface emitting lasers 622 are arranged in a two-dimensional array on a substrate 621.
  • laser light is extracted from the back side of the substrate 621.
  • the surface of the substrate 621 is the side where the horizontal cavity surface emitting laser 622 is provided, and the back surface of the substrate 621 is the opposite side of the surface of the substrate 621.
  • the laser oscillator 620 is a semiconductor laser array that is not phase-synchronized. That is, the individual horizontal cavity surface emitting lasers 622 oscillate independently of each other. This laser oscillator 620 can be used for exciting a solid-state laser.
  • FIG. 48B is a cross-sectional view of the horizontal cavity surface emitting laser 622 taken along line EE ′.
  • the vertical structure of the horizontal cavity surface emitting laser 622 includes an upper cladding layer 624, an active layer 625, a lower cladding layer 626, and a semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627. Further, an upper electrode 623 is provided on the upper clad layer 624, and a back electrode 630 is provided on the back side of the substrate 621.
  • the substrate 621 is a conductive semiconductor substrate.
  • the horizontal cavity surface emitting laser 622 is provided with an end face 629 perpendicular to the substrate 621 and an inclined end face 628 having an angle of 45 ° with respect to the substrate. Total reflection occurs at the inclined end surface 628. Note that a passivation film (not shown) is provided on the inclined end surface 628.
  • the end face 629 is provided with a high reflectance coat (reflectance: 98%).
  • a resonator is formed via the inclined end surface 628, and laser oscillation occurs.
  • the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is set to a relatively low 4-20%.
  • Most of the laser beam 633 is reflected by the end face 629, and the laser beam 632 is partially oscillated by the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 and fed back.
  • Most of the laser light 632 is extracted as output light 634 through a slit-shaped opening 631 provided with a back electrode 630.
  • the slit-shaped opening 631 is provided with a low reflectance coating 635.
  • the inclined end surface 628 and the back surface of the substrate 621 are separated by a distance (for example, 100 ⁇ m) corresponding to the thickness of the substrate. For this reason, the reflected light generated by the reflecting means provided on the back surface of the substrate 621 is diffused, and the substantial return light is very small. For this reason, it is difficult to cause laser oscillation by the reflecting means provided on the back surface of the substrate 621.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is separated from the inclined end face 628 by a distance of about the thickness of the lower cladding layer 626 (for example, 1 ⁇ m), a sufficient amount of light is applied to the inclined end face 628. It is possible to return to the end face 629 side via. For this reason, laser oscillation is easy.
  • the low reflectance coating 635 to the slit-shaped opening 631, the laser light can be extracted to the outside with high efficiency.
  • InP InP
  • the substrate 621 Since the refractive index of InP is about 3.5, reflection of about 30% occurs at the interface between InP and air.
  • the low reflectance coating 635 is provided in the opening 631, the reflectance can be reduced and the light extraction efficiency to the outside can be improved.
  • FIG. 48C shows the structure of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 has a structure in which first semiconductor layers 636 and second semiconductor layers 637 having different refractive indexes are alternately stacked.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 In the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627, only the portion immediately below the end face 628 functions as a reflecting means. Further, since the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 has reflectivity only for a specific wavelength, it functions as wavelength selection means (wavelength stabilization means).
  • FIG. 49 is a bottom view of the laser oscillator 620 viewed from the back side.
  • the slit-shaped opening 631 is indicated by a solid line.
  • the horizontal cavity surface emitting laser 622 is indicated by a dotted line. Since the slit-shaped opening 631 is employed in this embodiment, the light extraction efficiency can be increased when the horizontal cavity surface emitting laser 622 is mounted with high density.
  • the horizontal cavity surface emitting laser 622 operating in the single transverse mode has a stripe width of about 1-3 ⁇ m, a stripe interval (array interval) of about 3-20 ⁇ m, and a resonator length of about 250-1500 ⁇ m.
  • the horizontal cavity surface emitting laser 622 may operate in multimode.
  • the stripe width is about 10 to 200 ⁇ m, which is a so-called broad area laser structure.
  • the stripe width interval (array interval) can be arbitrarily set as long as it is larger than the stripe width.
  • the structure of the optical integrated circuit 550 can be used instead of the block 638 including the plurality of horizontal cavity surface emitting lasers 622.
  • the structures of the end faces 628 and 629 shown in FIG. 48 may be used instead of the structures of the end faces 502 and 503 of the optical integrated circuit 550 shown in FIG.
  • a resonator may be formed using a structure according to the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 shown in FIG.
  • FIG. 50 shows how the output light 634 is extracted.
  • the laser oscillator 620 is provided on the heat sink 598 with a junction side down, and the output light 634 is emitted upward.
  • a large number of laser beams constituting the output light 634 are output from the laser oscillator 620 . Each beam is not phase-synchronized with each other.
  • a plurality of horizontal cavity surface emitting lasers 622 can be arranged in a two-dimensional array at a high density. For this reason, a high laser output can be obtained.
  • the laser oscillator 620 can be mounted on the junction side down, and heat can be efficiently radiated.
  • FIG. 51 shows a laser oscillator 640 that is a modification of the present embodiment.
  • FIG. 51 is a bottom view of the laser oscillator 640 .
  • the horizontal cavity surface emitting lasers 622 are arranged in a zigzag pattern, and zigzag slit-like openings 631a and 631b are provided. Thereby, the restriction
  • FIG. 52A shows a horizontal cavity surface emitting laser 650 which is a modification of the horizontal cavity surface emitting laser 622.
  • FIG. 52A is a cross-sectional view of the horizontal cavity surface emitting laser 650 .
  • a Bragg diffraction grating 651 is provided in the lower cladding layer 626 in place of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 used in the horizontal cavity surface emitting laser 622.
  • a laser structure called a distributed feedback type (DFB) or a distributed reflection type (DBR) is used. Since these structures make it easy to increase the number of diffraction gratings, laser light with higher monochromaticity can be obtained.
  • DFB distributed feedback type
  • DBR distributed reflection type
  • FIG. 52B shows a horizontal cavity surface emitting laser 660 which is a modification of the horizontal cavity surface emitting laser 622.
  • FIG. 52B is a cross-sectional view of the horizontal cavity surface emitting laser 660 .
  • an end face 661 inclined by 45 ° with respect to the substrate is provided instead of the vertical end face 629.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 667 immediately below the end face 628 and the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 668 immediately below the end face 661 form a resonator, and laser oscillation occurs.
  • the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 667 and the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 668 are substantially equal, and the reflectance is preferably 20-50%.
  • the laser beam 633 is also reflected to the substrate 621 side and is output from the slit-shaped opening 662.
  • the slit-shaped opening 662 is provided with a low reflectance coating 663.
  • an inclined end surface 664 of the horizontal cavity surface emitting laser adjacent to the end surface 661 is provided, and the laser beam 665 is also reflected to the substrate 621 side and is output from the slit-shaped opening 662 in the same manner.
  • the output light 666 is obtained by superimposing the laser light 633 and the laser light 665.
  • the horizontal cavity surface emitting laser 660 In the horizontal cavity surface emitting laser 660 , light is extracted from both the end face 628 and the end face 661, so that the light extraction efficiency can be improved. Further, since the laser beam 632 and the laser beam 633 are phase-synchronized, it is possible to obtain a beam having a small divergence angle in the cavity direction of the horizontal cavity surface emitting laser 660 by appropriately matching the phase.
  • the slit-shaped opening 662 is shared with the adjacent horizontal cavity surface emitting laser, so that the laser can be arranged with high density.
  • FIG. 53 shows a top view of the laser oscillator 680 of the thirty-fourth embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator 680 is a semiconductor laser array in which a plurality of optical integrated circuit elements 521 are arranged in an array on a substrate 501.
  • the optical integrated circuit element 521 is an optical integrated circuit element having a structure similar to that of the optical integrated circuit 480, and has a structure in which a plurality of semiconductor optical amplifier elements are bundled using an arrayed waveguide diffraction grating.
  • four optical integrated circuit elements similar to the optical integrated circuit element 521 are shown in three columns, but the number of optical integrated circuit elements 521 and the array arrangement may be arbitrary.
  • This laser oscillator 680 takes out laser light from the back side of the substrate 501.
  • the surface of the substrate 501 is the side where the optical integrated circuit element 521 is provided, and the back surface of the substrate 501 is the opposite side of the surface of the substrate 501.
  • Laser oscillator 680 is a semiconductor laser array that is partially phase-locked. That is, the individual optical integrated circuit elements 521 laser oscillate in phase synchronization, but the phases between different optical integrated circuit elements 521 are not synchronized. This laser oscillator 680 can be used for exciting a solid-state laser.
  • the structure of the end face 616 of the semiconductor optical amplifier element conforms to the structure shown in FIG. As shown in FIGS. 45B and 45C, an end face 617 is provided on the end 616 of the semiconductor optical amplifier 611.
  • This end face 617 is not an end face of the substrate but an end face formed by dry etching, and is provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%) and reflects the laser beam 618.
  • the optical output terminal 584 can have the structure shown in FIG. A hole is provided in the substrate 501 by etching and an opening 599 is provided.
  • a low reflectance coat 595 is provided in the opening 599.
  • the low reflectance coat 595 needs to have an appropriate reflectance, for example, 4%. This is because it is necessary to cause laser oscillation by the feedback light from the low reflectance coating 595.
  • FIG. 54A is the same as FIG. FIG. 51B is different from FIG. 41B in that a semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 668 is arranged immediately below the reflecting mirror 592.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 668 has a reflectance of 4%, for example, and generates feedback light for laser oscillation.
  • a low reflectance coat 595 is applied to the opening 594 of the back electrode 593. There is no lower limit to the reflectivity of the low reflectivity coat 595. The lower the reflectivity, the better the light extraction efficiency.
  • FIG. 54 (c) can be used instead of the structure shown in FIG. 54 (b).
  • a Bragg diffraction grating 651 is provided in the optical waveguide 591 in place of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 668.
  • the Bragg diffraction grating 651 generates feedback light for laser oscillation.
  • a large output can be obtained by further arraying a large number of semiconductor laser arrays. Further, there is an advantage that the area used as the light output terminal 584 can be reduced.
  • the area used as the light output terminal 584 can be reduced.
  • only one optical output terminal is required for each semiconductor laser array, and no hole is required for each semiconductor laser (semiconductor optical amplification element). Therefore, it is possible to reduce the area related to the holes and prevent the strength of the substrate from being lowered.
  • the resistance value of the back electrode increases as the area related to the opening increases.
  • the area related to the opening can be reduced, and an increase in resistance of the back electrode can be prevented.
  • optical integrated circuit element 581 using a tree-shaped optical coupler may be used instead of the optical integrated circuit element 521.
  • FIG. 55 shows a laser oscillator according to the 35th embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator of the present embodiment has an optical coupling structure of an optical integrated circuit 700 and a multimode optical fiber 703.
  • the multimode optical fiber 703 is an optical fiber having a plurality of transverse modes.
  • FIG. 55 (a) shows a top view of the laser oscillator of the 35th embodiment of the present invention.
  • FIG. 55B is a side view of the laser oscillator according to the thirty-fifth embodiment of the present invention.
  • optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and 508 having the same structure as the optical integrated circuit 460 are provided on a substrate 501.
  • the end face 502 of the substrate 501 is provided with a low reflectivity coat (reflectance 4%), and the other end face 503 is provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%).
  • the optical integrated circuit 700 is attached to the heat sink 704 with a junction side down.
  • Cylindrical lenses 701 and 702 are provided between the optical integrated circuit 700 and the multimode optical fiber 703.
  • the cylindrical lens 701 has lens power in a direction perpendicular to the substrate 501.
  • the cylindrical lens 702 has lens power in a direction parallel to the substrate 501. This optical system conforms to the optical system shown in FIG.
  • Output lights 705, 706, 707, and 708 from the optical integrated circuit elements 505, 506, 507, and 508 are coupled to the core of the multimode optical fiber 703 by cylindrical lenses 701 and 702.
  • light from a plurality of phase-synchronized semiconductor laser arrays can be combined into one multimode optical fiber.
  • This configuration is suitable for a fiber laser excitation light source.
  • optical integrated circuit elements having the same structure as that of the optical integrated circuit 460 are provided, but this number can take an arbitrary number of 2 or more.
  • the structure of the optical integrated circuit 480 or the structure of 550 can be used instead of the optical integrated circuit 460 .
  • FIG. 56 and 57 show a laser oscillator according to the thirty-sixth embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator of the present embodiment has an optical coupling structure of an optical integrated circuit 710 and a multimode optical fiber 703.
  • the multimode optical fiber 703 is an optical fiber having a plurality of transverse modes.
  • FIG. 56 is a top view of the laser oscillator according to the thirty-sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 57 is a side view of the laser oscillator according to the thirty-sixth embodiment of the present invention.
  • optical integrated circuit elements 521, 522, 523, and 524 having the same structure as the optical integrated circuit 480 are provided on a substrate 501.
  • the end face 502 of the substrate 501 is provided with a low reflectivity coat (reflectance 4%), and the other end face 503 is provided with a high reflectivity coat (reflectance 98%).
  • the optical integrated circuit 710 is attached to the heat sink 704 with a junction side down.
  • a cylindrical lens 711 and a lens 712 are provided between the optical integrated circuit 700 and the multimode optical fiber 703.
  • the cylindrical lens 711 has lens power in a direction perpendicular to the substrate 501. This optical system conforms to the optical system shown in FIG.
  • Output lights 715, 716, 717, and 718 from the optical integrated circuit elements 521, 522, 523, and 524 are coupled to the core of the multimode optical fiber 703 by a cylindrical lens 711 and a lens 712.
  • light from a plurality of phase-synchronized semiconductor laser arrays can be combined into one multimode optical fiber.
  • This configuration is suitable for a fiber laser excitation light source.
  • various optical functions can be added by inserting an optical isolator or a dielectric thin film filter between the cylindrical lens 711 and the lens 712.
  • optical integrated circuit elements having the same structure as the optical integrated circuit 480 are provided, but this number can take an arbitrary number of 2 or more.
  • the structure of the optical integrated circuit 460 or the structure of 550 can be used instead of the optical integrated circuit 480 .
  • FIG. 58 shows a laser oscillator according to the thirty-seventh embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator of the present embodiment has an optical coupling structure of an optical integrated circuit 680 and a multimode optical fiber 723.
  • the multimode optical fiber 723 is an optical fiber having a plurality of transverse modes.
  • FIG. 58A is a perspective view of the coupling optical system.
  • FIG. 58B shows the imaging relationship of this coupled optical system.
  • the optical integrated circuit 680 has a structure as shown in FIG. 53, and exhibits the behavior described in the section of the thirty-fourth embodiment. As shown in FIG. 58A, the optical integrated circuit 680 is attached to the heat sink 724 at a junction side down.
  • a microlens array 720 and a lens 721 are provided between the optical integrated circuit 680 and the multimode optical fiber 723. As shown in FIG. 58B, the microlens 726 constituting the microlens array 720 is provided corresponding to the light emission terminal 584 of the optical integrated circuit 680 .
  • the micro lens 726 operates as a collimating optical system.
  • the output light from the light output terminal 584 is converted into parallel light by the microlens 726 and then imaged on the core 723 of the multimode optical fiber 722 by the lens 721. For this reason, an optical isolator or a dielectric thin film filter between the microlens 726 and the lens 721 can be provided.
  • light emitted from a device in which a plurality of mutually independent phase-locked semiconductor laser arrays are two-dimensionally arranged can be coupled to one multimode optical fiber.
  • FIG. 59 shows a laser oscillator according to the thirty-eighth embodiment of the present invention.
  • An optical integrated circuit 730 shown in FIG. 59A is a modification of the optical integrated circuit 480 shown in FIG.
  • the optical integrated circuit 730 is different from the optical integrated circuit 480 in that a plurality of common ports of the arrayed waveguide diffraction grating 469 are provided.
  • Common ports (optical waveguides) 481 and 482 are branched by an optical branching portion 483.
  • FIG. 59 (b) One structure of the light branching portion 483 is shown in FIG. In FIG. 59 (b), the common ports 481 and 482 are branched from the multimode interferometer 484. Therefore, the common ports 481 and 482 propagate different wavelengths of light.
  • the optical integrated circuit 730 when the structure of FIG. 59B is adopted, the optical integrated circuit 730 generates laser oscillations of two types of wavelengths.
  • FIG. 59B shows the case where there are two common ports, it is possible to oscillate a larger number of wavelengths by further increasing the number of common ports.
  • FIG. 59C shows another structure of the light branching portion 483.
  • a common optical waveguide 486 branches from the multimode interferometer 484, and branches to the common ports 481 and 482 via the asymmetric optical coupler 485.
  • the asymmetric optical coupler 485 propagates the TE mode on the common port 482 side and the TM mode on the common port 481 side. Therefore, when the structure of FIG. 59C is employed, the optical integrated circuit 730 generates two types of polarized laser oscillation.
  • FIG. 60 shows a modification in which the structure of FIG. 59 (b) and the structure of FIG. 59 (c) are combined.
  • FIG. 60A is a top view of the optical integrated circuit 731 .
  • the structure of the optical branch path 483 of the optical integrated circuit 731 is shown in FIG.
  • the common ports 481 and 482 branched via the multimode interferometer 484 are further branched by an asymmetric optical coupler 485. According to this structure, it is possible to cause laser oscillation of two types of polarized light at two wavelengths.
  • FIG. 61 shows a modification in which the structure shown in FIG. 59C is applied to the optical integrated circuit 460 shown in FIG.
  • FIG. 61A is a top view of the optical integrated circuit 732 . If an asymmetric optical coupler 485 is provided at the common port 479 and two optical waveguides (common ports 481 and 482) are branched, and these optical waveguides are in contact with the end face 466, two polarized laser beams can be simultaneously transmitted. It can oscillate.
  • a laser oscillator configured by using the optical integrated circuit 730 shown in FIG. 59 or the optical integrated circuit 731 shown in FIG. 60 is suitable for a Raman optical amplifier or a wavelength converter using four-light mixing because it can simultaneously oscillate a plurality of wavelengths.
  • this laser oscillator can simultaneously oscillate two types of polarized lasers, it is suitable for a Raman optical amplifier or a wavelength converter using four-light mixing.
  • the laser oscillator configured using the optical integrated circuit 732 shown in FIG. 61 can simultaneously oscillate two types of polarized lasers, it is suitable for a Raman optical amplifier or a wavelength converter using four-light mixing.
  • the erbium-doped optical fiber amplifier of the present embodiment is composed of an erbium-doped optical fiber 301, optical isolators 302 and 303, a wavelength multiplexing coupler 304, and a pumping light source 305.
  • the behavior thereof is described in the section of the seventeenth embodiment. It is as follows.
  • the feature of this embodiment is that the laser oscillator shown in FIGS. 26, 27, 28, 32, 33, and 47 is used as the excitation light source 305. Since these laser oscillators employ a structure in which a plurality of semiconductor optical amplifying elements are arranged in an array and optically coupled, a large optical output can be obtained, which is suitable for an erbium-doped optical fiber amplifier. In addition, since these structures use a junction side-down structure, the heat radiation characteristics of the laser oscillator are excellent.
  • the cooler-less structure is a semiconductor laser module structure that does not use an electronic refrigeration element.
  • the present invention is also applicable to other rare earth doped optical fiber amplifiers. It can be applied to an optical amplifier using an optical fiber doped with praseodymium or neodymium.
  • This Raman optical amplifier is a distributed Raman optical amplifier.
  • This Raman optical amplifier includes a transmission optical fiber 321, an optical circulator 322, and a pumping light source 323, and the behavior thereof is as described in the section of the eighteenth embodiment.
  • the lasers 332 and 333 used for the excitation light source 323 are the lasers shown in FIGS. 26, 27, 28, 32, 33, 47, 59, 60, and 61.
  • the use of an oscillator are suitable for increasing the output, and also suitable for reducing the cooler.
  • the heat radiation characteristics of the laser oscillator are excellent. These characteristics are useful because a Raman optical amplifier requires high-power pumping light.
  • the laser oscillators shown in FIGS. 59 and 60 are suitable for broadening the Raman optical amplifier in that they can simultaneously oscillate a plurality of wavelengths.
  • the laser oscillator shown in FIGS. 59, 60, and 61 is suitable for a Raman optical amplifier in that two types of polarized lasers can be oscillated simultaneously. There is also an advantage in terms of simplification of the configuration.
  • FIG. 24 shows an example of a distributed Raman amplifier for backward pumping.
  • the present invention is not limited to the pumping method, and can be applied to forward pumping or bidirectional pumping. Further, the present invention can be applied to a concentrated Raman optical amplifier provided with an optical fiber dedicated for amplification.
  • the wavelength converter includes a pumping light source 341, a wavelength multiplexing optical coupler 342, an optical nonlinear medium 343, and a wavelength filter 344.
  • the behavior of the wavelength converter is described in the section of the nineteenth embodiment. As stated.
  • FIGS. 26, 27, 28, 32, 33, 47, 59, 60, and 61 The features of this embodiment are shown in FIGS. 26, 27, 28, 32, 33, 47, 59, 60, and 61 as laser oscillators 352 and 353 used for the excitation light source 341. This is because of using a laser oscillator. These lasers are suitable for increasing the output, and also suitable for reducing the cooler. Furthermore, since these structures use a junction side-down structure, the heat radiation characteristics of the laser oscillator are excellent. These characteristics are useful because wavelength conversion by four-wave mixing requires high-power excitation light.
  • the laser oscillators shown in FIGS. 59 and 60 are suitable for wavelength conversion by four-wave mixing in that they can simultaneously oscillate a plurality of wavelengths.
  • the laser oscillators shown in FIGS. 59, 60, and 61 are suitable for wavelength conversion by four-wave mixing in that two types of polarized lasers can be oscillated simultaneously. There is also an advantage in terms of simplification of the configuration.
  • FIG. 62 shows a fiber laser according to the forty-second embodiment of the present invention.
  • FIG. 62A shows a fiber laser 740 using a single mode excitation light source.
  • FIG. 62B shows a fiber laser 750 using a multimode excitation light source.
  • FIG. 62 (c) shows a cross-sectional view of a double-graded ytterbium (Yb) -doped optical fiber 751 .
  • the fiber laser 740 includes a single mode excitation light source 742 whose transverse mode is a single mode, a high reflectivity fiber Bragg diffraction grating 743, an ytterbium (Yb) doped optical fiber 741, and a low reflectivity fiber.
  • a Bragg diffraction grating 744 is provided.
  • the ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 operates in a single transverse mode at the pumping light wavelength and lasing wavelength.
  • As the excitation light wavelength a wavelength in the range of 900 to 980 nm can be used.
  • the laser oscillation wavelength can be oscillated at a wavelength in the range of 1000 to 1100 nm.
  • the high reflectance fiber Bragg diffraction grating 743 and the low reflectance fiber Bragg diffraction grating 744 reflect only the laser oscillation wavelength (wavelength: 1060 nm) and transmit the wavelength of the excitation light source.
  • High reflectivity fiber Bragg diffraction grating 743 has a high reflectivity (90%) with respect to the laser oscillation wavelength
  • low reflectivity fiber Bragg diffraction grating 744 has a low reflectivity (10%) with respect to the laser oscillation wavelength.
  • the pumping light 747 from the single mode pumping light source 742 is guided to the ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 through the high reflectivity fiber Bragg diffraction grating 743 and pumps the ytterbium (Yb) doped optical fiber 741.
  • a gain is generated in the excited ytterbium (Yb) doped optical fiber 741, and laser light 745 is generated by a resonator formed by a high-reflectance fiber Bragg diffraction grating 743 and a low-reflectance fiber Bragg diffraction grating 744.
  • Laser light 745 is extracted from the low reflectance fiber Bragg diffraction grating 744 side.
  • FIGS. 1, 3, 5, 15, 16, 16, 26, 27, 28, 32, 33, and 47 The features of this embodiment are shown in FIGS. 1, 3, 5, 15, 16, 16, 26, 27, 28, 32, 33, and 47 as a single mode excitation light source 742.
  • the laser oscillator is used. These laser oscillators are optically coupled by arranging a plurality of semiconductor optical amplifying elements in an array. Since a large optical output can be obtained, these laser oscillators are suitable for fiber lasers.
  • the structure shown in FIGS. 26, 27, 28, 32, 33, and 47 uses a junction side-down structure, so that the heat dissipation characteristics of the laser oscillator are excellent.
  • these laser oscillators are laser oscillators with high wavelength selectivity, they are suitable for exciting the ytterbium (Yb) -doped optical fiber 741 at a wavelength of 977 nm.
  • the ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 shows a large absorption coefficient at a wavelength of 977 nm, but the absorption peak is steep, so that the wavelength needs to be accurately controlled.
  • the fiber laser 750 includes a plurality of multimode excitation light sources 748 whose transverse modes are multimodes, a combiner 746 that bundles a plurality of multimode excitation light sources, a high reflectivity fiber Bragg diffraction grating 743, A double clad ytterbium (Yb) doped optical fiber 751 and a low reflectivity fiber Bragg diffraction grating 744 are provided.
  • the double clad ytterbium (Yb) -doped optical fiber 751 operates in a single transverse mode at the pumping light wavelength and the laser oscillation wavelength (wavelength: 1060 nm).
  • the excitation light wavelength a wavelength of about 915 nm or about 977 nm can be used.
  • FIG. 62 (c) shows a cross-sectional view of a double clad ytterbium (Yb) doped optical fiber 751 .
  • a first cladding layer 753 is provided around the core 752, and a second cladding layer 754 is further provided outside the core 752.
  • the core 752 and the first cladding layer 753 are made of a quartz base material.
  • the second cladding layer 754 is made of a fluororesin.
  • the core 752 is a large mode area type, and the core diameter is about 24 ⁇ m.
  • the large mode area refers to a core whose diameter is increased by reducing the refractive index with respect to the clad layer as compared with the core of a normal single mode optical fiber (about 6 ⁇ m in the 1 ⁇ m wavelength band).
  • the core 752 has a large core diameter, but guides light in a single transverse mode.
  • the core 752 is doped with ytterbium.
  • the first cladding layer functions as a multi-mode core.
  • the first cladding layer guides excitation light of multimode light.
  • the guided excitation light excites the core 752.
  • the second cladding layer functions as a cladding layer for the first cladding layer.
  • the combiner 746 has a structure called a tapered optical fiber bundle.
  • the combiner 746 has a function of bundling light guided through a plurality of multimode optical fibers.
  • Excitation light 747 from a plurality of multimode excitation light sources 748 bundled by a combiner 746 is guided to a double-clad ytterbium (Yb) -doped optical fiber 751 through a high-reflectance fiber Bragg diffraction grating 743, and double-clad ytterbium ( Yb)
  • the doped optical fiber 751 is excited.
  • the excited double clad ytterbium (Yb) -doped optical fiber 751 has a gain, and a laser beam 745 is generated by a resonator formed by a high-reflectance fiber Bragg diffraction grating 743 and a low-reflectance fiber Bragg diffraction grating 744. Is done.
  • Laser light 745 is extracted from the low reflectance fiber Bragg diffraction grating 744 side.
  • the feature of this embodiment is that the laser oscillator shown in FIGS. 55, 56 and 58 is used as the multimode excitation light source 748.
  • These laser oscillators are optically coupled by arranging a plurality of semiconductor optical amplifying elements in an array. Since a large optical output can be obtained, these laser oscillators are suitable for fiber lasers. Since these laser oscillators use a junction side-down structure, the heat dissipation characteristics of the laser oscillators are excellent.
  • these laser oscillators are laser oscillators with high wavelength selectivity, they are suitable for exciting the ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 at a wavelength of 977 nm.
  • the ytterbium (Yb) doped optical fiber 741 shows a large absorption coefficient at a wavelength of 977 nm, but the absorption peak is steep, so that the wavelength needs to be accurately controlled.
  • FIG. 63 shows a solid state laser according to the forty-third embodiment of the present invention.
  • FIG. 63A shows an end face excitation type solid state laser oscillator 760 .
  • FIG. 63B shows a side-pumped solid-state laser oscillator 770 .
  • the solid-state laser oscillator 760 includes a solid-state laser rod 761, reflecting mirrors 762 and 763, an excitation light coupling lens 764, and an excitation light source 765. Excitation light 767 from the excitation light source 765 passes through the reflection mirror 762 via the excitation light coupling lens and excites the solid laser rod 761. A laser beam 767 is generated by a resonator formed by the reflecting mirror 762 and the reflecting mirror 763, and is extracted as output light 766.
  • the reflecting mirror 762 has a high reflectance with respect to the wavelength of the laser light, and transmits the excitation light.
  • the reflecting mirror 763 is a mirror having appropriate reflectance and transmittance, and has a function of taking out output light 766 at the same time as causing laser oscillation.
  • the feature of this embodiment is that the laser oscillator shown in FIGS. 42, 47, 48, 49, 50, 51, and 53 is used as the excitation light source 765.
  • These laser oscillators are two-dimensionally arranged surface emitting lasers, can generate high-power laser light, and are suitable for obtaining a high-power solid-state laser oscillator.
  • a slab-like or disk-like solid laser medium can be used instead of the solid laser rod 761.
  • Any solid laser medium such as Nd: YAG or rare earth doped glass can be used.
  • the solid-state laser oscillator 770 includes a solid-state laser rod 761, reflecting mirrors 762 and 763, and an excitation light source 771.
  • the excitation light 772 from the excitation light source 771 excites the solid laser rod 761 from the side surface.
  • a laser beam 767 is generated by a resonator formed by the reflecting mirror 762 and the reflecting mirror 763, and is extracted as output light 766.
  • the reflecting mirror 762 has a high reflectivity with respect to the wavelength of the laser beam.
  • the reflecting mirror 763 is a mirror having appropriate reflectance and transmittance, and has a function of taking out output light 766 at the same time as causing laser oscillation.
  • the feature of this embodiment is that the laser oscillator shown in FIGS. 42, 47, 48, 49, 50, 51 and 53 is used as the excitation light source 771.
  • These laser oscillators are two-dimensionally arranged surface emitting lasers, can generate high-power laser light, and are suitable for obtaining a high-power solid-state laser oscillator.
  • a slab-like or disk-like solid laser medium can be used instead of the solid laser rod 761.
  • an optical system including a lens and a reflecting mirror can be provided between the excitation light source 771 and the solid-state laser rod 761.
  • Any solid laser medium such as Nd: YAG or rare earth doped glass can be used.
  • FIG. 64 shows a laser oscillator 800 according to the forty-fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the laser oscillator 360 shown in FIG. 26 in the twentieth embodiment.
  • FIG. 64A shows a top view of the optical integrated circuit 369 formed on the substrate 370.
  • FIG. 64B shows a side view of the laser oscillator 800 .
  • the top surface of the substrate 370 (the surface on which the optical integrated circuit 369 is formed) is attached so as to contact the heat sink 379. This is the junction side-down structure described above.
  • FIG. 64 The difference between FIG. 64 and FIG. 26 is that the substrate 370 is provided to protrude from the heat sink 379 by a distance ⁇ .
  • the common port 378 is composed of a simple optical waveguide that does not include a branch circuit, it is not necessary to strictly control the temperature.
  • the overhang distance ⁇ is set in a range corresponding to the passive optical waveguide constituting the common port 378.
  • the distance ⁇ protrudes, the output light is not lost by the heat sink 379. Further, the distance ⁇ may vary within the range of the common port 378. Therefore, the accuracy of the junction side down mounting may be low.
  • FIG. 9 of Patent Document 10 discloses that the excess loss fluctuates extremely sensitively to the change in the width of the multimode interference optical coupler. If the substantial optical path length changes due to temperature changes, the excess loss may change.
  • Patent Document 7 discloses that a phase-locked semiconductor laser array loses a phase-locked state due to a change in optical path length due to a temperature change. From this point of view, the temperature management of the tree-shaped optical coupler 376 is necessary.
  • the optical integrated circuit 480 shown in FIG. 33 may be used instead of the optical integrated circuit 369.
  • the common port 481 is coupled with the optical fiber 374.
  • the positions of the end surface 466 that has been subjected to the high reflectance coating and the end surface 467 that has been subjected to the low reflectance coating are switched.
  • the fiber gragg diffraction grating 375 can be omitted. This is because the optical integrated circuit 480 includes the arrayed waveguide diffraction grating 469 and has wavelength selectivity.
  • the arrayed waveguide diffraction grating 469 also includes a multimode interference type optical coupler, there may be a problem of characteristic change due to temperature change. Therefore, the portion of the arrayed waveguide diffraction grating 469 needs to be in contact with the heat sink 379.
  • FIG. 65 shows a laser oscillator 810 of the forty-fifth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the laser oscillator 360 shown in FIG. 26 in the twentieth embodiment.
  • FIG. 65A shows a top view of the optical integrated circuit 811 formed on the substrate 370.
  • FIG. 65B shows a side view of the laser oscillator 810 .
  • the top surface of the substrate 370 (the surface on which the optical integrated circuit 811 is formed) is attached so as to contact the heat sink 379. This is the junction side-down structure described above.
  • FIG. 65 The difference between FIG. 65 and FIG. 26 is that a 45 ° inclined end surface 813 is provided on the substrate 370.
  • the structure of the 45 ° inclined end face 813 conforms to the structure of the 45 ° inclined end face 628 shown in FIG.
  • a semiconductor multilayer Bragg diffraction grating (not shown) corresponding to the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 in FIG. 48B is provided. These constitute a common port 812.
  • the output light reflected by the 45 ° inclined end face 813 is emitted from the back side of the substrate 370 and guided to the optical fiber 374 provided above the substrate 370.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating (not shown) functions as a wavelength selection element, there is an advantage that the optical fiber Bragg diffraction grating 375 can be omitted. Further, there is an advantage that it is not necessary to precisely align the substrate 370 and the heat sink 379 when the substrate 370 is mounted on the junction side down.
  • the common port 812 may be a passive optical waveguide or an active optical waveguide. However, the common port 812 is preferably a passive optical waveguide.
  • FIG. 66 shows a laser oscillator 820 and a laser oscillator 830 according to the forty-sixth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the laser oscillator shown in FIG. 15 in the twelfth embodiment.
  • an active multimode interference optical coupler 822 In the laser oscillator 820 , an active multimode interference optical coupler 822, a common optical waveguide 823, a branched optical waveguide 824, and a sawtooth reflecting surface 825 are provided on a semiconductor substrate 821.
  • the active multimode interference optical coupler 822 differs from the laser oscillator shown in FIG. 15 in the twelfth embodiment in that it is a multimode interference optical coupler having the function of an optical amplifier. For this reason, the semiconductor optical amplification elements 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208 shown in FIG. 15 can be omitted. For this reason, there exists an advantage that a structure becomes simple.
  • a hybrid multimode interference optical coupler 831 In the laser oscillator 830 , a hybrid multimode interference optical coupler 831, a common optical waveguide 823, a branched optical waveguide 824, and a sawtooth reflecting surface 825 are provided on a semiconductor substrate 821.
  • the hybrid multimode interference optical coupler 831 has an active region 833 and a passive region 832 having an optical amplification function.
  • the region where the optical density is high is the passive region 832, so that device damage due to energy concentration can be prevented.
  • Non-Patent Document 1 discloses an active multimode interference optical coupler.
  • Non-Patent Document 2 discloses a hybrid multimode interference optical coupler.
  • the common optical waveguide 823 and the branched optical waveguide 824 are passive optical waveguides, they can also be active optical waveguides (optical waveguides having an optical amplification function).
  • active optical waveguides optical waveguides having an optical amplification function.
  • all the optical waveguides can be constructed using only active optical waveguides, and thus the manufacturing process is simplified. is there.
  • a laser oscillator 820 or a laser oscillator 830 can be used instead of the optical integrated circuit 390 in FIG.
  • a laser oscillator 820 or a laser oscillator 830 can be used instead of the optical integrated circuit 369 in FIG.
  • a structure similar to the 45 ° inclined end face 813 shown in FIG. 65 may be provided in the common optical waveguide 823 to extract light from the back side of the substrate 821.
  • a plurality of common optical waveguides 823 can be provided.
  • 67 and 68 show an active multimode interference optical coupler 840 and a hybrid multimode interference optical coupler 850 according to the 47th embodiment of the present invention.
  • the present embodiment is a modification of the active multimode interference optical coupler 822 and the hybrid multimode interference optical coupler 831 shown in FIG. 66 in the forty-sixth embodiment.
  • a multimode interference optical coupler including an active region light amplification region
  • a temperature change is likely to occur due to heat generation.
  • a change in refractive index due to the injection current also occurs. For this reason, characteristic changes (changes in excess loss) are likely to occur.
  • a tapered optical waveguide 843 is provided in the common optical waveguide 842 of the active multimode interference optical coupler 840 , and a tapered optical waveguide 845 is provided in the branch optical waveguide 844.
  • the active multimode interference optical coupler 840 is provided with an active (optical amplification) multimode interferometer 841.
  • Patent Document 10 discloses that a characteristic change (change in excess loss) caused by a change in width of a multimode interference optical coupler can be reduced by providing a tapered optical waveguide in the multimode interference optical coupler.
  • this can be used to reduce the change in the characteristics of the active multimode interference optical coupler 840 due to temperature and injection current.
  • the active multimode interference optical coupler 840 can be applied to the laser oscillator 820 shown in FIG.
  • the tapered optical waveguides 843 and 845, the common optical waveguide 842, and the branched optical waveguide 844 are passive optical waveguides, but some or all of these optical waveguides may be active.
  • the configuration in which all the optical waveguides are active has an advantage that the manufacturing process can be simplified because the manufacturing process for providing the passive optical waveguide can be omitted.
  • a tapered optical waveguide 843 is provided in the common optical waveguide 842 of the hybrid multimode interference optical coupler 850
  • a tapered optical waveguide 845 is provided in the branch optical waveguide 844, respectively.
  • the multimode interferometer 851 of the hybrid multimode interference optical coupler 850 is provided with an active region (light amplification region) 852 and a passive region 853.
  • the branched optical waveguide 844 and the tapered optical waveguide 845 may be active.
  • the hybrid multimode interference optical coupler 850 can also reduce the characteristic change due to temperature and injection current.
  • the hybrid multimode interference optical coupler 850 can be applied to the laser oscillator 830 shown in FIG.
  • a passive multimode interference optical coupler in which a tapered optical waveguide is provided in a common optical waveguide and a branched optical waveguide can be applied to a configuration using an arrayed waveguide diffraction grating. 1, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 22.
  • the present invention can be applied to the configurations shown in FIGS. 33, 35, 37, 39, 53, 56, 59, and 60.
  • 69 and 70 show a laser oscillator 860 and a laser oscillator 870 according to the forty-eighth embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator 860 has a structure in which an active (optical amplification type) multimode interferometer 862, an arrayed waveguide 864, and a common optical waveguide 863 are provided on a substrate 861. Appropriate reflectance control coating is applied to the end face 865 and the end face 866 of the substrate 861.
  • an active (optical amplification type) multimode interferometer 862 becomes a gain region, and laser oscillation occurs.
  • the end face 865 When taking out the output light 867 from the common optical waveguide 863 side, the end face 865 is coated with a low reflectance coating, and the end face 866 is coated with a high reflectance coating.
  • the end face 866 is coated with a low reflectivity coat and the end face 865 is coated with a high reflectivity coat.
  • the arrayed waveguide 864 and the common optical waveguide 863 are passive optical waveguides, but these optical waveguides may be configured as an active type (optical amplification type).
  • active type optical amplification type
  • the manufacturing process is simplified because all optical waveguides can be constructed with the active type.
  • the laser oscillator 860 has an advantage that a high output is easily obtained because the multimode interferometer 862 is configured as an active region.
  • the laser oscillator 870 is different from the laser oscillator 860 in that a multi-mode interferometer 871 includes an active region (light amplification region) 872 and a passive region 873. According to this configuration, a region having a high energy density of the multi-mode interferometer 871, that is, a region close to the common optical waveguide 863 is constructed with a passive optical waveguide, so that high reliability can be expected.
  • the tapered optical waveguides shown in FIGS. 67 and 68 can be applied to the laser oscillator 860 and the laser oscillator 870 , respectively. By adopting these structures, it is possible to reduce changes in characteristics with respect to temperature changes and injection current changes.
  • the side surface 869 of the active (optical amplification type) multimode interferometer 862 on the common optical waveguide 863 side is inclined with respect to the end surface 865.
  • unwanted side mode oscillation can be suppressed.
  • This side mode oscillation is generated when light leaking from the side surface 869 from the active (light amplification type) multimode interferometer 862 is reflected by the end surface 865 and returned, resulting in the formation of a parasitic resonator.
  • generation of such a parasitic resonator can be prevented.
  • the common optical waveguide 863 is curved, this also has an effect of preventing undesired side mode oscillation. This is because leakage light is guided along the common optical waveguide 863. By making the common optical waveguide 863 curved, leakage light can be prevented from being guided, and unwanted side mode oscillation can be suppressed. These effects are the same even when a passive multimode interferometer is used.
  • the laser oscillator 860 and the laser oscillator 870 can be used instead of the optical integrated circuit 369 in FIG.
  • the laser oscillator 860 and the laser oscillator 870 can be used in place of the optical integrated circuit 390 in FIG.
  • the laser oscillator 860 and the laser oscillator 870 can be used in place of the optical integrated circuit 480 in FIG.
  • the laser oscillator 860 and the laser oscillator 870 can be used instead of the optical integrated circuit 369 in FIG.
  • the common optical waveguide 863 can be provided with a structure similar to the 45 ° inclined end face 813 shown in FIG. 65 to extract light from the back side of the substrate 861.
  • FIG. 71 shows the structure of the horizontal cavity surface emitting laser 622 shown in FIG. 48 again.
  • FIG. 71 shows a state in which the heat sink 598 shown in FIG. 50 is in contact with the horizontal cavity surface emitting laser 622.
  • the heat generated in the vicinity of the 45 ° inclined end surface 628 becomes a heat flow 881 and moves to the heat sink 598. It can be seen that the heat flow path is longer than that in the vicinity of the vertical end face 629, and heat dissipation is difficult. That is, the 45 ° inclined end face 628 is more likely to rise in temperature than the vertical end face 629.
  • the catastrophic optical damage of the end face is known as one of the destruction modes of semiconductor lasers. Since the surface order is formed on the end face of the semiconductor laser, the band gap is narrowed. For this reason, the end face portion easily absorbs the laser light and easily rises in temperature. Moreover, when the temperature rises, the band gap is further narrowed, and more laser light is absorbed. For this reason, a vicious cycle occurs and the end face is destroyed. Such a phenomenon is called catastrophic optical damage.
  • the 45 ° inclined end surface 628 is likely to increase in temperature as compared with the vertical end surface 629, and therefore catastrophic optical damage is likely to occur.
  • a normal Fabry-Perot type semiconductor laser is configured using two vertical end faces. Compared to this, catastrophic optical damage is more likely to occur in the horizontal cavity surface emitting laser 622 having the 45 ° inclined end face 628.
  • a GaAs substrate was used as the substrate 621, and the horizontal cavity surface emitting laser 622 was configured using an InGaAsP / GaAs material.
  • the InGaAsP / GaAs material is an InGaAsP material lattice-matched to a GaAs substrate.
  • the InGaAsP / GaAs material includes a strained quantum well structure for an active layer in which the lattice constant is intentionally shifted from the lattice constant of the GaAs substrate.
  • the end face of InGaAsP / GaAs material is less likely to cause catastrophic optical damage than a semiconductor laser composed of AlGaAs / GaAs material. Therefore, a laser oscillator with higher output can be obtained.
  • InGaAsP / GaAs materials do not contain aluminum, crystals can be regrown. Therefore, a window structure using an InGaAsP buried layer lattice-matched to GaAs can be formed.
  • an InGaAsP passive optical waveguide lattice-matched to GaAs can be formed and integrated with a semiconductor optical amplifier.
  • InGaAsP / GaAs materials can generate laser light with a wavelength of 800 to 1100 nm. Light having a wavelength longer than 900 nm can be extracted from the GaAs substrate side.
  • an excitation light source for an optical fiber amplifier, a fiber laser, and a solid-state laser. Specifically, it is suitable for generating wavelengths such as 915 nm, 940 nm, 960 nm, 980 nm, and 1064 nm. For these wavelengths, the GaAs substrate is transparent.
  • the wavelength 915 nm corresponds to the excitation wavelength of the solid laser made of Yb-doped silica glass, the wavelengths 940 nm and 960 to Yb-doped YAG crystal, and the wavelength 980 nm to Yb-doped silica glass or Er-doped silica glass.
  • the InGaAsP / GaAs material can be preferably used for the horizontal cavity surface emitting laser 650 shown in FIG.
  • FIG. 72 shows a laser oscillator 880 of the 50th embodiment of the present invention.
  • the disordered regions 882 and 883 of the active layer are provided in the vicinity of the 45 ° inclined end face 628 and the vertical end face 629 of the horizontal cavity surface emitting laser 622, respectively.
  • current blocking regions 883 and 884 are provided at positions corresponding to the disordered regions 882 and 883 of the active layer of the upper cladding layer 624, respectively.
  • the vertical end face 629 was coated with a high reflectance (98%).
  • the reflectivity of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is set to a low reflectivity of about 4-20%. That is, the reflectance of the vertical end face 629 is made larger than that of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627. Output light was extracted from the substrate 621 side.
  • the disordered regions 882 and 883 are transparent to the wavelength of the laser. Also, the current blocking regions 883 and 884 are not excited. Therefore, these disordered regions function as window regions and can prevent catastrophic optical damage of the end face.
  • an active layer including a quantum well is formed by diffusion of impurities or vacancies. Disordered to form disordered regions 882 and 883. Therefore, the window region can be formed without using regrowth.
  • An AlGaAs / GaAs material or an InGaAs-AlGaAs / GaAs material can generate laser light having a wavelength range of 900 to 1100 nm, and the GaAs substrate is transparent to this wavelength range.
  • Laser light having a wavelength range of 900 to 1100 nm is useful as a pumping light source for solid-state lasers such as Yb: YAG, Yb: silica, or Er: silica, fiber lasers, and optical fiber amplifiers.
  • solid-state lasers such as Yb: YAG, Yb: silica, or Er: silica, fiber lasers, and optical fiber amplifiers.
  • the window region on the vertical end face 629 side can be omitted. That is, the disordered region 883 and the current blocking region 884 of the active layer can be omitted.
  • the light intensity is large on the Bragg diffraction grating 627 side having a high reflectance, and the light intensity on the vertical end face 629 having a low reflectance is small.
  • FIG. 73A shows a laser array 885 in which a plurality of single mode lasers 887 having a single transverse mode are arranged. The width of the entire array is W.
  • FIG. 73B shows a broad area laser 886 having a width of W.
  • the laser array 885 there are gaps between the plurality of single mode lasers 887, and the substantial width that functions as a laser is smaller than W.
  • the broad area laser 886 has a width W that functions as a laser.
  • this broad area laser structure was applied to the horizontal cavity surface emitting laser 622 shown in FIG.
  • the same output is output by the laser array 885 and the broad area laser 886, the energy density of the end surface is smaller in the broad area laser.
  • the horizontal cavity surface emitting laser 622 adopting the broad area structure there is an advantage that the temperature of the 45 ° inclined end face 628 can be lowered.
  • the horizontal mode of the horizontal cavity surface emitting laser 622 constructed as a broad area laser is a multimode.
  • the plurality of transverse mode lights of the horizontal cavity surface emitting laser 622 are coupled to the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 at different wavelengths.
  • the natural oscillation wavelengths of the plurality of transverse modes are close to each other. Therefore, the emission spectrum of the horizontal cavity surface emitting laser 622 constructed as a broad area laser is narrower than that of a normal Fabry-Perot broad area laser.
  • Such multi-longitudinal mode lasers that are multimode and concentrated in a narrow wavelength range are suitable for applications that are highly wavelength dependent and do not like speckle noise, such as excitation of solid-state lasers.
  • a solid laser medium such as Nd: YAG or Yb: YAG has a narrow absorption spectrum
  • the wavelength range of the excitation light be as narrow as possible corresponding to the absorption peak.
  • speckles are generated, resulting in irradiation nonuniformity of excitation light.
  • the energy is concentrated in a narrow wavelength range, so the excitation efficiency of the solid laser medium is high.
  • the transverse mode and the longitudinal mode are multimodes, the coherence of the excitation light is small. Therefore, speckle noise is small and excitation light is not irradiated unevenly.
  • the stripe width W of the horizontal cavity surface emitting laser 622 adopting a broad area laser structure is desirably 10-200 ⁇ m, and a typical value is 100 ⁇ m.
  • the resonator length L is 1000 ⁇ m-10000 ⁇ m, and a typical value is 2000 ⁇ m.
  • a broad area laser can also be constructed using the horizontal cavity surface emitting laser 650 shown in FIG. Also in this case, by appropriately designing the Bragg diffraction grating 651, it is possible to obtain a laser beam in which the transverse mode is multimode and the longitudinal mode concentrated in a narrow wavelength region is multimode.
  • the broad area laser of this embodiment can be used singly, but it can also be used as an array structure of a broad area laser by applying to the configuration shown in FIGS.
  • FIG. 74 shows a laser oscillator 890 according to the 52nd embodiment of the present invention.
  • the active layer 625 of the horizontal cavity surface emitting laser 622 is constructed by the separate confinement heterostructure layer 892 and the quantum well layer 891.
  • the separate confinement heterostructure layer 892 has an optical waveguide structure and functions to confine light.
  • the quantum well layer 891 functions to confine carriers.
  • an InGaAs-AlGaAs / GaAs system is used, and an oscillation wavelength is 980 nm.
  • the upper clad layer 624 and the lower clad layer 626 are AlGaAs
  • the separated confinement heterostructure layer 892 is GaAs
  • the quantum well layer 891 is a strained quantum transfer structure made of GaAs and the well layer is InGaAs.
  • quantum well layer defect regions 893 and 894 are provided in the vicinity of the 45 ° inclined end face 628 and the vertical end face 629, respectively.
  • current blocking regions 895 and 896 are provided at positions corresponding to the quantum well layer defect regions 893 and 894 of the upper cladding layer 624, respectively.
  • the quantum well layer defect regions 893 and 894 are transparent to the wavelength of the laser and are not excited due to the current blocking regions 895 and 896. For this reason, the quantum well layer defect regions 893 and 894 function as passive optical waveguides and can prevent catastrophic optical damage of the end faces.
  • the vertical end face 629 was coated with a high reflectance (98%).
  • the reflectivity of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is set to a low reflectivity of about 4-20%. That is, the reflectance of the vertical end face 629 is made larger than that of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627. Output light was extracted from the substrate 621 side.
  • the window area on the vertical end face 629 side can be omitted. That is, the quantum well layer defect region 894 and the current blocking region 896 of the active layer can be omitted.
  • the light intensity is large on the Bragg diffraction grating 627 side having a high reflectance, and the light intensity on the vertical end face 629 having a low reflectance is small.
  • FIG. 75 shows a part of the manufacturing process of the laser oscillator 890 .
  • FIG. 75A shows a state in which a semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627, a lower cladding layer 626, a quantum well layer 891, and a separate confinement heterostructure layer 892 are grown on a substrate 621 by MOCVD.
  • the lower cladding layer 626 is made of AlGaAs
  • the quantum well layer 891 is made of InGaAs
  • the barrier is made of GaAs
  • the separated confinement heterostructure layer 892 is made of GaAs.
  • FIG. 75B shows a state where a mask 897 made of SiO (or SiN) is provided and dry etching is performed using this mask as a resist. Since the etching is controlled so as not to reach the lower cladding layer 626, the AlGaAs layer is not exposed.
  • FIG. 75 (c) shows a state where selective growth of GaAs is performed by the MOCVD method while the mask 897 is maintained. By this step, quantum well layer defect regions 893 and 894 are formed.
  • FIG. 75D shows a state in which the upper cladding layer 624 is regrown on the separated confinement heterostructure layer 892 after the mask 897 is removed. This regrowth is also performed by the MOCVD method.
  • the upper cladding layer 624 is AlGaAs.
  • a thin GaAs buffer layer (not shown) is grown immediately before the growth of AlGaAs. This buffer layer functions as part of the separate confinement heterostructure layer 892.
  • a passive optical waveguide can be constructed using regrowth in a material system containing AlGaAs. As a result, it is possible to construct a laser oscillator in which catastrophic optical damage of the end face hardly occurs.
  • the structure and the manufacturing method of this embodiment can be applied to a structure in which the semiconductor optical amplification region and the passive optical waveguide are integrated, including the configuration of FIG. Accordingly, there is an advantage that a structure in which a semiconductor optical amplification region and a passive optical waveguide are integrated can be constructed by using regrowth even with an AlGaAs-based material. With the structure of this embodiment, it is possible to realize a laser oscillator and an optical amplifier having a wavelength in the vicinity of 900 to 1100 nm.
  • a layer defect region 894 can be provided to form a window structure.
  • the feature of this embodiment is that an AlGaAs substrate is used as the substrate 621 shown in FIG.
  • the AlGaAs substrate has a wider band gap than the GaAs substrate and can extract a laser beam having a short wavelength from the substrate side.
  • laser light having a wavelength longer than 650 nm can be extracted as the output light 634 in the configuration of FIG.
  • AlGaAs / GaAs system As the material system of the upper cladding layer 624, the active layer 625, and the lower cladding layer, AlGaAs / GaAs system, InGaAs-AlGaAs system, InGaAsP / GaAs system, AlGaInP / GaAs system, and the like can be used.
  • the AlGaAs substrate can be obtained by growing AlGaAs having a thickness of about 50 to 300 ⁇ m on the GaAs substrate by liquid phase epitaxy, and then removing the GaAs substrate by polishing or etching.
  • 808 nm laser light suitable for excitation of the Nd: YAG laser can be generated in the configuration of FIG.
  • the AlGaAs substrate can be applied to the configurations shown in FIGS. 41, 52, and 54.
  • FIG. 76 shows a laser oscillator 900 which is a modified example of this embodiment.
  • the substrate 621 has a laminated structure of a GaAs layer 901 and an AlGaAs layer 902. Further, an opening 903 was formed by etching.
  • the AlGaAs layer 902 is grown on the GaAs layer 901 by liquid phase epitaxy, and its thickness is 10-100 ⁇ m, typically 50 ⁇ m. Note that the growth may be performed by MOCVD instead of by liquid phase epitaxy. Since the MOCVD method enables high-speed growth of 10 ⁇ m / hour or more, a thick epitaxial layer can be laminated relatively easily.
  • the laser oscillator 900 since the AlGaAs layer 902 having a sufficient thickness is provided, the mechanical strength can be maintained even if the opening 903 is formed by etching. That is, the laser oscillator 900 has a configuration in which a transparent layer is formed on a substrate that is not transparent with respect to the laser wavelength to be oscillated, with a sufficient mechanical strength, and an opening is formed on the substrate by etching from the back side. Adopted.
  • the configuration shown in FIG. 76 can be applied to FIG. 43, FIG. 52, and FIG.
  • a transparent substrate can be selected for laser light generated from sapphire or the like, and therefore, as shown in FIG. 41, FIG. 48, FIG. 52, FIG. It is possible to take a configuration as described above.
  • the horizontal cavity surface emitting laser that extracts the output light from the back side of the substrate as described above can be two-dimensionally arranged and can increase the total output. And good cooling characteristics are obtained by junction side down.
  • a feature of this embodiment is that a laser array in which horizontal cavity surface emitting lasers having a structure for extracting light from the back surface are two-dimensionally arranged as excitation light sources 765 and 771 is used.
  • the laser oscillator 620 composed of the two-dimensionally arranged laser array is attached to the heat sink 598 by junction side down, so that it is possible to extract excitation light with high cooling characteristics and high output. Therefore, the laser beam output of the solid state laser can be increased.
  • Excitation light from the excitation light sources 765 and 771 is applied to the solid laser rod 761 through a free space optical system.
  • the free space optical system means an optical system composed of direct irradiation, an optical system via a lens, an optical system via a reflector, a light guide having a relatively large cross-sectional area, or a combination thereof.
  • a slab solid laser medium or a disk solid laser medium can be used instead of the solid laser rod 761.
  • the two-dimensionally arranged laser array is a light source having a planar spread, it can be irradiated with excitation light through a simple free space optical system. Therefore, there is an advantage that the structure of the solid-state laser can be simplified.
  • Nd YAG or Nd: phosphate glass
  • excitation light having a wavelength near 808 nm is suitable. This is because an absorption spectrum of Nd: YAG or Nd: phosphate glass exists in the vicinity of a wavelength of 808 nm.
  • a laser oscillator as described in the 53rd embodiment can be preferably used. That is, a laser oscillator using AlGaAs as a substrate for a horizontal cavity surface emitting laser. Since this laser oscillator does not have an opening in the substrate, the mechanical strength is high, and as a result, the reliability of the solid-state laser can be kept high. Alternatively, even when the opening is provided in the substrate, an AlGaAs layer having a sufficient thickness is provided, and the mechanical strength is reinforced. Therefore, the reliability of the solid-state laser can be kept high.
  • excitation light near 940 nm or 960 nm is suitable. This is because an absorption spectrum of Yb: YAG exists in the vicinity of the wavelength of 940 nm or 960 nm.
  • a laser oscillator as described in the forty-ninth embodiment can be preferably used as the excitation light source. That is, a laser oscillator using GaAs as a substrate for a horizontal cavity surface emitting laser.
  • excitation light near 915 nm or near 977 nm is suitable. This is because there is an absorption spectrum of Yb: silica near the wavelength of 915 nm or 977 nm.
  • a laser oscillator as described in the forty-ninth embodiment can be preferably used as the excitation light source. That is, a laser oscillator using GaAs as a substrate for a horizontal cavity surface emitting laser. Since this excitation laser oscillator has no opening in the substrate, the mechanical strength is high, and as a result, the reliability of the solid-state laser can be kept high.
  • the solid laser medium can be irradiated with light from the excitation light source with a simple optical system.
  • the excitation light source can be efficiently cooled.
  • a high-output excitation light source can be configured easily. Further, the reliability of the solid-state laser can be kept high.
  • an arrayed phase-locked laser can be used as the excitation light source 765 or 771.
  • the arrayed phase-locked laser the optical integrated circuit 700 shown in FIG. 55 or the optical integrated circuit 710 shown in FIG. 56 can be exemplified. These are one-dimensional arrayed phase-locked lasers, but two-dimensional arrayed phase-locked lasers can also be used.
  • the laser oscillator 680 shown in FIG. 53 is a two-dimensional arrayed phase-locked laser.
  • the phase-locked laser Since the phase-locked laser has high directivity of output light, it can irradiate the solid laser medium with high efficiency. On the other hand, the phase-locked laser has a high coherence, which causes a problem that nonuniform irradiation due to speckle is likely to occur. By arranging a plurality of phase-locked lasers in an array, it is possible to reduce the coherence while maintaining high directivity and to reduce the problem of uneven irradiation due to speckle.
  • the oscillation wavelength is stable. This is suitable for excitation of a solid-state laser medium having a narrow absorption spectrum line width. For example, it is particularly suitable for excitation of Nd: YAG 808 nm absorption line, Yb: YAG 840 nm absorption line, and 860 nm absorption line.
  • the laser oscillator according to the 55th embodiment of the present invention will be described.
  • the semiconductor-based optical waveguide 377 an optical waveguide having a structure similar to that of the semiconductor optical amplifiers 361 to 368 is used to form an active optical waveguide (having an optical amplification function). Therefore, the tree-shaped optical coupler 376 and the common port 378 are also active optical waveguides.
  • This configuration has the advantage of simplifying the manufacturing process because there is no need to separately form active and passive optical waveguides.
  • the manufacturing process can be simplified. Further, in a configuration in which a high reflectance coating is applied to the common port side and a low reflectance coating is applied to the opposite side of the common port so that light is extracted from the opposite side of the common port, higher laser output can be obtained. There is an advantage.
  • FIG. 77 shows a laser oscillator 910 according to the 56th embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the laser oscillator shown in FIG.
  • the main change is that the DFB laser 912 is provided on the optical integrated circuit 911 911 .
  • the tree-shaped optical coupler 465 may be a passive type or an active type.
  • the DFB laser 912 functions as a master oscillator and generates laser light.
  • the generated laser light is amplified by an optical amplifier including a tree-shaped optical coupler 465 and semiconductor optical amplifying elements 461 to 464. That is, the laser oscillator 910 operates as a master oscillator power amplifier.
  • This configuration has an advantage that it is not necessary to provide a fiber Bragg diffraction grating in the single mode optical fiber 473.
  • optical system using the cylindrical lens 476, the optical isolator 477, and the lens 478 shown in FIG. 33 can be used instead of the optical system including the cylindrical lenses 471 and 472.
  • FIG. 78 shows an optical amplifier 920 of the 57th embodiment of the present invention.
  • the laser oscillator shown in FIG. 32 is modified to form an optical amplifier.
  • both end faces 922 and 923 are coated with a low reflectance so that the optical integrated circuit 921 functions as an optical amplifier.
  • An input side optical fiber 924 and an input side coupling lens 925 are provided.
  • the optical signal from the input side optical fiber 924 is amplified by the optical integrated circuit 921 through the input side coupling lens 925.
  • the amplified optical signal is output to the single mode optical fiber 473 by the cylindrical lenses 471 and 472.
  • the tree-shaped optical coupler 465 may be a passive type or an active type, but is preferably an active type from the viewpoint of noise figure. Since the tree-shaped optical coupler 465 has no wavelength selectivity, there is an advantage that a broadband optical amplifier can be easily realized.
  • optical system using the cylindrical lens 476, the optical isolator 477, and the lens 478 shown in FIG. 33 can be used instead of the optical system including the cylindrical lenses 471 and 472.
  • FIG. 79, 80, 48, and 49 A laser oscillator according to the 58th embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 79, 80, 48, and 49.
  • FIG. 79 is a diagram showing the behavior of the output light 634 from the horizontal cavity surface emitting laser 622 shown in FIG.
  • the output light 634 is diffused at the spread angle ⁇ after exiting from the slit-like opening 631 of the back electrode.
  • the substrate 621 is a semiconductor material, and when the refractive index is n, the spread angle ⁇ ′ of the output light 634 in the substrate 621 is 1 / n of ⁇ .
  • the thickness of the substrate 621 is d, the spread of output light in the slit-like opening 631 of the back electrode is ⁇ ′d.
  • the light quantity loss can be suppressed by setting the width of the slit-like opening 631 of the back electrode wider than this ⁇ ′d.
  • the width w of the slit-like opening 631 of the back electrode is defined by the following formula.
  • w is the width of the slit electrode 631
  • k is a coefficient
  • d is the thickness of the substrate 621
  • ⁇ is the divergence angle (radian) defined by the half width of the output light 634
  • n is the refractive index of the substrate 621. It is.
  • the value of the coefficient k is k ⁇ 1, preferably 1 ⁇ k ⁇ 4, particularly preferably 2 ⁇ k ⁇ 3.
  • the above range of k is defined.
  • FIG. 80A is a view of the laser oscillator 620 viewed from the back side, which is the same as the view shown in FIG. FIG. 80 (b) shows a cross-sectional view of the slit-like opening 631 of the back electrode taken along line FF ′.
  • a state is shown in which the output light 634 from the plurality of horizontal cavity surface emitting lasers 622 overlaps and spreads. Accordingly, the total area of the openings can be reduced as compared with the case where openings corresponding to the individual horizontal cavity surface emitting lasers 622 are provided. Therefore, the electrical resistance of the back surface electrode 630 can be further reduced when the same light loss occurs.
  • the emission points of the plurality of horizontal cavity surface emitting lasers 622 are arranged in a straight line, and the slit-like opening 631 is provided in the back electrode 630 so as to correspond to this.
  • the spread of the output light 622 can be extracted outside. Therefore, the total area of the opening can be reduced, and thus the electrical resistance of the back electrode 630 can be reduced.
  • This effect is effective even when the horizontal cavity surface emitting laser 622 is a single mode laser with a narrow stripe type transverse mode or a multimode laser with a broad area type transverse mode.
  • the effect of reducing the total area of the openings is particularly large for a narrow stripe type transverse mode single mode laser.
  • FIG. 81 shows a laser oscillator 930 according to the fifty-ninth embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the horizontal cavity surface emitting laser 622 shown in FIG.
  • the feature of this embodiment is that the laser output light 935 is extracted from the vertical end face 936 side. Accordingly, the laser oscillator 930 is not a surface emitting laser but an edge emitting laser.
  • the laser light 931 is reflected by the 45 ° inclined end face 628 to become the laser light 932, and further reflected by the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 to become the laser light 933.
  • the laser beam 933 is reflected by the 45 ° inclined end surface 628 and travels toward the vertical end surface 936 as the laser beam 934.
  • the laser output light 935 is emitted.
  • the vertical end surface 936 is coated with a low reflectance, for example, the reflectance is 4%.
  • the number of layers of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is set so as to have a high reflectance. For example, the reflectance is 98%. That is, the reflectance of the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is set to be higher than the reflectance of the vertical end surface 936.
  • the output of the laser output light 935 can be improved and the light extraction efficiency can be improved.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 functions as a wavelength selection element, and generates laser oscillation of a specific wavelength. In other words, this is equivalent to a substitute for the Bragg diffraction grating function of the DFB laser.
  • a step of providing a Bragg diffraction grating in the clad layer becomes unnecessary.
  • an expensive electron beam drawing apparatus is required.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 can be formed simultaneously when growing the layer structure of the semiconductor laser, so that an expensive electron beam drawing apparatus is not required.
  • the horizontal cavity surface emitting laser of this embodiment is superior to the vertical cavity surface emitting laser.
  • the DFB laser manufacturing process is a process of crystal growth, Bragg diffraction grating formation by photolithography, and crystal regrowth. Crystal growth twice. One photolithography.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627, the lower cladding layer 626, the active layer 625, and the upper cladding layer 624 can be formed by one MOCVD growth. That is, only one crystal growth and one inclined end face photolithography may be used. Therefore, the configuration of this embodiment has a simple manufacturing process.
  • the DFB laser since the DFB laser alternately performs crystal growth and etching a plurality of times, the internal structure during production is exposed to the atmosphere, which tends to cause problems such as a decrease in yield and a decrease in reliability. Compared to this, the present embodiment has an advantage that high yield and high reliability can be obtained.
  • III-V group crystal systems containing aluminum such as AlGaAs / GaAs, InGaAs-AlGaAs / GaAs, InGaAlP / GaAs, or InGaAlAs / InP are prone to problems during regrowth.
  • Forming the laser oscillator of this embodiment using these material systems has a special advantage.
  • the output laser beam 935 is extracted from the vertical end surface 936 side, light having a wavelength that is absorbed by the substrate 621 can also be extracted. Specifically, it is suitable for extracting light having a wavelength shorter than 850 nm when a GaAs substrate is used.
  • a heat sink may be provided in contact with the upper electrode 623 to perform junction side down mounting. Thereby, the heat radiation characteristic can be improved and the laser light output can be increased.
  • the 72 and 74 can also be provided in the vicinity of the vertical end surface 936 and the 45 ° inclined end surface 628. Thereby, it is possible to suppress the occurrence of catastrophic optical damage on the end face and increase the output of the laser beam. Further, another window structure can be provided in the vicinity of the vertical end surface 936 and the 45 ° inclined end surface 628.
  • the window region can be provided only in the vicinity of the vertical end surface 936.
  • FIG. 82 shows a laser oscillator 940 according to the sixty embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the laser oscillator shown in FIG.
  • the 45 ° inclined end face 943 is provided at the position of the common port 942 of the tree-like optical coupler 465 in the optical integrated circuit 941 , and the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is provided on the substrate 468 side of the tree-like optical coupler 465. It will be different.
  • the tree-shaped optical coupler 465 may be a passive type or an active type.
  • the cross-sectional structure of the semiconductor optical amplifiers 461 to 464 conforms to the cross-sectional structure of the laser oscillator 930 shown in FIG.
  • the operation principle is also similar to that of the laser oscillator 930 .
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 functions as a wavelength selection element, and generates laser oscillation of a specific wavelength. Therefore, it is not necessary to provide a fiber Bragg diffraction grating in the single mode optical fiber 473.
  • the optical isolator 477 can be provided between the optical integrated circuit 941 and the optical fiber 473 in accordance with the structure shown in FIG.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 has the same function as the distributed feedback reflector 382 shown in FIG. In this embodiment, when the vertical structure of the tree-like optical coupler 465 is grown by MOCVD, the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 is also grown at the same time. Therefore, an equivalent function can be realized by a simple manufacturing process as compared with the case of forming the distributed feedback reflector 382 shown.
  • FIG. 83 shows a laser oscillator 950 and a laser oscillator 960 according to the 61st embodiment of the present invention.
  • the wavelength oscillator electrode 131 shown in FIG. 10 or FIG. 12 is added to the laser oscillator shown in FIG.
  • a laser oscillator 950 shown in FIG. 83 (a) has wavelength control electrodes 951 and 952 added to the configuration shown in FIG.
  • the wavelength control electrodes 951 and 952 have the structure shown in FIG. 10 or FIG. With this configuration, the laser oscillator 950 can change the wavelength.
  • a laser oscillator 960 shown in FIG. 83 (b) is a modification of FIG. 83 (a).
  • the main changes are that, instead of the sawtooth reflective surface 210, a sawtooth reflective surface 970 is used, and a wavelength control electrode 971 is provided.
  • the sawtooth reflecting surface 970 is inclined.
  • the optical waveguides 961 to 968 correspond to the optical waveguides 221 to 228, respectively.
  • the wavelength control electrode 971 has a structure similar to that shown in FIG. With this configuration, the laser oscillator 950 can change the wavelength.
  • the wavelength control electrodes 951 and 952 shown in FIG. 83 (a) can be applied to FIG. 15, FIG. 16, and FIG. There are a method of providing the wavelength control electrodes 951 and 952 in the optical waveguides 211 to 218 and a method of providing them in the optical waveguides 221 to 228. Either method can make the laser oscillation wavelength variable.
  • the sawtooth reflective surface 970 shown in FIG. 83 (b) can also be applied to FIG. 15, FIG. 16, FIG. 17, and FIG.
  • FIG. 84 shows a laser oscillator 980 according to the sixty-second embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the laser oscillator shown in FIG.
  • the main change is that the semiconductor optical amplifying elements 7, 8 and 9 are connected to the end face 60 via optical waveguides 981, 982 and 982.
  • the semiconductor optical amplifying elements 7, 8, and 9 are not in direct contact with the end face, the occurrence of catastrophic optical damage can be prevented.
  • the occurrence of catastrophic optical damage is prevented by connecting the optical amplifying element and the end face of the optical integrated circuit through the optical waveguide.
  • the optical amplifying element and the passive optical waveguide are formed separately, but the circuit pattern can be arbitrarily configured by photolithography. Therefore, even if it comprises like a present Example, a manufacturing process does not become complicated.
  • an optical waveguide in which the passive optical waveguides 2, 4, 5, 6, 981, 982, and 983 are formed using quantum well disordering as shown in FIG. 72 may be used.
  • Such optical waveguide formation methods are disclosed in Patent Document 3 and Non-Patent Document 2.
  • FIG. 85 shows an optical integrated circuit 990 according to the 63rd embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the optical integrated circuit 601 shown in FIG. Specifically, the end portion 616 of the optical integrated circuit 601 is transformed into the end portion 991. A passive optical waveguide 992 is newly added to the end 991. The structure of the passive optical waveguide 992 conforms to the structure shown in FIG. Also, the structure shown in FIG. 74 can be adopted.
  • the optical waveguide 992 functions as a window region, and catastrophic optical damage of the end surface 993 can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain a larger output of laser light.
  • a window region composed of the disordered region of the active layer shown in FIG. 72 may be formed.
  • the gist of this embodiment is that a passive optical waveguide, a window region composed of a disordered region of an active layer, and a window formed by a buried layer are formed at the end of an optical amplifying device incorporated in an optical integrated circuit device by dry etching or the like.
  • a passive optical waveguide, a window region composed of a disordered region of an active layer, and a window formed by a buried layer are formed at the end of an optical amplifying device incorporated in an optical integrated circuit device by dry etching or the like.
  • FIG. 86 shows a laser oscillator 1000 according to the sixty-fourth embodiment of the present invention. This embodiment is a modification of the laser oscillator 890 shown in FIG.
  • InGaAsP / GaAs or InGaAsP / InP is used as a material system, and passive optical waveguides 1001 and 1002 are provided in place of the quantum well layer defect regions 893 and 894. Passive optical waveguides 1001 and 1002 were formed by regrowth.
  • current blocking regions 895 and 896 are provided, the current blocking regions 895 and 896 can be omitted when the optical waveguide is formed of a semiconductor having a sufficiently low doping concentration.
  • the passive optical waveguides 1001 and 1002 are transparent to the laser oscillation wavelength and are not excited. For this reason, it functions as a window region, catastrophic optical damage of the 45 ° inclined end surface 628 to the vertical end surface 629 can be prevented, and a laser beam with higher output can be obtained.
  • FIG. 87 shows a laser oscillator 1010 according to a modification of this embodiment.
  • buried layers 1011 and 1012 are provided in place of the passive optical waveguides 1001 and 1002.
  • the buried layers 1011 and 1012 function as a window region.
  • InGaAsP lattice-matched to GaAs can be used as the buried layers 1011 and 1012.
  • Ga 0.52 In 0.48 P can be used as the buried layer.
  • the laser oscillator 1010 can be constructed using an InGaAsP / InP-based material, and InP buried layers can be used as the buried layers 1011 and 1012.
  • Patent Document 11 discloses a configuration in which an InP buried layer is provided in a horizontal cavity surface emitting laser to form a window layer. Compared to this configuration, the structure of this embodiment has an advantage that it is easy to manufacture.
  • laser oscillation is generated by a Bragg diffraction grating provided in a cladding layer of a semiconductor laser.
  • a Bragg diffraction grating is formed by photolithography, and regrowth is performed to form an active layer and an upper cladding layer.
  • an InP buried layer is formed by the third crystal growth.
  • photolithography for forming the inclined end face is performed. In total, crystal growth is required 3 times and photolithography is required 3 times.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627, the lower cladding layer 626, the active layer 625, and the upper cladding layer 624 can be grown by a single crystal growth. Thereafter, the end portion is removed by performing photolithography, and then a passive optical waveguide or a buried layer is grown. Then, photolithography for forming the inclined end face is performed. In total, crystal growth can be formed twice and photolithography can be formed twice. Therefore, the present embodiment has an advantage that the manufacturing is simpler than the conventional example.
  • a step of providing a Bragg diffraction grating in the clad layer becomes unnecessary.
  • an expensive electron beam drawing apparatus is required.
  • the semiconductor multilayer Bragg diffraction grating 627 can be formed simultaneously when growing the layer structure of the semiconductor laser, so that an expensive electron beam drawing apparatus is not required.
  • FIG. 88 shows a laser oscillator 1020 according to the 65th embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the laser oscillator 860 shown in FIG.
  • the arrayed waveguide 864 and the common optical waveguide 863 are all configured using active (optical amplification) optical waveguides.
  • a window region 1021 is provided between the arrayed waveguide 864 and the end surface 866, and a window region 1022 between the common optical waveguide 863 and the end surface 865 is provided.
  • GaAs is used for the substrate 861, and an AlGaAs-based material or an InGaAs-AlGaAs-based material is used for the active optical waveguide. Further, the structure shown in FIG. 72 is used for the structures of the window regions 1021 and 1022.
  • Such a configuration can be formed by disordering quantum wells other than the common optical waveguide 863, active multimode interferometer 862, and arrayed waveguide 864. Therefore, the manufacturing process is simplified.
  • the laser oscillator 1020 of this embodiment is provided with the window regions 1021 and 1022, the laser output can be increased.
  • the window region 1022 can be provided. At this time, a low reflectivity coat is applied to the end face 865 and a high reflectivity coat is applied to the end face 866.
  • an InP substrate can be used as the substrate 861, and an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed from an InGaAsP-based material.
  • the window area is built by regrowth.
  • the laser oscillator 1020 of this embodiment can be applied to FIG. 53, FIG. 56, FIG. 59, and FIG.
  • FIG. 89 shows a laser oscillator 1030 according to the 66th embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the laser oscillator 1020 shown in FIG.
  • three 1 ⁇ 2 active multimode interferometer-type optical couplers 1031a, 1031b, and 1031c are connected in a tree shape via a coupled optical waveguide 1032 to form a 1 ⁇ 4 tree-shaped optical coupler. It was.
  • the multimode interferometer of the multimode interferometer type optical coupler has a wide area. By making this region an active type having an optical amplification function, the laser oscillator 1030 can generate a large laser light output. In addition, since a large number of multi-mode interferometer optical couplers are connected in a tree shape, the total area of the active multi-mode interferometer can be increased. As a result, larger laser beam output light can be generated.
  • the common optical waveguide 863, the coupling optical waveguide 1032, and the branch optical waveguide 1033 may be passive or active.
  • a window region 1022 is provided between the optical waveguide 863 and the end surface 865, and a window region 1021 is provided between the branch optical waveguide 1033 and the end surface 866, respectively.
  • Each connecting optical waveguide 1032 is set to have an equal optical path length.
  • the optical branch path 1033 is provided so that the emission points of the laser light are equally spaced.
  • the laser oscillator 1030 functions as long as it has at least one 1 ⁇ 2 active multimode interferometer optical coupler.
  • a 1 ⁇ 2 active multimode interferometer type optical coupler 1031a is provided, and a passive optical branch path is used instead of the 1 ⁇ 2 active multimode interferometer type optical couplers 1031a and 1031b. Oscillation occurs.
  • 1 ⁇ 2 active multimode interferometer-type optical couplers 1031b and 1031c are provided, and laser oscillation is performed even when a passive optical branch path is used instead of the 1 ⁇ 2 active multimode interferometer-type optical coupler 1031a. Will occur.
  • Examples of the passive optical branching path include a Y-shaped optical branching path and a directional coupler in addition to a 1 ⁇ 2 multimode interferometer type optical coupler.
  • all the optical waveguides including the common optical waveguide 863, a 1 ⁇ 2 multimode interferometer optical coupler, the coupling optical waveguide 1032, and the branched optical waveguide 1033 are active types having an optical amplification function.
  • the manufacturing process of the passive optical waveguide becomes unnecessary and the manufacturing becomes easy.
  • the optical couplers are configured in a tree shape, the optical path lengths between the end surfaces of the branch optical waveguide 1033 and the end surface of the common optical waveguide 863 can be made equal, and phase matching can be achieved. . As a result, phase-synchronized laser light can be generated.
  • the tree-like optical coupler is scalable, 1 ⁇ 8, 1 ⁇ 16, 1 ⁇ are connected by connecting a plurality of 1 ⁇ 2 active multimode interferometer optical couplers 1031 under the same design formula.
  • a tree-like coupler having a larger number of branches such as 32 can be easily designed. Therefore, there is an advantage that the design of the phase matching condition is easy.
  • Patent Document 13 discloses a laser oscillator constructed using one active multimode interferometer type optical coupler having a large number of branches. In such a configuration, it is necessary to provide a phase matching portion in the branched optical waveguide. In addition, it is necessary to design the optical waveguide structure of the phase matching portion according to the number of branches. On the other hand, in this embodiment, it is easy to design a phase matching condition.
  • Patent Document 12 discloses a laser oscillator constructed by combining a passive tree-shaped optical coupler and a semiconductor laser array.
  • the tree-shaped optical coupler occupies a large exclusive area, it does not contribute to laser beam energy generation. Therefore, only a low-power laser beam can be obtained with respect to the area occupied by the device.
  • the tree-shaped optical coupler is provided with an active multimode interferometer type optical coupler having a large area, so that a high laser output can be obtained with respect to the area occupied by the device.
  • the tree-shaped optical coupler itself has an optical amplification function, so that no semiconductor laser array is required. Therefore, the area occupied by the device can be further reduced. Further, the configuration is simplified.
  • the substrate 861 is made of GaAs, and the optical waveguide having an optical amplification function is made of an AlGaAs material or an InGaAs-AlGaAs material. Further, the structure shown in FIG. 72 is used for the structures of the window regions 1021 and 1022.
  • laser light having a wavelength of 0.8 ⁇ m to 1.1 ⁇ m can be generated, and Nd: YAG, Nd: silica, Yb: YAG, and Yb: A solid laser or a fiber laser formed of a material such as silica can be excited.
  • Such a configuration is achieved by randomizing quantum wells in addition to the common optical waveguide 863, the plurality of 1 ⁇ 2 active multimode interferometer optical couplers 1031, the coupled optical waveguide 1032, and the branched optical waveguide 1033. Can be formed. Therefore, the manufacturing process is simplified.
  • the laser oscillator 1030 of this embodiment is provided with window regions 1021 and 1022, so that the laser output can be increased.
  • the end surface 865 is coated with a low reflectance coating, and the end surface 866 is coated with a high reflectance coating. At this time, only the window region 1022 may be provided.
  • the end surface 866 is coated with a low reflectance and the end surface 865 is coated with a high reflectance. At this time, only the window region 1021 can be provided.
  • branch optical waveguide 1033 may be curved like the connection optical waveguide 1032 so that the light emission points are equally spaced while maintaining phase matching.
  • the common optical waveguide 862 may be curved to prevent the generation of parasitic resonators.
  • the asymmetric tree-shaped optical coupler shown in FIGS. 28 to 31 can be used in this embodiment. Since the wavelength selectivity can be provided by appropriately designing the asymmetric tree-shaped optical coupler, laser oscillation can be generated at a specific wavelength.
  • an InP substrate can be used as the substrate 861, and an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed from an InGaAsP-based material.
  • the window area is built by regrowth.
  • a GaAs substrate can be used as the substrate 861, and an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed of an InGaAsP-based material.
  • an InGaAsP / GaAs material By using an InGaAsP / GaAs material, a laser beam having a wavelength of 0.8 ⁇ m to 1.1 ⁇ m can be generated, and a solid formed of a material such as Nd: YAG, Nd: silica, Yb: YAG, and Yb: silica. Laser or fiber laser excitation can be performed.
  • the configuration of the laser oscillator 1030 of this embodiment is as shown in FIGS. 26, 27, 28, 32, 34, 36, 39, 40, 55, 56, 57, 61, 64,
  • the present invention can be applied to FIGS. 65, 77, 78, 82, and 85.
  • the configuration of the laser oscillator 1030 of this embodiment can be applied to the optical integrated circuit 700 shown in FIG.
  • the optical integrated circuit 700 configured as described above can be used as the pumping light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG.
  • the configuration of the laser oscillator 1030 of this embodiment can be applied to the optical integrated circuit 710 shown in FIG.
  • the optical integrated circuit 710 configured as described above can be used as the excitation light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG.
  • FIG. 90 shows a laser oscillator 1040 according to the 67th embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the laser oscillator 1030 shown in FIG.
  • a plurality of 1 ⁇ 2 active multimode interferometer-type optical couplers 1031 are arranged in two columns of columns 1045 and 1046, and 1 ⁇ 2 active multimode interferometer-type light belonging to each column
  • the couplers 1031 were alternately connected through the connecting optical waveguides 1032. All the optical waveguides were configured as active types having an optical amplification function.
  • the column 1045 can be provided with N (N ⁇ 1) multimode interferometer-type optical couplers 1031, and the column 1046 can be provided with N + 1 multimode interferometer-type optical couplers 1031.
  • the row 1045 is provided with three 1 ⁇ 2 multimode interferometer type optical couplers 1031.
  • the column 1046 is provided with four 1 ⁇ 2 multimode interferometer optical couplers 1031.
  • the multimode interferometer optical coupler 1031 at both ends of the row 1046 is provided with a phase adjusting optical waveguide 1041.
  • a window region 1044 is provided between the common optical waveguide 1042 and the end face 865 of the 1 ⁇ 2 multimode interferometer type optical coupler 1031. Further, a window region 1043 is provided between the common optical waveguide 1042 and the end face 866 of the 1 ⁇ 2 multimode interferometer type optical coupler 1031. The laser output can be increased by these window regions.
  • the plurality of 1 ⁇ 2 multimode interferometer optical couplers 1031 are optically coupled to each other, and laser oscillation is generated by the resonator formed by the end face 865 and the end face 866.
  • the laser beams emitted from the plurality of common optical waveguides 1042 are phase-synchronized.
  • the multimode interferometer of the multimode interferometer type optical coupler 1031 has a wide area. By making this region active, the laser oscillator 1040 can generate a large laser light output. Moreover, since a large number of multimode interferometer optical couplers are interconnected, the total area of the active multimode interferometer can be increased. As a result, larger laser output light can be generated.
  • the substrate 861 is made of GaAs, and the optical waveguide having an optical amplification function is made of an AlGaAs material or an InGaAs-AlGaAs material.
  • the structure shown in FIG. 72 is used for the structures of the window regions 1043 and 1044.
  • Such a configuration allows quantum well disordering in addition to a plurality of 1 ⁇ 2 active multimode interferometer optical couplers 1031, coupled optical waveguides 1032, common optical waveguides 1042, and phase adjusting optical waveguides 1041. It can be formed by applying. Therefore, the manufacturing process is simplified.
  • the row 1046 includes a larger number of inter-multimode initial optical couplers 1031, it is preferable to extract output light from the end face 866 side. Since the output light from the phase adjusting optical waveguide 1041 is smaller than the output light from the common optical waveguide 1042, the output light from the end face 865 may not be uniform.
  • an InP substrate can be used as the substrate 861, and an optical waveguide having an optical amplification function can be constructed from an InGaAsP-based material.
  • the window area is built by regrowth.
  • the configuration of the laser oscillator 1040 of this embodiment can be applied to FIGS. 32, 33, 55, 56, and 57.
  • the configuration of the laser oscillator 1040 of this embodiment can be applied to the optical integrated circuit 700 shown in FIG.
  • the optical integrated circuit 700 configured as described above can be used as the pumping light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG.
  • the configuration of the laser oscillator 1040 of this embodiment can be applied to the optical integrated circuit 710 shown in FIG.
  • the optical integrated circuit 710 configured as described above can be used as the excitation light source 765 or 771 of the solid-state laser shown in FIG.
  • FIG. 91 shows a laser oscillator 1050 of the 68th embodiment of the present invention.
  • This embodiment is a modification of the laser oscillator 1040 shown in FIG. The difference is that a 2 ⁇ 2 active multimode interferometer optical coupler 1051 is provided in the column 1046 instead of the 1 ⁇ 2 active multimode interferometer optical coupler 1031.
  • Laser light is output from the branch optical waveguide 1052 of the 2 ⁇ 2 active multimode interferometer type optical coupler 1051 to the end face 866 side.
  • a 2 ⁇ 2 active multimode interferometer optical coupler 1051 can also be provided on the column 1045 side. With this configuration, catastrophic optical damage on the end face 865 side is less likely to occur.
  • All of the optical waveguides constituting the laser oscillator 1050 may be active optical waveguides having an optical amplification function. In this case, the laser oscillator 1050 can be easily manufactured.
  • FIG. 92 shows an optical coupler 1060 according to the 69th embodiment of the present invention.
  • the optical coupler 1060 of this embodiment includes a multimode interferometer type optical coupler 1061 and a plurality of 1 ⁇ 2 optical branch paths 1064.
  • the multi-mode interferometer type optical coupler 1061 and the plurality of 1 ⁇ 2 type optical branch paths 1064 are connected via a connection optical waveguide 1063.
  • the optical coupler 1060 includes a common optical waveguide 1062 and a branched optical waveguide 1065.
  • the connection optical waveguide 1063 also serves as a branch optical waveguide of the multimode interferometer type optical coupler 1061.
  • As the 1 ⁇ 2 optical branch path 1064 a Y-shaped optical branch path can be used.
  • the branch interval of the multimode interferometer type optical coupler 1061 is s1, and the width of the optical waveguide is w1.
  • s1 corresponds to the distance between the two coupled optical waveguides 1063
  • w1 corresponds to the width of the coupled optical waveguide 1063.
  • the multimode interferometer type optical coupler 1061 is constructed of an optical waveguide made of a semiconductor material, for example, s1 is about 10 ⁇ m and w1 is about 2 ⁇ m, and it is difficult to arbitrarily change these values. In particular, it is difficult to increase the value of w1 / s1 in the configuration in which the tapered optical waveguide 845 as shown in FIGS. 67 and 68 is provided. For this reason, in a configuration in which an optical amplifying element composed of an optical waveguide having an optical amplifying function is connected to the branch side of the multimode interferometer-type optical coupler, the arrangement density of the optical amplifying elements is w1 / s1, approximately 20% Become. This value is not sufficient when a high-power laser beam output is required.
  • the Y-shaped optical branch path 1064 is connected to the branch side optical waveguide of the multimode interferometer type optical coupler, and further branching is performed.
  • the number of branched optical waveguides can be doubled, and the interval s2 between the branched optical waveguides 1065 can be made half of s1.
  • the arrangement density of the optical amplification elements is w1 / s2, and can be increased to about 40%. Further, the arrangement density of the optical amplifying elements can be increased by providing a 1 ⁇ 2 optical branching path to increase the number of branches.
  • the number of branches of the multimode interferometer type optical coupler 1061 is not limited to two. It can take any value of 2 or more.
  • the optical coupler 1060 can be applied to an arrayed waveguide diffraction grating.
  • An arrayed waveguide diffraction grating can be constructed by connecting an arrayed waveguide to the end of the branched optical waveguide 1065.
  • an optical coupler 1060 can be used as the optical coupler 3.
  • the density of the optical amplifying element can be improved.
  • the optical coupler 1060 can be used as a tree-shaped optical coupler.
  • the tree-shaped optical coupler 376 can be substituted in FIG.
  • FIGS. 15, 16, 17, 18, 27, 28, 32, 34, 36, 39, 40, 45, 55, 61, 64, 65 66, 77, 82, 83, and 85, the optical coupler 1060 can be applied.
  • a directional coupler 1066 shown in FIG. 90B can also be used.
  • the optical coupler 1060 can be constructed as a passive optical coupler or an active optical coupler having an optical amplification function.
  • the optical coupler 1060 can also be constructed as a hybrid type combining a passive optical waveguide and an active optical waveguide having an optical amplification function.
  • the optical coupler 1060 can be applied to an optical amplifier and a laser oscillator in which the arrayed waveguide diffraction grating and the optical amplifying element described in this specification are combined.
  • the optical coupler 1060 can be applied to an optical amplifier and a laser oscillator using the tree-shaped optical coupler described in this specification.
  • FIG. 93 shows an optical coupler 1070 which is a modification of this embodiment of the present invention.
  • the optical coupler 1070 includes a tree-shaped optical coupler 1071, an arrayed waveguide 1072, and a common optical waveguide 1073.
  • the tree-shaped optical coupler 1071 is constructed by combining a plurality of Y-shaped optical branch paths or directional couplers.
  • the optical coupler 1070 can function as an optical amplifier or a laser oscillator.
  • the tree-shaped optical coupler 1071 is constructed from a combination of a Y-shaped optical branch path or a directional coupler, the value of the array density w1 / s1 of the above-described optical amplifying elements can be increased.
  • the tree-shaped optical coupler 1071 may be constructed by combining a Y-shaped optical branch path and a directional coupler.
  • the optical coupler 1070 functions as an arrayed waveguide diffraction grating. Therefore, for example, an optical coupler 1070 can be used as the optical coupler 3 in FIG. In this way, the density of the optical amplifying element can be improved. 3, 4, 5, 7, 8, 9, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 33. 35, 37, 53, 56, 59, 60, 66, 83, and 84, the optical coupler 1070 can be applied.
  • a tree-shaped optical coupler is used as the optical coupler 220 instead of the multimode interferometer type optical coupler.
  • the tree-shaped optical coupler is an optical coupler configured by combining a Y-shaped optical branching path or a directional coupler as shown in FIG.
  • a tree-shaped optical coupler may be constructed by combining a Y-shaped optical branch path and a directional coupler.
  • the value of the array density w1 / s1 of the optical amplifying elements shown in FIG. 91 can be increased for the same reason as described in the 69th embodiment.
  • a tree-shaped optical coupler can be used as the optical coupler in FIGS. 16, 17, 18, 66, and 83.
  • the multimode interferometer 229 of the optical coupler 220 can have an optical amplification function.
  • the configuration in which the multimode interferometer 229 has an optical amplification function can be applied to the configurations shown in FIGS. 16 and 17. In these cases, the semiconductor optical amplification elements 201 to 208 may be omitted.
  • the multimode interferometer 229 of the optical coupler 220 can have an optical amplification function.
  • the configuration in which the multimode interferometer 229 has an optical amplification function is shown in FIG. This can also be applied to the configuration shown in FIG. In these cases, the semiconductor optical amplifier 231 can be omitted.
  • FIG. 94 shows multimode interferometer type optical couplers 1080 , 1090 , and 1100 according to the 71st embodiment of the present invention. These multimode interferometer type optical couplers are of a reflective type.
  • a multimode interferometer type optical coupler 1080 shown in FIG. 94A includes an active multimode interferometer 1082 and a common optical waveguide 1083 composed of a single mode waveguide on a substrate 1081.
  • the end face 1085 of the substrate 1081 is provided with a low reflectance coat, and the other end face 1084 is provided with a high reflectance coat.
  • the output light 1086 is extracted from the end face 1085 side.
  • the multimode interferometer type optical coupler 1080 is a one-terminal reflection type multimode interferometer type optical coupler.
  • the multimode interferometer type optical coupler 1080 is equivalent to a structure in which the transmission type 1 ⁇ 1 multimode interferometer type optical coupler 1087 shown in FIG. 94B is folded back along the line GG ′.
  • the input light 1088 incident on the transmissive 1 ⁇ 1 multimode interferometer optical coupler 1087 is emitted as output light 1089. If the transmission type 1 ⁇ 1 multimode interferometer type optical coupler 1087 has an optical amplification function, the input light 1088 is amplified and emitted as output light 1089. Further, if both end faces of the transmission type 1 ⁇ 1 multimode interferometer type optical coupler 1087 have an appropriate reflectance, it functions as a laser oscillator.
  • the multimode interferometer type optical coupler 1080 shown in FIG. 94 (a) has a low reflectivity coat on the end face 1085 and a high reflectivity coat on the other end face 1084. Arise. The output light 1086 can be extracted from the end face 1085 side.
  • the laser oscillator constructed using the multimode interferometer-type optical coupler 1080 has the advantage that it occupies a smaller area than the laser oscillator constructed using the transmission type 1 ⁇ 1 multimode interferometer-type optical coupler 1087. .
  • the common optical waveguide 1083 a passive optical waveguide or an active optical waveguide can be used.
  • a passive optical waveguide is used as the common optical waveguide 1083, high-power laser light can be generated. This is because the common optical waveguide 1083 functions as a window region and prevents catastrophic optical damage of the end face.
  • FIG. 94 (c) shows a multimode interferometer type optical coupler 1090.
  • the multimode interferometer type optical coupler 1090 is a two-terminal reflection type multimode interferometer type optical coupler. It has the same function as a folded back 2 ⁇ 2 multimode interferometer type optical coupler.
  • the multimode interferometer-type optical coupler 1090 includes branch waveguides 1091 and 1092 each composed of two single mode waveguides.
  • the end face 1085 of the substrate 1081 is coated with a low reflectivity, and the other end face 1084 is coated with a high reflectivity. Further, since the multimode interferometer 1082 is an active type, it can generate laser light.
  • the branching waveguides 1091 and 1092 can be passive optical waveguides or active optical waveguides. When passive optical waveguides are used as the branching waveguides 1091 and 1092, high-power laser light can be generated. This is because the branch waveguides 1091 and 1092 function as window regions to prevent catastrophic optical damage of the end faces.
  • FIG. 94D shows a multimode interferometer type optical coupler 1100 .
  • the multimode interferometer optical coupler 1100 is a one-terminal reflection type multimode interferometer optical coupler.
  • the common optical waveguide 1083 is provided with a tapered optical waveguide 1101. By providing the tapered optical waveguide 1101, characteristic fluctuations caused by manufacturing errors can be suppressed. In addition, fluctuations in characteristics due to changes in the current injection amount and temperature changes can be suppressed.
  • the tapered optical waveguide can also be provided in the multimode interferometer type optical coupler 1090 shown in FIG.
  • FIG. 1 the first embodiment of the present invention will be supplemented.
  • it is composed of n semiconductor optical amplifying elements, a first optical coupler (optical coupler 3), and a second optical coupler (optical coupler 13).
  • the optical waveguide length (input side optical path length) from the coupler 3 to the semiconductor optical amplification element is LIj
  • the waveguide length (output side optical path length) from the semiconductor optical amplification element to the optical coupler 13 is LOj
  • the optical path length of the semiconductor optical amplification element It has already been described that when LAj is used, part or all of the lengths of LIj are different from each other and satisfy the following formula (1).
  • LIj + Loj + LAj K (1)
  • 1 ⁇ j ⁇ n, and K is a constant.
  • LIj, Loj, LAj, and K are effective optical path lengths considering the refractive index.
  • the optical waveguides are ordered so as to be longer.
  • the base point of the optical coupler 3 is the boundary surface between the optical waveguide 2 and the multimode interferometer 16.
  • the base point of the optical coupler 13 is a boundary surface between the optical waveguide 14 and the multimode interferometer 16. It is assumed that the optical waveguide length from the optical coupler 3 to the semiconductor optical amplifying element and the waveguide length from the semiconductor optical amplifying element to the optical coupler 13 are defined based on this base point.
  • SYMBOLS 1 Input optical signal, 2 ... Optical waveguide, 3 ... Optical coupler, 4, 5, 6 ... Optical waveguide, 7, 8, 9 ... Semiconductor optical amplifier 10, 10, 11, 12 ... Optical waveguide, 13 ... Optical coupler, DESCRIPTION OF SYMBOLS 14 ... Optical waveguide, 15 ... Output optical signal, 16 ... Multi-mode interferometer, 17 ... Semiconductor substrate, 18, 19 ... End surface with low reflectivity coating, 22, 23, 24 ... Optical waveguide, 25 ... Optical coupler , 26, 27... End faces having appropriate reflectivity, 31... InP substrate, 32... P-InP current blocking layer, 33...
  • N-InP current blocking layer 34.
  • semiconductor optical amplifying element 74 ... optical waveguide, 75, 76 ... with appropriate reflectivity End face, 77, 78, 79 ... output light, 81 ... semiconductor optical amplifier, 71 ... asymmetric optical coupler (mode splitter), 82, 83 ... optical waveguide, 84, 85, 86, 87, 88, 89 ... output light, DESCRIPTION OF SYMBOLS 90 ... End surface, 91 ... Output light, 92 ... Optical waveguide, 93 ... Optical coupler, 94, 95, 96 ... Optical waveguide, 97, 98, 99 ...
  • Semiconductor optical amplification element 101, 102, 103, 104 105, 106, 107, 108 ... semiconductor optical amplifier, the electrode pads ... 109, 110 ... laser oscillator, 111,112,113,114,115,116,117,118 ... optical waveguide, 120 ... optical coupler, 121, 122 , 123 ... Optical waveguide, 125 ... Optical coupler, Optical waveguide ... 126, 130 ... Output light, 131 ... Wavelength control electrode section, 132 ... Waveguide Mach-Zehnder interferometer, 133 ... Light receiving element, electrode pad ... 134, 135 ... Light Coupler 140 ... waveguide heating electrode 141,142 ...
  • electrode pad 150 heat sink 151,152,153,154 ... electrode pad 155 ... groove 156 ... thermistor 160 ... refractive index control optical waveguide 161 ... n -InP cladding layer, 162 ... undoped core layer, 163 ... p-InP cladding layer, 164 ... electrode 171, 172... Semiconductor optical amplifying element, 173... Optical coupler, 174... End face coated with low reflectance 175... Output light, 176... Output light, 181, 182, 183, 184. DESCRIPTION OF SYMBOLS 186 ... Optical coupler, 200 ...
  • Semiconductor substrate 201, 202, 203, 204, 205, 206, 207, 208 ...
  • Semiconductor optical amplifying element 209 ... End face with appropriate reflectivity, 210 ... Sawtooth-like reflective surface, 211 212, 213, 214, 215, 216, 217, 218 ... optical waveguide, 220 ... optical coupler, 221, 222, 223, 224, 225, 226, 227, 228, 230 ... optical waveguide, 231 ... semiconductor optical amplifier 232: Optical waveguide, 240: Output light, 241: Lens, 242: Fiber Bragg grating, 250: Semiconductor substrate 251... Array type semiconductor optical amplifier, 252, 253...
  • Reflection type arrayed waveguide diffraction grating 254... Asymmetrical optical coupler, 255 ... Loosely coupled optical coupler, 256 ... Semiconductor optical amplifier, 257, 258. ... end face coated with low reflectivity coating, 260 ... end face with appropriate reflectivity, 262, 263 ... wavelength control electrode section, 280 ... Mach-Zehnder type gain equivalent filter, 301 ... erbium doped optical fiber, 302, 303 ... light Isolator, 304 ... wavelength multiplexing coupler, 305 ... excitation light source, 306 ... optical signal, 309 ... excitation light, 321 ... transmission optical fiber, 322 ... optical circulator, 323 ...
  • excitation light source 324 ... signal light, 325 ... excitation light 331, 332, 333 ... laser oscillator, 334 ... polarization coupler, 341 ... pumping light source, 342 ... wavelength multiplexed optical coupler 343, optical nonlinear medium, 344, wavelength filter 345, signal light, 346, excitation light, 347, wavelength converted signal light (idler light), 351, 352, 353, laser oscillator, 354, polarization coupler. 360 ... laser oscillator, 361, 362, 363, 364, 365, 366, 367, 368 ... semiconductor optical amplifier, 369 ... optical integrated circuit, 370 ... substrate (InP substrate), 371 ... high reflectivity coat (reflectance: 90%), 372...
  • Low reflectance coating (reflectance 4%), 373... Lens, 374... Quartz single transverse mode optical fiber, 375.
  • Tree-shaped optical coupler 377 ... Semiconductor-based optical waveguide, 378 ... Common port, 379 ... Heat sink, 380 ... Laser oscillator, 381 ... Single transverse mode optical fiber, 382 ... Distributed feedback reflector, 383 ... Lens, 384 ... optical isolator, 385 ... lens, 390 ... optical integrated circuit, 400 ... laser oscillator, 401 ... asymmetrical tree-like optical coupler, 02: asymmetrical three-terminal optical branching path, 403 ... common port, 404 ... first optical waveguide, 405 ...
  • second optical waveguide, 406 ... reflecting means 407 ... input light, 408 ... output light 410, first ,..., Input light, 411... First optical waveguide 412... Second optical waveguide, 413... Second common port, 420 . 424... Asymmetric three-terminal optical branch path 425 426 427.
  • Asymmetric three-terminal optical branch path 440 ... a configuration example of the asymmetric tree-shaped optical coupler 401, 441 ... a three-terminal optical branch path with a symmetric optical path length and a branching ratio of 2: 1, 450 ...
  • a multistage Mach-Zehnder type interferometer 451 ... First stage Mach-Zehnder interferor, 452... Second stage Mach-Zehnder interferor, 453... Third stage Mach-Zehnder interferometer, 441.
  • Wavelength selection characteristic 456... Wavelength selection characteristic of second stage Mach-Zehnder interferometer, 457... Input light, 458... Output light, 460 .. optical integrated circuit, 461, 462, 463, 464.
  • -Like optical coupler 466 ... end face provided with high reflectivity coat (reflectance 98%), 467 ... end face provided with low reflectivity coat (reflectance 4%), 468 ... substrate, 469 ...
  • optical integrated circuit 460 Integrated circuit element, 509... Output light, 510... Output light, 511, 512, 513, 514, 515, 516, 517... Three-terminal optical branching path, 520 .
  • Separated phase synchronization laser arrays 560 ... optical integrated circuit, 561, 562, 563, 564 ... semiconductor optical amplifier, 566 ... MMI coupler type optical coupler, 567 ... common optical waveguide, 568 ... MMI coupler type optical coupler, 570 ... Optical integrated circuit, 580 ... Optical integrated circuit, 581... Optical integrated circuit element having the same structure as tree-shaped optical coupler 465, 582... Three-terminal optical branching path, 583. ... Four-terminal optical branching path, 591 ... Optical waveguide, 592 ... Reflector having an angle of 45 ° with respect to the substrate, 594 ... Circular opening, 595 ... low reflectance coating, 596 ...
  • laser light 597 ... output light, 598 ... heat sink, 599 ... opening formed by etching, 600 ... optical integrated circuit, 601 ... optical integrated circuit element, 602 , 603 ... Ring-shaped optical waveguide circuit, 604 ... Optical waveguide, 605 ... Four-terminal optical branching path, 608 ... Lens, 609 ... Single mode optical fiber, 610 ... Core, 611, 612, 613, 614 ... Semiconductor optical amplifier, 615 ... Tree-shaped optical coupler, 616 ... End, 617 ... End face, 618 ... Reflected laser light, 620 ... Laser oscillator, 621 ... Substrate, 622 ... Horizontal cavity surface emitting laser, Upper electrode ...
  • Bragg diffraction grating 660 ... horizontal Cavity type surface emitting laser, 661 ... 45 ° inclined end face, 662 ... slit-like opening, 663 ... low reflectance coating, 664 ... inclined end face, 665 ... laser light, 666 ... output light, 667, 668 ... semiconductor multilayer film Bragg grating, 680 ... laser oscillator, 700 ... optical integrated circuit, 701, 702 ... cylindrical lens, 703 ... multimode optical file 704 ... Heat sink, 705, 706, 707, 708 ... Output light, 711 ... Cylindrical lens, 712 ... Lens, 715, 716, 717, 718 ... Output light, 720 ...
  • Double grade Type Ytterbium Doped optical fiber, 752 ... (large mode area type) core, 753 ... first clad layer, 754 ... second clad layer, 760 ... solid laser oscillator, 761 solid laser rod, 762, 763 ... reflector, 764 ... pumping light coupling lens, 765 ... pumping light source, 766 ... output light 767 ... laser light, 770 ... solid-state laser, 771 ... pumping light source, 772 ... pumping light, 800 ... laser oscillator, 810 ... laser oscillator, 811 ... optical integrated Circuit 812 ... Common port 813 ... Inclined end face 820 ... Laser oscillator 821 ...
  • Laser oscillator 861 ... Substrate, 862 ... Active ( (Optical amplification type) multimode interferometer, 863 ... common optical waveguide, 864 ... arrayed waveguide, 865 ... end face, 866 ... end face, 867 ... output light, 868 ... output light, 870 ... laser oscillator, 871 ... multimode interferometer, 872 ... active region (light amplification region), 873 ... passive region, 880 ... laser oscillator, 881 ... heat flow, 882, 883 ... disordered region, 883, 884 ... current blocking region, 885 ... laser array, 886 ... broad area laser, 887 ... single mode laser, 890 ...
  • Active (Optical amplification type) multimode interferometer 863 ... common optical waveguide, 864 ... arrayed waveguide, 865 ... end face, 866 ... end face, 867 ... output light, 868 ... output light, 870 ... laser oscil
  • laser oscillator 891 ... quantum well layer, 892 ... separation Confinement heterostructure layer, 893, 894 ... quantum well layer defect region, 895, 896 ... current blocking region, 897 ... mask, 900 ... laser oscillator, 901 ... GaAs layer, 902 ... AlGaAs layer, 903 ... opening, 910 ... laser oscillator, 911 ... optical integrated circuit, 912 ... DFB laser, 920 ... optical amplifier, 921 Optical integrated circuits, 922 and 923 ... end face, 924 ... input side optical fiber, 925 ... input coupling lens, 930 ... laser oscillator, 931,932,933,934 ... laser light, 935 ...
  • laser output beam 940 ... laser oscillator 941 ... Optical integrated circuit, 942 ... Common port, 943 ... 45 ° inclined end face, 950 laser oscillator, 951, 952 ... Wavelength control electrode, 960 ... Laser oscillator, 961, 962, 963, 964, 965, 964, 965, 967, 968 ... Optical waveguide, 970 ... Sawtooth reflective surface, 971 ... Wavelength control electrode, 980 ... Laser oscillator, 981, 982, 932 ... Optical waveguide, 990 ... Optical integrated circuit, 991 ... End, 992 ... Optical waveguide, 993 ... end face, 1000 ... laser oscillator, 1001, 1002 ...
  • passive optical waveguide 1010 ... laser Exciter, 1011, 1012 ... buried layer, 1020 ... laser oscillator, 1021, 1022 ... window area, 1030 ... laser oscillator, 1031,1031a, 1031b. 1031c ... 1 ⁇ 2 active multimode interferometer type optical coupler, 1032 ... coupled optical waveguide, 1033 ... branch optical waveguide, 1040 ... laser oscillator, 1041 ... phase adjusted optical waveguide, 1042 ... common optical waveguide, 1043 ... window region 1044 ... Window region, 1045, 1046 ... 1 x 2 array of active multimode interferometer optical coupler 1031 1050 ... Laser oscillator, 1051 ...
  • Active multimode interferometer 1083 ... Common optical waveguide, 1084 , 1085 ... end face, 1086 ... output light, 1087 ... transmissive 1 ⁇ 1 multimode interferometer type optical coupler, 1088 ... input light, 1089 ... output light, 1090 ... multimode interferometer type optical coupler, 1091, 1092 ... Branch waveguide 1100 Multi-mode interferometer optical coupler 1101 Tapered optical waveguide.

Abstract

【課題】光増幅特性の波長依存性をなくし、かつコンパクトな光回路を実現する。 【解決手段】光増幅器は、ｎ個の光増幅素子、第一の光カプラ、及び、第二の光カプラを備え、各光増幅素子は第一の光カプラ及び第二の光カプラと光導波路を介して接続され、第ｊ番目の光増幅素子の光増幅素子の実効光路長をＬＡｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第一の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＩｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第二の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＯｊとした時に、ＬＩｊの一部、または、全部の長さが互いに異なり、かつ、ＬＩｊ＋ＬＯｊ＋ＬＡｊ＝Ｋ（ただし、１≦ｊ≦ｎであり、ｎ≧２、かつ、Ｋは定数である）を満たすようにする。

Description

光増幅器及びレーザ発振器
　本発明は光を増幅する光増幅器に関し、特に、半導体光増幅器に関する。本発明は半導体レーザに関し、特に、複数の波長を同時に発振する半導体レーザ、発振光の偏光状態を制御できる半導体レーザ、及び、波長を変化させることができる半導体レーザに関する。本発明は高出力の半導体光増幅器、及び、高出力の半導体レーザに関する。本発明は、エルビウムドープ光ファイバ増幅器に関し、特に、エルビウムドープ光ファイバ増幅器の励起光源に関する。本発明は、ラマン光増幅器に関し、特に、ラマン光増幅器の励起光源に関する。本発明は、四光混合波による波長変換に関し、特に、四光混合波波長変換用の励起光源に関する。
　特許文献１には、複数の半導体光増幅器をツリー状光カプラによって並列接続することによって、大出力の半導体光増幅器を構築する手法が開示されている（同文献図３参照）。また、ツリー状光カプラに代えてマルチモード干渉器（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ－Ｍｏｄｅ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）型光カプラを用いる手法が開示されている（同文献図４参照）。
　特許文献２には複数の半導体レーザを同期発振させる手法が開示されている。
　特許文献３には、アレイ状導波路回折格子（ＡＷＧ）を用いて複数の波長の光を同時にレーザ発振する半導体レーザが開示されている（（同文献図１２参照）。
　特許文献４には、ＴＥモード光とＴＭモード光を選択的に分岐する機能を有するモードスプリッターを用いて、二つの半導体レーザの出力光を結合することによって、レーザ光の偏光方向を制御する手法が開示されている（同文献図４参照）。
　特許文献５には、導波路を用いて形成したマッハツェンダ型光フィルタを用いて、光信号強度の等レベル化（利得平坦化）を実現する手法が開示されている（同文献図１、図４参照）。
　特許文献６には、アレイ状導波路回折格子に扇型状の加熱冷却手段を設けることによって、アレイ状導波路回折格子の波長特性を変える手法が開示されている（同文献図５参照）。
　特許文献７には、位相同期型半導体レーザアレイをジャンクションサイドダウンで実装する手法が開示されている。
　特許文献８には、基板に対して傾斜した反射鏡と半導体多層膜反射鏡を組み合わせた水平共振器型面発光レーザが開示されている。また、基板裏面に開口部を設けて光を取り出す手法が開示されている。
　特許文献９には、光学受動領域を有する半導体レーザをヒートシンクから張り出して実装する方法が開示されている。
　特許文献１０には、マルチモード干渉器型光カプラの設計誤差と過剰損失の関係が開示されている。
　特許文献１１には、水平共振器型面発光レーザの構造が開示されている。また、ＩｎＰ埋め込み層を用いたウインドー構造が開示されている。
　特許文献１２には、光増幅型アレイ導波路回折格子の構造が開示されている。また、埋め込み層を用いたウインドー構造が開示されている。
　特許文献１３には、能動型のマルチモード干渉器型光カプラを用いて構成した半導体レーザアレイが開示されている。
　特許文献１４には、ＳｉＯ２キャップとラピッドサーマルアニーリングを用いた量子井戸の無秩序化が開示されている。
　特許文献１５には、導波路型フィルターを用いた半導体レーザが開示されている。
　特許文献１６には、基本モード導波路と多モード導波路を組わせて構築された半導体レーザが開示されている。
　非特許文献１には、能動型のマルチモード干渉器型光カプラを用いて構成した半導体レーザアレイが開示されている。
　非特許文献２には、能動型のマルチモード干渉器型光カプラを用いて構成した半導体レーザアレイの別の構造が開示されている。
　非特許文献３には、ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ材料を用いた大出力半導体レーザが開示されている。
　　上述の背景技術やその問題点は、この発明の背景の一部を説明するためにのみ説明している。この発明は上述の従来技術や問題点に限定されるものではない点に留意されたい。
特開平１１－１３５８９４号公報 特開２００４－７１６９４号公報 特開平５－１９８８９３号公報 特開平９－３３１１１３号公報 特開平４－１４７１１４号公報 特開平９－５５５５２号公報 特開昭６３－３１８１８８号公報 特開２００９－１７７０５８号公報 特表２００４－５２３１１７号公報 特開２０００－２２１３４５号公報 特開２００４－２３５１８２号公報 特開２００６－７４０１６号公報 特開２００９－５４６９９号公報 特開平７－１２２８１６号公報 特開２０１１－１０９００１号公報 特開２０００－３２３７８１号公報
Ｔｅｐｐｅｉ　Ｆｕｋｕｄａ，　Ｋａｚｕｎｏｒｉ　Ｏｋａｍｏｔｏ，　Ｙａｓｕｈｉｒｏ　Ｈｉｎｏｋｕｍａ，　ａｎｄ　Ｋｉｉｃｈｉ　Ｈａｍａｍｏｔｏ，　"Ｐｈａｓｅ－Ｌｏｃｋｅｄ　Ａｒｒａｙ　Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｏｄｅｓ（ＬＤｓ）　ｂｙ　Ｕｓｉｎｇ　１×Ｎ　Ａｃｔｉｖｅ　Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ－Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ　（ＭＭＩ）"，　ＩＥＥＥ　Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　Ｖｏｌ．２１，ＮＯ．３，ｐｐ１７６－１７８，２００９ Ａ．Ｃ．Ｂｒｙｃｅ，　Ｍ．Ｋ．Ｍｕｒａｄ，　ａｎｄ　Ｖ．Ｌｏｙｏ－Ｍａｌｄｏｎａｄｏ，　"Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ａｒｒａｙ　Ｌａｓｅｒ"，　Ｐｒｏｃ．　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｉｏｄｅ　Ｌａｓｅｒｓ　ａｎｄ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　２００９，　Ｓｅｓｓｉｏｎ　３　Ｐａｐｅｒ　２ Ｍ．Ｒａｘｅｇｈｉ　ａｎｄ　Ｈ．Ｙｉ，　"Ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ　Ａｌ－ｆｒｅｅ　ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ　ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｌａｓｅｒ"，　Ｏｐｔｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｒｅｖｉｅｗ　６（２），　８１－９２（１９９８）
　特許文献１に開示されているツリー状光カプラを用いる手法では、並列配置する半導体光増幅器の数が増えると、ツリー状光カプラが必要とする設置面積が大きくなるという欠点があった。また、マルチモード干渉器型光カプラを用いる手法では、各半導体光増幅器を経由する光路の長さが等しくないために干渉が生じて、その結果、光増幅特性に波長依存性が生じるという問題があった。
　この発明の一側面によれば、前記課題を解決するために、光増幅器は、ｎ個の光増幅素子、第一の光カプラ、及び、第二の光カプラを備え、各光増幅素子は第一の光カプラ及び第二の光カプラと光導波路を介して接続され、第ｊ番目の光増幅素子の光増幅素子の実効光路長をＬＡｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第一の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＩｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第二の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＯｊとした時に、ＬＩｊの一部、または、全部の長さが互いに異なり、かつ、以下の数式を満たすようにしている。
　ＬＩｊ＋ＬＯｊ＋ＬＡｊ＝Ｋ
　ただし、１≦ｊ≦ｎであり、ｎ≧２、かつ、Ｋは定数である。
　この発明の上述の側面および他の側面は特許請求の範囲に記載され以下実施例を用いて詳述される。
　本発明によれば、位相整合条件を満たすことができるので光増幅特性に波長依存性が生じることなない。また、入力側の光導波路の一部または全部の長さが互いに異なるので、光導波路回路の設計自由度が向上し、よりコンパクトな光回路が実現できる。
本発明の第一実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 半導体光増幅素子７と光導波路１０の断面図である。 本発明の第二実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 本発明の第三実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 本発明の第四実施例の半導体光増幅器の構成を示す概略図である。 本発明の第五実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 本発明の第六実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 本発明の第七実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 本発明の第八実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 波長制御電極部１３１の構造を示す概略図である。 本発明の第八実施例のレーザ発振器の実装例を示す概略図である。 本発明の第九実施例における波長制御電極部１３１の構造を示す概略図である。 本発明の第十実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 本発明の第十一実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 本発明の第十二実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 本発明の第十二実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 図１６の構成にファイバブラッググレーティングを付加した構成を示す概略図である。 本発明の第十三実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 本発明の第十四実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 本発明の第十五実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 図２１に示したレーザ発振器の挙動を説明する図である。 本発明の第十六実施例のレーザ発振器の別の構成を示す概略図である。 本発明の第十七実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器の構成示す概略図である。 本発明の第十八実施例のラマン光増幅器の構成を示す概略図である。 本発明の第十九実施例の波長変換器の構成を示す概略図である。 本発明の第二十実施例のレーザ発振器の構成を示す概略図である。 本発明の第二十一実施例のレーザ発振器３８０を示す概略図である。 本発明の第二十二実施例のレーザ発振器４００を示す概略図である。 三端子の光分岐路の構成とその特性を示す概略図である。 非対称ツリー状光カプラ４０１の構成例を示す概略図である。 多段型マッハツェンダ型干渉器４５０の構成とその特性を示す概略図である。 本発明の第二十三実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 本発明の第二十四実施例のレーザ発振器を示す概略図である。 本発明の第二十五実施例の光集積回路５００を示す概略図である。 本発明の第二十六実施例の光集積回路５２０を示す概略図である。 本発明の第二十七実施例の光集積回路５３０を示す概略図である。 本発明の第二十八実施例の光集積回路５４０を示す概略図である。 本発明の第二十九実施例の光集積回路５５０を示す概略図である。 本発明の第三十実施例の光集積回路５６０を示す概略図であり、（ａ）は３つの半導体光増幅素子を備えた場合を示し、（ｂ）は４つの半導体光増幅素子を備えた場合を示す。 本発明の第三十一実施例の光集積回路５８０を示す概略図である。 光出力端子５８４の構造を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ－Ｃ'断面図、（ｃ）は基板５０１の裏面側から見た光出力端子５８４の構造を示す図（下面図）である。 出力光５９７が取り出される様子を示す斜視図である。 光出力端子５８４の別の構造を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ－Ｃ'断面図である。 本発明の第三十二実施例の光集積回路６００を示す概略図である。 光集積回路要素６０１を示す概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は端部６１６付近の拡大図（上面図）、（ｃ）はＤ－Ｄ'断面図である。 リング状光導波路回路６０２、６０３を示す概略図である。 出力光５９７が取り出される様子を示す斜視図であり、（ａ）は光集積回路６００のヒートシンク５９８への組付図、（ｂ）は出力光５９７と単一モード光ファイバ６１０の結合光学系を示す斜視図である。 本発明の第三十三実施例のレーザ発振器６２０を示す概略図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）は平共振器型面発光レーザ６２２のＥ－Ｅ'断面図、（ｃ）は半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の構造を示す断面図である。 レーザ発振器６２０を裏面側から見た下面図である。 出力光６３４が取り出される様子を示す斜視図である。 第三十三実施例の変形例であるレーザ発振器６４０を示す下面図である。 水平共振器型面発光レーザ６５０および６６０を示す断面図である。 第三十四実施例のレーザ発振器６８０の上面図である。 光出力端子５８４の構造を示す概略図であり、（ａ）は図４１（ａ）に対応する上面図、（ｂ）は図４１（ｂ）に対応する断面図、（ｃ）は図５１（ｂ）を代替する構造を示す断面図である。 第三十五実施例のレーザ発振器を示す概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図である。 第三十六実施例のレーザ発振器を示す上面図である。 第三十六実施例のレーザ発振器を示す側面図である。 第三十七実施例のレーザ発振器を示す概略図であり、（ａ）は結合光学系の斜視図、（ｂ）はこの結合光学系の結像関係を示す図である。 第三十八実施例のレーザ発振器を示す概略図であり、（ａ）は光集積回路７３０の上面図、（ｂ）は分岐部４８３のひとつの構造を示す上面図、（ｃ）は分岐部４８３の別の構造を示す上面図である 第三十八実施例の変型例を示す概略図であり、（ａ）は光集積回路７３１の上面図、（ｂ）は分岐部４８３の構造を示す上面図である。 光集積回路７３２の上面図である。 本発明の本発明の第四十二実施例のファイバレーザを示す概略図であり、（ａ）はシングルモード励起光源を用いたファイバレーザ７４０を示す概略図、（ｂ）はマルチモード励起光源を用いたファイバレーザ７５０を示す概略図、（ｃ）はダブルグラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１の断面図である。 本発明の本発明の第四十三実施例の固体レーザを示す概略図であり、（ａ）は端面励起型の固体レーザ発振器７６０を示す概略図、（ｂ）は側面励起型の固体レーザ発振器７７０を示す概略図である。 本発明の本発明の第四十四実施例のレーザ発振器８００を示す概略図である。 本発明の第四十五実施例のレーザ発振器８１０を示す概略図であり、（ａ）は基板３７０上に形成された光集積回路８１１の上面図、（ｂ）はレーザ発振器８１０の側面図である。 本発明の第四十六実施例のレーザ発振器８２０及びレーザ発振器８３０を示す概略図である。 本発明の第四十七実施例の能動型マルチモード干渉器型光カプラ８４０を示す概略図である。 本発明の第四十七実施例のハイブリッド型マルチモード干渉器型光カプラ８５０を示す概略図である。 本発明の第四十八実施例のレーザ発振器８６０を示す概略図である。 本発明の第四十八実施例のレーザ発振器８７０を示す概略図である。 本発明の第四十九実施例のレーザ発振器が解決すべき課題を示す概略図である。 本発明の第五十実施例のレーザ発振器８８０を示す概略図である。 本発明の第五十一実施例のレーザ発振器について説明する概略図である。 本発明の第五十二実施例のレーザ発振器８９０を示す概略図である。 本発明の第五十二実施例のレーザ発振器８９０の製造工程の一部を示す概略図である。 発明の第五十三実施例の変型例であるレーザ発振器９００を示す概略図である。 本発明の第五十六実施例のレーザ発振器９１０を示す概略図である。 本発明の第五十七実施例の光増幅器９２０を示す概略図である。 本発明の第五十八実施例のレーザ発振器を説明する概略図である。 本発明の第五十八実施例のレーザ発振器を説明する概略図である。 本発明の第五十九実施例のレーザ発振器９３０を示す概略図である。 本発明の第六十実施例のレーザ発振器９４０を示す概略図である。 本発明の第六十一実施例のレーザ発振器９５０、及び、レーザ発振器９６０を示す概略図である。 本発明の第六十二実施例のレーザ発振器９８０を示す概略図である。 本発明の第六十三実施例の光集積回路９９０を示す概略図である。 本発明の第六十四実施例の光集積回路１０００を示す概略図である。 本発明の第六十四実施例の変型例の光集積回路１０１０を示す概略図である。 本発明の第六十五実施例のレーザ発振器１０２０を示す概略図である。 本発明の第六十六実施例のレーザ発振器１０３０を示す概略図である。 本発明の第六十七実施例のレーザ発振器１０４０を示す概略図である。 本発明の第六十八実施例のレーザ発振器１０５０を示す概略図である。 本発明の第六十九実施例の光カプラ１０６０を示す概略図である。 本発明の第六十九実施例の変型例の光カプラ１０７０を示す概略図である。 本発明の第七十一実施例のマルチモード干渉器型光カプラ１０８０、１０９０、及び、１１００を示す概略図である。
　以下に、図面を参照して本発明に係わる半導体光増幅器及びレーザ発振器の実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態により本発明が限定されるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付与している。
第一実施例
　図１（ａ）に本発明の第一実施例の半導体光増幅器の構成を示す。半導体基板１７上に半導体光増幅素子７、８、９と光カプラ３、１３が設けられ、光導波路２、４、５、６、１０、１１、１２、１４、によって、これらの諸要素が相互接続されている。また、半導体基板１７にはそれぞれに低反射率コートが施された端面１８と端面１９が設けられている。低反射率コートによって、端面１８と端面１９の反射率はほぼゼロとなっている。なお、半導体光増幅素子７、８、９は所望の波長で単一横モード動作する。また、光導波路２、４、５、６、１０、１１、１２、１４も所望の波長で単一横モード動作する。
　入力光信号１は光導波路２に導かれる。光導波路２を経て、光信号は光カプラ３に入射した後、三分割され、光導波路４、５、６へと分岐する。分岐した３つの光信号は半導体光増幅素子７、８、９へとそれぞれ導かれる。増幅された光信号は光導波路１０、１１、１２を経て、光カプラ１３によって合波され、光導波路１４を経て出力光信号１５として出力される。
　入力光信号１は図示しない光ファイバから供給され、図示しないレンズを介して光導波路２に入射する。また、出力光信号１５は図示しないレンズを介して、図示しない光ファイバに結合する。
　光カプラ３はマルチモード干渉器（ＭＭＩ：Ｍｕｌｔｉ－Ｍｏｄｅ　Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）型として知られている光カプラの構造を有している。図１（ｂ）に示すように、単一横モードで動作する光導波路２からの信号は、マルチモード干渉器１６内で一端、複数の横モード状態（マルチモード状態）となる。次いで、単一横モードで動作する３つの光導波路４、５、６へと分岐される。分岐した光信号は全て単一横モードで伝播する。
　光カプラ１３も光カプラ３と同様のマルチモード干渉器型光カプラである。図１（ｃ）に示すように、単一横モードで動作する３つの光導波路１０、１１、１２からの信号は、マルチモード干渉器１６内で一端、複数の横モード状態となる。次いで、単一横モードで動作する光導波路１４に合流される。合流した光信号は単一モードで伝播する。位相整合条件を満たしている場合、光カプラ１３における損失は生じない。
　本発明においては、ｎ個の半導体光増幅素子と第一の光カプラ（光カプラ３）と第二の光カプラ（光カプラ１３）から成り立っており、第ｊ番目の半導体光増幅素子について、光カプラ３から半導体光増幅素子までの光導波路長（入力側光路長）をＬＩｊ、半導体光増幅素子から光カプラ１３までの導波路長（出力側光路長）をＬＯｊ、半導体光増幅素子の光路長ＬＡｊとした時に、ＬＩｊの一部または全部の長さが互いに異なり、かつ、以下の数式（１）を満たしている。
　ＬＩｊ＋ＬＯｊ＋ＬＡｊ＝Ｋ　　　　　　　　　　（１）
　ただし、数式（１）において、１≦ｊ≦ｎであり、Ｋは定数である。また、ＬＩｊ、ＬＯｊ、ＬＡｊ、Ｋは屈折率を考慮した実効的な光路長である。なお、ｊ＝１となる半導体光増幅素子は第二の光カプラ光カプラ１３と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、ｊが大きくなるのに伴い、光カプラ１３と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。
　数式（１）は位相整合条件を表している。すなわち、光カプラ３（分岐点）から光カプラ１３（合流点）に至るまでの、異なる半導体光増幅素子を経由した各経路における実効的な光路長が全て等しい事を表している。この結果、すべて波長において、位相整合条件を満たすので、伝播特性に波長依存性が現れない。
　半導体光増幅素子の光路長ＬＡｊは、通常は、ｊの値によらず一定値となるように設計することができる。この条件の下で、光カプラ３から各半導体光増幅素子までの実効的導波路長（入力側光路長）ＬＩｊの一部または全部の長さが互いに異なるように構成している。図１においては、光導波路、４、５、６、１０、１１、１２のそれぞれの長さ、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２には以下の数式に示す関係が成り立っている。以下の式のうち、数式（２）は数式（１）の特殊な例とみなすことができる。なお、光増幅素子の光路長は全て等しいものとし、数式（２）、（３）、（４）からはその影響を除外している。
　Ｌ４＋Ｌ１０＝Ｌ５＋Ｌ１１＝Ｌ６＋Ｌ１２　　　　　　（２）
　Ｌ４＞Ｌ５＞Ｌ６　　　　　　　　　　　　（３）
　Ｌ１０＜Ｌ１１＜Ｌ１２　　　　　　　　　　（４）
　本発明においては、数式（１）の条件を満たしつつ、入力側の光導波路の一部または全部の長さが互いに異なることを特徴としている。これにより、光導波路回路の設計自由度が向上し、よりコンパクトな光回路が実現できる。
　図１に示した構成では、一つの例として、（入力側）光導波路４、５、６は弧状の形状部を含み、かつ、孤状形状部は相似である。また、（出力側）光導波路１０、１１、１２からなる回路部の形状は、光導波路４、５、６とは左右反転かつ上下反転している。
　このような配置を取ることにより、ツリー状光カプラを用いた場合よりも、光カプラ及び光導波路回路が半導体基板１７上に占有する面積を減らすことができる。
　図１の構成では、半導体光増幅器素子の数は３であったが、この数は２以上の任意の整数値を取ることが可能である。その場合、数式（３）、（４）は以下のように書き換えることができる。
　ＬＩ１＞ＬＩ２＞...＞ＬＩｊ＞...＞ＬＩｎ　　　　　　（５）
　ＬＯ１＜ＬＯ２＜...＜ＬＯｊ＜...＜ＬＯｎ　　　　（６）
　ちなみに、ツリー状の光カプラの場合は上記の数式（５）、（６）に代えて以下の数式が成立している。また、結果的にツリー状光カプラの場合も数式（１）は成り立っている。
　ＬＩ１＝ＬＩ２＝...＝ＬＩｊ＝...＝ＬＩｎ　　　　　　（７）
　ＬＯ１＝ＬＯ２＝...＝ＬＯｊ＝...＝ＬＯｎ　　　　（８）
　ツリー状光カプラの場合は、半導体光増幅素子の入力側（もしくは出力側）の光導波路の光路を全て等しくすることによって位相整合条件を成立させている。この設計基準では、光導波路回路の設計に制約が生じ回路の設置面積を小型化することが難しい。これに対して、本発明では、ある半導体光増幅素子の入力側光導波路の距離と出力側光導波路の和を一定に保ちつつ、入力側光導波路の一部または全部の長さを異なることとしたので、光導波路回路設計の自由度が向上し、よりコンパクトな光導波路回路を実現することができる。
　本実施例の半導体光増幅器では、複数の半導体光増幅素子が並列動作して光を増幅するので、最大光出力を向上させることができる。また、複数の半導体光増幅素子の一部が失陥しても、光増幅の機能が直ちに失われることはなく、信頼性の点で有利である。また、この構成では、信号光はコヒーレントに加算されるのに対し、各半導体光増幅素子からのＡＳＥ光は位相がランダムであり電力的に加算される。このため、雑音指数は単体の半導体光増幅素子と同等となる。
　本実施例の半導体光増幅器を変形してレーザ発振器を構成することができる。図１において、低反射率コートが施された端面１８と１９に代えて、それぞれ、適度な反射率を有する端面２６と２７を設けることによってレーザ発振を実現することができる。適度な反射率とはファブリーペロー型の半導体レーザの端面に用いられる４０％程度の反射率を指す。また、端面２７に高反射率（９８％）コート、端面２６に低反射率（５％）コートを施して、レーザ光を光導波路２側から取り出すような構成が可能である。
　図２に半導体光増幅素子７と光導波路１０の断面構造を示す。図２（ａ）に示す半導体光増幅素子７のＸ－Ｘ'断面図を図２（ｂ）に示す。また、光導波路１０のＹ－Ｙ'断面図を図２（ｃ）に示す。
　半導体光増幅素子７はＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰベースの埋め込み型ヘテロ半導体レーザ構造に基づいている。図２（ｂ）において、ＩｎＰ基板３１上にｎ－ＩｎＰクラッド層４０、活性層３９、ｐ－ＩｎＰクラッド層３４が設けられている。また、ｐ－ＩｎＰ電流ブロック層３２、ｎ－ＩｎＰ電流ブロック層３３が設けられている。また、ｐ－ＩｎＰクラッド層３４の上方には、ｐ－ＩｎＧａＡｓＰキャップ層３５とＡｕ合金系電極３６が設けられている。また、ＩｎＰ基板３１の下面にはＡｕ合金系電極３７が設けられている。この素子構造及びその製造法は公知である。
　光導波路１０はリッジ型光導波路構造に基づいている。図２（ｃ）において、光導波路１０はアンドープＩｎＰクラッド層４１、アンドープＩｎＧａＡｓＰコア層４２、及び、アンドープＩｎＰクラッド層４３から成り立っている。また、ＳｉＯ２系パッシベーション層４４が設けられている。ドライエッチングによりリッジ型の光導波路が形成されている。これにより、導波領域４５が形成されている。この素子構造及びその製造法は公知である。
　また、低反射率コートが施された端面１８と端面１９として、ＳｉＯ２／Ｓｉ系あるいはＳｉＯ２／ＳｉＮ系の多層膜コーティングを用いることが可能である。このようなコーティングは公知である。
　また、図１に示す半導体光増幅器はいわゆるジャンクションサイドダウン（アップサイドダウン）で実装した。これは、電子冷凍素子（ＴＥＣ：Ｔｈｅｒｍｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｏｌｅｒ）、ヒートシンクを積層した構造上に半導体基板１７を、図２（ａ）のＡｕ合金系電極３６側をヒートシンク側にして接着した構造である。この構造は放熱性に優れており、大出力の半導体光増幅器を実現できる。半導体レーザ発振器として用いる場合もジャンクションサイドダウン構造を用いることができる。
　半導体光増幅素子の中心動作波長は１５５０ｎｍに設定したが、本発明は特定の動作波長に限定されないことは言うまでもない。また、半導体光増幅素子及び光導波路を形成する材料にも特定の限定はない。
　また、本実施例では半導体基板上に構成した半導体光増幅素子を例にとって説明したが、本発明は半導体光増幅素子に限定されない。ガラス基板上の形成された希土類ドープ光導波路を用いて同様の構成を構築しても良い。また、光ファイバ増幅器を光増幅そしてとして用い、光導波路の一形態として光ファイバを用いても良い。
第二実施例
　図３に本発明の第二実施例の半導体光増幅器の構成を示す。第一実施例と同様の構造を有する要素には図1と同じ参照番号を付与している。半導体基板１７上に半導体光増幅素子７、８、９と光カプラ３、２５が設けられ、光導波路２、４、５、６、２２、２３、２４、１４によって、これらの諸要素が相互接続されている。また、半導体基板１７には低反射率コートが施された端面１８が設けられている。低反射率コートによって、端面１８の反射率はほぼゼロとなっている。なお、半導体光増幅素子７、８、９は所望の波長で単一横モード動作する。また、光導波路２、４、５、６、２２、２３、２４、１４も所望の波長で単一横モード動作する。
　（入力側）光導波路４、５、６は弧状の形状部を含み、かつ、孤状形状部は相似である。また、（出力側）光導波路２２、２３、２４からなる回路部の形状は、光導波路４、５、６とは左右反転している。
　光カプラ２５もマルチモード干渉器型光カプラであり、その構造を図１（ｂ）に示す。単一横モードで動作する３つの光導波路２２、２３、２４からの信号は、マルチモード干渉器１６内で一端、マルチモード状態となる。次いで、単一横モードで動作する一つの光導波路１４へと合流される。この場合も、位相整合条件が満たされていれば損失は生じず、合流した光信号は単一横モードで光導波路１４を伝播する。
　ただし、本実施例においては、後述のように位相整合条件は特定の波長においてしか満たされず、光信号の伝播特性には波長依存性が生じる。
　本実施例においては、ｎ個の半導体光増幅素子と第一の光カプラ（光カプラ３）と第二の光カプラ（光カプラ２５）から成り立っており、第ｊ番目の半導体光増幅素子について、光カプラ３から半導体光増幅素子までの光導波路長（入力側光路長）をＬＩｊ、半導体光増幅素子から光カプラ１３までの導波路長（出力側光路長）をＬＯｊ、半導体光増幅素子の光路長ＬＡｊとした時に、以下の数式（９）を満たしている
　ＬＩｊ＋１＋ＬＯｊ＋１＋ＬＡｊ＋１＝ＬＩｊ＋ＬＯｊ＋ＬＡｊ＋Ｃ　（９）
　ただし、数式（９）において、１≦ｊ≦ｎ、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。また、Ｌｉｊ，ＬＯｊ，ＬＡｊ，Ｃは屈折率を考慮した実効的な光路長である。なお、ｊ＝１となる半導体光増幅素子は光カプラ３と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、ｊが大きくなるのに伴い、光カプラ３と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。
　数式（９）は、アレイ状導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）の各アームの実効的光路長と同様の関係となっている。すなわち、ｊ＋１番目の半導体光増幅素子を経由する光路長は、ｊ番目の半導体光増幅素子を経由する光路長に比べて一定の値Ｃだけ長くなっている。このような関係は、回折格子と同様の位相整合条件を生じるので、特定の波長（正確には波長群）においてのみ位相整合条件が成立する。
　このような特性は、アレイ状導波路回折格子と同様に波長フィルタとして用いることができる。したがって、図３に示した半導体光増幅器は光増幅器と波長フィルタを集積化したデバイスとして機能するという利点がある。
　また、本実施例の半導体光増幅器を変形してレーザ発振器を構成することができる。図３において、低反射率コートが施された端面１８に代えて、適度な反射率を有する端面２６を設けることによってレーザ発振を実現することができる。この場合、上記のような波長フィルタとしての特性は、特定波長の光のみをレーザ発振させるために応用することができるという利点を生じる。
第三実施例
　図４に本発明の第三実施例の半導体光増幅器の構成を示す。本実施例は第二実施例の構成において、光カプラ２５に代えて光カプラ５０を用いたことにある。図４（ａ）は本実施例の全体構成を示し、図４（ｂ）は光カプラ５０の構成を示す。
　光カプラ５０は図４（ｂ）に示すように、多入力多出力のマルチモード干渉器型光カプラであり、アレイ状導波路回折格子に用いられる光カプラと同様の構造を有している。光導波路２２、２３、２４からの光信号はマルチモード干渉器５７でマルチモード状態となり、光導波路５１、５２、５３へと分岐する。ただし、各光導波路５１、５２、５３には異なる波長の光が結合し、光カプラ５０は波長多重化器として動作する。
　光導波路５１、５２、５３によって導かれた、異なる波長の出力光５４、５５、５６は基板１７の外へ放出される。そして、図示しないレンズによって複数の対応する光ファイバへと結合される。
　このように、図４に示した構成は光増幅器と波長多重化機器とを組み合わせたデバイスとして機能する。
　また、本実施例の半導体光増幅器を変形してレーザ発振器を構成することができる。図４において、低反射率コートが施された端面１８に代えて、適度な反射率を有する端面２６を設けることによってレーザ発振を実現することができる。この場合、上記のような波長多重化器としての特性は、複数波長を同時にレーザ発振させるために応用することができるという利点を生じる。
　レーザ発振器として動作する場合、光導波路５１、５２、５３からは異なる波長の出力光５４、５５、５６が出力される。その一方、光導波路２からは異なる長の出力光５４、５５、５６が多重化されて出力される。
第四実施例
　図５に本発明の第四実施例のレーザ発振器の構成を示す。半導体基板１７上に半導体光増幅素子７、８、９と光カプラ３が設けられ、光導波路２、４、５、６によって、これらの諸要素が相互接続されている。また、半導体基板１７には適度な反射率を有する端面２６、６０が設けられている。なお、半導体光増幅素子７、８、９は所望の波長で単一横モード動作する。また、光導波路２、４、５、６も所望の波長で単一横モード動作する。
　本実施例の特徴は、半導体光増幅素子７、８、９の一端に光反射手段を設けたことである。光反射手段としては具体的には適度な反射率を有する端面６０である。
　本実施例においては、ｎ個の半導体光増幅素子と光カプラ（光カプラ３）から成り立っており、第ｊ番目の半導体光増幅素子について、光カプラ３から半導体光増幅素子までの光導波路長（入力側光路長）をＬＩｊ、半導体光増幅素子の光路長ＬＡｊとした時に、以下の数式（１０）を満たしている。
　Ｌｉｊ＋１＋ＬＡｊ＋１＝ＬＩｊ＋ＬＡｊ＋Ｃ　　　　（１０）
　ただし、数式（１０）において、１≦ｊ≦ｎ、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。また、ＬＩｊ、ＬＡｊ、Ｃは屈折率を考慮した実効的な光路長である。なお、ｊ＝１となる半導体光増幅素子は光カプラ３と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、ｊが大きくなるのに伴い、光カプラ３と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。
　数式（１０）は、アレイ状導波路回折格子の各アームの実効的光路長と同様の関係となっている。すなわち、ｊ＋１番目の半導体光増幅素子を経由する光路長は、ｊ番目の半導体光増幅素子を経由する光路長に比べて一定の値Cだけ長くなっている。このような関係は、回折格子と同様の位相整合条件を生じるので、特定の波長（正確には波長群）においてのみ位相整合条件が成立する。以上の関係は、第二実施例において説明したこととほぼ同様である。
　以下、図５に示したような構成を反射型アレイ状導波路回折格子と呼ぶこととする。
　以上の構成により、第二実施例においてレーザ発振器を構成した場合に比べて、より簡易かつコンパクトな構成で、特定波長を発振するレーザ発振器を実現することができる。
第五実施例
　図６に本発明の第五実施例のレーザ発振器の構成を示す。図６（ａ）において、半導体基板７０上に半導体光増幅素子７２、７３、非対称光カプラ７１、及び、光導波路７４が設けられている。また、半導体基板７０にはそれぞれに適度な反射率を有する端面７５、７６が設けられている。なお、半導体光増幅素子７２、７３は所望の波長で単一横モード動作する。また、非対称光カプラ７１と光導波路７４も所望の波長で単一横モード動作する。
　非対称光カプラ７１は半導体光増幅素子７２とはＴＭモード光のみが結合し、また、半導体光増幅素子７３とはＴＥモード光のみが結合する。光導波路７４はＴＭモード光とＴＥモード光双方を導く。このような非対称光カプラはモードスプリッターとも呼ばれ、公知である。この非対称光カプラは、分岐比が非対称の光カプラ（疎結合型光カプラ）とは異なるものである。
　図６（ａ）の構成によれば、光導波路７４、非対称光カプラ７１、及び、半導体光増幅素子７２が結合してＴＭモード光の発振を行う。同時に、光導波路７４、非対称光カプラ７１、及び、半導体光増幅素子７３が結合してＴＥモード光の発振を行う。光導波路７４からの出力光７７はＴＥモード光とＴＭモード光の双方を含む。一方、半導体光増幅素子７２の出力光７８はＴＭモード光のみから成り、半導体光増幅素子７３の出力光７９はＴＥモード光のみから成る。
　また、半導体光増幅素子７２と７３の駆動電流を変えることにより、ＴＥモード光とＴＭモード光の強度をそれぞれ変えることができる。
　上記構成において、適度な反射率を有する端面７６は、二つの半導体光増幅素子７２、７３に対して共通の反射手段となっているが、これは、必須ではない。半導体光増幅素子７２と７３に対して個別の反射手段を設けるようにしても良い。
　図６（ｂ）において、半導体基板７０上に半導体光増幅素子８１と非対称光カプラ７１、光導波路８２、及び、光導波路８３が設けられている。
　図６（ｂ）の構成によれば、半導体光増幅素子８１、非対称光カプラ７１、及び、光導波路８２が結合してＴＭモード光の発振を行う。同時に、半導体光増幅素子８１、非対称光カプラ７１、及び、光導波路８３が結合してＴＥモード光の発振を行う。半導体光増幅素子８１からの出力光８４はＴＥモード光とＴＭモード光の双方を含む。一方、光導波路８２の出力光８５はＴＭモード光のみから成り、光導波路８３の出力光８６はＴＥモード光のみから成る。
　図６（ｃ）において、半導体基板７０上に半導体光増幅素子８１、非対称光カプラ７１、半導体光増幅素子７２、及び、半導体光増幅素子７３が設けられている。
　図６（ｃ）の構成によれば、半導体光増幅素子８１、非対称光カプラ７１、及び、半導体光増幅素子７２が結合してＴＭモード光の発振を行う。同時に、半導体光増幅素子８１、非対称光カプラ７１、及び、半導体光増幅素子７３が結合してＴＥモード光の発振を行う。半導体光増幅素子８１からの出力光８７はＴＥモード光とＴＭモード光の双方を含む。一方、半導体光増幅素子７２の出力光８８はＴＭモード光のみから成り、半導体光増幅素子７３の出力光８９はＴＥモード光のみから成る。
　本実施例によれば、ＴＥモード光とTＭモード光を同時発振させることができる。また、図（ａ）、（ｃ）の構成によればＴＥモード光とＴＭモード光の割合を変えることもできる。このような特性は、後述のようにラマン光増幅器の励起光源や四光混合を用いた波長変換の励起光源に応用することができる。
　なお、本実施例ではＴＥモード光とＴＥモード光を同時発振させるため、用いる半導体光増幅素子７２、７３、及び、８１はＴＥモード光とＴＭモード光の増幅度に差が無いものが適している。ＴＥモード光とＴＭモード光の増幅度の差であるＰＤＧ（Ｐｏｌａｒｉｔｙ　Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　Ｇａｉｎ）が小さい半導体光増幅素子としては、活性層に伸長歪を有する歪量子井戸構造を有するものが挙げられる。
第六実施例
　図７に本発明の第六実施例のレーザ発振器の構成を示す。図７において、半導体基板１７上に半導体光増幅素子７、８、９、９７、９８、９９、光カプラ３、９３、非対称光カプラ７１、及び、光導波路４、５、６、９２、９４、９５、９６が設けられている。半導体基板１７にはそれぞれに適度な反射率を有する端面２６、６０、９０が設けられている。光カプラ３、９３はマルチモード干渉器型である。
　なお、半導体光増幅素子７、８、９、９７、９９、９９は所望の波長で単一横モード動作する。また、非対称光カプラ７１と光導波路４、５、６、９２、９４、９５、９６も所望の波長で単一横モード動作する。
　また、光導波路４、５、６と光導波路９４、９５、９６は、それぞれアレイ導波路回折格子を形成している。
　本実施例によれば、光カプラ３、光導波路４、５、６で結合された半導体光増幅素子７、８、９は、端面６０と端面２６に囲まれた共振器を形成してレーザ発振を生じる。この共振器の光路中に非対称光カプラ７１があるため、ＴＥモードの光のみが選択され、ＴＥモード光の発振が生じる。
　一方、光カプラ９３、光導波路９４、９５、９６で結合された半導体光増幅素子９７、９８、９９、端面９０と端面２６に囲まれた共振器を形成してレーザ発振を生じる。この共振器の光路中に非対称光カプラ７１があるため、ＴＭモードの光のみが選択され、ＴＮモード光の発振が生じる。
　光導波路９２は上記のふたつの共振器に共通している。このため、ＴＥモード光とＴＭモード光双方が光導波路９７に結合する。そして、光導波路９２から端面２６を経て、外部へ出力光９１が出力される。
　光導波路４、５、６の長さを調整することによってＴＥモード光の発振波長を決定することができる。また、光導波路９４、９５、９６の長さを調整することによってＴＭモード光の発振波長を決定することができる。したがって、ＴＥモード光とＴＭモード光の発振波長を概略等しくすることができる。また、ＴＥモード光とＴＭモード光の発振波長を異なる値に設定することもできる。
　本実施例によれば、ＴＥモード光とＴＭモード光を同時発振させ多重化して、光を取り出すことができる。また、アレイ化した半導体光増幅素子を用いているので、大出力化が容易である。
　本実施例においても、半導体光増幅素子９７、９８、９９としてはＰＤＧの小さな伸長歪を有する歪量子井戸を有する半導体光増幅素子を用いることが望ましい。
第七実施例
　図８に本発明の第七実施例のレーザ発振器の構成を示す。図８（ａ）において、半導体基板１７上に半導体光増幅素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、光カプラ１２０、非対称光カプラ７１、及び、光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１２１、１２２、１２３が設けられている。半導体基板１７にはそれぞれに適度な反射率を有する端面２６、６０が設けられている。光カプラ１２０はマルチモード干渉器型である。
　なお、半導体光増幅素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８は所望の波長で単一横モード動作する。また、非対称光カプラ７１と光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１２１、１２２、１２３も所望の波長で単一横モード動作する。
　また、光導波路１１１ないし１１８はアレイ導波路回折格子を形成している。
　図８（ｂ）に光カプラ１２０の構造を示す。マルチモード干渉器１２４の片側（図８（ｂ）の上方）からは光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８が分岐している。マルチモード干渉器１２４のもう一方の側（図８（ｂ）の下方）からは光導波路１２１、１２２が分岐している。
　光カプラ１２０、光導波路１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、半導体光増幅素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、及び、端面６０は反射型のアレイ状導波路回折格子を形成している。光導波路１２１側には特定の波長（λ１）の光が、光導波路１２２側には別の波長（λ２）の光が分岐する。
　光導波路１２１と光導波路１２２は非対称光カプラ７１で合流して光導波路１２３に結合する。端面２６と端面６０に囲まれて、半導体光増幅素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、光カプラ１２０、非対称光カプラ７１、及び、光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１２１、１２２、１２３は共振器を形成している。
　この共振器中において、光導波路１２１を経る経路は波長λ１のＴＭモード光のみが通過し、光導波路１２２を経る経路は波長λ２のＴＥモード光のみが通過する。この結果、図８（ａ）に示したレーザ発振器では、波長λ１のＴＭモード光と波長λ２のＴＥモード光が同時発振し、出力光１００にはこの二つの光が多重化されて取り出される。
　本実施例においても、半導体光増幅素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８としてはＰＤＧの小さな伸長歪を有する歪量子井戸を有する半導体光増幅素子を用いることが望ましい。
第八実施例
　図９に本発明の第八実施例のレーザ発振器１１０の構成を示す。本時実施例のレーザ発振器は波長可変制御が可能であることが特徴である。また、オンチップ型の波長ロッカーを設けたことも特徴である。
　図９（ａ）において、半導体基板１７上に半導体光増幅素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１２６、波長制御電極部１３１、光カプラ１２５、１３５、導波路マッハツェンダ型干渉器１３２、及び、受光素子１３３が設けられている。半導体基板１７には適度な反射率を有する端面２６が設けられている。光カプラ１２５はマルチモード干渉器型である。
　なお、半導体光増幅素子１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８は所望の波長で単一横モード動作する。また、光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１２６、及び、光カプラ１３５も所望の波長で単一横モード動作する。
　また、光導波路１１１ないし１１８はアレイ導波路回折格子を形成している。
　図９（ｂ）に光カプラ１２５の構造を示す。マルチモード干渉器１２４の片側（図９（ｂ）の上方）からは光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、及び、１１８が分岐している。マルチモード干渉器１２４のもう一方の側（図９（ｂ）の下方）からは光導波路１２６が分岐している。
　受光素子１３３は半導体光増幅素子１０１ないし１０８と同様の縦構造を有している。すなわち、半導体光増幅素子を受光素子として転用している。受光素子１３３のZ－Z'
断面図は図２（ｂ）に示す構造となる。
　光カプラ１３５は疎結合型の光カプラであり、光導波路を伝播する光信号の、例えば、１％程度を導波路マッハツェンダ型干渉器１３２側へと分岐する。
　導波路マッハツェンダ型干渉器１３２と受光素子１３３は波長ロッカーとして動作する。一般的に用いられる波長ロッカーは石英製エタロンと受光素子から成るが、本実施例では、石英製エタロンに代えて導波路マッハツェンダ型干渉器１３２を用いて、オンチップ型の波長ロッカーとした。導波路マッハツェンダ型干渉器１３２は、例えば、中心波長１５５０ｎｍにおいて、２００ＧＨｚ間隔で通過強度がピークとなるように動作する。この波長ロッカーは比較的波長間隔の粗い（２００ＧＨｚ‐４００ＧＨｚ）ＤＷＤＭなどに用いるのに適している。
　また、図示していないが、光導波路１２６に光カプラ１３５と同様の光カプラをもう一つ設け、また、受光素子１３３と同様の受光素子を設けてあり、この組み合わせによってオンチップ型のパワーモニタを構成している。
　図１０に波長制御電極部１３１の構造を示す。図１０（ａ）に示すように導波路加熱電極１４０が光導波路１１１ないし１１８の導波方向に、これらの光導波路と重畳して設けられている。導波路加熱電極１４０の光導波路１１１ないし１１８との重畳部の長さは互いに異なっており、光導波路１１１と重畳する電極の長さが最も短く、光導波路１１８と重畳する電極の長さが最も長くなっている。また、ある光導波路と導波路加熱電極１４０の重畳部の長さは、隣接する光導波路と導波路加熱電極１４０の重畳部の長さと比べて、概略、一定の差を有している。
　導波路加熱電極１４０には光導波路１１１ないし１１８の互いの間隙を横断する部分１４３が設けられており、全体として一筆書き形状となっている。また、導波路加熱電極１４０の光導波路１１１ないし１１８との重畳部の厚さと幅は、概略、一定となっている。したがって、導波路加熱電極１４０の単位長さ当たりの発熱量は、ほぼ一定である。また、導波路加熱電極１４０はその両端に電極パッド１４１及び１４２が設けられている。
　図１０（ｂ）に導波路加熱電極１４０のＡ－Ａ'断面図を示す。図２（ｃ）に示した光導波路の断面図とほぼ同じであるが、ＳｉＯ２系パッシベーション層４４の上に導波路加熱電極１４０が設けられている点が異なる。導波路加熱電極１４０の材料としては、たとえば、Ａｕ系電極を用いることができる。
　上記のように構成したので、波長制御電極部１３１では導波路加熱電極１４０に電流を印加することによって、光導波路１１１ないし１１８を加熱できる。すると熱光学効果によって、光導波路の屈折率が変化し光導波路１１１ないし１１８の実効的な光路長を変えることができる。この結果、光導波路１１１ないし１１８と光カプラ１２５によって構成されているアレイ状導波路回折格子の波長特性を制御することができる。そして、半導体光増幅素子１０１ないし１０８、光導波路１１１ないし１１８、光カプラ１２５、及び、端面２６、６０から成る共振器の共振波長を変えて、発振波長を制御することができる。すなわち、可変波長のレーザ発振器を実現できる。
　また、このようにして発振させたレーザ光の波長を、光カプラ１３５、導波路マッハツェンダ型干渉器１３２、及び、受光素子１３３から構成される、オンチップ型波長ロッカーによって監視することができる。
　図１１に、本実施例のレーザ発振器の実装例を示す。図１１（ａ）はヒートシンク１５０を示す。ヒートシンク１５０には、電極パッド１５１、１５２、１５３、１５４、及び、溝１５５が設けられている。
　図１１（ｂ）はレーザ発振器１１０上に設けられた電極パッドを示す。電極パッド１４１、１４２は導波路加熱電極１４０の両端に設けられた電極パッドである。電極パッド１３４は受光素子１３３に対応する電極パッドである。そして、電極パッド１０９は半導体光増幅素子１０１ないし１０８の駆動電極に対応する電極パッドである。
　レーザ発振器１１０はデバイス構成面がヒートシンク１５０に接触するように配置される。いわゆるジャンクションサイドダウン型実装である。レーザ発振器１１０の電極パッド１０９、１３３、１４１、及び、１４２は、それぞれ、ヒートシンク１５０の電極パッド１５４、１５３、１５２、及び、１５１と接続される。
　ヒートシンク１５０の溝１５５はレーザ発振器１１０の波長制御電極部１３１に対応するように配置される。すなわち、波長制御電極部１３１はヒートシンク１５０とは接触しない。このように構成したのは、波長制御電極部１３１とヒートシンク１５０が接触していると導波路加熱電極１４０によって投入した電力がヒートシンクに逃げてしまい、波長制御ができなくなってしまうためである。
　また、半導体光増幅素子１０１ないし１０８はヒートシンク１５０に接触するので、半導体光増幅素子１０１ないし１０８から生じた熱が導波路加熱電極１４０の下の光導波路に影響を与えるのを防ぐことができ、波長制御の精度を向上させることができる。
　さらに、ヒートシンク１５０の溝１５５は、半導体光増幅素子１０１ないし１０８と導波路加熱電極１４０において生成した熱がオンチップ波長ロッカーを構成する導波路マッハツェンダ型干渉器１３２に対して与える影響を低減することができる。したがって、オンチップ波長ロッカーの波長検出精度を向上させることができる。
　ヒートシンク１５０上にはサーミスタ１５６が設けられている。また、ヒートシンク１５０の下方には図示しない電子冷凍器が設けられている。サーミスタ１５６の配置を図９（ａ）及び図１１（ｃ）に示す。サーミスタ１５６によって検出された温度に対して、図示しない電子冷凍素子が制御される。
　サーミスタ１５６は図９（ａ）から明らかなように導波路マッハツェンダ型干渉器１３２の近傍に配置されている。これは、電子冷凍器による温度制御を、導波路マッハツェンダ型干渉器１３２を標的として行うことを意味する。これによって、オンチップ波長ロッカーの温度が一定に保たれ、波長制御の基準が精度よく保たれる効果をもたらす。
　ヒートシンク１５０の溝１５５は、別の形態を取ることができる。適切な凹部を、ヒートシンク１５０を設けることによって、必要な効果を得ることができる。レーザ発振器１１０を備えたチップのデバイス構成面がヒートシンク１５０に接触するように配置されるにあたって、このチップとヒートシンク１５０に非接触部を設ければ良い。
　上記の非接触部が波長制御電極部１３１に対応して設けられることによって、導波路加熱電極１４０の制御性を向上させることができる。また、レーザ発振器１１０を備えたチップの他の構成要素、半導体光増幅素子１０１ないし１０８などからの熱が導波路加熱電極１４０に対して影響を与えることを防ぐことができる。
　上記の非接触部を適切に配置することによって、オンチップ波長ロッカーの波長検出部、導波路マッハツェンダ型干渉器１３２、に対してレーザ発振器１１０を備えたチップの他の構成要素が影響を与えることを防ぐことができる。
　レーザ発振器１１０を備えたチップの温度制御を行うための温度検出素子、サーミスタ１５６、をオンチップ波長ロッカーの波長検出部、導波路マッハツェンダ型干渉器１３２の近傍に設けることによって、波長検出精度を向上させ、ひいては、波長可変レーザの波長制御精度を向上させることができる。
　導波路加熱電極１４０は一筆書き形状としたが、光導波路の数が多い場合は、導波路加熱電極を複数に分割し、分割した個々の電極を一筆書き形状とし、また、分割した個々の電極を並列接続しても良い。これは、一筆書き形状の電極の総延長が長くなりすぎると電気抵抗が高くなり過ぎて、駆動電圧が高くなりすぎることを回避するためである。分割した個々の電極の電気抵抗は、概略等しくなるように設計するのが望ましい。
　本実施例においては、オンチップ波長ロッカーを設けたが、図９（ａ）からオンチップ波長ロッカーを取り除いても良い。また、チップの外部に波長ロッカーを設けることもできる。
　本実施例においてはジャンクションサイドダウン型の実装を行ったが、ジャンクションサイドアップ型の実装を行うようにしても良い。
第九実施例
　本発明の第九実施例は第八実施例の変形例である。図９のレーザ発振器１１０の構成において、波長制御電極部１３１の構造を図１２に示すように変形した。第八実施例では熱光学効果を用いて屈折率を変えることにより、光導波路１１１ないし１１８の実効的な光路長を変えたが、本実施例では、異なる方法によって光導波路１１１ないし１１８の屈折率を変える点に特徴がある。
　図１２（ａ）に示すように、波長制御電極部１３１に対応する光導波路１１１ないし１１８に、屈折率制御光導波路１６０が設けられている。また、屈折率制御光導波路１６０の長さは光導波路１１１ないし１１８に対応して異なっており、隣接する屈折率制御光導波路１６０の長さは、概略、一定の差を有している。
　図１２（ｂ）に屈折率制御光導波路１６０のＢ－Ｂ'断面図を示す。図２（ｃ）の構造に代えて、ｎ－ＩｎＰクラッド層１６１、アンドープコア層１６２、及び、ｐ－ＩｎＰクラッド層１６３が設けられている。また、ＳｉＯ２系パッシベーション層４４にはコンタクト用スルーホールを設け、電極１６４を設けた。電極１６４の形状は、波長制御電極部１３１を示す三角形にほぼ一致する。
　図１２（ｂ）の構造に順バイアスを加えて電流を流すと、電流注入によるキャリア効果によって、導波領域４５の実効屈折率が変化する。これによって、光導波路の屈折率が変化し光導波路１１１ないし１１８の実効的な光路長を変えることができる。この結果、光導波路１１１ないし１１８と光カプラ１２５によって構成されているアレイ状導波路回折格子の波長特性を制御することができる。
　そして、半導体光増幅素子１０１ないし１０８、光導波路１１１ないし１１８、光カプラ１２５、及び、端面２６、６０から成る共振器の共振波長を変えて、発振波長を制御することができる。すなわち、可変波長のレーザ発振器を実現できるのは、第八実施例において説明したとおりである。
　また、図１２（ｂ）の構造（ｐｉｎ接合）に逆バイアスを加えても、電気光学効果によって導波領域４５の実効屈折率を変化させることができる。この効果を利用して、可変波長のレーザ発振器をすることもできる。
　ただし、キャリア注入によって屈折率変化をさせる場合と、電気光学効果によって屈折率変化をさせる場合とでは、ｎ－ＩｎＰクラッド層１６１、アンドープコア層１６２、及び、ｐ－ＩｎＰクラッド層１６３の構造（組成比やドーピング濃度など）は異なる。
第十実施例
　図１３に本発明の第十実施例のレーザ発振器を示す。このレーザ発振器は波長可変型である。半導体基板１７上に半導体光増幅素子１７１、１７２、光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１２６、波長制御電極部１３１、及び、光カプラ１２５、１７３が設けられている。半導体基板１７には適度な反射率を有する端面６０と低反射率コートが施された端面１７４が設けられている。光カプラ１２５はマルチモード干渉器型である。
　半導体光増幅素子１７１、１７２は所望の波長で単一横モード動作する。また、光導波路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８、１２６、及び、光カプラ１７３は所望の波長で単一横モード動作する。
　本実施例においては、レーザ発振部は、ひとつの半導体光増幅素子１７１、ｎ個の光導波路、光カプラ１２５、及び、適度な反射率を有する端面６０から成り立っており、第ｊ番目の光導波路について、光カプラ１２５から適度な反射率を有する端面６０までの光路長をＬＫｊとした時に、以下の数式（１１）を満たしている。
　ＬＫｊ＋１＝ＬＫｊ＋Ｃ　　　　　　　　　　（１１）
　ただし、数式（１１）において、１≦ｊ≦ｎで、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。また、ＬＫｊ、Ｃは屈折率を考慮した実効的な光路長である。なお、ｊ＝１となる光導波路は光カプラ１２５と最も短い距離で結ばれている光導波路であり、以下、ｊが大きくなるのに伴い、光カプラ１２５と接続される光導波路の長さが長くなるように順番が付けられている。
　上記の構成によって、光導波路１１１ないし１１８と光カプラ１２５はアレイ状導波路回折格子を形成している。
　波長制御電極部１３１は、図１０（ａ）に示したのと同様の導波路加熱電極を用いている。すなわち、熱光学効果によって光導波路屈折率を変化させて、光導波路の光路長を変えるものである。
　光導波路１１１ないし１１８、適度な反射率を有する端面６０、及び、光カプラ１２５は反射型アレイ状導波路回折格子を形成し、特定の波長を選択する。光導波路１１１ないし１１８、適度な反射率を有する端面６０、及び、光カプラ１２５によって、選択された波長の光は、光カプラ１７３を経て、半導体光増幅素子１７１で増幅後、適度な反射率を有する端面６０で反射される。これによって、共振器が形成されて、レーザ発振が生じる。
　光カプラ１７３は疎結合型の光カプラであり、半導体光増幅素子１７１側には９９％、半導体光増幅素子１７２側には１％の光が分岐する。したがって、適度な反射率を有する端面６０、光導波路１１１ないし１１８、光カプラ１２５、半導体光増幅素子１７１で構成されたレーザ発振部によって生成されたレーザ光のごく一部が光カプラ１２５によって半導体光増幅素子１７２側に分岐する。
　半導体光増幅素子１７２よって増幅されたレーザ光は出力光１７５として出力される。この構成は、いわゆる、マスターオシレータパワーアンプリファイア（ＭＯＰＡ：Ｍａｓｔｅｒ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）として知られる構成である。
　半導体光増幅素子１７２からの出力光１７５は図示しないレンズによって図示しない出力光ファイバへと結合される。また、端面６０側から出力される出力光１７６は図示しないパワーモニタ、及び、図示しない波長ロッカーへと導かれる。
　本実施例のレーザ発振器は、疎結合型の光カプラ１７３によって、レーザ発振部と光増幅部を分離した構造となっている。この構造によって、戻り光によってレーザ発振部が影響を受けることを防ぐことができる。また、レーザ発振部の波長を変えている間、半導体光増幅素子１７２への電流の供給を止めることによって、波長変更中のレーザ光が出力されるのを防ぐことができる。
　また、波長制御電極部１３１には、電流注入によるキャリア効果による屈折率変化を生じる構造、あるいは、電気光学効果によって屈折率変化を生じる構造を用いることもできる。
第十一実施例
　図１４に本発明の第十一実施例のレーザ発振器を示す。第十実施例として図１３に示した波長可変レーザ発振器において、半導体光増幅素子１７２に代えて、図１に示した半導体光増幅器を用いたことが特徴である。すなわち、複数の半導体光増幅素子を、光導波路を用いて位相整合するように並列接続したので大きな出力光を得ることができる。
　具体的には、半導体光増幅素子１７２に代えて、半導体光増幅素子１８１、１８２、１８３、１８３、及び、光カプラ１８５、１８６からなる光増幅器を用いた。光カプラ１８５、１８６は図１（ｂ）、（ｃ）において示したマルチモード干渉器型の光カプラと同様の構造を有している。
　光カプラ１７３は疎結合型の光カプラであることは第十実施例と同様である。また、半導体光増幅素子１８１、１８２、１８３、１８４、及び、光カプラ１８５、１８６からなる光増幅器によって増幅されたレーザ光は出力光１７５として出力される。出力光１７５は図示しないレンズによって図示しない出力光ファイバへと結合される。また、端面６０側から出力される出力光１７６は図示しないパワーモニタ、及び、図示しない波長ロッカーへと導かれる。これらの挙動も第十実施例と同様である。
第十二実施例
　図１５に本発明の第十二実施例のレーザ発振器を示す。本実施例の特徴は鋸歯状反射面２１０を設けて光路長の調整を容易にしたことにある。
　図１５（ａ）に示すように、半導体基板２００上に、半導体光増幅素子２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、光導波路２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２３０、光カプラ２２０、及び、鋸歯状反射面２１０が設けられている。また、半導体基板２００には適度な反射率を有する端面２０９が設けられている。
　光カプラ２２０はマルチモード干渉器型であり、その構造を図１５（ｂ）に示す。単一横モードで動作する８つの光導波路２２１ないし２２８からの信号は、マルチモード干渉器２２９内で一端、複数の横モード状態となる。次いで、単一横モードで動作する光導波路２３０に合流される。
　第四実施例において、図５に示したようなレーザ発振器では、反射型アレイ状導波路回折格子を形成する光導波路間の光路長差を大きく取ろうとすると、光導波路を大きく湾曲させる必要が生じていた。このため、光導波路回路パターンの専有面積が増加するという欠点があった。また、光導波路を大きく湾曲させることによる損失の増大という問題もあった。
　これに対して、本実施例においては、ドライエッチングなどで形成した鋸歯状反射面２１０を設けることによって、光導波路間の光路をより容易に調整することができる。
　本実施例においては、ｎ個の半導体光増幅素子、光カプラ２２０、及び、鋸歯状反射面２１０から成り立っており、第ｊ番目の半導体光増幅素子について、光カプラ２２０から半導体光増幅素子までの光導波路長（入力側光路長）をＬＩｊ、半導体光増幅素子の光路長ＬＡｊ、半導体光増幅素子から鋸歯状反射面２１０までの距離をＬｒｊとした時に、以下の数式（１２）を満たしている。
　ＬＩｊ＋１＋ＬＡｊ＋１＋Ｌｒｊ＋１＝ＬＩｊ＋１＋ＬＡｊ＋１＋Ｌｒｊ＋１＋Ｃ　　　（１２）
　ただし、数式（１２）において、１≦ｊ≦ｎ、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。また、ＬＩｊ、ＬＡｊ、Ｌｒｊ、Ｃは屈折率を考慮した実効的な光路長である。なお、ｊ＝１となる半導体光増幅素子は光カプラ２２０と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、ｊが大きくなるのに伴い、光カプラ２２０と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。
　以上の構成により、第四実施例において説明したように、アレイ状導波路回折格子と同様の位相整合条件が満たされて、レーザ発振が生じる。生成されたレーザ発振光は光導波路２３０より外部に出力光２４０として出力される。
　図１５（ａ）は、数式（１２）において、Ｃ＞０の場合の構成を示している。
　数式（１１）においてＣ＝０とした場合の構成を図１６（ａ）に示す。Ｃ＝０とするということは、各半導体光増幅素子を経由する光路長が全て等しいことを意味する。これは、波長に依存せずに位相整合が成り立つ条件である。鋸歯状反射面２１０の形状は図１５（ａ）の場合とは異なって、より平坦なものとなっている。
　また、図１５（ａ）の構成に代えて、図１６（ｂ）のように構成することもできる。図１５（ａ）では鋸歯状反射面２１０は上に向かって凸の形状、図１６（ｂ）では鋸歯状反射面２１０は下に向かって凸の形状をしている。しかし、図１５（ａ）の構成と図１６（ｂ）の構成の挙動は同等である。このように、第ｊ番目の半導体光増幅素子は任意に配置することができるので、鋸歯状反射面２１０の形状を様々に変えることが可能である。
　図１７に図１６（ａ）の構成にファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Ｆｂｉｅｒ　Ｂｒａｇｇ　Ｇｒａｔｉｎｇ）２４２を付け加えて特定波長を発振させるようにした構成を示す。光導波路と出力ファイバを兼ねるファイバブラッググレーティング２４２がレンズ２４１を介して結合している。これにより、ファイバブラッググレーティング２４２で規定される波長でレーザ発振が生じる。なお、この場合、端面２０９に代えて、低反射率コートを施した端面２１９を設ける。
　なお、図１５ないし図１７に示した本実施例の構成に、さらに第八実施例において図９に示したような波長制御電極部１３１を設けて波長可変レーザとすることができる。
第十三実施例
　図１８に本発明の第十三実施例のレーザ発振器を示す。本実施例は、反射型アレイ状導波路回折格子の外側にひとつの半導体光増幅素子２３１を設けてレーザ発振器を構築した点が第十二実施例と異なる。
　図１８に示すように、半導体基板２００上に、半導体光増幅素子２３１、光導波路２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２３０、２３２、光カプラ２２０、及び、鋸歯状反射面２１０が設けられている。また、半導体基板２００には適度な反射率を有する端面２０９が設けられている。光カプラ２２０はマルチモード干渉器型であり、その構造を図１５（ｂ）に示す。光カプラ２２０の挙動は第十二実施例で説明したとおりである。
　本実施例では、光カプラ２２０、光導波路２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、及び、鋸歯状反射面２１０によってアレイ状導波路回折格子が形成されている。
　本実施例においても、ドライエッチングなどで形成した鋸歯状反射面２１０を設けることによって、光導波路間を大きく湾曲させる異なる光路差を容易に調整することができる。その結果、光導波路回路パターンの専有面積を低減せしめ、また、光導波路を湾曲させることによる損失の増大を防ぐことができる。
　本実施例においては、ｎ個の半導体光増幅素子、光カプラ２２０、及び、鋸歯状反射面２１０から成り立っており、第ｊ番目の半導体光増幅素子について、光カプラ２２０からから鋸歯状反射面２１０までの距離をＬｄｊとした時に、以下の数式（１３）を満たしている。
　Ｌｄｊ＋１＝Ｌｄｊ＋Ｃ　　　　　　　　　　（１３）
　ただし、数式（１３）において、１≦ｊ≦ｎで、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。また、Ｌｄｊ、Ｃは屈折率を考慮した実効的な光路長である。なお、ｊ＝１となる光導波路は光カプラ２２０と最も短い距離で結ばれている光導波路であり、以下、ｊが大きくなるのに伴い、光カプラ２２０と接続される光導波路の長さが長くなるように順番が付けられている。
　以上の構成により、第四実施例において説明したように、アレイ状導波路回折格子と同様の位相整合条件が満たされて、レーザ発振が生じる。生成されたレーザ発振光は光導波路２３２より外部に出力光２４０として出力される。
　本実施例においても第十二実施例において示したようにＣ＝０とした構成をとることが可能である。また、図１７に示したのと同様の構成をとることが可能である。また、ｊ番目の半導体光増幅器は任意に配置できるので、図１６（ｂ）に示したのと同様の構成をとることも可能である。
　なお、本実施例の構成に、さらに第八実施例において図９に示したような波長制御電極部１３１を設けて波長可変レーザとすることができる。
第十四実施例
　図１９に本発明の第十四実施例のレーザ発振器を示す。本実施例は、ＴＥモード光とＴＭモード光を独立して波長を変えることができる波長可変レーザであることが特徴である。また、ＭＯＰＡ構造を採用し、パワーアンプリファイアとして第一実施例に示した構成の半導体レーザ増幅器を採用している。
　図１９に示すように、本実施例のレーザ発振器は、半導体基板２５０上に設けられた反射型アレイ状導波路回折格子２５２、２５３、非対称光カプラ２５４、疎結合型光カプラ２５５、半導体光増幅素子２５６、及び、アレイ型半導体光増幅器２５１から成り立っている。半導体基板２５０は低反射率コートが施された端面２６１と適度な反射率を有する端面２６０を備えている。
　反射型アレイ状導波路回折格子２５２、２５３はそれぞれ、波長制御電極部２６２、２６３を備えている。反射型アレイ状導波路回折格子２５２、２５３は第十実施例において図１３に示した構成に順ずる。
　アレイ型半導体光増幅器２５１は第一実施例において図１に示した構成に順ずる。
　反射型アレイ状導波路回折格子２５２、非対称光カプラ２５４、疎結合型光カプラ２５５、半導体光増幅素子２５６、及び、端面２６０で共振器を形成している。この共振器によって、例えば、ＴＥモード光が発振する。
　一方、反射型アレイ状導波路回折格子２５３、非対称光カプラ２５４、疎結合型光カプラ２５５、半導体光増幅素子２５６、及び、端面２６０で共振器を形成している。この共振器によって、例えば、ＴＭモード光が発振する。
　ＴＥモード光とＴＭモード光の発振波長は、それぞれ、波長制御電極部２６２、２６３によって独立に決定される。
　疎結合型光カプラ２５５は、例えば、９９％の光を半導体増幅素子２５６側へ分岐し、１％をアレイ型半導体光増幅器２５１側へと分岐する。
　したがって、発振されたレーザ光の一部が疎結合型光カプラ２５５によってアレイ型半導体光増幅器２５１側へ分岐され、アレイ型半導体光増幅器２５１によって増幅された後、出力光２５７として、出力される。出力光２５７は図示しないレンズによって、図示しない光ファイバに結合される。
　また、半導体光増幅素子２５６から出力された出力光２５８は、図示しない波長ロッカー、及び、図示しないパワーモニタへと導かれる。
　本実施例によれば、ＴＥモードとＴＭモード光の波長を独立して制御でき、かつ、ＴＥモードとＴＭモード光を合波した状態で出力することができる。しかも、大出力のレーザ光を得ることができる。この性質は、後述する四光波混合による波長変換に適している。
第十五実施例
　図２０に本発明の第十五実施例のレーザ発振器を示す。第四実施例において、図５に示したレーザ発振器の構成に加えて、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ２８０を設けたことが特徴である。
　図２０に示すように、本実施例のレーザ発振器は、半導体基板１７上に半導体光増幅素子７、８、９、光カプラ３、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ２８０が設けられ、光導波路２、４、５、６によって、これらの諸要素が相互接続されている。半導体基板１７には適度な反射率を有する端面２６、６０が設けられている。
　光導波路４、５、６はアレイ状導波路回折格子を形成している。
　図２１（ａ）に半導体光増幅素子７、８、９の利得の波長特性を示す。この実施例では、波長１４６０ｎｍにおいて利得が最大になるように設定されている。利得の３ｄＢ帯域幅は６０ｎｍであり、波長１４３０ｎｍ及び波長１４９０ｎｍにおいて、利得は最大値より３ｄＢ低下している。
　図２１（ｂ）に、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ２８０の挿入損失の波長特性を示す。波長１４６０ｎｍにボトムがあり、波長１４３０ｎｍ及び波長１４９０ｎｍにピークがある。ボトムとピークの差は３ｄＢである。
　図２１（ｃ）には、半導体光増幅素子７、８、９とマッハツェンダ型の利得等価フィルタ２８０を組み合わせた場合の補償利得の波長特性を示す。波長１４３０ｎｍから波長１４９０ｎｍの範囲で利得の変化が１ｄＢ以内に抑えられている。
　図２１（ｄ）に半導体光増幅素子７、８、９、光カプラ３、及び、光導波路２、４、５、６から構成される反射型アレイ状導波路回折格子の回折ピークの位置を示す。本実施例では２０ｎｍおきに回折ピークが生じるように設計されている。具体的には１４１０ｎｍ、１４３０ｎｍ、１４５０ｎｍ、１４７０ｎｍ、１４９０ｎｍ、及び、１５１０ｎｍにピークがあることが示されている。回折ピークはこれらの波長以外にも２０ｎｍおきにピークが生じるが、図２１（ｄ）では他の波長の図示は省略している。
　また、図２１（ｄ）に補償利得プロファイルを併せて示す。補償利得プロファイルは図２１（ｃ）に示したものである。
　この補償利得プロファイルと回折ピークを合成すると図２１（ｅ）に示すように、波長１４３０ｎｍ、１４５０ｎｍ、１４７０ｎｍ、１４９０ｎｍの４つの波長がほぼ等しい強度で発振が生ずる。そして、波長１４１０ｎｍと１５１０ｎｍの波長は発振しないか、発振したとしても強度は小さくなる。
　本実施例に用いる半導体光増幅素子としては、活性層に圧縮歪み型の歪量子井戸を用いたものを用いるのが好ましい。圧縮歪み型の歪量子井戸を用いると発振光はＴＥモードに偏るが、出力特性や寿命が向上するという好ましい特性をもたらすからである。本実施例では、ひとつの偏光方向のレーザ発振しか行わないので、圧縮歪み型の歪量子井戸を用いる不利益は生じない。
　本実施例のレーザ発振器はラマン光増幅器の励起光源に適する。
第十六実施例
　図２２に本発明の第十六実施例のレーザ発振器を示す。第六実施例において、図７に示したレーザ発振器の構成に加えて、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ２８０を設けたことが特徴である。
　図２０に示すように、半導体基板１７上に半導体光増幅素子７、８、９、９７、９８、９９、光カプラ３、９３、非対称光カプラ７１、光導波路４、５、６、９２、９４、９５、９６、及び、マッハツェンダ型の利得等価フィルタ２８０が設けられている。半導体基板１７にはそれぞれに適度な反射率を有する端面２６、６０、９０が設けられている。光カプラ３、９３はマルチモード干渉器型である。
　本実施例によれば、複数波長のＴＥモード光と複数波長のＴＭモード光を同時発振することができ、また、各波長の光強度を概略等しくすることができる。その発振動作の挙動は第十五実施例において説明したことに準ずる。
　本実施例に用いる半導体光増幅素子としては、活性層に伸長歪み型の歪量子井戸を用いたものを用いるのが好ましい。伸長歪み型の歪量子井戸を用いた半導体光増幅素子はＴＥモード光とＴＭモード光の増幅度の差であるＰＤＧが小さいので、ＴＥモード光とＴＭモード光を同時発振させるのに適しているからである。
　本実施例のレーザ発振器はラマン光増幅器の励起光源に適する。
第十七実施例
　図２３に本発明の第十七実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Ｅｒｂｉｕｍ　Ｄｏｐｅｄ　ｏｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を示す。
　このエルビウムドープ光ファイバ増幅器は、エルビウムドープ光ファイバ３０１、光アイソレータ３０２、３０３、波長多重型結合器３０４、励起光源３０５からなる。
　波長多重型結合器３０４からの励起光３０９は波長多重型結合器３０４によってエルビウムドープ光ファイバ３０１に結合される。光信号３０６は光アイソレータ３０２側から入力し、エルビウムドープ光ファイバ３０１、波長多重型結合器３０４、光アイソレータ３０３を経て出力される。光信号３０６は励起光３０９によって励起されたエルビウムドープ光ファイバ３０１によって増幅される。
　図２３においては、光信号３０６と励起光３０９は進行方向が互いに逆となっており、いわゆる後方励起となっている。ただし、本発明は後方励起に限定されず、光信号３０６と励起光３０９の進行方向が同方向の前方励起、また、後方励起と前方励起を組み合わせた双方向励起であっても良い。
　本実施例の特徴は、励起光源３０５として、第一実施例、第二実施例、第四実施例、第十二実施例、及び、第十三実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合したものであり、大きな光出力が得られるので、エルビウムドープ光ファイバ増幅器に適する。
　また、これらのーザ発振器は複数の半導体光増幅素子からなるので、熱密度を下げることができ、冷却が容易になるという利点があり、いわゆるクーラーレス構造に適する。なお、クーラーレス構造とは電子冷凍素子を用いない半導体レーザモジュール構造のことである。
　なお、本実施例はエルビウムドープ光ファイバ増幅器を例にとって説明したが、本発明はエルビウムドープ光ファイバ増幅器に限定されず、他の希土類ドープ光ファイバ増幅器にも適用可能である。プラセオジムやネオジウムをドープした光ファイバを用いて光増幅器に適用することができる。
第十八実施例
　図２４に本発明の第十八実施例のラマン光増幅器を示す。このラマン光増幅器は分布型ラマン光増幅器である。このラマン光増幅器は、伝送光ファイバ３２１、光サーキュレータ３２２、及び、励起光源３２３からなる。
　図２４（ａ）において、伝送光ファイバ３２１は増幅媒体を兼ねており、励起光源３２３からの励起光３２５は光サーキュレータを経て伝送光ファイバ３２１に結合する。信号光３２４の進行方向と励起光３２５の進行方向が互いに逆向きとなっており、後方励起となっている。
　励起光源３２３の内部構成を図２４（ｂ）及び図２４（ｃ）に示す。図２４（ｂ）においては、励起光源３２３はレーザ発振器３３２、レーザ発振器３３３、及び、偏光カプラ３３４から成り、レーザ発振器３３２の出力光とレーザ発振器３３３の出力光を偏光カプラ３３４で結合する。また、図２４（ｃ）においては、励起光源３２３は単一のレーザ発振器３３１から成る。
　ラマン光増幅器は励起光と信号光の偏光方向が一致していないと増幅度が生じないので、図２４（ｂ）において偏光カプラ３３４でふたつのレーザ発振器３３２とレーザ発振器３３３を結合している。レーザ発振器３３２とレーザ発振器３３３は偏光方向維持ファイバを用いた光モジュールとなっており、直線偏光の方向が特定されている。
　本実施例の特徴は、励起光源３２３に用いるレーザ発振器３３２及び３３３として、第一実施例、第二実施例、第四実施例、第十二実施例、及び、第十三実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザは大出力化に適し、また、クーラーレス化に適している。ラマン光増幅器には大出力の励起光が必要とされるのでこれらの特性は有用である。また、第二実施例、第四実施例などのレーザは発振波長の選択性が高いという点でもラマン光増幅器に適している。
　また、本実施例の特徴は、励起光源３２３に用いるレーザ発振器３３１として、第五実施例、第六実施例、第七実施例、第十五実施例、及び、第十六実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザ発振器は、ＴＥモード光とＴＭモード光を同時発振して出力するので、偏光光カプラ３３４を用いる必要が無く、ラマン光増幅器の構造が簡単になるという利点がある。
　ラマン光増幅器の光増幅媒体としてシリカ系光ファイバを用いた場合、励起光より約１１０ｎｍ長波長側に帯域幅２０ｎｍ程度の増幅帯域が生じる。したがって、図２０と図２１に示したようなレーザ発振器を用いて１４３０ｎｍ、１４５０ｎｍ、１４７０ｎｍ、１４９０ｎｍの４波長で励起すると、１５３０ｎｍから１６００ｎｍの範囲の信号光を増幅できることになる。この増幅波長範囲は、いわゆるＣバンドとＬバンドの双方をカバーする。これらのレーザは多波長を同時発振し、その発振強度の均一性が高いという点でラマン光増幅器に適している。
　なお、図２４においては、後方励起の分布型ラマン増幅器の例を示した、本発明は励起方法に限定されず、前方励起や双方向励起の場合にも適用できる。また、増幅専用の光ファイバを設ける集中型ラマン光増幅器にも適用可能である。
第十九実施例
　図２５に本発明の第十九実施例の波長変換器を示す。この波長変換器は図２５（ａ）に示すように、励起光源３４１、波長多重光カプラ３４２、光非線形媒体３４３、及び、波長フィルタ３４４から成る。
　信号光３４５は光カプラ３４２で励起光３４６と結合して非線形光媒体３４３に入力する。非線形光媒体３４３で公知の四光混合によって波長変換が生じ、波長変換された信号光（アイドラ光）３４７が生じる。波長フィルタ３４４によって波長変換された信号光３４７のみが取り出されて出力される。
　励起光源３４１は波長可変できることが好ましく、また、波長フィルタ３４４も波長可変型であることが好ましい。
　非線形光媒体３４３としては、高非線形光ファイバあるいは半導体光増幅器を用いることができる。
　励起光源３４１の内部構成を図２５（ｂ）及び図２５（ｃ）に示す。図２５（ｂ）においては、励起光源３４１はレーザ発振器３５２、レーザ発振器３５３、及び、偏光カプラ３５４から成り、レーザ発振器３５２の出力光とレーザ発振器３５３の出力光を偏光カプラ３５４で結合する。また、図２４（ｃ）においては、励起光源３４１は単一のレーザ発振器３５１から成る。
　四光波混合は励起光と信号光の偏光方向が一致していないと波長変換が生じないので、図２５（ｂ）において偏光カプラ３５４でふたつのレーザ発振器３５２とレーザ発振器３５３を結合している。レーザ発振器３５２とレーザ発振器３５３は偏光方向維持ファイバを用いた光モジュールとなっており、直線偏光の方向が特定されている。
　本実施例の特徴は、励起光源３４１に用いるレーザ発振器３５２及び３５３として、第八実施例、第九実施例、第十実施例、及び、第十一実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザは波長可変型レーザであり、励起光の波長を変えることによって、変換された信号光の波長を制御するのが容易である。
　また、本実施例の特徴は、励起光源３２３に用いるレーザ発振器３３１として、第十四実施例に記載のレーザ発振器を用いたことにある。これのレーザ発振器は、ＴＥモード光とＴＭモード光を同時発振して出力するので、偏光光カプラ３５４を用いる必要が無く、四光波混合による波長変換器の構造が簡単になるという利点がある。
第二十実施例
　図２６に本発明の第二十実施例のレーザ発振器３６０を示す。図２６（ａ）には基板３７０上に形成された光集積回路３６９の上面図を示す。また、図２６（ｂ）にはレーザ発振器３６０の側面図を示す。ただし、図２６（ａ）に示した基板３７０の上面（光集積回路３６９が形成されている面）はヒートシンク３７９に対して接触するように取り付けられている。いわゆるジャンクションサイドダウン（アップサイドダウン）構造である。
　図２６（ａ）に示すように、基板３７０上には半導体光増幅素子３６１ないし３６８が設けられ、これらの半導体光増幅素子を、半導体ベースの光導波路３７７で構築したツリー状光カプラ３７６を用いて光学的に結合している。基板３７０には、高反射率コート（反射率：９８％）が施された端面３７１と低反射率コート（反射率４％）が施された端面３７２が設けられている。
　半導体光増幅素子３６１のＸ－Ｘ'断面構造は図２（ｂ）に示した構造と同様のものを用いている。半導体光増幅素子３６１のストライプ幅（活性層３９の幅）は約１．５μｍである。また、光導波路３７７のＹ－Ｙ'断面構造は図２（ｃ）に示した構造と同様のものを用いている。導波領域（モードフィールド径）は約２μｍ径である。また、半導体光増幅素子３６１ないし３６８は５μｍ間隔でアレイ状に配置されている。このアレイ間隔は３－２０μｍ程度が好ましい。
　ツリー状光カプラ３７６の共通ポート３７８と石英系単一モード光ファイバ３７４はレンズ３７３を介して光学的に結合している。単一モード光ファイバ３７４にはファイバーブラッグ回折格子３７５が設けられている。これは、波長安定化レーザとして知られている構成に準じている。石英系単一モード光ファイバ３７４のモードフィールド径は約１０μｍである。
　端面３７１における反射率は端面３７２における反射率より高く設定されている。このように設定することにより、端面３７２側から出射するレーザ光を端面３７１から出射するレーザ光より多くすることができる。その結果、石英系単一モード光ファイバ３７４に結合する光電力の割合を高めることができる。高反射率コートの反射率は８０％以上であることが好ましい。また、低反射率コートの反射率は１０％以下であることが好ましい。
　半導体光増幅素子３６１ないし３６８は、所定の波長、例えば１４８０ｎｍ、において単一横モードで動作する。また、ツリー状光カプラ３７６を構成する光導波路３７７は半導体材料から成り、所定波長において単一横モードで動作する。さらに、石英系材料で構成された単一モード光ファイバ３７４も所定の波長において単一横モードで動作する。
　高反射率コート（反射率：９８％）が施された端面３７１とファイバーブラッグ回折格子３７５は共振器を構成する。この共振器中に半導体光増幅素子３６１ないし３６８が配置されているので、ファイバーブラッグ回折格子３７５で規定される波長において単一横モードの協調レーザ発振が生じる。
　協調レーザ発振とは、半導体光増幅素子３６１ないし３６８で生成される複数のレーザ光の位相が同位相であることを指す。このような発振状態（位相同期状態）では、ツリー状光カプラ３７６において合波損失を生じることなくレーザ光を重ね合わせることができる。
　一方、半導体光増幅素子３６１ないし３６８に代えて個別のレーザを設け、これらのレーザ光をツリー状光カプラ３７６で合波する場合は、個々のレーザ光の位相が合致していないために、ツリー状光カプラ３７６において、合波損失が生じてしまう。
　本実施例では、従来の技術とは異なって、半導体（ＩｎＰ）からなる一つの基板３７０上に半導体光増幅素子と半導体ベースの光導波路をモノリシックに構築したので、半導体光増幅素子３６１ないし３６８とツリー状光カプラ３７６の光学的アライメントを高い精度で実現できる利点がある。
　この場合、石英の屈折率が約１．５であるのに対して、ＩｎＰやＧａＡｓなどの半導体は約３．５の屈折率を有する。このため、石英系単一モード光ファイバ３７４のモードフィールド径は約１０μｍであるのに対して、半導体で構築された光導波路３７７のモードフィールド径は約２μｍと大きく異なる。このため、両者を直接接続すると大きな損失が生じる。
　この問題を解決するために、本実施例ではレンズ３７３を介してモードフィールド径の変換を行った。これによりツリー状光カプラ３７６の共通ポート３７８と石英系単一モード光ファイバ３７４とを高い結合効率で光学的に結合することができる。
　一方で、半導体光増幅素子と半導体ベースの光導波路をモノリシックに構築したために、半導体光増幅素子から発生した熱によってツリー状光カプラ３７６に熱光学効果が生じて光路長が変化してしまうことが懸念される。半導体光増幅素子３６１ないし３６８はアレイ状に配列されているが、半導体光増幅素子アレイの中央付近ではアレイの周辺部より熱密度が高くなり得る。すると、半導体光増幅素子アレイの中央部分に近接している光導波路と半導体光増幅素子アレイの周辺部分に近接している光導波路では生じる熱光学効果が異なってしまい、本来の設計とは異なる光学的挙動、例えば好ましくない波長選択性、が生じかねない。
　この問題を解決するために、本実施例では基板３７０をジャンクションサイドダウン型でヒートシンクに設置した。これにより、半導体光増幅素子において発生した熱を効率的に逃して、ツリー状光カプラに熱光学効果が生じることを防ぐことができる。ヒートシンクの下には図示しない電子冷凍器を設けることもできる。これにより、光導波路の温度を安定させて、熱光学効果による悪影響を低減させることができる。
　本実施例においては、ファイバーブラッグ回折格子３７５を用いて波長安定化を施したが、ファイバーブラッグ回折格子３７５を省略してもレーザ発振を生じさせることは可能である。ファイバーブラッグ回折格子３７５を設けない場合は、高反射率コート（反射率：９８％）が施された端面３７１と低反射率コート（反射率４％）が施された端面３７２とでファブリーペロー型の共振器を構成してレーザ発振が生じる。
　本実施例では波長１４８０ｎｍの場合を例にとって説明したが、任意の波長に対して本発明は適用可能である。ＩｎＰ基板上で構築可能な任意の波長を用いることができる。また別の結晶系、例えば、ＧａＡｓ基板上でＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ系混晶によって半導体光増幅素子と半導体光導波路を形成し、波長８００－１０８０ｎｍの範囲でレーザ発振を起こすようにしても良い。
　あるいは、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｓＰ系混晶によって半導体光増幅素子と半導体光導波路を形成し、波長８００－１０８０ｎｍの範囲でレーザ発振を起こすようにしても良い。ＩｎＧａＡｓＰ系混晶はアルミニウムを含まないので、端面劣化が生じにくいという利点がある。また、選択成長を行った場合の歩留まりが高いという利点がある。
　また、本実施例では半導体光増幅素子の数は８個としたが、この数には２以上の任意の数を取ることができる。半導体光増幅素子の数が２以上の任意の数を取ることができることについては、特別に記述した場合を除き、これまで説明してきた図１、図３、図４、図５、図７、図８、図９、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０、及び、図２２の場合についてもあてはまる。また、特に記述のない限り、以降の記述でも同様である。
　本実施例において、光集積回路３６９に代えて、図１、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図１３、図１５、図１６、図１７、図１８、及び、図２０に示した光集積回路の構成を採用することもできる。
第二十一実施例
　図２７に本発明の第二十一実施例のレーザ発振器３８０を示す。図２７（ａ）には基板３７０上に形成された光集積回路３９０の上面図を示す。また、図２７（ｂ）にはレーザ発振器３８０の側面図を示す。図２７（ａ）に示した基板３７０の上面（光集積回路３９０が形成されている面）はヒートシンク３７９に対して接触するように取り付けられている。
　本実施例は、図２６に示した第二十実施例と比べて以下の点が異なる。まず、ファイバーブラッグ回折格子を備えていない単一横モード光ファイバ３８１を設けたこと。次いで、基板３７０上に分布帰還型反射器３８２を設けたこと。さらに、レンズ３８３、光アイソレータ３８４、及びレンズ３８５を設けたこと。
　本実施例によれば、高反射率コート（反射率：９８％）が施された端面３７１、半導体光増幅素子３６１ないし３６８、ツリー状光カプラ３７６、及び、分布帰還型反射器３８２によって共振器が形成され、半導体光増幅素子３６１ないし３６８が位相同期状態で協調発振する。分布帰還型反射器３８２はファイバーブラッグ回折格子に代わって波長安定化動作を実現する
　ツリー状光カプラ３７６の共通ポート３７８と光ファイバ３８１はレンズ３８３、光アイソレータ３８４、レンズ３８５を介して光学的に結合する。本実施例によれば、光アイソレータ３８４によって光ファイバ３８１の先に生じた反射による戻り光がレーザ共振器に帰還してレーザ発振動作に悪影響を与えることを防ぐことができる。
　本実施例では、波長安定化を担う分布帰還型反射器３８２を基板３７０上に設けたので、光ファイバ３８１とツリー状光カプラ３７６との結合光学系を利用して光アイソレータを構築することができる。このため、部品点数を減らす効果、及び、小型化の効果が得られる。
　本実施例において、光集積回路３９０に代えて、図１、図３、図４、図５、図６、図７、図８、図１３、図１５、図１６、図１７、図１８、及び、図２０に示した光集積回路の構成を採用することもできる。
第二十二実施例
　図２８に本発明の第二十二実施例のレーザ発振器４００を示す。図２８（ａ）には基板３７０上に形成された光集積回路の上面図を示す。また、図２８（ｂ）にはレーザ発振器４００の側面図を示す。図２８（ａ）に示した基板３７０の上面（光集積回路が形成されている面）はヒートシンク３７９に対して接触するように取り付けられている。
　本実施例では、非対称ツリー状光カプラ４０１を用いた点が、図２７に示した第二十一実施例と異なる。
　図２９を用いて、非対称ツリー状光カプラ４０１を構成する要素である三端子の光分岐路について説明する。図２９（ａ）に非対称型の三端子光分岐路４０２を示す。非対称型三端子光分岐路４０２は共通ポート４０３と第一の光導波路４０４と第二の光導波路４０５から成る。第一の光導波路４０４の光路長が第二の光導波路４０５より短くなるように構成されている。なお、光信号の分岐比率は１：１に分岐されるように構成されている。
　三端子光分岐路４０２は図に示した通りのＹ字型の分岐構造を有することができる。また、二つの平行な光導波路によって形成された方向性結合器構造を有することもできる。
　第一の光導波路４０４と第二の光導波路４０５は反射手段４０６に接続されており、共通ポート４０３への入力光４０７は、第一の光導波路４０４と第二の光導波路４０５とに分かれて進み、反射手段４０７によって反射された後、逆の経路をたどって出力光４０８として共通ポート４０３より出力される。したがって、第一の光導波路４０４と第二の光導波路４０５の光路長の差の２倍の光路長差の干渉が生じる。
　この結果、図２９（ａ）に示した構成は図２９（ｂ）に示す構成と等価な特性を示すことになる。図２９（ｂ）に示す光回路はマッハツェンダ型干渉器であり、第一の共通ポート４１０の入力光４１４は第一の光導波路４１１と第二の光導波路４１２に分岐された後、第二の共通ポート４１３で合流する。第一の光導波路４１１と第二の光導波路４１２の光路長が異なるために干渉が生じて、第二の共通ポート４１３からの出力光４１５は図２９（ｃ）に示すような波長特性を示す。すなわち、正弦波状に光強度が増加と減少を繰り返す。
　図３０に非対称ツリー状光カプラ４０１の構成例を示す。図３０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に、それぞれ、非対称ツリー状光カプラ４０１の異なる構成例、４２０、４３０、４４０を示す。ツリー状光カプラは三端子の光分岐路が多段に従接続された構成であり、共通ポートに近い側の三端子光分岐路から順に一段目、二段目、三段目と数えることとする。
　図３０（ａ）に示した非対称ツリー状光カプラ４２０は三段目の三端子光分岐路４２１、４２２、４２３、４２４が非対称の三端子分岐路であり、一段目の三端子光分岐路４２７と二段目の三端子光分岐路４２５、４２６は対称型の三端子光分岐路である。
　三端子光分岐路４２７、４２５、及び、４２６は分岐路の光路の長さが等しく構成されているのみならず、その分岐比も１：１となるように構成されている。
　非対称ツリー状光カプラ４２０では、全体として、三端子光分岐路４２１、４２２、４２３、４２４が示すのと同様の波長選択特性が生じる。なお、三端子光分岐路４２１、４２２、４２３、４２４の波長選択特性は全て同等となるように選んでいる。
　このような非対称ツリー状光カプラ４２０を非対称ツリー状光カプラ４０１として用いると、図２８の構成では特定の波長でレーザ発振が生じることとなる。すなわち、非対称ツリー状光カプラ４０１が図２７の構成における分布帰還型反射器３８２の役割を果たすこととなる。
　このため、図２８の構成では分布帰還型反射器３８２を備えていないにもかかわらず、波長安定化動作を実現することができる。
　図３０（ｂ）に示した非対称ツリー状光カプラ４３０では、一段目の三端子光分岐路４３３、二段目の三端子光分岐路４３１、４３２、三段目の三端子光分岐路４２１、４２２、４２３は全て非対称型の三端子光分岐路である。二段目の三端子光分岐路４３１と４３２の波長選択特性は互いに同等である。また、三段目の三端子光分岐路４２１、４２２、４２３の波長選択特性は互いに同等である。しかし、一段目の三端子光分岐路４３３、二段目の三端子光分岐路４３１、及び、三段目の三端子光分岐路４２１の波長選択特性は互いに異なっている。
　このように構成した場合、図３１に示す多段型マッハツェンダ型干渉器４５０と同様の特性を得ることができる。図３１（ａ）には多段型マッハツェンダ型干渉器４５０の構造を示し、図３１（ｂ）には多段型マッハツェンダ型干渉器４５０の波長選択特性を示す。
　多段型マッハツェンダ型干渉器４５０は一段目のマッハツェンダ干渉器４５１、二段目のマッハツェンダ干渉器４５２、三段目のマッハツェンダ干渉器４５３からなる。各段のマッハツェンダ干渉器の波長選択特性は異なるようにしている。
　例えば、マッハツェンダ干渉器４５１の波長選択特性は図３１（ｂ）の４５４であり、マッハツェンダ干渉器４５２の波長選択特性は図３１（ｂ）の４５５であり、マッハツェンダ干渉器４５３の波長選択特性は図３１（ｂ）の４５６である。
　この結果、多段型マッハツェンダ型干渉器４５０の総合的な波長選択特性は、波長選択特性４５４、４５５、及び、４５６を合成したものとなる。このようにすることによって波長選択特性を様々に変えることができる。なお、多段型マッハツェンダ型干渉器４５０の総合的な波長選択特性は入力光４５７に対する出力光４５８の波長特性を意味する。
　図３０（ｃ）に示した非対称ツリー状光カプラ４４０では、一段目の三端子光分岐路４４１は分岐路の光路長は対称的であるが分岐比率は２：１である。二段目の三端子光分岐路４３１、４３２、三段目の三端子光分岐路４２１、４２２、４２３は非対称型の三端子光分岐路である。
　三端子光分岐路４３１と４３２は分岐路の光路長は等しくないが、分岐比は１：１である。また、三端子光分岐路４２１、４２２、４２３は分岐路の光路長は等しくないが、分岐比は１：１である。ただし、三端子光分岐路４３１と三端子光分岐路４２１の波長選択特性は異なっている。
　このように構成することによって、図３０（ｃ）に示した非対称ツリー状光カプラ４４０は６分岐のツリー状光カプラとなっている。最終的な各分岐路路への分岐比率は等しくなるように構成されている。
　非対称ツリー状光カプラ４０１を構成する三端子光分岐路の光路長差と分岐比は様々に変更可能であり、これらを適切に組み合わせることにより、波長選択特性を変えることが可能である。波長選択特性を変えることにより、レーザ発振器４００において単一の波長を発振させたり、多数の波長を同時に発振させたりすることができる。
　本実施例では半導体基板上に構成した半導体光増幅素子を例にとって説明したが、本発明は半導体光増幅素子に限定されない。ガラス基板上の形成された希土類ドープ光導波路を用いて同様の構成を構築しても良い。また、光ファイバ増幅器を光増幅として用い、光導波路の一形態として光ファイバを用いても良い。
第二十三実施例
　図３２に本発明の第二十三実施例のレーザ発振器を示す。本実施例のレーザ発振器は光集積回路４６０と単一モード光ファイバ４７３との光学的結合構造から成る。
　光集積回路４６０は、基板４６８上にツリー状光カプラ４６５と複数の半導体光増幅素子４６１ないし４６４を備えている。基板４６８は低反射率コート（反射率４％）を施した端面４６７と高反射率コート（反射率９８％）を施した端面４６６を備えている。ツリー状光カプラ４６５の共通ポート４７９は端面４６６側に設けられている。光集積回路４６０はヒートシンク４７４にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。
　第二十実施例において図２６に示した構成と比べると、ツリー状光カプラの共通ポート側に高反射率コート（反射率９８％）を施した端面４６６を設け、半導体光増幅素子４６１ないし４６４側に低反射率コート（反射率４％）を施した端面４６７を備えた点が異なる。また、光を半導体光増幅素子４６１ないし４６４側から取り出している点も異なる。
　ツリー状光カプラ４６５は受動型光導波路によって形成されている。ただし、ツリー状光カプラ４６５を、利得を有する光導波路を用いて構成しても良い。ここで、利得を有する光導波路とは半導体光増幅素子のことを意味する。
　単一モード光ファイバ４７３にはファイバーブラッグ回折格子４７５が設けられている。ただし、これは必須ではない。光集積回路４６０と単一モード光ファイバ４７３の間にはシリンドリカルレンズ４７１、４７２が設けられている。シリンドリカルレンズ４７１は基板４６８と垂直方向にレンズのパワーを有している。一方、シリンドリカルレンズ４７２は基板４６８と並行方向にレンズのパワーを有している。
　また、別の見方をするならば、シリンドリカルレンズ４７１は半導体光増幅素子４６１ないし４６４の配列方向と垂直方向にレンズのパワーを有している。一方、シリンドリカルレンズ４７２は半導体光増幅素子４６１ないし４６４の配列方向と並行方向にレンズのパワーを有している。
　同位相（ｉｎ－ｐｈａｓｅ）で位相同期したレーザアレイ、あるいは位相同期した光増幅素子アレイから出射されるレーザ光は、ひとつの平行光（レーザ光）の光路の途中に周期的な開口部（レーザないし光増幅素子の光出射部に相当する開口部）を設けたものと等価に取り扱える。
　そして、この周期的な開口部は回折格子と等価に取り扱えるので、位相同期したレーザアレイからの光は回折格子からの光と同様のファーフィールドパターンを有することになる。この場合、大半の光エネルギーは零次回折光に集中し、一部の光エネルギーが１次以上の高次回折光となって取り出される。
　回折格子を等方向性アンテナのアレイと仮定した場合、一次回折光の強度は零次回折光強度の５％程度となることが知られている。位相同期したレーザアレイでは、前方方向に指向特性の強いアンテナ例となるので一次回折光強度はこの値以下となる。
　幾何光学的には、シリンドリカルレンズ４７２は並行光を光ファイバ４７３のコアに結像させるように配置されている。すなわち、シリンドリカルレンズ４７２は端面４６７と単一モード光ファイバ４７３のコアに対してコリメート光学系を形成している。
　このように配置すると、位相同期したレーザアレイからの光のファーフィールドパターンと相似な二アフィールドパターンが光ファイバ４７３のコア付近に生じることとなる。
　その結果、零次の回折光は光ファイバ４７３のコアに結合することができる。一方、一次以上の高次回折光は光ファイバ４７３のコアに結合することができず、光損失となる。したがって、図３２に示した光学系では高次光を積極的に除去するための空間フィルタなどを用いる必要がないので、光学系が簡易になる利点がある。
　一方、逆位相（ａｎｔｉ－ｐｈａｓｅ）で位相同期したレーザアレイ（光増幅素子アレイ）の場合は事情がやや異なる。この場合は、零次回折光はほぼゼロとなり、プラス１次回折光とマイナス１次の回折光に光エネルギーの大半が集中してしまう。この場合は、プラス１次かマイナス１次のどちらかが焦点を結ぶ位置に光ファイバ４７３のコアを配置することにより、かろうじて、全エネルギーの５０％弱のエネルギーを光ファイバ４７３のコアに結合することができる。
　本実施例では各半導体光増幅素子は同位相となっている。
　なお、同位相（ｉｎ－ｐｈａｓｅ）とは隣接するレーザ（光増幅素子）が同じ位相であることを意味する。また、逆位相（ａｎｔｉ－ｐｈａｓｅ）とは隣接するレーザ（光増幅素子）の位相が１８０°ずれていることを言う。逆位相（ａｎｔｉ－ｐｈａｓｅ）の場合、一つおいた隣のレーザ（光増幅素子）同士は同じ位相となる。
　一方、基板４６８に垂直な方向ではレーザ光については、シリンドリカルレンズ４７１に対して、レーザ光の出射部４７９と単一光モードファイバ４７３のコア部が光学的共役関係になるように配置している。この光学配置により、基板４６８に垂直な方向ではレーザ光は単一光モードファイバ４７３のコア部と高効率で結合することができる。
　光集積回路４６０の構成によれば、半導体光増幅素子４６１ないし４６４側に低反射率コート（反射率４％）を施した端面４６７を設けて、端面４６７側から光を取り出したので、第二十実施例に比べて高い効率で光を取り出すことができる。図２６に示した構成ではツリー状光カプラ３７６によって減衰した光が外部に取り出されるのに対して、図３２の構成では半導体光増幅素子４６１ないし４６４からのレーザ光が直接取り出されるからである。
　また、光集積回路４６０の構成の方が第二十実施例に比べて高出力の光を取り出すことができる。半導体光増幅素子４６１ないし４６４から取り出せる最大光出力は一定なので、図２６に示した構成ではツリー状光カプラ３７６による減衰分だけ最大出力が低下してしまうからである。
　特に半導体光増幅素子の数が多い場合にこれらの効果は顕著である。半導体光増幅素子の数が増加すると、ツリー状光カプラの段数が増えることになり、これに伴いツリー状光カプラの挿入損失が増加してしまうからである。
　本実施例においてはファイバーブラッグ回折格子４７５によって波長安定化動作が実現されている。ファイバーブラッグ回折格子４７５は省略することもできる。
　本実施例の光学系は光増幅器アレイと単一モード光ファイバとの結合光学系であるが、この光学系は他の用途にも用いることができる。本実施例の光学系によれば、レーザ光を回折限界近くまで絞り込め、高いエネルギー密度を生成することができる。高エネルギー密度を要する用途一般に応用が可能である。
　なお、光集積回路４６０に代えて後述の光集積回路４８０を用いることもできる。
第二十四実施例
　図３３に本発明の第二十四実施例のレーザ発振器を示す。本実施例のレーザ発振器は光集積回路４８０と単一モード光ファイバ４７３との光学的結合構造から成る。
　光集積回路４８０は、基板４６８上にアレイ状導波路回折格子４６９と複数の半導体光増幅素子４６１ないし４６４を備えている。基板４６８は低反射率コート（反射率４％）を施した端面４６７と高反射率コート（反射率９８％）を施した端面４６６を備えている。アレイ状導波路回折格子４６９の共通ポート４８１は端面４６６側に設けられている。光集積回路４６０はヒートシンク４７４にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。
　アレイ状導波路回折格子４６９は受動型光導波路によって形成されている。ただし、アレイ状導波路回折格子４６９を、利得を有する光導波路を用いて構成しても良い。ここで、利得を有する光導波路とは半導体光増幅素子のことを意味する。
　光集積回路４８０の構成によれば、半導体光増幅素子４６１ないし４６４側に低反射率コート（反射率４％）を施した端面４６７を設けて、端面４６７側から光を取り出したので、第四実施例に比べて高い効率で光を取り出すことができる。図５に示した構成では、光導波路４、５、６、及び、光カプラ３によって構築されたアレイ状導波路回折格子によって減衰した光が外部に取り出されるのに対して、図３３の構成では半導体光増幅素子４６１ないし４６４からのレーザ光が直接取り出されるからである。
　光集積回路４８０と単一モード光ファイバ４７３の間にはシリンドリカルレンズ４７６とレンズ４７８が設けられている。シリンドリカルレンズ４７６は基板４６８と垂直方向にレンズのパワーを有している。また、シリンドリカルレンズ４７６は半導体光増幅素子４６１ないし４６４の配列方向と垂直方向にレンズのパワーを有している。
　シリンドリカルレンズ４７６とレンズ４７８の間には光アイソレータ４７７が設けられている。光アイソレータ４７７により逆流してきた光によってレーザ発振が悪影響を受けることを防ぐことができる。
　本実施例ではシリンドリカルレンズ４７６によって、基板４６８と垂直方向において出射光を並行光に変換している。また、半導体光増幅素子アレイから出射されるレーザ光はアレイ配列方向では、前述の通り、幾何光学的には並行光として取り扱えるので、シリンドリカルレンズ４７６通過後の光は基板４６８に対して水平方向、垂直方向、双方ともに並行光となる。次いでレンズ４７８によって並行光が光ファイバ４７３のコア部に結像される。
　本実施例の結合光学系では、シリンドリカルレンズ４７６とレンズ４７８の間ではコリメート光が生じているので、この位置に光アイソレータ４７７を挿入することができる。光アイソレータは省略することもできる。また、コリメート光に対して機能する他の光学要素をシリンドリカルレンズ４７６とレンズ４７８の間に挿入することもできる。例えば、誘電体多層膜型の波長フィルタなどを挿入することができる。
　本実施例の光学系は光増幅器アレイと単一モード光ファイバとの結合光学系であるが、この光学系は他の用途にも用いることができる。本実施例の光学系によれば、レーザ光を回折限界近くまで絞り込め、高いエネルギー密度を生成することができる。高エネルギー密度を要する用途一般に応用が可能である。
　なお、光集積回路４８０に代えて前述の光集積回路４６０を用いることもできる。
第二十五実施例
　図３４に本発明の第二十五実施例の光集積回路５００を示す。基板５０１上に光集積回路４６０と同様の構造を有する光集積回路要素５０５、５０６、５０７、及び、５０８が設けられている。また、基板５０１上には三端子光分岐路５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、及び、５１７が設けられている。
　光集積回路要素５０５と５０６は三端子光分岐路５１１、５１２、５１３を介して光学的に結合している。端面５０２と端面５０３が共振器の反射面として機能するので、光集積回路５０５、５０６、三端子光分岐路５１１、５１２、５１３から成る光回路は協調レーザ発振を生じる。
　同様に、光集積回路要素５０６と５０７は三端子光分岐路５１３、５１４、５１５を介して光学的に結合して光回路を形成している。また、光集積回路要素５０７と５０８は三端子光分岐路５１５、５１６、５１７を介して光学的に結合して光回路を形成している。
　すなわち、光集積回路要素５０５、５０６、５０７、及び、５０８はそれぞれ、隣接した光集積回路と互いに光学的に結合して協調レーザ発振を生成している。
　したがって、例えば光集積回路要素５０６が完全に失陥した場合は、協調レーザ発振も失陥する。この場合、光集積回路要素５０５が光集積回路５０７と光集積回路５０８から成るネットワークと分離されてしまい、位相同期関係のない二つのレーザとして発振することになる。すなわち、レーザ発振光の横モードがマルチモード化してしまう。
　光集積回路要素５０６の完全失陥は、図３２に示した半導体光増幅素子４６１ないし４６４が全て失陥した場合に生じる。あるいはツリー状光カプラ４６５の共通導波路部分が失陥した場合にも完全失陥が生じる。受動型光導波路の失陥は発生確率が低いので、半導体光増幅素子４６１ないし４６４が全て失陥することが、完全失陥の主たる要因となる。
　４つの半導体光増幅素子４６１ないし４６４の同時失陥の確率は個々の素子の故障率の積になるため、相対的に小さな値となる。また、光増幅器の数を増すほど、完全失陥の確率が減少していくことになる。
　以上説明したとおり、本実施例の光集積回路５００によれば、多数の半導体光増幅素子を結合して協調発振を生じさせることができ、しかも、個別の半導体レーザの失陥によって光集積回路５００全体の発振挙動がマルチモード化することを防ぐことができる。
　光集積回路５００からの光の取り出し方は二通りの方法がある。ひとつの方法は、端面５０３に低反射率コート（反射率４％）を施し、もう一方の端綿５０２に高反射率コート（反射率９８％）を施して出力光５０９を得る方法である。
　もう一つの方法は、端面５０２に低反射率コート（反射率４％）を施し、もう一方の端面５０３に高反射率コート（反射率９８％）を施して出力光５１０を得る方法である。
　光集積回路要素５０５、５０６、５０７、及び、５０８には図３２に示したツリー状光カプラ４６５と同様の構造が備えられており、このツリー状カプラと三端子光分岐路５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、及び、５１７とで受動型の光回路を形成している。この光回路には挿入損失が生じる。このことから、端面５０２に低反射率コート（反射率４％）を施し、もう一方の端綿５０３に高反射率コート（反射率９８％）を施して出力光５１０を得る方法の方が高出力を得ることができる。
　この光集積回路５００は、図３２において光集積回路４６０を代替することができる。この時、光ファイバ４７３へと結合するための出力光としては出力光５０９と５１０のどちらも用いることができる。高光出力という観点からは出力光５１０を用いることが望ましい。
　また、光集積回路５００は、図３３において光集積回路４８０を代替することができる。この時、光ファイバ４７３へと結合するための出力光としては出力光５０９と５１０のどちらも用いることができる。高光出力という観点からは出力光５０９を用いることが望ましい。
光集積回路要素５０５ないし５０８の構造として図２８に示した非対称ツリー状光カプラを用いた光集積回路４００と同様の構造を用いても良い。また、光集積回路要素の数は４個に限定されず、２以上の任意の数を取ることができる。
第二十六実施例
　図３５に本発明の第二十六実施例の光集積回路５２０を示す。基板５０１上に光集積回路４８０と同様の構造を有する光集積回路要素５２１、５２２、５２３、及び、５２４が設けられている。また、基板５０１上には三端子光分岐路５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、及び、５１７が設けられている。
　光集積回路要素５２１と５２２は三端子光分岐路５１１、５１２、５１３を介して光学的に結合している。端面５０２と端綿５０３が共振器の反射面として機能するので、光集積回路５２１、５２２、三端子光分岐路５１１、５１２、５１３から成る光回路は協調レーザ発振を生じる。
　同様に、光集積回路要素５２２と５２３は三端子光分岐路５１３、５１４、５１５を介して光学的に結合して光回路を形成している。また、光集積回路要素５２３と５２４は三端子光分岐路５１５、５１６、５１７を介して光学的に結合して光回路を形成している。
　すなわち、光集積回路要素５２１、５２２、５２３、及び、５２４はそれぞれ、隣接した光集積回路要素と互いに光学的に結合して協調レーザ発振を生成している。
　第二十五実施例の場合と同様に、本実施例の構造では個別の半導体光増幅素子の単一失陥ではレーザ発振がマルチモード化することを防ぐことができ、高い信頼性を得ることができる。
　また、光集積回路５２０からの光の取り出し方は二通りの方法があることも第二十五実施例と同様である。端面５０２に低反射率コート（反射率４％）を施し、もう一方の端面５０３に高反射率コート（反射率９８％）を施して出力光５１０を得る方法の方が高出力を得ることができ、高光出力という観点からはこの方が望ましい。
　本実施例においては、図３３に示したアレイ状導波路回折格子４６９を用いて個別の半導体光増幅素子を結合している。アレイ状導波路回折格子４６９には波長選択性があるため、特定の波長を発振させることができるという利点がある。
　この光集積回路５２０は、図３２において光集積回路４６０を代替することができる。この時、光ファイバ４７３へと結合するための出力光としては出力光５０９と５１０のどちらも用いることができる。高光出力という観点からは出力光５１０を用いることが望ましい。
　また、光集積回路５２０は、図３３において光集積回路４８０を代替することができる。この時、光ファイバ４７３へと結合するための出力光としては出力光５０９と５１０のどちらも用いることができる。高光出力という観点からは出力光５０９を用いることが望ましい。
第二十七実施例
　図３６に本発明の第二十七実施例の光集積回路５３０を示す。基板５０１上に光集積回路４６０と同様の構造を有する光集積回路要素５０５、５０６、５０７、及び、５０８が設けられている。また、基板５０１上には三端子光分岐路５３１と５３２が設けられている。
　光集積回路要素５０５と５０６は三端子光分岐路５３１を介して光学的に結合している。光集積回路要素５０６と５０７は三端子光分岐路５３１、５３２を介して光学的に結合している。光集積回路要素５０７と５０８は三端子光分岐路５３２を介して光学的に結合している。端面５０２は共通の反射器となって共振器を形成している。端面５０２には中程度の反射率（反射率２０％）が施されている。
　隣接する光集積回路が互いに結合して協調レーザ発振を生じる。そして、生成されたレーザ光は出力光５１０として端面５０２側から取り出される。
　本実施例の構造では、半導体光増幅素子を互いに接続するための受動型光導波路回路がふたつの半導体光増幅素子に挟まれた構造となる。また、光出力は一つの端面に集中した構造となる。このため、高出力化及び高効率化が可能である。
　なお、本実施例の光集積回路５３０はさらに疎結合型光カプラ５３３と受光素子５３４を備えている。受光素子５３４は半導体光増幅素子と同様の縦構造を有している。疎結合型光カプラ５３３によって分岐された光が受光素子５３４に導かれ、パワーモニタが行われる。
　この光集積回路５３０は、図３２において光集積回路４６０を代替することができる。また、光集積回路５３０は、図３３において光集積回路４８０を代替することができる。
　光集積回路要素５０５ないし５０８の構造として図２８に示した非対称ツリー状光カプラを用いた光集積回路４００と同様の構造を用いても良い。また、光集積回路要素の数は４個に限定されず、２以上の任意の数を取ることができる。
第二十八実施例
　図３７に本発明の第二十八実施例の光集積回路５４０を示す。基板５０１上に光集積回路４８０と同様の構造を有する光集積回路要素５２１、５２２、５２３、及び、５２４が設けられている。また、基板５０１上には三端子光分岐路５３１と５３２が設けられている。
　光集積回路５４０は第二十七実施例の光集積回路５３０と同様の原理によって協調レーザ発振を生じる。そして、生成されたレーザ光は出力光５１０として端面５０２側から取り出される。
　光集積回路５３０との違いは、光集積回路要素５２１、５２２、５２３、及び、５２４がアレイ状導波路回折格子を備えていることである。アレイ状導波路回折格子は顕著な波長選択性を有するので、特定の波長での発振に適している。
　本実施例も第二十七実施例の光集積回路５３０と同様に、光出力が一つの端面に集中した構造となり、高出力化及び高効率化が可能である。
　なお、本実施例の光集積回路５４０はさらに疎結合型光カプラ５４１と受光素子５４３を備えている。疎結合型光カプラ５４１によって分岐された光が出力光５４２となって受光素子５３４に導かれ、パワーモニタが行われる。
　この光集積回路５４０は、図３２において光集積回路４６０を代替することができる。また、光集積回路５４０は、図３３において光集積回路４８０を代替することができる。
第二十九実施例
　図３８に本発明の第二十九実施例の光集積回路５５０を示す。光集積回路５５０は基板５０１上に半導体光増幅素子５５２ａ、５５２ｂ、５５２ｃ、及び、５５２ｄ、半導体光増幅素子５５３ａ、５５３ｂ、５５３ｃ、５５３ｄ、及び、５５３ｅを備え、半導体光増幅素子５５２ａないし５５２ｄと半導体光増幅素子５５３ａないし５５３ｅの間がジグザグ状の光導波路５５１で連結されている。端面５０２には低反射率コート（反射率４％）が施され、端面５０３には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。
　これにより、半導体光増幅素子５５２ａないし５５２ｄと半導体光増幅素子５５３ａないし５５３ｅが光学的に結合されて、協調レーザ発振を生じ、出力光５１０が取り出される。この光集積回路５５０は、図３２において光集積回路４６０を代替することができる。また、光集積回路５５０は、図３３において光集積回路４８０を代替することができる。
　この光集積回路５５０は位相同期型レーザアレイとして従来から知られているものである。本明細書で示してきたアレイ状導波路回折格子やツリー状光カプラを用いたレーザ発振器も動作原理としては位相同期型レーザアレイに属する。従来型の位相同期レーザアレイの特徴は隣接する光増幅素子のみと光学的に結合しているという点である。
　このため、例えば半導体光増幅素子５５３ｃが失陥すると、この光集積回路５５０のレーザ発振器は２つの位相同期レーザアレイ５５４と５５５に分離してしまう。その結果、レーザ発振光が２つの独立したレーザ光となってしまう。これは、横モードのマルチモード化と等価である。しかしながら、従来型の位相同期レーザアレイには光導波路回路の構成が簡単であり、また光導波路回路の占める面積も少なくて済むという利点がある。
　一方、アレイ状導波路回折格子やツリー状光カプラを用いたレーザ発振器は隣接していない光増幅素子間にも結合経路が存在しているために、ひとつの光増幅素子の失陥によってレーザ発振がマルチモード化してしまうことはない。
第三十実施例
　図３９（ａ）に本発明の第三十実施例の光集積回路５６０を示す。光集積回路５６０は基板５０１上に半導体光増幅素子５６１、５６２、及び、５６３、マルチモード干渉器型光カプラ５６６、共通光導波路５６７を備えている。また、基板５０１は端面５０３と端面５０２を備えている。
　マルチモード干渉器型光カプラ５６６を用いて２個の半導体光増幅素子を束ねる場合は２つの半導体光増幅素子に関する光路長を等しくすることができる。しかし、３個以上の半導体光増幅素子を束ねる場合には、ツリー状光カプラを用いた場合とは異なって、全ての半導体光増幅素子に関する光路長を等しくすることはできない。しかし、特定波長で位相整合するようにすることはできる。なお、半導体光増幅素子に関する光路長とは、図３９において端面５０３からある半導体レーザ増幅器を経て端面５０２に至る屈折率を考慮した光路長である。
　図３９（ａ）において、半導体光増幅素子５６１と５６２の距離をｄ１、半導体光増幅素子５６１と５６４の距離もｄ１と定める。この場合、端面５０３から半導体光増幅素子５６１を経て端面５０２に至るに要する光路長は、半導体光増幅素子５６２と５６３のそれと比べて短くなる。また、端面５０３から半導体光増幅素子５６２を経て端面５０２に至るに要する光路長は、端面５０３から半導体光増幅素子５６３を経て端面５０２に至るに要する光路長と等しい。
　したがって、端面５０３から半導体光増幅素子５６１を経て端面５０２に至るに要する光路長と、端面５０３から半導体光増幅素子５６２を経て端面５０２に至るに要する光路長の差の整数分の一の波長では位相整合条件を満たす。この位相整合条件を満たす時に、３つの半導体光増幅素子５６１、５６２、及び、５６３が協調してレーザ発振する。
　生成されたレーザ光の取り出し方には２通りある。一つの方法は端面５０３に高反射率コート（反射率９８％）を施し、端面５０２に低反射率コート（反射率４％）を施し、共通光導波路５６７側から出力光５１０を取り出す方法である。
　この光取り出し方を採用した場合は、光集積回路５６０は図２６の構成において、光集積回路３６９を代替することができる。また、光集積回路５６０は図２７の構成において、光集積回路３９０を代替することができる。
　もう一つの光の取り出し方は、端面５０２に高反射率コート（反射率９８％）を施し、端面５０３に低反射率コート（反射率４％）を施し、共通光導波路５６７とは反対側から出力光５０９を取り出す方法である。
　この光取り出し方を採用した場合は、この光集積回路５６０は、図３２の構成において光集積回路４６０を代替することができる。また、光集積回路５６０は、図３３の構成において光集積回路４８０を代替することができる。
　マルチモード干渉器型光カプラを用いて４個以上の光増幅器を束ねる場合は、半導体光増幅素子の距離を等間隔に配置すると位相整合条件を特定の波長で満たすことはできない。図３９（ｂ）に４つの半導体光増幅素子を、マルチモード干渉型光カプラを用いて束ねた光集積回路５７０を示す。光集積回路５７０は基板５０１上に半導体光増幅素子５６１、５６２、５６３、及び、５６４、マルチモード干渉器型光カプラ５６８、共通光導波路５６７を備えている。また、基板５０１は端面５０３と端面５０２を備えている。
　図３９（ｂ）に示すように、半導体光増幅素子５６１と５６２の距離はｄ１、半導体光増幅素子５６２と５６４の距離はｄ２、半導体光増幅素子５６１と５６３の距離はｄ２である。そして、ｄ１とｄ２は等しくない。
　距離ｄ１と距離ｄ２の値を適切に選ぶことにより、ある波長で、全ての半導体光増幅素子を位相整合させることができる。すると、半導体光増幅素子５６１、５６２、５６３、及び、５６４、マルチモード干渉器型光カプラ５６８、共通光導波路５６７、端面５０３、及び、端面５０２によって形成された共振器はある波長でレーザ発振する。
　生成されたレーザ光の取り出し方には２通りある。一つの方法は端面５０３に高反射率コート（反射率９８％）を施し、端面５０２に低反射率コート（反射率４％）を施し、共通光導波路５６７側から出力光５１０を取り出す方法である。
　この光取り出し方を採用した場合は、光集積回路５７０は図２６の構成において、光集積回路３６９を代替することができる。また、光集積回路５７０は図２７の構成において、光集積回路３９０を代替することができる。
　もう一つの光の取り出し方は、端面５０２に高反射率コート（反射率９８％）を施し、端面５０３に低反射率コート（反射率４％）を施し、共通光導波路５６７とは反対側から出力光５０９を取り出す方法である。
　この光取り出し方を採用した場合は、この光集積回路５７０は、図３２の構成において光集積回路４６０を代替することができる。また、光集積回路５７０は、図３３の構成において光集積回路４８０を代替することができる。
第三十一実施例
　図４０に本発明の第三十一実施例の光集積回路５８０を示す。光集積回路５８０は基板５０１上に図３２に示したツリー状光カプラ４６５と同様の構造を有する光集積回路要素５８１を８個備えている。基板５０１の端面５０２には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。また、８個の光集積回路要素５８１は８個の三端子光分岐路５８２を介してリング状に接続されて、レーザ発振が生じる。このリング状の光回路の途中から８個の四端子光分岐路５８５を経て８個の光出力端子５８４へとレーザ光を導いている。１６個の光出力端子５８４はレーザ出射口アレイ５８３を形成している。レーザ出射口アレイ５８３は基板５０１の裏面側に設けられている。
　図４１に光出力端子５８４の構造を示す。図４１（ａ）は光出力端子５８４の上面図であり、図４１（ｂ）は光出力端子５８４のＣ－Ｃ'断面図である。図４１（ｃ）は基板５０１の裏面側から見た光出力端子５８４の構造を示す下面図である。
　光導波路５９１によって導かれたレーザ光５９６は、光出力端子５８４に設けられた反射鏡５９２によって反射され、基板５０１の裏面に設けられた裏面電極５９３の円形状開口部５９４から出力光５９７として外部に取り出される。反射鏡５９２は基板に対して４５°の角度を有している。また、開口部５９４には低反射率コート５９５が設けられている。
　図４２に出力光５９７が取り出される様子を示す。光集積回路５８０はヒートシンク５９８上にジャンクションサイドダウンで設けられ、出力光５９７が上方に向かって放出される。出力光５９７を構成する各ビームは位相が一致するように光路が調整されているので、ひとつのレーザビームとして機能する。
　反射鏡５９２は異方性ウエットエッチングで形成することができる。あるいは、ドライエッチングによって形成することもできる。反射鏡５９２には、ＳｉＯｘやＳｉＮｘで形成された図示しないパッシベーション膜を設けることができる。
　図４１の構成は、レーザ発振波長に対して基板５０１が透過性である場合に適用できる。また、裏面電極５９３は基板５０１が導電性である場合に設けることができる。基板５０１が絶縁性である場合にも本実施例の構成は適用可能である。
　基板５０１にＩｎＰを用いた場合、波長１４８０ｎｍの光は基板５０１を透過することができる。ＩｎＰの屈折率は約３．５であるのでＩｎＰと空気界面では３０％程度の反射が生じてしまう。開口部５９４に低反射率コート５９５を設けることによって反射率を低減し、外部への光取り出し効率を向上させることができる。
　基板５０１にＧａＡｓを用いた場合、波長９８０ｎｍの光は基板５０１を透過することができる。ＧａＡｓの屈折率は約３．５であるのでＧａＡｓと空気界面では３０％程度の反射が生じてしまう。開口部５９４に低反射率コート５９５を設けることによって反射率を低減し、外部への光取り出し効率を向上させることができる。
　基板５０１にサファイアを用いてＧａＮ系の半導体レーザを構築した場合、基板５０１裏面に電極を設ける必要はないが、レーザ光出射部に低反射率コートを設けることが望ましい。
　レーザ発振波長に対して基板５０１が透過性ではない場合には図４３の構成が適用できる。図４３は図４１の構成に代えて基板５０１に孔を設けて開口部５９９としたものである。開口部５９９はエッチングによって形成することができる。この場合も、低反射率コート５９５を設けることが望ましい。
　基板５０１にＧａＡｓを用いた場合、波長８１０ｎｍの光は基板５０１を透過することができない。したがって、基板５０１に孔を設けて開口部５９９を形成する必要が生じる。この場合も、ＧａＡｓと空気界面では３０％程度の反射が生じてしまう。開口部５９５に低反射率コート５９５を設けることによって反射率を低減でき、外部への光取り出し効率を向上させることができる。
　波長８１０ｎｍの光は、ネオジウム（Ｎｄ）をドープしたガラスもしくはイットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）結晶からなる固体レーザを励起する用途に用いることができる。
　８個の三端子光分岐路５８２によってリング状の光導波路ネットワークが形成されているので、光集積回路要素５８１の内のひとつが完全に失陥した場合でも光導波路ネットワークの接続は維持される。２つ以上の光集積回路要素５８１が完全に失陥した場合にリング状の光導波路ネットワークは分断される。図３４ないし図３７に示した構成ではひとつの光集積回路要素が完全失陥するとネットワークが分割されて位相同期が成り立たなくなる、したがって、図４０の光集積回路５８０はより高い信頼性を有している。
　光集積回路要素５８１の数は８に限定されることはなく、２以上の任意の値をとることができる。三端子光分岐路５８２の数は８に限定されることはなく、２以上の任意の値をとることができる。光出力端子５８４の数は１６に限定されることはなく、２以上の任意の値をとることができる。
　また、光集積回路要素５８１の構造として図３３に示したアレイ状導波路回折格子を用いた光集積回路４８０と同様の構造を用いても良い。光集積回路要素５８１の構造として図２８に示した非対称ツリー状光カプラを用いた光集積回路４００と同様の構造を用いても良い。
　レーザ光を基板５０１の裏面側から取り出すための手段として反射鏡５９２に代えて、光導波路５９１中に回折格子を設けることもできる。
　本実施例によれば二次元配置されたレーザ光出射光アレイ５８３が得られる。しかも、適切に光導波路回路の光路長を調整することにより、レーザ光出射光アレイ５８３からのレーザ光を全て位相同期させることができる。これにより、レーザ光の大出力化を図りつつ、単一横モードが維持される。したがって、大出力のレーザ光を回折限界まで絞り込むことが可能となる。したがって、本実施例の光集積回路５８０からの出力光は適切な光学系によって単一モード光ファイバに結合することができる。
第三十二実施例
　図４４に本発明の第三十二実施例の光集積回路６００を示す。光集積回路６００は基板５０１上に図４５（ａ）に示す光集積回路要素６０１を複数備えている。また、図４６（ａ）に示すリング状光導波路回路６０２と図４６（ｂ）に示すリング状光導波路回路６０３とを複数備えている。
　図４５（ａ）に示すように集積回路要素６０１はツリー状光カプラ６１５と半導体光増幅素子６１１、６１２、６１３、及び、６１４を備えている。光集積回路要素６０１は図３２に示した光集積回路要素４６０と同様の構造を有している。ただし、半導体光増幅素子６１１ないし６１４の端部の構造が異なる。図４５（ｂ）に半導体光増幅素子６１１の端部６１６を示す。図４５（ｃ）は図４５（ｂ）のＤ－Ｄ'断面図である。半導体光増幅素子６１１の端部６１６には端面６１７が設けられている。この端面６１７は基板の端面ではなく、ドライエッチングによって形成された端面であり、高反射率コート（反射率９８％）が施されており、レーザ光６１８を反射する。なお、図４５には半導体光増幅素子６１１の端部６１６の構造のみを示しているが、他の半導体光増幅素子６１２ないし６１４も同様の構造を有している。
　上記のように半導体光増幅素子にドライエッチングによって形成された端面を設けたので、半導体光増幅素子の配置が自由になる。すなわち、半導体光増幅素子を基板の端付近以外にも配置することができる。このため、より多数の半導体光増幅素子を用いることができ、より大出力のレーザ光を取り出すことができる。
　図４６（ａ）に示すリング状光導波路回路６０２と、図４６（ｂ）に示すリング状光導波路回路６０３は、それぞれ、図４０に示したリング状の光導波路回路に準じた構造となっている。複数の三端子光分岐路５８２を相互接続した構造により、複数の光集積回路要素６０１をリング状に接続する。また、複数の四端子光分岐路５８５によってレーザ光を分岐して光出力端子５８４へと導く。また、リング状光導波路回路６０３は四端子光分岐路６０５が設けられている。
　図４４に示すように複数のリング状光導波路回路６０２と複数のリング状光導波路回路６０３は光導波路６０４によってリング状に接続されている。これによって、多重リング構造の光導波路回路が形成される。このため、複数の光集積回路要素６０１間の経路が複数用意されることになり、ある光集積回路要素６０１の失陥によって全体の位相同期が失われることを防ぐことができる。また、図４０に示した構成と比べて、図４４に示した構成の方が複数の光集積回路要素６０１間の経路の冗長度が高いため、より高い信頼性が得られる。
　図４７に出力光５９７が取り出される様子を示す。図４７（ａ）に示すように光集積回路６００はヒートシンク５９８上にジャンクションサイドダウンで設けられ、出力光５９７が上方に向かって放出される。光集積回路６００から出力光５９７を構成する多数のレーザビームが出力される。各ビームは位相が一致するように光路が調整されているので、ひとつのレーザビームとして機能する。
　半導体レーザにおいてへき開を用いて端面を形成する場合、基板が厚いと十分な端面の平面度が得られず、レーザ発振に支障が生じる。一方、基板を薄くすると大面積の光集積回路をヒートシンクにダイボンドする際に割れが生じ易い。これに対して、本実施例では、ドライエッチングによって形成された端面６１７を用いているので基板５０１の厚さを厚くすることができる。
　通常の半導体レーザでは、チップサイズは２５０μｍ×５００μｍ程度で基板の厚さは１００μｍ程度である。本実施例では、チップサイズが５ｍｍ×５ｍｍ（２５平方ｍｍ）以上では基板の厚さを２００μｍ以上とした。また、チップサイズが１０ｍｍ×１０ｍｍ（１００平方ｍｍ）以上では基板の厚さを３００μｍ以上とした。これにより、大面積のチップでもダイボンドの際に割れを減少させ、歩留りを向上させることができる。なお、基板の材料としては代表的なものはＩｎＰ及びＧａＡｓである。
　本実施例の光集積回路６００によれば、多数の半導体光増幅素子６１１を基板５０１上に二次元的に配置し、これらの半導体光増幅素子６１１を互いに位相同期するように接続することができる。また、基板の裏面側から多数のレーザビームを位相同期させて取り出すことができる。このため、大出力のレーザ光を出力することができ、また、このレーザ光は回折限界まで絞り込むことができる。
　したがって、本実施例の光集積回路６００からの出力光５９７は適切な光学系、例えば図４７（ｂ）に示すような光学系、を用いて単一モード光ファイバにレーザ光を結合することができる。図４７（ｂ）において、光集積回路６００上方にレンズ６０８、単一モード光ファイバ６０９が設けられている。レンズ６０８によって出力光５９７が単一モード光ファイバ６０９のコア６１０に結合される。
　位相同期したレーザビームをアレイ状に配列した場合、合成されたレーザビームのアレイ方向拡がり角は小さくなる。本実施例では二次元的にレーザビームをアレイ状に配列できるので、レーザビームの拡がり角をどの方向にも小さくすることができる。
　このため、光集積回路６００からの出力光５９７は幾何光学的には並行光として取り扱える。このことを利用して、レンズ６０８はコリメート光学系とした。これにより、単一モード光ファイバ６０９のコア６１０に出力光５９７を結像する。また、光集積回路６００とレンズ６０８の間に光アイソレータや誘電体薄膜フィルタなどを設けることができる。
　図４５では、集積回路要素６０１は半導体光増幅素子を４個備えているが、半導体光増幅素子の数は２以上の任意の数をとることができる。半導体光増幅素子の数に応じてツリー状光カプラ６１５の構造も変化する。また、集積回路要素６０１にはツリー状光カプラに代えて、アレイ状導波路回折格子を用いることもできる。
第三十三実施例
　図４８（ａ）に本発明の第三十三実施例のレーザ発振器６２０の上面図を示す。レーザ発振器６２０は基板６２１上に複数の水平共振器型面発光レーザ６２２を二次元状にアレイ配列した半導体レーザアレイである。このレーザ発振器６２０ではレーザ光を基板６２１の裏面側から取り出している。なお、基板６２１の表面とは水平共振器型面発光レーザ６２２が設けられた側であり、基板６２１の裏面は基板６２１の表面の反対側である。
　レーザ発振器６２０は位相同期していない半導体レーザアレイである。すなわち、個々の水平共振器型面発光レーザ６２２は互いに独立してレーザ発振する。このレーザ発振器６２０は固体レーザの励起などに用いることができる。
　図４８（ｂ）に水平共振器型面発光レーザ６２２のＥ－Ｅ'断面図を示す。水平共振器型面発光レーザ６２２の縦構造は上部クラッド層６２４、活性層６２５、下部クラッド層６２６、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７からなっている。また、上部クラッド層６２４の上に上部電極６２３が設けられ、基板６２１の裏面側に裏面電極６３０が設けられている。基板６２１は導電性を有する半導体基板である。
　水平共振器型面発光レーザ６２２には基板６２１に対して垂直な端面６２９と基板に対して４５°の角度を有する傾斜端面６２８が設けられている。傾斜端面６２８では全反射が生じる。なお、傾斜端面６２８には図示しないパッシベーション膜が設けられている。端面６２９には高反射率コート（反射率：９８％）が施されている。
　端面６２９と半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の間で、傾斜端面６２８を経由した共振器が形成されてレーザ発振が生じる。半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率は４－２０％と比較的低く設定されている。レーザ光６３３は端面６２９で大半が反射され、レーザ光６３２は半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７で一部が発振されて帰還される。レーザ光６３２の大部分は出力光６３４として裏面電極６３０の設けられたスリット状開口部６３１を経て取り出される。スリット状開口部６３１には低反射率コート６３５が施されている。
　傾斜端面６２８と基板６２１の裏面は基板の厚さに相当する距離（例えば１００μｍ）で離間している。このため、基板６２１の裏面に設けた反射手段で生じた反射光は拡散してしまい、実質的な帰還光はごく僅かである。このため、基板６２１の裏面に設けた反射手段でレーザ発振を生じさせるのは困難である。
　一方、本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７が傾斜端面６２８と下部クラッド層６２６の厚さ程度の距離（例えば１μｍ）で離間しているので、十分な量の光を、傾斜端面６２８を経由して端面６２９側へ帰還させることができる。このため、レーザ発振が容易である。
　そして、スリット状開口部６３１には低反射率コート６３５が施すことによって、レーザ光を高効率で外部へ取り出すことができる。例えば、基板６２１にＩｎＰを用いた場合、波長１４８０ｎｍの光は基板６２１を透過することができる。ＩｎＰの屈折率は約３．５であるのでＩｎＰと空気界面では３０％程度の反射が生じてしまう。開口部６３１に低反射率コート６３５を設ければ、反射率を低減して外部への光取り出し効率を向上させることができる。
　また、基板６２１にＧａＡｓを用いた場合、波長９８０ｎｍの光は基板６２１を透過することができる。ＧａＡｓの屈折率は約３．５であるのでＧａＡｓと空気界面では３０％程度の反射が生じてしまう。開口部６２１に低反射率コート６３５を設ければ、反射率を低減して外部への光取り出し効率を向上させることができる。
　図４８（ｃ）に半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の構造を示す。半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は、互いに異なる屈折率を有する第一の半導体層６３６と第二の半導体層６３７が交互積層された構造となっている。半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は端面６２８直下部のみが反射手段として機能する。また、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は特定波長に対してのみ反射率を有するので、波長選択手段（波長安定化手段）として機能する。
　図４９にレーザ発振器６２０を裏面側から見た下面図を示す。スリット状開口部６３１を実線で示す。水平共振器型面発光レーザ６２２を点線で示す。本実施例ではスリット状開口部６３１を採用したので、水平共振器型面発光レーザ６２２を高密度実装した場合に光取り出し効率を高くすることができる。
　単一横モードで動作する水平共振器型面発光レーザ６２２のストライプ幅は１－３μｍ程度、ストライプ間隔（アレイ間隔）は３－２０μｍ程度、共振器長は２５０－１５００μｍ程度が望ましい。
　水平共振器型面発光レーザ６２２はマルチモードで動作するものであっても良い。この場合のストライプ幅は１０－２００μｍ程度であり、いわゆるブロードエリアレーザの構造となる。水平共振器型面発光レーザ６２２がブロードエリアレーザ構造である場合のストライプ幅間隔（アレイ間隔）は、ストライプ幅より大きい値であれば任意とすることができる。
　複数の水平共振器型面発光レーザ６２２からなるブロック６３８に代えて、光集積回路５５０の構造を用いることもできる。この場合、図３８に示した光集積回路５５０の端面５０２、５０３の構造に代えて図４８に示した端面６２８、６２９の構造をそれぞれ用いれば良い。また、図４８に示した半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７に準じる構造を用いて共振器を形成すれば良い。
　図５０に出力光６３４が取り出される様子を示す。レーザ発振器６２０はヒートシンク５９８上にジャンクションサイドダウンで設けられ、出力光６３４が上方に向かって放出される。レーザ発振器６２０から出力光６３４を構成する多数のレーザビームが出力される。なお、各ビームは互いに位相同期していない。
　本実施例のレーザ発振器６２０によれば、複数の水平共振器型面発光レーザ６２２を高密度で二次元アレイ状配置することができる。このため、高いレーザ出力を得ることができる。また、出力光を基板裏面側から取り出せるので、レーザ発振器６２０をジャンクションサイドダウンで実装でき、放熱を効率的に行うことができる。
　図５１に本実施例の変形例であるレーザ発振器６４０を示す。図５１はレーザ発振器６４０の下面図である。図４９に示したレーザ発振器６２０では、スリット状の開口部６３１が設けられているため，裏面電極６３０の電流経路が制限され電気抵抗が上昇するという問題があった。図５１に示したレーザ発振器６４０では、水平共振器型面発光レーザ６２２を千鳥状に配列すると共に、千鳥状のスリット状開口部６３１ａと６３１ｂを設けた。これにより、裏面電極６３０の電流経路の制限が少なくなり電気抵抗を低減することができる。
　図５２（ａ）に水平共振器型面発光レーザ６２２の変形例である水平共振器型面発光レーザ６５０を示す。図５２（ａ）は水平共振器型面発光レーザ６５０の断面図である。水平共振器型面発光レーザ６５０には、水平共振器型面発光レーザ６２２に用いられている半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７に代えて下部クラッド層６２６中にブラッグ回折格子６５１を設けた。分布帰還型（ＤＦＢ）あるいは分布反射型（ＤＢＲ）と呼ばれるレーザ構造を用いたものである。これらの構造は回折格子の数を多くすることが容易なので、より単色性の高いレーザ光を得ることができる。
　図５２（ｂ）に水平共振器型面発光レーザ６２２の変形例である水平共振器型面発光レーザ６６０を示す。図５２（ｂ）は水平共振器型面発光レーザ６６０の断面図である。水平共振器型面発光レーザ６６０では、垂直な端面６２９に代えて基板に対して４５°傾斜した端面６６１を設けた。この構造では、端面６２８直下の半導体多層膜ブラッグ回折格子６６７と端面６６１直下の半導体多層膜ブラッグ回折格子６６８とで共振器を形成しレーザ発振が生じる。半導体多層膜ブラッグ回折格子６６７の反射率と半導体多層膜ブラッグ回折格子６６８の反射率はほぼ等しく、その反射率は２０－５０％が好ましい。
　この構造の下では、レーザ光６３３も基板６２１側に反射され、スリット状開口部６６２より出力されることになる。スリット状開口部６６２には低反射率コート６６３が設けられている。また、端面６６１の近傍に隣接する水平共振器型面発光レーザの傾斜端面６６４が設けられており、レーザ光６６５も基板６２１側に反射され、同じくスリット状開口部６６２より出力される。出力光６６６はレーザ光６３３とレーザ光６６５が重ね合わされたものとなる。
　水平共振器型面発光レーザ６６０では、端面６２８と端面６６１の双方から光を取り出すので、光の取り出し効率を向上させることができる。また、レーザ光６３２とレーザ光６３３は位相同期しているので、適切に位相整合させることにより、水平共振器型面発光レーザ６６０のキャビティ方向に拡がり角度の小さいビームを得ることができる。
　また、水平共振器型面発光レーザ６６０では、スリット状開口部６６２を隣接する水平共振器型面発光レーザと共用するので、高い密度でレーザを配置することができる。
第三十四実施例
　図５３に本発明の第三十四実施例のレーザ発振器６８０の上面図を示す。レーザ発振器６８０は基板５０１上に複数の光集積回路要素５２１をアレイ状に配列した半導体レーザアレイである。光集積回路要素５２１は光集積回路４８０と同様の構造を有する光集積回路要素であり、複数の半導体光増幅素子を、アレイ状導波路回折格子を用いて束ねた構造を有している。図５３においては光集積回路要素５２１と同様の光集積回路要素を４個ずつ３列図示しているが、光集積回路要素５２１の数、アレイ状配列は任意のものとすることができる。
　このレーザ発振器６８０ではレーザ光を基板５０１の裏面側から取り出している。なお、基板５０１の表面とは光集積回路要素５２１が設けられた側であり、基板５０１の裏面は基板５０１の表面の反対側である。
　レーザ発振器６８０は部分的に位相同期した半導体レーザアレイである。すなわち、個々の光集積回路要素５２１は位相同期してレーザ発振するが、異なる光集積回路要素５２１の間の位相は同期していない。このレーザ発振器６８０は固体レーザの励起などに用いることができる。
　光集積回路要素５２１において、半導体光増幅素子の端面６１６の構造は図４５に示した構造に準ずる。図４５（ｂ）及び図４５（ｃ）に示したように、半導体光増幅素子６１１の端部６１６には端面６１７が設けられている。この端面６１７は基板の端面ではなく、ドライエッチングによって形成された端面であり、高反射率コート（反射率９８％）が施されており、レーザ光６１８を反射する。
　また、光集積回路要素５２１において、光出力端子５８４は図４３に示した構造をもちいることができる。基板５０１にエッチングによって孔を設けて開口部５９９が設けられている。また、開口部５９９には低反射率コート５９５が設けられている。ただし、この場合、低反射率コート５９５は適度な反射率、例えば４％、を有している必要がある。これは低反射率コート５９５からの帰還光によってレーザ発振を生じさせる必要があるためである。
　基板５０１がレーザ発振波長に対して透過性である場合には、光出力端子５８４として図５４に示した構造を採用することができる。図５４（ａ）は図４１（ａ）と同様である。図５１（ｂ）は図４１（ｂ）とは異なって、半導体多層膜ブラッグ回折格子６６８を反射鏡５９２直下に配置している。この半導体多層膜ブラッグ回折格子６６８は、例えば４％の反射率を有していて、レーザ発振のための帰還光を生成する。裏面電極５９３の開口部５９４には低反射率コート５９５が施されている。低反射率コート５９５の反射率には下限は無く、低いほど光の取り出し効率が向上する。
　また、図５４（ｂ）の構造に代えて図５４（ｃ）に示す構造を用いることもできる。この構造では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６６８に代えてブラッグ回折格子６５１を光導波路５９１内に設けている。てブラッグ回折格子６５１はレーザ発振のための帰還光を生成する。
　本実施例によれば、多数の半導体レーザアレイをさらにアレイ化することにより大出力を得ることができる。また、光出力端子５８４として用いる部分の面積が少なくて済むという利点がある。基板に孔を開けて光取り出し部を形成する場合、孔に係わる面積が多いと基板の強度が低下してしまう。本実施例によれば各半導体レーザアレイにひとつの光出力端子が必要なだけであり、各半導体レーザ（半導体光増幅素子）に孔は必要ではない。したがって、孔に係わる面積を低減させ、基板の強度低下を防ぐことができる。
　また、透過性基板を用いて基板の裏面電極に開口部を設ける場合においても、開口部に係わる面積が多いほど、裏面電極の抵抗値を増大させてしまう。本実施例によれば開口部に係わる面積を低減させて、裏面電極の抵抗増大を防ぐことができる。
　なお、光集積回路要素５２１に代えてツリー状光カプラを用いた光集積回路要素５８１を用いることもできる。
第三十五実施例
　図５５に本発明の第三十五実施例のレーザ発振器を示す。本実施例のレーザ発振器は光集積回路７００とマルチモード光ファイバ７０３との光学的結合構造から成る。マルチモード光ファイバ７０３は複数の横モードを有する光ファイバである。図５５（ａ）は本発明の第三十五実施例のレーザ発振器の上面図を示す。また、図５５（ｂ）は本発明の第三十五実施例のレーザ発振器の側面図を示す。
　光集積回路７００は基板５０１上に、光集積回路４６０と同様の構造を有する光集積回路要素５０５、５０６、５０７、及び、５０８が設けられている。基板５０１の端面５０２には低反射率コート（反射率４％）が施され、もう一方の端面５０３には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。光集積回路７００はヒートシンク７０４にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。
　光集積回路７００とマルチモード光ファイバ７０３の間には、シリンドリカルレンズ７０１と７０２が設けられている。シリンドリカルレンズ７０１は基板５０１と垂直方向にレンズのパワーを有している。一方、シリンドリカルレンズ７０２は基板５０１と並行方向にレンズのパワーを有している。この光学系は図３２において示した光学系に準じている。
　光集積回路要素５０５、５０６、５０７、及び、５０８からの出力光７０５、７０６、７０７、及び、７０８はシリンドリカルレンズ７０１と７０２によってマルチモード光ファイバ７０３のコアに結合される。
　本実施例によれば、複数の位相同期した半導体レーザアレイからの光をひとつのマルチモード光ファイバに結合することができる。この構成はファイバーレーザーの励起光源に適する。
　図５５においては、光集積回路４６０と同様の構造を有する光集積回路要素が４個設けられているが、この数は２以上の任意の数を取ることができる。光集積回路要素としては、光集積回路４６０に代えて光集積回路４８０の構造、もしくは、５５０の構造を用いることができる。
第三十六実施例
　図５６と図５７に本発明の第三十六実施例のレーザ発振器を示す。本実施例のレーザ発振器は光集積回路７１０とマルチモード光ファイバ７０３との光学的結合構造から成る。マルチモード光ファイバ７０３は複数の横モードを有する光ファイバである。図５６は本発明の第三十六実施例のレーザ発振器の上面図を示す。また、図５７は本発明の第三十六実施例のレーザ発振器の側面図を示す。
　光集積回路７１０は基板５０１上に、光集積回路４８０と同様の構造を有する光集積回路要素５２１、５２２、５２３、及び、５２４が設けられている。基板５０１の端面５０２には低反射率コート（反射率４％）が施され、もう一方の端面５０３には高反射率コート（反射率９８％）が施されている。光集積回路７１０はヒートシンク７０４にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。
　光集積回路７００とマルチモード光ファイバ７０３の間には、シリンドリカルレンズ７１１とレンズ７１２が設けられている。シリンドリカルレンズ７１１は基板５０１と垂直方向にレンズのパワーを有している。この光学系は図３３において示した光学系に準じている。
　光集積回路要素５２１、５２２、５２３、及び、５２４からの出力光７１５、７１６、７１７、及び、７１８はシリンドリカルレンズ７１１とレンズ７１２によってマルチモード光ファイバ７０３のコアに結合される。
　本実施例によれば、複数の位相同期した半導体レーザアレイからの光をひとつのマルチモード光ファイバに結合することができる。この構成はファイバーレーザーの励起光源に適する。
　本実施例によれば、シリンドリカルレンズ７１１とレンズ７１２の間の光アイソレータや誘電体薄膜フィルタを挿入して様々な光学的機能を付加することができる。
　図５６においては、光集積回路４８０と同様の構造を有する光集積回路要素が４個設けられているが、この数は２以上の任意の数を取ることができる。光集積回路要素としては、光集積回路４８０に代えて光集積回路４６０の構造、もしくは、５５０の構造を用いることができる。
第三十七実施例
　図５８に本発明の第三十七実施例のレーザ発振器を示す。本実施例のレーザ発振器は光集積回路６８０とマルチモード光ファイバ７２３との光学的結合構造から成る。マルチモード光ファイバ７２３は複数の横モードを有する光ファイバである。図５８（ａ）に結合光学系の斜視図を示す。また、図５８（ｂ）にはこの結合光学系の結像関係を示す。
　光集積回路６８０は図５３に示した通りの構造を有しており、第三十四実施例の項において説明したような挙動を示す。図５８（ａ）に示すように、光集積回路６８０はヒートシンク７２４にジャンクションサイドダウンで取り付けられている。
　光集積回路６８０とマルチモード光ファイバ７２３の間には、マイクロレンズアレイ７２０とレンズ７２１が設けられている。図５８（ｂ）に示すように、マイクロレンズアレイ７２０を構成するマイクロレンズ７２６が、光集積回路６８０の光出射端子５８４に対応し設けられている。このマイクロレンズ７２６はコリメート光学系として動作する。
　光出射端子５８４からの出力光はマイクロレンズ７２６によって並行光に変えられてから、レンズ７２１によってマルチモード光ファイバ７２２のコア７２３に結像する。このため、マイクロレンズ７２６とレンズ７２１の間の光アイソレータや誘電体薄膜フィルタを設けることができる。
　本実施例によれば、互いに独立な位相同期半導体レーザアレイが複数個二次元配置されたデバイスからの出射光をひとつのマルチモード光ファイバに結合することができる。
第三十八実施例
　図５９に本発明の第三十八実施例のレーザ発振器を示す。図５９（ａ）に示した光集積回路７３０は図３３に示した光集積回路４８０を変形したものである。光集積回路７３０はアレイ状導波路回折格子４６９の共通ポートを複数設けた点が光集積回路４８０と異なる。共通ポート（光導波路）４８１、４８２は光分岐部４８３によって分岐されている。この分岐部４８３の構造は二種類あり、それぞれ図５９（ｂ）と図５９（ｃ）に示す。
　光分岐部４８３の一つの構造を図５９（ｂ）に示す。図５９（ｂ）においては、共通ポート４８１と４８２はマルチモード干渉器４８４から分岐している。このため、共通ポート４８１と４８２はそれぞれ異なる波長の光を伝播させる。
　したがって、図５９（ｂ）の構造を採用した場合、光集積回路７３０は二種類の波長のレーザ発振を生じる。図５９（ｂ）では共通ポートが２つの場合を示したが、共通ポートの数をさらに増やして、より多数の波長を発振させることもできる。
　図５９（ｃ）に光分岐部４８３の別の構造を示す。この構造では、マルチモード干渉器４８４からは共通の光導波路４８６が分岐し、非対称光カプラ４８５を経て共通ポート４８１と４８２とに分岐する。非対称光カプラ４８５は共通ポート４８２側にＴＥモード、共通ポート４８１側にＴＭモードが伝播する。したがって、図５９（ｃ）の構造を採用した場合、光集積回路７３０は二種類の偏光のレーザ発振を生じる。
　図６０に、図５９（ｂ）の構造と図５９（ｃ）の構造を組み合わせた変形例を示す。図６０（ａ）は光集積回路７３１の上面図である。光集積回路７３１の光分岐路４８３の構造を図６０（ｂ）に示す。マルチモード干渉器４８４を経て分岐した共通ポート４８１、４８２をさらに非対称光カプラ４８５によって分岐している。この構造によれば二つの波長において、それぞれ二種類の偏光のレーザ発振を生じさせることができる。
　図６１に、図３２において示した光集積回路４６０に図５９（ｃ）に示した構造を適用した変形例を示す。図６１（ａ）は光集積回路７３２の上面図である。共通ポート４７９に非対称光カプラ４８５を設けて、二つの光導波路（共通ポート４８１と４８２）を分岐させて、それらの光導波路を端面４６６に接するようにすれば、ふたつの偏光のレーザ光を同時発振させることができる。
　図５９に示す光集積回路７３０あるいは図６０に示す光集積回路７３１用いて構成したレーザ発振器は複数波長が同時発振できるのでラマン光増幅器や四光混合による波長変換器に適する。また、このレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振できるので、ラマン光増幅器や四光混合による波長変換器に適する。図６１に示した光集積回路７３２を用いて構成したレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振できるので、ラマン光増幅器や四光混合による波長変換器に適する。
第三十九実施例
　再び図２３を参照して、本発明の第三十九実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器について述べる。本実施例のエルビウムドープ光ファイバ増幅器は、エルビウムドープ光ファイバ３０１、光アイソレータ３０２、３０３、波長多重型結合器３０４、励起光源３０５からなり、その挙動については第十七実施例の項において述べたとおりである。
　本実施例の特徴は、励起光源３０５として、図２６、図２７、図２８、図３２、図３３、及び、図４７に示したレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合した構造を採用したので、大きな光出力が得られるので、エルビウムドープ光ファイバ増幅器に適する。また、これらの構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。
　また、これらのーザ発振器は複数の半導体光増幅素子からなるので、熱密度を下げることができ、冷却が容易になるという利点があり、いわゆるクーラーレス構造に適する。なお、クーラーレス構造とは電子冷凍素子を用いない半導体レーザモジュール構造のことである。
　なお、本発明は他の希土類ドープ光ファイバ増幅器にも適用可能である。プラセオジムやネオジウムをドープした光ファイバを用いて光増幅器に適用することができる。
第四十実施例
　再び図２４を参照して本発明の第四十実施例のラマン光増幅器について述べる。このラマン光増幅器は分布型ラマン光増幅器である。このラマン光増幅器は、伝送光ファイバ３２１、光サーキュレータ３２２、及び、励起光源３２３からなり、その挙動については第十八実施例の項において述べたとおりである。
　本実施例の特徴は、励起光源３２３に用いるレーザ発振器３３２及び３３３として、図２６、図２７、図２８、図３２、図３３、図４７、図５９、図６０及び、図６１に示したレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザは大出力化に適し、また、クーラーレス化に適している。さらに、これらの構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。ラマン光増幅器には大出力の励起光が必要とされるのでこれらの特性は有用である。
　図５９、図６０に示したレーザ発振器は複数波長を同時発振可能という点で、ラマン光増幅器の広帯域化に適している。図５９、図６０、及び、図６１に示したレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振可能という点で、ラマン光増幅器に適している。また、構成の簡略化という点でも利点がある。
　なお、図２４においては、後方励起の分布型ラマン増幅器の例を示した、本発明は励起方法に限定されず、前方励起や双方向励起の場合にも適用できる。また、増幅専用の光ファイバを設ける集中型ラマン光増幅器にも適用可能である。
第四十一実施例
　再び図２５を参照して本発明の第四十一実施例の四光波混合を用いた波長変換器について述べる。この波長変換器は図２５（ａ）に示すように、励起光源３４１、波長多重光カプラ３４２、光非線形媒体３４３、及び、波長フィルタ３４４からり、その挙動については第十九実施例の項において述べたとおりである。
　本実施例の特徴は、励起光源３４１に用いるレーザ発振器３５２及び３５３として、図２６、図２７、図２８、図３２、図３３、及び、図４７、図５９、図６０及び、図６１に示したレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザは大出力化に適し、また、クーラーレス化に適している。さらに、これらの構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。四光波混合による波長変換には大出力の励起光が必要とされるのでこれらの特性は有用である。
　図５９、図６０に示したレーザ発振器は複数波長を同時発振可能という点で、四光波混合による波長変換に適している。図５９、図６０及び、図６１に示したレーザ発振器は二種類の偏光のレーザを同時発振可能という点で、四光波混合による波長変換に適している。また、構成の簡略化という点でも利点がある。
第四十二実施例
　図６２に本発明の本発明の第四十二実施例のファイバレーザを示す。図６２（ａ）にシングルモード励起光源を用いたファイバレーザ７４０を示す。図６２（ｂ）にマルチモード励起光源を用いたファイバレーザ７５０を示す。また、図６２（ｃ）にダブルグラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１の断面図を示す。
　図６２（ａ）に示すように、ファイバレーザ７４０は横モードが単一モードであるシングルモード励起光源７４２、高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３、イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１、低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４を備えている。イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１は、励起光波長及びレーザ発振波長において、単一横モードで動作する。励起光波長としては９００－９８０ｎｍの範囲の波長を用いることができる。また、レーザ発振波長は１０００－１１００ｎｍの範囲の波長で発振させることができる。
　高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３、及び、低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４はレーザ発振波長（波長：１０６０ｎｍ）のみを反射し、励起光源の波長は透過する。高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３レーザ発振波長に対して高反射率（９０％）を有し、低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４はレーザ発振波長に対して低反射率（１０％）を有する。
　シングルモード励起光源７４２からの励起光７４７は、高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３を経てイッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１に導かれ、イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１を励起する。励起されたイッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１には利得が生じ、高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３と低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４とで形成される共振器によってレーザ光７４５が生成される。レーザ光７４５は低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４側より取り出される。
　本実施例の特徴は、シングルモード励起光源７４２として、図１、図３、図５、図１５図１６、図２６、図２７、図２８、図３２、図３３、及び、図４７に示したレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合したものであり、大きな光出力が得られるので、ファイバーレーザに適する。図２６、図２７、図２８、図３２、図３３、及び、図４７に示した構造ではジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。
　さらに、これらのレーザ発振器は波長選択性が高いレーザ発振器であるので、イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１を波長９７７ｎｍで励起するのに適する。イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１は波長９７７ｎｍで大きな吸収係数を示すが、吸収ピークは急峻であるので、波長が正確に制御されていることが必要である。
　　図６２（ｂ）に示すように、ファイバレーザ７５０は横モードがマルチモードであるマルチモード励起光源７４８を複数備え、複数のマルチモード励起光源を束ねるコンバイナ７４６、高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３、ダブルクラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１、低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４を備えている。ダブルクラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１は、励起光波長及びレーザ発振波長（波長：１０６０ｎｍ）において、単一横モードで動作する。励起光波長としては９１５ｎｍ前後、もしくは９７７ｎｍ前後の波長を用いることができる。
　図６２（ｃ）にダブルクラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１の断面図を示す。コア７５２の周りに第一クラッド層７５３が設けられ、さらにその外側に第二クラッド層７５４が設けられている。コア７５２及び第一クラッド層７５３は石英系母材から成る。第二クラッド層７５４はフッ素樹脂から成る。
　コア７５２はラージモードエリア型であり、コア径は２４μｍ程度である。ラージモードエリアとは通常のシングルモード光ファイバのコア（波長1μｍ帯では６μｍ程度）に比べてクラッド層との屈折率さを小さくすることによりコアの直径を大きくしたものを言う。ただし、コア７５２のコア径は大きいが単一の横モードで光を導波する。また、コア７５２にはイッテルビウムがドープされている。
　第一クラッド層はマルチモード動作するコアとして機能する。第一クラッド層はマルチモード光の励起光を導波する。導波された励起光はコア７５２を励起する。第二クラッド層は第一クラッド層に対するクラッド層として機能する。
　コンバイナ７４６はテーパ型光ファイババンドルと呼ばれる構造を有している。コンバイナ７４６は複数のマルチモード光ファイバを導波する光を束ねる働きを有する。
　コンバイナ７４６によって束ねられた複数のマルチモード励起光源７４８からの励起光７４７は、高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３を経てダブルクラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１に導かれ、ダブルクラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１を励起する。励起されたダブルクラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７５１には利得が生じ、高反射率ファイバブラッグ回折格子７４３と低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４とで形成される共振器によってレーザ光７４５が生成される。レーザ光７４５は低反射率ファイバブラッグ回折格子７４４側より取り出される。
　本実施例の特徴は、マルチモード励起光源７４８として、図５５、図５６、及び、図５８に示したレーザ発振器を用いたことにある。これらのレーザ発振器は複数の半導体光増幅素子をアレイ状に配列して光学的に結合したものであり、大きな光出力が得られるので、ファイバーレーザに適する。これらのレーザ発振器はジャンクションサイドダウン構造を用いたのでレーザ発振器の放熱特性がすぐれている。
　また、これらのレーザ発振器は波長選択性が高いレーザ発振器であるので、イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１を波長９７７ｎｍで励起するのに適する。イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ７４１は波長９７７ｎｍで大きな吸収係数を示すが、吸収ピークは急峻であるので、波長が正確に制御されていることが必要である。
第四十三実施例
　図６３に本発明の本発明の第四十三実施例の固体レーザを示す。図６３（ａ）は端面励起型の固体レーザ発振器７６０を示す。また、図６３（ｂ）は側面励起型の固体レーザ発振器７７０を示す。
　固体レーザ発振器７６０は固体レーザロッド７６１、反射鏡７６２及び７６３、励起光結合レンズ７６４、及び、励起光源７６５を備えている。励起光源７６５からの励起光７６７は、励起光結合レンズを経て反射鏡７６２を透過し、固体レーザロッド７６１を励起する。反射鏡７６２と反射鏡７６３で形成された共振器によりレーザ光７６７が生成し、出力光７６６として取り出される。
　反射鏡７６２はレーザ光の波長に対しては高反射率を有し、励起光は透過する。反射鏡７６３は適度な反射率と透過率を有する鏡であって、レーザ発振を生じさせると同時に出力光７６６を取り出す機能を有する。
　本実施例の特徴は、励起光源７６５として図４２、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、及び、図５３に示したレーザ発振器を用いたことである。これらのレーザ発振器は二次元配置された面発光レーザであり、高い出力のレーザ光を生成することができ、大出力の固体レーザ発振器を得るのに適している。
　なお、固体レーザロッド７６１に代えてスラブ状、ディスク状の固体レーザ媒体を用いることもできる。固体レーザ媒質としてはＮｄ：ＹＡＧや希土類ドープガラスなど任意のものを用いることができる。
　　固体レーザ発振器７７０は固体レーザロッド７６１、反射鏡７６２及び７６３、及び、励起光源７７１を備えている。励起光源７７１からの励起光７７２は、固体レーザロッド７６１を側面から励起する。反射鏡７６２と反射鏡７６３で形成された共振器によりレーザ光７６７が生成し、出力光７６６として取り出される。
　反射鏡７６２はレーザ光の波長に対しては高反射率を有する。反射鏡７６３は適度な反射率と透過率を有する鏡であって、レーザ発振を生じさせると同時に出力光７６６を取り出す機能を有する。
　本実施例の特徴は、励起光源７７１として図４２、図４７、図４８、図４９、図５０、図５１、及び、図５３に示したレーザ発振機を用いたことである。これらのレーザ発振器は二次元配置された面発光レーザであり、高い出力のレーザ光を生成することができ、大出力の固体レーザ発振器を得るのに適している。
　なお、固体レーザロッド７６１に代えてスラブ状、ディスク状の固体レーザ媒体を用いることもできる。また、励起光源７７１と固体レーザロッド７６１の間にレンズや反射鏡からなる光学系を設けることもできる。固体レーザ媒質としてはＮｄ：ＹＡＧや希土類ドープガラスなど任意のものを用いることができる。
第四十四実施例
　図６４に本発明の第四十四実施例のレーザ発振器８００を示す。本実施例は第二十実施例において図２６に示したレーザ発振器３６０の変型例である。図６４（ａ）には基板３７０上に形成された光集積回路３６９の上面図を示す。また、図６４（ｂ）にはレーザ発振器８００の側面図を示す。基板３７０の上面（光集積回路３６９が形成されている面）がヒートシンク３７９に対して接触するように取り付けられている。前述のジャンクションサイドダウン構造である。
　図６４と図２６との相違点は、基板３７０がヒートシンク３７９に対して距離δだけ張り出して設けられていることである。
　一般的には、レーザーダイオードのジャンクションサイドダウン実装においてはレーザダイオードとヒートシンクの位置を精密に合わせる必要がある。ところが、共通ポート３７８は分岐回路を含まない単純な光導波路で構成されているので温度管理を厳密に行う必要がない。本実施例ではこのことを利用して、共通ポート３７８を構成している受動型光導波路に相当する範囲に張り出し距離δを設定した。
　距離δだけ張り出しているので、出力光がヒートシンク３７９によってけられることが無い。また、距離δは共通ポート３７８の範囲で変化してかまわない。したがって、ジャンクションサイドダウン実装の精度が低くても良いことになる。
　一方、ツリー状光カプラ３７６の部分は温度管理を行う必要があるので、ヒートシンク３７９と接触させている。例えば、特許文献１０の図９にはマルチモード干渉型光カプラの幅の変化に対して過剰損失が極めて敏感に変動することが開示されている。温度変化によって実質的な光路長が変化すれば、過剰損失が変化しかねない。また、特許文献７には位相同期型の半導体レーザアレイは、温度変化による光路長変化によって位相同期状態を失うことが開示されている。この点からもツリー状光カプラ３７６の温度管理は必要である。
　なお、光集積回路３６９に代えて図３３に示した光集積回路４８０を用いることもできる。この場合は、共通ポート４８１を光ファイバ３７４と結合させる。また、高反射率コートを施した端面４６６と低反射率コートを施した端面４６７の位置を入れ替える。ファイバーグラッグ回折格子３７５は省略できる。これは光集積回路４８０がアレイ状導波路回折格子４６９を備えていて波長選択性があるためである。
　アレイ状導波路回折格子４６９もマルチモード干渉型光カプラを含んでいるために、温度変化による特性変化の問題が生じ得る。したがって、アレイ状導波路回折格子４６９の部分はヒートシンク３７９に接している必要がある。
第四十五実施例
　図６５に本発明の第四十五実施例のレーザ発振器８１０を示す。本実施例は第二十実施例において図２６に示したレーザ発振器３６０の変型例である。図６５（ａ）には基板３７０上に形成された光集積回路８１１の上面図を示す。また、図６５（ｂ）にはレーザ発振器８１０の側面図を示す。基板３７０の上面（光集積回路８１１が形成されている面）がヒートシンク３７９に対して接触するように取り付けられている。前述のジャンクションサイドダウン構造である。
　図６５と図２６との相違点は、基板３７０に４５°傾斜端面８１３を設けたことである。この４５°傾斜端面８１３の構造は図４８（ｂ）において示した４５°傾斜端面６２８の構造に準ずる。また、図４８（ｂ）における半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７に相当する図示しない半導体多層膜ブラッグ回折格子が設けられている。これらによって、共通ポート８１２が構成される。４５°傾斜端面８１３によって反射された出力光は基板３７０の裏面側から出射し、基板３７０の上方に設けた光ファイバ３７４へと導かれる。
　本実施例によれば、図示しない半導体多層膜ブラッグ回折格子は波長選択素子として機能するので、光ファイバブラッグ回折格子３７５は省略できるという利点がある。また、基板３７０をジャンクションサイドダウンで実装する際に、基板３７０とヒートシンク３７９を精密に位置合わせする必要が無いという利点がある。
　共通ポート８１２は受動型光導波路であっても能動型光導波路であっても良い。ただし、共通ポート８１２は受動型光導波路であることが好ましい。
第四十六実施例
　図６６に本発明の第四十六実施例のレーザ発振器８２０及びレーザ発振器８３０を示す。本実施例は第十二実施例において図１５に示したレーザ発振器の変型例である。
　レーザ発振器８２０では、半導体基板８２１上に、能動型マルチモード干渉型光カプラ８２２、共通光導波路８２３、分岐光導波路８２４、及び、鋸歯状反射面８２５が設けられている。
　能動型マルチモード干渉型光カプラ８２２は光増幅器の機能を有するマルチモード干渉型光カプラである点が、第十二実施例において図１５に示したレーザ発振器と異なる。このため、図１５に示した半導体光増幅素子２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８を省略することができる。このため、構造が簡単になるという利点がある。
　レーザ発振器８３０では、半導体基板８２１上に、ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８３１、共通光導波路８２３、分岐光導波路８２４、及び、鋸歯状反射面８２５が設けられている。
　ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８３１は光増幅機能を有する能動領域８３３と受動領域８３２を有する。ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８３１では光密度が高くなる領域（共通光導波路８２３に近い領域）を受動型領域８３２としたのでエネルギーの集中によるデバイスの損傷を防ぐことができる。
　なお、非特許文献１には能動型マルチモード干渉型光カプラが開示されている。また、非特許文献２にはハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラが開示されている。
　共通光導波路８２３、分岐光導波路８２４は受動型の光導波路としたが、これらを能動型光導波路（光増幅機能を有する光導波路）とすることもできる。特にレーザ発振器８２０において、共通光導波路８２３、分岐光導波路８２４を能動型光導波路を用いて構築すると、全ての光導波路を能動型光導波路だけで構築できるので、製造プロセスが簡易になるという利点がある。
　図２６における光集積回路３６９に代えて、レーザ発振器８２０またはレーザ発振器８３０を用いることができる。図２７における光集積回路３９０に代えて、レーザ発振器８２０またはレーザ発振器８３０を用いることができる。図６４における光集積回路３６９に代えて、レーザ発振器８２０またはレーザ発振器８３０を用いることができる。
　共通光導波路８２３に図６５において示した４５°傾斜端面８１３と同様の構造を設けて基板８２１の裏面側から光を取り出すこともできる。
　なお、共通光導波路８２３は複数設けることもできる。
第四十七実施例
　図６７と図６８に本発明の第四十七実施例の能動型マルチモード干渉型光カプラ８４０及びハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８５０を示す。本実施例は第四十六実施例において図６６に示した能動型マルチモード干渉型光カプラ８２２及びハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８３１の変型例である。
　能動領域（光増幅領域）を含むマルチモード干渉型光カプラでは発熱による温度変化が生じやすい。さらに、注入電流による屈折率変化も生じる。このため、特性変化（過剰損失の変化）が生じやすい。
　この問題を解決するために、図６７に示すように、能動型マルチモード干渉型光カプラ８４０の共通光導波路８４２にテーパ状光導波路８４３を、また、分岐光導波路８４４にテーパ状光導波路８４５をそれぞれ設けた。なお、能動型マルチモード干渉型光カプラ８４０には能動型（光増幅型）マルチモード干渉器８４１が設けられている。
　マルチモード干渉型光カプラにテーパ状光導波路を設けることによって、マルチモード干渉型光カプラの幅の変化によって生じる特性変化（過剰損失の変化）が低減できることが特許文献１０に開示されている。
　本実施例ではこのことを利用して能動型マルチモード干渉型光カプラ８４０の特性が温度や注入電流によって変化することを低減することができる。能動型マルチモード干渉型光カプラ８４０は図６６（ａ）に示したレーザ発振器８２０に適用することができる。
　テーパ状光導波路８４３、８４５、共通光導波路８４２、分岐光導波路８４４は受動型光導波路としたが、これらの光導波路の一部または全部を能動型としても良い。特に全ての光導波路を能動型とした構成は、受動型光導波路を設ける製造プロセスが省略できるので、製造プロセスが容易になるという利点がある。
　また、図６８に示すように、ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８５０の共通光導波路８４２にテーパ状光導波路８４３を、また、分岐光導波路８４４にテーパ状光導波路８４５をそれぞれ設けた。なお、ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８５０のマルチモード干渉器８５１には能動領域（光増幅領域）８５２と受動領域８５３が設けられている。
　この構成においては、分岐光導波路８４４とテーパ状光導波路８４５を能動型とすることもできる。
　ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８５０も温度や注入電流による特性変化を低減することができる。ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ８５０は図６６（ｂ）に示したレーザ発振器８３０に適用することができる。
　なお、共通光導波路と分岐光導波路にテーパ状光導波路を設けた受動型のマルチモード干渉型光カプラを、アレイ状導波路回折格子を用いた構成に適用することができる。すなわち、図１、図３、図４、図５、図７、図８、図９、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０、図２２、図３３、図３５、図３７、図３９、図５３、図５６、図５９、及び、図６０に示した構成に対して適用することができる。
第四十八実施例
　図６９と図７０に本発明の第四十八実施例のレーザ発振器８６０、及び、レーザ発振器８７０を示す。
　レーザ発振器８６０は基板８６１上に能動型（光増幅型）マルチモード干渉器８６２、アレイ状導波路８６４、共通光導波路８６３を設けた構造となっている。基板８６１の端面８６５と端面８６６には適切な反射率制御コーティングを施している。レーザ発振器８６０では能動型（光増幅型）マルチモード干渉器８６２が利得領域となってレーザ発振が生じる。
　共通光導波路８６３側から出力光８６７を取り出す場合は端面８６５に低反射率コートを施し、端面８６６に高反射率コートを施す。反対に、アレイ状導波路８６４側から出力光８６８を取り出す場合は端面８６６に低反射率コートを施し、端面８６５に高反射率コートを施す。
　アレイ状導波路８６４と共通光導波路８６３は受動型光導波路であるが、これらの光導波路を能動型（光増幅型）として構成しても良い。特にレーザ発振器８６０において、アレイ状導波路８６４と共通光導波路８６３を能動型光導波路で構築すると、全ての光導波路が能動型で構築できるので製造プロセスが簡易になるという利点がある。
　レーザ発振器８６０によれば、マルチモード干渉器８６２を能動領域として構成したので高い出力を得やすいという利点がある。
　レーザ発振器８７０はマルチモード干渉器８７１が能動領域（光増幅領域）８７２と受動領域８７３とから成り立っている点がレーザ発振器８６０と異なる。この構成によればマルチモード干渉器８７１のエネルギー密度が高い領域、すなわち、共通光導波路８６３に近い領域を受動型の光導波路で構築するので高い信頼性が期待できる。
　レーザ発振器８６０、及び、レーザ発振器８７０に対して、それぞれ、図６７及び図６８に示したテーパ状光導波路を適用することができる。これらの構造の採用により、温度変化や注入電流の変化に対する特性変化を低減することができる。
　また、能動型（光増幅型）マルチモード干渉器８６２の共通光導波路８６３側の側面８６９は、端面８６５に対して傾斜している。これにより所望でないサイドモード発振を抑圧することができる。このサイドモード発振は、能動型（光増幅型）マルチモード干渉器８６２からの側面８６９から漏洩した光が端面８６５で反射されて帰還し、結果として寄生共振器ができてしまうことにより生成する。側面８６９を端面８６５に対して傾斜させることにより、このような寄生共振器の生成を防ぐことができる。
　共通光導波路８６３は曲線状であるが、このことも不所望のサイドモード発振を防ぐ効果がある。これは、リーク光は共通光導波路８６３に沿って導波されるからである。共通光導波路８６３を曲線状にすることにより、リーク光が導波されることを妨げることができ、不所望のサイドモード発振を抑圧することができる。なお、これらの効果は、受動型のマルチモード干渉器を用いた場合でも同様である。
　レーザ発振器８６０、及び、レーザ発振器８７０を図２６における光集積回路３６９に代替して用いることができる。レーザ発振器８６０、及び、レーザ発振器８７０を図２７における光集積回路３９０に代替して用いることができる。レーザ発振器８６０、及び、レーザ発振器８７０を図３３における光集積回路４８０に代替して用いることができる。レーザ発振器８６０、及び、レーザ発振器８７０を図６４における光集積回路３６９に代替して用いることができる。
　共通光導波路８６３に図６５において示した４５°傾斜端面８１３と同様の構造を設けて基板８６１の裏面側から光を取り出すこともできる。
第四十九実施例
　図７１を参照して本発明の第四十九実施例のレーザ発振器について述べる。図７１は図４８に示した水平共振器型面発光レーザ６２２の構造を改めて示したものである。図７１には図５０に示したヒートシンク５９８が水平共振器型面発光レーザ６２２に接する様子を示した。
　図７１からわかるように４５°傾斜端面６２８近傍で発生した熱は熱流８８１となってヒートシンク５９８へと移動する。垂直端面６２９近傍に比べて熱流の経路が長くなり、放熱が難しいことがわかる。すなわち、４５°傾斜端面６２８は垂直端面６２９に比べて温度上昇し易くなる。
　半導体レーザの破壊モードのひとつに端面のカタストロフィック光学損傷が知られている。半導体レーザの端面には表面順位が形成されるためバンドギャップが狭くなる。このため、端面部分はレーザ光を吸収しやすく温度上昇が生じ易い。しかも、温度が上昇するとさらにバンドギャップが狭くなり、より多くのレーザ光吸収が生じる。このため悪循環が生じて端面が破壊される。このような現象をカタストロフィック光学損傷と呼ぶ。
　図７１から明らかなように、４５°傾斜端面６２８は垂直端面６２９に比べて温度上昇し易く、したがってカタストロフィック光学損傷が生じ易い。通常のファブリーペロー型半導体レーザは垂直端面を２つ使って構成されている。これに比べて４５°傾斜端面６２８を備えた水平共振器型面発光レーザ６２２はカタストロフィック光学損傷がより起こり易い。
　この問題を解決するために、本発明の四十九実施例のレーザ発振器では基板６２１としてＧａＡｓ基板を用い、水平共振器型面発光レーザ６２２をＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料を用いて構成した。ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料とはＧａＡｓ基板に格子整合したＩｎＧａＡｓＰ材料のことである。ただし、ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料には格子定数をＧａＡｓ基板の格子定数から意図的にずらした活性層用の歪量子井戸構造は含まれるものとする。
　ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料はＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料で構成した半導体レーザに比べて端面がカタストロフィック光学損傷を起こし難い。したがってより大出力のレーザ発振器を得ることができる。
　また、ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料はアルミニウムを含まないために結晶の再成長が可能である。したがって、ＧａＡｓに格子整合したＩｎＧａＡｓＰ埋め込み層を用いたウインドー構造を形成することができる。また、ＧａＡｓに格子整合したＩｎＧａＡｓＰ受動型光導波路を形成し、半導体光増幅素子と集積化することもできる。
　また、ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料は８００から１１００ｎｍの波長のレーザ光を発生させることができる。そして、波長が９００ｎｍより長い光はＧａＡｓ基板側から取り出すことができる。
　このため、光ファイバ増幅器、ファイバレーザー、固体レーザの励起光源を構築するのに適している。具体的には、９１５ｎｍ、９４０ｎｍ、９６０ｎｍ、９８０ｎｍ、及び、１０６４ｎｍなどの波長を発生させるのに適している。これらの波長に対して、ＧａＡｓ基板は透明である。
　なお、波長９１５ｎｍとはＹｂドープしたシリカ系ガラス、波長９４０ｎｍと波長９６０はＹｂドープＹＡＧ結晶、波長９８０ｎｍはＹｂドープしたシリカ系ガラスもしくはＥｒドープしたシリカ系ガラスからなる固体レーザの励起波長に対応する。
　また、上記と同様の理由から、ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料は図５２に示した水平共振器型面発光レーザ６５０に対しても好ましく用いることができる。
第五十実施例
　図７２に本発明の第五十実施例のレーザ発振器８８０を示す。本実施例では、水平共振器型面発光レーザ６２２の４５°傾斜端面６２８と垂直端面６２９の近傍に活性層の無秩序化領域８８２と８８３を、それぞれ設けた。また、また、上部クラッド層６２４の活性層の無秩序化領域８８２と８８３に対応する位置に、電流阻止領域８８３と８８４を、それぞれ設けた。
　垂直端面６２９には高反射率（９８％）コートを施した。また、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率は４－２０％程度の低反射率とした。すなわち、垂直端面６２９の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率より大きくなるようにした。出力光は基板６２１側から取り出した。
　このように構成することにより、基板６２１側から取り出すレーザ光を大出力化できる。また、レーザ光の取り出し効率を向上させることができる。なお、垂直端面６２９の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率より大きくなるようにする構成は、図４８の構成に対しても適用可能である。
　無秩序化領域８８２と８８３はレーザの波長に対して透過性である。また、電流阻止領域８８３と８８４のために励起されていない。このため、これらの無秩序化領域はウインドー領域として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐことができる。
　ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料を用いた水平共振器型面発光レーザにおいて、傾斜端面にＩｎＰ埋め込み層によってウインドー構造を形成させる手法は公知である。しかし、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料もしくはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料はアルミニウムを含んでいるために、再成長が困難である。このため、埋め込み層を用いてウインドー構造を形成するのが困難である。
　これに対して本実施例では、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料もしくはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料を用いて量子井戸構造の活性層を形成した後、不純物もしくは空孔の拡散によって量子井戸を含む活性層を無秩序化して、無秩序化領域８８２と８８３を形成した。したがって、再成長を用いることなくウインドー領域を形成することができる。
　一方、ＡｓとＰという二種類のＶ族元素を含むＩｎＧａＡｓＰ系材料では不純物もしくは空孔の拡散による量子井戸の無秩序化という現象は生じないことが知られている。つまり、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料もしくはＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料では、本実施例の構造を作ることは、極めて困難である。
　ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料もしくはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料は、波長範囲９００－１１００ｎｍのレーザ光を生成でき、かつ、ＧａＡｓ基板はこの波長範囲に対して透過性である。
　波長範囲９００－１１００ｎｍのレーザ光はＹｂ：ＹＡＧ、Ｙｂ：シリカ、あるいはＥｒ：シリカなどの固体レーザ、ファイバレーザ、光ファイバ増幅器などの励起光源として有用である。
　なお、垂直端面６２９の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率より大きくなるようにした場合は、垂直端面６２９側のウインドー領域を省略することができる。すなわち、活性層の無秩序化領域８８３と電流阻止領域８８４を省略することができる。これは、この場合、光強度は反射率の大きなブラッグ回折格子６２７側が大きく、反射率の小さな垂直端面６２９における光強度が小さくなるからである。垂直端面６２９の反射率と半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率を適切に設計することにより、垂直端面６２９側のウインドー領域を省略してもかなり大きな出力を得ることができる。
第五十一実施例
　図７３を参照して本発明の第五十一実施例のレーザ発振器について述べる。図７３（ａ）は横モードが単一のシングルモードレーザ８８７を複数並べたレーザアレイ８８５である。アレイ全体の幅はＷである。図７３（ｂ）は幅がＷのブロードエリアレーザ８８６である。
　図７３（ａ）からわかるように、レーザアレイ８８５では複数のシングルモードレーザ８８７の間には間隔があり、レーザとして機能する実質的な幅はＷより小さい。一方、ブロードエリアレーザ８８６は幅Ｗが全てレーザとして機能する。
　本実施例では、このブロードエリアレーザの構造を図７１に示した水平共振器型面発光レーザ６２２に対して適用した。レーザアレイ８８５とブロードエリアレーザ８８６で同じ出力を出した場合、端面のエネルギー密度はブロードエリアレーザの方が小さい。このため、ブロードエリア構造を採用した水平共振器型面発光レーザ６２２では、４５°傾斜端面６２８の温度を下げることができるという利点が生じる。
　ブロードエリアレーザとして構築した水平共振器型面発光レーザ６２２の横モードはマルチモードとなる。水平共振器型面発光レーザ６２２の複数の横モード光は、それぞれ、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７と、互いに異なる固有の波長で結合する。しかしながら、複数の横モードの固有発振波長は互いに近接したものとなる。したがって、ブロードエリアレーザとして構築された水平共振器型面発光レーザ６２２の発光スペクトラムは、通常のファブリーペロー型のブロードエリアレーザよりも狭いものとなる。
　このような横モードがマルチモードで、狭い波長範囲に集中したマルチ縦モードのレーザは、固体レーザの励起のような、波長依存性が高くスペックル雑音を嫌う用途に適している。
　Ｎｄ：ＹＡＧやＹｂ：ＹＡＧなどの固体レーザ媒質は吸収スペクトルの幅が狭いので、励起光が吸収ピークに対応してなるべく波長範囲が狭いことが望ましい。その一方で、スペクトル純度が高くコヒーレンスが高いレーザ光を励起光として自由空間光学系を介して照射すると、スペックルが生じて励起光の照射不均一性を生じてしまう。
　ブロードエリアレーザとして構築された水平共振器型面発光レーザ６２２のマルチ縦モード発振では狭い波長範囲にエネルギーが集中しているので固体レーザ媒質の励起効率が高い。しかも、横モードも縦モードもマルチモードなので励起光のコヒーレンスは小さい。したがって、スペックル雑音が小さく、励起光が不均一に照射されることが無い。
　ブロードエリアレーザの構造を採用した水平共振器型面発光レーザ６２２のストライプ幅Ｗは１０－２００μｍが望ましく、典型的な値としては１００μｍである。また、共振器長Ｌとしては１０００μｍ－１００００μｍであり、典型的な値としては２０００μｍである。
　図５２に示した水平共振器型面発光レーザ６５０を用いてブロードエリアレーザを構築することもできる。この場合も、ブラッグ回折格子６５１を適切に設計することにより、横モードがマルチモードで、狭い波長領域に集中した縦モードがマルチモードのレーザ光を得ることができる。
　本実施例のブロードエリアレーザは単一で用いることもできるが、図４９や図５１に示した構成に適用して、ブロードエリアレーザのアレイ構造として用いることもできる。
第五十二実施例
　図７４に本発明の第五十二実施例のレーザ発振器８９０を示す。本実施例では、水平共振器型面発光レーザ６２２の活性層６２５を分離閉じ込めヘテロ構造層８９２と量子井戸層８９１で構築した。分離閉じ込めヘテロ構造層８９２は光導波路構造を有していて、光を閉じ込める働きをする。一方、量子井戸層８９１はキャリアを閉じ込める働きをする。
　レーザ発振器８９０を構成する材料系としてはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系を用い、発振波長は９８０ｎｍである。上部クラッド層６２４と下部クラッド層６２６はＡｌＧａＡｓ、分離閉じ込めヘテロ構造層８９２はＧａＡｓ、量子井戸層８９１はバリア層がＧａＡｓ、ウエル層がＩｎＧａＡｓから成る歪量子移動構造である。
　本実施例では４５°傾斜端面６２８と垂直端面６２９の近傍に量子井戸層欠損領域８９３と８９４をそれぞれ設けた。また、上部クラッド層６２４の量子井戸層欠損領域８９３と８９４に対応する位置に、電流阻止領域８９５と８９６をそれぞれ設けた。
　量子井戸層欠損領域８９３と８９４はレーザの波長に対して透過性であり、また、電流阻止領域８９５と８９６のために励起されていない。このため、量子井戸層欠損領域８９３と８９４は受動型光導波路として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐことができる。
　垂直端面６２９には高反射率（９８％）コートを施した。また、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率は４－２０％程度の低反射率とした。すなわち、垂直端面６２９の反射率が半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率より大きくなるようにした。出力光は基板６２１側から取り出した。
　このように構成することにより、基板６２１側から取り出すレーザ光を大出力化できる。また、レーザ光の取り出し効率を向上させることができる。
　また、この場合は垂直端面６２９側のウインドー領域を省略することもできる。すなわち、活性層の量子井戸層欠損領域８９４と電流阻止領域８９６を省略することができる。これは、この場合、光強度は反射率の大きなブラッグ回折格子６２７側が大きく、反射率の小さな垂直端面６２９における光強度が小さくなるからである。垂直端面６２９の反射率と半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率を適切に設計することにより、垂直端面６２９側のウインドー領域を省略してもかなり大きな出力を得ることができる。
　図７５にレーザ発振器８９０の製造工程の一部を示す。図７５（ａ）は基板６２１上にＭＯＣＶＤ法で半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７、下部クラッド層６２６、量子井戸層８９１、分離閉じ込めヘテロ構造層８９２を成長した状態を示す。それぞれ、下部クラッド層６２６はＡｌＧａＡｓ、量子井戸層８９１はウエルがＩｎＧａＡｓでバリアがＧａＡｓ、分離閉じ込めヘテロ構造層８９２はＧａＡｓからなる。
　図７５（ｂ）はＳｉＯ（もしくはＳｉＮ）からなるマスク８９７を設け、このマスクをレジストとして用いてドライエッチングをした状態を示す。エッチングは下部クラッド層６２６に達しないように制御されているので、ＡｌＧａＡｓ層は露出しない。
　図７５（ｃ）はマスク８９７を維持したままＭＯＣＶＤ法でＧａＡsの選択成長を行った状態を示す。この工程により、量子井戸層欠損領域８９３と８９４が形成される。
　図７５（ｄ）はマスク８９７を除去した後、分離閉じ込めヘテロ構造層８９２上に上部クラッド層６２４を再成長した状態を示す。この再成長もＭＯＣＶＤ法によって行う。上部クラッド層６２４はＡｌＧａＡｓである。ただし、ＡｌＧａＡｓの成長の直前に図示しない薄いＧａＡｓバッファ層を成長させている。このバッファ層は分離閉じ込めヘテロ構造層８９２の一部として機能する。
　図７５の工程によれば、ＡｌＧａＡｓを大気にさらすことなく製造できるので、アルミニウムを含む材料で生じる再成長の困難さを回避することができる。
　本実施例によれば、ＡｌＧａＡｓを含む材料系において、再成長を用いて受動型光導波路を構築することができる。これによって、端面のカタストロフィック光学損傷の起こり難いレーザ発振器を構築することができる。
　また、図１の構成を始めとする、半導体光増幅領域と受動型光導波路を集積化した構造に本実施例の構造と製造法は適用することができる。したがって、ＡｌＧａＡｓ系の材料でも再成長を用いて、半導体光増幅領域と受動型光導波路を集積化した構造を構築できるという利点が生じる。本実施例の構造により、波長９００－１１００ｎｍ付近のレーザ発振器、光増幅器を実現することができる。
　なお、図５、図７、図８、図９、図１３、図２２に示した端面６０の近傍、図２２に示した端面９０の近傍、図２６、図２７に示した端面３７１の近傍、図３２、図３３に示した端面４６７の近傍、図３４、図３５、図３６、図３７に示した端面５０２の近傍、図４０に示した端面５０２の近傍に、電流阻止領域８９６と量子井戸層欠損領域８９４を設けてウインドー構造とすることができる。
第五十三実施例
　再び図４８を参照して本発明の第五十三実施例のレーザ発振器について述べる。本実施例の特徴は、図４８に示した基板６２１としてＡｌＧａＡｓ基板を用いたことにある。ＡｌＧａＡｓ基板はＧａＡｓ基板に比べてバンドギャップが広く、短波長のレーザ光を基板側から取り出すことができる。一例として、Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓの混晶比からなるＡｌＧａＡｓウエハを基板６２１として用いることにより、図４８の構成において出力光６３４として６５０ｎｍより長い波長のレーザ光を取り出すことができる。
　なお上部クラッド層６２４、活性層６２５、下部クラッド層の材料系としてはＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系、及び、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系などを用いることができる。
　ＡｌＧａＡｓ基板は、ＧａＡｓ基板上に液相エピタキシャル法により５０－３００μｍ程度の厚さのＡｌＧａＡｓを成長させた後、ＧａＡs基板を研磨やエッチングによって除去することにより得ることができる。
　これにより、例えばＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系もしくはＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系用いて、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの励起に適した８０８ｎｍのレーザ光を図４８の構成において生成することができる。また、ＡｌＧａＡｓ基板は図４１、図５２、及び、図５４に示した構成に対して適用することができる。
　上記の構成によれば、基板にＡｌＧａＡｓ基板を用いているので、基板に開口部を設ける必要が無い。したがって、製造プロセスが簡易になる。また、基板の機械的強度が高く保たれ、高い信頼性が得られる。
　図７６に本実施例の変型例であるレーザ発振器９００を示す。この変型例では、基板６２１をＧａＡs層９０１とＡｌＧａＡｓ層９０２の積層構造とした。また、エッチングにより開口部９０３を形成した。ＡｌＧａＡｓ層９０２はＧａＡs層９０１上に液相エピタキシャル法により成長し、その厚さは１０－１００μｍであり、典型的には５０μｍである。なお、液相エピタキシャル法によりに代えてＭＯＣＶＤ法で成長しても良い。ＭＯＣＶＤ法は１０μｍ／時以上の高速成長が可能であるので、厚いエピタキシャル層を比較的容易に積層することができる。
　レーザ発振器９００の構造によれば十分な厚さのＡｌＧａＡｓ層９０２を設けてあるので、エッチングにより開口部９０３を形成しても、機械強度を保つことができる。すなわち、レーザ発振器９００では、発振するレーザ波長に対して透明でない基板上に透明な層を機械強度的に十分な厚さ形成した上で、基板に裏面側からエッチングで開口部を形成した構成を採用している。図７６に示した構成を図４３、図５２、及び、図５４に対して適用することができる。
　また、ＧａＮ系の半導体レーザの場合も、サファイアなどの生成するレーザ光に対して透明な基板を選択することができるので、図４１、図４８、図５２、図５４、及び、図７６に示したような構成をとることができる。
　上記のような基板裏面側から出力光を取り出す水平共振器型面発光レーザは、二次元配置が可能であり、トータルの出力を大出力化できる。そして、ジャンクションサイドダウンにより良好な冷却特性が得られる。
第五十四実施例
　再び図６３を参照して本発明の第五十四実施例の固体レーザについて述べる。本実施例の特徴は、励起光源７６５、７７１として裏面から光を取り出す構造の水平共振器型面発光レーザを二次元配列したレーザアレイを用いた点にある。この二次元配列されたレーザアレイから成るレーザ発振器６２０は図５０に示すようにジャンクションサイドダウンでヒートシンク５９８に取り付けられるので、冷却特性が良く大出力の励起光を取り出すことができる。したがって、固体レーザのレーザ光出力を大出力化できる。
　励起光源７６５、７７１からの励起光は、自由空間光学系を介して固体レーザロッド７６１に照射される。自由空間光学系とは、直接照射、レンズを介した光学系、反射鏡を介した光学系、断面積が比較的大きなライトガイドなど、あるいは、これらの組み合わせから成る光学系を意味する。また、固体レーザロッド７６１に代えて、スラブ状固体レーザ媒体、ディスク状固体レーザ媒体を用いることができる。
　二次元配列されたレーザアレイは面状の拡がりを有する光源となっているので、簡易な自由空間光学系を介して励起光照射が可能である。したがって、固体レーザの構造を簡易化できるという利点がある。
　固体レーザ媒質として、Ｎｄ：ＹＡＧもしくはＮｄ：リン酸ガラスを用いた場合は８０８ｎｍ付近の波長の励起光が適する。波長８０８ｎｍ付近にＮｄ：ＹＡＧもしくはＮｄ：リン酸ガラスの吸収スペクトルが存在するからである。
　この用途のためには、第五十三実施例などにおいて説明したようなレーザ発振器を好ましく用いることができる。すなわち、水平共振器型面発光レーザの基板にＡｌＧａＡｓを用いたレーザ発振器である。このレーザ発振器は基板に開口部を設けないので機械的強度が高く、その結果、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。あるいは、基板に開口部を設ける場合でも、十分な厚さのＡｌＧａＡｓ層を設けてあり、機械的強度が補強されている。したがって、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。
　固体レーザ媒質としてＹｂ：ＹＡＧを用いた場合は９４０ｎｍ付近もしくは９６０ｎｍ付近の励起光が適する。波長９４０ｎｍ付近もしくは９６０ｎｍ付近にＹｂ：ＹＡＧの吸収スペクトルが存在するからである。
　この場合の励起光源は第四十九実施例などにおいて説明したようなレーザ発振器を好ましく用いることができる。すなわち、水平共振器型面発光レーザの基板にＧａＡｓを用いたレーザ発振器である。
　また、固体レーザ媒質としてＹｂ：シリカを用いた場合は９１５ｎｍ付近もしくは９７７ｎｍ付近の励起光が適する。波長９１５ｎｍ付近もしくは９７７ｎｍ付近にＹｂ：シリカの吸収スペクトルが存在するからである。
　この場合の励起光源は第四十九実施例などにおいて説明したようなレーザ発振器を好ましく用いることができる。すなわち、水平共振器型面発光レーザの基板にＧａＡｓを用いたレーザ発振器である。この励起用のレーザ発振器は基板に開口部を設けないので機械的強度が高く、その結果、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。
　上記の構成によれば、簡易な光学系で励起光源からの光を固体レーザ媒質に照射することができる。また、励起光源を効率よく冷却することができる。そして、大出力の励起光源を容易に構成することができる。また、固体レーザの信頼性を高く保つことができる。
　また、本実施例の変形として、アレイ化した位相同期レーザを励起光源７６５あるいは７７１として用いることもできる。アレイ化した位相同期レーザは図５５に示した光集積回路７００あるいは図５６に示した光集積回路７１０を例示することができる。これらは一次元配列のアレイ化した位相同期レーザであるが、二次元配列のアレイ化した位相同期レーザを用いることもできる。例えば、図５３に示したレーザ発振器６８０は二次元配列のアレイ化した位相同期レーザである。
　位相同期レーザは出力光の指向性が高いために高い効率で固体レーザ媒質を照射することができる。一方、位相同期レーザではコヒーレンスが高いためにスペックルによる照射不均一が生じやすいという問題が生じる。複数の位相同期レーザをアレイ配列することにより、高い指向性を維持しつつ、コヒーレンスを低下させてスペックルによる照射不均一の問題を低減することができる。
　また、レーザ発振器６８０や光集積回路７１０のようなアレイ状導波路回折格子を用いた位相同期レーザでは発振波長が安定している。このことは、吸収スペクトル線幅の狭い固体レーザ媒質の励起に適している。例えば、Ｎｄ：ＹＡＧの８０８ｎｍの吸収線、Ｙｂ：ＹＡＧの８４０ｎｍ、及び、８６０ｎｍの吸収線の励起などに特に適している。
第五十五実施例
　再び図２６を参照して本発明の第五十五実施例のレーザ発振器について述べる。本実施例では、半導体ベースの光導波路３７７として、半導体光増幅素子３６１ないし３６８と同様の構造の光導波路を用いて能動型（光増幅機能を有する）光導波路とした。したがって、ツリー状光カプラ３７６と共通ポート３７８も能動型の光導波路となる。
　この構成によれば、能動型と受動型の光導波路を別個に形成する必要が無いので、製造プロセスが簡単になるという利点がある。
　半導体ベースの光導波路３７７を能動型光導波路とする構成は、図１、図３、図４、図５、図７、図８、図１５、図１６、図１７、図１８、図２７、及び、図２８に対しても適用することができる。
　図２６の構成において、半導体ベースの光導波路３７７を能動型とした場合、共通ポート３７８のエネルギー密度が非常に大きくなり、この部分での光損傷が最大出力を制限してしまうという問題がある。これに対して、図３２の構成において、ツリー状光カプラ４６５、共通ポート４７９を構成する光導波路を能動型とした場合、エネルギー密度が高いのは半導体光増幅素子４６１ないし４６４側となる。これは、端面４６６側が高反射率で端面４６７が低反射率となっているためである。したがって、図３２の構成において全ての光導波路を能動型とした場合、より高い出力のレーザ光を得ることができるという利点が生じる。
　このことは、図３３、図３４、図３５、図５３、図５５、及び、図５６の構成についても当てはまる。
　本実施例によれば、光導波路を能動型に統一したので、製造プロセスを簡易にすることができる。また、共通ポート側に高反射率コートを施し共通ポートの反対側に低反射率コートを施して、共通ポートの反対側から光を取り出すようにした構成では、より高いレーザ出力を得ることができるという利点がある。
第五十六実施例
　図７７に本発明の第五十六実施例のレーザ発振器９１０を示す。本実施例は図３２に示したレーザ発振器の変型例である。光集積回路９１１９１１上にＤＦＢレーザ９１２を設けたことが主要な変更点である。ツリー状光カプラ４６５は受動型であっても能動型であっても良い。
　ＤＦＢレーザ９１２はマスターオシレータとして機能してレーザ光を生成する。生成されたレーザ光は、ツリー状光カプラ４６５と半導体光増幅素子４６１ないし４６４からなる光増幅器により増幅される。すなわち、レーザ発振器９１０はマスターオシレータパワーアンプリファイアとして動作する。
　この構成には、単一モード光ファイバ４７３にファイバーブラッグ回折格子を設ける必要が無いという利点がある。
　なお、シリンドリカルレンズ４７１、４７２から成る光学系に代えて、図３３に示したシリンドリカルレンズ４７６、光アイソレータ４７７、レンズ４７８を用いた光学系を用いることができる。
第五十七実施例
　図７８に本発明の第五十七実施例の光増幅器９２０を示す。本実施例は図３２に示したレーザ発振器を変型して光増幅器としたものである。光集積回路９２１において、端面９２２、９２３双方に低反射率コートを施して光集積回路９２１を光増幅器として機能させるようにした。
　そして、入力側光ファイバ９２４と入力側結合レンズ９２５を設けた。入力側光ファイバ９２４からの光信号は入力側結合レンズ９２５経て、光集積回路９２１によって増幅される。増幅された光信号はシリンドリカルレンズ４７１、４７２によって単一モード光ファイバ４７３に出力される。
　ツリー状光カプラ４６５は受動型であっても能動型であっても良いが、雑音指数の観点からは能動型であることが望ましい。ツリー状光カプラ４６５は波長選択性が無いために、広帯域の光増幅器を容易に実現できるという利点がある。
　なお、シリンドリカルレンズ４７１、４７２から成る光学系に代えて、図３３に示したシリンドリカルレンズ４７６、光アイソレータ４７７、レンズ４７８を用いた光学系を用いることができる。
第五十八実施例
　図７９、図８０、図４８、図４９を参照して、本発明の第五十八実施例のレーザ発振器について述べる。本実施例は図８０あるいは図４９に示したスリット状電極６３１の幅を規定することにより、効率的なレーザ光取り出しを実現するものである。
　図７９は、図４８（ｂ）に示した水平共振器型面発光レーザ６２２からの出力光６３４の挙動について示した図である。図７９において、出力光６３４は裏面電極のスリット状開口部６３１を出射した後は、拡がり角θで拡散する。基板６２１は半導体材料であり、その屈折率をｎとした時、基板６２１内での出力光６３４の拡がり角θ'は、θの１／ｎとなる。基板６２１の厚さをｄとすると、裏面電極のスリット状開口部６３１における出力光の拡がりはθ'ｄとなる。このθ'ｄよりも広く裏面電極のスリット状開口部６３１の幅を設定することにより光量損失を抑えることができる。本実施例では、この関係から、裏面電極のスリット状開口部６３１の幅ｗを以下の式で規定した。
　　ｗ＝ｋｄθ／ｎ　　　　　　　　　　（１４）
　ただし、ｗはスリット状電極６３１の幅、ｋは係数、ｄは基板６２１の厚さ、θは出力光６３４の全幅半値で規定された拡がり角（ラジアン）、そして、ｎは基板６２１の屈折率である。
　係数ｋの値はｋ≧１であり、１≦ｋ≦４が好ましく、２≦ｋ≦３が特に好ましい。裏面電極のスリット状開口部６３１の幅ｗは広いほど取り出される出力光６３４が多くなるが、裏面電極６３０の電気抵抗の点では不利となる。これらのトレードオフ関係を考慮して上記のｋの範囲を規定した。
　θは半導体レーザの接合面に対して垂直方向の拡がり角度に対応し、その値は０．３３ｒａｄ（２０°）から０．８３ｒａｄ（５０°）である。典型的には０．６ｒａｄ（３６°）である。式（１４）の計算例を挙げるならば、θ＝０．６ｒａｄ（３６°）、ｎ＝３．５、ｄ＝１００μｍ、そして、ｋ＝２とすると、ｗ≒３４μｍとなる。
　図８０（ａ）はレーザ発振器６２０を裏面側から見た図であり、図４９に示した図と同様のものである。図８０（ｂ）裏面電極のスリット状開口部６３１のＦ－Ｆ'断面図を示す。複数の水平共振器型面発光レーザ６２２からの出力光６３４が重複して拡がっていく様子が示されている。したがって、個々の水平共振器型面発光レーザ６２２に対応した開口部を設けるよりも開口部の総面積を低減できる。したがって同じ光量損失の時の裏面電極６３０の電気抵抗をより低くすることができる。
　すなわち、複数の水平共振器型面発光レーザ６２２の出射点を直線状に並べ、これに対応するように裏面電極６３０にスリット状開口部６３１を設けたので、複数の水平共振器型面発光レーザ６２２の出力光の拡がりを重複して外部に取り出すことができる。したがって、開口部の総面積を低減でき、このため裏面電極６３０の電気抵抗を低減できる。
　この効果は、水平共振器型面発光レーザ６２２がナローストライプ型の横モードがシングルモードのレーザであっても、ブロードエリア型の横モードがマルチモードのレーザであっても有効である。しかし、特にナローストライプ型の横モードがシングルモードのレーザに対しては開口部の総面積を低減効果が大きい。
　なお、本実施例の構成は５２（ａ）に示したような水平共振器型面発光レーザにも適用可能である。
第五十九実施例
　図８１に本発明の第五十九実施例のレーザ発振器９３０を示す。本実施例は図４８（ｂ）に示した水平共振器型面発光レーザ６２２の変型例である。本実施例の特徴は、レーザ出力光９３５を垂直端面９３６側から取り出すようにしたことである。したがって、レーザ発振器９３０は面発光レーザではなく、端面発光レーザである。
　レーザ発振器９３０内でレーザ光９３１は４５°傾斜端面６２８で反射されて、レーザ光９３２となり、さらに半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７で反射されてレーザ光９３３となる。レーザ光９３３は、４５°傾斜端面６２８で反射されてレーザ光９３４として、垂直端面９３６側へと向かう。そして、最終的にレーザ出力光９３５として出射する。
　垂直端面９３６には低反射率コートが施されており、例えば、反射率は４％である。半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は高反射率になるように層数が設定されていて、例えば、反射率は９８％である。すなわち、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率が垂直端面９３６の反射率より高くなるように設定されている。
　このように、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７と垂直端面９３６の反射率を設定することにより、レーザ出力光９３５の出力を向上させ、また、光の取り出し効率を向上させることができる。
　本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は波長選択用素子として機能し、特定の波長のレーザ発振を生成する。すなわち、ＤＦＢレーザのブラッグ回折格子機能を代替したものと等価である。
　本実施例の構成によれば、クラッド層中にブラッグ回折格子を設ける工程が不要となる。ＤＦＢレーザのブラッグ回折格子を形成するには、高価な電子ビーム描画装置が必要である。これに対して、本実施例の構成では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は半導体レーザの層構造を成長する際に同時形成できるので、高価な電子ビーム描画装置は不要である。
　本実施例の構成は水平共振器を採用しているので、利得領域の長さが長く、レーザ発振が容易であり、また、大出力化が可能である。一方、垂直共振器型面発光レーザは利得領域が短いので、発振が難しく大出力化が困難である。したがって、これらの観点からは、本実施例の水平共振器型面発光レーザは垂直共振器型面発光レーザに比べて優れている。
　また、ＤＦＢレーザの製造工程は、結晶成長、フォトリソグラフィーによるブラッグ回折格子形成、結晶の再成長というプロセスである。結晶成長２回。フォトリソグラフィー１回である。これに対して、本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７、下部クラッド層６２６、活性層６２５、上部クラッド層６２４は、一回のＭＯＣＶＤ成長で形成できる。すなわち、結晶成長１回と傾斜端面形成用フォトリソグラフィー１回で良い。したがって、本実施例の構成は製造工程が簡易である。
　また、ＤＦＢレーザは結晶成長とエッチングを交互に複数回行うので、製造途上の内部構造が大気にさらされてしまい、歩留りの低下や信頼性の低下という問題が生じやすい。これに比べて、本実施例では高い歩留りと高い信頼性が得られるという利点がある。
　特にＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ系、あるいは、ＩｎＧａＡｌＡｓ／ＩｎＰ系などのアルミニウムを含むＩＩＩ‐Ｖ族結晶系は、再成長時に問題が生じやすい。これらの材料系を用いて本実施例のレーザ発振器を形成することは特段の利点が生じることになる。
　本実施例では垂直端面９３６側から出力レーザ光９３５を取り出すので、基板６２１が吸収してしまう波長の光も取りだすことができる。具体的にはＧａＡｓ基板を用いた時に８５０ｎｍより短い波長の光を取り出すのに適している。
　本実施例では図４８における裏面電極のスリット状開口部６３１を設ける必要が無い。したがって、本実施例によれば製造プロセスが簡易となる。
　以上、本実施例によれば、簡易な製造プロセスの下、波長制御されたレーザ発振器を得ることができる。
　本実施例において、上部電極６２３に接してヒートシンクを設けてジャンションサイドダウン実装とすることもできる。これにより、放熱特性を改善してレーザ光出力を増加させることができる。
　図７２や図７４に示したウインドー構造を垂直端面９３６と４５°傾斜端面６２８の近傍に設けることもできる。これにより、端面のカタストロフィック光学損傷の発生を抑制し、レーザ光の大出力化を図ることができる。また、垂直端面９３６と４５°傾斜端面６２８の近傍に他のウインドー構造を設けることもできる。
　半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７の反射率が垂直端面９３６の反射率より高くなるように設定されている場合は、垂直端面９３６の近傍にのみウインドー領域を設けることができる。
第六十実施例
　図８２に本発明の第六十実施例のレーザ発振器９４０を示す。本実施例は図３２に示したレーザ発振器の変型例である。光集積回路９４１中のツリー状光カプラ４６５の共通ポート９４２の位置に４５°傾斜端面９４３を設けたこと、ツリー状光カプラ４６５の基板４６８側に半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７を設けた点がことなる。ツリー状光カプラ４６５は受動型であっても能動型であっても良い。
　この場合の半導体光増幅素子４６１ないし４６４の断面構造は図８１に示したレーザ発振器９３０の断面構造に準ずる。また、その動作原理もレーザ発振器９３０のそれに準ずる。
　本実施例では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は波長選択用素子として機能し、特定の波長のレーザ発振を生成する。したがって、単一モード光ファイバ４７３にファイバーブラッグ回折格子を設ける必要が無い。
　このため、図３３に示した構造に準じて、光アイソレータ４７７を光集積回路９４１と光ファイバ４７３の間に設けることもできる。
　半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は図２７に示した分布帰還型反射器３８２と同様の機能を有する。本実施例ではツリー状光カプラ４６５の縦構造をＭＯＣＶＤによって成長する際に半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７も同時に成長を行う。したがって、示した分布帰還型反射器３８２を形成するのに比べて簡易な製造プロセスによって同等の機能を実現できる。
　図７２や図７４に示したウインドー構造を垂直端面４６７と４５°傾斜端面９４３の近傍に設けることもできる。これにより、端面のカタストロフィック光学損傷の発生を抑制し、レーザ光の大出力化を図ることができる。
第六十一実施例
　図８３に本発明の第六十一実施例のレーザ発振器９５０、及び、レーザ発振器９６０を示す。本実施例は図１８に示したレーザ発振器に図１０もしくは図１２に示した波長制御電極部１３１を付加したものである。
　図８３（ａ）に示すレーザ発振器９５０は図１８に示した構成に加えて、波長制御電極９５１と９５２を付加している。波長制御電極９５１及び９５２は図１０もしくは図１２に示した構造を有している。この構成により、レーザ発振器９５０は波長を変えることができる。
　図８３（ｂ）に示すレーザ発振器９６０は、図８３（ａ）を変形したものである。主な変更点は、鋸歯状反射面２１０に代えて、鋸歯状反射面９７０を用いたことと、波長制御電極９７１を設けたことである。鋸歯状反射面９７０は傾斜線状となっている。光導波路９６１ないし９６８は、光導波路２２１ないし２２８にそれぞれ対応している。波長制御電極９７１は図１０もしくは図１２に示した構造と同様の構造を有している。この構成により、レーザ発振器９５０は波長を変えることができる。
　図８３（ａ）に示した波長制御電極９５１及び９５２は、図１５、図１６、及び、図１７に対して適用することができる。波長制御電極９５１と９５２を、光導波路２１１ないし２１８に設ける方法と、光導波路２２１ないし２２８に設ける方法とがある。いずれの方法によってもレーザ発振波長を可変とすることができる。
　図８３（ｂ）に示した鋸歯状反射面９７０を図１５、図１６、図１７、及び、図１８に対して適用することもできる。
第六十二実施例
　図８４に本発明の第六十二実施例のレーザ発振器９８０を示す。本実施例は、図５に示したレーザ発振器の変型例である。主要な変更点は、半導体光増幅素子７、８、及び、９と端面６０を光導波路９８１、９８２、及び、９８２を介して接続した点である。
　この構成によれば、半導体光増幅素子７、８、及び、９は端面とは直接には接していないのでカタストロフィック光学損傷の発生を防ぐことができる。光増幅素子と受動型光導波路を集積した光集積回路において、光増幅素子と光集積回路の端面とを光導波路を介して接続することによって、カタストロフィック光学損傷の発生を防いでいるわけである。
　この構成は図７、図８、図９、図１３、図１４、図２０、図２２、図２６、図２７、図２８、図３２、図３３、図３４、図３５、図３６、図３７、図３８、図４０、図４５、図５３、図５５、図５６、図５９、図６０、図６１、図６４、図６５、図７７、図７８、及び、図８２に対して適用可能である。
　光増幅素子と受動型光導波路を集積する場合、光増幅素子と受動型光導波路は個別に形成するが、回路パターンはフォトリソグラフィーによって任意に構成することができる。したがって、本実施例のように構成したとしても、製造プロセスが複雑になることはない。
　また、受動型の光導波路２、４、５、６、９８１、９８２、及び、９８３を、図７２に示したような量子井戸の無秩序化を利用して形成した光導波路を用いても良い。このような光導波路の形成法は特許文献３や非特許文献２に開示されている。
第六十三実施例
　図８５に本発明の第六十三実施例の光集積回路９９０を示す。本実施例は図４５に示した光集積回路６０１の変型例である。具体的には、光集積回路６０１の端部６１６を端部９９１に変形したものである。端部９９１には受動型の光導波路９９２が新たに付加されている。受動型の光導波路９９２の構造は、図２（ｃ）に示した構造に準ずる。また、図７４に示した構造を採用することもできる。
　受動型の光導波路９９２を設けたことにより、光導波路９９２はウインドー領域として機能し、端面９９３のカタストロフィック光学損傷を抑制することができる。したがって、より大出力のレーザ光出力を得ることができる。
　また、受動型の光導波路９９２に代えて、図７２に示した活性層の無秩序化領域から成るウインドー領域を形成しても良い。
　本実施例の要旨は、ドライエッチングなどによって光集積回路素子中に組み込まれた光増幅素子の端部に受動型光導波路、活性層の無秩序化領域から成るウインドー領域、埋め込み層によって形成されたウインドウー領域などを形成することによって、光増幅素子端面のカタストロフィック損傷を防ぐということである。
第六十四実施例
　図８６に本発明の第六十四実施例のレーザ発振器１０００を示す。本実施例は、図７４に示したレーザ発振器８９０の変型例である。
　本実施例では材料系としてＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓもしくはＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰを用いて、量子井戸層欠損領域８９３と８９４に代えて、受動型光導波路１００１及び１００２を設けた。受動型光導波路１００１及び１００２は再成長によって形成した。
　なお、電流阻止領域８９５と８９６は設けてあるが、光導波路が十分に低いドーピング濃度を有する半導体で形成されている場合は、電流阻止領域８９５と８９６を省略することができる。
　本実施例においては、受動型光導波路１００１及び１００２はレーザ発振波長に対して透明であり、励起もされていない。このため、ウインドー領域として機能し、４５°傾斜端面６２８ないし垂直端面６２９のカタストロフィック光学損傷を防ぐことができ、より大出力のレーザ光を得得ることができる。
　図８７に本実施例の変型例のレーザ発振器１０１０を示す。この変型例では、受動型光導波路１００１及び１００２に代えて、埋め込み層１０１１及び１０１２を設けた。埋め込み層１０１１及び１０１２はウインドー領域として機能する。レーザ発振器１０１０をＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料を用いて構築した場合は、埋め込み層１０１１、及び、１０１２としてＧａＡｓに格子整合したＩｎＧａＡｓＰを用いることができる。例えば、Ｇａ０．５２Ｉｎ０．４８Ｐを埋め込み層として用いることができる。
　また、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料を用いてレーザ発振器１０１０を構築し、埋め込み層１０１１及び１０１２として、ＩｎＰ埋め込み層を用いることができる。
　特許文献１１には水平共振器型面発光レーザにＩｎＰ埋め込み層を設けてウインドー層とした構成が開示されている。この構成に比べて、本実施例の構造は製造が容易であるという利点がある。
　特許文献１１に開示された構成では、レーザ発振は半導体レーザのクラッド層中に設けられたブラッグ回折格子によって生成されている。この構造を形成するためには、下部クラッド層を成長させた後、フォトリソグラフィーによってブラッグ回折格子を形成し、さらに再成長を行って活性層、上部クラッド層を形成する。さらに、端部にフォトリソグラフィーを施してから、３回目の結晶成長によってＩｎＰ埋め込み層を形成する。最後に、傾斜端面を形成するフォトリソグラフィーを行う。合計で、結晶成長が３回、フォトリソグラフィーが３回必要である。
　これに対して、本実施例の構造では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７、下部クラッド層６２６、活性層６２５、上部クラッド層６２４は１回の結晶成長で成長することができる。この後、フォトリソグラフィーを施して端部を除去してから、受動型光導波路、もしくは、埋め込み層を成長させる。そして、傾斜端面を形成するフォトリソグラフィーを行う。合計で、結晶成長が２回、フォトリソグラフィーは２回で形成できることになる。したがって、本実施例は従来例に比べて製造が簡易であるという利点が生じる。
　本実施例の構成によれば、クラッド層中にブラッグ回折格子を設ける工程が不要となる。ＤＦＢレーザのブラッグ回折格子を形成するには、高価な電子ビーム描画装置が必要である。これに対して、本実施例の構成では、半導体多層膜ブラッグ回折格子６２７は半導体レーザの層構造を成長する際に同時形成できるので、高価な電子ビーム描画装置は不要である。
第六十五実施例
　図８８に本発明の第六十五実施例のレーザ発振器１０２０を示す。本実施例は、図６９に示したレーザ発振器８６０の変型例である。本実施例では、アレイ状導波路８６４と共通光導波路８６３は全て能動型（光増幅型）光導波路を用いて構成している。また、アレイ状導波路８６４と端面８６６の間にウインドー領域１０２１を、共通光導波路８６３と端面８６５の間のウインドー領域１０２２を、それぞれ設けている。
　基板８６１としてはＧａＡｓを用い、能動型光導波路はＡｌＧａＡｓ系材料もしくはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ系材料を用いている。また、ウインドー領域１０２１、１０２２の構造は図７２に示した構造を用いる。
　このような構成は、共通光導波路８６３、能動型マルチモード干渉器８６２、アレイ状導波路８６４の部分以外に量子井戸の無秩序化を施すことによって形成することができる。したがって、製造プロセスが簡易となる。
　本実施例のレーザ発振器１０２０は、ウインドー領域１０２１、１０２２を設けているのでレーザ出力の高出力化を図ることができる。
　共通光導波路８６３側から出力光８６７を取り出す場合は、ウインドー領域１０２２のみを設ける構成とすることもできる。この時は、端面８６５に低反射率コートを施し、端面８６６に高反射率コートを施す。
　アレイ状導波路８６４側から出力光８６８を取り出す場合は、ウインドー領域１０２１のみを設けることもできる。この時は、端面８６６に低反射率コートを施し、端面８６５に高反射率コートを施す。
　また、基板８６１としてＩｎＰ基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構築することもできる。この場合、ウインドー領域は再成長によって構築する。
　本実施例のレーザ発振器１０２０は、図５３、図５６、図５９、及び、図６０に対して適用することができる。
第六十六実施例
　図８９に本発明の第六十六実施例のレーザ発振器１０３０を示す。本実施例は、図８８に示したレーザ発振器１０２０の変型例である。本実施例では、３個の１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１ａ、１０３１ｂ、及び、１０３１ｃを、連結光導波路１０３２を介してツリー状接続して１×４のツリー状光カプラとした。
　マルチモード干渉器型光カプラのマルチモード干渉器は広い面積を有している。この領域を、光増幅機能を有する能動型とすることにより、レーザ発振器１０３０は大きなレーザ光出力を生成することができる。しかも、ツリー状に多数のマルチモード干渉器型光カプラを接続したので、能動型のマルチモード干渉器の総面積を大きく取ることができる。この結果、さらに大きなレーザ光出力光生成することができる。
　共通光導波路８６３、連結光導波路１０３２、及び、分岐光導波路１０３３は受動型であっても能動型であっても良い。光導波路８６３と端面８６５の間にはウインドー領域１０２２を、分岐光導波路１０３３と端面８６６の間にはウインドー領域１０２１を、それぞれ設けている。各連結光導波路１０３２は等しい光路長に設定されている。光分岐路１０３３はレーザ光の出射点が等間隔になるように設けられている。
　なお、レーザ発振器１０３０は少なくともひとつの１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラを備えていれば機能する。例えば、１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１ａのみを備え、１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１ａと１０３１ｂに代えて受動型の光分岐路を用いてもレーザ発振は生じる。あるいは、１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１ｂと１０３１ｃを備え、１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１ａに代えて受動型の光分岐路を用いてもレーザ発振は生じる。
　受動型光分岐路としては、１×２のマルチモード干渉器型光カプラの他、Ｙ字型光分岐路、方向性結合器などを挙げることができる。
　本実施例の構成において、共通光導波路８６３、１×２のマルチモード干渉器型光カプラ、連結光導波路１０３２、及び、分岐光導波路１０３３を含む全ての光導波路が光増幅機能を有する能動型として構成されている場合は、受動型光導波路の製造プロセスが不要となり、製造が容易になるという利点が生じる。
　図８９の構成では、ツリー状に光カプラを構成したので、分岐光導波路１０３３の各端面と共通光導波路８６３の端面との間の光路長さを等しくすることができ、位相整合させることができる。これにより、位相同期したレーザ光を生成できる。
　しかも、ツリー状光カプラはスケーラブルであるので、同じ設計公式の下、複数の１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１を接続することによって、１×８、１×１６、１×３２などのさらに多数の分岐を有するツリー状カプラを容易に設計できる。したがって、位相整合条件の設計が容易であるという利点がある。
　特許文献１３には、ひとつの分岐数の多い能動型マルチモード干渉器型光カプラを用いて構築したレーザ発振器が開示されている。このような構成では、分岐した光導波路に位相整合部を設ける必要がある。しかも、分岐数に応じて位相整合部の光導波路構造を設計する必要があった。これに対して、本実施例では位相整合条件の設計が容易である。
　特許文献１２には受動型ツリー状光カプラと半導体レーザアレイを組み合わせて構築したレーザ発振器が開示されている。この構成では、ツリー状光カプラは大きな専有面積を占めているにもかかわらず、レーザ光のエネルギー生成に寄与することが無い。したがって、デバイスの専有面積に対して低い出力のレーザ光しか得ることができない。これに対して、本実施例ではツリー状光カプラに面積の広い能動型のマルチモード干渉器型光カプラを設けたので、デバイスの専有面積に対して高いレーザ出力を得ることができる。
　また、本実施例の構造では、ツリー状光カプラ自体が光増幅の機能を有するので、半導体レーザアレイを必要としない。したがって、デバイスの専有面積をより小さくすることができる。また、構成が簡易となる。
　基板８６１としてはＧａＡｓを用い、光増幅機能を有する光導波路はＡｌＧａＡｓ系材料もしくはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ系材料を用いて構成している。また、ウインドー領域１０２１、１０２２の構造は図７２に示した構造を用いる。
　ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料あるいはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系材料を用いることにより、０．８μｍから１．１μｍの波長のレーザ光を生成でき、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：シリカ、Ｙｂ：ＹＡＧ、及び、Ｙｂ：シリカなど材料で形成された固体レーザやファイバーレーザの励起を行うことができる。
　このような構成は、共通光導波路８６３、複数の１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１、連結光導波路１０３２、分岐光導波路１０３３の部分以外に量子井戸の無秩序化を施すことによって形成することができる。したがって、製造プロセスが簡易となる。
　本実施例のレーザ発振器１０３０は、ウインドー領域１０２１、１０２２が設けられているのでレーザ出力の高出力化を図ることができる。
　共通光導波路８６３側から出力光８６７を取り出す場合は、端面８６５に低反射率コートを施し、端面８６６に高反射率コートを施す。この時は、ウインドー領域１０２２のみを設ける構成とすることもできる。
　分岐光導波路１０３３側から出力光８６８を取り出す場合は、端面８６６に低反射率コートを施し、端面８６５に高反射率コートを施す。この時は、ウインドー領域１０２１のみを設けることもできる。
　分岐光導波路１０３３を連結光導波路１０３２と同様に曲線状にして、位相整合を維持しつつ、光の出射点を等間隔にすることもできる。共通光導波路８６２を曲線状にして、寄生共振器の発生を防ぐようにすることもできる。
　本実施例に図２８ないし図３１において示した非対称ツリー状光カプラを用いることができる。非対称ツリー状光カプラを適切に設計することによって波長選択性を持たせることができるので、特定の波長でレーザ発振を生じさせることができる。
　また、基板８６１としてＩｎＰ基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構築することもできる。この場合、ウインドー領域は再成長によって構築する。ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系材料を用いることにより１．３μｍから１．６μｍの波長のレーザ光を生成でき、エルビウムドープファイバ光増幅器、ラマン光増幅器、及び、四光波混合の励起光源とすることができる。
　基板８６１としてＧａＡｓ基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構築することもできる。ＩｎＧａＡｓＰ／ＧａＡｓ系材料を用いることにより、０．８μｍから１．１μｍの波長のレーザ光を生成でき、Ｎｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：シリカ、Ｙｂ：ＹＡＧ、及び、Ｙｂ：シリカなど材料で形成された固体レーザやファイバーレーザの励起を行うことができる。
　本実施例のレーザ発振器１０３０の構成は、図２６、図２７、図２８、図３２、図３４、図３６、図３９、図４０、図５５、図５６、図５７、図６１、図６４、図６５、図７７、図７８、図８２、及び、図８５に対して適用することができる。
　本実施例のレーザ発振器１０３０の構成を図５５に示した光集積回路７００に適用することができる。このようにして構成した光集積回路７００を図６３に示した固体レーザの励起光源７６５もしくは７７１として用いることができる。
　本実施例のレーザ発振器１０３０の構成を、図５６に示した光集積回路７１０に適用することができる。このようにして構成した光集積回路７１０を図６３に示した固体レーザの励起光源７６５もしくは７７１として用いることができる。
第六十七実施例
　図９０に本発明の第六十七実施例のレーザ発振器１０４０を示す。本実施例は、図８９に示したレーザ発振器１０３０の変型例である。本実施例では、複数の１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１を、列１０４５と列１０４６の二列に並べ、各列に属する１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１を、連結光導波路１０３２を介して交互に接続した。光導波路は全て光増幅機能を有する能動型として構成した。
　列１０４５にはＮ個（Ｎ≧１）のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１を設けることができ、列１０４６にはＮ＋１個のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１を設けることができる。
　図９０はＮ＝３の場合を示している。列１０４５には３個の１×２のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１が設けられている。列１０４６には４個の１×２のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１が設けられている。列１０４６の両端のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１には位相調整光導波路１０４１が設けられている。
　１×２のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１の共通光導波路１０４２と端面８６５の間にはウインドー領域１０４４が設けられている。また、１×２のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１の共通光導波路１０４２と端面８６６の間にはウインドー領域１０４３が設けられている。これらのウインドー領域によってレーザ出力を大出力化できる。
　複数の１×２のマルチモード干渉器型光カプラ１０３１は互いに光学的に結合しており、端面８６５と端面８６６によって形成される共振器によってレーザ発振が生じる。複数の共通光導波路１０４２から出射するレーザ光は位相同期している。
　マルチモード干渉器型光カプラ１０３１のマルチモード干渉器は広い面積を有している。この領域を能動型とすることにより、レーザ発振器１０４０は大きなレーザ光出力を生成することができる。しかも、多数のマルチモード干渉器型光カプラを相互接続したので、能動型のマルチモード干渉器の総面積を大きく取ることができる。この結果、さらに大きなレーザ出力光を生成できる。
　基板８６１としてはＧａＡｓを用い、光増幅機能を有する光導波路はＡｌＧａＡｓ系材料もしくはＩｎＧａＡｓ－ＡｌＧａＡｓ系材料を用いて構成している。また、ウインドー領域１０４３、１０４４の構造は図７２に示した構造を用いる。
　このような構成は、複数の１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１、連結光導波路１０３２、共通光導波路１０４２、及び、位相調整光導波路１０４１の部分以外に量子井戸の無秩序化を施すことによって形成することができる。したがって、製造プロセスが簡易となる。
　端面８６５側から出力光８６７を取り出す場合は、ウインドー領域１０４４のみを設ける構成とすることもできる。この時は、端面８６５に低反射率コートを施し、端面８６６に高反射率コートを施す。
　端面８６６側から出力光８６８を取り出す場合は、ウインドー領域１０４３のみを設けることもできる。この時は、端面８６６に低反射率コートを施し、端面８６５に高反射率コートを施す。
　列１０４６の方が多数のマルチモード間初期型光カプラ１０３１を備えていることから、端面８６６側から出力光を取り出すことが好ましい。位相調整光導波路１０４１からの出力光は共通光導波路１０４２からの出力光より小さいため、端面８６５からの出力光は均一性が良くないということもある。
　また、基板８６１としてＩｎＰ基板を用い、光増幅機能を有する光導波路をＩｎＧａＡｓＰ系材料で構築することもできる。この場合、ウインドー領域は再成長によって構築する。
　本実施例のレーザ発振器１０４０の構成は図３２、図３３、図５５、図５６、及び、図５７に対して適用することができる。
　本実施例のレーザ発振器１０４０の構成を、図５５に示した光集積回路７００に適用することができる。このようにして構成した光集積回路７００を図６３に示した固体レーザの励起光源７６５もしくは７７１として用いることができる。
　本実施例のレーザ発振器１０４０の構成を、図５６に示した光集積回路７１０に適用することができる。このようにして構成した光集積回路７１０を図６３に示した固体レーザの励起光源７６５もしくは７７１として用いることができる。
第六十八実施例
　図９１に本発明の第六十八実施例のレーザ発振器１０５０を示す。本実施例は、図９０に示したレーザ発振器１０４０の変型例である。１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１に代えて、列１０４６に２×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０５１を設けた点が異なる。２×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０５１の分岐光導波路１０５２から端面８６６側へレーザ光が出力される。
　ひとつの２×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０５１ごとに、分岐光導波路１０５２はふたつあるので、図９０の場合と比べて出力光導波路の断面積が２倍となる。したがって、端面８６６側でのカタストロフィック光学損傷は生じにくくなる。
　なお、列１０４５側にも２×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０５１を設けることができる。この構成では端面８６５側でのカタストロフィック光学損傷も生じ難くなる。
　レーザ発振器１０５０を構成する光導波路を、全て光増幅機能を有する能動型光導波路とすることもできる。この場合は、レーザ発振器１０５０の製造が容易となる。
第六十九実施例
　図９２に本発明の第六十九実施例の光カプラ１０６０を示す。本実施例の光カプラ１０６０はマルチモード干渉器型光カプラ１０６１と複数の１×２光分岐路１０６４を備えている。マルチモード干渉器型光カプラ１０６１と複数の１×２型光分岐路１０６４は連結光導波路１０６３を介して連結されている。光カプラ１０６０は、共通光導波路１０６２と分岐光導波路１０６５を備えている。連結光導波路１０６３はマルチモード干渉器型光カプラ１０６１の分岐光導波路を兼ねている。１×２光分岐路１０６４としてはＹ字型光分岐路を用いることができる。
　マルチモード干渉器型光カプラ１０６１の分岐間隔をｓ１とし、光導波路の幅をｗ１とする。図９０（ａ）においては、ｓ１はふたつの連結光導波路１０６３の間隔に相当し、ｗ１は連結光導波路１０６３の幅に相当する。
　マルチモード干渉器型光カプラ１０６１を半導体材料から成る光導波路で構築すると、一例として、ｓ１は１０μｍ程度、ｗ１は２μｍ程度となり、これらの値を任意に変えることは難しい。特に、図６７や図６８に示したようなテーパ状光波路８４５を設けた構成ではｗ１／ｓ１の値を大きくすることが難しい。このため、マルチモード干渉器型光カプラの分岐側に光増幅機能を有する光導波路からなる光増幅素子を接続する構成においては、光増幅素子の配列密度はｗ１／ｓ１となり、概略２０％程度となる。この値は、大出力のレーザ光出力が必要な場合には十分とは言えない。
　本実施例は、このような問題を解決するために、マルチモード干渉器型光カプラの分岐側光導波路にＹ字型光分岐路１０６４を接続して、さらに分岐を行ったものである。これにより分岐する光導波路の数を２倍に増やすことができ、分岐光導波路１０６５の間隔ｓ２をｓ１の半分にすることができる。このため、光増幅素子の配列密度はｗ１／ｓ２となり、４０％程度に増加させることができる。また、さらに１×２光分岐路を設けて分岐数を増やして、光増幅素子の配列密度を増加させることもできる。
　また、マルチモード干渉器型光カプラ１０６１の分岐数は２に限定されず。２以上の任意の値を取ることができる。光カプラ１０６０は、アレイ状導波路回折格子に適用することができる。分岐光導波路１０６５の先にアレイ状導波路を接続することによってアレイ状導波路回折格子を構築することができる。
　例えば、図１において、光カプラ３として光カプラ１０６０を用いることができる。このようにすれば、光増幅素子の密度を向上させることができる。同様に、図３、図４、図５、図７、図８、図９、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０、図２２、図３３、図３５、図３７、図５３、図５６、図５９、図６０、図６６、図８３、及び、図８４に対して光カプラ１０６０を適用することができる。
　また、光カプラ１０６０はツリー状光カプラとして用いることができる。例えば、図２６においてツリー状光カプラ３７６を代替することができる。同様に、図１５、図１６、図１７、図１８、図２７、図２８、図３２、図３４、図３６、図３９、図４０、図４５、図５５、図６１、図６４、図６５、図６６、図７７、図８２、図８３、及び、図８５に対して光カプラ１０６０を適用できる。
　１×２光分岐路１０６４として、図９０（ｂ）に示す方向性結合器１０６６を用いることもできる。光カプラ１０６０は受動型光カプラ、光増幅機能を有する能動型光カプラとして構築することができる。光カプラ１０６０は受動型光導波路と光増幅機能を有する能動型光導波路を組み合わせたハイブリッド型として構築することもできる。
　光カプラ１０６０は、本明細書で説明してきたアレイ状導波路回折格子と光増幅素子を組み合わせた光増幅器、レーザ発振器に適用することができる。また、光カプラ１０６０は、本明細書で説明してきたツリー状光カプラを用いた光増幅器、レーザ発振器に適用することができる。
　図９３に本発明の本実施例の変型例の光カプラ１０７０を示す。この光カプラ１０７０はツリー状光カプラ１０７１、アレイ状導波路１０７２、及び、共通光導波路１０７３から成る。ツリー状光カプラ１０７１は複数のＹ字型光分岐路もしくは方向性結合器を組み合わせて構築されている。
　光カプラ１０７０には複数の光増幅素子１０７４を接続することにより、光増幅器、もしくはレーザ発振器として機能させることができる。
　ツリー状光カプラ１０７１がＹ字型光分岐路もしくは方向性結合器の組み合わせから構築されているので、前述の光増幅素子の配列密度ｗ１／ｓ１の値を高い値にすることができる。なお、ツリー状光カプラ１０７１はＹ字型光分岐路と方向性結合器を組み合わせて構築しても良い。
　光カプラ１０７０は、アレイ状導波路回折格子として機能する。このため、例えば、図１において、光カプラ３として光カプラ１０７０を用いることができる。このようにすれば、光増幅素子の密度を向上させることができる。同様に、図３、図４、図５、図７、図８、図９、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８、図１９、図２０、図２２、図３３、図３５、図３７、図５３、図５６、図５９、図６０、図６６、図８３、及び、図８４に対して光カプラ１０７０を適用することができる。
第七十実施例
　再び図１５を参照して本発明の第七十実施例のレーザ発振器について述べる。本実施例では、光カプラ２２０として、マルチモード干渉器型光カプラに代えて、ツリー状光カプラを用いた。ツリー状光カプラは、図２６などに示したような、Ｙ字型光分岐路もしくは方向性結合器を組み合わせて構成した光カプラである。また、Ｙ字型光分岐路と方向性結合器を組み合わせて、ツリー状光カプラを構築しても良い。
　このように構成すると、第六十九実施例に説明したことと同じ理由により、図９１において示した、光増幅素子の配列密度ｗ１／ｓ１の値を高い値にすることができる。
　同様に、図１６、図１７、図１８、図６６、及び、図８３の光カプラとしてツリー状光カプラを用いることができる。
　図１５において、光カプラ２２０のマルチモード干渉器２２９に光増幅機能を持たすことができる。マルチモード干渉器２２９に光増幅機能を持たせた構成は、図１６と図１７に示した構成に対しても適用できる。これらの場合、半導体光増幅素子２０１ないし２０８は省略することもできる。
　図１８において、光カプラ２２０のマルチモード干渉器２２９に光増幅機能を持たすことができる。マルチモード干渉器２２９に光増幅機能を持たせた構成は、図８３
に示した構成に対しても適用できる。これらの場合は、半導体光増幅素子２３１は省略することもできる。
第七十一実施例
　図９４に本発明の第七十一実施例のマルチモード干渉器型光カプラ１０８０、１０９０、及び、１１００を示す。これらのマルチモード干渉器型光カプラは反射型である。
　図９４（ａ）に示すマルチモード干渉器型光カプラ１０８０は基板１０８１上に能動型のマルチモード干渉器１０８２と単一モード導波路から成る共通光導波路１０８３を備えている。基板１０８１の端面１０８５には低反射率コートを施し、もう一方の端面１０８４には高反射率コートを施してある。出力光１０８６は端面１０８５側から取り出している。マルチモード干渉器型光カプラ１０８０は一端子型の反射型マルチモード干渉器型光カプラである。
　マルチモード干渉器型光カプラ１０８０は図９４（ｂ）に示す透過型の１×１マルチモード干渉器型光カプラ１０８７をＧ－Ｇ'線で折り返した構造と等価である。透過型の１×１マルチモード干渉器型光カプラ１０８７に入射した入力光１０８８は出力光１０８９として出射される。透過型の１×１マルチモード干渉器型光カプラ１０８７に光増幅の機能を持たせれば、入力光１０８８は増幅されて出力光１０８９として出射される。さらに透過型の１×１マルチモード干渉器型光カプラ１０８７の両端面に適切な反射率を持たせれば、レーザ発振器として機能する。
　翻って、図９４（ａ）に示すマルチモード干渉器型光カプラ１０８０は、端面１０８５には低反射率コートを施し、もう一方の端面１０８４には高反射率コートを施してあるのでレーザ発振を生じる。そして、出力光１０８６は端面１０８５側から取り出すことができる。
　マルチモード干渉器型光カプラ１０８０を用いて構築したレーザ発振器は、透過型の１×１マルチモード干渉器型光カプラ１０８７を用いて構築したレーザ発振器よりも専有面積が小さくて済むという利点がある。
　共通光導波路１０８３には受動型光導波路もしくは能動型光導波路を用いることができる。共通光導波路１０８３として受動型光導波路を用いた場合は大出力のレーザ光を生成することができる。これは共通光導波路１０８３がウインドー領域として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐためである。
　一方、共通光導波路１０８３として能動型光導波路を用いた場合は、製造プロセスがより簡易となる。能動型光導波路と受動型光導波路を別々に形成する必要が無いからである。
　図９４（ｃ）にマルチモード干渉器型光カプラ１０９０を示す。マルチモード干渉器型光カプラ１０９０は２端子型の反射型のマルチモード干渉器型光カプラである。透過型の２×２マルチモード干渉器型光カプラを折り返したものと同じ機能を有する。マルチモード干渉器型光カプラ１０９０はふたつの単一モード導波路から成る分岐導波路１０９１と１０９２を備えている。
　マルチモード干渉器型光カプラ１０９０の、基板１０８１の端面１０８５には低反射率コートを施し、もう一方の端面１０８４には高反射率コートを施してある。また、マルチモード干渉器１０８２は能動型であるので、レーザ光を生成することができる。
　分岐導波路１０９１と１０９２は受動型光導波路もしくは能動型光導波路を用いることができる。分岐導波路１０９１と１０９２として受動型光導波路を用いた場合は大出力のレーザ光を生成することができる。これは分岐導波路１０９１と１０９２がウインドー領域として機能し、端面のカタストロフィック光学損傷を防ぐためである。
　一方、分岐導波路１０９１と１０９２として能動型光導波路を用いた場合は、製造プロセスがより簡易となる。能動型光導波路と受動型光導波路を別々に形成する必要が無いからである。
　図９４（ｄ）にマルチモード干渉器型光カプラ１１００を示す。マルチモード干渉器型光カプラ１１００は１端子型の反射型のマルチモード干渉器型光カプラである。共通光導波路１０８３にテーパ状光導波路１１０１を備えている。テーパ状光導波路１１０１を設けることによって、製造誤差によって生じる特性変動を抑えることができる。また、電流注入量の変化や温度変化による特性変動も抑えることができる。
　テーパ状光導波路は図９４（ｃ）に示したマルチモード干渉器型光カプラ１０９０に設けることもできる。
第一実施例の補足
　再び図１を参照して、本発明の第一実施例について補足する。図１においては、ｎ個の半導体光増幅素子と第一の光カプラ（光カプラ３）と第二の光カプラ（光カプラ１３）から成り立っており、第ｊ番目の半導体光増幅素子について、光カプラ３から半導体光増幅素子までの光導波路長（入力側光路長）をＬＩｊ、半導体光増幅素子から光カプラ１３までの導波路長（出力側光路長）をＬＯｊ、半導体光増幅素子の光路長ＬＡｊとした時に、ＬＩｊの一部または全部の長さが互いに異なり、かつ、以下の数式（１）を満たしていることは既に述べた。
　ＬＩｊ＋Ｌｏｊ＋ＬＡｊ＝Ｋ　　　　　　　　　　（１）
　ただし、数式（１）において、１≦ｊ≦ｎであり、Ｋは定数である。また、ＬＩｊ、Ｌｏｊ、ＬＡｊ、Ｋは屈折率を考慮した実効的な光路長である。なお、ｊ＝１となる半導体光増幅素子は第二の光カプラ光カプラ１３と最も短い光導波路で結ばれている素子であり、以下、ｊが大きくなるのに伴い、光カプラ１３と接続される光導波路が長くなるように順番が付けられている。
　上記の説明において、光カプラ３の基点は光導波路２とマルチモード干渉器１６との境界面である。同様に光カプラ１３の基点は光導波路１４とマルチモード干渉器１６との境界面である。この基点を基準として、光カプラ３から半導体光増幅素子までの光導波路長、及び、半導体光増幅素子から光カプラ１３までの導波路長が規定されるものとする。
　なお、この発明は特許請求の範囲の記載に基づいて決定されるものであり、実施例の具体的な構成、課題、および効果には限定されない。この発明は上述の実施例に限定されるものではなくその趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
１…入力光信号、２…光導波路、３…光カプラ、４、５、６…光導波路、７、８、９…半導体光増幅素子、１０、１１、１２…光導波路、１３…光カプラ、１４…光導波路、１５…出力光信号、１６…マルチモード干渉器、１７…半導体基板、１８、１９…低反射率コートが施された端面、２２、２３、２４…光導波路、２５…光カプラ、２６、２７…適度な反射率を有する端面、３１…ＩｎＰ基板、３２…ｐ－ＩｎＰ電流ブロック層、３３…ｎ－ＩｎＰ電流ブロック層、３４…ｐ－ＩｎＰクラッド層、３５…ｐ－ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、３６…Ａｕ合金系電極、３７…Ａｕ合金系電極、３９…活性層、４０…ｎ－ＩｎＰクラッド層、４１アンドープＩｎＰクラッド層、４２…アンドープＩｎＧａＡｓＰコア層、４３…アンドープＩｎＰクラッド層、４４…ＳｉＯ２系パッシベーション層、４５…導波領域、５０…光カプラ、５１、５２、５３…光導波路、５４、５５、５６…異なる波長の出力光、６０…適度な反射率を有する端面、７０…半導体基板、７２、７３…半導体光増幅素子、７１…非対称光カプラ（モードスプリッター）、７２、７３…半導体光増幅素子、７４…光導波路、７５、７６…適度な反射率を有する端面、７７、７８、７９…出力光、８１…半導体光増幅素子、７１…非対称光カプラ（モードスプリッター）、８２、８３…光導波路、８４、８５、８６、８７、８８、８９…出力光、９０…端面、９１…出力光、９２…光導波路、９３…光カプラ、９４、９５、９６…光導波路、９７、９８、９９…半導体光増幅素子、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８…半導体光増幅素子、電極パッド…１０９、１１０…レーザ発振器、１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、１１７、１１８…光導波路、１２０…光カプラ、１２１、１２２、１２３…光導波路、１２５…光カプラ、光導波路…１２６、１３０…出力光、１３１…波長制御電極部、１３２…導波路マッハツェンダ型干渉器、１３３…受光素子、電極パッド…１３４、１３５…光カプラ、１４０…導波路加熱電極、１４１、１４２…電極パッド、１５０…ヒートシンク、１５１、１５２、１５３、１５４…電極パッド、１５５…溝、１５６…サーミスタ、１６０…屈折率制御光導波路、１６１…ｎ－ＩｎＰクラッド層、１６２…アンドープコア層、１６３…ｐ－ＩｎＰクラッド層、１６４…電極、１７１、１７２…半導体光増幅素子、１７３…光カプラ、１７４…低反射率コートが施された端面、１７５…出力光、１７６…出力光、１８１、１８２、１８３、１８４…半導体光増幅素子、１８５、１８６…光カプラ、２００…半導体基板、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８…半導体光増幅素子、２０９…適度な反射率を有する端面、２１０…鋸歯状反射面、２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７、２１８…光導波路、２２０…光カプラ、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８、２３０…光導波路、２３１…半導体光増幅素子、２３２…光導波路、２４０…出力光、２４１…レンズ、２４２…ファイバブラッググレーティング、２５０…半導体基板上２５１…アレイ型半導体光増幅器、２５２、２５３…反射型アレイ状導波路回折格子、２５４…非対称光カプラ、２５５…疎結合型光カプラ、２５６…半導体光増幅素子、２５７、２５８…出力光、２６１…低反射率コートが施された端面、２６０…適度な反射率を有する端面、２６２、２６３…波長制御電極部、２８０…マッハツェンダ型利得等価フィルタ、３０１…エルビウムドープ光ファイバ、３０２、３０３…光アイソレータ、３０４…波長多重型結合器、３０５…励起光源、３０６…光信号、３０９…励起光、３２１…伝送光ファイバ、３２２…光サーキュレータ、３２３…励起光源、３２４…信号光、３２５…励起光、３３１、３３２、３３３…レーザ発振器、３３４…偏光カプラ、３４１…励起光源、３４２…波長多重光カプラ、３４３…光非線形媒体、３４４…波長フィルタ３４５…信号光、３４６…励起光、３４７…波長変換された信号光（アイドラ光）、３５１、３５２、３５３…レーザ発振器、３５４…偏光カプラ。３６０…レーザ発振器、３６１、３６２、３６３、３６４、３６５、３６６、３６７、３６８…半導体光増幅素子、３６９…光集積回路、３７０…基板（ＩｎＰ基板）、３７１…高反射率コート（反射率：９０％）が施された端面、３７２…低反射率コート（反射率４％）が施された端面、３７３…レンズ、３７４…石英系単一横モード光ファイバ、３７５…ファイバーブラッグ回折格子、３７６…ツリー状光カプラ、３７７…半導体ベースの光導波路、３７８…共通ポート、３７９…ヒートシンク、３８０…レーザ発振器、３８１…単一横モード光ファイバ、３８２…分布帰還型反射器、３８３…レンズ、３８４…光アイソレータ、３８５…レンズ、３９０…光集積回路、４００…レーザ発振器、４０１…非対称ツリー状光カプラ、４０２…非対称型の三端子光分岐路、４０３…共通ポート、４０４…第一の光導波路、４０５…第二の光導波路、４０６…反射手段、４０７…入力光、４０８…出力光４１０、第一の共通ポート、４１４…入力光、４１１…第一の光導波路４１２…第二の光導波路、４１３…第二の共通ポート、４２０…非対称ツリー状光カプラ４０１の構成例、４２１、４２２、４２３、４２４…非対称三端子光分岐路、４２５、４２６、４２７…対称型三端子光分岐路、４３０…非対称ツリー状光カプラ４０１の構成例、４３１、４３２、４３３…非対称型三端子光分岐路、４４０…非対称ツリー状光カプラ４０１の構成例、４４１…分岐路の光路長は対称的で分岐比率は２：１の三端子光分岐路、４５０…多段型マッハツェンダ型干渉器、４５１…一段目のマッハツェンダ干渉器、４５２…二段目のマッハツェンダ干渉器、４５３…三段目のマッハツェンダ干渉器、４４１…一段目のマッハツェンダ干渉器の波長選択特性、４５５…三段目のマッハツェンダ干渉器の波長選択特性、４５６…二段目のマッハツェンダ干渉器の波長選択特性、４５７…入力光、４５８…出力光、４６０…光集積回路、４６１、４６２、４６３、４６４…半導体光増幅素子、４６５…ツリー状光カプラ、４６６…高反射率コート（反射率９８％）を施した端面、４６７…低反射率コート（反射率４％）を施した端面、４６８…基板、４６９…アレイ状導波路回折格子、４７１、４７２…シリンドリカルレンズ、４７３…単一モード光ファイバ、４７４…ヒートシンク、４７５…ファイバーブラッグ回折格子、４７６…シリンドリカルレンズ、４７７…光アイソレータ、４７８…レンズ、４７９…共通ポート、４８０…光集積回路、４８１、４８２…共通ポート（光導波路）、４８３…光分岐路、４８４…マルチモード干渉器、４８５…非対称光カプラ（モードスプリッター）、４８６…共通光導波路５００…光集積回路、５０１…基板、５０２…端面、５０３…端面、５０５、５０６、５０７、５０８…光集積回路４６０と同様の構造の光集積回路要素、５０９…出力光、５１０…出力光、５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６、５１７…三端子光分岐路、５２０…光集積回路、５２１、５２２、５２３、５２４…光集積回路４８０と同様の構造の光集積回路要素、５３０…光集積回路、５３１、５３２…三端子光分岐路、５４０…光集積回路、５５０…光集積回路、５５１…ジグザグ状の光導波路、５５２ａ、５５２ｂ、５５２ｃ、５５２ｄ、５５３ａ、５５３ｂ、５５３ｃ、５５３ｄ、５５３ｅ…半導体光増幅素子、５５４、５５５…分離した位相同期レーザアレイ、５６０…光集積回路、５６１、５６２、５６３、５６４…半導体光増幅素子、５６６…マルチモード干渉器型光カプラ、５６７…共通光導波路、５６８…マルチモード干渉器型光カプラ、５７０…光集積回路、５８０…光集積回路、５８１…ツリー状光カプラ４６５と同様の構造を有する光集積回路要素、５８２…三端子光分岐路、５８３…レーザ出射口アレイ、５８４…光出力端子、５８５…四端子光分岐路、５９１…光導波路、５９２…基板に対して４５°の角度を有する反射鏡、５９４…円形状開口部、５９５…低反射率コート、５９６…レーザ光、５９７…出力光、５９８…ヒートシンク、５９９…エッチングによって形成した開口部、６００…光集積回路、６０１…光集積回路要素、６０２、６０３…リング状光導波路回路、６０４…光導波路、６０５…四端子光分岐路、６０８…レンズ、６０９…単一モード光ファイバ、６１０…コア、６１１、６１２、６１３、６１４…半導体光増幅素子、６１５…ツリー状光カプラ、６１６…端部、６１７…端面、６１８…反射されるレーザ光、６２０…レーザ発振器、６２１…基板、６２２…水平共振器型面発光レーザ、上部電極…６２３、６２４…上部クラッド層、６２５…活性層、６２６…下部クラッド層、６２７…半導体多層膜ブラッグ回折格子、６２８…４５°傾斜端面、６２９…垂直端面、６３０…裏面電極、６３１…裏面電極のスリット状開口部、６３１ａ、６３１ｂ…千鳥状のスリット状開口部、６３２…レーザ光、６３３…レーザ光、６３４…出力光、６３５…低反射率コート、６３６…第一の半導体層、６３７…第二の半導体層、６３８…ブロック、６４０…レーザ発振器、６５０…水平共振器型面発光レーザ、６５１…ブラッグ回折格子、６６０…水平共振器型面発光レーザ、６６１…４５°傾斜端面、６６２…スリット状開口部、６６３…低反射率コート、６６４…傾斜端面、６６５…レーザ光、６６６…出力光、６６７、６６８…半導体多層膜ブラッグ回折格子、６８０…レーザ発振器、７００…光集積回路、７０１、７０２…シリンドリカルレンズ、７０３…マルチモード光ファイバ、７０４…ヒートシンク、７０５、７０６、７０７、７０８…出力光、７１１…シリンドリカルレンズ、７１２…レンズ、７１５、７１６、７１７、７１８…出力光、７２０…マイクロレンズアレイ、７２１…レンズ、７２２…マルチモード光ファイバ、７２３…コア、７２４…ヒートシンク、７２６…マイクロレンズ、７３０…光集積回路、７３１…光集積回路、７３２…光集積回路、７４０…ファイバレーザ、７４１…イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ、７４２…シングルモード励起光源、７４３…高反射率ファイバブラッグ回折格子、７４４…低反射率ファイバブラッグ回折格子、７４５…レーザ光、７４６…コンバイナ、７４７…励起光、７５０…ファイバレーザ、７５１…ダブルグラッド型イッテルビウム（Ｙｂ）ドープ光ファイバ、７５２…（ラージモードエリア型）コア、７５３…第一クラッド層、７５４…第二クラッド層、７６０…固体レーザ発振器、７６１固体レーザロッド、７６２、７６３…反射鏡、７６４…励起光結合レンズ、７６５…励起光源、７６６…出力光、７６７…レーザ光、７７０…固体レーザ発振器、７７１…励起光源、７７２…励起光、８００…レーザ発振器、８１０…レーザ発振器、８１１…光集積回路、８１２…共通ポート、８１３…傾斜端面、８２０…レーザ発振器、８２１…半導体基板、８２２…能動型マルチモード干渉器型光カプラ、８２３…共通光導波路、８２４…分岐光導波路、及び、８２５…鋸歯状反射面、８３０…レーザ発振器、８３１…ハイブリッド型マルチモード干渉型光カプラ、８３２…受動領域、８３３…能動領域、８４０…マルチモード干渉器型光カプラ、８４１…能動型（光増幅型）マルチモード干渉器、８４２…共通光導波路、８４３…テーパ状光導波路、８４４…分岐光導波路、８４５…テーパ状光導波路、８５０…ハイブリッド型マルチモード干渉器型光カプラ、８５２…能動領域（光増幅領域）、８５３…受動領域、８６０…レーザ発振器、８６１…基板、８６２…能動型（光増幅型）マルチモード干渉器、８６３…共通光導波路、８６４…アレイ状導波路、８６５
…端面、８６６…端面、８６７…出力光、８６８…出力光、８７０…レーザ発振器、８７１…マルチモード干渉器、８７２…能動領域（光増幅領域）、８７３…受動領域、８８０…レーザ発振器、８８１…熱流、８８２、８８３…無秩序化領域、８８３、８８４…電流阻止領域、８８５…レーザアレイ、８８６…ブロードエリアレーザ、８８７…シングルモードレーザ、８９０…レーザ発振器、８９１…量子井戸層、８９２…離閉じ込めヘテロ構造層、８９３、８９４…量子井戸層欠損領域、８９５、８９６…電流阻止領域、８９７…マスク、９００…レーザ発振器、９０１…ＧａＡs層、９０２…ＡｌＧａＡｓ層、９０３…開口部、９１０…レーザ発振器、９１１…光集積回路、９１２…ＤＦＢレーザ、９２０…光増幅器、９２１…光集積回路、９２２、９２３…端面、９２４…入力側光ファイバ、９２５…入力側結合レンズ、９３０…レーザ発振器、９３１、９３２、９３３、９３４…レーザ光、９３５…レーザ出力光、９４０…レーザ発振器、９４１…光集積回路、９４２…共通ポート、９４３…４５°傾斜端面、９５０レーザ発振器、９５１、９５２…波長制御電極、９６０…レーザ発振器、９６１、９６２、９６３、９６４、９６５、９６４、９６５、９６７、９６８…光導波路、９７０…鋸歯状反射面、９７１…波長制御電極、９８０…レーザ発振器、９８１、９８２、９３２…光導波路、９９０…光集積回路、９９１…端部、９９２…光導波路、９９３…端面、１０００…レーザ発振器、１００１、１００２…受動型光導波路、１０１０…レーザ発振器、１０１１、１０１２…埋め込み層、１０２０…レーザ発振器、１０２１、１０２２…ウインドー領域、１０３０…レーザ発振器、１０３１、１０３１ａ、１０３１ｂ。１０３１ｃ…１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ、１０３２…連結光導波路、１０３３…分岐光導波路、１０４０…レーザ発振器、１０４１…位相調整光導波路、１０４２…共通光導波路、１０４３…ウインドー領域、１０４４…ウインドー領域、１０４５、１０４６…１×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ１０３１の列、１０５０…レーザ発振器、１０５１…２×２の能動型マルチモード干渉器型光カプラ、１０５２…分岐光導波路、１０６０…光カプラ、１０６１…マルチモード干渉器型光カプラ、１０６２…共通光導波路、１０６３…連結光導波路、１０６４…１×２光分岐路（Ｙ字型光分岐路）、１０６５…分岐光導波路、１０６６…方向性結合器、１０７０…光カプラ、１０７１…ツリー状光カプラ、１０７２…アレイ状導波路、１０７３…共通光導波路、１０７４…光増幅素子、１０８０…マルチモード干渉器型光カプラ、１０８１…基板、１０８２…能動型のマルチモード干渉器、１０８３…共通光導波路、１０８４、１０８５…端面、１０８６…出力光、１０８７…透過型の１×１マルチモード干渉器型光カプラ、１０８８…入力光、１０８９…出力光、１０９０…マルチモード干渉器型光カプラ、１０９１、１０９２…分岐導波路、１１００…マルチモード干渉器型光カプラ、１１０１…テーパ状光導波路。

Claims (174)

  1. 　ｎ個の光増幅素子、第一の光カプラ、及び、第二の光カプラを備え、各光増幅素子は第一の光カプラ及び第二の光カプラと光導波路を介して接続された光増幅器において、
    　第ｊ番目の光増幅素子の光増幅素子の実効光路長をＬＡｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第一の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＩｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第二の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＯｊとした時に、
    　ＬＩｊの一部、または、全部の長さが互いに異なり、かつ、以下の数式を満たしていることを特徴とする光増幅器。
    　ＬＩｊ＋ＬＯｊ＋ＬＡｊ＝Ｋ
    　ただし、１≦ｊ≦ｎであり、ｎ≧２、かつ、Ｋは定数である。
  2. 　請求項１の光増幅器と第一の反射集団及び第二反射手段を備え、第一の光カプラと第一の反射手段を光学的に接続し、また、第二の光カプラと第二の反射手段を光学的に接続したことを特徴とするレーザ発振器。
  3. 　複数の光増幅素子、第一の光カプラ、及び、第二の光カプラを備え、各光増幅素子は第一の光カプラ及び第二の光カプラと光導波路を介して接続された光増幅器において、
    　第一の光カプラと最も短い距離の光導波路で接続されている光増幅素子をｊ＝１番目とし、以下、ｊが大きくなるのに伴い光カプラ３と接続される光導波路が長くなるように光増幅素子に順番が付けられ、
    　第ｊ番目の光増幅素子の光増幅素子の実効光路長をＬＡｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第一の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＩｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第二の光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＯｊとした時に、
    　以下の数式を満たしていることを特徴とする光増幅器。
    　ＬＩｊ＋１＋ＬＯｊ＋１＋ＬＡｊ＋１＝ＬＩｊ＋ＬＯｊ＋ＬＡｊ＋Ｃ
    　但し、１≦ｊ≦ｎ、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。
  4. 　請求項３の光増幅器と第一の反射手段団及び第二の反射手段を備え、第一の光カプラと第一の反射手段を光学的に接続し、また、第二の光カプラと第二の反射手段を光学的に接続したことを特徴とするレーザ発振器。
  5. 　請求項３の光増幅器において、第二の光カプラは前記光増幅素子と接続される側とは反対側に複数の分岐路を備えていることを特徴とする光増幅器。
  6. 　請求項５の光増幅器と第一の反射手段及び第二の反射手段を備え、第一の光カプラと第一の反射手段を光学的に接続し、また、第二の光カプラからの前記した複数の分岐路と第二の反射手段を光学的に接続したことを特徴とするレーザ発振器。
  7. 　ｎ個の光増幅素子、一つの光カプラ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　光カプラと最も短い距離の光導波路で接続されている光増幅素子をｊ＝１番目とし、以下、ｊが大きくなるのに伴い光カプラ３と接続される光導波路が長くなるように光増幅素子に順番が付けられ、
    　第ｊ番目の光増幅素子の光増幅素子の実効光路長をＬＡｊ、第ｊ番目の光増幅素子と第光カプラを接続する光導波路の実効光路長をＬＩｊとした時に、以下の数式を満たしていることを特徴とするレーザ発振器。
    　Ｌｉｊ＋１＋ＬＡｊ＋１＝ＬＩｊ＋ＬＡｊ＋Ｃ
    　ただし、１≦ｊ≦ｎ、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。
  8. 　第一の光増幅素子、第二の光増幅素子、モードスプリッター、ひとつの光導波路、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　モードスプリッターは第一の光増幅素子と第二の光増幅素子とはそれぞれ異なる偏光方向の光と結合し、また、光導波路とは双方の偏光方向の光と結合し、
    　第一の光増幅素子は第一の反射手段と結合し、
    　第二の光増幅素子は第二の反射手段と結合し、
    　光導波路は第三の反射手段と結合し、
    　異なる偏光方向の光を同時に発振することを特徴とするレーザ発振器。
  9. 　第一の光導波路、第二の光導波路、モードスプリッター、ひとつの光増幅素子、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　モードスプリッターは第一の光導波路と第二の光導波路とはそれぞれ異なる偏光方向の光と結合し、また、光増幅素子とは双方の偏光方向の光と結合し、
    　第一の光増幅素子とは第一の反射手段と結合し、
    　第二の光増幅素子は第二の反射手段と結合し、
    　光導波路は第三の反射手段と結合し、
    　異なる偏光方向の光を同時に発振することを特徴とするレーザ発振器。
  10. 　第一の光増幅素子、第二の光増幅素子、第三の光増幅素子、モードスプリッター、第一の反射手段、及び第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　モードスプリッターは第一の光増幅素子と第二の光増幅素子とはそれぞれ異なる偏光方向の光と結合し、また、第三の光増幅素子とは双方の偏光方向の光と結合し、
    　第一の光増幅素子第一の反射手段と結合し、
    　第二の光増幅素子第二の反射手段と結合し
    　第三の光増幅素子は第三の反射手段と結合し、
    　異なる偏光方向の光を同時に発振することを特徴とするレーザ発振器。
  11. 　異なる偏光方向の光を同時に発振すべく構築された半導体レーザ発振器において、
    　活性層に伸長歪を有する歪量子井戸構造を有することを特徴とする半導体レーザ発振器。
  12. 　第一の光増幅素子、ｎ個の異なる長さの光導波路の光導波路、第一の光カプラ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段から成るレーザ発振器において、
    　第一の光カプラと第一の反射手段はｎ個の異なる長さの光導波路を介して接続され、
    　第一の光カプラと第二の反射手段は第一の光増幅素子を介して接続され、
    　第一の光カプラと最も短い距離で接続されている光導波路をｊ＝１番目とし、以下、ｊが大きくなるのに伴い第一の光カプラと接続される光導波路が長くなるように光導波路に順番が付けられ、
    　第ｊ番目の光導波路について、第一の光カプラから第一の反射手段までの実効光路長をＬＫｊとした時に、以下の数式を満たしていることを特徴とするレーザ発振器。
    　ＬＫｊ＋１＝ＬＫｊ＋Ｃ
    　ただし、１≦ｊ≦ｎで、ｎ≧２、かつ、Ｃは定数である。
  13. 　請求項７のレーザ発振器において、前記光カプラと前記光増幅素子とを接続するそれぞれの光導波路上に、それぞれ異なる長さの光路長可変手段が設けられていることを特徴とするレーザ発振器。
  14. 　請求項１２のレーザ発振器において、前記光カプラと第一の反射手段とを接続するそれぞれの光導波路上に、それぞれ異なる長さの光路長可変手段が設けられていることを特徴とするレーザ発振器。
  15. 　請求項１２のレーザ発振器において、
    　さらに第二の光カプラと第二の光増幅素子を備え、
    　第二の光カプラによってレーザ発振光の一部が第二の光増幅素子に導かれ、
    　第二の光増幅素子によって増幅されたレーザ発振光が外部に出力されることを特徴とするレーザ発振器。
  16. 　請求項１２のレーザ発振器において、
    　さらに第二の光カプラと光増幅器を備え、
    　この光増幅器が請求項１に記載の光増幅器であり
    　第二の光カプラによってレーザ発振光の一部が光増幅器に導かれ、
    　光増幅器によって増幅されたレーザ発振光が外部に出力されることを特徴とするレーザ発振器。
  17. 　共振器中にアレイ状導波路回折格子と光増幅素子を備えたレーザ発振器において、
    　アレイ状導波路回折格子を形成する個々の光導波路上にそれぞれ異なる長さの加熱電極が備えられており、これらの異なる長さの加熱電極が一筆書き形状となるように形成されていることを特徴とするレーザ発振器。
  18. 　一つの光カプラ、複数の光増幅素子、反射手段、及び、ひとつの鋸歯状反射面を備えたレーザ発振器において、
    　光カプラと反射手段が接続され、
    　光カプラと鋸歯状反射面が複数の光増幅素子を介して接続されることによって共振器を形成していることを特徴とするレーザ発振器。
  19. 　一つの光カプラ、ひとつの光増幅素子、複数の光導波路、反射手段、及び、ひとつの鋸歯状反射面を備えたレーザ発振器において、
    　光カプラと反射手段が光増幅素子を介して接続され、
    　光カプラと鋸歯状反射面が複数の光導波路を介して接続されることによって共振器を形成していることを特徴とするレーザ発振器。
  20. 　アレイ状導波路回折格子、複数の光増幅素子、マッハツェンダ型利得等価フィルタ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段からなるレーザ発振器において、
    　第一の反射手段と第二の反射集団の間に、複数の光増幅素子、アレイ状導波路回折格子、及び、マッハツェンダ型利得等価フィルタが設けられて共振器を形成していることを特徴するレーザ発振器。
  21. 　請求項２０のレーザ発振器において、
    　さらにモードスプリッターを備え、
    　モードスプリッターを共振器中に設けることによって、異なる偏光方向のレーザ光を同時発振することを特徴とするレーザ発振器。
  22. 　希土類ドープファイバ、励起光結合手段、及び、励起光源を備えた希土類ドープ光ファイバ増幅器において、
    　励起光源は、共振器中に複数の光増幅素子とアレイ状導波路回折格子を備えていることを特徴する土類ドープ光ファイバ増幅器。
  23. 　増幅媒体光ファイバ、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えたラマン光増幅器であって、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって増幅媒体光ファイバに結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方が、共振器中に複数の光増幅素子とアレイ状導波路回折格子を備えていることを特徴するラマン光増幅器。
  24. 　増幅媒体光ファイバ、励起光結合手段、及び、励起光源を備えたラマン光増幅器において、
    　励起光源は、共振器中に、複数の光増幅素子、アレイ状導波路回折格子、及び、モードスプリッターを備えていることを特徴とするラマン光増幅器。
  25. 　非線形光学媒体、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えた四光波混合波長変換器において、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって非線形光学媒体に結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方が、共振器中に複数の光増幅素子とアレイ状導波路回折格子を備えていることを特徴する四光波混合波長変換器。
  26. 　非線形光学媒体、励起光結合手段、及び、励起光源を備えた四光波混合波長変換器において、
    　励起光源は、共振器中に複数の光増幅素子、アレイ状導波路回折格子、及び、モードスプリッターを備えていることを特徴する四光波混合波長変換器。
  27. 　複数の半導体光増幅素子、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の半導体光増幅素子をツリー状光カプラによって光学的に結合して、ツリー状光カプラの共通ポートを経て第一の反射手段に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の光増幅器のポート側に第二反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　複数の半導体光増幅素子とひとつのツリー状光カプラは同一の基板上にモノリシックに形成され、これらの半導体光増幅素子はレーザ発振波長において単一横モードで動作し、ツリー状光カプラを構成する光導波路は半導体によって形成され、かつ、レーザ発振波長において単一横モードで動作し、
    　さらにレーザ発振波長において単一横モードで動作する石英系光ファイバを備え、この光ファイバはツリー状光カプラの共通ポートとレンズを介して結合され、
    　複数の半導体光増幅素子は位相同期した単一横モードのレーザ光を生成し、これらのレーザ光はツリー状光カプラによって合波された後、レンズ光学系によってモードフィールド径を変換された後、光ファイバへ出力されることを特徴とするレーザ発振器。
  28. 　請求項２７のレーザ発振器において、
    　さらにヒートシンクを備え、
    　前記基板の前記半導体光増幅素子と前記ツリー状光カプラが形成された面がこのヒートシンクに接触するように配置されていることを特徴とするレーザ発振器。
  29. 　請求項２７のレーザ発振器において、
    　前記光石英系ファイバ中に波長安定化手段を備えていることを特徴とするレーザ発振器。
  30. 　請求項２７のレーザ発振器において、
    　前記レンズ光学系がコリメート光学系を含んでいることを
    特徴とするレーザ発振器。
  31. 　複数の光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の光増幅器をツリー状光カプラによって光学的に結合して、ツリー状光カプラの共通ポートを経て第一の反射手段に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の光増幅器のポート側に第二反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　このツリー状光カプラは、共通ポートから分岐したふたつの分岐路の光路長さが異なる三端子光分岐路を少なくとも一つ備えていることを特徴とするレーザ発振器。
  32. 　複数の光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の光増幅器をツリー状光カプラによって光学的に結合して、ツリー状光カプラの共通ポートを経て第一の反射手段に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の光増幅器のポート側に第二反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　複数の光増幅器は位相同期した単一横モードのレーザ光を生成し、生成したレーザ光が第二反射手段側から取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  33. 　請求項３２のレーザ発振器において、
    　第一の反射手段の反射率が第二の反射手段の反射率より大きいことを特徴とするレーザ発振器。
  34. 　一次元にアレイ配置された複数の光増幅器が位相同期してレーザ発振するレーザ発振器と単一モード光ファイバの結合光学系において、
    　一次元にアレイ配置された複数の光増幅器は同位相のレーザ光を生成し、
    　アレイの配列方向にパワーを有する第一のシリンドリカルレンズとアレイの配列方向とは垂直方向にパワーを有する第二のシリンドリカルレンズを備え、
    　第一のシリンドリカルレンズは、一次元にアレイ配置された複数の光増幅器の光出射端面と単一モード光ファイバのコアに対してコリメート光学系を形成し、
    　第二のシリンドリカルレンズは、一次元にアレイ配置された複数の光増幅器の光出射端面と単一モード光ファイバのコアに対して光学的共役関係であることを特徴とするレーザ発振器。
  35. 　複数の光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の光増幅器をアレイ状導波路回折格子によって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを経て第一の反射手段に導き、アレイ状導波路回折格子と結合するポートとは反対の光増幅器のポート側に第二反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　複数の光増幅器は位相同期した単一横モードのレーザ光を生成し、生成したレーザ光が第二反射手段側から取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  36. 　請求項３５のレーザ発振器において、
    　第一の反射手段の反射率が第二の反射手段の反射率より高いことを特徴とするレーザ発振器。
  37. 　一次元にアレイ配置された複数の光増幅器が位相同期してレーザ発振するレーザ発振器と単一モード光ファイバの結合光学系において、
    　一次元にアレイ配置された複数の光増幅器は同位相のレーザ光を生成し、
    　アレイの配列方向に対して垂直方向にパワーを有するシリンドリカルレンズとひとつのレンズを備え、
    　シリンドリカルレンズは、一次元にアレイ配置された複数の光増幅器の光出射端面からの光を並行光に変えるコリメート光学系を形成し、
    　レンズは、平行光を単一モード光ファイバのコアに対して結像するコリメート光学系を形成することを特徴とするレーザ発振器。
  38. 　複数の光増幅器をツリー状光カプラによって束ねた光集積回路を一つの構成単位として、複数の構成単位を備えたレーザ発振器において、
    　受動型光導波路回路を備え、この受動型光導波路回路によって複数の構成単位が光学的に結合してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器。
  39. 　複数の光増幅素子をアレイ状導波路回折格子によって束ねて構成した光集積回路を一つの構成単位として、複数の構成単位を備えたレーザ発振器において、
    　受動型光導波路回路を備え、この受動型光導波路回路によって複数の構成単位が光学的に結合してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器。
  40. 　複数の光増幅器、マルチモード干渉器型光カプラ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備えた、位相同期発振するレーザ発振器において、
    　光増幅器の数は３であり、光増幅器が等間隔配置されていることを特徴とするレーザ発振器。
  41. 　複数の光増幅器、マルチモード干渉器型光カプラ、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備えた、位相同期発振するレーザ発振器において、
    　光増幅器の数は４以上であり、光増幅器の配置間隔が少なくとも二種類あることを特徴とするレーザ発振器。
  42. 　複数の光増幅素子を受動型光回路によって束ねて構成した光集積回路を一つの構成単位として、この構成単位を複数個備えたレーザ発振器において、
    　さらにリング状の受動型光導波路回路を備え、この受動型光導波路回路によって複数の構成単位が光学的に結合してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器。
  43. 　一つの基板上に複数の光増幅素子を受動型光回路によって束ねて構成した光集積回路を一つの構成単位として、この構成単位を複数個備え、また、受動型光導波路回路を備え、この受動型光導波路回路によって複数の構成単位が光学的に結合してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器において、
    　さらにレーザ光の方向変更手段を備え、レーザ光の方向変更手段によって基板の裏面側に向けてレーザ出力光を出射させることを特徴とするレーザ発振器。
  44. 　請求項４３のレーザ発振器において、
    　さらにヒートシンクを備え、前記基板の光増幅素子を形成した側をこのヒートシンクに接触させたことを特徴とするレーザ発振器。
  45. 　請求項４３のレーザ発振器において、
    　前記レーザ光の方向変更手段は前記基板に対して傾斜を有する反射鏡であることを特徴とするレーザ発振器。
  46. 　請求項４３のレーザ発振器において、
    　前記レーザ光の方向変更手段は回折格子であることを特徴とするレーザ発振器。
  47. 　請求項４３のレーザ発振器において、
    　前記基板裏面に設けた電極にレーザ光を透過させるための開口部を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  48. 　請求項４３のレーザ発振器において、
    　前記基板裏面に反射率低減手段を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  49. 　請求項４３のレーザ発振器において、
    　前記基板裏面にレーザ光取り出し用の開口部を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  50. 　複数の光増幅素子を受動型光回路によって束ねて構成した光集積回路を一つの構成単位として、この構成単位を複数個備えたレーザ発振器において、
    　さらに複数のリング状の受動型光導波路回路を備え、これらの受動型光導波路回路によって複数の構成単位が複数の経路を経て光学的に結合してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器。
  51. 　複数の光増幅素子を受動型光回路によって束ねて構成した光集積回路を一つの構成単位として、複数の構成単位を備えたレーザ発振器において、
    　光増幅素子に近接してエッチングによって形成した端面を備え、レーザ発振器のチップ面積が２５平方ｍｍより大きい時は基板の厚さを２００μｍ以上としたことを特徴とするレーザ発振器。
  52. 　複数の光増幅素子を受動型光回路によって束ねて構成した光集積回路を一つの構成単位として、複数の構成単位を備えたレーザ発振器において、
    　光増幅素子に近接してエッチングによって形成した端面を備え、レーザ発振器のチップ面積が１００平方ｍｍより大きい時は基板の厚さを３００μｍ以上としたことを特徴とするレーザ発振器。
  53. 　基板の表面に形成された水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　この基板は生成されるレーザ光の波長に対して透過性であり、
    　この水平共振器型面発光レーザの共振器は、第一の反射手段と第二の反射手段を備え、
    　さらに基板に対して傾斜した第三の反射手段を備え、
    　共振器中で生成されたレーザ光を、第三の反射手段によって基板側に向けて経路を変更させて、基板の裏面側からレーザ光を取り出すことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  54. 　請求項５３の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記基板裏面に反射率低減手段を設けたことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  55. 　請求項５３の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記基板は導電性基板であり、前記基板裏面に裏面電極を備え、
    　この裏面電極に開口部を特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  56. 　請求項５３の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　さらにヒートシンクを備え、このヒートシンクを基板表面側に接触させたことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  57. 　請求項５３の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　第二の反射手段が半導体多層膜ブラッグ回折格子であることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  58. 　請求項５３の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　第二の反射手段が前記水平共振器型面発光レーザのクラッド層中に設けられたブラッグ回折格子であることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  59. 　一つの基板上に複数の水平共振器型面発光レーザを備えた半導体レーザアレイにおいて、
    　これらの水平共振器型面発光レーザは請求項５５の水平共振器型面発光レーザであり、
    　前記開口部はスリット状であることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  60. 　請求項５９の半導体レーザアレイにおいて、
    　前記スリット状開口部が千鳥状に配置されていることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  61. 　基板の表面に形成された水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　この基板は生成されるレーザ光の波長に対して透過性であり、
    　この水平共振器型面発光レーザの共振器は、基板に対して傾斜した第一の反射手段、基板に対して傾斜した第二の反射手段、第一の半導体多層膜ブラッグ回折格子、及び、第二の半導体多層膜ブラッグ回折格子備え、
    　共振器中で生成されたレーザ光を、第一の反射手段と第二の反射手段によって基板側に向けて経路を変更させて、基板の裏面側からレーザ光を取り出すことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  62. 　ひとつの基板、複数の半導体光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備え、
    　複数の半導体光増幅器をアレイ状導波路回折格子によって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを経て第一の反射手段に導き、アレイ状導波路回折格子と結合するポートとは反対の半導体光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、第一と第二の反射手段によって形成された共振器によって、複数の半導体光増幅器が位相同期した単一横モードのレーザ光を生成するレーザ発振器において、
    　複数の半導体光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第二の反射手段、及び、第三の反射手段は基板の表面側に設けられ
    　第一の反射手段は基板の裏面側に形成された開口部に設けられ、
    　第三の反射手段は生成されたレーザ光の方向を基板側へと変更し、
    　生成されたレーザ光は基板の裏面側に形成された開口部を経て外部へ取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  63. 　ひとつの基板、複数の半導体光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備え、
    　複数の半導体光増幅器をツリー状光カプラによって光学的に結合して、ツリー状光カプラの共通ポートを経て第一の反射手段に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の半導体光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、第一と第二の反射手段によって形成された共振器によって、複数の半導体光増幅器が位相同期した単一横モードのレーザ光を生成するレーザ発振器において、
    　複数の半導体光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第二の反射手段、及び、第三の反射手段は基板の表面側に設けられ
    　第一の反射手段は基板の裏面側に形成された開口部に設けられ、
    　第三の反射手段は生成されたレーザ光の方向を基板側へと変更し、
    　生成されたレーザ光は基板の裏面側に形成された開口部を経て外部へ取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  64. 　ひとつの基板、複数の半導体光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備え、
    　複数の半導体光増幅器をアレイ状導波路回折格子によって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを経て第一の反射手段に導き、アレイ状導波路回折格子と結合するポートとは反対の半導体光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、第一と第二の反射手段によって形成された共振器によって、複数の半導体光増幅器が位相同期した単一横モードのレーザ光を生成するレーザ発振器において、
    　基板はレーザ光の波長に対して透過性であり、
    　複数の半導体光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段は基板の表面側に設けられ
    　第一の反射手段は半導体多層膜型ブラッグ反射器であり、
    　第三の反射手段は生成されたレーザ光の方向を基板側へと変更し、
    　生成されたレーザ光は基板の裏面側に形成された開口部を経て外部へ取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  65. 　ひとつの基板、複数の半導体光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備え、
    　複数の半導体光増幅器をツリー状光カプラによって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを経て第一の反射手段に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の半導体光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、第一と第二の反射手段によって形成された共振器によって、複数の半導体光増幅器が位相同期した単一横モードのレーザ光を生成するレーザ発振器において、
    　基板はレーザ光の波長に対して透過性であり、
    　複数の半導体光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段は基板の表面側に設けられ
    　第一の反射手段は半導体多層膜型ブラッグ反射器であり、
    　第三の反射手段は生成されたレーザ光の方向を基板側へと変更し、
    　生成されたレーザ光は基板の裏面側に形成された開口部を経て外部へ取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  66. 　ひとつの基板、複数の半導体光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備え、
    　複数の半導体光増幅器をアレイ状導波路回折格子によって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを経て第一の反射手段に導き、アレイ状導波路回折格子と結合するポートとは反対の半導体光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、第一と第二の反射手段によって形成された共振器によって、複数の半導体光増幅器が位相同期した単一横モードのレーザ光を生成するレーザ発振器において、
    　基板はレーザ光の波長に対して透過性であり、
    　複数の半導体光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段は基板の表面側に設けられ
    　第一の反射手段はアレイ状導波路回折格子を構成する光導波路中に設けられたブラッグ回折格子であり、
    　第三の反射手段は生成されたレーザ光の方向を基板側へと変更し、
    　生成されたレーザ光は基板の裏面側に形成された開口部を経て外部へ取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  67. 　ひとつの基板、複数の半導体光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段を備え、
    　複数の半導体光増幅器をツリー状光カプラによって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを経て第一の反射手段に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の半導体光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、第一と第二の反射手段によって形成された共振器によって、複数の半導体光増幅器が位相同期した単一横モードのレーザ光を生成するレーザ発振器において、
    　基板はレーザ光の波長に対して透過性であり、
    　複数の半導体光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、第三の反射手段は基板の表面側に設けられ
    　第一の反射手段はツリー状光カプラを構成する光導波路中に設けられたブラッグ回折格子であり、
    　第三の反射手段は生成されたレーザ光の方向を基板側へと変更し、
    　生成されたレーザ光は基板の裏面側に形成された開口部を経て外部へ取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  68. 　ひとつの基板上に複数の互いに独立した位相同期レーザアレイを備えたことを特徴とするレーザ発振器。
  69. 　請求項６８のレーザ発振器において、生成したレーザ光を前記基板に対して垂直方向に取り出すことを特徴とするレーザ発振器。
  70. 　請求項６８のレーザ発振器において、生成したレーザ光を前記基板に対して水平方向に取り出すことを特徴とするレーザ発振器。
  71. 　請求項７０のレーザ発振器とマルチモード光ファイバの結合光学系において、
    　前記基板に対して並行方向にパワーを有する第一のシリンドリカルレンズと前記基板に対して垂直方向にパワーを有する第二のシリンドリカルレンズを備え、
    　第一のシリンドリカルレンズは、一次元にアレイ配置された複数の光増幅器の光出射端面とマルチモードモード光ファイバのコアに対してコリメート光学系を形成し、
    　第二のシリンドリカルレンズは、一次元にアレイ配置された複数の光増幅器の光出射端面とマルチモードモード光ファイバのコアに対して光学的共役関係であることを特徴とする結合光学系。
  72. 　請求項７０のレーザ発振器とマルチモード光ファイバの結合光学系において、
    　前記基板に対して並行方向にパワーを有するシリンドリカルレンズと前記基板に対して垂直方向にパワーを有するレンズを備え、
    　シリンドリカルレンズは、一次元にアレイ配置された複数の光増幅器の光出射端面からの光を並行光に変えるコリメート光学系を形成し、
    　レンズは、平行光を単一モード光ファイバのコアに対して結像するコリメート光学系を形成することを特徴とするレーザ発振器。
  73. 　一つの基板上に互いに独立した複数の位相同期半導体レーザアレイを二次元配置し、位相同期半導体レーザアレイからの出力光を基板に対して垂直方向に取り出すレーザ発振器とマルチモード光ファイバの結合光学系において、
    　レーザ発振器とマルチモード光ファイバの間に、位相同期半導体レーザアレイと一対一対応するマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイを備え、
    　また、ひとつのレンズを備え、
    　マイクロレンズは位相同期半導体レーザアレイからの出力光を並行光に変換し、
    　レンズは並行光に変換された複数の出力光をマルチモード光ファイバのコアに結像することを特徴とする結合光学系。
  74. 　複数の光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の光増幅器をアレイ状導波路回折格子によって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを経て第一の反射手段に導き、アレイ状導波路回折格子と結合するポートとは反対の光増幅器のポート側に第二反射手段を備えたレーザ発振器において、
    　アレイ状導波路回折格子は複数の共通ポートを備え、
    　共通ポートごとに導波する波長が異なり
    　複数の光増幅器は、共通ポートごとに異なる波長の位相同期した単一横モードのレーザ光を生成し、生成した複数の波長のレーザ光が第二反射手段側から取り出されることを特徴とするレーザ発振器。
  75. 　請求項７４のレーザ発振器において、
    　さらに共通ポートごとに非対称光カプラを設け、
    　波長ごとに異なる偏光のレーザ光を生成することを特徴とするレーザ発振器。
  76. 　複数の光増幅器、ひとつのアレイ状導波路回折格子、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、非対称光カプラを備えたレーザ発振器において
    　複数の光増幅器をアレイ状導波路回折格子によって光学的に結合して、アレイ状導波路回折格子の共通ポートを非対称カプラによって分岐したふたつの光導波路を経て第一の反射手段に導き、アレイ状導波路回折格子と結合するポートとは反対の光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、
    　非対称カプラによって分岐したふたつの光導波路ごとに異なる偏光のレーザ光を生成し、生成することを特徴とするレーザ発振器。
  77. 　複数の光増幅器、ひとつのツリー状光カプラ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、非対称光カプラを備えたレーザ発振器において
    　複数の光増幅器をツリー状光カプラによって光学的に結合して、ツリー状光カプラの共通ポートを非対称カプラによって分岐したふたつの光導波路を経て第一の反射手段に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の光増幅器のポート側に第二反射手段を備え、
    　非対称カプラによって分岐したふたつの光導波路ごとに異なる偏光のレーザ光を生成し、生成することを特徴とするレーザ発振器。
  78. 　希土類ドープファイバ、励起光結合手段、及び、励起光源を備えた希土類ドープ光ファイバ増幅器において、
    　励起光源は、共振器中に複数の光増幅素子とツリー状光カプラを備えていることを特徴する土類ドープ光ファイバ増幅器。
  79. 　希土類ドープファイバ、励起光結合手段、及び、励起光源を備えた希土類ドープ光ファイバ増幅器において、
    　励起光源は、隣接した光増幅素子のみと光学的に結合する位相同期レーザを備えていることを特徴する土類ドープ光ファイバ増幅器。
  80. 　希土類ドープファイバ、励起光結合手段、及び、励起光源を備えた希土類ドープ光ファイバ増幅器において、
    　励起光源は、二次元配置された面発光レーザを備えていることを特徴する土類ドープ光ファイバ増幅器。
  81. 　増幅媒体光ファイバ、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えたラマン光増幅器であって、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって増幅媒体光ファイバに結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方が、共振器中に複数の光増幅素子とツリー状光カプラを備えていることを特徴するラマン光増幅器。
  82. 　増幅媒体光ファイバ、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えたラマン光増幅器であって、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって増幅媒体光ファイバに結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方が、隣接した光増幅素子のみと光学的に結合する位相同期レーザを備えていることを特徴するラマン光増幅器。
  83. 　増幅媒体光ファイバ、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えたラマン光増幅器であって、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって増幅媒体光ファイバに結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方の励起光源が、二次元配置された面発光レーザを備えていることを特徴するラマン光増幅器。
  84. 　非線形光学媒体、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えた四光波混合波長変換器において、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって非線形光学媒体に結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方の励起光源が、共振器中に複数の光増幅素子とツリー状光カプラを備えていることを特徴する四光波混合波長変換器。
  85. 　非線形光学媒体、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えた四光波混合波長変換器において、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって非線形光学媒体に結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方の励起光源が、隣接した光増幅素子のみと光学的に結合する位相同期レーザを備えていることを特徴する四光波混合波長変換器。
  86. 　非線形光学媒体、励起光結合手段、第一の励起光源、第二の励起光源及び、偏光カプラを備えた四光波混合波長変換器において、
    　第一の励起光源と第二の励起光源は偏光カプラによって結合された後、励起光結合手段によって非線形光学媒体に結合され、
    　第一の励起光源と第二の励起光源の少なくとも一方の励起光源が、二次元配置された面発光レーザを備えていることを特徴する四光波混合波長変換器
  87. 　希土類ドープ光ファイバ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、励起光源からなるファイバレーザ発振器において、
    　励起光源は、共振器中に複数の光増幅素子とアレイ状導波路回折格子を備えていることを特徴するファイバレーザ発振器。
  88. 　希土類ドープ光ファイバ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、励起光源からなるファイバレーザ発振器において、
    　励起光源は、共振器中に複数の光増幅素子とツリー状光カプラを備えていることを特徴するファイバレーザ発振器。
  89. 　希土類ドープ光ファイバ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、励起光源からなるファイバレーザ発振器において、
    　励起光源は、隣接した光増幅素子のみと光学的に結合する位相同期レーザであることを特徴するファイバレーザ発振器。
  90. 　希土類ドープ光ファイバ、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、励起光源からなるファイバレーザ発振器において、
    　励起光源は、二次元配置された面発光レーザであることを特徴する特徴するファイバレーザ発振器。
  91. 　固体レーザ媒体、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、励起光源からなる固体レーザ発振器において、
    　励起光源は、二次元配置された面発光レーザであることを特徴する特徴する固体レーザ発振器。
  92. 　ひとつの基板の上に、複数の光増幅素子、ひとつの受動型共通光導波路、複数の光増幅素子を互いに結合してひとつの受動型共通光導波路に結合する光導波路回路を集積した光集積回路を備え、この光集積回路をヒートシンク上にジャンクションサイドダウンで実装したレーザ発振器において、
    　この光集積回路をヒートシンクより共通光導波路の長さより短い距離だけ張り出したことを特徴とするレーザ発振器。
  93. 　ひとつの基板の上に、複数の光増幅素子、ひとつの共通光導波路、複数の光増幅素子を互いに結合してひとつの共通光導波路に結合する光導波路回路を集積した光集積回路を備え、この光集積回路をヒートシンク上にジャンクションサイドダウンで実装したレーザ発振器において、
    　光集積回路はさらに共通光導波路の一端に傾斜端面を備え、この傾斜端面によって出力光を反射して、基板の光集積回路を形成されている面とは反対側の面から取り出し、かつ、この基板はヒートシンクの全ての端面の内側に位置するように設けられていることを特徴とするレーザ発振器。
  94. 　ひとつの基板の上に、少なくとも一つの共通導波路、Ｎ個の分岐を有するマルチモード干渉器型光カプラ、Ｎ個の分岐に対応する光導波路、及び、鋸歯状反射面から成るレーザ発振器であって、
    　このマルチモード干渉器型光カプラは光増幅機能を有することを特徴とすることを有するレーザ発振器。
  95. 　請求項９４のレーザ発振器において、
    　前記マルチモード干渉器型光カプラの共通導波路側の領域が一部、受動型光導波路で構築されていることを特徴とするレーザ発振器。
  96. 　少なくとも一つの共通導波路、Ｎ個の分岐を有し、かつ、光増幅機能を有するマルチモード干渉器型光カプラであって、
    　共通導波路とＮ個の分岐にテーパ状光導波路を設けたことを特徴とするマルチモード干渉器型光カプラ。
  97. 　請求項９６のマルチモード干渉器型光カプラにおいて、
    　前記マルチモード干渉器型光カプラの共通導波路側の領域が一部、受動型光導波路で構築されていることを特徴とするマルチモード干渉器型光カプラ。
  98. 　第一の反射手段、少なくとも一つの共通光導波路、Ｎ個の分岐を有する一つのマルチモード干渉器型光カプラ、Ｎ個の光導波路から成るアレイ状光導波路、第二の反射手段からなるレーザ発振器において、
    　このマルチモード干渉器型光カプラが光増幅機能を有することを特徴とするレーザ発振器。
  99. 　請求項９８のレーザ発振器において、
    　前記マルチモード干渉器型光カプラの共通導波路側の領域が一部、受動型光導波路で構築されていることを特徴とするマルチモード干渉器型光カプラ。
  100. 　請求項９８のレーザ発振器において、
    　前記マルチモード光干渉型カプラの共通導波路とＮ個の分岐にテーパ状光導波路を設けたことを特徴とするマルチモード干渉器型光カプラ。
  101. 　請求項９９のレーザ発振器において、
    　前記マルチモード光干渉型カプラの共通導波路とＮ個の分岐にテーパ状光導波路を設けたことを特徴とするマルチモード干渉器型光カプラ。
  102. 　第一の反射手段、少なくとも一つの共通光導波路、Ｎ個の分岐を有する一つのマルチモード干渉器型光カプラ、Ｎ個の光導波路から成るアレイ状光導波路、第二の反射手段からなるレーザ発振器において、
    　マルチモード干渉器型光カプラの共通光導波路側の側面が第一の反射手段に対して平行でないことを特徴するレーザ発振器。
  103. 　第一の反射手段、少なくとも一つの共通光導波路、Ｎ個の分岐を有する一つのマルチモード干渉器型光カプラ、Ｎ個の光導波路から成るアレイ状光導波路、第二の反射手段からなるレーザ発振器において、
    　共通光導波路側が曲線状であることを特徴するレーザ発振器。
  104. 　基板上に設けた、垂直端面、利得を有する光導波路、傾斜端面、多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　基板はＧａＡｓであり、利得を有する光導波路はＧａＡｓに格子整合するＩｎＧａＡｓＰの積層構造から成り、
    　さらにヒートシンクを備え、このヒートシンクに基板の利得を有する光導波路が形成された面が接するように実装され、
    　生成されたレーザ光は、基板の利得を有する光導波路が形成された面とは反対側の面から出射することを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  105. 　請求項１０４の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記利得を有する光導波路はＧａＡｓに格子整合しない層を含む歪量子井戸活性層を備えていることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  106. 　請求項１０４の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　生成されるレーザ光の波長は９００ｎｍから１１００ｎｍの範囲であることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  107. 　基板上に設けた、垂直端面、利得を有する光導波路、傾斜端面、多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　垂直端面の反射率が多層膜ブラッグ回折格子の反射率より高いことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  108. 　請求項１０７の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記利得を有する光導波路と前記傾斜端面の間にウインドー領域を設け、
    　前記利得を有する光導波路と前記垂直端面の間にはウインドー領域を設けないことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  109. 　基板上に設けた、垂直端面、利得を有する光導波路、傾斜端面、多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　基板はＧａＡｓであり、利得を有する光導波路はＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＡｓ系材料の積層膜から成り、
    　利得を有する光導波路の垂直端面近傍が量子井戸の無秩序化によって形成されたウインドー領域であり、
    　利得を有する光導波路の傾斜端面近傍が量子井戸の無秩序化によって形成されたウインドー領域であり、
    　さらにヒートシンクを備え、このヒートシンクに基板の利得を有する光導波路が形成された面が接するように実装され、
    　生成されたレーザ光は、基板の利得を有する光導波路が形成された面とは反対側の面から出射することを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  110. 　請求項１０９の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記垂直端面近傍のウインドー領域と前記傾斜端面近傍のウインドー領域に対応する位置に励起阻止層が設けられていることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  111. 　請求項１０９の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記利得を有する光導波路の活性層はＩｎＧａＡｓを含む歪量子井戸活性層を含むことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ
  112. 　請求項１０９の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　生成されるレーザ光の波長は９００ｎｍから１１００ｎｍの範囲であることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  113. 　基板上に設けた、垂直端面、利得を有する光導波路、傾斜端面、多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　利得を有する光導波路は横モードがマルチモードであり、
    　さらにヒートシンクを備え、このヒートシンクに基板の利得を有する光導波路が形成された面が接するように実装され、
    　生成されたレーザ光は、基板の利得を有する光導波路が形成された面とは反対側の面から出射することを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  114. 　基板上に設けた、垂直端面、利得を有する光導波路、傾斜端面、多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　基板はＧａＡｓであり、利得を有する光導波路はＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＡｓ系材料の積層膜から成り、
    　利得を有する光導波路の活性層はＧａＡｓから成る分離閉じ込め層とＩｎＧａＡｓ層を含む歪量子井戸から成り、
    　利得を有する光導波路の垂直端面近傍の活性層は歪量子井戸の欠損部から成るウインドー領域であり、
    　利得を有する光導波路の傾斜端面近傍の活性層は歪量子井戸の欠損部から成るウインドー領域であり、
    　さらにヒートシンクを備え、このヒートシンクに基板の利得を有する光導波路が形成された面が接するように実装され、
    　生成されたレーザ光は、基板の利得を有する光導波路が形成された面とは反対側の面から出射することを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  115. 　請求項１１４の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記垂直端面近傍のウインドー領域と前記傾斜端面近傍のウインドー領域に対応する位置に励起阻止層が設けられていることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  116. 　請求項１１４の水平共振器型面発光レーザの製造法であって、
    　下部クラッド層と活性層の成長、
    　活性層中の歪量子井戸層のエッチングによる除去、
    　分離閉じ込め層と上部クラッド層の再成長、
    　の各工程を順次実行することを特徴とする水平共振器型面発光レーザの製造法。
  117. 　基板上に設けた、垂直端面、利得を有する光導波路、傾斜端面、多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　基板はＡｌＧａＡｓであり、利得を有する光導波路はＧａＡｓに格子整合するＡｌＧａＡｓの積層構造から成り、
    　さらにヒートシンクを備え、このヒートシンクに基板の利得を有する光導波路が形成された面が接するように実装され、
    　生成されたレーザ光は、基板の利得を有する光導波路が形成された面とは反対側の面から出射することを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  118. 　請求項１１７の水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　前記基板はＧａＡｓ上にＡｌＧａＡｓを液相エピタキシャル法によって成長した後、ＧａＡｓを除去して製造されたものであることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  119. 　請求項９１の固体レーザ発振器において、
    　前記二次元配置された面発光レーザは、基板上に設けた、垂直端面、利得を有する光導波路、傾斜端面、多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザであって、
    　さらにヒートシンクを備え、このヒートシンクに基板の利得を有する光導波路が形成された面が接するように実装され、
    　前記励起光源と前記固体レーザ媒質の間に自由空間光学系が設けられていることを特徴とする固体レーザ。
  120. 　請求項１１９の固体レーザ発振器において、
    　前記自由空間光学系は、
    　直接照射、レンズ、反射鏡、ライトガイドの任意の組み合わせから成る光学系であることを特徴とする固体レーザ発振器。
  121. 　請求項１１９の固体レーザ発振器において、
    　前記水平共振器型面発光レーザの基板はＡｌＧａＡｓから成り、
    　前記固体レーザ媒質はＮｄを活性種とすることを特徴とする固体レーザ。
  122. 　固体レーザ媒体、第一の反射手段、第二の反射手段、及び、励起光源からなる固体レーザ発振器において、
    　励起光源は、アレイ化された位相同期レーザであることを特徴とする固体レーザ。
  123. 　請求項１２２において、
    　前記アレイ化された位相同期レーザは、一次元状に配列された位相同期レーザであることを特徴とする固体レーザ。
  124. 　請求項１２２において、
    　前記アレイ化された位相同期レーザは、二次元状に配列された位相同期レーザであることを特徴とする固体レーザ。
  125. 　請求項１２２において、
    　前記位相同期レーザは、アレイ状導波路回折格子を含む位相同期レーザあることを特徴とする固体レーザ。
  126. 　ひとつの半導体レーザ発振器、ひとつのツリー状光カプラ、複数の半導体光増幅素子、第一のシリンドリカルレンズ、第二シリンドリカルレンズ、単一モード光ファイバを備え、
    　半導体レーザ発振器からのレーザ光をツリー状カプラによって、複数の半導体光増幅素子に分配して増幅し、その出力を第一のシリンドリカルレンズと第二のシリンドリカルレンズを経て単一モード光ファイバに結合させることを特徴とするレーザ発振器。
  127. 　請求項１２６のレーザ発振器において、前記半導体レーザ発振器はＤＦＢレーザであることを特徴とするレーザ発振器。
  128. 　ひとつの半導体レーザ発振器、ひとつのツリー状光カプラ、複数の半導体光増幅素子、ひとつのシリンドリカルレンズ、ひとつのレンズ、単一モード光ファイバを備え、
    　半導体レーザ発振器からのレーザ光をツリー状カプラによって、複数の半導体光増幅素子に分配して増幅し、その出力をシリンドリカルレンズとレンズを経て単一モード光ファイバに結合させることを特徴とするレーザ発振器。
  129. 　請求項１２８のレーザ発振器において、
    　さらに光アイソレータを備え、
    　前記シリンドリカルレンズと前記レンズの間に光アイソレータを設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  130. 　第一の単一モード光ファイバ、レンズ、ひとつのツリー状光カプラ、複数の半導体光増幅素子、第一のシリンドリカルレンズ、第二のシリンドリカルレンズ、第二の単一モード光ファイバを備え、
    　第一の単一モード光ファイバからの入力光を、レンズを介してツリー状カプラに送り、ツリー状カプラはこの入力光を複数の半導体光増幅素子に分配して増幅させ、半導体光増幅素子からの増幅された出力光を第一のシリンドリカルレンズと第二のシリンドリカルレンズによって、第二の単一モード光ファイバへ結合させることを特徴とする光増幅器。
  131. 　請求項１３０の光増幅器において、ツリー状光カプラを構成する光導波路は光増幅機能を有していることを特徴とする光増幅器。
  132. 　第一の単一モード光ファイバ、第一のレンズ、ひとつのツリー状光カプラ、複数の半導体光増幅素子、ひとつのシリンドリカルレンズ、第二のレンズ、第二の単一モード光ファイバを備え、
    　第一の単一モード光ファイバからの入力光を、レンズを介してツリー状カプラに送り、ツリー状カプラはこの入力光を複数の半導体光増幅素子に分配して増幅させ、半導体光増幅素子からの増幅された出力光をシリンドリカルレンズと第二のレンズによって、第二の単一モード光ファイバへ結合させることを特徴とする光増幅器。
  133. 　請求項１３２のレーザ発振器において、
    　さらに光アイソレータを備え、
    　前記シリンドリカルレンズと第二のレンズの間に光アイソレータを設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  134. 　垂直端面、光増幅機能を有する光導波路、傾斜端面、ブラッグ回折格子から成る共振器を有する水平共振器型面発光レーザであって、
    　この水平共振器型面発光レーザが形成されている基板の裏面に電極を設け、
    　この電極に開口部を設け、
    　この開口部の共振器の長手方向の開口幅ｗが以下の式で規定されていることを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
    ｗ＝ｋｄθ／ｎ　　
    　ただし、ｋは係数、ｄは基板の厚さ、θは出力光レーザ光の全幅半値で規定された拡がり角（ラジアン）、そして、ｎは基板の屈折率であり、また、係数ｋの範囲は１≦ｋ≦４。
  135. 　垂直端面、光増幅機能を有する光導波路、傾斜端面、半導体多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する半導体レーザ発振器において、
    　この半導体レーザ発振器で生成したレーザ光を垂直端面側から取り出すことを特徴とする半導体レーザ発振器。
  136. 　請求項１３５の半導体レーザ発振器において、
    　さらに前記垂直端面には反射率を制御するコーティングが施されており、
    　前記半導体多層膜ブラッグ回折格子の反射率が前記垂直端面の反射率より高いことを特徴とする半導体レーザ発振器。
  137. 　請求項１３５の半導体レーザ発振器において、
    　半導体レーザ発振器を構成する材料がアルミニウムを含むＩＩＩ‐Ｖ族結晶系で構築されていることを特徴とする半導体レーザ発振器。
  138. 　請求項１３５の半導体レーザ発振器において、
    　前記垂直端面と前記傾斜端面の近傍にそれぞれウインドー領域を備えたことを特徴とする半導体レーザ発振器。
  139. 　請求項１３５の半導体レーザ発振器において、
    　前記垂直端面の近傍のみにウインドー領域を備えたことを特徴とする半導体レーザ発振器。
  140. 　半導体多層膜ブラッグ回折格子、傾斜端面、ひとつのツリー状光カプラ、複数の半導体光増幅素子、及び、ひとつの反射鏡を備え、
    　ツリー状光カプラによって複数の半導体光増幅素子を光学的に結合して、ツリー状光カプラの共通ポート、傾斜端面を経て、半導体多層膜ブラッグ回折格子に導き、ツリー状光カプラと結合するポートとは反対の半導体光増幅素子のポート側に反射鏡を設けたレーザ発振器であって、
    　半導体多層膜ブラッグ回折格子と反射鏡によって共振器が形成されており、
    　生成したレーザ光を反射鏡側から取り出すことを特徴とするレーザ発振器。
  141. 　請求項１７のレーザ発振器において、
    　前記光カプラと前記鋸歯状反射面を結ぶ複数の光導波路上に、それぞれ長さの異なる屈折率可変領域が備えられていることを特徴とするレーザ発振器。
  142. 　垂直端面、増幅機能を有する光導波路、傾斜端面、半導体多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　垂直端面と増幅機能を有する光導波路の間に受動型光導波路を設け、
    　傾斜端面と増幅機能を有する光導波路の間に受動型光導波路を設けたことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  143. 　垂直端面、増幅機能を有する光導波路、傾斜端面、半導体多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　半導体多層膜ブラッグ回折格子の反射率が垂直端面の端面の反射率より高く、
    　傾斜端面と増幅機能を有する光導波路の間に受動型光導波路を設けたことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  144. 　垂直端面、増幅機能を有する光導波路、傾斜端面、半導体多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　垂直端面と増幅機能を有する光導波路の間に埋め込み層から成るウインドー領域を設け、
    　傾斜端面と増幅機能を有する光導波路の間に受埋め込み層から成るウインドー領域を設けたことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  145. 　垂直端面、増幅機能を有する光導波路、傾斜端面、半導体多層膜ブラッグ回折格子からなる共振器を有する水平共振器型面発光レーザにおいて、
    　半導体多層膜ブラッグ回折格子の反射率が垂直端面の端面の反射率より高く、
    　垂直端面と増幅機能を有する光導波路の間にのみ、埋め込み層から成るウインドー領域を設けたことを特徴とする水平共振器型面発光レーザ。
  146. 　ひとつの基板上に、共通光導波路、マルチモード干渉器型光カプラ、アレイ状導波路が集積化され、基板の第一の端面と第二の端面によって共振器が形成されているレーザ発振器において、
    　共通光導波路、マルチモード干渉器型光カプラ、アレイ状導波路は全て、光増幅機能を有する光導波路であり、
    　第一の端面と共通光導波路の間にウインドー領域を設け、
    　第二の端面の反射率が第一の端面の反射率より高いことを特徴とするレーザ発振器。
  147. 　ひとつの基板上に、共通光導波路、マルチモード干渉器型光カプラ、アレイ状導波路が集積化され、基板の第一の端面と第二の端面によって共振器が形成されているレーザ発振器において、
    　共通光導波路、マルチモード干渉器型光カプラ、アレイ状導波路は全て、光増幅機能を有する光導波路であり、
    　第二の端面とアレイ状導波路の間にウインドー領域を設け、
    　第一の端面の反射率が第二の端面の反射率より高いことを特徴とするレーザ発振器。
  148. 　ひとつの基板上に、共通光導波路、マルチモード干渉器型光カプラ、アレイ状導波路が集積化され、基板の第一の端面と第二の端面によって共振器が形成されているレーザ発振器において、
    　共通光導波路、マルチモード干渉器型光カプラ、アレイ状導波路は光増幅機能を有する光導波路であり、
    　第一の端面と第二の端面の少なくとも一方の近傍にウインドー領域を設け、
    　このウインドー領域が量子井戸の無秩序化によって形成されていることを特徴とするレーザ発振器。
  149. 　ひとつの基板上に、第一の反射手段、ひとつの共通光導波路、４以上の分岐を有するツリー状光カプラ、複数の分岐光導波路、及び、第二の反射手段から成る共振器を備えたレーザ発振器であって、
    　このツリー状光カプラは少なくとも一つの光増幅機能を有する１×２マルチモード干渉器型光カプラを備えていることを特徴とするレーザ発振器。
  150. 　請求項１４９のレーザ発振器において、
    　全ての光導波路が光増幅機能を有することを特徴とするレーザ発振器。
  151. 　請求項１４９のレーザ発振器において、
    　共通光導波路と第一の反射手段の間の間にウインドー領域を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  152. 　請求項１４９のレーザ発振器において、
    　分岐光導波路と第二の反射手段の間にウインドー領域を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  153. 　請求項１４９のレーザ発振器において、
    　前記ツリー状光カプラは非対称型ツリー状光カプラであることを特徴とするレーザ発振器。
  154. 　ひとつの基板上に、複数の１×２マルチモード干渉器型光カプラをＮ個並べた第一の列、複数の１×２マルチモード干渉器型光カプラをＮ＋１個並べた第二の列、複数の連結光導波路、２つの位相調整光導波路、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の１×２マルチモード干渉器型光カプラは全て光増幅機能を有し、
    　第一の列に属する１×２マルチモード干渉器型光カプラと第二の列に属する１×２マルチモード干渉器型光カプラを、連結光導波路を介して相互接続し、
    　第二の列の両端の１×２マルチモード干渉器型光カプラの分岐路の一方を、位相調整光導波路を介して第一の反射手段に導き、
    　第一の反射手段と第二の反射手段が共振器を形成してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器。
  155. 　請求項１５４のレーザ発振器において、
    　形成された光導波路は全て光増幅機能を有することを特徴とするレーザ発振器
  156. 　請求項１５４のレーザ発振器において、
    　共通光導波路と第一の反射手段の間にウインドー領域を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  157. 　請求項１５４のレーザ発振器において、
    　分岐光導波路と第二の反射手段の間にウインドー領域を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
  158. 　ひとつの基板上に、複数の１×２マルチモード干渉器型光カプラをＮ個並べた第一の列、複数の２×２マルチモード干渉器型光カプラをＮ＋１個並べた第二の列、複数の連結光導波路、２つの位相調整光導波路、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の１×２マルチモード干渉器型光カプラは全て光増幅機能を有し、
    　複数の２×２マルチモード干渉器型光カプラは全て光増幅機能を有し、
    　第一の列に属する１×２マルチモード干渉器型光カプラと第二の列に属する２×２マルチモード干渉器型光カプラを、連結光導波路を介して相互接続し、
    　第二の列の両端の２×２マルチモード干渉器型光カプラの分岐路の一方を、位相調整光導波路を介して第一の反射手段に導き、
    　第一の反射手段と第二の反射手段が共振器を形成してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器。
  159. 　ひとつの基板上に、複数の２×２マルチモード干渉器型光カプラをＮ個並べた第一の列、複数の２×２マルチモード干渉器型光カプラをＮ＋１個並べた第二の列、複数の連結光導波路、２つの位相調整光導波路、第一の反射手段、及び、第二の反射手段を備え、
    　複数の２×２マルチモード干渉器型光カプラは全て光増幅機能を有し、
    　第一の列に属する２×２マルチモード干渉器型光カプラと第二の列に属する２×２マルチモード干渉器型光カプラを、連結光導波路を介して相互接続し、
    　第二の列の両端の２×２マルチモード干渉器型光カプラの分岐路の一方を、位相調整光導波路を介して第一の反射手段に導き、
    　第一の反射手段と第二の反射手段が共振器を形成してレーザ発振を生じることを特徴とするレーザ発振器。
  160. 一つの基板上に、光カプラと複数の光増幅機能を有する光導波路を集積して構成した光増幅器において、
    　この光カプラは、複数の分岐路を有するマルチモード干渉器型光カプラと複数の１×２光分岐路を備え、
    　マルチモード干渉器型光カプラの分岐路に１×２光分岐路を接続して分岐数を増加させることにより、１×２光分岐路を接続しない場合よりも、光増幅機能を有する光導波路の配列密度を上昇させたことを特徴とする光増幅器。
  161. 　請求項１６０の光増幅器において、
    　前記１×２光分岐路はＹ字型光分岐路であることを特徴とする光増幅器。
  162. 　請求項１６０の光増幅器において、
    　前記１×２光分岐路は方向性結合器であることを特徴とする光増幅器。
  163. 　請求項１６０の光増幅器において、
    　さらにアレイ状導波路を備えたことを特徴とする光増幅器。
  164. 　請求項１６０の光増幅器において、
    　前記マルチモード干渉器型光カプラは光増幅機能を有することを特徴とする光増幅器。
  165. 　一つの基板上に、光カプラ、アレイ状導波路、及び、複数の光増幅機能を有する光導波路を集積して構成した光増幅器において、
    　この光カプラは、複数の１×２光分岐路を組み合わせて構築したツリー状光カプラであ
    ことを特徴とする光増幅器。
  166. 　請求項１８のレーザ発振器において、
    　前記光カプラは複数の１×２光分岐路を組み合わせて構築したツリー状光カプラであ
    ことを特徴とするレーザ発振器。
  167. 　請求項１９のレーザ発振器において、
    　前記光カプラは複数の１×２光分岐路を組み合わせて構築したツリー状光カプラであ
    ことを特徴とするレーザ発振器。
  168. 　請求項１８のレーザ発振器において、
    　前記光カプラは光増幅の機能を有することを特徴とするレーザ発振器。
  169. 　請求項１９のレーザ発振器において、
    　前記光カプラは光増幅の機能を有することを特徴とするレーザ発振器。
  170. 　ひとつの光カプラ、反射手段、複数の光導波路、及び、ひとつの鋸歯状反射面を備えたレーザ発振器において、
    　この光カプラは光増幅機能を有することを特徴とするレーザ発振器。
  171. 　一つの基板上に、第一の反射手段、少なくともひとつの単一モード光導波路、光増幅機能を有するマルチモード干渉器、第二の反射手段を備えたレーザ発振器であって、
    　第一の反射手段の反射率が第二の反射手段の反射率より低く、
    　レーザ光出力を第一の反射集団側から取り出すことを特徴とするレーザ発振器。
  172. 　請求項１７１のレーザ発振器において、前記単一モード光導波路は受動型光導波路であることを特徴とするレーザ発振器。
  173. 　請求項１７１のレーザ発振器において、前記単一モード光導波路は光増幅機能を有する光導波路であることを特徴とするレーザ発振器。
  174. 　請求項１７１のレーザ発振器において、前記単一モード光導波路と前記マルチモード干渉器の間にテーパ状光導波路を設けたことを特徴とするレーザ発振器。
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