JP3303653B2 - Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same - Google Patents

Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same

Info

Publication number
JP3303653B2
JP3303653B2 JP04953496A JP4953496A JP3303653B2 JP 3303653 B2 JP3303653 B2 JP 3303653B2 JP 04953496 A JP04953496 A JP 04953496A JP 4953496 A JP4953496 A JP 4953496A JP 3303653 B2 JP3303653 B2 JP 3303653B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
mode
wavelength
laser device
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04953496A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH08298354A (en
Inventor
敏彦 尾内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP04953496A priority Critical patent/JP3303653B2/en
Priority to US08/607,167 priority patent/US5764670A/en
Publication of JPH08298354A publication Critical patent/JPH08298354A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3303653B2 publication Critical patent/JP3303653B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、高速変調時においても
動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長多重光通信な
どを実現するための光通信用光源装置及びそれを用いた
光通信方式、光通信システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source device for optical communication for suppressing dynamic wavelength fluctuation even during high-speed modulation and for stably realizing high-density wavelength-division multiplexed optical communication and the like, and an optical communication device using the same. System and optical communication system.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量の拡
大が望まれており、複数の波長あるいは光周波数を1本
の光ファイバに多重させた光周波数多重(光FDM)伝
送の開発が行なわれている。その光FDMにおいて、伝
送容量をなるべく多くするためには、波長間隔を小さく
することが重要である。そのためには、光源となるレー
ザの占有周波数帯域あるいはスペクトル線幅が小さいこ
とが望ましい。しかし、現状の光通信に用いられている
直接強度変調方式は、変調時のスペクトル線幅が0.3
nm程度に広がってしまい、光FDMには向かない方式
であることが指摘されている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for an increase in transmission capacity in the field of optical communication, and optical frequency multiplexing (optical FDM) transmission in which a plurality of wavelengths or optical frequencies are multiplexed on one optical fiber has been developed. ing. In the optical FDM, it is important to reduce the wavelength interval in order to increase the transmission capacity as much as possible. For this purpose, it is desirable that the occupied frequency band or the spectral line width of the laser as the light source be small. However, the direct intensity modulation method used in the current optical communication has a spectral line width at the time of modulation of 0.3.
It has been pointed out that this method is not suitable for optical FDM since it spreads to about nm.

【0003】変調時にスペクトル線幅が広がらない方式
として、外部変調方式や直接偏波変調方式(特開昭62
−42593,特開昭62−144426,特開平2−
159781等)などが考案されている。ここでは、直
接偏波変調方式に関することを扱おうとしている。
As a system in which the spectral line width does not widen during modulation, an external modulation system or a direct polarization modulation system (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62
-42593, JP-A-62-144426, JP-A-2-
159,781). Here, we are trying to deal with the direct polarization modulation system.

【0004】この偏波変調は、図11(b)のようにT
EとTMモードがスイッチングする点にバイアス電流を
固定し、I1を微小矩形電流ΔI1で変調すると、図1
1(c)のように偏波面がスイッチングする方式であ
る。これを用いて、図11(a)のようにレーザ100
0の出力端に偏光子1001を置いて、どちらかの偏波
面のみ選択的に取り出すことで、ASKを行なうもので
ある。この方式によれば、通常のDFBレーザ(分布帰
還型レーザ)の構造を工夫するだけで、直接変調するに
もかかわらず波長変動が外部変調方式に比べてさらに小
さい。
[0004] This polarization modulation is performed as shown in FIG.
When the bias current is fixed at the point where the E mode and the TM mode are switched, and I1 is modulated by the minute rectangular current ΔI1, FIG.
This is a method in which the polarization plane switches as shown in FIG. By using this, as shown in FIG.
The ASK is performed by placing the polarizer 1001 at the output terminal of 0 and selectively extracting only one of the polarization planes. According to this method, the wavelength variation is even smaller than that of the external modulation method despite direct modulation by merely devising the structure of a normal DFB laser (distributed feedback laser).

【0005】原理を簡単に述べる。図11(a)のレー
ザ1000の一方の電極にI2の一定電流を流し他方の
電極にI1と変調電流ΔI1を流すことで、DFBレー
ザ内のround tripの位相差が変化する。それ
によって回折格子による損失が変化、すなわちしきい値
利得が変化するが、TEモードとTMモードでは導波路
の有効屈折率が異なるため、位相差の変化の仕方、すな
わちしきい値利得の変化の仕方が異なる。従って、TE
モードとTMモードのしきい値の大小関係を変化させる
ことができ、これによって偏波変調が可能となる。
[0005] The principle will be briefly described. By flowing a constant current of I2 to one electrode of the laser 1000 in FIG. 11A and flowing I1 and the modulation current ΔI1 to the other electrode, the phase difference of the round trip in the DFB laser changes. As a result, the loss due to the diffraction grating changes, that is, the threshold gain changes. However, since the effective refractive index of the waveguide differs between the TE mode and the TM mode, the phase difference changes, that is, the threshold gain changes. The way is different. Therefore, TE
The magnitude relationship between the threshold values of the mode and the TM mode can be changed, thereby enabling polarization modulation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】従来提案されてい
る偏波変調DFBレーザは、位相を制御することにより
偏波スイッチングを実現しており、利得自体はあまり変
化できない。従って、DFBモードの発振波長近傍(ブ
ラッグ波長近傍)において、TE/TMの利得が近くな
るように、精度良く作製しなければならない。具体的に
は、活性層においてTE/TMの利得ピークを一致させ
たり、利得ピークと回折格子のブラッグ波長の位置関係
を数nmオーダーで一致させる必要があり、再現性よく
作製するのが難しい。また、回折格子の位相シフト量や
端面反射による影響も大きいため、位相シフト量、無反
射コーティング等も精度を要求される。
The polarization-modulated DFB laser conventionally proposed achieves polarization switching by controlling the phase, and the gain itself cannot be changed much. Therefore, it must be manufactured with high precision so that the gain of TE / TM becomes close to the oscillation wavelength of the DFB mode (near the Bragg wavelength). Specifically, it is necessary to match the gain peak of TE / TM in the active layer, or to match the positional relationship between the gain peak and the Bragg wavelength of the diffraction grating on the order of several nanometers, and it is difficult to manufacture the active layer with good reproducibility. In addition, since the phase shift amount of the diffraction grating and the influence of end face reflection are large, the phase shift amount, the anti-reflection coating, and the like also require accuracy.

【0007】また、ある程度精度よく作製したとして
も、作製誤差によって、素子間でTE/TMのしきい値
利得差や、回折格子の初期位相差などがばらつき、その
結果、偏波スイッチングするためのレーザバイアス電流
や、変調電流の変調振幅などにばらつきが生じるため、
生産性がよくない。
[0007] Even if the device is manufactured to a certain degree of accuracy, the manufacturing error causes variations in the TE / TM threshold gain and the initial phase difference of the diffraction grating among the devices, resulting in polarization switching. Because variations occur in the laser bias current and the modulation amplitude of the modulation current,
Productivity is not good.

【0008】このような課題に鑑み、本発明の目的は、
位相制御ではなく、光導波路への光の閉じ込めを制御し
てTEモードとTMモードのしきい値利得の大小関係を
変化させ得る、生産性の高い偏波スイッチング可能な半
導体レーザを提供すること(特に請求項1、2に対
応)、閉じ込め制御をより効果的に行ない得る半導体レ
ーザを提供すること(特に請求項3に対応)、単一縦モ
ード発振可能な半導体レーザを提供すること(特に請求
項4、5、14に対応)、波長多重を必要としない簡易
な光通信や空間伝搬光通信などに適用できる半導体レー
ザを提供すること(特に請求項6に対応)、閉じ込め制
御を効率的に行なうための閉じ込め制御層を持つ半導体
レーザを提供すること(特に請求項7、8、9に対
応)、半導体レーザで偏波スイッチングを効率よく行な
うためにTEモードとTMモードの利得を近くするため
の手段を持つ半導体レーザを提供すること(特に請求項
10、11、12に対応)、レーザ活性層への注入効率
が向上して、しきい値電流が低減できるとともに光出力
のハイパワー化が可能な半導体レーザを提供すること
(特に請求項13に対応)、レーザの活性層と近傍部分
または埋め込みヘテロ構造における閉じ込め制御層に独
立して電流あるいは電圧を加える手段を持つ半導体レー
ザ及びこの半導体レーザを偏波スイッチングさせる駆動
方法を提供すること(特に請求項15、19に対応)、
発振波長を変えながら、レーザの活性層と近傍部分また
は埋め込みヘテロ構造における閉じ込め制御層に独立し
て電流あるいは電圧を加える手段を持つ半導体レーザ及
びこの半導体レーザを偏波スイッチングさせる駆動方法
を提供すること(特に請求項16、20に対応)、変調
時の波長変動を小さくできる分布反射型レーザ及びこの
半導体レーザを偏波スイッチングさせる駆動方法を提供
すること(特に請求項17、21に対応)、作製を容易
にした変調時の波長変動を小さくできる分布反射型レー
ザ及びこの半導体レーザを偏波スイッチングさせる駆動
方法を提供すること(特に請求項18、22に対応)、
上記のような半導体レーザを駆動して、簡単に光通信を
行なう光通信方式を提供すること(特に請求項23、2
4に対応)、上記のような半導体レーザで高密度波長多
重光伝送を行なう光通信方式を提供すること(特に請求
項25、26に対応)、上記のような高密度波長多重光
伝送を用いて、光LANシステムを構築すること(特に
請求項27、28に対応)である。
In view of these problems, an object of the present invention is to
To provide a highly productive polarization-switchable semiconductor laser capable of controlling the confinement of light in an optical waveguide instead of the phase control and changing the magnitude relation between the threshold gains of the TE mode and the TM mode ( In particular, to provide a semiconductor laser capable of more effectively performing confinement control (especially to claim 3), and to provide a semiconductor laser capable of single longitudinal mode oscillation (especially to claims). To provide a semiconductor laser applicable to simple optical communication or space propagation optical communication that does not require wavelength multiplexing (corresponding to items 4, 5, and 14) (especially corresponding to claim 6), to efficiently control confinement. To provide a semiconductor laser having a confinement control layer for performing the operation (particularly corresponding to claims 7, 8 and 9), a TE mode and a TM for efficient polarization switching in the semiconductor laser. Providing a semiconductor laser having means for reducing the gain of the laser diode (especially corresponding to claims 10, 11 and 12), the efficiency of injection into the laser active layer is improved, and the threshold current can be reduced. Providing a semiconductor laser capable of increasing the power of the optical output (particularly corresponding to claim 13), means for applying a current or a voltage independently to the active layer of the laser and the confinement control layer in the vicinity or the buried heterostructure Providing a semiconductor laser having the following and a driving method for performing polarization switching of the semiconductor laser (especially corresponding to claims 15 and 19);
To provide a semiconductor laser having means for applying a current or a voltage independently to an active layer of a laser and a confinement control layer in a vicinity portion or a buried heterostructure while changing an oscillation wavelength, and a driving method for performing polarization switching of the semiconductor laser. (Especially corresponding to claims 16 and 20), to provide a distributed reflection type laser capable of reducing the wavelength fluctuation at the time of modulation and a driving method for polarization switching of this semiconductor laser (especially corresponding to claims 17 and 21). To provide a distributed-reflection laser capable of reducing the wavelength fluctuation at the time of modulation and a driving method for performing polarization switching of the semiconductor laser (especially corresponding to claims 18 and 22);
To provide an optical communication system for easily performing optical communication by driving a semiconductor laser as described above.
4), providing an optical communication system for performing high-density wavelength-division multiplexing optical transmission with the above-described semiconductor laser (particularly corresponding to claims 25 and 26), and using the above-described high-density wavelength-division multiplexing optical transmission. Thus, an optical LAN system is constructed (particularly corresponding to claims 27 and 28).

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体レーザ装置は、発光用の活性層を少なく一部
に含む光導波路が共振器方向に伸びており、光導波路の
少なくとも一部の近傍にある近傍部分と光導波路での屈
折率の分布状態を制御できるように構成されており、活
性層は光導波路の2つの導波モードであるTEモードと
TMモードの利得がほぼ等しいことを特徴とする。
According to a semiconductor laser device of the present invention which achieves the above object, an optical waveguide including at least a part of an active layer for light emission extends in a resonator direction, and at least a part of the optical waveguide is provided. The optical waveguide is configured so that the distribution of the refractive index in the vicinity of the optical waveguide and the optical waveguide can be controlled, and the gain of the two waveguide modes of the optical waveguide, TE mode and TM mode, is almost equal. It is characterized by.

【0010】上記より具体的な目的を達成する為に、以
下の様な構成も可能である。光導波路が埋め込みヘテロ
構造で形成され、埋め込みヘテロ構造には、光導波路に
おける活性層より屈折率がわずかに小さく、光導波路の
横方向の光閉じ込めを制御し得る近傍部分である閉じ込
め制御層が、レーザの発振光が結合する程度の近傍に設
けてある。近傍部分または埋め込みヘテロ構造における
閉じ込め制御層が、レーザの活性層と隣接して設けてあ
る。半導体レーザは、活性層近傍に回折格子を具備した
分布帰還型レーザである。半導体レーザは、共振器方向
に直列に回折格子を具備した分布反射器を持つ分布反射
型レーザである。半導体レーザは、両端面へき開のファ
ブリペロ型レーザである。半導体レーザにおいて、近傍
部分または埋め込みヘテロ構造における閉じ込め制御層
は多重量子井戸構造であり、近傍部分または閉じ込め制
御層に逆電圧を印加すること又は順方向電流を注入する
ことによって近傍部分または閉じ込め制御層の屈折率が
変化するときに、TEモードに対する変化率がTMモー
ドに対する変化率よりも大きい。半導体レーザにおい
て、近傍部分または埋め込みヘテロ構造における閉じ込
め制御層は多重量子井戸構造であり、近傍部分または閉
じ込め制御層に順方向電流を注入することによって近傍
部分または閉じ込め制御層の屈折率が変化するときに、
TEモードに対する変化率がTMモードに対する変化率
よりも大きい。多重量子井戸において、井戸層に圧縮歪
みが与えられている。活性層においてTEモードとTM
モードの利得をほぼ等しくすることが、主にTMモード
に利得を与えるライトホール基底準位と電子の基底準位
間のエネルギーバンドギャップに対する波長の近傍にブ
ラッグ波長がくるように活性層近傍に具備した回折格子
のピッチを設定することで行われ、ブラッグ波長でのし
きい値利得がTEモードとTMモードでほぼ等しくなる
ように構成されている分布帰還型レーザである。活性層
においてTEモードとTMモードの利得をほぼ等しくす
ることが、主にTMモードに利得を与えるライトホール
基底準位と電子の基底準位間のエネルギーバンドギャッ
プに対する波長の近傍にブラッグ波長がくるように共振
器方向に直列に形成された回折格子のピッチを設定する
ことで行われ、ブラッグ波長でのしきい値利得がTEモ
ードとTMモードでほぼ等しくなるように構成されてい
る分布反射型レーザである。活性層においてTEモード
とTMモードの利得をほぼ等しくすることが、活性層に
おいて引っ張り歪が導入された多重量子井戸で構成さ
れ、ヘビーホールの基底準位とライトホールの基底準位
がほぼ等しいか若しくはライトホールの基底準位が電子
の基底準位に近い構成とすることで行われている。近傍
部分または埋め込みヘテロ構造における閉じ込め制御層
と活性層との間の電気的絶縁性を高める為に、両者の間
の底面と側面に高抵抗層が形成されている。回折格子に
位相シフトを持たせる。レーザ活性層への電流注入と近
傍部分または埋め込みヘテロ構造の閉じ込め制御層への
電圧印加または電流注入を独立に行なえるように電極が
設けられている。光導波路の光の進行方向に2つ以上の
複数の電極を設け、光導波路の光の進行方向に不均一に
電流注入および電圧印加をすることが可能である。分布
反射型レーザの分布反射器およびそれ以外の光導波路の
部分において、分布反射器の光導波路への電流注入と分
布反射器の近傍部分または埋め込みヘテロ構造の閉じ込
め制御層への電圧印加または電流注入とを独立に行なえ
るように電極が設けられている。分布反射型レーザの分
布反射器およびそれ以外の光導波路の部分において、レ
ーザ活性層への電流注入と分布反射器の光導波路への電
圧印加とを独立に行なえるように電極が設けられてい
る。
[0010] In order to achieve the above-mentioned more specific object, the following configuration is also possible. The optical waveguide is formed with a buried heterostructure, and the buried heterostructure has a confinement control layer that is slightly smaller in refractive index than the active layer in the optical waveguide and can control light confinement in the lateral direction of the optical waveguide. It is provided near the extent to which the oscillation light of the laser is coupled. A confinement control layer in a neighboring portion or buried heterostructure is provided adjacent to the active layer of the laser. A semiconductor laser is a distributed feedback laser having a diffraction grating near an active layer. The semiconductor laser is a distributed reflection laser having a distributed reflector having a diffraction grating in series in the resonator direction. The semiconductor laser is a Fabry-Perot laser with cleaved ends. In a semiconductor laser, the confinement control layer in the neighboring portion or the buried heterostructure is a multiple quantum well structure, and the reverse portion or the confining control layer is applied by applying a reverse voltage or injecting a forward current to the neighboring portion or the confining control layer. Is changed, the rate of change for the TE mode is greater than the rate of change for the TM mode. In a semiconductor laser, the confinement control layer in a nearby portion or a buried heterostructure has a multiple quantum well structure, and when the refractive index of the nearby portion or the confinement control layer changes by injecting a forward current into the nearby portion or the confinement control layer. To
The rate of change for the TE mode is greater than the rate of change for the TM mode. In the multiple quantum well, a compressive strain is applied to the well layer. TE mode and TM in active layer
To make the gains of the modes approximately equal is provided near the active layer so that the Bragg wavelength comes close to the wavelength with respect to the energy band gap between the light hole ground level that gives the TM mode gain and the electron ground level. This is a distributed feedback laser that is configured by setting the pitch of the diffraction grating, and is configured so that the threshold gain at the Bragg wavelength is substantially equal in the TE mode and the TM mode. Making the gains of the TE mode and the TM mode substantially equal in the active layer is mainly due to the Bragg wavelength being close to the wavelength for the energy band gap between the light hole ground level and the electron ground level that gives the gain to the TM mode. Is performed by setting the pitch of the diffraction gratings formed in series in the resonator direction so that the threshold gain at the Bragg wavelength is substantially equal in the TE mode and the TM mode. Laser. Making the gains of the TE mode and the TM mode substantially equal in the active layer is made up of a multiple quantum well in which a tensile strain is introduced in the active layer, and the ground level of the heavy hole is substantially equal to the ground level of the light hole. Alternatively, this is performed by making the ground level of the light hole close to the electron ground level. In order to increase the electrical insulation between the confinement control layer and the active layer in the vicinity or the buried heterostructure, a high resistance layer is formed on the bottom and side surfaces between the two. Give the diffraction grating a phase shift. Electrodes are provided so that current injection into the laser active layer and voltage application or current injection to the confinement control layer in the vicinity or the buried heterostructure can be performed independently. It is possible to provide two or more electrodes in the light traveling direction of the optical waveguide and to perform current injection and voltage application non-uniformly in the light traveling direction of the optical waveguide. In the distributed reflector and other optical waveguide portions of the distributed reflection laser, current injection into the optical waveguide of the distributed reflector and voltage application or current injection to a portion near the distributed reflector or the confinement control layer of the buried heterostructure Are provided so as to be able to perform the above operations independently. Electrodes are provided in the distributed reflector of the distributed reflection laser and the other optical waveguide portions so that current injection into the laser active layer and voltage application to the optical waveguide of the distributed reflector can be performed independently. .

【0011】また、上記目的を達成する為に、本発明の
半導体レーザ装置の駆動方法は、近傍部分または埋め込
みヘテロ構造の閉じ込め制御層への電圧印加または順方
向電流注入によって、レーザの発振モードをTEモード
とTMモードでスイッチさせることを特徴とする。ま
た、本発明の半導体レーザ装置の駆動方法は、電流の不
均一注入によってレーザ発振波長を変化させ、近傍部分
または埋め込みヘテロ構造の閉じ込め制御層への電圧印
加または順方向電流注入を光導波路の一部で変化させる
ことで偏波スイッチングせしめることを特徴とする。ま
た、本発明の半導体レーザ装置の駆動方法は、分布反射
器の光導波路に注入する電流によって発振波長を変化せ
しめ、分布反射器の近傍部分または埋め込みヘテロ構造
の閉じ込め制御層への電圧印加または順方向電流注入に
よって偏波スイッチングせしめることを特徴とする。ま
た、本発明の半導体レーザ装置の駆動方法は、分布反射
器の光導波路に印加する電圧によって偏波スイッチング
せしめることを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of driving a semiconductor laser device, comprising: applying a voltage to a confinement control layer of a nearby portion or a buried heterostructure; Switching between the TE mode and the TM mode is characterized. Further, the method of driving a semiconductor laser device according to the present invention changes the laser oscillation wavelength by non-uniform current injection, and applies a voltage or a forward current injection to a nearby portion or a confinement control layer of a buried heterostructure to one of the optical waveguides. It is characterized in that polarization switching is performed by changing the voltage in the section. Further, in the driving method of the semiconductor laser device according to the present invention, the oscillation wavelength is changed by the current injected into the optical waveguide of the distributed reflector, and the voltage is applied to the portion near the distributed reflector or the confinement control layer of the buried heterostructure or the voltage is sequentially applied. Polarization switching is performed by directional current injection. Further, the driving method of the semiconductor laser device of the present invention is characterized in that polarization switching is performed by a voltage applied to the optical waveguide of the distributed reflector.

【0012】また、上記目的を達成する為に、本発明の
光通信方式は、上記の半導体レーザ装置の駆動方法で偏
波スイッチングによる変調を行ない、偏光子などの偏光
選択手段によっていずれか一方の偏波モードのみを取り
出して信号検波することを特徴とする。また、本発明の
光通信方式は、上記の半導体レーザ装置の駆動方法で発
振波長を変化させ、同駆動方法で偏波スイッチングによ
って変調を行ない、受信装置において、光バンドパスフ
ィルタを通して、所望の波長の光にのせた信号のみを取
り出して信号検波することを特徴とする。また、本発明
の光通信方式は、1本の光ファイバに上記の半導体レー
ザ装置および受信装置を複数接続し、複数の波長の光を
それぞれ伝送させ、受信装置において波長可変光バンド
パスフィルタを通して所望の波長の光にのせた信号のみ
を取り出して信号検波するように、波長分割多重伝送す
ることを特徴とする。また、本発明の光通信方式は、上
記の半導体レーザの駆動方法で波長を変えることがで
き、偏波スイッチングによる変調を行なって、その出力
端に偏光子などの偏光選択手段を配して一方の偏波モー
ドのみを取り出す光通信用光源装置を、1本の光ファイ
バに複数接続して複数の波長の光をそれぞれ伝送させ、
受信装置において波長可変光バンドパスフィルタを通し
て所望の波長の光にのせた信号のみを取り出して信号検
波するように、波長分割多重伝送することを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, in the optical communication system of the present invention, modulation by polarization switching is performed by the above-described method of driving a semiconductor laser device, and either one of them is selected by a polarization selecting means such as a polarizer. It is characterized in that only the polarization mode is extracted and signal detection is performed. Further, in the optical communication system of the present invention, the oscillation wavelength is changed by the driving method of the semiconductor laser device described above, modulation is performed by polarization switching by the driving method, and the desired wavelength is passed through the optical band-pass filter in the receiving device. Is characterized in that only the signal placed on the light is extracted and signal detection is performed. Further, in the optical communication system of the present invention, a plurality of the above-described semiconductor laser devices and receiving devices are connected to one optical fiber to transmit light of a plurality of wavelengths, respectively. Wavelength-division multiplex transmission so that only a signal placed on light having a wavelength of? In the optical communication system of the present invention, the wavelength can be changed by the above-described method of driving a semiconductor laser, modulation is performed by polarization switching, and polarization selecting means such as a polarizer is arranged at the output end. A plurality of optical communication light source devices that take out only the polarization mode of the optical fiber are connected to one optical fiber to transmit light of a plurality of wavelengths, respectively.
The receiver is characterized in that wavelength division multiplex transmission is performed so that only a signal placed on light having a desired wavelength is extracted through a wavelength variable optical bandpass filter and signal detection is performed.

【0013】また、上記目的を達成する為に、本発明の
光−電気変換装置は、半導体レーザと受信装置を1つに
まとめ、上記の光通信方式による光送受信を行うことを
特徴とする。また、上記目的を達成する為に、本発明の
波長分割多重光伝送システムは、上記の光−電気変換装
置を用いることを特徴とする。
[0013] In order to achieve the above object, an optical-electrical converter according to the present invention is characterized in that a semiconductor laser and a receiver are integrated into one, and optical transmission and reception by the above-mentioned optical communication system is performed. In order to achieve the above object, a wavelength division multiplexing optical transmission system of the present invention is characterized by using the above-mentioned optical-electrical conversion device.

【0014】本発明の原理を具体例を用いて説明する。
本発明では、位相を変化させるかわりに、TE/TMの
利得を積極的に変化させることで偏波スイッチングを行
なえるようにする。本発明による具体的素子構造を図1
に沿って説明する。通常の埋め込みヘテロ構造DFBレ
ーザに類似しているが、埋め込み部は、レーザの活性層
と隣接してその活性層よりはエネルギーバンドギャップ
の高い(屈折率の低い)近傍部分(閉じ込め制御層)を
有している。この閉じ込め制御層に逆電界を加えると、
エネルギーバンドギャップが低く(屈折率が高く)な
り、レーザ活性層のエネルギーバンドギャップに近づ
く。すると、レーザ発振光の横方向の閉じ込めが劣化
し、発振しきい値が上昇する。このとき、閉じ込め制御
層として多重量子井戸(MQW)を用いると、電界に対
するバンドギャップすなわち屈折率の変化の割合が異な
り(図2)、TEモードに対しては大きく変化するが、
TMモードに対してはあまり変化しない。このようなM
QWの電界によるエネルギーバンドギャップの変化を量
子閉じ込めシュタルク効果(QCSE)と呼ぶが、この
QCSEの偏波依存性を利用すれば偏波スイッチングが
可能となる。すなわち、電界をかけない状態でTEモー
ドのしきい値が低くなるように設定しておけば、無電界
でTEモードが発振し、閉じ込め制御層に電界をかける
とTEモードのみしきい値が上昇して、TMモードのし
きい値の方が低くなりTMモードで発振する。
The principle of the present invention will be described using a specific example.
In the present invention, polarization switching can be performed by positively changing the gain of TE / TM instead of changing the phase. FIG. 1 shows a specific device structure according to the present invention.
It is explained along. Although similar to a normal buried heterostructure DFB laser, the buried portion is adjacent to the active layer of the laser and has a higher energy band gap (lower refractive index) near the active layer (containment control layer). Have. When a reverse electric field is applied to this confinement control layer,
The energy band gap becomes low (the refractive index becomes high) and approaches the energy band gap of the laser active layer. Then, the lateral confinement of the laser oscillation light deteriorates, and the oscillation threshold value increases. At this time, if a multiple quantum well (MQW) is used as the confinement control layer, the band gap, that is, the rate of change of the refractive index with respect to the electric field is different (FIG. 2), and greatly changes for the TE mode.
It does not change much for the TM mode. Such M
A change in the energy band gap due to the electric field of the QW is called a quantum confined Stark effect (QCSE). Polarization switching can be performed by utilizing the polarization dependence of the QCSE. That is, if the threshold value of the TE mode is set to be low without applying an electric field, the TE mode oscillates without an electric field, and the threshold value increases only in the TE mode when an electric field is applied to the confinement control layer. As a result, the threshold value of the TM mode becomes lower and oscillation occurs in the TM mode.

【0015】この埋め込み層には、電圧ではなく電流を
流す方法もある。電流注入によってプラズマ効果により
屈折率が低下する。特にTEモードに対して効果が大き
く屈折率低下によって閉じ込めが良くなり、しきい値利
得が低減する。すなわち電流注入によって電圧印加とは
逆にTMモードからTEモードに発振が遷移するように
動作ができる。以上の原理は、図1とは若干構成を変更
したものでも実質的に同じである。
There is also a method of passing a current instead of a voltage to the buried layer. The refractive index decreases due to the plasma effect due to the current injection. In particular, the effect on the TE mode is large, the confinement is improved due to the decrease in the refractive index, and the threshold gain decreases. That is, the operation can be performed such that the oscillation transits from the TM mode to the TE mode by applying the current, contrary to the voltage application. The above principle is substantially the same even if the configuration is slightly changed from FIG.

【0016】このような方法で偏波変調すれば、レーザ
バイアス及び電界と2つの設定パラメータがあり、作製
誤差をドライブ方法でカバーすることができる。
If polarization modulation is performed by such a method, there are two setting parameters, such as a laser bias and an electric field, and a manufacturing error can be covered by a driving method.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】実施例1 本発明による第1の実施例を説明する。図1は本発明に
よるDFBレーザの断面図(共振器方向と垂直な面での
断面)で、活性層はバンドギャップ波長で1.56μ
m、埋め込みヘテロ構造における閉じ込め制御層はバン
ドギャップ波長で1.45μmとなるようなSCH−M
QWとなっている。層構成を以下に詳しく述べる。図1
において、101は基板となるn−InP、102は深
さ0.05μmの回折格子が形成されたn−InPバッ
ファ層、103は厚さ0.1μmでバンドギャップ波長
λg=1.25μmのn−InGaAsP下部光ガイド
層、104は井戸層であるi−In0.28Ga0.72As
(厚さ10nm)、バリア層であるi−InGaAsP
(λg=1.25μm、厚さ10nm)10層からなる
歪み多重量子井戸構造の活性層、105は0.02μm
のp−InGaAsP(λg=1.25μm)上部光ガ
イド層、106はp−InPクラッド層、107はp−
In0.53Ga0.47Asコンタクト層、108はp−In
P埋め込み層、109は厚さ0.2μmのp−InGa
AsP(λg=1.15μm)、i−In0.53Ga0.47
As井戸層(厚さ4nm)とi−InGaAsP(λg
=1.15μm、厚さ10nm)バリア層10層、及び
厚さ0.2μmのn−InGaAsP(λg=1.15
μm)から成るSCH−MQW閉じ込め制御層、110
はn−InP埋め込み層、111,112はp側の電極
であるCr/AuZnNi/Au層、113,114は
n側の電極であるAuGeNi/Au層、115は絶縁
層である。p−InPクラッド層106での電極はオー
ミックを得やすいように、一部Zn拡散によってキャリ
ア濃度を高くした。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 A first embodiment according to the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view of a DFB laser according to the present invention (cross-section perpendicular to the cavity direction). The active layer has a bandgap wavelength of 1.56 μm.
m, SCH-M such that the confinement control layer in the buried heterostructure has a bandgap wavelength of 1.45 μm.
QW. The layer configuration will be described in detail below. FIG.
In the figure, 101 is n-InP serving as a substrate, 102 is an n-InP buffer layer on which a diffraction grating having a depth of 0.05 μm is formed, 103 is n-InP having a thickness of 0.1 μm and a bandgap wavelength λg = 1.25 μm. InGaAsP lower optical guide layer 104 is i-In 0.28 Ga 0.72 As which is a well layer
(Thickness 10 nm), i-InGaAsP barrier layer
(Λg = 1.25 μm, thickness 10 nm) An active layer having a strained multiple quantum well structure consisting of 10 layers, and 105 having a thickness of 0.02 μm
P-InGaAsP (λg = 1.25 μm) upper light guide layer, 106 is a p-InP cladding layer, 107 is p-
In 0.53 Ga 0.47 As contact layer, 108 is p-In
P buried layer, 109 is p-InGa having a thickness of 0.2 μm
AsP (λg = 1.15 μm), i-In 0.53 Ga 0.47
As well layer (4 nm thick) and i-InGaAsP (λg
= 1.15 μm, 10 nm thick) 10 barrier layers and 0.2 μm thick n-InGaAsP (λg = 1.15)
SCH-MQW confinement control layer consisting of
Is an n-InP buried layer, 111 and 112 are Cr / AuZnNi / Au layers as p-side electrodes, 113 and 114 are AuGeNi / Au layers as n-side electrodes, and 115 is an insulating layer. The carrier concentration of the electrode in the p-InP cladding layer 106 was partially increased by Zn diffusion so that an ohmic was easily obtained.

【0018】ここで、このDFBレーザでは活性層10
4が引っ張り歪みを持つ多重量子井戸層になっており、
Ehh0−Ee0とElh0−Ee0の遷移エネルギー
を等しく設計してあるため、通常のDFBレーザに比べ
るとTM偏波での発振しきい値が低く、効率よく偏波ス
イッチングできる構成になっている。
Here, in this DFB laser, the active layer 10
4 is a multiple quantum well layer having a tensile strain,
Since the transition energies of Ehh0-Ee0 and Elh0-Ee0 are designed to be equal, the oscillation threshold value in the TM polarization is lower than that of a normal DFB laser, and the polarization switching can be performed efficiently.

【0019】上記構成で、図3(a)の断面斜視図(右
半分のみ示す)にあるように電極114−111間に順
バイアス電流を流し、レーザ発振直前の状態にした時の
発光スペクトルを図3(b)に示す。ライトホールと電
子の基底準位間遷移エネルギー(Elh0−Ee0)に
対応する波長は1.56μm、ヘビーホールと電子の基
底準位間遷移エネルギー(Ehh0−Ee0)に対応す
る波長も1.56μmとなる。またTEモード(実線)
とTMモード(破線)の発光スペクトルはほぼ重なる
が、回折格子による分布帰還波長は、Elh0−Ee0
に対応する波長より短波長側となるように、回折格子の
ピッチを240nmに設定し、TEモードで1.562
μm、TMモードで1.558μmでブラッグ波長を持
つ構成にしている。
In the above configuration, a forward bias current is applied between the electrodes 114 and 111 as shown in the sectional perspective view of FIG. It is shown in FIG. The wavelength corresponding to the transition energy between the ground level of the light hole and the electron (Elh0-Ee0) is 1.56 μm, and the wavelength corresponding to the transition energy between the ground level of the heavy hole and the electron (Ehh0-Ee0) is also 1.56 μm. Become. TE mode (solid line)
And the emission spectrum of the TM mode (broken line) almost overlaps, but the distributed feedback wavelength by the diffraction grating is Elh0-Ee0.
The pitch of the diffraction grating is set to 240 nm so as to be on the shorter wavelength side than the wavelength corresponding to
It has a configuration having a Bragg wavelength of 1.558 μm in the μm and TM modes.

【0020】電極114−111間に順バイアス電流を
流していくと、しきい値約20mAでTEモードで発振
する。ここで、電極113−112間に逆電界5Vをか
けると、図2に示すように、埋め込みヘテロ構造の閉じ
込め制御層109の屈折率がTEモードに対して高くな
って活性層104への閉じ込めが劣化して、TMモード
の方がしきい値が低くなり、発振はTEモードからTM
モードに遷移する。電界は左右両側に印加するのが効率
的だが、片方だけでもよい。また、電極111と電極1
13は短絡してもよい。
When a forward bias current is applied between the electrodes 114 and 111, oscillation occurs in the TE mode at a threshold value of about 20 mA. Here, when a reverse electric field of 5 V is applied between the electrodes 113 and 112, as shown in FIG. 2, the refractive index of the confinement control layer 109 of the buried heterostructure becomes higher than that in the TE mode, and confinement in the active layer 104 becomes impossible. The threshold value is lower in the TM mode than in the TM mode,
Transition to mode. It is efficient to apply the electric field to both the left and right sides, but only one of them may be used. The electrode 111 and the electrode 1
13 may be short-circuited.

【0021】そこで、電極113−112間に振幅5V
のデジタル信号を印加させると、TE/TMの偏波変調
ができる。このときの時間波形を図4に示す。図4の
1)は変調電圧波形、2)はレーザの出力光、3)はT
E偏光の光、4)はTM偏光の光を表している。この図
のようにレーザ出力光は変調によって大きく変化しない
が、偏光分離後はそれぞれ逆相で変調されていることが
わかる。この時、変調帯域はDC〜3GHzであった。
Therefore, an amplitude of 5 V is applied between the electrodes 113 and 112.
Is applied, TE / TM polarization modulation can be performed. FIG. 4 shows a time waveform at this time. In FIG. 4, 1) is a modulation voltage waveform, 2) is laser output light, and 3) is T
E-polarized light and 4) represent TM-polarized light. As shown in this figure, although the laser output light does not change significantly due to the modulation, it can be seen that the laser output light is modulated in opposite phases after polarization separation. At this time, the modulation band was DC to 3 GHz.

【0022】この変調光を伝送する場合には、例えばレ
ーザ出射端面に偏光子305を置いて、TEモードまた
はTMモードの一方を選択して、強度変調光として取り
出せばよい。このとき、発振波長の動的変動すなわちチ
ャーピングは0.01nm以下であった。
When transmitting this modulated light, for example, a polarizer 305 may be placed on the laser emission end face, and either the TE mode or the TM mode may be selected and extracted as intensity modulated light. At this time, the dynamic fluctuation of the oscillation wavelength, that is, chirping, was 0.01 nm or less.

【0023】本実施例では、レーザの活性層104とし
て引っ張り歪みMQWを用いたが、バンドギャップ波長
1.55μmのInGaAsP単層や、歪みなしのMQ
Wでブラッグ波長をElh0−Ee0のバンドギャップ
波長近傍に設定したものでもよい。また埋め込みヘテロ
構造の閉じ込め制御層109は無歪みのMQW構造とし
たが、偏波依存性を大きくするために圧縮歪みMQW
(例えば、In0.7Ga0.3As(厚さ2nm)/InG
aAsP)としてもよい。図1では閉じ込め制御層10
9と活性層104はほぼ同じ高さでそろっているが、多
少ずれたり、閉じ込め制御層が曲がっていてもかまわな
い。もちろん、回折格子にλ/4シフト構造を導入した
り、端面に無反射コーティングを施して単一モード性を
向上させることも有用である。
In this embodiment, a tensile strained MQW is used as the active layer 104 of the laser. However, an InGaAsP single layer having a band gap wavelength of 1.55 μm or an MQM having no strain is used.
W may be used to set the Bragg wavelength near the band gap wavelength of Elh0-Ee0. Further, the confinement control layer 109 having the buried hetero structure has a distortion-free MQW structure. However, in order to increase the polarization dependence, the compression distortion MQW
(For example, In 0.7 Ga 0.3 As (2 nm thick) / InG
aAsP). In FIG. 1, the confinement control layer 10 is shown.
9 and the active layer 104 are substantially the same height, but may be slightly shifted or the confinement control layer may be bent. Of course, it is also useful to introduce a λ / 4 shift structure into the diffraction grating, or to improve the single mode by applying an anti-reflection coating to the end face.

【0024】本実施例では、従来の位相制御方式による
偏波変調レーザに比べ、活性層の利得ピークとブラッグ
波長の関係や無反射コーティングなどに要求される作製
精度が緩和される。
In the present embodiment, the relationship between the gain peak of the active layer and the Bragg wavelength and the fabrication accuracy required for the anti-reflection coating and the like are eased as compared with the conventional polarization modulation laser using the phase control method.

【0025】実施例2 本発明による第2の実施例は、実施例1とほぼ同じ構成
(層の組成が若干異なる)のレーザで、埋め込みヘテロ
構造における閉じ込め制御層の屈折率変化を電流注入で
行なうものである。実施例1と異なる部分は、閉じ込め
制御層をバンドギャップ波長で1.48μmとなる層に
した点である。それにより閉じ込め制御層に電流注入が
ないときは、TEモードにおいては活性層と閉じ込め制
御層のバンドギャップの差が小さく、光閉じ込めの効果
が小さいため発振を抑制できる。また、回折格子のピッ
チも、実施例1と若干異なり、この層構成において、閉
じ込め制御層への電流注入がない場合にTMモードで発
振するように、ブラッグ波長をTMモードで利得ピーク
付近の1.56μm、TEモードで1.564μmとな
るように設定して、TMモードの利得がわずかに大きく
なるようにする。閉じ込め制御層に電流を注入していく
とプラズマ効果により屈折率が小さくなり、特にTEモ
ードの横方向の閉じ込めがよくなって、TEモードのし
きい値利得が低減し、40mA程度で発振モードはTM
からTEに遷移する。これによって偏波変調が可能とな
る。
Embodiment 2 In a second embodiment of the present invention, a laser having substantially the same configuration (layer composition is slightly different) as that of Embodiment 1 is used, and the refractive index change of the confinement control layer in the buried heterostructure is measured by current injection. It is what you do. The difference from the first embodiment is that the confinement control layer is a layer having a bandgap wavelength of 1.48 μm. As a result, when there is no current injection into the confinement control layer, in the TE mode, the difference in band gap between the active layer and the confinement control layer is small and the effect of optical confinement is small, so that oscillation can be suppressed. Also, the pitch of the diffraction grating is slightly different from that of the first embodiment, and in this layer configuration, the Bragg wavelength is set to 1 near the gain peak in the TM mode so as to oscillate in the TM mode when no current is injected into the confinement control layer. .56 μm and 1.564 μm in the TE mode so that the gain in the TM mode is slightly increased. When a current is injected into the confinement control layer, the refractive index decreases due to the plasma effect. In particular, the lateral confinement of the TE mode is improved, and the threshold gain of the TE mode is reduced. TM
To TE. This enables polarization modulation.

【0026】作製誤差等で初期状態がTM発振で実施例
1のように駆動できない場合にも、本実施例のように駆
動すればよい。
Even in the case where the initial state cannot be driven due to the TM oscillation due to a manufacturing error or the like as in the first embodiment, the driving may be performed as in the present embodiment.

【0027】実施例3 本発明による第3の実施例は、第1の実施例のレーザを
共振器方向に多電極化したものである。図5に本発明に
よる3電極型のレーザの断面斜視図を示す(素子の右半
分を示す)。λ/4シフト407が電極402の中央に
設けてあり、両端面に無反射コーティングを施してあ
る。電極長は(401,404)、(402,40
5)、(403,406)でそれぞれ300μm、10
0μm、300μmとしてある。それぞれの電流の比率
を変えることで発振波長を変化できる。本素子では、4
01の電流I1、402の電流I2、403の電流I3
として、I2/(I1+I2+I3)の値を0.1から
0.5まで変化させることで、発振波長を連続的に約2
nm変えることができる。これによって、素子を波長多
重伝送の光源として使うことができる。尚、図5におい
て、図1の符号と同符号のものは同機能部を示す。
Embodiment 3 The third embodiment of the present invention is an embodiment in which the laser of the first embodiment is multi-electrode in the direction of the resonator. FIG. 5 shows a cross-sectional perspective view of a three-electrode laser according to the present invention (the right half of the device is shown). A λ / 4 shift 407 is provided at the center of the electrode 402, and antireflection coating is applied to both end faces. The electrode length is (401, 404), (402, 40)
5), (403, 406) 300 μm, 10
0 μm and 300 μm. The oscillation wavelength can be changed by changing the ratio of each current. In this element, 4
01 current I1, 402 current I2, 403 current I3
By changing the value of I2 / (I1 + I2 + I3) from 0.1 to 0.5, the oscillation wavelength can be continuously increased by about 2
nm. Thus, the element can be used as a light source for wavelength division multiplex transmission. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same functional units.

【0028】偏波変調の駆動は、電極405のみに振幅
8Vの電圧信号を印加することで行なうことができる。
実施例1より、電圧振幅が大きいのは、閉じ込め制御を
行なう領域が中央部のみと短いからである。しかし、実
施例1に比べると、寄生容量が低減されるので、変調帯
域が伸びて10GHzまでの変調が可能となる。
Driving of polarization modulation can be performed by applying a voltage signal having an amplitude of 8 V to only the electrode 405.
The reason why the voltage amplitude is larger than that in the first embodiment is that the region for performing the confinement control is short only in the central portion. However, compared to the first embodiment, the parasitic capacitance is reduced, so that the modulation band is extended and modulation up to 10 GHz is possible.

【0029】実施例4 本発明による第4の実施例は、分布反射(DBR)レー
ザに適用したものである。図6は本発明によるDBRレ
ーザの共振器に平行な断面図で、これと垂直な断面すな
わち埋め込みヘテロ構造については実施例1とほぼ同じ
である。電極511、512、513は実施例3と同様
にレーザ注入電極、電界印加電極ともに3つに分割され
ており、それぞれ、活性領域、位相調整領域、DBR領
域に対応する。DBR領域の埋め込み層に電界を印加
し、横方向の閉じ込めをTEモードに対して弱くする
と、活性領域に分布反射される光量がTMモードの方が
大きくなって、発振モードがTEからTMに遷移する。
Embodiment 4 A fourth embodiment according to the present invention is applied to a distributed reflection (DBR) laser. FIG. 6 is a cross-sectional view parallel to the resonator of the DBR laser according to the present invention. The electrodes 511, 512, and 513 are divided into three for the laser injection electrode and the electric field application electrode as in the third embodiment, and correspond to the active region, the phase adjustment region, and the DBR region, respectively. When an electric field is applied to the buried layer in the DBR region to weaken the lateral confinement with respect to the TE mode, the amount of light distributed and reflected in the active region becomes larger in the TM mode, and the oscillation mode changes from TE to TM. I do.

【0030】本素子では、活性層515を備えた活性領
域の層構成は実施例1とほぼ同じである。DBR領域で
は、InP基板516までエッチングしてから回折格子
を形成し、バンドギャップ波長1.4μmのInGaA
sP光ガイド層501、p−InPクラッド層502、
p−InGaAsコンタクト層503を再成長してい
る。また、埋め込み層の閉じ込め制御層は、実施例1と
異なり、バンドギャップ波長1.3μmのMQWにして
いる。
In this element, the layer structure of the active region having the active layer 515 is almost the same as that of the first embodiment. In the DBR region, a diffraction grating is formed after etching up to the InP substrate 516, and InGaAs having a band gap wavelength of 1.4 μm is formed.
sP light guide layer 501, p-InP clad layer 502,
The p-InGaAs contact layer 503 has been regrown. Further, unlike the first embodiment, the confinement control layer of the buried layer is made of MQW having a band gap wavelength of 1.3 μm.

【0031】本素子では、DBR領域及び位相調整領域
の注入電流(電極513と電極514間及び電極512
と電極514間)の変化によって、発振波長を約3nm
変えることができる。従って、実施例3のように波長多
重伝送の光源として使うことができる。
In this device, the injection current (between the electrodes 513 and 514 and between the electrodes 512 and
And between the electrodes 514), the oscillation wavelength becomes about 3 nm.
Can be changed. Therefore, it can be used as a light source for wavelength division multiplex transmission as in the third embodiment.

【0032】実施例5 本発明による第5の実施例は、実施例4と同様のDBR
レーザであるが、DBR領域の光導波路自体のバンドギ
ャップ波長を電界によって変化させるものである。図7
は、本発明によるDBRレーザの共振器方向断面図であ
り、基板616上に形成された回折格子上に、バンドギ
ャップ波長1.25μmの光ガイド層601、バンドギ
ャップ波長1.45μmのInGaAs/InGaAs
P10層のMQW層(実施例1の閉じ込め制御層109
と同じ)602、InPクラッド層603、InGaA
sコンタクト層604が再成長されている。横方向の埋
め込み構造は実施例1〜4と異なり、高抵抗のInPの
みで構成されている。活性層615を備えた活性領域の
層構成は実施例1と同様である。
Fifth Embodiment A fifth embodiment according to the present invention employs the same DBR as in the fourth embodiment.
Although it is a laser, it changes the bandgap wavelength of the optical waveguide itself in the DBR region by an electric field. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a DBR laser according to the present invention in the direction of the resonator, in which an optical guide layer 601 having a band gap wavelength of 1.25 μm and InGaAs / InGaAs having a band gap wavelength of 1.45 μm are formed on a diffraction grating formed on a substrate 616.
P10 MQW layer (the confinement control layer 109 of the first embodiment)
602), InP cladding layer 603, InGaAs
The s-contact layer 604 has been regrown. The embedding structure in the horizontal direction is different from the first to fourth embodiments, and is constituted only by high-resistance InP. The layer configuration of the active region including the active layer 615 is the same as that of the first embodiment.

【0033】本素子で活性領域に電流注入(電極611
と電極614間)してDBR発振を得るが、DBR領域
に電界を印加(電極613と電極614間)すると、T
Eモードに対する閉じ込めが悪化して分布反射される光
量が減少し、TMモードに対する分布反射量の方が多く
なる。従って、TEモードからTMモードに遷移する。
In this device, current is injected into the active region (electrode 611).
And between the electrodes 614) to obtain DBR oscillation. However, when an electric field is applied to the DBR region (between the electrodes 613 and 614), T
The confinement for the E mode is deteriorated, and the amount of distributed reflection is reduced, and the amount of distributed reflection for the TM mode is larger. Therefore, a transition is made from the TE mode to the TM mode.

【0034】このように本素子では、DBR領域の電界
によって偏波変調を行なうので、波長可変動作は行なわ
ない。また、位相調整領域については、波長可変時に調
整するのではなく、DBR発振が安定になるような初期
設定のときに電極612を使う、あるいは、DBR領域
に逆電界を印加する際に活性領域からの電流の流れ込み
を防ぐために使うことができる。
As described above, in this device, since the polarization modulation is performed by the electric field in the DBR region, the variable wavelength operation is not performed. Also, the phase adjustment region is not adjusted when the wavelength is tuned, but the electrode 612 is used at the initial setting to stabilize the DBR oscillation, or when the reverse electric field is applied to the DBR region, Can be used to prevent the inflow of current.

【0035】実施例6 実施例1から5まで、回折格子を有した動的単一モード
レーザの実施例を示してきたが、本発明の考え方は、回
折格子がなく両端面へき開のファブリペローレーザにも
適用できる。構造は図1とほぼ同じで、下部光ガイド層
103を0.02μmと薄くし回折格子は作製していな
い。単一モード性は良くないが、実施例1と同様に偏波
変調することができる。本実施例は、波長多重を必要と
しない簡易的な光通信や、空間伝搬光通信、光情報処理
などに適用することができる。
Embodiment 6 Although the embodiments of the dynamic single mode laser having the diffraction grating have been described in the embodiments 1 to 5, the idea of the present invention is to use a Fabry-Perot laser having no diffraction grating and cleaved at both end faces. Also applicable to The structure is almost the same as that of FIG. 1. The lower light guide layer 103 is made as thin as 0.02 μm, and no diffraction grating is manufactured. Although the single mode property is not good, polarization modulation can be performed as in the first embodiment. The present embodiment can be applied to simple optical communication that does not require wavelength division multiplexing, space propagation optical communication, optical information processing, and the like.

【0036】実施例7 図8に本発明による第7の実施例であるDFBレーザの
断面図を示す。構造は実施例1とほぼ同じである。本実
施例では、活性層104と閉じ込め制御層109の電気
的絶縁性を高めるために、メサエッチング後に0.3μ
mの高抵抗InP層901を底面及び側面に成長させて
から、実施例1と同様に埋め込み成長したものである。
このInPの成長には、導波路の光の導波方向を逆メサ
方向にすると、減圧MOCVD法で成長することでメサ
側面と底面の成長レートがほぼ等しくなることを利用す
ればよい。
Embodiment 7 FIG. 8 is a sectional view of a DFB laser according to a seventh embodiment of the present invention. The structure is almost the same as that of the first embodiment. In this embodiment, in order to increase the electrical insulation between the active layer 104 and the confinement control layer 109, 0.3 μm
In this embodiment, a high-resistance InP layer 901 m is grown on the bottom and side surfaces, and then buried in the same manner as in the first embodiment.
The growth of InP may be based on the fact that the growth rate of the mesa side surface and the bottom surface becomes substantially equal by growing the film by the reduced pressure MOCVD method when the light guide direction of the waveguide is set to the reverse mesa direction.

【0037】本実施例では、漏れ電流が低減できるため
レーザの活性層104への注入効率が向上して、しきい
値電流が低減できるとともに光出力のハイパワー化が可
能となる。
In this embodiment, since the leakage current can be reduced, the efficiency of laser injection into the active layer 104 is improved, so that the threshold current can be reduced and the optical output can be made higher in power.

【0038】実施例8 本実施例は、本発明による半導体レーザを用いた強度変
調光伝送を波長多重光LANシステムに応用する例であ
る。図9に、この場合の各端末に接続される光−電気変
換部(ノード)の構成例を、図10にそのノードを用い
た光LANシステムの構成例を示す。
Embodiment 8 This embodiment is an example in which intensity-modulated optical transmission using a semiconductor laser according to the present invention is applied to a wavelength division multiplexing optical LAN system. FIG. 9 shows a configuration example of an optical-electrical conversion unit (node) connected to each terminal in this case, and FIG. 10 shows a configuration example of an optical LAN system using the node.

【0039】各部に接続された光ファイバ701を媒体
として、光信号がノードに取り込まれ、分岐部702に
よりその一部が波長可変フィルタを備えた受信装置70
3に入射する。波長可変フィルタとしては、ファイバフ
ァブリペロフィルタを用いたが、その他にマッハツェン
ダフィルタや干渉膜フィルタ等でもよい。この受信装置
703により所望の波長の光信号のみを取り出して信号
検波を行なう。一方、ノードから光信号を送信する場合
には、実施例3の波長可変DFBレーザあるいは実施例
4の波長可変DBRレーザ704を偏波変調し、偏光子
705で強度変調に変換された光を分岐部707を介し
て光伝送路に入射せしめる。このとき、レーザへの戻り
光の影響を避けるために、アイソレータ706を入れて
もよい。端末によっては、単一波長のみを送信すればよ
い場合があり、その場合は、実施例1のDFBレーザあ
るいは実施例5のDBRレーザを用いる。逆に、波長可
変範囲をさらに広げる必要がある場合には、複数の波長
可変レーザを設けてやればよい。
Using an optical fiber 701 connected to each unit as a medium, an optical signal is taken into a node, and a branching unit 702 partially receives a receiving device 70 having a wavelength tunable filter.
3 is incident. Although a fiber Fabry-Perot filter is used as the wavelength variable filter, a Mach-Zehnder filter, an interference film filter, or the like may be used instead. The receiver 703 extracts only an optical signal of a desired wavelength and performs signal detection. On the other hand, when transmitting an optical signal from the node, the wavelength tunable DFB laser of the third embodiment or the wavelength tunable DBR laser 704 of the fourth embodiment is polarization-modulated, and the light converted into intensity modulation by the polarizer 705 is branched. The light enters the optical transmission path via the unit 707. At this time, an isolator 706 may be inserted to avoid the influence of the return light to the laser. In some cases, only a single wavelength needs to be transmitted depending on the terminal. In that case, the DFB laser of the first embodiment or the DBR laser of the fifth embodiment is used. Conversely, if it is necessary to further widen the wavelength tunable range, a plurality of wavelength tunable lasers may be provided.

【0040】光LANシステムのネットワークとして、
図10に示すものはバス型であり、AおよびBの方向に
ノードを接続し、ネットワーク化された多数の端末およ
びセンタを設置することができる。ただし、多数のノー
ドを接続するためには、光の減衰を補償するために光増
幅器を伝送路上に設置する必要がある。また、各端末に
ノードを2つ接続し伝送路を2本にすることで、DQD
B方式による双方向の光伝送が可能となる。
As a network of the optical LAN system,
FIG. 10 shows a bus type in which nodes are connected in directions A and B, and a large number of networked terminals and centers can be installed. However, in order to connect a large number of nodes, it is necessary to install an optical amplifier on a transmission line to compensate for optical attenuation. Also, by connecting two nodes to each terminal and using two transmission paths, DQD
Bidirectional optical transmission by the B method becomes possible.

【0041】本発明による偏波変調では、実施例1に述
べたように変調時の波長変動が0.01nm以下である
ため、波長可変幅2nmの場合、2/0.01=200
チャンネルの高密度波長多重伝送による光ネットワーク
システムを構築できる。また、ネットワークの形態とし
て、図10のAとBを接続したループ型や、スター型、
あるいはそれらを複合した形態のものでもよい。
In the polarization modulation according to the present invention, since the wavelength fluctuation at the time of modulation is 0.01 nm or less as described in the first embodiment, when the wavelength variable width is 2 nm, 2 / 0.01 = 200.
An optical network system based on high-density wavelength multiplex transmission of channels can be constructed. Further, as a network form, a loop type connecting A and B in FIG. 10, a star type,
Alternatively, they may be in a composite form.

【0042】また、本実施例において偏光子を除いて両
偏波モードの信号を伝送し(図4の3)と4)を参
照)、受信側で両者の信号の差動出力を取って受信検波
してもよい。
In this embodiment, signals in both polarization modes are transmitted except for the polarizer (see (3) and (4) in FIG. 4), and a differential output of both signals is obtained on the receiving side for reception. Detection may be performed.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上に説明したような本発明の構成によ
れば次のような効果がある。レーザ作製上の設計値から
のずれに特性が大きく左右されることがなく、安定に歩
留まりよく偏波スイッチング可能な半導体レーザを製造
できる(特に請求項1、2に対応)。偏波スイッチング
制御をより効果的に行ない得る半導体レーザとできる
(特に請求項3に対応)。単一縦モード発振可能な半導
体レーザとできる(特に請求項4、5、14に対応)。
半導体レーザで偏波スイッチングを効率的に行なうため
の閉じ込め制御層を提供できる(特に請求項7、8、9
に対応)。半導体レーザで偏波スイッチングを効率よく
行なうためにTEモードとTMモードの利得を近くする
ことができる(特に請求項9、10、11に対応)。レ
ーザ活性層への注入効率が向上して、しきい値電流が低
減できるとともに光出力のハイパワー化が可能な半導体
レーザとできる(特に請求項13に対応)。レーザの活
性層と近傍部分または埋め込みヘテロ構造における閉じ
込め制御層に独立して電流あるいは電圧を加えることが
でき、変調に要する消費電力が小さく、高速ドライブが
容易になる。また、設計の自由度が広がる(特に請求項
15、19に対応)。発振波長を変えながら、レーザの
活性層と近傍部分または埋め込みヘテロ構造における閉
じ込め制御層に独立して電流あるいは電圧を加えること
ができ、変調に要する消費電力が小さく、高速ドライブ
が容易で、しかも波長多重光伝送の光源として適用でき
る。また、設計の自由度が広がる(特に請求項16、2
0に対応)。変調に要する消費電力が小さく、高速ドラ
イブが容易になり、変調時の波長変動を小さくできる分
布反射型レーザを実現できる。また、設計の自由度が広
がる(特に請求項17、21に対応)。さらに作製を容
易にした変調時の波長変動を小さくできる分布反射型レ
ーザを実現できる(特に請求項18、22に対応)。本
発明の半導体レーザを駆動して、簡単に光通信を行なう
ことができる(特に請求項23、24に対応)。本発明
の半導体レーザで低コストで多重度の高い波長多重光伝
送を実現できる(特に請求項25、26に対応)。上記
のような高密度波長多重光伝送を用いて、低コストでス
ループットの高い光LANシステムを構築できる(特に
請求項27、28に対応)。
According to the configuration of the present invention as described above, the following effects can be obtained. It is possible to manufacture a semiconductor laser capable of performing polarization switching stably with good yield without being largely affected by a deviation from a design value in laser production (especially corresponding to claims 1 and 2). A semiconductor laser capable of performing polarization switching control more effectively can be obtained (particularly corresponding to claim 3). A semiconductor laser capable of single longitudinal mode oscillation can be obtained (especially corresponding to claims 4, 5 and 14).
A confinement control layer for efficiently performing polarization switching in a semiconductor laser can be provided (especially claims 7, 8, and 9).
Corresponding to). In order to efficiently perform polarization switching in the semiconductor laser, the gains of the TE mode and the TM mode can be made close to each other (particularly corresponding to claims 9, 10 and 11). A semiconductor laser capable of improving the injection efficiency into the laser active layer, reducing the threshold current, and increasing the power of the optical output (especially corresponding to claim 13). A current or a voltage can be independently applied to the active layer of the laser and its vicinity or the confinement control layer in the buried heterostructure, so that power consumption required for modulation is small and high-speed driving is facilitated. Further, the degree of freedom of design is widened (especially corresponding to claims 15 and 19). The current or voltage can be independently applied to the active layer of the laser and the confinement control layer in the vicinity or the buried heterostructure while changing the oscillation wavelength, the power consumption required for modulation is small, high-speed driving is easy, and It can be applied as a light source for multiplex light transmission. In addition, the degree of freedom of design is widened (especially in claims 16 and 2,
0). Power consumption required for modulation is small, high-speed driving is easy, and a distributed reflection laser that can reduce wavelength fluctuation during modulation can be realized. Further, the degree of freedom of design is widened (especially corresponding to claims 17 and 21). Further, it is possible to realize a distributed-reflection laser capable of reducing the wavelength fluctuation at the time of modulation, which facilitates fabrication (particularly corresponding to claims 18 and 22). Optical communication can be easily performed by driving the semiconductor laser of the present invention (especially corresponding to claims 23 and 24). With the semiconductor laser of the present invention, wavelength multiplexing optical transmission with high multiplicity can be realized at low cost (particularly corresponding to claims 25 and 26). An optical LAN system with low cost and high throughput can be constructed by using high-density wavelength division multiplexing optical transmission as described above (especially corresponding to claims 27 and 28).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明によるDFBレーザ(実施例1)の横断
面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a DFB laser (Example 1) according to the present invention.

【図2】多重量子井戸の電界に対する屈折率の変化の偏
波による違いを説明する図。
FIG. 2 is a view for explaining a difference in change in refractive index of a multiple quantum well with respect to an electric field due to polarization.

【図3】本発明によるDFBレーザの駆動方法、発振波
長を説明する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a driving method of a DFB laser and an oscillation wavelength according to the present invention.

【図4】本発明によるDFBレーザの変調波形などを説
明する図。
FIG. 4 is a diagram illustrating a modulation waveform and the like of a DFB laser according to the present invention.

【図5】本発明による3電極DFBレーザ(実施例3)
の縦断面斜視図。
FIG. 5 shows a three-electrode DFB laser according to the present invention (Example 3).
FIG.

【図6】本発明による波長可変DBRレーザ(実施例
4)の縦断面図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a tunable DBR laser (Example 4) according to the present invention.

【図7】本発明によるDBRレーザ(実施例5)の縦断
面図。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a DBR laser (Example 5) according to the present invention.

【図8】本発明によるDFBレーザ(実施例7)の横断
面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a DFB laser (Example 7) according to the present invention.

【図9】本発明によるレーザを用いた光LANシステム
に用いられる光−電気変換部の構成例を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of an optical-electrical conversion unit used in an optical LAN system using a laser according to the present invention.

【図10】光LANシステムのネットワークを説明する
図。
FIG. 10 is a diagram illustrating a network of the optical LAN system.

【図11】偏波変調レーザ及びその駆動方法の従来例を
説明する図。
FIG. 11 is a diagram illustrating a conventional example of a polarization modulation laser and a driving method thereof.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,516616 基板 102 バッファ層 103,105,501,601 光ガイド層 104,515,615 活性層 106,502,603 クラッド層 107,503,604 コンタクト層 108,110 埋め込み層 109,602 MQW層 111,112,113,114,401,402,4
03,404,405,406,511,512,51
3,514,611,612,613,614 電極 115 絶縁膜 305,1001 偏光子 407 λ/4シフト部 701 光ファイバ 702,707 光分岐器 703 波長選択受信器 704 本発明の半導体レーザ 705 偏光子 706 光アイソレータ 901 高抵抗InP絶縁層 1000 従来の半導体レーザ
101,516616 Substrate 102 Buffer layer 103,105,501,601 Light guide layer 104,515,615 Active layer 106,502,603 Cladding layer 107,503,604 Contact layer 108,110 Buried layer 109,602 MQW layer 111, 112, 113, 114, 401, 402, 4
03,404,405,406,511,512,51
3,514,611,612,613,614 Electrode 115 Insulating film 305,1001 Polarizer 407 λ / 4 shift unit 701 Optical fiber 702,707 Optical splitter 703 Wavelength selective receiver 704 Semiconductor laser 705 Polarizer 706 of the present invention Optical isolator 901 High-resistance InP insulating layer 1000 Conventional semiconductor laser

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (28)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体レーザ装置において、発光用活性
層を少なくとも一部に含む光導波路が共振器方向に伸び
ており、該光導波路の少なくとも一部の近傍にある近傍
部分と該光導波路での屈折率の分布状態を制御できるよ
うに構成されており、該活性層は該光導波路の2つの導
波モードであるTEモードとTMモードの利得がほぼ等
しいことを特徴とする半導体レーザ装置。
In a semiconductor laser device, an optical waveguide including at least a part of an active layer for light emission extends in a cavity direction, and a portion near at least a part of the optical waveguide and a portion of the optical waveguide in the optical waveguide are provided. A semiconductor laser device configured to control a distribution state of a refractive index, wherein the active layer has substantially equal gains in a TE mode and a TM mode, which are two waveguide modes of the optical waveguide.
【請求項2】 該光導波路が埋め込みヘテロ構造で形成
され、該埋め込みヘテロ構造には、該光導波路における
活性層より屈折率がわずかに小さく、該光導波路の横方
向の光閉じ込めを制御し得る該近傍部分である閉じ込め
制御層が、該レーザの発振光が結合する程度の近傍に設
けてあることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ
装置。
2. The optical waveguide is formed of a buried heterostructure, wherein the buried heterostructure has a slightly lower refractive index than an active layer in the optical waveguide and can control lateral optical confinement of the optical waveguide. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the confinement control layer, which is the vicinity portion, is provided in such a vicinity as to couple the oscillation light of the laser.
【請求項3】 該近傍部分または該埋め込みヘテロ構造
における閉じ込め制御層が、該レーザの活性層と隣接し
て設けてあることを特徴とする請求項1または2記載の
半導体レーザ装置。
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a confinement control layer in said vicinity portion or said buried heterostructure is provided adjacent to an active layer of said laser.
【請求項4】 該半導体レーザは、該活性層近傍に回折
格子を具備した分布帰還型レーザであることを特徴とす
る請求項1または2記載の半導体レーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said semiconductor laser is a distributed feedback laser having a diffraction grating near said active layer.
【請求項5】 該半導体レーザは、共振器方向に直列に
回折格子を具備した分布反射器を持つ分布反射型レーザ
であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体
レーザ装置。
5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said semiconductor laser is a distributed reflection laser having a distributed reflector provided with a diffraction grating in series in a resonator direction.
【請求項6】 該半導体レーザは、両端面へき開のファ
ブリペロ型レーザであることを特徴とする請求項1また
は2記載の半導体レーザ装置。
6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said semiconductor laser is a Fabry-Perot laser having cleaved end faces.
【請求項7】 該半導体レーザにおいて、該近傍部分ま
たは該埋め込みヘテロ構造における閉じ込め制御層は多
重量子井戸構造であり、該近傍部分または該閉じ込め制
御層に逆電圧を印加することによって該近傍部分または
該閉じ込め制御層の屈折率が変化するときに、TEモー
ドに対する変化率がTMモードに対する変化率よりも大
きいことを特徴とする請求項1または2記載の半導体レ
ーザ装置。
7. The semiconductor laser, wherein the confinement control layer in the neighboring portion or the buried heterostructure has a multiple quantum well structure, and the vicinity portion or the confining control layer is applied by applying a reverse voltage to the neighboring portion or the confining control layer. 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein when the refractive index of the confinement control layer changes, the change rate for the TE mode is larger than the change rate for the TM mode.
【請求項8】 該半導体レーザにおいて、該近傍部分ま
たは該埋め込みヘテロ構造における閉じ込め制御層は多
重量子井戸構造であり、該近傍部分または該閉じ込め制
御層に順方向電流を注入することによって該近傍部分ま
たは該閉じ込め制御層の屈折率が変化するときに、TE
モードに対する変化率がTMモードに対する変化率より
も大きいことを特徴とする請求項1または2記載の半導
体レーザ装置。
8. The semiconductor laser, wherein the confinement control layer in the neighboring portion or the buried heterostructure has a multiple quantum well structure, and the vicinity portion or the confining control layer is formed by injecting a forward current into the neighboring portion or the confining control layer. Alternatively, when the refractive index of the confinement control layer changes, TE
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the rate of change with respect to the mode is greater than the rate of change with respect to the TM mode.
【請求項9】 該多重量子井戸において、井戸層に圧縮
歪みが与えられていることを特徴とする請求項7または
8記載の半導体レーザ。
9. The semiconductor laser according to claim 7, wherein a compressive strain is applied to the well layer in the multiple quantum well.
【請求項10】 該活性層においてTEモードとTMモ
ードの利得をほぼ等しくすることが、主にTMモードに
利得を与えるライトホール基底準位と電子の基底準位間
のエネルギーバンドギャップに対する波長の近傍にブラ
ッグ波長がくるように該活性層近傍に具備した回折格子
のピッチを設定することで行われ、ブラッグ波長でのし
きい値利得がTEモードとTMモードでほぼ等しくなる
ように構成されている分布帰還型レーザであることを特
徴とする請求項1または2記載の半導体レーザ装置。
10. Making the gains of the TE mode and the TM mode substantially equal in the active layer is mainly because the gain of the TE mode and that of the TM mode, which give a gain to the TM mode, depend on the wavelength relative to the energy band gap between the light hole ground level and the electron ground level. This is performed by setting the pitch of the diffraction grating provided in the vicinity of the active layer so that the Bragg wavelength comes in the vicinity, and the threshold gain at the Bragg wavelength is substantially equal in the TE mode and the TM mode. 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is a distributed feedback laser.
【請求項11】 該活性層においてTEモードとTMモ
ードの利得をほぼ等しくすることが、主にTMモードに
利得を与えるライトホール基底準位と電子の基底準位間
のエネルギーバンドギャップに対する波長の近傍にブラ
ッグ波長がくるように共振器方向に直列に形成された回
折格子のピッチを設定することで行われ、ブラッグ波長
でのしきい値利得がTEモードとTMモードでほぼ等し
くなるように構成されている分布反射型レーザであるこ
とを特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザ装
置。
11. Making the gains of the TE mode and the TM mode substantially equal in the active layer is mainly because the gain of the TM mode and the energy band gap between the ground level of the electron and the ground level of the electron, which give a gain to the TM mode, are different from each other. This is done by setting the pitch of the diffraction gratings formed in series in the direction of the resonator so that the Bragg wavelength comes close to it, so that the threshold gain at the Bragg wavelength is almost equal between the TE mode and the TM mode. 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is a distributed reflection laser.
【請求項12】 該活性層においてTEモードとTMモ
ードの利得をほぼ等しくすることが、該活性層において
引っ張り歪が導入された多重量子井戸で構成され、ヘビ
ーホールの基底準位とライトホールの基底準位がほぼ等
しいか若しくはライトホールの基底準位が電子の基底準
位に近い構成とすることで行われていることを特徴とす
る請求項1または2記載の半導体レーザ装置。
12. Making the gains of the TE mode and the TM mode substantially equal in the active layer is constituted by a multiple quantum well in which a tensile strain is introduced in the active layer, wherein the ground level of a heavy hole and the light hole 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the ground level is substantially equal or the ground level of the light hole is close to the ground level of the electron.
【請求項13】 該近傍部分または該埋め込みヘテロ構
造における閉じ込め制御層と活性層との間の電気的絶縁
性を高める為に、両者の間の底面と側面に高抵抗層が形
成されていることを特徴とする請求項1または2記載の
半導体レーザ装置。
13. A high-resistance layer is formed on a bottom surface and a side surface between the active layer and the confinement control layer in the neighboring portion or the buried heterostructure in order to enhance electrical insulation. 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
【請求項14】 該回折格子に位相シフトを持たせるこ
とを特徴とする請求項4または10記載の半導体レーザ
装置。
14. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein said diffraction grating has a phase shift.
【請求項15】 該レーザ活性層への電流注入と該近傍
部分または該埋め込みヘテロ構造の閉じ込め制御層への
電圧印加または電流注入を独立に行なえるように電極が
設けられていることを特徴とする請求項1乃至14のい
ずれかに記載の半導体レーザ装置。
15. An electrode is provided so that current injection into the laser active layer and voltage application or current injection to the vicinity portion or the confinement control layer of the buried heterostructure can be performed independently. The semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項16】 該光導波路の光の進行方向に2つ以上
の複数の電極を設け、光導波路の光の進行方向に不均一
に電流注入および電圧印加をすることが可能であること
を特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載の半導
体レーザ装置。
16. A method according to claim 1, wherein two or more electrodes are provided in the light traveling direction of the optical waveguide, and current injection and voltage application can be performed non-uniformly in the light traveling direction of the optical waveguide. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein:
【請求項17】 該分布反射型レーザの分布反射器およ
びそれ以外の光導波路の部分において、該分布反射器の
光導波路層への電流注入と該分布反射器の該近傍部分ま
たは該埋め込みヘテロ構造の閉じ込め制御層への電圧印
加または電流注入とを独立に行なえるように電極が設け
られていることを特徴とする請求項5または11記載の
半導体レーザ装置。
17. In the distributed reflector of the distributed reflector laser and other optical waveguide portions, current is injected into the optical waveguide layer of the distributed reflector and the portion near the distributed reflector or the buried heterostructure is provided. 12. The semiconductor laser device according to claim 5, wherein an electrode is provided so that voltage application or current injection to the confinement control layer can be performed independently.
【請求項18】 該分布反射型レーザの分布反射器およ
びそれ以外の光導波路の部分において、該レーザ活性層
への電流注入と該分布反射器の光導波路への電圧印加と
を独立に行なえるように電極が設けられていることを特
徴とする請求項5または11記載の半導体レーザ装置。
18. In the distributed reflector of the distributed reflection laser and the other portion of the optical waveguide, current injection into the laser active layer and application of a voltage to the optical waveguide of the distributed reflector can be performed independently. 12. The semiconductor laser device according to claim 5, wherein an electrode is provided as described above.
【請求項19】 請求項15記載の半導体レーザ装置に
おいて、該近傍部分または該埋め込みヘテロ構造の閉じ
込め制御層への電圧印加または順方向電流注入によっ
て、レーザの発振モードをTEモードとTMモードでス
イッチさせることを特徴とする半導体レーザ装置の駆動
方法。
19. The semiconductor laser device according to claim 15, wherein the laser oscillation mode is switched between a TE mode and a TM mode by applying a voltage or applying a forward current to the confinement control layer of the neighboring portion or the buried heterostructure. A method for driving a semiconductor laser device.
【請求項20】 請求項16記載の半導体レーザ装置に
おいて、電流の不均一注入によってレーザ発振波長を変
化せしめ、該近傍部分または該埋め込みヘテロ構造の閉
じ込め制御層への電圧印加または順方向電流注入を光導
波路の一部で変化させることで偏波スイッチングせしめ
ることを特徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。
20. The semiconductor laser device according to claim 16, wherein the laser oscillation wavelength is changed by non-uniform current injection, and voltage application or forward current injection to the vicinity portion or the confinement control layer of the buried heterostructure is performed. A method for driving a semiconductor laser device, wherein polarization switching is performed by changing a part of an optical waveguide.
【請求項21】 請求項17記載の半導体レーザ装置に
おいて、該分布反射器の光導波路に注入する電流によっ
て発振波長を変化せしめ、分布反射器の該近傍部分また
は該埋め込みヘテロ構造の閉じ込め制御層への電圧印加
または順方向電流注入によって偏波スイッチングせしめ
ることを特徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。
21. The semiconductor laser device according to claim 17, wherein the oscillation wavelength is changed by a current injected into the optical waveguide of the distributed reflector, and the oscillation wavelength is changed to the vicinity of the distributed reflector or the confinement control layer of the buried heterostructure. A polarization switching by applying a voltage or injecting a forward current into the semiconductor laser device.
【請求項22】 請求項18記載の半導体レーザ装置に
おいて、分布反射器の光導波路に印加する電圧によって
偏波スイッチングせしめることを特徴とする半導体レー
ザ装置の駆動方法。
22. The method of driving a semiconductor laser device according to claim 18, wherein polarization switching is performed by a voltage applied to the optical waveguide of the distributed reflector.
【請求項23】 請求項19,20,21または22に
記載の半導体レーザの駆動方法で偏波スイッチングによ
る変調を行ない、偏光選択手段によっていずれか一方の
偏波モードのみを取り出して信号検波することを特徴と
する光通信方式。
23. A method for driving a semiconductor laser according to claim 19, 20, 21 or 22, wherein modulation by polarization switching is performed, and only one of the polarization modes is taken out by a polarization selection means to perform signal detection. An optical communication system characterized by the following.
【請求項24】 請求項20または21に記載の半導体
レーザの駆動方法で波長を変化させ、同駆動方法で偏波
スイッチングによって変調を行ない、受信装置におい
て、光バンドパスフィルタを通して、所望の波長の光に
のせた信号のみを取り出して信号検波することを特徴と
する光通信方式。
24. The method of driving a semiconductor laser according to claim 20 or 21, wherein the wavelength is changed, and modulation is performed by polarization switching by the driving method. An optical communication system characterized in that only a signal placed on light is extracted and signal detection is performed.
【請求項25】 1本の光ファイバに請求項1乃至14
のいずれかに記載の半導体レーザ装置及び受信装置を複
数接続し、複数の波長の光をそれぞれ伝送させ、受信装
置において波長可変光バンドパスフィルタを通して所望
の波長の光にのせた信号のみを取り出して信号検波する
ように、波長分割多重伝送することを特徴とする光通信
方式。
25. An optical fiber according to claim 1, wherein:
A plurality of semiconductor laser devices and receiving devices according to any of the above are connected, light of a plurality of wavelengths is respectively transmitted, and only a signal placed on light of a desired wavelength is extracted through a wavelength variable optical bandpass filter in the receiving device. An optical communication system characterized by performing wavelength division multiplexing transmission for signal detection.
【請求項26】 請求項20または21に記載の半導体
レーザの駆動方法で波長を変えることができ、偏波スイ
ッチングによる変調を行なって、その出力端に偏光選択
手段を配して一方の偏波モードのみを取り出す光通信用
光源装置を、1本の光ファイバに複数接続して複数の波
長の光をそれぞれ伝送させ、受信装置において波長可変
光バンドパスフィルタを通して所望の波長の光にのせた
信号のみを取り出して信号検波するように、波長分割多
重伝送することを特徴とする光通信方式。
26. A method for driving a semiconductor laser according to claim 20, wherein the wavelength can be changed, modulation by polarization switching is performed, and polarization selecting means is provided at an output end of the semiconductor laser, and one of the polarizations is changed. A signal in which a plurality of optical communication light source devices for extracting only the mode are connected to one optical fiber to transmit light of a plurality of wavelengths, respectively, and the receiving device passes the light of a desired wavelength through a wavelength tunable optical bandpass filter. An optical communication system characterized in that wavelength division multiplexing transmission is performed so that only signals are extracted and signal detection is performed.
【請求項27】 半導体レーザと受信装置を1つにまと
め、請求項23,24,25または26に記載の光通信
方式による光送受信を行なうことを特徴とする光−電気
変換装置。
27. An optical-to-electrical converter, wherein a semiconductor laser and a receiving device are integrated into one, and optical transmission and reception by the optical communication system according to claim 23, 24, 25 or 26 are performed.
【請求項28】 半導体レーザと受信装置を1つにまと
め、請求項23,24,25または26に記載の光通信
方式による光送受信を行なうことを特徴とする光−電気
変換装置を用いた波長分割多重光伝送システム。
28. A wavelength using an optical-electrical conversion device, wherein a semiconductor laser and a receiving device are integrated into one, and optical transmission and reception by the optical communication system according to claim 23, 24, 25 or 26 are performed. Division multiplex optical transmission system.
JP04953496A 1995-02-27 1996-02-13 Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same Expired - Fee Related JP3303653B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04953496A JP3303653B2 (en) 1995-02-27 1996-02-13 Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same
US08/607,167 US5764670A (en) 1995-02-27 1996-02-26 Semiconductor laser apparatus requiring no external modulator, method of driving semiconductor laser device, and optical communication system using the semiconductor laser apparatus

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6335595 1995-02-27
JP7-63355 1995-02-27
JP04953496A JP3303653B2 (en) 1995-02-27 1996-02-13 Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08298354A JPH08298354A (en) 1996-11-12
JP3303653B2 true JP3303653B2 (en) 2002-07-22

Family

ID=26389940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04953496A Expired - Fee Related JP3303653B2 (en) 1995-02-27 1996-02-13 Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3303653B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08298354A (en) 1996-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3323725B2 (en) Polarization modulation laser, driving method thereof, and optical communication system using the same
US5764670A (en) Semiconductor laser apparatus requiring no external modulator, method of driving semiconductor laser device, and optical communication system using the semiconductor laser apparatus
JP3387746B2 (en) Semiconductor laser capable of polarization modulation of bent channel stripe
US5648978A (en) Oscillation polarization mode selective semiconductor laser, modulation method therefor and optical communication system using the same
US6031860A (en) Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device
EP0735635B1 (en) Optical semiconductor apparatus, driving method therefor, light source apparatus and optical communication system using the same
EP0834972B1 (en) Semiconductor laser with active layer of quantum well structure, use method thereof, light source apparatus including the same, and optical communication system using the same
US6252895B1 (en) Distributed feedback semiconductor laser in which light intensity distributions differ in different polarization modes, and driving method therefor
Lee et al. Wavelength-tunable and single-frequency semiconductor lasers for photonic communications networks
US5757832A (en) Optical semiconductor device, driving method therefor and light source and opitcal communication system using the same
JPH0632332B2 (en) Semiconductor laser device
US5926497A (en) Diffraction grating with alternately-arranged different regions, optical semiconductor device with the diffraction grating, and apparatus and optical communication system using the same
US6337868B1 (en) Distributed feedback semiconductor laser and a driving method therefor
JPH08162716A (en) Semiconductor laser and drive method therefor, optical communication method and node, and optical communication system
EP0668642B1 (en) Oscillation polarization mode selective semiconductor laser, light transmitter and optical communication system using the laser
JPH08172237A (en) Semiconductor laser, modulation system and optical communication system using the same
JPH11312846A (en) Distribution feedback type semiconductor laser comprising phase shift region of polarization dependence and optical transmitter and optical communication system using the same
JP3246703B2 (en) Semiconductor laser capable of polarization modulation and optical communication system using the same
JP3303653B2 (en) Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same
JP3450573B2 (en) Semiconductor laser device, driving method thereof, and optical communication system using the same
JP3535669B2 (en) Semiconductor laser array capable of polarization modulation and method of manufacturing the same
JPH07307527A (en) Optical semiconductor device, method of driving communication light source, and optical communication system using thereof
JP3387722B2 (en) Semiconductor laser device and optical communication system using the same
JP3287443B2 (en) Semiconductor laser capable of polarization modulation and optical communication system using the same
JPH08172243A (en) Optical transmitter and its modulating system

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees