DE19519608A1

DE19519608A1 - Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung

Info

Publication number: DE19519608A1
Application number: DE19519608A
Authority: DE
Inventors: Keisuke Matsumoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-05-30
Filing date: 1995-05-29
Publication date: 1995-12-07
Also published as: FR2720556A1; FR2720556B1; JPH07326820A; US5568311A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Halbleiter-Laservor richtungen und insbesondere eine schwingungswellenlängenab stimmbare Halbleiter-Laservorrichtung, die in kohärenten optischen Kommunikationssystemen verwendet wird.

In den letzten Jahren ist an wellenlängenabstimmbare Halbleiterlaser als Lichtquellen oder lokale Oszillatoren in Empfängern in kohärenten optischen Systemen oder in Wel lenlängenteiler-Multiplexsystemen, in welchen Licht unter schiedlicher Wellenlängen multiplext wird, um die Übertra gungskapazität zu erhöhen, gedacht worden. Neben verschie denen Typen von wellenlängenabstimmbaren Lasern sind in großem Umfang Laser mit verteilter Rückkopplung (DFB) und Laser mit verteilter Bragg-Reflexion (DBR), welche keine äußeren Reflektoren verwenden, sondern Beugungsgitter bein halten, entwickelt worden.

Fig. 19 zeigt eine perspektivische Ansicht, die einen wellenlängenabstimmbaren Halbleiterlaser im Stand der Tech nik darstellt, der zum Beispiel in IEEE PHOTONICS TECHNOLGY LETTERS, Vol. 5, Nr. 3, März 1993, Seiten 273 bis 275, "Tunable Twin-Guide Lasers with Improved Performance Fabri cated by Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy", T. Wolf, S. Illek, J. Rieger, B. Borchert, und W. Thulde offenbart ist. Fig. 20 zeigt eine zu der Resonatorlängsrichtung des in Fig. 9 gezeigten Lasers senkrechte Schnittansicht.

In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 201 ein InP-Substrat des p-Typs. Eine InP-Pufferschicht 202 des p- Typs, die einen streifenförmigen Stegabschnitt aufweist, ist auf dem InP-Substrat 201 des p-Typs angeordnet. Eine Abstimmschicht 203 ist auf dem Stegabschnitt der Puffer schicht 202 angeordnet. Die Abstimmschicht 203 weist InGaAsP in einem Zusammensetzungsverhältnis auf, das gleichbedeutend mit bzw. äquivalent zu einer Bandlücken- Wellenlänge λg von 1.3 µm ist. Eine InP-Abstandsschicht 204 des n-Typs ist auf der Abstimmschicht 203 angeordnet. Eine aktive Schicht 205 ist auf der Abstandsschicht 204 angeord net. Die aktive Schicht 205 weist InGaAsP in einem Zusam mensetzungsverhältnis auf, das gleichbedeutend mit einer Bandlücken-Wellenlänge λg von 1.55 µm ist. Eine InP-Leiter schicht 206 des p-Typs ist auf der aktiven Schicht 205 an geordnet. Eine Beugungsgitterschicht 207 ist auf der Lei terschicht 206 angeordnet. Eine InP-Schicht 209 des n-Typs ist auf der Pufferschicht 202 angeordnet und kontaktiert beide Seiten der Stegstruktur, die die zuvor beschriebenen Schichten 202 bis 207 aufweist. InP-Pufferschichten 208b des p-Typs sind auf der Stegstruktur und auf der InP- Schicht 209 des n-Typs mit Ausnahme eines streifenförmigen Bereichs auf der InP-Schicht 209 des n-Typs angeordnet. InGaAsP-Kontaktschichten 210 des p-Typs sind auf den InP- Pufferschichten 208b des p-Typs angeordnet. Ein Isolations film 211 ist auf der Oberfläche der Struktur angeordnet. Der Isolationsfilm 211 weist eine Öffnung 211a auf der Kon taktschicht 210 und eine Öffnung 211b auf der InP-Schicht 209 des n-Typs auf. Eine p-Seiten-Elektrode 213 für einen Laserbetrieb kontaktiert die Kontaktschicht 210 durch die Öffnung 211a des Isolationsfilms 211 und eine gemeinsame n- Seiten-Elektrode 212 kontaktiert die InP-Schicht 209 des n- Typs durch die Öffnung 211b des Isolationsfilms 211. Eine p-Seiten-Elektrode 214 zur Wellenlängenabstimmung ist auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 201 angeordnet. Ein Pfeil 220 zeigt einen Strom, der aus der p-Seiten-Elek trode 213 injiziert wird und eine Laserabstrahlung erzeugt. Ein Pfeil 221 zeigt einen Blindstrom, der keine Laserab strahlung erzeugt. Ein Pfeil 222 zeigt einen Wellenlängen- Abstimmstrom, der aus der p-Seiten-Elektrode 214 injiziert wird.

Dieser wellenlängenabstimmbare Halbleiterlaser im Stand der Technik wird als eine TTG-(abstimmbare Zweileiter)- Struktur bezeichnet. Neben TTG-Lasern sieht ein TTG-Laser, in welchem Strom in eine Abstimmschicht injiziert wird (hier im weiteren Verlauf als ein TTG-Laser eines stromin jizierenden Typs bezeichnet), theoretisch den breitesten Bereich einer kontinuierlichen Wellenlängenabstimmung vor.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung eines Ver fahrens zum Herstellen dieses Lasers im Stand der Technik gegeben.

Zu Beginn werden aufeinanderfolgend die InP-Puffer schicht 202 des p-Typs, die InGaAsP-Abstimmschicht 203, die InP-Abstandsschicht 204 des n-Typs, die aktive InGaAsP- Schicht 205, die InP-Leiterschicht 206 des p-Typs und die Beugungungsgitterschicht 207 mittels Verwendens einer me tallorganischen Dampfphasenepitaxie (MOVPE) auf das InP- Substrat 201 des p-Typs aufgewachsen. Danach wird die Beu gungsgitterschicht 207 mittels Photolithographie und Ätzens gemustert, um eine Mehrzahl von Streifen auszubilden, die periodisch in der Richtung angeordnet sind, die die Resona torlängsrichtung des Lasers, d. h., die Lichtausbreitungs richtung, wird. Danach wird die InP-Pufferschicht 208a des p-Typs aufgewachsen, um die periodischen Streifen zu begra ben. Als nächstes wird ein SiO₂-Film auf die InP-Puffer schicht 208a des p-Typs mittels Vakuumbedampfens abgelagert und mittels Verwendens von Photolithographie und reaktivem Ionenätzen (RIE) in einer Streifenform, die sich in der Re sonatorlängsrichtung erstreckt, gemustert. Mittels Verwen dens dieses streifenförmigen SiO₂-Films als eine Maske wer den Abschnitte der geschichteten Halbleiterstruktur von der InP-Pufferschicht 208a des p-Typs bis zu der InP-Puffer schicht 202 des p-Typs mittels RIE weggeätzt, was einen stegförmigen Wellenleiter (hier im weiteren Verlauf als ein Stegwellenleiter bezeichnet) ausbildet, in welchem die Breite der aktiven Schicht 1.2 µm beträgt. Mittels des streifenförmigen SiO₂-Films als eine Maske zum selektiven Aufwachsen wird die InP-Schicht 209 des n-Typs an gegen überliegenden Seiten des Stegwellenleiters auf die InP-Puf ferschicht 202 des p-Typs aufgewachsen. Nach dem Entfernen des SiO₂-Films wird die InP-Pufferschicht 208b des p-Typs auf die InP-Schicht 209 des n-Typs und auf die InP-Puffer schicht 208a des p-Typs aufgewachsen und nachfolgend wird die InGaAsP-Kontaktschicht 210 des p-Typs auf die Puffer schicht 208b aufgewachsen. Danach werden Abschnitte der Kontaktschicht 210 und der Pufferschicht 208b selektiv ent fernt, bis die Oberfläche der InP-Schicht 209 des n-Typs freigelegt ist, wonach ein Ablagern eines Isolationsfilms 211, wie zum Beispiel SiO₂, über die gesamte Oberfläche der Struktur folgt. Danach wird die Öffnung 211a in dem Isola tionsfilm 211 ausgebildet, um die Oberfläche der InGaAsP- Kontaktschicht 210 des p-Typs, die dem Stegwellenleiter ge genüberliegt, freizulegen, und die Öffnung 211b wird in dem Isolationsfilm 211 ausgebildet, um die Oberfläche der InP- Schicht 209 des n-Typs freizulegen. Die obere p-Seiten- Elektrode 213 wird in Kontakt mit der freigelegten Oberflä che der InGaAsP-Kontaktschicht 210 des p-Typs ausgebildet, und die n-Seiten-Elektrode 212 wird in Kontakt mit der freigelegten Oberfläche der InP-Schicht 209 des n-Typs aus gebildet. Schließlich wird die untere p-Seiten-Elektrode 214 auf der rückseitigen Oberfläche des InP-Substrats 201 des p-Typs ausgebildet, um die in Fig. 19 gezeigte TTG-La serstruktur zu vervollständigen.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung des Funkti onsprinzips gegeben.

Wie es in Fig. 20 gezeigt ist, wird der Strom 220, der die Erzeugung von Laserlicht verursacht, aus der p-Seiten- Elektrode 213 zugeführt und fließt durch die InGaAsP-Kon taktschicht 210 des p-Typs, die InP-Pufferschicht 208 des p-Typs, die InP-Leiterschicht 206 des p-Typs, die aktive Schicht 205, die InP-Abstandsschicht 204 des n-Typs und die InP-Schicht 209 des n-Typs zu der n-Seiten-Elektrode 212. Andererseits wird der Wellenlängen-Abstimmstrom 222 aus der p-Seiten-Elektrode 214 zugeführt und fließt durch InP- Substrat 201 des p-Typs, die InP-Pufferschicht 202 des p- Typs die Abstimmschicht 203, die InP-Abstandsschicht 204 des n-Typs und die InP-Schicht 209 des n-Typs zu der n-Sei ten-Elektrode 212. Auf diese Weise werden in der TTG-Struk tur des strominjizierenden Typs die aktive Schicht 205 und die Abstimmschicht 203, wobei diese Schichten die InP-Ab standsschicht 204 des n-Typs beidseitig umfassen, einzeln gesteuert. Des weiteren dehnt sich in der TTG-Struktur ein Hauptteil eines elektrischen Feldes eines Laserlichts, das in der aktiven Schicht 205 erzeugt wird, zu der Beugungs gitterschicht 207 und der Abstimmschicht 203 aus. Wenn der Abstimmstrom, der der Abstimmschicht 203 zugeführt wird, geändert wird, während der Laser-Ansteuerstrom, der der ak tiven Schicht 205 zugeführt wird, konstant gehalten wird, d. h., während die Verstärkung des Laserlichts konstant ge halten wird, ändert sich deshalb der Brechungsindex der Ab stimmschicht 203 aufgrund eines Plasmaeffekts und der äqui valente Brechungsindex, der von einem Photon erfaßt wird, ändert sich, wodurch die Schwingungswellenlänge des Laser lichts abgestimmt wird.

Wenn nun angenommen wird, daß die Schwingungswellenlän ge des Laserlichts λ ist und der äquivalente Brechungsindex n_eff ist, wird die Beziehung zwischen λ und n_eff darge stellt durch

λ = 2n_efff Λ

wobei Λ die Periode des Beugungsgitters ist.

Wenn die Änderung des äquivalenten Brechungsindexes aufgrund der Strominjektion in die Abstimmschicht 203 Δn_eff ist, wird die Änderung der Wellenlänge Δλ dargestellt durch

Δλ = 2Δn_eff Λ.

In der zuvor beschriebenen Literatur wird eine Wellen längenänderung von 4.7 nm erzielt, wenn der Laser-Ansteuer strom, der der aktiven Schicht 205 zugeführt wird, 120 mA beträgt und der Abstimmstrom, der der Abstimmschicht 203 zugeführt wird, 50 mA beträgt, während eine maximale Laser ausgangsleistung von 3 mW erzielt wird. Wenn der Laser-An steuerstrom 60 mA und der Abstimmstrom 70 mA beträgt, wird ein breitester kontinuierlicher Abstimmbereich von 5.1 nm erzielt.

Wenn der Brechungsindex der Abstimmschicht 203 jedoch mittels des Verwendens des Plasmaeffekts, der durch die Strominjektion in die Abstimmschicht 203 verursacht wird, geändert wird, wie es zuvor beschrieben worden ist, rekom binieren injizierte Träger willkürlich, wodurch die Träger konzentration schwankt, was zu einer Erhöhung der spektra len Breite des Laserlichts führt. Obgleich die spektrale Breite in Wellenlängenteiler-Multiplexsystemen niedriger als einige MHz sein muß, erhöht sich die spektrale Breite unvorteilhafterweise mit einer Erhöhung des Wellenlängen- Abstimmbereichs. Zum Beispiel ändert sich in dem wellenlän genabstimmbaren Halbleiterlaser, der in der Literatur be schrieben wird, die spektrale Breite in einem Bereich von 5.4 MHz bis 50 MHz als Reaktion auf den Wellenlängen-Ab stimmbereich und die spektrale Breite wird 26.5 MHz, wenn der Abstimmbereich 3 nm beträgt.

Um die unerwünschte Erhöhung der spektralen Breite zu verhindern, wird ein umgekehrtes elektrisches Feld an die Abstimmschicht angelegt, um den Brechungsindex der Abstimm schicht mittels eines Franz-Keldysh-Effekts zu ändern, wenn die Abstimmschicht eine Dickschicht bzw. Bulkschicht ist, oder mittels eines Stark-Effekts mit Quanteneinschluß, wenn die Abstimmschicht eine Multiquantenwannenschicht bzw. eine Multi-Quantum-Well-Schicht ist. Zum Beispiel offenbaren Applied Physics Letters 59(21), 18. November 1991, Seiten 2721 bis 2723, "Optical modulation characteristics of a twin-guide laser by an electric field" und Applied Physics Letters 60(20), 18. Mai 1992, Seiten 2472 bis 2474 "Tunable twin-guide lasers with flat frequency modulation response by quantum confined Stark effect" einen solchen TTG-Halb leiterlaser des ein elektrisches Feld anlegenden Typs.

Fig. 21 zeigt eine Darstellung, die Funktionsweise des TTG-Halbleiterlasers des ein elektrisches Feld anlegenden Typs erklärt. Die Struktur dieses ein elektrisches Feld an legenden TTG-Halbleiterlasers ist mit der in Fig. 19 ge zeigten Struktur des TTG-Halbleiterlasers des strominjizie renden Typs identisch. Fig. 21 zeigt eine Schnittansicht des Wellenleiterteils des TTG-Lasers des ein elektrisches Feld anlegenden Typs entlang der Resonatorlängsrichtung. In der Figur bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 19 die gleichen oder entsprechende Teile. Das Bezugs zeichen 50 bezeichnet eine Stromversorgung, die der aktiven Schicht 205 einen Laser-Ansteuerstrom zuführt. Ein Wider stand 51 ist zwischen der Stromquelle 50 und dem Laserele ment in Serie geschaltet. Das Bezugszeichen 40 bezeichnet eine variable Spannungsversorgung, die ein elektrisches Feld an die Abstimmschicht 203 anlegt. Ein Widerstand 41 ist zwischen der Spannungsversorgung 40 und dem Laserele ment parallel geschaltet. Die Strom- bzw. Spannungsversor gungsanschlüsse, die in Fig. 21 an die Abstandsschicht 204 angeschlossen sind, sind tatsächlich an die n-Seiten-Elek trode 212, die in Fig. 19 gezeigt ist, angeschlossen.

Im weiteren Verlauf wird eine Beschreibung der Funkti onsweise gegeben.

In dem TTG-Laser des ein elektrisches Feld anlegenden Typs wird der aktiven Schicht 205 durch den Widerstand 51 ein Laser-Ansteuerstrom aus der Stromversorgung 50 zuge führt, um ein Laserlicht zu erzeugen, und gleichzeitig wird eine Rückwärts-Vorspannung über die n-Seiten-Elektrode 212 und die untere p-Seiten-Elektrode 214 mittels der variablen Spannungsversorgung 40 und des Widerstands 41 angelegt, um ein umgekehrtes elektrisches Feld an die Abstimmschicht 203 anzulegen, wodurch der Brechungsindex der Abstimmschicht 203 mittels Verwendens des Franz-Keldysh-Effekts oder des Stark-Effekts mit Quanteneinschluß geändert wird. Auf diese Weise wird die Wellenlänge des Laserlichts abgestimmt.

Da die Schwankung der Trägerkonzentration aufgrund willkürlicher Rekombination von Trägern in der Abstimm schicht in diesem TTG-Laser des ein elektrisches Feld anle genden Typs nicht auftritt, werden die zuvor beschriebenen Probleme des TTG-Lasers des strominjiziereden Typs vermie den.

Jedoch kann in dem TTG-Laser des ein elektrisches Feld anlegenden Typs, wie es in der zuvor beschriebenen Litera tur erwähnt ist, d. h., in Applied Physics Letters 59(21), 18. November 1991, Seiten 2721 bis 2723 und Applied Physics Letters 60(20), 18. Mai 1992, Seiten 2472 bis 2474, aus den im weiteren Verlauf beschriebenen Gründen kein breiter Wel lenlängen-Abstimmbereich erzielt werden.

Und zwar ändert sich in der in Fig. 21 gezeigten Struktur der Brechungsindex der Abstimmschicht 203, wie es mittels einer Kurve k′ in Fig. 22(b) gezeigt ist, wenn ein umgekehrtes elektrisches Feld an die Abstimmschicht 203 an gelegt wird. Gleichzeitig zu der Änderung des Brechungsin dexes ändert sich die Höhe der Lichtabsorption der Abstimm schicht 203, wie es mittels einer Kurve k in Fig. 22(a) gezeigt ist, aufgrund von Kramers-Kronig-Relationen bzw. Kramers-Kronig-Beziehungen.

In Fig. 22(b) ist in der Nähe der Laser-Schwingungs wellenlänge von 1.55 µm die Änderung des Brechungsindexes Δ n1 aufgrund des Anlegens des umgekehrten elektrischen Fel des an die Abstimmschicht 203 größer als 0, daß heißt, der Brechungsindex erhöht sich bei der Änderung. Wenn sich an dererseits die Höhe der Absorption in der Abstimmschicht 203 um Δa2 erhöht, wie es in Fig. 22(a) gezeigt ist, wird der Schwellwertstrom, der für die Laserschwingung benötigt wird, erhöht, das heißt, die Trägerkonzentration, die für die Laserschwingung benötigt wird, wird erhöht, wodurch die Trägerkonzentration in dem Laserresonator erhöht wird. Des halb wird mittels eines Plasmaeffekts eine negative Ände rung des Brechungsindexes Δn2 (Δn2 < 0), bei welcher sich der Brechungsindex verringert, verursacht. Diese negative Änderung des Brechungsindexes Δn2 löscht die zuvor be schriebene positive Änderung des Brechungsindexes Δn1 auf grund des Anlegens des umgekehrten elektrischen Feldes aus, so daß die Änderung des Brechungsindexes des gesamten La serresonators verringert wird. Als Ergebnis wird der er zielte Wellenlängen-Abstimmbereich verringert.

Wie vorhergehend beschrieben worden ist, verursacht die Strominjektion Rauschen, obgleich der TTG-Laser des strom injiziereden Typs im Stand der Technik einen breiten Wel lenlängen-Abstimmbereich vorsieht. Es ist deshalb schwie rig, ein spitzes Spektrum zu erzielen. Des weiteren beein trächtigen angrenzende Spektren einander, da sich die spek trale Breite mit einer Erhöhung des Wellenlängen-Abstimmbe reichs erhöht, wenn Laserlicht multiplext und übertragen wird, was zu einer schlechten Übertragungsdurchführbarkeit und einer schlechten Ausführbarkeit führt.

Andererseits wird die Änderung des Brechungsindexes als Ergebnis einer Erhöhung der Amplitude einer Absorption in der Abstimmschicht, die mittels des Anlegens des elektri schen Feldes verursacht wird, erhöht, wenn ein elektrisches Feld an die Abstimmschicht des zuvor beschriebenen TTG-La sers angelegt wird, um die unerwünschte Erhöhung der Spek trumsbreite zu verringern. Deshalb kann kein breiter Wel lenlängen-Abstimmbereich erzielt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung zu schaffen, die ein Laserlicht mit einer schmalen spektralen Breite abstrahlt und die einen breiten Abstimmbereich einer Schwingungswellenlänge des Laserlichts schafft.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrich tung ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeits typs; eine aktive Halbleiterschicht, die auf dem Halblei tersubstrat plaziert ist und die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht injizierten Strom Licht erzeugt; eine auf dem Halbleitersubstrat plazierte Halbleiter-Abstimm schicht, die einen Brechungsindex aufweist, der sich als Reaktion auf ein an die Abstimmschicht angelegtes elektri sches Feld ändert und die die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsin dexes aufgrund des Anlegens des elektrischen Feldes ab stimmt; eine Halbleiter-Abstandsschicht eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähig keitstyps, die sich zwischen der aktiven Schicht und der Abstimmschicht befindet; gegenüberliegende vorderseitige und rückseitige Resonatorflächen, die an beiden Enden der aktiven Halbleiterschicht und der Halbleiter-Abstimmschicht plaziert sind und die voneinander unterschiedliche Reflexi onsvermögen aufweisen; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter- Abstimmschicht anlegt und die in der Resonatorlängsrichtung in eine Mehrzahl von Abschnitten geteilt ist; eine Seiten elektrode der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht injiziert; und eine Seitenelektro de der zweiten Leitfähigkeit auf, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der strominjizierenden Seitenelektrode der ersten Leit fähigkeit gemeinsam ist und die elektrisch mit der Halblei ter-Abstandsschicht verbunden ist. Deshalb kann das gesamte elektrische Feld, das an die Abstimmschicht angelegt wird, erhöht werden, während die Absorptionsdämpfung des gesamten Resonators mittels des Steuerns der elektrischen Felder, die an Bereiche der Abstimmschicht angelegt werden, die den Elektroden, die das geteilte elektrische Feld anlegen, ge genüberliegen, aufrechterhalten werden, wodurch eine posi tive Änderung des Brechungsindexes aufgrund des Anlegens der elektrischen Felder an die Abstimmschicht ausgeführt werden kann, ohne von einer negativen Änderung des Bre chungsindexes verringert zu werden. Als Ergebnis kann die Wellenlänge des Lichts, das in der aktiven Schicht erzeugt wird, ohne eine Erhöhung der spektralen Breite in einem breiten Abstimmbereich abgestimmt werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zuvor beschriebene wellenlängenabstimmbare Halb leiter-Laservorrichtung des weiteren eine variable Span nungsversorgung auf, die zwischen jeder ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der gemeinsamen Seitenelektrode der zweiten Leitfähig keit angeschlossen ist. Die variable Spannungsversorgung legt eine Spannung so an die Laserstruktur an, das die Ab sorptionsdämpfung des gesamten Resonators, die mittels des Anlegens eines elektrischen Feldes verursacht wird, unbe rücksichtigt der gesamten Höhe der elektrischen Felder, die von den ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektroden der ersten Leitfähigkeit angelegt werden, konstant gehalten wird. Deshalb kann eine positive Änderung des Brechungsin dexes aufgrund des Anlegens der elektrischen Felder an die Abstimmschicht ausgeführt werden, ohne von einer negativen Änderung des Brechungsindexes verringert zu werden. Als Er gebnis kann die Wellenlänge des Lichts, das in der aktiven Schicht erzeugt wird, ohne eine Erhöhung der spektralen Breite in einem breiten Abstimmbereich abgestimmt werden.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Halbleiter-Abstimmschicht in der zuvor beschriebe nen wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung auf der aktiven Halbleiterschicht plaziert. Deshalb wird in der Struktur, bei der die Abstimmschicht auf der aktiven Schicht plaziert ist, eine wellenlängenabstimmbare Halblei ter-Laservorrichtung realisiert, die die Wellenlänge des Lichts, das in der aktiven Schicht erzeugt wird, ohne eine Erhöhung der spektralen Breite in einem breiten Abstimmbe reich abstimmen kann.

Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrich tung ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeits typs; eine auf dem Halbleitersubstrat plazierte aktive Halbleiterschicht, die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht injizierten Strom Licht erzeugt; eine auf dem Halb leitersubstrat plazierte Halbleiter-Abstimmschicht, die ei nen Brechungsindex aufweist, der als Reaktion auf ein elek trisches Feld, das an die Abstimmschicht angelegt wird, ge ändert wird und die die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsindexes aufgrund des Anlegens des elektrischen Feldes abstimmt; ei ne Halbleiter-Abstandsschicht eines dem ersten Leitfähig keitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyps, die sich zwischen der aktiven Schicht und der Abstimmschicht befindet; gegenüberliegende vorderseitige und rückseitige Resonatorflächen, die an beiden Enden der aktiven Halblei terschicht und der Halbleiter-Abstimmschicht plaziert sind und die voneinander unterschiedliche Reflexionsvermögen aufweisen; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht anlegt; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht injiziert und die in der Resonatorlängsrichtung in eine Mehrzahl von Ab schnitten geteilt ist; und eine Seitenelektrode der zweiten Leitfähigkeit auf, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom injizierenden Seitenelektrode der ersten Leitfähig keit gemeinsam ist und die elektrisch mit der Halbleiter- Abstandsschicht verbunden ist. Deshalb kann die Höhe eines Stroms, der aus den jeweiligen strominjizierenden Elektro den injiziert wird, in Übereinstimmung mit dem elektrischen Feld, das an die Abstimmschicht angelegt wird, so gesteuert werden, daß die Schwellwertträgerkonzentration des gesamten Resonators konstant gehalten wird, wodurch eine negative Änderung des Brechungsindexes aufgrund einer Erhöhung der Absorptionsdämpfung der TTG-Struktur des ein elektrisches Feld anlegenden Typs vermieden wird. Als Ergebnis können spitze Spektren in einem breiten Wellenlängenbereich er zielt werden.

Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zuvor beschriebene wellenlängenabstimmbare Halb leiter-Laservorrichtung des weiteren eine Spannungsversor gung auf, die zwischen jeder strominjizierenden Seitenelek trode der ersten Leitfähigkeit und der gemeinsamen Seiten elektrode der zweiten Leitfähigkeit angeschlossen ist. Die Spannungsversorgung legt eine Spannung so an die Laser struktur an, daß die Schwellwertträgerkonzentration des ge samten Resonators unberücksichtigt einer Höhe einer Absorp tionsdämpfung des gesamten Resonators, die mittels des An legens des elektrischen Feldes mittels der das elektrische Feld anlegenden Elektrode verursacht wird, konstant gehal ten wird. Deshalb wird eine negative Änderung des Bre chungsindexes aufgrund einer Erhöhung der Absorptionsdämp fung in der TTG-Struktur des ein elektrisches Feld anlegen den Typs vermieden, was zu einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung führt, die spitze Spektren in einem breiten Wellenlängenbereich liefert.

Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Halbleiter-Abstimmschicht in der zuvor beschriebe nen wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung unter der aktiven Halbleiterschicht plaziert. Deshalb wird eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung realisiert, die spitze Spektren in einem breiten Wellenlän genbereich in der Laserstruktur liefert, in welcher die ak tive Schicht auf der Abstimmschicht plaziert ist.

Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrich tung ein Halbleitersubstrat eines ersten Leitfähigkeits typs; eine auf dem Halbleitersubstrat plazierte aktive Halbleiterschicht, die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht injizierten Strom Licht erzeugt; eine auf dem Halb leitersubstrat plazierte Halbleiter-Abstimmschicht, die ei ne Mehrzahl von Bereichen aufweist, die in der Resonator längsrichtung des Lasers angeordnet sind, wobei diese Be reiche unterschiedliche Änderungen des Brechungsindexes und der Absorptionshöhe vorsehen, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, wobei diese Abstimmschichten die Schwin gungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Än derung des Brechungsindexes aufgrund des Anlegens des elek trischen Feldes abstimmen; eine Halbleiter-Abstandsschicht eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zwei ten Leitfähigkeitstyps, die sich zwischen der aktiven Schicht und der Abstimmschicht befindet; gegenüberliegende vorderseitige und rückseitige Resonatorflächen, die an bei den Enden der aktiven Halbleiterschicht und der Halbleiter- Abstimmschicht plaziert sind und voneinander unterschiedli ches Reflexionsvermögen aufweisen; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht anlegt und die in eine Mehrzahl von Abschnitten geteilt ist, die den jeweiligen Bereichen der Abstimmschicht entsprechen; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die den Strom in die aktive Halblei terschicht injiziert; und eine Seitenelektrode der zweiten Leitfähigkeit auf, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom injizierenden Seitenelektrode der ersten Leitfähig keit gemeinsam ist und die elektrisch mit der Halbleiter- Abstandsschicht verbunden ist. Deshalb kann die Absorpti onsdämpfung des in der aktiven Schicht erzeugten Lichts, die mittels des Anlegens eines elektrischen Feldes an einen Bereich der Abstimmschicht verursacht wird, so gesteuert werden, daß sich die Absorption des gesamten Resonators mittels des Steuerns der Stärke eines elektrischen Feldes, das an den anderen Bereich der Abstimmschicht angelegt wird, nicht ändert, wodurch eine negative Änderung des Bre chungsindexes aufgrund einer Änderung in der Absorptionshö he vermieden wird. Als Ergebnis kann ein breiter Wellenlän gen-Abstimmbereich als Ergebnis einer positiven Änderung des Brechungsindexes, die mittels des Anlegens eines elek trischen Feldes an einen Bereich der Abstimmschicht verur sacht wird, aufrechterhalten werden, so daß eine Wellenlän genabstimmung in einem breiten Bereich realisiert wird.

Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zuvor beschriebene wellenlängenabstimmbare Halb leiter-Laservorrichtung des weiteren eine variable Span nungsversorgung auf, die zwischen jeder ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der gemeinsamen Seitenelektrode der zweiten Leitfähig keit angeschlossen ist. Die variable Spannungsversorgung legt eine Spannung so an die Laserstruktur an, daß die Ab sorptionsdämpfung des gesamten Resonators, die mittels des Anlegen eines elektrischen Feldes verursacht wird, unbe rücksichtigt der gesamten Höhe der elektrischen Felder, die von den ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektroden der ersten Leitfähigkeit angelegt werden, konstant gehalten wird. Deshalb wird eine negative Änderung des Brechungsin dexes aufgrund einer Änderung in der Absorptionshöhe ver mieden, wodurch ein breiter Wellenlängen-Abstimmbereich als Ergebnis einer positiven Änderung des Brechungsindexes, die mittels des Anlegens eines elektrischen Feldes an einen Be reich der Abstimmschicht verursacht wird, aufrechterhalten wird, was zu einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-La servorrichtung führt, die die Wellenlänge in einem breiten Bereich abstimmen kann.

Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrich tung eine aktive Halbleiterschicht, die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht injizierten Strom Licht er zeugt; eine Halbleiter-Abstimmschicht, die einen Brechungs index aufweist, der sich als Reaktion auf ein an die Ab stimmschicht angelegtes elektrisches Feld ändert und die die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsindexes abstimmt; eine Halb leiterschicht, die ein periodisches Beugungsgitter in der Resonatorlängsrichtung vorsieht; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein erstes elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht anlegt; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht injiziert; eine Seitenelektrode der er sten Leitfähigkeit, die ein zweites elektrisches Feld an die Halbleiterschicht, die das Beugungsgitter vorsieht, so anlegt, daß das zweite elektrische Feld die Kopplungskon stante des Beugungsgitters erhöht und eine Absorptionsdämp fung des ersten elektrischen Feldes, die mittels des Anle gens des ersten elektrischen Feldes an die Abstimmschicht verursacht wird, kompensiert; und eine Seitenelektrode der zweiten Leitfähigkeit auf, die der ein erstes elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, der einen Strom injizierenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der ein zweites elektrisches Feld anle genden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit gemeinsam ist. Deshalb wird eine negative Änderung des Brechungsinde xes aufgrund einer Änderung der Absorptionshöhe vermieden, was zu einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservor richtung führt, die die Wellenlänge in einem breiten Be reich abstimmen kann.

Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zuvor beschriebene wellenlängenabstimmbare Halb leiter-Laservorrichtung des weiteren ein Halbleitersubstrat des ersten Leitfähigkeitstyps, auf welchem die aktive Halb leiterschicht angeordnet ist, und eine Abstandsschicht auf, die auf der aktiven Schicht angeordnet ist. Die Halbleiter- Abstimmschicht ist auf der Abstandsschicht angeordnet und die Halbleiterschicht, die das Beugungsgitter vorsieht, ist in Kontakt mit der Halbleiter-Abstimmschicht angeordnet. Die gemeinsame Seitenelektrode der zweiten Leitfähigkeit ist elektrisch mit der Halbleiter-Abstandsschicht verbun den. Die ein erstes elektrisches Feld anlegende Seitenelek trode der ersten Leitfähigkeit dient ebenso als die ein zweites elektrisches Feld anlegende Seitenelektrode der er sten Leitfähigkeit. Deshalb wird eine TTG-Halbleiter-Laser vorrichtung realisiert, die die Wellenlänge in einem brei ten Bereich abstimmen kann.

Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die zuvor beschriebene wellenlängenabstimmbare Halb leiter-Laservorrichtung des weiteren ein Halbleitersubstrat eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf, das gegenüberliegende vorderseitige und rückseitige Oberflächen aufweist. Die ak tive Halbleiterschicht, die Halbleiter-Abstimmschicht und die Halbleiterschicht, die das Beugungsgitter vorsieht, sind auf der vorderseitigen Oberfläche des Halbleiter substrats in der Resonatorlängsrichtung positionell in Se rie plaziert. Die ein erstes elektrisches Feld anlegende Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom injizierende Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und die ein zweites elektrisches Feld anlegende Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit sind positionell in Serie und ge genüberliegend der Abstimmschicht, der aktiven Schicht bzw. der Halbleiterschicht, die das Beugungsgitter vorsieht, plaziert. Die gemeinsame Seitenelektrode der zweiten Leit fähigkeit ist auf der rückseitigen Oberfläche des Halblei tersubstrats angeordnet. Deshalb wird eine DBR-Halbleiter- Laservorrichtung realisiert, die die Wellenlänge in einem breiten Bereich abstimmen kann.

Gemäß einem zwölften Absatz der vorliegenden Erfindung weist eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrich tung eine aktive Halbleiterschicht, die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht injizierten Strom Licht er zeugt; eine Halbleiter-Abstimmschicht, die einen Brechungs index aufweist, der sich als Reaktion auf ein an die Ab stimmschicht angelegtes elektrisches Feld ändert und die die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsindexes abstimmt; eine Sei tenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht anlegt; eine Seiten elektrode der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht injiziert; eine Seitenelektrode der zweiten Leitfähigkeit, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom injizierenden Seitenelektrode der ersten Leit fähigkeit gemeinsam ist; und einen Lichtmodulator auf, der die Lichtmenge, die in der aktiven Schicht erzeugt wird und durch sie fließt, so steuert, daß die Absorptionsdämpfung, die aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht verursacht wird, kompensiert wird. Deshalb wird eine negative Änderung des Brechungsindexes aufgrund einer Änderung der Absorptionshöhe vermieden, was zu einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung führt, die die Wellenlänge in einem breiten Bereich abstimmen kann.

Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfin dung sind in der zuvor beschriebenen wellenlängenabstimmba ren Halbleiter-Laservorrichtung der Lichtmodulator und die aktive Schicht auf unterschiedlichen Substraten angeordnet. Deshalb wird eine negative Änderung des Brechungsindexes aufgrund einer Änderung der Absorptionshöhe vermieden, was zu einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrich tung führt, die die Wellenlänge in einem breiten Bereich abstimmen kann.

Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfin dung sind in der zuvor beschriebenen wellenlängenabstimmba ren Halbleiter-Laservorrichtung der Lichtmodulator und die aktive Schicht auf dem gleichem Substrat integriert. Des halb wird eine integrierte wellenabstimmbare Halbleiter-La servorrichtung realisiert, die die Wellenlänge in einem breiten Bereich abstimmen kann.

Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter- Laservorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der wellenlängen abstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter- Laservorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt;

Fig. 4 einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Schwellwertträgerkonzentration des gesamten Resonators und dem Verhältnis des Laser-Ansteuerstroms I_f, der einem Be reich einer aktiven Schicht zugeführt wird, die an eine AR- Abdeckung angrenzt, zu dem gesamten Laser-Ansteuerstrom, der in die aktive Schicht injiziert wird, gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, darstellt;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der wellenlängen abstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 6 eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt;

die Fig. 7(a) und 7(b) Graphen, die die Änderungen der Höhe einer Absorption bzw. Änderungen des Brechungsin dexes darstellen, wenn ein elektrisches Feld an erste und zweite Abstimmschichten in der Struktur gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angelegt wird;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht der wellenlängen abstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 9 eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter- Laservorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 10 eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter- Laservorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt;

Fig. 11 eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halbleiter- Laservorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel eines externen Modulators darstellt, der in der wellenlän genabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem sech sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhal tet ist;

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des externen Modulators darstellt, der in der wel lenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet ist;

Fig. 14 eine Schnittansicht des in Fig. 13 gezeigten externen Modulators, der entlang der Richtung das optischen Wellenleiters genommen ist;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des externen Modulators darstellt, der in der wel lenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet ist;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht, die einen wel lenlängenabstimmbaren Halbleiterlaser gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;

Fig. 18 eine Schnittansicht des in Fig. 17 gezeigten Halbleiterlasers, die entlang einer Linie F-F in Fig. 17 genommen ist;

Fig. 19 eine perspektivische Ansicht, die eine TTG- Halbleiter-Laservorrichtung im Stand der Technik darstellt;

Fig. 20 eine Darstellung, die die Funktionsweise einer TTG-Halbleiter-Laservorrichtung des strominjizierenden Typs im Stand der Technik darstellt;

Fig. 21 eine Darstellung, die die Funktionsweise einer TTG-Halbleiter-Laservorrichtung des ein elektrisches Feld anlegenden Typs im Stand der Technik erklärt;

die Fig. 22(a) und 22(b) Graphen, die die Probleme der in Fig. 21 gezeigten TTG-Halbleiter-Laservorrichtung des ein elektrisches Feld anlegenden Typs erklärt.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines ersten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 zeigt eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halblei ter-Laservorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt. Fig. 2 zeigt eine per spektivische Ansicht der wellenlängenabstimmbaren Halblei ter-Laservorrichtung. Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie A-A in Fig. 2 genommen ist.

In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein InP-Substrat des p-Typs. Eine erste InP-Pufferschicht 2 des p-Typs ist auf dem Substrat 1 angeordnet. Die erste InP- Pufferschicht 2 des p-Typs weist einen streifenförmigen Stegabschnitt auf. Eine aktive InGaAsP-Schicht, die eine MQW-(Multi-Quantum-Well)-Struktur und eine Schwingungswel lenlänge von 1.55 µm aufweist, ist auf dem Stegabschnitt der Pufferschicht 2 angeordnet. Eine InP-Abstandsschicht 7 des n-Typs ist auf der aktiven Schicht 6 angeordnet. Eine Abstimmschicht 8, die InGaAsP in einer Zusammensetzung auf weist, die gleichbedeutend mit einer Bandlücken-Wellenlänge λg von 1.4 µm ist, ist auf der Abstandsschicht 7 angeord net. Eine InP-Leiterschicht 4a des p-Typs ist auf der Ab stimmschicht 8 angeordnet. Ein InGaAsP-Beugungsgitter 5, das eine Mehrzahl von Streifen aufweist, ist auf der Lei terschicht 4a angeordnet. Eine zweite InP-Pufferschicht 4b des p-Typs ist auf der InP-Leiterschicht 4a des p-Typs an geordnet, um die Streifen des Beugungsgitters 5 zu begra ben. Eine dritte InP-Pufferschicht 4c des p-Typs ist auf der zweiten InP-Pufferschicht 4b des p-Typs und auf dem Beugungsgitter 5 angeordnet. Eine InGaAsP-Kontaktschicht 13 des p-Typs ist auf der dritten InP-Pufferschicht 4c des p- Typs angeordnet. P-Seiten-Elektroden 12a und 12b, die ein elektrisches Feld an die Abstimmschicht 8 anlegen, (hier im weiteren Verlauf auch als Abstimmelektroden bezeichnet) sind auf der Kontaktschicht 13 angeordnet. Ein Abschnitt der Kontaktschicht 13 zwischen den Abstimmelektroden 12a und 12b wird entfernt, um diese Elektroden voneinander elektrisch zu isolieren. Eine p-Seiten-Elektrode 10, die den Laser ansteuert, ist auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 1 angeordnet. Eine AR-Deckschicht, die ein niedriges Reflexionsvermögen aufweist, ist auf der vorder seitigen Fläche des Lasers, d. h., einer laserabstrahlenden Fläche, angeordnet. Eine HR-Deckschicht 15, die ein hohes Reflexionsvermögen aufweist, ist auf der rückseitigen Flä che des Lasers angeordnet.

Im weiteren Verlauf erfolgt eine Beschreibung des Her stellungsverfahrens.

Zuerst werden mittels Verwendens von MOVPE aufeinander folgend die erste InP-Pufferschicht 2 des p-Typs, die akti ve InGaAsP-Schicht 6, die InP-Abstandsschicht 7 des n-Typs, die InGaAsP-Abstimmschicht 8, die InP-Leiterschicht 4a des p-Typs, und die InGaAsP-Beugungsgitterschicht 5 auf das InP-Substrat 1 des p-Typs aufgewachsen. Danach wird die Beugungsgitterschicht 5 mittels Verwendens von Photolitho graphie und Ätzen in eine Mehrzahl von Streifen gemustert, die periodisch in der Richtung angeordnet werden, die die Resonatorlängsrichtung, d. h., die Lichtausbreitungsrich tung, wird. Danach wird die InP-Pufferschicht 4b des p-Typs auf die gemusterte Beugungsgitterschicht 5 aufgewachsen, um die Streifen zu begraben. Danach wird mittels Vakuumbedamp fens ein SiO₂-Film (nicht gezeigt) auf der zweiten InP-Puf ferschicht 4b des p-Typs abgelagert und mittels Verwendens von Photolithographie und RIE in einer Streifenform gemu stert, die sich in der Resonatorlängsrichtung des Lasers erstreckt. Mittels Verwendens des streifenförmigen SiO₂- Films als eine Maske wird die geschichtete Halbleiterstruk tur selektiv von der zweiten InP-Pufferschicht 4b des p- Typs bis zu der InP-Pufferschicht 2 des p-Typs weggeätzt, was einen stegförmigen Wellenleiter (hier im weiteren Ver lauf als ein Stegwellenleiter bezeichnet) ausbildet, in welchem die Breite der aktiven Schicht 1.2 µm beträgt. Mit tels Verwendens des streifenförmigen SiO₂-Films als eine Maske zum selektiven Aufwachsen wird eine InP-Schicht 3 des n-Typs auf die erste InP-Pufferschicht 2 des p-Typs, die die gegenüberliegenden Seiten des Stegwellenleiters kontak tiert, aufgewachsen. Nach einem Entfernen der SiO₂-Maske wird die dritte InP-Pufferschicht 4c des p-Typs auf die InP-Schicht 3 des n-Typs und auf die InP-Pufferschicht 4b des p-Typs aufgewachsen und nachfolgend wird die InGaAsP- Kontaktschicht 13 des p-Typs auf die Pufferschicht 4c auf gewachsen.

Als nächstes werden vorgeschriebene Abschnitte der Kon taktschicht 13 und der dritten InP-Pufferschicht 4c des p- Typs entfernt, um die Oberfläche der InP-Schicht 3 des n- Typs freizulegen. Danach wird ein Abschnitt der Kontakt schicht 13, der dem Stegwellenleiter gegenüberliegt, ent fernt, um einen Bereich, in dem zuvor die erste Abstimm elektrode 12a ausgebildet worden ist, von einem Bereich, in dem zuvor die zweite Abstimmelektrode 12b ausgebildet wor den ist, elektrisch zu trennen. Alternativ kann diese elek trische Trennung zwischen diesen Bereichen mittels Ausbil dens einer Rille in einem vorgeschriebenen Abschnitt der Pufferschicht 4c mittels Ätzens und Auffüllens der Rille mit Fe-dotiertem InP oder dergleichen erzielt werden.

Danach wird ein Isolationsfilm 9, der SiO₂ aufweist, über der gesamten Oberfläche des Wafers abgelagert und ge mustert, um eine Öffnung 9a auszubilden, die die Oberfläche der InGaAsP-Kontaktschicht 13 des p-Typs, die dem Stegwel lenleiter gegenüberliegt, freilegt, und eine Öffnung 9b auszubilden, die die Oberfläche der InP-Schicht 3 des n- Typs freilegt. Danach werden die Abstimmelektroden 12a und 12b in Kontakt mit der freigelegten Oberfläche der InGaAsP- Kontaktschicht 210 des p-Typs ausgebildet und die n-Seiten- Elektrode 11 wird in Kontakt mit der freigelegten Oberflä che der InP-Schicht 3 des n-Typs ausgebildet. Außerdem wird die p-Seiten-Elektrode 10, die den Laser ansteuert, auf der rückseitigen Oberfläche des InP-Substrats 1 des p-Typs aus gebildet. Schließlich werden mittels Zerteilens Laserflä chen ausgebildete und die AR-Deckschicht 14 und die HR- Deckschicht 15 werden an den gegenüberliegenden vordersei tigen bzw. rückseitigen Flächen ausgebildet, was ein Laser element des wellenlängenabstimmbaren Halbleiterlasers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vervollstän digt.

Im weiteren Verlauf folgt eine Beschreibung der Funkti onsweise.

In der in Fig. 1 gezeigten Struktur wird ein Laser-An steuerstrom in die aktive Schicht 6 injiziert, wenn aus der Laseransteuer-Spannungsversorgung 50 über die n-Seiten- Elektrode 11 und die laseransteuernde p-Seiten-Elektrode 10 eine Vorspannung in einer Vorwärtsrichtung an einen pn- Übergang angelegt wird. Andererseits wird ein elektrisches Feld E_f an einen Bereich der Abstimmschicht 8, der sich in der Nähe der vorderseitigen Fläche des Lasers mit der AR- Deckschicht 14 befindet, angelegt, wenn aus der ersten va riablen Spannungsversorgung 41a eine Spannung über die n- Seiten-Elektrode 11 und die Abstimmelektrode 12a angelegt wird. Ein elektrisches Feld E_rwird an einen Bereich der Abstimmschicht 8 angelegt, der sich in der Nähe der rück seitigen Fläche mit der HR-Deckschicht 15 befindet, wenn eine Spannung aus der zweiten variablen Spannungsversorgung 41b über die n-Seiten-Elektrode 11 und die Abstimmelektrode 12b angelegt wird.

Natürlich unterscheidet sich in einem Halbleiterlaser mit asymmetrischen AR/HR-Abdeckungen die Schwellwertträger konzentration des gesamten Resonators zwischen einem Fall, in dem sich die Absorptionsdämpfung auf der AR-Abdeckungs seite befindet, und einem Fall, in dem sich die Absorpti onsdämpfung auf der HR-Abdeckungsseite befindet. Im allge meinen ist die Schwellwertträgerkonzentration in dem Fall, in dem sich die Absorptionsdämpfung auf der AR-Abdeckungs seite befindet, niedriger, als in dem Fall, in dem sich die Absorptionsdämpfung auf der HR-Abdeckungsseite befindet. Der Grund dafür ist wie folgt. Und zwar wird Licht, das durch die Fläche mit der AR-Abdeckung geleitet wird, an der Fläche kaum reflektiert, bevor es aus der Fläche abge strahlt wird, so daß das Licht lediglich einmal einer Ab sorption auf der AR-Abdeckungsseite ausgesetzt wird. Jedoch wird ein Großteil des Lichts, das durch die Fläche mit der HR-Abdeckung geleitet wird, an der Fläche reflektiert, so daß das Licht zweimal einer Absorption auf der HR-Ab deckungsseite ausgesetzt wird. Deshalb ist die Absorptions dämpfung an der Fläche mit der HR-Abdeckung höher als an der Fläche mit der AR-Abdeckung.

In diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anfänglich eine Spannung aus der zweiten variablen Spann ungsversorgung 41b über die n-Seiten-Elektrode 11 und die Abstimmelektrode 12b angelegt, wenn eine Wellenlängenab stimmung mittels eines Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht 8 durchgeführt wird, um das elektri sche Feld E_r an den Bereich der Abstimmschicht 8 anzulegen, der sich in der Nähe der HR-Deckschicht 15 befindet, und danach wird eine Spannung aus der ersten variablen Spann ungsversorgung 41a über die n-Seiten-Elektrode 11 und die Abstimmelektrode 12a angelegt, um das elektrische Feld E_f an den Bereich der Abstimmschicht 8 anzulegen, der sich in der Nähe der AR-Deckschicht 14 befindet. Zu diesem Zeit punkt wird das elektrische Feld E_r mit einer Erhöhung des elektrischen Felds E_f allmählich so verringert, daß die Ab sorptionsdämpfung in dem gesamten Resonator konstant gehal ten wird. Dadurch wird eine negative Änderung des Bre chungsindexes aufgrund einer Erhöhung der Absorptionsdämp fung, die mittels des Anlegen eines elektrischen Feldes verursacht wird, wie es in Applied Physics Letters 59(21), 18. November 1991 und Applied Physics Letters 60(20), 18. Mai 1992 beschrieben ist, vermieden.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, kann die gesamte Stärke der elektrischen Felder (E_r+ E_f), die an die Ab stimmschicht 8 angelegt werden, erhöht werden, ohne die Ab sorptionsdämpfung des gesamten Resonators zu ändern, wenn die elektrischen Felder E_r und E_f an die Abstimmschicht 8 angelegt werden, während das Verhältnis des elektrischen Feldes E_r auf der Seite der HR-Deckschicht 15 zu dem elek trischen Feld E_f auf der Seite der AR-Deckschicht 14 zweck mäßig gesteuert wird, wodurch die Änderung in der Schwell wertträgerkonzentration aufgrund des Anlegens des elektri schen Feldes unterdrückt wird. Deshalb wird die negative Änderung des Brechungsindexes aufgrund eines Plasmaeffekts unterdrückt und die positive Änderung des Brechungsindexes aufgrund des Anlegens der elektrischen Felder E_r und E_f an die Abstimmschicht 8 wird nicht von der negativen Änderung des Brechungsindexes ausgelöscht, was zu einem breiten Wel lenlängen-Abstimmbereich führt.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird gemäß dem er sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der TTG-Halbleiter-Laservorrichtung des ein elektrisches Feld anlegenden Typs, in welcher die aktive Schicht 6 und die Abstimmschicht 8 einzeln gesteuert werden und ein elektri sches Feld an die Abstimmschicht 8 angelegt wird, um die Wellenlänge abzustimmen, die asymmetrische Flächenab deckungsstruktur verwendet, d. h., die AR-Deckschicht 14 und die HR-Deckschicht 15 sind an gegenüberliegenden vordersei tigen bzw. rückseitigen Flächen des Lasers angeordnet und eine Elektrode, die ein elektrisches Feld an die Abstimm schicht 8 anlegt, ist in erste und zweite Abstimmelektroden 12a und 12b geteilt, so daß die unterschiedlichen elektri schen Felder E_f und E_r von diesen Elektroden 12a bzw. 12b getrennt an den AR-Abdeckungsseitenbereich der Abstimm schicht 8 bzw. den HR-Abdeckungsseitenbereich der Abstimm schicht 8 angelegt werden. Deshalb wird mittels des Steu erns der elektrischen Felder, die an die jeweiligen Berei che der Abstimmschicht 8 angelegt werden, das gesamte elek trische Feld, das an die Abstimmschicht 8 angelegt wird, erhöht, während die Absorptionsdämpfung des gesamten Reso nators konstant gehalten wird, wodurch die positive Ände rung des Brechungsindexes aufgrund des Anlegens des elek trischen Feldes an die Abstimmschicht 8 ausgeführt werden kann, ohne von der negativen Änderung des Brechungsindexes vermindert zu werden. Als Ergebnis kann die Wellenlänge von Licht, das in der aktiven Schicht 6 erzeugt wird, in einem breiten Bereich abgestimmt werden, ohne die spektrale Brei te zu erhöhen.

Obgleich in dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungs beispiel die Abstimmelektrode zweigeteilt ist, kann sie für eine präzisere Steuerung dreifach oder mehrfach geteilt sein.

Obgleich in dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungs beispiel Abhebungen auf einer Halbleiter-Laservorrichtung plaziert worden sind, die ein InP-Substrat verwendet, be findet sich eine ähnliche Struktur, die ein GaAs-Substrat verwendet und andere III-V-Verbindungshalbleiter aufweist, innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines zweiten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halblei ter-Laservorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung erklärt. Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht der wellenlängenabstimmbaren Halb leiter-Laservorrichtung. Genauer gesagt zeigt Fig. 3 einen Querschnitt, der entlang einer Linie B-B in Fig. 5 genom men ist. In diesen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugs zeichen wie in den Fig. 1 und 2 die gleichen oder ent sprechende Teile. Eine erste laseransteuernde p-Seiten- Elektrode 10a ist gegenüber einem Bereich der aktiven Schicht 6, der sich in der Nähe der vorderseitigen Fläche des Lasers mit der AR-Deckschicht 14 befindet, plaziert und eine zweite laseransteuernde p-Seiten-Elektrode 10b ist ge genüber einem Bereich der aktiven Fläche 6, der sich in der Nähe der rückseitigen Fläche des Lasers mit der HR-Deck schicht 15 befindet, plaziert. Eine Abstimmelektrode 12 ist auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 1 angeordnet.

In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ersetzen die ak tive Schicht 6 und die Abstimmschicht 8 des ersten Ausfüh rungsbeispiels der Erfindung einander und die laseransteu ernde p-Seiten-Elektrode wird in zwei Elektroden geteilt, welche einzeln einen Strom zu dem Seitenbereich der vorder seitigen Fläche der aktiven Schicht 6 und dem Seitenbereich der rückseitigen Fläche der aktiven Schicht 6 zuführen.

Das Herstellungsverfahren der wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung gemäß diesem zweiten Ausfüh rungsbeispiel ist im wesentlichen mit Ausnahme dessen iden tisch zu dem Herstellungsverfahren, das bereits bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben worden ist, das die Halbleiterschichten aufeinanderfolgend in der Reihen folge der Pufferschicht 2, der Abstimmschicht 8, der Ab standsschicht 7, der aktiven Schicht 6, der Leiterschicht 4a und der Beugungsgitterschicht 5 auf das Substrat 1 auf gewachsen werden, wohingegen in dem ersten Ausführungsbei spiel der Erfindung diese Schichten in der Reihenfolge der Pufferschicht 2, der aktiven Schicht 6, der Abstandsschicht 7, der Abstimmschicht 8, der Leiterschicht 4a und der Beu gungsgitterschicht 5 aufgewachsen werden.

Im weiteren Verlauf erfolgt eine Beschreibung der Funk tionsweise. Ein Laser-Ansteuerstrom I_f wird aus der ersten Ansteuerstromversorgung 50a dem Bereich der aktiven Schicht 6, der sich in der Nähe der vorderseitigen Fläche des La sers mit der AR-Deckschicht 14 befindet, zugeführt und ein Laser-Ansteuerstrom I_r wird aus der zweiten Ansteuerstrom versorgung 50b dem Bereich der aktiven Schicht 6, der sich in der Nähe der rückseitigen Fläche des Lasers mit der HR- Deckschicht 15 befindet, zugeführt. Ein elektrisches Feld wird an die Abstimmschicht 8, die InGaAsP in einer Zusam mensetzung aufweist, die gleichbedeutend mit einer Band lücken-Wellenlänge λg von 1.4 µm ist, angelegt, wenn eine Spannung aus der variablen Spannungsversorgung 40 über die n-Seiten-Elektrode 11 und die Abstimmelektrode 12 angelegt wird.

In der Halbleiter-Laservorrichtung mit den asymmetri schen AR/HR-Abdeckungen ist es möglich, die Schwellwertträ gerkonzentration des gesamten Resonators mittels eines Än derns des Verhältnisses des Laser-Ansteuerstroms I_f, der an den Seitenbereich der AR-Abdeckung der aktiven Schicht 6 angelegt wird, zu dem Laser-Ansteuerstrom I_r, der an den Seitenbereich der HR-Abdeckung der aktiven Schicht 6 ange legt wird, zu ändern. Fig. 4 zeigt einen Graph, der eine Beziehung zwischen der Schwellwertträgerkonzentration des gesamten Resonators und dem Verhältnis des Laser-Ansteuer stroms I_f, der an den Seitenbereich der AR-Abdeckung der aktiven Schicht 6 angelegt wird, zu dem gesamten Laser-An steuerstrom I_f + I_r, der an die gesamte aktive Schicht 6 angelegt wird, darstellt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, kann die Schwellwertträgerkonzentration mittels des Verrin gerns des Verhältnisses von I_f zu I_f + I_r verringert wer den.

Wenn das Verhältnis der Laser-Ansteuerströme I_f und I_r, die in die aktive Schicht 6 injiziert werden, geändert wird, um das Verhältnis I_f/I_f + I_r des injizierten Stroms zu verringern, wenn das elektrische Feld an die Abstimm schicht 8 angelegt wird, wird demgemäß die Erhöhung der Schwellwertträgerkonzentration mit der Erhöhung der Absorp tionsdämpfung aufgrund des Anlegens des elektrischen Feldes an die Abstimmschicht 8 verhindert, wodurch die negative Änderung des Brechungsindexes aufgrund eines Plasmaeffekts vermieden wird. Deshalb wird die positive Änderung des Bre chungsindexes, die mittels des Anlegens des elektrischen Feldes an die Abstimmschicht 8 verursacht wird, ausgeführt, ohne von der negativen Änderung des Brechungsindexes ver ringert zu werden, was zu einem breiten Wellenlängen-Ab stimmbereich führt.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in der TTG-Halbleiter-Laservorrichtung des ein elektrisches Feld anlegenden Typs, in welcher die aktive Schicht 6 und die Abstimmschicht 8 einzeln gesteuert werden und ein elek trisches Feld an die Abstimmschicht 8 angelegt wird, um die Wellenlänge abzustimmen, die asymmetrische Flächenab deckungsstruktur verwendet, d. h., die AR-Deckschicht 14 und die HR-Deckschicht 15 sind an der vorderseitigen bzw. rück seitigen Fläche des Lasers angeordnet, und eine Elektrode, die den Strom der aktiven Schicht 6 zuführt, ist in die er ste und zweite laseransteuernde p-Seiten-Elektrode 10a bzw. 10b geteilt, so daß die unterschiedlichen Ströme I_f bzw. I_r getrennt dem Bereich der aktiven Schicht 6, der sich in der Nähe der AR-Deckschicht 14 befindet, bzw. dem Bereich der aktiven Schicht 6, der sich in der Nähe der HR-Deckschicht 15 befindet, zugeführt werden. Deshalb wird die negative Änderung des Brechungsindexes aufgrund der Erhöhung der Ab sorptionsdämpfung der TTG-Struktur des ein elektrisches Feld anlegenden Typs vermieden, wenn eine Laserabstrahlung und eine Wellenlängenabstimmung so ausgeführt werden, daß das Verhältnis des Stroms, der an den Seitenbereich der AR- Abdeckung 14 der aktiven Schicht 6 angelegt wird, zu dem Laser-Ansteuerstrom, der an die gesamte aktive Schicht 6 angelegt wird, verringert wird, wenn das elektrische Feld an die Abstimmschicht 8 angelegt wird, was zu einer wellen längenabstimmbaren Laservorrichtung führt, die steile Spek tren in einem breiten Wellenlängenbereich liefert.

Obgleich in dem zuvor beschriebenen zweiten Ausfüh rungsbeispiel die Laser-Ansteuerelektrode zweigeteilt ist, d. h., in die erste und zweite p-Seiten-Elektrode 10a und 10b, kann sie für eine präzisere Steuerung in der Resona torlängsrichtung dreifach oder mehrfach geteilt sein.

Obgleich in dem zuvor beschriebenen zweiten Ausfüh rungsbeispiel Abhebungen auf einem Halbleiterlaser plaziert worden sind, der ein InP-Substrat verwendet, befindet sich eine ähnliche Struktur, die ein GaAs-Substrat verwendet und andere III-V-Verbindungshalbleiter aufweist, innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines dritten Aus führungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung, die die Struktur und die Funktionsweise einer wellenlängenabstimmbaren Halblei ter-Laservorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbei spiel der vorliegenden Erfindung erklärt. Fig. 8 zeigt ei ne perspektivische Ansicht der wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung. Genauer gesagt zeigt Fig. 6 eine Schnittansicht, die entlang einer Linie C-C in Fig. 8 genommen ist. In diesen Figuren bezeichnen die gleichen Be zugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 die gleichen oder entsprechende Teile. Das Bezugszeichen 8a bezeichnet eine erste Abstimmschicht, die InGaAsP in einer Zusammensetzung aufweist, die gleichbedeutend mit einer Bandlücken-Wellen länge λg von 1.4 µm ist, und das Bezugszeichen 8b bezeich net eine zweite Abstimmschicht, die InGaAsP in einer Zusam mensetzung aufweist, die gleichbedeutend mit einer Band lücken-Wellenlänge λg von 1.5 µm ist.

Die Fig. 7(a) und 7(b) zeigen Graphen, die die Ände rungen der Höhe einer Absorption bzw. eines Brechungsinde xes darstellen, wenn ein elektrisches Feld an die erste und zweite Abstimmschicht 8a und 8b angelegt wird. Wie es in diesen Figuren gezeigt ist, weist die erste Abstimmschicht 8a als Ergebnis des Anlegens eines elektrisches Feldes eine relativ große Änderung des Brechungsindexes Δn (I′ in Fig. 7(b)) und eine relativ kleine Änderung der Höhe einer Ab sorption Δα (I in Fig. 7(a)) zu dem Licht auf, das eine Wellenlänge von 1.55 µm aufweist. Andererseits weist die zweite Abstimmschicht 8b als Ergebnis des Anlegens eines elektrischen Feldes eine relativ kleine Änderung des Bre chungsindexes Δn (m′ in Fig. 7(b)) und eine relativ große Änderung der Höhe einer Absorption Δα (m in Fig. 7(a)) zu dem Licht auf, das eine Wellenlänge von 1.55 µm aufweist.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Funktionswei se.

Ein Laser-Ansteuerstrom wird aus der Laseransteuer- Stromversorgung 50 zugeführt, und durch die n-Seiten-Elek trode 11 und die laseransteuernde p-Seiten-Elektrode 10 in die aktive Schicht 6 injiziert. Ein elektrisches Feld wird mittels eines Anlegens einer Spannung aus der ersten varia blen Spannungsversorgung 41a über die n-Seiten-Elektrode 11 und die Abstimmelektrode 12a an die Abstimmschicht 8a ange legt. Andererseits wird ein elektrisches Feld mittels eines Anlegens einer Spannung aus der zweiten variablen Spann ungsversorgung 41b über die n-Seiten-Elektrode 11 und die Abstimmelektrode 11b an die Abstimmschicht 8b angelegt.

Zu Beginn wird ein vorgeschriebenes elektrisches Feld an die Abstimmschicht 8b angelegt, während kein elektri sches Feld an die Abstimmschicht 8a angelegt wird, und in diesem Zustand wird ein Strom in die aktive Schicht 6 inji ziert, um den Laser bei einer Wellenlänge von 1.55 µm schwingen zu lassen.

Da die zweite Abstimmschicht 8b die mittels einer ge strichelten Linie m in Fig. 7(a) gezeigte Charakteristik aufweist, wird das Laserlicht, das eine Wellenlänge von 1.55 µm aufweist, zum Teil in der zweiten Abstimmschicht 8b absorbiert.

Danach wird mittels Verwendens der ersten variablen Spannungsversorgung 41a ein elektrisches Feld an die erste Abstimmschicht 8a angelegt. Als Reaktion auf die Stärke des elektrischen Feldes, das an die erste Abstimmschicht 8a an gelegt wird, wird die Stärke des elektrischen Feldes, das an die zweite Abstimmschicht 8b angelegt ist, so verrin gert, daß sich die Absorptionsdämpfung des gesamten Resona tors zu dem in der aktiven Schicht 6 erzeugten Laserlicht nicht ändert. Dadurch wird die negative Änderung des Bre chungsindexes aufgrund einer Erhöhung der Absorptionsdämp fung, die mittels des Anlegens des elektrischen Feldes ver ursacht wird, wie es in Applied Physics Letters 59(21), 18. November 1991 und Applied Physics Letters 60(20), 18. Mai 1992 beschrieben ist, vermieden.

Da die zweite Abstimmschicht 8b die mittels einer ge strichelten Linie m′ in Fig. 7(b) gezeigte Brechungsindex- Änderungscharakteristik aufweist, verursacht die Verringe rung der Stärke des elektrischen Feldes, das an die zweite Abstimmschicht 8b angelegt wird, kaum eine negative Ände rung des Brechungsindexes der zweiten Abstimmschicht 8b bei der Wellenlänge von 1.55 µm.

Demgemäß wird die positive Änderung des Brechungsinde xes Δn, die bei der Schwingungswellenlänge von 1.55 µm auf grund des Anlegens des elektrischen Feldes an die erste Ab stimmschicht 8a erzeugt wird, die die mittels der durchge zogenen Linie l′ in Fig. 7(b) gezeigte Brechungsindex-Än derungscharakteristik aufweist, ausgeführt, ohne ausge löscht zu werden, wodurch eine unerwünschte Verringerung des Wellenlängen-Abstimmbereichs unterdrückt wird.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, weist gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Abstimmschicht in der TTG-Halbleiter-Laservorrichtung des ein elektrisches Feld anlegenden Typs, in welcher die akti ve Schicht und die Abstimmschicht einzeln gesteuert werden, und ein elektrisches Feld an die Abstimmschicht angelegt wird, um die Wellenlänge abzustimmen, die erste Abstimm schicht 8a und die zweite Abstimmschicht 8b auf, die unter schiedliche Charakteristiken aufweisen, und diese Abstimm schichten 8a und 8b sind mit elektrisch getrennten ersten bzw. zweiten p-Seiten-Elektroden 12a bzw. 12b versehen. Deshalb wird die negative Änderung des Brechungsindexes aufgrund der Änderung der Absorptionshöhe vermieden, wenn die Absorptionsdämpfung des in der aktiven Schicht 6 er zeugten Laserlichts, die mittels des Anlegens eines elek trischen Feldes an die erste Abstimmschicht 8a verursacht wird, als Reaktion auf die Stärke des elektrischen Feldes, das an die zweite Abstimmschicht 8b angelegt wird, so ge steuert wird, daß sich die Absorptionsdämpfung des gesamten Resonators nicht ändert, wodurch ein breiter Wellenlängen- Abstimmbereich als Ergebnis der positiven Änderung des Bre chungsindexes der ersten Abstimmschicht 8a aufrechterhalten wird. Als Ergebnis wird eine wellenlängenabstimmbare Halb leiter-Laservorrichtung realisiert, die die Wellenlänge ei nes steilen Spektrums in einem breiten Bereich abstimmen kann.

Die ersten und zweiten Abstimmschichten 8a und 8b kön nen Dickschichten oder MQW-Schichten aufweisen, solange die erste Abstimmschicht 8a als Ergebnis des Anlegens eines elektrischen Feldes eine relativ große Brechungsindexände rung Δn und eine relativ kleine Absorptionshöhenänderung Δ α zu dem in der aktiven Schicht 6 erzeugten Licht aufweist, und die zweite Abstimmschicht 8b als Ergebnis des Anlegens eines elektrischen Feldes eine relativ kleine Brechungsin dexänderung Δn und eine relativ große Absorptionshöhenände rung Δα zu dem in der aktiven Schicht erzeugten Licht auf weist.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, müssen die erste und die zweite Abstimmschicht 8a und 8b unterschiedliche Charakteristiken aufweisen. Diese Schichten werden mittels Aufwachsens zweier Schichten unterschiedlicher Materialzu sammensetzungen in getrennten Kristallaufwachsschritten hergestellt. Alternativ können die MQW-Abstimmschichten 8a und 8b gleichzeitig in einem selektiven Aufwachsen mittels Verwendens eines Maskenmusters aufgewachsen werden, in wel chem sich das Verhältnis eines maskierten Abschnitts zu ei nem unmaskierten Abschnitt, in dem die Abstimmschicht zuvor aufgewachsen worden ist, zwischen einem Bereich, in dem die erste Abstimmschicht 8a zuvor aufgewachsen worden ist, und einem Bereich, in dem die zweite Abstimmschicht 8b zuvor aufgewachsen worden ist, unterscheidet. In dem letzteren Fall unterscheiden sich die Charakteristiken dieser Ab stimmschichten 8a und 8b voneinander, da sich die Dicken der aufgewachsenen Schichten, die die MQW-Struktur bilden, zwischen der Abstimmschicht 8a und der Abstimmschicht 8b voneinander unterscheiden.

Obgleich in dem zuvor beschriebenen dritten Ausfüh rungsbeispiel Abhebungen auf einem wellenlängenabstimmbaren Halbleiterlaser plaziert worden sind, der zwei Abstimm schichten beinhaltet, welche einzeln gesteuert werden, be findet sich eine ähnliche Struktur, die drei oder mehr Ab stimmschichten beinhaltet, welche einzeln gesteuert werden, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.

Obgleich in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel Abhebungen auf einer Halbleiter-Laservorrichtung plaziert worden sind, die ein InP-Substrat verwendet, befindet sich eine ähnliche Struktur, die ein GaAs-Substrat verwendet und andere III-V-Verbindungshalbleiter aufweist, innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Nachstehend erfolgt eine Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 9 zeigt eine Darstellung, die eine wellenlängen abstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt. In Fig. 9 bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 3 die gleichen oder entsprechende Teile. Das Bezugszeichen 5a bezeichnet eine Beugungsgitterschicht, die eine Zusammensetzung, die gleichbedeutend mit einer Band lücken-Wellenlänge λg von 1.4 µm ist und eine Teilung von 2400 Å aufweist. Diese Beugungsgitterschicht 5a wird auf der ersten InP-Pufferschicht 2 des p-Typs hergestellt, und danach wird die Abstimmschicht 8 darauf aufgewachsen. Die Beugungsgitterschicht 5a kann eine Dickschicht oder eine MQW-Schicht sein.

Es folgt eine Beschreibung des Funktionsprinzips.

In der wellenlängenabstimmbaren Halbleiter-Laservor richtung gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel der Er findung wird ein elektrisches Feld gleichzeitig mit dem An legen eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht 8 an die Beugungsgitterschicht 5a angelegt. Wenn ein elektri sches Feld an die Beugungsgitterschicht 5a angelegt wird, wird der Brechungsindex der Beugungsgitterschicht 5a erhöht und die Kopplungskonstante k des Beugungsgitters wird er höht. Da sich das Reflexionsvermögen von Licht mittels der Beugungsgitterschicht 5a mit der Erhöhung der Kopplungskon stante k erhöht, wird die Reflexionsdämpfung aufgrund des Beugungsgitterspiegels verringert. Demgemäß wird in diesem vierten Ausführungsbeispiel die Erhöhung der Absorptions dämpfung aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht 8 mittels der Verringerung der Refle xionsdämpfung aufgrund des gleichzeitigen Anlegens eines elektrischen Feldes an die Beugungsgitterschicht 5a ausge löscht.

Wie es zuvor beschrieben worden ist, wird gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Erhöhung der Absorptionsdämpfung in der Abstimmschicht 8 aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes mittels der Verringerung der Reflexionsdämpfung aufgrund des Anlegens eines elektri schen Feldes an die Beugungsgitterschicht 5a in der wellen längenabstimmbaren Halbleiter-Laservorrichtung, die die Schwingungswellenlänge mittels Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht, die sich in der Nähe der ak tiven Schicht befindet, abstimmt, ausgelöscht, wodurch eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung mit ei nem breiten Wellenlängen-Abstimmbereich realisiert wird.

Obgleich in dem zuvor beschriebenen vierten Ausfüh rungsbeispiel Abhebungen auf einer Halbleiter-Laservorrich tung plaziert worden sind, die ein InP-Substrat verwendet, befindet sich eine ähnliche Struktur, die ein GaAs-Substrat verwendet und andere III-V-Verbindungshalbleiter aufweist, innerhalb des Umfangs der Erfindung.

Im weiteren Verlauf erfolgt eine Beschreibung eines fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 10 ist eine Darstellung, die eine wellenlängenab stimmbare Halbleiter-Laservorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erklärt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 101 ein Halbleiter substrat des p-Typs. Eine Halbleiter-Pufferschicht 102 des p-Typs ist auf dem Substrat 101 angeordnet. Eine Beugungs gitterschicht 105, eine aktive Schicht 106 und eine Ab stimmschicht 108 sind auf vorgeschriebenen Bereichen der Pufferschicht 102 angeordnet. Eine Halbleiter-Pufferschicht 109 des n-Typs ist auf den zuvor beschriebenen Schichten 105, 106 und 108 angeordnet. Eine Halbleiter-Kontaktschicht 113 des n-Typs ist auf der Pufferschicht 109 angeordnet. Eine n-Seiten-Elektrode 110a, die den Laser ansteuert, eine n-Seiten-Elektrode 110b, die die Wellenlänge abstimmt, und eine n-Seiten-Elektrode 110c, die ein elektrisches Feld an das Beugungsgitter anlegt, sind auf der Kontaktschicht 113 gegenüber der aktiven Schicht 106, der Abstimmschicht 108 bzw. der Beugungsgitterschicht 105 angeordnet. Eine gemein same p-Seiten-Elektrode 120 ist auf der rückseitigen Ober fläche des Substrats 101 angeordnet.

In diesem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird wie in dem zuvor beschriebenen vierten Ausführungsbei spiel eine Erhöhung der Absorptionsdämpfung aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht mittels eines Verringerns der Reflexionsdämpfung aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes an das Beugungsgit ter ausgelöscht. Jedoch verwendet die Halbleiter-Laservor richtung gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel für die Resonatorstruktur keine TTG-Struktur, wie sie in dem vier ten Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, sondern ei ne DBR-(verteilte Bragg-Reflexion)-Struktur, die in Fig. 10 gezeigt ist.

Genauer gesagt werden die elektrisch getrennten n-Sei ten-Elektroden 110a, 110b und 110c gegenüber der aktiven Schicht 106, der Abstimmschicht 108 bzw. der Beugungsgit terschicht 105 angeordnet. Die Wellenlänge von Licht, das in der aktiven Schicht 106 erzeugt wird, wird gemäß der Än derung des Brechungsindexes der Abstimmschicht 108 aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimm schicht 108 geändert, und die Erhöhung der Absorptionsdämp fung aufgrund des Anlegens des elektrischen Feldes an die Abstimmschicht 108 wird mittels der Verringerung der Refle xionsdämpfung aufgrund des Anlegens des elektrischen Feldes an die Beugungsgitterschicht 105 ausgelöscht. In diesem fünften Ausführungsbeispiel wird ebenso wie in dem zuvor beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel ein breiter Wel lenlängen-Abstimmbereich erzielt.

Im weiteren Verlauf erfolgt eine Beschreibung eines sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Fig. 11 zeigt eine Darstellung, die eine wellenlängen abstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung gemäß einem sech sten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung er klärt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine TTG-Halbleiter-Laservorrichtung, die die gleiche Struktur wie der in Fig. 19 gezeigte TTG-Laser im Stand der Technik aufweist. Genauer gesagt bezeichnet das Bezugszeichen 171 ein InP-Substrat des p-Typs. Eine erste InP-Pufferschicht 172 des p-Typs ist auf dem Substrat 171 angeordnet. Eine Abstimmschicht 178 ist auf der ersten InP-Pufferschicht 172 des p-Typs angeordnet. Eine InP-Abstandsschicht 177 des n- Typs ist auf der Abstimmschicht 178 angeordnet. Eine aktive Schicht 176 ist auf der Abstandsschicht 177 angeordnet. Ei ne InP-Leiterschicht 1074a des p-Typs ist auf der aktiven Schicht 176 angeordnet. Eine Beugungsgitterschicht 175, die eine Mehrzahl von Streifen aufweist, ist auf der Leiter schicht 174a angeordnet. Eine zweite InP-Pufferschicht 174b des p-Typs ist auf der Leiterschicht 174a angeordnet, um die Streifen der Beugungsgitterschicht 175 zu begraben. Ei ne dritte InP-Pufferschicht 174c des p-Typs ist auf der zweiten InP-Pufferschicht 174b und auf der Beugungsgitter schicht 175 angeordnet. Eine InGaAs-Kontaktschicht 183 des p-Typs ist auf der dritten InP-Pufferschicht 174c des p- Typs angeordnet. Eine laseransteuernde p-Seiten-Elektrode 182< 11208 00070 552 001000280000000200012000285911109700040 0002019519608 00004 11089/BOL< ist in Kontakt mit der Kontaktschicht 183 angeordnet, und eine abstimmende p-Seiten-Elektrode 180 ist auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 171 angeordnet. Das Bezugszeichen 60 bezeichnet einen externen Modula tor, der einen Phasenmodulator 60a und einen Lichtintensi tätsmodulator 60b aufweist. Ein Laserlicht, das aus einer Laserfläche der wellenlängenabstimmbaren Laservorrichtung 100 abgestrahlt wird, wird durch eine optische Faser 70 zu dem Modulator 60 übertragen. Das Laserlicht, das in dem Mo dulator 60 einer Modulation und Reflexion ausgesetzt wird, kehrt durch die optische Faser 70 zu der Laserfläche der wellenlängenabstimmbaren Laservorrichtung zurück. Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer spe zifischen Struktur des externen Modulators 60. Dieser ex terne Modulator 60 weist ein dielektrisches Substrat, wie zum Beispiel LiNbO₃, eine HR-Deckschicht 65, die auf einer Fläche des Modulators angeordnet ist, einen Ti-diffundier ten Wellenleiter 62, der ein vorgeschriebenes Muster auf dem dielektrischen Substrat 61 aufweist, eine erste Elek trode 63 für den auf dem Substrat 61 an der Ein gabe/Ausgabe-Anschlußseite des Wellenleiters angeordneten Phasenmodulator 60a und eine zweite Elektrode 64 für den auf dem Substrat 61 an der Seite der HR-Abdeckung 65 ange ordneten Intensitätsmodulator 60b auf. Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des externen Modulators 60 darstellt. Fig. 14 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie D-D in Fig. 13 genommen ist. In diesen Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 131 ein InP-Substrat des p-Typs. Eine InP-Pufferschicht 132 des p-Typs ist auf dem Substrat 132 angeordnet. Die Pufferschicht 132 weist einen streifenför migen Steg in der Mitte der Struktur auf. Eine Lichtleiter schicht 133 ist auf dem Steg der Pufferschicht 132 angeord net. Die Lichtleiterschicht 133 weist eine Multi-Quantum- Well-(hier im weiteren Verlauf als MQW bezeichnet)-Struktur auf, die InGaAsP aufweist, und die MQW-Struktur ist derart aufgebaut, daß ein Abschnitt 132a der Lichtleiterschicht in dem Phasenmodulatorabschnitt 60a eine Bandlücken-Wellen länge λg von 1.3 µm aufweist, und ein Abschnitt 133b der Lichtleiterschicht in dem Intensitätsmodulatorabschnitt 60b eine Bandlücken-Wellenlänge λg von 1.5 µm aufweist. Eine halbisolierende InP-Schicht 135 ist auf der Pufferschicht 132 angeordnet und kontaktiert beiden Seiten des Stegs. Ei ne InP-Pufferschicht 134 des n-Typs ist auf der Lichtlei terschicht 133 und auf der halbisolierenden InP-Schicht 135 angeordnet. Erste und zweite InGaAs-Kontaktschichten 136a und 136b des n-Typs sind auf der Pufferschicht 134 in dem Phasenmodulatorabschnitt 60a bzw. dem Intensitätsmodulator abschnitt 60b angeordnet. Ein Isolationsfilm 157, der eine streifenförmige Öffnung aufweist, die dem streifenförmigen Steg gegenüberliegt, ist auf den Kontaktschichten 136 ange ordnet. Erste und zweite n-Seiten-Elektroden 138a und 138b sind in Kontakt mit den Kontaktschichten 136a bzw. 136b in dem Phasenmodulatorabschnitt 60a bzw. dem Intensitätsmodu latorabschnitt 60b angeordnet. Eine p-Seiten-Elektrode 139 ist auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 131 ange ordnet. Eine HR-Deckschicht 140 ist auf einer Fläche der Laserstruktur angeordnet. Fig. 15 zeigt eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel des externen Modulators 60 darstellt. Fig. 16 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie E-E in Fig. 15 genommen ist. Der Modulator weist einen Phasenmodulatorabschnitt 60a und einen Intensitätsmodula torabschnitt 60b auf. Das Bezugszeichen 151 bezeichnet ein InP-Substrat des p-Typs. Eine erste InP-Pufferschicht 152 des p-Typs, die einen streifenförmigen Stegabschnitt auf weist, ist auf dem Substrat 151 angeordnet. Eine InP- Schicht 161 des n-Typs ist auf der Oberseite des Stegs der ersten InP-Pufferschicht 152 des p-Typs angeordnet. Eine Lichtleiterschicht 153 ist auf der InP-Schicht 161 des n- Typs angeordnet. Die Lichtleiterschicht 153 ist so aufge baut, daß ein Abschnitt 153a in dem Phasenmodulatorab schnitt 60a eine Bandlücken-Wellenlänge λg von 1.3 µm auf weist, und ein Abschnitt 153b in dem Intensitätsmodulator abschnitt 60b eine Bandlücken-Wellenlänge λg von 1.5 µm aufweist. Eine InP-Schicht 155 des n-Typs ist auf der er sten InP-Pufferschicht 152 des p-Typs angeordnet und kon taktiert beide Seiten des Stegs. Eine zweite InP-Puffer schicht 154 des p-Typs ist auf der Lichtleiterschicht 153 und auf der InP-Schicht 155 des n-Typs angeordnet. Erste und zweite InGaAs-Kontaktschichten 156a und 156b des n-Typs sind auf der zweiten InP-Pufferschicht 154 des p-Typs in dem Phasenmodulatorabschnitt 60a bzw. in dem Intensitätsmo dulatorabschnitt 60b angeordnet. Ein Isolationsfilm 157 ist selektiv auf der Struktur angeordnet. Eine erste p-Seiten- Elektrode 158a ist in Kontakt mit der ersten Kontaktschicht 156a in dem Phasenmodulatorabschnitt 60a angeordnet, und eine zweite p-Seiten-Elektrode 158b ist auf der zweiten Kontaktschicht 156b in dem Intensitätsmodulatorabschnitt 60b angeordnet. Eine n-Seiten-Elektrode 159 ist in Kontakt mit der InP-Schicht 155 des n-Typs angeordnet. Eine HR- Deckschicht 160 ist auf einer Fläche der Laserstruktur an geordnet. Die wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung gemäß diesem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet die ein elektrisches Feld anlegende TTG-Halbleiter-Laservorrichtung 100 und den externen Modu lator 60, wie er in den Fig. 12 bis 16 gezeigt ist. Ein Laserlicht, das aus dem TTG-Laser 100 abgestrahlt wird, wird durch die optische Faser 70 zu dem externen Modulator 60 übertragen. Das Laserlicht wird in dem Modulator 60 mo duliert und reflektiert. Die Lichtintensität des externen Modulators 60 wird mit einer Erhöhung der Absorptionsdämp fung aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht 178 gesteuert, wodurch die Intensität des Laserlichts, das in dem externen Modulator 60 reflektiert wird und zu dem TTG-Laser 100 zurückkehrt, erhöht wird, um die Absorptionsdämpfung in der Abstimmschicht 178 zu kom pensieren. Als Ergebnis wird ein breiter Wellenlängen-Ab stimmbereich erzielt. Obgleich in dem zuvor beschriebenen sechsten Ausfüh rungsbeispiel Abhebungen auf einem Halbleiterlaser plaziert worden sind, der ein InP-Substrat verwendet, befindet sich eine ähnliche Struktur, die ein GaAs-Substrat verwendet und andere III-V-Verbindungshalbleiter aufweist, innerhalb des Umfangs der Erfindung. Im weiteren Verlauf erfolgt eine Beschreibung eines siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Fig. 17 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung darstellt. Fig. 18 zeigt eine Schnittansicht, die entlang einer Linie F-F in Fig. 17 genommen ist. In den Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 11 und 14 die gleichen oder entsprechende Teile. In diesem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der wellenlängenabstimmbare Halbleiterlaser 100 und der externe Modulator 60, welche in dem zuvor beschriebenen sechsten Ausführungsbeispiel durch die optische Faser 70 miteinander verbunden sind, auf dem gleichen Substrat inte griert. In diesem siebten Ausführungsbeispiel wird die Absorp tionsdämpfung in der Abstimmschicht 178 des Lasers 100 ebenso mittels eines Steuerns der Intensität von Licht, das von dem Modulator 60 zu dem Laser 100 zurückkehrt, kompen siert, was zu einem breiten Wellenlängen-Abstimmbereich führt. Obgleich in diesem siebten Ausführungsbeispiel Abhebun gen auf einem Halbleiterlaser plaziert worden sind, der ein InP-Substrat verwendet, befindet sich eine ähnliche Struk tur, die ein GaAs-Substrat verwendet und andere III-V-Ver bindungshalbleiter aufweist, innerhalb des Umfangs der Er findung. In der vorhergehenden Beschreibung ist eine wellenlän genabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung offenbart wor den, die eine aktive Halbleiterschicht, die auf einem Halb leitersubstrat eines ersten Leitfähigkeitstyps plaziert ist und die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht inji zierten Strom Licht erzeugt; eine auf dem Substrat pla zierte Halbleiter-Abstimmschicht, die einen Brechungsindex aufweist, der als Reaktion auf ein elektrisches Feld, das an die Abstimmschicht angelegt wird, geändert wird und die die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsindexes aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes abstimmt; eine Halbleiter-Ab standsschicht eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die sich zwischen der aktiven Schicht und der Abstimmschicht befin det; vorderseitige und rückseitige Resonatorflächen, die an beiden Enden der aktiven Schicht und der Abstimmschicht plaziert sind und die voneinander unterschiedliche Reflexi onsvermögen aufweisen; eine Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Abstimm schicht anlegt und die in der Resonatorlängsrichtung in ei ne Mehrzahl von Abschnitten geteilt ist; eine Seitenelek trode der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die ak tive Schicht injiziert; und eine Seitenelektrode der zwei ten Leitfähigkeit aufweist, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom injizierenden Seitenelektrode der ersten Leit fähigkeit gemeinsam ist und die elektrisch mit der Ab standsschicht verbunden ist.

Claims

1. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung (Fig. 1 und 2) mit:

einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähig keitstyps;
einer aktiven Halbleiterschicht (6), die auf dem Halb leitersubstrat (1) plaziert ist und die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht (6) injizierten Strom Licht er zeugt;
einer Halbleiter-Abstimmschicht (8), die auf dem Halb leitersubstrat (1) plaziert ist und die einen Brechungsin dex aufweist, der als Reaktion auf ein elektrisches Feld, das an die Abstimmschicht (8) angelegt wird, geändert wird, wobei die Abstimmschicht (8) die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsin dexes aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes ab stimmt;
einer Halbleiter-Abstandsschicht (7) eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähig keitstyps, die sich zwischen der aktiven Schicht (6) und der Abstimmschicht (8) befindet;
gegenüberliegenden vorderseitigen und rückseitigen Re sonatorflächen, die an beiden Enden der aktiven Halbleiter schicht (6) und der Halbleiter-Abstimmschicht (8) plaziert sind und die voneinander unterschiedliche Reflexionsvermö gen aufweisen;
einer Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht (8) anlegt, wobei die Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit in der Resonatorlängsrichtung in eine Mehrzahl von Ab schnitten (12a, 12b) geteilt ist;
einer Seitenelektrode (10) der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht (6) inji ziert; und
einer Seitenelektrode (11) der zweiten Leitfähigkeit, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode (12a, 12b) der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom in jizierenden Seitenelektrode (10) der ersten Leitfähigkeit gemeinsam ist, wobei die Seitenelektrode (11) der zweiten Leitfähigkeit elektrisch mit der Halbleiter-Abstandsschicht (7) verbunden ist.

2. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine variable Span nungsversorgung (40a oder 40b), die zwischen jeder ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode (12a oder 12b) der ersten Leitfähigkeit und der gemeinsamen Seitenelektro de (11) der zweiten Leitfähigkeit angeschlossen ist, wobei die variable Spannungsversorgung eine Spannung so an die Laserstruktur anlegt, daß die Absorptionsdämpfung des ge samten Resonators, die mittels des Anlegens eines elektri schen Feldes verursacht wird, unberücksichtigt der gesamten Höhe der elektrischen Felder, die mittels der ein elektri sches Feld anlegenden Seitenelektroden der ersten Leitfä higkeit angelegt werden, konstant gehalten wird.

3. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halblei ter-Abstimmschicht (8) auf der aktiven Halbleiterschicht (6) plaziert ist.

4. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung (Fig. 3 und 5) mit:
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähig keitstyps;
einer aktiven Halbleiterschicht (6), die auf dem Halb leitersubstrat (1) plaziert ist und die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht (6) injizierten Strom Licht er zeugt;
einer Halbleiter-Abstimmschicht (8), die auf dem Halb leitersubstrat (1) plaziert ist und die einen Brechungsin dex aufweist, der als Reaktion auf ein elektrisches Feld, das an die Abstimmschicht (8) angelegt wird, geändert wird, wobei die Abstimmschicht (8) die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsin dexes aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes ab stimmt;
einer Halbleiter-Abstandsschicht (7) eines des ersten Leitfähigkeitstyps entgegengesetzten zweiten Leitfähig keitstyps, die sich zwischen der aktiven Schicht (6) und der Abstimmschicht (8) befindet;
gegenüberliegenden vorderseitigen und rückseitigen Re sonatorflächen, die an beiden Enden der aktiven Halbleiter schicht (6) und der Halbleiter-Abstimmschicht (8) plaziert sind und die voneinander unterschiedliche Reflexionsvermö gen aufweisen;
einer Seitenelektrode (12) der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht (8) anlegt;
einer Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht (6) injiziert, wobei die Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit in der Resonatorlängsrichtung in eine Mehrzahl von Abschnitten (10a, 10b) geteilt ist; und
einer Seitenelektrode (11) der zweiten Leitfähigkeit, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode (12) der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom injizie renden Seitenelektrode (10a, 10b) der ersten Leitfähigkeit gemeinsam ist, wobei die Seitenelektrode (11) der zweiten Leitfähigkeit elektrisch mit der Halbleiter-Abstandsschicht (7) verbunden ist.

5. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Spannungsversor gung (50a oder 50b), die zwischen jeder einen Strom inji zierenden Seitenelektrode (10a oder 10b) der ersten Leitfä higkeit und der gemeinsamen Seitenelektrode (11) der zwei ten Leitfähigkeit angeschlossen ist, wobei die Spannungs versorgung eine Spannung so an die Laserstruktur anlegt, daß die Schwellwertträgerkonzentration des gesamten Resona tors unberücksichtigt einer Höhe einer Absorptionsdämpfung des gesamten Resonators, die mittels des Anlegens des elek trischen Feldes mittels der ein elektrisches Feld anlegen den Elektrode verursacht wird, konstant gehalten wird.

6. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halblei ter-Abstimmschicht (8) unter der aktiven Halbleiterschicht (6) plaziert ist.

7. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung (Fig. 6 und 8) mit:
einem Halbleitersubstrat (1) eines ersten Leitfähig keitstyps;
einer aktiven Halbleiterschicht (6), die auf dem Halb leitersubstrat (1) plaziert ist und die als Reaktion auf einen in die aktive Schicht (6) injizierten Strom Licht er zeugt;
einer Halbleiter-Abstimmschicht die auf dem Halblei tersubstrat (1) plaziert ist und die eine Mehrzahl von Be reichen (8a, 8b) aufweist, die in der Resonatorlängsrich tung des Lasers angeordnet sind, wobei die Bereiche (8a, 8b) unterschiedliche Änderungen des Brechungsindexes und der Absorptionshöhe vorsehen, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, wobei die Abstimmschicht die Schwingungswel lenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsindexes aufgrund des Anlegens eines elektrischen Feldes abstimmt;
einer Halbleiter-Abstandsschicht (7) eines dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähig keitstyps, die sich zwischen der aktiven Schicht (6) und der Abstimmschicht (8a, 8b) befindet;
gegenüberliegenden vorderseitigen und rückseitigen Re sonatorflächen, die an beiden Enden der aktiven Halbleiter schicht (6) und der Halbleiter-Abstimmschicht (8a, 8b) pla ziert sind und die voneinander unterschiedliche Reflexions vermögen aufweisen;
einer Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht an legt, wobei die Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit in eine Mehrzahl von Abschnitten (12a, 12b) geteilt ist, die den jeweiligen Bereichen (8a, 8b) der Abstimmschicht ent sprechen;
einer Seitenelektrode (10) der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht (6) inji ziert; und
einer Seitenelektrode (11) der zweiten Leitfähigkeit, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode (12a, 12b) der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom in jizierenden Seitenelektrode (10) der ersten Leitfähigkeit gemeinsam ist, wobei die Seitenelektrode (11) der zweiten Leitfähigkeit elektrisch mit der Halbleiter-Abstandsschicht (7) verbunden ist.

8. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine variable Span nungsversorgung (40a oder 40b), die zwischen jeder ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode (12a oder 12b) der ersten Leitfähigkeit und der gemeinsamen Seitenelektro de (11) der zweiten Leitfähigkeit angeschlossen ist, wobei die variable Spannungsversorgung (40a oder 40b) eine Span nung so an die Laserstruktur anlegt, daß die Absorptions dämpfung des gesamten Resonators, die mittels des Anlegens eines elektrischen Feldes verursacht wird, unberücksichtigt der gesamten Höhe der elektrischen Felder, die mittels der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektroden der er sten Leitfähigkeit angelegt werden, konstant gehalten wird.

9. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung mit:
einer aktiven Halbleiterschicht (106), die als Reakti on auf einen in die aktive Schicht (106) injizierten Strom Licht erzeugt;
eine Halbleiter-Abstimmschicht (108), die einen Bre chungsindex aufweist, der sich als Reaktion auf ein elek trisches Feld, das an die Abstimmschicht (108) angelegt wird, ändert und die die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsindexes abstimmt;
einer Halbleiterschicht (105), die ein periodisches Beugungsgitter in der Resonatorlängsrichtung vorsieht; einer Seitenelektrode (110b) der ersten Leitfähigkeit, die ein erstes elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimm schicht (108) anlegt;
einer Seitenelektrode (110a) der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht (106) inji ziert;
einer Seitenelektrode (110c) der ersten Leitfähigkeit, die ein zweites elektrisches Feld so an die Halbleiter schicht (105), die das Beugungsgitter vorsieht, anlegt, daß das zweite elektrische Feld die Kopplungskonstante des Beu gungsgitters erhöht und eine Absorptionsdämpfung, die mit tels des Anlegens des ersten elektrischen Feldes an die Ab stimmschicht (108) verursacht wird, kompensiert; und
einer Seitenelektrode (120) der zweiten Leitfähigkeit, die der ein erstes elektrisches Feld anlegenden Seitenelek trode (110) der ersten Leitfähigkeit, der einen Strom inji zierenden Seitenelektrode (110a) der ersten Leitfähigkeit und der ein zweites elektrisches Feld anlegenden Seiten elektrode (110c) der ersten Leitfähigkeit gemeinsam ist.

10. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 1 (Fig. 9), gekennzeichnet durch
ein Halbleitersubstrat (1) des ersten Leitfähigkeits typs, auf welchem die aktive Halbleiterschicht (6) angeord net ist;
eine Abstandsschicht (7), die auf der aktiven Schicht angeordnet ist;
wobei die Halbleiter-Abstimmschicht (8) auf der Ab standsschicht (7) angeordnet ist;
wobei die Halbleiterschicht (5a), die das Beugungsgit ter vorsieht, in Kontakt mit der Halbleiter-Abstimmschicht (8) angeordnet ist;
wobei die gemeinsame Seitenelektrode (12) der zweiten Leitfähigkeit elektrisch mit der Halbleiter-Abstandsschicht (7) verbunden ist; und
wobei die ein erstes elektrisches Feld anlegende Sei tenelektrode (10) der ersten Leitfähigkeit ebenso als die ein zweites elektrisches Feld anlegende Seitenelektrode der ersten Leitfähigkeit dient.

11. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 9 (Fig. 10), gekennzeichnet durch:
ein Halbleitersubstrat (101) eines zweiten Leitfähig keitstyp, das gegenüberliegende vorderseitige und rücksei tige Oberflächen aufweist;
wobei die aktive Halbleiterschicht (106), die Halblei ter-Abstimmschicht (108) und die Halbleiterschicht (105), die das Beugungsgitter vorsieht, auf der vorderseitigen Oberfläche des Halbleitersubstrats (101) in der Resonator längsrichtung positionell in Serie plaziert sind;
wobei die ein erstes elektrisches Feld anlegende Sei tenelektrode (110b) der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom injizierende Seitenelektrode (110a) der ersten Leit fähigkeit und die ein zweites elektrisches Feld anlegende Seitenelektrode (110c) positionell in Serie und gegenüber der Abstimmschicht (108), der aktiven Schicht (106) bzw. der Halbleiterschicht (105), die das Beugungsgitter vor sieht, plaziert sind; und
wobei die gemeinsame Seitenelektrode (120) der zweiten Leitfähigkeit auf der rückseitigen Oberfläche des Halblei tersubstrats (101) plaziert ist.

12. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung (Fig. 11) mit:
einer aktiven Halbleiterschicht (176), die als Reakti on auf einen in die aktive Schicht (176) injizierten Strom Licht erzeugt;
einer Halbleiter-Abstimmschicht (178), die einen Bre chungsindex aufweist, der sich als Reaktion auf ein elek trisches Feld, das an die Abstimmschicht (178) angelegt ist, ändert und die die Schwingungswellenlänge des Lasers in Übereinstimmung mit der Änderung des Brechungsindexes abstimmt;
einer Seitenelektrode (180) der ersten Leitfähigkeit, die ein elektrisches Feld an die Halbleiter-Abstimmschicht (178) anlegt;
einer Seitenelektrode (182) der ersten Leitfähigkeit, die einen Strom in die aktive Halbleiterschicht (176) inji ziert;
einer Seitenelektrode der zweiten Leitfähigkeit, die der ein elektrisches Feld anlegenden Seitenelektrode (180) der ersten Leitfähigkeit und der einen Strom injizierenden Seitenelektrode (182) der ersten Leitfähigkeit gemeinsam ist; und
einem Lichtmodulator (60), der die Menge eines Lichts, das in der aktiven Schicht (176) erzeugt wird und durch sie übertragen wird, so steuert, daß die Absorptionsdämpfung, die mittels des Anlegens eines elektrischen Feldes an die Abstimmschicht (178) verursacht wird, kompensiert wird.

13. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmo dulator (60) und die aktive Schicht (176) auf unterschied lichen Substraten angeordnet sind.

14. Wellenlängenabstimmbare Halbleiter-Laservorrichtung nach Anspruch 12 (Fig. 17), dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtmodulator und die aktive Schicht auf dem gleichen Substrat integriert sind.