DE19633373A1 - Aufbau eines in der Wellenlänge abstimmbaren Lasers - Google Patents

Aufbau eines in der Wellenlänge abstimmbaren Lasers

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Description

Die Erfindung betrifft Aufbauten bzw. Strukturen eines in der Wellenlänge abstimmbaren Emissionslasers, insbesondere einen sehr schnell und breit abstimmbaren monofrequenten Laser. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung eines Lasers.
Es sind bereits verschiedene Strukturen von in der Wellen­ länge abstimmbaren monofrequenten Halbleiterlasern vorge­ schlagen und realisiert worden. Die Struktur eines verteil­ ten Bragg-Spiegels bzw. Reflektors (englisch: DBR oder Dis­ tributed Bragg Reflector) ermöglicht eine diskontinuierli­ che, d. h. sprunghafte, Abstimmung über eine Bandbreite von 10 nm. Hierzu wird vorteilhaft auf: [1] Y. Kotaki et al. "Wavelength tunable DFB and DBR lasers for coherent optical fibre communications", IEE Proceedings-J, Vol. 138, N° 2, April 1991, verwiesen. Eine solche Struktur weist einen aktiven Bereich (verstärkenden Bereich) auf, der an einen passiven Führungsbereich gekoppelt ist, in den das eine monofrequente Emission ermöglichende Bragg-Gitter eingeätzt ist. Die Abstimmbarkeit dieses Lasers erhält man durch eine Injektion eines Stromes in den Bragg-Bereich: Die Änderung der Ladungsträgerzahl trägt dazu bei, den Brechungsindex der Zone und damit die Wellenlänge des Bragg-Lasers zu verändern.
Als beste Durchschaltzeit zwischen zwei aufeinanderfolgen­ den Wellenlängen (0,5 nm) wurde für diesen Lasertyp 500 ps gemessen. Jedoch steigt diese Durchschaltzeit, die von der Lebensdauer der Ladungsträger im Gitterbereich begrenzt wird (≃ 1 ns) mit dem Wellenlängenverlauf an: Typischerwei­ se 10-15 ns für eine Abweichung von 3 nm. Dieses Phänomen ist insbesondere in: [2] F. DELORME et al.: "Fast tunable 1.5 µm distributed Bragg reflector laser for optical swit­ ching applications", Electron. Lett., Vol. 29, N° 1, Januar 1993, beschrieben. Darüberhinaus läßt dieser Aufbau es nicht zu Durchschaltzeiten zu erzielen, die mit der Dauer einer Bit zeit bei einer Modulation von 10 Gb/s kompatibel sind (was Durchschaltzeiten in der Größenordnung von 50 ps erfordert).
Zum Erhalt von sehr kurzen Durchschaltzeiten ist kürzlich eine DBR-Laserstruktur vorgeschlagen worden, die den elek­ tro-optischen Franz-Keldysh-Effekt ausnutzt: [3] F. DELORME et al.: "Ultra-Fast Optical Switching Operation of DBR Lasers Using an Electro-Optical Tuning Section", IEEE Pho­ tonics Techn. Lett., Vol. 7, N° 3, März 1995.
Mit dieser Struktur sind Durchschaltzeiten von 500 ps unab­ hängig vom Wellenlängenverlauf gemessen worden. Der Nach­ teil dieser Struktur ist jedoch die durch den elektro-opti­ schen Effekt begrenzt erreichbare Abstimmbarkeit, abhängig von der geringeren durch diesen Effekt erreichbaren Ände­ rung des Brechungsindex: lediglich 1,5 bis 2,5 nm mit sechs verschiedenen Moden. Außerdem ist die zum Erhalt dieser Ab­ stimmbarkeit erforderliche Steuerspannung sehr hoch (5-6 V). Insbesondere konnte wegen der beträchtlichen an den Bragg-Bereich anzulegenden Spannungen zum Erzielen der Wel­ lenlängenänderung die Messung der Durchschaltzeit lediglich zwischen 4 verschiedenen Moden durchgeführt werden. Die Änderung der optischen Laserleistung mit der Abstimmung der Wellenlänge ist ebenfalls beträchtlich. Sie hängt von der hohen Absorptionsänderung ab, die mit der mit dem elektro- optischen Effekt verbundenen Änderung des Brechungsindex verbunden ist.
Es ist ferner bereits In: [4] Y. THOMORI et al.: "Broad-Range Wavelength-Tunable Superstructure Grating (SSG) DBR Lasers", IEEE Photonics Tech. Lett., Vol. 5, N° 6, Juli 1993, eine Laserstruktur vorgeschlagen worden mit einem aktiven Bereich zwischen zwei Bragg-Bereichen aus Bragg-Übergittern, wobei jeder dieser Bereiche als eine mehrfach wiederholte Folge von zehn in den Wellenlängen unterschied­ lichen Bragg-Gittern aufgebaut ist. Die Wellenlängen der unterschiedlichen Bragg-Gitter sind periodisch beabstandet.
Diese Übergitter definieren zwei Kämme an Reflexionspeaks als Funktion der Wellenlänge. Die verschiedenen Parameter dieser beiden Bereiche werden derart ausgewählt, daß die Reflexionsfähigkeit der verschiedenen Reflexionspeaks von einem Peak zum nächsten im wesentlichen identisch sind, wobei die periodische Beabstandung zwischen den Wellenlän­ gen der Reflexionspeaks für den einen Bereich unterschied­ lich von dem anderen Bereich ist. Die Abstimmbarkeit des Lasers erhält man durch Verschieben des einen "Kammes" bezüglich des anderen oder durch gleichzeitiges Verschieben der beiden "Kämme" derart, daß die Peaks dieser Kämme le­ diglich für eine einzige Wellenlänge koinzidieren. Das Verschieben der Kämme, d. h. die Änderung der Bragg-Wellen­ längen jedes Übergitters, wird durch eine Änderung des Brechungsindex der verschiedenen elementaren Gitter reali­ siert, die durch eine Ladungsträgerinjektion erzeugt wird. Mit einer solchen Struktur ist ein sehr großer Abstimmbe­ reich erzielbar. Jedoch sind die Durchschaltzeiten nicht zufriedenstellend.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine breit abstimmbare und sehr schnelle Laserstruktur zu schaffen, die über ihren gesamten Abstimmbereich abstimmbar ist, und eine geringe Änderung ihrer optischen Ausgangsleistung mit der Abstim­ mung der Betriebswellenlänge zeigt.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 10.
Nach Anspruch 1 ist ein Aufbau eines in der Wellenlänge abstimmbaren Emissionslasers geschaffen, der auf einem (gleichen) Substrat einen aktiven Emissionsbereich sowie einen Bragg-Bereich mit einer Wellenführung aufweist, in dem eine Mehrzahl an vorbestimmten Bragg-Wellenlängen ent­ sprechenden, elementaren Bragg-Gittern ausgebildet sind, wobei die Wellenführung eine elektro-absorbierende Struktur aufweist, die elementaren Bereiche des Bragg-Bereichs je­ weils spannungsgesteuert sind, und die Wellenlänge des Emissionslasers auf die eine oder die andere der Bragg-Wellenlängen dieser elementaren Bereiche in Funktion der an sie angelegten Steuerspannungen abstimmbar ist. So wird zur Änderung der Betriebswellenlänge des Lasers erfindungsgemäß die Änderung der Absorption anstelle der Änderung des Bre­ chungsindex eingesetzt, die durch die Ladungsträgerinjek­ tion oder durch Anlegen eines elektrischen Feldes (elektro- optischer Effekt) erhalten wird, wie sie derzeit in allen bereits verwirklichten Strukturen eingesetzt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die elementaren Bragg-Bereiche derart ausgebildet, daß in Abwesenheit einer Steuerspannung auf dem Bragg-Bereich die Werte der Schwel­ lenverstärkung für die verschiedenen Bragg-Wellenlängen unterschiedlich sind, und die an diese elementaren Bereiche angelegten Steuerspannungen die Werte der Schwellenverstär­ kung derart verändern, daß auf der Kurve der Schwellenver­ stärkung als Funktion der Wellenlänge der Peak mit dem ge­ ringsten Wert für die Schwellenverstärkung der gewünschten Emissionswellenlänge entspricht.
Insbesondere sind die elementaren Bragg-Bereiche vorteil­ haft derart ausgebildet, daß bei Abwesenheit einer Steuer­ spannung auf dem Bragg-Bereich die Werte der Schwellenver­ stärkung für die verschiedenen Bragg-Wellenlängen des Bragg-Bereiches über wenigstens eine Wellenlängenbande auf- oder absteigend sind.
Nach Anspruch 10 wird der Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für Übertragung per Lichtleitfaser oder die optische Vermittlung bzw. Durchschaltung verwendet.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Aus­ führungsbeispiele. Darin wird auf die beigefügte schemati­ sche Zeichnung Bezug genommen. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch einen Aufbau gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2a, 2b, 2c und 2d Kurven der Schwellenverstärkung als Funktion der Wellenlänge, die jeweils ohne Absorptionsänderung (Fig. 2a) oder mit Absorptionsänderung durch den Franz-Keldysh-Effekt in den elementaren Bereichen erhalten wurden, die elementaren Gittern mit den Bragg-Wellenlängen λBragg = 1559 nm (Fig. 2b), λBragg = 1558 nm (Fig. 2c), λBragg = 1557 nm (Fig. 2d) entsprechen.
Die Beschreibung dient lediglich der Erläuterung und ist nicht einschränkend zu verstehen.
Die in Fig. 1 gezeigte Struktur weist schematisch ein Sub­ strat 1 aus n-dotiertem InP, eine auf dem Substrat 1 auf­ gebrachte aktive Schicht 2, und eine sich auf der Schicht 1 in Verlängerung der Schicht 2 anschließende elektro-ab­ sorbierende Schicht 3 auf. Auf den Schichten 2 und 3 ist eine Schicht 4 aus p-dotiertem InP aufgebracht. Auf der Schicht 3 ist ein Gitter eingeätzt, das mit der Schicht 4 das Beugungsgitter 5 der Struktur definiert. Dieses Gitter 5 ist als Folge von n elementaren Gittern aufgebaut, die jeweils den unterschiedlichen Bragg-Wellenlängen λ₁ bis λn entsprechen. Diese Folge von n Gittern ist mehrfach wie­ derholt.
Die Schicht 3 weist ferner einen Bereich ohne Gitter auf, der zwischen der Schicht 2 und dem Gitter 5 liegt. Dieser Bereich definiert einen Phasensteuerungsbereich für die Struktur.
Die Schicht 1 trägt über ihrer gesamten Länge eine Elek­ trode 6, die mit Erde verbunden ist. Die Schicht 4 trägt eine Elektrode E₁ gegenüber der aktiven Schicht 2, eine Elektrode E₂ gegenüber dem Abschnitt der Schicht 3, der dem Phasenbereich entspricht, sowie jeweils eine Elektrode Eλ₁ . . . Eλn für jeden Wellenlängen-Reflexionsbereich λ₁ . . . λn des Bragg-Übergitters.
Die aktive Schicht 2 wird mittels einer Ladungsträgerinjek­ tion über die Elektrode E₁ gesteuert, entsprechend einer Stromintensität Iact. Der Phasenbereich wird mittels einer Spannung Vϕ gesteuert. Die verschiedenen elementaren Berei­ che des Bragg-Bereiches sind spannungsgesteuert, wobei die Steuerspannung (Vλi) für diejenigen verschiedenen elementa­ ren Bereiche gleich ist, die derselben Bragg-Wellenlänge λi entsprechen.
In Fig. 2a ist die Schwellenverstärkung als Funktion der Wellenlänge für eine Struktur dargestellt, die der aus Fig. 1 für den Fall entspricht, in dem keine Spannung an den Bragg-Bereich angelegt ist. Wie man feststellt, sind die Peaks der Schwellenverstärkung nicht gleich, sondern bilden einen Kamm aus, der deutlich geneigt ist. Die Werte für die Schwellenverstärkung der verschiedenen Peaks nehmen daher als Funktion der Wellenlänge deutlich ab.
Die elementaren Gitter des Bragg-Bereiches tragen dazu bei, das Licht um die ihnen entsprechende Bragg-Wellenlänge zu reflektieren. Diese selektive Reflexion des Lichtes bewirkt eine Verminderung der Schwellenverstärkung um die verschie­ denen Bragg-Wellenlängen herum. Diese sorgfältige Wahl der verschiedenen Parameter der elementaren Gitter, und ins­ besondere der Wellenlängen der verschiedenen elementaren, derselben Bragg-Wellenlänge entsprechenden Gitter, sowie ihrer Kopplungskoeffizienten ermöglicht es, eine wie in Fig. 2a geneigte Kurve der Schwellenverstärkung zu erhal­ ten.
Die Laseremission der Struktur entspricht der Wellenlänge des Peaks mit der geringsten Schwellenverstärkung. Zum Abstimmen dieser Struktur in der Wellenlänge wird die Form des Kammes der Schwellenverstärkung durch Ändern derjenigen Wellenlänge modifiziert, für die die Schwellenverstärkung am geringsten ist. Diese Modifikation wird durch Verändern der Absorptionsänderung der verschiedenen elementaren Be­ reiche des Bragg-Bereiches erhalten. Eine in den elementa­ ren, derselben Bragg-Wellenlänge entsprechenden Bereichen induzierte Absorptionsänderung vermindert die Reflexions­ fähigkeit dieser Bereiche und damit ihren Beitrag zu der Kurve der Schwellenverstärkung: Folglich führt das Anstei­ gen der Absorption in diesen elementaren der Bragg-Wellen­ länge λi entsprechenden Bereichen zu einer Verminderung der Reflexionsfähigkeit um die Bragg-Wellenlänge λi herum, und zeigt sich in einem Ansteigen der Schwellenverstärkung für die λi benachbarten Peaks der Schwellenverstärkung. Folglich ermöglicht die Absorptionsänderung der elementaren, dersel­ ben Bragg-Wellenlänge entsprechenden Bereiche die Position des der geringsten Schwellenverstärkung entsprechenden Peaks zu modifizieren und damit die Emissionswellenlänge der Struktur zu verändern.
Es sei bemerkt, daß es ebenso möglich ist, die Emissions­ wellenlänge durch gleichzeitiges Verändern der Absorption der elementaren Bereiche zu modifizieren, die unterschied­ lichen Bragg-Wellenlängen entsprechen.
Vorteilhaft wird als elektro-absorbierendes Material für die Schicht 3 ein massives Halbleitermaterial oder ein Material mit Quantentöpfen verwendet, die eine Elektro-Absorption mittels des Franz-Keldysh-Effektes, des Stark′schen Einschlußeffektes (Stark′scher Quantenein­ schlußeffekt bzw. englisch: "Quantum Stark Confinement Effect") oder des Wannier-Stark-Effekts ermöglicht, um sehr kurze (< 100 ps) Zeiten zum Durchschalten zwischen diesen verschiedenen Wellenlängen zu erzielen. Diese Effekte sind dem Durchschnittsfachmann bekannt und werden zum Realisie­ ren sehr schneller elektro-absorbierender Modulatoren ver­ wendet: Es wurden Modulatoren dieses Typs hergestellt, die Modulations-Durchlaßbanden in der Größenordnung von 42 GHz aufwiesen. In diesem Hinblick sei vorteilhaft verwiesen auf: [5] F. DEVAUX et al.: "Experimental optimisation of MQW elektroabsorption modulators towards 40 GHz band­ widths", Electron. Lett., Vol. 30, N° 16, August 1994.
Die in den Fig. 2a und 2b dargestellten Kurven der Schwel­ lenverstärkung entsprechen einer Struktur, die einen akti­ ven Bereich von 1.200 µm Länge und einen Bragg-Bereich auf­ weist, der als eine dreifach wiederholte Folge von 19 ele­ mentaren Bragg-Bereichen aufgebaut ist, wobei die elementa­ ren Bereiche folgenden Bragg-Wellenlängen entsprechen: 1530 nm, 1541 nm, 1545 nm, 1546 nm, 1547 nm, 1548 nm, 1549 nm, 1550 nm, 1551 nm, 1552 nm, 1553 nm, 1554 nm, 1555 nm, 1556 nm, 1557 nm, 1558 nm, 1559 nm, 1560 nm, 1602 nm.
In Abwesenheit einer Steuerspannung auf dem Bragg-Bereich ist die Emissionswellenlänge der Struktur gleich 1559 nm (Peak mit der geringsten Schwellenverstärkung auf der Kurve aus Fig. 2a). Wenn nunmehr eine Steuerspannung an die ele­ mentaren, einer Bragg-Wellenlänge von 1559 nm entsprechen­ den Bereiche anlegt wird, steigt die Schwellenverstärkung bei der Wellenlänge von 1559 nm an, so daß der Peak mit der geringsten Schwellenverstärkung bei einer Wellenlänge von 1556 nm liegt, welche die neue Emissionswellenlänge der Struktur wird.
Auf eine ähnliche Art, wie sie in den Fig. 2c und 2d dargestellt ist, wird durch Anlegen einer Absorptions-Steu­ erspannung an die elementaren, Bragg-Wellenlängen von 1558 und 1557 nm entsprechenden Bereiche die Emissionswellen­ länge der Struktur auf jeweils 1555 und 1553 nm verschoben. Bs ist daher möglich, die der Kurve der Schwellenverstär­ kung aus Fig. 2a entsprechende Struktur über 9 ungefähr 1,2 nm beabstandete Moden abzustimmen. Damit ist ein Abstimm­ bereich von 10 nm erzielbar, wobei die Durchschaltzeit zum Durchschalten von einer Wellenlänge zur anderen kleiner als 100 ps ist.
Die Änderung der Ausgangsleistung einer solchen Struktur als Funktion der Wellenlänge bleibt sehr gering, da für jede Emissionswellenlänge die Absorptionsänderung auf ver­ schiedene elementare Bereiches des Bragg-Bereiches begrenzt ist und die Änderung der Schwellenverstärkung mit der Ab­ stimmung des Lasers gerade so groß ist, wie sie von der Steigung des Kammes auferlegt wird.
In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2a bis 2d ist die Ände­ rung der Schwellenverstärkung in der Größenordnung von 2 cm-1 für einen Wellenlängenverlauf von 15 nm über 10 Moden. Im Vergleich mit einem klassischen DBR-Laser mit zwei Berei­ chen, einem aktiven Bereich von 600 µm und einem DBR-Bereich von 500 µm mit einem Kopplungskoeffizienten von 25 cm-1, ist die Änderung der Schwellenverstärkung gleich 10 cm-1 bei einem Verlauf von 9 nm. Der Phasenbereich zwischen dem aktiven und dem Bragg-Bereich ermöglicht es, die Position der lasernden Mode innerhalb des der geringsten Schwellen­ verstärkung entsprechenden Peaks fein zu steuern, und damit die Differenz der Schwellenverstärkung zwischen den ver­ schiedenen für den DBR-AC-Laser möglichen Moden zu erhöhen. Darüberhinaus kann dieser Bereich, dessen Wellenführung durch die elektro-absorbierende Schicht 3 aufgebaut ist, zur Steuerung der Emissionswellenlänge des Lasers mit einer großen Geschwindigkeit und Genauigkeit eingesetzt werden.
Eine detaillierte Ausführungsform einer der Fig. 1 ähnli­ chen Struktur wird nachfolgend beschrieben.
Es wird nacheinander per Epitaxie auf einem Substrat 1 aus n⁺-dotiertem InP eine Einschlußschicht aus n⁺-dotiertem InP, eine aktive Schicht 2, die beispielsweise zum Erzielen einer Emission bei 1,55 µm ausgelegt ist, und eine Schutz­ schicht aus p⁺-dotiertem InP aufgebracht. In einem zweiten Schritt wird die Schutzschicht und die aktive Schicht 2 geätzt, um den aktiven Bereich der Struktur festzulegen. Anschließend wird per selektiver Epitaxie in der Verlänge­ rung dieses aktiven Bereiches eine Schichtstruktur aufge­ wachsen, die eine transparente Führung beispielsweise bei 1,56 µm realisiert und bei dieser Wellenlänge elektro-ab­ sorbierende Eigenschaften aufweist (Franz-Keldysh-Effekt, Stark-Effekt, Wannier-Stark-Effekt, Braqwet-Effekt, etc.).
Wie es für optische Aufbauten mit einer Mehrzahl an Bragg-Gittern in der französischen Patentanmeldung, hinterlegt als Nr. 93 14 588 im Namen von F. DELORM, vorgeschlagen wurde, weist diese Struktur zusätzlich zu der der Schicht 3 ent­ sprechenden Wellenführung Aufeinanderschichtungen wenig­ stens zweier Schichten aus optischen Materialien unter­ schiedlicher Brechungsindizes auf.
Für den Franz-Keldysh-Effekt ist die Schicht 3 beispiels­ weise eine Schicht aus InGaAsP, die der Wellenlänge der Wellenführung von 1,47 µm entspricht, und sind die zur Realisierung des Bragg-Gitters bestimmten Aufeinander­ schichtungen aus einer Schicht aus n-dotierten InP, einer Schicht aus InGaAsP sowie einer Schicht aus p⁺-dotiertem InP aufgebaut.
Der folgende Schritt besteht darin, die Beugungsgitter auf diese Aufeinanderschichtungen mittels einer geeigneten Maske zu ätzen, die die Bereiche ohne Gitter schützt, näm­ lich: den aktiven Bereich und ggf. den zwischen dem aktiven Bereich und dem Bragg-Bereich hinzugefügten Phasenbereich.
Der folgende Schritt besteht darin, das Laserband bzw. den Laserstreifen senkrecht zu den Strichen des Beugungsgitters zu ätzen.
Anschließend wird die Epitaxie wieder derart aufgenommen, daß das Band, in einer p⁺-dotierten InP-Einschlußschicht, die auf einer Kontaktschicht aus p⁺-dotiertem InGaAs aufge­ bracht ist, eingebettet wird. Ein metallischer Kontakt wird durch eine nachfolgende Platin-, Titan- oder Goldaufdamp­ fung auf die gesamte Oberfläche verwirklicht. Für die Auf­ trennung dieser Kontaktschicht in die gewünschte Anzahl an Elektroden wird vorteilhaft eine Trockenätzung mittels eines Ionenstrahls durchgeführt (englisch: "Ion Beam Et­ ching" oder "IBE"), in dem beispielsweise Argon-Ionen mit einer entsprechenden Maske aus einem lichtempfindlichen Harz verwendet wird. Diese Maskierung ermöglicht nicht nur den aktiven Bereich, sondern auch ggf. den Phasenbereich und die verschiedenen den Bragg-Bereich ausbildenden ele­ mentaren Bereiche mittels einer in die metallischen Schich­ ten, die Kontaktschicht aus InGaAs und teilweise in die Einschlußschicht aus p⁺-dotiertem InP (ungefähr 0,1 µm) ge­ ätzten Rille festzulegen.
Es wird ebenfalls, wie in Fig. 1 durch die Barriere 7 dar­ gestellt, der aktive Bereich, der direktpolarisiert ist, von dem passiven Phasenbereich und den Bragg-Bereichen mit­ tels einer Protonen-Implantation über eine Breite von 10 µm und eine geeignete Tiefe in die Schicht 4 isoliert.
Anschließend wird eine neue Maskierung derart realisiert, daß ein schmales und tiefes (3 µm) Band in den Bragg-Be­ reich (structure ridge) geätzt wird. Dieser Bandtyp (ridge) ermöglicht es, stark eingeschlossene Führungsstrukturen zu erhalten, was die Absorptionsänderung erhöht, die mit die­ sen Führungen für ein angelegtes elektrisches Feld erhalten wird. Ein Polyimid wird als Isolator verwendet, um eine sehr geringe parasitäre Kapazität des Bragg-Bereiches zu erhalten, die für eine schnelle Durchschaltzeit erforder­ lich ist.
Um die Elektroden der verschiedenen derselben Bragg-Wellen­ länge entsprechenden elementaren Bereiche des Gitters 5 zu verbinden, ist es erforderlich, metallische Verbindungen in einem dreidimensionalen Volumen zu realisieren. Man ver­ wendet zu diesem Zweck vorteilhaft Metallisierungstechniken auf mehreren Niveaus, wie sie häufig für die Herstellung von in Silizium integrierten elektrischen Schaltkreisen verwendet wird (Verbindung von verschiedenen Kontaktflächen in einer ersten Schicht, Isolation der Verbindungsleitungen durch ein dickes Dielektrikum, was das Herstellen der ande­ ren Verbindungen der übriggebliebenen Kontaktflächen in einer zweiten Ebene ermöglicht, wobei die Verbindungslei­ tungen dieser Ebene die Leitungen der ersten Ebene kreuzen, jedoch durch das Dielektrikum voneinander isoliert sind). Anschließend wird der der unteren Elektrode 6 entsprechende metallische Kontakt auf dem Substrat 1 aufgebracht.

Claims (10)

1. Aufbau eines in der Wellenlänge abstimmbaren Emis­ sionslasers, der auf einem gleichen Substrat einen aktiven Emissionsbereich (2) sowie einen eine Wellen­ führung (3) umfassenden Bragg-Bereich aufweist, in dem eine Mehrzahl an elementaren Bragg-Gittern ausgebildet ist, die vorbestimmten Bragg-Wellenlängen (λ₁, . . . , λn) entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen­ führung (3) eine elektro-absorbierende Struktur auf­ weist, die elementaren Bereiche des Bragg-Bereiches jeweils spannungsgesteuert sind, und die Emissions­ wellenlänge des Lasers auf die eine oder die andere der Bragg-Wellenlängen (λ₁, . . . , λn) dieser elementaren Bereiche als Funktion der an sie angelegten Steuer­ spannungen abgestimmt wird.
2. Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elementaren Bragg-Bereiche derart ausgelegt sind, daß in Abwesenheit einer Steuerspannung an dem Bragg-Bereich die Werte der Schwellenverstärkung für die verschiedenen Bragg-Wellenlängen verschieden sind, die an diese elementaren Bereiche angelegten Steuerspan­ nungen die Werte der Schwellenverstärkung derart modi­ fizieren, daß auf der Kurve der Schwellenverstärkung als Funktion der Wellenlänge der Peak, dessen Wert der Schwellenverstärkung am geringsten ist, der gewünsch­ ten Emissionswellenlänge entspricht.
3. Aufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elementaren Bragg-Bereiche derart ausgelegt sind, daß in Abwesenheit einer Steuerspannung auf dem Bragg-Bereich die Werte der Schwellenverstärkung für die verschiedenen Bragg-Wellenlängen des Bragg-Bereiches über wenigstens eine Wellenlängenbande an- oder ab­ steigend sind.
4. Aufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenbereich, der eine elek­ tro-absorbierende Wellenführung ohne Gitter aufweist, zwischen dem aktiven Bereich und dem Bragg-Bereich angeordnet ist, wobei dieser Bereich spannungsgesteu­ ert ist, um die Emissionswellenlänge des Lasers mit Genauigkeit zu steuern.
5. Aufbau nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-absorbierende Struktur des Phasenbereichs dieselbe ist wie die des Bragg-Bereiches.
6. Aufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-absorbierende Struktur (3) nach Art massiver Halbleiter-Materialien ausgebil­ det ist, und die an diese Struktur angelegten Steuer­ spannungen eine Elektro-Absorption mittels des Franz-Keldysh-Effekts steuern.
7. Aufbau nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektro-absorbierende Struktur (3) nach Art von Quantentöpfen ausgebildet ist, und die an diese Struktur angelegten Steuerspannungen eine Elektro-Absorption über den Stark′schen Einschluß-Effekt oder über den Warnier-Stark-Effekt steuern.
8. Aufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bragg-Bereich als eine mehr­ fach wiederholte Folge von elementaren Bragg-Bereichen aufgebaut ist, wobei die elementaren Bereiche, die derselben Bragg-Wellenlänge entsprechen, über dieselbe Spannung angesteuert werden.
9. Aufbau nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschicht (3) der elek­ tro-absorbierenden Struktur eine Schicht aus InGaAsP ist.
10. Verwendung des Aufbaus nach einem der vorstehenden Ansprüche für die Übertragung per Lichtleitfaser oder die optische Vermittlung bzw. Durchschaltung.
DE19633373A 1995-08-18 1996-08-19 Aufbau eines in der Wellenlänge abstimmbaren Lasers Ceased DE19633373A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998026316A1 (en) * 1996-12-13 1998-06-18 Massachusetts Institute Of Technology Tunable microcavity using nonlinear materials in a photonic crystal
US6091744A (en) * 1998-01-14 2000-07-18 Hewlett-Packard Company Wavelength selectable source for wavelength division multiplexed applications
US6628690B1 (en) * 1999-09-02 2003-09-30 Agility Communications, Inc. Opto-electronic laser with integrated modulator
US6654400B1 (en) * 1999-09-02 2003-11-25 Agility Communications, Inc. Method of making a tunable laser source with integrated optical amplifier
US6658035B1 (en) * 1999-09-02 2003-12-02 Agility Communications, Inc. Tunable laser source with integrated optical amplifier
US6909734B2 (en) * 1999-09-02 2005-06-21 Agility Communications, Inc. High-power, manufacturable sampled grating distributed Bragg reflector lasers
JP2001075040A (ja) * 1999-09-02 2001-03-23 Ricoh Co Ltd レーザ走査システム
US6574259B1 (en) * 1999-09-02 2003-06-03 Agility Communications, Inc. Method of making an opto-electronic laser with integrated modulator
US7310363B1 (en) * 1999-09-28 2007-12-18 The Regents Of The University Of California Integrated wavelength tunable single and two-stage all-optical wavelength converter
GB2362720A (en) * 2000-05-25 2001-11-28 Roke Manor Research Improvements in or relating to optical switching
US7061943B2 (en) * 2000-06-29 2006-06-13 Agility Communications, Inc. Controller calibration for small form factor sampled grating distributed Bragg reflector laser
EP1172907B1 (de) 2000-07-11 2006-05-31 Corning Incorporated Optischer Verstärker mit verstellbarer stabilisierter Verstärkung
EP1346445B1 (de) 2000-08-09 2011-11-09 Santur Corporation Verstimmbarer laserdiode mit verteilter rückkopplung
US6574260B2 (en) 2001-03-15 2003-06-03 Corning Lasertron Incorporated Electroabsorption modulated laser
GB2373631B (en) * 2001-03-19 2005-06-29 Marconi Caswell Ltd Tuneable laser
GB2373632B (en) * 2001-03-19 2005-04-27 Marconi Caswell Ltd Tuneable laser
WO2002075867A2 (en) * 2001-03-19 2002-09-26 Bookham Technology Tuneable laser
WO2002093695A2 (en) * 2001-05-15 2002-11-21 Agility Communications, Inc. Sampled grating distributed bragg reflector laser controller
AUPR534201A0 (en) * 2001-05-30 2001-06-21 Unisearch Limited High efficiency silicon light emitting device
US6717964B2 (en) * 2001-07-02 2004-04-06 E20 Communications, Inc. Method and apparatus for wavelength tuning of optically pumped vertical cavity surface emitting lasers
GB2377545A (en) * 2001-07-14 2003-01-15 Marconi Caswell Ltd Tuneable Laser
GB2378315B (en) * 2001-07-30 2005-10-19 Marconi Caswell Ltd Tuneable laser
EP1413023B1 (de) * 2001-07-30 2007-08-29 Bookham Technology Plc. Abstimmbarer laser
GB2378311A (en) * 2001-08-03 2003-02-05 Marconi Caswell Ltd Tunable Laser
US7092419B2 (en) * 2001-09-10 2006-08-15 San Jose Systems, Inc. Wavelength agile laser
US6987784B2 (en) * 2001-09-10 2006-01-17 San Jose Systems, Inc. Wavelength agile laser
US6822982B2 (en) * 2001-09-28 2004-11-23 The Furukawa Electric Co., Ltd. Device and method for providing a tunable semiconductor laser
GB2381123B (en) 2001-10-17 2005-02-23 Marconi Optical Components Ltd Tuneable laser
US6868100B2 (en) * 2001-12-04 2005-03-15 Agility Communications, Inc. Methods for robust channel switching of widely-tunable sampled-grating distributed bragg reflector lasers
GB2385979B (en) * 2002-02-28 2005-10-12 Bookham Technology Plc Control for a tunable laser
US20040071427A1 (en) * 2002-10-09 2004-04-15 Integrated Optics Communication Corp. Waveguide-grating-based wavelength-intelligent devices
US20040190580A1 (en) * 2003-03-04 2004-09-30 Bardia Pezeshki High-yield high-precision distributed feedback laser based on an array
US7042657B2 (en) * 2003-08-28 2006-05-09 Board Of Regents The University Of Texas System Filter for selectively processing optical and other signals
US7366220B2 (en) * 2005-03-17 2008-04-29 Fujitsu Limited Tunable laser
US7983572B2 (en) * 2005-06-30 2011-07-19 Finisar Corporation Electro-absorption modulator integrated with a vertical cavity surface emitting laser
GB2430760A (en) 2005-09-29 2007-04-04 Bookham Technology Plc Chirped Bragg grating structure
FR2900509B1 (fr) * 2006-04-28 2008-06-06 Alcatel Sa Dispositif d'emission laser a reflecteurs distribues
US8121169B2 (en) * 2009-04-14 2012-02-21 Corning Incorporated Split control of front and rear DBR grating portions
CN101592762B (zh) * 2009-06-05 2012-07-04 中兴通讯股份有限公司 一种光模块及其控制方法
JP5552793B2 (ja) * 2009-10-20 2014-07-16 住友電気工業株式会社 半導体回折格子素子、及び、半導体レーザ
DE102011103952B4 (de) 2011-06-10 2022-05-05 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kantenemittierender Halbleiterlaser
US9997890B2 (en) 2015-10-28 2018-06-12 Rockley Photonics Limited Discrete wavelength tunable laser
US9627851B1 (en) * 2015-10-28 2017-04-18 Rockley Photonics Limited Discrete wavelength tunable laser
CN106941241B (zh) * 2016-10-21 2019-06-04 武汉光迅科技股份有限公司 一种基于ebl的激光器加工方法及其应用方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2825508B2 (ja) * 1987-10-09 1998-11-18 株式会社日立製作所 半導体レーザ装置および光通信システム
DE69011921T2 (de) * 1989-04-04 1995-03-02 Canon Kk Halbleiterlaser mit veränderbarer Emissionswellenlänge und selektives Wellenlängenfitter und Verfahren zum Betrieb derselben.
US5394260A (en) * 1992-02-03 1995-02-28 Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha Optical pulse generator
CA2101411C (en) * 1992-08-14 2003-06-10 Jean-Pierre Weber Tunable optical filter
JPH06291406A (ja) * 1993-03-31 1994-10-18 Fujitsu Ltd 面発光半導体レーザ
FR2713350B1 (fr) * 1993-12-06 1995-12-29 Franck Delorme Composant optique à pluralité de réseaux de bragg et procédé de fabrication de ce composant.
US5379318A (en) * 1994-01-31 1995-01-03 Telefonaktiebolaget L M Ericsson Alternating grating tunable DBR laser
US5495360A (en) * 1994-12-02 1996-02-27 Bell Communications Research Inc. 1.5 μm wavelength asymmetric fabry-perot modulator with negative chirp

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1323218A1 (de) * 2000-09-13 2003-07-02 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Doppel-dbr-gitter-halbleiterlaser mit vorstrom
EP1323218A4 (de) * 2000-09-13 2007-04-25 Univ Illinois Doppel-dbr-gitter-halbleiterlaser mit vorstrom

Also Published As

Publication number Publication date
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GB2304423B (en) 1999-05-12
GB2304423A (en) 1997-03-19

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