DE3689188T2

DE3689188T2 - Halbleiterlaser.

Info

Publication number: DE3689188T2
Application number: DE86306427T
Authority: DE
Inventors: Leslie David Westbrook
Original assignee: British Telecommunications PLC
Current assignee: British Telecommunications PLC
Priority date: 1985-09-09
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2006-08-20
Also published as: US4754459A; GB8522308D0; JPS6261387A; EP0218344A1; CA1265604A; ATE96252T1; JPH0744308B2; EP0218344B1; HK135396A; ES2001941A6; DE3689188D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Halbleiterlaser und findet Anwendung bei optischer Kommunikation, insbesondere in kohärenten Systemen.
Die bei optischer Kommunikation verwendete Strahlung ist nicht notwendigerweise im sichtbaren Bereich, und die Worte "optisch" und "Licht" sind, wenn sie in dieser Spezifikation verwendet werden, nicht so zu interpretieren, um irgendeine solche Begrenzung daraus abzuleiten. Tatsächlich ist, wenn optische Siliziumdioxidfasern als das Übertragungsmedium verwendet werden, Infrarot-Strahlung von spezieller Brauchbarkeit, weil die Verlustminima solcher Fasern bei 1,3 um und 1,55 um etwa auftreten.
Halbleiterlaserstrukturen weisen einen pn-Übergang auf, über den ein Strom fließt (der herkömmliche Strom von p nach n), sowie eine "Aktivschicht", in der sich Elektronen und Löcher bei der Erzeugung von Photonen durch stimulierte Emission kombinieren. Die Aktivschicht muß in geeigneter Weise bezüglich Bandabstand und Brechungsindex mit den anderen Halbleiterbereichen der Struktur in Beziehung stehen, um einen geeigneten Grad von "Einschluß" beziehungsweise "Führung" dieser Prozesse in der Aktivschicht zu erreichen. Die Materialschichten zu jeder Seite der Aktivschicht und in Kontakt mit gegenüberliegenden Oberflächen der Aktivschicht sind als "Einschlußschichten" bekannt.
Ein Hauptanwendungsgebiet optischer Halbleiterbauelemente sind optische Faserkommunikationssysteme. Optische Siliziumdioxidfasern, wie sie in den letzten Jahren hergestellt worden sind, haben ein Verlustminimum bei ungefähr 1,3 um und 1,55 um, wobei das letztere Minimum tiefer ist. Demgemäß gibt es einen speziellen Bedarf nach Bauelementen, die im Bereich von 1,1 bis 1,65 um, speziell von 1,3 bis 1,6 um, arbeiten (diese Wellenlängen, wie alle die Wellenlängen hier, sind Vakuumwellenlängen, außer wenn aus dem Zusammenhang anderes hervorgeht). Halbleiterlaser; die in diesem Bereich des Infrarot arbeiten, weisen üblicherweise Bereiche aus Indiumphosphid und aus quaternären Materialien, Indiumgallium- Arsenidphosphide (Inx, Ga1-x, Asy, P1-y) auf. Durch geeignete Wahl von x und y ist es möglich, die verschiedenen Gebiete kristallgittermäßig anzupassen, wobei die Bandabstände der Materialien variiert werden (Bandabstände können experimentell, zum Beispiel durch Fotolumineszenz, bestimmt werden). Zusätzlich können sowohl Indiumphosphid als auch die quaternären Materialien als p- oder n-Typ, wie gewünscht, dotiert werden.
Halbleiterlaser, die Bereiche aus Galliumaluminium-Arsenid und Gallium- Arsenid aufweisen, werden auch für Kommunikationszwecke verwendet. Diese arbeiten nahe 0,9 um.
Die Photonen, die durch die stimulierte Emission erzeugt werden, werden, wenn ein Laser mit einem Strom oberhalb des Schwellenstroms angesteuert wird, durch die Konstruktion des Lasers veranlaßt, in seiner Längsrichtung in der Aktivschicht zu oszillieren, bevor sie emittiert werden. Während jedes Durchgangs durch das Material der Aktivschicht wird die Anzahl von Photonen auf einen Grad erhöht, der durch das Gleichgewicht zwischen Gewinn und Verlusten in der Aktivschicht bestimmt ist. Der Gewinn zeigt ein Spektrum mit einer Spitze gegenüber der Emissionswellenlänge, und es gibt klar einen Vorteil beim Betrieb an der Gewinnspitze des Materials der Aktivschicht.
In einem Fabry-Perot-Laser wird die Oszillation durch zumindest teilweise reflektierende Endkristallflächen beziehungsweise Facetten der Laserstruktur hervorgerufen, die an beiden Enden der Aktivschicht liegen. In einem Laser mit verteilter Rückkoppelung (DFB, distributed feedback) wird eine Oszillation durch Wellungen (corrugations) hervorgerufen, die im Bereich der Aktivschicht liegen, die sich im allgemeinen senkrecht zur Länge der Laserstruktur erstreckt, wobei die Wellungen eine Strahlung in jeder Richtung entlang der Laserstruktur reflektieren.
Strukturen außerhalb des Lasers können auch zur Oszillation beitragen, indem sie Strahlung in den Laser zurückreflektieren. Zu solchen Strukturen gehören externe Resonanzräume und verteilte Bragg-Reflektoren (DBR, distributed Bragg reflectors). Externe Resonanzräume können zum Beispiel einen Spiegel aufweisen, der in einer vorgewählten Entfernung entlang der Emissionsachse angeordnet ist. In alternativer Weise kann Strahlung zurück in den Laser mittels Wellungen ähnlich eines DFB- Lasers reflektiert werden, jedoch verschoben zu einer Position außerhalb des Lasers benachbart zur Emissionsachse. Laser, die die letztere externe Struktur haben, sind als Laser mit verteilten Bragg-Reflektoren (DBR- Laser) bekannt.
In einigen Anwendungen, insbesondere bei kohärenter optischer Kommunikation, ist es wichtig, daß die emittierte Strahlung eine schmale Linienbreite zeigt. Dies erlaubt es, kohärente Erfassungssysteme, wie heterodyne oder homodyne Erfassung, zu verwenden, und folglich eine viel größere Datenmenge zu übertragen.
Fabry-Perot-Laser, die eine Linienbreite von mehr als 100 MHz haben, sind als ungeeignet herausgefunden worden. Es ist bekannt, daß DFB- Laser mit schmaleren Emissionslinienbreiten als jene von nicht-modifizierten Fabry-Perot-Lasern hergestellt werden können, und daß zusätzliche Strukturen, wie externe Resonanzräume, zu geschmälerten Emissionslinienbreiten führen können.
In dem Aufsatz "Measurements of the Linewidth of Ridge-Guide DFB Lasers" von I. D. Henning, L. D. Westbrook et al, Electronics Letters, 11.10.84, 20 (21), S. 885-887, ist eine Laserstruktur beschrieben, die Strahlung bei 1,47 um mit einer gemessenen Linienbreite von 3 MHz emittiert. Die wahre Linienbreite wird auf 1 MHz geschätzt. Die betrachtete Struktur ist ein steggeführter DFB-Laser mit einem externen Resonanzraum.
Jedoch tendierte die Emissionslinienbreite dazu, eine nicht-vorhersagbare Charakteristik unterschiedlicher Laserstrukturen zu bleiben.
Beträchtliche Arbeit ist beim Versuch geleistet worden, die Faktoren einzuschätzen, die die Linienbreite in einem Laser steuern. In dem Aufsatz "Theory of the Linewidth of Semiconductor Lasers" von Charles H. Henry, IEEE Journal of Quantum Electronics, QE-18 (2), Februar 1982, S. 259-264 wird eine Theorie vorgestellt, die zu einem Verbreiterungsterm (1 + α²) kommt, wobei α ein fundamentaler Parameter des Laseraktivmaterials ist, der manchmal als der Linienbreitenvergrößerungsfaktor bekannt ist.
Genauso wie für die Linienbreite ist für α gezeigt worden, daß es den Grad an Übergangswellenlängenzwitschern (transient wavelength chirping) in direkt modulierten Lasern beeinträchtigt.
Es ist jedoch eine wesentliche Mehrdeutigkeit in der Größe von α bei Lasern mit einer langen Wellenlänge herausgefunden worden. Werte von α, die von 2,2 bis 6,6 reichen, sind gemessen oder angenommen worden. Weiterhin wurde eine systematische Abhängigkeit von α von der Laserlänge berichtet, jedoch nicht erklärt. Dieser letztere Effekt ist in "Measurements of the Semiconductor Laser Linewidth Broadening Factor" von Henning und Collins, Electronics Letters, 1983, 19, S. 927-929 beschrieben.
In dem Aufsatz "On the Linewidth Enhancement Factor in Semiconductor Injection Lasers" von K. Vahala et al, Applied Physics Letters, 42 (8), 15. April 1983, ist vorhergesagt, daß in undotiertem GaAs α mit zunehmender Anregungsfrequenz abnehmen wird.
Es ist nun beim Machen der Erfindung eine Arbeit geleistet worden, mittels derer praktische Ausführungsformen von Lasern entworfen werden können, die eine Beziehung zwischen Emissionslinienbreite und Betriebswellenlänge ausnützen. Bedeutende Verbesserungen in der Emissionslinienbreite von Lasern, die bei optischer Kommunikation brauchbar sind, zum Beispiel jene mit Emissionswellenlängen von 1,3 und 1,55 um, sind erreicht worden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Halbleiterlaseranordnungen bereitzustellen, die reduzierte Emissionslinienbreiten haben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Laseranordnung bereitgestellt, die eine Halbleiterlaserstruktur und eine Einrichtung zum Auswählen der Emissionswellenlänge λe der Laserstruktur aufweist, wobei die ausgewählte Wellenlänge kürzer als die Wellenlänge λmax eines maximalen Verstärkungsfaktors beim Schwellenstrom ist, wobei die Einrichtung nicht aus einem Fabry-Perot-Resonator besteht, der zwischen zwei Endkristallflächen beziehungsweise Endfacetten der Halbleiterlaserstruktur gebildet ist, wobei λe in einem der Bereiche 1,2 bis 1,35 um und 1,48 bis 1,65 um liegt, und wobei die gewählte Wellenlänge kürzer als λmax ist, und zwar um einen Betrag, so daß der Linienbreiten-Schärfefaktor αmax bei λmax und der Linienbreiten-Schärfefaktor αe bei der Wellenlänge der emittierten Strahlung in der folgenden Weise in Relation stehen:
αe ≤ 0,9 αmax.
Vorzugsweise ist die gewählte Wellenlänge kürzer als λmax, und zwar um einen Betrag, so daß αmax und αe in der folgenden Weise in Beziehung stehen:
αe ≤ 0,8 αmax
und sogar bevorzugter, so daß
αe ≤ 0,7 αmax.
Vorteilhafterweise weist die Einrichtung zum Auswählen der Emissionswellenlänge eine Struktur auf, die selbst eine schmale Linienbreitenemission von der Laseranordnung begünstigt, wie ein Beugungsgitter für verteilte Rückkoppelung oder ein externer Resonanzraum.
Noch vorteilhafterweise weist die Einrichtung zum Auswählen der Emissionswellenlänge eine Kombination aus Strukturen auf, die selbst eine schmale Linienbreitenemission von der Laseranordnung begünstigen, wie ein Beugungsgitter für verteilte Rückkoppelung in Kombination mit einem externen Resonanzraum.
Vorzugsweise können Laseranordnungen gemäß der Erfindung in kohärenten optischen Kommunikationssystemen verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die begleitenden Figuren gezeigt werden, in denen:
Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Lasers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 2 in grafischer Form die Beziehung zwischen Linienbreiten-Schärfefaktor α und der Photonenenergie in einem Laser zeigt.
Es sollte angemerkt werden, daß Fig. 1 schematisch ist und nicht maßstabsgerecht gezeichnet ist.
In der folgenden Beschreibung und auch sonst in dieser Spezifikation werden Ausdrücke, wie "oberhalb" und "unterhalb", verwendet. Diese Ausdrücke werden nur aus Zweckmäßigkeit verwendet und sollten nicht genommen werden, um eine bestimmte Orientierung irgendeiner Vorrichtung zu bezeichnen, außer wenn es aus dem Zusammenhang klar ist, daß eine bestimmte Orientierung beabsichtigt ist.
Bezogen auf Fig. 1 ist der Laser vom Typ, der in unserer Europäischen Patentanmeldung Nr. 85301599.8 beschrieben ist, das heißt ein DFB- Stegwellenleiterlaser.
Das Substrat 1 ist stark S-dotiertes InP-(n&spplus;-Typ)-Substrat mit einer Dicke von etwa 100 um. Auf die (100)-Oberfläche ist eine erste Einschlußschicht 2 mit einer Dicke von 0,15 um gewachsen, und zwar aus Tedotiertem (n-Typ) GaxIn1-xAsyP1-y, wobei x und y derart gewählt sind, daß das Material eine Bandabstandwellenlänge äquivalent zu 1,15 um hat, wie bestimmt durch Fotolumineszenz. Auf der ersten Einschlußschicht 2 ist eine Aktivschicht 3 mit 0,15 um Dicke gewachsen, und zwar aus undotiertem GaxIn1-xAsyP1-y, wobei x und y so gewählt sind, daß das Material einen Bandabstand äquivalent zu 1,667 um hat. Auf die Aktivschicht 3 ist eine zweite Einschlußschicht 4 mit 0,2 um Dicke gewachsen, und zwar aus dem gleichen Material wie die erste Einschlußschicht 2.
Die zweite Einschlußschicht 4 ist gewellt, um ein Beugungsgitter 9 mit verteilter Rückkoppelung bereitzustellen, und zwar durch chemisches Ätzen durch eine Maske, die einem Elektronenstrahl ausgesetzt ist, auf die Weise, die von Westbrook et al in Electronics Letters, 1982, 18, S. 863 bis 865 beschrieben ist. Die Wellungen verlaufen in der (110)-Richtung, dreieckförmige Nute mit (111)-A-Seitenwänden aufweisend. Die Periode des Beugungsgitters 9 ist 475 nm, und die Nute sind etwa 170 nm tief.
Oberhalb des Beugungsgitters 9 liegt der Steg der Stegwellenleiterstruktur, die eine Schicht 5 mit einer Dicke von etwa 1,5 um aus Zn-dotiertem (p-Typ) Indium-Phosphid aufweist, das durch metallorganische Dampfphasenepitaxie (MOCVD) gewachsen ist, wobei die Integrität der Gitter erhalten bleibt, wie vorher beschrieben (Europäische Patentanmeldung 84300240.3 und ebenso Nelson et al, Electronics Letters, 1983, 19, S. 34 bis 36). Oberhalb der letzteren Indium-Phosphid-Schicht 5 ist ebenso durch MOCVD eine Schicht 6 mit einer Dicke von etwa 0,1 um aus stark Zn-dotiertem (p&spplus;-Typ) ternärem Material einer nominalen Zusammensetzung von In0,53Ga0,47As gewachsen. Zuletzt werden elektrische Kontaktschichten 7, 8 aus Titan beziehungsweise Gold mit einer Dicke von jeweils 0,1 um auf der Schicht 6 aus ternärem Material bereitgestellt. Eine weitere Kontaktschicht 10 ist an der Unterseite des Substrats 1 durch Aufdampfen von Zinn und Gold mit darauffolgendem Legieren gebildet.
Der Steg ist etwa 6 um breit, und der Laser ist als Ganzes 300 um lang, wobei der Laser eine abgespaltene (cleaved) Endfacette und eine Endfacette hat, die beschädigt ist, um eine Reflexion zu reduzieren.
Zu jeder Seite des Stegs liegen weitere erhöhte Abschnitte 11, 12 aus Halbleitermaterial, die jeweils von dem Steg durch einen Kanal getrennt sind. Diese erhöhten Abschnitte 11, 12 haben einen ähnlichen Schichtaufbau gegenüber dem Steg, haben jedoch eine Extraschicht 13 aus Siliziumdioxid unterhalb den Kontaktschichten 7, 8.
Bei Verwendung wird der oben beschriebene DFB-Stegwellenleiterlaser Strahlung mit einer Wellenlänge, die bei 1,55 um zentriert ist, und einer Linienbreite von etwa 10 MHz bei 10 mW Ausgangsleistung emittieren. Das Bandabstandäquivalent des Materials der Aktivschicht ist, wie dargelegt, 1,667 um. In einem Fabry-Perot-Laser ohne ein Beugungsgitter würde dieses Material eine Wellenlänge mit einer maximalen Verstärkung beim Schwellenstrom (λmax) von 1,61 um zeigen. Damit emittiert die DFB-Stegwellenleiterstruktur Strahlung mit einer Wellenlänge, die 60 nm geringer als λmax des Materials der Aktivschicht ist.
Andere Laserstrukturen können eine schmalere Emissionslinienbreite als die oben beschriebene ergeben. Wenn zum Beispiel die Länge des Lasers als Ganzes auf 800 um erhöht würde, sollte die Linienbreite auf etwa 1 MHz bei 10 mW Ausgangsleistung reduziert sein. Jedoch wird der Laser in jedem Fall zu einem gewissen Grad davon profitieren, daß er bei einer Emissionslinienbreite von 1,55 um, 60 nm unterhalb λmax bei 1,61 um gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet. Der oben beschriebene Laser ist entworfen, um bei einer ,optimalen Wellenlänge von 1,55 um zur Verwendung mit optischen Siliziumdioxidfasern zu emittieren. Ein Laser, der entworfen ist, um bei der anderen optunalen Wellenlänge von 1,3 um zu emittieren, hat die folgenden Abänderungen:
(i) Das quaternäre Material der Aktivschicht hat eine Zusammensetzung, die derart gewählt ist, daß seine Bandabstand-Äquivalenz-Wellenlänge 1,452 um (äquivalent zu 855 meV) ist, wobei λmax 1,36 um ist; und
(ii) das Beugungsgitter Wellungen aufweist, die eine Periode von 398 nm haben und etwa 142 nm tief sind.
Diese Laserstruktur bei einer Länge von 300 um wird wiederum bei 60 nm unterhalb λmax bei 1,36 um arbeiten und ihre Linienbreite wird wiederum in der Größenordnung von 10 MHz bei einer Ausgangsleistung von 10 mW sein. Wenn die Länge des Lasers auf 800 um erhöht wird, wird seine Emissionslinienbreite auf etwa 1 MHz bei einer Ausgangsleistung von 10 mW fallen.
In einem alternativen Aufbau des oben beschriebenen DFB-Lasers kann ein externer Resonanzraum oder ein verteilter Bragg-Reflektor verwendet werden, um α zu reduzieren und damit die Emissionslinienbreite eines Lasers gemäß der vorliegenden Erfindung zu schmälern. Beide Strukturen können verwendet werden, um die Emissionslinienbreite eines Lasers zu wählen. Indem sie verwendet wird, um eine Emissionslinienbreite von kürzer als λmax auszuwählen, kann ein externer Resonanzraum oder ein verteilter Bragg-Reflektor verwendet werden, um das Ziel der Erfindung zu erreichen.
Indem eine Kombination aus Strukturen verwendet wird, die selbst die Emissionslinienbreite eines Lasers schmälern, und indem bei einer Emissionswellenlänge von weniger als λmax gearbeitet wird, können schmälere Linienbreiten als jene oben aufgeführten erreicht werden. Zum Beispiel kann ein DFB-Stegwellenleiterlaser, der mit einem geeigneten externen Resonanzraum ausgestattet ist, eine Emissionslinienbreite bei 10 mW Ausgangsleistung von weniger als 100 kHz zeigen.
Es sollte angemerkt werden, daß Strukturen, die verwendet werden können, um eine Emissionswellenlänge für einen Laser auszuwählen, die Emissionslinienbreite unabhängig von α beeinträchtigen können. Wenn zum Beispiel ein externer Resonanzraum mit einem Spiegel verwendet wird, kann die Linienbreite beträchtlich erweitert sein, wenn der Umlaufweg für die Strahlung in dem Resonanzhohlraum die Strahlung veranlaßt, außer Phase mit der Strahlung zu sein, die innerhalb des Lasers oszilliert.
Es ist möglich, α bei unterschiedlichen Betriebswellenlängen für die gleiche Struktur abzuschätzen. Bezugnehmend auf Fig. 2 ist α von den Fabry-Perot-Resonanzen in dem Laseremissionsspektrum unterhalb des Schwellenstroms bestimmt worden, in dem die Änderung in dem Modenverstärkungsfaktor G und die Resonanzwellenlänge λ beim Strom I gemessen wurde. G wurde durch das Verfahren von Hakki und Paoli bestimmt, das in "Gain Spectra in GaAs Double Heterostructure Injection Lasers", Journal of Applied Physics, 1975, 46, S. 1299-1306 offenbart ist.
Wenn man den Brechungsindex des Laseraktivbereichs als n' + jn'' schreibt, dann ist α definiert als
α = dn'/dn'' (1)
Da sowohl der Real- als auch der Imaginärteil des Brechungsindex' Funktionen der injizierten Ladungsträgerdichte N sind, ist α eher gewöhnlich gegeben als
wobei der Materialverstärkungsfaktor g mit n'' über n'' = λg/4π in Beziehung steht.
dG/dI und dλ/dI sind in Beziehung mit dg/dN und dn'/dN über
wobei C der Modeneinschlußfaktor ist, und der Gruppenbrechungsindex ist, der gegeben ist durch
ist experimentell auf die normale Weise aus der Fabry-Perot-Modenbeabstandung Δλs ermittelt worden, und zwar unter Verwendung der Beziehung
wobei L die Vorrichtungswellenlänge ist. Einsetzen von Gleichungen (3) und (4) in Gleichung (2) ergibt
Messungen wurden an zwei nominal identischen 190 um langen In- GaAsP-Stegwellenleiterlasern vorgenommen. Die Laserwellenlänge war für beide 1,53 um (0,811 eV) und der Schwellenstrom war 32 mA. Die Lasertemperatur wurde auf 20ºC ± 0,05ºC unter Verwendung eines thermoelektrischen Kühlers gehalten. Alle Messungen wurden unter gepulsten Bedingungen (500 ns, 0,1% Arbeitszyklus) gemacht, wodurch Effekte aufgrund einer Erhitzung der Vorrichtung vermieden wurden.
Die gemessene Änderung in α über dem Wellenlängenbereich λ = 1,49 bis 1,57 um (0,791 bis 0,833 eV) ist in Fig. 2 gezeigt. Die linke Vertikalachse ist α, wohingegen die rechte Achse der Linienbreitenerweiterungsterm (1 + α²) ist, offenbart von Charles H. Henry. Die gemessene Änderung in α über dem 42 meV-Bereich in Photonenenergien ist etwa α = 3 bis 11, was beinahe alle vorher berichteten Messungen umfaßt.
Es kann gesehen werden, daß α schnell ansteigt, wenn sich die Photonenenergie der Bandabstandenergie von 0,791 eV nähert. Die Kurve veranschaulicht den Vorteil, der durch einen Betrieb eines Lasers bei einer Wellenlänge von unterhalb λmax gewonnen werden kann. Bei λmax, d. h. bei 0,811 eV ist αmax = 5,1. Durch Betreiben der Laserstruktur bei einer Wellenlänge äquivalent zu 0,87 eV ist α = 0,9 αmax. Durch weiteres Verringern der Wellenlänge, bei der die Laserstruktur arbeitet, zum Beispiel Wellenlänge äquivalent zu 0,824 und 0,834 eV kann α auf Werte von 0,8 αmax bzw. 0,7 αmax reduziert werden.
Wie oben erwähnt, hängt die Emissionslinienbreite eines Lasers von vielen Faktoren ab, und die Wirkung einer Reduzierung in α kann stark verdeckt oder sogar mehr als aufgehoben werden durch andere Faktoren im Entwurf oder Betrieb eines Lasers. Zum Beispiel hat die Betriebstemperatur einen starken Einfluß auf die Linienbreite, wobei zunehmende Temperatur zu einer erhöhten Linienbreite führt. In der obigen Beschreibung beziehen sich die angegebenen Zahlenwerte für die Linienbreite auf Laserstrukturen, die bei Betrieb durch bekannte Techniken wärmestabilisiert sind.
Es ist optimal, wenn die Emissionsstrahlung eine Wellenlänge hat, die im Bereich von 1,1 bis 1,65 um liegt, um bei einer Wellenlänge von 40 bis 80 nm und insbesondere 60 nm kürzer als λmax für eine bestimmte Laserstruktur zu arbeiten. Dies ergibt eine signifikante Reduzierung in der Emissionslinienbreite, ohne den Schwellenstrom des Lasers zu hoch anzuheben.
Die Reduzierung in Linienbreite, die brauchbarerweise erhalten werden kann, indem eine Laserstruktur bei einer Wellenlänge von unterhalb λmax betrieben wird, ist allgemein in der Größenordnung von 50%.

Claims

1. Laseranordnung, die eine Halbleiterlaserstruktur und eine Einrichtung zum Auswählen der Emissionswellenlänge λe der Laserstruktur aufweist, wobei die ausgewählte Wellenlänge kürzer als die Wellenlänge λmax eines maximalen Verstärkungsfaktors beim Schwellenstrom ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung nicht aus einem Fabry-Perot-Resonator besteht, der zwischen zwei Endkristallflächen der Halbleiterlaserstruktur gebildet ist, daß λe in einem der Bereiche 1,2 bis 1,35 um und 1,48 bis 1,65 um liegt, und daß die gewählte Wellenlänge kürzer als λmax ist, und zwar um einen Betrag, so daß der Linienbreiten-Schärfefaktor αmax bei λmax, und der Linienbreiten-Schärfefaktor αe bei der Wellenlänge der emittierten Strahlung in der folgenden Weise in Relation stehen:

αe ≤ 0,9 αmax.

2. Laseranordnung nach Anspruch 1, wobei die Auswähleinrichtung ein Gitter aufweist, das innerhalb der Halbleiterstruktur gebildet ist.

3. Laseranordnung nach Anspruch 2, wobei die Laserstruktur ein Laser mit verteilter Rückkopplung (DFB) ist, und wobei das Gitter eine verteilte optische Rückkopplung innerhalb der Laserstruktur bereitstellt.

4. Laseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei αmax und αe in der folgenden Weise in Relation sind:

αe ≤ 0,8 αmax.

5. Laseranordnung nach Anspruch 4, wobei αmax und αe in der folgenden Weise in Relation stehen:

αe ≤ 0,7 αmax.

6. Laseranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung zum Auswählen der Emissionswellenlänge der Halbleiterstruktur einen externen Resonator aufweist.

7. Laseranordnung nach Anspruch 6, wobei die Einrichtung weiterhin ein Gitter für verteilte Rückkoppelung aufweist.

8. Kohärentes optisches Kommunikationssystem, das mindestens eine Halbleiterlaseranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.