DE69325118T2 - Verteilter Reflektor und Halbleiterlaser mit abstimmbarer Wellenlänge - Google Patents

Verteilter Reflektor und Halbleiterlaser mit abstimmbarer Wellenlänge

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Verteilten-Reflektor und einen Halbleiterlaser mit einem derartigen Verteilten- Reflektor, welcher auf dem Gebiet der optischen Übertragung verwendbar ist, und insbesondere einen Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlaser mit einem Verteilten-Reflektor, der als Lichtquelle für die Übertragung geeignet ist, eine abstimmbare Lichtquelle für synchrone Korrektur und eine Lichtquelle für Lichtmessungen in optischen Wellenlängen-(Frequenz)- Multiplexkommunikationssystemen.
  • Als Wellenlängen-abstimmbare Lichtquelle wurden Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart in breitem Ausmaß studiert. Fig. 1A zeigt die schematische Querschnittansicht des Basisaufbaus eines ersten bekannten Beispiels eines Halbleiterlasers nach der Wellenlängen-abstimmbaren Verteilten-Reflektor-Bauart. (z. B. Y. Tohmori et al., Electronics Letters, Band 19, S. 656, 1983). In Fig. 1A zeigt das Bezugszeichen 2 eine aktive Wellenleiterschicht, 3 eine inaktive Wellenleiterschicht, 20 ein Beugungsgitter, 101 einen aktiven Bereich, 102 einen Verteilten-Reflektor-Bereich der Vorderseite, 103 einen Verteilten-Reflektor-Bereich der Rückseite und 104 einen Phaseneinstellbereich. Bei einer derartigen Laserbauart weisen die Verteilten- Reflektoren sowohl auf der Vorder- als auch auf der Rückseite identische Spitzenwerte bzw. Peaks der Wellenlängen auf, und sie können bei einem niedrigen Schwellenwert einen stabilen Laservorgang durchführen, wenn ihr jeweiliges Reflexionsvermögen hoch ist.
  • In dem ersten bekannten Beispiel können jedoch die Verteilten-Reflektor-Bereiche 102 und 103 als mit einem einheitlichen Abstand Λ und einem einheitlichen äquivalenten Berechnungsindex neq versehen betrachtet werden, wie es in Fig. 1B veranschaulicht ist. Daher erhält man die Bragg-Wellenlänge λB, bei der ein hohes Reflexionsvermögen erreicht wird, als einzelne Linie, wie es in Fig. 1C verdeutlicht ist. Der abstimmbare Bereich einer Laserwellenlänge entspricht dem Betrag der Abweichung Δλ( = 2ΛΔneq) von der Bragg-Wellenlänge λB und hängt von dem Betrag der Abweichung Δneq von dem äquivalenten Brechungsindex neq ab, welcher durch Strominjektion in den Verteilten-Reflektor-Bereich verursacht wird. Die maximale relative äquivalente Brechungsindexabweichung Δneg/neq beträgt übrigens 1% oder weniger, und viele Mitarbeiter bei Versuchen über Wellenlängen-Abstimmbarkeit mit den vorstehend angeführten bekannten Halbleiterlasern nach Verteilter- Reflektor-Bauart (vgl. beispielsweise Y. Kotaki et al., Electronics Letters, Band 23, S. 327, 1987) berichteten Wellenlängen-abstimmbare Bereiche in der Größenordnung von 10 nm, welches für die Bereitstellung einer Lichtquelle für optische Wellenlängenmultiplexkommunikationssysteme unzureichend ist.
  • Vor kurzem wurde ein Verteilter-Reflektor gemäß Fig. 2A vorgeschlagen, welcher eine Wellenlängenabstimmung innerhalb des Bereiches in der Größenordnung von oberhalb 10 nm ermöglicht, und nachfolgend als Reflektor gemäß einem zweiten bekannten Beispiel bezeichnet ist. In Fig. 2A deutet die unterbrochene Linie Abschnitte an, deren Darstellung weggelassen wurde. In diesem Fall weist der Wellenleiter ein teilweise und periodisch ausgebildetes Beugungsgitter mit einem Abstand von Λ auf, wodurch eine Vielzahl von Spitzenwerten des Reflexionsvermögens (nachstehend als Reflexionspeaks bezeichnet) in der Nähe der Bragg-Wellenlänge λB wiedergegeben werden, die von dem Abstand Λ abhängt, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. Bei einer Laserstruktur wird einer der Reflexionspeaks elektrisch ausgewählt (d. h., eine grobe Einstellung der Wellenlänge), und die Wellenlängenabstimmung wird in der Nähe des ausgewählten Reflexionspeaks durchgeführt (d. h., die Feineinstellung der Wellenlänge) (vgl. US Patent Nr. 4 896 325 von L. A., Coldren et al.; und V. Jayaraman et al., LEOS, "91, Aufsatz SDL15.5, 1991). Es gibt einen Bericht auf lediglich experimenteller Grundlage über Wellenlängenabstimmung, bei dem eine Grobeinstellung in der Größenordnung von 50 nm durchgeführt wurde (V. Jayaraman et al., IEEE, 13th International Conference on Semiconductor Lasers, Post Deadline Papers PD-11).
  • Wie aus Fig. 2B ersichtlich ist, verringern sich bei dem zweiten bekannten Reflektor die Reflexionsvermögen mit zunehmender Differenz der Wellenlängen zu der Bragg- Wellenlänge λB beträchtlich. Es gibt keinen Bericht über eine kontinuierliche Betriebsweise eines Wellenlängenabstimmbaren Halbleiterlasers mit dem vorstehend angeführten Reflektor gemäß dem zweiten bekannten Beispiel. Es wurde lediglich eine Impulsbetriebsweise zum Nachweis dieses Vorgangs durchgeführt.
  • Damit dem erwarteten raschen und großen Anstieg an Kommunikations- und Informationsmenge in Zukunft Folge geleistet werden kann, wurden viele Untersuchungen über optische Wellenlängen-(Frequenz)- Muliplexkommunikationssysteme durchgeführt und es gibt einen nachdrücklichen Wunsch nach der Entwicklung einer Lichtquelle mit einer Wellenlängen-Abstimmbarkeit über einen weiten Bereich als Lichtquelle für Übertragung und synchrone Korrektur. Es ist ebenfalls erwünscht, eine Wellenlängen-abstimmbare Lichtquelle zu verwirklichen, die ein breites, auf dem Gebiet der Lichtmessung verwendbares Band abdecken kann.
  • Die Druckschrift EP-A-0 397 045 offenbart einen Verteilten-Reflektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Weiterhin offenbart die Druckschrift EP-A-0 267 667 einen Verteilten-Reflektor-Halbleiterlaser mit einem Substrat, einer Pufferschicht, einer aktiven Schicht, einer Wellenleiterschicht mit einem Beugungsgitter und einer begrenzenden Schicht. Die Struktur des Verteilten- Reflektors weist Abschnitte auf, bei denen der Abstand des Beugungsgitters sich verändert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verteilten-Reflektor für einen Halbleiterlaser anzugeben, der eine Vielzahl von mit dem gleichen Abstand über ein breites Band verteilte hohe Peaks des Reflexionsvermögens aufweist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Verteilten-Reflektor, einen Verteilten-Reflektor-Halbleiterlaser und einen Halbleiterlaser mit verteilter Rückkopplung gemäß den Ansprüchen 1, 2 bzw. 3 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlängen-Abstimmbarkeit angegeben, der eine Breitbandwellenlängenabstimmung über eine Verstärkungsbandbreite einer aktiven Wellenleiterschicht mit einer hohen Steuerbarkeit ermöglicht.
  • Diese und andere Aufgaben, Wirkungsweisen, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben.
  • Fig. 1A zeigt eine schematische Schnittansicht des Basisaufbaus eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem ersten bekannten Beispiel.
  • Fig. 1B zeigt eine schematische Schnittansicht eines Teils des in Fig. 1A gezeigte Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart.
  • Fig. 1C zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs von Wellenlängen und Reflexionsvermögen des in Fig. 1A gezeigten Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart.
  • Fig. 2A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beugungsgitters eines Verteilten-Reflektors gemäß einem zweiten bekannten Beispiel.
  • Fig. 2B zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Reflexionseigenschaften eines Verteilten-Reflektors gemäß einem zweiten bekannten Beispiel.
  • Fig. 3A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beugungsgitters eines Verteilten-Reflektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 3B zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Verdeutlichung von Einzelheiten eines Beugungsgitters eines verteilten Reflektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 3C zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Reflexionseiegnschaften eines Verteilten-Reflektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 4A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beugungsgitters eines Verteilten-Reflektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 4B zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Verdeutlichung von Einzelheiten eines Beugungsgitters eines Verteilten- Reflektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 4C zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Reflexionseigenschaften eines Verteilten-Reflektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 4D zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beugungsgitters eines Verteilten-Reflektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 5A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beugungsgitters eines Verteilten-Reflektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 5B zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Verdeutlichung von Einzelheiten eines Beugungsgitters eines Verteilten- Reflektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 5C zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Reflexionseigenschaften eines Verteilten-Reflektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Fig. 6A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Beugungsgitters eines Verteilten-Reflektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 6B zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Verdeutlichung von Einzelheiten eines Beugungsgitters eines Verteilten- Reflektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 6C zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Struktur eines Beugungsgitters eines Verteilten-Reflektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiels, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 6D zeigt eine grafische Darstellung der Lage der Reflexionspeaks eines Beugungsgitters eines Verteilten- Reflektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Die Fig. 7A und 7B zeigen jeweils schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der Lage der Reflexionspeaks eines Beugungsgitters eines erfindungsgemäßen Verteilten-Reflektors.
  • Die Fig. 7C und 7D zeigen jeweils schematische Darstellungen zur Verdeutlichung der Lage der Reflexionspeaks des Beugungsgitters von zwei erfindungsgemäßen Verteilten-Reflektoren.
  • Fig. 8 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers, der nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 9 zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Lasereigenschaften eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem ersten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 10A zeigt die Draufsicht eines Wellenlängenabstimmbaren Halbleiterlasers gemäß einem zweiten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 10B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' aus Fig. 10A eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers gemäß einem zweiten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 10C zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B' aus Fig. 10A eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers gemäß einem zweiten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 11 zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Lasereigenschaften eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem ersten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 12 zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Lasereigenschaften eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem zweiten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Die Fig. 13A, 13B und 13C zeigen jeweils grafische Darstellungen zur Verdeutlichung der Lasereigenschaften eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem dritten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 14 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart gemäß einem vierten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 15A zeigt eine Draufsicht eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart gemäß einem fünften Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 15B zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A' aus Fig. 15A eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart gemäß einem fünften Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 15C zeigt eine schematische Schnittansicht entlang einer Linie B-B' aus Fig. 15A eines Halbleiterlasers nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart gemäß einem fünften Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist.
  • Fig. 16 zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Reflexionseigenschaften eines Verteilten-Reflektors der Erfindung und eines zweiten bekannten Beispiels zum Vergleich.
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.
  • Ein Verteilter-Reflektor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, beinhaltet ein auf einem optischen Wellenleiter ausgebildetes Beugungsgitter. Das Beugungsgitter weist einen mit einem Intervall Mf wiederholten Einheitsbereich auf. Dieses Intervall Mf wird nachstehend manchmal auch als Modulationsintervall bezeichnet. Bei jedem Intervall Mf verändert sich der Abstand des Beugungsgitters kontinuierlich oder in Intervallen von Λa bis Λb (vorausgesetzt, daß Mf > Λa, Λb), wie es in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, bei denen gestrichelte Linien Abschnitte anzeigen, deren Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde. Wie in Fig. 3C gezeigt ist, wo durchbrochene Linien Abschnitte andeuten, deren Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit ausgelassen wurde, weist hierbei der Verteilte-Reflektor derartige Reflexionseigenschaften auf, daß viele scharfe hohe Reflexionspeaks in einem Band WB von λa ( = 2 Λaneq) bis λb ( = 2Λbneq) auftreten, bei einem annähernd durch einen Wellenlängenabstand von Δλf = λ&sub0;²/2neqMf (λ&sub0; = neq (Λa + Λb)) definierten Intervall.
  • Ein Verteilter-Reflektor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, beinhaltet auf einem optischen Wellenleiter mit einem konstanten Abstand Λ ausgebildete Beugungsgitter. Hierbei verändert sich die Tiefe des Beugungsgitters kontinuierlich oder in Intervallen mit einem Modulationsintervall von Mf. Mit anderen Worten, es handelt sich um einen Verteilten-Reflektor, dessen Kopplungskoeffizient κ sich kontinuierlich oder in Intervallen mit einem Modulationsintervall von Mf verändert, wie es in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, in denen gestrichelte Linien Abschnitte andeuten, deren Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde. Eine derartige periodische Struktur mit einem Kopplungskoeffizient von κ erhöht viele Reflexionen zwischen benachbarten Wiederholtungseinheitbereichen. Folglich weist der Verteilte-Reflektor derartige Reflexionseigenschaften auf, daß in der Nähe der als Funktion des Abstands Λ bestimmten Bragg-Wellenlänge viele scharfe hohe Reflexionspeaks auftreten, welche mit einem annähernd durch den Wellenlängenabstand von Δλf = λ&sub0;²/2neqMf (λ&sub0; = 2neq Λ) definierten Intervall angeordnet sind. Der Kopplungseffizienz κ kann sich ebenfalls mit ähnlichen Wirkungsweisen verändern, wie das Peak-zu- Minimum-Verhältnis (Leistungsvermögen des Peakverhältnisses) der Beugungsgitter schwankt, wie es z. B. in Fig. 4D gezeigt ist, in der gestrichelte Linien Abschnitte anzeigen, deren Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde.
  • Ein zum Erhalt von ähnlichen vorstehend beschriebenen Wirkungsweisen mit einem einheitlichen Abstand Λ gestalteter Verteilter-Reflektor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet ein auf einem optischen Wellenleiter ausgebildetes Beugungsgitter und weist eine regelmäßige periodische Zackenstruktur mit einem Abstand von Λ auf, wie es in Fig. 5A gezeigt ist. Wie es weiter in der Fig. 5A gezeigt ist, beinhaltet bei diesem Ausführungsbeispiel der optische Wellenleiter eine Vielzahl von mit einem Intervall von Mf wiederholte Wiederholungseinheitbereiche, wobei sich in jedem die Zusammensetzung des optischen Wellenleiters in Richtung der Lichtübertragung kontinuierlich oder in Intervallen von ga bis gb verändert. Diese Struktur ruft eine Vielzahl von sich mit einem Intervall von Mf wiederholende Wiederholungseinheitbereichen hervor, bei denen sich jeweils der äquivalente Brechungsindex in Richtung der Lichtübertragung kontinuierlich oder in entsprechenden Intervallen von na bis nb verändert, wie es in Fig. 5B gezeigt ist, wobei gestrichelte Linien Abschnitte anzeigen, deren Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde. Der Verteilte- Reflektor dieses Ausführungsbeispiels weist derartige Reflexionseigenschaften auf, daß viele scharfe hohe Reflexionspeaks in einem Wellenlängenband We auftreten, das sich von der Wellenlänge λa (= 2 Λaneq) bis λb ( = 2 Λbneq) mit einem annähernd durch den Wellenlängenabstand von Δλf = λ&sub0;² / (na + nb) Mf (λ&sub0; = (na + nb)Λ) definierten Intervall erstreckt, wie es in Fig. 5C gezeigt ist, bei der gestrichelte Linien Abschnitte anzeigen, deren Darstellung aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen wurde.
  • Ein Verteilter-Reflektor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, beinhaltet einen auf einem optischen Wellenleiter ausgebildetes Beugungsgitter, wobei das Beugungsgitter hauptsächlich eine regelmäßige periodische Struktur mit einem einheitlichen Abstand aufweist, in die eine Vielzahl von Phasenverschiebungen eingefügt sind. Genauer gesagt, das Beugungsgitter weist eine sich wiederholende Struktur auf, die eine Vielzahl von sich mit einem Intervall von Mf wiederholende Wiederholungseinheitbereiche beinhaltet, wie es in Fig. 6A gezeigt ist. In jedem Wiederholungseinheitbereich weist das Beugungsgitter einen konstanten Abstand A auf, wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Bei einer bestimmten Anzahl von ausgewählten Orten in einem einzigen Wiederholungseinheitbereich sind die Abstände von denen anderer Orte verschieden, oder die Gitter an den ausgewählten Orten weisen längere oder kürzere Abstände auf, als jene von den ausgewählten Orten Verschiedene. Vor und nach den ausgewählten Orten wechselt die Phase des Brechungsindex des Beugungsgitters nach "-' oder "+", wodurch ein Phasensteuerungsbereich ausgebildet ist, wie es in Fig. 6B gezeigt ist, bei der die durch die Symbole "p" und "m" markierten Abschnitte Bereiche anzeigen, die positive bzw. negative Phasenverschiebungen anzeigen, und Pfeile die jeweiligen Orte anzeigen, bei denen Phasenverschiebungen vorhanden sind.
  • Fig. 6C zeigt eine vergrößerte Ansicht zur Verdeutlichung der durch die Symbole A, B bzw. C markierten Abschnitte des Beugungsgitters aus Fig. 6B. Bei dem Abschnitt A weist das Beugungsgitter einen konstanten Abstand auf. Bei dem Abschnitt B ist ein Gitter mit einem kleineren Abstand als der des Abschnitts A für lediglich einen einzelnen Abstand an einem zentralen Ort davon ausgebildet. Die Peakorte des Beugungsgitters sind verglichen mit jenen des Beugungsgitters in Abschnitt A nach diesem Punkt (nach rechts) vorwärts verschoben (nach links). Diese Phasenverschiebung führt zu einer Phasenmodulation des Beugungsgitters, so daß man Wirkungsweisen erhält, welche äquivalent zu denen sind, die mit einem kürzeren Abstand des Beugungsgitters erzielt werden können. Andererseits ist in dem Abschnitt C ein Gitter mit einem größeren Abstand als der des Abschnitts A für lediglich einen einzelnen Abschnitt in einem zentralen Ort davon ausgebildet. Die Peakorte des Beugungsgitters sind verglichen mit jenen des Beugungsgitters in Abschnitt A im Gegensatz zu dem Fall des Abschnitts B, nach diesem Ort (nach rechts) nach hinten verschoben (nach rechts). Durch diese Phasenverschiebung können Wirkungsweisen erzielt werden, welche zu jenen äquivalent sind, die mit einem größeren Abstand des Beugungsgitters erzielt werden können. Das Intervall, mit dem Phasenverschiebungen eingefügt werden, wird abhängig von ihrer Lage in jedem Wiederholungseinheitbereich verändert, wie es in Fig. 6B gezeigt ist. Zusätzlich bilden die in einem Bereich von dem zentralen Ort nach links reichenden eingefügten Phasenverschiebungen positive Verschiebungen, während jene in einem von dem zentralen Ort nach rechts reichenden Bereich eine negative Verschiebung ausbilden, was zu Wirkungsweisen führt, die äquivalent zu denjenigen sind, die mit einem in jedem Wiederholungseinheitbereich allmählich ansteigenden Abstand erzielt werden.
  • Fig. 6D zeigt die grafische Darstellung der Peakorte des n-ten Beugungsgitters in einem Wiederholungseinheitbereich über der Anzahl der Peaks, n. In Fig. 6D entspricht die durchgezogene Linie dem Reflektor gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel (nachstehend mit Reflektor 1 bezeichnet) bei dem sich der Abstand bei jedem Wiederholungseinheitbereich verändert, und eine gestrichelte Linie steht für ein Beugungsgitter des momentanen Ausführungsbeispiels. Bei dem Beugungsgitter des Reflektors 1 verringert sich der Abstand kontinuierlich, und daher wird die Krümmung der Kurve flacher, so daß die Kurve allgemein eine Parabel beschreibt. Wenn andererseits der Abstand eines Beugungsgitters konstant ist, steigt der Peakort linear mit n. Während die Peakorte auf einer geraden Linie in einem Unterbereich liegen, in dem keine Phasenverschiebung eingefügt ist, da der Abstand konstant ist, ändert sich die Krümmung hierbei diskontinuierlich bei einer eingefügten Phasenverschiebung. Allgemein weisen die geraden Linien eine enge Ähnlichkeit zu der Kurve des Beugungsgitters des Reflektors 1 auf. Wenn die Größe der Phasenverschiebung und das Intervall, mit dem Phasenverschiebungen eingefügt werden, klein genug eingestellt werden, fallen die durchgezogene Linie und die gestrichelte Linie daher im wesentlichen miteinander zusammen, so daß das in dem Reflektor des momentanen Reflektors verwendete Beugungsgitter dem Beugungsgitter des Reflektors 1 äquivalente Reflexionseigenschaften zeigen kann. Daher weist der Reflektor des momentanen Ausführungsbeispiels derartige Reflexionseigenschaften auf, daß in der Nähe der durch den Abstand Λ näherungsweise definierten Bragg-Wellenlänge viele scharfe hohe Reflexionspeaks mit einem näherungsweise durch einen Wellenlängenabstand von Δλf = λ&sub0;²/2neqMf definierten Intervall auftreten.
  • Da das Gitter allgemein einen konstanten Abstand aufweist und es zum Einfügen von Phasenverschiebungen, teilweise oder lediglich an ausgewählten Orten, ausreichend ist, kann bei dem Reflektor des momentanen Ausführungsbeispiel die benötigte Zeit zur Ausbildung der Struktur eines Beugungsgitters unter Verwendung von Elektronenstrahlen verglichen mit dem Beugungsgitter des Reflektors 1, bei dem der Abstand sich verändert, beträchtlich verringert werden. Zusätzlich ist es in dem Reflektor des momentanen Ausführungsbeispiels nicht erforderlich, den Kopplungskoeffizient κ des Reflektors oder die Zusammensetzung des optischen Wellenleiters zu modulieren, was seine Herstellung im Gegensatz zu Reflektoren gemäß dem zweiten und dritten vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erleichtert.
  • Nachstehend wird ein Wellenlängen-abstimmbarer Halbleiterlaser der Erfindung beschrieben.
  • Der erfindungsgemäße Wellenlängen-abstimmbare Halbleiterlaser kann nach Verteilter-Reflektor-Bauart oder nach Verteilter-Rückkopplungs-Bauart ausgebildet sein. In beiden Fällen beinhaltet der Halbleiterlaser zwei Verteilte-Reflektoren, welche voneinander verschiedene Strukturen aufweisen.
  • Die Wellenlängen bei hohen Reflexionspeaks von einem der beiden in dem erfindungsgemäßen Halbleiterlaser verwendeten Reflektoren werden mit λ&sub1; bis λn bezeichnet, wie es in Fig. 7A zur Übersichtlichkeit dargestellt ist. Die Reflexionseigenschaften des anderen der beiden Reflektoren sind derart, daß viele scharfe hohe Reflexionspeaks λ'1 bis λ'n (Fig. 7B) in einem von der Wellenlänge λ'a = 2 Λ'aneq bis λ'b = 2Λ' bneq reichenden Band bei einem Wellenlängenabstand von Δλr = λ'&sub0;²/2neqMr (λ'&sub0; = neq (Λ'a + Λ'b)) auftreten. Hierbei beinhalten die beiden Verteilten-Reflektor-Bereiche gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, unter Verwendung der Reflektoren des ersten Ausführungsbeispiels Beugungsgitter, welche verschiedene Abstandmodulationsintervalle Mf und Mr (Mf ≠ Mr) aufweisen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlaser werden die beiden verschiedenen Verteilten-Reflektor-Bereiche elektrisch unabhängig voneinander gesteuert, so daß eine der Wellenlängen λ'&sub1; bis λ'n mit einer Wellenlänge λi (i = 1 bis n) von den Wellenlängen λ&sub1; bis λn übereinstimmen kann, und eine Laserabstrahlung nur bei einer Wellenlänge in der Nähe von λi auftreten kann. Die Fig. 7C und 7D verdeutlichen Laserabstrahlungen bei Wellenlängen um λ&sub1; bzw. λ&sub2; (d. h. i = 1 oder 2). Wenn λ&sub1; bis λn, λ'&sub1; bis λ'n, und λ"&sub1; bis λ"n derart eingestellt werden, daß das Verstärkungsband des Halbleiters abgedeckt werden kann, kann eine das Verstärkungsband abdeckende Steuerung der Laserwellenlänge verwirklicht werden. Das vorstehend beschriebene Beugungsgitter kann in einem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart ausgebildet werden, der einen aktiven Bereich und zwei den aktiven Bereich umschließende inaktive Bereiche aufweist, wobei das Beugungsgitter in den inaktiven Bereichen ausgebildet ist, oder in einem Halbleiterlaser nach Verteilter- Rückkopplungs-Bauart, dessen Resonator durch den aktiven Bereich allein gebildet wird, wobei das Beugungsgitter in dem aktiven Bereich ausgebildet ist.
  • Weiterhin kann ein Phaseneinstellbereich in dem inaktiven Bereich des optischen Wellenleiters des Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart bereitgestellt werden, wo kein Beugungsgitter ausgebildet ist, und der Brechungsindex des Phaseneinstellbereichs kann unabhängig von dem vorstehend beschriebenen Verteilten-Reflektor- Bereich gesteuert werden. Dies ermöglicht eine Feineinstellung der Laserwellenlänge in der Nähe der vorstehend angemerkten Wellenlänge λi, so daß die Laserwirkung über den gesamten Bandbereich von der Wellenlänge λ&sub1; bis λ&sub2; auftreten kann.
  • Darüber hinaus kann ein Phaseneinstellbereich, in dem kein Beugungsgitter ausgebildet ist, auch in dem aktiven Bereich des optischen Wellenleiters des Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart bereitgestellt werden und der Brechungsindex des Phaseneinstellbereichs kann unabhängig von dem vorstehend angemerkten Verteilten- Reflektor-Bereich gesteuert werden. Hierbei ist es möglich, die Feineinstellung der Laserwellenlänge in der Nähe der vorstehend angemerkten Wellenlänge λi zu erzielen, so daß die Laserwirkung in dem gesamten Bandbereich der Wellenlängen λ&sub1; bis λ&sub2; auftreten kann.
  • Der erfindungsgemäße Halbleiterlaser nach Verteilter- Reflektor-Bauart kann zwei Sätze kammförmiger Elektroden über den beiden Verteilten-Reflektoren beinhalten, d. h., vordere und rückseitige Verteilte-Reflektoren, und bei beiden kann unabhängig voneinander ein Strom in sie injiziert bzw. eine Spannung an sie angelegt werden. Dies kann den durchschnittlichen äquivalenten Brechungsindex des vorderen und rückseitigen Verteilten-Reflektors unabhängig voneinander verändern, so daß die Laserwirkung bei einer Wellenlänge in der Nähe einer beliebigen ausgewählten Wellenlänge λi auftreten kann. Die gleichzeitige Veränderung der durchschnittlichen Brechungsindizes des vorderen und rückseitigen Verteilten-Reflektors um den gleichen Betrag ermöglicht die Feineinstellung der Laserwellenlänge um die vorstehend angemerkte Wellenlänge λi. Bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart können die restlichen beiden Elektroden der vorstehend angemerkten kammförmigen Elektroden geerdet werden, und in die Elektroden kann ein Strom injiziert werden oder eine Spannung an sie angelegt werden. Dies ermöglicht eine Feineinstellung der Laserwellenlänge um λi. In die vorstehend angemerkten geerdeten kammförmigen Elektroden und den inaktiven Bereich des optischen Wellenleiters, in dem kein Beugungsgitter vorliegt, gleichzeitig einen Strom hinein zu injizieren oder eine Spannung daran anzulegen, ermöglicht es weiterhin, bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart die Laserwellenlänge um die Wellenlänge λi kontinuierlich abzustimmen.
  • Außerdem kann der erfindungsgemäße Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart zwei Sätze kammförmiger Elektroden über den vorderen und rückseitigen Verteilten- Reflektoren beinhalten, und der Strom kann ähnlich und unter Veränderung seiner Intensität in jede der kammförmigen Elektroden unabhängig injiziert werden. Folglich können die durchschnittlichen äquivalenten Brechungsindizes der vorderen und rückseitigen Verteilten-Reflektoren unabhängig verändert werden, so daß die Laserwirkung bei einer Wellenlänge in der Nähe irgendeiner ausgewählten Wellenlänge λi auftreten kann. Eine gleichzeitige Veränderung bei den durchschnittlichen Brechungsindizes der vorderen und rückseitigen Verteilten-Reflektoren um den gleichen Betrag ermöglicht es, die Feineinstellung der Laserwellenlänge um die vorstehend angemerkte Wellenlänge λi durchzuführen. Bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart können die restlichen beiden Elektroden der vorstehend angemerkten kammförmigen Elektroden geerdet sein, und Strom kann in die Elektroden injiziert werden, wodurch die Feineinstellung der Laserwellenlänge um λi ermöglicht wird. Eine gleichzeitige Änderung des in die vorstehend angemerkten geerdeten kammförmigen Elektroden injizierten Stromes und des in den aktiven Bereich des optischen Wellenleiters injizierten Stromes, bei dem kein Beugungsgitter vorliegt, ermöglicht weiterhin bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart eine kontinuierliche Abstimmung der Laserwellenlänge um die Wellenlänge λi.
  • Zur Steuerung des Brechungsindex des Resonators weist der Halbleiterlaser eine extern an ihm angebrachte elektrische Steuervorrichtung auf, welche elektrisch über einen Leiter an jede der an dem Halbleiterlaser vorgesehenen Elektroden angeschlossen ist, und einen gesteuerten Strom oder Spannung eine gesteuerte bereitstellt. Die elektrische Steuervorrichtung unterliegt keinen besonderen Beschränkungen und es können eine beliebige Herkömmliche verwendet werden, solange sie einen gesteuerten Strom oder Spannung bereitstellen kann.
  • Wie es vorstehend beschrieben ist, kann die Laserwirkung bei einer beliebigen gewünschten Wellenlänge in einem Bandbereich der Wellenlängen λ&sub1; bis λn, auftreten. Zusätzlich kann eine derartige Werteinstellung der Wellenlängen λ&sub1; bis λn, λ'&sub1; bis X'n, und X"&sub1; bis X"n, daß die Verstärkungsbandbreite des Halbleiterlasers abgedeckt wird, die Laserwirkung bei einer beliebigen gewünschten Wellenlänge innerhalb des Bereichs des Verstärkungsbandes ermöglichen.
    • Beispiele
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher beschrieben. Die Erfindung soll jedoch nicht als dahingehend beschränkt verstanden werden.
  • In den nachstehenden Beispielen wird die elektrische Steuerung unter Verwendung einer elektrischen Steuervorrichtung wie vorstehend beschrieben verwirklicht. Zur Vereinfachung wird jedoch die Beschreibung und Darstellung der elektrischen Steuervorrichtung ausgelassen.
    • Beispiel 1
  • Fig. 8 zeigt die perspektivische Schnittansicht eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem ersten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist. In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein n-dotiertes InP-Substrat; 2 eine aktive Wellenleiterschicht aus InGaAsP mit einer Bandlückenwellenlänge von 1,55 um; 3 eine inaktive Wellenleiterschicht aus InGaAsP mit einer Bandlückenwellenlänge von 1,3 um; 4 eine p-dotierte InP- Mantelschicht; 5 eine p&spplus;-dotierte InGaAsP-Abdeckschicht; 6 eine p-dotierte InP-Stromsperrschicht; 7 eine n-dotierte Stromsperrschicht; 8 eine n-dotierte Elektrode; 9 eine p-dotierte Elektrode; 10a ein erstes oder vorderes Beugungsgitter, welches mit einem Intervall von Mf wiederholte Wiederholungseinheitbereiche beinhaltet, wobei jeder der Wiederholungseinheitbereiche einen sich zeitweilig von Λa bis Λb verändernden Abstand aufweist; 10b ein zweites oder rückseitiges Beugungsgitter, welches Wiederholungseinheitbereiche mit einem Intervall von Mf beinhaltet, wobei jeder der Wiederholungseinheitbereiche einen sich zeitweilig von Λ'a bis Λ'b verändernden Abstand aufweist; 11a einen eine aktive Wellenleiterschicht und eine inaktive Wellenleiterschicht verbindenden Verbindungsabschnitt; 30 Aussparungen; 101 einen aktiven Bereich; 102 einen ersten oder vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich; 103 einen zweiten oder rückseitigen Verteilten-Reflektor- Bereich; und 104 einen Phaseneinstellbereich. Hierbei ist das Beugungsgitter 10 gemäß dem ersten vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Beugungsgitter gemäß dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel können jedoch ebenso mit ähnlichen Wirkungsweisen verwendet werden.
  • Der Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart des momentanen Beispiels kann wie folgt hergestellt werden. Zunächst werden die aktive Wellenleiterschicht 2 und die inaktive Wellenleiterschicht 3 auf dem n-dotierten InP-Substrat 1 durch ein organmetallisches Gasphasenepitaxieverfahren ausgebildet. Dann wird ein Fotolack auf eine Oberfläche der inaktiven Wellenleiterschicht 3 geschichtet, und die Struktur eines Beugungsgitters mit einem modulierten Abstand wird auf den Fotolack durch eine Elektronenstrahlbelichtung übertragen. Die Beugungsgitter 10a und 10b werden durch ein Ätzverfahren unter Verwendung der übertragenen Struktur als Maske ausgebildet. Dann werden zur Steuerung der transversalen Moden die Wellenleiter in Streifen verarbeitet. Die p-dotierte InP-Stromsperrschicht 6, die n-dotierte Stromsperrschicht 7, die p-dotierte InP- Mantelschicht 4, und die p&spplus;-dotierte InGaAs-Abdeckschicht 5 werden aufeinander in dieser Reihenfolge ausgebildet. Danach werden die p-dotierte Elektrode 9 und die n-dotierte Elektrode 8 darauf ausgebildet. Danach werden die p-dotierte Elektrode 9 und die p&spplus;-dotierte InGaAsP- Abdeckschicht 5 teilweise zur Ausbildung von Aussparungen 30 entfernt, welche den Halbleiter in einen die aktive Wellenleiterschicht 2 beinhaltenden aktiven Bereich 101, in einen das Beugungsgitters 10a beinhaltenden ersten oder vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich 102, in einen das Beugungsgitter 10b beinhaltenden zweiten oder rückseitigen Verteilten-Reflektor-Bereich 103, und in einen die inaktive Wellenleiterschicht beinhaltenden Phaseneinstellbereich 104 ohne Beugungsgitter elektrisch abteilen. Die Aussparungen 30 sind Anschlußabschnitten entsprechende oben liegende Abschnitte des Halbleiterlasers, die zwei benachbarte von diesen Bereichen miteinander elektrisch verbinden.
  • Bei dem in dem Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß dem momentanen Beispiel verwendeten Beugungsgitter wird der Wiederholungseinheitbereich, bei dem sich der Abstand des Beugungsgitters 10a zeitweilig von 2459 Å auf 2389 Å verändert, mit einem Intervall von 75 um wiederholt, während der Wiederholungseinheitbereich, bei dem sich der Abstand des Beugungsgitters 10b zeitweilig von 2454 Å auf 2385 Å verändert, mit einem Intervall von 67,5 um wiederholt wird.
  • Der Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beginnt mit dem Laservorgang nach Zuführung eines Stromes in seinen aktiven Bereich 101, und die Laserwellenlänge kann durch getrennte Zuführung eines Stroms oder Anlegen einer Spannung an die Verteilten-Reflektor-Bereiche 102 und 103 sowie den Phaseneinstellbereich 104 gesteuert werden.
  • Fig. 9 zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung der Veränderung der Laserwellenlänge, wenn dem Verteilten-Reflektor-Bereich 103 zuzuführender Strom sich bei einem Zustand verändert, bei dem ein konstanter Strom dem aktiven Bereich 101 zugeführt wird, während dem Verteilten-Reflektor-Bereich 102 und dem Phaseneinstellbereich 104 kein Strom zugeführt wird. Wie in Fig. 9 dargestellt ist, führt bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart des momentanen Beispiels die Zuführung von Strom an den Verteilten-Reflektor- Bereich 103 zu einer Veränderung der Laserwellenlänge von 1,575 um bis 1,530 um bei einem Intervall von etwa 50 um, was zu einer maximalen Wellenlängenabstimmung von 450 Å führt. Dann kann die Zuführung von unabhängig gesteuerten Strömen an den Verteilten-Reflektor-Bereich 102 bzw. den Phaseneinstellbereich 104 die Laserwellenlänge über den gesamten Bandbereich von 450 Å verändern.
  • Obwohl die Beschreibung bei dem momentanen Beispiel für den Fall angegeben wurde, daß die aktive Wellenleiterschicht und die inaktive Wellenleiterschicht eine einzelne Halbleiterschicht bilden, ist die Erfindung auch auf einen geschichteten Halbleiter anwendbar, der eine Vielzahl von Halbleiterschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen wie beispielsweise bei einem MQWS Laser (multiple quantum well structure - Mehrfachquantentopstruktur) beinhaltet.
  • Tabelle 1 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Abstand des in dem Halbleiterlaser des momentanen Beispiels verwendeten Beugungsgitters und der Bragg-Wellenlänge, wenn kein Steuerstrom zugeführt wird. Tabelle 1
    • Beispiel 2
  • Die Fig. 10A bis 10C zeigen schematische Ansichten eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem zweiten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist. Fig. 10A zeigt eine schematische Draufsicht des Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart des momentanen Beispiels. Fig. 10B zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A' zur Verdeutlichung des in Fig. 10A gezeigten Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor- Bauart, und Fig. 10C zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' zur Verdeutlichung des in Fig. 10A gezeigten Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart. In den Fig. 10A bis 10C bezeichnen die Bezugszeichen 1 bis 8, 10a, 10b, 11, 30 und 101 bis 104 das gleiche wie in Fig. 8, das Bezugszeichen 9a bezeichnet eine bei dem aktiven Bereich 101 bereitgestellte p-dotierte Elektrode, 9b eine bei dem Phaseneinstellbereich 104 bereitgestellte p-dotierte Elektrode, 9c und 9d einen bei dem vorderen Verteilten- Reflektor-Bereich 102 bereitgestellten Satz von kammförmigen p-dotierten Elektroden, 9e und 9f einen bei dem rückseitigen Verteilten-Reflektor-Bereich 103 bereitgestellten Satz von kammförmigen p-dotierten Elektroden, und 90 Zähne der kammförmigen Elektroden. Hierbei ist das Beugungsgitter 10 eines gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Die Beugungsgitter gemäß dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel können jedoch ebenfalls mit ähnlichen Wirkungsweisen verwendet werden.
  • Der Halbleiterlaser nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart des momentanen Beispiels kann in ähnlicher Weise wie in Beispiel 4 hergestellt werden, außer daß anstatt der Elektroden 9 die kammförmigen Elektroden 9c und 9d sowie 9e und 9f in den vorderen und rückwärtigen Verteilten- Reflektor-Bereichen 102 bzw. 103 ausgebildet werden.
  • Bei dem in dem Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlaser nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart gemäß dem momentanen Beispiel verwendeten Beugungsgitter wird der Wiederholungseinheitbereich, bei dem der Abstand des Beugungsgitters 10a sich zeitweilig von 2459 Å auf 2389 Å ändert, mit einer Periode von 75 um wiederholt, während der Wiederholungseinheitbereich, bei dem der Abstand des Beugungsgitters 10b sich zeitweilig von 2454 Å auf 2385 Å ändert, mit einer Periode von 67,5 um wiederholt wird. Jede kammförmige Elektrode weist eine Vielzahl von Zähnen 90 auf, die in einem dem Abstandsmodulationsintervall gleichen Intervall angeordnet sind. D. h., die individuellen Elektroden (Zähne) 90 der kammförmigen Elektroden 9c und 9d für den vorderen Verteilten- Reflektor-Bereich 102 sind in einem Intervall von 75 um angeordnet und die Breite w1 eines einzelnen Zahnes 90 beträgt etwa die Hälfte dieses Intervalls (etwa 37,5 um). Die individuellen Elektroden (Zähne) 90 der kammförmigen Elektroden 9e und 9f sind in einem Intervall von 67,5 um angeordnet und die Breite w2 eines einzelnen Zahnes 90 beträgt etwa die Hälfte dieses Intervalls (etwa 33,75 um).
  • Der Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beginnt mit dem Laservorgang nach Einspeisung eines Stromes in alle seine Bereiche, und die Laserwellenlänge verändert sich durch getrenntes und unabhängiges Einspeisen von Strömen in die Verteilten-Reflektor-Bereiche 102 und 103 und den Phaseneinstellbereich 104.
  • Fig. 11 verdeutlicht die Veränderung der Laserwellenlänge, wenn sich der in die kammförmige Elektrode 9e bei dem Verteilten-Reflektor-Bereich 103 eingespeiste Strom unter den Bedingungen ändert, daß ein konstanter Strom in den aktiven Bereich 101 eingespeist wird, und kein Strom in die kammförmigen Elektroden 9c und 9d bei dem vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich 102, in die kammförmige Elektrode 9f bei dem hinteren Verteilten-Reflektor-Bereich 103 und in die p-dotierte Elektrode 9b bei dem Phaseneinstellbereich 104 eingespeist wird. Wie in Fig. 11 verdeutlicht ist, führt bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart des momentanen Beispiels die Einspeisung eines Stroms in den Verteilten-Reflektor-Bereich 103 zu einer zeitweiligen Veränderung der Laserwellenlänge mit einem Intervall von etwa 50 um von 1,575 um auf 1,530 um.
  • Weiterhin ist die Durchführung einer Feinsteuerung der Laserwellenlänge durch die unabhängige Einspeisung fester Ströme in die kammförmigen Elektroden 9c bzw. 9e, die Auswahl einer von verschiedenen Wellenlängen, die sich voneinander um ein Intervall von etwa 50 Å unterscheiden, das elektrische Kurzschließen der kammförmigen Elektroden 9d und 9f, sowie das gleichzeitige Einspeisen von Strom in die kurzgeschlossenen Elektroden möglich. Fig. 12 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Veränderung der Laserwellenlänge und dem Strom. Durchgezogenen Linien entsprechen in Fig. 12 dem Wellenlängenverhalten, wenn der in die vorstehend beschriebenen kurzgeschlossenen kammförmigen Elektroden 9d und 9f eingespeiste Strom sich verändert. Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, führt bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart das gleichzeitige Einspeisen von Strom in die kurzgeschlossenen Elektroden 94 und 9f zu einer Veränderung der Laserwellenlänge um etwa 50 Å mit einem Sprung in der Wellenlänge.
  • Weiterhin entsprechen gestrichelte Linien in Fig. 12 dem Wellenlängenverhalten, wenn Strom in die in dem Phaseneinstellbereich 104 bereitgestellte p-dotierte Elektrode 9b eingespeist wird und sich der in die kurzgeschlossenen kammförmigen Elektroden 9d und 9f eingespeiste Strom verändert. Daher ist die Durchführung einer weiteren Feinsteuerung der Laserwellenlänge durch Steuerung des in die p-dotierte Elektrode 9b bei dem Phaseneinstellbereich injizierten Stromes möglich.
  • Eine jeweilige Einstellung der in die p-dotierten Elektroden 9b bis 9f eingespeisten Ströme durch das vorstehend beschriebene Verfahren ermöglicht eine Grobeinstellung und eine Feineinstellung der Laserwellenlänge und die Auswahl einer beliebigen gewünschten Laserwellenlänge über die gesamte Bandbreite von 450 Å.
    • Beispiel 3
  • Nachstehend ist ein Wellenlängen-abstimmbarer Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, beschrieben.
  • Bei den Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß den Beispielen 1 bzw. 2 ist das Abstandsmodulationsintervall des Beugungsgitters das gleiche wie das, mit dem die individuellen Elektroden oder Zähne der kammförmigen Elektroden angeordnet sind. Wenn das Wiederholungsintervall der individuellen Elektroden der kammförmigen Elektroden kleiner als das Abstandsmodulationsintervall des Beugungsgitters ist, können ähnliche Wirkungsweisen wie in den Beispielen 1 und 2 erzielt werden. Wenn andererseits die Erste größer als die Zweite ist können unterschiedliche Wirkungsweisen erzielt werden. Als Beispiel dafür wird nachstehend beschrieben, wie die Laserwellenlänge eines Halbleiterlasers gesteuert wird, der den gleichen Aufbau wie der in Beispiel 2 beschriebene und in den Fig. 10A bis 10C gezeigte Wellenlängen-abstimmbare Halbleiterlaser aufweist, außer daß die Breiten der individuellen Elektroden der kammförmigen Elektroden 9c bis 9f doppelt so groß sind, wie in dem Fall von Beispiel 2.
  • Die Fig. 13A bis 13C zeigen grafische Darstellungen der Reflexionseigenschaften des Verteilten-Reflektor- Bereichs des Halbleiterlasers gemäß dem momentanen Ausführungsbeispiel. Wenn in die kammförmigen Elektroden kein Strom eingespeist wird, sind die Reflexionseigenschaften des Verteilten-Reflektor-Bereichs wie in Fig. 13A dargestellt. D. h., die Reflexionspeaks treten periodisch mit einem näherungsweise durch das Abstandsmodulationintervall Mf des Beugungsgitters definierten Wellenlängenabstand von Δλf auf. Hierbei führt die Einspeisung von Strom in eine eines Satzes kammförmiger Elektroden, deren individuelle Elektroden oder Zähne das vorstehend beschriebene Beugungsgitter mit einem Intervall von 2Mf ausbilden, zu einer Veränderung des Brechungsindex mit einem Intervall von 2Mf, so daß der Verteilte-Reflektor derartige Reflexionseigenschaften aufweisen kann, daß Reflexionspeaks periodisch mit einem Wellenlängenabstand von Δλf/2 auftreten, wie es in Fig. 13B gezeigt ist. Wenn weiterhin der Betrag des in die Elektroden einzuspeisenden Stromes ansteigt, verändern sich die Reflexionseigenschaften so, wie wenn die Reflexionspeaks um einen Betrag von Δλf/2 verschoben werden, wenn kein Strom eingespeist wird. Eine Grobeinstellung der Laserwellenlänge kann basierend auf diesem Prinzip mit einem Wellenlängenabstand von Δλf/2 verwirklicht werden. Mit anderen Worten, der Halbleiterlaser der Beispiele 1 und 2 ermöglicht die Grobeinstellung einer Laserwellenlänge mit einem Intervall von 50 Å, während der Halbleiterlaser der momentanen Beispiele die Grobeinstellung der Laserwellenlänge mit einem Intervall von 25 Å erlaubt.
    • Beispiel 4
  • Fig. 14 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart gemäß einem vierten Beispiel, das nicht Teil der Erfindung ist. In Fig. 14 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein n-dotiertes InP-Substrat; 2 eine aktive Wellenleiterschicht aus InGaAsP mit einer Bandlückenwellenlänge von 1,55 um; 3a eine optische Begrenzungsschicht aus InGaAsP mit einer Bandlückenwellenlänge von 1,3 um; 4 eine p-dotierte InP- Mantelschicht; 5 eine p&spplus;-dotierte InGaAsP-Abdeckschicht; 6 eine p-dotierte InP-Stromsperrschicht; 7 eine n- dotierte Stromsperrschicht; 8 eine n-dotierte Elektrode, 9 eine p-dotierte Elektrode; 10a ein erstes oder vorderes Beugungsgitter, welches mit einem Intervall von Mf wiederholte Wiederholungseinheitbereiche aufweist, wobei jede der Wiederholungseinheitbereiche einen sich zeitweilig von Λa bis Λb verändernden Abstand aufweist; 10b ein zweites oder rückseitiges Beugungsgitter, welches mit einem Intervall von Mr wiederholte Wiederholungseinheitbereiche beinhaltet, wobei jede der Wiederholungseinheitbereiche einen sich zeitweilig von Λ'a bis Λ'b verändernden Abstand aufweist; 101 eine aktive Schicht; 102 einen ersten oder vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich; 103 einen zweiten oder rückseitigen Verteilten-Reflektor-Bereich; und 104 einen Phaseneinstellbereich. Hierbei sind die Beugungsgitter 10a und 10b gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Beugungsgitter gemäß dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel können jedoch mit ähnlichen Wirkungsweisen verwendet werden.
  • Die Herstellung des Halbleiterlasers nach Verteilter- Reflektor-Bauart des momentanen Beispiels wird nachstehend kurz beschrieben. Zunächst werden die aktive Wellenleiterschicht 2 und die optische Begrenzungsschicht 3a auf dem n-dotierten InP-Substrat 1 durch ein organmetallisches Gasphasenepitaxieverfahren ausgebildet. Dann wird die Oberfläche der optischen Begrenzungsschicht 3a mit einem Resistlack beschichtet, und die Struktur eines Beugungsgitters mit einem modulierten Abstand wird auf den Resistlack durch eine Elektronenstrahlbelichtung übertragen. Die Beugungsgitter 10a und 10b werden durch einen Ätzvorgang unter Verwendung der übertragenen Struktur als Maske ausgebildet. Dann werden zur Steuerung der transversalen Moden die Wellenleiter zu Streifen verarbeitet. Die p-dotierte InP-Stromsperrschicht 6, die n-dotierte Stromsperrschicht 7, die p-dotierte InP-Mantelschicht 4, und die p+-dotierte InGaAsP- Abdeckschicht 5 werden in dieser Reihenfolge aufeinander ausgebildet. Danach werden die p-dotierte Elektrode 9 und die n-dotierte Elektrode 8 darauf in dieser Reihenfolge ausgebildet, Weiterhin wird die p-dotierte Elektrode 9 und die p&spplus;-dotierte InGaAsP-Abdeckschicht 5 teilweise zur Ausbildung von Aussparungen 30 entfernt, welche den Halbleiter elektrisch in einen das Beugungsgitter 10a beinhaltenden ersten oder vorderen Verteilten-Reflektor- Bereich 102, einen das Beugungsgitter 10b beinhaltenden zweiten oder rückseitigen Verteilten-Reflektor- Bereich 103 und einen die kein Beugungsgitter aufweisende inaktive Wellenleiterschicht beinhaltenden Phaseneinstellbereich 104 unterteilt. Die Aussparungen 30 sind oben liegende, den Verbindungsabschnitten entsprechende Abschnitte des Halbleiterlasers, die zwei benachbarte dieser Abschnitte verbinden.
  • Bei dem in dem Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlaser nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart verwendeten Beugungsgitter gemäß dem momentanen Beispiel wird der Wiederholungseinheitbereich, bei dem der Abstand des Beugungsgitters 10a sich zeitweilig von 2459 Å auf 2389 Å verändert, mit einem Intervall von 75 um wiederholt, während der Wiederholungseinheitbereich, bei dem der Abstand des Beugungsgitters 10b sich zeitweilig von 2454 Å auf 2385 Å verändert, mit einem Intervall von 67,5 um wiederholt wird.
  • Der Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau sendet nach Einspeisung eines Stroms in jeden seiner Bereiche Laserstrahlen aus, und die Laserwellenlänge kann durch eine voneinander unabhängige Veränderung der Ströme gesteuert werden. Fig. 9 zeigt eine grafische Darstellung der Veränderung der Laserwellenlänge, wenn der in den rückseitigen Verteilten-Reflektor-Bereich 103 eingespeiste Strom sich in einem Zustand verändert, bei dem ein konstanter Strom jeweils in den vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich 102 und in den Phaseneinstellbereich 104 eingespeist wird. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, führt bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart des momentanen Beispiels die Einspeisung von Strom in den Verteilten-Reflektor- Bereich 103 zu einer Veränderung der Laserwellenlänge von 1,575 um zu 1,530 um mit einem Intervall von etwa 50 um, wodurch eine maximale Wellenlängenabstimmung von 450 Å erzielt wird. Dann kann die Einspeisung von unabhängig gesteuerten Strömen in den Verteilten-Reflektor-Bereich 102 bzw. den Phaseneinstellbereich 104 die Laserwellenlänge über die gesamte Bandbreite von 450 Å verändern.
  • Während die Beschreibung bei dem momentanen Beispiel für den Fall erfolgte, bei dem die aktive Wellenleiterschicht und die inaktive Wellenleiterschicht eine einzelne Halbleiterschicht bilden, ist die Erfindung auch auf geschichtete Halbleiter anwendbar, die eine Vielzahl von Halbleiterschichten mit verschiedenen Zusammensetzungen beinhalten, wie MQWS-Laser (multiple quantum well structure - Mehrfach-Quantentopfaufbau).
    • Beispiel 5
  • Die Fig. 15A bis 15C zeigen schematische Ansichten eines Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlasers nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart eines fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Fig. 15A zeigt eine schematische Draufsicht des Halbleiterlasers nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart des momentanen Beispiels. Fig. 15B zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie A-A des in Fig. 15A gezeigten Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart, und Fig. 15 C zeigt eine schematische Schnittansicht entlang der Linie B-B' des in Fig. 15A gezeigten Halbleiterlasers nach Verteilter-Reflektor-Bauart. In den Fig. 15A bis 15C bezeichnen die Bezugszeichen 1 bis 8, 10a, 10b, 11, 30 und 101 bis 104 das gleiche wie in der Fig. 14; das Bezugszeichen 9b bezeichnet eine bei dem Phaseneinstellbereich 104 bereitgestellte p-dotierte Elektrode; 9c und 9d einen Satz von bei dem vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich 102 bereitgestellten kammförmigen p-dotierten Elektroden; 9e und 9f einen Satz von bei dem rückseitigen Verteilten-Reflektor-Bereich 103 bereitgestellten kammförmigen p-dotierten Elektroden; und 90 Zähne der kammförmigen Elektroden. Hierbei ist das Beugungsgitter 10 gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Die Beugungsgitter gemäß dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel können jedoch mit ähnlichen Wirkungsweisen verwendet werden.
  • Der Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart des momentanen Beispiels kann in einer zu Beispiel 1 ähnlichen Weise hergestellt werden, außer daß anstelle der Elektroden 9 die kammförmigen Elektroden 9c und 9d sowie 9e und 9f bei den vorderen bzw. rückseitigen Verteilten-Reflektor-Bereichen 102 bzw. 103 ausgebildet werden.
  • Bei dem in dem Wellenlängen-abstimmbaren Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart verwendeten Beugungsgitter des momentanen Beispiels wird der Wiederholungseinheitbereich, bei dem der Abstand des Beugungsgitter 10a sich zeitweise von 2459 Å nach 2389 Å verändert, mit einem Intervall von 75 um wiederholt, während der Wiederholungseinheitbereich, bei dem der Abstand des Beugungsgitters 10b sich zeitweise von 2454 Å nach 2385 Å verändert, mit einem Intervall von 67,5 um wiederholt. Jede kammförmige Elektrode weist eine Vielzahl von mit dem gleichen Intervall wie der Abstand des Modulationsintervalls angeordneten Zähnen 90 auf. D. h., die individuellen Elektroden (Zähne) 90 der kammförmigen Elektroden 9c und 9d für den vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich 102 sind in einem Intervall von 75 um angeordnet und die Breite w&sub1; eines einzelnen Zahnes 90 beträgt etwa die Hälfte dieses Intervalls (etwa 37,5 um). Die individuellen Elektroden (Zähne) 90 der kammförmigen Elektroden 9e und 9f sind in einem Intervall von 67,5 um angeordnet und die Breite w&sub2; eines einzelnen Zahnes 90 beträgt etwa die Hälfte dieses Intervalls (etwa 33,75 um).
  • Der Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau beginnt mit dem Laservorgang nach Einspeisung eines Stromes in seinen aktiven Bereich 101, und die Laserwellenlänge verändert sich durch getrenntes und unabhängiges Einspeisen von Strom in oder Anlegen von Spannung an die Verteilten- Reflektor-Bereiche 102 und 103 sowie den Phaseneinstellbereich 104.
  • Fig. 11 verdeutlicht die Veränderung der Laserwellenlänge, wenn sich der in die kammförmige Elektrode 9e bei dem Verteilten-Reflektor-Bereich 103 eingespeiste Strom unter der Bedingung ändert, daß ein konstanter Strom in die kammförmigen Elektroden 9c und 9d bei dem vorderen Verteilten-Reflektor-Bereich 102, in die kammförmige Elektrode 9f bei dem rückseitigen Verteilten- Reflektor-Bereich 103 sowie in die p-dotierte Elektrode 9b bei dem Phaseneinstellbereich 104 zur Durchführung des Laservorgangs eingespeist wird. Wie in Fig. 11 verdeutlicht ist, führt bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart des momentanen Beispiels die Einspeisung eines Stroms in den Verteilten-Reflektor- Bereich 103 zu einer zeitweiligen Veränderung der Laserwellenlänge von 1,575 um zu 1,530 um mit einem Intervall von etwa 50 um.
  • Weiterhin ist die Durchführung einer Feinsteuerung der Laserwellenlänge durch die unabhängige Einspeisung eines Stroms mit fester Stärke in die kammförmige Elektrode 9e, die Auswahl einer von verschiedenen Wellenlängen, welche sich voneinander um ein Intervall von etwa 50 Å unterscheiden, das elektrische Kurzschließen der kammförmigen Elektroden 9d und 9f, sowie das gleichzeitige Einspeisen von Strom in die kurzgeschlossenen Elektroden und die Veränderung der Stromstärke möglich. Fig. 12 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Veränderung der Laserwellenlänge und dem Strom. Durchgezogenen Linien entsprechen in Fig. 12 dem Wellenlängenverhalten, wenn der in die vorstehend beschriebenen kurzgeschlossenen kammförmigen Elektroden 9d und 9f eingespeiste Strom sich verändert. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, führt bei dem Halbleiterlaser nach Verteilter-Rückkopplung-Bauart das gleichzeitige Einspeisen von Strom in die kurzgeschlossenen kammförmigen Elektroden 9d und 9f zu einer Veränderung der Laserwellenlänge um etwa 50 Å mit einem Sprung in der Wellenlänge.
  • Weiterhin entsprechen gestrichelte Linien in Fig. 12 dem Wellenlängenverhalten, wenn Strom in die bei dem Phaseneinstellbereich 104 bereitgestellte p-dotierte Elektrode 9b eingespeist wird und sich der in die kurzgeschlossenen kammförmigen Elektroden 9d und 9f eingespeiste Strom durch Veränderung der in die Elektrode 9b eingespeisten Stromstärke verändert. Auf diese Weise ist die Durchführung einer weiteren Feinsteuerung der Laserwellenlänge durch Steuerung des in die p-dotierte Elektrode 9b bei dem Phaseneinstellbereich injizierten Stromes möglich.
  • Eine jeweilige Einstellung der in die p-dotierten Elektroden 9b bis 9f eingespeisten Ströme durch das vorstehend beschriebene Verfahren ermöglicht eine Grobeinstellung und eine Feineinstellung der Laserwellenlänge und die Auswahl einer beliebigen gewünschten Laserwellenlänge über die gesamte Bandbreite von 450 Å.
    • Beispiel 6
  • Ein Wellenlängen-abstimmbarer Halbleiterlaser nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß einem sechsten Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, wird nachstehend beschrieben.
  • Bei den Halbleiterlasern nach Verteilter-Reflektor-Bauart gemäß den Beispielen 4 bzw. 5 ist das Abstandsmodulationsintervall des Beugungsgitters das gleiche wie das, mit dem die individuellen Elektroden oder Zähne der kammförmigen Elektroden angeordnet sind. Wenn das Wiederholungsintervall der individuellen Elektroden der kammförmigen Elektroden kleiner als das Abstandsmodulationsintervall des Beugungsgitters ist, können ähnliche Wirkungsweisen wie in den vorstehend beschriebenen Beispielen 4 und 5 erzielt werden. Wenn andererseits die Erste größer ist als die Zweite, können unterschiedliche Wirkungsweisen erzielt werden. Als Beispiel dafür wird nachstehend beschrieben, wie die Laserwellenlänge eines Halbleiterlasers gesteuert wird, der den gleichen Aufbau wie der in Beispiel 5 beschriebene und in den Fig. 15A bis 15C gezeigte Wellenlängen-abstimmbare Halbleiterlaser aufweist, außer daß die Breiten der individuellen Elektroden der kammförmigen Elektroden 9c bis 9f doppelt so groß sind, wie jene in dem Fall von Beispiel 5.
  • Die Fig. 13A bis 13C zeigen jeweils grafische Darstellungen der Reflexionseigenschaften des Verteilten- Reflektor-Bereichs des Halbleiterlasers gemäß dem momentanen Beispiel. Wenn in die kammförmigen Elektroden kein Strom eingespeist wird, sind die Reflexionseigenschaften des Verteilten-Reflektor-Bereichs wie in Fig. 13A dargestellt. D. h., die Reflexionspeaks treten periodisch mit einem näherungsweise durch das Abstandsmodulationsintervall Mf des Beugungsgitters definierten Wellenlängenabstand Δλf auf. Hierbei führt die Einspeisung von Strom in einen eines Satzes kammförmiger Elektroden, deren individuelle Elektroden oder Zähne das vorstehend beschriebene Beugungsgitter mit einem Intervall von 2Mf ausbilden, zu einer Veränderung des Brechungsindex mit einem Intervall von 2Mf, so daß der Verteilte-Reflektor derartige Reflexionseigenschaften aufweisen kann, daß Reflexionspeaks periodisch mit einem Wellenlängenabstand von Δλf/2 auftreten, wie es in Fig. 13B gezeigt ist. Wenn weiterhin der Betrag des in die Elektroden einzuspeisenden Stromes ansteigt, verändern sich die Reflexionseigenschaften so, wie wenn die Reflexionspeaks um einen Betrag von Δλf/2 verschoben werden, wenn kein Strom eingespeist wird. Eine Grobeinstellung der Laserwellenlänge kann basierend auf diesem Prinzip mit einem Wellenlängenabstand von Δλf/2 verwirklicht werden. Mit anderen Worten, der Halbleiterlaser der Beispiele 4 und 5 ermöglicht die Grobeinstellung einer Laserwellenlänge mit einem Intervall von 50 Å, während der Halbleiterlaser des momentanen Beispiels die Grobeinstellung der Laserwellenlänge mit einem Intervall von 25 Å erlaubt.
    • Beispiel 7
  • Fig. 16 zeigt eine grafische Darstellung zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen der Anzahl von Peaks und dem Reflexionsfaktor eines Verteilten- Reflektors, wobei die Erfindung mit einem zweiten bekannten Beispiel verglichen wird. Die Horizontalachse gibt die Anzahl der Reflexionspeaks und die Vertikalachse das Reflexionsvermögen eines zentralen Peaks an. Die Kurve 40 stellt die Reflexionseigenschaften des erfindungsgemäßen Verteilten-Reflektors dar, während die Kurve 41 sich auf die Reflexionseigenschaften des zweiten bekannten Beispiels bezieht. In beiden Fällen ist die Tiefe des Beugungsgitters konstant. Das Ausbleiben einer bemerkenswerten Verringerung im Reflexionsvermögen trotz eines Anstiegs in der Anzahl der Peaks entlang der horizontalen Achse deutet an, daß die Durchführung des Laservorgangs innerhalb eines Wellenlängenbereichs möglich ist, der breit genug ist, die Anzahl der Reflexionspeaks zu bedecken. Erfindungsgemäß ist der Reflexionsfaktor groß genug, wenn die Anzahl von Reflexionspeaks 10 oder mehr beträgt. Im Gegensatz dazu verringert sich bei dem zweiten bekannten Beispiel der Reflexionsfaktor auf einen beachtlich geringen Pegel, wenn die Anzahl von Reflexionspeaks gegen 10 geht, wodurch die Verwirklichung eines Laservorgangs bei einem niedrigen Schwellenwert unmöglich wird und im schlimmsten Fall setzt der Laservorgang sogar aus. Daher war bei einem Verteilten-Reflektor wie der des zweiten bekannten Beispiels die Laserabstrahlung in einem breiteren Wellenlängenband schwierig.

Claims (3)

1. Verteilter Reflektor mit einem Substrat (1);
zumindest einer optischen Wellenleiterschicht (2, 3), die auf dem Substrat bereitgestellt und mit einem größeren optischen Brechungsindex als das Substrat (1) versehen ist;
zumindest einer optischen Begrenzungsschicht (3a), die auf dem Substrat (1) bereitgestellt und mit einem kleineren optischen Brechungsindex als die optische Wellenleiterschicht (2, 3) versehen ist; und
einem in zumindest einer der den optischen Wellenleiter (2, 3) bildenden Schichten bereitgestellten Beugungsgitter (10a, 10b) mit einer Gitterkonstante; wobei
der Verteilte Reflektor (2, 3, 10a, 10b) Licht mit einer näherungsweise durch die Bragg-Bedingungen definierten Wellenlänge reflektiert;
der Verteilte Reflektor ist dadurch gekennzeichnet, daß das Beugungsgitter (10a, 10b) einen einheitlichen Abstand (A) und eine Zackenstruktur aufweist;
die Gitterkonstante des Beugungsgitters (10a, 10b) regelmäßig ist;
das Beugungsgitter (10a, 10b) eine Vielzahl von mit einem Intervall (Mf, Mr) wiederholte Wiederholungseinheitsbereiche aufweist, und dadurch ein Modulationsintervall ausgebildet ist;
sich in jedem der Wiederholungseinheitsbereiche die Zusammensetzung des optischen Wellenleiters (2, 3) und des äquivalenten Brechungsindex in Richtung der Lichtübertragung kontinuierlich oder in Intervallen ändert, wodurch sich das optische Reflexionsvermögen des Beugungsgitters (10a, 10b) abhängig von seiner Lage in jedem der Wiederholungseinheitsbereiche ändert; und
sich das Beugungsgitter (10a, 10b) über zumindest zwei Modulationsintervalle erstreckt.
2. Verteilter-Reflektor-Halbleiterlaser mit einem optischen Wellenleiter (2, 3) und mit einer einen aktiven Wellenleiterbereich definierenden aktiven Wellenleiterschicht (2);
zumindest einer mit der aktiven Wellenleiterschicht (2) optisch verbundenen und einen inaktiven Bereich definierenden inaktiven Wellenleiterschicht (3) mit einem Brechungsindex;
einem zumindest in einem Abschnitt des inaktiven Bereichs bereitgestellten Beugungsgitter (10a, 10b); und
einem durch das Beugungsgitter (10a, 10b), den aktiven Bereich und den inaktiven Bereich gebildeten Verteilten Reflektor (2, 3, 10a, 10b); wobei
der aktive Bereich eine optische Verstärkung gegenüber Licht mit der Wellenlänge aufweist, die der Verteilte Reflektor (2, 3, 10a, 10b) reflektiert; und
der aktive Bereich eine optische Verstärkungswirkung aufweist und der Verteilte Reflektor (2, 3, 10a, 10b) eine Reflexionswirkung aufweist, und beide zusammen in dem Verteilten Reflektor (2, 3, 10a, 10b) bei zumindest einer der Reflexionswellenlängen (λ&sub1; bis λn, λ'&sub1; bis λ'n, λ"&sub1; bis λ"&sub2;) eine Laserwirkung verursachen;
der Verteilte-Reflektor-Halbleiterlaser ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Beugungsgitter (10a, 10b) in zumindest einem Verteilten Reflektor (2, 3, 10a, 10b) einen einheitlichen Abstand (Λ) und eine Zackenstruktur aufweist;
die Gitterkonstante des Beugungsgitters (10a, 10b) regelmäßig ist;
das Beugungsgitter (10a, 10b) eine Vielzahl von mit einem Intervall (Mi, Mr) wiederholte Wiederholungseinheitsbereiche aufweist, und dadurch ein Modulationsintervall ausgebildet ist;
sich in jedem der Wiederholungseinheitsbereiche die Zusammensetzung des optischen Wellenleiters (2, 3) und des äquivalenten Brechungsindex in Richtung der Lichtübertragung kontinuierlich oder in Intervallen ändert, wodurch sich das optische Reflexionsvermögen des Beugungsgitters (10a, 10b) abhängig von seiner Lage in jedem der Wiederholungseinheitsbereiche ändert;
sich das Beugungsgitter (10a, 10b) über zumindest zwei Modulationsintervalle erstreckt; und
Einrichtungen (8, 9) zur elektrischen Steuerung des Brechungsindex des inaktiven Bereichs bereitgestellt sind.
3. Halbleiterlaser mit Verteilter Rückkopplung mit einem optischen Wellenleiter (2, 3) und mit einer einen aktiven Wellenleiterbereich definierenden aktiven Wellenleiterschicht (2) mit einem Brechungsindex;
einer mit der aktiven Wellenleiterschicht (2) optisch verbundenen und einen inaktiven Bereich definierenden inaktiven Wellenleiterschicht (3);
einem zumindest in einem Abschnitt des aktiven Bereichs bereitgestellten Beugungsgitter (10a, 10b); und
einem durch das Beugungsgitter (10a, 10b), den aktiven Bereich und den inaktiven Bereich gebildeten Verteilten Reflektor (2, 3, 10a, 10b); wobei
der aktive Bereich eine optische Verstärkung gegenüber Licht mit der Wellenlänge aufweist, die der Verteilte Reflektor (2, 3, 10a, 10b) reflektiert; und
der aktive Bereich eine optische Verstärkungswirkung aufweist und der Verteilte Reflektor (2, 3, 10a, 10b) eine Reflexionswirkung aufweist, und beide zusammen in dem Verteilten Reflektor (2, 3, 10a, 10b) bei zumindest einer der Reflexionswellenlängen (λ&sub1; bis λn, λ'&sub1; bis λ'n, λ"&sub1; bis λ"n) eine Laserwirkung verursachen;
der Verteilte-Reflektor-Halbleiterlaser ist dadurch gekennzeichnet, daß
das Beugungsgitter (10a, 10b) in zumindest einem Verteilten Reflektor (2, 3, 10a, 10b) einen einheitlichen Abstand (λ) und eine Zackenstruktur aufweist;
die Gitterkonstante des Beugungsgitters (10a, 10b) regelmäßig ist;
das Beugungsgitter (10a, 10b) eine Vielzahl von mit einem Intervall (Mf, Mr) wiederholte Wiederholungseinheitsbereiche aufweist, und dadurch ein Modulationsintervall ausgebildet ist;
sich in jedem der Wiederholungseinheitsbereiche die Zusammensetzung des optischen Wellenleiters (2, 3) und des äquivalenten Brechungsindex in Richtung der Lichtübertragung kontinuierlich oder in Intervallen ändert, wodurch sich das optische Reflexionsvermögen des Beugungsgitters (10a, 10b) abhängig von seiner Lage in jedem der Wiederholungseinheitsbereiche ändert;
sich das Beugungsgitter (10a, 10b) über zumindest zwei Modulationsintervalle erstreckt; und
Einrichtungen (8, 9) zur elektrischen Steuerung des Brechungsindex des aktiven Bereichs bereitgestellt sind.
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