DE69526041T2

DE69526041T2 - Halbleiterlaser, Modulationsverfahren und optisches Kommunikationssystem

Info

Publication number: DE69526041T2
Application number: DE69526041T
Authority: DE
Inventors: Tamayo Hiroki
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-12-17
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2002-08-22
Anticipated expiration: 2015-12-15
Also published as: DE69526041D1; EP0717480A1; EP0717480B1; US5841799A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterlaser für die Anwendung auf den Gebieten optischer Kommunikationssysteme, wie optische Lokalbereichsnetzwerke (LAN), optische Informationsverarbeitung, optisches Aufzeichnen und dergleichen, ein Modulationsverfahren zur Modulation oder Ingangsetzen eines Halbleiterlasers und ein optisches Kommunikationssystem, bei dem der Halbleiterlaser als Überträger verwendet wird.

Verwandter Stand der Technik

Eine Vorrichtung des Standes der Technik ist in den Fig. 1A und 1B (siehe japanische Patentanmeldung Nr. 62-42593) gezeigt. In der Vorrichtung des Standes der Technik sind auf einem InP-Substrat vom n-Typ 2111 eine InGaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 2119, eine aktive InGaAsP-Schicht 2120, eine InP- Plattierungsschicht vom p-Typ 2121 und eine InGaAsP- Kontaktschicht vom p-Typ 2122 aufgetragen. Es ist eine bandförmige Mesastruktur ausgebildet, und die Mesastruktur ist in einer Schichtstruktur aus InP vom p-Typ 2112, InP vom n-Typ 2113 und InGaAsP vom n-Typ 2114 eingebettet. Entlang der Leiterschicht 2119 sind Rillen ausgebildet, deren Tiefe D 50 nm bis 150 nm beträgt und deren Ganghöhe 400 nm beträgt. Die Länge LL einer Höhlung oder Resonators in Längsrichtung ist auf 400 um gesetzt. Des weiteren sind Beschichtungen 2118 aus Al&sub2;O&sub3; an den Endfacetten der Vorrichtung vorgesehen, um Lichtreflexion darauf auszuschließen. Das Bezugszeichen 2115 bedeutet eine Isolationsschicht aus SiO&sub2; und die Bezugszeichen 2116 und 2117 bedeuten Elektroden vom p-Typ und n-Typ.
In diesem Verteilungsrückkopplungslaser (DFB) sind die Verstärkungsmagnituden für die elektrischen Quer-(TE) und magnetischen Querpolarisationsmoden (TM) etwa gleich zueinander vorgesehen, und deswegen kann die Vorrichtung entweder in der TE-Mode oder in der TM-Mode oszillieren. Wenn ein Strom, der in die Vorrichtung eingelassen wird, geändert oder moduliert wird, schaltet die Oszillationpolarisationsmode zwischen der TE-Mode und der TM-Mode. In dem oben beschriebenen Laser tritt eine Oszillationsschaltung zwischen der TE-Mode und der TM- Mode auf, wenn ein Vorspannungsstrom an eine Magnitude gesetzt wird, die kaum geringer als die Magnitude ist, die ein Schalten von der TE-Mode zur TM-Mode ermöglicht, wobei ein sich winziger Modulationsstrom über den Vorspannungsstrom legt. Das in dieser Weise modulierte Licht aus der Vorrichtung geht durch einen Polarisator, der so eingestellt ist, dass nur Licht in einer der TE-Mode und der TM-Mode auswählt. Daher kann eine Modulation bei hoher Geschwindigkeit und einem hohen Extensionsverhältnis erreicht werden.
Da allerdings in einem DFB-Laser, der in Fig. 1 gezeigt ist, die Schwellenströme im wesentlichen gleich zueinander bei zwei Wellenlängen an beiden Seiten der Bragg-Wellenlänge sind, wird sein Leitervermögen instabil und kompliziert, was auf Destabilisationsfaktoren zurückzuführen ist, wie die Restreflexion an der Endfacette und die Gitterphase an der Endfacette. Demzufolge ist es schwierig, den Vorspannungspunkt der Vorrichtung zu finden, wenn die Modulation durchgeführt werden soll, und die Leistungsausbeute einer TE/TM-abstimmbaren Vorrichtung ist gering. Des weiteren stellt sich das Problem, dass das Modenhüpfen kompliziert ist, und deswegen ist es schwierig, die Oszillationswellenlänge zu steuern, wenn die Vorrichtung als Wellenlängen abstimmbare Lichtquelle verwendet ist.
Des weiteren unterscheiden sich in einem herkömmlichen DFB- laser des Standes der Technik die Eigenschaften der einzelnen Vorrichtungen untereinander, was auf die Unterschiede der effektiven Indices des Wellenleiters, die internen Verstärkungen, Bragg-Wellenlängen und dergleichen für die TE- und TM- Polarisationsmoden zurückzuführen ist. Auch aus diesen Gründen wird das Leistungsverhalten instabil und kompliziert.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halbleiterlaser usw. zur Verfügung zu stellen, der die obigen Probleme löst, und einen Halbleiterlaser für die Verwendung auf den Gebieten der optischen Kommunikationssysteme, wie optische Lokalbereichsnetzwerke (LAN), optische Informationsverarbeitung, optisches Aufzeichnen und dergleichen, einen optischen Überträger mit dem Halbleiterlaser, ein Modulationsverfahren zum Ingangsetzen des Halbleiterlasers und ein optisches Kommunikationsverfahren und ein System unter Anwendung des Halbleiterlasers zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit dem folgenden Halbleiterlaser, dem optischen Kommunikationsverfahren und - system sowie Überträger gelöst.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterlaser gemäß Anspruch zur Verfügung gestellt, der eine Halbleiterlaserstruktur mit einem Wellenleiter, der sich entlang der Resonanzrichtung erstreckt, eine aktive Schicht, die mindestens teilweise in dem Wellenleiter vorgesehen ist und eine Steuervorrichtung zur Steuerung eines angeregten Zustands der Halbleiterlaserstruktur, um die Beziehung zwischen den Wellenlängen oder Ausbreitungskonstanten (die Beziehung zwischen der Wellenlänge 1 und der Ausbreitungskonstante β ist β = 2 π n/λ, worin n der effektive Brechungsindex bedeutet) und die Schwellenverstärkungen für die elektrische Quermode (TE) und die magnetische Quermode (TM) der Laserstruktur zu ändern, aufweist. Der Wellenleiter ist derart ausgestaltet, dass eine Oszillationsmode in einer der TE- und TM-Moden etwa an das Zentrum zwischen benachbarten Oszillationsmoden in der anderen der TE- und TM-Moden gesetzt wird, unter der Steuerung der Steuereinheit.
Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterlaser zur Verfügung gestellt, indem, zusätzlich zu der obigen Struktur, ein Reflektor im Wellenleiter entlang der Resonanzrichtung angeordnet wird, und der Reflektor besitzt Reflexionsspektraleigenschaften, dass eine Vielzahl von hoch reflektierenden Peaks (die Schwellenverstärkung ist am hoch reflektierenden Peak gering) periodisch an beiden Seiten einer vorbestimmten Wellenlänge vorhanden sind und eine Wellenlänge zwischen den Zentrumwellenlängen der Reflexionsspektren für die TE-Mode und die TM-Mode existiert.
Die folgenden Strukturen sind geeignet.
Verstärkungen für die TE-Mode und die TM-Mode können im wesentlichen gleich zueinander eingestellt werden. Der Reflektor kann ein Abtastgitter umfassen, in dem ein Teil mit Gitter und ein Teil ohne Gitter periodisch abwechselnd angeordnet sind. Der Wellenlängenunterschied zwischen den Zentrumwellenlängen der Reflexionsspektren für die TE-Mode und die TM-Mode kann etwa gleich der Hälfte eines Wellenlängenunterschieds zwischen benachbarten hochreflektierenden Peaks für eine der TE-Mode und der TM-Mode sein. Der Unterschied zwischen den effektiven Beugungsindices für den Wellenleiter für die TE-Mode und die TM-Mode kann so eingestellt werden, dass der Wellenlängenunterschied zwischen den Zentrumswellenlängen der Reflexionsspektren für die TE-Mode und die TM-Mode etwa gleich zur Hälfte eines Wellenlängenunterschieds zwischen benachbarten hochreflektierenden Peaks für eine der TE-Mode und der TM-Mode ist. Die aktive Schicht kann eine Massenschicht umfassen. Es können einen Vielzahl von elektrisch getrennten Bereichen entlang der Resonanzrichtung angeordnet sein, und verschiedene Arten von Reflektoren werden jeweils in den Bereichen in der Weise angeordnet, dass Abstände zwischen den hochreflektierenden Peakwellenlängen in den Bereichen kaum unterschiedlich voneinander sind und dass verschiedene Oszillationspolarisationsmoden nacheinander gewählt werden können, was auf den Bernier-Effekt zwischen den verschiedenen Reflektoren zurückzuführen ist. Es kann eine Vielzahl von elektrisch getrennten Bereichen entlang der Resonanzrichtung angeordnet sein, und mindestens ein Bereich hat einen Phasensteuerungsbereich, um nur die Phase einer Lichtwelle, die sich entlang des Wellenleiters ausbreitet, zu steuern, welcher Bereich keine aktive Schicht aufweist. Die aktive Schicht kann eine verzerrte Quantenlochstruktur umfassen, in die eine koaxiale Zugverzerrung eingeführt ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterlaser zur Verfügung gestellt, in dem eine Vielzahl von elektrisch getrennten Bereichen entlang der Resonanzrichtung angeordnet sind, um einen Verteilungsrückkopplungshalbleiterlaser mit einem Beugungsgitter entlang des Wellenleiters zu bilden, und es existiert ein Unterschied zwischen den Phasenverschiebungsbeträgen im Wellenleiter an den Stellen, die nahe den Bragg-Wellenlängen liegen, für die TE- Mode und die TM-Mode. Mit anderen Worten existiert ein Unterschied zwischen den Phasenverschiebungsbeträgen von einem Hin- und Rücklauf des Lichts in der TE-Mode und der TM-Mode.
Die folgenden Strukturen können ebenfalls verwendet werden.
Der Unterschied zwischen den Phasenverschiebungsbeträgen kann etwa gleich π sein. Mindestens ein Bereich kann einen Phasensteuerbereich umfassen, um nur die Phase einer Lichtwelle, die sich entlang des Wellenleiters ausbreitet, zu steuern, welcher Bereich keine aktive Schicht aufweist. Der Unterschied zwischen den Phasenverschiebungsbeträgen im Phasensteuerbereich an Stellen, die nahe an den Bragg-Wellenlängen sind, für die TE-Mode und die TM-Mode kann etwa gleich n sein. Mindestens ein Bereich kann einen aktiven Bereich aufweisen, der die aktive Schicht umfasst, und die folgende Beziehung ist im Wellenleiter erfüllt:
n2TE/n1TE - n2TM/n1TM Λ/2L
worin n1TE der effektive Brechungsindex im aktiven Bereich an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TE-Mode ist, n1TM der effektive Brechungsindex im aktiven Bereich an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TM-Mode ist, n2TE der effektive Brechungsindex im Phasensteuerbereich an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TE-Mode ist, n2TM der effektive Brechungsindex im Phasensteuerbereich an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TM-Mode ist, Λ die Ganghöhe des Beugungsgitters ist und L die Länge des Phasensteuerbereichs ist. Die aktive Schicht kann eine Massenschicht umfassen. Die aktive Schicht kann eine verzerrte Quantenlochstruktur umfassen, in die eine koaxiale Zugverzerrung eingeführt ist.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Halbleiterlaser zur Verfügung gestellt, worin eine Vielzahl von elektrisch getrennten Bereichen entlang der Resonanzrichtung angeordnet sind, die einen Verteilungsrückkopplungshalbleiterlaser mit einem Beugungsgitter bilden, und ein Unterschied, der kleiner als der Abstand zwischen benachbarten Längsmoden von einer der TE-Mode und der TM-Mode zwischen den Bragg-Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode existiert. Mit anderen Worten ist jede Längsmode der TM-Mode zwischen benachbarten Längsmoden der TM-Mode lokalisiert.
Die folgenden Strukturen können geeignet sein.
Der Unterschied zwischen den Bragg-Wellenlängen für die TE- Mode und die TM-Mode kann etwa gleich zur Hälfte des Abstands zwischen benachbarten Längsmoden von einer der TE-Mode und der TM-Mode sein. Der Unterschied zwischen den effektiven Beugungsindices für die TE-Mode und die TM-Mode kann so eingestellt werden, dass der Unterschied zwischen den Bragg- Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode etwa der Hälfte des Abstandes zwischen benachbarten Längsmoden von einer der TE-Mode und der TM-Mode entspricht. Mindestens ein Bereich kann einen Phasensteuerbereich, um nur die Phase einer Lichtwelle, die sich entlang des Wellenleiters ausbreitet, zu steuern, umfassen, welche keine aktive Schicht aufweist. Die aktive Schicht kann eine Massenschicht umfassen. Die aktive Schicht kann eine verzerrte Quantenlochstruktur aufweisen, in die eine koaxiale Zugverzerrung eingeführt ist.
Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Kommunikationsverfahren zur Übertragen eines Signals von einem Überträger zu einem Empfänger durch eine optische Übertragungsleitung zur Verfügung gestellt. Das Verfahren umfasst eine Stufe der Modulation der Polarisationsmode des Ausgangslichts aus einem Halbleiterlaser zwischen der TE-Mode und der TM-Mode durch Steuerung des Stromes, der in den obigen Halbleiterlaser eingegeben wird, eine Stufe der ausschließlichen Auswahl des Ausgangslichts in einer der TM-Mode und der TM-Mode, um ein amplitudenmoduliertes Signal zu erzeugen und eine Stufe der Übertragung des amplitudenmodulierten Signals durch eine optische Übertragungsleitung.
Die Wellenlänge des amplitudenmodulierten Signals kann mit dem Halbleiterlaser abgestimmt werden, und ein Signal bei gewünschter Wellenlänge wird mit einem Wellenlängenfilter an der Seite des Empfängers selektiv nachgewiesen. Eine Vielzahl von Wellenlängenfiltern können verwendet werden, um Signale bei den jeweilig gewünschten Wellenlängen selektiv nachzuweisen und eine optische Wellenlängeneinteilungsmultiplexkommunikation durchzuführen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein optisches Kommunikationssystem für die Übertragung eines Signals von einem Überträger auf einen Empfänger durch eine optische Übertragungsleitung zur Verfügung gestellt. Das System umfasst den obigen, in einem Überträger vorgesehenen Halbleiterlaser, eine Polarisationsmode vom Ausgangslicht, woraus zwischen der TE-Mode und der TM-Mode durch Steuern des Stroms, der in den Halbleiterlaser eingegeben wird, moduliert wird und eine Einheit, um das Ausgangslicht in einer der TE-Mode und der TM-Mode auszuwählen und ein amplitudenmoduliertes Signal zu schaffen, das vom Überträger auf einen Empfänger durch eine optische Übertragungslinie übertragen wird.
Der Halbleiterlaser kann so ausgestaltet sein, dass er die Wellenlänge des amplitudenmodulierten Signals verändert, und es ist ein Wellenlängenfilter im Empfänger vorgesehen, um ein Signal bei einer gewünschten Wellenlänge selektiv nachzuweisen. Es kann eine Vielzahl von Wellenlängenfiltern verwendet werden, um die Signale bei den jeweilig gewünschten Wellenlängen selektiv nachzuweisen und eine optische Wellenlängeneinteilungsmultiplexkommunikation durchzuführen.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Überträger zur Verfügung gestellt, der den obigen Halbleiterlaser, eine Polarisationsmode des Ausgangslichts, wovon zwischen der TE-Mode und der TM-Mode durch Steuern des Stroms, der in den Halbleiterlaser eingegeben wird, moduliert wird und eine Einheit, um nur das Ausgangslicht in eine der TE-Mode und der TM-Mode auszuwählen und ein amplitudenmoduliertes Signal zu erzeugen.
Diese und andere Vorteile werden nun nachfolgend ohne weiteres im Zusammenhang mit der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnungen verstanden werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1A ist eine teilweise geschnittene Perspektivansicht eines DFB-Halbleiterlasers des Standes der Technik und
Fig. 1B ist eine geschlossene Ansicht eines Teils von Fig. 1A.
Fig. 2A ist eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lasers, dessen rechter Bereich teilweise weggeschnitten ist.
Fig. 2B ist eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform entlang der Resonanzrichtung.
Fig. 3 ist ein Graph, der die Reflexionseigenschaften für die TE-Mode und TM-Mode der ersten Ausführungsform zeigt.
Fig. 4A ist eine Ansicht, die die Struktur eines Abtastgitters zeigt.
Fig. 4B ist ein Graph, der die Reflexionseigenschaften des Abtastgitters zeigt.
Fig. 4C ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Injektionsstrom und der Oszillationswellenlänge eines abstimmbaren Lasers mit einem Abtastgitter zeigt.
Fig. 5 ist ein Graph, der den Strom gegen die Oszillationswellenlängeneigenschaften und ein Modulationsverfahren für die erste Ausführungsform zeigt.
Fig. 6A, 6B und 6C sind Ansichten, die ein optisches Kommunikationssystem zeigen, worin die erste Ausführungsform und ihr Modulationsverfahren verwendet werden.
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 8A ist eine Querschnittsansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 8B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer aktiven Schicht der zweiten Ausführungsform.
Fig. 9 ist ein Graph, der die Strom/Wellenlängen- Eigenschaften und ein Modulationsverfahren für eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10A, 10B, 10C und 10D sind Ansichten, die ein optisches Wellenlängeneinteilungsmultiplexkommunikationssystem zeigen, worin eine Vorrichtung der vierten Ausführungsform und ihr Modulationsverfahren verwendet werden.
Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 12 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen Δ β L und gthL der fünften Ausführungsform zeigt.
Fig. 13 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Phaseneinstellstrom und der Schwellenverstärkung und ein Modulationsverfahren für die fünfte Ausführungsform zeigt.
Fig. 14 ist eine Querschnittsansicht einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 15 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen Δ β L und gtnL der sechsten Ausführungsform zeigt.
Fig. 16 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Phaseneinstellstrom und der Schwellenverstärkung und ein Modulationsverfahren für die sechste Ausführungsform zeigt.
Fig. 17A ist eine Querschnittsansicht einer siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 17B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer aktiven Schicht der siebten Ausführungsform.
Fig. 18 ist eine Querschnittsansicht einer achten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 19 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen Δ β L und gthL der achten Ausführungsform zeigt.
Fig. 20 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen dem Injektionsstrom und der Schwellenverstärkung und ein Modulationsverfahren für die achte Ausführungsform zeigt.
Fig. 21 ist eine Querschnittsansicht einer neunten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 22 ist ein Graph, der das Verhältnis zwischen Δ β L und gtnL der neunten Ausführungsform zeigt.
Fig. 23A ist eine Querschnittsansicht einer zehnten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Halbleiterlasers.
Fig. 23B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der aktiven Schicht der zehnten Ausführungsform.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Erste Ausführungsform

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 2 beschrieben. Fig. 3 zeigt die Eigenschaften des Lasers der ersten Ausführungsform.
In den letzten Jahren sind Halbleiterlaser entwickelt worden, die einen Reflektor aufweisen, der eine Vielzahl von hoch reflektierenden Peaks bei vielen Wellenlängen besitzt, wofür Abstände zwischen den hoch reflektierenden Peaks flexibel durch die Struktur seines Beugungsgitters gestaltet werden können. Dadurch kann die wellenlängenänderbare Breite eines wellenlängenabstimmbaren Lasers vergrößert werden. Hierzu kann beispielsweise genannt werden: Ein DFB- oder DBR-(eingeteilter Bragg-Reflektor)-Laser mit einem Reflektor, der ein Abtastgitter umfasst (siehe V. Jayaraman, Appl. Phys. Lett., 60 (19), 1992 (5. 2321)) oder ein Beugungsgitter mit einer superperiodischen Struktur (siehe Kano et al. Electronics Information Communication Technology, OQE 92-131, 1992 (S. 39)-).
Ein Halbleiterlaser der ersten Ausführungsform ist ein Zwei- Elektroden-DBF-Laser, dessen Reflektor aus einem Abtastgitter zusammengesetzt ist. Die Struktur des Abtastgitters ist in Fig. 4A gezeigt. In dem Abtastgitter gibt es Wiederholungseinheiten eines Bereichs mit einem Beugungsgitter und eines Bereichs ohne Beugungsgitter, die mit Abständen der Abtastganghöhe Zo angeordnet sind. Die Eigenschaften des Reflektors sind in Fig. 4B gezeigt. Der Wellenlängenabstand Δ λ bei der Wellenlänge λ zwischen der hochreflektierenden Peak des Reflektors, der aus dem Abtastgitter zusammengesetzt ist, wird wie folgt angegeben:
Δ λ = λ²/(2ugZ&sub0;) (1)
worin Z&sub0; die Abtastganghöhe bedeutet und ug der Modengruppenindex bedeutet. Durch Bestimmen der Abtastganghöhe Z&sub0; in der Beziehung (1) ist es möglich, einen Reflektor mit einem gewünschten Wellenabstand zwischen den Hochreflektionspeaks zu bilden.
In dieser Ausführungsform werden die Abstände zwischen den Hochreflektionspeakwellenlängen der jeweiligen Reflektoren aus den jeweiligen Abtastgittern in zwei elektrisch abgetrennte Bereiche des Lasers kaum unterschiedlich voneinander eingestellt. Es werden geeignete Ströme in die beiden Bereiche eingegeben, um die Beugungsindices des Wellenleiters in den zwei Bereichen zu ändern. Damit wird eine Einzellängsoszillationsmode gewählt. Da die Abstände zwischen den Hochreflektionspeakwellenlängen in den zwei Bereichen kaum voneinander verschieden sind, können verschiedene Oszillationspolarisationsmoden aufgrund des Bernier-Effekts durch geringfügige Änderung des Injektionsstroms (siehe Fig. 3) gewählt werden. Auf diese Weise kann eine relativ breite Änderung der Oszillationswellenlänge erhalten werden. Fig. 4C zeigt die Strom/Wellenlängeneigenschaften eines wellenlängenabstimmbaren Lasers, der ein Abtastgitter aufweist. Nachdem eine Längsoszillationsmode gewählt ist, kann die Oszillationswellenlänge durch Steuern des Injektionsstroms fein eingestellt werden.
Da im Allgemeinen die Oszillation in der TE-Mode erwünscht ist, sind die Verstärkung der aktiven Schicht, die Beschichtungen am Ende der Facetten, der Kupplungskoeffizient des Gitters (aufgrund seiner Tiefe und dergleichen), die Bragg- Wellenlänge usw. so ausgestaltet, dass sie für die TE-Mode optimal sind. Daher oszilliert der Laser im Allgemeinen in der TE-Mode.
In den Fig. 2A und 2B wird ein Herstellungsverfahren einer Vorrichtung der ersten Ausführungsform beschrieben. Ein Beugungsgitter 21 des Abtastgitters ist auf einem InP-Substrat vom n-Typ 30 ausgebildet. Auf dem Gitter 21 sind nacheinander in dieser Reihenfolge eine InGaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 31, eine undotierte (φ)-InGaAsP-aktive Schicht 32, eine InGaAsP vom p-Typ-Pufferschicht 13, eine InP-Plattierungsschicht vom n-Typ 14 und eine InGaAsP-Kontaktschicht vom p-Typ 17 als Schicht aufgetragen. Dann wird eine Ätzung bis herunter zum Substrat 30 mit einem Mesaband mit einer Weite von 2 um, die verbleibt, durchgeführt und seine Umgebungen werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ 15 und einer InP-Schicht vom n-Typ 16 eingebettet. Auf dem in dieser Weise gebildeten Wafer werden eine Isolationsschicht 18 aus SiO&sub2; und Elektroden vom p-Typ 19a und 19b ausgebildet und eine gemeinsame Elektrode vom n- Typ 20 wird auf die Bodenoberfläche des Wafers abgeschieden.
Erste und zweite Bereiche werden elektrisch voneinander getrennt in der Weise, dass Strom, der in diese Bereiche eingegeben wird, unabhängig gesteuert wird. Die Hohlraumlänge in Längsrichtung wird auf 600 um gesetzt. Es werden Antireflexionsbeschichtungen (AR) (nicht gezeigt) auf die Endfacetten der Vorrichtungen dieser Ausführungsform abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen. Die Gitterganghöhe Λ des Gitters 21 des Abtastgitters, das auf dem InP-Substrat 30 ausgebildet ist, wird auf 0,235 um (siehe Fig. 4A) gesetzt. Im ersten Bereich ist die Länge Z&sub1; des Gitterbereichs 5 um und die Abtastganghöhe Z&sub0; ist 50 um. Im zweiten Bereich ist die Länge Z&sub1; des Gitterbereichs 5 um und die Abtastganghöhe Z&sub0; ist 45 um.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. Fig. 3 zeigt die Reflexionseigenschaften des Reflektors oder des Gitters 21 dieser Ausführungsform. In der DBF-LD-Ausführungsform unterscheiden sich die effektiven Brechungsindices für die TE- Polarisationsmode und die TM-Polarisationsmode voneinander, so dass die Hochreflexionspeakwellenlängen für diese Polarisationsmoden ebenfalls voneinander verschieden sind. In dieser Ausführungsform werden die effektiven Indices so ausgestaltet, dass der Wellenlängenunterschied zwischen den Zentrumwellenlängen λTE0 und λTM0 der Reflexionsspektren für die TE-Mode und die TM-Mode gleich zu etwa der Hälfte (1/2) der Wellenlängendifferenz Δλ zwischen benachbarten Hochreflexionspeakwellenlängen für die jeweilige Polarisationsmode ist.
Das heißt also, aus der Beziehung (1) und λTE0 und λTM0 = Δ 1/2, ergibt sich
nTE - nTM = λ /(8ugZ&sub0;Λ) ~ 7.7 · 10&supmin;³
worin nTE und nTM die effektiven Brechungsindices für die TE- Mode und die TM-Mode sind und ug der Modengruppenbrechungsindex für die TE-Mode an der Zentrumswellenlänge des Reflexionsspektrums für die TE-Mode ist. In dieser Ausführungsform ist die Schichtstruktur so ausgestaltet, dass der Unterschied zwischen den effektiven Indices für die TE-Mode und die TM-Mode etwa 7,7 · 10&supmin;³ wird. Dadurch wird jeder Hochreflexionspeak für die TM-Mode nahe an das Zentrum zwischen die benachbarten Hochreflexionspeak für die TE-Mode gesetzt, wie in Fig. 3 gezeigt ist.
In dieser Ausführungsform werden die Wellenlängenabstände zwischen den Hochreflexionspeaks in den ersten und zweiten Bereichen kaum unterschiedlich voneinander, wie oben beschrieben ist, eingestellt, so dass verschiedene Längsmoden nacheinander gewählt werden können, indem der in die Vorrichtung eingegebene Strom etwas verändert wird. Darüber hinaus wird die Längsmode für die TM-Mode zwischen den benachbarten Längsmoden für die TE-Mode angeordnet, so dass die Oszillationen in der TE- Mode und der TM-Mode abwechselnd auftreten. Daher kann das Verhältnis zwischen Strom und Oszillationswellenlänge und Mode, wie in Fig. 5 gezeigt ist, durch Steuern des Stroms, der in jede Elektrode 19a und 19b eingegeben wird, erreicht werden. In dieser Ausführungsform wird jeder Hochreflexionspeak für die TM-Mode nahe dem Zentrum zwischen den benachbarten Hochreflexionspeak für die TE-Mode, wie oben diskutiert, gesetzt, so dass Instabilität und Geräuschbildung aufgrund Kornpetition zwischen zwei benachbarten Längsmoden für die TE-Mode in großem Ausmaß reduziert werden können.
Fig. 5 zeigt ebenfalls ein Modulationsverfahren für den Antrieb des Lasers dieser Ausführungsform. Ein Vorspannungsstrom I&sub0; wird in eine der ersten und zweiten Bereiche des Halbleiters eingegeben und ein Modulationsstrom ΔI = I&sub1; - I&sub0; wird auf den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht aus der Vorrichtung moduliert oder zwischen der TE-Polarisationsmode und der TM-Polarisationsmode geschaltet. Das Ausgangslicht wird in einen Polarisator eingegeben, und nur Licht in einer der TE-Mode und der TM-Mode wird dadurch übertragen. Demzufolge kann die Lichtleistung als Null-Eins-Signal herausgenommen werden.
Fig. 6A zeigt die Struktur eines optischen Kommunikationssystems, das einen Halbleiterlaser dieser Ausführungsform und sein Modulationsverfahren verwendet. Nach dem Verfahren von Fig. 5 wird der Modulationsstrom in einen Halbleiterlaser eingegeben, der die in Fig. 5 gezeigten Eigenschaften aufweist, und das Ausgangslicht 7 (siehe Fig. 6B) wird zwischen die TE- Mode und die TM-Mode geschaltet. Das Ausgangslicht 7 wird durch die Linse 3 durch einen Polarisator 2 gegeben, und nur Licht in der TE-Mode oder der TM-Mode wird dadurch übertragen. Demzufolge kann ein Signal 6 mit einer Leistung 1 oder 0 (Fig. 6C) hergestellt werden. Das durch den Polarisator 2 übertragene Licht wird mit einer optischen Faser 4 und der Verwendung einer Linse 3 gekoppelt. Das Licht 6 wird durch die optische Faser 4 übertragen, und das Signal des Lichts 6 wird mit einem Photodetektor nachgewiesen.
In dieser Ausführungsform kann mit einem winzigen Modulationsstrom die Signalmodulation mit einem großen Extensionsverhältnis hergestellt werden. Deswegen ist die Fluktuation der Trägerdichte im Laser klein, so dass die zeitproportionale Frequenzmodulation (Zirpen) vermindert ist und die Leitungsbreite des Oszillationsspektrums verkleinert ist. Daher kann mit günstigen Eigenschaften eine Hochgeschwindigkeitsmodulation erreicht werden. Da des weitern, im Vergleich mit einem herkömmlichen DFB-Laser, die Reflexionseigenschaften eher unwahrscheinlich durch die Phase an der Endfacette und dergleichen beeinflusst wird, kann ein Schalten zwischen der TE-Mode und der TM-Mode stabil durchgeführt werden.

Zweite Ausführungsform

Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf Fig. 7 beschrieben. Eine Vorrichtung dieser Ausführungsform hat drei Bereiche. Der Zentrumsbereich ist ein Phasensteuerbereich 124 und die Bereiche an beiden gegenüberliegenden Enden sind die ersten und zweiten aktiven Bereiche 125a und 125b. Der Phasensteuerbereich 124 hat keine aktive Schicht. Demzufolge können die Phase und die Verstärkung unabhängig gesteuert werden.
Es wird nun ein Herstellungsverfahren für Geräte dieser Ausführungsform beschrieben. Es wird auf einem InP-Substrat vom n-Typ 130 ein Beugungsgitter 121 des Abtastgitters ausgebildet. Auf dem Gitter 121 werden in dieser Reihenfolge nacheinander eine InGaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 131, eine φ- InGaAsP-aktive Schicht 132, eine InGaAsP-Pufferschicht vom p- Typ 113, eine InP-Plattierungsschicht vom p-Typ 114 und eine InGaAsP-Kontaktschicht vom p-Typ 117 als Schichten aufgetragen. Dann wird eine Ätzung bis herunter zur aktiven Schicht 132 nur im Phasensteuerbereich 124 durchgeführt, und es wird eine andere InP-Schicht vom p-Typ darauf aufgetragen. Danach wird eine Ätzung bis herunter zum Substrat 130 mit einem Mesaband mit einer Breite von 2 um, das verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ und einer InP-Schicht vom n-Typ (siehe in diesem Zusammenhang Fig. 2A) eingebettet. Die jeweiligen ersten und zweiten aktiven Bereiche 125a und 125b und der Phasensteuerbereich 124 sind voneinander elektrisch in der Weise getrennt, dass der Strom, der in diese Bereiche eingegeben wird, unabhängig gesteuert werden kann. Des weiteren werden die Elektroden vom p-Typ 119a, 119b und 119c ausgebildet, und eine gemeinsame Elektrode vom n-Typ 120 wird auf der Bodenoberfläche der Vorrichtung ausgebildet. Jeder der ersten und zweiten aktiven Bereiche 125a und 125 hat eine Länge von 30 um, und der Phasensteuerbereich 124 hat eine Länge von 200 um. Es werden Antireflexionsbeschichtungen (AR) (nicht gezeigt) an den Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf auszubilden. Die Gitterganghöhe Λ des Gitters 121 des Abtastgitters (siehe Fig. 4A) das auf dem InP-Substrat 130 ausgebildet wird, wird auf 0,235 um, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform) gesetzt. Des weiteren beträgt in den ersten und zweiten Bereichen 125a und 125b die Länge Z&sub1; des Gitterbereichs 5 um und die Abtastganghöhe Z&sub0; ist 50 um. Im Phasensteuerbereich 124 ist die Länge Z&sub1; des Gitterbereichs 5 um und die Abtastganghöhe Z&sub0; beträgt 45 um.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. In dieer DBF-LD- Ausführungsform unterscheiden sich die effektiven Brechungsindices für die TE-Mode und die TM-Mode voneinander. Demzufolge unterscheiden sich ebenfalls untereinander die Hochreflexionspeakwellenlängen für diese Polarisationsmoden. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform ist die Schichtstruktur oder der effektive Index so ausgestaltet, dass der Hochreflexionspeak für die TM-Mode nahe am Zentrum zwischen den benachbarten Hochreflexionspeaks für die TE-Mode gesetzt ist. Ebenfalls werden in dieser Ausführungsform die Wellenlängenabstände zwischen den Hochreflexionspeaks in den ersten und zweiten aktiven Regionen 125a und 125b etwas unterschiedlich von derjenigen im Phasensteuerbereich, wie oben beschrieben wurde, eingestellt, so dass verschiedene Längsmoden nacheinander durch geringfügige Änderung des Injektionsstroms gewählt werden können. Darüber hinaus fällt die Längsmode für die TM-Mode zwischen die benachbarten Längsmoden für die TE-Mode, so dass die Oszillation in der TE-Mode und der TM-Mode abwechselnd auftritt. Daher kann das Verhältnis zwischen Strom und Oszillationswellenlänge und Mode, wie in Fig. 5 gezeigt ist, erhalten werden, indem die Ströme, die in die Elektroden 119a, 119b und 119c eingegeben werden, gesteuert werden. Außerdem ist in dieser Ausführungsform der Phasensteuerbereich 124 im Mittelbereich der Vorrichtung ausgebildet, so dass der effektive Brechungsindex mit dem darin eingegeben Strom in geeigneter Weise geändert werden kann. Demzufolge können die Phase und die Verstärkung unabhängig gesteuert werden. Daher können ungünstige Einflüsse aufgrund der Phase an den Endfacetten des Gitters 121 und der Reflexionsgrad an den Endfacetten weiter herabgesetzt werden und deswegen kann eine effektivere und stabilere Oszillation als in der ersten Ausführungsform erreicht werden.
Ein Modulationsverfahren zum Antreiben des Lasers dieser Ausführungsform ist wie folgt. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform werden Vorspannungsströme I&sub0; in die ersten und zweiten aktiven Regionen 125a und 125b des Halbleiterlasers eingegeben, und es wird ein Modulationsstrom ΔI = I&sub1; - I&sub0; über den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht aus der Vorrichtung zwischen der TE-Mode und der TM-Mode moduliert oder geschaltet. Das Ausgangslicht wird in der gleichen Weise wie bei den Fig. 6A-6C verarbeitet. Es kann ein optisches Kommunikationssystem, das der ersten Ausführungsform ähnlich ist, unter Anwendung dieses Modulationsverfahrens konstruiert werden.
Es kann ebenfalls in dieser Ausführungsform die Signalmodulation mit einem großen Extinktionsverhältnis durch eine minimale Modulation des Stroms erreicht werden. Daher ist die Fluktuation der Trägerdichte in dem Laser klein, so dass das Zirpen reduziert wird und die Linienbreite des Oszillationsspektrums verkleinert wird. Demzufolge kann mit günstigen Eigenschaften eine Hochgeschwindigkeitsmodulation erreicht werden. Da des weiteren, im Vergleich zur ersten Ausführungsform, die Verstärkung und Phase unabhängig durch Strominjektion in den Phasensteuerbereich 124 gesteuert werden kann, kann die Schaltung zwischen der TE-Mode und der TM-Mode stabiler durchgeführt werden.

Dritte Ausführungsform

Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die Fig. 8A und 8B beschrieben. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform, hat, ähnlich wie die zweite Vorrichtung, drei Bereiche. Ein Mittelbereich ist der Phasensteuerbereich 224, und die Bereiche an den beiden gegenüberliegenden Enden sind die ersten und zweiten aktiven Regionen 225a und 225b. Der Phasensteuerbereich 224 hat keine aktive Schicht. Demzufolge können die Phase und die Verstärkung unabhängig gesteuert werden. In diese Ausführungsform ist eine verzerrte Quantenlochstruktur in die aktive Schicht 232 eingeführt, so dass ein hohes Leistungsvermögen des Geräts erreicht werden kann.
Ein Herstellungsverfahren der Vorrichtung wird nun anhand der Fig. 8A und 8B beschrieben. Es wird ein Beugungsgitter 221 des Abtastgitters auf einem InP-Substrat vom n-Typ 230 ausgebildet. Auf dem Gitter 221 werden nacheinander in dieser Reihenfolge eine InGaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 231, eine verzerrte Quantenlochschicht als aktive Schicht 232, eine InGaAsP- Pufferschicht vom n-Typ, eine InP-Plattierungsschicht vom p- Typ 214 und ein InGaAsP-Kontaktschicht vom p-Typ 217 aufgetragen. Die aktive Schicht 232 besteht aus zehn Paaren von Lochschichten 222 und Sperrschichten 223, wie in Fig. 8B gezeigt ist. Die Lochschicht 222 ist ein inhärentes In0,53Ga0,47As mit einer Dicke von 5 nm und die Sperrschicht 223 ist ein inhärentes In0,28Ga0,72As mit einer Dicke von 5 nm.
Dann wird eine Ätzung bis herunter zur aktiven Schicht 232 nur im Phasensteuerbereich 224 durchgeführt, und darauf wird eine InP-Schicht vom p-Typ 214 als Schicht aufgetragen. Danach wird eine andere Ätzung bis herunter zum Substrat 230 mit einem Mesaband einer Breite von 2 um, das verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ und einer InP-Schicht vom n-Typ eingebettet. Die jeweiligen ersten und zweiten aktiven Bereiche 225a und 225b und der Phasensteuerbereich 224 werden elektrisch voneinander in der Weise getrennt, dass der Strom, der in diese Bereiche eingegeben wird, unabhängig gesteuert wird. Des weiteren werden Elektroden vom p-Typ 219a, 219b und 219c ausgebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode vom n-Typ 220 auf die Bodenoberfläche der Vorrichtung ausgebildet. Jeder der ersten und zweiten aktiven Bereiche 225a und 225b hat eine Länge von 30 um und der Phasensteuerbereich 224 hat eine Länge von 200 um. Es werden Antireflexionsbeschichtungen (AR) (nicht gezeigt) auf die Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen. Die Gitterganghöhe Λ des Abtastgitters 221, das auf dem InP-Substrat 230 gebildet ist, wird auf 0,235 um, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, gesetzt. Des weiteren ist in den ersten und zweiten Bereichen 225a und 225b die Länge 21 des Gitterbereichs 5 um und die Abtastganghöhe Z&sub0; beträgt 50 um. Im Phasensteuerbereich 224 ist die Länge Z&sub1; des Gitterbereichs 5 um und die Abtastganghöhe Z&sub0; beträgt 45 um.
Das Gerät arbeitet auf folgende Weise. In dieser Ausführungsform umfasst die aktive Schicht 232 eine multiple Quantenlochstruktur, und es ist eine Zugverzerrung in die Sperrschicht 223 eingeführt. Deswegen wird die Verstärkung für die TM- Polarisationsmode so eingestellt, dass sie nahe an der Verstärkung für die TE-Polarisationsmode ist, so dass die Leistung als TE/TM-Schaltlaser in großem Ausmaß verbessert ist. Des weiteren kann, im Vergleich mit der aktiven Massenschicht, ein großer Verstärkungskoeffizient durch eine geringe Stromdichte erhalten werden.
Ähnlich wie in der ersten Ausführungsform ist die Schichtstruktur oder der effektive Brechungsindex so ausgestaltet, dass jeder Hochreflexionspeak für die TM-Mode nahe der Mitte zwischen den benachbarten Hochreflexionspeaks für die TM-Mode gesetzt ist. Auch in dieser Ausführungsform ist der Wellenlängenabstand zwischen den Hochreflexionspeaks in den ersten und zweiten aktiven Bereichen 225a und 225b so eingestellt, dass er sich kaum von dem im Phasensteuerbereich 224, ähnlich wie in der ersten Ausführungsform, unterscheidet. Demzufolge können verschiedene Längsmoden nacheinander durch geringfügige Änderung des Injektionsstroms gewählt werden. Darüber hinaus liegt die Längsmode der TM-Mode zwischen den benachbarten Längsmoden der TE-Mode, so dass die Oszillationen in der TE- Mode und der TM-Mode abwechselnd auftreten. Daher kann das Verhältnis zwischen Strom und Oszillationswellenlänge und Mode, wie in Fig. 5 gezeigt ist, durch Steuern des durch die Elektronen 219a, 219b und 219c gegebenen Stroms erhalten werden. Des weiteren ist in dieser Ausführungsform der Phasensteuerbereich 224 im Mittelbereich der Vorrichtung ausgebildet, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, so dass die Phase und die Verstärkung unabhängig gesteuert werden können. Im Ergebnis kann eine stabile Oszillation erreicht werden.
Ein Modulationsverfahren für den Antrieb des Lasers dieser Ausführungsform sieht wie folgt aus: Ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform werden Vorspannungsströme I&sub0; in die ersten und zweiten aktiven Bereiche 225a und 225 des Halbleiterlasers eingegeben und es wird ein Modulationsstrom ΔI = I&sub1; - I&sub0;, auf den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht von der Vorrichtung dieser Ausführungsform zwischen der TE- Polimerisationsmode und der TM-Polarisationsmode-moduliert oder geschaltet. Das Ausgangslicht wird in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform verarbeitet. Ein optisches Kommunikationssystem, das ähnlich der ersten Ausführungsform ist, kann mit diesem Modulationsverfahren konstruiert werden.
Ebenfalls in dieser Ausführungsform kann eine Signalmodulations mit einem großen Extinktionsverhältis durch eine minimale Modulation des Stroms erhalten werden. Deswegen ist die Fluktuation der Trägerdichte im Laser klein, so das das Zirpen vermindert ist und die Linienbreite des Oszillationsspektrums verringert ist. Deswegen kann mit günstigen Eigenschaften eine Hochgeschwindigkeitsmodulation erreicht werden. Da des weiteren, im Vergleich zur ersten Ausführungsform, die Phase durch Eingabe von Strom in den Phasensteuerbereich 224 eingestellt werden kann, kann das Schalten zwischen der TE-Mode und der TM-Mode stabiler durchgeführt werden. Darüber hinaus ist die Leistung als TE/TM-Schaltlaser stark verbessert, indem Verstärkungen für die TE-Mode und die TM-Mode im wesentlichen gleich zueinander hergestellt werden.

Vierte Ausführungsform

Es wird nun mit Bezug auf Fig. 9 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Der in dieser Ausführungsform verwendete wellenlängenabstimmbare Laser ist ein Laser, der die gleichen Eigenschaften wie der Laser in der ersten Ausführungsform besitzt. Die Oszillationswellenlänge des Lasers in der ersten Ausführungsform kann durch Ändern des Stromes, der in die ersten und zweiten Bereiche eingegeben wird, geändert werden.
Ein Modulationsverfahren für die Schaltung des Lasers der ersten Ausführungsform, der in der vierten Ausführungsform verwendet wird, ist in Fig. 9 gezeigt. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird ein Vorspannungsstrom I&sub0; in einen von den ersten und zweiten Bereichen des Halbleiterlasers eingegeben und es wird ein Modulationsstrom ΔI = I&sub1; - I&sub0; als Signal 1 auf den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht zwischen der Wellenlänge λ&sub1; (TE-Mode) und der Wellenlänge λ&sub0; (TM-Mode) moduliert oder geschaltet. In ähnlicher Weise wird ein Vorspannungsstrom I&sub0; in einen der beiden Bereiche des Halbleiterlasers eingegeben und es wird ein Modulationsstrom ΔI = I&sub2; - I&sub0; als Signal 2 auf dem Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht zwischen der Wellenlänge λ&sub2; (TE- Mode) und λ&sub0; (TM-Mode) moduliert oder geschaltet. Demzufolge können die Polarisationsmode und die Wellenlänge des Ausgangslichts durch Verändern des Modulationsstroms geändert werden. Das Ausgangslicht wird in einen Polarisator 2 eingegeben, wie in Fig. 10A gezeigt ist und nur Licht in der TE-Mode (TM- Modenlicht bei einer Wellenlänge von λ&sub0; ist geschnitten) wird dadurch übertragen. Deshalb kann für Licht bei den Wellenlängen λ&sub1; und λ&sub2; eine Lichtleistung als Null-Eins-Signal herausgenommen werden.
Fig. 10A zeigt die Struktur eines optischen Wellenlängeneinteilungsmultiplexkommunikationssystems. Mindestens ein Halbleiterlaser 1 wird durch einen Modulationsstrom In - I&sub0; (n = 1, 2, ...) nach dem obigen Verfahren (siehe Fig. 9) moduliert. Das Ausgangslicht bekommt das Signal 7' (Signal n, n = 1, 2, .), das zwischen einer Wellenlänge λ&sub0; (TM-Polariationsmode) und λn (TE-Polarisationsmode), wie in Fig. 10B gezeigt ist, moduliert wird. Das Licht 7' wird in einen Polarisator 2 durch eine Linse 3 eingegeben, und nur λn (TE-Polarisationsmode) wird dadurch übertragen. Das durch den Polarisator 2 übertragene Licht wird unter Verwendung einer Linse an eine optische Faser 4 gekoppelt. Nach der Übertragung durch die optische Faser 4 wird das Licht in n Bereiche durch eine Verzweigungsvorrichtung 10 geteilt. Nur der Bestandteil bei der Wellenlänge λn des geteilten Bereichs wird durch einen Empfängerfilter 11 (Fn) mit Eigenschaften, die in Fig. 4D gezeigt sind, übertragen, und es wird ein Signal 6' mit einer Leistung 1 oder 0, wie in Fig. 10C gezeigt ist, erzeugt.
Der Empfängerfilter 11 trennt die Wellenlängen, die nur etwa 1 weg voneinander sind, so dass ein Wellenlängenfilter mit einer kleinen Übertragungsbandbreite benötigt wird. Beispielsweise kann ein DBF-Filter, ein Fabry-Perot-Filter, ein Max- Zehnder-Filter oder dergleichen verwendet werden. Das durch den Empfängerfilter 11 übertragene Licht wird von einem Photodetektor 5 empfangen, der jedes Signal nachweist.
Des weiteren kann der Wellenlängenfilter durch einen abstimmbaren Filter, der eine Abstimmfunktion aufweist, ersetzt werden, so dass der Kanal frei auf der Seite des Empfängers gewählt werden kann.
Ebenfalls in dieser Ausführungsform kann die Signalmodulation mit einem großen Extinktionsverhältnis durch minimale Modulation des Stroms erreicht werden. Deswegen ist die Fluktuation der Trägerdichte im Laser gering, so dass das Zirpen reduziert ist und die Linienbreite des Oszillationsspektrums ist verkleinert ist. Deswegen kann eine Hochgeschwindigkeitsmodulation mit günstigen Eigenschaften durchgeführt werden. Des weiteren ist die Spektralbreite gering, so dass die Anzahl der Multiplexwellenlängen groß sein kann, wenn verschiedene Wellenlängen auf verschiedene Kanäle verteilt werden. Darüber hinaus können Signale mit einem guten Extinktionsverhältnis erhalten werden.
Bei der TE/TM-Modulation mit einem herkömmlichen DFB-Laser ist der Betrieb aufgrund der Phase an den Endfacetten, des Reflexionsgrades an den Endfacetten, der Verstärkung usw. kompliziert, und daher ist die Anzahl der Wellenlängenmultiplizität eingeschränkt. Allerdings kann in dieser Ausführungsform der wellenlängenabstimmbare Bereich etwa 10 nm betragen, und die Oszillation ist stabilisiert, so dass die Zahl der Wellenlängenmultiplizität groß sein kann. Es ist im Ergebnis möglich, leicht Kommunikationen herzustellen, die ein hohes Extinktionsverhältnis, eine hohe Geschwindigkeit und eine große Wellenlängenmultiplizität aufweisen. Da des weiteren, im Vergleich zu dem Fall, wo die Modulation nur in der TE-Mode durchgeführt wird, die Längsmode der TM-Mode in einer Zone zwischen benachbarten Längsmoden, bei denen die Oszillation nur höchst schwierig auftritt, angelegt ist, kann die Modulation stabil bei geringer Geräuschkulisse durchgeführt werden.

Fünfte Ausführungsform

Fig. 11 zeigt eine Vorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Als erstes wird ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung der fünften Ausführungsform beschrieben. Ein Beugungsgitter 321 mit einer Ganghöhe von 245 nm wird auf einem InP-Substrat vom n-Typ 330 teilweise im aktiven Bereich 325 ausgebildet. Auf den Wafer, auf dem das Gitter 321 teilweise ausgebildet ist, wird nacheinander in dieser Reihenfolge eine InGaAsP- Leiterschicht vom n-Typ 331, eine nicht-dotierte (φ)-InGaAsP- aktive Schicht 332, eine InGaAsP-Pufferschicht vom p-Typ 313, eine InP-Plattierungsschicht vom p-Typ 314 und eine InGaAsP- Kontaktschicht vom p-Typ 317 aufgetragen. Dann wird eine Ätzung bis herunter zur aktiven Schicht 332 nur im Phasensteuerbereich 324 durchgeführt, und darauf werden eine InGaAsP- Schicht vom p-Typ, eine InP-Schicht vom p-Typ 314 und eine In- GaAsP-Kontaktschicht 317 abgeschieden. Danach wird eine andere Ätzung bis herunter zum Substrat 330 mit einem Mesastreifen mit einer Breite von 2 um, das verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ und einer InP-Schicht vom n-Typ (nicht gezeigt) eingebettet. Der aktive Bereich 325 und der Phasensteuerbereich 324 werden voneinander elektrisch in der Weise getrennt, dass diese Bereiche unabhängig elektrisch gesteuert werden können.
Auf den in dieser Weise gebildeten Wafer werden Elektroden vom p-Typ 319a und 319b gebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode vom n-Typ 320 auf der Bodenoberfläche des Wafers abgeschieden. Jeder aktive Bereich 325 und der Phasensteuerbereich 324 haben eine Länge von 300 um. Es werden Antireflexionsschichen (AR) (nicht gezeigt) an den Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um so einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. Fig. 12 zeigt die Beziehung zwischen Δ β L (β ist die Ausbreitungskonstante) und gthL (L ist die Länge des Phasensteuerbereichs und gth ist die Schwellenverstärkung) einer DFB-LD-Ausführungsform, worin
Δ β = βTE - βBTE für die TE-Mode,
Δ β = βTM - βBTM für die TM-Mode und
und die Suffixe, TE, TM und B bedeuten die TE-Mode, TM-Mode und Bragg-Wellenlänge. Die jeweiligen TE-Moden und die TM- Moden werden in einen Graphen integriert. Daher sind die Ursprungswellenlängen unterschiedlich zwischen der TE-Mode und der TM-Mode, allerdings wird dieser allgemeine Graph nur für das einfachere Verständnis verwendet. Da sich der Änderungs- oder Verschiebungsgrad der Phase im Phasensteuerbereich 324 ändert, variieren Δ β und der Verstärkungskoeffizient gthL für die Oszillationslängsmode. Der Punkt der Längsmode (±1, ±2, ±3 ...) bewegt sich entlang der Kurve von Fig. 12 mit der Änderung des Verschiebungsbetrages der Phase. Der Änderungsgrad φ der Phase, die nahe der Bragg-Wellenlänge im Phasensteuerbereich 324 erzeugt ist, wird dargestellt durch:
φ = 2 β L = 2 π (n&sub2;/n&sub1;) L/Λ (2)
worin β die Ausbreitungskonstante bei der Bragg-Wellenlänge (2n&sub1;Λ) bedeutet, L die Länge des Phasensteuerbereichs ist, n&sub1; der effektive Brechungsindex des aktiven Bereichs ist, n&sub2; der effektive Brechungsindex des Phasensteuerbereichs ist und Λ die Ganghöhe des Beugungsgitters ist. In dieser Ausführungsform wird der Unterschied (φTE - φTM) zwischen den Änderungsbeträgen der Phase nahe an den jeweiligen Bragg-Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode auf π gesetzt, so dass die Oszillationsmode in der TM-Polarisationsmode etwa in die Mitte zwischen benachbarten Oszillationsmoden in der TE- Polarisationsmode, wie in Fig. 12 gezeigt ist, platziert ist.
Es wird nun im Einzelnen beschrieben, wie der Unterschied (φTE - φTM) zwischen den Änderungsbeträgen der Phase nahe der jeweiligen Bragg-Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode im Phasensteuerbereich 324 auf π eingestellt wird.
Nämlich, (φTE - φTM) = π (3)
Aus den Beziehungen (2) und (3) ergibt sich:
n2TE/n1TE - n2TM/n1TM = Λ/2L (4)
In dieser Ausführungsform wird der effektive Index für die TM- Polarisationsmode im aktiven Bereich 325 gleich dem effektiven Index für die TM-Polarisationsmode im Phasensteuerbereich 324 (das heißt, n2TM/n1TM = 1) gesetzt.
Deswegen kann die Beziehung (3) erfüllt werden, indem die Beziehung n2TM /n1TM = 1,39 · 10&supmin;³ für die TE-Polarisationsmode hergestellt wird. In diesem Fall ist die Oszillationslängsmode in der TM-Mode etwa in der Mitte zwischen den Oszillationslängsmoden in der TE-Mode, wie in Fig. 12 gezeigt ist, lokalisiert.
Als erstes wird nur die TE-Mode betrachtet. Mit dem Anstieg des Stroms, der in den Phasensteuerbereich 324 eingegeben wird, bewegt sich die Längsmode in Richtung des Pfeils in Fig. 12. Zunächst bekommt die -1TE-Mode eine minimale Schwellenverstärkung, und es tritt eine Oszillation in dieser Mode auf. Wenn der Injektionsstrom weiter ansteigt, dann steigt die Schwellenverstärkung für die -1TE-Mode der TE-Mode und die Schwellenverstärkung für die 2TE-Mode der TE-Mode fällt ab und erreicht eine minimale Schwellenverstärkung, was zu einer Oszillation in dieser Längsmode führt. Nahe der Stelle, wo sich die Schwellenverstärkungen für zwei Längsmoden nähern, erhöht sich die minimale Schwellenverstärkung.
Als nächstes werden die TE-Mode und die TM-Mode betrachtet. Mit der Erhöhung des Stroms, der in den Phasensteuerbereich 324 eingegeben wird, bekommt die -1TE-Mode eine minimale Schwellenverstärkung, und es kommt in dieser Mode zur Oszillation. Wenn der Injektionsstrom weiter steigt, erhöht sich die Schwellenverstärkung für die -1TE-Mode der TE-Mode, und die Schwellenverstärkungen für die -2TE-Mode der TE-Mode und -2TM- Mode der TM-Mode fallen ab. Die -2TM-Mode der TM-Mode erreicht zunächst eine maximale Schwellenverstärkung, und dann bekommt die -2TE-Mode der TE-Mode eine maximale Schwellenverstärkung.
Da in dieser Ausführungsform die Oszillationsmode in der TM- Mode ungefähr in der Mitte zwischen den Oszillationsmoden in der TE-Mode lokalisiert ist, wird die Schwellenverstärkung für die TM-Mode minimal nahe an der Stelle, wo die minimale Schwellenverstärkung für die TE-Polarisationsmode ansteigt.
Fig. 13 zeigt die Beziehung zwischen dem Strom Iphase, der in den Phasensteuerbereich 324 eingegeben ist und der Schwellenverstärkung gthL. Mit Erhöhung von Ipnase erscheinen die Oszillationszone in der TE-Mode und die Oszillationszone in der TM- Mode abwechselnd. Da die Schwellenverstärkung für eine Polarisationsmode schwächer wird in der Nähe der Stelle, wo eine andere Polarisationsmode versetzt ist und ihre minimale Schwellenverstärkung größer wird, werden die Geräusche geringer und die Oszillation wird stabilisiert. Des weiteren ist die Leistung für die Oszillation in der TE-Mode und der TM-Mode verbessert.
Fig. 13 zeigt ebenfalls ein Modulationsverfahren zum Antreiben des Lasers dieser Ausführungsform. Ein Vorspannungsstrom I&sub1; wird in den Phasensteuerbereich 324 des Halbleiterlasers eingegeben und ein Modulationsstrom ΔI = I&sub1;' - I&sub1; wird auf den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht von der Vorrichtung zwischen der TE-Polarisationsmode und der TM- Polarisationsmode moduliert oder geschaltet. Das Ausgangslicht wird in der gleichen Weise wie in der ersten Ausführungsform verarbeitet. Diese Ausführungsform kann ebenfalls in der Struktur für ein optisches Kommunikationssystem von Fig. 10A- 10D, ähnlich wie die erste Ausführungsform, verwendet werden.

Sechste Ausführungsform

Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf Fig. 14 beschrieben. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform besitzt drei Bereiche. Der Mittelbereich ist der Phasensteuerbereich 424, und die Bereiche an beiden gegenüberliegenden Enden sind die ersten und zweiten aktiven Bereiche 425a und 425b. Der Phasensteuerbereich 424 hat keine aktive Schicht 432 und kein Gitter 421.
Es wird nun das Phänomen beschrieben, dass durch die Gegenwart einer Phasenschaltung im Phasenschaltungssteuerbereich 424 beobachtet wird. Bei der Betrachtung des Mittelbereichs der Höhlung, sind die Phasen der Lichtwellen an der Bragg-Wellenlänge, die sich in die Richtungen rechts und links ausbreiten, nicht miteinander in Phase bei einem gleichmäßigen Beugungsgitter. Statt dessen stimmen die Lichtwellenphasen, die sich in den Richtungen rechts und links ausbreiten, miteinander bei zwei Wellenlängen auf beiden Seiten der Bragg-Wellenlänge überein, und es kommt wahrscheinlich zu einer Oszillation bei diesen beiden Wellenlängen. Die Reflexion bei diesen beiden Wellenlängen ist schwach im Vergleich zur Reflexion an der Bragg-Wellenlänge, so dass die Oszillationsschwellenverstärkungen bei diesen beiden Wellenlängen ansteigen. Wenn die Phasenschaltung eingestellt ist, kann die Oszillationswellenlänge näher an die Bragg-Wellenlänge kommen, und die Schwellenverstärkung kann abgeschwächt werden. Der Unterschied zwischen den Kurven, was in den Fig. 12 und 15 gezeigt ist, erläutert diese Tatsache.
Es wird nun ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung beschrieben. Das Beugungsgitter 421 wird auf einem InP-Substrat vom n-Typ 430 in den aktiven Bereichen 425a und 425b ausgebildet. Auf dem Wafer, auf dem das Gitter 421 teilweise ausgebildet ist, werden in dieser Reihenfolge nacheinander eine In- GaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 431, eine undotierte (φ)- InGaAsP-aktive Schicht 432, eine InGaAsP-Pufferschicht vom p- Typ 413, eine InP-Plattierungsschicht vom p-Typ 414 und eine InGaAsP-Kontaktschicht vom p-Typ 417 aufgetragen. Dann wird eine Ätzung bis herunter zur aktiven Schicht 432 im Phasensteuerbereich 424 durchgeführt, und es wird darauf eine InP- Schicht vom p-Typ 414 abgeschieden. Danach wird eine andere Ätzung bis herunter zum Substrat 413 mit einem Mesa-Streifen mit einer Breite von 2 um, die verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom n-Typ und einer InP-Schicht vom p-Typ (nicht gezeigt) eingebettet. Die aktiven Bereiche 425a und 425b und der Phasensteuerbereich 424 sind elektrisch voneinander in der Weise getrennt, dass diese Bereiche unabhängig elektrisch gesteuert werden können.
Es werden auf dem in dieser Weise gebildeten Wafer Elektroden vom p-Typ 419a, 419b und 419c ausgebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode vom n-Typ 420 auf die Bodenoberfläche des Wafers abgeschieden. Jeder dieser aktiven Bereiche 425a und 425b hat eine Länge von 300 um, und die Phasensteuerschicht 420 hat eine Länge von 200 um. Es werden Antireflexionsschichten (AR) (nicht gezeigt) an den Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen.
Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise. Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen Δ β L und gthL dieser DBF-LD-Ausführungsform. Mit der Änderung des Änderungsbetrages der Phase im Phasensteuerbereich 424 ändern sich Δ β L und der Verstärkungskoeffizient gthL für die Oszillationsmode. Kurz ausgedrückt, der Punkt bewegt sich entlang der Kurve von Fig. 15 mit der Änderung der Phasenverschiebung. Ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform wird der Unterschied zwischen der Phasenschaltung oder dem Änderungsgrad für die TE-Mode und die TM-Mode im Phasensteuerbereich 424 auf π eingestellt, indem die Beziehung n2TE - u1TE = 2,09 · 10&supmin;³ für die TE-Polarisationsmode erfüllt wird. Daher befindet sich die Oszillationsmode der TM-Mode etwa in der Mitte zwischen den benachbarten Oszillationsmoden der TE-Mode, wie in Fig. 15 gezeigt ist.
Als erstes wird nur die TE-Mode betrachtet. Mit der Erhöhung des Stroms, der in den Phasensteuerbereich 424 eingegeben wird, erreicht die -1TE-Mode eine Minimumschwellenverstärkung, und es tritt in dieser Mode eine Oszillation auf. Wenn der Injektionsstrom weiter steigt, erhöht sich die Schwellenverstärkung für die -1TE-Mode der TE-Mode und die Schwellenverstärkung für die -2TE-Mode fällt ab und erreicht eine Minimumschwellenverstärkung, was zur Osziallation in der -2TE-Mode führt. An der Stelle, wo die Schwellenverstärkungen für zwei Moden aneinander nähern, ist die Miniumschwellenverstärkung angestiegen.
Als nächstes werden nun die TE-Mode und die TM-Mode betrachtet. Mit dem Anstieg des Stroms, der in den Phasensteuerbereich 424 eingegeben wird, erreicht die -1TM-Mode eine Minimumschwellenverstärkung, und es tritt eine Oszillation auf. Wenn der Injektionsstrom weiter ansteigt, erhöht sich die Schwellenverstärkung für die -1TM-Mode der TM-Mode und die Schwellenverstärkungen für die -1TE-Mode der TE-Mode und -2TM- Mode der TM-Mode fallen ab. Die -1TE-Mode der TE-Mode erreicht zunächst eine Minimumschwellenspannung und dann erreicht die - 2TM-Mode der TM-Mode eine Minimumschwellenverstärkung. Da in dieser Ausführungsform die Osziallionsmode in der TM-Mode etwa in der Mitte zwischen den Oszillationsmoden in der TE-Mode lokalisiert ist, wird die Schwellenverstärkung für die IM-Mode minimal in der Nähe der Stelle, wo die Minimumschwellenverstärkung für die TE-Polarisationsmode ansteigt.
Fig. 16 zeigt die Beziehung zwischen dem Strom Iphase, der in den Phasensteuerbereich 424 eingegeben ist und die Schwellenverstärkung gthL. Mit dem Anstieg von Iphase erscheinen die Oszillationszone der TE-Mode und die Oszillationszone der IM- Mode abwechselnd. Da die Schwellenverstärkung für eine Polarisationsmode abfällt in der Nähe der Stelle, wo eine andere Polarisationsmode verschoben wurde, und ihre Miniumschwellenverstärkung anfängt größer zu werden, werden die Geräusche reduziert und die Oszillation wird stabilisiert. Des weiteren ist die Leistung für die Oszillation in der TE-Mode und der IM- Mode verbessert.
In der fünften Ausführungsform, wie aus Fig. 12 bekannt ist, existieren zwei Punkte, wo Δ β L eine Minimumschwellenverstärkung erreicht, so dass drei oder mehr als drei Moden für eine Polarisationsmode in Betracht gezogen werden sollten, was die Leistung komplizierter macht. In der sechsten Ausführungsform gibt es nur einen Punkt, wo Δ β L eine Minimumschwellenverstärkung erreicht und deswegen ist sein Betrieb vereinfacht und die Schwellenverstärkung ist weiterhin herabgesetzt.
Fig. 16 zeigt ebenfalls ein Modulationsverfahren für den Antrieb des Lasers dieser Ausführungsform. Ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform wird ein Vorspannungsstrom I&sub1; in den Phasensteuerbereich 424 des Halbleiterlasers eingegeben, und es wird ein Modulationsstrom ΔI = I&sub1;' - I&sub1; auf den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht zwischen der TE- Mode und der TM-Mode moduliert oder geschaltet. Das Ausgangslicht wird in der gleichen Weise wie in der obigen Ausführungsform verarbeitet. Es kann ein optisches Kommunikationssystem, das ähnlich der vierten Ausführungsform ist, unter Anwendung dieses Modulationssystems konstruiert werden.

Siebte Ausführungsform

Es wird nun eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 17A und 17B beschrieben. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform besitzt drei Bereiche, die ähnlich der sechsten Ausführungsform sind. Der Mittelbereich ist der Phasensteuerbereich 524, und die Bereiche an beiden gegenüberliegenden Enden sind die ersten und zweiten aktiven Bereiche 525a und 525b. Der Phasensteuerbereich 524 hat keine aktive Schicht 532. Deswegen können die Phase und die Verstärkung unabhängig gesteuert werden. In dieser Ausführungsform ist eine verzerrte Quantenlochstruktur in die aktive Schicht 532 eingeführt, so dass ein hohes Leistungsvermögen für das Gerät erreicht werden kann.
Ein Herstellungsverfahren für die Vorrichtung wird nun mit Bezug auf die Fig. 17A und 17B beschrieben. Es wird ein Beugungsgitter 521 auf einem InP-Substrat vom n-Typ 530 ausgebildet. Auf den Wafer, auf dem das Gitter 521 teilweise ausgebildet ist, werden nacheinander in dieser Reihenfolge eine In- GaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 531, eine verzerrte Quantenloch- Aktivschicht 532, eine InGaAsP-Pufferschicht vom p-Typ 513, eine InP-Plattierungsschicht vom p-Typ 514 und eine InGaAsP- Kontaktschicht vom p-Typ 517 aufgebracht. Die aktive Schicht 532 besteht aus zehn Paaren von Lochschichten 532 und Sperrschichten 523, wie in Fig. 17B gezeigt ist. Die Lochschicht 522 ist ein inhärentes In0,53Ga0,47As mit einer Dicke von 5 nm und die Sperrschicht 523 ist ein inhärentes In0,28Ga0,72AS mit einer Dicke von 5 nm.
Dann wird eine Ätzung bis herunter zur aktiven Schicht 532 nur im Phasensteuerbereich 524 durchgeführt, und darauf wird eine InP-Schicht vom p-Typ 514 aufgetragen. Dann wird eine Ätzung bis herunter zum Substrat 530 mit einem Mesastreifen mit einer Breite von 2 um, die verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ und einer InP-Schicht vom n-Typ (nicht gezeigt) eingebettet. Die jeweiligen ersten und zweiten aktiven Bereiche 525a und 525b und der Phasensteuerbereich 524 werden elektrisch voneinander in der Weise getrennt, dass der Strom, der in diese Bereiche eingegeben wird, unabhängig gesteuert werden kann. Des weiteren werden Elektroden vom p-Typ 519a, 519b und 519c gebildet, und es wird eine Gemeinschaftselektrode vom n-Typ 520 auf der Bodenoberfläche der Vorrichtung ausgebildet. Jeder der ersten und zweiten aktiven Bereiche 525a und 525b hat eine Länge von 300 um und der Phasensteuerbereich 524 hat eine Länge von 200 um. Es werden Antireflexionsschichten (AR) (nicht gezeigt) an den Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. Ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform wird der Unterschied zwischen den Phasenschaltungsgraden für die TE-Mode und die TM-Mode im Phasensteuerbereich 524 auf π gesetzt, indem die Beziehung n2TS- n1TE = 2,09 · 10&supmin;³ für die TE-Polimerisationsmode erfüllt wird. Deswegen ist die Oszillationsmode etwa in der TM-Mode in der Mitte zwischen den benachbarten Oszillationsmoden in der TE- Mode platziert. In dieser Ausführungsform umfasst die aktive Schicht 532 eine multiple Quantenlochstruktur, und eine Zugverzerrung ist in die Sperrschicht 523 eingeführt. Deswegen kann die Verstärkung für die TM-Polarisationsmode so eingestellt werden, dass sie nahe der Verstärkung für die TE- Polarisationsmode ist, so dass die Leistung als TE/TM- Schaltlaser in großem Maße verbessert ist. Des weiterer kann, im Vergleich mit einer aktiven Massenschicht, ein großer Verstärkungskoeffizient durch eine niedrige Stromdichte erreicht werden. Ein Modulationsverfahren für den Antrieb des Lasers dieser Ausführungsform ist wie folgt. Ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform wird ein Vorspannungsstrom I&sub1; in den Phasensteuerbereich 524 des Halbleiterlasers eingegeben, und es wird ein Modulationsstrom ΔI = I'&sub1; - I&sub1; auf den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht aus der Vorrichtung zwischen der TE-Mode und der TM-Mode moduliert oder geschaltet. Das Ausgangslicht wird in der gleichen Weise wie die obige Ausführungsform verarbeitet. Ein optisches Kommunikationssystem, das ähnlich zur vierten Ausführungsform ist, kann unter Anwendung dieses Modulationsverfahrens konstruiert werden.
Ebenfalls kann in dieser Ausführungsform die Signalmodifikation mit einem großen Extinktionsverhältnis mit einem geringfügigen Modulationsstrom erhalten werden. Daher ist die Fluktuation der Trägerdichte im Laser gering, so dass das Zirpen vermindert ist, und die Linienbreite des Oszillationsspektrums verkleinert ist. Daher kann mit günstigen Eigenschaften eine Hochgeschwindigkeitsmodulation erreicht werden. Da des weiteren die Phase eingestellt werden kann, indem der Strom in den Phasensteuerbereich 524 eingegeben wird, kann ein Schalten zwischen der TE-Mode und der TM-Mode stabiler durchgeführt werden. Darüber hinaus ist die Leistungsfähigkeit als TE/TM- Schaltlaser verbessert, indem die Verstärkungen für die TE- Mode und die TM-Mode etwa gleich zueinander eingestellt werden.

Achte Ausführungsform

Fig. 18 zeigt eine Vorrichtung einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Als erstes wird ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung der achten Ausführungsform beschrieben. Es wird ein Beugungsgitter 621 auf einem InP-Substrat vom n-Typ 630 ausgebildet. Auf dem Wafer, auf dem das Gitter 621 ausgebildet ist, werden nacheinander in dieser Reihenfolge eine InGaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 631, eine undotierte (φ)-InGaAsP-Aktivschicht 632, eine InGaAsP-Pufferschicht vom p-Typ 613, eine InP- Plattierungsschicht vom n-Typ 614 und eine InGaAsP-Kontaktschicht 617 aufgetragen. Dann wird eine Ätzung herunter bis zum Substrat 630 mit einem Mesaband mit einer Breite von 2 um, das verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ und einer InP-Schicht vom n-Typ (nicht gezeigt) eingebettet. Auf dem in dieser Weise gebildeten Wafer werden die Elektroden vom p-Typ (619a und 619b) ausgebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode vom n-Typ 620 auf die Bodenoberfläche des Wafers abgeschieden.
Die ersten und zweiten Bereiche sind elektrisch voneinander getrennt in der Weise, dass diese Bereiche unabhängig elektrisch gesteuert werden können. Jeder der ersten und zweiten Bereiche hat eine Länge von 300 um. Es werden Antireflexionsschichten (AR) (nicht gezeigt) auf die Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. Fig. 19 zeigt die Beziehung zwischen Δ β L und gthL dieser DFB-LD-Ausführungsform. Da der Wellenleiter der Vorrichtung verschiedene effektive Brechungsindices für die TE-Mode und die TM-Mode aufweist, tritt eine Oszillation bei verschiedenen Wellenlängen zwischen der TE-Mode und der TM-Mode auf. In dieser Ausführungsform ist der effektive Brechungsindex derart ausgestaltet, dass der Wellenlängenunterschied zwischen der Bragg- Wellenlänge (λBTE) für die TE-Mode und der Bragg-Wellenlänge (λBTM) für die TM-Mode etwa die Hälfte (1/2) des Wellenlängenunterschieds (Δ λ) zwischen benachbarten Längsmoden einer Polarisationsmode ausmacht.
Nämlich, λBTE - λBTM = λTE Δ λTE/2 (= Δ λTM/2)
Aus dieser Beziehung ergibt sich:
nTE - nTM = Δ λTE/(4 Λ) = 5 · 10&supmin;&sup4;
worin nTE der effektive Index für die TE-Mode ist und nTM der effektive Index für die TM-Mode ist. In dieser Ausführungsform ist die Schichtstruktur so ausgestaltet, dass der Unterschied zwischen den effektiven Indices für die TE-Mode und die TM- Mode etwa 5 · 10&supmin;&sup4; beträgt. Demzufolge wird die Schichtstruktur so hergestellt, dass die Längsmode der TM-Mode nahe der Mitte zwischen den benachbarten Längsmoden der TE-Mode lokalisiert wird. Der Unterschied des Phasenänderungsbetrages zwischen der TE-Mode und der TM-Mode in der Gesamtlänge der Höhlung aufgrund des Unterschieds des effektiven Brechungsindex beträgt etwa 0,1 π, und dieser Wert braucht hier nicht betrachtet zu werden.
Mit der Änderung des Stroms, der in einen der ersten und zweiten Bereiche eingegeben wird, ändert sich der effektive Index und die Oszillationsbedingung variiert. Ein einfaches Modell wird nun betrachtet. Erstens, die Oszillation tritt in der 1-Mode auf, die dem Stopp-Band am nächsten ist, und die Schwellenverstärkung g&submin;&sub1; erhöht sich graduell mit der Erhöhung des Stroms. Mit der Erhöhung des Stroms erniedrigt sich andererseits die Schwellenverstärkung g&submin;&sub2; der benachbarten Mode und die Oszillationsmode schaltet in die -2-Mode. Nahe der Stelle, wo diese beiden Moden miteinander konkurrieren, erhöht sich der Schwellenwert und die Oszillationsmode wird instabil. Im Ergebnis verstärkten sich die Geräusche. Daher oszilliert die Oszillation wahrscheinlich in der TM-Mode an der Stelle, wo die zwei Moden der TE-Mode miteinander konkurrieren und die Schwellenverstärkung ansteigt, indem die Längsmode der TM-Mode nahe der Mitte zwischen den benachbarten Längsmoden der TE- Mode positioniert wird und die Verstärkungen für die TE-Mode und die TM-Mode so eingestellt werden, dass sie fast gleich sind. Zur gleichen Zeit wird die Oszillation stabil und der Geräuschpegel vermindert sich.
Fig. 20 zeigt ein Modulationsverfahren für den Antrieb des Lasers in dieser Ausführungsform. Ein Vorspannungsstrom I&sub0; wird in einen der ersten und zweiten Bereiche Halbleiterlasers eingegeben, und es wird ein Modulationsstrom ΔI = I&sub1; - I&sub0; auf den Vorspannungsstrom gelegt. Dadurch wird das Ausgangslicht aus der Vorrichtung zwischen der TE-Mode und der TM-Mode moduliert oder geschaltet. Das Ausgangslicht wird in der gleichen Weise wie die obige Ausführungsform verarbeitet.
Diese Ausführungsform kann ebenfalls in der Struktur für das optische Kommunikationssystem der Fig. 10A-10D, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, verwendet werden.

Neunte Ausführungsform

Es wird nun mit Bezug auf Fig. 21 eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Vorrichtung dieser Ausführungsform besitzt drei Bereiche. Der Mittelbereich ist ein Phasensteuerbereich 724, und die Bereiche an beiden gegenüberliegenden Enden sind die ersten und zweiten aktiven Bereiche 725a und 725b. Der Phasensteuerbereich 724 hat keine aktive Schicht 732 und kein Gitter 721. Daher können die Phase und die Verstärkung unabhängig gesteuert werden.
Das Phänomen, das durch die Gegenwart einer Phasenschaltung im Phasenschaltungssteuerbereich 724 verursacht wird, ist in der siebten Ausführungsform beschrieben.
Ein Herstellungsverfahren für eine Vorrichtung wird nun beschrieben. Es wird ein Beugungsgitter 721 auf das InP-Substrat vom n-Typ 730 in den aktiven Bereichen 725a und 725b ausgebildet. Auf dem Wafer, auf dem das Gitter 721 teilweise ausgebildet wird, werden nacheinander in dieser Reihenfolge eine In- GaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 731, eine aktive Schicht aus undodiertem (φ)-InGaAsP-732, eine InGaAsP-Pufferschicht vom p- Typ 713, eine InP-Plattierungsschicht vom n-Typ 714 und eine InGaAsP-Kontaktschicht vom p-Typ 717 aufgetragen. Dann wird eine Ätzung bis herunter zur aktiven Schicht 732 im Phasensteuerbereich 724 durchgeführt, und darauf wird eine InP- Schicht 714 darauf abgeschieden. Danach wird eine weitere Ätzung bis herunter zum Substrat 730 mit einem Mesastreifen mit einer Breite von 2 um, das verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ und einer InP- Schicht vom n-Typ (nicht gezeigt) eingebettet. Die aktiven Bereiche 725a und 725b und der Phasensteuerbereich 724 sind elektrisch voneinander in der Weise getrennt, dass diese Bereiche unabhängig elektrisch gesteuert werden können.
Auf dem in dieser Weise gebildeten Wafer werden Elektronen vom p-Typ 719a, 719b und 719c ausgebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode vom n-Typ 720 auf der Bodenoberfläche des Wafers abgeschieden. Jeder der aktiven Bereiche 725a und 725b besitzt eine Länge von 300 um, und der Phasensteuerbereich 724 besitzt eine Länge von 200 um. Es werden Antireflexionsschichten (AR) (nicht gezeigt) an den Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. Fig. 22 zeigt das Verhältnis zwischen Δ β L und gthL dieser DFB-LD-Ausführungsform. In dieser Ausführungsform wird ebenfalls der effektive Brechungsindex so eingestellt, dass die Wellenlängendifferenz zwischen der Bragg-Wellenlänge (λBTE) für die TE-Polarisationsmode und der Bragg-Wellenlänge (λBTM) für die TM-Polarisationsmode etwa die Hälfte (1/2) der Wellenlängendifferenz (Δ λ) zwischen benachbarten Längsmoden in einer Polarisationsmode, ähnlich bei der achten Ausführungsform, ist. Ähnlich wie bei der achten Ausführungsform ist die Schichtstruktur so ausgestaltet, dass der Unterschied zwischen den Brechungsindices für die TE-Mode und die TM-Mode etwa 5 · 10&supmin;&sup4; beträgt.
Die Oszillation oszilliert in der TM-Mode wahrscheinlich an der Stelle, wo die beiden Moden der TE-Mode miteinander konkurrieren und die Schwellenverstärkung ansteigt, indem die Längsmode der TM-Mode nahe der Mitte zwischen den benachbarten Längsmoden der TE-Mode positioniert wird und die Verstärkungen für die TE-Mode und die TM-Mode so eingestellt werden, dass sie fast gleich sind. Zur gleichen Zeit stabilisiert sich die Oszillation und der Geräuschpegel geht herunter. Des weiteren kann der Phasenschaltungsbetrag durch den Strom gesteuert werden, der in den Phasensteuerbereich 724 eingegeben wird, so dass die Schwellenverstärkung herabgesetzt werden kann und die Oszillation stabilisiert werden kann.
Der Laser dieser Ausführungsform kann in der gleichen Weise wie die achte Ausführungsform moduliert werden, und der Laser kann ebenfalls in einem optischen Kommunikationssystem, das in den Fig. 10A-10D gezeigt ist, verwendet werden.

Zehnte Ausführungsform

Es wird eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Fig. 23A und 23B beschrieben. Eine Vorrichtung dieser Ausführungsform besitzt drei Bereiche, ähnlich wie die neunte Ausführungsform. Der Mittelbereich ist der Phasensteuerbereich 824, und die Bereiche an beiden gegenüberliegenden Enden sind die ersten und zweiten aktiven Bereiche 825a und 825b. Der Phasensteuerbereich 824 hat keine aktive Schicht 832. Deswegen können die Phase und die Verstärkung unabhängig gesteuert werden. In dieser Ausführungsform ist eine verzerrte Quantenlochstruktur in die aktive Schicht 832 eingeführt, so dass ein hohes Leistungsvermögen für die Vorrichtung erreicht werden kann.
Es wird nun mit Bezug auf die Fig. 23A und 23B ein Herstellungsverfahren beschrieben. Es wird ein Beugungsgitter 821 auf dem InP-Substrat vom n-Typ 830 ausgebildet. Auf den Wafer, auf dem das Gitter 821 teilweise ausgebildet ist, werden in dieser Reihenfolge nacheinander eine InGaAsP-Leiterschicht vom n-Typ 821, eine verzerrte Quantenlochschicht als aktive Schicht 823, eine InGaAsP-Pufferschicht vom n-Typ 813, eine InP- Plattierungsschicht vom p-Typ 814 und eine InGaAsP-Kontaktschicht vom p-Typ 817 aufgetragen. Die aktive Schicht 832 besteht aus zehn Paaren von Lochschichten 822 und Sperrschichten 823, wie in Fig. 23B gezeigt ist. Die Lochschicht 822 ist ein inhärentes InGaAs mit einer Dicke von 5 nm, und die Sperrschicht 823 ist ein inhärentes InGaAs mit einer Dicke von 5 nm.
Dann wird eine Ätzung bis herunter zur aktiven Schicht 832 nur im Phasensteuerbereich 824 durchgeführt und darauf wird eine InP-Schicht vom n-Typ 814 aufgetragen. Danach wird eine Ätzung bis zum Substrat 830 mit einem Mesa-Band mit einer Breite von 2 um, das verbleibt, durchgeführt, und seine Ränder werden mit einer InP-Schicht vom p-Typ und einer In-Schicht vom p-Typ (nicht gezeigt) eingebettet. Die jeweiligen ersten und zweiten aktiven Bereiche 824 werden elektrisch voneinander in der Weise getrennt, dass der Strom, der in diese Bereiche eingegeben wird, unabhängig gesteuert werden kann. Des weiteren werden die Elektroden vom p-Typ 81%, 819b und 819c ausgebildet, und es wird eine gemeinsame Elektrode vom n-Typ 820 auf der Bodenoberfläche der Vorrichtung gebildet. Jeder der ersten und zweiten aktiven Bereiche 825a und 825b hat eine Länge von 300 um, und der Phasensteuerbereich 824 hat eine Länge von 200 um. Es werden Antireflexschichten (AR) (nicht gezeigt) an den Endfacetten der Vorrichtung abgeschieden, um einen Reflexionsgrad von weniger als 0,1% darauf herzustellen.
Die Vorrichtung arbeitet auf folgende Weise. In dieser Ausführungsform hat die aktive Schicht 832 eine Vielfach-Quantenlochstruktur, und eine Verzerrung ist in die Sperrschicht 823 eingeführt. Daher kann die Verstärkung für die TM-Polarisationsmode so eingestellt werden, dass sie nahe an die Verstärkung für die TM-Polarisationsmode kommt, so dass das Leistungsvermögen als TE/TM-Schaltlaser in großem Ausmaß verbessert ist. Des weiteren kann, im Vergleich mit einer aktiven Massenschicht, ein großer Verstärkungskoeffizient durch die geringe Stromdichte erhalten werden.
Ähnlich wie bei der achten Ausführungsform sind die Schichtstruktur und der effektive Index so ausgestaltet, dass die Längsmode der TM-Mode nahe der Mitte zwischen den benachbarten Längsmoden der TE-Mode positioniert ist. Die Oszillation oszilliert wahrscheinlich in der TM-Mode an der Stelle, wo die beiden Moden der TE-Mode miteinander konkurrieren und die Schwellenverstärkung ansteigt. Zu gleichen Zeit stabilisiert sich die Oszillation und der Geräuschpegel wird kleiner. Des weiteren kann der Phasenschaltbetrag durch den Strom, der in den Phasensteuerbereich 824 eingegeben wird, gesteuert werden, so dass die Schwellenverstärkung herabgesetzt werden kann und die Oszillation stabilisiert werden kann.
Der Laser dieser Ausführungsform kann in der gleichen Weise wie die achte Ausführungsform moduliert werden, und der Laser kann ebenfalls in einem optischen Kommunikationssystem, das in den Fig. 10A-10D gezeigt ist, mit den gleichen technischen Vorteilen verwendet werden.
Wenn nichts anderes angegeben ist, dann sind die verschiedenen Bestandteile und Komponenten, die als Zeichnungen oder in Blockform in den Figuren gezeigt sind, jeweils in optischen Halbleitervorrichtungen und in der optischen Kommunikation bekannt, und deren interne Konstruktion und der Betrieb sind nicht kritisch im Hinblick darauf, die Erfindung nachzuvollziehen, oder im Hinblick auf die Beschreibung der besten Ausführungsform der Erfindung.
Während die vorliegende Erfindung im Hinblick darauf, was vorliegend die bevorzugten Ausführungsformen sein sollen, beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen, die im Umfang der anliegenden Ansprüche enthalten sind, mitumfassen.
Der erfindungsgemäße Halbleiterlaser umfasst eine Halbleiterlaserstruktur mit einem Wellenleiter, der sich entlang der Resonanzrichtung erstreckt, einer aktiven Schicht (32, 132, 232, 332, 432, 532, 632, 732, 832), die zumindest teilweise im Wellenleiter vorgesehen ist und eine Steuereinheit (19a, 19b, 29; 119a, 119b, 119c, 120; 219a, 219b, 219c, 220; 319a, 319b, 320; 419a, 419b, 419c, 420; 519a, 519b, 519c, 520; 619a, 619b, 620; 719a, 719b, 719c, 720; 819a, 819b, 819c, 820) für die Steuerung des angeregten Zustands der Halbleiterlaserstruktur, um die Beziehung zwischen den Wellenlängen oder Ausbreitungskonstanten und den Schwellenverstärkungen für die elektrische Quermode (TE) und die magnetische Quermode (TM) für die Laserstruktur zu ändern. Der Wellenleiter ist derart gestaltet, dass die Schwellenverstärkungen für die TE-Mode und die TM-Mode unter der Steuerung der Steuereinheit abwechselnd auf ein Minimum herabgesetzt werden können.

Claims

1. Halbleiterlaser, der folgendes aufweist:

a) eine Halbleiterlaserstruktur mit einem Wellenleiter, der sich entlang einer Resonanzrichtung erstreckt;

b) eine aktive Schicht (32; 132; 232; 332; 432; 532; 632; 732; 832), die mindestens teilweise auf dem Wellenleiter vorgesehen ist und

c) Steuervorrichtungen (19a, 19b, 20; 119a, 119b, 119c, 120; 219a, 219b, 219c, 220; 319a, 319b, 320; 419a, 419b, 419c, 420; 519a, 519b, 519c, 520; 619a, 619b, 620; 719a, 719b, 719c, 720; 819a, 819b, 819c, 820) zur Steuerung eines angeregten Zustands der Halbleiterlaserstruktur, um eine Beziehung zwischen den Wellenlängen und Schwellenverstärkungen für eine elektrische Quermode (TE) und eine magnetische Quermode (TM) der Laserstruktur einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass

d) der Wellenleiter derart ausgestattet ist, dass eine Oszillationsmode in einer der TE- und TM-Moden etwa am Zentrum zwischen benachbarten Oszillationsmoden in der anderen von diesen TM und TE-Moden unter Steuerung der Steuervorrichtung gesetzt werden kann.

2. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, der einen Reflektor (20, 121, 221) entlang der Resonanzrichtung aufweist, wobei der Reflektor die Reflexionsspektraleigenschaften aufweist, dass eine Vielzahl von hochreflektierenden Peaks periodisch auf beiden Seiten einer vorbestimmten Wellenlänge existieren und ein Wellenlängenunterschied zwischen den Zentrumwellenlängen der Reflexionsspektren für die TE-Mode und die TM-Mode existiert.

3. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, worin die Verstärkungen für die TE-Mode und die TM-Mode im wesentlichen gleich zueinander unter der Steuerung der Steuervorrichtungen (19a, 19b, 20; 119a, 119b, 119c, 120; 219a, 219b, 219c, 220) gemacht sind.

4. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, worin der Reflektor ein Abtastgitter (21, 121, 221) aufweist, worin ein erster Bereich mit einem Gitter und ein zweiter Bereich ohne Gitter abwechselnd periodisch angeordnet sind.

5. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, worin der Wellenlängenunterschied zwischen den Zentrumswellenlängen der Reflexionsspektren für die TE-Mode und TM-Mode etwa gleich zur Hälfte der Wellenlängendifferenz (Δλ) zwischen benachbarten hochreflektierenden Peaks für eine der TE- Mode und TM-Mode ist.

6. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, worin der Unterschied zwischen den effektiven Brechungsindices des Wellenleiters für die TE-Mode und die TM-Mode derart gestaltet ist, dass der Wellenlängenunterschied zwischen den Zentrumwellenlängen der Reflexionsspektren für die TE-Mode und die TM-Mode etwa gleich zur Hälfte der Wellenlängendifferenz (Δλ) zwischen benachbarten hochreflektierenden Peaks für eine der TE-Mode und TM-Mode ist.

7. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, worin die aktive Schicht eine Massenschicht (32, 132) aufweist.

8. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, der weiterhin eine Vielzahl elektrisch getrennter Bereiche (124, 125a, 125b; 224, 225a, 225b) entlang der Resonanzrichtung aufweist und worin eine Vielzahl von verschiedenen Arten von Reflektoren (21, 121, 221) in diesen Bereichen derart angeordnet sind, dass Zwischenräume zwischen den hochreflektierenden Peakwellenlängen in den Bereichen kaum voneinander verschieden sind und verschiedene Oszillationspolarisationsmoden eine nach der anderen wegen des Bernier-Effekts zwischen den verschiedenen Reflektoren gewählt werden können.

9. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, der weiterhin eine Vielzahl von elektrisch getrennten Bereichen (124, 125a, 125b; 224, 225a, 225b) entlang der Resonanzrichtung aufweist, worin mindestens ein Bereich einen Phasensteuerbereich (124, 224) aufweist, um nur die Phase einer Lichtwelle, die sich entlang des Wellenleiters entwickelt, zu steuern, wobei der Phasensteuerbereich keine aktive Schicht aufweist.

10. Halbleiterlaser nach Anspruch 2, worin die aktive Schicht (232) eine verzerrte Quantenlochstruktur (222, 223) aufweist, in die eine koaxiale Zugverzerrung eingeführt ist.

11. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, der weiterhin eine Vielzahl von elektrisch getrennten Bereichen (324, 325; 424, 425a, 425b; 524, 525a, 525b) entlang der Resonanzrichtung aufweist und einen verteilten Rückkopplungshalbleiterlaser mit einem Beugungsgitter (321, 421, 521), der entlang des Wellenleiters ausgebildet ist, bildet, wobei ein Unterschied zwischen den Phasenverschiebungsbeträgen in dem Wellenleiter an Stellen nahe den Bragg-Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode vorliegt.

12. Halbleiterlaser nach Anspruch 11, worin der Unterschied zwischen den Phasenverschiebungsbeträgen etwa gleich π ist.

13. Halbleiterlaser nach Anspruch 11, worin mindestens einer der Vielzahl der elektrisch getrennten Bereiche einen Phasensteuerbereich (324, 424, 524) nur für die Steuerung der Phase einer Lichtwelle, die sich entlang des Wellenleiters ausbreitet, aufweist, wobei der Phasensteuerbereich keine aktive Schicht hat.

14. Halbleiterlaser nach Anspruch 13, worin der Unterschied zwischen den Phasenverschiebungsbeträgen im Phasensteuerbereich (324, 424, 524) an Stellen, die nahe an den Bragg-Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode liegen, etwa gleich n ist.

15. Halbleiterlaser nach Anspruch 14, worin mindestens einer der Vielzahl der elektrisch getrennten Bereiche einen aktiven Bereich (325; 425a, 425b; 525a, 525b), der eine aktive Schicht (332, 432, 532) aufweist, umfasst, und die folgende Beziehung in dem Wellenleiter erfüllt ist:

n2TE/n1TE - n2TM/n1TM Λ/2L

worin n1TE der effektive Brechungsindex im aktiven Bereich an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TE-Mode ist, n1TM der effektive Brechungsindex in aktiven Bereich an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TM-Mode bedeutet, n2TE der effektive Brechungsindex im Phasensteuerbereich (324, 424, 524) an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TE-Mode bedeutet, n2TM der effektive Brechungsindex im Phasensteuerbereich an der Stelle nahe der Bragg-Wellenlänge für die TM-Mode bedeutet, A die Ganghöhe des Beugungsgitters (321, 421, 521) bedeutet und L die Länge des Phasensteuerbereichs (324, 424, 524) bedeutet.

16. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, worin die aktive Schicht eine Massenschicht (32, 432) umfasst.

17. Halbleiterlaser nach Anspruch 11, worin die aktive Schicht (532) eine verzerrte Quantenlochstruktur (522, 523) aufweist, in die eine koaxiale Zugverzerrung eingeführt ist.

18. Halbleiterlaser nach Anspruch 1, der weiterhin eine Vielzahl von elektrisch getrennten Bereichen (724, 725a, 725b; 824, 825a, 825b) entlang der Resonanzrichtung aufweist und einen verteilten Rückkopplungshalbleiterlaser mit einem Beugungsgitter (621, 721, 821) bildet, worin der Unterschied, der kleiner als der Abstand zwischen benachbarten Längsmoden von einer der TE-Mode und der TM-Mode ist, zwischen den Bragg-Wellenlängen für die TE- Mode und die TM-Mode vorhanden ist.

19. Halbleiterlaser nach Anspruch 18, worin der Unterschied zwischen den Bragg-Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode etwa gleich der Hälfte des Abstands zwischen benachbarten Längsmoden von einer der TE-Mode und der TM- Mode ist.

20. Halbleiterlaser nach Anspruch 18, worin ein Unterschied zwischen den effektiven Beugungsindices für die TE-Mode und die TM-Mode so ausgestaltet ist, dass der Unterschied zwischen den Bragg-Wellenlängen für die TE-Mode und die TM-Mode etwa gleich der Hälfte des Abstands zwischen benachbarten Längsmoden von einer der TE-Mode und der TM-Mode ist.

21. Halbleiterlaser nach Anspruch 18, worin mindestens ein Bereich der Vielzahl der elektrisch getrennten Bereiche einen Phasensteuerbereich (724, 824) nur für die Steuerung einer Phase einer Lichtwelle, die sich entlang des Wellenleiters ausbreitet, umfasst, wobei der Phasensteuerbereich keine aktive Schicht aufweist.

22. Halbleiterlaser nach Anspruch 18, worin die aktive Schicht eine Massenschicht (632, 732) umfasst.

23. Halbleiterlaser nach Anspruch 18, worin die aktive Schicht (832) eine verzerrte Quantenlochstruktur (822, 823) aufweist, in die eine koaxiale Zugverzerrung eingeführt ist.

24. Optisches Kommunikationsverfahren zur Übertragung eines Signals von einem Überträger zu einem Empfänger durch eine optische Übertragungsleitung, wobei dieses Verfahren die Schritte aufweist:

Modulation der Polarisationsmode von Ausgangslicht (7, 7') aus einem Halbleiterlaser (1) zwischen den elektrischen Quer-(TE) und magnetischen Querpolarisationsmoden (TM) durch Steuerung des Stroms, der in den Halbleiterlaser eingegeben wird, nach Anspruch 1, wobei nur das Ausgangslicht in einer der elektrischen Quer-(TE) und magnetischen Querpolarisationsmoden (TM) gewählt wird, um ein amplitudenmoduliertes Signal (6), die das Signal (6) moduliert, zu erzeugen und das amplitudenmodulierte Signal durch eine optische Übertragungsleitung (4) übertragen wird.

25. Optisches Kommunikationsverfahren nach Anspruch 24, bei dem weiterhin die Wellenlänge des amplitudenmodulierten Signals mit dem Halbleiterlaser abgestimmt wird und ein Signal (6') bei einer gewünschten Wellenlänge mit einem Wellenlängenfilter (11) am Ort des Empfängers selektiv nachgewiesen wird.

26. Optisches Kommunikationsverfahren nach Anspruch 25, worin der selektive Nachweis durchgeführt wird, indem eine Vielzahl von Wellenlängenfiltern (11) verwendet werden, die Signale (6') bei den jeweilig gewünschten Wellenlängen selektiv nachweisen und eine optische Wellenlängeneinteilungsmultiplexkommunikation durchführen.

27. Optisches Kommunikationssystem zur Übertragung eines Signals von einem Überträger auf einen Empfänger durch eine optische Übertragungsleitung, wobei das System aufweist:

einen Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterlaser in einem Überträger vorgesehen ist, eine Polarisationsmode von Ausgangslicht (7,7') von dem Halbleiterlaser zwischen den elektrischen Quer-(TE) und magnetischen Querpolarisationsmoden (TM) moduliert wird, indem der Strom, der in den Halbleiterlaser eingelassen wird, gesteuert wird und

eine Vorrichtung (2) um nur das Ausgangslicht in einer der TE-Mode und der TM-Mode auszuwählen und ein amplitudenmoduliertes Signal (6) zu erzeugen, wobei das amplitudenmodulierte Signal vom Überträger zum Empfänger (5, 11) durch eine optische Übertragungsleitung (4) übertragen wird.

28. Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 27, worin der Halbleiterlaser (1) so ausgestaltet ist, dass er die Wellenlänge des amplitudenmodulierten Signals (6) ändert und er weiterhin einen Wellenlängenfilter (11), aufweist, das in dem Empfänger für den selektiven Nachweis eines Signals (6') bei einer gewünschten Wellenlänge vorgesehen ist.

29. Optisches Kommunikationssystem nach Anspruch 28, das weiterhin eine Vielzahl von Wellenlängenfiltern (11) aufweist, die für den selektiven Nachweis von Signalen (6') bei den jeweilig gewünschten Wellenlängen verwendet werden und eine optische Wellenlängeneinteilungsmultiplexkommunikation durchführen.

30. Überträger, der folgendes aufweist:

Einen Halbleiterlaser (1) nach Anspruch 1, wobei eine Polarisationsmode von Ausgangslicht (7,7') aus dem Halbleiterlaser zwischen den elektrischen Quer-(TE) und magnetischen Querpolarisationsmoden (TM) moduliert wird, indem der Strom, der in den Halbleiterlaser eingelassen wird, gesteuert wird und

eine Vorrichtung (2), um nur das Ausgangslicht in einer der TE-Mode und der TM-Mode auszuwählen und ein amplitudenmoduliertes Signal (6) zu erzeugen.