JP2000049419A - Laser device - Google Patents

Laser device

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JP2000049419A
JP2000049419A JP10215904A JP21590498A JP2000049419A JP 2000049419 A JP2000049419 A JP 2000049419A JP 10215904 A JP10215904 A JP 10215904A JP 21590498 A JP21590498 A JP 21590498A JP 2000049419 A JP2000049419 A JP 2000049419A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser device with excellent variable characteristics of a pulse cycle/oscillation wavelength. SOLUTION: A laser rosonator 100 is provided with mutually aligned distribution Bragg reflection(DBR) laser element 150 and grating fiber 160. The DBR laser element 150 is provided with an optical waveguide 110 extending to a second end face and formed of a DBR area 110a where a uniform grating 132 is formed, a saturable absorption area 110b and an active area 110c. Also, at the granting fiber 160, a chirp grating for changing a grating cycle not shown in the Figure is formed. As a result, in the laser resonator 100 between a reflection position in the DBR area 110a and the reflection position in the grating fiber 160, plural resonator length are realized, a circulating optical route to which the saturable adsorption area 110b and the active area 110c are interposed is formed and an oscillation operation with the excellent variable characteristics of the pulse cycle/oscillation wavelength is made possible.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,レーザ装置に関す
る。
[0001] The present invention relates to a laser device.

【0002】[0002]

【従来の技術】モード同期型のレーザ装置では,モード
相互間の周波数間隔を揃えるとともにモード間の相互位
相を一定に保つことによって,レーザ共振器内に存在す
る多数の縦モードの規則的な干渉が実現される。モード
同期型のレーザ装置は,時間間隔が狭い高速の繰り返し
光パルス(光パルス列)を生成できるため,高速化・大
容量化が著しい近年の光通信用光源として有用である。
2. Description of the Related Art In a mode-locked laser device, the frequency interference between modes is made uniform and the mutual phase between the modes is kept constant, so that the regular interference of a number of longitudinal modes existing in a laser resonator is achieved. Is realized. A mode-locked laser device can generate a high-speed repetitive optical pulse (optical pulse train) with a narrow time interval, and is useful as a light source for optical communication in recent years, in which the speed and capacity have been remarkably increased.

【0003】従来,モード同期型のレーザ装置として
は,例えば,S.Arahira et.al.,”T
ransform limited optical
short pulse generation at
high repetition rate ove
r 40GHz from a monolithic
passive mode locked DBR l
aser diode”,IEEE Photon.T
chnol.Lett.vol.5,pp1362−1
365(1993)に開示された受動モード同期型のレ
ーザ装置があった。
Conventionally, as a mode-locked laser device, for example, S.K. Arahira et. al. , "T
transform limited optical
short pulse generation at
high repetition rate ove
r 40GHz from a monolithic
passive mode locked DBR 1
aser diode ", IEEE Photon. T
chnol. Lett. vol. 5, pp1362-1
365 (1993) has disclosed a passive mode-locked laser device.

【0004】ここで,上記文献に記載されたレーザ装置
について,図7を参照しながら略述する。なお,図7に
は,上記文献にかかる一のレーザ装置であるLD(La
ser Diode;レーザダイオード)300の構成
を模式的に示す。図7に示すように,従来のLD300
は,第1端面300aと第2端面300bとに渡る光導
波路310でレーザ光を生成する受動モード同期型のD
BRレーザである。
Here, the laser device described in the above document will be briefly described with reference to FIG. FIG. 7 shows an LD (La), which is one laser device according to the above document.
1 schematically shows the configuration of a laser diode (ser diode) 300. As shown in FIG.
Is a passive mode-locked D-type laser that generates laser light in the optical waveguide 310 extending between the first end face 300a and the second end face 300b.
It is a BR laser.

【0005】LD300において,光導波路310は,
個々独立に電流注入が実施できる4の領域に分けられて
いる。第1端面300a側から順に挙げると,DBR
(Distributed Bragg Reflec
tion;分布ブラッグ反射)領域310aと位相調整
領域310bと活性領域310cと可飽和吸収領域31
0dとである。かかる構成を有するLD300において
は,活性領域310cでの発光とDBR領域310aで
の波長選択的な光の反射と可飽和吸収領域310dでの
各モード間の位相関係の調整とによって,短パルス状の
レーザ光の発振が実現される。
In the LD 300, the optical waveguide 310 is
It is divided into four regions where current injection can be performed independently. In order from the first end face 300a side, DBR
(Distributed Bragg Reflect
region; distributed Bragg reflection) region 310a, phase adjustment region 310b, active region 310c, and saturable absorption region 31
0d. In the LD 300 having such a configuration, light emission in the active region 310c, wavelength-selective reflection of light in the DBR region 310a, and adjustment of the phase relationship between each mode in the saturable absorption region 310d cause short pulse pulses. Oscillation of laser light is realized.

【0006】かかるレーザ発振においては,位相調整領
域310bへ注入する電流を調節することによって,共
振動作のための光の位相調整が実現される。また,DB
R領域310aへ注入する電流を調節することによっ
て,DBR領域310aに形成された均一ブラッグ回折
格子320aの格子周期を均一に伸張させ,発振波長の
調整が実現される。さらに,活性領域310cへ注入す
るバイアス電流と可飽和吸収領域310dへ注入するバ
イアス電流とを制御することによって,モード同期動作
が実現され,発振レーザパルス列のパルス周期が調整さ
れる。
In such laser oscillation, the phase adjustment of light for resonance operation is realized by adjusting the current injected into the phase adjustment region 310b. Also, DB
By adjusting the current injected into the R region 310a, the grating period of the uniform Bragg diffraction grating 320a formed in the DBR region 310a is extended uniformly, and the oscillation wavelength is adjusted. Further, by controlling the bias current injected into the active region 310c and the bias current injected into the saturable absorption region 310d, a mode-locked operation is realized, and the pulse period of the oscillation laser pulse train is adjusted.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記従
来のレーザ装置は,特にLD300のように光素子化を
した場合に,共振器長に依存するモード同期動作の周波
数調節が精度良く実施できず,所望の周期のレーザパル
ス列を得ることは困難であった。その一因としては,通
常レーザ素子は劈開によって共振器長が決まるが,この
劈開プロセスでは数十μm以下の精度での調整が難しい
ことが挙げられる。また,実効的な共振器長を決めるレ
ーザ素子の光導波路の屈折率が発振閾値等によって容易
に変化することも,他の一因として挙げられる。
However, in the above-mentioned conventional laser device, particularly when an optical device such as the LD 300 is used, the frequency adjustment of the mode-locking operation depending on the cavity length cannot be performed with high accuracy. It has been difficult to obtain a laser pulse train having a desired period. One reason for this is that the cavity length of a laser element is usually determined by cleavage, but it is difficult to adjust with a precision of several tens μm or less in this cleavage process. Another factor is that the refractive index of the optical waveguide of the laser element, which determines the effective resonator length, is easily changed by an oscillation threshold or the like.

【0008】本発明は,従来のレーザ装置が有する上記
問題点に鑑みてなされたものであり,レーザパルス列の
周期を高精度に調整可能な,新規かつ改良されたレーザ
装置を提供することを目的とする。さらに,本発明の他
の目的は,発振されるレーザ光の波長を広い範囲で変化
させることができる,新規かつ改良されたレーザ装置を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the conventional laser device, and has as its object to provide a new and improved laser device capable of adjusting the period of a laser pulse train with high accuracy. And Still another object of the present invention is to provide a new and improved laser device capable of changing the wavelength of an emitted laser beam in a wide range.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,請求項1に記載の発明は,実効的な格子周期が実質
的に均一な第1のブラッグ回折格子が形成された反射領
域と,光が入出射される導波路端面と,少なくとも活性
領域を有し反射領域と導波路端面とを相互に接続する中
継領域とが,形成された光導波路と;実効的な格子周期
が不均一な第2のブラッグ格子が形成され導波路端面に
光を入出射する光ファイバと;を備える構成を採用す
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to a reflection region in which a first Bragg diffraction grating having a substantially uniform effective grating period is formed. A waveguide end face through which light enters and exits, and an optical waveguide formed with at least a relay region having an active region and interconnecting the reflection region and the waveguide end face; An optical fiber on which the second Bragg grating is formed and which enters and exits the light from the end face of the waveguide.

【0010】かかる構成を有する請求項1に記載の発明
においては,第2のブラッグ回折格子の実効的な格子周
期が不均一であるために,反射領域での光の反射位置は
波長依存性を示す。したがって,反射領域での反射位置
と光ファイバでの反射位置との間に形成されレーザ共振
器として機能する光の周回経路は,共振する光の波長に
よってその長さが変化する。結果として,請求項2に記
載の発明によれば,共振器長の異なる複数のレーザ共振
器の機能が一の光経路上で実現される。これによって,
まず,レーザ光の発振条件の自由度が向上し,レーザ装
置の優れた波長可変特性が実現される。
According to the first aspect of the present invention having such a configuration, since the effective grating period of the second Bragg diffraction grating is non-uniform, the light reflection position in the reflection region has a wavelength dependence. Show. Accordingly, the length of the orbital path of light formed between the reflection position in the reflection region and the reflection position in the optical fiber and functioning as a laser resonator changes depending on the wavelength of the resonating light. As a result, according to the second aspect of the invention, the functions of a plurality of laser resonators having different resonator lengths are realized on one optical path. by this,
First, the degree of freedom of laser light oscillation conditions is improved, and excellent wavelength tunable characteristics of the laser device are realized.

【0011】かかる請求項1に記載の発明は,請求項2
に記載の発明のように,中継領域は可飽和吸収領域をも
有する構成を採用することによって,受動モード同期型
のレーザ装置に適用することができる。かかる構成を有
する請求項2に記載の発明においては,光強度が増加す
ると光吸収量が減少する可飽和吸収領域が設けられるこ
とによって,自己パルセーション(self puls
ation)現象が起こり,受動モード同期型のレーザ
短パルス発振が可能となる。
[0011] The first aspect of the present invention is the second aspect of the present invention.
By adopting a configuration in which the relay region also has a saturable absorption region as in the invention described in (1), the present invention can be applied to a passive mode-locked laser device. According to the second aspect of the present invention having such a configuration, a self-pulsation (self pulse) is provided by providing a saturable absorption region in which the light absorption decreases as the light intensity increases.
ation) phenomenon occurs, and passive mode-locked laser short pulse oscillation becomes possible.

【0012】モード同期型のレーザ発振では,レーザ装
置での共振器長によってモード同期動作の周波数が決ま
る。したがって,請求項2に記載の発明によれば,一の
光経路上に実質的に複数のレーザ共振器長が実現されて
いるため,優れた発振波長の可変特性を持つことと相俟
って,非常に大きなモード同期動作の周波数変化が実現
される。結果として,所望の周期のレーザ光パルス列を
生成することができるレーザ装置を提供することが可能
となる。
In mode-locked laser oscillation, the frequency of mode-locking operation is determined by the length of the resonator in the laser device. Therefore, according to the second aspect of the present invention, since a plurality of laser resonator lengths are substantially realized on one optical path, excellent tunability of the oscillation wavelength is achieved. , A very large frequency change of the mode locking operation is realized. As a result, it is possible to provide a laser device capable of generating a laser light pulse train having a desired period.

【0013】さらに,請求項2に記載の発明において
は,周回光経路の一部が光ファイバ内に形成されてい
る。一般に光ファイバは基板上に形成された光導波路よ
りも光の閉じ込め効果が高く伝搬損失が小さいため,請
求項2に記載の発明では,光損失の低減とともに効果的
な自己パルセーションが実現される。
Further, in the second aspect of the present invention, a part of the orbiting optical path is formed in the optical fiber. In general, an optical fiber has a higher light confinement effect and a smaller propagation loss than an optical waveguide formed on a substrate, so that the invention according to claim 2 realizes an effective self-pulsation together with a reduction in the optical loss. .

【0014】なお,上記請求項1又は2に記載の発明に
おいて,光導波路は,請求項3に記載の発明のように,
半導体光素子に形成されている構成とすることが可能で
ある。請求項3に記載の発明で採用されているかかる構
成は,従来のレーザ装置に大幅な変更を加えなくても形
成することができる。例を挙げるならば,従来から提案
されているDBRレーザ素子を表面実装する際に,該D
BRレーザ素子と接続される光ファイバの端部分に不均
一な格子周期を持つブラッグ回折格子を形成することに
よって,形成することができる。
[0014] In the first or second aspect of the present invention, the optical waveguide is provided as in the third aspect of the present invention.
It is possible to adopt a configuration formed in a semiconductor optical device. Such a configuration employed in the third aspect of the present invention can be formed without making significant changes to a conventional laser device. For example, when a conventionally proposed DBR laser device is surface-mounted, the D
It can be formed by forming a Bragg diffraction grating having an uneven grating period at an end portion of an optical fiber connected to the BR laser element.

【0015】また,上記課題を解決するために,請求項
4に記載の発明は,実効的な格子周期が実質的に均一な
第1のブラッグ回折格子が形成された第1の反射導波路
と,実効的な格子周期が不均一な第2のブラッグ回折格
子が形成された第2の反射導波路と,活性領域と可飽和
吸収領域とを有し第1の反射導波路と第2の反射導波路
とを相互に接続する中継導波路と,を備える構成を採用
する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a first reflection waveguide on which a first Bragg diffraction grating having a substantially uniform effective grating period is formed. A second reflection waveguide on which a second Bragg diffraction grating having an effective non-uniform grating period is formed, and a first reflection waveguide having an active region and a saturable absorption region, and a second reflection waveguide. And a relay waveguide that interconnects the waveguides.

【0016】かかる構成を有する請求項4に記載の発明
は,例えば,第1及び第2の反射導波路と中継導波路と
を同一基板上に形成した場合に,所望のパルス間隔を持
つパルス列の生成と発振波長の優れた可変性とが実現さ
れたレーザ装置を光素子化することができる。したがっ
て,他の光学素子との同一基板上への集積が可能とな
り,例えばコストの上昇や装置規模の拡大等を引き起こ
さずに,発振波長の可変機能とパルス列周期の可変機能
との自由度が高いレーザ装置の光通信機器への適用が容
易になる。
According to a fourth aspect of the present invention having such a configuration, for example, when the first and second reflection waveguides and the relay waveguide are formed on the same substrate, a pulse train having a desired pulse interval is formed. A laser device in which generation and excellent tunability of the oscillation wavelength are realized can be made into an optical element. Therefore, integration with other optical elements on the same substrate becomes possible, and a high degree of freedom is provided between the function of changing the oscillation wavelength and the function of changing the pulse train period without causing, for example, an increase in cost or an increase in the scale of the device. The application of the laser device to optical communication equipment is facilitated.

【0017】ここで,第2のブラッグ回折格子は,請求
項5に記載の発明のように,実効的な格子周期が一定の
変化量で順次変化するものである構成とすることが好適
である。かかる構成を有する請求項5に記載の発明にお
いては,一定の変化量を適宜変化させることによってモ
ード飛びが防止され,発振波長の連続的な波長チューニ
ングが可能となるからである。
Here, it is preferable that the second Bragg diffraction grating has a structure in which the effective grating period sequentially changes with a constant change amount, as in the invention described in claim 5. . In the invention according to claim 5 having such a configuration, mode jump is prevented by appropriately changing the constant change amount, and continuous wavelength tuning of the oscillation wavelength becomes possible.

【0018】なお,第2のブラッグ回折格子の実効的な
格子周期の調整は,請求項6に記載の発明のように,さ
らに,発熱手段を備える構成を採用したり,請求項7に
記載の発明のように,さらに,電流注入手段を備える構
成を採用することによって,実現することができる。ま
た,第1のブラッグ回折格子の実効的な格子周期の調整
も,請求項8に記載の発明のように,さらに,発熱手段
を備える構成や,請求項9に記載の発明のように,さら
に,電流注入手段を備える構成を採用することによっ
て,実現することができる。
Incidentally, the adjustment of the effective grating period of the second Bragg diffraction grating employs a structure further provided with a heat generating means as in the invention according to claim 6 or the structure according to claim 7. This can be realized by adopting a configuration further including a current injection unit as in the invention. In addition, the adjustment of the effective grating period of the first Bragg diffraction grating is also achieved as in the invention according to claim 8, further including a configuration including a heat generating means, or as in the invention according to claim 9. This can be realized by adopting a configuration including current injection means.

【0019】ここで,発熱手段を設けた場合にはTO効
果(Thermo−Optic effect;熱光学
効果)によって,電流注入手段を設けた場合にはEO効
果(Electro−Optic effect;電気
光学効果)によって,それぞれ導波路構造内のコアの屈
折率を変化させ,実効的な格子周期を調整することがで
きる。
Here, when the heating means is provided, a TO effect (Thermo-optic effect) is used, and when the current injection means is provided, an EO effect (Electro-optic effect) is used. The effective grating period can be adjusted by changing the refractive index of the core in the waveguide structure.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に,添付図面を参照しなが
ら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明す
る。なお,以下の説明及び添付図面において,略同一の
機能及び構成を有する構成要素については,同一符号を
付することにより,重複説明を省略する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, components having substantially the same functions and configurations are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0021】(第1の実施の形態)まず,第1の実施の
形態について,図1〜図3を参照しながら説明する。こ
こで,図1は,本実施の形態にかかるレーザ装置の一例
であるレーザ共振器100の概略構成を示す断面図であ
り,図2は,レーザ共振器100に適用されるDBRレ
ーザ素子150の概略構成を示す平面図である。また,
図3は,レーザ共振器100の発振動作についての説明
図である。
(First Embodiment) First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a laser resonator 100 which is an example of the laser device according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of a DBR laser element 150 applied to the laser resonator 100. It is a top view which shows a schematic structure. Also,
FIG. 3 is an explanatory diagram of the oscillation operation of the laser resonator 100.

【0022】図1に示すように,本実施の形態にかかる
レーザ共振器100は,主な構成要素として,半導体光
素子に相当するDBRレーザ素子150と光ファイバに
相当するグレーティングファイバ160とを備えてい
る。DBRレーザ素子150について説明すると,DB
Rレーザ素子150には,無反射膜がコーティングされ
た第2端面150bと第2端面150bの対向面である
第1端面150aとに渡り,積層導波路である光導波路
110が形成されている。かかる光導波路110では,
素子裏面150d側の層である下部クラッド層120d
表面にコア層130と上部クラッド層120cとを順次
積層する構成を採用することによって,コア層130へ
の光閉じ込めが実現されている。
As shown in FIG. 1, a laser resonator 100 according to the present embodiment includes, as main components, a DBR laser device 150 corresponding to a semiconductor optical device and a grating fiber 160 corresponding to an optical fiber. ing. The DBR laser device 150 will be described.
In the R laser element 150, an optical waveguide 110 as a laminated waveguide is formed over a second end face 150b coated with an anti-reflection film and a first end face 150a opposite to the second end face 150b. In such an optical waveguide 110,
Lower cladding layer 120d, which is a layer on the element rear surface 150d side
By adopting a configuration in which the core layer 130 and the upper clad layer 120c are sequentially laminated on the surface, light confinement in the core layer 130 is realized.

【0023】DBRレーザ素子150において,かかる
光導波路110には,3の領域が形成されている。3の
領域の内で最も第1端面150a側に形成されているの
は,反射領域に相当するDBR領域110aである。か
かるDBR領域110aは,コア層130として光導波
層130aが適用された受動導波路領域である。DBR
領域110aにおいて,光導波層130aと下部クラッ
ド層120dとの境界部分には,第1のブラッグ回折格
子に相当する均一格子132が形成されており,かかる
構成によって逆方向結合に基づくブラッグ反射による波
長選択的な光の反射が実現される。なお,後述する抵抗
膜180aに電流を流していない場合には,かかるDB
R領域110aのブラッグ波長λはλ1である。
In the DBR laser device 150, three regions are formed in the optical waveguide 110. Of the three regions, the one formed closest to the first end face 150a is the DBR region 110a corresponding to the reflection region. The DBR region 110a is a passive waveguide region to which the optical waveguide layer 130a is applied as the core layer 130. DBR
In the region 110a, a uniform grating 132 corresponding to the first Bragg diffraction grating is formed at the boundary between the optical waveguide layer 130a and the lower cladding layer 120d. Selective light reflection is achieved. When no current is flowing through the resistance film 180a described later, the DB
The Bragg wavelength λ of the R region 110a is λ1.

【0024】3の領域の内で最も第2端面150b側に
形成されているのは,中継領域の可飽和吸収領域に相当
する可飽和吸収領域110cである。かかる可飽和吸収
領域110cには,コア層130として可飽和吸収層1
30cが適用されており,光強度の増加とともに光吸収
が減少する可飽和吸収特性が実現されている。レーザ共
振器100では,かかる可飽和吸収領域110cの可飽
和吸収特性によって自己パルセーション現象が起こり,
レーザ光のパルス発振が実現される。
The saturable absorption region 110c corresponding to the saturable absorption region of the relay region is formed closest to the second end face 150b among the three regions. In the saturable absorption region 110c, the saturable absorption layer 1
30c is applied, and a saturable absorption characteristic in which light absorption decreases as light intensity increases is realized. In the laser resonator 100, a self-pulsation phenomenon occurs due to the saturable absorption characteristic of the saturable absorption region 110c,
Pulse oscillation of laser light is realized.

【0025】さらに,DBR領域110aと可飽和吸収
領域110cとの間に形成されているのは,中継領域の
活性領域に相当する活性領域110bである。かかる活
性領域110bには,コア層130として活性層130
bが適用されており,発光機能と利得機能とが実現され
ている。
Further, an active region 110b corresponding to the active region of the relay region is formed between the DBR region 110a and the saturable absorption region 110c. In the active region 110b, the active layer 130 is used as the core layer 130.
b is applied, and a light emitting function and a gain function are realized.

【0026】なお,本実施の形態においては,例えば,
下部クラッド層120dをp−InPから形成し上部ク
ラッド層120cをn−InPから形成することが可能
である。また,光導波層130aは,例えば,バンドギ
ャップ波長が約1.2μm付近の組成からなる非活性材
料から形成することが可能である。さらに,活性層13
0bは,例えば,バンドギャップ波長が約1.55μm
の組成からなるInGaAsPから形成することが可能
である。さらにまた,可飽和吸収層130cは,活性層
130b同様に,例えば,バンドギャップ波長が約1.
55μmの組成からなるInGaAsPから形成するこ
とが可能である。
In the present embodiment, for example,
The lower cladding layer 120d can be formed from p-InP and the upper cladding layer 120c can be formed from n-InP. Further, the optical waveguide layer 130a can be formed of, for example, an inactive material having a composition having a band gap wavelength of about 1.2 μm. Further, the active layer 13
0b is, for example, a band gap wavelength of about 1.55 μm.
Can be formed from InGaAsP having the following composition. Furthermore, similarly to the active layer 130b, the saturable absorption layer 130c has, for example, a bandgap wavelength of about 1.
It can be formed from InGaAsP having a composition of 55 μm.

【0027】以上説明した光導波路110を有するDB
Rレーザ素子150には,素子裏面150d全面を覆う
ように共通電極140が設置されている。また,図2に
示すように,DBRレーザ素子150には,素子表面1
50cの活性領域110b上に当たる部分を覆うように
第1電極140bが設置されており,素子表面150c
の可飽和吸収領域110c上に当たる部分を覆うように
第2電極140cが設置されている。DBRレーザ素子
150においては,かかる構成によって,活性層130
bと可飽和吸収層130cとのそれぞれへの相互に独立
な電流注入が可能となり,受動モード同期型のレーザ光
パルス発振が可能となる。
DB having optical waveguide 110 described above
A common electrode 140 is provided on the R laser element 150 so as to cover the entire back surface 150d of the element. As shown in FIG. 2, the DBR laser element 150 has an element surface 1
A first electrode 140b is provided so as to cover a portion of the active region 110c corresponding to the active region 110b.
The second electrode 140c is provided so as to cover a portion corresponding to the saturable absorption region 110c. In the DBR laser device 150, the active layer 130
Independent current injection into each of b and the saturable absorption layer 130c becomes possible, and passive mode-locked laser light pulse oscillation becomes possible.

【0028】また,DBRレーザ素子150において
は,素子表面150cのDBR領域110a上に当たる
部分に,絶縁膜170aを介して発熱手段に相当する抵
抗膜180aが設置されている。図1に示すように,か
かる抵抗膜180aは,電流が流れると発熱して,絶縁
膜170aと上部クラッド層120cとを介して光導波
層130aを加熱し,TO効果によって光導波層130
aの屈折率を変化させる。かかる屈折率変化の結果,D
BR領域110aのブラッグ波長λは,λ1からλ2へ
と変化する。ここで,絶縁膜170aは,抵抗膜180
aと素子表面150cとを電気的に隔離するためのもの
である。
Further, in the DBR laser device 150, a resistance film 180a corresponding to a heating means is provided on a portion of the device surface 150c corresponding to the DBR region 110a via an insulating film 170a. As shown in FIG. 1, the resistance film 180a generates heat when a current flows, heats the optical waveguide layer 130a via the insulating film 170a and the upper cladding layer 120c, and uses the TO effect to form the optical waveguide layer 130a.
The refractive index of a is changed. As a result of such a refractive index change, D
The Bragg wavelength λ of the BR region 110a changes from λ1 to λ2. Here, the insulating film 170a is a resistive film 180.
This is for electrically isolating a from the element surface 150c.

【0029】なお,本実施の形態において,共通電極1
40,第1電極140b及び第2電極140cは,例え
ば,Auから形成することができる。また,抵抗膜18
0aは,例えば,Ptから形成することができる。さら
に,絶縁膜170aは,例えば,SiOから形成する
ことができる。
In the present embodiment, the common electrode 1
The first electrode 140b, the first electrode 140b, and the second electrode 140c can be formed of, for example, Au. The resistance film 18
0a can be formed, for example, from Pt. Further, the insulating film 170a can be formed from, for example, SiO 2 .

【0030】レーザ共振器100を形成する他の主構成
要素であるグレーティングファイバ160について説明
すると,グレーティングファイバ160には,第2ブラ
ッグ回折格子に相当するチャープグレーティング(図示
せず。)が形成されている。かかるチャープグレーティ
ングは,その格子間隔がグレーティングファイバ160
の進行方向に沿って連続的に変化するように形成されて
いる。かかる構成によって,グレーティングファイバ1
60では,その進行方向に沿ってブラッグ波長がλ1か
らλ2(λ1<λ2)へ連続的に変化する特性が実現さ
れている。
The grating fiber 160, which is another main component of the laser resonator 100, will be described. The grating fiber 160 has a chirped grating (not shown) corresponding to a second Bragg diffraction grating. I have. Such a chirped grating has a grating spacing of the grating fiber 160.
Is formed so as to change continuously along the traveling direction of the light. With this configuration, the grating fiber 1
In 60, a characteristic is realized in which the Bragg wavelength changes continuously from λ1 to λ2 (λ1 <λ2) along the traveling direction.

【0031】本実施の形態にかかるレーザ共振器100
は,以上説明したDBRレーザ素子150とグレーティ
ングファイバ160とが光学レンズ190を介して相互
にアラインメントされて形成される。かかるアラインメ
ントでは,DBRレーザ素子150の第2端面150b
とグレーティングファイバ160のブラッグ波長がλ1
である位置側の端面160aとが相互に光学的に接続さ
れる。
Laser resonator 100 according to the present embodiment
Is formed by aligning the above-described DBR laser element 150 and grating fiber 160 with each other via an optical lens 190. In such an alignment, the second end face 150b of the DBR laser element 150
And the Bragg wavelength of the grating fiber 160 is λ1
Are optically connected to each other.

【0032】なお,本実施の形態においては,光学レン
ズ190の代わりに,例えば先球ファイバ等の他の光結
合デバイスを適用することができる。また,グレーティ
ングファイバ160のブラッグ波長がλ2である位置側
の端面は,例えばレーザ光パルスの受光装置や伝送装置
等の他の光学要素に接続することが可能である。
In this embodiment, instead of the optical lens 190, another optical coupling device such as a spherical fiber can be used. The end surface of the grating fiber 160 at the position where the Bragg wavelength is λ2 can be connected to another optical element such as a laser light pulse receiving device or a transmitting device.

【0033】以上説明した構成を有するレーザ共振器1
00の動作について,図3を参照しながら説明する。図
3に示すように,DBR領域110aとグレーティング
ファイバ160とは,共に,ブラッグ反射による逆方向
結合によって光を反射する機能を備えている。したがっ
て,レーザ共振器100では,DBR領域110aでの
光の反射位置とグレーティングファイバ160での光の
反射位置との間に,可飽和吸収領域110cと活性領域
110bとが介挿された周回光経路が形成される。結果
として,周回光経路の往復伝搬による光波パワーの蓄積
と可飽和吸収領域110cでの可飽和吸収動作によるモ
ード同期とによって,活性領域110bで発生した光の
うち所定の共振条件を満たす成分からレーザ光パルスが
形成される。
The laser resonator 1 having the configuration described above
The operation of 00 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, both the DBR region 110a and the grating fiber 160 have a function of reflecting light by backward coupling by Bragg reflection. Therefore, in the laser resonator 100, a circulating light path in which the saturable absorption region 110c and the active region 110b are interposed between the light reflection position in the DBR region 110a and the light reflection position in the grating fiber 160. Is formed. As a result, the accumulation of the light wave power by the reciprocating propagation of the orbiting optical path and the mode locking by the saturable absorption operation in the saturable absorption region 110c cause the laser generated from the component generated in the active region 110b to satisfy the predetermined resonance condition. An optical pulse is formed.

【0034】ここで,まず,抵抗膜180aに電流が流
れていない場合を想定すると,上述のようにDBR領域
110aのブラッグ波長λはλ1である。したがって,
周回光経路は,DBR領域110aでの光の反射位置と
グレーティングファイバ160のブラッグ波長がλ1の
位置(図3中の点P)との間に形成される。結果とし
て,レーザ共振器100に形成される共振器長は,La
+Lb+L1で表され,レーザ共振器100のモード同
期周波数fは,f1=c/2(naLa+nbLb+n
1L1)で表される。
Here, first, assuming that no current flows through the resistive film 180a, the Bragg wavelength λ of the DBR region 110a is λ1 as described above. Therefore,
The orbiting optical path is formed between the light reflection position in the DBR region 110a and the position where the Bragg wavelength of the grating fiber 160 is λ1 (point P in FIG. 3). As a result, the cavity length formed in the laser cavity 100 is La
+ Lb + L1, and the mode locking frequency f of the laser resonator 100 is f1 = c / 2 (naLa + nbLb + n
1L1).

【0035】なお,Laは,DBRレーザ素子150に
おけるDBR領域110aでの光の反射位置と第2端面
150bとの実際の距離を示し,naは,同距離領域の
平均的な屈折率を示す。また,Lbは,レーザ共振器1
00におけるDBRレーザ素子150の第2端面150
bとグレーティングファイバ160の端面160aとの
実際の距離を示し,nbは,同距離領域の平均的な屈折
率を示す。さらに,L1は,グレーティングファイバ1
60における端面グレーティングファイバ160bとブ
ラッグ波長がλ1の位置(点P)との実際の距離を示
し,n1は,グレーティングファイバ160のコアの平
均的な屈折率を示す。さらにまた,cは,光速を示す。
Note that La indicates the actual distance between the light reflection position in the DBR region 110a of the DBR laser device 150 and the second end face 150b, and na indicates the average refractive index of the same distance region. Lb is the laser cavity 1
00 second end surface 150 of DBR laser element 150
b indicates the actual distance between the end surface 160a of the grating fiber 160, and nb indicates the average refractive index in the same distance region. L1 is the grating fiber 1
At 60, the actual distance between the end grating fiber 160b and the position (point P) where the Bragg wavelength is λ1 is shown, and n1 is the average refractive index of the core of the grating fiber 160. Furthermore, c indicates the speed of light.

【0036】次に,抵抗膜180aに電流が流れている
場合を想定すると,DBR領域110aのブラッグ波長
λはλ1からλ2へ変化する。したがって,周回光経路
は,DBR領域110aでの光の反射位置とグレーティ
ングファイバ160のブラッグ波長がλ2の位置(図3
中の点Q)との間に形成される。結果として,レーザ共
振器100に形成される共振器長は,La+Lb+L2
で表され,レーザ共振器100のモード同期周波数f
は,f2=c/2(naLa+nbLb+n1L2)で
表される。なお,L2は,グレーティングファイバ16
0における端面160aとブラッグ波長がλ2の位置
(点Q)との実際の距離を示す。
Next, assuming that a current flows through the resistive film 180a, the Bragg wavelength λ of the DBR region 110a changes from λ1 to λ2. Therefore, the orbiting optical path is located at a position where the Bragg wavelength of the grating fiber 160 is λ2 (see FIG. 3).
And the middle point Q). As a result, the cavity length formed in the laser cavity 100 is La + Lb + L2
And the mode locking frequency f of the laser resonator 100
Is represented by f2 = c / 2 (naLa + nbLb + n1L2). L2 is the grating fiber 16
0 indicates the actual distance between the end surface 160a and the position (point Q) where the Bragg wavelength is λ2.

【0037】レーザ共振器100において,端面160
aとグレーティングファイバ160での光の反射位置と
の距離であるL1とL2とは,グレーティングファイバ
160に形成されたチャープグレーティングの格子周期
の変調量を大きくすることによって,大きな値を得るこ
とができる。したがって,レーザ共振器100において
は,外部から電流を抵抗膜180aに注入することによ
って,モード同期周波数を大きく変化させ,所望のパル
ス周波数のレーザ光パルス列が得られることが分かる。
In the laser resonator 100, the end face 160
A large value can be obtained for L1 and L2, which are the distances between a and the reflection position of light on the grating fiber 160, by increasing the modulation amount of the grating period of the chirped grating formed on the grating fiber 160. . Therefore, in the laser resonator 100, by injecting a current from the outside into the resistive film 180a, the mode locking frequency is largely changed, and a laser light pulse train having a desired pulse frequency can be obtained.

【0038】なお,レーザ共振器100においては,パ
ルス周期を変調させるために抵抗膜180aに電流を流
すと,同時に,パルス列を構成するレーザ光の波長をも
調整することができる。すなわち,レーザ共振器100
は,発振波長のチューニングを行うことができるのであ
る。
In the laser resonator 100, when a current is passed through the resistive film 180a in order to modulate the pulse period, the wavelength of the laser beam forming the pulse train can be adjusted at the same time. That is, the laser resonator 100
Can tune the oscillation wavelength.

【0039】以上説明したように,本実施の形態によれ
ば,抵抗膜に流す電流を調整することによって,モード
同期周波数を変化させて,所望のパルス周波数を有する
レーザ光パルスを生成することができる。また,損失の
小さい光ファイバをレーザ共振器の一部に使用すること
によって,モード同期周波数を非常に大きく変化させる
ことができる。なお,本実施の形態においては,発熱手
段に相当する抵抗膜の代わりに電極を適用して,キャリ
ア注入や電界印加等によるEO効果を利用して,DBR
領域の屈折率変化を実現することも可能である。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to generate a laser light pulse having a desired pulse frequency by changing the mode locking frequency by adjusting the current flowing through the resistive film. it can. In addition, by using a low-loss optical fiber for a part of the laser resonator, the mode-locking frequency can be greatly changed. In the present embodiment, an electrode is applied instead of the resistive film corresponding to the heating means, and the DBR is utilized by utilizing the EO effect by carrier injection, electric field application, and the like.
It is also possible to achieve a change in the refractive index of the area.

【0040】(第2の実施の形態)次に,本発明の第2
の実施の形態について,図4〜図6を参照しながら説明
する。なお,図4は,本実施の形態にかかるレーザ装置
の一例であるレーザ素子200の概略構成を示す断面図
である。また,図5は,レーザ素子200の概略構成を
示す平面図であり,図6は,レーザ素子200の発振動
作についての説明図である。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a laser device 200 as an example of the laser device according to the present embodiment. FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the laser element 200, and FIG. 6 is an explanatory diagram of an oscillation operation of the laser element 200.

【0041】図4に示すように,本実施の形態にかかる
レーザ素子200は,ワンチップ型のレーザ素子であ
り,図1に示す上記第1の実施の形態にかかるレーザ共
振器100の機能と実質的に等価な機能が実現されてい
る。詳細に説明すると,本実施の形態にかかるレーザ素
子200には,相互に対向する第1端面200aと第2
端面200bとに渡り光導波路210が形成されてい
る。かかる光導波路210は,下部クラッド層220d
とコア層230と上部クラッド層220cとが順次積層
された積層構造で形成されており,第1DBR領域21
0aと活性領域210bと可飽和吸収領域210cと第
2DBR領域210dとの4の領域に分かれている。
As shown in FIG. 4, the laser device 200 according to the present embodiment is a one-chip type laser device, and the functions and functions of the laser resonator 100 according to the first embodiment shown in FIG. Substantially equivalent functions are realized. More specifically, the laser device 200 according to the present embodiment has a first end face 200a and a second end face 200a facing each other.
The optical waveguide 210 is formed over the end face 200b. The optical waveguide 210 has a lower cladding layer 220d.
, A core layer 230 and an upper cladding layer 220c are sequentially laminated, and the first DBR region 21
0a, the active region 210b, the saturable absorption region 210c, and the second DBR region 210d.

【0042】光導波路210において,最も第1端面2
00a側に位置する第1DBR領域210aは,コア層
230として光導波層230aを適用した受動導波路で
あり,第1の反射導波路に相当する。かかる第1DBR
領域210aにおいて,光導波層230aと下部クラッ
ド層220dとの境界部には,均一な格子周期で第1の
ブラッグ回折格子に相当する均一格子232aが形成さ
れている。第1DBR領域210aでは,かかる均一格
子232aが形成されているために,ブラッグ反射条件
を満たす所定の波長の光が所定の位置で選択的に反射さ
れる。
In the optical waveguide 210, the first end face 2
The first DBR region 210a located on the 00a side is a passive waveguide to which the optical waveguide layer 230a is applied as the core layer 230, and corresponds to a first reflection waveguide. Such first DBR
In the region 210a, a uniform grating 232a corresponding to the first Bragg diffraction grating is formed at a uniform grating period at a boundary between the optical waveguide layer 230a and the lower cladding layer 220d. Since the uniform grating 232a is formed in the first DBR region 210a, light of a predetermined wavelength satisfying the Bragg reflection condition is selectively reflected at a predetermined position.

【0043】また,最も第2端面200b側に位置する
第2DBR領域210dは,コア層230として光導波
層230dが適用された受動導波路であり,第2の反射
導波路に相当する。かかる第2DBR領域210dにお
いて,光導波層230dと下部クラッド層220dとの
境界部には,第2端面200bに近付くに連れて格子周
期が短くなる不均一格子232dが形成されている。第
2DBR領域210dでは,第2のブラッグ回折格子に
相当するかかる不均一格子232dが形成されているた
めに,波長毎に異なる位置において光がブラッグ反射さ
れる。
The second DBR region 210d closest to the second end face 200b is a passive waveguide to which the optical waveguide layer 230d is applied as the core layer 230, and corresponds to a second reflection waveguide. In the second DBR region 210d, a non-uniform lattice 232d is formed at the boundary between the optical waveguide layer 230d and the lower cladding layer 220d, the lattice period being shortened as approaching the second end face 200b. In the second DBR region 210d, since the non-uniform grating 232d corresponding to the second Bragg diffraction grating is formed, light is Bragg-reflected at different positions for each wavelength.

【0044】さらに,光導波路210において,第1D
BR領域210aと第2DBR領域210dとの間に
は,活性領域210bと可飽和吸収領域210cとから
中継導波路に相当する領域が形成されている。第1DB
R領域210a側に位置する活性領域210bは,コア
層230として活性層230bが適用されており,活性
領域に相当する。かかる活性領域210bでは,電流注
入によって,活性層230bでの発光機能及び利得機能
が実現される。一方,第2DBR領域210d側に位置
する可飽和吸収領域210cは,コア層230として可
飽和吸収層230cが適用されており,可飽和吸収領域
に相当する。かかる可飽和吸収領域210cは,可飽和
吸収特性を示す。したがって,光導波路210では,自
己パルセーション現象が生じて,受動モード同期動作が
実現される。
Further, in the optical waveguide 210, the first D
A region corresponding to a relay waveguide is formed between the active region 210b and the saturable absorption region 210c between the BR region 210a and the second DBR region 210d. 1st DB
The active region 210b located on the R region 210a side has the active layer 230b applied as the core layer 230, and corresponds to the active region. In the active region 210b, a light emitting function and a gain function in the active layer 230b are realized by current injection. On the other hand, the saturable absorption region 210c located on the second DBR region 210d side has the saturable absorption layer 230c applied as the core layer 230, and corresponds to the saturable absorption region. The saturable absorption region 210c exhibits saturable absorption characteristics. Therefore, in the optical waveguide 210, a self-pulsation phenomenon occurs, and a passive mode-locking operation is realized.

【0045】なお,本実施の形態において,例えば,下
部クラッド層220dをp−InPから形成し上部クラ
ッド層220cをn−InPから形成することが可能で
ある。また,光導波層230aと光導波層230dと
は,例えば,バンドギャップ波長が約1.2μm付近の
組成からなる非活性材料から形成することが可能であ
る。さらに,活性層230bと可飽和吸収層230cと
は,例えば,バンドギャップ波長が約1.55μmの組
成からなるInGaAsPから形成することが可能であ
る。
In this embodiment, for example, the lower cladding layer 220d can be formed from p-InP and the upper cladding layer 220c can be formed from n-InP. Further, the optical waveguide layers 230a and 230d can be formed of, for example, an inactive material having a composition having a band gap wavelength of about 1.2 μm. Further, the active layer 230b and the saturable absorption layer 230c can be formed of, for example, InGaAsP having a composition having a band gap wavelength of about 1.55 μm.

【0046】レーザ素子200には,以上説明した光導
波路210でのレーザ光パルス発振動作,発振波長の変
調動作及び発振パルスのパルス変調動作を行うために,
素子表面200cと素子裏面200dとに電極及び加熱
膜が設置されている。より詳細に説明すると,レーザ素
子200において,素子裏面200dには全面に共通電
極240が設置されている。また,素子表面200cに
は,素子表面200cの活性領域210b上に当たる部
分を覆うように第1電極240bが設置されており,素
子表面200cの可飽和吸収領域210c上に当たる部
分を覆うように第2電極240cが設置されている。
In order to perform the laser light pulse oscillation operation, the oscillation wavelength modulation operation, and the oscillation pulse pulse modulation operation in the optical waveguide 210 described above,
Electrodes and a heating film are provided on the element front surface 200c and the element back surface 200d. More specifically, in the laser device 200, a common electrode 240 is provided on the entire back surface 200d of the device. A first electrode 240b is provided on the device surface 200c so as to cover a portion of the device surface 200c which is on the active region 210b, and a second electrode 240b is provided so as to cover a portion of the device surface 200c which is on the saturable absorption region 210c. An electrode 240c is provided.

【0047】さらに,図5に示すように,素子表面20
0cの第1DBR領域210a上に当たる部分には,第
1絶縁膜270aを介して,発熱手段に相当する第1加
熱膜280aが設置されている。かかる第1加熱膜28
0aは,その両端部に形成された電極パッド282aと
電極パッド284aとに電位差を与えることによって,
その発熱部に電流が流れてジュール熱が発生するように
なっている。同様に,素子表面200cの第2DBR領
域210d上に当たる部分には,第2絶縁膜270dを
介して,発熱手段に相当する第2加熱膜280dが設置
されている。かかる第2加熱膜280dも,第1加熱膜
280a同様に,その両端部に形成された電極パッド2
82dと電極パッド284dとに電位差を与えることに
よって,その発熱部に電流が流れてジュール熱が発生す
るようになっている。ここで,第1絶縁膜270aと第
2絶縁膜270dとは,第1加熱膜280a及び第2加
熱膜280dと素子表面200cとを電気的に絶縁する
ためのものである。
Further, as shown in FIG.
A first heating film 280a corresponding to a heating unit is provided on a portion corresponding to the first DBR region 210a of Oc via a first insulating film 270a. Such a first heating film 28
0a is given by giving a potential difference between the electrode pad 282a and the electrode pad 284a formed at both ends thereof.
An electric current flows through the heat generating portion to generate Joule heat. Similarly, a second heating film 280d corresponding to a heating unit is provided on a portion corresponding to the second DBR region 210d of the element surface 200c via a second insulating film 270d. Like the first heating film 280a, the second heating film 280d also has the electrode pads 2 formed on both ends thereof.
By applying a potential difference between the electrode pad 82d and the electrode pad 284d, an electric current flows through the heat generating portion to generate Joule heat. Here, the first insulating film 270a and the second insulating film 270d are for electrically insulating the first heating film 280a and the second heating film 280d from the element surface 200c.

【0048】なお,本実施の形態において,共通電極2
40,第1電極240b及び第2電極240cは,例え
ば,Auから形成することができる。また,第1加熱膜
280a及び第2加熱膜280dは,例えば,Ptから
形成することができる。さらに,絶縁膜第1絶縁膜27
0aは,例えば,SiOから形成することができる。
In the present embodiment, the common electrode 2
40, the first electrode 240b, and the second electrode 240c can be formed of, for example, Au. Further, the first heating film 280a and the second heating film 280d can be formed of, for example, Pt. Furthermore, the insulating film first insulating film 27
Oa can be formed, for example, from SiO 2 .

【0049】図4に示すように以上説明した構成を有す
るレーザ素子200は,図1に示す上記第1の実施の形
態にかかるレーザ共振器100と原理的に同一な動作を
実施することができる。すなわち,レーザ素子200で
は,第1DBR領域210aでの光の反射位置と第2D
BR領域210dでの光の反射位置との間に活性領域2
10bと可飽和吸収領域210cとが介挿された周回光
経路が形成されて,受動モード同期動作によるレーザ光
パルス発振が行われる。さらに,第1加熱膜280aの
発熱による第1DBR領域210aのブラッグ波長λを
変化させることによって,周回光経路に規定される共振
器長が調整され,発振パルスの周期変調が行われる。
As shown in FIG. 4, the laser device 200 having the configuration described above can perform the same operation in principle as the laser resonator 100 according to the first embodiment shown in FIG. . That is, in the laser element 200, the position of light reflection at the first DBR region 210a and the second D
The active region 2 is located between the light reflection position in the BR region 210d and the light reflection position.
A circulating optical path in which the saturable absorption region 210c and the saturable absorption region 210c are interposed is formed, and laser light pulse oscillation is performed by passive mode locking operation. Further, by changing the Bragg wavelength λ of the first DBR region 210a due to the heat generated by the first heating film 280a, the length of the resonator defined in the circulating optical path is adjusted, and the oscillation pulse is periodically modulated.

【0050】かかる動作において,本実施の形態にかか
るレーザ素子200は,図1に示すレーザ共振器100
と相違する特徴を有している。それは,発振パルス列の
波長チューニングとパルス周期の変調とを制御可能なこ
とである。以下,本実施の形態にかかるレーザ素子20
0のかかる動作の特徴について,図4と図6とを共に参
照しながら説明する。
In such an operation, the laser device 200 according to the present embodiment is different from the laser device 100 shown in FIG.
It has features different from those described above. That is, the wavelength tuning of the oscillation pulse train and the modulation of the pulse period can be controlled. Hereinafter, the laser device 20 according to the present embodiment will be described.
The feature of such an operation of zero will be described with reference to both FIG. 4 and FIG.

【0051】図6においては,縦軸に光の波長が示して
あり,横軸に光導波路210内の位置が示してある。図
6中,第2DBR領域210dの実線は,不均一格子2
32dの格子周期の変化をそのまま表しているのではな
く,光の損失や回折効率の結果で定まる第2DBR領域
210dへの光の侵入長の波長依存性を示している。
In FIG. 6, the vertical axis indicates the wavelength of light, and the horizontal axis indicates the position in the optical waveguide 210. In FIG. 6, the solid line of the second DBR region 210d indicates the non-uniform lattice 2
The change in the grating period of 32d is not directly shown, but the wavelength dependence of the penetration length of light into the second DBR region 210d determined by the results of light loss and diffraction efficiency.

【0052】(1)第1の場合として,第1加熱膜28
0aと第2加熱膜280dとのどちらにも電流を流して
いない場合を考える。かかる場合,第1DBR領域21
0aのブラッグ波長は,位置と無関係にλcで一定であ
り,発振波長はλcである。他方,第2DBR領域21
0dのブラッグ波長は,第2端面第2端面200bに近
付くに連れて長くなる特性を示す。図5中には,かかる
第2DBR領域210dのブラッグ波長の特性の例とし
て,位置の一次関数として表せるものを示してある。か
かる場合,共振器長がLcであるとすると,モード同期
周波数fはf=c/2nLcである。
(1) As a first case, the first heating film 28
It is assumed that no current is flowing to either the first heating film 0a or the second heating film 280d. In such a case, the first DBR region 21
The Bragg wavelength of 0a is constant at λc regardless of the position, and the oscillation wavelength is λc. On the other hand, the second DBR region 21
The Bragg wavelength of 0d has a characteristic that it becomes longer as approaching the second end face 200b. FIG. 5 shows an example of the Bragg wavelength characteristic of the second DBR region 210d that can be expressed as a linear function of the position. In this case, assuming that the resonator length is Lc, the mode locking frequency f is f = c / 2nLc.

【0053】(2)次に,第2の場合として,第2加熱
膜280dには電流を流さないが第1加熱膜280aに
電流を流す場合を考える。かかる場合,第1DBR領域
210aのブラッグ波長は,上記第1の場合でのλcよ
りも長いλdで一定となるため,発振波長は上記第1の
場合よりも長いλdである。他方,第2DBR領域21
0dのブラッグ波長は,上記第1の場合と同様の特性の
ままである。結果として,共振器長は,上記第1の場合
のLcより長いLdとなり,モード同期周波数fはf=
c/2nLdとなる。
(2) Next, as a second case, consider a case in which no current flows through the second heating film 280d but a current flows through the first heating film 280a. In such a case, the Bragg wavelength of the first DBR region 210a is constant at λd longer than λc in the first case, and the oscillation wavelength is λd longer than in the first case. On the other hand, the second DBR region 21
The Bragg wavelength of 0d remains the same as in the first case. As a result, the resonator length becomes Ld longer than Lc in the first case, and the mode locking frequency f becomes f =
c / 2 nLd.

【0054】(3)さらに,第3の場合として,第1加
熱膜280aだけでなく第2加熱膜280dにも電流を
流す場合を考える。かかる場合,第1DBR領域210
aのブラッグ波長は,上記第2の場合と同様,λdで一
定となるため,発振波長は上記第2の場合と同様λdで
ある。しかし,第2DBR領域210dのブラッグ波長
は,上記第1及び第2の場合の特性よりも長波長側にシ
フトする。結果として,共振器長は,上記第1の場合の
Lcよりは長いが第2の場合のLdよりは短いLdとな
り,モード同期周波数fはf=c/2nLc’となる。
(3) Further, as a third case, consider a case in which a current is supplied not only to the first heating film 280a but also to the second heating film 280d. In such a case, the first DBR region 210
Since the Bragg wavelength of a is constant at λd as in the second case, the oscillation wavelength is λd as in the second case. However, the Bragg wavelength of the second DBR region 210d shifts to a longer wavelength side than the characteristics in the first and second cases. As a result, the resonator length is longer than Lc in the first case but shorter than Ld in the second case, and the mode locking frequency f is f = c / 2nLc ′.

【0055】以上の第1の場合〜第3の場合の考察か
ら,本実施の形態にかかるレーザ素子200において,
モード同期周波数fは,第1加熱膜280aに流す電流
と第2加熱膜280dに流す電流との関係によって調整
されることが分かる。これに対して,発振波長は,第1
加熱膜280aに流す電流のみによって調整されること
ができる。
From the above consideration of the first to third cases, in the laser device 200 according to this embodiment,
It can be seen that the mode locking frequency f is adjusted by the relationship between the current flowing through the first heating film 280a and the current flowing through the second heating film 280d. On the other hand, the oscillation wavelength is the first
It can be adjusted only by the current flowing through the heating film 280a.

【0056】したがって,レーザ素子200では,発振
波長を固定した状態,すなわち第1加熱膜280aに流
す電流を一定に保った状態でも,第2加熱膜280dに
流す電流を調節することによって,モード同期周波数f
を変調することができる。また,モード同期周波数を固
定した状態でも,第1加熱膜280aに流す電流と第2
加熱膜280dに流す電流との所定の関係を維持してお
けば,発振波長を変化させることができる。
Accordingly, in the laser element 200, even when the oscillation wavelength is fixed, that is, even when the current flowing through the first heating film 280a is kept constant, the current flowing through the second heating film 280d is adjusted to achieve mode synchronization. Frequency f
Can be modulated. Further, even when the mode locking frequency is fixed, the current flowing through the first heating film 280a and the second
If a predetermined relationship with the current flowing through the heating film 280d is maintained, the oscillation wavelength can be changed.

【0057】以上説明したように,本実施の形態によれ
ば,上記第1の実施の形態同様,所望のパルス周波数を
有するレーザ光パルスを生成することができる。さら
に,本実施の形態によれば,発振レーザ光パルスの波長
とパルス周期とを実質的に独立に制御することが可能と
なる。なお,本実施の形態においても,発熱手段に相当
する抵抗膜の代わりに電極を適用して,キャリア注入や
電界印加等によるEO効果を利用して,DBR領域の屈
折率変化を実現することも可能である。
As described above, according to the present embodiment, a laser light pulse having a desired pulse frequency can be generated as in the first embodiment. Further, according to the present embodiment, it is possible to control the wavelength of the oscillation laser light pulse and the pulse period substantially independently. In the present embodiment, it is also possible to apply an electrode in place of the resistive film corresponding to the heat generating means and realize a change in the refractive index of the DBR region by utilizing the EO effect due to carrier injection or electric field application. It is possible.

【0058】以上,本発明の好適な実施の形態につい
て,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲に記載された技
術的思想の範疇において,当業者であれば,各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり,それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such a configuration. Within the scope of the technical idea described in the appended claims, those skilled in the art will be able to conceive various changes and modifications, and those changes and modifications are also within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs to.

【0059】例えば,上記実施の形態においては,Au
から成る電極及びPtから成る加熱膜及びSiOから
成る絶縁膜を適用したレーザ装置を例に挙げて説明した
が,本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,他
の様々な材料からなる電極及び加熱膜及び絶縁膜を適用
したレーザ装置に対しても適用することができる。
For example, in the above embodiment, Au
Although a laser device using an electrode made of Pt, a heating film made of Pt, and an insulating film made of SiO 2 has been described as an example, the present invention is not limited to such a configuration. The present invention can also be applied to a laser device to which electrodes, heating films, and insulating films made of other various materials are applied.

【0060】また,上記実施の形態においては,GaA
s系及びInP系の半導体材料を適用したレーザ装置を
例に挙げて説明したが,本発明はかかる構成に限定され
ない。本発明は,他の様々な材料,例えばLiNbO3
やSi系等を適用したレーザ装置に対しても適用するこ
とができる。
In the above embodiment, the GaAs
Although a laser device using an s-based or InP-based semiconductor material has been described as an example, the present invention is not limited to such a configuration. The present invention relates to various other materials such as LiNbO3
The present invention can also be applied to a laser device using a silicon or Si type.

【0061】さらに,上記実施の形態においては,発熱
手段として抵抗膜を適用したレーザ装置を例に挙げて説
明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発明
は,他の様々な発熱手段を適用した半導体装置に対して
も適用することができる。
Further, in the above embodiment, the laser device using the resistance film as the heating means has been described as an example, but the present invention is not limited to such a configuration. The present invention can also be applied to a semiconductor device to which various other heating means are applied.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明によれば,光パルス生成装置とし
て使用可能なレーザ装置において,ファセットミラーと
して機能する均一周期ブラッグ回折格子を有するDBR
反射鏡と周期変調ブラッグ回折格子を有するDBR反射
鏡とを活性領域の両側に形成する構成によって,高い発
振波長の可変能力及び高いパルス周期の可変能力を実現
している。したがって,本発明を適用したレーザ装置を
使用することによって,所望の周波数及び所望のパルス
周期を持つレーザ光パルス列を得ることができる。すな
わち,本発明によれば,高速化・大容量化の著しい光通
信システムに適した搬送波等の発信源の提供が可能とな
る。
According to the present invention, in a laser device usable as an optical pulse generator, a DBR having a uniform periodic Bragg diffraction grating functioning as a facet mirror is provided.
The configuration in which the reflecting mirror and the DBR reflecting mirror having the periodic modulation Bragg diffraction grating are formed on both sides of the active region realizes a high oscillation wavelength variable ability and a high pulse cycle variable ability. Therefore, by using the laser device to which the present invention is applied, a laser light pulse train having a desired frequency and a desired pulse period can be obtained. That is, according to the present invention, it is possible to provide a transmission source such as a carrier wave suitable for an optical communication system with remarkably high speed and large capacity.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用可能なレーザ共振器の概略構成を
示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a laser resonator to which the present invention can be applied.

【図2】図1示すレーザ共振器に適用されるDBRレー
ザ素子の概略構成を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a DBR laser device applied to the laser resonator shown in FIG.

【図3】図1に示すレーザ共振器の発振動作についての
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating an oscillation operation of the laser resonator illustrated in FIG. 1;

【図4】本発明を適用可能なレーザ素子の概略構成を示
す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a laser device to which the present invention can be applied.

【図5】図4に示すレーザ素子の概略構成を示す平面図
である。
FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the laser device shown in FIG.

【図6】図4に示すレーザ素子の発振動作についての説
明図である。
6 is an explanatory diagram of an oscillation operation of the laser device shown in FIG.

【図7】従来のレーザ装置の概略構成を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a conventional laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 レーザ共振器 110,210 光導波路 110a,210a,210d DBR領域 110b,210b 活性領域 110c,210c 可飽和吸収領域 132,232a,232d ブラッグ回折格子 150 DBRレーザ素子 150b 第2端面 160 グレーティングファイ
バ 180a,280d 抵抗膜 200 レーザ素子
REFERENCE SIGNS LIST 100 Laser resonator 110, 210 Optical waveguide 110a, 210a, 210d DBR region 110b, 210b Active region 110c, 210c Saturable absorption region 132, 232a, 232d Bragg diffraction grating 150 DBR laser device 150b Second end face 160 Grating fiber 180a, 280d Resistive film 200 Laser element

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 実効的な格子周期が実質的に均一な第1
のブラッグ回折格子が形成された反射領域と,光が入出
射される導波路端面と,少なくとも活性領域を有し前記
反射領域と前記導波路端面とを相互に接続する中継領域
とが,形成された光導波路と;実効的な格子周期が不均
一な第2のブラッグ格子が形成され前記導波路端面に光
を入出射する光ファイバと;を備えることを特徴とす
る,レーザ装置。
1. A method according to claim 1, wherein the effective grating period is substantially uniform.
A reflection region on which a Bragg diffraction grating is formed, a waveguide end surface through which light enters and exits, and a relay region having at least an active region and interconnecting the reflection region and the waveguide end surface. A laser device comprising: an optical waveguide; and an optical fiber formed with a second Bragg grating having a non-uniform effective grating period and configured to input and output light to and from the waveguide end face.
【請求項2】 前記中継領域は,可飽和吸収領域をも有
することを特徴とする,請求項1に記載のレーザ装置。
2. The laser device according to claim 1, wherein said relay region also has a saturable absorption region.
【請求項3】 前記光導波路は,半導体光素子に形成さ
れていることを特徴とする,請求項1又は2に記載のレ
ーザ装置。
3. The laser device according to claim 1, wherein the optical waveguide is formed in a semiconductor optical device.
【請求項4】 実効的な格子周期が実質的に均一な第1
のブラッグ回折格子が形成された第1の反射導波路と,
実効的な格子周期が不均一な第2のブラッグ回折格子が
形成された第2の反射導波路と,活性領域と可飽和吸収
領域とを有し前記第1の反射導波路と前記第2の反射導
波路とを相互に接続する中継導波路と,を備えることを
特徴とする,レーザ装置。
4. A method according to claim 1, wherein said first grating has a substantially uniform effective grating period.
A first reflective waveguide on which a Bragg diffraction grating of
A second reflection waveguide on which a second Bragg diffraction grating having an effective non-uniform grating period is formed; an active region and a saturable absorption region; the first reflection waveguide and the second reflection waveguide; And a relay waveguide for interconnecting the reflection waveguide and the reflection waveguide.
【請求項5】 前記第2のブラッグ回折格子は,前記実
効的な格子周期が一定の変化量で順次変化するものであ
ることを特徴とする,請求項1,2,3又は4のいずれ
かに記載のレーザ装置。
5. The second Bragg diffraction grating according to claim 1, wherein the effective grating period changes sequentially with a constant change amount. 3. The laser device according to claim 1.
【請求項6】 さらに,前記第2のブラッグ回折格子の
実効的な格子周期を調整するための発熱手段を備えるこ
とを特徴とする,請求項1,2,3,4又は5のいずれ
かに記載のレーザ装置。
6. The apparatus according to claim 1, further comprising a heating means for adjusting an effective grating period of said second Bragg diffraction grating. A laser device according to claim 1.
【請求項7】 さらに,前記第2のブラッグ回折格子の
実効的な格子周期を調整するための電流注入手段を備え
ることを特徴とする,請求項1,2,3,4又は5のい
ずれかに記載のレーザ装置。
7. The apparatus according to claim 1, further comprising current injection means for adjusting an effective grating period of said second Bragg diffraction grating. 3. The laser device according to claim 1.
【請求項8】 さらに,前記第1のブラッグ回折格子の
実効的な格子周期を調整するための発熱手段を備えるこ
とを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,6又は7
のいずれかに記載のレーザ装置。
8. The apparatus according to claim 1, further comprising heating means for adjusting an effective grating period of said first Bragg diffraction grating.
The laser device according to any one of the above.
【請求項9】 さらに,前記第1のブラッグ回折格子の
実効的な格子周期を調整するための電流注入手段を備え
ることを特徴とする,請求項1,2,3,4,5,6又
は7のいずれかに記載のレーザ装置。
9. The apparatus according to claim 1, further comprising a current injection means for adjusting an effective grating period of said first Bragg diffraction grating. 8. The laser device according to any one of 7.
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