JP2000124543A - 半導体モード同期レーザ - Google Patents
半導体モード同期レーザInfo
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- JP2000124543A JP2000124543A JP10292071A JP29207198A JP2000124543A JP 2000124543 A JP2000124543 A JP 2000124543A JP 10292071 A JP10292071 A JP 10292071A JP 29207198 A JP29207198 A JP 29207198A JP 2000124543 A JP2000124543 A JP 2000124543A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光通信や光信号処理において必要とされる半
導体モード同期レーザを提供する。 【解決手段】 半導体モード同期レーザの繰り返し周波
数と波長チャープの制御に有効なチャープトグレーティ
ングを容易に低コストで実現することを可能にした。
導体モード同期レーザを提供する。 【解決手段】 半導体モード同期レーザの繰り返し周波
数と波長チャープの制御に有効なチャープトグレーティ
ングを容易に低コストで実現することを可能にした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体モード同期
レーザに関する。詳しくは、光フィルター部を集積した
半導体モード同期レーザにおいて、繰り返し周波数範囲
拡大や波長チャープ制御に有効なチャープトグレーティ
ングを容易に低コストで実現する構造に関するものであ
る。
レーザに関する。詳しくは、光フィルター部を集積した
半導体モード同期レーザにおいて、繰り返し周波数範囲
拡大や波長チャープ制御に有効なチャープトグレーティ
ングを容易に低コストで実現する構造に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体モード同期レーザの構成を
図３に示す。図中、１は光変調器部、２は利得部、３は
グレーティングよりなる分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）
であり、光フィルター部として機能する。
図３に示す。図中、１は光変調器部、２は利得部、３は
グレーティングよりなる分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）
であり、光フィルター部として機能する。
【０００３】この光フィルター部（反射ブラッグ反射
器）３を均一なグレーティングからチャープトグレーテ
ィング１９にすることにより、繰り返し周波数範囲を拡
大し、また発生するパルスの波長チャープを抑制できる
ことが確認されている。チャープトグレーティング１９
はグレーティングの周期がある方向に沿って変化したも
のであり、従来、電子ビーム露光によりグレーティング
の周期を変える方法や位相シフトを挿入する方法により
実現されてきた。
器）３を均一なグレーティングからチャープトグレーテ
ィング１９にすることにより、繰り返し周波数範囲を拡
大し、また発生するパルスの波長チャープを抑制できる
ことが確認されている。チャープトグレーティング１９
はグレーティングの周期がある方向に沿って変化したも
のであり、従来、電子ビーム露光によりグレーティング
の周期を変える方法や位相シフトを挿入する方法により
実現されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、チャープト
グレーティング１９ではグレーティングの長さに対する
グレーティング周期の変化率、チャープレイトによって
特性が決まる。グレーティング周期は、１．５５ミクロ
ンの発光波長を得るためには０．２４ミクロン程度と小
さい。
グレーティング１９ではグレーティングの長さに対する
グレーティング周期の変化率、チャープレイトによって
特性が決まる。グレーティング周期は、１．５５ミクロ
ンの発光波長を得るためには０．２４ミクロン程度と小
さい。
【０００５】チャープレイトは１０ｎｍ／ｍｍ程度と小
さく、電子ビーム露光による極微細バタン形成技術が不
可欠である。しかし、高精度にチャープレイトを設定す
るためには高価な電子ビーム露光装置が必要であり、そ
の工程は複雑で長時間を要するという問題があった。
さく、電子ビーム露光による極微細バタン形成技術が不
可欠である。しかし、高精度にチャープレイトを設定す
るためには高価な電子ビーム露光装置が必要であり、そ
の工程は複雑で長時間を要するという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係る半導体モード同期レーザは、同一半
導体基板上に半導体多層膜が形成され、メサストライプ
状に加工され且つ半導体層で埋め込まれた埋め込み導波
路レーザにおいて、導波路が光利得を有する半導体利得
部と、電圧或いは電流を加えることにより光吸収係数或
いは光利得係数が変化する半導体変調器部と、グレーテ
ィングを有する光フィルター部より構成され、上記光フ
ィルター部が光出射端面の近傍に設置され、メサ幅が３
ミクロン以下の範囲で光出射方向に沿って減少すること
を特徴とする。
明の請求項１に係る半導体モード同期レーザは、同一半
導体基板上に半導体多層膜が形成され、メサストライプ
状に加工され且つ半導体層で埋め込まれた埋め込み導波
路レーザにおいて、導波路が光利得を有する半導体利得
部と、電圧或いは電流を加えることにより光吸収係数或
いは光利得係数が変化する半導体変調器部と、グレーテ
ィングを有する光フィルター部より構成され、上記光フ
ィルター部が光出射端面の近傍に設置され、メサ幅が３
ミクロン以下の範囲で光出射方向に沿って減少すること
を特徴とする。
【０００７】上記課題を解決する本発明の請求項２に係
る半導体モード同期レーザは、同一半導体基板上に半導
体多層膜が形成され且つリッジ状に導波路が形成された
リッジ導波路レーザにおいて、導波路が光利得を有する
半導体利得部と、電圧或いは電流を加えることにより光
吸収係数或いは光利得係数が変化する半導体変調器部
と、グレーティングを有する光フィルター部より構成さ
れ、上記光フィルター部が光出射端面の近傍に設置さ
れ、リッジ幅が３ミクロン以下の範囲で光出射方向に沿
って減少することを特徴とする。
る半導体モード同期レーザは、同一半導体基板上に半導
体多層膜が形成され且つリッジ状に導波路が形成された
リッジ導波路レーザにおいて、導波路が光利得を有する
半導体利得部と、電圧或いは電流を加えることにより光
吸収係数或いは光利得係数が変化する半導体変調器部
と、グレーティングを有する光フィルター部より構成さ
れ、上記光フィルター部が光出射端面の近傍に設置さ
れ、リッジ幅が３ミクロン以下の範囲で光出射方向に沿
って減少することを特徴とする。
【０００８】上記課題を解決する本発明の請求項３に係
る半導体モード同期レーザは、同一半導体基板上に半導
体多層膜が形成されたリッジ或いは埋め込み導波路レー
ザにおいて、導波路が光利得を有する半導体利得部と、
電圧或いは電流を加えることにより光吸収係数或いは光
利得係数が変化する半導体変調器部と、グレーティング
を有する光フィルター部より構成され、上記光フィルタ
ー部が光出射端面の近傍に設置され、上記光フィルター
部を構成する光閉じ込め半導体層の厚みが０．５ミクロ
ン以下の範囲で光出射方向に沿って減少することを特徴
とする。
る半導体モード同期レーザは、同一半導体基板上に半導
体多層膜が形成されたリッジ或いは埋め込み導波路レー
ザにおいて、導波路が光利得を有する半導体利得部と、
電圧或いは電流を加えることにより光吸収係数或いは光
利得係数が変化する半導体変調器部と、グレーティング
を有する光フィルター部より構成され、上記光フィルタ
ー部が光出射端面の近傍に設置され、上記光フィルター
部を構成する光閉じ込め半導体層の厚みが０．５ミクロ
ン以下の範囲で光出射方向に沿って減少することを特徴
とする。
【０００９】〔作用〕グレーティング周期Λによって決
まる発光波長はブラッグ波長λBであり、下式で与えら
れる。 λB＝２Λｎ …（１） ここで、ｎは導波路の等価屈折率である。図４は、埋め
込みレーザにおける等価屈折率ｎのメサストライプ幅依
存性に関する計算結果である。
まる発光波長はブラッグ波長λBであり、下式で与えら
れる。 λB＝２Λｎ …（１） ここで、ｎは導波路の等価屈折率である。図４は、埋め
込みレーザにおける等価屈折率ｎのメサストライプ幅依
存性に関する計算結果である。
【００１０】この図から明らかなように、メサストライ
プ幅を減少させることにより、等価屈折率を減少させる
ことができる。その結果、式（１）によりブラッグ波長
を変化させることができる。グレーティング周期Λが一
定である分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）のメサストライ
プ１７の幅をある方向に減少させることにより、グレー
ティングの周期が光出射方向にある一定の割合で減少す
るため、チャープトグレーティングを実現することがで
きる。
プ幅を減少させることにより、等価屈折率を減少させる
ことができる。その結果、式（１）によりブラッグ波長
を変化させることができる。グレーティング周期Λが一
定である分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）のメサストライ
プ１７の幅をある方向に減少させることにより、グレー
ティングの周期が光出射方向にある一定の割合で減少す
るため、チャープトグレーティングを実現することがで
きる。
【００１１】図５はチャープトグレーティングの特性を
示す計算例である。チャープトグレーティング内では波
長ごとに実効的な反射点が変化し、有効長が波長依存性
を持つため、実効的な共振器長が変化する。このため、
共振器内を周回するパルスの繰り返し周波数を変えるこ
とができる。
示す計算例である。チャープトグレーティング内では波
長ごとに実効的な反射点が変化し、有効長が波長依存性
を持つため、実効的な共振器長が変化する。このため、
共振器内を周回するパルスの繰り返し周波数を変えるこ
とができる。
【００１２】有効長の波長依存性は波長分散を意味し、
パルスの持つ波長チャープを補償することにも利用でき
る。メサストライプのメサストライプ幅は出射端面に向
かって減少させている。このようにすると負の波長分散
が得られ、変調器部でパルスに付与された長波長側への
波長チャープを補償することができる。但し、メサスト
ライプ幅は、単一横モードが安定に得られる３ミクロン
以下とする。
パルスの持つ波長チャープを補償することにも利用でき
る。メサストライプのメサストライプ幅は出射端面に向
かって減少させている。このようにすると負の波長分散
が得られ、変調器部でパルスに付与された長波長側への
波長チャープを補償することができる。但し、メサスト
ライプ幅は、単一横モードが安定に得られる３ミクロン
以下とする。
【００１３】図６は、反射ブラッグ反射器を構成する導
波路の等価屈折率の光閉じ込め層厚依存性に関する計算
結果である。層厚を減少することで等価屈折率を減少す
ることができるため、ストライプ幅を減少することと等
価な効果が得られる。層厚は単一モードが安定に得られ
る０．５ミクロン以下とする。
波路の等価屈折率の光閉じ込め層厚依存性に関する計算
結果である。層厚を減少することで等価屈折率を減少す
ることができるため、ストライプ幅を減少することと等
価な効果が得られる。層厚は単一モードが安定に得られ
る０．５ミクロン以下とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】（実施例１）本発明の第一の実施
例に係る半導体モード同期レーザを図１に示す。本実施
例は、１．５５ミクロン波長帯、２０ＧＨｚモード同期
レーザの例を示す。同図に示すように、ＩnＰよりなる
同一半導体基板上に半導体利得部２、電界吸収型変調器
部１、光フィルター部（ＤＢＲ）３が集積され光共振器
を形成している。
例に係る半導体モード同期レーザを図１に示す。本実施
例は、１．５５ミクロン波長帯、２０ＧＨｚモード同期
レーザの例を示す。同図に示すように、ＩnＰよりなる
同一半導体基板上に半導体利得部２、電界吸収型変調器
部１、光フィルター部（ＤＢＲ）３が集積され光共振器
を形成している。
【００１５】即ち、同一半導体基板上に半導体多層膜が
形成されメサストライプ１６，１７に加工され、且つ半
導体層で埋め込まれた埋め込み導波路レーザにおいて、
導波路が光利得を有する半導体利得部２と、電圧或いは
電流を加えることにより光吸収係数或いは光利得係数が
変化する半導体変調器部１と、均一なグレーティング１
２を有する光フィルター部３より構成され、上記光フィ
ルター部３が光出射端面の近傍に設置され、メサストラ
イプ１７のメサ幅が３ミクロン以下の範囲で光出射方向
に沿って減少している。
形成されメサストライプ１６，１７に加工され、且つ半
導体層で埋め込まれた埋め込み導波路レーザにおいて、
導波路が光利得を有する半導体利得部２と、電圧或いは
電流を加えることにより光吸収係数或いは光利得係数が
変化する半導体変調器部１と、均一なグレーティング１
２を有する光フィルター部３より構成され、上記光フィ
ルター部３が光出射端面の近傍に設置され、メサストラ
イプ１７のメサ幅が３ミクロン以下の範囲で光出射方向
に沿って減少している。
【００１６】利得部２は、井戸層がＩnＧaＡs又はＩnＧ
aＡsＰ、障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりな
り、そのホトルミネッセンス波長は１．５５ミクロン近
傍である。変調器部１は、井戸層がＩnＧaＡs又はＩnＧ
aＡsＰ、障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりな
り、そのホトルミネッセンス波長は１．４９ミクロン近
傍である。
aＡsＰ、障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりな
り、そのホトルミネッセンス波長は１．５５ミクロン近
傍である。変調器部１は、井戸層がＩnＧaＡs又はＩnＧ
aＡsＰ、障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりな
り、そのホトルミネッセンス波長は１．４９ミクロン近
傍である。
【００１７】変調器部１の長さは、１００ミクロンであ
り、利得部２は１８００ミクロンである。変調器部１と
利得部２は電極が５０ミクロンの長さにわたり分離され
ており、共振器長は約２２００ミクロンである。利得部
２には一定のＤＣ電流を流し光利得が得られる。
り、利得部２は１８００ミクロンである。変調器部１と
利得部２は電極が５０ミクロンの長さにわたり分離され
ており、共振器長は約２２００ミクロンである。利得部
２には一定のＤＣ電流を流し光利得が得られる。
【００１８】変調器部１には逆方向電圧を加え共振周波
数２０ＧＨｚに等しいＲＦ電圧を重畳することによりモ
ード同期が起こりパルス発生する。光フィルター部（反
射ブラッグ反射器）３は、均一グレーティング１２より
なり長さが１５０ミクロンである。
数２０ＧＨｚに等しいＲＦ電圧を重畳することによりモ
ード同期が起こりパルス発生する。光フィルター部（反
射ブラッグ反射器）３は、均一グレーティング１２より
なり長さが１５０ミクロンである。
【００１９】ブラッグ波長のチャープレイト５０ｎｍ／
ｍｍのチャープトグレーティングを実現するために、図
１（ａ）に示すように１５０ミクロンの長さにわたっ
て、メサストライプ１７のメサストライプ幅を１．８ミ
クロンから０．９ミクロンに変化させた埋め込みレーザ
としている。
ｍｍのチャープトグレーティングを実現するために、図
１（ａ）に示すように１５０ミクロンの長さにわたっ
て、メサストライプ１７のメサストライプ幅を１．８ミ
クロンから０．９ミクロンに変化させた埋め込みレーザ
としている。
【００２０】このようなストライプ幅の変化は、メサス
トライプ１７を形成するときに用いるフォトマクスの幅
を変化させておくことにより容易に実現できる。反射ブ
ラッグ反射器側の端面はＳiＯ2とＴiＯ2からなる多層膜
の無反射膜１４がコーティングされ、反射率は０．２％
以下になっている。ここでは埋め込みレーザとしたが、
リッジレーザでもリッジ幅を変化させることにより同様
に実現できる。
トライプ１７を形成するときに用いるフォトマクスの幅
を変化させておくことにより容易に実現できる。反射ブ
ラッグ反射器側の端面はＳiＯ2とＴiＯ2からなる多層膜
の無反射膜１４がコーティングされ、反射率は０．２％
以下になっている。ここでは埋め込みレーザとしたが、
リッジレーザでもリッジ幅を変化させることにより同様
に実現できる。
【００２１】（実施例２）本発明の第二の実施例に係る
半導体モード同期レーザを図２に示す。同図に示すよう
に、ＩnＰよりなる同一半導体基板上に半導体利得部
２、電界吸収型変調器部１、反射ブラッグ反射器が集積
され光共振器を形成している。
半導体モード同期レーザを図２に示す。同図に示すよう
に、ＩnＰよりなる同一半導体基板上に半導体利得部
２、電界吸収型変調器部１、反射ブラッグ反射器が集積
され光共振器を形成している。
【００２２】利得部２は井戸層がＩnＧaＡs又はＩnＧa
ＡsＰ、障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりなりそ
のホトルミネッセンス波長は１．５５ミクロン近傍であ
る。変調器部１は井戸層がＩnＧaＡs又はＩnＧaＡsＰ、
障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりなり、そのホ
トルミネッセンス波長は１．４９ミクロン近傍である。
ＡsＰ、障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりなりそ
のホトルミネッセンス波長は１．５５ミクロン近傍であ
る。変調器部１は井戸層がＩnＧaＡs又はＩnＧaＡsＰ、
障壁層がＩnＧaＡsＰの多重量子井戸よりなり、そのホ
トルミネッセンス波長は１．４９ミクロン近傍である。
【００２３】変調器部１の長さは、１００ミクロンであ
り、利得部２の長さは、１８００ミクロンである。変調
器部１と利得部２は、電極４，５が５０ミクロンの長さ
にわたり分離されており、共振器長は約２２００ミクロ
ンである。光フィルター部（反射ブラッグ反射器）３
は、均一グレーティング１２よりなり長さが１５０ミク
ロンである。
り、利得部２の長さは、１８００ミクロンである。変調
器部１と利得部２は、電極４，５が５０ミクロンの長さ
にわたり分離されており、共振器長は約２２００ミクロ
ンである。光フィルター部（反射ブラッグ反射器）３
は、均一グレーティング１２よりなり長さが１５０ミク
ロンである。
【００２４】メサストライプ１６のストライプ幅は、一
定の１．５ミクロンとしている。プラッグ波長のチャー
プレイト５０ｎｍ／ｍｍのチャープトグレーティングを
実現するために、１５０ミクロンの長さにわたって１．
３ミクロン波長ＩnＧaＡsＰ光閉じ込め層１８の層厚を
０．２４ミクロンから０．２０ミクロンに変化させてい
る。
定の１．５ミクロンとしている。プラッグ波長のチャー
プレイト５０ｎｍ／ｍｍのチャープトグレーティングを
実現するために、１５０ミクロンの長さにわたって１．
３ミクロン波長ＩnＧaＡsＰ光閉じ込め層１８の層厚を
０．２４ミクロンから０．２０ミクロンに変化させてい
る。
【００２５】このような光閉じ込め層１８の層厚の変化
は、光閉じ込め層１８を形成するときにストライプ周辺
にパタン化された絶縁膜マスクを配置する選択成長法に
より容易に実現できる。
は、光閉じ込め層１８を形成するときにストライプ周辺
にパタン化された絶縁膜マスクを配置する選択成長法に
より容易に実現できる。
【００２６】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の半
導体モード同期レーザは、パルスの繰り返し周波数範囲
が拡大され、波長チャープが抑制できるチャープトグレ
ーティングを容易に且つ低コストで実現できる。
導体モード同期レーザは、パルスの繰り返し周波数範囲
が拡大され、波長チャープが抑制できるチャープトグレ
ーティングを容易に且つ低コストで実現できる。
【図１】本発明の第一の実施例にかかるパルス光源装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図２】本発明の第二の実施例にかかるパルス光源装置
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図３】従来技術の説明図である。
【図４】埋め込みレーザにおける等価屈折率のメサスト
ライプ幅依存性に関する計算結果を示すグラフである。
ライプ幅依存性に関する計算結果を示すグラフである。
【図５】チャープトグレーティングの特性を示す計算例
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図６】反射ブラッグ反射器を構成する導波路の等価屈
折率の光閉じ込め層厚依存性に関する計算結果を示すグ
ラフである。
折率の光閉じ込め層厚依存性に関する計算結果を示すグ
ラフである。
１ 半導体電界吸収型光変調器部 ２ 半導体利得部 ３ 光フィルター部（ＤＢＲ） ４ 変調器電極 ５ 利得部重極 ６ 反射ブラッグ反射器電極 ７ 下部電極 ８ ｎ型ＩnＰ ９ 変調器用多重量子井戸 １０ 利得部用多重量子井戸 １１ ｐ型ＩnＰ １２ 均一グレーティング １３ 高反射膜 １４ 無反射膜 １５ 光閉じ込め層 １６ メサストライプ １７ 幅が変化するメサストライプ １８ 層厚が変化する光閉じ込め層 １９ チャープトグレーティング
Claims (3)
- 【請求項１】 同一半導体基板上に半導体多層膜が形成
され、メサストライプ状に加工され且つ半導体層で埋め
込まれた埋め込み導波路レーザにおいて、導波路が光利
得を有する半導体利得部と、電圧或いは電流を加えるこ
とにより光吸収係数或いは光利得係数が変化する半導体
変調器部と、グレーティングを有する光フィルター部よ
り構成され、上記光フィルター部が光出射端面の近傍に
設置され、メサ幅が３ミクロン以下の範囲で光出射方向
に沿って減少することを特徴とする半導体モード同期レ
ーザ。 - 【請求項２】 同一半導体基板上に半導体多層膜が形成
され且つリッジ状に導波路が形成されたリッジ導波路レ
ーザにおいて、導波路が光利得を有する半導体利得部
と、電圧或いは電流を加えることにより光吸収係数或い
は光利得係数が変化する半導体変調器部と、グレーティ
ングを有する光フィルター部より構成され、上記光フィ
ルター部が光出射端面の近傍に設置され、リッジ幅が３
ミクロン以下の範囲で光出射方向に沿って減少すること
を特徴とする半導体モード同期レーザ。 - 【請求項３】 同一半導体基板上に半導体多層膜が形成
されたリッジ或いは埋め込み導波路レーザにおいて、導
波路が光利得を有する半導体利得部と、電圧或いは電流
を加えることにより光吸収係数或いは光利得係数が変化
する半導体変調器部と、グレーティングを有する光フィ
ルター部より構成され、上記光フィルター部が光出射端
面の近傍に設置され、上記光フィルター部を構成する光
閉じ込め半導体層の厚みが０．５ミクロン以下の範囲で
光出射方向に沿って減少することを特徴とする半導体モ
ード同期レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10292071A JP2000124543A (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 半導体モード同期レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10292071A JP2000124543A (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 半導体モード同期レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000124543A true JP2000124543A (ja) | 2000-04-28 |
Family
ID=17777169
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10292071A Pending JP2000124543A (ja) | 1998-10-14 | 1998-10-14 | 半導体モード同期レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000124543A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003073145A2 (en) * | 2002-02-25 | 2003-09-04 | Intel Corporation | Method and apparatus for integrating an optical transmit module |
| JP2010251609A (ja) * | 2009-04-17 | 2010-11-04 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| CN112740492A (zh) * | 2019-01-04 | 2021-04-30 | 华为技术有限公司 | 半导体激光器、光发射组件、光线路终端及光网络单元 |
-
1998
- 1998-10-14 JP JP10292071A patent/JP2000124543A/ja active Pending
Cited By (7)
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