JP2002368327A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体レーザ装置の出力を高め、雑音を低減
し、筐体を小型化すること。 【解決手段】 半導体レーザ装置１は、同一の半導体基
板上に、レーザ発振領域２ａ、チャープドグレーティン
グを有する波長選択領域２ｂ、レーザ光の波長を変換す
る波長可変領域３、井戸層の厚さが異なる多重量子井戸
構造を有する増幅領域４を有し、レーザ発振領域２ａで
発振したレーザ光の周波数を波長選択領域２ｂで選択
し、波長可変領域３へ波長変換し、さらに増幅領域４で
レーザ光の出力を増幅して出射端面５から出力する。
し、筐体を小型化すること。 【解決手段】 半導体レーザ装置１は、同一の半導体基
板上に、レーザ発振領域２ａ、チャープドグレーティン
グを有する波長選択領域２ｂ、レーザ光の波長を変換す
る波長可変領域３、井戸層の厚さが異なる多重量子井戸
構造を有する増幅領域４を有し、レーザ発振領域２ａで
発振したレーザ光の周波数を波長選択領域２ｂで選択
し、波長可変領域３へ波長変換し、さらに増幅領域４で
レーザ光の出力を増幅して出射端面５から出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ラマン増幅用光
源に適する２以上の発振縦モードを含んだレーザ光を発
振し、増幅して出射する半導体レーザ装置に関するもの
である。
源に適する２以上の発振縦モードを含んだレーザ光を発
振し、増幅して出射する半導体レーザ装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、インターネットをはじめとする様
々なマルチメディアの普及に伴って、光通信に対する大
容量化の要求が大きくなっている。従来、光通信では、
光ファイバによる光の吸収が少ない波長である１３１０
ｎｍもしくは１５５０ｎｍの帯域において、それぞれ単
一の波長による伝送が一般的であった。この方式では、
多くの情報を伝達するためには伝達経路に敷設する光フ
ァイバの芯数を増やす必要があり、伝送容量の増加に伴
ってコストが増加するという問題があった。
々なマルチメディアの普及に伴って、光通信に対する大
容量化の要求が大きくなっている。従来、光通信では、
光ファイバによる光の吸収が少ない波長である１３１０
ｎｍもしくは１５５０ｎｍの帯域において、それぞれ単
一の波長による伝送が一般的であった。この方式では、
多くの情報を伝達するためには伝達経路に敷設する光フ
ァイバの芯数を増やす必要があり、伝送容量の増加に伴
ってコストが増加するという問題があった。
【０００３】そこで、波長分割多重（ＷＤＭ： Wavelen
gth Division Multiplexing）通信方式が用いられるよ
うになった。このＷＤＭ通信方式は、主にエルビウム添
加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amp
lifier）を用い、この動作帯域である１５５０ｎｍ帯に
おいて複数の波長を使用して伝送を行う方式である。こ
のＷＤＭ通信方式では、１本の光ファイバを用いて複数
の異なる波長の光信号を同時に伝送することから、新た
な線路を敷設する必要がなく、ネットワークの伝送容量
の飛躍的な増加をもたらすことを可能としている。
gth Division Multiplexing）通信方式が用いられるよ
うになった。このＷＤＭ通信方式は、主にエルビウム添
加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amp
lifier）を用い、この動作帯域である１５５０ｎｍ帯に
おいて複数の波長を使用して伝送を行う方式である。こ
のＷＤＭ通信方式では、１本の光ファイバを用いて複数
の異なる波長の光信号を同時に伝送することから、新た
な線路を敷設する必要がなく、ネットワークの伝送容量
の飛躍的な増加をもたらすことを可能としている。
【０００４】このＥＤＦＡを用いた一般的なＷＤＭ通信
方式では、利得平坦化の容易な１５５０ｎｍから実用化
され、最近では、利得係数が小さいために利用されてい
なかった１５８０ｎｍ帯にまで拡大している。しかしな
がら、ＥＤＦＡで増幅可能な帯域に比して光ファイバの
低損失帯域の方が広いことから、ＥＤＦＡの帯域外で動
作する光増幅器、すなわちラマン増幅器への関心が高ま
っている。
方式では、利得平坦化の容易な１５５０ｎｍから実用化
され、最近では、利得係数が小さいために利用されてい
なかった１５８０ｎｍ帯にまで拡大している。しかしな
がら、ＥＤＦＡで増幅可能な帯域に比して光ファイバの
低損失帯域の方が広いことから、ＥＤＦＡの帯域外で動
作する光増幅器、すなわちラマン増幅器への関心が高ま
っている。
【０００５】ラマン増幅は、光ファイバに強い励起光を
入射すると、誘導ラマン散乱によって、励起光波長から
約１００ｎｍ程度長波長側に利得が現れ、この励起され
た状態の光ファイバに、この利得を有する波長帯域の信
号光を入射すると、この信号光が増幅されるというもの
である。したがってラマン増幅器を用いたＷＤＭ通信方
式では、ＥＤＦＡを用いた通信方式に比して、信号光の
チャネル数をさらに増加させることができる。
入射すると、誘導ラマン散乱によって、励起光波長から
約１００ｎｍ程度長波長側に利得が現れ、この励起され
た状態の光ファイバに、この利得を有する波長帯域の信
号光を入射すると、この信号光が増幅されるというもの
である。したがってラマン増幅器を用いたＷＤＭ通信方
式では、ＥＤＦＡを用いた通信方式に比して、信号光の
チャネル数をさらに増加させることができる。
【０００６】図７は、ラマン用励起光源に用いるレーザ
光を出射する従来のレーザ装置の構成を示す図である。
図７において、このレーザ装置は、半導体発光素子２０
２と光ファイバ２０３とを有する。半導体発光素子２０
２は、活性層２２１を有する。活性層２２１は、一端に
光反射面２２２が設けられ、他端に光出射面２２３が設
けられる。活性層２２１内で生じた光は、光反射面２２
２で反射して、光出射面２２３から出力される。
光を出射する従来のレーザ装置の構成を示す図である。
図７において、このレーザ装置は、半導体発光素子２０
２と光ファイバ２０３とを有する。半導体発光素子２０
２は、活性層２２１を有する。活性層２２１は、一端に
光反射面２２２が設けられ、他端に光出射面２２３が設
けられる。活性層２２１内で生じた光は、光反射面２２
２で反射して、光出射面２２３から出力される。
【０００７】半導体発光素子２０２の光出射面２２３に
は、光ファイバ２０３が配置され、光出射面２２３と光
結合される。光ファイバ２０３内のコア２３２には、光
出射面２２３から所定位置にファイバグレーティング２
３３が形成され、ファイバグレーティング２３３は、特
定波長の光を選択的に反射する。すなわち、ファイバグ
レーティング２３３は、外部共振器として機能し、ファ
イバグレーティング２３３と光反射面２２２との間で共
振器を形成し、ファイバグレーティング２３３によって
選択された特定波長のレーザ光が増幅されて出力レーザ
光２４１として出力される。
は、光ファイバ２０３が配置され、光出射面２２３と光
結合される。光ファイバ２０３内のコア２３２には、光
出射面２２３から所定位置にファイバグレーティング２
３３が形成され、ファイバグレーティング２３３は、特
定波長の光を選択的に反射する。すなわち、ファイバグ
レーティング２３３は、外部共振器として機能し、ファ
イバグレーティング２３３と光反射面２２２との間で共
振器を形成し、ファイバグレーティング２３３によって
選択された特定波長のレーザ光が増幅されて出力レーザ
光２４１として出力される。
【０００８】また、ラマン用励起光源に用いるレーザ光
源として、分布帰還型（ＤＦＢ：Distribute Feedbac
k）レーザや分布反射型（ＤＢＲ）レーザを用い、レー
ザ増幅領域を備えたＭＯＰＡ型半導体レーザ装置を用い
る場合もあった。ＭＯＰＡ型半導体レーザ装置は、レー
ザ発光素子に回折格子を設けたことで、安定して単一縦
モードで発振、増幅して出力する。
源として、分布帰還型（ＤＦＢ：Distribute Feedbac
k）レーザや分布反射型（ＤＢＲ）レーザを用い、レー
ザ増幅領域を備えたＭＯＰＡ型半導体レーザ装置を用い
る場合もあった。ＭＯＰＡ型半導体レーザ装置は、レー
ザ発光素子に回折格子を設けたことで、安定して単一縦
モードで発振、増幅して出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のレーザ装置は、ファイバグレーティング２３３
と半導体発光素子２０２との間隔が長いため、ファイバ
グレーティング２３３と光反射面２２２との間の共振に
よって相対強度雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noi
se ）が大きくなる。したがって、上述した従来のレー
ザ装置をラマン増幅用に用いた場合では、増幅の生じる
過程が早く起こるため、励起光強度が揺らいでいると、
ラマン利得も揺らぐことになり、このラマン利得の揺ら
ぎがそのまま増幅され、信号強度の揺らぎとして出力さ
れてしまうので安定したラマン増幅を行わせることが困
難であるという問題点があった。
た従来のレーザ装置は、ファイバグレーティング２３３
と半導体発光素子２０２との間隔が長いため、ファイバ
グレーティング２３３と光反射面２２２との間の共振に
よって相対強度雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noi
se ）が大きくなる。したがって、上述した従来のレー
ザ装置をラマン増幅用に用いた場合では、増幅の生じる
過程が早く起こるため、励起光強度が揺らいでいると、
ラマン利得も揺らぐことになり、このラマン利得の揺ら
ぎがそのまま増幅され、信号強度の揺らぎとして出力さ
れてしまうので安定したラマン増幅を行わせることが困
難であるという問題点があった。
【００１０】また、上述したレーザ装置は、ファイバグ
レーティング２３３を有した光ファイバ２０３と、半導
体発光素子２０２とを光結合する必要があり、共振器内
における機械的な光結合であるために、レーザの発振特
性が機械的振動などによって変化してしまうおそれがあ
り、安定した励起光を提供することが困難であるという
問題点があった。
レーティング２３３を有した光ファイバ２０３と、半導
体発光素子２０２とを光結合する必要があり、共振器内
における機械的な光結合であるために、レーザの発振特
性が機械的振動などによって変化してしまうおそれがあ
り、安定した励起光を提供することが困難であるという
問題点があった。
【００１１】一方、ＭＯＰＡ型半導体レーザ装置を用い
た場合には、レーザ光は単一縦モードで発振するので、
高出力で励起することが困難であるという問題点があっ
た。また、単一縦モードのレーザ光では、ラマン増幅時
に誘導ブリルアン散乱発生の閾値を超えて誘導ブリルア
ン散乱が発生し、ノイズが増加するという問題点があっ
た。
た場合には、レーザ光は単一縦モードで発振するので、
高出力で励起することが困難であるという問題点があっ
た。また、単一縦モードのレーザ光では、ラマン増幅時
に誘導ブリルアン散乱発生の閾値を超えて誘導ブリルア
ン散乱が発生し、ノイズが増加するという問題点があっ
た。
【００１２】さらに、上述した従来の半導体レーザ装置
では、ラマン増幅を行う波長帯に合わせた高出力レー
ザ、およびファイバグレーティングを準備する必要があ
り、異なる波長でラマン増幅を行う場合には、それぞれ
の波長に対応した半導体レーザ装置を別個に準備しなけ
ればならないという問題点があった。
では、ラマン増幅を行う波長帯に合わせた高出力レー
ザ、およびファイバグレーティングを準備する必要があ
り、異なる波長でラマン増幅を行う場合には、それぞれ
の波長に対応した半導体レーザ装置を別個に準備しなけ
ればならないという問題点があった。
【００１３】この発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、安定かつ高利得を得ることができるラマン増幅用光
源に適した半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
で、安定かつ高利得を得ることができるラマン増幅用光
源に適した半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、複数の発振
縦モードを含むレーザ光を出力する発振手段と、前記発
振手段が発振したレーザ光の波長を変換する波長変換手
段と、前記発振手段が発振したレーザ光を増幅する光増
幅手段と、を同一半導体基板上に設けたことを特徴とす
る。
め、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、複数の発振
縦モードを含むレーザ光を出力する発振手段と、前記発
振手段が発振したレーザ光の波長を変換する波長変換手
段と、前記発振手段が発振したレーザ光を増幅する光増
幅手段と、を同一半導体基板上に設けたことを特徴とす
る。
【００１５】この請求項１の発明によれば、半導体レー
ザ装置は、複数の発振縦モードを含むレーザ光を増幅
し、所望の波長に変化させて出力する。
ザ装置は、複数の発振縦モードを含むレーザ光を増幅
し、所望の波長に変化させて出力する。
【００１６】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記光増幅手段は、井戸層の
厚さまたは井戸層の組成が異なる多重量子井戸構造を有
することを特徴とする。
は、上記の発明において、前記光増幅手段は、井戸層の
厚さまたは井戸層の組成が異なる多重量子井戸構造を有
することを特徴とする。
【００１７】この請求項２の発明によれば、半導体レー
ザ装置は、複数の発振縦モードを含み、広帯域で波長可
変に対応したレーザ光を、多重量子井戸構造の増幅手段
で増幅して出力する。
ザ装置は、複数の発振縦モードを含み、広帯域で波長可
変に対応したレーザ光を、多重量子井戸構造の増幅手段
で増幅して出力する。
【００１８】また、請求項３にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記発振手段は、レーザ光の
励起を行う活性部内に設けられた回折格子を備え、前記
回折格子によってレーザ光の波長選択を行う分布帰還型
レーザであることを特徴とする。
は、上記の発明において、前記発振手段は、レーザ光の
励起を行う活性部内に設けられた回折格子を備え、前記
回折格子によってレーザ光の波長選択を行う分布帰還型
レーザであることを特徴とする。
【００１９】この請求項３の発明によれば、半導体レー
ザ装置は、活性部内部の回折格子によって波長を選択し
たレーザ光を、増幅して出力する。
ザ装置は、活性部内部の回折格子によって波長を選択し
たレーザ光を、増幅して出力する。
【００２０】また、請求項４にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記発振手段は、レーザ光の
励起を行う活性部外に設けられた回折格子を備え、前記
回折格子によって、レーザ光の波長選択を行う分布反射
型レーザであることを特徴とする。
は、上記の発明において、前記発振手段は、レーザ光の
励起を行う活性部外に設けられた回折格子を備え、前記
回折格子によって、レーザ光の波長選択を行う分布反射
型レーザであることを特徴とする。
【００２１】この請求項４の発明によれば、半導体レー
ザ装置は、活性部の外に設けた回折格子によって波長を
選択したレーザ光を、増幅して出力する。
ザ装置は、活性部の外に設けた回折格子によって波長を
選択したレーザ光を、増幅して出力する。
【００２２】また、請求項５にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記発振手段は、前記回折格
子の結合係数κと回折格子長Ｌとの積である規格化結合
係数の値が「２」以上であることを特徴とする。
は、上記の発明において、前記発振手段は、前記回折格
子の結合係数κと回折格子長Ｌとの積である規格化結合
係数の値が「２」以上であることを特徴とする。
【００２３】この請求項５の発明によれば、半導体レー
ザ装置は、規格化結合係数が「２」以上の発振手段によ
って複数の発振縦モードを含むレーザ光を発振し、増幅
して出力する。
ザ装置は、規格化結合係数が「２」以上の発振手段によ
って複数の発振縦モードを含むレーザ光を発振し、増幅
して出力する。
【００２４】また、請求項６にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記光増幅手段に注入する電
流を制御する電流制御手段をさらに備え、前記電流制御
手段は、前記光増幅手段に注入する電流量を変化させて
前記レーザ光の光出力の増減を行うことを特徴とする。
は、上記の発明において、前記光増幅手段に注入する電
流を制御する電流制御手段をさらに備え、前記電流制御
手段は、前記光増幅手段に注入する電流量を変化させて
前記レーザ光の光出力の増減を行うことを特徴とする。
【００２５】この請求項６の発明によれば、半導体レー
ザ装置は、増幅手段に注入する電流を制御し、レーザ光
の増幅率を変化させる。
ザ装置は、増幅手段に注入する電流を制御し、レーザ光
の増幅率を変化させる。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明に係る半導体レーザ装置の好適な実施の形態を詳細
に説明する。
発明に係る半導体レーザ装置の好適な実施の形態を詳細
に説明する。
【００２７】（実施の形態１）図１は、この発明の実施
の形態である半導体レーザ装置の概略構成を示す図であ
る。半導体レーザ装置１は、同一の半導体基板上に、レ
ーザ光を発振するレーザ発振領域２ａ、回折格子８を有
する波長選択領域２ｂ、レーザ光の波長変換を行う波長
可変領域３、レーザ光の増幅を行う増幅領域４を有す
る。
の形態である半導体レーザ装置の概略構成を示す図であ
る。半導体レーザ装置１は、同一の半導体基板上に、レ
ーザ光を発振するレーザ発振領域２ａ、回折格子８を有
する波長選択領域２ｂ、レーザ光の波長変換を行う波長
可変領域３、レーザ光の増幅を行う増幅領域４を有す
る。
【００２８】レーザ発振領域２ａは、電源６と接続さ
れ、レーザ光の発振を行う。レーザ発振領域２ａで発振
するレーザ光の縦モードのモード間隔Δλは、発振波
長、等価屈折率および共振器長によって決定される。
れ、レーザ光の発振を行う。レーザ発振領域２ａで発振
するレーザ光の縦モードのモード間隔Δλは、発振波
長、等価屈折率および共振器長によって決定される。
【００２９】一方、波長選択領域２ｂは、回折格子のブ
ラッグ波長によって縦モードを選択する。この回折格子
による波長選択特性は、図２に示す発振波長スペクトル
１０として表され、発振波長スペクトル１０の半値幅Δ
λｈ内に存在する縦モードが発振することとなる。発振
波長スペクトル１０は、回折格子のグレーティングピッ
チによって決定される。
ラッグ波長によって縦モードを選択する。この回折格子
による波長選択特性は、図２に示す発振波長スペクトル
１０として表され、発振波長スペクトル１０の半値幅Δ
λｈ内に存在する縦モードが発振することとなる。発振
波長スペクトル１０は、回折格子のグレーティングピッ
チによって決定される。
【００３０】図３は、波長選択領域２ｂのＡ−Ａ線断面
図を示す図である。回折格子８は、グレーティングピッ
チが周期的に変化するチャープドグレーティングであ
る。チャープドグレーティングは、回折格子の波長選択
特性に揺らぎを発生させ、発振波長スペクトル１０の半
値幅Δλｈ内の縦モードが複数となるようにしている。
図２では、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈ内に３つ
の発振縦モード１１〜１３を有している。
図を示す図である。回折格子８は、グレーティングピッ
チが周期的に変化するチャープドグレーティングであ
る。チャープドグレーティングは、回折格子の波長選択
特性に揺らぎを発生させ、発振波長スペクトル１０の半
値幅Δλｈ内の縦モードが複数となるようにしている。
図２では、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈ内に３つ
の発振縦モード１１〜１３を有している。
【００３１】さらに、波長可変領域３は、電源９と接続
され、波長変換を行う。波長可変領域３は、波長変換に
よって発振したレーザ光の出力を制御することで、出力
の波長依存性を改善し、均一な出力を有するレーザ光を
発振する。
され、波長変換を行う。波長可変領域３は、波長変換に
よって発振したレーザ光の出力を制御することで、出力
の波長依存性を改善し、均一な出力を有するレーザ光を
発振する。
【００３２】増幅領域４は、電源７と接続され、レーザ
光の増幅を行う。また、増幅領域４は、井戸層の厚さが
異なる多重量子井戸構造を有し、複数の縦モードを有す
るレーザ光を効率的に増幅する。増幅されたレーザ光
は、出射端面５から出力される。ここで、電源７が注入
する電流の量を制御することで、レーザ光の増幅率を決
定することができる。
光の増幅を行う。また、増幅領域４は、井戸層の厚さが
異なる多重量子井戸構造を有し、複数の縦モードを有す
るレーザ光を効率的に増幅する。増幅されたレーザ光
は、出射端面５から出力される。ここで、電源７が注入
する電流の量を制御することで、レーザ光の増幅率を決
定することができる。
【００３３】この実施の形態１における半導体レーザ装
置では、回折格子のグレーティングピッチを設定するこ
とにより、レーザ光の発振縦モードの数を所望の数に設
定することができる。複数の発振縦モードを有するレー
ザ光を用いると、単一縦モードのレーザ光を用いた場合
に比して、レーザ出力のピーク値を抑えて高いレーザ出
力値を得ることができる。たとえば、この実施の形態１
に示した半導体レーザ装置は、図４（ｂ）に示すプロフ
ァイルを有し、低いピーク値で高レーザ出力を得ること
ができる。これに対し、図４（ａ）は、同じレーザ出力
を得る場合における単一縦モード発振の半導体レーザ装
置のプロファイルであり、高いピーク値を有している。
置では、回折格子のグレーティングピッチを設定するこ
とにより、レーザ光の発振縦モードの数を所望の数に設
定することができる。複数の発振縦モードを有するレー
ザ光を用いると、単一縦モードのレーザ光を用いた場合
に比して、レーザ出力のピーク値を抑えて高いレーザ出
力値を得ることができる。たとえば、この実施の形態１
に示した半導体レーザ装置は、図４（ｂ）に示すプロフ
ァイルを有し、低いピーク値で高レーザ出力を得ること
ができる。これに対し、図４（ａ）は、同じレーザ出力
を得る場合における単一縦モード発振の半導体レーザ装
置のプロファイルであり、高いピーク値を有している。
【００３４】ここで、ラマン増幅器の励起用光源は、ラ
マン利得を大きくするために高出力であることが好まし
いが、励起光のピーク値が高いと、誘導ブリルアン散乱
が発生し、雑音が増加するという不具合が発生する。誘
導ブリルアン散乱の発生は、誘導ブリルアン散乱が発生
する閾値Ｐｔｈを有し、同じレーザ出力を得る場合、図
４（ｂ）に示すように、複数の発振縦モードを持たせ、
そのピーク値を抑えることによって、誘導ブリルアン散
乱の閾値Ｐｔｈ内で高い励起光出力を得ることができ、
その結果、高いラマン利得を得ることが可能となる。
マン利得を大きくするために高出力であることが好まし
いが、励起光のピーク値が高いと、誘導ブリルアン散乱
が発生し、雑音が増加するという不具合が発生する。誘
導ブリルアン散乱の発生は、誘導ブリルアン散乱が発生
する閾値Ｐｔｈを有し、同じレーザ出力を得る場合、図
４（ｂ）に示すように、複数の発振縦モードを持たせ、
そのピーク値を抑えることによって、誘導ブリルアン散
乱の閾値Ｐｔｈ内で高い励起光出力を得ることができ、
その結果、高いラマン利得を得ることが可能となる。
【００３５】また、従来の半導体レーザ装置では、図７
に示したようにファイバグレーティングを用いた半導体
レーザモジュールとしていたため、ファイバグレーティ
ング２３３と光反射面２２２との間の共振によって相対
強度雑音（ＲＩＮ）が大きくなり、安定したラマン増幅
を行うことができないが、この実施の形態１に示した半
導体レーザ装置１では、ファイバグレーティング２３３
を用いず、出射したレーザ光をそのままラマン増幅器の
励起用光源として用いることができるので、相対強度雑
音が小さくなり、その結果、ラマン利得の揺らぎが小さ
くなり、安定したラマン増幅を行わせることができる。
に示したようにファイバグレーティングを用いた半導体
レーザモジュールとしていたため、ファイバグレーティ
ング２３３と光反射面２２２との間の共振によって相対
強度雑音（ＲＩＮ）が大きくなり、安定したラマン増幅
を行うことができないが、この実施の形態１に示した半
導体レーザ装置１では、ファイバグレーティング２３３
を用いず、出射したレーザ光をそのままラマン増幅器の
励起用光源として用いることができるので、相対強度雑
音が小さくなり、その結果、ラマン利得の揺らぎが小さ
くなり、安定したラマン増幅を行わせることができる。
【００３６】さらに、図７に示した半導体レーザ装置で
は、共振器内に機械的な結合を必要とするため、振動な
どによってレーザの発振特性が変化する場合が発生する
が、この実施の形態１の半導体レーザ装置では、機械的
な振動などによるレーザの発振特性の変化がなく、安定
した光出力を得ることができる。
は、共振器内に機械的な結合を必要とするため、振動な
どによってレーザの発振特性が変化する場合が発生する
が、この実施の形態１の半導体レーザ装置では、機械的
な振動などによるレーザの発振特性の変化がなく、安定
した光出力を得ることができる。
【００３７】また、この実施の形態１の半導体レーザ装
置では、同一半導体基板上にレーザ発振領域と増幅領域
とを備えているので、ラマン増幅に必要とされる出力ま
でレーザ光を増幅して出力することができる。
置では、同一半導体基板上にレーザ発振領域と増幅領域
とを備えているので、ラマン増幅に必要とされる出力ま
でレーザ光を増幅して出力することができる。
【００３８】この実施の形態１によれば、半導体レーザ
装置１は、同一の半導体基板上に、レーザ発振領域２
ａ、チャープドグレーティングを有する波長選択領域２
ｂ、レーザ光の波長を変換する波長可変領域３、井戸層
の厚さが異なる多重量子井戸構造を有する増幅領域４を
設けているので、複数の縦モードを有する高出力なレー
ザ光を安定して出力する。
装置１は、同一の半導体基板上に、レーザ発振領域２
ａ、チャープドグレーティングを有する波長選択領域２
ｂ、レーザ光の波長を変換する波長可変領域３、井戸層
の厚さが異なる多重量子井戸構造を有する増幅領域４を
設けているので、複数の縦モードを有する高出力なレー
ザ光を安定して出力する。
【００３９】したがって、半導体レーザ装置１をラマン
増幅器の励起用光源として用いた場合、誘導ブリルアン
散乱を発生せずに、安定し、かつ高いラマン利得を得る
ことができる。
増幅器の励起用光源として用いた場合、誘導ブリルアン
散乱を発生せずに、安定し、かつ高いラマン利得を得る
ことができる。
【００４０】なお、本実施の形態１では、回折格子８を
チャープドグレーティングとすることで、レーザ光の発
振縦モードを複数としたが、回折格子のグレーティング
長、共振器長または屈折率を変化させるようにしてもよ
い。たとえば、回折格子長Ｌｇと結合係数κとの積であ
る規格化結合係数κＬｇの値を「２」以上としてもよ
い。これらの場合においても、発振縦モード数を増加さ
せることができ、回折格子をチャープドグレーティング
とした場合と同様に複数の縦モードを有する高出力なレ
ーザ光を安定して出力することができる。
チャープドグレーティングとすることで、レーザ光の発
振縦モードを複数としたが、回折格子のグレーティング
長、共振器長または屈折率を変化させるようにしてもよ
い。たとえば、回折格子長Ｌｇと結合係数κとの積であ
る規格化結合係数κＬｇの値を「２」以上としてもよ
い。これらの場合においても、発振縦モード数を増加さ
せることができ、回折格子をチャープドグレーティング
とした場合と同様に複数の縦モードを有する高出力なレ
ーザ光を安定して出力することができる。
【００４１】（実施の形態２）つぎに、この発明の実施
の形態２について説明する。上述した実施の形態１で
は、ＤＢＲ型レーザを用いた半導体レーザ装置について
説明したが、この実施の形態２では、ＤＦＢ型レーザを
用いた半導体レーザ装置について説明する。
の形態２について説明する。上述した実施の形態１で
は、ＤＢＲ型レーザを用いた半導体レーザ装置について
説明したが、この実施の形態２では、ＤＦＢ型レーザを
用いた半導体レーザ装置について説明する。
【００４２】図５は、この発明の実施の形態である半導
体レーザ装置の概略構成を示す図である。半導体レーザ
装置２１は、同一の半導体基板上に、レーザ光を発振す
るＤＦＢレーザ領域２２ａ、レーザ光の波長変換を行う
波長可変領域２２ｂ、レーザ光の増幅を行う増幅領域２
３を有する。
体レーザ装置の概略構成を示す図である。半導体レーザ
装置２１は、同一の半導体基板上に、レーザ光を発振す
るＤＦＢレーザ領域２２ａ、レーザ光の波長変換を行う
波長可変領域２２ｂ、レーザ光の増幅を行う増幅領域２
３を有する。
【００４３】ＤＦＢレーザ領域２２ａは、電源２４と接
続され、レーザ光の発振を行う。また、ＤＦＢレーザ領
域２２ａは、内部に回折格子２９を備え、回折格子のブ
ラッグ波長によって縦モードを選択する。
続され、レーザ光の発振を行う。また、ＤＦＢレーザ領
域２２ａは、内部に回折格子２９を備え、回折格子のブ
ラッグ波長によって縦モードを選択する。
【００４４】図６は、ＤＦＢレーザ領域２２ａのＢ−Ｂ
線断面図を示す図である。回折格子２９は、活性層２７
上に設けられたスペーサ層２８に埋め込まれている。ま
た、回折格子２９は、グレーティングピッチが周期的に
変化するチャープドグレーティングである。チャープド
グレーティングは、回折格子の波長選択特性に揺らぎを
発生させ、発振波長スペクトル１０の半値幅Δλｈ内の
縦モードが複数となるようにしている。
線断面図を示す図である。回折格子２９は、活性層２７
上に設けられたスペーサ層２８に埋め込まれている。ま
た、回折格子２９は、グレーティングピッチが周期的に
変化するチャープドグレーティングである。チャープド
グレーティングは、回折格子の波長選択特性に揺らぎを
発生させ、発振波長スペクトル１０の半値幅Δλｈ内の
縦モードが複数となるようにしている。
【００４５】さらに、波長可変領域２２ｂは、電源３０
と接続され、波長変換を行う。波長可変領域２２ｂは、
波長変換によって発振したレーザ光の出力を制御するこ
とで、出力の波長依存性を改善し、均一な出力を有する
レーザ光を発振する。
と接続され、波長変換を行う。波長可変領域２２ｂは、
波長変換によって発振したレーザ光の出力を制御するこ
とで、出力の波長依存性を改善し、均一な出力を有する
レーザ光を発振する。
【００４６】増幅領域２３は、電源２５と接続され、レ
ーザ光の増幅を行う。また、増幅領域４は、井戸層の厚
さが異なる多重量子井戸構造を有し、複数の縦モードを
有するレーザ光を効率的に増幅する。増幅されたレーザ
光は、出射端面２６から出力される。ここで、電源２５
が供給する電流量を制御することで、レーザ光の増幅率
を決定することができる。
ーザ光の増幅を行う。また、増幅領域４は、井戸層の厚
さが異なる多重量子井戸構造を有し、複数の縦モードを
有するレーザ光を効率的に増幅する。増幅されたレーザ
光は、出射端面２６から出力される。ここで、電源２５
が供給する電流量を制御することで、レーザ光の増幅率
を決定することができる。
【００４７】この実施の形態２における半導体レーザ装
置では、回折格子のグレーティングピッチを設定するこ
とにより、レーザ光の発振縦モードの数を所望の数に設
定することができる。
置では、回折格子のグレーティングピッチを設定するこ
とにより、レーザ光の発振縦モードの数を所望の数に設
定することができる。
【００４８】この実施の形態２によれば、半導体レーザ
装置２１は、同一の半導体基板上に、ＤＦＢレーザ領域
２２ａ、レーザ光の波長を変換する波長可変領域２２
ｂ、井戸層の厚さが異なる多重量子井戸構造を有する増
幅領域２３を設けているので、複数の縦モードを有する
高出力なレーザ光を安定して出力する。
装置２１は、同一の半導体基板上に、ＤＦＢレーザ領域
２２ａ、レーザ光の波長を変換する波長可変領域２２
ｂ、井戸層の厚さが異なる多重量子井戸構造を有する増
幅領域２３を設けているので、複数の縦モードを有する
高出力なレーザ光を安定して出力する。
【００４９】したがって、半導体レーザ装置２１をラマ
ン増幅器の励起用光源として用いた場合、誘導ブリルア
ン散乱を発生せずに、安定し、かつ高いラマン利得を得
ることができる。
ン増幅器の励起用光源として用いた場合、誘導ブリルア
ン散乱を発生せずに、安定し、かつ高いラマン利得を得
ることができる。
【００５０】なお、本実施の形態２では、回折格子をチ
ャープドグレーティングとすることで、レーザ光の発振
縦モードを複数としたが、回折格子のグレーティング
長、共振器長または屈折率を変化させるようにしてもよ
い。これらの場合においても、発振縦モード数を増加さ
せることができ、回折格子をチャープドグレーティング
とした場合と同様に複数の縦モードを有する高出力なレ
ーザ光を安定して出力することができる。
ャープドグレーティングとすることで、レーザ光の発振
縦モードを複数としたが、回折格子のグレーティング
長、共振器長または屈折率を変化させるようにしてもよ
い。これらの場合においても、発振縦モード数を増加さ
せることができ、回折格子をチャープドグレーティング
とした場合と同様に複数の縦モードを有する高出力なレ
ーザ光を安定して出力することができる。
【００５１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、半導体レーザ装置は、複数の発振縦モードを含
むレーザ光を増幅し、所望の波長に変化させて出力する
ので、光軸調整が不要で筐体を小型化し、高出力で安定
したレーザ光を、所望の波長に変化させて出射可能で、
異なる波長でラマン増幅を行う場合にも汎用的に使用可
能な半導体レーザ装置を得ることができるという効果を
奏する。なお、半導体レーザ装置では、一品種で１００
ｎｍ程度の波長帯域に対応することができる。
よれば、半導体レーザ装置は、複数の発振縦モードを含
むレーザ光を増幅し、所望の波長に変化させて出力する
ので、光軸調整が不要で筐体を小型化し、高出力で安定
したレーザ光を、所望の波長に変化させて出射可能で、
異なる波長でラマン増幅を行う場合にも汎用的に使用可
能な半導体レーザ装置を得ることができるという効果を
奏する。なお、半導体レーザ装置では、一品種で１００
ｎｍ程度の波長帯域に対応することができる。
【００５２】また、請求項２の発明によれば、半導体レ
ーザ装置は、複数の発振縦モードを含むレーザ光を、多
重量子井戸構造の増幅手段で増幅して出力するので、光
軸調整が不要で、筐体が小さく、低雑音の半導体レーザ
装置のレーザ出力を高くすることができるという効果を
奏する。
ーザ装置は、複数の発振縦モードを含むレーザ光を、多
重量子井戸構造の増幅手段で増幅して出力するので、光
軸調整が不要で、筐体が小さく、低雑音の半導体レーザ
装置のレーザ出力を高くすることができるという効果を
奏する。
【００５３】また、請求項３の発明によれば、半導体レ
ーザ装置は、活性区間内部の回折格子によって波長を選
択したレーザ光を、増幅して出力するので、光軸調整不
要、小型で安定に高出力なレーザ光を出射する分布帰還
型半導体レーザ装置を得ることができるという効果を奏
する。
ーザ装置は、活性区間内部の回折格子によって波長を選
択したレーザ光を、増幅して出力するので、光軸調整不
要、小型で安定に高出力なレーザ光を出射する分布帰還
型半導体レーザ装置を得ることができるという効果を奏
する。
【００５４】また、請求項４の発明によれば、半導体レ
ーザ装置は、活性区間の外に設けた回折格子によって波
長を選択したレーザ光を、増幅して出力するので、光軸
調整不要、小型で安定に高出力なレーザ光を出射する分
布反射型半導体レーザ装置を得ることができるという効
果を奏する。
ーザ装置は、活性区間の外に設けた回折格子によって波
長を選択したレーザ光を、増幅して出力するので、光軸
調整不要、小型で安定に高出力なレーザ光を出射する分
布反射型半導体レーザ装置を得ることができるという効
果を奏する。
【００５５】また、請求項５の発明によれば、半導体レ
ーザ装置は、規格化結合係数が「２」以上の発振手段に
よって複数の発振縦モードを含むレーザ光を発振し、増
幅して出力するので、安定して高出力なレーザ光を出射
する半導体レーザ装置を得ることができるという効果を
奏する。
ーザ装置は、規格化結合係数が「２」以上の発振手段に
よって複数の発振縦モードを含むレーザ光を発振し、増
幅して出力するので、安定して高出力なレーザ光を出射
する半導体レーザ装置を得ることができるという効果を
奏する。
【００５６】また、請求項６の発明によれば、半導体レ
ーザ装置は、増幅手段に注入する電流を制御し、レーザ
光の増幅率を変化させるので、所望の出力のレーザ光を
安定して出力する半導体レーザ装置を得ることができる
という効果を奏する。
ーザ装置は、増幅手段に注入する電流を制御し、レーザ
光の増幅率を変化させるので、所望の出力のレーザ光を
安定して出力する半導体レーザ装置を得ることができる
という効果を奏する。
【図１】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装
置の概略構成を示す図である。
置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示した半導体レーザ装置の発振波長スペ
クトルと発振縦モードとの関係を示す図である。
クトルと発振縦モードとの関係を示す図である。
【図３】図１に示した波長選択領域のＡ−Ａ線断面図で
ある。
ある。
【図４】単一発振縦モードと複数発振縦モードとのレー
ザ光出力の関係および誘導ブリルアン散乱の閾値を示す
図である。
ザ光出力の関係および誘導ブリルアン散乱の閾値を示す
図である。
【図５】この発明の実施の形態２である半導体レーザ装
置の概略構成を示す図である。
置の概略構成を示す図である。
【図６】図５に示したＤＦＢレーザ領域のＢ−Ｂ線断面
図である。
図である。
【図７】従来の半導体レーザ装置の概略構成を示す図で
ある。
ある。
１，２１ 半導体レーザ装置 ２ａ レーザ発振領域 ２ｂ 波長選択領域 ３，２２ｂ 波長可変領域 ４，２３ 増幅領域 ５，２６ 出射端面 ６，７，９，２４，２５，３０ 電源 ８，２９ 回折格子 １０ 発振波長スペクトル １１〜１３ 発振縦モード ２２ａ ＤＦＢレーザ領域 ２７ 活性層 ２８ スペーサ層 Δλ 縦モード間隔 Δλｈ 半値幅 κ 結合係数 Ｌｇ 回折格子長 Ｐｔｈ 閾値
Claims (6)
- 【請求項１】 複数の発振縦モードを含むレーザ光を出
力する発振手段と、 前記発振手段が発振したレーザ光の波長を変換する波長
変換手段と、 前記発振手段が発振したレーザ光を増幅する光増幅手段
と、 を同一半導体基板上に設けたことを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項２】 前記光増幅手段は、井戸層の厚さまたは
井戸層の組成が異なる多重量子井戸構造を有することを
特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記発振手段は、レーザ光の励起を行う
活性部内に設けられた回折格子を備え、 前記回折格子によってレーザ光の波長選択を行う分布帰
還型レーザであることを特徴とする請求項１または２に
記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 前記発振手段は、レーザ光の励起を行う
活性部外に設けられた回折格子を備え、 前記回折格子によって、レーザ光の波長選択を行う分布
反射型レーザであることを特徴とする請求項１または２
に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記発振手段は、前記回折格子の結合係
数κと回折格子長Ｌと積である規格化結合係数κＬの値
が２以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か一つに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記光増幅手段に注入する電流を制御す
る電流制御手段をさらに備え、 前記電流制御手段は、前記光増幅手段に注入する電流量
を変化させて前記レーザ光の光出力の増減を行うことを
特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体
レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001170146A JP2002368327A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 半導体レーザ装置 |
| US10/161,706 US20020181525A1 (en) | 2001-06-05 | 2002-06-05 | Semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001170146A JP2002368327A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002368327A true JP2002368327A (ja) | 2002-12-20 |
Family
ID=19012111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001170146A Pending JP2002368327A (ja) | 2001-06-05 | 2001-06-05 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP2002368327A (ja) |
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| US8411711B2 (en) | 2005-12-07 | 2013-04-02 | Innolume Gmbh | Semiconductor laser with low relative intensity noise of individual longitudinal modes and optical transmission system incorporating the laser |
| WO2019102604A1 (ja) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体光送信器 |
| JPWO2021059449A1 (ja) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | ||
| WO2022124197A1 (ja) * | 2020-12-09 | 2022-06-16 | 株式会社堀場製作所 | 半導体レーザ素子、半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法及びガス分析装置 |
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| CN103875140B (zh) | 2011-10-11 | 2016-04-27 | 恩耐公司 | 具有相位匹配光学元件的高功率半导体激光器 |
| JP2014187299A (ja) * | 2013-03-25 | 2014-10-02 | Sony Corp | 光増幅器及び光増幅方法 |
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| US10186836B2 (en) | 2014-10-10 | 2019-01-22 | Nlight, Inc. | Multiple flared laser oscillator waveguide |
| WO2016197137A1 (en) | 2015-06-04 | 2016-12-08 | Nlight, Inc. | Angled dbr-grating laser/amplifier with one or more mode-hopping regions |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0735635B1 (en) * | 1995-03-31 | 2000-08-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor apparatus, driving method therefor, light source apparatus and optical communication system using the same |
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-
2001
- 2001-06-05 JP JP2001170146A patent/JP2002368327A/ja active Pending
-
2002
- 2002-06-05 US US10/161,706 patent/US20020181525A1/en not_active Abandoned
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| WO2019102604A1 (ja) * | 2017-11-27 | 2019-05-31 | 三菱電機株式会社 | 半導体光送信器 |
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| WO2021059449A1 (ja) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 | 日本電信電話株式会社 | 光送信器 |
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| US20020181525A1 (en) | 2002-12-05 |
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