JP2003069138A - Mode synchronization semiconductor laser - Google Patents

Mode synchronization semiconductor laser

Info

Publication number
JP2003069138A
JP2003069138A JP2001261732A JP2001261732A JP2003069138A JP 2003069138 A JP2003069138 A JP 2003069138A JP 2001261732 A JP2001261732 A JP 2001261732A JP 2001261732 A JP2001261732 A JP 2001261732A JP 2003069138 A JP2003069138 A JP 2003069138A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
diffraction grating
region
mode
conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001261732A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Arataira
慎 荒平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2001261732A priority Critical patent/JP2003069138A/en
Publication of JP2003069138A publication Critical patent/JP2003069138A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mode synchronization semiconductor laser which can be manufactured rather easily through expansion of the synchronization bandwidth. SOLUTION: The mode synchronization semiconductor laser 10 is provided with an optical waveguide layer 13 comprising a gain region 15, an intensity modulation region 14 to perform intensity modulation in the adjustable frequency to an induced light to realize synchronization among the modes of the induced and excited light generated in the gain region, and a diffraction grating region provided with a uniformly continuous diffraction grating 17 having the predetermined uniform grating interval to reflect the induced and excited light. The laser 10 is also provided with a heating means 24 for giving temperature distribution changing in the extending direction of the optical waveguide layer 13 to the diffraction grating region.

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、光通信に用いるた
めのいわゆる超短光パルスを発生するのに好適なモード
同期半導体レーザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mode-locked semiconductor laser suitable for generating so-called ultrashort optical pulses for use in optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の能動モード同期半導体レーザある
いは能動および受動を組み合わせたハイブリッドモード
同期半導体レーザでは、外部変調を与える変調器の周波
数を増減することにより、レーザの共振器長で決まる基
本繰り返し周期を中心とするある周波数範囲のパルス光
の位相を調整することができ、ロッキングバンド幅と称
される位相調整範囲すなわち同期帯域幅内で、外部パル
ス光との同期を取ることができる。
2. Description of the Related Art In a conventional active mode-locked semiconductor laser or a hybrid mode-locked semiconductor laser combining active and passive, the basic repetition period determined by the resonator length of the laser is increased or decreased by increasing or decreasing the frequency of a modulator that gives external modulation. It is possible to adjust the phase of the pulsed light in a certain frequency range centered at, and it is possible to synchronize with the external pulsed light within the phase adjustment range called the locking bandwidth, that is, the synchronization bandwidth.

【0003】従来のこの種のモード同期半導体レーザ
に、K.Sato、H.Ishii、I.Kotaka、Y.Kondo、M.Yamamoto
により、1977年に「Frequency range extension of
actively Mode-locked Lasers Integrated with elect
roabsorption Modulators Using Chirped Gratings」と
して、IEEE Journal of Selected Topics in Quantum E
lectronicsのVol.3、pp250-255で発表された能動モード
同期半導体レーザがある。
K.Sato, H.Ishii, I.Kotaka, Y.Kondo, and M.Yamamoto are added to conventional mode-locked semiconductor lasers of this type.
In 1977, the “Frequency range extension of
actively Mode-locked Lasers Integrated with elect
Roabsorption Modulators Using Chirped Gratings '', IEEE Journal of Selected Topics in Quantum E
There is an active mode-locked semiconductor laser announced in lectronics Vol.3, pp250-255.

【0004】前記刊行物に記載の能動モード同期半導体
レーザによれば、半導体レーザ内に組み込まれる一定の
格子間隔で形成された回折格子を、その位相を相互にず
らして形成することにより、侵入長と称される、光に関
しての実質的な回折格子領域長を光の波長に関して可変
とすることができる。この位相シフトを与えられた回折
格子により、実質的な共振器長が外部変調による周波数
の増減に適応して増減する。従って、ロッキングバンド
幅と称される同期帯域幅の拡大が図られ、これにより、
外部光パルスに対するレーザパルス光の同期調整範囲の
拡大が可能となる。
According to the active mode-locked semiconductor laser described in the above publication, the penetration length is formed by forming the diffraction gratings, which are incorporated in the semiconductor laser and formed at a constant grating interval, with their phases shifted from each other. The substantial diffraction grating region length for light, referred to as, can be variable with respect to the wavelength of light. The diffraction grating provided with this phase shift causes the substantial resonator length to increase or decrease in accordance with the increase or decrease in frequency due to external modulation. Therefore, the synchronization bandwidth, which is referred to as the locking bandwidth, is expanded, and as a result,
It is possible to expand the synchronization adjustment range of the laser pulse light with respect to the external light pulse.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような位相シフトを与えられる回折格子を正確に形成
することは、容易ではない。従って、本発明の目的は、
同期帯域幅の拡大を図りかつ比較的容易に製造し得るモ
ード同期半導体レーザを提供することにある。さらに、
本発明の他の目的は、パルス幅を可変とし得るモード同
期半導体レーザを提供することにある。
However, it is not easy to accurately form a diffraction grating that is given the above-mentioned phase shift. Therefore, the object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a mode-locking semiconductor laser which can increase the sync bandwidth and can be manufactured relatively easily. further,
Another object of the present invention is to provide a mode-locked semiconductor laser capable of varying the pulse width.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記した目的
を達成するために、次の構成を採用する。 〈構成1〉本発明に係るモード同期半導体レーザは、一
対のクラッド層間に、誘導励起光を発生するための利得
領域と、該利得領域で発生する前記誘導励起光のモード
間の同期を図るべく該誘導光に調整可能の周波数で強度
変調を施すための強度変調領域と、前記誘導励起光を反
射するための一様に連続する均一な所定の格子間隔を有
する回折格子が設けられた回折格子領域とを有する光導
波路層を備えるモード同期半導体レーザであって、前記
光導波路層の伸長方向へ変化する温度分布を前記回折格
子領域に付与する加熱手段を設けたことを特徴とする。
The present invention employs the following constitution in order to achieve the above-mentioned object. <Structure 1> In a mode-locked semiconductor laser according to the present invention, a gain region for generating induced pump light and a mode of the induced pump light generated in the gain region are synchronized between a pair of cladding layers. A diffraction grating provided with an intensity modulation region for performing intensity modulation on the guided light at an adjustable frequency, and a diffraction grating having a uniform and uniform predetermined grating interval for reflecting the guided excitation light. A mode-locking semiconductor laser including an optical waveguide layer having a region, wherein heating means is provided for imparting to the diffraction grating region a temperature distribution that changes in the extending direction of the optical waveguide layer.

【0007】本発明に係る前記モード同期半導体レーザ
では、前記加熱手段により、前記回折格子領域がその伸
長方向へ変化する温度分布を与えられると、この温度分
布により、前記光導波路層を進行する前記誘導励起光に
関して前記回折格子の前記格子間隔が実質的に変化す
る。従って、従来のように位相がシフトされた格別な構
成を有する回折格子を形成する必要はなく、正確にかつ
比較的容易に形成可能な、一様に連続する均一な所定の
格子間隔を有する回折格子を用いて、前記回折格子によ
る侵入長を前記強度変調の周波数の増減に応じて可変と
することができ、これにより、比較的広いロッキングバ
ンド幅を実現することができる。
In the mode-locked semiconductor laser according to the present invention, when the temperature distribution in which the diffraction grating region changes in its extension direction is given by the heating means, the temperature distribution advances the optical waveguide layer by the temperature distribution. The grating spacing of the diffraction grating changes substantially with respect to the stimulated excitation light. Therefore, it is not necessary to form a diffraction grating having a special structure in which the phase is shifted as in the prior art, and it is possible to accurately and relatively easily form a diffraction grating having a uniform continuous uniform predetermined grating interval. By using a grating, the penetration length by the diffraction grating can be made variable in accordance with the increase or decrease in the frequency of the intensity modulation, whereby a relatively wide rocking bandwidth can be realized.

【0008】〈構成2〉本発明に係る他のモード同期半
導体レーザは、一対のクラッド層間に、誘導励起光を発
生するための利得領域と、該利得領域で発生する前記誘
導励起光のモード間の同期を図るべく該誘導光に強度変
調を施すための強度変調領域と、前記誘導励起光を反射
するための一様に連続する均一な所定の格子間隔を有す
る回折格子が設けられた回折格子領域とを有する光導波
路層を備えるモード同期半導体レーザであって、前記光
導波路層の伸長方向へ変化する温度分布をその温度勾配
を調整可能に前記回折格子領域に付与する加熱手段を設
けたことを特徴とする。
<Structure 2> Another mode-locked semiconductor laser according to the present invention comprises a gain region for generating induced pumping light between a pair of cladding layers, and a mode between the modes of the induced pumping light generated in the gain region. Diffraction grating provided with an intensity modulation region for performing intensity modulation on the guided light for the purpose of synchronizing the guided light and a diffraction grating having a uniform and uniform predetermined grating interval for reflecting the guided excitation light. A mode-locking semiconductor laser including an optical waveguide layer having a region, the heating device being provided with a heating means for imparting to the diffraction grating region a temperature distribution that changes in the extending direction of the optical waveguide layer so that its temperature gradient can be adjusted. Is characterized by.

【0009】本発明に係る前記他のモード同期半導体レ
ーザでは、前記光導波路層の伸長方向へ変化する温度分
布の温度勾配が可変であることから、この温度勾配を変
更することにより、前記回折格子の光の波長に関しての
反射率特性を変えることができる。前記回折格子の反射
率特性の変更により、その反射光のバンド幅を可変とす
ることができることから、前記した温度勾配の変更によ
り、前記バンド幅を増減させることができる。このバン
ド幅の減少により、レーザパルス光のパルス幅を増大さ
せることができ、また、前記バンド幅の増大によりレー
ザパルス光のパルス幅を減少させることができる。従っ
て、能動同期モード、受動同期モードあるいはそれらの
組み合わせであるハイブリッド同期モードの同期半導体
レーザの如何に拘わらず、前記した加熱手段による前記
温度勾配の調整により、パルス光のパルス幅を増減する
ことができる。
In the other mode-locked semiconductor laser according to the present invention, since the temperature gradient of the temperature distribution changing in the extension direction of the optical waveguide layer is variable, the diffraction grating can be changed by changing the temperature gradient. The reflectance characteristics with respect to the wavelength of light can be changed. Since the bandwidth of the reflected light can be changed by changing the reflectance characteristic of the diffraction grating, the bandwidth can be increased or decreased by changing the temperature gradient. The decrease in the band width can increase the pulse width of the laser pulse light, and the increase in the band width can decrease the pulse width of the laser pulse light. Therefore, the pulse width of the pulsed light can be increased or decreased by adjusting the temperature gradient by the heating means regardless of whether the synchronous semiconductor laser is in the active synchronous mode, the passive synchronous mode or a hybrid synchronous mode that is a combination thereof. it can.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例〉図1には、本発明に係る半導体レーザ10の
具体例が示されている。図1に示される半導体レーザ1
0は、受動モード同期機能および能動モード同期機能を
兼ね備えた、いわゆるハイブリッドモード同期半導体レ
ーザであり、後述する励起光の反射に回折格子によるブ
ラッグ反射を利用したDBR(分布反射型:distribute
d Bragg reflector)半導体レーザである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. <Specific Example> FIG. 1 shows a specific example of the semiconductor laser 10 according to the present invention. Semiconductor laser 1 shown in FIG.
Reference numeral 0 denotes a so-called hybrid mode-locking semiconductor laser having both a passive mode-locking function and an active mode-locking function, which is a DBR (distributed reflection type: distributed reflection type: distributed reflection type:
d Bragg reflector) A semiconductor laser.

【0011】前記半導体レーザ10は、従来よく知られ
ているように、半導体材料から成るn型クラッド層1
1、p型クラッド層12および両クラッド層11および
12間の光導波路層13を有する積層構造を備える。光
導波路層13には、従来よく知られているように、強度
変調領域として作用する可飽和吸収領域14、誘導放出
光を生成するための利得領域15、受動光導波路領域1
6および均一な所定の格子間隔を有する一様に連続しす
る回折格子17が設けられている。
As is well known in the art, the semiconductor laser 10 has an n-type cladding layer 1 made of a semiconductor material.
1, a p-type clad layer 12 and an optical waveguide layer 13 between the clad layers 11 and 12 are provided. As is well known in the art, the optical waveguide layer 13 has a saturable absorption region 14 acting as an intensity modulation region, a gain region 15 for generating stimulated emission light, and a passive optical waveguide region 1
6 and a uniformly continuous diffraction grating 17 having a uniform predetermined grating spacing is provided.

【0012】例えば、n型クラッド層11をN型In
P、p型クラッド層12をP型InPおよび光導波路層
13をInGaAsPで、それぞれ形成することによ
り、前記積層構造にダブルへテロ構造を採用することが
できる。図示しないが、光導波路層13の両側には、該
光導波路層の横方向への光の漏れを防止するための従来
よく知られた一対の側方クラッドが設けられている。
For example, the n-type cladding layer 11 is formed of N-type In
By forming the P-type and p-type cladding layers 12 with P-type InP and the optical waveguide layer 13 with InGaAsP, respectively, a double hetero structure can be adopted for the laminated structure. Although not shown, a pair of well-known side clads for preventing light from leaking in the lateral direction of the optical waveguide layer 13 is provided on both sides of the optical waveguide layer 13.

【0013】前記n型クラッド層11には、接地される
共通電極18が設けられ、また、前記p型クラッド層1
2には、可飽和吸収領域14および利得領域15に対応
して、それぞれの電極19および20が形成されてい
る。
A common electrode 18 to be grounded is provided on the n-type cladding layer 11, and the p-type cladding layer 1 is also provided.
In FIG. 2, electrodes 19 and 20 are formed corresponding to the saturable absorption region 14 and the gain region 15, respectively.

【0014】利得領域15に対応する電極20と共通電
極18との間には、直流電源21が接続されている。利
得領域15は、この直流電源21からの順方向電圧によ
り、所定の誘導放出光を放出する。この誘導放出光は、
光導波路層13の一端に設けられた回折格子17を反射
面とし、また光導波路層13の一端の劈開面を反射面と
して、これら両反射面間で規定される共振器長で、光導
波路層13内を循環する。
A DC power supply 21 is connected between the electrode 20 corresponding to the gain region 15 and the common electrode 18. The gain region 15 emits a predetermined stimulated emission light by the forward voltage from the DC power supply 21. This stimulated emission light is
The diffraction grating 17 provided at one end of the optical waveguide layer 13 is used as a reflection surface, and the cleaved surface at one end of the optical waveguide layer 13 is used as a reflection surface, and the optical waveguide layer has a resonator length defined between these reflection surfaces. It circulates in 13.

【0015】可飽和吸収領域14に対応する電極19と
共通電極18との間には、逆バイアス直流電源22およ
び周波数を調整可能の交流電源23が接続されている。
可飽和吸収領域14は、逆バイアス直流電源22からの
逆バイアス電圧を印加されることにより、光導波路層1
3を循環する前記した誘導放出光の一部を効率的に吸収
する。これにより、誘導放出光は、従来よく知られてい
るように、そのモード間の同期が取られる。この同期が
取られた誘導放出光が所定の強度に達すると、光導波路
層13の少なくとも一方の端面から、基本的には、前記
共振器長で規定されるモード同期周波数fMLに対応する
波長λのレーザ光として放出される。前記交流電源23
は、前記モード同期周波数fMLに近似する調整可能の周
波数fRFの正弦波電圧を可飽和吸収領域14に印加する
ことにより、前記レーザ光のジッタを低減させる作用を
なす。また、交流電源23は、その周波数の調整によ
り、パルス光の位相の調整を可能とする。
A reverse bias DC power supply 22 and an AC power supply 23 whose frequency can be adjusted are connected between the common electrode 18 and the electrode 19 corresponding to the saturable absorption region 14.
The saturable absorption region 14 is applied with a reverse bias voltage from the reverse bias DC power source 22, so that the optical waveguide layer 1
It efficiently absorbs a part of the above-mentioned stimulated emission light circulating in 3. This allows the stimulated emission light to be synchronized between its modes, as is well known in the art. When the synchronized stimulated emission light reaches a predetermined intensity, a wavelength corresponding to the mode-locking frequency f ML basically defined by the resonator length is measured from at least one end surface of the optical waveguide layer 13. It is emitted as a λ laser beam. The AC power supply 23
Applies a sine wave voltage having an adjustable frequency f RF close to the mode-locking frequency f ML to the saturable absorption region 14 to reduce the jitter of the laser light. Further, the AC power supply 23 enables adjustment of the phase of the pulsed light by adjusting its frequency.

【0016】前記交流電源23の周波数fRFの調整によ
る位相調整範囲すなわちロッキングバンド幅と称される
同期帯域幅の拡大を図るべく、前記半導体レーザ10で
は、クラッド層12上の回折格子17に対応する領域
に、加熱手段24が設けられている。
In order to increase the phase adjustment range by adjusting the frequency f RF of the AC power supply 23, that is, the synchronization bandwidth called the locking bandwidth, the semiconductor laser 10 corresponds to the diffraction grating 17 on the cladding layer 12. The heating means 24 is provided in the area to be heated.

【0017】加熱手段24は、図示の例では、例えば二
酸化シリコン層のような電気絶縁層25を介してクラッ
ド層12上の所定の領域に、光導波路層13の伸長方向
に沿って形成されたほぼ均一な厚さ寸法を有する例えば
白金(Pt)から成る帯状の導電体26と、該導電体の
両端間に電力を供給する電源27とを備える。電源27
は、図示の例では、直流電源が用いられているが、これ
に代えて交流電源を用いることができる。
In the illustrated example, the heating means 24 is formed in a predetermined region on the clad layer 12 via an electrically insulating layer 25 such as a silicon dioxide layer along the extending direction of the optical waveguide layer 13. A strip-shaped conductor 26 made of, for example, platinum (Pt) having a substantially uniform thickness dimension, and a power supply 27 supplying electric power between both ends of the conductor. Power 27
In the illustrated example, a DC power supply is used, but an AC power supply can be used instead.

【0018】導電体26は、図2に示されているよう
に、光導波路層13の伸長方向に一致する共振器長に沿
ったZ軸を長手方向として、該長手方向と直角な幅方向
の寸法が漸減する。図示の例では、導電体26の幅寸法
は、回折格子17と光導波路領域16との境に対応する
一端から光導波路層13の端部に対応する他端、すなわ
ち前記回折格子領域の外端へ向けて、直線的に漸減す
る。従って、導電体26は、前記一端から前記他端へ向
けてその横断面積を直線的に漸減することから、前記両
端間に電源27から通電を受けたとき、前記横断面積の
漸減に応じて前記Z軸方向へ向けて電気抵抗値を漸増さ
せる。導電体26のZ軸方向の単位長さ当たりの抵抗値
dRは、次式で与えられる。
As shown in FIG. 2, the conductor 26 has a Z-axis along the cavity length, which coincides with the extension direction of the optical waveguide layer 13, as a longitudinal direction, and a width direction perpendicular to the longitudinal direction. The dimensions gradually decrease. In the illustrated example, the width dimension of the conductor 26 ranges from one end corresponding to the boundary between the diffraction grating 17 and the optical waveguide region 16 to the other end corresponding to the end of the optical waveguide layer 13, that is, the outer end of the diffraction grating region. It gradually decreases toward. Therefore, since the conductor 26 linearly gradually decreases its cross-sectional area from the one end to the other end, when the power supply 27 is energized between the both ends, the conductor 26 is reduced in accordance with the decrease in the cross-sectional area. The electric resistance value is gradually increased in the Z-axis direction. Resistance value per unit length of the conductor 26 in the Z-axis direction
dR is given by the following equation.

【0019】dR=σ/(W×d) …(1) ここで、σは導電体26の比抵抗であり、Wは導電体2
6の幅寸法であり、dは導電体26の厚さ寸法である。
DR = σ / (W × d) (1) where σ is the specific resistance of the conductor 26, and W is the conductor 2
6 is a width dimension, and d is a thickness dimension of the conductor 26.

【0020】この導電体26の電気抵抗値の漸増によ
り、回折格子17が設けられた領域である回折格子領域
では、図3(a)のグラフの特性線28で示されている
ように、導電体26への通電によるジュール熱(i2dR、
ここで、i は、導電体26に流れる電流値を示す。)に
より、回折格子17の伸長方向に沿いかつ光導波路層1
3の前記他端へ向けて、曲線的に温度が増大する。この
回折格子領域の温度変化に伴い、図3(b)のグラフの
特性線29で示されているように、光導波路層13を巡
る前記誘導光に関する回折格子17の屈折率(n)は、
その温度依存特性(Δn/nがほぼ6×10-5/℃)に
より、増大する。
Due to the gradual increase of the electric resistance value of the conductor 26, in the diffraction grating region where the diffraction grating 17 is provided, as shown by the characteristic line 28 in the graph of FIG. Joule heat (i 2 dR,
Here, i represents the value of the current flowing through the conductor 26. ), Along the extension direction of the diffraction grating 17 and the optical waveguide layer 1
The temperature increases curvilinearly toward the other end of 3. With the temperature change of the diffraction grating region, as shown by the characteristic line 29 of the graph of FIG. 3B, the refractive index (n) of the diffraction grating 17 with respect to the guided light around the optical waveguide layer 13 is
It increases due to its temperature-dependent characteristic (Δn / n is approximately 6 × 10 −5 / ° C.).

【0021】この屈折率の変化により、回折格子17の
ブラッグ波長は、図3(c)の特性線30で示されてい
るように、前記した温度分布の増大に伴い、増大する。
この回折格子17の伸長方向に沿った前記ブラッグ波長
の増大は、前記誘導光に関して実質的な等価屈折率の増
大を意味する。また、この等価屈折率の増大は、回折格
子17が一様に連続する均一な所定の格子間隔を有する
にも拘わらず、該回折格子に、前記文献に記載の回折格
子におけると同様ないわゆるチャープグレーティング機
能を付与することから、前記誘導光に関して、回折格子
17の、前記交流電源23の周波数fRFの変化に応じた
侵入長は、実質的に増減する。
Due to this change in the refractive index, the Bragg wavelength of the diffraction grating 17 increases as the temperature distribution increases, as indicated by the characteristic line 30 in FIG. 3 (c).
The increase in the Bragg wavelength along the extension direction of the diffraction grating 17 means a substantial increase in the equivalent refractive index with respect to the guided light. In addition, this increase in the equivalent refractive index causes the diffraction grating 17 to have a so-called chirp similar to that in the diffraction grating described in the above-mentioned document, even though the diffraction grating 17 has a uniform predetermined uniform grating interval. Since the grating function is imparted, the penetration length of the diffraction grating 17 with respect to the guided light according to the change of the frequency fRF of the AC power supply 23 is substantially increased or decreased.

【0022】図4(a)および図4(b)は、前記導電
体26の幅寸法を図2に示したように前記他端へ向けて
直線的すなわち線形に漸減させたとき、および非線形に
漸減させたときの回折格子17の等価屈折率のそれぞれ
の変化を計算値により求めた結果を示すグラフである。
FIGS. 4 (a) and 4 (b) show that the width dimension of the conductor 26 is linearly or linearly reduced toward the other end as shown in FIG. 6 is a graph showing the results of calculation of the respective changes in the equivalent refractive index of the diffraction grating 17 when the diffraction grating 17 is gradually decreased.

【0023】この計算に用いたパラメータは、次のとお
りである。回折格子17の結合係数が100cm-1であ
り、その結合損失が10cm-1であり、回折格子17の
長さ寸法が300μmであり、その格子周期が243.
7nmであり、導電体26の非通電時における回折格子
17の等価屈折率は3.1904である。また、導電体
26は、0.25μmの厚さ寸法を有する白金(Pt)
から成り、図2に示すように、基端における幅寸法W1
は26μmであり、先細の先端における幅寸法W2は6
μmであり、Z軸に沿った基端から先端に至る長さ寸法
Lは、300μmである。
The parameters used in this calculation are as follows. The diffraction grating 17 has a coupling coefficient of 100 cm −1 , its coupling loss is 10 cm −1 , the length dimension of the diffraction grating 17 is 300 μm, and its grating period is 243.
The thickness is 7 nm, and the equivalent refractive index of the diffraction grating 17 when the conductor 26 is not energized is 3.1904. The conductor 26 is platinum (Pt) having a thickness of 0.25 μm.
And the width dimension W 1 at the base end as shown in FIG.
Is 26 μm, and the width dimension W 2 at the tapered tip is 6
The length dimension L from the base end to the tip along the Z-axis is 300 μm.

【0024】また、電気絶縁層25は、0.3μmの厚
さ寸法を有する二酸化シリコン膜からなり、p型クラッ
ド層12の厚さ寸法は、2μmである。また、回折格子
17が形成された導波路層の厚さ寸法は、0.2μmで
あり、その幅寸法は1.5μmであり、前記積層構造体
の厚さ寸法は、100μmである。また、前記半導体レ
ーザ10が一定温度のヒートシンク上に置かれ、計算に
使用された、指数関数に関する減衰率が80μmであ
り、電源27から導電体26に150mAの電流が供給
された条件での計算結果が求められた。
The electrically insulating layer 25 is made of a silicon dioxide film having a thickness of 0.3 μm, and the p-type cladding layer 12 has a thickness of 2 μm. The thickness dimension of the waveguide layer on which the diffraction grating 17 is formed is 0.2 μm, the width dimension thereof is 1.5 μm, and the thickness dimension of the laminated structure is 100 μm. In addition, the semiconductor laser 10 is placed on a heat sink of a constant temperature, the attenuation factor related to the exponential function used in the calculation is 80 μm, and the calculation is performed under the condition that the electric current of 150 mA is supplied from the power supply 27 to the conductor 26. Results were sought.

【0025】図4(a)および図4(b)の各グラフの
横軸は、導電体26の前記基端からの距離(μm)を示
し、各グラフの左縦軸は、導電体26の幅寸法(μm)
およびその右縦軸は、回折格子17の等価屈折率を示
す。
The horizontal axis of each graph in FIGS. 4A and 4B represents the distance (μm) from the base end of the conductor 26, and the left vertical axis of each graph represents the conductor 26. Width dimension (μm)
And the right vertical axis thereof shows the equivalent refractive index of the diffraction grating 17.

【0026】図4(a)のグラフは、導電体26の幅寸
法が前記基端から先端に向けて、特性線31に示されて
いるように、直線的に変化する(図2に実線で示された
導電体26に対応する)ときの回折格子17の長手方向
における等価屈折率が、特性線32に示すように、非線
形に変化することを表している。
In the graph of FIG. 4 (a), the width dimension of the conductor 26 changes linearly from the base end to the tip as shown by the characteristic line 31 (in FIG. 2, the solid line shows a solid line). It represents that the equivalent refractive index in the longitudinal direction of the diffraction grating 17 (corresponding to the conductor 26 shown) changes nonlinearly as shown by the characteristic line 32.

【0027】他方、図4(b)のグラフは、導電体26
の幅寸法が前記基端から先端に向けて、特性線33に示
されているように、非直線的に変化する(図2に一点鎖
線で示された導電体26に対応する)ときの回折格子1
7の長手方向における等価屈折率が、特性線34に示す
ように、直線的に変化することを表している。
On the other hand, the graph of FIG.
When the width dimension of the element changes non-linearly from the base end to the tip end, as indicated by the characteristic line 33 (corresponding to the conductor 26 shown by the chain line in FIG. 2). Grid 1
7 indicates that the equivalent refractive index in the longitudinal direction of 7 changes linearly as shown by the characteristic line 34.

【0028】各計算結果が示す図4(a)および図4
(b)のそれぞれのグラフから明らかなように、導電体
26の幅寸法を適宜変形させることにより、回折格子1
7にその長手方向に沿って変化する温度分布を与えるこ
とができ、回折格子17に、この温度分布に応じた所望
の等価屈折率の変化を与えることができ、これにより回
折格子17に、所望のチャープグレーティング構造を付
与することができることができる。
FIG. 4A and FIG. 4 showing the respective calculation results.
As is apparent from the respective graphs of (b), the diffraction grating 1 can be formed by appropriately changing the width dimension of the conductor 26.
7 can be given a temperature distribution that changes along its longitudinal direction, and the diffraction grating 17 can be given a desired change in the equivalent refractive index in accordance with this temperature distribution. The chirp grating structure of can be added.

【0029】従って、前記半導体レーザ10によれば、
従来よく知られているように、導電体26への非通電状
態では、交流電源23の周波数fRFの変化により、前記
半導体レーザ10からのレーザ光の位相をシフトさせる
ことができるが、さらに、加熱手段24の導電体26へ
の通電により、回折格子17が一様に均一な格子間隔を
有するに拘わらず、該回折格子に実質的なチャープグレ
ーティング構造を付与することができることから、前記
した非通電状態に比較して交流電源23の周波数fRF
調整範囲の拡大を図ることが可能となり、同期帯域幅す
なわちロッキングバンド幅の拡大を図ることが可能とな
る。
Therefore, according to the semiconductor laser 10,
As is well known in the art, when the conductor 26 is not energized, the phase of the laser light from the semiconductor laser 10 can be shifted by changing the frequency f RF of the AC power supply 23. By energizing the conductor 26 of the heating means 24, it is possible to impart a substantial chirp grating structure to the diffraction grating 17 regardless of the fact that the diffraction grating 17 has a uniform and uniform grating interval. It is possible to expand the adjustment range of the frequency f RF of the AC power supply 23 as compared with the energized state, and it is possible to expand the synchronization bandwidth, that is, the locking bandwidth.

【0030】図5(a)および図5(b)は、前記半導
体レーザ10における導電体26への非通電状態および
通電状態における各ロッキングバンド特性を実験により
求めた測定結果をそれぞれ示すグラフである。それぞれ
のグラフの横軸は、前記交流電源23の周波数fRFを変
化させたときの該周波数fRFと、前記半導体レーザ10
のモード同期周波数fMLとの差(MHz)を示す。ま
た、各グラフの右縦軸は、前記半導体レーザ10から放
出されるレーザ光の中心波長(nm)を示し、各グラフ
の左縦軸は、前記レーザ光の時間ジッタ(ps)および
パルス幅(ps)を示す。
FIGS. 5 (a) and 5 (b) are graphs showing measurement results obtained by experiments for the respective rocking band characteristics in the non-energized state and the energized state of the conductor 26 in the semiconductor laser 10. . The horizontal axis of each graph, and the frequency f RF with respect to a change in the frequency f RF of the alternating current power supply 23, the semiconductor laser 10
Shows the difference (MHz) from the mode-locked frequency f ML of . The right vertical axis of each graph shows the central wavelength (nm) of the laser light emitted from the semiconductor laser 10, and the left vertical axis of each graph shows the time jitter (ps) and the pulse width (ps) of the laser light. ps).

【0031】この実験に用いられた前記半導体レーザ1
0の諸条件は、以下のとおりである。可飽和吸収領域1
4の長さ寸法は75μmであり、利得領域15の長さ寸
法は900μmであり、光導波路領域16の長さ寸法は
980μmであり、回折格子17の長さ寸法は300μ
mであり、前記積層体の長さ寸法すなわち前記半導体レ
ーザ10の長さ寸法は、約2330μmであった。ま
た、可飽和吸収領域14および利得領域15の活性層
は、井戸層に約0.8%の圧縮歪みが印加された8層の
InGaAsP/InGaAsP多重量子井戸構造が採用された。光導
波路領域16、回折格子17が形成された導波路は、バ
ンドギャップ波長が1.3μmのバルクInGaAsP層でそ
れぞれ形成された。
The semiconductor laser 1 used in this experiment
The conditions of 0 are as follows. Saturable absorption region 1
4 has a length of 75 μm, the gain region 15 has a length of 900 μm, the optical waveguide region 16 has a length of 980 μm, and the diffraction grating 17 has a length of 300 μm.
The length of the laminated body, that is, the length of the semiconductor laser 10 was about 2330 μm. The active layers of the saturable absorption region 14 and the gain region 15 are composed of 8 layers in which a compressive strain of about 0.8% is applied to the well layer.
An InGaAsP / InGaAsP multiple quantum well structure was adopted. The waveguide in which the optical waveguide region 16 and the diffraction grating 17 are formed is formed of a bulk InGaAsP layer having a bandgap wavelength of 1.3 μm.

【0032】また、回折格子17は、干渉露光法により
形成され、約2433.7nmの周期の一様で均一な格
子が採用された。この回折格子17による回折格子領域
すなわちDBR領域の等価屈折率は、3.1904であ
ることから、導電体26への非通電時における回折格子
17のブラッグ波長は約1555nmである。前記積層
体の回折格子17が位置する一方の端面には、Al23
から成る薄膜を用いた無反射コーティング処理が施され
た。前記積層構造体の厚さ寸法は、100μmであり、
前記p型クラッド層12の厚さ寸法は約2μmであっ
た。また、導電体26として、0.25μmの厚さ寸法
を有し、基端における幅寸法W1が30μmであり、先
端における幅寸法W2が10μmとなるように、幅寸法
が図2に実線で示した導電体26におけると同様な先端
部に向けて線形に漸減する導電体が採用された。また、
電気絶縁層25として、0.3μmの厚さ寸法を有する
二酸化シリコン膜が採用された。
The diffraction grating 17 was formed by an interference exposure method, and a uniform and uniform grating with a period of about 2433.7 nm was adopted. Since the equivalent refractive index of the diffraction grating region, that is, the DBR region, by the diffraction grating 17 is 3.1904, the Bragg wavelength of the diffraction grating 17 when the conductor 26 is not energized is about 1555 nm. Al 2 O 3 is formed on one end face of the laminated body where the diffraction grating 17 is located.
A non-reflective coating process using a thin film of The thickness of the laminated structure is 100 μm,
The thickness of the p-type clad layer 12 was about 2 μm. The conductor 26 has a thickness of 0.25 μm, the width W 1 at the base end is 30 μm, and the width W 2 at the tip is 10 μm. A conductor tapering linearly toward the tip similar to that of conductor 26 shown in FIG. Also,
As the electrically insulating layer 25, a silicon dioxide film having a thickness of 0.3 μm was adopted.

【0033】図5(a)のグラフには、導電体26への
非通電状態すなわち加熱手段24の非動作状態で、前記
周波数fRFを変化させたときの前記レーザ光についての
その中心波長、パルス幅および時間ジッタの各測定値に
よって得られた各特性線35、36および37が示され
ている。ジッタ特性を表す特性線37で示されているよ
うに、交流電源23の周波数f RFを、前記モード同期周
波数fMLに一致する値から約−30MHzおよび約+4
0MHzの範囲で変化させても、レーザパルス光に大き
なジッタ変動が生じることはなく、この約70MHzの
調整範囲で前記周波数fRFを変化させても、レーザパル
ス光の中心波長の変動を示す特性線35およびレーザパ
ルス光のパルス幅の変動を示す特性線36で示されると
おり、レーザ光の中心波長およびパルス幅に大きな変動
が生じることはない。従って、回折格子17にその長手
方向に沿った温度分布の変化が生じることのない、加熱
手段24の非動作状態では、前記した約70MHzの調
整範囲内で良好に前記レーザパルス光の位相を調整でき
るに過ぎない。
The graph of FIG. 5A shows that the conductor 26
In the non-energized state, that is, in the non-operating state of the heating means 24,
Frequency fRFAbout the laser light when changing
For each measured value of its center wavelength, pulse width and time jitter
The respective characteristic lines 35, 36 and 37 thus obtained are shown.
ing. It is shown by the characteristic line 37 showing the jitter characteristic.
The frequency f of the AC power supply 23 RFThe mode synchronization frequency
Wave number fMLFrom about -30MHz and about +4
Even if it is changed in the range of 0MHz, it is large in the laser pulse light.
There is no significant jitter fluctuation.
Within the adjustment range, the frequency fRFThe laser pulse
Characteristic line 35 showing the variation of the center wavelength of the laser beam and the laser beam.
If it is shown by the characteristic line 36 showing the fluctuation of the pulse width of the loose light
Fluctuations in the center wavelength and pulse width of the laser light
Does not occur. Therefore, the diffraction grating 17
Heating without any change in temperature distribution along the direction
In the non-operating state of the means 24, the above-mentioned modulation of about 70 MHz is performed.
The phase of the laser pulse light can be adjusted well within the adjustment range.
Nothing more than

【0034】他方、図5(b)のグラフには、導電体2
6への通電状態すなわち加熱手段24の動作により、そ
の導電体26に0.1Wの消費電力を供給した状態で、
前記周波数fRFを変化させたときの前記レーザ光につい
てのその中心波長、パルス幅および時間ジッタの各測定
値によって得られた各特性線38、39および40が示
されている。ジッタ特性を示す特性線40で示されてい
るように、交流電源23の周波数f RFを、前記モード同
期周波数fMLに一致する値から約−60MHzおよび約
+60MHzの範囲で変化させても、レーザパルス光に
大きなジッタ変動が生じることはなく、この約120M
Hzの調整範囲で前記周波数fRFを変化させても、レー
ザパルス光の中心波長の変動を示す特性線38およびレ
ーザパルス光のパルス幅の変動を示す特性線39で示さ
れるとおり、レーザ光の中心波長およびパルス幅に大き
な変動が生じることはない。従って、回折格子17にそ
の長手方向に沿った温度分布の変化を与えるべく、加熱
手段24を動作させた状態では、加熱手段24の前記し
た非作動状態に比較して、約2倍の周波数調整範囲内で
良好に前記レーザパルス光の位相を調整できる。
On the other hand, in the graph of FIG.
6 is turned on, that is, by the operation of the heating means 24,
In the state that the power consumption of 0.1 W is supplied to the conductor 26 of
The frequency fRFAbout the laser light when changing
Each of its center wavelength, pulse width and time jitter measurements
The respective characteristic lines 38, 39 and 40 obtained by the values are shown.
Has been done. It is shown by the characteristic line 40 showing the jitter characteristic.
So that the frequency f of the AC power supply 23 RFThe same as the above mode
Period frequency fML-60 MHz and about
Even if changed in the range of + 60MHz, laser pulse light
Large jitter fluctuation does not occur, this 120M
The frequency f in the adjustment range of HzRFEven if you change
The characteristic line 38 showing the variation of the central wavelength of the pulsed light and
The characteristic line 39 showing the variation of the pulse width of the laser pulse light is shown.
As shown in the table,
There is no significant fluctuation. Therefore, the diffraction grating 17
To change the temperature distribution along the length of the
When the means 24 is in operation, the heating means 24 is operated as described above.
Within twice the frequency adjustment range compared to the non-operating state
The phase of the laser pulse light can be adjusted well.

【0035】前記したところから明らかなように、本発
明に係る前記半導体レーザ10によれば、比較的容易に
製造できる回折格子17を用いて、この回折格子による
回折格子領域に、その長手方向に変化する温度分布を加
熱手段24で付与することにより、前記レーザパルス光
の位相の調整可能領域を示すロッキングバンド特性を大
きく増大することができる。
As is apparent from the above description, according to the semiconductor laser 10 of the present invention, the diffraction grating 17 which can be manufactured relatively easily is used, and the diffraction grating region formed by this diffraction grating is arranged in the longitudinal direction thereof. By applying the changing temperature distribution by the heating means 24, the rocking band characteristic showing the adjustable region of the phase of the laser pulse light can be greatly increased.

【0036】図6(a)の各グラフI〜グラフVIは、図
5(a)および図5(b)のグラフを求めるための実験
に使用されたと同様の前記半導体レーザ10について、
前記導電体26への通電による消費電力(W)を変化さ
せたときの光の波長に関する回折格子17の透過率の変
化の算出結果を示す。図6(a)のグラフIは、加熱手
段24による消費電力Wが零、すなわち加熱手段24の
非動作状態における回折格子17の透過率変化の計算結
果を示す。また、図6(a)のグラフII〜グラフVIは、
加熱手段24による消費電力Wを0.05、0.2、
0.25、0.3および0.4と、順次増大させたとき
のそれぞれの回折格子17の透過率変化を示す。
Graphs I to VI of FIG. 6A are the same as those of the semiconductor laser 10 used in the experiment for obtaining the graphs of FIGS. 5A and 5B.
The calculation result of the change in the transmittance of the diffraction grating 17 with respect to the wavelength of light when the power consumption (W) due to the energization of the conductor 26 is changed is shown. A graph I in FIG. 6A shows the calculation result of the transmittance change of the diffraction grating 17 when the power consumption W by the heating means 24 is zero, that is, when the heating means 24 is in the non-operating state. In addition, graphs II to VI of FIG.
The power consumption W by the heating means 24 is 0.05, 0.2,
The transmittance changes of the diffraction gratings 17 when sequentially increased to 0.25, 0.3 and 0.4 are shown.

【0037】前記した加熱手段24による消費電力の増
大は、回折格子17の長手方向に沿った温度分布の変化
の傾斜度合いの増大、すなわち、回折格子17の長手方
向に沿った温度変化の勾配の増大を意味する。
The increase in power consumption by the heating means 24 increases the degree of inclination of the change in the temperature distribution along the longitudinal direction of the diffraction grating 17, that is, the gradient of the change in temperature along the longitudinal direction of the diffraction grating 17. Means increase.

【0038】図6(a)の各グラフI〜グラフVIを比較
するに、前記した加熱手段24による消費電力の増大、
換言すれば、回折格子17の長手方向に沿った温度変化
の勾配の増大に伴い、回折格子17による透過率が低下
する光のスペクトル幅は増大することが理解できる。ま
た、この透過率は、回折格子17の反射率とは、増減関
係が反転する関係にあることから、回折格子17の反射
率が増大する光のスペクトル幅は、前記した加熱手段2
4による消費電力の増大に伴い、増大することが理解で
きる。
To compare graphs I to VI of FIG. 6A, increase in power consumption by the heating means 24 described above,
In other words, it can be understood that the spectrum width of the light whose transmittance by the diffraction grating 17 is lowered increases as the gradient of the temperature change along the longitudinal direction of the diffraction grating 17 increases. Further, since this transmittance has an increasing / decreasing relationship with the reflectance of the diffraction grating 17, the spectral width of the light with which the reflectance of the diffraction grating 17 increases is equal to the above-mentioned heating means 2.
It can be understood that the power consumption increases as the power consumption of 4 increases.

【0039】この回折格子17によるレーザ光の前記し
たスペクトル幅の増大は、従来よく知られているよう
に、半導体レーザから得られるパルスレーザ光のパルス
幅の減少を意味する。すなわち、図6(a)の各グラフ
I〜グラフVIは、前記した加熱手段24による消費電力
の調整により、前記半導体レーザ10から得られるパル
スレーザ光のパルス幅の調整が可能であることを示して
いる。
The increase in the above-mentioned spectral width of the laser beam by the diffraction grating 17 means a decrease in the pulse width of the pulsed laser beam obtained from the semiconductor laser, as is well known in the art. That is, each of graphs I to VI in FIG. 6A shows that the pulse width of the pulsed laser light obtained from the semiconductor laser 10 can be adjusted by adjusting the power consumption by the heating unit 24 described above. ing.

【0040】図6(b)の各グラフI〜グラフVIは、図
5(a)および図5(b)のグラフを求めるための実験
に使用されたと同様の前記半導体レーザ10について、
前記導電体26への通電による消費電力(W)を変化さ
せたときの前記半導体レーザ10からの自然放出光(A
SE光)の波長に関する強度の測定結果を示す。
Graphs I to VI of FIG. 6B are the same as those of the semiconductor laser 10 used in the experiment for obtaining the graphs of FIGS. 5A and 5B.
Spontaneous emission light (A) from the semiconductor laser 10 when the power consumption (W) due to energization of the conductor 26 is changed.
The measurement result of the intensity regarding the wavelength of SE light) is shown.

【0041】図6(b)のグラフIは、加熱手段24に
よる消費電力Wが零、すなわち加熱手段24の非動作状
態における回折格子17の透過率変化の測定値を示す。
また、図6(b)のグラフII〜グラフVIは、加熱手段2
4による消費電力Wを0.02、0.1、0.14、
0.17および0.3と、順次増大させたときのそれぞ
れの前記半導体レーザ10からの自然放出光の強度変化
を示す。
Graph I in FIG. 6B shows the measured value of the transmittance change of the diffraction grating 17 when the power consumption W by the heating means 24 is zero, that is, when the heating means 24 is in the non-operating state.
Graphs II to VI in FIG. 6B are heating means 2
The power consumption W by 4 is 0.02, 0.1, 0.14,
The intensity changes of the spontaneous emission light from the respective semiconductor lasers 10 when sequentially increased to 0.17 and 0.3 are shown.

【0042】図6(b)の各グラフI〜グラフVIを比較
するに、前記した加熱手段24による消費電力の増大に
よる回折格子17の長手方向に沿った温度変化の勾配の
増大に伴い、回折格子17による自然放出光の強度が低
下するスペクトル幅、すなわち回折格子17による反射
率が増大する光のスペクトル幅は、増大している。この
実験結果による傾向は、図6(a)の各グラフI〜グラ
フVIから得られた計算結果の傾向に、一致している。
To compare the graphs I to VI of FIG. 6B, the diffraction with the increase in the temperature change gradient along the longitudinal direction of the diffraction grating 17 due to the increase in the power consumption by the heating means 24 is performed. The spectrum width in which the intensity of the spontaneous emission light by the grating 17 decreases, that is, the spectrum width in which the reflectance by the diffraction grating 17 increases increases. The tendency by this experimental result is in agreement with the tendency of the calculation result obtained from each graph I-graph VI of FIG.

【0043】図7(a)および図7(b)は、前記した
実験に用いたと同様の前記半導体レーザ10からのレー
ザパルス光のスペクトル幅およびパルス幅のそれぞれに
ついて、前記した加熱手段24による消費電力を変化さ
せたときの可飽和吸収領域14への逆バイアス直流電源
22への依存性示す実験結果のグラフである。
FIGS. 7 (a) and 7 (b) show consumption of the spectrum width and pulse width of the laser pulse light from the semiconductor laser 10 similar to that used in the experiment described above by the heating means 24. 6 is a graph of experimental results showing the dependence of the saturable absorption region 14 on the reverse bias DC power supply 22 when the power is changed.

【0044】図7(a)のグラフの横軸は逆バイアス直
流電源22の電圧値(V)を示し、その縦軸は前記パル
ス光のスペクトル幅(nm)を示す。特性線41は、加
熱手段24の非作動状態すなわち回折格子17の長手方
向に沿った温度分布がほぼ室温に一致して均等である状
態で、逆バイアス直流電源22を変化させたときのスペ
クトル幅の変化を示す。また、特性線42、特性線4
3、特性線44および特性線45は、加熱手段24によ
る消費電力Wが、0.02、0.1、0.14および
0.17のそれぞれの状態で、逆バイアス直流電源22
を変化させたときのスペクトル幅の変化を示す。
The horizontal axis of the graph of FIG. 7A shows the voltage value (V) of the reverse bias DC power supply 22, and the vertical axis thereof shows the spectral width (nm) of the pulsed light. The characteristic line 41 is the spectral width when the reverse bias DC power supply 22 is changed in the non-operating state of the heating means 24, that is, in the state where the temperature distribution along the longitudinal direction of the diffraction grating 17 is substantially equal to room temperature and is uniform. Shows the change of. Also, the characteristic line 42 and the characteristic line 4
3, the characteristic line 44 and the characteristic line 45 show the reverse bias DC power source 22 when the power consumption W by the heating means 24 is 0.02, 0.1, 0.14 and 0.17, respectively.
The change of the spectrum width when is changed is shown.

【0045】図7(a)のグラフによれば、逆バイアス
直流電源22が、例えば1.4Vの値を示すときの加熱
手段24による消費電力Wの変化と、スペクトル幅の変
化との関係を見ると、消費電力Wが、0.02、0.
1、0.14および0.17と順次増大するに伴い、ス
ペクトル幅が増大していることが理解できる。
According to the graph of FIG. 7A, the relationship between the change in the power consumption W by the heating means 24 and the change in the spectral width when the reverse bias DC power supply 22 shows a value of 1.4 V, for example. Looking at it, the power consumption W is 0.02, 0.
It can be understood that the spectral width increases with the sequential increase of 1, 0.14, and 0.17.

【0046】図7(b)のグラフの横軸は逆バイアス直
流電源22の電圧値(V)を示し、その縦軸は前記パル
ス光のパルス幅(ps)を示す。特性線46は、特性線
41におけると同様に加熱手段24の非作動状態で、逆
バイアス直流電源22を変化させたときのパルス幅の変
化を示す。また、特性線47、特性線48、特性線49
および特性線50は、加熱手段24による消費電力W
が、図7(a)のグラフにおけると同様に、0.02、
0.1、0.14および0.17のそれぞれの状態で、
逆バイアス直流電源22を変化させたときのパルス幅の
変化を示す。
The horizontal axis of the graph of FIG. 7B shows the voltage value (V) of the reverse bias DC power supply 22, and the vertical axis thereof shows the pulse width (ps) of the pulsed light. Similarly to the characteristic line 41, the characteristic line 46 shows the change in the pulse width when the reverse bias DC power supply 22 is changed in the non-operating state of the heating means 24. Further, characteristic lines 47, 48, and 49
And the characteristic line 50 indicates the power consumption W by the heating means 24.
Is 0.02, as in the graph of FIG.
In each state of 0.1, 0.14 and 0.17,
The change in pulse width when the reverse bias DC power supply 22 is changed is shown.

【0047】図7(b)のグラフによれば、逆バイアス
直流電源22が、例えば1.4Vの値を示すときの加熱
手段24による消費電力Wの変化と、パルス幅の変化と
の関係を見ると、消費電力Wが、0.02、0.1、
0.14および0.17と順次増大するに伴い、パルス
幅が減少していることが理解できる。
According to the graph of FIG. 7B, the relationship between the change in the power consumption W by the heating means 24 and the change in the pulse width when the reverse bias DC power supply 22 shows a value of 1.4 V, for example, is shown. Looking at it, the power consumption W is 0.02, 0.1,
It can be seen that the pulse width decreases with the sequential increase of 0.14 and 0.17.

【0048】また、図7(a)のグラフでは、逆バイア
ス直流電源22が、1.4Vのとき、前記した非通電状
態から消費電力Wが0.17に変化すると、パルスレー
ザ光のスペクトル幅は、0.38nmから1.0nmに
広がっている。同様に、図7(b)のグラフでは、逆バ
イアス直流電源22が、1.4Vのとき、前記した非通
電状態から消費電力Wが0.17に変化すると、パルス
レーザ光のパルス幅は、6.5psから3.4psに縮
小されている。このときの両最短パルス幅を比較する
と、その最短パルス幅は6.5psから2.6psに縮
小されており、約3倍弱の変化が得られている。
Further, in the graph of FIG. 7A, when the reverse bias DC power supply 22 is 1.4 V and the power consumption W changes from 0.17 to 0.17, the spectral width of the pulse laser light is changed. Spreads from 0.38 nm to 1.0 nm. Similarly, in the graph of FIG. 7B, when the reverse bias DC power supply 22 is 1.4 V and the power consumption W changes from 0.18 to 0.17, the pulse width of the pulsed laser light becomes It has been reduced from 6.5 ps to 3.4 ps. Comparing the two shortest pulse widths at this time, the shortest pulse width is reduced from 6.5 ps to 2.6 ps, and a change of about 3 times is obtained.

【0049】前記したような図7(a)のグラフにより
得られるスペクトル幅の増大傾向と、図7(b)のグラ
フにより得られるパルス幅の減少傾向との関係は、理論
上のそれと一致する。
The above-described relationship between the increasing tendency of the spectrum width obtained by the graph of FIG. 7A and the decreasing tendency of the pulse width obtained by the graph of FIG. 7B coincides with the theoretical one. .

【0050】従って、本発明に係る前記半導体レーザ1
0によれば、加熱手段24の消費電力Wすなわち導電体
26への通電量を調整することにより、回折格子17に
よる回折格子領域に、その長手方向に変化する温度勾配
を変化させることができ、これにより、前記半導体レー
ザ10から得られるパルスレーザ光のパルス幅を調整す
ることができる。
Therefore, the semiconductor laser 1 according to the present invention.
According to 0, by adjusting the power consumption W of the heating means 24, that is, the amount of electricity supplied to the conductor 26, the temperature gradient that changes in the longitudinal direction can be changed in the diffraction grating region by the diffraction grating 17, Thereby, the pulse width of the pulsed laser light obtained from the semiconductor laser 10 can be adjusted.

【0051】この加熱手段24の消費電力Wを可変とす
る上で、電源27に電圧調整が可能の電源を用いること
が望ましい。また、パルス幅を可変とする前記半導体レ
ーザ10は、前記したハイブリッド形に限らず、能動同
期モードあるいは受動モード同期半導体レーザに適用す
ることができる。
In order to make the power consumption W of the heating means 24 variable, it is desirable to use a power source capable of voltage adjustment as the power source 27. Further, the semiconductor laser 10 whose pulse width is variable is not limited to the hybrid type described above, but can be applied to an active synchronous mode or passive mode synchronous semiconductor laser.

【0052】また、前記したところでは、加熱手段の導
電体26として均一な厚さ寸法を有し、基端から先端へ
幅寸法が漸減する導電体を用いたが、必要に応じて、基
端から先端へ幅寸法を漸増させることができ、またこれ
に代えて一定の幅寸法を有し、長手方向に厚さ寸法を変
化させる導電体を用いることができ、また導電体および
該導電体に電力を供給する電源を備える加熱手段に代え
て、回折格子領域にその長手方向へ変化する温度分布を
与え、あるいはその温度勾配を調整可能とし得る種々の
加熱手段を採用することができる。
In the above description, the conductor 26 of the heating means is a conductor having a uniform thickness and a width gradually decreasing from the base end to the tip. From the end to the tip, the width dimension can be gradually increased, and in place of this, a conductor having a constant width dimension and changing the thickness dimension in the longitudinal direction can be used. Instead of the heating means provided with a power source for supplying electric power, various heating means capable of giving a temperature distribution changing in the longitudinal direction to the diffraction grating region or adjusting the temperature gradient thereof can be adopted.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明に係るモード同期半導体レーザに
よれば、前記したように、一様に連続する均一な所定の
格子間隔を有する回折格子を用いて、前記回折格子によ
る侵入長を前記強度変調の周波数の増減に応じて可変と
することができ、これにより、比較的広いロッキングバ
ンド幅を実現することができる。従って、本発明に係る
前記半導体レーザによれば、従来のような複雑な構成の
回折格子を形成する必要はなく、比較的容易に製造する
ことができ、しかもロッキングバンド幅を比較的広い範
囲で調整することが可能となる。
As described above, according to the mode-locked semiconductor laser of the present invention, the penetration length by the diffraction grating is set to the above-mentioned intensity by using the diffraction grating having a uniform and uniform grating spacing. It can be made variable according to the increase or decrease of the frequency of modulation, whereby a relatively wide locking bandwidth can be realized. Therefore, according to the semiconductor laser of the present invention, it is not necessary to form a diffraction grating having a complicated structure as in the conventional case, and the semiconductor laser can be manufactured relatively easily, and the locking band width is within a relatively wide range. It becomes possible to adjust.

【0054】さらに、本発明に係る他のモード同期半導
体レーザによれば、前記したように、前記加熱手段によ
る前記温度勾配の調整により、前記回折格子による反射
光のバンド幅を可変とすることができることから、前記
温度勾配の調整により、パルス幅を増減させることがで
きる。従って、本発明に係る前記半導体レーザによれ
ば、能動同期モード、受動同期モードあるいはそれらの
組み合わせであるハイブリッド同期モードの同期半導体
レーザの如何に拘わらず、比較的単純な構成により、パ
ルス光のパルス幅を増減することができる。
Further, according to another mode-locked semiconductor laser of the present invention, as described above, the bandwidth of the reflected light by the diffraction grating can be varied by adjusting the temperature gradient by the heating means. Therefore, the pulse width can be increased or decreased by adjusting the temperature gradient. Therefore, according to the semiconductor laser of the present invention, the pulse of the pulsed light can be obtained with a relatively simple structure regardless of whether the synchronous semiconductor laser is a hybrid synchronous mode which is an active synchronous mode, a passive synchronous mode or a combination thereof. You can increase or decrease the width.

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

【図1】本発明に係るモード同期半導体レーザの具体例
を概略的に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a specific example of a mode-locked semiconductor laser according to the present invention.

【図2】図1に示したモード同期半導体レーザに設けら
れた加熱手段の導電体を示す平面図である。
2 is a plan view showing a conductor of a heating means provided in the mode-locked semiconductor laser shown in FIG.

【図3】図3(a)、図3(b)および図3(c)は、
図1に示したモード同期半導体レーザの加熱手段による
回折格子領域での熱分布特性、屈折率変化特性およびブ
ラッグ波長特性の変化をそれぞれ示すグラフである。
FIG. 3 (a), FIG. 3 (b) and FIG. 3 (c) are
3 is a graph showing changes in heat distribution characteristics, refractive index change characteristics, and Bragg wavelength characteristics in a diffraction grating region by the heating means of the mode-locked semiconductor laser shown in FIG.

【図4】図4(a)および図4(b)は、図1に示した
加熱手段の導電体におけるその幅寸法の線形変化および
非線形変化に関する回折格子領域の屈折率変化の計算値
をそれぞれ示すグラフである。
4 (a) and 4 (b) respectively show calculated values of the refractive index change of the diffraction grating region with respect to the linear change and the non-linear change of the width dimension of the conductor of the heating means shown in FIG. It is a graph shown.

【図5】図5(a)は、本発明に係る前記モード同期半
導体レーザでの前記導電体への非通電状態におけるロッ
キングバンド幅特性を示すグラフであり、図5(b)は
本発明に係る前記モード同期半導体レーザでの前記導電
体への通電状態におけるロッキングバンド幅特性を示す
グラフである。
FIG. 5 (a) is a graph showing a rocking bandwidth characteristic of the mode-locked semiconductor laser according to the present invention when the conductor is not energized, and FIG. 5 (b) shows the present invention. 6 is a graph showing a rocking bandwidth characteristic of the mode-locked semiconductor laser according to the present invention when the conductor is energized.

【図6】図6(a)I〜図6(a)VIは、計算結果によ
り求められた、回折格子領域における温度勾配を変化さ
せたときの回折格子の波長に関する透過率特性の変化を
示す特性グラフであり、図6(b)I〜図6(b)VI
は、実験結果により求められた、光強度特性を示す同様
な特性グラフである。
6 (a) I to FIG. 6 (a) VI show changes in the transmittance characteristic with respect to the wavelength of the diffraction grating when the temperature gradient in the diffraction grating region is changed, which is obtained from the calculation results. It is a characteristic graph, FIG.6 (b) I-FIG.6 (b) VI.
[Fig. 4] is a similar characteristic graph showing light intensity characteristics obtained from experimental results.

【図7】図7(a)は、本発明に係るモード同期半導体
レーザの回折格子領域における温度勾配を変化させたと
きの出力パルス光のスペクトル幅の変化を示すグラフで
あり、図7(b)は、本発明に係るモード同期半導体レ
ーザの回折格子領域における温度勾配を変化させたとき
の出力パルス光のパルス幅の変化を示すグラフである。
FIG. 7 (a) is a graph showing changes in the spectral width of output pulsed light when the temperature gradient in the diffraction grating region of the mode-locked semiconductor laser according to the present invention is changed, and FIG. 10] is a graph showing a change in pulse width of output pulse light when a temperature gradient in a diffraction grating region of the mode-locked semiconductor laser according to the present invention is changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 モード同期半導体レーザ 11、12 クラッド層 13 光導波路層 14 可飽和吸収領域(強度変調領域) 15 利得領域 16 光導波路領域 17 回折格子 24 加熱手段 25 電気絶縁層 26 導電体 27 電源 10 mode-locked semiconductor laser 11, 12 Clad layer 13 Optical waveguide layer 14 Saturable absorption region (intensity modulation region) 15 Gain area 16 Optical waveguide area 17 diffraction grating 24 Heating means 25 electrical insulation layer 26 Conductor 27 power supply

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一対のクラッド層間に、誘導励起光を発
生するための利得領域と、該利得領域で発生する前記誘
導励起光のモード間の同期を図るべく該誘導光に調整可
能の周波数で強度変調を施すための強度変調領域と、前
記誘導励起光を反射するための一様に連続する均一な所
定の格子間隔を有する回折格子が設けられた回折格子領
域とを有する光導波路層を備えるモード同期半導体レー
ザであって、前記光導波路層の伸長方向へ変化する温度
分布を前記回折格子領域に付与する加熱手段を設けたこ
とを特徴とするモード同期半導体レーザ。
1. A gain region for generating induced pumping light between a pair of cladding layers, and a frequency adjustable to the guided light so as to achieve synchronization between modes of the guided pumping light generated in the gain region. An optical waveguide layer having an intensity modulation region for performing intensity modulation, and a diffraction grating region provided with a diffraction grating having a uniform and uniform predetermined grating interval for reflecting the induced excitation light is provided. A mode-locking semiconductor laser, comprising: heating means for applying a temperature distribution, which changes in the extension direction of the optical waveguide layer, to the diffraction grating region.
【請求項2】 前記温度分布は、前記光導波路層を進行
する前記誘導励起光に関して前記光導波路層の伸長方向
へ前記回折格子の前記格子間隔を実質的に変化させる請
求項1記載のモード同期半導体レーザ。
2. The mode-locking according to claim 1, wherein the temperature distribution substantially changes the lattice spacing of the diffraction grating in the extension direction of the optical waveguide layer with respect to the induced excitation light traveling in the optical waveguide layer. Semiconductor laser.
【請求項3】 前記強度変調領域には、前記レーザから
のパルス光の位相を調整可能とすべく、交流電圧が、そ
の周波数を調整可能に印加される請求項1記載のモード
同期半導体レーザ。
3. The mode-locked semiconductor laser according to claim 1, wherein an alternating voltage is applied to the intensity modulation region so that the phase of the pulsed light from the laser can be adjusted so that its frequency can be adjusted.
【請求項4】 一対のクラッド層間に、誘導励起光を発
生するための利得領域と、該利得領域で発生する前記誘
導励起光のモード間の同期を図るべく該誘導光に強度変
調を施すための強度変調領域と、前記誘導励起光を反射
するための一様に連続する均一な所定の格子間隔を有す
る回折格子が設けられた回折格子領域とを有する光導波
路層を備えるモード同期半導体レーザであって、前記光
導波路層の伸長方向へ変化する温度分布をその温度勾配
を調整可能に前記回折格子領域に付与する加熱手段を設
けたことを特徴とするモード同期半導体レーザ。
4. A gain region for generating induced pumping light between a pair of clad layers, and intensity modulation of the guided light so as to synchronize modes of the guided pumping light generated in the gain region. A mode-locking semiconductor laser having an optical waveguide layer having an intensity modulation region and a diffraction grating region provided with a diffraction grating having a uniform and uniform grating spacing for reflecting the induced excitation light. A mode-locked semiconductor laser is provided with heating means for applying a temperature distribution that changes in the extending direction of the optical waveguide layer to the diffraction grating region so that the temperature gradient can be adjusted.
【請求項5】 前記強度変調領域は可飽和吸収領域から
なる請求項1または4のいずれか一方に記載のモード同
期半導体レーザ。
5. The mode-locked semiconductor laser according to claim 1, wherein the intensity modulation region is a saturable absorption region.
【請求項6】 前記半導体レーザは、ハイブリッド型モ
ード同期半導体レーザである請求項1または4のいずれ
か一方に記載のモード同期半導体レーザ。
6. The mode-locked semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is a hybrid mode-locked semiconductor laser.
【請求項7】 前記加熱手段は、一方の前記クラッド層
の前記回折格子領域に対応する部分に、電気絶縁層を介
して前記導波路層の伸長方向に沿って伸長すべく形成さ
れ、長手方向にほぼ均一な厚さ寸法を有する帯状の導電
体であってその幅方向寸法を変化させる導電体と、該導
電体にその長手方向に電流を流すための電源とを備える
請求項1または4のいずれか一方に記載のモード同期半
導体レーザ。
7. The heating means is formed in a portion of one of the cladding layers corresponding to the diffraction grating region so as to extend along the extension direction of the waveguide layer via an electrically insulating layer, and the longitudinal direction. 5. A strip-shaped conductor having a substantially uniform thickness and having a width-direction dimension changed, and a power supply for supplying a current to the conductor in its longitudinal direction. The mode-locked semiconductor laser according to any one of the above.
【請求項8】 前記導電体の幅寸法は、該導電体の一端
から他端へ向けて漸減する請求項7記載のモード同期半
導体レーザ。
8. The mode-locked semiconductor laser according to claim 7, wherein the width of the conductor gradually decreases from one end of the conductor to the other end.
【請求項9】 前記導電体の幅寸法は、線形に変化する
請求項8記載のモード同期半導体レーザ。
9. The mode-locked semiconductor laser according to claim 8, wherein the width of the conductor changes linearly.
【請求項10】 前記導電体は、前記回折格子領域の外
端へ向けてその幅寸法を漸減させる請求項8記載のモー
ド同期半導体レーザ。
10. The mode-locked semiconductor laser according to claim 8, wherein the conductor gradually decreases in width dimension toward the outer end of the diffraction grating region.
JP2001261732A 2001-08-30 2001-08-30 Mode synchronization semiconductor laser Pending JP2003069138A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001261732A JP2003069138A (en) 2001-08-30 2001-08-30 Mode synchronization semiconductor laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001261732A JP2003069138A (en) 2001-08-30 2001-08-30 Mode synchronization semiconductor laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003069138A true JP2003069138A (en) 2003-03-07

Family

ID=19088732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001261732A Pending JP2003069138A (en) 2001-08-30 2001-08-30 Mode synchronization semiconductor laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003069138A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066586A (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Oki Electric Ind Co Ltd Mode-locked laser diode and method of controlling wavelength thereof
JP2006286928A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Fujitsu Ltd Optical semiconductor device and driving method therefor
WO2010061891A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 Method for tuning semiconductor laser
WO2022118647A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 パナソニックホールディングス株式会社 Optical frequency comb device and measurement device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006066586A (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Oki Electric Ind Co Ltd Mode-locked laser diode and method of controlling wavelength thereof
JP2006286928A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Fujitsu Ltd Optical semiconductor device and driving method therefor
JP4579033B2 (en) * 2005-03-31 2010-11-10 富士通株式会社 Optical semiconductor device and driving method thereof
WO2010061891A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 Method for tuning semiconductor laser
JP2010129830A (en) * 2008-11-28 2010-06-10 Sumitomo Electric Device Innovations Inc Tuning method of semiconductor laser
US8681826B2 (en) 2008-11-28 2014-03-25 Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. Method for tuning semiconductor laser
WO2022118647A1 (en) * 2020-12-04 2022-06-09 パナソニックホールディングス株式会社 Optical frequency comb device and measurement device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6199837B2 (en) Wavelength tunable quantum cascade laser, method of manufacturing and operation of wavelength tunable quantum cascade laser
JP5407526B2 (en) Wavelength tunable laser, wavelength tunable laser apparatus, and wavelength tunable laser control method
CA2674959C (en) Multi-band multiwavelengh quantum dot mode-locked lasers
JP6273701B2 (en) Optical semiconductor device
KR20090058548A (en) Thermal compensation in semiconductor lasers
JPH01114093A (en) Semiconductor laser
US11251584B2 (en) Tunable laser
US7894693B2 (en) Optical semiconductor device and method of controlling the same
JP2006066586A (en) Mode-locked laser diode and method of controlling wavelength thereof
JP4288953B2 (en) Tunable semiconductor laser
JP6186864B2 (en) Semiconductor laser
US20110116524A1 (en) Semiconductor laser device and method for controlling semiconductor laser
JP2015111644A (en) Wavelength variable laser control method
JP3689483B2 (en) Multiple wavelength laser
JP2003069138A (en) Mode synchronization semiconductor laser
JP5692330B2 (en) Wavelength tunable laser, wavelength tunable laser apparatus, and wavelength tunable laser control method
WO2017138668A1 (en) Semiconductor laser element, diffraction grating structure, and diffraction grating
Lei et al. Research on single longitudinal mode laser based on FP etalon and Q-switched delay
JPH06125138A (en) Laser
KR20040070347A (en) Optical microwave source
JP7248119B2 (en) Tunable laser and its control method
Massey Measurements of device parameters for Nd: YAlO 3 lasers
JP6382506B2 (en) Control method of wavelength tunable laser
JP2001515656A (en) Semiconductor laser and method of manufacturing the same
JP2014220388A (en) Optical semiconductor element, optical semiconductor device, and control method for optical semiconductor element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040921

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070727

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070807

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20071204