JP2011040557A - 偏光変調レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号品質を維持しつつ高速な偏光変調動作が可能である偏光変調レーザ装置及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、対向して配置されたＤＢＲ層１０２及びＤＢＲ層１１２と、ＤＢＲ層１０２とＤＢＲ層１１２との間に配置された活性層１０３とを有する共振器構造を備える。変調層１０８と変調層１１０とは共振器構造内を往復する光をそれぞれ異なる方向に偏光させる。また、変調層１０８及び変調層１１０に入力される変調信号に応じて、変調層１０８及び変調層１１０のいずれか一方向の偏光強度が選択的に大きくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は偏光変調レーザ装置に関し、特に光通信の分野で用いられる偏光変調レーザ装置及びその製造方法に関する。

大容量伝送が可能な光通信は、早くから、特に長距離通信において広く実用に供されてきた。その一方、近距離の通信には、主に電気信号伝送が用いられてきた。ところが、データ伝送の高速化に伴い、近距離においても電気信号の問題点である信号歪やクロストークが無視できないレベルになっている。このため、近距離通信にも光伝送が適用されつつある。特に近年、同じ室内にある情報処理機器間、あるいは機器内といった、より近距離にも光通信を用いる光インターコネクションが注目され、盛んに研究されている。

小型、低消費電力、低コストという特長を有する面発光レーザは、光インターコネクション用光源として望ましく、ギガビットイーサネット（登録商標）用の光源などに広く利用されている。この面発光レーザの変調手段としては、直接変調方式が用いられている。直接変調方式とは、レーザへ入力される電流量を増減（変調）し、これによりレーザから放射される光の強度を変調する簡便な変調手段である。しかし、直接変調方式における変調速度は、レーザの緩和振動周波数によって制限されるので、その変調速度には限界がある。

外部変調器を用いることによって変調速度を向上させることが可能である。しかし、変調器自体のコストと、レーザと外部変調器とを光接続するためのコストと、が必要となり、直接変調方式に比べてコストが大幅に増大する。このコストは、レーザと外部変調器をモノリシックに集積することにより低減が可能であり、例えば、エッジエミッタ型レーザとＥＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）変調器を集積したＥＭＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ）が長距離通信用として実用化されている。

ところが、面発光レーザでは光の共振方向が基板主面に対して垂直方向である。そのため、面発光レーザと外部共振器を集積するには、基板主面に対して垂直方向に積層された構造からなる変調器を形成することになる。この場合、変調器を構成する各層の厚さは数μｍ程度が限界であり、上述のＥＭＬのように数百μｍもの長さの吸収層に光を導波させることは事実上不可能である。また、屈折率変化を用いた変調器でも、層の厚さに同様の制約がある。従って、いずれにしても十分な機能を有する変調器を集積することはできない。このため、面発光レーザを用いた場合には、直接変調方式を超える高速変調は困難であった。

この問題を解決するため、偏光変調方式が提案されている。この方式では、面発光レーザからの出射光の偏光方向を入力信号に応じて切り替える。偏光子を通してこの出射光を受光して偏光方向の変化を強度信号に変換することにより、高速変調を実現する。この偏光変調方式を実現する方法として、幾つかの方式が提案されている。特許文献１では利得の偏光方向依存性を有する量子細線が設けられた２つの活性層を用いる構造が開示されている。この２つの活性層のそれぞれの偏光方向は互いに直交している。そして、それぞれの活性層への電流注入量を制御することにより偏光変調を行う。

特許文献２では、波長の長短に応じて偏光方向が切り替わる構造が開示されている。本構造では、電流注入、光励起又は温度変化により波長を変化させ、偏光方向を切り替えることができる。

特許文献３では、量子細線を用いた偏光制御層および矩形メサ構造を有する構造が開示されている。本構造によれば、偏光制御層へのバイアスが無い場合は矩形メサ構造によって偏光方向が規定されるが、バイアスをかけることによりその方向を変化させて変調を行うことができる。本構造では、矩形メサ構造により、無バイアス（電圧無印加）時の偏光方向が決定される。

図１０は、特許文献３の偏光変調面発光レーザ装置における損失の偏光方向依存性を示す図である。図１０において、Ａ方向は矩形メサの短手方向、Ｂ方向は長手方向を示している。図１０に示すように、本構造は、光導波路損失が偏光方向により差異があることを利用している。

偏光制御層に電圧を印加するにつれて変調器における損失が増加し、矩形メサ構造に起因する損失よりも大きくなる。これにより、合計の損失が小さくなる偏光方向がＡ方向からＢ方向へと移る。すなわち、レーザは損失の小さい方向の偏光方向で発振するため、電圧無印加時はＢ方向、電圧印加時はＡ方向で発振する。従って、印加電圧の有無により偏光方向を切り替えて偏光変調を行うことができる。

特開平１０−２６１８４２号公報 特開平６−２３２５０１号公報 国際公開第２００６／０１１３７０号

しかし、特許文献１〜３に開示された方法には、それぞれ以下のような問題がある。特許文献１に記載された方式では、２つの活性層への電流量を変化させる必要があるため、直接変調と同様に緩和振動周波数による変調速度制限を受ける。したがって本方式では、先に述べた偏光変調方式による高速化が原理的に実現不可能である。

特許文献２に記載された方式では、偏光方向を安定して切り替えるためには、波長を大きく変化させることが必要である。これには、共振器内の光路長を大きく変えねばならないが、そのためには厚い屈折率変化層が必要である。上述のように、面発光レーザに厚い層を集積するのは、極めて困難である。また、屈折率を大きく変えるために、高い電圧又は大きな電流量が必要となる。

特許文献３に記載された方式では、電圧の有無により、最小の損失、すなわち発振する偏光方向（図１０のＡ方向又はＢ方向）の損失が原理的に異なる。このため、変調時の偏光方向の変化に伴い、光出力の変動が生じる。この光出力の変動は雑音となり、信号品質を劣化させてしまう。

本発明は、上記のような背景に基づいて成されたものであり、信号品質を維持しつつ高速な偏光変調動作が可能である偏光変調レーザ装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様である偏光変調レーザ装置は、対向して配置された第１の反射鏡及び第２の反射鏡と、前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡との間に配置された活性層と、を少なくとも有する共振器構造を備え、前記共振器構造は、前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡との間に、当該共振器構造内で生じるレーザ光をそれぞれ異なる方向に偏光させる複数の変調部をさらに備え、複数の前記変調部に入力される変調信号に応じて、複数の前記変調部のいずれか一つの偏光強度が選択的に大きくなるものである。

本発明の一態様である偏光変調レーザ装置の製造方法は、第１の反射鏡を半導体基板よりも上層に形成する工程と、活性層及び複数の変調部を前記第１の反射鏡よりも上層に形成する工程と、第２の反射鏡を前記活性層及び複数の前記変調層よりも上層に形成する工程と、を少なくとも備え、複数の前記変調器は、前記第１の反射鏡、前記第２の反射鏡、前記活性層、複数の前記変調器からなる共振器構造内で生じるレーザ光をそれぞれ異なる方向に偏光させ、前記変調信号に応じて、複数の前記変調部のいずれか一つの偏光強度が選択的に大きくなるものである。

本発明によれば、信号品質を維持しつつ高速な偏光変調動作が可能である偏光変調レーザ装置及びその製造方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置の構成を模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置の製造工程を模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置の変調層に設けられた量子細線に印加される電圧と光の吸収係数との関係を示すグラフである。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置に印加される変調信号を示すグラフである。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置における量子細線の転換例を示す拡大断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置における量子細線の転換例を示す拡大断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置における量子細線の転換例を示す拡大断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置における量子細線の転換例を示す拡大断面図である。 実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置に印加される変調信号を示すグラフである。 特許文献３にかかる偏光変調面発光レーザ装置における損失の偏光方向依存性を示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１では、０．９８μｍ帯の面発光レーザを例として説明する。まず、実施の形態１に係る偏光変調レーザ装置１００の構成について説明する。図１は偏光変調レーザ装置１００の構成を模式的に示す断面図である。偏光変調レーザ装置１００は、例えば、ｎ型のＧａＡｓからなる半導体基板１０１上に、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ、分布型ブラッグ反射鏡）層１０２、活性層１０３、Ａｌ_０．９８Ｇａ_０．０２Ａｓからなる半導体層１０４ａ及び酸化ＡｌＧａＡｓ層からなる電流狭窄構造１０４ｂ、ｐ型ＧａＡｓからなる半導体層１０５が順に形成されている。

ＤＢＲ層１０２は、ｎ型ＧａＡｓ層とｎ型ＡｌＧａＡｓ層とが繰り返されて構成されている。活性層１０３は、ＩｎＧａＡｓからなる井戸層とＧａＡｓからなる障壁層とが繰り返されて構成されている。

半導体層１０５上には、アンドープＧａＡｓからなる半導体層１０６、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体層１０７、量子細線１０８ｂが形成された変調層１０８、ｐ型ＧａＡｓからなる半導体層１０９、量子細線１１０ｂが形成された変調層１１０、ｎ型ＧａＡｓからなる半導体層１１１、誘電体からなるＤＢＲ層１１２が順に形成されている。

変調層１０８に形成された量子細線１０８ｂと、変調層１１０に形成された量子細線１１０ｂと、はそれぞれ同じ構造を有し、かつ９０°回転して配置されている。例えば、図１に示すように、量子細線１０８ｂは紙面に対して垂直な方向に形成されている。一方、量子細線１１０ｂは、紙面鉛直方向を軸として量子細線１０８ｂに対して９０°回転し、紙面に対して平行な方向に形成されている。

また、偏光変調レーザ装置１００では、ＤＢＲ層１０２とＤＢＲ層１１２とに挟まれた領域が共振器となる。よって、ＤＢＲ層１０２とＤＢＲ層１１２との間には、定在波が存在する。変調層１０８及び変調層１１０は、この定在波の光強度が同等となる位置に配置されている。

半導体基板１０１上には電極１１３が形成されている。また、半導体層１０５上には電極１１４が、半導体層１０７上には電極１１５が、半導体層１０９上には電極１１６が形成されている。さらに、半導体層１１１上には電極１１７が形成されている。

次に、偏光変調レーザ装置１００の製造方法について説明する。図２Ａ〜Ｅは、偏光変調レーザ装置１００の製造工程を示す断面図である。まず、例えばＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などにより、半導体基板１０１上に、ＤＢＲ層１０２、活性層１０３、半導体層１０４ａ、半導体層１０５、半導体層１０６、半導体層１０７及びアンドープＧａＡｓからなる半導体層１０８ａを順に形成する（図２Ａ）。

次いで、フォトリソグラフィとエッチングにより、半導体層１０８ａに回折格子状の溝を形成する。続いて、例えばＭＯＶＰＥ法により、半導体層１０８ａに形成された回折格子状の溝をアンドープＩｎＧａＡｓで埋め込んで、量子細線１０８ｂを形成する。その後、アンドープＧａＡｓからなる半導体層１０８ｃを形成する。半導体層１０８ａ〜１０８ｃは、ＧａＡｓ層で埋め込まれた量子細線１０８ｂを有する変調層１０８となる（図２Ｂ）。

次いで、例えばＭＯＶＰＥ法により、変調層１０８上に半導体層１０９及びアンドープＧａＡｓ層からなる半導体層１１０ａを形成する（図２Ｃ）。続いて、量子細線１０８ｂに対して９０°回転した方向に回折格子状の溝を形成する。その後、例えばＭＯＶＰＥ法により、半導体層１１０ａに形成された回折格子状の溝をアンドープＩｎＧａＡｓで埋め込んで、量子細線１１０ｂを形成する。その後、アンドープＧａＡｓからなる半導体層１１０ｃ及び半導体層１１１を形成する。半導体層１１０ａ〜１１０ｃは、ＧａＡｓ層で埋め込まれ、量子細線１１０ｂを有する変調層１１０となる。その後、例えばスパッタにより、ＳｉＯ２膜とＳｉＮ膜を９組交互に積層する。その後フォトリソグラフィとエッチングにより、直径約１０ｕｍの円筒形状の誘電体ＤＢＲ層１１２を形成する（図２Ｄ）。

次いで、例えばフォトリソグラフィとドライエッチングにより、直径約３０ｕｍのメサ構造を形成する。メサ以外の部分は半導体基板１０１が露出するまでエッチングされている。なお、このメサは、当該メサの中心と誘電体ＤＢＲ層１１２の中心とが一致するように形成する。続いて、例えば水蒸気酸化により、Ａｌ_０．９８Ｇａ_０．０２Ａｓ層からなる半導体層１０４ａを選択的に酸化させる。この際、中央の７ｕｍは未酸化部分として残す。酸化された半導体層１０４ａは絶縁体となり、電流狭窄構造１０４ｂが形成される（図２Ｅ）。

次いで、フォトリソグラフィ、エッチング、蒸着及びリフトオフを繰り返すことにより、半導体基板１０１、半導体層１０５、半導体層１０７、半導体層１０９、半導体層１１１上にそれぞれ電極１１３、電極１１４、電極１１５、電極１１６、電極１１７を形成し、その後アロイを行う。する。なお、例えば電極１１３、電極１１５及び電極１１７はＡｕＧｅ／ＡｕＮｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕからなり、電極１１４及び電極１１６はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる。最後に、半導体基板１０１の厚さが２００ｕｍになるまで半導体基板１０１の裏面を研磨した後、ダイシングにより切り分けて、図１に示す偏光変調レーザ装置１００が完成する。

次に、本実施の形態に係る偏光変調レーザ装置１００の動作について説明する。この偏光変調レーザ装置１００では、電極１１３及び電極１１４を介して活性層１０３に直流電流を供給することにより活性層１０３を発光させる。この直流電流は、電流狭窄構造１０４ｂに囲まれた導電領域である半導体層１０４ａを通過する。よって、半導体層１０４ａ近傍に位置する活性層１０３で発光が生じる。活性層１０３で発生した光は、ＤＢＲ層１０２及びＤＢＲ層１１２で反射されることにより増幅されてレーザ発振する。

レーザ光は、変調層１０８及び変調層１１０により変調される。図３は、変調層に設けられた量子細線に印加される電圧と光の吸収係数との関係を示すグラフである。図３では、変調層１０８及び変調層１１０に対して逆バイアスがかかる方向を正の電圧として表記している。なお、図３に示すように、電極１１５〜１１７に電圧が印加されていない場合に量子細線１０８ｂ及び量子細線１１０ｂが所定の吸収係数を有するように、レーザ発振波長、量子細線１０８ｂ並びに量子細線１１０ｂの吸収波長、及び半導体層１０７、半導体層１０９、半導体層１１１のビルトインポテンシャルが設定されている。

図４は、この偏光変調レーザ装置に印加される変調信号を示すグラフである。変調信号Ｓ１１は電極１１５と電極１１６との間に印加される電圧であり、変調信号Ｓ１２は電極１１７と電極１１６との間に印加される変調信号である。

例えば、変調層１０８及び１１０の双方が接する電極１１６を基準として、電極１１５に正、電極１１７に負の電圧を印加する。すなわち、変調層１０８には逆バイアス、変調層１１０には順バイアスがかかることになる（図４の期間Ｔ１）。すると、図３に示すように、変調層１０８の光吸収は増加し、変調層１１０の光吸収は減少する。よって、レーザ光は量子細線１１０ｂの長手方向に偏光される。

一方、電極１１５に負、電極１１７に正の電圧を印加すると、変調層１０８には順バイアス、変調層１１０には逆バイアスがかかることになる（図４の期間Ｔ２）。すると、変調層１０８の光吸収は減少し、変調層１１０の光吸収は増加する。よって、レーザ光は量子細線１０８ｂの長手方向に偏光される。すなわち、変調層１０８と変調層１１０とに、逆位相の電圧をそれぞれ交互に印加することにより偏光方向を９０°回転させて、レーザ光を偏光変調することができる。

すなわち本構成は、それぞれレーザ光を異なる方向に偏光させる２つの変調層（図１の変調層１０８及び変調層１１０が相当）及び活性層（図１の活性層１０３が相当）が、２つの反射鏡（図１のＤＢＲ層１０２及びＤＢＲ層１１２が相当）に挟まれた構造を有している。そして、変調層に入力される変調信号に応じて、いずれか一方向の偏光強度が強くなる。これにより、発振するレーザ光を偏光変調することができる。

本構成では、変調信号となる電流を活性層に注入せずともよいので、変調速度は緩和振動周波数に依存しない。従って、より高速に偏光変調を行うことができる。さらに本構成では、量子細線の光の吸収係数を変化させるに足る電圧を印加すればよく、特許文献２の構造のように波長を変えるために大きな屈折率変化を生じさせたり、特許文献３の構造のように矩形メサ構造に起因する光導波路損失を逆転させるほどの損失を生じさせたりする必要は無い。このため、本構成に係る偏光変調レーザ装置１００では比較的低電圧の入力信号（変調信号）により偏光変調を行うことができ、低消費電力での駆動が可能である。

さらにまた本構成では、変調層１０８に形成された量子細線１０８ｂと、変調層１１０に形成された量子細線１１０ｂと、は同様の構造を有し、かつ光強度が等しくなる位置に配置されている。従って、変調層１０８と変調層１１０とに印加する電圧の大きさが等しければ、変調層１０８に正、変調層１１０に負の電圧を印加した場合の光損失と、変調層１０８に負、変調層１１０に正の電圧を印加した場合の光損失とは等しくなる。よって、偏光変調レーザ装置１００においてレーザ光を偏光変調する際の光出力は一定に保たれるので、光出力の変動に起因する雑音が生じないという利点を有する。

なお、光出力の変動を抑えるには、活性層と変調層とを電気的に十分に分離することが必要である。電気的分離が不十分の場合には、変調層に入力された変調信号が活性層に印加されているバイアスに重畳される。その結果、活性層への注入電流量が変調を受けるため、光出力に変動が生じるからである。本構成では、活性層１０３と変調層１０８及び変調層１１０との間に、比較的厚いアンドープ半導体からなる半導体層１０６を設けることにより、両者を電気的に十分に分離している。

以上より、本構成によれば、信号品質を確保しつつ高速変調が可能な偏光変調レーザ装置を実現できる。

その他の実施の形態
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施方法は上記した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形が可能である。実施の形態１にかかる偏光変調レーザ装置１００は、直列に配置された２つの変調層及び活性層が２つの反射鏡に挟まれる構成であるが、２つの反射鏡に挟まれていることを条件に、２つの変調層及び活性層の配置を適宜変更することができる。例えば、２つの変調層をそれぞれ入れ換えてもよいし、変調層で活性層を挟みこんだ構成としてもよい。

また、本実施の形態では量子細線１０８ｂ及び量子細線１１０ｂの断面形状を矩形としているが、量子細線の断面形状は矩形に限られない。図５〜８は変調層１０８における量子細線の転換例を示す拡大断面図である。図５では、半導体層１０７と半導体層１０９とに変調層１０８が挟まれている。変調層１０８は、アンドープＧａＡｓからなる半導体層１０８ａ及び半導体層１０８ｃ、アンドープＩｎＧａＡｓからなる量子細線１０８ｄを有する。量子細線１０８ｄの断面形状は台形である。図６では、量子細線１０８ｅの断面形状は三角形である。その他の構成は図５と同様なので説明を省略する。図７では、量子細線１０８ｆは、台形が薄い半導体層で連結された断面形状となっている。その他の構成は図５と同様なので説明を省略する。図８では、半導体層１０７上に台形の量子細線１０８ｇが形成され、その上を半導体層１０９が覆っている。

図５〜８に示す量子細線１０８ｄ〜ｇは、いずれも量子細線として機能することができる。従って、図５〜８に示す変調層を適用した偏光変調レーザ装置は、図１示す偏光変調レーザ装置１００と同様の動作を行うことができる。さらに、図５、図７及び図８に示す台形の量子細線は、上底と下底が入れ替わってもよい。また、図６に示す三角形の量子細線１０８ｅは上下逆の形状であってもよい。

実施の形態１では、変調層に量子細線を形成する構成について説明したが、レーザ光の出力方向に対して垂直な面内での光吸収係数に異方性を付与することができる他の構造を用いてもよい。例えば、当該面内の形状や歪分布に異方性のある量子ドットなどを用いることができる。

実施の形態１では、２つの変調層にそれぞれ逆位相の電圧を印加した場合について説明したが、２つの変調層に印加する電圧は両者とも正又は負であってもよい。図９は、偏光変調レーザ装置１００に印加される変調信号を示すグラフである。変調信号Ｓ２１は電極１１５と電極１１６との間に印加される電圧であり、変調信号Ｓ２２は電極１１７と電極１１６との間に印加される変調信号である。すなわち、例えば電極１１６を基準として、電極１１５及び電極１１７に、図９に示す変調信号Ｓ２１及びＳ２２を加えても良い。また、量子細線１０８ｂ及び量子細線１１０ｂは、無バイアス時にある程度の吸収を有するように設定しているが、無バイアス時の吸収がほぼゼロになるように設定しても良い。

なお、変調層は２つに限定されず、３つ以上設けることにより、光の吸収量変化を大きくすることができる。例えば、４つの変調層を設ける場合には、４つの変調層を２組の変調部に分けて制御するとよい。すなわち、一方の変調部に対し、もう一方の変調部には逆相の電圧信号を入力するとよい。

さらに、例えば変調層を３つ設け、それぞれの変調層による偏光方向が異なるようにしてもよい。例えば、３つの変調層による偏光方向がそれぞれ６０°異なるようにしてもよい。

変調信号は電圧信号に限られず、電流信号でもよい。また、電流信号を加える場合には、変調層が利得を有するように構成してもよい。さらに、２つの変調層の一方が光を吸収し、もう一方が利得を有する構成とし、それが電流信号（変調信号）により入れ替わるようにしてもよい。

半導体層１０９は２つの変調層１０８及び変調層１１０に接しているが、変調層１０８と変調層１１０のそれぞれに独立して接する２つの半導体層としてもよい。すなわち、変調層１０８と変調層１１０とがそれぞれ独立なｐ型半導体層及びｎ型半導体層に挟まれていてもよい。

また、本発明にかかる偏光変調レーザ装置は、他の半導体材料を用いることが可能である。例えば、１．３μｍ帯の面発光レーザであれば、活性層や変調層にＧａＩｎＮＡｓ又はＡｌＧａＩｎＡｓなどの他の半導体混晶を用いることができる。また、ＤＢＲ層は、例えばＩｎＧａＡｓＰ層とＩｎＰ層とで構成することができる。また、ＤＢＲ層１１２は誘電体に限らず、半導体により構成されてもよい。

さらに、上述の実施の形態では面発光レーザについて説明したが、本発明は必ずしも面発光レーザに限定されるものではなく、他の形態のレーザ装置が偏光変調を行う場合にも適用することが可能である。

上述の各変形手段は、適宜組み合わせることが可能である。

１００ 偏光変調レーザ装置
１０１ 半導体基板
１０２、１１２ ＤＢＲ層
１０３ 活性層
１０４ａ、１０５〜１０７、１０９、１１１ 半導体層
１０８ａ、１０８ｃ、１１０ａ、１１０ｃ 半導体層
１０４ｂ 電流狭窄構造
１０８、１１０ 変調層
１０８ｂ、１０８ｄ、１０８ｅ、１０８ｆ、１０８ｇ、１１０ｂ 量子細線
１１３〜１１７ 電極
Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ２１、Ｓ２２ 変調信号
Ｔ１、Ｔ２ 期間

Claims (12)

1. 対向して配置された第１の反射鏡及び第２の反射鏡と、
   前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡との間に配置された活性層と、を少なくとも有する共振器構造を備え、
   前記共振器構造は、前記第１の反射鏡と前記第２の反射鏡との間に、当該共振器構造内で生じるレーザ光をそれぞれ異なる方向に偏光させる複数の変調部をさらに備え、
   複数の前記変調部に入力される変調信号に応じて、複数の前記変調部のいずれか一つの偏光強度が選択的に大きくなる、偏光変調レーザ装置。
2. 複数の前記変調部は、前記共振器構造により発生する光の定在波の強度が同等となる位置に配置されている、
   請求項１に記載の偏光変調レーザ装置。
3. 複数の前記変調部は、前記変調信号が入力されることにより、前記共振器構造の共振方向に対し垂直な方向の光の吸収係数または光学利得が変化する、
   請求項１又は２に記載の偏光変調レーザ装置。
4. それぞれの前記変調部における前記光の定在波の強度と前記光の吸収係数または前記光学利得との積は同等である、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
5. 前記光の吸収係数または前記光学利得が変化する方向は前記変調部ごとに異なる、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
6. 複数の前記変調部は、前記共振器構造の共振方向に対し垂直な面上に形成された量子細線を備え、
   前記量子細線の長手方向は前記変調部ごとに異なる、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
7. 前記変調信号は電圧信号または電流信号である、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
8. 複数の前記変調部は第１の変調部と第２の変調部とからなり、
   前記第１の変調部は、前記第２の変調部と逆相の変調信号が入力される、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
9. 前記活性層と複数の前記変調部とは電気的に分離されている、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
10. 当該偏光変調レーザ装置は、
    半導体基板を更に備え、
    前記第１の反射鏡、前記活性層及び複数の前記変調部は半導体層からなり、
    前記第２の反射鏡は半導体層または誘電体層からなり、
    前記第１の反射鏡は前記半導体基板より上層に形成され、
    前記活性層及び複数の前記変調層は前記第１の反射鏡よりも上層に形成され、
    前記第２の反射鏡は前記活性層及び複数の前記変調層よりも上層に形成された面発光レーザである、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
11. 前記第１の反射鏡及び前記第２の反射鏡は分布型ブラッグ反射鏡である、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の偏光変調レーザ装置。
12. 第１の反射鏡を半導体基板よりも上層に形成する工程と、
    活性層及び複数の変調部を前記第１の反射鏡よりも上層に形成する工程と、
    第２の反射鏡を前記活性層及び複数の前記変調層よりも上層に形成する工程と、を少なくとも備え、
    複数の前記変調器は、
    前記第１の反射鏡、前記第２の反射鏡、前記活性層、複数の前記変調器からなる共振器構造内で生じるレーザ光をそれぞれ異なる方向に偏光させ、
    前記変調信号に応じて、複数の前記変調部のいずれか一つの偏光強度が選択的に大きくなる、偏光変調レーザ装置の製造方法。

Images