JP2011176374A - Semiconductor laser, and semiconductor optical integrated element - Google Patents
Semiconductor laser, and semiconductor optical integrated element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011176374A JP2011176374A JP2011131313A JP2011131313A JP2011176374A JP 2011176374 A JP2011176374 A JP 2011176374A JP 2011131313 A JP2011131313 A JP 2011131313A JP 2011131313 A JP2011131313 A JP 2011131313A JP 2011176374 A JP2011176374 A JP 2011176374A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- optical waveguide
- phase shift
- region
- wavelength
- 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
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、例えば光通信で利用される光源用の半導体レーザ及び半導体光集積素子に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser for a light source and a semiconductor optical integrated device used in, for example, optical communication.
光通信において使用される光源用の半導体レーザは、単一波長で安定して発振することが求められる。また、低消費電力の観点から、発振しきい値電流が小さいことも求められる。
従来、単一波長で安定して発振する半導体レーザとして、位相シフトを有する分布帰還(DFB)レーザが用いられている。
A semiconductor laser for a light source used in optical communication is required to oscillate stably at a single wavelength. In addition, from the viewpoint of low power consumption, it is also required that the oscillation threshold current is small.
Conventionally, a distributed feedback (DFB) laser having a phase shift has been used as a semiconductor laser that stably oscillates at a single wavelength.
位相シフトDFBレーザでは、低しきい値動作を実現するために、回折格子における結合係数(回折強度)を大きくし、大きな帰還が得られるようにしている。
しかしながら、図12(A)に示すように、DFBレーザの回折格子10の中央に位相シフト(ここではλ/4位相シフト)11が設けられている場合、結合係数を大きくすると、図12(B)に示すように、位相シフト11付近に光強度(光電界強度)の集中が発生し、大きな光強度によって位相シフト11付近における誘導放出レートが高くなり、電子正孔対(キャリア)が減少する。
In the phase shift DFB laser, in order to realize a low threshold operation, the coupling coefficient (diffraction intensity) in the diffraction grating is increased so that a large feedback can be obtained.
However, as shown in FIG. 12A, when a phase shift (here, λ / 4 phase shift) 11 is provided in the center of the diffraction grating 10 of the DFB laser, if the coupling coefficient is increased, FIG. ), The light intensity (optical electric field intensity) is concentrated in the vicinity of the phase shift 11, the stimulated emission rate in the vicinity of the phase shift 11 is increased due to the large light intensity, and the number of electron-hole pairs (carriers) is reduced. .
この結果、図12(C)に示すように、位相シフト11付近ではキャリア密度が低くなり、端部ではキャリア密度が高くなって、キャリア密度の不均一が生じる。
ここで、キャリア密度は、プラズマ効果によって、レーザの光導波路を構成する半導体材料の屈折率(導波路屈折率)に影響を与える。
このため、キャリア密度の不均一が生じると、導波路屈折率の不均一が生じる。つまり、位相シフト11付近では、キャリア密度が小さいため、導波路屈折率が高くなり、端部では、キャリア密度が高いため、導波路屈折率が低くなる。
As a result, as shown in FIG. 12C, the carrier density is low near the phase shift 11, and the carrier density is high at the end, resulting in non-uniform carrier density.
Here, the carrier density affects the refractive index (waveguide refractive index) of the semiconductor material constituting the optical waveguide of the laser due to the plasma effect.
For this reason, when the carrier density is nonuniform, the waveguide refractive index is nonuniform. That is, in the vicinity of the phase shift 11, since the carrier density is small, the waveguide refractive index is high, and in the end portion, the carrier density is high, and thus the waveguide refractive index is low.
このような導波路屈折率の違いは、その光導波路の光学的な長さ(光学長)の違いに等しく、ブラッグ波長に影響を与える。つまり、図12(D)に示すように、位相シフト11付近では、屈折率が高くなるため、光学長が長くなり、ブラッグ波長が長波長化する一方、端部では、屈折率が低くなるため、光学長が短くなり、ブラッグ波長が短波長化する。 Such a difference in waveguide refractive index is equal to a difference in optical length (optical length) of the optical waveguide, and affects the Bragg wavelength. That is, as shown in FIG. 12D, the refractive index increases in the vicinity of the phase shift 11, so that the optical length becomes longer and the Bragg wavelength becomes longer, whereas the refractive index becomes lower at the end. The optical length is shortened and the Bragg wavelength is shortened.
この結果、共振器内でブラッグ波長が一致しないことになり、所望の光出力が得られるように、注入電流値を大きくしていくと、レーザの発振スペクトルが劣化し、安定的な単一モード動作(単一波長動作)ができなくなる。このような現象は空間的ホールバーニングと呼ばれる(例えば非特許文献1参照)。
ここで、図13では、注入電流値を7mA、10mA、20mA、40mA、60mA、80mA、100mAというように増大させていった場合の各発振スペクトル(図13中、上側のものほど注入電流値が大きい)を示している。
As a result, the Bragg wavelengths do not match within the resonator, and the laser oscillation spectrum deteriorates as the injection current increases so that the desired optical output can be obtained. Operation (single wavelength operation) is not possible. Such a phenomenon is called spatial hole burning (see, for example, Non-Patent Document 1).
Here, in FIG. 13, each oscillation spectrum when the injection current value is increased to 7 mA, 10 mA, 20 mA, 40 mA, 60 mA, 80 mA, 100 mA, etc. Large).
図13に示すように、所望の光出力が得られるように、注入電流値を大きくしていくと、光強度が大きくなり、多モードで発振するようになって、単一モード動作ができなくなることがわかる。
ところで、このような空間的ホールバーニング現象を回避するために、いくつかの方法が提案されている。
As shown in FIG. 13, when the injection current value is increased so that a desired light output can be obtained, the light intensity increases and oscillation occurs in multiple modes, making it impossible to operate in a single mode. I understand that.
Incidentally, several methods have been proposed to avoid such a spatial hole burning phenomenon.
例えば特許文献1(例えば図1、図2参照)には、位相シフトを、回折格子によって実現せずに、共振器中央付近の導波路の等価屈折率を小さくすることによって実現して、軸方向の空間的ホールバーニングを抑制する方法が提案されている。この方法では、回折格子で位相シフトを実現する場合と比較して、光電界強度の集中を緩やかにすることで、ホールバーニングは発生するものの、波長安定性を大きく劣化させないようにしている。 For example, in Patent Document 1 (see, for example, FIGS. 1 and 2), the phase shift is not realized by a diffraction grating, but is realized by reducing the equivalent refractive index of the waveguide near the center of the resonator. A method for suppressing the spatial hole burning of the above has been proposed. In this method, compared with the case where the phase shift is realized by the diffraction grating, the concentration of the optical electric field intensity is moderated so that hole burning occurs but the wavelength stability is not greatly deteriorated.
また、例えば特許文献2(例えば第4図参照)には、回折格子の結合係数を共振器の中心付近で小さくすることにより、光電界強度を平坦にし、ホールバーニングを抑制する方法が提案されている。 For example, Patent Document 2 (see, for example, FIG. 4) proposes a method of flattening the optical electric field intensity and suppressing hole burning by reducing the coupling coefficient of the diffraction grating near the center of the resonator. Yes.
しかしながら、上述の特許文献1において提案されている方法では、理想的な位相シフトと比較して、しきい値が高くなってしまう。また、共振器中央付近の等価屈折率を小さくする領域で位相が反転するように、作製条件の最適化を図る必要があり、その条件の設定及び作製は容易ではない。
また、上述の特許文献2において提案されている方法では、結合係数を共振器内部で変化させるため、回折格子の深さやラインアンドスペースの比率を共振器内で変化させるなどの複雑な工程を必要とする。また、結合係数を下げた部分を有するため、しきい値が高くなってしまう。
However, in the method proposed in
Further, in the method proposed in
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、所望の光出力が得られるように注入電流値を大きくした場合にも、安定した単一波長動作及び低しきい値動作を実現できるようにした、半導体レーザ及び半導体光集積素子を提供することを目的とする。 The present invention was devised in view of such problems, and can realize stable single wavelength operation and low threshold operation even when the injection current value is increased so as to obtain a desired light output. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser and a semiconductor optical integrated device.
このため、本発明の半導体レーザは、半導体基板上に、電流注入によって利得を発生しうる光導波路と、光導波路の全長にわたって光導波路に沿って設けられる回折格子と、回折格子に設けられる位相シフトとを備え、光導波路に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長が、位相シフトに隣接する位相シフトの近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くなるように構成されており、位相シフトが、1箇所に設けられており、位相シフト量が1/4波長であることを特徴としている。 Therefore, the semiconductor laser of the present invention includes an optical waveguide capable of generating a gain by current injection on a semiconductor substrate, a diffraction grating provided along the optical waveguide over the entire length of the optical waveguide, and a phase shift provided in the diffraction grating. In the state where current is not injected into the optical waveguide, the Bragg wavelength in the region near both ends is 0.025 to 0.100% than the Bragg wavelength in the region near the phase shift adjacent to the phase shift. It is configured to be long in the range, the phase shift is provided at one place, and the phase shift amount is ¼ wavelength.
本発明の半導体光集積素子は、上記半導体レーザと、半導体レーザが形成されている半導体基板上に設けられ、半導体レーザと光学的に結合された光機能素子とを備えることを特徴としている。 A semiconductor optical integrated device according to the present invention includes the semiconductor laser and an optical functional device that is provided on a semiconductor substrate on which the semiconductor laser is formed and is optically coupled to the semiconductor laser.
したがって、本発明の半導体レーザ及び半導体光集積素子によれば、所望の光出力が得られるように注入電流値を大きくした場合にも、安定した単一波長動作及び低しきい値動作を実現できるという利点がある。 Therefore, according to the semiconductor laser and the semiconductor optical integrated device of the present invention, stable single wavelength operation and low threshold operation can be realized even when the injection current value is increased so as to obtain a desired light output. There is an advantage.
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体レーザ及び半導体光集積素子について説明する。
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態にかかる半導体レーザについて、図1〜図6を参照しながら説明する。
Hereinafter, a semiconductor laser and a semiconductor optical integrated device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態にかかる半導体レーザ(半導体デバイス)は、例えば図1に示すように、半導体基板(ここではn型InP基板)100上に、電流注入によって利得を発生しうる光導波路(光導波路構造;例えばGaInAsPの多重量子井戸構造からなる導波路コア層を備える)200と、光導波路200の全長にわたって光導波路200に沿って設けられる回折格子(光導波路200に摂動を与える連続の回折格子構造)300とを備える。また、光導波路200の上部には電極500を有し、半導体基板100の下部には電極400を有する。
The semiconductor laser (semiconductor device) according to the present embodiment has an optical waveguide (optical waveguide structure) capable of generating a gain by current injection on a semiconductor substrate (here, n-type InP substrate) 100 as shown in FIG. For example, a waveguide core layer having a GaInAsP multiple quantum well structure) 200 and a diffraction grating (a continuous diffraction grating structure that perturbs the optical waveguide 200) 300 provided along the
ここで、回折格子300は、中央(共振器中央)の位置に1つの位相シフト(ここではλ/4位相シフト)310が設けられている。つまり、回折格子300は、中央の1箇所に位相シフト310を有し、その位相シフト量は1/4波長である。つまり、本半導体レーザは、位相シフト310を有する分布帰還レーザ(位相シフトDFBレーザ)である。
そして、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、回折格子300が設けられている領域の両端部(素子の両端部;共振器の両端部)の近傍領域(端部から所望の長さを有する領域)のブラッグ波長が、位相シフト310の近傍領域(位相シフト310に隣接する領域)のブラッグ波長よりも長くなるように構成されている。
Here, the
Then, in a state where current is not injected into the
本実施形態では、光導波路に電流注入を行なっていない状態で、ブラッグ波長が、段階的に変化するように構成されている。
具体的には、図2に示すように、両端部の近傍領域に設けられている回折格子300の周期Λ2が、位相シフト310の近傍領域に設けられている回折格子300の周期Λ1よりも0.05%長くなっている。なお、位相シフト310の近傍領域に設けられている回折格子300の周期Λ1は、所望のブラッグ波長(ここでは1550nm)に応じて設定される。
In the present embodiment, the Bragg wavelength is configured to change stepwise in a state where current is not injected into the optical waveguide.
Specifically, as shown in FIG. 2, the
これにより、図3(A)に示すように、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長(両端部の近傍領域の光導波路200及び回折格子300の構成によって決まる)が、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長(位相シフト310の近傍領域の光導波路及び回折格子の構成によって決まる)よりも0.05%長くなる。
As a result, as shown in FIG. 3A, in the state where no current is injected into the
ここでは、レーザ全体の長さ(素子長;共振器長)は600μmであり、両端部の近傍領域の長さ(ここでは回折格子300の周期がΛ2の領域の長さ;回折格子300の周期が長い領域)はいずれも端部から100μmである。
ここで、図4は、上述のように構成される半導体レーザにおいて、注入電流値を7mA,10mA,20mA,40mA,60mA,80mA,100mAというように増大させていった場合の各発振スペクトル(図4中、上側のものほど注入電流値が大きい)を示している。
Here, the length of the entire laser (element length; resonator length) is 600 μm, and the length of the vicinity of both ends (here, the length of the region where the
Here, FIG. 4 shows each oscillation spectrum when the injection current value is increased to 7 mA, 10 mA, 20 mA, 40 mA, 60 mA, 80 mA, and 100 mA in the semiconductor laser configured as described above (FIG. 4). 4, the upper one indicates a larger injection current value).
図4に示すように、所望の光出力が得られるように、注入電流値を大きくしていって、光強度が大きくなった場合も、多モードで発振することなく、安定した単一波長発振(単一モード発振)が得られることがわかる。なお、この場合、しきい値は通常の位相シフトDFBレーザと変わらず、低しきい値動作を実現できる。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザによれば、所望の光出力が得られるように注入電流値を大きくした場合にも、安定した単一波長動作及び低しきい値動作を実現できるという利点がある。
As shown in FIG. 4, even when the injection current value is increased and the light intensity is increased so that a desired light output can be obtained, stable single wavelength oscillation without oscillating in multiple modes. It can be seen that (single mode oscillation) is obtained. In this case, the threshold value is the same as that of a normal phase shift DFB laser, and a low threshold value operation can be realized.
Therefore, the semiconductor laser according to the present embodiment has an advantage that stable single wavelength operation and low threshold operation can be realized even when the injection current value is increased so as to obtain a desired light output. is there.
つまり、本半導体レーザによれば、位相シフト付近に光強度(光電界強度)の集中が発生し[図12(B)参照]、位相シフトの近傍領域のブラッグ波長が長波長化しても[図12(D)参照]、図3(A)に示すように、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で両端部の近傍領域のブラッグ波長が長波長側にオフセットされているため、図3(B)に示すように、ブラッグ波長が共振器内部の全長にわたって一定に近い状態となり、安定した単一波長動作が得られる。また、このようにブラッグ波長がほぼ均一化した状態においてしきい値は最小に近くなるため、低しきい値動作が得られる。
That is, according to the present semiconductor laser, light intensity (optical electric field intensity) is concentrated in the vicinity of the phase shift [see FIG. 12B], and the Bragg wavelength in the vicinity of the phase shift becomes longer [see FIG. 12 (D)], as shown in FIG. 3A, the Bragg wavelengths in the vicinity of both ends are offset to the long wavelength side when no current is injected into the
なお、本実施形態では、上述のように、素子長を600μmとし、回折格子300の周期が長い領域(両端部の近傍領域)の長さを100μmとしているが、これに限られるものではなく、これらの長さが異なっていても、また、これらの長さの比が異なっていても、同様の効果が得られる。
ここで、図5(B)は、λ/4位相シフト310を中央に設けた場合であって、レーザ長(回折格子300が設けられている領域の全長)をLとし、片側のブラッグ波長を変化させる領域(回折格子300の周期が長い領域)の長さをL′とした場合[図5(A)参照]のブラッグ波長の変化率(%)と高次モード抑圧比(サイドモード抑圧比)(dB)との関係を示している。なお、高次モード抑圧比とは、単一波長性を表すものであり、基本モードの光強度(光電界強度)に対して、高次モード(サイドモード)の光強度がどれだけ抑圧されたかを示すものである。
In the present embodiment, as described above, the element length is 600 μm and the length of the region where the period of the
Here, FIG. 5B shows a case where the λ / 4
また、図6は、ブラッグ波長の変化率(%)とキャリア密度(しきい値電流を表すしきい値キャリア密度)(cm-3)との関係を示している。なお、ここでは、レーザ電流値(注入電流値)は60mA,100mAとしている。
例えば、図5(B),図6に示すように、両端部の近傍領域(回折格子300の周期が長い領域;ブラッグ波長を変化させる領域)の長さが、いずれも、全体の長さ(レーザ長)の1/8〜3/8の範囲内の長さになっていれば(即ち、一方の端部の近傍領域の長さが、全体の長さの1/8〜3/8の範囲内の長さになっていれば)、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる。つまり、片側のブラッグ波長を変化させる領域の長さL′のレーザ長Lに対する割合L′/Lが1/8〜3/8の範囲内であれば、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる。なお、ここでは、片側のブラッグ波長を変化させる領域の長さL′のレーザ長Lに対する割合L′/Lが、1/8の場合、1/4の場合、3/8の場合をそれぞれ示している。
FIG. 6 shows the relationship between the Bragg wavelength change rate (%) and the carrier density (threshold carrier density representing threshold current) (cm −3 ). Here, the laser current values (injection current values) are 60 mA and 100 mA.
For example, as shown in FIGS. 5B and 6, the lengths of the regions near both ends (the region where the period of the
また、本実施形態では、上述のように、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで回折格子300の周期を0.05%変化させて、ブラッグ波長を0.05%変化させているが、これに限られるものではなく、例えば図5(B),図6で示すように、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすれば(ブラッグ波長の変化率が0.025〜0.100%の範囲であれば)、サイドモード抑圧比が所望の値(例えば40dB以上)になり、単一波長安定動作性に優れ、しきい値も低い半導体レーザを実現できる。
In the present embodiment, as described above, the period of the
つまり、両端部の近傍領域に設けられている回折格子300の周期Λ2が、位相シフト310の近傍領域に設けられている回折格子300の周期Λ1よりも0.025〜0.100%の範囲で長くなるように構成すれば、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすることができ、これにより、サイドモード抑圧比が所望の値(例えば40dB以上)になり、単一波長安定動作性に優れ、しきい値も低い半導体レーザを実現できる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態にかかる半導体レーザについて、図7,図8を参照しながら説明する。
That is, the period Λ2 of the
[Second Embodiment]
Next, a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本実施形態にかかる半導体レーザ(半導体デバイス)は、上述の第1実施形態のものが両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで回折格子300の周期を段階的に変化させているのに対し、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで光導波路200の幅を段階的に変化させている点が異なる。なお、本実施形態において、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を用いる。
In the semiconductor laser (semiconductor device) according to the present embodiment, the period of the
つまり、本半導体レーザは、図7に示すように、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の幅d2が、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の幅d1よりも広くなっている。
具体的には、図7に示すように、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の幅(導波路幅)d2は1.7μmであり、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の幅d1は1.6μmであり、導波路幅d2が、導波路幅d1と比較して0.1μm広くなっている。
That is, in this semiconductor laser, as shown in FIG. 7, the width d2 of the
Specifically, as shown in FIG. 7, the width (waveguide width) d2 of the
ここで、レーザ全体の長さ(素子長)は600μmであり、両端部の近傍領域の長さ(ここでは光導波路200の幅がd2の領域の長さ;光導波路200の幅が広い領域)はいずれも端部から100μmである。
このように、導波路幅d2が導波路幅d1よりも0.1μm広くなっていると、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率は、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率よりも0.05%大きくなる(等価的に大きくなる)。つまり、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部(素子の両端部;共振器の両端部)の近傍領域(端部から所望の長さを有する領域)のブラッグ波長が、位相シフト310の近傍領域(位相シフト310に隣接する領域)のブラッグ波長よりも0.05%長くなる(等価的に長くなる)。
Here, the length of the entire laser (element length) is 600 μm, and the length of the vicinity of both ends (here, the length of the region where the width of the
As described above, when the waveguide width d2 is 0.1 μm wider than the waveguide width d1, the equivalent refractive index of the
このように構成される半導体レーザでは、上述の第1実施形態の場合(図4参照)と同様に、所望の光出力が得られるように、注入電流値を大きくしていって、光強度が大きくなった場合も、多モードで発振することなく、安定した単一波長発振(単一モード発振)が得られる。なお、この場合、しきい値は通常の位相シフトDFBレーザと変わらず、低しきい値動作を実現できる。 In the semiconductor laser configured as described above, as in the case of the first embodiment described above (see FIG. 4), the injection current value is increased and the light intensity is increased so that a desired light output can be obtained. Even when it becomes large, stable single wavelength oscillation (single mode oscillation) can be obtained without oscillating in multiple modes. In this case, the threshold value is the same as that of a normal phase shift DFB laser, and a low threshold value operation can be realized.
なお、その他の構成などの詳細は、上述の第1実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザによれば、上述の第1実施形態のものと同様に、所望の光出力が得られるように注入電流値を大きくした場合にも、安定した単一波長動作及び低しきい値動作を実現できるという利点がある。
The details of the other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted here.
Therefore, according to the semiconductor laser according to the present embodiment, as in the first embodiment described above, even when the injection current value is increased so as to obtain a desired optical output, stable single wavelength operation is possible. And there is an advantage that low threshold operation can be realized.
なお、本実施形態では、上述のように、素子長を600μmとし、光導波路200の幅が広い領域(両端部の近傍領域)の長さを100μmとしているが、これに限られるものではなく、これらの長さが異なっていても、また、これらの長さの比が異なっていても、同様の効果が得られる。
例えば、両端部の近傍領域(光導波路200の幅が広い領域;ブラッグ波長を変化させる領域)の長さが、いずれも、全体の長さ(レーザ長)の1/8〜3/8の範囲内の長さになっていれば(即ち、一方の端部の近傍領域の長さが、全体の長さの1/8〜3/8の範囲内の長さになっていれば)、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
In the present embodiment, as described above, the element length is 600 μm, and the length of the wide region of the optical waveguide 200 (region near both ends) is 100 μm. However, the present invention is not limited to this. Even if these lengths are different or the ratio of these lengths is different, the same effect can be obtained.
For example, the length of the region near both ends (the region where the width of the
また、本実施形態では、上述のように、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで光導波路200の幅を0.1μm変化させて、ブラッグ波長を0.05%変化させているが、これに限られるものではなく、上述の第1実施形態の場合と同様に、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすれば(ブラッグ波長の変化率が0.025〜0.100%の範囲であれば)、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
Further, in the present embodiment, as described above, the width of the
ここで、図8は、ブラッグ波長の変化率(%)と光導波路200の幅(導波路幅;メサ幅)(μm)との関係を示している。
図8に示すように、幅1.6μmの光導波路を基準として、導波路幅を0.05〜0.25μmの範囲で変化させた場合、ブラッグ波長の変化率は0.025〜0.100%の範囲となる。
FIG. 8 shows the relationship between the Bragg wavelength change rate (%) and the width of the optical waveguide 200 (waveguide width; mesa width) (μm).
As shown in FIG. 8, when the waveguide width is changed in the range of 0.05 to 0.25 μm with an optical waveguide having a width of 1.6 μm as a reference, the rate of change of the Bragg wavelength is 0.025 to 0.100. % Range.
このため、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで光導波路200の幅を0.05〜0.25μmの範囲で変化させれば、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすることができ、これにより、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
For this reason, if the width of the
つまり、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の幅が、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の幅よりも0.05〜0.25μmの範囲で広くなるように構成すれば、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率が、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率よりも0.025〜0.100%の範囲で大きくなる。この結果、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすることができ、これにより、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態にかかる半導体レーザについて、図9を参照しながら説明する。
That is, the width of the
[Third Embodiment]
Next, a semiconductor laser according to a third embodiment of the invention will be described with reference to FIG.
本実施形態にかかる半導体レーザ(半導体デバイス)は、上述の第1実施形態及び第2実施形態のものに対し、レーザの発振波長を変化させることができる波長可変レーザである点が異なる。
つまり、本半導体レーザは、図9に示すように、光導波路200が、電流注入によって利得を発生しうる利得導波路部(例えばGaInAsPの多重量子井戸構造からなる導波路コア層を備える)210と、電流注入によって屈折率が変化してレーザの発振波長を制御しうる波長制御導波路部(透明導波路部;例えばGaInAsPなどの電流注入によって屈折率が変化する半導体材料からなるによって導波路コア層を備える)220とを光軸方向に交互に備える。つまり、光導波路200は、利得導波路部210と波長制御導波路部220とが周期的に配列されたものとして構成される。なお、ここでは、光導波路200の両端部は利得導波路部210になっている。また、図9では、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
The semiconductor laser (semiconductor device) according to this embodiment is different from that of the first embodiment and the second embodiment described above in that it is a wavelength tunable laser capable of changing the oscillation wavelength of the laser.
That is, in the present semiconductor laser, as shown in FIG. 9, the
ここでは、波長制御導波路部220は、電流注入によって屈折率が変化するように、例えばGaInAsPなどの電流注入によって屈折率が変化する半導体材料を用いて構成されている。
また、利得導波路部210の上部には、図9に示すように、利得導波路部210に電流を注入するための電極510が設けられている。また、波長制御導波路部220の上部には、図9に示すように、波長制御導波路部220に電流を注入するための電極520が設けられている。なお、半導体基板100の下部には電極400が設けられている。
Here, the wavelength
Further, as shown in FIG. 9, an
なお、本実施形態では、波長制御導波路部220は、電流注入によって屈折率が変化するように構成されているが、これに限られるものではなく、例えば、波長制御導波路部220は、逆バイアス電圧を印加することによって(電圧印加によって)屈折率が変化するように、逆バイアス電圧を印加することによって(電圧印加によって)屈折率が変化する半導体材料を用いて構成しても良い。この場合、屈折率の変化量が小さいため、波長変化量は小さくなるが、発振波長を高速で変化させることができる。
In the present embodiment, the wavelength
また、本実施形態では、上述の第2実施形態の場合と同様に(図7参照)、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の幅d2が、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の幅d1よりも広くなっている。
具体的には、上述の第2実施形態の場合と同様に(図7参照)、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の幅(導波路幅)d2は1.7μmであり、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の幅d1は1.6μmであり、導波路幅d2が、導波路幅d1と比較して0.1μm広くなっている。
Further, in the present embodiment, as in the case of the second embodiment described above (see FIG. 7), the width d2 of the
Specifically, as in the case of the second embodiment described above (see FIG. 7), the width (waveguide width) d2 of the
ここで、レーザ全体の長さ(素子長)は600μmであり、両端部の近傍領域の長さ(ここでは光導波路200の幅がd2の領域の長さ;光導波路200の幅が広い領域)はいずれも端部から100μmである。
このように、導波路幅d2が導波路幅d1よりも0.1μm広くなっていると、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率は、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率よりも0.05%大きくなる(等価的に大きくなる)。つまり、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部(素子の両端部;共振器の両端部)の近傍領域(端部から所望の長さを有する領域)のブラッグ波長が、位相シフト310の近傍領域(位相シフト310に隣接する領域)のブラッグ波長よりも0.05%長くなる(等価的に長くなる)。
Here, the length of the entire laser (element length) is 600 μm, and the length of the vicinity of both ends (here, the length of the region where the width of the
As described above, when the waveguide width d2 is 0.1 μm wider than the waveguide width d1, the equivalent refractive index of the
このように構成される半導体レーザでは、上述の第1実施形態の場合(図4参照)と同様に、所望の光出力が得られるように、注入電流値を大きくしていって、光強度が大きくなった場合も、多モードで発振することなく、安定した単一波長発振(単一モード発振)が得られる。なお、この場合、しきい値は通常の位相シフトDFBレーザと変わらず、低しきい値動作を実現できる。 In the semiconductor laser configured as described above, as in the case of the first embodiment described above (see FIG. 4), the injection current value is increased and the light intensity is increased so that a desired light output can be obtained. Even when it becomes large, stable single wavelength oscillation (single mode oscillation) can be obtained without oscillating in multiple modes. In this case, the threshold value is the same as that of a normal phase shift DFB laser, and a low threshold value operation can be realized.
なお、その他の構成などの詳細は、上述の第1実施形態及び第2実施形態のものと同じであるため、ここでは説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザによれば、上述の第1実施形態のものと同様に、所望の光出力が得られるように注入電流値を大きくした場合にも、安定した単一波長動作及び低しきい値動作を実現できるという利点がある。
The details of the other configurations and the like are the same as those of the first embodiment and the second embodiment described above, and thus the description thereof is omitted here.
Therefore, according to the semiconductor laser according to the present embodiment, as in the first embodiment described above, even when the injection current value is increased so as to obtain a desired optical output, stable single wavelength operation is possible. And there is an advantage that low threshold operation can be realized.
なお、本実施形態では、上述のように、素子長を600μmとし、光導波路200の幅が広い領域(両端部の近傍領域)の長さを100μmとしているが、これに限られるものではなく、これらの長さが異なっていても、また、これらの長さの比が異なっていても、同様の効果が得られる。
例えば、両端部の近傍領域(光導波路200の幅が広い領域;ブラッグ波長を変化させる領域)の長さが、いずれも、全体の長さ(レーザ長)の1/8〜3/8の範囲内の長さになっていれば(即ち、一方の端部の近傍領域の長さが、全体の長さの1/8〜3/8の範囲内の長さになっていれば)、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
In the present embodiment, as described above, the element length is 600 μm, and the length of the wide region of the optical waveguide 200 (region near both ends) is 100 μm. However, the present invention is not limited to this. Even if these lengths are different or the ratio of these lengths is different, the same effect can be obtained.
For example, the length of the region near both ends (the region where the width of the
また、本実施形態では、上述のように、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで光導波路200の幅を0.1μm変化させて、ブラッグ波長を0.05%変化させているが、これに限られるものではなく、上述の第1実施形態の場合と同様に、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすれば(ブラッグ波長の変化率が0.025〜0.100%の範囲であれば)、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
Further, in the present embodiment, as described above, the width of the
上述の第2実施形態において図8を参照しながら説明したように、幅1.6μmの光導波路を基準として、導波路幅を0.05〜0.25μmの範囲で変化させた場合、ブラッグ波長の変化率は0.025〜0.100%の範囲となる。
このため、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで光導波路200の幅を0.05〜0.25μmの範囲で変化させれば、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすることができ、これにより、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
As described with reference to FIG. 8 in the second embodiment, when the waveguide width is changed in the range of 0.05 to 0.25 μm with the optical waveguide having a width of 1.6 μm as a reference, the Bragg wavelength The rate of change is in the range of 0.025 to 0.100%.
For this reason, if the width of the
つまり、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の幅が、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の幅よりも0.05〜0.25μmの範囲で広くなるように構成すれば、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率が、位相シフト310の近傍領域に設けられている光導波路200の等価屈折率よりも0.025〜0.100%の範囲で大きくなる。この結果、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフト310の近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすることができ、これにより、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できる[図5(B),図6参照]。
[その他]
なお、上述の各実施形態では、半導体基板100をn型InP基板としているが、これに限られるものではなく、例えばp型InP基板や半絶縁性InP基板(SI−InP基板)を用いても良いし、例えばGaAs,GaNなどの他の半導体基板を用いても良い。但し、InP基板を用いることで光通信に使用する波長帯の光を発生する半導体レーザが得られ、n型基板を用いることで、電気的特性に優れ、かつ、作製が容易な半導体レーザが得られる。
That is, the width of the
[Others]
In each of the above embodiments, the
また、上述の各実施形態では、回折格子300の中央に1つのλ/4位相シフト310を設けているが、これに限られるものではなく、例えば、回折格子の内部の少なくとも1箇所に位相シフトを設ければ良い。
つまり、位相シフト量が1/4波長のλ/4位相シフトを1箇所に設けているが、これに限られるものではなく、例えば、位相シフト量が1/8波長のλ/8位相シフト,位相シフト量が3/8波長の3λ/8位相シフトなどを用いても良いし、位相シフトを複数箇所に設けても良い。但し、位相シフト量が1/4波長のλ/4位相シフトを用いることで、波長安定性やしきい値などの特性が最も良くなる。
In each of the above-described embodiments, one λ / 4
In other words, the λ / 4 phase shift with the phase shift amount of ¼ wavelength is provided in one place, but the present invention is not limited to this. For example, a 3λ / 8 phase shift with a phase shift amount of 3/8 wavelength may be used, or phase shifts may be provided at a plurality of locations. However, by using a λ / 4 phase shift with a phase shift amount of ¼ wavelength, characteristics such as wavelength stability and threshold value are best.
また、位相シフトは必ずしも中央に設けなくても良く、例えば、共振器長の10%程度の長さを限度に中央の位置から左右に移動させても良い。この場合、単一波長安定性は若干劣化するものの、より大きな光出力が得られるようになる。
このような場合も、上述の各実施形態の場合と同様に、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部(素子の両端部;共振器の両端部)の近傍領域(端部から所望の長さを有する領域)のブラッグ波長が、位相シフト310の近傍領域(位相シフト310に隣接する領域)のブラッグ波長よりも長くなるように構成すれば良い。なお、このような構成の半導体レーザであるかは、両端部の近傍領域及び位相シフトの近傍領域の各領域における透過、反射スペクトルを観測することによって判別することができる。
Further, the phase shift does not necessarily have to be provided at the center. For example, the phase shift may be moved from the center position to the left and right within a limit of about 10% of the resonator length. In this case, the single wavelength stability is slightly degraded, but a larger light output can be obtained.
In such a case as well, in the same manner as in each of the above-described embodiments, in the state where current is not injected into the
例えば、位相シフトを2箇所に設ける場合(素子長をLとした場合、端部からL/4の位置にそれぞれ設ける場合)、光導波路に電流注入を行なっていない状態で、回折格子が設けられている領域の両端部(素子の両端部;共振器の両端部)の近傍領域、並びに、中央部及びその近傍領域のブラッグ波長が、位相シフトの近傍領域のブラッグ波長よりも長くなるように構成すれば良い。 For example, when the phase shift is provided in two places (when the element length is L, each is provided at a position of L / 4 from the end), the diffraction grating is provided in a state where no current is injected into the optical waveguide. The region near both ends of the region (both ends of the element; both ends of the resonator) and the Bragg wavelength in the central portion and the vicinity thereof are configured to be longer than the Bragg wavelength in the region near the phase shift. Just do it.
また、上述の各実施形態では、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで、回折格子300の周期や光導波路200の幅を変えて、ブラッグ波長を変えるようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、両端部の近傍領域と位相シフトの近傍領域とで、光導波路の厚さや組成などを変えて(即ち、光導波路の等価屈折率を変えて)、ブラッグ波長を変えるようにしても良く、この場合も同様の効果が得られる。
Further, in each of the above-described embodiments, the Bragg wavelength is changed by changing the period of the
また、上述の各実施形態では、光導波路200に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域と位相シフト310の近傍領域とで、ブラッグ波長が段階的に変化するように構成しているが、これに限られるものではなく、例えば図10に示すように、ブラッグ波長が、位相シフトの近傍から両端部(素子端部)へ向けて、連続的に変化するように(即ち、徐々に長くなるように)構成しても良く、この場合も同様の効果が得られる[図5(B),図6参照]。
In each of the above-described embodiments, the Bragg wavelength is changed stepwise in the vicinity of both ends and the vicinity of the
例えば、光導波路に電流注入を行なっていない状態で、中央から一方の端部までの片側の領域においてブラッグ波長を変化させた領域の長さのレーザ長(全体の長さ;共振器長;素子長)に対する割合と、ブラッグ波長を変化させた領域におけるブラッグ波長の変化率の平均値との積が、0.003125〜0.037500%の範囲内になるように構成すれば良い。 For example, in the state where current is not injected into the optical waveguide, the laser length (total length; resonator length; element length) of the region where the Bragg wavelength is changed in one region from the center to one end portion The product of the ratio to the length) and the average value of the rate of change of the Bragg wavelength in the region where the Bragg wavelength is changed may be within the range of 0.003125 to 0.037500%.
ここでは、上述の各実施形態において説明したように、両端部の近傍領域の長さを、いずれも、レーザ長の1/8〜3/8の範囲内の長さとし、両端部の近傍領域のブラッグ波長を、位相シフトの近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くすれば、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できることがわかっているため、0.025%×1/8〜0.100%×3/8の範囲内、即ち、0.003125〜0.037500%の範囲内であれば、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できるとして、上記数値範囲を決めている。 Here, as described in each of the above-described embodiments, the length of the region near both ends is set to a length within the range of 1/8 to 3/8 of the laser length, It can be seen that if the Bragg wavelength is made longer in the range of 0.025 to 0.100% than the Bragg wavelength in the region near the phase shift, it is possible to realize a semiconductor laser with excellent single wavelength stability and low threshold. Therefore, if it is within the range of 0.025% × 1/8 to 0.100% × 3/8, that is, within the range of 0.003125 to 0.037500%, the single wavelength stable operation is excellent. The above numerical range is determined so that a low threshold semiconductor laser can be realized.
なお、ここでは、両端部の近傍領域の長さに基づいて数値範囲を決めているため、両端部の近傍領域においてブラッグ波長を連続的に変化させる場合を想定しているように見えるが、このような場合に限られず、レーザの全長にわたって(即ち、中央から一方の端部までの片側の領域の全長にわたって)ブラッグ波長を連続的に変化させる場合にも、中央から一方の端部までの片側の領域においてブラッグ波長を変化させた領域の長さのレーザ長に対する割合と、ブラッグ波長を変化させた領域におけるブラッグ波長の変化率の平均値との積が、0.003125〜0.037500%の範囲内になるように構成すれば、単一波長安定動作性に優れ、低しきい値な半導体レーザを実現できることになる。 Here, since the numerical range is determined based on the length of the vicinity region at both ends, it seems that the Bragg wavelength is continuously changed in the vicinity region at both ends, Even when the Bragg wavelength is continuously changed over the entire length of the laser (that is, over the entire length of one side from the center to one end), the one side from the center to one end is not limited to the above case. The product of the ratio of the length of the region in which the Bragg wavelength is changed to the laser length in the region of and the average value of the Bragg wavelength change rate in the region in which the Bragg wavelength is changed is 0.003125 to 0.037500%. When configured so as to fall within the range, a semiconductor laser having excellent single-wavelength stable operation and a low threshold value can be realized.
また、上述の各実施形態では、単体の半導体レーザを例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば図11に示すように、上述の各実施形態の半導体レーザ600と、他の光機能素子(例えば光変調器や光増幅器)700とを集積して半導体光集積素子を構成することもでき、この場合も同様の効果が得られる。つまり、半導体光集積素子を、上述の各実施形態の半導体レーザが形成されている半導体基板上に(同一の半導体基板上に)、半導体レーザと光学的に結合された少なくとも1つの光機能素子を備えるものとして構成することもでき、この場合も同様の効果が得られる。 In each of the above embodiments, a single semiconductor laser is described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. Also, other optical functional elements (for example, optical modulators and optical amplifiers) 700 can be integrated to form a semiconductor optical integrated element. In this case, the same effect can be obtained. That is, the semiconductor optical integrated device is mounted on the semiconductor substrate on which the semiconductor laser of each of the above-described embodiments is formed (on the same semiconductor substrate), and at least one optical functional device optically coupled to the semiconductor laser. It can also comprise as what is provided, and the same effect is acquired also in this case.
また、本発明は、上述した各実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。
(付記1)
半導体基板上に、電流注入によって利得を発生しうる光導波路と、位相シフトを有し、前記光導波路の全長にわたって前記光導波路に沿って設けられる回折格子とを備え、
前記光導波路に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長が、前記位相シフトの近傍領域のブラッグ波長よりも長くなるように構成されていることを特徴とする、半導体レーザ。
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications thereof, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
(Appendix 1)
On a semiconductor substrate, an optical waveguide capable of generating a gain by current injection, and a diffraction grating having a phase shift and provided along the optical waveguide over the entire length of the optical waveguide,
A semiconductor laser characterized in that a Bragg wavelength in a region near both ends is longer than a Bragg wavelength in a region near the phase shift when no current is injected into the optical waveguide. .
(付記2)
前記光導波路に電流注入を行なっていない状態で、ブラッグ波長が、段階的に変化するように構成されていることを特徴とする、付記1記載の半導体レーザ。
(付記3)
前記光導波路に電流注入を行なっていない状態で、前記両端部の近傍領域のブラッグ波長が、前記位相シフトの近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くなるように構成されていることを特徴とする、付記1又は2記載の半導体レーザ。
(Appendix 2)
The semiconductor laser according to
(Appendix 3)
In a state where current is not injected into the optical waveguide, the Bragg wavelength in the vicinity region of the both ends is longer in the range of 0.025 to 0.100% than the Bragg wavelength in the vicinity region of the phase shift. The semiconductor laser as set forth in
(付記4)
前記両端部の近傍領域に設けられている前記回折格子の周期が、前記位相シフトの近傍領域に設けられている前記回折格子の周期よりも0.025〜0.100%の範囲で長いことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
(付記5)
前記両端部の近傍領域に設けられている前記光導波路の等価屈折率が、前記位相シフトの近傍領域に設けられている前記光導波路の等価屈折率よりも0.025〜0.100%の範囲で大きいことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
(Appendix 4)
The period of the diffraction grating provided in the vicinity region of the both ends is longer in the range of 0.025 to 0.100% than the period of the diffraction grating provided in the vicinity region of the phase shift. The semiconductor laser according to any one of
(Appendix 5)
The equivalent refractive index of the optical waveguide provided in the vicinity region of the both end portions is in a range of 0.025 to 0.100% than the equivalent refractive index of the optical waveguide provided in the vicinity region of the phase shift. The semiconductor laser according to any one of
(付記6)
前記両端部の近傍領域に設けられている前記光導波路の幅が、前記位相シフトの近傍領域に設けられている前記光導波路の幅よりも0.05〜0.25μmの範囲で広いことを特徴とする、付記1〜5のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
(付記7)
前記両端部の一方の端部の近傍領域の長さが、全体の長さの1/8〜3/8の範囲内の長さであることを特徴とする、付記1〜6のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
(Appendix 6)
The width of the optical waveguide provided in the vicinity region of the both end portions is wider in the range of 0.05 to 0.25 μm than the width of the optical waveguide provided in the vicinity region of the phase shift. The semiconductor laser according to any one of
(Appendix 7)
Any one of
(付記8)
前記光導波路に電流注入を行なっていない状態で、ブラッグ波長が、前記位相シフトの近傍から両端部へ向けて連続的に変化するように構成されていることを特徴とする、付記1記載の半導体レーザ。
(付記9)
前記光導波路に電流注入を行なっていない状態で、中央から一方の端部までの片側の領域においてブラッグ波長を変化させた領域の長さのレーザ長に対する割合と、前記ブラッグ波長を変化させた領域におけるブラッグ波長の変化率の平均値との積が、0.003125〜0.037500%の範囲内であることを特徴とする、付記8記載の半導体レーザ。
(Appendix 8)
The semiconductor device according to
(Appendix 9)
In the state where current is not injected into the optical waveguide, the ratio of the length of the region where the Bragg wavelength is changed in the region on one side from the center to one end, and the region where the Bragg wavelength is changed 9. The semiconductor laser as set forth in appendix 8, wherein the product of the average value of the rate of change of the Bragg wavelength is within a range of 0.003125 to 0.037500%.
(付記10)
前記半導体基板が、InP基板であることを特徴とする、付記1〜9のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
(付記11)
前記位相シフトが、1箇所に設けられており、位相シフト量が1/4波長であることを特徴とする、付記1〜10のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
(Appendix 10)
10. The semiconductor laser according to any one of
(Appendix 11)
11. The semiconductor laser according to any one of
(付記12)
前記位相シフトが、中央に設けられていることを特徴とする、付記11記載の半導体レーザ。
(付記13)
前記光導波路が、電流注入によって利得を発生しうる利得導波路部と、電流注入又は電圧印加によって発振波長を制御しうる波長制御導波路部とを光軸方向に交互に備えることを特徴とする、付記1〜12のいずれか1項に記載の半導体レーザ。
(Appendix 12)
The semiconductor laser as set forth in appendix 11, wherein the phase shift is provided at the center.
(Appendix 13)
The optical waveguide includes alternately a gain waveguide section capable of generating a gain by current injection and a wavelength control waveguide section capable of controlling an oscillation wavelength by current injection or voltage application in an optical axis direction. The semiconductor laser according to any one of
(付記14)
前記波長制御導波路部が、電流注入によって屈折率が変化するように構成されていることを特徴とする、付記13記載の半導体レーザ。
(付記15)
前記波長制御導波路部が、逆バイアス電圧を印加することによって屈折率が変化するように構成されていることを特徴とする、付記13記載の半導体レーザ。
(Appendix 14)
14. The semiconductor laser as set forth in appendix 13, wherein the wavelength control waveguide portion is configured such that a refractive index is changed by current injection.
(Appendix 15)
14. The semiconductor laser according to appendix 13, wherein the wavelength control waveguide section is configured such that a refractive index changes by applying a reverse bias voltage.
(付記16)
付記1〜15のいずれか1項に記載の半導体レーザと、
前記半導体レーザが形成されている半導体基板上に設けられ、前記半導体レーザと光学的に結合された光機能素子とを備えることを特徴とする半導体光集積素子。
(Appendix 16)
The semiconductor laser according to any one of
A semiconductor optical integrated device comprising: an optical functional device provided on a semiconductor substrate on which the semiconductor laser is formed and optically coupled to the semiconductor laser.
100 半導体基板
200 光導波路
210 利得導波路部
220 波長制御導波路部
300 回折格子
310 位相シフト
400,500,510,520 電極
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記光導波路に電流注入を行なっていない状態で、両端部の近傍領域のブラッグ波長が、前記位相シフトに隣接する位相シフトの近傍領域のブラッグ波長よりも0.025〜0.100%の範囲で長くなるように構成されており、
前記位相シフトが、1箇所に設けられており、位相シフト量が1/4波長であることを特徴とする、半導体レーザ。 An optical waveguide capable of generating gain by current injection on a semiconductor substrate, a diffraction grating provided along the optical waveguide over the entire length of the optical waveguide, and a phase shift provided in the diffraction grating;
In a state where current is not injected into the optical waveguide, the Bragg wavelength in the vicinity region of both ends is in the range of 0.025 to 0.100% than the Bragg wavelength in the vicinity region of the phase shift adjacent to the phase shift. Configured to be long,
The semiconductor laser according to claim 1, wherein the phase shift is provided at one place, and the phase shift amount is ¼ wavelength.
前記半導体レーザが形成されている半導体基板上に設けられ、前記半導体レーザと光学的に結合された光機能素子とを備えることを特徴とする半導体光集積素子。 A semiconductor laser according to any one of claims 1 to 9;
A semiconductor optical integrated device comprising: an optical functional device provided on a semiconductor substrate on which the semiconductor laser is formed and optically coupled to the semiconductor laser.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011131313A JP2011176374A (en) | 2011-06-13 | 2011-06-13 | Semiconductor laser, and semiconductor optical integrated element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011131313A JP2011176374A (en) | 2011-06-13 | 2011-06-13 | Semiconductor laser, and semiconductor optical integrated element |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007229425A Division JP2009064837A (en) | 2007-09-04 | 2007-09-04 | Semiconductor laser and semiconductor optical integrated device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011176374A true JP2011176374A (en) | 2011-09-08 |
Family
ID=44688869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011131313A Pending JP2011176374A (en) | 2011-06-13 | 2011-06-13 | Semiconductor laser, and semiconductor optical integrated element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011176374A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016154203A (en) * | 2014-04-25 | 2016-08-25 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Semiconductor laser element and semiconductor laser element manufacturing method |
US20180076596A1 (en) | 2014-04-25 | 2018-03-15 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor laser device and manufacturing method of the same |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63137496A (en) * | 1986-11-28 | 1988-06-09 | Nec Corp | Semiconductor laser device |
JPS63166281A (en) * | 1986-12-27 | 1988-07-09 | Toshiba Corp | Distributed feedback semiconductor laser |
JPS63299390A (en) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Nec Corp | Semiconductor laser device |
JPH06196799A (en) * | 1992-10-30 | 1994-07-15 | Nec Corp | Distributed-feedback semiconductor laser |
JP2006295103A (en) * | 2005-03-17 | 2006-10-26 | Fujitsu Ltd | Tunable laser |
-
2011
- 2011-06-13 JP JP2011131313A patent/JP2011176374A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63137496A (en) * | 1986-11-28 | 1988-06-09 | Nec Corp | Semiconductor laser device |
JPS63166281A (en) * | 1986-12-27 | 1988-07-09 | Toshiba Corp | Distributed feedback semiconductor laser |
JPS63299390A (en) * | 1987-05-29 | 1988-12-06 | Nec Corp | Semiconductor laser device |
JPH06196799A (en) * | 1992-10-30 | 1994-07-15 | Nec Corp | Distributed-feedback semiconductor laser |
JP2006295103A (en) * | 2005-03-17 | 2006-10-26 | Fujitsu Ltd | Tunable laser |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016154203A (en) * | 2014-04-25 | 2016-08-25 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | Semiconductor laser element and semiconductor laser element manufacturing method |
US20180076596A1 (en) | 2014-04-25 | 2018-03-15 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor laser device and manufacturing method of the same |
US10326257B2 (en) | 2014-04-25 | 2019-06-18 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor laser device and manufacturing method of the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4359252B2 (en) | Tunable semiconductor laser device | |
JP4954992B2 (en) | Semiconductor light reflecting element, semiconductor laser using the semiconductor light reflecting element, and optical transponder using the semiconductor laser | |
JP5737777B2 (en) | Method and apparatus for controlling wavelength tunable laser array element | |
JP5795126B2 (en) | Semiconductor laser device, integrated semiconductor laser device, and method of manufacturing semiconductor laser device | |
JP5365510B2 (en) | Semiconductor integrated device | |
JP2009064837A (en) | Semiconductor laser and semiconductor optical integrated device | |
JP2013258398A (en) | Semiconductor laser | |
JP2009289993A (en) | Semiconductor laser element, and semiconductor optical integrated element | |
JP2006295103A (en) | Tunable laser | |
JP4864858B2 (en) | Tunable laser beam generator | |
JP4926641B2 (en) | Semiconductor laser | |
JP5457239B2 (en) | Wavelength control method and wavelength control apparatus for optical element | |
JP2011176374A (en) | Semiconductor laser, and semiconductor optical integrated element | |
JP2013219192A (en) | Semiconductor laser | |
US7852897B2 (en) | Semiconductor laser optical integrated semiconductor device | |
JP4594816B2 (en) | Tunable laser | |
JP7265198B2 (en) | Tunable DBR semiconductor laser | |
JP5638676B2 (en) | Wavelength control method and wavelength control apparatus for optical element | |
JP2013168513A (en) | Semiconductor laser and optical semiconductor device | |
JP2011086963A (en) | Optical device coupling light propagating in optical waveguide with diffraction grating | |
JP2015056515A (en) | Semiconductor optical element and optical communication module | |
JP2004273644A (en) | Semiconductor laser | |
JP2008085214A (en) | Wavelength variable laser | |
JP6507604B2 (en) | Semiconductor laser and semiconductor laser array | |
JP4985368B2 (en) | Semiconductor laser device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20110613 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130524 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131015 |