JP2574806B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JP2574806B2 JP2574806B2 JP20810887A JP20810887A JP2574806B2 JP 2574806 B2 JP2574806 B2 JP 2574806B2 JP 20810887 A JP20810887 A JP 20810887A JP 20810887 A JP20810887 A JP 20810887A JP 2574806 B2 JP2574806 B2 JP 2574806B2
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- semiconductor laser
- laser device
- resonator
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光通信用半導体レーザ装置に係り、特に縦
単一モードの安定性にすぐれた半導体レーザ装置に関す
る。
単一モードの安定性にすぐれた半導体レーザ装置に関す
る。
従来、共振器の中央にλ/4シフトを設けたλ/4シフト
分布帰還型（DFB）半導体レーザに関しては、エレクト
ロニクスレター,20巻（1984年）第1008頁から第1010頁
（Electron.Lett.,vol20,pp.1008−1010（1984））にお
いて論じられている。
分布帰還型（DFB）半導体レーザに関しては、エレクト
ロニクスレター,20巻（1984年）第1008頁から第1010頁
（Electron.Lett.,vol20,pp.1008−1010（1984））にお
いて論じられている。
上記従来技術では、第２図に示すように、位相シフト
領域において、電界が集中する（ただし、規格化結合定
数KLは２とし、両端面の反射R1,R2は０とした。）。そ
のため、キヤリア数の減少により、屈折率が減少し、結
果として位相シフト量が変化する。つまり、注入電流の
増加により位相シフト量が変化し、縦モード選択性が不
安定になるという問題があつた。
領域において、電界が集中する（ただし、規格化結合定
数KLは２とし、両端面の反射R1,R2は０とした。）。そ
のため、キヤリア数の減少により、屈折率が減少し、結
果として位相シフト量が変化する。つまり、注入電流の
増加により位相シフト量が変化し、縦モード選択性が不
安定になるという問題があつた。
本発明の目的は、位相シフト領域に電界の集中しな
い、新しい構造の縦単一モード半導体レーザ装置を提供
することにある。
い、新しい構造の縦単一モード半導体レーザ装置を提供
することにある。
上記目的は、周期にして0.4π〜0.8π若しくは1.2π
〜1.6πの位相シフトを共振器の長さ方向の3:7の内分点
よりも端面に近い位置に設けることにより、達成され
る。より詳細には、第５図に示すグラフ中斜線で示され
る領域にある位相シフト及びシフト位置の関係を満足す
る共振器を有する半導体レーザにより達成される。
〜1.6πの位相シフトを共振器の長さ方向の3:7の内分点
よりも端面に近い位置に設けることにより、達成され
る。より詳細には、第５図に示すグラフ中斜線で示され
る領域にある位相シフト及びシフト位置の関係を満足す
る共振器を有する半導体レーザにより達成される。
なお位相シフト領域の位置を共振器の中央からずらし
た半導体レーザに関しては、特開昭62−95886号公報に
記載がある。しかし、本発明の提案する数値範囲に着目
し、格別の効果を見いだしてるものではない。
た半導体レーザに関しては、特開昭62−95886号公報に
記載がある。しかし、本発明の提案する数値範囲に着目
し、格別の効果を見いだしてるものではない。
第３図に、共振器の片端面から0.1lのところに、0.5
πあるいは1.5πの位相シフト量を設けた場合の、軸方
向電界分布を示した。ただし、ｌはレーザ共振器長と
し、電界分布は、レーザ共振器の左端面から右端面に進
む光と逆方向に進む光に分けて、その振幅の絶対値の２
乗値（光強度）を図示した。また、今後位相シフト量
は、発振波長λを用いて表わすことにする。ラジアンで
表わした位相シフト量ｘと、λで表わした位相シフト量
λ/yとの間には、ｘ＝４π/yの関係があり、さらにπラ
ジアンを中心にして、０〜πとπ〜２πの間での対称性
から、λ/8シフト（ｙ＝８に相当）は、0.5πおよび1.5
πシフトに相当する。
πあるいは1.5πの位相シフト量を設けた場合の、軸方
向電界分布を示した。ただし、ｌはレーザ共振器長と
し、電界分布は、レーザ共振器の左端面から右端面に進
む光と逆方向に進む光に分けて、その振幅の絶対値の２
乗値（光強度）を図示した。また、今後位相シフト量
は、発振波長λを用いて表わすことにする。ラジアンで
表わした位相シフト量ｘと、λで表わした位相シフト量
λ/yとの間には、ｘ＝４π/yの関係があり、さらにπラ
ジアンを中心にして、０〜πとπ〜２πの間での対称性
から、λ/8シフト（ｙ＝８に相当）は、0.5πおよび1.5
πシフトに相当する。
本発明によれば第３図より、位相シフト部分での電界
集中はなく、注入電流レベルにかかわらず、安定な縦単
一モード選択性を得ることができることがわかる。
集中はなく、注入電流レベルにかかわらず、安定な縦単
一モード選択性を得ることができることがわかる。
第４図は、レーザの発振条件を求め、一番発振しやす
い縦モードと次に発振しやすい縦モードの規格化しきい
値利得差を位相シフト位置と位相シフト量をパラメータ
として示したものである。規格化しきい値利得差は、主
モードと副モードの利得差を規格化したものであり、0.
3以上あれば、安定な縦単一モードが得られる。縦単一
モードの得られる領域は、位相シフト位置が、0.3lより
中央に近い場合と、端面に近い場合とに２分される。そ
して、それぞれの場合、選択されるモードが異なり、中
央に近い場合は必ず位相シフト領域に電界が集中し、端
面に近い場合は、電界がなめらかに分布する。
い縦モードと次に発振しやすい縦モードの規格化しきい
値利得差を位相シフト位置と位相シフト量をパラメータ
として示したものである。規格化しきい値利得差は、主
モードと副モードの利得差を規格化したものであり、0.
3以上あれば、安定な縦単一モードが得られる。縦単一
モードの得られる領域は、位相シフト位置が、0.3lより
中央に近い場合と、端面に近い場合とに２分される。そ
して、それぞれの場合、選択されるモードが異なり、中
央に近い場合は必ず位相シフト領域に電界が集中し、端
面に近い場合は、電界がなめらかに分布する。
この図より、位相シフト量はλ/10〜λ/5であれば、
電界の集中しない端面付近に規格化しきい値利得差が0.
3以上となるものが存在することがわかる。
電界の集中しない端面付近に規格化しきい値利得差が0.
3以上となるものが存在することがわかる。
したがつて、レーザ共振器長の3:7の内分点よりも、
片端面に近いところに、λ/10〜λ/5の位相シフトを設
けることにより、注入レベルにかかわらず、安定な縦単
一モード選択性を有する分布帰還型半導体レーザを得る
ことができる。
片端面に近いところに、λ/10〜λ/5の位相シフトを設
けることにより、注入レベルにかかわらず、安定な縦単
一モード選択性を有する分布帰還型半導体レーザを得る
ことができる。
第４図においては0.05lｘ0.22lの範囲で規格化し
きい値利得差Δαthlが0.3以上となつているがこのしき
い値利得差Δαthl0.3における共振器の位相シフト量
とシフト位置との関係を示したのが第５図である。第５
図で直線により囲まれた領域（斜線部分）がΔαthl
0.3を満足する。但し、この領域は実際には曲線で囲ま
れる。従つて直線で実質的に囲まれた領域でΔαthl
0.3となる。
きい値利得差Δαthlが0.3以上となつているがこのしき
い値利得差Δαthl0.3における共振器の位相シフト量
とシフト位置との関係を示したのが第５図である。第５
図で直線により囲まれた領域（斜線部分）がΔαthl
0.3を満足する。但し、この領域は実際には曲線で囲ま
れる。従つて直線で実質的に囲まれた領域でΔαthl
0.3となる。
以下、本発明の実施例を第１図により説明する。ｎ型
InP基板１の表面の任意の位置に、λ/8シフト９を有す
る、位相シフト型回折格子８を作製する。次に、ｎ型In
GaAsP光ガイド層2,InGaAsP活性層3,p型InGaAsPバアツフ
アー層4,p型InPクラツド層５を順次エピタキシヤル成長
する。次に、ｎ側電極６およびｐ側電極７を形成した
後、位相シフト位置が、レーザ共振器長の1:9の内分点
にくるようにヘキ開し、両ヘキ開面に無反射膜10をコー
ディングした。無反射膜10には、SiO2/SiN多層膜を使用
し、反射率は１％以下とした。このようにして作製した
分布帰還型半導体レーザは、電流注入レベルにかかわら
ず、すぐれた縦モード安定性を示した。光出力50mW以上
まで、安定に縦単一モードで発振した。
InP基板１の表面の任意の位置に、λ/8シフト９を有す
る、位相シフト型回折格子８を作製する。次に、ｎ型In
GaAsP光ガイド層2,InGaAsP活性層3,p型InGaAsPバアツフ
アー層4,p型InPクラツド層５を順次エピタキシヤル成長
する。次に、ｎ側電極６およびｐ側電極７を形成した
後、位相シフト位置が、レーザ共振器長の1:9の内分点
にくるようにヘキ開し、両ヘキ開面に無反射膜10をコー
ディングした。無反射膜10には、SiO2/SiN多層膜を使用
し、反射率は１％以下とした。このようにして作製した
分布帰還型半導体レーザは、電流注入レベルにかかわら
ず、すぐれた縦モード安定性を示した。光出力50mW以上
まで、安定に縦単一モードで発振した。
本発明は、InP以外の材料を用いた分布帰還型半導体
レーザにも適用可能である。さらに、いかなる構造の分
布帰還型半導体レーザにも適用可能である。
レーザにも適用可能である。さらに、いかなる構造の分
布帰還型半導体レーザにも適用可能である。
本発明によれば、電流注入レベルにかかわらず、常に
安定な縦単一モード選択性を有する半導体レーザ装置を
得ることができる。
安定な縦単一モード選択性を有する半導体レーザ装置を
得ることができる。
第１図は本発明の第一の実施例の縦断面図、第２図，第
３図及び第４図は、本発明の原理を説明するためのグラ
フを示している。第５図は位相シフト量とシフト位置を
示す図である。 １……ｎ型InP基板、２……ｎ型InGaAsP光ガイド層、３
……InGaAsP活性層、４……ｐ型InGaAsPバアツフアー
層、５……ｐ型InPクラツド層、６……ｎ電極、７……
ｐ電極、８……位相シフト型回折格子、９……位相シフ
ト位置、10……無反射膜。
３図及び第４図は、本発明の原理を説明するためのグラ
フを示している。第５図は位相シフト量とシフト位置を
示す図である。 １……ｎ型InP基板、２……ｎ型InGaAsP光ガイド層、３
……InGaAsP活性層、４……ｐ型InGaAsPバアツフアー
層、５……ｐ型InPクラツド層、６……ｎ電極、７……
ｐ電極、８……位相シフト型回折格子、９……位相シフ
ト位置、10……無反射膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑ ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓ，Ｖｏｌ．ＱＥ−23，Ｎｏ．６Ｐ. Ｐ．815−821（1987) ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑ ｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓ，Ｖｏｌ．ＱＥ−23，Ｎｏ．６Ｐ. Ｐ．804−814（1987)
Claims (2)
- 【請求項１】位相シフト型回折格子を有する長さｌのレ
ーザ共振器を含み、前記位相シフト型回折格子の位相シ
フト量はλ/10からλ/5の範囲内にあり、かつ前記位相
シフト型回折格子の位相シフト位置は前記レーザ共振器
の端面から0.05l乃至0.22lの範囲内にあることを特徴と
する半導体レーザ装置。 - 【請求項２】一番目にレーザ発振しやすい縦モードと次
に発振しやすい縦モードとの規格化しきい値利得差が0.
3以上有ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20810887A JP2574806B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20810887A JP2574806B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6451687A JPS6451687A (en) | 1989-02-27 |
| JP2574806B2 true JP2574806B2 (ja) | 1997-01-22 |
Family
ID=16550768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20810887A Expired - Fee Related JP2574806B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2574806B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2772204B2 (ja) * | 1992-09-07 | 1998-07-02 | 株式会社東芝 | 光出力の線型性に優れた高出力分布帰還型半導体レ−ザ |
| JP3186705B2 (ja) | 1998-08-27 | 2001-07-11 | 日本電気株式会社 | 分布帰還型半導体レーザ |
| JP2012186418A (ja) * | 2011-03-08 | 2012-09-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 活性層分離型位相シフトｄｆｂレーザ |
| JP2019012769A (ja) * | 2017-06-30 | 2019-01-24 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
-
1987
- 1987-08-24 JP JP20810887A patent/JP2574806B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＱＥ−２３，Ｎｏ．６Ｐ．Ｐ．８０４−８１４（１９８７） |
| ＩＥＥＥ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．ＱＥ−２３，Ｎｏ．６Ｐ．Ｐ．８１５−８２１（１９８７） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6451687A (en) | 1989-02-27 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |