JP2588489B2 - 周波数変調用ハイブリッドレーザ装置 - Google Patents
周波数変調用ハイブリッドレーザ装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、周波数変調（ＦＭ）用
半導体レーザ装置に関し、特に、コヒーレント通信及び
検知用途に適する、狭い線幅と比較的均一なＦＭ応答と
の両方を有するハイブリッド半導体レーザ装置に関す
る。
半導体レーザ装置に関し、特に、コヒーレント通信及び
検知用途に適する、狭い線幅と比較的均一なＦＭ応答と
の両方を有するハイブリッド半導体レーザ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光通信及び検知システムの分野における
進歩は、現在のところ、ＦＭレーザ送信機、単一モード
光ファイバ、及び光ヘテロダイン（又はホモヘテロダイ
ン）受信機を用いるコヒーレントシステムの方向に向け
られている。このようなコヒーレントシステムにおける
最も重要な要件を二つ挙げると、レーザ線幅が狭いこと
（受信機の低雑音ミクシングに必要）と、できるだけ広
い周波数範囲にわたってＦＭ応答が均一なこと（すなわ
ち同一位相での変化が最小）である。
進歩は、現在のところ、ＦＭレーザ送信機、単一モード
光ファイバ、及び光ヘテロダイン（又はホモヘテロダイ
ン）受信機を用いるコヒーレントシステムの方向に向け
られている。このようなコヒーレントシステムにおける
最も重要な要件を二つ挙げると、レーザ線幅が狭いこと
（受信機の低雑音ミクシングに必要）と、できるだけ広
い周波数範囲にわたってＦＭ応答が均一なこと（すなわ
ち同一位相での変化が最小）である。
【０００３】狭い線幅については、シリコン上にガラス
を配した分布形ブラッグ反射器に結合した通常の半導体
レーザを含む装置によって得られている。詳しくは、こ
の分布型ブラッグ反射器は、ＳｉＯ２で被覆したＳｉ３
Ｎ４のコアを有し、最上部被覆表面に一次の回折格子を
配した、長さ約３ｍｍのリッジ導波路からなる。この構
成において、分布型ブラッグ反射器の反射帯は幅約６オ
ングストローム（以下Ａと書く）である。レーザと反射
器とは、レーザの空洞部を導波路に心合わせした上で、
突き合わせて結合する。
を配した分布形ブラッグ反射器に結合した通常の半導体
レーザを含む装置によって得られている。詳しくは、こ
の分布型ブラッグ反射器は、ＳｉＯ２で被覆したＳｉ３
Ｎ４のコアを有し、最上部被覆表面に一次の回折格子を
配した、長さ約３ｍｍのリッジ導波路からなる。この構
成において、分布型ブラッグ反射器の反射帯は幅約６オ
ングストローム（以下Ａと書く）である。レーザと反射
器とは、レーザの空洞部を導波路に心合わせした上で、
突き合わせて結合する。
【０００４】このようなハイブリッドレーサ装置につい
て測定した結果、線幅（Δυ）は２００ｋＨｚより狭
く、最小値は１１０ｋＨｚであった。このハイブリッド
レーザ装置の完璧な説明が、アッカーマン（Ｄ．Ａ．Ａ
ｃｋｅｒｍａｎ）ほかの論文「１１０ｋＨｚの線幅を有
するコンタクトシリコンチップ・ブラッグ反射器ハイブ
リッドレーザ」（ＩＥＥＥ第１１回半導体レーザ国際会
議会報（１９８８年８月）２００〜２０１ページ）に記
載されている。
て測定した結果、線幅（Δυ）は２００ｋＨｚより狭
く、最小値は１１０ｋＨｚであった。このハイブリッド
レーザ装置の完璧な説明が、アッカーマン（Ｄ．Ａ．Ａ
ｃｋｅｒｍａｎ）ほかの論文「１１０ｋＨｚの線幅を有
するコンタクトシリコンチップ・ブラッグ反射器ハイブ
リッドレーザ」（ＩＥＥＥ第１１回半導体レーザ国際会
議会報（１９８８年８月）２００〜２０１ページ）に記
載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上に引用した装置は或
る用途には使用可能であるが、ＦＭ応答の均一性も重要
要件であり、上記アッカーマン他のハイブリッドレーザ
装置はこの点については述べていない。しかし実際に
は、特に、ＦＭ応答における位相反転が発生してシステ
ムの性能を甚だしく低下させるような場合が数多くあ
る。例えば、位相ロック・ループにおいてＦＭ応答が位
相反転すると、好ましくない誤差信号が発生し、システ
ムの性能が阻害されるようになる。広帯域（すなわち数
百ＭＨｚ）と均一なＦＭ応答とは、例えば多数電極レー
ザ構造を利用することによって得られる。
る用途には使用可能であるが、ＦＭ応答の均一性も重要
要件であり、上記アッカーマン他のハイブリッドレーザ
装置はこの点については述べていない。しかし実際に
は、特に、ＦＭ応答における位相反転が発生してシステ
ムの性能を甚だしく低下させるような場合が数多くあ
る。例えば、位相ロック・ループにおいてＦＭ応答が位
相反転すると、好ましくない誤差信号が発生し、システ
ムの性能が阻害されるようになる。広帯域（すなわち数
百ＭＨｚ）と均一なＦＭ応答とは、例えば多数電極レー
ザ構造を利用することによって得られる。
【０００６】このような構造を作る可能性が、ニルソン
（Ｏ．Ｎｉｌｓｓｏｎ）ほかの論文「不均質な線幅増大
の因子を有する半導体レーザの小信号応答：平坦な担体
誘導ＦＭ応答の可能性」（応用物理レター第４６巻第３
号（１９８５年２月）２２３〜２２５ページ）に述べら
れている。この論文で著者らは、異なる媒介変数αの値
（したがって、異なる利得値）を有する２つの領域を含
む装置（デバイス）を作ることによって、線幅増大因子
αに不均質性を取り入れ、これによって、位相反転のな
い、比較的平坦なＦＭ応答が得られることを示す一連の
関係について展開している。しかし、この論文は比較的
狭い線幅を得る問題については扱っていない。
（Ｏ．Ｎｉｌｓｓｏｎ）ほかの論文「不均質な線幅増大
の因子を有する半導体レーザの小信号応答：平坦な担体
誘導ＦＭ応答の可能性」（応用物理レター第４６巻第３
号（１９８５年２月）２２３〜２２５ページ）に述べら
れている。この論文で著者らは、異なる媒介変数αの値
（したがって、異なる利得値）を有する２つの領域を含
む装置（デバイス）を作ることによって、線幅増大因子
αに不均質性を取り入れ、これによって、位相反転のな
い、比較的平坦なＦＭ応答が得られることを示す一連の
関係について展開している。しかし、この論文は比較的
狭い線幅を得る問題については扱っていない。
【０００７】したがって、従来技術に欠落し、必要とさ
れているのは、比較的狭いレーザ線幅（例えばｋＨｚ
台）と、比較的広い周波数範囲にわたって実質上均一な
ＦＭ応答との両方を同時に示すようなハイブリッドレー
ザ装置である。
れているのは、比較的狭いレーザ線幅（例えばｋＨｚ
台）と、比較的広い周波数範囲にわたって実質上均一な
ＦＭ応答との両方を同時に示すようなハイブリッドレー
ザ装置である。
【０００８】本発明は上記問題点を解決し、必要とされ
る装置を提供することを目的とする。すなわち、本発明
は、周波数変調（ＦＭ）用半導体レーザ装置に関し、よ
り詳しくは、コヒーレント通信及び検知用途に適する、
狭い線幅と比較的均一なＦＭ応答性との両方を有するハ
イブリッド半導体レーザ装置に関するものである。
る装置を提供することを目的とする。すなわち、本発明
は、周波数変調（ＦＭ）用半導体レーザ装置に関し、よ
り詳しくは、コヒーレント通信及び検知用途に適する、
狭い線幅と比較的均一なＦＭ応答性との両方を有するハ
イブリッド半導体レーザ装置に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、その一実施例
によれば、２つの別個の利得部を有し狭帯域光共振反射
器に結合されたファブリ・ペロー形半導体レーザからな
るハイブリッドレーザ装置である。
によれば、２つの別個の利得部を有し狭帯域光共振反射
器に結合されたファブリ・ペロー形半導体レーザからな
るハイブリッドレーザ装置である。
【００１０】
【作用】このファブリ・ペロー形半導体レーザの２つの
利得部には、一方の反射器に結合された方の後部利得部
の注入電流が他方の前部利得部の注入電流よりも少ない
値に維持されるようにバイアスを加え、これにより、こ
れら２つの利得部間に不均質線幅増大因子（α）を生成
するようにする。均一なＦＭ応答は、非均一な電流注入
によって生成されるこの不均質線幅増大因子から得られ
る。幅（例えばｋＨｚ台）と、比較的広い周波数範囲に
わたって実質上均一なＦＭ応答との両方を同時に示すよ
うなハイブリッドレーザ装置である。
利得部には、一方の反射器に結合された方の後部利得部
の注入電流が他方の前部利得部の注入電流よりも少ない
値に維持されるようにバイアスを加え、これにより、こ
れら２つの利得部間に不均質線幅増大因子（α）を生成
するようにする。均一なＦＭ応答は、非均一な電流注入
によって生成されるこの不均質線幅増大因子から得られ
る。幅（例えばｋＨｚ台）と、比較的広い周波数範囲に
わたって実質上均一なＦＭ応答との両方を同時に示すよ
うなハイブリッドレーザ装置である。
【００１１】ファブリ・ペロー形半導体レーザの１小平
面を出た光は狭帯域光共振反射器（ＲＯＲ）の導波路部
に結合され、ここにおいて、反射器内へ通過しファブリ
・ペロー形半導体レーザに再進入する信号は、比較的狭
い線幅を有することになる。このようにして、このハイ
ブリッドレーザ装置の出力は、ファブリ・ペロー形半導
体レーザの、ＲＯＲに対して反対側の小平面から出る信
号として得られる。
面を出た光は狭帯域光共振反射器（ＲＯＲ）の導波路部
に結合され、ここにおいて、反射器内へ通過しファブリ
・ペロー形半導体レーザに再進入する信号は、比較的狭
い線幅を有することになる。このようにして、このハイ
ブリッドレーザ装置の出力は、ファブリ・ペロー形半導
体レーザの、ＲＯＲに対して反対側の小平面から出る信
号として得られる。
【００１２】本発明の利点は、上記利得部の一方のバイ
アス電流を重ねて、特定のメッセージ信号に関連して変
調電流Ｉmod を加えることによりＦＭ通信が行えること
である。この変調電流Ｉmod を低い方の注入電流である
Ｉbに重ねて加える。
アス電流を重ねて、特定のメッセージ信号に関連して変
調電流Ｉmod を加えることによりＦＭ通信が行えること
である。この変調電流Ｉmod を低い方の注入電流である
Ｉbに重ねて加える。
【００１３】本発明のその他の利点については、以下図
面を引用した詳細説明で明らかになろう。
面を引用した詳細説明で明らかになろう。
【００１４】
【実施例】図１は、本発明のハイブリッドレーザ装置１
０の実施例である。図示のように、ハイブリッドレーザ
装置１０は、第１利得部１４と第２利得部１６とこれら
の間に設けた予め定めた電気絶縁量（一般に２００Ωよ
りも大きい）を有する電気絶縁部Ｒとを含む２電極式フ
ァブリ・ペロー形半導体レーザ１２からなる。別の実施
例では、２電極式ファブリ・ペロー形半導体レーザ１２
を、電流が比較的狭い領域内を流れるように制約を加え
ることができる、ストライプ形状（図示しない）の、Ｉ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ埋込二重ヘテロ構造レーザからな
るようにしている。ストライプ形状は技術的に周知であ
り、ここでは説明しない。
０の実施例である。図示のように、ハイブリッドレーザ
装置１０は、第１利得部１４と第２利得部１６とこれら
の間に設けた予め定めた電気絶縁量（一般に２００Ωよ
りも大きい）を有する電気絶縁部Ｒとを含む２電極式フ
ァブリ・ペロー形半導体レーザ１２からなる。別の実施
例では、２電極式ファブリ・ペロー形半導体レーザ１２
を、電流が比較的狭い領域内を流れるように制約を加え
ることができる、ストライプ形状（図示しない）の、Ｉ
ｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ埋込二重ヘテロ構造レーザからな
るようにしている。ストライプ形状は技術的に周知であ
り、ここでは説明しない。
【００１５】図１において、絶縁部Ｒは利得部１４と１
６との間に溝１１を形成して設けている。絶縁部Ｒを設
けるには、利得部１４と１６との間に絶縁領域（例えば
ＳｉＯ２量）又は電流阻止領域（例えばＦｅを不純物添
加したＩｎＰからなる）を形成してもよい。上記及びこ
れ以外の種々の絶縁部形成手段は、本発明の範囲に含ま
れるものであり、ファブリ・ペロー形半導体レーザ構成
部間の電気絶縁を得る目的に適する。
６との間に溝１１を形成して設けている。絶縁部Ｒを設
けるには、利得部１４と１６との間に絶縁領域（例えば
ＳｉＯ２量）又は電流阻止領域（例えばＦｅを不純物添
加したＩｎＰからなる）を形成してもよい。上記及びこ
れ以外の種々の絶縁部形成手段は、本発明の範囲に含ま
れるものであり、ファブリ・ペロー形半導体レーザ構成
部間の電気絶縁を得る目的に適する。
【００１６】以上の説明において、上記の「第１利得部
１４」及び「第２利得部１６」は、それぞれ「前部１
４」及び「後部１６」とも称することとする。これらは
それぞれ同義語である。
１４」及び「第２利得部１６」は、それぞれ「前部１
４」及び「後部１６」とも称することとする。これらは
それぞれ同義語である。
【００１７】互いに別個のバイアス電流Ｉｆ及びＩｂを
電極１７及び１９を経て前部１４及び後部１６にそれぞ
れ加える。図１に示すように、後部１６は小表面１８に
沿って狭帯域光共振反射器（ＲＯＲ）２０に光学的に結
合されている。好ましい実施例においては、小表面１８
は反射防止被膜で被覆して、レーザ１２とＲＯＲとの内
部で信号が何度も往復移動しないようにする。
電極１７及び１９を経て前部１４及び後部１６にそれぞ
れ加える。図１に示すように、後部１６は小表面１８に
沿って狭帯域光共振反射器（ＲＯＲ）２０に光学的に結
合されている。好ましい実施例においては、小表面１８
は反射防止被膜で被覆して、レーザ１２とＲＯＲとの内
部で信号が何度も往復移動しないようにする。
【００１８】ハイブリッドレーザ装置１０の作動に際し
ては、変調電流信号ＩｍｏｄをＩｂに重ねて加える。図
１に示すように、装置１０の出力は、第１利得部１４の
小表面２２から外部へ出る。
ては、変調電流信号ＩｍｏｄをＩｂに重ねて加える。図
１に示すように、装置１０の出力は、第１利得部１４の
小表面２２から外部へ出る。
【００１９】本発明の原理によれば、注入電流Ｉf とＩ
b とが等しくない場合に均一なＦＭ応答が得られる。す
なわち、上記のように、これらの電流が等しくないと、
結果として不均質線幅増大因子（α）が得られる。そし
て、下記に詳述するように、この不均質性から比較的均
一なＦＭ応答が得られるのである。詳しくは、後部１６
への注入電流Ｉb を、前部１４への注入電流Ｉf よりも
小さい値に維持する。
b とが等しくない場合に均一なＦＭ応答が得られる。す
なわち、上記のように、これらの電流が等しくないと、
結果として不均質線幅増大因子（α）が得られる。そし
て、下記に詳述するように、この不均質性から比較的均
一なＦＭ応答が得られるのである。詳しくは、後部１６
への注入電流Ｉb を、前部１４への注入電流Ｉf よりも
小さい値に維持する。
【００２０】出力電力は注入電流に直接比例するので、
出力信号取り出し側となる利得部（例えば図１の前部１
４）の注入電流を他方の利得部の注入電流値よりも高く
することが望ましい。則ち、Ｉf＞Ｉbとする。
出力信号取り出し側となる利得部（例えば図１の前部１
４）の注入電流を他方の利得部の注入電流値よりも高く
することが望ましい。則ち、Ｉf＞Ｉbとする。
【００２１】ＦＭ応答の注入電流への依存現象は２つの
別個の物理的過程からもたらされる。その第１の過程
は、各利得部１４及び１６それぞれの導波路を通して長
手方向に不均質な線幅増大因子（α）に関連する電荷担
体誘導ＦＭである。この因子（α）は、Ｉｆ＞Ｉｂの関
係を維持することによって得られる。
別個の物理的過程からもたらされる。その第１の過程
は、各利得部１４及び１６それぞれの導波路を通して長
手方向に不均質な線幅増大因子（α）に関連する電荷担
体誘導ＦＭである。この因子（α）は、Ｉｆ＞Ｉｂの関
係を維持することによって得られる。
【００２２】その第２の過程は、電流変調する間にレー
ザが温度変調されることに関連する、比較的変化のない
熱誘導ＦＭである。詳しくは、非均一なバイアスをかけ
た、２つの部分からなるファブリ・ペロー形半導体レー
ザのＦＭ応答は、次の数式の数１で表現できる。
ザが温度変調されることに関連する、比較的変化のない
熱誘導ＦＭである。詳しくは、非均一なバイアスをかけ
た、２つの部分からなるファブリ・ペロー形半導体レー
ザのＦＭ応答は、次の数式の数１で表現できる。
【００２３】
【数１】 Δω＝Δωc＋Δωt (1)
【００２４】上記の数１において、Δωc は担体（キャ
リア）誘導ＦＭ応答を、Δωt を熱誘導ＦＭ応答を、そ
れぞれ意味する。応答の熱誘導ＦＭ部分を単一の因子で
定めることはできないが、この項は、次の数式の数２で
表現できる。
リア）誘導ＦＭ応答を、Δωt を熱誘導ＦＭ応答を、そ
れぞれ意味する。応答の熱誘導ＦＭ部分を単一の因子で
定めることはできないが、この項は、次の数式の数２で
表現できる。
【００２５】
【数２】
【００２６】上記の数２について、Ｋはレーザ結合部に
おける熱荷重に応じた周波数偏移に関連する定数、Ωは
変調周波数、Ωｔは特性周波数（約１ＭＨｚ）である。
担体誘導項Δωｃは文献に定義されており（上記ニルソ
ンほかの文献２２３ページ参照）、それによれば、この
項は次の数式の数３で表現される。
おける熱荷重に応じた周波数偏移に関連する定数、Ωは
変調周波数、Ωｔは特性周波数（約１ＭＨｚ）である。
担体誘導項Δωｃは文献に定義されており（上記ニルソ
ンほかの文献２２３ページ参照）、それによれば、この
項は次の数式の数３で表現される。
【００２７】
【数３】
【００２８】上記の数３において、ｎはレーザにおける
光量子の総数、Δｎは強度変調に伴う光量子の数の変
化、Ａｆ（ｂ）は誘導放出の、前部（後部）の光量子に
対する率、Ｂｆは誘導放出の、担体の数に関する微分
率、αｆ（ｂ）は前部（後部）の線幅増大因子、τｆは
前部における担体の自発的寿命、Ωは変調周波数であ
る。利得飽和因子ε＝ｎδＡ／δｎは通常、負の値であ
る。
光量子の総数、Δｎは強度変調に伴う光量子の数の変
化、Ａｆ（ｂ）は誘導放出の、前部（後部）の光量子に
対する率、Ｂｆは誘導放出の、担体の数に関する微分
率、αｆ（ｂ）は前部（後部）の線幅増大因子、τｆは
前部における担体の自発的寿命、Ωは変調周波数であ
る。利得飽和因子ε＝ｎδＡ／δｎは通常、負の値であ
る。
【００２９】上記の数３の第１項は、バイアス電流（Ｉ
ｂ、Ｉｆ）を互いに異なる値に維持することの結果とし
て線幅増大因子（α）に差異を生じる効果、に関連す
る。もしこの項が負（すなわちαｆ＞αｂ）ならば、レ
ーザは担体変調によって誘導され、赤方偏移を示す。第
１項の分母によって、（１＋Ｂｆτｆ）／τｆの周波数
（一般に数百ＭＨｚ）においてＦＭ応答にロールオフが
生じる。
ｂ、Ｉｆ）を互いに異なる値に維持することの結果とし
て線幅増大因子（α）に差異を生じる効果、に関連す
る。もしこの項が負（すなわちαｆ＞αｂ）ならば、レ
ーザは担体変調によって誘導され、赤方偏移を示す。第
１項の分母によって、（１＋Ｂｆτｆ）／τｆの周波数
（一般に数百ＭＨｚ）においてＦＭ応答にロールオフが
生じる。
【００３０】上記の数３の第２項は、周波数が増加する
とその大きさが増すが、第１項に比較すると小さい値に
とどまる。したがって、低い周波数においてΔωｃはΔ
ωｔと動きが同期しており、ＦＭ応答の全体値は単に数
２と数３との代数和である。更に、もしΔωｃの大きさ
がΔωｔの大きさよりも大きい場合は、ＦＭ応答の全体
値はΔωｃによって支配される。
とその大きさが増すが、第１項に比較すると小さい値に
とどまる。したがって、低い周波数においてΔωｃはΔ
ωｔと動きが同期しており、ＦＭ応答の全体値は単に数
２と数３との代数和である。更に、もしΔωｃの大きさ
がΔωｔの大きさよりも大きい場合は、ＦＭ応答の全体
値はΔωｃによって支配される。
【００３１】線幅増大因子間の差異が減少すると（すな
わちＩｂがＩｆに近づくと）Δωｃの影響は減少し、数
３の第２項がＦＭ応答の全体値を支配するようになる。
詳しくは、もしＩｂ＝Ｉｆなら数３の第１項は消滅す
る。更に、もしＩｂがＩｆよりも大きくなれば、数３の
第１項は正となり、熱誘導ＦＭに対しては同期しないＦ
Ｍ応答を示すこととなる。この場合、ΔωｃとΔωｔと
のベクトル和は、数２及び数３における種々の項の値及
び位相に関連して予め定めた周波数において、大きさが
最小値になる（ＦＭ値の落込みと位相反転が現れる）。
わちＩｂがＩｆに近づくと）Δωｃの影響は減少し、数
３の第２項がＦＭ応答の全体値を支配するようになる。
詳しくは、もしＩｂ＝Ｉｆなら数３の第１項は消滅す
る。更に、もしＩｂがＩｆよりも大きくなれば、数３の
第１項は正となり、熱誘導ＦＭに対しては同期しないＦ
Ｍ応答を示すこととなる。この場合、ΔωｃとΔωｔと
のベクトル和は、数２及び数３における種々の項の値及
び位相に関連して予め定めた周波数において、大きさが
最小値になる（ＦＭ値の落込みと位相反転が現れる）。
【００３２】上に述べたように、ＦＭ応答に位相反転が
現れることは多くの光検知システムにおいては許容でき
ない。例えば、光位相ロックループの用途においては、
位相の大きな変化は補償不可能である。したがって、本
発明の原理によれば、ハイブリッドレーザ装置１０の後
部１６に加えるバイアス電流Ｉｂは前部１４に加えるバ
イアス電流Ｉｆより小さくすることになる。
現れることは多くの光検知システムにおいては許容でき
ない。例えば、光位相ロックループの用途においては、
位相の大きな変化は補償不可能である。したがって、本
発明の原理によれば、ハイブリッドレーザ装置１０の後
部１６に加えるバイアス電流Ｉｂは前部１４に加えるバ
イアス電流Ｉｆより小さくすることになる。
【００３３】ハイブリッドレーザ装置１０において線幅
を狭くするには、ファブリ・ペロー形半導体レーザ１２
の後部１６を狭帯域光共振反射器２０に結合すればよ
い。狭帯域光共振反射器の一例についての詳細説明が、
ヘンリー（Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙ） ほかの論文「狭帯域
Ｓｉ３Ｎ４−ＳｉＯ２光共振反射器」（ＩＥＥＥ量子エ
レクトロニクスジャーナル、第ＱＥ−２３巻第９号（１
９８７年９月）１４２６〜１４２８ページ）に記載され
ており、ここに引用文献とする。
を狭くするには、ファブリ・ペロー形半導体レーザ１２
の後部１６を狭帯域光共振反射器２０に結合すればよ
い。狭帯域光共振反射器の一例についての詳細説明が、
ヘンリー（Ｃ．Ｈ．Ｈｅｎｒｙ） ほかの論文「狭帯域
Ｓｉ３Ｎ４−ＳｉＯ２光共振反射器」（ＩＥＥＥ量子エ
レクトロニクスジャーナル、第ＱＥ−２３巻第９号（１
９８７年９月）１４２６〜１４２８ページ）に記載され
ており、ここに引用文献とする。
【００３４】狭帯域光共振反射器２０は、入力導波路を
高Ｑ共振器に隣接配置して構成される外部空洞と定義で
きる。この共振器は、相互に波長の１／４偏移した１対
のブラッグ反射器からなる。図１においては、ファブリ
・ペロー形半導体レーザ１２を後側の小平面１８におい
てＲＯＲに結合し、共振反射が得られるようにする。Ｑ
値が共振器内部での格子散乱によって決まるようなパタ
ーンで作動させると、一般的共振器の反射帯域幅は０．
５Ａより狭いことが知られている。ＲＯＲ２０をファブ
リ・ペロー形半導体レーザと組み合わせると、約２．０
ｃｍ−１／ｎｍの線幅狭幅化（ｄｇｔｈ／ｄλ）が得ら
れることが知られている。これによって、線幅削減因子
として約１０００の値をが達成することができ、１０ｋ
Ｈｚより狭い線幅が得られる。
高Ｑ共振器に隣接配置して構成される外部空洞と定義で
きる。この共振器は、相互に波長の１／４偏移した１対
のブラッグ反射器からなる。図１においては、ファブリ
・ペロー形半導体レーザ１２を後側の小平面１８におい
てＲＯＲに結合し、共振反射が得られるようにする。Ｑ
値が共振器内部での格子散乱によって決まるようなパタ
ーンで作動させると、一般的共振器の反射帯域幅は０．
５Ａより狭いことが知られている。ＲＯＲ２０をファブ
リ・ペロー形半導体レーザと組み合わせると、約２．０
ｃｍ−１／ｎｍの線幅狭幅化（ｄｇｔｈ／ｄλ）が得ら
れることが知られている。これによって、線幅削減因子
として約１０００の値をが達成することができ、１０ｋ
Ｈｚより狭い線幅が得られる。
【００３５】したがって、ファブリ・ペロー形半導体レ
ーザ２０の放射出口である後側の小平面１８をＲＯＲ２
０に結合することによりきわめて狭い線幅の共振反射が
ファブリ・ペロー形半導体レーザへ向けて戻って来るこ
とになる。結果として得られる狭い線幅の放射光は図１
に示すように、前側の小平面２２から外部へ出る。
ーザ２０の放射出口である後側の小平面１８をＲＯＲ２
０に結合することによりきわめて狭い線幅の共振反射が
ファブリ・ペロー形半導体レーザへ向けて戻って来るこ
とになる。結果として得られる狭い線幅の放射光は図１
に示すように、前側の小平面２２から外部へ出る。
【００３６】図２は、ファブリ・ペロー形半導体レーザ
の後部１４へのバイアスＩｆ電流を約４０ｍＡに固定し
た場合の、出力線幅Δυと、後部（被変調部）１６に加
えたバイアス電流Ｉｂとの関係を示す線図である。図の
ように、バイアス電流Ｉｂが増加するにつれて増幅Δυ
は、Ｉｂ＝１５ｍＡにおける約０．５ＭＨｚからＩｂ＝
４０ｍＡにおける約１００ｋＨｚ（最小値）まで低下す
る。この線幅減少は、波長の関数としてのしきい利得値
減少率に起因する。高い方のバイアス電流レベルで線幅
が僅かに増加するのは、増加するバイアス電流の関数と
してのレーザ出力のモードホッピング現象が起ころうと
しているため、と説明できる。
の後部１４へのバイアスＩｆ電流を約４０ｍＡに固定し
た場合の、出力線幅Δυと、後部（被変調部）１６に加
えたバイアス電流Ｉｂとの関係を示す線図である。図の
ように、バイアス電流Ｉｂが増加するにつれて増幅Δυ
は、Ｉｂ＝１５ｍＡにおける約０．５ＭＨｚからＩｂ＝
４０ｍＡにおける約１００ｋＨｚ（最小値）まで低下す
る。この線幅減少は、波長の関数としてのしきい利得値
減少率に起因する。高い方のバイアス電流レベルで線幅
が僅かに増加するのは、増加するバイアス電流の関数と
してのレーザ出力のモードホッピング現象が起ころうと
しているため、と説明できる。
【００３７】図３は、ハイブリッドレーザ装置１０のＦ
Ｍ応答の測定値をバイアス電流Ｉｂの関数として示す線
図である。２つの部分の注入電流レベルが平衡していな
い（Ｉｂ＜Ｉｆ）ために非均質な線幅増大が生じるの
で、ＦＭ応答は、バイアス電流の関数として、感度と帯
域形状との両方に変化が生じる。
Ｍ応答の測定値をバイアス電流Ｉｂの関数として示す線
図である。２つの部分の注入電流レベルが平衡していな
い（Ｉｂ＜Ｉｆ）ために非均質な線幅増大が生じるの
で、ＦＭ応答は、バイアス電流の関数として、感度と帯
域形状との両方に変化が生じる。
【００３８】例えばＩb ＝２０ｍＡにおいて、ＦＭ応答
は直流（ＤＣ）から少なくとも２００ＭＨｚまで均一で
ある。全周波数範囲にわたって位相変化はみられない。
これは、ＦＭ応答の全体値が少なくとも２００ＭＨｚま
で赤方偏移されていることを意味する。Ｉb ＝２５ｍＡ
においては、ＦＭ応答感度はＤＣで約５ｄＢ減少し、引
き続いて周波数が増加するとともに徐々に減少して、結
局１０ＭＨｚまでに更に少なくとも５ｄＢ減少する。こ
のバイアス電流レベルでは、ＦＭ応答は赤方偏移された
ままである。
は直流（ＤＣ）から少なくとも２００ＭＨｚまで均一で
ある。全周波数範囲にわたって位相変化はみられない。
これは、ＦＭ応答の全体値が少なくとも２００ＭＨｚま
で赤方偏移されていることを意味する。Ｉb ＝２５ｍＡ
においては、ＦＭ応答感度はＤＣで約５ｄＢ減少し、引
き続いて周波数が増加するとともに徐々に減少して、結
局１０ＭＨｚまでに更に少なくとも５ｄＢ減少する。こ
のバイアス電流レベルでは、ＦＭ応答は赤方偏移された
ままである。
【００３９】しかし、Ｉｂが３０ｍＡを超えて増加する
と、ＦＭ応答特性は急激に変化する。図示のように、Ｉ
ｂ＝３０ｍＡにおいて、ＦＭ応答は約２０ＭＨｚの周波
数で急落する。これは、この周波数で位相反転があるこ
とを示すものである。このことは、２０ＭＨｚ以下の周
波数ではＦＭ応答は赤方偏移され、２０ＭＨｚ以上では
青方偏移となることを示している。Ｉｂが更に増加する
と、ＦＭ応答曲線の急落点は低い方の周波数に移り、こ
れに伴ってＦＭ応答の青方偏移が増加し、感度が更に急
落する。
と、ＦＭ応答特性は急激に変化する。図示のように、Ｉ
ｂ＝３０ｍＡにおいて、ＦＭ応答は約２０ＭＨｚの周波
数で急落する。これは、この周波数で位相反転があるこ
とを示すものである。このことは、２０ＭＨｚ以下の周
波数ではＦＭ応答は赤方偏移され、２０ＭＨｚ以上では
青方偏移となることを示している。Ｉｂが更に増加する
と、ＦＭ応答曲線の急落点は低い方の周波数に移り、こ
れに伴ってＦＭ応答の青方偏移が増加し、感度が更に急
落する。
【００４０】以上の説明は、本発明の一実施例に関する
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を
制限するよう解釈されるべきではない。
もので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々
の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術
的範囲に包含される。尚、特許請求の範囲に記載した参
照番号は発明の容易な理解のためで、その技術的範囲を
制限するよう解釈されるべきではない。
【００４１】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、２
つの別個の利得部１４、１６を有する２電極式ファブリ
・ペロー形半導体レーザ１２を狭帯域光共振反射器２０
に結合してハイブリッドレーザ装置を構成したので、半
導体レーザ１２を狭帯域光共振反射器２０に結合するこ
とで極めて狭い線幅の信号が得られる。又、２つの利得
部に加えるバイアス電流を制御して非均質な線幅増大を
誘導することにより、均一なＦＭ応答が得られる。した
がって、本発明によれば、均一なＦＭ応答及び比較的狭
い線幅の信号が得られて周波数変調（ＦＭ）用途に適す
るハイブリッドレーザ装置を提供できる。
つの別個の利得部１４、１６を有する２電極式ファブリ
・ペロー形半導体レーザ１２を狭帯域光共振反射器２０
に結合してハイブリッドレーザ装置を構成したので、半
導体レーザ１２を狭帯域光共振反射器２０に結合するこ
とで極めて狭い線幅の信号が得られる。又、２つの利得
部に加えるバイアス電流を制御して非均質な線幅増大を
誘導することにより、均一なＦＭ応答が得られる。した
がって、本発明によれば、均一なＦＭ応答及び比較的狭
い線幅の信号が得られて周波数変調（ＦＭ）用途に適す
るハイブリッドレーザ装置を提供できる。
【図１】本発明のハイブリッドレーザ装置の実施例の概
略を示す斜視図である。
略を示す斜視図である。
【図２】本発明のハイブリッドレーザ装置の実施例のレ
ーザの線幅を、ファブリ・ペロー形半導体レーザの変調
部に加えたバイアス電流の関数として示す線図である。
ーザの線幅を、ファブリ・ペロー形半導体レーザの変調
部に加えたバイアス電流の関数として示す線図である。
【図３】本発明のハイブリッドレーザ装置の実施例のＦ
Ｍ応答を、変調部に加えたバイアス電流の関数として示
す線図である。
Ｍ応答を、変調部に加えたバイアス電流の関数として示
す線図である。
１０ ハイブリッドレーザ装置 １１ 溝 １２ ファブリ・ペロー形半導体レーザ １４ 第１利得部（前部） １６ 第２利得部（後部） １７ 電極 １８ 小平面 １９ 電極 ２０ 狭帯域光共振反射器（ＲＯＲ） ２２ 小平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チェン ユ クオ アメリカ合衆国 18106 ペンシルベニ ア、ウェスコスビル、 セリア ドライ ブ 5306 (56)参考文献 特開 昭51−122388（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−164289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165782（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−278788（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】第１利得部（１４）と、第２利得部（１
６）と、それらの中間の電気絶縁部（１１）とを含み、
この第１利得部（１４）には予め定めた第１電流レベル
Ｉf を、この第２利得部（１６）にはＩf より小さい予
め定めた第２電流レベルＩb を、バイアス付加が可能な
ように構成したファブリ・ペロー形半導体レーザ（１
２）からなる周波数変調用ハイブリッドレーザ装置にお
いて、 前記第２利得部（１６）に結合された狭帯域光共振反射
器（２０）をさらに有し、 変調電流Ｉmodを前記第２利得部（１６）に印可する ことを特徴とする周波数変調用ハイブリッドレーザ装
置。 - 【請求項２】前記第２利得部（１６）には、前記ファブ
リ・ペロー形半導体レーザ（１２）及び前記狭帯域光共
振反射器（２０）から出る信号の小平面での反射を抑制
するように前記第２利得部（１６）と前記狭帯域光共振
反射器（２０）との間に反射防止被膜を設ける ことを特徴とする請求項１の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US456991 | 1989-12-26 | ||
| US07/456,991 US5001720A (en) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | Hybrid narrow linewidth semiconductor laser with uniform FM response |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042192A JPH042192A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2588489B2 true JP2588489B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=23814982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2411249A Expired - Fee Related JP2588489B2 (ja) | 1989-12-26 | 1990-12-18 | 周波数変調用ハイブリッドレーザ装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5001720A (ja) |
| EP (1) | EP0435453A3 (ja) |
| JP (1) | JP2588489B2 (ja) |
| CA (1) | CA2029170C (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5077816A (en) * | 1989-12-26 | 1991-12-31 | United Technologies Corporation | Fiber embedded grating frequency standard optical communication devices |
| US5717708A (en) * | 1995-11-09 | 1998-02-10 | Mells; Bradley | Method and apparatus of stabilizing a semiconductor laser |
| US6795472B2 (en) * | 2002-02-05 | 2004-09-21 | Lucent Technologies Inc. | Laser with a resonant optical reflector |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1543405A (en) * | 1975-03-29 | 1979-04-04 | Licentia Gmbh | Method of and arrangement for producing coherent mode radiation |
| US4564946A (en) * | 1983-02-25 | 1986-01-14 | At&T Bell Laboratories | Optical communications system using frequency shift keying |
| JPS60165782A (ja) * | 1984-02-08 | 1985-08-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPS6155981A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-20 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体発光素子 |
| JPS61164289A (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-24 | Nec Corp | 集積型半導体レ−ザ |
| US4748630A (en) * | 1985-01-17 | 1988-05-31 | Nec Corporation | Optical memory device comprising a semiconductor laser having bistability and two injection current sources for individually controlling the bistability |
| JPS621296A (ja) * | 1985-06-26 | 1987-01-07 | Sharp Corp | 多端子型半導体レ−ザ素子 |
| US4730327A (en) * | 1985-12-16 | 1988-03-08 | Lytel Incorporated | Dual channel fabry-perot laser |
| JPS63124590A (ja) * | 1986-11-14 | 1988-05-28 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| EP0276071B1 (en) * | 1987-01-21 | 1992-11-11 | AT&T Corp. | Hybrid laser for optical communications |
| JPS63226989A (ja) * | 1987-03-16 | 1988-09-21 | Nec Corp | 埋込み構造半導体レ−ザの製造方法 |
| JPH01278788A (ja) * | 1988-05-02 | 1989-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光帰還型発光装置 |
-
1989
- 1989-12-26 US US07/456,991 patent/US5001720A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-11-01 CA CA002029170A patent/CA2029170C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-11-23 EP EP19900312799 patent/EP0435453A3/en not_active Withdrawn
- 1990-12-18 JP JP2411249A patent/JP2588489B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0435453A3 (en) | 1992-01-29 |
| CA2029170C (en) | 1995-01-17 |
| US5001720A (en) | 1991-03-19 |
| JPH042192A (ja) | 1992-01-07 |
| EP0435453A2 (en) | 1991-07-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950328 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960910 |
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