JP2679583B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JP2679583B2 JP2679583B2 JP21151793A JP21151793A JP2679583B2 JP 2679583 B2 JP2679583 B2 JP 2679583B2 JP 21151793 A JP21151793 A JP 21151793A JP 21151793 A JP21151793 A JP 21151793A JP 2679583 B2 JP2679583 B2 JP 2679583B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- resonator
- saturable absorption
- absorption section
- section
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光情報処理に
有用な超高速繰り返しの超短光パルス列を発生させる方
法に関する。
有用な超高速繰り返しの超短光パルス列を発生させる方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超高速の光通信、光情報処理の基
本技術として数十ＧＨｚから百ＧＨｚを越える繰り返し
周波数を有する光パルス列の発生を可能にする技術の要
求が高まっている。高速光パルスを発生させる光オシレ
ータの１つとして、２セクションまたは３セクション構
造によりモード同期動作する半導体レーザが挙げられ
る。このデバイスでは、電極によって分離された１つの
セクションに逆バイアスを印加して可飽和吸収領域とし
て作用させることにより、１００ＧＨｚ以上の繰り返し
周波数での自励パルス発振が実現されることが報告され
ている。この技術については、たとえばチェン（Ｙ．
Ｋ．Ｃｈｅｎ）らによるジャーナルオブカンタムエレク
トロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ．）誌の第２８巻１０号のｐ．２１７６から
ｐ．２１８５にわたって掲載された論文の中に述べられ
ている。この論文中では最大３５０ＧＨｚの繰り返し周
波数で約０．６ｐｓの時間幅の光パルスを得たという報
告がなされている。
本技術として数十ＧＨｚから百ＧＨｚを越える繰り返し
周波数を有する光パルス列の発生を可能にする技術の要
求が高まっている。高速光パルスを発生させる光オシレ
ータの１つとして、２セクションまたは３セクション構
造によりモード同期動作する半導体レーザが挙げられ
る。このデバイスでは、電極によって分離された１つの
セクションに逆バイアスを印加して可飽和吸収領域とし
て作用させることにより、１００ＧＨｚ以上の繰り返し
周波数での自励パルス発振が実現されることが報告され
ている。この技術については、たとえばチェン（Ｙ．
Ｋ．Ｃｈｅｎ）らによるジャーナルオブカンタムエレク
トロニクス（ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ．）誌の第２８巻１０号のｐ．２１７６から
ｐ．２１８５にわたって掲載された論文の中に述べられ
ている。この論文中では最大３５０ＧＨｚの繰り返し周
波数で約０．６ｐｓの時間幅の光パルスを得たという報
告がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のモード同期半導
体レーザにおいては、短共振器化して共振器内の光パル
スの周回時間を短くすることで繰り返し周波数を高めて
いる。しかし、複数セクション構造なので２００μｍ程
度の共振器長がほぼ限界で、それより短い共振器を製作
するのは難しくなる。また、仮にさらに短くできたとし
ても、動作機構の上から正常なモード同期動作をさせる
という確実性に欠ける。さらに、共振器長を短くし過ぎ
ると、十分な利得が得られずレーザ発振さえ起きなくな
るという問題がある。
体レーザにおいては、短共振器化して共振器内の光パル
スの周回時間を短くすることで繰り返し周波数を高めて
いる。しかし、複数セクション構造なので２００μｍ程
度の共振器長がほぼ限界で、それより短い共振器を製作
するのは難しくなる。また、仮にさらに短くできたとし
ても、動作機構の上から正常なモード同期動作をさせる
という確実性に欠ける。さらに、共振器長を短くし過ぎ
ると、十分な利得が得られずレーザ発振さえ起きなくな
るという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、上述した従来の超高速光
オシレータの持つ欠点を除去した、さらに超高速動作が
可能な半導体レーザを提供することにある。
オシレータの持つ欠点を除去した、さらに超高速動作が
可能な半導体レーザを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザレーザは、共振器の軸方向において２つの利得セクシ
ョンの間に１つの可飽和吸収セクションを配置してなる
半導体レーザにおいて、前記共振器の端面と前記可飽和
吸収セクションの中心との距離を、全共振器長の整数
（３以上）分の１とし、かつ前記２つの利得セクション
が電気的につながっていることを特徴とする。また全共
振器長の整数（３以上）分の１とし、かつ前記２つの利
得セクションが電気的に互いに分離されていることを特
徴とする。
ザレーザは、共振器の軸方向において２つの利得セクシ
ョンの間に１つの可飽和吸収セクションを配置してなる
半導体レーザにおいて、前記共振器の端面と前記可飽和
吸収セクションの中心との距離を、全共振器長の整数
（３以上）分の１とし、かつ前記２つの利得セクション
が電気的につながっていることを特徴とする。また全共
振器長の整数（３以上）分の１とし、かつ前記２つの利
得セクションが電気的に互いに分離されていることを特
徴とする。
【０００６】
【作用】本発明は、可飽和吸収セクションで光パルスが
重なるような条件において半導体レーザの受動モード同
期発振が生じることを利用している。すなわち、２電極
デバイスの場合には、１つの光パルスが共振器内を周回
し、可飽和吸収セクション側の端面で反射された光パル
スの前部が後部と、可飽和吸収セクション内で重なる。
可飽和吸収セクションを中心に持つ３セクション型デバ
イスでは、２つの光パルスが共振器内を周回し、これら
が可飽和吸収セクション内で重なる。このような動作を
するのは、光パルスが重なることで可飽和吸収作用が増
強され安定なモード同期が生じるからである。本発明で
は、２つの利得セクションに挟まれた可飽和吸収セクシ
ョンの中心を全共振器長の整数分の１の位置に一致させ
ることで、可飽和吸収セクションの中心と端面との距離
のうち短い方の往復の周期で光パルスを生成させること
ができる。この様子を、図２を用いて説明する。本図の
構成において反射鏡２１ａ及び２１ｂは互いに平行に対
面し、一対の反射鏡をなしている。図２（ａ）に示すよ
うに、１対の反射鏡２１で構成される長さＬの共振器内
でＬ／ｍ（ｍは整数）の位置に薄い可飽和吸収媒質２２
の中心を置く。この場合、図２（ｂ）のように光パルス
が２Ｌ／ｍの空間間隔で規則的に並んで共振器内を周回
すれば、可飽和吸収媒質２２の位置で２つの光パルスが
必ず重なるようになる。例えば、この図ではｍ＝４につ
いて具体的に示しているが、光パルスＡと光パルスＢが
可飽和吸収媒質２２で重なっており、次には光パルスＢ
と光パルスＣが可飽和吸収媒質２２で重なる。このよう
にして、どの光パルスも可飽和吸収媒質２２で重なる。
したがって、本発明の構成によりこのようなモード同期
動作が安定になり得ることがわかる。
重なるような条件において半導体レーザの受動モード同
期発振が生じることを利用している。すなわち、２電極
デバイスの場合には、１つの光パルスが共振器内を周回
し、可飽和吸収セクション側の端面で反射された光パル
スの前部が後部と、可飽和吸収セクション内で重なる。
可飽和吸収セクションを中心に持つ３セクション型デバ
イスでは、２つの光パルスが共振器内を周回し、これら
が可飽和吸収セクション内で重なる。このような動作を
するのは、光パルスが重なることで可飽和吸収作用が増
強され安定なモード同期が生じるからである。本発明で
は、２つの利得セクションに挟まれた可飽和吸収セクシ
ョンの中心を全共振器長の整数分の１の位置に一致させ
ることで、可飽和吸収セクションの中心と端面との距離
のうち短い方の往復の周期で光パルスを生成させること
ができる。この様子を、図２を用いて説明する。本図の
構成において反射鏡２１ａ及び２１ｂは互いに平行に対
面し、一対の反射鏡をなしている。図２（ａ）に示すよ
うに、１対の反射鏡２１で構成される長さＬの共振器内
でＬ／ｍ（ｍは整数）の位置に薄い可飽和吸収媒質２２
の中心を置く。この場合、図２（ｂ）のように光パルス
が２Ｌ／ｍの空間間隔で規則的に並んで共振器内を周回
すれば、可飽和吸収媒質２２の位置で２つの光パルスが
必ず重なるようになる。例えば、この図ではｍ＝４につ
いて具体的に示しているが、光パルスＡと光パルスＢが
可飽和吸収媒質２２で重なっており、次には光パルスＢ
と光パルスＣが可飽和吸収媒質２２で重なる。このよう
にして、どの光パルスも可飽和吸収媒質２２で重なる。
したがって、本発明の構成によりこのようなモード同期
動作が安定になり得ることがわかる。
【０００７】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明を適用した半導体レーザの
構成の実施例を模式的に表している。この実施例の半導
体レーザ１は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸構
造を有する３セクション型の平行平面ファブリ・ペロレ
ーザである。図１（ａ）の半導体レーザは、２つの利得
セクション２ａ，２ｂが電気的に互いに繋がっている、
３セクション２電極型デバイスである。図１（ｂ）の半
導体レーザは、２つの利得セクションが２ａ２ｂ電気的
に分離されている３セクション３電極型デバイスを示し
ている。また光導波はリッジ型のストライプ構造４によ
って行う。利得セクション２ａ，２ｂは直流電流源１１
［（ｂ）の構造では１１ａ及び１１ｂ］によって励起を
行う。可飽和吸収セクション３の中心は、デバイス長を
Ｌとして、Ｌ／ｍ（ｍは整数）の位置に置く。また、可
飽和吸収セクション３は、逆バイアス電源１２による逆
バイアス印加でその機能を示す。
て説明する。図１は、本発明を適用した半導体レーザの
構成の実施例を模式的に表している。この実施例の半導
体レーザ１は、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸構
造を有する３セクション型の平行平面ファブリ・ペロレ
ーザである。図１（ａ）の半導体レーザは、２つの利得
セクション２ａ，２ｂが電気的に互いに繋がっている、
３セクション２電極型デバイスである。図１（ｂ）の半
導体レーザは、２つの利得セクションが２ａ２ｂ電気的
に分離されている３セクション３電極型デバイスを示し
ている。また光導波はリッジ型のストライプ構造４によ
って行う。利得セクション２ａ，２ｂは直流電流源１１
［（ｂ）の構造では１１ａ及び１１ｂ］によって励起を
行う。可飽和吸収セクション３の中心は、デバイス長を
Ｌとして、Ｌ／ｍ（ｍは整数）の位置に置く。また、可
飽和吸収セクション３は、逆バイアス電源１２による逆
バイアス印加でその機能を示す。
【０００８】本実施例では、全共振器長Ｌを４００μ
ｍ、２つの利得セクション２ａ，２ｂに挟まれた可飽和
吸収セクション３の幅を２０μｍとし、その中心を全共
振器長Ｌの４分の１の位置にとった。図１（ａ）の構成
で、利得セクション２に約６０ｍＡの電流を注入し、可
飽和吸収セクション３に１Ｖの逆バイアス電圧を印加し
ところ、光パルス幅が約１ｐｓ、繰り返し周波数が約４
００ＧＨｚのモード同期動作が実現された。この光パル
ス繰り返し周波数は共振器内の光の往復周期の４倍であ
り、本発明の動作原理が有効に働いていることがわか
る。
ｍ、２つの利得セクション２ａ，２ｂに挟まれた可飽和
吸収セクション３の幅を２０μｍとし、その中心を全共
振器長Ｌの４分の１の位置にとった。図１（ａ）の構成
で、利得セクション２に約６０ｍＡの電流を注入し、可
飽和吸収セクション３に１Ｖの逆バイアス電圧を印加し
ところ、光パルス幅が約１ｐｓ、繰り返し周波数が約４
００ＧＨｚのモード同期動作が実現された。この光パル
ス繰り返し周波数は共振器内の光の往復周期の４倍であ
り、本発明の動作原理が有効に働いていることがわか
る。
【０００９】以上の実施例ではＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ
多重量子井戸構造を有する平行平面ファブリ・ペロ半導
体レーザを示した。しかし、本発明を適用する材料は原
理的な見地から特定の材料系に限定されず、また本発明
の共振器が分布帰還構造であっても差し支えないことは
明らかである。
多重量子井戸構造を有する平行平面ファブリ・ペロ半導
体レーザを示した。しかし、本発明を適用する材料は原
理的な見地から特定の材料系に限定されず、また本発明
の共振器が分布帰還構造であっても差し支えないことは
明らかである。
【００１０】
【発明の効果】以上に詳しく説明したように、本発明に
よれば、従来の方法では実現できない超高速の光パルス
繰り返し周波数が、比較的長い共振器の半導体レーザで
実現される。
よれば、従来の方法では実現できない超高速の光パルス
繰り返し周波数が、比較的長い共振器の半導体レーザで
実現される。
【図１】本発明を適用した半導体レーザの実施例の模式
的構成を示す図である。
的構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した半導体レーザのモード同期動
作の基本原理を示す図である。
作の基本原理を示す図である。
１ 半導体レーザ ２ａ，２ｂ 利得セクション ３ 可飽和吸収セクション ４ ストライプ構造 １１，１１ａ，１１ｂ 直流電流源 １２ 逆バイアス電源 ２１ａ，２１ｂ 反射鏡 ２２ 可飽和吸収媒質 Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 光パルス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−37380（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告 ＯＱ Ｅ92−18 Ｐ．33〜40（1992) Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．29［12 ］（1993）Ｐ．1135−1136 電子情報通信学会技術研究報告 ＬＱ Ｅ94−55 Ｐ．７〜10（1994)
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザ共振器の軸方向において２つの利
得セクションの間に１つの可飽和吸収セクションを配置
してなる半導体レーザにおいて、前記共振器の端面と前
記可飽和吸収セクションの中心との距離を、全共振器長
の整数（３以上）分の１とし、かつ前記２つの利得セク
ションが電気的につながっていることを特徴とする半導
体レーザ。 - 【請求項２】 レーザ共振器の軸方向において２つの利
得セクションの間に１つの可飽和吸収セクションを配置
してなる半導体レーザにおいて、前記共振器の端面と前
記可飽和吸収セクションの中心との距離を、全共振器長
の整数（３以上）分の１とし、かつ前記２つの利得セク
ションが電気的に互いに分離されていることを特徴とす
る半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21151793A JP2679583B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21151793A JP2679583B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766489A JPH0766489A (ja) | 1995-03-10 |
| JP2679583B2 true JP2679583B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=16607227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21151793A Expired - Lifetime JP2679583B2 (ja) | 1993-08-26 | 1993-08-26 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679583B2 (ja) |
-
1993
- 1993-08-26 JP JP21151793A patent/JP2679583B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．２９［１２］（１９９３）Ｐ．１１３５−１１３６ |
| 電子情報通信学会技術研究報告 ＬＱＥ９４−５５ Ｐ．７〜１０（１９９４） |
| 電子情報通信学会技術研究報告 ＯＱＥ９２−１８ Ｐ．３３〜４０（１９９２） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0766489A (ja) | 1995-03-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961029 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970701 |
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