JP2840902B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JP2840902B2 JP2840902B2 JP4218787A JP21878792A JP2840902B2 JP 2840902 B2 JP2840902 B2 JP 2840902B2 JP 4218787 A JP4218787 A JP 4218787A JP 21878792 A JP21878792 A JP 21878792A JP 2840902 B2 JP2840902 B2 JP 2840902B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- waveguide
- electrode
- current blocking
- inactive
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06203—Transistor-type lasers
- H01S5/06206—Controlling the frequency of the radiation, e.g. tunable twin-guide lasers [TTG]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06209—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
- H01S5/0622—Controlling the frequency of the radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
- H01S5/2275—Buried mesa structure ; Striped active layer mesa created by etching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバー通信用光
源もしくは光計測用光源として用いられる半導体レーザ
に係わり、特にレーザ駆動時に熱的な波長シフトが低減
された半導体レーザに関するものである。中でも特に動
作電流を変調して周波数変調をかけたり、波長を広い範
囲で掃引したりする場合に生じる熱による波長の揺らぎ
やオーバーシュートを抑制するレーザに関するものであ
る。
源もしくは光計測用光源として用いられる半導体レーザ
に係わり、特にレーザ駆動時に熱的な波長シフトが低減
された半導体レーザに関するものである。中でも特に動
作電流を変調して周波数変調をかけたり、波長を広い範
囲で掃引したりする場合に生じる熱による波長の揺らぎ
やオーバーシュートを抑制するレーザに関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】将来の光通信システムに対しては、半導
体レーザの活性領域や非活性領域を周波数変調するコヒ
ーレント光通信方式が注目されており、その中で用いら
れるレーザは、利得を有する活性領域を光導波路とする
ファブリペロ型もしくはその導波路に回折格子をも内蔵
している分布帰還型の半導体レーザが主流となってい
る。この場合、図４（ａ）に示すように光源となるレー
ザ２０は、直流電源２１から供給される一定のバイアス
電流に高周波電源２２から微小変調電流を重畳さて周波
数変調を行っている。なお、２４はレーザ光である。図
４（ｂ）はその変調特性を示したものである。
体レーザの活性領域や非活性領域を周波数変調するコヒ
ーレント光通信方式が注目されており、その中で用いら
れるレーザは、利得を有する活性領域を光導波路とする
ファブリペロ型もしくはその導波路に回折格子をも内蔵
している分布帰還型の半導体レーザが主流となってい
る。この場合、図４（ａ）に示すように光源となるレー
ザ２０は、直流電源２１から供給される一定のバイアス
電流に高周波電源２２から微小変調電流を重畳さて周波
数変調を行っている。なお、２４はレーザ光である。図
４（ｂ）はその変調特性を示したものである。
【０００３】また、それらを多重化した波長多重通信方
式では、波長の設定が容易なレーザとして活性導波路に
回折格子を有する非活性導波路を結合させた分布反射型
レーザも有望視されている。この場合、まず、波長を掃
引して設定し、その波長で活性導波路を周波数変調す
る。この時の周波数特性も図４（ａ）と同等のものとな
る。
式では、波長の設定が容易なレーザとして活性導波路に
回折格子を有する非活性導波路を結合させた分布反射型
レーザも有望視されている。この場合、まず、波長を掃
引して設定し、その波長で活性導波路を周波数変調す
る。この時の周波数特性も図４（ａ）と同等のものとな
る。
【０００４】また、分布反射型レーザーは、前述した多
重化光源としてだけでなく、例えば１Å間隔で１００チ
ャンネル多重された通信系などで、１００Å離れたチャ
ンネル間の切り替えをする波長スイッチング光源として
も有望視されており、図５（ａ）に示すような非活性導
波路への注入電流に対する波長の掃引特性を有する図５
（ｂ）に示すＤＢＲレーザ２５へ図６（ａ）に示すよう
な制御電流を加えることにより、図６（ｂ）に示すよう
なスイッチング実験なども得られている。
重化光源としてだけでなく、例えば１Å間隔で１００チ
ャンネル多重された通信系などで、１００Å離れたチャ
ンネル間の切り替えをする波長スイッチング光源として
も有望視されており、図５（ａ）に示すような非活性導
波路への注入電流に対する波長の掃引特性を有する図５
（ｂ）に示すＤＢＲレーザ２５へ図６（ａ）に示すよう
な制御電流を加えることにより、図６（ｂ）に示すよう
なスイッチング実験なども得られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
埋め込み型半導体レーザでは、埋め込まれた導波路上方
には、上記導波路への電流注入用の電極が１つあるだけ
で、そこから注入された電流がすべて前記導波路へ注入
され、レーザ発振，周波数変調もしくは波長スイッチン
グを発生させていた。電流注入による波長の周波数変調
やスイッチング動作は、通常キャリアのプラズマ効果で
の波長の短波長側へのシフトを考慮し設計するが、上記
導波路上方のクラッド層の抵抗成分が有限であるため、
注入電流に対する発熱の効果が無視できず、発熱の効果
による波長の長波長側への変動が生じるため、実際の波
長の周波数変調やスイッチング動作では、周波数変調特
性上の平坦性が劣化したり（図４（ｂ）に示される１０
ＭＨｚ付近）、波長スイッチング時に熱による波長のオ
ーバーシュート（図６（ｂ）に示されるスイッチングし
た先の波長の最初の部分）を生じ、目的の波長に瞬時に
同調できないなどの問題があった。
埋め込み型半導体レーザでは、埋め込まれた導波路上方
には、上記導波路への電流注入用の電極が１つあるだけ
で、そこから注入された電流がすべて前記導波路へ注入
され、レーザ発振，周波数変調もしくは波長スイッチン
グを発生させていた。電流注入による波長の周波数変調
やスイッチング動作は、通常キャリアのプラズマ効果で
の波長の短波長側へのシフトを考慮し設計するが、上記
導波路上方のクラッド層の抵抗成分が有限であるため、
注入電流に対する発熱の効果が無視できず、発熱の効果
による波長の長波長側への変動が生じるため、実際の波
長の周波数変調やスイッチング動作では、周波数変調特
性上の平坦性が劣化したり（図４（ｂ）に示される１０
ＭＨｚ付近）、波長スイッチング時に熱による波長のオ
ーバーシュート（図６（ｂ）に示されるスイッチングし
た先の波長の最初の部分）を生じ、目的の波長に瞬時に
同調できないなどの問題があった。
【０００６】したがって本発明は、前述した従来の課題
を解決するためになされたものであり、その目的は、電
流注入時の熱の影響をなくして活性導波路の周波数変調
時に平坦な周波数変調特性が得られ、また、分布反射型
レーザの非活性導波路の波長スイッチング時に波長のオ
ーバーシュートがなく、目的の波長に瞬時に同調できる
半導体レーザを提供することにある。
を解決するためになされたものであり、その目的は、電
流注入時の熱の影響をなくして活性導波路の周波数変調
時に平坦な周波数変調特性が得られ、また、分布反射型
レーザの非活性導波路の波長スイッチング時に波長のオ
ーバーシュートがなく、目的の波長に瞬時に同調できる
半導体レーザを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の第１の発明は、半導体基板上に形成さ
れた上記半導体基板より光学的に屈折率の大きい層を少
なくとも１層含み、これらの層の中の少なくとも１層が
利得を有する活性層である光導波路もしくは上記活性層
と回折格子とが形成された非活性導波路層である光導波
路をｐ型およびｎ型の逆バイアス電流ブロック層もしく
は高抵抗電流ブロック層にて埋め込んだ埋め込み型半導
体レーザにおいて、上記光導波路および電流ブロック層
の上に連続した同じ導電形のクラッド層を有し、光導波
路上のそのクラッド層の上部に導波方向に沿って少なく
とも１つの主電極を有し、上記主電極の近傍に並行に近
接して形成された同数の副電極を有する構造とし、上記
主電極から一定の主電流を上記光導波路近傍まで注入
し、その近傍で上記主電流の一部を副電流として取り出
すことによって上記光導波路に注入する正味の電流を制
御するようにしたものである。さらに本発明の第２の発
明は、半導体基板上に形成された前記半導体基板より光
学的に屈折率の大きい層を少なくとも１層含み、これら
の層の中の少なくとも１層が利得を有する活性層である
光導波路に光学的に軸を一致させて結合した非活性導波
路がｐ型およびｎ型の逆バイアス電流ブロック層もしく
は高抵抗電流ブロック層にて埋め込んだ埋め込み型半導
体レーザにおいて、上記非活性導波路層の上方もしくは
下方に回折格子が形成され、上記非活性導波路および電
流ブロック層の上に連続した同じ導電形のクラッド層を
有し、非活性光導波路上のそのクラッド層の上部に導波
方向に沿って少なくとも１つの主電極を有し、上記主電
極の近傍に並行に近接して形成された同数の副電極を有
する構造とし、上記主電極から一定の主電流を上記非活
性導波路近傍まで注入し、その近傍で上記主電流の一部
を副電極から副電流として取り出すことによって上記非
活性導波路に注入する正味の電流を制御するようにした
ものである。また、加えて、クラッド層が光導波路上で
厚い部分と電流ブロック上で薄い部分とからなり、クラ
ッド層の厚い部分の上部に主電極を有し、クラッド層上
の薄い部分の上部に副電流を配置するようにしたもので
ある。
るために本発明の第１の発明は、半導体基板上に形成さ
れた上記半導体基板より光学的に屈折率の大きい層を少
なくとも１層含み、これらの層の中の少なくとも１層が
利得を有する活性層である光導波路もしくは上記活性層
と回折格子とが形成された非活性導波路層である光導波
路をｐ型およびｎ型の逆バイアス電流ブロック層もしく
は高抵抗電流ブロック層にて埋め込んだ埋め込み型半導
体レーザにおいて、上記光導波路および電流ブロック層
の上に連続した同じ導電形のクラッド層を有し、光導波
路上のそのクラッド層の上部に導波方向に沿って少なく
とも１つの主電極を有し、上記主電極の近傍に並行に近
接して形成された同数の副電極を有する構造とし、上記
主電極から一定の主電流を上記光導波路近傍まで注入
し、その近傍で上記主電流の一部を副電流として取り出
すことによって上記光導波路に注入する正味の電流を制
御するようにしたものである。さらに本発明の第２の発
明は、半導体基板上に形成された前記半導体基板より光
学的に屈折率の大きい層を少なくとも１層含み、これら
の層の中の少なくとも１層が利得を有する活性層である
光導波路に光学的に軸を一致させて結合した非活性導波
路がｐ型およびｎ型の逆バイアス電流ブロック層もしく
は高抵抗電流ブロック層にて埋め込んだ埋め込み型半導
体レーザにおいて、上記非活性導波路層の上方もしくは
下方に回折格子が形成され、上記非活性導波路および電
流ブロック層の上に連続した同じ導電形のクラッド層を
有し、非活性光導波路上のそのクラッド層の上部に導波
方向に沿って少なくとも１つの主電極を有し、上記主電
極の近傍に並行に近接して形成された同数の副電極を有
する構造とし、上記主電極から一定の主電流を上記非活
性導波路近傍まで注入し、その近傍で上記主電流の一部
を副電極から副電流として取り出すことによって上記非
活性導波路に注入する正味の電流を制御するようにした
ものである。また、加えて、クラッド層が光導波路上で
厚い部分と電流ブロック上で薄い部分とからなり、クラ
ッド層の厚い部分の上部に主電極を有し、クラッド層上
の薄い部分の上部に副電流を配置するようにしたもので
ある。
【０００８】
【作用】本発明による半導体レーザの構造を図１に断面
図で示す。同図に示されるように活性層３０が電流ブロ
ック層３１ａ，３１ｂで埋め込まれており、この活性層
３０上に厚さｄ（μｍ）のクラッド層３２を有し、その
上にキャップ層３３を介して主電極３４が形成されてい
る。副電極３５は活性層３０の直上から離れた部分に形
成し、しかも副電極３５の形成されている位置を活性層
３０の近傍に形成されている。ここでクラッド層３２の
層厚方向の抵抗分をＲ（Ω／μｍ），副電極３５の形成
されている部分のクラッド層厚が例えばΔｄ（μｍ）程
度の場合には、活性層３０の直上のクラッド層３２の層
厚ｄ（μｍ）のうち、Δｄ（μｍ）の部分のみが共通と
なる。ここで、変調やスイッチングの電流幅をΔＩ（ｍ
Ａ）とし、クラッド層３２の熱抵抗をＱ（度／Ｗ）とす
る。また、波長の温度特性をΔλT （Å／度）とする
と、主電極３４に変調電流を加える場合の活性層３０上
の発熱による波長変動は、 ΔＩ2ＲｄＱΔλT（Å） これに対して副電極３５に同量の変調電流を加える場合
の活性層３０上の発熱による波長変動は、 ΔＩ2ＲΔｄＱΔλT（Å） で、熱的影響は、Δｄ／ｄとなり、熱の影響は大幅に低
減できる。通常、この層厚比Δｄ／ｄは１０％以下にで
きるため、熱の影響も１桁以上低減できる。また、副電
極３５の下のクラッド層の抵抗は、有限であるが、活性
層３０の脇にあるため、活性層３０に対して直接影響を
及ぼさない。なお、３６は基板、３７裏面電極である。
図で示す。同図に示されるように活性層３０が電流ブロ
ック層３１ａ，３１ｂで埋め込まれており、この活性層
３０上に厚さｄ（μｍ）のクラッド層３２を有し、その
上にキャップ層３３を介して主電極３４が形成されてい
る。副電極３５は活性層３０の直上から離れた部分に形
成し、しかも副電極３５の形成されている位置を活性層
３０の近傍に形成されている。ここでクラッド層３２の
層厚方向の抵抗分をＲ（Ω／μｍ），副電極３５の形成
されている部分のクラッド層厚が例えばΔｄ（μｍ）程
度の場合には、活性層３０の直上のクラッド層３２の層
厚ｄ（μｍ）のうち、Δｄ（μｍ）の部分のみが共通と
なる。ここで、変調やスイッチングの電流幅をΔＩ（ｍ
Ａ）とし、クラッド層３２の熱抵抗をＱ（度／Ｗ）とす
る。また、波長の温度特性をΔλT （Å／度）とする
と、主電極３４に変調電流を加える場合の活性層３０上
の発熱による波長変動は、 ΔＩ2ＲｄＱΔλT（Å） これに対して副電極３５に同量の変調電流を加える場合
の活性層３０上の発熱による波長変動は、 ΔＩ2ＲΔｄＱΔλT（Å） で、熱的影響は、Δｄ／ｄとなり、熱の影響は大幅に低
減できる。通常、この層厚比Δｄ／ｄは１０％以下にで
きるため、熱の影響も１桁以上低減できる。また、副電
極３５の下のクラッド層の抵抗は、有限であるが、活性
層３０の脇にあるため、活性層３０に対して直接影響を
及ぼさない。なお、３６は基板、３７裏面電極である。
【０００９】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に
説明する。 （実施例１）図２は、本発明による半導体レーザの一実
施例による構成を説明する図であり、図２（ａ）は断面
の斜視図，図２（ｂ）はその変調特性を示す図である。
図２（ａ）において、１はｎ型ＩｎＰ基板であり、バン
ドギャップ波長１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性導波
路層２およびバンドギャップ波長１．３μｍのＧａＩｎ
ＡｓＰガイド層１１は、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層５お
よびｎ型ＩｎＰ電流ブロック層６で埋め込まれている。
また、３は厚さ約１．５μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層、
４はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、５はｐ型ＩｎＰ
電流ブロック層、６はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、７は
活性導波路層２の上方に形成された主電極、８は並行し
て形成された副電極であり、主電極７の下のクラッド層
３の層厚は１．５μｍ，副電極８の下のクラッド層３の
層厚は０．１μｍである。また、９は裏面の電極、１０
は回折格子である。
説明する。 （実施例１）図２は、本発明による半導体レーザの一実
施例による構成を説明する図であり、図２（ａ）は断面
の斜視図，図２（ｂ）はその変調特性を示す図である。
図２（ａ）において、１はｎ型ＩｎＰ基板であり、バン
ドギャップ波長１．５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性導波
路層２およびバンドギャップ波長１．３μｍのＧａＩｎ
ＡｓＰガイド層１１は、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層５お
よびｎ型ＩｎＰ電流ブロック層６で埋め込まれている。
また、３は厚さ約１．５μｍのｐ型ＩｎＰクラッド層、
４はｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、５はｐ型ＩｎＰ
電流ブロック層、６はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、７は
活性導波路層２の上方に形成された主電極、８は並行し
て形成された副電極であり、主電極７の下のクラッド層
３の層厚は１．５μｍ，副電極８の下のクラッド層３の
層厚は０．１μｍである。また、９は裏面の電極、１０
は回折格子である。
【００１０】ここで、副電極８は、副電流を活性導波路
直前で取り出すためキャップ層４をエッチングし、さら
にｐ型ＩｎＰクラッド層３を埋め込み層に接触しない程
度に厚みを０．１μｍとした部分の上に形成した。主電
極７の下のキャップ層４も電極の下のみに形成されてお
り、それ以外の部分はエッチングによって除去されてい
る。
直前で取り出すためキャップ層４をエッチングし、さら
にｐ型ＩｎＰクラッド層３を埋め込み層に接触しない程
度に厚みを０．１μｍとした部分の上に形成した。主電
極７の下のキャップ層４も電極の下のみに形成されてお
り、それ以外の部分はエッチングによって除去されてい
る。
【００１１】また、回折格子１０は、まず、はじめに結
晶成長でｎ型ＩｎＰ基板１上にバンドギャップ波長１．
５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性導波層２およびバンドギ
ャップ波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１を
成長し、そのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１の表面にレジ
ストを塗布し、そのレジスト膜上に電子ビームもしくは
２束干渉露光法で所定のピッチの回折格子パターンを転
写し、その転写パターンをマスクとしてエッチングによ
ってガイド層１１上に形成したものである。
晶成長でｎ型ＩｎＰ基板１上にバンドギャップ波長１．
５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性導波層２およびバンドギ
ャップ波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１を
成長し、そのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１の表面にレジ
ストを塗布し、そのレジスト膜上に電子ビームもしくは
２束干渉露光法で所定のピッチの回折格子パターンを転
写し、その転写パターンをマスクとしてエッチングによ
ってガイド層１１上に形成したものである。
【００１２】このような構成において、主電極７のみに
直流電源２１から一定のバイアス電流を加えてさらに高
周波電源２２から高周波電流を加えて周波数変調したと
きの特性は、従来の図４（ｂ）と同様の結果が得られ
る。これに対して本発明に係わる主電極７に同じバイア
ス電流を加え、副電極８に高周波電流を注入して周波数
変調を行った場合、前述した作用により、副電極８のク
ラッド層厚／主電極７のクラッド層厚＝０．１／１．５
＝０．０７（７％）に熱の影響が低減され、図２（ｂ）
に示すような熱特性の緩和された平坦な周波数変調特性
が得られる。
直流電源２１から一定のバイアス電流を加えてさらに高
周波電源２２から高周波電流を加えて周波数変調したと
きの特性は、従来の図４（ｂ）と同様の結果が得られ
る。これに対して本発明に係わる主電極７に同じバイア
ス電流を加え、副電極８に高周波電流を注入して周波数
変調を行った場合、前述した作用により、副電極８のク
ラッド層厚／主電極７のクラッド層厚＝０．１／１．５
＝０．０７（７％）に熱の影響が低減され、図２（ｂ）
に示すような熱特性の緩和された平坦な周波数変調特性
が得られる。
【００１３】（実施例２）図３は、本発明による半導体
レーザの他の実施例による構成を説明する図であり、図
３（ａ）は断面構造を示すの斜視図，図３（ｂ）は波長
スイッチング時の主電極への注入電流波形を示す図，図
３（ｃ）は波長スイッチング時の副電極への注入電流波
形を示す図 ，図３（ｄ）は波長スイッチング特性を示
す図である。図３（ａ）において、１はｎ型ＩｎＰ基板
であり、バンドギャップ波長１．５５μｍのＧａＩｎＡ
ｓＰ活性導波路層２およびバンドギャップ波長１．３μ
ｍのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１に対してバンドギャッ
プ波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰ非活性導波路層１２
は、活性導波路層２およびガイド層１１の積層構造に対
して光学的に軸を一致させて接合されている。そしてこ
れらはｐ型電流ブロック層５およびｎ型電流ブロック層
６に埋め込まれている。また、３は約１．５μｍのｐ型
ＩｎＰクラッド層、４はｐ+ ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層、５はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、６はｎ型ＩｎＰ電
流ブロック層、７は活性導波路層２の上方に形成された
主電極、９は裏面の電極、１０は回折格子である。ま
た、１３，１４は非活性導波路層１２上に形成された主
電極、１５は主電極１３に並行して形成された副電極で
ある。ここでは活性導波路層２上の主電極７および非活
性導波路層１２上の主電極１４にも並行して副電極８お
よび副電極１６が形成されているが、ここでは副電極１
６は省略されている。
レーザの他の実施例による構成を説明する図であり、図
３（ａ）は断面構造を示すの斜視図，図３（ｂ）は波長
スイッチング時の主電極への注入電流波形を示す図，図
３（ｃ）は波長スイッチング時の副電極への注入電流波
形を示す図 ，図３（ｄ）は波長スイッチング特性を示
す図である。図３（ａ）において、１はｎ型ＩｎＰ基板
であり、バンドギャップ波長１．５５μｍのＧａＩｎＡ
ｓＰ活性導波路層２およびバンドギャップ波長１．３μ
ｍのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１に対してバンドギャッ
プ波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰ非活性導波路層１２
は、活性導波路層２およびガイド層１１の積層構造に対
して光学的に軸を一致させて接合されている。そしてこ
れらはｐ型電流ブロック層５およびｎ型電流ブロック層
６に埋め込まれている。また、３は約１．５μｍのｐ型
ＩｎＰクラッド層、４はｐ+ ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層、５はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、６はｎ型ＩｎＰ電
流ブロック層、７は活性導波路層２の上方に形成された
主電極、９は裏面の電極、１０は回折格子である。ま
た、１３，１４は非活性導波路層１２上に形成された主
電極、１５は主電極１３に並行して形成された副電極で
ある。ここでは活性導波路層２上の主電極７および非活
性導波路層１２上の主電極１４にも並行して副電極８お
よび副電極１６が形成されているが、ここでは副電極１
６は省略されている。
【００１４】各々の副電極は、副電流を活性導波路層２
およびそれぞれの非活性導波路層１２の直前で取り出す
ため、キャップ層４をエッチングし、さらにｐ型ＩｎＰ
クラッド層３を埋め込み層に接触しない程度に厚みを
０．１μｍまでエッチングした部分の上に形成した。ま
た、キャップ層４は、活性導波路層２上および非活性導
波路層１２上の主電極の電気的な分離のため、各々の電
極の下のみに形成されており、それ以外の部分はエッチ
ングにより除去されている。
およびそれぞれの非活性導波路層１２の直前で取り出す
ため、キャップ層４をエッチングし、さらにｐ型ＩｎＰ
クラッド層３を埋め込み層に接触しない程度に厚みを
０．１μｍまでエッチングした部分の上に形成した。ま
た、キャップ層４は、活性導波路層２上および非活性導
波路層１２上の主電極の電気的な分離のため、各々の電
極の下のみに形成されており、それ以外の部分はエッチ
ングにより除去されている。
【００１５】ここで回折格子１０は、まず、はじめに結
晶成長でｎ型ＩｎＰ基板１上にバンドギャップ波長１．
５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性導波層２およびバンドギ
ャップ波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１を
成長し、その後、非活性導波路層１２を接合した後にそ
の非活性導波路層１２の表面にのみ電子ビームもしくは
２束干渉露光法で所定のピッチの回折格子パターンを転
写し、その転写パターンをマスクとしてエッチングによ
って非活性導波路層１２上に形成したものである。
晶成長でｎ型ＩｎＰ基板１上にバンドギャップ波長１．
５５μｍのＧａＩｎＡｓＰ活性導波層２およびバンドギ
ャップ波長１．３μｍのＧａＩｎＡｓＰガイド層１１を
成長し、その後、非活性導波路層１２を接合した後にそ
の非活性導波路層１２の表面にのみ電子ビームもしくは
２束干渉露光法で所定のピッチの回折格子パターンを転
写し、その転写パターンをマスクとしてエッチングによ
って非活性導波路層１２上に形成したものである。
【００１６】活性領域を周波数変調する場合、副電極８
を用いる効果は、実施例１と同等である。ここでは、非
活性導波路領域の波長スイッチング時の効果について説
明する。活性導波路には、一定電流を流して発振させ
る。ここで、主電極１３および副電極１５を有する非活
性導波路層１２への電流注入に対する波長掃引特性が図
５（ａ）に示される場合と同じ場合、図６（ａ）のよう
に主電極１３のみに一定のバイアス電流を加えてさらに
高周波電流でスイッチングしたときの特性を従来の図６
（ｂ）と同様の結果が得られる。これに対して図３
（ｂ）のように主電極に同じバイアス電流を加え、副電
極に高周波電流を注入してスイッチングを行った場合、
前述した作用により、副電極のクラッド層厚／主電極の
クラッド層厚＝０．１／１．５＝０．０７（７％）に熱
の影響が低減され、図３（ｄ）に示すような熱特性の緩
和されたオーバーシュートのない特性が得られ、目的の
波長に瞬時にスイッチングすることができる。
を用いる効果は、実施例１と同等である。ここでは、非
活性導波路領域の波長スイッチング時の効果について説
明する。活性導波路には、一定電流を流して発振させ
る。ここで、主電極１３および副電極１５を有する非活
性導波路層１２への電流注入に対する波長掃引特性が図
５（ａ）に示される場合と同じ場合、図６（ａ）のよう
に主電極１３のみに一定のバイアス電流を加えてさらに
高周波電流でスイッチングしたときの特性を従来の図６
（ｂ）と同様の結果が得られる。これに対して図３
（ｂ）のように主電極に同じバイアス電流を加え、副電
極に高周波電流を注入してスイッチングを行った場合、
前述した作用により、副電極のクラッド層厚／主電極の
クラッド層厚＝０．１／１．５＝０．０７（７％）に熱
の影響が低減され、図３（ｄ）に示すような熱特性の緩
和されたオーバーシュートのない特性が得られ、目的の
波長に瞬時にスイッチングすることができる。
【００１７】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
活性導波路の周波数変調時に平坦な周波数変調特性が得
られ、また、分布反射型レーザの非活性導波路の波長ス
イッチング時に波長のオーバーシュートがなく、目的の
波長に瞬時に同調できる半導体レーザを得ることができ
るなどの極めて優れた効果を有する。
活性導波路の周波数変調時に平坦な周波数変調特性が得
られ、また、分布反射型レーザの非活性導波路の波長ス
イッチング時に波長のオーバーシュートがなく、目的の
波長に瞬時に同調できる半導体レーザを得ることができ
るなどの極めて優れた効果を有する。
【図１】本発明による半導体レーザの作用を説明する断
面図である。
面図である。
【図２】本発明による半導体レーザの一実施例による構
成を説明する図である。
成を説明する図である。
【図３】本発明による半導体レーザの他の実施例による
構成を説明する図である。
構成を説明する図である。
【図４】従来の活性領域のみを有するＤＦＢレーザの周
波数変調特性を説明する図である。
波数変調特性を説明する図である。
【図５】活性領域に非活性領域が接合されたＤＢＲレー
ザにおける非活性領域への電流注入に対する波長掃引特
性を説明する図である。
ザにおける非活性領域への電流注入に対する波長掃引特
性を説明する図である。
【図６】（ａ）は非活性領域へのスイッチング電流を示
す図、（ｂ）はスイッチング電流による波長のスイッチ
ング特性を示す図である。
す図、（ｂ）はスイッチング電流による波長のスイッチ
ング特性を示す図である。
１ ｎ型ＩｎＰ基板 ２ ＧａＩｎＡｓＰ活性導波路層 ３ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ４ ｐ+ 型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層 ５ ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層 ６ ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層 ７ 主電極 ８ 副電極 ９ 裏面電極 １０ 回折格子 １１ ＧａＩｎＡｓＰガイド層 １２ 非活性導波路層 １３ 主電極 １４ 主電極 １５ 副電極 １６ 副電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−315706（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−26179（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−105992（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−105386（ＪＰ，Ａ) 1991年（平成３年）春季第38回応物学 会予稿集 29ｐ−Ｄ−８ ｐ．969 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成された前記半導体基
板より光学的に屈折率の大きい層を少なくとも１層含
み、これらの層の中の少なくとも１層が利得を有する活
性層である光導波路もしくは前記活性層と回折格子とが
形成された非活性導波路層である光導波路をｐ型および
ｎ型の逆バイアス電流ブロック層もしくは高抵抗電流ブ
ロック層にて埋め込んだ埋め込み型半導体レーザにおい
て、 前記光導波路および前記電流ブロック層の上に連続した
同じ導電形のクラッド層を有し、前記光導波路上の前記
クラッド層の上部に導波方向に沿って少なくとも１つの
主電極を有し、前記主電極の近傍に並行に近接して形成
された同数の副電極を有し、 前記クラッド層が前記光導波路上で厚い部分と前記電流
ブロック上で薄い部分とからなり、前記クラッド層の厚
い部分の上部に前記主電極を有し、前記クラッド層上の
薄い部分の上部に前記副電極を有 することを特徴とする
半導体レーザ。 - 【請求項２】 半導体基板上に形成された前記半導体基
板より光学的に屈折率の大きい層を少なくとも１層含
み、これらの層の中の少なくとも１層が利得を有する活
性層である光導波路に光学的に軸を一致させて結合した
非活性導波路がｐ型およびｎ型の逆バイアス電流ブロッ
ク層もしくは高抵抗電流ブロック層にて埋め込んだ埋め
込み型半導体レーザにおいて、 前記非活性導波路層の上方もしくは下方に回折格子が形
成され、前記非活性導波路および前記電流ブロック層の
上に連続した同じ導電形のクラッド層を有し、前記非活
性光導波路上の前記クラッド層の上部に導波方向に沿っ
て少なくとも１つの主電極を有し、前記主電極の近傍に
並行に近接して形成された同数の副電極を有し、 前記クラッド層が前記非活性光導波路上で厚い部分と前
記電流ブロック層上で薄い部分とからなり、前記クラッ
ド層の厚い部分の上部に前記主電極を有し、前記クラッ
ド層の薄い部分の上部に前記副電極を有 することを特徴
とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4218787A JP2840902B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4218787A JP2840902B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0653606A JPH0653606A (ja) | 1994-02-25 |
| JP2840902B2 true JP2840902B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16725373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4218787A Expired - Lifetime JP2840902B2 (ja) | 1992-07-27 | 1992-07-27 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2840902B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7145765B2 (ja) * | 2017-02-07 | 2022-10-03 | 古河電気工業株式会社 | 光導波路構造 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03105992A (ja) * | 1989-09-19 | 1991-05-02 | Fujitsu Ltd | 光半導体素子 |
| JPH0426179A (ja) * | 1990-05-22 | 1992-01-29 | Nec Corp | 波長可変半導体レーザ |
| JPH04105386A (ja) * | 1990-08-24 | 1992-04-07 | Nec Corp | 波長可変半導体レーザ |
-
1992
- 1992-07-27 JP JP4218787A patent/JP2840902B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| １９９１年（平成３年）春季第３８回応物学会予稿集 ２９ｐ−Ｄ−８ ｐ．９６９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0653606A (ja) | 1994-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6872966B2 (en) | Optical semiconductor device | |
| KR940007603B1 (ko) | 분포귀환형 레이저 다이오드 | |
| JP4828018B2 (ja) | 光変調器およびその製造方法並びに光半導体装置 | |
| JPH0770791B2 (ja) | 半導体レーザ及びその製造方法 | |
| US7158547B2 (en) | Wavelength tunable laser of small size | |
| JPS6237830B2 (ja) | ||
| JP2587628B2 (ja) | 半導体集積発光素子 | |
| JPH07273400A (ja) | 半導体レーザ | |
| US5757985A (en) | Semiconductor mach-zehnder-type optical modulator | |
| JP3141811B2 (ja) | 半導体レーザ装置、その製造方法 | |
| KR20170055902A (ko) | 박막 히터 집적 파장가변 분포 궤환형 레이저 다이오드 | |
| US4817105A (en) | Integrated laser device with refractive index modulator | |
| JPH069280B2 (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2840902B2 (ja) | 半導体レーザ | |
| US5358898A (en) | Method of making a tunable laser diode having a distributed feedback structure | |
| JPH09270568A (ja) | 多重波長発振レーザ | |
| JPH0750815B2 (ja) | 半導体光集積素子の製造方法 | |
| JPH07231132A (ja) | 半導体光装置 | |
| JPH06112570A (ja) | 分布ブラッグ反射型半導体レーザ | |
| JP2690840B2 (ja) | 分布光反射器及びそれを用いた波長可変半導体レーザ | |
| JP3247431B2 (ja) | 分布反射型半導体レーザ | |
| JP3255325B2 (ja) | 偏波変調可能な分布帰還型半導体レ−ザ | |
| JP2770900B2 (ja) | 分布反射器及びそれを用いた波長可変半導体レーザ | |
| JP2832920B2 (ja) | 波長掃引機能付き半導体レーザ | |
| JPH0653591A (ja) | 光周波数変換素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071023 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081023 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091023 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101023 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101023 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111023 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111023 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121023 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |