JP2914248B2 - 波長可変半導体レーザ素子 - Google Patents
波長可変半導体レーザ素子Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子に
関し、特に発振出力波長の可変な半導体レーザ素子に関
する。
関し、特に発振出力波長の可変な半導体レーザ素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、通信容量の増大化のために波長分
割多重方式が研究されており、その局発光源や信号光源
として波長可変レーザの使用が考えられている。波長可
変レーザは、利得領域でレーザ光を発生させる活性層領
域と、発生されるレーザ光の波長をコントロールする受
動導波路からなる波長制御領域とから構成される。特
に、受動導波路はその導波路部分の屈折率を変化させる
ことにより波長に対する反射スペクトルを変化させ、レ
ーザの発振波長をコントロールしている。このように導
波路部分の屈折率を変化させる方法としては、電流注入
によるプラズマ効果を利用したものが報告されてきてい
るが、最近では導波路を加熱して導波路のバンドギャッ
プ、すなわち屈折率を変化させることにより、電流注入
方式に比較して波長を大きく変化することができる加熱
型の波長可変半導体レーザ素子が報告されている。
割多重方式が研究されており、その局発光源や信号光源
として波長可変レーザの使用が考えられている。波長可
変レーザは、利得領域でレーザ光を発生させる活性層領
域と、発生されるレーザ光の波長をコントロールする受
動導波路からなる波長制御領域とから構成される。特
に、受動導波路はその導波路部分の屈折率を変化させる
ことにより波長に対する反射スペクトルを変化させ、レ
ーザの発振波長をコントロールしている。このように導
波路部分の屈折率を変化させる方法としては、電流注入
によるプラズマ効果を利用したものが報告されてきてい
るが、最近では導波路を加熱して導波路のバンドギャッ
プ、すなわち屈折率を変化させることにより、電流注入
方式に比較して波長を大きく変化することができる加熱
型の波長可変半導体レーザ素子が報告されている。
【０００３】図５はその一例を示す概念構成斜視図であ
り、信学技報、９４（４９３），ｐｐ２５−３０，で報
告されているものである。この半導体レーザ素子は、活
性層領域１と受動導波路領域２とで加熱型波長可変分布
反射型半導体レーザ素子として構成されており、この半
導体レーザ素子を通電により冷却されるペルチェ素子２
５上に搭載し、かつ前記受動導波路領域２上にはヒータ
１００を一体的に搭載して半導体レーザモジュールを構
成する。また、前記ペルチェ素子２５の一部には温度セ
ンサ２００を搭載し、図外の制御回路により温度センサ
２００の温度を検出しながら前記ヒータ１００及びペル
チェ素子２５への通電量を制御することで、半導体レー
ザ素子を所望の温度に制御し、受動導波路領域２におけ
る屈折率の制御を行っている。
り、信学技報、９４（４９３），ｐｐ２５−３０，で報
告されているものである。この半導体レーザ素子は、活
性層領域１と受動導波路領域２とで加熱型波長可変分布
反射型半導体レーザ素子として構成されており、この半
導体レーザ素子を通電により冷却されるペルチェ素子２
５上に搭載し、かつ前記受動導波路領域２上にはヒータ
１００を一体的に搭載して半導体レーザモジュールを構
成する。また、前記ペルチェ素子２５の一部には温度セ
ンサ２００を搭載し、図外の制御回路により温度センサ
２００の温度を検出しながら前記ヒータ１００及びペル
チェ素子２５への通電量を制御することで、半導体レー
ザ素子を所望の温度に制御し、受動導波路領域２におけ
る屈折率の制御を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この半
導体レーザモジュールの構成では、温度センサ２００は
半導体レーザ素子の受動導波路領域２から離れた箇所に
配置されているため、外部環境の温度や活性層領域１の
温度の影響を受け易く、受動導波路領域２の温度を高精
度に検出することが難しいものとなっている。このた
め、受動導波路領域２の温度を高精度に制御することが
できず、半導体レーザ素子の発振出力波長の制御が困難
になるという問題がある。本発明の目的は、受動導波路
領域の温度を高精度に制御して発振出力波長を高精度に
制御することを可能にした半導体レーザ素子を提供する
ことにある。
導体レーザモジュールの構成では、温度センサ２００は
半導体レーザ素子の受動導波路領域２から離れた箇所に
配置されているため、外部環境の温度や活性層領域１の
温度の影響を受け易く、受動導波路領域２の温度を高精
度に検出することが難しいものとなっている。このた
め、受動導波路領域２の温度を高精度に制御することが
できず、半導体レーザ素子の発振出力波長の制御が困難
になるという問題がある。本発明の目的は、受動導波路
領域の温度を高精度に制御して発振出力波長を高精度に
制御することを可能にした半導体レーザ素子を提供する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、レーザを発振する活性層領域と、これに隣接配置
されて加熱により等価屈折率が変化可能な受動導波路部
とを備え、受動導波路部の表面上に温度センサを、さら
にその上に加熱手段をそれぞれ一体的に搭載したことを
特徴とする。また、素子全体がペルチェ素子の上に搭載
され、さらに加熱手段、温度センサ、ペルチェ素子を制
御回路に接続し、温度センサで検出した温度に基づいて
加熱手段及びペルチェ素子の通電量をフィードバック制
御するように構成されることが好ましい。
子は、レーザを発振する活性層領域と、これに隣接配置
されて加熱により等価屈折率が変化可能な受動導波路部
とを備え、受動導波路部の表面上に温度センサを、さら
にその上に加熱手段をそれぞれ一体的に搭載したことを
特徴とする。また、素子全体がペルチェ素子の上に搭載
され、さらに加熱手段、温度センサ、ペルチェ素子を制
御回路に接続し、温度センサで検出した温度に基づいて
加熱手段及びペルチェ素子の通電量をフィードバック制
御するように構成されることが好ましい。
【０００６】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の半導体レーザ素子の
第１の実施形態の斜視図である。この半導体レーザ素子
は、レーザ光を発振する活性層領域１と、これに一体に
隣接形成されて発振波長を制御する波長制御領域、すな
わち受動導波路部２とで構成される。前記活性層領域１
は、図２にその断面構造を示すように、ＩｎＰ基板１１
上に有機金属気相エピタキシャル成長によりＩｎＧａＡ
ｓウェルとＩｎＧａＡｓＰバリアからなる発振波長１．
５５μｍの多重量子井戸構造の活性層１２と、これを上
下に挟むＩｎＧａＡｓＰ４元混晶ガイド層１３をそれぞ
れ成長し、フォトリソグラフィと化学エッチングにより
前記各層を幅１．５μｍ、厚さ０．２５μｍのストライ
プ状にエッチングし、これをＩｎＰクラッド層１４で埋
め込んだ埋込ヘテロ構造として構成される。そして、基
板１１の底面にｎ型電極１５が、ＩｎＰクラッド層１４
の上面にｐ型電極１６がそれぞれＡｕ電極により形成さ
れる。
参照して説明する。図１は本発明の半導体レーザ素子の
第１の実施形態の斜視図である。この半導体レーザ素子
は、レーザ光を発振する活性層領域１と、これに一体に
隣接形成されて発振波長を制御する波長制御領域、すな
わち受動導波路部２とで構成される。前記活性層領域１
は、図２にその断面構造を示すように、ＩｎＰ基板１１
上に有機金属気相エピタキシャル成長によりＩｎＧａＡ
ｓウェルとＩｎＧａＡｓＰバリアからなる発振波長１．
５５μｍの多重量子井戸構造の活性層１２と、これを上
下に挟むＩｎＧａＡｓＰ４元混晶ガイド層１３をそれぞ
れ成長し、フォトリソグラフィと化学エッチングにより
前記各層を幅１．５μｍ、厚さ０．２５μｍのストライ
プ状にエッチングし、これをＩｎＰクラッド層１４で埋
め込んだ埋込ヘテロ構造として構成される。そして、基
板１１の底面にｎ型電極１５が、ＩｎＰクラッド層１４
の上面にｐ型電極１６がそれぞれＡｕ電極により形成さ
れる。
【０００７】前記受動導波路部２はブラッグ光導波路と
して構成されており、ＩｎＰ基板１１にフォトリソグラ
フィと化学エッチングにより分布ブラッグ反射型（ＤＢ
Ｒ）構造１７となる周期的形状を形成し、有機金属気相
エピタキシャル成長により吸収端が１．３μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰ４元混晶のコア部１８を成長し、これを化学エ
ッチングにより幅１．５μｍ、厚さ０．２５μｍのスト
ライプ状とし、ＩｎＰクラッド層１４をその上に再成長
して形成している。この受動導波路部２では、導波路を
加熱して導波路のバンドギャップ、すなわち屈折率を変
化させることにより波長を変化することが可能である。
して構成されており、ＩｎＰ基板１１にフォトリソグラ
フィと化学エッチングにより分布ブラッグ反射型（ＤＢ
Ｒ）構造１７となる周期的形状を形成し、有機金属気相
エピタキシャル成長により吸収端が１．３μｍのＩｎＧ
ａＡｓＰ４元混晶のコア部１８を成長し、これを化学エ
ッチングにより幅１．５μｍ、厚さ０．２５μｍのスト
ライプ状とし、ＩｎＰクラッド層１４をその上に再成長
して形成している。この受動導波路部２では、導波路を
加熱して導波路のバンドギャップ、すなわち屈折率を変
化させることにより波長を変化することが可能である。
【０００８】そして、前記ＩｎＰクラッド層１４の上面
には、１００ｎｍのＳｉＯ2 膜１９を形成し、このＳｉ
Ｏ2 膜１９上の前記コア部１８の直上位置に幅１５μ
ｍ、厚さ１００ｎｍのＰｔ抵抗膜からなる温度センサ２
０と、このＰｔ抵抗膜の両端にそれぞれ接続されたＡｕ
膜からなる温度センサ電極部２１を蒸着法により形成す
る。さらに、前記温度センサ２０上に酸化膜２２を形成
し、その上に幅１５μｍ、厚さ１００ｎｍのＰｔ抵抗膜
からなる加熱ヒータ２３と、前記Ｐｔ抵抗膜の両端にそ
れぞれ接続されたＡｕ膜からなるヒータ電極部２４を蒸
着法により形成する。
には、１００ｎｍのＳｉＯ2 膜１９を形成し、このＳｉ
Ｏ2 膜１９上の前記コア部１８の直上位置に幅１５μ
ｍ、厚さ１００ｎｍのＰｔ抵抗膜からなる温度センサ２
０と、このＰｔ抵抗膜の両端にそれぞれ接続されたＡｕ
膜からなる温度センサ電極部２１を蒸着法により形成す
る。さらに、前記温度センサ２０上に酸化膜２２を形成
し、その上に幅１５μｍ、厚さ１００ｎｍのＰｔ抵抗膜
からなる加熱ヒータ２３と、前記Ｐｔ抵抗膜の両端にそ
れぞれ接続されたＡｕ膜からなるヒータ電極部２４を蒸
着法により形成する。
【０００９】このように形成された半導体レーザ素子
は、素子全体の温度を略一定に保つためのペルチェ素子
２５上に搭載される。そして、前記温度センサ電極部２
１、ヒータ電極部２４、ペルチェ素子２５の図外の電極
部はそれぞれ図外の制御回路に接続され、温度センサ２
０からの温度検出出力に基づいて加熱ヒータ２３及びペ
ルチェ素子２５にそれぞれ通流する電流を制御し、これ
により半導体レーザ素子の特に受動導波路部２の温度を
所望の温度に制御するように構成される。
は、素子全体の温度を略一定に保つためのペルチェ素子
２５上に搭載される。そして、前記温度センサ電極部２
１、ヒータ電極部２４、ペルチェ素子２５の図外の電極
部はそれぞれ図外の制御回路に接続され、温度センサ２
０からの温度検出出力に基づいて加熱ヒータ２３及びペ
ルチェ素子２５にそれぞれ通流する電流を制御し、これ
により半導体レーザ素子の特に受動導波路部２の温度を
所望の温度に制御するように構成される。
【００１０】このような半導体レーザ素子における、受
動導波路部２の温度と、半導体レーザ素子の発振出力波
長の関係は図３（ａ）に示す通りである。このように、
受動導波路部２の温度と発振出力波長とは一義的な関係
にあるため、受動導波路部２の温度を決定すれば発振出
力波長が一意に決定されることになる。したがって、制
御回路でのコントロールにより、温度センサ２０の検出
温度により加熱ヒータ２３およびペルチェ素子２５での
加熱、冷却を制御して受動導波路部２の温度を所要の温
度に制御することで、発振出力波長を所望の波長に制御
することができる。なお、実際には、受動導波路部２の
温度は温度センサ２０の抵抗値から換算される。
動導波路部２の温度と、半導体レーザ素子の発振出力波
長の関係は図３（ａ）に示す通りである。このように、
受動導波路部２の温度と発振出力波長とは一義的な関係
にあるため、受動導波路部２の温度を決定すれば発振出
力波長が一意に決定されることになる。したがって、制
御回路でのコントロールにより、温度センサ２０の検出
温度により加熱ヒータ２３およびペルチェ素子２５での
加熱、冷却を制御して受動導波路部２の温度を所要の温
度に制御することで、発振出力波長を所望の波長に制御
することができる。なお、実際には、受動導波路部２の
温度は温度センサ２０の抵抗値から換算される。
【００１１】そして、この制御において、温度センサ２
０は半導体レーザ素子の受動導波路部２の直上位置に一
体的に形成されているため、活性層領域１や外部環境の
温度の影響を受けることは殆どなく、受動導波路部２の
温度を高精度に検出することができる。したがって、加
熱ヒータ２３とペルチェ素子２５による受動導波路部２
の温度を活性層領域１で発生する熱や外部環境温度等の
影響を受けることなく高精度に制御でき、発振出力波長
を高精度に制御することが可能となる。
０は半導体レーザ素子の受動導波路部２の直上位置に一
体的に形成されているため、活性層領域１や外部環境の
温度の影響を受けることは殆どなく、受動導波路部２の
温度を高精度に検出することができる。したがって、加
熱ヒータ２３とペルチェ素子２５による受動導波路部２
の温度を活性層領域１で発生する熱や外部環境温度等の
影響を受けることなく高精度に制御でき、発振出力波長
を高精度に制御することが可能となる。
【００１２】なお、この第１実施形態では、受動導波路
部２の導波路をエピタキシャル成長した半導体層で形成
しているが、蒸着等により形成したアモルファス層また
は多結晶層で構成してもよい。また、受動導波路部２の
ＩｎＰ基板１１も単結晶である必要はなく、アモルファ
スまたは多結晶の基板でもよい。さらに、温度センサと
してＰｔ膜を用いているが、Ｐｔ厚膜電極の間にＳｉＣ
を挟んだ構造をしたＳｉＣ薄膜温度センサで構成しても
よい。
部２の導波路をエピタキシャル成長した半導体層で形成
しているが、蒸着等により形成したアモルファス層また
は多結晶層で構成してもよい。また、受動導波路部２の
ＩｎＰ基板１１も単結晶である必要はなく、アモルファ
スまたは多結晶の基板でもよい。さらに、温度センサと
してＰｔ膜を用いているが、Ｐｔ厚膜電極の間にＳｉＣ
を挟んだ構造をしたＳｉＣ薄膜温度センサで構成しても
よい。
【００１３】図４は本発明の第２の実施形態の斜視図で
ある。この実施形態においても、半導体レーザ素子は、
活性層領域１と、波長制御領域としての受動導波路部２
とで構成されている。活性層領域１の構造は、図２に示
した前記第１実施形態の活性層領域１と同様に構成して
いるため、ここではその説明は省略する。また、受動導
波路部２は、ここでは前記活性層領域１に隣接してレー
ザ光の位相を制御する位相制御導波路部３と、これに隣
接してレーザ光の波長を制御するブラッグ光導波路部４
とで構成される。
ある。この実施形態においても、半導体レーザ素子は、
活性層領域１と、波長制御領域としての受動導波路部２
とで構成されている。活性層領域１の構造は、図２に示
した前記第１実施形態の活性層領域１と同様に構成して
いるため、ここではその説明は省略する。また、受動導
波路部２は、ここでは前記活性層領域１に隣接してレー
ザ光の位相を制御する位相制御導波路部３と、これに隣
接してレーザ光の波長を制御するブラッグ光導波路部４
とで構成される。
【００１４】これらの位相制御導波路部３とブラッグ光
導波路部４は、ともにＳｉＯ2 基板２６上にＳｉ3 Ｎ4
コア部２７を蒸着し、化学エッチングにより幅１．５μ
ｍ、厚さ０．２５μｍのストライプ状に形成し、その上
にＳｉＯ2 のクラッド層２８を蒸着して形成している。
ただし、ブラッグ光導波路部４においては、コア部２７
を形成する前に、基板２６にフォトリソグラフィと化学
エッチングにより分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）構造２
９となる周期的形状を形成しておく。
導波路部４は、ともにＳｉＯ2 基板２６上にＳｉ3 Ｎ4
コア部２７を蒸着し、化学エッチングにより幅１．５μ
ｍ、厚さ０．２５μｍのストライプ状に形成し、その上
にＳｉＯ2 のクラッド層２８を蒸着して形成している。
ただし、ブラッグ光導波路部４においては、コア部２７
を形成する前に、基板２６にフォトリソグラフィと化学
エッチングにより分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）構造２
９となる周期的形状を形成しておく。
【００１５】そして、受動導波路部２では、前記位相制
御導波路部３とブラッグ光導波路部４の各領域にそれぞ
れ一対（２本）のＰｔ電極からなる温度センサ電極部２
１Ａを２０〜１００μｍの間隔で配列し、各対をなす温
度センサ電極部２１Ａの各一端部の間に跨がるように幅
１５μｍ、厚さ５００ｎｍのＳｉＣ膜２０Ａをスパッタ
リングにより形成してそれぞれを温度センサとして構成
している。なお、温度センサ電極部２１Ａの他端部には
Ａｕ薄膜３０を蒸着して外部との接続性を確保してい
る。
御導波路部３とブラッグ光導波路部４の各領域にそれぞ
れ一対（２本）のＰｔ電極からなる温度センサ電極部２
１Ａを２０〜１００μｍの間隔で配列し、各対をなす温
度センサ電極部２１Ａの各一端部の間に跨がるように幅
１５μｍ、厚さ５００ｎｍのＳｉＣ膜２０Ａをスパッタ
リングにより形成してそれぞれを温度センサとして構成
している。なお、温度センサ電極部２１Ａの他端部には
Ａｕ薄膜３０を蒸着して外部との接続性を確保してい
る。
【００１６】さらに、前記温度センサ２０Ａ上にＳｉＯ
2 膜３１を形成し、その上に加熱ヒータとして幅１５μ
ｍ、厚さ１００ｎｍのＰｔ抵抗膜２３Ａを前記各温度セ
ンサ２０Ａ上、すなわち位相制御導波路部３とブラッグ
光導波路部４の領域にわたって形成し、かつこのＰｔ抵
抗膜２３Ａを前記位相制御導波路部３とブラッグ光導波
路部４の各領域に対応する部分を個別に通電し得るよう
に３本のヒータ電極部２４ＡをＡｕの蒸着により形成し
ている。したがって、中央のヒータ電極部に対して、こ
れを挟むヒータ電極部のいずれか一方を選択すること
で、位相制御導波路部３とブラッグ光導波路部４のいず
れか一方の領域を加熱し得ることが可能となる。
2 膜３１を形成し、その上に加熱ヒータとして幅１５μ
ｍ、厚さ１００ｎｍのＰｔ抵抗膜２３Ａを前記各温度セ
ンサ２０Ａ上、すなわち位相制御導波路部３とブラッグ
光導波路部４の領域にわたって形成し、かつこのＰｔ抵
抗膜２３Ａを前記位相制御導波路部３とブラッグ光導波
路部４の各領域に対応する部分を個別に通電し得るよう
に３本のヒータ電極部２４ＡをＡｕの蒸着により形成し
ている。したがって、中央のヒータ電極部に対して、こ
れを挟むヒータ電極部のいずれか一方を選択すること
で、位相制御導波路部３とブラッグ光導波路部４のいず
れか一方の領域を加熱し得ることが可能となる。
【００１７】このように形成された半導体レーザ素子
は、素子全体の温度を略一定に保つためのペルチェ素子
２５上に搭載される。そして、前記温度センサ電極部２
１Ａ、ヒータ電極部２４Ａ、ペルチェ素子２５の図外の
電極部はそれぞれ図外の制御回路に接続され、温度セン
サ２０Ａからの温度検出出力に基づいて加熱ヒータ２３
Ａ及びペルチェ素子２５にそれぞれ通流する電流を制御
し、これにより半導体レーザ素子の受動導波路部２の温
度を所望の温度に制御するように構成される。
は、素子全体の温度を略一定に保つためのペルチェ素子
２５上に搭載される。そして、前記温度センサ電極部２
１Ａ、ヒータ電極部２４Ａ、ペルチェ素子２５の図外の
電極部はそれぞれ図外の制御回路に接続され、温度セン
サ２０Ａからの温度検出出力に基づいて加熱ヒータ２３
Ａ及びペルチェ素子２５にそれぞれ通流する電流を制御
し、これにより半導体レーザ素子の受動導波路部２の温
度を所望の温度に制御するように構成される。
【００１８】このような半導体レーザ素子における、受
動導波路部２のブラッグ光導波路部４の温度と、半導体
レーザ素子の発振出力波長の関係は図３（ｂ）に示す通
りとなる。なお、導波路温度は温度センサ２０Ａを構成
するＳｉＣの抵抗値から換算される。したがって、導波
路温度が決まれば発振出力波長が一意に決定されること
になる。したがって、制御回路でのコントロールによ
り、温度センサ２０Ａの検出温度により加熱ヒータ２３
Ａおよびペルチェ素子２５での加熱、冷却を制御して受
動導波路部２の温度を所要の温度に制御することで、発
振出力波長を所望の波長に制御することができる。
動導波路部２のブラッグ光導波路部４の温度と、半導体
レーザ素子の発振出力波長の関係は図３（ｂ）に示す通
りとなる。なお、導波路温度は温度センサ２０Ａを構成
するＳｉＣの抵抗値から換算される。したがって、導波
路温度が決まれば発振出力波長が一意に決定されること
になる。したがって、制御回路でのコントロールによ
り、温度センサ２０Ａの検出温度により加熱ヒータ２３
Ａおよびペルチェ素子２５での加熱、冷却を制御して受
動導波路部２の温度を所要の温度に制御することで、発
振出力波長を所望の波長に制御することができる。
【００１９】ここで、位相制御導波路部３の温度変化Ｔ
１と、ブラッグ光導波路部４の温度変化Ｔ２との間には
次の関係がある。 Ｔ２／Ｔ１＝Ｌｐｃ／（Ｌｐｃ＋Ｌａ） ただし、Ｌａ：活性層領域２０２の導波路長 Ｌｐｃ：位相制御導波路部２０７の導波路長 これにより、この関係を保持することで、位相連続の状
態で発振出力波長が制御され、発振出力波長は同一モー
ドを保ったまま連続的に変化されることになる。
１と、ブラッグ光導波路部４の温度変化Ｔ２との間には
次の関係がある。 Ｔ２／Ｔ１＝Ｌｐｃ／（Ｌｐｃ＋Ｌａ） ただし、Ｌａ：活性層領域２０２の導波路長 Ｌｐｃ：位相制御導波路部２０７の導波路長 これにより、この関係を保持することで、位相連続の状
態で発振出力波長が制御され、発振出力波長は同一モー
ドを保ったまま連続的に変化されることになる。
【００２０】この第２実施形態においても、温度センサ
２０Ａは半導体レーザ素子の受動導波路部２の直上位置
に一体的に形成されているため、活性層領域１や外部環
境の温度の影響を受けることは殆どなく、受動導波路部
２の温度を高精度に検出することができる。したがっ
て、加熱ヒータ２３Ａとペルチェ素子２５による受動導
波路部２の温度を活性層領域１で発生する熱や外部環境
温度等の影響を受けることなく高精度に制御でき、発振
出力波長を高精度に制御することが可能となる。また、
この実施形態では、位相制御導波路部３とブラッグ光導
波路部４との温度をそれぞれ適切に制御することで、位
相連続の状態で同一モードを保ったまま波長を制御する
ことも可能となる。
２０Ａは半導体レーザ素子の受動導波路部２の直上位置
に一体的に形成されているため、活性層領域１や外部環
境の温度の影響を受けることは殆どなく、受動導波路部
２の温度を高精度に検出することができる。したがっ
て、加熱ヒータ２３Ａとペルチェ素子２５による受動導
波路部２の温度を活性層領域１で発生する熱や外部環境
温度等の影響を受けることなく高精度に制御でき、発振
出力波長を高精度に制御することが可能となる。また、
この実施形態では、位相制御導波路部３とブラッグ光導
波路部４との温度をそれぞれ適切に制御することで、位
相連続の状態で同一モードを保ったまま波長を制御する
ことも可能となる。
【００２１】なお、この第２実施形態では、温度センサ
としてＳｉＣ薄膜構造を用いているが、第１の実施形態
のようにＰｔ抵抗膜を用いた構成としてもよい。また、
ここではブラッグ光導波路のコア部とクラッド層とし
て、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 の組み合わせを用いている
が、コア部にＣｅＯ、クラッド層にＢａＯを用いる組み
合わせや、コア部にＴｉ添加ＬｉＮｂＯ3 、クラッド層
にＬｉＮｂＯ3 の組み合わせ等、他の誘電体の組み合わ
せを用いてもよい。
としてＳｉＣ薄膜構造を用いているが、第１の実施形態
のようにＰｔ抵抗膜を用いた構成としてもよい。また、
ここではブラッグ光導波路のコア部とクラッド層とし
て、Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 の組み合わせを用いている
が、コア部にＣｅＯ、クラッド層にＢａＯを用いる組み
合わせや、コア部にＴｉ添加ＬｉＮｂＯ3 、クラッド層
にＬｉＮｂＯ3 の組み合わせ等、他の誘電体の組み合わ
せを用いてもよい。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体レ
ーザ素子に設けられて加熱により等価屈折率が変化可能
な受動導波路部の表面上に温度センサを、その上に加熱
手段をそれぞれ一体的に搭載しているので、温度センサ
の出力に基づいて加熱手段を制御して受動導波路部の温
度を制御することで、所望の波長のレーザを出力するこ
とが可能となる。特に、温度センサは受動導波路部の表
面に薄膜技術により一体的に形成され、かつ加熱手段に
よって被覆されるため、外部環境温度や活性層領域で発
生する熱等による温度の影響をほとんど受けることがな
く、受動導波路部の温度を高精度に制御でき、発振出力
波長を高精度に制御することができる効果がある。
ーザ素子に設けられて加熱により等価屈折率が変化可能
な受動導波路部の表面上に温度センサを、その上に加熱
手段をそれぞれ一体的に搭載しているので、温度センサ
の出力に基づいて加熱手段を制御して受動導波路部の温
度を制御することで、所望の波長のレーザを出力するこ
とが可能となる。特に、温度センサは受動導波路部の表
面に薄膜技術により一体的に形成され、かつ加熱手段に
よって被覆されるため、外部環境温度や活性層領域で発
生する熱等による温度の影響をほとんど受けることがな
く、受動導波路部の温度を高精度に制御でき、発振出力
波長を高精度に制御することができる効果がある。
【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成を示す斜視
図である。
図である。
【図２】活性層領域の断面図である。
【図３】受動導波路部における温度と発振出力波長の関
係を示す図である。
係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の概略構成を示す斜視
図である。
図である。
【図５】従来の半導体レーザ素子の一例を示す斜視図で
ある。
ある。
１ 活性層領域 ２ 受動導波路部 ３ 位相制御導波路部 ４ ブラッグ光導波路部 １１ ＩｎＰ基板 １２ 活性層 １３ ガイド層 １４ クラッド層 １５ ｎ型電極 １６ ｐ型電極 １７ ＤＢＲ １８ コア部 ２０，２０Ａ 温度センサ ２１，２１Ａ 温度センサ電極部 ２３，２３Ａ 加熱ヒータ ２４，２４Ａ ヒータ電極部 ２５ ペルチェ素子 ２６ ＳｉＯ2 基板 ２７ コア部 ２８ クラッド層 ２９ ＤＢＲ ３０ Ａｕ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/18
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザを発振する活性層領域と、これに
隣接配置されて加熱により等価屈折率が変化可能な受動
導波路部とを備える半導体レーザ素子において、前記受
動導波路部の表面上に温度センサを、前記温度センサの
上に加熱手段をそれぞれ前記半導体レーザ素子と一体的
に搭載したことを特徴とする波長可変半導体レーザ素
子。 - 【請求項２】 前記温度センサはＰｔ抵抗膜構造或いは
ＳｉＣ薄膜構造とされ、前記加熱手段はＰｔからなる抵
抗膜構造で構成され、それぞれ薄膜構造に形成されてな
る請求項１に記載の波長可変半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記半導体レーザ素子は、素子全体がペ
ルチェ素子の上に搭載されてなる請求項１または２に記
載の波長可変半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記加熱手段、前記温度センサ、前記ペ
ルチェ素子を制御回路に接続し、前記温度センサで検出
した温度に基づいて前記加熱手段及び前記ペルチェ素子
の通電量をフィードバック制御するように構成される請
求項３に記載の波長可変半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記受動導波路部は、位相制御導波路部
とブラッグ光導波路部とで構成され、前記位相制御導波
路部の温度変化Ｔ１、ブラッグ光導波部の温度変化Ｔ２
が、前記活性層領域の導波路長Ｌａ、前記位相制御導波
路部の導波路長Ｌｐｃに対して、Ｔ２／Ｔ１＝Ｌｐｃ／
（Ｌｐｃ＋Ｌａ）の関係を満足するように制御された請
求項１ないし４のいずれかに記載の波長可変半導体レー
ザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26912695A JP2914248B2 (ja) | 1995-09-23 | 1995-09-23 | 波長可変半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26912695A JP2914248B2 (ja) | 1995-09-23 | 1995-09-23 | 波長可変半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992934A JPH0992934A (ja) | 1997-04-04 |
| JP2914248B2 true JP2914248B2 (ja) | 1999-06-28 |
Family
ID=17468056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26912695A Expired - Lifetime JP2914248B2 (ja) | 1995-09-23 | 1995-09-23 | 波長可変半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2914248B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001326418A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Yokogawa Electric Corp | 半導体レーザ光源及び半導体レーザ光源の変調方法 |
| JP2004186576A (ja) * | 2002-12-05 | 2004-07-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 外部共振器レーザ |
| JP4893026B2 (ja) | 2005-03-03 | 2012-03-07 | 日本電気株式会社 | 波長可変共振器及びこれを用いた波長可変光源並びに多重共振器の波長可変方法 |
| JP2007273650A (ja) | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置 |
| JP5303581B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2013-10-02 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光半導体装置 |
| JP2007273644A (ja) | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置、レーザチップおよびレーザモジュール |
| JP2007294914A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-11-08 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置 |
| JP4772564B2 (ja) | 2006-03-31 | 2011-09-14 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光半導体素子および光半導体装置 |
| JP4772560B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-09-14 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光半導体装置、およびその制御方法 |
| JP5303124B2 (ja) | 2007-07-19 | 2013-10-02 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザ装置の制御方法 |
| US7812594B2 (en) | 2007-07-19 | 2010-10-12 | Eudyna Devices Inc. | Optical device and method of controlling the same |
| JP4943255B2 (ja) | 2007-07-20 | 2012-05-30 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザの制御方法 |
| US9817190B2 (en) | 2013-10-24 | 2017-11-14 | Chemoptics Inc. | Tunable wavelength filter with embedded metal temperature sensor and its application to external-cavity type tunable wavelength laser |
| JP6328040B2 (ja) * | 2014-12-08 | 2018-05-23 | 三菱電機株式会社 | 波長可変光源、波長可変光源の制御方法、及び波長可変光源の製造方法 |
-
1995
- 1995-09-23 JP JP26912695A patent/JP2914248B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0992934A (ja) | 1997-04-04 |
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