JP3022437B2 - Mode-locked semiconductor laser - Google Patents

Mode-locked semiconductor laser

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JP3022437B2
JP3022437B2 JP9260254A JP26025497A JP3022437B2 JP 3022437 B2 JP3022437 B2 JP 3022437B2 JP 9260254 A JP9260254 A JP 9260254A JP 26025497 A JP26025497 A JP 26025497A JP 3022437 B2 JP3022437 B2 JP 3022437B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光計測、
光情報処理等に有用な高繰り返しの超短光パルス列を発
生させるモード同期半導体レーザに関する。
The present invention relates to optical communication, optical measurement,
The present invention relates to a mode-locked semiconductor laser that generates a highly repetitive ultrashort optical pulse train useful for optical information processing and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超高速の光通信、光計測、光情報
処理の基本技術として数十GHzの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への要求が高ま
っている。さらに光計測においては、広範囲の波長可変
性、周波数可変性が要求されている。これらの要求を満
たす光源の例として、可飽和吸収領域および利得領域を
有する2電極半導体レーザを用いた外部共振器型モード
同期半導体レーザが挙げられる。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for a technology capable of generating an optical pulse train having a repetition frequency of several tens of GHz as a basic technology of ultra-high-speed optical communication, optical measurement, and optical information processing. Further, in optical measurement, a wide range of wavelength variability and frequency variability is required. An example of a light source that satisfies these requirements is an external cavity mode-locked semiconductor laser using a two-electrode semiconductor laser having a saturable absorption region and a gain region.

【0003】この技術については、例えば特開平5−9
5152号公報に開示されているように、図3におい
て、可飽和吸収領域74と、光導波路領域72と、光増
幅領域71と、光変調領域73とが直列に基板21上に
おいて接続された短光パルス光源70がある。
[0003] This technique is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-9 / 1993.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 5152, in FIG. 3, a short-circuit in which a saturable absorption region 74, an optical waveguide region 72, an optical amplification region 71, and an optical modulation region 73 are connected in series on the substrate 21. There is a light pulse light source 70.

【0004】さらにまた、例えばデリクソンらによるア
イ・イー・イー・イー・ジャーナル・オブ・カンタム・
エレクトロニクス、第28巻、2186〜2202頁
(D.J.Derickson et al., IEEE Journal of Quantum El
ectronics Vol. 28, pp. 2186-2202)に示されている技
術がある。本従来例は図4に示すように、可飽和吸収領
域111と利得領域112を有する半導体レーザ101
と、それに直列に配設されたレンズ131,132、光
フィルタ133、反射鏡150から構成される。上記の
ように構成されたモード同期半導体レーザにおいては、
可飽和吸収領域111にバイアスティー145を介し
て、逆バイアスと高周波信号とを印加し、利得領域11
2に直流電流を注入することにより、適切な条件のもと
でモード同期動作を実現することが可能となっている。
Further, for example, the IEE Journal of Quantum by Derrickson et al.
Electronics, Vol. 28, pp. 2186-2202 (DJ Derickson et al., IEEE Journal of Quantum El
ectronics Vol. 28, pp. 2186-2202). In this conventional example, as shown in FIG. 4, a semiconductor laser 101 having a saturable absorption region 111 and a gain region 112 is used.
And lenses 131 and 132, an optical filter 133, and a reflecting mirror 150 which are arranged in series therewith. In the mode-locked semiconductor laser configured as described above,
A reverse bias and a high-frequency signal are applied to the saturable absorption region 111 via the bias tee 145, and the gain region 11
By injecting a direct current into the device 2, a mode-locked operation can be realized under appropriate conditions.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】一般的にモード同期半
導体レーザにおいては、光通信の応用上光パルス列の繰
り返し周波数の精度や動作の安定性を高めるために、安
定化高周波電源による電気的な制御が必要であり、上述
した従来のモード同期半導体レーザにおいては可飽和吸
収領域または利得領域のどちらかに高周波信号とバイア
ス電圧とを重畳させる方法が用いられている。この高周
波重畳の方法においては、高周波信号を効率よく注入す
るために寄生容量の低減やインピーダンス整合等による
高周波回路の最適化が必要である。
Generally, in a mode-locked semiconductor laser, in order to improve the accuracy of the repetition frequency of an optical pulse train and the stability of operation for optical communication applications, an electric control using a stabilized high-frequency power supply is required. In the above-described conventional mode-locked semiconductor laser, a method of superimposing a high-frequency signal and a bias voltage on either the saturable absorption region or the gain region is used. In this high frequency superposition method, it is necessary to optimize a high frequency circuit by reducing parasitic capacitance and impedance matching in order to inject a high frequency signal efficiently.

【0006】しかしながら、モード同期には最適な領域
長およびバイアス条件等があり、上述した従来の技術に
よる半導体装置においては、デバイス設計に制限を受け
るために、高周波特性を最適化するのは非常に困難であ
った。そのため、高周波信号源への負荷が大きいという
問題があった。
However, the mode locking has an optimum region length and an optimum bias condition. In the above-described conventional semiconductor device, it is very difficult to optimize the high-frequency characteristics due to a limitation in device design. It was difficult. Therefore, there is a problem that the load on the high-frequency signal source is large.

【0007】本発明の目的は、上述した従来の外部共振
器型モード同期半導体レーザのもつ欠点を除去して、高
周波信号の注入効率が高く、高周波信号源への負荷が小
さく、かつ波長が広範囲に可変であり、かつ繰り返し周
波数可変なモード同期半導体レーザを提供することにあ
る。
An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the conventional external cavity mode-locked semiconductor laser, to increase the efficiency of high frequency signal injection, to reduce the load on the high frequency signal source, and to cover a wide wavelength range. Another object of the present invention is to provide a mode-locked semiconductor laser which is variable and has a variable repetition frequency.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】第1の発明のモード同期
半導体レーザは、第1のベース上に設けられた、可飽和
吸収領域および利得領域を有する半導体レーザと、第2
のベース上に設けられた電界吸収型光変調器と、前記半
導体レーザと前記電界吸収型光変調器とを光学的に結合
させる光結合手段とを有し、前記半導体レーザを構成す
る光共振器の出力側端面と前記電界吸収型光変調器の一
端面とにより外部共振器が構成されたことを特徴とす
A mode-locked semiconductor laser according to a first aspect of the present invention comprises a saturable laser provided on a first base.
A semiconductor laser having an absorption region and a gain region;
An electro-absorption type optical modulator provided on a base of
Optical coupling between a conductor laser and the electroabsorption optical modulator
And an optical coupling means for making the semiconductor laser.
The output side end face of the optical resonator and the electroabsorption optical modulator.
An external resonator is constituted by the end face.
You .

【0009】上記の場合、前記半導体レーザは、光共振
器の出力側端面の側に可飽和吸収領域、他方の端面の側
に利得領域を有し、該利得領域側の端面に反射防止膜が
形成され、前記電界吸収型光変調器は、前記外部共振器
の一端面を構成する端面に高反射膜が形成され、前記利
得領域側の端面と対向する他端面に反射防止膜が形成さ
れた構成としてもよい
In the above case, the semiconductor laser has an optical resonance
Saturable absorption area on the output end face side of the vessel, the other end face side
A gain region, and an antireflection film is provided on an end face on the gain region side.
Wherein the electroabsorption optical modulator is formed with the external resonator
A high reflection film is formed on one end surface of the
An anti-reflection film is formed on the other end face facing the end face on the acquisition region side.
The configuration may be modified .

【0010】また、前記外部共振器におけるレーザ発振
波長を制御するための波長制御素子をさらに有するよう
にしてもよい。この場合、前記光結合手段が、前記波長
制御素子としての光フィルタを含む構成としてもよい
In addition, laser oscillation in the external resonator
It further has a wavelength control element for controlling the wavelength
It may be. In this case, the optical coupling means is the wavelength
A configuration including an optical filter as a control element may be employed .

【0011】さらに、前記光結合手段は、前記半導体レ
ーザと前記電界吸収型光変調器との間において同軸上に
直列に配設された1対の光学レンズを含んでいてもよ
い。この場合、前記1対の光学レンズの一方が前記第1
のベース上に固定され、他方が前記第2のベース上に固
定されてもよい
Further, the optical coupling means may include a semiconductor laser.
Coaxially between the laser and the electroabsorption optical modulator.
It may include a pair of optical lenses arranged in series.
No. In this case, one of the pair of optical lenses is the first lens.
And the other is fixed on the second base.
May be set .

【0012】上述の第1の発明のモード同期半導体レー
ザのいずれかの形態において、前記第1および第2のベ
ースの間隔が調整可能に構成されてもよい
A mode-locked semiconductor laser according to the first aspect of the present invention.
In any of the above aspects, the first and second bases
The distance between the sources may be adjustable .

【0013】第2の発明のモード同期半導体レーザは、
第1のベース上に設けられた、電界吸収型光変調領域お
よび利得領域を有する半導体レーザと、第2のベース上
に設けられた、多重量子井戸構造を有する可飽和吸収鏡
と、前記半導体レーザと前記可飽和吸収鏡とを光学的に
結合させる光結合手段とを有し、前記可飽和吸収鏡は、
鏡面の面内方向において多重量子井戸の膜厚の分布に差
を有し、前記光結合手段の光軸に対して垂直方向に移動
可能に構成され、前記半導体レーザを構成する光共振器
の出力側端面と前記可飽和吸収鏡とにより外部共振器が
構成されたことを特徴とする
A mode-locked semiconductor laser according to a second aspect of the present invention comprises:
An electro-absorption type light modulation area and a light modulation area provided on the first base.
Semiconductor laser having a gain region and a gain region, on a second base
Saturable absorber mirror with multiple quantum well structure
Optically connecting the semiconductor laser and the saturable absorption mirror
Optical coupling means for coupling, the saturable absorption mirror,
Difference in thickness distribution of multiple quantum wells in the in-plane direction of the mirror surface
Moving in the direction perpendicular to the optical axis of the optical coupling means.
Optical resonator configured to be capable of forming the semiconductor laser
An external resonator is formed by the output end face of
It is characterized by comprising .

【0014】上記の場合、前記外部共振器におけるレー
ザ発振波長を制御するための波長制御素子をさらに有す
る構成としてもよい。この場合、前記光結合手段が、前
記波長制御素子としての光フィルタを含むようにしても
よい
In the above case, the laser in the external resonator
Further has a wavelength control element for controlling the oscillation wavelength
Alternatively, the configuration may be as follows. In this case, the optical coupling means is
Even if an optical filter as a wavelength control element is included.
Good .

【0015】また、前記光結合手段が、前記半導体レー
ザと前記可飽和吸収鏡との間において同軸上に配設され
た光学レンズを含むように構成されてもよい。この場
合、前記光学レンズが前記第1のベース上に固定されて
もよい
Further , the optical coupling means may include a semiconductor laser.
And coaxially disposed between the
May be configured to include an optical lens. This place
If the optical lens is fixed on the first base,
Is also good .

【0016】上述の第2の発明のモード同期半導体レー
ザのいずれかの形態において、前記第1および第2のベ
ースの間隔が調整可能に構成されてもよい
The mode-locked semiconductor laser according to the second aspect of the present invention.
In any of the above aspects, the first and second bases
The distance between the sources may be adjustable .

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【0020】上述の第1の発明の構成においては、光変
調器がモード同期条件を決定する可飽和吸収領域と利得
領域から分離して設けられ、かつそれらの間に光結合手
段を設け、さらに分離した光変調器と可飽和吸収領域
および利得領域とを別個のベースに搭載して互いに軸方
向に可動としたため、モード同期条件と高周波特性を独
立に最適化することが可能である。すなわちモード同期
状態が最適になるように可飽和吸収領域と利得領域の領
域長および材料組成設計を行い、高周波特性が最適にな
るように独立に電界吸収型光変調器の素子長および材料
組成設計が可能である。そのため、高周波信号源の負担
を軽くすることが可能であり、超短光パルス列の繰り返
し周波数の精度や発振モードの安定性を容易に高めるこ
とができる。
In the configuration of the first aspect , the optical modulator is provided separately from the saturable absorption region and the gain region which determine the mode locking condition, and an optical coupling means is provided therebetween. and the optical modulator separated, saturable absorption region
Since the gain and the gain region are mounted on separate bases and are movable in the axial direction, it is possible to independently optimize the mode locking condition and the high frequency characteristics. In other words, design the region length and material composition of the saturable absorption region and gain region to optimize the mode-locked state, and independently design the element length and material composition of the electroabsorption optical modulator to optimize the high-frequency characteristics. Is possible. Therefore, the burden on the high-frequency signal source can be reduced, and the accuracy of the repetition frequency of the ultrashort optical pulse train and the stability of the oscillation mode can be easily increased.

【0021】また、上述の第の発明の構成においても
同様に、光変調領域がモード同期条件を決定する可飽和
吸収鏡および利得領域とは別個に設けられているため、
モード同期条件と高周波特性を独立に最適化することが
可能である。さらに、モード同期半導体レーザの共振器
中の光学系を簡略化できるため実装コストの低減が可能
である。また可飽和吸収鏡の材料組成、材料膜厚の面内
分布を利用することにより、モード同期条件の最適化を
容易に行うことができる。
Similarly, in the configuration of the second aspect of the present invention, the optical modulation region is provided separately from the saturable absorption mirror and the gain region which determine the mode locking condition.
It is possible to optimize the mode locking condition and the high frequency characteristic independently. Further, since the optical system in the resonator of the mode-locked semiconductor laser can be simplified, the mounting cost can be reduced. Further, by utilizing the in-plane distribution of the material composition and the material film thickness of the saturable absorption mirror, it is possible to easily optimize the mode locking condition.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は本発明のモード同
期半導体レーザの第1の実施の形態の模式的縦断面図で
ある。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a mode-locked semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【0023】半導体レーザ1は、2電極平行平面ファブ
リーペロー型半導体レーザであって、長さ75μmの可
飽和吸収領域11と、長さ500μmの利得領域12と
の2分割された電極を備えたInGaAs/InGaA
sP多重量子井戸構造を有している。さらにファブリー
ペロー型共振器の対向する端面の利得領域側の端面には
反射防止膜13が設けられている。可飽和吸収領域11
には、逆バイアスを印加するための直流電圧源41が接
続され、利得領域12には、順電流を注入するための直
流電流源42が接続されている。
The semiconductor laser 1 is a two-electrode parallel-plane Fabry-Perot type semiconductor laser, and has InGaAs with a saturable absorption region 11 having a length of 75 μm and a gain region 12 having a length of 500 μm. / InGaAs
It has an sP multiple quantum well structure. Further, an antireflection film 13 is provided on an end face of the Fabry-Perot resonator facing the gain area on the opposite end face. Saturable absorption region 11
Is connected to a DC voltage source 41 for applying a reverse bias, and the gain region 12 is connected to a DC current source 42 for injecting a forward current.

【0024】電界吸収型光変調器2は、半導体レーザ1
と同軸上に直列に、距離を隔てて配設されてレーザ共振
器を形成している。光変調器2の軸方向の対向する端面
には、半導体レーザ1の側の端面に反射防止膜23が施
され、反対側の端面には高反射膜24が施されている。
さらにバイアスティー45を介して、光変調器2に対し
て逆バイアスを印加するための直流電圧源43と、正弦
波を重畳するための安定化高周波電源44とが接続され
ている。
The electro-absorption type optical modulator 2 comprises a semiconductor laser 1
The laser resonators are formed in series and coaxially with a distance from each other. An antireflection film 23 is provided on an end surface of the optical modulator 2 facing the axial direction on the side of the semiconductor laser 1, and a high reflection film 24 is provided on an end surface on the opposite side.
Further, a DC voltage source 43 for applying a reverse bias to the optical modulator 2 and a stabilized high-frequency power supply 44 for superimposing a sine wave are connected via a bias tee 45.

【0025】半導体レーザ1と光変調器2との間には、
両者を光学的に結合するための手段として、両者と同一
軸上に光軸を有する1組のレンズ31および32と、両
レンズの間に波長制御素子である光フィルタ33とが設
けられている。ここにおいて、半導体レーザ1とレンズ
31とはベース1a上に固設され、電界吸収型光変調器
2とレンズ32とは別のベース2a上に固設されてい
る。ベース1aと2aとは、半導体レーザ1および光変
調器2の中心軸と平行に互いに可動である。したがっ
て、ベース1aとベース2aとの間の距離を変えること
により、共振器の光路長を変えることができるので、光
パルスの周回周波数を広範囲に変化させることができ
る。さらにまた、光フィルタ33の傾斜を光軸に対して
変えることにより、フィルタ33の中心周波数を変化さ
せることができるから、発振波長を広帯域で変化させる
ことが可能となる。
Between the semiconductor laser 1 and the optical modulator 2,
As means for optically coupling the two, a pair of lenses 31 and 32 having an optical axis on the same axis as the two are provided, and an optical filter 33 as a wavelength control element is provided between the two lenses. . Here, the semiconductor laser 1 and the lens 31 are fixed on the base 1a, and the electroabsorption optical modulator 2 and the lens 32 are fixed on another base 2a. The bases 1a and 2a are movable relative to each other in parallel with the central axes of the semiconductor laser 1 and the optical modulator 2. Therefore, by changing the distance between the base 1a and the base 2a, the optical path length of the resonator can be changed, so that the circulating frequency of the light pulse can be changed over a wide range. Further, by changing the inclination of the optical filter 33 with respect to the optical axis, the center frequency of the filter 33 can be changed, so that the oscillation wavelength can be changed over a wide band.

【0026】上述のように構成したモード同期半導体レ
ーザにおいて、半導体レーザ1の可飽和吸収領域11に
直流電圧源41により逆バイアス−1Vを印加し、利得
領域12に直流電源42によって順電流100mAを注
入した。また電界吸収型光変調器2には、バイアスティ
ー45を介して直流電圧源43により逆バイアス−2V
を印加し、安定化高周波電源44により約+7dBmで
10GHzの正弦波を重畳した。その結果として、光パ
ルス幅が約3psで、タイミングジッタが約0.4ps
の超短光パルス出力が得られた。
In the mode-locked semiconductor laser configured as described above, a reverse bias of -1 V is applied to the saturable absorption region 11 of the semiconductor laser 1 by the DC voltage source 41, and a forward current of 100 mA is applied to the gain region 12 by the DC power supply 42. Injected. The electroabsorption optical modulator 2 is supplied with a reverse bias of −2 V by a DC voltage source 43 through a bias tee 45.
And a 10 GHz sine wave was superimposed at about +7 dBm by the stabilized high-frequency power supply 44. As a result, the optical pulse width is about 3 ps and the timing jitter is about 0.4 ps.
The ultrashort light pulse output was obtained.

【0027】次に、本発明のモード同期半導体レーザの
第2の実施の形態について、図2に示す模式的縦断面図
を参照して説明する。
Next, a mode-locked semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to a schematic longitudinal sectional view shown in FIG.

【0028】半導体レーザ10は、2電極平行面ファブ
リーペロー型半導体レーザであって、選択成長により形
成した長さ250μmの電界吸収型光変調領域3と、長
さ500μmの利得領域12aとの2分割された電極を
備えたInGaAs/InGaAsP多重量子井戸構造
を有している。電界吸収型光変調領域3には、バイアス
ティー45を介して逆バイアスを印加するための直流電
圧源43と、正弦波を重畳するための安定化高周波電源
44とが接続され、また利得領域12aには順電流を注
入するための直流電流源42が接続されている。
The semiconductor laser 10 is a two-electrode parallel-plane Fabry-Perot semiconductor laser, and is divided into an electro-absorption type optical modulation region 3 having a length of 250 μm formed by selective growth and a gain region 12 a having a length of 500 μm. Has an InGaAs / InGaAsP multiple quantum well structure provided with a patterned electrode. A DC voltage source 43 for applying a reverse bias via a bias tee 45 and a stabilized high-frequency power supply 44 for superimposing a sine wave are connected to the electroabsorption type optical modulation region 3. Is connected to a DC current source 42 for injecting a forward current.

【0029】半導体レーザ10の軸に直角に配設された
可飽和吸収鏡50には、InGaAs/InGaAsP
多重量子井戸の片面に金蒸着を施して形成された鏡面を
有し、他方の面には反射防止膜が施されている。ここで
可飽和吸収鏡50は製作時に基板を傾斜させて結晶成長
を行わせることにより、多重量子井戸の膜厚の基板面内
での分布に差を生じさせておくことが可能である。
The saturable absorbing mirror 50 disposed at right angles to the axis of the semiconductor laser 10 has InGaAs / InGaAsP.
One surface of the multiple quantum well has a mirror surface formed by depositing gold, and the other surface is provided with an antireflection film. Here, the saturable absorption mirror 50 can make a difference in the distribution of the film thickness of the multiple quantum well in the substrate surface by tilting the substrate at the time of manufacture and performing crystal growth.

【0030】半導体レーザ10と可飽和吸収鏡50との
間には、半導体レーザ10の軸と光軸を一致させてレン
ズ32aが設けられ、レンズ32aと可飽和吸収鏡50
との間に、波長制御素子である光フィルタ33が設けら
れている。
A lens 32a is provided between the semiconductor laser 10 and the saturable absorption mirror 50 so that the axis of the semiconductor laser 10 coincides with the optical axis.
An optical filter 33, which is a wavelength control element, is provided between.

【0031】半導体レーザ10とレンズ32aはベース
10aの上に固設され、可飽和吸収鏡50はベース50
a上に固設されて、ベース10aとベース50aとは半
導体レーザ10の軸と平行に互いに可動である。したが
ってベース間の距離を変えることによって、共振器の光
路長を変えることができるので、光パルスの周回周波数
を広範囲に変化させることが可能になっている。さらに
また、光フィルタ33の傾斜を光軸に対して変えること
により、光フィルタ33の中心周波数を変化させること
ができるから、発振波長を広帯域で変化させることが可
能となる。
The semiconductor laser 10 and the lens 32a are fixed on the base 10a, and the saturable absorbing mirror 50 is
a, the base 10a and the base 50a are movable with each other in parallel with the axis of the semiconductor laser 10. Therefore, by changing the distance between the bases, the optical path length of the resonator can be changed, so that the circulating frequency of the optical pulse can be changed over a wide range. Furthermore, since the center frequency of the optical filter 33 can be changed by changing the inclination of the optical filter 33 with respect to the optical axis, the oscillation wavelength can be changed over a wide band.

【0032】また、可飽和吸収鏡50の多重量子井戸の
膜厚の分布の差を設けたため、可飽和吸収鏡50を光軸
に垂直方向に移動させることにより、可飽和吸収特性を
変化させることができ、したがってモード同期条件の最
適化を行うことができる。
Further, since a difference in the distribution of the thicknesses of the multiple quantum wells of the saturable absorption mirror 50 is provided, the saturable absorption characteristics can be changed by moving the saturable absorption mirror 50 in a direction perpendicular to the optical axis. Therefore, optimization of the mode synchronization condition can be performed.

【0033】上述のように構成したモード同期半導体レ
ーザにおいて、半導体レーザ10の利得領域12aに直
流電流源42より順電流100mAを注入し、電界吸収
型光変調領域3にバイアスティー45を介して直流電圧
源43より逆バイアス−2Vと安定化高周波電源44に
より約+7dBmで10GHzの正弦波を重畳した。そ
の結果として光パルス幅が約3psでタイミングジッタ
が約0.4psの超短光パルス出力が得られた。
In the mode-locked semiconductor laser configured as described above, a forward current of 100 mA is injected from the DC current source 42 into the gain region 12 a of the semiconductor laser 10, and the DC current is applied to the electro-absorption type optical modulation region 3 via the bias tee 45. A sine wave of 10 GHz was superimposed at about +7 dBm by the reverse bias -2 V from the voltage source 43 and the stabilized high frequency power supply 44. As a result, an ultrashort optical pulse output having an optical pulse width of about 3 ps and a timing jitter of about 0.4 ps was obtained.

【0034】なお、上述の実施形態では、InGaAs
系多重量子井戸構造を有する半導体レーザについて記載
したが、本発明は原理的な見地から、特定の材料系に限
定されないことは明らかである。
In the above embodiment, InGaAs is used.
Although a semiconductor laser having a system multiple quantum well structure has been described, it is clear that the present invention is not limited to a particular material system from a theoretical viewpoint.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光変調器
をモード同期条件を決定する可飽和吸収領域および利得
領域から分離したため、モード同期条件と高周波特性と
を独立にそれぞれ最適化することができるので、高周波
信号源の負荷を軽減することが可能となり、したがっ
て、光パルス列の繰り返し周波数の精度や発振モードの
安定性を容易に高めることができるという効果がある。
As described above, according to the present invention, since the optical modulator is separated from the saturable absorption region and the gain region which determine the mode locking condition, the mode locking condition and the high frequency characteristic can be independently optimized. Therefore, the load on the high-frequency signal source can be reduced, so that the accuracy of the repetition frequency of the optical pulse train and the stability of the oscillation mode can be easily increased.

【0036】さらにまた、光変調領域をモード同期条件
を決定する可飽和吸収鏡および利得領域とは別個に設け
た本発明の別の発明においても、上述の発明と同様に、
モード同期条件と高周波特性を独立に最適化することが
できるので、上述と同様の効果があるほか、さらにモー
ド同期半導体レーザの共振器中の光学系を簡略化するこ
とができるため実装コストを低減できるという効果があ
る。
Further, in another invention of the present invention in which the light modulation region is provided separately from the saturable absorption mirror for determining the mode locking condition and the gain region, similarly to the above-mentioned invention,
Mode-locking conditions and high-frequency characteristics can be optimized independently, which has the same effects as described above. In addition, the optical system in the cavity of the mode-locked semiconductor laser can be simplified, reducing mounting costs. There is an effect that can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のモード同期半導体レーザの実施の形態
の模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a mode-locked semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の別のモード同期半導体レーザの実施の
形態の模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view of another mode-locked semiconductor laser according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来のモード同期半導体レーザの一構成例を示
す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one configuration example of a conventional mode-locked semiconductor laser.

【図4】図3と同様の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram similar to FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10,101 半導体レーザ 1a,2a,10a,50a ベース 2 電界吸収型光変調器 3 電界吸収型光変調領域 11,74,111 可飽和吸収領域 12,12a,112 利得領域 13,23,23a,113 反射防止膜 21 基板 24 高反射膜 31,32,32a,131,132 レンズ 33,133 光フィルタ 41,43,143 直流電圧源 42,142 直流電流源 44,144 安定化高周波電源 45,145 バイアスティー 50 可飽和吸収鏡 70 光パルス光源 71 光増幅領域 72 光導波路領域 73 光変調領域 150 反射鏡 1, 10, 101 Semiconductor lasers 1a, 2a, 10a, 50a Base 2 Electroabsorption type optical modulator 3 Electroabsorption type optical modulation region 11, 74, 111 Saturable absorption region 12, 12a, 112 Gain region 13, 23, 23a , 113 Antireflection film 21 Substrate 24 High reflection film 31, 32, 32a, 131, 132 Lens 33, 133 Optical filter 41, 43, 143 DC voltage source 42, 142 DC current source 44, 144 Stabilized high frequency power supply 45, 145 Bias tee 50 Saturable absorption mirror 70 Optical pulse light source 71 Optical amplification area 72 Optical waveguide area 73 Optical modulation area 150 Reflecting mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−77188(JP,A) 特開 平4−56293(JP,A) 特開 平8−321663(JP,A) IEEE Journal of Q uantum Electronic s,Vol.28,No.10(1992)p. 2186−2201 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-51-77188 (JP, A) JP-A-4-56293 (JP, A) JP-A-8-321663 (JP, A) IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 28, No. 10 (1992) p. 2186-2201 (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1のベース上に設けられた、可飽和吸
収領域および利得領域を有する半導体レーザと、 第2のベース上に設けられた電界吸収型光変調器と、 前記半導体レーザと前記電界吸収型光変調器とを光学的
に結合させる光結合手段とを有し、 前記半導体レーザを構成する光共振器の出力側端面と前
記電界吸収型光変調器の一端面とにより外部共振器が構
成された ことを特徴とするモード同期半導体レーザ。
1. A saturable absorber provided on a first base.
A semiconductor laser having an acquisition region and a gain region, an electro-absorption optical modulator provided on a second base , and an optically-absorbing semiconductor laser and the electro-absorption optical modulator.
Optical coupling means for coupling to the output side end face of the optical resonator constituting the semiconductor laser.
An external resonator is constituted by one end face of the electro-absorption optical modulator.
A mode-locked semiconductor laser characterized by being formed .
【請求項2】 請求項1に記載のモード同期半導体レー
ザにおいて、 前記半導体レーザは、光共振器の出力側端面の側に可飽
和吸収領域、他方の端面の側に利得領域を有し、該利得
領域側の端面に反射防止膜が形成され、 前記電界吸収型光変調器は、前記外部共振器の一端面を
構成する端面に高反射膜が形成され、前記利得領域側の
端面と対向する他端面に反射防止膜が形成されているこ
とを特徴とする モード同期半導体レーザ。
2. The mode-locked semiconductor laser according to claim 1,
In The, the semiconductor laser is Ka飽on the side of the output side end face of the optical resonator
A sum absorption region, and a gain region on the side of the other end face;
An anti-reflection film is formed on the end face on the region side, and the electro-absorption type optical modulator is configured such that one end face of the external resonator is formed.
A high-reflection film is formed on the constituent end face, and the
An anti-reflection film is formed on the other end face facing the end face.
And a mode-locked semiconductor laser.
【請求項3】 請求項1に記載のモード同期半導体レー
ザにおいて、 前記外部共振器におけるレーザ発振波長を制御するため
の波長制御素子をさらに有することを特徴とする モード
同期半導体レーザ。
3. The mode-locked semiconductor laser according to claim 1,
In The, for controlling the laser oscillation wavelength in the external resonator
A mode-locked semiconductor laser , further comprising a wavelength control element as described above .
【請求項4】 請求項3に記載のモード同期半導体レー
ザにおいて、 前記光結合手段が、前記波長制御素子としての光フィル
タを含むことを特徴とする モード同期半導体レーザ。
4. The mode-locked semiconductor laser according to claim 3, wherein
In The, said optical coupling means, an optical fill as the wavelength control element
A mode-locked semiconductor laser comprising:
【請求項5】 請求項1に記載のモード同期半導体レー
ザにおいて、 前記光結合手段は、 前記半導体レーザと前記電界吸収型
光変調器との間において同軸上に直列に配設された1対
の光学レンズを含むことを特徴とするモード同期半導体
レーザ。
5. The mode-locked semiconductor laser according to claim 1, wherein
A mode-locked semiconductor laser , wherein the optical coupling means includes a pair of optical lenses arranged coaxially in series between the semiconductor laser and the electroabsorption optical modulator.
【請求項6】 請求項5に記載のモード同期半導体レー
ザにおいて、 前記1対の光学レンズの一方が前記第1のベース上に固
定され、他方が前記第2のベース上に固定されているこ
とを特徴とする モード同期半導体レーザ。
6. A mode-locked semiconductor laser according to claim 5, wherein
In The, one of said pair of optical lenses are solid on the first base
And the other is fixed on the second base.
And a mode-locked semiconductor laser.
【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項に記載の
モード同期半導体レ ーザにおいて、 前記第1および第2のベースの間隔が調整可能に構成さ
れていることを特徴とする モード同期半導体レーザ。
7. The method according to claim 1, wherein
In the mode-locked semiconductor laser over THE, capable of configuration adjustment interval of the first and second base
A mode-locked semiconductor laser characterized in that:
【請求項8】 第1のベース上に設けられた、電界吸収
型光変調領域および利得領域を有する半導体レーザと、 第2のベース上に設けられた、多重量子井戸構造を有す
る可飽和吸収鏡と、 前記半導体レーザと前記可飽和吸収鏡とを光学的に結合
させる光結合手段とを有し、 前記可飽和吸収鏡は、鏡面の面内方向において多重量子
井戸の膜厚の分布に差を有し、前記光結合手段の光軸に
対して垂直方向に移動可能に構成され、 前記半導体レーザを構成する光共振器の出力側端面と前
記可飽和吸収鏡とにより外部共振器が構成されたことを
特徴とする モード同期半導体レーザ。
8. An electro-absorption device provided on a first base.
Having a multiple quantum well structure provided on a second base and a semiconductor laser having an optical modulation region and a gain region
Saturable absorption mirror, and the semiconductor laser and the saturable absorption mirror are optically coupled.
Optical coupling means for causing the saturable absorption mirror to have multiple quantum in the in-plane direction of the mirror surface.
There is a difference in the thickness distribution of the wells, and
It is movable in the vertical direction against the output side end face of the optical resonator of the semiconductor laser and before
The fact that an external resonator was constructed with the saturable absorbing mirror
Characteristic mode-locked semiconductor laser.
【請求項9】 請求項8に記載のモード同期半導体レー
ザにおいて、 前記外部共振器におけるレーザ発振波長を制御するため
の波長制御素子をさらに有することを特徴とする モード
同期半導体レーザ。
9. The mode-locked semiconductor laser according to claim 8, wherein
In The, for controlling the laser oscillation wavelength in the external resonator
A mode-locked semiconductor laser , further comprising a wavelength control element as described above .
【請求項10】 請求項9に記載のモード同期半導体レ
ーザにおいて、 前記光結合手段が、前記波長制御素子としての光フィル
タを含むことを特徴とする モード同期半導体レーザ。
10. The mode-locked semiconductor laser according to claim 9,
In chromatography THE, said optical coupling means, an optical fill as the wavelength control element
A mode-locked semiconductor laser comprising:
【請求項11】 請求項8に記載のモード同期半導体レ
ーザにおいて、 前記光結合手段は、前記半導体レーザと前記可飽和吸収
鏡との間において同軸上に配設された光学レンズを含む
ことを特徴とする モード同期半導体レーザ。
11. The mode-locked semiconductor laser according to claim 8,
In chromatography The said optical coupling means, said saturable absorber and said semiconductor laser
Including an optical lens disposed coaxially with the mirror
A mode-locked semiconductor laser characterized by the above-mentioned .
【請求項12】 請求項11に記載のモード同期半導体
レーザにおいて、 前記光学レンズが前記第1のベース上に固定されている
ことを特徴とする モード同期半導体レーザ。
12. The mode-locked semiconductor according to claim 11.
In a laser, the optical lens is fixed on the first base
A mode-locked semiconductor laser characterized by the above-mentioned .
【請求項13】 請求項8から12のいずれか1項に記
載のモード同期半導体レーザにおいて、 前記第1および第2のベースの間隔が調整可能に構成さ
れていることを特徴とする モード同期半導体レーザ。
13. The method according to claim 8, wherein:
In the mode-locked semiconductor laser described above, the distance between the first and second bases is adjustable.
A mode-locked semiconductor laser characterized in that:
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