JP3072124B2 - Optically integrated semiconductor laser device - Google Patents

Optically integrated semiconductor laser device

Info

Publication number
JP3072124B2
JP3072124B2 JP2312558A JP31255890A JP3072124B2 JP 3072124 B2 JP3072124 B2 JP 3072124B2 JP 2312558 A JP2312558 A JP 2312558A JP 31255890 A JP31255890 A JP 31255890A JP 3072124 B2 JP3072124 B2 JP 3072124B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
light
frequency reference
laser
reference device
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 - Fee Related
Application number
JP2312558A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04186691A (en
Inventor
敏彦 尾内
肇 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2312558A priority Critical patent/JP3072124B2/en
Publication of JPH04186691A publication Critical patent/JPH04186691A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3072124B2 publication Critical patent/JP3072124B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体レーザ装置に関し、特に、光出力、発
振周波数ないし波長を安定化できると共にスペクトル純
度も向上させられる構成を持つ光集積型半導体レーザ装
置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, to an optical integrated semiconductor laser having a configuration capable of stabilizing light output, oscillation frequency or wavelength and improving spectral purity. Related to the device.

[従来の技術] 従来、単一モード光ファイバを用いた長距離、大容量
の光通信システムにおいて、光周波数多重通信を実現す
る伝送方式としてヘテロダイン方式が提案されている。
このヘテロダイン検波を行なう為には、発信光源である
レーザの発振波長の安定化、発振光のスペクトル純度の
向上が不可欠となる。
[Related Art] Conventionally, in a long-distance, large-capacity optical communication system using a single mode optical fiber, a heterodyne system has been proposed as a transmission system for realizing optical frequency multiplex communication.
In order to perform the heterodyne detection, it is essential to stabilize the oscillation wavelength of the laser as the transmission light source and to improve the spectral purity of the oscillation light.

この為、動的単一モード(DSM)発振を実現した分布
帰還型(DFB)半導体レーザや分布反射型(DBR)レーザ
においては、従来、周波数の安定化及びスペクトル純度
の向上の方法として次の如き技術が提案されている。
For this reason, distributed feedback (DFB) semiconductor lasers and distributed reflection (DBR) lasers that have achieved dynamic single mode (DSM) oscillation have conventionally used the following methods for stabilizing frequency and improving spectral purity. Such techniques have been proposed.

(1)周波数ないし波長安定化の方法 第1に、レーザへの注入電流、レーザの温度を精密に
安定化する方法がある。
(1) Method for Stabilizing Frequency or Wavelength First, there is a method for precisely stabilizing the injection current to the laser and the temperature of the laser.

次に、外部周波数基準を用いて、レーザへの注入電流
に電気的に負帰還を施す方法がある。詰まり、レーザの
発振光の一部をファブリペローエタロンや分子ガス(Rb
ガス、Csガス、NH3など)のセルに入射し、レーザの発
振周波数の変動をその透過光の強度の変動に変換して受
光器で受光し、その受光器の信号を低周波(DC〜10kH
z)でレーザの注入電流に帰還する。即ち、この注入電
流にこの低周波の電流を加えてレーザの注入電流とす
る。
Next, there is a method of electrically negatively feeding the injection current to the laser using an external frequency reference. Clogging, part of the laser oscillation light is converted to Fabry-Perot etalon or molecular gas (Rb
Gas enters the cell Cs gases, etc. NH 3), by converting the fluctuation of the oscillation frequency of the laser to change the intensity of the transmitted light received by the light receiving unit, a low frequency signal of the light receiver (dc to 10kH
In z), the current returns to the laser injection current. That is, the low-frequency current is added to the injection current to obtain a laser injection current.

(2)スペクトル純度向上の方法 第1に、レーザ外部に反射鏡を置いて光学的負帰還を
施す方法がある。この反射鏡としては、回折格子の様な
波長選択性のあるものが使われたり、ファイバ共振器を
用いてレーザの共振器長を長くしてQ値を高めたりする
方法がある。
(2) Method of Improving Spectral Purity First, there is a method of placing a reflecting mirror outside the laser and performing optical negative feedback. As the reflecting mirror, there is a method of using a wavelength-selective mirror such as a diffraction grating, or a method of using a fiber resonator to increase the laser resonator length and increase the Q value.

次に、上記周波数安定化の方法と同様に、外部周波数
基準を用いてレーザの注入電流に電気的に高周波(10kH
z〜100MHz)で負帰還を施す方法がある。
Next, similarly to the above-mentioned frequency stabilization method, the injection current of the laser is electrically changed to a high frequency (10 kHz) using an external frequency reference.
There is a method of applying negative feedback at (z to 100 MHz).

更に、通常のレーザの共振器長は300μm程度である
が、これを1mm程度まで長くしてQ値を高める方法もあ
る。
Furthermore, the resonator length of a normal laser is about 300 μm, but there is a method of increasing this to about 1 mm to increase the Q value.

これらの方法で、スペクトル線幅として、数10kHz〜
数100kHz程度のものが現在得られている。
With these methods, the spectral line width is several tens kHz to
A few hundred kHz is currently available.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の技術には次の様な問題点があっ
た。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the conventional technology has the following problems.

先ず、注入電流や温度を精密に安定化しても発振波長
安定化には限界がある。
First, even if the injection current or temperature is precisely stabilized, there is a limit in stabilizing the oscillation wavelength.

また、外部周波数基準を用いて電気的負帰還を行なう
場合には、レーザ発振光の一部を受けるファブリペロー
干渉計、分子セルなどがある為、上記の如くシステム全
体の小型化が困難であると共に、高周波の負帰還を施す
場合には、この帰還ループの光行路が長いので光の位相
遅れから制御帯域に制限が生じるという問題がある。例
えば、フィールドバックル−プの全長が30cmであるとす
れば、100MHz程度(波長は60cm程度)の帯域で位相遅れ
が180度程となって負帰還ではなく正帰還になるなどし
て発振してしまう。従って、スペクトル純度の向上が難
しくなる。
In the case where an electric negative feedback is performed using an external frequency reference, it is difficult to reduce the size of the entire system as described above because there are a Fabry-Perot interferometer and a molecular cell that receive a part of the laser oscillation light. At the same time, when high-frequency negative feedback is performed, there is a problem that the optical path of the feedback loop is long, so that the control band is limited due to the phase delay of light. For example, if the total length of the field buck loop is 30 cm, the phase lag will be about 180 degrees in the band of about 100 MHz (wavelength is about 60 cm), and it will oscillate because it becomes positive feedback instead of negative feedback. I will. Therefore, it becomes difficult to improve the spectral purity.

外部に回折格子、ファイバ共振器などを置く場合に
は、これらは機械的振動などに弱く、必ずしも安定に制
御することが出来ない。また、この方法ではスペクトル
純度の向上は出来ても中心周波数を安定化することが出
来ない。
When a diffraction grating, a fiber resonator, or the like is placed outside, these are vulnerable to mechanical vibration and the like, and cannot always be stably controlled. Further, this method cannot stabilize the center frequency even though the spectral purity can be improved.

レーザの共振器自体を長くする方法についても、損失
との兼ね合いから長さに限界がありスペクトル純度の向
上に限界がある上に、これでは中心周波数の安定化はで
きない。
Regarding the method of lengthening the laser cavity itself, the length is limited due to the balance with the loss, and the improvement of the spectral purity is limited. In addition, the center frequency cannot be stabilized with this method.

従って、本発明の目的は、上記の課題に鑑み、光出力
や発振周波数が安定化できスペクトル線幅を狭くできる
構成を有する小型の光集積型半導体レーザ装置を提供す
ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a small-sized optical integrated semiconductor laser device having a configuration capable of stabilizing an optical output and an oscillation frequency and narrowing a spectral line width in view of the above problems.

[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成する本発明においては、「光集積型半
導体レーザ装置は、半導体レーザと、該半導体レーザに
電流を注入する手段と、前記半導体レーザと同一の基板
上にモノリシックに形成され、前記半導体レーザから出
射した光を伝搬する光導波路及び該光導波路に設けられ
たグレーティングから成る周波数基準装置と、前記半導
体レーザ及び周波数基準装置の間に設けられ、半導体レ
ーザから出射した光の一部を周波数基準装置に入射させ
ると共に、周波数基準装置によって反射された光を前記
周波数基準装置への入射光と分離する集積カップラと、
前記周波数基準装置を透過した光を検出する第1の受光
器と、前記集積カップラによって分離された周波数基準
装置からの反射光を検出する第2の受光器と、前記第1
及び第2の受光器の出力信号の一方を前記半導体レーザ
に注入される電流に負帰還することによって前記半導体
レーザの発振周波数を制御する帰還回路と、前記第1及
び第2の受光器の出力信号の他方を用いて半導体レーザ
から出射した光の波長をモニタする手段とから成る。こ
の様な構成を採用することによって、半導体レーザの出
射光を有効に利用し、簡単な構成で波長モニタ及び周波
数制御を共に行うことができる。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention provides an optical integrated semiconductor laser device comprising: a semiconductor laser; a means for injecting a current into the semiconductor laser; A frequency reference device formed monolithically on the optical waveguide for transmitting light emitted from the semiconductor laser and a grating provided in the optical waveguide; and a semiconductor laser provided between the semiconductor laser and the frequency reference device. An integrated coupler that makes a part of the light emitted from the frequency reference device incident, and separates light reflected by the frequency reference device from light incident on the frequency reference device,
A first photodetector for detecting light transmitted through the frequency reference device, a second photodetector for detecting reflected light from the frequency reference device separated by the integrated coupler,
A feedback circuit that controls the oscillation frequency of the semiconductor laser by negatively feedbacking one of the output signals of the second and the second light receivers to a current injected into the semiconductor laser; and an output of the first and the second light receivers. Means for monitoring the wavelength of light emitted from the semiconductor laser using the other of the signals. By employing such a configuration, the wavelength monitor and the frequency control can both be performed with a simple configuration by effectively using the light emitted from the semiconductor laser.

この構成において、以下の様にもできる。 In this configuration, the following is also possible.

前記帰還回路は、第1の受光器の出力信号を微分する
微分器を有し、該微分器で微分された信号を前記半導体
レーザに注入されたり、前記集積カップラは、半導体レ
ーザから出射した光の内、周波数基準装置に入射させる
部分を除く残りの部分を第3の受光器に入射させ、該第
3の受光器の出力信号を前記半導体レーザに注入される
電流に負帰還することによって前記半導体レーザの光出
力を制御したり、前記半導体レーザと集積カップラとの
間に、周波数基準装置によって反射された光が半導体レ
ーザに入射することを防止するアイソレータが設けられ
ていたり、前記半導体レーザが分布帰還型レーザから成
ったりする。
The feedback circuit has a differentiator for differentiating the output signal of the first light receiver, and the signal differentiated by the differentiator is injected into the semiconductor laser, or the integrated coupler emits light emitted from the semiconductor laser. Of the above, the remaining portion excluding the portion to be made incident on the frequency reference device is made to be incident on the third light receiver, and the output signal of the third light receiver is negatively fed back to the current injected into the semiconductor laser. The optical output of the semiconductor laser is controlled, or an isolator is provided between the semiconductor laser and the integrated coupler to prevent light reflected by the frequency reference device from being incident on the semiconductor laser. Or a distributed feedback laser.

更に具体的な例では」、周波数基準としては光の進行
方向にグレーティングを有する導波路を設け、レーザの
片端から出射される発振光を、基板上に形成された光導
波路を導波させてこのグレーティング領域に入射させ、
グレーティングは波長選択性を有するのでレーザ発振光
の波長の変化はグレーティングの透過光或は反射光の強
度の変化に変換され、この信号を同じ基板上に形成され
た受光器で検出し、これを増幅器で増幅して半導体レー
ザの注入電流に帰還する。こうした構成であるので、フ
ィールドバックループの長さが非常に短くなって、光の
位相遅れが問題にならなくなり、広帯域の制御が可能と
なる。
In a more specific example, a `` waveguide having a grating in the traveling direction of light is provided as a frequency reference, and oscillating light emitted from one end of the laser is guided through an optical waveguide formed on a substrate. Incident on the grating area,
Since the grating has wavelength selectivity, a change in the wavelength of the laser oscillation light is converted into a change in the intensity of the transmitted light or reflected light of the grating, and this signal is detected by a light receiver formed on the same substrate, and this is detected. The signal is amplified by an amplifier and returned to the injection current of the semiconductor laser. With such a configuration, the length of the field-back loop becomes very short, the phase delay of light does not matter, and wide-band control becomes possible.

この様な構成によって、小型で機械振動にも強く、簡
単に周波数安定化、スペクトル純度の向上が可能である
半導体レーザが実現される。
With such a configuration, a semiconductor laser which is small in size, resistant to mechanical vibration, and can easily stabilize the frequency and improve the spectral purity can be realized.

[実施例] 第1図は本発明の1実施例の構成を示す図である。同
図において、1は動的単一モード発振する分布帰還型
(DFB)半導体レーザであり、左端面からレーザ光を取
り出す様になっている。
Embodiment FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a distributed feedback (DFB) semiconductor laser that oscillates in a dynamic single mode, and extracts laser light from the left end face.

この半導体レーザ1は右端面からもレーザ光を射出
し、このレーザ光は基板(不図示)上に構成された光導
波路8に結合して光アイソレータ2に入射する。光アイ
ソレータ2は光を第1図左から右の方向へのみ導波せし
め、右から左への光は導波しない様になっている。
The semiconductor laser 1 also emits laser light from the right end face, and this laser light is coupled to an optical waveguide 8 formed on a substrate (not shown) and enters the optical isolator 2. The optical isolator 2 guides light only from left to right in FIG. 1, and does not guide light from right to left.

レーザ1から入射し光アイソレータ2を透過した光は
集積カップラ7に入射して2つに分割され、そのうち透
過して直進する成分は導波路8中を導波して、光の進行
方向に沿ってグレーティングを有する分布反射器に入射
する。この入射した光のうち、或る波長(ブラッグ波長
以外の波長)の光は分布反射器3をそのまま透過し受光
器5で受光され、或る波長(ブラッグ波長)の光は反射
されて集積カップラ7に戻ってここで反射されて、受光
器4で受光される。よって、レーザ発振光の波長とブラ
ッグ波長との関係により、各受光器4、5で受光される
光量が決定される。
The light incident from the laser 1 and transmitted through the optical isolator 2 is incident on the integrated coupler 7 and is divided into two, and the component that passes through and travels straight is guided in the waveguide 8 along the traveling direction of the light. Incident on a distributed reflector having a grating. Of the incident light, light of a certain wavelength (wavelength other than the Bragg wavelength) passes through the distribution reflector 3 as it is and is received by the light receiver 5, and light of a certain wavelength (Bragg wavelength) is reflected and integrated. 7, the light is reflected here and received by the light receiver 4. Therefore, the amount of light received by each of the light receivers 4 and 5 is determined by the relationship between the wavelength of the laser oscillation light and the Bragg wavelength.

このときの分布反射器3の波長特性を第2図、第3図
に示す。即ち、第2図は分布反射器3の反射光強度(受
光器4で受光されるもの)の波長依存性を示し、第3図
は透過光強度(受光器5で受光されるもの)の波長依存
性を示している。
The wavelength characteristics of the distributed reflector 3 at this time are shown in FIGS. That is, FIG. 2 shows the wavelength dependence of the reflected light intensity of the distributed reflector 3 (the light received by the light receiver 4), and FIG. 3 shows the wavelength of the transmitted light intensity (the light received by the light receiver 5). Dependencies are shown.

また、アイソレータ2から集積カップラ7に入射して
ここで反射されたもう一方の分割光は受光器6で受光さ
れる。よって、この受光器6にはレーザ発振光の出力に
応じた光量が入ることになる。
The other split light that has entered the integrated coupler 7 from the isolator 2 and has been reflected there is received by the light receiver 6. Therefore, the light quantity corresponding to the output of the laser oscillation light enters this light receiver 6.

次に、本実施例の駆動方法について説明する。 Next, the driving method of the present embodiment will be described.

上記構成の分布帰還型半導体レーザ1は、バイアスT1
4を通じて定電流源9で駆動する。また、分布反射器3
は定電流源10で駆動する。この分布反射器3への注入電
流により、第2図、第3図に示した中心波長λを変化
することができる。
The distributed feedback semiconductor laser 1 having the above configuration has a bias T1
4 through a constant current source 9. In addition, distributed reflector 3
Are driven by the constant current source 10. The center wavelength λ 1 shown in FIGS. 2 and 3 can be changed by the injection current to the distributed reflector 3.

第1図の実施例では、分布反射器3の透過光(受光器
4で受ける。第2図参照)を周波数基準として用いる。
受光器4で受光する光の波長依存性は第2図に示す如き
ものであるので、第2図の負のスロープの中心である波
長λのところにレーザ光の発振波長を固定する様にす
る。この波長λを調整するには分布反射器3への注入
電流を変化させればよい。これにより、レーザ1の周波
数ないし波長変動を受光器4で検出できることになる。
即ち、レーザ1の発振波長の中心が第2図の中心波長λ
に一致するところで受光器4で受ける光量の変化は最
大となり、この信号を用いて上記負帰還を施す。
In the embodiment shown in FIG. 1, light transmitted through the distributed reflector 3 (received by the light receiver 4; see FIG. 2) is used as a frequency reference.
Since the wavelength dependence of the light received by the light receiver 4 is as shown in FIG. 2, it is necessary to fix the oscillation wavelength of the laser light at the wavelength λ 0 which is the center of the negative slope in FIG. I do. The wavelength λ 0 can be adjusted by changing the current injected into the distributed reflector 3. As a result, the frequency or wavelength fluctuation of the laser 1 can be detected by the light receiver 4.
That is, the center of the oscillation wavelength of the laser 1 is the center wavelength λ in FIG.
The change in the amount of light received by the light receiver 4 becomes maximum at the position where it coincides with 0 , and the negative feedback is performed using this signal.

この信号は増幅器12で増幅して、適当な帰還率によっ
て、バイアスT14を通してレーザ1の注入電流に負帰還
を施す。増幅器12の帯域は発振光の中心波長を安定化す
るならば、DC〜10kHz程度とし、スペクトル純度の向上
の為には10kHz〜100MHz程度とする。増幅器を多段にし
て両方を同時に制御することも出来る。
This signal is amplified by the amplifier 12, and a negative feedback is applied to the injection current of the laser 1 through the bias T14 at an appropriate feedback rate. The band of the amplifier 12 is set to about DC to 10 kHz if the center wavelength of the oscillation light is stabilized, and is set to about 10 kHz to 100 MHz to improve the spectral purity. It is also possible to use multiple amplifiers and control both at the same time.

受光器5で検出する光は第3図に示す如き波長依存性
を持つので、現在のレーザ波長をモニタする波長モニタ
用として利用できる。
Since the light detected by the light receiver 5 has a wavelength dependency as shown in FIG. 3, it can be used for wavelength monitoring for monitoring the current laser wavelength.

一方、受光器6の信号はレーザ光のパワー変動を検出
したものなので、同様に、増幅器11、バイアスT14を通
してレーザ1の電極に負帰還を施せば、光出力の安定化
が同時に行える。
On the other hand, since the signal of the photodetector 6 is a detection of the power fluctuation of the laser beam, similarly, if the negative feedback is applied to the electrode of the laser 1 through the amplifier 11 and the bias T14, the light output can be stabilized at the same time.

以上の方法により、小型(受光器、分布反射器等がレ
ーザ発光部と集積化されているから)で且つ光出力安定
化(受光器6の信号を負帰還させているから)、周波数
安定化(受光器4の信号を負帰還させているから)を達
成した上記の如き分布帰還型レーザが実現でき、スペク
トル線幅としては数100kHzのものが得られた。
By the above-mentioned method, it is small (because the light receiving unit, the distributed reflector, etc. are integrated with the laser light emitting unit), the light output is stabilized (since the signal of the light receiving unit 6 is negatively fed back), and the frequency is stabilized. (Because the signal of the light receiver 4 is negatively fed back), a distributed feedback laser as described above can be realized, and a spectral line width of several hundred kHz is obtained.

次に、第5図を参照して本実施例の製造工程を説明す
る。この実施例では、GaAs系リッジレーザ構造を採用し
ている。第5図(a)において、GaAs基板20の上に、Al
GaAsの下部クラッド層21、活性層22、光ガイド層23、上
部クラッド層24、キャップ層25の順にエピタキシャル成
長し、フォトレジストのパターニングとエッチングによ
り、レーザ1、受光部4、5、6となる部分のみ残して
該エピタキシャル層を除去する。
Next, the manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a GaAs ridge laser structure is employed. In FIG. 5 (a), on a GaAs substrate 20, Al
GaAs lower clad layer 21, active layer 22, light guide layer 23, upper clad layer 24, cap layer 25 are epitaxially grown in this order, and photoresist 1 is patterned and etched to form laser 1, light receiving sections 4, 5, and 6. The epitaxial layer is removed leaving only the epitaxial layer.

次に、第5図(b)において、除去された部分に、下
部クラッド層、光ガイド層、上部クラッド層、キャップ
層の順にエピタキシャル成長し、再成長領域26を形成
し、分布帰還型レーザ1及び分布反射器3に対する部分
のみ光ガイド層までエッチングしてから所定のピッチの
グレーティング27を形成する。このとき2つの領域のグ
レーティングピッチは同じにする。
Next, in FIG. 5 (b), on the removed portion, a lower clad layer, an optical guide layer, an upper clad layer, and a cap layer are epitaxially grown in this order to form a regrown region 26. Only the portion corresponding to the distributed reflector 3 is etched to the light guide layer, and then a grating 27 having a predetermined pitch is formed. At this time, the grating pitch in the two regions is the same.

第5図(c)において、グレーティング27上に上部ク
ラッド層、キャップ層を再成長し領域28を形成する。続
いて、第5図(d)において、アイソレータ2に対する
位置のみ基板20までエッチングして、CdTeクラッド層2
9、CdTe/CdMnTe多重量子井戸(MQW)導波路30、CdTeク
ラッド層31の順に成長する。
In FIG. 5C, an upper clad layer and a cap layer are regrown on the grating 27 to form a region 28. Subsequently, in FIG. 5D, only the position with respect to the isolator 2 is etched up to the substrate 20, and the CdTe clad layer 2 is etched.
9. CdTe / CdMnTe multiple quantum well (MQW) waveguide 30 and CdTe cladding layer 31 are grown in this order.

次に、第5図(e)において、リッジ構造にメサエッ
チングを、上部クラッド層24を僅かに残して行ない、FI
B(集束イオンビーム)によりエッチングして集積カッ
プラ32(45度ミラーを形成した部分)を形成し、SiO2
を成膜する。この後、リッジ上部のSiO2を除去し、電極
を蒸着して更に電極の分離を行なって第1図の構造を完
成する。
Next, in FIG. 5 (e), mesa etching is performed on the ridge structure while slightly leaving the upper cladding layer 24, and FI
The integrated coupler 32 (portion where a 45-degree mirror is formed) is formed by etching with B (focused ion beam), and an SiO 2 film is formed. Thereafter, the SiO 2 above the ridge is removed, electrodes are deposited, and the electrodes are further separated to complete the structure shown in FIG.

上記の構造に第1図の回路を接続すればよいが、使用
に際して磁気光学効果を利用する光アイソレータの機能
を発揮する為、マグネットが必要となる。
The circuit shown in FIG. 1 may be connected to the above structure, but a magnet is required to exhibit the function of an optical isolator utilizing the magneto-optical effect in use.

次に、本発明による第2実施例を説明する。素子の構
成、駆動方法を第6図に示す。
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. FIG. 6 shows the structure and driving method of the device.

第2実施例では、レーザ1の周波数制御の信号を受光
器5で検出する。このとき、分布反射器3の透過光の波
長依存性は第3図の如きものである。この曲線の微分波
形は第4図の様になる。従って、受光器5で検出した信
号を微分器19を通して、第4図の波長λのところにレ
ーザ波長を固定して周波数安定化を行なうことができ
る、 この第2実施例の方が、第1実施例と比較して、波長
変化を検出できる波長範囲が広く取れるという利点があ
る。これにより、第1実施例と同様に、レーザ光の周波
数の安定化、スペクトル純度の向上を安定に行なう為の
電気的負帰還を広帯域に施せる様になる。
In the second embodiment, a signal for frequency control of the laser 1 is detected by the light receiver 5. At this time, the wavelength dependence of the transmitted light of the distributed reflector 3 is as shown in FIG. The differential waveform of this curve is as shown in FIG. Thus, through the differentiator 19 the signal detected by the light receiver 5 can perform the frequency stabilization secure the laser wavelength at a fourth view of a wavelength lambda 1, is more of the second embodiment, the As compared with the first embodiment, there is an advantage that a wavelength range in which a wavelength change can be detected can be widened. As a result, similarly to the first embodiment, it is possible to perform electrical negative feedback over a wide band for stabilizing the frequency of the laser beam and stably improving the spectral purity.

他の点は、第1実施例と同じである。 Other points are the same as the first embodiment.

第1図と第6図の実施例は、レーザ1への帰還制御を
外付けの電子回路によって行なっていたが、受光器4、
5、6の後段に増幅器を集積化してもよい。この増幅器
は、GaAs系のFETなどが適している。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 6, the feedback control to the laser 1 is performed by an external electronic circuit.
An amplifier may be integrated after 5 or 6. As this amplifier, a GaAs FET or the like is suitable.

この様に増幅器も集積化することで、フィードバック
ループの長さが更に短くなり、レーザ1への帰還制御を
更に広帯域にできる。また、システム全体を更に小型化
することが出来る。
By integrating the amplifier in this way, the length of the feedback loop is further shortened, and the feedback control to the laser 1 can be further broadened. Further, the whole system can be further downsized.

ところで、以上の実施例は、GaAs/AlGaAs系リッジ型
波長可変半導体レーザについて説明したが、他の導波路
構造(埋め込み型、リブ型等)やInP系等の半導体を用
いた半導体レーザにも本発明は適用できる。
In the above embodiment, the GaAs / AlGaAs ridge type tunable semiconductor laser has been described. However, the present invention is applicable to other waveguide structures (buried type, rib type, etc.) and semiconductor lasers using InP type semiconductors. The invention is applicable.

また、周波数基準の分布反射器3は、電流を注入して
プラズマ効果によって選択波長を変化させたが、その他
の方法(逆バイアス印加による量子閉じ込めシュタルク
効果(QCSE)等を利用する方法)でもよい。
In the frequency-based distributed reflector 3, the selected wavelength is changed by the plasma effect by injecting a current, but another method (a method using a quantum confined Stark effect (QCSE) by applying a reverse bias) or the like may be used. .

[発明の効果] 上記に説明した如く、本発明によれば、簡単な電子回
路で駆動するだけで周波数が安定しスペクトル線幅が狭
く更には光出力も安定させられ得る小型の光集積型半導
体レーザ装置が実現される。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a small-sized optical integrated semiconductor that can stabilize the frequency, narrow the spectral line width, and stabilize the light output only by driving with a simple electronic circuit. A laser device is realized.

システム全体が小型化されているので、光の位相遅れ
から帰還制御の制御帯域に制限が生じてレーザ発振光の
周波数制御が十分に行なえないということがなくなり、
コヒーレント光通信などに適用できる半導体レーザが提
供できる。
Since the whole system is miniaturized, the control band of the feedback control is not restricted due to the phase delay of light, so that the frequency control of the laser oscillation light cannot be sufficiently performed.
A semiconductor laser applicable to coherent optical communication or the like can be provided.

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

第1図は本発明による第1実施例の光集積型半導体レー
ザ装置の構造と駆動システムを示す図、第2図は分布反
射器の反射光の波長依存性を示す図、第3図は分布反射
器の透過光の波長依存性を示す図、第4図は第3図の微
分波形を示す図、第5図(a)〜(e)は本発明による
半導体レーザ装置の製造工程を示す図、第6図は第2実
施例の構造を示す図である。 1……分布帰還型レーザ、2……光アイソレータ、3…
…分布反射器、4、5、6……受光器、7……集積カッ
プラ、8……光導波路、9……レーザ駆動用定電流源、
10……分布反射器駆動用定電流源、11……光出力安定用
増幅器、12……周波数制御用増幅器、14……バイアス
T、19……微分器、20……GaAs基板、21……AlGaAsクラ
ッド層、22……AlGaAs活性層、23……AlGaAs光ガイド
層、24……AlGaAsクラッド層、25……GaAsキャップ層、
26……クラッド層、光ガイド層、クラッド層の順に再成
長した領域、27……グレーティング、28……グレーティ
ング上にクラッド層、キャップ層を再成長した領域、29
……CdTeクラッド層、30……CdMnTe/CdTeMQW、31……Cd
Teクラッド層、32……45度ミラーを形成した部分
FIG. 1 is a diagram showing a structure and a driving system of an optical integrated semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the wavelength dependence of reflected light of a distributed reflector, and FIG. FIG. 4 shows the wavelength dependence of the transmitted light of the reflector, FIG. 4 shows the differential waveform of FIG. 3, and FIGS. 5 (a) to 5 (e) show the manufacturing steps of the semiconductor laser device according to the present invention. FIG. 6 shows the structure of the second embodiment. 1 ... distributed feedback laser, 2 ... optical isolator, 3 ...
... distributed reflectors, 4, 5, 6 ... light receivers, 7 ... integrated couplers, 8 ... optical waveguides, 9 ... constant current sources for driving lasers,
10: constant current source for driving a distributed reflector, 11: amplifier for stabilizing optical output, 12: amplifier for frequency control, 14: bias T, 19: differentiator, 20: GaAs substrate, 21 AlGaAs cladding layer, 22 AlGaAs active layer, 23 AlGaAs light guide layer, 24 AlGaAs cladding layer, 25 GaAs cap layer,
26: a region in which the cladding layer, the light guide layer, and the cladding layer are regrown in this order; 27: a grating; 28: a region in which the cladding layer and the cap layer are regrown on the grating; 29
…… CdTe cladding layer, 30… CdMnTe / CdTeMQW, 31… Cd
Te clad layer, 32 …… 45 degree mirror formed part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−262366(JP,A) 特開 昭62−158927(JP,A) 特開 昭63−64380(JP,A) 特開 平2−97914(JP,A) 特開 昭60−195985(JP,A) 特開 昭61−55985(JP,A) 特開 昭63−58982(JP,A) (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-2-262366 (JP, A) JP-A-62-158927 (JP, A) JP-A-63-64380 (JP, A) JP-A-2- 97914 (JP, A) JP-A-60-195985 (JP, A) JP-A-61-55985 (JP, A) JP-A-63-58982 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体レーザと、該半導体レーザに電流を
注入する手段と、前記半導体レーザと同一の基板上にモ
ノリシックに形成され、前記半導体レーザから出射した
光を伝搬する光導波路及び該光導波路に設けられたグレ
ーティングから成る周波数基準装置と、前記半導体レー
ザ及び周波数基準装置の間に設けられ、半導体レーザか
ら出射した光の一部を周波数基準装置に入射させると共
に、周波数基準装置によって反射された光を前記周波数
基準装置への入射光と分離する集積カップラと、前記周
波数基準装置を透過した光を検出する第1の受光器と、
前記集積カップラによって分離された周波数基準装置か
らの反射光を検出する第2の受光器と、前記第1及び第
2の受光器の出力信号の一方を前記半導体レーザに注入
される電流に負帰還することによって前記半導体レーザ
の発振周波数を制御する帰還回路と、前記第1及び第2
の受光器の出力信号の他方を用いて半導体レーザから出
射した光の波長をモニタする手段とから成る光集積型半
導体レーザ装置。
1. A semiconductor laser, means for injecting a current into the semiconductor laser, an optical waveguide monolithically formed on the same substrate as the semiconductor laser and transmitting light emitted from the semiconductor laser, and the optical waveguide A frequency reference device comprising a grating provided in the semiconductor laser and a frequency reference device provided between the semiconductor laser and a part of the light emitted from the semiconductor laser and incident on the frequency reference device, reflected by the frequency reference device An integrated coupler that separates light from light incident on the frequency reference device, a first light receiver that detects light transmitted through the frequency reference device,
A second photodetector for detecting reflected light from the frequency reference device separated by the integrated coupler; and one of output signals of the first and second photodetectors being negatively fed back to a current injected into the semiconductor laser. A feedback circuit for controlling the oscillation frequency of the semiconductor laser,
Means for monitoring the wavelength of light emitted from the semiconductor laser using the other of the output signals of the photodetector.
【請求項2】前記帰還回路は、第1の受光器の出力信号
を微分する微分器を有し、該微分器で微分された信号を
前記半導体レーザに注入される電流に負帰還する請求項
1記載の半導体レーザ装置。
2. The feedback circuit according to claim 1, further comprising a differentiator for differentiating an output signal of the first light receiver, and negatively feeding back the signal differentiated by the differentiator to a current injected into the semiconductor laser. 2. The semiconductor laser device according to 1.
【請求項3】前記集積カップラは、半導体レーザから出
射した光の内、周波数基準装置に入射させる部分を除く
残りの部分を第3の受光器に入射させ、該第3の受光器
の出力信号を前記半導体レーザに注入される電流に負帰
還することによって前記半導体レーザの光出力を制御す
る請求項1又は2のいずれかに記載の半導体レーザ装
置。
3. The integrated coupler causes the remaining portion of the light emitted from the semiconductor laser excluding the portion to be incident on the frequency reference device to be incident on a third light receiver, and the output signal of the third light receiver. 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the optical output of the semiconductor laser is controlled by negatively feeding the current to a current injected into the semiconductor laser. 4.
【請求項4】前記半導体レーザと集積カップラとの間
に、周波数基準装置によって反射された光が半導体レー
ザに入射することを防止するアイソレータが設けられて
いる請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体レーザ装
置。
4. An isolator for preventing light reflected by a frequency reference device from being incident on a semiconductor laser between said semiconductor laser and an integrated coupler. Semiconductor laser device.
【請求項5】前記半導体レーザが、分布帰還型レーザか
ら成る請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体レーザ
装置。
5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said semiconductor laser is a distributed feedback laser.
JP2312558A 1990-11-16 1990-11-16 Optically integrated semiconductor laser device Expired - Fee Related JP3072124B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2312558A JP3072124B2 (en) 1990-11-16 1990-11-16 Optically integrated semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2312558A JP3072124B2 (en) 1990-11-16 1990-11-16 Optically integrated semiconductor laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04186691A JPH04186691A (en) 1992-07-03
JP3072124B2 true JP3072124B2 (en) 2000-07-31

Family

ID=18030661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2312558A Expired - Fee Related JP3072124B2 (en) 1990-11-16 1990-11-16 Optically integrated semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3072124B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04186691A (en) 1992-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7257142B2 (en) Semi-integrated designs for external cavity tunable lasers
JP3323725B2 (en) Polarization modulation laser, driving method thereof, and optical communication system using the same
EP0169567B1 (en) Semiconductor laser device
US5590145A (en) Light-emitting apparatus capable of selecting polarization direction, optical communication system, and polarization modulation control method
US5870417A (en) Thermal compensators for waveguide DBR laser sources
EP0314490B1 (en) Semiconductor laser
US8155161B2 (en) Semiconductor laser
EP1130718A2 (en) Tunable frequency stabilized fiber grating laser
US6252895B1 (en) Distributed feedback semiconductor laser in which light intensity distributions differ in different polarization modes, and driving method therefor
KR970007117B1 (en) Semiconductor laser
JPH05218385A (en) Optical semiconductor device, method of its driving and method of optical transmission
JPH06103778B2 (en) Optical device including semiconductor distributed feedback laser and method of driving the same
JP2708467B2 (en) Tunable semiconductor laser
JP3072123B2 (en) Optically integrated tunable semiconductor laser device
JP3072124B2 (en) Optically integrated semiconductor laser device
JPS59154086A (en) Frequency stabilized semiconductor laser
JPH07321416A (en) Direct polarization and modulation light-source control system, its apparatus, integrated semiconductor device, its driving method and optical communication method using it
JPH10321938A (en) Frequency stabilized light source
JPS6178190A (en) Integrated type semiconductor laser device
CN117878722A (en) Injection locking narrow linewidth silicon-based end surface coupling external cavity laser and control method
JPH09283859A (en) Surface emission semiconductor laser capable of polarization modulation
JPS63122188A (en) Photo-semiconductor device
JPH09289357A (en) Optical semiconductor device, manufacture thereof, driving thereof, and system using the same
JPH1187853A (en) Optical semiconductor device
JP2547270B2 (en) Wavelength stabilized laser device

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees