JP3269068B2 - 可変波長半導体レーザ - Google Patents
可変波長半導体レーザInfo
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- JP3269068B2 JP3269068B2 JP11846395A JP11846395A JP3269068B2 JP 3269068 B2 JP3269068 B2 JP 3269068B2 JP 11846395 A JP11846395 A JP 11846395A JP 11846395 A JP11846395 A JP 11846395A JP 3269068 B2 JP3269068 B2 JP 3269068B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
特に発振波長を掃引できる可変波長半導体レーザに関す
るものである。
特に発振波長を掃引できる可変波長半導体レーザに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より可変波長半導体レーザとして
は、多電極構造の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−Ｌ
Ｄ：Distributed Feedback - Laser Diode）や分布反射
型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ：Distributed Bragg Re
flector - Laser Diode ）が知られている。図１にＧａ
Ａｓ系３電極分布反射型半導体レーザの構成図を示す。
この３電極型の分布反射型半導体レーザは、活性領域
（発光領域）１と、位相調整領域２と、分布反射領域
（ＤＢＲ領域）３から成る。
は、多電極構造の分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ−Ｌ
Ｄ：Distributed Feedback - Laser Diode）や分布反射
型半導体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ：Distributed Bragg Re
flector - Laser Diode ）が知られている。図１にＧａ
Ａｓ系３電極分布反射型半導体レーザの構成図を示す。
この３電極型の分布反射型半導体レーザは、活性領域
（発光領域）１と、位相調整領域２と、分布反射領域
（ＤＢＲ領域）３から成る。
【０００３】活性領域１のＧａＡｓ活性層５および位相
調整領域２とＤＢＲ領域３のＡｌＧａＡｓ光ガイド層６
は、ＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層４と７で挟まれている。
ＤＢＲ領域３には周期Λの回折格子８が設けられてお
り、特定の波長λの光を反射する反射器となっている。
調整領域２とＤＢＲ領域３のＡｌＧａＡｓ光ガイド層６
は、ＡｌＧａＡｓ光閉じ込め層４と７で挟まれている。
ＤＢＲ領域３には周期Λの回折格子８が設けられてお
り、特定の波長λの光を反射する反射器となっている。
【０００４】この反射波長λはＤＢＲ領域３の屈折率を
ｎDBR とすると次のように表わされ、分布反射型半導体
レーザはこの反射波長λで発振する。 λ＝２・ｎDBR ・Λ ……(1) したがって、ＤＢＲ領域３の屈折率ｎDBR を変化させれ
ば、(1) 式で決まる反射波長λが変化し、発振波長を掃
引することができる。なお、位相調整領域２は共振器中
の光の位相を制御するために設けられており、位相調整
領域２の屈折率ｎPCを変化させることにより発振波長掃
引時に生じる波長の跳び（モードホップ）を除くことが
できる。
ｎDBR とすると次のように表わされ、分布反射型半導体
レーザはこの反射波長λで発振する。 λ＝２・ｎDBR ・Λ ……(1) したがって、ＤＢＲ領域３の屈折率ｎDBR を変化させれ
ば、(1) 式で決まる反射波長λが変化し、発振波長を掃
引することができる。なお、位相調整領域２は共振器中
の光の位相を制御するために設けられており、位相調整
領域２の屈折率ｎPCを変化させることにより発振波長掃
引時に生じる波長の跳び（モードホップ）を除くことが
できる。
【０００５】半導体レーザの屈折率を変化させる１つの
方法として、温度を変える方法が知られている。例えば
図１における３電極分布反射型半導体レーザでは、ＤＢ
Ｒ領域３に直接電流を流したり、ＤＢＲ領域３の近傍に
設けられたヒータ（図示せず）に電流を流すことによ
り、温度を上げ、発振波長を掃引することができる。活
性領域１の温度を変えると半導体レーザの光出力などの
発振特性が大きく変化するため、通常活性領域１の温度
は変えず、ＤＢＲ領域３と位相調整領域２の温度を変化
させる。一般に微小な領域のみ温度を低下させることは
難しいので、前述のように微小なヒータなどで温度を上
昇させる。
方法として、温度を変える方法が知られている。例えば
図１における３電極分布反射型半導体レーザでは、ＤＢ
Ｒ領域３に直接電流を流したり、ＤＢＲ領域３の近傍に
設けられたヒータ（図示せず）に電流を流すことによ
り、温度を上げ、発振波長を掃引することができる。活
性領域１の温度を変えると半導体レーザの光出力などの
発振特性が大きく変化するため、通常活性領域１の温度
は変えず、ＤＢＲ領域３と位相調整領域２の温度を変化
させる。一般に微小な領域のみ温度を低下させることは
難しいので、前述のように微小なヒータなどで温度を上
昇させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところでこのような半
導体レーザにおいては次のような問題があった。ＤＢＲ
領域３や位相調整領域２の温度上昇に伴い、半導体の光
吸収係数が大きくなり損失が増大することや、温度上昇
により素子特性の劣化が加速されるなどの現象が起こ
り、ＤＢＲ領域３や位相調整領域２の最高温度が制限さ
れる。
導体レーザにおいては次のような問題があった。ＤＢＲ
領域３や位相調整領域２の温度上昇に伴い、半導体の光
吸収係数が大きくなり損失が増大することや、温度上昇
により素子特性の劣化が加速されるなどの現象が起こ
り、ＤＢＲ領域３や位相調整領域２の最高温度が制限さ
れる。
【０００７】したがってこの場合の可変波長幅は、室温
から動作可能な最高温度までの動作温度幅により決まる
こととなる。逆にＤＢＲ領域３や位相調整領域２の温度
を下げる場合には温度上昇に伴うような損失の増大や素
子特性の劣化の加速などが生じないため、温度を下げる
ことにより可変波長幅を拡大できる。しかし、一般に微
小な領域のみ温度を低下させることは難しいので、ＤＢ
Ｒ領域３や位相調整領域２の温度を下げ波長を変化させ
る方法は応用されていない。このように低温側への温度
変化による屈折率変化を波長変化に活かしていないとい
う問題があった。
から動作可能な最高温度までの動作温度幅により決まる
こととなる。逆にＤＢＲ領域３や位相調整領域２の温度
を下げる場合には温度上昇に伴うような損失の増大や素
子特性の劣化の加速などが生じないため、温度を下げる
ことにより可変波長幅を拡大できる。しかし、一般に微
小な領域のみ温度を低下させることは難しいので、ＤＢ
Ｒ領域３や位相調整領域２の温度を下げ波長を変化させ
る方法は応用されていない。このように低温側への温度
変化による屈折率変化を波長変化に活かしていないとい
う問題があった。
【０００８】本発明の目的は、このような点に鑑み、動
作可能な最高温度は従来と同じでも動作温度幅を広げ、
可変波長幅の拡大された可変波長半導体レーザを実現し
ようとするものである。
作可能な最高温度は従来と同じでも動作温度幅を広げ、
可変波長幅の拡大された可変波長半導体レーザを実現し
ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、活性領域と位相調整領域と分布反
射領域から成り、前記活性領域の活性層および前記位相
調整領域とＤＢＲ領域の光ガイド層とは光閉じ込め層で
挟まれると共にＤＢＲ領域には回折格子が形成され、動
作温度を変化させて発振波長を変化させることのできる
可変波長半導体レーザにおいて、前記活性層の発振可能
な波長と、前記回折格子の周期と屈折率により決まる波
長を室温以下の低温において一致させておき、波長掃引
時は活性領域は低温のままでＤＢＲ領域と位相調整領域
の温度を変化させることにより波長を変化させ得るよう
に構成したことを特徴とする。
るために本発明では、活性領域と位相調整領域と分布反
射領域から成り、前記活性領域の活性層および前記位相
調整領域とＤＢＲ領域の光ガイド層とは光閉じ込め層で
挟まれると共にＤＢＲ領域には回折格子が形成され、動
作温度を変化させて発振波長を変化させることのできる
可変波長半導体レーザにおいて、前記活性層の発振可能
な波長と、前記回折格子の周期と屈折率により決まる波
長を室温以下の低温において一致させておき、波長掃引
時は活性領域は低温のままでＤＢＲ領域と位相調整領域
の温度を変化させることにより波長を変化させ得るよう
に構成したことを特徴とする。
【００１０】
【作用】活性層の発振可能な波長と、回折格子の周期と
屈折率により決まる波長とを、室温よりも低い温度（例
えば７７Ｋ）において合わせ込み、波長を変化させると
きは活性領域は低温のままでＤＢＲ領域と位相調整領域
の温度を変化させる。 この場合動作可能な最高温度は従
来と同じであり、したがって波長掃引の動作温度幅は従
来に比べ大幅に広くなっている。
屈折率により決まる波長とを、室温よりも低い温度（例
えば７７Ｋ）において合わせ込み、波長を変化させると
きは活性領域は低温のままでＤＢＲ領域と位相調整領域
の温度を変化させる。 この場合動作可能な最高温度は従
来と同じであり、したがって波長掃引の動作温度幅は従
来に比べ大幅に広くなっている。
【００１１】
【実施例】以下本発明を実施例につき詳しく説明する。
本願発明は従来室温で動作するように設計されていた半
導体レーザを低温で動作するように構成したものであ
る。本実施例では、図１に示すＧａＡｓ系３電極ＤＢＲ
半導体レーザを例にとるが、このような半導体レーザに
おいて、活性層の発振可能な波長（光学的に利得がある
波長）と、回折格子の周期と屈折率により決まる波長
が、７７Ｋで一致するように構成されている。
本願発明は従来室温で動作するように設計されていた半
導体レーザを低温で動作するように構成したものであ
る。本実施例では、図１に示すＧａＡｓ系３電極ＤＢＲ
半導体レーザを例にとるが、このような半導体レーザに
おいて、活性層の発振可能な波長（光学的に利得がある
波長）と、回折格子の周期と屈折率により決まる波長
が、７７Ｋで一致するように構成されている。
【００１２】ＧａＡｓ活性層５の利得ピーク波長は室温
（３００Ｋ）で８７０ｎｍであり、従来は(1) 式で決ま
るＤＢＲ領域３の反射波長λが８７０ｎｍとなるように
回折格子８の周期Λが決められ、室温で波長８７０ｎｍ
で発振するようになっていた。ここで、ＤＢＲ領域３に
電流を流し温度を上昇させると、ＤＢＲ領域３の屈折率
ｎDBR が増加し、(1) 式の関係から発振波長は長波長側
に変化する。この波長変化は１Ｋ当たり０．０６ｎｍ程
度であるため、ＤＢＲ領域３の最高動作温度が４００Ｋ
であれば、動作温度幅は１００Ｋとなり、可変波長幅は
６ｎｍ程度となる。
（３００Ｋ）で８７０ｎｍであり、従来は(1) 式で決ま
るＤＢＲ領域３の反射波長λが８７０ｎｍとなるように
回折格子８の周期Λが決められ、室温で波長８７０ｎｍ
で発振するようになっていた。ここで、ＤＢＲ領域３に
電流を流し温度を上昇させると、ＤＢＲ領域３の屈折率
ｎDBR が増加し、(1) 式の関係から発振波長は長波長側
に変化する。この波長変化は１Ｋ当たり０．０６ｎｍ程
度であるため、ＤＢＲ領域３の最高動作温度が４００Ｋ
であれば、動作温度幅は１００Ｋとなり、可変波長幅は
６ｎｍ程度となる。
【００１３】これに対し、本発明の場合、７７ＫでのＧ
ａＡｓ活性層５の利得ピーク波長は８２２ｎｍであり、
(1) 式で決まるＤＢＲ領域３の反射波長λが８２２ｎｍ
となるように回折格子８の周期Λが決められ、７７Ｋに
おいて波長８２２ｎｍで発振する。なお、ＤＢＲ領域３
の反射波長λの温度変化は１Ｋ当たり０．０６ｎｍ程度
であるので、室温でこの波長λは８３５ｎｍとなる。
ａＡｓ活性層５の利得ピーク波長は８２２ｎｍであり、
(1) 式で決まるＤＢＲ領域３の反射波長λが８２２ｎｍ
となるように回折格子８の周期Λが決められ、７７Ｋに
おいて波長８２２ｎｍで発振する。なお、ＤＢＲ領域３
の反射波長λの温度変化は１Ｋ当たり０．０６ｎｍ程度
であるので、室温でこの波長λは８３５ｎｍとなる。
【００１４】ここでＤＢＲ領域３に電流を流し温度を上
昇させ発振波長を変化させる場合、ＤＢＲ領域３の最高
動作温度が従来と同様に４００Ｋであっても、動作温度
幅は３２３Ｋとなり、可変波長幅は１９ｎｍ程度とな
り、従来の６ｎｍから大きく改善されることとなる。
昇させ発振波長を変化させる場合、ＤＢＲ領域３の最高
動作温度が従来と同様に４００Ｋであっても、動作温度
幅は３２３Ｋとなり、可変波長幅は１９ｎｍ程度とな
り、従来の６ｎｍから大きく改善されることとなる。
【００１５】なお、本発明は実施例に限定されるもので
はない。例えば、上記実施例では７７Ｋにおいて波長が
８２２ｎｍであるが、活性層３の材料や組成を変えるこ
とにより、あるいは活性層に量子井戸構造を用いること
により、他の波長の半導体レーザを作製することができ
る。また、ＧａＡｓ系３電極型のＤＢＲ−ＬＤに限定さ
れるものではなく、回折格子を用いた光共振器を持つ半
導体レーザであればすべて同様に適用できる。
はない。例えば、上記実施例では７７Ｋにおいて波長が
８２２ｎｍであるが、活性層３の材料や組成を変えるこ
とにより、あるいは活性層に量子井戸構造を用いること
により、他の波長の半導体レーザを作製することができ
る。また、ＧａＡｓ系３電極型のＤＢＲ−ＬＤに限定さ
れるものではなく、回折格子を用いた光共振器を持つ半
導体レーザであればすべて同様に適用できる。
【００１６】また、上記実施例では７７Ｋで活性層５の
利得ピーク波長とＤＢＲ領域３の反射波長が一致するよ
うに設計したが、発振波長掃引のためＤＢＲ領域３の温
度を上昇させるとＤＢＲ領域の反射波長が長波長側に変
化するため、７７ＫでのＤＢＲ領域の反射波長を活性層
５の利得ピーク波長より短波長側に設定してもよい。例
えば上記実施例では、ＤＢＲ領域３の反射波長を可変波
長幅の半分である９．５ｎｍだけ短波長側に設定すれ
ば、温度変化による波長掃引は８１２．５ｎｍから８３
１．５ｎｍとなり、波長掃引時の活性層の利得ピーク波
長８２２ｎｍと発振波長とのずれを最大９．５ｎｍと小
さくでき、発振特性を改善できる。
利得ピーク波長とＤＢＲ領域３の反射波長が一致するよ
うに設計したが、発振波長掃引のためＤＢＲ領域３の温
度を上昇させるとＤＢＲ領域の反射波長が長波長側に変
化するため、７７ＫでのＤＢＲ領域の反射波長を活性層
５の利得ピーク波長より短波長側に設定してもよい。例
えば上記実施例では、ＤＢＲ領域３の反射波長を可変波
長幅の半分である９．５ｎｍだけ短波長側に設定すれ
ば、温度変化による波長掃引は８１２．５ｎｍから８３
１．５ｎｍとなり、波長掃引時の活性層の利得ピーク波
長８２２ｎｍと発振波長とのずれを最大９．５ｎｍと小
さくでき、発振特性を改善できる。
【００１７】さらに、上記実施例では液体窒素温度の７
７Ｋで動作するように設計したが、この温度に限るもの
ではない。ただし、７７Ｋであれば液体窒素を用い簡単
に冷却できるという利点がある。
７Ｋで動作するように設計したが、この温度に限るもの
ではない。ただし、７７Ｋであれば液体窒素を用い簡単
に冷却できるという利点がある。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、従
来室温で動作するように設計されていた半導体レーザを
低温で動作するように設計することにより動作可能な最
高温度は同じでも波長掃引時の動作温度幅を広げること
ができ、可変波長幅を大きく改善できるという効果があ
る。
来室温で動作するように設計されていた半導体レーザを
低温で動作するように設計することにより動作可能な最
高温度は同じでも波長掃引時の動作温度幅を広げること
ができ、可変波長幅を大きく改善できるという効果があ
る。
【図１】可変波長半導体レーザの一実施例を示す要部構
成図である。
成図である。
１ 活性領域 ２ 位相調整領域 ３ ＤＢＲ領域 ４，７ 光閉じ込め層 ５ 活性層 ６ 光ガイド層 ８ 回折格子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−66986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−222487（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−5980（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97602（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97601（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97604（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (2)
- 【請求項１】活性領域と位相調整領域と分布反射領域か
ら成り、前記活性領域の活性層および前記位相調整領域
とＤＢＲ領域の光ガイド層とは光閉じ込め層で挟まれる
と共にＤＢＲ領域には回折格子が形成され、動作温度を
変化させて発振波長を変化させることのできる可変波長
半導体レーザにおいて、 前記活性層の発振可能な波長と、前記回折格子の周期と
屈折率により決まる波長を室温以下の低温において一致
させておき、波長掃引時は活性領域は低温のままでＤＢ
Ｒ領域と位相調整領域の温度を変化させることにより波
長を変化させ得るように構成したことを特徴とする可変
波長半導体レーザ。 - 【請求項２】前記低温が絶対温度７７度近傍であること
を特徴とする請求項１記載の可変波長半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11846395A JP3269068B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 可変波長半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11846395A JP3269068B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 可変波長半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08316576A JPH08316576A (ja) | 1996-11-29 |
| JP3269068B2 true JP3269068B2 (ja) | 2002-03-25 |
Family
ID=14737290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11846395A Expired - Fee Related JP3269068B2 (ja) | 1995-05-17 | 1995-05-17 | 可変波長半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269068B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10303495A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| KR100446617B1 (ko) * | 2001-11-01 | 2004-09-04 | 삼성전자주식회사 | 안테나 장치 |
-
1995
- 1995-05-17 JP JP11846395A patent/JP3269068B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08316576A (ja) | 1996-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |