JP3387751B2 - Semiconductor laser capable of polarization modulation and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor laser capable of polarization modulation and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信及び光情報
処理等に用いられる偏波変調可能な半導体レーザなどの
半導体光デバイス及びその製造方法等に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical device such as a polarization-modulatable semiconductor laser used for optical communication and optical information processing, and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体レーザ等の光デバイスを用いた光
通信技術は今日多くの問題点を解決してきた。しかしな
がら、いわゆるチャーピングとよばれる、高速強度変調
時のキャリア不均一分布による屈折率変動が出力光の波
形を歪ませる現象は必ずしも解決に至っていない。これ
を解決するために現在用いられている主流の方法は、半
導体レーザをCW(連続動作)で駆動し、外部半導体光
変調器により強度変調を行うものである。しかし、この
方法でもチャーピングの低減に限界があることが近年の
研究で明らかになってきた。2. Description of the Related Art Optical communication technology using optical devices such as semiconductor lasers has solved many problems today. However, the phenomenon called so-called chirping, in which the fluctuation of the refractive index due to the carrier non-uniform distribution during high-speed intensity modulation distorts the waveform of the output light, has not always been solved. A mainstream method currently used to solve this is to drive a semiconductor laser by CW (continuous operation) and perform intensity modulation by an external semiconductor optical modulator. However, recent studies have revealed that even this method has a limit in reducing chirping.
【0003】一方、レーザ光の偏波面を信号に応じてス
イッチングさせる偏波変調レーザは、通常の強度変調レ
ーザに比べ、変調の際にも、共振器内の光密度とキャリ
ア密度を殆ど一定にすることが可能なため、チャーピン
グが小さく変調速度や伝送距離を向上させることができ
る。偏波変調レーザについては、たとえば、特公平5−
68111号公報や特開平7−235718号公報に開
示された半導体レーザ装置がある。この半導体レーザ装
置は、直列又は並列に接続された2つの半導体レーザか
らなり、その一方は主として特定の偏光状態(TE又は
TM偏光)の波を発生又は増幅し、他方は主として別の
偏光状態(TM又はTE偏光)の波を発生又は増幅す
る。そして、その際、両半導体レーザの一方で増幅され
るか発生した光波と他方の半導体レーザで増幅されるか
発生した光波が、互いに重ね合わせ可能であることを特
徴とする。On the other hand, a polarization modulation laser that switches the plane of polarization of laser light according to a signal makes the optical density and carrier density in the resonator almost constant during modulation, as compared with a normal intensity modulation laser. Therefore, the chirping is small and the modulation speed and the transmission distance can be improved. Regarding the polarization modulation laser, for example, Japanese Patent Publication No.
There are semiconductor laser devices disclosed in Japanese Patent No. 68111 and Japanese Patent Laid-Open No. 7-235718. This semiconductor laser device is composed of two semiconductor lasers connected in series or in parallel, one of which mainly generates or amplifies a wave of a specific polarization state (TE or TM polarization), and the other mainly of another polarization state ( Waves of TM or TE polarization) are generated or amplified. Then, at that time, a light wave amplified or generated by one of the two semiconductor lasers and a light wave amplified or generated by the other semiconductor laser can be superimposed on each other.
【0004】図30は従来例の構造を説明する模式図で
ある。この半導体レーザは、直列に接続された2種の異
なる半導体レーザからなる。第1の半導体レーザは、T
Eモードに対する利得がTMモードに対する利得を常に
上回る利得領域1103aを有し、第2の半導体レーザ
は、その逆の利得特性を有する利得領域1103bを有
し、且つそれぞれの半導体レーザがそれぞれの利得スペ
クトルのピーク波長近傍にブラッグ波長を有するグレー
ティング等の分布反射器1107a、1107bを有す
ることを特徴としている。その動作原理は、第1半導体
レーザ領域及び第2半導体レーザ領域それぞれに独立に
キャリアを注入し、TEモードとTMモードが等しいし
きい利得になるようにし、この状態をバイアス点とし
て、片方あるいは両方の注入キャリア数をわずかに変調
することでTEモードとTMモードの偏波スイッチング
を行うものである。通常の強度変調レーザに比べ、変調
の際にも、共振器内の光密度とキヤリア密度をほとんど
一定にすることが可能なため、チャーピングが小さく変
調速度や伝送距離を向上させることができるとされてい
る。尚、図29において、1101は基板、1102は
下部クラッド層、1104は光ガイド層、1105は上
部クラッド層、1106はコンタクト層、1109a、
1109b、1110は電極、1111は反射防止膜で
ある。FIG. 30 is a schematic diagram for explaining the structure of a conventional example. This semiconductor laser is composed of two different semiconductor lasers connected in series. The first semiconductor laser is T
The second semiconductor laser has a gain region 1103a in which the gain for the E mode is always higher than that for the TM mode, the second semiconductor laser has a gain region 1103b having the opposite gain characteristic, and each semiconductor laser has its own gain spectrum. Is characterized by having distributed reflectors 1107a and 1107b such as a grating having a Bragg wavelength in the vicinity of the peak wavelength. The operating principle is that carriers are independently injected into the first semiconductor laser region and the second semiconductor laser region so that the TE mode and the TM mode have the same threshold gain. The polarization switching of the TE mode and the TM mode is performed by slightly modulating the number of injected carriers of. Compared with a normal intensity-modulated laser, the light density and the carrier density in the resonator can be made almost constant during modulation, so chirping is small and the modulation speed and transmission distance can be improved. Has been done. In FIG. 29, 1101 is a substrate, 1102 is a lower clad layer, 1104 is an optical guide layer, 1105 is an upper clad layer, 1106 is a contact layer, 1109a,
Reference numerals 1109b and 1110 are electrodes, and 1111 is an antireflection film.
【0005】この半導体レーザの具体的製造方法として
は、ほととんど提案されていないが、他のデバイスの公
知の製造方法から以下の方法が考えられる。
1)2回の選択成長でそれぞれTEモード半導体レーザ
領域とTMモード半導体レーザ領域を作製する方法。
2)2回の選択マスクなしの成長と2回の選択エッチン
グでTE/TMモード半導体レーザ領域を作製する方
法。
3)選択マスクの領域の面積依存性を利用した1回の成
長でTEモード半導体レーザ領域とTMモード半導体レ
ーザ領域を作製する方法。Although a specific manufacturing method of this semiconductor laser has not been proposed at all, the following method can be considered from known manufacturing methods of other devices. 1) A method of manufacturing a TE mode semiconductor laser region and a TM mode semiconductor laser region by selective growth twice. 2) A method of producing a TE / TM mode semiconductor laser region by growth without a selective mask twice and selective etching twice. 3) A method of producing a TE mode semiconductor laser region and a TM mode semiconductor laser region by one-time growth utilizing the area dependency of the selective mask region.
【0006】[0006]
【発明の解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例においては以下の問題点があった。
(1)従来例では、高速変調時の波長変動を制御する手
段については、工夫が成されていないので、伝送容量が
制限を受けるだけでなく、波長多重通信用光源としても
不適である。However, the above-mentioned conventional example has the following problems. (1) In the conventional example, since the device for controlling the wavelength fluctuation at the time of high-speed modulation has not been devised, not only is the transmission capacity limited, but it is also unsuitable as a light source for wavelength division multiplexing communication.
【0007】(2)偏光方向の異なる2種の半導体レー
ザの具体的設計指針及び製造方法が示されていない。製
造方法の一例として、MOCVD法等を用いた選択成長
方法を用いて、同一基板上に作製する方法が考えられる
が、それぞれの半導体レーザを独立に最適化することは
非常に困難である。例えば、前記第1の方法は、選択マ
スクエッジに異常成長ができやすいこと及び2回目の成
長では、パターン効果で1回目と同等の制御性あるいは
結晶品質を確保することは極めて困難である。前記第2
の方法は、選択エッチングの制御性に難があるとととも
に、境界部分は異常成長が起きやすく、デバイス作製歩
留まりを劣化させる。前記第3の方法は、製造上の問題
点は小さいものの製作できるデバイス構造に限定があ
り、デバイスを最適化することはできないという欠点が
ある。いずれにしろ、現時点では、上記従来例の偏波変
調レーザを信頼性良く実現できる方法はないといってよ
い。(2) No specific design guideline and manufacturing method for two types of semiconductor lasers having different polarization directions are shown. As an example of the manufacturing method, a method of manufacturing on the same substrate by using a selective growth method such as MOCVD can be considered, but it is very difficult to optimize each semiconductor laser independently. For example, in the first method, abnormal growth is likely to occur at the selective mask edge, and it is extremely difficult to secure the controllability or crystal quality equivalent to the first time by the pattern effect in the second growth. The second
In the method (1), the controllability of the selective etching is difficult, and abnormal growth easily occurs at the boundary portion, which deteriorates the device manufacturing yield. Although the third method has a small manufacturing problem, it has a drawback that the device structure that can be manufactured is limited and the device cannot be optimized. In any case, at present, it can be said that there is no method capable of reliably realizing the above-mentioned conventional polarization-modulated laser.
【0008】(3)偏波変調可能範囲が狭い。本構造を
構成する2つの半導体レーザはそれぞれDFBレーザで
はあるが、複合共振器構成にしたときは、単純なDFB
ではなく、他方の共振器は或る時はDBRとして作用し
或る時はファブリペロ共振器として作用する。したがっ
て、その位相条件はDFB単独時と異なり、単純ではな
い。したがって、単に光結合しただけではその偏波変調
可能な動作範囲は極めて小さくなってしまう。(3) The polarization modulation possible range is narrow. The two semiconductor lasers that compose this structure are DFB lasers, respectively, but when the compound resonator configuration is adopted, a simple DFB laser is used.
Rather, the other resonator sometimes acts as a DBR and sometimes as a Fabry-Perot resonator. Therefore, the phase condition is not simple, unlike when the DFB is used alone. Therefore, the operation range in which the polarization modulation is possible becomes extremely small only by the optical coupling.
【0009】(4)アレイ化のための製造方法が困難で
ある。光通信、特に、光インタコネクトや波長多重通信
には半導体レーザのアレイ化が不可欠であるが、半導体
レーザのアレイ化についてはさらに作製は困難であり、
当然、従来例では実現の方法は考慮されていない。特
に、利得ピーク波長とブラッグ波長をほぼ一致させるこ
とはアレイになればなるほど困難になる。(4) The manufacturing method for forming an array is difficult. Arraying of semiconductor lasers is indispensable for optical communication, especially for optical interconnect and wavelength division multiplexing communication, but it is more difficult to fabricate arraying of semiconductor lasers.
Naturally, the implementation method is not considered in the conventional example. In particular, it becomes more difficult for the array to make the gain peak wavelength and the Bragg wavelength substantially match.
【0010】よって、本発明の目的は、従来の偏波変調
半導体レーザの構造上及び製造上の問題点を解決し、実
質的に独立に最適化され得るTEモード用半導体レーザ
構造とTMモード用半導体レーザ構造を用いて、波長制
御がなされ(波長安定性の確保)且つ偏波変調動作範囲
の広い比較的低コストな半導体レーザ、その製造方法、
該半導体レーザを用いた装置やシステム等を提供するこ
とである。Therefore, an object of the present invention is to solve the structural and manufacturing problems of the conventional polarization modulation semiconductor laser, and to optimize the TE mode semiconductor laser structure and the TM mode semiconductor laser that can be optimized substantially independently. Using a semiconductor laser structure, wavelength control is performed (wavelength stability is ensured) and a semiconductor laser having a wide polarization modulation operation range and a relatively low cost, a manufacturing method thereof,
An object of the present invention is to provide an apparatus, a system and the like using the semiconductor laser.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段及び作用】図1は、本発明
の代表例の原理を模式的に表している。図1中、1は第
1の半導体レーザ構造、2は第2の半導体レーザ構造、
3は両者の間に形成された空隙(間隙)及び/又はその
中に充填された充填材を表している。半導体レーザ構造
1及び2は単体では、ぞれぞれ、第1の共振器7でTM
モード(或はTEモード)が、第2の共振器8でTEモ
ード(或はTMモード)が励起されるのに対し、両者を
光学的に結合したことにより、第1及び第2の共振器の
他に第3の共振器9を含めた複合共振器により、TEモ
ードもTMモードも励起される。そのためには第1の半
導体レーザ構造1のTMモードは第2の半導体レーザ構
造2のTMモードと結合すること、同様に第2の半導体
レーザ構造2のTEモードが第1の半導体レーザ構造1
のTEモードと結合することが必要になる。このこと
は、第1の半導体レーザ構造1と第2の半導体レーザ構
造2に関して、TEモード同士及びTMモード同士の伝
搬定数が、それぞれ、ほぼ等しいことを意味する。これ
を実現することは、技術的には困難なことではない。FIG. 1 schematically shows the principle of a representative example of the present invention. In FIG. 1, 1 is a first semiconductor laser structure, 2 is a second semiconductor laser structure,
Reference numeral 3 represents a void (gap) formed between the two and / or a filler filled therein. The semiconductor laser structures 1 and 2 are individually tuned by using the first resonator 7 as the TM.
While the mode (or the TE mode) is excited by the TE mode (or the TM mode) in the second resonator 8, the first and second resonators are optically coupled to each other. Besides, the TE mode and the TM mode are excited by the composite resonator including the third resonator 9. For this purpose, the TM mode of the first semiconductor laser structure 1 is coupled with the TM mode of the second semiconductor laser structure 2, and similarly, the TE mode of the second semiconductor laser structure 2 is the first semiconductor laser structure 1.
It is necessary to combine the TE mode with. This means that the propagation constants of TE modes and TM modes of the first semiconductor laser structure 1 and the second semiconductor laser structure 2 are substantially equal to each other. Achieving this is not technically difficult.
【0012】本発明の重要な点は、第1、第2及び第3
の共振器からなる複合共振器で許容されるTEモードと
TMモードのしきい利得をTE用半導体レーザ構造およ
びTM用半導体レーザ構造に注入されるキャリアI1、
I2を制御することでほぼ等しくすることができる点に
ある。この状態が実現できれば、あとは変調電流或は電
圧で位相条件等を若干制御することで、しきい値の小さ
い方の偏波モードで発振が起こり偏波変調ができる。An important point of the present invention is that the first, second and third
A carrier I 1 injected into the TE semiconductor laser structure and the TM semiconductor laser structure with the threshold gains of the TE mode and the TM mode allowed in the composite resonator including the resonator of
The point is that they can be made almost equal by controlling I 2 . If this state can be realized, then by slightly controlling the phase condition or the like with the modulation current or voltage, oscillation occurs in the polarization mode with the smaller threshold value, and polarization modulation can be performed.
【0013】以下、請求項に対応して、本発明の各構成
を述べる。上記目的を達成する為の第1の発明は、第1
及び第2の偏波モードを共に有し少なくとも活性層と導
波層(ないし光ガイド層)が異なる2個の異なる半導体
レーザ構造を導波方向に直列に配置した複合共振器型半
導体レーザであって、第1の半導体レーザ構造が、第1
の偏波モードに対する利得が第2の偏波モードに対する
利得よりも優位な活性領域及び分布帰還型共振器又は分
布ブラッグ反射型共振器を有し、第2の半導体レーザ構
造が、第2の偏波モードに対する利得が第1の偏波モー
ドに対する利得よりも優位な活性領域及び分布帰還型共
振器又は分布ブラッグ反射型共振器又はファブリペロ型
共振器を有し、前記第1の半導体レーザ構造と第2の半
導体レーザ構造は、第1の偏波モード同士及び第2の偏
波モード同士の伝搬定数が夫々ほぼ等しい様に構成され
ており、前記第1の半導体レーザ構造と第2の半導体レ
ーザ構造は導波方向に間隙を置いて配置されており、前
記分布帰還型共振器又は分布ブラッグ反射型共振器のブ
ラッグ波長が前記半導体レーザ構造の利得スペクトルの
ピーク波長近傍に設定してあり、第1及び第2の半導体
レーザ構造の少なくとも一方に注入するキャリアに変調
をかけることで前記第1の偏波モードと第2の偏波モー
ドとの間で発振モードをスイッチングさせることを特徴
とする偏波変調可能な半導体レーザである(請求項1に
対応)。The respective components of the present invention will be described below in accordance with the claims. The first invention for achieving the above object is the first invention.
And a composite resonator type semiconductor laser in which two different semiconductor laser structures having both a second polarization mode and at least an active layer and a waveguide layer (or an optical guide layer) are arranged in series in the waveguide direction. And the first semiconductor laser structure is
Of the active region and the distributed feedback resonator or the distributed Bragg reflective resonator, the gain of which is superior to the gain of the second polarized mode, and the second semiconductor laser structure has the second polarized laser. An active region having a gain for a wave mode superior to a gain for a first polarization mode and a distributed feedback resonator, a distributed Bragg reflection resonator, or a Fabry-Perot resonator, and the first semiconductor laser structure and the first semiconductor laser structure. The second semiconductor laser structure is configured such that the propagation constants of the first polarization mode and the second polarization mode are substantially equal to each other, and the first semiconductor laser structure and the second semiconductor laser structure are Are arranged with a gap in the waveguide direction, and the Bragg wavelength of the distributed feedback resonator or distributed Bragg reflection resonator is near the peak wavelength of the gain spectrum of the semiconductor laser structure. The oscillation mode is switched between the first polarization mode and the second polarization mode by modulating carriers injected into at least one of the first and second semiconductor laser structures. This is a semiconductor laser capable of polarization modulation (corresponding to claim 1).
【0014】上記構成で、TEモードもTMモードとも
にDFB或はDBRモードとすれば、変調時にも波長を
安定にでき、両者が同時発振可能なしきい利得を設定で
きる。In the above structure, if both TE mode and TM mode are set to DFB or DBR mode, the wavelength can be stabilized even at the time of modulation, and the threshold gain with which both can oscillate simultaneously can be set.
【0015】また、一方はTEファブリペロモード、他
方はDFB或はDBRモードとすれば、両者が同時発振
可能なしきい利得を設定でき、デバイス作製や実装が更
に容易になり、かつ複合共振器による偏波変調動作範囲
を更に広くできる。この場合、安定性のあるTMモード
だけを信号光として利用すればよい。第1の発明によれ
ば、この様に、偏波変調可能な半導体レーザを実現する
にあたり、半導体レーザ作製の制御性を向上させ、偏波
変調可能な動作範囲を向上させるための設計指針が与え
られる。If the TE Fabry-Perot mode is used for one side and the DFB or DBR mode is used for the other side, it is possible to set a threshold gain at which both can simultaneously oscillate, which makes it easier to fabricate and mount the device, and to use the composite resonator. The polarization modulation operating range can be further widened. In this case, only the stable TM mode may be used as the signal light. According to the first invention, in realizing a semiconductor laser capable of polarization modulation in this manner, design guidelines for improving controllability of semiconductor laser fabrication and improving an operation range in which polarization modulation is possible are provided. To be
【0016】上記目的を達成する為の第2の発明は、前
記第1及び第2の半導体レーザ構造が、夫々、基板及び
その上の積層構造が独立に形成された構造のものであっ
て、導波方向に間隙を置いて支持台上に配置されている
ことを特徴とする(請求項2に対応)。A second aspect of the present invention for attaining the above object is the first and second semiconductor laser structures, each of which has a substrate and a laminated structure independently formed thereon. It is characterized in that it is arranged on a support base with a gap in the waveguide direction (corresponding to claim 2).
【0017】第2の発明によれば、TE用半導体レーザ
構造とTM用半導体レーザ構造が独立に作製できて、設
計の自由度が更に大きくなる。また、確実に両レーザ構
造間の光軸調整ができる。According to the second invention, the semiconductor laser structure for TE and the semiconductor laser structure for TM can be manufactured independently, and the degree of freedom in design is further increased. In addition, the optical axis between the two laser structures can be surely adjusted.
【0018】上記目的を達成する為の第3の発明は、前
記第1及び第2の半導体レーザ構造が、同一基板上で少
なくとも活性層と導波層が別個に形成された構造のもの
であって、該同一基板上の積層構造が導波方向に間隙を
置いて配置されていることを特徴とする(請求項3に対
応)。A third aspect of the present invention for attaining the above object is the first and second semiconductor laser structures, wherein at least an active layer and a waveguide layer are separately formed on the same substrate. The laminated structures on the same substrate are arranged with a gap in the waveguide direction (corresponding to claim 3).
【0019】上記目的を達成する為の第4の発明は、前
記第1及び第2の半導体レーザ構造間の間隙に充填材が
充填されて位相調整領域を成していることを特徴とする
(請求項4に対応)。これにより、位相を調整し、複合
共振器による偏波変調を確実にする。A fourth invention for attaining the above object is characterized in that the gap between the first and second semiconductor laser structures is filled with a filler to form a phase adjustment region ( (Corresponding to claim 4). This adjusts the phase and ensures polarization modulation by the composite resonator.
【0020】上記目的を達成する為の第5の発明は、前
記間隙に充填された物質が電気的に屈折率を制御できる
材料であり、前記位相調整領域の光学長に変調をかける
為の光学長変調手段を設けていることを特徴とする(請
求項5に対応)。これにより、位相調整を可変とし、複
合共振器による偏波変調の動作範囲を更に広くできる。A fifth aspect of the invention for attaining the above object is that the substance filled in the gap is a material whose refractive index can be electrically controlled, and is an optical element for modulating the optical length of the phase adjusting region. A long modulation means is provided (corresponding to claim 5). As a result, the phase adjustment can be made variable, and the operating range of polarization modulation by the composite resonator can be further widened.
【0021】上記目的を達成する為の第6の発明は、前
記第2の半導体レーザ構造が、分布帰還型共振器又は分
布ブラッグ反射型共振器を有することを特徴とする(請
求項6に対応)。A sixth invention for attaining the above object is characterized in that the second semiconductor laser structure has a distributed feedback resonator or a distributed Bragg reflection resonator (corresponding to claim 6). ).
【0022】上記目的を達成する為の第7の発明は、前
記第1及び第2の半導体レーザ構造の間隙を置いて相い
対する端面が導波方向に対して斜めに形成されているこ
とを特徴とする(請求項7に対応)。これにより、両半
導体レーザ構造がDFB或はDBRレーザである場合に
おいて、端面反射の影響を押さえ、複合共振器による偏
波変調を確実にする。A seventh aspect of the invention for achieving the above object is that the opposing end faces of the first and second semiconductor laser structures are formed obliquely with respect to the waveguide direction with a gap therebetween. It is characterized (corresponding to claim 7). As a result, when both semiconductor laser structures are DFB or DBR lasers, the influence of end facet reflection is suppressed and polarization modulation by the compound resonator is ensured.
【0023】上記目的を達成する為の第8の発明は、前
記第2の半導体レーザ構造が、ファブリペロ型共振器を
有することを特徴とする(請求項8に対応)。An eighth invention for attaining the above object is characterized in that the second semiconductor laser structure has a Fabry-Perot type resonator (corresponding to claim 8).
【0024】上記目的を達成する為の第9の発明は、前
記第1及び第2の半導体レーザ構造の間隙を置いて相い
対する端面のうちDFB或はDBRレーザである第1の
半導体レーザ構造の端面が導波方向に対して斜めに形成
されていることを特徴とする(請求項9に対応)。これ
により、一方の半導体レーザ構造がDFB或はDBRレ
ーザであり他方の半導体レーザ構造がファブリペロ型で
ある場合において、端面反射の影響を押さえ、複合共振
器による偏波変調を確実にする。A ninth invention for achieving the above object is the first semiconductor laser structure, which is a DFB or DBR laser among the end faces facing each other with a gap between the first and second semiconductor laser structures. Is formed obliquely with respect to the waveguide direction (corresponding to claim 9). Thus, when one semiconductor laser structure is a DFB or DBR laser and the other semiconductor laser structure is a Fabry-Perot type, the influence of end facet reflection is suppressed and polarization modulation by the compound resonator is ensured.
【0025】上記目的を達成する為の第10の発明は、
前記第1及び第2の半導体レーザ構造の向かい合う端面
が無反射になるように該端面にARコートが施されてい
ることを特徴とする(請求項10に対応)。これによ
り、端面反射の影響を押さえ、複合共振器による偏波変
調を確実にする。また、半導体レーザの端面反射あるい
は位相に起因する悪影響を抑えて、半導体レーザの特性
を平均化し、歩留まりが向上する。The tenth invention for achieving the above object is as follows:
An AR coat is applied to the end faces of the first and second semiconductor laser structures facing each other so as to be non-reflecting (corresponding to claim 10). This suppresses the influence of end face reflection and ensures polarization modulation by the composite resonator. In addition, adverse effects due to end face reflection or phase of the semiconductor laser are suppressed, the characteristics of the semiconductor laser are averaged, and the yield is improved.
【0026】上記目的を達成する為の第11の発明は、
前記第1及び第2の半導体レーザ構造の活性層の少なく
とも一方の活性層が量子井戸構造或は歪み量子井戸構造
から成ることを特徴とする(請求項11に対応)。これ
により、TEモードとTMモードのしきい利得を拮抗さ
せることが容易にできて、偏波変調動作を確実に実現で
きる。The eleventh invention for achieving the above object is as follows:
At least one of the active layers of the first and second semiconductor laser structures has a quantum well structure or a strained quantum well structure (corresponding to claim 11). As a result, the threshold gains of the TE mode and the TM mode can be easily counterbalanced, and the polarization modulation operation can be surely realized.
【0027】上記目的を達成する為の第12の発明は、
第1及び第2の偏波モードを共に有する2個の異なる半
導体レーザアレイを導波方向に直列に配置した複合共振
器型半導体レーザアレイであって、複数の第1の半導体
レーザ構造から成る第1の半導体レーザアレイは、該第
1の半導体レーザ構造を導波方向に平行に同一基板上に
複数個配置して成り、第1の偏波モードに対する利得ピ
ークがキャリア注入量によって可変できる共通の活性領
域を含み、個々の第1の半導体レーザ構造に対し、該異
なる利得ピーク近傍にブラッグ波長が設定された分布帰
還型反射器或は分布ブラッグ反射型反射器を持たせてお
り、第1の半導体レーザ構造と同数の複数の第2の半導
体レーザ構造から成る第2の半導体レーザアレイは、該
第2の半導体レーザ構造を前記第1の半導体レーザ構造
と同様に配置して成り、第2の偏波モードに対する利得
が第1の偏波モードに対する利得よりも優位な共通の活
性領域を含み、個々の第2の半導体レーザ構造に対し、
ファブリペロ型共振器を持たせており、対を成す前記第
1の半導体レーザ構造と第2の半導体レーザ構造は、夫
々、第1の偏波モード同士及び第2の偏波モード同士の
伝搬定数が夫々ほぼ等しい様に構成されており、前記第
1の半導体レーザアレイと第2の半導体レーザアレイは
導波方向に間隙を置いて配置されており、第1及び第2
の半導体レーザ構造の少なくとも一方に注入するキャリ
アに変調をかけることで前記第1の偏波モードと第2の
偏波モードとの間で発振モードをスイッチングさせるこ
とを特徴とする偏波変調可能な半導体レーザアレイであ
る(請求項12に対応)。A twelfth invention for achieving the above object is
A composite resonator type semiconductor laser array in which two different semiconductor laser arrays having both a first and a second polarization mode are arranged in series in the waveguide direction, the composite resonator type semiconductor laser array having a plurality of first semiconductor laser structures. The first semiconductor laser array is formed by arranging a plurality of the first semiconductor laser structures on the same substrate in parallel to the waveguide direction, and the gain peak for the first polarization mode can be changed by the carrier injection amount. Each first semiconductor laser structure including an active region is provided with a distributed Bragg reflector or a distributed Bragg reflector having a Bragg wavelength set near the different gain peak. A second semiconductor laser array including a plurality of second semiconductor laser structures as many as the semiconductor laser structure has the second semiconductor laser structure arranged in the same manner as the first semiconductor laser structure. Ri, gain for the second polarization mode comprises a dominant common active region than the gain for the first polarization mode, for individual second semiconductor laser structure,
The first semiconductor laser structure and the second semiconductor laser structure forming a pair, which have Fabry-Perot resonators, have propagation constants between the first polarization mode and the second polarization mode, respectively. The first semiconductor laser array and the second semiconductor laser array are arranged to be substantially equal to each other, and are arranged with a gap in the waveguide direction.
Of the semiconductor laser structure, the carrier wave injected into at least one of the semiconductor laser structures is modulated to switch the oscillation mode between the first polarization mode and the second polarization mode. A semiconductor laser array (corresponding to claim 12).
【0028】この構成では、ファブリペロ型共振器型で
ある第2の半導体レーザ構造の構成を単純化することが
可能なことから、多波長半導体レーザ構造のアレイ化が
容易になる。また、DFB或はDBR型である第1の半
導体レーザ構造に合わせてファブリペロ型である第2の
半導体レーザ構造を柔軟に設計でき、多少第2の半導体
レーザ構造で優位なモードの発振光の質を犠牲にして
も、第1の半導体レーザ構造で優位なモードの発振光を
偏波変調動作で確実に利用できる。With this structure, since the structure of the second semiconductor laser structure of the Fabry-Perot resonator type can be simplified, arraying of the multi-wavelength semiconductor laser structure becomes easy. Further, the second semiconductor laser structure of the Fabry-Perot type can be flexibly designed according to the first semiconductor laser structure of the DFB or DBR type, and the quality of the oscillation light of the mode which is slightly superior to that of the second semiconductor laser structure can be obtained. Even at the expense of, the oscillation light of the dominant mode in the first semiconductor laser structure can be surely used in the polarization modulation operation.
【0029】上記目的を達成する為の第13の発明は、
前記第1及び第2の半導体レーザアレイ間の間隙に充填
材が充填されて位相調整領域を成していることを特徴と
する(請求項13に対応)。これにより、位相を調整
し、各組の複合共振器による偏波変調動作を確実にす
る。A thirteenth invention for achieving the above object is as follows:
The gap between the first and second semiconductor laser arrays is filled with a filling material to form a phase adjustment region (corresponding to claim 13). This adjusts the phase and ensures the polarization modulation operation by each set of composite resonators.
【0030】上記目的を達成する為の第14の発明は、
前記間隙に充填された物質が電気的に屈折率を制御でき
る材料であり、前記位相調整領域の光学長に変調をかけ
る為の光学長変調手段を設けていることを特徴とする
(請求項14に対応)。これにより、位相調整を可変と
し、各組の複合共振器による偏波変調の動作範囲を更に
広くできる。The fourteenth invention for achieving the above object is to:
The substance filled in the gap is a material whose refractive index can be electrically controlled, and an optical length modulation means for modulating the optical length of the phase adjusting region is provided (claim 14). Corresponding to). As a result, the phase adjustment can be made variable, and the operating range of polarization modulation by the composite resonators of each set can be further widened.
【0031】上記目的を達成する為の第15の発明は、
上に記載の半導体レーザを作製する方法であって、第1
の半導体レーザ構造を作製する工程と、この工程とは独
立に第2の半導体レーザ構造を作製する工程と、第1及
び第2の半導体レーザ構造を光学的に結合するよう導波
方向に直列に同一の支持台上に間隙を置いて配置する工
程と、を有することを特徴とする偏波変調可能な半導体
レーザの製造方法である(請求項15に対応)。A fifteenth invention for achieving the above object is to:
A method of making a semiconductor laser as described above, comprising:
Process for producing the semiconductor laser structure, the process for producing the second semiconductor laser structure independently of this process, and the process for serially connecting the first and second semiconductor laser structures optically in series in the waveguide direction. A method of manufacturing a semiconductor laser capable of polarization modulation, comprising the step of disposing a gap on the same support base (corresponding to claim 15).
【0032】これによれば、TE用半導体レーザ構造と
TM用半導体レーザ構造が独立に作製でき、確実に光軸
調整ができる。また、偏波変調可能な半導体レーザを実
現するにあたり、より精度の高い実装を行うための製造
方法及び位相制御方法を提供できる。According to this, the TE semiconductor laser structure and the TM semiconductor laser structure can be manufactured independently, and the optical axis can be adjusted surely. Further, in realizing a semiconductor laser capable of polarization modulation, it is possible to provide a manufacturing method and a phase control method for mounting with higher accuracy.
【0033】上記目的を達成する為の第16の発明は、
前記第1及び第2の半導体レーザ構造を光学的に結合す
るよう導波方向に直列に同一の支持台上に間隙を置いて
配置する工程が、第1の半導体レーザ構造を支持台上に
配置して固定した後、第2の半導体レーザ構造を発光さ
せると同時に第1の半導体レーザ構造をフォトディテク
タとして機能させて第2の半導体レーザ構造の光を受光
させることで第2の半導体レーザ構造を位置決め及び固
定する工程を含むことを特徴とする(請求項16に対
応)。A sixteenth invention for achieving the above object is as follows:
The step of arranging the first and second semiconductor laser structures in series in the waveguide direction with a gap on the same support so as to optically couple the first and second semiconductor laser structures, includes disposing the first semiconductor laser structure on the support. After fixing the second semiconductor laser structure, the second semiconductor laser structure is caused to emit light, and at the same time, the first semiconductor laser structure is made to function as a photodetector to receive the light of the second semiconductor laser structure to position the second semiconductor laser structure. And a fixing step (corresponding to claim 16).
【0034】これにより、より簡便に両半導体レーザ構
造をアライメントできる。As a result, the two semiconductor laser structures can be aligned more easily.
【0035】上記目的を達成する為の第17の発明は、
前記第1及び第2の半導体レーザ構造を光学的に結合す
るよう導波方向に直列に同一の支持台上に間隙を置いて
配置する工程が、支持台上に形成されたマーカーと半導
体レーザ構造に形成されたマーカーを所望の位置関係に
調整して半導体レーザ構造を配置して固定する工程を含
むことを特徴とする(請求項17に対応)。A seventeenth invention for achieving the above object is as follows:
The step of arranging the first and second semiconductor laser structures in series in the waveguide direction with a gap on the same support so as to optically couple the markers and the semiconductor laser structure. The method further comprises the step of adjusting the marker formed on the substrate to a desired positional relationship and disposing and fixing the semiconductor laser structure (corresponding to claim 17).
【0036】これにより、容易にアライメントでき、か
つ確実に光軸調整ができる。As a result, the alignment can be easily performed and the optical axis can be surely adjusted.
【0037】上記目的を達成する為の第18の発明は、
前記第1及び第2の半導体レーザ構造を光学的に結合す
るよう導波方向に直列に同一の支持台上に間隙を置いて
配置する工程が、支持台に形成された半導体レーザ搭載
面とは垂直に直立した平面へ該半導体レーザ構造の側面
を突き当てて半導体レーザ構造を配置する工程を含むこ
とを特徴とする(請求項18に対応)。The eighteenth invention for achieving the above object is as follows:
The step of arranging the first and second semiconductor laser structures in series in the waveguide direction so as to optically couple with each other on the same support base with a gap is the semiconductor laser mounting surface formed on the support base. The method further comprises disposing the semiconductor laser structure by abutting a side surface of the semiconductor laser structure on a vertically upright plane (corresponding to claim 18).
【0038】これにより、簡便にアライメントできる。With this, alignment can be easily performed.
【0039】上記目的を達成する為の第19の発明は、
前記間隙に所望の屈折率を有する物質を充填する工程を
更に有することを特徴とする(請求項19に対応)。両
半導体レーザ構造間が空隙のままでも位相調整できる
が、所望の屈折率を有する物質を充填すれば、より柔軟
に位相調整できる。The nineteenth invention for achieving the above object is as follows:
The method further comprises the step of filling the gap with a substance having a desired refractive index (corresponding to claim 19). The phase can be adjusted even if a gap is left between the two semiconductor laser structures, but the phase can be adjusted more flexibly by filling with a substance having a desired refractive index.
【0040】上記目的を達成する為の第20の発明は、
上に記載の半導体レーザを作製する方法であって、半導
体基板上に第1の半導体レーザ構造を作製する工程と、
該基板上に第2の半導体レーザ構造を作製する工程と、
該第1及び第2の半導体レーザ構造の境界部分に間隙を
形成する工程と、を有することを特徴とする偏波変調可
能な半導体レーザの製造方法である(請求項20に対
応)。A twentieth invention for achieving the above object is to:
A method of manufacturing a semiconductor laser as described above, comprising the steps of manufacturing a first semiconductor laser structure on a semiconductor substrate,
Producing a second semiconductor laser structure on the substrate;
And a step of forming a gap at a boundary portion between the first and second semiconductor laser structures, which is a method of manufacturing a semiconductor laser capable of polarization modulation (corresponding to claim 20).
【0041】これによれば、2つの半導体レーザ構造の
境界部に製造上生じる異常構造物を除去し、そこに位相
調整部になりうる間隙を設けることで、異常構造物に起
因する構造原理上と製造上の問題点を同時に解決する。According to this, by removing the abnormal structure produced in the manufacturing process at the boundary between the two semiconductor laser structures and providing a gap that can serve as the phase adjusting section there, the structural principle resulting from the abnormal structure is obtained. And solve manufacturing problems at the same time.
【0042】上記目的を達成する為の第21の発明は、
前記第1の半導体レーザ構造を作製する工程が、前記半
導体基板上の第1の半導体レーザ構造の領域のみに第1
の活性層、第1の光導波層を積層する工程と、該第1の
光導波層に、該第1の活性層の利得ピークの近傍にブラ
ッグ波長を持つようにピッチを制御した第1のグレーテ
ィングを形成する工程とを含み、且つ前記第2の半導体
レーザ構造を作製する工程が、前記半導体基板上の第2
の半導体レーザ構造の領域のみに第2の活性層、第2の
光導波層を積層する工程と、該第2の光導波層に、該第
2の活性層の利得ピークに近傍にブラッグ波長を持つよ
うにピッチを制御した第2のグレーティングを形成する
工程とを含み、更に前記第1の半導体レーザ構造を作製
する工程及び前記第2の半導体レーザ構造を作製する工
程が、共に前記第1のグレーティングが形成された第1
の光導波層と前記第2のグレーティングが形成された第
2の光導波層上に一括して共通のクラッド層及びコンタ
クト層を積層する工程を含むことを特徴とする(請求項
21に対応)。The twenty-first invention for achieving the above object is as follows:
The step of fabricating the first semiconductor laser structure may include forming a first semiconductor laser structure only on a region of the first semiconductor laser structure on the semiconductor substrate.
Laminating the active layer and the first optical waveguide layer, the first optical waveguide layer having a pitch controlled to have a Bragg wavelength near the gain peak of the first active layer. A step of forming a grating, and a step of manufacturing the second semiconductor laser structure includes a step of forming a second semiconductor laser structure on the semiconductor substrate.
The step of laminating the second active layer and the second optical waveguide layer only in the region of the semiconductor laser structure, and the Bragg wavelength is provided in the second optical waveguide layer in the vicinity of the gain peak of the second active layer. And a step of forming a second grating having a pitch controlled so as to have, the step of forming the first semiconductor laser structure and the step of forming the second semiconductor laser structure are both the first step. First with grating formed
And a common clad layer and a contact layer are collectively laminated on the second optical waveguide layer on which the second grating is formed (corresponding to claim 21). .
【0043】上記目的を達成する為の第22の発明は、
前記第1の半導体レーザ構造を作製する工程及び前記第
2の半導体レーザ構造を作製する工程が、共に前記半導
体基板上全面に第1のクラッド層、活性層、光導波層を
積層する工程と、第2の半導体レーザ構造の領域の該光
導波層はそのままにして第1の半導体レーザ構造の領域
の該光導波層上のみに該活性層の利得ピークの近傍にブ
ラッグ波長を持つようにピッチを制御したグレーティン
グを形成する工程と、前記光導波層全面に一括して共通
の第2のクラッド層及びコンタクト層を積層する工程
と、を含むことを特徴とする(請求項22に対応)。A twenty-second invention for achieving the above object is as follows:
The step of producing the first semiconductor laser structure and the step of producing the second semiconductor laser structure both include a step of laminating a first cladding layer, an active layer, and an optical waveguide layer on the entire surface of the semiconductor substrate; The optical waveguide layer in the region of the second semiconductor laser structure is left as it is, and the pitch is set so as to have a Bragg wavelength near the gain peak of the active layer only on the optical waveguide layer in the region of the first semiconductor laser structure. It is characterized by including a step of forming a controlled grating and a step of stacking a common second cladding layer and a common contact layer all over the optical waveguide layer (corresponding to claim 22).
【0044】上記目的を達成する為の第23の発明は、
前記第1及び第2の半導体レーザ構造の境界部分に間隙
を形成する工程が、該第1及び第2の半導体レーザ構造
の領域の境界部分にスリット状の間隙とリッジ導波路を
同時に形成する工程を含むことを特徴とする(請求項2
3に対応)。The twenty-third invention for achieving the above object is as follows:
The step of forming a gap at the boundary between the first and second semiconductor laser structures includes the step of simultaneously forming a slit-shaped gap and a ridge waveguide at the boundary between the regions of the first and second semiconductor laser structures. Is included (claim 2
Corresponding to 3).
【0045】上記目的を達成する為の第24の発明は、
前記間隙に所望の屈折率を有する物質を充填する工程を
更に有することを特徴とする(請求項24に対応)。A twenty-fourth invention for achieving the above object is as follows:
The method further comprises the step of filling the gap with a substance having a desired refractive index (corresponding to claim 24).
【0046】また、上記目的を達成する為の第25の発
明は、前記発明の偏波変調可能な半導体レーザの出力部
に片方の偏波のみを選択し、出力する為の偏光子などの
偏光選択手段を備えた光送信装置であることを特徴とす
る(請求項25に対応)。この構成で、変調電力が小さ
く占有波長幅が狭く消光比が大きい光信号を出力する光
送信機を実現できる。The twenty-fifth aspect of the invention for achieving the above object is to provide a polarized light such as a polarizer for selecting and outputting only one polarized wave in the output section of the semiconductor laser capable of polarization modulation of the above invention. The optical transmission device is provided with a selection unit (corresponding to claim 25). With this configuration, it is possible to realize an optical transmitter that outputs an optical signal with a small modulation power, a narrow occupied wavelength width, and a large extinction ratio.
【0047】上記目的を達成する為の第26の発明は、
上に記載の偏波変調可能な半導体レーザと、該半導体レ
ーザからの出力光のうち1つの偏波の光を透過させる偏
光選択手段と、該半導体レーザの出力光の偏光状態を入
力信号に従って切り換える為の該半導体レーザを制御、
駆動する制御回路と、入力信号を受信する受信手段とを
有する光送受信機であることを特徴とする(請求項26
に対応)。上記第25の発明の光送信機と同じ効果が奏
される。The twenty-sixth invention for achieving the above object is as follows:
The semiconductor laser capable of polarization modulation described above, a polarization selecting means for transmitting one polarized light of the output light from the semiconductor laser, and a polarization state of the output light of the semiconductor laser are switched according to an input signal. Control the semiconductor laser for
An optical transceiver having a control circuit for driving and a receiving means for receiving an input signal (claim 26).
Corresponding to). The same effect as that of the optical transmitter of the twenty-fifth invention is exhibited.
【0048】上記目的を達成する為の第27の発明は、
上に記載の偏波変調半導体レーザと、該偏波変調半導体
レーザから出射する光の内、TEとTMの2つの偏波モ
ードの一方の光のみを取り出す偏光選択手段とを有する
光源装置であることを特徴とする(請求項27に対
応)。上記第25の発明の光送信機と同じ効果が奏され
る。The twenty-seventh invention for achieving the above object is as follows:
A light source device comprising the above-mentioned polarization-modulated semiconductor laser and a polarization selection means for extracting only one of two polarization modes, TE and TM, of light emitted from the polarization-modulated semiconductor laser. It is characterized by (corresponding to claim 27). The same effect as that of the optical transmitter of the twenty-fifth invention is exhibited.
【0049】また、上記目的を達成する為の第28の発
明は、本発明の半導体レーザを用いた送信器を含むこと
を特徴とする光伝送システムないし光通信システムであ
る(請求項28に対応)。これにより、高速変調時等で
も出力パワー変動が少なくチャーピングの少ない強度変
調信号が得られ、受信側は強度変調信号を受信すればよ
いので従来の簡単な受信器が用いられる。A twenty-eighth invention for achieving the above object is an optical transmission system or an optical communication system including a transmitter using the semiconductor laser of the present invention (corresponding to claim 28). ). As a result, an intensity-modulated signal with little output power fluctuation and little chirping can be obtained even at the time of high-speed modulation, and the receiving side only needs to receive the intensity-modulated signal, so that a conventional simple receiver is used.
【0050】上記目的を達成する為の第29の発明は、
前記光送信機或は送受信機が複数の異なる波長の光信号
を送出することができ、波長多重型のネットワークを構
成することを特徴とする(請求項29に対応)。The twenty-ninth invention for achieving the above object is as follows:
The optical transmitter or the transmitter / receiver can transmit optical signals of a plurality of different wavelengths, and forms a wavelength multiplexing type network (corresponding to claim 29).
【0051】上記目的を達成する為の第30の発明は、
上に記載の偏波変調半導体レーザと、該偏波変調半導体
レーザから出射する光の内、TEとTMの2つの偏波モ
ードの一方の光のみを取り出す偏光選択手段とから成る
光源装置を用い、所定のバイアス電流に送信信号に応じ
て変調された電流を重畳して前記偏波変調半導体レーザ
に供給することによって、前記偏光選択手段から送信信
号に応じて強度変調された信号光を取り出し、この信号
光を光受信側に向けて送信する光通信方法であることを
特徴とする(請求項30に対応)。The thirtieth invention for achieving the above object is as follows:
A light source device comprising the polarization modulation semiconductor laser described above and polarization selection means for extracting only one of two polarization modes of TE and TM from the light emitted from the polarization modulation semiconductor laser is used. , By superimposing a current modulated according to a transmission signal on a predetermined bias current and supplying the current to the polarization modulation semiconductor laser, the signal light intensity-modulated according to the transmission signal is taken out from the polarization selecting unit, It is an optical communication method for transmitting this signal light toward the optical receiving side (corresponding to claim 30).
【0052】[0052]
(第1実施例)図2は本実施例をもっともよく表す図で
あり、1は第1の半導体レーザ、2は第2の半導体レー
ザ、3は空隙の充填材、4はヒートシンク、5はマーカ
ーである。ここでは特に図示はしていないが、半導体レ
ーザはサブキャリア上に配置されたヒートシンク4上に
搭載される。サブキャリア上に直接配置されることもあ
る。(First Embodiment) FIG. 2 is a view best showing the present embodiment, in which 1 is a first semiconductor laser, 2 is a second semiconductor laser, 3 is a filling material for voids, 4 is a heat sink, and 5 is a marker. Is. Although not shown here, the semiconductor laser is mounted on the heat sink 4 arranged on the subcarrier. It may be placed directly on the subcarrier.
【0053】まず、半導体レーザの作製方法について述
べる。図3は、第1の半導体レーザ1の発振軸を含む方
向の断面図であり、図4はその垂直方向の断面図であ
る。たとえば、n型(100)InP基板101上に、
MOCVD法(Metal Organic Chem
ical Vapor Deposition)やCB
E法(Chemical Beam Epitaxy)
を用いて、n−InPクラッド層102、アンドープ活
性層103、p−InGaAsP光ガイド層104を積
層した後、ピッチ325nm、深さ50nmの位相シフ
トグレーティング108を形成し、p−InPクラッド
層105、p−InGaAsコンタクト層(キャップ
層)106を積層する。115は端面反射を低減させる
為の反射防止(AR)コートであり、両端面に形成され
ている。First, a method of manufacturing a semiconductor laser will be described. FIG. 3 is a sectional view in the direction including the oscillation axis of the first semiconductor laser 1, and FIG. 4 is a sectional view in the vertical direction thereof. For example, on an n-type (100) InP substrate 101,
MOCVD method (Metal Organic Chem
ical Vapor Deposition) and CB
E method (Chemical Beam Epitaxy)
After stacking the n-InP clad layer 102, the undoped active layer 103, and the p-InGaAsP optical guide layer 104 using, a phase shift grating 108 having a pitch of 325 nm and a depth of 50 nm is formed, and the p-InP clad layer 105, A p-InGaAs contact layer (cap layer) 106 is laminated. Reference numeral 115 denotes an antireflection (AR) coat for reducing the reflection on the end surface, which is formed on both end surfaces.
【0054】活性層103(その上下両側にはSCH層
が形成されている)のバンドダイヤグラムを図5に示し
た。121は、引っ張り歪みInGaAs井戸層(歪み
率−9%、厚さ9nm)、122は無歪みInGaAs
P障壁層(バンドギャップ0.99eV、厚さ10n
m)であり、井戸数は5とした。FIG. 5 shows a band diagram of the active layer 103 (SCH layers are formed on both upper and lower sides thereof). 121 is a tensile strained InGaAs well layer (strain rate is -9%, thickness is 9 nm), and 122 is unstrained InGaAs.
P barrier layer (band gap 0.99 eV, thickness 10 n
m) and the number of wells was 5.
【0055】図4に示す様に、横モード制御のため幅
2.5μmのリッジ構造を採用している。図4におい
て、111はリッジ型光導波路、112はリッジ部以外
に電流を流さないためのSiOx膜等の絶縁膜である。
また、109は基板表面側に形成された正電極(正電極
109は図3に示す様に共振方向に2電極109a、1
09bに分離されている)、110は基板側の負電極で
ある。本実施例では正電極109を2分割した例(こう
すれば、注入キャリア分布を調整できて、偏波変調動作
範囲を広げられる)を示したが単電極でも差し支えな
い。図4において、リッジ型光導波路111の両側の突
出した積層構造は、機能上必要とされるものではなく、
リッジ型光導波路111を形成する為のエッチングプロ
セスで結果的に形成されるものに過ぎない。As shown in FIG. 4, a ridge structure having a width of 2.5 μm is used for controlling the transverse mode. In FIG. 4, reference numeral 111 is a ridge type optical waveguide, and 112 is an insulating film such as a SiO x film for preventing a current from flowing to portions other than the ridge portion.
Further, 109 is a positive electrode formed on the surface side of the substrate (the positive electrode 109 includes two electrodes 109a, 1a in the resonance direction as shown in FIG. 3).
09b), 110 is a negative electrode on the substrate side. In the present embodiment, an example in which the positive electrode 109 is divided into two parts (this makes it possible to adjust the injection carrier distribution and widen the polarization modulation operation range), but a single electrode may also be used. In FIG. 4, the projecting laminated structure on both sides of the ridge-type optical waveguide 111 is not required in terms of function,
It is only formed as a result of the etching process for forming the ridge type optical waveguide 111.
【0056】活性層103に引っ張り歪み多重量子構造
を適用し、かつその利得ピーク波長近傍にブラッグ波長
を設定した結果(グレーティング108のピッチなどの
設定による)、TM利得が常にTE利得を上回るため、
常にTM偏光のDFBモードで発振する。本実施例で
は、活性層103を成長したあとにグレーティング10
8を形成しているが、これは結晶成長の波長制御性より
も、グレーティングの作製精度の方が現時点の技術では
上回っていると考えられるためであり(即ち、活性層を
成長してゲインピーク波長が決まってから、それに合わ
せてグレーティングのピッチなどを決める方が良いか
ら)、ともに高い精度で作製できるのであれば、基板に
直接グレーティングを形成してから、活性層等を成長し
ても良い。このことは、以下の実施例でも同じである。As a result of applying the tensile strain multiple quantum structure to the active layer 103 and setting the Bragg wavelength in the vicinity of the gain peak wavelength (depending on the setting of the pitch of the grating 108), the TM gain always exceeds the TE gain.
It always oscillates in the DFB mode of TM polarization. In this embodiment, the grating 10 is formed after the active layer 103 is grown.
No. 8 is formed because it is considered that the fabrication accuracy of the grating is higher than that of the current technology with respect to the wavelength controllability of crystal growth (that is, the active layer is grown and the gain peak is increased). Since it is better to determine the pitch of the grating and so on after the wavelength is decided), if both can be manufactured with high accuracy, the grating may be formed directly on the substrate and then the active layer etc. may be grown. . This also applies to the following examples.
【0057】次に、第2の半導体レーザ作製方法につい
て述べる。本実施例では、第2の半導体レーザ2は、第
1の半導体レーザ1のTEモードと伝搬定数をほぼ等し
くするために、層厚及び組成を制御したが、基本的には
活性層以外の構造は第1の半導体レーザ1とほぼ同じで
よい。第2の半導体レーザ2の横モード制御もリッジ構
造を用いているが、その幅は第1の半導体レーザ1と必
ずしも同じでなくてよい。リッジ構造の幅が異なるとき
は、他の構造パラメータもそれに合わせて変更して両レ
ーザ1、2の伝搬定数が等しくなるようにすればよい。Next, the second semiconductor laser manufacturing method will be described. In the present embodiment, the second semiconductor laser 2 is controlled in layer thickness and composition in order to make the TE mode and the propagation constant of the first semiconductor laser 1 substantially equal, but basically, the structure other than the active layer is used. May be substantially the same as the first semiconductor laser 1. The lateral mode control of the second semiconductor laser 2 also uses the ridge structure, but the width thereof does not necessarily have to be the same as that of the first semiconductor laser 1. When the widths of the ridge structures are different, other structural parameters may be changed accordingly so that the propagation constants of both lasers 1 and 2 become equal.
【0058】第2の半導体レーザ2の活性層のバンドダ
イヤグラム構造を図6に示した(活性層の両側にはSC
H層が形成されている)。123は無歪みInGaAs
井戸層(厚さ7.5nm)、124は無歪みInGaA
sP障壁層(バンドギャップ0.99eV、厚さ10n
m)であり、井戸数は5とした。この結果、重い正孔と
電子との遷移が支配的になるため、TE利得が常にTM
利得を上回り、かつTE利得のピーク波長近傍にブラッ
グ波長が設定されているため、常にTE偏光のDFBモ
ードで発振する。The band diagram structure of the active layer of the second semiconductor laser 2 is shown in FIG. 6 (SC is provided on both sides of the active layer.
H layer is formed). 123 is unstrained InGaAs
Well layer (thickness: 7.5 nm), 124 is unstrained InGaA
sP barrier layer (band gap 0.99 eV, thickness 10 n
m) and the number of wells was 5. As a result, the transition between heavy holes and electrons becomes dominant, so that TE gain is always TM.
Since the Bragg wavelength is set higher than the gain and near the peak wavelength of the TE gain, it always oscillates in the TE polarization DFB mode.
【0059】2種の半導体レーザ1、2は、複合共振器
を形成しやすくするために、偏波以外はほぼ等しいもの
をペアとすることが望ましい。たとえば、しきい電流値
と効率を各レーザの共振器長と端面反射率で調整でき
る。DFBモードを優位にする為に、向かい合う端面同
士は、できるだけ低反射率であることが望ましい。この
ように第1及び第2の半導体レーザの構造を、容易に独
立に、制御あるいは選別できることが本発明の大きな特
徴である。It is desirable that the two types of semiconductor lasers 1 and 2 should be paired with each other except polarization, in order to facilitate the formation of a compound resonator. For example, the threshold current value and efficiency can be adjusted by the cavity length and end face reflectance of each laser. In order to make the DFB mode dominant, it is desirable that the end faces facing each other have a reflectance as low as possible. As described above, it is a major feature of the present invention that the structures of the first and second semiconductor lasers can be easily and independently controlled or selected.
【0060】次に、2つの半導体レーザ1、2のヒート
シンク4ヘの搭載方法について図2を用いて説明する。
例えば、第1の半導体レーザ1をマーカー5で示された
所望の位置にエピサイドダウンでダイボンディングす
る。第2の半導体レーザ2は、パルス電流駆動で発振さ
せながら、第1の半導体レーザ1を導波型のフォトディ
テクタとして機能させることで、位置調整を行う。第2
の半導体レーザ2の位置調整が終了したら、ダイボンデ
ィングする前に、逆に第1の半導体レーザ1をパルス駆
動し、第2の半導体レーザ2をフォトディテクタとして
動作させて受光可能であることを確認してから、ボンデ
ィングする。この結果、2つの半導体レーザ1、2は、
最適な光結合状態でヒートシンク4上に固定される。光
パワー結合効率が高くても、両半導体レーザ1、2間に
生じた空隙3の大きさはなかなか制御困難なため、位相
がずれることから、偏波変調がかかりにくい(TEモー
ドかTMモード何れかでしか動作しない)ことが考えら
れる。この際、両半導体レーザ1、2の間に生じた空隙
に、ゲルやポリマなど屈折率を制御できる充填材3を充
填することで、競合する光波の位相(光学長)を調節
し、歩留まり良く偏波変調をかけることが可能となる。
また、ゲルやポリマの替わりに、空隙3に液晶を充填
し、その上に電極を形成し電圧を印加することで、その
液晶の屈折率あるいは透過率(透過率は表現を変えれば
吸収率であり、複素屈折率の観点からは屈折率と透過率
は同等であり、透過率の調整によっても歩留まり良く偏
波変調をかけることが可能となる)を可変にすることも
できる。Next, a method of mounting the two semiconductor lasers 1 and 2 on the heat sink 4 will be described with reference to FIG.
For example, the first semiconductor laser 1 is die-bonded to a desired position indicated by the marker 5 by episide down. The second semiconductor laser 2 performs position adjustment by causing the first semiconductor laser 1 to function as a waveguide type photodetector while oscillating by pulse current driving. Second
After the position adjustment of the semiconductor laser 2 is completed, before the die bonding, the first semiconductor laser 1 is reversely pulse-driven, and the second semiconductor laser 2 is operated as a photodetector to confirm that it can receive light. And then bond. As a result, the two semiconductor lasers 1 and 2 are
It is fixed on the heat sink 4 in an optimal optical coupling state. Even if the optical power coupling efficiency is high, the size of the air gap 3 generated between the two semiconductor lasers 1 and 2 is difficult to control, and the phases are shifted, so that polarization modulation is less likely to occur (either TE mode or TM mode). It only works). At this time, the phase (optical length) of competing light waves is adjusted by filling a void 3 formed between the two semiconductor lasers 1 and 2 with a filler 3 such as gel or polymer capable of controlling the refractive index, and the yield is improved. It becomes possible to apply polarization modulation.
Further, instead of gel or polymer, liquid crystal is filled in the voids 3, electrodes are formed on the liquid crystal, and a voltage is applied, whereby the refractive index or the transmittance of the liquid crystal (the transmittance is the absorptivity if the expression is changed. In view of the complex refractive index, the refractive index and the transmittance are equal to each other, and the polarization modulation can be applied with good yield even by adjusting the transmittance).
【0061】次に第1実施例の動作方法について説明す
る。図7は第1及び第2の半導体レーザ1、2に独立に
電流(それぞれI1およI2とする)を流した時の偏波モ
ードの分布を表している。その境界線A−BはTEモー
ドとTMモードのしきい利得がほぼ等しいことを示し、
この線上ををバイアス点(たとえば、点Mあるいは点
N)として、変調信号を重畳すれば、発振偏波モードが
スイッチする、いわゆる偏波変調が実現する。たとえ
ば、バイアス点をMとした場合には、I1だけに変調信
号を載せた例を、バイアス点Nの場合には、I1及びI2
に変調電流を逆相で載せた例を示した。また、第1の半
導体レーザ1の正電極109a、109bが2分割され
ている場合には、それぞれの電極に不均一にキャリアを
注入することで、位相の微調が可能となり、偏波変調可
能領域を更に拡大することができる。Next, the operation method of the first embodiment will be described. FIG. 7 shows the distribution of polarization modes when currents (I 1 and I 2 , respectively) are independently applied to the first and second semiconductor lasers 1 and 2 . The boundary line AB indicates that the threshold gains of the TE mode and the TM mode are almost equal,
By using this line as a bias point (for example, point M or point N) and superposing the modulation signal, the so-called polarization modulation in which the oscillation polarization mode is switched is realized. For example, when the bias point is M, an example in which the modulation signal is placed only on I 1 is set, and when the bias point is N, I 1 and I 2 are set.
An example in which the modulation current is placed in the reverse phase is shown in FIG. When the positive electrodes 109a and 109b of the first semiconductor laser 1 are divided into two, the carriers can be non-uniformly injected into the respective electrodes to finely adjust the phase, thereby enabling the polarization modulation region. Can be further expanded.
【0062】この実施例の利点をまとめると、以下のと
おりである。
(1)TE用半導体レーザとTM用半導体レーザを独立
に最適化できる。
(2)本構成を作り上げるのに、同種の複数の半導体レ
ーザから適切なLDを選別できる。
(3)どちらも線幅等の点で良質であるから、TEモー
ド光もTMモード光もどちらも光通信などに利用でき
る。
(4)位相が合わないことがあっても、空隙の調整や充
填材の調整などで、位相調整が容易である。The advantages of this embodiment can be summarized as follows. (1) The semiconductor laser for TE and the semiconductor laser for TM can be optimized independently. (2) Appropriate LDs can be selected from a plurality of semiconductor lasers of the same type to construct this structure. (3) Both have good line width and the like, so that both TE mode light and TM mode light can be used for optical communication. (4) Even if the phases do not match, the phase adjustment is easy by adjusting the voids and the filler.
【0063】本実施例では2つの半導体レーザ1、2の
横モード制御は、リッジ構造で行っている。しかし、横
方向の閉じ込めはリッジ構造に限らず、従来の半導体レ
ーザで用いている埋め込み構造など他の構造でもよい。In this embodiment, the lateral mode control of the two semiconductor lasers 1 and 2 is performed by the ridge structure. However, the lateral confinement is not limited to the ridge structure and may be another structure such as a buried structure used in the conventional semiconductor laser.
【0064】(第2実施例)次に、第1の実施例に比べ
さらに容易に作製されうる偏波変調半導体レーザの例に
ついて述べる。(Second Embodiment) Next, an example of a polarization modulation semiconductor laser which can be manufactured more easily than the first embodiment will be described.
【0065】第2実施例は
(1)2つの半導体レーザの組合せとしてDFB半導体
レーザとファブリペロ共振器半導体レーザを選ぶ。
(2)ヒートシンク(或はサブキャリアなどの支持台)
形状としてレーザ固定面に垂直な面を有するヒートシン
ク(或はサブキャリアなどの支持台)を使用する。
の2点が第1の実施例とは異なる。The second embodiment (1) selects a DFB semiconductor laser and a Fabry-Perot resonator semiconductor laser as a combination of two semiconductor lasers. (2) Heat sink (or support for subcarrier)
A heat sink (or a support for a subcarrier) having a surface perpendicular to the laser fixing surface is used as the shape. 2 is different from the first embodiment.
【0066】まず、レーザの作製方法について説明す
る。第1のDFB半導体レーザは、基本的に第1実施例
の第1の半導体レーザ或は第2の半導体レーザと同様の
構造でよい。第2のファブリペロ半導体レーザの発振軸
を合む断面図を図9に、その垂直な断面図を図10に示
す。その製造方法は、たとえば、n型(100)InP
基板131上に、n−InPクラッド層132、アンド
ープ活性層133、n−InGaAsP光ガイド層13
4、p−InPクラッド層135及びp−InPコンタ
クト層136を積層する。活性層133の構造は、ここ
では第1実施例と同じとした。First, a method of manufacturing a laser will be described. The first DFB semiconductor laser may have basically the same structure as the first semiconductor laser or the second semiconductor laser of the first embodiment. FIG. 9 is a sectional view showing the oscillation axis of the second Fabry-Perot semiconductor laser, and FIG. 10 is a vertical sectional view thereof. The manufacturing method is, for example, n-type (100) InP.
On the substrate 131, the n-InP clad layer 132, the undoped active layer 133, the n-InGaAsP light guide layer 13 are formed.
4, p-InP clad layer 135 and p-InP contact layer 136 are laminated. The structure of the active layer 133 is the same as that of the first embodiment here.
【0067】横モード制御は敢えて行わない。たとえ
ば、幅50μmの電極ストライプ139を形成するのみ
である。この結果、第2の半導体レーザは常にTEモー
ドで発振するが、グレーティングがないこと及び横モー
ド制御機構がないことから、第1実施例の場合とは異な
り、常にマルチファブリペロモード発振する。The lateral mode control is not intentionally performed. For example, only the electrode stripe 139 having a width of 50 μm is formed. As a result, the second semiconductor laser always oscillates in the TE mode, but because of the absence of the grating and the transverse mode control mechanism, unlike the case of the first embodiment, the second Fabry-Perot mode oscillation is always performed.
【0068】第1及び第2の半導体レーザの向かい合う
端面同士は、できるだけ低反射率であることが望まし
い。その為に、図3及び図9に示す様に、ARコート1
15、142がレーザ両端面に形成されている。さら
に、作製の際には第1及び第2の半導体レーザの幅をほ
ぼ等しくしておき、かつ側面は、ヒートシンク4の垂直
面に当てるので、へき開に近い面を出しておくことが望
ましい。It is desirable that the end faces of the first and second semiconductor lasers facing each other have a reflectance as low as possible. Therefore, as shown in FIGS. 3 and 9, the AR coat 1
15, 142 are formed on both end faces of the laser. Further, since the widths of the first and second semiconductor lasers are set to be substantially equal to each other and the side surface is brought into contact with the vertical surface of the heat sink 4, it is desirable to provide a surface close to the cleavage, when manufacturing.
【0069】次に、2つの半導体レーザのヒートシン
ク、サブキャリアなどの支持台ヘの搭載方法について図
8を用いて説明する。図8において、ヒートシンク4に
は半導体レーザ固定面(ここにはパターン電極6(レー
ザ1側のみが示されている)が形成されていて、半導体
レーザ1、2の電極に接続されている。これは、図示さ
れていないが、図2でも同じである)に垂直な面10が
形成され、半導体レーザ1、2はチップ側面を前記垂直
面10に突き当てて位置決めされる。Next, a method of mounting the two semiconductor lasers on the support base such as heat sinks and sub-carriers will be described with reference to FIG. 8, a semiconductor laser fixing surface (here, a pattern electrode 6 (only the laser 1 side is shown) is formed on the heat sink 4 and is connected to the electrodes of the semiconductor lasers 1 and 2. (Not shown, but the same is true in FIG. 2)), and a vertical surface 10 is formed, and the semiconductor lasers 1 and 2 are positioned by abutting the side surfaces of the chips against the vertical surface 10.
【0070】本実施例の場合は、第1実施例のようなア
クティブアライメント(発振させてディテクトする方法
を用いるアライメント)を敢えて行う必要はない。ヒー
トシンク4及びレーザチップ1、2に予めマーカー(不
図示)を設置しておき、目あわせをおこなう(パッシブ
アライメント)ことで十分精度がとれる。すなわち、本
実施例の場合、2つの半導体レーザ1、2の光導波路の
位置合わせはへき開面と垂直な方向の位置精度のみで行
われる。これは、第2の半導体レーザ2に広い電極スト
ライプ構造の半導体レーザを用いたことで横方向の光軸
合わせの自由度が大きくなったことによる。必要であれ
ば、第1実施例と同じアクティブアライメントを一部行
ってもよい。In the case of the present embodiment, it is not necessary to intentionally perform active alignment (alignment using the method of oscillating and detecting) as in the first embodiment. Sufficient accuracy can be obtained by previously setting markers (not shown) on the heat sink 4 and the laser chips 1 and 2 and performing alignment (passive alignment). That is, in the case of the present embodiment, the alignment of the optical waveguides of the two semiconductor lasers 1 and 2 is performed only with the positional accuracy in the direction perpendicular to the cleavage plane. This is because the semiconductor laser having a wide electrode stripe structure is used as the second semiconductor laser 2 so that the degree of freedom in aligning the optical axis in the lateral direction is increased. If necessary, the same active alignment as in the first embodiment may be partially performed.
【0071】このように、ファブリペロ半導体レーザ2
を用いているので光軸調整は非常に容易になることが、
本実施例の大きな特徴である。Thus, the Fabry-Perot semiconductor laser 2
It is very easy to adjust the optical axis because
This is a major feature of this embodiment.
【0072】次に駆動方法について説明する。図11
は、第1及び第2の半導体レーザ1、2に独立に電流を
流した時の発振偏波モードの分布を表している。その境
界線A−BはTEモードとTMモードのしきい利得がほ
ぼ等しいことを示し、この線上をバイアス点(たとえ
ば、点Mあるいは点N)として、変調信号を重畳すれ
ば、偏波モードがスイッチする、いわゆる偏波変調が実
現する。第1実施例に比べ、一方のレーザにファブリペ
ロ共振器半導体レーザを用いているので偏波変調可能な
バイアス領域が広いことが大きな特徴である。これは、
光出力及び発振波長の制御範囲が広いことを意味する。
本実施例の動作については、本質的に後述の第4実施例
の動作と同じであるので、その説明をも参照されたい。Next, the driving method will be described. Figure 11
Represents the distribution of oscillation polarization modes when currents are independently applied to the first and second semiconductor lasers 1 and 2. The boundary line A-B indicates that the threshold gains of the TE mode and the TM mode are substantially equal, and if the modulation signal is superposed on this line as a bias point (for example, the point M or the point N), the polarization mode is changed. Switching, so-called polarization modulation, is realized. Compared with the first embodiment, the Fabry-Perot resonator semiconductor laser is used for one of the lasers, and this is a major feature that the bias region capable of polarization modulation is wide. this is,
This means that the control range of light output and oscillation wavelength is wide.
The operation of this embodiment is essentially the same as the operation of the fourth embodiment described later, so please refer to the description thereof.
【0073】この第2実施例の利点は以下のとおりであ
る。
(1)たとえばTEモード用レーザは非常に単純な電極
ストライプレーザでよいので低コストである。
(2)2種類の半導体レーザについて、任意の複数のL
Dから適切なLDを選別できる。
(3)一方にファブリペロ共振器半導体レーザを用いる
ので、2つの半導体レーザの光軸合わせが簡単になる。
(4)位相が合わないことがあっても、空隙に屈折率を
制御できる充填材3を充填することなどで、位相整合が
容易である。
(5)ファブリペロ共振器半導体レーザは動作条件が厳
しくないので、偏波変調動作範囲が広い。The advantages of this second embodiment are as follows. (1) For example, a TE mode laser can be a very simple electrode stripe laser and is therefore low in cost. (2) About two types of semiconductor lasers, a plurality of arbitrary L
An appropriate LD can be selected from D. (3) Since the Fabry-Perot resonator semiconductor laser is used for one side, the optical axes of the two semiconductor lasers can be easily aligned. (4) Even if the phases do not match, phase matching is easy by filling the voids with the filler 3 whose refractive index can be controlled. (5) The Fabry-Perot resonator semiconductor laser has a wide operating range of polarization modulation because the operating conditions are not severe.
【0074】(第3実施例)図12は第3の実施例の模
式図である。図12中、1は第1の半導体レーザ、2は
第2の半導体レーザ、3は空隙及び/又は充填材であ
る。図13は該第1及び第2の半導体レーザ1、2の発
振軸を含む方向の断面図であり、図14はその垂直方向
の断面図である。(Third Embodiment) FIG. 12 is a schematic diagram of the third embodiment. In FIG. 12, 1 is a first semiconductor laser, 2 is a second semiconductor laser, and 3 is a void and / or a filler. FIG. 13 is a sectional view in the direction including the oscillation axes of the first and second semiconductor lasers 1 and 2, and FIG. 14 is a sectional view in the vertical direction thereof.
【0075】まず、製造方法について説明する。図15
は本実施例の製造工程を表している。たとえば、n型
(100)InP基板161上にn−InPクラッド層
161をバッファ層としてわずかに形成した後、選択マ
スク174aを用いて第1の半導体レーザ領域のみにア
ンドーブ活性層163a、p−InGaAsP光ガイド
層164aを積層する。この時の成長法は、MOCVD
法やCBE法等が適当である。この際、マスクエッジ部
近傍は異常成長しやすいがそのままで構わない。First, the manufacturing method will be described. Figure 15
Represents the manufacturing process of this embodiment. For example, after slightly forming the n-InP clad layer 161 as a buffer layer on the n-type (100) InP substrate 161, an AND active layer 163a and p-InGaAsP are formed only in the first semiconductor laser region by using the selective mask 174a. The light guide layer 164a is laminated. The growth method at this time is MOCVD.
Method and CBE method are suitable. At this time, abnormal growth easily occurs in the vicinity of the mask edge portion, but this may be left as it is.
【0076】この工程の替わりに、最初選択マスクなし
で基板161全面に成長した後、選択エッチングで第1
の半導体レーザ領域以外の領域を除去してもよい。Instead of this process, first, the entire surface of the substrate 161 is grown without a selective mask and then the first selective etching is performed.
Areas other than the semiconductor laser area may be removed.
【0077】活性層163aのバンドダイヤグラムを図
16に示した。181は、引っ張り歪みInGaAs井
戸層(歪み率−0.9%、厚さ9nm)、182は無歪
みInGaAsP障壁層(バンドギャップ0.99e
V、厚さ10nm)であり、井戸数は3とした。この活
性層163aの利得スペクトルはフォトルミネッセンス
測定及び等価屈折率から予測できる。本実施例の場合、
1.53μm付近に利得ピークがあると予測され、最終
デバイス形態での等価屈折率が3.25と計算されたこ
とから、グレーティングピッチを235nmに選ぶ。そ
こで、光ガイド層164a上にピッチ235nm、深さ
50nmの位相シフトグレーティング167aを形成す
る(図15(a)参照)。A band diagram of the active layer 163a is shown in FIG. 181 is a tensile strained InGaAs well layer (strain rate of −0.9%, thickness 9 nm), and 182 is a strainless InGaAsP barrier layer (bandgap of 0.99e).
V, thickness 10 nm), and the number of wells was 3. The gain spectrum of the active layer 163a can be predicted from the photoluminescence measurement and the equivalent refractive index. In the case of this embodiment,
The grating pitch is chosen to be 235 nm, as it is predicted that there will be a gain peak near 1.53 μm and the equivalent refractive index in the final device form was calculated to be 3.25. Therefore, a phase shift grating 167a having a pitch of 235 nm and a depth of 50 nm is formed on the light guide layer 164a (see FIG. 15A).
【0078】次に、選択マスク174aを除去し、新た
に選択マスク174bを第1の半導体レーザ領域を覆う
ように形成した後、第2の活性層163b及び第2の光
ガイド層164bを選択的に成長する(図15(b)参
照)。この場合もエッジ付近は異常成長しやすいが、こ
のままでよい。第2の活性層163bのバンドダイヤグ
ラムを図6に示したものと同じとした。第1の半導体レ
ーザ領域と同様に、ここではピッチ231nm、深さ5
0nmのグレーティング167bを第2の光ガイド層1
64b上に形成した(図15(b)参照)。Next, after the selection mask 174a is removed and a new selection mask 174b is formed so as to cover the first semiconductor laser region, the second active layer 163b and the second light guide layer 164b are selectively formed. Grows (see FIG. 15 (b)). In this case as well, abnormal growth easily occurs near the edges, but this may be maintained. The band diagram of the second active layer 163b is the same as that shown in FIG. Similar to the first semiconductor laser region, here, the pitch is 231 nm and the depth is 5
The 0 nm grating 167b is used as the second light guide layer 1
It was formed on 64b (see FIG. 15 (b)).
【0079】選択マスク174bを除去した後、ウェハ
全体にp−InPクラッド層165およp−InGaA
sコンタクト層166を積層する(図15(c))。After removing the selective mask 174b, the p-InP clad layer 165 and the p-InGaA are formed on the entire wafer.
The s contact layer 166 is laminated (FIG. 15C).
【0080】この後の工程が本実施例の特徴的な部分で
ある。2つの半導体レーザ領域の境界部分の異常成長部
分をスリット状に除去する(図15(d))。この時、
スリットの深さはn−InPクラッド層162に達する
までとし、スリットパターンは図12の3で示すように
導波方向に対して斜めになるようにした。これは空隙部
分での反射を極力避けるためである。この工程は、通常
のMOCVD法とドライエッチングで行ってもよいが、
CBE装置と高真空結合されたRIBE(Reacti
ve Ion Beam Etching)装置等で大
気に晒すことなく連続的に行うことで、さらに信頼性が
高まる。この工程は、次のリッジ導波路作製工程(図1
4参照)と同時に行ってもよい。さらに、この空隙部分
3の端面にARコートを施せばさらに反射の影響が小さ
くなる。The subsequent process is a characteristic part of this embodiment. The abnormal growth portion at the boundary between the two semiconductor laser regions is removed in a slit shape (FIG. 15D). This time,
The depth of the slit was set to reach the n-InP clad layer 162, and the slit pattern was inclined with respect to the waveguide direction as indicated by 3 in FIG. This is to avoid reflection at the voids as much as possible. This step may be performed by the usual MOCVD method and dry etching,
RIBE (Reacti) coupled with CBE device in high vacuum
The reliability is further increased by continuously performing the exposure without exposing to the atmosphere with a ve Ion Beam Etching) device or the like. This step is the same as the next ridge waveguide fabrication step (see FIG.
(See 4)). Further, if the end face of the void portion 3 is AR-coated, the influence of reflection will be further reduced.
【0081】次に、横モード制御のため幅2.5μmの
リッジ導波路構造を作りつけた。図14において、17
2はリッジ型光導波路、173はリッジ部以外に電流を
流さないためのSiO2膜等の絶縁膜である。電極16
9a、169b及び170を形成し、両端面にARコー
ト171を施し、最後に所望の屈折率を有する充填材1
68を空隙に充填することで本実施例は完成する(図1
5(e))。Next, a ridge waveguide structure having a width of 2.5 μm was formed for controlling the transverse mode. In FIG. 14, 17
Reference numeral 2 is a ridge type optical waveguide, and 173 is an insulating film such as a SiO 2 film for preventing a current from flowing other than in the ridge portion. Electrode 16
9a, 169b and 170 are formed, AR coating 171 is applied to both end surfaces, and finally, a filler 1 having a desired refractive index.
This example is completed by filling the voids with 68 (FIG. 1).
5 (e)).
【0082】本実施例でも、活性層を成長したあとにグ
レーティングを形成しているが、これについては第1実
施例で述べたことと同じである。Also in this embodiment, the grating is formed after growing the active layer, which is the same as that described in the first embodiment.
【0083】次に、本実施例の駆勤方法について説明す
る。第1の活性層163aに引っ張り歪み多重量子構造
を適用し、かつその利得ピーク波長近傍にグレーティン
グ167aによるブラッグ波長を設定した結果、TM利
得が常にTE利得を上回るため、第1の半導体レーザ単
体は常にTM偏光のDFBモードで発振する。一方、第
2の半導体レーザ2では、TE利得が常にTM利得を上
回り、かつTE利得のピーク波長近傍にグレーティング
167bによるブラッグ波長が設定されているため、常
にTE偏光のDFBモードで発振する。本実施例では、
第1の半導体レーザ1と第2の半導体レーザ2につい
て、活性層以外は殆ど同構造の光導波路を使用している
ため、双方のTEモードおよTMモードの伝搬定数は近
く設定されている。従って、第1及び第2の半導体レー
ザに注入するキャリア数を制御することで、2個の半導
体レーザ全体で、それぞれのグレーティング167a、
167bのブラッグ波長のTEモードとTMモードが最
低しきい利得を有するように設定することができる。Next, the driving method of this embodiment will be described. As a result of applying the tensile strain multiple quantum structure to the first active layer 163a and setting the Bragg wavelength by the grating 167a in the vicinity of the gain peak wavelength, the TM gain always exceeds the TE gain. It always oscillates in the DFB mode of TM polarization. On the other hand, in the second semiconductor laser 2, the TE gain always exceeds the TM gain, and the Bragg wavelength by the grating 167b is set in the vicinity of the peak wavelength of the TE gain. Therefore, the second semiconductor laser 2 always oscillates in the TE polarization DFB mode. In this embodiment,
Since the first semiconductor laser 1 and the second semiconductor laser 2 use optical waveguides having almost the same structure except for the active layer, the propagation constants of both TE mode and TM mode are set close to each other. Therefore, by controlling the number of carriers injected into the first and second semiconductor lasers, the gratings 167a,
The TE mode and TM mode of the Bragg wavelength of 167b can be set so as to have the lowest threshold gain.
【0084】しかし、双方の半導体レーザ1、2にとっ
て、他方の共振器は位相を乱す原因になるため、位相を
調整しなければブラッグ波長で発振させることができな
い場合がある。このとき、両半導体レーザ1、2の間に
作製した空隙3に、ゲルやポリマなど屈折率を制御でき
る充填材168を充填することで競合する光波の位相
(光学長)を調節し、歩留まり良く偏波変調をかけるこ
とが可能となる。また、ゲルやポリマの替わりに、空隙
を液晶で埋めて電極を形成し電圧を印加することで、屈
折率あるいは透過率を可変することもできる。これは、
上記実施例と同じである。さらに、この空隙3を作製し
た後に連続してInP等の半導体をエピタキシャル成長
したあと、電極を形成し、キャリア注入量を可変するこ
とで位相調整することもできる。However, for both semiconductor lasers 1 and 2, the other resonator causes the phase to be disturbed, so that it may not be possible to oscillate at the Bragg wavelength unless the phase is adjusted. At this time, the phase 3 of the competing light waves (optical length) is adjusted by filling the gap 3 formed between the two semiconductor lasers 1 and 2 with a filling material 168 such as gel or polymer capable of controlling the refractive index to improve the yield. It becomes possible to apply polarization modulation. Further, instead of gel or polymer, the voids may be filled with liquid crystal to form electrodes, and a voltage may be applied to change the refractive index or the transmittance. this is,
This is the same as the above embodiment. Further, after the void 3 is formed, a semiconductor such as InP is continuously epitaxially grown, then an electrode is formed, and the carrier injection amount can be varied to adjust the phase.
【0085】図7は、本実施例の第1及び第2の半導体
レーザに独立に電流(それぞれI1及びI2とする)を流
した時の偏波モードの分布をも表している。その説明
は、第1実施例で説明した通りである。FIG. 7 also shows the distribution of polarization modes when currents (I 1 and I 2 , respectively) are independently applied to the first and second semiconductor lasers of this embodiment. The description is as described in the first embodiment.
【0086】本実施例は、第1及び第2の半導体レーザ
が全く独立に形成されるのではなく一部共通に形成さ
れ、その製法による境界部分の異常成長部分を充分な幅
のスリット形成で除去するという構成を持つ点で、第1
実施例と異なる。その違いに応じて、本実施例の利点を
まとめると、以下のとおりである。
(1)TE用半導体レーザの中心部である導波路部とT
M用半導体レーザの中心部である導波路部を独立に最適
化できる。
(2)どちらも線幅等の点で良質であるから、TEモー
ド光もTMモード光もどちらも光通信などに利用でき
る。
(4)位相が合わないことがあっても位相調整が容易で
ある。In the present embodiment, the first and second semiconductor lasers are not formed completely independently but are formed partially in common, and the abnormal growth portion of the boundary portion by the manufacturing method is formed with a slit having a sufficient width. The first is that it has a configuration of removing.
Different from the embodiment. The advantages of this embodiment are summarized as follows according to the difference. (1) Waveguide portion which is the central portion of the semiconductor laser for TE and T
The waveguide portion, which is the central portion of the M semiconductor laser, can be optimized independently. (2) Both have good line width and the like, so that both TE mode light and TM mode light can be used for optical communication. (4) It is easy to adjust the phase even if the phases do not match.
【0087】(第4実施例)次に、第3の実施例に比べ
さらに容易に偏波変調半導体レーザを作製する例につい
て述べる。図17は第4の実施例の模式図である。この
実施例は、2つの半導体レーザのうち、第3の実施例に
比べ、一方の半導体レーザがファブリペロ共振器を有す
る点が大きな違いである。(Fourth Embodiment) Next, an example in which a polarization modulation semiconductor laser is manufactured more easily than in the third embodiment will be described. FIG. 17 is a schematic diagram of the fourth embodiment. This embodiment is largely different from the third embodiment in that one of the two semiconductor lasers has a Fabry-Perot resonator.
【0088】図18は、第4の実施例の製造工程を説明
する模式図である。たとえば、n型(100)InP基
板201上に、n−InPクラッド層202、アンドー
プ活性層203、p−InGaAsP光ガイド層204
を積層する。この時の成長法は、MOCVD法やCBE
法が適当である。FIG. 18 is a schematic diagram for explaining the manufacturing process of the fourth embodiment. For example, on an n-type (100) InP substrate 201, an n-InP clad layer 202, an undoped active layer 203, a p-InGaAsP optical guide layer 204.
Are stacked. The growth method at this time is MOCVD or CBE.
The law is appropriate.
【0089】活性層203のバンドダイヤグラムを図1
9に示した。221は引っ張り歪みInGaAs第1井
戸層(歪み率−0..9%、厚さ9nm)、222は無
歪みInGaAsP障壁層(バンドギャップ0.99e
V、厚さ10nm)、223は無歪みInGaAsP第
2井戸層(バンドギャップ0.75eV、厚さ10n
m)である。A band diagram of the active layer 203 is shown in FIG.
9 shows. 221 is a tensile strained InGaAs first well layer (strain rate: −0.9%, thickness: 9 nm), and 222 is a non-strained InGaAsP barrier layer (bandgap: 0.99e).
V, thickness 10 nm), 223 is a strain-free InGaAsP second well layer (bandgap 0.75 eV, thickness 10 n)
m).
【0090】選択マスク214を用いて、第1の半導体
レーザ領域の光ガイド層204のみにピッチ235n
m、深さ50nmの位相シフトグレーティング207を
形成した(図18(a)参照)。本実施例の場合、1.
53μm付近にTMモード利得ピークがあると予測さ
れ、最終デバイス形態での等価屈折率が3.25と予測
されたことから、グレーティングピッチを235nmに
選んだ。次に、選択マスク214を除去し(図18
(b))、ウェハ表面全体にp−InPクラッド層20
5及びp−InGaAsコンタクト層206を積層する
(図18(c))。Using the selective mask 214, only the light guide layer 204 in the first semiconductor laser region has a pitch 235n.
A phase shift grating 207 having an m and a depth of 50 nm was formed (see FIG. 18A). In the case of this embodiment, 1.
The grating pitch was selected to be 235 nm because it was predicted that there was a TM mode gain peak near 53 μm and the equivalent refractive index in the final device form was predicted to be 3.25. Next, the selection mask 214 is removed (see FIG.
(B)), p-InP clad layer 20 over the entire wafer surface
5 and the p-InGaAs contact layer 206 are laminated (FIG. 18C).
【0091】この後の工程が本実施例の特徴的な部分で
ある。2つの半導体レーザ領域の境界部分をスリット状
に除去する(図18(d))。この時、スリットの深さ
はn−Inpクラッド層202に達するまでとし、ギャ
ップパターン3は図17のように第1の半導体レーザ1
の端面側は導波方向に対して斜めになるように、第2の
半導体レーザ2の側は導波方向に対して直角になるよう
にした。これは第1のDFB半導体レーザ1にとっては
空隙部分での反射を極力避けるためであり、第2のファ
ブリペロ半導体レーザ領域ではファブリペロ共振器が形
成されるようにするためにである。この工程は、通常の
MOCVD法とドライエッチングで行ってもよいが、C
BE装置とRIBE装置が高真空で結合された複合プロ
セス装置等で大気に晒すことなく連続的に行うことで、
さらに信頼性が高まる。ここで、空隙に充填する物質2
08としてInP等を選ぶ場合には引き続きエピタキシ
ャル選択成長を行ってもよい(図18(e))。InP
等の半導体をエピタキシャル成長したあと電極を形成
し、キャリア注入量を可変することで位相調整すること
もできる。The subsequent process is a characteristic part of this embodiment. A boundary portion between the two semiconductor laser regions is removed in a slit shape (FIG. 18D). At this time, the depth of the slit is set to reach the n-Inp cladding layer 202, and the gap pattern 3 is set to the first semiconductor laser 1 as shown in FIG.
The end face side of the second semiconductor laser 2 is oblique to the waveguide direction, and the second semiconductor laser 2 side is perpendicular to the waveguide direction. This is for the first DFB semiconductor laser 1 to avoid reflection at the air gap as much as possible, and for the Fabry-Perot resonator to be formed in the second Fabry-Perot semiconductor laser region. This step may be performed by the usual MOCVD method and dry etching, but C
By performing the BE and RIBE devices continuously in a high-vacuum combined process device without exposing them to the atmosphere,
The reliability is further increased. Here, the substance 2 that fills the voids
When InP or the like is selected as 08, epitaxial selective growth may be continued (FIG. 18E). InP
It is also possible to adjust the phase by epitaxially growing a semiconductor such as the above and then forming an electrode and varying the carrier injection amount.
【0092】次に、横モード制御のため幅2.5μmの
リッジ構造を作りつけた。この工程は第3の実施例と全
く同じである(図14参照)。また、219a、219
bは夫々第1と第2の半導体レーザ1、2の基板表面側
の正電極、220は負電極である。電極219及び22
0を形成し、所望の屈折率を有する充填材208を充填
することで本実施例は完成する(図18(e))。Next, a ridge structure having a width of 2.5 μm was formed for controlling the transverse mode. This step is exactly the same as in the third embodiment (see FIG. 14). Also, 219a and 219
Reference numeral b denotes a positive electrode on the substrate surface side of the first and second semiconductor lasers 1 and 2, and 220 denotes a negative electrode. Electrodes 219 and 22
This example is completed by forming 0 and filling the filling material 208 having a desired refractive index (FIG. 18E).
【0093】次に駆動方法について説明する。図20
は、異なる2つの井戸層を含む非対称2重井戸構造の活
性層203の利得スペクトルの注入キャリア密度依存性
を示す。図20(a)において、注入密度が低い状態で
は、n側の第1の引っ張り歪み量子井戸層221の充填
効率が高いため、e−lh遷移(軽い正孔と電子との遷
移)が支配的になり、TMモード利得が常にTEモード
の利得を上回る。従って、TM利得のピーク波長近傍に
第1のDFB半導体レーザのグレーティング207のT
Mモードのブラッグ波長λTM Bを設定しておき、かつ、
その波長でしきい利得になるように全体の共振器損失を
制御しておけば、常にTM偏光のDFBモードで発振す
る(図20中λTM B及びλTE BはそれぞれTMモードとT
Eモードのブラッグ波長を示している)。Next, the driving method will be described. Figure 20
Shows the injection carrier density dependence of the gain spectrum of the active layer 203 having an asymmetric double well structure including two different well layers. In FIG. 20A, when the injection density is low, the filling efficiency of the first tensile strained quantum well layer 221 on the n-side is high, so that e-lh transition (transition between light holes and electrons) is dominant. The TM mode gain always exceeds the TE mode gain. Therefore, the T of the grating 207 of the first DFB semiconductor laser is near the peak wavelength of the TM gain.
It has set the Bragg wavelength λ TM B of M-mode, and,
If the entire resonator loss is controlled so that the threshold gain is obtained at that wavelength, the TM polarization always oscillates in the DFB mode (in FIG. 20, λ TM B and λ TE B are the TM mode and the T mode, respectively).
The Bragg wavelength of E mode is shown).
【0094】一方、図20(b)において、注入電流が
高いときにはp側の第2の無歪み量子井戸223のキャ
リア充填効率が高くなるので、e−hh遷移(重い正孔
と電子との遷移)が支配的となり、TEモード利得が常
にTM利得を上回るようになる。ここで、前記のように
グレーティング207のピッチと共振器損失を制御すれ
ば、TE偏光のDFBモードで発振させることもでき
る。しかし、同時に2組の利得スペクトルとブラッグ波
長をチューニングすること(即ち、このときに、TE利
得のピーク波長近傍に第1のDFB半導体レーザのグレ
ーティング207のTEモードのブラッグ波長λTE Bを
持って来ること)は高精度の設計技術と製造技術を必要
とする。本実施例では、第2の半導体レーザ2にファブ
リペロ共振器を用いることでこの問題を解決した。この
結果、あるキャリア密度になったとき、どれかのファブ
リペロモードで発振する。このとき、TEモードは波長
制御していないので、図20(b)に示す様に、何本か
のマルチ軸モードで発振する。この様になっても、通信
に利用する場合には、TEあるいはTMどちらか一方が
少なくとも利用できれば十分であるので支障はない。On the other hand, in FIG. 20B, when the injection current is high, the carrier filling efficiency of the second unstrained quantum well 223 on the p-side is high, so that the e-hh transition (transition between heavy holes and electrons). ) Becomes dominant, and TE mode gain always exceeds TM gain. Here, if the pitch of the grating 207 and the resonator loss are controlled as described above, it is possible to oscillate in the DFB mode of TE polarization. However, tuning two sets of gain spectrum and Bragg wavelength at the same time (that is, at this time, having the TE mode Bragg wavelength λ TE B of the grating 207 of the first DFB semiconductor laser in the vicinity of the peak wavelength of TE gain). Coming) requires high precision design technology and manufacturing technology. In this embodiment, this problem is solved by using a Fabry-Perot resonator for the second semiconductor laser 2. As a result, when a certain carrier density is reached, oscillation occurs in any Fabry-Perot mode. At this time, since the TE mode does not control the wavelength, it oscillates in several multi-axis modes as shown in FIG. Even in such a case, when it is used for communication, it is sufficient if at least either TE or TM can be used, so there is no problem.
【0095】しかし、双方の半導体レーザにとって、他
方の共振器は位相を乱す原因になるため、位相を調整し
なければブラッグ波長で発振させることができない場合
がある。このとき、両半導体レーザ1、2の間に作製し
た空隙に、ゲルやポリマなど屈折率を制御できる充填材
208を充填することで競合する光波の位相(光学長)
を調節し、歩留まり良く偏波変調をかけることが可能と
なる。However, for both semiconductor lasers, the other resonator causes the phase to be disturbed, so it may not be possible to oscillate at the Bragg wavelength unless the phase is adjusted. At this time, the phase (optical length) of competing light waves is obtained by filling a void 208 formed between the two semiconductor lasers 1 and 2 with a filler 208 such as gel or polymer whose refractive index can be controlled.
It is possible to adjust the polarization ratio and apply polarization modulation with good yield.
【0096】本実施例では、第1及び第2の半導体レー
ザ1、2の活性層203として同じものを用いたが、こ
れは製造方法を簡単にするためである。第3の実施例の
ように、別々に活性層を積層し、一方をDFB共振器、
他方をファブリペロ共振器としてもよい。この方法は製
造方法はやや複雑になるが、第4の実施例に比べ更に偏
波変調可能な動作範囲が広くなる利点がある。In this embodiment, the same active layer 203 is used for the first and second semiconductor lasers 1 and 2, but this is to simplify the manufacturing method. As in the third embodiment, active layers are separately stacked, one of which is a DFB resonator,
The other may be a Fabry-Perot resonator. Although this method makes the manufacturing method a little complicated, it has an advantage that the operation range in which polarization modulation is possible is further widened as compared with the fourth embodiment.
【0097】この実施例の利点は以下のとおりである。
(1)活性層を一度に造るので作製が容易である。
(2)一方の半導体レーザがグレーティングを持たない
非常に単純な電極ストライプレーザでよいので作製が容
易である。
(3)位相が合わないことがあっても位相整合が容易で
ある。
(4)偏波変調動作範囲が広い。The advantages of this embodiment are as follows. (1) Since the active layer is manufactured at once, the manufacturing is easy. (2) Since one of the semiconductor lasers may be a very simple electrode stripe laser having no grating, it is easy to manufacture. (3) Phase matching is easy even if the phases may not match. (4) The polarization modulation operation range is wide.
【0098】(第5実施例)次に、第5の実施例であ
る、各半導体レーザの発振波長が異なる多波長偏波変調
半導体レーザアレイについて述べる。図21はその平面
図である。図21中、301はTMモード用半導体レー
ザアレイ、302はTEモード用半導体レーザアレイ、
303はTMモード用半導体レーザアレイ301の各レ
ーザのDBR領域、304はTMモード用半導体レーザ
アレイ301の各レーザのTM利得領域、305はTE
モード用半導体レーザアレイ302の各レーザのTE利
得領域、306は空隙及び/又は充填材である。(Fifth Embodiment) Next, a multi-wavelength polarization modulation semiconductor laser array according to a fifth embodiment, in which the oscillation wavelengths of the respective semiconductor lasers are different, will be described. FIG. 21 is a plan view thereof. In FIG. 21, 301 is a TM mode semiconductor laser array, 302 is a TE mode semiconductor laser array,
Reference numeral 303 denotes a DBR region of each laser of the TM mode semiconductor laser array 301, 304 denotes a TM gain region of each laser of the TM mode semiconductor laser array 301, and 305 a TE gain region.
The TE gain region, 306, of each laser of the mode semiconductor laser array 302 is an air gap and / or a filling material.
【0099】この実施例の設計指針は以下の通りであ
る。
(1)第1の半導体レーザアレイ301は、TM利得が
支配的な共通の活性層と、異なるブラッグ波長を有する
分布ブラッグ反射器(DBR)とを有する。
(2)第2の半導体レーザアレイ302は、TE利得が
支配的な共通の活性層とファブリペロ共振器を有する。
(3)第1の半導体レーザアレイ301の個々のレーザ
のしきい利得(共振器損失)を活性領域304とDBR
領域303の大きさを変えることで調整する。
(4)第2の半導体レーザアレイの個々のレーザは同構
造で共通のしきい利得を持つ。The design guidelines for this example are as follows. (1) The first semiconductor laser array 301 has a common active layer in which TM gain is dominant and a distributed Bragg reflector (DBR) having different Bragg wavelengths. (2) The second semiconductor laser array 302 has a common active layer in which TE gain is dominant and a Fabry-Perot resonator. (3) The threshold gain (resonator loss) of each laser of the first semiconductor laser array 301 is set to the active region 304 and the DBR.
Adjustment is performed by changing the size of the area 303. (4) The individual lasers of the second semiconductor laser array have the same structure and a common threshold gain.
【0100】まず、第1の半導体レーザアレイ302の
作製方法について説明する。図22は第1の半導体レー
ザアレイ301の発振軸を含む方向の断面図である。垂
直方向の断面図は第3実施例とほぼ同じである(図14
参照)。First, a method of manufacturing the first semiconductor laser array 302 will be described. FIG. 22 is a cross-sectional view of the first semiconductor laser array 301 in the direction including the oscillation axis. The vertical sectional view is almost the same as that of the third embodiment (FIG. 14).
reference).
【0101】この製造方法は、第3の実施例に近いので
図15を援用して説明する。たとえば、n型(100)
InP基板311上にn−InPクラッド層312を積
層した後、選択マスク(図15の174aに相当するも
の)を用いて第1の半導体レーザ領域のみに、アンドー
プ活性層313a、p−InGaAsP光ガイド層31
4aを積層する。この時の成長法は、MOCVD法やC
BE法等が適当である。この際、マスクエッジ部近傍は
異常成長しやすいがそのままで構わない。活性層313
aのバンドダイヤグラムを図23に示した。371は、
引っ張り歪みInGaAs第1井戸層(歪み率−0.9
%、厚さ9nm)、372は無歪みInGaAsP障壁
層(バンドギャップ0.99eV、厚さ10nm)、3
73は引っ張り歪InGaAsP第2井戸層(歪み率−
0.7%、バンドギャップ0.8eV、厚さ10n
m))である。Since this manufacturing method is similar to that of the third embodiment, it will be described with reference to FIG. For example, n-type (100)
After stacking the n-InP cladding layer 312 on the InP substrate 311, an undoped active layer 313a and a p-InGaAsP optical guide are formed only in the first semiconductor laser region using a selective mask (corresponding to 174a in FIG. 15). Layer 31
4a is laminated. The growth method at this time is MOCVD or C
The BE method or the like is suitable. At this time, abnormal growth easily occurs in the vicinity of the mask edge portion, but this may be left as it is. Active layer 313
The band diagram of a is shown in FIG. 371 is
Tensile strain InGaAs first well layer (strain rate -0.9
%, Thickness 9 nm), 372 is an unstrained InGaAsP barrier layer (band gap 0.99 eV, thickness 10 nm), 3
73 is the tensile strained InGaAsP second well layer (strain rate-
0.7%, band gap 0.8 eV, thickness 10 n
m)).
【0102】光ガイド層314a上のDBR領域となる
ところのみに、ピッチ325nmから0.4nm刻みで
10本のグレーティング(深さ50nm)領域317を
100μm間隔で横方向(図21の上下方向)に形成し
た。図15(a)では光ガイド層164a全面にグレー
ティングが形成されているが、本実施例ではTM利得領
域にはグレーティングは形成されていない。このDBR
領域とTM利得領域の共振方向の長さはアレイ上で、図
21に示す如く、徐々に異なっている。これは後で述べ
るように、各半導体レーザのしきい利得に差を持たせる
ためである。Only in the DBR region on the light guide layer 314a, 10 grating (depth 50 nm) regions 317 are pitched from 325 nm to 0.4 nm in the lateral direction (vertical direction in FIG. 21) at 100 μm intervals. Formed. In FIG. 15A, the grating is formed on the entire surface of the optical guide layer 164a, but in the present embodiment, the grating is not formed in the TM gain region. This DBR
The lengths of the region and the TM gain region in the resonance direction gradually differ on the array as shown in FIG. This is because, as will be described later, there is a difference in the threshold gain of each semiconductor laser.
【0103】次に、選択マスクを除去し、新たに選択マ
スク(図15の174bに相当するもの)を第1の半導
体レーザ領域を覆うように形成したあと、バッファ層と
してわずかに形成されたn−InPクラッド層312上
に、第2の活性層313b及び第2の光ガイド層314
bを選択的に成長する。この場合もエッジ付近は異常成
長しやすいが、このままでよい。第2の活性層313b
の構造はTE利得が大きく利得スペクトルが平坦なもの
が望ましい。ここではアンドープInGaAsP層(波
長1.53μm、厚さ500nm)を用いた。Next, the selection mask is removed, and a new selection mask (corresponding to 174b in FIG. 15) is formed so as to cover the first semiconductor laser region, and then n is slightly formed as a buffer layer. A second active layer 313b and a second light guide layer 314 on the InP clad layer 312.
b is selectively grown. In this case as well, abnormal growth easily occurs near the edges, but this may be maintained. Second active layer 313b
It is desirable that the structure (1) has a large TE gain and a flat gain spectrum. Here, an undoped InGaAsP layer (wavelength 1.53 μm, thickness 500 nm) was used.
【0104】選択マスク(図15の174bに相当する
もの)を除去した後、ウェハ全体にp−InPクラッド
層315およp−InGaAsコンタクト層316を積
層する。After removing the selective mask (corresponding to 174b in FIG. 15), the p-InP cladding layer 315 and the p-InGaAs contact layer 316 are laminated on the entire wafer.
【0105】この後の工程が本実施例でも特徴的な部分
である。2つの半導体レーザアレイ領域の境界部分をス
リット状に除去する(図15(d)参照)。この時、深
さはn−InPクラッド層312に達するまでとし、ギ
ャップパターンは第1の半導体レーザアレイ301の端
面側は導波方向に対して斜めになるように、第2の半導
体レーザアレイ302の端面側は導波方向に対して直角
になるようにする(図21では、この斜め端面は真っ直
ぐに書いてある)。これは第1の半導体レーザアレイに
とっては空隙部分318での反射を極力避けるためであ
り、第2の半導体レーザアレイ領域ではファブリペロ共
振器が形成されるようにするためにである。この工程
は、通常のMOCVD法とドライエッチングで行っても
良いが、CBE装置とRIBE装置が高真空結合された
複合プロセス装置等で大気に晒すことなく連続的に行う
ことで、さらに信頼性が高まる。The subsequent steps are also characteristic parts of this embodiment. The boundary portion between the two semiconductor laser array regions is removed in a slit shape (see FIG. 15D). At this time, the depth is set to reach the n-InP cladding layer 312, and the gap pattern is set so that the end face side of the first semiconductor laser array 301 is inclined with respect to the waveguide direction. The end face side of is perpendicular to the waveguiding direction (in FIG. 21, this oblique end face is drawn straight). This is for the first semiconductor laser array to avoid reflection at the void portion 318 as much as possible, and for the Fabry-Perot resonator to be formed in the second semiconductor laser array region. This step may be performed by the usual MOCVD method and dry etching, but the reliability can be further improved by performing it continuously without exposing it to the atmosphere by a composite process apparatus in which the CBE apparatus and the RIBE apparatus are coupled in high vacuum. Increase.
【0106】図21に示す様に、横モード導波路を10
0μm間隔で複数作製し、TM半導体レーザアレイ領域
301では幅10μmのリッジ導波路を複数作りつけ
た。第2の半導体レーザアレイ302は全て同じしきい
利得を持たせるため、幅10μmの電極ストライプ構造
としてある。最後に、DBR領域、TM利得領域、位相
調整領域及びTE利得領域に独立にキャリアを注入でき
るよう、電極319a〜319d及び320を設けた。
321はDBRレーザの端面に設けたAR膜である。As shown in FIG. 21, the transverse mode waveguide is 10
A plurality of ridge waveguides each having a width of 10 μm were formed in the TM semiconductor laser array region 301 at a pitch of 0 μm. The second semiconductor laser arrays 302 all have an electrode stripe structure with a width of 10 μm in order to have the same threshold gain. Finally, electrodes 319a to 319d and 320 are provided so that carriers can be independently injected into the DBR region, the TM gain region, the phase adjustment region and the TE gain region.
Reference numeral 321 is an AR film provided on the end surface of the DBR laser.
【0107】活性層313aに非対称歪み量子井戸構造
を用いた結果、その利得スペクトルは通常の無歪み多重
量井戸活性層の場合と大きく異なる。まず、2つの井戸
層371、373に引っ張り歪みを導入したことで、電
子と軽い正孔間遷移(e−lh)が支配的になり、ピー
ク波長では常にTMモード利得の方がTEモード利得を
上回る。第2に、井戸層厚及び組成が非対称になってい
ることから、基底準位が井戸層毎に異なり、キャリア注
入量により利得スペクトルが大きく変化する。図24は
本実施例の半導体レーザアレイの典型的なTMモードの
利得スペクトルを注入キャリア密度をパラメータにとっ
て模式的に表したものである。キャリア注入量に従っ
て、ピークの大きさは大きくなると共に、ピーク位置が
短波長側にシフトしていく。したがって、図24の矢印
の位置(λ1、λ2、λ3・・・)に、各半導体レーザの
ブラッグ波長を設定し(グレーティング317の周期設
定等による)、損失の大きさを制御することで、波長が
異なり、波長安定度が高く、かつ常にTMモードで発振
する半導体レーザアレイ301を得ることができる。損
失の制御の方法は、本実施例では、しきい利得が大きい
ものほど、利得領域を小さくする方法を用いた(図21
参照)。本実施例はDBR領域に活性層313aを含ん
でいるので純枠なDBRレーザではないが、利得領域と
DBR領域の電流量を制御することで、波長としきい利
得両方を制御できる。本実施例では、作製の容易さから
この構造を採用したが、通常の利得のないDBR領域を
持つDBRレーザを用いても勿論よい。As a result of using the asymmetric strained quantum well structure for the active layer 313a, the gain spectrum thereof is significantly different from that of the normal strainless multi-weight well active layer. First, by introducing tensile strain in the two well layers 371 and 373, transition between electrons and light holes (e-lh) becomes dominant, and the TM mode gain always gives the TE mode gain at the peak wavelength. Surpass. Secondly, since the well layer thickness and composition are asymmetrical, the ground level is different for each well layer, and the gain spectrum changes greatly depending on the carrier injection amount. FIG. 24 schematically shows a typical TM mode gain spectrum of the semiconductor laser array of the present embodiment with the injected carrier density as a parameter. The peak size increases as the carrier injection amount increases, and the peak position shifts to the shorter wavelength side. Therefore, it is necessary to set the Bragg wavelength of each semiconductor laser (by setting the period of the grating 317 or the like) at the positions of arrows (λ 1 , λ 2 , λ 3 ...) In FIG. 24 to control the magnitude of loss. Thus, it is possible to obtain the semiconductor laser array 301 having different wavelengths, high wavelength stability, and constantly oscillating in the TM mode. As the method of controlling the loss, in the present embodiment, a method of decreasing the gain region as the threshold gain is larger was used (FIG. 21).
reference). Although this embodiment is not a pure frame DBR laser because it includes the active layer 313a in the DBR region, both wavelength and threshold gain can be controlled by controlling the amount of current in the gain region and the DBR region. In this embodiment, this structure is adopted because of ease of fabrication, but it is of course possible to use a normal DBR laser having a DBR region without gain.
【0108】一方、TEモード用半導体レーザアレイ3
02はファブリペロ共振器と利得スペクトルの広いバル
ク活性層313bを用いているので、ファブリペロモー
ドでかつマルチモードで発振する。したがって、TMモ
ード用DBRレーザアレイの波長範囲が極端に広くない
限り、常にそれぞれのTMモード用DBRレーザのTM
モードのしきい利得と等しいTE偏光のファブリペロモ
ードで発振させることができる。そして、そのための条
件は第1実施例の場合より緩やかになる。このことは偏
波変調可能な動作領域が広くなることを意味している。
TMモード用DBRレーザアレイ301の波長範囲が広
いときには、TEモード用ファブリペロ半導体レーザア
レイ302の活性層に非対称圧縮歪み量子井戸構造等を
適用することで、対応できる。On the other hand, the TE mode semiconductor laser array 3
No. 02 uses the Fabry-Perot resonator and the bulk active layer 313b having a wide gain spectrum, so that it oscillates in the Fabry-Perot mode and in the multimode. Therefore, unless the wavelength range of the TM mode DBR laser array is extremely wide, the TM of each TM mode DBR laser is always
It is possible to oscillate in a Fabry-Perot mode with TE polarization equal to the threshold gain of the mode. The conditions therefor are milder than in the case of the first embodiment. This means that the operation area in which polarization modulation is possible becomes wider.
When the wavelength range of the TM mode DBR laser array 301 is wide, it can be dealt with by applying an asymmetric compression strain quantum well structure or the like to the active layer of the TE mode Fabry-Perot semiconductor laser array 302.
【0109】しかし、双方の半導体レーザにとって、他
方の共振器は位相を乱す原因になるため、位相を調整し
なければブラッグ波長で発振させることができない場合
がある。このとき、両半導体レーザの間に作製した空隙
318に、ゲルやポリマなど屈折率を制御できる充填材
を充填することで競合する光波の位相(光学長)を調節
し、歩留まり良く偏波変調をかけることが可能となる。
また、上記実施例で述べた通り、ゲルやポリマの替わり
に、空隙に液晶で埋めて電極を形成し電圧を印加するこ
とで、屈折率あるいは透過率を可変にすることもでき
る。さらに、この空隙を作製した後に連続してInP等
の半導体をエピタキシャル成長したあと電極を形成し、
キャリア注入量を可変することで位相調整することもで
きる。However, for both semiconductor lasers, since the other resonator causes the phase to be disturbed, it may not be possible to oscillate at the Bragg wavelength unless the phase is adjusted. At this time, the phase (optical length) of competing light waves is adjusted by filling a gap 318 formed between the two semiconductor lasers with a filler such as gel or polymer capable of controlling the refractive index, and polarization modulation is performed with good yield. It becomes possible to call.
Further, as described in the above embodiment, it is possible to change the refractive index or the transmittance by applying a voltage by filling an electrode with a liquid crystal in a space instead of the gel or the polymer. Furthermore, after forming this void, a semiconductor such as InP is continuously epitaxially grown, and then an electrode is formed.
It is also possible to adjust the phase by changing the carrier injection amount.
【0110】この実施例の利点は以下のとおりである。
(1)多波長偏波変調可能な半導体レーザアレイが容易
に実現できる。
(2)たとえばTEモード用レーザは非常に単純な電極
ストライプレーザアレイでよいので低コストである。
(3)位相が合わないことがあっても位相制御が容易で
ある。
(4)偏波変調可能な動作範囲が広い。The advantages of this embodiment are as follows. (1) A semiconductor laser array capable of multi-wavelength polarization modulation can be easily realized. (2) For example, a TE mode laser is low in cost because a very simple electrode stripe laser array may be used. (3) Phase control is easy even if the phases may not match. (4) The operating range in which polarization modulation is possible is wide.
【0111】(第6実施例)図25に本発明の半導体レ
ーザを光通信の光送信機に適用した実施例を示した。図
25において、331は制御回路、332は前記実施例
で示した本発明の半導体レーザ、333は偏光子、33
4は空間を伝搬している光を光ファイバへ結合する光結
合手段、335は光ファイバ、336は端末から送られ
てきた電気信号、337は、制御回路331から、半導
体レーザ332を駆勤するために送られる駆動信号、3
38は、駆動信号337に従って半導体レーザ332が
駆勤されることで出力された光信号、339は、光信号
338の直交する2つの偏波伏態のうち1つだけを取り
出すように調整された偏光子333を通過した光信号、
340は光ファイバ335中を伝送される光信号、34
1は本発明の半導体レーザ332を用いた光送信機であ
る。この実施例では、光送信機341は制御回路33
1、半導体レーザ332、偏光子333、光結合手段3
34、光ファイバ335などから構成されている。(Sixth Embodiment) FIG. 25 shows an embodiment in which the semiconductor laser of the present invention is applied to an optical transmitter for optical communication. In FIG. 25, 331 is a control circuit, 332 is the semiconductor laser of the present invention shown in the above embodiment, 333 is a polarizer, and 33
Reference numeral 4 is an optical coupling means for coupling the light propagating in the space to an optical fiber, 335 is an optical fiber, 336 is an electric signal sent from a terminal, 337 is a control circuit 331, and a semiconductor laser 332 is driven. Drive signal sent for, 3
38 is an optical signal output by driving the semiconductor laser 332 according to the drive signal 337, and the 339 is adjusted so as to extract only one of two orthogonal polarization states of the optical signal 338. The optical signal that has passed through the polarizer 333,
340 is an optical signal transmitted through the optical fiber 335,
1 is an optical transmitter using the semiconductor laser 332 of the present invention. In this embodiment, the optical transmitter 341 has a control circuit 33.
1, semiconductor laser 332, polarizer 333, optical coupling means 3
34, an optical fiber 335, and the like.
【0112】次に、本実施例の光送信機341の送信動
作について説明する。端未からの電気信号336が制御
回路331に入力されると、本発明の半導体レーザ33
2へ駆動信号337が送られる。駆動信号337を入力
された半導体レーザ332は、駆動信号337に従って
偏波伏態が変化する光信号338を出力する。その光信
号338は、偏光子333で片方の偏光の光信号339
にされ、更に光結合手段334で光ファイバ335へ結
合される。こうして強度変調された光信号340を伝送
し通信が行われる。この場合、光信号340は強度変調
された伏態であるので、従来用いられている強度変調用
の光受信機で光を受信することができる。また、本発明
で使われる半導体レーザが波長可変であれば、波長多重
通信の送信機として使うことができる。Next, the transmission operation of the optical transmitter 341 of this embodiment will be described. When the electric signal 336 from the end is input to the control circuit 331, the semiconductor laser 33 of the present invention
The drive signal 337 is sent to the No. 2. The semiconductor laser 332, to which the drive signal 337 is input, outputs an optical signal 338 whose polarization state changes according to the drive signal 337. The optical signal 338 is the optical signal 339 of one polarization in the polarizer 333.
And further coupled to the optical fiber 335 by the optical coupling means 334. In this way, the intensity-modulated optical signal 340 is transmitted for communication. In this case, since the optical signal 340 is in the intensity-modulated state, light can be received by the conventionally used intensity-modulation optical receiver. Further, if the semiconductor laser used in the present invention has a variable wavelength, it can be used as a transmitter for wavelength division multiplexing communication.
【0113】(第7実施例)図26は、本発明の第5の
実施例を光送信機に適用した例である。第6の実施例と
の大きな違いは、半導体レーザアレイを構成する半導体
レーザの波長がそれぞれ異なるので波長多重で伝送して
いることである。その他の機能は第6の実施例と同じで
ある。図26において、332は本発明の半導体レーザ
アレイ(第5実施例)であり、個々の半導体レーザは発
振波長が異なっている。偏光子は、偏波面が揃っている
ので個々に付ける必要はない。また、光結合手段334
は、導波型合流器を用いれば容易に構成できる。(Seventh Embodiment) FIG. 26 shows an example in which the fifth embodiment of the present invention is applied to an optical transmitter. The major difference from the sixth embodiment is that the wavelengths of the semiconductor lasers forming the semiconductor laser array are different, so that the wavelength division multiplexing is used for transmission. The other functions are the same as in the sixth embodiment. In FIG. 26, reference numeral 332 denotes a semiconductor laser array of the present invention (fifth embodiment), and the individual semiconductor lasers have different oscillation wavelengths. Polarizers do not need to be individually attached because the planes of polarization are aligned. Also, the optical coupling means 334
Can be easily constructed by using a waveguide type junction.
【0114】(第8実施例)次に本発明のデバイスを光
ネットワークへ適用した例について述べる。図27及び
図28はバス型光ネットワーク及びリング型光ネットワ
ークヘの適用例であり、光ノード401〜406に上記
実施例を含む光送信機と適当な受信機が搭載されてい
る。上記実施例で述べた半導体レーザの出射面に偏光子
を配置し、特定偏波光(例えばTM光)のみを取り出
し、伝送路400へ送出できる。さらに、受光器を2つ
配置し、信号光を分岐してそれぞれに入射させ、一方を
TEモード、他方をTMモードで受光するようにすれば
容易に偏波ダイバーシティが実現できる。尚、411〜
416は端末装置である。(Eighth Embodiment) Next, an example in which the device of the present invention is applied to an optical network will be described. 27 and 28 show an example of application to a bus type optical network and a ring type optical network, in which optical nodes 401 to 406 are equipped with an optical transmitter including the above embodiment and an appropriate receiver. By disposing a polarizer on the emission surface of the semiconductor laser described in the above embodiment, only specific polarized light (for example, TM light) can be taken out and sent to the transmission line 400. Further, if two light receivers are arranged, the signal light is branched and made incident on each, and one is received in the TE mode and the other is received in the TM mode, polarization diversity can be easily realized. 411-
Reference numeral 416 is a terminal device.
【0115】また、上記実施例の半導体レーザを用いた
とき、偏光子を使用しなければ異なる偏波の光を同時に
送出できることから、ネットワークの多機能化をはかる
ことができる。例えば、波長可変レーザと波長可変フィ
ルタを用いた波長多重システムにおいて、波長可変フィ
ルタに偏波依存性をもたせることで偏波ダイバーシティ
用の光源として非常に単純な構成で使用できる。When the semiconductor laser of the above embodiment is used, lights of different polarizations can be sent out at the same time without using a polarizer, so that the network can be made multifunctional. For example, in a wavelength multiplexing system using a wavelength tunable laser and a wavelength tunable filter, the wavelength tunable filter can be used as a light source for polarization diversity with a very simple structure by providing polarization dependency.
【0116】以上は1.15μm帯で説明してきたが、
他の波長帯や材料系でも同様に成り立つ。本実施例で
は、光送信機として構成した場合を示したが、もちろん
光送受信機中の送信部分に用いることもできる。更に、
適用可能な光通信システムについても、強度変調信号を
扱う系であれば単純な2点間の光通信に限らず、光CA
TV、光LANなどにも適用できる。The above description has been made in the 1.15 μm band,
The same holds true for other wavelength bands and material systems. In the present embodiment, the case where it is configured as an optical transmitter is shown, but of course it can also be used in the transmitting part in an optical transceiver. Furthermore,
The applicable optical communication system is not limited to simple two-point optical communication as long as it is a system that handles intensity-modulated signals.
It can also be applied to TVs, optical LANs, etc.
【0117】(第9実施例)本実施例を、光送受信機中
の送信部分に用いた例を、図29で説明する。外部に接
続された光ファイバ700を媒体として光信号がノード
701に取り込まれ、分岐部702によりその一部が波
長可変光フィルタ等を備えた受信装置703に入射す
る。この受信器703により所望の波長の光信号だけ取
り出して信号検波を行う。これを制御回路で適当な方法
で処理して端末に送る。一方、ノード701から光信号
を送信する場合には、上記実施例の偏波変調半導体レー
ザ704を信号に従って上記の如く制御回路で適当な方
法で駆動し、偏波変調して、偏光板707(これにより
偏波変調信号が振幅強度変調信号に変換される)を通し
て(更にアイソレータを入れてもよい)出力光を合流部
706を介して光伝送路700に入射せしめる。また、
半導体レーザ及び波長可変光フィルタを2つ以上の複数
設けて、波長可変範囲を広げることもできる。(Ninth Embodiment) An example in which this embodiment is used for the transmission part in an optical transceiver will be described with reference to FIG. An optical signal is taken into the node 701 using the optical fiber 700 connected to the outside as a medium, and a part of the optical signal is incident on the receiving device 703 including a wavelength tunable optical filter and the like by the branching unit 702. This receiver 703 extracts only an optical signal of a desired wavelength and performs signal detection. This is processed by a control circuit by an appropriate method and sent to the terminal. On the other hand, in the case of transmitting an optical signal from the node 701, the polarization modulation semiconductor laser 704 of the above-mentioned embodiment is driven by the control circuit according to the signal by an appropriate method as described above, polarization-modulated, and the polarization plate 707 ( As a result, the polarized light modulation signal is converted into an amplitude intensity modulation signal), and the output light (which may further include an isolator) is made incident on the optical transmission line 700 via the merging unit 706. Also,
It is possible to widen the wavelength variable range by providing two or more semiconductor lasers and a plurality of wavelength tunable optical filters.
【0118】[0118]
【発明の効果】本発明により、以下のような効果が奏さ
れる。
(1)TEモード用およびTMモード用半導体レーザ構
造をそれぞれ実質的に独立に設計できるため、装置の最
適化が容易である。
(2)プロセスに係る負担が軽減されるために歩留まり
も向上する。
(3)TEモード用半導体レーザ構造とTMモード用半
導体レーザ構造の間に生じた空隙を用いて反射防止や結
合効率や位相を調整することが容易にできる。
(4)片方の半導体レーザ構造をアクティブに動作させ
て、もう一方のレーザ構造の位置合わせを行う場合、両
半導体レーザ構造の光結合の状態を確認して実装作業を
行うことができ、また高い精度で作業毎に安定して2つ
の半導体レーザ構造の位置合わせを行うことができる。
この際、一方の半導体レーザ構造を広ストライプ電極型
のファブリペロ半導体レーザ構造とすることで、位置合
わせは更に容易になる。
(5)2つの半導体レーザ構造が搭載される部材の構造
を用いて位置決めを行う場合、、半導体レーザ構造を駆
動する必要がなく、より簡便に2つの半導体レーザ構造
の位置合わせを行うことが可能となる。
(6)TEモード/TMモードの境界、すなわち2つの
半導体レーザ構造の端面の間に充填した材科の屈折率を
電気的に制御できるものにした場合、両モードの結合を
能動的に制御できる。従って、この電気的制御で偏波モ
ードをスイッチングすることも考えられる。The present invention has the following effects. (1) Since the TE mode semiconductor laser structure and the TM mode semiconductor laser structure can be designed substantially independently of each other, the device can be easily optimized. (2) Since the burden on the process is reduced, the yield is improved. (3) Antireflection, coupling efficiency and phase can be easily adjusted by using the air gap formed between the TE mode semiconductor laser structure and the TM mode semiconductor laser structure. (4) When one semiconductor laser structure is actively operated and the other laser structure is aligned, the mounting operation can be performed by checking the optical coupling state of both semiconductor laser structures. Positioning of the two semiconductor laser structures can be stably performed for each operation with high accuracy.
At this time, if one semiconductor laser structure is a wide stripe electrode type Fabry-Perot semiconductor laser structure, the alignment becomes easier. (5) When positioning is performed using the structure of the member on which the two semiconductor laser structures are mounted, it is not necessary to drive the semiconductor laser structure, and the two semiconductor laser structures can be more easily aligned. Becomes (6) When the TE / TM mode boundary, that is, the refractive index of the material filled between the end faces of the two semiconductor laser structures can be electrically controlled, the coupling of both modes can be actively controlled. . Therefore, it is possible to switch the polarization mode by this electrical control.
【0119】更には、偏波変調動作範囲が広い、位相が
合わないことがあっても位相整合が容易である、選択再
成長を用いても歩留まりが高い、多波長偏波変調レーザ
アレイが容易に作製できる等の効果も奏される。Furthermore, the polarization modulation operation range is wide, the phase matching is easy even if the phases are out of phase, the yield is high even if selective regrowth is used, and the multi-wavelength polarization modulation laser array is easy. The effect that it can be manufactured is also exhibited.
【0120】また、偏波変調光出力の一方の偏波モード
を偏光子などで選択することにより、容易に消光比の高
い強度変調光出力を得ることが可能であり、また構成に
よっては同偏光子をアイソレータの一部として代用でき
構成を容易にできるなどの効果もある。また、本発明の
半導体レーザを用いた送信機或は送受信機から構成され
る光伝送システムまたは波長多重システムにおいて、高
速大容量また超高密度波長多重可能な光伝送システムを
比較的低価格で構成できるという効果もある。Also, by selecting one polarization mode of the polarization-modulated light output with a polarizer or the like, it is possible to easily obtain an intensity-modulated light output with a high extinction ratio. There is also an effect that the child can be used as a part of the isolator and the configuration can be facilitated. Further, in the optical transmission system or wavelength multiplexing system including a transmitter or a transmitter / receiver using the semiconductor laser of the present invention, an optical transmission system capable of high-speed large-capacity or ultra-high-density wavelength multiplexing is constructed at a relatively low price There is also an effect that you can.
【図1】図1は本発明の原理を代表例で説明する図であ
る。FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the present invention as a typical example.
【図2】図2は本発明の第1の実施例を説明するための
斜視図である。FIG. 2 is a perspective view for explaining the first embodiment of the present invention.
【図3】図3は本発明の第1の実施例を説明するための
半導体レーザ構造の共振方向の断面図である。FIG. 3 is a sectional view in the resonance direction of the semiconductor laser structure for explaining the first embodiment of the present invention.
【図4】図4は本発明の第1の実施例を説明するための
半導体レーザ構造の共振方向に垂直な方向の断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser structure in a direction perpendicular to a resonance direction for explaining a first embodiment of the present invention.
【図5】図5は本発明の第1の実施例の一方の活性層の
バンドギャップ構造を説明する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a bandgap structure of one active layer according to the first embodiment of the present invention.
【図6】図6は本発明の第1の実施例の他方の活性層の
バンドギャップ構造を説明する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a bandgap structure of the other active layer according to the first embodiment of the present invention.
【図7】図7は、2つの半導体レーザ構造への電流注入
量と偏波モードの関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a current injection amount and a polarization mode into two semiconductor laser structures.
【図8】図8は本発明の第2の実施例を説明するための
斜視図である。FIG. 8 is a perspective view for explaining a second embodiment of the present invention.
【図9】図9は本発明の第2の実施例を説明するための
ファブリペロ型半導体レーザ構造の共振方向の断面図で
ある。FIG. 9 is a cross-sectional view in the resonance direction of a Fabry-Perot type semiconductor laser structure for explaining a second embodiment of the present invention.
【図10】図10は本発明の第2の実施例を説明するた
めのファブリペロ型半導体レーザ構造の共振方向に垂直
な方向の断面図である。FIG. 10 is a sectional view of a Fabry-Perot type semiconductor laser structure for explaining a second embodiment of the present invention in a direction perpendicular to the resonance direction.
【図11】図11は、2つの半導体レーザ構造への電流
注入量と偏波モードの関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a relationship between a current injection amount and a polarization mode into two semiconductor laser structures.
【図12】図12は本発明の第3の実施例を説明するた
めの斜視図である。FIG. 12 is a perspective view for explaining a third embodiment of the present invention.
【図13】図13は本発明の第3の実施例を説明するた
めの偏波変調半導体レーザの共振方向の断面図である。FIG. 13 is a sectional view in the resonance direction of a polarization modulation semiconductor laser for explaining a third embodiment of the present invention.
【図14】図14は本発明の第3の実施例を説明するた
めの偏波変調半導体レーザの共振方向に垂直な方向の断
面図である。FIG. 14 is a sectional view of a polarization modulation semiconductor laser in a direction perpendicular to a resonance direction for explaining a third embodiment of the present invention.
【図15】図15は本発明の第3の実施例の製造方法を
説明する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating a manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
【図16】図16は本発明の第3の実施例の一方の活性
層のバンドギャップ構造を説明する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a bandgap structure of one active layer according to the third embodiment of the present invention.
【図17】図17は本発明の第4の実施例を説明するた
めの斜視図である。FIG. 17 is a perspective view for explaining a fourth embodiment of the present invention.
【図18】図18は本発明の第4の実施例の製造方法を
説明する図である。FIG. 18 is a diagram illustrating a manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.
【図19】図19は本発明の第4の実施例の共通の活性
層のバンドギャップ構造を説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a bandgap structure of a common active layer according to a fourth embodiment of the present invention.
【図20】図20は、本発明の第4の実施例の動作(電
流注入量が小さい場合は(a)に、電流注入量が大きい
場合は(b)に示す)を説明する為の各偏波モードのゲ
インプロファイルの変化の様子を示す図である。FIG. 20 is a diagram for explaining the operation of the fourth embodiment of the present invention (shown in (a) when the current injection amount is small, and in (b) when the current injection amount is large). It is a figure which shows the mode of change of the gain profile of a polarization mode.
【図21】図21は本発明の第5の実施例の半導体レー
ザアレイを説明するための平面図である。FIG. 21 is a plan view for explaining a semiconductor laser array according to a fifth embodiment of the present invention.
【図22】図22は本発明の第5の実施例を説明するた
めの偏波変調半導体レーザの共振方向の断面図である。FIG. 22 is a sectional view in the resonance direction of a polarization modulation semiconductor laser for explaining a fifth embodiment of the present invention.
【図23】図23は本発明の第5の実施例の一方の活性
層のバンドギャップ構造を説明する図である。FIG. 23 is a diagram for explaining the bandgap structure of one active layer of the fifth embodiment of the present invention.
【図24】図24は、本発明の第5の実施例の動作を説
明する為の一方の活性層のゲインプロファイルの変化の
様子を示す図である。FIG. 24 is a diagram showing how the gain profile of one active layer changes to explain the operation of the fifth embodiment of the present invention.
【図25】図25は、図27、図28のシステムにおけ
る送信機の構成例を示す模式図である。FIG. 25 is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitter in the system of FIGS. 27 and 28.
【図26】図26は、図27、図28のシステムにおけ
る本発明の偏波変調半導体レーザアレイを用いた送信機
の構成例を示す模式図である。FIG. 26 is a schematic diagram showing a configuration example of a transmitter using the polarization modulation semiconductor laser array of the present invention in the system of FIGS. 27 and 28.
【図27】図27は本発明の半導体デバイスを用いたバ
ス型光LANシステムの構成例を示す模式図である。FIG. 27 is a schematic diagram showing a configuration example of a bus type optical LAN system using the semiconductor device of the present invention.
【図28】図28は本発明の半導体デバイスを用いたル
ープ型光LANシステムの構成例を示す模式図である。FIG. 28 is a schematic diagram showing a configuration example of a loop type optical LAN system using the semiconductor device of the present invention.
【図29】図29は、図27、図28のシステムにおけ
る送受信機の構成例を示す模式図である。FIG. 29 is a schematic diagram showing a configuration example of a transceiver in the system of FIGS. 27 and 28.
【図30】図30は従来例を説明する共振方向の断面図
である。FIG. 30 is a cross-sectional view in a resonance direction for explaining a conventional example.
1 第1の半導体レーザ構造
2 第2の半導体レーザ構造
3、168、208、306、318 空隙(間
隙)及び/又は充填材
4 ヒートシンク(支持台)
5 マーカー
6 パターン電極
7 第1の共振器
8 第2の共振器
9 第3の共振器
10 支持台の垂直面
101、131、161、201、311 基板
102、105、132、135、162、165、2
02、205、312、315 クラッド層
103、133、163a、163b、203、313
a、313b活性層
104、134、164a、164b、204、314
a、314b光ガイド層(導波層)
106、136、166、206、316 キャ
ップ層
108、167a、167b、207、317
回折格子
109、110、139、140、169、170、2
19、220、319、320 金属電極
111、172 リッジ導波路
112、173 絶縁膜
115、142、171、321 ARコート
121、124、181、221、223、371、3
73 ウェル層
122、123、182、222、372 バリ
ア層
174a、174b、214 選択マスク
301 TM半導体レーザアレイ
302 TEレーザアレイ
303 DBR領域
304 TM利得領域
305 TE利得領域
331 制御回路
332 本発明の偏波変調半導体レーザ
333、707 偏光子(偏光選択手段)
334 光結合手段
335、400 光ファイバ(光伝送路)
341 光送信機
401〜406、701 ノード
411〜416 端末装置
702 光分岐部
703 受信器
706 合流部1 1st semiconductor laser structure 2 2nd semiconductor laser structure 3, 168, 208, 306, 318 void | gap (gap) and / or filler 4 heat sink (support) 5 marker 6 pattern electrode 7 1st resonator 8 Second resonator 9 Third resonator 10 Support base vertical surfaces 101, 131, 161, 201, 311 Substrate 102, 105, 132, 135, 162, 165, 2
02, 205, 312, 315 Cladding layers 103, 133, 163a, 163b, 203, 313
a, 313b active layers 104, 134, 164a, 164b, 204, 314
a, 314b Optical guide layer (waveguide layer) 106, 136, 166, 206, 316 Cap layer 108, 167a, 167b, 207, 317
Diffraction gratings 109, 110, 139, 140, 169, 170, 2
19, 220, 319, 320 Metal electrodes 111, 172 Ridge waveguides 112, 173 Insulating films 115, 142, 171, 321 AR coats 121, 124, 181, 221, 223, 371, 3
73 well layers 122, 123, 182, 222, 372 barrier layers 174a, 174b, 214 selection mask 301 TM semiconductor laser array 302 TE laser array 303 DBR region 304 TM gain region 305 TE gain region 331 control circuit 332 polarization of the present invention Modulation semiconductor lasers 333 and 707 Polarizer (polarization selecting means) 334 Optical coupling means 335 and 400 Optical fiber (optical transmission line) 341 Optical transmitters 401 to 406 and 701 Nodes 411 to 416 Terminal device 702 Optical branching unit 703 Receiver 706 Junction
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−265958(JP,A) 特開 平7−45860(JP,A) 特開 平7−231133(JP,A) 特開 平8−172245(JP,A) 特開 平7−264138(JP,A) 特開 平7−307530(JP,A) 特開 平8−186315(JP,A) 特開 昭63−299291(JP,A) 特開 平6−61571(JP,A) 特開 昭58−196088(JP,A) 特開 平8−107249(JP,A) 特開 平7−202342(JP,A) 特開 平7−235718(JP,A) Journal of Applie d Physics,1988年,63[2 ],p.291−294 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H04B 10/02 H04B 10/28 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) Reference JP-A-6-265958 (JP, A) JP-A-7-45860 (JP, A) JP-A-7-231133 (JP, A) JP-A-8- 172245 (JP, A) JP 7-264138 (JP, A) JP 7-307530 (JP, A) JP 8-186315 (JP, A) JP 63-299291 (JP, A) JP-A-6-61571 (JP, A) JP-A-58-196088 (JP, A) JP-A-8-107249 (JP, A) JP-A-7-202342 (JP, A) JP-A-7-235718 (JP, A) Journal of Apply d Physics, 1988, 63 [2], p. 291-294 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 H04B 10/02 H04B 10/28
Claims (30)
くとも活性層と導波層が異なる2個の異なる半導体レー
ザ構造を導波方向に直列に配置した複合共振器型半導体
レーザであって、 第1の半導体レーザ構造が、第1の偏波モードに対する
利得が第2の偏波モードに対する利得よりも優位な活性
領域及び分布帰還型共振器又は分布ブラッグ反射型共振
器を有し、 第2の半導体レーザ構造が、第2の偏波モードに対する
利得が第1の偏波モードに対する利得よりも優位な活性
領域及び分布帰還型共振器又は分布ブラッグ反射型共振
器又はファブリペロ型共振器を有し、 前記第1の半導体レーザ構造と第2の半導体レーザ構造
は、第1の偏波モード同士及び第2の偏波モード同士の
伝搬定数が夫々ほぼ等しい様に構成されており、 前記第1の半導体レーザ構造と第2の半導体レーザ構造
は導波方向に間隙を置いて配置されており、 前記分布帰還型共振器又は分布ブラッグ反射型共振器の
ブラッグ波長が前記半導体レーザ構造の利得スペクトル
のピーク波長近傍に設定してあり、 第1及び第2の半導体レーザ構造の少なくとも一方に注
入するキャリアに変調をかけることで前記第1の偏波モ
ードと第2の偏波モードとの間で発振モードをスイッチ
ングさせることを特徴とする偏波変調可能な半導体レー
ザ。1. A compound resonator type semiconductor laser in which two different semiconductor laser structures having both the first and second polarization modes and at least an active layer and a waveguide layer are arranged in series in the waveguide direction. The first semiconductor laser structure has an active region in which the gain for the first polarization mode is superior to the gain for the second polarization mode and the distributed feedback resonator or the distributed Bragg reflection resonator. An active region in which the gain of the second semiconductor laser structure for the second polarization mode is superior to that of the first polarization mode, and the distributed feedback resonator, distributed Bragg reflection resonator, or Fabry-Perot resonator The first semiconductor laser structure and the second semiconductor laser structure are configured such that the propagation constants of the first polarization modes and the propagation constants of the second polarization modes are substantially equal to each other. First The semiconductor laser structure and the second semiconductor laser structure are arranged with a gap in the waveguide direction, and the Bragg wavelength of the distributed feedback resonator or distributed Bragg reflection resonator is the peak of the gain spectrum of the semiconductor laser structure. The oscillation mode is set between the first polarization mode and the second polarization mode by modulating the carrier injected into at least one of the first and second semiconductor laser structures, which is set near the wavelength. A semiconductor laser capable of polarization modulation, which is characterized in that the laser is switched.
夫々、基板及びその上の積層構造が独立に形成された構
造のものであって、導波方向に間隙を置いて支持台上に
配置されていることを特徴とする請求項1記載の偏波変
調可能な半導体レーザ。2. The first and second semiconductor laser structures,
2. The polarized wave according to claim 1, wherein the substrate and the laminated structure on the substrate are independently formed, and are arranged on the support base with a gap in the waveguide direction. Modulatable semiconductor laser.
同一基板上で少なくとも活性層と導波層が別個に形成さ
れた構造のものであって、該同一基板上の積層構造が導
波方向に間隙を置いて配置されていることを特徴とする
請求項1記載の偏波変調可能な半導体レーザ。3. The first and second semiconductor laser structures,
A structure in which at least an active layer and a waveguide layer are formed separately on the same substrate, and the laminated structure on the same substrate is arranged with a gap in the waveguide direction. Item 2. A semiconductor laser capable of polarization modulation according to Item 1.
間隙に充填材が充填されて位相調整領域を成しているこ
とを特徴とする請求項1、2又は3に記載の偏波変調可
能な半導体レーザ。4. The polarized wave according to claim 1, 2 or 3, wherein a filler is filled in a gap between the first and second semiconductor laser structures to form a phase adjustment region. Modulatable semiconductor laser.
率を制御できる材料であり、前記位相調整領域の光学長
に変調をかける為の光学長変調手段を設けていることを
特徴とする請求項4記載の偏波変調可能な半導体レー
ザ。5. The substance filled in the gap is a material capable of electrically controlling the refractive index, and an optical length modulation means for modulating the optical length of the phase adjusting region is provided. A semiconductor laser capable of polarization modulation according to claim 4.
型共振器又は分布ブラッグ反射型共振器を有することを
特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の偏波変調可
能な半導体レーザ。6. The polarization-modulatable semiconductor according to claim 1, wherein the second semiconductor laser structure has a distributed feedback resonator or a distributed Bragg reflection resonator. laser.
隙を置いて相い対する端面が導波方向に対して斜めに形
成されていることを特徴とする請求項6記載の偏波変調
可能な半導体レーザ。7. The polarization modulation according to claim 6, wherein end faces of the first and second semiconductor laser structures, which face each other with a gap, are formed obliquely with respect to the waveguide direction. Possible semiconductor laser.
ペロ型共振器を有することを特徴とする請求項1乃至5
の何れかに記載の偏波変調可能な半導体レーザ。8. The second semiconductor laser structure includes a Fabry-Perot type resonator.
A semiconductor laser capable of polarization modulation according to any one of 1.
隙を置いて相い対する端面のうち該第1の半導体レーザ
構造の端面が導波方向に対して斜めに形成されているこ
とを特徴とする請求項8記載の偏波変調可能な半導体レ
ーザ。9. The end face of the first semiconductor laser structure among the end faces facing each other with a gap between the first and second semiconductor laser structures is formed obliquely to the waveguide direction. The polarization-modulatable semiconductor laser according to claim 8.
向かい合う端面が無反射になるように該端面にARコー
トが施されていることを特徴とする請求項1乃至9の何
れかに記載の偏波変調可能な半導体レーザ。10. The AR coating is applied to the end faces of the first and second semiconductor laser structures, which face each other so as to be non-reflecting, as claimed in any one of claims 1 to 9. A semiconductor laser capable of polarization modulation.
活性層の少なくとも一方の活性層が量子井戸構造或は歪
み量子井戸構造から成ることを特徴とする請求項1乃至
10の何れかに記載の偏波変調可能な半導体レーザ。11. The active layer of at least one of the first and second semiconductor laser structures has a quantum well structure or a strained quantum well structure, according to any one of claims 1 to 10. A semiconductor laser capable of polarization modulation according to the description.
2個の異なる半導体レーザアレイを導波方向に直列に配
置した複合共振器型半導体レーザアレイであって、 複数の第1の半導体レーザ構造から成る第1の半導体レ
ーザアレイは、該第1の半導体レーザ構造を導波方向に
平行に同一基板上に複数個配置して成り、第1の偏波モ
ードに対する利得ピークがキャリア注入量によって可変
できる共通の活性領域を含み、個々の第1の半導体レー
ザ構造に対し、該異なる利得ピーク近傍にブラッグ波長
が設定された分布帰還型反射器或は分布ブラッグ反射型
反射器を持たせており、 第1の半導体レーザ構造と同数の複数の第2の半導体レ
ーザ構造から成る第2の半導体レーザアレイは、該第2
の半導体レーザ構造を前記第1の半導体レーザ構造と同
様に配置して成り、第2の偏波モードに対する利得が第
1の偏波モードに対する利得よりも優位な共通の活性領
域を含み、個々の第2の半導体レーザ構造に対し、ファ
ブリペロ型共振器を持たせており、 対を成す前記第1の半導体レーザ構造と第2の半導体レ
ーザ構造は、夫々、第1の偏波モード同士及び第2の偏
波モード同士の伝搬定数が夫々ほぼ等しい様に構成され
ており、 前記第1の半導体レーザアレイと第2の半導体レーザア
レイは導波方向に間隙を置いて配置されており、 第1及び第2の半導体レーザ構造の少なくとも一方に注
入するキャリアに変調をかけることで前記第1の偏波モ
ードと第2の偏波モードとの間で発振モードをスイッチ
ングさせることを特徴とする偏波変調可能な半導体レー
ザアレイ。12. A composite resonator type semiconductor laser array in which two different semiconductor laser arrays having both the first and second polarization modes are arranged in series in the waveguide direction, and a plurality of first semiconductors are provided. A first semiconductor laser array having a laser structure is formed by arranging a plurality of the first semiconductor laser structures on the same substrate in parallel with a waveguide direction, and a gain peak for a first polarization mode is a carrier injection amount. Each of the first semiconductor laser structures including a common active region that can be tuned by means of a distributed feedback reflector or distributed Bragg reflector with a Bragg wavelength set near the different gain peak is provided. And the second semiconductor laser array including the same number of second semiconductor laser structures as the first semiconductor laser structure includes the second semiconductor laser array.
A semiconductor laser structure is arranged in the same manner as the first semiconductor laser structure, and includes a common active region in which the gain for the second polarization mode is superior to the gain for the first polarization mode. A Fabry-Perot resonator is provided to the second semiconductor laser structure, and the first semiconductor laser structure and the second semiconductor laser structure forming a pair respectively have first polarization modes and second polarization modes. Of the polarization modes are substantially equal to each other, and the first semiconductor laser array and the second semiconductor laser array are arranged with a gap in the waveguide direction. Polarization characterized by switching the oscillation mode between the first polarization mode and the second polarization mode by modulating a carrier injected into at least one of the second semiconductor laser structures. Tone can be a semiconductor laser array.
間の間隙に充填材が充填されて位相調整領域を成してい
ることを特徴とする請求項12記載の偏波変調可能な半
導体レーザアレイ。13. The polarization-modulatable semiconductor laser according to claim 12, wherein a filler is filled in a gap between the first and second semiconductor laser arrays to form a phase adjustment region. array.
折率を制御できる材料であり、前記位相調整領域の光学
長に変調をかける為の光学長変調手段を設けていること
を特徴とする請求項13記載の偏波変調可能な半導体レ
ーザアレイ。14. The substance filled in the gap is a material capable of electrically controlling the refractive index, and an optical length modulating means for modulating the optical length of the phase adjusting region is provided. 14. A semiconductor laser array capable of polarization modulation according to claim 13.
作製する方法であって、 第1の半導体レーザ構造を作製する工程と、 この工程とは独立に第2の半導体レーザ構造を作製する
工程と、 第1及び第2の半導体レーザ構造を光学的に結合するよ
う導波方向に直列に同一の支持台上に間隙を置いて配置
する工程と、 を有することを特徴とする偏波変調可能な半導体レーザ
の製造方法。15. A method for producing a semiconductor laser according to claim 1, wherein a step of producing a first semiconductor laser structure and a step of producing a second semiconductor laser structure are performed independently of this step. And a step of arranging the first and second semiconductor laser structures in series in the waveguide direction with a gap on the same support so as to optically couple them, and the polarization modulation method. Manufacturing method of possible semiconductor laser.
光学的に結合するよう導波方向に直列に同一の支持台上
に間隙を置いて配置する工程が、 第1の半導体レーザ構造を支持台上に配置して固定した
後、第2の半導体レーザ構造を発光させると同時に第1
の半導体レーザ構造をフォトディテクタとして機能させ
て第2の半導体レーザ構造の光を受光させることで第2
の半導体レーザ構造を位置決め及び固定する工程を含む
ことを特徴とする請求項15記載の偏波変調可能な半導
体レーザの製造方法。16. The step of arranging the first and second semiconductor laser structures in series in the waveguide direction with a gap on the same support so as to optically couple the first and second semiconductor laser structures with each other. After the second semiconductor laser structure is placed on the support and fixed, the second semiconductor laser structure emits light and the first
The second semiconductor laser structure is made to function as a photodetector to receive the light of the second semiconductor laser structure.
16. The method for manufacturing a polarization-modulatable semiconductor laser according to claim 15, further comprising the step of positioning and fixing the semiconductor laser structure.
光学的に結合するよう導波方向に直列に同一の支持台上
に間隙を置いて配置する工程が、 支持台上に形成されたマーカーと半導体レーザ構造に形
成されたマーカーを所望の位置関係に調整して半導体レ
ーザ構造を配置して固定する工程を含むことを特徴とす
る請求項15又は16に記載の偏波変調可能な半導体レ
ーザの製造方法。17. A step of arranging the first and second semiconductor laser structures in series in the waveguide direction on the same support base with a gap therebetween so as to optically couple the first and second semiconductor laser structures is formed on the support base. 17. The polarization-modulatable semiconductor according to claim 15, further comprising the step of adjusting the marker and the marker formed on the semiconductor laser structure to a desired positional relationship and disposing and fixing the semiconductor laser structure. Laser manufacturing method.
光学的に結合するよう導波方向に直列に同一の支持台上
に間隙を置いて配置する工程が、 支持台に形成された半導体レーザ搭載面とは垂直に直立
した平面へ該半導体レーザ構造の側面を突き当てて半導
体レーザ構造を配置する工程を含むことを特徴とする請
求項15又は16記載の偏波変調可能な半導体レーザの
製造方法。18. The step of arranging the first and second semiconductor laser structures in series in the waveguide direction with a gap on the same support so as to optically couple the semiconductor laser structures, and the semiconductor formed on the support. The polarization-modulatable semiconductor laser according to claim 15 or 16, further comprising a step of arranging the semiconductor laser structure by abutting a side surface of the semiconductor laser structure on a plane that is upright to be perpendicular to the laser mounting surface. Production method.
充填する工程を更に有することを特徴とする請求項15
乃至18の何れかに記載の偏波変調可能な半導体レーザ
の製造方法。19. The method according to claim 15, further comprising the step of filling the gap with a substance having a desired refractive index.
19. A method for manufacturing a semiconductor laser capable of polarization modulation according to any one of 18 to 18.
作製する方法であって、 半導体基板上に第1の半導体レーザ構造を作製する工程
と、 該基板上に第2の半導体レーザ構造を作製する工程と、 該第1及び第2の半導体レーザ構造の境界部分に間隙を
形成する工程と、 を有することを特徴とする偏波変調可能な半導体レーザ
の製造方法。20. A method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 1 or 3, wherein a step of forming a first semiconductor laser structure on a semiconductor substrate, and a second semiconductor laser structure on the substrate. A method of manufacturing a polarization-modulatable semiconductor laser, comprising: a step of manufacturing the semiconductor laser structure; and a step of forming a gap at a boundary portion between the first and second semiconductor laser structures.
工程が、 前記半導体基板上の第1の半導体レーザ構造の領域のみ
に第1の活性層、第1の光導波層を積層する工程と、該
第1の光導波層に、該第1の活性層の利得ピークの近傍
にブラッグ波長を持つようにピッチを制御した第1のグ
レーティングを形成する工程とを含み、且つ前記第2の
半導体レーザ構造を作製する工程が、 前記半導体基板上の第2の半導体レーザ構造の領域のみ
に第2の活性層、第2の光導波層を積層する工程と、該
第2の光導波層に、該第2の活性層の利得ピークに近傍
にブラッグ波長を持つようにピッチを制御した第2のグ
レーティングを形成する工程とを含み、更に前記第1の
半導体レーザ構造を作製する工程及び前記第2の半導体
レーザ構造を作製する工程が、共に前記第1のグレーテ
ィングが形成された第1の光導波層と前記第2のグレー
ティングが形成された第2の光導波層上に一括して共通
のクラッド層及びコンタクト層を積層する工程を含むこ
とを特徴とする請求項20記載の偏波変調可能な半導体
レーザの製造方法。21. A step of fabricating the first semiconductor laser structure includes a step of laminating a first active layer and a first optical waveguide layer only on a region of the first semiconductor laser structure on the semiconductor substrate. Forming a first grating in the first optical waveguide layer, the pitch of which is controlled so as to have a Bragg wavelength near the gain peak of the first active layer, and the second semiconductor A step of producing a laser structure, a step of laminating a second active layer and a second optical waveguide layer only on a region of the second semiconductor laser structure on the semiconductor substrate; and a step of laminating the second optical waveguide layer on the second optical waveguide layer. Forming a second grating whose pitch is controlled so as to have a Bragg wavelength near the gain peak of the second active layer, and further producing the first semiconductor laser structure and the second semiconductor laser structure. For manufacturing the semiconductor laser structure of A step of collectively laminating a common clad layer and a contact layer on the first optical waveguide layer on which the first grating is formed and the second optical waveguide layer on which the second grating is formed. 21. The method of manufacturing a semiconductor laser capable of polarization modulation according to claim 20, further comprising:
工程及び前記第2の半導体レーザ構造を作製する工程
が、共に前記半導体基板上全面に第1のクラッド層、活
性層、光導波層を積層する工程と、 第2の半導体レーザ構造の領域の該光導波層はそのまま
にして第1の半導体レーザ構造の領域の該光導波層上の
みに該活性層の利得ピークの近傍にブラッグ波長を持つ
ようにピッチを制御したグレーティングを形成する工程
と、 前記光導波層全面に一括して共通の第2のクラッド層及
びコンタクト層を積層する工程と、 を含むことを特徴とする請求項20記載の偏波変調可能
な半導体レーザの製造方法。22. In both the step of forming the first semiconductor laser structure and the step of forming the second semiconductor laser structure, a first cladding layer, an active layer, and an optical waveguide layer are formed on the entire surface of the semiconductor substrate. The step of laminating, and the Bragg wavelength in the vicinity of the gain peak of the active layer is provided only on the optical waveguide layer in the region of the first semiconductor laser structure while leaving the optical waveguide layer in the region of the second semiconductor laser structure as it is. 21. The method according to claim 20, further comprising: a step of forming a grating having a controlled pitch, and a step of collectively laminating a common second cladding layer and a contact layer over the entire surface of the optical waveguide layer. Of manufacturing a semiconductor laser capable of polarization modulation of.
境界部分に間隙を形成する工程が、該第1及び第2の半
導体レーザ構造の領域の境界部分にスリット状の間隙と
リッジ導波路を同時に形成する工程を含むことを特徴と
する請求項20、21又は22に記載の偏波変調可能な
半導体レーザの製造方法。23. The step of forming a gap at the boundary between the first and second semiconductor laser structures comprises forming a slit-like gap and a ridge waveguide at the boundary between the regions of the first and second semiconductor laser structures. 23. The method for manufacturing a polarization-modulatable semiconductor laser according to claim 20, 21 or 22, further comprising the step of forming simultaneously.
充填する工程を更に有することを特徴とする請求項20
乃至23の何れかに記載の偏波変調可能な半導体レーザ
の製造方法。24. The method according to claim 20, further comprising the step of filling the gap with a substance having a desired refractive index.
24. A method for manufacturing a semiconductor laser capable of polarization modulation according to any one of 23 to 23.
変調半導体レーザないしアレイと該半導体レーザないし
アレイからの出力光のうち1つの偏波の光を透過させる
偏光選択手段と該半導体レーザないしアレイの出力光の
偏光状態を入力信号に従って切り換える為の該半導体レ
ーザを制御、駆動する制御回路を有することを特徴とす
る光送信機。25. A polarization modulation semiconductor laser or array according to any one of claims 1 to 14, polarization selection means for transmitting light of one polarization of output light from said semiconductor laser or array, and said semiconductor. An optical transmitter having a control circuit for controlling and driving the semiconductor laser for switching the polarization state of output light of a laser or an array according to an input signal.
変調半導体レーザないしアレイと、該半導体レーザない
しアレイからの出力光のうち1つの偏波の光を透過させ
る偏光選択手段と、該半導体レーザないしアレイの出力
光の偏光状態を入力信号に従って切り換える為の該半導
体レーザないしアレイを制御、駆動する制御回路と、入
力信号を受信する受信手段とを有することを特徴とする
光送受信機。26. A polarization modulation semiconductor laser or array according to any one of claims 1 to 14, and polarization selection means for transmitting light of one polarization of the output light from the semiconductor laser or array. An optical transceiver comprising a control circuit for controlling and driving the semiconductor laser or array for switching the polarization state of the output light of the semiconductor laser or array according to an input signal, and a receiving means for receiving the input signal. .
変調半導体レーザないしアレイと、該偏波変調半導体レ
ーザないしアレイから出射する光の内、TEとTMの2
つの偏波モードの一方の光のみを取り出す偏光選択手段
とを有することを特徴とする光源装置。27. A polarization-modulating semiconductor laser or array according to any one of claims 1 to 14, and 2 of TE and TM of light emitted from the polarization-modulating semiconductor laser or array.
2. A light source device, comprising: a polarization selecting means for extracting only one light of one polarization mode.
変調半導体レーザないしアレイと、該偏波変調半導体レ
ーザないしアレイから出射する光の内、TEとTMの2
つの偏波モードの一方の光のみを取り出す偏光選択手段
とから成る光源装置を備えた光送信機或は送受信機、前
記偏光選択手段によって取り出された光を伝送する伝送
手段、及び前記伝送手段によって伝送された光を受信す
る光受信機或は送受信機を有することを特徴とする光通
信システム。28. The polarization modulation semiconductor laser or array according to any one of claims 1 to 14, and 2 of TE and TM among the light emitted from the polarization modulation semiconductor laser or array.
An optical transmitter or a transceiver provided with a light source device comprising a polarization selecting means for extracting only one light of one polarization mode, a transmitting means for transmitting the light extracted by the polarization selecting means, and the transmitting means. An optical communication system comprising an optical receiver or a transceiver for receiving transmitted light.
る波長の光信号を送出することができ、波長多重型のネ
ットワークを構成することを特徴とする請求項28記載
の光通信システム。29. An optical communication system according to claim 28, wherein said optical transmitter or transceiver is capable of transmitting optical signals of a plurality of different wavelengths to form a wavelength division multiplexing network.
変調半導体レーザないしアレイと、該偏波変調半導体レ
ーザないしアレイから出射する光の内、TEとTMの2
つの偏波モードの一方の光のみを取り出す偏光選択手段
とから成る光源装置を用い、所定のバイアス電流に送信
信号に応じて変調された電流を重畳して前記偏波変調半
導体レーザないしアレイに供給することによって、前記
偏光選択手段から送信信号に応じて強度変調された信号
光を取り出し、この信号光を光受信側に向けて送信する
ことを特徴とする光通信方法。30. A polarization-modulating semiconductor laser or array according to claim 1, and two of TE and TM among the light emitted from the polarization-modulating semiconductor laser or array.
Using a light source device composed of a polarization selecting means for extracting only one light of one polarization mode, a current biased according to a transmission signal is superimposed on a predetermined bias current and supplied to the polarization modulation semiconductor laser or array. By doing so, the signal light whose intensity is modulated according to the transmission signal is taken out from the polarization selecting means, and the signal light is transmitted toward the light receiving side.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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