JP3412004B2 - Oscillation method of semiconductor laser and semiconductor laser - Google Patents
Oscillation method of semiconductor laser and semiconductor laserInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザの発
振方法及び半導体レーザに関し、さらに詳しくは、高速
・大容量の光通信システムにおける波長多重光通信方式
（以下、「ＷＤＭ方式」と略す場合がある）などに好適
に使用することが可能な、半導体レーザの発振方法及び
半導体レーザに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser oscillating method and a semiconductor laser, and more particularly to a wavelength division multiplexing optical communication system (hereinafter abbreviated as "WDM system") in a high speed and large capacity optical communication system. The present invention relates to a method for oscillating a semiconductor laser and a semiconductor laser that can be suitably used for (1).
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年においては、データを高速かつ大量
に処理する必要があることから、ＷＤＭ方式などの通信
方式が開発された。このＷＤＭ方式には異なる波長を有
する複数のレーザ光が必要となる。2. Description of the Related Art In recent years, communication systems such as the WDM system have been developed because it is necessary to process a large amount of data at high speed. This WDM system requires a plurality of laser beams having different wavelengths.
【０００３】このため、分布帰還型（ＤＦＢ）半導体
レーザ素子群から、所望の波長のレーザ光を発振する素
子を選択抽出する方法、回折格子のピッチを電子ビー
ム露光法などによって連続的又は段階的に変化させて、
連続的又は段階的に変化した波長を有するレーザ群を作
製した後、このレーザ群を分断して個別の素子を作製
し、これら素子から所望の波長のレーザ光を発振する素
子を選択抽出する方法、波長掃引レーザによって所望
の波長のレーザ光を発振させる方法、波長変換によっ
て所望の波長を有するレーザ光を発振させる方法などに
より、複数の波長のレーザ光を発振するレーザ列の発光
源を得ている。Therefore, a method of selectively extracting an element that oscillates a laser beam of a desired wavelength from a distributed feedback (DFB) semiconductor laser element group, a pitch of a diffraction grating is continuously or stepwise by an electron beam exposure method or the like. Change to
A method of producing a laser group having a wavelength that is continuously or stepwise changed, dividing the laser group to produce individual elements, and selectively extracting elements that oscillate laser light of a desired wavelength from these elements. , A method of oscillating laser light of a desired wavelength with a wavelength-swept laser, a method of oscillating laser light of a desired wavelength by wavelength conversion, and the like to obtain a light-emitting source of a laser train that oscillates laser light of multiple wavelengths. There is.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】高密度ＷＤＭ方式にお
いては、使用するレーザ光の波長の絶対値を特定する必
要がある。しかしながら、上述したような方法において
は、技術的な問題及びコスト的な問題から、要求される
複数の波長のレーザ光を高精度に再現性よく得ることが
できず、これらレーザ光の波長の絶対値を正確に特定す
ることができないという問題あった。In the high density WDM system, it is necessary to specify the absolute value of the wavelength of the laser light used. However, in the method as described above, due to technical problems and cost problems, it is not possible to obtain laser light having a plurality of required wavelengths with high accuracy and good reproducibility, and the absolute wavelengths of these laser lights are not obtained. There was a problem that the value could not be specified accurately.
【０００５】例えば、上述したの方法においては、多
数の素子群から所望の素子を手作業によって選択しなけ
ればならない。また、の方法においても、ストライプ
レーザを密に配列してなるマイクロチャンネルレーザと
いうレーザも報告されているが、現状では、の場合と
同様に、分断して得た複数の素子から所望の素子を選択
する方法が採られている。さらに、の方法において
は、外部共振器などの大型かつ高価な装置が必要となる
ため、レーザ装置が大型化するとともにコスト高となっ
てしまっていた。この点に関し、マイクロメカニクスを
用いる波長掃引型面発光レーザといわれるレーザが報告
されているが、構造が複雑であるとともに機械的強度も
不十分であることから、全く実用的ではない。また、上
記の方法は未だ研究の段階であり、実用化にはさらに
かなりの時間を要するのが現状である。For example, in the above method, a desired element must be manually selected from a large number of element groups. Also, in the method of (1), a laser called a microchannel laser in which stripe lasers are densely arranged has also been reported, but under the present circumstances, a desired element is selected from a plurality of elements obtained by dividing like the case of (1). The method of choice is taken. Further, in the method (1), a large and expensive device such as an external resonator is required, so that the laser device becomes large and the cost becomes high. Regarding this point, a laser called a wavelength swept surface emitting laser using micromechanics has been reported, but it is not practical at all because of its complicated structure and insufficient mechanical strength. Further, the above method is still in the research stage, and it takes a considerable time to put it into practical use.
【０００６】本発明は、複数の波長のレーザ光を高精度
に再現性よく発振することを可能とする、新規な半導体
レーザの発振方法及び半導体レーザを提供することを目
的とする。An object of the present invention is to provide a novel semiconductor laser oscillating method and a semiconductor laser capable of oscillating laser beams of a plurality of wavelengths with high accuracy and reproducibility.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザの
発振方法は、連続した波長利得ピークを有する活性層を
第１及び第２の反射鏡で挟むことによって構成した面発
光レーザ共振器板をしてなる単一の半導体レーザにおい
て用いる。そして、前記第１及び第２の反射鏡の間隔を
前記面発光レーザ共振器板の長手方向において変化させ
ることにより、前記面発光レーザ共振器板の共振波長を
前記面発光レーザ共振器板の長手方向において変化させ
る。そして、前記活性層のバンドギャップよりも大きな
エネルギーを有する励起光を、前記面発光レーザ共振器
板の長手方向の異なる位置に入射させることにより、前
記異なる位置のそれぞれにおける前記活性層を反転分布
せしめ、前記面発光レーザ共振器板から互いに異なる波
長を有する複数のレーザ光を発振するようにしたことを
特徴とするものである。According to the method of oscillating a semiconductor laser of the present invention, there is provided a surface emitting laser resonator plate constituted by sandwiching an active layer having a continuous wavelength gain peak between first and second reflecting mirrors. It is used in a single semiconductor laser formed by. By changing the distance between the first and second reflecting mirrors in the longitudinal direction of the surface-emission laser resonator plate, the resonance wavelength of the surface-emission laser resonator plate is changed to the longitudinal direction of the surface-emission laser resonator plate. Change in direction. Then, pumping light having an energy larger than the band gap of the active layer is incident on different positions in the longitudinal direction of the surface-emission laser resonator plate, so that the active layers at each of the different positions are inverted and distributed. A plurality of laser beams having different wavelengths are oscillated from the surface emitting laser resonator plate.
【０００８】また、本発明の他の半導体レーザの発振方
法は、前述のような励起光を用いる代わりに、前記面発
光レーザ共振器板の長手方向において連続的又は段階的
に複数の電極を形成するとともに、これら複数の電極か
ら所定の電圧を印加して前記活性層を反転分布せしめ、
前記面発光レーザ共振器板から互いに異なる波長を有す
る複数のレーザ光を発振するようにしたことを特徴とす
るものである。Further, according to another method of oscillating a semiconductor laser of the present invention, instead of using the excitation light as described above, a plurality of electrodes are formed continuously or stepwise in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate. At the same time, a predetermined voltage is applied from these electrodes to invert the active layer,
A plurality of laser beams having different wavelengths are oscillated from the surface emitting laser resonator plate.
【０００９】そして、本発明の半導体レーザは、連続し
た波長利得ピークを有する活性層を第１及び第２の反射
鏡で挟んでなる面発光レーザ共振器板を具える。そし
て、前記第１及び第２の反射鏡の間隔を前記面発光レー
ザ共振器板の長手方向において変化させることにより、
前記面発光レーザ共振器板の共振波長を前記面発光レー
ザ共振器板の長手方向において変化させ、前記面発光レ
ーザ共振器板の長手方向において互いに異なる波長を有
する複数のレーザ光を発振するようにしたことを特徴と
するものである。The semiconductor laser of the present invention comprises a surface emitting laser resonator plate in which an active layer having a continuous wavelength gain peak is sandwiched by first and second reflecting mirrors. Then, by changing the distance between the first and second reflecting mirrors in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate,
Changing the resonance wavelength of the surface-emission laser resonator plate in the longitudinal direction of the surface-emission laser resonator plate so as to oscillate a plurality of laser beams having different wavelengths in the longitudinal direction of the surface-emission laser resonator plate. It is characterized by having done.
【００１０】本発明の半導体レーザは、上述した本発明
の半導体レーザの発振方法に応じて、前記活性層のバン
ドギャップよりも大きなエネルギーを有する励起光を発
振する光源を具えることができる。また、このような光
源の代わりに、面発光レーザ共振器板の長手方向におい
て連続的又は段階的に複数の電極を具えることができ
る。The semiconductor laser of the present invention can be provided with a light source that oscillates excitation light having an energy larger than the band gap of the active layer according to the oscillation method of the semiconductor laser of the present invention described above. Instead of such a light source, a plurality of electrodes may be provided continuously or stepwise in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate.
【００１１】本発明の半導体レーザの発振方法及び半導
体レーザによれば、面発光レーザ共振器板の共振波長を
長手方向において変化させている。そして、この長手方
向において、前記面発光レーザ共振器板に対し連続的又
は段階的に上述したような光を入射させる、あるいは上
述したような電極を形成して所定の電圧を印加するよう
にしている。したがって、前記面発光レーザ共振器板の
長手方向において互いに異なる波長を有する複数のレー
ザ光が誘導されるとともに増幅される。その結果、所定
の強度を有し、互いの波長が異なる複数のレーザ光を、
前記面発光レーザ共振器板を有する単一の半導体レーザ
から得ることができる。このため、前述したような技術
的及びコスト的な問題を回避することができるととも
に、複数の波長のレーザ光を高精度に再現性よく発振す
ることが可能となる。According to the semiconductor laser oscillation method and the semiconductor laser of the present invention, the resonance wavelength of the surface emitting laser resonator plate is changed in the longitudinal direction. Then, in the longitudinal direction, the above-mentioned light is continuously or stepwise incident on the surface-emitting laser resonator plate, or the above-mentioned electrode is formed to apply a predetermined voltage. There is. Therefore, a plurality of laser lights having different wavelengths are guided and amplified in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate. As a result, a plurality of laser lights having a predetermined intensity and different wavelengths from each other,
It can be obtained from a single semiconductor laser having the surface emitting laser resonator plate. For this reason, it is possible to avoid the technical and cost problems as described above, and it is possible to oscillate laser light of a plurality of wavelengths with high accuracy and reproducibility.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の半導体レ
ーザの発振方法及び半導体レーザの一例を示す模式図で
ある。図１に示す半導体レーザは、連続した波長利得ピ
ークを有する活性層１を第１の反射鏡２及び第２の反射
鏡３で挟んでなる面発光レーザ共振器板１０を具えてい
る。そして、面発光レーザ共振器板１０の第１の反射鏡
２と活性層１との間には、第１のスペーサ４が設けられ
ている。また、活性層１と第２の反射鏡３との間には、
第２のスペーサ５が設けられている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below in detail based on the embodiments of the invention. FIG. 1 is a schematic view showing an example of a semiconductor laser oscillation method and a semiconductor laser according to the present invention. The semiconductor laser shown in FIG. 1 includes a surface emitting laser resonator plate 10 in which an active layer 1 having a continuous wavelength gain peak is sandwiched by a first reflecting mirror 2 and a second reflecting mirror 3. A first spacer 4 is provided between the first reflecting mirror 2 of the surface emitting laser resonator plate 10 and the active layer 1. Further, between the active layer 1 and the second reflecting mirror 3,
A second spacer 5 is provided.
【００１３】図２は、図１に示す面発光レーザ共振器板
１０を矢印Ｐ側から見た場合の平面図である。図２から
明らかなように、面発光レーザ共振器板１０において
は、第１のスペーサ４の厚さｔを面発光レーザ共振器板
１０の長手方向Ｑにおいて連続的に変化させることによ
り、第１の反射鏡２と第２の反射鏡３との間の間隔ｄを
上記長手方向Ｑにおいて連続的に変化させている。そし
て、活性層１のバンドギャップよりも大きなエネルギー
を有する励起光７を、面発光レーザ共振器板１０の第１
の反射鏡２の側面２Ｂから面発光レーザ共振器板１０内
に入射させる。すると、励起光７が入射した活性層１の
部分は反転分布を示し、励起光７が入射した位置の第１
の反射鏡２と第２の反射鏡３との間隔Ｄに相当した共振
波長のレーザ光が誘導、増幅される。そして、このよう
にして増幅されたレーザ光８は、第２の反射鏡３の側面
３Ｂから出射される。FIG. 2 is a plan view of the surface-emission laser resonator plate 10 shown in FIG. 1 when viewed from the arrow P side. As is apparent from FIG. 2, in the surface-emission laser resonator plate 10, the thickness t of the first spacer 4 is continuously changed in the longitudinal direction Q of the surface-emission laser resonator plate 10 to obtain the first The distance d between the reflecting mirror 2 and the second reflecting mirror 3 is continuously changed in the longitudinal direction Q. Then, the pumping light 7 having an energy larger than the bandgap of the active layer 1 is supplied to the first surface-emitting laser resonator plate 10 as a first light.
The light is made incident on the surface emitting laser resonator plate 10 from the side surface 2B of the reflecting mirror 2. Then, the portion of the active layer 1 on which the excitation light 7 is incident exhibits a population inversion, and the first portion at the position on which the excitation light 7 is incident is shown.
The laser light having the resonance wavelength corresponding to the distance D between the reflecting mirror 2 and the second reflecting mirror 3 is guided and amplified. The laser light 8 thus amplified is emitted from the side surface 3B of the second reflecting mirror 3.
【００１４】図１及び２に示す面発光レーザ共振器板１
０においては、長手方向Ｑにおいて第１の反射鏡２と第
２の反射鏡３との間隔を連続的に変化させている。した
がって、面発光レーザ共振器板１０の共振波長も長手方
向Ｑにおいて連続的に変化している。このため、励起光
７の面発光レーザ共振器板１０に対する入射位置を、面
発光レーザ共振器板１０の長手方向Ｑにおいて変化させ
ると、それぞれの共振波長に応じたレーザ光が誘導、増
幅される。したがって、励起光７の面発光レーザ共振器
板１０に対する入射位置を変化させるのみで、互いに異
なる波長を有する複数のレーザ光を得ることができる。
すなわち、面発光レーザ共振器板を具える単一の半導体
レーザから異なる波長を有する複数のレーザ光を得るこ
とができる。A surface emitting laser resonator plate 1 shown in FIGS. 1 and 2.
At 0, the distance between the first reflecting mirror 2 and the second reflecting mirror 3 is continuously changed in the longitudinal direction Q. Therefore, the resonance wavelength of the surface emitting laser resonator plate 10 also continuously changes in the longitudinal direction Q. Therefore, when the incident position of the excitation light 7 on the surface-emission laser resonator plate 10 is changed in the longitudinal direction Q of the surface-emission laser resonator plate 10, laser light corresponding to each resonance wavelength is guided and amplified. . Therefore, a plurality of laser lights having different wavelengths can be obtained only by changing the incident position of the excitation light 7 on the surface emitting laser resonator plate 10.
That is, a plurality of laser beams having different wavelengths can be obtained from a single semiconductor laser having a surface emitting laser resonator plate.
【００１５】励起光７の面発光レーザ共振器板１０に対
する入射位置は、励起光７の光源と面発光レーザ共振器
板１０との相対位置を、静電アクチュエータなど公知の
機械的手段を用いて連続的又は段階的に変化させること
により、これに対応して連続的又は段階的に変化させる
ことができる。すなわち、このような駆動手段を用いる
ことにより、単一の光源によって前記面発光レーザ共振
器板１０の長手方向の異なる位置に励起光を入射させる
ことができる。As for the incident position of the excitation light 7 on the surface-emitting laser resonator plate 10, the relative position between the light source of the excitation light 7 and the surface-emitting laser resonator plate 10 is determined by using a known mechanical means such as an electrostatic actuator. By changing continuously or stepwise, it is possible to correspondingly change continuously or stepwise. That is, by using such a driving means, the excitation light can be made incident on different positions in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate 10 by a single light source.
【００１６】また、上記のように単一の光源を用いる代
わりに、複数の光源を用いることによっても本発明を実
施することができる。すなわち、活性層のバンドギャッ
プよりも大きなエネルギーを有する励起光を発すること
のできる光源を複数用い、これら複数の光源を面発光レ
ーザ共振器板の長手方向に順次に配置する。そして、こ
れらの光源から順次に励起光を発射して、前記面発光レ
ーザ共振器板に入射させる。すると、前記活性層の前記
励起光が入射した部分が反転分布するため、前述したよ
うに、前記励起光が入射した部分の面発光レーザ共振器
板の共振波長に応じたレーザ光が生成・発振される。The present invention can also be implemented by using a plurality of light sources instead of using a single light source as described above. That is, a plurality of light sources capable of emitting excitation light having an energy larger than the band gap of the active layer are used, and the plurality of light sources are sequentially arranged in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate. Then, excitation light is sequentially emitted from these light sources to be incident on the surface emitting laser resonator plate. Then, since the portion of the active layer on which the excitation light is incident is inverted, as described above, laser light corresponding to the resonance wavelength of the surface emitting laser resonator plate in the portion on which the excitation light is incident is generated and oscillates. To be done.
【００１７】また、このように複数の光源を用いる場合
においては、これら複数の光源内の少なくとも２つを同
時に用い、面発光レーザ共振器板に少なくとも２つの励
起光を同時に入射させることによって、異なる波長を有
する複数のレーザ光を同時に得ることができる。Further, when a plurality of light sources are used as described above, at least two of the plurality of light sources are used at the same time, and at least two pumping lights are simultaneously incident on the surface emitting laser resonator plate. A plurality of laser lights having wavelengths can be obtained at the same time.
【００１８】なお、図１及び２に示す面発光レーザ共振
器板１０においては、第１の反射鏡２と活性層１との間
に設けた第１のスペーサ４の厚さを面発光レーザ共振器
板１０の長手方向Ｑにおいて変化させることにより、面
発光レーザ共振器板１０の共振波長を長手方向Ｑにおい
て変化させている。しかしながら、このようにスペーサ
を用いることなく、基板上への選択成長や凹凸基板上へ
の結晶成長などを行うことによっても、面発光レーザ共
振器板の共振波長を長手方向Ｑにおいて変化させること
ができる。In the surface emitting laser resonator plate 10 shown in FIGS. 1 and 2, the thickness of the first spacer 4 provided between the first reflecting mirror 2 and the active layer 1 is set to be the surface emitting laser resonator. The resonance wavelength of the surface-emitting laser resonator plate 10 is changed in the longitudinal direction Q by changing it in the longitudinal direction Q of the device plate 10. However, the resonant wavelength of the surface emitting laser resonator plate can be changed in the longitudinal direction Q by performing selective growth on the substrate or crystal growth on the uneven substrate without using the spacers. it can.
【００１９】また、図１及び２においては、第１の反射
鏡２と第２の反射鏡３との間隔ｄを長手方向Ｑにおい
て、その間隔ｄが減少するように連続的に変化させてい
る。しかしながら、間隔ｄは必ずしもこのように一様に
変化させる必要はなく、例えば、第１の反射鏡２及び第
２の反射鏡３の中央部分で最大となるようし、両端に向
かうにつれて減少するようにして、間隔ｄを連続的に変
化させることもできる。さらには、このような連続的な
変化ではなく、例えばステップ状のように段階的に変化
させることもできる。Further, in FIGS. 1 and 2, the distance d between the first reflecting mirror 2 and the second reflecting mirror 3 is continuously changed in the longitudinal direction Q so that the distance d decreases. . However, the distance d does not necessarily have to be changed uniformly in this way, and is, for example, maximized in the central portion of the first reflecting mirror 2 and the second reflecting mirror 3 and decreased toward both ends. Then, the distance d can be continuously changed. Furthermore, instead of such a continuous change, it is also possible to change stepwise like a step.
【００２０】図３は、本発明の半導体レーザの発振方法
及び半導体レーザの変形例を示す模式図である。図３に
示す半導体レーザは、図１及び２に示す面発光レーザ共
振器板１０の第２の反射鏡３側の所定箇所に、光ファイ
バ増幅器１１を設けたことを特徴とする。この場合にお
いて、面発光レーザ共振器板１０の前記所定箇所から出
射したレーザ光は、光ファイバ増幅器１１に入射して増
幅される。したがって、面発光レーザ共振器板の第２の
反射鏡側の任意の箇所に、光ファイバ増幅器などのよう
な増幅器を設置することによって、任意の波長のレーザ
光を任意に増幅することができる。FIG. 3 is a schematic view showing a method of oscillating a semiconductor laser according to the present invention and a modification of the semiconductor laser. The semiconductor laser shown in FIG. 3 is characterized in that an optical fiber amplifier 11 is provided at a predetermined position on the second reflecting mirror 3 side of the surface emitting laser resonator plate 10 shown in FIGS. In this case, the laser light emitted from the predetermined portion of the surface emitting laser resonator plate 10 enters the optical fiber amplifier 11 and is amplified. Therefore, by installing an amplifier such as an optical fiber amplifier at an arbitrary position on the second reflecting mirror side of the surface emitting laser resonator plate, it is possible to arbitrarily amplify the laser light having an arbitrary wavelength.
【００２１】図１及び２に示す面発光レーザ共振器板１
０は、基板６上に第２のスペーサ５、活性層１、第１の
スペーサ４、及び第１の反射鏡２をＭＯＣＶＤ法、ある
いはＭＢＥ法などにより形成してこの順に積層させた
後、基板６の中央部をエッチング除去して凹部を形成
し、第２のスペーサ５の表面の一部を露出させる。そし
て、この凹部内に第２の反射鏡３を電子ビーム蒸着法な
どにより形成することによって作製する。The surface emitting laser resonator plate 1 shown in FIGS. 1 and 2.
In the case of 0, the second spacer 5, the active layer 1, the first spacer 4, and the first reflecting mirror 2 are formed on the substrate 6 by the MOCVD method, the MBE method, or the like and laminated in this order, and then the substrate The central portion of 6 is removed by etching to form a recess, and a part of the surface of the second spacer 5 is exposed. Then, the second reflecting mirror 3 is formed in the concave portion by an electron beam vapor deposition method or the like to manufacture the second reflecting mirror 3.
【００２２】本発明において、面発光レーザ共振器板を
構成する活性層は連続した波長利得ピークを有すること
が必要である。したがって、特に、光ファイバ通信の
１．５５μｍ帯のレーザ光を発振させるためには、前記
活性層は１．３〜１．６μｍの波長領域において連続し
た利得ピークを有することが必要となる。したがって、
この場合、活性層はＧａＩｎＡｓＰ、及びＧａＡｌＩｎ
Ａｓから構成することが好ましい。また、活性層を上記
半導体材料から構成する場合、第１の反射鏡およぼ第２
の反射鏡は、誘電体多層膜あるいは半導体多層膜から構
成することが好ましい。In the present invention, the active layer constituting the surface emitting laser resonator plate needs to have continuous wavelength gain peaks. Therefore, in particular, in order to oscillate the laser light in the 1.55 μm band for optical fiber communication, the active layer needs to have a continuous gain peak in the wavelength region of 1.3 to 1.6 μm. Therefore,
In this case, the active layer is GaInAsP and GaAlIn
It is preferably composed of As. When the active layer is made of the above semiconductor material, the first reflecting mirror and the second reflecting mirror are used.
It is preferable that the reflecting mirror is composed of a dielectric multilayer film or a semiconductor multilayer film.
【００２３】また、図１及び２に示すように第１の反射
鏡と第２の反射鏡との間にスペーサを設ける場合、スペ
ーサは周期的半導体積層膜又は周期的誘電体積層膜から
構成されることが好ましい。具体的には、前記周期的半
導体積層膜として、ＧａＡｓ／ＡｌＡｓ、ＧａＩｎＡｓ
／ＩｎＰ、及びＧａＩｎＡｓＰ／ＡｌＩｎＡｓなどの周
期的積層膜を挙げることができる。また、前記周期的誘
電体積層膜として、ＳｉＯ２／ＴｉＯ２、ＳｉＯ２／Ｔ
ａＯ２、及びＳｉ／ＳｉＯ２などの周期的積層膜を挙げ
ることができる。When a spacer is provided between the first reflecting mirror and the second reflecting mirror as shown in FIGS. 1 and 2, the spacer is composed of a periodic semiconductor laminated film or a periodic dielectric laminated film. Preferably. Specifically, as the periodic semiconductor laminated film, GaAs / AlAs, GaInAs
Examples thereof include periodic laminated films such as / InP and GaInAsP / AlInAs. Further, as the periodic dielectric laminated film, SiO 2 / TiO 2 , SiO 2 / T
Mention may be made of periodic laminated films such as aO 2 and Si / SiO 2 .
【００２４】図１及び２においては、励起光を用いた場
合の半導体レーザの発振方法及び半導体レーザについて
説明したが、本発明においては、いわゆる電流励起によ
ってもレーザ光を発振させることができる。この場合
は、面発光レーザ共振器板の長手方向において複数の電
極を設け、この電極に所定の電圧を印加することによっ
て活性層を反転分布せしめる。そして、面発光レーザ共
振器板の、これら電極が位置する部分の共振波長に応じ
た波長を有するレーザ光を発振させるものである。1 and 2, the method of oscillating the semiconductor laser and the semiconductor laser using the excitation light are described, but in the present invention, the laser light can also be oscillated by so-called current excitation. In this case, a plurality of electrodes are provided in the longitudinal direction of the surface-emission laser resonator plate, and a predetermined voltage is applied to the electrodes, whereby the active layers are inverted and distributed. Then, laser light having a wavelength corresponding to the resonance wavelength of the portion of the surface emitting laser resonator plate where these electrodes are located is oscillated.
【００２５】かかる電極をそれぞれ単独で順次に用いた
場合には、波長の異なるレーザ光を順次に得ることがで
きる。また、前記複数の電極から少なくとも２つを選択
し、これら電極に対して所定の電圧を同時に印加した場
合においては、異なる波長の複数のレーザ光を同時に得
ることができる。When such electrodes are used individually and sequentially, laser beams having different wavelengths can be sequentially obtained. When at least two electrodes are selected from the plurality of electrodes and a predetermined voltage is applied to these electrodes at the same time, a plurality of laser beams having different wavelengths can be obtained at the same time.
【００２６】以上においては半導体レーザを単独で用い
ているが、上記のような半導体レーザを複数配列して半
導体レーザ群を形成した後、各半導体レーザに対して前
述のような手段を施すことによっても本発明の目的を達
成することができる。この場合において、半導体レーザ
群を構成する各半導体レーザの活性層及び第１の反射鏡
と第２の反射鏡との間隔を、それぞれ異なるように設定
しておくことにより、極めて広範な波長領域のレーザ光
を極めて簡易な構成の半導体レーザ群から得ることがで
きる。In the above description, the semiconductor laser is used alone, but after a plurality of semiconductor lasers as described above are arranged to form a semiconductor laser group, the above-mentioned means are applied to each semiconductor laser. Can achieve the object of the present invention. In this case, by setting the active layer of each semiconductor laser constituting the semiconductor laser group and the distance between the first reflecting mirror and the second reflecting mirror to be different from each other, an extremely wide wavelength range can be obtained. Laser light can be obtained from a semiconductor laser group having an extremely simple structure.
【００２７】[0027]
【実施例】以下実施例により、本発明の半導体レーザの
発振方法及び半導体レーザを具体的に示す。本実施例に
おいては、図１及び２に示すような半導体レーザを用い
るとともに、励起光を用いてレーザ光の発振を実施し
た。活性層１にはＧａＩｎＡｓＰを用いた。そして、第
１の反射鏡２及び第３の反射鏡３は、それぞれＳｉ及び
ＳｉＯ２から構成した。また、第１のスペーサ４及び第
２のスペーサ５には、ＩｎＰを用いた。そして、第１の
スペーサ４の厚さｔを、面発光レーザ共振器板１０の長
手方向Ｑにおいて、発振されたレーザ光の１〜１．１波
長分の範囲で変化させることにより、第１の反射鏡２と
第２の反射鏡３との間隔ｄを前記レーザ光の２〜２．１
波長分の範囲で変化させた。EXAMPLES The following will specifically describe the method of oscillating a semiconductor laser and the semiconductor laser according to the present invention. In this example, the semiconductor laser as shown in FIGS. 1 and 2 was used, and the laser light was oscillated by using the excitation light. GaInAsP was used for the active layer 1. The first reflecting mirror 2 and the third reflecting mirror 3 are made of Si and SiO 2 , respectively. InP was used for the first spacer 4 and the second spacer 5. Then, by changing the thickness t of the first spacer 4 in the longitudinal direction Q of the surface-emission laser resonator plate 10 within a range of 1 to 1.1 wavelengths of the oscillated laser light, The distance d between the reflecting mirror 2 and the second reflecting mirror 3 is set to 2 to 2.1 of the laser light.
It was changed within the range of the wavelength.
【００２８】このようにして得た面発光レーザ共振器板
１０の第１の反射鏡２の側面に、ＧａＩｎＡｓ半導体レ
ーザから波長９８０ｎｍ、強度３００ｍＷのレーザ光を
入射させるとともに、前記光源を静電アクチュエータに
よって長手方向Ｑに移動させた。その結果、１５５０〜
１６３０ｎｍの波長範囲のレーザ光を得ることができ
た。すなわち、本発明によれば単一の半導体レーザのみ
で、異なる波長を有する複数のレーザ光の得られること
が分かる。Laser light having a wavelength of 980 nm and an intensity of 300 mW from a GaInAs semiconductor laser is incident on the side surface of the first reflecting mirror 2 of the surface emitting laser resonator plate 10 thus obtained, and the light source is an electrostatic actuator. Was moved in the longitudinal direction Q by. As a result, 1550 ~
Laser light in the wavelength range of 1630 nm could be obtained. That is, according to the present invention, it is understood that a plurality of laser beams having different wavelengths can be obtained with only a single semiconductor laser.
【００２９】以上、具体例を挙げながら発明の実施の形
態に基づいて本発明を詳細に説明してきたが、本発明は
上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸
脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能であ
る。Although the present invention has been described in detail based on the embodiments of the invention with reference to specific examples, the present invention is not limited to the above contents and does not depart from the scope of the present invention. , All modifications and changes are possible.
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明によれば、単一の半導体レーザか
ら互いに波長の異なる複数のレーザ光を得ることができ
る。このため、コストが極めて低くなるとともに、何ら
複雑な技術を必要としないため、高精度かつ再現性よく
波長の異なる複数のレーザ光を得ることができる。According to the present invention, a plurality of laser beams having different wavelengths can be obtained from a single semiconductor laser. Therefore, the cost is extremely low, and no complicated technique is required. Therefore, it is possible to obtain a plurality of laser beams having different wavelengths with high accuracy and good reproducibility.
【図１】 本発明の半導体レーザの発振方法及び半導体
レーザの一例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an example of a semiconductor laser oscillation method and a semiconductor laser according to the present invention.
【図２】 本発明の半導体レーザを構成する面発光レー
ザ共振器板の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a surface emitting laser resonator plate that constitutes the semiconductor laser of the present invention.
【図３】 本発明の半導体レーザの発振方法及び半導体
レーザの変形例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic view showing a method for oscillating a semiconductor laser of the present invention and a modification of the semiconductor laser.
１ 活性層 ２ 第１の反射鏡 ３ 第２の反射鏡 ４ 第１のスペーサ ５ 第２のスペーサ ６ 基板 ７ 励起光 ８ レーザ光 １０ 面発光レーザ共振器板 ｔ 第１のスペーサの厚さ ｄ 第１の反射鏡と第２の反射鏡との間隔 Ｑ 面発光レーザ共振器板の長手方向 1 Active layer 2 First reflector 3 Second reflector 4 First spacer 5 Second spacer 6 substrate 7 Excitation light 8 laser light 10 surface emitting laser resonator plate t Thickness of first spacer d Distance between the first reflecting mirror and the second reflecting mirror Longitudinal direction of Q surface emitting laser resonator plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−211986（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−264892（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−55689（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−243551（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−224517（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌ ｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．27，Ｎ ｏ．６，ｐ．1368−1376 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-7-211986 (JP, A) JP-A-8-264892 (JP, A) JP-A-5-55689 (JP, A) JP-A-5- 243551 (JP, A) JP-A-6-224517 (JP, A) IEEE J. Quantum Electronics, Vol. 27, No. 6, p. 1368-1376 (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50
Claims (14)
を第１及び第２の反射鏡で挟むことにより面発光レーザ
共振器板を構成してなる単一の半導体レーザにおいて、
前記第１及び第２の反射鏡の間隔を前記面発光レーザ共
振器板の長手方向において変化させることにより、前記
面発光レーザ共振器板の共振波長を前記面発光レーザ共
振器板の長手方向において変化させ、前記活性層のバン
ドギャップよりも大きなエネルギーを有する励起光を前
記面発光レーザ共振器板の長手方向の異なる位置に入射
させることにより、前記異なる位置のそれぞれにおける
前記活性層を反転分布せしめ、前記面発光レーザ共振器
板から互いに異なる波長を有する複数のレーザ光を発振
するようにしたことを特徴とする、半導体レーザの発振
方法。1. A single semiconductor laser comprising a surface emitting laser resonator plate by sandwiching an active layer having a continuous wavelength gain peak with first and second reflecting mirrors,
By changing the distance between the first and second reflecting mirrors in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate, the resonance wavelength of the surface emitting laser resonator plate in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate. By changing and causing pumping light having energy larger than the band gap of the active layer to be incident on different positions in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate, the active layers at each of the different positions are invertedly distributed. A method for oscillating a semiconductor laser, wherein a plurality of laser beams having different wavelengths are oscillated from the surface emitting laser resonator plate.
とともに、この単一の光源を前記面発光レーザ共振器板
の長手方向に連続的又は段階的に移動させることによ
り、前記励起光を前記面発光レーザ共振器板の長手方向
の異なる位置に入射するようにしたことを特徴とする、
請求項１に記載の半導体レーザの発振方法。2. The excitation light is emitted from a single light source, and the single excitation light is moved continuously or stepwise in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate. It is characterized in that it is incident on different positions in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate,
The method for oscillating a semiconductor laser according to claim 1.
複数の光源を配置し、この複数の光源から発せられる光
を前記面発光レーザ共振器板に照射することにより、前
記励起光を前記面発光レーザ共振器板の長手方向の異な
る位置に入射するようにしたことを特徴とする、請求項
１に記載の半導体レーザの発振方法。3. A plurality of light sources are arranged in a longitudinal direction of the surface-emission laser resonator plate, and light emitted from the plurality of light sources is applied to the surface-emission laser resonator plate, whereby the excitation light is emitted. 2. The method for oscillating a semiconductor laser according to claim 1, wherein the light is incident on different positions in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate.
の光源からの励起光を前記面発光レーザ共振器板に同時
に入射させて、互いに波長の異なる少なくとも２つのレ
ーザ光を同時に発振するようにしたことを特徴とする、
請求項３に記載の半導体レーザの発振方法。4. The excitation light from at least two light sources of the plurality of light sources is made incident on the surface-emission laser resonator plate at the same time, and at least two laser lights having different wavelengths are simultaneously oscillated. Characteristic,
The method for oscillating a semiconductor laser according to claim 3.
を第１及び第２の反射鏡で挟むことにより面発光レーザ
共振器板を構成してなる単一の半導体レーザにおいて、
前記第１及び第２の反射鏡の間隔を前記面発光レーザ共
振器板の長手方向において変化させることにより、前記
面発光レーザ共振器板の共振波長を前記面発光レーザ共
振器板の長手方向において変化させ、前記面発光レーザ
共振器板の長手方向において連続的又は段階的に複数の
電極を形成するとともに、これら複数の電極から所定の
電圧を印加して前記活性層を反転分布せしめることによ
り、前記面発光レーザ共振器板から互いに異なる波長を
有する複数のレーザ光を発振するようにしたことを特徴
とする、半導体レーザの発振方法。5. A single semiconductor laser comprising a surface emitting laser resonator plate by sandwiching an active layer having a continuous wavelength gain peak between first and second reflecting mirrors.
By changing the distance between the first and second reflecting mirrors in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate, the resonance wavelength of the surface emitting laser resonator plate in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate. By changing and forming a plurality of electrodes continuously or stepwise in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate, by applying a predetermined voltage from these plurality of electrodes to invert the distribution of the active layer, A method for oscillating a semiconductor laser, wherein a plurality of laser beams having different wavelengths are oscillated from the surface emitting laser resonator plate.
記所定の電圧を前記面発光レーザ共振器板に同時に印加
することにより、互いに波長の異なる少なくとも２つの
レーザ光を同時に発振するようにしたことを特徴とす
る、請求項５に記載の半導体レーザの発振方法。6. At least two laser beams having different wavelengths are simultaneously oscillated by simultaneously applying the predetermined voltage to at least two of the plurality of electrodes to the surface emitting laser resonator plate. 6. The method for oscillating a semiconductor laser according to claim 5, wherein:
記第１の反射鏡と前記活性層との間、及び前記活性層と
前記第２の反射鏡との間の少なくとも一方にスペーサを
設け、このスペーサの厚さを制御することにより変化さ
せることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記
載の半導体レーザの発振方法。7. The distance between the first and second reflecting mirrors is at least one of between the first reflecting mirror and the active layer and between the active layer and the second reflecting mirror. 7. The method of oscillating a semiconductor laser according to claim 1, wherein a spacer is provided and the thickness of the spacer is changed to control the spacer.
接続し、前記複数のレーザ光の一部を増幅するようにし
たことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載
の半導体レーザの発振方法。8. An optical amplifier is connected to the surface emitting laser resonator plate so as to amplify a part of the plurality of laser beams, according to any one of claims 1 to 7. Method of semiconductor laser oscillation.
を第１及び第２の反射鏡で挟んでなる面発光レーザ共振
器板を具えるとともに、前記第１及び第２の反射鏡の間
隔を前記面発光レーザ共振器板の長手方向において変化
させることにより、前記面発光レーザ共振器板の共振波
長を前記面発光レーザ共振器板の長手方向において変化
させ、前記面発光レーザ共振器板の長手方向において互
いに異なる波長を有する複数のレーザ光を発振するよう
にしたことを特徴とする、半導体レーザ。9. A surface emitting laser resonator plate comprising an active layer having a continuous wavelength gain peak sandwiched between first and second reflecting mirrors, and a space between the first and second reflecting mirrors. By changing in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate, the resonance wavelength of the surface emitting laser resonator plate is changed in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate, and the longitudinal length of the surface emitting laser resonator plate is changed. A semiconductor laser, wherein a plurality of laser beams having mutually different wavelengths in a direction are oscillated.
ンドギャップよりも大きなエネルギーを有する励起光を
発振する光源を具えることを特徴とする、請求項９に記
載の半導体レーザ。10. The semiconductor laser according to claim 9, wherein the semiconductor laser includes a light source that oscillates excitation light having energy larger than a bandgap of the active layer.
ザ共振器板の長手方向において連続的又は段階的に複数
の電極を具えることを特徴とする、請求項９に記載の半
導体レーザ。11. The semiconductor laser according to claim 9, wherein the semiconductor laser comprises a plurality of electrodes continuously or stepwise in the longitudinal direction of the surface emitting laser resonator plate.
１の反射鏡と前記活性層との間、及び前記活性層と前記
第２の反射鏡との間の少なくとも一方にスペーサを具
え、このスペーサの厚さを制御することにより前記第１
の反射鏡及び第２の反射鏡との間隔を変化させたことを
特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一に記載の半導
体レーザ。12. The surface emitting laser resonator plate includes spacers on at least one of the first reflecting mirror and the active layer and between the active layer and the second reflecting mirror. By controlling the thickness of this spacer, the first
The semiconductor laser according to any one of claims 9 to 11, wherein a distance between the second reflection mirror and the second reflection mirror is changed.
又は周期的誘電体積層膜からなることを特徴とする、請
求項１２に記載の半導体レーザ。13. The semiconductor laser according to claim 12, wherein the spacer comprises a periodic semiconductor laminated film or a periodic dielectric laminated film.
半導体レーザを複数配列してなることを特徴とする、半
導体レーザ群。14. A semiconductor laser group comprising a plurality of the semiconductor lasers according to claim 9 arranged therein.
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|---|---|---|---|
| JP29823699A JP3412004B2 (en) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | Oscillation method of semiconductor laser and semiconductor laser |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29823699A JP3412004B2 (en) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | Oscillation method of semiconductor laser and semiconductor laser |
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|---|---|
| JP2001119099A JP2001119099A (en) | 2001-04-27 |
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ID=17857006
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|---|
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-
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- 1999-10-20 JP JP29823699A patent/JP3412004B2/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．６，ｐ．１３６８−１３７６ |
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