JP3420407B2 - 偏波制御および波長制御可能な半導体光デバイスおよびそれを用いた光ネットワーク - Google Patents
偏波制御および波長制御可能な半導体光デバイスおよびそれを用いた光ネットワークInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信および光情
報処理等に用いられる光源および光フィルタ等の半導体
光デバイスに関するものであり、より詳細には偏波制御
及び波長制御可能な半導体レーザないし半導体フィルタ
等の半導体光デバイス及びこれを用いた光ネットワーク
に関する。
報処理等に用いられる光源および光フィルタ等の半導体
光デバイスに関するものであり、より詳細には偏波制御
及び波長制御可能な半導体レーザないし半導体フィルタ
等の半導体光デバイス及びこれを用いた光ネットワーク
に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、光通信の課題の一つに大容量化が
ある。その１つのアプローチが、時間軸の大容量化（高
速化および時間多重）と空間軸の大容量化（波長多重
化）を同時に行う波長多重光ＬＡＮである。ここで用い
られる光デバイス、たとえば、半導体レーザには、低チ
ャープ化と波長制御（波長可変および波長安定）に厳し
い要求がある。低チャープと波長制御に関してはそれぞ
れ有効な提案がされている。例えば、低チャープ化に関
しては、半導体レーザをＣＷ（連続動作）で駆動し、誘
電体や半導体による変調器により強度変調を行うもの
や、発振光の偏波面を信号に応じてスイッチングさせる
方法、いわゆる偏波変調法がある。たとえば、特開昭２
‐４２５９３号公報ないしは特開昭６２‐１４４４２６
号公報に開示されている。また、波長制御に関しては、
特開平２−２４６３９３号公報に開示がある。しかしな
がら、低チャープと波長制御を同時に解決した例は報告
されていない。
ある。その１つのアプローチが、時間軸の大容量化（高
速化および時間多重）と空間軸の大容量化（波長多重
化）を同時に行う波長多重光ＬＡＮである。ここで用い
られる光デバイス、たとえば、半導体レーザには、低チ
ャープ化と波長制御（波長可変および波長安定）に厳し
い要求がある。低チャープと波長制御に関してはそれぞ
れ有効な提案がされている。例えば、低チャープ化に関
しては、半導体レーザをＣＷ（連続動作）で駆動し、誘
電体や半導体による変調器により強度変調を行うもの
や、発振光の偏波面を信号に応じてスイッチングさせる
方法、いわゆる偏波変調法がある。たとえば、特開昭２
‐４２５９３号公報ないしは特開昭６２‐１４４４２６
号公報に開示されている。また、波長制御に関しては、
特開平２−２４６３９３号公報に開示がある。しかしな
がら、低チャープと波長制御を同時に解決した例は報告
されていない。
【０００３】また、波長多重光源と組み合わせる波長可
変光フィルタとしては、偏波依存性の大きい半導体光フ
ィルタか、パスバンドの広い非半導体型のものが提案さ
れているのみであり、大容量化に対応できるものは未だ
提案されていない。
変光フィルタとしては、偏波依存性の大きい半導体光フ
ィルタか、パスバンドの広い非半導体型のものが提案さ
れているのみであり、大容量化に対応できるものは未だ
提案されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上の事を要約すれ
ば、次の様なことが言える。 （１）低チャープと波長制御を同時に実現した光源はな
かった。 （２）上記光源と組み合わせて使用できる波長可変光フ
ィルタはなかった。 （３）簡単な構成で実現できる波長多重ＬＡＮはなかっ
た。
ば、次の様なことが言える。 （１）低チャープと波長制御を同時に実現した光源はな
かった。 （２）上記光源と組み合わせて使用できる波長可変光フ
ィルタはなかった。 （３）簡単な構成で実現できる波長多重ＬＡＮはなかっ
た。
【０００５】よって、本発明の第１の目的（請求項１乃
至６、請求項１５及び１６）は、高速変調時のチャーピ
ングを抑えることができ且つ波長制御可能な半導体レー
ザおよび透過特性が偏波無依存であり且つ波長制御可能
な半導体光フィルタ等の半導体光デバイスをほぼ同構造
で提供することにある。
至６、請求項１５及び１６）は、高速変調時のチャーピ
ングを抑えることができ且つ波長制御可能な半導体レー
ザおよび透過特性が偏波無依存であり且つ波長制御可能
な半導体光フィルタ等の半導体光デバイスをほぼ同構造
で提供することにある。
【０００６】本発明の第２の目的（請求項７乃至１１及
び１３）は、偏波変調特性に優れた波長制御可能な半導
体レーザ等の半導体光デバイスを提供することにある。
び１３）は、偏波変調特性に優れた波長制御可能な半導
体レーザ等の半導体光デバイスを提供することにある。
【０００７】本発明の第３の目的（請求項１２及び１
４）は、波長可変特性に優れた偏波変調可能な半導体レ
ーザおよび波長可変特性に優れた半導体光フィルタ等の
半導体光デバイスを提供することにある。
４）は、波長可変特性に優れた偏波変調可能な半導体レ
ーザおよび波長可変特性に優れた半導体光フィルタ等の
半導体光デバイスを提供することにある。
【０００８】本発明の第４の目的（請求項１７）は、単
純な構成で実現できる高密度波長多重光ネットワークを
提供することにある。
純な構成で実現できる高密度波長多重光ネットワークを
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】第１の目的を達成する本発
明の半導体光デバイスは、互いに独立な偏波モードを許
容する光導波路とブラッグ反射型（ＤＢＲ）共振器を有
する半導体光デバイスであって、該共振器が、それぞれ
の偏波モードの偏波状態に応じて異なる利得を与える利
得制御手段と、それぞれの偏波モードの偏波状態に応じ
て異なる損失を該利得制御手段とは独立に与える損失制
御手段と、前記利得及び損失制御手段と独立に波長を制
御する波長制御手段とを含み構成されることを特徴とす
る。この構成において、次の様な態様にもできる。前記
光導波路に沿って直列的に、活性層を有する利得制御手
段と損失層を有する損失制御手段と波長チューニング層
を有する波長制御手段が形成されている。前記共振器内
に更に位相制御手段が形成されている。
明の半導体光デバイスは、互いに独立な偏波モードを許
容する光導波路とブラッグ反射型（ＤＢＲ）共振器を有
する半導体光デバイスであって、該共振器が、それぞれ
の偏波モードの偏波状態に応じて異なる利得を与える利
得制御手段と、それぞれの偏波モードの偏波状態に応じ
て異なる損失を該利得制御手段とは独立に与える損失制
御手段と、前記利得及び損失制御手段と独立に波長を制
御する波長制御手段とを含み構成されることを特徴とす
る。この構成において、次の様な態様にもできる。前記
光導波路に沿って直列的に、活性層を有する利得制御手
段と損失層を有する損失制御手段と波長チューニング層
を有する波長制御手段が形成されている。前記共振器内
に更に位相制御手段が形成されている。
【００１０】また、第１の目的は以下の半導体光デバイ
スでも達成される。即ち、互いに独立な偏波モードを許
容する光導波路と分布帰還型（ＤＦＢ）共振器を有する
半導体光デバイスであって、該共振器が、それぞれの偏
波モードの偏波状態に応じて異なる利得を与える利得制
御手段と、それぞれの偏波モードの偏波状態に応じて異
なる損失を該利得制御手段とは独立に与える損失制御手
段と、前記利得及び損失制御手段と独立に波長を制御す
る波長制御手段とを含み構成されることを特徴とする。
この構成において、次の様な態様にもできる。前記光導
波路に沿って直列的に、夫々活性層を有する複数の利得
制御手段と損失層を有する損失制御手段とが形成されて
いる。前記複数の利得制御手段と損失制御手段とに並行
して波長チューニング層を有する波長制御手段が形成さ
れている。
スでも達成される。即ち、互いに独立な偏波モードを許
容する光導波路と分布帰還型（ＤＦＢ）共振器を有する
半導体光デバイスであって、該共振器が、それぞれの偏
波モードの偏波状態に応じて異なる利得を与える利得制
御手段と、それぞれの偏波モードの偏波状態に応じて異
なる損失を該利得制御手段とは独立に与える損失制御手
段と、前記利得及び損失制御手段と独立に波長を制御す
る波長制御手段とを含み構成されることを特徴とする。
この構成において、次の様な態様にもできる。前記光導
波路に沿って直列的に、夫々活性層を有する複数の利得
制御手段と損失層を有する損失制御手段とが形成されて
いる。前記複数の利得制御手段と損失制御手段とに並行
して波長チューニング層を有する波長制御手段が形成さ
れている。
【００１１】第２の目的を達成する本発明の半導体光デ
バイスにおいては、上記の構成で、前記利得制御手段
が、前記光導波路に沿って設けられた多重量子井戸構造
を有する活性層を有する。また、前記利得制御手段の活
性層は、それを構成する量子井戸のウェル層とバリア層
の層厚、組成、歪み応力の少なくとも１つが他の量子井
戸と異なっている（非対称歪み量子井戸）。また、前記
損失制御手段が、量子閉じこめシュタルク効果を有する
量子井戸構造とされた前記光導波路の一部を含む。ま
た、互いに独立な偏波モードの１つを任意に選択する選
択手段を更に有し、該選択手段は、前記光導波路に沿っ
て設けられた損失制御手段に含まれる損失層に印加する
電圧を制御すること及び前記光導波路に沿って設けられ
た利得制御手段に含まれる活性層に注入するキャリア密
度を制御することの少なくとも一方を行なう。また、前
記波長制御手段が、前記ブラッグ反射型共振器が形成さ
れている領域の光導波路の実効的な屈折率を、キャリア
注入あるいは電圧印加によって変化させる。また、前記
波長制御手段が、前記光導波路に沿って設けられた利得
制御手段と損失制御手段に夫々含まれる活性層及び損失
層に並行して設置された波長チューニング層を含み、前
記利得制御手段及び損失制御手段とは独立に、該波長チ
ューニング層にキャリア注入あるいは電圧印加する。
バイスにおいては、上記の構成で、前記利得制御手段
が、前記光導波路に沿って設けられた多重量子井戸構造
を有する活性層を有する。また、前記利得制御手段の活
性層は、それを構成する量子井戸のウェル層とバリア層
の層厚、組成、歪み応力の少なくとも１つが他の量子井
戸と異なっている（非対称歪み量子井戸）。また、前記
損失制御手段が、量子閉じこめシュタルク効果を有する
量子井戸構造とされた前記光導波路の一部を含む。ま
た、互いに独立な偏波モードの１つを任意に選択する選
択手段を更に有し、該選択手段は、前記光導波路に沿っ
て設けられた損失制御手段に含まれる損失層に印加する
電圧を制御すること及び前記光導波路に沿って設けられ
た利得制御手段に含まれる活性層に注入するキャリア密
度を制御することの少なくとも一方を行なう。また、前
記波長制御手段が、前記ブラッグ反射型共振器が形成さ
れている領域の光導波路の実効的な屈折率を、キャリア
注入あるいは電圧印加によって変化させる。また、前記
波長制御手段が、前記光導波路に沿って設けられた利得
制御手段と損失制御手段に夫々含まれる活性層及び損失
層に並行して設置された波長チューニング層を含み、前
記利得制御手段及び損失制御手段とは独立に、該波長チ
ューニング層にキャリア注入あるいは電圧印加する。
【００１２】第３の目的を達成する本発明の半導体光デ
バイスにおいては、上記の構成で、前記波長制御手段
は、前記ブラッグ反射型共振器が形成されている領域の
光導波路を成す多重量子井戸構造の波長チューニング層
を有する。また、前記波長制御手段は、前記光導波路に
沿って設けられた利得制御手段と損失制御手段に夫々含
まれる活性層及び損失層に並行して設置された多重量子
井戸構造の波長チューニング層を含む。
バイスにおいては、上記の構成で、前記波長制御手段
は、前記ブラッグ反射型共振器が形成されている領域の
光導波路を成す多重量子井戸構造の波長チューニング層
を有する。また、前記波長制御手段は、前記光導波路に
沿って設けられた利得制御手段と損失制御手段に夫々含
まれる活性層及び損失層に並行して設置された多重量子
井戸構造の波長チューニング層を含む。
【００１３】上記の構成では、例えば、
１）利得制御手段と損失制御手段の両方の偏波依存性を
制御することで、下記（１）〜（３）式を無理なく満足
させることができる。 ２）偏波制御とは独立に設けた波長制御手段により屈折
率を変化させ、下記（２）式で決まる波長に制御でき
る。
制御することで、下記（１）〜（３）式を無理なく満足
させることができる。 ２）偏波制御とは独立に設けた波長制御手段により屈折
率を変化させ、下記（２）式で決まる波長に制御でき
る。
【００１４】第４の目的を達成する本発明の光ネットワ
ークにおいては、光伝送路上に複数の端局を有して成る
波長多重光ネットワーク（例えば、バス型ないしはリン
グ型の形態を有する）で、端局を構成する送信部に上記
構成の半導体レーザを用い、その出射面に偏光子を配置
して特定の偏波の光のみを送出し、かつ該端局を構成す
る受信部に上記構成の半導体光フィルタを用い、任意の
偏波の光に対して波長選択して受光することを特徴とす
る。
ークにおいては、光伝送路上に複数の端局を有して成る
波長多重光ネットワーク（例えば、バス型ないしはリン
グ型の形態を有する）で、端局を構成する送信部に上記
構成の半導体レーザを用い、その出射面に偏光子を配置
して特定の偏波の光のみを送出し、かつ該端局を構成す
る受信部に上記構成の半導体光フィルタを用い、任意の
偏波の光に対して波長選択して受光することを特徴とす
る。
【００１５】ここで、波長可変偏波変調レーザに求めら
れる条件について簡単に説明する。半導体レーザの発振
波長は以下の発振条件式で決定される。
れる条件について簡単に説明する。半導体レーザの発振
波長は以下の発振条件式で決定される。
【００１６】
Γ・ｇth＝Γ・αin＋αM十αsc （１）
ここで、αM＝ｌ／２Ｌeff・ｌｎ（１／Ｒ1・１／Ｒ2）
ｅｘｐ（ｉ・（２ｎeff・Ｌeff／λ十φ））＝０ （２）
ここで
Г：活性層への光閉じ込め係数
ｇth：しきい利得
αin：内部損失
αM：反射損失
αsc：その他の損失（散乱損失、結合損失等）
Ｒi：共振器内の１点からみた２方向の実効的な反射率
ｎeff：導波路の実効的な屈折率
Ｌeff：実効的な共振器長
λ：発振波長
φ：位相
である
これに加え、直接偏波変調用半導体レーザには、別の条
件として、互いに独立な偏波モード、例えばＴＥモード
とＴＭモードを有し、かつそのしきい利得がほぼ等しい
こと、即ち、 ΓTE・ｇthTE＝ΓTM・ｇthTM （３） が要求される。
件として、互いに独立な偏波モード、例えばＴＥモード
とＴＭモードを有し、かつそのしきい利得がほぼ等しい
こと、即ち、 ΓTE・ｇthTE＝ΓTM・ｇthTM （３） が要求される。
【００１７】（１）でしきい利得が、（２）で波長が、
（３）で偏波スイッチング条件が決定される。しきい利
得と偏波モードの選択については実施例の説明から明ら
かであるので、ここでは波長可変機能について説明す
る。ＤＦＢレーザの場合、ｎeffはキャリア注入や電圧
印加によって制御することができる。そのため、従来の
ＤＦＢレーザでは、共振器方向を多分割し、キャリア分
布（＝利得分布）を制御することで、利得と波長制御を
行っていた。この方法では、利得と波長制御が独立でな
いため、波長制御の点だけからも望ましい方法ではな
い。本発明の骨子は、偏波変調を安定に動作させるため
に導入した独立制御の利得制御手段（利得領域）と損失
制御手段（損失領域）とは別に、波長制御手段（波長制
御用のチューニング層）を前者とは別に設け独立に波長
制御を行うというものである。
（３）で偏波スイッチング条件が決定される。しきい利
得と偏波モードの選択については実施例の説明から明ら
かであるので、ここでは波長可変機能について説明す
る。ＤＦＢレーザの場合、ｎeffはキャリア注入や電圧
印加によって制御することができる。そのため、従来の
ＤＦＢレーザでは、共振器方向を多分割し、キャリア分
布（＝利得分布）を制御することで、利得と波長制御を
行っていた。この方法では、利得と波長制御が独立でな
いため、波長制御の点だけからも望ましい方法ではな
い。本発明の骨子は、偏波変調を安定に動作させるため
に導入した独立制御の利得制御手段（利得領域）と損失
制御手段（損失領域）とは別に、波長制御手段（波長制
御用のチューニング層）を前者とは別に設け独立に波長
制御を行うというものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】実施例１
図１は本発明の第１の実施例の共振器方向の断面図であ
る。共振器方向に４分割され、それぞれ利得領域、損失
領域、位相制御領域および波長制御領域となっている。
図２は共振器方向に垂直な方向の断面図である。各領域
は電気的には独立であるが、光学的には共通の光ガイド
層１０３等を介して結合している。具体的な層構成は以
下の通りである。
る。共振器方向に４分割され、それぞれ利得領域、損失
領域、位相制御領域および波長制御領域となっている。
図２は共振器方向に垂直な方向の断面図である。各領域
は電気的には独立であるが、光学的には共通の光ガイド
層１０３等を介して結合している。具体的な層構成は以
下の通りである。
【００１９】図１において、１０１はｎ型ＩｎＰ基板、
ｌ０２はｎ型ＩｎＰクラッド層、１０３はｎ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層、１０４ａはアンドープＧａＩｎＡｓ
Ｐ活性層、１０４ｂはアンドープＧａＩｎＡｓＰ損失
層、１０４ｃはＩｎＧａＡｓＰチューニング層、１０５
はｐ型ＩｎＰクラッド層、１０６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層である。また、図２において、１１０は高抵
抗ＩｎＰ埋め込み層である。
ｌ０２はｎ型ＩｎＰクラッド層、１０３はｎ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層、１０４ａはアンドープＧａＩｎＡｓ
Ｐ活性層、１０４ｂはアンドープＧａＩｎＡｓＰ損失
層、１０４ｃはＩｎＧａＡｓＰチューニング層、１０５
はｐ型ＩｎＰクラッド層、１０６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層である。また、図２において、１１０は高抵
抗ＩｎＰ埋め込み層である。
【００２０】また、ｌ０７はｎ型クラッド層１０２とｎ
型光ガイド層１０３の境界に形成されたグレーティング
であり、１０８ａ〜１０８ｄ、および１０９は電極であ
る。１１１はλ／２コート、１１２は無反射（ＡＲ）コ
ートである。グレーティング１０７のピッチは、ブラッ
グ波長のＴＭモードが利得ピークになるように設定して
ある。活性層１０４ａ及び損失層１０４ｂの構造は本実
施例では同じとした。
型光ガイド層１０３の境界に形成されたグレーティング
であり、１０８ａ〜１０８ｄ、および１０９は電極であ
る。１１１はλ／２コート、１１２は無反射（ＡＲ）コ
ートである。グレーティング１０７のピッチは、ブラッ
グ波長のＴＭモードが利得ピークになるように設定して
ある。活性層１０４ａ及び損失層１０４ｂの構造は本実
施例では同じとした。
【００２１】図３は活性層１０４ａ及び損失層（吸収層
とも言う）１０４ｂのバンド構造の模式図である。図３
において、ウェル層１２１はＩｎＧａＡｓ（引っ張り歪
み１．０％）から成り１０ｎｍの厚さであり、バリア層
１２２はＩｎＧａＡｓＰ（波長１．１μｍ組成）から成
り１０ｎｍの厚さであり、そしてＳＣＨ層１２３はＩｎ
ＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）から成り１００ｎｍ
の厚さである。井戸数は５周期とした。
とも言う）１０４ｂのバンド構造の模式図である。図３
において、ウェル層１２１はＩｎＧａＡｓ（引っ張り歪
み１．０％）から成り１０ｎｍの厚さであり、バリア層
１２２はＩｎＧａＡｓＰ（波長１．１μｍ組成）から成
り１０ｎｍの厚さであり、そしてＳＣＨ層１２３はＩｎ
ＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）から成り１００ｎｍ
の厚さである。井戸数は５周期とした。
【００２２】次に第１実施例の動作原理について説明す
る。図４は、電極１０８ａから電極１０９に電流を流し
て、利得領域にキャリア（〜１０18ｃｍ-3）を注入した
ときの、ＴＥモードおよびＴＭモードに対する利得（正
確にはΓ・ｇ）と共振器損失（Γ・αin＋αM＋αsc）
との関係を示している（横軸は波長）。ＴＥとＴＭとで
利得スペクトルが異なるのは、活性層１０４ａの歪み量
子井戸のバンド構造の変化によるものである。共振器損
失スペクトルが、２つの極小値を示すのは、一つのブラ
ッグ波長に対して、偏波の違いにより実効的な屈折率が
異なるからである。図４のように、ＴＥモードとＴＭモ
ードの利得プロファイルだけを変えるだけでは、ＤＢＲ
レーザの発振でＴＭモードとＴＥモードを選択すること
は困難である。
る。図４は、電極１０８ａから電極１０９に電流を流し
て、利得領域にキャリア（〜１０18ｃｍ-3）を注入した
ときの、ＴＥモードおよびＴＭモードに対する利得（正
確にはΓ・ｇ）と共振器損失（Γ・αin＋αM＋αsc）
との関係を示している（横軸は波長）。ＴＥとＴＭとで
利得スペクトルが異なるのは、活性層１０４ａの歪み量
子井戸のバンド構造の変化によるものである。共振器損
失スペクトルが、２つの極小値を示すのは、一つのブラ
ッグ波長に対して、偏波の違いにより実効的な屈折率が
異なるからである。図４のように、ＴＥモードとＴＭモ
ードの利得プロファイルだけを変えるだけでは、ＤＢＲ
レーザの発振でＴＭモードとＴＥモードを選択すること
は困難である。
【００２３】図５は、利得領域にキャリアを注入するだ
けでなく、かつ、損失領域の電極１０８ｂと電極１０９
間に逆バイアス（たとえば、〜−５Ｖ）を印加し、共振
器スペクトルを最適化したときの同関係を示している。
共振器損失スペクトルのピーク値がＴＭの方が小さくな
るのは、量子閉じこめ効果（ＱＣＳＥ）の損失の偏波依
存性によるものである。このように、利得スペクトルだ
けでなく共振器損失スペクトルも制御することで、
（３）式を容易に満たすことができる。
けでなく、かつ、損失領域の電極１０８ｂと電極１０９
間に逆バイアス（たとえば、〜−５Ｖ）を印加し、共振
器スペクトルを最適化したときの同関係を示している。
共振器損失スペクトルのピーク値がＴＭの方が小さくな
るのは、量子閉じこめ効果（ＱＣＳＥ）の損失の偏波依
存性によるものである。このように、利得スペクトルだ
けでなく共振器損失スペクトルも制御することで、
（３）式を容易に満たすことができる。
【００２４】（３）式を保ったまま、電極ｌ０８ｄから
電極１０９に電流を流すことにより、波長制御（チュー
ニング）領域に注入するキャリアを変化させることでｎ
effを変化させ、（２）式より発振波長を掃引すること
ができる（図６）。このとき、位相（（２）式のφ）が
ずれることがあるので、位相調整領域の電極１０８ｃか
ら電極ｌ０９へ電流を流し、チューニング層１０４ｃに
キャリアを注入することで位相を制御することができ
る。
電極１０９に電流を流すことにより、波長制御（チュー
ニング）領域に注入するキャリアを変化させることでｎ
effを変化させ、（２）式より発振波長を掃引すること
ができる（図６）。このとき、位相（（２）式のφ）が
ずれることがあるので、位相調整領域の電極１０８ｃか
ら電極ｌ０９へ電流を流し、チューニング層１０４ｃに
キャリアを注入することで位相を制御することができ
る。
【００２５】定常状態で（３）式が成り立つよう、利得
領域の電流と損失領域の印加電圧を調整したあとは、変
調方法には幾つか方法がある。 （１）信号を損失領域に電圧として印加する。この方法
の長所は、ＱＣＳＥによる高速変調が可能であること、
共振器内のキャリア分布が一定に保たれるため線幅が極
めて狭くできる点にある。 （２）信号を利得領域に電流として重畳する。この方法
の長所は変調回路が簡単であることである。
領域の電流と損失領域の印加電圧を調整したあとは、変
調方法には幾つか方法がある。 （１）信号を損失領域に電圧として印加する。この方法
の長所は、ＱＣＳＥによる高速変調が可能であること、
共振器内のキャリア分布が一定に保たれるため線幅が極
めて狭くできる点にある。 （２）信号を利得領域に電流として重畳する。この方法
の長所は変調回路が簡単であることである。
【００２６】次に、本発明を波長可変フィルタ（以下Ｔ
ＷＦと略記する）として動作させる場合について説明す
る。図４〜図６を再度用いて説明する。この場合、λｌ
およびλ２はＴＷＦに入射した光のＴＭ成分およびＴＥ
成分と考えることにする。ＴＷＦとしての基本動作は以
下の通りである。
ＷＦと略記する）として動作させる場合について説明す
る。図４〜図６を再度用いて説明する。この場合、λｌ
およびλ２はＴＷＦに入射した光のＴＭ成分およびＴＥ
成分と考えることにする。ＴＷＦとしての基本動作は以
下の通りである。
【００２７】（１）利得ピーク付近にブラッグ波長が来
るように前述の波長可変機構を用いてコントロールする
（スタンバイ状態）。 （２）所望の波長の光を含む複数の波長の光（偏光方向
はランダム）をＴＷＦ端面に入射させる。 （３）複数の光の中から所望の光（あるいはそう思われ
る光）を前述の波長可変機構あるいは他の波長選択手段
を用いて特定する。ＴＷＦに入射した光は一般的には緩
やかな時間変化を持つ円偏光なので、ＴＷＦ内ではＴＥ
成分とＴＭ成分を持つ。図４〜図６は１つの波長を選択
したときのＴＥ成分（λ２）およＴＭ成分（λ１）を表
している。 （４）ー方の偏波方向の強度が強くなるように、利得領
域および損失領域のキャリアあるいは電圧を制御する。 （５）時間経過により偏波方向が変動するので、フィル
タの後に配置した受光器等でＴＷＦ出力をモニタしなが
ら利得領域および損失領域を制御する。
るように前述の波長可変機構を用いてコントロールする
（スタンバイ状態）。 （２）所望の波長の光を含む複数の波長の光（偏光方向
はランダム）をＴＷＦ端面に入射させる。 （３）複数の光の中から所望の光（あるいはそう思われ
る光）を前述の波長可変機構あるいは他の波長選択手段
を用いて特定する。ＴＷＦに入射した光は一般的には緩
やかな時間変化を持つ円偏光なので、ＴＷＦ内ではＴＥ
成分とＴＭ成分を持つ。図４〜図６は１つの波長を選択
したときのＴＥ成分（λ２）およＴＭ成分（λ１）を表
している。 （４）ー方の偏波方向の強度が強くなるように、利得領
域および損失領域のキャリアあるいは電圧を制御する。 （５）時間経過により偏波方向が変動するので、フィル
タの後に配置した受光器等でＴＷＦ出力をモニタしなが
ら利得領域および損失領域を制御する。
【００２８】以上のように、偏波が緩やかに変動してい
ても、本実施例では常に最大感度でＴＥモードあるいは
ＴＭモードの光を選択することができる。これは、通常
１個の半導体レーザ型光フィルタを用いて波長選択をす
る場合に、偏波を安定にするために偏波アナライザ等が
不可欠なことを考えると、大幅な改善である。
ても、本実施例では常に最大感度でＴＥモードあるいは
ＴＭモードの光を選択することができる。これは、通常
１個の半導体レーザ型光フィルタを用いて波長選択をす
る場合に、偏波を安定にするために偏波アナライザ等が
不可欠なことを考えると、大幅な改善である。
【００２９】波長可変光フィルタの構造は、第１の実施
例とほぼ同様でよい（λ／２コート１１１はＡＲコート
に置き換える）。この場合、送信部と受信部で構造が変
わらないため、集積化に適しているという大きな利点が
ある。また、コスト的にも有利である。ただ、光フィル
タの場合、線幅を狭くすることより、偏波依存性を小さ
くすることのほうが重要である。そのための変更を行つ
ても良い。たとえば、通常の光フィルタの場合、グレー
ティングの結合パラーメータ（いわゆるκ・Ｌ、κは結
合係数、Ｌは結合長）は大きい方がよいので、共振器長
を変える、利得領域と損失領域の比を変える、グレーテ
ィングの深さを変える、電界分布を変える等が考えられ
る。
例とほぼ同様でよい（λ／２コート１１１はＡＲコート
に置き換える）。この場合、送信部と受信部で構造が変
わらないため、集積化に適しているという大きな利点が
ある。また、コスト的にも有利である。ただ、光フィル
タの場合、線幅を狭くすることより、偏波依存性を小さ
くすることのほうが重要である。そのための変更を行つ
ても良い。たとえば、通常の光フィルタの場合、グレー
ティングの結合パラーメータ（いわゆるκ・Ｌ、κは結
合係数、Ｌは結合長）は大きい方がよいので、共振器長
を変える、利得領域と損失領域の比を変える、グレーテ
ィングの深さを変える、電界分布を変える等が考えられ
る。
【００３０】さらに、この光フィルタを２つ平行に配置
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。
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。
【００３１】実施例２
次に第２の実施例について説明する。第１の実施例の構
造において、利得領域と損失領域の構造を独立に最適化
することでさらに高性能化を図ることができる。構造は
活性層および損失層以外は第１の実施例と同じである。
図７は活性層１０４ａの構造を、図８は損失層１０４ｂ
の構造を表している。活性層１０４ａは、ＩｎＧａＡｓ
およびＩｎＧａＡｓＰをウェル層１７１、１７２とする
非対称歪み量子井戸構造（バリア層１７３はＧａＩｎＡ
ｓＰ）になっている。
造において、利得領域と損失領域の構造を独立に最適化
することでさらに高性能化を図ることができる。構造は
活性層および損失層以外は第１の実施例と同じである。
図７は活性層１０４ａの構造を、図８は損失層１０４ｂ
の構造を表している。活性層１０４ａは、ＩｎＧａＡｓ
およびＩｎＧａＡｓＰをウェル層１７１、１７２とする
非対称歪み量子井戸構造（バリア層１７３はＧａＩｎＡ
ｓＰ）になっている。
【００３２】本実施例では、ＩｎＧａＡｓウェル層１７
１（厚さ１０ｎｍ）のみに１．０％の引っ張り歪みを導
入し、ＩｎＧａＡｓＰウェル層１７２（λ＝１．６５μ
ｍ、厚さ１０ｎｍ））およびＩｎＧａＡｓＰバリア層１
７３（λ＝１．３μｍ、厚さ１０ｎｍ）は歪みのない２
重量子井戸構造を用いた。また、図８に示す様に、損失
領域の構造は、ウェル層１２１はＩｎＧａＡｓ（引っ張
り歪み１．７％）の組成で１０ｎｍの厚さであり、バリ
ア層１２２はＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の
組成で１０ｎｍの厚さであり、そしてＳＣＨ層１２３は
ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の組成で１００
ｎｍの厚さである。井戸数は２周期とした。
１（厚さ１０ｎｍ）のみに１．０％の引っ張り歪みを導
入し、ＩｎＧａＡｓＰウェル層１７２（λ＝１．６５μ
ｍ、厚さ１０ｎｍ））およびＩｎＧａＡｓＰバリア層１
７３（λ＝１．３μｍ、厚さ１０ｎｍ）は歪みのない２
重量子井戸構造を用いた。また、図８に示す様に、損失
領域の構造は、ウェル層１２１はＩｎＧａＡｓ（引っ張
り歪み１．７％）の組成で１０ｎｍの厚さであり、バリ
ア層１２２はＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の
組成で１０ｎｍの厚さであり、そしてＳＣＨ層１２３は
ＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の組成で１００
ｎｍの厚さである。井戸数は２周期とした。
【００３３】図９は、利得領域にキャリアを注入し且つ
損失領域に電圧印加して制御した時の利得および損失ス
ペクトルの関係を示している。第１の実施例との違い
は、 １）動作電流がさらに低くなること、 ２）変調効率がさらに高くなること（より小さな電流或
は電圧変化等で偏波変調できること）、 ３）線幅がさらに狭くなること、 ４）偏波変調可能範囲（偏波変調の前段階として利得領
域の電流と損失領域の印加電圧等を調整しておく必要が
あるが、その調整範囲が広くなること）がさらに広くな
ること、である。
損失領域に電圧印加して制御した時の利得および損失ス
ペクトルの関係を示している。第１の実施例との違い
は、 １）動作電流がさらに低くなること、 ２）変調効率がさらに高くなること（より小さな電流或
は電圧変化等で偏波変調できること）、 ３）線幅がさらに狭くなること、 ４）偏波変調可能範囲（偏波変調の前段階として利得領
域の電流と損失領域の印加電圧等を調整しておく必要が
あるが、その調整範囲が広くなること）がさらに広くな
ること、である。
【００３４】波長可変特性に関しては、第１の実施例と
変わりない。波長可変光フィルタの動作も第１実施例と
同じである。
変わりない。波長可変光フィルタの動作も第１実施例と
同じである。
【００３５】実施例３
次に、波長可変範囲を広くした例を示す。第１の実施例
および第２の実施例との違いは、チューニング層１０４
ｃをＭＱＷ構造にしたことである。図１０は、チューニ
ング層のバンド構造図である。
および第２の実施例との違いは、チューニング層１０４
ｃをＭＱＷ構造にしたことである。図１０は、チューニ
ング層のバンド構造図である。
【００３６】ウェル層１４１はＩｎＧａＡｓ（引っ張り
歪み１．０％）の組成で１０ｎｍの厚さであり、バリア
層１４２はＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の組
成で１０ｎｍの厚さであり、そしてＳＣＨ層１４３はＩ
ｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の組成で１００ｎ
ｍの厚さである。井戸数は５周期とした。引っ張り歪み
を導入したために、伝導帯の電子密度が大きくなること
で、チューニング層１０４ｃの実効的な屈折率変化が大
きくなるようになっている。結果的に、第１実施例にく
らべ２倍の波長可変範囲を得ることができる。波長可変
光フィルタの動作も、第１実施例にくらべ約２倍の波長
可変範囲を得ることができる。
歪み１．０％）の組成で１０ｎｍの厚さであり、バリア
層１４２はＩｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の組
成で１０ｎｍの厚さであり、そしてＳＣＨ層１４３はＩ
ｎＧａＡｓＰ（波長１．２μｍ組成）の組成で１００ｎ
ｍの厚さである。井戸数は５周期とした。引っ張り歪み
を導入したために、伝導帯の電子密度が大きくなること
で、チューニング層１０４ｃの実効的な屈折率変化が大
きくなるようになっている。結果的に、第１実施例にく
らべ２倍の波長可変範囲を得ることができる。波長可変
光フィルタの動作も、第１実施例にくらべ約２倍の波長
可変範囲を得ることができる。
【００３７】実施例４
図１１は本発明の第４の実施例の共振器方向の断面図で
ある。図１２は共振器方向に垂直な方向の断面図であ
る。共振器方向に３分割され、それぞれ利得領域１、利
得領域２および損失領域となっている。各領域は電気的
には独立であるが、光学的には共通の光ガイド層２０３
やチューニング層２０６等を介して結合している。具体
的な層構成は以下の通りである。
ある。図１２は共振器方向に垂直な方向の断面図であ
る。共振器方向に３分割され、それぞれ利得領域１、利
得領域２および損失領域となっている。各領域は電気的
には独立であるが、光学的には共通の光ガイド層２０３
やチューニング層２０６等を介して結合している。具体
的な層構成は以下の通りである。
【００３８】２０１はｐ型ＩｎＰ基板、２０２はｎ型Ｉ
ｎＰクラッド層、２０３はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド
層、２０４ａはアンドープＧａＩｎＡｓＰ活性層、２０
４ｂはアンドープＧａＩｎＡｓＰ損失層、２０５はｎ型
ＩｎＰスペーサ層、２０６はＩｎＧａＡｓＰチューニン
グ層、２０７はｐ型ＩｎＰクラッド層、２０８はｐ型埋
め込み層、２０９はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層で
ある。また、２１６はｎ型ＩｎＰ横方向コンタクト層で
ある。更に、２１０はｎ型クラッド層２０２とｎ型光ガ
イド層２０３の境界に形成されたλ／４位相シフトを有
するグレーティングであり、２１２ａ〜２１２ｃ、２１
３および２１４は電極である。両端面には無反射（Ａ
Ｒ）コート２１５を施してある。グレーティング２１０
のピッチは、ブラッグ波長のＴＭモードが利得ピークに
なるように設定してある。活性層２０４ａ及び損失層２
０４ｂの構造は本実施例では同じとし、そしてそれらの
バンド構造は図３と同じものである。
ｎＰクラッド層、２０３はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド
層、２０４ａはアンドープＧａＩｎＡｓＰ活性層、２０
４ｂはアンドープＧａＩｎＡｓＰ損失層、２０５はｎ型
ＩｎＰスペーサ層、２０６はＩｎＧａＡｓＰチューニン
グ層、２０７はｐ型ＩｎＰクラッド層、２０８はｐ型埋
め込み層、２０９はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層で
ある。また、２１６はｎ型ＩｎＰ横方向コンタクト層で
ある。更に、２１０はｎ型クラッド層２０２とｎ型光ガ
イド層２０３の境界に形成されたλ／４位相シフトを有
するグレーティングであり、２１２ａ〜２１２ｃ、２１
３および２１４は電極である。両端面には無反射（Ａ
Ｒ）コート２１５を施してある。グレーティング２１０
のピッチは、ブラッグ波長のＴＭモードが利得ピークに
なるように設定してある。活性層２０４ａ及び損失層２
０４ｂの構造は本実施例では同じとし、そしてそれらの
バンド構造は図３と同じものである。
【００３９】次に動作原理について説明する。これにつ
いても本質的に第１実施例と同じであるので、図４〜図
６を用いて説明する。図４は、第４実施例の電極２１３
から電極２１４に電流を流して、利得領域１および２に
均等にキャリア（〜１０18ｃｍ-3）を注入したときの、
ＴＥモードおよＴＭモードに対する利得（正確にはΓ・
ｇ）と共振器損失（Γ・αin＋αM＋αsc）との関係を
も示す（横軸は波長）。ＴＥとＴＭとで利得スペクトル
が異なるのは、活性層２０４ａの歪み量子井戸のバンド
構造の変化によるものである。共振器損失スペクトル
が、２つの極小値を示すのは、一つのブラッグ波長に対
して、偏波の違いにより実効的な屈折率が異なるからで
ある。図４のように、ＴＥモードとＴＭモードの利得プ
ロファイルだけを変えるだけでは、ＤＦＢレーザの発振
でＴＭモードとＴＥモードを選択することは困難であ
る。これらは第１実施例と実質的に同じである。
いても本質的に第１実施例と同じであるので、図４〜図
６を用いて説明する。図４は、第４実施例の電極２１３
から電極２１４に電流を流して、利得領域１および２に
均等にキャリア（〜１０18ｃｍ-3）を注入したときの、
ＴＥモードおよＴＭモードに対する利得（正確にはΓ・
ｇ）と共振器損失（Γ・αin＋αM＋αsc）との関係を
も示す（横軸は波長）。ＴＥとＴＭとで利得スペクトル
が異なるのは、活性層２０４ａの歪み量子井戸のバンド
構造の変化によるものである。共振器損失スペクトル
が、２つの極小値を示すのは、一つのブラッグ波長に対
して、偏波の違いにより実効的な屈折率が異なるからで
ある。図４のように、ＴＥモードとＴＭモードの利得プ
ロファイルだけを変えるだけでは、ＤＦＢレーザの発振
でＴＭモードとＴＥモードを選択することは困難であ
る。これらは第１実施例と実質的に同じである。
【００４０】図５は、第４実施例の利得領域１および２
に不均一にキャリアを注入することで、利得プロファイ
ルを最適化し、損失領域に逆バイアス（たとえば、〜−
５Ｖ）を印加したときの同関係をも示している。共振器
損失スペクトルのピーク値がＴＭの方が小さくなるの
は、量子閉じこめ効果（ＱＣＳＥ）の損失の偏波依存性
によるものである。このように、第４実施例でも、利得
スペクトルだけでなく共振器損失スペクトルも制御する
ことで、（３）式を容易に満たすことができる。尚、こ
のとき、利得領域１および２への不均一キャリア注入に
より位相の調整も行われる。
に不均一にキャリアを注入することで、利得プロファイ
ルを最適化し、損失領域に逆バイアス（たとえば、〜−
５Ｖ）を印加したときの同関係をも示している。共振器
損失スペクトルのピーク値がＴＭの方が小さくなるの
は、量子閉じこめ効果（ＱＣＳＥ）の損失の偏波依存性
によるものである。このように、第４実施例でも、利得
スペクトルだけでなく共振器損失スペクトルも制御する
ことで、（３）式を容易に満たすことができる。尚、こ
のとき、利得領域１および２への不均一キャリア注入に
より位相の調整も行われる。
【００４１】（３）式を保ったまま、電極２１２（２１
２ａおよび／または２１２ｂ）から電極２１４に電流を
流すことにより、利得領域１および／または２に注入す
るキャリアを変化させることでｎeffを変化させ、
（２）式より発振波長を掃引することができる（図
６）。このとき、位相（（２）式のφ）の制御も行な
う。
２ａおよび／または２１２ｂ）から電極２１４に電流を
流すことにより、利得領域１および／または２に注入す
るキャリアを変化させることでｎeffを変化させ、
（２）式より発振波長を掃引することができる（図
６）。このとき、位相（（２）式のφ）の制御も行な
う。
【００４２】定常状態で（３）式が成り立つよう、利得
領域１および２の電流と損失領域の印加電圧を調整した
あとは、変調方法には、第１実施例と同様に、幾つか方
法がある。 （１）信号を損失領域に電圧として印加する。この方法
の長所は、第１実施例で述べた通りである。 （２）信号を利得領域１および２の片方或は両方に電流
として重畳する。この方法の長所も第１実施例で述べた
通りである。
領域１および２の電流と損失領域の印加電圧を調整した
あとは、変調方法には、第１実施例と同様に、幾つか方
法がある。 （１）信号を損失領域に電圧として印加する。この方法
の長所は、第１実施例で述べた通りである。 （２）信号を利得領域１および２の片方或は両方に電流
として重畳する。この方法の長所も第１実施例で述べた
通りである。
【００４３】次に、本実施例を波長可変フィルタとして
動作させる場合についても、第１実施例の所で述べた通
りである。
動作させる場合についても、第１実施例の所で述べた通
りである。
【００４４】実施例５
第４実施例に対しても、第２実施例および第３実施例の
所で述べた様な構造にする変更ができる。その変更例の
動作、長所についてもそこで述べた通りである。
所で述べた様な構造にする変更ができる。その変更例の
動作、長所についてもそこで述べた通りである。
【００４５】実施例６
次に本発明のデバイスを光ネットワークヘ適用した例に
ついて述べる。図１３および図１４はバス型光ネットワ
ークおよ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に上記デバイスが搭載されてい
る。第１実施例〜第５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ＴＥ光）の
みを取り出し、伝送路へ送出できる。４００は光バスラ
インであり、４１１〜４１６は端末装置である。
ついて述べる。図１３および図１４はバス型光ネットワ
ークおよ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に上記デバイスが搭載されてい
る。第１実施例〜第５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ＴＥ光）の
みを取り出し、伝送路へ送出できる。４００は光バスラ
インであり、４１１〜４１６は端末装置である。
【００４６】一方、上記実施例で述べた半導体光フィル
タに、第１実施例で説明した波長可変機構を用いて、伝
送路からの任意の偏光状態にある入射光を受光する。時
間経過によって、この偏光状態は変動するが、利得領域
および損失領域を制御することで常に最大効率で受光す
ることができる。
タに、第１実施例で説明した波長可変機構を用いて、伝
送路からの任意の偏光状態にある入射光を受光する。時
間経過によって、この偏光状態は変動するが、利得領域
および損失領域を制御することで常に最大効率で受光す
ることができる。
【００４７】さらに、この光フィルタを２つ平行に配置
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イが実現できる。
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イが実現できる。
【００４８】本発明の半導体レーザは、高速変調時にも
線幅が狭くかつ安定している。本発明の光フィルタは、
パスバンドが狭く波長可変範囲が広い。本発明の半導体
レーザと半導体光フィルタはほぼ同構造をしているの
で、ノードの集積化が容易であるとともに、低価格化が
実現できる。
線幅が狭くかつ安定している。本発明の光フィルタは、
パスバンドが狭く波長可変範囲が広い。本発明の半導体
レーザと半導体光フィルタはほぼ同構造をしているの
で、ノードの集積化が容易であるとともに、低価格化が
実現できる。
【００４９】また、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、上記デバイスを用い
て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。
の光を同時に送出できることから、上記デバイスを用い
て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。
【００５０】以上は１．５μｍ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。
の波長帯や材料系でも同様に成り立つ。
【００５１】
【発明の効果】本発明の効果は、高密度波長多重光ＬＡ
Ｎ用等の光源および光フィルタを単純な構成で提供した
ことにある。具体的には以下の通りである。
Ｎ用等の光源および光フィルタを単純な構成で提供した
ことにある。具体的には以下の通りである。
【００５２】（１）低チャープと波長制御を同時に実現
した半導体レーザを実現できる。 （２）透過特性が偏波無依存かつ波長可変可能な、上記
光源と組み合わせて使用できる波長可変光フィルタを実
現できる。 （３）簡単な構成で高密度波長多重光ＬＡＮ等を実現で
きる。 （４）半導体レーザと半導体光フィルタがほぼ同構造で
実現できるため、集積化に代表される高機能化や低価格
化に有利である。
した半導体レーザを実現できる。 （２）透過特性が偏波無依存かつ波長可変可能な、上記
光源と組み合わせて使用できる波長可変光フィルタを実
現できる。 （３）簡単な構成で高密度波長多重光ＬＡＮ等を実現で
きる。 （４）半導体レーザと半導体光フィルタがほぼ同構造で
実現できるため、集積化に代表される高機能化や低価格
化に有利である。
【図１】第１実施例の縦断面図である。
【図２】第１実施例の横断面図である。
【図３】第１実施例の活性層と損失層のバンド構造の模
式図である。
式図である。
【図４】第１実施例の動作原理の説明図である。
【図５】第１実施例の動作原理の説明図である。
【図６】第１実施例の動作原理の説明図である。
【図７】第２実施例の活性層のバンド構造の模式図であ
る。
る。
【図８】第２実施例の損失層のバンド構造の模式図であ
る。
る。
【図９】第２実施例の動作原理の説明図である。
【図１０】第３実施例のチューニング層のバンド構造の
模式図である。
模式図である。
【図１１】第４実施例の縦断面図である。
【図１２】第４実施例の横断面図である。
【図１３】本発明のバス型光ネットワークを説明するブ
ロック図である。
ロック図である。
【図１４】本発明のリング型光ネットワークを説明する
ブロック図である。
ブロック図である。
１０１、２０１ 基板
１０２、１０５、２０２、２０７ クラッド層
１０３、２０３ 光ガイド層
１０４ａ、２０４ａ 活性層
１０４ｂ、２０４ｂ 損失層
１０４ｃ、２０６ チューニング層
１０６、２０９ キャップ層
１０７、２１０ グレーティング
１０８、１０９、２１２、２１３、２１４ 電極
１１０、２０８ 埋め込み層
１１１ λ／２コート
１１２、２１５ ＡＲコート
１２１、１４１ ウェル層
１２２、１４２ バリア層
１２３、１４３ ＳＣＨ層
１７１ ＩｎＧａＡｓ歪み井戸層
１７２ ＩｎＧａＡｓ井戸層
１７３ ＩｎＧａＡｓＰバリア層
２１６ 横方向コンタクト層
４００ 光バスライン
４０１〜４０６ 光ノード
４１１〜４１６ 端末装置
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平４−280490（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−125142（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−304750（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−42784（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−190960（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−105386（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−104524（ＪＰ，Ａ)
米国特許5007063（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/501
G02F 1/025
H04B 10/20
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (17)
- 【請求項１】 互いに独立な偏波モードを許容する光導
波路とブラッグ反射型共振器を有する半導体光デバイス
であって、該共振器が、それぞれの偏波モードの偏波状
態に応じて異なる利得を与える利得制御手段と、それぞ
れの偏波モードの偏波状態に応じて異なる損失を該利得
制御手段とは独立に与える損失制御手段と、前記利得及
び損失制御手段と独立に波長を制御する波長制御手段と
を含み構成されることを特徴とする半導体光デバイス。 - 【請求項２】 前記光導波路に沿って直列的に、活性層
を有する前記利得制御手段と損失層を有する前記損失制
御手段と波長チューニング層を有する前記波長制御手段
が形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導
体光デバイス。 - 【請求項３】 前記共振器内に更に位相制御手段が形成
されていることを特徴とする請求項２記載の半導体光デ
バイス。 - 【請求項４】 互いに独立な偏波モードを許容する光導
波路と分布帰還型共振器を有する半導体光デバイスであ
って、該共振器が、それぞれの偏波モードの偏波状態に
応じて異なる利得を与える利得制御手段と、それぞれの
偏波モードの偏波状態に応じて異なる損失を該利得制御
手段とは独立に与える損失制御手段と、前記利得及び損
失制御手段と独立に波長を制御する波長制御手段とを含
み構成されることを特徴とする半導体光デバイス。 - 【請求項５】 前記光導波路に沿って直列的に、夫々活
性層を有する複数の前記利得制御手段と損失層を有する
前記損失制御手段とが形成されていることを特徴とする
請求項４記載の半導体光デバイス。 - 【請求項６】 前記複数の利得制御手段と損失制御手段
とに並行して、波長チューニング層を有する前記波長制
御手段が形成されていることを特徴とする請求項５記載
の半導体光デバイス。 - 【請求項７】 前記利得制御手段は、前記光導波路に沿
って設けられた多重量子井戸構造の活性層を有すること
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の半導体光
デバイス。 - 【請求項８】 前記利得制御手段の活性層は、それを構
成する量子井戸のウェル層とバリア層の層厚、組成、歪
み応力の少なくとも１つが他の量子井戸と異なっている
ことを特徴とする請求項７記載の半導体光デバイス。 - 【請求項９】 前記損失制御手段は、量子閉じこめシュ
タルク効果を有する量子井戸構造とされた前記光導波路
の一部を含むことを特徴とする請求項１乃至６の何れか
に記載の半導体光デバイス。 - 【請求項１０】 互いに独立な偏波モードの１つを任意
に選択する選択手段を更に有し、該選択手段は、前記光
導波路に沿って設けられた前記損失制御手段に含まれる
損失層に印加する電圧を制御すること及び前記光導波路
に沿って設けられた前記利得制御手段に含まれる活性層
に注入するキャリア密度を制御することの少なくとも一
方を行なうことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに
記載の半導体光デバイス。 - 【請求項１１】 前記波長制御手段は、前記ブラッグ反
射型共振器が形成されている領域の光導波路の実効的な
屈折率を、キャリア注入あるいは電圧印加によって変化
させることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載
の半導体光デバイス。 - 【請求項１２】 前記波長制御手段は、前記ブラッグ反
射型共振器が形成されている領域の光導波路を成す多重
量子井戸構造の波長チューニング層を有することを特徴
とする請求項１乃至３の何れかに記載の半導体光デバイ
ス。 - 【請求項１３】 前記波長制御手段は、前記光導波路に
沿って設けられた前記利得制御手段と損失制御手段に夫
々含まれる活性層及び損失層に並行して設置された波長
チューニング層を含み、前記利得制御手段及び損失制御
手段とは独立に、該波長チューニング層にキャリア注入
あるいは電圧印加することを特徴とする請求項４乃至６
の何れかに記載の半導体光デバイス。 - 【請求項１４】 前記波長チューニング層は多重量子井
戸構造を有することを特徴とする請求項１３記載の半導
体光デバイス。 - 【請求項１５】 前記デバイスが半導体レーザとして構
成されていることを特徴とする請求項１乃至１４の何れ
かに記載の半導体光デバイス。 - 【請求項１６】 前記デバイスが半導体光フィルタとし
て構成されていることを特徴とする請求項１乃至１４の
何れかに記載の半導体光デバイス。 - 【請求項１７】 光伝送路上に複数の端局を有して成る
波長多重光ネットワークにおいて、端局を構成する送信
部に請求項１５記載の半導体レーザを用い、その出射面
に偏光子を配置して特定の偏波の光のみを送出し、かつ
該端局を構成する受信部に請求項１６記載の半導体光フ
ィルタを用い、任意の偏波の光に対して波長選択して受
光することを特徴とする光ネットワーク。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25810395A JP3420407B2 (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 偏波制御および波長制御可能な半導体光デバイスおよびそれを用いた光ネットワーク |
| US08/637,453 US5757832A (en) | 1995-04-27 | 1996-04-25 | Optical semiconductor device, driving method therefor and light source and opitcal communication system using the same |
| EP96106666A EP0742623B1 (en) | 1995-04-27 | 1996-04-26 | Optical semiconductor device, driving method therefore, its use as a light source and optical communication system using the same |
| DE69614602T DE69614602T2 (de) | 1995-04-27 | 1996-04-26 | Optische Halbleitervorrichtung, Verfahren zu ihrer Ansteuerung, Verwendung der Vorrichtung als Lichtquelle und optisches Kommunikationssystemes mit einer derartigen Lichtquelle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25810395A JP3420407B2 (ja) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | 偏波制御および波長制御可能な半導体光デバイスおよびそれを用いた光ネットワーク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983087A JPH0983087A (ja) | 1997-03-28 |
| JP3420407B2 true JP3420407B2 (ja) | 2003-06-23 |
Family
ID=17315547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25810395A Expired - Fee Related JP3420407B2 (ja) | 1995-04-27 | 1995-09-11 | 偏波制御および波長制御可能な半導体光デバイスおよびそれを用いた光ネットワーク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3420407B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013168500A (ja) | 2012-02-15 | 2013-08-29 | Mitsubishi Electric Corp | 光半導体装置 |
| KR102372373B1 (ko) | 2020-03-13 | 2022-03-11 | 한국전자통신연구원 | 레이저 소자 |
| KR102368959B1 (ko) | 2020-04-07 | 2022-03-04 | 한국전자통신연구원 | 파장선택 레이저 다이오드 및 그를 포함하는 광통신 장치 |
-
1995
- 1995-09-11 JP JP25810395A patent/JP3420407B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0983087A (ja) | 1997-03-28 |
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