JP3518837B2 - 出力光の偏波を切り換えることができる半導体レーザ及び半導体レーザ装置及びその駆動方法 - Google Patents
出力光の偏波を切り換えることができる半導体レーザ及び半導体レーザ装置及びその駆動方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、出力光の偏波を切
り換えることができる半導体レーザ、それを含む半導体
レーザ装置及びその駆動方法等に関するものである。
り換えることができる半導体レーザ、それを含む半導体
レーザ装置及びその駆動方法等に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、励起の状態によって出力光の偏光
がＴＥ偏光とＴＭ偏光との間で切り換わる偏波変調半導
体レーザとしては、例えば、特開平２−１５９７８１号
に記載されている様な３電極・λ／４位相シフト付き分
布帰還型半導体レーザがある。このＤＦＢ半導体レーザ
は、λ／４位相シフト部を含む領域とそれ以外（λ／４
位相シフト部を含まない）の領域とにそれぞれ独立に電
流を注入できる様に３電極構造になっている。偏波変調
動作は、各電極に適度に電流を注入してレーザ発振して
いる状態にしておいて、λ／４位相シフト部を含む領域
へ注入している電流を僅かに変化させることで出力光の
偏光をＴＥ偏光とＴＭ偏光の間で切り換えるものであっ
た。この様に、上記の構成の半導体レーザでは、λ／４
位相シフト領域へ注入している電流を変化させその領域
の等価屈折率を変化させて、ＴＥ偏光とＴＭ偏光のうち
で位相整合条件を満たし最低しきい値利得となる波長と
偏波モードで発振するものである。
がＴＥ偏光とＴＭ偏光との間で切り換わる偏波変調半導
体レーザとしては、例えば、特開平２−１５９７８１号
に記載されている様な３電極・λ／４位相シフト付き分
布帰還型半導体レーザがある。このＤＦＢ半導体レーザ
は、λ／４位相シフト部を含む領域とそれ以外（λ／４
位相シフト部を含まない）の領域とにそれぞれ独立に電
流を注入できる様に３電極構造になっている。偏波変調
動作は、各電極に適度に電流を注入してレーザ発振して
いる状態にしておいて、λ／４位相シフト部を含む領域
へ注入している電流を僅かに変化させることで出力光の
偏光をＴＥ偏光とＴＭ偏光の間で切り換えるものであっ
た。この様に、上記の構成の半導体レーザでは、λ／４
位相シフト領域へ注入している電流を変化させその領域
の等価屈折率を変化させて、ＴＥ偏光とＴＭ偏光のうち
で位相整合条件を満たし最低しきい値利得となる波長と
偏波モードで発振するものである。
【０００３】上記構成を簡単にしたものとして、２電極
ＤＦＢレーザ（特開平７−１６２０８８号参照）があ
る。この構成では、電極へ注入する電流値を２電極間で
異ならせ、更にどちらか一方の電極へ注入する電流を変
調することによって、発振偏波モードを切り換えるもの
であった。この構成では、バイアス電流を２つの電極間
で異ならせることにより、各領域でのＴＥ偏光とＴＭ偏
光とのブラッグ波長の差を異ならせた状態にしておき、
一方の電極へ流す電流を変化させることで発振偏波を切
り換えるものであった。
ＤＦＢレーザ（特開平７−１６２０８８号参照）があ
る。この構成では、電極へ注入する電流値を２電極間で
異ならせ、更にどちらか一方の電極へ注入する電流を変
調することによって、発振偏波モードを切り換えるもの
であった。この構成では、バイアス電流を２つの電極間
で異ならせることにより、各領域でのＴＥ偏光とＴＭ偏
光とのブラッグ波長の差を異ならせた状態にしておき、
一方の電極へ流す電流を変化させることで発振偏波を切
り換えるものであった。
【０００４】更に、等価屈折率をあらかじめ共振方向で
異ならせた偏波変調ＤＦＢレーザとして特開平８−２７
４４１２号に記載の提案例がある。この構成では、共振
方向に異なる等価屈折率の領域を形成して各領域でのＴ
Ｅ偏光とＴＭ偏光に対する伝搬定数の差（等価屈折率の
差）を異ならせることにより、それまでの構成（例えば
特開平２−１５９７８１号に記載の構成）より安定して
発振偏波を切り換えることが可能となっている。
異ならせた偏波変調ＤＦＢレーザとして特開平８−２７
４４１２号に記載の提案例がある。この構成では、共振
方向に異なる等価屈折率の領域を形成して各領域でのＴ
Ｅ偏光とＴＭ偏光に対する伝搬定数の差（等価屈折率の
差）を異ならせることにより、それまでの構成（例えば
特開平２−１５９７８１号に記載の構成）より安定して
発振偏波を切り換えることが可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本願に関わる発明にお
いては、より効率よく偏波スイッチングを行える構成
や、より安定して偏波スイッチングを行える構成を実現
する。例えば、上記特開平２−１５９７８１号や、特開
平８−２７４４１２号においては共振方向に形成されて
いる２つ又は３つの領域の一箇所に流す電流量を変化さ
せることにより偏波を切り換えることができるが、本願
に関わる一発明では、特に複雑な制御を行うことなく出
力パワーや波長に与える影響を抑制して偏波を切り換え
ることができる構成を実現する。更に具体的には、本願
に関わる一発明の目的は、偏波を切り換えることができ
る多電極ＤＦＢレーザにおいて１つの電極に注入する電
流で偏波の切り換えを主に行い、他の電極に注入する電
流で出力パワーを主に制御することができる構成を実現
することにある。
いては、より効率よく偏波スイッチングを行える構成
や、より安定して偏波スイッチングを行える構成を実現
する。例えば、上記特開平２−１５９７８１号や、特開
平８−２７４４１２号においては共振方向に形成されて
いる２つ又は３つの領域の一箇所に流す電流量を変化さ
せることにより偏波を切り換えることができるが、本願
に関わる一発明では、特に複雑な制御を行うことなく出
力パワーや波長に与える影響を抑制して偏波を切り換え
ることができる構成を実現する。更に具体的には、本願
に関わる一発明の目的は、偏波を切り換えることができ
る多電極ＤＦＢレーザにおいて１つの電極に注入する電
流で偏波の切り換えを主に行い、他の電極に注入する電
流で出力パワーを主に制御することができる構成を実現
することにある。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】本出願に関わる一発明にお
ける偏波を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それ
ぞれが活性層と回折格子を有している複数の領域を有し
ており、該複数の領域のうちの、外部の制御によってよ
り屈折率が変化しやすい領域に、偏波を切り換える為の
制御を加えることを特徴とする。発振する偏波を２つの
偏波の間で切り換える為の一方法として、２つの偏波そ
れぞれの位相を変化させて、より発振しやすい偏波に切
り換える方法がある。屈折率を変化させることにより位
相を変化させることができる為、屈折率が変化しやすい
領域に偏波を切り換える為の制御を加えることによっ
て、効率よく偏波の切り換えを行うことができるのであ
る。偏波を切り換える為の制御とは、例えば、注入する
電流量を制御することであったりする。更には、外部の
制御によって、具体的には、注入電流量の制御によっ
て、屈折率が変化しにくい領域においては、注入電流の
変化による光の位相への影響が少ないので、主に該領域
における注入電流制御によって光パワーの制御を他の制
御への影響を抑制しつつ行うことができる。
ける偏波を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それ
ぞれが活性層と回折格子を有している複数の領域を有し
ており、該複数の領域のうちの、外部の制御によってよ
り屈折率が変化しやすい領域に、偏波を切り換える為の
制御を加えることを特徴とする。発振する偏波を２つの
偏波の間で切り換える為の一方法として、２つの偏波そ
れぞれの位相を変化させて、より発振しやすい偏波に切
り換える方法がある。屈折率を変化させることにより位
相を変化させることができる為、屈折率が変化しやすい
領域に偏波を切り換える為の制御を加えることによっ
て、効率よく偏波の切り換えを行うことができるのであ
る。偏波を切り換える為の制御とは、例えば、注入する
電流量を制御することであったりする。更には、外部の
制御によって、具体的には、注入電流量の制御によっ
て、屈折率が変化しにくい領域においては、注入電流の
変化による光の位相への影響が少ないので、主に該領域
における注入電流制御によって光パワーの制御を他の制
御への影響を抑制しつつ行うことができる。
【０００７】また、本出願に関わる一発明における偏波
を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それぞれが活
性層と回折格子を有している複数の領域を有しており、
該複数の領域は、それぞれの領域を独立に駆動させた場
合に異なるしきい値を有しており、該しきい値の大きい
領域に注入する電流を偏波を切り換える為に制御するこ
とを特徴とする。例えば、簡単の為に、２つの領域を有
しており２つの領域に注入される電流密度がそれほど異
ならない場合で説明すると、該電流密度を増やしてい
き、一方の領域のしきい値（しきい値が小さい方の領域
のしきい値）を或る程度以上上回る電流が注入される
と、しきい値の大きい領域においては、しきい値を上回
る電流が注入されていなくても、レーザは発振する。こ
の時、しきい値の大きい方の領域においては、しきい値
に達していないので、注入電流量の制御により屈折率を
効率よく変化させることができ、効率のよい偏波切り換
えを実現できる。
を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それぞれが活
性層と回折格子を有している複数の領域を有しており、
該複数の領域は、それぞれの領域を独立に駆動させた場
合に異なるしきい値を有しており、該しきい値の大きい
領域に注入する電流を偏波を切り換える為に制御するこ
とを特徴とする。例えば、簡単の為に、２つの領域を有
しており２つの領域に注入される電流密度がそれほど異
ならない場合で説明すると、該電流密度を増やしてい
き、一方の領域のしきい値（しきい値が小さい方の領域
のしきい値）を或る程度以上上回る電流が注入される
と、しきい値の大きい領域においては、しきい値を上回
る電流が注入されていなくても、レーザは発振する。こ
の時、しきい値の大きい方の領域においては、しきい値
に達していないので、注入電流量の制御により屈折率を
効率よく変化させることができ、効率のよい偏波切り換
えを実現できる。
【０００８】このように複数の領域を独立に駆動させた
時のしきい値を異ならせる為には、複数の領域それぞれ
の層構成を異ならせればよい。例えば、層の材料や、そ
の組成比や、形状などを異ならせることによりしきい値
を異ならせることができる。例えば、具体的には．複数
の領域で活性層の厚さを異ならせることによりしきい値
を異ならせることができる。また、各領域の回折格子の
深さや形状を異ならせることにより各領域のしきい値を
異ならせることもできる。
時のしきい値を異ならせる為には、複数の領域それぞれ
の層構成を異ならせればよい。例えば、層の材料や、そ
の組成比や、形状などを異ならせることによりしきい値
を異ならせることができる。例えば、具体的には．複数
の領域で活性層の厚さを異ならせることによりしきい値
を異ならせることができる。また、各領域の回折格子の
深さや形状を異ならせることにより各領域のしきい値を
異ならせることもできる。
【０００９】また、本出願に関わる一発明における偏波
を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それぞれが活
性層と回折格子を有している複数の領域を有しており、
該複数の領域における結合係数を異ならせ、結合係数の
小さい領域に注入する電流を偏波を切り換える為に制御
することを特徴とする。結合係数が小さい領域は結合係
数がより大きい領域に比べてしきい値が大きくなる為、
注入電流の制御により効率よく偏波を切り換えることが
できる。このように複数の領域で結合係数を異ならせる
為には、複数の領域において回折格子そのものの形状
や、回折格子を形成する層の構成を異ならせればよい。
例えば、回折格子の深さを異ならせたり、間に回折格子
が形成される２つの層の屈折率差を異ならせたりすれば
よい。
を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それぞれが活
性層と回折格子を有している複数の領域を有しており、
該複数の領域における結合係数を異ならせ、結合係数の
小さい領域に注入する電流を偏波を切り換える為に制御
することを特徴とする。結合係数が小さい領域は結合係
数がより大きい領域に比べてしきい値が大きくなる為、
注入電流の制御により効率よく偏波を切り換えることが
できる。このように複数の領域で結合係数を異ならせる
為には、複数の領域において回折格子そのものの形状
や、回折格子を形成する層の構成を異ならせればよい。
例えば、回折格子の深さを異ならせたり、間に回折格子
が形成される２つの層の屈折率差を異ならせたりすれば
よい。
【００１０】また、本出願に関わる一発明における偏波
を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それぞれが活
性層と回折格子を有している複数の領域を有しており、
該複数の領域のうちの等価屈折率が大きい領域にλ／４
位相シフト部（本明細書ではλ／４（２ｎ＋１）の位相
シフトを生じさせる部分という意味で用いている（ｎ＝
０、１、２、・・・））を設けていることを特徴とす
る。複数の領域の等価屈折率を異ならせることにより安
定して偏波を切り換えるようになるが、入／４位相シフ
トのある部分は光子密度が大きくなる為、それ以外の部
分に比べてキャリア密度が小さく、屈折率は大きくな
る。よって、この発明においては、λ／４位相シフト部
を等価屈折率が大きい領域に設けることにより、より安
定に偏波切り換えを行うことを可能としている。等価屈
折率を複数の領域で異ならせる為には、複数の領域それ
ぞれの層構成を異ならせればよい。例えば、層の材料
や、その組成比や、形状などを異ならせることにより等
価屈折率を異ならせることができる。例えば、具体的に
は、複数の領域で光ガイド層の厚さを異ならせることに
より等価屈折率を異ならせることができる。
を切り換え可能なレーザは、共振方向に、それぞれが活
性層と回折格子を有している複数の領域を有しており、
該複数の領域のうちの等価屈折率が大きい領域にλ／４
位相シフト部（本明細書ではλ／４（２ｎ＋１）の位相
シフトを生じさせる部分という意味で用いている（ｎ＝
０、１、２、・・・））を設けていることを特徴とす
る。複数の領域の等価屈折率を異ならせることにより安
定して偏波を切り換えるようになるが、入／４位相シフ
トのある部分は光子密度が大きくなる為、それ以外の部
分に比べてキャリア密度が小さく、屈折率は大きくな
る。よって、この発明においては、λ／４位相シフト部
を等価屈折率が大きい領域に設けることにより、より安
定に偏波切り換えを行うことを可能としている。等価屈
折率を複数の領域で異ならせる為には、複数の領域それ
ぞれの層構成を異ならせればよい。例えば、層の材料
や、その組成比や、形状などを異ならせることにより等
価屈折率を異ならせることができる。例えば、具体的に
は、複数の領域で光ガイド層の厚さを異ならせることに
より等価屈折率を異ならせることができる。
【００１１】また、上記した半導体レーザを変調信号に
応じて偏波を切り換えるように制御し、偏波変調された
光信号を得ることができる。本願に関わる半導体レーザ
は、偏波変調された光信号を出力する光源として用いる
ことができる。また、偏波変調された光信号から一方の
偏波のみを取り出すことにより強度変調された光信号を
得ることができる。具体的には、偏光子などを用いて偏
波を選択することができる。
応じて偏波を切り換えるように制御し、偏波変調された
光信号を得ることができる。本願に関わる半導体レーザ
は、偏波変調された光信号を出力する光源として用いる
ことができる。また、偏波変調された光信号から一方の
偏波のみを取り出すことにより強度変調された光信号を
得ることができる。具体的には、偏光子などを用いて偏
波を選択することができる。
【００１２】また、上記した半導体レーザを変調信号に
応じて偏波を切り換えるように制御し、偏波変調された
光信号を得て、該光信号を送信する光送信器を構成する
ことができる。前述のように一方の偏波を選択して出力
することにより強度変調された光信号を送信するように
してもよい。
応じて偏波を切り換えるように制御し、偏波変調された
光信号を得て、該光信号を送信する光送信器を構成する
ことができる。前述のように一方の偏波を選択して出力
することにより強度変調された光信号を送信するように
してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】第１実施例
図１、図２は本発明の第１実施例を表わす図面である。
図１において、１は例えばｎ型ＩｎＰよりなる基板、２
は例えばｎ型ＩｎＰよりなる第１クラッド層、３は活性
層領域、４は例えばｐ型ＩｎＰよりなる第２クラッド
層、５は例えばｐ型ＩｎＧａＡｓよりなるキャップ層、
６は例えば高抵抗または半絶縁性のＩｎＰよりなる埋め
込み層、７は第１電極、８は第２電極、９は第３電極、
１０は第２電極８と第３電極９の間の電気的分離の為の
分離溝である。
図１において、１は例えばｎ型ＩｎＰよりなる基板、２
は例えばｎ型ＩｎＰよりなる第１クラッド層、３は活性
層領域、４は例えばｐ型ＩｎＰよりなる第２クラッド
層、５は例えばｐ型ＩｎＧａＡｓよりなるキャップ層、
６は例えば高抵抗または半絶縁性のＩｎＰよりなる埋め
込み層、７は第１電極、８は第２電極、９は第３電極、
１０は第２電極８と第３電極９の間の電気的分離の為の
分離溝である。
【００１４】また、図２は、図１の共振方向のＡ−Ａ’
破線で本実施例のデバイスを切断した断面図である。図
２において図１と同一部材は同一番号をつけてある。図
２において、３１は例えばノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
からなる活性層（ＴＥ、ＴＭ偏光に対する利得ピークが
拮抗する様にバルクになっている）、３２は例えば活性
層３１よりバンドギャップエネルギーが大きい（ここで
は１．０７８ｅＶ）光ガイド層、３３は例えば周期が約
２４０ｎｍの回折格子であり光ガイド層３２と第２クラ
ッド層４の界面に形成されている。更に、１１は格子３
３中に形成されているλ／４位相シフト部である。各層
の寸法は、第１クラッド層２が厚さ約０．５μｍ、活性
層３１が厚さ約０．１μｍ、第２クラッド層４が厚さ約
１．２μｍ、キャップ層５が厚さ約０．５μｍ、分離溝
１０が幅約２０μｍ、埋め込み層６によって埋め込まれ
ている第１クラッド層２、活性領域３、第２クラッド層
４、キャップ層５の幅が約２μｍである。また、光ガイ
ド層３２は第２電極８の下の領域Ｉと第３電極９の下の
領域ＩＩでは厚さが異なり、第２電極８の下の領域Ｉの
光ガイド層３２の厚さが約０．１５μｍ、第３電極９の
下の領域ＩＩの光ガイド層３２の厚さが約０．１μｍで
ある。従って、領域Ｉが等価屈折率の大きな領域であ
り、領域ＩＩが等価屈折率の小さな領域である。
破線で本実施例のデバイスを切断した断面図である。図
２において図１と同一部材は同一番号をつけてある。図
２において、３１は例えばノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
からなる活性層（ＴＥ、ＴＭ偏光に対する利得ピークが
拮抗する様にバルクになっている）、３２は例えば活性
層３１よりバンドギャップエネルギーが大きい（ここで
は１．０７８ｅＶ）光ガイド層、３３は例えば周期が約
２４０ｎｍの回折格子であり光ガイド層３２と第２クラ
ッド層４の界面に形成されている。更に、１１は格子３
３中に形成されているλ／４位相シフト部である。各層
の寸法は、第１クラッド層２が厚さ約０．５μｍ、活性
層３１が厚さ約０．１μｍ、第２クラッド層４が厚さ約
１．２μｍ、キャップ層５が厚さ約０．５μｍ、分離溝
１０が幅約２０μｍ、埋め込み層６によって埋め込まれ
ている第１クラッド層２、活性領域３、第２クラッド層
４、キャップ層５の幅が約２μｍである。また、光ガイ
ド層３２は第２電極８の下の領域Ｉと第３電極９の下の
領域ＩＩでは厚さが異なり、第２電極８の下の領域Ｉの
光ガイド層３２の厚さが約０．１５μｍ、第３電極９の
下の領域ＩＩの光ガイド層３２の厚さが約０．１μｍで
ある。従って、領域Ｉが等価屈折率の大きな領域であ
り、領域ＩＩが等価屈折率の小さな領域である。
【００１５】上記の様な構成のデバイスの作製は既存の
成長技術（ＣＢＥ成長、ＯＭＶＰＥ、ＭＢＥ法など）と
半導体加工プロセス（リソグラフィー、ドライエッチン
グなど）を用いて行なうことができる。
成長技術（ＣＢＥ成長、ＯＭＶＰＥ、ＭＢＥ法など）と
半導体加工プロセス（リソグラフィー、ドライエッチン
グなど）を用いて行なうことができる。
【００１６】本実施例の動作を説明する。本構成で電流
の注入を均一にすることによって、光の分布はλ／４位
相シフト部１１がある辺りで強くなる（図６（ｂ）参
照）。従って、図６（ｃ）に示す様に、領域Ｉではキャ
リア密度が小さくなり領域ＩＩではキャリア密度が大き
くなる（これは互いに相対的なものである）。この様な
状態で出力光がＴＥ偏波であったとする（これは、活性
層３１等の構成や回折格子３３の周期などの設定で可能
である）。ここで、領域Ｉ（図６（ｄ）に示す如く屈折
率が比較的大きい領域）へ注入する電流を増加させてキ
ャリアを増加させると、それに応じて屈折率が比較的大
きく変化し（小さくなる方向に）、領域Ｉの部分のブラ
ッグ波長が短波長側に変化して、領域ＩＩのＴＭ偏光の
光と領域ＩのＴＭ偏光の光の位相が合うとＴＭ偏光の光
が出力される。もちろん、このときＴＭ偏光に対する利
得−損失（利得マイナス損失）がＴＥ偏光に対する利得
−損失を上回っている（この様になる如く活性層３１や
回折格子３３の周期等が作成されて、ＴＥ、ＴＭ偏光に
対する利得ピーク、利得ピーク波長、ブラッグ波長など
が設定されている）。
の注入を均一にすることによって、光の分布はλ／４位
相シフト部１１がある辺りで強くなる（図６（ｂ）参
照）。従って、図６（ｃ）に示す様に、領域Ｉではキャ
リア密度が小さくなり領域ＩＩではキャリア密度が大き
くなる（これは互いに相対的なものである）。この様な
状態で出力光がＴＥ偏波であったとする（これは、活性
層３１等の構成や回折格子３３の周期などの設定で可能
である）。ここで、領域Ｉ（図６（ｄ）に示す如く屈折
率が比較的大きい領域）へ注入する電流を増加させてキ
ャリアを増加させると、それに応じて屈折率が比較的大
きく変化し（小さくなる方向に）、領域Ｉの部分のブラ
ッグ波長が短波長側に変化して、領域ＩＩのＴＭ偏光の
光と領域ＩのＴＭ偏光の光の位相が合うとＴＭ偏光の光
が出力される。もちろん、このときＴＭ偏光に対する利
得−損失（利得マイナス損失）がＴＥ偏光に対する利得
−損失を上回っている（この様になる如く活性層３１や
回折格子３３の周期等が作成されて、ＴＥ、ＴＭ偏光に
対する利得ピーク、利得ピーク波長、ブラッグ波長など
が設定されている）。
【００１７】第２実施例
図３は本発明の第２の実施例を示す共振方向の断面図で
ある。同図において第１実施例と同一部材には同一番号
を付けてある。第１実施例との差異は、第１実施例の格
子３３が本実施例では領域ＩとＩＩで異なる深さの格子
３３１、３３２になっていることである。この実施例で
は、領域Ｉの格子３３１を深さ２０ｎｍ、領域ＩＩの格
子３３２を深さ５０ｎｍとして、光ガイド層３２の厚さ
は同じとした。この様に構成することにより、格子３３
１の深さが浅い領域Ｉ（結合係数が小さい領域）のしき
い値が、格子３３２の深さが深い領域ＩＩ（結合係数が
大きい領域）に比較して高いことになる。
ある。同図において第１実施例と同一部材には同一番号
を付けてある。第１実施例との差異は、第１実施例の格
子３３が本実施例では領域ＩとＩＩで異なる深さの格子
３３１、３３２になっていることである。この実施例で
は、領域Ｉの格子３３１を深さ２０ｎｍ、領域ＩＩの格
子３３２を深さ５０ｎｍとして、光ガイド層３２の厚さ
は同じとした。この様に構成することにより、格子３３
１の深さが浅い領域Ｉ（結合係数が小さい領域）のしき
い値が、格子３３２の深さが深い領域ＩＩ（結合係数が
大きい領域）に比較して高いことになる。
【００１８】このため、均一に電流を流しても、格子３
３１の結合係数の小ささとλ／４位相シフト部１１の存
在により領域Ｉのキャリア密度を、領域Ｉ単独でのしき
い値キャリア密度に対して、低く抑えることができる。
この結果、領域Ｉへ更に電流を注入すると屈折率が変化
し（領域ＩＩへ注入する電流を増加させるより大き
く）、ＴＥとＴＭに対する周回位相を容易に切り換える
ことができる。
３１の結合係数の小ささとλ／４位相シフト部１１の存
在により領域Ｉのキャリア密度を、領域Ｉ単独でのしき
い値キャリア密度に対して、低く抑えることができる。
この結果、領域Ｉへ更に電流を注入すると屈折率が変化
し（領域ＩＩへ注入する電流を増加させるより大き
く）、ＴＥとＴＭに対する周回位相を容易に切り換える
ことができる。
【００１９】上記実施例の変形例として次の構成があ
る。上記の第２実施例では領域Ｉと領域ＩＩで格子の深
さを変えること（すなわち結合効率を変えること）でキ
ャリアの不均一さを所望の分布にしている。同じように
する為に、例えば、活性層３１の厚さを領域Ｉと領域Ｉ
Ｉで変える方法もある。第１、第２実施例では、活性層
の厚さは０．１μｍとしていた。これに対し、例えば、
領域Ｉの方の活性層を０．１５μｍにすることで同様の
効果を得ることができる。活性層の厚い領域を相対的に
キャリア密度が低い領域とすることができ、キャリアの
注入に対して屈折率を容易に変化させることが可能とな
る。この変形例は、共振方向に異なる等価屈折率を有す
る複数の導波路（厚い活性層の導波路の等価屈折率が比
較的大きい）を有する分布帰還型半導体レーザの例でも
ある。変形例の動作原理は実質的に上記実施例と同じで
ある。
る。上記の第２実施例では領域Ｉと領域ＩＩで格子の深
さを変えること（すなわち結合効率を変えること）でキ
ャリアの不均一さを所望の分布にしている。同じように
する為に、例えば、活性層３１の厚さを領域Ｉと領域Ｉ
Ｉで変える方法もある。第１、第２実施例では、活性層
の厚さは０．１μｍとしていた。これに対し、例えば、
領域Ｉの方の活性層を０．１５μｍにすることで同様の
効果を得ることができる。活性層の厚い領域を相対的に
キャリア密度が低い領域とすることができ、キャリアの
注入に対して屈折率を容易に変化させることが可能とな
る。この変形例は、共振方向に異なる等価屈折率を有す
る複数の導波路（厚い活性層の導波路の等価屈折率が比
較的大きい）を有する分布帰還型半導体レーザの例でも
ある。変形例の動作原理は実質的に上記実施例と同じで
ある。
【００２０】上記実施例では領域Ｉと領域ＩＩの２つの
領域を設けていたが、３つ以上の領域として本発明の考
え方に基づいてその何れかにλ／４位相シフト部を形成
してもよい。動作原理は実質的に上記実施例と同じであ
る。
領域を設けていたが、３つ以上の領域として本発明の考
え方に基づいてその何れかにλ／４位相シフト部を形成
してもよい。動作原理は実質的に上記実施例と同じであ
る。
【００２１】第３実施例
図４は本発明のデバイスを光送信器５０に適用した場合
の構成を示している。図４において、５１は制御回路、
５２は本発明の偏波変調レーザ、５３は偏光子、５４は
外部より光送信器５０へ入力される電気信号、５５は偏
波変調レ−ザ５２より出力される光出力、５６は光出力
５５の一方の偏光成分（ＴＥ偏光あるいはＴＭ偏光のど
ちらか一方）を偏光子５３で選択した結果得られる光信
号、５７は制御回路５１から偏波変調レーザ５２へ送ら
れる制御信号である。
の構成を示している。図４において、５１は制御回路、
５２は本発明の偏波変調レーザ、５３は偏光子、５４は
外部より光送信器５０へ入力される電気信号、５５は偏
波変調レ−ザ５２より出力される光出力、５６は光出力
５５の一方の偏光成分（ＴＥ偏光あるいはＴＭ偏光のど
ちらか一方）を偏光子５３で選択した結果得られる光信
号、５７は制御回路５１から偏波変調レーザ５２へ送ら
れる制御信号である。
【００２２】制御回路５１と偏波変調レーザ５２の間
は、図４では、簡単に制御信号５７で関係付けたが、実
際には図５のように接続し、電気信号５４に従って電源
６０、６１を制御して所望の光出力５５を得ている。光
出力５５は、電気信号５４の“０”と“１”に応じて偏
光がＴＥ偏光とＴＭ偏光の間で切り換わるものである。
この光出力５５の一方の偏波を偏光子５３で取り出すこ
とにより、電気信号５４に応じた光信号５６を得ること
ができる。図５は、本発明のデバイスへの電気（電流）
の供給の仕方を示した図である。各電極に独立に電流を
注入する為の電源６０および６１を接続した図５に示し
た本発明デバイス５２は、図１、図２に示したものと同
じものを示している（他の実施例のデバイスも同様に接
続できる）。図５の場合、左側が図２の領域Ｉに相当し
ている。
は、図４では、簡単に制御信号５７で関係付けたが、実
際には図５のように接続し、電気信号５４に従って電源
６０、６１を制御して所望の光出力５５を得ている。光
出力５５は、電気信号５４の“０”と“１”に応じて偏
光がＴＥ偏光とＴＭ偏光の間で切り換わるものである。
この光出力５５の一方の偏波を偏光子５３で取り出すこ
とにより、電気信号５４に応じた光信号５６を得ること
ができる。図５は、本発明のデバイスへの電気（電流）
の供給の仕方を示した図である。各電極に独立に電流を
注入する為の電源６０および６１を接続した図５に示し
た本発明デバイス５２は、図１、図２に示したものと同
じものを示している（他の実施例のデバイスも同様に接
続できる）。図５の場合、左側が図２の領域Ｉに相当し
ている。
【００２３】本発明のデバイスでは図５のように電源を
接続して、電源６１を用いて領域ＩＩへ電流Ｉ2を注入
し領域ＩＩが単独で発振しない程度（注入量は多い方が
良い）としておく。この状態で電源６０を用いて領域Ｉ
に電流Ｉ1を注入する。領域Ｉへの電流注入量を徐々に
増加させると、レーザ発振を起こし、ＴＥ（またはＴ
Ｍ）偏光の光で出力される。その後、更に領域Ｉへの注
入電流量をわずかに増加させると、出力光の強度は殆ど
変化せずに偏光がＴＭ（またはＴＥ）偏光となる。
接続して、電源６１を用いて領域ＩＩへ電流Ｉ2を注入
し領域ＩＩが単独で発振しない程度（注入量は多い方が
良い）としておく。この状態で電源６０を用いて領域Ｉ
に電流Ｉ1を注入する。領域Ｉへの電流注入量を徐々に
増加させると、レーザ発振を起こし、ＴＥ（またはＴ
Ｍ）偏光の光で出力される。その後、更に領域Ｉへの注
入電流量をわずかに増加させると、出力光の強度は殆ど
変化せずに偏光がＴＭ（またはＴＥ）偏光となる。
【００２４】第４実施例
図７に、本発明による半導体デバイスを波長多重光ＬＡ
Ｎシステムに応用する場合の各端末に接続される光−電
気変換部（ノード）の構成例を示し、図８、図９にその
ノード７０１を用いた光ＬＡＮシステムの構成例を示
す。
Ｎシステムに応用する場合の各端末に接続される光−電
気変換部（ノード）の構成例を示し、図８、図９にその
ノード７０１を用いた光ＬＡＮシステムの構成例を示
す。
【００２５】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７０
２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。偏波変調レーザでは一般に偏光の切り換え
と波長の切り換えが同時に生じる。よって、ここでは偏
光子を用いているが、光バンドパスフィルタでも強度変
調信号に変換できる）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７
００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。
として光信号がノード７０１に取り込まれ、分岐部７０
２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。偏波変調レーザでは一般に偏光の切り換え
と波長の切り換えが同時に生じる。よって、ここでは偏
光子を用いているが、光バンドパスフィルタでも強度変
調信号に変換できる）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７
００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。
【００２６】光ＬＡＮシステムのネットワークとして、
図８に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向にノ
ード８０１〜８０５を接続しネットワーク化された多数
の端末及びセンタ８１１〜８１５を設置することができ
る。ただし、多数のノードを接続するためには、光の減
衰を補償するために光増幅器を伝送路８００上に直列に
配することが必要となる。また、各端末８１１〜８１５
にノード８０１〜８０５を２つ接続し伝送路を２本にす
ることでＤＱＤＢ方式による双方向の伝送が可能とな
る。また、ネットワークの方式として、図８のＡとＢを
つなげたループ型（図９に示す）やスター型あるいはそ
れらを複合した形態等のものでもよい。
図８に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向にノ
ード８０１〜８０５を接続しネットワーク化された多数
の端末及びセンタ８１１〜８１５を設置することができ
る。ただし、多数のノードを接続するためには、光の減
衰を補償するために光増幅器を伝送路８００上に直列に
配することが必要となる。また、各端末８１１〜８１５
にノード８０１〜８０５を２つ接続し伝送路を２本にす
ることでＤＱＤＢ方式による双方向の伝送が可能とな
る。また、ネットワークの方式として、図８のＡとＢを
つなげたループ型（図９に示す）やスター型あるいはそ
れらを複合した形態等のものでもよい。
【００２７】図９において、９００は光伝送路、９０１
〜９０６は光ノード、９１１〜９１４は端末である。
〜９０６は光ノード、９１１〜９１４は端末である。
【００２８】
【発明の効果】以上説明してきたように、本願に関わる
発明においては、効率よく出力光の偏波を切り換えるこ
とができる。また、本願に関わる発明においては、安定
的に出力光の偏波を切り換えることができる。
発明においては、効率よく出力光の偏波を切り換えるこ
とができる。また、本願に関わる発明においては、安定
的に出力光の偏波を切り換えることができる。
【図１】図１は本発明の第１実施例のデバイス構成を説
明する斜視図である。
明する斜視図である。
【図２】図２は本発明の第１実施例のＡ−Ａ’線での断
面図である。
面図である。
【図３】図３は本発明の第２実施例の共振器方向断面図
である。
である。
【図４】図４は本発明のデバイスを用いた光送信機の構
成を説明する図である。
成を説明する図である。
【図５】図５は本発明のデバイスへの電気の供給につい
て説明する図である。
て説明する図である。
【図６】図６は本発明のデバイスの動作原理を説明する
図である。
図である。
【図７】図７は図８、図９のシステムにおけるノードの
構成例を示す模式図である。
構成例を示す模式図である。
【図８】図８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。
光ＬＡＮシステムの構成例を示す模式図である。
【図９】図９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。
型光ＬＡＮシステムの構成例を示す模式図である。
１ 基板
２ 第１クラッド層
３ 活性領域
４ 第２クラッド層
５ キャップ層
６ 埋め込み層
７、８、９ 電極
１０ 分離溝
１１ λ／４位相シフト部
３１ 活性層
３２ 光ガイド層
５０ 光送信機
５１ 制御回路
５２ 本発明の偏波変調レーザ
５３、７０７ 偏光子
６０、６１ 電源
７００、８００、９００ 光伝送路
７０１、８０１〜８０５、９０１〜９０６ ノード
７０２ 光分岐部
７０３ 受信器
７０４ 本発明の半導体レーザ
７０６ 合流部
８１１〜８１５、９１１〜９１６ 端末
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−159781（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−89690（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−162088（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−274412（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−307194（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−231133（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−231134（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−107145（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 5/00 - 5/50
Claims (19)
- 【請求項１】出力光の偏波を切り換えることができる半
導体レーザの駆動方法であって、前記半導体レーザは、
共振方向に、それぞれが活性層と回折格子を有している
複数の領域を有しており、該複数の領域のうちの、他の
領域に比べて制御によってより屈折率が変化しやすい領
域に、偏波を切り換える為の制御を加えることを特徴と
する半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項２】前記制御は、前記屈折率が変化しやすい領
域に注入する電流量の制御である請求項１に記載の半導
体レーザの駆動方法。 - 【請求項３】前記屈折率が変化しやすい領域よりも屈折
率が変化しにくい領域に注入する電流量を制御すること
により前記出力光のパワーを制御する請求項１もしくは
２に記載の半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項４】出力光の偏波を切り換えることができる半
導体レーザの駆動方法であって、前記半導体レーザは、
共振方向に、それぞれが活性層と回折格子を有している
複数の領域を有しており、該複数の領域は、それぞれの
領域を独立に駆動させた場合に異なるしきい値を有して
おり、他の領域に比べて該しきい値の大きい領域に注入
する電流を偏波を切り換える為に制御することを特徴と
する半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項５】前記しきい値の大きい領域に注入する電流
は、該しきい値の大きい領域を独立に駆動した時のしき
い値を超えない範囲で制御される請求項４に記載の半導
体レーザの駆動方法。 - 【請求項６】前記しきい値が大きい領域よりもしきい値
が小さい領域に注入する電流を制御することにより前記
出力光のパワーを制御する請求項４もしくは５に記載の
半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項７】出力光の偏波を切り換えることができる半
導体レーザの駆動方法であって、前記半導体レーザは、
共振方向に、それぞれが活性層と回折格子を有している
複数の領域を有しており、該複数の領域における結合係
数は異なっており、他の領域に比べて結合係数の小さい
領域に注入する電流を偏波を切り換える為に制御するこ
とを特徴とする半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項８】前記結合係数が小さい領域よりも結合係数
が大きい領域に注入する電流を制御することにより前記
出力光のパワーを制御する請求項７に記載の半導体レー
ザの駆動方法。 - 【請求項９】出力光の偏波を切り換えることができる半
導体レーザの駆動方法であって、前記半導体レーザは、
共振方向に、それぞれが活性層と回折格子を有している
複数の領域を有しており、他の領域に比べて等価屈折率
が大きい領域にλ／４位相シフト部を設けており、該λ
／４位相シフト部を設けた領域に偏波を切り換える為の
制御を加えることを特徴とする半導体レーザめ駆動方
法。 - 【請求項１０】前記制御は、前記λ／４位相シフト部を
設けた領域に注入する電流量の制御である請求項９に記
載の半導体レーザの駆動方法。 - 【請求項１１】前記λ／４位相シフト部を設けていない
領域に注入する電流量を制御することにより前記出力光
のパワーを制御する請求項９もしくは１０に記載の半導
体レーザの駆動方法。 - 【請求項１２】出力光の偏波を切り換えることができる
半導体レーザであって、共振方向に、それぞれが活性層
と回折格子を有している複数の領域を有しており、他の
領域に比べて等価屈折率が大きい領域にλ／４位相シフ
ト部を設けていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項１３】出力光の偏波を切り換えることができる
半導体レーザを含む半導体レーザ装置であって、前記半
導体レーザは、共振方向に、それぞれが活性層と回折格
子を有している複数の領域を有しており、該複数の領域
のうちの、他の領域に比べて制御によってより屈折率が
変化しやすい領域に、偏波を切り換える為の制御を加え
る制御部を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１４】出力光の偏波を切り換えることができる
半導体レーザを含む半導体レーザ装置であって、前記半
導体レーザは、共振方向に、それぞれが活性層と回折格
子を有している複数の領域を有しており、該複数の領域
は、それぞれの領域を独立に駆動させた場合に異なるし
きい値を有しており、他の領域に比べて該しきい値の大
きい領域に注入する電流を偏波を切り換える為に制御す
る制御部を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１５】前記しきい値の大きい領域の層構成が他
の領域の層構成と異なる請求項１４に記載の半導体レー
ザ装置。 - 【請求項１６】出力光の偏波を切り換えることができる
半導体レーザを含む半導体レーザ装置であって、前記半
導体レーザは、共振方向に、それぞれが活性層と回折格
子を有している複数の領域を有しており、該複数の領域
における結合係数は異なっており、他の領域に比べて結
合係数の小さい領域に注入する電流を偏波を切り換える
為に制御する制御部を有することを特徴とする半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項１７】前記結合係数の小さい領域の回折格子
が、他の領域の回折格子よりも浅い回折格子である請求
項１６に記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１８】出力光の偏波を切り換えることができる
半導体レーザを含む半導体レーザ装置であって、前記半
導体レーザは、共振方向に、それぞれが活性層と回折格
子を有している複数の領域を有しており、他の領域に比
べて等価屈折率が大きい領域にλ／４位相シフト部を設
けており、該λ／４位相シフト部を設けた領域に偏波を
切り換える為の制御を加える制御部を有することを特徴
とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１９】前記制御は、前記λ／４位相シフト部を
設けた領域に注入する電流量の制御を行うものである請
求項１８に記載の半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22308297A JP3518837B2 (ja) | 1996-08-22 | 1997-08-05 | 出力光の偏波を切り換えることができる半導体レーザ及び半導体レーザ装置及びその駆動方法 |
| US08/916,231 US6091745A (en) | 1996-08-22 | 1997-08-22 | Semiconductor laser capable of changing polarization mode of its output light, semiconductor laser apparatus and driving method therefor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23980096 | 1996-08-22 | ||
| JP8-239800 | 1996-08-22 | ||
| JP22308297A JP3518837B2 (ja) | 1996-08-22 | 1997-08-05 | 出力光の偏波を切り換えることができる半導体レーザ及び半導体レーザ装置及びその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10117047A JPH10117047A (ja) | 1998-05-06 |
| JP3518837B2 true JP3518837B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=26525265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22308297A Expired - Fee Related JP3518837B2 (ja) | 1996-08-22 | 1997-08-05 | 出力光の偏波を切り換えることができる半導体レーザ及び半導体レーザ装置及びその駆動方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6091745A (ja) |
| JP (1) | JP3518837B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| JPH10333199A (ja) * | 1997-05-28 | 1998-12-18 | Canon Inc | 光波長変換装置 |
| JP3643486B2 (ja) * | 1998-08-04 | 2005-04-27 | 株式会社東芝 | 光機能素子及び光通信システム |
| JP2000137126A (ja) * | 1998-10-30 | 2000-05-16 | Toshiba Corp | 光機能素子 |
| US7653093B2 (en) * | 2001-09-10 | 2010-01-26 | Imec | Widely tunable twin guide laser structure |
| KR100429531B1 (ko) * | 2001-10-12 | 2004-05-03 | 삼성전자주식회사 | 분포귀환형 반도체 레이저 |
| JP2003241152A (ja) * | 2002-02-18 | 2003-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体光変調器 |
| JP5234238B2 (ja) * | 2006-02-22 | 2013-07-10 | 日亜化学工業株式会社 | 光ディスク装置 |
| EP2157401A1 (en) | 2008-08-18 | 2010-02-24 | Holding Prodim Systems B.V. | Apparatus and method for measuring spatial co-ordinates |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02159781A (ja) * | 1988-12-14 | 1990-06-19 | Toshiba Corp | 光通信装置 |
| JP3123670B2 (ja) * | 1991-11-11 | 2001-01-15 | キヤノン株式会社 | 半導体光増幅素子およびその使用法 |
| JP3227661B2 (ja) * | 1993-09-28 | 2001-11-12 | キヤノン株式会社 | 歪量子井戸構造素子及びそれを有する光デバイス |
| JP3210159B2 (ja) * | 1993-12-10 | 2001-09-17 | キヤノン株式会社 | 半導体レーザ、光源装置、光通信システム及び光通信方法 |
| JPH07307530A (ja) * | 1994-03-17 | 1995-11-21 | Canon Inc | 偏波変調可能な半導体レーザ |
| US5659560A (en) * | 1994-05-12 | 1997-08-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus and method for driving oscillation polarization selective light source, and optical communication system using the same |
| JPH08172237A (ja) * | 1994-12-17 | 1996-07-02 | Canon Inc | 半導体レーザ、その変調方式およびそれを用いた光通信システム |
| US5764670A (en) * | 1995-02-27 | 1998-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser apparatus requiring no external modulator, method of driving semiconductor laser device, and optical communication system using the semiconductor laser apparatus |
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