JP5058087B2

JP5058087B2 - 波長可変半導体レーザ

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Publication number: JP5058087B2
Application number: JP2008179716A
Authority: JP
Inventors: 光伸後藤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-07-10
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2028-07-10
Also published as: JP2010021308A

Description

本発明は、波長可変半導体レーザに関し、より特定的には、発振波長を１０ナノメートル（ｎｍ）以上変化させることのできる、単一モード半導体レーザに関する。

今日の光ファイバ通信システム用の光源として広く用いられている分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）は、活性層内若しくはその近傍に回折格子が形成された半導体レーザである。ＤＦＢレーザに於いては、回折格子のピッチで決まる特定波長（ブラッグ波長）近傍の光を選択的に増幅出来るので、単一モード発振を安定的に得ることが出来る。その反面、従来のＤＦＢレーザに於いては、一旦発振が起こるとレーザ共振器中のキャリア密度が固定されるために、発振波長を自由に変化させることが出来ないという問題点があった。

そこで、特許文献１に記載のＤＦＢ型波長可変半導体レーザは、活性導波路と非活性導波路のペアを一つの周期として当該ペアを複数個含み、片方又は両方の導波路に回折格子を形成した、サンプルドグレーティングに類似の構成を有することとし、両端面に無反射コーティングを施している。

更に、特許文献１に記載のＤＦＢ型波長可変半導体レーザは、活性導波路同士、及び、非活性導波路同士で、上部電極を電気的に接続して、各々の組を独立に電流駆動出来る構成を備えている。電流注入によるフリーキャリアプラズマ効果により非活性導波路の屈折率が下がると、ブラッグ波長も短波長側にシフトする。共振縦モード波長も同時に変化するが、その変化分は共振器の平均屈折率で決まり、ブラッグ波長の変化分とも一致する。従って、同一の縦モードを保ったままで、５ｎｍ程度の連続波長変化が可能となる。

但し、サンプルドグレーティングの反射スペクトルは、一般に複数の反射ピークを有するため、そのままでは複数の波長で発振する可能性もある。

そこで、活性領域長と波長制御領域長とを足し合わせて成る周期長を、共振器の前方と後方とで変え、且つ、前後の波長制御領域に別々に電流注入出来る構成を実現すれば、サンプルドグレーティングのピーク波長が１つだけ重なり合う様にバーニア制御を行うことが出来、連続波長可変幅を６ｎｍ〜７ｎｍにまで広げ、又は、不連続な縦モード跳びを許容すれば広帯域波長可変動作を行わせることも可能である。

他方、活性層領域には回折格子を設けずに、隣接する受動導波層領域に回折格子を設けた分布ブラッグ反射鏡レーザ（ＤＢＲレーザ）に於いては、ＤＦＢレーザと同様に、単一モード発振が可能である。又、ＤＢＲ領域に電流を注入すると、発振波長を最大で５ｎｍ〜１０ｎｍ程度、短波長側にシフトさせることが出来る。但し、安定に発振を継続させるためには、活性層領域と受動導波層領域との間に位相調整領域を設け、電流の注入によってレーザの縦モード位置をブラッグ反射のピークと一致させる制御を行う必要性がある。

更に、ＤＢＲ部分の設計を工夫することによって、発振波長を広範囲に変えられる、波長可変レーザを実現することが出来る。例えば、特許文献２のサンプルドグレーティングＤＢＲレーザ（ＳＧ−ＤＢＲレーザ）では、活性領域の前後に、前方反射鏡及び後方反射鏡として、周期的に回折格子を除去したサンプルドグレーティングを用いている。これらの反射鏡は、上記周期で決まる複数の反射ピークを有しており、又、前後反射鏡のピーク間隔が異なる様に設計されている。反射鏡部分の導波路の屈折率は、通常のＤＢＲレーザと同様に電流注入によって、反射ピーク位置を短波長側にシフトさせることが出来る。従って、前方反射鏡と後方反射鏡とへの注入電流制御により、ただ一つの反射ピークを一致させ、その波長でレーザ発振を起こすことが出来、広帯域な波長可変動作が可能となる。但し、前後の反射鏡への注入電流に加えて、上述の位相制御電流も同時に制御する必要性があり、波長制御手順は一般に複雑になる。

特許第３２３７７３３号公報米国特許第４８９６３２５号明細書

従来のＤＦＢ型波長可変半導体レーザに於いては、安定な単一縦モードが得やすいものの、連続的な波長可変範囲が１０ｎｍ未満であり、両端面を無反射コーティングしているために、十分に高い光出力（典型的には２０ｍＷ以上）が得られないという問題点があった。

又、従来のＳＧ−ＤＢＲレーザに於いては、広帯域波長可変動作が可能である反面、前後のＤＢＲ電流と位相制御電流とを独立に調節する複雑な波長制御が必須であり、素子の特性評価にも時間がかかるという問題点があった。

本発明は、上記の問題点を解決するために成されたものであり、簡便な波長制御方法で以って、安定な単一縦モードを維持しつつ、広い波長可変範囲と高い光出力とを両立し得る波長可変半導体レーザを得ることを、その目的とする。

本発明の主題に係る波長可変半導体レーザは、活性領域と、回折格子を含む非活性領域とから成る対を長手方向に沿って複数個有する前方反射領域と、前記前方反射領域に繋がる非活性な後方反射領域とから成る構造の素子を備えており、前記前方反射領域は、複数のピークを含む反射スペクトルを有し、前記後方反射領域は、単峰性のピークを含む反射スペクトルを有し、前記前方反射領域の前記活性領域及び前記非活性領域並びに前記後方反射領域のそれぞれに対して、独立に電流が注入され、後方端面に最も近い活性領域の領域長のみがその他の全ての活性領域の領域長よりも伸ばされていることを特徴とする。

本発明の主題によれば、簡便な波長制御方法で以って、１０ｎｍ以上の広い波長可変範囲を有する波長可変半導体レーザを実現することが出来る。特に、本発明の主題は、発振波長の制御性に優れ、従来技術では必須であった位相調整領域を省略可能とした。

以下、この発明の主題の様々な具体化を、添付図面を基に、その効果・利点と共に、詳述する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る波長可変半導体レーザが有する素子の構成例を模式的に示す縦断面図である。又、図２（ａ）は図１の素子の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す断線Ｙ１−Ｙ１に関する縦断面図である。以下、図１及び図２に基づいて、本素子の構成を記載する。

図１に於いて、ｎ−ＩｎＰ下クラッド層（厚みは１μｍ以下。）２５の上面上には、全体として見た場合にはＩｎＧａＡｓＰから成る単一モードの導波層が形成されている。この導波層は、前方反射領域１８と後方反射領域１７とに大別される。

その内で、前方反射領域１８は、活性領域９と波長制御領域１０とから成る一対の領域が周期的に繰り返された構造を有している（周期長１３）。活性領域９は、多重量子井戸活性層等より成る発光層である活性層９Ａ（図２（ｂ））を含んでおり、順方向に活性層電流１が注入されると光学利得が発生して発光する。回折格子５が形成された波長制御領域１０は、活性領域９よりも大きなバンドギャップを有しており、活性領域９からの発光を殆ど吸収しない非活性領域として機能する。

他方、後方反射領域１７は、波長制御領域１０と同様に非活性領域であり、（１）１層のＩｎＧａＡｓＰから成るメインの受動導波層（第１受動導波層）２０のみから成る部分と、（２）受動導波層２０の一部と、当該受動導波層２０の一部に並行近接配置されてｐ−ＩｎＰ上クラッド層２４内に埋め込まれた所定の厚みを有する膜から成る第２受動導波層２３とから構成される、長手方向の長さがそれぞれ異なる２個の垂直マッハツェンダー結合器２１，２２とを、有している。図１に於いては、長手方向の所定長が長い第２受動導波層２３を第２受動導波層２３Ａと記載し、長手方向の所定長が短い第２受動導波層２３を第２受動導波層２３Ｂと記載している。活性領域９で発生した光（強度分布はガウス分布となっている。）の一部（ガウス分布の裾野部分）はｐ−ＩｎＰ上クラッド層２４内にも存在するので、活性領域９で発生した光は後方反射領域１７に於いて第２受動導波層２３Ａ，２３Ｂ内をも伝搬し得る。

尚、本実施の形態では、半導体の多層薄膜（エピタキシャル膜）の内で、基板（図示せず。基板の厚みは、例えば３００μｍである。）に近い位置に配設されている薄膜を「下部」と、活性層９Ａを挟んで上記下部の薄膜と反対側に配設されている薄膜を「上部」と、それぞれ定義している。

上記の導波層の上にはｐ−ＩｎＰ上クラッド層２４が形成され、更にｐ−ＩｎＰ上クラッド層２４の上面上には、電気抵抗を削減化するためのｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１４及びｐ型の上部電極６（活性層電極２７、波長制御電極２８）が形成されている。又、ｎ−ＩｎＰ上クラッド層２５の下面上には、下部電極乃至はｎ型共通電極８が形成されている。

図２（ａ）に示す様に、或る活性領域９の上方に位置するｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１４及びｐ型の活性層電極２７と、当該活性領域９と対を成す波長制御領域１０の上方に位置するｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１４及びｐ型の波長制御電極２８とは、ギャップを挟んで互いに隣り合って配置されており、従って、互いに電気的に分離されている。そして、波長制御電極２８をその間に挟んで素子の長手方向に隣り合う各活性層電極２７は、長手方向に沿って延在した直線部分の電極配線２７Ｌによって、互いに電気的に接続されている。同様に、活性層電極２７をその間に挟んで素子の長手方向に隣り合う各波長制御電極２８もまた、長手方向に沿って延在した直線部分の電極配線２８Ｌによって、互いに電気的に接続されている。従って、活性層電極２７及び波長制御電極２８に対しては、各々別々に、電流を注入出来る構成が、本素子に形成されている。又、図２（ｂ）は、活性層電極２７を介して、活性層９Ａに活性層電流１を注入する状態を模式的に示している。

又、図１に示す様に、本素子の長手方向に於ける前方端面上には無反射コーティング４Ａが施されており、素子の長手方向に於ける後方端面上には、反射率が９０％以上の高反射コーティング４が施されているので、本素子は後述する様に素子の光出力７の強度を高く取り得る構成を有している。例えば、本実施の形態によれば、２０ｍＷ以上の高い出力を有するレーザ光が出射される。

図３は、図１の第１及び第２垂直マッハツェンダー結合器２１，２２に相当する垂直マッハツェンダー結合器の構成を示す縦断面図である。図３の紙面の左側の受動導波層２０に入射した単一モードの光３２は、二重導波層から成る垂直マッハツェンダー結合器の入射側境界面３６に於いて、偶モードの光３４と奇モードの光３３に分解される。ここで、偶モードの光３４と奇モードの光３３との有効屈折率差をΔｎとして表記する。この有効屈折率差Δｎは、図１の第２受動導波層２３Ａ，２３Ｂに適用される図３の第２受動導波層２３を成す材料、当該材料の膜の膜厚及び第２受動導波層２３と受動導波層２０との間の距離ｄ等の設計パラメータの設定が成されたならば、後述する波長粗調電流１９の変化がない限りは、所定値として与えられる。従って、図３の垂直マッハツェンダー結合器の長手方向の長さＬを、図３の垂直マッハツェンダー結合器内を伝搬する光の波長が所定の波長λ０であるとすると、
λ０＝Ｌ×Δｎ／Ｎ（Ｎは正の整数）・・・式（１）
に基づいて、所定の波長λ０の正の整数倍に選定しておくならば、垂直マッハツェンダー結合器を横断した後の光３３，３４は、出射側境界面３７に於いて、再び単一モードの光３５として結合されて、出射モードの光３５は出射側境界面３７より受動導波層２０内を伝搬する。

図４は、入射モード光３２の強度分布ないしはスペクトルのピーク値に於ける中心波長をλ０と設定して、上述の様に式（１）に基づき（中心波長λ０／有効屈折率差Δｎ）の正の整数倍として垂直マッハツェンダー結合器の長さＬを選定することで、それぞれが図１に示す様な長さＬが互いに異なる第２受動導波層２３を有する２種類の垂直マッハツェンダー結合器２１，２２を直列に組み合わせたときに於ける波長選択の原理を示す図である。図４（ａ）に示す様に、長手方向の長さＬが長い第２受動導波層２３Ａを有する第１垂直マッハツェンダー結合器２１から成る干渉計の透過スペクトルでは、波長軸上の繰り返し周期ＦＳＲが相対的に短く、逆に、長さＬが短い第２受動導波層２３Ｂを有する第２垂直マッハツェンダー結合器２２から成る干渉計では、図４（ｂ）に示す様に、繰り返し周期ＦＳＲが相対的に長くなる。そこで、各干渉計の透過スペクトルの中心波長λ０を一致させたときの両結合器２１，２２より成る複合干渉計は、図４（ｃ）に示す様に、単峰性に近い透過スペクトルを有することになる。従って、図１に於いて、複合干渉計から成る後方反射領域１７を透過した導波光の殆どは、反射率９０％以上の高反射コーティング４が施された後端面より成る高反射鏡により反射されるが、上記高反射鏡の波長依存性が無視出来得る程に小さいとすれば、単峰性に近いスペクトルの形状が保たれたままの反射光が、前方反射領域１８に向かう。この反射スペクトルのピーク波長、即ち、中心波長λ０に関しては、既述した式（１）に基づけば、後方反射領域１７に対して波長粗調電流（Ｉｃ）１９を注入して、有効屈折率差Δｎを変化させることによって、広い波長範囲（数１０ｎｍ程度）に渡って中心波長λ０を変化させることが可能である。

本実施の形態では、一例として、２種類の垂直マッハツェンダー結合器２１，２２を直列に組み合わせているが、更に多くの数の、長さＬが互いに異なる垂直マッハツェンダー結合器（干渉計）を直列に組み合わせる事によって、理想的には、複合干渉計の透過スペクトルが１個のピークを有する様に、後方反射領域１７を設計することが出来る。

その意味で、複合干渉計の透過スペクトル乃至は後方反射鏡の反射スペクトルの形状が「単峰性」であるとは、１個のピークＰ０（図４（ｃ）参照。）のみから成る完全な単峰性を意味するのみならず、図４（ｃ）に示す様な透過スペクトルの裾野の部分の各ピークＰ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂに於ける強度が、中心波長λ０であるピークＰ０に於ける強度と比較して十分に小さいために、各ピークＰ０，Ｐ１Ａ，Ｐ１Ｂ，Ｐ２Ａ，Ｐ２Ｂを結ぶ包絡線ＰＥがガウス分布となる様な、単峰性に近い透過スペクトルの形状をも意味する概念であると、定義する。

ここで留意すべき点は、複数の垂直マッハツェンダー結合器を単に後方反射領域１７に設けたのみでは、波長可変幅とサイドモード抑圧比とがトレードオフの関係にあるため、理想的な波長可変半導体レーザは得られないことである。即ち、波長可変幅が大きくなる程に、後方反射鏡の反射スペクトルの内の中心波長λ０に関するスペクトルの半値幅が大きくなり、単一モードでの発振とはならずに、複数モードの発振が生じて、レーザ特性が劣化してしまうと言う問題点がある。

そこで、本発明では、その詳細は後述する様に、複数の垂直マッハツェンダー結合器をサンプルドグレーティングと組み合わせることによって、広い波長可変幅の実現と良好なサイドモード抑圧比の実現とを両立させている。

次に、波長可変動作について記述する。図５（ａ）に示す様に、前方反射領域１８に於いて光が回折格子５で反射されて得られるサンプルドグレーティングの反射スペクトル４２は、０次ピーク４１を中心として複数の高次ピークが対称に配置された形状になっており、その包絡線４２Ｅは標本化関数ｓｉｎ（ｘ）／ｘで与えられる。ここで、連続的な波長可変動作を可能とするために、反射スペクトル４２の隣接するピークの間隔Ｗを、波長制御領域１０への波長制御電流２の注入による波長シフト量（通常、数ｎｍ程度である。）よりも小さくなる様に、回折格子５の間隔を設定する。他方、後方反射領域１７の後方反射鏡での反射により得られる反射スペクトル４３は、図４（ｃ）に於いて実線で記載した様な単峰性の形状を有している。そこで、単峰性のピークＰ０の半値幅Ｗ０は、前方反射領域１８の反射スペクトル４２に於ける各ピークの半値幅よりも広く、且つ、前方反射領域１８の反射スペクトル４２に於ける隣り合う両ピークの間隔Ｗよりも狭くなる様に、受動導波層２０及び第２受動導波層２３の材料選定、第２受動導波層２３の材料膜の膜厚の設定、並びに受動導波層２０と第２受動導波層２３との間隔ｄの設定等の、各種設計事項の設定を実行しておく。

図５（ａ）に例示する様に、初期状態に於いて、サンプルドグレーティングの反射スペクトル４２の０次ピーク４１と後方反射鏡の反射スペクトル４３のメインピークＰ０とが重なり合っているときには、そのピークＰ０，４１を与える波長付近の波長で単一の縦モードが選択されて本素子は発振する。

次に、図５（ｂ）に示す様に、前方反射領域１８と後方反射領域１７の両方にそれぞれ波長制御電流２と波長粗調電流１９とを注入して両電流２，１９の電流比を調整することで（各電流２，１９の変動量に対する各反射スペクトル４２，４３のピーク４１，Ｐ０の波長の変動量との対応関係は事前の測定によって得られる。）、０次ピーク４１とメインピークＰ０とが互いに重なった状態を保ちながら、両電流２，１９の注入による波長シフト４４を実現するならば、同じ縦モードを保ったままで連続的に素子の発振波長を変えることが出来る。

同様に、図５（ｃ）に示す様に、波長制御電流２を注入しない状態に於ける前方反射領域１８の反射スペクトル４２の−１次ピーク４５の波長に、波長粗調電流１９の注入量を変更して後方反射鏡の反射スペクトル４３のメインピークＰ０の波長を合わせる。その上で、両ピーク４５、Ｐ０が重なった状態を保つ様に前方反射領域１８と後方反射領域１７の両方にそれぞれ波長制御電流２と波長粗調電流１９とを注入すると、同じ縦モードを保ったままで連続的に発振波長が変わる。

この様にして、簡便な波長制御方法の駆使で以って、広い波長範囲（数１０ｎｍ程度）に渡って、ほぼ連続的に単一モードの光出力７の波長を変えることが出来る。ここで、従来のＤＦＢ型波長可変半導体レーザとは異なり、素子特性の波長依存性を少なくするためには、サンプルドグレーティングの反射スペクトルに関して、寧ろ同程度の強度の複数の反射ピークが存在している方が望ましい。

後方反射鏡の反射スペクトル４３のメインピークＰ０の高反射コーティング４による反射率を９０％以上と言う様に高く設定しておけば、前方反射領域１８と後方反射領域１７とに於ける反射スペクトルのピークが重なりあった波長に於いて、本素子は必ず発振するので、本実施の形態では、従来のＤＦＢ型波長可変半導体レーザ及びＳＧ−ＤＢＲレーザの様に、発振に関与するサンプルドグレーティングの反射スペクトルのピーク数が少なくなる様に複雑なバーニア制御を行う必要性は無い。

更に、本実施の形態に係る素子では、従来のＤＦＢ型波長可変半導体レーザの素子と比べて、ＤＦＢ部の後方端の反射率が高いので（前方反射領域１８から見ると後方反射領域１７自体が仮想的なミラーとして機能しているので）、発振光の出力を前方端面側に集中させることが容易となる。従って、本素子の構造は、従来のＤＦＢ型波長可変半導体レーザの素子と比べて高い強度の光出力７を得るのに適した構造となっている。

又、本実施の形態では、ｎ-ＩｎＰ基板上に半導体レーザの素子が形成され、ＩｎＧａＡｓＰ導波層を用いる場合について記載しているが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、ｐ-ＩｎＰ基板上に於いて各層の導電性を反転させる構成、或いは、ＩｎＧａＡｌＡｓ等の他の長波系材料で導波層を形成する場合に対しても本発明を同様に適用することが可能であり、この様な変形例は当業者であれば容易に実施出来る。

（実施の形態２）
図６は、本実施の形態に係る波長可変半導体レーザの素子の構成を模式的に示す縦断面図であり、実施の形態１に係る図１に対応している。

本実施の形態に係る素子と実施の形態１に係る素子との構造上の唯一の相違点は、複数の活性領域９の内で、後方反射鏡（高反射コーティング４が施された後方端面）に最も近い活性領域（長尺活性領域）４６に対してのみ、素子の長手方向に於ける領域長を他の活性領域９と較べて最も長く伸ばした点にある。それにより、長尺活性領域４６の直上の電極２７の長手方向の長さも伸長される。その他の点は、実施の形態１に係る素子の場合と同一である。尚、長尺活性領域４６についてのみ、その長手方向の長さが他の活性領域９の長手方向の長さよりも長く設定されているにすぎないので、活性領域９と波長制御領域１０とから成る一対の構造の周期的な配列の乱れは最小限度に抑制されている。

この様な長尺活性領域４６の配設により、トータルとしての活性領域長が長くなるので、実施の形態１に係る素子の場合よりも更に高い強度を有する光出力７が得られる。しかも、本素子はＤＦＢ型共振器とファブリペロー型共振器との複合共振器構造になるので、素子から一旦外部に出射して再び素子内に戻って来る「戻り光」に対しても、発振モードが乱れずに単一モードの発振を保つことが出来る点で強く、安定なレーザ発振が得られる効果もある。

（実施の形態３）
図７は、本実施の形態に係る波長可変半導体レーザが有する素子の構成例を模式的に示す縦断面図であり、実施の形態１に係る図１に対応している。又、図８（ａ）は図７の素子の上面図であり、実施の形態１に係る図２（ａ）に対応している。又、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す断線Ｙ１−Ｙ１に関する縦断面図であり、実施の形態１に係る図２（ｂ）に対応している。

本実施の形態に係る素子と実施の形態１に係る素子との構造上の唯一の相違点は、前方反射領域１８と前方端面乃至は出射面との間に出射領域（出射側）５０を設け、他の電流１，２，１９とは独立に光増幅器電流４７を、光増幅器電極４８を介して、出射領域５０内に注入可能な半導体光増幅器を備えた点にある。

本半導体光増幅器は、光増幅器電流４７が注入されて出射領域５０内に入射したレーザ光に利得を持たせた状態に於いては、入射したレーザ光の発振波長を変えること無く、入射時点よりも更に強度が増幅されたレーザ光を光出力７として出射することが出来る。又、光増幅器電流４７が注入されない状態に於いては、本半導体光増幅器は、出射領域５０内に入射したレーザ光の一部を吸収して、その強度を減衰させる作用を呈することが出来る。

よって、本実施の形態によれば、（１）レーザ光の発振波長を維持しつつ、更に高い強度の光出力７が得られると言う利点、或いは、（２）波長の切り替え中に意図しない波長の光が外部に出射するのを防止出来ると言う利点がある。

尚、半導体光増幅器の出力導波路を曲げて、反射戻り光による悪影響を防止した構成、或いは、広い波長可変幅に対応可能なマッハツェンダー型光変調器等を更に集積した構成等を本実施の形態の構造に実現することが可能であることは言うまでもなく、当業者であれば、本発明の趣旨を損なうことなく、これらの組み合わせを行う事は容易である。

又、本実施の形態の特徴点（半導体光増幅器を出射領域５０内に設ける点。）を、図６に例示された実施の形態２に係る波長可変半導体レーザの素子に適用しても良いことは勿論である。

（付記）
以上、本発明の実施の形態を詳細に開示し記述したが、以上の記述は本発明の適用可能な局面を例示したものであって、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、記述した局面に対する様々な修正や変形例を、この発明の範囲から逸脱することの無い範囲内で考えることが可能である。

本発明の実施の形態１に係る波長可変半導体レーザの素子の構成を模式的に示す縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る波長可変半導体レーザの素子上面図及び当該素子上面図に示された断線に関する素子の縦断面図である。垂直マッハツェンダー結合器の構成を示す縦断面図である。複合垂直マッハツェンダー結合器による波長選択動作を示す図である。本発明の実施の形態１に係る波長可変半導体レーザに於ける波長可変動作を示す図である。本発明の実施の形態２に係る波長可変半導体レーザの素子の構成を模式的に示す縦断面図である。本発明の実施の形態３に係る波長可変半導体レーザの素子の構成を模式的に示す縦断面図である。本発明の実施の形態３に係る波長可変半導体レーザの素子上面図及び当該素子上面図に示された断線に関する素子の縦断面図である。

符号の説明

１活性層電流、２波長制御電流、４高反射コーティング、４Ａ無反射コーティング、５回折格子、６上部電極、７光出力、８下部電極、９活性領域、１０波長制御領域、１１波長制御領域長、１２活性領域長、１３周期長、１７後方反射領域、１８前方反射領域、１９波長粗調電流、２０（第１）受動導波層、２１第１垂直マッハツェンダー結合器、２２第２垂直マッハツェンダー結合器、２３，２３Ａ，２３Ｂ第２受動導波層、２４ｐ−ＩｎＰ上クラッド層、２５ｎ−ＩｎＰ下クラッド層、２６波長粗調電極、２７活性層電極、２８波長制御電極、１４ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、３０電流ブロック層、９Ａ活性層、３２入射モード、３３奇モード、３４偶モード、３５出射モード、３６入射側境界面、３７出射側境界面、３８長干渉計の透過スペクトル、３９短干渉計の透過スペクトル、４０複合干渉計の透過スペクトル、４１０次ピーク、４２サンプルドグレーティングの反射スペクトル、４３後方反射鏡の反射スペクトル、４４電流注入による波長シフト、４５ −１次ピーク、４６長尺活性領域、４７光増幅器電流、４８光増幅器電極。

Claims

活性領域と、回折格子を含む非活性領域とから成る対を長手方向に沿って複数個有する前方反射領域と、前記前方反射領域に繋がる非活性な後方反射領域とから成る構造の素子を備えており、
前記前方反射領域は、複数のピークを含む反射スペクトルを有し、
前記後方反射領域は、単峰性のピークを含む反射スペクトルを有し、
前記前方反射領域の前記活性領域及び前記非活性領域並びに前記後方反射領域のそれぞれに対して、独立に電流が注入され、
後方端面に最も近い活性領域の領域長のみがその他の全ての活性領域の領域長よりも伸ばされていることを特徴とする、
波長可変半導体レーザ。
請求項１に記載の波長可変半導体レーザであって、
前記前方反射領域と前方端面との間の出射領域に半導体光増幅器が設けられていることを特徴とする、
波長可変半導体レーザ。
請求項１又は２に記載の波長可変半導体レーザであって、
前記後方反射領域の前記反射スペクトルに於ける前記単峰性のピークの半値幅は、前記前方反射領域の前記反射スペクトルに於ける各ピークの半値幅よりも広く、且つ、前記前方反射領域の前記反射スペクトルに於ける隣り合う両ピークの間隔よりも狭く設定されていることを特徴とする、波長可変半導体レーザ。
請求項１乃至３の何れかに記載の波長可変半導体レーザであって、
前記後方反射領域は、
直列に組み合わされた、前記長手方向に於ける長さが互いに異なる複数の垂直マッハツェンダー結合器を有しており、
前記複数の垂直マッハツェンダー結合器の各々の透過スペクトルに於けるピークの波長が一致されていることを特徴とする、
波長可変半導体レーザ。
請求項１乃至４の何れかに記載の波長可変半導体レーザであって、
前方端面には無反射コーティングが施されており、
後方端面には反射率が９０％以上の高反射コーティングが施されていることを特徴とする、
波長可変半導体レーザ。