JPH01310586A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
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- JPH01310586A JPH01310586A JP63142195A JP14219588A JPH01310586A JP H01310586 A JPH01310586 A JP H01310586A JP 63142195 A JP63142195 A JP 63142195A JP 14219588 A JP14219588 A JP 14219588A JP H01310586 A JPH01310586 A JP H01310586A
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- resonator
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1225—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers with a varying coupling constant along the optical axis
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［ｔＲ要］
分布帰還用回折格子を備えた半導体レーザに関し、
スペクトル線幅を狭くでき、かつ多波長発振を起こさず
安定に動作できる半導体レーザを提供することを目的と
し、 レーザ共振器の光の進行方向の実質的全長に亘って少な
くとも活性層を有し、共振器の中央部のみに活性層に沿
って形成した分布帰還用回折格子を含むように構成する
。
安定に動作できる半導体レーザを提供することを目的と
し、 レーザ共振器の光の進行方向の実質的全長に亘って少な
くとも活性層を有し、共振器の中央部のみに活性層に沿
って形成した分布帰還用回折格子を含むように構成する
。
［産業上の利用分野］
本発明は半導体レーザに関し、特に分布帰還用回折格子
を備えた半導体レーザに関する。
を備えた半導体レーザに関する。
コヒーレント光通信用としてＩＭＨｚ以下のスペクトル
線幅を、安定して得られる半導体レーザの開発が急がれ
ている。
線幅を、安定して得られる半導体レーザの開発が急がれ
ている。
分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）は、安定な単
一波長発振か得られるが、そのスペクトル線幅は一般に
１０〜１００ＭＨｚと広く、コヒーレント用としては不
十分である。
一波長発振か得られるが、そのスペクトル線幅は一般に
１０〜１００ＭＨｚと広く、コヒーレント用としては不
十分である。
［従来の技術］
第４図（Ａ）に従来技術によるＤＦＢレーサの断面構造
を模式的に示す。活性層１１の下にガイド層ないし導波
層１２が形成されており、このガイド層１２の下面（下
地層の上面）に共振器の全長に亘って分布帰還用の回折
格子１３が形成されている。この回折格子１３により共
振器内のあらゆる場所で反射（帰還）が生ずる０反射は
回折格子１３の格子定数によって定まる波長の光に選択
的に生ずるので単色性か増す。
を模式的に示す。活性層１１の下にガイド層ないし導波
層１２が形成されており、このガイド層１２の下面（下
地層の上面）に共振器の全長に亘って分布帰還用の回折
格子１３が形成されている。この回折格子１３により共
振器内のあらゆる場所で反射（帰還）が生ずる０反射は
回折格子１３の格子定数によって定まる波長の光に選択
的に生ずるので単色性か増す。
従来、このＤＦＢレーザのスペクトル線幅を狭くする方
法として、共振器の長さしを通常の長さ（３００Ａｔｍ
以下）よりも長くする方法が行われている（例えば久間
他［コヒーレント光通信および計測用デバイス］オプト
ロニクス１９８７年７号、ＰＰ、９４−１００）、Ｌか
し、ＤＦＢレーザにおいて共振器長りを長くした場合、
高出力レベルで多波長発振を起こし易くなる。
法として、共振器の長さしを通常の長さ（３００Ａｔｍ
以下）よりも長くする方法が行われている（例えば久間
他［コヒーレント光通信および計測用デバイス］オプト
ロニクス１９８７年７号、ＰＰ、９４−１００）、Ｌか
し、ＤＦＢレーザにおいて共振器長りを長くした場合、
高出力レベルで多波長発振を起こし易くなる。
なお、従来、狭いスペクトル線幅を得る方法として、分
布帰還型半導体レーザに活性層を持たない光導波路を付
加し、共振器長りを長くする方法か数多く提案されてい
る゛（例えば久間他［コヒーレント光通信および計測用
デバイス］オグトロニクス１９８７年７号、ＰＰ、９４
−１００＞が、その方法では、構造が複雑化するほか、
分布帰還型半導体レーザの活性層を持つ領域における屈
折率と光導波路における屈折率の変化の割合が異なるた
め、動作条件によりある温度、電流の条件下で多波長発
振あるいは波長の飛びを生じることがある。
布帰還型半導体レーザに活性層を持たない光導波路を付
加し、共振器長りを長くする方法か数多く提案されてい
る゛（例えば久間他［コヒーレント光通信および計測用
デバイス］オグトロニクス１９８７年７号、ＰＰ、９４
−１００＞が、その方法では、構造が複雑化するほか、
分布帰還型半導体レーザの活性層を持つ領域における屈
折率と光導波路における屈折率の変化の割合が異なるた
め、動作条件によりある温度、電流の条件下で多波長発
振あるいは波長の飛びを生じることがある。
［発明が解決しようとする課！］
このように従来技術によればスペクトル線幅を狭くしよ
うとすると多波長発振を起しやすい等の問題があった。
うとすると多波長発振を起しやすい等の問題があった。
本発明の目的はスペクトル線幅を狭くでき、かつ多波長
発振を起こさず安定に動作できる半導体レーザを提供す
ることである。
発振を起こさず安定に動作できる半導体レーザを提供す
ることである。
［従来技術の解析］
通常のＤＦＢレーザでは、第４図（Ａ）に示すように長
さ方向に均一の回折格子１３が形成されている。光は、
回折格子の山と谷の屈折率差によって生ずる反射により
少しずつ反射されてくる。
さ方向に均一の回折格子１３が形成されている。光は、
回折格子の山と谷の屈折率差によって生ずる反射により
少しずつ反射されてくる。
従って第４図（Ｂ）に示されるように中央部で光強度が
高くなる。すなわち共振器の長さが長くなると、軸方向
の光強度分布が中央部に集中した不均一なのものとなる
。その結果、光の強度を強くしていくと共振器の中央部
でキャリア（電子、正孔）の消費が著しくなり、キャリ
ア分布の不均一を生じる。キャリア分布の不均一はＤＦ
Ｂレーザが多波長発振する原因となる。従って軸方向の
光強度分布の不均一は、高光出力時の多波長発振の原因
となる０分布帰還用回折格子の清を浅くすると、光強度
分布の不均一は減るが、同時に単一縦モード発振の得ら
れる割合が低下しＤＦＢレーザとしての機能も低下して
しまう、そこで共振器長りか長い場合でも光の分布か均
一となる構造が望まれる。
高くなる。すなわち共振器の長さが長くなると、軸方向
の光強度分布が中央部に集中した不均一なのものとなる
。その結果、光の強度を強くしていくと共振器の中央部
でキャリア（電子、正孔）の消費が著しくなり、キャリ
ア分布の不均一を生じる。キャリア分布の不均一はＤＦ
Ｂレーザが多波長発振する原因となる。従って軸方向の
光強度分布の不均一は、高光出力時の多波長発振の原因
となる０分布帰還用回折格子の清を浅くすると、光強度
分布の不均一は減るが、同時に単一縦モード発振の得ら
れる割合が低下しＤＦＢレーザとしての機能も低下して
しまう、そこで共振器長りか長い場合でも光の分布か均
一となる構造が望まれる。
これに対して第５図（Ａ）に示すような回折格子を持た
ないファブリペロ−形の半導体レーザでは、光は活性層
１１中で増幅され、共振器の端面でのみ反射されるため
、光強度は第５図（Ｂ）で示すように端面において最も
強くなる。
ないファブリペロ−形の半導体レーザでは、光は活性層
１１中で増幅され、共振器の端面でのみ反射されるため
、光強度は第５図（Ｂ）で示すように端面において最も
強くなる。
［課題を解決するための手段］
第１図（Ａ＞に示すように、ＤＦＢレーザの端面付近の
回折格子を取り除いて、すなわち中央部のみに回折格子
３を備え、活性層１を共振器の長さ方向全体に持つ構造
とする。
回折格子を取り除いて、すなわち中央部のみに回折格子
３を備え、活性層１を共振器の長さ方向全体に持つ構造
とする。
［作用］
ＤＦＢレーザとファプリペローレーザとの２種類の構造
を組み合わせた光の強度分布となり第１図（Ｂ）に示す
ような均一な分布となる。従って線幅が狭くかつ高出力
時にも多波長発振を起こさず安定に動作する。
を組み合わせた光の強度分布となり第１図（Ｂ）に示す
ような均一な分布となる。従って線幅が狭くかつ高出力
時にも多波長発振を起こさず安定に動作する。
また、光の進行方向に対して同一の層構造になっている
ため従来の、活性層を持っレーザ領域と活性層を持たな
い導波路とを集積したタイプの様に光出力の増大によっ
ても多波長発振、波長の飛びなどを生ずる問題はなく、
安定した単一波長発振かつ狭いスペクトル線幅が実現で
きる。
ため従来の、活性層を持っレーザ領域と活性層を持たな
い導波路とを集積したタイプの様に光出力の増大によっ
ても多波長発振、波長の飛びなどを生ずる問題はなく、
安定した単一波長発振かつ狭いスペクトル線幅が実現で
きる。
［実施例］
本発明の実施例を第２図に示す、第２図の実施例は、本
発明を波長１．５５μｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレ
ーザに適用した場合である。
発明を波長１．５５μｍ帯のＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰレ
ーザに適用した場合である。
第２図は共振器軸方向に沿った断面模式図である。共振
器長は３００μｍ以上、たとえばやく１ｍｍである。ｎ
型１ｎＰ基板２４上に中央部のみ回折格子２３を形成す
る０両端部の回折格子を形成しない領域の長さは各々少
なくとも５０μｍある。そして、光導波層２２、活性層
２１、メルトバック防止層２５、Ｐ型ＩｎＰクラッド層
２６、そして電極金属とオーミックコンタクトをとるた
めのｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２７を形成する。
器長は３００μｍ以上、たとえばやく１ｍｍである。ｎ
型１ｎＰ基板２４上に中央部のみ回折格子２３を形成す
る０両端部の回折格子を形成しない領域の長さは各々少
なくとも５０μｍある。そして、光導波層２２、活性層
２１、メルトバック防止層２５、Ｐ型ＩｎＰクラッド層
２６、そして電極金属とオーミックコンタクトをとるた
めのｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２７を形成する。
光導波層２２は、たとえばエネルギーギヤラグに相当す
るギャップ波長がλｔＪ＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
層で厚さ０．１５μｍ、不純物濃度ｎ＝５Ｘ１０１７ｃ
ｍ−３である。活性層２１は、たとえはギャップ波長λ
ｇ ＝ １．５５ μｍのＩ ｎＧａＡｓＰ層で厚さ０
．１５μｍである。メルトバック防止層２５は、たとえ
ばギャップ波長λＧ ＝ １．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
層で厚さ０．０３μｍである。ＩｎＰクラッド層２６は
、たとえば厚さ１゜５μｍ、不純！ｔＪ）Ｊｉｆ１１度
ｐ＝５Ｘ１０” ７Ｃｍ−”である、コンタクト層２７
は、たとえばギャップ波長がλｇ ＝ １．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ層で厚さ０゜５μｍ、不純物濃度ｐ＝２ｘ
１０１９ｃｍ−３である。
るギャップ波長がλｔＪ＝１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
層で厚さ０．１５μｍ、不純物濃度ｎ＝５Ｘ１０１７ｃ
ｍ−３である。活性層２１は、たとえはギャップ波長λ
ｇ ＝ １．５５ μｍのＩ ｎＧａＡｓＰ層で厚さ０
．１５μｍである。メルトバック防止層２５は、たとえ
ばギャップ波長λＧ ＝ １．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
層で厚さ０．０３μｍである。ＩｎＰクラッド層２６は
、たとえば厚さ１゜５μｍ、不純！ｔＪ）Ｊｉｆ１１度
ｐ＝５Ｘ１０” ７Ｃｍ−”である、コンタクト層２７
は、たとえばギャップ波長がλｇ ＝ １．３μｍのＩ
ｎＧａＡｓＰ層で厚さ０゜５μｍ、不純物濃度ｐ＝２ｘ
１０１９ｃｍ−３である。
回折格子２３の形成された中央部が分布帰還機能を有す
るＤＦＢ領域を形成し、その両側の回折格子を持たず、
活性層を備えた領域が活性導波路領域を形成する。基板
２４下面にＡ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕのｎ側電ｆｌ！
２８、コンタクト層２７上面にＴｉ／Ｐ ｔ ／ Ａ
ｕのｐ側電極２９を形成する。
るＤＦＢ領域を形成し、その両側の回折格子を持たず、
活性層を備えた領域が活性導波路領域を形成する。基板
２４下面にＡ ｕ Ｇ ｅ ／ Ａ ｕのｎ側電ｆｌ！
２８、コンタクト層２７上面にＴｉ／Ｐ ｔ ／ Ａ
ｕのｐ側電極２９を形成する。
第２図の実施例では回折格子２３と活性層２１の間に光
導波層２２を設けであるが、必ずしも必要でなく、直接
活性層２１に回折格子２３を形成してもよい、また、回
折格子２３は活性層２１の上、下いずれに設けてもよい
。
導波層２２を設けであるが、必ずしも必要でなく、直接
活性層２１に回折格子２３を形成してもよい、また、回
折格子２３は活性層２１の上、下いずれに設けてもよい
。
第３図は、共振器の軸方向（光の進行方向）に対して垂
直方向の断面構造の例を示す模式図である。第３図では
、埋め込み構造の一例を示している。基板２４、導波層
２２、活性層２１、メルトバック層２５をメサ構造に構
成し、メサの側面を電流狭窄層３１．３２で埋め込んで
いる。たとえば、電流狭窄層３１はｐ型１ｎＰ層、電流
狭窄層３２はｎ型ＩｎＰ層である。３３はＳ ｉ ０２
保護層である。埋め込み構造は、注入した電流を効率良
く活性層に流すためのものであり、第３図のものに限ら
ず、どのような構造でも良い。
直方向の断面構造の例を示す模式図である。第３図では
、埋め込み構造の一例を示している。基板２４、導波層
２２、活性層２１、メルトバック層２５をメサ構造に構
成し、メサの側面を電流狭窄層３１．３２で埋め込んで
いる。たとえば、電流狭窄層３１はｐ型１ｎＰ層、電流
狭窄層３２はｎ型ＩｎＰ層である。３３はＳ ｉ ０２
保護層である。埋め込み構造は、注入した電流を効率良
く活性層に流すためのものであり、第３図のものに限ら
ず、どのような構造でも良い。
［効果］
共振器長りを長くした場合でも、光の共振器方向の光の
強度分布を平坦化できる。
強度分布を平坦化できる。
発振闇値から高光出力動作時まで、安定な単一波長発振
を維持しつつ、狭いスペクトル線幅を実現でき、コヒー
レント光通信用の光源として幅広い応用が期待できる。
を維持しつつ、狭いスペクトル線幅を実現でき、コヒー
レント光通信用の光源として幅広い応用が期待できる。
第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の原理を示す断面模式図
と軸方向強度分布のグラフ、 第２図は本発明の実施例による半導体レーザの軸方向断
面図、 第３図は第２図の半導体レーザの横方向構造の例を示す
断面図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術によるＤＦＢレーザの
断面模式図と、軸方向光強度分布のグラフ、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術によるファブリペロ−
レーザの断面模式図と軸方向光強度分布のグラフである
。 図において、 １．２１ 活性層 ２．２２ 導波層 ３．２３ 回折格子 ２４ 基板 ２５ メルトバック防止層 ２６ クラッド層 ２７ コンタクト層 ２８．２９ 電極 ＊音用ｆ）魚遵国 第１図 番し束ＪＡ術１−よるＤＦＳレープ 第４図 第２図
と軸方向強度分布のグラフ、 第２図は本発明の実施例による半導体レーザの軸方向断
面図、 第３図は第２図の半導体レーザの横方向構造の例を示す
断面図、 第４図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術によるＤＦＢレーザの
断面模式図と、軸方向光強度分布のグラフ、 第５図（Ａ）、（Ｂ）は従来技術によるファブリペロ−
レーザの断面模式図と軸方向光強度分布のグラフである
。 図において、 １．２１ 活性層 ２．２２ 導波層 ３．２３ 回折格子 ２４ 基板 ２５ メルトバック防止層 ２６ クラッド層 ２７ コンタクト層 ２８．２９ 電極 ＊音用ｆ）魚遵国 第１図 番し束ＪＡ術１−よるＤＦＳレープ 第４図 第２図
Claims (1)
- （１）、レーザ共振器の光の進行方向の実質的全長に亘
つて少なくとも活性層（１）を有し、共振器の中央部付
近のみに活性層に沿って形成した分布帰還用回折格子（
３）を含むことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142195A JPH01310586A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142195A JPH01310586A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01310586A true JPH01310586A (ja) | 1989-12-14 |
Family
ID=15309604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63142195A Pending JPH01310586A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01310586A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0753914A2 (en) * | 1993-01-08 | 1997-01-15 | Nec Corporation | Laser diode element with excellent intermodulation distortion characteristic |
-
1988
- 1988-06-09 JP JP63142195A patent/JPH01310586A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0753914A2 (en) * | 1993-01-08 | 1997-01-15 | Nec Corporation | Laser diode element with excellent intermodulation distortion characteristic |
| EP0753914A3 (en) * | 1993-01-08 | 1997-04-02 | Nec Corp | Laser diode element with excellent intermodulation distortion characteristics |
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