JPH0139232B2 - - Google Patents

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JPH0139232B2
JPH0139232B2 JP2087482A JP2087482A JPH0139232B2 JP H0139232 B2 JPH0139232 B2 JP H0139232B2 JP 2087482 A JP2087482 A JP 2087482A JP 2087482 A JP2087482 A JP 2087482A JP H0139232 B2 JPH0139232 B2 JP H0139232B2
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JP
Japan
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resonator
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optical
light
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JP2087482A
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Hitoshi Kawaguchi
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/106Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
    • H01S3/1061Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using a variable absorption device
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES 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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/06Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/0601Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium comprising an absorbing region
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06209Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in single-section lasers
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野: 本発明は小型であり、簡便に、時間的に短い光
のパルス列を発生するレーザダイオード光制御装
置に関するものである。
技術の背景: 従来、短いパルス列を得るレーザダイオード光
制御装置としては、色素レーザが用いられ、第1
図に示すように構成さていた。すなわち2個の鏡
1,1′で構成した共振器内にレーザ利得媒質2
となる色素を入れて、外部から高輝度のランプや
他のレーザ光3で励起する。さらに共振器内にこ
のレーザ利得媒質2と直列に過飽和吸収媒質4と
なる過飽和吸収特性をもつ色素が挿入される。こ
のような構成にすることにより、共振器長がL1
の場合には時間間隔2L1/cの短光パルルス列が
得られる。ここでcは光速度である。この技術は
受動モード同期と呼ばれ、現在では0.1pS(10-13
秒)よりも短い光パルス列が実験的には得られる
ようになつている。
従来技術と問題点: 上に述べたように従来のレーザダイオード光制
御装置は第1図に示した様な大型の装置が必要な
うえ、色素の安定性および動作寿命に実用上問題
があつた。これらの問題を解決する方法として、
半導体レーザを光源とした第2図に示す構成の共
振器の研究が近年開始されている。半導体レーザ
5の片側共振器面A1と球面鏡6で光共振器が形
成されるように配置する。半導体レーザ5への注
入電流7を共振器長がL2のとき周波数f2L2
cで変調すると、この周波数に一致した周波数の
短光パルスが発生することが期待される。しか
し、実際には半導体レーザ材料である半導体と空
気との屈折率差が非常に大きいことから、共振器
として使わない半導体レーザのB11側の端面でも
反射が生じ、共振器長l2のモードも存在すること
になり、十分整つた形の光パルス列は得られてい
なかつた。又、色素レーザに比べ電流により直接
励起ができる利点はあるものの、半導体レーザ5
と球面鏡6の配置を十分安定するために大型化は
避けられなかつた。
発明の目的: 本発明は、これらの欠点を除去するため、光増
幅媒質、可飽和吸収媒質、光共振器を半導体で全
固体化して一体化し、小型で容易に広い範囲の波
長で広い範囲のくり返しをもつ短パルス列を発生
するレーザダイオード光制御装置を提供するもの
である。以下図面について詳細に説明する。
発明の実施例: 第3図は本発明の原理図であつて、半導体レー
ザ部分10、半導体過飽和吸収部分11、光導波
路12および光共振器13,14が一体化されて
いる。半導体レーザ部分10は順方向に電流を注
入する。過飽和吸収部分11は、必要に応じて順
方向に電流を流すか、又は逆方向に電圧を印加
し、過飽和吸収の大きさを変えることができる。
全共振器長がL3のとき、過飽和吸収部分11の
少数キヤリヤ寿命時間がτがτ2nL3/cであれ ば、前述の色素レーザの受動モード同期と同様
に、半導体レーザの受動モード同期が実現され、
τのくり返しの短光パルス列が得られる。ここで
nは半導体の屈折率である。一例として、GaAs
のキヤリヤ寿命時間τは発光キヤリヤ寿命時間
τr、非発光キヤリヤ寿命時間τorによつて、1/τ= 1/τ〓+1/τorと表わされることが知られている。
ま たτr1/Br(△N+P0)と表わされる。ここで
Brは再結合係数(1.25×10-10cm3/S)、△Nは
注入キヤリヤ密度、P0は非注入時のキヤリヤ密
度である。したがつてP0=2×1018cm-3の半導体
に△N=2×1018cm-3を注入したときには、τr
2nSであり、500MHzのくり返しまで応答する。
また、過飽和吸収部分11に注入するキヤリヤ密
度△Nを変化することによつて、τrを変化するこ
とができ、共振器長L3と前述の関係になるよう
に設定することができる。
一方、共振器長L3を短くし、パルス間隔を短
くするためには、さらに過飽和吸収部分11の少
数キヤリヤ寿命時間τを短くする必要がある。こ
の条件は、過飽和吸収部分11を構成する半導体
材料に高濃度の不純物を拡散するか、イオン注入
するか、あるいはアモルフアス半導体材料を用い
てτorを小さくすることにより得られる。
以下、本発明による具体的なレーザダイオード
光制御装置の構成例について説明する。第4図
に、第1の実施例を示す。Aは増幅領域となるレ
ーザ利得領域、Bは吸収領域、Cは光導波路領域
である。n型InP基板20上に順次n型InP21、
InGaAsP活性層22、p型InP23およびp+
InGaAsP24が順次成長された4層ダブルヘテ
ロ構造ウエハにオーム性接触電極25,26を付
けてレーザを構成する。p型側電極は2つの部
分、すなわち該A、Bのそれれぞれの領域に電気
的に分離する。Bの吸収領域の他方の側には、レ
ーザ光に対し吸収の小さいInGaAsP光導波路2
7を付ける。図に示した様にAレーザ利得領域の
一方と、Cの光導波路領域の一方で光共振器28
を形成し、第4図に示したごとく一体の素子とす
る。Aのレーザ利得領域への注入電流は該一体の
素子でレーザ発振が得られるまで順方向直流電流
を注入する。Bの吸収領域には必要に応じて、A
のレーザ利得領域よりも密度の低い順方向の電流
を注入するか、あるいは逆方向に電圧を印加す
る。このような構成にすることにより、くり返し
2nL4/cのレーザ発振光の短パルス列が得られ
る。L4は共振器長である。増幅機能のレーザ利
得領域A、吸収領域B、光導波路領域Cはほぼ同
じ屈折率をもつので不要な反射は生じない。増幅
機能のレーザ利得領域Aおよび吸収領域Bの少な
くともいずれかをf=2nL4/cの周波数で変調
し、さらに個々の光パルス幅を短くすることもで
きる。
第5図及び第6図に第2の実施例を示す。第1
の実施例と異なる点は、増幅機能のレーザ利得領
域Aと吸収領域Bが交交互に形成され、単一の電
極によつて電流が注入されることにる。第5図の
ストライプ領域の中央Dで切断した図を6図に示
す。n型InP基板20、n型InP層21、
InGaAsP活性層22、n型InP層23およびn型
InGaAsP層29からなる4層ダブルヘテロ構造
ウエハを用いる。表面から亜鉛等p型の不純物を
図に示すようにp型InP層23まで島状に拡散
し、p型拡散領域30はp+型に反転し電流注入
領域を形成する。全面に電極26および25を形
成して順方向に電流を注入すると、p型拡散領域
30の下の活性層のみが選択的に励起され、この
部分が増幅機能のレーザ利得領域Aとなる。一
方、電流が注入されない領域は吸収領域Bとな
る。第2の実施例は作製が容易であり、第1の実
施例と同じ効果が得られる。
以上の実施例では、前述のように吸収領域の少
数キヤリヤ寿命時間τ10-9秒程度であるので、
11GHz程度が光パルス列の周波数の限度である。
さらに高速のくり返しを得るための第3の実施例
を7図に示す。この実施例の特徴は吸収領域Bに
レーザ発振波長で吸収をもつアモルフアス半導体
例えばアモルフアスシリコン等を用いることであ
る。
アモルフアス半導体では少数キヤリヤの寿命時
間τが数10pS〜100pS程度と非常に短いため、10
〜数10GHzのくり返し短光パルス列を得ることが
できる。また吸収体としてアモルフアス半導体の
代りに、レーザ利得領域となる増幅部分と同じ半
導体材料を用い、そこへ高濃度に不純物を拡散す
るか又はイオン注入しても良い。
本発明の実施例では増幅部分のレーザ利得領域
Aと光吸収部分の吸収領域Bおよび光導波路領域
Cとの間の光結合は光導波路間の直接結合を用い
た。しかし、他の光結合式、たとえばテーパ結合
(たとえば野田著「光フアイバ伝送」電子通信学
会発行268頁昭和53年)を用いても全く同様の効
果が得られる。又、光共振器としてはフアブリ・
ペロー型共振器を用いた場合を示したが、光導波
路上の結晶の層厚に凹凸を形成してつくられた、
回折格子のブラツク反射を利用した光共振器(前
記文献188頁)を用いることもできる。
本発明では半導体結晶としてInP/InGaAsPで
実施例を示した。しかし、第8図に示したような
各種の材料でも本発明にしたがつて構成でき、そ
の使用波長により任意の材料を選ぶことができ
る。
発明の効果: 以上説明したように、本発明のレーザダイオー
ド光制御装置は広い範囲の波長で広い範囲のくり
返しをもつ短パルス列を小型の装置で容易に発生
することができるので、光フアイバなど光素子の
分散特性あるいは分光学一般の測定用光源として
広く応用できる効果大である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は従来の光制御装置の概念
図、第3図は本発明の光制御装置の原理図、第4
図は本発明の光制御装置の第1の実施例の斜視
図、第5図は本発明の光制御装置の第2の実施例
の斜視図、第6図は第2の実施例の断面図、第7
図は本発明の光制御装置の第3の実施例の斜視
図、第8図は本発明の光制御装置に適用される半
導体材料の波長特性を示す図である。 1,1′……共振器用鏡、2……レーザ利得媒
質、3……励起光、4……過飽和吸収媒質、5…
…半導体レーザ、6……球面鏡、7……変調用電
源、10……半導体レーザ部分、11……半導体
過飽和吸収部分、12……光導波路、13,14
……光共振器、20……n型InP基板、21……
n型InP、22……InGaAsP活性層、23……p
型InP、24……p+型InGaAsP、25,26……
オーム性電極、27……InGaAsP光導波路、2
8……光共振器、29……n型InGaAsP、30
……p型拡散領域、31……アモルフアス半導
体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 注入型半導体レーザにおいて、共振器内に、
    電流を注入して形成される増幅領域と、該増幅領
    域よりも注入電流の小さいまたは全く励起しな
    い、あるいは逆方向にバイアス電圧を加えた光吸
    収領域と、レーザ発振光に対して光損失の小さい
    光導波路とを該共振器方向に直列に光学的に接続
    してなり、該光吸収領域の少数キヤリヤの寿命時
    間が、光が該共振器を一往復するのに必要な時間
    と同程度かまたは短いことを特徴とするレーザダ
    イオード光制御装置。 2 前記光吸収領域は、レーザ発振波長をエネル
    ギに換算した値Eλよりも吸収端のエネルギ間隔
    Egの狭いアモルフアス半導体材料からなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ
    ダイオード光制御装置。
JP2087482A 1982-02-12 1982-02-12 レ−ザダイオ−ド光制御装置 Granted JPS58202581A (ja)

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JPS58202581A JPS58202581A (ja) 1983-11-25
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2681274B2 (ja) * 1987-12-24 1997-11-26 富士通株式会社 半導体発光装置及びその動作方法
US4993035A (en) * 1989-04-03 1991-02-12 Boris Laikhtman High power semiconductor laser using optical integrated circuit
JP2808562B2 (ja) * 1990-02-27 1998-10-08 キヤノン株式会社 半導体光増幅素子
FR2673333A1 (fr) * 1991-02-27 1992-08-28 Alsthom Cge Alcatel Laser semiconducteur a absorbeur saturable.
ES2084358T3 (es) * 1991-05-07 1996-05-01 British Telecomm Extraccion optica del reloj.
DE4117866A1 (de) * 1991-05-31 1992-12-03 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren zum betreiben eines halbleiterlasers als modensynchronisierten halbleiterlaser und einrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens
JP2827930B2 (ja) * 1993-11-12 1998-11-25 日本電気株式会社 集積レーザ素子および光ビーム走査装置

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