JPH02156691A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH02156691A JPH02156691A JP31156888A JP31156888A JPH02156691A JP H02156691 A JPH02156691 A JP H02156691A JP 31156888 A JP31156888 A JP 31156888A JP 31156888 A JP31156888 A JP 31156888A JP H02156691 A JPH02156691 A JP H02156691A
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Links
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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
- H01S5/14—External cavity lasers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えばコヒーレント光ファイバ通信の光源
として要求される狭い発光スペクトル線幅を有するとと
もに発振波長を可変にできる半導体レーザ装置に関する
ものである。
として要求される狭い発光スペクトル線幅を有するとと
もに発振波長を可変にできる半導体レーザ装置に関する
ものである。
第３図は、例えば昭和６３年電子情報通信学会・秋季全
国大会Ｃ−１５４に開示された従来の半導体レーザ装置
を示す断面図である。図において、ｌａ、ｌｂは活性領
域、２はこの活性領域１ａ。
国大会Ｃ−１５４に開示された従来の半導体レーザ装置
を示す断面図である。図において、ｌａ、ｌｂは活性領
域、２はこの活性領域１ａ。
ｌｂの中間に設けられた位相制御領域、３は上記活性領
域１ａ、ｌｂ及び位相制御領域２を通して形成された光
導波路層、４はこの光導波路層３にそって全域に形成さ
れた回折格子、５ａ、５ｂは上記活性領域１ａ、ｌｂ中
に光導波路層３にそって形成された活性層、６ａは活性
領域１ａに形成された電極、６ｂは活性領域１ｂに形成
された電極、７は位相制御領域２に形成された電極、８
ａは活性領域１ａと位相制御領域２との境界、８ｂは活
性領域１ｂと位相制御領域２との境界、９ａ。
域１ａ、ｌｂ及び位相制御領域２を通して形成された光
導波路層、４はこの光導波路層３にそって全域に形成さ
れた回折格子、５ａ、５ｂは上記活性領域１ａ、ｌｂ中
に光導波路層３にそって形成された活性層、６ａは活性
領域１ａに形成された電極、６ｂは活性領域１ｂに形成
された電極、７は位相制御領域２に形成された電極、８
ａは活性領域１ａと位相制御領域２との境界、８ｂは活
性領域１ｂと位相制御領域２との境界、９ａ。
９ｂは先導波路層３の端面であり、ＡＲコート（無反射
コート）が施こされている。
コート）が施こされている。
次に上記従来の半導体レーザ装置の動作について説明す
る。活性領域１ａと活性領域１ｂとに同時に電極６ａと
電極６ｂとから電流Ｉａを注入すると活性層５ａ、５ｂ
の利得が増加する。そして注入電流１ａにより増加した
利得が、先導波路層３に形成されている回折格子４によ
り構成される共振器の損失を上回るとレーザ発振が生じ
る。ここで回折格子４はそのピッチで決定されるブラッ
グ波長と呼ばれる特定の波長λｇ近傍の波長に対しての
み反射鏡として作用する。したがってレザ発振はこのブ
ラッグ波長２ｇ近傍の波長において単一モード発振する
。なお、ブラッグ波長λｇは、回折格子４の山と山のピ
ッチをΔ、先導波路層３の屈折率をｎａ （Ｉａ）と
置くと次式で表わせる。ここで屈折率は注入電流Ｉａに
依存するのでｎａ （Ｉａ）と表わす。
る。活性領域１ａと活性領域１ｂとに同時に電極６ａと
電極６ｂとから電流Ｉａを注入すると活性層５ａ、５ｂ
の利得が増加する。そして注入電流１ａにより増加した
利得が、先導波路層３に形成されている回折格子４によ
り構成される共振器の損失を上回るとレーザ発振が生じ
る。ここで回折格子４はそのピッチで決定されるブラッ
グ波長と呼ばれる特定の波長λｇ近傍の波長に対しての
み反射鏡として作用する。したがってレザ発振はこのブ
ラッグ波長２ｇ近傍の波長において単一モード発振する
。なお、ブラッグ波長λｇは、回折格子４の山と山のピ
ッチをΔ、先導波路層３の屈折率をｎａ （Ｉａ）と
置くと次式で表わせる。ここで屈折率は注入電流Ｉａに
依存するのでｎａ （Ｉａ）と表わす。
λｇ ＝’ｌ ・ｎａ （Ｉ ａ） ’Δ
・−（１）ところで、上述したブラッグ波長２ｇ近傍
でのレーザ発振波長の正確な値は位相制御領域２の光学
長ｎｐ（Ｉｐ） ・ｔ、ｐで決定される。ここでｎｐ
（Ｉｐ）は位相制御領域２の屈折率であり、注入電流
１ｐに依存している。又Ｌｐは位相制御領域の実長であ
る。ここで位相制御領域２の光学長光学長ｎｐ （ｉｐ
） ・Ｌｐが次式を満足する場合はλ／４シフトレー
ザ（ＤＦＢレーザ）と等価となり、ブラッグ波長λｇで
の発振が生じる。
・−（１）ところで、上述したブラッグ波長２ｇ近傍
でのレーザ発振波長の正確な値は位相制御領域２の光学
長ｎｐ（Ｉｐ） ・ｔ、ｐで決定される。ここでｎｐ
（Ｉｐ）は位相制御領域２の屈折率であり、注入電流
１ｐに依存している。又Ｌｐは位相制御領域の実長であ
る。ここで位相制御領域２の光学長光学長ｎｐ （ｉｐ
） ・Ｌｐが次式を満足する場合はλ／４シフトレー
ザ（ＤＦＢレーザ）と等価となり、ブラッグ波長λｇで
の発振が生じる。
１ ２ ｎｐ（Ｉｐ）・ｔ、ｐ
Ｎ＋ ＝
２ λｇ
ここでＮは整数である。したがって位相側ＪＷＪ ＲＭ
Ｍ２Ｃ注入する電流１ｐの値を上式（２）を満足するよ
うに設定すれば、レーザの発振波長をブラッグ波長λｇ
に設定することができる。又、電流１ｐの値をこの設定
値から上下にずらすことにより、レーザの発振波長をブ
ラッグ波長λｇから短波長側及び長波長側にずらして設
定することができる。
Ｍ２Ｃ注入する電流１ｐの値を上式（２）を満足するよ
うに設定すれば、レーザの発振波長をブラッグ波長λｇ
に設定することができる。又、電流１ｐの値をこの設定
値から上下にずらすことにより、レーザの発振波長をブ
ラッグ波長λｇから短波長側及び長波長側にずらして設
定することができる。
したがって位相制御領域２に注入する電流１ｐによりレ
ーザの発振波長を可変することができる。
ーザの発振波長を可変することができる。
ところで先に示した式（１）よりブラッグ波長λｇは活
性領域１ａ及び活性領域１ｂに注入する電流Ｉａにより
変化させることができる。したがって発振波長を電流１
ａによりシフトさせることが教えられる。しかし注入電
流１ａを変化させると活性層５ａ、５ｂに注入されるキ
ャリア密度が変化し、これによりレーザ光出力パワーが
変化してしまうので望ましくない。これに対して位相制
御領域２には活性層が存在しないので、注入電流１ｐを
変化させても光出力は一定である。したがって上述した
従来の半導体レーザ装置では位相制御領域２に注入する
電流１ｐを変化させることにより、レーザ光出力パワー
を一定に保ったまま発振波長を可変にできるという利点
がある。しかしながら、このタイプのＤＦＢレーザでは
光導波路層３の端面９ａ、９ｂでの回折格子４の位相依
存性が大きいことから、これをさけるために端面９ａ°
、９ｂにＡＲコートを施しである。したがってレーザ出
力は左・右両端面９ａ、９ｂから等分に得られる。
性領域１ａ及び活性領域１ｂに注入する電流Ｉａにより
変化させることができる。したがって発振波長を電流１
ａによりシフトさせることが教えられる。しかし注入電
流１ａを変化させると活性層５ａ、５ｂに注入されるキ
ャリア密度が変化し、これによりレーザ光出力パワーが
変化してしまうので望ましくない。これに対して位相制
御領域２には活性層が存在しないので、注入電流１ｐを
変化させても光出力は一定である。したがって上述した
従来の半導体レーザ装置では位相制御領域２に注入する
電流１ｐを変化させることにより、レーザ光出力パワー
を一定に保ったまま発振波長を可変にできるという利点
がある。しかしながら、このタイプのＤＦＢレーザでは
光導波路層３の端面９ａ、９ｂでの回折格子４の位相依
存性が大きいことから、これをさけるために端面９ａ°
、９ｂにＡＲコートを施しである。したがってレーザ出
力は左・右両端面９ａ、９ｂから等分に得られる。
通常の光フアイバ通信では光を一本の光ファイバに入力
して用いるため、一方からの出力光を光ファイバに入力
し、他方からの出力光はモニタとして使用する。ここで
光通信に必要な光は光ファイバに入力する光であり、モ
ニタ光は少なくてもかまわないので、通常の半導体レー
ザ光源では左・右両端からの光出力比を変えて、片端か
らの光取り出し効率を上げである。しかし上述した従来
の半導体レーザ装置では先導波路層３の左・右端面９ａ
、９ｂからの光出力比を変えることができないので光出
力の取り出し効率が悪いという問題点がある。又、この
タイプのＤＦＢレーザでは上述したように光導波路層３
の端面９ａ、９ｂにはＡＲコートが施こされており、レ
ーザ発振のための共振器は回折格子４で構成されている
。通常の半導体レーザではＴＥモードで発振しており７
Ｍモードの発振は抑圧されている。これは通常の半導体
レーザでは共振器の反射面は光導波路の端面が用いられ
ており、この端面のＴＥモモ−選択性が強いことによる
。しかし、回折格子で構成される共振器ではＴＥモード
と７Ｍモードとの選択性が弱いので、上述した従来の半
導体レーザ装置ではＴＥモードと７Ｍモードとの２モ一
ド発振が同時に生じやすいという問題点がある。
して用いるため、一方からの出力光を光ファイバに入力
し、他方からの出力光はモニタとして使用する。ここで
光通信に必要な光は光ファイバに入力する光であり、モ
ニタ光は少なくてもかまわないので、通常の半導体レー
ザ光源では左・右両端からの光出力比を変えて、片端か
らの光取り出し効率を上げである。しかし上述した従来
の半導体レーザ装置では先導波路層３の左・右端面９ａ
、９ｂからの光出力比を変えることができないので光出
力の取り出し効率が悪いという問題点がある。又、この
タイプのＤＦＢレーザでは上述したように光導波路層３
の端面９ａ、９ｂにはＡＲコートが施こされており、レ
ーザ発振のための共振器は回折格子４で構成されている
。通常の半導体レーザではＴＥモードで発振しており７
Ｍモードの発振は抑圧されている。これは通常の半導体
レーザでは共振器の反射面は光導波路の端面が用いられ
ており、この端面のＴＥモモ−選択性が強いことによる
。しかし、回折格子で構成される共振器ではＴＥモード
と７Ｍモードとの選択性が弱いので、上述した従来の半
導体レーザ装置ではＴＥモードと７Ｍモードとの２モ一
ド発振が同時に生じやすいという問題点がある。
一方、レーザの発光スペクトル線幅についてみてみると
、上述した従来の半導体レーザ装置では２０〜３０Ｍｌ
１ｚ程度が得られている。これに対してコヒーレント光
ファイバ通信の光源に要求される発光スペクトル線幅は
０．１−Ｉ ＭＨｚ程度である。
、上述した従来の半導体レーザ装置では２０〜３０Ｍｌ
１ｚ程度が得られている。これに対してコヒーレント光
ファイバ通信の光源に要求される発光スペクトル線幅は
０．１−Ｉ ＭＨｚ程度である。
したがって従来の半導体レーザ装置では発光スペクトル
線幅が広いという問題点がある。このように従来の半導
体レーザ装置において発光スペクトル線幅が広い原因と
して共振器のＱ値が低いことが上げられる。共振器のＱ
値を上げるには共振器長を長くする必要があるが、従来
の半導体レーザ装置の全長は５００μｍ程度である。
線幅が広いという問題点がある。このように従来の半導
体レーザ装置において発光スペクトル線幅が広い原因と
して共振器のＱ値が低いことが上げられる。共振器のＱ
値を上げるには共振器長を長くする必要があるが、従来
の半導体レーザ装置の全長は５００μｍ程度である。
上述したように従来の半導体レーザ装置は、先導波路層
の両端面からの光出力比を変えることができないので光
出力の取り出し効率が悪く、また４、ＴＥモードとＴＭ
モードとの選択性が弱いのでＴＥモードとＴＭモードと
の２モ一ド発振が同時に生じやすく、更に発光スペクト
ル線幅が広いという問題点があった。
の両端面からの光出力比を変えることができないので光
出力の取り出し効率が悪く、また４、ＴＥモードとＴＭ
モードとの選択性が弱いのでＴＥモードとＴＭモードと
の２モ一ド発振が同時に生じやすく、更に発光スペクト
ル線幅が広いという問題点があった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、光出力を一定に保ったまま発振波長を可変に
できると共に、光出力の取り出し効率を向上させ、安定
したＴＥモード発振が得られ、発光スペクトル線幅を狭
くすることができる半導体レーザ装置を提供することを
目的とする。
たもので、光出力を一定に保ったまま発振波長を可変に
できると共に、光出力の取り出し効率を向上させ、安定
したＴＥモード発振が得られ、発光スペクトル線幅を狭
くすることができる半導体レーザ装置を提供することを
目的とする。
この発明に係る半導体レーザ装置は、光を回折する回折
格子４が設けられた活性層５を有する活性領域１と、上
記活性層５に連続して形成され注入電流により屈折率が
変化する光導波路層３を存する位相制御領域２と、上記
活性層５と上記光導波路層３とにそれぞれ独立して電流
を注入するために上記活性領域１と上記位相制御領域２
とに分離して設けられた電極６．７と、上記光導波路層
３の出射端面から出射した光を再びこの光導波路層３の
出射端面に入射するための反射手段（反射鏡１０）とを
備えたことを特徴とするものである。
格子４が設けられた活性層５を有する活性領域１と、上
記活性層５に連続して形成され注入電流により屈折率が
変化する光導波路層３を存する位相制御領域２と、上記
活性層５と上記光導波路層３とにそれぞれ独立して電流
を注入するために上記活性領域１と上記位相制御領域２
とに分離して設けられた電極６．７と、上記光導波路層
３の出射端面から出射した光を再びこの光導波路層３の
出射端面に入射するための反射手段（反射鏡１０）とを
備えたことを特徴とするものである。
互いに独立して設けられた電極６，７によって活性領域
１と位相制′４Ｂ ｉＪｆ域２に独立して電流が注入さ
れる。発振により形成されたレーザ光において、位相制
御領域２からの出射光は反射手段により反射されて再び
帰還光として位相制御領域２に入射され、発振波長に影
響を与える。
１と位相制′４Ｂ ｉＪｆ域２に独立して電流が注入さ
れる。発振により形成されたレーザ光において、位相制
御領域２からの出射光は反射手段により反射されて再び
帰還光として位相制御領域２に入射され、発振波長に影
響を与える。
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体レザ装置の断
面構成図である。第１図において、１は活性領域、２は
この活性領域１に連続して成る位相制御領域、３は位相
制御領域２に形成された光導波路層、５はこの光導波路
層３に連続して、活性領域１に形成された活性層、４は
この活性層５の全域にわたって形成された回折格子、６
は活性層５に電流を注入するために活性領域ｌに設けら
れた電極、７は光導波路層３に電流を注入するために位
相制御領域２に設けられた電極、８は活性領域ｌと位相
制御領域２との境界である。９ａは活性領域１の出射端
面でありＡＲコートが施されている。９ｂは位相制御領
域２の出射端面でありＡＲコートが施されている。１０
は位相制御領域２側から出射した光を再び位相制御領域
２へ戻すための反射鏡（反射手段）、１１は位相制御領
域２から出射した光を反射鏡１０に入射させるとともに
、反射鏡１０で反射された光を再び位相制御領域２に結
合するためのレンズである。
面構成図である。第１図において、１は活性領域、２は
この活性領域１に連続して成る位相制御領域、３は位相
制御領域２に形成された光導波路層、５はこの光導波路
層３に連続して、活性領域１に形成された活性層、４は
この活性層５の全域にわたって形成された回折格子、６
は活性層５に電流を注入するために活性領域ｌに設けら
れた電極、７は光導波路層３に電流を注入するために位
相制御領域２に設けられた電極、８は活性領域ｌと位相
制御領域２との境界である。９ａは活性領域１の出射端
面でありＡＲコートが施されている。９ｂは位相制御領
域２の出射端面でありＡＲコートが施されている。１０
は位相制御領域２側から出射した光を再び位相制御領域
２へ戻すための反射鏡（反射手段）、１１は位相制御領
域２から出射した光を反射鏡１０に入射させるとともに
、反射鏡１０で反射された光を再び位相制御領域２に結
合するためのレンズである。
次にこの実施例の半導体レーザ装置の動作について説明
する。活性領域ｌの電極６に電流１ 、ａを注入するこ
とにより活性層５の利得が増加し、共振器の損失を上回
るとレーザ発振が生じる。ここで共振器は、端面９ａ、
９ｂにＡＲコートが施されているので、回折格子４と反
射鏡１ｏとで構成される。この時回折格子４は先に従来
例で説明したように（１）式で決まるブラッグ波長２ｇ
近傍の波長の光に対してのみ反射鏡として作用するので
、このブラッグ波長２ｇ近傍の波長で単一モード発振が
生じる。この発振波長は、例えば第１図において位相制
ＪＢ ？ｉＪｆ域２を取り除いた通常のＤＦＢレザでは
活性層の両端での回折格子の位相に依存する。しかしこ
の実施例の構成では回折格子４の一方の端面９ａにはＡ
Ｒコートが施されており、他方の端面は光導波路Ｎ３と
の境界面８となっているので、屈折率のマツチングがと
れており、ここを通過する光にとっては回折格子４の切
り口の影響を受けない。ただし、境界面８側には光導波
路層３を通じて反射鏡１０により共振器が構成されてお
り、活性Ｎ５の境界面８には反射鏡１０による強い帰還
光が結合されるので、発振波長はこの帰還光の境界面８
での位相の影響を受ける。実際には発振波長のブラッグ
波長近傍でのずれは、境界面８と反射鏡１０との間の光
学距離で決定される。ここでｎｐ （Ｉｐ）を注入電流
ｔｐに依存する光導波路層３の屈折率、ｔ、ｐを光導波
路層３の長さ、ｎｅを端面９ｂと反射鏡１０との間の屈
折率、Ｌｅを端面９ｂと反射鏡１０との距離とおくと、
次式の関係を満足する場合はブラッグ波長λｇでレーザ
発振する。
する。活性領域ｌの電極６に電流１ 、ａを注入するこ
とにより活性層５の利得が増加し、共振器の損失を上回
るとレーザ発振が生じる。ここで共振器は、端面９ａ、
９ｂにＡＲコートが施されているので、回折格子４と反
射鏡１ｏとで構成される。この時回折格子４は先に従来
例で説明したように（１）式で決まるブラッグ波長２ｇ
近傍の波長の光に対してのみ反射鏡として作用するので
、このブラッグ波長２ｇ近傍の波長で単一モード発振が
生じる。この発振波長は、例えば第１図において位相制
ＪＢ ？ｉＪｆ域２を取り除いた通常のＤＦＢレザでは
活性層の両端での回折格子の位相に依存する。しかしこ
の実施例の構成では回折格子４の一方の端面９ａにはＡ
Ｒコートが施されており、他方の端面は光導波路Ｎ３と
の境界面８となっているので、屈折率のマツチングがと
れており、ここを通過する光にとっては回折格子４の切
り口の影響を受けない。ただし、境界面８側には光導波
路層３を通じて反射鏡１０により共振器が構成されてお
り、活性Ｎ５の境界面８には反射鏡１０による強い帰還
光が結合されるので、発振波長はこの帰還光の境界面８
での位相の影響を受ける。実際には発振波長のブラッグ
波長近傍でのずれは、境界面８と反射鏡１０との間の光
学距離で決定される。ここでｎｐ （Ｉｐ）を注入電流
ｔｐに依存する光導波路層３の屈折率、ｔ、ｐを光導波
路層３の長さ、ｎｅを端面９ｂと反射鏡１０との間の屈
折率、Ｌｅを端面９ｂと反射鏡１０との距離とおくと、
次式の関係を満足する場合はブラッグ波長λｇでレーザ
発振する。
３ ２ ｎｐ（Ｉｐ）Ｌｐ＋２ ｎｅ
ＬｅＮ＋ ＝ ・−・（３） ４ ｊｇ ここでＮは整数である。したがって位相制御領域２に注
入する電流Ｉｐを上式（３）を満足するように設定すれ
ば、レーザの発振波長をブラッグ波長λｇに設定するこ
とができる。又、電流Ｉｐの値をこの設定値からずらす
ことにより、レーザの発振波長をブラッグ波長λｇから
ずらすことができる。したがって位相制御領域２に注入
する電流Ｉｐによりレーザの発振波長を可変することが
できる。又、この時活性Ｎ５の利得は電流ｔｐに影響を
受けないので一定の光出力が得られる。
ＬｅＮ＋ ＝ ・−・（３） ４ ｊｇ ここでＮは整数である。したがって位相制御領域２に注
入する電流Ｉｐを上式（３）を満足するように設定すれ
ば、レーザの発振波長をブラッグ波長λｇに設定するこ
とができる。又、電流Ｉｐの値をこの設定値からずらす
ことにより、レーザの発振波長をブラッグ波長λｇから
ずらすことができる。したがって位相制御領域２に注入
する電流Ｉｐによりレーザの発振波長を可変することが
できる。又、この時活性Ｎ５の利得は電流ｔｐに影響を
受けないので一定の光出力が得られる。
次にこの実施例の別の作用について説明する。
上述したように、この実施例の半導体レーザ装置では反
射鏡１０を外に設定しているため、共振器長を長くする
ことができ共振器のＱ値を高くすることができる。ここ
で共振器のＱ値が高くなるということは波長に対する光
の閉じ込め性が高くなるということなので、発光スペク
トル線幅は狭搾化される。これを数式で表わすと、文献
Ｅ、ＰＡＴＺＡＫｅｔ、ａｌ ｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｌａ５ｅｒ Ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ １ｎＯｐｔ
ｆｃａｌ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉ
ｏｎｓ Ｊ ＥｌｅｃｔｒｏｎＩｃｓＬｅｃｔｅｒｓ、
Ｖｏｌ、１９．Ｎａ２４．１９８３．ＰＰ、１０２６−
１０２７等によると、発光スペクトル線幅Δｆは次式の
ようになる。
射鏡１０を外に設定しているため、共振器長を長くする
ことができ共振器のＱ値を高くすることができる。ここ
で共振器のＱ値が高くなるということは波長に対する光
の閉じ込め性が高くなるということなので、発光スペク
トル線幅は狭搾化される。これを数式で表わすと、文献
Ｅ、ＰＡＴＺＡＫｅｔ、ａｌ ｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃ
ｔｏｒ Ｌａ５ｅｒ Ｌｉｎｅｗｉｄｔｈ １ｎＯｐｔ
ｆｃａｌ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉ
ｏｎｓ Ｊ ＥｌｅｃｔｒｏｎＩｃｓＬｅｃｔｅｒｓ、
Ｖｏｌ、１９．Ｎａ２４．１９８３．ＰＰ、１０２６−
１０２７等によると、発光スペクトル線幅Δｆは次式の
ようになる。
上記（４）弐において、Δｆ ！ＯＬは反射鏡１０がな
い場合の従来の半導体レーザの発光スペクトル線幅であ
る。又、ｎｏ ｔ、ｎは活性領域ｌと位相制御領域２と
を合わせた半導体レーザ素子の光学長であり、ｎＤ Ｌ
、＝ｎａ （Ｉｐ） ・Ｌａ＋ｎｐ（ｉｐ）・Ｌｐ
である。又、ｎｅＬｅは端面９ｂから反射鏡１０までの
光学長である。ここで端面９ｂと反射鏡１０との間はレ
ンズ１１を考慮せずに空気だけであるとするとｎｅ＝ｌ
である。又、従来の半導体レーザ素子長をＬａ ’−０
，５ｍｍ、活性層及び光導波路層の屈折率を通常用いら
れるＩｎＧａ Ａｓ Ｐ等を仮定してｎｏ ＝ ３．５
とする。この時、従来の半導体レーザ装置の発光スペク
トル線幅２０〜３０ＭＨｚを、コヒーレント光通信で必
要とされるＩＭＩＩｚ及び０．１ＭＨｚに狭搾化するに
は、（４）式よりそれぞれＬｅを８ｍ、２９ｎｍに設定
すれば良いことになる。このようにこの実施例の半導体
レーザ装置では、反射鏡の位置により所望のコヒーレン
ト光通信に必要な狭い発光スペクトル線幅を得ることが
できるという利点がある。
い場合の従来の半導体レーザの発光スペクトル線幅であ
る。又、ｎｏ ｔ、ｎは活性領域ｌと位相制御領域２と
を合わせた半導体レーザ素子の光学長であり、ｎＤ Ｌ
、＝ｎａ （Ｉｐ） ・Ｌａ＋ｎｐ（ｉｐ）・Ｌｐ
である。又、ｎｅＬｅは端面９ｂから反射鏡１０までの
光学長である。ここで端面９ｂと反射鏡１０との間はレ
ンズ１１を考慮せずに空気だけであるとするとｎｅ＝ｌ
である。又、従来の半導体レーザ素子長をＬａ ’−０
，５ｍｍ、活性層及び光導波路層の屈折率を通常用いら
れるＩｎＧａ Ａｓ Ｐ等を仮定してｎｏ ＝ ３．５
とする。この時、従来の半導体レーザ装置の発光スペク
トル線幅２０〜３０ＭＨｚを、コヒーレント光通信で必
要とされるＩＭＩＩｚ及び０．１ＭＨｚに狭搾化するに
は、（４）式よりそれぞれＬｅを８ｍ、２９ｎｍに設定
すれば良いことになる。このようにこの実施例の半導体
レーザ装置では、反射鏡の位置により所望のコヒーレン
ト光通信に必要な狭い発光スペクトル線幅を得ることが
できるという利点がある。
次にこの実施例の別の作用について説明する。
上述したようにこの実施例の半導体レーザ装置では活性
層５の片方の端面８から出射する光は反射鏡ＩＯにより
反射されて再結合されるため結局外には出力されない。
層５の片方の端面８から出射する光は反射鏡ＩＯにより
反射されて再結合されるため結局外には出力されない。
したがってレーザ光出力は他方の端面９ａからのみ効率
良く取り出すことができるという利点がある。又、上述
したように共振器として反射鏡１０を用いているためＴ
Ｍモードが抑制されてＴＥモードでの安定した発振が得
られるという利点がある。
良く取り出すことができるという利点がある。又、上述
したように共振器として反射鏡１０を用いているためＴ
Ｍモードが抑制されてＴＥモードでの安定した発振が得
られるという利点がある。
第２図はこの発明の他の実施例に係る半導体レーザ装置
の断面構成図である。第２図において、１２はシリコン
製ロッド（反射手段）であり、片方の端面に反射膜１３
が形成されており、他方の端面に球面１４が加工されて
いる。１〜９ａ。
の断面構成図である。第２図において、１２はシリコン
製ロッド（反射手段）であり、片方の端面に反射膜１３
が形成されており、他方の端面に球面１４が加工されて
いる。１〜９ａ。
９ｂは第１図に示した一実施例と全く同じものである。
上記シリコン製ロッド１２は球面１４が光導波路層３か
ら出射した光を反射膜１３に入射させ、更に反射膜１３
で反射された光を上記光導波路層３に結合するような位
置に設定されている。
ら出射した光を反射膜１３に入射させ、更に反射膜１３
で反射された光を上記光導波路層３に結合するような位
置に設定されている。
次に上記他の実施例の半導体レーザ装置の動作について
説明する。光導波路層３から出射した光はシリコン製ロ
ッド１２の端面に形成された球面１４により平行光束に
変換され、シリコン製ロッド１２の逆端面に形成された
一反射膜１３に入射し反射される。この反射された光は
上記と逆の光路を通って球面１４により再び光導波路層
３に結合される。シリコンは、屈折率が３．５であり通
常レンズの材質として用いられるガラスの屈折率約１．
５に比べて大きいという特性をもっている。レンズは屈
折率が高いほど低収差の結合系が構成できるという性質
がある。したがってシリコンの球面１４を用いた上記の
構成ではガラス製レンズで用いた場合に比べて光導波路
層３から出射し反射膜１３で反射した光を効率良く先導
波路層３に再結合させることができる。これにより反射
膜１３と回折格子４とで構成される共振器の損失を低く
押さえることができ、半導体レーザの発振しきい値電流
を低下させることができるとともに共振器のＱ値が高く
なるので発光スペクトル線幅を狭くできるという利点が
ある。
説明する。光導波路層３から出射した光はシリコン製ロ
ッド１２の端面に形成された球面１４により平行光束に
変換され、シリコン製ロッド１２の逆端面に形成された
一反射膜１３に入射し反射される。この反射された光は
上記と逆の光路を通って球面１４により再び光導波路層
３に結合される。シリコンは、屈折率が３．５であり通
常レンズの材質として用いられるガラスの屈折率約１．
５に比べて大きいという特性をもっている。レンズは屈
折率が高いほど低収差の結合系が構成できるという性質
がある。したがってシリコンの球面１４を用いた上記の
構成ではガラス製レンズで用いた場合に比べて光導波路
層３から出射し反射膜１３で反射した光を効率良く先導
波路層３に再結合させることができる。これにより反射
膜１３と回折格子４とで構成される共振器の損失を低く
押さえることができ、半導体レーザの発振しきい値電流
を低下させることができるとともに共振器のＱ値が高く
なるので発光スペクトル線幅を狭くできるという利点が
ある。
又、前述したように外部に反射鏡を付加した場合発光ス
ペクトル線幅Δｆは（４）式で表わせる。（４）式より
発光スペクトル線幅Δｆは外部の反射点までの光学長ｎ
ｅ Ｌｅが大きくなるに従って小さくなることがわかる
。したがって屈折率ｎｅが大きい程、同じ発光スペクト
ル線幅Δｆを得るための実長Ｌｅは短かくてすむ。第２
図に示したようにこの半導体レーザ装置では、端面９ｂ
と反射鏡１３との間はほぼシリコンで構成されるのでｎ
ｅ−３，５と置（ことができる。この場合について、先
はどの一実施例の説明において計算した従来の半導体レ
ーザ装置の発光スペクトル線幅２０〜３０ＭＨｚをＩＭ
Ｈｚ及び０．１ Ｍｆｌｚに狭搾するのに必要な実長Ｌ
ｅを求めると、それぞれ約２１１及び約８１−となる。
ペクトル線幅Δｆは（４）式で表わせる。（４）式より
発光スペクトル線幅Δｆは外部の反射点までの光学長ｎ
ｅ Ｌｅが大きくなるに従って小さくなることがわかる
。したがって屈折率ｎｅが大きい程、同じ発光スペクト
ル線幅Δｆを得るための実長Ｌｅは短かくてすむ。第２
図に示したようにこの半導体レーザ装置では、端面９ｂ
と反射鏡１３との間はほぼシリコンで構成されるのでｎ
ｅ−３，５と置（ことができる。この場合について、先
はどの一実施例の説明において計算した従来の半導体レ
ーザ装置の発光スペクトル線幅２０〜３０ＭＨｚをＩＭ
Ｈｚ及び０．１ Ｍｆｌｚに狭搾するのに必要な実長Ｌ
ｅを求めると、それぞれ約２１１及び約８１−となる。
したがって空気中に反射鏡を置いた場合に比べて、半導
体レーザ装置の全長を少なくともｌ／３以下に小形化す
ることができるという利点がある。
体レーザ装置の全長を少なくともｌ／３以下に小形化す
ることができるという利点がある。
なお、第２図の実施例の基本構成は第１図の実施例と同
じである。したがって位相制御領域２への注入電流ｒｐ
により、レーザの発振波長を光出力が一定のまま可変で
きる。又、片端面９ａからの効率良い光の取り出し、及
び安定したＴＥモト発振が得られる。
じである。したがって位相制御領域２への注入電流ｒｐ
により、レーザの発振波長を光出力が一定のまま可変で
きる。又、片端面９ａからの効率良い光の取り出し、及
び安定したＴＥモト発振が得られる。
以上のように第１図の実施例によれば、回折格子４を形
成した活性層５を有する活性領域ｌと位相制御領域２と
にそれぞれ独立に電流を注入する構成とし、更に位相制
御領域２に外部から光を強く帰還させるように構成とし
たので、狭い発光スペクトル線幅の光が得られるととも
に、この狭い発光スペクトル線幅と光出力を一定に保っ
たまま注入電流により発振波長を可変にでき、また、光
の取り出し効率が高（、安定したＴＥモモ−発振が得ら
れる。
成した活性層５を有する活性領域ｌと位相制御領域２と
にそれぞれ独立に電流を注入する構成とし、更に位相制
御領域２に外部から光を強く帰還させるように構成とし
たので、狭い発光スペクトル線幅の光が得られるととも
に、この狭い発光スペクトル線幅と光出力を一定に保っ
たまま注入電流により発振波長を可変にでき、また、光
の取り出し効率が高（、安定したＴＥモモ−発振が得ら
れる。
また、第２図の実施例によれば、外部ミラーとレンズと
をシリコン製ロッド１２で形成したので、共振器の損失
を低くできるとともにレーザの発振しきい値電流を小さ
くでき、また、共振器長を短かくでき、装置全体の大き
さを小型化することができる。
をシリコン製ロッド１２で形成したので、共振器の損失
を低くできるとともにレーザの発振しきい値電流を小さ
くでき、また、共振器長を短かくでき、装置全体の大き
さを小型化することができる。
なお、上記第２図の実施例では反射膜１３と曲面１４と
を形成したロッドの材料としてシリコンを用いた場合に
ついて示したが、他にＧａＡｓ、ＣｄＴｅ。
を形成したロッドの材料としてシリコンを用いた場合に
ついて示したが、他にＧａＡｓ、ＣｄＴｅ。
Ｚｎ５ｅ、ＫＲ５ｓ ＋Ａｓ、 ５１ ｇｌａｓｓ、Ｚ
ｎＳ、八ｇｃ１のいずれの物質を用いても同様の動作が
得られる。
ｎＳ、八ｇｃ１のいずれの物質を用いても同様の動作が
得られる。
以上のように本発明によれば、回折格子が設けられた活
性層に注入電流により屈折率が変化する先導波路層を連
続して形成して成る位相制御領域を有し、活性層と光導
波路層とにそれぞれ独立に電流を注入する構成とし、更
に位相制御領域に外部から光を帰還させるように構成し
たので、光出力を一定に保ったまま発振波長を可変にで
きると共に、光出力の取り出し効率が向上し、安定した
ＴＥモモ−発振が得られ、発光スペクトル線幅が狭くな
るという効果が得られる。
性層に注入電流により屈折率が変化する先導波路層を連
続して形成して成る位相制御領域を有し、活性層と光導
波路層とにそれぞれ独立に電流を注入する構成とし、更
に位相制御領域に外部から光を帰還させるように構成し
たので、光出力を一定に保ったまま発振波長を可変にで
きると共に、光出力の取り出し効率が向上し、安定した
ＴＥモモ−発振が得られ、発光スペクトル線幅が狭くな
るという効果が得られる。
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体レーザ装置の
断面構成図、第２図はこの発明の他′の実施例に係る半
導体レーザ装置の断面構成図、第３図は従来の半導体レ
ーザ装置の断面構成図である。 １・・・活性領域、２・・・位相制御領域、３・・・光
導波路層、４・・・回折格子、５・・・活性層、６．７
・・・電極、９ｂ・・・出射端面、１０・・・反射鏡（
反射手段）、１２・・・シリコン製ロッド（反射手段）
。 代理人 大 岩 増 雄（ほか２名）第２図 １２；シリコン箋婁口・ソド 第３図 手 続 補 正 食 （０彌９ １、事件の表示 特願昭 ６３−３１１５６８号 ２、発明の名称 半導体 レ ザ 装 置 ３、補正をする者 代表者 士 Ｉじ１ 岐 守 哉 ４、代 理 人 ５゜ 補正の対象 発明の詳細な説明の欄。 ６゜ 補正の内容 （１）明細書第３頁第２０行目乃至第４頁第１行目「光
学長光学長」 とあるのを「光学長」 と補正す る。 以上
断面構成図、第２図はこの発明の他′の実施例に係る半
導体レーザ装置の断面構成図、第３図は従来の半導体レ
ーザ装置の断面構成図である。 １・・・活性領域、２・・・位相制御領域、３・・・光
導波路層、４・・・回折格子、５・・・活性層、６．７
・・・電極、９ｂ・・・出射端面、１０・・・反射鏡（
反射手段）、１２・・・シリコン製ロッド（反射手段）
。 代理人 大 岩 増 雄（ほか２名）第２図 １２；シリコン箋婁口・ソド 第３図 手 続 補 正 食 （０彌９ １、事件の表示 特願昭 ６３−３１１５６８号 ２、発明の名称 半導体 レ ザ 装 置 ３、補正をする者 代表者 士 Ｉじ１ 岐 守 哉 ４、代 理 人 ５゜ 補正の対象 発明の詳細な説明の欄。 ６゜ 補正の内容 （１）明細書第３頁第２０行目乃至第４頁第１行目「光
学長光学長」 とあるのを「光学長」 と補正す る。 以上
Claims (1)
- 光を回折する回折格子が設けられた活性層を有する活性
領域と、上記活性層に連続して形成され注入電流により
屈折率が変化する光導波路層を有する位相制御領域と、
上記活性層と上記光導波路層とにそれぞれ独立して電流
を注入するために上記活性領域と上記位相制御領域とに
分離して設けられた電極と、上記光導波路層の出射端面
から出射した光を再びこの光導波路層の出射端面に入射
するための反射手段とを備えたことを特徴とする半導体
レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31156888A JPH02156691A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31156888A JPH02156691A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02156691A true JPH02156691A (ja) | 1990-06-15 |
Family
ID=18018801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31156888A Pending JPH02156691A (ja) | 1988-12-09 | 1988-12-09 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02156691A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5579327A (en) * | 1994-06-06 | 1996-11-26 | Anritsu Corporation | External-cavity tunable wavelength light source using semiconductor laser having phase adjustment area |
| WO2003105296A1 (en) * | 2002-06-06 | 2003-12-18 | Alfa Exx Ab | Resonator |
| JP2011077449A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ装置 |
| JP2012156335A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6045088A (ja) * | 1983-08-23 | 1985-03-11 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS60207389A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6134988A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
-
1988
- 1988-12-09 JP JP31156888A patent/JPH02156691A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6045088A (ja) * | 1983-08-23 | 1985-03-11 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
| JPS60207389A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS6134988A (ja) * | 1984-07-26 | 1986-02-19 | Nec Corp | 半導体レ−ザ |
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|---|---|---|---|---|
| US5579327A (en) * | 1994-06-06 | 1996-11-26 | Anritsu Corporation | External-cavity tunable wavelength light source using semiconductor laser having phase adjustment area |
| WO2003105296A1 (en) * | 2002-06-06 | 2003-12-18 | Alfa Exx Ab | Resonator |
| JP2011077449A (ja) * | 2009-10-01 | 2011-04-14 | Hamamatsu Photonics Kk | レーザ装置 |
| JP2012156335A (ja) * | 2011-01-26 | 2012-08-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ |
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