JPH03142988A - 波長可変半導体レーザ光源装置 - Google Patents

波長可変半導体レーザ光源装置

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JPH03142988A
JPH03142988A JP28271789A JP28271789A JPH03142988A JP H03142988 A JPH03142988 A JP H03142988A JP 28271789 A JP28271789 A JP 28271789A JP 28271789 A JP28271789 A JP 28271789A JP H03142988 A JPH03142988 A JP H03142988A
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雅也 納富
Osamu Mitomi
修 三冨
Yuzo Yoshikuni
裕三 吉國
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    • 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
    • H01S3/105Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
    • H01S3/1055Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、波長可変半導体レーザ光源装置に係り、特に
、コヒーレント光通信や光素子測定用等に用いて好適な
、広い波長可変幅を有する波長可変半導体レーザ光源装
置に関するものである。
〔従来の技術〕
波長可変半導体レーザ光源装置に関する研究は。
コヒーレント光通信や光素子測定評価用の光源としての
強いニーズのもとに、近年勢力的に行われている。特に
、広い波長可変幅を実現する波長可変光源として、外部
回折格子型の波長可変半導体レーザ光源が最も適してお
り、既に1.5−帯で90nmの波長可変幅を有するも
のが実現している。外部回折格子型の波長可変半導体レ
ーザ光源装置の代表的な構成図を第1図に示す、半導体
レーザ1の一方の端面2には無反射コート膜3が施され
ており、無反射コート膜3の端面から出た光はレンズ4
でコリメートされ、外方光軸上に配置された回折格子5
で反射され半導体レーザ1へ戻るようになっている0回
折格子5と、半導体レーザ1の無反射コートされていな
い端面6との間で共振器を構成してレーザ発振を行う、
その際1回折格子5の光軸に対する角度によって波長選
択が行われ。
レーザ発振波長を制御することができる。この波長可変
レーザ光源では、波長の選択が回折格子の回転によって
行われるため、結晶の屈折率変化を利用して波長を選択
する多電極DBR(分布ブララグ反射)レーザまたはD
FB (分布フィードバック形)レーザに比べて幅広い
波長可変幅が実現できる。
なお、関連文献としては、 N、 A、 01sson
et al、、“Performance Chara
cteristics ofl、5−、+11+1 E
xternal Cavity Sem1conduc
tor La5ersfor Coherent 0p
tical’ Communication”、 IE
EE。
Journal  of  Lightwave  T
echnology、  Vol、  LT−5゜p、
510 (1987)  (エヌ・エイ・オルソン他著
“コヒーレント光通信用1.5p外部ギャビティ形半導
体レーザの動作特性”、アイ・イー・イー・イー光技報
9巻LT−5,510頁(1987) )が挙げられる
〔発明が解決しようとする課題〕
外部回折格子型波長可変半導体レーザでは上記のように
、波長可変幅を比較的大きくすることができるが、実現
される波長可変幅は、半導体レーザ端面に施される無反
射コートの品質と2回折格子と半導体レーザとの光学的
な結合効率によって制限され、もともとの半導体レーザ
の持つゲイン幅よりも狭い範囲でしか、波長を選択する
ことができない。レーザ端面の無反射コートの品質が不
十分なために端面で反射が起こると2回折格子と半導体
レーザの結合効率が下がるとともに、半導体レーザ内部
のファプリーペローモード(以下では内部モードという
)での発振が起こりやすくなる。そのために2回折格子
で選択された波長での発振が阻害されてしまう。したが
って、端面の反射率を十分に小さく抑えないと、波長可
変幅が狭くなり、また同時に波長可変動作時においても
半導体レーザの内部モードの影響で、出力が大きく変動
したり、モードジャンプや多モード発振が発生したりす
る問題が生じる。
以上の問題点を解決するためには、無反射コートの品質
を向上することが有効であるが、無反射コートは必ずあ
る波長に対して最適化されることから、広帯域にわたっ
て反射率を十分下げることは困難である。
なお2以上に述べた問題点は、波長選択性のある反射板
を回折格子の代りに用いる外部鏡′形の波長可変半導体
レーザ光源装置においても生じる問題点である。
本発明の目的は、外部鏡影の波長可変半導体レーザ光源
装置における上記した問題点を解決し。
従来より広い波長可変幅を実現することのできる波長可
変半導体レーザ光源装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために9本発明においては。
半導体レーザの一方の端面に無反射コートを施し。
その外方光軸上に波長選択性のある反射板を配置した構
成の外部鏡形波長可変半導体レーザ光源装置において、
無反射コートの最適波長を、使用する半導体レーザ単体
の発振波長(ゲインビーク波長)よりも40rv〜10
0n+aだけ短波長側に設定する構成とする。
〔作用] 従来、無反射コートの最適波長は、使用する半導体レー
ザのゲインビーク波長に一致するようになされていた。
波長可変レーザ装置がもとの半導体レーザと同程度の注
入電流レベルで発振するならば、この方法は有効である
。しかし、実際の波長可変レーザでは、ゲインが低い波
長で強制的に発振させようとするために、必然的にしき
い値レベルが上がり、ゲインピークが短波長側にシフト
してしまう、したがって、ゲインの低いところでも発振
可能な広帯域波長可変レーザを実現するためには、無反
射コートの最適波長を、使用する半導体レーザのゲイン
ビーク波長よりも短波長側に設定することが有効である
。シフト量は使用する半導体レーザのシフト量によって
決まるが9通常の半導体レーザでは40nm=lOOn
mの範囲内でのシフト量だけシフトさせることが有効で
ある。この無反射コートの最適波長のシフトにより外部
鐘形波長可変半導体レーザ光源の波長可変幅を拡大する
ことができる。
図面を用いて、さらに具体的に説明する。−殻内な半導
体レーザ単体のゲインの波長依存性を第2図に示す0図
に示されているように、注入電流密度が増加するに従っ
てゲインビークは短波長側にシフトする。また、端面に
施す無反射コートの波長依存性は模式的に第3図のよう
に現される。
λ^Rは、無反射コートの最適波長を示す、第1図に示
した外部回折格子型波長可変半導体レーザ光源において
2回折格子によって選択された波長λGにおけるゲイン
が小さいと、共振器によるフィードバックも考慮にいれ
たゲインは第4図のようになり9発振は外部回折格子で
選択された波長λGではなく、半導体レーザのゲインビ
ーク波長λP(半導体レーザ単体のゲインビーク波長:
矢印◇で示された波長)で生じてしまう、波長可変レー
ザ装置としての波長可変域は、この時ゲインがどこまで
小さくなっても選択した波長で発振できるかで決定され
る。
レーザ発振は、電流を注入していった時にゲインとロス
が初めてつり合うところで起こる6回折格子で選択した
波長λGで発振が起こるか、半導体レーザ単体のゲイン
ビーク波長λPで発振が起こるかは、ゲインとロスがど
の波長で初めてつり合うかで決まる。つまり、ゲインと
ロスの波長依存性が発振波長を決める。
第5図に、従来の外部回折格子型波長可変半導体レーザ
光源装置で行われていたように、無反射コートの最適波
長λ^Rを半導体レーザ単体のゲインピークの波長λP
に一致させた場合のレーザ発振の様子を示す(λP=λ
^R)、上の線はロスを表し、これは2回折格子の反射
率と無反射コートを施した端面の反射率で決まる。下の
線はゲインを表す、この図で、ゲインの曲線とロスの曲
線が交わったところが発振波長となる。まず9回折格子
の選択波長λGをゲインが十分に大きい波長領域にした
場合〔第5図(a)〕には、半導体レーザ単体のゲイン
が十分にあるため注入電流密度は半導体レーザ単体の時
に比べてそれほど大きくならずにすみゲインピークはλ
Pからシフトしない。
したがって、この時の発振は9回折格子が選択した波長
λGで起こる。しかし、ゲインピークから離れた波長を
選択した場合〔第5図(b)〕には。
ゲインが小さいため注入電流密度が増加し、ゲインピー
クが元の発振モードλPよりも短波長側にシフトする。
この場合、無反射コートの最適化は元の発振モードの位
置になされているため、無反射コートは有効に機能せず
半導体レーザ単体のゲインピークの波長での発振を抑え
きれない0図では1選択波長λGで発振が起こる前に、
シフトしたゲインピークの付近でゲインとロスがつり合
って発振してしまっている。
〔実施例〕
第6図に2本発明の構成による場合、即ち、無反射コー
トの最適波長λ^Rを半導体レーザ単体のゲインビーク
波長λPよりも40r++sから1100n程度だけ短
波長側にシフトさせた場合、のレーザ発振の様子を示す
(λAR<λp = 40nm)、回折格子の選択波長
λGを半導体レーザのゲインが十分に大きい領域にした
場合〔第6図(a〉〕には9選択した波長におけるゲイ
ンが十分に大きいために注入電流密度は大きくならず、
第5図(a)の場合と同じように2選択した波長で発振
が起こる。さらに。
ゲインが小さい領域の波長を選択した場合〔第6図(b
)〕には、第5図(b)と同じように注入電流密度が増
大するために、ゲインピークが短波長側にシフトする。
しかし、この場合、無反射コートの最適波長がもともと
ゲインピークよりも短波長側に設定されているために、
シフトしたゲインピークの位置での発振が抑えられ2選
択した波長λGで発振が起こる。
無反射コートの品質が最も波長可変域に影響を及ぼすの
は9選択した波長におけるゲインが小さく2選択した波
長とゲインビーク波長との競合で発振が決まるような状
況のときである。ゲインが小さな領域の波長を選択した
場合、必然的に注入電流密度が増大しゲインは半導体レ
ーザ単体のゲインピークからシフトする0本発明はこの
点に着目し、無反射コートが最も有効に波長可変幅拡大
に寄与するような構成としたものである。
〔発明の効果〕
以上説明したように2本発明によれば、半導体レーザ単
体の端面に施す無反射コートの最適波長を、使用する半
導体レーザ単体の発振波長よりも短波長側に設定するこ
とによって、従来よりも広い波長可変幅の半導体レーザ
光源を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は外部回折格子型波長可変半導体レーザ装置の一
般的な構成図、第2図は半導体レーザのゲインの波長依
存性を示す図、第3図は無反射コートを施した端面の反
射率の波長依存性を示した図、第4図は外部回折格子型
波長可変半導体レーザにおける共振のフィードバックも
考慮に入れた場合のゲインの波長の依存性を示す図、第
5図は従来の無反射コートを施した場合の波長可変動作
を説明する図で(a)は選択波長λGをゲインが大きい
波長領域とした場合、(b)はλGをゲインが小さい領
域とした場合、第6図は本発明による無反射コートを施
した場合の波長可変動作を説明する図で(、)はλGを
ゲインが大きい波長領域とした場合、(b)はλGをゲ
インが小さい領域とした場合である。 く符号の説明〉 l・・・半導体レーザ   2,6・・・端面3・・・
無反射コート膜  4・・・レンズ5・・・回折格子 λP・・・半導体レーザ単体のゲインピーク波長λ^R
・・・無反射コートの最適波長 λG・・・回折格子の選択波長

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、半導体レーザの一方の端面に無反射コートを施し、
    その外方光軸上に波長選択性のある反射板を配置した構
    成の外部鏡形波長可変半導体レーザ光源装置において、
    上記無反射コートの最適波長を、半導体レーザ単体のゲ
    インピーク波長よりも40nmから100nm短波長側
    に設定することを特徴とする波長可変半導体レーザ光源
    装置。
JP28271789A 1989-10-30 1989-10-30 波長可変半導体レーザ光源装置 Expired - Lifetime JPH0834332B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002021651A1 (en) * 2000-09-05 2002-03-14 Esko-Graphics A/S Laser system with external optical feedback and use of such system in the graphical industry
US7813407B2 (en) 2004-06-16 2010-10-12 Danmarks Tekniske Universitet Segmented diode laser system

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WO2002021651A1 (en) * 2000-09-05 2002-03-14 Esko-Graphics A/S Laser system with external optical feedback and use of such system in the graphical industry
US7088745B2 (en) 2000-09-05 2006-08-08 Esko-Graphics A/S Laser system with external optical feedback and use of such system in the graphical industry
US7813407B2 (en) 2004-06-16 2010-10-12 Danmarks Tekniske Universitet Segmented diode laser system

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