JPH0332090A - Variable wavelength laser - Google Patents

Variable wavelength laser

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JPH0332090A
JPH0332090A JP16791789A JP16791789A JPH0332090A JP H0332090 A JPH0332090 A JP H0332090A JP 16791789 A JP16791789 A JP 16791789A JP 16791789 A JP16791789 A JP 16791789A JP H0332090 A JPH0332090 A JP H0332090A
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JP
Japan
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semiconductor laser
diffraction grating
waveguide
wavelength
laser
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Application number
JP16791789A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Sanpei
義広 三瓶
Masaru Kinoshita
木下 勝
Yuriko Fujita
藤田 ユリ子
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Optical Measurement Technology Development Co Ltd
Original Assignee
Optical Measurement Technology Development Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0332090A publication Critical patent/JPH0332090A/en
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Abstract

PURPOSE:To vary a wavelength within a wide range by connecting a semiconductor laser directly to a reflector comprising a low-loss waveguide and controlling a diffraction grating part and a phase modulating part by utilizing a wavelength selectivity of the reflector. CONSTITUTION:A distribution Bragg reflector 2 comprises a waveguide 21 which is formed separately of a low-loss material compared to an active layer of a semiconductor laser 1. In the reflector 2, a diffraction grating part comprising diffraction gratings 22 is arranged on said waveguide 21 and a phase modulating part is arranged between said diffraction grating part and the semiconductor 1. Then, control electrode 25 and 26 and an earthing electrode 27 control the equivalent refractive indexes of said phase modulating part and diffraction grating part and they can vary the wavelength within a wide range continuously by utilizing a wavelength selectivity of the reflector 2. Additionally, the semiconductor laser 1 and the reflector 2 are attached to one base 3 and are connected directly, so that it enables a mechanical stability and a reduction in size.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコヒーレント光通信またはコヒーレント光計測
の光源に利用する。特に、分布ブラッグ反射器(D B
 RSdistributed bragg refl
ector)を用いた外部共振器形の可変波長レーザに
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is used as a light source for coherent optical communication or coherent optical measurement. In particular, distributed Bragg reflectors (D B
RS distributed bragg refl
This invention relates to an external cavity type tunable wavelength laser using an external cavity type tunable laser.

〔概 要〕〔overview〕

本発明は、外部共振器として分布ブラッグ反射器を備え
た可変波長レーザにおいて、 上記分布ブラッグ反射器の導波路を活性層に比較して低
損失の材料で形成することにより、共振器のQ値を高め
てレーザ発振のスペクトル線幅を狭帯域化するとともに
、波長可変範囲を拡大するものである。
The present invention provides a tunable wavelength laser equipped with a distributed Bragg reflector as an external resonator, in which the waveguide of the distributed Bragg reflector is formed of a material with lower loss than the active layer. This is to narrow the spectral line width of laser oscillation by increasing the wavelength, and to expand the wavelength tuning range.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

コヒーレント光通信用あるいはコヒーレント光計測用の
光源として、スペクトル線幅がIMHz以下と狭く、か
つ波長可変な半導体レーザが注目されている。スペクト
ル線幅を狭帯域化するためには、基本的に、 (1−1)外部ミラーまたは光ファイバを取り付けて共
振器長を長くすることにより、レーザ共振器のQ値を増
加させる、 (1−2)分布帰還レーザのような注入電流により発振
周波数を制御できる半導体レーザにおいて、その発振周
波数変動を検出して注入電流に負帰還させることにより
、発振周波数を元に戻す などの方法が用いられる。
Semiconductor lasers with a narrow spectral linewidth of IMHz or less and a variable wavelength are attracting attention as light sources for coherent optical communication or coherent optical measurement. In order to narrow the spectral linewidth, basically, (1-1) increase the Q value of the laser resonator by increasing the resonator length by attaching an external mirror or optical fiber, (1 -2) In semiconductor lasers such as distributed feedback lasers whose oscillation frequency can be controlled by injection current, a method is used to restore the oscillation frequency to its original value by detecting fluctuations in the oscillation frequency and applying negative feedback to the injection current. .

また、波長を可変とするには、 (2−1)外部ミラーとして回折格子を用い、これを回
転させる、 (2−2)量子井戸分布帰還レーザに複数の独立した電
極を設け、回折波長と位相を制御するなどの方法が知ら
れている。
In addition, in order to make the wavelength variable, (2-1) use a diffraction grating as an external mirror and rotate it; (2-2) provide a quantum well distributed feedback laser with multiple independent electrodes to adjust the diffraction wavelength and Methods such as controlling the phase are known.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、上述の(1−1)、(2−1)の方法では、レ
ーザ発振素子と外部ミラーまたは光ファイバとの位置関
係を機械的に保持しているため、機械的な振動その他の
外乱に弱い欠点がある。また、波長を可変とする場合に
、レーザ発振素子と外部ミラーとの間で位相を調整する
ことが困難であった。
However, in the methods (1-1) and (2-1) above, the positional relationship between the laser oscillation element and the external mirror or optical fiber is mechanically maintained, so it is not susceptible to mechanical vibrations or other disturbances. There are weak drawbacks. Furthermore, when the wavelength is made variable, it is difficult to adjust the phase between the laser oscillation element and the external mirror.

これを解決するため、レーザ発振素子と回折格子とをモ
ノリシックに形成したものも知られている。この場合に
波長を可変とするには、回折格子に電界または電流を印
加して実効的な屈折率を変化させる方法が用いられてい
る。しかし、光導波路の損失が大きいため、共振器長を
長くすることができず、大きなQ値を得ることはできな
かった。
In order to solve this problem, a device in which a laser oscillation element and a diffraction grating are formed monolithically is also known. In this case, to make the wavelength variable, a method is used in which an electric field or current is applied to the diffraction grating to change the effective refractive index. However, due to the large loss of the optical waveguide, it was not possible to increase the resonator length, and it was not possible to obtain a large Q value.

また、(1−2) 、(2−1) 、(2−2)の方法
では、スペクトル線幅の狭帯域化と波長可変範囲との双
方を十分に満足するものは現在までのところ得られてい
ない。
Furthermore, with the methods (1-2), (2-1), and (2-2), so far no method has been obtained that fully satisfies both the narrowing of the spectral line width and the wavelength tuning range. Not yet.

本発明は、以上の課題を解決し、スペクトル線幅が狭く
、波長可変範囲が広く、しかも安定に動作する可変波長
レーザを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above problems and provide a tunable wavelength laser that has a narrow spectral linewidth, a wide wavelength tunable range, and operates stably.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明の可変波長レーザは、導波路が半導体レーザの活
性層に比較して低損失の材料で形成された分布ブラッグ
反射器が半導体レーザとは別体に形成され、この分布ブ
ラッグ反射器が半導体レーザとともにひとつの台に取り
付けられたことを特徴とする。
In the tunable wavelength laser of the present invention, a distributed Bragg reflector whose waveguide is formed of a material with lower loss than the active layer of a semiconductor laser is formed separately from the semiconductor laser, and the distributed Bragg reflector is formed separately from the semiconductor laser. It is characterized by being attached to a single stand along with the laser.

分布ブラッグ反射器は、導波路上に回折格子が形成され
た回折格子部と、この回折格子部と半導体レーザとの間
に設けられた位相変調部と、回折格子部および位相変調
部のそれぞれの等偏屈折率を制御する電極とを含むこと
が望ましい。
A distributed Bragg reflector consists of a diffraction grating section in which a diffraction grating is formed on a waveguide, a phase modulation section provided between the diffraction grating section and the semiconductor laser, and each of the diffraction grating section and the phase modulation section. It is desirable to include an electrode for controlling the equipolarized refractive index.

半導体レーザの活性層は、通常はALGaAsまたはI
nGaAsPで形成される。これらの材料に対して低損
失の材料として、Ti拡散LiNb0.またはプロトン
交換1iTaosを用いることができる。
The active layer of a semiconductor laser is usually ALGaAs or I
It is formed of nGaAsP. As a low loss material for these materials, Ti-diffused LiNb0. Alternatively, proton exchange 1iTaos can be used.

半導体レーザの端面、特に分布ブラッグ反射器に面した
側の端面には、反射防止被膜を設けることが望ましい。
It is desirable to provide an antireflection coating on the end face of the semiconductor laser, particularly on the end face facing the distributed Bragg reflector.

〔作 用〕[For production]

分布ブラッグ反射器の導波路が低損失であることから、
比較的小さい反射器でも大きなQ値が得られ、レーザ発
振のスペクトル線幅を狭帯域化することができる。また
、分布ブラッグ反射器の波長選択性を利用して、半導体
レーザを単一縦モードで動作させることができる。さら
に、導波路の電気光学効果を利用して回折格子部および
位相変調部の屈折率を制御することにより、波長を広範
囲かつ連続的に変化させることができる。
Since the waveguide of the distributed Bragg reflector has low loss,
A large Q value can be obtained even with a relatively small reflector, and the spectral line width of laser oscillation can be narrowed. Further, by utilizing the wavelength selectivity of the distributed Bragg reflector, a semiconductor laser can be operated in a single longitudinal mode. Furthermore, by controlling the refractive index of the diffraction grating section and the phase modulation section using the electro-optic effect of the waveguide, the wavelength can be changed continuously over a wide range.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明実施例可変波長レーザの平面図を示し、
第2図はその断面図を示す。
FIG. 1 shows a plan view of a tunable wavelength laser according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 shows its sectional view.

この可変波長レーザは、ファブリ・ペロー形の半導体レ
ーザlと、この半導体レーザ1の出射光に含まれる特定
波長の光を反射する分布ブラッグ反射器2とを備える。
This variable wavelength laser includes a Fabry-Perot type semiconductor laser 1 and a distributed Bragg reflector 2 that reflects light of a specific wavelength included in the light emitted from the semiconductor laser 1.

ここで本実施例の特徴とするところは、分布ブラッグ反
射器2の導液路21が半導体レーザIの活性層に比較し
て低損失の材料により半導体レーザ1とは別体に形成さ
れ、この分布ブラッグ反射器2が半導体レーザ1ととも
にひとつの台3に取り付けられたことにある。
Here, the feature of this embodiment is that the liquid guiding path 21 of the distributed Bragg reflector 2 is formed separately from the semiconductor laser 1 by a material having a lower loss than the active layer of the semiconductor laser I. This is because the distributed Bragg reflector 2 and the semiconductor laser 1 are mounted on one stand 3.

半導体レーザlの一方の端面11は臂開面となっており
、他方の端面■2には反射防止膜が設けられる。分布ブ
ラッグ反射器2は反射防止膜が設けられた端面12側に
配置される。半導体レーザ1と分布ブラッグ反射器2は
インバー製またはセラミック製の台3上に固定される。
One end face 11 of the semiconductor laser l is an open face, and the other end face 2 is provided with an antireflection film. The distributed Bragg reflector 2 is placed on the side of the end face 12 provided with the antireflection film. The semiconductor laser 1 and the distributed Bragg reflector 2 are fixed on a table 3 made of invar or ceramic.

分布ブラッグ反射器2は、導波路2■上に回折格子22
が形成された回折格子部と、この回折格子部と半導体レ
ーザとの間に設けられた位相変調部と、位相変調部およ
び回折格子部のそれぞれの等価屈折率をM御する制御電
極25.26および接地電極27とを備える。分布ブラ
ッグ反射器2の端面23.24には、それぞれ反射防止
被膜が設けられる。制御電極25.26には端子28.
29が接続される。
The distributed Bragg reflector 2 has a diffraction grating 22 on the waveguide 2
a diffraction grating portion formed with a phase modulation portion, a phase modulation portion provided between the diffraction grating portion and the semiconductor laser, and control electrodes 25 and 26 for controlling the equivalent refractive index of each of the phase modulation portion and the diffraction grating portion. and a ground electrode 27. The end faces 23, 24 of the distributed Bragg reflector 2 are each provided with an antireflection coating. Control electrodes 25,26 are connected to terminals 28.
29 is connected.

半導体レーザlの活性層はAjGaAs系またはInG
aAsP系の材料により形成され、分布ブラッグ反射器
2の導波路21はチタンTiを拡散したニオブ酸リチウ
ムL+Nb0a、またはプロトン交換されたタンタル酸
リチウムLiTaO3により形成される。
The active layer of the semiconductor laser I is made of AjGaAs or InG.
The waveguide 21 of the distributed Bragg reflector 2 is formed of an aAsP-based material, and is formed of lithium niobate L+Nb0a with titanium Ti diffused therein or proton-exchanged lithium tantalate LiTaO3.

し1NbO,またはLiTa0.の導波路21に回折格
子22を形成する方法としては、例えば反応性イオンエ
ツチングを用いることができる。反応性イオンエツチン
グによる場合には、LiTa0.の方が加工が容易であ
る。
1NbO, or LiTa0. As a method for forming the diffraction grating 22 in the waveguide 21, for example, reactive ion etching can be used. In the case of reactive ion etching, LiTa0. is easier to process.

また、導波路21の表面にシリコン酸化物SiOオ、シ
リコン窒化物SiN、、フォトレジストその他の誘電体
を周期的に堆積させても回折格子22を得ることができ
る。さらには、導波路21をエツチングして形成した格
子と、表面に堆積させた誘電体とを組み合わせて使用す
ることもできる。
Alternatively, the diffraction grating 22 can be obtained by periodically depositing silicon oxide (SiO2), silicon nitride (SiN), photoresist, or other dielectric material on the surface of the waveguide 21. Furthermore, a combination of a grating formed by etching the waveguide 21 and a dielectric deposited on the surface can be used.

この実施例の動作条件、スペクトル線幅、単一モード発
振のための条件、波長可変特性、位相変調特性、位相変
調部による位相制御について順に説明する。
The operating conditions, spectral linewidth, conditions for single mode oscillation, wavelength variable characteristics, phase modulation characteristics, and phase control by the phase modulation section of this embodiment will be explained in order.

動作条件を求めるために、 L :半導体レーザ1単体の共振器長 g :半導体レーザ1の利得係数 αL :半導体レーザlの損失係数 β :半導体レーザ1の伝搬定数 ni:半導体レーザ1の等偏屈折率 αw :導波路21の損失係数 8w :導波路21の伝搬定数 N :導波路21の等価屈折率 L  :位相変調部の導波路長、すなわち導波路21の
端面23から回折格子22の等価的な反射面までの距離 12 :回折格子部の導波路長、すなわち回折格子22
の等価的な反射面から端面24までの距離 e3 :半導体レーザ1と分布ブラッグ反射器2との間
隔 ψ「7 :端面11の電界反射率 何h:端面12の電界反射率 1コー:端面23の電界反射率 v丁巳−:端面24の電界反射率 何Uexp(−jφ〉 :回折格子22の開始面から右
(回折格子22)をみた電界反射率 云コニ半導体レーザ1と導波路21との結合効率とする
。ただし、回折格子22の等価的な反射面を回折格子2
2の開始面とする。以上のパラメータを第3図に示す。
To find the operating conditions, L: resonator length of semiconductor laser 1 alone g: gain coefficient αL of semiconductor laser 1: loss coefficient β of semiconductor laser 1: propagation constant ni of semiconductor laser 1: equipolarized refraction of semiconductor laser 1 rate αw: loss coefficient of the waveguide 21 8w: propagation constant N of the waveguide 21: equivalent refractive index L of the waveguide 21: waveguide length of the phase modulation section, that is, equivalent distance from the end surface 23 of the waveguide 21 to the diffraction grating 22 Distance 12 to the reflecting surface: Waveguide length of the diffraction grating section, that is, the diffraction grating 22
Distance e3 from the equivalent reflecting surface to the end surface 24: Distance ψ between the semiconductor laser 1 and the distributed Bragg reflector 2 7: Electric field reflectance of the end surface 11 h: Electric field reflectance of the end surface 12 1 Co: End surface 23 electric field reflectance of the semiconductor laser 1 and the waveguide 21 The coupling efficiency of the diffraction grating 22 is assumed to be the equivalent reflection surface of the diffraction grating 22.
This is the starting surface of 2. The above parameters are shown in FIG.

ここで、動作の解析を容易にするため、電界反射率q、
qおよび間隔f!3が無視できるものとする。電界反射
率−、H、何nについては、例えば端面23には反射防
止膜を設け、端面24を斜め(数度〉にカットすること
により、その値を無視できる程度に小さくすることがで
きる。
Here, in order to facilitate the analysis of the operation, the electric field reflectance q,
q and interval f! 3 can be ignored. The electric field reflectance -, H, and n can be reduced to negligible values by, for example, providing an antireflection film on the end face 23 and cutting the end face 24 diagonally (several degrees).

このとき半導体レーザl単体の発振条件および利得条件
は、 −IT’;  帽nexp[−J2βL+(g−αt)
 L]−1(1) と表される。また、半導体レーザ1の端面11と回折格
子22の等価的な反射面とで光共振器を構成するものと
し、この光共振器を含む外部共振器形レーザの発振条件
および利得条件を求めると、42ψ7exp[−J(2
βL+2βwi++φ)+(g−αt)L−α、f、] =l              ・−・・−(3)・
・ ・  (4) となる。
At this time, the oscillation conditions and gain conditions of the single semiconductor laser l are -IT'; nexp[-J2βL+(g-αt)
L]-1(1). Furthermore, assuming that the end face 11 of the semiconductor laser 1 and the equivalent reflection surface of the diffraction grating 22 constitute an optical resonator, the oscillation conditions and gain conditions of the external cavity laser including this optical resonator are determined as follows. 42ψ7exp[-J(2
βL+2βwi++φ)+(g-αt)L-α,f, ] =l ・−・・−(3)・
・ ・ (4) becomes.

半導体レーザ1内のレーザ媒質中で発生するパワーPは
、 −(5) となる。ただし、 ηi :内部量子効率 h ニブランク定数 ν :発振周波数 e :電子電荷 ■、J:注入電流、注入電流密度 I*hSJth: Lきい電流、しきい電流密度W :
半導体レーザ1の活性層幅 である。
The power P generated in the laser medium in the semiconductor laser 1 is −(5). However, ηi: internal quantum efficiency h, blank constant ν: oscillation frequency e: electronic charge ■, J: injection current, injection current density I*hSJth: L threshold current, threshold current density W:
This is the active layer width of the semiconductor laser 1.

しきい値利得は、経験的に、 で表される。ただし、 β。、Jo :定数 d:活性層の厚さ である。Empirically, the threshold gain is It is expressed as however, β. , Jo: constant d: Thickness of active layer It is.

(2)式および(4)式の利得条件において、真の利得
は、活性層への閉じ込め係数Fを用い、それぞれFgと
表す必要がある。このため、半導体レーザ1単体および
外部共振器形レーザのしきい値電流は、(2)、(4)
、(6)式を用いて、(7) ■。
In the gain conditions of equations (2) and (4), the true gain needs to be expressed as Fg using the confinement coefficient F to the active layer. Therefore, the threshold currents of the semiconductor laser 1 alone and the external cavity laser are (2), (4)
, using equation (6), (7) ■.

(外部共振器形LD) ・・・・・ (8) となる。(External resonator type LD) ・・・・・・(8) becomes.

したがって、半導体レーザ1単体より外部共振器形レー
ザの発振の方がより支配的になるためには、 1th (LD単体) > Ith (LD単体〉とな
ればよい。すなわち、 tnRl>LnR2−1nco2+ 211+αw(9
) を満足すればよい。
Therefore, in order for the oscillation of the external cavity laser to be more dominant than that of the semiconductor laser 1 alone, it is sufficient that 1th (LD alone) > Ith (LD alone). That is, tnRl>LnR2-1nco2+ 211+αw (9
) should be satisfied.

第4図は(9)式を満足するための反射率R9と結合効
率C0との関係の一例を示す。この図では、I!、 =
10mm、 a、 =0.0115ネ一パ/mmとし、
反射率R2をパラメータとして示した。この図に示した
まうに、R2〈1%であれば、Co =30%、R4=
20%程度で(9)式を十分に満たすことがわかる。
FIG. 4 shows an example of the relationship between reflectance R9 and coupling efficiency C0 to satisfy equation (9). In this diagram, I! , =
10mm, a, = 0.0115 nepa/mm,
The reflectance R2 is shown as a parameter. As shown in this figure, if R2 <1%, Co = 30%, R4 =
It can be seen that about 20% satisfies equation (9).

実用的には、反射被膜を設けることにより反射率R2を
0.1%以下にすることが可能である。また、導波路損
失は通常dB/cmで表され、1 dB/cmの損失が
α、 =0.01151ネ一バ/mmに対応する。
Practically, it is possible to reduce the reflectance R2 to 0.1% or less by providing a reflective coating. Further, waveguide loss is usually expressed in dB/cm, and a loss of 1 dB/cm corresponds to α = 0.01151 n/mm.

次にスペクトル線幅について説明する。Next, the spectral linewidth will be explained.

半導体レーザの発振スペクトル幅(半値全幅)Δν。。Semiconductor laser oscillation spectrum width (full width at half maximum) Δν. .

は、線輻増大係数α(αパラメータ)を考慮したシャウ
ロウ・タウンズの式、 πhνn、、(Δνc)2 Δν。sc =            (1+α2)
・・・−・−00 により与えられる。ただし、 n□ :自然放出光係数、通常は1〜2ΔνC:光共振
器のスペクトル幅 δ  : λ。 : A  : である。
is the Shalow-Towns formula considering the linear convergence increase coefficient α (α parameter), πhνn, , (Δνc)2 Δν. sc = (1+α2)
...---00 is given. However, n□: Spontaneous emission coefficient, usually 1 to 2ΔνC: Spectral width of the optical resonator δ: λ. : A : It is.

周波数離調(=2πN(1/λ−17λo))ブラッグ
波長(=2NA) 回折格子のピッチ したがってパワー反射率は、 ・−00 となる。結合定数には回折格子の形状および導波路の構
造により決まる。例えば、回折格子の深さを大きくする
と結合定数にが増加する。
Frequency detuning (=2πN (1/λ-17λo)) Bragg wavelength (=2NA) Pitch of the diffraction grating Therefore, the power reflectance is -00. The coupling constant is determined by the shape of the diffraction grating and the structure of the waveguide. For example, increasing the depth of the grating increases the coupling constant.

第7図は分布ブラッグ反射特性のに依存性を示す。この
図は、中心波長(ブラッグ波長)λo−1,55μm5
j72= 1cmとし、λ。からの離調Δλに対する反
射率R7を示す。結合係数に=Q、5 cm−’lc+
yr’、 2cm−’に対し、半値半幅はそれぞれ0.
26人、0.32人、0.48人であり、中心波長での
反射率R7はそれぞれ21%、58%、93%である。
FIG. 7 shows the dependence of the distributed Bragg reflection characteristics on . This figure shows the center wavelength (Bragg wavelength) λo-1, 55 μm5
Let j72=1cm and λ. The reflectance R7 is shown for the detuning Δλ from . Coupling coefficient=Q, 5 cm-'lc+
For yr' and 2cm-', the half width at half maximum is 0.
26 people, 0.32 people, and 0.48 people, and the reflectance R7 at the center wavelength is 21%, 58%, and 93%, respectively.

これに対して外部共振器形レーザの縦モード間隔Δν(
は、 λ2 であるから、に=1cm−’程度にしておけば、単一モ
ード動作が十分に可能である。
On the other hand, the longitudinal mode spacing Δν(
Since is λ2, single mode operation is fully possible by setting λ2 to about 1 cm−'.

次に、波長可変特性について説明する。Next, the wavelength variable characteristics will be explained.

分布ブラッグ反射器のブラッグ波長λ。は、λO=A/
2N          ・・・・−■であるから、波
長を変化させるには、等偏屈折率Nを変化させればよい
。λ。を±2.5nm変化させるためには、Nを±3.
5 Xl0−”変化させる。例えばLiNb0.の電気
光学効果r33を利用する場合には、等価屈折¥−Nを
ΔNだけ変化させるために、の電圧Vが必要となる。こ
こで、 dw :第1図に示した制御電極26と接地電極27と
の間隔 ξ :電界補正係数 である。d、 =10μm、ξ=0.4、ΔN=3.5
 xlO−’とすると、V=550 Vとなる。
Bragg wavelength λ of a distributed Bragg reflector. is λO=A/
2N...-■ Therefore, in order to change the wavelength, it is sufficient to change the equipolarized refractive index N. λ. In order to change N by ±2.5 nm, change N by ±3.
5 The distance ξ between the control electrode 26 and the ground electrode 27 shown in the figure is an electric field correction coefficient. d, = 10 μm, ξ = 0.4, ΔN = 3.5
If xlO-', then V=550V.

次に、位相変調部による位相制御について説明する。Next, phase control by the phase modulation section will be explained.

(3)の発振条件から、位相条件は、 2βL+2β、(1+φ=2πrn (m=0.1,2・・・)     −・ −・−・・
■となり、1往復の位相変化が2πの整数倍になればよ
い。すなわち、回折格子部と同様に位相変調部の等偏屈
折率を電圧により制御すればよい。位相変調部での電圧
による位相変化分Δψは、Δψ=(2π/λ)・2ΔN
−1゜ =(2π/λ)  N’  r33 (V/dw)  
Il+  ξとなる。例えばΔψ=πだけ変化させるに
は、11=lQmmSdw =10μm、ξ=0.4と
して、V=6Vとなる。ただし、このときのd、は制御
電極25と接地電極27との間隔である。この間隔は、
実用上は制御電極26と接地電極27との間隔に等しい
From the oscillation condition in (3), the phase condition is 2βL+2β, (1+φ=2πrn (m=0.1, 2...) −・ −・−・・
(2), and the phase change in one round trip should be an integral multiple of 2π. That is, like the diffraction grating section, the equal polarized refractive index of the phase modulation section may be controlled by voltage. The amount of phase change Δψ due to voltage in the phase modulation section is Δψ = (2π/λ)・2ΔN
-1゜=(2π/λ) N' r33 (V/dw)
It becomes Il+ξ. For example, to change by Δψ=π, 11=lQmmSdw=10 μm, ξ=0.4, and V=6V. However, d at this time is the distance between the control electrode 25 and the ground electrode 27. This interval is
In practice, the distance is equal to the distance between the control electrode 26 and the ground electrode 27.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明の可変波長レーザは、スペ
クトル線幅が100kHz以下と狭く、分布ブラッグ反
射器の波長選択性により単一モード発振し、位相制御部
および回折格子部の等偏屈折率制御より波長を変化させ
ることができる。しかも、半導体レーザと外部反射器と
をファイバやレンズなどを介在させることなく直接に結
合するので、機械的に安定で小型化が可能となる効果が
ある。
As explained above, the tunable wavelength laser of the present invention has a narrow spectral linewidth of 100 kHz or less, oscillates in a single mode due to the wavelength selectivity of the distributed Bragg reflector, and has a uniform refractive index of the phase control section and the diffraction grating section. The wavelength can be changed by control. Furthermore, since the semiconductor laser and the external reflector are directly coupled without intervening fibers, lenses, etc., there is an effect that the device is mechanically stable and can be miniaturized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明実施例可変波長レーザの平面図。 第2図は断面図。 第3図は動作条件を求めるためのパラメータを示す図。 第4図は反射率R9と総合効率coとの関係の一例を示
す図。 第5図は発振スペクトル幅Δν。。と位相変調部の導波
路長11との関係の一例を示す図。 第6図は発振スペクトル幅Δν。、Cと結合効率coと
の関係の一例を示す図。 第7図は分布ブラッグ反射特性のに依存性を示す図。 ■・・・半導体レーザ、2・・・分布ブラッグ反射器、
3・・・台、11.12.23.24・・・端面、21
・・・導波路、22・・・回折格子、25.26・・・
制御電極、27・・・接地電極、28.29・・・端子
FIG. 1 is a plan view of a tunable wavelength laser according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a sectional view. FIG. 3 is a diagram showing parameters for determining operating conditions. FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between reflectance R9 and overall efficiency co. Figure 5 shows the oscillation spectrum width Δν. . FIG. 3 is a diagram showing an example of the relationship between the waveguide length 11 of the phase modulation section and the waveguide length 11 of the phase modulation section. FIG. 6 shows the oscillation spectrum width Δν. , C and the coupling efficiency co. FIG. 7 is a diagram showing the dependence of distributed Bragg reflection characteristics on . ■... Semiconductor laser, 2... Distributed Bragg reflector,
3...stand, 11.12.23.24...end face, 21
...Waveguide, 22...Diffraction grating, 25.26...
Control electrode, 27... Ground electrode, 28.29... Terminal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ファブリ・ペロー形の半導体レーザと、この半導体
レーザの出射光に含まれる特定波長の光を反射する分布
ブラッグ反射器と を備えた可変波長レーザにおいて、 上記分布ブラッグ反射器は、その導波路が上記半導体レ
ーザの活性層に比較して低損失の材料により上記半導体
レーザとは別体に形成され、上記半導体レーザとともに
ひとつの台に取り付けられた ことを特徴とする可変波長レーザ。 2、分布ブラッグ反射器は、 導波路上に回折格子が形成された回折格子部と、この回
折格子部と半導体レーザとの間に設けられた位相変調部
と、 上記回折格子部および上記位相変調部のそれぞれの等価
屈折率を制御する電極と を含む 請求項1記載の可変波長レーザ。 3、低損失の材料はTi拡散LiNbO_3、を含む請
求項1記載の可変波長レーザ。 4、低損失の材料はプロトン交換LiTaO_3を含む
請求項1記載の可変波長レーザ。
[Claims] 1. A tunable wavelength laser comprising a Fabry-Perot semiconductor laser and a distributed Bragg reflector that reflects light of a specific wavelength included in the light emitted from the semiconductor laser, the distributed Bragg reflection described above. The variable device is characterized in that the waveguide is formed separately from the semiconductor laser using a material with a lower loss than the active layer of the semiconductor laser, and is mounted on a single stand together with the semiconductor laser. wavelength laser. 2. The distributed Bragg reflector includes a diffraction grating section in which a diffraction grating is formed on a waveguide, a phase modulation section provided between the diffraction grating section and the semiconductor laser, and the above diffraction grating section and the phase modulation section. 2. The tunable wavelength laser according to claim 1, further comprising an electrode for controlling the equivalent refractive index of each of the portions. 3. The tunable wavelength laser according to claim 1, wherein the low loss material comprises Ti-diffused LiNbO_3. 4. The tunable wavelength laser according to claim 1, wherein the low loss material comprises proton-exchanged LiTaO_3.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60112023A (en) * 1983-11-22 1985-06-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Light wavelength conversion element
JPS6449293A (en) * 1987-08-19 1989-02-23 Nec Corp Semiconductor laser with variable wavelength

Patent Citations (2)

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