JPH0357286A - 半導体発光装置 - Google Patents

半導体発光装置

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JPH0357286A
JPH0357286A JP19151289A JP19151289A JPH0357286A JP H0357286 A JPH0357286 A JP H0357286A JP 19151289 A JP19151289 A JP 19151289A JP 19151289 A JP19151289 A JP 19151289A JP H0357286 A JPH0357286 A JP H0357286A
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JP
Japan
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semiconductor
laser
electrode
modulation
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JP19151289A
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English (en)
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Haruhisa Soda
晴久 雙田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0265Intensity modulators
    • 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
    • H01S5/062Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • 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
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    • H01S5/06255Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06258Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure

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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】 〔概要〕 超高速光伝送システム用光源として好適な分布帰還型半
導体レーザと半導体変調器を一体化した半導体発光装置
に関し、 DFB型半導体レーザと半導体変調器を一体化した半導
体発光装置に於いて、変調時に発生する波長チャーピン
グを更に低減し、良質の超高速光伝送を可能にすること
を目的とし、 レーザ光を発生する為の活性層を有すると共に光伝播方
向を横切る方向に三分割され且つ両端に在るものには駆
動電流が又中央に在るものには少なくとも発振波長補正
電流がそれぞれ流される電極が形成されてなる半導体レ
ーザ部分と、前記レーザ光が入射可能であるように前記
活性層に連なる光吸収層を有し且つ該レーザ光を変調す
る変調電流が流される電極が形成されてなる半導体変調
器部分とを同一基板上に集積化してなるよう構戒する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超高速光伝送システム用光源として好適な分
布帰還(distributed  feedback
:DFB)型半導体レーザと半導体変調器を一体化した
半導体発光装置に関する。
現在、光伝送システムでは大容量化が進められ) ていて、それを達戒するのには光源として用いられてい
るDFB型半導体レーザの高速応答性を向上することが
不可欠である。
〔従来の技術〕
DFB型半導体レーザを例えば10〔ギガビント/秒〕
程度の超高速で変調した場合、発振波長にチャービング
を招来する緩和振動を抑制しないと良質な光伝送を期待
できない。
そこで、DFB型半導体レーザを直接変調する方式に比
較して緩和振動が著しく少ない外部変調方式が試みられ
ている。
第5図は本発明者が開発したDFB型半導体レーザと半
導体変調器を一体化した半導体発光装置を説明する為の
要部切断側面図を表している。
図に於いて、1はn型1nP基板、2は回折格子、3は
Ga I nAs P導波層、4はrnPエソチング停
止層、5はGalnAsP活性層、6はGalnAsP
光吸収層、7はInPクラッド層、8は高抵抗分離頭域
、9はp+型GalnAsPキャソプ層、IOA及びJ
OBはp側電極、11はn側電極、l2はSiNからな
る無反射コーティング膜、LDは半導体レーザ部分、M
Dは半導体変調器部分をそれぞれ示している。尚、高抵
抗分離領域8はレーザ部分LDと変調器部分MDを絶縁
する役割を果し、また、活性N5の組或はホトルミネセ
ンス波長にするとλ,L=1.54〔μm〕、そして、
吸収層6の組或はホトルミネセンス波長にするとAPL
=1.42(μm)である。
この半導体発光装置に於いては、電極10A並びに電極
11間に電流を流すと、レーザ部分LDで発振が起こり
、その活性層5で発生した波長が1.55Cμm〕の光
は変調器部分MDの吸収層6に導波される。
そこで、電極JOB並びに電極11間に逆方向電圧が印
加されていない場合、吸収層6のエネルギ・バンド・ギ
ャソプは活性層5のそれと比較して大きいので、1.5
4(μm〕のレーザ光が入射しても電子並びに正孔を発
生することなく、無反射コーティングMl2を介し、そ
のまま出射される。然しなから、電極10B並びに電極
11間に逆方向電圧が印加されている場合、光吸収層6
のエネルギ・バンド・ギャップは小さくなり、そこに前
記レーザ光が入射すると電子及び正札が発生し、所謂、
光電流となって費消されてしまうので、レーザ光は出射
されないことになる。
前記したところから明らかなように、電極10B及び電
極11間に電流を流すか否かに依って、出射光はオン・
オフされて変調が行われる。
〔発明が解決しようとする課題〕
第5図について説明した半導体発光装置に於いて、変調
信号は、勿論、変調器部分MDのみに加わるようになっ
ている。そのようにすると、出射光には位相変調が掛か
る状態となり、波長チャービングを生ずる。その波長チ
ャーピングは、直接変調方式のDFB型半導体レーザに
比較し、著しく少なくなってはいるものの零ではなく、
無視することはできない。
第6図は第5図に見られる半導体発光装置に於ける変調
の様子を説明する為の線図であり、そして、第7図は同
じく波長チャーピングの発生を説明する為の線図である
第6図に於いては、縦軸に光出力を、横軸に時間をそれ
ぞれ採ってあり、また、第7図に於いては、縦軸に出力
波長を、また、横軸に時間をそれぞれ採ってある。
図から明らかなように、波長チ+−ピングは、光の変調
に追随して現れ、光出力の立ち下がり時には波長が増加
し、そして、光出力の立ち上がり時には波長が減少し、
その変動{Ii!W L Cは約0.  5〔人〕程度
であり、また、マルチギガビット変調時には約0.8〔
λ〕程度にも達する。
本発明は、DFB型半導体レーザと半導体変調器を一体
化した半導体発光装置に於いて、変調時に発生する波長
チャーピングを更に低減し、良質の超高速光伝送を可能
にしようとする。
〔課題を解決するための手段) 第5図乃至第7図について説明したところから明らかな
ように、波長チャーピングは、光出力が立ち下がる際に
は長波長側にチャーブし、また、光出力が立ち上がる際
には短波長側にチャープしている。
従って、このような現象を打ち消すような手段を採って
やれば、問題は解消する筈である。
第1図は本発明の原理を説明する為の半導体発光装置の
要部切断側面図を表している。
図に於いて、2lは半導体基板、22は回折格子、22
Sはλ/4シフト部分、23は導波層、24は活性層、
25はクラッド層、26A,26B,26Cは三分割さ
れた表面側電極、27は裏面側電極、28は無反射コー
ティング膜、P31は直流電流である駆動電流を流す為
の電源、P3Zは駆動電流(直流電流)十補正変調電流
を流す為の電源をそれぞれ示している。
この半導体発光装置に於いては、電極26A乃至26C
と電極27との間に駆動電流を流すと所定波長で発振す
る。そこで、電極26Cに流す電流を増加させると発振
波長は長波長側にシフトし、また、反対に電流を減少さ
せる発振波長は短波長側にシフトする.本発明では、こ
の場合の増加或いは減少させる電流を補正変調電流とし
て利用している。
即ち、第1図に見られる半導体発光装置に対し、第5図
乃至第7図について説明した半導体変調器を組み合わせ
、変調器部分MDに流す変調電流と反対位相の補正変調
電流を電極26Cに流すことで、前記波長チャービング
は打ち消すことができる。
このようなことから、本発明に依る半導体発光装置に於
いては、レーザ光を発生する為の活性層(例えばGal
nAsP活性層〉を有すると共に光伝播方向を横切る方
向に三分割され且つ両端に在るものには駆動電流が又中
央に在るものには少なくとも発振波長補正電流がそれぞ
れ流される電極(例えば電極26A.26B,26C)
が形成されてなる半導体レーザ部分(例えば半導体レー
ザLD)と、前記レーザ光が入射可能であるように前記
活性層に連なる光吸収層(例えばGaTnAsP光吸収
層)を有し且つ該レーザ光を変調する変調電流が流され
る電極(例えば電極10B)が形成されてなる半導体変
調器部分(例えば半導体変調器部分MD)とを同一基板
(例えばn型InP基板l)上に集積化してある。
〔作用〕
前記手段を採ることに依り、変調器部分で変調を行って
光出力に長波長側の波長チャーピングを生じるような場
合には、レーザ部分で発生させるレーザ光の波長を短波
長側にシフトさせ、また、反対に短波長側に波長チャー
ピングを生じるような場合には、レーザ部分で発生させ
るレーザ光の波長を長波長側にシフトさせるようにして
いるので、結果的に、光出力の波長チャーピングは低減
され、超高速で長距離大容量の通信を行う場合に用いて
好適である。
〔実施例〕
第2図は本発明一実施例の要部切断側面図を表し、第1
図及び第5図乃至第7図に於いて用いた記号と同記号は
同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする。
図に於いて、13は駆動用電源、l4は補正用電源、1
5は変調用電源をそれぞれ示している。
図から明らかなように、本実施例は、第5図乃至第7図
について説明した先行技術に依る半導体発光装置に於け
るレーザ部分LDの表面側電極、即ち、p側電極を本発
明の原理を説明する為の図である第1図に見られる半導
体発光装置に於ける表面側電極26A,26B,26C
のように三分割した構成にしたものである。
本実施例に於いては、変調用電源15から電極10Bに
逆方向変調電圧を印加する際、補正用電源14から電極
26Cに発振波長を短波長側に補正する為の電流を流し
、また、変調用電源15から電極10Bに印加していた
変調電圧を遮断する際、補正用電源l4から電極26C
に発振波長を長波長側補正する為の電流を流すようにし
ている。
第3図は第2図に見られる実施例に於ける発振波長を補
正する電流について説明する為の線図であり、縦軸に発
振波長補正電流値を、また、横軸に時間をそれぞれ採っ
てある。
図に於いて、実線で表した特性線が発振波長補正電流、
iHsは短波長側ヘシフトさせる補正電流、i0は長波
長側ヘシフトさせる補正電流、icは補正電流の値、i
Bはバイアス電流をそれぞれ示している。
図示例に於いては、バイアス電流illは例えば70(
mA)、補正電流i(は〜5〔mA〕、変調電圧は−5
〔v〕である。
第4図は第2図に見られる実施例に於ける出力波長のチ
ャービングを説明する為の線図であり、縦軸に出力波長
を、また、横軸に時間をそれぞれ採ってある。
本実施例に於いても僅かな波長チャーピングが現れるが
、その{直W,,は0.05r人〕と無視できる程度に
小さいものである。また、発振波長補正電流は高々5 
(mA)であるから、変調器部分MDに対する人力光の
レヘル変動は少ない。
〔発明の効果〕
本発明6こ依る半導体発光装置に於いては、レーザ光を
発生する為の活性層を有すると共に光伝播方向を横切る
方向に三分割され且つ両端に在るものには駆動電流が又
中央に在るものには少なくとも発振波長補正電流がそれ
ぞれ流される電極が形成されてCる半導体レーザ部分と
、前記レーザ光が入射可能であるように前記活性層に連
なる光吸収層を有し且つ該レーザ光を変調する変調電流
が流される電極が形成されてなる半導体変調器部分とを
同一基板上に集積化してある。
前記構威を採ることに依り、変調器部分で変調を行って
光出力に長波長側の波長チャービングを生じるような場
合には、レーザ部分で発生させるレーザ光の波長を短波
長側にシフトさせ、また、反対に短波長側に波長チャー
ピングを生しるような場合には、レーザ部分で発生させ
るレーザ光の波長を長波長側にシフトさせることができ
、結果的に、光出力の波長チャーピングは低減され、超
高速で長距離大容量の通信を行う場合に用いて好適であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を説明する為の半導体発光装置の
要部切断側面図、第2図は本発明一実施例の要部切断側
面図、第3図は第2図に見られる実施例に於ける発振波
長を補正する電流について説明する為の線図、第4図は
第2図に見られる実施例に於ける出力波長のチャーピン
グを説明する為の綿図、第5図はDFB型半導体レーザ
と半導体変調器を一体化した半導体発光装置を説明する
為の要部切断側面図、第6図は第5図に見られる半導体
発光装置に於ける変調の様子を説明する為の線図、第7
図は同じく波長チャーピングの発生を説明する為の線図
をそれぞれ示している。 図に於いて、■はn型!nP基板、2は回折格子、3は
GalnAsP導波層、4はInPエッチング停止層、
5はGalnAsl”活性層、6はGalnAsP光吸
収層、7はInPクラソド層、8は高抵抗分離頌域、9
はp′″型GalnAsPキャノプ層、20A及びJO
Bはp側電極、l1はn側電極、12はSiNからなる
無反射コーティング膜、13は駆動用電源、14は補正
用電源、15は変調用電源、21は半導体基板、22は
回折格子、22Sはλ/4シフト部分、23は導波層、
24は活性層、25はクランド層、26A,26B,2
6Cは三分割された電極、27は裏面側電極、28は無
反射コーティング膜、Pi,は直流電流である駆動電流
を流す為の電源、pszは駆動電流(直流電流)十補正
変調電流を流す為の電源、LDは半導体レーザ部分、M
Dは半導体変調器部分をそれぞれ示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 レーザ光を発生する為の活性層を有すると共に光伝播方
    向を横切る方向に三分割され且つ両端に在るものには駆
    動電流が又中央に在るものには少なくとも発振波長補正
    電流がそれぞれ流される電極が形成されてなる半導体レ
    ーザ部分と、 前記レーザ光が入射可能であるように前記活性層に連な
    る光吸収層を有し且つ該レーザ光を変調する変調電圧が
    印加される電極が形成されてなる半導体変調器部分と を同一基板上に集積化してなることを特徴とする半導体
    発光装置。
JP19151289A 1989-07-26 1989-07-26 半導体発光装置 Pending JPH0357286A (ja)

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Cited By (5)

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