JPH04100287A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH04100287A JPH04100287A JP2217003A JP21700390A JPH04100287A JP H04100287 A JPH04100287 A JP H04100287A JP 2217003 A JP2217003 A JP 2217003A JP 21700390 A JP21700390 A JP 21700390A JP H04100287 A JPH04100287 A JP H04100287A
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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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/1206—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers having a non constant or multiplicity of periods
- H01S5/1215—Multiplicity of periods
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Communication System (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〕
本発明は、高光出力時まで安定な縦単一モードで発振し
、狭いスペクトル線幅を有する半導体レーザ装置に関す
る。
、狭いスペクトル線幅を有する半導体レーザ装置に関す
る。
従来、安定な縦単一モードを有する半導体レーザとして
、４分の１波長シフト型分布帰還型半導体レーザが、エ
レクトロニクス・レター２０゜（１９８４年）第１００
８頁から１０１０頁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｌｅｔｔ、Ｍ
ＡＧ ２０ 、 １９８４ 、 ｐ ｐ１００８−１０
１０）において論じられている。
、４分の１波長シフト型分布帰還型半導体レーザが、エ
レクトロニクス・レター２０゜（１９８４年）第１００
８頁から１０１０頁（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、Ｌｅｔｔ、Ｍ
ＡＧ ２０ 、 １９８４ 、 ｐ ｐ１００８−１０
１０）において論じられている。
上記、４分の１波長シフト型分布帰還型半導体レーザに
おいて、スペクトル線幅の狭い半導体レーザを得るため
に、帰路化結合係数を大きく設定すると、軸方向ホール
バーニングのために縦単一モードの安定性が劣化し、狭
いスペクトル線幅を得ることができないという問題点が
あった。
おいて、スペクトル線幅の狭い半導体レーザを得るため
に、帰路化結合係数を大きく設定すると、軸方向ホール
バーニングのために縦単一モードの安定性が劣化し、狭
いスペクトル線幅を得ることができないという問題点が
あった。
本発明は、高光出力時まで安定な縦単一モードで発振し
、狭いスペクトル線幅を有する半導体レーザ装置を提供
する。
、狭いスペクトル線幅を有する半導体レーザ装置を提供
する。
本発明は、上記目的を達成するために、周期変調構造を
有する回折格子を導入し、さらに活性層に多重量子井戸
構造を導入したものである。
有する回折格子を導入し、さらに活性層に多重量子井戸
構造を導入したものである。
周期変調型回折格子を導入すると、軸方向光強度分布が
平坦化し、軸方向ホールバーニング現象を大幅に低減す
ることができる。その結果、主モードと副モードの間の
規格化しきい値利得差ΔαｔｈＬは、注入電流を増加し
ても、４分の１波長シフト型分布帰還型半導体レーザは
ど低減しない。
平坦化し、軸方向ホールバーニング現象を大幅に低減す
ることができる。その結果、主モードと副モードの間の
規格化しきい値利得差ΔαｔｈＬは、注入電流を増加し
ても、４分の１波長シフト型分布帰還型半導体レーザは
ど低減しない。
また、この周期変諷型分布帰還型半導体レーザの活性領
域に、多重量子井戸構造を導入すると、さらにこのしき
い値利得差αＬの低減を押えることができる。これは、
多重量子井戸の場合、バルク結晶に比べて、キャリア注
入による屈折率の変化量が小さいためである。
域に、多重量子井戸構造を導入すると、さらにこのしき
い値利得差αＬの低減を押えることができる。これは、
多重量子井戸の場合、バルク結晶に比べて、キャリア注
入による屈折率の変化量が小さいためである。
４分の１波長シフト型９周期変調型、多重量子井戸構造
を導入した周期変調型分布帰還型半導体レーザについて
、規格化しきい値利得差αＬの注入電流依存性を第２図
に示した。
を導入した周期変調型分布帰還型半導体レーザについて
、規格化しきい値利得差αＬの注入電流依存性を第２図
に示した。
これより、多重量子井戸構造を導入した周期変調型分布
帰還型半導体レーザは、注入電流を増加しても、規格化
しきい値利得差ΔαｔｈＬがほとんど低減せず、高光出
力時まで安定な軸縦−モートで発振し、その結果狭いス
ペクトル線幅が期待できることがわかる。
帰還型半導体レーザは、注入電流を増加しても、規格化
しきい値利得差ΔαｔｈＬがほとんど低減せず、高光出
力時まで安定な軸縦−モートで発振し、その結果狭いス
ペクトル線幅が期待できることがわかる。
以下、本発明の第一の実施例を第１図を用いて説明する
。ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、周期変調型回折格子２を
ホトマスク自己干渉法により作製する。位相調整領域の
長さは４００μｍで、全共振器長１２００μｍの４分の
１である。位相調整領域における回折格子の周期は２４
０．Ｏ２ｎｍで、他の部分に比べて０．８ｎｍ だけ短
かくなっている。これにより、位相調整領域の左右で回
折格子の位相が反転している。また、規格化結合定数Ｋ
Ｌは４．５である。回折格子作製後、有機金属多層成長
法により、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３．ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層４．ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層ＳｔＰ型ＩｎＰクラッド層６を順次多
層成長した。ここで、Ｉ ｎＧａＡｓ／Ｉ ｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸層４は、ＩｎＧａＡｓ井戸層とＩｎＧａ
ＡｓＰ障壁層とからなっており、井戸数は３である。井
戸数は１〜５であれば、狭いスペクトル幅が得られる。
。ｎ型ＩｎＰ基板１の表面に、周期変調型回折格子２を
ホトマスク自己干渉法により作製する。位相調整領域の
長さは４００μｍで、全共振器長１２００μｍの４分の
１である。位相調整領域における回折格子の周期は２４
０．Ｏ２ｎｍで、他の部分に比べて０．８ｎｍ だけ短
かくなっている。これにより、位相調整領域の左右で回
折格子の位相が反転している。また、規格化結合定数Ｋ
Ｌは４．５である。回折格子作製後、有機金属多層成長
法により、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層３．ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ多重量子井戸層４．ｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光ガイド層ＳｔＰ型ＩｎＰクラッド層６を順次多
層成長した。ここで、Ｉ ｎＧａＡｓ／Ｉ ｎＧａＡｓ
Ｐ多重量子井戸層４は、ＩｎＧａＡｓ井戸層とＩｎＧａ
ＡｓＰ障壁層とからなっており、井戸数は３である。井
戸数は１〜５であれば、狭いスペクトル幅が得られる。
多層成長後、メサ形成・埋込成長により、ＢＨ（埋込み
へテロ： ｂｕｒｉｅｄ ｈｅｔｅｒｏ）構造を形成し
、ｎ電極７およびｎ電極８を蒸着法により形成した。ヘ
キ開後、ヘキ開面にＳ ｉ Ｎｘ膜９をスパッタ法によ
り形成し、無反射コーチイブを行なった。
へテロ： ｂｕｒｉｅｄ ｈｅｔｅｒｏ）構造を形成し
、ｎ電極７およびｎ電極８を蒸着法により形成した。ヘ
キ開後、ヘキ開面にＳ ｉ Ｎｘ膜９をスパッタ法によ
り形成し、無反射コーチイブを行なった。
この半導体レーザは、高光出力時まで安定な縦単一モー
ドで発振し、光出力３０ｍＷにおいて、最小スペクトル
線幅１００ｋＨｚを得た。
ドで発振し、光出力３０ｍＷにおいて、最小スペクトル
線幅１００ｋＨｚを得た。
次に、本発明の第２の実施例を、第３図を用いて説明す
る。第２の実施例では、周期変調型回折格子２の位置調
整領域における回折格子の周期が他の領域よりも長いこ
とが第１の実施例と異なる。
る。第２の実施例では、周期変調型回折格子２の位置調
整領域における回折格子の周期が他の領域よりも長いこ
とが第１の実施例と異なる。
この半導体レーザは、高光出力時まで安定な縦単一モー
ドで発振し、光出力３０ｍＷにおいて、最小スペクトル
線幅１００ｋＨｚを得た。
ドで発振し、光出力３０ｍＷにおいて、最小スペクトル
線幅１００ｋＨｚを得た。
次に、本発明の第３の実施例を、第４図を用いて説明す
る。第３の実施例では、位相調整領域を２つ設けた点が
、第１の実施例と異なる。
る。第３の実施例では、位相調整領域を２つ設けた点が
、第１の実施例と異なる。
この半導体レーザは、高光出力時まで安定な縦単一モー
ドで発振し、光出力３０ｍＷにおいて、最小スペクトル
線幅１００ｋＨｚを得た。
ドで発振し、光出力３０ｍＷにおいて、最小スペクトル
線幅１００ｋＨｚを得た。
次に、本発明の第４の実施例を、第５図を用いて説明す
る。第５図は、コヒーレント光多重通信システムのブロ
ック図である。それぞれ独立に変調したわずかに発振波
長の異なる！】個の半導体レーザからの光を一本の光フ
ァイバーに導き、一定距離の伝送を行なう。受信側では
、波長可変の局発用半導体レーザの光を信号光と重ね合
せることにより、任意の波長の信号光を選択して復調す
る。
る。第５図は、コヒーレント光多重通信システムのブロ
ック図である。それぞれ独立に変調したわずかに発振波
長の異なる！】個の半導体レーザからの光を一本の光フ
ァイバーに導き、一定距離の伝送を行なう。受信側では
、波長可変の局発用半導体レーザの光を信号光と重ね合
せることにより、任意の波長の信号光を選択して復調す
る。
このシステムにおいて、送信用半導体レーザとして１本
発明の半導体レーザを使用した。これにより、１００チ
ヤンネルの位相変調ホモダイン検波方式が可能となった
。
発明の半導体レーザを使用した。これにより、１００チ
ヤンネルの位相変調ホモダイン検波方式が可能となった
。
以上、半導体レーザ装置の材料としてＩｎＰ系について
説明したが、本発明はあらゆる材料系について適用可能
である。さらに、横モード制御の方法として、ＢＨ溝構
造ついて説明したが、本発明は、あらゆる横モード制御
構造を有する半導体レーザにも適用可能である。
説明したが、本発明はあらゆる材料系について適用可能
である。さらに、横モード制御の方法として、ＢＨ溝構
造ついて説明したが、本発明は、あらゆる横モード制御
構造を有する半導体レーザにも適用可能である。
本発明によれば、高光出力時まで安定な縦単一モードで
発振し、スペクトル線幅の狭い半導体レーザを得ること
ができる。
発振し、スペクトル線幅の狭い半導体レーザを得ること
ができる。
第１図は本発明の第１の実施例のレーザ装置の縦断面図
、第２図は本発明の詳細な説明するための特性図、第３
図、第４図は本発明の他の実施例のレーザ装置の縦断面
図、第５図は本発明の実施例の光通信システムの概略構
成図である。 １・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・周期変調型回折格子
、χ １ 口 ｌ’７３ 図 ￥１２ 口 ￥Ｊ ４ 図 θ 〉１人を丸
、第２図は本発明の詳細な説明するための特性図、第３
図、第４図は本発明の他の実施例のレーザ装置の縦断面
図、第５図は本発明の実施例の光通信システムの概略構
成図である。 １・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２・・・周期変調型回折格子
、χ １ 口 ｌ’７３ 図 ￥１２ 口 ￥Ｊ ４ 図 θ 〉１人を丸
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、しきい値電流の５倍以上の高電流注入時においても
、主モードと副モードの間の規格化しきい値利得差が０
．３以上あることを特徴とする半導体レーザ装置。 ２、しきい値電流注入時における軸方向光強度分布と、
高電流注入時における軸方向光強度分布がほとんど変化
しないことを特徴とする半導体レーザ装置。 ３、分布帰還型半導体レーザにおいて、その内部に有す
る回折格子の周期が、他の部分と異なる領域を１つ以上
有し、その領域の長さが全共振器長の５分の１から２分
の１であることを特徴とする特許請求の範囲第１項およ
び第２項記載の半導体レーザ装置。 ４、特許請求の範囲第３項記載の半導体レーザ装置にお
いて、回折格子の周期が他の部分と異なる領域の左右で
、回折格子の位相が反転していることを特徴とする半導
体レーザ装置。 ５、活性領域に多重量子井戸構造を有することを特徴と
する、特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
記載の半導体レーザ装置。 ６、請求項１乃至５記載の半導体レーザ装置を用いた光
通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217003A JPH04100287A (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2217003A JPH04100287A (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 半導体レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04100287A true JPH04100287A (ja) | 1992-04-02 |
Family
ID=16697300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2217003A Pending JPH04100287A (ja) | 1990-08-20 | 1990-08-20 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04100287A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6111906A (en) * | 1997-03-17 | 2000-08-29 | Nec Corporation | Distributed-feedback semiconductor laser |
| US6175581B1 (en) | 1997-08-05 | 2001-01-16 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| US6501777B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-12-31 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser emitting device having asymmetrical diffraction gratings |
| JP2009064837A (ja) * | 2007-09-04 | 2009-03-26 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ及び半導体光集積素子 |
| JP2016154203A (ja) * | 2014-04-25 | 2016-08-25 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子の製造方法 |
| WO2018147470A1 (en) * | 2017-02-07 | 2018-08-16 | Kyushu University, National University Corporation | Current-injection organic semiconductor laser diode, method for producing same and program |
| US11539190B2 (en) | 2016-09-02 | 2022-12-27 | Kyushu University, National University Corporation | Continuous-wave organic thin-film distributed feedback laser and electrically driven organic semiconductor laser diode |
| WO2022269848A1 (ja) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
-
1990
- 1990-08-20 JP JP2217003A patent/JPH04100287A/ja active Pending
Cited By (12)
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| US7852894B2 (en) | 2007-09-04 | 2010-12-14 | Fujitsu Limited | Semiconductor laser and semiconductor optical integrated device |
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| US11539190B2 (en) | 2016-09-02 | 2022-12-27 | Kyushu University, National University Corporation | Continuous-wave organic thin-film distributed feedback laser and electrically driven organic semiconductor laser diode |
| US11909177B2 (en) | 2016-09-02 | 2024-02-20 | Kyushu University, National University Corporation | Continuous-wave organic thin-film distributed feedback laser and electrically driven organic semiconductor laser diode |
| US12015248B2 (en) | 2016-09-02 | 2024-06-18 | Kyushu University, National University Corporation | Continuous-wave organic thin-film distributed feedback laser and electrically driven organic semiconductor laser diode |
| WO2018147470A1 (en) * | 2017-02-07 | 2018-08-16 | Kyushu University, National University Corporation | Current-injection organic semiconductor laser diode, method for producing same and program |
| JP2020506527A (ja) * | 2017-02-07 | 2020-02-27 | 国立大学法人九州大学 | 電流注入有機半導体レーザダイオード、その作成方法及びプログラム |
| WO2022269848A1 (ja) * | 2021-06-24 | 2022-12-29 | 日本電信電話株式会社 | 半導体レーザ |
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