JPH04340290A - 半導体レーザの発振波長制御駆動方法 - Google Patents

半導体レーザの発振波長制御駆動方法

Info

Publication number
JPH04340290A
JPH04340290A JP14088691A JP14088691A JPH04340290A JP H04340290 A JPH04340290 A JP H04340290A JP 14088691 A JP14088691 A JP 14088691A JP 14088691 A JP14088691 A JP 14088691A JP H04340290 A JPH04340290 A JP H04340290A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
wavelength
oscillation
driving method
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP14088691A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3154417B2 (ja
Inventor
Sotomitsu Ikeda
外充 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP14088691A priority Critical patent/JP3154417B2/ja
Publication of JPH04340290A publication Critical patent/JPH04340290A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3154417B2 publication Critical patent/JP3154417B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、波長多重光情報伝送・
処理・記録等に有用な半導体レーザ素子に関し、特に注
入電流の大きさを制御することにより、異なる波長のレ
ーザ光を発する半導体レーザの発振波長制御駆動方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光通信や光学的情報処理の分野の
技術の進歩はめざましく、通信分野の伝送帯域の拡大の
ための波長多重伝送や周波数変調伝送方法など、また、
光記録分野の波長多重化による記録密度の向上など、半
導体レーザに求められる機能として、高性能な波長可変
機能が重要となってきた。
【0003】このため、波長可変の目的のために、次の
ような半導体レーザ構造と駆動方法が提案されてきた。 すなわち、活性層は互いに異なる量子準位からなる複数
の量子井戸層からなり、注入電流の大きさを変化させる
ことによって発振波長を変化させる(特開昭63−21
1787)。図7にこの構造の1例の半導体レーザの電
流−光出力特性を示す。
【0004】本例はAlGaAs系半導体レーザにおい
て、厚さ80ÅGaAs井戸と60ÅAl0.12Ga
0.88As井戸が300ÅAl0.36Ga0.64
As障壁により隔てられた構造から成り、λ1=830
nmとλ2=780nmの2波長が、図7のように、電
流変化に対してスイッチする。つまり、電流I1におい
て波長λ1の光が発振し、電流I2において波長λ2の
光が発振することになる。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来例では、高速変調時において問題があった。すな
わち、パルス電流印加時には、活性層でのキャリア密度
は急速に増加するため、I1で変調しても発振開始時に
はλ2の波長が発振を始め、その後λ1の波長の発振が
続くことがあった。この現象は、本半導体レーザの原理
に基づくことであり、各波長を制御よく発振させること
は難しかった。
【0006】従って、本発明の目的は、この課題に鑑み
、駆動パルス時間を変化させることによって高速変調時
でも各波長を制御性よく発振させることが可能な半導体
レーザの発振波長制御駆動方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体レーザの発振波長制御駆動方法では、互いに
異なるエネルギー準位を有する複数の発光層から成る活
性層を含み積層された半導体レーザにおいて、注入パル
ス時間を変化させることにより、発振波長を変化させる
ことを特徴とする。
【0008】より具体的には、前記活性層が互いに異な
る量子準位を有する複数の量子井戸構造から成り、かつ
互いの量子井戸内の注入キャリアは結合していないこと
を特徴としたり、前記半導体レーザの電流注入のための
電極が共振方向に複数設けられており、各々が直接変調
のための領域、導波、損失、増幅の少なくとも1つのた
めの領域に対応する2つの電極を少なくとも含み、複数
の波長の発振を制御することの可能であることを特徴と
したり、バイアス電流を一定に設定しておき、信号パル
ス電流を重畳させて発振波長、光信号を制御することを
特徴とする。
【0009】本発明によれば、駆動パルス時間を変化さ
せることによって高速変調時でも各波長を制御性よく発
振させることが可能となった。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。ま
ず、簡単な例として2つの異なる組成または幅の量子井
戸層からなる活性層の半導体レーザについて説明する。 量子井戸層が3以上の複数である場合についても同様に
本発明は適用できる。
【0011】図1に本発明の半導体レーザの活性層付近
のエネルギーバンド図を模式的に示す。80ÅGaAs
井戸1と60ÅAl0.12Ga0.88As井戸2が
300ÅAl0.36Ga0.64As障壁3により隔
てられており、その上下を500ÅGRIN(grad
ed  index)Al0.3Ga0.7As−Al
0.5Ga0.5As光・キャリアの閉じ込め層(SC
H層)45ではさまれている。
【0012】レーザの膜構成は、図2に示したように、
n+−GaAs基板10上に、0.5μmのn+−Ga
Asバッファ層8、1.5μmのn−Al0.5Ga0
.5As下部クラッド層6、SCH層4、井戸層1、障
壁層3、井戸層2、SCH層5、1.5μmのp−Al
0.5Ga0.5As上部クラッド層7、0.5μmp
+−GaAsキャップ層9が分子線エピタキシャル法に
より積層されており、p側にはAu/Cr電極11、n
側にはAu−Ge/Au電極12が蒸着され、オーミッ
クコンタクトをとってアロイ化してある。
【0013】活性層付近の層4、1、3、2、5は全て
ドーピングを行っていない。本実施例の半導体レーザの
共振方向に垂直な横方向の構造はリッジ導波路型構造や
、埋め込み導波路型構造のような屈折率導波型の構造で
も、電極ストライプ型構造のような利得導波型の構造で
も有効である。
【0014】この実施例に電流注入を行うと、図7に示
したように、λ1=830nmとλ2=780nmの2
波長が同時にまたはどちらか一方だけが発振可能である
【0015】次に、図1において、電流が注入された場
合のレーザ発振について説明する。活性層へは電子とホ
ールがそれぞれ逆方向から注入れさる。電子はn側から
注入され、しかも移動度が大きいために、2つのの井戸
層1、2に急激に熱的平衡状態で満たされる。
【0016】一方、ホールはp側から注入されるが移動
度が小さいために、まず井戸2を満たし、その後井戸1
へ注入されることになり、ホールの井戸1への注入は、
電子に比べて障壁層3を越える時間だけ遅くなってしま
う。
【0017】そこで、本発明の半導体レーザにおいては
構造を最適化し、注入電流を、図7において2波長が共
存する電流値にうまく設定すると、図3(b)に示した
ように、数nsecの注入電流パルスに対して前半でλ
2の波長の光が発振し、後半でλ1の波長の光が発振す
ることになる。ここで、光パルスの後半でλ2の波長の
光が消えるのは、井戸1と井戸2のホール密度と発光再
結合速度と両井戸間のホールの移動速度のバランスの結
果である。
【0018】図3(a)、(b)に本発明の半導体レー
ザの駆動方法について、注入電流パルスとそれに対する
光パルスで示した。図3(a)は、注入電流パルスが1
ns以下程度の場合であり、井戸1へのホール注入の時
間遅れがλ1の発振遅れとなり、光パルス波長はほぼλ
2のみとなる。
【0019】また、図3(b)は、注入電流パルスが2
ns程度の場合であり、λ1の発振も光パルス中に見ら
れ、λ1とλ2の両波長での発振が生じる。
【0020】ここで、λ2の先頭の光量振動は通常のL
Dと同様な緩和振動を意味している。つまり、λ2のみ
を発振させるときはパルス幅1nsのRZ信号で、λ1
とλ2の両方を同時に発振させるときはパルス幅2ns
のRZ信号で駆動すればよく、注入電流値を変化させる
必要はない。
【0021】図4に、本発明の他の実施例を示した。図
2と同様な膜構成において、共振器が2つになるよう共
振器の途中にエッチングにより溝〔III〕が形成して
ある。〔I〕は第1実施例で示したパルス電流により直
接変調を行う部分で、〔II〕は〔I〕で発振した光の
導波(増幅吸収、透過を含む)を行う部分である。
【0022】図5は、部分〔II〕の役割を説明するた
めの利得スペクトル図を示す。注入電流密度が小さい場
合(Js)、λ1の波長では利得も損失もないが、λ2
の波長では非常に大きな損失となって作用する。つまり
Jsでは、λ1のみの透過フィルタとなり、λ2の光は
〔II〕で吸収されてしまう。
【0023】また、注入電流密度が大きい場合(Jl)
、λ1の波長でも、λ2の波長でも同じ利得をもつため
、両方の波長に対して〔II〕の領域は増幅となって作
用する。
【0024】これを踏まえて、第2の実施例の駆動方法
を図8を用いて説明する。以下で、(i)λ1のみ発振
させる場合、(ii)λ2のみ発振させる場合、(ii
i)λ1とλ2の両方を発振させる場合について述べる
【0025】(i)λ1のみ発振 パルス変調部〔I〕には長い電流パルスt2を加えてλ
1とλ2の両方を発振させる。導波部〔II〕には小さ
い電流密度Jsで印加し、λ1に対しては導波し、λ2
に対しては吸収するようにする。その結果、λ1のみの
光が〔II〕の側から発振することになる。
【0026】(ii)λ2のみ発振 〔I〕には短い電流パルスt1を印加してλ2のみ発振
させ、大きい電流密度Jlをバイアスした〔II〕でそ
のままλ2を増幅して出射する。
【0027】(iii)λ1とλ2の両方の発振〔I〕
には長い電流パルスt2を印加してλ1とλ2の両方発
振させ、大きい電流密度Jlをバイアスした〔II〕で
λ1とλ2を両方増幅して出射する。
【0028】この方法により、λ1、λ2、λ1+λ2
のいずれの場合も発振させることが可能となった。上記
、光導波部〔II〕には、両端面に無反射コーティング
を施す方がよい。
【0029】本発明は、3以上の複数の量子井戸層を活
性層とする場合においても有効である。図6(a)に、
p側から順に高エネルギーギャップの井戸層から低エネ
ルギーギャップの井戸層へ並んで設けられた活性層の一
例を示す。これに、適当な3波長が同時に発振するよう
な電流値のパルスを注入すると、パルス時間に対応した
波長の光が発振する。よって、パルス時間を適切に設定
すれば、λ3のみの発振、λ3とλ2の発振、λ3とλ
2とλ1の発振等を行わせることができる。
【0030】更に、前述の実施例としてAlGaAs系
の半導体レーザ素子を示したが本発明は、InGaAs
P系、AlGaInP系等、どのような材料の半導体レ
ーザにおいても適用が可能である。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザの駆動方法によれば、パルス幅を制御するだけで数
GHz程度の発振波長を制御性よく変化させることが可
能である。
【0032】また、本半導体レーザの発振波長制御方法
により、発振できる多波長パルス光は、波長によって時
間遅れがあり、これを利用すれば、今までにない新しい
応用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体レーザの一実施例の活性層付近
の模式的なエネルギーバンド図である。
【図2】本発明の半導体レーザの共振方向断面図である
【図3】本発明の半導体レーザの発振波長の制御方法の
模式図である。
【図4】本発明の半導体レーザの他の実施例の2つの領
域からなる共振方向断面図である。
【図5】光導波領域〔II〕での利得スペクトル図であ
る。
【図6】本発明の半導体レーザの他の形態として、3つ
の量子井戸層からなる活性層のエネルギーバンド図(a
)とその駆動例(b)である。
【図7】本発明の半導体レーザの静特性としての電流−
光出力曲線である。
【図8】図4の他の実施例の駆動方法を説明する図であ
る。
【符号の説明】
1            量子井戸層12     
       量子井戸層23           
 障壁層 4            光・電子の閉じ込め層5 
           光・電子の閉じ込め層6   
         n−クラッド層7        
    p−クラッド層8            n
+−バッファ層9            p+−キャ
ップ層10          n+−基板 11          p側電極 12          n側電極 〔I〕        パルス変調部 〔II〕      光導波部 〔III〕    分離溝

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  互いに異なるエネルギー準位を有する
    複数の発光層から成る活性層を含み積層された半導体レ
    ーザにおいて、注入パルス時間を変化させることにより
    、発振波長を変化させることを特徴とする制御駆動方法
  2. 【請求項2】  前記活性層が互いに異なる量子準位を
    有する複数の量子井戸構造から成り、かつ互いの量子井
    戸内の注入キャリアは結合していないことを特徴とする
    請求項1記載の駆動方法。
  3. 【請求項3】  前記半導体レーザの電流注入のための
    電極が共振方向に複数設けられており、各々が直接変調
    のための領域、導波、損失、増幅の少なくとも1つのた
    めの領域に対応する2つの電極を少なくとも含み、複数
    の波長の発振を制御することの可能であることを特徴と
    する請求項1記載の駆動方法。
  4. 【請求項4】  バイアス電流を一定に設定しておき、
    信号パルス電流を重畳させて発振波長及び光信号を制御
    することを特徴とする請求項1記載の駆動方法。
JP14088691A 1991-05-16 1991-05-16 半導体レーザの発振波長制御駆動方法 Expired - Fee Related JP3154417B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14088691A JP3154417B2 (ja) 1991-05-16 1991-05-16 半導体レーザの発振波長制御駆動方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14088691A JP3154417B2 (ja) 1991-05-16 1991-05-16 半導体レーザの発振波長制御駆動方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04340290A true JPH04340290A (ja) 1992-11-26
JP3154417B2 JP3154417B2 (ja) 2001-04-09

Family

ID=15279069

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14088691A Expired - Fee Related JP3154417B2 (ja) 1991-05-16 1991-05-16 半導体レーザの発振波長制御駆動方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3154417B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003535454A (ja) * 1999-07-30 2003-11-25 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 狭い波長分布を有する多重半導体レーザ構造
JP2008159629A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Rohm Co Ltd 光通信用半導体素子
CN114899697A (zh) * 2022-07-13 2022-08-12 日照市艾锐光电科技有限公司 一种双波长级联半导体激光器及制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003535454A (ja) * 1999-07-30 2003-11-25 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 狭い波長分布を有する多重半導体レーザ構造
JP2008159629A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Rohm Co Ltd 光通信用半導体素子
CN114899697A (zh) * 2022-07-13 2022-08-12 日照市艾锐光电科技有限公司 一种双波长级联半导体激光器及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3154417B2 (ja) 2001-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5699373A (en) Oscillation polarization selective semiconductor laser and optical communication system using the same
EP0547043B1 (en) A semiconductor laser device
US6804279B2 (en) Surface emitting laser apparatus, its fabrication method, and its driving method
JP3195159B2 (ja) 光半導体素子
JP4026334B2 (ja) 半導体レーザ、分布帰還型半導体レーザおよび波長可変半導体レーザ
US4982408A (en) Variable oscillation wavelength semiconduction laser device
JP4047358B2 (ja) 自励発振型半導体レーザ装置
EP0905837B1 (en) Semiconductor laser device
JP3154417B2 (ja) 半導体レーザの発振波長制御駆動方法
JPS59119783A (ja) 半導体発光装置
US20110176564A1 (en) Methods of Modulating a Quantum Dot Laser and a Multisection Quantum Dot Laser
JP3235778B2 (ja) 半導体レーザ
JP3162410B2 (ja) 光波長フィルタの駆動方法
JP2003158337A (ja) レーザダイオード
JPH04245493A (ja) 多波長半導体レーザ素子及びその駆動方法
JP2703997B2 (ja) 半導体レーザ
JPH04240791A (ja) 半導体レーザ素子及びその駆動方法
JPH07202336A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JP2822470B2 (ja) 半導体レーザ
JP3319692B2 (ja) 半導体レーザ装置
JPS63211786A (ja) 半導体レ−ザ素子
JPH04280490A (ja) 半導体レーザ装置
JPH11168261A (ja) 半導体レーザ装置
JPH11214792A (ja) 半導体レーザ
JPH0537068A (ja) 半導体レーザ

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees