JPH04349680A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- 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
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
- H01S5/227—Buried mesa structure ; Striped active layer
-
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置、特に
、可変単一発振波長半導体発光装置に関するものである
。
、可変単一発振波長半導体発光装置に関するものである
。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信技術の高度化にともない、
広い範囲にわたる多数の周波数（波長）の光を用いた多
重通信が実現され、ヘテロダイン検波によって、所望の
周波数（波長）の信号光を選択的に受信する方法が実用
されている。ヘテロダイン検波によると、受信信号光と
、局部光発振装置によって発生した、この受信信号光よ
りΔωだけ高低何れかに異なる周波数の連続光を混合す
ることによって、周波数がΔωの中間周波数信号光が生
成される。
広い範囲にわたる多数の周波数（波長）の光を用いた多
重通信が実現され、ヘテロダイン検波によって、所望の
周波数（波長）の信号光を選択的に受信する方法が実用
されている。ヘテロダイン検波によると、受信信号光と
、局部光発振装置によって発生した、この受信信号光よ
りΔωだけ高低何れかに異なる周波数の連続光を混合す
ることによって、周波数がΔωの中間周波数信号光が生
成される。
【０００３】ヘテロダイン検波によって受信信号光の周
波数を数１００ＭＨｚ程度に下げた（第１検波）後に電
気信号に変換すると、この電気信号を既存の電子回路を
用いて容易に増幅したり復調（第２検波）することがで
きる。
波数を数１００ＭＨｚ程度に下げた（第１検波）後に電
気信号に変換すると、この電気信号を既存の電子回路を
用いて容易に増幅したり復調（第２検波）することがで
きる。
【０００４】したがって、異なる受信信号光の周波数に
対して、常に周波数がΔωだけ異なる周波数の連続光を
発生することができれば、従来から周知の電磁波を用い
たスーパーヘテロダインラジオ受信機と同様に、例えば
、ダイヤルを回転すことによって、広い周波数範囲の受
信信号光の中から、目的とする周波数の信号光のみを選
択して、一定の中間周波数Δωの信号光に変換し、電気
信号に変換した後、この中間周波数帯域のみを増幅する
増幅回路によって増幅し、復調し受信することができる
。
対して、常に周波数がΔωだけ異なる周波数の連続光を
発生することができれば、従来から周知の電磁波を用い
たスーパーヘテロダインラジオ受信機と同様に、例えば
、ダイヤルを回転すことによって、広い周波数範囲の受
信信号光の中から、目的とする周波数の信号光のみを選
択して、一定の中間周波数Δωの信号光に変換し、電気
信号に変換した後、この中間周波数帯域のみを増幅する
増幅回路によって増幅し、復調し受信することができる
。
【０００５】近年の大容量通信に対する需要に応えて、
多くの通信チャネルを確保するために、周波数（波長）
多重による通信を行う必要があり、扱う周波数（波長）
範囲が広くなり、発振周波数の可変幅が広い半導体レー
ザ等の局部光発振装置が必要になってきた。
多くの通信チャネルを確保するために、周波数（波長）
多重による通信を行う必要があり、扱う周波数（波長）
範囲が広くなり、発振周波数の可変幅が広い半導体レー
ザ等の局部光発振装置が必要になってきた。
【０００６】図２７は、従来の可変波長ＤＢＲレーザの
一例の光軸に平行でｐｎ接合に垂直な面の断面図、図２
８は、その光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図、
図２９は、その回折格子の拡大図である。そして、図２
７は、図２８のＹ−Ｙ’線における断面図である。
一例の光軸に平行でｐｎ接合に垂直な面の断面図、図２
８は、その光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図、
図２９は、その回折格子の拡大図である。そして、図２
７は、図２８のＹ−Ｙ’線における断面図である。
【０００７】これらの図の、１５は電流阻止層となる半
導体結晶層、１６はＤＢＲレーザのガイド層となる半導
体結晶層、１７は埋め込み層となる半導体結晶層、１８
は回折格子となる周期的凹凸、２１は半導体基板、２２
はダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結晶層、２
３はダブルヘテロ接合活性層となる半導体結晶層、２４
はダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結晶層、２
５は電極コンタクト層となる半導体結晶層、２６１〜２
６３は上部電極、２７は下部電極である。
導体結晶層、１６はＤＢＲレーザのガイド層となる半導
体結晶層、１７は埋め込み層となる半導体結晶層、１８
は回折格子となる周期的凹凸、２１は半導体基板、２２
はダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結晶層、２
３はダブルヘテロ接合活性層となる半導体結晶層、２４
はダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結晶層、２
５は電極コンタクト層となる半導体結晶層、２６１〜２
６３は上部電極、２７は下部電極である。
【０００８】この可変波長ＤＢＲレーザにおいては、半
導体基板２１の上に、ＤＢＲレーザのガイド層となる半
導体結晶層１６、ダブルヘテロ接合クラッド層となる半
導体結晶層２２、ダブルヘテロ接合活性層となる半導体
結晶層２３、ダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体
結晶層２４、電極コンタクト層となる半導体結晶層２５
が形成され、ＤＢＲレーザのガイド層となる半導体結晶
層１６とダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結晶
層２２の間の両端の上部電極２６１と２６３の下の領域
に回折格子となる周期的凹凸１８が形成されたものであ
る。
導体基板２１の上に、ＤＢＲレーザのガイド層となる半
導体結晶層１６、ダブルヘテロ接合クラッド層となる半
導体結晶層２２、ダブルヘテロ接合活性層となる半導体
結晶層２３、ダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体
結晶層２４、電極コンタクト層となる半導体結晶層２５
が形成され、ＤＢＲレーザのガイド層となる半導体結晶
層１６とダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結晶
層２２の間の両端の上部電極２６１と２６３の下の領域
に回折格子となる周期的凹凸１８が形成されたものであ
る。
【０００９】そして、電極コンタクト層となる半導体結
晶層２５を３分割し、それぞれに上部電極２６１〜２６
３が形成され、下面に下部電極２７が形成されている。 回折格子となる周期的凹凸１８を拡大して示した図２９
を参照して説明すると、その周期をΓ、ダブルヘテロ接
合で形成される光導波路の平均屈折率をｎａｖとすると
、λＢ ＝（Γ×ｎａｖ／２）で表されるブラッグ波長
付近で回折格子である周期的凹凸１８の反射率が大きく
なり、ミラーとして作用するためその波長でレーザ発振
する。
晶層２５を３分割し、それぞれに上部電極２６１〜２６
３が形成され、下面に下部電極２７が形成されている。 回折格子となる周期的凹凸１８を拡大して示した図２９
を参照して説明すると、その周期をΓ、ダブルヘテロ接
合で形成される光導波路の平均屈折率をｎａｖとすると
、λＢ ＝（Γ×ｎａｖ／２）で表されるブラッグ波長
付近で回折格子である周期的凹凸１８の反射率が大きく
なり、ミラーとして作用するためその波長でレーザ発振
する。
【００１０】したがって、電極２６１と２６３に流す電
流ＩＳ を変化して、回折格子となる周期的凹凸１８を
有する部分に電流を注入し、キャリアのプラズマ効果に
よって活性層２３の平均的屈折率ｎａｖを変化すると、
その変化の割合だけ発振波長を変化することができる。
流ＩＳ を変化して、回折格子となる周期的凹凸１８を
有する部分に電流を注入し、キャリアのプラズマ効果に
よって活性層２３の平均的屈折率ｎａｖを変化すると、
その変化の割合だけ発振波長を変化することができる。
【００１１】図３０は、従来の可変波長ＤＦＢレーザの
他の例であり、光軸に平行でｐｎ接合に垂直な面の断面
図である。この図における符号は、図２７、２８、２９
において使用したものと同様である。
他の例であり、光軸に平行でｐｎ接合に垂直な面の断面
図である。この図における符号は、図２７、２８、２９
において使用したものと同様である。
【００１２】この可変波長ＤＦＢレーザにおいては、、
半導体基板２１の上に、ＤＦＢレーザのガイド層となる
半導体結晶層１６、ダブルヘテロ接合クラッド層となる
半導体結晶層２２、ダブルヘテロ接合活性層となる半導
体結晶層２３、ダブルヘテロ接合クラッド層となる半導
体結晶層２４、電極コンタクト層となる半導体結晶層２
５が形成され、ＤＦＢレーザのガイド層となる半導体結
晶層１６とダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結
晶層２２の間の全域に回折格子となる周期的凹凸１８が
形成されている。
半導体基板２１の上に、ＤＦＢレーザのガイド層となる
半導体結晶層１６、ダブルヘテロ接合クラッド層となる
半導体結晶層２２、ダブルヘテロ接合活性層となる半導
体結晶層２３、ダブルヘテロ接合クラッド層となる半導
体結晶層２４、電極コンタクト層となる半導体結晶層２
５が形成され、ＤＦＢレーザのガイド層となる半導体結
晶層１６とダブルヘテロ接合クラッド層となる半導体結
晶層２２の間の全域に回折格子となる周期的凹凸１８が
形成されている。
【００１３】そして、電極コンタクト層となる半導体結
晶層２５を３分割し、それぞれに上部電極２６１〜２６
３が形成され、下面に下部電極２７が形成されている。 図３０に示された可変波長ＤＢＦレーザにおいては、電
極２６１と２６３に流す電流ＩＳ のみを変化させる場
合、あるいはＩＳ と電極２６２に流す電流ＩＣ の両
方を均一に変化させる場合の何れにおいても、プラズマ
効果によって上記平均的屈折率ｎａｖが変化し発振波長
λＢ が変化する。なお、上部電極に常に同一の電圧を
印加して動作させる場合は上部電極２６１〜２６３はす
べて同電位になるから、それぞれの電極を分割する必要
はない。
晶層２５を３分割し、それぞれに上部電極２６１〜２６
３が形成され、下面に下部電極２７が形成されている。 図３０に示された可変波長ＤＢＦレーザにおいては、電
極２６１と２６３に流す電流ＩＳ のみを変化させる場
合、あるいはＩＳ と電極２６２に流す電流ＩＣ の両
方を均一に変化させる場合の何れにおいても、プラズマ
効果によって上記平均的屈折率ｎａｖが変化し発振波長
λＢ が変化する。なお、上部電極に常に同一の電圧を
印加して動作させる場合は上部電極２６１〜２６３はす
べて同電位になるから、それぞれの電極を分割する必要
はない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の可変波長
ＤＦＢレーザにおいては、平均屈折率ｎａｖを変化させ
る方法として、上記キャリアのプラズマ効果の他に電界
効果等も利用されるが、いずれにしても、屈折率の可変
範囲は０．５％以下である。
ＤＦＢレーザにおいては、平均屈折率ｎａｖを変化させ
る方法として、上記キャリアのプラズマ効果の他に電界
効果等も利用されるが、いずれにしても、屈折率の可変
範囲は０．５％以下である。
【００１５】したがって、ブラッグ波長λＢ の変化も
０．５％以下であり、例えば、発振波長１．５５μｍで
７．７５ｎｍ以下の小さい値しか得られず、波長範囲の
広い多重光通信の受信に用いることができないという問
題点があった。本発明は、このような問題点に鑑みてな
されたものであって、従来の可変波長ＤＢＦレーザにお
いて生じていた屈折率変化と同程度の小さい屈折率変化
によって、波長の可変範囲を１０倍以上に拡大できる半
導体発光装置を提供することを目的とする。
０．５％以下であり、例えば、発振波長１．５５μｍで
７．７５ｎｍ以下の小さい値しか得られず、波長範囲の
広い多重光通信の受信に用いることができないという問
題点があった。本発明は、このような問題点に鑑みてな
されたものであって、従来の可変波長ＤＢＦレーザにお
いて生じていた屈折率変化と同程度の小さい屈折率変化
によって、波長の可変範囲を１０倍以上に拡大できる半
導体発光装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体発
光装置においては、第１の光増幅手段と、第２の光増幅
手段と、第１の光増幅手段と第２の光増幅手段の間に並
置され、両端に合流点を備え、この合流点で第１の光増
幅手段と第２の光増幅手段に光学的に結合する第１の光
導波手段と第２の光導波手段と、第１の光増幅手段と、
第２の光増幅手段の外側に配置された第１の光反射手段
と第２の光反射手段とからなり、第１の光導波手段と第
２の光導波手段に並ぶ光の波数が異なる構成を採用した
。
光装置においては、第１の光増幅手段と、第２の光増幅
手段と、第１の光増幅手段と第２の光増幅手段の間に並
置され、両端に合流点を備え、この合流点で第１の光増
幅手段と第２の光増幅手段に光学的に結合する第１の光
導波手段と第２の光導波手段と、第１の光増幅手段と、
第２の光増幅手段の外側に配置された第１の光反射手段
と第２の光反射手段とからなり、第１の光導波手段と第
２の光導波手段に並ぶ光の波数が異なる構成を採用した
。
【００１７】また、本発明にかかる他の半導体発光装置
においては、光増幅手段と、光増幅手段の延長上に並置
され、光増幅手段側に合流点を備え、この合流点が光増
幅手段に光学的に結合する、第１の屈折率可変手段を有
する第１の光導波手段と、第２の屈折率可変手段を有す
る第２の光導波手段と、光増幅手段の外側に配置された
第１の光反射手段と、第１の光導波手段の外側に配置さ
れた第２の光反射手段と、第２の光導波手段の外側に配
置された第３の光反射手段とからなり、第１の光導波手
段と第２の光導波手段に並ぶ光の波数が異なる構成を採
用した。
においては、光増幅手段と、光増幅手段の延長上に並置
され、光増幅手段側に合流点を備え、この合流点が光増
幅手段に光学的に結合する、第１の屈折率可変手段を有
する第１の光導波手段と、第２の屈折率可変手段を有す
る第２の光導波手段と、光増幅手段の外側に配置された
第１の光反射手段と、第１の光導波手段の外側に配置さ
れた第２の光反射手段と、第２の光導波手段の外側に配
置された第３の光反射手段とからなり、第１の光導波手
段と第２の光導波手段に並ぶ光の波数が異なる構成を採
用した。
【００１８】そして、上記の第１の光導波手段および第
２の光導波手段として、長さが異なる半導体光導波路、
活性層あるいはクラッド層の組成が異なる半導体光導波
路、活性層の厚さが異なる半導体光導波路、光ガイド層
の厚さが異なる半導体光導波路、ストライプ幅が異なる
半導体光導波路、横モードガイド機構が異なる半導体光
導波路を用いる構成を採用した。そしてまた、上記の第
１の導波手段と第２の導波手段の双方または一方に屈折
率可変手段を有する構成を採用した。
２の光導波手段として、長さが異なる半導体光導波路、
活性層あるいはクラッド層の組成が異なる半導体光導波
路、活性層の厚さが異なる半導体光導波路、光ガイド層
の厚さが異なる半導体光導波路、ストライプ幅が異なる
半導体光導波路、横モードガイド機構が異なる半導体光
導波路を用いる構成を採用した。そしてまた、上記の第
１の導波手段と第２の導波手段の双方または一方に屈折
率可変手段を有する構成を採用した。
【００１９】
【作用】本発明においては、下記の２つの基本構成の何
れかを用いている。 第１基本構成 第１の光増幅手段と第２の光増幅手段の間に並置され、
両端で合流し、この合流点で第１の光増幅手段と第２の
光増幅手段に光学的に結合された第１の光導波手段と第
２の光導波手段を有し、第１の光導波手段と第２の光導
波手段に並ぶ光の波数を異ならせることによって単一波
長で発振させる。
れかを用いている。 第１基本構成 第１の光増幅手段と第２の光増幅手段の間に並置され、
両端で合流し、この合流点で第１の光増幅手段と第２の
光増幅手段に光学的に結合された第１の光導波手段と第
２の光導波手段を有し、第１の光導波手段と第２の光導
波手段に並ぶ光の波数を異ならせることによって単一波
長で発振させる。
【００２０】第２基本構成
光増幅手段の延長上に並置され、光増幅手段側で合流し
、この合流点で光増幅手段に光学的に結合された第１の
光導波手段と第２の光導波手段を有し、第１の光導波手
段と第２の光導波手段に並ぶ光の波数を異ならせること
によって単一波長で発振させる。
、この合流点で光増幅手段に光学的に結合された第１の
光導波手段と第２の光導波手段を有し、第１の光導波手
段と第２の光導波手段に並ぶ光の波数を異ならせること
によって単一波長で発振させる。
【００２１】以下上記の各基本構成について説明する。
（第１基本構成）図１（Ａ）は、本発明の第１基本構成
の説明図である。この図において、１は第１の光増幅手
段、２は第２の光増幅手段、３は第１の光分岐・混合手
段、４は第２の光分岐・混合手段、５は第１の光導波手
段、６は第２の光導波手段、７は第１の屈折率可変手段
、８は第２の屈折率可変手段、９は第１の光反射手段、
１０は第２の光反射手段、１９は第１の光導波手段を伝
播する光、２０は第２の光導波手段を伝播する光である
。
の説明図である。この図において、１は第１の光増幅手
段、２は第２の光増幅手段、３は第１の光分岐・混合手
段、４は第２の光分岐・混合手段、５は第１の光導波手
段、６は第２の光導波手段、７は第１の屈折率可変手段
、８は第２の屈折率可変手段、９は第１の光反射手段、
１０は第２の光反射手段、１９は第１の光導波手段を伝
播する光、２０は第２の光導波手段を伝播する光である
。
【００２２】この第１基本構成においては、第１の光増
幅手段１と第２の光増幅手段２の間に、第１の光分岐・
混合手段３、第１の屈折率可変手段７を有する第１の光
導波手段５、第２の屈折率可変手段８を有する第２の光
導波手段６、第２の光分岐・混合手段４が配置され、全
体が第１の光反射手段９と第２の光反射手段１０によっ
て挟まれている。
幅手段１と第２の光増幅手段２の間に、第１の光分岐・
混合手段３、第１の屈折率可変手段７を有する第１の光
導波手段５、第２の屈折率可変手段８を有する第２の光
導波手段６、第２の光分岐・混合手段４が配置され、全
体が第１の光反射手段９と第２の光反射手段１０によっ
て挟まれている。
【００２３】そして、第１の光増幅手段１と第２の光増
幅手段２は、反転分布をもち光を増幅する作用をもつレ
ーザ媒質である。また、第１の光分岐・混合手段３は、
光が左から右へ進む場合のＰ点における光分岐手段とし
て作用し、第２の光分岐・混合手段４は、Ｑ点における
光混合手段として作用する。
幅手段２は、反転分布をもち光を増幅する作用をもつレ
ーザ媒質である。また、第１の光分岐・混合手段３は、
光が左から右へ進む場合のＰ点における光分岐手段とし
て作用し、第２の光分岐・混合手段４は、Ｑ点における
光混合手段として作用する。
【００２４】そして、これとは逆に、第２の光分岐・混
合手段４は、光が右から左へ進む場合の光分岐手段とし
て作用し、第１の光分岐・混合手段３は、光混合手段と
して作用する。また、第１の光導波手段５は分岐された
光１９を導波する光導波路であり、第２の光導波手段６
は、分岐された光２０を導波する光導波路である。そし
て、第１の光導波手段５と第２の光導波手段６は、それ
ぞれ第１の屈折率可変手段７と第２の屈折率可変手段８
によってその屈折率が変化されるように構成されている
。
合手段４は、光が右から左へ進む場合の光分岐手段とし
て作用し、第１の光分岐・混合手段３は、光混合手段と
して作用する。また、第１の光導波手段５は分岐された
光１９を導波する光導波路であり、第２の光導波手段６
は、分岐された光２０を導波する光導波路である。そし
て、第１の光導波手段５と第２の光導波手段６は、それ
ぞれ第１の屈折率可変手段７と第２の屈折率可変手段８
によってその屈折率が変化されるように構成されている
。
【００２５】そしてまた、第１の光反射手段９と第２の
光反射手段１０は、レーザのファブリペロー共振器を構
成し、レーザキャビティーへの光帰還手段としての機能
を果たしている。
光反射手段１０は、レーザのファブリペロー共振器を構
成し、レーザキャビティーへの光帰還手段としての機能
を果たしている。
【００２６】そして、本基本構成においては、同一波長
の光を第１の光導波手段５と第２の光導波手段６のＰ−
Ｑ間を伝播させた場合に、Ｐ−Ｑ間に並ぶ光の波数が、
第１の光導波手段５と第２の光導波手段６とで異なるこ
とが必要である。図２は、ファブリペロー共振器におけ
るレーザ発振モード説明図である。この図において、９
は第１の光反射手段、１０は第２の光反射手段、Ｌは共
振器長である。
の光を第１の光導波手段５と第２の光導波手段６のＰ−
Ｑ間を伝播させた場合に、Ｐ−Ｑ間に並ぶ光の波数が、
第１の光導波手段５と第２の光導波手段６とで異なるこ
とが必要である。図２は、ファブリペロー共振器におけ
るレーザ発振モード説明図である。この図において、９
は第１の光反射手段、１０は第２の光反射手段、Ｌは共
振器長である。
【００２７】一定の共振器長Ｌをもつレーザでは、この
図に示すように、光反射手段９と光反射手段１０の面で
節になるように定在波がたつ波長でのみレーザ発振する
。この図のｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３で示した曲線は、光
反射手段９と光反射手段１０の面が節になるように定在
波がたつ波長の発振モードの例を示している。このとき
の発振モードの周波数の間隔Δν（光の周波数の間隔）
は、Δν＝ｃ／（２×ｎ×Ｌ）で表される。
図に示すように、光反射手段９と光反射手段１０の面で
節になるように定在波がたつ波長でのみレーザ発振する
。この図のｍ＝１、ｍ＝２、ｍ＝３で示した曲線は、光
反射手段９と光反射手段１０の面が節になるように定在
波がたつ波長の発振モードの例を示している。このとき
の発振モードの周波数の間隔Δν（光の周波数の間隔）
は、Δν＝ｃ／（２×ｎ×Ｌ）で表される。
【００２８】ここで、ｃは真空中の光の速度、ｎは共振
器（両光反射手段の間の媒質）中の屈折率、Ｌは共振器
長（光反射手段間の距離）である。これを波長に換算す
ると、λ付近の波長間隔Δλは、 Δλ＝λ２ ／（２×ｎ×Ｌ） である。
器（両光反射手段の間の媒質）中の屈折率、Ｌは共振器
長（光反射手段間の距離）である。これを波長に換算す
ると、λ付近の波長間隔Δλは、 Δλ＝λ２ ／（２×ｎ×Ｌ） である。
【００２９】図３は、ファブリペロー共振器におけるレ
ーザ発振モードの波長関係説明図である。一般に、ファ
ブリペロー共振器を用いたレーザにおいては、この図の
線Ｍのように、反射手段の面で節になるようにΔλの波
長間隔の、λｍ＋２ 、λｍ＋１ 、λｍ 、λｍ−１
、λｍ−２ 、・・・で発振する。そして、各モード
の波長λｍ はλｍ ＝（２×ｎ×Ｌ）／ｍ で与えられる。ここで、ｍは正の整数で、ｍ／２は共振
器内の波数である。ただし、実際のレーザでは、モード
Ｍと利得スペクトル（ｇ）の積の形の強度分布（図３の
Ｍの太い部分）でレーザ発振する。
ーザ発振モードの波長関係説明図である。一般に、ファ
ブリペロー共振器を用いたレーザにおいては、この図の
線Ｍのように、反射手段の面で節になるようにΔλの波
長間隔の、λｍ＋２ 、λｍ＋１ 、λｍ 、λｍ−１
、λｍ−２ 、・・・で発振する。そして、各モード
の波長λｍ はλｍ ＝（２×ｎ×Ｌ）／ｍ で与えられる。ここで、ｍは正の整数で、ｍ／２は共振
器内の波数である。ただし、実際のレーザでは、モード
Ｍと利得スペクトル（ｇ）の積の形の強度分布（図３の
Ｍの太い部分）でレーザ発振する。
【００３０】本発明の第１基本構成においては、図１（
Ａ）に示したように、同一波長で発振するとき、第１の
光導波手段５と第２の光導波手段６に含まれる光の波数
が異なるから、第１の光導波手段５と第２の光導波手段
６の経路を通る光とでは、レーザ発振時の発振モードの
間隔が異なる。
Ａ）に示したように、同一波長で発振するとき、第１の
光導波手段５と第２の光導波手段６に含まれる光の波数
が異なるから、第１の光導波手段５と第２の光導波手段
６の経路を通る光とでは、レーザ発振時の発振モードの
間隔が異なる。
【００３１】図４は、２つの共振器による発振モード説
明図である。この図に示されるように、第１の光導波手
段５と第２の光導波手段６の定在波がλ０ で一致し、
第１の光導波手段５のＰ−Ｑ間の波数の方が少ないとす
ると、第１の光導波手段５側の経路（第１経路）のｍは
図中のｍ１ であり、第２光導波手段６側の経路（第２
経路）のｍは図中のｍ２ であり、ｍ１ ＜ｍ２ であ
る。
明図である。この図に示されるように、第１の光導波手
段５と第２の光導波手段６の定在波がλ０ で一致し、
第１の光導波手段５のＰ−Ｑ間の波数の方が少ないとす
ると、第１の光導波手段５側の経路（第１経路）のｍは
図中のｍ１ であり、第２光導波手段６側の経路（第２
経路）のｍは図中のｍ２ であり、ｍ１ ＜ｍ２ であ
る。
【００３２】したがって、
λ０ ＝λｍ１＝（２×ｎ１ ×Ｌ１ ）／ｍ１ λ０
＝λｍ２＝（２×ｎ２ ×Ｌ２ ）／ｍ２ となる。 ここで前記のように、ｍ１ ＜ｍ２ であるから、（ｎ
１ ×Ｌ１ ）＜（ｎ２ ×Ｌ２ ）である。 図４のΔλ１ とΔλ２ を求めると、Δλ１ ＝λ０
２ ／（２×ｎ１ ×Ｌ１ ）Δλ２ ＝λ０ ２
／（２×ｎ２ ×Ｌ２ ）である。
＝λｍ２＝（２×ｎ２ ×Ｌ２ ）／ｍ２ となる。 ここで前記のように、ｍ１ ＜ｍ２ であるから、（ｎ
１ ×Ｌ１ ）＜（ｎ２ ×Ｌ２ ）である。 図４のΔλ１ とΔλ２ を求めると、Δλ１ ＝λ０
２ ／（２×ｎ１ ×Ｌ１ ）Δλ２ ＝λ０ ２
／（２×ｎ２ ×Ｌ２ ）である。
【００３３】ここで上記のように、
（ｎ１ ×Ｌ１ ）＜（ｎ２ ×Ｌ２ ）であるから、
Δλ１ ＞Δλ２ となる。 図４において、 λｍ１−２、λｍ１−１、λｍ１、λｍ１＋１、λｍ１
＋２、・・は第１経路のモード、 λｍ２−２、λｍ２−１、λｍ２、λｍ２＋１、λｍ２
＋２、・・は第２経路のモードである。 このように、第１経路におけるモード間隔は広く、第２
経路におけるモード間隔は狭くなる。
Δλ１ ＞Δλ２ となる。 図４において、 λｍ１−２、λｍ１−１、λｍ１、λｍ１＋１、λｍ１
＋２、・・は第１経路のモード、 λｍ２−２、λｍ２−１、λｍ２、λｍ２＋１、λｍ２
＋２、・・は第２経路のモードである。 このように、第１経路におけるモード間隔は広く、第２
経路におけるモード間隔は狭くなる。
【００３４】図４のような関係になった場合、λ０ で
は２つの経路の発振モードが一致するため最も損失が小
さくなり、λ０ で単一モード発振する。次に、図１（
Ａ）の第２の屈折率可変手段を用いて、第２の光導波手
段の屈折率を変化させた場合の、２つの経路のモードの
波長変化について考える。
は２つの経路の発振モードが一致するため最も損失が小
さくなり、λ０ で単一モード発振する。次に、図１（
Ａ）の第２の屈折率可変手段を用いて、第２の光導波手
段の屈折率を変化させた場合の、２つの経路のモードの
波長変化について考える。
【００３５】図５は、一方の共振器の屈折率が変化した
場合の発振モードの変化説明図である。この図において
、 λｍ１、λｍ１＋１、λｍ１＋２、・・・は第１経路の
モード、λｍ２、λｍ２＋１、λｍ２＋２、・・・は第
２経路のモードである。 縦軸は屈折率変化量Δｎである。図５に示すようにΔｎ
の増大に伴い第２経路の波長が長波長側にシフトし、２
つの経路のモードが一致する波長が変化する。
場合の発振モードの変化説明図である。この図において
、 λｍ１、λｍ１＋１、λｍ１＋２、・・・は第１経路の
モード、λｍ２、λｍ２＋１、λｍ２＋２、・・・は第
２経路のモードである。 縦軸は屈折率変化量Δｎである。図５に示すようにΔｎ
の増大に伴い第２経路の波長が長波長側にシフトし、２
つの経路のモードが一致する波長が変化する。
【００３６】したがって、第２経路の屈折率を変化する
ことによって波長可変レーザを実現することができる。 波長変化は１つの軸モード間隔程度で充分であるから、
通常用いられる経路長が３００μｍの１．５５μｍ帯レ
ーザでは、波長変化は約０．０７％程度の変化（屈折率
の変化も同じ）で充分である。
ことによって波長可変レーザを実現することができる。 波長変化は１つの軸モード間隔程度で充分であるから、
通常用いられる経路長が３００μｍの１．５５μｍ帯レ
ーザでは、波長変化は約０．０７％程度の変化（屈折率
の変化も同じ）で充分である。
【００３７】例えば、経路長が３００μｍの１．５５μ
ｍ帯レーザにおいては、図５に示された波長変化は、０
．０７％（１０．８ｎｍ）となる。２つのモード間隔の
差を変えると、さらに広い範囲で発振波長を変えること
ができる。図５の説明では、飛び飛びの波長で発振する
が、第１の屈折率可変手段と第２の屈折率可変手段を併
用すると、連続的に発振波長を変えることができる。
ｍ帯レーザにおいては、図５に示された波長変化は、０
．０７％（１０．８ｎｍ）となる。２つのモード間隔の
差を変えると、さらに広い範囲で発振波長を変えること
ができる。図５の説明では、飛び飛びの波長で発振する
が、第１の屈折率可変手段と第２の屈折率可変手段を併
用すると、連続的に発振波長を変えることができる。
【００３８】 図６は、共振器の屈折率の変化と発振
波長の変化説明図である。この図には、屈折率の変化Δ
ｎを、Δｎ＝ｋ×Δｎ０ と表現して規格化した場合の
ｋと波長変化との関係を示す。図に示すように、Δｎ０
を０からａ、ｂの順に大きくしていくと、ｋの変化に
対する波長λの変化率が大きくなる。
波長の変化説明図である。この図には、屈折率の変化Δ
ｎを、Δｎ＝ｋ×Δｎ０ と表現して規格化した場合の
ｋと波長変化との関係を示す。図に示すように、Δｎ０
を０からａ、ｂの順に大きくしていくと、ｋの変化に
対する波長λの変化率が大きくなる。
【００３９】この関係は第１経路と第２経路の両方を通
る光について成り立つから、例えば、先ず、図５のλｍ
１のモードが長波長側λ１ に移動するよう第１の光導
波手段５の屈折率を調整し、次に、λｍ２のモードがλ
１ に移動するよう第２の光導波手段６の屈折率を調整
すると、λ１ で発振する。このように、０．０７％程
度の小さい屈折率変化でλ１ をλｍ１とλｍ１−１の
間で発振波長を連続的に変えることができる。
る光について成り立つから、例えば、先ず、図５のλｍ
１のモードが長波長側λ１ に移動するよう第１の光導
波手段５の屈折率を調整し、次に、λｍ２のモードがλ
１ に移動するよう第２の光導波手段６の屈折率を調整
すると、λ１ で発振する。このように、０．０７％程
度の小さい屈折率変化でλ１ をλｍ１とλｍ１−１の
間で発振波長を連続的に変えることができる。
【００４０】この波長を連続的に変化する過程は他のモ
ードについても同様であるから、結局、図５の線Ａに沿
ってλ０ 〜λ２ の間で発振波長を連続的に変えるこ
とができる。
ードについても同様であるから、結局、図５の線Ａに沿
ってλ０ 〜λ２ の間で発振波長を連続的に変えるこ
とができる。
【００４１】（第２基本構成）図１（Ｂ）は、本発明の
第２基本構成の説明図である。この図における符号は、
１１が第３の光反射手段である他は図１（Ａ）において
使用したものと同様である。この第２基本構成は、第１
基本構成から、第２の光分岐・混合手段４と第２の光増
幅手段２を除去し、その代わりに第３の光反射手段１１
を付加したものである。
第２基本構成の説明図である。この図における符号は、
１１が第３の光反射手段である他は図１（Ａ）において
使用したものと同様である。この第２基本構成は、第１
基本構成から、第２の光分岐・混合手段４と第２の光増
幅手段２を除去し、その代わりに第３の光反射手段１１
を付加したものである。
【００４２】図１（Ａ）に示した第１基本構成における
、第１の光導波手段を含む第１経路Ｐ−Ｑと第２の光導
波手段を含む第２経路Ｐ−Ｑ間に同一波長の光を伝播さ
せた場合、それぞれの経路に含まれる光の波数が異なる
という条件は、この第２基本構成における、第１の光導
波手段を含む第１経路Ｐ−Ｑ１と第２の光導波手段を含
む第２経路Ｐ−Ｑ２間に同一波長の光を伝播させた場合
、第１経路Ｐ−Ｑ１間と第２経路Ｐ−Ｑ２間に含まれる
光の波数が異なるいう条件に相当する。
、第１の光導波手段を含む第１経路Ｐ−Ｑと第２の光導
波手段を含む第２経路Ｐ−Ｑ間に同一波長の光を伝播さ
せた場合、それぞれの経路に含まれる光の波数が異なる
という条件は、この第２基本構成における、第１の光導
波手段を含む第１経路Ｐ−Ｑ１と第２の光導波手段を含
む第２経路Ｐ−Ｑ２間に同一波長の光を伝播させた場合
、第１経路Ｐ−Ｑ１間と第２経路Ｐ−Ｑ２間に含まれる
光の波数が異なるいう条件に相当する。
【００４３】第２基本構成を、前記第１基本構成に対応
させると、第１基本構成について説明した作用とほぼ同
様の作用によって、ほぼ同様の効果を奏し、従来の可変
波長発光装置と同程度の小さい屈折率変化によって波長
可変範囲を拡大した半導体発光装置を得ることができる
。
させると、第１基本構成について説明した作用とほぼ同
様の作用によって、ほぼ同様の効果を奏し、従来の可変
波長発光装置と同程度の小さい屈折率変化によって波長
可変範囲を拡大した半導体発光装置を得ることができる
。
【００４４】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
（第１実施例）図７は、第１実施例に用いる第１の光導
波手段５、あるいは、第２の光導波手段６の光軸に平行
でｐｎ接合に垂直な面の断面図であり、図８は、その光
軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
波手段５、あるいは、第２の光導波手段６の光軸に平行
でｐｎ接合に垂直な面の断面図であり、図８は、その光
軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
【００４５】そして図８は、その左半分が第１の光導波
手段５の半分を、右半分が第２の光導波手段６の半分を
対比して示している。これらの図において、１５は電流
阻止層、１７は埋め込み層、２１は半導体基板、２２は
クラッド層、２３は活性層、２４はクラッド層、２５は
コンタクト層、２６は上部電極、２７は下部電極であり
、それぞれの添字「１ 」、「２ 」は第１経路、第２
経路を示している。
手段５の半分を、右半分が第２の光導波手段６の半分を
対比して示している。これらの図において、１５は電流
阻止層、１７は埋め込み層、２１は半導体基板、２２は
クラッド層、２３は活性層、２４はクラッド層、２５は
コンタクト層、２６は上部電極、２７は下部電極であり
、それぞれの添字「１ 」、「２ 」は第１経路、第２
経路を示している。
【００４６】本実施例においては、第１および第２の光
導波手段５、６として、半導体基板２１上にクラッド層
２２、活性層２３、クラッド層２４を形成してストライ
プ状の光導波路を残して、光軸に沿って外側の部分を除
去した後、その跡に埋め込み層１７を形成し、電流阻止
層１５とコンタクト層２５を形成し、コンタクト層２５
をパターニングした後に上部電極２６を形成し、下面に
下部電極２７を形成して構成されている。なお、本実施
例においては第１および第２の光導波手段を区別する必
要がないため添字を省略した。
導波手段５、６として、半導体基板２１上にクラッド層
２２、活性層２３、クラッド層２４を形成してストライ
プ状の光導波路を残して、光軸に沿って外側の部分を除
去した後、その跡に埋め込み層１７を形成し、電流阻止
層１５とコンタクト層２５を形成し、コンタクト層２５
をパターニングした後に上部電極２６を形成し、下面に
下部電極２７を形成して構成されている。なお、本実施
例においては第１および第２の光導波手段を区別する必
要がないため添字を省略した。
【００４７】このような構成の横モードガイド機構付の
半導体ダブルヘテロ構造光導波路（ＢＨ構造あるいは埋
め込みヘテロ導波路）を図１（Ａ）、（Ｂ）における第
１の光導波手段５および第２の光導波手段６として用い
ることができる。
半導体ダブルヘテロ構造光導波路（ＢＨ構造あるいは埋
め込みヘテロ導波路）を図１（Ａ）、（Ｂ）における第
１の光導波手段５および第２の光導波手段６として用い
ることができる。
【００４８】この光導波手段を、図１（Ａ）、（Ｂ）に
おける第１の光導波手段５および第２の光導波手段６と
して用い、上部電極２６、下部２７間に電圧を印加しな
い場合、あるいは、上部電極２６と下部電極２７の間に
同じ電圧を印加する場合は、第１の光導波手段５と第２
の光導波手段６の長さに差を付けることによって両光導
波手段中に並ぶ光の波数を異ならせ、両経路間で発振モ
ード間隔を異ならせて、両経路の発振波長が一致した波
長における単一波長発振を可能にすることができる。
おける第１の光導波手段５および第２の光導波手段６と
して用い、上部電極２６、下部２７間に電圧を印加しな
い場合、あるいは、上部電極２６と下部電極２７の間に
同じ電圧を印加する場合は、第１の光導波手段５と第２
の光導波手段６の長さに差を付けることによって両光導
波手段中に並ぶ光の波数を異ならせ、両経路間で発振モ
ード間隔を異ならせて、両経路の発振波長が一致した波
長における単一波長発振を可能にすることができる。
【００４９】また、上部電極２６と下部電極２７の間に
順方向の電圧を印加して電流を活性層に注入し、キャリ
アを生成させてプラズマ効果で屈折率を変化させること
によって、両経路間に並ぶ波数を変化させることができ
る。また、上部電極２６と下部電極２７の間に逆バイア
ス電圧を印加し、電界効果によって活性層の屈折率を変
化させ、両経路間に並ぶ光の波数を変化させることがで
きる。
順方向の電圧を印加して電流を活性層に注入し、キャリ
アを生成させてプラズマ効果で屈折率を変化させること
によって、両経路間に並ぶ波数を変化させることができ
る。また、上部電極２６と下部電極２７の間に逆バイア
ス電圧を印加し、電界効果によって活性層の屈折率を変
化させ、両経路間に並ぶ光の波数を変化させることがで
きる。
【００５０】このようにして、活性層２３の屈折率を変
化することによって、第１の光導波手段と第２の光導波
手段に含まれる光の波数を任意に変化して、連続的に波
長が変化する単一波長発振を実現することができる。こ
の実施例の半導体発光装置をさらに具体的に説明する。
化することによって、第１の光導波手段と第２の光導波
手段に含まれる光の波数を任意に変化して、連続的に波
長が変化する単一波長発振を実現することができる。こ
の実施例の半導体発光装置をさらに具体的に説明する。
【００５１】図９は、第１実施例の具体的な構成の平面
図、図１０は、その光軸方向の断面図、図１１はその光
軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。これら
の図において、３１、３２、３３、３４が各光導波手段
の中心となる活性層、６１、６２、６３、６４が上部電
極である他は、前記のとおりである。そして、これらの
図に示された半導体発光装置の各構成部分の具体例はつ
ぎのとおりである。
図、図１０は、その光軸方向の断面図、図１１はその光
軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。これら
の図において、３１、３２、３３、３４が各光導波手段
の中心となる活性層、６１、６２、６３、６４が上部電
極である他は、前記のとおりである。そして、これらの
図に示された半導体発光装置の各構成部分の具体例はつ
ぎのとおりである。
【００５２】
２１−半導体基板
厚さ１００μｍで不純物濃度２×１０１８ｃｍ−３のｎ
型ＩｎＰ基板 ２２−ダブルヘテロ接合クラッド層 厚さ１．５μｍで不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｎ
型ＩｎＰ結晶層 ２３−ダブルヘテロ接合活性層 厚さ０．２μｍでノンドープのＩｎＧａＡｓＰ結晶層２
４−ダブルヘテロ接合クラッド層 厚さ１．５μｍで不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｐ
型ＩｎＰ結晶層 ２５−電極コンタクト層 厚さ０．５μｍで不純物濃度２×１０１８ｃｍ−３のｐ
型ＩｎＰ結晶層 １５−電流阻止層 厚さ０．７μｍで不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｎ
型ＩｎＰ結晶層 ３１〜３４−各光導波路の中心となる活性層厚さ０．２
μｍでノンドープのＩｎＧａＡｓＰ結晶層３１と３４の
バンドギャップエネルギ０．８ｅＶ（λｇ＝１．５５μ
ｍ） ３２と３３のバンドギャップエネルギ０．８２７ｅＶ（
λｇ＝１．５０μｍ） ６１〜６４−上部電極 Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造 ２７−下部電極 Ａｌの１層構造 ９、１０−光反射手段 である。
型ＩｎＰ基板 ２２−ダブルヘテロ接合クラッド層 厚さ１．５μｍで不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｎ
型ＩｎＰ結晶層 ２３−ダブルヘテロ接合活性層 厚さ０．２μｍでノンドープのＩｎＧａＡｓＰ結晶層２
４−ダブルヘテロ接合クラッド層 厚さ１．５μｍで不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｐ
型ＩｎＰ結晶層 ２５−電極コンタクト層 厚さ０．５μｍで不純物濃度２×１０１８ｃｍ−３のｐ
型ＩｎＰ結晶層 １５−電流阻止層 厚さ０．７μｍで不純物濃度５×１０１７ｃｍ−３のｎ
型ＩｎＰ結晶層 ３１〜３４−各光導波路の中心となる活性層厚さ０．２
μｍでノンドープのＩｎＧａＡｓＰ結晶層３１と３４の
バンドギャップエネルギ０．８ｅＶ（λｇ＝１．５５μ
ｍ） ３２と３３のバンドギャップエネルギ０．８２７ｅＶ（
λｇ＝１．５０μｍ） ６１〜６４−上部電極 Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕの３層構造 ２７−下部電極 Ａｌの１層構造 ９、１０−光反射手段 である。
【００５３】ここで、ダブルヘテロ接合クラッド層２４
は埋め込みヘテロ構造の埋め込み半導体結晶層を兼ねて
いる。そして、上記の構成の各寸法は、光導波手段３１
（Ｌ１ ）と３２（Ｌ２ ）と３４（Ｌ４ ）がそれぞ
れ１００μｍ、光導波手段３３（Ｌ３ ）が１０８μｍ
であり、光導波手段３１と３４は、それぞれ第１の光増
幅手段および第２の増幅手段（図１の１、２）として作
用する。
は埋め込みヘテロ構造の埋め込み半導体結晶層を兼ねて
いる。そして、上記の構成の各寸法は、光導波手段３１
（Ｌ１ ）と３２（Ｌ２ ）と３４（Ｌ４ ）がそれぞ
れ１００μｍ、光導波手段３３（Ｌ３ ）が１０８μｍ
であり、光導波手段３１と３４は、それぞれ第１の光増
幅手段および第２の増幅手段（図１の１、２）として作
用する。
【００５４】この例では、第１経路（２つに分かれた上
側光導波手段を通る経路）と第２経路（２つに分かれた
下側光導波手段を通る経路）の長さに差をつけているか
ら、屈折率可変手段を動作させないとき、設計された波
長での単一波長発振が可能である。
側光導波手段を通る経路）と第２経路（２つに分かれた
下側光導波手段を通る経路）の長さに差をつけているか
ら、屈折率可変手段を動作させないとき、設計された波
長での単一波長発振が可能である。
【００５５】また、分岐・混合手段は、光導波手段を２
つに分けることによって実現され、光反射手段は半導体
結晶をへき開することによって形成されている。そして
また、光導波手段の屈折率を変える場合の屈折率可変手
段は、上部電極６２および６３と下部電極２７の間に電
流を流すか、電圧を印加することによって実現される。
つに分けることによって実現され、光反射手段は半導体
結晶をへき開することによって形成されている。そして
また、光導波手段の屈折率を変える場合の屈折率可変手
段は、上部電極６２および６３と下部電極２７の間に電
流を流すか、電圧を印加することによって実現される。
【００５６】図１２は、第１実施例の半導体発光装置の
制御方法の説明図である。この図において使用した符号
は前記と同様である。本実施例の半導体発光装置の制御
方法はつぎのとおりである。上部電極６１、６４と下部
電極２７の間に順方向電圧を印加して電流を注入しレー
ザ発振させる。
制御方法の説明図である。この図において使用した符号
は前記と同様である。本実施例の半導体発光装置の制御
方法はつぎのとおりである。上部電極６１、６４と下部
電極２７の間に順方向電圧を印加して電流を注入しレー
ザ発振させる。
【００５７】そして、上部電極６２、６３と下部電極２
７の間に順方向電圧を印加して電流を注入し、あるいは
、逆バイアス電圧を印加して導波路の屈折率を変化して
発振波長を制御する。発振波長は１．５５μｍ付近、活
性層３１〜３４を含む導波路の有効屈折率はおよそ３．
６である。
７の間に順方向電圧を印加して電流を注入し、あるいは
、逆バイアス電圧を印加して導波路の屈折率を変化して
発振波長を制御する。発振波長は１．５５μｍ付近、活
性層３１〜３４を含む導波路の有効屈折率はおよそ３．
６である。
【００５８】この実施例において、第１の光導波手段５
の屈折率をｎ１ 、第１の光導波手段５を含む光反射手
段（へき開面）９、１０間の第１経路（図９の上側経路
）に含まれる波数をｍ１ 、第２の光導波手段６の屈折
率をｎ２ 、第２の光導波手段を含む光反射手段（へき
開面）９、１０間の第２経路（図９の下側経路）に含ま
れる波数をｍ２ とすると、ｎ１ ＝３．６０５０のと
き、ｍ１ ＝１３９４／２で、波長１．５５μｍにレー
ザ発振モードが存在し、ｎ２ ＝３．５４９１のとき、
ｍ２ ＝１４３０／２で、波長１．５５μｍにレーザ発
振モードが存在する。このため、ｎ１ とｎ２ を上記
のように調整すると、図９〜図１２に示したレーザは１
．５５μｍで単一モード発振する。
の屈折率をｎ１ 、第１の光導波手段５を含む光反射手
段（へき開面）９、１０間の第１経路（図９の上側経路
）に含まれる波数をｍ１ 、第２の光導波手段６の屈折
率をｎ２ 、第２の光導波手段を含む光反射手段（へき
開面）９、１０間の第２経路（図９の下側経路）に含ま
れる波数をｍ２ とすると、ｎ１ ＝３．６０５０のと
き、ｍ１ ＝１３９４／２で、波長１．５５μｍにレー
ザ発振モードが存在し、ｎ２ ＝３．５４９１のとき、
ｍ２ ＝１４３０／２で、波長１．５５μｍにレーザ発
振モードが存在する。このため、ｎ１ とｎ２ を上記
のように調整すると、図９〜図１２に示したレーザは１
．５５μｍで単一モード発振する。
【００５９】図１３は、ｎ１ を固定しｎ２ を変化さ
せた場合の発振モード説明図である。この図において、
横軸は波長、縦軸は屈折率変化量Δｎ２ である。そし
て、点Ｅが、ｎ２ ＝３．５９４９１で、１．５５μｍ
で発振する点を表している。
せた場合の発振モード説明図である。この図において、
横軸は波長、縦軸は屈折率変化量Δｎ２ である。そし
て、点Ｅが、ｎ２ ＝３．５９４９１で、１．５５μｍ
で発振する点を表している。
【００６０】この図は、ｎ１ を３．６０３５０に固定
し、ｎ２ をＥから＋０．０８％、−０．１２％の範囲
で変化させた例であるが、約１．５３μｍから約１．５
６６μｍの間で線Ａに沿って２つのモードが一致する波
長が変化していることが判る。このレーザはこの間で単
一モード発振する。この場合は、飛び飛びの波長で発振
するが、ｎ１ とｎ２ の両方を変化させると、Ｅ点が
連続的に変化するから、モード間にわたる波長可変も可
能であり、約１．５３μｍから約１．５６６μｍの間で
線Ａに沿って連続的に発振波長を変化させることができ
る。
し、ｎ２ をＥから＋０．０８％、−０．１２％の範囲
で変化させた例であるが、約１．５３μｍから約１．５
６６μｍの間で線Ａに沿って２つのモードが一致する波
長が変化していることが判る。このレーザはこの間で単
一モード発振する。この場合は、飛び飛びの波長で発振
するが、ｎ１ とｎ２ の両方を変化させると、Ｅ点が
連続的に変化するから、モード間にわたる波長可変も可
能であり、約１．５３μｍから約１．５６６μｍの間で
線Ａに沿って連続的に発振波長を変化させることができ
る。
【００６１】図１４は、ｎ２ を固定しｎ１ を変化さ
せた場合の発振モード説明図である。この図において、
横軸は波長、縦軸は屈折率変化量Δｎ１ である。この
図に見られるように、ｎ２ を３．５９４９１に固定し
て、ｎ１ を大凡±０．１％変化させると、２つの経路
のモードの一致する波長は、図１３の場合とは逆の傾向
を示す。さらに、第１基本構成には、両側に共通光導波
手段をもつことに起因した顕著な効果があるが、その説
明をする前に、ｎ１ （あるいはｎ２ ）を固定して、
ｎ２ （あるいはｎ１ ）を更に大きく変化させた場合
のモード変化について述べる。
せた場合の発振モード説明図である。この図において、
横軸は波長、縦軸は屈折率変化量Δｎ１ である。この
図に見られるように、ｎ２ を３．５９４９１に固定し
て、ｎ１ を大凡±０．１％変化させると、２つの経路
のモードの一致する波長は、図１３の場合とは逆の傾向
を示す。さらに、第１基本構成には、両側に共通光導波
手段をもつことに起因した顕著な効果があるが、その説
明をする前に、ｎ１ （あるいはｎ２ ）を固定して、
ｎ２ （あるいはｎ１ ）を更に大きく変化させた場合
のモード変化について述べる。
【００６２】図１５は、ｎ１ を固定しｎ２ を広範囲
に変化した場合のモード変化説明図である。この図にお
いては、第１の光導波手段の屈折率ｎ１ を固定したま
まで第２の光導波手段の屈折率ｎ２ を広範囲に変化す
る場合、初めは屈折率が大きくなるにしたがって、発振
モードが一致する波長は、線Ａに沿って長波長側に移動
するが、さらに大きくなると線Ｆに沿って発振モードが
一致する波長が現れてくる。そのため、例えばΔｎ２
がＨの位置の値である場合は、ＥとＧのいずれでも発振
可能となり、単一発振が可能な波長範囲が狭くなる恐れ
がある。
に変化した場合のモード変化説明図である。この図にお
いては、第１の光導波手段の屈折率ｎ１ を固定したま
まで第２の光導波手段の屈折率ｎ２ を広範囲に変化す
る場合、初めは屈折率が大きくなるにしたがって、発振
モードが一致する波長は、線Ａに沿って長波長側に移動
するが、さらに大きくなると線Ｆに沿って発振モードが
一致する波長が現れてくる。そのため、例えばΔｎ２
がＨの位置の値である場合は、ＥとＧのいずれでも発振
可能となり、単一発振が可能な波長範囲が狭くなる恐れ
がある。
【００６３】図１６は、ｎ２ を固定しｎ１ を広範囲
に変化した場合のモード変化説明図である。上記の図１
５とは逆に、第２の光導波手段の屈折率ｎ２ を固定し
たままで第１の光導波手段の屈折率ｎ１ を広範囲に変
化する場合、初めは屈折率が大きくなるにしたがって、
発振モードが一致する波長は線Ａに沿って短波長側に移
動するが、さらに大きくなると線Ｆに沿った発振モード
が一致する波長が現れてくる。
に変化した場合のモード変化説明図である。上記の図１
５とは逆に、第２の光導波手段の屈折率ｎ２ を固定し
たままで第１の光導波手段の屈折率ｎ１ を広範囲に変
化する場合、初めは屈折率が大きくなるにしたがって、
発振モードが一致する波長は線Ａに沿って短波長側に移
動するが、さらに大きくなると線Ｆに沿った発振モード
が一致する波長が現れてくる。
【００６４】この図に示されたように、同じ大きさのΔ
ｎ２ に対して、線Ａと線Ｆが同時に存在する範囲では
ＥとＧのいずれでも発振可能となるため、２モード発振
となり、単一発振が可能な波長範囲が狭くなる恐れがあ
る。しかし、第１基本構成においては、Ｆに沿った波長
では発振せず、広い波長範囲で単一波長発振が可能であ
る。つぎに、その理由を説明する。
ｎ２ に対して、線Ａと線Ｆが同時に存在する範囲では
ＥとＧのいずれでも発振可能となるため、２モード発振
となり、単一発振が可能な波長範囲が狭くなる恐れがあ
る。しかし、第１基本構成においては、Ｆに沿った波長
では発振せず、広い波長範囲で単一波長発振が可能であ
る。つぎに、その理由を説明する。
【００６５】図１７は、定在波の数と光の位相の関係の
説明図である。この図において、９、１０はミラー、３
０は光導波手段、４１〜４３は共振モードの定在波であ
る。長さＬの光導波手段３０にたつ波長λの定在波の数
ｍは、 ｍ＝（２×ｎ×Ｌ）／λ である。
説明図である。この図において、９、１０はミラー、３
０は光導波手段、４１〜４３は共振モードの定在波であ
る。長さＬの光導波手段３０にたつ波長λの定在波の数
ｍは、 ｍ＝（２×ｎ×Ｌ）／λ である。
【００６６】したがって、定在波の一方の端が４１のよ
うな場合、他方の端は、ｍが奇数の場合は４２、ｍが偶
数の場合は４３であり、奇数と偶数で位相が反転する。 再度、図１５を参照すると、この図において、Ｅの点で
は、第１経路の波数ｍ１ 、第２経路の波数ｍ２ とも
に偶数であるから単一波長の発振に支障を生じることは
ない。
うな場合、他方の端は、ｍが奇数の場合は４２、ｍが偶
数の場合は４３であり、奇数と偶数で位相が反転する。 再度、図１５を参照すると、この図において、Ｅの点で
は、第１経路の波数ｍ１ 、第２経路の波数ｍ２ とも
に偶数であるから単一波長の発振に支障を生じることは
ない。
【００６７】ところが、Ｇの点では、第１経路の波数ｍ
１ は偶数であるが、第２経路の波数ｍ２ は奇数にな
るため、左右端のどちらか一方では、波長が一致して、
位相が反転する状態になるため、損失が大きくレーザ発
振しない。この事情は図１６のＥ、Ｇについても同様で
ある。そのため、図１５、図１６の線Ｆに沿った波長で
は発振せず、広い波長範囲で単一波長発振が生じる。
１ は偶数であるが、第２経路の波数ｍ２ は奇数にな
るため、左右端のどちらか一方では、波長が一致して、
位相が反転する状態になるため、損失が大きくレーザ発
振しない。この事情は図１６のＥ、Ｇについても同様で
ある。そのため、図１５、図１６の線Ｆに沿った波長で
は発振せず、広い波長範囲で単一波長発振が生じる。
【００６８】（第２実施例）図１８は、第２実施例の光
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。この図における
符号は、図８において使用したものと同様である。
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。この図における
符号は、図８において使用したものと同様である。
【００６９】この実施例においては、２つの光導波手段
の半導体層の厚さ、ストライプ幅等の構造は同じであり
、互いの活性層２３１ と２３２ の組成あるいはクラ
ッド層２２１ 、２４２ の組成が異なっている。この
場合、光導波手段に含まれる波数を少なくしたい方の活
性層の組成を、バンドギャップエネルギーのより大きい
ものにする。上記のように光導波手段の活性層２３１
、２３２ あるいはクラッド層２２１ 、２２２ およ
び２４１ 、２４２ の組成を変えると、バンドギャッ
プエネルギーが大きい方の光導波手段の屈折率は、バン
ドギャップエネルギーが小さい方の光導波手段の屈折率
より小さくなり、両光導波手段間で屈折率を異ならせる
ことができる。
の半導体層の厚さ、ストライプ幅等の構造は同じであり
、互いの活性層２３１ と２３２ の組成あるいはクラ
ッド層２２１ 、２４２ の組成が異なっている。この
場合、光導波手段に含まれる波数を少なくしたい方の活
性層の組成を、バンドギャップエネルギーのより大きい
ものにする。上記のように光導波手段の活性層２３１
、２３２ あるいはクラッド層２２１ 、２２２ およ
び２４１ 、２４２ の組成を変えると、バンドギャッ
プエネルギーが大きい方の光導波手段の屈折率は、バン
ドギャップエネルギーが小さい方の光導波手段の屈折率
より小さくなり、両光導波手段間で屈折率を異ならせる
ことができる。
【００７０】例えば、ＧａＡｌＡｓ系材料では、Ａｌの
割合が少なくなるほど屈折率が大きくなり、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系では、Ｐの割合が少なくなるほど屈折率が大きく
なるから、図１における第１の光導波手段１と第２の光
導波手段２の長さを同じにして光導波手段の活性層２３
１ 、２３２ あるいはクラッド層２２１ 、２２２
および２４１ 、２４２ のＰあるいはＡｌの組成比を
変えることによって、光導波手段の屈折率に差をつける
ことができる。
割合が少なくなるほど屈折率が大きくなり、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系では、Ｐの割合が少なくなるほど屈折率が大きく
なるから、図１における第１の光導波手段１と第２の光
導波手段２の長さを同じにして光導波手段の活性層２３
１ 、２３２ あるいはクラッド層２２１ 、２２２
および２４１ 、２４２ のＰあるいはＡｌの組成比を
変えることによって、光導波手段の屈折率に差をつける
ことができる。
【００７１】そして、光導波手段の屈折率をｎ、長さを
Ｌとすると、そのなかの光の波数Ｍは、Ｍ＝（ｎ×Ｌ）
／λとなるから、第１の光導波手段と第２の光導波手段
の組成を変えることによってＭに差をつけることができ
る。
Ｌとすると、そのなかの光の波数Ｍは、Ｍ＝（ｎ×Ｌ）
／λとなるから、第１の光導波手段と第２の光導波手段
の組成を変えることによってＭに差をつけることができ
る。
【００７２】（第３実施例）図１９は、第３実施例の光
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。この図における
符号は、図８において使用したものと同様である。
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。この図における
符号は、図８において使用したものと同様である。
【００７３】この実施例においては、第１の導波手段の
活性層２３１ の厚さを第２の導波手段の活性層２３２
の厚さより薄くしている。波数を多くしたい場合は厚
く、波数を少なくしたい場合は薄くする。このように、
組成が同じであっても、活性層の厚さが厚くなると光導
波手段の屈折率ｎ（厳密には平均的屈折率ｎａｖ）が大
きくなり、活性層の厚さが薄くなると導波路の屈折率ｎ
が小さくなる。このため、第１の光導波手段と第２の光
導波手段の長さが同じであってもその中に並ぶ波数に差
を付けることができる。
活性層２３１ の厚さを第２の導波手段の活性層２３２
の厚さより薄くしている。波数を多くしたい場合は厚
く、波数を少なくしたい場合は薄くする。このように、
組成が同じであっても、活性層の厚さが厚くなると光導
波手段の屈折率ｎ（厳密には平均的屈折率ｎａｖ）が大
きくなり、活性層の厚さが薄くなると導波路の屈折率ｎ
が小さくなる。このため、第１の光導波手段と第２の光
導波手段の長さが同じであってもその中に並ぶ波数に差
を付けることができる。
【００７４】（第４実施例）図２０は、第４実施例の光
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。この図における
符号は、１６１ 、１６２ が光ガイド層である他は図
８において使用したものと同様である。
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。この図における
符号は、１６１ 、１６２ が光ガイド層である他は図
８において使用したものと同様である。
【００７５】この実施例においては、半導体基板２１１
、２１２より屈折率が大きく、活性層２３１ 、２３
２ より屈折率が小さい半導体層を光ガイド層１６１
、１６２ として使用し、第１の光導波路手段５の光ガ
イド層１６１ と第２の光導波路手段６の光ガイド層１
６２ の厚さに差を付けたものである。
、２１２より屈折率が大きく、活性層２３１ 、２３
２ より屈折率が小さい半導体層を光ガイド層１６１
、１６２ として使用し、第１の光導波路手段５の光ガ
イド層１６１ と第２の光導波路手段６の光ガイド層１
６２ の厚さに差を付けたものである。
【００７６】光ガイド層として、活性層２３１ 、２３
２ よりも屈折率が小さく、半導体基板２１１ 、２１
２ よりも屈折率が大きい材料を使用すると、光ガイド
層１６２ が厚くなっている第２の光導波手段６の屈折
率ｎ（厳密には平均的屈折率ｎａｖ）が大きくなり、光
ガイド層１６１ が薄くなっている第１の光導波手段５
の屈折率ｎが小さくなる。このため、前記と同様、光導
波手段の長さが同じであっても光導波手段中に並ぶ光の
波数に差を付けることができる。この実施例では、製造
が比較的容易である点が利点として挙げられる。
２ よりも屈折率が小さく、半導体基板２１１ 、２１
２ よりも屈折率が大きい材料を使用すると、光ガイド
層１６２ が厚くなっている第２の光導波手段６の屈折
率ｎ（厳密には平均的屈折率ｎａｖ）が大きくなり、光
ガイド層１６１ が薄くなっている第１の光導波手段５
の屈折率ｎが小さくなる。このため、前記と同様、光導
波手段の長さが同じであっても光導波手段中に並ぶ光の
波数に差を付けることができる。この実施例では、製造
が比較的容易である点が利点として挙げられる。
【００７７】（第５実施例）図２１は、第５実施例の光
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。
【００７８】この図における符号は、図８において使用
したものと同様である。この実施例においては、第１の
光導波路手段５と第２の光導波路手段６のストライプの
幅Ｗ１ とＷ２ を変えている。図２１のように、スト
ライプの幅を変えると導波路の屈折率が変化し、ストラ
イプの幅が広いほど屈折率ｎが大きく、狭いほど小さく
なる。そのため、上記と同様、光導波手段の長さが同じ
であってもその中に並ぶ波数に差を付けることができる
。 この実施例にも比較的製造が容易であるという利点があ
る。
したものと同様である。この実施例においては、第１の
光導波路手段５と第２の光導波路手段６のストライプの
幅Ｗ１ とＷ２ を変えている。図２１のように、スト
ライプの幅を変えると導波路の屈折率が変化し、ストラ
イプの幅が広いほど屈折率ｎが大きく、狭いほど小さく
なる。そのため、上記と同様、光導波手段の長さが同じ
であってもその中に並ぶ波数に差を付けることができる
。 この実施例にも比較的製造が容易であるという利点があ
る。
【００７９】（第６実施例）図２２は、第６実施例の光
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。
導波手段の構成説明図である。この図は、光導波手段の
光軸と半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面を示すが、左半
分が第１の光導波手段５の半分を、右半分が第２の光導
波手段６の半分を対比して示している。
【００８０】この図における符号は、図８において使用
したものと同様である。この実施例においては、第１の
光導波手段５と第２の光導波手段６における光の横モー
ドガイド構造を異ならせている。横モード導波は、スト
ライプ周辺部の屈折率を、ストライプ部より低くするこ
とによって行うが、周辺の屈折率とストライプ部との屈
折率差はガイド構造によって異なり、それに伴って導波
路の屈折率も異なっている。
したものと同様である。この実施例においては、第１の
光導波手段５と第２の光導波手段６における光の横モー
ドガイド構造を異ならせている。横モード導波は、スト
ライプ周辺部の屈折率を、ストライプ部より低くするこ
とによって行うが、周辺の屈折率とストライプ部との屈
折率差はガイド構造によって異なり、それに伴って導波
路の屈折率も異なっている。
【００８１】例えば、図２２に示したように、第１の光
導波手段５を示す左半分のＢＨ（埋め込みヘテロ）構造
と、第２の光導波手段６を示す右半分のリッジ構造では
、右半分に図示したリッジ構造の方が屈折率が高くなる
。このため、上記と同様、光導波手段の長さが同じであ
ってもその中に並ぶ光の波数に差を付けることができる
。この実施例も製造が比較的容易である。
導波手段５を示す左半分のＢＨ（埋め込みヘテロ）構造
と、第２の光導波手段６を示す右半分のリッジ構造では
、右半分に図示したリッジ構造の方が屈折率が高くなる
。このため、上記と同様、光導波手段の長さが同じであ
ってもその中に並ぶ光の波数に差を付けることができる
。この実施例も製造が比較的容易である。
【００８２】（第７実施例）図２３は、ｎ２ を変化し
た場合、図２４はｎ１ を変化させた場合の第７実施例
のモード変化説明図である。この実施例においては、図
９における、光導波路手段３１の長さＬ１ と第１の光
導波手段３２の長さＬ２ と光導波手段３４の長さＬ４
をそれぞれ５０μｍとし、第２の光導波手段３３の長
さＬ３ を５２μｍとしている。
た場合、図２４はｎ１ を変化させた場合の第７実施例
のモード変化説明図である。この実施例においては、図
９における、光導波路手段３１の長さＬ１ と第１の光
導波手段３２の長さＬ２ と光導波手段３４の長さＬ４
をそれぞれ５０μｍとし、第２の光導波手段３３の長
さＬ３ を５２μｍとしている。
【００８３】そして、この図には、第１実施例ないし第
６実施例において説明した構成を用いてそれぞれの光導
波手段の屈折率を変化した場合のモード変化を示すもの
で、図２３は、第１の光導波手段５の屈折率を一定にし
て第２の光導波手段６の屈折率ｎ２ を０．４５％変化
した場合、図２４は、第２の光導波手段の屈折率を一定
にして第１の導波手段５の屈折率ｎ１ を０．４５％変
化させた場合のモード変化を示している。
６実施例において説明した構成を用いてそれぞれの光導
波手段の屈折率を変化した場合のモード変化を示すもの
で、図２３は、第１の光導波手段５の屈折率を一定にし
て第２の光導波手段６の屈折率ｎ２ を０．４５％変化
した場合、図２４は、第２の光導波手段の屈折率を一定
にして第１の導波手段５の屈折率ｎ１ を０．４５％変
化させた場合のモード変化を示している。
【００８４】これらの図から、１．５μｍ〜１．６５μ
ｍ（幅１５０ｎｍ）の間で、モードが一致する波長が単
一になることがわかる。さらに、図１７に沿って説明し
た、定在波の数と光の位相の関係によって生じる単一モ
ード発振効果によって、３００ｎｍ以上の広い範囲にわ
たって、モードが一致する波長を単一にすることができ
る。本発明において、前記の実施例において説明した活
性層や光導波手段として多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を
用いると、ＭＱＷを用いた活性層は２５０ｎｍ程度の利
得波長幅をもつため、２５０ｎｍ以上の波長範囲にわた
って、連続して発振波長を変えることが可能なレーザを
実現することができる。
ｍ（幅１５０ｎｍ）の間で、モードが一致する波長が単
一になることがわかる。さらに、図１７に沿って説明し
た、定在波の数と光の位相の関係によって生じる単一モ
ード発振効果によって、３００ｎｍ以上の広い範囲にわ
たって、モードが一致する波長を単一にすることができ
る。本発明において、前記の実施例において説明した活
性層や光導波手段として多重量子井戸構造（ＭＱＷ）を
用いると、ＭＱＷを用いた活性層は２５０ｎｍ程度の利
得波長幅をもつため、２５０ｎｍ以上の波長範囲にわた
って、連続して発振波長を変えることが可能なレーザを
実現することができる。
【００８５】（第８実施例）図２５は、第８実施例の半
導体発光装置の構成説明図である。この図において、１
１はへき開面からなる光反射手段、３１は光増幅手段、
３２、３３は光導波路手段、６１、６２、６３は屈折率
可変手段の電極である。本実施例による半導体発光装置
は、前記の第１基本構成の右側の光分岐・混合手段より
右側を除去した構造で、その跡にへき開による光反射手
段１０と１１を形成したものである。
導体発光装置の構成説明図である。この図において、１
１はへき開面からなる光反射手段、３１は光増幅手段、
３２、３３は光導波路手段、６１、６２、６３は屈折率
可変手段の電極である。本実施例による半導体発光装置
は、前記の第１基本構成の右側の光分岐・混合手段より
右側を除去した構造で、その跡にへき開による光反射手
段１０と１１を形成したものである。
【００８６】この半導体発光装置の他の構成は第１基本
構成と格別異なるところはない。この図において、Ｌ１
は２００μｍ、Ｌ２ は１００μｍ、Ｌ３ は１０８
μｍである。この実施例の発光装置は、第１基本構成に
よる構成の発光装置とほぼ同様の効果を生じるが、右側
の共通光導波路となる第２の光増幅手段を欠くため、第
１基本構成が有している、前記の、ｍが奇数か偶数かに
よる左右の位相反転効果による単一発振波長範囲の拡大
効果は生じない。
構成と格別異なるところはない。この図において、Ｌ１
は２００μｍ、Ｌ２ は１００μｍ、Ｌ３ は１０８
μｍである。この実施例の発光装置は、第１基本構成に
よる構成の発光装置とほぼ同様の効果を生じるが、右側
の共通光導波路となる第２の光増幅手段を欠くため、第
１基本構成が有している、前記の、ｍが奇数か偶数かに
よる左右の位相反転効果による単一発振波長範囲の拡大
効果は生じない。
【００８７】この実施例においては、各光導波手段のパ
ターンを非対称にする等の方法によって空間的長さに差
を付けること、あるいは、屈折率に差を付けることによ
って第１の光導波手段５と第２の光導波手段６に含まれ
る光の波数に差を付けることができる。
ターンを非対称にする等の方法によって空間的長さに差
を付けること、あるいは、屈折率に差を付けることによ
って第１の光導波手段５と第２の光導波手段６に含まれ
る光の波数に差を付けることができる。
【００８８】（第９実施例）図２６は、第９実施例の半
導体発光装置の構成説明図である。この図における符号
は、４４がエッチングによって除去された部分である他
は前記のとおりである。
導体発光装置の構成説明図である。この図における符号
は、４４がエッチングによって除去された部分である他
は前記のとおりである。
【００８９】本実施例においては、図示されているよう
に、第１、第２の光導波手段５、６のパターンは本来上
下対称に作られているが、エッチングによって第１の光
導波手段５の一部４４を除去した後、へき開して、第１
、第２の光反射手段１０と１１を形成している。本実施
例によると、光導波手段に含まれる波数に差をつけるた
めの設計と製造が容易である。
に、第１、第２の光導波手段５、６のパターンは本来上
下対称に作られているが、エッチングによって第１の光
導波手段５の一部４４を除去した後、へき開して、第１
、第２の光反射手段１０と１１を形成している。本実施
例によると、光導波手段に含まれる波数に差をつけるた
めの設計と製造が容易である。
【００９０】（第１０実施例）この実施例は、前記第１
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
２実施例の光導波手段を用い、第１の光導波手段５の導
波活性層（図１８の２３１ ）の組成を、λｇ１．４０
μｍ、第２の光導波手段６の導波路活性層（図１８の２
３２ ）の組成を、λｇ１．５０μｍとし、両導波手段
の層構造、厚さ等を同じにしている。ここで、λｇは活
性層に用いた半導体材料のバンドギャップエネルギーを
フォトルミネッセンス（ＰＬ）波長に換算したものであ
る。
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
２実施例の光導波手段を用い、第１の光導波手段５の導
波活性層（図１８の２３１ ）の組成を、λｇ１．４０
μｍ、第２の光導波手段６の導波路活性層（図１８の２
３２ ）の組成を、λｇ１．５０μｍとし、両導波手段
の層構造、厚さ等を同じにしている。ここで、λｇは活
性層に用いた半導体材料のバンドギャップエネルギーを
フォトルミネッセンス（ＰＬ）波長に換算したものであ
る。
【００９１】そして、第１の光導波手段５と第２の光導
波手段６の長さをともに１２０μｍとする。この場合、
第１の光導波手段５と第２の光導波手段６の間には、波
長１．５５μｍの光に対して約０．１２の屈折率差を生
じる。したがって、１２０μｍの光導波手段を形成すれ
ば、実効長で４μｍ相当程度の差がついた光導波手段と
なる。この実施例には、光導波手段のパターンが対称と
なり、分岐点での光の損失が均等になる効果がある。
波手段６の長さをともに１２０μｍとする。この場合、
第１の光導波手段５と第２の光導波手段６の間には、波
長１．５５μｍの光に対して約０．１２の屈折率差を生
じる。したがって、１２０μｍの光導波手段を形成すれ
ば、実効長で４μｍ相当程度の差がついた光導波手段と
なる。この実施例には、光導波手段のパターンが対称と
なり、分岐点での光の損失が均等になる効果がある。
【００９２】（第１１実施例）この実施例は、前記第１
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
３実施例の光導波手段を用い、第１の光導波手段の導波
活性層（図１９の２３１ ）の厚さを０．０８μｍ、第
２の光導波手段６の導波路活性層（図１９の２３２ ）
の厚さを０．２４μｍにしたものである。この実施例で
は、波長１．５５μｍの光に対して約０．２の屈折率差
を生じるから、８０μｍの光導波手段を形成すると、実
効長で４μｍ相当程度の差が付いた光導波手段となる。
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
３実施例の光導波手段を用い、第１の光導波手段の導波
活性層（図１９の２３１ ）の厚さを０．０８μｍ、第
２の光導波手段６の導波路活性層（図１９の２３２ ）
の厚さを０．２４μｍにしたものである。この実施例で
は、波長１．５５μｍの光に対して約０．２の屈折率差
を生じるから、８０μｍの光導波手段を形成すると、実
効長で４μｍ相当程度の差が付いた光導波手段となる。
【００９３】なお、この実施例において、第２実施例の
ように、活性層、クラッド層等の組成を変えるとさらに
大きな波数差が設定でき、波数差を同じとする場合は、
さらに光導波手段の長さを短くできる効果を生じる。前
記後者のように光導波手段を短くすると、モード間隔が
拡がるから、波長可変レンジが拡大される。この実施例
には、光導波手段のパターンが対称となり、分岐点での
光の損失が均等になる効果がある。
ように、活性層、クラッド層等の組成を変えるとさらに
大きな波数差が設定でき、波数差を同じとする場合は、
さらに光導波手段の長さを短くできる効果を生じる。前
記後者のように光導波手段を短くすると、モード間隔が
拡がるから、波長可変レンジが拡大される。この実施例
には、光導波手段のパターンが対称となり、分岐点での
光の損失が均等になる効果がある。
【００９４】（第１２実施例）この実施例は、前記第１
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
４実施例の光導波手段を用い、第１の光導波手段５の光
ガイド層（図２０の１６１ ）として厚さが０．２μｍ
、ＰＬ波長λｇが１．３μｍの半導体層を用い、第２の
光導波手段６の光ガイド層（図２０の１６２ ）として
厚さが０．５μｍ、ＰＬ波長λｇが１．３μｍの半導体
層を用いたものである。
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
４実施例の光導波手段を用い、第１の光導波手段５の光
ガイド層（図２０の１６１ ）として厚さが０．２μｍ
、ＰＬ波長λｇが１．３μｍの半導体層を用い、第２の
光導波手段６の光ガイド層（図２０の１６２ ）として
厚さが０．５μｍ、ＰＬ波長λｇが１．３μｍの半導体
層を用いたものである。
【００９５】この実施例において、第２実施例のように
、活性層、クラッド層等の組成を変え、あるいは、第３
実施例のように活性層の厚さを変えるとさらに大きな波
数差が設定でき、波数差を同じにする場合は、さらに光
導波手段の長さを短くできる効果を生じる。この実施例
には、光導波手段のパターンが対称となり、分岐点での
光の損失が均等になる効果がある。
、活性層、クラッド層等の組成を変え、あるいは、第３
実施例のように活性層の厚さを変えるとさらに大きな波
数差が設定でき、波数差を同じにする場合は、さらに光
導波手段の長さを短くできる効果を生じる。この実施例
には、光導波手段のパターンが対称となり、分岐点での
光の損失が均等になる効果がある。
【００９６】（第１３実施例）この実施例は、前記第１
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
５実施例のストライプ幅に差を付けた光導波手段を用い
、第１の光導波手段５のストライプ幅（図２１のＷ１
）を１μｍとし、第２の光導波手段６のストライプ幅（
図２１のＷ２ ）を２μｍにしたものである。
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、光導波手段として、第
５実施例のストライプ幅に差を付けた光導波手段を用い
、第１の光導波手段５のストライプ幅（図２１のＷ１
）を１μｍとし、第２の光導波手段６のストライプ幅（
図２１のＷ２ ）を２μｍにしたものである。
【００９７】この実施例においては、ストライプ幅を変
えるという非常に簡単な方法で、屈折率を制御できる効
果がある。この実施例において、第２実施例のように活
性層、クラッド層の組成を変え、または第３実施例のよ
うに活性層の厚さを変え、あるいは第４実施例のように
ガイド層の厚さを変えるとさらに大きな波数差が設定で
き、波数差を同じにする場合は、さらに光導波手段の長
さを短くできる効果を生じる。この実施例には、光導波
手段のパターンが対称となり、分岐点での光の損失が均
等になる効果がある。
えるという非常に簡単な方法で、屈折率を制御できる効
果がある。この実施例において、第２実施例のように活
性層、クラッド層の組成を変え、または第３実施例のよ
うに活性層の厚さを変え、あるいは第４実施例のように
ガイド層の厚さを変えるとさらに大きな波数差が設定で
き、波数差を同じにする場合は、さらに光導波手段の長
さを短くできる効果を生じる。この実施例には、光導波
手段のパターンが対称となり、分岐点での光の損失が均
等になる効果がある。
【００９８】（第１４実施例）この実施例は、前記第１
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、それぞれの光導波手段
として、第６実施例の横モードガイド構造が異なる光導
波手段（図２２）を用い、第１の光導波手段５をストラ
イプ幅が１．５μｍのＢＨ構造にし、第２の光導波手段
６をストライプ幅が５μｍのリッジ構造にしたものであ
る。この実施例においては、一方にＢＨ以外の光導波手
段を用いるため、より広いストライプ幅や、より厚い活
性層をもつ場合でも、横モードが安定な零次モードとな
る効果がある。
実施例の光導波手段において、図９の平面図における光
導波手段のパターンを対称にし、それぞれの光導波手段
として、第６実施例の横モードガイド構造が異なる光導
波手段（図２２）を用い、第１の光導波手段５をストラ
イプ幅が１．５μｍのＢＨ構造にし、第２の光導波手段
６をストライプ幅が５μｍのリッジ構造にしたものであ
る。この実施例においては、一方にＢＨ以外の光導波手
段を用いるため、より広いストライプ幅や、より厚い活
性層をもつ場合でも、横モードが安定な零次モードとな
る効果がある。
【００９９】なお、前記のように、活性層が厚いほど、
また、ストライプ幅が広いほど光導波手段の屈折率が大
きくなる。この実施例において、第２実施例のように活
性層、クラッド層の組成を変え、または第３実施例のよ
うに活性層の厚さを変え、あるいは第４実施例のように
ガイド層の厚さを変え、さらにストライプ幅を変えると
さらに大きな波数差が設定でき、波数差を同じにする場
合は、さらに光導波手段の長さを短くできる効果を生じ
る。この実施例には、光導波手段のパターンが対称とな
り、分岐点での光の損失が均等になる効果がある。
また、ストライプ幅が広いほど光導波手段の屈折率が大
きくなる。この実施例において、第２実施例のように活
性層、クラッド層の組成を変え、または第３実施例のよ
うに活性層の厚さを変え、あるいは第４実施例のように
ガイド層の厚さを変え、さらにストライプ幅を変えると
さらに大きな波数差が設定でき、波数差を同じにする場
合は、さらに光導波手段の長さを短くできる効果を生じ
る。この実施例には、光導波手段のパターンが対称とな
り、分岐点での光の損失が均等になる効果がある。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
従来の可変波長ＤＦＢレーザにおいて生じていた屈折率
変化と同程度の小さい屈折率変化によって、波長の可変
範囲を著しく拡大できる半導体発光装置を実現すること
ができ、多重光通信の技術分野において寄与するところ
が大きい。
従来の可変波長ＤＦＢレーザにおいて生じていた屈折率
変化と同程度の小さい屈折率変化によって、波長の可変
範囲を著しく拡大できる半導体発光装置を実現すること
ができ、多重光通信の技術分野において寄与するところ
が大きい。
【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の第１、第２基本構
成の説明図である。
成の説明図である。
【図２】ファブリペロー共振器におけるレーザ発振モー
ド説明図である。
ド説明図である。
【図３】ファブリペロー共振器におけるレーザ発振モー
ドの波長関係説明図である。
ドの波長関係説明図である。
【図４】２つの共振器による発振モード説明図である。
【図５】一方の共振器の屈折率が変化した場合の発振モ
ードの変化説明図である。
ードの変化説明図である。
【図６】共振器の屈折率の変化と発振波長の変化説明図
である。
である。
【図７】第１実施例に用いる光導波手段の光軸に平行で
ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
【図８】第１実施例に用いる光導波手段の光軸と半導体
ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
【図９】第１実施例の具体的な構成の平面図である。
【図１０】第１実施例の具体的な構成の光軸方向の断面
図である。
図である。
【図１１】第１実施例の具体的な構成の光軸と半導体ｐ
ｎ接合に垂直な面の断面図である。
ｎ接合に垂直な面の断面図である。
【図１２】第１実施例の半導体発光装置の制御方法の説
明図である。
明図である。
【図１３】ｎ１ を固定しｎ２ を変化させた場合の発
振モード説明図である。
振モード説明図である。
【図１４】ｎ２ を固定しｎ１ を変化させた場合の発
振モード説明図である。
振モード説明図である。
【図１５】ｎ１ を固定しｎ２ を広範囲に変化した場
合のモード変化説明図である。
合のモード変化説明図である。
【図１６】ｎ２ を固定しｎ１ を広範囲に変化した場
合のモード変化説明図である。
合のモード変化説明図である。
【図１７】定在波の数と光の位相の関係の説明図である
。
。
【図１８】第２実施例の光導波手段の構成説明図である
。
。
【図１９】第３実施例の光導波手段の構成説明図である
。
。
【図２０】第４実施例の光導波手段の構成説明図である
。
。
【図２１】第５実施例の光導波手段の構成説明図である
。
。
【図２２】第６実施例の光導波手段の構成説明図である
。
。
【図２３】ｎ２ を変化した場合の第７実施例のモード
変化説明図である。
変化説明図である。
【図２４】ｎ１ を変化した場合の第７実施例のモード
変化説明図である。
変化説明図である。
【図２５】第８実施例の半導体発光装置の構成説明図で
ある。
ある。
【図２６】第９実施例の半導体発光装置の構成説明図で
ある。
ある。
【図２７】従来の可変波長ＤＢＲレーザの一例の光軸に
平行でｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
平行でｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
【図２８】従来の可変波長ＤＢＲレーザの一例の光軸と
半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
半導体ｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
【図２９】従来の可変波長ＤＢＲレーザの一例の回折格
子の拡大図である。
子の拡大図である。
【図３０】従来の可変波長ＤＦＢレーザの他の例であり
光軸に平行でｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
光軸に平行でｐｎ接合に垂直な面の断面図である。
１ 第１の光増幅手段
２ 第２の光増幅手段
３ 第１の光分岐・混合手段
４ 第２の光分岐・混合手段
５ 第１の光導波手段
６ 第２の光導波手段
７ 第１の屈折率可変手段
８ 第２の屈折率可変手段
９ 第１の光反射手段
１０ 第２の光反射手段
１１ 第３の光反射手段
Claims (9)
- 【請求項１】 第１の光増幅手段と、第２の光増幅手
段と、該第１の光増幅手段と第２の光増幅手段の間に並
置され、両端に合流点を備え、該合流点が第１の光増幅
手段と第２の光増幅手段に光学的に結合する第１の光導
波手段と第２の光導波手段と、該第１の光増幅手段と、
第２の光増幅手段の外側に配置された第１の光反射手段
と第２の光反射手段とからなり、該第１の光導波手段と
第２の導波手段に並ぶ光の波数が異なることを特徴とす
る半導体発光装置。 - 【請求項２】 光増幅手段と、該光増幅手段の延長上
に並置され、該光増幅手段側に合流点を備え、該合流点
が該光増幅手段に光学的に結合する第１の光導波手段と
第２の光導波手段と、該光増幅手段の外側に配置された
第１の光反射手段と、第１の光導波手段の外側に配置さ
れた第２の光反射手段と、第２の光導波手段の外側に配
置された第３の光反射手段とからなり、該第１の導波手
段と第２の導波手段に並ぶ光の波数が異なることを特徴
とする半導体発光装置。 - 【請求項３】 第１の光導波手段および第２の光導波
手段として、長さが異なる半導体光導波路を用いること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体発光
装置。 - 【請求項４】 第１の光導波手段および第２の光導波
手段として、活性層あるいはクラッド層の組成が異なる
半導体光導波路を用いることを特徴とする請求項１また
は請求項２記載の半導体発光装置。 - 【請求項５】 第１の光導波手段および第２の光導波
手段として、活性層の厚さが異なる半導体光導波路を用
いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半
導体発光装置。 - 【請求項６】 第１の光導波手段および第２の光導波
手段として、光ガイド層の厚さが異なる半導体光導波路
を用いることを特徴とする請求項１または請求項２記載
の半導体発光装置。 - 【請求項７】 第１の光導波手段および第２の光導波
手段として、ストライプ幅が異なる半導体光導波路を用
いることを特徴とする請求項１または請求項２記載の半
導体発光装置。 - 【請求項８】 第１の光導波手段および第２の光導波
手段として、横モードガイド機構が異なる半導体光導波
路を用いることを特徴とする請求項１または請求項２記
載の半導体発光装置。 - 【請求項９】 第１の光導波手段と第２の光導波手段
の双方または一方に屈折率可変手段を有することを特徴
とする請求項３ないし請求項８のいずれか一つに記載の
半導体発光装置。
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