JPH0470794B2 - - Google Patents

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JPH0470794B2
JPH0470794B2 JP58207388A JP20738883A JPH0470794B2 JP H0470794 B2 JPH0470794 B2 JP H0470794B2 JP 58207388 A JP58207388 A JP 58207388A JP 20738883 A JP20738883 A JP 20738883A JP H0470794 B2 JPH0470794 B2 JP H0470794B2
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JP
Japan
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layer
waveguide
active layer
cladding layer
optical waveguide
Prior art date
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Application number
JP58207388A
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English (en)
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JPS60100491A (ja
Inventor
Juzo Yoshikuni
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication of JPH0470794B2 publication Critical patent/JPH0470794B2/ja
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    • 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
    • H01S5/06255Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06258Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、安定な単一縦モードで発振する分布
帰還型(以下DFBと云う)レーザに関するもの
である。
(従来技術) DFBレーザは、縦モード制御の可能なレーザ
として研究されて来たが、2波長発振になりやす
く、かつ発振しきい値が高いなどの欠点があつ
た。従来、この欠点を宴消するため片端面をミラ
ー面として、2波長の内の1つを選択し、同時に
発振しきい値を低下させ、他端面を非反射面とし
て通常のフアブリ・ペロー・モードでの発振を防
止する方法が用いられてきた。しかし、この方法
ではミラー面の位置の微少な相異により特性が大
きく変化し、歩留りの低下をもたらしていた。
(発明の目的) 本発明は、これらの欠点を除去するため、
DFBレーザの端面に光学長を可変できる導波路
を接続し、その先端に反射面を形成し、その光学
的な位置を調整可能とし、同時に導波路長の変化
によつてFM変調等の応用を可能とする分布帰還
型半導体レーザを提供することを目的とするもの
である。
(発明の構成) 上記の目的を達成するため、本発明は半導体基
板と、前記の半導体基板上に形成された活性層
と、前記の活性層上に設けられ、かつ活性層より
も禁制帯幅が広い導波路層と、前記の導波路層に
形成された回折格子を有する分布帰還型増幅領域
と、前記の活性層の一方の側に接合され、かつ前
記の活性層より禁制帯幅の広い半導体層よりな
り、さらに前記の活性層側に接する側と反対側に
反射面を有する光導波路と、前記の導波路と光導
波路上に形成されたクラツド層と、前記のクラツ
ド層上において、前記の活性層の上方に形成され
た主電極と、前記の光導波路の上方に形成された
制御電極とを備え、前記の制御電極に与える電流
を制御することにより、前記の光導波路の屈折率
を変化させることを特徴とする分布帰還型半導体
レーザを発明の要旨とするものである。
さらに本発明は半導体基板と、前記の半導体基
板上に形成された活性層と、前記の活性層上に、
前記の活性層よりも禁制帯幅が広い導波路層と、
前記の導波路層に形成された回折格子を有する分
布帰還型増幅領域と、前記の導波路層上に形成さ
れたクラツド層と、前記のクラツド層上に形成さ
れた主電極と、さらに前記の半導体基板上に形成
され、かつ前記の活性層及び導波路層の片側に接
合され、かつ高濃度のn型半導体よりなり、さら
に前記の活性層及び導波路層側と反対側に反射面
を有する光導波路と、前記の光導波路上に、かつ
前記のクラツド層とは空隙をおいて形成されたp
型クラツド層と、前記のp型クラツド層上に形成
された制御電極とを備え、前記の制御電極により
前記のp型クラツド層とn型光導波路との接合に
逆バイアスを与え、制御電極に与える電圧値を変
化せしめることにより前記の光導波路の屈折率を
変化せしめたことを特徴とする分布帰還型半導体
レーザを発明の要旨とするものである。
次に本発明の実施例を添附図面について説明す
る。なお実施例は一つの例示であつて、本発明の
精神を逸脱しない範囲で、種々の変更あるいは改
良を行いうることは云うまでもない。
第1図は本発明の分布帰還型半導体レーザの実
施例を示すもので、埋込型構造のレーザで、第1
図はストライプ方向の断面を示す。図において、
1はn型InP基板、2はInGaAsP活性層、3は上
部に回折格子を設け、かつ活性層2よりも禁制帯
幅が広いInGaAsP導波路層、4はp型InPクラツ
ド層、5は主電極、6はInGaAsP型光導波路、
7はへき開面、8は制御電極である。1〜5で
DFBレーザを形成し、主電極5からの電流注入
により、レーザ作用を行なう。光導波路6は活性
層2よりバンドギヤツプの大きい組成として、レ
ーザとへき開面7を低損失で結合させる。光導波
路6には、制御電極8からの電流によりキヤリア
が注入されており、屈折率がキヤリア密度の変化
を通して電流により変化する。従つて制御電極8
の電流により光導波路6の光学長は変化し、反射
光の位相も変動する。キヤリア密度による屈折率
の変化は、文献(昭和58年3月開催の「集積光エ
レクトロニツクス研究会」第3回資料、「長波形
集積レーザ及び光集積回路に関する研究」)によ
り−6.7×10-21cm3が報告されており、キヤリア密
度が10-18cm-3変化した時、屈折率は−6.7×10-3
変化し500μm長の光導波路では、光学長nLが
3.35μm変化することになり、1.5μm帯、1.3μm
帯、0.83μm帯のいずれでも反射光の位相を0〜
2πまで変化できる。
これまで分布反射型レーザでは回折格子反射器
とへき開面とで形成される共振器内に導波路を形
成し、波長を制御する構造が提案されているが、
分布帰還型レーザでは、共振器の内部全面に回折
格子が存在するため、この様な形での制御は不可
能である。本発明は、分布帰還型レーザの縦モー
ドが外部反射光により変化する事を利用し、電気
的に光学長を変化できる導波路を用いて、外部反
射光の位相を制御する事により、波長を可変とし
たものである。
本発明の分布帰還型半導体レーザを製造するに
は半導体基板上に、活性層、導波層を通常の液相
成長法で形成する。その後、導波層上にホログラ
フイツク露光、エツチングにより回折格子を形成
する。その上に液相成長法によりクラツド層を形
成した後、一部をエツチングにより基板面まで除
去する。その後、エツチングした部分に液相成長
法により導波路層及びその上のクラツド層を形成
した後、通常の埋め込みプロセスにより埋め込み
構造として本発明の構造のレーザを完成する。
第2図aは、通常使われている片面へき開の
DFBレーザで、へき開面の回折格子に対する位
相を変化させた時の発振周波数の変化、bはその
ときのしきい値の変化を計算した一例である。一
般的にへき開の面の位置を精密に制御することは
不可能であり、通常のDFBレーザではしきい値、
発振周波数にバラツキが生じる。
本発明の構造では、導波路の光学長を変化させ
ることにより、へき開面の光学的位置を電流で精
密に制御でき、最低しきい値の点aで動作させる
ことができる。a点では他のモードのしきい値ゲ
インは高く、単一モード発振を得られる。この領
域内で制御電極8の電流を変調することでFM変
調を行なう事ができる。
第1図に示す実施例はInGaAsP/InP系レーザ
に関するものであるが、GaAls/GaAs系レーザ
においても同様の構成が可能である。反射面7は
へき開面をそのまま用いるが、エツチング等で形
成してもよく、多層膜コーテイング等により反射
率を増減させてもよい。
第3図は本発明の他の実施例を示すもので、半
導体基板1上に活性層2を形成し、この活性層上
に、この活性層よりも禁制帯幅が広く、かつ回折
格子を有する導波路層3を形成し、この導波路層
上のクラツド層4を形成し、このクラツド層上に
主電極5を設ける。又前記の半導体基板1上に、
活性層2と導波路層3の片側に接合して、高濃度
のn型光導波路6を形成し、この光導波路6の片
側に反射面7を形成し、この上にp型クラツド層
9を、クラツド4と空隙をおいて形成し、このp
型クラツド層上に制御電極8を形成する。しかし
てn型半導体層6とp型InPクラツド層9とのpn
接合に逆バイアスを加え、これにより空乏層幅を
変化させることにより光導波路6の屈折率を変化
させたものである。
(発明の効果) 以上明したように本発明の構成によれば、制御
電極に加える電圧又は制御電極に流す電流を制御
することによつて、反射面の位相の精密な調整が
可能となり、これによつて発振周波数の調整及び
しきい値の調整が可能となり、電流の調整により
安定な単一縦モード発振を確実に得ることがで
き、歩留りの向上が期待できる。
また、制御電流の変化化によるFM変調等が可
能であり、コヒーレント伝送用としての応用が可
能である。
制御電極に高周波電流を流し、レーザ電極に変
調電流を流せば発振スペクトルが高周波電流で広
がつた状態で、変調電流によるAM変調ができ、
アナログ伝送でのモーダル・ノイズの除去に有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の分布帰還型半導体レーザの一
実施例を示し、第2図は本発明のもとになつてい
る原理を示したものであり、aは反射面の位置に
よる発振周波数の変化、bはしきい値ゲインの変
化を表わす。第3図は本発明の他の実施例を示
す。 1…n型InP基板、2…InGaAsP活性層、3…
InGaAsP導波路層、4…p型InPクラツド層、5
…主電極、6…InGaAsP光導波路、7…へき開
面、8…制御電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板と、前記半導体基板上に形成され
    た活性層と、前記活性層上に設けられ、かつ活性
    層よりも禁制帯幅が広い導波路層と、前記の導波
    路層に形成され直下に光共振器を構成する回折格
    子を有する分布帰還型増幅領域と、前記の増幅領
    域上に形成されたクラツド層と、前記クラツド層
    上に形成された主電極を有する半導体レーザにお
    いて、前記活性層より禁制帯幅の広い半導体層よ
    りなり、かつ前記活性層と接する側と反対側に反
    射面を有する光導波路と、前記の光導波路上に形
    成された、前記のクラツド層の延長部よりなるク
    ラツド層と、前記のクラツド層の延長部上に形成
    され、前記の光導波路の屈折率を変化させるため
    の制御電極とを備えることを特徴とする分布帰還
    型半導体レーザ。 2 半導体基板と、前記半導体基板上に形成され
    た活性層と、前記活性層上に設けられ、かつ活性
    層よりも禁制帯幅が広い導波路層と、前記の導波
    路層に形成され直下に光共振器を構成する回折格
    子を有する分布帰還型増幅領域と、前記の増幅領
    域上に形成されたクラツド層と、前記クラツド層
    上に形成された主電極を有する半導体レーザにお
    いて、前記活性層及び導波路層の片側に接合さ
    れ、高濃度のn型半導体よりなり、かつ前記活性
    層及び導波路層側と反対側に反射面を有する光導
    波路と、前記光導波路上に形成され、かつ前記の
    クラツド層とは空隙をおいて形成されたp型クラ
    ツド層と、前記のクラツド層上に形成され、かつ
    前記の光導波路の屈折率を変化させるための制御
    電極とを備えることを特徴とする分布帰還型半導
    体レーザ。
JP20738883A 1983-11-07 1983-11-07 分布帰還型半導体レ−ザ Granted JPS60100491A (ja)

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