JPH047112B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体レーザ、特に単一軸モードで動
作する分布帰還形半導体レーザ（DFB LD）、あ
るいは分布Bragg反射形半導体レーザ（DBR
LD）の選別方法に関する。

（従来の技術） 光フアイバ通信システムは大容量でかつ長距離
の中継間隔がとれるため急速な勢いで普及してい
る。

また、Gb／ｓ以上の高速化や更なる長距離化
へ向けて研究開発が進められている。光フアイバ
に波長分散特性が存在するため光源としての半導
体レーザは、高速変調時にも単一軸モードで動作
することが要求され、DFB LDあるいはDBR
LDが研究開発されている。

（発明が解決しようとする問題点） これらの単一軸モードレーザは内部に回折格子
を有しているため、この回折格子の周期に見合つ
たBragg波長近傍で発振し易い。しかしながら、
必ずしも常に１本の軸モードで発振する訳ではな
い。例えば、回折格子が、端面でどの様な位相で
終つているか、あるいは回折格子が共振器軸方向
で揺らぎをもつているとかにより、２つの軸モー
ドで発振したり、又主モードと副モードとの間の
発振閾値利得差が小さい場合には、注入電流を増
加させて行くときに、多軸モード発振になつた
り、あるいは軸モードの跳びが生じたりする。

これらは初期特性においても見られる現象であ
るが、一方、DFB LDあるいはDBR LDを光通
信システムの光源として、長期に亘り使用して行
く時にも、初期には単一軸モードで動作していて
も、次第に素子が劣化して行く過程で多軸モード
発振になつてしまう可能性もある。その場合光通
信システムとしては恐らくエラーを発生すること
になる。従つて、初期特性としては勿論のこと、
長期的使用に際しても、安定な単一軸モードで動
作する素子を選別することは重要な課題である
が、従来、選別方法に関して適切な方法は見出さ
れていなかつた。

本発明の目的はDFB LDやDBR LDなどの単
一軸モード、半導体レーザに関して、長期に亘り
安定な単一軸モードで動作する素子の選別方法を
提供することにある。

（問題を解決するための手段） 本発明によれば、単一軸モードで発振する半導
体レーザの発振閾値前の発光スペクトルを測定
し、主モードに対する副モードの強度比が0.5以
下である素子を合格とする選別基準を少くとも含
むことを特徴とする半導体レーザの選別方法が得
られる。

（作用） これからの説明では、単一軸モードレーザとし
てDFB LDを例にとり説明する。DBR LDの場
合も構造が異なるだけで、素子の選別方法を同様
に適用できる。DFB LDの発振スペクトルの安
定度に関しては、ほぼ２つの方法によつて行なわ
れている。第１の方法は、使用する光出力レベ
ル、例えば５ｍＷあるいは10ｍＷの動作条件にお
いて、発振スペクトルを精密に評価する方法であ
る。一例を第３図に示す。最近は計測器の進歩に
より、発光スペクトルの軸モード強度を対数表示
することが可能となり、主モードに対し、副モー
ドがどの程度まで抑制されているかを精密に測定
できる様になつた。この様な、発光スペクトルの
使用動作レベルでの評価は、動作レベルでの副モ
ードの強度を知る上で有効であるが、副モードが
発振する場合、10ｍＡ程度の比較的小さい電流範
囲で、急速に主モードに対する副モードの強度が
大きくなることが、本発明者等の測定で明らかと
なつた。従つて、広い動作電流範囲あるいは、長
期的に安定な単一軸モードで動作する素子をこの
測定結果のみをもつて判定するのは不十分であ
る。

第２の方法は、発振閾値以下の注入電流条件で
発光スペクトルを評価する方法である。発振閾値
電流Ithの0.9倍のバイアス電流の下で発光スペク
トルを測定した一例を第４図に示す。発振以後に
安定な単一軸モードで動作する素子は、一般に、
主モードと副モードの強度比が小さい傾向にあ
る。これは、理論的にも発進閾値前の発光スペク
トルは、各軸モードに関して、共振器内での利得
の大きさを示していることから考えて理に適つて
いる。従つて、発振閾値電流以下の発光スペクト
ルを測定してやれば、主モードに対して副モード
がどの位発振し易い状態にあるのか判定できるこ
とになる。

発振以後の発光スペクトルに関しては、発振後
主モードへ利得が集中するという効果があるため
に、副モードの発振し易さに関して過少評価する
傾向にある。

（実施例） 発振閾値前の主モードと副モードの強度比の異
なる幾つかの素子に関して、高温で高電流を流し
て強制的に素子を劣化させた時に、素子の劣化の
度合いと、その時の発光スペクトルの状態を測定
した結果を第２図に示す。用いた素子は、山口等
がエレクトロニクス・レターズ、（Electronics
Letters）の第20巻、第６号の233頁から235頁に
記している二重チヤンネルプレーナ埋め込み形構
造のDFB LDである。主モードに対する副モー
ドの強度比は、発振閾値の0.9倍の電流条件で測
定した。高温・高電流で素子を劣化させる条件と
しては100℃で150ｍＡという条件を用いた。５時
間毎の試験ののち、50℃で10ｍＷの光出力を得る
駆動電流と、室温で光出力10ｍＷのときの発光ス
ペクトルを測定した。この発光スペクトルにおい
て、主モードが副モードに対して、1000倍以上の
強度にある場合をＯの記号で、1000倍以下になつ
た場合をＸの記号で図中に記した。この図からわ
かることは、50℃で10ｍＷの光出力を得る駆動電
流が初期値の1.5倍の大きさになつた場合におい
ても副モードとの強度差を1000倍以上の大きさに
保つて安定な単一軸モードの発光スペクトルで動
作しているのは、発振閾値前の発光スペクトルで
主モードに対する副モードの強度比が0.5程度以
下の場合の素子であることがわかる。一定の光出
力を得るための駆動電流が初期値の1.5倍に適し
た時点で故障と判定するとすれば、故障に到るま
での間、安定な単一軸モードで動作するDFB
LDを選択するには、発振閾値前の発光スペクト
ルを測定し、主モードに対する副モードの強度比
が0.5以下程度の素子を選べば良いことになる。

以上の結果を踏えて、第１図に示す様に、従来
の半導体レーザの素子選別方法に加えて、発振閾
値前の発光スペクトルを測定し、主モードに対す
る副モードの強度比が0.5以下の素子を選ぶ軸モ
ードに関する素子選別を行つて、素子の選択を行
い信頼性実験を行つた。50℃−５ｍＷの定出力の
エージング試験を行い約3000時間経過後に、室温
で10ｍＷの発光スペクトルを測定したところ、エ
ージング試験を行つた50素子のいずれも副モード
と主モードの強度比は1000倍以上であり、安定な
単一軸モードで動作しており、素子選別方法が有
効であることが確認された。

以上の実施例では、素子を発振前のスペクトル
から単一軸モード動作の安定度を判定し選別して
いたが、これに加えて、動作光出力レベル、ある
いは更に高い光出力レベルでの発光スペクトルを
測定し、その発光スペクトルにおける単一軸モー
ド動作の安定度と組合せて、素子を選択するのも
有効な方法である。

（発明の効果） 本発明の半導体レーザの選別方法により長期間
安定な単一軸モードで動作する単一軸モード半導
体レーザを選択することができ、例えば50℃−10
ｍＷという信頼性試験において3000時間経過後も
多軸モード発振する素子は見られなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である軸モードに関す
る素子選別方法を含む素子の選別過程を示す図、
第２図は単一軸モードスペクトル安定度が劣化に
伴い発振閾値前のスペクトルにおける主モードに
対する副モードの強度比に依存してどの様に変化
するかを実験した結果を示しており、第３図は対
数表示で表わした８ｍＷ光出力時の発光スペクト
ル、第４図は、発振前、即ち発振閾値の0.9倍で
測定した発光スペクトルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単一軸モードで発振する半導体レーザの発振
   閾値前の発光スペクトルを測定し、主モードに対
   する副モードの強度比が0.5以下である素子を合
   格とする選別規準を少くとも含むことを特徴とす
   る半導体レーザの選別方法。