JPH05160505A - 半導体分布帰還型レーザ装置 - Google Patents
半導体分布帰還型レーザ装置Info
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- JPH05160505A JPH05160505A JP32214791A JP32214791A JPH05160505A JP H05160505 A JPH05160505 A JP H05160505A JP 32214791 A JP32214791 A JP 32214791A JP 32214791 A JP32214791 A JP 32214791A JP H05160505 A JPH05160505 A JP H05160505A
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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
- H01S5/1228—DFB lasers with a complex coupled grating, e.g. gain or loss coupling
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 周期的な光吸収層を設けて等価的な利得に周
期変化をもたせた利得結合型の半導体分布帰還型レーザ
装置において、光吸収層の形状を最適化する。 【構成】 光吸収層によって生じる平均吸収損失が小さ
く、それでいて利得結合が十分に得られる程度に一周期
毎の光吸収層の長さおよびその幅を設定する。
期変化をもたせた利得結合型の半導体分布帰還型レーザ
装置において、光吸収層の形状を最適化する。 【構成】 光吸収層によって生じる平均吸収損失が小さ
く、それでいて利得結合が十分に得られる程度に一周期
毎の光吸収層の長さおよびその幅を設定する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は利得結合による光分布帰
還を利用した半導体分布帰還型レーザ装置（Gain-Coupl
ed Distributed Feedback Laser Diode 、以下「ＧＣ−
ＤＦＢ−ＬＤ」という）に関する。
還を利用した半導体分布帰還型レーザ装置（Gain-Coupl
ed Distributed Feedback Laser Diode 、以下「ＧＣ−
ＤＦＢ−ＬＤ」という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧＣ−ＤＦＢ−ＬＤは、完全単一縦モー
ド性が良好なこと、戻り光誘起雑音に強いことなど、様
々な優れた特徴をもっている。利得結合を得る方法とし
ては二つの方法が考えられる。その一つは周期的に吸収
変化を設けてレーザの等価的な利得を周期的に変化させ
る方法であり、もう一つは活性層そのものの利得を周期
的に変調する方法である。前者の方法については、例え
ば、本発明者らの一部による次の文献に詳しく説明され
ている。
ド性が良好なこと、戻り光誘起雑音に強いことなど、様
々な優れた特徴をもっている。利得結合を得る方法とし
ては二つの方法が考えられる。その一つは周期的に吸収
変化を設けてレーザの等価的な利得を周期的に変化させ
る方法であり、もう一つは活性層そのものの利得を周期
的に変調する方法である。前者の方法については、例え
ば、本発明者らの一部による次の文献に詳しく説明され
ている。
【０００３】〔文献１〕羅毅、中野義昭、多田邦雄、第
２０回インターナショナル・コンファレンス・オン・ソ
リッド・ステート・デバイセズ・アンド・マテリアルズ
のエクステンディド・アブストラクツ第３２７頁から第
３３０頁（Y.Luo, Y.Nakano and K.Tada, "Fabricatio
n and Characteristics of aGain-Coupled Distrib
uted Feedback Laser Diode", Extended Abstracts of
the 20th (1988 International) Conference on the So
lid State Devices andMaterials, Tokyo, pp.327-33
0）
２０回インターナショナル・コンファレンス・オン・ソ
リッド・ステート・デバイセズ・アンド・マテリアルズ
のエクステンディド・アブストラクツ第３２７頁から第
３３０頁（Y.Luo, Y.Nakano and K.Tada, "Fabricatio
n and Characteristics of aGain-Coupled Distrib
uted Feedback Laser Diode", Extended Abstracts of
the 20th (1988 International) Conference on the So
lid State Devices andMaterials, Tokyo, pp.327-33
0）
【０００４】この文献には、周期的な光吸収層が設けら
れた構造が示され、ＧＣ−ＤＦＢ−ＬＤの完全単一縦モ
ード性が説明され、さらに、実験結果によりその優れた
単一縦モード性が示されている。
れた構造が示され、ＧＣ−ＤＦＢ−ＬＤの完全単一縦モ
ード性が説明され、さらに、実験結果によりその優れた
単一縦モード性が示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の文献に
示された構造では、周期的に存在する吸収のフーリエ展
開によって表される平均吸収損失が避けられず、発振し
きい値が上昇する問題があった。この平均吸収損失を減
らすためには、周期あたりの吸収層の幅を小さくするこ
とが考えられる。しかし、逆に極端に吸収層の幅を小さ
くすると、利得結合係数が小さくなってしまい、発振し
きい値を小さくすることはできなくなる。
示された構造では、周期的に存在する吸収のフーリエ展
開によって表される平均吸収損失が避けられず、発振し
きい値が上昇する問題があった。この平均吸収損失を減
らすためには、周期あたりの吸収層の幅を小さくするこ
とが考えられる。しかし、逆に極端に吸収層の幅を小さ
くすると、利得結合係数が小さくなってしまい、発振し
きい値を小さくすることはできなくなる。
【０００６】本発明は、このような課題を解決し、平均
吸収損失が小さく、それでいて十分な程度の利得結合係
数が得られるように、周期的な光吸収層の形状が最適化
された半導体分布帰還型レーザ装置を提供することを目
的とする。
吸収損失が小さく、それでいて十分な程度の利得結合係
数が得られるように、周期的な光吸収層の形状が最適化
された半導体分布帰還型レーザ装置を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体分布帰還
型レーザ装置は、周期的に設けられた光吸収層の周期ご
との実質的な吸収領域がその周期に対して５〜３５％の
実質的に一定の値に設定されたことを特徴とする。
型レーザ装置は、周期的に設けられた光吸収層の周期ご
との実質的な吸収領域がその周期に対して５〜３５％の
実質的に一定の値に設定されたことを特徴とする。
【０００８】
【作用】吸収型の回折格子が矩形に形成されているとす
ると、基本垂直横モードに対する吸収係数のフーリエ展
開係数の第零次項は、 α0 ＝（ｗ／Λ）∫ｅ0(x) α(x) ｅ0(x）ｄｘ／∫ｅ0 2(x) ｄｘ で表される。ここで、 α0 ：平均吸収損失 ｗ ：一周期における光吸収層の幅 Λ ：光吸収層の周期 α(x) ：光吸収層の吸収損失係数 ｅ0(x)：ＴＥ基本モードの光電界の光軸と垂直方向の電
界分布 である。ｗ／Λを以下「デューティ」という。上記の式
によれば、平均吸収損失はほぼデューティの大きさに依
存する。すなわち、平均吸収損失を低減するにはデュー
ティを小さくする方が良いことがわかる。しかし、デュ
ーティを極端に小さくすると、結合係数が小さくなって
十分な光分布帰還が得られないことがある。
ると、基本垂直横モードに対する吸収係数のフーリエ展
開係数の第零次項は、 α0 ＝（ｗ／Λ）∫ｅ0(x) α(x) ｅ0(x）ｄｘ／∫ｅ0 2(x) ｄｘ で表される。ここで、 α0 ：平均吸収損失 ｗ ：一周期における光吸収層の幅 Λ ：光吸収層の周期 α(x) ：光吸収層の吸収損失係数 ｅ0(x)：ＴＥ基本モードの光電界の光軸と垂直方向の電
界分布 である。ｗ／Λを以下「デューティ」という。上記の式
によれば、平均吸収損失はほぼデューティの大きさに依
存する。すなわち、平均吸収損失を低減するにはデュー
ティを小さくする方が良いことがわかる。しかし、デュ
ーティを極端に小さくすると、結合係数が小さくなって
十分な光分布帰還が得られないことがある。
【０００９】本願発明者は、デューティの増加に伴う結
合係数の増加と平均吸収損失の増加とを計算により求め
た。この計算の詳細は実施例を参照して説明するが、そ
の計算の結果、吸収層の吸収係数が例えば１００００ｃ
ｍ-1とすると、デューティの増加に対して、レーザ発振
に必要なしきい値利得が一度低下し、一次回折格子の場
合にはデューティが０．０９（９％）程度、三次回折格
子では０．０７程度で極小となった後に再び増加してし
まうことが判明した。また、吸収層の吸収係数を小さく
すると、発振しきい値の最小値がデューティの大きい側
にシフトすることが判明した。
合係数の増加と平均吸収損失の増加とを計算により求め
た。この計算の詳細は実施例を参照して説明するが、そ
の計算の結果、吸収層の吸収係数が例えば１００００ｃ
ｍ-1とすると、デューティの増加に対して、レーザ発振
に必要なしきい値利得が一度低下し、一次回折格子の場
合にはデューティが０．０９（９％）程度、三次回折格
子では０．０７程度で極小となった後に再び増加してし
まうことが判明した。また、吸収層の吸収係数を小さく
すると、発振しきい値の最小値がデューティの大きい側
にシフトすることが判明した。
【００１０】そこで本発明では、デューティを０．０５
ないし０．３５の範囲に設定する。この範囲であれば、
結合係数として数十ｃｍ-1の値が得られる。また、この
範囲のデューティであれば、格子の周期が半波長と等し
い一次回折格子、半波長の二倍に等しい二次回折格子お
よび三倍に等しい三次回折格子のいずれに対しても、ほ
ぼ同程度の結合係数が得られる。これは、製造上におい
て大きな利点となる。なぜなら、特に短波長系の分布帰
還型レーザ装置では、一次回折格子の形成が通常の方法
では困難だからである。二次回折格子や三次回折格子を
用いて一次回折格子とほぼ同程度の結合係数が得られる
のであれば、製造上非常に都合がよい。
ないし０．３５の範囲に設定する。この範囲であれば、
結合係数として数十ｃｍ-1の値が得られる。また、この
範囲のデューティであれば、格子の周期が半波長と等し
い一次回折格子、半波長の二倍に等しい二次回折格子お
よび三倍に等しい三次回折格子のいずれに対しても、ほ
ぼ同程度の結合係数が得られる。これは、製造上におい
て大きな利点となる。なぜなら、特に短波長系の分布帰
還型レーザ装置では、一次回折格子の形成が通常の方法
では困難だからである。二次回折格子や三次回折格子を
用いて一次回折格子とほぼ同程度の結合係数が得られる
のであれば、製造上非常に都合がよい。
【００１１】光吸収層のデューティを設定することに加
え、レーザ発振方向を横切る方向についても光吸収層の
長さを制限し、例えば０．１μｍないし２０μｍ程度に
することができる。
え、レーザ発振方向を横切る方向についても光吸収層の
長さを制限し、例えば０．１μｍないし２０μｍ程度に
することができる。
【００１２】光吸収層としては、バルク結晶を用いても
よいが、単一量子井戸または多重量子井戸を用いること
もできる。量子井戸構造は吸収損失が小さいことが知ら
れており、これを利用すれば、平均吸収損失を低減でき
る。さらに、周期的な量子井戸光吸収層によって生じる
屈折率の変化は小さく、屈折率結合を打ち消すのは容易
である。
よいが、単一量子井戸または多重量子井戸を用いること
もできる。量子井戸構造は吸収損失が小さいことが知ら
れており、これを利用すれば、平均吸収損失を低減でき
る。さらに、周期的な量子井戸光吸収層によって生じる
屈折率の変化は小さく、屈折率結合を打ち消すのは容易
である。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の第一実施例を示す斜視図であ
る。以下の説明において「上」とは、製造時における結
晶成長の方向、すなわち基板から離れる方向をいう。
る。以下の説明において「上」とは、製造時における結
晶成長の方向、すなわち基板から離れる方向をいう。
【００１４】基板１の上にはバッファ層２、下部クラッ
ド層３および活性層４が設けられ、さらにその上には、
キャリアブロック層５を介して下部導波路層６および光
吸収層７が設けられる。下部導波路層６および光吸収層
７は活性層４のレーザ発振方向に沿って周期的に設けら
れ、活性層４の発生する誘導放出光に光分布帰還を施す
回折格子８を構成する。光吸収層７の上には上部導波路
層９、上部クラッド層１０およびコンタクト層１１が設
けられる。基板１の裏面には電極層１２が設けられる。
コンタクト層１１の上には絶縁層１３および電極層１４
が設けられ、コンタクト層１１と電極層１４とは絶縁層
１３に開けられた窓を通して接続される。
ド層３および活性層４が設けられ、さらにその上には、
キャリアブロック層５を介して下部導波路層６および光
吸収層７が設けられる。下部導波路層６および光吸収層
７は活性層４のレーザ発振方向に沿って周期的に設けら
れ、活性層４の発生する誘導放出光に光分布帰還を施す
回折格子８を構成する。光吸収層７の上には上部導波路
層９、上部クラッド層１０およびコンタクト層１１が設
けられる。基板１の裏面には電極層１２が設けられる。
コンタクト層１１の上には絶縁層１３および電極層１４
が設けられ、コンタクト層１１と電極層１４とは絶縁層
１３に開けられた窓を通して接続される。
【００１５】ここで本実施例の特徴とするところは、周
期的に設けられた光吸収層７のレーザ共振方向における
周期毎の幅が、その周期に対して５〜３５％、すなわち
デューティ０．０５〜０．３５の実質的に一定の値に設
定されたことにある。
期的に設けられた光吸収層７のレーザ共振方向における
周期毎の幅が、その周期に対して５〜３５％、すなわち
デューティ０．０５〜０．３５の実質的に一定の値に設
定されたことにある。
【００１６】この実施例の製造方法について、各層の組
成およびその厚さの例を示しながら説明する。この方法
は、基板１として高濃度砒化ガリウム（ｎ+ −ＧａＡ
ｓ）を用い、この基板１の上に、ダブルヘテロ接合構造
の各層を二段階に分けて連続的にエピタキシャル成長さ
せるものである。
成およびその厚さの例を示しながら説明する。この方法
は、基板１として高濃度砒化ガリウム（ｎ+ −ＧａＡ
ｓ）を用い、この基板１の上に、ダブルヘテロ接合構造
の各層を二段階に分けて連続的にエピタキシャル成長さ
せるものである。
【００１７】すなわち、第一段階のエピタキシャル成長
として、基板１上に、厚さ０．５μｍの高濃度ｎ型砒化
ガリウム（ｎ+ −ＧａＡｓ）バッファ層２、厚さ１μｍ
のｎ型砒化アルミニウムガリウム（ｎ−Ａｌ0.45Ｇａ
0.55Ａｓ）下部クラッド層３、厚さ０．１μｍの不純物
無添加砒化ガリウム（ＧａＡｓ）活性層４、厚さ０．１
μｍのｐ型砒化アルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.45Ｇ
ａ0.55Ａｓ）キャリアブロック層５、厚さ０．１５μｍ
のｐ型砒化アルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ
0.75Ａｓ）下部導波路層６、および厚さ０．０５μｍの
ｐ型砒化ガリウム（ｐ−ＧａＡｓ）光吸収材料層を有機
金属気相エピタキシにより連続的に成長させる。
として、基板１上に、厚さ０．５μｍの高濃度ｎ型砒化
ガリウム（ｎ+ −ＧａＡｓ）バッファ層２、厚さ１μｍ
のｎ型砒化アルミニウムガリウム（ｎ−Ａｌ0.45Ｇａ
0.55Ａｓ）下部クラッド層３、厚さ０．１μｍの不純物
無添加砒化ガリウム（ＧａＡｓ）活性層４、厚さ０．１
μｍのｐ型砒化アルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.45Ｇ
ａ0.55Ａｓ）キャリアブロック層５、厚さ０．１５μｍ
のｐ型砒化アルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ
0.75Ａｓ）下部導波路層６、および厚さ０．０５μｍの
ｐ型砒化ガリウム（ｐ−ＧａＡｓ）光吸収材料層を有機
金属気相エピタキシにより連続的に成長させる。
【００１８】続いて、干渉露光法と選択エッチングが可
能なドライエッチングとを用いて、光吸収材料層に周期
２５５ｎｍ、デューティ０．０５〜０．３５の回折格子
８を形成し、周期的な光吸収層７を得る。このときのエ
ッチングは、下部導波路層６に達するまで行う。
能なドライエッチングとを用いて、光吸収材料層に周期
２５５ｎｍ、デューティ０．０５〜０．３５の回折格子
８を形成し、周期的な光吸収層７を得る。このときのエ
ッチングは、下部導波路層６に達するまで行う。
【００１９】この後、光吸収層７の上に平均厚さ０．１
μｍのｐ型砒化アルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ａｓ）上部導波路層９、厚さ１μｍのｐ型砒化ア
ルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ）上部
クラッド層１０、厚さ０．５μｍの高濃度ｐ型砒化ガリ
ウム（ｐ+ −ＧａＡｓ）コンタクト層１１を連続してエ
ピタキシャル成長させる。
μｍのｐ型砒化アルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ａｓ）上部導波路層９、厚さ１μｍのｐ型砒化ア
ルミニウムガリウム（ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ）上部
クラッド層１０、厚さ０．５μｍの高濃度ｐ型砒化ガリ
ウム（ｐ+ −ＧａＡｓ）コンタクト層１１を連続してエ
ピタキシャル成長させる。
【００２０】このようにしてダブルヘテロ接合構造が完
成した後、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）絶縁層１３をコン
タクト層１１の上面に堆積させ、幅が約１０μｍのスト
ライプ上の窓を形成し、クロムと金とを全面に蒸着して
正側の電極層１４とする。また、基板１の裏面には、金
と金・ゲルマニウムとを蒸着して負側の電極層１２とす
る。さらに、このようにして製造された半導体ブロック
を劈開して個々の半導体レーザ素子を得る。
成した後、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）絶縁層１３をコン
タクト層１１の上面に堆積させ、幅が約１０μｍのスト
ライプ上の窓を形成し、クロムと金とを全面に蒸着して
正側の電極層１４とする。また、基板１の裏面には、金
と金・ゲルマニウムとを蒸着して負側の電極層１２とす
る。さらに、このようにして製造された半導体ブロック
を劈開して個々の半導体レーザ素子を得る。
【００２１】各層の組成および厚さを以下にまとめて示
す。
す。
【００２２】 基板１ ｎ+ −ＧａＡｓ バッファ層２ ｎ+ −ＧａＡｓ 、０．５μｍ 下部クラッド層３ ｎ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ、１μｍ 活性層４ アンドープＧａＡｓ 、０．１μｍ キャリアブロック層５ ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ、０．１μｍ 下部導波路層６ ｐ−Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ａｓ、０．１５μｍ 光吸収層７ ｐ−ＧａＡｓ 、０．０５μｍ 上部導波路層９ ｐ−Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓ、０．１μｍ 上部クラッド層１０ ｐ−Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ、１μｍ コンタクト層１１ ｐ+ −ＧａＡｓ 、０．５μｍ 電極層１２ Ａｕ／Ａｕ−Ｇｅ 絶縁層１３ ＳｉＯ2 電極層１４ Ａｕ／Ｃｒ
【００２３】図２、図４および図６は光吸収層のデュー
ティに対する屈折率結合係数κi および利得結合係数κ
g の変化を示すグラフであり、図３、図５および図７は
デューティに対する平均吸収損失α0 およびしきい値利
得（ｇth）の変化を示すグラフである。図２および図３
は光吸収層の吸収係数αabs ＝２５００ｃｍ-1の場合、
図４および図５は同じくαabs ＝５０００ｃｍ-1の場
合、図６および図７は同じくαabs ＝１００００ｃｍ-1
の場合についてそれぞれ計算したものである。しきい値
利得については、そのときの損失α0 と結合係数により
計算した。結合係数および損失の値については、共振器
長Ｌを乗算して規格化した値で示した。これらの計算
は、一般的な半導体分布帰還型レーザ装置の構造につい
て解析した以下の文献２、３にしたがって行った。
ティに対する屈折率結合係数κi および利得結合係数κ
g の変化を示すグラフであり、図３、図５および図７は
デューティに対する平均吸収損失α0 およびしきい値利
得（ｇth）の変化を示すグラフである。図２および図３
は光吸収層の吸収係数αabs ＝２５００ｃｍ-1の場合、
図４および図５は同じくαabs ＝５０００ｃｍ-1の場
合、図６および図７は同じくαabs ＝１００００ｃｍ-1
の場合についてそれぞれ計算したものである。しきい値
利得については、そのときの損失α0 と結合係数により
計算した。結合係数および損失の値については、共振器
長Ｌを乗算して規格化した値で示した。これらの計算
は、一般的な半導体分布帰還型レーザ装置の構造につい
て解析した以下の文献２、３にしたがって行った。
【００２４】〔文献２〕ストレイファー他、ＩＥＥＥジ
ャーナル・オブ・クウォンタム・エレクトロニクス第Ｑ
Ｅ−１３巻第１３４頁、１９７７年（W.Streifer et a
l., IEEE J.Quantum Electronics QE-13, P.134, 1977) 〔文献３〕コゲルニック他、「分布帰還型レーザの結合
波理論」、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス
第４３巻第２３２７頁から第２３３５頁、１９７２年
（Kogelnik et al., "Coupled-Wave Theory of Distrib
uted Feedback Lasers",J.Appl.Phys., Vol.43, pp.232
7-2335, 1972)
ャーナル・オブ・クウォンタム・エレクトロニクス第Ｑ
Ｅ−１３巻第１３４頁、１９７７年（W.Streifer et a
l., IEEE J.Quantum Electronics QE-13, P.134, 1977) 〔文献３〕コゲルニック他、「分布帰還型レーザの結合
波理論」、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス
第４３巻第２３２７頁から第２３３５頁、１９７２年
（Kogelnik et al., "Coupled-Wave Theory of Distrib
uted Feedback Lasers",J.Appl.Phys., Vol.43, pp.232
7-2335, 1972)
【００２５】図２ないし図７に示したように、デューテ
ィが０．０５よりかなり小さいときには、平均吸収損失
が小さいが結合係数も小さいため、十分な光分布帰還が
得られず、しきい値利得が高くなっている。デューティ
を大きくしていくと、結合係数が増加することによって
共振器損失が減少するが、それにほぼ比例して平均吸収
損失が増加するため、結局、しきい値利得が一度減少し
て再び増加する。そこで、しきい値利得が極小となるよ
うなデューティ、例えば３次回折格子の場合には０．０
７程度に設定すれば、平均吸収損失が小さく、それでい
て十分な程度の利得結合係数が得られるようになる。
ィが０．０５よりかなり小さいときには、平均吸収損失
が小さいが結合係数も小さいため、十分な光分布帰還が
得られず、しきい値利得が高くなっている。デューティ
を大きくしていくと、結合係数が増加することによって
共振器損失が減少するが、それにほぼ比例して平均吸収
損失が増加するため、結局、しきい値利得が一度減少し
て再び増加する。そこで、しきい値利得が極小となるよ
うなデューティ、例えば３次回折格子の場合には０．０
７程度に設定すれば、平均吸収損失が小さく、それでい
て十分な程度の利得結合係数が得られるようになる。
【００２６】図８は本発明の第二実施例を示す斜視図で
あり、内部構造がわかるように一部を切り欠いて示す。
この実施例は、光吸収層７を活性層４のレーザ発振方向
に沿ったストライプ状の領域内に設け、そのストライプ
状の領域の幅が、光吸収層７によって生じる平均吸収損
失が小さく、それでいて利得結合が十分に得られる程度
に設定されたことが第一実施例と異なる。この場合の光
吸収層７のデューティはストライプ状の領域の幅によっ
ても異なるが、一般には第一実施例の場合より大きくと
る。
あり、内部構造がわかるように一部を切り欠いて示す。
この実施例は、光吸収層７を活性層４のレーザ発振方向
に沿ったストライプ状の領域内に設け、そのストライプ
状の領域の幅が、光吸収層７によって生じる平均吸収損
失が小さく、それでいて利得結合が十分に得られる程度
に設定されたことが第一実施例と異なる。この場合の光
吸収層７のデューティはストライプ状の領域の幅によっ
ても異なるが、一般には第一実施例の場合より大きくと
る。
【００２７】以上の実施例において、周期的な光吸収層
による屈折率の周期的変化を相殺するため、特願平３−
１８１２０９の明細書および図面に示されたように、屈
折率の異なる層を組み合わせた層構造を備えることがよ
い。
による屈折率の周期的変化を相殺するため、特願平３−
１８１２０９の明細書および図面に示されたように、屈
折率の異なる層を組み合わせた層構造を備えることがよ
い。
【００２８】以上の実施例では、活性層と光吸収層との
双方にバルク結晶を用いた場合について説明した。これ
に対し、これらの層の一方または双方に量子井戸構造を
用いることもできる。光吸収層として単一量子井戸また
は多重量子井戸による量子井戸構造を用いると、その吸
収損失が小さく、平均吸収損失を低減できる。さらに、
周期的な量子井戸光吸収層によって生じる屈折率の変化
は小さく、屈折率結合を打ち消すのは容易である。
双方にバルク結晶を用いた場合について説明した。これ
に対し、これらの層の一方または双方に量子井戸構造を
用いることもできる。光吸収層として単一量子井戸また
は多重量子井戸による量子井戸構造を用いると、その吸
収損失が小さく、平均吸収損失を低減できる。さらに、
周期的な量子井戸光吸収層によって生じる屈折率の変化
は小さく、屈折率結合を打ち消すのは容易である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体分
布帰還型レーザ装置は、周期的な吸収損失による平均吸
収損失の増加が最小限に抑えられ、低しきい値動作が可
能となる。
布帰還型レーザ装置は、周期的な吸収損失による平均吸
収損失の増加が最小限に抑えられ、低しきい値動作が可
能となる。
【００３０】本発明のレーザ装置は、従来の屈折率結合
を利用したものと異なり、完全に単一の波長で縦モード
発振が行われ、発振波長の不確定性もない。しかも、従
来の半導体分布帰還型レーザ装置で完全単一縦モードを
得るためには、構造が複雑化し、レーザ端面への反射防
止膜を形成する必要もあって製造工程数が増加していた
のに対し、本発明のレーザ装置では、従来の製造工程が
ほとんど複雑化することなく、反射防止膜を設ける必要
もなしに簡単に完全単一縦モードを実現できる。
を利用したものと異なり、完全に単一の波長で縦モード
発振が行われ、発振波長の不確定性もない。しかも、従
来の半導体分布帰還型レーザ装置で完全単一縦モードを
得るためには、構造が複雑化し、レーザ端面への反射防
止膜を形成する必要もあって製造工程数が増加していた
のに対し、本発明のレーザ装置では、従来の製造工程が
ほとんど複雑化することなく、反射防止膜を設ける必要
もなしに簡単に完全単一縦モードを実現できる。
【００３１】また、本発明のレーザ装置では、利得結合
によって光分布帰還を達成しているので、近端あるいは
遠端からの反射戻り光によって誘起される干渉性ノイズ
は、生じたとしても従来の屈折率結合による場合に比べ
て格段に小さくなると考えられる。
によって光分布帰還を達成しているので、近端あるいは
遠端からの反射戻り光によって誘起される干渉性ノイズ
は、生じたとしても従来の屈折率結合による場合に比べ
て格段に小さくなると考えられる。
【００３２】したがって、本発明の半導体分布帰還型レ
ーザ装置は、長距離光通信や波長多重通信などに必要な
高性能光源として有望であるばかりでなく、光情報処理
や光情報記録、光応用計測、高速光学現象の実験などの
分野における光源として、従来から用いられている気体
レーザ装置や固体レーザ装置に代替し得る高性能の小型
光源として利用できる。
ーザ装置は、長距離光通信や波長多重通信などに必要な
高性能光源として有望であるばかりでなく、光情報処理
や光情報記録、光応用計測、高速光学現象の実験などの
分野における光源として、従来から用いられている気体
レーザ装置や固体レーザ装置に代替し得る高性能の小型
光源として利用できる。
【図１】本発明の第一実施例を示す斜視図。
【図２】光吸収層のデューティに対する結合係数の変化
を示すグラフであり、光吸収層の吸収係数αabs ＝２５
００ｃｍ-1の場合の計算結果を示す図。
を示すグラフであり、光吸収層の吸収係数αabs ＝２５
００ｃｍ-1の場合の計算結果を示す図。
【図３】光吸収層のデューティに対する平均吸収損失お
よびしきい値利得の変化を示すグラフであり、光吸収層
の吸収係数αabs ＝２５００ｃｍ-1の場合の計算結果を
示す図。
よびしきい値利得の変化を示すグラフであり、光吸収層
の吸収係数αabs ＝２５００ｃｍ-1の場合の計算結果を
示す図。
【図４】光吸収層の吸収係数αabs ＝５０００ｃｍ-1の
場合の図２と同等の計算の結果を示す図。
場合の図２と同等の計算の結果を示す図。
【図５】光吸収層の吸収係数αabs ＝５０００ｃｍ-1の
場合の図３と同等の計算の結果を示す図。
場合の図３と同等の計算の結果を示す図。
【図６】光吸収層の吸収係数αabs ＝１００００ｃｍ-1
の場合の図２と同等の計算の結果を示す図。
の場合の図２と同等の計算の結果を示す図。
【図７】光吸収層の吸収係数αabs ＝１００００ｃｍ-1
の場合の図３と同等の計算の結果を示す図。
の場合の図３と同等の計算の結果を示す図。
【図８】本発明の第二実施例を一部を切り欠いて示す斜
視図。
視図。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 下部クラッド層 ４ 活性層 ５ キャリアブロック層 ６ 下部導波路層 ７ 光吸収層 ８ 回折格子 ９ 上部導波路層 １０ 上部クラッド層 １１ コンタクト層 １２、１４ 電極層 １３ 絶縁層
Claims (1)
- 【請求項１】 誘導放出光を発生する活性層と、 この活性層の発生する誘導放出光に光分布帰還を施す帰
還手段とを備え、 この帰還手段は、前記活性層が発生した誘導放出光を吸
収する組成により前記活性層のレーザ発振方向に沿って
周期的に設けられた光吸収層を含む半導体分布帰還型レ
ーザ装置において、 前記光吸収層は、その周期ごとの実質的な吸収領域がそ
の周期に対して５〜３５％の実質的に一定の値に設定さ
れたことを特徴とする半導体分布帰還型レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32214791A JPH05160505A (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32214791A JPH05160505A (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05160505A true JPH05160505A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18140457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32214791A Pending JPH05160505A (ja) | 1991-12-05 | 1991-12-05 | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05160505A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6704342B1 (en) * | 1999-09-30 | 2004-03-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Gain-coupled distributed-feedback semiconductor laser device |
-
1991
- 1991-12-05 JP JP32214791A patent/JPH05160505A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6704342B1 (en) * | 1999-09-30 | 2004-03-09 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Gain-coupled distributed-feedback semiconductor laser device |
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