JPH05206572A - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH05206572A JPH05206572A JP3725392A JP3725392A JPH05206572A JP H05206572 A JPH05206572 A JP H05206572A JP 3725392 A JP3725392 A JP 3725392A JP 3725392 A JP3725392 A JP 3725392A JP H05206572 A JPH05206572 A JP H05206572A
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- JP
- Japan
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- light
- region
- wavelength
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 波長可変領域の大きい波長可変レーザを得
る。 【構成】 導波層をＭＱＷ層４０を用いて構成し、ＭＱ
Ｗ層４０に光１２を照射して導波層の屈折率を変化させ
る。 【効果】 光照射によるＭＱＷの屈折率変化が大きいた
め、従来の１０倍程度の波長可変領域を持つ波長可変レ
ーザが得られる。
る。 【構成】 導波層をＭＱＷ層４０を用いて構成し、ＭＱ
Ｗ層４０に光１２を照射して導波層の屈折率を変化させ
る。 【効果】 光照射によるＭＱＷの屈折率変化が大きいた
め、従来の１０倍程度の波長可変領域を持つ波長可変レ
ーザが得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザに関し、
特に光共振器として回折格子を用い発振周波数の可変な
波長可変半導体レーザの構成に関するものである。
特に光共振器として回折格子を用い発振周波数の可変な
波長可変半導体レーザの構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の３電極ＤＢＲ(Distributed
Bragg Reflector) 型（分布反射型）波長可変半導体レ
ーザの構造を示す断面図である。図において、２はｎ−
ＩｎＰ基板１上に配置されたｎ−ＩｎＰクラッド層であ
り、これらｎ−ＩｎＰ基板１とｎ−ＩｎＰクラッド層２
との界面の所定部分にはブラッグ反射器である回折格子
３が形成されている。また４は、ＩｎＧａＡｓＰ導波層
であり、該層の上には、ＩｎＧａＡｓＰ活性層５，位相
制御層のｐ−ＩｎＰクラッド層７，ＤＢＲ領域のクラッ
ド層８がそれぞれ所定の場所に形成されおり、また上記
ＩｎＧａＡｓＰ活性層５上には発光領域のｐ−ＩｎＰク
ラッド層９が設けられている。さらに９は発光領域の注
入電流、１０は位相制御領域の注入電流、１１はＤＢＲ
領域の注入電流を示し、１４は端面を示す。
Bragg Reflector) 型（分布反射型）波長可変半導体レ
ーザの構造を示す断面図である。図において、２はｎ−
ＩｎＰ基板１上に配置されたｎ−ＩｎＰクラッド層であ
り、これらｎ−ＩｎＰ基板１とｎ−ＩｎＰクラッド層２
との界面の所定部分にはブラッグ反射器である回折格子
３が形成されている。また４は、ＩｎＧａＡｓＰ導波層
であり、該層の上には、ＩｎＧａＡｓＰ活性層５，位相
制御層のｐ−ＩｎＰクラッド層７，ＤＢＲ領域のクラッ
ド層８がそれぞれ所定の場所に形成されおり、また上記
ＩｎＧａＡｓＰ活性層５上には発光領域のｐ−ＩｎＰク
ラッド層９が設けられている。さらに９は発光領域の注
入電流、１０は位相制御領域の注入電流、１１はＤＢＲ
領域の注入電流を示し、１４は端面を示す。
【０００３】次に動作について説明する。この従来例は
ＤＢＲレーザを基礎に、発光領域，位相制御領域，ＤＢ
Ｒ領域（波長可変領域）の独立な３領域からなってい
る。発光領域のｐ−ＩｎＰクラッド層９と基板１間に順
方向の電圧が印加されるように発光領域の注入電流９を
加えることによりＩｎＧａＡｓＰ活性層５に正孔及び電
子が注入され発光を生じる。そして導波層４の屈折率は
クラッド層２，６〜８よりも高く、かつ活性層４よりも
低く設定されているため上記発光した光は導波層４に広
がり、活性層領域の端面１４と回折格子３間を往復す
る。このときＤＢＲ領域の導波層４は下方に回折格子３
が形成されているため、回折格子３の実効的な周期に応
じた周波数を有する光が選択的に往復する。そして上記
順方向電圧がある一定値（しきい値電圧）以上になる
と、この光は活性層領域において、内部損失及び放射損
失の和に等しいだけのゲインを得るようになりレーザ発
振に至る。
ＤＢＲレーザを基礎に、発光領域，位相制御領域，ＤＢ
Ｒ領域（波長可変領域）の独立な３領域からなってい
る。発光領域のｐ−ＩｎＰクラッド層９と基板１間に順
方向の電圧が印加されるように発光領域の注入電流９を
加えることによりＩｎＧａＡｓＰ活性層５に正孔及び電
子が注入され発光を生じる。そして導波層４の屈折率は
クラッド層２，６〜８よりも高く、かつ活性層４よりも
低く設定されているため上記発光した光は導波層４に広
がり、活性層領域の端面１４と回折格子３間を往復す
る。このときＤＢＲ領域の導波層４は下方に回折格子３
が形成されているため、回折格子３の実効的な周期に応
じた周波数を有する光が選択的に往復する。そして上記
順方向電圧がある一定値（しきい値電圧）以上になる
と、この光は活性層領域において、内部損失及び放射損
失の和に等しいだけのゲインを得るようになりレーザ発
振に至る。
【０００４】ところで回折格子３は特定の波長の光だけ
を高効率に反射するように形成されており、発振周波数
を可変とするためには、ＤＢＲ領域のクラッド層８に、
ＤＢＲ領域と基板１との間に順方向電圧となるように電
流１１を流入し、回折格子３に正孔及び電子が注入され
プラズマ効果により回折格子３の屈折率を変化させるこ
とにより、回折格子３でブラッグ反射される波長を変化
させ発振する波長を変化させる。なお、位相制御電流１
０は、クラッド層７と基板１間に適当な順方向電圧を印
加することで発光領域，位相制御領域，ＤＢＲ領域の各
領域における位相条件を満足するためのものである。
を高効率に反射するように形成されており、発振周波数
を可変とするためには、ＤＢＲ領域のクラッド層８に、
ＤＢＲ領域と基板１との間に順方向電圧となるように電
流１１を流入し、回折格子３に正孔及び電子が注入され
プラズマ効果により回折格子３の屈折率を変化させるこ
とにより、回折格子３でブラッグ反射される波長を変化
させ発振する波長を変化させる。なお、位相制御電流１
０は、クラッド層７と基板１間に適当な順方向電圧を印
加することで発光領域，位相制御領域，ＤＢＲ領域の各
領域における位相条件を満足するためのものである。
【０００５】ここで、電流の注入による屈折率変化Δｎ
は、ほぼ、 Δｎ〜（注入キャリア密度）×１０-21 で表される。そして注入キャリア密度は一般的に、〜１
０14／cm3 であるから、屈折率変化Δｎは、Δｎ〜１０
-2と表され、また波長変化ΔλB は、ΔλB ＝２・Δｎ
・Λで与えられるため、ΔλB ＝４×１０-7cmとなる。
なおここで、Λは回折格子のピッチで、２×１０-5cm程
度である。
は、ほぼ、 Δｎ〜（注入キャリア密度）×１０-21 で表される。そして注入キャリア密度は一般的に、〜１
０14／cm3 であるから、屈折率変化Δｎは、Δｎ〜１０
-2と表され、また波長変化ΔλB は、ΔλB ＝２・Δｎ
・Λで与えられるため、ΔλB ＝４×１０-7cmとなる。
なおここで、Λは回折格子のピッチで、２×１０-5cm程
度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長可変半導体
レーザは以上のように構成されており、発振波長を変化
させるのに電流注入による半導体の屈折率変化を利用し
ているため、波長変化はたかだか５×１０-7cm（５ｎ
ｍ）程度しか得られないという問題点があった。
レーザは以上のように構成されており、発振波長を変化
させるのに電流注入による半導体の屈折率変化を利用し
ているため、波長変化はたかだか５×１０-7cm（５ｎ
ｍ）程度しか得られないという問題点があった。
【０００７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、波長可変域の大きな半導体レー
ザを得ることを目的とする。
ためになされたもので、波長可変域の大きな半導体レー
ザを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、ブラッグ反射器が形成された波長可変領域を、
多重量子井戸構造を有するものとし、上記波長可変領域
に光を照射することにより上記ブラッグ反射器の屈折率
を変化させるように構成したものである。
ーザは、ブラッグ反射器が形成された波長可変領域を、
多重量子井戸構造を有するものとし、上記波長可変領域
に光を照射することにより上記ブラッグ反射器の屈折率
を変化させるように構成したものである。
【０００９】さらに、上記多重量子井戸構造を有する波
長可変領域に照射する光を発生する発光領域を、上記波
長可変領域に隣接して同一チップ内に設けたものであ
る。
長可変領域に照射する光を発生する発光領域を、上記波
長可変領域に隣接して同一チップ内に設けたものであ
る。
【００１０】
【作用】この発明においては、波長可変領域を多重量子
井戸構造を有するものとし、上記波長可変領域へ光を照
射してブラッグ反射器の屈折率を変化させるようにした
から、大きな波長可変が実現できる。
井戸構造を有するものとし、上記波長可変領域へ光を照
射してブラッグ反射器の屈折率を変化させるようにした
から、大きな波長可変が実現できる。
【００１１】また、同一チップ内に発光領域を設け、上
記多重量子井戸構造を有する波長可変領域に光を照射す
るようにしたから、システムをコンパクト化することが
できる。
記多重量子井戸構造を有する波長可変領域に光を照射す
るようにしたから、システムをコンパクト化することが
できる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の一実施例による分布反射型
波長可変半導体レーザを図について説明する。図１にお
いて、図３と同一符号は同一または相当部分を示し、４
０はＭＱＷ（multi quantum-well laser；多重量子井
戸）で構成された導波層、１２は照射光である。
波長可変半導体レーザを図について説明する。図１にお
いて、図３と同一符号は同一または相当部分を示し、４
０はＭＱＷ（multi quantum-well laser；多重量子井
戸）で構成された導波層、１２は照射光である。
【００１３】次に動作について説明する。従来と同様に
して、注入電流９をクラッド層６及び基板１間に、順方
向電圧が印加されるように加えると、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層５に正孔及び電子が注入され発光を生じる。そして
導波層４の屈折率はクラッド層２，６〜８よりも高く、
かつ活性層４よりも低く設定されているため上記発光し
た光は導波層４に広がり、活性層領域の端面１４と回折
格子３間を往復する。そして上記活性層領域の端面１４
と回折格子３間を往復する光の波長を変化させるため
に、ＭＱＷ層４０に光１２を入射することで、ＤＢＲ領
域の導波層４０の屈折率が変化し、回折格子３でブラッ
グ反射される波長が変化し、発振する波長が変化するこ
ととなる。
して、注入電流９をクラッド層６及び基板１間に、順方
向電圧が印加されるように加えると、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層５に正孔及び電子が注入され発光を生じる。そして
導波層４の屈折率はクラッド層２，６〜８よりも高く、
かつ活性層４よりも低く設定されているため上記発光し
た光は導波層４に広がり、活性層領域の端面１４と回折
格子３間を往復する。そして上記活性層領域の端面１４
と回折格子３間を往復する光の波長を変化させるため
に、ＭＱＷ層４０に光１２を入射することで、ＤＢＲ領
域の導波層４０の屈折率が変化し、回折格子３でブラッ
グ反射される波長が変化し、発振する波長が変化するこ
ととなる。
【００１４】すなわち、ＭＱＷ層４０に光１２を照射す
るとその屈折率が変化することが知られている。屈折率
変化Δｎは、光照射密度をＩ，定数をｎ2 とすると、Δ
ｎ＝ｎ2 Ｉなる関係がある（Elec. Lett. Vol21, 926,
1985参照) 。ここで、定数ｎ2 は１０-7cm /Ｗで、光照
射密度Ｉを高出力レーザの光強度程度の１０6 Ｗ/cmと
すると、屈折率変化Δｎは、Δｎ〜０．１となり、波長
変化はΔλB ＝２・Δｎ・Λの関係からΔλB 〜４０ｎ
ｍとなり、従来の１０倍程度の波長変化が期待できる。
るとその屈折率が変化することが知られている。屈折率
変化Δｎは、光照射密度をＩ，定数をｎ2 とすると、Δ
ｎ＝ｎ2 Ｉなる関係がある（Elec. Lett. Vol21, 926,
1985参照) 。ここで、定数ｎ2 は１０-7cm /Ｗで、光照
射密度Ｉを高出力レーザの光強度程度の１０6 Ｗ/cmと
すると、屈折率変化Δｎは、Δｎ〜０．１となり、波長
変化はΔλB ＝２・Δｎ・Λの関係からΔλB 〜４０ｎ
ｍとなり、従来の１０倍程度の波長変化が期待できる。
【００１５】なお、上記の実施例では、ＭＱＷ層４０に
入射する照射光１２を装置外部より与えるように構成し
たが、図２に示すように、高出力レーザ１３をＤＢＲ領
域の回折格子３に隣接して集積し、高出力レーザ１３よ
りの出力光１２をＤＢＲ領域に照射する構造としてもよ
く、このような構成とすることで、波長変化のための光
源を備えたコンパクトなシステムを実現することができ
る。
入射する照射光１２を装置外部より与えるように構成し
たが、図２に示すように、高出力レーザ１３をＤＢＲ領
域の回折格子３に隣接して集積し、高出力レーザ１３よ
りの出力光１２をＤＢＲ領域に照射する構造としてもよ
く、このような構成とすることで、波長変化のための光
源を備えたコンパクトなシステムを実現することができ
る。
【００１６】また、上記実施例ではＤＢＲ型のレーザに
ついて説明したが、回折格子を活性層上方に備えたＤＦ
Ｂ（distributed feed back laser ；分布帰還）型レー
ザに適用してもよく、同様の効果を奏する。
ついて説明したが、回折格子を活性層上方に備えたＤＦ
Ｂ（distributed feed back laser ；分布帰還）型レー
ザに適用してもよく、同様の効果を奏する。
【００１７】また、半導体レーザを構成する材料にＩｎ
Ｐ系以外の材料、例えばＧａＡｓ系の材料を用いて構成
されたものであってもよいことは言うまでもない。
Ｐ系以外の材料、例えばＧａＡｓ系の材料を用いて構成
されたものであってもよいことは言うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体レ
ーザによれば、波長可変領域を多重量子井戸構造を有す
るものとし、上記波長可変領域へ光を照射してブラッグ
反射器の屈折率を変化させるようにしたので、波長可変
領域の大きい波長可変レーザが得られるという効果があ
る。
ーザによれば、波長可変領域を多重量子井戸構造を有す
るものとし、上記波長可変領域へ光を照射してブラッグ
反射器の屈折率を変化させるようにしたので、波長可変
領域の大きい波長可変レーザが得られるという効果があ
る。
【００１９】また、同一チップ内に発光領域を設け、上
記多重量子井戸構造を有する波長可変領域に光を照射す
るようにしたから、システムをコンパクト化することが
できるという効果がある。
記多重量子井戸構造を有する波長可変領域に光を照射す
るようにしたから、システムをコンパクト化することが
できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例による分布反射型波長可変半
導体レーザの断面構成図。
導体レーザの断面構成図。
【図２】上記半導体レーザにおいて、同一チップ内に発
光領域を設けた場合の上面構成図。
光領域を設けた場合の上面構成図。
【図３】従来の分布反射型波長可変半導体レーザの断面
構成図。
構成図。
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３ 回折格子（ブラッグ反射器） ４ ＩｎＧａＡｓＰ導波層 ５ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ６ 発光領域のｐ−ＩｎＰクラッド層 ７ 位相制御領域のｐ−ＩｎＰクラッド層 ８ ＤＢＲ領域のｐ−ＩｎＰクラッド層 ９ 発光領域の注入電流 １０ 位相制御領域の注入電流 １１ ＤＢＲ領域の注入電流 １２ 照射光 １３ 高出力レーザ １４ 端面 ４０ ＭＱＷ導波層
Claims (2)
- 【請求項１】 活性層で生じた光を導く導波路及びブラ
ッグ反射器とを含む波長可変領域を備えた半導体レーザ
において、 上記ブラッグ反射器が形成された波長可変領域は多重量
子井戸構造を有し、 上記波長可変領域に光を照射することにより上記ブラッ
グ反射器の屈折率を変化させるようにしたことを特徴と
する半導体レーザ。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザにおいて、 上記ブラッグ反射器に隣接して配置され、上記多重量子
井戸構造を含む波長可変領域に光を出力する発光領域を
備えたことを特徴とする半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3725392A JPH05206572A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3725392A JPH05206572A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206572A true JPH05206572A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=12492484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3725392A Pending JPH05206572A (ja) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05206572A (ja) |
-
1992
- 1992-01-27 JP JP3725392A patent/JPH05206572A/ja active Pending
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