JPH0529709A - 多電極分布帰還型半導体レーザ - Google Patents
多電極分布帰還型半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH0529709A JPH0529709A JP20460891A JP20460891A JPH0529709A JP H0529709 A JPH0529709 A JP H0529709A JP 20460891 A JP20460891 A JP 20460891A JP 20460891 A JP20460891 A JP 20460891A JP H0529709 A JPH0529709 A JP H0529709A
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- Japan
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- electrode
- electrodes
- semiconductor laser
- resonator
- distributed feedback
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 等価屈折率分布の不均一形状分布に起因した
波長変動を最小に抑制できる最適電極幅を持つ分布帰還
型（ＤＦＢ）半導体レーザを提供する。 【構成】 ＤＦＢレーザにおいて、共振器光軸方向に３
つに分離された電極１ａ〜１ｃを上部電極として構成す
る。そして、この３電極のうち中央の電極１ｂは、その
電極幅をｘとし、両端面間の共振器の長さをＬとしたと
き、0.75＜（ｘ／Ｌ）＜0.89の関係を満たす電極幅を持
つ。これにより、共振器内の均一な屈折率分布を実現で
き、発振波長の変動を抑制して、安定な単一モード発振
を得ることができる。
波長変動を最小に抑制できる最適電極幅を持つ分布帰還
型（ＤＦＢ）半導体レーザを提供する。 【構成】 ＤＦＢレーザにおいて、共振器光軸方向に３
つに分離された電極１ａ〜１ｃを上部電極として構成す
る。そして、この３電極のうち中央の電極１ｂは、その
電極幅をｘとし、両端面間の共振器の長さをＬとしたと
き、0.75＜（ｘ／Ｌ）＜0.89の関係を満たす電極幅を持
つ。これにより、共振器内の均一な屈折率分布を実現で
き、発振波長の変動を抑制して、安定な単一モード発振
を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数の独立に制御可能な
外部電極を有し、位相反転回折格子により波長選択を行
う分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザに関し、特にその
半導体レーザにおける電極分布の構造に関する。
外部電極を有し、位相反転回折格子により波長選択を行
う分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザに関し、特にその
半導体レーザにおける電極分布の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】分布帰還型半導体レーザは内部に作り込
まれた位相反転部分付き回折格子による優れた波長選択
性により、光波通信用光源として重要である。図３に単
一の上部電極を有し、回折格子の位相反転部分を活性層
内の光軸方向中央部に設置した分布帰還型構造半導体レ
ーザ共振器を示す。ここで、１は上部電極、２は位相反
転回折格子、３は活性層、４は導波層、５は第１のクラ
ッド層、６は第２のクラッド層、７は下部電極である。
まれた位相反転部分付き回折格子による優れた波長選択
性により、光波通信用光源として重要である。図３に単
一の上部電極を有し、回折格子の位相反転部分を活性層
内の光軸方向中央部に設置した分布帰還型構造半導体レ
ーザ共振器を示す。ここで、１は上部電極、２は位相反
転回折格子、３は活性層、４は導波層、５は第１のクラ
ッド層、６は第２のクラッド層、７は下部電極である。
【０００３】このような構造の半導体レーザにおいて発
振状態での不均一な光強度分布は、活性層３内部のキャ
リア密度分布を変化させ、等価屈折率分布を不均一にす
るため（空間的ホールバーニング効果）、発振波長（発
振周波数）の変動を引き起こす。等価屈折率の変動は、
レーザ共振器内部の平均キャリア密度の増大に起因した
発振利得の変化による波長変動の成分も含まれている。
光強度分布の中央部への集中を緩和して、空間的ホール
バーニングを抑制するためには、(1)回折格子の周期を
変化させる方法及び、(2)上部電極を独立に制御可能な
複数の電極に分割する方法、が採られる。このうち、後
者については、各電極の独立な電流または電圧制御によ
り、発振波長変動の制御が可能であることが知られてい
る。
振状態での不均一な光強度分布は、活性層３内部のキャ
リア密度分布を変化させ、等価屈折率分布を不均一にす
るため（空間的ホールバーニング効果）、発振波長（発
振周波数）の変動を引き起こす。等価屈折率の変動は、
レーザ共振器内部の平均キャリア密度の増大に起因した
発振利得の変化による波長変動の成分も含まれている。
光強度分布の中央部への集中を緩和して、空間的ホール
バーニングを抑制するためには、(1)回折格子の周期を
変化させる方法及び、(2)上部電極を独立に制御可能な
複数の電極に分割する方法、が採られる。このうち、後
者については、各電極の独立な電流または電圧制御によ
り、発振波長変動の制御が可能であることが知られてい
る。
【０００４】なお、この公知文献としては、例えば、次
の文献（Yoshikuni,Y., Motosugi,G.:"Multielectrode
Distributed Feedback Laser for Pure Frequency Modu
lation and Chirping Suppressed Amplitude Modulatio
n," Journal of Lightwave Technology, 1987, Vol.LT-
5, No.4, pp.516-522）がある。
の文献（Yoshikuni,Y., Motosugi,G.:"Multielectrode
Distributed Feedback Laser for Pure Frequency Modu
lation and Chirping Suppressed Amplitude Modulatio
n," Journal of Lightwave Technology, 1987, Vol.LT-
5, No.4, pp.516-522）がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発振波
長変動抑制の点からみて、活性層内部へのキャリアの注
入の仕方のパラメータとしての上部電極幅の最適化につ
いては、明確な指針が与えられていなかった。しかしな
がら、キャリア密度分布を変化させ、平坦な等価屈折率
分布を得るために、中央の電極から両端の電極とは異な
るキャリアを注入することを考える場合、等価屈折率
は、発振に必要な利得を維持する条件のもとで変化する
ので、注入方法を決める電極構造に最適値が存在するこ
とになる。
長変動抑制の点からみて、活性層内部へのキャリアの注
入の仕方のパラメータとしての上部電極幅の最適化につ
いては、明確な指針が与えられていなかった。しかしな
がら、キャリア密度分布を変化させ、平坦な等価屈折率
分布を得るために、中央の電極から両端の電極とは異な
るキャリアを注入することを考える場合、等価屈折率
は、発振に必要な利得を維持する条件のもとで変化する
ので、注入方法を決める電極構造に最適値が存在するこ
とになる。
【０００６】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、等価屈折率分布の不均一形状分布に起
因した波長変動を最小に抑制できる最適電極幅を持つ分
布帰還型半導体レーザを提供することにある。
で、その目的は、等価屈折率分布の不均一形状分布に起
因した波長変動を最小に抑制できる最適電極幅を持つ分
布帰還型半導体レーザを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、平行両端面を有する半導体の内部に位相
反転部分を有する回折格子を具備した分布帰還型半導体
レーザにおいて、共振器光軸方向に３つに分離された電
極を持ち、この３つの電極のうち中央の電極は、その電
極幅をｘとし、両端面間の共振器の長さをＬとしたと
き、０．７５＜（ｘ／Ｌ）＜０．８９を満たす電極幅を
持つことを特徴とするものである。
めに本発明は、平行両端面を有する半導体の内部に位相
反転部分を有する回折格子を具備した分布帰還型半導体
レーザにおいて、共振器光軸方向に３つに分離された電
極を持ち、この３つの電極のうち中央の電極は、その電
極幅をｘとし、両端面間の共振器の長さをＬとしたと
き、０．７５＜（ｘ／Ｌ）＜０．８９を満たす電極幅を
持つことを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】本発明においては、素子の上部電極として３つ
に分割された電極を設け、その中央の電極を最適な幅に
することにより、共振器内の均一な屈折率分布を実現で
きる。そのため発振波長の変動を抑制して、安定な単一
モード発振を得ることができる。
に分割された電極を設け、その中央の電極を最適な幅に
することにより、共振器内の均一な屈折率分布を実現で
きる。そのため発振波長の変動を抑制して、安定な単一
モード発振を得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の最
も主要な特徴は、回折格子の位相反転部分を活性層内の
光軸方向中央部に配設した分布帰還型半導体レーザにお
いて、等価屈折率の不均一さに起因した波長変動を最小
に抑える電極の最適分割比を与える点にあり、その具体
例を図２を用いて説明する。
も主要な特徴は、回折格子の位相反転部分を活性層内の
光軸方向中央部に配設した分布帰還型半導体レーザにお
いて、等価屈折率の不均一さに起因した波長変動を最小
に抑える電極の最適分割比を与える点にあり、その具体
例を図２を用いて説明する。
【００１０】図２は発振波長変動分のうち、等価屈折率
分布形状の不均一さによる成分（δλdis ）について、
素子の上部電極を中央の電極と左右両端の電極から構成
しその中央電極幅ｘによりどのように変わるかを、３つ
の上部電極からの全注入電流を横軸にして示したもので
ある（発振しきい値以上）。ここで全注入電流を横軸に
とった理由は、これが出射光のパワーにほぼ比例するこ
とによる。以下、図２に基づき、結合係数ｋＬ＝２、共
振器長３００μｍの素子について、中央電極幅ｘが９６
〜２４６μｍの間の５つの場合についての結果について
考察する。
分布形状の不均一さによる成分（δλdis ）について、
素子の上部電極を中央の電極と左右両端の電極から構成
しその中央電極幅ｘによりどのように変わるかを、３つ
の上部電極からの全注入電流を横軸にして示したもので
ある（発振しきい値以上）。ここで全注入電流を横軸に
とった理由は、これが出射光のパワーにほぼ比例するこ
とによる。以下、図２に基づき、結合係数ｋＬ＝２、共
振器長３００μｍの素子について、中央電極幅ｘが９６
〜２４６μｍの間の５つの場合についての結果について
考察する。
【００１１】図２中実線(a)，(b)は、共に３電極を等分
割した構造であるが、(a)は等しく電流注入を行った場
合で、空間的ホールバーニングによって、等価屈折率分
布が共振器中央で大きくなることを反映して、δλdis
が長波長側にシフトする。これに対し、(b)では、中央
の電極からの注入量を両端の電極より大きくすると、ホ
ールバーニングは抑制される方向に向かうが、等価屈折
率は発振利得を維持するように分布するために、平坦な
分布は実現されない。(b)と同じ注入条件のもとで、中
央電極幅ｘをかえた場合の結果が、実線(c)〜(e)であ
る。この中央電極幅ｘによって、δλdis が大きく変化
することがわかる。
割した構造であるが、(a)は等しく電流注入を行った場
合で、空間的ホールバーニングによって、等価屈折率分
布が共振器中央で大きくなることを反映して、δλdis
が長波長側にシフトする。これに対し、(b)では、中央
の電極からの注入量を両端の電極より大きくすると、ホ
ールバーニングは抑制される方向に向かうが、等価屈折
率は発振利得を維持するように分布するために、平坦な
分布は実現されない。(b)と同じ注入条件のもとで、中
央電極幅ｘをかえた場合の結果が、実線(c)〜(e)であ
る。この中央電極幅ｘによって、δλdis が大きく変化
することがわかる。
【００１２】波長シフトを抑制する点からみると、中央
電極幅ｘに最適値が存在する。図２では、ｘ＝２４６μ
ｍで全注入電流に対し、ほぼシフト量０の平坦な特性の
得られることがわかる。従って、波長変動量を０．５オ
ングストローム以下に抑えるために、０．７５＜（ｘ／
Ｌ）＜０．８９にする必要がある。
電極幅ｘに最適値が存在する。図２では、ｘ＝２４６μ
ｍで全注入電流に対し、ほぼシフト量０の平坦な特性の
得られることがわかる。従って、波長変動量を０．５オ
ングストローム以下に抑えるために、０．７５＜（ｘ／
Ｌ）＜０．８９にする必要がある。
【００１３】図１に本発明の一実施例の基本構造図を示
す。この実施例において図３に示した従来例のものと異
なる点は、素子の上部電極として、共振器光軸方向に３
つに分離された電極１ａ〜１ｃを配設し、その３電極の
うち中央の電極１ｂの電極幅Ｌ2 が２４６μｍで、６μ
ｍの分離溝を挟んで、左右両側に各々幅Ｌ1 ，Ｌ3 にし
て２１μｍの電極１ａ，１ｃを有する３電極分布帰還型
構造の半導体レーザを構成したことである。なお、図中
同一符号は同一または相当部分を示している。
す。この実施例において図３に示した従来例のものと異
なる点は、素子の上部電極として、共振器光軸方向に３
つに分離された電極１ａ〜１ｃを配設し、その３電極の
うち中央の電極１ｂの電極幅Ｌ2 が２４６μｍで、６μ
ｍの分離溝を挟んで、左右両側に各々幅Ｌ1 ，Ｌ3 にし
て２１μｍの電極１ａ，１ｃを有する３電極分布帰還型
構造の半導体レーザを構成したことである。なお、図中
同一符号は同一または相当部分を示している。
【００１４】このように本実施例の分布帰還型半導体レ
ーザによると、素子の上部電極を中央の電極１ｂと左右
両端の電極１ａ，１ｃから構成し、その中央電極１ｂの
電極幅をｘとし、共振器の長さをＬとしたとき、０．７
５＜（ｘ／Ｌ）＜０．８９の関係を満たすことにより、
前述したように、素子は共振器内に均一化された等価屈
折率分布によって、波長変動のない安定した状態で動作
することができる。
ーザによると、素子の上部電極を中央の電極１ｂと左右
両端の電極１ａ，１ｃから構成し、その中央電極１ｂの
電極幅をｘとし、共振器の長さをＬとしたとき、０．７
５＜（ｘ／Ｌ）＜０．８９の関係を満たすことにより、
前述したように、素子は共振器内に均一化された等価屈
折率分布によって、波長変動のない安定した状態で動作
することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、素
子上部に３つに分割された電極を持つ分布帰還型半導体
レーザにおいて、中央電極を最適な幅にすることによ
り、共振器内の均一な屈折率分布を実現でき、発振波長
の変動を抑制して、安定な単一モード発振を得ることが
できる。従って、例えば、コヒーレント光通信用光源と
して、単色性に優れた光が得られるという大きな利点が
ある。
子上部に３つに分割された電極を持つ分布帰還型半導体
レーザにおいて、中央電極を最適な幅にすることによ
り、共振器内の均一な屈折率分布を実現でき、発振波長
の変動を抑制して、安定な単一モード発振を得ることが
できる。従って、例えば、コヒーレント光通信用光源と
して、単色性に優れた光が得られるという大きな利点が
ある。
【図１】本発明の一実施例による多電極分布帰還型半導
体レーザの基本構造を示す縦断面図である。
体レーザの基本構造を示す縦断面図である。
【図２】発振波長変動分のうち、等価屈折率分布形状の
不均一さによる成分（δλdis）について中央の電極幅
ｘによりどのように変わるかを、３つの上部電極からの
全注入電流を横軸にして示した特性図である。
不均一さによる成分（δλdis）について中央の電極幅
ｘによりどのように変わるかを、３つの上部電極からの
全注入電流を横軸にして示した特性図である。
【図３】従来の分布帰還型構造半導体レーザの一例を示
す縦断面図である。
す縦断面図である。
１ａ，１ｃ 分割された左右両端の電極（上部電極） １ｂ 分割された中央の電極（上部電極） ２ 位相反転回折格子 ３ 活性層 ４ 導波層 ５ 第１のクラッド層 ６ 第２のクラッド層 ７ 下部電極
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 平行両端面を有する半導体の内部に位相
反転部分を有する回折格子を具備した分布帰還型半導体
レーザにおいて、共振器光軸方向に３つに分離された電
極を持ち、この３つの電極のうち中央の電極は、その電
極幅をｘとし、前記両端面間の共振器の長さをＬとした
とき、０．７５＜（ｘ／Ｌ）＜０．８９を満たす電極幅
を持つことを特徴とする多電極分布帰還型半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20460891A JPH0529709A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 多電極分布帰還型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20460891A JPH0529709A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 多電極分布帰還型半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0529709A true JPH0529709A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16493286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20460891A Pending JPH0529709A (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 多電極分布帰還型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0529709A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011205003A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Oki Electric Industry Co Ltd | 分布帰還型半導体レーザ |
| JP2012256712A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光デバイス |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP20460891A patent/JPH0529709A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011205003A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Oki Electric Industry Co Ltd | 分布帰還型半導体レーザ |
| JP2012256712A (ja) * | 2011-06-09 | 2012-12-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体光デバイス |
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