JPH05304333A - 波長スイッチングレーザ - Google Patents
波長スイッチングレーザInfo
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- JPH05304333A JPH05304333A JP10806092A JP10806092A JPH05304333A JP H05304333 A JPH05304333 A JP H05304333A JP 10806092 A JP10806092 A JP 10806092A JP 10806092 A JP10806092 A JP 10806092A JP H05304333 A JPH05304333 A JP H05304333A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 いくつかの発振波長で発振可能で、しかも発
振波長を高速に選択することができる波長スイッチング
レーザを提供する。 【構成】 二つの発振波長で発振できるレーザを構成
し、各々の発振モードに対応する共振器内光強度分布を
空間的にある程度分離し、各々の発振モード利得を可飽
和吸収体を用いてほぼ独立に制御する。
振波長を高速に選択することができる波長スイッチング
レーザを提供する。 【構成】 二つの発振波長で発振できるレーザを構成
し、各々の発振モードに対応する共振器内光強度分布を
空間的にある程度分離し、各々の発振モード利得を可飽
和吸収体を用いてほぼ独立に制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】二つ以上の異なる波長で発振可能
で、しかも各々の波長の発振状態を切り替えることので
きる波長スイッチングレーザに関するものである。
で、しかも各々の波長の発振状態を切り替えることので
きる波長スイッチングレーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】波長スイッチングレーザとして、従来、
分布帰還形（ＤＦＢ）レーザの電極を幾つかに分割して
多電極に構成したレーザが知られている。その構成を図
１に示す。
分布帰還形（ＤＦＢ）レーザの電極を幾つかに分割して
多電極に構成したレーザが知られている。その構成を図
１に示す。
【０００３】図中、２０１はＩｎＰ基板を示すものであ
り、２０２はｎ−ＩｎＰクラッド層、２０３はｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層、２０４はＩｎＧａＡｓＰ活性層、
２０５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、２０６はグレー
ティング構造層、２０７はｐ−ＩｎＰクラッド層、２０
８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、２０９は電
極、２１０は電極分離構造部、２１１は裏面電極、２１
２は低反射膜である。
り、２０２はｎ−ＩｎＰクラッド層、２０３はｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰガイド層、２０４はＩｎＧａＡｓＰ活性層、
２０５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層、２０６はグレー
ティング構造層、２０７はｐ−ＩｎＰクラッド層、２０
８はｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、２０９は電
極、２１０は電極分離構造部、２１１は裏面電極、２１
２は低反射膜である。
【０００４】この素子は、電極２０９を溝状の電極分離
構造部２１０により複数に分割することで、共振器方向
の利得分布を制御し、二波長での発振状態を制御する素
子である。例えば、第２の電極２０９に流す電流Ｉ2 を
一定にして、Ｉ1 ＋Ｉ3 の電流値を変化させた場合、図
２に示すように、光出力−注入電流特性にヒステリシス
が観測される場合がある。このとき、ラインＡ−Ｃとラ
インＤ−Ｆでは発振波長が異なっている。すなわち、Ｉ
1 ＋Ｉ3 の電流値を制御することで、発振波長を制御で
きることになる。
構造部２１０により複数に分割することで、共振器方向
の利得分布を制御し、二波長での発振状態を制御する素
子である。例えば、第２の電極２０９に流す電流Ｉ2 を
一定にして、Ｉ1 ＋Ｉ3 の電流値を変化させた場合、図
２に示すように、光出力−注入電流特性にヒステリシス
が観測される場合がある。このとき、ラインＡ−Ｃとラ
インＤ−Ｆでは発振波長が異なっている。すなわち、Ｉ
1 ＋Ｉ3 の電流値を制御することで、発振波長を制御で
きることになる。
【０００５】しかしながら、この従来の技術には次のよ
うな問題点があった。
うな問題点があった。
【０００６】（１） 電極の分割、グレーティング構造
および注入電流のそれぞれにおいて、どのような条件に
設定すれば、波長スイッチング特性が得られるのか、予
測するのが困難であり、素子設計が難しい。
および注入電流のそれぞれにおいて、どのような条件に
設定すれば、波長スイッチング特性が得られるのか、予
測するのが困難であり、素子設計が難しい。
【０００７】（２） 波長のスイッチングは注入電流の
制御により行なうため、スイッチングの動作時間はキャ
リアの注入過程に律速されることになり、高速動作が困
難となる。
制御により行なうため、スイッチングの動作時間はキャ
リアの注入過程に律速されることになり、高速動作が困
難となる。
【０００８】（３） 発振波長は、グレーティング構造
の周期に対応した中心波長と一般的に異なるため、スイ
ッチングする波長を設定するのが困難である。
の周期に対応した中心波長と一般的に異なるため、スイ
ッチングする波長を設定するのが困難である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来の
問題点を解決するためになされたもので、いくつかの発
振波長で発振可能で、しかも発振波長を高速に選択する
ことができる波長スイッチングレーザを提供することを
課題とするものである。
問題点を解決するためになされたもので、いくつかの発
振波長で発振可能で、しかも発振波長を高速に選択する
ことができる波長スイッチングレーザを提供することを
課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の波長スイッチングレーザは、分布帰還形レ
ーザを用いたものにおいては、二つの異なる周期のグレ
ーティング構造層が導波路上に形成され、これら異なる
周期のそれぞれのグレーティング構造領域は、グレーテ
ィングの位相が導波路上でシフトしたシフト構造領域を
持ち、このシフト構造領域の近傍に少なくとも一つの可
飽和吸収領域を持つことを特徴とする。
に、本発明の波長スイッチングレーザは、分布帰還形レ
ーザを用いたものにおいては、二つの異なる周期のグレ
ーティング構造層が導波路上に形成され、これら異なる
周期のそれぞれのグレーティング構造領域は、グレーテ
ィングの位相が導波路上でシフトしたシフト構造領域を
持ち、このシフト構造領域の近傍に少なくとも一つの可
飽和吸収領域を持つことを特徴とする。
【００１１】また、分布反射形（ＤＢＲ）レーザを用い
たものにおいては、順次、第１の波長に対応するグレー
ティング構造領域と、第１の利得領域と、第２の波長に
対応するグレーティング構造領域と、第２の利得領域
と、第１の波長に対応するグレーティング構造領域と、
第３の利得領域と、第２の波長に対応するグレーティン
グ構造領域とが、導波路上に形成され、前記第１と第３
の利得領域の少なくとも一方に可飽和吸収領域が設けら
れていることを特徴とする。
たものにおいては、順次、第１の波長に対応するグレー
ティング構造領域と、第１の利得領域と、第２の波長に
対応するグレーティング構造領域と、第２の利得領域
と、第１の波長に対応するグレーティング構造領域と、
第３の利得領域と、第２の波長に対応するグレーティン
グ構造領域とが、導波路上に形成され、前記第１と第３
の利得領域の少なくとも一方に可飽和吸収領域が設けら
れていることを特徴とする。
【００１２】また、前記構成において、第１と第３の利
得領域の少なくとも一方に位相調整領域が設けられてい
る構成も可能である。
得領域の少なくとも一方に位相調整領域が設けられてい
る構成も可能である。
【００１３】
【作用】前記構成の本発明の波長スイッチングレーザに
よれば、いくつかの発振波長で発振可能で、しかも発振
波長を高速に選択することが可能になる。
よれば、いくつかの発振波長で発振可能で、しかも発振
波長を高速に選択することが可能になる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。
明する。
【００１５】（実施例１）図３は、本発明の第１の実施
例を示すもので、分布帰還形のレーザにおいて実現した
波長スイッチングレーザの断面図である。図中、１０１
はＩｎＰ基板であり、１０２はｎ−ＩｎＰクラッド層、
１０３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層である。１０４
は、６周期構造のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ
（多重量子井戸構造）活性層であり、ＩｎＧａＡｓ層は
８３オングストロームで、ＩｎＡｌＡｓ層は２８オング
ストロームである。また、１０５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層、１０６はｐ−ＩｎＰクラッド層、１０７はｐ
+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。１０８は電
極、１０９は電極１０８の分離構造部である。さらに、
１１０は第１の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層、１１１は第１の発振波長と第２の発振波
長とに対応する周期のグレーティング構造の混在するグ
レーティング構造混在領域層、１１２は第２の発振波長
に対応する周期のグレーティング構造領域層、１１３は
グレーティングの位相が不連続に変化するシフト構造領
域層である。また、１１４，１１６および１１８は順方
向電流の注入される利得領域であり、１１５および１１
７は逆方向電圧が印加されるか、僅かに順方向電圧の印
加される可飽和吸収領域、１１９は裏面電極、１２０は
低反射構造膜である。
例を示すもので、分布帰還形のレーザにおいて実現した
波長スイッチングレーザの断面図である。図中、１０１
はＩｎＰ基板であり、１０２はｎ−ＩｎＰクラッド層、
１０３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層である。１０４
は、６周期構造のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ
（多重量子井戸構造）活性層であり、ＩｎＧａＡｓ層は
８３オングストロームで、ＩｎＡｌＡｓ層は２８オング
ストロームである。また、１０５はｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
ガイド層、１０６はｐ−ＩｎＰクラッド層、１０７はｐ
+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。１０８は電
極、１０９は電極１０８の分離構造部である。さらに、
１１０は第１の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層、１１１は第１の発振波長と第２の発振波
長とに対応する周期のグレーティング構造の混在するグ
レーティング構造混在領域層、１１２は第２の発振波長
に対応する周期のグレーティング構造領域層、１１３は
グレーティングの位相が不連続に変化するシフト構造領
域層である。また、１１４，１１６および１１８は順方
向電流の注入される利得領域であり、１１５および１１
７は逆方向電圧が印加されるか、僅かに順方向電圧の印
加される可飽和吸収領域、１１９は裏面電極、１２０は
低反射構造膜である。
【００１６】なお、この構造では、二つの周期のグレー
ティングのブラッグ波長は互いに３ｎｍ以上の離間をと
るのが望ましい。
ティングのブラッグ波長は互いに３ｎｍ以上の離間をと
るのが望ましい。
【００１７】次に、前記構成の波長スイッチングレーザ
の動作を図面にしたがって説明する。
の動作を図面にしたがって説明する。
【００１８】図４に、この波長スイッチングレーザの注
入電流−光出力特性を、第１の波長（λ1 ）の光出力Ｐ
λ1 と、第２の波長（λ2 ）の光出力Ｐλ2 とに対して
図示する。ここで、第２の可飽和吸収領域１１７への逆
方向印加電圧Ｖ2 を一定とし、第１の可飽和吸収領域１
１５への逆方向印加電圧をＶ1AからＶ1Bに変化させる
と、注入電流−光出力特性は実線から破線のように変化
する。
入電流−光出力特性を、第１の波長（λ1 ）の光出力Ｐ
λ1 と、第２の波長（λ2 ）の光出力Ｐλ2 とに対して
図示する。ここで、第２の可飽和吸収領域１１７への逆
方向印加電圧Ｖ2 を一定とし、第１の可飽和吸収領域１
１５への逆方向印加電圧をＶ1AからＶ1Bに変化させる
と、注入電流−光出力特性は実線から破線のように変化
する。
【００１９】ここで、注入電流をＩ0 とすると、レーザ
の発振状態は状態Ａ（第１の波長λ1 での発振）から状
態Ｂ（第２の波長λ2 での発振）に切り替わる。この二
つの状態Ａ、Ｂの光スペクトルを図示したのが、図５で
ある。
の発振状態は状態Ａ（第１の波長λ1 での発振）から状
態Ｂ（第２の波長λ2 での発振）に切り替わる。この二
つの状態Ａ、Ｂの光スペクトルを図示したのが、図５で
ある。
【００２０】この動作を説明するためには、レーザ素子
内部での光強度分布を考える必要があり、これを図６に
示す（二つの周期のグレーティングのブラッグ波長は互
いに十分に離れているとする）。それぞれ、状態Ａでの
λ1 に対応するレーザ素子内の光強度を｜Ｅ｜2 （λ
1 ，Ａ）とし、状態Ａでのλ2 に対応するレーザ素子内
の光強度を｜Ｅ｜2 （λ2 ，Ａ）とし、状態Ｂでのλ1
に対応するレーザ素子内の光強度を｜Ｅ｜2 （λ1 ，
Ｂ）とし、状態Ｂでのλ2 に対応するレーザ素子内の光
強度を｜Ｅ｜2 （λ2 ，Ｂ）とする。二つの波長でレー
ザが発振するとき、それぞれの波長に対応する発振モー
ドは重なり具合に応じて互いの利得を消費し合い、競合
して他方を抑制する。この抑制効果により、一方のモー
ドが立り上がる速度と、もう一方のモードが立ち下がる
速さは、それぞれバンド内緩和時間で決まるので、スイ
ッチングは極めて速く、一般に１ｐｓ以下である。
内部での光強度分布を考える必要があり、これを図６に
示す（二つの周期のグレーティングのブラッグ波長は互
いに十分に離れているとする）。それぞれ、状態Ａでの
λ1 に対応するレーザ素子内の光強度を｜Ｅ｜2 （λ
1 ，Ａ）とし、状態Ａでのλ2 に対応するレーザ素子内
の光強度を｜Ｅ｜2 （λ2 ，Ａ）とし、状態Ｂでのλ1
に対応するレーザ素子内の光強度を｜Ｅ｜2 （λ1 ，
Ｂ）とし、状態Ｂでのλ2 に対応するレーザ素子内の光
強度を｜Ｅ｜2 （λ2 ，Ｂ）とする。二つの波長でレー
ザが発振するとき、それぞれの波長に対応する発振モー
ドは重なり具合に応じて互いの利得を消費し合い、競合
して他方を抑制する。この抑制効果により、一方のモー
ドが立り上がる速度と、もう一方のモードが立ち下がる
速さは、それぞれバンド内緩和時間で決まるので、スイ
ッチングは極めて速く、一般に１ｐｓ以下である。
【００２１】この競合過程と自らのモードへの抑制効果
の大小や時間応答の違いに応じて、三つの状態が存在し
得る。それは、二つのモードの両方が同時に発振する場
合と、片方が発振して他方が抑制される場合と、二つの
モード間でパルセーションが生じる場合とである。とこ
ろが、図６に示すように、シフト構造（例えば、グレー
ティングの周期の位相を媒質内波長の１／４の長さだけ
不連続にシフトさせる）を設けると、そのシフト構造の
位置に、そのグレーティング周期に対応するモードの光
を集中させることができる。
の大小や時間応答の違いに応じて、三つの状態が存在し
得る。それは、二つのモードの両方が同時に発振する場
合と、片方が発振して他方が抑制される場合と、二つの
モード間でパルセーションが生じる場合とである。とこ
ろが、図６に示すように、シフト構造（例えば、グレー
ティングの周期の位相を媒質内波長の１／４の長さだけ
不連続にシフトさせる）を設けると、そのシフト構造の
位置に、そのグレーティング周期に対応するモードの光
を集中させることができる。
【００２２】さらに、本発明では、図３に示すように、
シフト構造領域層１１３の近傍に可飽和吸収領域１１
５，１１７を設けている。ここでは、活性層１０４に逆
方向電圧が印加されるか、わずかな順方向電圧が印加さ
れるので、活性層１０４は可飽和吸収体として働く。可
飽和吸収体は光強度が強くなると、その吸収係数が小さ
くなる特性を持つ。すなわち、ある発振モードで発振が
始まると、そのモードの発振を選択的に励起することに
なる。可飽和吸収領域１１５，１１７の存在によって、
発振モードの自らへの抑制効果がキャンセルされるた
め、前記三つの状態の内の片方のモードのみ発振し、他
方が抑制される状態が実現される。また、一つの発振モ
ードが発振しているとき、発振しているモードの光が集
中している可飽和吸収領域への逆方向電圧を増加させる
ことで吸収係数を増大させて、その発振モードでの発振
を抑制させることができる。このとき、他方のモードへ
の抑制効果が無くなるため、他方のモードでの発振が開
始される。すなわち、図７に示すように、二つのモード
での発振を可飽和吸収領域への逆方向電圧で制御でき
る。このスイッチングに要する時間は主として可飽和吸
収領域でのキャリアの引き抜き過程で律速され、活性層
の構造に依存するが、１０ｐｓ以下にすることが可能で
ある。また、可飽和吸収領域への印加電圧は２Ｖ以下で
十分なので、素子駆動のための高速の電気制御信号を発
生させることが容易となる。結果として５０ＧＨｚ程度
での超高速変調が可能となる。
シフト構造領域層１１３の近傍に可飽和吸収領域１１
５，１１７を設けている。ここでは、活性層１０４に逆
方向電圧が印加されるか、わずかな順方向電圧が印加さ
れるので、活性層１０４は可飽和吸収体として働く。可
飽和吸収体は光強度が強くなると、その吸収係数が小さ
くなる特性を持つ。すなわち、ある発振モードで発振が
始まると、そのモードの発振を選択的に励起することに
なる。可飽和吸収領域１１５，１１７の存在によって、
発振モードの自らへの抑制効果がキャンセルされるた
め、前記三つの状態の内の片方のモードのみ発振し、他
方が抑制される状態が実現される。また、一つの発振モ
ードが発振しているとき、発振しているモードの光が集
中している可飽和吸収領域への逆方向電圧を増加させる
ことで吸収係数を増大させて、その発振モードでの発振
を抑制させることができる。このとき、他方のモードへ
の抑制効果が無くなるため、他方のモードでの発振が開
始される。すなわち、図７に示すように、二つのモード
での発振を可飽和吸収領域への逆方向電圧で制御でき
る。このスイッチングに要する時間は主として可飽和吸
収領域でのキャリアの引き抜き過程で律速され、活性層
の構造に依存するが、１０ｐｓ以下にすることが可能で
ある。また、可飽和吸収領域への印加電圧は２Ｖ以下で
十分なので、素子駆動のための高速の電気制御信号を発
生させることが容易となる。結果として５０ＧＨｚ程度
での超高速変調が可能となる。
【００２３】また、図８に示すように、メモリ機能があ
ることを利用した駆動も可能であり、さらに、図９に示
すように、二つの電極を利用したプッシュプル動作も可
能である。後者では、一つの電極への印加電圧値をさら
に少なくできるので、超高速変調に適している。
ることを利用した駆動も可能であり、さらに、図９に示
すように、二つの電極を利用したプッシュプル動作も可
能である。後者では、一つの電極への印加電圧値をさら
に少なくできるので、超高速変調に適している。
【００２４】図３に示したように、本実施例では、利得
領域に対応する電極は、電気的に結線されて電流が注入
されているが、注入電流を独立に制御して発振波長を微
調することも可能である。
領域に対応する電極は、電気的に結線されて電流が注入
されているが、注入電流を独立に制御して発振波長を微
調することも可能である。
【００２５】また、グレーティング構造混在領域層１１
１がなく、第１の発振波長対応のグレーティング構造領
域層１１０と第２の発振波長対応のグレーティング構造
領域層１１２のみか、あるいは、グレーティング構造領
域層１１０と１１２がなく、第１、第２発振波長対応の
グレーティング構造混在領域層１１１のみの構造でもよ
いことは言うまでもない。
１がなく、第１の発振波長対応のグレーティング構造領
域層１１０と第２の発振波長対応のグレーティング構造
領域層１１２のみか、あるいは、グレーティング構造領
域層１１０と１１２がなく、第１、第２発振波長対応の
グレーティング構造混在領域層１１１のみの構造でもよ
いことは言うまでもない。
【００２６】さらに、グレーティング構造領域層１１
０，１１１および１１２をｎ−ＩｎＰクラッド層１０２
とｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０３の間に形成しても
よい。
０，１１１および１１２をｎ−ＩｎＰクラッド層１０２
とｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０３の間に形成しても
よい。
【００２７】さらにまた、一方の波長に対応するグレー
ティング構造領域層１１０または１１２をｎ−ＩｎＰク
ラッド層１０２とｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０３と
の間に形成し、他方の波長に対応するグレーティング構
造領域層１１２または１１０をｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層１０５とｐ−ＩｎＰクラッド層１０６との間に形成
することも可能である。
ティング構造領域層１１０または１１２をｎ−ＩｎＰク
ラッド層１０２とｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０３と
の間に形成し、他方の波長に対応するグレーティング構
造領域層１１２または１１０をｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイ
ド層１０５とｐ−ＩｎＰクラッド層１０６との間に形成
することも可能である。
【００２８】（実施例２）図１０は、本発明の第２の実
施例を示すもので、分布反射形のレーザにおいて実現し
た波長スイッチングレーザの断面図である。図中、３０
１はＩｎＰ基板であり、３０２はｎ−ＩｎＰクラッド
層、３０３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層であり、３０
４は６周期からなるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ
（多重量子井戸構造）活性層であり、ＩｎＧａＡｓ層は
８３オングストロームであり、ＩｎＡｌＡｓ層は２８オ
ングストロームである。また、３０５はｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層、３０６はｐ−ＩｎＰクラッド層、３０７
はｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。３０８は
電極、３０９は電極３０８の分離構造部である。３１０
は第１の発振波長に対応する周期のグレーティング構造
領域層、３１１は第２の発振波長に対応する周期のグレ
ーティング構造領域層、３１２は第１の発振波長に対応
する分布反射領域、３１３は順方向電流の注入される第
１の利得領域、３１４は逆方向電圧か、わずかな順方向
電圧が印加される第１の可飽和吸収領域、３１５は第２
の発振波長に対応する分布反射領域、３１６は順方向電
流の注入される第２の利得領域、３１７は第１の発振波
長に対応する分布反射領域、３１８は順方向電流の注入
される第３の利得領域、３１９は逆方向電圧か、わずか
な順方向電圧が印加される第２の可飽和吸収領域、３２
０は第２の発振波長に対応する分布反射領域である。３
２１は低反射膜、３２２は３０４よりもバンドギャップ
の大きい材料で構成された活性層、３２３は裏面電極で
ある。
施例を示すもので、分布反射形のレーザにおいて実現し
た波長スイッチングレーザの断面図である。図中、３０
１はＩｎＰ基板であり、３０２はｎ−ＩｎＰクラッド
層、３０３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層であり、３０
４は６周期からなるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ
（多重量子井戸構造）活性層であり、ＩｎＧａＡｓ層は
８３オングストロームであり、ＩｎＡｌＡｓ層は２８オ
ングストロームである。また、３０５はｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰガイド層、３０６はｐ−ＩｎＰクラッド層、３０７
はｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。３０８は
電極、３０９は電極３０８の分離構造部である。３１０
は第１の発振波長に対応する周期のグレーティング構造
領域層、３１１は第２の発振波長に対応する周期のグレ
ーティング構造領域層、３１２は第１の発振波長に対応
する分布反射領域、３１３は順方向電流の注入される第
１の利得領域、３１４は逆方向電圧か、わずかな順方向
電圧が印加される第１の可飽和吸収領域、３１５は第２
の発振波長に対応する分布反射領域、３１６は順方向電
流の注入される第２の利得領域、３１７は第１の発振波
長に対応する分布反射領域、３１８は順方向電流の注入
される第３の利得領域、３１９は逆方向電圧か、わずか
な順方向電圧が印加される第２の可飽和吸収領域、３２
０は第２の発振波長に対応する分布反射領域である。３
２１は低反射膜、３２２は３０４よりもバンドギャップ
の大きい材料で構成された活性層、３２３は裏面電極で
ある。
【００２９】この構成で、二つの周期のグレーティング
のブラッグ波長は互いに３ｎｍ以上の離調をとるのが望
ましい。
のブラッグ波長は互いに３ｎｍ以上の離調をとるのが望
ましい。
【００３０】この構成の波長スイッチングレーザにおけ
る共振器内部における光強度分布を図１１に示す。前記
第１の実施例と同様に共振器の軸方向で二つの発振モー
ドに対応する光強度分布が異なる。そのため、可飽和吸
収領域への印加電圧で各々の発振モードを独立に制御で
きる。そのほかの動作原理は第１の実施例に準じるので
説明を省略する。
る共振器内部における光強度分布を図１１に示す。前記
第１の実施例と同様に共振器の軸方向で二つの発振モー
ドに対応する光強度分布が異なる。そのため、可飽和吸
収領域への印加電圧で各々の発振モードを独立に制御で
きる。そのほかの動作原理は第１の実施例に準じるので
説明を省略する。
【００３１】（実施例３）図１２は、本発明の第３の実
施例を示すもので、分布反射形のレーザにおいて実現し
た他の構造の波長スイッチングレーザの断面図である。
図中、４０１はＩｎＰ基板であり、４０２はｎ−ＩｎＰ
クラッド層、４０３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層であ
る。４０４は６周期からなるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡ
ｓＭＱＷ（多重量子井戸構造）活性層であり、ＩｎＧａ
Ａｓ層は８３オングストロームであり、ＩｎＡｌＡｓ層
は２８オングストロームである。また、４０５はｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層、４０６はｐ−ＩｎＰクラッド
層、４０７はｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層であ
る。４０８は電極で、４０９は電極４０８の分離構造部
である。また、４１０は第１の発振波長に対応する周期
のグレーティング構造領域層、４１１は第２の発振波長
に対応する周期のグレーティング構造領域層である。４
１２は順方向電流Ｉ11の注入される第１の発振波長に対
応する分布反射領域、４１３は順方向電流Ｉ12の注入さ
れる第１の発振モードの位相調整領域、４１４は順方向
電流の注入される第１の利得領域、４１５は逆方向電圧
か、わずかな順方向電圧Ｖ1 が印加される第１の可飽和
吸収領域、４１６は順方向電流Ｉ12の注入される第２の
発振波長に対応する分布反射領域、４１７は順方向電流
の注入される第２の利得領域、４１８は順方向電流Ｉ13
の注入される第１の発振波長に対応する分布反射領域、
４１９は順方向電流の注入される第３の利得領域、４２
０は逆方向電圧か、わずかな順方向電圧Ｖ2 が印加され
る第２の可飽和吸収領域、４２１は順方向電流Ｉ22の注
入される第２の発振モードの位相調整領域、４２２は順
方向電流Ｉ23の注入される第２の発振波長に対応する分
布反射領域である。また、４２３は低反射膜であり、４
２４は４０４よりもバンドギャップの大きい材料で構成
された活性層である。
施例を示すもので、分布反射形のレーザにおいて実現し
た他の構造の波長スイッチングレーザの断面図である。
図中、４０１はＩｎＰ基板であり、４０２はｎ−ＩｎＰ
クラッド層、４０３はｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層であ
る。４０４は６周期からなるＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡ
ｓＭＱＷ（多重量子井戸構造）活性層であり、ＩｎＧａ
Ａｓ層は８３オングストロームであり、ＩｎＡｌＡｓ層
は２８オングストロームである。また、４０５はｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰガイド層、４０６はｐ−ＩｎＰクラッド
層、４０７はｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層であ
る。４０８は電極で、４０９は電極４０８の分離構造部
である。また、４１０は第１の発振波長に対応する周期
のグレーティング構造領域層、４１１は第２の発振波長
に対応する周期のグレーティング構造領域層である。４
１２は順方向電流Ｉ11の注入される第１の発振波長に対
応する分布反射領域、４１３は順方向電流Ｉ12の注入さ
れる第１の発振モードの位相調整領域、４１４は順方向
電流の注入される第１の利得領域、４１５は逆方向電圧
か、わずかな順方向電圧Ｖ1 が印加される第１の可飽和
吸収領域、４１６は順方向電流Ｉ12の注入される第２の
発振波長に対応する分布反射領域、４１７は順方向電流
の注入される第２の利得領域、４１８は順方向電流Ｉ13
の注入される第１の発振波長に対応する分布反射領域、
４１９は順方向電流の注入される第３の利得領域、４２
０は逆方向電圧か、わずかな順方向電圧Ｖ2 が印加され
る第２の可飽和吸収領域、４２１は順方向電流Ｉ22の注
入される第２の発振モードの位相調整領域、４２２は順
方向電流Ｉ23の注入される第２の発振波長に対応する分
布反射領域である。また、４２３は低反射膜であり、４
２４は４０４よりもバンドギャップの大きい材料で構成
された活性層である。
【００３２】この構成で、二つの周期のグレーティング
のブラッグ波長は互いに３ｎｍ以上の離調をとるのが望
ましい。
のブラッグ波長は互いに３ｎｍ以上の離調をとるのが望
ましい。
【００３３】この第３の実施例と前記第２の実施例との
相違は、位相調整領域４１３，４２１を設け、分布反射
領域４１２，４１６，４１８，４２２と位相調整領域４
１３，４２１とに電流を注入できる構造を付加してある
点である。このため、Ｉ11〜Ｉ23の電流を調整すること
で、二つの発振モードの発振波長を１０ｎｍ程度掃引
し、発振波長を制御できることになる。動作原理は前記
第１および第２の実施例に準じるので説明を省略する。
相違は、位相調整領域４１３，４２１を設け、分布反射
領域４１２，４１６，４１８，４２２と位相調整領域４
１３，４２１とに電流を注入できる構造を付加してある
点である。このため、Ｉ11〜Ｉ23の電流を調整すること
で、二つの発振モードの発振波長を１０ｎｍ程度掃引
し、発振波長を制御できることになる。動作原理は前記
第１および第２の実施例に準じるので説明を省略する。
【００３４】前記第１から第３の実施例において、可飽
和吸収領域は動作させる方法によっては、一つでもかま
わない。
和吸収領域は動作させる方法によっては、一つでもかま
わない。
【００３５】また、前記ＭＱＷ活性層は、勿論、他の組
み合せのＭＱＷあるいは歪ＭＱＷあるいはＳＱＷ（単一
量子井戸構造）でもよく、バルクの活性層でもよいこと
は言うまでもない。さらには、量子細線構造や量子箱構
造の活性層を用いることができるのも、言うまでもない
ことである。
み合せのＭＱＷあるいは歪ＭＱＷあるいはＳＱＷ（単一
量子井戸構造）でもよく、バルクの活性層でもよいこと
は言うまでもない。さらには、量子細線構造や量子箱構
造の活性層を用いることができるのも、言うまでもない
ことである。
【００３６】また、ＩｎＰ基板をベースとする構造を実
施例に挙げたが、ＧａＡｓ基板等の他の半導体材料を用
いてもよいことは言うまでもない。
施例に挙げたが、ＧａＡｓ基板等の他の半導体材料を用
いてもよいことは言うまでもない。
【００３７】また、レーザの光の横方向の閉じ込め構造
として、リッジ構造あるいは埋め込み構造等があるが、
本発明では、いずれの構造を用いてもよいことは明白で
ある。
として、リッジ構造あるいは埋め込み構造等があるが、
本発明では、いずれの構造を用いてもよいことは明白で
ある。
【００３８】本発明の本質は、二つの発振波長で発振で
きるレーザを構成し、各々の発振モードに対応する共振
器内光強度分布を空間的にある程度分離し、各々の発振
モード利得を可飽和吸収体を用いてほぼ独立に制御する
ところにあり、同様の原理に基づく発明は、本発明に包
含されるものである。
きるレーザを構成し、各々の発振モードに対応する共振
器内光強度分布を空間的にある程度分離し、各々の発振
モード利得を可飽和吸収体を用いてほぼ独立に制御する
ところにあり、同様の原理に基づく発明は、本発明に包
含されるものである。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高速の光信号を低い制御電圧で発生させることができ
る。また、二つの発振波長を高速に切り替えることがで
きる。加えて、小型にモジュール化できるため、取扱い
も容易となるとともに、他の装置への組み込みも可能と
なるなどの利点があり、高速の光インターコネクション
装置、波長多重伝送装置等に使用することができる。
高速の光信号を低い制御電圧で発生させることができ
る。また、二つの発振波長を高速に切り替えることがで
きる。加えて、小型にモジュール化できるため、取扱い
も容易となるとともに、他の装置への組み込みも可能と
なるなどの利点があり、高速の光インターコネクション
装置、波長多重伝送装置等に使用することができる。
【００４０】本発明は、二波長のスイッチングレーザに
ついて記載したが、三波長以上の複数の波長のレーザに
も応用できることは言うまでもない。三波長以上のレー
ザに応用する場合には、分布帰還形レーザでは、三つ以
上の異なる周期のグレーティング構造（シフト構造を持
つ）を形成すれば良く、分布反射形レーザでは、グレー
ティング構造、利得領域、可飽和領域を各々に対応する
ように形成すればよい。
ついて記載したが、三波長以上の複数の波長のレーザに
も応用できることは言うまでもない。三波長以上のレー
ザに応用する場合には、分布帰還形レーザでは、三つ以
上の異なる周期のグレーティング構造（シフト構造を持
つ）を形成すれば良く、分布反射形レーザでは、グレー
ティング構造、利得領域、可飽和領域を各々に対応する
ように形成すればよい。
【図１】従来の波長スイッチングレーザの断面図であ
る。
る。
【図２】従来の波長スイッチングレーザの光出力−注入
電流特性を示すグラフである。
電流特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施例を示すもので、本発明を
分布帰還形レーザにおいて実現した波長スイッチングレ
ーザの断面図である。
分布帰還形レーザにおいて実現した波長スイッチングレ
ーザの断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例のレーザの光出力−注入
電流特性を示すグラフである。
電流特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第１の実施例のレーザの発振スペクト
ルを示すグラフである。
ルを示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施例のレーザの共振器内光強
度分布図である。
度分布図である。
【図７】本発明の第１の実施例のレーザの波長スイッチ
ングの時間波形図である。
ングの時間波形図である。
【図８】本発明の第１の実施例のレーザの波長スイッチ
ングメモリ動作図である。
ングメモリ動作図である。
【図９】本発明の第１の実施例のレーザの波長スイッチ
ングプッシュプル動作図である。
ングプッシュプル動作図である。
【図１０】本発明の第２の実施例を示すもので、本発明
を分布反射形レーザにおいて実現した波長スイッチング
レーザの断面図である。
を分布反射形レーザにおいて実現した波長スイッチング
レーザの断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例のレーザの共振器内光
強度分布図である。
強度分布図である。
【図１２】本発明の第３の実施例を示すもので、本発明
を分布反射形レーザにおいて実現した他の構成の波長ス
イッチングレーザの断面図である。
を分布反射形レーザにおいて実現した他の構成の波長ス
イッチングレーザの断面図である。
１０１ ＩｎＰ基板 １０２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 １０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １０４ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ活性層 １０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 １０６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 １０７ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １０８ 電極 １０９ 電極分離構造部 １１０ 第１の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 １１１ 第１の発振波長と第２の発振波長に対応する周
期のグレーティング構造の混在する領域層 １１２ 第２の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 １１３ グレーティングの位相が不連続に変化するシフ
ト構造領域層 １１４ 利得領域 １１５ 可飽和吸収領域 １１６ 利得領域 １１７ 可飽和吸収領域 １１８ 利得領域 １１９ 裏面電極 １２０ 低反射膜 ２０１ ＩｎＰ基板 ２０２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ２０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２０４ 活性層 ２０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２０６ グレーティング構造層 ２０７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２０８ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２０９ 電極 ２１０ 電極分離構造部 ２１１ 裏面電極 ２１２ 低反射膜 ３０１ ＩｎＰ基板 ３０２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３０４ ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ活性層 ３０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ３０６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３０７ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ３０８ 電極 ３０９ 電極分離構造部 ３１０ 第１の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ３１１ 第２の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ３１２ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ３１３ 第１の利得領域 ３１４ 第１の可飽和吸収領域 ３１５ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ３１６ 第２の利得領域 ３１７ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ３１８ 第３の利得領域 ３１９ 第２の可飽和吸収領域 ３２０ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ３２１ 低反射膜 ３２２ 活性層３０４よりもバンドギャップの大きい材
料で構成された活性層 ３２３ 裏面電極 ４０１ ＩｎＰ基板 ４０２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ４０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４０４ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ活性層 ４０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４０６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ４０７ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ４０８ 電極 ４０９ 電極分離構造 ４１０ 第１の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ４１１ 第２の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ４１２ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ４１３ 第１の発振モードの位相調整領域 ４１４ 第１の利得領域 ４１５ 第１の可飽和吸収領域 ４１６ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ４１７ 第２の利得領域 ４１８ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ４１９ 第３の利得領域 ４２０ 第２の可飽和吸収領域 ４２１ 第２の発振モードの位相調整領域 ４２２ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ４２３ 低反射膜 ４２４ 活性層４０４よりもバンドギャップの大きい材
料で構成された活性層
グ構造領域層 １１１ 第１の発振波長と第２の発振波長に対応する周
期のグレーティング構造の混在する領域層 １１２ 第２の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 １１３ グレーティングの位相が不連続に変化するシフ
ト構造領域層 １１４ 利得領域 １１５ 可飽和吸収領域 １１６ 利得領域 １１７ 可飽和吸収領域 １１８ 利得領域 １１９ 裏面電極 １２０ 低反射膜 ２０１ ＩｎＰ基板 ２０２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ２０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２０４ 活性層 ２０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ２０６ グレーティング構造層 ２０７ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２０８ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２０９ 電極 ２１０ 電極分離構造部 ２１１ 裏面電極 ２１２ 低反射膜 ３０１ ＩｎＰ基板 ３０２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ３０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層３０４ ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ活性層 ３０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ３０６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ３０７ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ３０８ 電極 ３０９ 電極分離構造部 ３１０ 第１の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ３１１ 第２の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ３１２ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ３１３ 第１の利得領域 ３１４ 第１の可飽和吸収領域 ３１５ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ３１６ 第２の利得領域 ３１７ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ３１８ 第３の利得領域 ３１９ 第２の可飽和吸収領域 ３２０ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ３２１ 低反射膜 ３２２ 活性層３０４よりもバンドギャップの大きい材
料で構成された活性層 ３２３ 裏面電極 ４０１ ＩｎＰ基板 ４０２ ｎ−ＩｎＰクラッド層 ４０３ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４０４ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＡｌＡｓＭＱＷ活性層 ４０５ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰガイド層 ４０６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ４０７ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ４０８ 電極 ４０９ 電極分離構造 ４１０ 第１の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ４１１ 第２の発振波長に対応する周期のグレーティン
グ構造領域層 ４１２ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ４１３ 第１の発振モードの位相調整領域 ４１４ 第１の利得領域 ４１５ 第１の可飽和吸収領域 ４１６ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ４１７ 第２の利得領域 ４１８ 第１の発振波長に対応する分布反射領域 ４１９ 第３の利得領域 ４２０ 第２の可飽和吸収領域 ４２１ 第２の発振モードの位相調整領域 ４２２ 第２の発振波長に対応する分布反射領域 ４２３ 低反射膜 ４２４ 活性層４０４よりもバンドギャップの大きい材
料で構成された活性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 隆志 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 分布帰還形レーザにおいて、 少なくとも二つ以上の異なる周期のグレーティング構造
が導波路上に形成され、 前記グレーティング構造の各々はグレーティング位相が
導波路上でシフトしたシフト構造を持ち、 前記シフト構造の近傍に少なくとも一箇所の可飽和吸収
領域を持つことを特徴とする波長スイッチングレーザ。 - 【請求項２】 分布反射形レーザにおいて、 順次、第１の波長に対応するグレーティング構造と、第
１の利得領域と、第２の波長に対応するグレーティング
構造と、第２の利得領域と、第１の波長に対応するグレ
ーティング構造と、第３の利得領域と、第２の波長に対
応するグレーティング構造とが、導波路上に形成され、 前記第１と第３の利得領域の少なくとも一方に可飽和吸
収領域が設けられていることを特徴とする波長スイッチ
ングレーザ。 - 【請求項３】 前記第１と第３の利得領域の少なくとも
一方に位相調整領域が設けられていることを特徴とする
請求項２に記載の波長スイッチングレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10806092A JPH05304333A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 波長スイッチングレーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10806092A JPH05304333A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 波長スイッチングレーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304333A true JPH05304333A (ja) | 1993-11-16 |
Family
ID=14474888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10806092A Pending JPH05304333A (ja) | 1992-04-27 | 1992-04-27 | 波長スイッチングレーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05304333A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216681A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置および光送信モジュールおよび光伝送装置および光スイッチング方法 |
| JP2006245473A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置および光スイッチング方法および光送信モジュールおよび光伝送装置 |
| US7881357B2 (en) | 2005-02-02 | 2011-02-01 | Ricoh Company, Ltd. | Vertical cavity surface-emitting semiconductor laser device, optical transmission module, optical transmission device, and optical switching method |
| JP2012151210A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Sony Corp | 半導体レーザ素子 |
-
1992
- 1992-04-27 JP JP10806092A patent/JPH05304333A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006216681A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置および光送信モジュールおよび光伝送装置および光スイッチング方法 |
| US7881357B2 (en) | 2005-02-02 | 2011-02-01 | Ricoh Company, Ltd. | Vertical cavity surface-emitting semiconductor laser device, optical transmission module, optical transmission device, and optical switching method |
| JP2006245473A (ja) * | 2005-03-07 | 2006-09-14 | Ricoh Co Ltd | 垂直共振器型面発光半導体レーザ装置および光スイッチング方法および光送信モジュールおよび光伝送装置 |
| JP2012151210A (ja) * | 2011-01-18 | 2012-08-09 | Sony Corp | 半導体レーザ素子 |
| US9048620B2 (en) | 2011-01-18 | 2015-06-02 | Sony Corporation | Semiconductor laser device |
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