JPH0582888A - 分布帰還型半導体レーザ - Google Patents
分布帰還型半導体レーザInfo
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- JPH0582888A JPH0582888A JP24003091A JP24003091A JPH0582888A JP H0582888 A JPH0582888 A JP H0582888A JP 24003091 A JP24003091 A JP 24003091A JP 24003091 A JP24003091 A JP 24003091A JP H0582888 A JPH0582888 A JP H0582888A
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- JP
- Japan
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- diffraction grating
- semiconductor laser
- active layer
- distributed feedback
- resonator
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Abstract
(57)【要約】
【目的】軸方向ホールバーニングを利用する分布帰還型
半導体レーザに関し、活性層の結晶の劣化を抑制して等
価的位相シフトの発生を防止し、単一波長性を保持する
ことことを目的とする。 【構成】活性層４の厚み方向の一方に存在し、共振器軸
に沿って共振器の全長に形成された第一の回折格子２
と、前記活性層４の厚み方向の他方の中央領域に存在
し、前記共振器軸に沿って前記第一の回折格子２と逆相
に形成された第二の回折格子６を含み構成する。
半導体レーザに関し、活性層の結晶の劣化を抑制して等
価的位相シフトの発生を防止し、単一波長性を保持する
ことことを目的とする。 【構成】活性層４の厚み方向の一方に存在し、共振器軸
に沿って共振器の全長に形成された第一の回折格子２
と、前記活性層４の厚み方向の他方の中央領域に存在
し、前記共振器軸に沿って前記第一の回折格子２と逆相
に形成された第二の回折格子６を含み構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分布帰還型半導体レー
ザに関し、より詳しくは、軸方向ホールバーニングを利
用する分布帰還型半導体レーザに関する。
ザに関し、より詳しくは、軸方向ホールバーニングを利
用する分布帰還型半導体レーザに関する。
【０００２】高速大容量光通信システム実現のため、コ
ヒーレント光通信方式の重要性が高まり、単一波長発
振、狭スペクトル線幅の半導体レーザが求められてい
る。このため分布帰還（ＤＦＢ）型半導体レーザに代表
される波長安定化レーザが用いられているが、周波数多
重光通信、レーザの周波数変化への応用においては、光
周波数の安定化と同時に光周波数の自由な制御が重要と
なる。
ヒーレント光通信方式の重要性が高まり、単一波長発
振、狭スペクトル線幅の半導体レーザが求められてい
る。このため分布帰還（ＤＦＢ）型半導体レーザに代表
される波長安定化レーザが用いられているが、周波数多
重光通信、レーザの周波数変化への応用においては、光
周波数の安定化と同時に光周波数の自由な制御が重要と
なる。
【０００３】
【従来の技術】半導体光装置においては、共振器軸方向
に生じる不均一な光強度分布に対応してキャリア密度分
布、屈折率分布が不均一になる現象、即ち軸方向空間的
ホールバーニングが生じることが知られている。
に生じる不均一な光強度分布に対応してキャリア密度分
布、屈折率分布が不均一になる現象、即ち軸方向空間的
ホールバーニングが生じることが知られている。
【０００４】ところで、分布帰還型半導体レーザにおい
て軸方向空間的ホールバーニングが強い場合には、電流
注入レベルの変化に対応して閾値が変化し、発振周波数
を変化させることができ、この効果を利用して光周波数
を効率良く制御する方法が有効である。
て軸方向空間的ホールバーニングが強い場合には、電流
注入レベルの変化に対応して閾値が変化し、発振周波数
を変化させることができ、この効果を利用して光周波数
を効率良く制御する方法が有効である。
【０００５】分布帰還型半導体レーザの構造は、図３に
例示するように、下面にｎ電極３１を付けたｎ型InP 基
板３０の上に凹凸状の回折格子３２を設け、この上に帯
状のｎ型InGaAsP ガイド層３３、InGaAsPバルク活性層
３４、ｐ型InGaAsP バッファ層３５及びｐ型InP クラッ
ド層３６を形成し、また、クラッド層３６の上にコンタ
クト層３７を介してｐ電極３９を形成したものがある。
例示するように、下面にｎ電極３１を付けたｎ型InP 基
板３０の上に凹凸状の回折格子３２を設け、この上に帯
状のｎ型InGaAsP ガイド層３３、InGaAsPバルク活性層
３４、ｐ型InGaAsP バッファ層３５及びｐ型InP クラッ
ド層３６を形成し、また、クラッド層３６の上にコンタ
クト層３７を介してｐ電極３９を形成したものがある。
【０００６】そして、軸方向空間的ホールバーニングの
効果を強めるために、共振器内の回折格子３２の中央部
にλ／４シフト構造ｓを導入する方法が採られている
が、位相シフト構造のみの場合には、軸方向空間的ホー
ルバーニングの効果は弱く、周波数変化が充分ではな
い。
効果を強めるために、共振器内の回折格子３２の中央部
にλ／４シフト構造ｓを導入する方法が採られている
が、位相シフト構造のみの場合には、軸方向空間的ホー
ルバーニングの効果は弱く、周波数変化が充分ではな
い。
【０００７】そこで、さらにこれを発展させ、光強度の
集中する中央付近の回折格子３２の凹凸の深さを他の領
域よりも深くして（以下、不均一深さ回折格子という）
結合係数を増大させ、軸方向空間的ホールバーニング効
果を一層強調する方法が提案されている。
集中する中央付近の回折格子３２の凹凸の深さを他の領
域よりも深くして（以下、不均一深さ回折格子という）
結合係数を増大させ、軸方向空間的ホールバーニング効
果を一層強調する方法が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、不均一深さ回
折格子を採用する場合には軸方向空間的ホールバーニン
グの効果は強められるが、回折格子３２上に活性層を結
晶成長する際に、回折格子３２の深さの変化が活性層３
４の結晶性に悪影響を及ぼす欠点がある。しかも、ガイ
ド層３３の端部と中央部では層厚の変化に差が生じて屈
折率も相違してしまうために等価的位相シフトが生じ、
レーザの単一波長性が低下する問題もあった。
折格子を採用する場合には軸方向空間的ホールバーニン
グの効果は強められるが、回折格子３２上に活性層を結
晶成長する際に、回折格子３２の深さの変化が活性層３
４の結晶性に悪影響を及ぼす欠点がある。しかも、ガイ
ド層３３の端部と中央部では層厚の変化に差が生じて屈
折率も相違してしまうために等価的位相シフトが生じ、
レーザの単一波長性が低下する問題もあった。
【０００９】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、活性層の結晶の劣化を抑制して等価的位
相シフトの発生を防止し、単一波長性を保持することが
できる分布帰還型半導体光装置を提供することを目的と
する。
ものであって、活性層の結晶の劣化を抑制して等価的位
相シフトの発生を防止し、単一波長性を保持することが
できる分布帰還型半導体光装置を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１
(a) に例示するように、活性層４の厚み方向の一方に存
在し、共振器軸に沿って共振器の全長に形成された第一
の回折格子２と、前記活性層４の厚み方向の他方の中央
領域に存在し、前記共振器軸に沿って前記第一の回折格
子２と逆相に形成された第二の回折格子６とを有するこ
とを特徴とする分布帰還型半導体レーザによって達成す
る。
(a) に例示するように、活性層４の厚み方向の一方に存
在し、共振器軸に沿って共振器の全長に形成された第一
の回折格子２と、前記活性層４の厚み方向の他方の中央
領域に存在し、前記共振器軸に沿って前記第一の回折格
子２と逆相に形成された第二の回折格子６とを有するこ
とを特徴とする分布帰還型半導体レーザによって達成す
る。
【００１１】または、前記第一及び第二の回折格子２、
６は、共振器軸方向に一様な凹凸により構成されている
ことを前記の分布帰還型半導体レーザによって達成す
る。または、前記第一及び第二の回折格子２、６は中央
にλ／４位相シフト構造２ａ、６ａを有していることを
特徴とする前記の分布帰還型半導体レーザによって達成
する。
６は、共振器軸方向に一様な凹凸により構成されている
ことを前記の分布帰還型半導体レーザによって達成す
る。または、前記第一及び第二の回折格子２、６は中央
にλ／４位相シフト構造２ａ、６ａを有していることを
特徴とする前記の分布帰還型半導体レーザによって達成
する。
【００１２】または、図２に例示するように、前記活性
層４の厚み方向に存在し、前記第二の回折格子６の周辺
領域において前記共振器軸方向に分割された電極２１〜
２３が設けられていることを特徴とする前記の分布帰還
型半導体レーザによって達成する。
層４の厚み方向に存在し、前記第二の回折格子６の周辺
領域において前記共振器軸方向に分割された電極２１〜
２３が設けられていることを特徴とする前記の分布帰還
型半導体レーザによって達成する。
【００１３】
【作 用】本発明によれば、活性層４の厚み方向の一方
には共振器の全長にわたって第一の回折格子２が形成さ
れ、また、その他方の中央領域には第二の回折格子６が
形成され、これらの回折格子２，６は活性層４に対して
互いに面対称に形成されて相対的に位相がπずれるよう
に構成されている。
には共振器の全長にわたって第一の回折格子２が形成さ
れ、また、その他方の中央領域には第二の回折格子６が
形成され、これらの回折格子２，６は活性層４に対して
互いに面対称に形成されて相対的に位相がπずれるよう
に構成されている。
【００１４】このため、上下の回折格子２，６による光
の反射が重なって強め合い、その中央領域の結合係数は
選択的に大きくなり（図１(b))、軸方向空間的ホールバ
ーニングの効果が一層強くなり、発振周波数を変化させ
易くなる。
の反射が重なって強め合い、その中央領域の結合係数は
選択的に大きくなり（図１(b))、軸方向空間的ホールバ
ーニングの効果が一層強くなり、発振周波数を変化させ
易くなる。
【００１５】しかも、第２の発明によれば、回折格子
２，６の凹凸の差は共振器軸方向に一様であり、等価的
位相シフトの発生は抑えられる。また、第３の発明によ
れば、２つの回折格子２，６のうち例えば中央領域では
λ／４シフト構造２ａ，６ａが採用されているため、中
央領域への光強度の集中度が高められ、軸方向空間的ホ
ールバーニングの効果が強められる。
２，６の凹凸の差は共振器軸方向に一様であり、等価的
位相シフトの発生は抑えられる。また、第３の発明によ
れば、２つの回折格子２，６のうち例えば中央領域では
λ／４シフト構造２ａ，６ａが採用されているため、中
央領域への光強度の集中度が高められ、軸方向空間的ホ
ールバーニングの効果が強められる。
【００１６】さらに、第４の発明によれば、電極を分割
し、屈折率の小さな活性層４の電流を、独立の電極２２
によって選択的に制御することが可能になり、発振周波
数の制御がし易くなる。
し、屈折率の小さな活性層４の電流を、独立の電極２２
によって選択的に制御することが可能になり、発振周波
数の制御がし易くなる。
【００１７】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１(a) は、本発明の一実施例装置の共振器軸方向の断
面図である。
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１(a) は、本発明の一実施例装置の共振器軸方向の断
面図である。
【００１８】図において符号１は、ドーピング濃度が５
×１０18／cm3 のｎ型InP 基板で、その上部の共振器軸
方向には長さ１２００μｍの帯状の突起が形成され、そ
の上には全長にわたって第一の回折格子２が干渉露光法
等により形成されている。
×１０18／cm3 のｎ型InP 基板で、その上部の共振器軸
方向には長さ１２００μｍの帯状の突起が形成され、そ
の上には全長にわたって第一の回折格子２が干渉露光法
等により形成されている。
【００１９】第一の回折格子２は、0.２４２０μｍ周期
の凹凸を共振器軸方向に有し、その位相は共振器軸方向
の中央でλ／４位相シフトされてλ／４シフト構造２ａ
を有し、またその凹凸の波は一端から他端にかけて一様
な振幅に形成されている。
の凹凸を共振器軸方向に有し、その位相は共振器軸方向
の中央でλ／４位相シフトされてλ／４シフト構造２ａ
を有し、またその凹凸の波は一端から他端にかけて一様
な振幅に形成されている。
【００２０】さらに、第一の回折格子２の上には、ドー
ピング濃度５×１０17／cm3 のｎ型InGaAsP ガイド層
３、厚さ0.１５μｍのInGaAsP バルク活性層４及びドー
ピング濃度５×１０17／cm3 のｐ型InGaAsP ガイド層５
が帯状に順に形成されている。
ピング濃度５×１０17／cm3 のｎ型InGaAsP ガイド層
３、厚さ0.１５μｍのInGaAsP バルク活性層４及びドー
ピング濃度５×１０17／cm3 のｐ型InGaAsP ガイド層５
が帯状に順に形成されている。
【００２１】６は、ｐ型InGaAsP ガイド層５上面の中央
寄りの領域に干渉露光法等により形成された第二の回折
格子で、共振器軸方向６００μｍの範囲に設けられ、し
かもその凹凸は、λ／４シフト構造６ａを有するととも
に共振器軸方向に一様な振幅に形成され、第一の回折格
子２と面対称に形成されて逆相となっている。
寄りの領域に干渉露光法等により形成された第二の回折
格子で、共振器軸方向６００μｍの範囲に設けられ、し
かもその凹凸は、λ／４シフト構造６ａを有するととも
に共振器軸方向に一様な振幅に形成され、第一の回折格
子２と面対称に形成されて逆相となっている。
【００２２】７は、ｐ型InGaAsP ガイド層５の上に形成
されたｐ型InGaAsP バッファ層で、この上にはドーピン
グ濃度５×１０17／cm3 のｐ型InP クラッド層８、コン
タクト層９及びｐ電極１０が順に形成されている。
されたｐ型InGaAsP バッファ層で、この上にはドーピン
グ濃度５×１０17／cm3 のｐ型InP クラッド層８、コン
タクト層９及びｐ電極１０が順に形成されている。
【００２３】なお、１１は、Si3N4 膜よりなる反射防止
膜、１２は、InP 基板の下面に形成されたｎ電極を示し
ている。次に、上記した実施例の作用について説明す
る。
膜、１２は、InP 基板の下面に形成されたｎ電極を示し
ている。次に、上記した実施例の作用について説明す
る。
【００２４】上述した実施例において、活性層４を挟む
２つのガイド層３，５のうちのｎ電極１２側の面には共
振器の全長に第一の回折格子２が形成され、また、ｐ電
極１０側の面の中央領域には第一の回折格子２よりも短
い第二の回折格子が形成されており、これらは活性層４
に対して互いに面対称に形成されて相対的に位相がπず
れるように構成されている。
２つのガイド層３，５のうちのｎ電極１２側の面には共
振器の全長に第一の回折格子２が形成され、また、ｐ電
極１０側の面の中央領域には第一の回折格子２よりも短
い第二の回折格子が形成されており、これらは活性層４
に対して互いに面対称に形成されて相対的に位相がπず
れるように構成されている。
【００２５】このため、上下の回折格子２，６による光
の反射が重なり強め合ってその中央領域の結合係数は選
択的に大きくなり（図１(b))、軸方向空間的ホールバー
ニング効果が一層強められ、これにより発振周波数を変
化させ易くなる。
の反射が重なり強め合ってその中央領域の結合係数は選
択的に大きくなり（図１(b))、軸方向空間的ホールバー
ニング効果が一層強められ、これにより発振周波数を変
化させ易くなる。
【００２６】しかも、回折格子の凹凸の差は共振器軸方
向に一様であり、等価的位相シフトの発生は抑えられ
る。また、２つの回折格子２，６の中央領域ではλ／４
シフト構造２ａ，６ａが採用され、中央領域への光強度
の集中度が高められ、軸方向空間的ホールバーニングの
効果が強められている。
向に一様であり、等価的位相シフトの発生は抑えられ
る。また、２つの回折格子２，６の中央領域ではλ／４
シフト構造２ａ，６ａが採用され、中央領域への光強度
の集中度が高められ、軸方向空間的ホールバーニングの
効果が強められている。
【００２７】なお、図に示していないが、上記した帯状
に形成された各層の両側にはInP よりなる埋込み層が形
成されている。 （ｂ）本発明のその他の実施例の説明 上記した実施例は、一体のｐ電極１０をクラッド層８の
上に形成したものであるが、これを図２に示すように３
つのｐ電極２１〜２３に分割してもよい。
に形成された各層の両側にはInP よりなる埋込み層が形
成されている。 （ｂ）本発明のその他の実施例の説明 上記した実施例は、一体のｐ電極１０をクラッド層８の
上に形成したものであるが、これを図２に示すように３
つのｐ電極２１〜２３に分割してもよい。
【００２８】図２において、ｐ型InP クラッド層８の上
には、溝により３分割されたｐ電極２１〜２３が形成さ
れ、そのうち中央の第二のｐ電極２２は第二の回折格子
と同じ領域に形成されている。図中符号９ａ〜９ｃは、
ｐ電極２１〜２３の下に形成されたコンタクト層で、そ
の他、図１と同一符号は同一要素を示している。
には、溝により３分割されたｐ電極２１〜２３が形成さ
れ、そのうち中央の第二のｐ電極２２は第二の回折格子
と同じ領域に形成されている。図中符号９ａ〜９ｃは、
ｐ電極２１〜２３の下に形成されたコンタクト層で、そ
の他、図１と同一符号は同一要素を示している。
【００２９】この実施例において、第１実施例と同様に
結合係数の増加によって光強度が大きくなる一方、屈折
率が小さな中央領域の電流を第二のｐ電極２２によって
選択的に制御することが可能になり、発振周波数の制御
がし易くなる。
結合係数の増加によって光強度が大きくなる一方、屈折
率が小さな中央領域の電流を第二のｐ電極２２によって
選択的に制御することが可能になり、発振周波数の制御
がし易くなる。
【００３０】なお、上記した実施例では活性層４をInGa
AsP によって形成した装置について説明したが、量子井
戸構造（ＭＱＷ構造）により構成する装置にも上記した
第二の回折格子６を設けてよい。
AsP によって形成した装置について説明したが、量子井
戸構造（ＭＱＷ構造）により構成する装置にも上記した
第二の回折格子６を設けてよい。
【００３１】また、上記した実施例では第一の回折格子
２をｎ電極１２側に設け、第二の回折格子６をｐ電極１
０，２２側に設けたが、これらを反対に配置してもよ
い。
２をｎ電極１２側に設け、第二の回折格子６をｐ電極１
０，２２側に設けたが、これらを反対に配置してもよ
い。
【００３２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、活性
層の厚み方向の一方には共振器の全長にわたって第一の
回折格子が形成され、また、その他方の中央領域には第
二の回折格子が形成され、これらの回折格子は活性層に
対して互いに面対称に形成されて相対的に位相がπずれ
るように構成したので、上下の回折格子による光の反射
が重なって強め合い、その中央領域の結合係数は選択的
に大きくなり、軸方向空間的ホールバーニングの効果が
一層強くなり、発振周波数を変化させ易くすることがで
きる。
層の厚み方向の一方には共振器の全長にわたって第一の
回折格子が形成され、また、その他方の中央領域には第
二の回折格子が形成され、これらの回折格子は活性層に
対して互いに面対称に形成されて相対的に位相がπずれ
るように構成したので、上下の回折格子による光の反射
が重なって強め合い、その中央領域の結合係数は選択的
に大きくなり、軸方向空間的ホールバーニングの効果が
一層強くなり、発振周波数を変化させ易くすることがで
きる。
【００３３】しかも、第２の発明によれば、回折格子の
凹凸の差は共振器軸方向に一様であり、等価的位相シフ
トの発生を抑えらることができる。また、第３の発明に
よれば、２つの回折格子の中央領域ではλ／４シフト構
造が採用されているため、中央領域への光強度の集中度
が高められ、軸方向空間的ホールバーニングの効果を強
めることができる。
凹凸の差は共振器軸方向に一様であり、等価的位相シフ
トの発生を抑えらることができる。また、第３の発明に
よれば、２つの回折格子の中央領域ではλ／４シフト構
造が採用されているため、中央領域への光強度の集中度
が高められ、軸方向空間的ホールバーニングの効果を強
めることができる。
【００３４】さらに、第４の発明によれば、電極を分割
し、屈折率の小さな領域の電流を、独立の電極によって
選択的に制御するようにしたので、発振周波数制御がし
易くなる。
し、屈折率の小さな領域の電流を、独立の電極によって
選択的に制御するようにしたので、発振周波数制御がし
易くなる。
【図１】本発明の第１実施例装置を示す断面図及び結合
係数分布図である。
係数分布図である。
【図２】本発明の第２実施例装置を示す断面図である。
【図３】従来装置の一例を示す断面図である。
１ ｎ型InP 基板 ２、６ 回折格子 ２ａ、６ａ λ／４シフト構造 ３ ｎ型InGaAsP ガイド層 ４ InGaAsP バルク活性層 ５ ｐ型InGaAsP ガイド層 ７ ｐ型InGaAsP バッファ層 ８ ｐ型InP クラッド層 ９ コンタクト層 １０ ｐ電極 １１ 無反射膜 １２ ｎ電極
Claims (4)
- 【請求項１】活性層（４）の厚み方向の一方に存在し、
共振器軸に沿って共振器の全長に形成された第一の回折
格子（２）と、 前記活性層（４）の厚み方向の他方の中央領域に存在
し、前記共振器軸に沿って前記第一の回折格子（２）と
逆相に形成された第二の回折格子（６）とを有すること
を特徴とする分布帰還型半導体レーザ。 - 【請求項２】前記第一及び第二の回折格子（２、６）
は、共振器軸方向に一様な凹凸により構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レー
ザ。 - 【請求項３】前記第一及び第二の回折格子（２、６）は
中央にλ／４位相シフト構造（２ａ、６ａ）を有してい
ることを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レ
ーザ。 - 【請求項４】前記活性層（４）の厚み方向に存在し、前
記第二の回折格子（６）の周辺領域において前記共振器
軸方向に分割された電極（２１〜２３）が設けられてい
ることを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レ
ーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24003091A JPH0582888A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 分布帰還型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24003091A JPH0582888A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 分布帰還型半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582888A true JPH0582888A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17053427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24003091A Withdrawn JPH0582888A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 分布帰還型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582888A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009116152A1 (ja) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | 富士通株式会社 | 光素子及びその製造方法 |
| WO2010116460A1 (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | 富士通株式会社 | 光素子及びその製造方法 |
| CN105483642A (zh) * | 2016-01-22 | 2016-04-13 | 山东国晶新材料有限公司 | 一种长寿命热解氮化硼坩埚模具的制备方法 |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP24003091A patent/JPH0582888A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009116152A1 (ja) * | 2008-03-19 | 2009-09-24 | 富士通株式会社 | 光素子及びその製造方法 |
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