JPH06302901A - Optical pulse generation control element - Google Patents

Optical pulse generation control element

Info

Publication number
JPH06302901A
JPH06302901A JP8496593A JP8496593A JPH06302901A JP H06302901 A JPH06302901 A JP H06302901A JP 8496593 A JP8496593 A JP 8496593A JP 8496593 A JP8496593 A JP 8496593A JP H06302901 A JPH06302901 A JP H06302901A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical
optical pulse
laser
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8496593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Wakita
紘一 脇田
Norifumi Sato
佐藤  憲史
Isamu Odaka
勇 小高
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP8496593A priority Critical patent/JPH06302901A/en
Publication of JPH06302901A publication Critical patent/JPH06302901A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an element wherein operation of higher repetition frequency is possible, control is easy (the repetition frequency is changeable), a higher output optical pulse train wherein not only the time width but also the spectrum width are narrower is simply generated, and the optical pulse train is subjected to coding and decoding. CONSTITUTION:In the optical pulse generation control element, a laser light source 12, a light modulation part 13, and a light control part 14 are integrally arranged on a semiconductor substrate, via an optical waveguide. The element has coding function which absorbs or transmits only specific optical pulses in a optical a pulse train by a light control part, after the optical pulse train is generated by modulating the intensity of the output light from the laser light source by a light modulation part.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信および光計測に
おける光源として高速でかつ可変できる繰り返し周波数
を有し、短光パルスを発生、制御する素子に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for generating and controlling a short optical pulse having a variable repetition rate at high speed as a light source in optical communication and optical measurement.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザは小形、直接変調可能とい
う特徴を持ち、超短光パルス発生に用いられてきた。そ
の方法は大別すると(1)Qスイッチング法、(2)利
得スイッチング法、(3)モード同期法の3種類であ
る。このうち、Qスイッチング法は素子製作が容易でな
い。動作制御が容易でないなどの問題点があり、利得ス
イッチング法は方式が簡便で繰り返し周波数が可変とい
う特徴はあるものの、狭くて高い繰り返し周波数の電流
パルスを必要とし、また、半導体レーザ自体は高速に動
作する必要があり、発生する光パルスも半導体レーザ固
有のチャープ特性のため、パルスの幅とそのスペクトル
幅の積がフーリエ変換によって規定される値より数倍大
きくなってしまうという欠点があった(通常、チャープ
量は線幅拡大係数αで表され、この積はαを用いて(1
+α21/2 倍だけ大きくなる)。一方、モード同期法
は理論限界に近いパルス幅は得られているが、複雑な外
部共振器構成が必要であり、また、繰り返し周波数はこ
の外部共振器構成によって規定され、その共振周波数の
整数倍しか得ることができない。最近、上述した3つの
方法とは別に電界吸収型の外部変調器を用いた高速短光
パルス発生の方法(4)が報告されている(文献:M.
Suzuki等、CLEO’92 Post Dead
line Paper,CPD26,56−57ペー
ジ,1992年参照)。
2. Description of the Related Art A semiconductor laser has a feature that it is small and can be directly modulated, and has been used for generating an ultrashort optical pulse. The methods are roughly classified into three types: (1) Q switching method, (2) gain switching method, and (3) mode locking method. Among them, the Q switching method is not easy to manufacture an element. Although the gain switching method has the problem that the operation control is not easy and the gain switching method is simple and the repetition frequency is variable, it requires a narrow and high repetition frequency current pulse, and the semiconductor laser itself is fast. It is necessary to operate, and the generated optical pulse also has a drawback that the product of the pulse width and its spectral width becomes several times larger than the value specified by the Fourier transform because of the chirp characteristic peculiar to the semiconductor laser ( Usually, the amount of chirp is represented by the line width expansion coefficient α, and this product is obtained by using α (1
+ Α 2 ) 1/2 times larger). On the other hand, the mode-locking method has obtained a pulse width close to the theoretical limit, but requires a complicated external resonator configuration, and the repetition frequency is specified by this external resonator configuration, and is an integer multiple of the resonant frequency. I can only get it. Recently, in addition to the three methods described above, a method (4) for generating a high-speed short optical pulse using an electro-absorption type external modulator has been reported (Reference: M. et al.
Suzuki et al., CLEO '92 Post Dead
line Paper, CPD 26, pp. 56-57, 1992).

【0003】図10はその原理を示すもので、電界吸収
型のバルク形の変調器は外部より電界を印加されると図
のように吸収係数が変化しこれを透過する光の強度を変
調でき、その変化は印加電圧に対して非線形であるの
で、外部から連続光を照射し(例えば半導体レーザを直
流で動かし)、変調器に正弦波信号を乗せれば信号の半
波長より狭い光のパルスが発生できる。この方法は比較
的入手しやすい正弦波電圧を用いて繰り返し周波数を自
由に設定でき、しかもフーリエ変換制限に近い狭線幅か
つ狭スペクトル幅の光パルスが得られる利点がある。
FIG. 10 shows the principle thereof. In an electroabsorption type bulk modulator, when an electric field is applied from the outside, the absorption coefficient changes as shown in the figure and the intensity of light passing therethrough can be modulated. , Its change is non-linear with respect to the applied voltage, so if continuous light is applied from the outside (for example, a semiconductor laser is operated by direct current) and a sine wave signal is applied to the modulator, a pulse of light narrower than half the wavelength of the signal Can occur. This method has an advantage that the repetition frequency can be freely set by using a sine wave voltage which is relatively easy to obtain, and an optical pulse having a narrow line width and a narrow spectrum width close to the Fourier transform limit can be obtained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図10のよう
に光パルスを発生させると、得られる光パルスの幅は上
記外部変調器を透過する光強度の電圧依存性および外部
変調器の帯域で制限され、帯域は高々20GHz程度で
あり(上記文献では8−10GHz)、駆動電圧も低く
なく、また、変調器と光ファイバとの結合損の大きいこ
とに起因して光の強度も弱いという問題がある。
However, when an optical pulse is generated as shown in FIG. 10, the width of the obtained optical pulse depends on the voltage dependence of the light intensity transmitted through the external modulator and the band of the external modulator. The problem is that the band is limited, the band is at most about 20 GHz (8-10 GHz in the above document), the driving voltage is not low, and the intensity of light is weak due to the large coupling loss between the modulator and the optical fiber. There is.

【0005】また、上記に述べた各種の狭線幅かつ狭ス
ペクトル幅の光パルス発生法により発生した光パルス列
を通信等に使う場合にはパルス列を望ましい形にコーデ
ィングしたり、デコーディングする必要が生じるが、こ
のための装置を別に用意する必要があり、必然的に構成
が複雑になり、かつ、結合損失も増加してしまうという
問題があった。
Further, when the optical pulse trains generated by the various optical pulse generation methods of the narrow line width and narrow spectral width described above are used for communication or the like, it is necessary to code or decode the pulse train in a desired form. However, there is a problem in that it is necessary to separately prepare a device for this purpose, which inevitably complicates the configuration and increases the coupling loss.

【0006】本発明は以上のような従来の方法に存在す
る問題、特に上記(4)の方法の問題を解決し、かつ、
最後に述べたパルス列をコーディングしたり、デコーデ
ィングすることを課題とする。
The present invention solves the problems existing in the conventional methods as described above, particularly the problem of the above method (4), and
It is an object to code or decode the pulse train described at the end.

【0007】すなわち、本発明の課題は、より高い繰り
返し周波数で動作し制御の容易な(繰り返し周波数の可
変な)、かつ、簡便にして時間幅のみならず、スペクト
ル幅もより狭い、より高出力の光パルス列を発生させて
これをコーディングしたり、デコーディングする素子を
提供することにある。
That is, the object of the present invention is to operate at a higher repetition frequency and be easy to control (variable repetition frequency), and to simplify not only the time width but also the spectrum width, and higher output. Is to provide an element for generating an optical pulse train and coding or decoding the optical pulse train.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の局面に従
う光パルス発生制御素子は、半導体基板上に、レーザ光
源と、光変調部と、光制御部とを光導波路を介して一体
的に配置した光パルス発生制御素子であって、レーザ光
源からの出射光を光変調部で強度変調して光パルス列を
発生させたのち、前記光パルス列を光制御部により所定
の光パルスのみを吸収あるいは透過してコーディングす
る機能を有することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical pulse generation control element in which a laser light source, an optical modulation section and an optical control section are integrally formed on a semiconductor substrate via an optical waveguide. An optical pulse generation control element disposed in the optical pulse generation control device, wherein the light emitted from the laser light source is intensity-modulated by an optical modulator to generate an optical pulse train, and the optical pulse train absorbs only a predetermined optical pulse. Alternatively, it is characterized by having a transparent coding function.

【0009】ここに、上述した光変調部、光制御部およ
び光導波路は半導体多重量子井戸構造で形成されていて
もよい。
Here, the above-mentioned optical modulator, optical controller and optical waveguide may be formed in a semiconductor multiple quantum well structure.

【0010】また、上述したレーザ光源の光導波路中に
回折格子を有していてもよい。
A diffraction grating may be included in the optical waveguide of the laser light source described above.

【0011】[0011]

【作用】図1を参照して、本発明の光パルス発生制御素
子の基本構造と動作を説明する。図1(A)は本発明の
光パルス発生素子の機能面から捉えた構成の要部を簡略
に示す模式的上面図である。本発明においては、図示し
ない基板上にレーザ光源(レーザ部)12と、光変調部
13と、光制御部14とが図示しない光導波路を介して
一体的に配置されており、レーザ光源12と光変調部1
3により光パルス発生部を構成し、図1(B)に示すよ
うな光パルス列が発生する。このパルス列は光制御部で
制御されて図1(C)に示すようなコーディングされた
パルス列を発生する。
The basic structure and operation of the optical pulse generation control element of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 (A) is a schematic top view schematically showing a main part of the configuration as seen from the functional side of the optical pulse generating element of the present invention. In the present invention, a laser light source (laser unit) 12, a light modulation unit 13, and a light control unit 14 are integrally disposed on a substrate (not shown) via an optical waveguide (not shown). Light modulator 1
3 constitutes an optical pulse generator, and an optical pulse train as shown in FIG. 1B is generated. This pulse train is controlled by the light controller to generate a coded pulse train as shown in FIG.

【0012】半導体レーザそのものをQスイッチングや
利得スイッチング法によって狭い光パルスの発生に利用
しても、そのチャープ特性に起因してその線幅はスペク
トル線幅との積は大きい(通常、チャープ量は線幅拡大
係数αで表され、半導体レーザではαは2−6であり、
この積はαを用いて(1+α21/2 倍だけ大きくな
る)が、線幅拡大係数αの小さい(0.2−1.0)外
部変調器を用いるので理論限界に近い狭い線幅でかつス
ペクトル幅の狭い光パルスが得られる。多重量子井戸構
造の半導体変調器は励起子吸収を利用しているため、バ
ルク半導体結晶の禁止帯吸収(フランス・ケルディッシ
ュ効果)を利用したものと比較して、低駆動電圧化が可
能である。すなわち、MQW層に垂直に105 V/cm
程度の高電界を印加しても励起子は解離しにくく、励起
子の光吸収に伴う急峻な吸収ピーク波長が観測され、こ
の吸収ピーク波長は、電界強度の2乗に比例して長波長
側にシフトする(Quantum−Confined
Stark Effect).このため、MQW構造
は、電界印加による吸収係数変化が大きく高効率な変調
器が期待される。実際、MQW構造を用いたものでは、
3dB帯域40GHzという最高性能の変調器が報告さ
れており(文献:小高他、電子情報通信学会論文誌C−
1,J74−C−1巻,No.11,414−420ペ
ージ,1991年,11月)、その広帯域性は実証済み
である。帯域を広げれば、変調周波数をその分高くで
き、光パルスの幅を狭くできる。また、変調器は大振幅
動作で駆動する必要があるが、多重量子井戸構造変調器
では駆動電圧も小さくて済み、高周波数の信号源に負担
が軽くなる。さらに後に図4に示すように多重量子井戸
構造では変調電圧に対して消光比は非線形に変化し、そ
の変化の程度は上記のバルク形の変調器に比べ大きく、
その結果、正弦波電圧の印加によりCW光の照射下でも
狭い光パルスの発生が可能となる。
Even if the semiconductor laser itself is used to generate a narrow optical pulse by the Q-switching or gain-switching method, its line width has a large product with the spectral line width due to its chirp characteristic (usually, the chirp amount is It is represented by the line width expansion coefficient α, and α is 2-6 in the semiconductor laser,
This product is increased by (1 + α 2 ) 1/2 times using α), but since an external modulator with a small line width expansion coefficient α (0.2-1.0) is used, the line width is close to the theoretical limit. A light pulse having a narrow spectral width can be obtained. Since the semiconductor modulator with a multiple quantum well structure uses exciton absorption, it is possible to lower the driving voltage compared to the one using the forbidden band absorption of the bulk semiconductor crystal (Kordish effect in France). . That is, 10 5 V / cm perpendicular to the MQW layer
Even if a high electric field is applied to the excitons, the excitons are unlikely to dissociate, and a steep absorption peak wavelength associated with the optical absorption of the excitons is observed. Shift to (Quantum-Confined
Stark Effect). Therefore, the MQW structure is expected to be a modulator having a large change in absorption coefficient due to application of an electric field and high efficiency. In fact, with the MQW structure,
The highest performance modulator with 3 dB band of 40 GHz has been reported (Reference: Odaka et al., IEICE Transactions C-
1, J74-C-1, Vol. 11, pp. 414-420, November 1991), its broadband property has been verified. If the band is widened, the modulation frequency can be increased accordingly and the width of the optical pulse can be narrowed. Further, the modulator needs to be driven with a large amplitude operation, but the driving voltage is small in the multiple quantum well structure modulator, and the burden on the high-frequency signal source is lightened. Furthermore, as shown in FIG. 4 later, in the multiple quantum well structure, the extinction ratio changes non-linearly with respect to the modulation voltage, and the degree of the change is larger than that of the bulk modulator described above.
As a result, the application of the sine wave voltage enables generation of a narrow optical pulse even under irradiation of CW light.

【0013】また、半導体レーザとのモノリシック集積
化も可能であり、上記(4)の方法の問題であった光源
と変調器とを光ファイバを介して結合したことで増加す
る損失を減らすことができる。また、上記の方法で発生
された光パルス列は、印加電圧で吸収特性の変えられる
進行波形の半導体光制御部をモノリシックに集積してあ
るため、望ましい信号を乗せた光パルスをそのための別
の装置を用意しなくとも出せる。
Further, monolithic integration with a semiconductor laser is also possible, and it is possible to reduce an increase in loss by coupling the light source and the modulator via the optical fiber, which was a problem of the method (4). it can. Further, since the optical pulse train generated by the above method is monolithically integrated with a semiconductor optical control unit having a traveling waveform whose absorption characteristic can be changed by an applied voltage, another device for transmitting an optical pulse carrying a desired signal is provided. You can get it without preparing.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一つの実施例
に従う光発光制御素子の構造を詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of a light emission control element according to one embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0015】図2は本発明の実施例に従うMQW−DF
BレーザとMQW光変調部、進行波形のMQW光制御部
の集積化光源の概略斜視図を示すものである。図3は、
図2の素子構造の結合部のII−II先に沿う拡大断面
図である。図2および図3において、10は光パルス発
生制御素子(MQW−DFBレーザ素子)、11は光導
波路、12は分布帰還型半導体レーザ部、13は光変調
部、14は光制御部、15は第1の半導体部分、16は
第2の半導体部分、17は光結合領域、18は界面、2
0は基板、22はエッチングストップ層、24は第1の
下クラッド層、26は活性層(第1の多重量子井戸構
造)、26Aはウェル層、26Bはバリア層、28はガ
イド層、29は回折格子(グレーティング)、30は第
1の上クラッド層、31は保護層、32は第2の下クラ
ッド層、34は第2の多重量子井戸構造、34Aはウェ
ル層、34B層はバリア層、36は第2の上クラッド
層、38は第3のクラッド層、38Aは肉薄部、38
B,38Cはクラッド層の部分、40は分離部、42は
キャップ層、44,46,47は埋込み部、38はレー
ザ部の電極、49は光変調部の電極、50は光制御部の
電極、62はn型電極、64は無反射コーティングであ
る。
FIG. 2 shows an MQW-DF according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic perspective view of an integrated light source of a B laser, an MQW light modulator, and an MQW light controller of a traveling waveform. Figure 3
It is an expanded sectional view which follows the II-II tip of the coupling | bond part of the element structure of FIG. 2 and 3, 10 is an optical pulse generation control element (MQW-DFB laser element), 11 is an optical waveguide, 12 is a distributed feedback semiconductor laser section, 13 is an optical modulation section, 14 is an optical control section, and 15 is an optical control section. A first semiconductor portion, 16 is a second semiconductor portion, 17 is an optical coupling region, 18 is an interface, 2
Reference numeral 0 is a substrate, 22 is an etching stop layer, 24 is a first lower cladding layer, 26 is an active layer (first multiple quantum well structure), 26A is a well layer, 26B is a barrier layer, 28 is a guide layer, and 29 is Diffraction grating (grating), 30 is a first upper cladding layer, 31 is a protective layer, 32 is a second lower cladding layer, 34 is a second multiple quantum well structure, 34A is a well layer, and 34B is a barrier layer, 36 is a second upper cladding layer, 38 is a third cladding layer, 38A is a thin portion, 38
B and 38C are clad layer portions, 40 is a separation portion, 42 is a cap layer, 44, 46 and 47 are buried portions, 38 is a laser portion electrode, 49 is a light modulation portion electrode, and 50 is a light control portion electrode. , 62 are n-type electrodes, and 64 is an antireflection coating.

【0016】本発明の光パルス発生素子、すなわち、M
QW−DFBレーザ素子10は光導波路11を基板20
上に設けたものである。この光導波路11は分布帰還型
半導体レーザ部(レーザ光源)12とこれに結合された
光変調部13,光制御部14とから構成されている。換
言すれば、レーザ光源12と、光変調部13と、光制御
部14とを光導波路11を介して一体的に配置したもの
である。分布帰還型半導体レーザ部12は、第1の半導
体部分15を含み、光変調部13および光制御部14は
第2の半導体部分16を含む。基板20上にはエッチン
グストップ層22を介して上述した第1および第2の半
導体部分15,16が設けてある。この第1の半導体部
分15は第1の下クラッド層24,活性層26(第1の
多重量子井戸構造),ガイド層28,第1の上クラッド
層30を有し、この順に積層してある。ガイド層28に
は分布帰還型半導体レーザ部では回折格子(グレーティ
ング)29を形成してある。第1の上下クラッド層3
0,24は導電型が異なるようにドープしてあり、活性
層26とガイド層28を挟んでいる。活性層26は、ウ
ェル層26A,バリア層26Bからなる第1の多重量子
井戸構造を構成している。光制御部14は第2の半導体
部分16からなり、光変調部と同じ構成で印加電圧のみ
互いに独立に加えられるようになっている。上述した第
1の半導体部分回折格子は活性層26に設けてもよい。
The optical pulse generating element of the present invention, that is, M
The QW-DFB laser device 10 includes an optical waveguide 11 and a substrate 20.
It is provided above. The optical waveguide 11 is composed of a distributed feedback semiconductor laser section (laser light source) 12, an optical modulation section 13 and an optical control section 14 coupled to the semiconductor laser section. In other words, the laser light source 12, the light modulator 13, and the light controller 14 are integrally arranged via the optical waveguide 11. The distributed feedback semiconductor laser section 12 includes a first semiconductor section 15, and the light modulation section 13 and the light control section 14 include a second semiconductor section 16. The above-described first and second semiconductor portions 15 and 16 are provided on the substrate 20 via the etching stop layer 22. The first semiconductor portion 15 has a first lower cladding layer 24, an active layer 26 (first multiple quantum well structure), a guide layer 28, and a first upper cladding layer 30, which are stacked in this order. . A diffraction grating (grating) 29 is formed in the guide layer 28 in the distributed feedback semiconductor laser section. First upper and lower cladding layers 3
0 and 24 are doped to have different conductivity types, and sandwich the active layer 26 and the guide layer 28. The active layer 26 constitutes a first multiple quantum well structure including a well layer 26A and a barrier layer 26B. The light control unit 14 is composed of the second semiconductor portion 16 and has the same structure as the light modulation unit so that only the applied voltages can be applied independently of each other. The first semiconductor partial diffraction grating described above may be provided in the active layer 26.

【0017】一方、光変調部13に含まれる第2の半導
体部分16は第2の下クラッド層32,第2の多重量子
井戸構造34,第2の上クラッド層36を有し、この順
に積層してある。第2の上下クラッド層36,32は第
1の上下クラッド層と同様に、導電型が異なるようにド
ープしてあり、第2の多重量子井戸構造を挟んでいる。
この第2の多重量子井戸構造34は第1の多重量子井戸
構造と同様に、ウェル層34およびバリア層34Bから
なる。半導体レーザ部12は、光変調部13の下クラッ
ド層32を介して相互に対向する光結合領域17におい
て光学的に結合されている。
On the other hand, the second semiconductor portion 16 included in the optical modulator 13 has a second lower cladding layer 32, a second multiple quantum well structure 34, and a second upper cladding layer 36, which are laminated in this order. I am doing it. Like the first upper and lower cladding layers, the second upper and lower cladding layers 36 and 32 are doped to have different conductivity types and sandwich the second multiple quantum well structure.
The second multiple quantum well structure 34 is composed of a well layer 34 and a barrier layer 34B, like the first multiple quantum well structure. The semiconductor laser section 12 is optically coupled in the optical coupling region 17 facing each other via the lower cladding layer 32 of the optical modulation section 13.

【0018】第1および第2の半導体部分15,16の
上には連続するクラッド層38を設け、このクラッド層
38は第1および第2の半導体部分15,16の界面1
8を挟む対向端部15A,16Aを含む領域に沿って上
部が欠損した分離部40を有する。すなわち、界面18
をまたぐ肉薄部38AでDFBレーザ部12と光変調部
13,光制御部14に存在するクラッド38の部分38
B,38Cを一体に連絡している。光導波路11はDF
Bレーザ部12,光変調部13,光制御部14を貫くリ
ッジ構造を有しており、DFBレーザ部12と光変調部
13,光制御部14の各両側はそれぞれ埋込み部44,
46,47がキャップ層42と同じ高さに設けられてい
る。キャップ層42および埋込み部44,46,47の
上にレーザ部の電極48,光変調部13の電極49,光
制御部14の電極50がそれぞれ設けられている。レー
ザ部12と光変調部13,光制御部14とは分離部40
により絶縁性が向上されている。
A continuous clad layer 38 is provided on the first and second semiconductor portions 15 and 16, and the clad layer 38 forms an interface 1 between the first and second semiconductor portions 15 and 16.
8 has a separating portion 40 whose upper portion is cut off along a region including the opposing end portions 15A and 16A sandwiching 8 therebetween. That is, the interface 18
The thin portion 38A extending over the portion 38A of the clad 38 existing in the DFB laser section 12, the optical modulation section 13, and the optical control section 14
B and 38C are in contact with each other. Optical waveguide 11 is DF
It has a ridge structure that penetrates the B laser unit 12, the light modulation unit 13, and the light control unit 14. Each side of the DFB laser unit 12, the light modulation unit 13, and the light control unit 14 has an embedded portion 44,
46 and 47 are provided at the same height as the cap layer 42. An electrode 48 of the laser portion, an electrode 49 of the light modulating portion 13, and an electrode 50 of the light controlling portion 14 are provided on the cap layer 42 and the embedded portions 44, 46, 47, respectively. The laser unit 12, the light modulator 13, and the light controller 14 are separated from each other by a separating unit 40.
Due to this, the insulation is improved.

【0019】次に、本発明の光パルス発光制御素子の光
変調部の動作原理を説明する。
Next, the operation principle of the optical modulator of the optical pulse emission control element of the present invention will be described.

【0020】図4に示すように、印加電圧として、ある
一定のDC電圧V0 を中心として振幅Vaの正弦波電圧
を加えると、光の強度は図中の左部分のように変化する
ので、バイアス位置,振幅の条件を適当に選ぶことによ
って印加正弦波の半波長よりも狭いパルスが得られる。
このようにして発生した光パルス列を光制御部でパルス
の抜き取りを行う。すなわち、レーザ光源と次の光変調
部の組み合わせでパルス列を発生させ、次の光制御部
に、前の光変調部に加えられている電圧とは同期してい
るが、周波数の異なる電圧を印加すると、その周期に応
じてパルス列をコーディングするものである。
As shown in FIG. 4, when a sine wave voltage having an amplitude Va centering on a certain DC voltage V 0 is applied as the applied voltage, the intensity of light changes as shown in the left part of the figure. By properly selecting the bias position and amplitude conditions, a pulse narrower than the half wavelength of the applied sine wave can be obtained.
An optical control unit extracts a pulse from the optical pulse train generated in this manner. That is, a pulse train is generated by the combination of the laser light source and the next light modulator, and a voltage having a different frequency is applied to the next light controller, which is synchronized with the voltage applied to the previous light modulator. Then, the pulse train is coded according to the cycle.

【0021】この種の半導体素子は、図5(A),
(C)に示したように、逆方向電圧を印加すると、吸収
係数が点線で示すように変化するのでその吸収端70,
71が長波長側72,73にシフトする。このため、電
圧印加のない状態では透明(吸収を受けない状態)であ
った光が、電圧印加によって吸収を受け、従って透過光
強度が印加電圧によって変調される。従来用いられてき
たもの(バルク構造)では、図5(A)に示したよう
に、電圧に対する吸収係数変化は、図5(B)に示すよ
うに小さい。これに対して、MQW構造を有する本発明
の素子は、図5(C)に示すように吸収端がシフトする
が、電圧印加により吸収端が同じく長波長側にシフトす
るが、図5(D)に示すように、吸収係数変化が格段に
大きい。図5(B)、(D)から判るように、従来の素
子は本願発明のようなMQW構造に比べて吸収率変化が
小さく、このため、ある一定の消光比を得るには素子長
さを長くする必要があり(消光比はexp(−Δα・
L)に比例する。Δα:吸収係数変化、L:試料長さ)
素子の容量の増加を伴うので速度に制限が生じてしま
う。
This type of semiconductor device is shown in FIG.
As shown in (C), when a reverse voltage is applied, the absorption coefficient changes as shown by the dotted line.
71 shifts to the long wavelength side 72, 73. For this reason, light that was transparent (in a state where it is not absorbed) in the state where no voltage is applied is absorbed by the voltage application, and therefore the transmitted light intensity is modulated by the applied voltage. In the conventionally used one (bulk structure), the change in absorption coefficient with respect to the voltage is small as shown in FIG. 5 (A), as shown in FIG. 5 (B). On the other hand, in the device of the present invention having the MQW structure, the absorption edge is shifted as shown in FIG. 5C, but the absorption edge is also shifted to the long wavelength side by the voltage application. ), The change in absorption coefficient is extremely large. As can be seen from FIGS. 5B and 5D, the conventional device has a smaller change in absorptivity than the MQW structure according to the present invention. Therefore, in order to obtain a certain extinction ratio, the device length must be changed. It is necessary to lengthen (the extinction ratio is exp (-Δα
L). (Δα: change in absorption coefficient, L: sample length)
Since the capacity of the device is increased, the speed is limited.

【0022】本発明のMQW素子は従来の素子に比べて
吸収率変化が格段に大きいため、図4に示すように、光
変調部に大振幅の正弦波を加えると、レーザ部より放出
される光は強度変調を受けて急峻な光パルス特性を有す
るパルス列を発生する。図6にその一例を示す。
Since the MQW element of the present invention has a remarkably large change in absorptivity as compared with the conventional element, as shown in FIG. 4, when a large amplitude sine wave is applied to the light modulating section, it is emitted from the laser section. The light is intensity-modulated to generate a pulse train having a steep light pulse characteristic. FIG. 6 shows an example thereof.

【0023】図6は本発明を適用したMQW−DFBレ
ーザとMQW光変調部、MQW光制御部の集積化光源に
よる光パルス発生素子の特性を示す線図である。図6
(A)に示すように、急峻なパルス列が発生する。すな
わち、半値全幅10ピコ秒程度のパルス幅が20GHz
の繰り返し周波数で得られており、測定系の時間分解能
を考慮すれば(10ピコ秒程度の応答速度を持つので)
7ピコ秒以下の幅であることが推定される。実際に第2
高調波による自己相関の測定によれば図6(B)に示さ
れるように半値全幅は7ピコ秒であった。また、光出力
も数mWであり、この種の光パルスとして十分な値であ
る。MQW光制御部に光変調部に加えられた信号と同期
したそれとは異なる周波数の信号(例えば正弦波)を加
えると図7に示すようにデコーディングされた信号が得
られた。この制御信号は正弦波に限らずランダムなパル
ス電圧であってもよい。従来は、この光制御部はパルス
発生部とは別に用意して光ファイバを用いて光パルスの
変調をする必要があり、ファイバの結合損の問題、安定
性の問題等があったが、本願発明はこれを克服してい
る。
FIG. 6 is a diagram showing the characteristics of the optical pulse generating element by the integrated light source of the MQW-DFB laser, the MQW optical modulator and the MQW optical controller to which the present invention is applied. Figure 6
As shown in (A), a steep pulse train is generated. That is, the pulse width with a full width at half maximum of about 10 picoseconds is 20 GHz.
Is obtained at the repetition frequency of, and considering the time resolution of the measurement system (since it has a response speed of about 10 picoseconds)
The width is estimated to be 7 picoseconds or less. Actually the second
According to the measurement of autocorrelation by harmonics, the full width at half maximum was 7 picoseconds as shown in FIG. 6 (B). The optical output is also several mW, which is a sufficient value for this type of optical pulse. When a signal (for example, a sine wave) having a frequency different from that synchronized with the signal applied to the optical modulator is added to the MQW optical controller, a decoded signal is obtained as shown in FIG. This control signal is not limited to a sine wave and may be a random pulse voltage. Conventionally, this optical control unit had to be prepared separately from the pulse generation unit to modulate the optical pulse using an optical fiber, and there were problems of fiber coupling loss, stability, etc. The invention overcomes this.

【0024】このように、本発明の光パルス発生制御素
子は、半導体レーザ特有の小型、堅固性を維持しつつ、
本発明者の発明・実証している多重量子井戸構造を用い
た超高速(超広帯域)・低駆動電圧の外部光強度変調部
・光制御部を用いてレーザそのものには影響を与えない
で光変調部自体の持っている低チャープ性を利用して、
制御の容易な高い繰り返し周波数で簡便に狭い光パルス
列を発生し、これを同一基板上に設けられた、光変調部
とは別の信号で駆動する光制御部により制御するもので
ある。
As described above, the optical pulse generation control element of the present invention maintains the small size and robustness peculiar to the semiconductor laser,
The invention uses the ultra-high speed (ultra-wide band), low drive voltage external light intensity modulator and the light controller using the multi-quantum well structure that has been invented and demonstrated by the present inventor, without affecting the laser itself. Utilizing the low chirp property of the modulator itself,
A narrow optical pulse train is easily generated at a high repetition frequency that is easy to control, and this is controlled by an optical control unit provided on the same substrate and driven by a signal different from the optical modulation unit.

【0025】光源と光変調器、光変調器と光制御部との
結合には個別の素子であれば、その間に光ファイバを介
するため必ず結合損が発生し、光の強度を落とす。ま
た、ファイバとの結合にはモジュールを必要とし、作製
工程が増え、信頼性にも問題が出てくる。これを解決す
るため本発明の光発生制御素子では、図2に示すように
光変調部、光制御部と半導体レーザをモノリシックに集
積している。この構成の概略は図7(A)で示すことが
できるが、レーザ部12では図7(B1)に示すように
光強度は一定であり、光変調部13透過後の光は図7
(B2)に示すように単なる光パルス列であってなんら
信号を乗せていないので、同一基板上に進行波形の半導
体光制御部14を設けこれに加える電圧を通して光を吸
収もしくは透過させて図7(B3)に示すように光パル
ス列をコーディングし、信号の乗った高出力の光パルス
の発生をしている。外部光変調部ではバルク形に比べて
高速性、低電圧駆動に有利な多重量子井戸構造を採用
し、光強度変調部の電圧に対する強い非線形性や低チャ
ープ性を利用している。また、光制御部では図7に示す
ように印加電圧によってその吸収特性は変化するので光
パルス列の中の特定のパルスを抜き出すことができコー
ディングできる(図7(C))。
If the light source and the optical modulator, and the optical modulator and the optical control unit are separate elements, an optical fiber is interposed between them, so that a coupling loss is inevitably generated and the intensity of light is reduced. Moreover, a module is required for coupling with the fiber, the number of manufacturing steps is increased, and reliability is also a problem. In order to solve this, in the light generation control element of the present invention, as shown in FIG. 2, the light modulator, the light controller and the semiconductor laser are monolithically integrated. The outline of this configuration can be shown in FIG. 7A. In the laser section 12, the light intensity is constant as shown in FIG. 7B1, and the light after passing through the light modulation section 13 is shown in FIG.
As shown in (B2), since it is a simple optical pulse train and does not carry any signal, a semiconductor light control unit 14 having a traveling waveform is provided on the same substrate to absorb or transmit light through a voltage applied to the semiconductor light control unit 14, and the semiconductor light control unit 14 shown in FIG. As shown in B3), an optical pulse train is coded to generate a high-output optical pulse carrying a signal. The external light modulator employs a multiple quantum well structure, which is faster than the bulk type and is advantageous for low voltage driving, and utilizes the strong nonlinearity and low chirp with respect to the voltage of the light intensity modulator. Further, in the light controller, as shown in FIG. 7, the absorption characteristic changes depending on the applied voltage, so that a specific pulse in the light pulse train can be extracted and coded (FIG. 7C).

【0026】上述したMQW−DFBレーザは、次のよ
うにして製造できる。すなわち、予め分子線エピタキシ
ー法(MBE)あるいは有機金属気相成長法(MOVP
E)により基板上に作製されたDFBレーザ部(または
光制御部、光変調部)を選択的にドライおよびウェット
エッチング法により基板までエッチングし、その後、光
変調部、光制御部(またはレーザ部)をMBE法を用い
て成長する。この時レーザ発光部の基板表面から測った
高さは光変調部、光制御部、光導波路部分の基板表面か
ら測った高さに合うようにする。光変調部と光制御部は
独立に電圧を印加できるようにした以外は本質的にすべ
て同じである。
The MQW-DFB laser described above can be manufactured as follows. That is, molecular beam epitaxy (MBE) or metal-organic vapor phase epitaxy (MOVP)
E), the DFB laser portion (or light control portion, light modulation portion) formed on the substrate is selectively etched to the substrate by dry and wet etching methods, and then the light modulation portion, light control portion (or laser portion). ) Is grown using the MBE method. At this time, the height of the laser emitting portion measured from the substrate surface is made to match the height of the light modulation portion, the light control portion, and the optical waveguide portion measured from the substrate surface. The light modulator and the light controller are essentially the same except that the voltage can be applied independently.

【0027】図8はレーザ部を先に形成する場合の製造
工程を示す概略断面図である。図8において、図2およ
び図3において使用されている符号と同じ符号は同じ部
材または部分を示し、52はSiO2 膜、54はパター
ン化レジスト、56はSiO2 膜ひさしである。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a manufacturing process when the laser portion is formed first. In FIG. 8, the same reference numerals as those used in FIGS. 2 and 3 indicate the same members or portions, 52 is a SiO 2 film, 54 is a patterned resist, and 56 is a SiO 2 film eaves.

【0028】以下、図8を参照して本発明の光発生制御
素子の製造法を詳細に説明する。
The method of manufacturing the light generation control element of the present invention will be described in detail below with reference to FIG.

【0029】上述したMQW−DFBレーザは、次のよ
うにして製造できる。すなわち、予め分子線エピタキシ
ー法(MBE)あるいは有機金属気相成長法(MOVP
E)により基板上に作製されたDFBレーザ部12,光
制御部13(または光変調部14)を選択的にドライお
よびウェットエッチング法により基板までエッチング
し、その後、光変調部13(またはDFBレーザ部1
2,光制御部14)をMBE法を用いて成長する。この
ときDFBレーザ部12,光制御部14の基板表面から
測った高さは光変調部の光導波路部分の基板表面から測
った高さに合うようにする。DFBレーザ部12と光制
御部14は回折格子の有無が相違するだけで他の構成は
すべて同じである。
The MQW-DFB laser described above can be manufactured as follows. That is, molecular beam epitaxy (MBE) or metal-organic vapor phase epitaxy (MOVP)
E), the DFB laser section 12 and the light control section 13 (or the light modulation section 14) produced on the substrate are selectively etched to the substrate by dry and wet etching methods, and then the light modulation section 13 (or the DFB laser). Part 1
2. The light control unit 14) is grown using the MBE method. At this time, the height measured from the substrate surface of the DFB laser unit 12 and the light control unit 14 is made to match the height measured from the substrate surface of the optical waveguide portion of the light modulation unit. The DFB laser unit 12 and the light control unit 14 are the same in all other configurations except for the presence or absence of a diffraction grating.

【0030】まず、図8(A)に示すように、p基板2
0の表面にMOVPE法によりエッチングストップ層2
2を設け、その上に第1の下クラッド層24、次いでウ
ェル層(井戸層)26A,バリア層(障壁層)26Bか
らなる量子井戸構造の活性層26,ガイド層28を順次
成長させる。その上に、DFBレーザ部を形成すべき部
分にのみ干渉露光とエッチングによりグレーティング2
9を形成し、第2の下クラッド層30を成長させる。
First, as shown in FIG. 8A, the p substrate 2
Etching stop layer 2 on the surface of 0 by MOVPE method
2, a first lower clad layer 24, and then an active layer 26 having a quantum well structure including a well layer (well layer) 26A and a barrier layer (barrier layer) 26B, and a guide layer 28 are sequentially grown. On top of that, the grating 2 is formed by interference exposure and etching only on the portion where the DFB laser portion is to be formed.
9 is formed, and the second lower cladding layer 30 is grown.

【0031】次に、第2の下クラッド層30の上にSi
2 膜52をスパッタ装置により形成する。これにフォ
トリソグラフィー技術により所望の部分(光変調部を形
成すべき部分)に穴を開ける。すなわち、SiO2 膜5
2とパターン化したフォトレジスト54とからなる2層
マスクを使用してリソグラフィーを行う。このようにし
て図8(B)に示す構造を得る。
Next, Si is formed on the second lower cladding layer 30.
The O 2 film 52 is formed by a sputtering device. A hole is opened in a desired portion (a portion where the light modulation portion is to be formed) by photolithography technique. That is, the SiO 2 film 5
Lithography is performed using a two layer mask consisting of 2 and patterned photoresist 54. Thus, the structure shown in FIG. 8B is obtained.

【0032】次に、フォトレジスト54を除去し、ひさ
し部56をマスクとして光変調部13をMBE法により
成長する。光変調部13は第2の下クラッド層32,ウ
ェル層34A,バリア層34Bからなる第2の多重量子
井戸構造34を成長させて光導波路を形成し、その上に
第2の上クラッド層36を形成する。第2の上クラッド
層36の上には保護層31を形成する。この場合、DF
Bレーザ部12,光制御部14にも同様に積層する。こ
のようにして、図8(C)に示す構造が得られる。
Next, the photoresist 54 is removed, and the light modulating portion 13 is grown by the MBE method using the eaves portion 56 as a mask. The optical modulator 13 grows a second multiple quantum well structure 34 including a second lower clad layer 32, a well layer 34A, and a barrier layer 34B to form an optical waveguide, and a second upper clad layer 36 is formed thereon. To form. The protective layer 31 is formed on the second upper cladding layer 36. In this case, DF
The B laser unit 12 and the light control unit 14 are similarly laminated. In this way, the structure shown in FIG. 8C is obtained.

【0033】DFBレーザ部12および光制御部14の
上に成長した部分(層32,34,36,31)はSi
2 膜52をサイドからエッチングすることにより取り
除いて図8(D)に示す構造を得る。
The portions (layers 32, 34, 36, 31) grown on the DFB laser portion 12 and the light control portion 14 are made of Si.
The O 2 film 52 is removed by etching from the side to obtain the structure shown in FIG.

【0034】この上に、図8(F)に示すように、第3
のクラッド層38,キャップ層42をMOVPE法によ
り形成する。
On top of this, as shown in FIG.
The cladding layer 38 and the cap layer 42 are formed by MOVPE method.

【0035】次に、上述した活性層26,光導波層(第
2の量子井戸構造)34までエッチングを行い、DFB
レーザ部と光変調部、光制御部を貫くリッジを形成する
(図2参照)。
Next, the active layer 26 and the optical waveguide layer (second quantum well structure) 34 described above are etched to obtain DFB.
A ridge that penetrates the laser section, the light modulation section, and the light control section is formed (see FIG. 2).

【0036】この後、DFBレーザ部,光制御部に埋め
込み部44,47を、光変調部に埋め込み部46をそれ
ぞれ埋込み、最後に各々の部分に電極48,50,49
をつける(図2参照)。
After that, the embedded portions 44 and 47 are embedded in the DFB laser portion and the optical control portion, and the embedded portion 46 is embedded in the optical modulation portion, and finally, the electrodes 48, 50 and 49 are embedded in the respective portions.
(See Fig. 2).

【0037】この電極48,49,50をマスクとして
エッチングを施し、各電極間に分離部40を形成し、光
変調部とDFBレーザ部、光制御部の間の絶縁を強化す
る。また、光制御部の出射端面には無反射コーティング
64(図3参照)を施し、基板20の下面にはn形電極
62(図2参照)をつける。このようにして、図8
(F)に示す構造を得る。この構造は図2および図3に
示す構造に対応する。
Etching is performed by using the electrodes 48, 49 and 50 as a mask to form a separating portion 40 between the electrodes to strengthen the insulation between the light modulating portion, the DFB laser portion and the light control portion. Further, an antireflection coating 64 (see FIG. 3) is applied to the emission end face of the light control portion, and an n-type electrode 62 (see FIG. 2) is attached to the lower surface of the substrate 20. In this way, FIG.
The structure shown in (F) is obtained. This structure corresponds to the structure shown in FIGS.

【0038】次に、図2および図3に示す素子構造の具
体的な製造例を説明する。
Next, a specific manufacturing example of the element structure shown in FIGS. 2 and 3 will be described.

【0039】すなわち、n−InP基板20の表面にM
OVPE法によりn−InGaAsP層をエッチングス
トップ層22として設け、その上にn−InPクラッド
層24を0.1μm、次いで10nmのInGaAsを
ウェル層(井戸層)26Aとし波長1.3μm相当のI
nGaAsP10nmをバリア層(障壁層)26Bとす
る量子井戸構造6層からなる活性層26、波長1.3μ
m相当のInGaAsPガイド層を0.1μm成長し
た。その上に干渉露光とエッチングによりグレーティン
グ29を形成し、p−InPクラッド層30を成長した
後、SiO2 膜52をスパッタ装置により形成し、これ
にフォトリフォグラフィー技術により所望の部分に穴を
開ける。すなわち、パターン化したフォトレジスト54
との2層マスクを使用してリソグラフィーを行う。
That is, M is formed on the surface of the n-InP substrate 20.
An n-InGaAsP layer is provided as an etching stop layer 22 by the OVPE method, an n-InP clad layer 24 is formed thereon to have a thickness of 0.1 μm, and 10 nm of InGaAs is used as a well layer (well layer) 26A, and an I corresponding to a wavelength of 1.3 μm.
Active layer 26 consisting of 6 layers of quantum well structure using nGaAsP 10 nm as barrier layer (barrier layer) 26B, wavelength 1.3 μm
An InGaAsP guide layer corresponding to m was grown to a thickness of 0.1 μm. A grating 29 is formed thereon by interference exposure and etching, a p-InP clad layer 30 is grown, and then a SiO 2 film 52 is formed by a sputtering device, and a hole is formed in a desired portion by a photoremorphography technique. . That is, the patterned photoresist 54
Lithography is performed using the two-layer mask of

【0040】次にこれをマスクとして光変調部13,光
制御部14をMBE法により成長する。光変調部13は
n−InAlAsクラッド層32を0.3μm、厚さ
7.5nmのInGaAsウェル層34A,5nmのI
nAlAsバリア層34Bからなる量子井戸構造30層
を成長して光導波路34を形成し、その上にp−InA
lAsクラッド層36を形成する。クラッド層36の上
にはp−InGaAs保護層31を形成する。レーザ部
11の上に成長した部分(層32,34,36,31)
はSiO2 膜52をサイドからエッチングすることによ
り取り除き、最後にp−InPクラッド層38,p−I
nGaAsキャップ層42をMOVPE法により形成す
る。
Next, using this as a mask, the light modulator 13 and the light controller 14 are grown by the MBE method. In the light modulator 13, the n-InAlAs cladding layer 32 is 0.3 μm thick, the InGaAs well layer 34A is 7.5 nm thick, and the I-layer is 5 nm thick.
A quantum well structure 30 layer composed of the nAlAs barrier layer 34B is grown to form an optical waveguide 34, and p-InA is formed thereon.
The 1As clad layer 36 is formed. A p-InGaAs protective layer 31 is formed on the clad layer 36. The portion grown on the laser portion 11 (layers 32, 34, 36, 31)
Is removed by etching the SiO 2 film 52 from the side, and finally the p-InP clad layer 38, p-I
The nGaAs cap layer 42 is formed by the MOVPE method.

【0041】次に幅1.5−3.0μmのストライプを
用いて、上述した活性層26,光導波路34までエッチ
ングを行い、レーザ部と光変調部、光制御部を貫くリッ
ジを形成する。この後、レーザ部をInP層(p−In
Pとn−InPの組み合わせまたは半絶縁性InPから
なる)44で、光変調部、光制御部をポリイミド46,
47でそれぞれ埋め込み、最後に各々の部分に電極4
8,50,49を付ける。
Next, the active layer 26 and the optical waveguide 34 described above are etched using a stripe having a width of 1.5 to 3.0 μm to form a ridge penetrating the laser portion, the light modulation portion, and the light control portion. After that, the laser section is changed to the InP layer (p-In
(Made of a combination of P and n-InP or semi-insulating InP) 44, the light modulator and the light controller are made of polyimide 46,
Each of them is filled with 47, and finally the electrode 4 is formed on each part.
Attach 8, 50, 49.

【0042】この電極48,49,50をマスクとして
エッチングを施し、各電極間に分離部40を形成し、光
変調部とレーザ部、光制御部の間の絶縁を強化する。
Etching is performed by using the electrodes 48, 49 and 50 as a mask to form a separating portion 40 between the electrodes to strengthen the insulation between the light modulating portion, the laser portion and the light controlling portion.

【0043】レーザ部、光制御部と光変調部および各部
との間の絶縁部の長さは300μm、100μm、10
0μm、50μmとした。光制御部の出射端面には無反
射コーティング(図示しない)を施した。また、基板の
下面にはn形電極62(図2参照)をつける。
The length of the insulating portion between the laser portion, the light control portion and the light modulating portion, and each portion is 300 μm, 100 μm, 10
It was set to 0 μm and 50 μm. An antireflection coating (not shown) was applied to the emission end face of the light control section. Further, an n-type electrode 62 (see FIG. 2) is attached to the lower surface of the substrate.

【0044】さらに、図9は本発明の光発生制御素子の
別の実施例を示す模式的断面図である。図8において、
図2および図3において使用されている符号と同じ符号
は同じ部材または部分を示す。n−InP基板20上に
レーザ部12と光変調部13と光制御部14とを設けて
ある。レーザ部12にはレーザ活性層26と光変調部1
3,光制御部14の導波層のコア34との2層があり、
光変調部13,光制御部14にはコア34、1層しかな
く、レーザより発光された光がレーザ部においてコア3
4に導波され光変調部、光制御部に導波される構造とな
っている。この実施例の光パルス発生制御素子は図8に
示す方法と同様の方法で先にレーザ部を作製して製造す
ることができる。
Further, FIG. 9 is a schematic sectional view showing another embodiment of the light generation control element of the present invention. In FIG.
The same reference numerals as those used in FIGS. 2 and 3 indicate the same members or portions. A laser unit 12, a light modulation unit 13, and a light control unit 14 are provided on the n-InP substrate 20. The laser section 12 includes a laser active layer 26 and a light modulation section 1.
3, there are two layers including the core 34 of the waveguide layer of the light control unit 14,
The light modulator 13 and the light controller 14 have only one core 34, and the light emitted from the laser is the core 3 in the laser unit.
The structure is such that the light is guided to the optical waveguide 4 and is guided to the optical modulator and the optical controller. The optical pulse generation control element of this embodiment can be manufactured by manufacturing the laser portion first by a method similar to the method shown in FIG.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればM
QW−DFBレーザとMQW光変調部、MQW光制御部
が結合効率よく集積化された光源を作製でき、また、M
QW−DFBレーザとMQW光変調部、MQW光制御部
の各々の性能を最適化できるため、狭線幅で高繰り返し
周波数の光パルスを容易にデコーディングできる。ま
た、MQW光変調部、MQW光制御部の2素子のみでも
動作させることもできる。
As described above, according to the present invention, M
It is possible to fabricate a light source in which a QW-DFB laser, an MQW optical modulator, and an MQW optical controller are integrated with good coupling efficiency.
Since the performance of each of the QW-DFB laser, the MQW optical modulator and the MQW optical controller can be optimized, it is possible to easily decode an optical pulse having a narrow line width and a high repetition frequency. It is also possible to operate with only two elements, the MQW light modulator and the MQW light controller.

【0046】以上、光パルス発生制御素子について光パ
ルス発生部を構成する半導体レーザおよびレーザ部と光
変調部の結合形態を分布帰還型半導体レーザおよびバッ
トジョイントと呼ばれる構造を用いて説明したが、光パ
ルス発生部を構成する半導体レーザを分布ブラッグ反射
型半導体レーザとしても同様な特性が得られる。
The semiconductor laser forming the optical pulse generation section and the coupling form of the laser section and the optical modulation section of the optical pulse generation control element have been described above using the structure called a distributed feedback semiconductor laser and a butt joint. Similar characteristics can be obtained even if the semiconductor laser forming the pulse generating section is a distributed Bragg reflection type semiconductor laser.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は本発明の光パルス発生制御素子の要部
の概略を示す模式的上面図、(B),(C)は光パルス
の波形図である。
FIG. 1A is a schematic top view showing an outline of a main part of an optical pulse generation control element of the present invention, and FIGS. 1B and 1C are optical pulse waveform diagrams.

【図2】本発明を適用したMQW−DFBレーザとMQ
W光変調部、MQW光制御部の集積化光源による光パル
ス発生制御素子の構造の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is an MQW-DFB laser and MQ to which the present invention is applied.
It is a perspective view showing a schematic structure of a structure of an optical pulse generation control element by an integrated light source of a W light modulator and an MQW light controller.

【図3】図2のMQW−DFBレーザとMQW光変調
部、MQW光制御部の接合界面のII−II線に沿う拡大断
面図である。
3 is an enlarged cross-sectional view taken along line II-II of a junction interface between the MQW-DFB laser of FIG. 2, the MQW light modulator, and the MQW light controller.

【図4】本発明の光パルス発生制御素子の光制御部を動
作させない場合の特性を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing characteristics when the light control section of the light pulse generation control element of the present invention is not operated.

【図5】(A)は従来の光パルス発生素子の電圧印加時
の波長シフトを示す特性図、(B)はその吸収係数変化
を示す線図、(C)は本発明の光パルス発生制御素子の
光制御部を動作させた場合の特性を示す線図、(D)は
その吸収係数変化を示す線図である。
5A is a characteristic diagram showing a wavelength shift of a conventional optical pulse generating element when a voltage is applied, FIG. 5B is a diagram showing a change in its absorption coefficient, and FIG. 5C is an optical pulse generation control of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing characteristics when the light control unit of the element is operated, and FIG. 6D is a diagram showing changes in absorption coefficient thereof.

【図6】本発明の光発生制御素子の特性を示す線図であ
り、(A)は光信号強度を示し、(B)は自己相関強度
を示す。
FIG. 6 is a diagram showing characteristics of the light generation control element of the present invention, where (A) shows optical signal intensity and (B) shows autocorrelation intensity.

【図7】本発明を適用した場合の光パルス発生制御素子
の光制御部の動作原理を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an operating principle of an optical control unit of an optical pulse generation control element when the present invention is applied.

【図8】本発明を適用したMQW−DFBレーザとMQ
W光変調部、MQW光制御部の集積化光源による光パル
ス発生制御素子の製造工程を示す概略断面図である。
FIG. 8 is an MQW-DFB laser and MQ to which the present invention is applied.
It is a schematic sectional drawing which shows the manufacturing process of the optical pulse generation control element by the integrated light source of a W light modulator and an MQW light controller.

【図9】本発明の光パルス発生制御素子の他の実施例を
示す模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing another embodiment of the optical pulse generation control element of the present invention.

【図10】従来の光パルス発生素子の動作原理を示す図
である。
FIG. 10 is a diagram showing an operating principle of a conventional optical pulse generation element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 (MQW−DFB)レーザ素子 11 光導波路 12 (分布帰還型半導体)レーザ部 13 光変調部 14 光制御部 15 第1の半導体部分 15A 対向端部 16 第2の半導体部分 16A 対向端部 17 光結合領域 18 界面(斜めエッチング面) 20 基板 22 エッチングストップ層 24 第1の下クラッド層 26 活性層(第1の多重量子井戸構造) 26A ウェル層 26B バリア層 28 ガイド層 29 回折格子(グレーティング) 30 第1の上のクラッド層 31 保護層 32 第2の下クラッド層 34 第2の多重量子井戸構造 34A ウェル層 34B バリア層 36 第2の上のクラッド層 38 第3のクラッド層 38A 肉薄部 38B,38C クラッドの部分 40 分離部 42 キャップ層 44,46,47 埋め込み部 48 レーザ部の電極 49 光変調部の電極 50 光制御部の電極 52 SiO2 膜 54 パターン化レジスト 56 ひさし 58,59,60 p型電極 62 n型電極 64 反射防止膜 71,72,73,74 吸収端10 (MQW-DFB) Laser Element 11 Optical Waveguide 12 (Distributed Feedback Type Semiconductor) Laser Section 13 Light Modulation Section 14 Light Control Section 15 First Semiconductor Part 15A Opposing End 16 Second Semiconductor Part 16A Opposing End 17 Light Coupling region 18 Interface (diagonal etching surface) 20 Substrate 22 Etching stop layer 24 First lower cladding layer 26 Active layer (first multiple quantum well structure) 26A Well layer 26B Barrier layer 28 Guide layer 29 Diffraction grating (grating) 30 First upper clad layer 31 Protective layer 32 Second lower clad layer 34 Second multiple quantum well structure 34A Well layer 34B Barrier layer 36 Second upper clad layer 38 Third clad layer 38A Thin portion 38B, 38C Clad portion 40 Separation portion 42 Cap layer 44, 46, 47 Embedded portion 48 Ray Part electrodes 52 of the electrode 50 the light control unit of the electrode 49 the light modulation unit of the SiO 2 film 54 patterned resist 56 eaves 58, 59, 60 p-type electrode 62 n-type electrode 64 antireflection film 71, 72, 73 and 74 the absorption edge

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に、レーザ光源と、光変調
部と、光制御部とを光導波路を介して一体的に配置した
光パルス発生制御素子であって、レーザ光源からの出射
光を光変調部で強度変調して光パルス列を発生させたの
ち、前記光パルス列を光制御部により所定の光パルスの
みを吸収あるいは透過してコーディングする機能を有す
ることを特徴とする光パルス発生制御素子。
1. An optical pulse generation control element in which a laser light source, a light modulation section, and a light control section are integrally arranged on a semiconductor substrate via an optical waveguide, and the light emitted from the laser light source is controlled. An optical pulse generation control element having a function of generating a light pulse train by intensity-modulating the light modulation unit and then coding the light pulse train by absorbing or transmitting only a predetermined light pulse by the light control unit. .
【請求項2】 前記光変調部、前記光制御部および前記
光導波路が半導体多重量子井戸構造で形成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の光パルス発生制御素子。
2. The optical pulse generation control element according to claim 1, wherein the optical modulation section, the optical control section and the optical waveguide are formed in a semiconductor multiple quantum well structure.
【請求項3】 前記レーザ光源の光導波路中に回折格子
を有することを特徴とする請求項1記載の光パルス発生
制御素子。
3. The optical pulse generation control element according to claim 1, further comprising a diffraction grating in the optical waveguide of the laser light source.
JP8496593A 1993-04-12 1993-04-12 Optical pulse generation control element Pending JPH06302901A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8496593A JPH06302901A (en) 1993-04-12 1993-04-12 Optical pulse generation control element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8496593A JPH06302901A (en) 1993-04-12 1993-04-12 Optical pulse generation control element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06302901A true JPH06302901A (en) 1994-10-28

Family

ID=13845341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8496593A Pending JPH06302901A (en) 1993-04-12 1993-04-12 Optical pulse generation control element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06302901A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148749A (en) * 1994-11-15 1996-06-07 Nec Corp Optical clock generator
JP2000124541A (en) * 1998-10-21 2000-04-28 Hitachi Ltd Semiconductor laser and module thereof
JP2002043693A (en) * 2000-07-20 2002-02-08 Samsung Electronics Co Ltd Surface light laser with multiple wavelength and its manufacturing method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148749A (en) * 1994-11-15 1996-06-07 Nec Corp Optical clock generator
JP2000124541A (en) * 1998-10-21 2000-04-28 Hitachi Ltd Semiconductor laser and module thereof
JP2002043693A (en) * 2000-07-20 2002-02-08 Samsung Electronics Co Ltd Surface light laser with multiple wavelength and its manufacturing method
US6778578B2 (en) 2000-07-20 2004-08-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Multi-wavelength surface emitting laser and method for manufacturing the same
US7387906B2 (en) 2000-07-20 2008-06-17 Samsung Electronics Co., Ltd Multi-wavelength surface emitting laser and method for manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5825047A (en) Optical semiconductor device
JP2594352B2 (en) Optical device
JP2973943B2 (en) Mode-locked semiconductor laser and method of driving the same
US7313291B2 (en) Optical modulator
JP3895370B2 (en) Optical device
KR20070047292A (en) Apparatus, system, and method for wavelength conversion of mode-locked extended cavity surface emitting semiconductor lasers
JPH0357288A (en) Device with semiconductor laser and using method of the same
US4743087A (en) Optical external modulation semiconductor element
US9762025B2 (en) Temperature insensitive integrated electro-absorption modulator and laser
US5757985A (en) Semiconductor mach-zehnder-type optical modulator
JPS63186488A (en) Semiconductor integrated light emitting device
JPH07230066A (en) Semiconductor optical modulator
JPH0653596A (en) Semiconductor light emitting element
JPH06302901A (en) Optical pulse generation control element
JPH09293927A (en) Optical semiconductor laser
WO2021117263A1 (en) Direct modulation laser
US4747107A (en) Single mode injection laser
JPH0595152A (en) Semiconductor short optical pulse generator and generating method for short optical pulse
JP3006553B2 (en) Semiconductor integrated polarization mode converter
US20040001243A1 (en) Semiconductor optical modulator and semiconductor optical device
JP2005159118A (en) Milliwave light source
JP3246703B2 (en) Semiconductor laser capable of polarization modulation and optical communication system using the same
JPH0964463A (en) Optical-pulse generation element
JP2605911B2 (en) Optical modulator and photodetector
JPH07202326A (en) Optical pulse generating element