JPH06500436A - 光学的に制御可能な半導体レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 光学的に制御可能な半導体レーザ 本発明は、分岐された空洞を有している半導体レーザに関する。

このような半導体レーザは、１９９０年２月１５日のエレクトロニクス・レター 第２６巻、第４号の第２４３乃至２４４頁において開示されている。これは、ｎ ドープされた燐化インジウム基板上にモノリシックに集積されている。基板の下 側は、ベース表面と呼ばれている。ベース表面と共面の平面上に、インジウムガ リウム砒素燐化物（Ｉ　ｎＧａＡｓＰ）の空洞が延在する。これは、上部から見 て“Ｙ″型に分岐されている。空洞の上部表面はまた異なった型、例えば十字型 であってもよい。空洞が隣接することは重要なことである。これは空洞の上部表 面が複数の部材から構成されるのではなく、単一の縁部を有する単一の部材から 構成されるので、“単独の隣接する領域”と考えられる。空洞は、燐化インジウ ム基板上に延在する燐化インジウムのｎドープされたバッファ層の平坦な表面上 にある。

さらに別の層が空洞上に設けられる。バッファ層上のこれらの層および空洞はエ ツチングによって生成されたメサを形成する。ベース表面と共面の平面において 、メサおよび空洞はＹ型である。

分岐された空洞を有するこのようなレーザは、光通信システムの電気的制御可能 な光源として上述された刊行物にしたがって提供される。特に、異なる動作電流 によって制御される空洞領域が形成されるように空洞上に延在している金属層が 複数の電極に分割される場合、このようなレーザは非常に広い波長領域で同調可 能な放射波長を特徴とする。この特徴は、電気的制御可能な光源としての意図し た使用に関して重要である。

本発明の目的は、電気的制御可能な光源の機能と異なる機能を実行するために使 用されるレーザを含んでいる光装置を提供することである。本発明の別の目的は 、新しい光装置の使用法を開示することである。これは、請求項１．６．７．９ および１１乃至１３において定められるように達成される。

請求項１記載の光装置の変形は、それに従属した請求項において開示されている 。

本発明は、添付図面に示されている実施例に関連して詳細に説明されている。

図１−は、本発明による光装置の第１の実施例を示し、図２は、入射された光の 光パワーＰ、の関数として図１の半導体レーザ１によって放射された光の波長を 示し、図３ａは、図１の半導体レーザ１中に放射された雑音崩壊光信号の時間の 関数として先パワーＰＥを示し、図３ｂは、図３ａの光信号が放射される場合に おける時間の関数として第１の半導体レーザの出力光信号の波長を示し、図３ｃ は、図３ａによる光信号が放射される場合における波長選択光フィルタを通過後 の半導体レーザの出力光信号の光パワーＰＡの時間曲線を示し、 図４ａは、半導体レーザ中に放射され、一定の光成分を含んでいる光信号に対す る時間の関数として光パワーＰＥを示し、 図４ｂは、図４ａによる光信号が入射される場合における波長選択光フィルタを 通過後の第１の半導体レーザの出力光信号の光パワーＰＡに関する時間曲線を示 し、図５は、本発明による光装置の第２の実施例を示し、図６は、放射された光 の様々な光パワーに対する動作電流Ｉの関数として図５の半導体レーザーによっ て放射された光の光パワーＰＡ　（λ２）を示し、 図７Ａは、図５の半導体レーザー中に放射された雑音崩壊光信号に対する時間の 関数としての光パワーＰＥ　（λ２）を示し、 図７Ｂは、図７Ａによる光信号が入射される場合における第１の半導体レーザか ら放射された光信号に対する時間の関数としてのＰ　（λ１）を示す。

以下の説明における用語“光“は、任意の波長の光放射に関する簡単化のために 使用され、用語“光信号”は光放射あるいは光信号の波長が可視領域外に在る場 合にも使用される。

時には単に用語“レーザが用語“半導体レーザの代りに使用される。

図１は、第１の半導体レーザーを示す。これはｎドープされた燐化インジウムの 基板２を含む。その上に、ｎドープされた燐化インジウムのバッファ層３がある 。バッファ層の一部分は、上部から見てＹの形をしたメサ４の一番下の層を形成 する。メサ４は複数の層を有する。これは燐化インジウムガリウム砒化物の空洞 ４１を含む。この空洞は、ｐドープされた燐化インジウムのカバ一層４２によっ て覆われている。その上に、ｐ＋ドープされた砒化インジウムガリウムのコンタ クト層４３かある。メサ４の側面および層４１で覆われていないバッファ層３の 表面上に、半絶縁燐化インジウムの層がメサ４に電気絶縁体および先導波体を設 けるために設けられる。この層の上部表面は、コンタクト層４３の上部表面と同 一平面を形成する。層５は二酸化珪素の保護層６によって覆われ、コンタクト層 ４３は金属層７によって覆われている。３つの凹部４４、４５および４６は金属 層７およびメサ４中にエツチングされ、４つの領域８．　９．１０および１１に レーザを分割している。図１の説明によれば、凹部４４．４５および４６はカバ 一層４２中まで延在するが空洞４１には及ばず、領域８乃至１１の間で行われる 光結合に依存する。領域８乃至１１のそれぞれにおいて金属層７は第１の電極を 形成する。第２の電極は基板２の下に設けられる金属層１２によって各領域８乃 至１１に形成される。半導体レーザ１の動作中、それぞれの場合においてそれぞ れ固定されまたは変化される電流は、各領域８乃至１１の金属層７からそれぞれ 領域８乃至１１を通って接地コンタクトとして作用する金属層１２に流れる。

空洞４１は、例えば１９８１年のアプライド・フィジックス・レターの第３９巻 の第７８６乃至７８８頁において開示されたような断面の量子ウェル層構造を有 する。あるいはそれは異なった層構造を有していてもよい。層構造は本発明間し ては重要ではない。

半導体レーザ１の空洞４１が組成ＩｎＯ，６２ＧａＯ，３８ＡｓＯ，８２ＰＯ， １８を有する場合、半導体１は約１５２０ｎｍの波長領域において光を放射する 。

空洞４１か組成ＩｎＯ，５７ＧａＯ，４３ＡｓＯ，７３ＰＯ，２７を有する場合 、半導体は約１３００ｎｍの波長領域において光を放射する。両方の場合におい て、波長領域は動作電流を変えることによって少なくとも±２０ｎｍにわたって 同調されることができる。

半導体レーザ１はまたＧ　ａ　Ａ　Ｉ　Ａ　ｓ　／　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ半導体レー ザとして構成されることもでき、このような構造は例えば１９８８年のアプライ ド・フィジックス・レターの第５２巻の第７６７乃至７６９頁に開示されている 。

メサ４および空洞４１は、図１に示されるような“Ｙ”型だけでなく、例えば文 献に開示されたような十字型で構成されることもできる。

本発明による光装置は、レーザ１に加えてレーザの動作電流を、レーザが複数の 領域を有する場合は複数の動作電流を供給する図示されていないレーザ制御回路 をさらに含む。この制御回路がオンにされる場合、それがレーザを活動させ、コ ヒーレント光を放射するように動作電流をレーザに供給する。

レーザが複数の領域を有する場合、これはレーザしきい値電流以上の電流が領域 ８乃至１１の少なくとも１つを通って流れるので、領域８乃至１１間の接続は残 存領域８乃至１１からもまた半導体レーザーに光を放射させる。ここに示される 半導体レーザーにおいて、各領域８，９，１０および１１のレーザしきい値電流 は、例えば３０ｍＡである。

放射されたコヒーレント光の波長λｌは、レーザの形態および動作電流の設定に よって通常決定される。

本発明によれば、レーザーはこのような電気制御だけでなく光制御が受ける。適 当な波長λ２の光はレーザーの空洞中に光源から放射される。

図１に示される光源は第２の半導体レーザー４であり、その生成された光は半導 体レーザー中へ光導波体１３を通って放射される。適当なレーザー４の詳細は後 に説明される。

光源１４による半導体レーザー中に放射される光の光パワーＰ　の依存して、レ ーザは波長λ　の光あるいは波長λ２のＥ　１ 光を放射する。波長λ１はレーザーの組成および（動作電流による）同調によっ て与えられる波長であり、波長λ２はレーザ１中に放射される光の波長である。

活性状態のレーザによって放射される光の波長は、入射された光の光パワーによ って制御可能である。換言すると、装置はレーザを含んでいる光装置であり、光 制御信号によってその放射波長が切替え可能である。

レーザーを制御している光信号は、レーザーの領域ｌｌ中に放射される。そして 、入射された光信号の光パワーに依存して、レーザは波長λ　あるいは波長λ２ の光を放射する。同じ方法で、レーザーを制御している光信号は領域８あるいは ９中に放射される。相応して、レーザーはそれぞれ領域９および１１あるいは８ および１１から第１あるいは第２の波長の光を放射する。

放射波長の切替え能力の必要条件は、入射された光の波長λ２が波長λｌから例 えば３０ｎｍよりあまりはずれないことである。さらに正確に言えば、λ２は例 えば１５２０乃至１５６０ｎｍに延在するレーザの同調領域内になければならな い。

図２は、それに入射された光の光パワーＰＥの関数として半導体レーザーから放 射された光の波長を示す。２つのパワー領域が区別される。Ｐ　がゼロで始まる パワー領域Ｌｔ内である場合、レーザーは第１の波長λｌ　（上記記載）の光を 放射する。Ｐ　がパワー領域Ｌ　以上でパワー領域Ｌ２内である場合、レーザー は入射された光の波長に等しい第２の波長λ　の光を放射する。パワー領域Ｌ　 とパワー領域Ｌ２の境界点の光パワーはＰｘで示されている。

図２に示されるように、第１の波長λ１が長いほうの波長である場合、第２の（ 短い）波長から第１の（長い）波長への変化は高い周波数および短い波長と接続 されるエネルギのために下方変換と呼ばれる。第１の波長は例えば１５２３ｎｍ であり、第２の波長は１５１７ｎｍである。上方変換はレーザーによって実行さ れる。この場合、第１の波長は例えば１５１４ｎｍであり、第２の波長（放射さ れた光の波長）は再び１５１７ｎｍである。

パワー領域Ｌ　およびＬ２間の境界のレーザーの放射波長における突然の変化の ため、レーザーは例えば方形の光パルスを形成するために使用され、そのパルス は先導波体１３を通って伝送中に分散のために変形される。これは、特に先導波 体１３が非常に長い場合である。本発明による光装置の光源は半導体レーザから 遠く離れて配置され、方形の強度変調光信号を送信し、長い先導波体によって伝 送された後に再生されなければならない。

例えば、光入力信号かパワー領域Ｌｌからパワー領域Ｌ２へ変化する場合、半導 体レーザーは短い波長の放射に図２に従って変化する。半導体レーザー中に入射 されたこのようなデジタルあるいはアナログ光信号は、それらの光パワーＰＥに 応じて第１あるいは第２の波長の光信号に変換される。

“ぼやけた”方形パルスから成る光信号が時間の関数（光パワーＰ　１波長λ２ ）として図３８に示されるような半導体レーサー中に半導体レーザー４から放射 される場合、半導体レーサーの放射波長は波長λ１とλ２の間で交互に変化する 。

これは、時間の関数として図３ｂに示されている。図２に示されるように、Ｐ　 より小さい（波長λ２の）光入力信号光パワーＰ　は波長λ　を生成し、Ｐｘよ り大きい光パワーＰ６は波長λ２を生成する。

交互の波長λ１とλ２のレーザーによって放射された光信号は別の光装置に送信 され、または例えばファプリー・ペローフィルタにおける波長選択フィルタにお いて濾波される。

このフィルタが波長λ２に対してのみ伝送性である場合、光送信によって歪ませ られた最初の方形パルスか再構成される。

これは、光フィルタの光出力信号（波長λ２）のパワーＰＡに対する時間曲線を 示す図３ｃに示されている。

しかしながら、波長選択フィルタが波長λ１で伝送するならば、光信号は最初の 波長λ　から波長λｌへ方形形成中に変換され、同時に反転される。

半導体レーザーは方形パルスの縁部を再構成するだけでなく、半導体レーザー４ から入射する光のパワー変動をパワー領域Ｌ　およびＬ２の１つにおいて変動す るこれらのパワー変動の範囲で補正する。

光フィルタを含んでいる光装置の別の機能は、図４ａに示されるように一定の光 成分が伝送されるべき光信号に含まれる場合にこの一定の光成分を除去すること である。光パルスの光パワーＰ　が例えばパワー領域Ｌ２およびパワー領域Ｌ■ の一定の光成分の光パワー内で移動する場合、半導体レーザ１中に入射された光 信号は入射された光信号の光パルスに対応している時間区分中波長λ１を有する 光信号に変換され、その他の場合波長λ２である。

交互の波長λ　およびλ２を有する光信号が波長λ１でのみ伝送される光フィル タを通過する場合、半導体レーザー中に入射される光信号の一定の光成分は抑制 され、それはこのような光フィルタの波長λ　の出力光信号の光パワーＰＡの時 間曲線によって図４ｂに示されている。

図３および４と共に説明された使用法は、半導体レーザーにおける下方変換を利 用する。上方変換は対応している方法で利用される。

これまで説明された実施例によってすでに示されるように、ここで開示された新 しい光装置は、特に波長選択光フィルタを含む場合に光送信に対する多数の応用 を可能にする。

この光装置が出力光信号に入力光信号を変換するために使用される場合の非常に 有効な結果は、レーザ１によって放射された光信号が入射された光信号よりもか なり高い強度を有することができることである。光信号送信の観点に基づいて、 レーザ１は２０ｄＢ程度の大きさのかなりの信号増幅の機能を実行する。

光源１４として使用される半導体レーザの１実施例は、図１と共に説明される。

図１に示されるように、光源１４、すなわち半導体レーザは光導波体１３によっ て半導体レーザ１と接続されるので、光はレーザ１４からレーザ１に入射される 。レーザ１からの光がレーザ１４まで到達するのを阻止するため、先アイソレー タがここに示されてはいないが設けられている。

半導体レーザ１４は、例えば分布フィードバックを有する半導体レーザ（ＤＦＢ 半導体レーザ）である。

それは、燐化イ〉・ジウムの基板１５」二に設けられている。基板１５上に、燐 化インジウムのバッファ層１６が設けられ、メサ１７のベースを形成する。メサ １７はｎドープされた燐化インジウムガリウム砒化物の導波体層１７１　、燐化 インジウムガリウム砒化物のドープされていない空＠１７２およびｐドープされ た燐化インジウムのカバ一層１７３を含む。この上にｐ　ドープされた砒化イン ジウムガリウム層！７４がある。縦方向において、導波体層１７１はバッファ層 １６を有する光格子を形成する。メサ１７の側面およびメサ１７によって覆われ ていないバッファ層１６の上部表面上に、半絶縁燐化インジウムの層１８が設け られ、その上部表面はカバ一層１７３の上部表面と同一平面を形成する。この上 および基板１５の下に金属層１９および２０がそれぞれ設けられ、金属層１９お よび２０は電極として作用する。

レーザしきい値電流よりも大きな電流が半導体レーザ１４を通って流れる場合、 導波体層１７１はレーザ光を光導波体１３に供給し、そこから半導体レーザ１の 空ｉ’［４１に供給する。半導体レーザ１４を通って流れている電流の強度に応 じて、半導体レーザ１中に入射される光は異なる光パワーＰ、を有する。

ここに記載された半導体レーザ１４に代って任意の別の光源が設けられ、上記の ような適当な波長の光を放射し、その光パワーＰＥが変化される。その他の半導 体レーザもここで使用するのに適している。半導体レーザ１と１４を接続する先 導波体１３に代って、他の手段も光源と半導体レーザ１の間の光送信に使用され ることができる。伝送はまた空中の通路で行われてもよい。

先導波体１３が使用される場合に特に適当である光源から半導体レーザ１に入射 する光を集めるために使用されるレンズは、光導波体１３の端部に融着されるレ ンズである。

半導体レーザ１と同じ基板材料、ここで説明された実施例における燐化インジウ ムの半導体レーザ１４のように構成された半導体レーザは、単一の基板上に後者 と共にモノリシックに集積される。この場合、先導波体は要求されない。相互に 半導体レーザを分離する四部に接着される単一レンズは、半導体レーザ１４に対 応している半導体レーザから半導体レーザ１に対応する別の半導体レーザに光を 集めるのに十分である。

図５乃至７に関連して、本発明による光装置の第２の実施例およびその使用例が 説明される。図５に従った実施例は図１−の実施例とは異なり、光源１４を半導 体レーザ１と接続する先導波体１３は半導体レーザの領域ｌｌ中に光を放射せず 、領域８および９の１一つに放射する。しかしながら、これは本発明の原理に対 して重要ではなく、以下に説明される幾つかの実施例の好ましい形態に過ぎない 。

本発明の以下の実施例に関して重要なことは、光装置の一部分である図示されて いないレーザ制御回路か、レーザがコヒーレント光を放射するレーザ活性状態に されないように動作電流をレーザ１に供給することである。上記のようなレーザ が動作電流によって別々に付勢される複数の領域を有する場合、この状態は動作 電流の適当な組合わせによって設定されることができる。レーザが複数の領域中 で分割されない場合、この状態は単一の動作電流によって設定されることができ る。

本発明によれば、レーザ１はこのような電気付勢を受けるだけでなく、光源１４ からの光による先付勢も受ける。このような先付勢の効果は、図６に関連して説 明されている。この図は、レーザ１中に放射された光の種々な光パワーに対する レーザの動作電流の関数としてレーザ１によって放射された光の光パワーＰＡを 示す。領域８および９の１つへの光の放射なしに、Ｉに関するＰＡは曲線ｌで示 されている。曲線が急速に上昇し始める点の動作電流はかなり高い。それはレー ザしきい値電流と呼ばれる。動作電流がそれよりも低い限り、領域１１において 生成される光は吸収され、コヒーレント光は放射されない。レーザしきい値電流 より上でのみレーザ動作か開始する。すなわち、コヒーレント光が放射される。

領域８および９へ入射する光放射を増加することにより、吸収はますます補償さ れるので、レーザ動作はより低い動作電流で開始する。動作電流ｌがＩ、であり 、光の放射が存在しない場合（曲線Ｉ）、レーザはレーザ活性状態ではない。し かしなから、十分に高い光パワーの光で放射される場合、動作電流Ｉに関するＰ Ａは曲線ＩＩ＋に示され、レーザ動作は選択された動作電流ＩＶですでに生じる 。

換言すると、レーザは適当な波長で十分に高い光パワーの光によりレーザ状態に 切替えられる。これは、光制御によってオン、オフに切替えられるレーザである 。レーザがレーザ活性である、すなわち入射された光によってこの状態に切替え られる場合、それは通常、レーザの構成および動作電流の設定によって決定され る波長λ１の光を放射する。

λ２と仮定される入射された光の波長はレーザ材料におけるバンド間隔のエネル ギに対応している最大波長よりも低くなければならない。これ以下では入射され た光の波長λ２は放射された光の波長λ１よりも短い任意の所望な値を得る。

λ　よりも短い波長λ２の光の入射によって波長λｌの光を放射するレーザーの 励起は、半導体結晶自体として知られているフォトルミネセンス（１９８１年、 ニューヨーク、チチェスター、ブリスベン、トロントのＰｈｕｓｉｃｓ　ｏｆ　 Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ。

Ｓ、Ｍ、Ｓｕ）と比較できる。これにおけるフォトルミネセンスは、光量子の注 入の結果として生ずる。

入射された光によるレーザ１の制御に注目すると、光入射パワーの２つの・領域 は、第１のパワー領域Ａおよび第１のパワー領域より上にある第２のパワー領域 Ｂで入射された光に区別される。入射光の光パワーが第１のパワー領域内にある 場合、コヒーレント光はレーザから放射されない。それが第２のパワー領域内に ある場合、波長λ１のコヒーレント光がレーザから放射される。

レーザ１の態様はパワー領域ＡとＢの間の境界で突然変化するので、半導体レー ザ１は光導波体１３を通る送信中の分散のために歪んだ方形光パルス成形するた めに使用される。これは先導波体１３が非常に長い場合である。本発明による光 装置の光源は、半導体レーザ１から離れて配置され、長い先導波体による伝送後 に再生されなければならない方形の強度変調光信号を放射する。そのとき光源、 光伝送導波体１３、レーサ１および関連した制御回路から構成される本発明によ る光装置は光通信送信システムである。

半導体レーザ１に入射された光信号がデジタル変調され、その最大値がパワー領 域ＡおよびＢの間、すなわちパワー領域ＡとＢの境界の上にある光パワーＰＥを 有する場合、その波長はレーザ１によって変換される。加えて、そのもとの形は 以下に説明されるように回復される。波長λ２の入射された光信号は、その立上 り縁部および立下り縁部のリズムにおいてオン、オフされるレーザーを生ずるオ ンに切替えられるならばレーザは波長λｌで光を放射する。上記のように波長λ 　はレーザーの放射波長λ１よりかなり低い可能性もある。

したがって数百ナノメートルの波長領域において波長変換を実行することが可能 である。

特に、約８５０ｎｍの波長領域から約１５５０ｎｍの波長領域の波長の光へのデ ジタル強度変調光の変換は、光通信送信に効果的である。送信レーザとして複数 の安価なＧａＡ　ＩＡ　ｓ　／　Ｇ　ａ　Ａ　ｓ半導体レーザは８５０ｎｍの波 長の光信号を生成する。これらの信号は光マルチプレクサへの短い距離にわたっ て伝送され、光多重送信信号中に束にされる。本発明による光装置の半導体レー ザーは波長１５５０ｎｍの多重信号に信号を変換し、その波長は８５０ｎｍの波 長よりも減衰がかなり低いため非常に長い先導波体による伝送にさらに適当であ る。送信レーザはまた約１３００ｎｍの波長領域における光を放射するＩａｎＧ ａＡｓＰ／ＩｎＰ半導体レーザでもよく、約１５５０ｎｍの波長の光にレーザー において変換される。

パルスの形状および波長に関するデジタル強度変調光信号の変化について、図７ Ａおよび７Ｂに関連して説明する。レーザーがレーザー４から波長λ２で光信号 を受ける場合、波長λ２の光信号は“ぼやけた”方形パルスから構成されて図７ Ａに示されるような光パワ一時間曲線を有し、半導体レーザーは次のように放射 する。光入射パワーＰＥが領域ＡおよびＢの間の転位部より上、つまり領域Ｂ内 にある場合、レーザは波長λ　のコヒーレント光を放射し、Ｐ、か前述の転移量 下にある場合に実質上光を放射しない。図７Ａにおいて、光入射パワーＰＥに対 するパワー領域Ａとパワー領域Ｂの間の境界が破線によって示されている。

図７Ｂは、図７Ａによる光信号か入射される場合に、レーサーによって放射され る波長λ１の光信号に対する光パワーＰＡの曲線を示す。見られるように、光伝 送によって歪んだ最初の方形パルスは再構成されている。さらに、光信号は最初 の波長λ　から波長λ１に変換されている。

この発明の光装置の使用に関する上記実施例において、顕著な信号利得の上述さ れた利点か同様に存在する。

オアあるいはアンド回路のような光制御信号によってスイッチオンにされるレー ザを含んでいる上述された光装置の使用が説明される。半導体レーザーの空洞が その中に光が放射され、あるいはそこから光が放射される少なくとも３つの端部 を有するので、１つたけでなく２つの制御信号がそれぞれそれ自体の光源から入 射され、レーザーによって生成された光か別の端部で放射されるような方法で光 装置を構成することも可能である。

光信号が例えば遠く離れた光源から領域８および領域９を通ってレーザーに放射 され、半導体レーザが入射された２つの光信号の１つの光パワーか領域８あるい は領域９のいずれかを通ってレーザーに到達するように動作電流によって動作さ れ、領域１１における波長λ１のコヒーレント光を生成するのに十分である場合 、レーザーは論理的オア回路として動作する。そしてそれは、十分な強度の光信 号が領域８あるいは領域９を通って、あるいは領域８および９を同時に通って到 達する光信号を発生する。この場合、動作電流がレーザ動作およびコヒーレント 光の放射を行わないように動作電流が選択されることが仮定される。

レーザ動作か領域８あるいは９中に放射された与えられた強度の単一の光信号か ら生じないように動作電流の大きさが定められる場合、それは２つの光信号が１ つは領域８に、１つは領域９に入射される場合に生ずるが、レーザ１は論理的ア ンド回路として動作する。２つの入射光信号は、オア回路あるいはアンド回路と して動作するために同じ波長を有する必要はない。しかしながら、上述のように 、それらの波長は最大波長より低い。加えて、これらの場合、半導体レーザは制 御光信号か領域８および９中に放射され、生成された光が領域１１に放射される ような方法で動作されることは必ずしも必要ない。原理的に空洞の３つの端部の 内の２つの別の端部は入力部として使用され、残りの空洞端部は光出力部として 使用される。

上述された新しい光装置が２つの入射光信号によって動作される場合、論理回路 の機能以外の別の機能が実行されることもできる。例えば、２つのデジタル変調 入射光信号を多重光信号に結合することが可能である。これは、これらの情報が 多重信号から回復できるように信号が互いに十分に異なる場合に適切である。

図面に示されていない別の実施例において、飽和可能な吸収益として動作するさ らに別の領域が一方において領域８と９との間に、他方において分岐領域１０に 設けられる。この場合、半導体レーザ１は光メモリとして利用される。

領域８および９から飽和可能な吸収器に光量子を注入することによって、電荷キ ャリアは吸収器において生成される。

これは透明になるまでは吸収器中の吸収を減少する。結果として領域８および９ からの光が領域１１に到達する場合、領域１１はレーザ活性になり、コヒーレン ト光を生成する。領域８および９へ放射された光信号の光パワーが減少する場合 でさえ、飽和可能な吸収器の透明性は実質的に領域１１におけるコヒーレント光 の生成を維持する。

飽和可能な吸収器として作用する領域は、領域８と９の間、および分岐領域とは 異なる位置に配置されてもよく、例えば空洞の別の相互に隣接する領域間あるい はその端部でもよい。

．９１７４　Ｊ ＩＥ（入２） フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、　ＣＡ、Ｊ Ｐ、　ＵＳ （７２）発明者　バウムス、ディータードイツ連邦共和国、べ−７１４０ルート ビヒスブルク、イム・ハファ−１０ （７２）発明者　ラウベ、ゲルト ドイツ連邦共和国、べ−７０００シュツットガルト　４０、タスマンベーク　２ ６ （７２）発明者　ビュンシュテル、クラウスドイツ連邦共和国、べ−７１４１シ ュビーベルブインゲン、シュティーゲルシュトラーセ１８ （７２）発明者　ヒルデブランド、オラフドイツ連邦共和国、べ−７０００シュ ツットガルト、ルイゼーベンガ一一シュトラーセ

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．基板上にモノリシックに集積され、基板のベース表面と共面の平面上に延在 し、分岐された構造を有する空洞が設けられる半導体レーザを含み、さらに調整 可能な光パワーを有する光源を含み、そこから放射される光が第１の半導体レー ザの空洞中に放射され、半導体レーザの動作が光学的に制御されることを可能に している光装置。
2. ２．半導体［ｓｉｃ］中へ光源によって入射された光がその光パワーの関数とし て、レーザ動作における半導体レーザによって放射された光が第１の波長あるい は第２の波長を有するような波長を有し、第２の波長が入射された光の波長と等 しいことを特徴とする請求項１記載の光装置。
3. ３．半導体レーザの動作状態において、レーザがレーザ活性状態にされるのでは なく、波長が光源からの予め定められた最大波長以下である光の放射が半導体レ ーザをレーザ活性状態に変化し、入射された光の波長よりも長い波長のコヒーレ ント光を放射するような値に動作電流が設定されていることを特徴とする請求項 １記載の光装置。
4. ４．光源が、コヒーレント光を生成する第２の半導体レーザである請求項１記載 の光装置。
5. ５．第２の半導体レーザが第１の半導体レーザの基板上に光学的に制御された半 導体レーザとモノリシックに集積されている請求項４記載の光装置。
6. ６．雑音崩壊光信号が第１の半導体レーザ中に放射され、半導体レーザがそれに 入射された光の光パワーの関数として第１あるいは第２の波長で光信号を放射す る請求項２，４および５のいずれか１項記載の光装置の使用法。
7. ７．光信号が第１のレベルあるいは第２のレベルのいずれかの光パワーを有する 半導体レーザ中に入射され、この光信号が入射された光信号の光パワーに対応し ている第１あるいは第２の波長を有する光信号に変換される請求項２，４および ５のいずれか１項記載の光装置の使用法。
8. ８．第１の波長あるいは第２の波長のいずれかのみを伝送することができ、半導 体レーザによって放射された光信号の通路に配置されている光フィルタを具備し ている請求項２，４および５のいずれか１項記載の光装置。
9. ９．時間に関して変化する光パワーを有する光信号が第１の半導体レーザ中に入 射され、入力光信号の光パワーが第１のパワー領域内にある場合に第１の波長を 、また入力光信号の光パワーが第１の光パワー領域より上にある場合に第２の波 長の光信号を生成する請求項２，４および８のいずれか１項記載の光装置の使用 法。
10. １０．予め定められた最大波長より下にある波長の光を生成する第２の光源を含 み、第１の光源および第２の光源が半導体レーザの分岐した空洞の異なる分岐の 端部に光伝送手段によってそれぞれ結合される請求項３記載の光装置。
11. １１．光多重信号に２つのデジタル強度変調光信号を結合する請求項１０記載の 光装置の使用法。
12. １２．２つの光源の１つあるいは２つの光源のそれぞれ１つからの光信号が分岐 された空洞の２つの分岐の１つに、あるいは両方の分岐に同時に入射される場合 に半導体レーザが所定波長のコヒーレントを放射するように半導体レーザを通っ て流れる動作電流および半導体レーザ中に２つの光源によって入射された光信号 の光パワーの大きさが設定され、それによって半導体レーザが入射された２つの 光信号に対して光学的な論理的オア回路として動作する請求項１０記載の光装置 の使用法。
13. １３．光信号が両方の光源から同時に分岐した空洞の２つの分枝に入射される場 合にのみ所定波長のコヒーレント光を放射するように半導体レーザを通って流れ る動作電流および２つの光源から入射される光信号の光パワーの大きさが設定さ れる半導体レーザが入射された２つの光信号に対して光学的な論理的アンド回路 として動作する請求項１０記載の光装置の使用法。
14. １４．パルス成形装置および波長（λ２）のデジタル強度変調雑音崩壊光信号用 の波長変換器として、波長（λ２）が予め定められた最大波長の下にあり、前記 光信号が所定波長（λ１）の光信号に半導体レーザ中において変換される請求項 ３記載の光装置の使用法。
15. １５．飽和可能な吸収器として機能する１つ以上の領域が空洞の各端部または空 洞の部分的領域間に設けられている請求項３あるいは１０記載の光装置。