JPH0661571A - 分布光反射器及びそれを用いた半導体レーザ - Google Patents
分布光反射器及びそれを用いた半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH0661571A JPH0661571A JP20898292A JP20898292A JPH0661571A JP H0661571 A JPH0661571 A JP H0661571A JP 20898292 A JP20898292 A JP 20898292A JP 20898292 A JP20898292 A JP 20898292A JP H0661571 A JPH0661571 A JP H0661571A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distributed
- optical
- layer
- diffraction grating
- reflector
- 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
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 外部からの電気的方法で結合係数κが制御で
きる回折格子をもつ、発振特性制御が可能な分布光反射
器とそれを用いた半導体レーザを得る。 【構成】 光導波路を形成する層に、周期的な凹凸と組
成の変化とを組合せて形成した回折格子を有する分布光
反射器を用いて、発振特性が制御可能な半導体レーザに
構成する。
きる回折格子をもつ、発振特性制御が可能な分布光反射
器とそれを用いた半導体レーザを得る。 【構成】 光導波路を形成する層に、周期的な凹凸と組
成の変化とを組合せて形成した回折格子を有する分布光
反射器を用いて、発振特性が制御可能な半導体レーザに
構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ通信や光計
測などに適用される単一波長の光を発する分布光反射器
及びそれを用いた半導体レーザに関するものである。
測などに適用される単一波長の光を発する分布光反射器
及びそれを用いた半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】将来の通信情報量の増大に対して、光波
長（周波数）多重分割通信システムの研究が行われてい
るが、送信用光源及び同期検波用可同調光源として、分
布反射型・分布帰還型半導体レーザが数多く研究されて
いる。これらの半導体レーザに用いられている回折格子
は、図５に示すように光導波路層あるいは光閉じ込め層
に凹凸を形成し、光導波路の等価屈折率を周期的に変化
させて回折格子を形成している。上記図５において、１
は半導体基板、２は光導波路層、３は光閉じ込め層を示
している。
長（周波数）多重分割通信システムの研究が行われてい
るが、送信用光源及び同期検波用可同調光源として、分
布反射型・分布帰還型半導体レーザが数多く研究されて
いる。これらの半導体レーザに用いられている回折格子
は、図５に示すように光導波路層あるいは光閉じ込め層
に凹凸を形成し、光導波路の等価屈折率を周期的に変化
させて回折格子を形成している。上記図５において、１
は半導体基板、２は光導波路層、３は光閉じ込め層を示
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例においては、回折格子の結合係数κが製作したときの
凹凸の深さあるいは光導波路層や光閉じ込め層の組成に
よって決定され、製作後には外部からの電気的な方法に
よって上記回折格子の結合係数κを制御することが難し
かった。
例においては、回折格子の結合係数κが製作したときの
凹凸の深さあるいは光導波路層や光閉じ込め層の組成に
よって決定され、製作後には外部からの電気的な方法に
よって上記回折格子の結合係数κを制御することが難し
かった。
【０００４】本発明の目的は、上記問題を解決し、外部
からの電気的な方法によって回折格子の結合係数κを制
御できる回折格子を持ち、発振特性が容易に制御できる
分布光反射器およびそれを用いた半導体レーザを得るこ
とである。
からの電気的な方法によって回折格子の結合係数κを制
御できる回折格子を持ち、発振特性が容易に制御できる
分布光反射器およびそれを用いた半導体レーザを得るこ
とである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体基板
上に、上記基板より光学的屈折率が大きい光導波路層
と、該光導波路層よりも屈折率が小さい光閉じ込め層と
を、それぞれ１層以上含む半導体光導波路を備えた分布
光反射器において、上記光導波路を形成する１層以上の
層に、周期的な凹凸の形成および周期的な組成の変化を
組み合わせて形成し、通常は上記光導波路の等価屈折率
が均一で回折格子は形成されていないが、外部からの電
流注入または電圧印加などの電気的制御によって、上記
光導波路を形成し周期的に変化する組成の１層以上の層
に周期的屈折率の変化を形成することにより、上記光導
波路の等価屈折率を周期的に変化させて回折格子を形成
し、上記周期からＢｒａｇｇの回折条件で決定される波
長を有する光に対して反射作用をもち、上記反射光の強
さを可変できる回折格子を有することにより達成され
る。
上に、上記基板より光学的屈折率が大きい光導波路層
と、該光導波路層よりも屈折率が小さい光閉じ込め層と
を、それぞれ１層以上含む半導体光導波路を備えた分布
光反射器において、上記光導波路を形成する１層以上の
層に、周期的な凹凸の形成および周期的な組成の変化を
組み合わせて形成し、通常は上記光導波路の等価屈折率
が均一で回折格子は形成されていないが、外部からの電
流注入または電圧印加などの電気的制御によって、上記
光導波路を形成し周期的に変化する組成の１層以上の層
に周期的屈折率の変化を形成することにより、上記光導
波路の等価屈折率を周期的に変化させて回折格子を形成
し、上記周期からＢｒａｇｇの回折条件で決定される波
長を有する光に対して反射作用をもち、上記反射光の強
さを可変できる回折格子を有することにより達成され
る。
【０００６】
【作用】上記のように本発明の分布光反射器は、光導波
路層あるいは光閉じ込め層に凹凸を形成するとともに、
上記凹凸と同じ周期で組成の周期的変化を形成して、通
常は光導波路の等価屈折率が均一で回折格子を形成して
いないが、外部からの電流注入または電圧印加などの電
気的制御によって上記光導波路を形成し、周期的に変化
する組成の１層以上の層にだけ電荷を蓄え、この電荷に
基づくプラズマ効果により、上記電荷が蓄えられた層の
屈折率を変化させて周期的な屈折率の変化を形成し、上
記光導波路の等価屈折率を周期的に変化させて回折格子
を得る。この時の電荷の量により屈折率の変化量が異な
るため、注入電流量等によって上記回折格子の結合係数
κを変化させることが可能になる。
路層あるいは光閉じ込め層に凹凸を形成するとともに、
上記凹凸と同じ周期で組成の周期的変化を形成して、通
常は光導波路の等価屈折率が均一で回折格子を形成して
いないが、外部からの電流注入または電圧印加などの電
気的制御によって上記光導波路を形成し、周期的に変化
する組成の１層以上の層にだけ電荷を蓄え、この電荷に
基づくプラズマ効果により、上記電荷が蓄えられた層の
屈折率を変化させて周期的な屈折率の変化を形成し、上
記光導波路の等価屈折率を周期的に変化させて回折格子
を得る。この時の電荷の量により屈折率の変化量が異な
るため、注入電流量等によって上記回折格子の結合係数
κを変化させることが可能になる。
【０００７】上記回折格子の構成の一例を図６に示す。
半導体基板１上に積層した光導波路層２と光閉じ込め層
３との間に形成した凹凸の部分に、組成が異なり光導波
路層２に比べて屈折率が大きな電荷蓄積層４が周期的に
配置されている。図６に示したＡ−Ａ′における等価屈
折率とＢ−Ｂ′における等価屈折率とが等しくなるよう
に、上記電荷蓄積層４の組成および厚さを設計する。こ
れに外部から電流注入を行うと上記電荷蓄積層４に電荷
が溜り、そのプラズマ効果によって上記電荷蓄積層４の
屈折率が変化し、上記Ａ−Ａ′における等価屈折率も同
様に変化する。このため、Ａ−Ａ′とＢ−Ｂ′とにおけ
る等価屈折率に差を生じ、周期的な等価屈折率の変動が
現われて回折格子が形成される。
半導体基板１上に積層した光導波路層２と光閉じ込め層
３との間に形成した凹凸の部分に、組成が異なり光導波
路層２に比べて屈折率が大きな電荷蓄積層４が周期的に
配置されている。図６に示したＡ−Ａ′における等価屈
折率とＢ−Ｂ′における等価屈折率とが等しくなるよう
に、上記電荷蓄積層４の組成および厚さを設計する。こ
れに外部から電流注入を行うと上記電荷蓄積層４に電荷
が溜り、そのプラズマ効果によって上記電荷蓄積層４の
屈折率が変化し、上記Ａ−Ａ′における等価屈折率も同
様に変化する。このため、Ａ−Ａ′とＢ−Ｂ′とにおけ
る等価屈折率に差を生じ、周期的な等価屈折率の変動が
現われて回折格子が形成される。
【０００８】上記回折格子の製作は、最初にｎ型ＩｎＰ
半導体基板１上に、有機金属気相エピタキシャル成長法
を用いてＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２を形成する。その
後、上記ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２上に塗布したホト
レジストに対し、電子ビーム露光法等によって回折格子
のパタンを転写し、該転写パタンをマスクにして上記Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層２にエッチングにより回折格子
の凹凸を形成する。ついで、有機金属気相エピタキシャ
ル成長法を用い、成長圧力やガス流量等を制御して上記
ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２に設けた回折格子の凹部
に、上記ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２よりも屈折率が大
きいＩｎＧａＡｓＰ電荷蓄積層４を堆積し、その後素子
全面にｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層３を成長し、さらに上記
ｎ型ＩｎＰ半導体基板１の下部および上記ｐ型ＩｎＰ光
閉じ込め層３の上部に、電極をそれぞれ形成する。
半導体基板１上に、有機金属気相エピタキシャル成長法
を用いてＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２を形成する。その
後、上記ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２上に塗布したホト
レジストに対し、電子ビーム露光法等によって回折格子
のパタンを転写し、該転写パタンをマスクにして上記Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層２にエッチングにより回折格子
の凹凸を形成する。ついで、有機金属気相エピタキシャ
ル成長法を用い、成長圧力やガス流量等を制御して上記
ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２に設けた回折格子の凹部
に、上記ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層２よりも屈折率が大
きいＩｎＧａＡｓＰ電荷蓄積層４を堆積し、その後素子
全面にｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層３を成長し、さらに上記
ｎ型ＩｎＰ半導体基板１の下部および上記ｐ型ＩｎＰ光
閉じ込め層３の上部に、電極をそれぞれ形成する。
【０００９】上記回折格子の結合係数κを注入電流に対
して描いた変化を図７に示す。電流非注入の場合には、
上記回折格子の結合係数κはほぼ０で回折格子は形成さ
れないが、電流の増加とともに回折格子の結合係数κが
増加して行くことが判る。
して描いた変化を図７に示す。電流非注入の場合には、
上記回折格子の結合係数κはほぼ０で回折格子は形成さ
れないが、電流の増加とともに回折格子の結合係数κが
増加して行くことが判る。
【００１０】
【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明の第１実施例として分布光反射器の一
外観および光透過特性を示す図、図２は本発明の第２実
施例として上記分布光反射器を用いた分布反射型半導体
レーザを示す図、図３は本発明の第３実施例として上記
分布光反射器を用いた分布帰還型半導体レーザを示す
図、図４は本発明の第４実施例として上記分布光反射器
を用いた分布帰還型半導体レーザの他の例を示す図であ
る。
る。図１は本発明の第１実施例として分布光反射器の一
外観および光透過特性を示す図、図２は本発明の第２実
施例として上記分布光反射器を用いた分布反射型半導体
レーザを示す図、図３は本発明の第３実施例として上記
分布光反射器を用いた分布帰還型半導体レーザを示す
図、図４は本発明の第４実施例として上記分布光反射器
を用いた分布帰還型半導体レーザの他の例を示す図であ
る。
【００１１】本発明による分布光反射器の第１実施例を
示す図１において、（ａ）は分布光反射器の外観を示す
図で、（ｂ）は光波長に対する上記分布光反射器の光透
過特性を示す図である。図１（ａ）の外観図において、
５はｎ型ＩｎＰ基板であり、６は上記ＩｎＰ基板５の上
に有機金属気相エピタキシャル成長法を用いて形成した
バンドギャップ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活
性導波路層であって、上記ＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路
層６上にホトレジストを塗布し、電子ビーム露光法によ
り転写した回折格子パタンをマスクにしてエッチングを
行い、形成した凹凸に有機金属気相エピタキシャル成長
法によって、上記ＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層６より
も屈折率が大きいｐ型ＩｎＰクラッド層７を堆積し、結
合係数κが変化する回折格子８を形成した。９はエッチ
ングによって形成した装荷型導波路であり、これよって
等価屈折率約３．２の光導波路を形成している。なお、
１０はｎ型電極、１１はｐ型電極であり、また、上記回
折格子８は２３８ｎｍの一定ピッチで形成されている。
示す図１において、（ａ）は分布光反射器の外観を示す
図で、（ｂ）は光波長に対する上記分布光反射器の光透
過特性を示す図である。図１（ａ）の外観図において、
５はｎ型ＩｎＰ基板であり、６は上記ＩｎＰ基板５の上
に有機金属気相エピタキシャル成長法を用いて形成した
バンドギャップ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活
性導波路層であって、上記ＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路
層６上にホトレジストを塗布し、電子ビーム露光法によ
り転写した回折格子パタンをマスクにしてエッチングを
行い、形成した凹凸に有機金属気相エピタキシャル成長
法によって、上記ＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層６より
も屈折率が大きいｐ型ＩｎＰクラッド層７を堆積し、結
合係数κが変化する回折格子８を形成した。９はエッチ
ングによって形成した装荷型導波路であり、これよって
等価屈折率約３．２の光導波路を形成している。なお、
１０はｎ型電極、１１はｐ型電極であり、また、上記回
折格子８は２３８ｎｍの一定ピッチで形成されている。
【００１２】上記分布光反射器に電流を注入した場合と
電流を注入しない場合との光透過特性を、光波長に対し
て測定した結果を図１（ｂ）に破線と実線とで示す。光
透過率は１から光反射率を引いたものにほぼ等しく、上
記測定から反射特性を見積ることができる。電流を注入
しない場合には波長に対してほぼ一定の透過特性を示す
が、電流を注入した場合には、上記回折格子８のピッチ
で決まる波長の位置で急激に光強度が低下しており、こ
の低下波長で鋭い反射ピークが現われていることが判
る。また、上記透過特性を利用して、上記分布光反射器
を波長フィルタとして利用することも可能である。
電流を注入しない場合との光透過特性を、光波長に対し
て測定した結果を図１（ｂ）に破線と実線とで示す。光
透過率は１から光反射率を引いたものにほぼ等しく、上
記測定から反射特性を見積ることができる。電流を注入
しない場合には波長に対してほぼ一定の透過特性を示す
が、電流を注入した場合には、上記回折格子８のピッチ
で決まる波長の位置で急激に光強度が低下しており、こ
の低下波長で鋭い反射ピークが現われていることが判
る。また、上記透過特性を利用して、上記分布光反射器
を波長フィルタとして利用することも可能である。
【００１３】つぎに本発明の分布光反射器を用いた半導
体レーザとして、第２実施例の波長掃引機能付き分布反
射型半導体レーザの構造を図２に示す。図２において、
（ａ）は上記分布反射型レーザの平面図、（ｂ）は上記
平面図に示したＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は上記平面図に
示したＢ−Ｂ′断面図である。上記各図において、５は
ｎ型ＩｎＰ基板、１２はバンドギャップ波長が１．５５
μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、６はバンドギャッ
プ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、
７はｐ型ＩｎＰクラッド層、１３はｐ（＋）型ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層、１５はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、
１６はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、１０はｎ型電極、１
１ａは活性領域１０１に設けられたｐ型電極、１１ｂは
前側の分布反射器領域１０２に設けられたｐ型電極、１
１ｃは後側の分布反射器領域１０３に設けられたｐ型電
極、８は結合係数κが変化する回折格子であって、上記
第１実施例に記載した回折格子と同一の構成である。な
お、１４は上記活性導波路層１２と非活性導波路層６と
の結合部分を示している。
体レーザとして、第２実施例の波長掃引機能付き分布反
射型半導体レーザの構造を図２に示す。図２において、
（ａ）は上記分布反射型レーザの平面図、（ｂ）は上記
平面図に示したＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は上記平面図に
示したＢ−Ｂ′断面図である。上記各図において、５は
ｎ型ＩｎＰ基板、１２はバンドギャップ波長が１．５５
μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、６はバンドギャッ
プ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、
７はｐ型ＩｎＰクラッド層、１３はｐ（＋）型ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層、１５はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、
１６はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、１０はｎ型電極、１
１ａは活性領域１０１に設けられたｐ型電極、１１ｂは
前側の分布反射器領域１０２に設けられたｐ型電極、１
１ｃは後側の分布反射器領域１０３に設けられたｐ型電
極、８は結合係数κが変化する回折格子であって、上記
第１実施例に記載した回折格子と同一の構成である。な
お、１４は上記活性導波路層１２と非活性導波路層６と
の結合部分を示している。
【００１４】上記のように構成された分布反射型半導体
レーザでは、上記活性領域１０１に電流を流すことによ
ってレーザ発振が生じ、分布反射器領域１０２および１
０３にそれぞれ独立に電流を流したり電圧を印加するこ
とによって、回折格子８の結合係数κが変化して発振特
性を変化させることができる。上記活性領域１０１にだ
け電流を流し上記分布反射器領域１０２および１０３に
電流を流さない状態では、上記分布反射器領域１０２お
よび１０３の分布光反射器の光反射特性は図１（ｂ）の
破線に示したとおり波長特性を持たないため、発振スペ
クトルは多モード発振を示すが、分布反射器領域１０２
または１０３に電流を注入すると、上記分布光反射器の
光反射特性は図１（ｂ）の実線に示すように鋭い波長依
存性を持つため、単一モード発振になる。また、分布反
射器領域１０２または１０３への注入電流量により回折
格子８の結合係数κが変わり反射強度も変化するため、
発振閾値電流も大きく変化し、さらに、注入電流量によ
り分布光反射器の鋭い反射ピークの位置も変化するた
め、発振波長を変化させることも可能である。
レーザでは、上記活性領域１０１に電流を流すことによ
ってレーザ発振が生じ、分布反射器領域１０２および１
０３にそれぞれ独立に電流を流したり電圧を印加するこ
とによって、回折格子８の結合係数κが変化して発振特
性を変化させることができる。上記活性領域１０１にだ
け電流を流し上記分布反射器領域１０２および１０３に
電流を流さない状態では、上記分布反射器領域１０２お
よび１０３の分布光反射器の光反射特性は図１（ｂ）の
破線に示したとおり波長特性を持たないため、発振スペ
クトルは多モード発振を示すが、分布反射器領域１０２
または１０３に電流を注入すると、上記分布光反射器の
光反射特性は図１（ｂ）の実線に示すように鋭い波長依
存性を持つため、単一モード発振になる。また、分布反
射器領域１０２または１０３への注入電流量により回折
格子８の結合係数κが変わり反射強度も変化するため、
発振閾値電流も大きく変化し、さらに、注入電流量によ
り分布光反射器の鋭い反射ピークの位置も変化するた
め、発振波長を変化させることも可能である。
【００１５】本実施例では、平坦な透明導波路で形成さ
れ、電流注入によって回折格子からの反射光位相を調整
する、いわゆる位相調整領域を設けていないが、本実施
例の活性領域１０１と分布反射器領域１０２または１０
３の間に、位相調整領域を付加することにより、さらに
細かい波長調整が可能になる。また、分布反射器領域１
０２および１０３のｐ型電極１１ｂおよび１１ｃを櫛型
に分割して回折格子８の結合係数κに周期性をもたせ、
細かい発振特性の調整を行うことも可能である。
れ、電流注入によって回折格子からの反射光位相を調整
する、いわゆる位相調整領域を設けていないが、本実施
例の活性領域１０１と分布反射器領域１０２または１０
３の間に、位相調整領域を付加することにより、さらに
細かい波長調整が可能になる。また、分布反射器領域１
０２および１０３のｐ型電極１１ｂおよび１１ｃを櫛型
に分割して回折格子８の結合係数κに周期性をもたせ、
細かい発振特性の調整を行うことも可能である。
【００１６】本発明の分布光反射器を用いた分布帰還型
半導体レーザの構造を第３実施例として図３に示す。図
３において、５はｎ型ＩｎＰ基板、１２はバンドギャッ
プ波長が１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、
６はバンドギャップ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
非活性導波路層、７はｐ型ＩｎＰクラッド層、１３はｐ
（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、１０はｎ型電極、
１１はｐ型電極、８は結合係数κが変化する回折格子で
あり、第１実施例における回折格子と同一の構成であ
る。
半導体レーザの構造を第３実施例として図３に示す。図
３において、５はｎ型ＩｎＰ基板、１２はバンドギャッ
プ波長が１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、
６はバンドギャップ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ
非活性導波路層、７はｐ型ＩｎＰクラッド層、１３はｐ
（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、１０はｎ型電極、
１１はｐ型電極、８は結合係数κが変化する回折格子で
あり、第１実施例における回折格子と同一の構成であ
る。
【００１７】上記構成の分布帰還型半導体レーザでは、
電流を流すことによってレーザ発振を生じ、また、上記
電流の注入量により回折格子が形成され、単一モードの
スペクトル特性が得られる。
電流を流すことによってレーザ発振を生じ、また、上記
電流の注入量により回折格子が形成され、単一モードの
スペクトル特性が得られる。
【００１８】本実施例では単一のｐ型電極１１だけを想
定しているが、上記ｐ型電極が複数に分割され、または
櫛型に分割されて、回折格子８の結合係数κの変化をよ
り細かく制御して、発振特性の調整を行うことも可能で
ある。
定しているが、上記ｐ型電極が複数に分割され、または
櫛型に分割されて、回折格子８の結合係数κの変化をよ
り細かく制御して、発振特性の調整を行うことも可能で
ある。
【００１９】本発明の分布光反射器をもちいた波長掃引
機能付き分布帰還型半導体レーザの構造を第４実施例と
して図４に示す。図４において、（ａ）は平面図、
（ｂ）は上記平面図のＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は上記平
面図のＢ−Ｂ′断面図である。図に示す、５′はｐ型Ｉ
ｎＰ基板、１２はバンドギャップ波長が１．５５μｍの
ＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、６はバンドギャップ波長
が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、７はｐ
型ＩｎＰクラッド層、１３はｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層、１５はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、１６は
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、１７はｎ型電流ブロック層
１６に電気的に接続されたｎ型ＩｎＰ導電層、１９はｎ
型半導体上に形成された共通ｎ型電極、１８ａはレーザ
駆動用のｐ型電極、１８ｂは波長制御用ｐ型電極、８は
結合係数κが変化する回折格子であり、第１実施例に示
す回折格子と同一の構成である。
機能付き分布帰還型半導体レーザの構造を第４実施例と
して図４に示す。図４において、（ａ）は平面図、
（ｂ）は上記平面図のＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は上記平
面図のＢ−Ｂ′断面図である。図に示す、５′はｐ型Ｉ
ｎＰ基板、１２はバンドギャップ波長が１．５５μｍの
ＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、６はバンドギャップ波長
が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、７はｐ
型ＩｎＰクラッド層、１３はｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層、１５はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、１６は
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、１７はｎ型電流ブロック層
１６に電気的に接続されたｎ型ＩｎＰ導電層、１９はｎ
型半導体上に形成された共通ｎ型電極、１８ａはレーザ
駆動用のｐ型電極、１８ｂは波長制御用ｐ型電極、８は
結合係数κが変化する回折格子であり、第１実施例に示
す回折格子と同一の構成である。
【００２０】上記構成の分布帰還型半導体レーザでは、
基板側ｐ型電極１８ａとｎ型共通電極１９との間に電流
を流すことにより、活性導波路層１２に電荷が注入さ
れ、そのためもたらされた光学利得によって発振する。
上記ｐ型電極１８ｂとｎ型電極１９との間に電流を流さ
ない場合には、回折格子８の反射特性には図１（ｂ）に
示す破線のように波長依存性がないため、発振スペクト
ルは多モード発振を示すが、上記ｐ型電極１８ｂとｎ型
電極１９との間に電流を注入すると、上記回折格子８の
反射特性が図１（ｂ）に示す実線のように鋭い波長依存
性をもつため、単一モード発振になる。また、ｐ型電極
１８ｂとｎ型電極１９との間の注入電流量により回折格
子８の結合係数κが変り、反射強度も変化するため発振
閾値電流も大きく変化し、さらに、注入電流量により分
布反射器の鋭い反射ピークの位置も変化するため、発振
波長を変化させることも可能である。
基板側ｐ型電極１８ａとｎ型共通電極１９との間に電流
を流すことにより、活性導波路層１２に電荷が注入さ
れ、そのためもたらされた光学利得によって発振する。
上記ｐ型電極１８ｂとｎ型電極１９との間に電流を流さ
ない場合には、回折格子８の反射特性には図１（ｂ）に
示す破線のように波長依存性がないため、発振スペクト
ルは多モード発振を示すが、上記ｐ型電極１８ｂとｎ型
電極１９との間に電流を注入すると、上記回折格子８の
反射特性が図１（ｂ）に示す実線のように鋭い波長依存
性をもつため、単一モード発振になる。また、ｐ型電極
１８ｂとｎ型電極１９との間の注入電流量により回折格
子８の結合係数κが変り、反射強度も変化するため発振
閾値電流も大きく変化し、さらに、注入電流量により分
布反射器の鋭い反射ピークの位置も変化するため、発振
波長を変化させることも可能である。
【００２１】本実施例では単一の波長制御用のｐ型電極
の場合だけを想定しているが、上記波長制御用のｐ型電
極が複数に分割され、または櫛型に分割されて、回折格
子の結合係数κの変化をより細かく制御して、発振特性
の調整を行うことも可能である。
の場合だけを想定しているが、上記波長制御用のｐ型電
極が複数に分割され、または櫛型に分割されて、回折格
子の結合係数κの変化をより細かく制御して、発振特性
の調整を行うことも可能である。
【００２２】
【発明の効果】上記のように本発明による分布光反射器
およびそれを用いたレーザは、半導体基板上に、上記基
板より光学的屈折率が大きい光導波路層と、該光導波路
層よりも屈折率が小さい光閉じ込め層とを、それぞれ１
層以上含む半導体光導波路を備えた分布光反射器におい
て、上記光導波路を形成する１層以上の層に、周期的な
凹凸の形成および周期的な組成の変化を組み合わせて形
成し、通常は上記光導波路の等価屈折率が均一で回折格
子は形成されていないが、外部からの電流注入または電
圧印加などの電気的制御によって、上記光導波路を形成
し周期的に変化する組成の１層以上の層に周期的屈折率
の変化を形成することにより、上記光導波路の等価屈折
率を周期的に変化させて回折格子を形成し、上記周期か
らＢｒａｇｇの回折条件で決定される波長を有する光に
対して反射作用をもち、上記反射光の強さを可変できる
回折格子を有することにより、波長に対しほぼ一定の透
過特性を示したり、特定の波長で鋭い反射ピークを示す
分布光反射器が得られ、上記分布光反射器を用いること
により、外部からの電気制御によって回折格子の結合係
数κが制御できる回折格子を有し、発振特性を容易に制
御できる半導体レーザを得ることができる。
およびそれを用いたレーザは、半導体基板上に、上記基
板より光学的屈折率が大きい光導波路層と、該光導波路
層よりも屈折率が小さい光閉じ込め層とを、それぞれ１
層以上含む半導体光導波路を備えた分布光反射器におい
て、上記光導波路を形成する１層以上の層に、周期的な
凹凸の形成および周期的な組成の変化を組み合わせて形
成し、通常は上記光導波路の等価屈折率が均一で回折格
子は形成されていないが、外部からの電流注入または電
圧印加などの電気的制御によって、上記光導波路を形成
し周期的に変化する組成の１層以上の層に周期的屈折率
の変化を形成することにより、上記光導波路の等価屈折
率を周期的に変化させて回折格子を形成し、上記周期か
らＢｒａｇｇの回折条件で決定される波長を有する光に
対して反射作用をもち、上記反射光の強さを可変できる
回折格子を有することにより、波長に対しほぼ一定の透
過特性を示したり、特定の波長で鋭い反射ピークを示す
分布光反射器が得られ、上記分布光反射器を用いること
により、外部からの電気制御によって回折格子の結合係
数κが制御できる回折格子を有し、発振特性を容易に制
御できる半導体レーザを得ることができる。
【図１】本発明の第１実施例として分布光反射器を示す
図で、（ａ）は外観図、（ｂ）は光透過特性を示す図で
ある。
図で、（ａ）は外観図、（ｂ）は光透過特性を示す図で
ある。
【図２】本発明の第２実施例として上記分布光反射器を
用いた分布反射型半導体レーザを示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は上記平面図に示したＡ−Ａ′断面図、
（ｃ）は上記平面図に示したＢ−Ｂ′断面図である。
用いた分布反射型半導体レーザを示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は上記平面図に示したＡ−Ａ′断面図、
（ｃ）は上記平面図に示したＢ−Ｂ′断面図である。
【図３】本発明の第３実施例として上記分布光反射器を
用いた分布帰還型半導体レーザを示す図である。
用いた分布帰還型半導体レーザを示す図である。
【図４】本発明の第４実施例として上記分布光反射器を
用いた波長掃引機能付き分布帰還型半導体レーザを示す
図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図に示したＡ
−Ａ′断面図、（ｃ）は上記平面図に示したＢ−Ｂ′断
面図である。
用いた波長掃引機能付き分布帰還型半導体レーザを示す
図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図に示したＡ
−Ａ′断面図、（ｃ）は上記平面図に示したＢ−Ｂ′断
面図である。
【図５】従来の分布光反射器を示す断面図である。
【図６】本発明による分布光反射器の概念を示す図であ
る。
る。
【図７】上記分布光反射器の注入電流と回折格子結合係
数との関係を示した図である。
数との関係を示した図である。
２ 光導波路層 ３ 光閉じ込め層 ５、５′ 半導体基板 ６ 非活性導波路層 ８ 回折格子 １２ 活性導波路層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉国 裕三 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】半導体基板上に、上記基板より光学的屈折
率が大きい光導波路層と、該光導波路層よりも屈折率が
小さい光閉じ込め層とを、それぞれ１層以上含む半導体
光導波路を備えた分布光反射器において、上記光導波路
を形成する１層以上の層に、周期的な凹凸の形成および
周期的な組成の変化を組み合わせて形成し、通常は上記
光導波路の等価屈折率が均一で回折格子は形成されてい
ないが、外部からの電流注入または電圧印加などの電気
的制御によって、上記光導波路を形成し周期的に変化す
る組成の１層以上の層に周期的屈折率の変化を形成する
ことにより、上記光導波路の等価屈折率を周期的に変化
させて回折格子を形成し、上記周期からＢｒａｇｇの回
折条件で決定される波長を有する光に対して反射作用を
もち、上記反射光の強さを可変できる回折格子を有する
ことを特徴とする分布光反射器。 - 【請求項２】半導体導波路の所定の領域に形成した活性
導波路層と非活性導波路層とを有し、上記非活性導波路
層は上記活性導波路層の前後少なくとも一方に上記活性
導波路層と光学的に結合し、上記非活性導波路領域の一
部または全部に回折格子を形成して分布光反射器を構成
した分布反射型半導体レーザにおいて、上記分布光反射
器の少なくとも１つは、請求項１に記載した分布光反射
器であることを特徴とする分布反射型半導体レーザ。 - 【請求項３】光学利得を有する半導体導波路の全部また
は一部に回折格子を形成して、活性分布光反射器を構成
した分布帰還型半導体レーザにおいて、上記活性分布光
反射器が請求項１に記載した分布光反射器を構成する半
導体導波路層のうち、少なくとも一層が光学的利得を有
する活性導波路層で形成されており、上記活性導波路層
の光増幅作用によって、上記活性分布光反射器の反射波
長の１つで発振することを特徴とする分布帰還型半導体
レーザ。 - 【請求項４】上記請求項３に記載した分布帰還型半導体
レーザにおいて、発振光に対し透明で電流注入によるキ
ャリア密度変化によって屈折率が制御できる波長制御層
を有し、上記活性導波路層と上記波長制御層とに注入す
る電流を独立に制御する機構を有しており、上記波長制
御層への注入電流で発振波長を掃引する波長掃引機能を
備えたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20898292A JPH0661571A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 分布光反射器及びそれを用いた半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20898292A JPH0661571A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 分布光反射器及びそれを用いた半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661571A true JPH0661571A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16565378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20898292A Pending JPH0661571A (ja) | 1992-08-05 | 1992-08-05 | 分布光反射器及びそれを用いた半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0661571A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0825689A2 (en) * | 1996-08-22 | 1998-02-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02174181A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長制御機能付分布反射型半導体レーザ |
| JPH0335581A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH04155987A (ja) * | 1990-10-19 | 1992-05-28 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置およびその製造方法 |
| JPH0529705A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| JPH05136527A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-06-01 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH05167180A (ja) * | 1991-12-17 | 1993-07-02 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| JPH05167179A (ja) * | 1991-12-17 | 1993-07-02 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| JPH05235465A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-09-10 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
-
1992
- 1992-08-05 JP JP20898292A patent/JPH0661571A/ja active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02174181A (ja) * | 1988-12-26 | 1990-07-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長制御機能付分布反射型半導体レーザ |
| JPH0335581A (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-15 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH04155987A (ja) * | 1990-10-19 | 1992-05-28 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置およびその製造方法 |
| JPH0529705A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-05 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| JPH05136527A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-06-01 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH05167180A (ja) * | 1991-12-17 | 1993-07-02 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| JPH05167179A (ja) * | 1991-12-17 | 1993-07-02 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
| JPH05235465A (ja) * | 1992-02-19 | 1993-09-10 | Hikari Keisoku Gijutsu Kaihatsu Kk | 半導体分布帰還型レーザ装置 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0825689A2 (en) * | 1996-08-22 | 1998-02-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device |
| EP0825689A3 (en) * | 1996-08-22 | 2001-05-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0847116B1 (en) | Distributed reflector and wavelength-tunable semiconductor laser | |
| KR100541913B1 (ko) | 추출 격자 브래그 반사기와 결합된 추출 격자 분포궤환파장가변 반도체 레이저 | |
| US8040933B2 (en) | Diffraction grating device, laser diode, and wavelength tunable filter | |
| US6107112A (en) | Distributed feedback semiconductor laser and method for producing the same | |
| KR20040098421A (ko) | 광대역 파장 가변 추출 격자 분포 궤환 레이저 다이오드 | |
| US8184671B2 (en) | Semiconductor optical element, semiconductor laser using the semiconductor optical element, and optical transponder using the semiconductor laser | |
| US6594298B2 (en) | Multi-wavelength semiconductor laser array and method for fabricating the same | |
| US4796274A (en) | Semiconductor device with distributed bragg reflector | |
| US6327413B1 (en) | Optoelectronic device and laser diode | |
| US6224667B1 (en) | Method for fabricating semiconductor light integrated circuit | |
| GB2303739A (en) | Widely matchable sample grating distributed Bragg reflector laser | |
| KR100626270B1 (ko) | 광 대역 파장 가변 결합 링 반사기 레이저 다이오드 | |
| JP2009088015A (ja) | 回折格子デバイス、半導体レーザおよび波長可変フィルタ | |
| JP2763090B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法、ならびに結晶成長方法 | |
| US6363093B1 (en) | Method and apparatus for a single-frequency laser | |
| Okai et al. | Complex-coupled/spl lambda//4-shifted DFB lasers with a flat FM response | |
| JPH0661571A (ja) | 分布光反射器及びそれを用いた半導体レーザ | |
| JP2690840B2 (ja) | 分布光反射器及びそれを用いた波長可変半導体レーザ | |
| JP2770900B2 (ja) | 分布反射器及びそれを用いた波長可変半導体レーザ | |
| JP2770897B2 (ja) | 半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザ | |
| JP2894285B2 (ja) | 分布帰還型半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2666297B2 (ja) | 波長可変型半導体レーザ | |
| KR102400522B1 (ko) | 파장 가변 레이저 소자 | |
| JPH0653616A (ja) | 波長掃引機能付き半導体レーザ | |
| JPH0667126A (ja) | 半導体波長フィルタ及び半導体レーザ |