JPH0661577A - 半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザ - Google Patents
半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザInfo
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- JPH0661577A JPH0661577A JP4213084A JP21308492A JPH0661577A JP H0661577 A JPH0661577 A JP H0661577A JP 4213084 A JP4213084 A JP 4213084A JP 21308492 A JP21308492 A JP 21308492A JP H0661577 A JPH0661577 A JP H0661577A
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 非活性導波路領域の等価屈折率変化量が従来
と同程度でも、活性導波路領域の利得帯域幅にわたり広
帯域波長掃引可能な波長掃引機能付き分布反射型半導体
レーザを得る。 【構成】 屈折率が大きい光導波路層の１つのバンドギ
ャップ組成が、連続的または断続的に変化する領域が周
期Ｍfで繰返され、光導波路の等価的屈折率が連続的ま
た断続的に変化する領域がＭfで繰返され、上記光導波
路層の上、下部に均一ピッチの回折格子を形成した分布
反射機器を用いて分布反射型半導体レーザを構成する。
と同程度でも、活性導波路領域の利得帯域幅にわたり広
帯域波長掃引可能な波長掃引機能付き分布反射型半導体
レーザを得る。 【構成】 屈折率が大きい光導波路層の１つのバンドギ
ャップ組成が、連続的または断続的に変化する領域が周
期Ｍfで繰返され、光導波路の等価的屈折率が連続的ま
た断続的に変化する領域がＭfで繰返され、上記光導波
路層の上、下部に均一ピッチの回折格子を形成した分布
反射機器を用いて分布反射型半導体レーザを構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野での光波長
（周波数）多重通信システムにおける送信用光源や同期
検波用可同調光源、及び光計測用光源として好適な半導
体分布反射器を用いた半導体レーザに関するものであ
る。
（周波数）多重通信システムにおける送信用光源や同期
検波用可同調光源、及び光計測用光源として好適な半導
体分布反射器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広範囲
な波長掃引機能が要求されてきており、また、光計測の
分野からの広域波長帯をカバーする可変波長光源の実現
が望まれている。可変波長光源としては、電流注入によ
り簡単に波長掃引が行える分布反射型半導体レーザが数
多く研究されている。波長掃引機能付き分布反射型半導
体レーザの実現例として、図９にその構造断面図を示す
（例えば東盛らによるエレクトロニクス・レターズ（Ｅ
lectronics Ｌetters）２４巻、２４号、１４８１〜１
４８２頁、１９８８年）。図９において、２は活性導波
路層、３は非活性導波路層、１０は回折格子であって、
１０１は活性領域、１０２及び１０３はそれぞれ前側お
よび後側の分布反射器領域を示している。
長（周波数）多重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広範囲
な波長掃引機能が要求されてきており、また、光計測の
分野からの広域波長帯をカバーする可変波長光源の実現
が望まれている。可変波長光源としては、電流注入によ
り簡単に波長掃引が行える分布反射型半導体レーザが数
多く研究されている。波長掃引機能付き分布反射型半導
体レーザの実現例として、図９にその構造断面図を示す
（例えば東盛らによるエレクトロニクス・レターズ（Ｅ
lectronics Ｌetters）２４巻、２４号、１４８１〜１
４８２頁、１９８８年）。図９において、２は活性導波
路層、３は非活性導波路層、１０は回折格子であって、
１０１は活性領域、１０２及び１０３はそれぞれ前側お
よび後側の分布反射器領域を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、分布反射器領域の回折格子ピッチが
単一であるため、λ＝２Λｎeq（Λ：回折格子のピッ
チ、ｎeq：等価屈折率）で決まるブラッグ波長λ近傍の
発振波長は、導波路の等価屈折率ｎeqの電気的な等価屈
折率変化量Δｎeqで決まっていた。理論的には電流注入
に対する屈折率変化は単調増加であるが、Δｎeqを１％
以上得ようとする場合は注入する電流量が非常に大きく
なり、発熱や特性劣化等で実際には限界があった。した
がって、電気的に安定に行える波長掃引範囲は１００Å
程度であり、光波長多重通信など高性能光通信システム
用の光源としては不十分であるという問題があった。
来技術においては、分布反射器領域の回折格子ピッチが
単一であるため、λ＝２Λｎeq（Λ：回折格子のピッ
チ、ｎeq：等価屈折率）で決まるブラッグ波長λ近傍の
発振波長は、導波路の等価屈折率ｎeqの電気的な等価屈
折率変化量Δｎeqで決まっていた。理論的には電流注入
に対する屈折率変化は単調増加であるが、Δｎeqを１％
以上得ようとする場合は注入する電流量が非常に大きく
なり、発熱や特性劣化等で実際には限界があった。した
がって、電気的に安定に行える波長掃引範囲は１００Å
程度であり、光波長多重通信など高性能光通信システム
用の光源としては不十分であるという問題があった。
【０００４】本発明の目的は、上記問題を解決し、非活
性導波路領域の等価屈折率変化量Δｎeqが従来と同程度
（約１％）でも、活性導波路領域の利得帯域幅（約１０
００Å）にわたり広帯域波長掃引が可能な、波長掃引機
能付き分布反射型半導体レーザを得ることを目的とす
る。
性導波路領域の等価屈折率変化量Δｎeqが従来と同程度
（約１％）でも、活性導波路領域の利得帯域幅（約１０
００Å）にわたり広帯域波長掃引が可能な、波長掃引機
能付き分布反射型半導体レーザを得ることを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体基板
上に形成された、上記半導体基板より光学的屈折率が大
きい光導波路層を１層以上含む光導波路を備えた半導体
分布反射器において、上記屈折率が大きい光導波路層の
少なくとも１つのバンドギャップ組成が、光の導波方向
に対してｇaからｇbまで連続的もしくは断続的に変化す
る領域が周期Ｍfで繰り返されており、それにより上記
光導波路の等価屈折率が、光の導波方向に対してｎaか
らｎbまで連続的もしくは断続的に変化する領域が上記
周期Ｍfで繰り返され、上記屈折率が大きな光導波路の
上部または下部に均一なピッチΛ（Λ＜Ｍf）の回折格
子が形成されており、上記屈折率によって波長λa（＝
２ｎaΛ）からλb（＝２ｎbΛ）までに、少なくとも１
つ以上の反射率ピークを有する半導体分布反射器を用い
て、半導体レーザを構成することにより達成される。
上に形成された、上記半導体基板より光学的屈折率が大
きい光導波路層を１層以上含む光導波路を備えた半導体
分布反射器において、上記屈折率が大きい光導波路層の
少なくとも１つのバンドギャップ組成が、光の導波方向
に対してｇaからｇbまで連続的もしくは断続的に変化す
る領域が周期Ｍfで繰り返されており、それにより上記
光導波路の等価屈折率が、光の導波方向に対してｎaか
らｎbまで連続的もしくは断続的に変化する領域が上記
周期Ｍfで繰り返され、上記屈折率が大きな光導波路の
上部または下部に均一なピッチΛ（Λ＜Ｍf）の回折格
子が形成されており、上記屈折率によって波長λa（＝
２ｎaΛ）からλb（＝２ｎbΛ）までに、少なくとも１
つ以上の反射率ピークを有する半導体分布反射器を用い
て、半導体レーザを構成することにより達成される。
【０００６】上記記載の目的達成のために、既に、回折
格子のピッチが連続的または断続的に変化し、上記ピッ
チの変化が回折格子のピッチより十分長い周期で繰り返
し形成された回折格子を、活性導波路領域の両わきに有
する分布反射型レーザが提案されている（特願平４−４
９４２５、特願平４−１４４１１７）。上記分布反射型
レーザの構成例を図１０（ａ）に示す。本半導体レーザ
では、前及び後の非活性導波路領域に回折格子が形成さ
れ、前側の非活性導波路領域に形成した回折格子では図
８（ｂ）に示すようにピッチがΛaからΛbまで連続的に
変化する領域が周期Ｍf（ただし、Ｍf＞Λa、Λb）で繰
り返し形成されており、同様に後側の非活性導波路領域
に形成した回折格子は、ピッチΛa′からΛb′まで連続
的に変化する領域が周期Ｍr（ただし、Ｍf＞Λa′、
Λb′）で繰り返し形成されている。前側の分布反射器
の反射特性は図９（ａ）に示すように、波長λa＝２Λa
ｎeqから波長λb＝２λbｎeqまでの間に、波長間隔Δλ
f＝λ0 2／２ｎeqＭf（λ0＝ｎe q（Λa＋Λb））で周期
的に反射ピークを持つ特性になる。そこで、便宜的に上
記反射ピーク点の波長をλ1〜λnとする。同様に、後側
の分布反射器の反射特性は、図３（ｂ）に示すように波
長λa′＝２Λa′ｎeqからλb′＝２ｎeqΛb′までの間
で、波長間隔Δλr＝λ0 2／２ｎeqＭrで周期的に反射ピ
ークλ1′〜λk′を持つ特性になる。ここで、前後の分
布反射領域の回折格子のピッチ変調の周期Ｍf及びＭrは
それぞれ異なっている。そこで、上記前及び後側の分布
反射器領域の屈折率をそれぞれ電気的に独立に制御する
と、λ1〜λnのうちの一波長λi（ｉ＝１〜ｎ）にλ1′
〜λk′のうちの１つを同調させて、上記λi近傍だけで
レーザを発振させることができる。図３（ｃ）、（ｄ）
はλ1とλ2との発振例、すなわちｉが１及び２の場合を
示したものである。このように上記方法による分布反射
型半導体レーザでは、回折格子を有する前側の非活性導
波路領域に形成された電極に、それぞれ独立に電流を流
すかもしくは電圧を加えることによって発振波長を制御
するものであり、回折格子の反射ピーク間の大きな波長
跳びを利用して、波長可変範囲を大幅に拡大できる。
格子のピッチが連続的または断続的に変化し、上記ピッ
チの変化が回折格子のピッチより十分長い周期で繰り返
し形成された回折格子を、活性導波路領域の両わきに有
する分布反射型レーザが提案されている（特願平４−４
９４２５、特願平４−１４４１１７）。上記分布反射型
レーザの構成例を図１０（ａ）に示す。本半導体レーザ
では、前及び後の非活性導波路領域に回折格子が形成さ
れ、前側の非活性導波路領域に形成した回折格子では図
８（ｂ）に示すようにピッチがΛaからΛbまで連続的に
変化する領域が周期Ｍf（ただし、Ｍf＞Λa、Λb）で繰
り返し形成されており、同様に後側の非活性導波路領域
に形成した回折格子は、ピッチΛa′からΛb′まで連続
的に変化する領域が周期Ｍr（ただし、Ｍf＞Λa′、
Λb′）で繰り返し形成されている。前側の分布反射器
の反射特性は図９（ａ）に示すように、波長λa＝２Λa
ｎeqから波長λb＝２λbｎeqまでの間に、波長間隔Δλ
f＝λ0 2／２ｎeqＭf（λ0＝ｎe q（Λa＋Λb））で周期
的に反射ピークを持つ特性になる。そこで、便宜的に上
記反射ピーク点の波長をλ1〜λnとする。同様に、後側
の分布反射器の反射特性は、図３（ｂ）に示すように波
長λa′＝２Λa′ｎeqからλb′＝２ｎeqΛb′までの間
で、波長間隔Δλr＝λ0 2／２ｎeqＭrで周期的に反射ピ
ークλ1′〜λk′を持つ特性になる。ここで、前後の分
布反射領域の回折格子のピッチ変調の周期Ｍf及びＭrは
それぞれ異なっている。そこで、上記前及び後側の分布
反射器領域の屈折率をそれぞれ電気的に独立に制御する
と、λ1〜λnのうちの一波長λi（ｉ＝１〜ｎ）にλ1′
〜λk′のうちの１つを同調させて、上記λi近傍だけで
レーザを発振させることができる。図３（ｃ）、（ｄ）
はλ1とλ2との発振例、すなわちｉが１及び２の場合を
示したものである。このように上記方法による分布反射
型半導体レーザでは、回折格子を有する前側の非活性導
波路領域に形成された電極に、それぞれ独立に電流を流
すかもしくは電圧を加えることによって発振波長を制御
するものであり、回折格子の反射ピーク間の大きな波長
跳びを利用して、波長可変範囲を大幅に拡大できる。
【０００７】しかしながら、上記方法では回折格子のピ
ッチを、Å単位で細かくしかも数１００μｍの長さにわ
たり正確に描画しなければならない。現在このような回
折格子を形成できるのは電子ビーム露光方式による微細
加工法だけであるが、この方法でも極めて長い露光時間
を必要としており量産技術としては問題があった。
ッチを、Å単位で細かくしかも数１００μｍの長さにわ
たり正確に描画しなければならない。現在このような回
折格子を形成できるのは電子ビーム露光方式による微細
加工法だけであるが、この方法でも極めて長い露光時間
を必要としており量産技術としては問題があった。
【０００８】本発明は、上記の発明と同等の効果を均一
ピッチの回折格子で実現するものであり、すなわち電子
ビーム露光のみならず二束干渉露光によっても実現でき
るものであり、電子ビーム露光の露光時間の大幅な短
縮、及び干渉露光等の量産性の優れた加工技術の使用を
可能とし、上記方法に比べ大幅に低いコストで広帯域波
長可変レーザの作成を可能とするものである。
ピッチの回折格子で実現するものであり、すなわち電子
ビーム露光のみならず二束干渉露光によっても実現でき
るものであり、電子ビーム露光の露光時間の大幅な短
縮、及び干渉露光等の量産性の優れた加工技術の使用を
可能とし、上記方法に比べ大幅に低いコストで広帯域波
長可変レーザの作成を可能とするものである。
【０００９】
【作用】本発明の半導体分布反射器では回折格子が均一
なピッチΛで形成されている光導波路層のバンドギャッ
プ組成が、光の導波方向に対してｇaからｇbまで連続的
もしくは断続的に変化する領域が周期Ｍfで繰り返され
ており、それによって前記光導波路の等価的な屈折率が
光の導波方向に対してｎaからｎbまで連続的もしくは断
続的に変化する領域が前記周期Ｍfで繰り返されており
前記屈折率によって波長λa（＝２ｎaΛ）からλb（＝
２ｎbΛ）までに少なくとも１つ以上の反射率ピークを
有する半導体分布反射器を用い、このような反射器を、
半導体導波路の所定の領域に形成した活性導波路層と、
前記活性導波路層の導波方向の前後少なくとも一方に前
記活性導波路層に光学的に軸を一致させた非活性導波路
層とを有し、上記非活性導波路領域の一部または全部に
回折格子が形成されて分布反射器となっている分布反射
型半導体レーザに少なくとも２以上有し、前記記述の繰
り返しピッチΛs及び屈折率ｎaからｎbが前記２つの分
布反射器領域で微小に異なり、前記２つの分布反射器領
域の屈折率を電気的に独立に制御することにより前記２
つの分布反射器のいずれかの反射波長の１つで発振させ
ることを特徴とする分布反射型半導体レーザ、もしくは
前述の反射器を、半導体分布反射器を有する半導体導波
路層のうち少なくとも一層が、前記分布反射器が反射作
用を有する波長帯の光に対して光学的利得を有する活性
導波路層によって形成されていてこの層の光増幅作用に
よって、上記分布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で、同一の半導
体導波路層の導波方向の異なる２つの領域に請求項１に
記載の半導体分布反射器を有し、前記記述の繰り返しピ
ッチＭf及び屈折率ｎaからｎbが前記２つのそれぞれの
半導体分布反射器領域でそれぞれ微小に異なり、前記２
つの分布反射器領域の屈折率を電気的に独立に制御する
ことにより前記２つの分布反射器のいずれかの反射波長
の１つで発振させることを特徴とする分布帰還型半導体
レーザ、もしくは前述の分布反射器を、半導体分布反射
器を形成する半導体導波路層のうち少なくとも一層が、
前記分布反射器が反射作用を有する波長帯の光に対して
光学的利得を有する活性導波路層によって形成されてお
り、この層の光増幅作用によって、上記分布反射器の反
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
導体レーザで、発振光に対して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を制御できる波長制御層
を有し、上記活性導波路層と波長制御層に注入される電
流を独立に制御する機構を有しており、同一の半導体導
波路層の導波方向の異なる２つの領域に前述の半導体分
布反射器を有し、前記記述の繰り返しピッチＭf及び屈
折率ｎaからｎbが前記２つのそれぞれの半導体分布反射
器領域で微小に異なり、前記２つの分布反射器領域の屈
折率を電気的に独立に制御することにより前記２つの分
布反射器のいずれかの反射波長の１つで発振させること
を特徴とする分布帰還型半導体レーザを手段として用い
て前述の広帯域波長掃引を行う。ここでは前記反射器の
ブラッグ波長λがλ＝２ｎΛ（ｎ：屈折率、Λ：ピッ
チ）で構成されている場合に、複数のブラッグ波長を生
ぜしめる場合に複数のピッチを用いるのではなく複数の
等価屈折率を有する媒質を用いて同等の効果を得るもの
である。
なピッチΛで形成されている光導波路層のバンドギャッ
プ組成が、光の導波方向に対してｇaからｇbまで連続的
もしくは断続的に変化する領域が周期Ｍfで繰り返され
ており、それによって前記光導波路の等価的な屈折率が
光の導波方向に対してｎaからｎbまで連続的もしくは断
続的に変化する領域が前記周期Ｍfで繰り返されており
前記屈折率によって波長λa（＝２ｎaΛ）からλb（＝
２ｎbΛ）までに少なくとも１つ以上の反射率ピークを
有する半導体分布反射器を用い、このような反射器を、
半導体導波路の所定の領域に形成した活性導波路層と、
前記活性導波路層の導波方向の前後少なくとも一方に前
記活性導波路層に光学的に軸を一致させた非活性導波路
層とを有し、上記非活性導波路領域の一部または全部に
回折格子が形成されて分布反射器となっている分布反射
型半導体レーザに少なくとも２以上有し、前記記述の繰
り返しピッチΛs及び屈折率ｎaからｎbが前記２つの分
布反射器領域で微小に異なり、前記２つの分布反射器領
域の屈折率を電気的に独立に制御することにより前記２
つの分布反射器のいずれかの反射波長の１つで発振させ
ることを特徴とする分布反射型半導体レーザ、もしくは
前述の反射器を、半導体分布反射器を有する半導体導波
路層のうち少なくとも一層が、前記分布反射器が反射作
用を有する波長帯の光に対して光学的利得を有する活性
導波路層によって形成されていてこの層の光増幅作用に
よって、上記分布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で、同一の半導
体導波路層の導波方向の異なる２つの領域に請求項１に
記載の半導体分布反射器を有し、前記記述の繰り返しピ
ッチＭf及び屈折率ｎaからｎbが前記２つのそれぞれの
半導体分布反射器領域でそれぞれ微小に異なり、前記２
つの分布反射器領域の屈折率を電気的に独立に制御する
ことにより前記２つの分布反射器のいずれかの反射波長
の１つで発振させることを特徴とする分布帰還型半導体
レーザ、もしくは前述の分布反射器を、半導体分布反射
器を形成する半導体導波路層のうち少なくとも一層が、
前記分布反射器が反射作用を有する波長帯の光に対して
光学的利得を有する活性導波路層によって形成されてお
り、この層の光増幅作用によって、上記分布反射器の反
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
導体レーザで、発振光に対して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を制御できる波長制御層
を有し、上記活性導波路層と波長制御層に注入される電
流を独立に制御する機構を有しており、同一の半導体導
波路層の導波方向の異なる２つの領域に前述の半導体分
布反射器を有し、前記記述の繰り返しピッチＭf及び屈
折率ｎaからｎbが前記２つのそれぞれの半導体分布反射
器領域で微小に異なり、前記２つの分布反射器領域の屈
折率を電気的に独立に制御することにより前記２つの分
布反射器のいずれかの反射波長の１つで発振させること
を特徴とする分布帰還型半導体レーザを手段として用い
て前述の広帯域波長掃引を行う。ここでは前記反射器の
ブラッグ波長λがλ＝２ｎΛ（ｎ：屈折率、Λ：ピッ
チ）で構成されている場合に、複数のブラッグ波長を生
ぜしめる場合に複数のピッチを用いるのではなく複数の
等価屈折率を有する媒質を用いて同等の効果を得るもの
である。
【００１０】これにより図８の従来型のレーザに搭載さ
れていた回折格子（図１０（ｂ））と同様の特性を示す
ことがわかる。本発明に基づく回折格子はピッチが一定
であるため図１０（ｂ）の回折格子に比べてずっと容易
に形成でき、しかも図１０（ｂ）の回折格子と同様な効
果があり、分布反射あるいは分布帰還型レーザの分布反
射器といて用いれば波長可変範囲の大幅な拡大が可能で
ある（図１２）。
れていた回折格子（図１０（ｂ））と同様の特性を示す
ことがわかる。本発明に基づく回折格子はピッチが一定
であるため図１０（ｂ）の回折格子に比べてずっと容易
に形成でき、しかも図１０（ｂ）の回折格子と同様な効
果があり、分布反射あるいは分布帰還型レーザの分布反
射器といて用いれば波長可変範囲の大幅な拡大が可能で
ある（図１２）。
【００１１】（実施例の説明） 〔実施例１〕つぎに本発明の実施例を図面とともに説明
する。
する。
【００１２】図１に本発明の請求項１，２による分布反
射器を第１の実施例として示す。図１においては、１は
ｎ型ＩｎＰ基板、３はバンドギャップ組成が変化してい
るＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、４はｐ型ＩｎＰクラ
ッド層、１０は均一ピッチの回折格子である。５はエッ
チングによって形成された装荷型導波路でありこれによ
って等価屈折率約３．２の光導波路を形成している。回
折格子は２３００Åの一定ピッチで形成されている。３
のバンドギャップ組成の変化している導波路は複数の気
相エピタキシャル成長により形成した。１回ごとの成長
では３１μｍの大きな周期の３．１μｍ領域に同じ組成
の導波路を成長し、更に異なる組成の導波路はお互いに
導波路の光軸を一致させるように成長した。ここでは１
０種類の組成を成長した。それぞれの組成及び対応する
ブラッグ成長を表１に示す。これにより、約１００Å間
隔で反射率のピークを有する回折格子反射鏡が得られ
る。この特性は、図２に示した回折格子の反射特性と同
様であり、本発明の分布反射器の構成によって同様の特
性が得られている事がわかる。
射器を第１の実施例として示す。図１においては、１は
ｎ型ＩｎＰ基板、３はバンドギャップ組成が変化してい
るＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、４はｐ型ＩｎＰクラ
ッド層、１０は均一ピッチの回折格子である。５はエッ
チングによって形成された装荷型導波路でありこれによ
って等価屈折率約３．２の光導波路を形成している。回
折格子は２３００Åの一定ピッチで形成されている。３
のバンドギャップ組成の変化している導波路は複数の気
相エピタキシャル成長により形成した。１回ごとの成長
では３１μｍの大きな周期の３．１μｍ領域に同じ組成
の導波路を成長し、更に異なる組成の導波路はお互いに
導波路の光軸を一致させるように成長した。ここでは１
０種類の組成を成長した。それぞれの組成及び対応する
ブラッグ成長を表１に示す。これにより、約１００Å間
隔で反射率のピークを有する回折格子反射鏡が得られ
る。この特性は、図２に示した回折格子の反射特性と同
様であり、本発明の分布反射器の構成によって同様の特
性が得られている事がわかる。
【００１３】〔実施例１〕図２に本発明の請求項２、３
による波長掃引機能付き分布反射型半導体レーザの一実
施例の構造を示す。図２において，（ａ）は該分布反射
型半導体レーザの平面図、（ｂ）は上記平面図に示した
Ａ−Ａ′の断面図、（ｃ）は上記平面図に示したＢ−
Ｂ′の断面図である。図２において、１はｎ型ＩｎＰ基
板、２はバンドギャップ波長が１．５５μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性導波路層、３ａ、ｂはバンドギャップ組成が
変化しているＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、３ｃはバ
ンドギャップ組成が均一な非活性導波路、４はＰ型Ｉｎ
Ｐクラッド層、５はｐ型（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層、６はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、７はｎ型電流ブ
ロック層、８はｎ型電極、９ａは活性領域１０１に設け
られたｐ型電極、９ｂは均一な非活性領域である位相調
整領域上の電極、９ｃ、９ｄは前側の分布反射器領域１
０２に設けられたｐ型櫛形電極、９ｅ、９ｆは後側の分
布反射器領域１０３に設けられたｐ型櫛形電極、３ａは
異なる組成が結合された非活性導波路領域が周期Ｍfで
繰り返し形成された部分、３ｂは異なる組成が結合され
た非活性導波路領域が周期Ｍfで繰り返し形成された部
分、１１は活性導波路層と非活性導波路層の結合部分で
ある。非活性導波路３ａは実施例１と同一の構成で３１
μｍの大きな周期で３．１μｍの領域に同じ組成の媒質
の導波路を成長し更に異なる媒質の導波路はお互いに導
波路の光軸を一致させるように成長した。
による波長掃引機能付き分布反射型半導体レーザの一実
施例の構造を示す。図２において，（ａ）は該分布反射
型半導体レーザの平面図、（ｂ）は上記平面図に示した
Ａ−Ａ′の断面図、（ｃ）は上記平面図に示したＢ−
Ｂ′の断面図である。図２において、１はｎ型ＩｎＰ基
板、２はバンドギャップ波長が１．５５μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性導波路層、３ａ、ｂはバンドギャップ組成が
変化しているＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、３ｃはバ
ンドギャップ組成が均一な非活性導波路、４はＰ型Ｉｎ
Ｐクラッド層、５はｐ型（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層、６はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、７はｎ型電流ブ
ロック層、８はｎ型電極、９ａは活性領域１０１に設け
られたｐ型電極、９ｂは均一な非活性領域である位相調
整領域上の電極、９ｃ、９ｄは前側の分布反射器領域１
０２に設けられたｐ型櫛形電極、９ｅ、９ｆは後側の分
布反射器領域１０３に設けられたｐ型櫛形電極、３ａは
異なる組成が結合された非活性導波路領域が周期Ｍfで
繰り返し形成された部分、３ｂは異なる組成が結合され
た非活性導波路領域が周期Ｍfで繰り返し形成された部
分、１１は活性導波路層と非活性導波路層の結合部分で
ある。非活性導波路３ａは実施例１と同一の構成で３１
μｍの大きな周期で３．１μｍの領域に同じ組成の媒質
の導波路を成長し更に異なる媒質の導波路はお互いに導
波路の光軸を一致させるように成長した。
【００１４】前記実施例の波長掃引機能付き分布反射型
レーザの作製方法を簡単に説明する。最初に、有機金属
気相エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ基板１
上に活性導波路層２を作製し次に均一組成の非活性導波
路３ｃを成長し、更に同一の組成を一回の成長で作製し
ながら複数回の結晶成長を繰り返しながら非活性導波路
層３ａ，ｂを作製する。その後、非活性導波路層３ａ、
ｂの表面に塗布したレジストに、電子ビーム露光法もし
くは干渉露光法によって均一ピッチの回折格子のパター
ンを転写し、その転写パターンをマスクとしてエッチン
グによって１０ａ、１０ｂの回折格子を形成する。そし
て、横モードを制御するためにストライプ状に導波路を
加工し、再度有機金属気相エピタキシャル成長法を用い
て、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層６、ｎ型電流ブロック層
７、ｐ型ＩｎＰクラッド層４、及びｐ（＋）型ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層５を順次作製する。その後、ｐ型電極
９ａ〜９ｆ及びｎ型電極８を形成し、さらに、活性領域
１０１に設けられたｐ型電極９ａと、非活性領域１０２
〜１０４上のｐ型電極９ｂ〜９ｆをそれぞれ互いに電気
的に分離するために、それらの間のｐ型電極、及びｐ
（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を除去した。
レーザの作製方法を簡単に説明する。最初に、有機金属
気相エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ基板１
上に活性導波路層２を作製し次に均一組成の非活性導波
路３ｃを成長し、更に同一の組成を一回の成長で作製し
ながら複数回の結晶成長を繰り返しながら非活性導波路
層３ａ，ｂを作製する。その後、非活性導波路層３ａ、
ｂの表面に塗布したレジストに、電子ビーム露光法もし
くは干渉露光法によって均一ピッチの回折格子のパター
ンを転写し、その転写パターンをマスクとしてエッチン
グによって１０ａ、１０ｂの回折格子を形成する。そし
て、横モードを制御するためにストライプ状に導波路を
加工し、再度有機金属気相エピタキシャル成長法を用い
て、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層６、ｎ型電流ブロック層
７、ｐ型ＩｎＰクラッド層４、及びｐ（＋）型ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層５を順次作製する。その後、ｐ型電極
９ａ〜９ｆ及びｎ型電極８を形成し、さらに、活性領域
１０１に設けられたｐ型電極９ａと、非活性領域１０２
〜１０４上のｐ型電極９ｂ〜９ｆをそれぞれ互いに電気
的に分離するために、それらの間のｐ型電極、及びｐ
（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を除去した。
【００１５】非活性導波路層３ａは１０種類の組成を成
長した。それぞれの組成及び対応するブラッグ波長は表
１の通りである。これにより、約１００Å間隔で反射率
のピークが現れる。又、３ｂの構成は表２に示す。１０
種類の組成に関して３４．１μｍの大きな周期で３．４
１μｍの領域に同じ組成の媒質の導波路を成長し更に異
なる媒質の導波路はお互いに導波路の光軸を一致させる
ように成長した。
長した。それぞれの組成及び対応するブラッグ波長は表
１の通りである。これにより、約１００Å間隔で反射率
のピークが現れる。又、３ｂの構成は表２に示す。１０
種類の組成に関して３４．１μｍの大きな周期で３．４
１μｍの領域に同じ組成の媒質の導波路を成長し更に異
なる媒質の導波路はお互いに導波路の光軸を一致させる
ように成長した。
【００１６】以上のような構成の分布反射型半導体レー
ザでは、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及び１０３、位相
調整領域１０４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発振波長が変化する。
ザでは、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及び１０３、位相
調整領域１０４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発振波長が変化する。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】活性領域に一定電流を流し、前後の分布反
射機領域１０２及び１０３に設けられた電極のうちの１
０２には電流を流さない状態で、分布反射領域１０３に
設けられた電極に流す電流を変化させたときの発振波長
の変化の様子を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すよ
うに、本実施例の分布反射型半導体レーザでは、分布反
射器領域１０３に電流を流すことによって、発振波長が
１．４８０μｍから１．５８０μｍまで約１０ｎｍおき
に変化させることができる。また前述の状態において、
１０２と１０３に流す電流を調整して、約１０ｎｍおき
に変化する発振波長のうちの１つの波長を選択し、更に
両電極に同じ量の電流を同時に注入することにより、発
振波長を微調整することが可能である。このような発振
波長の変化の様子を図３（ｂ）に示す。
射機領域１０２及び１０３に設けられた電極のうちの１
０２には電流を流さない状態で、分布反射領域１０３に
設けられた電極に流す電流を変化させたときの発振波長
の変化の様子を図３（ａ）に示す。図３（ａ）に示すよ
うに、本実施例の分布反射型半導体レーザでは、分布反
射器領域１０３に電流を流すことによって、発振波長が
１．４８０μｍから１．５８０μｍまで約１０ｎｍおき
に変化させることができる。また前述の状態において、
１０２と１０３に流す電流を調整して、約１０ｎｍおき
に変化する発振波長のうちの１つの波長を選択し、更に
両電極に同じ量の電流を同時に注入することにより、発
振波長を微調整することが可能である。このような発振
波長の変化の様子を図３（ｂ）に示す。
【００２０】又、図４（ａ）に示すように１０２、１０
３に電流を注入しながら回折格子が形成されていない非
活性導波路領域１０４、いわゆる位相調整領域への注入
によって波長の微少制御ができ、図４（ｂ）に示すよう
に１０２、１０３領域の櫛形電極９ｃ〜９ｆへの電流の
注入比を変えることでも微少調整ができる。
３に電流を注入しながら回折格子が形成されていない非
活性導波路領域１０４、いわゆる位相調整領域への注入
によって波長の微少制御ができ、図４（ｂ）に示すよう
に１０２、１０３領域の櫛形電極９ｃ〜９ｆへの電流の
注入比を変えることでも微少調整ができる。
【００２１】以上図７、８に示すように、本実施例の分
布反射型半導体レーザでは、電極１０２、１０３、１０
４とに流す電流を制御し、発振波長の粗調整、微調整を
行い、１００ｎｍの波長範囲にわたって任意の発振波長
を選択することが可能となる。
布反射型半導体レーザでは、電極１０２、１０３、１０
４とに流す電流を制御し、発振波長の粗調整、微調整を
行い、１００ｎｍの波長範囲にわたって任意の発振波長
を選択することが可能となる。
【００２２】（実施例３）図５に本発明の請求項５、６
による波長掃引機能付き分布帰還半導体レーザーリ一実
施例の構造図を示す。図５において、（ａ）該分布帰還
型半導体レーザーの平面図（ｂ）ｆ上記平面図に示した
Ａ−Ａ’断面図、（ｃ）上記平面図に示したＢ−Ｂ’断
面図である。図５（ｂ）において、１はｎ型ＩｎＰ基
板、２はバンドギャップ波長が１．５５μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、３はバンドギャップ組成は変化している
ＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、４はｐＩｎクラッド
層、５はｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰギャップ層、６はｐ
型ＩｎＰ電流ブロック層。７はｎ型電流ブロック層、８
はｎ型電極、９ａ，９ｂは前側の分布帰還領域１０１に
設けられたれ１組の櫛型ｐ型電極、９ｃ，９ｂは後側の
分布帰還領域１０２に設けられた１組の櫛型ｐ型電極、
３ａは異なる組成の領域がＭfで繰り返し組成された部
分、３ｂは異なる組成の領域が周期Ｍrで繰り返し組成
された部分である。
による波長掃引機能付き分布帰還半導体レーザーリ一実
施例の構造図を示す。図５において、（ａ）該分布帰還
型半導体レーザーの平面図（ｂ）ｆ上記平面図に示した
Ａ−Ａ’断面図、（ｃ）上記平面図に示したＢ−Ｂ’断
面図である。図５（ｂ）において、１はｎ型ＩｎＰ基
板、２はバンドギャップ波長が１．５５μｍのＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、３はバンドギャップ組成は変化している
ＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、４はｐＩｎクラッド
層、５はｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰギャップ層、６はｐ
型ＩｎＰ電流ブロック層。７はｎ型電流ブロック層、８
はｎ型電極、９ａ，９ｂは前側の分布帰還領域１０１に
設けられたれ１組の櫛型ｐ型電極、９ｃ，９ｂは後側の
分布帰還領域１０２に設けられた１組の櫛型ｐ型電極、
３ａは異なる組成の領域がＭfで繰り返し組成された部
分、３ｂは異なる組成の領域が周期Ｍrで繰り返し組成
された部分である。
【００２３】前記実施例の波長掃引機能付き半導体レー
ザの作製方法を簡単に説明する。最初に、有機金属気相
エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ基板１上に
活性層２を成長し次に同一の組成を一回の成長で作製し
ながら複数回り結晶成長を繰り返しながら非活性導波路
層３を作製する。その後、光閉じ込め層３の表面に塗布
したレジストに、電子ビーム露光法もしくは干渉露光法
によって、均一ピッチノ回折格子のパターンを転写し、
その転写パターンをマスクとしてエッチングによって１
０の回折格子を形成する。そして、横モードを制御する
ためにストライプ状に導波路を加工し、再度有機金属気
相エピタキシャル成長法を用いて、ｐ型ＩｎＰ電流ブロ
ック層６、ｎ型電流ブロック層７、ｐ型ＩｎＰクラッド
層４、及びｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次作
製する。その後、ｐ型電極９ａ〜ｄ及びｎ型電極８を形
成し、さらに、分布反射器領域１０１及び１０２に設け
られた櫛型ｐ型電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄをそれぞれ
互いに電気的に分離するために、ｐ型電極９、及びｐ＋
型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５除去レーザにおいては、
３ａの部分では非活性導波路層の組成の繰り返し周期が
３１μｍ、３ｂの部分では３４，１μｍで繰り返し形成
されている。
ザの作製方法を簡単に説明する。最初に、有機金属気相
エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ基板１上に
活性層２を成長し次に同一の組成を一回の成長で作製し
ながら複数回り結晶成長を繰り返しながら非活性導波路
層３を作製する。その後、光閉じ込め層３の表面に塗布
したレジストに、電子ビーム露光法もしくは干渉露光法
によって、均一ピッチノ回折格子のパターンを転写し、
その転写パターンをマスクとしてエッチングによって１
０の回折格子を形成する。そして、横モードを制御する
ためにストライプ状に導波路を加工し、再度有機金属気
相エピタキシャル成長法を用いて、ｐ型ＩｎＰ電流ブロ
ック層６、ｎ型電流ブロック層７、ｐ型ＩｎＰクラッド
層４、及びｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次作
製する。その後、ｐ型電極９ａ〜ｄ及びｎ型電極８を形
成し、さらに、分布反射器領域１０１及び１０２に設け
られた櫛型ｐ型電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄをそれぞれ
互いに電気的に分離するために、ｐ型電極９、及びｐ＋
型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５除去レーザにおいては、
３ａの部分では非活性導波路層の組成の繰り返し周期が
３１μｍ、３ｂの部分では３４，１μｍで繰り返し形成
されている。
【００２４】以上のような構成の分布帰還型半導体レー
ザでは、分布帰還領域１０１，１０２に電流を流すこと
によってレーザ発振が生じ、一組の櫛型電極９ａと９
ｂ、あるいは９ｃと９ｄ間の電流の比を調整する事でキ
ャリア密度の空間的な分布を作って屈折率を変化させ、
これによって発振波長を調整する事ができる。前後の分
布帰還領域１０１及び１０２に設けられた櫛型電極のう
ちの９ａ，９ｂ，９ｃに一定電流を流して、レーザ発振
を起こした状態で、分布帰還領域１０２に設けられた櫛
型電極９ｄに流す電流を変化させたときの発振波長の変
化は図９ｄのようになり１．４８０μｍから１．５８０
μｍまで１０ｎｍ間隔で発振波長を変える事ができる。
ザでは、分布帰還領域１０１，１０２に電流を流すこと
によってレーザ発振が生じ、一組の櫛型電極９ａと９
ｂ、あるいは９ｃと９ｄ間の電流の比を調整する事でキ
ャリア密度の空間的な分布を作って屈折率を変化させ、
これによって発振波長を調整する事ができる。前後の分
布帰還領域１０１及び１０２に設けられた櫛型電極のう
ちの９ａ，９ｂ，９ｃに一定電流を流して、レーザ発振
を起こした状態で、分布帰還領域１０２に設けられた櫛
型電極９ｄに流す電流を変化させたときの発振波長の変
化は図９ｄのようになり１．４８０μｍから１．５８０
μｍまで１０ｎｍ間隔で発振波長を変える事ができる。
【００２５】また、櫛型電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄに
流す電流値を同時に変化させる事により、発振波長の変
化は図６（ｅ）のようになり、更に９ａ，９ｂもしくは
９ｃ，９ｄへの注入電流の比を変えることにより実線及
び波線で示したような波長の微調整も可能である。
流す電流値を同時に変化させる事により、発振波長の変
化は図６（ｅ）のようになり、更に９ａ，９ｂもしくは
９ｃ，９ｄへの注入電流の比を変えることにより実線及
び波線で示したような波長の微調整も可能である。
【００２６】このように本実施例の分布帰還型レーザで
はｐ型電極９ａ〜９ｄに流す電流を調整することによっ
て、発振波長の粗調整、微調整を行い、１００ｎｍｋ波
長範囲にわたって任意の発振波長を選択することが可能
となる。
はｐ型電極９ａ〜９ｄに流す電流を調整することによっ
て、発振波長の粗調整、微調整を行い、１００ｎｍｋ波
長範囲にわたって任意の発振波長を選択することが可能
となる。
【００２７】（実施例４）図７に本発明の請求項７、８
による波長掃引機能付き分布帰還半導体レーザの一実施
例の構造図を示す。図７において、（ａ）該分布帰還型
半導体レーザの平面図、（ｂ）上記平面図に示したＡ−
Ａ’、（ｃ）は上記平面図に示したＢ−Ｂ’断面図であ
る。図７（ｂ）において、１’はｐ型ＩｎＰ基板、２は
バンドギャップ波長が１．５５μｍのＩｎＧａＡｓ活性
層、３はバンドギャップ組成もは変化しているＩｎＧａ
ＡｓＰ非活性導波路層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５
はｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、６はｐ型Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層、７はｎ型電流ブロック層、１１はｎ
型電流ブロック層に電気的に接続されたｎ型ＩｎＰ導電
層、８’はｐ型電極、９ａ’はｎ型半導体上に形成され
た共通電極、９ｂ，９ｃはそれぞれ前及び後側の分布帰
還領域１０１、１０２に設けられた波長制御用ｐ型電
極、３ａは異なる組成の領域が周期Ｍｆで繰り返し形成
された部分、３ｂは異なる組成の領域が周期Ｍｒで繰り
返し形成された部分である。
による波長掃引機能付き分布帰還半導体レーザの一実施
例の構造図を示す。図７において、（ａ）該分布帰還型
半導体レーザの平面図、（ｂ）上記平面図に示したＡ−
Ａ’、（ｃ）は上記平面図に示したＢ−Ｂ’断面図であ
る。図７（ｂ）において、１’はｐ型ＩｎＰ基板、２は
バンドギャップ波長が１．５５μｍのＩｎＧａＡｓ活性
層、３はバンドギャップ組成もは変化しているＩｎＧａ
ＡｓＰ非活性導波路層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５
はｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、６はｐ型Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層、７はｎ型電流ブロック層、１１はｎ
型電流ブロック層に電気的に接続されたｎ型ＩｎＰ導電
層、８’はｐ型電極、９ａ’はｎ型半導体上に形成され
た共通電極、９ｂ，９ｃはそれぞれ前及び後側の分布帰
還領域１０１、１０２に設けられた波長制御用ｐ型電
極、３ａは異なる組成の領域が周期Ｍｆで繰り返し形成
された部分、３ｂは異なる組成の領域が周期Ｍｒで繰り
返し形成された部分である。
【００２８】前記実施例の波長掃引機能付き半導体レー
ザの作製方法を簡単に説明する。最初に、有機金属気相
エピタキシャル成長法を用いて、ｐ型ＩｎＰ基板１’上
に活性層２，ｎ型ＩｎＰ導電層１１を作製し、次に同一
の組成を一回の成長で作製しながら複数回の結晶成長を
清澄で、層はう胴体く除繰り返しながら非活性導波路層
３を作製する。その後、光閉じ込め層３の表面に塗布し
たレジストに、電子ビーム露光法もしくは干渉露光法に
よって均一ピッチの回折格子のパターンを転写し、その
転写パターンをマスクとしてエッチングによって１０の
回折格子を形成する。そして、横モードを制御するため
にストライプ状に導波路を加工し、再度有機金属気相エ
ピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック
層７、ｐ型電流ブロック層８、ｐ型ＩｎＰクラッド層
４、及びｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次
作製する。その後、ｐ型電極９ｂ〜ｃを形成し、さら
に、３ａ，３ｂを有する分布帰還器領域１０１０及び１
０２に設けられたｐ型電極９ｂ，９ｃをそれぞれ互いに
電気的に分離するために、それらの中間部分のｐ（＋）
型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を除去する。本実施例の
波長掃除引機能付き分布反射型半導体レーザにおいて
は、３ａの部分では非活性導波路層の組成の繰り返し周
期が３１μｍ、３ｂの部分では３４．１μｍで繰り返し
形成されている。
ザの作製方法を簡単に説明する。最初に、有機金属気相
エピタキシャル成長法を用いて、ｐ型ＩｎＰ基板１’上
に活性層２，ｎ型ＩｎＰ導電層１１を作製し、次に同一
の組成を一回の成長で作製しながら複数回の結晶成長を
清澄で、層はう胴体く除繰り返しながら非活性導波路層
３を作製する。その後、光閉じ込め層３の表面に塗布し
たレジストに、電子ビーム露光法もしくは干渉露光法に
よって均一ピッチの回折格子のパターンを転写し、その
転写パターンをマスクとしてエッチングによって１０の
回折格子を形成する。そして、横モードを制御するため
にストライプ状に導波路を加工し、再度有機金属気相エ
ピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック
層７、ｐ型電流ブロック層８、ｐ型ＩｎＰクラッド層
４、及びｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次
作製する。その後、ｐ型電極９ｂ〜ｃを形成し、さら
に、３ａ，３ｂを有する分布帰還器領域１０１０及び１
０２に設けられたｐ型電極９ｂ，９ｃをそれぞれ互いに
電気的に分離するために、それらの中間部分のｐ（＋）
型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を除去する。本実施例の
波長掃除引機能付き分布反射型半導体レーザにおいて
は、３ａの部分では非活性導波路層の組成の繰り返し周
期が３１μｍ、３ｂの部分では３４．１μｍで繰り返し
形成されている。
【００２９】以上のような構成の分布帰還型半導体レー
ザで、基板側ｐ型電極８とｎ型通電極９ａ’との間に電
流を流す事ににより、活性層２にキャリアが注入され、
それによってもたらされた光学利得によって分布帰還領
域１０１，１０２，によって決定される波長で発振す
る。分布帰還領域１０１，１０２の屈折率は、電極９
ａ，９ｃと共通電極９ａの間の電流による該当領域への
キャリア注入によって変化するから、電極９ｂ，９ｃへ
の電流注入によって発振波長を制御する事ができる。
ザで、基板側ｐ型電極８とｎ型通電極９ａ’との間に電
流を流す事ににより、活性層２にキャリアが注入され、
それによってもたらされた光学利得によって分布帰還領
域１０１，１０２，によって決定される波長で発振す
る。分布帰還領域１０１，１０２の屈折率は、電極９
ａ，９ｃと共通電極９ａの間の電流による該当領域への
キャリア注入によって変化するから、電極９ｂ，９ｃへ
の電流注入によって発振波長を制御する事ができる。
【００３０】基板側ｎ電極に一定電流を流して、レーザ
発振を起こした状態で、分布帰還領域１０２に設けられ
た電極９ｃに流す電流を変化させたときの発振波長の変
化はず１０ｄのようになり１．４８０μｍｔｏ１．５８
０μｍまで１０ｎｍ間隔で発振波長を変える事ができ
る。
発振を起こした状態で、分布帰還領域１０２に設けられ
た電極９ｃに流す電流を変化させたときの発振波長の変
化はず１０ｄのようになり１．４８０μｍｔｏ１．５８
０μｍまで１０ｎｍ間隔で発振波長を変える事ができ
る。
【００３１】また、電極９ｂ，ｃに流す電流値を同時に
変化させる事により、図８（ｅ）のように波長を掃引す
ることができ更に９ｂ、ｃへの注入比を変えることによ
り実線及び波線で示したような波長の微調整も可能とな
る。このように本実施例の分布帰還型レーザではｐ型電
極９ａ〜ｃに流す電流を調整することによって、発振波
長の粗調整、微調整を行い、１００ｎｍの波長範囲にわ
たって任意の発振波長を選択することが可能となる。
変化させる事により、図８（ｅ）のように波長を掃引す
ることができ更に９ｂ、ｃへの注入比を変えることによ
り実線及び波線で示したような波長の微調整も可能とな
る。このように本実施例の分布帰還型レーザではｐ型電
極９ａ〜ｃに流す電流を調整することによって、発振波
長の粗調整、微調整を行い、１００ｎｍの波長範囲にわ
たって任意の発振波長を選択することが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】上記のように本発明による半導体による
半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザは、半
導体基板上に形成された、上記半導体基板より光学的屈
折率が大きい光導波路層を１層以上含む光導波路を備え
た半導体分布反射器において、上記屈折率が大きい光導
波路層の少なくとも１つのバンドキャップ組織が、光の
導波方向に対してｇaからｇbまで連続的もしくは断続的
に変化する領域が出周期Ｍfで繰り返されており、それ
により上記光導波路の等価的な屈折率が、光の導波方向
に対してｎaからｎbまで連続的もしくは断続的に変化す
る領域が上記周期Ｍfで繰り返され、上記屈折率が大き
な光導波路の上部または下部に均一なピッチΛ（Λ＜Ｍ
f）の回折格子が形成されており、上記屈折率によって
波長λa（＝ＺｎaΛ）からλb（＝ＺｎbΛ）までに、少
なくとも１つ以上の反射率ピークを有する半導体分布反
射器を用いて、半導体レーザを構成したことにより、活
性導波路層の利得帯域幅にわたって、広帯域の波長掃引
が制御性よく行える分布反射型及び分布帰還型の半導体
レーザを得ることができる。
半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザは、半
導体基板上に形成された、上記半導体基板より光学的屈
折率が大きい光導波路層を１層以上含む光導波路を備え
た半導体分布反射器において、上記屈折率が大きい光導
波路層の少なくとも１つのバンドキャップ組織が、光の
導波方向に対してｇaからｇbまで連続的もしくは断続的
に変化する領域が出周期Ｍfで繰り返されており、それ
により上記光導波路の等価的な屈折率が、光の導波方向
に対してｎaからｎbまで連続的もしくは断続的に変化す
る領域が上記周期Ｍfで繰り返され、上記屈折率が大き
な光導波路の上部または下部に均一なピッチΛ（Λ＜Ｍ
f）の回折格子が形成されており、上記屈折率によって
波長λa（＝ＺｎaΛ）からλb（＝ＺｎbΛ）までに、少
なくとも１つ以上の反射率ピークを有する半導体分布反
射器を用いて、半導体レーザを構成したことにより、活
性導波路層の利得帯域幅にわたって、広帯域の波長掃引
が制御性よく行える分布反射型及び分布帰還型の半導体
レーザを得ることができる。
【図１】本発明の分布反射器の一実施例を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明による分布反射型半導体レーザの一実施
例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図に
示すＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−
Ｂ’断面図である。
例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図に
示すＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−
Ｂ’断面図である。
【図３】上記実施例における発振波長が粗調整される様
子を示す図で、（ａ）は後側分布反射器領域１０３に電
流を流した場合を示す図、（ｂ）は分布反射器領域１０
２、１０３に電流を流した場合を示す図である。
子を示す図で、（ａ）は後側分布反射器領域１０３に電
流を流した場合を示す図、（ｂ）は分布反射器領域１０
２、１０３に電流を流した場合を示す図である。
【図４】上記実施例における発振波長が微調整される様
子を示す図で、（ａ）は分布反射器領域１０２、１０３
に電流を流した場合を示す図、（ｂ）は上記分布反射器
領域の電極９ｃ、９ｄ及び９ｅに電流を流した場合を示
す図である。
子を示す図で、（ａ）は分布反射器領域１０２、１０３
に電流を流した場合を示す図、（ｂ）は上記分布反射器
領域の電極９ｃ、９ｄ及び９ｅに電流を流した場合を示
す図である。
【図５】本発明による分布帰還型半導体レーザの一実施
例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図に
示すＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−
Ｂ’断面図である。
例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図に
示すＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−
Ｂ’断面図である。
【図６】上記実施例の調整の様子を示す図で、（ａ）は
電極９ｄに電流を流した場合の調整を示す図、（ｂ）は
電極９ａ、９ｂと９ｄに電流を流した場合の調整を示す
図である。
電極９ｄに電流を流した場合の調整を示す図、（ｂ）は
電極９ａ、９ｂと９ｄに電流を流した場合の調整を示す
図である。
【図７】本発明による分布帰還型半導体レーザの他の実
施例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図
に示すＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−
Ｂ’断面図である。
施例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図
に示すＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−
Ｂ’断面図である。
【図８】上記実施例の調整の様子を示す図で、（ａ）は
電極９ｃに電流を流した場合の調整を示す図、（ｂ）は
電極９ｂ、９ｃに電流を流した場合の調整を示す図であ
る。
電極９ｃに電流を流した場合の調整を示す図、（ｂ）は
電極９ｂ、９ｃに電流を流した場合の調整を示す図であ
る。
【図９】従来の分布反射型半導体レーザの一例を示す断
面図である。
面図である。
【図１０】参考文献に記載された波長掃引機能付き分布
反射型半導体レーザを示す図で、（ａ）は構造断面図、
（ｂ）は回折格子の概念を示す図である。
反射型半導体レーザを示す図で、（ａ）は構造断面図、
（ｂ）は回折格子の概念を示す図である。
【図１１】上記波長掃引機能付き分布反射型半導体レー
ザによる発振波長設定方法を示す図で、（ａ）は前側分
布反射器領域の反射ピーク波長、（ｂ）は後側布反射器
領域の反射ピーク波長をそれぞれ示し、（ｃ）はλ1の
発振例、（ｄ）はλ2の発振例を示す図である。
ザによる発振波長設定方法を示す図で、（ａ）は前側分
布反射器領域の反射ピーク波長、（ｂ）は後側布反射器
領域の反射ピーク波長をそれぞれ示し、（ｃ）はλ1の
発振例、（ｄ）はλ2の発振例を示す図である。
【図１２】本発明による分布反射器の概念図と従来型と
の比較を示す図である。
の比較を示す図である。
１、１’ 半導体基板 ２ 活性導波路層 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ 非活性導波路層 １０、１０ａ、１０ｂ 回折格子
Claims (7)
- 【請求項１】半導体基板上に形成された、上記半導体基
板より光学的屈折率が大きい光導波路層を１層以上含む
光導波路を備えた半導体分布反射器において、上記屈折
率が大きい光導波路層の少なくとも１つのバンドギャッ
プ組成が、光の導波方向に対してｇaからｇbまで連続的
もしくは断続的に変化する領域が周期Ｍfで繰り返され
ており、それにより上記光導波路の等価的な屈折率が、
光の導波方向に対してｎaからｎbまで連続的もしくは断
続的に変化する領域が上記周期Ｍfで繰り返され、上記
屈折率が大きな光導波路の上部または下部に均一なピッ
チΛ（Λ＜Ｍf）の回折格子が形成されており、上記屈
折率によって波長λa（＝２ｎaΛ）からλb（＝２ｎ
bΛ）までに、少なくとも１つ以上の反射率ピークを有
することを特徴とする半導体分布反射器。 - 【請求項２】半導体導波路の所定領域に形成した活性導
波路層と、上記活性導波路層の導波方向の前後少なくと
も一方に、上記活性導波路層に光学的に軸を一致させた
非活性導波路層とを有し、上記非活性導波路領域の一部
または全部に回折格子が形成されて分布反射器を構成す
る分布反射型半導体レーザにおいて、上記分布反射器の
少なくとも１つが、請求項１に記載した半導体分布反射
器で構成されていることを特徴とする分布反射型半導体
レーザ。 - 【請求項３】請求項２に記載の分布反射型半導体レーザ
において、請求項１に記載した半導体分布反射器を上記
非活性導波路領域に２個所有し、上記記載の繰り返しピ
ッチΛs及び屈折率ｎaからｎbが上記２つの分布反射器
領域で微小に異なり、上記２つの分布反射器領域の屈折
率を電気的に独立に制御することにより、上記２つの分
布反射器のいずれかの反射率ピーク波長の１つで発振さ
せることを特徴とする分布反射型半導体レーザ。 - 【請求項４】請求項１記載の半導体分布反射器を形成す
る半導体導波路層のうち少なくとも１層が、上記分布反
射器が反射作用を有する波長帯の光に対して光学的利得
を有する活性導波路層により形成されており、上記活性
導波路層の光増幅作用によって、上記分布反射器の反射
率ピーク波長の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５】請求項４記載の分布帰還型半導体レーザに
おいて、同一の半導体導波路層の導波方向が異なる２つ
の領域に、請求項１記載の半導体分布反射器を有し、上
記記載の繰り返しピッチＭf及び屈折率ｎaからｎbが上
記２つの半導体分布反射器領域でそれぞれ微小に異な
り、上記２つの分布反射器領域の屈折率を電気的に独立
に制御することによって、上記２つの分布反射器のいず
れかの反射波長の１つで発振させることを特徴とする分
布帰還型半導体レーザ。 - 【請求項６】請求項４記載の分布帰還型半導体レーザに
おいて、発振光に対して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を制御できる波長制御層を有
し、上記活性導波路層と波長制御層とに注入される電流
を独立に制御する機構を有しており、上記波長制御層へ
の注入電流によって発振波長を掃引することを特徴とす
る波長掃引機能付き分布帰還型半導体レーザ。 - 【請求項７】請求項６記載の分布帰還型半導体レーザに
おいて、同一の半導体導波路層の導波方向が異なる２つ
の領域に、請求項１記載の半導体分布反射器を有し、上
記記載の繰り返しピッチＭf及び屈折率ｎaからｎbが上
記２つの半導体分布反射器領域でそれぞれ微小に異な
り、上記２つの分布反射器領域の屈折率を電気的に独立
に制御することにより、上記２つの分布反射器のいずれ
かの反射波長の１つで発振させることを特徴とする分布
帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4213084A JP2770897B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザ |
| US08/026,451 US5325392A (en) | 1992-03-06 | 1993-03-03 | Distributed reflector and wavelength-tunable semiconductor laser |
| DE69331533T DE69331533T2 (de) | 1992-03-06 | 1993-03-04 | Verteilter Reflektor und Halbleiterlaser mit abstimmbarer Wellenlänge |
| DE69325118T DE69325118T2 (de) | 1992-03-06 | 1993-03-04 | Verteilter Reflektor und Halbleiterlaser mit abstimmbarer Wellenlänge |
| EP93103480A EP0559192B1 (en) | 1992-03-06 | 1993-03-04 | Distributed reflector and wavelength-tunable semiconductor laser |
| EP98102645A EP0847116B1 (en) | 1992-03-06 | 1993-03-04 | Distributed reflector and wavelength-tunable semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4213084A JP2770897B2 (ja) | 1992-08-10 | 1992-08-10 | 半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661577A true JPH0661577A (ja) | 1994-03-04 |
| JP2770897B2 JP2770897B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=16633292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4213084A Expired - Lifetime JP2770897B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-08-10 | 半導体分布反射器及びそれを用いた半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2770897B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005079119A1 (ja) * | 2004-02-16 | 2007-10-25 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 発光型トランジスタ |
| US7940819B2 (en) | 2008-08-07 | 2011-05-10 | Fujitsu Limited | Tunable laser module, tunable laser apparatus and controlling method for tunable laser |
-
1992
- 1992-08-10 JP JP4213084A patent/JP2770897B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2005079119A1 (ja) * | 2004-02-16 | 2007-10-25 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 発光型トランジスタ |
| US7940819B2 (en) | 2008-08-07 | 2011-05-10 | Fujitsu Limited | Tunable laser module, tunable laser apparatus and controlling method for tunable laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2770897B2 (ja) | 1998-07-02 |
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