JPH0667126A - 半導体波長フィルタ及び半導体レーザ - Google Patents
半導体波長フィルタ及び半導体レーザInfo
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- JPH0667126A JPH0667126A JP22383192A JP22383192A JPH0667126A JP H0667126 A JPH0667126 A JP H0667126A JP 22383192 A JP22383192 A JP 22383192A JP 22383192 A JP22383192 A JP 22383192A JP H0667126 A JPH0667126 A JP H0667126A
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- waveguide layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回折格子の結合係数κを容易に制御すること
ができる半導体波長フィルタ及び半導体レーザを提供す
る。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路層１２ａ及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１
２ｂを光の進む行方向に沿って周期的に交互に配置し光
導波路層１２と、ｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１３とを設
け、これを半導体波長フィルタとして用いるか、これを
半導体レーザに適用する。
ができる半導体波長フィルタ及び半導体レーザを提供す
る。 【構成】 ｎ型ＩｎＰ基板１１上に、ｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路層１２ａ及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１
２ｂを光の進む行方向に沿って周期的に交互に配置し光
導波路層１２と、ｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１３とを設
け、これを半導体波長フィルタとして用いるか、これを
半導体レーザに適用する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信や光計測の分野
で用いられる半導体波長フィルタ及び半導体レーザに関
する。
で用いられる半導体波長フィルタ及び半導体レーザに関
する。
【０００２】
【従来の技術】将来の通信情報量の増大に備えて光波長
（周波数）分割多重システムの研究が行われているが、
かかるシステムにおいては、任意の波長を選択的に取り
出すことが可能な波長フィルタや発振波長の調整が行え
る半導体レーザが必要とされている。
（周波数）分割多重システムの研究が行われているが、
かかるシステムにおいては、任意の波長を選択的に取り
出すことが可能な波長フィルタや発振波長の調整が行え
る半導体レーザが必要とされている。
【０００３】従来の半導体波長フィルタとしては、図７
に示すように、回折格子を利用したものが知られてい
る。すなわち、ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成したＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波層２あるいはｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層３に
凹凸を形成して光導波路２の等価屈折率を周期的に変化
させて回折格子４を形成したものである。また、このよ
うな回折格子を利用して分布反射型半導体レーザや分布
帰還型半導体レーザを構成している。
に示すように、回折格子を利用したものが知られてい
る。すなわち、ｎ型ＩｎＰ基板１上に形成したＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波層２あるいはｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層３に
凹凸を形成して光導波路２の等価屈折率を周期的に変化
させて回折格子４を形成したものである。また、このよ
うな回折格子を利用して分布反射型半導体レーザや分布
帰還型半導体レーザを構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来例では、
回折格子４の結合係数κは、光導波路層２や光閉じ込め
層３を作製したときの凹凸の深さや光導波路層２や光閉
じ込め層３の組成によって決定され、作製後に回折格子
４の結合係数κを制御するのは困難であった。
回折格子４の結合係数κは、光導波路層２や光閉じ込め
層３を作製したときの凹凸の深さや光導波路層２や光閉
じ込め層３の組成によって決定され、作製後に回折格子
４の結合係数κを制御するのは困難であった。
【０００５】本発明はこのような事情に鑑み、回折格子
の結合係数κを容易に制御することができる半導体波長
フィルタ及び半導体レーザを提供することを目的とす
る。
の結合係数κを容易に制御することができる半導体波長
フィルタ及び半導体レーザを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る半導体波長フィルタは、導伝型半導体基板上
に、該導伝型半導体基板より光学的屈折率の大きい光導
波路層と、該光導波路層より屈折率が小さく且つ前記導
伝型半導体基板と反対の導伝型を有する光閉じ込め層と
を各々少なくとも一層ずつ含む半導体光導波路であっ
て、前記光導波路層を形成する少なくとも一層の層の導
伝型を光の進む方向に沿って周期的に変化させて形成し
た回折格子を具備することを特徴とし、また、かかる構
成において、回折格子が、その導伝型の周期が異なる領
域を２つ以上具備することを特徴とする。
明に係る半導体波長フィルタは、導伝型半導体基板上
に、該導伝型半導体基板より光学的屈折率の大きい光導
波路層と、該光導波路層より屈折率が小さく且つ前記導
伝型半導体基板と反対の導伝型を有する光閉じ込め層と
を各々少なくとも一層ずつ含む半導体光導波路であっ
て、前記光導波路層を形成する少なくとも一層の層の導
伝型を光の進む方向に沿って周期的に変化させて形成し
た回折格子を具備することを特徴とし、また、かかる構
成において、回折格子が、その導伝型の周期が異なる領
域を２つ以上具備することを特徴とする。
【０００７】一方、本発明に係る分布反射型半導体レー
ザは、半導体基板上の所定の領域に形成した活性導波路
層と、該活性導波路層の前後少なくとも一方に設けられ
て当該活性導波路層に光学的に結合した非活性導波路層
とを有し、該非活性導波路層の一部又は全部の領域に回
折格子が形成されている分布反射型半導体レーザにおい
て、前記回折格子の少なくとも一つが、光導波路層の導
伝型を光の進む方向に沿って周期的に変化させて形成し
たものであることを特徴とする。
ザは、半導体基板上の所定の領域に形成した活性導波路
層と、該活性導波路層の前後少なくとも一方に設けられ
て当該活性導波路層に光学的に結合した非活性導波路層
とを有し、該非活性導波路層の一部又は全部の領域に回
折格子が形成されている分布反射型半導体レーザにおい
て、前記回折格子の少なくとも一つが、光導波路層の導
伝型を光の進む方向に沿って周期的に変化させて形成し
たものであることを特徴とする。
【０００８】また、本発明に係る分布帰還型半導体レー
ザは、導伝型半導体基板上に該導伝型半導体基板より光
学的屈折率の大きい光導波路層と、該光導波路層より屈
折率が小さく且つ前記導伝型半導体基板と反対の導伝型
を有する光閉じ込め層とを各々少なくとも一層ずつ含む
半導体光導波路の前記光導波路層に、光学的利得を有す
る活性半導体層を加えてあり、且つ前記光導波路層を形
成する少なくとも一層の層の導伝型を光の進む方向に沿
って周期的に変化させて回折格子を形成してあり、該回
折格子がフィルタとして作用する波長でレーザ発振する
ことを特徴とする。
ザは、導伝型半導体基板上に該導伝型半導体基板より光
学的屈折率の大きい光導波路層と、該光導波路層より屈
折率が小さく且つ前記導伝型半導体基板と反対の導伝型
を有する光閉じ込め層とを各々少なくとも一層ずつ含む
半導体光導波路の前記光導波路層に、光学的利得を有す
る活性半導体層を加えてあり、且つ前記光導波路層を形
成する少なくとも一層の層の導伝型を光の進む方向に沿
って周期的に変化させて回折格子を形成してあり、該回
折格子がフィルタとして作用する波長でレーザ発振する
ことを特徴とする。
【０００９】以下、本発明を図１を参照しながら説明す
る。図１（Ａ）〜（Ｃ）には本発明の半導体波長フィル
タの一例を示す。図１（Ａ）に示すように、この半導体
波長フィルタ１０は、ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路層１２ａ及びｐ型ＧａＡｓＰ光導波
路層１２ｂからなる光導波路層１２と、ｐ型ＩｎＰ光閉
じ込め層１３とを形成したものであり、ｎ型光導波路層
１２ａとｐ型光導波路層１２ｂとが光の進む方向に沿っ
て周期的に交互に設けられている。すなわち、光導波路
層１２の導伝型が光の進む方向に沿って周期的に変化し
ているものである。
る。図１（Ａ）〜（Ｃ）には本発明の半導体波長フィル
タの一例を示す。図１（Ａ）に示すように、この半導体
波長フィルタ１０は、ｎ型ＩｎＰ基板１１上にｎ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路層１２ａ及びｐ型ＧａＡｓＰ光導波
路層１２ｂからなる光導波路層１２と、ｐ型ＩｎＰ光閉
じ込め層１３とを形成したものであり、ｎ型光導波路層
１２ａとｐ型光導波路層１２ｂとが光の進む方向に沿っ
て周期的に交互に設けられている。すなわち、光導波路
層１２の導伝型が光の進む方向に沿って周期的に変化し
ているものである。
【００１０】一般に半導体では、キャリア（電子、ある
いは正孔）濃度が増すとプラズマ効果により、その光学
的屈折率が減少する。特に、ＩｎＰ、ＧａＡｓ等のIII-
V族化合物半導体では、電子に比べて正孔のほうが有効
質量が重いため、屈折率変化に対する正孔の寄与は無視
することができ、プラズマ効果による屈折率変化は電子
濃度によってほぼ決定される。なお、図１で電子濃度が
高い領域を黒点で示す。図１の半導体波長フィルタ１０
では、電子濃度が高いｎ型光導波路層１２ａと電子濃度
が低いｐ型光導波路層１２ｂとが光の進む方向に沿って
周期的に形成されており、光導波路層１２の等価屈折率
も周期的に変動している。したがって、光導波路層１２
では、導伝型が周期的に変動し、回折格子が形成されて
おり、半導体波長フィルタ１０は該回折格子の周期に対
応するブラッグ波長近傍の光だけを反射し、他の波長の
光は通過するというフィルタ特性を示す。
いは正孔）濃度が増すとプラズマ効果により、その光学
的屈折率が減少する。特に、ＩｎＰ、ＧａＡｓ等のIII-
V族化合物半導体では、電子に比べて正孔のほうが有効
質量が重いため、屈折率変化に対する正孔の寄与は無視
することができ、プラズマ効果による屈折率変化は電子
濃度によってほぼ決定される。なお、図１で電子濃度が
高い領域を黒点で示す。図１の半導体波長フィルタ１０
では、電子濃度が高いｎ型光導波路層１２ａと電子濃度
が低いｐ型光導波路層１２ｂとが光の進む方向に沿って
周期的に形成されており、光導波路層１２の等価屈折率
も周期的に変動している。したがって、光導波路層１２
では、導伝型が周期的に変動し、回折格子が形成されて
おり、半導体波長フィルタ１０は該回折格子の周期に対
応するブラッグ波長近傍の光だけを反射し、他の波長の
光は通過するというフィルタ特性を示す。
【００１１】かかる半導体波長フィルタ１０で、ｐ型Ｉ
ｎＰ閉じ込め層１３の電位に対してｎ型ＩｎＰ基板１１
の電位を高くすると、すなわちｐｎ接合に逆バイアス電
圧を印加すると、図１（Ｂ）に示すようにｐｎ接合近傍
にキャリアが存在しない空之層１４が広がるため、光導
波路層１２における等価屈折率の変動が減少し、その回
折格子の結合係数κが小さくなる。この逆バイアスをさ
らに強く印加すると、図２（Ｃ）に示すように、空之層
１４が光導波路層１２全体まで広がるので、該光導波路
層１２における等価屈折率の変動量がほぼ零になり、そ
の回折格子の結合係数κが零になる。そして、この状態
では回折格子が形成されていない光導波路と同等である
ので、半導体波長フィルタ１０は全ての波長の光が、通
過するというフィルタ特性となる。
ｎＰ閉じ込め層１３の電位に対してｎ型ＩｎＰ基板１１
の電位を高くすると、すなわちｐｎ接合に逆バイアス電
圧を印加すると、図１（Ｂ）に示すようにｐｎ接合近傍
にキャリアが存在しない空之層１４が広がるため、光導
波路層１２における等価屈折率の変動が減少し、その回
折格子の結合係数κが小さくなる。この逆バイアスをさ
らに強く印加すると、図２（Ｃ）に示すように、空之層
１４が光導波路層１２全体まで広がるので、該光導波路
層１２における等価屈折率の変動量がほぼ零になり、そ
の回折格子の結合係数κが零になる。そして、この状態
では回折格子が形成されていない光導波路と同等である
ので、半導体波長フィルタ１０は全ての波長の光が、通
過するというフィルタ特性となる。
【００１２】このように、本発明の半導体波長フィルタ
では、外部から電気的な制御により、回折格子の結合係
数κを制御することができ、そのフィルタ特性を容易に
変化させることができる。また、係る本発明の半導体波
長フィルタを分布反射型半導体レーザや分布帰還型半導
体レーザの分布反射器に適用すれば、当該レーザの発振
波長の制御を容易に行うことができる。
では、外部から電気的な制御により、回折格子の結合係
数κを制御することができ、そのフィルタ特性を容易に
変化させることができる。また、係る本発明の半導体波
長フィルタを分布反射型半導体レーザや分布帰還型半導
体レーザの分布反射器に適用すれば、当該レーザの発振
波長の制御を容易に行うことができる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１４】（実施例１）図２には一実施例に係る半導
体波長フィルタの構造を示す。この半導体波長フィルタ
１０Ａは、図１に示すものと同様に、ｎ型ＩｎＰ基板１
１上にｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１２ａ及びｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路１２ｂからなる光導波路層１２と、
ｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１３とを形成したものであり、
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１２ａとｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路１２ｂとは光の進む方向に沿って周期的に交
互に設けられている。また、ｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１
３上にはｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５及びｐ
型電極１６が設けられており、一方、ｎ型ＩｎＰ基板１
１の下面にはｎ型電極１７が設けられている。なお、こ
の半導体波長フィルタ１０Ａでは、光の導波モードを単
一とするため、ｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５
及びｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１３の一部をエッチングに
より除去したリッジ型の導波路構造としている。
体波長フィルタの構造を示す。この半導体波長フィルタ
１０Ａは、図１に示すものと同様に、ｎ型ＩｎＰ基板１
１上にｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１２ａ及びｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰ光導波路１２ｂからなる光導波路層１２と、
ｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１３とを形成したものであり、
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１２ａとｐ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路１２ｂとは光の進む方向に沿って周期的に交
互に設けられている。また、ｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１
３上にはｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５及びｐ
型電極１６が設けられており、一方、ｎ型ＩｎＰ基板１
１の下面にはｎ型電極１７が設けられている。なお、こ
の半導体波長フィルタ１０Ａでは、光の導波モードを単
一とするため、ｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５
及びｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層１３の一部をエッチングに
より除去したリッジ型の導波路構造としている。
【００１５】本実施例の半導体波長フィルタ１０Ａで
は、図１のものと同様に、通常状態では光導波路層１３
に回折格子が形成されるが、ｐ型電極１６及びｎ型電極
１７に逆バイアス電圧を印加すると、回折格子が形成さ
れていない光導波路と同等になる。この半導体波長フィ
ルタ１０Ａの一方の端面から光を入射して他方の端面か
ら出射される光の強度を測定したときの透過特性を図３
に示す。同図より、本実施例の半導体波長フィルタ１０
Ａは、電圧を印加しない場合は実線で示すようなブラッ
グ波長近傍の光を遮断する特性となるが、逆バイアス電
圧を印加した場合には点線で示すようなすべての波長の
光を透過する特性となることがわかる。
は、図１のものと同様に、通常状態では光導波路層１３
に回折格子が形成されるが、ｐ型電極１６及びｎ型電極
１７に逆バイアス電圧を印加すると、回折格子が形成さ
れていない光導波路と同等になる。この半導体波長フィ
ルタ１０Ａの一方の端面から光を入射して他方の端面か
ら出射される光の強度を測定したときの透過特性を図３
に示す。同図より、本実施例の半導体波長フィルタ１０
Ａは、電圧を印加しない場合は実線で示すようなブラッ
グ波長近傍の光を遮断する特性となるが、逆バイアス電
圧を印加した場合には点線で示すようなすべての波長の
光を透過する特性となることがわかる。
【００１６】（実施例２）図４には実施例２に係る半導
体波長フィルタの構造を示す。この半導体波長フルタ２
０の構造は実施例１のものとほぼ同じ構造を有している
ので、同一作用を示す部分には同一符号を付して重複す
る説明は省略する。
体波長フィルタの構造を示す。この半導体波長フルタ２
０の構造は実施例１のものとほぼ同じ構造を有している
ので、同一作用を示す部分には同一符号を付して重複す
る説明は省略する。
【００１７】本実施例の半導体波長フィルタ２０は、領
域２１と領域２２の二つの領域を有している点が実施例
１のものと異なる。そして、領域２１と領域２２とで
は、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１２ａとｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路１２ｂとの周期、すなわちそれぞれの回
折格子の周期が異なっており、領域２１に形成された回
折格子のブラッグ波長は１．５０μｍとし、領域２２に
形成されたブラッグ波長は１．５５μｍとしている。ま
た、ｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層及びｐ型電極は
領域２１と領域２２とで独立させており、領域２１には
ｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５Ａ及びｐ型電極
１６Ａが、また、領域２２にはｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１５Ｂ及びｐ型電極１６Ｂがそれぞれ設けら
れている。
域２１と領域２２の二つの領域を有している点が実施例
１のものと異なる。そして、領域２１と領域２２とで
は、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路１２ａとｐ型ＩｎＧａ
ＡｓＰ光導波路１２ｂとの周期、すなわちそれぞれの回
折格子の周期が異なっており、領域２１に形成された回
折格子のブラッグ波長は１．５０μｍとし、領域２２に
形成されたブラッグ波長は１．５５μｍとしている。ま
た、ｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層及びｐ型電極は
領域２１と領域２２とで独立させており、領域２１には
ｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１５Ａ及びｐ型電極
１６Ａが、また、領域２２にはｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層１５Ｂ及びｐ型電極１６Ｂがそれぞれ設けら
れている。
【００１８】本実施例の半導体波長フィルタ２０におい
て、一方の端面から波長１．５０μｍ及び１．５５μｍ
の２つの光を入射した場合、他方の端面から出射される
光は、各々の領域２１，２２に印加する電圧によって変
化する。この変化の様子を表１に示す。
て、一方の端面から波長１．５０μｍ及び１．５５μｍ
の２つの光を入射した場合、他方の端面から出射される
光は、各々の領域２１，２２に印加する電圧によって変
化する。この変化の様子を表１に示す。
【００１９】
【表１】
【００２０】本実施例の半導体波長フィルタ２０では、
各々の領域に印加する電圧を制御することにより、波長
の異なる２種類の光に対する透過特性をそれぞれ独立し
て制御することが可能で、任意の波長の光を取り出すこ
とができるので、波長多重通信システム用の波長フィル
タとして利用することができる。また、さらに回折格子
の周期が異なる領域を増やして多数の波長の透過特性の
制御が可能となる。
各々の領域に印加する電圧を制御することにより、波長
の異なる２種類の光に対する透過特性をそれぞれ独立し
て制御することが可能で、任意の波長の光を取り出すこ
とができるので、波長多重通信システム用の波長フィル
タとして利用することができる。また、さらに回折格子
の周期が異なる領域を増やして多数の波長の透過特性の
制御が可能となる。
【００２１】（実施例３）図５には実施例３に係る半導
体レーザの構成を示す。同図に示すように、この半導体
レーザ３０は分布反射型半導体レーザであり、活性領域
３１と分布反射器領域３２，３３とからなる。分布反射
器領域３２，３３には実施例２の半導体波長フィルタ２
０と同じ構造を採用しているので、図４と同じ作用示す
部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。そ
して、活性領域３１においては、ｎ型ＩｎＰ基板１１上
に、光導波路層１２と光学的にＩｎＧａＡｓＰ活性層１
８が形成されているに外は分布反射器領域３２，３３と
同様の構造を有する。なお、この活性領域３１において
は、分布反射器領域３２，３３と独立したｐ+型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層１５Ｃ及びｐ型電極１６Ｃが設け
られている。また、分布反射器領域３２，３３に形成さ
れる回折格子のブラッグ波長はそれぞれ１．５０μｍ，
１．５５μｍとなっており、活性領域３１に形成されて
いるＩｎＧａＡｓＰ活性層１８はこれらの光に対して利
得を有する媒質である。
体レーザの構成を示す。同図に示すように、この半導体
レーザ３０は分布反射型半導体レーザであり、活性領域
３１と分布反射器領域３２，３３とからなる。分布反射
器領域３２，３３には実施例２の半導体波長フィルタ２
０と同じ構造を採用しているので、図４と同じ作用示す
部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。そ
して、活性領域３１においては、ｎ型ＩｎＰ基板１１上
に、光導波路層１２と光学的にＩｎＧａＡｓＰ活性層１
８が形成されているに外は分布反射器領域３２，３３と
同様の構造を有する。なお、この活性領域３１において
は、分布反射器領域３２，３３と独立したｐ+型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層１５Ｃ及びｐ型電極１６Ｃが設け
られている。また、分布反射器領域３２，３３に形成さ
れる回折格子のブラッグ波長はそれぞれ１．５０μｍ，
１．５５μｍとなっており、活性領域３１に形成されて
いるＩｎＧａＡｓＰ活性層１８はこれらの光に対して利
得を有する媒質である。
【００２２】このような構造の半導体レーザ３０では、
活性領域３１に順バイアスを印加することにより光の増
幅作用が生じ、分布反射器領域３２によって波長１．５
０μｍの光が選択的に反射され、分布反射器領域３２に
よって波長１．５５μｍの光が選択的に反射されるた
め、１．５０μｍと１．５５μｍとの２種類の波長でレ
ーザ発振が得られる。ここで、分布反射器領域３２に逆
バイアスを印加すれば、該領域３２の回折格子が消失し
て波長１．５０μｍの光の反射が生じないので、波長
１．５５μｍで単一モードレーザ発振が得られる。一
方、分布反射器領域３２に零バイアス、分布反射器領域
３３に逆バイアスを印加した場合は、分布反射器領域３
３の回折格子が消失するので、波長１．５０μｍで単一
モードレーザ発振が得られる。このように、本発明によ
る半導体レーザでは、外部からの電気的な制御により、
発振波長を容易に変化させることが可能である。
活性領域３１に順バイアスを印加することにより光の増
幅作用が生じ、分布反射器領域３２によって波長１．５
０μｍの光が選択的に反射され、分布反射器領域３２に
よって波長１．５５μｍの光が選択的に反射されるた
め、１．５０μｍと１．５５μｍとの２種類の波長でレ
ーザ発振が得られる。ここで、分布反射器領域３２に逆
バイアスを印加すれば、該領域３２の回折格子が消失し
て波長１．５０μｍの光の反射が生じないので、波長
１．５５μｍで単一モードレーザ発振が得られる。一
方、分布反射器領域３２に零バイアス、分布反射器領域
３３に逆バイアスを印加した場合は、分布反射器領域３
３の回折格子が消失するので、波長１．５０μｍで単一
モードレーザ発振が得られる。このように、本発明によ
る半導体レーザでは、外部からの電気的な制御により、
発振波長を容易に変化させることが可能である。
【００２３】（実施例４）図６には実施例４に係る半導
体レーザの構造を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断
面図である。図６に示す半導体レーザ４０は分布帰還型
半導体レーザであり、ｐ型ＩｎＰ基板４１上に、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層４２とｎ型ＩｎＰ導電層４３と、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層４４ａ及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
光導波路層４４ｂからなる光導波路層４４とが設けら
れ、これら活性層４２、ｎ型導電層４３及び光導波路層
４４を両側から挟むようにｎ型ＩｎＰ導電層４５Ａ，４
５Ｂが設けられている。また、ｎ型ＩｎＰ導電層４５
Ａ，光導波路層４４及びｎ型ＩｎＰ導電層４５Ｂの一部
の上側にはｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層４６及びｐ+型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層４７が設けられており、ｐ+型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４７の上側及びｎ型基板４
１の下側にはｐ型電極４８Ａ，４８Ｂが設けられてい
る。さらに、ｎ型ＩｎＰ導電層４５Ｂの残りの部分には
直接、ｎ型電極４９が設けられている。なお、ｎ型光導
波路層４４ａとｐ型光導波路層４４ｂとは光の進行方向
に沿って周期的に交互に形成されており、回折格子を構
成している。
体レーザの構造を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断
面図である。図６に示す半導体レーザ４０は分布帰還型
半導体レーザであり、ｐ型ＩｎＰ基板４１上に、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層４２とｎ型ＩｎＰ導電層４３と、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ光導波路層４４ａ及びｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
光導波路層４４ｂからなる光導波路層４４とが設けら
れ、これら活性層４２、ｎ型導電層４３及び光導波路層
４４を両側から挟むようにｎ型ＩｎＰ導電層４５Ａ，４
５Ｂが設けられている。また、ｎ型ＩｎＰ導電層４５
Ａ，光導波路層４４及びｎ型ＩｎＰ導電層４５Ｂの一部
の上側にはｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層４６及びｐ+型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層４７が設けられており、ｐ+型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４７の上側及びｎ型基板４
１の下側にはｐ型電極４８Ａ，４８Ｂが設けられてい
る。さらに、ｎ型ＩｎＰ導電層４５Ｂの残りの部分には
直接、ｎ型電極４９が設けられている。なお、ｎ型光導
波路層４４ａとｐ型光導波路層４４ｂとは光の進行方向
に沿って周期的に交互に形成されており、回折格子を構
成している。
【００２４】かかる半導体レーザ４０では、ｐ型電極４
８Ｂ及びｎ型電極４９を介して、ｎ型ＩｎＰ導電層４５
Ｂとｐ型ＩｎＰ基板４１に順バイアス電圧を印加する
と、光の増幅作用が生じ、光導波路層４４の回折格子に
より選択される１つの波長の光だけが光導波路層４４内
に帰還されるため、単一モードでレーザ発振が生じる。
８Ｂ及びｎ型電極４９を介して、ｎ型ＩｎＰ導電層４５
Ｂとｐ型ＩｎＰ基板４１に順バイアス電圧を印加する
と、光の増幅作用が生じ、光導波路層４４の回折格子に
より選択される１つの波長の光だけが光導波路層４４内
に帰還されるため、単一モードでレーザ発振が生じる。
【００２５】このようにレーザ共振器内に回折格子を有
する半導体レーザ、いわゆる分布帰還型半導体レーザに
おいて、安定した単一モーデレーザ発振動作を得るため
には、回折格子の結合係数κと共振器長Ｌとの積κＬを
精密に制御する必要がある。従来の分布帰還型半導体レ
ーザでは、作製した時点で結合係数κが決定されるた
め、おのずと最適な共振器長Ｌも一意に決まってしまっ
ていた。しかし、本実施例の半導体レーザでは、ｐ型電
極４８Ａ及びｎ型電極４９を介してｎ型ＩｎＰ導電層４
５Ｂとｐ型光閉じ込め層４７との間に逆バイアス電圧を
印加することで、回折格子の結合係数κの制御を行うこ
とができるため、共振器長を変えても安定な単一モード
レーザ発振動作を得ることが可能である。
する半導体レーザ、いわゆる分布帰還型半導体レーザに
おいて、安定した単一モーデレーザ発振動作を得るため
には、回折格子の結合係数κと共振器長Ｌとの積κＬを
精密に制御する必要がある。従来の分布帰還型半導体レ
ーザでは、作製した時点で結合係数κが決定されるた
め、おのずと最適な共振器長Ｌも一意に決まってしまっ
ていた。しかし、本実施例の半導体レーザでは、ｐ型電
極４８Ａ及びｎ型電極４９を介してｎ型ＩｎＰ導電層４
５Ｂとｐ型光閉じ込め層４７との間に逆バイアス電圧を
印加することで、回折格子の結合係数κの制御を行うこ
とができるため、共振器長を変えても安定な単一モード
レーザ発振動作を得ることが可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明の半導体波長フィルタあるいはこ
れを用いた半導体レーザでは、外部からの電気的な手段
により回折格子の結合係数κを変化させることができる
ので、透過特性や反射特性あるいはレーザ発振特性を変
化あるいは制御することができる。
れを用いた半導体レーザでは、外部からの電気的な手段
により回折格子の結合係数κを変化させることができる
ので、透過特性や反射特性あるいはレーザ発振特性を変
化あるいは制御することができる。
【図１】一実施例に係る半導体波長フィルタの概略構成
図である。
図である。
【図２】実施例１に係る半導体波長フィルタの構成図で
ある。
ある。
【図３】実施例１に係る半導体波長フィルタの透過特性
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】実施例２に係る半導体波長フィルタの概略構成
図である。
図である。
【図５】実施例３に係る半導体波長レーザの概略構成図
である。
である。
【図６】実施例４に係る半導体波長レーザの概略構成図
である。
である。
【図７】従来の回折格子の構造図である。
１１，４１ ｎ型ＩｎＰ基板 １２，４４ 光導波路層 １２ａ，４４ａ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層 １２ｂ，４４ｂ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光導波路層 １３，４６ ｐ型ＩｎＰ光閉じ込め層 １５，４７ ｐ+型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １６，４８Ａ，４８Ｂ ｐ型電極 １７，４９ ｎ型電極 １８，４２ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４３，４５Ａ，４５Ｂ ｎ型ＩｎＰ導電層
───────────────────────────────────────────────────── 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】 導伝型半導体基板上に、該導伝型半導体
基板より光学的屈折率の大きい光導波路層と、該光導波
路層より屈折率が小さく且つ前記導伝型半導体基板と反
対の導伝型を有する光閉じ込め層とを各々少なくとも一
層ずつ含む半導体光導波路であって、前記光導波路層を
形成する少なくとも一層の層の導伝型を光の進む方向に
沿って周期的に変化させて形成した回折格子を具備する
ことを特徴とする半導体波長フィルタ。 - 【請求項２】 請求項１において、回折格子が、その導
伝型の周期が異なる領域を２つ以上具備することを特徴
とする半導体波長フィルタ。 - 【請求項３】 半導体基板上の所定の領域に形成した活
性導波路層と、該活性導波路層の前後少なくとも一方に
設けられて当該活性導波路層に光学的に結合した非活性
導波路層とを有し、該非活性導波路層の一部又は全部の
領域に回折格子が形成されている分布反射型半導体レー
ザにおいて、前記回折格子の少なくとも一つが、光導波
路層の導伝型を光の進む方向に沿って周期的に変化させ
て形成したもの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４】 導伝型半導体基板上に該導伝型半導体基
板より光学的屈折率の大きい光導波路層と、該光導波路
層より屈折率が小さく且つ前記導伝型半導体基板と反対
の導伝型を有する光閉じ込め層とを各々少なくとも一層
ずつ含む半導体光導波路の前記光導波路層に、光学的利
得を有する活性半導体層を加えてあり、且つ前記光導波
路層を形成する少なくとも一層の層の導伝型を光の進む
方向に沿って周期的に変化させて回折格子を形成してあ
り、該回折格子がフィルタとして作用する波長でレーザ
発振する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 |
|---|---|---|---|
| JP22383192A JPH0667126A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 半導体波長フィルタ及び半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22383192A JPH0667126A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 半導体波長フィルタ及び半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0667126A true JPH0667126A (ja) | 1994-03-11 |
Family
ID=16804405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22383192A Pending JPH0667126A (ja) | 1992-08-24 | 1992-08-24 | 半導体波長フィルタ及び半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0667126A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6452720B1 (en) * | 1997-01-29 | 2002-09-17 | Fujitsu Limited | Light source apparatus, optical amplifier and optical communication system |
| JP2009258527A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Hitachi Ltd | 光学素子 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127020A (ja) * | 1989-10-13 | 1991-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器 |
| JPH0424602A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Fujitsu Ltd | 波長選択光遅延素子及び時分割光交換機 |
| JPH04178613A (ja) * | 1990-11-14 | 1992-06-25 | Nec Corp | 波長可変フイルタ |
-
1992
- 1992-08-24 JP JP22383192A patent/JPH0667126A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03127020A (ja) * | 1989-10-13 | 1991-05-30 | Mitsubishi Electric Corp | 光変調器 |
| JPH0424602A (ja) * | 1990-05-18 | 1992-01-28 | Fujitsu Ltd | 波長選択光遅延素子及び時分割光交換機 |
| JPH04178613A (ja) * | 1990-11-14 | 1992-06-25 | Nec Corp | 波長可変フイルタ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6452720B1 (en) * | 1997-01-29 | 2002-09-17 | Fujitsu Limited | Light source apparatus, optical amplifier and optical communication system |
| US6856455B2 (en) | 1997-01-29 | 2005-02-15 | Fujitsu Limited | Light source apparatus, optical amplifier and optical communication system |
| JP2009258527A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Hitachi Ltd | 光学素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19980210 |