JPH07118564B2 - 半導体レーザ - Google Patents
半導体レーザInfo
- Publication number
- JPH07118564B2 JPH07118564B2 JP3279966A JP27996691A JPH07118564B2 JP H07118564 B2 JPH07118564 B2 JP H07118564B2 JP 3279966 A JP3279966 A JP 3279966A JP 27996691 A JP27996691 A JP 27996691A JP H07118564 B2 JPH07118564 B2 JP H07118564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical waveguide
- light
- semiconductor laser
- diffraction grating
- optical
- 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.)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光集積回路の光源に利用
する。特に、ＲＯＲ−ＬＤ（Reflactive Optical Reson
ator Laser Diode）と呼ばれる半導体レーザの発振特
性、主に縦モード特性の改善に関する。
する。特に、ＲＯＲ−ＬＤ（Reflactive Optical Reson
ator Laser Diode）と呼ばれる半導体レーザの発振特
性、主に縦モード特性の改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４および図５はそれぞれ従来のＲＯＲ
−ＬＤの構造例を示す平面図であり、図４はハイブリッ
ド型、図５はモノリシック型を示す。
−ＬＤの構造例を示す平面図であり、図４はハイブリッ
ド型、図５はモノリシック型を示す。
【０００３】これらのＲＯＲ−ＬＤはいずれも、同一の
基板１０上に形成された二つの光導波路１２、１３を備
え、互いの伝搬光が結合するように、二つの光導波路１
２、１３の一部を近接させた光結合領域１４が設けられ
る。この光結合領域１４を挟んで光導波路１３の両側に
は、それぞれ回折格子１５、１６が設けられる。
基板１０上に形成された二つの光導波路１２、１３を備
え、互いの伝搬光が結合するように、二つの光導波路１
２、１３の一部を近接させた光結合領域１４が設けられ
る。この光結合領域１４を挟んで光導波路１３の両側に
は、それぞれ回折格子１５、１６が設けられる。
【０００４】図４に示したハイブリッド型の場合には、
光導波路１２に外付けレーザ２０が結合される。これに
対して図５に示したモノリシック型の場合には、光導波
路１２の一端に活性部１１が設けられる。
光導波路１２に外付けレーザ２０が結合される。これに
対して図５に示したモノリシック型の場合には、光導波
路１２の一端に活性部１１が設けられる。
【０００５】ハイブリッド型ＲＯＲ−ＬＤについては、 〔文献１〕アプライド・フィジクス・レターズ第５８巻
第５号第４４９頁、１９９１年(Appl.Pys.Lett. 58,
(5), P.449, 1991, "Compact Hybrid resonant Optical
Reflector Lasers with very narrow linewidth"）に、
またモノリシック型については、 〔文献２〕特開平２−６６９８５号公報、「半導体レー
ザおよびその製造方法」に詳しく説明されている。
第５号第４４９頁、１９９１年(Appl.Pys.Lett. 58,
(5), P.449, 1991, "Compact Hybrid resonant Optical
Reflector Lasers with very narrow linewidth"）に、
またモノリシック型については、 〔文献２〕特開平２−６６９８５号公報、「半導体レー
ザおよびその製造方法」に詳しく説明されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、素子の両端に
回折格子を設ける従来の構造では、二つの回折格子の反
射特性が異なると縦単一モードが得られず、多モード化
する可能性があった。反射特性が異なる原因としては、
加工上の問題と熱分布の問題がある。すなわち、反射特
性が同一の回折格子を二つ作り込むことは困難であり、
しかも、温度差により二つの回折格子の反射特性が変化
してしまう。特にモノリシック型の場合には、同じ基板
上に半導体レーザが設けられており、電流注入より発熱
して基板に温度勾配が発生してしまう。さらに、波長可
変のためには二つの回折格子の屈折率を変化させる必要
があるが、その変化を等しく保つことも困難である。
回折格子を設ける従来の構造では、二つの回折格子の反
射特性が異なると縦単一モードが得られず、多モード化
する可能性があった。反射特性が異なる原因としては、
加工上の問題と熱分布の問題がある。すなわち、反射特
性が同一の回折格子を二つ作り込むことは困難であり、
しかも、温度差により二つの回折格子の反射特性が変化
してしまう。特にモノリシック型の場合には、同じ基板
上に半導体レーザが設けられており、電流注入より発熱
して基板に温度勾配が発生してしまう。さらに、波長可
変のためには二つの回折格子の屈折率を変化させる必要
があるが、その変化を等しく保つことも困難である。
【０００７】本発明は、このような課題を解決し、縦単
一モードが容易に得られるＲＯＲ型の半導体レーザを提
供することを目的とする。
一モードが容易に得られるＲＯＲ型の半導体レーザを提
供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、誘導放射光を発生する活性部と、この活性部の出力
光を伝搬する第一の光導波路と、この第一の光導波路と
の間で伝搬光が互いに結合する第二の光導波路とを備
え、この第二の光導波路には活性部からの出力光を反射
する回折格子が設けられた半導体レーザにおいて、二つ
の光導波路の光結合領域に対して回折格子が一方の側に
設けられ、その回折格子が設けられた光導波路の他方の
側には、その回折格子の反射光を含むその反射光より広
い帯域の光を反射する手段が設けられたことを特徴とす
る。
は、誘導放射光を発生する活性部と、この活性部の出力
光を伝搬する第一の光導波路と、この第一の光導波路と
の間で伝搬光が互いに結合する第二の光導波路とを備
え、この第二の光導波路には活性部からの出力光を反射
する回折格子が設けられた半導体レーザにおいて、二つ
の光導波路の光結合領域に対して回折格子が一方の側に
設けられ、その回折格子が設けられた光導波路の他方の
側には、その回折格子の反射光を含むその反射光より広
い帯域の光を反射する手段が設けられたことを特徴とす
る。
【０００９】光を反射する手段は結晶の劈開面として形
成され、この劈開面に反射率が９０％以上の高反射被膜
が設けられることが望ましい。第一の光導波路には、光
結合領域を挟んで活性層と対面する側に、反射防止手段
が設けられることが望ましい。
成され、この劈開面に反射率が９０％以上の高反射被膜
が設けられることが望ましい。第一の光導波路には、光
結合領域を挟んで活性層と対面する側に、反射防止手段
が設けられることが望ましい。
【００１０】活性部、第一の光導波路および第二の光導
波路は同一基板上に形成されることが望ましい。
波路は同一基板上に形成されることが望ましい。
【００１１】
【作用】ＲＯＲ−ＬＤにおける共振用の光導波路の片側
のみに回折格子を設け、反射特性を改善する。共振のた
めには同じ光導波路の他方にも反射手段を設ける必要が
あるが、その反射手段に波長選択性を要求する必要はな
く、回折格子の反射光を含む広い帯域の光を反射すれば
十分である。そこで、望ましくは、劈開面を利用し、さ
らにその劈開面に高反射被膜を設ける。これにより、回
折格子と反射手段との間で共振が得られ、その共振波長
が一つの回折格子により決定される。したがって、縦単
一モードが容易に得られる。
のみに回折格子を設け、反射特性を改善する。共振のた
めには同じ光導波路の他方にも反射手段を設ける必要が
あるが、その反射手段に波長選択性を要求する必要はな
く、回折格子の反射光を含む広い帯域の光を反射すれば
十分である。そこで、望ましくは、劈開面を利用し、さ
らにその劈開面に高反射被膜を設ける。これにより、回
折格子と反射手段との間で共振が得られ、その共振波長
が一つの回折格子により決定される。したがって、縦単
一モードが容易に得られる。
【００１２】本発明の半導体レーザは、活性部、第一の
光導波路および第二の光導波路を同一基板上に形成する
ことが望ましい。このとき、活性部と回折格子とを同じ
側に設ければ、チップサイズを小さくできる。また、導
波路長が短縮されるので、導波路損を小さくすることが
できる。
光導波路および第二の光導波路を同一基板上に形成する
ことが望ましい。このとき、活性部と回折格子とを同じ
側に設ければ、チップサイズを小さくできる。また、導
波路長が短縮されるので、導波路損を小さくすることが
できる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明実施例ＲＯＲ−ＬＤの構造を示
す平面図である。
す平面図である。
【００１４】このＲＯＲ−ＬＤは、誘導放射光を発生す
る活性部１１と、この活性部１１の出力光を伝搬する第
一の光導波路１２と、この第一の光導波路１２との間で
光結合領域１４において伝搬光が互いに結合する第二の
光導波路１３とを備え、この光導波路１３には活性部１
１からの出力光を反射する回折格子１５が設けられる。
活性部１１および光導波路１２、１３は同一の基板１０
上に形成される。
る活性部１１と、この活性部１１の出力光を伝搬する第
一の光導波路１２と、この第一の光導波路１２との間で
光結合領域１４において伝搬光が互いに結合する第二の
光導波路１３とを備え、この光導波路１３には活性部１
１からの出力光を反射する回折格子１５が設けられる。
活性部１１および光導波路１２、１３は同一の基板１０
上に形成される。
【００１５】ここで本実施例の特徴とするところは、回
折格子１５が結合領域１４に対して光導波路１３の一方
の側のみに設けられ、この光導波路１３の他方の側に
は、回折格子１５の反射光を含むその反射光より広い帯
域の光を反射する手段として、端面が劈開面に形成さ
れ、この劈開面に反射率が９０％以上の高反射被膜１７
が設けられたことにある。また光導波路１２には、光結
合領域１４を挟んで活性部１１と対面する側に、反射防
止手段として窓構造１８、すなわち導波路構造を無くし
た構造が設けられる。
折格子１５が結合領域１４に対して光導波路１３の一方
の側のみに設けられ、この光導波路１３の他方の側に
は、回折格子１５の反射光を含むその反射光より広い帯
域の光を反射する手段として、端面が劈開面に形成さ
れ、この劈開面に反射率が９０％以上の高反射被膜１７
が設けられたことにある。また光導波路１２には、光結
合領域１４を挟んで活性部１１と対面する側に、反射防
止手段として窓構造１８、すなわち導波路構造を無くし
た構造が設けられる。
【００１６】活性部１１の出力光は、光導波路１２を伝
搬し、光結合領域１４において光導波路１３に結合し、
高反射被膜１７が設けられた端面（以下「反射端面」と
いう）で反射し、その一部が回折格子１５に達する。回
折格子１５の反射率が９０％以上と十分に大きく、光導
波路１３の損失が小さければ、反射端面と回折格子１５
との間で鋭い共振が生じ、その一部が活性部１１に帰還
されて縦単一モードのレーザ発振が得られる。
搬し、光結合領域１４において光導波路１３に結合し、
高反射被膜１７が設けられた端面（以下「反射端面」と
いう）で反射し、その一部が回折格子１５に達する。回
折格子１５の反射率が９０％以上と十分に大きく、光導
波路１３の損失が小さければ、反射端面と回折格子１５
との間で鋭い共振が生じ、その一部が活性部１１に帰還
されて縦単一モードのレーザ発振が得られる。
【００１７】図２および図３は試作したＲＯＲ−ＬＤの
特性例を示す。図２は注入電流に対する印加電圧および
出力光パワーの特性であり、図３は出力光スペクトラム
を示す。これらの特性は、光導波路１２、１３をリブ形
導波路として形成し、リブの幅を２〜３μｍ、光結合領
域におけるリブの間隔を１〜１．５μｍ、素子の全長を
約１．５ｍｍ、回折格子１５の長さを６００μｍ、活性
部１１の長さを５００μｍとしたときの測定例である。
活性部１１としては、単一量子井戸の一般的なＧａＡｓ
系半導体レーザ構造を用いた。また、光導波路１２、１
３は活性部１１の単一量子井戸を無秩序化して形成し
た。
特性例を示す。図２は注入電流に対する印加電圧および
出力光パワーの特性であり、図３は出力光スペクトラム
を示す。これらの特性は、光導波路１２、１３をリブ形
導波路として形成し、リブの幅を２〜３μｍ、光結合領
域におけるリブの間隔を１〜１．５μｍ、素子の全長を
約１．５ｍｍ、回折格子１５の長さを６００μｍ、活性
部１１の長さを５００μｍとしたときの測定例である。
活性部１１としては、単一量子井戸の一般的なＧａＡｓ
系半導体レーザ構造を用いた。また、光導波路１２、１
３は活性部１１の単一量子井戸を無秩序化して形成し
た。
【００１８】図２に示した特性では、注入電流に対する
出力光パワーの変化が一様ではない。これは、注入電流
によって異なる縦モードが発生することを示している。
この最大の原因は、活性部１１の端面と反射端面との間
などにファブリペロー・モードが残っているためと考え
られる。したがって、これらの構造を最適化すれば、さ
らに良好な特性が得られると考えられる。
出力光パワーの変化が一様ではない。これは、注入電流
によって異なる縦モードが発生することを示している。
この最大の原因は、活性部１１の端面と反射端面との間
などにファブリペロー・モードが残っているためと考え
られる。したがって、これらの構造を最適化すれば、さ
らに良好な特性が得られると考えられる。
【００１９】以上の説明では、第一の光導波路の一端に
窓構造を形成して反射防止手段とした例について示した
が、光導波路を量子井戸構造を無秩序化して形成する場
合には、その一端を無秩序化せずに残してもよい。
窓構造を形成して反射防止手段とした例について示した
が、光導波路を量子井戸構造を無秩序化して形成する場
合には、その一端を無秩序化せずに残してもよい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体レ
ーザは、回折格子を形成する部分が一つなので、二つの
場合に考慮しなければならない回折格子の反射特性のば
らつきはなく、縦単一モードを容易に得ることが可能と
なる。また、片側の回折格子の長さ分だけ二つの光導波
路を短くすることができ、損失が減ってＲＯＲの効果が
得やすくなり、狭スペクトル線幅化が期待できる。さら
に、波長可変する場合には、屈折率を変化させる場所が
一箇所となり、従来のように二箇所の屈折率を同じに保
ちながら変化させる必要がなく、制御が単純化される。
ーザは、回折格子を形成する部分が一つなので、二つの
場合に考慮しなければならない回折格子の反射特性のば
らつきはなく、縦単一モードを容易に得ることが可能と
なる。また、片側の回折格子の長さ分だけ二つの光導波
路を短くすることができ、損失が減ってＲＯＲの効果が
得やすくなり、狭スペクトル線幅化が期待できる。さら
に、波長可変する場合には、屈折率を変化させる場所が
一箇所となり、従来のように二箇所の屈折率を同じに保
ちながら変化させる必要がなく、制御が単純化される。
【図１】本発明実施例ＲＯＲ−ＬＤの構造を示す平面
図。
図。
【図２】試作したＲＯＲ−ＬＤにおける注入電流に対す
る印加電圧および出力光パワーの特性例を示す図。
る印加電圧および出力光パワーの特性例を示す図。
【図３】試作したＲＯＲ−ＬＤの出力光スペクトラムを
示す図。
示す図。
【図４】従来例ハイブリッド型ＲＯＲ−ＬＤの構造を示
す平面図。
す平面図。
【図５】従来例モノリシック型ＲＯＲ−ＬＤの構造を示
す平面図。
す平面図。
１１ 活性部 １２、１３ 光導波路 １４ 光結合領域 １５、１６ 回折格子 １７ 高反射被膜 １８ 窓構造
Claims (4)
- 【請求項１】 誘導放射光を発生する活性部と、 この活性部の出力光を伝搬する第一の光導波路と、 この第一の光導波路との間で伝搬光が互いに結合する第
二の光導波路と を備え、 この第二の光導波路には前記活性部からの出力光を反射
する回折格子が設けられた 半導体レーザにおいて、 前記回折格子は前記第一の光導波路との光結合領域に対
して前記第二の光導波路の一方の側に設けられ、 前記第二の光導波路の他方の側には、前記回折格子の反
射光を含むその反射光より広い帯域の光を反射する手段
が設けられたことを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 光を反射する手段は結晶の劈開面として
形成され、この劈開面に反射率が９０％以上の高反射被
膜が設けられた請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 第一の光導波路には、光結合領域を挟ん
で活性層と対面する側に、反射防止手段が設けられた請
求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 活性部、第一の光導波路および第二の光
導波路は同一基板上に形成された請求項１記載の半導体
レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279966A JPH07118564B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3279966A JPH07118564B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05121837A JPH05121837A (ja) | 1993-05-18 |
| JPH07118564B2 true JPH07118564B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=17618417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3279966A Expired - Lifetime JPH07118564B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | 半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07118564B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2536390B2 (ja) * | 1993-04-21 | 1996-09-18 | 日本電気株式会社 | 半導体レ―ザおよびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02226233A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-07 | Canon Inc | 半導体光増幅器 |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP3279966A patent/JPH07118564B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05121837A (ja) | 1993-05-18 |
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