JPH07202324A

JPH07202324A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH07202324A
Application number: JP35421393A
Authority: JP
Inventors: Chie Takakuwa; 智恵高桑; Nobuo Suzuki; 信夫鈴木; Masaki Toyama; 政樹遠山
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】発振スペクトル線幅を細く保ったまま、発振波
長を高速、且つ大きく変化させることができる半導体レ
ーザ装置を提供する。【構成】光を導波する光導波領域が第１および第２の光
導波領域からなる半導体レーザ装置であって、第１の光
導波領域が、活性領域を形成する活性層の上部に分布帰
還共振器を有する活性・分布帰還領域２１，２２であ
り、第２の光導波領域２４，２５が、光導波領域内の光
損失を制御する領域で、そのキャリア密度が実質的にゼ
ロであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発振波長を可変できる
半導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より光通信技術の研究や開発が盛ん
に行なわれている。これは光信号伝送が電気信号伝送よ
り伝送速度や信号間の干渉等の点で優れているからであ
る。このような状況の中、近年、光周波数分割多重化シ
ステム（光ＦＤＭ）が注目されている。これは光ＦＤＭ
が大容量光通信システム、光インターコネクション、光
交換、光演算など様々な分野に応用できるからである。

【０００３】ところで、光ＦＤＭ向けのコヒーレント光
源として、コンパクトで信頼性があり、波長可変可能な
半導体レーザ装置の開発が進められている。大容量の光
ＦＤＭを実現するためには、波長可変範囲の広い半導体
レーザ装置の開発が必要である。

【０００４】また、所定の波長範囲の中で高密度に多数
の周波数チャンネルを多重化するためには、各チャンネ
ルの占有する周波数範囲を狭くすること、すなわち、発
振波長スペクトル幅を狭くすることが必要である。特
に、光ＦＤＭで有望なコヒーレント光伝送方式において
は、信号光と局部発振光との干渉により受信信号を得る
ために、極狭線幅の光源が必要になる。

【０００５】現在研究されている波長可変半導体レーザ
は、大きく分けて、（１）多電極分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）半導体レー
ザ装置（２）ツインガイド型半導体レーザ装置（３）超周期構造型またはモード干渉型半導体レーザ装
置（４）温度制御型半導体レーザ装置（５）多電極分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レーザ装置の５つに分類される。

【０００６】（１）の多電極ＤＢＲ半導体レーザ装置
は、ブラッグ反射領域にキャリアを注入してブラッグ波
長を大きく変えるものである。しかし、波長可変範囲は
広いが、パッシブなブラッグ導波路にキャリアを注入す
るため、内部のキャリア密度揺らぎに起因して発振スペ
クトル線幅は１０ＭＨｚ以上に増大してしまい、コヒー
レント光伝送への適用は困難である。また、波長も多数
のモードをジャンプしながら変化するため、連続的に可
変できる波長範囲が狭い。更にまた、複数のモードを利
用しているため、任意の波長に切り替えるには、単純な
フィードバックループの基準値制御ではなく、各電極に
流す電流をあらかじめメモリーに記憶されている設定値
に合わせる等の手法を取る必要があった。したがって、
その処理速度により波長切り替え速度が制限される。そ
の上、発振波長と記憶している設定値との関係が少しで
もずれると動作不能となるため、従来と比べて厳しい電
流対波長の安定性および信頼性が要求される。

【０００７】（２）のツインガイド型半導体レーザ装置
は、近接して積層されている活性層と光導波層とに流す
電流を独立に制御するものである。多電極ＤＢＲ半導体
レーザ装置で領域を軸方向に分割する代わりに層方向に
分割したものと考えることができ、多電極ＤＢＲ半導体
レーザ装置と類似の動作モードとなる。しかし、この場
合も、発振スペクトル線幅の制限からツインガイド型レ
ーザ装置をコヒーレント光伝送に適用するのは困難であ
る。

【０００８】（３）の超周期構造型またはモード干渉型
半導体レーザ装置としては、例えば、ＳＧ（sampled gr
ating ）型、ＳＳＧ（super structure grating ）型、
ＶＣＦ（vertical coupled grating）型などがあるが、
この種の半導体レーザ装置も波長同調動作時の発振スペ
クトル線幅の制限からコヒーレント光伝送に適用するの
は困難である。

【０００９】（４）の温度制御型半導体レーザ装置は、
活性領域近傍に加熱手段を設けて活性層の温度を上げら
れるようにしたものである。一般に、活性層の温度を上
昇させることにより、発振波長を長い方にシフト（レッ
ドシフト）させ、発振スペクトル線幅を狭く保ったまま
発振波長を大きく変化させることができる。しかし、発
振波長を大きく変化させると、発振波長が安定するまで
の時間が数ミリ秒と長くなるため、光ＬＡＮなど光ＦＤ
Ｍのチャンネルを高速で切り替える用途に使用するのは
困難である。

【００１０】（５）の多電極ＤＦＢ半導体レーザ装置
は、ＤＦＢ半導体レーザ装置を共振器方向に複数の領域
に分割して、キャリア密度分布と温度分布とを変え、発
振波長を変化させるものである。

【００１１】多電極ＤＦＢ半導体レーザ装置を用いれ
ば、電流注入時のキャリア密度の揺らぎが小さく、スペ
クトル線幅を狭く保ちながら発振波長を変えることがで
きる。

【００１２】しかしながら、熱効果の応答速度が遅いた
め、多数の波長チャンネルを高速に切り替えて使う光Ｆ
ＤＭシステムにこの半導体レーザ装置を使うと、波長切
り替えに伴う時間が長いため、非常に効率の悪いシステ
ムになってしまうという問題がある。

【００１３】このほか、電界吸収型のツインガイド半導
体レーザも提案されている（山田ほか、信学技報Ｏ９Ｅ
９１−４１，１９９１年６月１７日）。この半導体レー
ザはツインガイド半導体レーザの光吸収層に逆バイアス
を印加し、電界吸収による導波損失増加で発振しきいキ
ャリア密度を上昇させ、そのプラズマ効果により活性層
の屈折率を下げることで波長をブルーシフトさせようと
するものである。

【００１４】受動光導波層で光吸収により発生したキャ
リアは、印加電界により効率的に引き抜かれるため、定
常的に光導波層に滞留するキャリアは少なく、その再結
合過程のゆらぎに起因する波長スペクトル広がりを抑制
できるとものと期待されている。

【００１５】しかしながら、電界吸収の生じる条件で
は、光導波層の屈折率が増加してしまうため、活性層の
屈折率低下の効果が相殺されてしまう。このため、この
レーザでは波長を大きく変化させることができなかっ
た。上記文献における波長シフト量は、約０．４ｎｍに
とどまっている。また、ツインガイド構造では共通電極
が基板とならないため、共振器方向の電極分割が困難、
電流狭窄構造や低容量化が困難という問題もあった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来より
種々の波長可変可能な半導体レーザ装置が考えられ、そ
れなりの性能も認められているが、その欠点も顕著にな
り、光ＦＤＭ向けのコヒーレント光源として本命視され
るものはまだ無い。

【００１７】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、発振スペクトル線幅を
細く保ったまま、発振波長を高速、且つ大きく変化させ
ることができ、光ＦＤＭ向けのコヒーレント光源として
使用可能な半導体レーザ装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体レーザ装置は、光を導波する光導
波領域が共振器方向に直列して接続された第１および第
２の光導波領域からなり、前記第１の光導波領域が、活
性領域内に分布帰還共振器を有する活性・分布帰還領域
であり、前記第２の光導波領域が、前記光導波路領域内
の光損失を制御する領域で、そのキャリア密度が実質的
にゼロであることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明の半導体レーザ装置は、活性領域が分布
帰還共振器（第１の領域）として機能するいわゆるＤＦ
Ｂレーザにおいて、その一部を光損失を制御する領域で
ある第２の領域に置き換えた構成になっている。

【００２０】第２の領域で光損失を大きく変化させれ
ば、発振に必要な誘導放出利得が増加する結果、活性領
域における発振しきいキャリア密度が大きく増加し、発
振波長も大きく変化する。

【００２１】ここで、光損失を制御する手段として、例
えば、電界吸収効果を利用した光の導波損失や、電気光
学効果を利用した光の分岐あるいは散逸を用いれば、数
ｎｓで発振波長を制御できるようになる。

【００２２】また、本発明では、上記第２の領域のキャ
リア密度が実質的にゼロである。ここで、キャリア密度
が実質的にゼロとは、キャリア密度のゆらぎがあって
も、発振スペクトル線幅が影響を受けない程度にキャリ
ア密度が低いことをいう。

【００２３】実際には、１０¹⁶ｃｍ^-3程度のキャリアが
存在しても、この条件は十分に満たされる。このような
状態は上述した電界吸収効果や、電気光学効果を利用し
た光損失制御の場合には自動的に満足される。

【００２４】この原理は従来技術の電界吸収型ツインガ
イド半導体レーザと類似であるが、以下の点で大きく異
なる。

【００２５】すなわち、従来技術の半導体レーザでは、
活性層と電界吸収光導波層が一体となって一つの導波路
を形成していたのに対して、本発明においては、これら
が一つの共振器内に別の領域として配列されている。

【００２６】電界吸収によるしきい値の上昇は、活性・
分布帰還領域の屈折率を低下させ、ブラッグ波長をブル
ーシフトさせる。このため、電界吸収に伴う電界吸収領
域の屈折率増加があっても、この領域のブラッグ波長へ
の寄与は小さく、ブラッグ波長付近のストップバンド中
における発振モードの位置（位相）を変化させるだけで
ある。この位相は共振器内に位相調整領域（第３の領
域）を設けるなど、別の手段により補償可能である。

【００２７】更に、電気光学効果を利用した共振器内の
光損失制御においては、バイアスのかけ方等によりブラ
ッグ波長に対する位相シフトの量や向きを制御すること
も可能である。その上、第２の領域と第１の領域とが離
れているため、第２の領域は第１の領域の発熱変化の影
響を受けにくい。

【００２８】したがって、本発明によれば、発振スペク
トル線幅を狭く保ったまま、短い時間で発振波長を大き
く変化できるようになる。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。

【００３０】図１は、第１の実施例に係る半導体レーザ
装置の光導波層に沿った断面図、図２は、この半導体レ
ーザ装置を上から見た平面図である。本実施例の半導体
レーザ装置は、大きく分けて、活性・分布帰還領域２１
（第１の光導波領域）、電界吸収領域２４（第２の光導
波領域）、位相調整・活性・分布帰還領域２３（第１の
光導波領域）、電界吸収領域２５（第２の光導波領
域）、活性・分布帰還領域２２（第１の光導波領域）の
５領域からなる。これらの５領域は共振器方向に直列し
て接続された形になっている。

【００３１】各領域の間には半絶縁性ＩｎＰからなる分
離領域８が形成され、各領域は電気的に分離されてい
る。上記５つの領域２１，２４，２３，２５，２２はこ
の順で共振方向に沿って形成されている。

【００３２】ここで、活性（利得）領域である活性・分
布帰還領域２１，２２および位相調整・活性・分布帰還
領域２３の長さは２２０μｍ、光損失を制御する領域で
ある電界吸収領域２４，２５の長さは１１０μｍ、分離
領域８の長さは３５μｍである。

【００３３】活性・分布帰還領域２１，２２および位相
調整・活性・分布帰還領域２３は、波長１．５５μｍ付
近に利得ピークを持つ活性層３と、上部にブラッグ波長
約１．５５μｍの回折格子１１が形成され、波長１．３
μｍ組成のＩｎＧａＡｓＰからなる光導波層４とが、ｎ
型ＩｎＰクラッド層２とｐ型ＩｎＰクラッド層６とで挟
まれた構造になっている。ここで、活性層３は量子井戸
構造のものであっても良い。

【００３４】電界吸収領域２４，２５は、波長１．４７
μｍ組成のアンドープＩｎＧａＡｓＰからなる光導波層
５がｎ型ＩｎＰクラッド層２とｐ型ＩｎＰクラッド層６
とで挟まれた構造になっている。ここで、光導波層５と
ｐ型ＩｎＰクラッド層６との間に、キャリアのパイルア
ップを防止するための中間バンドギャップ層を設けてあ
っても良い。

【００３５】活性領域の活性層３、光導波層４、並びに
電界吸収領域の光導波層５は波長１．５５μｍの光に対
して横モードが単一となるように設計されており、その
接続部は等価屈折率が急激に変化しないように作製され
ている。

【００３６】ｐ型ＩｎＰクラッド層６の上部には、オー
ミックコンタクト層７を介して、オーミック電極９が形
成されている。

【００３７】半導体基板１の下部には共通のｎ型オーミ
ック電極１０が形成されている。へき開により形成され
た両端面には、反射率０．１％以下のＳｉＮ_xからなる
無反射膜１２がコーティングされ、これによってファブ
リ・ペロ・モードの発振が抑圧され、安定な単一モード
発振が実現されるようになっている。

【００３８】このように構成された半導体レーザ・チッ
プは、ＡｕＳｎはんだにより接地電極となる金属ヒート
シンク（不図示）の上に固定されており、上記金属ヒー
トシンクは温度センサとペルチェ素子とからなる温度調
整機構により一定温度になるように制御される。

【００３９】各電極パッドは、セラミック基板上に形成
されたそれぞれの給電線とボンディングにより接続され
ており、活性領域の電流と制御領域の電圧を独立に制御
できるようになっている。

【００４０】これらは、レンズ系、光アイソレータ、ビ
ームスプリッタ、周波数弁別用エタロン、モニタ・フォ
トダイオード、駆動制御用ＩＣ、ピグテールなどととも
にモジュール内に実装されている。

【００４１】自動周波数制御（ＡＦＣ）と自動パワー制
御（ＡＰＣ）は、後部の出口をモニタして所定の電極に
帰還をかけることで実現される。帰還をかける電極とし
て様々な組み合わせが考えられる。

【００４２】電界吸収領域２４，２５に電界を加えない
ときの光導波損失はほとんど無視できる程度に小さく、
活性領域２１，２２，２３にバランスよく電流を注入す
ることで、低しきい値の単一縦モード発振が実現され
る。

【００４３】従来の三電極ＤＦＢレーザの場合と同様
に、発振波長は主として両端部の活性領域２１，２２の
ブラッグ波長で決まり、位相調整・活性・分布帰還領域
２３は主としてストップバンド中での発振波長の位相に
寄与する。

【００４４】活性領域の三つの電極の電流バランスを変
えると、発振波長や出力パワーが変化するが、活性領域
２１，２２，２３の発振しきいキャリア密度はそれほど
大きく変化しない。

【００４５】電界吸収領域２４，２５に逆バイアスを加
えると、電界吸収効果により波長約１．５５μｍの発振
光に対する吸収が増加し、発振に必要な利得が増大す
る。

【００４６】例えば、２Ｖの電圧印加で、吸収は約１２
０ｃｍ^-1に増大する。電界吸収領域の長さ比が活性領域
長のそれの約１／３なので、活性領域の導波損失に換算
して４０ｃｍ^-1程度の損失増加が得られる。

【００４７】この結果、活性領域２１，２２，２３の発
振しきいキャリア密度が倍以上に増加し、発振波長は短
波長側に５ｎｍ以上シフトする。このとき、パワーの低
下や発振停止を避けるためには、活性領域２１，２２，
２３に流す電流を増加させねばならない。これは発熱を
介して発振波長をレッドシフトさせる方向に働くが、発
振キャリア密度変化が大きいため、正味の波長変化はブ
ルーシフトとなる。

【００４８】このとき、電界吸収により生じたキャリア
は、電界により効率的に光導波層５から引き抜かれる。
したがって、共振器内部の光は光導波層５におけるキャ
リア密度のゆらぎをほとんど感じることがないので、発
振スペクトル線幅は５ｎｍ波長を変化させた場合でも５
ＭＨｚ前後に抑えられる。

【００４９】電界吸収領域における屈折率変化は、スト
ップバンド中での発振波長の位相を変化させる。この影
響は位相調整領域２３により制御することができる。電
界吸収の応答速度はＣＲ時定数制限である。ツインガイ
ド型と異なり、狭窄化で低容量化が図れるので、１０Ｇ
Ｈｚ以上の帯域は容易に実現できる。制御系の応答時間
が十分に速いと仮定すれば、内部の電界分布とキャリア
分布が平衡して波長が安定化するまでの時間は活性領域
の実効的なキャリア寿命で制限され、数ｎｓオーダー、
大きく波長をふっても数十ｎｓで安定化させることがで
きる。

【００５０】熱効果によるレッドシフトの時定数は数ｍ
ｓオーダーなので、比較的短い時間の間に必ず数回は波
長を変化させるような光ＦＤＭによる光ネットワークや
光ＡＴＭ交換機等のシステムにおいては、熱効果による
遅いレッドシフトが大きな場合でも、速いキャリア密度
変化による大きなブルーシフトのみで数μｓ程度の時間
に渡って所定の波長に発振波長を制御しておくことがで
きる。もちろん、温度上昇の影響が小さくなるように、
電気的な抵抗や熱抵抗を小さく抑えて作製することが好
ましい。

【００５１】このように、本実施例の半導体レーザ装置
によれば、発振スペクトル線幅を狭く保ったまま、高速
に大きく波長を変化させることができる。このレーザを
０．１ｎｍ間隔で光ＦＤＭされた２．５Ｇｂ／ｓＦＳＫ
（周波数シフトキーイング）遅延検波コヒーレント光伝
送システムの局部発振光源に用いれば、約５０ある任意
のチャンネルに数十ｎｓ以内にアクセス可能である。

【００５２】なお、内部の光子密度が高く、単位長さ当
たりの吸収も大きいときには、電界吸収で発生するキャ
リアが増大して、発振スペクトル線幅が増大したり、吸
収飽和で応答速度の低下や非線形性が生じたりする。

【００５３】したがって、このような問題が発生しない
ように、電界吸収領域の単位長さ当たりの吸収を小さめ
に抑え、代わりに長さを長めにする必要がある。しか
し、電界吸収の応答速度はＣＲ制限となるので、電界吸
収領域２４，２５を極端に長くすることは好ましくな
い。これらの問題を解決するために、利得領域と電界吸
収領域を細分して極端に光子密度の高い領域を作らない
ようにする方法も考えられる。ツインガイド型と比べて
共振器方向に構造を変える自由度は遥かに高い。また
は、十分な電界を加えてキャリアを効率的に電界吸収領
域２４，２５から引き出せるようにすれば、受動的な制
御領域である電界吸収領域２４，２５のキャリア密度を
低く保てるので、その影響を十分に低く抑えることがで
きる。

【００５４】次に図３と図４を用いて本発明の第２の実
施例に係る半導体レーザ装置について説明する。

【００５５】図３は、本実施例の半導体レーザ装置を上
から見た平面図、図４は、同半導体レーザ装置の光導波
層に沿った断面図である。

【００５６】この半導体レーザ装置は、大きく分けて、
活性・分布帰還領域３１と、電界吸収領域３２と、活性
・位相調整領域３３とからなる。

【００５７】基本的な構造は第１の実施例のそれと同様
であるが、活性層３と光導波層５がいずれも量子井戸か
らなり、マスク選択成長により一回の成長で同時に形成
されている。

【００５８】すなわち、選択成長マスクの幅を変えるこ
とで、利得領域３１，３３の活性層３は波長１．５５μ
ｍ付近に利得ピークを持つように、電界吸収領域３２の
光導波層５は１．４７μｍに吸収端を持つように、それ
ぞれ量子井戸の厚さと組成が調整されている。なお、量
井戸層は基板と孔し整合していなくても良い。他の層構
造や電極は第１の実施例のそれとほぼ同じである。

【００５９】各領域の間や活性層３、光導波層５の側面
は半絶縁性ＩｎＰ層８で分離されている。回折格子１１
は活性・分布帰還領域３１にのみ形成されている。出射
面には無反射コーティング１２と窓領域１４が形成され
ており、端面反射の影響を小さく抑えている。一方、位
相調整領域３３の側のへき開面には高反射コーティング
１３が形成されている。

【００６０】本実施例の場合、高反射コーティング膜１
３のあるへき開面と回折格子１１とにより共振器が形成
されているが、動作は第１の実施例と基本的に同じであ
る。

【００６１】すなわち、電界吸収領域３２に電界をかけ
て吸収を増やすと、活性領域３１，３３のしきいキャリ
ア密度がかなり大きくなり、等価屈折率が小さくなる。
このため、ブラッグ波長が従来の半導体レーザに比べて
大きくブールシフトする。

【００６２】また、光導波層５のキャリア密度はそれほ
ど高くならないので、スペクトル線幅はそれほど劣化せ
ず、更に、キャリア密度変化による波長変化なので高速
で応答する。位相調整領域３３はしきい値近傍にバイア
スされており、安定な単一モード発振を維持するように
高反射コーティング端面の位相が制御されている。

【００６３】なお、電界吸収層に量子井戸を用いた場
合、バルク型の場合よりも電界印加による屈折率変化が
大きくなる傾向にあるが、この影響は活性・位相調整領
域３３により補償可能である。

【００６４】図５は、本発明の第３の実施例に係る半導
体レーザ装置を上から見た平面図である。

【００６５】図中、５１，５２は分布帰還・利得領域を
示しており、これら二つの分布帰還・利得領域５１，５
２の間には低損失受動導波路による方向性結合器部５３
が形成されている。

【００６６】端面には無反射コート膜１２が形成され、
へき開面の影響は無視できる。発振波長は主として分布
帰還領域５１，５２のブラッグ波長で決まり、方向性結
合器５３で調整される回折格子間の位相でストップバン
ド内の発振波長が決まる。

【００６７】方向性結合器５３により光導波領域である
共振器内の光の一部を光吸収領域５４，５５へ分岐され
るようになっており、その分岐比と回折格子間の位相は
二つの電極を介して制御されるようになっている。

【００６８】分岐した光は吸収領域５４，５５で吸収さ
れ、共振器には戻ってこない。したがって、分岐比を増
やすことは共振器からみれば、光損失の増加と等価であ
り、第１および第２の実施例と同様の原理で発振波長を
大きく変化させることができる。

【００６９】例えば、分岐比を０：１から１０：１まで
変化させたとすると、この部分のロスが約０ｄＢから約
１０ｄＢに増加することになる。この結果、分布帰還・
利得領域５１，５２で発振に必要なしきいキャリア密度
が大幅に上昇し、波長が短波長側へシフトすることにな
る。ここで、先の実施例と同様に、損失増加による出力
低下を補償するために、分布帰還・利得領域５１，５２
に流す電流を増やさねばならない。

【００７０】方向性結合器５３（光の分岐）は電気光学
効果を利用しているので、電流注入や光吸収によるキャ
リアの発生がなく、発振スペクトル線幅は狭く保たれ
る。

【００７１】また、方向性結合器５３の応答も先に説明
した電界吸収型の場合と同様にＣＲ制限であり、共振器
損失の変化による分布帰還・利得領域５１，５２のキャ
リア密度の変化は、実効的なキャリア寿命に制限され、
約数ｎｓのオーダである。したがって、全体としてｎｓ
オーダの速度で波長変化を実現できる。

【００７２】なお、方向性結合器５３で光が共振器に戻
って来ると、共振器内部の光と干渉したり、キャリア分
布や光分布を揺るがしたりして、発振スペクトル線幅が
広くなる可能性があるので、確実に発振スペクトル線幅
を狭くするには、共振器からいったん失われた光が共振
器に戻ってこないように特別な工夫を施すと良い。ま
た、リーク電流等の寄生的な影響があると発振スペクト
ル線幅に影響ができるが、その影響は十分小さいので無
視できる。

【００７３】図６は、本発明の第４の実施例に係る半導
体レーザ装置の断面図であり、これは第３の実施例の変
形に相当するものである。

【００７４】すなわち、共振器の一端は導波領域である
利得領域６１の回折格子、他端は高反射コート膜１３に
より構成されている。方向性結合器６３の電極は一つで
あり、高反射コート膜１３と回折格子との間の位相は、
位相調整領域６２によって調整できるようになってい
る。また、光吸収領域の代わりに、モニタ用フォトダイ
オード６４が集積化されている。動作原理と効果は第３
の実施例のそれと同様である。

【００７５】図７、図８には、それぞれ、本発明の第
５、第６の実施例に係る半導体レーザ装置の断面図が示
されている。

【００７６】図７、図８の半導体レーザ装置は、それぞ
れ、第３、第４の実施例の半導体レーザ装置と類似して
いるが、方向性結合器の代わりにマッハツェンダー干渉
計７３、モード干渉型の導波路８３を使用している点で
異なっている。

【００７７】図７の第５の実施例に係る半導体レーザ装
置の場合、電極７４，７５に同相で電圧をかけると、活
性・分布帰還領域７１，７２の間の位相が変化し、ま
た、差動で動作させるとＹ分岐部７６，７７で放射モー
ドとなって、散逸する光の割合を制御できる。

【００７８】光の散逸は電気光学効果を利用しているの
で、電流注入や光吸収によるキャリアの発生がなく、発
振スペクトル線幅は狭く保つことができる。

【００７９】また、方向性結合器の場合と同様に、共振
器損失の変化による活性領域のキャリア密度の変化は、
実効的なキャリア寿命に制限され、約数ｎｓのオーダ
で、全体としてｎｓオーダの速度で波長変化を実現でき
る。

【００８０】マッハツェンダー干渉計は通常波長フィル
タとしても使用されるが、本実施例の場合には、活性・
分布帰還領域７１，７２の波長選択性が強いため、利得
領域７１，７２，７３で決まる波長に対する放射損失の
制御器として動作する。

【００８１】図８の第６の実施例に係る半導体レーザ装
置の場合、単一モードの活性導波路がテーパ部８６で３
モード受動導波路８３に結合しており、高反射コート膜
１３で反射して活性領域８１に戻る光の割合を電極８
４，８５で制御できるようになっている。

【００８２】第５、第６の実施例のいずれの場合も、Ｙ
分岐７６，７７やテーパ部８６で放射モードとなって失
われた光が共振器に戻ってこないよう工夫しておけば、
共振器内部の光損失を制御できることになり、先の実施
例と同様に、しきいキャリア密度変化を介して、発振ス
ペクトル線幅を狭く保ったまま、高速に大きく波長を変
化させることができる。

【００８３】なお、本発明は、他の素子と集積化した
り、アレイ化するなど、上記実施例以外にも様々な変形
が可能である。

【００８４】例えば、上記実施例では、ｎ型基板上にレ
ーザが作成された例であったが、ｐ型基板や半絶縁性基
板の上にも作製することができる。

【００８５】また、材料系もＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系
に限定されるものではなく、波長も１．５５μｍ帯に限
定されるものではない。

【００８６】また、本発明はコヒーレント光通信以外に
も様々な用途に応用できる。

【００８７】また、本発明の半導体レーザ装置に周波数
変調をかける場合、活性領域に変調をかけても、電界吸
収領域や分岐比制御領域に変調をかけても良い。また、
位相調整領域がある場合には、位相調整領域に変調をか
けても良い。

【００８８】また、第１、第２の実施例においては、共
振器の外部にも同一プロセスで強度変調器を集積化する
ことも可能である。

【００８９】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施できる。

【００９０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、発
振スペクトル線幅を狭く保ったまま、短い時間で発振波
長を大きく変化させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る半導体レーザ装置
の光導波層ストライプに沿った断面図

【図２】図１の半導体レーザ装置を上部から見た平面図

【図３】本発明の第２の実施例に係る半導体レーザ装置
を上部から見た平面図

【図４】図３の半導体レーザ装置の光導波層ストライプ
に沿った断面図

【図５】本発明の第３の実施例に係る半導体レーザ装置
を上部から見た平面図

【図６】本発明の第４の実施例に係る半導体レーザ装置
を上部から見た平面図

【図７】本発明の第５の実施例に係る半導体レーザ装置
を上部から見た平面図

【図８】本発明の第６の実施例に係る半導体レーザ装置
を上部から見た平面図

【符号の説明】

１…半導体基板２…ｎ型ＩｎＰクラッド層３…活性層４，５…光導波層６…ｐ型ＩｎＰクラッド層７…オーミックコンタクト層８…分離領域９，１０…オーミック部電極１１…回折格子１２…無反射コーティング膜１３…高反射コーティング膜２１，２２…活性・分布帰還領域（第１の光導波領域）２３…位相調整・活性・分布帰還領域（第１の光導波領
域）２４，２５…電界吸収領域（第２の光導波領域）３１…活性・分布帰還領域３２…電界吸収領域３３…位相調整領域５１，５２…活性・分布帰還領域５３…光方向性結合器５４，５５…光吸収領域６１…活性・分布帰還領域６３…光方向性結合器６４…フォトダイオード７１，７２…活性・分布帰還領域７３…マッハツェンダー干渉計７４，７５…光位相変調器７６，７７…Ｙ分岐部８１…活性・分布帰還領域８２…位相調整領域８３…３モード導波路８４，８５…光位相変調器８６…テーパ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を導波する光導波領域が共振器方向に直
列して接続された第１および第２の光導波領域からな
り、前記第１の光導波領域が、活性領域内に分布帰還共振器
を有する活性・分布帰還領域であり、前記第２の光導波領域が、前記光導波路領域内の光損失
を制御する領域で、そのキャリア密度が実質的にゼロで
あることを特徴とする半導体レーザ装置。