JPH0722215B2 - 集積型半導体レーザ - Google Patents
集積型半導体レーザInfo
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- JPH0722215B2 JPH0722215B2 JP60172673A JP17267385A JPH0722215B2 JP H0722215 B2 JPH0722215 B2 JP H0722215B2 JP 60172673 A JP60172673 A JP 60172673A JP 17267385 A JP17267385 A JP 17267385A JP H0722215 B2 JPH0722215 B2 JP H0722215B2
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- JP
- Japan
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- dfb
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- semiconductor laser
- diffraction grating
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
- H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
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- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
- H01S5/124—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers incorporating phase shifts
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は分布帰還型の半導体レーザに関する。
素子内部に回折格子を有する分布帰還型半導体レーザ
（DFB−LD）、分布ブラツグ反射型半導体レーザ（DBR−
LD）は高速変調時にも安定な単一軸モード発振を示し、
長距離・大容量の光フアイバ通信用光源として有望視さ
れている。
（DFB−LD）、分布ブラツグ反射型半導体レーザ（DBR−
LD）は高速変調時にも安定な単一軸モード発振を示し、
長距離・大容量の光フアイバ通信用光源として有望視さ
れている。
DFB−LDにおいてはその発振しきい値特性が端面構造に
強く影響されることが知られている。反射端面の位相条
件によつては主モードと副モードとの間の利得差が十分
に小さくとれなくなり、２軸モード発振したり、モード
のとびを生じたりすることがあつた。これに対して宇高
氏らはエレクトロニクスレターズ誌においてλ/4シフト
構造DFB−LDを試作し、その発振軸モード特性を報告し
た（エレクトロニクス・レターズ，（Electron.Lett.,v
ol.20,no9,pp367−369,1985）。宇高氏らは両端面をウ
インド構造として低反射端面を形成し比較的大きな軸モ
ード利得差を実現した。
強く影響されることが知られている。反射端面の位相条
件によつては主モードと副モードとの間の利得差が十分
に小さくとれなくなり、２軸モード発振したり、モード
のとびを生じたりすることがあつた。これに対して宇高
氏らはエレクトロニクスレターズ誌においてλ/4シフト
構造DFB−LDを試作し、その発振軸モード特性を報告し
た（エレクトロニクス・レターズ，（Electron.Lett.,v
ol.20,no9,pp367−369,1985）。宇高氏らは両端面をウ
インド構造として低反射端面を形成し比較的大きな軸モ
ード利得差を実現した。
ところで実際にDFB−LDを光フアイバ通信に用いるとき
には、フアイバ端やコネクタからの光の反射が生じ、そ
れによつてレーザ特性が影響される。前述のウインド構
造においては光フアイバへの光の結合がとれにくく、そ
れに対して光フアイバへの光の結合が容易なARコート
（Anti−Reflection）膜を形成した場合には反射光など
の外部からの光が内部の光のフイールドに結合しやす
く、反射光の影響を受けやすい。前述のλ/4シフトDFB
−LDのような位相シフト領域を形成したDFB−LDにおい
ても反射光の影響を受けやすいという欠点があつた。
には、フアイバ端やコネクタからの光の反射が生じ、そ
れによつてレーザ特性が影響される。前述のウインド構
造においては光フアイバへの光の結合がとれにくく、そ
れに対して光フアイバへの光の結合が容易なARコート
（Anti−Reflection）膜を形成した場合には反射光など
の外部からの光が内部の光のフイールドに結合しやす
く、反射光の影響を受けやすい。前述のλ/4シフトDFB
−LDのような位相シフト領域を形成したDFB−LDにおい
ても反射光の影響を受けやすいという欠点があつた。
本発明の目的は上述の観点にたつて反射光の影響を受け
にくく、かつモード間利得差が大きく特性の優れた集積
型のDFB−LDを提供することにある。
にくく、かつモード間利得差が大きく特性の優れた集積
型のDFB−LDを提供することにある。
本発明は半導体基板上に少なくとも回折格子、ガイド
層、活性層を有する分布帰還型半導体レーザにおいて、
前記回折格子を含むDFB領域および前記回折格子を含ま
ない位相制御領域を備え、前記DFB領域中に位相シフト
領域を形成したことを特徴とする集積型半導体レーザで
ある。
層、活性層を有する分布帰還型半導体レーザにおいて、
前記回折格子を含むDFB領域および前記回折格子を含ま
ない位相制御領域を備え、前記DFB領域中に位相シフト
領域を形成したことを特徴とする集積型半導体レーザで
ある。
第２図を用いて本発明の構成をより詳細に説明する。第
２図は前面にARコート膜を形成してその反射率を２％と
し、裏面をへき開によつて形成した場合のλ/4シフト構
造DFBレーザのしきい値利得特性を示している。横軸の
ブラツグ波長からの伝播定数のずれ量ΔβＬ（素子長Ｌ
で規格化してある）、縦軸にしきい値利得αＬを示し
た。各点が発振モードに対応し、そのしきい値利得αＬ
およびΔβＬを与える。計算では素子長をかけて規格化
したαＬ＝２、図中のL1/L＝0.4（両端面の反射率が各
々２％,30％の時にはこの条件のときに利得差が最も大
きくとれる）とした。実線で結んだ大きな点は反射光の
ない場合、破線で結んだ小さな点は10％の反射光が同位
相で戻つたときのしきい値利得特性を示す。反射光の影
響を等化的な端面反射率増加におきかえて計算した。各
点の印はへきかい端面側の位相条件を示し、○…θ＝0,
△…θ＝π/2,●…θ＝π、□…θ＝３π/2である。例
えばθ＝０のときには○印のモードが存在し、そのうち
最もしきい値利得の小さなモードが安定に単一軸モード
を発振する。θの値の変化によつてそのような発振モー
ドの利得、△βＬが変化する様子がこの図からわかる。
ここでの計算は単純に反射率増加に置き替えて行つてお
り、反射点までの距離によつて構成される外部鏡モード
を考慮していないが、実際にはそれ以外に位相の変化も
生ずると考えられる。第２図で考えても、 の場合には の変化に対しても、αL,△βＬはほとんど変化しない
が、△印で示した にはこれらの値の変化は大きく、最小しきい値のモード
もで示したモードからしきい値が低いで示したモー
ドにとぶことになり、非常に大きな影響を受けることが
わかる。すなわちへき開面側での位相θの値によつて反
射光に対して比較的安定な場合と、そうでない場合とが
ある。
２図は前面にARコート膜を形成してその反射率を２％と
し、裏面をへき開によつて形成した場合のλ/4シフト構
造DFBレーザのしきい値利得特性を示している。横軸の
ブラツグ波長からの伝播定数のずれ量ΔβＬ（素子長Ｌ
で規格化してある）、縦軸にしきい値利得αＬを示し
た。各点が発振モードに対応し、そのしきい値利得αＬ
およびΔβＬを与える。計算では素子長をかけて規格化
したαＬ＝２、図中のL1/L＝0.4（両端面の反射率が各
々２％,30％の時にはこの条件のときに利得差が最も大
きくとれる）とした。実線で結んだ大きな点は反射光の
ない場合、破線で結んだ小さな点は10％の反射光が同位
相で戻つたときのしきい値利得特性を示す。反射光の影
響を等化的な端面反射率増加におきかえて計算した。各
点の印はへきかい端面側の位相条件を示し、○…θ＝0,
△…θ＝π/2,●…θ＝π、□…θ＝３π/2である。例
えばθ＝０のときには○印のモードが存在し、そのうち
最もしきい値利得の小さなモードが安定に単一軸モード
を発振する。θの値の変化によつてそのような発振モー
ドの利得、△βＬが変化する様子がこの図からわかる。
ここでの計算は単純に反射率増加に置き替えて行つてお
り、反射点までの距離によつて構成される外部鏡モード
を考慮していないが、実際にはそれ以外に位相の変化も
生ずると考えられる。第２図で考えても、 の場合には の変化に対しても、αL,△βＬはほとんど変化しない
が、△印で示した にはこれらの値の変化は大きく、最小しきい値のモード
もで示したモードからしきい値が低いで示したモー
ドにとぶことになり、非常に大きな影響を受けることが
わかる。すなわちへき開面側での位相θの値によつて反
射光に対して比較的安定な場合と、そうでない場合とが
ある。
この計算では光出射面側の反射率を２％、裏面の反射率
を30％として計算したが、上述したふるまいの傾向は他
の反射率の場合も同様である。また位相シフト領域を形
成したことにより第２図からもわかるように適当な範囲
の位相条件のもとではほぼブラツグ波長近傍で発振する
ことがわかる。位相シフトがなく、例えば仮反射（〜２
％）／高反射（〜80％）の組み合わせでも位相条件によ
つてはブラツグ波長発振するが、位相のわずかな変化に
よつてブラツグ波長から大きくくずれることが起こる。
を30％として計算したが、上述したふるまいの傾向は他
の反射率の場合も同様である。また位相シフト領域を形
成したことにより第２図からもわかるように適当な範囲
の位相条件のもとではほぼブラツグ波長近傍で発振する
ことがわかる。位相シフトがなく、例えば仮反射（〜２
％）／高反射（〜80％）の組み合わせでも位相条件によ
つてはブラツグ波長発振するが、位相のわずかな変化に
よつてブラツグ波長から大きくくずれることが起こる。
以上のことから素子内部に位相シフト領域を有するDFB
−LDに一方の反射端面位相を最適化する手段を設けてそ
の位相条件近傍に設定することによつて反射光の影響を
あまり受けないようにすることが可能となる。
−LDに一方の反射端面位相を最適化する手段を設けてそ
の位相条件近傍に設定することによつて反射光の影響を
あまり受けないようにすることが可能となる。
以下に本発明の実施例を図によつて説明する。
第２図は本発明の一実施例であるDFB−LDの構造図を示
す。このような素子を得るにはまずｎ−InP基板１上に
部分的に回折格子２を形成し、このうえに発光波長1.3
μｍに相当するn-In0.72Ga0.28As0.61P0.39ガイド層
３、発光波長1.55μｍに相当するノンドープIn0.59Ga
0.41As0.90P0.10活性層４、Ｐ−InPクラツド層５を順次
積層する。回折格子２の形成にはネガレジスト／ポジレ
ジストの組み合わせを用いて位相シフト領域６を形成し
た。部分的にネガレジストとポジレジストとを用いるこ
とによりその境界部に自動的に位相シフト領域が形成で
きる。回折格子２の周期は2,400Å、成長後の深さは400
Å程度であつた。ガイド層３、活性層４はいずれも0.1
μｍの厚さとした。メサエツチング、埋め込み成長等を
行つて埋め込み構造の半導体レーザとした後、回折格子
２を有する部分をDFB領域７、平坦なガイド層の部分を
位相制御領域８とし、それぞれに独立した電極9,10を形
成した。最後にへき開して切り出した後、DFB領域７の
端面にARコート膜11を形成した。活性層４が位相制御領
域８にも形成されている構成としたが、この部分はレー
ザ光に対して透明なガイド層を用いても何ら差しつかえ
ない。エツチングによつて溝12を形成し電極分離を行つ
た。
す。このような素子を得るにはまずｎ−InP基板１上に
部分的に回折格子２を形成し、このうえに発光波長1.3
μｍに相当するn-In0.72Ga0.28As0.61P0.39ガイド層
３、発光波長1.55μｍに相当するノンドープIn0.59Ga
0.41As0.90P0.10活性層４、Ｐ−InPクラツド層５を順次
積層する。回折格子２の形成にはネガレジスト／ポジレ
ジストの組み合わせを用いて位相シフト領域６を形成し
た。部分的にネガレジストとポジレジストとを用いるこ
とによりその境界部に自動的に位相シフト領域が形成で
きる。回折格子２の周期は2,400Å、成長後の深さは400
Å程度であつた。ガイド層３、活性層４はいずれも0.1
μｍの厚さとした。メサエツチング、埋め込み成長等を
行つて埋め込み構造の半導体レーザとした後、回折格子
２を有する部分をDFB領域７、平坦なガイド層の部分を
位相制御領域８とし、それぞれに独立した電極9,10を形
成した。最後にへき開して切り出した後、DFB領域７の
端面にARコート膜11を形成した。活性層４が位相制御領
域８にも形成されている構成としたが、この部分はレー
ザ光に対して透明なガイド層を用いても何ら差しつかえ
ない。エツチングによつて溝12を形成し電極分離を行つ
た。
以上のようにして作製したDFB−LDの相制御領域８に流
す電流を適切に設定することにより第２図に示したブラ
ツグ波長（△βＬ＝０）近傍で常に発振させることがで
きた。その時の反射雑音の評価を行つたところ、光出射
面にARコート膜を形成した通常のDFB−LDと比べて相対
雑音強度（RIN）の増加量を３〜４倍程度低減すること
ができた。反射光があつた場合の発振波長の変化、軸モ
ード選択比の変化なども通常のDFB−LDと比べて十分小
さく、外部からの反射光に対してその耐性の大きなDFB
−LDを得ることができた。発振しきい値電流、微分量子
効率もほぼ同等かそれ以上であつた。
す電流を適切に設定することにより第２図に示したブラ
ツグ波長（△βＬ＝０）近傍で常に発振させることがで
きた。その時の反射雑音の評価を行つたところ、光出射
面にARコート膜を形成した通常のDFB−LDと比べて相対
雑音強度（RIN）の増加量を３〜４倍程度低減すること
ができた。反射光があつた場合の発振波長の変化、軸モ
ード選択比の変化なども通常のDFB−LDと比べて十分小
さく、外部からの反射光に対してその耐性の大きなDFB
−LDを得ることができた。発振しきい値電流、微分量子
効率もほぼ同等かそれ以上であつた。
なお以上の実施例においてはInPを基板、InGaAsPを活性
層およびガイド層とする波長１μｍ帯の素子を示した
が、用いる半導体材料はもちろんこれに限るものではな
く、GaAlAs/GaAs系、InAlAs/InGaAs系等、他の半導体材
料を用いて何ら差しつかえない。両端面は片面をARコー
ト、他面をへき開することによつて形成したが、これに
限るものではなく他の反射率の組み合わせとしてもかま
わない。２つの電極9,10の間の分離はプロトン照射等の
手段を用いて差しつかえない。
層およびガイド層とする波長１μｍ帯の素子を示した
が、用いる半導体材料はもちろんこれに限るものではな
く、GaAlAs/GaAs系、InAlAs/InGaAs系等、他の半導体材
料を用いて何ら差しつかえない。両端面は片面をARコー
ト、他面をへき開することによつて形成したが、これに
限るものではなく他の反射率の組み合わせとしてもかま
わない。２つの電極9,10の間の分離はプロトン照射等の
手段を用いて差しつかえない。
本発明は位相シフト領域を有するDFB−LDに位相制御機
構を導入したため、位相条件を適切に設定することによ
り反射光に対する耐性の大きなDFB−LDを得ることがで
きる効果を有するものである。
構を導入したため、位相条件を適切に設定することによ
り反射光に対する耐性の大きなDFB−LDを得ることがで
きる効果を有するものである。
第１図は本発明の一実施例であるDFB−LDの構造図、第
２図は位相シフト型DFB−LDのしきい値利得特性を示す
図である。 図中１はｎ−InP基板、２は回折格子、２はガイド層、
４は活性層、５はクラツド層、６は位相シフト領域、７
はDFB領域、８は位相制御領域、9,10は電極、11はARコ
ート膜、12は溝である。
２図は位相シフト型DFB−LDのしきい値利得特性を示す
図である。 図中１はｎ−InP基板、２は回折格子、２はガイド層、
４は活性層、５はクラツド層、６は位相シフト領域、７
はDFB領域、８は位相制御領域、9,10は電極、11はARコ
ート膜、12は溝である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−42692（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−136277（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−78488（ＪＰ，Ａ) 未松安晴編著「半導体レーザと光集積回 路」（昭和59年４月25日、オーム社発行) Ｐ．351〜Ｐ．352
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に少なくとも回折格子、ガイ
ド層、活性層を有する分布帰還型半導体レーザにおい
て、前記回折格子を含むDFB領域と前記回折格子を含ま
ない位相制御領域とが縦続接続され、前記DFB領域中に
位相シフト領域を有し、前記DFB領域側端面に反射防止
膜が形成され、前記DFB領域側端面が光出力側であるこ
とを特徴とする集積型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172673A JPH0722215B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 集積型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172673A JPH0722215B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 集積型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6232680A JPS6232680A (ja) | 1987-02-12 |
| JPH0722215B2 true JPH0722215B2 (ja) | 1995-03-08 |
Family
ID=15946247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60172673A Expired - Lifetime JPH0722215B2 (ja) | 1985-08-05 | 1985-08-05 | 集積型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0722215B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11018475B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-05-25 | Electronics And Telecommunications Research Institute | High-output power quarter-wavelength shifted distributed feedback laser diode |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0831653B2 (ja) * | 1987-07-21 | 1996-03-27 | 国際電信電話株式会社 | 半導体レ−ザ |
| JPH01189979A (ja) * | 1988-01-26 | 1989-07-31 | Fujitsu Ltd | 分布帰還型レーザ装置 |
| KR100519920B1 (ko) * | 2002-12-10 | 2005-10-10 | 한국전자통신연구원 | 포화 흡수체와 이득 고정 광 증폭기가 집적된 초고속광신호 처리장치 |
| JP2011119311A (ja) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レーザ装置 |
| JP5986519B2 (ja) * | 2013-02-21 | 2016-09-06 | 日本電信電話株式会社 | 光送信器 |
| JP2022506323A (ja) * | 2018-11-05 | 2022-01-17 | 華為技術有限公司 | 外部反射戻り光耐性レーザ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS606119B2 (ja) * | 1976-09-30 | 1985-02-15 | 日本電気株式会社 | 複合半導体装置 |
-
1985
- 1985-08-05 JP JP60172673A patent/JPH0722215B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 未松安晴編著「半導体レーザと光集積回路」（昭和５９年４月２５日、オーム社発行）Ｐ．３５１〜Ｐ．３５２ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11018475B2 (en) | 2018-12-27 | 2021-05-25 | Electronics And Telecommunications Research Institute | High-output power quarter-wavelength shifted distributed feedback laser diode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232680A (ja) | 1987-02-12 |
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