JPH08340152A - Semiconductor pulsed laser - Google Patents

Semiconductor pulsed laser

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Publication number
JPH08340152A
JPH08340152A JP14611395A JP14611395A JPH08340152A JP H08340152 A JPH08340152 A JP H08340152A JP 14611395 A JP14611395 A JP 14611395A JP 14611395 A JP14611395 A JP 14611395A JP H08340152 A JPH08340152 A JP H08340152A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
bragg reflector
wavelength
regions
laser device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP14611395A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Matsui
康浩 松井
Shin Arataira
慎 荒平
Satoko Kutsuzawa
聡子 沓澤
Hiroshi Ogawa
洋 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP14611395A priority Critical patent/JPH08340152A/en
Publication of JPH08340152A publication Critical patent/JPH08340152A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a semiconductor pulsed laser, which does not require to take the accuracy of a length for cutting out an element into consideration and can change the repetitive frequency. CONSTITUTION: A saturable absorption region 21 performs an action to make a passive mode-locking cause by applying a reverse bias voltage from a boltage source 31 through a P-side ohmic electrode 8. A gain region 22 functions as a gain medium by applying a current from a current source 32 through a P-side ohmic electrode 9 and performs 'an optical amplitude action, which is required for the generation of a laser beam and a laser oscillation. A Bragg reflecting mirror region 23 is provided so as to function as a wavelength filter incorporated in a resonator by the function of a diffraction grating 7. Therefore, the region 23 performs the control of an oscillation wavelength and the role of the limitation of an oscillation wavelength range and inhibits the effect of the dispersion of the refractive index of the laser beam to have a function to easily make the passive mode-locking cause. The region 23 is split into four and the four regions are formed so as to be able to perform independently an injection of currents from the source 32 and current sources 33 to 36 in the respective regions.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光計測や光通信に用い
る、超短光パルス列を発生する半導体パルスレーザ装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor pulse laser device for generating an ultrashort optical pulse train used for optical measurement and optical communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、文献(1)として、『P.B.Hansen,
G.Raybon,U.Koren,B.I.Mill
er,M.G.Young,M.Chien,C.A.
Burrus,and R.C.Alferness,
“5.5−mm Long InGaAsP Mono
lithic Extended−CavityLas
er with an Integrated Bra
gg−Reflector for Active M
ode−Locking”IEEE Photon.T
ech.Lett.VoL4,No.3,P.215〜
217(1992)』 文献(2)として、『半導体レーザと光集積回路、末松
安晴著、オーム社、325〜339頁』に記載されたも
のがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, techniques in such a field include:
For example, as document (1), “P. B. Hansen,
G. Raybon, U.S.A. Koren, B.A. I. Mill
er, M .; G. Young, M .; Chien, C.I. A.
Burrus, and R.M. C. Alferness,
"5.5-mm Long InGaAsP Mono
lithic Extended-CavityLas
er with an Integrated Bra
gg-Reflector for Active M
ode-Locking "IEEE Photon.T
ech. Lett. VoL4, No. 3, P.I. 215-
217 (1992) ”Document (2) was described in“ Semiconductor Laser and Optical Integrated Circuit, Yasuharu Suematsu, Ohmsha, Ltd., pages 325-339 ”.

【0003】上記文献(1)で述べられている半導体パ
ルスレーザ装置は、能動モード同期法により、素子の周
回周波数と一致した繰り返しを持つ光パルス列を発生す
るものである。この文献では同一のInP基板上に、光
の発生と増幅を行なう利得領域、バンドギャップ波長が
利得領域よりも短い組成からなる受動導波路、受動導波
路と同じバンドギャップ組成からなり、回折格子を有す
るブラッグ反射鏡領域を集積化した素子を用いた能動モ
ード同期法について述べている。
The semiconductor pulse laser device described in the above-mentioned document (1) generates an optical pulse train having a repetition that matches the orbital frequency of the element by the active mode locking method. In this document, on the same InP substrate, a gain region for generating and amplifying light, a passive waveguide having a composition having a bandgap wavelength shorter than that of the gain region, a bandgap composition having the same bandgap composition as the passive waveguide, and a diffraction grating This paper describes an active mode-locking method using an integrated device with the Bragg reflector region.

【0004】各領域長はそれぞれ、利得領域が700μ
m、受動導波路が4200μm、ブラッグ反射鏡領域が
600μmである。各領域の長さの合計は5500μm
である。利得領域に素子の周回周波数(8.1GHz)
と一致した変調電流を流すことで、能動モード同期法に
より光パルス列を発生する。この文献ではパルス幅20
psの変換リミットな光パルス列の発生に成功してい
る。
The length of each region is 700 μ in the gain region.
m, the passive waveguide is 4200 μm, and the Bragg reflector area is 600 μm. The total length of each area is 5500 μm
Is. Circular frequency of the element in the gain region (8.1 GHz)
An optical pulse train is generated by the active mode-locking method by sending a modulation current that coincides with. In this document, the pulse width is 20
We have succeeded in generating an optical pulse train with a conversion limit of ps.

【0005】上記素子の発生する光パルスの繰り返し周
波数、8.1GHz(120ps)は、光パルスが素子
の構成する共振器内を一往復する時間に対応している。
この場合、光パルスが実際に往復している空間的な長さ
を計算する場合、ブラッグ反射鏡の長さを実効的な光の
侵入長に置き換えてから、各領域の合計を求めればよ
い。
The repetition frequency of the optical pulse generated by the element, 8.1 GHz (120 ps), corresponds to the time for the optical pulse to make one round trip in the resonator formed by the element.
In this case, when calculating the spatial length of the optical pulse actually reciprocating, the length of the Bragg reflector is replaced with the effective light penetration length, and then the total of each region may be obtained.

【0006】ブラッグ反射鏡への光の侵入長の計算の例
は、上記文献(2)に開示されている。侵入長とは、ブ
ラッグ反射鏡へ侵入してきた光が、入射光強度の1/e
に減衰するまでの距離で表され、ブラッグ反射鏡は等価
的にこの位置にミラーを置いていることと等しい。上記
文献の場合、ブラッグ反射鏡領域長600μmは、等価
的に200μmの長さに等しく、繰り返し周波数は、利
得領域が700μmと受動導波路が4200μmを加え
た5100μmに対応して決定されている。
An example of calculating the penetration depth of light into the Bragg reflector is disclosed in the above-mentioned document (2). Penetration length means the light that has entered the Bragg reflector is 1 / e of the incident light intensity.
The Bragg mirror is equivalent to placing the mirror at this position. In the case of the above document, the Bragg reflector region length of 600 μm is equivalently equal to the length of 200 μm, and the repetition frequency is determined to correspond to 5100 μm in which the gain region is 700 μm and the passive waveguide is 4200 μm.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記文
献に開示された従来例では、繰り返し周波数は、作製し
た素子の長さで決定されており、応用上実際に必要とな
る繰り返し周波数を得るためには、繰り返し周波数の精
度を満足するように、素子を切り出す長さの精度を要求
する必要があった。
However, in the conventional example disclosed in the above document, the repetition frequency is determined by the length of the manufactured element, and in order to obtain the repetition frequency actually required for application. Had to request the precision of the length of cutting out the element so as to satisfy the precision of the repetition frequency.

【0008】従って、本発明は、上記問題点を除去し、
素子を切り出す長さの精度を考慮する必要がない、繰り
返し周波数が変化可能な半導体パルスレーザ装置を提供
することを目的とする。
Therefore, the present invention eliminates the above problems,
An object of the present invention is to provide a semiconductor pulse laser device in which the repetition frequency can be changed without having to consider the accuracy of the length of cutting out the element.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 (1)同一組成の半導体導波路からなる可飽和吸収領
域、利得領域、ブラッグ反射鏡領域を集積化した半導体
パルスレーザ装置において、前記ブラッグ反射鏡領域を
分割して、これらの領域間の屈折率および吸収係数を変
化させることで、入射光の侵入長を変化させ、モード同
期レーザの繰り返し周波数を変化可能にしたものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides (1) a semiconductor pulse in which a saturable absorption region, a gain region, and a Bragg reflector region which are semiconductor waveguides having the same composition are integrated. In the laser device, by dividing the Bragg reflector region and changing the refractive index and the absorption coefficient between these regions, the penetration length of incident light is changed and the repetition frequency of the mode-locked laser can be changed. It is a thing.

【0010】(2)上記(1)記載の半導体パルスレー
ザ装置において、前記ブラッグ反射鏡領域を第1から第
4の反射領域に4分割し、この第1から第4のブラッグ
反射鏡領域の全ては電流注入を行わず、これらのブラッ
グ反射鏡領域でのブラッグ波長λbで決定される発振波
長でレーザ発振が起きる状態となし、次に、前記第2か
ら第4のブラッグ反射鏡領域に対してチューニングを行
うことで、前記レーザの発振波長λbに対する前記第2
から第4のブラッグ反射鏡領域が透過するようにしたも
のである。
(2) In the semiconductor pulse laser device described in (1) above, the Bragg reflector area is divided into four first to fourth reflector areas, and all of the first to fourth Bragg reflector areas are formed. Does not inject current into the Bragg reflector region and causes laser oscillation at an oscillation wavelength determined by the Bragg wavelength λb in these Bragg reflector regions. Next, for the second to fourth Bragg reflector regions, By performing tuning, the second wavelength with respect to the oscillation wavelength λb of the laser can be adjusted.
To the fourth Bragg reflector region.

【0011】(3)上記(1)又は(2)記載の半導体
パルスレーザ装置において、前記ブラッグ反射鏡領域を
構成する導波路の組成を、発振波長と同等かあるいは長
波長のものを用いるようにしたものである。 (4)上記(1)又は(2)記載の半導体パルスレーザ
装置において、前記ブラッグ反射鏡領域を構成する導波
路の組成を、発振波長よりも50nm程度短波長のバル
クあるいは量子井戸構造を用いるようにしたものであ
る。
(3) In the semiconductor pulse laser device according to the above (1) or (2), the composition of the waveguide forming the Bragg reflector region should be equal to or longer than the oscillation wavelength. It was done. (4) In the semiconductor pulse laser device according to (1) or (2), the composition of the waveguide forming the Bragg reflector region is a bulk or quantum well structure having a wavelength shorter than the oscillation wavelength by about 50 nm. It is the one.

【0012】[0012]

【作用】本発明の半導体パルスレーザ装置は、上記した
ように、可飽和吸収領域、利得領域、ブラッグ反射鏡領
域を同一の基板に集積化したものであり、各領域は同一
組成の導波路を持つ。各領域間は十分な電気的アイソレ
ーションを持ち、電気的な干渉効果は持たないものとす
る。さらに、可飽和吸収領域として働く導波路には、外
部から逆バイアス電圧を印加するための電極を持ち、ま
た、逆バイアス電圧を印加するための電源を持ってい
る。
In the semiconductor pulse laser device of the present invention, as described above, the saturable absorption region, the gain region, and the Bragg reflector region are integrated on the same substrate, and each region has a waveguide of the same composition. To have. It is assumed that each region has sufficient electrical isolation and no electrical interference effect. Further, the waveguide serving as the saturable absorption region has an electrode for applying a reverse bias voltage from the outside, and also has a power supply for applying the reverse bias voltage.

【0013】また、いくつかに分割されたブラッグ反射
鏡領域には、それぞれ外部から電流注入、又は順バイア
スにするための電極を持ち、また、電流注入あるいは逆
バイアスを印加するための電源を有している。ブラッグ
反射鏡領域は発振波長に対応したピッチ(Λ1)を持つ
回折格子と、この回折格子が形成された領域(L1)
と、形成されていない領域(L2)を一周期(Λ2)と
する二重の周期を持つサンプルドグレーティングを有し
ている。
Further, each of the divided Bragg reflector regions has an electrode for current injection or forward bias from the outside, and a power supply for applying current injection or reverse bias. are doing. The Bragg reflector region has a diffraction grating having a pitch (Λ1) corresponding to the oscillation wavelength and a region (L1) where the diffraction grating is formed.
And a sampled grating having a double period having a region (L2) not formed as one period (Λ2).

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は本発明の実施例の半導体パルス
レーザ装置の構造を概略的に示した側面図である。図1
において、可飽和吸収領域21はp側オーミック電極8
を通して、電圧源31から逆バイアス電圧を印加するこ
とで、受動モード同期を起こさせる作用をする。また、
利得領域22はp側オーミック電極9を通して、電流源
32から電流を注入することで利得媒体として働き、光
の発生及びレーザ発振に必要な光の増幅作用をする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view schematically showing the structure of a semiconductor pulse laser device according to an embodiment of the present invention. FIG.
In the saturable absorption region 21, the p-side ohmic electrode 8
A reverse bias voltage is applied from the voltage source 31 through the through, thereby causing an action of causing passive mode locking. Also,
The gain region 22 acts as a gain medium by injecting a current from the current source 32 through the p-side ohmic electrode 9, and has a light amplifying action required for light generation and laser oscillation.

【0015】更に、ブラッグ反射鏡領域23は、回折格
子7の働きにより、共振器内に組み込まれた波長フィル
タとして働く。そのため、発振波長のコントロール及び
発振波長域を制限する役割をし、屈折率分散の影響を抑
えて、受動モード同期が起こりやすくする働きを持つ。
図1では、グラッグ反射鏡領域23は4分割されてお
り、それぞれに独立に電流源33〜36からの電流注入
を行えるようになっている。
Further, the Bragg reflector region 23 functions as a wavelength filter incorporated in the resonator due to the function of the diffraction grating 7. Therefore, it has a role of controlling the oscillation wavelength and limiting the oscillation wavelength region, and has a function of suppressing the influence of refractive index dispersion and facilitating passive mode locking.
In FIG. 1, the Gragg reflecting mirror region 23 is divided into four parts, and currents can be independently injected from the current sources 33 to 36.

【0016】一様な回折格子を有するブラッグ反射器の
光の侵入長に対する計算結果は、前記文献(2)に記さ
れた通りであるが、この侵入長は、回折格子の導波路損
失、回折格子の結合係数に依存し、なお、かつ、入射光
の波長に大きく依存する。前記文献(2)の計算例で
は、入射光の波長は回折格子のピッチに一致した波長
(ブラッグ波長λb)を仮定しており、例えば、通常こ
のような構造に用いられる回折格子の結合係数は、回折
格子の作製プロセスの精度上、20cm-1かそれ以上で
あるが、この場合、侵入長はブラッグ反射器の長さに応
じて長くなるものの、上限が存在し、最大でも200μ
m程度にとどまることが分かる。
The calculation result for the light penetration length of the Bragg reflector having a uniform diffraction grating is as described in the above-mentioned reference (2). This penetration length is due to the waveguide loss and diffraction of the diffraction grating. It depends on the coupling coefficient of the grating and also largely on the wavelength of the incident light. In the calculation example of the above-mentioned document (2), the wavelength of the incident light is assumed to be a wavelength (Bragg wavelength λb) that matches the pitch of the diffraction grating. For example, the coupling coefficient of the diffraction grating normally used in such a structure is , 20 cm −1 or more due to the accuracy of the manufacturing process of the diffraction grating, but in this case, the penetration length becomes longer according to the length of the Bragg reflector, but there is an upper limit and the maximum is 200 μm.
It turns out that it stays around m.

【0017】更に、導波路の吸収損失が大きな場合は、
侵入長はいくらでも小さくなる。いま、モードロックレ
ーザの繰り返し周波数を大きく変化させるために、最大
限侵入できる侵入長を増大させる方法を考える。この方
法の第一は、サンプルドグレーティングを用いることに
より実現できる。サンプルドグレーティングに対する光
の侵入長は、回折格子が形成された領域をL1、回折格
子が形成されていない領域をL2として、一様なグレー
ティングが有るとした場合の侵入長の(L1+L2)/
L1倍に増大することができるので、この比を所望の値
に設定しておくことで、200μm以上の侵入長を得る
ことが可能である。例えば、回折格子が形成された領域
をL1として10μm、回折格子が形成されていない領
域L2として70μmとする全長1600μmのサンプ
ルドグレーティングに対する侵入長は、1600μmの
うちグレーティングのある領域長の総計が200μm
で、200μmのグレーティングに対する侵入長80μ
mの8倍の600μmとなる。
Further, when the absorption loss of the waveguide is large,
Penetration length is infinitely small. Now, consider a method of increasing the maximum penetration depth in order to greatly change the repetition frequency of the mode-locked laser. The first of this method can be realized by using a sampled grating. The penetration depth of light to the sampled grating is (L1 + L2) / the penetration length when there is a uniform grating, where L1 is the region where the diffraction grating is formed and L2 is the region where the diffraction grating is not formed.
Since it can be increased to L1 times, by setting this ratio to a desired value, it is possible to obtain a penetration length of 200 μm or more. For example, the penetration length for a sampled grating with a total length of 1600 μm, where the region where the diffraction grating is formed is 10 μm as L1 and the region L2 where the diffraction grating is not formed is 70 μm, the total length of the region where the grating is present is 1 μm is 200 μm.
Penetration depth of 80μ for a 200μm grating
It becomes 600 μm which is eight times m.

【0018】次に、光の侵入長を変化させる方法につい
て述べる。侵入長の波長依存性は、前記文献(2)図1
1.18から推察される。すなわち、図2に示すよう
に、入射光はブラッグ波長に丁度一致している場合、最
も強い反射(反射係数Rが最大)を受けているが、その
すぐ近傍(1〜2nm)で完全に透過される波長がある
ことが分かる。この波長で入射された光は、ブラッグ反
射器に反射されることなく侵入することが可能であり、
侵入長はブラッグ反射器の長さに一致することになる。
なお、図2において、長さLB の分布反射器の反射係数
Rと透過係数Tの波長特性を示しており、δはブラッグ
波長λbからの離調を表している。
Next, a method of changing the penetration depth of light will be described. The wavelength dependence of the penetration length is shown in FIG.
Inferred from 1.18. That is, as shown in FIG. 2, when the incident light exactly matches the Bragg wavelength, it receives the strongest reflection (the reflection coefficient R is maximum), but it is completely transmitted in the immediate vicinity (1 to 2 nm). It turns out that there are wavelengths that are Light incident at this wavelength can enter the Bragg reflector without being reflected,
The penetration length will match the length of the Bragg reflector.
In FIG. 2, the wavelength characteristics of the reflection coefficient R and the transmission coefficient T of the distributed reflector having the length L B are shown, and δ represents the detuning from the Bragg wavelength λb.

【0019】この様な、ブラッグ波長と侵入光の波長の
波長差の制御方法(チューニング)としては、ブラッグ
反射鏡領域への電流注入による、プラズマ効果を用いた
屈折率変化を利用する方法がある。プラズマ効果による
屈折率変化の大きさは、約1%程度有り、5nm程度の
波長変化を与えることが可能である。また、その他の方
法としては、ブラッグ反射鏡領域へ逆バイアスを加える
ことにより流れる電流によって、ブラッグ反射鏡領域近
傍で発熱を起こさせて、この温度変化によってブラッグ
波長を長波側に変化させる方法がある。
As a method (tuning) for controlling the wavelength difference between the Bragg wavelength and the wavelength of the penetrating light, there is a method of utilizing the change in the refractive index using the plasma effect by the current injection into the Bragg reflector region. . The magnitude of the change in the refractive index due to the plasma effect is about 1%, and it is possible to change the wavelength by about 5 nm. In addition, as another method, there is a method in which a current flowing by applying a reverse bias to the Bragg reflector region causes heat generation in the vicinity of the Bragg reflector region and the Bragg wavelength is changed to the long-wave side by this temperature change. .

【0020】この方法による波長シフト量としても、数
ナノメートルの変化が得られることが知られており、実
施可能な方法といえる。本発明において、光の侵入長を
大幅に変化させる方法を実施する具体的な第1の例とし
て、例えば、ブラッグ反射鏡領域1600μmを4分割
して、ブラッグ反射鏡領域1〜4は電流注入を行わず、
これらのブラッグ反射鏡領域でのブラッグ波長λbで決
定される発振波長でレーザ発振が起きる状態を実現して
おく。この場合の光の侵入長が例えば600μm程度に
なるように設計しておく。次に、ブラッグ反射鏡領域2
〜4に対してチューニングを行うことで、レーザの発振
波長λbに対するブラッグ反射鏡領域2〜4が透過する
ように設定する。
It is known that the wavelength shift amount obtained by this method can be changed by several nanometers, and it can be said that the method can be carried out. In the present invention, as a specific first example for implementing the method of greatly changing the penetration depth of light, for example, the Bragg reflector region 1600 μm is divided into four, and the Bragg reflector regions 1 to 4 are injected with current. Not done,
A state in which laser oscillation occurs at an oscillation wavelength determined by the Bragg wavelength λb in these Bragg reflector regions is realized. The light penetration length in this case is designed to be, for example, about 600 μm. Next, the Bragg reflector area 2
By tuning 4 to 4, the Bragg reflector regions 2 to 4 for the laser oscillation wavelength λb are set to transmit.

【0021】これにより、入射光は大部分劈開端面まで
侵入する。また、ブラッグ反射鏡領域2〜4への注入電
流を大幅に増やした場合、自由電子による光の吸収の影
響で光の侵入長を大幅に低減することができ、最小でブ
ラッグ反射鏡領域1の領域長にまで低減できる。これら
の方法により、この場合、侵入長は400μm〜160
0μmまで変化可能となる。この変化量は、活性層領域
及び可飽和吸収領域の合計が800μmで有るような素
子においては、繰り返し周波数を35〜70GHzまで
制御可能となることを示している。
As a result, most of the incident light penetrates to the cleaved end face. When the injection current into the Bragg reflector regions 2 to 4 is significantly increased, the light penetration length can be significantly reduced due to the effect of absorption of light by free electrons. It can be reduced to the region length. According to these methods, in this case, the penetration length is 400 μm to 160 μm.
It can be changed up to 0 μm. This amount of change indicates that the repetition frequency can be controlled up to 35 to 70 GHz in the element in which the total of the active layer region and the saturable absorption region is 800 μm.

【0022】第2の例では、ブラッグ反射鏡領域を構成
する導波路の組成を発振波長と同等かあるいは長波長の
ものを用いる。この場合、電流注入を行うことで媒質は
入射光波長に対して透明になり、電流注入を行わない場
合に吸収となる。例えば、ブラッグ反射鏡領域1に媒質
が透明になる程度に電流注入を行い、ブラッグ反射鏡領
域2〜4には注入をしないようにすれば、実効的な侵入
長は200μm程度になり、また、均一に注入した場合
600μm、ブラッグ反射鏡領域2〜4への注入量を加
減することで屈折率を変化させ、レーザの発振波長λb
に対するブラッグ反射鏡領域2〜4が透過するように設
定すれば、1600μmまで侵入長を増やすことが可能
である。
In the second example, the composition of the waveguide forming the Bragg reflector region is equal to or longer than the oscillation wavelength. In this case, by injecting current, the medium becomes transparent to the wavelength of incident light, and when not injecting current, absorption occurs. For example, if current is injected into the Bragg reflector region 1 to such an extent that the medium becomes transparent, and no current is injected into the Bragg reflector regions 2 to 4, the effective penetration length will be about 200 μm, and When uniformly injected, the refractive index is changed by adjusting the injection amount to 600 μm, and the Bragg reflector regions 2 to 4 to change the laser oscillation wavelength λb.
It is possible to increase the penetration depth up to 1600 μm by setting the Bragg reflector regions 2 to 4 to be transparent.

【0023】第3の例では、ブラッグ反射鏡領域を構成
する導波路の組成を、発振波長よりも50nm程度短波
長のバルクあるいは量子井戸構造を用いる。この場合、
逆バイアスを印加することで、バルクの場合はポッケル
ス効果により、量子井戸構造の場合は量子閉じ込め効果
により、屈折率を変化させ、レーザの発振波長λbに対
するブラッグ反射鏡領域2〜4が透過するように設定す
れば、1600μmまで侵入長を増やすことが可能であ
る。
In the third example, a bulk or quantum well structure is used in which the composition of the waveguide forming the Bragg reflector region is shorter by about 50 nm than the oscillation wavelength. in this case,
By applying a reverse bias, the refractive index is changed by the Pockels effect in the case of the bulk and by the quantum confinement effect in the case of the quantum well structure, so that the Bragg reflector regions 2 to 4 for the laser oscillation wavelength λb are transmitted. If set to 1, it is possible to increase the penetration length to 1600 μm.

【0024】次に、本発明の実施例に基づいて作製した
素子の動作について説明する。この実施例においては、
導波路としてバンドギャップ波長が1.55μm近傍の
半導体量子井戸構造を採用した。1はn側オーミック電
極、2は厚さ150μm程度のn−InPクラッド層、
3は厚さ600Å程度のInGaAsPガイド層、4は
半導体多重量子井戸構造、5は厚さ1200Å程度のI
nGaAsPガイド層、6は厚さ2μm程度のp−In
Pクラッド層、8〜13はp側オーミック電極である。
Next, the operation of the device manufactured according to the embodiment of the present invention will be described. In this example,
A semiconductor quantum well structure having a bandgap wavelength of about 1.55 μm was adopted as the waveguide. 1 is an n-side ohmic electrode, 2 is an n-InP clad layer having a thickness of about 150 μm,
3 is an InGaAsP guide layer with a thickness of about 600 Å, 4 is a semiconductor multiple quantum well structure, 5 is an I with a thickness of about 1200 Å
nGaAsP guide layer, 6 is p-In with a thickness of about 2 μm
P clad layers and 8 to 13 are p-side ohmic electrodes.

【0025】また、回折格子7はInGaAsPガイド
層5上に、振り幅が500Å程度で、周期が2400Å
の正弦波状の凸凹を形成することで得た。横方向の埋め
込みはp−InP、n−InPによる埋め込みへテロ構
造とした。サンプルドグレーティングの作製方法として
は、最初に一様グレーティングを作製し、部分的に化学
エッチングにより除去すればよい。
The diffraction grating 7 has a swing width of about 500Å and a period of 2400Å on the InGaAsP guide layer 5.
It was obtained by forming the sinusoidal unevenness of. The embedding in the lateral direction was a buried hetero structure of p-InP and n-InP. As a method for producing the sampled grating, a uniform grating may be first produced and then partially removed by chemical etching.

【0026】半導体多重量子井戸構造4はウエルを70
Å厚さのInGaAs(バンドギャップ波長1.67μ
m)、その間のバリアを140Å厚さのInGaAsP
(バンドギャップ波長1.3μm)で形成し5層構造と
した。電極8〜11は一旦Auを全面に蒸着した後、化
学エッチングで電極分離部をエッチングして得た。各領
域の長さは可飽和吸収領域21を50μm、利得領域2
2を800μm、ブラッグ反射鏡領域23を1600μ
mとした。全長は2450μmである。
The semiconductor multiple quantum well structure 4 has 70 wells.
Å Thick InGaAs (bandgap wavelength 1.67μ
m), the barrier between them is 140 Å thick InGaAsP
(Bandgap wavelength 1.3 μm) to form a five-layer structure. The electrodes 8 to 11 were obtained by once depositing Au on the entire surface and then etching the electrode separation portion by chemical etching. The length of each region is 50 μm in the saturable absorption region 21, and the gain region 2
2 is 800 μm, and the Bragg reflector area 23 is 1600 μm
m. The total length is 2450 μm.

【0027】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、次のような効果を奏することができる。 (1)請求項1記載の発明によれば、可飽和吸収領域、
利得領域、ブラッグ反射鏡領域を集積化した半導体パル
スレーザ装置において、ブラッグ反射鏡領域を分割し
て、これらの領域間の屈折率および吸収係数を変化させ
ることで、入射光の侵入長を変化させることができ、モ
ードロックレーザの繰り返し周波数を大幅に変化させる
ことができる。
As described in detail above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) According to the invention of claim 1, the saturable absorption region,
In a semiconductor pulse laser device in which a gain region and a Bragg reflector region are integrated, the Bragg reflector region is divided and the penetration length of incident light is changed by changing the refractive index and absorption coefficient between these regions. Therefore, the repetition frequency of the mode-locked laser can be changed significantly.

【0029】(2)請求項2記載の発明によれば、前記
ブラッグ反射鏡領域を第1から第4の反射鏡領域に4分
割し、この第1から第4のブラッグ反射鏡領域の全てに
電流注入を行わず、これらのブラッグ反射鏡領域でのブ
ラッグ波長λbで決定される発振波長でレーザ発振が起
きる状態となし、次に、前記第2から第4のブラッグ反
射鏡領域に対してチューニングを行うことで、前記レー
ザの発振波長λbに対する前記第2から第4のブラッグ
反射鏡領域が透過するようにしたので、入射光は大部分
が劈開端面まで侵入する。また、第2から第4のブラッ
グ反射鏡領域への注入電流を大幅に増やした場合、自由
電子による光の吸収の影響で光の侵入長を大幅に低減す
ることができ、最小で前記第1のブラッグ反射鏡領域の
領域長にまで低減できる。
(2) According to the second aspect of the invention, the Bragg reflector area is divided into four first to fourth reflector areas, and all of the first to fourth Bragg reflector areas are provided. No current injection was performed, and laser oscillation was generated at the oscillation wavelength determined by the Bragg wavelength λb in these Bragg reflector regions, and then tuning was performed for the second to fourth Bragg reflector regions. By doing so, the second to fourth Bragg reflector regions for the oscillation wavelength λb of the laser are transmitted, so that most of the incident light penetrates to the cleaved end face. Further, when the injection current into the second to fourth Bragg reflector regions is significantly increased, the light penetration length can be significantly reduced due to the absorption of light by free electrons, and at least the first The area length of the Bragg reflector area can be reduced.

【0030】(3)請求項3記載の発明によれば、前記
ブラッグ反射鏡領域を構成する導波路の組成を、発振波
長と同等かあるいは長波長のものを用いるようにしたの
で、電流注入を行うことで媒質は入射光波長に対して透
明になり、電流注入を行わない場合に吸収となるように
することができ、例えば、前記第1のブラッグ反射鏡領
域に媒質が透明になる程度に電流注入を行い、前記第2
から第4のブラッグ反射鏡領域には注入をしないように
すれば、実効的な侵入長は200μm程度になり、ま
た、均一に注入した場合600μm、第2から第4のブ
ラッグ反射鏡領域への注入量を加減することで屈折率を
変化させ、前記レーザの発振波長λbに対する前記第2
から第4のブラッグ反射鏡領域が透過するように設定す
れば、1600μmまで侵入長を増やすことが可能であ
る。
(3) According to the third aspect of the invention, since the composition of the waveguide forming the Bragg reflector region is set to be equal to or longer than the oscillation wavelength, current injection is performed. By doing so, the medium becomes transparent with respect to the incident light wavelength, and it can be made to be absorbed when current injection is not performed. For example, the medium becomes transparent to the first Bragg reflector region. Current injection is performed and the second
From the first to the fourth Bragg reflector regions, the effective penetration length is about 200 μm, and when uniformly implanted, 600 μm, and the second to the fourth Bragg reflector regions. The refractive index is changed by adjusting the injection amount, and the second wavelength with respect to the oscillation wavelength λb of the laser is changed.
It is possible to increase the penetration depth up to 1600 μm by setting so that the first to fourth Bragg reflector regions are transparent.

【0031】(4)請求項4記載の発明によれば、前記
ブラッグ反射鏡領域を構成する導波路の組成を、発振波
長よりも50nm程度短波長のバルクあるいは量子井戸
構造を用いるようにしたので、逆バイアスを印加するこ
とで、バルクの場合はポッケルス効果により、量子井戸
構造の場合は量子閉じ込め効果により、屈折率を変化さ
せ、前記レーザの発振波長λbに対する前記第2から第
4のブラッグ反射鏡領域が透過するように設定すれば、
1600μmまで侵入長を増やすことが可能である。
(4) According to the invention described in claim 4, the composition of the waveguide forming the Bragg reflector region is a bulk or quantum well structure having a wavelength shorter than the oscillation wavelength by about 50 nm. By applying a reverse bias, the refractive index is changed by the Pockels effect in the case of a bulk and the quantum confinement effect in the case of a quantum well structure, and the second to fourth Bragg reflections with respect to the oscillation wavelength λb of the laser are changed. If you set it so that the mirror area is transparent,
It is possible to increase the penetration depth up to 1600 μm.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例の半導体パルスレーザ装置の構
造を概略的に示した側面図である。
FIG. 1 is a side view schematically showing a structure of a semiconductor pulse laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】分布反射器の反射係数Rと透過係数Tの波長特
性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing wavelength characteristics of a reflection coefficient R and a transmission coefficient T of a distributed reflector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n側オーミック電極 2 n−InPクラッド層 3,5 InGaAsPガイド層 4 半導体多重量子井戸構造 6 p−InPクラッド層 7 回折格子 8〜13 p側オーミック電極 21 可飽和吸収領域 22 利得領域 23 ブラッグ反射鏡領域 31 電圧源 32〜36 電流源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 n-side ohmic electrode 2 n-InP clad layer 3,5 InGaAsP guide layer 4 semiconductor multiple quantum well structure 6 p-InP clad layer 7 diffraction grating 8-13 p-side ohmic electrode 21 saturable absorption region 22 gain region 23 Bragg reflection Mirror area 31 Voltage source 32-36 Current source

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 洋 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Hiroshi Ogawa 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric Industry Co., Ltd.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一組成の半導体導波路からなる可飽和
吸収領域、利得領域、ブラッグ反射鏡領域を集積化した
半導体パルスレーザ装置において、 前記ブラッグ反射鏡領域を分割して、これらの領域間の
屈折率および吸収係数を変化させることで、入射光の侵
入長を変化させ、モード同期レーザの繰り返し周波数を
変化可能にしたことを特徴とする半導体パルスレーザ装
置。
1. A semiconductor pulse laser device in which a saturable absorption region, a gain region, and a Bragg reflector region which are composed of semiconductor waveguides having the same composition are integrated, and the Bragg reflector region is divided and the regions between these regions are divided. A semiconductor pulse laser device characterized in that the penetration length of incident light is changed by changing the refractive index and the absorption coefficient, and the repetition frequency of the mode-locked laser can be changed.
【請求項2】 請求項1記載の半導体パルスレーザ装置
において、前記ブラッグ反射鏡領域を第1から第4の反
射領域に4分割し、該第1から第4のブラッグ反射鏡領
域の全てに電流注入を行わず、これらのブラッグ反射鏡
領域でのブラッグ波長λbで決定される発振波長でレー
ザ発振が起きる状態となし、次に、前記第2から第4の
ブラッグ反射鏡領域に対してチューニングを行うこと
で、前記レーザの発振波長λbに対する前記第2から第
4のブラッグ反射鏡領域が透過するようにしたことを特
徴とする半導体パルスレーザ装置。
2. The semiconductor pulse laser device according to claim 1, wherein the Bragg reflector area is divided into first to fourth reflector areas, and a current is supplied to all of the first to fourth Bragg reflector areas. No injection was performed, and laser oscillation was generated at the oscillation wavelength determined by the Bragg wavelength λb in these Bragg reflector regions, and then tuning was performed for the second to fourth Bragg reflector regions. The semiconductor pulse laser device is characterized in that the second to fourth Bragg reflector regions for the oscillation wavelength λb of the laser are transmitted by performing the operation.
【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体パルスレー
ザ装置において、前記ブラッグ反射鏡領域を構成する導
波路の組成を、発振波長と同等かあるいは長波長のもの
を用いることを特徴とする半導体パルスレーザ装置。
3. The semiconductor pulse laser device according to claim 1, wherein the waveguide constituting the Bragg reflector region has a composition equal to or longer than the oscillation wavelength. Pulse laser device.
【請求項4】 請求項1又は2記載の半導体パルスレー
ザ装置において、前記ブラッグ反射鏡領域を構成する導
波路の組成を、発振波長よりも50nm程度短波長のバ
ルクあるいは量子井戸構造を用いることを特徴とする半
導体パルスレーザ装置。
4. The semiconductor pulse laser device according to claim 1, wherein the composition of the waveguide forming the Bragg reflector region is a bulk or quantum well structure having a wavelength shorter than the oscillation wavelength by about 50 nm. Characteristic semiconductor pulse laser device.
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