JPH09162495A - 外部共振器半導体レーザ - Google Patents
外部共振器半導体レーザInfo
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- JPH09162495A JPH09162495A JP32181295A JP32181295A JPH09162495A JP H09162495 A JPH09162495 A JP H09162495A JP 32181295 A JP32181295 A JP 32181295A JP 32181295 A JP32181295 A JP 32181295A JP H09162495 A JPH09162495 A JP H09162495A
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- Japan
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- semiconductor laser
- light emitting
- external cavity
- band
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 外部温度が変化すると、半導体レーザのゲイ
ンがピークとなる波長が変化するため、回折波長で発振
しなくなる場合もあった。 【解決手段】 外部共振器半導体レーザの半導体発光素
子は、バンドギャップエネルギーの相異なる活性領域を
備える。これにより、各活性領域から発光中心波長の異
なる光が発せられるため、出射光全体でのゲイン幅を広
げる。
ンがピークとなる波長が変化するため、回折波長で発振
しなくなる場合もあった。 【解決手段】 外部共振器半導体レーザの半導体発光素
子は、バンドギャップエネルギーの相異なる活性領域を
備える。これにより、各活性領域から発光中心波長の異
なる光が発せられるため、出射光全体でのゲイン幅を広
げる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信分用におけ
る信号用光源やファイバ増幅器の励起用光源などに用い
られる外部共振器半導体レーザに関する。
る信号用光源やファイバ増幅器の励起用光源などに用い
られる外部共振器半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバに形成した回折格子を
外部共振器とする外部共振器半導体レーザでは、その半
導体発光素子の活性領域の構造は、図１０に示すよう
に、同じバンドキャップエネルギーを持つ複数の量子井
戸層からなる多重量子井戸構造が用いられていた。
外部共振器とする外部共振器半導体レーザでは、その半
導体発光素子の活性領域の構造は、図１０に示すよう
に、同じバンドキャップエネルギーを持つ複数の量子井
戸層からなる多重量子井戸構造が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光ファイバに形成した
回折格子を外部共振器とする外部共振器半導体レーザの
場合、回折格子の回折波長λｓは、半導体レーザのゲイ
ンがピークとなる波長に合わせていた。
回折格子を外部共振器とする外部共振器半導体レーザの
場合、回折格子の回折波長λｓは、半導体レーザのゲイ
ンがピークとなる波長に合わせていた。
【０００４】ところが、外部温度が変化すると、図１１
に示すように半導体レーザのゲインがピークとなる波長
が変化するが、回折波長λｓは変化しない。このため、
外部温度が変化した状況では、回折波長λｓでのゲイン
は小さくなり、回折波長λｓで発振しなくなる場合も生
じるという問題点があった。
に示すように半導体レーザのゲインがピークとなる波長
が変化するが、回折波長λｓは変化しない。このため、
外部温度が変化した状況では、回折波長λｓでのゲイン
は小さくなり、回折波長λｓで発振しなくなる場合も生
じるという問題点があった。
【０００５】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、外部温度が変化した場
合にも、安定して発振動作を行い得る外部共振器半導体
レーザを提供することにある。
されたものであり、その目的は、外部温度が変化した場
合にも、安定して発振動作を行い得る外部共振器半導体
レーザを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この問題を解決する手段
としては、半導体発光素子のゲインの温度依存性を小さ
くすれば、温度変化が生じてもゲインの低下は防ぐこと
ができる。
としては、半導体発光素子のゲインの温度依存性を小さ
くすれば、温度変化が生じてもゲインの低下は防ぐこと
ができる。
【０００７】そこで、請求項１に係る外部共振器半導体
レーザは、高い反射率を有する反射面及びこの反射面に
比べて低い反射率を有する出射面を有する半導体発光素
子と、出射面から出射された光が入射すると共に、この
入射した光のうち特定波長の光を反射する回折格子が形
成された光ファイバとを備え、この特定波長の光が反射
面と回折格子との間で繰り返し反射することで、レーザ
発振を行う外部共振器半導体レーザにおいて、この半導
体発光素子は、所定の帯域内に分散する複数の発光波長
を得るべく、バンドギャップエネルギーの相異なる活性
領域を備えて構成する。このようにバンドギャップエネ
ルギーの異なる活性領域を備えることで、各活性領域か
ら発光中心波長の異なる光が発せられるため、トータル
でのゲイン幅を広げることができる。
レーザは、高い反射率を有する反射面及びこの反射面に
比べて低い反射率を有する出射面を有する半導体発光素
子と、出射面から出射された光が入射すると共に、この
入射した光のうち特定波長の光を反射する回折格子が形
成された光ファイバとを備え、この特定波長の光が反射
面と回折格子との間で繰り返し反射することで、レーザ
発振を行う外部共振器半導体レーザにおいて、この半導
体発光素子は、所定の帯域内に分散する複数の発光波長
を得るべく、バンドギャップエネルギーの相異なる活性
領域を備えて構成する。このようにバンドギャップエネ
ルギーの異なる活性領域を備えることで、各活性領域か
ら発光中心波長の異なる光が発せられるため、トータル
でのゲイン幅を広げることができる。
【０００８】また、請求項２にかかる半導体発光素子
は、各活性領域から発せられる光のゲインが重合される
ことで、ゲインがほぼ一定となるの発光波長帯域を有し
ている。これにより、外部温度の変化によってゲインが
変化し、発光波長帯域が変動しても、ほぼ一定のゲイン
が得られる。
は、各活性領域から発せられる光のゲインが重合される
ことで、ゲインがほぼ一定となるの発光波長帯域を有し
ている。これにより、外部温度の変化によってゲインが
変化し、発光波長帯域が変動しても、ほぼ一定のゲイン
が得られる。
【０００９】請求項３に係る外部共振器半導体レーザの
ように、この発光波長帯域の帯域幅は、外部温度の変化
によって当該発光波長帯域が変動した場合にも、この発
光波長帯域内に回折格子の回折波長を含むように規定す
ることが望ましい。
ように、この発光波長帯域の帯域幅は、外部温度の変化
によって当該発光波長帯域が変動した場合にも、この発
光波長帯域内に回折格子の回折波長を含むように規定す
ることが望ましい。
【００１０】請求項４に係る外部共振器半導体レーザ
は、半導体発光素子を、異なるバンドギャップエネルギ
ーを持った複数の量子井戸からなる多重量子井戸構造で
構成する。
は、半導体発光素子を、異なるバンドギャップエネルギ
ーを持った複数の量子井戸からなる多重量子井戸構造で
構成する。
【００１１】請求項５にかかる外部共振器半導体レーザ
は、各バンドギャップエネルギーの大小関係が、結晶積
層方向に沿って順に単調増加或は単調減少しないように
配置して構成する。このように不規則に配置すること
で、ゲインがより均一になりやすい利点がある。
は、各バンドギャップエネルギーの大小関係が、結晶積
層方向に沿って順に単調増加或は単調減少しないように
配置して構成する。このように不規則に配置すること
で、ゲインがより均一になりやすい利点がある。
【００１２】請求項６に係る外部共振器半導体レーザ
は、半導体発光素子をダブルヘテロ構造で構成する。
は、半導体発光素子をダブルヘテロ構造で構成する。
【００１３】請求項７に係る外部共振器半導体レーザで
は、ダブルヘテロ構造における活性領域を、バンドギャ
ップエネルギーが結晶積層方向に沿って次第に増加又は
減少する領域を少なくとも一部に含んで構成する。これ
は、例えば、バンドギャップエネルギーが結晶積層方向
に沿って単調に増加又は減少する場合や、キャリアの注
入を均一にすべく、鋸歯状に増減を繰り返す場合を含む
ものである。このようにバンドギャップエネルギーを変
化させることで、発光中心波長を分散させる。
は、ダブルヘテロ構造における活性領域を、バンドギャ
ップエネルギーが結晶積層方向に沿って次第に増加又は
減少する領域を少なくとも一部に含んで構成する。これ
は、例えば、バンドギャップエネルギーが結晶積層方向
に沿って単調に増加又は減少する場合や、キャリアの注
入を均一にすべく、鋸歯状に増減を繰り返す場合を含む
ものである。このようにバンドギャップエネルギーを変
化させることで、発光中心波長を分散させる。
【００１４】請求項８に係る外部共振器半導体レーザ
は、活性領域が４元混晶で形成されており、格子定数の
整合を保ったままこの混晶の比率を変化させることで、
バンドギャップエネルギーを変化させて構成する。
は、活性領域が４元混晶で形成されており、格子定数の
整合を保ったままこの混晶の比率を変化させることで、
バンドギャップエネルギーを変化させて構成する。
【００１５】請求項９に係る外部共振器半導体レーザ
は、活性領域が４元混晶で形成されており、かつ、転位
が生じない範囲で格子不整合を形成することで、バンド
ギャップエネルギーを変化させて構成する。
は、活性領域が４元混晶で形成されており、かつ、転位
が生じない範囲で格子不整合を形成することで、バンド
ギャップエネルギーを変化させて構成する。
【００１６】請求項１０に係る外部共振器半導体レーザ
は、バンドギャップエネルギーの異なる複数のダブルヘ
テロ構造を有して構成する。
は、バンドギャップエネルギーの異なる複数のダブルヘ
テロ構造を有して構成する。
【００１７】請求項１１に係る外部共振器半導体レーザ
は、高い反射率を有する反射面及びこの反射面に比べて
低い反射率を有する出射面を有する半導体発光素子と、
出射面から出射された光が入射すると共に、この入射し
た光のうち特定波長の光を反射する回折格子が形成され
た光ファイバとを備え、特定波長の光が反射面と回折格
子との間で繰り返し反射することで、レーザ発振を行う
外部共振器半導体レーザにおいて、半導体発光素子は、
複数の量子井戸からなる多重量子井戸構造又は超格子構
造を有すると共に、隣接する量子井戸の電子波が結合し
てミニバンドを形成した活性領域を有しており、半導体
発光素子の発光波長帯域は、外部温度の変化によって当
該発光波長帯域が変動した場合にも、この発光波長帯域
内に前記回折格子の回折波長を含むような帯域幅を有し
て構成する。
は、高い反射率を有する反射面及びこの反射面に比べて
低い反射率を有する出射面を有する半導体発光素子と、
出射面から出射された光が入射すると共に、この入射し
た光のうち特定波長の光を反射する回折格子が形成され
た光ファイバとを備え、特定波長の光が反射面と回折格
子との間で繰り返し反射することで、レーザ発振を行う
外部共振器半導体レーザにおいて、半導体発光素子は、
複数の量子井戸からなる多重量子井戸構造又は超格子構
造を有すると共に、隣接する量子井戸の電子波が結合し
てミニバンドを形成した活性領域を有しており、半導体
発光素子の発光波長帯域は、外部温度の変化によって当
該発光波長帯域が変動した場合にも、この発光波長帯域
内に前記回折格子の回折波長を含むような帯域幅を有し
て構成する。
【００１８】このようにミニバンドを形成することで、
電子−正孔遷移エネルギーの幅を広げてゲイン幅を広げ
ることもできる。
電子−正孔遷移エネルギーの幅を広げてゲイン幅を広げ
ることもできる。
【００１９】請求項１２に係る外部共振器半導体レーザ
は、活性領域から発せられる光のゲインが重合されるこ
とで、ゲインがほぼ一定となる発光波長帯域を有して構
成する。
は、活性領域から発せられる光のゲインが重合されるこ
とで、ゲインがほぼ一定となる発光波長帯域を有して構
成する。
【００２０】請求項１３にかかる外部共振器半導体レー
ザでは、この発光波長帯域を、外部温度の変化によって
当該発光波長帯域が変動した場合にも、この発光波長帯
域内に回折格子の回折波長を含むような帯域幅を持たせ
て構成する。
ザでは、この発光波長帯域を、外部温度の変化によって
当該発光波長帯域が変動した場合にも、この発光波長帯
域内に回折格子の回折波長を含むような帯域幅を持たせ
て構成する。
【００２１】請求項１４に係る外部共振器半導体レーザ
は、請求項１〜１３に記載の半導体発光素子の反射面
は、誘電体多層膜による低反射コートが施されており、
この低反射コートにおける最も反射率の低い波長が回折
格子の回折波長に一致するように構成する。
は、請求項１〜１３に記載の半導体発光素子の反射面
は、誘電体多層膜による低反射コートが施されており、
この低反射コートにおける最も反射率の低い波長が回折
格子の回折波長に一致するように構成する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００２３】図１に、外部共振器半導体レーザを示す。
この外部共振器半導体レーザは、半導体発光素子（半導
体アンプ）１０の出射面１０ａ側に光ファイバ２０の入
射端を相対して配置しており、光ファイバ２０のコア部
には、その実効屈折率を、光軸に沿った位置に応じて最
小屈折率と最大屈折率との間で周期的に変化させた回折
格子２１を形成している。半導体発光素子１０の出射面
１０ａには誘電体多層膜による低反射コートが形成され
ており、その低反射コートの最も反射率の低くなる波長
が回折格子２１の回折波長に一致させている。
この外部共振器半導体レーザは、半導体発光素子（半導
体アンプ）１０の出射面１０ａ側に光ファイバ２０の入
射端を相対して配置しており、光ファイバ２０のコア部
には、その実効屈折率を、光軸に沿った位置に応じて最
小屈折率と最大屈折率との間で周期的に変化させた回折
格子２１を形成している。半導体発光素子１０の出射面
１０ａには誘電体多層膜による低反射コートが形成され
ており、その低反射コートの最も反射率の低くなる波長
が回折格子２１の回折波長に一致させている。
【００２４】出射面１０ａから出射された光が光ファイ
バ２０内に入射すると、回折格子２１では、その回折波
長に等しい波長成分の光が反射される。この反射光は、
光ファイバ２０内を戻り、半導体発光素子１０の反射面
１０ｂで再び反射される。このようにして、回折格子２
１の回折波長と同じ波長成分の光が、この間で繰り返し
て反射されることでレーザ発振する。この強められた光
は、図示に出射光として示す向きに出射される。
バ２０内に入射すると、回折格子２１では、その回折波
長に等しい波長成分の光が反射される。この反射光は、
光ファイバ２０内を戻り、半導体発光素子１０の反射面
１０ｂで再び反射される。このようにして、回折格子２
１の回折波長と同じ波長成分の光が、この間で繰り返し
て反射されることでレーザ発振する。この強められた光
は、図示に出射光として示す向きに出射される。
【００２５】ここで使用される半導体発光素子１０の構
造の一例を示す。この半導体発光素子１０の活性領域
（活性層）として多重量子井戸構造を使用している。量
子井戸層としてはＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、Ｉｎ
ＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどが挙げられ、また、バリ
ア層としてはＡｌＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩ
ｎＡｓなどが挙げられる。
造の一例を示す。この半導体発光素子１０の活性領域
（活性層）として多重量子井戸構造を使用している。量
子井戸層としてはＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、Ｉｎ
ＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどが挙げられ、また、バリ
ア層としてはＡｌＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩ
ｎＡｓなどが挙げられる。
【００２６】この半導体発光素子１０では、図２に示す
ように、多重量子井戸構造の各量子井戸層では、それぞ
れバンドギャップエネルギーＥｇを任意に変えて形成し
ている。各バンドギャップエネルギーＥｇの大きさに応
じて発光する光の中心波長が定まるため、各量子井戸層
からは、バンドギャップエネルギーＥｇの大きさに応
じ、発光中心波長の異なる光が発せられる。そして、各
量子井戸層から発せられる光のゲインが重合されること
で、半導体発光素子１０全体では、ゲインピークがほぼ
一定となる発光波長帯域が形成されるように（図３にト
ータルのゲイン曲線として示す）、各バンドギャップエ
ネルギーの値を振り分けて形成している。従って、回折
格子２１の回折波長に相当するバンドギャップエネルギ
ーが、各量子井戸層のバンドギャップエネルギー中で最
も小さいバンドギャップエネルギーと最も大きいバンド
ギャップエネルギーとの間に存在していることになる。
ように、多重量子井戸構造の各量子井戸層では、それぞ
れバンドギャップエネルギーＥｇを任意に変えて形成し
ている。各バンドギャップエネルギーＥｇの大きさに応
じて発光する光の中心波長が定まるため、各量子井戸層
からは、バンドギャップエネルギーＥｇの大きさに応
じ、発光中心波長の異なる光が発せられる。そして、各
量子井戸層から発せられる光のゲインが重合されること
で、半導体発光素子１０全体では、ゲインピークがほぼ
一定となる発光波長帯域が形成されるように（図３にト
ータルのゲイン曲線として示す）、各バンドギャップエ
ネルギーの値を振り分けて形成している。従って、回折
格子２１の回折波長に相当するバンドギャップエネルギ
ーが、各量子井戸層のバンドギャップエネルギー中で最
も小さいバンドギャップエネルギーと最も大きいバンド
ギャップエネルギーとの間に存在していることになる。
【００２７】このように構成することで、結果的にゲイ
ン幅を広げることができる。このため、外部温度が室温
から高温に変化した場合には、発光波長帯域が、図４
（ａ）から同図（ｂ）に示すように変動するが、回折格
子２１の回折波長λｓに対応する発光中心波長域では、
ゲインはほぼ一定に推移しており、温度変化によってゲ
イン（発光波長帯域）がシフトした場合にも、安定した
発振動作を確保できる。
ン幅を広げることができる。このため、外部温度が室温
から高温に変化した場合には、発光波長帯域が、図４
（ａ）から同図（ｂ）に示すように変動するが、回折格
子２１の回折波長λｓに対応する発光中心波長域では、
ゲインはほぼ一定に推移しており、温度変化によってゲ
イン（発光波長帯域）がシフトした場合にも、安定した
発振動作を確保できる。
【００２８】なお、必ずしも全ての量子井戸層のバンド
ギャップエネルギーが異なっている必要はなく、トータ
ルでのゲインを均一にするために、各量子井戸層へのキ
ャリア注入の不均一等を考慮して、量子井戸層の幾つか
については同一のバンドギャップエネルギーであっても
よい。
ギャップエネルギーが異なっている必要はなく、トータ
ルでのゲインを均一にするために、各量子井戸層へのキ
ャリア注入の不均一等を考慮して、量子井戸層の幾つか
については同一のバンドギャップエネルギーであっても
よい。
【００２９】また、隣り合うバンドギャップエネルギー
Ｅｇの大小関係については、図５に示すように、バンド
ギャップエネルギーＥｇが結晶積層方向に対して単調に
減少したり、単調に増加するように各量子井戸層を配置
しても良い。ただし、キャリアが必ずしも各量子井戸に
均等に注入されるとは限らないため、図２に示すよう
に、隣り合うバンドギャップエネルギーＥｇの大小関係
が、一定の増大傾向或は減少傾向とならないように配置
することが好ましい。このように、バンドギャップエネ
ルギーＥｇの大小が不規則となるように量子井戸層を配
置することで、トータルのゲインはより均一になりやす
くなる。
Ｅｇの大小関係については、図５に示すように、バンド
ギャップエネルギーＥｇが結晶積層方向に対して単調に
減少したり、単調に増加するように各量子井戸層を配置
しても良い。ただし、キャリアが必ずしも各量子井戸に
均等に注入されるとは限らないため、図２に示すよう
に、隣り合うバンドギャップエネルギーＥｇの大小関係
が、一定の増大傾向或は減少傾向とならないように配置
することが好ましい。このように、バンドギャップエネ
ルギーＥｇの大小が不規則となるように量子井戸層を配
置することで、トータルのゲインはより均一になりやす
くなる。
【００３０】図６に他の実施形態を示す。この例では半
導体発光素子の活性領域にダブルヘテロ構造を用いてい
る。ダブルへテロ構造は量子井戸構造よりもゲイン幅が
広いので、半導体発光素子１０におけるゲインの温度依
存性を低減させる上で有効である。活性領域としてはＧ
ａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどを用いることができ
る。
導体発光素子の活性領域にダブルヘテロ構造を用いてい
る。ダブルへテロ構造は量子井戸構造よりもゲイン幅が
広いので、半導体発光素子１０におけるゲインの温度依
存性を低減させる上で有効である。活性領域としてはＧ
ａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどを用いることができ
る。
【００３１】図７に他の実施態様を示す。この例では、
半導体発光素子１０の活性領域としてダブルへテロ構造
を用いており、活性領域のバンドギャップエネルギー
を、活性領域内において結晶積層方向に沿った位置で次
第に増加（減少）させている。この例では、ＩｎＰ系の
ダブルヘテロ構造の活性領域に、４元混晶ＧａＩｎＡｓ
Ｐを用いており、格子定数の整合を保ったままこの混晶
の比率を変化させることで、バンドギャップエネルギー
を位置に応じて順に変化させている。
半導体発光素子１０の活性領域としてダブルへテロ構造
を用いており、活性領域のバンドギャップエネルギー
を、活性領域内において結晶積層方向に沿った位置で次
第に増加（減少）させている。この例では、ＩｎＰ系の
ダブルヘテロ構造の活性領域に、４元混晶ＧａＩｎＡｓ
Ｐを用いており、格子定数の整合を保ったままこの混晶
の比率を変化させることで、バンドギャップエネルギー
を位置に応じて順に変化させている。
【００３２】具体的には、Ｇａx Ｉｎ1-x Ａｓy Ｐ1-y
（０＜ｘ、ｙ＜１）において、ｙ≒２．２ｘの関係をみ
たすとき、ＩｎＰの格子定数とほぼ整合する。このと
き、Ｇａx Ｉｎ1-x Ａｓy Ｐ1-y は、Ｇａy/2.2 Ｉｎ
1-y/2.2 Ａｓy Ｐ1-y となり、バンドギャップエネルギ
ー（Ｅｇ）は、室温で Ｅｇ＝０．２５ｙ2 −０．８８ｙ＋１．３５［ｅＶ］ と表される。従って、ｙ≒２．２ｘの関係を満たしつつ
“ｙ”の値を変えることで、格子整合を保ったまま、バ
ンドギャップエネルギー（Ｅｇ）を変えることができ
る。
（０＜ｘ、ｙ＜１）において、ｙ≒２．２ｘの関係をみ
たすとき、ＩｎＰの格子定数とほぼ整合する。このと
き、Ｇａx Ｉｎ1-x Ａｓy Ｐ1-y は、Ｇａy/2.2 Ｉｎ
1-y/2.2 Ａｓy Ｐ1-y となり、バンドギャップエネルギ
ー（Ｅｇ）は、室温で Ｅｇ＝０．２５ｙ2 −０．８８ｙ＋１．３５［ｅＶ］ と表される。従って、ｙ≒２．２ｘの関係を満たしつつ
“ｙ”の値を変えることで、格子整合を保ったまま、バ
ンドギャップエネルギー（Ｅｇ）を変えることができ
る。
【００３３】また、転位が生じない範囲で格子整合から
ずらすことで、活性領域内に任意に格子不整合を形成
し、これによって、活性領域のバンドギャップエネルギ
ーを結晶積層方向に沿った位置で次第に変化させること
もできる。この場合、適度な格子不整合を活性領域に持
たせることにより、ゲインを上げる効果があることが知
られており、格子不整が入った場合には、格子整合をと
った場合に比べてバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が
変るので、これを考慮してバンドギャップエネルギー
（Ｅｇ）の変化を設計すればよい。前述の例では、ｙ≒
２．２ｘの条件から転位が生じない範囲でずらす（ｙ＞
２．２ｘ、或は、ｙ＜２．２ｘ）ことになる。
ずらすことで、活性領域内に任意に格子不整合を形成
し、これによって、活性領域のバンドギャップエネルギ
ーを結晶積層方向に沿った位置で次第に変化させること
もできる。この場合、適度な格子不整合を活性領域に持
たせることにより、ゲインを上げる効果があることが知
られており、格子不整が入った場合には、格子整合をと
った場合に比べてバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が
変るので、これを考慮してバンドギャップエネルギー
（Ｅｇ）の変化を設計すればよい。前述の例では、ｙ≒
２．２ｘの条件から転位が生じない範囲でずらす（ｙ＞
２．２ｘ、或は、ｙ＜２．２ｘ）ことになる。
【００３４】このように構成した場合にも、各バンドギ
ャップエネルギーに対応した波長を有する光が発せられ
るため、ゲインピークがほぼ一定となる発光波長帯域を
形成することができる。また、図７中に点線で示したよ
うに、キャリアの注入を均一にするために、位置に応じ
てバンドギャップエネルギーが鋸歯状に増減を繰り返す
構造としてもよい。
ャップエネルギーに対応した波長を有する光が発せられ
るため、ゲインピークがほぼ一定となる発光波長帯域を
形成することができる。また、図７中に点線で示したよ
うに、キャリアの注入を均一にするために、位置に応じ
てバンドギャップエネルギーが鋸歯状に増減を繰り返す
構造としてもよい。
【００３５】なお、活性領域としてはＧａＩｎＡｓＰの
他に、ＡｌＧａＩｎＡｓなどを用いることができる。
他に、ＡｌＧａＩｎＡｓなどを用いることができる。
【００３６】図８に他の実施形態を示す。この例では、
半導体発光素子１０の活性領域として２個のダブルへテ
ロ構造を用いている。２つのダブルへテロ構造のバンド
キャップエネルギーを変えることで、トータルでゲイン
幅を広げている。活性領域としてはＧａＩｎＡｓＰ、Ａ
ｌＧａＩｎＡｓなどを用いることができる。なお、この
場合にもバンドギャップエネルギーが鋸歯状に増減を繰
り返す構造を組合せて用いることもできる。
半導体発光素子１０の活性領域として２個のダブルへテ
ロ構造を用いている。２つのダブルへテロ構造のバンド
キャップエネルギーを変えることで、トータルでゲイン
幅を広げている。活性領域としてはＧａＩｎＡｓＰ、Ａ
ｌＧａＩｎＡｓなどを用いることができる。なお、この
場合にもバンドギャップエネルギーが鋸歯状に増減を繰
り返す構造を組合せて用いることもできる。
【００３７】図９に他の実施例を示す。この例では、半
導体発光素子１０の活性領域として、複数の量子井戸で
電子波が結合してミニバンドを形成している多重量子井
戸構造を用いている。この場合、回折格子２１の回折波
長に相当するバンドキャップエネルギーは、導電帯のミ
ニバンド中の電子と価電子帯のミニバンド中の正孔の結
合エネルギー中で最も小さい遷移エネルギーと最も大き
い遷移エネルギーとの間にある。この場合にはミニバン
ドのエネルギー幅によって、半導体発光素子１０のゲイ
ン幅が広がることになる。量子井戸層としてはＧａＩｎ
ＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ
などが挙げられ、また、バリア層としてはＡｌＩｎＡ
ｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどが挙げられ
る。また、多重量子井戸構造の代りに超格子構造を用
い、このようなミニバンドを形成してもよい。
導体発光素子１０の活性領域として、複数の量子井戸で
電子波が結合してミニバンドを形成している多重量子井
戸構造を用いている。この場合、回折格子２１の回折波
長に相当するバンドキャップエネルギーは、導電帯のミ
ニバンド中の電子と価電子帯のミニバンド中の正孔の結
合エネルギー中で最も小さい遷移エネルギーと最も大き
い遷移エネルギーとの間にある。この場合にはミニバン
ドのエネルギー幅によって、半導体発光素子１０のゲイ
ン幅が広がることになる。量子井戸層としてはＧａＩｎ
ＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ
などが挙げられ、また、バリア層としてはＡｌＩｎＡ
ｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓなどが挙げられ
る。また、多重量子井戸構造の代りに超格子構造を用
い、このようなミニバンドを形成してもよい。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
外部共振器半導体レーザによれば、半導体発光素子にお
ける異なるバンドギャップエネルギーから異なる発光中
心波長の光が発せされるため、半導体発光素子からはこ
れらの光が重合されて出射されることとなる。このた
め、この半導体発光素子のトータルのゲイン幅が広がる
こととなり、ゲインの波長依存性を低減することができ
る。
外部共振器半導体レーザによれば、半導体発光素子にお
ける異なるバンドギャップエネルギーから異なる発光中
心波長の光が発せされるため、半導体発光素子からはこ
れらの光が重合されて出射されることとなる。このた
め、この半導体発光素子のトータルのゲイン幅が広がる
こととなり、ゲインの波長依存性を低減することができ
る。
【００３９】従って、外部温度が変化して発光波長帯域
が変動した場合にも、安定して発振動作を行い得る外部
共振器半導体レーザを提供できる。
が変動した場合にも、安定して発振動作を行い得る外部
共振器半導体レーザを提供できる。
【図１】本発明に係る外部共振器半導体レーザの構成を
概略的に示す図である。
概略的に示す図である。
【図２】活性領域に多重量子井戸構造を用いた場合のエ
ネルギー構造を示す図である。なお、各量子井戸層のバ
ンドギャップエネルギーが変化している状態を示してい
る。
ネルギー構造を示す図である。なお、各量子井戸層のバ
ンドギャップエネルギーが変化している状態を示してい
る。
【図３】個々の光のゲイン曲線が重合されることで、ト
ータルでゲイン幅が広がった状態を示すグラフである。
ータルでゲイン幅が広がった状態を示すグラフである。
【図４】外部温度が室温（ａ）から高温（ｂ）に変化し
た場合に、発光波長帯域がシフトする状態を示すグラフ
である。
た場合に、発光波長帯域がシフトする状態を示すグラフ
である。
【図５】隣り合う量子井戸層のバンドギャップエネルギ
ーが単調に変化するように配置された状態を示す説明図
である。
ーが単調に変化するように配置された状態を示す説明図
である。
【図６】活性領域にダブルヘテロ構造を採用した場合の
エネルギー構造を示す図である。
エネルギー構造を示す図である。
【図７】活性領域のバンドギャップエネルギーが位置に
よって順に変化した状態を示す図である。
よって順に変化した状態を示す図である。
【図８】２個のダブルヘテロ構造を採用した場合のエネ
ルギー構造を示す図である。
ルギー構造を示す図である。
【図９】複数の量子井戸での電子波が結合してミニバン
ドを形成した状態のエネルギー構造を示す図である。
ドを形成した状態のエネルギー構造を示す図である。
【図１０】従来の活性領域のエネルギー構造を示す図で
ある。
ある。
【図１１】外部温度が室温（ａ）から高温（ｂ）に変化
した場合に、発光波長帯域がシフトする状態を示すグラ
フである。
した場合に、発光波長帯域がシフトする状態を示すグラ
フである。
１０…半導体発光素子、２０…光ファイバ、２１…回折
格子
格子
Claims (14)
- 【請求項１】 高い反射率を有する反射面及びこの反射
面に比べて低い反射率を有する出射面を有する半導体発
光素子と、 前記出射面から出射された光が入射すると共に、この入
射した光のうち特定波長の光を反射する回折格子が形成
された光ファイバとを備え、 前記特定波長の光が前記反射面と前記回折格子との間で
繰り返し反射することで、レーザ発振を行う外部共振器
半導体レーザにおいて、 前記半導体発光素子は、所定の帯域内に分散する複数の
発光波長を得るべく、バンドギャップエネルギーの相異
なる活性領域を備えたことを特徴とする外部共振器半導
体レーザ。 - 【請求項２】 前記半導体発光素子は、前記各活性領域
から発せられる光のゲインが重合されることで、ゲイン
がほぼ一定となる発光波長帯域を有する請求項１記載の
外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記発光波長帯域は、外部温度の変化に
よって当該発光波長帯域が変動した場合にも、この発光
波長帯域内に前記回折格子の回折波長を含むような帯域
幅を有する請求項２記載の外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項４】 前記半導体発光素子は、異なるバンドギ
ャップエネルギーを持った複数の量子井戸からなる多重
量子井戸構造を有する請求項３に記載の外部共振器半導
体レーザ。 - 【請求項５】 前記各バンドギャップエネルギーの大小
関係が、結晶積層方向に沿って順に単調増加或は単調減
少しないように配置したことを特徴とする請求項４記載
の外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項６】 前記半導体発光素子は、ダブルヘテロ構
造を有する請求項３記載の外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項７】 前記ダブルヘテロ構造における前記活性
領域は、前記バンドギャップエネルギーが結晶積層方向
に沿って次第に増加又は減少する領域を少なくとも一部
に含む請求項６記載の外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項８】 前記活性領域は４元混晶で形成されてお
り、格子定数の整合を保ったまま当該混晶の比率を変化
させることで、前記バンドギャップエネルギーを変化さ
せた請求項７記載の外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項９】 前記活性領域は４元混晶で形成されてお
り、かつ、転位が生じない範囲で格子不整合を形成する
ことで、前記バンドギャップエネルギーを変化させた請
求項７記載の外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項１０】 バンドギャップエネルギーの異なる複
数のダブルヘテロ構造を有する請求項６記載の外部共振
器半導体レーザ。 - 【請求項１１】 高い反射率を有する反射面及びこの反
射面に比べて低い反射率を有する出射面を有する半導体
発光素子と、 前記出射面から出射された光が入射すると共に、この入
射した光のうち特定波長の光を反射する回折格子が形成
された光ファイバとを備え、 前記特定波長の光が前記反射面と前記回折格子との間で
繰り返し反射することで、レーザ発振を行う外部共振器
半導体レーザにおいて、 前記半導体発光素子は、複数の量子井戸からなる多重量
子井戸構造又は超格子構造を有すると共に、隣接する量
子井戸の電子波が結合してミニバンドを形成した活性領
域を有しており、 前記半導体発光素子の発光波長帯域は、外部温度の変化
によって当該発光波長帯域が変動した場合にも、この発
光波長帯域内に前記回折格子の回折波長を含むような帯
域幅を有する外部共振器半導体レーザ。 - 【請求項１２】 前記活性領域から発せられる光のゲイ
ンが重合されることで、ゲインピークがほぼ一定となる
発光波長帯域を有する請求項１１記載の外部共振器半導
体レーザ。 - 【請求項１３】 前記発光波長帯域は、外部温度の変化
によって当該発光波長帯域が変動した場合にも、この発
光波長帯域内に前記回折格子の回折波長を含むような帯
域幅を有する請求項１２記載の外部共振器半導体レー
ザ。 - 【請求項１４】 前記半導体発光素子の反射面は、誘電
体多層膜による低反射コートが施されており、この低反
射コートにおける最も反射率の低い波長が前記回折格子
の回折波長に一致する請求項１〜１３のいずれかに記載
の外部共振器半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32181295A JP3765117B2 (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 外部共振器半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32181295A JP3765117B2 (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 外部共振器半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162495A true JPH09162495A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3765117B2 JP3765117B2 (ja) | 2006-04-12 |
Family
ID=18136698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32181295A Expired - Fee Related JP3765117B2 (ja) | 1995-12-11 | 1995-12-11 | 外部共振器半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3765117B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999038235A1 (fr) * | 1998-01-26 | 1999-07-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Module de laser a semi-conducteur |
| JP2006203100A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Opnext Japan Inc | 半導体レーザおよび光送信器モジュール |
-
1995
- 1995-12-11 JP JP32181295A patent/JP3765117B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999038235A1 (fr) * | 1998-01-26 | 1999-07-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Module de laser a semi-conducteur |
| US6343088B1 (en) | 1998-01-26 | 2002-01-29 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser module |
| JP2006203100A (ja) * | 2005-01-24 | 2006-08-03 | Opnext Japan Inc | 半導体レーザおよび光送信器モジュール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3765117B2 (ja) | 2006-04-12 |
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