JPH09289356A - Semiconductor laser device, driving thereof, and optical communication system using the same - Google Patents

Semiconductor laser device, driving thereof, and optical communication system using the same

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JPH09289356A
JPH09289356A JP8126470A JP12647096A JPH09289356A JP H09289356 A JPH09289356 A JP H09289356A JP 8126470 A JP8126470 A JP 8126470A JP 12647096 A JP12647096 A JP 12647096A JP H09289356 A JPH09289356 A JP H09289356A
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Japan
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laser device
semiconductor laser
mode
wavelength
layer
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JP8126470A
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Japanese (ja)
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Toshihiko Onouchi
敏彦 尾内
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Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform efficient switching of polarization between a TE mode and a TM mode in a semiconductor laser device which is capable of performing independent current injection to two active layers. SOLUTION: In a semiconductor laser device, an active layer 104 in which a gain of a TM mode is predominant and an active layer 106 in which a TE mode is predominant are stacked, with a barrier layer 105 provided between these active layers. These two active layers 104, 106 are optically coupled but electrically isolated from each other. With such a structure that current injection may be independently performed to the two active layers 104, 106, the laser oscillation mode may be switched between the TE mode and the TM mode.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高速変調時におい
ても動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長多重光通
信を実現する光通信用光源装置等の光源装置及びそれを
用いた光通信方式、光通信システムなどを提供する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light source device, such as a light source device for optical communication, which suppresses dynamic wavelength fluctuation even during high-speed modulation and stably realizes high-density wavelength-multiplexed optical communication, and an optical source using the same. A communication system, an optical communication system, etc. are provided.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量の拡
大が望まれており、複数の波長あるいは光周波数を1本
の光ファイバに多重させた光周波数多重(光FDM)伝
送の開発が行なわれている。その光FDMにおいて、伝
送容量をなるべく多くする為には、波長間隔を小さくす
ることが重要である。その為には、光源となるレーザの
占有周波数帯域あるいはスベクトル線幅が小さいことが
望ましい。しかし、現状の光通信に用いられている直接
強度変調方式は、変調時のスベクトル線幅が0.3nm
程度に広がってしまい、光FDMには向かない方式であ
ることが指摘されている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for expansion of transmission capacity in the field of optical communications, and development of optical frequency division multiplexing (optical FDM) transmission in which a plurality of wavelengths or optical frequencies are multiplexed in one optical fiber has been carried out. ing. In the optical FDM, it is important to reduce the wavelength interval in order to increase the transmission capacity as much as possible. For that purpose, it is desirable that the occupied frequency band of the laser as the light source or the line width of the vector is small. However, the direct intensity modulation method used in the current optical communication has a line width of 0.3 nm at the time of modulation.
It has been pointed out that the method spreads to some extent and is not suitable for optical FDM.

【0003】変調時にスベクトル線幅が拡がらない方式
として、外部変調方式や直接偏波変調方式(特開昭62
−42593、昭62−144426、平2−1597
81等参照)などが考案されている。ここでは、偏波変
調方式に関する技術を扱おうとしている。この偏波変調
は、図14(b)の様にTE(pn接合に平行な方向の
みに電界ベクトルがある光)とTMモード(pn接合に
平行な方向のみに磁界ベクトルがある光)がスイッチン
グする点にバイアス電流を固定し、I1を微小矩形電流
△I1で変調すると図14(c)の様に偏波面がスイッ
チングし、図14(a)の様にレーザ1500の出力端
に偏光子1501を置いてどちらかの偏波面のみ選択的
に取り出すことで、ASKを行なうものである。通常の
DFBレーザ(分布帰還型レーザ)の構造を工夫するだ
けで、直接変調するにもかかわらず波長変動が外部変調
方式に比べて更に小さい。
As a method for preventing the spread of the vector line width during modulation, an external modulation method or a direct polarization modulation method (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-62160).
-42593, Sho 62-144426, Hei 2-1597
81 etc.) has been devised. Here, we are going to deal with the technology related to the polarization modulation method. This polarization modulation switches between TE (light having an electric field vector only in the direction parallel to the pn junction) and TM mode (light having a magnetic field vector only in the direction parallel to the pn junction) as shown in FIG. the bias current is fixed to the point of, and polarization switching as in the modulating the I 1 a minute rectangular current △ I 1 FIG. 14 (c), the polarization at the output end of the laser 1500 as shown in FIG. 14 (a) The ASK is performed by placing the child 1501 and selectively extracting only one of the polarization planes. Even if the direct modulation is performed, the wavelength variation is smaller than that of the external modulation method only by devising the structure of an ordinary DFB laser (distributed feedback laser).

【0004】このような偏波変調を実現する手段にはい
ろいろあるが、TEモードの利得が大きい活性層とTM
モードの利得が大きい活性層の2つを持ち、それぞれに
独立に電流注入することで偏波制御することは有効であ
る(特開平7−202337、特開平1−25738
6、特開平4−346485、特公平5−68111等
参照)。
There are various means for realizing such polarization modulation, but an active layer and a TM having a large TE mode gain are used.
It is effective to control the polarization by having two active layers having a large mode gain and independently injecting current into each of them (Japanese Patent Laid-Open Nos. 7-202337 and 1-25738).
6, JP-A-4-346485, JP-B-5-68111, etc.).

【0005】特開平7−202337では図15に示す
様に、n型領域層1603を挟んで2種類の活性層16
02、1604を積層させ、それぞれの活性層160
2、1604にp型領域層1601、1605を介して
電流源1606、1607により電流を独立に注入する
ことができる為、作製、設計が容易で生産性が高いとい
う利点がある。回折格子を導入して分布帰還型(DF
B)レーザとし単一モード化も可能である。特開平4−
346485でも構造はこれにほぼ等しく、電流によっ
て発振モードはTEとTM間で切り替えることができ
る。
In Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-202337, as shown in FIG. 15, two types of active layers 16 sandwiching an n-type region layer 1603 are provided.
02 and 1604 are stacked to form each active layer 160.
Since currents can be independently injected into the 2 and 1604 through the p-type region layers 1601 and 1605 by the current sources 1606 and 1607, there is an advantage that the production and the design are easy and the productivity is high. Distributed feedback type (DF
B) It is also possible to use a laser as a single mode. JP-A-4-
Even in 346485, the structure is almost the same, and the oscillation mode can be switched between TE and TM by the current.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、特
開平7−202337の積層型の素子は、主に偏波無依
存の半導体光増幅器をターゲットにしており、レーザと
して効率よく発振偏波を切り替える構造について言及し
ていない。例えば、回折格子を具備して分布帰還レーザ
として動作させる場合、ブラッグ波長と活性層の利得ピ
ークの位置関係が非常に重要であり、この設計無しには
偏波スイッチングが難しい。また、2つの活性層160
2、1604の利得ピーク波長の位置関係も重要であ
り、多重量子井戸の歪み量、井戸厚の設計が必要であ
る。更には、2つの活性層の間に挟むn型半導体層16
03は、70nmと厚く、増幅器としては動作するが、
レーザの場合は単一横モード動作ができない。また、特
開平4−346485においても、具体的な設計指針が
示されず、効率のよい偏波スイッチングあるいは双安定
動作の再現性に乏しいものであった。
However, the laminated device of Japanese Patent Laid-Open No. 7-202337 mainly targets a polarization-independent semiconductor optical amplifier, and has a structure for efficiently switching oscillation polarization as a laser. Not mentioned. For example, when operating as a distributed feedback laser with a diffraction grating, the positional relationship between the Bragg wavelength and the gain peak of the active layer is very important, and polarization switching is difficult without this design. In addition, the two active layers 160
The positional relationship between the gain peak wavelengths of 2 and 1604 is also important, and it is necessary to design the strain amount and well thickness of the multiple quantum well. Furthermore, the n-type semiconductor layer 16 sandwiched between two active layers
03 is as thick as 70 nm and operates as an amplifier,
The laser cannot operate in single transverse mode. Further, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-346485, no specific design guideline is given and the reproducibility of efficient polarization switching or bistable operation is poor.

【0007】このような課題に鑑み、本発明の目的を各
請求項に対応して以下に述べる。1)の目的は、2つの
活性層に独立に電流注入できる半導体レーザ装置でTE
モードとTMモードの偏波のスイッチングを効率良く行
なえるレーザ構造を提供するものである。2)の目的
は、2つの活性層に独立に電流注入できる分布帰還型レ
ーザ装置でTEモードとTMモードの偏波のスイッチン
グを効率良く行なえるレーザ構造を提供するものであ
る。3)の目的は、2つの活性層に独立に電流注入でき
る分布反射型レーザ装置でTEモードとTMモードの偏
波のスイッチングを効率良く行なえるレーザ構造を提供
するものである。4)の目的は、1)及び2)のような
レーザ装置で、TEモードの波長とTMモードの波長の
差を自由に設定できる手段および構造を提供するもので
ある。5)の目的は、2つの活性層に独立に電流注入で
きるファブリペロー型レーザ装置でTEモードとTMモ
ードの偏波のスイッチングを効率良く行なえるレーザ構
造を提供するものである。6)の目的は、上記のレーザ
装置において安定に単一横モード発振する為の構造を提
供するものである。7)、8)の目的は、TEモードの
利得が大きい活性層構造と、TMモード利得が大きい活
性層構造を提供するものである。9)の目的は、2つの
活性層に電流を独立に注入できるレーザ構造を提供する
ものである。10)、11)の目的は、上記のレーザ装
置で発振波長を変化することができる構造を提供するこ
とである。12)の目的は、上記のレーザ装置で単一モ
ード性を向上することができると共に波長可変範囲を広
げることができる構造を提供することである。13)の
目的は、上記のレーザ装置で単一モード性を向上するこ
とができる構造を提供することである。14)の目的
は、上記のレーザ装置で偏波スイッチングさせる有効な
駆動方法を提供するものである。15)の目的は、上記
のレーザ装置でで発振波長を変化させながら偏波スイッ
チングさせる駆動方法を提供することである。16)の
目的は、3)のような分布反射型レーザ装置で発振波長
を変化させながら偏波スイッチングさせる駆動方法を提
供することである。17)の目的は、偏波スイッチング
できるレーザ装置を用いてチャーピングの少ない光通信
を行なう方法を提供するものである。18)の目的は、
偏波スイッチングできるレーザ装置を使って信号伝送す
る為の光源装置を提供することである。19)の目的
は、偏波変調伝送によって高密度な波長多重伝送を提供
することである。20)の目的は、19)のような偏波
変調伝送などを実現する為の光−電気変換装置を提供す
ることである。21)の目的は、19)のような偏波変
調伝送などどを用いた光LANシステムを提供すること
である。
In view of the above problems, the object of the present invention will be described below corresponding to each claim. The purpose of 1) is a semiconductor laser device capable of independently injecting current into two active layers.
It is intended to provide a laser structure capable of efficiently switching polarization of modes and TM modes. The purpose of 2) is to provide a laser structure capable of efficiently switching polarization of TE mode and TM mode in a distributed feedback laser device capable of independently injecting current into two active layers. The purpose of 3) is to provide a laser structure capable of efficiently switching polarizations of TE mode and TM mode in a distributed reflection laser device capable of independently injecting current into two active layers. The purpose of 4) is to provide a means and a structure which can freely set the difference between the wavelength of TE mode and the wavelength of TM mode in the laser device as in 1) and 2). The purpose of 5) is to provide a laser structure capable of efficiently switching polarization of TE mode and TM mode in a Fabry-Perot type laser device capable of independently injecting current into two active layers. The purpose of 6) is to provide a structure for stable single transverse mode oscillation in the above laser device. The objects 7) and 8) are to provide an active layer structure having a large TE mode gain and an active layer structure having a large TM mode gain. The purpose of 9) is to provide a laser structure capable of independently injecting current into the two active layers. The purpose of 10) and 11) is to provide a structure capable of changing the oscillation wavelength in the above laser device. The object of 12) is to provide a structure capable of improving the single mode property and widening the wavelength variable range in the above laser device. The purpose of 13) is to provide a structure capable of improving the single mode property in the above laser device. The purpose of 14) is to provide an effective driving method for polarization switching in the above laser device. The purpose of 15) is to provide a driving method for performing polarization switching while changing the oscillation wavelength in the above laser device. The purpose of 16) is to provide a driving method for polarization switching while changing the oscillation wavelength in the distributed Bragg reflector laser device as in 3). The purpose of 17) is to provide a method of performing optical communication with less chirping by using a laser device capable of polarization switching. The purpose of 18) is
An object of the present invention is to provide a light source device for signal transmission using a laser device capable of polarization switching. The purpose of 19) is to provide high-density wavelength division multiplexing transmission by polarization modulation transmission. The purpose of 20) is to provide an optical-electrical conversion device for realizing the polarization modulation transmission such as 19). The purpose of 21) is to provide an optical LAN system using such polarization modulation transmission as 19).

【0008】[0008]

【課題を解決する手段】そこで、本発明では、2種類の
活性層を積層させてそれぞれに独立電流注入する方式
で、レーザ発振モードが効率良くTE/TMの偏波スイ
ッチングする半導体装置を提供する。
In view of the above, the present invention provides a semiconductor device in which two types of active layers are stacked and an independent current is injected into each of the active layers to efficiently perform TE / TM polarization switching in a laser oscillation mode. .

【0009】本発明の原理を、本発明による素子構造の
具体例を用いて、図l(a)の断面斜視図及び図1
(b)のエネルギーバンドダイアグラムに沿って説明す
る。第1の活性層(活性層1)のすぐ下には回折格子を
形成した光ガイド層があり、上にはInP障壁を介して
第2の活性層(活性層2)が形成されている。従来例と
同じ様に、2つの活性層ヘの電流注入が独立して行なえ
る構造となっている。InP障壁層は、横単一モード動
作の為にl0nmと薄くしている。
The principle of the present invention is illustrated by using a specific example of the device structure according to the present invention, in which a sectional perspective view of FIG.
Description will be given along the energy band diagram of (b). An optical guide layer having a diffraction grating is formed immediately below the first active layer (active layer 1), and a second active layer (active layer 2) is formed above the optical guide layer via an InP barrier. Similar to the conventional example, the structure is such that current injection into the two active layers can be performed independently. The InP barrier layer is thinned to 10 nm for lateral single mode operation.

【0010】これは、TTG(tunable twi
n guide)型レーザ(T.Wolf et a
l., Electronics Lett., 2
9,p.2124, 1993)や、TG(twin
guide)レーザ(山本他、電子通信学会技術研究会
報告OQE91−41, p.55)と類似の構造であ
るが、これらは、TEモードのみを対象にしており、波
長可変レーザや変調器をターゲットにしていることが根
本的に異なっている。
This is a TTG (tunable twi).
n guide) type laser (T. Wolf et a.
l. , Electronics Lett. , 2
9, p. 2124, 1993) and TG (twin
Guide) laser (Yamamoto et al., Technical Report of the Institute of Electronics and Communication Engineers OQE91-41, p.55), but these are only for TE mode, and target tunable lasers and modulators. What you are doing is fundamentally different.

【0011】第1の活性層は井戸に伸張歪みを与え、ラ
イトホールと電子の基底準位間遷移エネルギー(Elh
0−Ee0)がヘビーホールと電子の基底準位間遷移エ
ネルギー(Ehh0−Ee0)より小さく、TMモード
に対する利得がTEモードのものより大きくなってい
る。第2の活性層はその逆で圧縮歪みを与え、TEモー
ドに対する利得が大きくなっている。
The first active layer imparts a tensile strain to the well, and the transition energy between the ground levels of light holes and electrons (Elh
0-Ee0) is smaller than the transition energy (Ehh0-Ee0) between the ground levels of heavy holes and electrons, and the gain for the TM mode is larger than that for the TE mode. Conversely, the second active layer gives compressive strain, and the gain for the TE mode is large.

【0012】そこで、第1の活性層に注入する電流I1
を増加させればTMモードの発振が優位にでき、第2の
活性層に注入する電流I2を増加させればTEモードの
発振を優位にすることができる。それぞれに電流を流し
て発振直前にしたときの利得スペクトルの様子を図3に
示す。第1の活性層のTMモードの利得スペクトルと、
第2の活性層のTEモードによるものがほぼ重なる様に
構成してあり、それぞれが本装置のレーザ発振の為の利
得を与える。光ガイド層に作製した回折格子による分布
帰還波長はこれらのピーク波長近傍となる様に、回折格
子のピッチを240nmに設定し、TEモードで1.5
62μm、TMモードで1.558μmでブラッグ波長
を持つ構成にしている。
Therefore, the current I 1 injected into the first active layer is
If TM is increased, TM mode oscillation can be dominant, and if the current I 2 injected into the second active layer is increased, TE mode oscillation can be dominant. FIG. 3 shows the state of the gain spectrum when a current is passed through each of them and immediately before oscillation. A gain spectrum of the TM mode of the first active layer,
The TE modes of the second active layer are configured to substantially overlap with each other, and each of them provides a gain for laser oscillation of this device. The pitch of the diffraction grating is set to 240 nm so that the distributed feedback wavelength by the diffraction grating formed in the optical guide layer is in the vicinity of these peak wavelengths.
The structure has a Bragg wavelength of 62 μm and 1.558 μm in the TM mode.

【0013】この様に構成すると、第1の活性層に流す
電流I1と第2の活性層に流す電流I2を変化させたとき
に、図5の様にTEモード発振領域と、TMモード発振
領域が完全に2つに分れる。光出力は等高線で示した。
そこで、その境界線aのいずれかにバイアス電流を固定
し、I1あるいはI2に変調電流を加えれば、TE/TM
のスイッチングによる変調ができる。
With this structure, when the current I 1 flowing in the first active layer and the current I 2 flowing in the second active layer are changed, the TE mode oscillation region and the TM mode are generated as shown in FIG. The oscillation region is completely divided into two. The light output is shown by contour lines.
Therefore, if the bias current is fixed to one of the boundaries a and the modulation current is applied to I 1 or I 2 , TE / TM
Can be modulated by switching.

【0014】また、図7の様に2つの活性層の近傍にそ
れぞれ回折格子を具備し、それぞれの活性層の利得ピー
ク近傍に回折格子によるブラッグ波長が来る様に各回折
格子のピッチを設定することで、偏波スイッチングする
TEモードとTMモードの発振波長を自由に設定でき
る。すなわち、1種類の回折格子ではTE/TMの波長
差は導波路構造によって決まり、数nmだけTMモード
が短波長側となるが、本構成例では発振波長差を0とし
たり、数10nmと大きい波長差にすることができる。
Further, as shown in FIG. 7, a diffraction grating is provided near each of the two active layers, and the pitch of each diffraction grating is set so that the Bragg wavelength by the diffraction grating comes near the gain peak of each active layer. Therefore, the oscillation wavelengths of the TE mode and the TM mode for polarization switching can be freely set. That is, in one type of diffraction grating, the TE / TM wavelength difference is determined by the waveguide structure, and the TM mode is on the short wavelength side by several nm, but in this configuration example, the oscillation wavelength difference is 0 or several tens of nm. It can be a wavelength difference.

【0015】以上のような動作をする様に活性層を設計
する方法を次に述べる。多重量子井戸の歪み量と利得ピ
ーク波長の関係を計算した結果を図13に示す。これ
は、InGaAsP系の場合で、バリア層はバンドギャ
ップ波長1.15μm、厚さ10nmで歪みのないもの
として固定している。井戸層がInGaAsで、縦軸は
Gaの割合x=Ga/(Ga+As)すなわち歪み量を
表し、歪みのない場合x=0.47である。横軸は井戸
層厚を示し、Ehh0−Ee0の遷移エネルギーをパラ
メータに取った計算結果が図13(a)に、Elh0−
Ee0の遷移エネルギーをパラメータに取った計算結果
が図13(b)に、Ehh0−Ee0の遷移エネルギー
とElh0−Ee0の遷移エネルギーの差をパラメータ
に取った計算結果が図13(c)に示されている。すな
わち、(a)、(b)の曲線は等波長線を表している。
遷移の線が示されていない領域は、格子が壊れて正常に
成長できない部分である。
A method of designing the active layer so as to operate as described above will be described below. FIG. 13 shows the result of calculation of the relationship between the amount of strain of the multiple quantum well and the gain peak wavelength. This is a case of InGaAsP system, and the barrier layer is fixed as a band gap wavelength of 1.15 μm and a thickness of 10 nm without distortion. The well layer is InGaAs, and the vertical axis represents the ratio of Ga x = Ga / (Ga + As), that is, the amount of strain, and x = 0.47 when there is no strain. The horizontal axis represents the well layer thickness, and the calculation result using the transition energy of Ehh0-Ee0 as a parameter is shown in FIG.
The calculation result using the transition energy of Ee0 as a parameter is shown in FIG. 13B, and the calculation result using the difference between the transition energy of Ehh0-Ee0 and the transition energy of Elh0-Ee0 as a parameter is shown in FIG. 13C. ing. That is, the curves (a) and (b) represent equal wavelength lines.
The region where the transition line is not shown is a region where the lattice is broken and cannot grow normally.

【0016】図13(a)と(b)ではバンドギャップ
波長すなわち利得ピーク波長1.55μmとなる線を境
に、領域を分けている。図13(c)では、Ehh0−
Ee0エネルギーの方が小さいすなわちTEモードの利
得が大きい領域と、Ehh0−Ee0エネルギーの方が
大きいすなわちTMモードの利得が大きい領域を分けて
いる。従って、これらのグラフから、所望の利得ピーク
波長およぴ偏波モードをもとに歪み量(Gaの割合)と
井戸幅を設計することができる。
In FIGS. 13A and 13B, the regions are divided by a line having a bandgap wavelength, that is, a gain peak wavelength of 1.55 μm. In FIG. 13C, Ehh0-
The region where the Ee0 energy is smaller, that is, the TE mode gain is larger, and the region where the Ehh0-Ee0 energy is larger, that is, the TM mode gain, is divided. Therefore, from these graphs, the distortion amount (Ga ratio) and the well width can be designed based on the desired gain peak wavelength and the polarization mode.

【0017】更に、図8や図9の様に電極分割すれば波
長可変とすることができる。また、図10の様に、量子
細線の断面の縦横比が異なる2種類の活性層を設定する
ことで、より効率のよい偏波変調レーザが提供できる。
Furthermore, if the electrodes are divided as shown in FIGS. 8 and 9, the wavelength can be tuned. Further, as shown in FIG. 10, by setting two types of active layers having different aspect ratios of the cross section of the quantum wire, a more efficient polarization modulation laser can be provided.

【0018】各請求項に対応した目的を達成する為の手
段、作用をまとめると以下の様になる。 1)、TMモードの利得が優位な活性層とTEモードが
優位な活性層が障壁層を挟んで積層されており、これら
2つの活性層は光学的に結合しているが電気的にアイソ
レートされていて2つの活性層に独立に電流注入ができ
る様にすることで、レーザ発振モードがTEモードとT
Mモードでスイッチングできる。
The means and actions for achieving the object corresponding to each claim are summarized as follows. 1), an active layer having a dominant TM mode gain and an active layer having a dominant TE mode are stacked with a barrier layer in between, and these two active layers are optically coupled but electrically isolated. The laser oscillation mode is set to TE mode and T mode by making it possible to inject current into the two active layers independently.
Can be switched in M mode.

【0019】2)、TMモードの利得が優位な活性層と
TEモードが優位な活性層が障壁層を挟んで積層され、
これら2つの活性層の利得ピーク波長をほぼ一致させ、
その利得ピーク波長近傍にブラッグ波長が設定されるよ
うな回折格子を持つ分布帰還型レーザで、2つの活性層
は光学的に結合しているが電気的にアイソレートされて
いて2つの活性層に独立に電流注入ができる様にするこ
とで、レーザ発振モードがTEモードとTMモードでス
イッチングできる。即ち、2つの活性層の利得ピーク波
長をほぽ一致させ、該2つの活性層のいずれか一方の近
傍に回折格子を具備した光ガイド層を持ち、該回折格子
は該2つの活性層の利得ピーク波長近傍にブラッグ波長
が設定されるような周期を持つ分布帰還型となってい
る。
2) An active layer having a dominant TM mode gain and an active layer having a dominant TE mode are stacked with a barrier layer in between.
The gain peak wavelengths of these two active layers are almost the same,
In a distributed feedback laser having a diffraction grating whose Bragg wavelength is set near the gain peak wavelength, the two active layers are optically coupled but electrically isolated from each other. By allowing current injection independently, the laser oscillation mode can be switched between TE mode and TM mode. That is, the gain peak wavelengths of the two active layers are substantially matched with each other, and an optical guide layer having a diffraction grating is provided in the vicinity of one of the two active layers, and the diffraction grating has a gain of the two active layers. It is a distributed feedback type with a period such that the Bragg wavelength is set near the peak wavelength.

【0020】3)、TMモードの利得が優位な活性層と
TEモードが優位な活性層が障壁層を挟んで積層され、
これら2つの活性層の利得ピーク波長をほぼ一致させ、
その利得ピーク波長近傍にブラッグ波長が設定されるよ
うな回折格子を持つ分布反射型レーザで、2つの活性層
は光学的に結合しているが電気的にアイソレートされて
いて2つの活性層に独立に電流注入ができる様にするこ
とで、レーザ発振モードがTEモードとTMモードでス
イッチングできる。即ち、2つの活性層の利得ピーク波
長をほぽ一致させ、該障壁層を挟んで積層された2つの
活性層の領域に対して共振器方向に直列に回折格子を具
備した分布反射器を持ち、該回折格子は該2つの活性層
の利得ピーク波長近傍にブラッグ波長が設定されるよう
な周期を持つ分布反射型となっている。
3), an active layer having a dominant TM mode gain and an active layer having a dominant TE mode are stacked with a barrier layer in between.
The gain peak wavelengths of these two active layers are almost the same,
In a distributed Bragg reflector laser having a diffraction grating whose Bragg wavelength is set near the gain peak wavelength, the two active layers are optically coupled but electrically isolated from each other. By allowing current injection independently, the laser oscillation mode can be switched between TE mode and TM mode. That is, the gain peak wavelengths of the two active layers are substantially matched to each other, and a distributed reflector having a diffraction grating is provided in series in the cavity direction with respect to the regions of the two active layers stacked with the barrier layer in between. The diffraction grating is of a distributed reflection type having a period such that the Bragg wavelength is set near the gain peak wavelengths of the two active layers.

【0021】4)、TMモードの利得が優位な活性層と
TEモードが優位な活性層が障壁層を挟んで積層され、
これら2つの活性層の利得ピーク波長を異ならせ、それ
ぞれの利得ピーク波長近傍にブラッグ波長が設定される
ような回折格子を各々の活性層の近傍に持つ分布帰還型
レーザで、2つの活性層は光学的に結合しているが電気
的にアイソレートされていて2つの活性層に独立に電流
注入ができる様にすることで、レーザ発振モードが所望
の発振波長差をもってTEモードとTMモードでスイッ
チングできる。即ち、2つの活性層の利得ピーク波長を
異ならせ、それぞれの活性層の近傍に1つずつ回折格子
を具備した光ガイド層を持ち、該回折格子は最も近い位
置にある方の活性層の利得ピーク波長近傍にブラッグ波
長が設定されるような周期を持つ分布帰還型となってい
る。
4), an active layer having a dominant TM mode gain and an active layer having a dominant TE mode are stacked with a barrier layer in between.
A distributed feedback laser having a diffraction grating in the vicinity of each of the active layers, in which the gain peak wavelengths of these two active layers are different from each other and the Bragg wavelength is set in the vicinity of each of the gain peak wavelengths. Optically coupled but electrically isolated so that current can be independently injected into the two active layers so that the laser oscillation mode switches between TE mode and TM mode with a desired oscillation wavelength difference. it can. That is, the gain peak wavelengths of the two active layers are made different, and an optical guide layer having one diffraction grating is provided near each of the active layers, and the diffraction grating has the gain of the closest active layer. It is a distributed feedback type with a period such that the Bragg wavelength is set near the peak wavelength.

【0022】5)、1)のような構造がファブリペロー
レーザとして構成されている。単一モード性は良くない
が、同様にレーザ発振モードがTEモードとTMモード
でスイッチングできる。
5) The structure as in 1) is constructed as a Fabry-Perot laser. The single mode property is not good, but similarly, the laser oscillation mode can be switched between the TE mode and the TM mode.

【0023】6)、上記のレーザ装置で、光の導波方向
で導波横モードが変化しないような光学的に強結合の導
波構造で構成される様に、該障壁層の厚さを5nm以上
50nm以下と限定する。5nmより小さくなるとトン
ネル効果で2つの活性層が電気的にアイソレートされな
くなり、50nmより大きくなると光の伝搬モードが多
モードになって好ましくない。
6) In the above laser device, the thickness of the barrier layer is set so that it is constituted by an optically strong coupling waveguide structure in which the guided transverse mode does not change in the light guiding direction. It is limited to 5 nm or more and 50 nm or less. When it is less than 5 nm, the two active layers are not electrically isolated by the tunnel effect, and when it is more than 50 nm, the propagation mode of light becomes multimode, which is not preferable.

【0024】7)、TMモードの利得が優位な活性層は
井戸層に伸張歪みを与えた多重量子井戸で構成し、TE
モードの利得が優位な活性層は格子整合系または井戸層
に圧縮歪みを与えた多重量子井戸で構成することで安定
に偏波スイッチングを達成する。
7), the active layer in which the TM mode gain is dominant is composed of multiple quantum wells with tensile strain applied to the well layer.
The active layer with a dominant mode gain achieves stable polarization switching by being composed of a lattice matching system or multiple quantum wells with compressive strain applied to the well layer.

【0025】8)、TMモードの利得が優位な活性層は
縦長の長方形の断面を持つ量子細線で構成し、TEモー
ドの利得が優位な活性層は横長の長方形の断面を持つ量
子細線で構成することで安定に偏波スイッチングを達成
する。
8) The active layer in which the TM mode gain is dominant is composed of a quantum wire having a vertically long rectangular cross section, and the active layer in which the TE mode gain is dominant is composed of a quantum wire having a horizontally long rectangular cross section. By doing so, stable polarization switching is achieved.

【0026】9)、2つの活性層の導電型は同じで、そ
の間に異なる導電型を持つ障壁層を挟み、導波路を形成
する為の埋め込み層の導電型と障壁層の導電型を等しく
することで、埋め込み層における電極を共通電極とし、
活性層と埋め込み層(更には残りの光ガイド層と埋め込
み層)との間にp−nジャンクションを形成する構成と
することで2つの活性層に独立に電流注入できる。
9) The two active layers have the same conductivity type, and a barrier layer having a different conductivity type is sandwiched between the two active layers to make the conductivity type of the buried layer and the barrier layer for forming a waveguide equal. Therefore, the electrode in the buried layer is used as a common electrode,
By forming a pn junction between the active layer and the buried layer (further, the remaining light guide layer and the buried layer), current can be independently injected into the two active layers.

【0027】10)、埋め込み層における共通電極を光
導波路の光の進行方向に2つ以上の複数設け、光導波路
の光の進行方向に不均一に電流注入をすることが可能で
ある構成にすることで、波長可変が達成できる。
10) Two or more common electrodes in the buried layer are provided in the light traveling direction of the optical waveguide so that the current can be non-uniformly injected in the light traveling direction of the optical waveguide. Therefore, wavelength tunability can be achieved.

【0028】11)、上記のレーザ装置で、共振器方向
に多電極化して発振波長を連続的に変化できる様に構成
してある。光導波路の光の進行方向に不均一に電流注入
をすることが可能である構成にすることで、波長可変が
達成できる。
11) In the above laser device, multiple electrodes are provided in the cavity direction so that the oscillation wavelength can be continuously changed. Wavelength tunability can be achieved by adopting a configuration in which current can be injected nonuniformly in the light traveling direction of the optical waveguide.

【0029】12)、前記回折格子に位相シフト部を導
入している。これにより、単一モード性を向上すること
ができると共に波長可変範囲を広げることができる。位
相シフト部を導入すると、発振波長がストップバンドの
両端に不安定にホッピングすることなく中央のブラッグ
波長に確実になるので、波長可変動作をする場合に波長
可変範囲を広げることができる。
12), a phase shift part is introduced in the diffraction grating. Thereby, the single mode property can be improved and the wavelength variable range can be widened. When the phase shifter is introduced, the oscillation wavelength is surely set to the central Bragg wavelength without unstable hopping at both ends of the stop band, so that the wavelength tunable range can be widened when performing the wavelength tunable operation.

【0030】13)、回折格子のある素子端面に無反射
コーティングが施されている。これにより、端面反射が
抑えられて単一モード性を向上することができる。
13), a non-reflective coating is applied to the end face of the element having the diffraction grating. Thereby, end face reflection is suppressed and single mode property can be improved.

【0031】14)、上記の構成のレーザ装置におい
て、2つの活性層に加える電流のうち少なくとも一方の
電流変化によって偏波スイッチングさせることで、効率
の良い偏波スイッチングを達成する。
14) In the laser device having the above-mentioned configuration, polarization switching is achieved by performing polarization switching by changing the current of at least one of the currents applied to the two active layers.

【0032】15)、光導波路の光の進行方向の電流の
不均一注入によってレーザ発振波長を変化せしめ、前記
2つの活性層に加える電流のうち少なくとも一方の電流
変化によって偏波スイッチングせしめる。具体的には、
9)の構成において、埋め込み層における共通電極を光
導波路の光の進行方向に2つ以上の複数設け、光導波路
の光の進行方向に不均一に電流注入をすることが可能で
ある構成にすることで、波長可変が達成できる。
15) The laser oscillation wavelength is changed by nonuniform injection of the current in the light traveling direction of the optical waveguide, and the polarization switching is performed by the current change of at least one of the currents applied to the two active layers. In particular,
In the configuration of 9), two or more common electrodes in the buried layer are provided in the light traveling direction of the optical waveguide so that the current can be nonuniformly injected in the light traveling direction of the optical waveguide. Therefore, wavelength tunability can be achieved.

【0033】16)、3)の分布反射型レーザ装置にお
いて、分布反射器の部分に注入する電流によって発振波
長を変化させ、それ以外の光導波路の部分の電流変化で
偏波スイッチングも同時に行なう。
16) In the distributed Bragg reflector type laser device of 3), the oscillation wavelength is changed by the current injected into the distributed reflector portion, and the polarization switching is simultaneously performed by the change in the current in the other optical waveguide portion.

【0034】17)、偏波スイッチングによる変調を行
ない、偏光子などの偏光選択手段によっていずれか一方
の偏波モードのみを取り出して信号検波することで低チ
ャープな光通信を達成する。
17) A low-chirp optical communication is achieved by performing modulation by polarization switching and extracting only one of the polarization modes by a polarization selecting means such as a polarizer and detecting the signal.

【0035】18)、上記の半導体レーザ装置と偏光選
択手段から成り、該半導体レーザ装置の偏波スイッチン
グによる変調を行なってその出力端に偏光選択手段を配
して一方の偏波モードのみ取り出す光通信用光源装置で
ある。例えば、波長を変えると同時に、偏波スイッチン
グによる変調を行なってその出力端に偏光子を配して一
方の偏波モードのみ取り出すことで、波長多重用光通信
用光源装置を提供できる。
18) A light which comprises the above-mentioned semiconductor laser device and polarization selecting means, performs modulation by polarization switching of the semiconductor laser device, and arranges the polarization selecting means at its output end to extract only one polarization mode. It is a light source device for communication. For example, a wavelength multiplexing optical communication light source device can be provided by simultaneously changing the wavelength and performing modulation by polarization switching and arranging a polarizer at the output end to extract only one polarization mode.

【0036】19)、18)の光源装置からの光を、1
本の光ファイバに複数接続して複数の波長の光に信号を
のせてそれぞれ伝送させ、受信装置において波長可変光
バンドパスフィルタを通して所望の波長の光にのせた信
号のみを取り出して信号検波することで、高密度の波長
分割多重伝送が達成される。
The light from the light source device of 19), 18)
A plurality of optical fibers are connected to each other, and signals having a plurality of wavelengths are loaded respectively for transmission, and only a signal loaded on a light of a desired wavelength is taken out through a wavelength tunable optical bandpass filter in a receiving device to perform signal detection. Thus, high-density wavelength division multiplexing transmission is achieved.

【0037】20)、18)の光通信用光源装置、及び
波長可変光バンドパスフィルタを通して所望の波長の光
にのせた信号のみを取り出して信号検波する受信装置を
1つにまとめて備えた光−電気変換装置である。これを
用いて、19)のような光通信方法による光送受信を行
なうことで、波長分割多重光伝送システムが構築でき
る。
An optical system comprising a light source device for optical communication of 20) and 18) and a receiving device for extracting and detecting only a signal on light of a desired wavelength through a wavelength tunable optical bandpass filter. An electrical conversion device. A wavelength division multiplexing optical transmission system can be constructed by using this to perform optical transmission and reception by the optical communication method such as 19).

【0038】21)、20)の光−電気変換装置を用
い、19)の光通信方法による光送受信を行なうこと
で、波長分割多重光伝送システムが構築できる。
A wavelength division multiplexing optical transmission system can be constructed by performing optical transmission / reception by the optical communication method of 19) using the optical-electrical conversion devices of 21) and 20).

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】第1の実施例 本発明による第1の実施例を説明する。図1(a)は本
実施例によるDFBレーザの断面斜視図であり、活性層
領域はバンドギャップ波長1.56μmで、歪み量の異
なる2種類の多重量子井戸が障壁層で隔てられた構造と
なっている。活性層近傍のエネルギバンドダイアグラム
を図1(b)に示した。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION First Embodiment A first embodiment according to the present invention will be described. FIG. 1A is a cross-sectional perspective view of the DFB laser according to the present embodiment. It has a structure in which the active layer region has a bandgap wavelength of 1.56 μm and two types of multiple quantum wells having different strain amounts are separated by a barrier layer. Has become. An energy band diagram near the active layer is shown in FIG.

【0040】層構成を以下に詳しく述べる。101は表
面に回折格子102を形成したp−InP基板、103
は厚さ0.lμmでバンドギャップ波長λg=1.15
μmのp−InGaAsP光ガイド層、104は、井戸
層i−In0.28Ga0.72As(厚さ10nm)とバリア
層i−InGaAsP(λg=1.15μm、厚さ10
nm)の組が5層と一対のSCH層i−InGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ20nm)からなる伸張歪
み多重量子井戸(MQW)構造の第1活性層(活性層
1)、105は厚さ10nmのn−InP障壁層、10
6は、井戸層i−In0.61Ga0.39As(厚さ3nm)
とバリア層i−InGaAsP(λg=1.15μm、
厚さ10nm)の組7層をSCH層i−InGaAsP
(λg=1.15μm、厚さ20nm)で挟んだ構造の
圧縮歪み多重量子井戸(MQW)構造の第2活性層(活
性層2)、107はp−InPクラッド層、108はp
−In0.53Ga0.47Asコンタクト層、109はn−I
nP埋め込み層、110はp−InP埋め込み層、11
1はn−InP埋め込み層、112はn−In0.53Ga
0.47Asコンタクト層、113、114はp側の電極で
あるCr/AuZnNi/Au層、115はn側の電極
であるAuGeNi/Au層、116は絶縁膜であるS
iNxである。
The layer structure will be described in detail below. 101 is a p-InP substrate having a diffraction grating 102 formed on its surface, 103
Has a thickness of 0. Band gap wavelength λg = 1.15 at 1 μm
The μ-type p-InGaAsP optical guide layer 104 includes a well layer i-In 0.28 Ga 0.72 As (thickness 10 nm) and a barrier layer i-InGaAsP (λg = 1.15 μm, thickness 10).
nm) is composed of 5 layers and a pair of SCH layers i-InGaAsP
(Λg = 1.15 μm, thickness 20 nm) having a tensile strained multi-quantum well (MQW) structure first active layer (active layer 1), 105 denotes a 10 nm-thick n-InP barrier layer, 10
6 is a well layer i-In 0.61 Ga 0.39 As (thickness 3 nm)
And the barrier layer i-InGaAsP (λg = 1.15 μm,
SCH layer i-InGaAsP for the 7 layers of the set of 10 nm thick)
(Λg = 1.15 μm, thickness 20 nm) The second active layer (active layer 2) having a compressive strain multiple quantum well (MQW) structure sandwiched between them, 107 is a p-InP clad layer, and 108 is p.
-In 0.53 Ga 0.47 As contact layer, 109 is n-I
nP buried layer, 110 is p-InP buried layer, 11
1 is an n-InP buried layer, 112 is n-In 0.53 Ga
0.47 As contact layer, 113 and 114 are Cr / AuZnNi / Au layers which are p-side electrodes, 115 are AuGeNi / Au layers which are n-side electrodes, and 116 is an insulating film S
iN x .

【0041】本装置の作製方法を図4に沿って簡単に述
べる。p−InP基板101に2光束干渉露光法による
パターン形成とRIBE(reactive ion
beam etching)によるドライエッチングで
回折格子102を作製し、光ガイド層103、第1活性
層104、InP障壁層105、第2活性層106、ク
ラッド層107、コンタクト層108の順にCBE(c
hemical beam epitaxy)法などで
成長する(図4(a))。次に、幅約2μmのストライ
ブ状にSiO2マスク408を形成し、RIBEによっ
てp−InP基板101までエッチングする(図4
(b))。次に、n−InP109、p−InP11
0、n−InP111、n−InGaAs112の順に
MOVPE(metal organized vap
or phase epitaxy)法などで埋め込み
成長を行なう(図4(c))。
A method of manufacturing this device will be briefly described with reference to FIG. Pattern formation by the two-beam interference exposure method and RIBE (reactive ion) on the p-InP substrate 101.
The diffraction grating 102 is formed by dry etching by beam etching, and the optical guide layer 103, the first active layer 104, the InP barrier layer 105, the second active layer 106, the cladding layer 107, and the contact layer 108 are sequentially arranged in the CBE (c
It grows by a chemical beam epitaxy method etc. (FIG.4 (a)). Next, a SiO 2 mask 408 having a width of about 2 μm is formed, and the p-InP substrate 101 is etched by RIBE (FIG. 4).
(B)). Next, n-InP109 and p-InP11
MOVPE (metal organized vap) in the order of 0, n-InP111, and n-InGaAs112.
or phase epitaxy) method or the like to carry out embedded growth (FIG. 4C).

【0042】次に、ホトリソグラフィー及びホトレジス
ト413をマスクとするRIBEエッチングによりn−
InGaAs112をストライプ状に形成する(図4
(d))。更に、表面がコンタクト層となる108、1
12以外の面に、SiNx116をホトリソグラフィー
によって形成する(図4(e))。最後に電極113、
114、115の形成をリフトオフ法などで行なう(図
4(f)。
Next, by photolithography and RIBE etching using the photoresist 413 as a mask, n- is formed.
InGaAs 112 is formed in a stripe shape (see FIG. 4).
(D)). Further, the surface serves as a contact layer 108, 1
SiN x 116 is formed on the surface other than 12 by photolithography (FIG. 4E). Finally the electrode 113,
The formation of 114 and 115 is performed by a lift-off method or the like (FIG. 4F).

【0043】次に本実施例による装置の動作原理を、横
断面図である図2を基に説明する。本装置では、n−I
nP障壁層105がある為、第1活性層104に流す電
流I1と第2活性層106に流す電流I2を独立に制御で
きる構造になっている。第1活性層104では、井戸に
伸張歪みを与え、ライトホールと電子の基底準位間遷移
エネルギー(Elh0−Ee0)がヘビーホールと電子
の基底準位間遷移エネルギー(Ehh0−Ee0)より
小さく、TMモードに対する利得がTEモードのものよ
り大きくなっており、他方、第2活性層106ではその
逆で圧縮歪みを与え、TEモードに対する利得が大きく
なっている。
Next, the operation principle of the device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 which is a cross sectional view. In this device, n-I
Since there is the nP barrier layer 105, the current I 1 flowing in the first active layer 104 and the current I 2 flowing in the second active layer 106 can be controlled independently. In the first active layer 104, extension strain is applied to the well, the transition energy between ground levels of light holes and electrons (Elh0-Ee0) is smaller than the transition energy between ground levels of heavy holes and electrons (Ehh0-Ee0), The gain for the TM mode is larger than that for the TE mode, and on the other hand, the second active layer 106 reversely gives a compressive strain, and the gain for the TE mode is large.

【0044】そこで、電流源210による電流I1を増
加させればTMモードの発振が優位に、電流源220に
よる電流I2を増加させればTEモードの発振を優位に
することができる。それぞれの活性層104、106に
電流を流して発振直前にしたときの利得スペクトルの様
子を図3に示す。第1活性層104(活性層1)のTM
モードの利得スペクトルと、第2活性層106(活性層
2)のTEモードによるものがほぼ重なり、それぞれが
本装置のレーザ発振の為の利得を与える。光ガイド層1
03に作製した回折格子102による分布帰還波長(T
E/TMブラッグ波長)はこれら利得スペクトルのピー
ク波長近傍となるよう、回折格子102のピッチを24
0nmに設定し、TEモードで1.562μm、TMモ
ードで1.558μmでブラッグ波長を持つ構成にして
いる。
Therefore, if the current I 1 from the current source 210 is increased, the TM mode oscillation becomes dominant, and if the current I 2 from the current source 220 is increased, the TE mode oscillation can be dominant. FIG. 3 shows the state of the gain spectrum when a current is passed through the active layers 104 and 106 immediately before oscillation. TM of the first active layer 104 (active layer 1)
The mode gain spectrum and the TE mode of the second active layer 106 (active layer 2) substantially overlap with each other, and each gives a gain for laser oscillation of this device. Light guide layer 1
Distributed feedback wavelength (T
The pitch of the diffraction grating 102 is set to 24 so that the E / TM Bragg wavelength) is near the peak wavelength of these gain spectra.
The wavelength is set to 0 nm, and the Bragg wavelength is set to 1.562 μm in the TE mode and 1.558 μm in the TM mode.

【0045】本装置の特性及び駆動方法を次に述べる。
図5に横軸I1、縦軸I2としたときの電流−光出力特性
を示す。光出力は等高線で示した。この様にTE発振領
域(TE mode)とTM発振領域(TM mod
e)は完全に2つに分かれ、その境界線a上のいずれか
の点にI1、I2のバイアス電流を固定し、I1あるいは
2に変調電流を加えれば、TE/TMの偏波の切り替
えによる変調ができる。
The characteristics and driving method of this device will be described below.
FIG. 5 shows current-light output characteristics when the horizontal axis is I 1 and the vertical axis is I 2 . The light output is shown by contour lines. In this way, the TE oscillation region (TE mode) and the TM oscillation region (TM mode) are
e) is completely divided into two, and if the bias current of I 1 and I 2 is fixed at any point on the boundary line a, and the modulation current is added to I 1 or I 2 , the TE / TM deviation will occur. Modulation is possible by switching waves.

【0046】例えば、電流I2に振幅2mAのディジタ
ル信号△I2を印加すると、TE/TMの偏波変調がで
きる。このときの時間波形を図6に示す。(1)は変調
電流△I2の波形、(2)はレーザの出力光強度、
(3)はTE光の光強度、(4)はTM光の光強度を表
している。この図5(2)の様に、レーザ出力光強度は
変調によって大きく変化しないが、偏光分離後はTE光
とTM光がそれぞれ逆相で変調されていることがわか
る。この時、変調帯域はDC〜3GHzであった。
[0046] For example, when applying a digital signal △ I 2 amplitude 2mA current I 2, it is polarization modulated in TE / TM. The time waveform at this time is shown in FIG. (1) is the waveform of the modulation current ΔI 2 , (2) is the output light intensity of the laser,
(3) represents the light intensity of TE light, and (4) represents the light intensity of TM light. As shown in FIG. 5 (2), the laser output light intensity does not change significantly due to the modulation, but it can be seen that the TE light and the TM light are modulated in opposite phases after polarization separation. At this time, the modulation band was DC to 3 GHz.

【0047】この変調光を伝送する場合には、例えばレ
ーザ出射端面に偏光子を置いて、TEモードまたはTM
モードの一方を選択して、強度変調光として取り出せば
よい。このとき、発振波長の動的変動すなわちチャーピ
ングは0.01nm以下であった。
When transmitting this modulated light, for example, a polarizer is placed on the laser emission end face, and TE mode or TM is used.
One of the modes may be selected and extracted as intensity-modulated light. At this time, the dynamic fluctuation of the oscillation wavelength, that is, the chirping was 0.01 nm or less.

【0048】本実施例では、TE利得が優勢なレーザの
第2活性層106(活性層2)として圧縮歪みMQWを
用いたが、歪みなしのMQWでもよい。もちろん、回折
格子102にλ/4シフト構造を導入したり、端面に無
反射コーティングを施して、単一モード性を向上させる
ことも有用である。
In the present embodiment, the compressive strain MQW is used as the second active layer 106 (active layer 2) of the laser having a dominant TE gain, but an MQW without strain may be used. Of course, it is also useful to introduce a λ / 4 shift structure into the diffraction grating 102 or to provide a non-reflection coating on the end face to improve the single mode property.

【0049】本実施例では、従来の位相制御方式による
偏波変調レーザに比べ、活性層の利得ピークとブラッグ
波長の関係や無反射コーティングなどに要求される作製
精度が緩和される。
In this embodiment, the manufacturing accuracy required for the relationship between the gain peak of the active layer and the Bragg wavelength, the antireflection coating, etc. is relaxed as compared with the conventional polarization modulation laser using the phase control method.

【0050】第2実施例 第1実施例では、活性層1と活性層2の利得ピークの位
置はほぼ一致する構成にしていた。この場合、TEモー
ドとTMモードの発振波長は、導波路で決まる有効屈折
率の差から、第1実施例で述べた様に4nmの差があっ
た。本実施例では、その2つの波長差を自由に設定でき
る様にするものである。構成は第1実施例と基本的に同
じで、第2活性層706(活性層2)の上に、厚さ0.
lμmでバンドギャップ波長λg=1.15μmのp−
InGaP第2光ガイド層707(光ガイド層2)を設
け、クラッド層708との間に第2の回折格子を形成す
る。このときの活性層704、706付近のバンドダイ
アグラムを図7に示す。素子構造は図1(a)とほぼ同
じである。尚、図7において、701は、第1光ガイド
層703(光ガイド層1)との間に第1の回折格子が形
成された下部のクラッド層、705は障壁層である。本
本実施例の駆動方法等については第1実施例と同じであ
る。
Second Embodiment In the first embodiment, the positions of the gain peaks of the active layer 1 and the active layer 2 are substantially the same. In this case, the oscillation wavelengths of the TE mode and the TM mode had a difference of 4 nm as described in the first embodiment due to the difference in effective refractive index determined by the waveguide. In this embodiment, the difference between the two wavelengths can be freely set. The structure is basically the same as that of the first embodiment, except that the thickness of 0..0 is formed on the second active layer 706 (active layer 2).
p- of bandgap wavelength λg = 1.15 μm at 1 μm
An InGaP second light guide layer 707 (light guide layer 2) is provided, and a second diffraction grating is formed between the InGaP second light guide layer 707 and the cladding layer 708. FIG. 7 shows a band diagram in the vicinity of the active layers 704 and 706 at this time. The element structure is almost the same as that of FIG. In FIG. 7, reference numeral 701 is a lower clad layer in which the first diffraction grating is formed between it and the first light guide layer 703 (light guide layer 1), and 705 is a barrier layer. The driving method and the like of this embodiment are the same as those of the first embodiment.

【0051】この構成では、TMモードの利得の大きい
第1活性層704は第1の回折格子に対して結合効率が
高いのでTMモードの発振波長は第1の回折格子で決ま
り、逆に第2の回折格子でTEモードの発振波長が決ま
る。例えば、TEモード、TMモードともに発振波長を
1560nmにする為には、第1の回折格子は240.
3nm、第2の回折格子は239.6nmのピッチに設
定した。
In this structure, since the first active layer 704 having a large TM mode gain has a high coupling efficiency with respect to the first diffraction grating, the TM mode oscillation wavelength is determined by the first diffraction grating and conversely the second diffraction grating. The oscillation wavelength of the TE mode is determined by the diffraction grating. For example, in order to set the oscillation wavelength to 1560 nm in both TE mode and TM mode, the first diffraction grating is 240.
3 nm, the second diffraction grating was set to a pitch of 239.6 nm.

【0052】一方、本素子を後で述べる第7実施例の様
に光通信の光源として利用する場合には、TEモードか
TMモードのいずれか一方を偏光子にて選択するが、消
光比が十分でない場合に波長フィルタを併用すると有効
である。その場合、TEモードとTMモードの波長が離
れている方がフィルタの精度等の観点から有利である。
例えば、2つの波長を20nmずらして、TEモードで
1560nm、TMモードで1540nmで発振させる
場合を考える。TEモード側の第2活性層706は第1
実施例と同じで、第2の回折格子のピッチは既に述べた
様に239.6nmでよい。TMモード側は、第1活性
層704の利得ピークを1540nmにする為にMQW
の井戸層厚を第1実施例より薄く9nmに変更し、第2
の回折格子のピッチを237.2nmに設定した。
On the other hand, when the present device is used as a light source for optical communication as in the seventh embodiment described later, either the TE mode or the TM mode is selected by the polarizer, but the extinction ratio is When it is not sufficient, it is effective to use a wavelength filter together. In that case, it is advantageous that the wavelengths of the TE mode and the TM mode are separated from each other from the viewpoint of the accuracy of the filter and the like.
For example, consider a case where the two wavelengths are shifted by 20 nm and oscillate at 1560 nm in the TE mode and 1540 nm in the TM mode. The second active layer 706 on the TE mode side is the first
As in the embodiment, the pitch of the second diffraction grating may be 239.6 nm as already mentioned. On the TM mode side, MQW is used to set the gain peak of the first active layer 704 to 1540 nm.
The thickness of the well layer is changed to 9 nm, which is thinner than that in the first embodiment,
The diffraction grating pitch was set to 237.2 nm.

【0053】以上の様に、本実施例により、偏波スイッ
チする場合のTEモードとTMモードの発振波長を自由
に設定することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to freely set the oscillation wavelengths of the TE mode and the TM mode when the polarization switch is performed.

【0054】第3実施例 本発明による第3の実施例は、第1の実施例のレーザを
共振器方向に多電極化したものである。図8に本発明に
よる3電極型のレーザの斜視図を示す。図1における電
極115およびコンタクト層112のみを3つ(夫々、
801、802、803;811、812、813)に
分割した構造となっている。λ/4シフトがレーザ共振
器の中央の回折格子に設けてあり、両端面に無反射コー
ティング(不図示)を施してある。電極長は両端の80
1、803が300μm、中央の802が100μmと
してある。図8において、図1と同符号で示すものは同
機能部であることを示す。
Third Embodiment In the third embodiment of the present invention, the laser of the first embodiment has multiple electrodes in the cavity direction. FIG. 8 shows a perspective view of a three-electrode type laser according to the present invention. Only three electrodes 115 and contact layers 112 in FIG. 1 (respectively,
801, 802, 803; 811, 812, 813). A λ / 4 shift is provided on the diffraction grating at the center of the laser resonator, and both end faces are provided with antireflection coating (not shown). The electrode length is 80 at both ends.
1, 803 is 300 μm, and the central 802 is 100 μm. In FIG. 8, the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same functional units.

【0055】それぞれの電流の比率を変えることで発振
波長を変化できる。本素子では、電極801−804間
の電流I1、電極802−804間の電流I2、電極80
3−804間の電流I3として、I2/(I1+I2
3)の値を0.1から0.5まで変化させることで、
発振波長を連続的に約2nm変えることができる。これ
によって、波長多重伝送の光源として使うことができ
る。
The oscillation wavelength can be changed by changing the ratio of each current. In this element, the current I 1 between the electrodes 801-804, the current I 2 between the electrodes 802-804, and the electrode 80
As the current I 3 between 3-804, I 2 / (I 1 + I 2 +
By changing the value of I 3 ) from 0.1 to 0.5,
The oscillation wavelength can be continuously changed by about 2 nm. As a result, it can be used as a light source for wavelength division multiplexing transmission.

【0056】偏波変調の駆動は、電極802−805間
のみに振幅5mAの電流信号を印加することで行なうこ
とができる。第1実施例より、電流振幅が大きいのは、
電流注入を行なう領域が短いからである。しかし、第1
実施例に比べると、寄生容量が低減されるので、変調帯
域が伸びて10GHzまでの変調が可能となる。
The polarization modulation can be driven by applying a current signal with an amplitude of 5 mA only between the electrodes 802 and 805. The amplitude of the current is larger than that of the first embodiment.
This is because the region for current injection is short. But first
Since the parasitic capacitance is reduced as compared with the embodiment, the modulation band is extended and the modulation up to 10 GHz becomes possible.

【0057】第4実施例 本発明による第4の実施例は、分布反射(DBR)レー
ザに適用したものである。図9は本発明によるDBRレ
ーザの共振器に平行な断面図であり、これと垂直な断面
すなわち埋め込みヘテロ構造については第1実施例とほ
ぼ同じである(図2参照)。電極は第3実施例と同様に
図1の電極115に相当する部分が、3つ(951、9
52、953)に分割されおり、それぞれ、活性領域、
位相調整領域、DBR領域に対応する。回折格子922
のない活性領域で第1実施例と同様の2つの活性層91
4、916を有している。DBR領域及び位相調整領域
は0.3μm厚のi−InGaAsP(λg=1.15
μm)のみが光ガイド層901となっている。活性領域
で第1実施例のような電流制御を行なって偏波変調を行
なう。図9において、901、913は光ガイド層、9
02はクラッド層、908はコンタクト層、911は基
板、915は障壁層、954はp側電極である。
Fourth Embodiment A fourth embodiment according to the present invention is applied to a distributed reflection (DBR) laser. FIG. 9 is a cross-sectional view parallel to the resonator of the DBR laser according to the present invention, and the cross section perpendicular to this is almost the same as that of the first embodiment (see FIG. 2). Similar to the third embodiment, three electrodes (951, 9) correspond to the electrodes 115 in FIG.
52, 953), and the active region,
It corresponds to the phase adjustment area and the DBR area. Diffraction grating 922
2 active layers 91 similar to those of the first embodiment in the active region without
4 and 916. The DBR region and the phase adjusting region are made of i-InGaAsP (λg = 1.15) having a thickness of 0.3 μm.
(μm) is the light guide layer 901. Polarization modulation is performed by performing current control as in the first embodiment in the active region. In FIG. 9, 901 and 913 are light guide layers and 9
Reference numeral 02 is a clad layer, 908 is a contact layer, 911 is a substrate, 915 is a barrier layer, and 954 is a p-side electrode.

【0058】本素子では、DBR領域及び位相調整領域
の注入電流の変化によって、発振波長を約3nm変える
ことができる。従って、第3実施例の様に波長多重伝送
の光源として使うことができる。
In this device, the oscillation wavelength can be changed by about 3 nm by changing the injection current in the DBR region and the phase adjusting region. Therefore, it can be used as a light source for wavelength division multiplexing transmission as in the third embodiment.

【0059】第5実施例 第1実施例から第4実施例までは、回折格子を有した動
的単一モードレーザの実施例を示してきたが、回折格子
がなく両端面へき開のファブリペローレーザにも適用で
きる。構造は図1とほぼ同じで、光ガイド層103の下
のp−InP基板101に回折格子は作製していない。
単一モード性は良くないが、第1実施例と同様の駆動方
法で偏波変調することができる。
Fifth Embodiment Although the first to fourth embodiments have shown the embodiments of the dynamic single mode laser having the diffraction grating, the Fabry-Perot laser without the diffraction grating and cleaved at both end faces. Can also be applied to. The structure is almost the same as that of FIG. 1, and no diffraction grating is formed on the p-InP substrate 101 below the light guide layer 103.
Although the single mode property is not good, polarization modulation can be performed by the same driving method as in the first embodiment.

【0060】波長多重を必要としない高速でない簡易的
な光通信や、空間伝搬光通信、光情報処理などに適用す
ることができる。
The present invention can be applied to simple optical communication which does not require wavelength multiplexing and is not high speed, spatial propagation optical communication, optical information processing and the like.

【0061】第6実施例 ここまでの実施例では、2つの活性層は多重量子井戸で
構成されていたが、本実施例は量子細線で構成するもの
である。その横方向断面図を図10に示す。第1活性層
1004は縦長の量子細線で構成されTMモードの利得
が大きい。一方、第2活性層1006は横長の量子細線
で構成されTEモードの利得が大きくなっており、その
他構成は第1実施例とほぼ同じである。即ち、1011
は表面に回折格子を形成した基板、1003は光ガイド
層、1005は障壁層、1007はクラッド層、100
8はコンタクト層、1009はn型埋め込み層、101
0はp型埋め込み層、1011はn型埋め込み層、10
12はコンタクト層、1013、1014はp側の電極
であるCr/AuZnNi/Au層、1015はn側の
電極であるAuGeNi/Au層、1016は絶縁膜で
あるSiNxである。
Sixth Embodiment In the embodiments so far, the two active layers were composed of multiple quantum wells, but this embodiment is composed of quantum wires. The cross-sectional view in the lateral direction is shown in FIG. The first active layer 1004 is composed of a vertically long quantum wire and has a large TM mode gain. On the other hand, the second active layer 1006 is composed of a horizontally long quantum wire and has a large TE mode gain, and the other structure is almost the same as that of the first embodiment. That is, 1011
Is a substrate having a diffraction grating formed on its surface, 1003 is an optical guide layer, 1005 is a barrier layer, 1007 is a cladding layer, 100
8 is a contact layer, 1009 is an n-type buried layer, 101
0 is a p-type buried layer, 1011 is an n-type buried layer, 10
Reference numeral 12 is a contact layer, 1013 and 1014 are Cr / AuZnNi / Au layers which are p-side electrodes, 1015 is an AuGeNi / Au layer which is an n-side electrode, and 1016 is an insulating film SiN x .

【0062】第1活性層1004は、断面の横が10n
m、縦が22nmのアンドープIn0.53Ga0.47As
が、20nmの間隔でInGaAsP(λg=1.15
μm)バリア層の中に並んだ構造となっている。一方、
第2活性層1006は横が35nm、縦が18nmのI
0.53Ga0.47Asが、20nmの間隔でInGaAs
P(λg=1.15μm)バリア層の中に並んだ構造と
なっている。その他の光ガイド層、障壁層、電極等の構
造は第1実施例とほぼ同じで、ブラッグ波長の設定法、
駆動方法なども同様である。
The cross section of the first active layer 1004 has a width of 10 n.
Undoped In 0.53 Ga 0.47 As with m and length of 22 nm
Of InGaAsP (λg = 1.15) at an interval of 20 nm.
μm) It has a structure in which it is arranged in the barrier layer. on the other hand,
The second active layer 1006 has an I of 35 nm in width and 18 nm in length.
n 0.53 Ga 0.47 As is InGaAs at intervals of 20 nm.
It has a structure in which it is arranged in the P (λg = 1.15 μm) barrier layer. Other structures of the optical guide layer, the barrier layer, the electrodes, etc. are almost the same as those of the first embodiment, and the method of setting the Bragg wavelength,
The driving method is also the same.

【0063】現状では、量子細線の作製を真空一環プロ
セスで行なっていない為、しきい値が高めだが、今後作
製プロセスの向上によりMQW構造よりも特性が良くな
る可能性がある。
At present, since the quantum wires are not manufactured in the vacuum part process, the threshold value is high, but the characteristics may be better than those of the MQW structure due to the improvement of the manufacturing process in the future.

【0064】本実施例では、歪みを導入しなくてもTM
利得を大きくとることができ、従来、歪みの臨界膜厚で
井戸層数が限定されていたMQWに比べて、微分利得、
飽和利得を大きくできる。その為、量子効率、最大パワ
ーなどが第1実施例に比べて高くできる。
In this embodiment, TM is used without introducing distortion.
The gain can be made large, and the differential gain, compared with the MQW in which the number of well layers is conventionally limited by the critical film thickness of strain,
The saturation gain can be increased. Therefore, the quantum efficiency, maximum power, etc. can be made higher than in the first embodiment.

【0065】第7実施例 図11に、本発明による半導体レーザを用いた偏波変調
光伝送を波長多重光LANシステムに応用する場合の各
端末に接続される光−電気変換部(ノード)の構成例を
示し、図12にそのノードを用いた光LANシステムの
構成例を示す。
Seventh Embodiment FIG. 11 shows an optical-electrical converter (node) connected to each terminal when the polarization modulation optical transmission using the semiconductor laser according to the present invention is applied to a wavelength division multiplexing optical LAN system. A configuration example is shown, and FIG. 12 shows a configuration example of an optical LAN system using the node.

【0066】各部に接続された光ファイバ1101を媒
体として、光信号がノードに取り込まれ、分岐部110
2によりその一部が波長可変フィルタを備えた受信装置
1103に入射する。波長可変フィルタとしては、ファ
イバファブリペロフィルタを用いたが、その他にマッハ
ツェンダフィルタや干渉膜フィルタ等でもよい。この受
信装置1103により所望の波長の光信号のみを取り出
して信号検波を行なう。一方、ノードから光信号を送信
する場合には、第3実施例の波長可変DFBレーザある
いは第4実施例の波長可変DBRレーザ1104を偏波
変調し、偏光子1105で強度変調に変換された光を分
岐部1107を介して光伝送路1101に入射せしめ
る。このとき、レーザ1104ヘの戻り光の影響を避け
る為に、アイソレータ1106を入れてもよい。
An optical signal is taken into a node using the optical fiber 1101 connected to each section as a medium, and the branch section 110
2 causes a part of the light to enter the receiving device 1103 including the variable wavelength filter. Although a fiber Fabry-Perot filter is used as the wavelength variable filter, a Mach-Zehnder filter, an interference film filter, or the like may be used instead. The receiving apparatus 1103 extracts only an optical signal of a desired wavelength and performs signal detection. On the other hand, when the optical signal is transmitted from the node, the wavelength tunable DFB laser of the third embodiment or the wavelength tunable DBR laser 1104 of the fourth embodiment is polarization-modulated, and the light converted into the intensity modulation by the polarizer 1105 is used. To the optical transmission line 1101 via the branching unit 1107. At this time, an isolator 1106 may be provided in order to avoid the influence of return light to the laser 1104.

【0067】端末によっては、単一波長のみを送信すれ
ばよい場合があり、その場合は、第1実施例のDFBレ
ーザを用いる。逆に、波長可変範囲を更に広げる必要が
ある場合には、複数の波長可変レーザを設けてやればよ
い。
Depending on the terminal, it may be necessary to transmit only a single wavelength. In that case, the DFB laser of the first embodiment is used. On the contrary, when it is necessary to further widen the wavelength variable range, a plurality of wavelength variable lasers may be provided.

【0068】光LANシステムのネットワークとして、
図12に示すものはバス型であり、AおよびBの方向に
ノードを接続しネットワーク化された多数の端末および
センタを設置することができる。ただし、多数のノード
を接続する為には、光の減衰を補償する為に光増幅器を
伝送路1101上に直列に設置する必要がある。また、
各端末にノードを2つ接続し伝送路を2本にすることで
DQDB方式による双方向の光伝送が可能となる。
As a network of the optical LAN system,
The one shown in FIG. 12 is a bus type, and it is possible to connect nodes in the directions A and B to install a large number of networked terminals and centers. However, in order to connect a large number of nodes, it is necessary to install optical amplifiers in series on the transmission line 1101 in order to compensate for the attenuation of light. Also,
By connecting two nodes to each terminal and using two transmission lines, bidirectional optical transmission by the DQDB system becomes possible.

【0069】本発明による偏波変調では、第1実施例に
述べた様に変調時の波長変動が0.01nm以下である
為、波長可変幅2nmの場合、2/0.01=200チ
ャンネルの高密度波長多重伝送による光ネットワークシ
ステムを構築できる。また、ネットワークの形態とし
て、図12のAとBを接続したループ型や、スター型、
あるいはそれらを複合した形態のものでもよい。
In the polarization modulation according to the present invention, since the wavelength variation during modulation is 0.01 nm or less as described in the first embodiment, when the wavelength tunable width is 2 nm, 2 / 0.01 = 200 channels. It is possible to construct an optical network system by high-density wavelength division multiplexing transmission. Further, as a network form, a loop type in which A and B in FIG. 12 are connected, a star type,
Alternatively, they may be in a composite form.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によって各請
求項に対応して次のような効果がある。1)によれば、
2つの活性層に独立に電流注入できる半導体レーザ装置
でTEモードとTMモードの偏波のスイッチングを安定
に効率良く行なえるレーザ構造を提供できる。2)によ
れば、2つの活性層に独立に電流注入できる分布帰還型
レーザでTEモードとTMモードの偏波のスイッチング
を安定に効率良く行なえるレーザ構造を提供できる。
3)によれば、2つの活性層に独立に電流注入できる分
布反射型レーザでTEモードとTMモードの偏波のスイ
ッチングを安定に効率良く行なえるレーザ構造を提供で
きる。4)によれば、2)のようなレーザで、TEモー
ドの波長とTMモードの波長の差を自由に設定できる手
段および構造を提供でき、波長多重伝送等において有効
となる。5)によれば、1)のようなレーザで、ファブ
リペローレーザ構造を提供でき、簡易な光伝送等におい
て有効となる。6)によれば、上記のレーザにおいて安
定に単一横モード発振する為の構造を提供できる。
7)、8)によれば、TEモードの利得が大きい活性層
構造と、TMモード利得が大きい活性層構造を有効に提
供できる。9)によれば、2つの活性層に電流を独立に
注入できるレーザ構造を提供でき、効率よく偏波スイッ
チングできる。10)、11)によれば、9)のような
レーザ等で発振波長を変化することができる構造を提供
できる。12)、13)によれば、単一モード性を向上
できる。14)によれば、2つの活性層に電流を独立に
注入して、効率よく偏波スイッチングできる。15)に
よれば、上記のレーザで発振波長を変化させながら偏波
スイッチングさせる駆動方法を提供できる。16)によ
れば、3)のような分布反射型レーザで発振波長を変化
させながら偏波スイッチングさせる駆動方法を提供でき
る。17)によれ偏波スイッチングできるレーザを用い
てチャーピングの少ない光通信を行なう方法を提供でき
る。18)によれば、偏波スイッチングできるレーザを
使って信号伝送する為の光源装置を提供できる。19)
によれば、偏波変調伝送によって高密度な波長多重伝送
を提供できる。20)によれば、19)のような偏波変
調伝送を用いたシステム等に好適な光−電気変換装置を
提供できる。20)によれば、19)のような偏波変調
伝送を用いた光LANシステムを提供できる。
As described above, the present invention has the following effects corresponding to each claim. According to 1)
A semiconductor laser device capable of independently injecting current into two active layers can provide a laser structure capable of stably and efficiently switching TE-mode and TM-mode polarization. According to 2), a distributed feedback laser capable of independently injecting current into two active layers can provide a laser structure capable of stably and efficiently switching polarization of TE mode and TM mode.
According to 3), it is possible to provide a laser structure capable of stably and efficiently switching polarization of TE mode and TM mode with a distributed reflection laser capable of independently injecting current into two active layers. According to 4), it is possible to provide means and structure for freely setting the difference between the TE mode wavelength and the TM mode wavelength with the laser as in 2), which is effective in wavelength division multiplexing transmission and the like. According to 5), the Fabry-Perot laser structure can be provided by the laser as in 1), which is effective in simple optical transmission and the like. According to 6), a structure for stably oscillating a single transverse mode in the above laser can be provided.
According to 7) and 8), an active layer structure having a large TE mode gain and an active layer structure having a large TM mode gain can be effectively provided. According to 9), it is possible to provide a laser structure in which currents can be independently injected into the two active layers, and it is possible to efficiently perform polarization switching. According to 10) and 11), it is possible to provide a structure capable of changing the oscillation wavelength by the laser or the like as in 9). According to 12) and 13), the single mode property can be improved. According to 14), currents can be independently injected into the two active layers to efficiently perform polarization switching. According to 15), it is possible to provide a driving method for performing polarization switching while changing the oscillation wavelength with the above laser. According to 16), it is possible to provide a driving method for polarization switching while changing the oscillation wavelength with the distributed Bragg reflector laser as in 3). According to 17), it is possible to provide a method for performing optical communication with less chirping by using a laser capable of polarization switching. According to 18), it is possible to provide a light source device for signal transmission using a laser capable of polarization switching. 19)
According to this, it is possible to provide high-density wavelength division multiplexing transmission by polarization modulation transmission. According to 20), it is possible to provide an opto-electric conversion device suitable for a system using polarization modulation transmission as in 19). According to 20), it is possible to provide an optical LAN system using polarization modulation transmission as in 19).

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

【図1】図1は本発明による第1実施例であるDFBレ
ーザの断面斜視図(a)および活性層近傍のエネルギバ
ンド構造図(b)である。
FIG. 1 is a sectional perspective view (a) and an energy band structure diagram (b) near an active layer of a DFB laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は第1実施例の電流注入方法を説明する横
方向断面図である。
FIG. 2 is a lateral cross-sectional view for explaining the current injection method of the first embodiment.

【図3】図3は第1実施例における各偏波モードの利得
プロファイルとブラッグ波長の位置関係を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between a gain profile of each polarization mode and a Bragg wavelength in the first embodiment.

【図4】図4は本発明による第1実施例の半導体レーザ
の作製方法を示す工程図である。
FIG. 4 is a process drawing showing the method of manufacturing the semiconductor laser of the first embodiment according to the present invention.

【図5】図5は発振偏波モードマップと変調方法を説明
する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an oscillation polarization mode map and a modulation method.

【図6】図6は偏波変調波形等を説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a polarization modulation waveform and the like.

【図7】図7は回折格子を2種類持つ第2実施例のDF
Bレーザのエネルギバンド構造図である。
FIG. 7 is a DF of a second embodiment having two types of diffraction gratings.
It is an energy band structure figure of B laser.

【図8】図8は本発明による第3実施例である3電極型
の波長可変DFBレーザの斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view of a three-electrode type wavelength tunable DFB laser according to a third embodiment of the present invention.

【図9】図9は本発明による第4実施例である波長可変
DBRレーザの共振方向の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view in the resonance direction of a wavelength tunable DBR laser which is a fourth embodiment of the present invention.

【図10】図10は本発明による第6実施例である量子
細線構造レーザの横方向断面図である。
FIG. 10 is a lateral cross-sectional view of a quantum wire laser according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】図11は本発明によるレーザを用いた光LA
Nシステムに用いられる光−電気変換部の構成例を示す
ブロック図である。
FIG. 11 is an optical LA using a laser according to the present invention.
It is a block diagram which shows the structural example of the photoelectric conversion part used for N system.

【図12】図12は光LANシステムのネットワークを
説明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a network of an optical LAN system.

【図13】図13は量子井戸活性層を設計するときの歪
み量と井戸幅の関係を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a relationship between a strain amount and a well width when designing a quantum well active layer.

【図14】図14は偏波変調レーザ及びその駆動方法の
従来例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a conventional example of a polarization modulation laser and a driving method thereof.

【図15】図15は2つの活性層を持つ半導体装置の従
来例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a conventional example of a semiconductor device having two active layers.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、701、911、1001 基板 l02、922 回折格子 103、703、707、901、913、1003
光ガイド層 104、106、704、706、914、916 S
CH−MQW活性層 105、705、915、1005、1016 障壁層 107、708、902、1007 クラッド層 108、112、811、812、813、908、1
008、1012コンタクト層 109、110、111、1009、1010、101
1 埋め込み層 113、114、115、801、802、803、8
04、805、951、952、953、954、10
13、1014、1015 電極 116 絶縁膜 210、220、1606、1607 電流源 408 SiO2マスク 413 ホトレジスト 1004、1006 量子細線活性層 1101 光ファイバ 1102、1107 光分岐器 1103 波長選択受信器 1104、1500 半導体レーザ 1105、1501 偏光子 1106 光アイソレータ 1601、1605 p型領域層 1602、1604 活性層 1603 n型領域層
101, 701, 911, 1001 Substrate 102, 922 Diffraction grating 103, 703, 707, 901, 913, 1003
Light guide layer 104, 106, 704, 706, 914, 916 S
CH-MQW active layer 105, 705, 915, 1005, 1016 Barrier layer 107, 708, 902, 1007 Cladding layer 108, 112, 811, 812, 813, 908, 1
008, 1012 Contact layers 109, 110, 111, 1009, 1010, 101
1 buried layer 113, 114, 115, 801, 802, 803, 8
04, 805, 951, 952, 953, 954, 10
13, 1014, 1015 Electrode 116 Insulating film 210, 220, 1606, 1607 Current source 408 SiO 2 mask 413 Photoresist 1004, 1006 Quantum wire active layer 1101 Optical fiber 1102, 1107 Optical branching device 1103 Wavelength selective receiver 1104, 1500 Semiconductor laser 1105, 1501 Polarizer 1106 Optical isolator 1601, 1605 p-type region layer 1602, 1604 Active layer 1603 n-type region layer

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体レーザ装置において、TMモードの
利得が優位な活性層とTEモードが優位な活性層が障壁
層を挟んで積層されており、該2つの活性層は光学的に
結合しているが電気的にアイソレートされていて該2つ
の活性層に独立に電流注入ができ、該電流注入の量を制
御することでレーザ発振モードがTEモードとTMモー
ドでスイッチングすることを特徴とする半導体レーザ装
置。
1. In a semiconductor laser device, an active layer having a dominant TM mode and an active layer having a dominant TE mode are stacked with a barrier layer in between, and the two active layers are optically coupled to each other. However, it is electrically isolated and current can be independently injected into the two active layers, and the laser oscillation mode is switched between the TE mode and the TM mode by controlling the amount of the current injection. Semiconductor laser device.
【請求項2】前記2つの活性層の利得ピーク波長をほぽ
一致させ、該2つの活性層のいずれか一方の近傍に回折
格子を具備した光ガイド層を持ち、該回折格子は該2つ
の活性層の利得ピーク波長近傍にブラッグ波長が設定さ
れるような周期を持つ分布帰還型となっていることを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
2. A gain peak wavelength of the two active layers is made to substantially coincide with each other, and an optical guide layer having a diffraction grating is provided in the vicinity of either one of the two active layers, and the diffraction grating has the two optical layers. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is of a distributed feedback type having a period such that the Bragg wavelength is set near the gain peak wavelength of the active layer.
【請求項3】前記2つの活性層の利得ピーク波長をほぽ
一致させ、該障壁層を挟んで積層された2つの活性層の
領域に対して共振器方向に直列に回折格子を具備した分
布反射器を持ち、該回折格子は該2つの活性層の利得ピ
ーク波長近傍にブラッグ波長が設定されるような周期を
持つ分布反射型となっていることを特徴とする請求項1
記載の半導体レーザ装置。
3. A distribution in which the gain peak wavelengths of the two active layers are substantially matched and a diffraction grating is provided in series in the cavity direction with respect to the regions of the two active layers stacked with the barrier layer interposed therebetween. 2. A distributed reflection type having a reflector and having a period such that a Bragg wavelength is set near the gain peak wavelengths of the two active layers.
13. The semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項4】前記2つの活性層の利得ピーク波長を異な
らせ、それぞれの活性層の近傍に1つずつ回折格子を具
備した光ガイド層を持ち、該回折格子は最も近い位置に
ある方の活性層の利得ピーク波長近傍にブラッグ波長が
設定されるような周期を持つ分布帰還型となっているこ
とを特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザ装
置。
4. An optical guide layer having different diffraction peak wavelengths of the two active layers and having one diffraction grating near each of the active layers, wherein the diffraction grating is located at the closest position. 3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is of a distributed feedback type having a period such that the Bragg wavelength is set near the gain peak wavelength of the active layer.
【請求項5】ファブリペローレーザとして構成されてい
ることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
5. The semiconductor laser device according to claim 1, which is configured as a Fabry-Perot laser.
【請求項6】前記2つの活性層およびその間の障壁層で
構成された導波路は、光の導波方向で導波横モードが変
化しない様な光学的に強結合の導波構造で構成される様
に、該障壁層の厚さを5nm以上50nm以下としたこ
とを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の半導体
レーザ装置。
6. A waveguide composed of the two active layers and a barrier layer between the two active layers is composed of an optically strongly coupled waveguide structure in which a guided transverse mode does not change in a light guiding direction. 6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the barrier layer has a thickness of 5 nm or more and 50 nm or less.
【請求項7】前記TMモードの利得が優位な活性層は井
戸層に伸長歪みを与えた多重量子井戸で構成され、TE
モードの利得が優位な活性層は格子整合系または井戸層
に圧縮歪みを与えた多重量子井戸で構成されていること
を特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の半導体レ
ーザ装置。
7. The active layer in which the TM mode gain is dominant is composed of multiple quantum wells in which extension strain is applied to the well layer, and TE
7. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the active layer having a dominant mode gain is composed of a lattice matching system or a multiple quantum well in which a well layer is subjected to compressive strain.
【請求項8】前記TMモードの利得が優位な活性層は縦
長の長方形の断面を持つ量子細線で構成され、TEモー
ドの利得が優位な活性層は横長の長方形の断面を持つ量
子細線で構成されることを特徴とする請求項1乃至6の
何れかに記載の半導体レーザ装置。
8. The active layer having a dominant TM mode gain is composed of a quantum wire having a vertically long rectangular cross section, and the active layer having a dominant TE mode gain is composed of a quantum wire having a horizontally long rectangular cross section. 7. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is provided.
【請求項9】前記2つの活性層への電流注入を独立に行
なう為、該2つの活性層の導電型は同じで、その間に異
なる導電型を持つ障壁層を挟み、導波路を形成する為の
埋め込み層の導電型と該障壁層の導電型を等しくするこ
とで、該埋め込み層における電極を共通電極とし、該活
性層と該埋め込み層との間にp−nジャンクションを形
成する構成であることを特徴とする請求項1乃至8の何
れかに記載の半導体レーザ装置。
9. In order to form a waveguide by injecting currents into the two active layers independently, the two active layers have the same conductivity type and sandwich a barrier layer having a different conductivity type therebetween. By making the conductivity type of the buried layer equal to the conductivity type of the barrier layer, the electrode in the buried layer serves as a common electrode, and a pn junction is formed between the active layer and the buried layer. 9. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is a semiconductor laser device.
【請求項10】前記埋め込み層における共通電極を光導
波路の光の進行方向に2つ以上の複数設け、光導波路の
光の進行方向に不均一に電流注入をすることが可能であ
ることを特徴とする請求項9記載の半導体レーザ装置。
10. The common electrode in the buried layer is provided in a plurality of two or more in the light traveling direction of the optical waveguide, and the current can be non-uniformly injected in the light traveling direction of the optical waveguide. The semiconductor laser device according to claim 9.
【請求項11】共振器方向に多電極化して発振波長を連
続的に変化できる様に構成してあることを特徴とする請
求項1乃至9の何れかに記載の半導体レーザ装置。
11. A semiconductor laser device according to claim 1, wherein a multi-electrode is formed in the cavity direction so that the oscillation wavelength can be continuously changed.
【請求項12】前記回折格子に位相シフト部を導入した
ことを特徴とする請求項2または4に記載の半導体レー
ザ装置。
12. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein a phase shift portion is introduced into the diffraction grating.
【請求項13】素子端面に無反射コーティングが施され
ていることを特徴とする請求項または4に記載の半導体
レーザ装置。
13. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein the element end face is provided with a non-reflection coating.
【請求項14】請求項1乃至13の何れかに記載の半導
体レーザ装置の駆動方法において、前記2つの活性層に
加える電流のうち少なくとも一方の電流変化によって偏
波スイッチングさせることを特徴とする半導体レーザ装
置の駆動方法。
14. The semiconductor laser device driving method according to claim 1, wherein polarization switching is performed by a change in current of at least one of the currents applied to the two active layers. Driving method of laser device.
【請求項15】請求項1乃至13の何れかに記載の半導
体レーザ装置の駆動方法において、光導波路の光の進行
方向の電流の不均一注入によってレーザ発振波長を変化
せしめ、前記2つの活性層に加える電流のうち少なくと
も一方の電流変化によって偏波スイッチングせしめるこ
とを特徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。
15. The method for driving a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the laser oscillation wavelength is changed by non-uniform injection of a current in the light traveling direction of the optical waveguide to change the laser oscillation wavelength. A method for driving a semiconductor laser device, characterized in that polarization switching is performed by a change in at least one of the currents applied to the semiconductor laser device.
【請求項16】請求項3記載の分布反射型半導体レーザ
装置の駆動方法において、分布反射器の部分に注入する
電流によって発振波長を変化せしめ、それ以外の光導波
路の部分における電流変化によって偏波スイッチングせ
しめることを特徴とする分布反射型半導体レーザ装置の
駆動方法。
16. The method for driving a distributed Bragg reflector semiconductor laser device according to claim 3, wherein the oscillation wavelength is changed by the current injected into the distributed reflector portion, and the polarization is caused by the change in the current in the other optical waveguide portion. A method for driving a distributed Bragg reflector semiconductor laser device characterized by switching.
【請求項17】請求項14乃至16の何れかに記載の半
導体レーザ装置の駆動方法で偏波スイッチングによる変
調を行ない、偏光選択手段によっていずれか一方の偏波
モードのみを取り出して信号検波することを特徴とする
光通信方法。
17. A method for driving a semiconductor laser device according to claim 14, wherein modulation by polarization switching is performed, and only one of the polarization modes is taken out by the polarization selecting means to perform signal detection. An optical communication method characterized by:
【請求項18】請求項1乃至13の何れかに記載の半導
体レーザ装置と偏光選択手段から成り、該半導体レーザ
装置の偏波スイッチングによる変調を行なってその出力
端に偏光選択手段を配して一方の偏波モードのみ取り出
すことを特徴とする光通信用光源装置。
18. A semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 13 and a polarization selecting means, wherein the semiconductor laser device is modulated by polarization switching and the polarization selecting means is arranged at an output end thereof. A light source device for optical communication, wherein only one polarization mode is extracted.
【請求項19】請求項18記載の光源装置からの光を、
1本の光伝送路に複数接続して複数の波長の光に信号を
のせてそれぞれ伝送させ、受信装置において波長可変光
バンドパスフィルタを通して所望の波長の光にのせた信
号のみを取り出して信号検波する様に、波長分割多重伝
送することを特徴とする光通信方法。
19. The light from the light source device according to claim 18,
Multiple signals are connected to one optical transmission line and signals of a plurality of wavelengths are loaded respectively for transmission, and only a signal of a desired wavelength of light is taken out through a wavelength tunable optical bandpass filter in a receiving device and signal detection is performed. An optical communication method characterized by performing wavelength division multiplexing transmission.
【請求項20】請求項18記載の光通信用光源装置、及
び波長可変光バンドパスフィルタを通して所望の波長の
光にのせた信号のみを取り出して信号検波する受信装置
を1つにまとめて備えたことを特徴とする光−電気変換
装置。
20. A light source device for optical communication according to claim 18, and a receiving device for collecting and detecting only a signal on a light of a desired wavelength through a wavelength tunable optical bandpass filter. An optical-electrical conversion device characterized by the above.
【請求項21】請求項20記載の光−電気変換装置を用
い、請求項19記載の光通信方法による光送受信を行な
うことを特徴とする波長分割多重光伝送システム。
21. A wavelength division multiplexing optical transmission system, wherein the optical-electrical conversion device according to claim 20 is used to perform optical transmission and reception by the optical communication method according to claim 19.
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