JPH0969666A - Semiconductor laser device and operating method therefor - Google Patents
Semiconductor laser device and operating method thereforInfo
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- JPH0969666A JPH0969666A JP22508395A JP22508395A JPH0969666A JP H0969666 A JPH0969666 A JP H0969666A JP 22508395 A JP22508395 A JP 22508395A JP 22508395 A JP22508395 A JP 22508395A JP H0969666 A JPH0969666 A JP H0969666A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、光通信、光情報
処理に用いて好適な半導体レーザ装置、特に分布反射器
を有する半導体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device suitable for use in optical communication and optical information processing, and more particularly to a semiconductor laser device having a distributed reflector.
【０００２】[0002]
【従来の技術】分布反射器を有する半導体レーザとし
て、従来、分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）や分布反
射型レーザ（ＤＢＲレーザ）がある。ここで、分布反射
器とは、凹凸を周期的に付した導波路のことをいう。分
布帰還型レーザとは、活性領域付近に分布反射器を設け
た半導体レーザであり、分布反射型レーザとは、活性領
域の外に分布反射器を設けた半導体レーザである。どち
らの型の半導体レーザも、変調したり、温度変化があっ
ても、単一縦モード発振させることが可能であり、動的
単一モードレーザとして適当である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor laser having a distributed reflector, there are a distributed feedback laser (DFB laser) and a distributed reflection laser (DBR laser). Here, the distributed reflector refers to a waveguide in which irregularities are periodically provided. The distributed feedback laser is a semiconductor laser in which a distributed reflector is provided near the active region, and the distributed distributed laser is a semiconductor laser in which a distributed reflector is provided outside the active region. Both types of semiconductor lasers can oscillate in a single longitudinal mode even if they are modulated or the temperature changes, and are suitable as a dynamic single mode laser.
【０００３】分布反射器には、一定の間隔の凹凸を付し
たものの他に、例えば、文献１「電子情報通信学会秋季
大会論文集第４分冊Ｃ−１５２」に開示されているもの
がある。この文献１の分布反射器によれば、分布反射器
の一部の領域の凹凸の間隔を、一定の規則で徐々に変化
させ、この領域と同じ領域が繰り返される構造の分布反
射器である。すなわち、凹凸の間隔が周期的に変調され
た構造となっている。この構造の分布反射器または回折
格子は、チャープグレーティングと呼ばれている。この
チャープグレーティングと同様にして、間隔が周期的に
変調された凹凸を具える分布反射器を形成することによ
り、広帯域に渡って均一な複数の高反射ピークを有する
反射特性が得られる（尚、以下、「チャープグレーティ
ング」を、分布反射器の凹凸の間隔が周期的に変調され
た構造の「分布反射器」または「回折格子」のことを指
すとする。）。As the distributed reflector, in addition to the one provided with irregularities at regular intervals, there is, for example, one disclosed in Document 1 "The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Autumn Meeting Proceedings Fourth Volume C-152". The distributed reflector of Document 1 is a distributed reflector having a structure in which the interval of the unevenness in a partial region of the distributed reflector is gradually changed according to a certain rule, and the same region as this region is repeated. That is, it has a structure in which the intervals of the irregularities are periodically modulated. The distributed reflector or diffraction grating having this structure is called a chirp grating. Similar to this chirped grating, by forming a distributed reflector having irregularities whose intervals are periodically modulated, it is possible to obtain a reflection characteristic having a plurality of high reflection peaks that are uniform over a wide band (note that Hereinafter, the “chirp grating” is referred to as a “distributed reflector” or a “diffraction grating” having a structure in which the intervals of the unevenness of the distributed reflector are periodically modulated.)
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チャー
プグレーティングを導波路領域に形成するためには、電
子ビーム露光法を用いる必要がある。この電子ビーム露
光法は、通常、半導体レーザ装置の製造工程では用いら
れず、よって、チャープグレーティングを作成するため
に、新たな製造工程が必要となり、半導体レーザ装置の
作成効率が悪くなるという問題がある。However, in order to form the chirp grating in the waveguide region, it is necessary to use the electron beam exposure method. This electron beam exposure method is not usually used in the manufacturing process of a semiconductor laser device, and therefore, a new manufacturing process is required to create a chirped grating, which causes a problem that the manufacturing efficiency of the semiconductor laser device deteriorates. is there.
【０００５】従って、従来から、チャープグレーティン
グを有する半導体レーザ装置と同様の特性を具える出射
光を容易に得る方法と、その方法を実現するための半導
体レーザ装置とが望まれていた。Therefore, conventionally, there has been desired a method for easily obtaining emitted light having characteristics similar to those of a semiconductor laser device having a chirped grating and a semiconductor laser device for realizing the method.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明の半導体レーザ
装置によれば、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置において、導波路領域
の温度を変化させ、この導波路方向に周期的な熱勾配を
生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設けてなること
を特徴とする。According to the semiconductor laser device of the present invention, in a semiconductor laser device having a distributed reflector having irregularities at regular intervals in the waveguide region, the temperature of the waveguide region is changed and It is characterized in that a plurality of heating elements that generate a periodic thermal gradient in the waveguide direction are provided at regular intervals.
【０００７】この半導体レーザ装置の分布反射器の凹凸
は一定間隔に形成されており、従って、この分布反射器
の作成には、電子ビーム露光法を必要としない。この半
導体レーザ装置は、分布反射器を有している導波路領域
に、導波路方向に周期的な熱勾配を与えるために、複数
個の発熱体を一定間隔で設けている。これにより、この
導波路領域の屈折率は、導波路方向に周期的に変化する
分布を有するようになる。そして、この屈折率分布の周
期に対応した周期で分布反射器の凹凸の間隔が変調され
るチャープグレーティングと実質的に同様の特性が得ら
れる。従って、チャープグレーティングを実際に作成す
ることなく、これを有する半導体レーザ装置と同様の出
射光特性を得ることが出来る。The unevenness of the distributed reflector of this semiconductor laser device is formed at regular intervals. Therefore, the electron beam exposure method is not required for the production of this distributed reflector. In this semiconductor laser device, a plurality of heating elements are provided at regular intervals in the waveguide region having the distributed reflector so as to provide a periodic thermal gradient in the waveguide direction. As a result, the refractive index of this waveguide region has a distribution that periodically changes in the waveguide direction. Then, characteristics substantially similar to those of the chirped grating in which the intervals of the irregularities of the distributed reflector are modulated at a period corresponding to the period of this refractive index distribution can be obtained. Therefore, the emission light characteristics similar to those of the semiconductor laser device having the chirp grating can be obtained without actually producing the chirp grating.
【０００８】また、この発明の半導体レーザ装置の動作
方法によれば、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置の導波路領域を、この
導波路領域外から加熱することにより、導波路領域の導
波路方向の温度分布を周期的な温度分布にし、これによ
って、この周期的温度分布の周期と実質的に同じ周期の
屈折率分布を導波路領域に生じさせ、よってチャープグ
レーティングを有する半導体レーザ装置の出射光と同様
の特性を持つ出射光を得ることを特徴とする。Further, according to the method of operating the semiconductor laser device of the present invention, the waveguide region of the semiconductor laser device having the distributed reflector having irregularities at regular intervals in the waveguide region is heated from outside the waveguide region. As a result, the temperature distribution in the waveguide direction in the waveguide region becomes a periodic temperature distribution, which causes a refractive index distribution in the waveguide region having a period substantially the same as the period of this periodic temperature distribution. It is characterized in that emitted light having the same characteristics as emitted light of a semiconductor laser device having a chirped grating is obtained.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１０】尚、図は、この発明が理解できる程度に概
略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値
的およびその他の条件は単なる好適例であり、この発明
はこの実施の形態にのみ何等限定されるものではない。It should be noted that the drawings are only schematically shown to the extent that the present invention can be understood, and the numerical and other conditions described below are mere preferred examples, and the present invention is not limited to this. It is not limited to the form.
【００１１】図１の（Ａ）は、この発明の実施の形態の
構成を説明するための半導体レーザ装置の平面図であ
り、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＩ−Ｉ線における
断面図である。図１は、この発明の半導体レーザ装置を
理解するために必要な要素を示したものであり、他の構
成要素、例えば基板等を省略して示してある。FIG. 1A is a plan view of a semiconductor laser device for explaining the configuration of the embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a line I- of FIG. It is sectional drawing in the I line. FIG. 1 shows elements necessary for understanding the semiconductor laser device of the present invention, and other constituent elements such as a substrate are omitted.
【００１２】先ず、この発明の半導体レーザ装置は、導
波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布反射器を有する。
この実施の形態の半導体レーザ装置は、図１に示される
ように、活性領域１４の外の導波路領域１６に分布反射
器を備えている分布反射型レーザである。下部電極１０
の上に、クラッド層１２が形成され、このクラッド層の
導波路領域１６が形成される部分に、一定の間隔の凹凸
をもつ回折格子（以下、一定のピッチをもつ回折格子と
呼ぶ）が形成されている。このクラッド層１２の上に活
性領域１４と導波路領域１６とが、互いに連続した領域
として、それぞれ形成される。そして、これら１４と１
６からなる共振器３２の上にクラッド層１８が形成され
る。従って、共振器３２は、クラッド層１２とクラッド
層１８とに挟まれた構成を取る。この実施の形態におい
ては、クラッド層１２とクラッド層１８とを、それぞれ
ｎ−ＩｎＰクラッド層１２、ｐ−ＩｎＰクラッド層１８
とする。また、活性領域１４は、１．５５μｍのバンド
ギャップ波長を持つＩｎＧａＡｓＰであり、導波路領域
１６は、１．２μｍのバンドギャップ波長を持つＩｎＧ
ａＡｓＰである。First, the semiconductor laser device of the present invention has a distributed reflector having irregularities at regular intervals in the waveguide region.
As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device of this embodiment is a distributed reflection type laser having a distributed reflector in a waveguide region 16 outside the active region 14. Lower electrode 10
A clad layer 12 is formed on the upper surface of the clad layer, and a diffraction grating having irregularities at regular intervals (hereinafter referred to as a diffraction grating having a constant pitch) is formed in a portion of the clad layer where the waveguide region 16 is formed. Has been done. An active region 14 and a waveguide region 16 are formed on the clad layer 12 as continuous regions. And these 14 and 1
The clad layer 18 is formed on the resonator 32 of 6. Therefore, the resonator 32 has a structure sandwiched between the cladding layer 12 and the cladding layer 18. In this embodiment, the clad layer 12 and the clad layer 18 are replaced by the n-InP clad layer 12 and the p-InP clad layer 18, respectively.
And The active region 14 is InGaAsP having a bandgap wavelength of 1.55 μm, and the waveguide region 16 is InG having a bandgap wavelength of 1.2 μm.
aAsP.
【００１３】クラッド層１８の上には、キャップ層２０
として、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層が形成されている。この
キャップ層２０の上に、上部電極２２と絶縁膜２４がそ
れぞれ活性領域１４と導波路領域１６の上方にあるよう
に形成される。A cap layer 20 is formed on the clad layer 18.
As, a p-InGaAsP layer is formed. An upper electrode 22 and an insulating film 24 are formed on the cap layer 20 so as to be above the active region 14 and the waveguide region 16, respectively.
【００１４】この実施の形態においては、下部電極１０
としてはＡｕＧｅＮｉを用い、上部電極２２としてはＡ
ｕまたはＡｕＺｎを用いている。絶縁膜２４としては、
例えばＳｉＯ2 を用いる。In this embodiment, the lower electrode 10
Is used as AuGeNi, and A is used as the upper electrode 22.
u or AuZn is used. As the insulating film 24,
For example, SiO 2 is used.
【００１５】そして、この発明の半導体レーザ装置は、
導波路領域の温度を変化させ、この導波路方向に周期的
な熱勾配を生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設け
てなるという特徴を有する。絶縁膜２４の上には発熱体
として抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2、Ｈ3 が形成される。これ
らの抵抗加熱膜の両端には、電極パッド２６、２８、３
０が備えられ、これにより電流が供給される。この実施
の形態においては、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 として
はＰｔを用い、電極パッド２６、２８、３０としてはＡ
ｕを用いている。The semiconductor laser device of the present invention is
A feature is that a plurality of heating elements that change the temperature of the waveguide region and generate a periodic thermal gradient in the waveguide direction are provided at regular intervals. Resistance heating films H 1 , H 2 , and H 3 are formed on the insulating film 24 as heating elements. Electrode pads 26, 28, 3 are provided on both ends of these resistance heating films.
0 is provided, which supplies current. In this embodiment, Pt is used as the resistance heating films H 1 , H 2 and H 3 , and A is used as the electrode pads 26, 28 and 30.
u is used.
【００１６】抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 は図１の
（Ａ）に示されるように、共振器３２（図の点線で示さ
れる部分）の導波路領域１６の導波路方向に対して直角
に電流が流れるように設けられており、また、Ｈ1 、Ｈ
2 、Ｈ3 はそれぞれ一定の間隔を空けて配置されてい
る。この実施の形態においては、３個の抵抗加熱膜を設
けたが、複数個であればこれ以外でもよい。As shown in FIG. 1A, the resistance heating films H 1 , H 2 and H 3 are arranged in the waveguide direction of the waveguide region 16 of the resonator 32 (the portion indicated by the dotted line in the figure). Are installed so that current flows at right angles to each other, and H 1 , H
2 and H 3 are arranged at regular intervals. In this embodiment, three resistance heating films are provided, but other resistance heating films may be used.
【００１７】次に、この実施の形態の半導体レーザ装置
の製造方法について説明する。Next, a method of manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment will be described.
【００１８】抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 と電極パッド
２６、２８、３０とを除く半導体レーザ装置は、従来通
りの製造方法により形成すればよい。ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層１２の導波路領域１６を形成する面には、通常のグ
レーティングを、例えば、二光束干渉露光法によりパタ
ーンを描き、エッチングを行って形成し、このグレーテ
ィング上に導波路領域１６を結晶成長させる。このよう
に、チャープグレーティングをｎ−ＩｎＰクラッド層１
２に作成する必要はないので、グレーティングの形成に
は、電子ビーム露光法を用いる必要はない。従って、全
ての工程を従来の半導体レーザ装置の製造方法により容
易に行える。The semiconductor laser device except the resistance heating films H 1 , H 2 , H 3 and the electrode pads 26, 28, 30 may be formed by a conventional manufacturing method. On the surface of the n-InP cladding layer 12 on which the waveguide region 16 is formed, a normal grating is formed by, for example, drawing a pattern by a two-beam interference exposure method and performing etching, and the waveguide region 16 is formed on this grating. To grow crystals. In this way, the chirped grating is applied to the n-InP cladding layer 1
Since it is not necessary to form the grating in No. 2, it is not necessary to use the electron beam exposure method for forming the grating. Therefore, all the steps can be easily performed by the conventional semiconductor laser device manufacturing method.
【００１９】次に、この発明の半導体レーザ装置の動作
について説明する。Next, the operation of the semiconductor laser device of the present invention will be described.
【００２０】図２は、この実施の形態の半導体レーザ装
置の動作について説明するための図である。横軸は導波
路領域の共振器方向の位置でありこれをｘで示す。縦軸
はその位置ｘにおける分布反射器のピッチに対応する波
長λB である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor laser device of this embodiment. The horizontal axis represents the position of the waveguide region in the resonator direction, which is indicated by x. The vertical axis represents the wavelength λ B corresponding to the pitch of the distributed reflector at the position x.
【００２１】この実施の形態の半導体レーザ装置の分布
反射器のピッチは、図１の（Ｂ）に示されるように、一
定のピッチをもつ。また、このピッチに対応する波長
（入射光が導波路方向に平行に入射するとき、同方向に
回折されるようなブラック回折角の光の波長；以下、こ
の波長を記号λB で表す）は一定であり、図２に示すよ
うに、その波長は１．５５μｍになるようにピッチが設
定されている。このような、一定のピッチの分布反射器
の反射特性は、式（１）により表され、その様子は図３
に示される。反射率Ｒと光波長λとの関係は、 Ｒ＝( κtanhγLB)2/{ (γ + (α/2)tanh γLB)2+(δtanhγLB)2}2 （１） で表され、ここで、 δ＝２ｎπ（１／λ−１／λB ） γ2 ＝（α/2＋ｊδ）2 ＋κ2 である。式（１）中の各パラメータは、κが結合係数で
あり、αが損失係数である。λB はブラック波長であ
り、ｎは分布反射器の屈折率である。また、ＬB は分布
反射器の長さであり、ｊは虚数定数である。式（１）
は、例えば文献２「半導体レーザと光集積回路、末松安
晴著、オーム社発行（１９８４）、ｐ３２７」に開示さ
れている。The pitch of the distributed reflector of the semiconductor laser device of this embodiment has a constant pitch, as shown in FIG. 1 (B). Further, the wavelength corresponding to this pitch (the wavelength of light having a black diffraction angle such that when incident light is incident in parallel to the waveguide direction, it is diffracted in the same direction; hereinafter, this wavelength is represented by the symbol λ B ) It is constant, and as shown in FIG. 2, the pitch is set so that the wavelength is 1.55 μm. Such a reflection characteristic of the distributed reflector having a constant pitch is expressed by the equation (1), and its appearance is shown in FIG.
Is shown in Relationship between reflectance R and the light wavelength λ is represented by R = (κtanhγL B) 2 / {(γ + (α / 2) tanh γL B) 2 + (δtanhγL B) 2} 2 (1), wherein Then, δ = 2nπ (1 / λ−1 / λ B ) γ 2 = (α / 2 + jδ) 2 + κ 2 . For each parameter in equation (1), κ is the coupling coefficient and α is the loss coefficient. λ B is the black wavelength and n is the refractive index of the distributed reflector. Further, L B is the length of the distributed reflector, and j is an imaginary constant. Equation (1)
Is disclosed, for example, in Reference 2 “Semiconductor Laser and Optical Integrated Circuit, Yasuharu Suematsu, Ohmsha Publishing (1984), p327”.
【００２２】図３は、ピッチが一定の分布反射器の反射
特性を示す図であり、横軸に光の波長を取り、縦軸に反
射率を取って示す図である。図３は、式（１）におい
て、各パラメータの値を以下のように定め計算して求め
た図である。FIG. 3 is a diagram showing the reflection characteristics of a distributed reflector having a constant pitch, in which the horizontal axis represents the wavelength of light and the vertical axis represents the reflectance. FIG. 3 is a diagram obtained by setting and calculating the values of the respective parameters in the equation (1) as follows.
【００２３】ＬB ＝４００（μｍ） κ ＝２０（ｃｍ-1） α ＝５（ｃｍ-1） ｎ ＝３．２ λB ＝１．５５（μｍ） 反射率は、分布反射器の導波路方向に平行に光を入射さ
せたときに、この方向に反射（回折）される光に対する
反射率である。図３に示されるように、この分布反射器
の反射特性は、ひとつの大きな反射ピークを持ち、この
反射ピークの裾付近に比較的小さな複数の反射ピークが
あるといった特性である。このように、この実施の形態
の半導体レーザ装置は、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に
電流が流れていない時には、従来の分布反射型レーザ装
置と同様に動作する。L B = 400 (μm) κ = 20 (cm -1 ) α = 5 (cm -1 ) n = 3.2 λ B = 1.55 (μm) The reflectance is the waveguide of the distributed reflector. It is the reflectance for the light reflected (diffracted) in this direction when the light is incident in parallel to the direction. As shown in FIG. 3, the reflection characteristic of this distributed reflector has one large reflection peak and a plurality of relatively small reflection peaks near the bottom of the reflection peak. As described above, the semiconductor laser device of this embodiment operates in the same manner as the conventional distributed reflection laser device when no current flows through the resistance heating films H 1 , H 2 , and H 3 .
【００２４】次に、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に電流
を流したときの半導体レーザの動作について説明する。Next, the operation of the semiconductor laser when a current is passed through the resistance heating films H 1 , H 2 and H 3 will be described.
【００２５】この発明の半導体レーザ装置の動作方法に
よれば、先ず、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置の導波路領域を、この
導波路領域外から加熱することにより、導波路領域の導
波路方向の温度分布を周期的な温度分布にする。According to the operation method of the semiconductor laser device of the present invention, first, the waveguide region of the semiconductor laser device having the distributed reflector having irregularities at regular intervals in the waveguide region is heated from outside the waveguide region. As a result, the temperature distribution in the waveguide region in the waveguide direction becomes a periodic temperature distribution.
【００２６】図４は、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に電
流を流したときの分布反射器の温度分布を模式的に示し
た図である。図４の横軸は、導波路領域１６の共振器方
向の位置ｘであり、縦軸はその位置ｘの導波路領域（分
布反射器）の温度Ｔ（単位は℃）である。横軸のＨ1 、
Ｈ2 、Ｈ3 は、導波路領域１６の上部に具えられている
抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 がある位置を示している。
図４に示すとおり、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 によ
り、それぞれの抵抗加熱膜の直下の導波路領域１６は高
温であり、この実施の形態においては１２０℃に設定さ
れている。また、低温部分は室温であり２５℃である。
この図から明らかなように、導波路領域１６の温度分布
は、導波路方向に周期的な温度分布となっている。ま
た、各熱ピークのクロストークは良好であり、各抵抗加
熱膜の幅を３０μｍとし、各抵抗加熱膜間の間隔（図１
の（Ａ）のＫで示される間隔）を１００μｍとすれば問
題ない。文献３「電子情報通信学会秋季大会論文集第４
分冊Ｃ−１４９」によれば、抵抗加熱膜の温度を１００
℃以上に上げた場合に、その抵抗加熱膜から５０μｍ離
れた位置の温度は３０〜４０℃であり、よって、それぞ
れの抵抗加熱膜の間隔を１００μｍにすれば熱的なクロ
ストークは問題ないといえる。同様にして、活性領域１
４への熱の散逸も問題ない。FIG. 4 is a diagram schematically showing the temperature distribution of the distributed reflector when a current is passed through the resistance heating films H 1 , H 2 , and H 3 . The horizontal axis of FIG. 4 is the position x of the waveguide region 16 in the cavity direction, and the vertical axis is the temperature T (unit: ° C.) of the waveguide region (distributed reflector) at the position x. H 1 on the horizontal axis,
H 2 and H 3 indicate positions where the resistance heating films H 1 , H 2 and H 3 provided on the waveguide region 16 are located.
As shown in FIG. 4, due to the resistance heating films H 1 , H 2 , and H 3 , the waveguide region 16 directly below each resistance heating film has a high temperature, and in this embodiment, it is set to 120 ° C. The low temperature portion is room temperature, which is 25 ° C.
As is clear from this figure, the temperature distribution in the waveguide region 16 is a periodic temperature distribution in the waveguide direction. Also, the crosstalk of each heat peak was good, the width of each resistance heating film was 30 μm, and the interval between each resistance heating film (see FIG.
There is no problem if the distance (indicated by K in (A)) is 100 μm. Reference 3 “Proceedings of the Autumn Meeting of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, 4th
According to Volume C-149 ", the temperature of the resistance heating film should be 100
When the temperature is raised to not less than ℃, the temperature at the position 50 μm away from the resistance heating film is 30 to 40 ° C. Therefore, if the interval between the resistance heating films is 100 μm, there is no problem in thermal crosstalk. I can say. Similarly, active region 1
Dissipation of heat to 4 is no problem.
【００２７】次に、この発明の半導体レーザ装置の動作
方法によれば、導波路領域の導波路方向の温度分布を周
期的な温度分布にすることにより、この周期的温度分布
の周期と実質的に同じ周期の屈折率分布を導波路領域に
生じさせる。Next, according to the operating method of the semiconductor laser device of the present invention, the temperature distribution in the waveguide direction in the waveguide region is made to be a periodic temperature distribution, and the period of this periodic temperature distribution is substantially equal to that of the periodic temperature distribution. A refractive index distribution having the same period is generated in the waveguide region.
【００２８】図５は、この実施の形態の半導体レーザ装
置の導波路領域の屈折率の分布を模式的に示した図であ
る。図５の横軸は、導波路領域１６の共振器方向の位置
ｘであり、縦軸はその位置ｘの導波路領域（分布反射
器）の屈折率ｎである。尚、この実施の形態において
は、導波路領域１６の屈折率は温度に比例すると仮定し
ている。図５に示すとおり、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ
3 により生じた周期的な温度分布のピークに実質的に対
応している屈折率の分布が形成される。すなわち、抵抗
過熱膜の直下の導波路領域１６においては、高温である
からその位置における導波路領域１６の屈折率は大き
い。また、温度分布のピークとピークの中間位置におけ
る低温領域では、導波路領域１６の屈折率は小さい。こ
の実施の形態における導波路領域の屈折率は、１００℃
の温度変化に対して約０．０２の屈折率変化を示す。FIG. 5 is a diagram schematically showing the distribution of the refractive index in the waveguide region of the semiconductor laser device of this embodiment. The horizontal axis of FIG. 5 is the position x of the waveguide region 16 in the resonator direction, and the vertical axis is the refractive index n of the waveguide region (distributed reflector) at that position x. In this embodiment, it is assumed that the refractive index of the waveguide region 16 is proportional to temperature. As shown in FIG. 5, the resistance heating films H 1 , H 2 , H
A refractive index profile is formed which substantially corresponds to the periodic temperature profile peaks caused by 3 . That is, in the waveguide region 16 immediately below the resistive heating film, since the temperature is high, the refractive index of the waveguide region 16 at that position is large. Further, the refractive index of the waveguide region 16 is small in the low temperature region at the peak position of the temperature distribution and the intermediate position between the peaks. The refractive index of the waveguide region in this embodiment is 100 ° C.
The refractive index change is about 0.02 with respect to the temperature change.
【００２９】このように、屈折率が周期的温度分布の周
期と実質的に同じ周期の屈折率分布が導波路領域に生じ
ることにより、式（１）の屈折率ｎは、一定ではなくな
り共振器（導波路領域）中の位置に応じて変化する量と
なる。よって、式（１）により、反射率特性は変化し、
その様子は図６に示すとおりである。As described above, since the refractive index distribution having the same refractive index as that of the periodic temperature distribution is generated in the waveguide region, the refractive index n of the formula (1) is not constant and the resonator is not changed. It is an amount that changes depending on the position in the (waveguide region). Therefore, the reflectance characteristic changes according to the equation (1),
The situation is as shown in FIG.
【００３０】図６は、この実施の形態の半導体レーザ装
置の分布反射器の、抵抗加熱膜に電流を流したときの反
射特性を示す図であり、横軸に光の波長を取り、縦軸に
反射率を取って示した図である。反射率は、分布反射器
の導波路方向に平行に光を入射させたときに同方向に反
射される光に対する反射率である。図に示すとおり、こ
の反射特性は、広帯域に渡って鋭い高反射ピークを有す
る特性である。文献１に記載されるように、この反射特
性はフーリエ変換を用いて予測が可能であり、波長λa
＝２ｎΛa からλb ＝２ｎΛb の帯域に渡って波長間隔
Δλ＝λ0 2／（２ｎΛs ）で複数の高反射ピークを持つ
特性になる。ここで、ｎは導波路領域の屈折率であり、
Λa はチャープグレーティングの最大ピッチであり、Λ
b は最小ピッチである。また、Λs はピッチがΛa から
Λb まで変化する領域の長さであり、λ0 は発振波長で
ある。ｎは温度に比例すると仮定すると、反射ピークの
間隔は温度に反比例して変化し、また、反射帯域（λb
−λa ）は温度に比例して広くなる。この実施の形態に
おける半導体レーザ装置の抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3
に電流を流すとき、図３に示される反射特性は、図６に
示す反射特性に変換される。抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ
3 に電流を流したときの、分布反射器の実効的なピッチ
は、周期的に変化し、その周期はΛs である。この周期
Λs に実質的に対応して、分布反射器のピッチに対応す
る波長λB は変化し、よってチャープグレーティングと
同様の特性を得ることが出来る。FIG. 6 is a diagram showing the reflection characteristics of the distributed reflector of the semiconductor laser device of this embodiment when an electric current is applied to the resistance heating film. The horizontal axis represents the wavelength of light and the vertical axis represents the wavelength. It is the figure which took and showed the reflectance. The reflectance is the reflectance with respect to the light reflected in the same direction when light is incident in parallel to the waveguide direction of the distributed reflector. As shown in the figure, this reflection characteristic is a characteristic having a sharp high reflection peak over a wide band. As described in Reference 1, this reflection characteristic can be predicted using the Fourier transform, and the wavelength λ a
= 2nΛ a to λ b = 2nΛ b , the characteristic has a plurality of high reflection peaks at a wavelength interval Δλ = λ 0 2 / (2nΛ s ). Where n is the refractive index of the waveguide region,
Λ a is the maximum pitch of the chirp grating and Λ
b is the minimum pitch. Further, Λ s is the length of the region in which the pitch changes from Λ a to Λ b , and λ 0 is the oscillation wavelength. Assuming that n is proportional to temperature, the interval between reflection peaks changes in inverse proportion to temperature, and the reflection band (λ b
−λ a ) widens in proportion to temperature. The resistance heating films H 1 , H 2 , H 3 of the semiconductor laser device according to this embodiment
When an electric current is passed through, the reflection characteristic shown in FIG. 3 is converted into the reflection characteristic shown in FIG. Resistance heating film H 1 , H 2 , H
The effective pitch of the distributed reflector when a current is applied to 3 changes periodically, and its period is Λ s . Substantially corresponding to this period Λ s , the wavelength λ B corresponding to the pitch of the distributed reflector changes, so that characteristics similar to those of the chirped grating can be obtained.
【００３１】図７は、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に電
流を流したときの、分布反射器のピッチに対応する波長
λB の様子を模式的に示す図である。λB は周期的に変
化して、図に示すように、その変化範囲は、１．５５μ
ｍと１．５６μｍとの間である。このような、ピッチの
分布反射器の反射特性の様子は図６に示したとおりであ
る。このλB の変化範囲の大きさは、温度を変えること
により変化できるので、図６の反射ピークの数を自由に
変えることが出来る。尚、図７においては、λB は滑ら
かに連続的に変化するとしたが、周期的であり、図６の
反射特性と実質的に同様の特性が得られるのならこの形
状に限らない。また、図４と図５に対しても同様であ
る。FIG. 7 is a diagram schematically showing a state of the wavelength λ B corresponding to the pitch of the distributed reflector when a current is applied to the resistance heating films H 1 , H 2 and H 3 . λ B changes periodically, and the change range is 1.55 μ as shown in the figure.
It is between m and 1.56 μm. Such a reflection characteristic of the pitch distributed reflector is as shown in FIG. Since the size of the change range of λ B can be changed by changing the temperature, the number of reflection peaks in FIG. 6 can be freely changed. Note that in FIG. 7, λ B is assumed to change smoothly and continuously, but it is periodic, and the shape is not limited to this as long as characteristics substantially similar to the reflection characteristics of FIG. 6 can be obtained. The same applies to FIGS. 4 and 5.
【００３２】以上の説明から明らかなように、この実施
の形態の半導体レーザ装置によれば、この半導体レーザ
装置は、通常の半導体レーザ装置の製造方法により作成
できる。そして、チャープグレーティングを分布反射器
として備える半導体レーザ装置と同様の特性機能を得る
ことが可能である。また、抵抗加熱膜に流す電流を制御
することにより、分布反射器の温度を変え、従って屈折
率の大きさを変化させ、分布反射器の反射特性を変化さ
せることが可能である。As is clear from the above description, according to the semiconductor laser device of this embodiment, this semiconductor laser device can be manufactured by a usual method for manufacturing a semiconductor laser device. Then, it is possible to obtain the same characteristic function as that of the semiconductor laser device having the chirped grating as the distributed reflector. In addition, by controlling the current flowing through the resistance heating film, it is possible to change the temperature of the distributed reflector and thus the magnitude of the refractive index to change the reflection characteristic of the distributed reflector.
【００３３】[0033]
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明の半導体レーザ装置及びその動作方法によれば、チャ
ープグレーティングを導波路領域に形成することなく、
通常のグレーティングを導波路領域に形成すればよいの
で、従来の半導体レーザ装置の製造方法により作成する
ことが可能である。よって、半導体レーザ装置の作成効
率を劣化させることなく、チャープグレーティングを分
布反射器として具える半導体レーザ装置と同様の特性機
能を得ることが出来る。また、発熱体の温度を制御する
ことにより、分布反射器の温度を変え、従って屈折率の
大きさを変化させ、分布反射器の反射特性を変化させる
ことが出来る。As is apparent from the above description, according to the semiconductor laser device and the method of operating the same of the present invention, it is possible to form the chirp grating in the waveguide region without forming the chirp grating.
Since a normal grating may be formed in the waveguide region, it can be produced by the conventional method of manufacturing a semiconductor laser device. Therefore, it is possible to obtain the same characteristic function as that of the semiconductor laser device having the chirped grating as the distributed reflector without deteriorating the production efficiency of the semiconductor laser device. Further, by controlling the temperature of the heating element, it is possible to change the temperature of the distributed reflector and thus the magnitude of the refractive index, thereby changing the reflection characteristic of the distributed reflector.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】（Ａ）はこの発明の実施の形態の構成を示す平
面図であり、（Ｂ）はこの発明の実施の形態の構成を示
す断面図である。FIG. 1A is a plan view showing a configuration of an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view showing a configuration of an embodiment of the present invention.
【図２】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor laser device of the present embodiment.
【図３】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor laser device of this embodiment.
【図４】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor laser device of this embodiment.
【図５】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor laser device of this embodiment.
【図６】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor laser device of the present embodiment.
【図７】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the semiconductor laser device of the present embodiment.
１０：下部電極 １２：ｎ−ＩｎＰクラッド層 １４：活性領域 １６：導波路領域 １８：ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２０：キャップ層 ２２：上部電極 ２４：絶縁膜 ２６、２８、３０：電極パッド ３２：共振器 Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 ：抵抗加熱膜10: Lower electrode 12: n-InP clad layer 14: Active region 16: Waveguide region 18: p-InP clad layer 20: Cap layer 22: Upper electrode 24: Insulating films 26, 28, 30: Electrode pad 32: Resonance Vessel H 1 , H 2 , H 3 : resistance heating film
Claims (2)
反射器を有する半導体レーザ装置において、 導波路領域の温度を変化させ、該導波路方向に周期的な
熱勾配を生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設けて
なることを特徴とする半導体レーザ装置。1. A semiconductor laser device having a distributed reflector having concavities and convexities at regular intervals in a waveguide region, comprising: a plurality of semiconductor laser devices for varying a temperature of the waveguide region to generate a periodic thermal gradient in the waveguide direction. A semiconductor laser device comprising heating elements provided at regular intervals.
反射器を有する半導体レーザ装置の当該導波路領域の該
導波路方向の温度分布を当該導波路領域外から加熱して
周期的な温度分布にすることによって、 該周期的温度分布の周期と実質的に同じ周期の屈折率分
布を前記導波路領域に生じさせ、よってチャープグレー
ティングを有する半導体レーザ装置の出射光と同様の特
性を持つ出射光を得ることを特徴とする半導体レーザ装
置の動作方法。2. A temperature distribution in the waveguide region of a semiconductor laser device having a distributed reflector having irregularities at regular intervals in the waveguide region is heated from outside the waveguide region to produce a periodic temperature. By making the distribution, a refractive index distribution having a period substantially the same as the period of the periodic temperature distribution is generated in the waveguide region, and therefore, an output having the same characteristics as the emitted light of the semiconductor laser device having the chirp grating is generated. A method of operating a semiconductor laser device, characterized in that it obtains a light emission.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22508395A JPH0969666A (en) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | Semiconductor laser device and operating method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22508395A JPH0969666A (en) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | Semiconductor laser device and operating method therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969666A true JPH0969666A (en) | 1997-03-11 |
Family
ID=16823752
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22508395A Withdrawn JPH0969666A (en) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | Semiconductor laser device and operating method therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0969666A (en) |
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1995
- 1995-09-01 JP JP22508395A patent/JPH0969666A/en not_active Withdrawn
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