JPH10260436A - 位相共役波発生装置 - Google Patents
位相共役波発生装置Info
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- JPH10260436A JPH10260436A JP6411797A JP6411797A JPH10260436A JP H10260436 A JPH10260436 A JP H10260436A JP 6411797 A JP6411797 A JP 6411797A JP 6411797 A JP6411797 A JP 6411797A JP H10260436 A JPH10260436 A JP H10260436A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 位相共役波発生装置に関し、変換効率ηにお
ける非対称性を緩和し、安定した強度の位相共役波を得
る。 【解決手段】 光の入出力端面に無反射コートを施し、
内部に回折格子２を設けた半導体レーザ１の発振波長λ
o を利得ピーク波長λg より長波長側に設定し、この半
導体レーザ１の端面に信号光ωs を入射して位相共役波
（２ωp −ωs ）を出力する。
ける非対称性を緩和し、安定した強度の位相共役波を得
る。 【解決手段】 光の入出力端面に無反射コートを施し、
内部に回折格子２を設けた半導体レーザ１の発振波長λ
o を利得ピーク波長λg より長波長側に設定し、この半
導体レーザ１の端面に信号光ωs を入射して位相共役波
（２ωp −ωs ）を出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は位相共役波発生装置
に関するものであり、特に、励起光の波長に対する信号
光の波長の長短に対する対称性を高めた四光波混合によ
る位相共役波発生装置に関するものである。
に関するものであり、特に、励起光の波長に対する信号
光の波長の長短に対する対称性を高めた四光波混合によ
る位相共役波発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、位相共役波を発生させるために、
光ファイバの光非線形性を利用した方法、進行波型半導
体レーザ増幅器を用いた方法、或いは、注入同期した半
導体レーザを用いた方法等が提案されている。
光ファイバの光非線形性を利用した方法、進行波型半導
体レーザ増幅器を用いた方法、或いは、注入同期した半
導体レーザを用いた方法等が提案されている。
【０００３】この様な位相共役波は、光通信における光
ファイバの分散補償用として実用化研究が進められてお
り、また、四光波混合による位相共役波の場合には、励
起光の周波数ωp に対して信号光の周波数ωs が、ωs
＝ωp ＋δである場合、周波数がωp −δ（＝２ωp −
ωs ）の位相共役波が得られるため、将来の波長多重光
通信における波長変換機構として用いることも可能にな
る。
ファイバの分散補償用として実用化研究が進められてお
り、また、四光波混合による位相共役波の場合には、励
起光の周波数ωp に対して信号光の周波数ωs が、ωs
＝ωp ＋δである場合、周波数がωp −δ（＝２ωp −
ωs ）の位相共役波が得られるため、将来の波長多重光
通信における波長変換機構として用いることも可能にな
る。
【０００４】しかし、従来の光ファイバの光非線型性を
利用した方法の場合には、光ファイバの光非線形性が小
さいので、長い光ファイバを必要とするため装置が大型
化するという問題があった。
利用した方法の場合には、光ファイバの光非線形性が小
さいので、長い光ファイバを必要とするため装置が大型
化するという問題があった。
【０００５】また、進行波型半導体レーザ増幅器を用い
た方法、或いは、注入同期した半導体レーザを用いた方
法の場合には、励起用或いは注入同期用の半導体レーザ
を外部に必要とするため、装置が大型化するという問題
がある。
た方法、或いは、注入同期した半導体レーザを用いた方
法の場合には、励起用或いは注入同期用の半導体レーザ
を外部に必要とするため、装置が大型化するという問題
がある。
【０００６】そこで、この様な大型化の問題を解決する
ものとして、ＤＦＢ型（分布帰還型）半導体レーザを用
いた四光波混合位相共役波発生装置が提案されているの
で、図４及び図５を参照して説明する。なお、図４
（ａ）は、従来の四光波混合位相共役波発生装置の概略
的構成を示す図であり、また、図４（ｂ）は位相共役波
発生装置に用いるＤＦＢ型半導体レーザの利得ピーク波
長λg と実際の発振波長λo との関係を示す図である。
ものとして、ＤＦＢ型（分布帰還型）半導体レーザを用
いた四光波混合位相共役波発生装置が提案されているの
で、図４及び図５を参照して説明する。なお、図４
（ａ）は、従来の四光波混合位相共役波発生装置の概略
的構成を示す図であり、また、図４（ｂ）は位相共役波
発生装置に用いるＤＦＢ型半導体レーザの利得ピーク波
長λg と実際の発振波長λo との関係を示す図である。
【０００７】図４（ａ）参照 従来の四光波混合位相共役波発生装置に用いるＤＦＢ型
半導体レーザは、ｎ型ＩｎＰ基板４１の表面にλ／４位
相シフト領域４３を設けた回折格子４２を形成したの
ち、１．３μｍ波長のＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層４４、
電流を注入した場合の利得ピーク波長λg が１．５５７
μｍ（＝１５５７ｎｍ）のＭＱＷ活性層４５、及び、ｐ
型ＩｎＰクラッド層を堆積させ、光の入出力端面にＡＲ
（無反射）コートを施したものである。なお、実際に
は、ＢＨ（埋込ヘテロ接合）構造になっているが説明を
簡単にするために省略している。
半導体レーザは、ｎ型ＩｎＰ基板４１の表面にλ／４位
相シフト領域４３を設けた回折格子４２を形成したの
ち、１．３μｍ波長のＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層４４、
電流を注入した場合の利得ピーク波長λg が１．５５７
μｍ（＝１５５７ｎｍ）のＭＱＷ活性層４５、及び、ｐ
型ＩｎＰクラッド層を堆積させ、光の入出力端面にＡＲ
（無反射）コートを施したものである。なお、実際に
は、ＢＨ（埋込ヘテロ接合）構造になっているが説明を
簡単にするために省略している。
【０００８】図４（ｂ）参照 この場合、光通信に用いるＤＦＢ型半導体レーザにおい
ては、線幅を細くする必要があるため、回折格子４２の
ピッチを２４０．６ｎｍにすることによって、ＭＱＷ活
性層４５の利得ピーク波長λg である１．５５７μｍよ
り短波長側のλ o ＝１．５５０μｍで発振するようにし
ている。
ては、線幅を細くする必要があるため、回折格子４２の
ピッチを２４０．６ｎｍにすることによって、ＭＱＷ活
性層４５の利得ピーク波長λg である１．５５７μｍよ
り短波長側のλ o ＝１．５５０μｍで発振するようにし
ている。
【０００９】再び、図４（ａ）参照 この様なλo ＝１．５５０μｍに相当する周波数ωp で
発振しているＤＦＢ型半導体レーザのＭＱＷ活性層４５
に、周波数がωs （≠ωp ）の信号光４６を入射させた
場合、信号光４６はＤＦＢ型半導体レーザの発振レーザ
光を励起光４９とし、励起光４９の２つの光子と信号光
４６の１つの光子とが反応し、周波数が２ωp −ωs の
位相共役波４７が出力されることになる。
発振しているＤＦＢ型半導体レーザのＭＱＷ活性層４５
に、周波数がωs （≠ωp ）の信号光４６を入射させた
場合、信号光４６はＤＦＢ型半導体レーザの発振レーザ
光を励起光４９とし、励起光４９の２つの光子と信号光
４６の１つの光子とが反応し、周波数が２ωp −ωs の
位相共役波４７が出力されることになる。
【００１０】この様な四光波混合位相共役波発生装置を
波長変換機構として用いる場合、周波数がωs の信号光
４６をＤＦＢ型半導体レーザの一端面に入力し、他端面
側からその出力を周波数がωs の信号光４８及び周波数
がωp の励起光４９を除去するフィルタを介して取り出
すことにより、周波数が２ωp −ωs に波長変換された
位相共役波４７が出力されることになる。
波長変換機構として用いる場合、周波数がωs の信号光
４６をＤＦＢ型半導体レーザの一端面に入力し、他端面
側からその出力を周波数がωs の信号光４８及び周波数
がωp の励起光４９を除去するフィルタを介して取り出
すことにより、周波数が２ωp −ωs に波長変換された
位相共役波４７が出力されることになる。
【００１１】この様にＤＦＢ型半導体レーザを用いた四
光波混合位相共役波発生装置においては、外部に励起用
の半導体レーザを必要としないため、単体のデバイスで
位相共役波を得ることができるという長所を持ってい
る。
光波混合位相共役波発生装置においては、外部に励起用
の半導体レーザを必要としないため、単体のデバイスで
位相共役波を得ることができるという長所を持ってい
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の四光波
混合位相共役波発生装置においては、信号光４６の周波
数ωs が、励起光４９の周波数ωp の短波長側か長波長
側かにより、変換効率が非対称になり、波長多重光通信
の波長変換機構の様に入力される信号光の波長が変化す
る場合、安定した波長変換出力が得られないという問題
がある。
混合位相共役波発生装置においては、信号光４６の周波
数ωs が、励起光４９の周波数ωp の短波長側か長波長
側かにより、変換効率が非対称になり、波長多重光通信
の波長変換機構の様に入力される信号光の波長が変化す
る場合、安定した波長変換出力が得られないという問題
がある。
【００１３】図５参照 図５は従来の四光波混合位相共役波発生装置の変換効率
を示す図であり、図に示すように、従来の四光波混合位
相共役波発生装置においては、信号光の波長が、ＤＦＢ
型半導体レーザの発振波長、即ち、励起光の波長λo ＝
１５５０ｎｍ（＝１．５５０μｍ）より短波長側の場
合、長波長側の場合より変換効率ηが低くなる。
を示す図であり、図に示すように、従来の四光波混合位
相共役波発生装置においては、信号光の波長が、ＤＦＢ
型半導体レーザの発振波長、即ち、励起光の波長λo ＝
１５５０ｎｍ（＝１．５５０μｍ）より短波長側の場
合、長波長側の場合より変換効率ηが低くなる。
【００１４】これは、四光波混合位相共役波発生装置に
おけるの変換効率ηは、三次の非線形感受率χ(3) と、
信号光の感じる線形利得Ｇとを用い、λs を入射する信
号光の波長、Ｐpumpを励起光のパワーとすると、 η∝｛χ(3) （λs ）｝2 ・Ｇ（λs ）・Ｐ2 pump で表されるが、三次の非線形感受率χ(3) は発振波長に
対して信号光の波長が長波長側では大きく、短波長側で
は小さい性質を有しており、この性質が変換効率ηに反
映されるためである。なお、上式における｛χ(3) （λ
s ）｝2 は、実際にはχ(3) （λs ）の絶対値の２乗で
あるが、明細書作成の便宜上、｛χ(3) （λs ）｝2 で
表す。
おけるの変換効率ηは、三次の非線形感受率χ(3) と、
信号光の感じる線形利得Ｇとを用い、λs を入射する信
号光の波長、Ｐpumpを励起光のパワーとすると、 η∝｛χ(3) （λs ）｝2 ・Ｇ（λs ）・Ｐ2 pump で表されるが、三次の非線形感受率χ(3) は発振波長に
対して信号光の波長が長波長側では大きく、短波長側で
は小さい性質を有しており、この性質が変換効率ηに反
映されるためである。なお、上式における｛χ(3) （λ
s ）｝2 は、実際にはχ(3) （λs ）の絶対値の２乗で
あるが、明細書作成の便宜上、｛χ(3) （λs ）｝2 で
表す。
【００１５】したがって、本発明は、この様な変換効率
ηにおける非対称性を緩和し、安定した強度の位相共役
波を得ることを目的とする。
ηにおける非対称性を緩和し、安定した強度の位相共役
波を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１
（ａ）は、本発明の相共役波発生装置の概略的構成を示
す図であり、また、図１（ｂ）は位相共役波発生装置に
用いるＤＦＢ型半導体レーザの利得ピーク波長λg と実
際の発振波長λo との関係を示す図である。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図１
（ａ）は、本発明の相共役波発生装置の概略的構成を示
す図であり、また、図１（ｂ）は位相共役波発生装置に
用いるＤＦＢ型半導体レーザの利得ピーク波長λg と実
際の発振波長λo との関係を示す図である。
【００１７】図１（ａ）及び（ｂ）参照 （１）本発明は、光の入出力端面に無反射コートを施
し、内部に回折格子２を設けた半導体レーザ１に信号光
ωs を入射して位相共役波（２ωp −ωs ）を出力する
位相共役波発生装置において、回折格子２を設けた半導
体レーザ１の発振波長λo を利得ピーク波長λg より長
波長側に設定したことを特徴とする。
し、内部に回折格子２を設けた半導体レーザ１に信号光
ωs を入射して位相共役波（２ωp −ωs ）を出力する
位相共役波発生装置において、回折格子２を設けた半導
体レーザ１の発振波長λo を利得ピーク波長λg より長
波長側に設定したことを特徴とする。
【００１８】この様に、回折格子２を設けた半導体レー
ザ１、即ち、分布帰還型半導体レーザ或いは分布ブラッ
グ反射型（ＤＢＲ型）半導体レーザの発振波長λo を利
得ピーク波長λg より長波長側に設定することにより、
発振波長λo より短波長側の信号光ωs の感じる利得Ｇ
は長波長側より大きくなるため、変換効率ηにおける三
次の非線形感受率χ(3) の非対称性を緩和し、信号光ω
s が発振波長λo に対して長波長側の場合と短波長側の
場合の変換効率の差を小さくすることができる。
ザ１、即ち、分布帰還型半導体レーザ或いは分布ブラッ
グ反射型（ＤＢＲ型）半導体レーザの発振波長λo を利
得ピーク波長λg より長波長側に設定することにより、
発振波長λo より短波長側の信号光ωs の感じる利得Ｇ
は長波長側より大きくなるため、変換効率ηにおける三
次の非線形感受率χ(3) の非対称性を緩和し、信号光ω
s が発振波長λo に対して長波長側の場合と短波長側の
場合の変換効率の差を小さくすることができる。
【００１９】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、回折格子２を設けた半導体レーザ１が、分布帰還型
半導体レーザであることを特徴とする。
て、回折格子２を設けた半導体レーザ１が、分布帰還型
半導体レーザであることを特徴とする。
【００２０】この様に、回折格子２を設けた半導体レー
ザ１としては、分布帰還型半導体レーザがより好適であ
る。
ザ１としては、分布帰還型半導体レーザがより好適であ
る。
【００２１】（３）また、本発明は、上記（２）におい
て、回折格子２の一部に４分の１波長位相シフト領域３
を設けたことを特徴とする。
て、回折格子２の一部に４分の１波長位相シフト領域３
を設けたことを特徴とする。
【００２２】一般に、ＤＦＢ型半導体レーザは、２つの
波長での安定した発振が可能であるので、回折格子２の
一部に４分の１波長位相シフト領域３を設けることによ
り、２つの波長の中間の波長における単一波長発振が可
能になる。
波長での安定した発振が可能であるので、回折格子２の
一部に４分の１波長位相シフト領域３を設けることによ
り、２つの波長の中間の波長における単一波長発振が可
能になる。
【００２３】（４）また、本発明は、上記（１）乃至
（３）のいずれかにおいて、回折格子２のピッチで決定
される波長λo における利得と、利得ピーク波長λg の
利得との差を、回折格子２のピッチで決定される波長λ
o における共振器損失以下にすることを特徴とする。
（３）のいずれかにおいて、回折格子２のピッチで決定
される波長λo における利得と、利得ピーク波長λg の
利得との差を、回折格子２のピッチで決定される波長λ
o における共振器損失以下にすることを特徴とする。
【００２４】この様に、回折格子２のピッチで決定され
る波長λo における利得と、利得ピーク波長λg の利得
との差を、回折格子２のピッチで決定される波長λo に
おける共振器損失以下にすることによって、回折格子２
のピッチで決定される波長λ o で発振することになり、
逆に、共振器損失が大きくなると利得ピーク波長λgで
発振するので本発明の作用が得られないことになる。
る波長λo における利得と、利得ピーク波長λg の利得
との差を、回折格子２のピッチで決定される波長λo に
おける共振器損失以下にすることによって、回折格子２
のピッチで決定される波長λ o で発振することになり、
逆に、共振器損失が大きくなると利得ピーク波長λgで
発振するので本発明の作用が得られないことになる。
【００２５】（５）また、本発明は、上記（４）におい
て、回折格子２のピッチで決定される波長λo と、利得
ピーク波長λg との差を、２０ｎｍ以上、且つ、５０ｎ
ｍ以下にしたことを特徴とする。
て、回折格子２のピッチで決定される波長λo と、利得
ピーク波長λg との差を、２０ｎｍ以上、且つ、５０ｎ
ｍ以下にしたことを特徴とする。
【００２６】回折格子２のピッチで決定される波長λo
と、利得ピーク波長λg との差は原理的には大きければ
大きいほど良いが、５０ｎｍ以上になると利得ピークの
波長λg で発振してしまい、一方、２０ｎｍ以下になる
と利得の差がほとんどなくなるので、非対称性の緩和が
困難になる。
と、利得ピーク波長λg との差は原理的には大きければ
大きいほど良いが、５０ｎｍ以上になると利得ピークの
波長λg で発振してしまい、一方、２０ｎｍ以下になる
と利得の差がほとんどなくなるので、非対称性の緩和が
困難になる。
【００２７】（６）また、本発明は、上記（１）乃至
（５）のいずれかにおいて、半導体レーザ１の活性層４
を、量子井戸構造で構成することを特徴とする。
（５）のいずれかにおいて、半導体レーザ１の活性層４
を、量子井戸構造で構成することを特徴とする。
【００２８】この様に、半導体レーザ１の活性層４を量
子井戸構造で構成することにより、バルク半導体を活性
層４として用いた場合よりも利得幅を大きく取ることが
可能になり、また、量子井戸構造を構成するウエル層の
層厚を薄くすることによって利得ピーク波長λg をより
短波長化することができるので、回折格子２のピッチで
決定される波長λo と、利得ピーク波長λg との差を大
きくすることができる。
子井戸構造で構成することにより、バルク半導体を活性
層４として用いた場合よりも利得幅を大きく取ることが
可能になり、また、量子井戸構造を構成するウエル層の
層厚を薄くすることによって利得ピーク波長λg をより
短波長化することができるので、回折格子２のピッチで
決定される波長λo と、利得ピーク波長λg との差を大
きくすることができる。
【００２９】（７）また、本発明は、上記（６）におい
て、量子井戸構造を、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系で構成
したことを特徴とする。
て、量子井戸構造を、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系で構成
したことを特徴とする。
【００３０】この様に、量子井戸構造を構成する半導体
としては、光ファイバの伝送損失等との相性の点でＩｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ系、即ち、バリア層としてＩｎＰ或
いはＩｎＧａＡｓＰを用い、ウエル層としてより広禁制
帯幅のＩｎＧａＡｓＰを用いた量子井戸構造が望まし
い。
としては、光ファイバの伝送損失等との相性の点でＩｎ
Ｐ／ＩｎＧａＡｓＰ系、即ち、バリア層としてＩｎＰ或
いはＩｎＧａＡｓＰを用い、ウエル層としてより広禁制
帯幅のＩｎＧａＡｓＰを用いた量子井戸構造が望まし
い。
【００３１】
【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態を図
２及び図３を参照して説明する。なお、図２は本発明の
実施の形態に用いるＤＦＢ型半導体レーザの概略的構成
を説明するための要部切り欠き斜視図であり、図３は本
発明の実施の形態の動作原理の説明図である。
２及び図３を参照して説明する。なお、図２は本発明の
実施の形態に用いるＤＦＢ型半導体レーザの概略的構成
を説明するための要部切り欠き斜視図であり、図３は本
発明の実施の形態の動作原理の説明図である。
【００３２】図２参照 本発明の実施の形態に用いるＤＦＢ型半導体レーザは、
ｎ型ＩｎＰ基板１１の表面に、１．５５０μｍでの発振
が生ずるようにピッチが２４０．６ｎｍで、その一部に
λ／４位相シフト領域１３を設けた回折格子１２を形成
する。
ｎ型ＩｎＰ基板１１の表面に、１．５５０μｍでの発振
が生ずるようにピッチが２４０．６ｎｍで、その一部に
λ／４位相シフト領域１３を設けた回折格子１２を形成
する。
【００３３】次いで、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長
法）を用いて、ＰＬ波長が１．３μｍで厚さが９０〜１
１０ｎｍ、例えば、１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層１４、ＭＱＷ活性層１５、及び、厚さが０．９〜
１．１μｍ、例えば、１μｍのｐ型ＩｎＰ層を順次成長
させる。なお、このｐ型ＩｎＰ層は最終的にはｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１９の一部となる。
法）を用いて、ＰＬ波長が１．３μｍで厚さが９０〜１
１０ｎｍ、例えば、１００ｎｍのＩｎＧａＡｓＰ光ガイ
ド層１４、ＭＱＷ活性層１５、及び、厚さが０．９〜
１．１μｍ、例えば、１μｍのｐ型ＩｎＰ層を順次成長
させる。なお、このｐ型ＩｎＰ層は最終的にはｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１９の一部となる。
【００３４】このＭＱＷ活性層１５は、ＰＬ波長が１．
３μｍで、厚さが１０ｎｍの６層のＩｎＧａＡｓＰバリ
ア層と、ＰＬ波長が１．６５３μｍで、厚さが４．５ｎ
ｍの５層のＩｎＧａＡｓウエル層を交互に積層させて形
成したものであり、電流を注入したときの利得ピーク波
長λg は、１．５３μｍとなり、図４（ｂ）に示すよう
に、発振波長λo より０．０２μｍ、即ち、２０ｎｍだ
け短波長側になる様に設定している。
３μｍで、厚さが１０ｎｍの６層のＩｎＧａＡｓＰバリ
ア層と、ＰＬ波長が１．６５３μｍで、厚さが４．５ｎ
ｍの５層のＩｎＧａＡｓウエル層を交互に積層させて形
成したものであり、電流を注入したときの利得ピーク波
長λg は、１．５３μｍとなり、図４（ｂ）に示すよう
に、発振波長λo より０．０２μｍ、即ち、２０ｎｍだ
け短波長側になる様に設定している。
【００３５】次いで、ＳｉＯ2 マスク（図示せず）を利
用して幅が１．５〜２．５μｍ、例えば、２．０μｍの
ストライプ状メサ１６を形成したのち、このＳｉＯ2 マ
スクを選択成長マスクとしてｐ型ＩｎＰ埋込層１７及び
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１８を選択的に成長させてス
トライプ状メサ１６を埋め込む。
用して幅が１．５〜２．５μｍ、例えば、２．０μｍの
ストライプ状メサ１６を形成したのち、このＳｉＯ2 マ
スクを選択成長マスクとしてｐ型ＩｎＰ埋込層１７及び
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１８を選択的に成長させてス
トライプ状メサ１６を埋め込む。
【００３６】次いで、ＳｉＯ2 マスクを除去したのち、
ＭＱＷ活性層１５上の厚さが０．９〜１．１μｍ、例え
ば、１μｍとなる様にｐ型ＩｎＰクラッド層１９を成長
させ、先に成長させたｐ型ＩｎＰ層と合わせて２μｍに
なる様にし、次いで、厚さが９０〜１１０ｎｍ、例え
ば、１００ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０
を成長させる。
ＭＱＷ活性層１５上の厚さが０．９〜１．１μｍ、例え
ば、１μｍとなる様にｐ型ＩｎＰクラッド層１９を成長
させ、先に成長させたｐ型ＩｎＰ層と合わせて２μｍに
なる様にし、次いで、厚さが９０〜１１０ｎｍ、例え
ば、１００ｎｍのｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２０
を成長させる。
【００３７】次いで、ストライプ状メサ１６の両側に溝
２１を形成したのち、全面にＳｉＯ 2 膜２２を堆積さ
せ、ストライプ状メサ１６に対応するコンタクト用の開
口部を設けたのち、全面にＡｕ・Ｚｎ膜及びＡｕ膜を順
次堆積させ、パターニングすることによってパッド部２
５を有するｐ側電極２３を形成し、一方、ｎ型ＩｎＰ基
板１１の裏面にはＡｕ・Ｇｅ膜及びＡｕ膜を順次堆積さ
せてｎ側電極２４を形成する。
２１を形成したのち、全面にＳｉＯ 2 膜２２を堆積さ
せ、ストライプ状メサ１６に対応するコンタクト用の開
口部を設けたのち、全面にＡｕ・Ｚｎ膜及びＡｕ膜を順
次堆積させ、パターニングすることによってパッド部２
５を有するｐ側電極２３を形成し、一方、ｎ型ＩｎＰ基
板１１の裏面にはＡｕ・Ｇｅ膜及びＡｕ膜を順次堆積さ
せてｎ側電極２４を形成する。
【００３８】最後に、長軸方向の長さが８００〜１００
０μｍ、例えば、９００μｍになる様に素子分割したの
ち、光の入出力端面に誘電体多層膜によるＡＲコート２
６，２７を設けて、ＤＦＢ型半導体レーザが完成する。
０μｍ、例えば、９００μｍになる様に素子分割したの
ち、光の入出力端面に誘電体多層膜によるＡＲコート２
６，２７を設けて、ＤＦＢ型半導体レーザが完成する。
【００３９】図３（ａ）参照 この様な周波数がωp のレーザ光を励起光３１とするＤ
ＦＢ型半導体レーザの一方の端面側から周波数がωs の
信号光２８を入射した場合に、信号光２８の一つの光子
（フォトン）と励起光３１の二つの光子とが反応し、他
方の端面から周波数が２ωp −ωs に波長変換された位
相共役波２９が出射される。
ＦＢ型半導体レーザの一方の端面側から周波数がωs の
信号光２８を入射した場合に、信号光２８の一つの光子
（フォトン）と励起光３１の二つの光子とが反応し、他
方の端面から周波数が２ωp −ωs に波長変換された位
相共役波２９が出射される。
【００４０】図３（ｂ）参照 この場合、利得ピーク波長λg （＝１．５３０μｍ）を
発振波長λo （＝１．５５０μｍ）より短波長側に設定
しているので、信号光２８を励起光３１より短波長側に
した場合には、長波長側にした場合に比べて利得が４．
５ｄＢ大きくなる。
発振波長λo （＝１．５５０μｍ）より短波長側に設定
しているので、信号光２８を励起光３１より短波長側に
した場合には、長波長側にした場合に比べて利得が４．
５ｄＢ大きくなる。
【００４１】したがって、図５において説明したように
従来の元々の変換効率ηにおいて、信号光を励起光より
長波長側にした場合には、短波長側にした場合に比べて
１０乃至１５ｄＢ程度大きかったのに対し、本発明にお
いては４．５ｄＢ程度の非対称性の改善が得られるの
で、変換効率ηにおける長波長側と短波長側の差は５乃
至１０ｄＢと小さくなった。
従来の元々の変換効率ηにおいて、信号光を励起光より
長波長側にした場合には、短波長側にした場合に比べて
１０乃至１５ｄＢ程度大きかったのに対し、本発明にお
いては４．５ｄＢ程度の非対称性の改善が得られるの
で、変換効率ηにおける長波長側と短波長側の差は５乃
至１０ｄＢと小さくなった。
【００４２】以上、説明した様に、本発明においてはＤ
ＦＢ型半導体レーザの利得ピーク波長λg を発振波長よ
り短波長側に設定しているので、変換効率ηの非対称性
が改善され、より安定した強度の位相共役波を得ること
ができる。
ＦＢ型半導体レーザの利得ピーク波長λg を発振波長よ
り短波長側に設定しているので、変換効率ηの非対称性
が改善され、より安定した強度の位相共役波を得ること
ができる。
【００４３】なお、上記の実施の形態におけるＭＱＷ活
性層１５は、ＰＬ波長が１．３μｍで、厚さが１０ｎｍ
の６層のＩｎＧａＡｓＰバリア層と、ＰＬ波長が１．６
５３μｍで、厚さが４．５ｎｍの５層のＩｎＧａＡｓウ
エル層を交互に積層させて構成しており、電流を注入し
たときの利得ピーク波長は、１．５３μｍであるが、ウ
エル層の厚さをより薄くすることによって利得ピーク波
長λg を１．５３μｍより短波長側にシフトすることが
でき、それによって利得ピーク波長λg と発振波長λo
との差を大きくすることができるので、変換効率ηにお
ける非対称性の改善がより可能になる。
性層１５は、ＰＬ波長が１．３μｍで、厚さが１０ｎｍ
の６層のＩｎＧａＡｓＰバリア層と、ＰＬ波長が１．６
５３μｍで、厚さが４．５ｎｍの５層のＩｎＧａＡｓウ
エル層を交互に積層させて構成しており、電流を注入し
たときの利得ピーク波長は、１．５３μｍであるが、ウ
エル層の厚さをより薄くすることによって利得ピーク波
長λg を１．５３μｍより短波長側にシフトすることが
でき、それによって利得ピーク波長λg と発振波長λo
との差を大きくすることができるので、変換効率ηにお
ける非対称性の改善がより可能になる。
【００４４】また、この様な利得ピーク波長λg の短波
長側へのシフトはウエル層を構成する半導体として、よ
り大きな禁制帯幅を有する半導体を用いることによって
も可能となり、それに伴って、必要に応じてバリア層を
構成する半導体の禁制帯幅を大きくしても良い。
長側へのシフトはウエル層を構成する半導体として、よ
り大きな禁制帯幅を有する半導体を用いることによって
も可能となり、それに伴って、必要に応じてバリア層を
構成する半導体の禁制帯幅を大きくしても良い。
【００４５】いずれにしても、利得ピーク波長λg と発
振波長λo との差は、非対称性の改善を行うためには２
０ｎｍ以上必要であり、また、利得ピーク波長λg での
発振を防ぐためにはその差を５０ｎｍ以下にする必要が
ある。
振波長λo との差は、非対称性の改善を行うためには２
０ｎｍ以上必要であり、また、利得ピーク波長λg での
発振を防ぐためにはその差を５０ｎｍ以下にする必要が
ある。
【００４６】また、上記の実施の形態の説明において
は、半導体レーザとしてＤＦＢ型半導体レーザを用いて
いるが、ＤＦＢ型半導体レーザに限られるものではな
く、共振器として同じく回折格子を利用した分布ブラッ
グ反射器を用いたＤＢＲ型半導体レーザを用いても良い
ものである。
は、半導体レーザとしてＤＦＢ型半導体レーザを用いて
いるが、ＤＦＢ型半導体レーザに限られるものではな
く、共振器として同じく回折格子を利用した分布ブラッ
グ反射器を用いたＤＢＲ型半導体レーザを用いても良い
ものである。
【００４７】また、回折格子１２としては、単一波長発
振を確実にするためにλ／４位相シフト領域１３を有す
る回折格子１２を用いているが、このλ／４位相シフト
領域１３は原理的には必ずしも必須のものではない。
振を確実にするためにλ／４位相シフト領域１３を有す
る回折格子１２を用いているが、このλ／４位相シフト
領域１３は原理的には必ずしも必須のものではない。
【００４８】また、半導体レーザのストライプ構造とし
てもＢＨ構造に限られるものでなく、実用化されてい
る、或いは、提案されている各種のストライプ構造を用
いても良いことは言うまでもないことである。
てもＢＨ構造に限られるものでなく、実用化されてい
る、或いは、提案されている各種のストライプ構造を用
いても良いことは言うまでもないことである。
【００４９】また、上記の実施の形態においては、半導
体レーザをＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系半導体で構成して
いるが、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系等の他の半導体を用
いても良いものであり、信号光の波長に応じて、その信
号光と反応でき波長の励起光が得られ、且つ、位相共役
波が十分増幅される波長域の活性層になるように組成及
び構造を選択すれば良い。
体レーザをＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系半導体で構成して
いるが、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系等の他の半導体を用
いても良いものであり、信号光の波長に応じて、その信
号光と反応でき波長の励起光が得られ、且つ、位相共役
波が十分増幅される波長域の活性層になるように組成及
び構造を選択すれば良い。
【００５０】
【発明の効果】本発明によれば、利得ピーク波長λg を
発振波長λo より短波長側に設定した半導体レーザを用
いて位相共役波発生装置を構成しているので、信号光ω
s が励起光ωp に対して長波側の場合と短波側の場合と
の変換効率ηの差を少なくすることができ、波長多重光
通信分野における波長変換機構等の新しい光学分野の発
展に寄与するところが大きい。
発振波長λo より短波長側に設定した半導体レーザを用
いて位相共役波発生装置を構成しているので、信号光ω
s が励起光ωp に対して長波側の場合と短波側の場合と
の変換効率ηの差を少なくすることができ、波長多重光
通信分野における波長変換機構等の新しい光学分野の発
展に寄与するところが大きい。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に用いるＤＦＢ型半導体レ
ーザの説明図である。
ーザの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の動作原理の説明図であ
る。
る。
【図４】従来の四光波混合位相共役波発生装置の概略的
説明図である。
説明図である。
【図５】従来の四光波混合位相共役波発生装置の変換効
率の説明図である。
率の説明図である。
１ 半導体レーザ ２ 回折格子 ３ ４分の１波長位相シフト領域 ４ 活性層 １１ ｎ型ＩｎＰ基板 １２ 回折格子 １３ λ／４位相シフト領域 １４ ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 １５ ＭＱＷ活性層 １６ ストライプ状メサ １７ ｐ型ＩｎＰ埋込層 １８ ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層 １９ ｐ型ＩｎＰクラッド層 ２０ ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ２１ 溝 ２２ ＳｉＯ2 膜 ２３ ｐ側電極 ２４ ｎ側電極 ２５ パッド部 ２６ ＡＲコート ２７ ＡＲコート ２８ 信号光 ２９ 位相共役波 ３０ 信号光 ３１ 励起光 ４１ ｎ型ＩｎＰ基板 ４２ 回折格子 ４３ λ／４位相シフト領域 ４４ ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ４５ ＭＱＷ活性層 ４６ 信号光 ４７ 位相共役波 ４８ 信号光 ４９ 励起光
Claims (7)
- 【請求項１】 光の入出力端面に無反射コートを施し、
内部に回折格子を設けた半導体レーザに信号光を入射し
て位相共役波を出力する位相共役波発生装置において、
前記回折格子を設けた半導体レーザの発振波長を利得ピ
ーク波長より長波長側に設定したことを特徴とする位相
共役波発生装置。 - 【請求項２】 上記回折格子を設けた半導体レーザが、
分布帰還型半導体レーザであることを特徴とする請求項
１記載の位相共役波発生装置。 - 【請求項３】 上記回折格子の一部に、４分の１波長位
相シフト領域を設けたことを特徴とする請求項２記載の
位相共役波発生装置。 - 【請求項４】 上記回折格子のピッチで決定される波長
における利得と、上記利得ピーク波長の利得との差を、
前記回折格子のピッチで決定される波長における共振器
損失以下にすることを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか１項に記載の位相共役波発生装置。 - 【請求項５】 上記回折格子のピッチで決定される波長
と、上記利得ピーク波長との差を、２０ｎｍ以上、且
つ、５０ｎｍ以下にしたことを特徴とする請求項４記載
の位相共役波発生装置。 - 【請求項６】 上記半導体レーザの活性層を、量子井戸
構造で構成することを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１項に記載の位相共役波発生装置。 - 【請求項７】 上記量子井戸構造を、ＩｎＰ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ系で構成したことを特徴とする請求項６記載の位
相共役波発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6411797A JPH10260436A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 位相共役波発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6411797A JPH10260436A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 位相共役波発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10260436A true JPH10260436A (ja) | 1998-09-29 |
Family
ID=13248814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6411797A Withdrawn JPH10260436A (ja) | 1997-03-18 | 1997-03-18 | 位相共役波発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10260436A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018152604A (ja) * | 2003-06-06 | 2018-09-27 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション | 波長同調発信源装置及びその方法 |
-
1997
- 1997-03-18 JP JP6411797A patent/JPH10260436A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018152604A (ja) * | 2003-06-06 | 2018-09-27 | ザ ジェネラル ホスピタル コーポレイション | 波長同調発信源装置及びその方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040601 |