JPH11150325A - Measurement of lasing wavelength of distributed reflection type laser and method of design - Google Patents

Measurement of lasing wavelength of distributed reflection type laser and method of design

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JPH11150325A
JPH11150325A JP31741997A JP31741997A JPH11150325A JP H11150325 A JPH11150325 A JP H11150325A JP 31741997 A JP31741997 A JP 31741997A JP 31741997 A JP31741997 A JP 31741997A JP H11150325 A JPH11150325 A JP H11150325A
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wavelength
reflectance
mirror
laser
gain
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JP31741997A
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Japanese (ja)
Inventor
Biraham Pal Syng
ビラハム パル シング
Seiya Sato
誠也 佐藤
Wataru Narasaki
亘 奈良崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of designing a DBR laser, which considers relation of reflection characteristics of a DBR (Bragg reflector) mirror to gain characteristics of an active medium from a design stage of the DBR laser. SOLUTION: A method of designing a distributed reflection type laser of a structure is provided, wherein a resonator is constituted into such a structure that an active layer is provided between first and second distributed reflection type mirrors provided in opposition to each other, and a laser beam is outputted via the first distributed reflection type mirror and in the reflection spectrum of the first distributed reflection type mirror. More than one wavelength to reduce the reflectivity to a prescribed level exist (short broken lines) and the gain of the active layer in at least one wavelength out of the wavelengths in which a reduction in the reflectivity is generated and the reflectivity (long broken lines) of the second distributed reflection type mirror are set to that they respectively become higher than a prescribed gain and a prescribed reflectivity.

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、ブラッグ反射器
(DBR:distributed Bragg reflector)構造を有す
るDBRレーザ(分布反射型レーザ)、特に、対向して
設けられたブラッグ反射器間に活性層が形成されて共振
器が構成され、一方のブラッグ反射器を介してレーザ出
力が行われる面発光レーザ(SEL:surface emitting
laser)のレージング波長測定方法および設計方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distributed Bragg reflector (DBR) laser having a DBR (Distributed Bragg reflector) structure, and more particularly, to forming an active layer between opposed Bragg reflectors. To form a resonator, and a surface emitting laser (SEL: surface emitting laser) in which laser output is performed through one Bragg reflector.
(Laser) lasing wavelength measurement method and design method.

【0002】ここで、レージングとは、電子を高エネル
ギー状態へ遷移させ、誘導放出によりほとんど単一波長
の光を発生させるレーザ動作をいい、レージング波長と
は、上記共振器におけるレーザ発振が可能となる波長を
いう。
Here, lasing refers to a laser operation in which electrons transition to a high-energy state and light of almost a single wavelength is generated by stimulated emission. The lasing wavelength refers to the possibility of laser oscillation in the resonator. Wavelength.

【0003】[0003]

【従来の技術】面発光レーザ(SEL)は近年、以下の
ような理由によって多くの注目を浴びている。
2. Description of the Related Art In recent years, a surface emitting laser (SEL) has received much attention for the following reasons.

【0004】(1)SELはウェーハ面に対して垂直な
方向に光を放射できるため、レーザの二次元配列が可能
である。
(1) Since SEL can emit light in a direction perpendicular to the wafer surface, a two-dimensional array of lasers is possible.

【0005】(2)端面から光が出力される半導体レー
ザでは、その構造上、楕円形のビームを発するのに対
し、SELは円形のビームを発する。そのため、ファイ
バ結合を容易に実現できる。
(2) A semiconductor laser that emits light from an end face emits an elliptical beam due to its structure, whereas an SEL emits a circular beam. Therefore, fiber coupling can be easily realized.

【0006】(3)SELのレーザ二次元(2D)配列
が可能であり、高密度の光相互接続に有用である。
(3) Laser two-dimensional (2D) array of SELs is possible, which is useful for high-density optical interconnection.

【0007】(4)SELは、量子井戸材料に依っては
紫外線から近赤外線域までの範囲で作動することがで
き、その結果、多目的ソースになり得る。
(4) SELs can operate in the ultraviolet to near-infrared range, depending on the quantum well material, and can be a versatile source.

【0008】(5)SELは放射線波長ほどの長さの短
い共振器長を有することから、半導体レーザの中でも最
も短い光パルスを発することができ、光通信、光駆動ラ
インスイッチ、光導電サンプラモジュールなどにも応用
が可能である。
(5) Since the SEL has a resonator length as short as the radiation wavelength, it can emit the shortest optical pulse among semiconductor lasers, and can perform optical communication, optical drive line switch, and photoconductive sampler module. It can also be applied to other applications.

【0009】このSELは、低いしきい値で最適化され
た出力を得るために、SELを組み立てる上で高い精度
が必要とされいる。
This SEL requires high precision in assembling the SEL in order to obtain an optimized output with a low threshold value.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】これまで、SELにお
けるDBRミラーの反射特性と活性媒質の利得特性との
関係についての詳細な研究はなされておらず、これらの
関係をSELの設計段階から考慮するといった考えはな
かった。そのため、従来は、様々な反射特性を有するD
BRミラーを有するSELを複数作製し、これらSEL
を実際に動作さて良好なレーザ発振を得るかを調べると
いった非効率的な作業が行われていた。
There has been no detailed study on the relationship between the reflection characteristic of the DBR mirror and the gain characteristic of the active medium in the SEL, and these relationships are considered from the design stage of the SEL. There was no idea. Therefore, conventionally, D having various reflection characteristics
A plurality of SELs having BR mirrors are manufactured, and these SELs
Inefficient work such as checking whether or not to obtain a good laser oscillation by actually operating the device has been performed.

【0011】効率的にSELを作製するために、発明者
等によるDBRミラーの反射特性と活性媒質の利得特性
との関係についての詳細な研究が行われ、その結果、こ
れらの関係がSELのレージング波長に大きく影響する
ことが分かった。例えば、SELでは、光出力側である
DBRミラーの反射特性(波長に対する反射率の変化
で、ここでは反射率の急激な下降を生じた波長が重要と
なる)と活性媒質の利得曲線(波長に対する利得の変化
で、ピークを持つところの波長が重要となる)との関係
がそのSELのレージング波長に大きく影響することが
分かった。
In order to efficiently manufacture the SEL, the inventors conducted a detailed study on the relationship between the reflection characteristic of the DBR mirror and the gain characteristic of the active medium. It was found that the wavelength greatly affected. For example, in the SEL, the reflection characteristic of the DBR mirror on the light output side (the change in the reflectance with respect to the wavelength; here, the wavelength at which the reflectance sharply decreases becomes important) and the gain curve of the active medium (with respect to the wavelength) It is found that the relationship between the change in gain and the wavelength having a peak becomes important) greatly affects the lasing wavelength of the SEL.

【0012】上記の研究結果から分かるように、SEL
の設計段階からDBRミラーの反射特性と活性媒質の利
得特性との関係を考慮することにより、効率的なSEL
の製造を実現することが可能となる。さらには、SEL
を実際に動作させることなく、パッケージの前にSEL
のレージング波長を知ることができ、これによりスルー
プットの向上を図ることが可能となる。
As can be seen from the above research results, SEL
Considering the relationship between the reflection characteristics of the DBR mirror and the gain characteristics of the active medium from the design stage of
Can be realized. Furthermore, SEL
SEL before the package without actually operating
Can be known, and thereby the throughput can be improved.

【0013】本発明は、上記結果に鑑みてなされたもの
で、SELを実際に動作させることなく、パッケージの
前にレージング波長を知ることができるレージング波長
測定方法を提供すること、さらには、設計段階からDB
Rミラーの反射特性と活性媒質の利得特性との関係を考
慮したDBRレーザの設計方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above results, and provides a lasing wavelength measuring method capable of knowing a lasing wavelength before a package without actually operating the SEL. DB from stage
It is an object of the present invention to provide a method of designing a DBR laser in consideration of a relationship between a reflection characteristic of an R mirror and a gain characteristic of an active medium.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレイジング波長測定方法は、対向して設け
られた第1および第2の分布反射型ミラー間に活性層が
設けられて共振器が構成され、前記第1の分布反射型ミ
ラーを介してレーザ光が出力される分布反射型レーザの
レイジング波長を測定する方法であって、前記第1およ
び第2の分布反射型ミラーのそれぞれの反射スペクトル
を測定する第1のステップと、前記第1の分布反射型ミ
ラーの反射スペクトルと予め得られている前記活性層に
関する波長に対する利得の変化を示した利得特性とを比
較し、前記第1の分布反射型ミラーの反射率が所定の反
射率まで落ち込み、かつ、前記活性層の利得が所定の利
得以上となる波長を求める第2のステップと、前記第2
のステップで求めた波長のうち、前記第2の分布反射型
ミラーの反射率が所定の反射率以上となる波長を前記レ
ージング波長とする第3のステップとを含むことを特徴
とする。
In order to achieve the above object, a lasing wavelength measuring method according to the present invention is characterized in that an active layer is provided between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other, and a resonance is provided. A measuring device for measuring the lasing wavelength of the distributed reflection type laser in which the laser beam is outputted via the first distributed reflection type mirror, wherein the first and second distributed reflection type mirrors are respectively provided. A first step of measuring the reflection spectrum of the first distributed reflection type mirror and comparing the reflection spectrum of the first distributed reflection type mirror with a gain characteristic indicating a change in gain with respect to a wavelength of the active layer obtained in advance, A second step of obtaining a wavelength at which the reflectance of the distributed reflection type mirror falls to a predetermined reflectance and the gain of the active layer is equal to or more than a predetermined gain; and
A wavelength at which the reflectance of the second distributed reflection type mirror is equal to or higher than a predetermined reflectance among the wavelengths determined in the step (c).

【0015】本発明の設計方法は、対向して設けられた
第1および第2の分布反射型ミラー間に活性層が設けら
れて共振器が構成され、前記第1の分布反射型ミラーを
介してレーザ光が出力される分布反射型レーザの設計方
法であって、前記第1の分布反射型ミラーの反射スペク
トルには反射率が所定の反射率まで低下する波長が1つ
以上存在し、該反射率の低下を生じる波長のうちの少な
くとも1つの波長における前記活性層の利得および前記
第2の分布反射型ミラーの反射率を、それぞれ所定の利
得および所定の反射率以上とすることを特徴とする。
According to the design method of the present invention, a resonator is formed by providing an active layer between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other, and a resonator is formed via the first distributed reflection mirror. A method of designing a distributed-reflection laser in which laser light is output, wherein one or more wavelengths at which the reflectance falls to a predetermined reflectance are present in the reflection spectrum of the first distributed-reflection mirror. The gain of the active layer and the reflectance of the second distributed-reflection mirror at at least one wavelength among the wavelengths causing a decrease in reflectance are respectively equal to or higher than a predetermined gain and a predetermined reflectance. I do.

【0016】上記の場合、前記第1の分布反射型ミラー
の反射率の低下を生じる波長のうちの少なくとも1つの
波長と、予め得られている前記活性層に関する波長に対
する利得の変化を示す利得曲線のピーク波長とをほぼ一
致させることとしてもよい。
In the above case, at least one of the wavelengths at which the reflectance of the first distributed reflection mirror causes a decrease in the reflectance and a gain curve indicating a change in gain with respect to the wavelength of the active layer obtained in advance. May be made to substantially coincide with the peak wavelength.

【0017】<作用>詳しくは実施形態にて説明する
が、対向して設けられた第1および第2の分布反射型ミ
ラー間に活性層が設けられて共振器が構成され、第1の
分布反射型ミラーを介してレーザ光が出力される分布反
射型レーザにおいては、光出力側である第1の分布反射
型ミラーの反射率が急激に下降する波長における活性層
の利得が十分で、かつ、第2の分布反射型ミラーの反射
率が十分に高いことが、レーザ発振を得る条件とされ
る。本発明の設計方法では、これら条件を満たすように
設計が行われるので、良好なレーザ発振を得られ、従来
のような非効率的な作業が行われることはない。
<Operation> As will be described in detail in the embodiment, an active layer is provided between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other to form a resonator, and a first distribution mirror is formed. In a distributed reflection laser in which laser light is output via a reflection mirror, the gain of the active layer is sufficient at a wavelength at which the reflectance of the first distributed reflection mirror on the light output side sharply decreases, and The condition for obtaining laser oscillation is that the reflectance of the second distributed reflection mirror is sufficiently high. In the design method of the present invention, since the design is performed so as to satisfy these conditions, good laser oscillation can be obtained, and the inefficient work as in the related art is not performed.

【0018】また、第1の分布反射型ミラーの反射率が
急激に下降する波長と活性層の利得曲線のピーク波長と
を一致させ、第2の分布反射型ミラーの反射率を十分に
高いものとすることで、より高いレーザ出力を得られ
る。本発明の設計方法では、この条件を満たすように設
計が行われるので、よりレーザ出力の高いレーザが得ら
れる。
Further, the wavelength at which the reflectance of the first distributed-reflection type mirror rapidly falls and the peak wavelength of the gain curve of the active layer coincide with each other, and the reflectance of the second distributed-reflection type mirror is sufficiently high. By doing so, a higher laser output can be obtained. In the design method of the present invention, a design is performed so as to satisfy this condition, so that a laser having a higher laser output can be obtained.

【0019】上述のような第1および第2の分布反射型
ミラーの反射特性と活性層の利得特性との関係において
レーザ発振が得られることから、第1および第2の分布
反射型ミラーの反射特性と活性層の利得特性を知ること
により、レイジング波長を知ることができる。本発明の
レイジング波長測定方法においては、活性層に用いられ
る活性媒質の利得特性については予め得られていること
から、第1および第2の分布反射型ミラーについてそれ
ぞれ反射スペクトルを測定することにより、レイジング
波長を知ることができる。このように第1および第2の
分布反射型ミラーについてそれぞれ反射スペクトルを測
定することにより、レイジング波長を知ることができる
ので、パッケージ前であっても、SELを実際に動作さ
せることなく、レイジング波長を測定することができ
る。
Since laser oscillation can be obtained in the relationship between the reflection characteristics of the first and second distributed reflection mirrors and the gain characteristics of the active layer as described above, the reflection of the first and second distributed reflection mirrors can be improved. By knowing the characteristics and the gain characteristics of the active layer, the lasing wavelength can be known. In the lasing wavelength measurement method of the present invention, since the gain characteristics of the active medium used for the active layer are obtained in advance, the reflection spectra are measured for the first and second distributed reflection mirrors, respectively. You can know the lasing wavelength. As described above, the lasing wavelength can be known by measuring the reflection spectrum of each of the first and second distributed reflection type mirrors. Therefore, even before the package, the lasing wavelength can be obtained without actually operating the SEL. Can be measured.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】はじめに、SELの具体的な構成について
説明する。図9は本発明に適用可能なSELの概略構成
を示す断面である。このSELは、n型基板100上に
AlAs/AlGaAsを対とする複数の層からなるn
型DBRミラー101、活性層102、AlAs/Al
GaAsを対とする複数の層からなるp型DBRミラー
103、SiO2層104、p−電極105、n−電極
106が順次積層された構成となっており、p型DBR
ミラー103側が出射面となっている。
First, a specific configuration of the SEL will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an SEL applicable to the present invention. This SEL is composed of a plurality of layers of a pair of AlAs / AlGaAs on an n-type substrate 100.
DBR mirror 101, active layer 102, AlAs / Al
A p-type DBR mirror 103 composed of a plurality of layers of GaAs, an SiO 2 layer 104, a p-electrode 105, and an n-electrode 106 are sequentially stacked.
The mirror 103 side is an emission surface.

【0022】上記構成のSELでは、n型DBRミラー
101とp型DBRミラー103の間で共振器が構成さ
れ、これらミラーの周期構造と一致する波長で反射率が
高くなり、レーザ発振が生じる。このSELでは、光出
力側であるp型DBR103の反射特性(波長に対する
反射率の変化で、ここでは反射率の急激な下降を生じた
波長が重要となる)と活性層102の利得曲線(波長に
対する利得の変化で、ピークを持つところの波長が重要
となる)との関係がSELのレージング波長に大きく影
響する。
In the SEL having the above configuration, a resonator is formed between the n-type DBR mirror 101 and the p-type DBR mirror 103, and the reflectance increases at a wavelength that matches the periodic structure of these mirrors, and laser oscillation occurs. In this SEL, the reflection characteristics of the p-type DBR 103 on the light output side (the change in the reflectance with respect to the wavelength; here, the wavelength at which the reflectance sharply decreases are important) and the gain curve of the active layer 102 (the wavelength (The wavelength having a peak becomes important due to the change in gain with respect to the above) greatly affects the lasing wavelength of the SEL.

【0023】以下、SELの性能に対するp型DBRミ
ラー103の反射特性と活性層102の利得曲線との関
係について説明する。
Hereinafter, the relationship between the reflection characteristic of the p-type DBR mirror 103 and the gain curve of the active layer 102 with respect to the performance of the SEL will be described.

【0024】実験例1 ここで用いられるSELは、図9に示したSELと同様
の構造を有し、n型DBRミラーおよびp型DBRミラ
ーはともにAlAs/AlGaAsの対の数が20で、
AlAs/AlGaAsの層の厚さが71.2/59.
8nm、量子井戸(QW)の数が4、QWの厚さが9n
m、QWの間隔が7nm、スペーサ/自己閉じ込めヘテ
ロ構造(SCH)の厚さが359/150nm、共振器
長が4λ(850nm)となっている。このSELの8
00〜900nmの範囲におけるDBRミラーの反射率
特性を図1に示す。図中、実線は理想的なDBRミラー
に関する反射率の計算値、短い破線はn型DBRミラー
の反射率測定値、長い破線はp型DBRミラーの反射率
測定値を示す。ここで、800〜900nmの範囲はD
BRミラーを構成するGaAsの量子井戸の利得曲線に
よって選択されたものである。
EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 The SEL used here has the same structure as the SEL shown in FIG. 9. Both the n-type DBR mirror and the p-type DBR mirror each have 20 AlAs / AlGaAs pairs.
The thickness of the AlAs / AlGaAs layer is 71.2 / 59.
8 nm, number of quantum wells (QW) is 4, QW thickness is 9n
The distance between m and QW is 7 nm, the thickness of the spacer / self-confinement heterostructure (SCH) is 359/150 nm, and the resonator length is 4λ (850 nm). 8 of this SEL
FIG. 1 shows the reflectance characteristics of the DBR mirror in the range of 00 to 900 nm. In the figure, the solid line indicates the calculated value of the reflectance of an ideal DBR mirror, the short broken line indicates the measured value of the reflectance of an n-type DBR mirror, and the long broken line indicates the measured value of the reflectance of a p-type DBR mirror. Here, the range of 800 to 900 nm is D
This is selected according to the gain curve of the GaAs quantum well constituting the BR mirror.

【0025】図1を参照すると、AlAs/AlGaA
sの対の数が20のDBRミラーでは、理想的には81
0〜890nmの範囲において99%を越える反射スペ
クトルを達成することができる。p型DBRミラーで
は、858nm付近で反射率が約45%に低下し、88
4nm付近で約55%に低下する。一方、これら858
nmおよび884nmの付近におけるn型DBRミラー
の反射率は99%を越える。
Referring to FIG. 1, AlAs / AlGaAs
For a DBR mirror with 20 pairs of s, ideally 81
A reflection spectrum exceeding 99% can be achieved in the range of 0 to 890 nm. In the case of the p-type DBR mirror, the reflectance decreases to about 45% around 858 nm,
It decreases to about 55% around 4 nm. On the other hand, these 858
The reflectivity of the n-type DBR mirror at around nm and 884 nm exceeds 99%.

【0026】このSELのレージングスペクトル(Ga
Asの量子井戸の利得曲線)を図2に示す。図1に示し
た反射率特性と図2におけるレージングスペクトルとを
比較すると、p型DBRミラーにおいて急激に反射率が
下降する884nm付近はレージングスペクトルのピー
ク波長から外れており、この884nm付近では利得が
得られないことが分かる。したがって、884nm付近
ではレーザ出力は期待できない。
The lasing spectrum of this SEL (Ga
FIG. 2 shows a gain curve of a quantum well of As. Comparing the reflectance characteristic shown in FIG. 1 with the lasing spectrum in FIG. 2, the vicinity of 884 nm where the reflectance sharply drops in the p-type DBR mirror deviates from the peak wavelength of the lasing spectrum, and the gain near 884 nm shows the gain. It turns out that it cannot be obtained. Therefore, laser output cannot be expected around 884 nm.

【0027】一方、858nm付近はレージングスペク
トルのピーク波長と合致しないにしても、ピーク波長付
近にあり、ある程度の利得が得られることが分かる。し
たがって、レーザの発振波長が858nm付近で満たさ
れれば、この858nm付近の波長で光の出力を得るこ
とが可能である。ただし、この場合には、反射率が約4
5%まで低下するので、空洞損失が大きくなるため、高
い出力は期待できない。
On the other hand, although the vicinity of 858 nm does not coincide with the peak wavelength of the lasing spectrum, it is near the peak wavelength, and it can be seen that a certain gain can be obtained. Therefore, if the laser oscillation wavelength is satisfied around 858 nm, light output can be obtained at this wavelength around 858 nm. However, in this case, the reflectance is about 4
Since it is reduced to 5%, a high output cannot be expected because the cavity loss increases.

【0028】実験例2 ここで用いられるSELは、スペーサ/自己閉じ込めヘ
テロ構造(SCH)の厚さが1125/150nm、共
振器長が10λ(850nm)となっている以外は上述
の実験例1のSELと同様の構造である。このSELの
DBRミラーの反射率特性図およびレージングスペクト
ル図をそれぞれ図3および図4に示す。図3中、実線は
理想的なDBRミラーに関する反射率の計算値、短い破
線はn型DBRミラーの反射率測定値、長い破線はp型
DBRミラーの反射率測定値を示す。
EXPERIMENTAL EXAMPLE 2 The SEL used here is the same as that of Experimental Example 1 except that the thickness of the spacer / self-confinement heterostructure (SCH) is 1125/150 nm and the resonator length is 10λ (850 nm). It has the same structure as SEL. FIGS. 3 and 4 show a reflectance characteristic diagram and a lasing spectrum diagram of the DBR mirror of this SEL, respectively. In FIG. 3, a solid line indicates a calculated value of the reflectance of an ideal DBR mirror, a short broken line indicates a measured value of the reflectance of an n-type DBR mirror, and a long broken line indicates a measured value of the reflectance of a p-type DBR mirror.

【0029】図3および図4を参照すると、レージング
スペクトルには複数のピークがあり、これらピークに対
応するp型DBRミラーの反射率の低下が生じた波長と
して、814nm、834nm、840nmの3つの波
長がある。
Referring to FIG. 3 and FIG. 4, there are a plurality of peaks in the lasing spectrum, and three wavelengths of 814 nm, 834 nm, and 840 nm correspond to the peaks at which the reflectance of the p-type DBR mirror decreases. There is a wavelength.

【0030】レージングスペクトルの第1のピークは8
14nm付近であり、この波長におけるp型DBRミラ
ーおよびn型DBRミラーの反射率はそれぞれ約70%
と約90%となっている。ここで、レージングスペクト
ルの第1のピークは小さく、利得があまり顕著ではない
ため、高いレーザ出力は期待できない。
The first peak of the lasing spectrum is 8
The reflectance of the p-type DBR mirror and the n-type DBR mirror at this wavelength is about 70%, respectively.
And about 90%. Here, since the first peak of the lasing spectrum is small and the gain is not so remarkable, a high laser output cannot be expected.

【0031】レージングスペクトルの第2および第3の
ピークはそれぞれ834nmと840nmで、これらピ
ークは重なっている。これら第2および第3のピークの
波長付近におけるp型DBRミラーの反射率はともに1
0%台まで低下している。ここで、レージングスペクト
ルの第2および第3のピークは大きく、十分な利得が得
られるが、p型DBRミラーの反射率が10%台と低い
ため、高いレーザ出力は期待できない。
The second and third peaks of the lasing spectrum are 834 nm and 840 nm, respectively, and these peaks overlap. The reflectivity of the p-type DBR mirror near the wavelengths of these second and third peaks is both 1
It has dropped to the 0% range. Here, the second and third peaks of the lasing spectrum are large and a sufficient gain can be obtained, but a high laser output cannot be expected because the reflectance of the p-type DBR mirror is as low as 10%.

【0032】なお、860nm付近、さらにはその上の
波長においてもp型DBRミラーの反射率の急激な下降
がいくつがあるが、これらの波長ではレージングスペク
トルのピークはなく、レーザ出力は期待できない。
Although there are some sharp drops in the reflectance of the p-type DBR mirror near 860 nm and further above, there is no peak in the lasing spectrum at these wavelengths, and laser output cannot be expected.

【0033】実験例3 ここで用いられるSELは、スペーサ/自己閉じ込めヘ
テロ構造(SCH)の厚さが104.3/150nm、
共振器長が2λ(850nm)となっている以外は上述
の実験例1のSELと同様の構造である。このSELの
DBRミラーの反射率特性図およびレージングスペクト
ル図をそれぞれ図5および図6に示す。図5中、実線は
SELのDBRミラーに関する理論的な反射率の計算
値、短い破線はn型DBRミラーの反射率測定値、長い
破線はp型DBRミラーの反射率測定値を示す。
Experimental Example 3 The SEL used here has a spacer / self-confinement heterostructure (SCH) thickness of 104.3 / 150 nm,
The structure is the same as that of the SEL of Experimental Example 1 except that the resonator length is 2λ (850 nm). FIGS. 5 and 6 show a reflectance characteristic diagram and a lasing spectrum diagram of the DBR mirror of this SEL, respectively. In FIG. 5, the solid line indicates the calculated value of the theoretical reflectance of the SEL DBR mirror, the short broken line indicates the measured value of the reflectance of the n-type DBR mirror, and the long broken line indicates the measured value of the reflectance of the p-type DBR mirror.

【0034】図5および図6を参照すると、レージング
スペクトルには818nm付近に第1のピークがあり、
850nm付近に第2のピークがあり、これら818n
m付近および850nm付近においてp型DBRミラー
の反射率の急激な低下が存在する。818nm付近にお
けるp型DBRミラーおよびn型DBRミラーの反射率
はそれぞれ85%と95%を越え、850nm付近にお
けるp型DBRミラーおよびn型DBRミラーの反射率
はそれぞれ40%と99%を越える。よって、本実験例
におけるSELでは、818nm付近および850nm
付近においてレーザ出力を得ることが期待できる。
Referring to FIGS. 5 and 6, the lasing spectrum has a first peak near 818 nm,
There is a second peak near 850 nm, and these 818n
There is a sharp decrease in the reflectance of the p-type DBR mirror near m and around 850 nm. The reflectivity of the p-type DBR mirror and the n-type DBR mirror near 818 nm exceeds 85% and 95%, respectively, and the reflectivity of the p-type DBR mirror and the n-type DBR mirror near 850 nm exceeds 40% and 99%, respectively. Therefore, in the SEL in this experimental example, the SEL around 818 nm and 850 nm
A laser output can be expected in the vicinity.

【0035】p型DBRミラーの反射率が急激に低下す
る波長としては、818nm付近および850nm付近
以外にいくつか存在するが、これらの波長ではレージン
グスペクトルのピークはなく、レーザ出力を得ることは
期待できない。
There are several wavelengths at which the reflectivity of the p-type DBR mirror rapidly decreases, except for around 818 nm and 850 nm. At these wavelengths, there is no peak in the lasing spectrum, and it is expected that a laser output will be obtained. Can not.

【0036】実験例4 ここで用いられるSELは、スペーサ/自己閉じ込めヘ
テロ構造(SCH)の厚さが104.3/150nm、
共振器長が2λ(850nm)となっている以外は上述
の実験例1のSELと同様の構造である。このSELの
DBRミラーの反射率特性図およびレージングスペクト
ル図をそれぞれ図7および図8に示す。図7中、実線は
理想的なDBRミラーに関する反射率の計算値、短い破
線はn型DBRミラーの反射率測定値、長い破線はp型
DBRミラーの反射率測定値を示す。
Experimental Example 4 The SEL used here has a spacer / self-confinement heterostructure (SCH) thickness of 104.3 / 150 nm,
The structure is the same as that of the SEL of Experimental Example 1 except that the resonator length is 2λ (850 nm). FIGS. 7 and 8 show a reflectance characteristic diagram and a lasing spectrum diagram of the DBR mirror of this SEL, respectively. In FIG. 7, the solid line shows the calculated value of the reflectance of an ideal DBR mirror, the short broken line shows the measured value of the reflectance of an n-type DBR mirror, and the long broken line shows the measured value of the reflectance of a p-type DBR mirror.

【0037】図7および図8を参照すると、レージング
スペクトルには814nm付近にピークがあり、この8
14nm付近においてp型DBRミラーの反射率は15
%程度まで急激に低下し、n型DBRミラーの反射率は
60%となっている。ゆえに、本実験例におけるSEL
では、814nm付近においてレーザ出力を得ることが
期待できる。
Referring to FIGS. 7 and 8, the lasing spectrum has a peak near 814 nm.
At around 14 nm, the reflectance of the p-type DBR mirror is 15
%, And the reflectance of the n-type DBR mirror is 60%. Therefore, the SEL in this experimental example
Then, it can be expected that a laser output is obtained at around 814 nm.

【0038】p型DBRミラーの反射率が急激に低下す
る波長としては、814nm付近以外にいくつか存在す
るが、これらの波長ではレージングスペクトルのピーク
はなく、レーザ出力を得ることは期待できない。
There are several wavelengths at which the reflectivity of the p-type DBR mirror rapidly decreases except around 814 nm. However, at these wavelengths, there is no peak in the lasing spectrum, and it cannot be expected to obtain a laser output.

【0039】以上の実験例1〜4から分かるように、レ
ーザ出力を得るためには、光出力側のDBRミラーの反
射スペクトルにおける反射率の急激な落ち込みが存在
し、その波長が活性媒質のレージングスペクトルのピー
ク波長とほぼ一致することと、反射率の急激な落ち込み
は少なくともレーザ発振可能な反射率以上であり、この
波長における他方の側のDBRミラーの反射率が十分に
高くなっている必要がある。
As can be seen from the above experimental examples 1 to 4, in order to obtain a laser output, there is a sharp drop in the reflectance in the reflection spectrum of the DBR mirror on the light output side, and the wavelength of the drop is determined by the lasing of the active medium. It is necessary that the reflectivity of the DBR mirror on the other side at this wavelength is at least equal to or higher than the reflectivity at which laser oscillation is possible, and that the peak wavelength substantially coincides with the peak wavelength of the spectrum, and that the reflectivity of the DBR mirror at this wavelength is at least higher. is there.

【0040】次に、上記のレーザ出力を得るための条件
を利用したDBRレーザのレージング波長測定方法およ
び設計方法について説明する。
Next, a method for measuring the lasing wavelength of a DBR laser and a method for designing the DBR laser using the conditions for obtaining the above laser output will be described.

【0041】<レージング波長測定方法>上述したよう
に、ブラッグ反射器構造を持つSELでは、その活性媒
質の利得曲線が予め分かっていれば、SELを構成する
各DBRミラーの反射スペクトルを測定することによっ
て、SELを動作させることなくそのレージング波長を
正確に知ることができる。
<Lasing Wavelength Measuring Method> As described above, in a SEL having a Bragg reflector structure, if the gain curve of the active medium is known in advance, the reflection spectrum of each DBR mirror constituting the SEL must be measured. Thus, the lasing wavelength can be accurately known without operating the SEL.

【0042】以下、図9に示したSELを例にとり、そ
のレージング波長測定の手順について具体的に説明す
る。
Hereinafter, taking the SEL shown in FIG. 9 as an example, the procedure of measuring the lasing wavelength will be specifically described.

【0043】まず、n型DBRミラー101およびp型
DBRミラー103のそれぞれの反射スペクトルを測定
する。そして、p型DBRミラー103の反射スペクト
ルと予め得られている活性層102に関する波長に対す
る利得の変化を示した利得曲線とを比較し、p型DBR
ミラー103の反射スペクトルで急激な反射率の落ち込
みを生じた波長で、活性媒質の利得曲線上において所定
の利得以上となる波長を調べる。さらに、その利得曲線
のピーク上にある波長のうち、所定の反射率(レーザ発
振可能な反射率)以上で、その波長においてはn型DB
Rミラー101の反射スペクトルがレーザ発振可能な反
射率以上となる波長を調べる。このようにして得られた
波長がSELにおけるレージング波長であり、この波長
においてレーザ出力が可能である。
First, the respective reflection spectra of the n-type DBR mirror 101 and the p-type DBR mirror 103 are measured. Then, the reflection spectrum of the p-type DBR mirror 103 is compared with a gain curve indicating a change in gain with respect to the wavelength of the active layer 102 obtained in advance, and the p-type DBR
A wavelength at which a predetermined gain or more is found on the gain curve of the active medium at a wavelength at which the reflectance sharply drops in the reflection spectrum of the mirror 103 is examined. Further, among the wavelengths on the peak of the gain curve, an n-type DB at a wavelength equal to or higher than a predetermined reflectance (reflectivity capable of laser oscillation) is used.
The wavelength at which the reflection spectrum of the R mirror 101 is equal to or higher than the reflectivity at which laser oscillation is possible is examined. The wavelength thus obtained is the lasing wavelength in the SEL, and laser output is possible at this wavelength.

【0044】上記のようにして測定されたレージング波
長では、そのレーザ出力は利得の大きさによって決ま
る。したがって、p型DBRミラー103の反射スペク
トルで急激な反射率の落ち込みを生じた波長が、利得曲
線のピークにおける波長に近いほど大きなレーザ出力を
得られる。
At the lasing wavelength measured as described above, the laser output is determined by the magnitude of the gain. Therefore, a larger laser output can be obtained as the wavelength at which the reflectance sharply drops in the reflection spectrum of the p-type DBR mirror 103 is closer to the wavelength at the peak of the gain curve.

【0045】上述のレージング波長の測定によれば、S
ELを実際に作動させる前に、各DBRミラーの反射ス
ペクトルと活性媒質の利得曲線とから、レージングの波
長について正確に知ることができる。また、反射スペク
トルと利得曲線の比較結果から、急激な下降が光出力側
のDBRミラー(ここでは、p型DBRミラー103)
の反射スペクトルに存在する波長において、その下降が
活性層の利得曲線上にあり、かつ、レーザの発振条件が
満たされていれば、レーザの出力が生じる。ただし、高
出力のSELを得るためには、活性層の利得曲線にピー
クがある波長において、反射スペクトルに浅い落ち込み
を有するp型DBRミラーと反射率が99%を超えるn
型DBRミラーが必要である。
According to the measurement of the lasing wavelength described above, S
Before actually operating the EL, the lasing wavelength can be accurately known from the reflection spectrum of each DBR mirror and the gain curve of the active medium. Also, from the comparison result between the reflection spectrum and the gain curve, a sharp drop shows a DBR mirror on the light output side (here, the p-type DBR mirror 103).
If the decrease in the wavelength existing in the reflection spectrum is on the gain curve of the active layer and the laser oscillation condition is satisfied, a laser output is generated. However, in order to obtain a high output SEL, at a wavelength where the gain curve of the active layer has a peak, a p-type DBR mirror having a shallow dip in the reflection spectrum and an n having a reflectance of more than 99%
A type DBR mirror is required.

【0046】<DBRレーザの設計方法>DBRレーザ
を作製するためには、まず第1に、光出力側のDBRミ
ラーの反射スペクトルにおける少なくとも1つの反射率
の急激な落ち込みが存在し、その反射率の落ち込みが生
じた波長が活性媒質において所定の利得以上を得る波長
であることが必要である。第2に、その反射率の急激な
落ち込みは少なくともレーザ発振可能な反射率以上であ
り、その波長における他方の側のDBRミラーの反射率
が十分に高くなっていることが必要がある。これら第1
および第2の条件を満たすことにより、DBRレーザを
効率良く作製することが可能になり、その製造工程にお
けるスループットも向上する。
<Design Method of DBR Laser> In order to fabricate a DBR laser, first, there is at least one sharp drop in the reflectance in the reflection spectrum of the DBR mirror on the light output side. It is necessary that the wavelength at which the drop occurs is a wavelength at which a predetermined gain or more is obtained in the active medium. Second, the sharp drop in the reflectance is at least the reflectance at which laser oscillation is possible, and the reflectance of the DBR mirror on the other side at that wavelength needs to be sufficiently high. These first
By satisfying the second condition, the DBR laser can be efficiently manufactured, and the throughput in the manufacturing process can be improved.

【0047】また、上述の第1の条件において、光出力
側のDBRミラーの反射スペクトルにおける反射率の急
激な落ち込みが生じた波長と、活性媒質の利得曲線のピ
ーク波長とがほぼ一致するようにすれば、よりレーザ出
力の高いDBRレーザを効率良く作製することが可能と
なる。
Further, under the above first condition, the wavelength at which the reflectance sharply drops in the reflection spectrum of the DBR mirror on the light output side is substantially equal to the peak wavelength of the gain curve of the active medium. Then, a DBR laser having a higher laser output can be efficiently manufactured.

【0048】さらに、光出力側のDBRの反射スペクト
ルにおける急激な反射率の落ち込みの幅を非常に狭い幅
にすることによって、SELを単一波長で作動すること
が可能となる。
Furthermore, by making the width of the sharp reflectance drop in the reflection spectrum of the DBR on the light output side very narrow, it becomes possible to operate the SEL at a single wavelength.

【0049】さらには、SELの共振器長を極端に短く
することによって、その共振器長により制限されている
パルスの長さを可能な限り最短にしたパルスの発生が可
能となる。従来の端面発光レーザよりほぼ1桁短い光パ
ルスを発生させることができる。
Further, by extremely shortening the resonator length of the SEL, it is possible to generate a pulse whose pulse length limited by the resonator length is made as short as possible. It is possible to generate a light pulse that is almost one digit shorter than a conventional edge emitting laser.

【0050】なお、レーザ利得は温度上昇と共に長波長
側へ移行するが、反射率はより遅い速度で逆方向に移行
するので、反射スペクトルにおいては急激な下降の位置
を最適化することが必要となる。
Although the laser gain shifts to the longer wavelength side as the temperature rises, the reflectivity shifts in the opposite direction at a slower speed, so it is necessary to optimize the position of the sharp drop in the reflection spectrum. Become.

【0051】以上は、p型DBRミラーが光出力側に設
けられたSELについて説明したが、本発明のレイジン
グ波長測定方法および設計方法に適用されるSELはこ
の構成に限られるものではなく、例えば光出力側にn型
DBRミラーが設けられたものであってもよい。
Although the SEL in which the p-type DBR mirror is provided on the light output side has been described above, the SEL applied to the lasing wavelength measuring method and the designing method of the present invention is not limited to this configuration. An n-type DBR mirror may be provided on the light output side.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、以下に記載するような効果を奏する。
According to the present invention configured as described above, the following effects can be obtained.

【0053】本発明の設計方法では、光出力側である分
布反射型ミラーの反射率が急激に下降する波長における
活性層の利得が十分で、かつ、第2の分布反射型ミラー
の反射率が十分に高くなるように設計されるので、効率
的にDBRレーザを製造することができる。
According to the design method of the present invention, the gain of the active layer is sufficient at the wavelength where the reflectance of the distributed reflection mirror on the light output side sharply drops, and the reflectance of the second distributed reflection mirror is sufficient. Since the DBR laser is designed to be sufficiently high, the DBR laser can be manufactured efficiently.

【0054】加えて、光出力側の分布反射型ミラーの反
射率が急激に下降する波長と活性層の利得曲線のピーク
波長とを一致させ、他方の側の分布反射型ミラーの反射
率を十分に高いものとするように設計されるので、高出
力のDBRレーザを製造することができる。
In addition, the wavelength at which the reflectivity of the distributed reflection mirror on the light output side sharply falls is matched with the peak wavelength of the gain curve of the active layer, and the reflectance of the distributed reflection mirror on the other side is sufficiently increased. Therefore, a high-power DBR laser can be manufactured.

【0055】また、本発明のレイジング波長測定方法に
よれば、パッケージ前であっても、SELを実際に動作
させることなく、レイジング波長を測定することができ
るので、DBRレーザの製造工程におけるスループット
の向上を図ることができる。
Further, according to the lasing wavelength measuring method of the present invention, the lasing wavelength can be measured without actually operating the SEL even before the package, so that the throughput in the manufacturing process of the DBR laser can be reduced. Improvement can be achieved.

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

【図1】第1の形態のSELのDBRミラーの理想的な
反射スペクトル、p型DBRミラーの反射スペクトル、
n型DBRミラーの反射スペクトルを示す特性図であ
る。
FIG. 1 shows an ideal reflection spectrum of a DBR mirror of the SEL of the first embodiment, a reflection spectrum of a p-type DBR mirror,
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a reflection spectrum of an n-type DBR mirror.

【図2】第1の形態のSELの活性層に関する利得特性
図である。
FIG. 2 is a gain characteristic diagram relating to an active layer of the SEL of the first embodiment.

【図3】第2の形態のSELのDBRミラーの理想的な
反射スペクトル、p型DBRミラーの反射スペクトル、
n型DBRミラーの反射スペクトルを示す特性図であ
る。
FIG. 3 shows an ideal reflection spectrum of a DBR mirror of the SEL of the second embodiment, a reflection spectrum of a p-type DBR mirror,
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a reflection spectrum of an n-type DBR mirror.

【図4】第2の形態のSELの活性層に関する利得特性
図である。
FIG. 4 is a gain characteristic diagram relating to an active layer of the SEL of the second embodiment.

【図5】第3の形態のSELのDBRミラーの理想的な
反射スペクトル、p型DBRミラーの反射スペクトル、
n型DBRミラーの反射スペクトルを示す特性図であ
る。
FIG. 5 shows an ideal reflection spectrum of a DBR mirror of the SEL of the third embodiment, a reflection spectrum of a p-type DBR mirror,
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a reflection spectrum of an n-type DBR mirror.

【図6】第3の形態のSELの活性層に関する利得特性
図である。
FIG. 6 is a gain characteristic diagram relating to an active layer of the SEL of the third embodiment.

【図7】第4の形態のSELのDBRミラーの理想的な
反射スペクトル、p型DBRミラーの反射スペクトル、
n型DBRミラーの反射スペクトルを示す特性図であ
る。
FIG. 7 shows an ideal reflection spectrum of a DBR mirror of the SEL of the fourth embodiment, a reflection spectrum of a p-type DBR mirror,
FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a reflection spectrum of an n-type DBR mirror.

【図8】第4の形態のSELの活性層に関する利得特性
図である。
FIG. 8 is a gain characteristic diagram relating to the active layer of the SEL of the fourth embodiment.

【図9】本発明に適用可能なSELの概略構成を示す断
面である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an SEL applicable to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 n型基板 101 n型DBRミラー 102 活性層 103 p型DBRミラー 104 SiO2層 105 p−電極 106 n−電極 Reference Signs List 100 n-type substrate 101 n-type DBR mirror 102 active layer 103 p-type DBR mirror 104 SiO 2 layer 105 p-electrode 106 n-electrode

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成10年1月20日[Submission date] January 20, 1998

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の詳細な説明[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【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、ブラッグ反射器
(DBR:distributed Bragg reflector)構造を有す
るDBRレーザ(分布反射型レーザ)、特に、対向して
設けられたブラッグ反射器間に活性層が形成されて共振
器が構成され、一方のブラッグ反射器を介してレーザ出
力が行われる面発光レーザ(SEL:surface emitting
laser)のレイジング波長測定方法および設計方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distributed Bragg reflector (DBR) laser having a DBR (Distributed Bragg reflector) structure, and more particularly, to forming an active layer between opposed Bragg reflectors. To form a resonator, and a surface emitting laser (SEL: surface emitting laser) in which laser output is performed through one Bragg reflector.
laser), a lasing wavelength measuring method and a designing method.

【0002】ここで、レイジングとは、電子を高エネル
ギー状態へ遷移させ、誘導放出によりほとんど単一波長
の光を発生させるレーザ動作をいい、レイジング波長と
は、上記共振器におけるレーザ発振が可能となる波長を
いう。
Here, lasing refers to a laser operation in which electrons transition to a high energy state and light of almost a single wavelength is generated by stimulated emission. The lasing wavelength refers to the possibility of laser oscillation in the resonator. Wavelength.

【0003】[0003]

【従来の技術】面発光レーザ(SEL)は近年、以下の
ような理由によって多くの注目を浴びている。
2. Description of the Related Art In recent years, a surface emitting laser (SEL) has received much attention for the following reasons.

【0004】(1)SELはウェーハ面に対して垂直な
方向に光を放射できるため、レーザの二次元配列が可能
である。
(1) Since SEL can emit light in a direction perpendicular to the wafer surface, a two-dimensional array of lasers is possible.

【0005】(2)端面から光が出力される半導体レー
ザでは、その構造上、楕円形のビームを発するのに対
し、SELは円形のビームを発する。そのため、ファイ
バ結合を容易に実現できる。
(2) A semiconductor laser that emits light from an end face emits an elliptical beam due to its structure, whereas an SEL emits a circular beam. Therefore, fiber coupling can be easily realized.

【0006】(3)SELのレーザ二次元(2D)配列
が可能であり、高密度の光相互接続に有用である。
(3) Laser two-dimensional (2D) array of SELs is possible, which is useful for high-density optical interconnection.

【0007】(4)SELは、量子井戸材料に依っては
紫外線から近赤外線域までの範囲で作動することがで
き、その結果、多目的ソースになり得る。
(4) SELs can operate in the ultraviolet to near-infrared range, depending on the quantum well material, and can be a versatile source.

【0008】(5)SELは放射線波長ほどの長さの短
い共振器長を有することから、半導体レーザの中でも最
も短い光パルスを発することができ、光通信、光駆動ラ
インスイッチ、光導電サンプラモジュールなどにも応用
が可能である。
(5) Since the SEL has a resonator length as short as the radiation wavelength, it can emit the shortest optical pulse among semiconductor lasers, and can perform optical communication, optical drive line switch, and photoconductive sampler module. It can also be applied to other applications.

【0009】このSELは、低いしきい値で最適化され
た出力を得るために、SELを組み立てる上で高い精度
が必要とされいる。
This SEL requires high precision in assembling the SEL in order to obtain an optimized output with a low threshold value.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】これまで、SELにお
けるDBRミラーの反射特性と活性媒質の利得特性との
関係についての詳細な研究はなされておらず、これらの
関係をSELの設計段階から考慮するといった考えはな
かった。そのため、従来は、様々な反射特性を有するD
BRミラーを有するSELを複数作製し、これらSEL
を実際に動作さて良好なレーザ発振を得るかを調べると
いった非効率的な作業が行われていた。
There has been no detailed study on the relationship between the reflection characteristic of the DBR mirror and the gain characteristic of the active medium in the SEL, and these relationships are considered from the design stage of the SEL. There was no idea. Therefore, conventionally, D having various reflection characteristics
A plurality of SELs having BR mirrors are manufactured, and these SELs
Inefficient work such as checking whether or not to obtain a good laser oscillation by actually operating the device has been performed.

【0011】効率的にSELを作製するために、発明者
等によるDBRミラーの反射特性と活性媒質の利得特性
との関係についての詳細な研究が行われ、その結果、こ
れらの関係がSELのレイジング波長に大きく影響する
ことが分かった。例えば、SELでは、光出力側である
DBRミラーの反射特性(波長に対する反射率の変化
で、ここでは反射率の急激な下降を生じた波長が重要と
なる)と活性媒質の利得曲線(波長に対する利得の変化
で、ピークを持つところの波長が重要となる)との関係
がそのSELのレイジング波長に大きく影響することが
分かった。
[0011] To produce efficiently SEL, inventors detailed study of the relationship between the gain characteristics of the reflection characteristic and the active medium of the DBR mirror is made by, as a result, these relationships of SEL lasing It was found that the wavelength greatly affected. For example, in the SEL, the reflection characteristic of the DBR mirror on the light output side (the change in the reflectance with respect to the wavelength; here, the wavelength at which the reflectance sharply decreases becomes important) and the gain curve of the active medium (with respect to the wavelength) It is found that the relationship between the gain and the wavelength having a peak becomes important) greatly affects the lasing wavelength of the SEL.

【0012】上記の研究結果から分かるように、SEL
の設計段階からDBRミラーの反射特性と活性媒質の利
得特性との関係を考慮することにより、効率的なSEL
の製造を実現することが可能となる。さらには、SEL
を実際に動作させることなく、パッケージの前にSEL
レイジング波長を知ることができ、これによりスルー
プットの向上を図ることが可能となる。
As can be seen from the above research results, SEL
Considering the relationship between the reflection characteristics of the DBR mirror and the gain characteristics of the active medium from the design stage of
Can be realized. Furthermore, SEL
SEL before the package without actually operating
Lasing wavelength can be known, and thereby possible to improve the throughput.

【0013】本発明は、上記結果に鑑みてなされたもの
で、SELを実際に動作させることなく、パッケージの
前にレイジング波長を知ることができるレイジング波長
測定方法を提供すること、さらには、設計段階からDB
Rミラーの反射特性と活性媒質の利得特性との関係を考
慮したDBRレーザの設計方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above-mentioned results, and provides a lasing wavelength measuring method capable of knowing a lasing wavelength before a package without actually operating the SEL. DB from stage
It is an object of the present invention to provide a method of designing a DBR laser in consideration of a relationship between a reflection characteristic of an R mirror and a gain characteristic of an active medium.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレイジング波長測定方法は、対向して設け
られた第1および第2の分布反射型ミラー間に活性層が
設けられて共振器が構成され、前記第1の分布反射型ミ
ラーを介してレーザ光が出力される分布反射型レーザの
レイジング波長を測定する方法であって、前記第1およ
び第2の分布反射型ミラーのそれぞれの反射スペクトル
を測定し、前記第1の分布反射型ミラーの反射スペクト
ルと予め得られている前記活性層に関する波長に対する
利得の変化を示した利得特性とを比較し、前記第1の分
布反射型ミラーの反射率が所定の反射率まで落ち込み、
かつ、前記活性層の利得が所定の利得以上となる波長を
め、記求めた波長のうち、前記第2の分布反射型ミ
ラーの反射率が所定の反射率以上となる波長を前記レイ
ジング波長とすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a lasing wavelength measuring method according to the present invention is characterized in that an active layer is provided between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other, and a resonance is provided. A measuring device for measuring the lasing wavelength of the distributed reflection type laser in which the laser beam is outputted via the first distributed reflection type mirror, wherein the first and second distributed reflection type mirrors are respectively provided. Is measured, and the reflection spectrum of the first distributed reflection type mirror is compared with a gain characteristic indicating a change in gain with respect to a wavelength of the active layer, which is obtained in advance, and the first distributed reflection type mirror is measured. The reflectivity of the mirror drops to the predetermined reflectivity,
And said active layer wavelength <br/> determined Me the gain is more than the predetermined gain, before KiMotomu meta of wavelengths, reflectivity of the second distributed Bragg reflector mirror is equal to or higher than a predetermined reflectivity and Wavelength of the ray
And wherein the managing wavelength and to Turkey.

【0015】本発明の設計方法は、対向して設けられた
第1および第2の分布反射型ミラー間に活性層が設けら
れて共振器が構成され、前記第1の分布反射型ミラーを
介してレーザ光が出力される分布反射型レーザの設計方
法であって、前記第1の分布反射型ミラーの反射スペク
トルには反射率が所定の反射率まで低下する波長が1つ
以上存在し、該反射率の低下を生じる波長のうちの少な
くとも1つの波長における前記活性層の利得および前記
第2の分布反射型ミラーの反射率を、それぞれ所定の利
得および所定の反射率以上とすることを特徴とする。
According to the design method of the present invention, a resonator is formed by providing an active layer between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other, and a resonator is formed via the first distributed reflection mirror. A method of designing a distributed-reflection laser in which laser light is output, wherein one or more wavelengths at which the reflectance falls to a predetermined reflectance are present in the reflection spectrum of the first distributed-reflection mirror. The gain of the active layer and the reflectance of the second distributed-reflection mirror at at least one wavelength among the wavelengths causing a decrease in reflectance are respectively equal to or higher than a predetermined gain and a predetermined reflectance. I do.

【0016】上記の場合、前記第1の分布反射型ミラー
の反射率の低下を生じる波長のうちの少なくとも1つの
波長と、予め得られている前記活性層に関する波長に対
する利得の変化を示す利得曲線のピーク波長とをほぼ一
致させることとしてもよい。
In the above case, at least one of the wavelengths at which the reflectance of the first distributed reflection mirror causes a decrease in the reflectance and a gain curve indicating a change in gain with respect to the wavelength of the active layer obtained in advance. May be made to substantially coincide with the peak wavelength.

【0017】<作用>詳しくは実施形態にて説明する
が、対向して設けられた第1および第2の分布反射型ミ
ラー間に活性層が設けられて共振器が構成され、第1の
分布反射型ミラーを介してレーザ光が出力される分布反
射型レーザにおいては、光出力側である第1の分布反射
型ミラーの反射率が急激に下降する波長における活性層
の利得が十分で、かつ、第2の分布反射型ミラーの反射
率が十分に高いことが、レーザ発振を得る条件とされ
る。本発明の設計方法では、これら条件を満たすように
設計が行われるので、良好なレーザ発振を得られ、従来
のような非効率的な作業が行われることはない。
<Operation> As will be described in detail in the embodiment, an active layer is provided between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other to form a resonator, and a first distribution mirror is formed. In a distributed reflection laser in which laser light is output via a reflection mirror, the gain of the active layer is sufficient at a wavelength at which the reflectance of the first distributed reflection mirror on the light output side sharply decreases, and The condition for obtaining laser oscillation is that the reflectance of the second distributed reflection mirror is sufficiently high. In the design method of the present invention, since the design is performed so as to satisfy these conditions, good laser oscillation can be obtained, and the inefficient work as in the related art is not performed.

【0018】また、第1の分布反射型ミラーの反射率が
急激に下降する波長と活性層の利得曲線のピーク波長と
を一致させ、第2の分布反射型ミラーの反射率を十分に
高いものとすることで、より高いレーザ出力を得られ
る。本発明の設計方法では、この条件を満たすように設
計が行われるので、よりレーザ出力の高いレーザが得ら
れる。
Further, the wavelength at which the reflectance of the first distributed-reflection type mirror rapidly falls and the peak wavelength of the gain curve of the active layer coincide with each other, and the reflectance of the second distributed-reflection type mirror is sufficiently high. By doing so, a higher laser output can be obtained. In the design method of the present invention, a design is performed so as to satisfy this condition, so that a laser having a higher laser output can be obtained.

【0019】上述のような第1および第2の分布反射型
ミラーの反射特性と活性層の利得特性との関係において
レーザ発振が得られることから、第1および第2の分布
反射型ミラーの反射特性と活性層の利得特性を知ること
により、レイジング波長を知ることができる。本発明の
レイジング波長測定方法においては、活性層に用いられ
る活性媒質の利得特性については予め得られていること
から、第1および第2の分布反射型ミラーについてそれ
ぞれ反射スペクトルを測定することにより、レイジング
波長を知ることができる。このように第1および第2の
分布反射型ミラーについてそれぞれ反射スペクトルを測
定することにより、レイジング波長を知ることができる
ので、パッケージ前であっても、SELを実際に動作さ
せることなく、レイジング波長を測定することができ
る。
Since laser oscillation can be obtained in the relationship between the reflection characteristics of the first and second distributed reflection mirrors and the gain characteristics of the active layer as described above, the reflection of the first and second distributed reflection mirrors can be improved. By knowing the characteristics and the gain characteristics of the active layer, the lasing wavelength can be known. In the lasing wavelength measurement method of the present invention, since the gain characteristics of the active medium used for the active layer are obtained in advance, the reflection spectra are measured for the first and second distributed reflection mirrors, respectively. You can know the lasing wavelength. As described above, the lasing wavelength can be known by measuring the reflection spectrum of each of the first and second distributed reflection type mirrors. Therefore, even before the package, the lasing wavelength can be obtained without actually operating the SEL. Can be measured.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】はじめに、SELの具体的な構成について
説明する。図9は本発明に適用可能なSELの概略構成
を示す断面である。このSELは、n型基板100上に
AlAs/AlGaAsを対とする複数の層からなるn
型DBRミラー101、活性層102、AlAs/Al
GaAsを対とする複数の層からなるp型DBRミラー
103、SiO2層104、p−電極105、n−電極
106が順次積層された構成となっており、p型DBR
ミラー103側が出射面となっている。
First, a specific configuration of the SEL will be described. FIG. 9 is a cross section showing a schematic configuration of an SEL applicable to the present invention. This SEL is composed of a plurality of layers of a pair of AlAs / AlGaAs on an n-type substrate 100.
DBR mirror 101, active layer 102, AlAs / Al
A p-type DBR mirror 103 composed of a plurality of layers of GaAs, an SiO 2 layer 104, a p-electrode 105, and an n-electrode 106 are sequentially stacked.
The mirror 103 side is an emission surface.

【0022】上記構成のSELでは、n型DBRミラー
101とp型DBRミラー103の間で共振器が構成さ
れ、これらミラーの周期構造と一致する波長で反射率が
高くなり、レーザ発振が生じる。このSELでは、光出
力側であるp型DBR103の反射特性(波長に対する
反射率の変化で、ここでは反射率の急激な下降を生じた
波長が重要となる)と活性層102の利得曲線(波長に
対する利得の変化で、ピークを持つところの波長が重要
となる)との関係がSELのレイジング波長に大きく影
響する。
In the SEL having the above configuration, a resonator is formed between the n-type DBR mirror 101 and the p-type DBR mirror 103, and the reflectance increases at a wavelength that matches the periodic structure of these mirrors, and laser oscillation occurs. In this SEL, the reflection characteristics of the p-type DBR 103 on the light output side (the change in the reflectance with respect to the wavelength; here, the wavelength at which the reflectance sharply decreases are important) and the gain curve of the active layer 102 (the wavelength (The wavelength having a peak becomes important due to the change of the gain with respect to) greatly affects the lasing wavelength of the SEL.

【0023】以下、SELの性能に対するp型DBRミ
ラー103の反射特性と活性層102の利得曲線との関
係について説明する。
Hereinafter, the relationship between the reflection characteristic of the p-type DBR mirror 103 and the gain curve of the active layer 102 with respect to the performance of the SEL will be described.

【0024】実験例1 ここで用いられるSELは、図9に示したSELと同様
の構造を有し、n型DBRミラーおよびp型DBRミラ
ーはともにAlAs/AlGaAsの対の数が20で、
AlAs/AlGaAsの層の厚さが71.2/59.
8nm、量子井戸(QW)の数が4、QWの厚さが9n
m、QWの間隔が7nm、スペーサ/自己閉じ込めヘテ
ロ構造(SCH)の厚さが359/150nm、共振器
長が4λ(850nm)となっている。このSELの8
00〜900nmの範囲におけるDBRミラーの反射率
特性を図1に示す。図中、実線は理想的なDBRミラー
に関する反射率の計算値、短い破線は型DBRミラー
の反射率測定値、長い破線は型DBRミラーの反射率
測定値を示す。ここで、800〜900nmの範囲はD
BRミラーを構成するGaAsの量子井戸の利得曲線に
よって選択されたものである。
EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 The SEL used here has the same structure as the SEL shown in FIG. 9. Both the n-type DBR mirror and the p-type DBR mirror each have 20 AlAs / AlGaAs pairs.
The thickness of the AlAs / AlGaAs layer is 71.2 / 59.
8 nm, number of quantum wells (QW) is 4, QW thickness is 9n
The distance between m and QW is 7 nm, the thickness of the spacer / self-confinement heterostructure (SCH) is 359/150 nm, and the resonator length is 4λ (850 nm). 8 of this SEL
FIG. 1 shows the reflectance characteristics of the DBR mirror in the range of 00 to 900 nm. In the figure, the solid line indicates the calculated value of the reflectance of the ideal DBR mirror, the short broken line indicates the measured value of the reflectance of the p- type DBR mirror, and the long broken line indicates the measured value of the reflectance of the n- type DBR mirror. Here, the range of 800 to 900 nm is D
This is selected according to the gain curve of the GaAs quantum well constituting the BR mirror.

【0025】図1を参照すると、AlAs/AlGaA
sの対の数が20のDBRミラーでは、理想的には81
0〜890nmの範囲において99%を越える反射スペ
クトルを達成することができる。p型DBRミラーで
は、858nm付近で反射率が約45%に低下し、88
4nm付近で約55%に低下する。一方、これら858
nmおよび884nmの付近におけるn型DBRミラー
の反射率は99%を越える。
Referring to FIG. 1, AlAs / AlGaAs
For a DBR mirror with 20 pairs of s, ideally 81
A reflection spectrum exceeding 99% can be achieved in the range of 0 to 890 nm. In the case of the p-type DBR mirror, the reflectance decreases to about 45% around 858 nm,
It decreases to about 55% around 4 nm. On the other hand, these 858
The reflectivity of the n-type DBR mirror at around nm and 884 nm exceeds 99%.

【0026】このSELのレイジングスペクトル(Ga
Asの量子井戸の利得曲線)を図2に示す。図1に示し
た反射率特性と図2におけるレイジングスペクトルとを
比較すると、p型DBRミラーにおいて急激に反射率が
下降する884nm付近はレイジングスペクトルのピー
ク波長から外れており、この884nm付近では利得が
得られないことが分かる。したがって、884nm付近
ではレーザ出力は期待できない。
The lasing spectrum of this SEL (Ga
FIG. 2 shows a gain curve of a quantum well of As. Comparing the reflectance characteristic shown in FIG. 1 with the lasing spectrum in FIG. 2, the vicinity of 884 nm where the reflectivity sharply decreases in the p-type DBR mirror is out of the peak wavelength of the lasing spectrum, and the gain near 884 nm. It turns out that it cannot be obtained. Therefore, laser output cannot be expected around 884 nm.

【0027】一方、858nm付近はレイジングスペク
トルのピーク波長と合致しないにしても、ピーク波長付
近にあり、ある程度の利得が得られることが分かる。し
たがって、レーザの発振波長が858nm付近で満たさ
れれば、この858nm付近の波長で光の出力を得るこ
とが可能である。ただし、この場合には、反射率が約4
5%まで低下するので、空洞損失が大きくなるため、高
い出力は期待できない。
On the other hand, although the vicinity of 858 nm does not coincide with the peak wavelength of the lasing spectrum, it is near the peak wavelength, and it can be seen that a certain gain can be obtained. Therefore, if the laser oscillation wavelength is satisfied around 858 nm, light output can be obtained at this wavelength around 858 nm. However, in this case, the reflectance is about 4
Since it is reduced to 5%, a high output cannot be expected because the cavity loss increases.

【0028】実験例2 ここで用いられるSELは、スペーサ/自己閉じ込めヘ
テロ構造(SCH)の厚さが1125/150nm、共
振器長が10λ(850nm)となっている以外は上述
の実験例1のSELと同様の構造である。このSELの
DBRミラーの反射率特性図およびレイジングスペクト
ル図をそれぞれ図3および図4に示す。図3中、実線は
理想的なDBRミラーに関する反射率の計算値、短い破
線は型DBRミラーの反射率測定値、長い破線は
DBRミラーの反射率測定値を示す。
EXPERIMENTAL EXAMPLE 2 The SEL used here is the same as that of Experimental Example 1 except that the thickness of the spacer / self-confinement heterostructure (SCH) is 1125/150 nm and the resonator length is 10λ (850 nm). It has the same structure as SEL. FIGS. 3 and 4 show a reflectance characteristic diagram and a lasing spectrum diagram of the DBR mirror of this SEL, respectively. In FIG. 3, a solid line indicates a calculated value of the reflectance of an ideal DBR mirror, a short broken line indicates a measured value of the reflectance of a p- type DBR mirror, and a long broken line indicates a measured value of the reflectance of an n- type DBR mirror.

【0029】図3および図4を参照すると、レイジング
スペクトルには複数のピークがあり、これらピークに対
応するp型DBRミラーの反射率の低下が生じた波長と
して、814nm、834nm、840nmの3つの波
長がある。
Referring to FIGS. 3 and 4, there are a plurality of peaks in the lasing spectrum, and the peaks corresponding to these peaks at which the reflectivity of the p-type DBR mirror has decreased are 814 nm, 834 nm, There are three wavelengths of 840 nm.

【0030】レイジングスペクトルの第1のピークは8
14nm付近であり、この波長におけるp型DBRミラ
ーおよびn型DBRミラーの反射率はそれぞれ約70%
と約90%となっている。ここで、レイジングスペクト
ルの第1のピークは小さく、利得があまり顕著ではない
ため、高いレーザ出力は期待できない。
The first peak of the lasing spectrum is 8
The reflectance of the p-type DBR mirror and the n-type DBR mirror at this wavelength is about 70%, respectively.
And about 90%. Here, since the first peak of the lasing spectrum is small and the gain is not so remarkable, a high laser output cannot be expected.

【0031】レイジングスペクトルの第2および第3の
ピークはそれぞれ834nmと840nmで、これらピ
ークは重なっている。これら第2および第3のピークの
波長付近におけるp型DBRミラーの反射率はともに1
0%台まで低下している。ここで、レイジングスペクト
ルの第2および第3のピークは大きく、十分な利得が得
られるが、p型DBRミラーの反射率が10%台と低い
ため、高いレーザ出力は期待できない。
The second and third peaks of the lasing spectrum are 834 nm and 840 nm, respectively, and these peaks overlap. The reflectivity of the p-type DBR mirror near the wavelengths of these second and third peaks is both 1
It has dropped to the 0% range. Here, the second and third peaks of the lasing spectrum are large and a sufficient gain can be obtained, but a high laser output cannot be expected because the reflectance of the p-type DBR mirror is as low as about 10%. .

【0032】なお、860nm付近、さらにはその上の
波長においてもp型DBRミラーの反射率の急激な下降
がいくつがあるが、これらの波長ではレイジングスペク
トルのピークはなく、レーザ出力は期待できない。
Note that there are some sharp drops in the reflectance of the p-type DBR mirror near 860 nm and further above, but there is no peak in the lasing spectrum at these wavelengths and the laser No output can be expected.

【0033】実験例3 ここで用いられるSELは、スペーサ/自己閉じ込めヘ
テロ構造(SCH)の厚さが104.3/150nm、
共振器長が2λ(850nm)となっている以外は上述
の実験例1のSELと同様の構造である。このSELの
DBRミラーの反射率特性図およびレイジングスペクト
ル図をそれぞれ図5および図6に示す。図5中、実線は
SELのDBRミラーに関する理論的な反射率の計算
値、短い破線は型DBRミラーの反射率測定値、長い
破線は型DBRミラーの反射率測定値を示す。
Experimental Example 3 The SEL used here has a spacer / self-confinement heterostructure (SCH) thickness of 104.3 / 150 nm,
The structure is the same as that of the SEL of Experimental Example 1 except that the resonator length is 2λ (850 nm). FIGS. 5 and 6 show a reflectance characteristic diagram and a lasing spectrum diagram of the DBR mirror of this SEL, respectively. In FIG. 5, the solid line indicates the calculated value of the theoretical reflectance of the SEL DBR mirror, the short broken line indicates the measured value of the reflectance of the p- type DBR mirror, and the long broken line indicates the measured value of the reflectance of the n- type DBR mirror.

【0034】図5および図6を参照すると、レイジング
スペクトルには818nm付近に第1のピークがあり、
850nm付近に第2のピークがあり、これら818n
m付近および850nm付近においてp型DBRミラー
の反射率の急激な低下が存在する。818nm付近にお
けるp型DBRミラーおよびn型DBRミラーの反射率
はそれぞれ85%と95%を越え、850nm付近にお
けるp型DBRミラーおよびn型DBRミラーの反射率
はそれぞれ40%と99%を越える。よって、本実験例
におけるSELでは、818nm付近および850nm
付近においてレーザ出力を得ることが期待できる。
Referring to FIGS. 5 and 6, the lasing spectrum has a first peak near 818 nm,
There is a second peak near 850 nm, and these 818n
There is a sharp decrease in the reflectance of the p-type DBR mirror near m and around 850 nm. The reflectivity of the p-type DBR mirror and the n-type DBR mirror near 818 nm exceeds 85% and 95%, respectively, and the reflectivity of the p-type DBR mirror and the n-type DBR mirror near 850 nm exceeds 40% and 99%, respectively. Therefore, in the SEL in this experimental example, the SEL around 818 nm and 850 nm
A laser output can be expected in the vicinity.

【0035】p型DBRミラーの反射率が急激に低下す
る波長としては、818nm付近および850nm付近
以外にいくつか存在するが、これらの波長ではレイジン
スペクトルのピークはなく、レーザ出力を得ることは
期待できない。
[0035] The wavelength at which the reflectance of the p-type DBR mirror suddenly decreases, although there are some other than the vicinity of and around 850 nm 818 nm, beauty in these wavelengths
There is no peak in the power spectrum, and no laser output can be expected.

【0036】実験例4 ここで用いられるSELは、スペーサ/自己閉じ込めヘ
テロ構造(SCH)の厚さが104.3/150nm、
共振器長が2λ(850nm)となっている以外は上述
の実験例1のSELと同様の構造である。このSELの
DBRミラーの反射率特性図およびレイジングスペクト
ル図をそれぞれ図7および図8に示す。図7中、実線は
理想的なDBRミラーに関する反射率の計算値、短い破
線は型DBRミラーの反射率測定値、長い破線は
DBRミラーの反射率測定値を示す。
Experimental Example 4 The SEL used here has a spacer / self-confinement heterostructure (SCH) thickness of 104.3 / 150 nm,
The structure is the same as that of the SEL of Experimental Example 1 except that the resonator length is 2λ (850 nm). FIGS. 7 and 8 show a reflectance characteristic diagram and a lasing spectrum diagram of the DBR mirror of the SEL, respectively. In FIG. 7, the solid line shows the calculated value of the reflectance of an ideal DBR mirror, the short broken line shows the measured value of the reflectance of a p- type DBR mirror, and the long broken line shows the measured value of the reflectance of an n- type DBR mirror.

【0037】図7および図8を参照すると、レイジング
スペクトルには814nm付近にピークがあり、この8
14nm付近においてp型DBRミラーの反射率は15
%程度まで急激に低下し、n型DBRミラーの反射率は
60%となっている。ゆえに、本実験例におけるSEL
では、814nm付近においてレーザ出力を得ることが
期待できる。
Referring to FIGS. 7 and 8, the lasing spectrum has a peak near 814 nm.
At around 14 nm, the reflectance of the p-type DBR mirror is 15
%, And the reflectance of the n-type DBR mirror is 60%. Therefore, the SEL in this experimental example
Then, it can be expected that a laser output is obtained at around 814 nm.

【0038】p型DBRミラーの反射率が急激に低下す
る波長としては、814nm付近以外にいくつか存在す
るが、これらの波長ではレイジングスペクトルのピーク
はなく、レーザ出力を得ることは期待できない。
There are several wavelengths at which the reflectivity of the p-type DBR mirror rapidly decreases, except for around 814 nm. However, at these wavelengths, there is no peak in the lasing spectrum, and it cannot be expected to obtain a laser output.

【0039】以上の実験例1〜4から分かるように、レ
ーザ出力を得るためには、光出力側のDBRミラーの反
射スペクトルにおける反射率の急激な落ち込みが存在
し、その波長が活性媒質のレイジングスペクトルのピー
ク波長とほぼ一致することと、反射率の急激な落ち込み
は少なくともレーザ発振可能な反射率以上であり、この
波長における他方の側のDBRミラーの反射率が十分に
高くなっている必要がある。
[0039] As apparent from the above Experimental Examples 1 to 4, in order to obtain a laser output, there is sharp drop in reflectance in the reflectance spectrum of the DBR mirror of the light output side, the wavelength of the active medium lasing It is necessary that the reflectivity of the DBR mirror on the other side at this wavelength is at least equal to or higher than the reflectivity at which laser oscillation is possible, and that the peak wavelength substantially coincides with the peak wavelength of the spectrum, and that the reflectivity of the DBR mirror at this wavelength is at least higher. is there.

【0040】次に、上記のレーザ出力を得るための条件
を利用したDBRレーザのレイジング波長測定方法およ
び設計方法について説明する。
Next, a method of measuring a lasing wavelength of a DBR laser and a method of designing the DBR laser using the conditions for obtaining the laser output will be described.

【0041】<レイジング波長測定方法>上述したよう
に、ブラッグ反射器構造を持つSELでは、その活性媒
質の利得曲線が予め分かっていれば、SELを構成する
各DBRミラーの反射スペクトルを測定することによっ
て、SELを動作させることなくそのレイジング波長を
正確に知ることができる。
< Raising Wavelength Measuring Method> As described above, in a SEL having a Bragg reflector structure, if the gain curve of the active medium is known in advance, the reflection spectrum of each DBR mirror constituting the SEL must be measured. Thus, the lasing wavelength can be accurately known without operating the SEL.

【0042】以下、図9に示したSELを例にとり、そ
レイジング波長測定の手順について具体的に説明す
る。
Hereinafter, the procedure of measuring the lasing wavelength will be described in detail by taking the SEL shown in FIG. 9 as an example.

【0043】まず、n型DBRミラー101およびp型
DBRミラー103のそれぞれの反射スペクトルを測定
する。そして、p型DBRミラー103の反射スペクト
ルと予め得られている活性層102に関する波長に対す
る利得の変化を示した利得曲線とを比較し、p型DBR
ミラー103の反射スペクトルで急激な反射率の落ち込
みを生じた波長で、活性媒質の利得曲線上において所定
の利得以上となる波長を調べる。さらに、その利得曲線
のピーク上にある波長のうち、所定の反射率(レーザ発
振可能な反射率)以上で、その波長においてはn型DB
Rミラー101の反射スペクトルがレーザ発振可能な反
射率以上となる波長を調べる。このようにして得られた
波長がSELにおけるレイジング波長であり、この波長
においてレーザ出力が可能である。
First, the respective reflection spectra of the n-type DBR mirror 101 and the p-type DBR mirror 103 are measured. Then, the reflection spectrum of the p-type DBR mirror 103 is compared with a gain curve indicating a change in gain with respect to the wavelength of the active layer 102 obtained in advance, and the p-type DBR
A wavelength at which a predetermined gain or more is found on the gain curve of the active medium at a wavelength at which the reflectance sharply drops in the reflection spectrum of the mirror 103 is examined. Further, among the wavelengths on the peak of the gain curve, an n-type DB at a wavelength equal to or higher than a predetermined reflectance (reflectivity capable of laser oscillation) is used.
The wavelength at which the reflection spectrum of the R mirror 101 is equal to or higher than the reflectivity at which laser oscillation is possible is examined. The wavelength thus obtained is the lasing wavelength in the SEL, and laser output is possible at this wavelength.

【0044】上記のようにして測定されたレイジング
長では、そのレーザ出力は利得の大きさによって決ま
る。したがって、p型DBRミラー103の反射スペク
トルで急激な反射率の落ち込みを生じた波長が、利得曲
線のピークにおける波長に近いほど大きなレーザ出力を
得られる。
At the lasing wavelength measured as described above, the laser output is determined by the magnitude of the gain. Therefore, a larger laser output can be obtained as the wavelength at which the reflectance sharply drops in the reflection spectrum of the p-type DBR mirror 103 is closer to the wavelength at the peak of the gain curve.

【0045】上述のレイジング波長の測定によれば、S
ELを実際に作動させる前に、各DBRミラーの反射ス
ペクトルと活性媒質の利得曲線とから、レイジングの波
長について正確に知ることができる。また、反射スペク
トルと利得曲線の比較結果から、急激な下降が光出力側
のDBRミラー(ここでは、p型DBRミラー103)
の反射スペクトルに存在する波長において、その下降が
活性層の利得曲線上にあり、かつ、レーザの発振条件が
満たされていれば、レーザの出力が生じる。ただし、高
出力のSELを得るためには、活性層の利得曲線にピー
クがある波長において、反射スペクトルに浅い落ち込み
を有するp型DBRミラーと反射率が99%を超えるn
型DBRミラーが必要である。
According to the above measurement of the lasing wavelength, S
Before actually operating the EL, the lasing wavelength can be accurately known from the reflection spectrum of each DBR mirror and the gain curve of the active medium. Also, from the comparison result between the reflection spectrum and the gain curve, a sharp drop shows a DBR mirror on the light output side (here, the p-type DBR mirror 103).
If the decrease in the wavelength existing in the reflection spectrum is on the gain curve of the active layer and the laser oscillation condition is satisfied, a laser output is generated. However, in order to obtain a high output SEL, at a wavelength where the gain curve of the active layer has a peak, a p-type DBR mirror having a shallow dip in the reflection spectrum and an n having a reflectance of more than 99%
A type DBR mirror is required.

【0046】<DBRレーザの設計方法>DBRレーザ
を作製するためには、まず第1に、光出力側のDBRミ
ラーの反射スペクトルにおける少なくとも1つの反射率
の急激な落ち込みが存在し、その反射率の落ち込みが生
じた波長が活性媒質において所定の利得以上を得る波長
であることが必要である。第2に、その反射率の急激な
落ち込みは少なくともレーザ発振可能な反射率以上であ
り、その波長における他方の側のDBRミラーの反射率
が十分に高くなっていることが必要がある。これら第1
および第2の条件を満たすことにより、DBRレーザを
効率良く作製することが可能になり、その製造工程にお
けるスループットも向上する。
<Design Method of DBR Laser> In order to fabricate a DBR laser, first, there is at least one sharp drop in the reflectance in the reflection spectrum of the DBR mirror on the light output side. It is necessary that the wavelength at which the drop occurs is a wavelength at which a predetermined gain or more is obtained in the active medium. Second, the sharp drop in the reflectance is at least the reflectance at which laser oscillation is possible, and the reflectance of the DBR mirror on the other side at that wavelength needs to be sufficiently high. These first
By satisfying the second condition, the DBR laser can be efficiently manufactured, and the throughput in the manufacturing process can be improved.

【0047】また、上述の第1の条件において、光出力
側のDBRミラーの反射スペクトルにおける反射率の急
激な落ち込みが生じた波長と、活性媒質の利得曲線のピ
ーク波長とがほぼ一致するようにすれば、よりレーザ出
力の高いDBRレーザを効率良く作製することが可能と
なる。
Further, under the above first condition, the wavelength at which the reflectance sharply drops in the reflection spectrum of the DBR mirror on the light output side is substantially equal to the peak wavelength of the gain curve of the active medium. Then, a DBR laser having a higher laser output can be efficiently manufactured.

【0048】さらに、光出力側のDBRの反射スペクト
ルにおける急激な反射率の落ち込みの幅を非常に狭い幅
にすることによって、SELを単一波長で作動すること
が可能となる。
Furthermore, by making the width of the sharp reflectance drop in the reflection spectrum of the DBR on the light output side very narrow, it becomes possible to operate the SEL at a single wavelength.

【0049】さらには、SELの共振器長を極端に短く
することによって、その共振器長により制限されている
パルスの長さを可能な限り最短にしたパルスの発生が可
能となる。従来の端面発光レーザよりほぼ1桁短い光パ
ルスを発生させることができる。
Further, by extremely shortening the resonator length of the SEL, it is possible to generate a pulse whose pulse length limited by the resonator length is made as short as possible. It is possible to generate a light pulse that is almost one digit shorter than a conventional edge emitting laser.

【0050】なお、レーザ利得は温度上昇と共に長波長
側へ移行するが、反射率はより遅い速度で逆方向に移行
するので、反射スペクトルにおいては急激な下降の位置
を最適化することが必要となる。
Although the laser gain shifts to the longer wavelength side as the temperature rises, the reflectivity shifts in the opposite direction at a slower speed, so it is necessary to optimize the position of the sharp drop in the reflection spectrum. Become.

【0051】以上は、p型DBRミラーが光出力側に設
けられたSELについて説明したが、本発明のレイジン
グ波長測定方法および設計方法に適用されるSELはこ
の構成に限られるものではなく、例えば光出力側にn型
DBRミラーが設けられたものであってもよい。
Although the SEL in which the p-type DBR mirror is provided on the light output side has been described above, the SEL applied to the lasing wavelength measuring method and the designing method of the present invention is not limited to this configuration. An n-type DBR mirror may be provided on the light output side.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように構成される本発明に
よれば、以下に記載するような効果を奏する。
According to the present invention configured as described above, the following effects can be obtained.

【0053】本発明の設計方法では、光出力側である分
布反射型ミラーの反射率が急激に下降する波長における
活性層の利得が十分で、かつ、第2の分布反射型ミラー
の反射率が十分に高くなるように設計されるので、効率
的にDBRレーザを製造することができる。
According to the design method of the present invention, the gain of the active layer is sufficient at the wavelength where the reflectance of the distributed reflection mirror on the light output side sharply drops, and the reflectance of the second distributed reflection mirror is sufficient. Since the DBR laser is designed to be sufficiently high, the DBR laser can be manufactured efficiently.

【0054】加えて、光出力側の分布反射型ミラーの反
射率が急激に下降する波長と活性層の利得曲線のピーク
波長とを一致させ、他方の側の分布反射型ミラーの反射
率を十分に高いものとするように設計されるので、高出
力のDBRレーザを製造することができる。
In addition, the wavelength at which the reflectivity of the distributed reflection mirror on the light output side sharply falls is matched with the peak wavelength of the gain curve of the active layer, and the reflectance of the distributed reflection mirror on the other side is sufficiently increased. Therefore, a high-power DBR laser can be manufactured.

【0055】また、本発明のレイジング波長測定方法に
よれば、パッケージ前であっても、SELを実際に動作
させることなく、レイジング波長を測定することができ
るので、DBRレーザの製造工程におけるスループット
の向上を図ることができる。
Further, according to the lasing wavelength measuring method of the present invention, the lasing wavelength can be measured without actually operating the SEL even before the package, so that the throughput in the manufacturing process of the DBR laser can be reduced. Improvement can be achieved.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図4[Correction target item name] Fig. 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図4】 FIG. 4

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図6】 FIG. 6

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図8】 FIG. 8

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対向して設けられた第1および第2の分
布反射型ミラー間に活性層が設けられて共振器が構成さ
れ、前記第1の分布反射型ミラーを介してレーザ光が出
力される分布反射型レーザのレイジング波長を測定する
方法であって、 前記第1および第2の分布反射型ミラーのそれぞれの反
射スペクトルを測定する第1のステップと、 前記第1の分布反射型ミラーの反射スペクトルと予め得
られている前記活性層に関する波長に対する利得の変化
を示す利得特性とを比較し、前記第1の分布反射型ミラ
ーの反射率が所定の反射率まで落ち込み、かつ、前記活
性層の利得が所定の利得以上となる波長を求める第2の
ステップと、 前記第2のステップで求めた波長のうち、前記第2の分
布反射型ミラーの反射率が所定の反射率以上となる波長
を前記レージング波長とする第3のステップとを含むレ
イジング波長測定方法。
An active layer is provided between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other to form a resonator, and a laser beam is output via the first distributed reflection mirror. A method of measuring a lasing wavelength of a distributed reflection type laser, comprising: a first step of measuring respective reflection spectra of the first and second distributed reflection type mirrors; and the first distributed reflection type mirror. Is compared with a gain characteristic indicating a change in gain with respect to the wavelength of the active layer obtained in advance, the reflectance of the first distributed reflection type mirror falls to a predetermined reflectance, and A second step of obtaining a wavelength at which the gain of the layer is equal to or greater than a predetermined gain; and among the wavelengths obtained in the second step, the reflectance of the second distributed reflection type mirror is equal to or greater than a predetermined reflectance. wavelength A third step of setting the lasing wavelength to the lasing wavelength.
【請求項2】 対向して設けられた第1および第2の分
布反射型ミラー間に活性層が設けられて共振器が構成さ
れ、前記第1の分布反射型ミラーを介してレーザ光が出
力される分布反射型レーザの設計方法であって、 前記第1の分布反射型ミラーの反射スペクトルには反射
率が所定の反射率まで低下する波長が1つ以上存在し、
該反射率の低下を生じた波長のうちの少なくとも1つの
波長における前記活性層の利得および前記第2の分布反
射型ミラーの反射率を、それぞれ所定の利得および所定
の反射率以上に設定することを特徴とする分布反射型レ
ーザの設計方法。
2. An resonator is formed by providing an active layer between first and second distributed reflection mirrors provided opposite to each other, and a laser beam is output via the first distributed reflection mirror. A distributed reflection laser design method, wherein the reflection spectrum of the first distributed reflection mirror has one or more wavelengths at which the reflectance decreases to a predetermined reflectance,
Setting the gain of the active layer and the reflectance of the second distributed reflection mirror at at least one wavelength among the wavelengths at which the reflectance has decreased to a predetermined gain and a predetermined reflectance or more, respectively. And a method of designing a distributed reflection laser.
【請求項3】 請求項2に記載の分布反射型レーザの設
計方法において、 前記第1の分布反射型ミラーの反射率の低下を生じる波
長のうちの少なくとも1つの波長と、予め得られている
前記活性層に関する波長に対する利得の変化を示す利得
曲線のピーク波長とをほぼ一致させることを特徴とする
分布反射型レーザの設計方法。
3. The distributed reflection laser designing method according to claim 2, wherein at least one of the wavelengths at which the reflectance of the first distributed reflection mirror causes a decrease in reflectance is obtained in advance. A method of designing a distributed reflection laser, wherein a peak wavelength of a gain curve indicating a change in gain with respect to a wavelength with respect to the active layer is substantially matched.
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