JPH11163455A

JPH11163455A - 分布帰還型半導体レーザ

Info

Publication number: JPH11163455A
Application number: JP32147797A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sato; 健二佐藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-18
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JP3173582B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、本発明は、レーザ共振器の軸方向
の電界強度分布を均一にすることにより、バイアス電流
が変化した場合であっても前方後方出力比が変動するこ
となく、システム上で光出力をモニターし易い半導体レ
ーザを提供することを目的とする。【解決手段】回折格子により光帰還を行う分布帰還型
半導体レーザ１０において、この回折格子が、複数の格
子領域（１１〜１８）に分けられ、レーザ共振器の中央
で１次の回折格子の半周期分だけ位相がシフトし、レー
ザ共振器の端面側に設けられた格子領域より、中心方向
に設けられた格子領域の回折格子の次数が高くなるよう
に形成されていることを特徴とする分布帰還型半導体レ
ーザ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関
し、特にデジタル光伝送システムに用いられるモード安
定性の高い位相シフト分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レー
ザに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来デジタル光伝送システムには、レー
ザ共振器中央で回折格子の位相を半周期シフトさせたλ
／４位相シフト分布帰還型半導体レーザと呼ばれる単一
モード性の高い半導体レーザが用いられている。λ／４
位相シフト構造は公知の構造で、例えば、「１９９４
年、オーム社刊、応用物理学会編、半導体レーザ２７
２頁図１２・１２」に記載されている。

【０００３】λ／４位相シフト分布帰還型半導体レーザ
は図５に断面図を示すように、第１の回折格子５１と第
２の回折格子５２の位相を半周期分シフトさせたλ／４
位相シフト構造５をレーザ共振器中央に有している。こ
の構造では、ｎ_effを実効屈折率とすると、次式から回
折格子周期Λが決定するブラッグ波長λ_B ｍλ_B＝２Λｎ_eff （ここで、ｍは回折格子の次数であり、ｍ＝１のときの
Λが１次の回折格子の周期である。）で発振するため、
副モード抑圧比が高くとれるという特徴がある。

【０００４】しかしこの構造では、前方と後方からのレ
ーザ光出力の比が、バイアス電流により変動するため、
前方の光出力を後方からの光出力で監視することができ
ない（トラッキングエラー）という問題があった。ま
た、変調時の波長変動（チャーピング）が大きく、長距
離伝送において符号誤りをひき起こすという問題点があ
った。これらの問題点は、レーザ共振器中央にλ／４位
相シフト構造が存在するため、この位相シフト部で電界
が非常に強くなり、バイアスを高くするにつれて内部の
電界強度分布が極端に不均一になり、キャリア変動によ
る屈折率変化が共振器内の位置により大きく異なるため
に生じる。

【０００５】また、レーザ共振器中央付近で電界が強く
なり、外部へ光が出力されにくくなるために、電流対光
出力変換効率が低いという問題もあった。

【０００６】この問題を解決する方法として、「第１３
回アイトリプルイー国際半導体レーザ会議学会予稿集
（１３ｔｈＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒＣｏｎｆｅ
ｒｅｎｃｅＤｉｇｅｓｔ）１９９２年２１８〜２１９
頁」には、図６（Ａ）にその断面図を示すように、回折
格子６１および６２は共振器軸上で一定周期を保ちつ
つ、その回折格子の一周期内での山の部分の長さと谷の
部分の長さの合計に対する山の部分の長さの比（ここで
はデューティー比と定義する）を変化させることで、回
折格子による実効的な帰還量を変化させる方法が記載さ
れている。

【０００７】この方法では、図６（Ｂ）に軸方向での結
合係数の分布を示すように共振器中央付近の帰還量を減
少させることができる。従って、この構造では、前記λ
/４位相シフト分布帰還型半導体レーザに比べて、共振
器の軸方向で電界強度分布が平坦になるという特徴があ
る。

【０００８】しかしながら、この方法では、中央付近で
のデューティー比が極端に小さくなりすぎてしまい、そ
の回折格子作製プロセスが非常に困難になるために、量
産時のレーザ素子の歩留まりが低くなる問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザ共振
器の軸方向の電界強度分布を均一にすることにより、バ
イアス電流が変化した場合であっても前方後方出力比が
変動することなく、システム上で光出力をモニターし易
い半導体レーザを提供することを目的とする。

【００１０】また同時にレーザ共振器の軸方向の電界強
度分布を均一にすることにより、変調時の波長変動を低
減し、変調時でも安定動作が可能で、電流対光出力変換
効率の高い半導体レーザを提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明は、レーザ発振モードの安定
性を高めることにより、従来の半導体レーザに比べ、デ
ジタル変調時における符号誤り率を低くできる半導体レ
ーザを提供することを目的とする。

【００１２】さらに本発明は、量産時における作製プロ
セスを容易にし、素子間の特性のばらつきを小さくし、
歩留まりの高い半導体レーザを提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、回折格子によ
り光帰還を行う分布帰還型半導体レーザにおいて、この
回折格子が、複数の格子領域に分けられ、レーザ共振器
の中央で１次の回折格子の半周期分だけ位相がシフト
し、レーザ共振器の端面側に設けられた格子領域より、
中心方向に設けられた格子領域の回折格子の次数が高く
なるように形成されていることを特徴とする分布帰還型
半導体レーザに関する。

【００１４】ここで、回折格子の次数とは、回折格子の
１次の回折格子周期の整数倍の倍率をいい、本発明にお
いては、共振器の両端部に１次の回折格子周期の回折格
子が配置され、共振器端から共振器中央に向かって、軸
方向にそって前後対称に、回折格子の周期が端面付近の
１次の回折格子周期の２倍、３倍と整数倍になるように
形成される。

【００１５】さらに本発明では、複数に分けられた前記
回折格子内で、レーザ共振器の端面から中心方向に向か
って結合係数が減少するように、回折格子のデューティ
ー比が設定されていることが好ましい。

【００１６】本発明において、回折格子のデューティー
比とは、格子の半値幅と格子の１周期長との比をいうも
のとする。

【００１７】回折格子の格子部分の形状は、方形波状、
正弦波状、三角波状等の通常回折格子として機能する形
状であれば特に限定はされない。

【００１８】

【発明の実施の形態】従来のλ／４位相シフト分布帰還
型半導体レーザは、前述のように、光の帰還が中央付近
で強くなり過ぎるため、光が中央付近に集中する。

【００１９】また、通常は回折格子のデューティー比は
５０％（方形波状であれば、回折格子の山の部分の長さ
と谷の部分の長さが等しい。）であり、回折格子からの
帰還量を示す指標である結合係数は、共振器軸上で一定
に設定されている。また、このようにデューティー比が
５０％の状態のとき、結合係数が最大であり、デューテ
ィー比を５０％から高くするかまたは低くすることで、
結合係数を減少させることができる。

【００２０】そこで、回折格子の周期を変化させること
により、共振器内部の電界強度分布を平坦にすることが
考えられる。しかし、回折格子の周期を変化させること
だけで光が中央に集中する問題を解決しようとすると、
中央付近のデューティー比をほぼ１００％または０％に
することが必要であり、回折格子の山の部分または谷の
部分が極端に短くなり、回折格子の製造が極めて困難に
なる。

【００２１】一方、回折格子の次数が高いほど、結合係
数が減少することが、例えば「アイトリプルイージャ
ーナル・オブ・クワンタム・エレクトロニクス（ＩＥＥ
ＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ）ｖｏｌ．ＱＥ−１２（１９７６）ｐｐ．７
３７−７３９」に記載されている。また、同一共振器全
体にわたり２次の回折格子を用いた例が「アイトリプル
イージャーナル・オブ・クワンタム・エレクトロニク
ス（ＩＥＥＥＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｕａｎｔｕｍＥ
ｌａｃｔｒｏｎｉｃｓ）ｖｏｌ．ＱＥ−２４Ｎｏ．１，
（１９８８）ｐｐ．７３−８２」に記載されている。し
かし、これらに記載された構造ではレーザ共振器内の電
界強度を平坦にすることはできない。

【００２２】これに対して本発明では、レーザ共振器の
中心部の方の回折格子の次数が高くなるように形成され
ているため、中心部では結合係数が小さくなり中央付近
での光の帰還量を減少させることができ、内部電界強度
分布を平坦にすることができる。

【００２３】また、前記文献には、高次の回折格子を用
いることで、しきい値利得差を大きくできることが記載
されているが、本発明においても同様の効果が得られ、
部分的に高次の回折格子を用いることで、従来例と比較
しても高いしきい値利得差を得ることができる。

【００２４】また、本発明の構造では、中央付近での回
折格子周期は、端面付近の回折格子周期の数倍になるた
め、回折格子の山の部分の長さまたは谷の部分の長さは
十分長く、作製プロセスも容易になる。

【００２５】また、従来のλ/４位相シフト分布帰還型
半導体レーザと同様に、本発明においても、端面付近の
回折格周期によって決定されるブラッグ波長で発振す
る。

【００２６】レーザの主モードがブラッグ波長に等しい
場合には、主モードと副モードの差が最大になるため、
モード安定性の指標であるしきい値利得差は、本構造で
はλ/４位相シフト分布帰還型半導体レーザと同等に高
い値が得られる。

【００２７】さらに本発明では、回折格子の次数を変化
させるだけでなく、同時に回折格子のデューティー比を
変化させることで、軸方向上での結合係数をさらに微調
整することができる。これにより、理論的には「アイト
リプルイーフォトニクス・テクノロジー・レターズ
（ＩＥＥＥＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）ｖｏ１．２（１９９０）ｐｐ．１７
０−１７２」に示されているような結合係数の分布を形
成することができ、共振器内部の電界強度分布を完全に
平坦にすることができる。

【００２８】また本発明では、回折格子部分の導電型
を、その周囲の導電型と反転させて形成した電流ブロッ
ク構造とすると、活性層に注入する電流を制御すること
ができ、軸方向上で任意の利得の分布を得ることができ
る。導電型を反転させた構造については、「第１３回ア
イトリプルイー国際半導体レーザ会議学会予稿集（１３
ｔｈＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
Ｄｉｇｅｓｔ）１９９２年１４〜１５頁」に記載され
ている。

【００２９】本発明においては、理論的には「ヘールト
・モルティエル著博士論文ゲント大学１９９１年図
４．３．５」に記載されているように、共振器軸方向上
で、活性層利得と結合係数の両者を分布させることによ
り、内部電界強度分布を完全に平坦にすることができ
る。しかしながら前記構造を実現するためには結合係数
が実数であることが必要であるため、本発明において
は、その回折格子部分とその周囲とで光吸収係数が等し
くなるように回折格子部分のキャリア密度をそれぞれ設
定する。

【００３０】以上のように本発明によれば、回折格子の
次数とデューティー比を変化させるだけで、単一モード
性が高く、共振器内部の電界強度分布が平坦で、変調時
の波長変動が小さいレーザを実現できる。

【００３１】

【実施例】［実施例１］図１（Ａ）は、実施例１の３０
０ミクロン共振器の半導体レーザ１０の構造図（断面
図）である。

【００３２】この半導体レーザを形成するには、周知の
エピタキシャル成長により、ｎ型ＩｎＰ半導体基板１上
に、ｎ型ＩｎＰクラッド層２を１ミクロン、多重量子井
戸層３を層厚０．２ミクロン、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガ
イド層４を層厚０．１ミクロン、回折格子形成のためｐ
型ＩｎＧａＡｓＰ層を０．０３ミクロン成長した後、周
知の電子ビーム露光法および周知のリソグラフィーによ
り前記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ層をエッチングすることで回
折格子１１〜１８および位相シフト構造５を同一平面上
に形成する。

【００３３】さらに、ｐ型ＩｎＰクラッド層６を層厚３
ミクロン、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層７を層厚０．
２ミクロン形成し、周知の電極形成法によりｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰキャップ層７上にｐ型電極８、そしてｎ型Ｉｎ
Ｐ半導体基板１下にｎ型電極９を形成する。

【００３４】また、半導体レーザ１０の両端面には、無
反射コーティングを施す。ここでは、回折格子１１〜１
８を形成する際のエッチングの深さは、分布帰還結合係
数κが約７０ｃｍ^ー1となるように０．０３ミクロンとし
た。

【００３５】回折格子１１〜１８については、図１
（Ｂ）に次数の分布を示す通り、第１の回折格子１１は
次数が１すなわち、周期が２０２ナノメートルで片方の
端面から２０ミクロンの長さに形成され；第２の回折格
子１２は次数が２すなわち周期が４０４ナノメートルで
３０ミクロンの長さであり、第１の回折格子１１と位相
が連続するように接続され；第３の回折格子１３は次数
が３すなわち周期が６０６ナノメートルで５０ミクロン
の長さであり、第２の回折格子１２と位相が連続するよ
うに接続され；第４の回折格子１４は次数が４すなわち
周期が８０８ナノメートルで５０ミクロンの長さであ
り、第３の回折格子１３と位相が連続するように接続さ
れている。

【００３６】第４の回折格子１４と第５の回折格子１５
との間には、位相が第１の回折格子１１の周期の半周期
だけシフトするような位相シフト構造５を配置させ、第
５の回折格子１５は次数が４すなわち周期が８０８ナノ
メートルで５０ミクロンの長さであり；第６の回折格子
１６は次数が３すなわち周期が６０６ナノメートルで５
０ミクロンの長さに形成され、第５の回折格子１５と位
相が連続するように接続され；第７の回折格子１７は次
数が２すなわち周期が４０４ナノメートルで３０ミクロ
ンの長さであり、第６の回折格子１６と位相が連続する
ように接続され；第８の回折格子１８は次数が１すなわ
ち周期が２０２ナノメートルで２０ミクロンの長さであ
り、第７の回折格子１７と位相が連続するように接続さ
れている。

【００３７】回折格子の次数をこのように分布させるこ
とにより、図１（Ｃ）に示されるような結合係数の分布
を得ることができる。

【００３８】図４中の曲線（Ａ）は、本発明の第１の実
施例による半導体レーザ１０の内部の電界強度分布を示
したものである。内部の電界強度の最小値と最大値の比
は０．９５となり、図４中の曲線（Ｄ）に示す従来のλ
/４位相シフト分布帰還型レーザの０．３３よりも内部
の電界強度分布の平坦性が増大していることがわかる。
また、レーザのモード安走性を示すしきい値利得差に
ついては、本発明の第１の実施例の構造では約０．７８
が得られた。これは、従来のλ/４位相シフト分布帰還
型レーザの０．７７よりも高い。

【００３９】また本実施例においては、レーザの発振波
長は第１の回折格子１１の周期によって決定されるブラ
ッグ波長である１．３ミクロンで発振する。

【００４０】また、本実施例においては、レーザ共振器
の長さを３００ミクロンとしたが、特にこれに制限され
るものではない。

【００４１】また、本実施例においては、Ｌをレーザ共
振器長とすると、規格化結合係数κ×Ｌを約２と設定し
た（回折格子１１〜１８において分布帰還結合係数κを
約７０ｃｍ^ー1と設定した）が、２から４が望ましい。規
格化結合係数を大きく設定するに伴い、共振器中央付近
の光分布帰還量を減少させる必要があり、共振器軸上で
の次数の段数を増加させて、共振器中央付近での回折格
子の次数を大きくすることで結合係数をさらに減少させ
ることができる。規格化結合係数が大きいほど、レーザ
発振モードが安定し、レーザ劈開時に第１の回折格子１
１および第８の回折格子１８の長さが設計と異なるレー
ザ装置が得られることがあっても、その影響を小さくす
ることができる。

【００４２】［実施例２］図２（Ａ）は、第２の実施例
の３００ミクロン共振器の半導体レーザ２０の構造図
（断面図）である。

【００４３】この半導体レーザは、第１の実施例と同様
に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ半導体基板１上に周知のエピタ
キシャル成長および周知の電極形成法により各層を積層
し、周知の電子ビーム露光法および周知のリソグラフィ
ーにより回折格子２１〜２８および位相シフト構造５を
同一平面上に形成する。回折格子２１〜２８は本発明の
実施例１と同様に周期を設定し、回折格子の次数の分布
は図１（Ｂ）と同一である。

【００４４】また、半導体レーザ２０の両端面には、無
反射コーティングが施されている。回折格子２１〜２８
を形成する際のエッチングの深さは、分布帰還結合係数
κが約７０ｃｍ^ー1となるように０．０３ミクロンとす
る。

【００４５】図２（Ｂ）に回折格子２１〜２８のデュー
ティー比の分布を示す通り、回折格子２１〜２８はそれ
ぞれ、中心方向に向かってデューティー比が減少するよ
うに設定されている。このようにすることで、図２
（Ｃ）に示されるように共振器全体における結合係数の
分布をなめらかに変化させることができ、内部電界分布
を完全に平坦にすることができる。

【００４６】図４中の曲線（Ｂ）は、本発明の第２の実
施例による半導体レーザ２０の内部の電界強度分布を示
したものである。内部の電界強度の最小値と最大値の比
は約１．０となり、図４中の曲線（Ｄ）に示す従来のλ
/４位相シフト分布帰還型レーザの０．３３よりも内部
の電界強度分布の平坦性が増大していることがわかる。
また、レーザのモード安定性を示すしきい値利得差に
ついては、第２の実施例の構造では約０．８が得られ
た。これは、従来のλ/４位相シフト分布帰還型レーザ
の０．７７よりも高い。

【００４７】また、本実施例においては、レーザ発振波
長は、全ての回折格子に対する平均の周期によって決定
されるブラッグ波長である１．３ミクロンで発振する。

【００４８】また、本実施例においては、レーザ共振器
の長さを３００ミクロンとしたが、特にこれに制限され
るものではない。

【００４９】また、本実施例においては、Ｌをレーザ共
振器長とすると、規格化結合係数κ×Ｌを約２と設定し
た（回折格子２１〜２８において分布帰還結合係数κを
約７０ｃｍ^ー1と設定した）が、２から４が望ましい。規
格化結合係数を大きく設定するに伴い、共振器中央付近
の光分布帰還量を減少させる必要があり、共振器軸上で
の次数の段数を増加させて、共振器中央付近での回折格
子の次数を大きくすることで結合係数をさらに減少させ
ることができる。規格化結合係数が大きいほど、レーザ
発振モードが安定し、レーザ劈開時に第１の回折格子２
１および第８の回折格子２８の長さが設計と異なるレー
ザ装置が得られることがあっても、その影響を小さくす
ることができる。

【００５０】［実施例３］図３（Ａ）は、第３の実施例
の３００ミクロン共振器の半導体レーザ３０の構造図
（断面図）である。

【００５１】この半導体レーザは、本発明の第１の実施
例と同様に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ半導体基板１上に周知
のエピタキシャル成長および周知の電極形成法により各
層を積層し、周知の電子ビーム露光法および周知のリソ
グラフィーにより回折格子３１〜３６および位相シフト
構造５を同一平面上に形成する。回折格子３１〜３６は
本発明の実施例１と同様に、端面から中心に向かって次
数が増加するように設定する。

【００５２】ただし、本実施例では、回折格子３１〜３
６を形成するのに、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層を成長した後
にエッチングすることで形成する。即ち、回折格子の導
電型が、その周囲に配置されているｐ型ＩｎＧａＡｓＰ
光ガイド層５およびｐ型ＩｎＰクラッド層６と導電型が
反対になっている。

【００５３】また、回折格子３１〜３６を形成している
ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層のキャリア密度は２×１０¹⁷ｃｍ
^ー3程度であり、また、その周囲に配置されているｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層６のキャリア密度は、５×１０¹⁷ｃｍ^-3
程度である。このようにキャリア濃度を変えることによ
り、導電型の異なる回折格子とその周囲の光吸収係数が
等しくなるように調整することが好ましい。

【００５４】また、半導体レーザ３０の両端面には、無
反射コーティングが施されている。回折格子３１〜３６
を形成する際のエッチングの深さは、分布帰還結合係数
κが約７０ｃｍ^ー1となるように０．０３ミクロンとす
る。

【００５５】図３（Ｂ）に回折格子３１〜３６の結合係
数の分布を示す通り、中心方向に向かって結合係数が減
少するように設定されている。また、回折格子３１〜３
６は周囲と電気導電型が反転しているため、活性層に注
入される電流をブロックし、回折格子のデューティー比
が位置により異なるため、図３（Ｃ）に示されるような
活性層利得の分布を得ることができる。

【００５６】このようにすることで、結合係数および活
性層利得変化させることができ、内部電界分布を完全に
平坦にすることができる。

【００５７】図４中の曲線（Ｃ）は、本発明の第３の実
施例による半導体レーザ３０の内部の電界強度分布を示
したものである。内部の電界強度の最小値と最大値の比
は約１．０となり、図４中の曲線（Ｄ）に示す従来のλ
/４位相シフト分布帰還型レーザの０．３３よりも内部
の電界強度分布の平坦性が増大していることがわかる。
また、レーザ単一モード性を示すしきい値利得差につ
いては、本発明の第３の実施例では約０．８が得られ
た。これは、従来のλ/４位相シフト分布帰還型レーザ
の０．７７よりも高い。また、本実施例においては、レ
ーザ発振波長は、全ての回折格子に対する平均の周期に
よって決定されるブラッグ波長である１．３ミクロンで
発振する。

【００５８】また、本実施例においては、レーザ共振器
の長さを３００ミクロンとしたが、特にこれに制限され
るものではない。

【００５９】また、本実施例においては、回折格子の存
在する長さＬが３００ミクロンであり、規格化結合係数
κ×Ｌを約２と設定した（回折格子３１〜３６において
分布帰還結合係数κを約７０ｃｍ^ー1と設定した）が、こ
れは２から４が望ましい。規格化結合係数を大きく設定
するに伴い、活性層利得分布を共振器中央付近でより利
得を増大させる必要がある。このことにより、レーザ発
振モードがより安定化し、レーザ劈開時に第１の回折格
子３１および第６の回折格子３６の長さが設計と異なる
レーザ装置が得られることがあっても、その影響を小さ
くすることができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、レーザ共振器の軸方向
の電界強度分布を均一にすることにより、バイアス電流
が変化した場合であっても前方後方出力比が変動するこ
となく、システム上で光出力をモニターし易い半導体レ
ーザを提供することができる。また同時にレーザ共振器
の軸方向の電界強度分布を均一にすることにより、変調
時の波長変動を低減し、変調時でも安定動作が可能で、
電流対光出力変換効率の高い半導体レーザを提供するこ
とができる。

【００６１】また、本発明によれば、レーザ発振モード
の安定性を高めることにより、従来の半導体レーザに比
べ、デジタル変調時における符号誤り率を低くできる半
導体レーザを提供することができる。

【００６２】さらに本発明によれば、量産時における作
製プロセスを容易にし、素子間の特性のばらつきを小さ
くし、歩留まりの高い半導体レーザを提供することがで
きる。

【００６３】このように本発明を用いることにより、光
通信において大容量の伝送が可能となり、加入者数の増
大、通信サービスの拡大を実現できる。さらにまた、加
入者向けの低コストな光通信システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置を示
す図である。（Ａ）構造図（断面図）（Ｂ）回折格子次数の分布（Ｃ）結合係数の分布

【図２】本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置を示
す図である。（Ａ）構造図（断面図）（Ｂ）回折格子デューティー比の分布（Ｃ）結合係数の分布

【図３】本発明の第３の実施例の半導体レーザ装置を示
す図である。（Ａ）構造図（断面図）（Ｂ）結合係数の分布（Ｃ）活性層利得の分布

【図４】半導体レーザ装置の内部の電界強度分布を示す
図である。曲線（Ａ）：第１の実施例曲線（Ｂ）：第２の実施例曲線（Ｃ）：第３の実施例曲線（Ｄ）：従来例

【図５】第１の従来例であるλ/４位相シフト型ＤＦＢ
レーザの構造図である。

【図６】第２の従来例である半導体レーザ装置の構造図
（Ａ）と、その回折格子のデューティー比の分布（Ｂ）
と、その結合係数の分布（Ｃ）を示した図である。

【符号の説明】

１ｎ型ＩｎＰ半導体基板２ｎ型ＩｎＰクラッド層３多重量子井戸層４ｐ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層５位相シフト構造６ｐ型ＩｎＰクラッド層７ｐ型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層８ｐ型電極９ｎ型電極１０半導体レーザ１１第１の回折格子１２第２の回折格子１３第３の回折格子１４第４の回折格子１５第５の回折格子１６第６の回折格子１７第７の回折格子１８第８の回折格子２０半導体レーザ２１第１の回折格子２２第２の回折格子２３第３の回折格子２４第４の回折格子２５第５の回折格子２６第６の回折格子２７第７の回折格子２８第８の回折格子３０半導体レーザ３１第１の回折格子３２第２の回折格子３３第３の回折格子３４第４の回折格子３５第５の回折格子３６第６の回折格子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回折格子により光帰還を行う分布帰還型
半導体レーザにおいて、この回折格子が、複数の格子領域に分けられ、レーザ共
振器の中央で１次の回折格子の半周期分だけ位相がシフ
トし、レーザ共振器の端面側に設けられた格子領域よ
り、中心方向に設けられた格子領域の回折格子の次数が
高くなるように形成されていることを特徴とする分布帰
還型半導体レーザ。
【請求項２】複数に分けられたそれぞれの格子領域内
で、レーザ共振器の端面から中心方向に向かって結合係
数が減少するように、回折格子のデューティー比が設定
されていることを特徴とする請求項１記載の分布帰還型
半導体レーザ。
【請求項３】前記の回折格子のデューティー比は５０
％以下であって、複数に分けられたそれぞれの格子領域
内で、レーザ共振器の端面から中心方向に向かって小さ
くなるように設定されていることを特徴とする請求項２
記載の分布帰還型半導体レーザ。
【請求項４】前記回折格子は、格子部分の導電型がそ
の周囲の導電型と反転している電流ブロック構造を有
し、格子部分とその周囲とでキャリア密度が異なること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分布帰還
型半導体レーザ。
【請求項５】前記回折格子は、前記格子部分とその周
囲とで光吸収係数が等しくなるようにキャリア密度がそ
れぞれ設定されていることを特徴とする請求項４記載の
分布帰還型半導体レーザ。
【請求項６】前記回折格子の導電型がｎ型で、その周
囲の導電型がｐ型である請求項４または５に記載の分布
帰還型半導体レーザ。