JPH11163464A - Distribution feedback type semiconductor laser - Google Patents

Distribution feedback type semiconductor laser

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JPH11163464A
JPH11163464A JP34196797A JP34196797A JPH11163464A JP H11163464 A JPH11163464 A JP H11163464A JP 34196797 A JP34196797 A JP 34196797A JP 34196797 A JP34196797 A JP 34196797A JP H11163464 A JPH11163464 A JP H11163464A
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semiconductor laser
diffraction grating
distributed feedback
feedback semiconductor
resonator
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a DFB laser which is easily manufactured, a threshold gain difference is kept satisfactory as compared to a λ/4 phase shifted DFB laser, without being affected by an end surface phase while an optical output equivalent to constant grating DFB laser is obtained. SOLUTION: For a λ/4 shifted DFB laser of an AR/AR coating, L1 /L2 , κ1 .L1 >κ2 .L2 , where L2 is length in resonator axis direction of a diffraction grating in front of a phase shift point, L1 is that of the diffraction grating rear the phase shift point, κ2 is an average value of coupling factor for the diffraction grating in front of phase shifted point, and κ1 is that of diffraction grating rearward of the phase shift point.

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、分布帰還型半導体
レーザに関し、特に結合係数が共振器軸方向で変化する
分布帰還型半導体レーザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a distributed feedback semiconductor laser, and more particularly to a distributed feedback semiconductor laser in which a coupling coefficient changes in a resonator axis direction.

【0002】[0002]

【従来の技術】回折格子を備えた分布帰還型半導体レー
ザ(Distributed Feedback Laser :以下、DFBレーザ
と称する) は、Bragg 反射を利用することにより、変調
時においても単一波長のレーザ発振動作が得られること
から、長距離光ファイバ通信に広く用いられている。そ
して現在広く用いられているDFBレーザには、均一グ
レーティングDFBレーザと、λ/4位相シフトDFB
レーザがある。
2. Description of the Related Art A distributed feedback laser (hereinafter, referred to as a DFB laser) provided with a diffraction grating uses a Bragg reflection to obtain a single-wavelength laser oscillation operation even during modulation. Therefore, it is widely used for long-distance optical fiber communication. DFB lasers currently widely used include a uniform grating DFB laser and a λ / 4 phase shift DFB laser.
There is a laser.

【0003】均一グレーティングDFBレーザは、回折
格子のピッチが一定で位相の飛びもなく、共振器の両端
面は無反射コーティング膜(以下、ARコーティング膜
と称する)と高反射コーティング膜(以下、HRコーテ
ィング膜と称する)が施されている。またλ/4位相シ
フトDFBレーザは、共振器軸方向の中央にλ/4位相
シフト点があり、共振器の両端面はAR−ARコーティ
ングが施されている。
The uniform grating DFB laser has a constant diffraction grating pitch and no phase jump, and has both end faces of the resonator with a non-reflective coating film (hereinafter, referred to as an AR coating film) and a high-reflection coating film (hereinafter, HR). (Referred to as a coating film). Further, the λ / 4 phase shift DFB laser has a λ / 4 phase shift point at the center in the resonator axis direction, and AR-AR coating is applied to both end faces of the resonator.

【0004】上述のように均一グレーティングDFBレ
ーザは、AR−HRコーティングを施してあるためAR
側から大きな光出力が得られるが、λ/4位相シフトD
FBレーザは基本的には両端面からの光出力が同じなの
で、均一グレーティングDFBレーザに比べて前方から
取り出せる光出力が小さくなる。然しながら均一グレー
ティングDFBレーザは、λ/4位相シフトDFBレー
ザに比べ、シングルモード性が劣り製造上の歩留りが悪
く、またレーザをデジタルで変調した時の動的なシング
ルモード性も劣るため、光通信に使用した場合に信号誤
り率が大きくなるという欠点がある。
As described above, the uniform grating DFB laser has an AR-HR coating,
Side, a large optical output is obtained, but the λ / 4 phase shift D
Since the FB laser basically has the same light output from both end faces, the light output that can be extracted from the front is smaller than that of the uniform grating DFB laser. However, compared with a λ / 4 phase shift DFB laser, a uniform grating DFB laser is inferior in single mode performance and production yield, and is inferior in dynamic single mode when a laser is digitally modulated. However, there is a disadvantage that the signal error rate becomes large when used.

【0005】シングルモード性を定量的に扱う値とし
て、通常Δαで表される閾値利得差がある。レーザは、
光導波路の利得がある値以上になるとレーザ発振し、こ
のレーザ発振の利得を閾値利得と言うが、DFBレーザ
では異なった波長で発振するそれぞれのモードに対して
閾値利得がある。そして最も低い閾値利得を有するモー
ドと次に低い閾値利得を有するモードとの、閾値利得の
差を閾値利得差Δαと言うが、構造上、λ/4位相シフ
トDFBレーザでは大きな閾値利得差が得られるが、均
一グレーティングDFBレーザでは小さな閾値利得差し
か得られない。
As a value that quantitatively handles the single mode property, there is a threshold gain difference usually represented by Δα. The laser is
When the gain of the optical waveguide exceeds a certain value, laser oscillation occurs. The gain of this laser oscillation is called a threshold gain. In a DFB laser, there is a threshold gain for each mode oscillating at a different wavelength. The difference in threshold gain between the mode having the lowest threshold gain and the mode having the next lowest threshold gain is referred to as a threshold gain difference Δα. Due to the structure, a large threshold gain difference is obtained with a λ / 4 phase shift DFB laser. However, with a uniform grating DFB laser, only a small threshold gain can be obtained.

【0006】均一グレーティングDFBレーザとλ/4
位相シフトDFBレーザとは、光通信に使用する場合、
それぞれ上述のような合い反する長所と短所があり、こ
れらの短所を解消するレーザの研究が行われている。例
えば、昭和60年度電子通信学会半導体・材料部門全国
大会、論文番号310(1985)では、λ/4位相シフト
DFBレーザにおいて、AR−HRコーティングを施
し、位相シフト位置を後方のHR側にずらすことによっ
て、閾値利得差をある程度の値に保持しながら前方光出
力を大きく取り出す方法が提案されている。
[0006] Uniform grating DFB laser and λ / 4
The phase shift DFB laser, when used for optical communication,
Each has the above-mentioned conflicting advantages and disadvantages, and lasers that solve these disadvantages have been studied. For example, in the 1985 IEICE National Conference on Semiconductors and Materials, Paper No. 310 (1985), an AR-HR coating was applied to a λ / 4 phase shift DFB laser to shift the phase shift position to the rear HR side. Thus, there has been proposed a method of taking out a large forward light output while maintaining the threshold gain difference at a certain value.

【0007】然しながらHRコーティングを施したDF
Bレーザは、一般に回折格子の端面位相により閾値利得
差が変動し、このため論理的にある確率でシングルモー
ド不良が発生する。このためAR−HRコーティングを
施した非対称型λ/4位相シフトDFBレーザは、均一
グレーティングDFBレーザよりシングルモード歩留り
が向上したとしても、ある一定の割合で不良が発生する
のを避けられない。
However, DF with HR coating
In the B laser, the threshold gain difference generally fluctuates depending on the phase of the end face of the diffraction grating, so that a single mode failure logically occurs at a certain probability. Therefore, even if the asymmetric λ / 4 phase shift DFB laser with the AR-HR coating improves the single mode yield as compared with the uniform grating DFB laser, it is inevitable that defects occur at a certain rate.

【0008】また、AR−ARコーティングのλ/4位
相シフトDFBレーザにおいても、前方光出力と後方光
出力を異ならせようとする研究がなされている。例え
ば、"Asymmetric λ/4-Shifet InGaAsP/InP DFB Laser
s" M.Usami et.(IEEE J. Quantum Electron., QE-23,
p.815〜821,1987年6月) では、共振器軸方向の中
央からλ/4位相シフト点を前方にずらすことにより、
それ程シングルモード性を損なわずに前方光出力を向上
させる方法を開示している。
[0008] Also, research has been conducted to make the forward optical output and the backward optical output different from each other in the λ / 4 phase shift DFB laser having the AR-AR coating. For example, "Asymmetric λ / 4-Shifet InGaAsP / InP DFB Laser
s "M. Usami et. (IEEE J. Quantum Electron., QE-23,
pp. 815-821, June 1987), by shifting the λ / 4 phase shift point forward from the center in the resonator axial direction,
A method for improving the forward light output without significantly impairing the single mode property is disclosed.

【0009】また例えば特公平1−37872号公報で
は、位相シフト点の前後で回折格子の高さを変化させ
て、前方光出力と後方光出力とを変化させる方法を開示
している。また、このような回折格子の高さを変化させ
た場合の解析については、例えば、" λ/4-Shifet InGa
AsP/InP DFB Lasers" k.Utaka et.(IEEE J. QuantumEle
ctron., QE-22, p.1042〜1051 ,1986年7月) に述
べられている。
[0009] For example, Japanese Patent Publication No. 1-37872 discloses a method in which the height of a diffraction grating is changed before and after a phase shift point to change a front light output and a rear light output. Also, for an analysis in which the height of the diffraction grating is changed, for example, see “λ / 4-Shifet InGa
AsP / InP DFB Lasers "k.Utaka et. (IEEE J. QuantumEle
ctron., QE-22, pp. 1042-1051, July 1986).

【0010】以下、従来の分布帰還型半導体レーザにつ
いて、図面を参照して説明する。図9は、従来のこの種
の分布帰還型半導体レーザの構成の一例を示す断面図で
ある。図9において、1はn型InP基板、2は回折格
子、3はn−InGaAsPガイド層、4はSCH−歪
MQW層、5はp−InPクラッド層、6はp−コンタ
クト層、7はp側電極、8はn側電極、9はARコーテ
ィング膜を示す。表面面方位が(100)のn型InP
基板1に、共振器軸方向に対して中央の位置にλ/4位
相シフトのある回折格子2が刻まれる。回折格子2のピ
ッチは光導波路内の光の波長の半分であることから、こ
の位相シフトは、回折格子の位相をπずらしたものであ
る。
A conventional distributed feedback semiconductor laser will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a conventional distributed feedback semiconductor laser of this type. In FIG. 9, 1 is an n-type InP substrate, 2 is a diffraction grating, 3 is an n-InGaAsP guide layer, 4 is an SCH-strained MQW layer, 5 is a p-InP cladding layer, 6 is a p-contact layer, and 7 is a p-contact layer. A side electrode, 8 is an n-side electrode, and 9 is an AR coating film. N-type InP with (100) surface orientation
A diffraction grating 2 having a λ / 4 phase shift is engraved on a substrate 1 at a center position with respect to the resonator axis direction. Since the pitch of the diffraction grating 2 is half the wavelength of the light in the optical waveguide, this phase shift is obtained by shifting the phase of the diffraction grating by π.

【0011】図9に示すλ/4位相シフトDFBレーザ
の特徴的なとことは、回折格子2の山の高さをλ/4位
相シフト位置から前方側では低くし、後方側では高くし
ている点である。この回折格子2を形成した基板1の上
には、厚さが100nm でバンドギャップ波長が1.15μmの
(1.15μm 組成の) n−InGaAsPガイド層3、活
性層、p−InPクラッド層5が積層される。近年で
は、活性層にSCH−歪MOW層4が用いられる。SC
Hとは、Separate Confinement Heterostructureの略で
あり、歪MQWの両側にInGaAsP層が設けられて
光閉じ込め効果を有しており、MOWとは、Multi-Quan
tum Wellの略であり、多重量子井戸構造と呼ばれるもの
である。
The characteristic of the λ / 4 phase shift DFB laser shown in FIG. 9 is that the height of the peak of the diffraction grating 2 is lowered from the λ / 4 phase shift position on the front side and raised on the rear side. It is a point. On the substrate 1 on which the diffraction grating 2 is formed, a substrate having a thickness of 100 nm and a band gap wavelength of 1.15 μm is provided.
An n-InGaAsP guide layer 3 (having a composition of 1.15 μm), an active layer, and a p-InP clad layer 5 are laminated. In recent years, the SCH-strain MOW layer 4 is used for the active layer. SC
H is an abbreviation for Separate Confinement Heterostructure, in which an InGaAsP layer is provided on both sides of a strained MQW to have an optical confinement effect, and MOW is a Multi-Quan
An abbreviation for tum well, which is called a multiple quantum well structure.

【0012】このような回折格子を有した光導波路で
は、共振器軸方向に等価屈折率が例えば、 n =n0+n1・c
os( 2β0z+ Ω) のように周期的に変動している。ここ
で真空中の光の波数をk0とおいて、 κ =k0n1/2 と定
義されるκを結合係数と呼ぶ。図9に示すレーザは、λ
/4シフト点の前後で結合係数κを変化させるために、
回折格子の高さを変化させている例であるが、結合係数
κを変化させるために回折格子のデューティを変える構
成のものもある。
In an optical waveguide having such a diffraction grating, the equivalent refractive index in the resonator axis direction is, for example, n = n 0 + n 1 · c
It fluctuates periodically like os (2β 0 z + Ω). Here, assuming that the wave number of light in vacuum is k 0 , κ defined as κ = k 0 n 1/2 is called a coupling coefficient. The laser shown in FIG.
To change the coupling coefficient κ before and after the / 4 shift point,
In this example, the height of the diffraction grating is changed, but there is also a configuration in which the duty of the diffraction grating is changed in order to change the coupling coefficient κ.

【0013】DFBレーザでは、光のフィールド強度を
共振器軸方向分布でなるべくフラットにするため、設計
上、結合係数κを共振器軸方向で変化させると良い場合
がある。例えば特開平8−255954号公報では、λ
/4シフトDFBレーザにおいて、λ/4位置でフィー
ルドが大きくなりキャリア密度が小さくなる軸方向のス
ペーシャルホールバーニングを抑制するために、回折格
子のデューティを変化させ、共振器軸方向の中央部分で
結合係数を小さくしている。この場合、回折格子の高さ
を変化させる構成ではないので、製造は比較的容易に行
える。
In a DFB laser, in order to make the field intensity of light as flat as possible in the resonator axial direction distribution, it is sometimes desirable to change the coupling coefficient κ in the resonator axial direction in design. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-255954,
In a / 4 shift DFB laser, the duty of the diffraction grating is changed to suppress spatial hole burning in the axial direction where the field increases and the carrier density decreases at the λ / 4 position. The coupling coefficient is reduced. In this case, since the height of the diffraction grating is not changed, the manufacture can be performed relatively easily.

【0014】同じ目的で、特公平8−17262号公報
では、高次の回折格子を用いることを前提としている。
然しながら2次の回折格子は1次の回折格子に比べて、
Bragg 反射による分布帰還が格段に弱まるため最適設計
とならず、実際にこのような方法を適用した製品例はな
い。
For the same purpose, Japanese Patent Publication No. H8-17262 assumes that a higher-order diffraction grating is used.
However, the second-order diffraction grating, compared to the first-order diffraction grating,
Since distributed feedback due to Bragg reflection is significantly weakened, it is not an optimal design, and there is no product example that actually applies such a method.

【0015】またアナログ用途のDFBレーザでは、注
入電流に対する光出力特性のリニアリティを向上させる
ために、特に、共振器軸方向の光のフィールドフラット
ネスが要求される。均一グレーティングDFBレーザに
おいて、このようなフィールドフラットネスを実現する
ためには、AR側の結合係数を大きく、HR側の結合係
数を小さくすればよいが、特開平9−64456号公報
では、選択成長の成長阻止マスク幅より、エピタキシャ
ル層の層厚が変化することを利用して、共振器軸方向の
結合係数を変化させている。アナログ性能を向上させる
という同じ目的をもった例としては、特開平6−310
806号公報があり、この場合はAR側の一部にのみ回
折格子を持たせ、HR側の領域の回折格子を無くしてい
る。
[0015] Further, a DFB laser for analog use requires, in particular, a field flatness of light in the resonator axis direction in order to improve the linearity of light output characteristics with respect to an injection current. In order to realize such field flatness in a uniform grating DFB laser, the coupling coefficient on the AR side may be increased and the coupling coefficient on the HR side may be decreased. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-64456 discloses a selective growth. The coupling coefficient in the resonator axial direction is changed by utilizing the fact that the layer thickness of the epitaxial layer is changed from the growth inhibition mask width. An example having the same purpose of improving analog performance is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-310.
In this case, a diffraction grating is provided only in a part on the AR side, and the diffraction grating in the region on the HR side is eliminated.

【0016】また均一グレーティングに比べ、位相シフ
トを回折格子に導入するのは、製造が難しいという欠点
がある。例えば特開昭61−222189号公報では、
活性層の上下に回折格子を設け、それらの回折格子のピ
ッチをずらしてシングルモード発振するようにしてい
る。
Introducing a phase shift into a diffraction grating has a disadvantage that it is more difficult to manufacture than a uniform grating. For example, in JP-A-61-222189,
Diffraction gratings are provided above and below the active layer, and the pitch of these diffraction gratings is shifted so that single mode oscillation is performed.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の分布帰
還型半導体レーザは、以下のような問題点があった。第
1には、従来の非対称型λ/4シフトDFBレーザにお
いては、対称型λ/4シフトDFBレーザに比べ前方光
出力は増すものの閾値利得差が悪く、近年の光デジタル
通信に要求される符号誤り率の基準を満たすことができ
ない。また、シングルモード歩留まりも低下するためコ
スト高になるという問題がある。
The above-mentioned conventional distributed feedback semiconductor laser has the following problems. First, in the conventional asymmetric λ / 4 shift DFB laser, the forward optical output increases but the threshold gain difference is poor compared to the symmetric λ / 4 shift DFB laser. Failure to meet error rate criteria. In addition, there is a problem that the cost is increased because the single mode yield is reduced.

【0018】例えばAR−HRコーティングを施した昭
和60年度電子通信学会半導体・材料部門全国大会、論
文番号310に開示されている技術では、HR側で端面
位相の影響を受けるため、一定の確率で不良が発生す
る。また、AR−ARコーティングのλ/4シフトDF
Bレーザに対して、位相シフト位置から後方側の長さを
1 ,その結合係数をκ1 、位相シフト位置から前方側
の長さをL2 ,その結合係数をκ2 としたとき、L1
L2,κ12 として非対称とした場合や、特公平1−3
7872号公報のようにL1=L2 ,κ1 >κ2 として非対
称とした場合、対称型に比べて閾値利得差と共振器軸方
向のフィールドフラットネスが悪化する。
For example, in the technology disclosed in the article No. 310 of the 1985 IEICE National Conference on Semiconductors and Materials, which has been coated with an AR-HR coating, the HR side is affected by the end face phase. Failure occurs. Also, λ / 4 shift DF of AR-AR coating
For the B laser, when the length behind the phase shift position is L 1 , its coupling coefficient is κ 1 , the length before the phase shift position is L 2 , and its coupling coefficient is κ 2 , L 1 >
L 2 , κ 1 = κ 2 and asymmetric,
When L 1 = L 2 and κ 1 > κ 2 are asymmetric as in JP-A-7872, the threshold gain difference and the field flatness in the resonator axial direction are deteriorated as compared with the symmetric type.

【0019】閾値利得差の悪化は、符号誤り率の悪化,
シングルモードの歩留まりの悪化に結びつくが、フィー
ルドフラットネスの悪化もシングルモード性の悪化に結
びつく。すなわち共振器軸方向で光のフィールド分布が
生じると、それに応じて活性層のキャリア濃度分布が生
じ、このため光の導波路の等価屈折率が共振器軸方向で
変化するが、これが閾値利得差の悪化に結びついてシン
グルモード性が悪くなる。
The deterioration of the threshold gain difference is caused by the deterioration of the bit error rate,
Although the yield of the single mode is deteriorated, the deterioration of the field flatness also leads to the deterioration of the single mode property. That is, when a light field distribution occurs in the resonator axis direction, a carrier concentration distribution in the active layer occurs in response to the distribution, and the equivalent refractive index of the optical waveguide changes in the resonator axis direction. And the single mode property is worsened.

【0020】第2には、例えば特公平1−37872号
公報のように、結合係数を共振器の途中でκ1 >κ2
ように変化させることが製造上非常に難しいという問題
がある。今日、歪MOWは、有機金属気相成長法(以
下、MO−VPE法と呼ぶ)で結晶成長させるが、この
とき基板上に形成した回折格子を、フォスフィン(PH3)
,アルシン(AsH3)雰囲気中で昇温中に崩して、所望の
高さを得ている。従って共振器軸方向でその高さが変化
する回折格子の製造再現性が十分確保できないからであ
る。
The second problem is that it is extremely difficult to change the coupling coefficient such that κ 1 > κ 2 in the middle of the resonator, as disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-37872. Today, strain MOWs are grown by metal organic chemical vapor deposition (hereinafter referred to as MO-VPE), and the diffraction grating formed on the substrate at this time is made of phosphine (PH 3 ).
In addition, a desired height is obtained by breaking during heating in an arsine (AsH 3 ) atmosphere. Therefore, sufficient manufacturing reproducibility of a diffraction grating whose height changes in the resonator axis direction cannot be ensured.

【0021】なお上述した特開平8−255954号公
報では、回折格子の高さは一定としデユーティ比を変化
させているが、長波光通信用のDFBレーザでは回折格
子のピッチは200nm〜250nm程度であり、1つ
の回折格子の山の長さは100nm〜120nm程度で
あり、この長さを変調しようとすると、10nmオーダ
のパターン形成精度が要求されることになり、このよう
なパターン形成技術は今日の量産技術には存在しないた
め同様に製造が困難である。
In JP-A-8-255954, the height of the diffraction grating is kept constant and the duty ratio is changed. However, in a DFB laser for long-wave optical communication, the pitch of the diffraction grating is about 200 nm to 250 nm. The length of a peak of one diffraction grating is about 100 nm to 120 nm. To modulate this length, a pattern forming accuracy of the order of 10 nm is required. It is also difficult to manufacture because it does not exist in the mass production technology.

【0022】また、上述の特開平9−64456号公報
では、選択成長の成長阻止マスク幅により、エピタキシ
ャル層の層厚が変化することを利用して、共振器軸方向
の結合係数を変化させることとしており、この方法を用
いれば回折格子の高さを精度良く形成できるが、選択成
長のマスク幅依存性を利用するため、回折格子の高さの
変化にも限度があり、従って非対称λ/4シフトDFB
レーザのように、かなりの大きさで回折格子の高さを変
化させたい場合には適用できない。
Also, in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-64456, the coupling coefficient in the resonator axial direction is changed by utilizing the fact that the thickness of the epitaxial layer is changed by the width of the mask for selective growth. Although the height of the diffraction grating can be formed with high accuracy by using this method, the change in the height of the diffraction grating is limited due to the dependence of the mask width on the selective growth. Shift DFB
It cannot be applied to the case where the height of the diffraction grating is to be changed by a considerable size like a laser.

【0023】また、上述の特開昭61−222189号
公報のように、活性層の上下に回折格子を設けることに
より、製造の難しい位相シフトを用いずに閾値利得を向
上させようとする試みの場合でも、確率的にシングルモ
ードの不良が発生する。活性層の上下では、互いの回折
格子の位相差を制御することができず、その位相の違い
により閾値利得差が著しく低下する場合が生じるからで
ある。
Also, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-222189, an attempt has been made to improve the threshold gain without using a phase shift which is difficult to manufacture by providing diffraction gratings above and below the active layer. Even in this case, a single-mode failure occurs stochastically. This is because the phase difference between the diffraction gratings cannot be controlled above and below the active layer, and the difference in the phase may significantly reduce the threshold gain difference.

【0024】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、λ/4位相シフトDFBレーザと比
べても閾値利得差を良好に維持できると共に端面位相の
影響を受けず、且つ均一グレーティングDFBレーザ並
の光出力が得られる製造が容易なDFBレーザを提供す
ることを目的としている。
The present invention has been made to solve such a problem, and can maintain a good threshold gain difference even when compared with a λ / 4 phase shift DFB laser, and is free from the influence of the end face phase and is uniform. It is an object of the present invention to provide a DFB laser that can be easily manufactured and has an optical output equivalent to that of a grating DFB laser.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】HRコーティング面での
回折格子の端面位相依存性は、DFBレーザではつきも
のの問題である。特に閾値利得差という特性でみると、
HRコーティング面の端面位相が変われば、必ず閾値利
得差が悪化する条件が出てくる。従ってHRコートを施
せば、シングルモード歩留りが論理上100%になるこ
とはあり得ない。AR−ARコーティングにして、はじ
めて端面位相の問題を除くことができるようになる。
The end face phase dependence of the diffraction grating on the HR coating surface is a problem inherent in DFB lasers. In particular, if you look at the characteristic of the threshold gain difference,
If the end face phase of the HR coating surface changes, there is always a condition that the threshold gain difference becomes worse. Therefore, if the HR coating is applied, the single mode yield cannot be theoretically 100%. For the first time, the AR-AR coating can eliminate the problem of the end face phase.

【0026】そこでAR−ARコーティングのλ/4位
相シフトDFBレーザについて考え、位相シフトの点か
ら後方部分の長さをL1 、結合係数をκ1 、位相シフト
点から前方部分の長さをL2 、結合係数をκ2 として、
これらのパラメータを変化させることを考える。このと
きκ1L1 >κ2L2 となっていれば、後方部のBragg 反射
が大きいため、前方出力が大きくなる。κ1L1 >κ2L2
を実現するため、L1>L2、κ12 とする方法と、κ1
>κ2、L1=L2 とする方法を考えると、どちらも対称型
λ/4シフトDFBレーザより閾値利得差が悪化する。
しかし、まだ位相シフト位置を動かさず結合係数だけ変
化させた方が閾値利得差の悪化量は小さい。またフィー
ルドフラットネスについても結合係数だけ変化させる方
が良好である。
Considering a λ / 4 phase shift DFB laser having an AR-AR coating, the length of the rear part from the phase shift point is L 1 , the coupling coefficient is κ 1 , and the length of the front part from the phase shift point is L. 2, the coupling coefficient as a kappa 2,
Consider changing these parameters. At this time, if κ 1 L 1 > κ 2 L 2 , the Bragg reflection in the rear part is large, and the front output becomes large. κ 1 L 1> κ 2 L 2
To realize L 1 > L 2 , κ 1 = κ 2 and κ 1
Considering the methods of setting> κ 2 and L 1 = L 2 , in both cases, the threshold gain difference is worse than that of the symmetric λ / 4 shift DFB laser.
However, if the coupling coefficient is changed without moving the phase shift position, the deterioration amount of the threshold gain difference is smaller. It is better to change the field flatness by the coupling coefficient.

【0027】そこで、κ1L1 >κ2L2 を満たしながら、
κ1 >κ2 、L1<L2と、結合係数を大きく変化する方法
について検討してみると、対称型λ/4シフトDFBレ
ーザより閾値利得差が向上する条件が存在することが解
った。このとき位相シフト位置のみ変化させる場合や、
結合係数のみ変化させる場合に比べ、フィールドフラッ
トネスも向上している。
Thus, while satisfying κ 1 L 1 > κ 2 L 2 ,
Examination of a method of greatly changing the coupling coefficient, such as κ 1 > κ 2 and L 1 <L 2 , reveals that a condition exists in which the threshold gain difference is improved as compared with the symmetric λ / 4 shift DFB laser. . At this time, if only the phase shift position is changed,
The field flatness is also improved as compared with the case where only the coupling coefficient is changed.

【0028】このような大きなκの変化を共振器軸方向
で形成するのも大きな問題である。実際のMO−VPE
成長を考えると、回折格子の高さを変化させることは、
相当難しい。そこで回折格子の高さを一定という条件
で、結合係数κを変化させることを考える。結合係数
は、導波路方向に等価屈折率が三角関数で変化している
変化幅に比例している量である。そこで三角関数の足し
合わせの性質を利用し、導波路に平行して複数のグレー
ティングを形成し、これらのグレーティングを領域ごと
に位相差を変化させることにより、合計の結合係数を変
化させることができる。
Forming such a large change in κ in the resonator axial direction is also a major problem. Actual MO-VPE
Considering growth, changing the height of the diffraction grating
Quite difficult. Therefore, it is considered that the coupling coefficient κ is changed under the condition that the height of the diffraction grating is constant. The coupling coefficient is an amount that is proportional to a change width in which the equivalent refractive index changes by a trigonometric function in the waveguide direction. Therefore, the total coupling coefficient can be changed by forming a plurality of gratings in parallel with the waveguide by using the property of the sum of the trigonometric functions and changing the phase difference of these gratings for each region. .

【0029】また、このような複数の回折格子の製造
は、今日のEB技術を用いれば、同一面内に違ったピッ
チや位相の回折格子を形成することが可能である。ま
た、同じ高さの回折格子を所々間引くことによって、平
均的に結合係数を変化させることができる。特に、回折
格子の有る領域と無い領域の繰り返しを共振器軸方向に
対して斜めに設定すれば、共振器軸方向の結合係数の変
化はなだらかになり、また活性層形成位置が共振器方向
に対して垂直の方向にずれたとしても、平均の結合係数
が変化することはない。
In manufacturing such a plurality of diffraction gratings, using today's EB technology, it is possible to form diffraction gratings having different pitches and phases in the same plane. Further, by thinning out the diffraction gratings having the same height in some places, the coupling coefficient can be changed on average. In particular, if the repetition of the region with and without the diffraction grating is set obliquely with respect to the cavity axis direction, the change in the coupling coefficient in the cavity axis direction becomes gentle, and the active layer formation position moves in the cavity direction. Even if it deviates in the direction perpendicular to the direction, the average coupling coefficient does not change.

【0030】具体的な構成としては、本発明の分布帰還
型半導体レーザは、回折格子上にλ/4の位相シフト点
を有する分布帰還型半導体レーザにおいて、主レーザ光
を出射する方向を前方,参照レーザ光を出射する方向を
後方,前記位相シフト点より前方の回折格子の共振器軸
方向の長さをL2,前記位相シフト点より後方の回折格子
の共振器軸方向の長さをL1,前記位相シフト点より前方
の回折格子の結合係数の平均値をκ2 ,前記位相シフト
点より後方の回折格子の結合係数の平均値をκ1 とした
場合、 L1<L2, κ1 ・L1 >κ2・L2 としたことを特徴とする。
As a specific configuration, the distributed feedback semiconductor laser of the present invention is a distributed feedback semiconductor laser having a phase shift point of λ / 4 on a diffraction grating. The direction in which the reference laser light is emitted is backward, the length of the diffraction grating in the resonator axial direction ahead of the phase shift point is L 2 , and the length of the diffraction grating in the resonator axial direction behind the phase shift point is L. 1 , when the average value of the coupling coefficient of the diffraction grating before the phase shift point is κ 2 , and the average value of the coupling coefficient of the diffraction grating behind the phase shift point is κ 1 , L 1 <L 2 , κ 1 · L 1 > κ 2 · L 2

【0031】また、κ1 ・L1 - κ2・L2>0.1としたこと
を特徴とする。
Further, κ 1 · L 12 · L 2 > 0.1 is characterized.

【0032】また、κ1 ・L1 - κ2・L2<1としたことを
特徴とする。
Further, κ 1 · L 12 · L 2 <1 is set.

【0033】また、L1/(L1+L2)>0.1としたことを特徴
とする。
[0033] Further, the present invention is characterized in that L 1 / (L 1 + L 2 )> 0.1.

【0034】また、主レーザ光を出射する方向を前方,
参照レーザ光を出射する方向を後方,前記位相シフト点
より前方の回折格子の共振器軸方向の長さをL2,前記位
相シフト点より後方の回折格子の共振器軸方向の長さを
L1とした場合、L1<L2であって、前記位相シフト点より
前方の回折格子の結合係数を積分した値を、前記位相シ
フト点より後方の回折格子の結合係数を積分した値より
小さくしたことを特徴とする。
The direction in which the main laser beam is emitted is forward,
The direction in which the reference laser light is emitted is rearward, the length of the diffraction grating in the resonator axial direction ahead of the phase shift point is L 2 , and the length of the diffraction grating in the resonator axial direction behind the phase shift point is L2.
When L 1 , L 1 <L 2 , and the value obtained by integrating the coupling coefficient of the diffraction grating ahead of the phase shift point is calculated from the value obtained by integrating the coupling coefficient of the diffraction grating behind the phase shift point. It is characterized by being made smaller.

【0035】また、共振器長をL ,該共振器後方端面か
らこの共振器軸方向前方へ設けられた回折格子の長さを
L'(L'<L)としたことを特徴とする。
The length of the resonator is L, and the length of the diffraction grating provided forward from the rear end face of the resonator in the axial direction of the resonator is L.
L ′ (L ′ <L).

【0036】また、前記位相シフト点より前方の回折格
子の結合係数を一定とし、前記位相シフト点より後方の
回折格子の結合係数を一定としたことを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the coupling coefficient of the diffraction grating before the phase shift point is made constant, and the coupling coefficient of the diffraction grating behind the phase shift point is made constant.

【0037】また、周期又は位相差を異ならせた複数の
グレーティングの組合せにより、結合係数が共振器軸方
向で変化する回折格子を備えたことを特徴とする。
Further, the invention is characterized in that a diffraction grating whose coupling coefficient changes in the resonator axial direction by a combination of a plurality of gratings having different periods or phase differences is provided.

【0038】また、前記複数のグレーティングの各周期
は一定とし、前記共振器軸方向の所定領域ごとそれぞれ
のグレーティングの位相差を変化させ、前記回折格子の
結合係数を前記共振器軸方向で段階的に変化させること
を特徴とする。
Further, each period of the plurality of gratings is fixed, the phase difference of each grating is changed for each predetermined region in the resonator axis direction, and the coupling coefficient of the diffraction grating is stepwisely changed in the resonator axis direction. It is characterized by changing to.

【0039】また、結合係数を大きくする領域では前記
複数のグレーティングの位相を互いに一致させ、結合係
数を小さくする領域では前記複数のグレーティングの位
相を互いにずらせることを特徴とする。
In a region where the coupling coefficient is large, the phases of the plurality of gratings are matched with each other, and in a region where the coupling coefficient is small, the phases of the plurality of gratings are mutually shifted.

【0040】また、前記複数のグテーティングの周期を
それぞれ僅かに異ならせ、結合係数が連続的に変化する
回折格子を備えたことを特徴とする。
Further, the invention is characterized in that a diffraction grating is provided in which the periods of the plurality of gatings are slightly different from each other, and the coupling coefficient changes continuously.

【0041】また、前記複数のグテーティングは、前記
共振器軸方向に並列して左右に別れた2つのグレーティ
ングで形成されることを特徴とする。
Further, the plurality of gratings are formed by two gratings which are separated in right and left in parallel in the resonator axis direction.

【0042】また、前記2つのグレーティングは、その
周期数が前記共振器長L 内で互いに1周期だけ異なるよ
うに僅かに周期を異ならせ、それぞれの共振器端面で位
相が一致し、共振器中央で位相がπだけずれた構成を特
徴とする。
The two gratings have slightly different periods so that the number of periods differs from each other by one period within the resonator length L. The phases of the two gratings coincide with each other at the end faces of the resonators. And the phase is shifted by π.

【0043】また、前記2つのグレーティングは、光導
波路を選択成長で形成する活性層幅を変調し、選択成長
部の両端面に形成されることを特徴とする。
Further, the two gratings modulate the width of the active layer for forming the optical waveguide by selective growth, and are formed on both end surfaces of the selective growth portion.

【0044】また、前記複数のグレーティングの凹凸の
深さを一定としたことを特徴とする。
Further, the depth of the unevenness of the plurality of gratings is constant.

【0045】また、前記共振器長L より十分小さい間隔
でグレーティングを形成する領域とグレーティングを形
成しない領域とを繰り返して設けることとし、これらの
領域の比率を変化させることで平均的な結合係数を変化
させる回折格子を備えたことを特徴とする。
A region where a grating is formed and a region where a grating is not formed are repeatedly provided at intervals sufficiently smaller than the resonator length L. By changing the ratio of these regions, the average coupling coefficient can be reduced. It is characterized by having a diffraction grating for changing.

【0046】また、前記グレーティングを形成する領域
とグレーティングを形成しない領域との繰り返しパター
ンを前記共振器軸方向に対して斜めに設けたことを特徴
とする。
Further, the present invention is characterized in that a repetitive pattern of a region where the grating is formed and a region where the grating is not formed is provided obliquely with respect to the resonator axial direction.

【0047】さらに、ある領域ではグレーティングの山
をm個中n個の割合で残し、他の領域ではグレーティン
グの山をp個中q個(m,n,p,qは共に1以上の自
然数でm>n,p>q)残すことによって、平均的な結
合係数をn/m:q/pの比率で変化させる回折格子を
備えたことを特徴とする。
Further, in some regions, the number of grating peaks is left at n / m, and in other regions, the number of grating peaks is q / p (m, n, p, q are all natural numbers of 1 or more). m> n, p> q). A diffraction grating is provided that changes the average coupling coefficient at a ratio of n / m: q / p by leaving.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】実施形態1.以下、本発明の実施
の形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の実
施形態1を説明するための分布帰還型半導体レーザの構
造を示す断面図であり、従来の分布帰還型半導体レーザ
の図9と対応する図である。図1において、1はn型I
nP基板、2は回折格子、3はn−InGaAsPガイ
ド層、4はSCH−歪MQW層(活性層)、5はp−I
nPクラッド層、6はp−コンタクト層、7はp側電
極、8はn側電極、9はARコーティング膜を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a distributed feedback semiconductor laser for explaining Embodiment 1 of the present invention, and is a view corresponding to FIG. 9 of a conventional distributed feedback semiconductor laser. In FIG. 1, 1 is an n-type I
nP substrate, 2 diffraction grating, 3 n-InGaAsP guide layer, 4 SCH-strained MQW layer (active layer), 5 p-I
An nP cladding layer, 6 is a p-contact layer, 7 is a p-side electrode, 8 is an n-side electrode, and 9 is an AR coating film.

【0049】図1に示すように、本発明の実施形態1で
は、n型InP基板1の上に、回折格子2が設けられ、
その上にn−InGaAsPガイド層3,活性層4,p
−InPクラッド層5が設けられている。回折格子2に
は、共振器長LをL1 とL2 に分ける点に、λ/4の位
相シフト点が設けられている。ここでL1 側を後方,L
2 側を前方とし、後方側の結合係数をκ1 ,前方側の結
合係数をκ2 とすると、回折格子2は、κ1 >κ2
L1<L2 であり、且つ κ1L1 >κ2L2の条件を満たす
ように形成されている。
As shown in FIG. 1, in Embodiment 1 of the present invention, a diffraction grating 2 is provided on an n-type InP substrate 1,
The n-InGaAsP guide layer 3, active layer 4, p
-An InP cladding layer 5 is provided. The diffraction grating 2 is provided with a λ / 4 phase shift point at a point where the resonator length L is divided into L 1 and L 2 . Here behind the L 1 side, L
Assuming that the 2 side is the front, the coupling coefficient on the rear side is κ 1 , and the coupling coefficient on the front side is κ 2 , the diffraction grating 2 has κ 1 > κ 2 ,
It is formed so as to satisfy the condition of L 1 <L 2 and κ 1 L 1 > κ 2 L 2 .

【0050】活性層4は、バルクでも構わないが光出力
特性に優れたSCH−歪MQW層4が望ましい。またn
−InGaAsPガイド層3とSCH−歪MQW層4と
の間には、歪MQWの結晶性を向上させるために、n−
InPスペーサを挟んでも良い。この活性層4は、横幅
を1.5μm 程度とし、その両サイドに電流ブロック層を
設けたBH(Buried Heterostructure)構造とするのが望
ましい。そして、活性層4,BH構造の上部には、p−
コンタクト層6を積層して、p側電極7を形成し、n型
InP基板1の裏面にはn側電極8を形成し、また両端
面には反射率が2%以下のARコーティング膜9を設け
た構造としている。
The active layer 4 may be bulk, but is preferably an SCH-strained MQW layer 4 having excellent light output characteristics. And n
Between the InGaAsP guide layer 3 and the SCH-strained MQW layer 4 in order to improve the crystallinity of the strained MQW.
An InP spacer may be interposed. The active layer 4 preferably has a BH (Buried Heterostructure) structure having a width of about 1.5 μm and current blocking layers provided on both sides thereof. Then, on the active layer 4 and the BH structure, p-
The contact layer 6 is laminated to form a p-side electrode 7, an n-side electrode 8 is formed on the back surface of the n-type InP substrate 1, and an AR coating film 9 having a reflectance of 2% or less is formed on both end surfaces. The structure is provided.

【0051】このような構造とすることにより、前方の
光出力を後方の光出力より大きくすることができ、且つ
良好な閾値利得差を得ることができるようになる。すな
わち前方の光出力をPf ,後方の光出力をPr としたと
き、Pf/Prがおよそexp(a(κ1L12L2)) になる。κL=
1.8 の対称型λ/4シフトレーザを基準に考えて、非対
称にしていった場合、上式の中のaは約2.2 である。
With such a structure, the front light output can be made larger than the rear light output, and a good threshold gain difference can be obtained. That is, when the front of the optical output P f, the rear of the light output was P r, becomes P f / P r is approximately exp (a (κ 1 L 1 -κ 2 L 2)). κL =
Considering the symmetrical λ / 4 shift laser of 1.8 as a reference, when asymmetrical, a in the above equation is about 2.2.

【0052】対称型λ/4シフトDFBレーザにおいて
も端面の残留反射により、端面位相によっては前方/後
方比が1ではなくなるため、実際に製造するときのチッ
プ選別工程において、両端面から光出力を測定して、大
きいパワーの出る方を前方とする工程が必要であり、チ
ップの選別工程が均一グレーティングDFBレーザより
長くなる。従ってλ/4シフトDFBレーザにおいて、
決まった一方の端面からの光出力を大きく出来ること
は、チップ選別工程を短縮する上からも有効である。
Even in a symmetrical λ / 4 shift DFB laser, the front / rear ratio is not 1 depending on the end face phase due to the residual reflection on the end face. It is necessary to perform a process in which the direction in which the higher power is output is measured, and the process of selecting chips is longer than that of the uniform grating DFB laser. Therefore, in a λ / 4 shift DFB laser,
The ability to increase the light output from one of the determined end faces is also effective in shortening the chip sorting process.

【0053】従って図1に示すような非対称型λ/4シ
フトDFBレーザにおいて、端面位相による前方後方出
力比のバラツキを上回って、必ず一方からの出力を大き
くさせるためには、設計上最低1.2 倍の前方後方比を持
たせる必要がある。この要求は、κ1L12L2 >0.1
を満たすように回折格子を形成すれば良い。
Therefore, in the asymmetric λ / 4 shift DFB laser as shown in FIG. 1, in order to exceed the variation of the front-to-back output ratio due to the end face phase and to always increase the output from one side, at least 1.2 times the design. It is necessary to have a front-to-back ratio. This requirement is κ 1 L 1 −κ 2 L 2 > 0.1
What is necessary is just to form a diffraction grating so that it may satisfy.

【0054】一方、前方後方比を際限なく大きくするこ
とはできない。AR−ARコーティングを前提としてい
る以上、前方後方比の比率で両端面近傍の光のパワー密
度は異なっている。この比率が大きいと、スペーシャル
ホールバーニングによりキンク(kink)が発生する。これ
を防ぐためには前方後方出力比を10倍以上にすること
はできない。従って κ1L12L2 <1 を満たす必要
がある。また、良好な閾値利得差と余裕のある製造トレ
ランスを得るためには、L1/(L1+L2)>0.1 を満たしてお
いた方が良い。
On the other hand, the front-back ratio cannot be increased without limit. Assuming that the AR-AR coating is used, the power density of light near both end faces differs depending on the ratio of the front-back ratio. If this ratio is large, kink occurs due to spatial hole burning. In order to prevent this, the front-to-back output ratio cannot be made 10 times or more. Therefore, it is necessary to satisfy κ 1 L 1 −κ 2 L 2 <1. In order to obtain a good threshold gain difference and a sufficient manufacturing tolerance, it is better to satisfy L 1 / (L 1 + L 2 )> 0.1.

【0055】また、残留反射による端面位相の影響は、
閾値利得差,前方後方比などに及ぶので、端面反射率は
出来れば0.5 %以下に抑えるのが良い。そうすれば全て
の端面位相で良好な閾値利得差が得られ、シングルモー
ド歩留まりは、理論的には、100 %となる。
The influence of the end face phase due to the residual reflection is as follows.
Since the threshold gain difference and the front-to-back ratio are affected, the reflectivity at the end face is preferably suppressed to 0.5% or less if possible. By doing so, a good threshold gain difference can be obtained at all end face phases, and the single mode yield is theoretically 100%.

【0056】上述の実施形態1の説明では、活性層4の
下に回折格子2のある下グレーティング構造について述
べたが、上グレーティングでも、また活性層の横にグレ
ーティングのある構造でも良い。また上述の実施形態1
の説明では、InPとInGaAsPの界面を波打たせ
ることにより回折格子を形成しているが、InPの中に
飛び飛びにInGaAsPを形成する方法で回折格子を
形成することとしても良い。また上述の実施形態1の説
明では、基板の導電型をn型としているが、勿論p型で
も構わないし、その素材もInGaAsP/InP系以
外の、例えばInGaAIAs系などの半導体材料でも
構わない。また、このような分布帰還型半導体レーザを
変調器などと集積化することも可能である。
In the above description of the first embodiment, the lower grating structure having the diffraction grating 2 under the active layer 4 has been described. However, an upper grating or a structure having a grating beside the active layer may be used. Further, the first embodiment described above
In the above description, the diffraction grating is formed by waving the interface between InP and InGaAsP, but the diffraction grating may be formed by a method of forming InGaAsP intermittently in InP. In the above description of the first embodiment, the conductivity type of the substrate is n-type. However, it is needless to say that the substrate may be p-type, and the material may be a semiconductor material other than InGaAsP / InP, for example, InGaIAAs. Further, such a distributed feedback semiconductor laser can be integrated with a modulator or the like.

【0057】なお、最初に必要な条件として、 κ1 >κ2 , L1<L2, κ1L1 >κ2L2 という3つの条件を挙げているが、κ1 >κ2 は他の2
つの条件より導けることから、必要条件としては、L1
L2, κ1L1 >κ2L2 の2つの条件で十分である。但
し、ここで言うκ1 ,κ2 はそれぞれ結合係数の平均値
であり、本明細書で使用するκは、結合係数又は結合係
数の平均値を言うこととする。κがもう少し細かく変化
するときの場合に拡張すると、その条件は、L1<L2
と、 0からL1までのκの積分値>L1からL までのκの
積分値、となり、積分形式で一般化することもできる。
[0057] As the first requirement, κ 1> κ 2, L 1 <L 2, κ 1 L 1> κ 2 L 2 has cited three conditions that, kappa 1> kappa 2 Other 2
From the two conditions, the necessary condition is L 1 <
Two conditions of L 2 and κ 1 L 1 > κ 2 L 2 are sufficient. Here, κ 1 and κ 2 are the average values of the coupling coefficients, respectively, and κ used in this specification means the coupling coefficient or the average value of the coupling coefficients. Extending to the case where κ changes a little more, the condition is that L 1 <L 2
If it can also be generalized from the integral value> L 1 of κ between 0 and L 1 integral value of κ to L, next, in integral form.

【0058】すなわちλ/4位相シフトDFBレーザの
前方光出力を向上させる目的で前方後方非対称構造とす
る場合、κを非対称とする場合でもLを非対称とする場
合でも、対称なλ/4位相シフトDFBレーザよりシン
グルモード歩留りが悪化する。具体的には閾値利得差Δ
αが対称なλ/4位相シフトDFBレーザより悪化し、
光のフィールド分布も大きくなるため、キンクが生じた
りサイドモード抑制比(SMSR)が悪化し、通信用途では雑
音が大きく使用できなくなる。本実施形態1では、前方
光出力を向上させるため、κ1L1 >κ2L2 とするが、且
つ L1<L2 とすることで、良好な閾値利得差を得るこ
とができ、最適ポイントでは、対称なλ/4位相シフト
DFBレーザより大きな閾値利得差Δαを得ることがで
き、且つフィールドの強度分布を一様にさせることとし
たものである。このことにより本実施形態の分布帰還型
半導体レーザは、従来のλ/4位相シフトDFBレーザ
に比べ、サイドモード抑圧比、キンク歩留まり、単一軸
モード歩留まりが向上し、全体で従来30%程度であっ
た歩留まりを70%程度に向上させることができるよう
になる。
That is, when the front-back asymmetric structure is used for the purpose of improving the forward light output of the λ / 4 phase-shift DFB laser, regardless of whether κ is asymmetric or L is asymmetric, symmetric λ / 4 phase shift is performed. Single mode yield is worse than DFB laser. Specifically, the threshold gain difference Δ
α is worse than a symmetric λ / 4 phase shift DFB laser,
Since the field distribution of light also becomes large, kinks occur and the side mode suppression ratio (SMSR) deteriorates, so that noise cannot be used in communication applications. In the first embodiment, in order to improve the forward light output, κ 1 L 1 > κ 2 L 2 is satisfied. However, by satisfying L 1 <L 2 , a good threshold gain difference can be obtained. The point is that a threshold gain difference Δα larger than that of a symmetric λ / 4 phase shift DFB laser can be obtained, and the intensity distribution of the field is made uniform. As a result, the distributed feedback semiconductor laser of the present embodiment improves the side mode suppression ratio, the kink yield, and the single-axis mode yield as compared with the conventional λ / 4 phase shift DFB laser, and is about 30% as a whole in the related art. Yield can be improved to about 70%.

【0059】実施例1.次に本発明の実施例1を図1を
参照して説明する。図1に示すように本実施例1の分布
帰還型半導体レーザは、(100)の面方位のn型In
P基板1の上に、[011]方向に波打っている回折格
子2が形成されているものとする。この回折格子2のピ
ッチは、1.3μm 帯DFBレーザでは203nm 、1.55μm帯
のDFBレーザでは243nm とする。共振器長Lは450μm
とし、この後端面側からL1=171μmの位置に、λ/4位
相シフトが設けられている。従ってこの位相シフト位置
から前端面までの距離は、L2=l79μmで、L1/(L1+L2)=L1
/L=0.38 としている。
Embodiment 1 Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the distributed feedback semiconductor laser according to the first embodiment has an n-type In
It is assumed that a diffraction grating 2 waving in the [011] direction is formed on a P substrate 1. The pitch of the diffraction grating 2 is 203 nm for a 1.3 μm band DFB laser and 243 nm for a 1.55 μm band DFB laser. Resonator length L is 450 μm
A λ / 4 phase shift is provided at a position of L 1 = 171 μm from the rear end face side. Therefore, the distance from this phase shift position to the front end face is L 2 = l79 μm, and L 1 / (L 1 + L 2 ) = L 1
/L=0.38.

【0060】回折格子2の高さは、後方側で45nm,前方
側で15nmとする。この回折格子2の上には、厚さが100n
m で1.15μm組成のn−InGaAsPガイド層3と、
SCH−歪MQW層4が形成され、p−InPグラッド
層5が積層されている。SCH−歪MQW層4は、5層
の圧縮歪InGaAsPウエル層と、引っ張り歪InG
aAsPバリア層からなる応力歪補償型の歪MQWであ
る。圧縮歪InGaAsPウエル層の厚さを4.5nm 、引
っ張り歪InGaAsPバリア層の厚さを10nmとする。
The height of the diffraction grating 2 is 45 nm on the rear side and 15 nm on the front side. On this diffraction grating 2, a thickness of 100 n
n-InGaAsP guide layer 3 having a composition of 1.15 μm in m;
An SCH-strained MQW layer 4 is formed, and a p-InP grading layer 5 is laminated. The SCH-strained MQW layer 4 includes five compression-strained InGaAsP well layers and a tensile strained InG
The strain MQW is a stress strain compensation type strain MQW made of an aAsP barrier layer. The thickness of the compression-strained InGaAsP well layer is 4.5 nm, and the thickness of the tensile-strained InGaAsP barrier layer is 10 nm.

【0061】このような層構造において結合係数を、後
方部,前方部それぞれにおいて、κ1 L=3.3 , κ2 L=
1.1 とすると、前方後方出力比は Pf /Pr =4 となり、
閾値利得差ΔαLは、ΔαL=0.76と十分大きな値が得ら
れる。この構造のDFBレーザと同じ閾値利得が得られ
る対称型λ/4シフトDFBレーザを考えると、κL=1.
8 とした場合、ΔαL=0.73となるので、対称型λ/4シ
フトDFBレーザより良い閾値利得差が得られることが
解る。
In such a layer structure, the coupling coefficient is set to κ 1 L = 3.3 and κ 2 L =
Assuming 1.1, the front-to-back output ratio is P f / P r = 4,
The threshold gain difference ΔαL has a sufficiently large value of ΔαL = 0.76. Considering a symmetric λ / 4 shift DFB laser that can obtain the same threshold gain as the DFB laser having this structure, κL = 1.
In the case of 8, since ΔαL = 0.73, it is understood that a better threshold gain difference can be obtained than in the symmetric λ / 4 shift DFB laser.

【0062】実施形態2.以下、本発明の実施形態2に
ついて図面を参照して説明する。図2は、本発明の実施
形態2の分布帰還型半導体レーザの構造を示す断面図で
ある。本実施形態2は、回折格子2を後端面(Pr )か
ら一定距離までしか設けず、回折格子構造のある部分と
無い部分とを形成する。例えば共振器長をLとした場
合、回折格子の長さL’をL<L’とする。また回折格
子構造のある部分と無い部分との活性層構造は同じで、
p電極,n電極も共通とする。すなわち本実施形態2で
は、n型InP基板1上の回折格子2は、後端面(P
r )側から例えばL'=0.4L の領域までしか形成されてお
らず、前方側0.6Lの領域には回折格子は形成されていな
い。またλ/4の位置は後端面から0.2Lの位置に設けら
れている。回折格子2の有る領域では、結合係数を一
定、例えばκL=7.5 としている。
Embodiment 2 Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the distributed feedback semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the diffraction grating 2 is provided only up to a certain distance from the rear end surface (P r ), and a portion having a diffraction grating structure and a portion having no diffraction grating structure are formed. For example, when the length of the resonator is L, the length L ′ of the diffraction grating is L <L ′. Also, the active layer structure is the same for the part with and without the diffraction grating structure,
The p electrode and the n electrode are also common. That is, in the second embodiment, the diffraction grating 2 on the n-type InP substrate 1 has a rear end face (P
From the r ) side, for example, only a region up to L ′ = 0.4 L is formed, and no diffraction grating is formed in the region at 0.6 L on the front side. The position of λ / 4 is provided at a position of 0.2 L from the rear end face. In the region where the diffraction grating 2 is present, the coupling coefficient is constant, for example, κL = 7.5.

【0063】この図2(A)に示す構造は、後方部0.4L
の領域に対称型λ/4シフトDFBレーザがあり、その
前方0.6Lの領域に光アンプがある構造と等価になり、λ
/4シフトDFBレーザの良好な閾値利得差と、アンプ
による大きな前方光出力とが得られる構造とできる。
The structure shown in FIG.
Is equivalent to a structure having a symmetrical λ / 4 shift DFB laser in the region of and an optical amplifier in a region of 0.6 L ahead of the symmetrical λ / 4 shift DFB laser.
The structure can provide a good threshold gain difference of the / 4 shift DFB laser and a large forward light output by the amplifier.

【0064】具体的には、この構造で閾値利得差ΔαL
は約1.8 、前方後方比は約2.7 倍が得られる。ΔαLが
非常に大きい理由は、ΔαLはほぼ一定と考えられるた
め、実行的なLを小さくすると、Δαが大きくなるから
である。回折格子のある部分の長さで考えると、Δα
(0.4L)は約0.71であり、通常のλ/4シフトDFBレー
ザと同等である。またこの構造の場合、共振器長が同じ
対称型λ/4シフトDFBレーザに比べ、波長スペクト
ルのモード間隔が広がり、閾値利得差Δαが大きくなる
ため、動的シングルモード性に非常に優れている。そし
て閾値利得差Δαが大きいため、デジタル光通信におい
てエラーレートの低い光伝送が可能となり、且つ前方光
出力が大きいため光伝送の長距離化が可能となる。
Specifically, with this structure, the threshold gain difference ΔαL
Is about 1.8, and the front-back ratio is about 2.7 times. The reason why ΔαL is very large is that ΔαL is considered to be substantially constant, so that if the effective L is reduced, Δα increases. Considering the length of a certain portion of the diffraction grating, Δα
(0.4L) is about 0.71, which is equivalent to a normal λ / 4 shift DFB laser. Further, in the case of this structure, the mode interval of the wavelength spectrum is widened and the threshold gain difference Δα is large as compared with the symmetric λ / 4 shift DFB laser having the same resonator length, so that the dynamic single mode property is very excellent. . Since the threshold gain difference Δα is large, optical transmission with a low error rate is possible in digital optical communication, and the forward optical output is large, so that the optical transmission can be made longer.

【0065】この実施形態2のλ/4シフトDFBレー
ザは、上述の実施形態1の非対称型λ/4シフトDFB
レーザと、次のような条件を満たす同じカテゴリのもの
と言える。 L1<L2, (κの0からL1までの積分値)/ L1 >(κのL1からL
までの積分値)/L2 , この条件においては、z=L1の位置にλ/4シフトがあ
り、2番目の条件はz <L1の領域の結合係数の平均値
が、z >L2の領域の結合係数の平均値より大きいことを
意味している。
The λ / 4 shift DFB laser of the second embodiment is the same as the asymmetric λ / 4 shift DFB of the first embodiment.
It can be said that the laser and the same category satisfying the following conditions. L 1 <L 2 , (integral value of κ from 0 to L 1 ) / L 1 > (κ from L 1 to L
Integral value) / L 2 to, in this condition, there is lambda / 4 shifted to the position of z = L 1, 2 th conditions z <average value of the coupling coefficient of the region of L 1 is, z> L It means that it is larger than the average value of the coupling coefficient of the area 2 .

【0066】上述の実施形態1の非対称λ/4シフトD
FBレーザが、対称型λ/4シフトDFBレーザより閾
値利得差Δαが良いのは、モード結合方式の理論計算か
ら得られたものであるが、これは逆の意味で言えば本実
施形態2に示す、部分λ/4シフトDFBレーザに近い
と理解できるからである。
The asymmetric λ / 4 shift D of the first embodiment
The reason that the FB laser has a better threshold gain difference Δα than the symmetric λ / 4 shift DFB laser is obtained from the theoretical calculation of the mode-coupling method. This is because it can be understood that it is close to the partial λ / 4 shift DFB laser shown in FIG.

【0067】実施形態3.例えば上述の実施形態1に示
す分布帰還型半導体レーザでは、回折格子の結合係数κ
を軸方向に変化させる必要性がある。この結合係数κは
ほぼ回折格子のグレーティング高さに比例するため、こ
れを変化させれば良いのであるが、実際のグレーティン
グ埋め込み成長でグレーティング保存高さ(凹凸の深
さ)を各領域によって変化させることは困難である。従
って本実施形態3では、光導波路の上または下にグレー
ティングを左右に分けて並列させ、κを高める必要のあ
る領域では左右のグレーティングの位相を合わせ、κを
低くする必要のある領域では左右のグレーティングの位
相をずらす構造とする。以下、この実施形態3を図面を
参照して説明する。
Embodiment 3 For example, in the distributed feedback semiconductor laser described in the first embodiment, the coupling coefficient κ of the diffraction grating
Needs to be changed in the axial direction. Since the coupling coefficient κ is almost proportional to the grating height of the diffraction grating, it may be changed. However, the actual grating storage height (depth of the concavities and convexities) is changed depending on each region in the actual buried growth of the grating. It is difficult. Therefore, in the third embodiment, the gratings are divided and arranged in parallel on the left and right above or below the optical waveguide, the phases of the left and right gratings are matched in the region where κ needs to be increased, and the left and right gratings in the region where κ needs to be reduced. The grating is shifted in phase. Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings.

【0068】図3は、本発明の実施形態3を説明するた
めの回折格子構造を示す斜視図である。上述したように
結合係数を共振器軸方向で変化させることができれば、
良好なDFBレーザ特性が得られるが、実際の製造では
結合係数の変化を回折格子の高さで変化させることは難
しい。従って本実施形態3では、回折格子の高さを一定
とながら結合係数を変化させる構造とする。本実施形態
3の分布帰還型DFBレーザは、図3に示すように、先
ず表面面方位が(100)のn型InP基板1に、[0
11]方向に伸びた幅3μm の二酸化シリコン膜10を
二対、間隔1.8μm で形成する。この二酸化シリコン膜
10は、活性層をMO−VPE選択成長で形成するため
の成長阻止マスクとなる。DFBレーザの活性層を選択
成長で形成する理由は、活性層幅を制御良くバラツキを
少なく製造するためであり、この結果として結合係数や
発振波長を精密に制御でき、活性層幅のうねりによるキ
ンクの発生を無くすことができる。このMO−VPEの
選択成長で、InPとInGaAsPのエピタキシャル
成長を行うが、原料ガスは、TMI、TMG、AsH
3 、PH3 を用い、有機金属は水素のバブリングにより
供給する。ドーピングについては、適宜、Si26
DMZn を水素で希釈したガスを用いる。また成長圧力
は75Torrとする。
FIG. 3 is a perspective view showing a diffraction grating structure for explaining Embodiment 3 of the present invention. If the coupling coefficient can be changed in the resonator axis direction as described above,
Although good DFB laser characteristics can be obtained, it is difficult to change the coupling coefficient with the height of the diffraction grating in actual manufacturing. Therefore, the third embodiment has a structure in which the coupling coefficient is changed while keeping the height of the diffraction grating constant. As shown in FIG. 3, the distributed feedback DFB laser according to the third embodiment first places [0] on an n-type InP substrate 1 having a surface orientation of (100).
11], two pairs of silicon dioxide films 10 each having a width of 3 μm and extending in a direction of 1.8 μm are formed. This silicon dioxide film 10 becomes a growth inhibiting mask for forming an active layer by MO-VPE selective growth. The reason why the active layer of the DFB laser is formed by selective growth is to manufacture the active layer width with good control and to reduce the variation. As a result, the coupling coefficient and the oscillation wavelength can be precisely controlled, and the kink caused by the undulation of the active layer width. Can be eliminated. In this selective growth of MO-VPE, InP and InGaAsP are epitaxially grown, and the source gases are TMI, TMG, and AsH.
3 , PH 3 and organic metal is supplied by bubbling hydrogen. As for the doping, Si 2 H 6 ,
A gas obtained by diluting the DMZ n hydrogen. The growth pressure is set to 75 Torr.

【0069】回折格子2は、二酸化シリコン膜10の隙
間1.8μm の中で、2つのグレーティングを並列させ
る。光導波路の等価屈折率の変化は、2つのグレーティ
ングの寄与の足し算となる。これを模式的に示したのが
図4である。
In the diffraction grating 2, two gratings are arranged in parallel in a gap of 1.8 μm between the silicon dioxide films 10. The change in the equivalent refractive index of the optical waveguide is the sum of the contributions of the two gratings. This is schematically shown in FIG.

【0070】2つのグレーティングは、後方0.38L の領
域において位相を合わせる。そして後方から0.38L の位
置でλ/4シフトを導入する。λ/4シフトは、屈折率
変化の位相をπずらすことであるが、これは屈折率の符
号を反転させることと等価である。そこでλ/4位置か
ら前方では、後方に対してグレーティングの変化の符号
を反転させるが、それと同時に一方のグレーティングの
位相を、cos-1(1/3)、他方のグレーティングの位相を-c
os-1(1/3) ずらす。
The two gratings are in phase in the rear 0.38 L region. Then, a λ / 4 shift is introduced at a position of 0.38L from the rear. The λ / 4 shift is to shift the phase of the refractive index change by π, which is equivalent to inverting the sign of the refractive index. Therefore, from the λ / 4 position forward, the sign of the change in the grating is inverted with respect to the rear, but at the same time, the phase of one grating is set to cos −1 (1/3), and the phase of the other grating is set to −c
os -1 (1/3)

【0071】このように互いに位相をずらすことによ
り、前方側での結合係数は減少し、後方側の1/3にな
る。このことを式で表すと、以下のようになる。位相シ
フト位置をz=0 とすると、 後方側: -sin(z)-sin(z)=-2sin(z) 前方側: sin(z+cos-1(1/3))+sin(z-cos-1(1/3))=2/3sin(z)
By shifting the phases in this way, the coupling coefficient on the front side decreases and becomes 1/3 of the rear side. This can be expressed by the following equation. If the phase shift position is z = 0, the rear side: -sin (z) -sin (z) =-2sin (z) The front side: sin (z + cos -1 (1/3)) + sin (z- cos -1 (1/3)) = 2 / 3sin (z)

【0072】ここでは結合係数を3:1で変化させる場
合について述べたが、勿論一般化することができる。こ
のように2つのグレーティングを組み合わせるとき、活
性層幅の中で、2つのグレーティングの寄与が丁度半分
半分になっていないとこの足し合わせが狂ってくること
になる。然しながら今日では、EB(エレクトロンビー
ム加工)によりグレーティングを形成することができる
ため、十分な目合わせ精度でこのような回折格子を形成
できる。
Here, the case where the coupling coefficient is changed at a ratio of 3: 1 has been described, but it can be generalized as a matter of course. When two gratings are combined in this way, if the contributions of the two gratings are not exactly half in the width of the active layer, the sum will be out of order. However, today, since a grating can be formed by EB (electron beam processing), such a diffraction grating can be formed with sufficient alignment accuracy.

【0073】すなわち本実施形態3は、2本のグレーテ
ィングの位相差を変化させ、干渉によりトータルとして
の結合係数κを段階的に変化させることとする。大きな
前方光出力を得たい場合、λ/4シフト位置の前後でκ
を変化させると効果的であることは上述したが、κの大
きな部分は各グレーティングの位相差を0とし、κの小
さな部分は適当な位相差を設ける。この構造によりグレ
ーティングの高さやデューティ比等によりκの大きさを
制御する必要がなくなり、製造が容易でフレキシブルな
制御が可能となり、素子歩留まりを大幅に改善し、製造
コストの低減が可能な分布帰還型半導体レーザが得られ
ることとなる。
That is, in Embodiment 3, the phase difference between the two gratings is changed, and the total coupling coefficient κ is changed stepwise by interference. To obtain a large forward light output, κ before and after the λ / 4 shift position
As described above, it is effective to change .gamma .. However, the phase difference of each grating is set to 0 for a large κ portion, and an appropriate phase difference is provided for a small κ portion. With this structure, it is not necessary to control the magnitude of κ by the height of the grating or the duty ratio, etc., which enables easy and flexible control, greatly improves the yield of elements, and reduces the production cost. A semiconductor laser is obtained.

【0074】実施形態4.次に本発明の分布帰還型半導
体レーザの実施形態4について説明する。λ/4位相シ
フトを導入した分布帰還型半導体レーザでは、λ/4位
置でフィールドが大きくなりキャリア密度が小さくなる
ホールバーニングの問題がある。これを解決するために
は、位相シフト点近傍でグレーティングの結合係数を小
さくすれば良い。従来グレーティングの結合係数を小さ
くする方法として、グレーティングの深さを制御した
り、例えば上述の特開平8−255954号公報のよう
にグレーティングのデューティ比を変化させる方法が試
みられているが、深さを制御する方法は上述のように困
難であり、デューティ比を制御する方法も共振器中央で
極めて小さな幅(50nm以下)でInGaAsP薄膜を残
す必要があり現実的には不可能である。
Embodiment 4 Next, a distributed feedback semiconductor laser according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In a distributed feedback semiconductor laser in which a λ / 4 phase shift is introduced, there is a problem of hole burning in which the field increases at the λ / 4 position and the carrier density decreases. In order to solve this, the coupling coefficient of the grating may be reduced near the phase shift point. Conventionally, as a method of reducing the coupling coefficient of the grating, a method of controlling the depth of the grating or changing the duty ratio of the grating as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-255954 has been attempted. Is difficult as described above, and the method of controlling the duty ratio is not practical because it is necessary to leave the InGaAsP thin film with a very small width (50 nm or less) at the center of the resonator.

【0075】従って本実施形態4では、幅が変調された
ストライブ上に選択成長で光導波路を形成することによ
って活性層側面に回折格子を形成する分布帰還型半導体
レーザにおいて、二対の左右の側面のグレーティングの
ピッチを僅かに変え、位相が導波路の両端で一致し、中
央で反転する構造とする。ピッチの僅かに異なる2つの
グレーティングは、EBで形成することにより、κを軸
方向に高精度に変化させることができ、κを中央は小さ
く、端では大きくなるような変化を極めてなだらかに実
現でき、ホールバーニングの影響を非常に良く抑制する
ことができるようになる。
Therefore, in the fourth embodiment, in a distributed feedback semiconductor laser in which a diffraction grating is formed on a side surface of an active layer by forming an optical waveguide by selective growth on a stripe whose width is modulated, two pairs of left and right sides are used. The pitch of the grating on the side surface is slightly changed so that the phase matches at both ends of the waveguide and is inverted at the center. By forming two gratings with slightly different pitches from EB, κ can be changed with high accuracy in the axial direction, and κ can be very smoothly changed so that κ is small at the center and large at the end. In addition, the effect of hole burning can be suppressed very well.

【0076】図5は、この実施形態4を説明するための
回折格子の構造を示す図である。本実施形態4において
は、実施形態3で述べた二対の二酸化シリコン膜10の
間隔を変調することにより、選択成長で形成する活性層
幅を変調して等価屈折率を変調する構造とした。従って
回折格子は選択成長の(111)B面斜面に形成される
ようになる。そして両斜面のグレーティングの位相や周
期を、互いに僅かに異ならせることにより、結合係数を
共振器軸方向で変化させる。図5の例は、対称型λ/4
シフトDFBレーザにおいて、軸方向のスペーシャルホ
ールバーニングを解決するために、共振器中央部で結合
係数を小さくするための構造である。
FIG. 5 is a view showing a structure of a diffraction grating for explaining the fourth embodiment. In the fourth embodiment, by modulating the distance between the two pairs of silicon dioxide films 10 described in the third embodiment, the width of the active layer formed by selective growth is modulated to modulate the equivalent refractive index. Accordingly, the diffraction grating is formed on the (111) B plane inclined surface of the selective growth. By making the phases and periods of the gratings on both slopes slightly different from each other, the coupling coefficient is changed in the resonator axial direction. The example of FIG.
This is a structure for reducing the coupling coefficient at the center of the resonator in order to solve spatial hole burning in the axial direction in the shift DFB laser.

【0077】この回折格子構造では、2つのグレーティ
ングの高さは等しく、位相も途中で不連続に変わること
はない。ただピッチを僅かに異ならせ、共振器の長さの
間で、一周期だけ変わらせるようにする。このとき両共
振器端面では、2つのグレーティングの位相を一致さ
せ、共振器中央で位相が反転するようにする。このよう
にすると結合係数は中央に向かって緩やかに減少して行
き、三角関数の足し合わせを考えると、符号が中央で逆
転することから、λ/4位相シフトとなる。このような
2つのグレーティングの形成は、二酸化シリコン膜10
のパターニングをEBで行うことにより可能である。
In this diffraction grating structure, the heights of the two gratings are equal, and the phases do not change discontinuously on the way. Just make the pitch slightly different and change it by one period between the lengths of the resonators. At this time, at the end faces of both resonators, the phases of the two gratings are matched so that the phases are inverted at the center of the resonator. By doing so, the coupling coefficient gradually decreases toward the center, and considering the addition of trigonometric functions, the sign is reversed at the center, resulting in a λ / 4 phase shift. The formation of such two gratings is based on the silicon dioxide film 10
Is performed by EB patterning.

【0078】更に詳述すると、回折格子をピッチの僅か
に異なる2つのグレーティングで構成し、軸方向 zの等
価屈折率の分布で、以下のような”うなり”を起こさせ
る (ピッチΛ 《 共振器長L)。 この式からピッチがΛ2 /L だけ異なるグレーティング
を組み合わせると、κが軸方向に 2cos(πz/L)のように
変化し、z<L/2 ではκは正に、z>L/2 ではκは負に
なり、κの符号が反転するところでκの絶対値を0に漸
近させることができる。κの正負が反転するということ
はλ/4位相シフトを導入することと等価であるため、
この構造はλ/4点でκを小さくするグレーティング構
造とできる。
More specifically, the diffraction grating is composed of two gratings having slightly different pitches, and causes the following “beat” in the distribution of the equivalent refractive index in the axial direction z (pitch Λ << resonator Length L). From this equation, combining gratings with different pitches by Λ 2 / L, κ changes in the axial direction as 2 cos (πz / L), κ is positive when z <L / 2, and κ is positive when z> L / 2. κ becomes negative and the absolute value of κ can be asymptotically approached to zero where the sign of κ is reversed. Since reversing the sign of κ is equivalent to introducing a λ / 4 phase shift,
This structure can be a grating structure that reduces κ at the λ / 4 point.

【0079】実施形態5.次に本発明の分布帰還型半導
体レーザの実施形態5について説明する。分布帰還型半
導体レーザでは、軸方向の光のフィールド分布を制御す
るために、グレーティングの結合係数κを軸方向で変化
させたい場合がある。このような場合、従来では埋め込
んだ回折格子の高さや層数を変化させる構造としている
が、この構造は製造工程が複雑でコスト高になる。この
実施形態5では、グレーティングを形成する領域を導波
路方向に対して斜めの複数のストライブ状領域とし、グ
レーティングのある領域と無い領域とを設け、これらの
領域の比率を変化させることで、結合係数κを変化させ
る回折格子構造とした。
Embodiment 5 Next, a fifth embodiment of the distributed feedback semiconductor laser of the present invention will be described. In a distributed feedback semiconductor laser, there is a case where it is desired to change the coupling coefficient κ of the grating in the axial direction in order to control the field distribution of light in the axial direction. In such a case, conventionally, the height and the number of layers of the embedded diffraction grating are changed, but this structure requires a complicated manufacturing process and increases the cost. In the fifth embodiment, a region where a grating is formed is a plurality of stripe-like regions oblique to the waveguide direction, and a region with and without a grating is provided, and the ratio of these regions is changed. A diffraction grating structure that changes the coupling coefficient κ was used.

【0080】図6は、本実施形態5を説明するための回
折格子の構造を示す図である。選択成長によりDFBレ
ーザを製造する場合については上述したが、レーザの製
造方法には、エッチングにより活性層の横幅を形成する
方法もある。このエッチングによる方法の場合、上述し
た回折格子を左右に分ける方法は、左右に分けるライン
を活性層の横幅の中心にもってくる目合わせが困難にな
る。従って本実施形態5では、EBによって作成したグ
レーティングに対して、活性層位置のトレランスのある
構造とする。
FIG. 6 is a diagram showing a structure of a diffraction grating for explaining the fifth embodiment. Although the case where the DFB laser is manufactured by the selective growth is described above, there is also a method of manufacturing the laser in which the lateral width of the active layer is formed by etching. In the case of this etching method, it is difficult to align the above-described method of dividing the diffraction grating into the left and right by bringing the left and right dividing lines to the center of the width of the active layer. Therefore, in the fifth embodiment, a structure having tolerance for the position of the active layer with respect to the grating formed by EB is used.

【0081】結合係数の大小は、回折格子の有る部分と
無い部分とを繰り返すことによって、平均的に結合係数
を変化させることで制御する。図6の黒く塗った部分が
EBにより露光する部分である。作成するDFBレーザ
構造は、後方から0.38L の位置にλ/4シフトがあり、
λ/4シフト位置から後方部では、κ1L=3.3、前方部で
はκ2L=1.1とする。
The magnitude of the coupling coefficient is controlled by changing the coupling coefficient on average by repeating the portion with and without the diffraction grating. The portions painted black in FIG. 6 are the portions exposed by EB. The DFB laser structure to be created has a λ / 4 shift at 0.38L from the rear,
In the rear part from the λ / 4 shift position, κ 1 L = 3.3, and in the front part, κ 2 L = 1.1.

【0082】これを実現するために、後方部分は通常通
りのグレーティング領域を形成するが、前方部分はグレ
ーティングを形成する領域を活性層の1/3 とする。この
1/3 の領域の設定の仕方は、共振器方向に垂直な断面で
みて、グレーティングのある部分が0.4μm 、回折格子
の無い部分が0.8μm とする。そして、グレーティング
の有無のパターン領域の方向を、共振器軸方向に対して
斜め方向とする。このようにグレーティングの形成領域
を1/3 とすることにより、結合係数は約1/3 となる(厳
密には、共振器軸方向で結合係数値が波打つが、平均す
ると1/3となっており、DFBレーザ設計を大きく狂わ
せる程度にはならない)。このEBのパターンは、活性
層領域となる1.5μm 幅より広い領域で形成する。
In order to realize this, the grating portion is formed as usual in the rear portion, but the region in which the grating is formed in the front portion is 1 / of the active layer. this
The method of setting the 1/3 region is such that a portion with a grating is 0.4 μm and a portion without a diffraction grating is 0.8 μm in a cross section perpendicular to the resonator direction. The direction of the pattern area for the presence or absence of the grating is oblique to the resonator axis direction. By thus reducing the grating formation area to 1/3, the coupling coefficient becomes about 1/3 (strictly speaking, the coupling coefficient value undulates in the resonator axis direction, but on average it becomes 1/3. And does not significantly upset the DFB laser design). This EB pattern is formed in a region wider than the width of 1.5 μm which is to be an active layer region.

【0083】このようにすると活性層を1.5μm 幅に切
るフォトレジスト工程において、横方向の位置ずれが生
じても、結合係数の平均値は変動しない。そしてグレー
ティングの有る無しの繰り返し方向が、共振器軸方向に
対して垂直になっていれば、横の位置ずれに対しグレー
ティングにかかる光のフィールドの大きさが変わってく
るため結合係数が変化してしまうが、本実形態の構造で
は平均的な結合係数で考えれば良いので、その値は変動
しない。
In this manner, in the photoresist step of cutting the active layer to a width of 1.5 μm, even if a lateral displacement occurs, the average value of the coupling coefficient does not change. If the repetition direction with and without the grating is perpendicular to the resonator axis direction, the coupling coefficient changes because the size of the field of the light applied to the grating changes with the lateral displacement. However, in the structure of the present embodiment, the average coupling coefficient may be considered, and the value does not change.

【0084】更に詳述すれば、InP基板にEBで回折
格子を形成する際、κを小さくする部分において、グレ
ーティングを形成する領域を、導波路方向に対して斜め
の複数のストライブ状の領域とする。このストライブの
幅(0.4μm) により、κの大きさを制御する。この後、
ガイド層,活性層,グラッド層を成長した後、導波路幅
が1.5μm になるようにメサエッチングを行うが、この
ときは目合わせずれが起きたとしてもκの大きさは変動
しない。これは、グレーティング形成領域が斜めのスト
ライプ状となっているため、横にずれてもグレーティン
グ領域の比率が変化しないためである。仮にグレーティ
ングの形成領域が、斜めでなく導波路方向に平行な複数
のストライプであるとすると、活性層の横の位置ずれに
対してκの変化を鈍感にさせるためには、各ストライプ
幅は0.2μm 以下と極めて短くする必要がでてくる。こ
れはピッチと同レベルであるため、グレーティングは殆
どドットとなり、エッチングの制御性が低下してしま
う。このためκの制御性は向上しない。本実施形態5で
は、上述のような構成とすることにより、回折格子形成
のためのエッチングと、κ変化のためのエッチングを同
じ工程で行え、κの変化率をグレーティング形成領域の
比率で制御できるため極めて正確な制御が行えるように
なる。
More specifically, when a diffraction grating is formed by EB on an InP substrate, in a portion where κ is reduced, a region for forming a grating is formed by a plurality of stripe-like regions oblique to the waveguide direction. And The magnitude of κ is controlled by the width of the stripe (0.4 μm). After this,
After growing the guide layer, the active layer, and the grading layer, mesa etching is performed so that the waveguide width becomes 1.5 μm. At this time, even if misalignment occurs, the magnitude of κ does not change. This is because the ratio of the grating region does not change even if the grating formation region has an oblique stripe shape, even if it is shifted laterally. Assuming that the formation region of the grating is a plurality of stripes that are not oblique but are parallel to the waveguide direction, in order to make the change of κ insensitive to the lateral displacement of the active layer, each stripe width is set to 0.2. It needs to be extremely short, less than μm. Since this is at the same level as the pitch, the grating almost becomes a dot, and the controllability of etching is reduced. Therefore, controllability of κ is not improved. In the fifth embodiment, with the above-described configuration, the etching for forming the diffraction grating and the etching for changing κ can be performed in the same step, and the rate of change of κ can be controlled by the ratio of the grating forming region. Therefore, extremely accurate control can be performed.

【0085】実施形態6.次に、本発明の分布帰還型半
導体レーザの実施形態6について説明する。図7は、本
発明の実施形態6を説明するための分布帰還型半導体レ
ーザの断面図である。上述の実施形態5では、グレーテ
ィングを形成する領域を縞模様とするか否かにより、平
均的な結合係数を変化させることとしているが、それで
も微妙に結合係数値が波打っている。そこでこの実施形
態6においては、グレーティングの数周期レベルで、グ
レーティングの山の有る無しを設定し、なめらかな結合
係数が得られる構造とした。
Embodiment 6 FIG. Next, a distributed feedback semiconductor laser according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a sectional view of a distributed feedback semiconductor laser for explaining Embodiment 6 of the present invention. In the above-described fifth embodiment, the average coupling coefficient is changed depending on whether or not the area where the grating is formed has a stripe pattern. However, the coupling coefficient value is still slightly wavy. Therefore, in the sixth embodiment, the presence or absence of the peak of the grating is set at the level of several periods of the grating, so that a smooth coupling coefficient can be obtained.

【0086】図7の例では、後方0.38L までに対して、
前方0.62L の部分が結合係数を1/3とする例である。後
方部分は通常のグレーティングであるが、前方部分では
3個に1個だけ山を残す構成とした。結合係数はピッチ
をΛとして、共振器軸方向の等価屈折率の変調をフーリ
エ展開したときのcos(2 πZ/Λ+ Ω) の係数に比例する
ことから、このように3個に1個山を残すようにする
と、結合係数が1/3 になる。すなわち高次の回折格子の
結合係数への寄与は、1次の回折格子の寄与に比べて無
視できるからであり、また3個に1個の山があるのは、
3次の回折格子でもあるが、1次の回折格子としても1/
3 の効果がある。これはフーリェ係数的にいって明らか
である。
In the example of FIG. 7, up to 0.38L at the rear,
The portion at the front 0.62L is an example in which the coupling coefficient is reduced to 1/3. The rear portion is a normal grating, but the front portion has a configuration in which only one of three peaks is left. The coupling coefficient is proportional to the coefficient of cos (2πZ / Λ + Ω) when Fourier expansion is performed on the modulation of the equivalent refractive index in the resonator axis direction, where the pitch is Λ. , The coupling coefficient is reduced to 1/3. That is, the contribution of the higher-order diffraction grating to the coupling coefficient is negligible as compared to the contribution of the first-order diffraction grating.
Although it is a third-order diffraction grating, it is 1 /
There are 3 effects. This is apparent in terms of Fourier coefficients.

【0087】一般には、ある領域ではm個中n個、別の
領域ではp個中q個、回折格子の山を残すようにすれ
ば、結合係数をn/m:q/pの比率で変化させること
ができる。しかし図7に示すように、3倍周期で回折格
子の山を残すようにすると、Bragg 反射は、光導波路の
上下の角度に対しても起こり、パワーロスが生じる。そ
こでこのような周期性はなるべく無いようにランダムに
回折格子を残すことが望ましい。
In general, if one region is left with n out of m gratings and another region is left with q gratings in p gratings, the coupling coefficient changes at a ratio of n / m: q / p. Can be done. However, as shown in FIG. 7, if the peaks of the diffraction grating are left with a three-fold period, Bragg reflection also occurs at the upper and lower angles of the optical waveguide, and power loss occurs. Therefore, it is desirable to leave a diffraction grating at random so as not to have such periodicity as much as possible.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上説明したように本発明の分布帰還型
半導体レーザは上述のような構成とすることにより、以
下のような効果を生じる。第1には実施形態1及び実施
形態2に記載の構成のように、対称型λ/4シフトDF
Bレーザと閾値利得差が同程度かそれ以上となり、且つ
30%〜70%コーティングのFP−LD並の前方後方
光出力比がとれるため、対称型λ/4DFBレーザに比
べ、40%程度光出力を向上させることができるという
効果がある。
As described above, the distributed feedback semiconductor laser of the present invention has the following effects by using the above-described configuration. First, as in the configurations described in the first and second embodiments, the symmetric λ / 4 shift DF
Since the threshold gain difference between the B laser and the FB-LD is about the same or more, and the front-to-back light output ratio is comparable to that of the FP-LD with a coating of 30% to 70%, the light output is about 40% as compared with the symmetric λ / 4 DFB laser. There is an effect that can be improved.

【0089】図8は従来例と比較し、閾値利得差,フィ
ールドフラットネスが向上したことを示す図である。A
R−ARコーティングのλ/4シフトDFBレーザにお
いて、パラメータを3つ、すなわちκ1 、κ2 、L1/(L1
+L2)を考えるが、正当な比較となるように、先ず最初に
発振するモードの閾値利得を一定の条件となるような条
件を課す。そして、ある一定の前方後方出力比が得られ
る場合について比較する。図8では、Pf/Pr =4の場合に
ついて示してある。この図8から解るように、従来κ1
≧κ2 、L1≧L2の場合に比べ、本発明のκ1 >κ2 、L1
<L2は閾値利得差に優れ、フィールドフラットネスも良
くなる。
FIG. 8 is a diagram showing that the threshold gain difference and the field flatness are improved as compared with the conventional example. A
In an R-AR coated λ / 4 shift DFB laser, there are three parameters: κ 1 , κ 2 , L 1 / (L 1
Considering + L 2 ), first, a condition for imposing a constant condition on the threshold gain of the mode that oscillates first is imposed so as to make a valid comparison. Then, comparison is made for a case where a certain front-to-back output ratio is obtained. FIG. 8 shows a case where P f / P r = 4. As can be seen from FIG. 8, a conventional kappa 1
≧ κ 2 , L 1 ≧ L 2 compared to the case of κ 1 > κ 2 , L 1
<L 2 is excellent in the threshold gain difference, field flatness becomes better.

【0090】第2には実施形態3及び実施形態4記載の
ように、複数の回折格子の位相差やピッチ差を利用する
構造とすることで、共振器軸方向の結合係数分布を精度
良く製造できるようになる。その理由は、回折格子の高
さは一定で良いため、回折格子の高さを数nmといった
精度で制御しなくて良いからである。また回折格子の1
つ1つのデューティも一定で良いため、数10nmといった
精度でパターニングを行う必要がなくなる。また、この
ような複数の回折格子は、1つのフォトレジスト工程の
EBで行えるため、互いの位相差やピッチ差を形成する
ことが可能となる。
Second, as described in the third and fourth embodiments, a structure utilizing the phase difference and the pitch difference between a plurality of diffraction gratings is used to accurately produce a coupling coefficient distribution in the resonator axis direction. become able to. The reason is that since the height of the diffraction grating may be constant, it is not necessary to control the height of the diffraction grating with an accuracy of several nm. The diffraction grating 1
Since each duty may be constant, it is not necessary to perform patterning with an accuracy of several tens of nm. Further, since such a plurality of diffraction gratings can be formed by EB in one photoresist process, it is possible to form a phase difference and a pitch difference between each other.

【0091】第3には、回折格子の有無を共振器長に比
べて短い周期で繰り返し、その比率を変えることによっ
て平均的に結合係数を共振器方向で変化させる方法にお
いても、結合係数分布を精度,再現性良く作成できるよ
うになる。その理由は、1つは実施形態5記載のよう
に、回折格子の有無の繰り返しを共振器軸方向に対して
斜め方向に形成することにより、活性層位置のずれに対
して結合係数が変化しなくなり、また同時に結合係数が
回折格子の有無を平均化した滑らかな値が得られるから
である。また他の1つは実施形態6記載のように、回折
格子の山の有り無しを数個レベルで繰り返す方法によ
り、結合係数の平均値が凹凸しないようにすることがで
きる。
Third, the method of repeating the presence / absence of a diffraction grating at a shorter cycle than the length of the resonator and changing the ratio thereof to change the coupling coefficient in the resonator direction on average also makes the distribution of the coupling coefficient smaller. It can be created with high accuracy and reproducibility. One of the reasons is that, as described in the fifth embodiment, the repetition of the presence or absence of the diffraction grating is formed in a direction oblique to the resonator axis direction, so that the coupling coefficient changes with respect to the shift of the active layer position. This is because, at the same time, a smooth value can be obtained in which the coupling coefficient averages the presence or absence of the diffraction grating. In another method, as described in the sixth embodiment, the method of repeating the presence or absence of the peak of the diffraction grating at several levels can prevent the average value of the coupling coefficient from being uneven.

【0092】このような結合係数の良好な制御性が得ら
れる理由は、回折格子の山の高さを一定としながら結合
係数を変化させる構造としたからであり、同時に回折格
子のパターニングをドーズ量を変調したEB露光で形成
できるからである。
The reason why such good controllability of the coupling coefficient can be obtained is that the structure is such that the coupling coefficient is changed while the height of the diffraction grating is kept constant, and at the same time, the patterning of the diffraction grating is performed at a dose amount. Can be formed by EB exposure in which is modulated.

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

【図1】本発明の実施形態1を説明するための図であ
る。
FIG. 1 is a diagram for describing Embodiment 1 of the present invention.

【図2】本発明の実施形態2を説明するための図であ
る。
FIG. 2 is a diagram for explaining Embodiment 2 of the present invention.

【図3】本発明の実施形態3を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態3を説明するための図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining Embodiment 3 of the present invention.

【図5】本発明の実施形態4を説明するための図であ
る。
FIG. 5 is a diagram for explaining Embodiment 4 of the present invention.

【図6】本発明の実施形態5を説明するための図であ
る。
FIG. 6 is a diagram for explaining Embodiment 5 of the present invention.

【図7】本発明の実施形態6を説明するための図であ
る。
FIG. 7 is a diagram for explaining Embodiment 6 of the present invention.

【図8】本発明の効果の一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the effect of the present invention.

【図9】従来の分布帰還型半導体レーザの一例を示す図
である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a conventional distributed feedback semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型InP基板 2 回折格子 3 n−InGaAsPガイド層 4 SCH−歪MQW層(活性層) 5 p−InPクラッド層 6 p−コンタクト層 7 p側電極 8 n側電極 9 ARコーティング膜 10 二酸化シリコン膜 Reference Signs List 1 n-type InP substrate 2 diffraction grating 3 n-InGaAsP guide layer 4 SCH-strained MQW layer (active layer) 5 p-InP clad layer 6 p-contact layer 7 p-side electrode 8 n-side electrode 9 AR coating film 10 silicon dioxide film

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回折格子上にλ/4の位相シフト点を有
する分布帰還型半導体レーザにおいて、 主レーザ光を出射する方向を前方,参照レーザ光を出射
する方向を後方,前記位相シフト点より前方の回折格子
の共振器軸方向の長さをL2,前記位相シフト点より後方
の回折格子の共振器軸方向の長さをL1,前記位相シフト
点より前方の回折格子の結合係数の平均値をκ2 ,前記
位相シフト点より後方の回折格子の結合係数の平均値を
κ1 とした場合、 L1<L2, κ1 ・L1 >κ2・L2 としたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
1. A distributed feedback semiconductor laser having a λ / 4 phase shift point on a diffraction grating, wherein a main laser beam is emitted in a forward direction, a reference laser beam is emitted in a rear direction, and the phase shift point is shifted from the phase shift point. The length of the front diffraction grating in the resonator axis direction is L 2 , the length of the diffraction grating behind the phase shift point in the resonator axis direction is L 1 , and the coupling coefficient of the diffraction grating before the phase shift point is L 2 . When the average value is κ 2 , and the average value of the coupling coefficient of the diffraction grating behind the phase shift point is κ 1 , L 1 <L 2 , κ 1 · L 1 > κ 2 · L 2. Distributed feedback semiconductor laser.
【請求項2】 請求項1に記載の分布帰還型半導体レー
ザにおいて、 κ1 ・L1 - κ2・L2>0.1 としたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
2. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein κ 1 · L 1 −κ 2 · L 2 > 0.1.
【請求項3】 請求項1乃至請求項2の何れかに記載の
分布帰還型半導体レーザにおいて、 κ1 ・L1 - κ2・L2<1 としたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
3. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein κ 1 · L 12 · L 2 <1. .
【請求項4】 請求項1,請求項2乃至請求項3の何れ
かに記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、 L1/(L1+L2)>0.1 としたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
4. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein L 1 / (L 1 + L 2 )> 0.1. Semiconductor laser.
【請求項5】 回折格子上にλ/4の位相シフト点を有
する分布帰還型半導体レーザにおいて、 主レーザ光を出射する方向を前方,参照レーザ光を出射
する方向を後方,前記位相シフト点より前方の回折格子
の共振器軸方向の長さをL2,前記位相シフト点より後方
の回折格子の共振器軸方向の長さをL1とした場合、 L1<L2であって、 前記位相シフト点より前方の回折格子の結合係数を積分
した値を、前記位相シフト点より後方の回折格子の結合
係数を積分した値より小さくしたことを特徴とする分布
帰還型半導体レーザ。
5. In a distributed feedback semiconductor laser having a phase shift point of λ / 4 on a diffraction grating, a direction in which a main laser beam is emitted is forward, a direction in which a reference laser beam is emitted is backward, and When the length of the front diffraction grating in the resonator axis direction is L 2 , and the length of the diffraction grating behind the phase shift point in the resonator axis direction is L 1 , L 1 <L 2 ; A distributed feedback semiconductor laser, wherein a value obtained by integrating a coupling coefficient of a diffraction grating ahead of a phase shift point is smaller than a value obtained by integrating a coupling coefficient of a diffraction grating behind the phase shift point.
【請求項6】 請求項1,請求項2,請求項3,請求項
4,乃至請求項5の何れかに記載の分布帰還型半導体レ
ーザにおいて、 共振器長をL ,該共振器後方端面からこの共振器軸方向
前方へ設けられた回折格子の長さをL'とした場合、L'<
L としたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
6. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein the length of the resonator is L and the distance from the rear end face of the resonator is L. When the length of the diffraction grating provided forward in the resonator axial direction is L ′, L ′ <
A distributed feedback semiconductor laser characterized by L.
【請求項7】 請求項1,請求項2,請求項3,請求項
4,請求項5乃至請求項6の何れかに記載の分布帰還型
半導体レーザにおいて、 前記位相シフト点より前方の回折格子の結合係数を一定
とし、前記位相シフト点より後方の回折格子の結合係数
を一定としたことを特徴とする分布帰還型半導体レー
ザ。
7. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 1, wherein the diffraction grating is located forward of the phase shift point. Wherein the coupling coefficient of the diffraction grating behind the phase shift point is constant.
【請求項8】 回折格子上にλ/4の位相シフト点を有
する分布帰還型半導体レーザにおいて、 周期又は位相差を異ならせた複数のグレーティングの組
合せにより、結合係数が共振器軸方向で変化する回折格
子を備えたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
8. A distributed feedback semiconductor laser having a λ / 4 phase shift point on a diffraction grating, wherein a coupling coefficient changes in the resonator axial direction by a combination of a plurality of gratings having different periods or phase differences. A distributed feedback semiconductor laser comprising a diffraction grating.
【請求項9】 請求項8に記載の分布帰還型半導体レー
ザにおいて、 前記複数のグレーティングの各周期は一定とし、前記共
振器軸方向の所定領域ごとそれぞれのグレーティングの
位相差を変化させ、前記回折格子の結合係数を前記共振
器軸方向で段階的に変化させることを特徴とする分布帰
還型半導体レーザ。
9. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 8, wherein each period of the plurality of gratings is constant, and a phase difference of each grating is changed for each predetermined region in the resonator axial direction, and the diffraction is performed. A distributed feedback semiconductor laser, wherein a coupling coefficient of a lattice is changed stepwise in the resonator axis direction.
【請求項10】 請求項9に記載の分布帰還型半導体レ
ーザにおいて、 結合係数を大きくする領域では前記複数のグレーティン
グの位相を互いに一致させ、結合係数を小さくする領域
では前記複数のグレーティングの位相を互いにずらせる
ことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
10. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 9, wherein the phases of the plurality of gratings are matched with each other in a region where the coupling coefficient is large, and the phases of the plurality of gratings are in a region where the coupling coefficient is small. A distributed feedback semiconductor laser characterized by being shifted from each other.
【請求項11】 請求項8に記載の分布帰還型半導体レ
ーザにおいて、 前記複数のグテーティングの周期をそれぞれ僅かに異な
らせ、結合係数が前記共振器軸方向に連続的に変化する
回折格子を備えたことを特徴とする分布帰還型半導体レ
ーザ。
11. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 8, further comprising a diffraction grating in which the periods of the plurality of gatings are slightly different from each other, and a coupling coefficient changes continuously in the resonator axial direction. And a distributed feedback semiconductor laser.
【請求項12】 請求項8,請求項9,請求項10乃至
請求項11の何れかに記載の分布帰還型半導体レーザに
おいて、 前記複数のグテーティングを、前記共振器軸方向に並列
して左右に別れた2つのグレーティングとしたことを特
徴とする分布帰還型半導体レーザ。
12. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 8, wherein the plurality of gatings are arranged in parallel in the resonator axial direction and are left and right. A distributed feedback semiconductor laser, comprising two separate gratings.
【請求項13】 請求項12に記載の分布帰還型半導体
レーザにおいて、 前記2つのグレーティングは、その周期数が前記共振器
長L 内で互いに1周期だけ異なるように僅かに周期を異
ならせ、 それぞれの共振器端面で位相が一致し、共振器中央で位
相がπだけずれた構成を特徴とする分布帰還型半導体レ
ーザ。
13. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 12, wherein the two gratings have slightly different periods so that the number of periods differs from each other by one period within the resonator length L. A distributed feedback semiconductor laser characterized in that the phase is matched at the resonator end face and the phase is shifted by π at the center of the resonator.
【請求項14】 請求項12乃至請求項13の何れかに
記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、 前記2つのグレーティングは、光導波路を選択成長で形
成する活性層幅を変調し、選択成長部の両端面に形成さ
れることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
14. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 12, wherein the two gratings modulate an active layer width for forming an optical waveguide by selective growth, and provide a selective growth portion. A distributed feedback semiconductor laser formed on both end faces.
【請求項15】 請求項8,請求項9,請求項10,請
求項11,請求項12,請求項13乃至請求項14の何
れかに記載の分布帰還型半導体レーザにおいて、 前記複数のグレーティングの凹凸の深さを一定としたこ
とを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
15. The distributed feedback semiconductor laser according to any one of claims 8, 9, 10, 10, 11, 12 and 13, wherein the plurality of gratings are A distributed feedback semiconductor laser characterized in that the depth of the unevenness is fixed.
【請求項16】 回折格子上にλ/4の位相シフト点を
有する分布帰還型半導体レーザにおいて、 前記共振器長L より十分小さい間隔でグレーティングを
形成する領域とグレーティングを形成しない領域とを繰
り返しパターンで設けることとし、これらの領域の比率
を変化させることで平均的な結合係数を前記共振器軸方
向に変化させる回折格子を備えたことを特徴とする分布
帰還型半導体レーザ。
16. A distributed feedback semiconductor laser having a phase shift point of λ / 4 on a diffraction grating, wherein a pattern in which a grating is formed at an interval sufficiently smaller than the resonator length L and a region in which no grating is formed are repeated. And a diffraction grating for changing an average coupling coefficient in the resonator axial direction by changing a ratio of these regions.
【請求項17】 請求項16に記載の分布帰還型半導体
レーザにおいて、 前記グレーティングを形成する領域とグレーティングを
形成しない領域との繰り返しパターンを前記共振器軸方
向に対して斜めに設けたことを特徴とする分布帰還型半
導体レーザ。
17. The distributed feedback semiconductor laser according to claim 16, wherein a repetitive pattern of a region where the grating is formed and a region where the grating is not formed is provided obliquely with respect to the resonator axis direction. Distributed feedback semiconductor laser.
【請求項18】 回折格子上にλ/4の位相シフト点を
有する分布帰還型半導体レーザにおいて、 ある領域ではグレーティングの山をm個中n個の割合で
残し、他の領域ではグレーティングの山をp個中q個
(m,n,p,qは共に1以上の整数でm>n,p>
q)残すことによって、平均的な結合係数をn/m:q
/pの比率で前記共振器軸方向に変化させる回折格子を
備えたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
18. A distributed feedback semiconductor laser having a phase shift point of λ / 4 on a diffraction grating, wherein the grating peaks are left at a ratio of n out of m in a certain region, and the grating peaks are left in another region. q of p (m, n, p, q are all integers of 1 or more, m> n, p>
q) By leaving, the average coupling coefficient is n / m: q
A distributed feedback semiconductor laser comprising a diffraction grating that changes in the resonator axis direction at a ratio of / p.
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