JPH11251691A - 直列結合ｄｆｂレーザ - Google Patents

直列結合ｄｆｂレーザ

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JPH11251691A
JPH11251691A JP10366380A JP36638098A JPH11251691A JP H11251691 A JPH11251691 A JP H11251691A JP 10366380 A JP10366380 A JP 10366380A JP 36638098 A JP36638098 A JP 36638098A JP H11251691 A JPH11251691 A JP H11251691A
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dfb laser
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coupled dfb
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Jin Hong
ジン・ホング
Hyung B Kim
ハング・ビー・キム
Makino Toshihiko
トシヒコ・マキノ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＦＢ半導体レーザを直列に結合することに
よって、同時に多波長レーザを発生することができ、電
力損失の少ない高性能な直列結合レーザを提供する。 【解決手段】 本発明において、直列結合レーザを構成
する各レーザは、多量子井戸活性化領域と複数の結合格
子を含む。複数の結合格子は、活性化領域中に周期的に
エッチングされた溝によって形成されたキャビティの長
手方向に沿って波型形状を有する。格子は第１の部分と
第２の部分からなる周期を持つ。ほぼすべての量子井戸
は、第２の部分からエッチングされ、第２の部分では実
質的に光子を発生しない。エッチングの深さは、各レー
ザが、外部フィードバックとランダムな種々のファセッ
トにほとんど影響されないように決められる。

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、直列に共軸方向に形成され、多波長の放射が
可能で波長同調範囲が拡張された直列結合分布型フィー
ドバック（ＤＦＢ）半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】ファイバ光通信システムは、シングルモ
ードで、同調可能で、１．３から１．５６μｍの波長範
囲の狭い線幅放射ができるコンパクトな光放射源を必要
とする。例えば、ＩｎＧａＡｓＰ ＤＦＢレーザのよう
ないくつかの既存の半導体レーザは、高電力および適切
な波長に対する要求を満たしている。しかし、高側モー
ド抑制割り当て量（ＳＭＳＲ）、発生された波長の予測
可能性と制御性、外部フィードバックとランダムなファ
セット位相変化量に対する無知覚、簡易な製造および高
装置発生量に対する要求を満たしていない。高速大容量
の密波長分割多（ＤＷＤＭ）ファイバ光システムの急速
な進歩には、ただ上記の特性を処理するだけでなく、実
際的で経済的なアプリケーションに対して広い連続同調
範囲と多波長発生をも有する半導体レーザが必要とされ
てきた。
【０００３】インデックス・コルゲーションを使用して
いる従来のインデックス結合ＤＦＢレーザは、等しい閾
値利得を有する２つの縦モードが存在するという固有の
問題を有している。この結果、例えば、Ｈ．コゲルニク
（H.Kogelnik）とＣ．Ｖ．シャンク（C.V.Shank）によ
る論文、「分布形フィードバック・レーザの結合モード
理論」、１９７２年発行、応用物理、第４３巻第５号、
第２３２７頁から第２３３５頁に示されるような弱いシ
ングルモード動作となる。
【０００４】インデックス結合ＤＦＢレーザでは、レー
ザ・ストップバンドの周囲で、より長くより短い波長の
ブラッグ・モードは、閾値ゲインに関して、本質的に縮
退している。縮退は、例えば、非対称ファセット・コー
ティングおよびファセット位相変化によって壊れること
もある。固定放射波長と所定のＳＭＳＲを有するＤＦＢ
レーザの発生量は、ファセット位相の変化がランダムで
あるため、実際には、非常に少なく、通常、その量は、
数パーセント以下である。２つの縮退モード間の内部組
込みモード判別をしないで、インデックス結合ＤＦＢレ
ーザのモード特性は、主に、非対称ファセット・コーテ
ィングとファセット位相変化によって決定される。結果
として、これらのレーザは、効果的なレーザ・ファセッ
トの変化に対して非常に敏感で、任意の外部フィードバ
ックに強く影響されるようになる。
【０００５】４分の１波長シフトＤＦＢレーザに対して
は、Ｋ．ウタカ（K.Utaka）、Ｓ．アキバ（S.Akiba）、
Ｋ．サカイ（K.Sakai）、Ｙ．マツシタ（Y.Matsushit
a）等による、「λ／４シフトＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
ＤＦＢレーザ」、１９８６年発行、ＩＥＥＥ Ｊ、量
子電子工学、ＱＥ２２第７巻、第１０４２頁から第１０
５２頁に記載されているように、付加的な位相シフト
は、レーザ構造に導入され、ストップ・バンド周辺の２
つのブラッグ・モード間で縮退を破壊する。単一モード
動作を確実にするこのタイプのレーザの発生量は、従来
のインデックス結合ＤＦＢレーザよりも高い。しかしな
がら、レーザ動作は構造に導入された付加的な位相に基
づいているため、実際にレーザに導入される位相シフト
に決定的に依存し、従って、大規模な制御または製造が
困難である。レーザ・ファセット位相は、導入された組
込み位相とともに働くので、依然として重要な役割を果
たしており、そのために、共振のための往復位相条件を
満足させる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】十分な非反射（ＡＲ／
ＡＲ）コーティングは、レーザ特性のファセット位相の
効果を減少させる。しかしながら、４分の１波長シフト
レーザは、特に、ＡＲ／ＡＲコーティングの場合、大き
なインデックスが閾値電流を減少する必要があるときに
は、通常、レーザの中心に導入される位相シフトの結果
起こる大きな縦方向の空間穴の燃焼（ＳＨＢ）を被る。
強力なＳＨＢは、注入電流が増すと、急激にＳＭＳＲを
劣化させる。
【０００７】レーザがファセット位相に感応するか、ま
たはキャビティ内に生じた位相シフトに依存していると
き、レーザは動作状態の摂動または変化に非常に敏感に
なる。このようなレーザが多数、直列に配置されている
と、互いに影響しあうようになる。１つのレーザは、他
のレーザの動作に影響を与える。１つのレーザは、通常
効果的な格子ベースの反射器として動作し、振幅のみで
なく位相についても変化させる他のレーザにフィードバ
ックされる。これらの振幅も位相も波長に依存する。さ
らに、振幅と位相は両方とも、温度、注入電流、レーザ
間の漏洩電流に関して隣接するレーザの動作状態に依存
する。このように、レーザ間の相互作用は、各レーザの
レーザ動作に重大な影響を及ぼす。その結果、装置の発
生量が非常に低くなり、レーザ性能も低くなる。全体と
して安定した直列動作を得ることは不可能な場合が多
い。
【０００８】Ｏ．サーレン（O.sahlen）、Ｌ．ルンドビ
スト（L.Lundqvist）、Ｊ．テルリキ（J.Terlecki）お
よびＪ．Ｐ．ウエバー（J.P.Weber）等による論文「粗
ＷＤＭネットワークレーザ源：ＤＦＢ直列レーザ」、Ｔ
ｈＢｌ、ＯＦＣ１９９７、ダラス、米国によれば、構成
ブロックを直列に接続した４分の１波長シフトＤＦＢレ
ーザを用いるという試みが開示されている。４分の１波
長シフトＤＦＢレーザは、理論的には高シングル・モー
ド発生量を示すが、上述のように大きな空間穴の燃焼を
被る。これらの電流調整範囲は、他の縦モードの潜在的
な発生によって比較的に小さなものである。この結果、
全体として直列に接続されたものは、高性能、高安全性
を有さず、また同時多波長動作は全く報告されていな
い。
【０００９】各個別ＤＦＢの放射波長の予測も、直列動
作の重要なパラメータである。もし完全にシングル・モ
ードレーザとして動作するレーザの１つが、ストップ・
バンドの誤った側で放射すると、直列動作をしなくな
る。もし１つのレーザが２つのブラッグ・モード間で切
り替われば、同じ結果が生じ、実際のシステム・アプリ
ケーションに受け入れることはできなくなる。
【００１０】したがって、直列結合ＤＦＢレーザの良好
な性能を得るためには、各レーザが実質的に独立して動
作し、直列に接続された他のレーザの放射動作に何の影
響も与えないことが重要となってくる。この場合、直列
のレーザ間では、実質的な相互作用は行われず、各レー
ザは、同時に高性能な特性を維持できる。
【００１１】本発明の目的は、上述の問題点を解決する
直列ＤＦＢ半導体レーザを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の側面によ
れば、本発明は、１つの出力ファセットを有する直列結
合ＤＦＢレーザにおいて：同じ光軸に沿って軸方向に直
列に配列されたレーザキャビティを有する直列結合分布
型フィードバック半導体レーザを含み、各レーザは： ａ）基板と； ｂ）基板上に形成され、多量子井戸構造を含む活性化領
域と； ｃ）活性化領域をポンピングする励起手段と； ｄ）活性化領域中に周期的にエッチングされた溝によっ
て形成された光軸に沿って波型形状を有する複数の結合
格子とを含み、格子は第１の部分と第２の部分からな
り、ほとんど全ての量子井戸は第２の部分からエッチン
グで除去され、第２の部分中では実質的に光子を放射せ
ず、直列結合ＤＦＢレーザ中のレーザ間で実質的な相互
作用がないようにし、直列結合ＤＦＢレーザ中の各レー
ザのブラッグ波長は、直列結合ＤＦＢレーザの出力ファ
セットにより近い他の全てのレーザのストップ・バンド
の外側にあるように構成される。
【００１３】好ましくは、本発明の直列結合ＤＦＢレー
ザは、出力ファセットを１つだけ有し、２つ以上のレー
ザを有する。直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザは、ゲ
イン結合格子を含むゲイン結合レーザまたは損失結合格
子を含む損失結合レーザであるように構成される。ゲイ
ン結合レーザからなる直列結合ＤＦＢレーザは、好まし
くは、そのストップ・バンド周辺の右ブラッグ・モード
で発生し、そのレーザのブラッグ・モードは、直列結合
ＤＦＢレーザに対して全体的に連続する同調範囲を供給
するように構成される。損失結合レーザからなる直列結
合ＤＦＢレーザでは、好ましくは、各レーザはストップ
・バンド周辺の左ブラッグ・モードで発生し、そのレー
ザのブラッグ・モードは、直列結合ＤＦＢレーザに対し
て全体的に連続する同調範囲を供給するように構成され
る。
【００１４】本発明の直列結合ＤＦＢレーザは、さら
に、直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザのレーザ波長を
対応の放射モード周辺で同調させる手段および／または
直列結合ＤＦＢレーザ中のレーザによって発生された放
射モード間で、波長を切り換える手段を含むように構成
される。本発明の直列結合ＤＦＢレーザは、また多波長
を発生することができ、発生された波複数の数は閾値を
超えて励起される直列結合ＤＦＢレーザ中のレーザの数
と等しいように構成される。
【００１５】複数の結合格子は、第１の部分と第２の部
分を含み、レーザが外部のフィードバックおよびランダ
ムなファセット位相変化に影響されないように構成され
る。そこでは、ほとんど全ての量子井戸は、第２の部分
からエッチングによって除去される。従って、第２の部
分では、実質的には、光子は放射されない。これらの部
分の高さと形状によって、その部分での光子放射が決定
される。好ましくは、第１及び第２の部分は複数方形ま
たは台形であってもよく、第２の部分はＶ字形でもよ
い。また、好ましくは、格子は１次の均一な格子であ
る。また、格子はアプリケーションからの要求に従っ
て、チャープされた格子であってもよい。
【００１６】さらに、活性化領域をポンピングする励起
手段は、活性化領域に電流を注入するための電気コンタ
クトを含む。また、直列結合ＤＦＢレーザ中のレーザ
は、外部光ポンピング源に結合して、反転分布を作るこ
とができる。レーザが電気的にポンピングされると、電
流閉じ込め領域は活性化領域の上に形成される。電流閉
じ込め領域は、リッジ導波路または埋め込みヘテロ構造
である。好ましくは、直列結合ＤＦＢレーザ中のレーザ
は、互いに等間隔に置かれ、各レーザの中心は数μｍ離
れている。
【００１７】基板および電流閉じ込めリッジ用の半導体
の材料およびドーピングのタイプを適切に選択すること
によって、レーザは調整され、ある波長範囲内で光を発
生する。好ましくは、基板の材料として用いられるＩｎ
ＰおよびＧａＡｓ合金に対する波長範囲は、１．３μｍ
から１．５６μｍおよび０．８μｍから０．９μｍであ
る。
【００１８】上述した共通軸上の直列結合ＤＦＢレーザ
は、並列の多波長レーザ・アレイにおいて大きな利点を
有する。これは、１つの共通出力ファセットからのみ多
波長を放射させることによって、よりコンパクトで安価
なパッケージを可能にする。また、この直列結合ＤＦＢ
レーザは、光組み合わせ器を必要としないため、電力損
失が減少する。さらに、直列結合ＤＦＢレーザは、広い
同調可能な波長領域を供給できる。この波長領域はレー
ザのブラッグ波長を適切に選択することによって、連続
的領域とすることができる。
【００１９】本発明の他の側面によれば、本発明は、直
列結合ＦＤＢ半導体レーザにおいて：同じ光軸に沿って
軸方向に直列に配列されたレーザキャビティを有する直
列結合分布型フィードバック半導体レーザを含み、各レ
ーザは： ａ）基板と； ｂ）基板上に形成され、多量子井戸構造を含む活性化領
域と； ｃ）活性化領域をポンピングする励起手段と； ｄ）活性化領域中に周期的にエッチングされた溝によっ
て形成された光軸に沿って波型形状を有する直列結合格
子とを含み、格子は第１の部分と第２の部分からなり、
ほとんど全ての量子井戸は第２の部分からエッチングで
除去され、第２の部分中では実質的に光子を放射せず、
レーザは外部フィードバックおよびランダムなファセッ
ト変化に対する実質的な影響がなく、所定のレーザモー
ドでレーザは発生できる。
【００２０】レーザはゲイン結合格子を含むゲイン結合
レーザであってもよく、また損失結合格子を含む損失結
合レーザであってもよい。さらに、放射モード周辺でレ
ーザを同調させるための手段を含んでもよい。
【００２１】このように、共軸直列ＤＦＢ半導体レーザ
は、外部フィードバックとランダムなファセット位相変
化に影響されず、多波長の発生でき、拡張された波長同
調領域を供給できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】実施の形態１． 構造および動作 図１は、本発明の実施の形態１による直列分布型フィー
ドバック直列結合半導体レーザ１０の概略的な断面図で
ある。直列結合ＤＦＢレーザ１０は第１のゲイン結合Ｄ
ＦＢレーザ１１と第２のゲイン結合ＤＦＢレーザ１３を
含み、これらは図１にＩ−Ｉで示された方向と同じ光軸
に沿って同軸方向に設けられたキャビティを有する。レ
ーザ１１と１３は、線Ｉ−Ｉに沿って、線Ｉ−Ｉの矢印
によって示されるのと同方向に出力を有し、第１のレー
ザ１１は、直列結合ＤＦＢレーザ１０の出力ファセット
２７の出力のより近くにある。直列結合ＤＦＢレーザ１
０は第１の閉じ込め領域を有する基板１２上に形成され
る。活性化領域１４は、多量子井戸構造１６と、その中
に形成される第１および第２の格子１７と１９と、オー
バーレイ閉じ込め領域２０とを含む。
【００２３】その上に形成されるレーザ装置のポンピン
グ（励起）手段は、基板２６とのコンタクト、第１と第
２のレーザ１１，１３をそれぞれ形成する第１と第２の
電流閉じ込めリッジ２２，２４、および第１と第２のコ
ンタクト電極３０と３２から構成される。第１と第２の
コンタクト電極３０と３２は、各リッジの上に形成さ
れ、それぞれ直列構造へ電流を注入する。
【００２４】第１および第２の格子１７と１９は、位置
的には、第１および第２の直列結合ＤＦＢレーザ１１と
１３にそれぞれ対応する。格子は異なる格子周期を有
し、対応するブラッグ波長とレーザ・ストップ・バンド
を形成し、格子１７と１９間でセンタ・ブラッグ波長６
ｎｍの分離を行う。第１の格子１７は、第２の格子１９
よりも短いブラッグ波長を有する。各レーザは、ストッ
プ・バンドの同じ側で、すなわち右ブラッグで発生する
ように形成される。レーザのブラッグ・モードは、直列
結合ＤＦＢレーザの出力ファセット２７の近くにある第
１のレーザ１１の放射波長（使用される電流と温度の同
調を含む）が出力ファセット２７から離れたところにあ
る隣接レーザ１３のストップ・バンド内には落ちないよ
うに、形成される。
【００２５】このため、より遠くのレーザ１３によって
生成された光は、直列結合ＤＦＢレーザの出力ファセッ
ト２７の近くにあるレーザ１１を通過する。格子１７と
１９の両方とも、活性化領域１４に周期的に溝をエッチ
ングすることによって作られる。エッチングの深さは、
各レーザが外部フィードバックおよびランダムなファセ
ット変化と実質的に関係しないように決められる。それ
によって、以下に述べるように、直列のレーザ間では実
質的な相互作用は行われない。
【００２６】直列結合ＤＦＢレーザ１０の構造は更に図
２に詳細に示される。図２はレーザ装置構造１０の斜め
断面図を示し、図３は直列結合ＤＦＢレーザ１０の斜視
図を示す。ＤＦＢ半導体レーザ装置１０は、ＩＩＩ−Ｖ
族半導体材料から製造され、大量にＰドープされたＩｎ
Ｐ基板１２を含む。その基板１２上に１．５μｍの厚さ
にＰドープされたＩｎＰ緩衝層３４が形成される。第１
の分離閉じ込め領域３５は、それぞれ１．０μｍ、１．
２μｍおよび１．２５μｍに対応するエネルギ・バンド
ギャップを有するＰドープされたＩｎＧａＡｓＰの４つ
の閉じ込め層３６、３８、４０および４２から成り、緩
衝層３４上に設けられる。各閉じ込め層の厚みは２０ｎ
ｍであり、１．０μｍの波長に対応する閉じ込め層３６
は、緩衝層３４と隣接する。
【００２７】活性化領域１４は、閉じ込め領域３５上に
横たわり、多量子井戸（ＭＱＷ）構造１６からなる。こ
の多量子井戸（ＭＱＷ）構造１６は、１パーセントの圧
縮ひずみでＰドープされた８つのＩｎＧａＡｓＰ量子井
戸４４を含む。各量子井戸４４は、５ｎｍの厚さがあ
り、各バリヤは１０ｎｍの厚さで、１．２５μｍの波長
に対応するバンドギャップを有する７つのＰドープされ
たひずみのないバリヤ４６によって分離される。ＭＱＷ
構造１６の合金組成および層の厚みは、特定のバンドギ
ャップ・エネルギを有するように構成され、要求される
波長で放射する。
【００２８】量子井戸の数が増えると、レーザ・キャビ
ティの単位長ごとのゲインが高くなる。上記に説明した
量子井戸構造のバンドギャップは、約１．５５μｍの放
射波長を供給する。第２の分離した閉じ込め領域４７
は、Ｐドープされた２つのＩｎＧａＡｓＰ閉じ込め層４
８および５０から成り、それぞれ１．２μｍおよび１．
２５μｍの波長に対応するエネルギ・バンドギャップを
有し、各層が２０ｎｍであるＭＱＷ活性化領域１４の頂
部に形成される。
【００２９】上述のように、格子１７と１９は、活性化
領域中に周期的にエッチングされた溝によって形成され
る。各格子のエッチングのピッチは、放射ブラッグ・モ
ードに対する１次の格子を形成するように選択される。
格子１７は、図１と図３に示される第１の部分６６と第
２の部分６８からなる。格子１９は、同様に第１の部分
７０および第２の部分７２からなる。各格子１７と１９
中の第２の部分６８と７２は、Ｖ字形で、ほとんど全て
の量子井戸はエッチングによって除去されている。すな
わち、本発明では８個の量子井戸度のうちの７個が除去
されている。より多くの量子井戸がこの部分ではエッチ
ングで除去され、この部分の光子生成はより少なくな
る。このように、第２の部分６８と７２中の深いエッチ
ングによって、これらの部分では実質的には光子放射が
行われない。通常、深いエッチングは、強力なインデッ
クス結合を伴うため、シングル・レーザでは避けられ
る。直列結合ＤＦＢレーザでは、深いエッチングによっ
て、各直列結合ＤＦＢレーザが実質的には独立して形成
され、以下に述べるように、直列結合ＤＦＢレーザ間で
は実質的な相互作用は行われない。
【００３０】ＰドープされたＩｎｐ層５２は、量子井戸
バンドギャップ波長より小さいバンドギャップ波長を有
し、格子溝を充填する。３ｎｍの厚さのＰドープされた
ＩｎＧａＡｓＰのエッチング・ストップ層５４は、底部
をＰドープされたＩｎＰ緩衝層５６に囲まれ、頂部にＰ
ドープされたＩｎＰ緩衝層５８が形成される。緩衝層
は、それぞれ１００ｎｍおよび２００ｎｍの厚さであ
る。Ｐタイプ上部クラッド層６０の上には、大量にドー
プされたＩｎＧａＡｓのキャップ層６２がコンタクトを
強化するために置かれ、この構造を完成させる。Ｐタイ
プ上部クラッド層６０とキャップ層６２は、それぞれ、
１６００ｎｍと２００ｎｍの厚さを持つ。
【００３１】隣接する電極３０と３２は、５から１５μ
ｍの範囲で分離され、隣接する電極間の十分な電気的隔
離および材料吸収損失を保証する。底部の電気的なＮタ
イプのコンタクト層２６は、基板１２の底部に置かれ
る。直列結合ＤＦＢレーザで多波長（本発明では、２つ
の波長）を同時に発生するための手段と、各レーザの電
流注入と温度変化を制御して放射モード間を切り替える
ための手段とは、好ましくは、数ｎｓの時間内にある方
がよく、各レーザのレーザ波長は対応する放射モードの
周辺で同調するのが好ましい。
【００３２】このようにして、強力ゲイン結合ＤＦＢ半
導体レーザの同軸レーザ１０は供給される。上述の直列
結合ＤＦＢレーザはＮタイプ・ウエハの上に作られる
が、Ｐタイプウエハの上に補完的な構造を形成してもよ
い。
【００３３】上述のように、直列結合ＤＦＢレーザ１０
が形成される基板１２は、ＩｎＰ材料から作られ、この
材料の透明ウインドである１．３μｍから１．５６μｍ
の範囲内でレーザ光を発生する。この実施の形態の変形
として、基板は、０．８μｍから０．９μｍのより短い
波長範囲の透明ウィンドを有するＧａＡｓ材料で作って
もよい。その結果、この波長範囲内で光を発生する。放
射波長のより正確な計算は、活性化領域および格子構造
に依存する。レーザ・キャビティ方向では、放射を行う
ために、格子周期はλ／２ｎの整数倍である。ここで、
λは所望の放射波長（典型的には数ｎｍ内）に極めて近
い波長であり、ｎは材料の屈折率で、通常、半導体材料
では、３から４の範囲内である。
【００３４】本実施例の変形として、レーザ１０は、第
１の強力損失結合ＤＦＢレーザ１１と第２の強力損失結
合ＤＦＢレーザ１３とを含んでもよい。各レーザは、損
失結合格子１７と１９をそれぞれ含む。格子は、レーザ
・ストップ・バンドと中心ブラッグ波長分離を形成し、
第１の格子１７は、第２の格子１９よりの長いブラッグ
波長を有する。また、各レーザは、そのストップ・バン
ドの周辺の左ブラッグ・モードで発生するように構成さ
れる。直列結合ＤＦＢレーザ１０の出力ファセット２７
により近いレーザ１１の放射波長は、出力ファセット２
７からかなり離れている隣接レーザ１３のストップ・バ
ンド内には落ちない。活性化領域の量子井戸の深いエッ
チングは、強力な損失結合を与え、それによって各レー
ザ放射は独立して行われる
【００３５】発明の他の変形では、直列結合ＤＦＢレー
ザ中の特定のレーザに関する格子は、均一のまたはチャ
ープされた格子のどちらでもよく、格子の周期を変更し
て所定の中心ブラッグ波長分離（通常、数ナノメータか
ら数十ナノメータの範囲）を与え、所定の波長範囲内で
レーザ同調を連続的に行ってもよい。格子の第１および
第２の部分の高さと形状を変更して、格子放射を行って
もよい。その形状は、例えば、長方形または台形に変更
してもよい。
【００３６】本発明の実施の形態１の直列結合ＤＦＢレ
ーザ１０の動作原理を以下に説明する。直列結合レーザ
は、インデックス結合された４分の１波長シフトＤＦＢ
レーザに比べて、元々縮退した２つのブラッグ・モード
の１つを抑制するという付加的な利点を有する。理論と
実施の両方によって、同相ゲイン結合ＤＦＢレーザは、
主としてストップ・バンドの長い波長側（右ブラッグ・
モード）で放射し、一方、非同相損失結合ＤＦＢレーザ
は、主としてストップ・バンドの短い波長側（左ブラッ
グ・モード）で放射することが確認されている。
【００３７】その理由は以下の通りである。活性化領域
を介して直接にエッチングすることによって形成された
格子１７を有するゲイン結合レーザ１１では、量子井戸
の一部がエッチングで除去された格子の第２の部分６８
は、量子井戸が全くエッチングされない格子の第１の部
分６６より小さな屈折率を有する。定在波の見地からい
えば、より高い屈折率を持つ第１の部分６６は、より長
い波長の光子放射を行う。一方、第２の部分６８はより
小さい屈折率を持ち、より短い波長の光子放射を行う。
より高い屈折率部分を有する第１の部分６６中には量子
井戸がより多くあるため、より長い波長の放射が優位を
占める。
【００３８】それにもかかわらず、もし量子井戸の少し
の部分だけが格子の第２の部分６８からエッチングで除
去されれば、多くの光子放射はまだこの部分で行われ
る。この場合、状態がインデックス結合レーザに対して
典型的なものあるとき、すなわち、外部ファセット位
相、すなわち外部フィードバック位相の組み合わせが短
い波長によるものであるときには、レーザ１１は、ある
場合には、主モードとして、短い波長（左ブラッグ・モ
ード）で発生する。このような予測できない位相の組み
合わせを除去するために、本実施の形態のレーザでは、
ほぼ全ての量子井戸が格子の第２の部分６８から除去さ
れ、この第２の部分では、実質的な放射が、元々行われ
ないようにする。
【００３９】この結果、主として、第１の部分６６で光
子放射が行われ、これによって、ストップ・バンド（右
ブラッグ・モード）のより長い波長側でのみ放射が行わ
れるようになる。このように、レーザの放射モードは、
内部組込みおよび分布モード選択手段によって決定され
る。例えば、外部ファセット位相と被膜非対称性よりも
むしろ、深いエッチングによって決定される格子によっ
て決定される。このようなレーザでは、ほとんど全ての
位相の組み合わせにおいて位相に無関係となり安定した
シングル・モード動作を行い、各レーザの動作はほとん
ど独立となり、隣接するレーザ間には実質的な相互作用
はなくなる。このようなレーザを「強力ゲイン結合ＤＦ
Ｂレーザ」と呼び、これを直列結合ＤＦＢレーザ１０を
構成するブロックとして使用する。
【００４０】直列結合ＤＦＢレーザ中の全てのレーザに
よって発生される光に対して、出力ファセット２７への
パスを作るためには、レーザ波長とポンピング条件に対
して所定の要求を満たすことが必要である。活性化領域
が透明レベルのすぐ上で（また閾値レベルより下で）ポ
ンピングされるとき、もし通過光の波長がストップ・バ
ンドの外側にあれば、ＤＦＢレーザは通過光に対して透
明になる。レーザが透明レベルより上でポンピングされ
ても、通過光の波長がストップ・バンド内にあれば、同
じレーザでも損失となり、通過光に対して透明にはなら
ない。さらに、通過光の波長がレーザのストップ・バン
ドからはるかに離れると、レーザがたとえ閾値レベルを
越えてポンピングされ、それ自身によって安定した放射
モードを発生したとしても、通過光は、実質的な相互作
用を受けることなくレーザを通過する。
【００４１】このように、直列結合ＤＦＢレーザ中の特
定のレーザに対して、直列結合ＤＦＢレーザの出力ファ
セットに近い全てのレーザのストップ・バンドの外側で
光を発生させて、各レーザによって発生された光に対す
るパスを出力ファセットに供給することが必要である。
もし各レーザがストップ・バンドの同じ側で発生する場
合、およびレーザのブラッグ波長が異なる場合には、レ
ーザは全体として直列結合ＤＦＢレーザを連続して同調
するように構成されることが好ましい。上述の原理は、
直列結合ＤＦＢレーザのシングル波長同調動作と同時多
波長動作の両方に適用できる。
【００４２】図４は、実施の形態１の電流注入のみによ
って達成された２つの強力ゲイン結合ＤＦＢレーザ１１
と１３によって構成される直列結合ＤＦＢレーザ１０に
対する連続的な波長同調範囲を示す図である。
【００４３】実施の形態１の２つのレーザからなる直列
結合ＤＦＢレーザに対して、全体的な同調曲線を得るた
めには２つのステップがある。 ｉ） 第１のレーザ１１は、６０ｍＡから約１８０ｍＡ
にまでバイアスされ、６ｎｍ周辺で、連続的な電流誘導
波長同調ができる。一方、他のレーザ１３は、全くバイ
アスされない。注入電流は、１ｎｍ毎に離れた放射波長
（レーザチャネル）を有するように調整される。図４に
おいて、第１の放射スペクトルは、第１の同調ステップ
に対応する１から６のチャネルを含む。
【００４４】ｉｉ） 第１のレーザは、閾値より少し下
で透明レベルを超えた約１４ｍＡでバイアスされ、これ
によって、第２のレーザ１３によるレーザ放射のための
透明パスを供給し、第２のレーザ１３は、実質的な損失
なしで、第１のレーザ１１を通過する。第２のレーザ１
３は、約６０ｍＡから約１８０ｍＡにバイアスされ、他
の６ｎｍの電流誘導波長同調範囲が得られる。第２のレ
ーザ１３のブラッグ波長は、第１のレーザ１１のブラッ
グ波長よりも６ｎｍ長くなるように設計される。よっ
て、第１と第２のレーザの同調範囲としては、互いに隣
接し、約１２ｎｍの連続的な同調範囲の組み合わせが得
られる。図４において、チャネル７から１３は、第２の
レーザ１３を同調することによってのみ得られ、第１の
レーザ１１は、透明レベルを越えてバイアスされる。
【００４５】直列結合ＤＦＢレーザ１０からの出力ファ
セット２７は、光アイソレータを用いて、低コストのエ
ルビウムドープされたファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）に結
合され（両方とも図示せず）、直列結合ＤＦＢレーザ１
０から得られた出力電力を増幅する。直列結合ＤＦＢレ
ーザ１０は、安定したシングル・モードの発生、ＥＤＦ
Ａからの外部フィードバックおよびレーザ１１と１３の
強力内部ゲイン結合によってシングル・モードファイバ
動作に影響を与えない他のファイバ接続器を供給する。
【００４６】このように、約１２ｎｍの連続同調範囲の
全体は、２つの強力ゲイン結合ＤＦＢレーザを有する直
列結合ＤＦＢレーザ中で達成される。
【００４７】上述の直列結合ＤＦＢレーザは、広く安定
した波長同調範囲を達成できるのみでなく、数個のよく
形成されたレーザピークと優れた隣接側モード抑制を有
する同時多波長動作も供給する。例えば、２つの波長
が、２つのレーザを有する直列結合ＤＦＢレーザ１０に
対して発生され、ここで、第１の波長は第１のレーザ１
１の同調範囲から選択され、第２の波長は第２のレーザ
１３の同調範囲から選択してもよい。並列多波長レーザ
アレイと比べると、多波長発生は１つの共通出力ポート
（直列結合ＤＦＢレーザ出力ファセット２７）のみから
放射される。この共通出力ポートは、より小型のために
パッケージが安くなり、光組み合わせ器を使わないので
電力損失が小さくなり、並列アレイと比べて大きな利点
を持つ。
【００４８】実施の形態２．図５は、本発明の実施の形
態２による直列結合ＤＦＢレーザ１００を示す図であ
る。３つのレーザのからなる直列結合ＤＦＢレーザ１０
０は、第１のＤＦＢレーザ１１１と、第２のＤＦＢレー
ザ１１３と、第３のＤＦＢレーザ１１５を含む。これら
のレーザのキャビティは、図５のＩＩ−ＩＩで示される
線に沿って形成され、共通のシングル出力１２７は、線
ＩＩ−ＩＩに沿って矢印方向に形成される。直列結合Ｄ
ＦＢレーザ１００は、基板１１２上に形成され、第１の
閉じ込め領域と、多量子井戸構造１１６とそこに形成さ
れた第１、第２、第３の格子１１７，１１９，１２１を
含む活性化領域１１４と、オーバレイ閉じ込め領域１２
０を備える。
【００４９】直列結合ＤＦＢレーザのポンピング（励
起）手段は、その上に形成され、基板１６４に対するコ
ンタクト、第１、第２、第３のレーザ１１１，１１３，
１１５に対応する第１、第２、第３の電流閉じ込め領域
１２２，１２３，１２４、電流を直列結合ＤＦＢレーザ
構造に注入するために、それぞれ各リッジの上に形成さ
れる第１、第２、第３のコンタクト電極１３０，１３
１，１３２を含む。３つの格子１１７，１１９，１２１
は、位置的には、それぞれ、第１、第２、第３のレーザ
１１１，１１３，１１５に対応する。３つの格子１１
７，１１９，１２１は、すべて、活性化領域１１４中で
周期的にエッチングされた溝によって作られる。このエ
ッチング溝の深さについては、下記に詳述する。格子の
周期は異なり、隣接する格子間では、６ｎｍ中心ブラッ
グ波長だけ離れる。レーザは、互いに均等間隔で離れ、
約３μｍ離れている。直列結合ＤＦＢレーザ１００の残
りの構造と動作は、上述の実施の形態１と同様であるの
で詳細な説明は省略する。
【００５０】図６は、電流注入のみによって達成される
３つの強力なゲイン結合ＤＦＢレーザを有する直列結合
ＤＦＢレーザの連続的な波長同調を示す。強力なゲイン
結合のために、各レーザのシングル・モード特性は、全
体的な温度と電流範囲にわたってよく維持されている。
【００５１】３つの直列結合ＤＦＢレーザに対して、全
体的な同調曲線を得るためには３つのステップがある。 ｉ） 第１のレーザ１１１は、６０ｍＡから約１８０ｍ
Ａまでバイアスされ、６ｎｍ周辺で、連続的な電流誘導
波長同調が得られている。一方、他の２つのレーザ１１
３と１１５は、全くバイアスされない。注入電流は、１
ｎｍで分離される放射波長（レーザチャネル）を有する
ように調整される。第１の放射スペクトルは、図６
（ａ）において、チャネル１から６を含む。これらは、
第１の同調ステップに対応する
【００５２】ｉｉ） 第１のレーザは、閾値より少し下
で透明レベルを超えた約１４ｍＡでバイアスされる。こ
れによって、第２のレーザ１１３によるレーザ放射のた
めの透明パスを供給し、第２のレーザ１１３は、実質的
な損失なしで、第１のレーザ１１１を通過する。その
後、第２のレーザ１１３は、約６０ｍＡから約１８０ｍ
Ａにバイアスされ、他の６ｎｍの電流誘導波長同調範囲
が得られる。第２のレーザ１１３のブラッグ波長は、第
１のレーザ１１１のブラッグ波長より長い６ｎｍ長くな
るように設計される。よって、第１と第２のレーザの同
調範囲は、互いに隣接し、１２ｎｍの連続的な同調範囲
の組み合わせが得られる。図６（ａ）と６（ｂ）におい
て、チャネル７から１２は、第２のレーザ１１３を同調
することによってのみ達成され、一方、第３のレーザ１
１５は、全くバイアスされず、第１のレーザ１１１は透
明レベルを越えてバイアスされる。図６（ｂ）は、図６
（ａ）の続きであり、図６（ａ）の一部と重複する。
【００５３】ｉｉｉ） 第３のレーザ１１５のブラッグ
波長は、第１のレーザ１１１のブラッグ波長より１２ｎ
ｍ長く設定され、第２のレーザ１１３より６ｎｍ長く設
定される。上述のように、第１と第２のレーザ１１と１
１３が透明レベルを越えてバイアスされると、第３のレ
ーザ１１５のバイアス電流は、約６０ｍＡから約２２０
ｍＡに変更され、８ｎｍオーダの別の連続波長同調範囲
が得られる。図６（ｂ）において、チャネル１３から２
０は、８つのチャネルを示し、各チャネルは、１ｎｍだ
け離れていて、第３の同調ステップで達成される。図６
（ａ）と６（ｂ）は、３つのレーザからなる直列結合Ｄ
ＦＢレーザに対するものであり、チャネル番号に従って
一直線上に整列されている。
【００５４】このように、全体で２０ｎｍの連続同調範
囲は３つの強力結合ＤＦＢレーザからなる直列結合ＤＦ
Ｂレーザにおいて達成される。
【００５５】３つのレーザからなる直列結合ＤＦＢレー
ザは、また、同時多波長発生ができる。ここで、発生し
た波長の数は、閾値レベルを超えて励起された直列結合
ＤＦＢレーザ中のレーザと同じ数である。例えば、３つ
のレーザからなる直列結合ＤＦＢレーザに対して、閾値
を越えて同時にポンピングされたレーザの数によって、
１つ、２つ、または３つの波長発生が可能である。発生
した波長の各々は、対応レーザの同調範囲から選択され
てもよい。多波長発生は、１つの共通出力ポートのみを
介して放射される。
【００５６】実施の形態３．上述の実施の形態２による
半導体直列結合ＤＦＢレーザは、電流注入によって、活
性化領域を電気的に励起するためのコンタクトを有する
半導体ダイオードレーザである。図７に示される実施の
形態３の直列結合ＤＦＢレーザ２００は、実施の形態２
の対応の電気的コンタクト１３０，１３１，１３２（ま
たは、実施の形態１のコンタクト３０と３２）と置き換
えて、光ポンピング（励起）手段２３０，２３１，２３
２を設けてもよい。これらの光ポンピング（励起）手段
２３０，２３１，２３２は、例えば、基板上に他の光源
と適切に光結合された反転分布を供給することによって
置き換えられる。
【００５７】実施の形態３による直列結合ＤＦＢレーザ
２００は、図７のＩＩＩ−ＩＩＩで示されるキャビティ
の長さ方向に沿って軸方向に区分された第１のレーザ２
１１、第２のレーザ２１３、および第３のレーザ２１５
の独立ポンピングに対応する第１のポンピング（励起）
手段２３０、第２のポンピング（励起）手段２３１、お
よび第３のポンピング（励起）手段２３２を含む。ま
た、直列結合ＤＦＢレーザ２００は、線ＩＩＩ−ＩＩＩ
に沿って、ＩＩＩ−ＩＩＩの矢印で示される方向に置か
れた１つの共通出力２２７を有する。直列結合ＤＦＢレ
ーザ２００には、他のレーザのポンピングに対して１つ
のレーザのポンピングを変更する手段と、対応する放射
モードの周辺でレーザ波長を同調させる手段と、放射モ
ード間を切り替える手段とを備えてもよい（いずれも図
示せず）。
【００５８】直列結合ＤＦＢレーザ２００の残りの構造
は、上述の実施の形態２の構造と同様であるので詳細な
説明を省略する。実施の形態３の直列結合ＤＦＢレーザ
２００は、第１の分離閉じ込め領域を構成する基板２１
２と、ＭＱＷ構造２１６とそこに形成される第１の格子
２１７、第２の格子２１９および第３の格子２２１を含
む活性化領域２１４と、オーバーレイ閉じ込め領域２２
０を含む。第１の閉じ込め領域２２２，第２の閉じ込め
領域２２３，第３の閉じ込め領域２２４は、上述のよう
に、第１のレーザ２１１と第２のレーザ２１３と第３の
レーザ２１５を形成する。
【００５９】上述の実施の形態においては、直列結合Ｄ
ＦＢレーザは、２つまたは３つのゲイン結合ＤＦＢレー
ザを含んでいる。また、他の実施の形態の直列結合ＤＦ
Ｂレーザは、１つの線に沿った任意の適切な数のＤＦＢ
レーザを含んでもよい。そこでは、各レーザはゲイン結
合レーザ、または損失結合レーザであってもよい。好ま
しくは、レーザ光は、直列結合ＤＦＢレーザの出力ファ
セットから同じ方向に出力され、直列結合ＤＦＢレーザ
中のレーザの数は損失や他の限定要因に依存する。
【００６０】好ましくは、各レーザは、ゲイン結合レー
ザに対してはストップ・バンド周辺の右ブラッグ・モー
ドで発生され、または損失結合レーザに対しては左ブラ
ッグ・モードで発生するように配置される。さらに、好
ましくは、直列結合ＤＦＢレーザの出力ファセットによ
り近い各レーザの放射波長は、電流と温度同調を含み、
出力ファセットから離れている隣接レーザのストップ・
バンド内には落ちないように選ばれる。これによって、
出力ファセットからより離れたレーザによって発生され
た光は、実質的な損失なしにシステムを通過することが
確実になる。従って、出力ファセットに対して透明パス
を供給するレーザのブラッグ波長に対する他のいかなる
装置にも適用可能である。好ましくは、直列結合ＤＦＢ
レーザの中心ブラッグ波長分離は、概して直列結合ＤＦ
Ｂレーザに対する連続的な波長同調範囲を供給するよう
に選択される。
【００６１】他の実施の形態においては、直列結合ＤＦ
Ｂレーザとして、上述の実施の形態で説明されたリッジ
導波路レーザとは対称的に、埋め込みタイプのヘテロ構
造のレーザを含んでもよい。
【００６２】上述の強力直列結合ＤＦＢレーザからなる
直列結合ＤＦＢレーザは、以下に述べる他の同様な構造
のレーザに対して利点を有する。
【００６３】直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザは、左
ブラッグ・モードの発生を除くことによって、同調範囲
全体に渡って、優れたＳＭＳＲを供給できる。レーザ自
身の固有の構成によって、あるレーザが、右ブラッグ・
モードから左ブラッグ・モードへ切り替わることはめっ
たにない。
【００６４】各レーザがファセット位相やファセット反
射増幅に対し独立しているので、直列結合ＤＦＢレーザ
中では、隣接直列結合ＤＦＢレーザのような外部からの
フィードバックまたは外部光源からの光注入による実質
的な相互作用は生じない。
【００６５】本発明の直列結合ＤＦＢレーザは、強力ゲ
イン結合直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザの高シング
ルモード放射およびレーザ間の低減相互作用によって高
い直列結合ＤＦＢレーザ放射を供給する。
【００６６】強力ゲイン結合レーザからなる直列結合Ｄ
ＦＢレーザは、より簡単な製造工程で製造される。レー
ザが、ファセット位相とレーザ間の相互作用に無関係で
あることによって、直列結合ＤＦＢレーザの製造の制御
は、厳格でなく、そのようなレーザの試験はより簡単で
ある。
【００６７】強力ゲイン結合ＤＦＢレーザからなる直列
結合ＤＦＢレーザは、レーザ波長の高い予測可能性と制
御性を有する。各レーザは所定の右ブラッグ・モードで
発生し、モードが左ブラッグ・モードに切り替わる機会
はほとんどないので、全同調範囲は、電流と温度同調の
両方に対して連続的であり、放射波長は実際のシステム
アプリケーションで簡単に予測でき制御できる。
【００６８】数個のＤＦＢレーザがキャビティの長手方
向に沿って直列に配列されるので、全てのレーザの出力
は共通の出力ファセットを通り抜ける。このために、共
通の並列アレイのアプローチで要求される光組み合わせ
器は不要となり、その結果、組み合わせ器を用いること
による電力損失はなくなる。直列結合ＤＦＢレーザは１
つの出力ポートしか持たないため、電子吸収変調器、マ
ッハ・ツェンダ変調器、検出器、同調フィルタのような
他の光装置と簡単に集積化できる。これはモジュールの
パッケージングを非常に簡単にし、システムを実行する
ためにかかる全体の費用を大いに減少させる。
【００６９】製造 図１に示される本発明の実施の形態１による強力ゲイン
結合ＤＦＢ半導体レーザ装置１０の製造は、以下の４つ
のステップで実施される。 １．基板と多量子井戸構造の第１のエピタキシャル成長 ２．格子構造のパターン化 ３．オーバレイ層の第２のエピタキシャル成長 ４．レーザ組立の完了（例えば、リッジ形成、コンタク
ト）
【００７０】用意された基板１２は、市販のＣＶＤ成長
チャンバに設定され、ＩｎＧａＡｓＰの４つの層を含む
第１の閉じ込め領域３５が成長し、その次にＩｎＰの緩
衝層１４が成長する。活性化領域１４は、１％の圧縮ひ
ずみを受けＰドープされたＩｎＧａＡｓＰ量子井戸４４
を８つ含み、それらは７つのＰドープされたひずみのな
いＩｎＧａＡｓＰバリア４６によって分離される。
【００７１】その後、ウエハは成長チャンバから除去さ
れて処理され、活性化領域１４に周期的にエッチングさ
れる溝によって、フォトリソグラフィ技術を用いて格子
構造１７と１８を形成する。まず、ＳiＯ2（図示せず）
のような誘電体がウエハの表面に成長して、溝のパター
ンが誘電体層中に作られる。溝は、反応性イオン・エッ
チング、またはウエット化学エッチング処理を用いてエ
ッチングされる。その後、残りの誘電体は除去される。
既知の結晶成長技術、例えば、金属オキサイド化学蒸着
を用いると、ＩｎＰ層５２が溝中に成長する。ＩｎＰの
２つの緩衝層５６と５８の間で成長したＩｎＧａＡｓＰ
のエッチストップ層５４の後に、ＩｎＰのクラッド層６
０とＩｎＧａＡｓのキャップ層６２が形成され、この構
造は完成する。
【００７２】その後、直列結合ＤＦＢレーザの製造は、
標準のプロセスに従って完成する。例えば、格子構造１
７と１９の溝に垂直である矩形のリッジ導波路２２と２
４を形成するために、リッジ・マスクが基板の上に供給
され、そのリッジはキャップ層６２と頂部クラッド層６
０を介してエッチングされて形成される。リッジの公称
幅は２μｍである。分離された頂部電極３０と３２は、
金属化ステップ中で用いられるマスクによって形成さ
れ、リフト・オフ処理中に作られる。直列結合ＤＦＢレ
ーザの出力ファセット２７はＡＲ被膜（反射防止被膜）
される。後面のファセットは、ＡＲ（非反射）被膜され
てもよいし、ＡＳ劈開（cleaved）されてもよいし、Ｈ
Ｒ（高反射）被膜されてもよい。
【００７３】一方、第２の再成長の後、電流閉じ込め領
域が活性化領域上に形成されると、埋め込まれたヘテロ
構造も成長する。電子ビーム（ＥＢ）リソグラフィまた
はウエハ上への直接電子ビーム（ＥＢ）書き込みによっ
て生成される位相マスクは、格子を形成するためのウエ
ット・エッチング処理に代わるものとして用いてもよ
い。
【００７４】以上、本発明の特定の実施の形態の詳細を
述べたが、これらの実施の形態の数多くの変形、修正、
組み合わせは、以下に述べる請求の範囲の中に含まれ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１による、直列結合ＤＦ
Ｂレーザの概略的な断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１による直列結合ＤＦＢ
レーザの詳細な断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１による、直列結合ＤＦ
Ｂレーザの斜視図である。
【図４】 本発明の実施の形態１による直列結合ＤＦＢ
レーザの組み合わされた波長同調スペクトルを示す図で
ある。
【図５】 本発明の実施の形態２による直列結合ＤＦＢ
レーザの概略的な断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態２による直列結合ＤＦＢ
レーザの組み合わされた波長同調スペクトルを示す図で
ある。
【図７】 本発明の実施の形態３による直列結合ＤＦＢ
レーザの概略的な断面図である。
【符号の説明】
１０…分布型フィードバック直列結合ＤＦＢレーザ、１
１…第１のレーザ、１２，１１２，２１２…基板、１３
…第２のレーザ、１４，１１４，２１４…活性化領域、
１６，１１６，２１６…多量子井戸構造、１７，１１
７，２１７…第１の格子、１９，１１９，２１９…第２
の格子、２０，１２０，２２０…オーバーレイ閉じ込め
領域、２２…第１の電流閉じ込めリッジ、２４…第２の
電流閉じ込めリッジ、２６…基板、２７…出力ファセッ
ト、３０…第１のコンタクト電極、３２…第２のコンタ
クト電極、３４…緩衝層、３５…第１の分離閉じ込め領
域、３６，３８，４０，４２…閉じ込め層、４４…Ｉｎ
ＧａＡｓＰ量子井戸、４６…バリヤ、４７…第２の分離
した閉じ込め領域、４８，５０…閉じ込め層、５２…Ｉ
ｎＰ層、 ５４…エッチング・ストップ層、５６，５８
…ＩｎＰ緩衝層、６０…上部クラッド層、６２…キャッ
プ層、６６，７０…第１の層、６８，７２…第２の層、
１００…直列結合ＤＦＢレーザ、１１１，２１１…第１
のレーザ、１１３，２１３…第２のレーザ、１１５，２
１５…第３のレーザ、１２１，２２１…第３の格子、１
２２，２２２…第１の閉じ込め領域、１２３，２２３…
第２の閉じ込め領域、１２４，２２４…第３の閉じ込め
領域、１２７…シングル出力、１３０…第１のコンタク
ト電極、１３１…第２のコンタクト電極、１３２…第３
のコンタクト電極、２００…直列結合ＤＦＢレーザ、２
３０…第１のポンピング（励起）手段、２３１…第２の
ポンピング（励起）手段、２３２…第３のポンピング
（励起）手段
フロントページの続き (71)出願人 390023157 ＴＨＥ ＷＯＲＬＤ ＴＲＡＤＥ ＣＥＮ ＴＲＥ ＯＦ ＭＯＮＴＲＥＡＬ，ＭＯＮ ＴＲＥＡＬ，ＱＵＥＢＥＣ Ｈ２Ｙ３Ｙ ４，ＣＡＮＡＤＡ (72)発明者 ハング・ビー・キム カナダ国，ケイ２ケイ １ビー５，オンタ リオ，カナタ，ホルゲイト コート ２ (72)発明者 トシヒコ・マキノ カナダ国，ケイ２ジー ２エム７，オンタ リオ，ネピーン，カンター ビーエルブイ ディー． 94

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの出力ファセットを有する直列結合
    ＤＦＢレーザにおいて：同じ光軸に沿って軸方向に直列
    に配列されたレーザキャビティを有する直列結合分布型
    フィードバック半導体レーザを含み、各レーザは： ａ）基板と； ｂ）基板上に形成され、多量子井戸構造を含む活性化領
    域と； ｃ）活性化領域をポンピングする励起手段と； ｄ）活性化領域中に周期的にエッチングされた溝によっ
    て形成された光軸に沿って波型形状を有する直列結合格
    子とを含み、 前記格子は第１の部分と第２の部分からなり、第２の部
    分ではほとんど全ての量子井戸がエッチングで除去さ
    れ、第２の部分中では実質的に光子を放射せず、前記直
    列結合ＤＦＢレーザ中のレーザ間で実質的な相互作用が
    ないようにし、 前記直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザのブラッグ波長
    は、直列結合ＤＦＢレーザの出力ファセットにより近い
    他の全てのレーザのストップ・バンドの外側にあること
    を特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：出力ファセットを１つだけ有することを特徴と
    する直列結合ＤＦＢレーザ。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザはゲイン結
    合格子を含むゲイン結合レーザであることを特徴とする
    直列結合ＤＦＢレーザ。
  4. 【請求項４】 請求項２記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザは損失結合
    格子を含む損失結合レーザであることを特徴とする直列
    結合ＤＦＢレーザ。
  5. 【請求項５】 請求項３記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザはストップ
    ・バンド周辺の右ブラッグ・モードで発生し、そのレー
    ザのブラッグ・モードの各々は、直列結合ＤＦＢレーザ
    に対して全体的に連続な同調範囲を供給するために異な
    ることを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  6. 【請求項６】 請求項３記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザはストップ
    ・バンド周辺の左ブラッグ・モードで発生し、そのレー
    ザのブラッグ・モードの各々は、直列結合ＤＦＢレーザ
    に対して全体的に連続な同調範囲を供給するために異な
    ることを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：さらに、直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザの
    レーザ波長を対応の放射モード周辺で同調させる手段を
    含むことを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：多波長を発生することができ、発生された波長
    の数は閾値を超えて励起される直列結合ＤＦＢレーザ中
    のレーザの数と等しいことを特徴とする直列結合ＤＦＢ
    レーザ。
  9. 【請求項９】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザに
    おいて：さらに、直列結合ＤＦＢレーザ中のレーザによ
    って発生された放射モード間で、波長を切り換える手段
    を含むことを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の直列結合ＤＦＢレーザ
    において：前記の波長切り換え手段は、数ナノセカンド
    の間隔内で切り替えることを特徴とする直列結合ＤＦＢ
    レーザ。
  11. 【請求項１１】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザ
    において：格子部分の高さと形状によって、その部分で
    の光子放射が決定されることを特徴とする直列結合ＤＦ
    Ｂレーザ。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記第１および第２の部分は矩形または台
    形の形状であることを特徴とする直列結合ＤＦＢレー
    ザ。
  13. 【請求項１３】 請求項１１記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記第２の部分はＶ字形であることを特徴
    とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  14. 【請求項１４】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザ
    において：前記格子は１次の格子であることを特徴とす
    る直列結合ＤＦＢレーザ。
  15. 【請求項１５】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザ
    において：前記格子はチャープされた格子であることを
    特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  16. 【請求項１６】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザ
    において：前記活性化領域をポンピングする手段は、活
    性化領域に電流を注入するための電気コンタクトを含む
    ことを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  17. 【請求項１７】 請求項１６記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：電流閉じ込め領域は、前記活性化領域上に
    形成されることを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記電流閉じ込め領域は、リッジ導波路で
    あることを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  19. 【請求項１９】 請求項１８記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記電流閉じ込め領域は、埋め込み式ヘテ
    ロ構造であることを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  20. 【請求項２０】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザ
    において：前記の活性化領域をポンピングする励起手段
    は、外部光ポンピング源を含むことを特徴とする直列結
    合ＤＦＢレーザ。
  21. 【請求項２１】 請求項１９記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記基板はＰタイプで、リッジはＮタイプ
    であることを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  22. 【請求項２２】 請求項１７記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記基板はＮタイプで、リッジはＰタイプ
    であることを特徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
  23. 【請求項２３】 請求項１７記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記基板はＩｎＰであることを特徴とする
    直列結合ＤＦＢレーザ。
  24. 【請求項２４】 請求項２３記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：１．３μｍから１．５６μｍの範囲の波長
    の光を発生できることを特徴とする直列結合ＤＦＢレー
    ザ。
  25. 【請求項２５】 請求項１７記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：前記基板はＧａＡｓであることを特徴とす
    る直列結合ＤＦＢレーザ。
  26. 【請求項２６】 請求項２５記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：０．８μｍから０．９μｍの範囲の波長の
    光を発生できることを特徴とする直列結合ＤＦＢレー
    ザ。
  27. 【請求項２７】 請求項１記載の直列結合ＤＦＢレーザ
    において：直列結合ＤＦＢレーザ中の前記レーザは、互
    いに等間隔に形成されることを特徴とする直列結合ＤＦ
    Ｂレーザ。
  28. 【請求項２８】 請求項２７記載の直列結合ＤＦＢレー
    ザにおいて：直列結合ＤＦＢレーザ中の各レーザの中心
    から中心までの間隔は、数μｍの範囲内であることを特
    徴とする直列結合ＤＦＢレーザ。
JP10366380A 1997-12-24 1998-12-24 直列結合ｄｆｂレーザ Pending JPH11251691A (ja)

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