JPH1154832A - 分布帰還型半導体レーザ - Google Patents

分布帰還型半導体レーザ

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JPH1154832A
JPH1154832A JP9210847A JP21084797A JPH1154832A JP H1154832 A JPH1154832 A JP H1154832A JP 9210847 A JP9210847 A JP 9210847A JP 21084797 A JP21084797 A JP 21084797A JP H1154832 A JPH1154832 A JP H1154832A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、本発明は、レーザ共振器の軸方向
の電界強度分布を均一にすることにより、バイアス電流
が変化した場合であっても前方後方出力比が変動するこ
となく、システム上で光出力をモニターし易い半導体レ
ーザを提供することを目的とする。 【解決手段】 回折格子によって光帰還を行う分布帰還
型半導体レーザにおいて、この回折格子が、レーザ共振
器の中央に回折格子全体の平均周期である基本周期の半
周期分の位相シフト構造５を有しており、回折格子の中
央部分に周期が基本周期と異なる周期変動部分（第２の
回折格子４および第３の回折格子６）を設け、この周期
変動部分が、基本周期に対する変化量が位相シフト構造
を中心として共振器の両方の端面方向に、互いに絶対値
が等しくかつ符号が反転するように設定されていること
を特徴とする分布帰還型半導体レーザ。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザに関
し、特にデジタル光伝送システムに用いられるモード安
定性の高い位相シフト分布帰還型（ＤＦＢ）半導体レー
ザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来デジタル光伝送システムには、レー
ザ共振器中央で回折格子の位相を半周期シフトさせたλ
／４位相シフト分布帰還型半導体レーザと呼ばれる単一
モード性の高い半導体レーザが用いられている。λ／４
位相シフト構造は公知の構造で、例えば、「１９９４
年、オーム社刊、応用物理学会編、半導体レーザ２７２
頁図１２・１２」に記載されている。
【０００３】λ／４位相シフト分布帰還型半導体レーザ
は図５に断面図を示すように、第１の回折格子４３と第
２の回折格子４４の位相を半周期分シフトさせたλ／４
位相シフト構造４５をレーザ共振器中央に有している。
この構造では、ｎeffを実効屈折率とすると、回折格子
周期Λが決定するブラッグ波長λB、すなわち λB＝２Λｎeff で発振するため、副モード抑圧比が高くとれるという特
徴がある。
【０００４】しかしこの構造では、前方と後方からのレ
ーザ光出力の比が、バイアス電流により変動するため、
前方の光出力を後方からの光出力で監視することができ
ない（トラッキングエラー）という問題があった。ま
た、変調時の波長変動（チャーピング）が大きく、長距
離伝送において符号誤りをひき起こすという問題点があ
った。これらの問題点は、レーザ共振器中央にλ／４位
相シフト構造が存在するため、この位相シフト部で電界
が非常に強くなり、バイアスを高くするにつれて内部の
電界強度分布が極端に不均一になり、キャリア変動によ
る屈折率変化が共振器内の位置により大きく異なるため
に生じる。
【０００５】また、レーザ共振器中央付近で電界が強く
なるために、外部へ光が出力されにくくなるために、電
流対光出力変換効率が低いという問題もあった。
【０００６】この問題を解決するために、特開平０２−
０２５０８６号公報には、図６（Ａ）にその断面図を示
すようにλ／４位相シフト構造を共振器中央の１点に位
置させず、第１の回折格子５３および第３の回折格子５
５の周期に対してわずかに周期の異なる第２の回折格子
５４を、共振器中央の１００ミクロン程度の領域に配置
させて両端の回折格子５３および５５の間の位相を合計
でλ／４だけシフトさせるような構造の例が記載されて
いる。この構造では、前記λ／４位相シフト分布帰還型
半導体レーザに比べて、共振器の軸方向で電界強度分布
が平坦になるという特徴がある。しかしながら、この構
造では回折格子周期が共振器内で一定でないため、ブラ
ッグ波長で発振しなくなるためレーザ発振モードの安定
性が低くなるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザ共振
器の軸方向の電界強度分布を均一にすることにより、バ
イアス電流が変化した場合であっても前方後方出力比が
変動することなく、システム上で光出力をモニターし易
い半導体レーザを提供することを目的とする。また同時
にレーザ共振器の軸方向の電界強度分布を均一にするこ
とにより、変調時の波長変動を低減し、変調時でも安定
動作が可能で、電流対光出力変換効率の高い半導体レー
ザを提供することを目的とする。
【０００８】また、本発明は、レーザ発振モードの安定
性を高めることにより、従来の半導体レーザに比べ、デ
ジタル変調時における符号誤り率を低くできる半導体レ
ーザを提供することを目的とする。
【０００９】さらに本発明は、量産時における素子間の
特性のばらつきを小さくし、歩留まりの高い半導体レー
ザを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の分布帰還型半導
体レーザは、回折格子によって光帰還を行う分布帰還型
半導体レーザにおいて、この回折格子が、レーザ共振器
の中央に回折格子全体の平均周期である基本周期の半周
期分の位相シフト構造を有しており、回折格子の中央部
分に周期が基本周期と異なる周期変動部分を設け、この
周期変動部分が、基本周期に対する変化量が位相シフト
構造を中心として共振器の両方の端面方向に、互いに絶
対値が等しくかつ符号が反転するように設定されている
ことを特徴とする。
【００１１】また、本発明の分布帰還型半導体レーザ
は、回折格子によって光帰還を行う分布帰還型半導体レ
ーザにおいて、この回折格子が、レーザ共振器の中央に
回折格子全体の平均周期である基本周期の半周期分の位
相シフト構造を有しており、共振器中央部分に回折格子
のない部分を設け、この部分の両側に周期が基本周期と
異なる周期変動部分を設け、この周期変動部分が、基本
周期に対する変化量が位相シフト構造を中心として共振
器の両方の端面方向に、互いに絶対値が等しくかつ符号
が反転するように設定されていることを特徴とする。
【００１２】さらに本発明の分布帰還型半導体レーザ
は、回折格子によって光帰還を行う分布帰還型半導体レ
ーザにおいて、この回折格子が、レーザ共振器の中央に
半周期分の位相シフト構造を有しており、共振器中央部
分に回折格子のない部分を設け、この部分の両側に周期
の等しい回折格子を位相シフト構造を対称の中心として
共振器の両方の端面方向に設けたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】従来のλ／４位相シフト分布帰還
型半導体レーザは、前述のように、光の帰還が中央付近
で強くなり過ぎるため、光が中央付近に集中する。本発
明では、中央付近の回折格子の周期を、元の基本周期と
異なる周期にすることで、中央付近の回折格子による光
の帰還量を下げる。しかし、単に回折格子の周期を変化
させるだけでは、等価的に位相シフト構造として働いて
しまう。そこで、回折格子の周期を基本周期に対する変
化量がレーザ共振器中央を中心として共振器の両方の端
面方向に、互いに絶対値が等しくかつ符号が反転するよ
うに設定する。
【００１４】ここで回折格子は、周期を元の周期よりも
長くしても短くしてもその変化量が等しければ両者とも
等しい量だけ光帰還が減少するので、中央付近の光の帰
還量を下げることができる。それと同時に、共振器中央
を中心として、両方の端面方向に符号が反転しているの
で、全ての回折格子の平均周期は基本周期と等しく、前
後方向で反対の位相シフト構造が形成されることから、
不必要な位相シフトが相殺される。
【００１５】またこの構造では、回折格子による光の帰
還量の分布は、共振器中央に対して前後対称になるた
め、内部の電界強度分布も共振器中央に対して前後対称
になる。
【００１６】従って本発明では電界が中央に集中するこ
となく、共振器内部の電界強度分布を平坦化することが
できる。
【００１７】また、従来のλ／４位相シフト分布帰還型
半導体レーザと同様に、本発明においても、回折格子の
共振器全体に対する平均周期によって決定されるブラッ
グ波長で発振する。レーザの主モードがブラッグ波長に
等しい場合には、主モードと副モードの差が最大になる
ため、モード安定性の指標であるしきい値利得差は、本
構造ではλ／４位相シフト分布帰還型半導体レーザと同
等に高い値が得られる。
【００１８】図１に本発明の実施形態の１例を示す。本
発明では、図１に示すように中央に基本周期の半周期分
の位相シフト構造５を有している。この実施形態では、
回折格子は第１の回折格子３、第２の回折格子４、第３
の回折格子６および第４の回折格子７からなる。ここで
第２の回折格子４および第３の回折格子６は、周期が基
本周期と異なる周期変動部分であって、回折格子の中心
に設けられており、基本周期に対する変化量が位相シフ
ト構造を中心として共振器の両方の端面方向に、互いに
絶対値が等しくかつ符号が反転している。第１の回折格
子３および第４の回折格子７は基本周期と等しく、レー
ザ共振器端面付近に設けられている。
【００１９】この実施形態では、図１（Ｂ）に示すよう
に周期変動部分、即ち第２の回折格子４および第３の回
折格子６全体にわたって基本周期に対する変化量の絶対
値が一定である。
【００２０】また、図７に示すように、周期変動部分に
おける回折格子の基本周期に対する変化量の絶対値が、
レーザ共振器中心から端面に向かって、基本周期からの
差が次第に大きくなるように設定してもよい。
【００２１】さらに、図２に示すように周期変動部分に
おける回折格子の基本周期に対する変化量の絶対値が、
レーザ共振器中心から端面に向かって、下式（式１）を
満足するように基本周期からの差が次第に大きくなるよ
うにしてもよい。
【００２２】
【数２】 （但し、ｚはレーザの共振器方向距離であり、Λ（ｚ）
は回折格子の周期であり、Λ0は基本周期であり、Ｌは
共振器長である。） このようにレーザ共振器の中央から端面方向に向かっ
て、回折格子の共振器全体での平均周期との差が次第に
大きくなる周期にすることで、共振器内部の電界強度分
布を完全に平坦にすることができ、しきい値利得差を大
きくすることができる。
【００２３】尚、図８に示すように、周期変動部分にお
ける回折格子の基本周期に対する変化量の絶対値を、レ
ーザ共振器中心から端面に向かって、基本周期からの差
が次第に小さくすることも可能である。
【００２４】以上の実施形態では、レーザ共振器端面付
近の回折格子が基本周期と等しく設定されている。この
ようにするとその両端面付近からの光帰還が相対的に増
大し、共振器内部の電界強度分布をさらに平坦化するこ
とができる。
【００２５】また一方。本発明では、図９または図３に
示すように、レーザ共振器端面付近に、回折格子を設け
ないようにしてもよい。このようにすると、レーザ端面
の影響が小さくなり、量産時における素子間の特性ばら
つきを小さくすることができる。
【００２６】また、レーザ共振器の端面側部分の回折格
子の分布帰還結合係数が、この端面側部分より中央側に
ある回折格子の分布帰還結合係数よりも大きくなるよう
に設定してもよい。このようにすると、両端面付近での
光帰還を相対的に増大し、共振器内部の電界強度分布を
平坦にすることができる。
【００２７】さらに本発明の異なる実施形態では、図１
０のように共振器中央部分に回折格子のない部分を設け
てもよい。この場合、共振器中央で基本周期の半周期分
の位相シフトが起こるように共振器の両側の回折格子を
設定する。例えば図１（Ａ）の構造において、中心の位
相シフト構造５から両側に等しい距離分だけの回折格子
を平坦にすることで形成できる。本出願においては、こ
のように共振器中央部分に回折格子がない場合でも、レ
ーザ両端面付近に位置する回折格子が互いに半周期の位
相差があるように配置されるときは、位相シフト構造が
中央にあると定義する。このようにすると、共振器中央
での光帰還を完全に無くし、共振器内部の電界強度分布
を平坦にすることができる。
【００２８】図１０に示した構成ばかりではなく、前述
した回折格子の中央部分に周期変動部分を設けた実施形
態において、中央部分の回折格子を平坦にした構造とし
てもよい。
【００２９】さらに本発明においては、図１１に示すよ
うに、共振器中央部分に回折格子のない部分を設け、こ
の部分の両側に周期の等しい回折格子を設けるようにし
ても、共振器中央での光帰還を完全に無くし、共振器内
部の電界強度分布を平坦にすることができる。この場合
も、共振器中央で基本周期の半周期分の位相シフトが起
こるように共振器の両側の回折格子を設定する。
【００３０】以上のように本発明によれば、回折格子周
期を変化させるだけで、単一モード性が高く、共振器内
部の電界強度分布が平坦化で、変調時の波長変動が小さ
いレーザを実現できる。
【００３１】
【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
【００３２】［実施例１］図１（Ａ）は、実施例１の共
振器幅が３００ミクロンである半導体レーザ１の構造図
である。
【００３３】この半導体レーザを形成するには、まず、
Ｎ型ＩｎＰ半導体基板２上に、周知の電子ビーム露光法
および周知のリソグラフィーにより第１の回折格子３、
第２の回折格子４、第３の回折格子６および第４の回折
格子７を形成する。ここで第２の回折格子４と第３の回
折格子６の間は位相シフト構造５となるように形成す
る。第１の回折格子３、第２の回折格子４、第３の回折
格子６および第４の回折格子７を形成する際のエッチン
グの深さは、分布帰還結合係数κが約７０ｃｍ-1となる
ように０．０３ミクロンとする。
【００３４】この上に周知のエピタキシャル成長によ
り、Ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層８を層厚０．１ミク
ロン、多重量子井戸活性層９を層厚０．２ミクロン、Ｐ
型ＩｎＰクラッド層１０を層厚３ミクロン、Ｐ型ＩｎＰ
キャップ層１１を層厚０．２ミクロンの厚さにそれぞれ
形成する。次に、周知の電極形成法によりＰ型ＩｎＧａ
ＡｓＰキャップ層１１上にＰ型電極１２、Ｎ型ＩｎＰ半
導体基板２下にＮ型電極１３を形成する。また、半導体
レーザ１の両端面には、無反射コーティングを施す。
【００３５】このときの第１の回折格子３、第２の回折
格子４、第３の回折格子６および第４の回折格子７の周
期分布は、図１（Ｂ）に示す通り、第１の回折格子３は
周期が２０２．７ナノメートルで片方の端面から１５ミ
クロンの長さ、第２の回折格子４は周期が２０２．８５
ナノメートルで１３５ミクロンの長さ、第３の回折格子
６は周期が２０２．５５ナノメートルで１３５ミクロン
の長さ、第４の回折格子７は周期が２０２．７ナノメー
トルで１５ミクロンの長さである。ここで第１の回折格
子３と第２の回折格子は位相が連続するように形成さ
れ、また第２の回折格子４と第３の回折格子６との間で
は、位相が第１から第４までの回折格子の平均周期の半
周期だけシフトするような構造（位相シフト構造５）と
なっており、第３の回折格子６と第４の回折格子７は位
相が連続するように形成される。
【００３６】図４中の曲線（Ａ）は、この半導体レーザ
１の内部の電界強度分布を示したものである。内部の電
界強度の最小値と最大値の比は０．７３となり、図４中
の曲線（Ｄ）に示す従来のλ／４位相シフト分布帰還型
レーザの０．３３よりも内部の電界強度分布の平坦性が
増大していることがわかる。
【００３７】また、レーザのモード安定性を示すしきい
値利得差については、この構造の半導体レーザでは０．
６１が得られ、実用的なレベルである０．５以上が達成
されている。
【００３８】また本実施例においては、レーザの発振波
長は、第１の回折格子３、第２の回折格子４、第３の回
折格子６および第４の回折格子７の平均の周期によって
決定されるブラッグ波長である１．３ミクロンで発振す
る。
【００３９】また、本実施例においては、レーザ共振器
の長さを３００ミクロンとしたが、特にこれに制限され
るものではない。
【００４０】また、本実施例においては、Ｌをレーザ共
振器長とすると、規格化結合係数κ×Ｌを約２と設定し
た（第１〜第４の回折格子３〜７において分布帰還結合
係数κを約７０ｃｍ-1と設定した）が、２から４が望ま
しい。規格化結合係数を大きく設定するに伴い、共振器
中央付近の光分布帰還量を減少させる必要があり、第２
の回折格子４の周期を増大させ、かつ、第３の回折格子
６の周期も同じ量だけ減少させる。規格化結合係数が大
きいほど、レーザ発振モードが安定し、レーザ劈開時に
第１の回折格子３および第４の回折格子７の長さが設計
と異なるレーザ装置が得られることがあっても、その影
響を小さくすることができる。
【００４１】［実施例２］図２（Ａ）に実施例２の半導
体レーザ２１の構造図を示す。この構造は、回折格子の
周期以外は実施例１と同様であり、実施例１と同様にし
て形成することができる。
【００４２】このときの第１の回折格子２３、第２の回
折格子２４、第３の回折格子２６および第４の回折格子
２７の周期分布は、図２（Ｂ）に示す通り、第１の回折
格子２３は周期が２０２．７ナノメートル周期であり片
方の端面から１５ミクロンの長さである。第２の回折格
子２４は、共振器長Ｌ＝３００ミクロン、平均周期Λ 0
＝０．２０２７ミクロン、規格化結合係数κＬ＝２とす
ると、前記（式１）によって与えられる周期Λ（ｚ）で
１３５ミクロンの長さに形成される。第１の回折格子２
３と第２の回折格子２４との間は位相が連続するように
形成される。
【００４３】第３の回折格子２６も（式１）によって与
えられる周期で１３５ミクロンの長さに形成され、第２
の回折格子２４と第３の回折格子２６との間では、位相
が第１から第４までの回折格子の平均周期の半周期だけ
シフトするような構造（位相シフト構造２５）となって
いる。第４の回折格子２７は周期が２０２．７ナノメー
トルで１５ミクロンの長さであり、第３の回折格子２６
と第４の回折格子２７の間は位相が連続するように形成
される。
【００４４】図４中の曲線（Ｂ）は、この半導体レーザ
２１の内部の電界強度分布を示したものである。内部の
電界強度の最小値と最大値の比は０．８３となり、図４
中の曲線（Ｄ）に示す従来のλ／４位相シフト分布帰還
型レーザの０．３３よりも内部の電界強度分布の平坦性
が増大していることがわかる。
【００４５】また、レーザのモード安定性を示すしきい
値利得差においては、この構造では０．７８が得られ
た。これは、従来のλ／位相シフト分布帰還型レーザの
０．７７よりも高い。
【００４６】また、本実施例においては、レーザ発振波
長は、全ての回折格子の平均の周期によって決定される
ブラッグ波長である１．３ミクロンで発振する。
【００４７】また、本実施例においては、レーザ共振器
の長さを３００ミクロンとしたが、特にこれに制限され
るものではない。
【００４８】また、本実施例においては、Ｌをレーザ共
振器長とすると、規格化結合係数κ×Ｌを約２と設定し
た（第１〜第４の回折格子２３〜２７において分布帰還
結合係数κを約７０ｃｍ-1と設定した）が、２から４が
望ましい。規格化結合係数を大きく設定するに伴って、
（式１）から求められる第２の回折格子２４の周期およ
び第３の回折格子２６の周期は、区間内全域にわたって
基本周期との差がより大きくなり、かつ第２の回折格子
２４の長さおよび第３の回折格子２６の長さは長くな
り、かつ第１の回折格子２３の長さおよび第４の回折格
子２７の長さは短くなる（但し、合計の長さは等しく保
たれる。）。このことにより、レーザ発振モードがより
安定化し、レーザ劈開時に第１の回折格子２３および第
４の回折格子２７の長さが設計と異なるレーザ装置が得
られることがあっても、その影響を小さくすることがで
きる。
【００４９】また、第１の回折格子２３および第４の回
折格子２７における分布帰還結合係数κを１００ｃｍ-1
というように、第２の回折格子２４および第３の回折格
子２６における分布帰還結合係数よりも高い値に設定す
ることも可能であり、この場合、両端面付近の回折格子
による分布帰還量が相対的に増大し、レーザ内部の電界
強度分布をさらに平坦にすることができる。
【００５０】［実施例３］図３（Ａ）に実施例３の半導
体レーザ３１の構造図を示す。この構造は、回折格子
が、第１の回折格子３３と第２の回折格子３４からな
り、実施例１と同様にして形成することができる。第１
の回折格子３３および第２の回折格子３４を形成する際
のエッチングの深さは、分布帰還結合係数κが約７５ｃ
ｍ-1となるように０．０３３ミクロンとする。
【００５１】このときの第１の回折格子３３および第２
の回折格子３４の周期分布は、図３（Ｂ）に示す通り、
第１の回折格子３３は片方の端面から１５ミクロン離れ
たところから前記（式１）によって求められる周期で１
３５ミクロンの長さに形成される。第２の回折格子３４
も前記（式１）によって与えられる周期で１３５ミクロ
ンの長さに形成される。第１の回折格子３３と第２の回
折格子３４との間では、位相が第１の回折格子３３と第
２の回折格子３４の平均周期の半分だけシフトするよう
な構造（位相シフト構造３５）となっている。
【００５２】図４中の曲線（Ｃ）は、この半導体レーザ
３１の内部の電界強度分布を示したものである。内部の
電界強度の最小値と最大値の比は０．７３となり、図４
中の曲線（Ｄ）に示す従来のλ／４位相シフト分布帰還
型レーザの０．３３よりも内部の電界強度分布の平坦性
が増大していることがわかる。
【００５３】また、レーザ単一モード性を示すしきい値
利得差においては、この構造では０．９９が得られた。
これは、従来のλ／４位相シフト分布帰還型レーザの
０．７７よりも高い。
【００５４】また、本実施例においては、レーザ発振波
長は、全ての回折格子の平均の周期によって決定される
ブラッグ波長である１．３ミクロンで発振した。
【００５５】また、本実施例においては、レーザ共振器
の長さを３００ミクロンとし、回折格子の存在する長さ
を２７０ミクロンとしたが、特にこれに制限されるもの
ではない。
【００５６】また、本実施例においては、回折格子の存
在する長さＬが２７０ミクロンであり、規格化結合係数
κ×Ｌを約２と設定した（第１、第２の回折格子３３、
３４において分布帰還結合係数κを約７５ｃｍ-1と設定
した）が、これは２から４が望ましい。規格化結合係数
を大きく設定するに伴い、実施例２と同様の理由でレー
ザ発振モードがより安定化し、レーザ劈開時に第１の回
折格子３３および第２の回折格子３４の長さが設計と異
なるレーザ装置が得られることがあっても、その影響を
小さくすることができる。
【００５７】
【発明の効果】本発明によれば、レーザ共振器の軸方向
の電界強度分布を均一にすることにより、バイアス電流
が変化した場合であっても前方後方出力比が変動するこ
となく、システム上で光出力をモニターし易い半導体レ
ーザを提供することができる。また同時にレーザ共振器
の軸方向の電界強度分布を均一にすることにより、変調
時の波長変動を低減し、変調時でも安定動作が可能で、
電流対光出力変換効率の高い半導体レーザを提供するこ
とができる。
【００５８】また、本発明によれば、レーザ発振モード
の安定性を高めることにより、従来の半導体レーザに比
べ、デジタル変調時における符号誤り率を低くできる半
導体レーザを提供することができる。
【００５９】さらに本発明によれば、量産時における素
子間の特性のばらつきを小さくし、歩留まりの高い半導
体レーザを提供することができる。
【００６０】本発明の半導体レーザを用いることによ
り、光通信において大容量の伝送が可能となり、加入者
数の増大、通信サービスの拡大を実現できる。さらにま
た、加入者向けの低コストな光通信システムを実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図（Ａ）と、その回折格子周期の分布（Ｂ）であ
る。
【図２】本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図（Ａ）と、その回折格子周期の分布（Ｂ）であ
る。
【図３】本発明の第３の実施例の半導体レーザ装置の断
面構造図（Ａ）と、その回折格子周期の分布（Ｂ）であ
る。
【図４】本発明の第１の実施例（Ａ）、第２の実施例
（Ｂ）、第３の実施例（Ｃ）による半導体レーザ装置の
内部の電界強度分布と、従来例であるλ／４位相シフト
型ＤＦＢレーザの内部の電界強度分布（Ｄ）を示した図
である。
【図５】第１の従来例であるλ／４位相シフト型ＤＦＢ
レーザの構造図である。
【図６】第２の従来例である半導体レーザ装置の構造図
である。
【図７】本発明の１実施形態の回折格子周期を示した図
である。
【図８】本発明の１実施形態の回折格子周期を示した図
である。
【図９】本発明の１実施形態の回折格子周期を示した図
である。
【図１０】本発明の１実施形態の回折格子周期を示した
図である。
【図１１】本発明の１実施形態の回折格子周期を示した
図である。
【符号の説明】
１、２１、３１ 半導体レーザ ２ Ｎ型ＩｎＰ半導体基板 ３ 第１の回折格子 ４ 第２の回折格子 ５ 位相シフト構造 ６ 第３の回折格子 ７ 第４の回折格子 ８ Ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層 ９ 多重量子井戸層 １０ Ｐ型ＩｎＰクラッド層 １１ Ｐ型ＩｎＰキャップ層 １２ Ｐ型電極 １３ Ｎ型電極 ２３ 第１の回折格子 ２４ 第２の回折格子 ２５ 位相シフト構造 ２６ 第３の回折格子 ２７ 第４の回折格子 ３３ 第１の回折格子 ３４ 第２の回折格子 ３５ 位相シフト構造 ４３ 第１の回折格子 ４４ 第２の回折格子 ４５ 位相シフト構造 ５３ 第１の回折格子 ５４ 第２の回折格子 ５５ 第３の回折格子

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回折格子によって光帰還を行う分布帰還
    型半導体レーザにおいて、 この回折格子が、レーザ共振器の中央に回折格子全体の
    平均周期である基本周期の半周期分の位相シフト構造を
    有しており、 回折格子の中央部分に周期が基本周期と異なる周期変動
    部分を設け、 この周期変動部分が、基本周期に対する変化量が位相シ
    フト構造を中心として共振器の両方の端面方向に、互い
    に絶対値が等しくかつ符号が反転するように設定されて
    いることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 前記の周期変動部分における回折格子の
    基本周期に対する変化量の絶対値は、周期変動部分全体
    にわたって一定であって、レーザ共振器中央を中心とし
    て符号が反転していることを特徴とする請求項１記載の
    分布帰還型半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 前記の周期変動部分における回折格子の
    基本周期に対する変化量の絶対値は、レーザ共振器中心
    から端面に向かって、基本周期からの差が次第に大きく
    なり、レーザ共振器中央を中心として符号が反転してい
    ることを特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザ。
  4. 【請求項４】 前記の周期変動部分における回折格子の
    基本周期に対する変化量の絶対値は、レーザ共振器中心
    から端面に向かって、下式（式１）を満足するように基
    本周期からの差が次第に大きくなり、レーザ共振器中央
    を中心として符号が反転していることを特徴とする請求
    項３記載の分布帰還型半導体レーザ。 【数１】 （但し、ｚはレーザの共振器方向距離であり、Λ（ｚ）
    は回折格子の周期であり、Λ0は基本周期であり、Ｌは
    共振器長である。）
  5. 【請求項５】 回折格子によって光帰還を行う分布帰還
    型半導体レーザにおいて、 この回折格子が、レーザ共振器の中央に回折格子全体の
    平均周期である基本周期の半周期分の位相シフト構造を
    有しており、 共振器中央部分に回折格子のない部分を設け、この部分
    の両側に周期が基本周期と異なる周期変動部分を設け、 この周期変動部分が、基本周期に対する変化量が位相シ
    フト構造を中心として共振器の両方の端面方向に、互い
    に絶対値が等しくかつ符号が反転するように設定されて
    いることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
  6. 【請求項６】 前記の周期変動部分における回折格子の
    基本周期に対する変化量の絶対値は、周期変動部分全体
    にわたって一定であって、レーザ共振器中央を中心とし
    て符号が反転していることを特徴とする請求項５記載の
    分布帰還型半導体レーザ。
  7. 【請求項７】 前記の周期変動部分における回折格子の
    基本周期に対する変化量の絶対値は、レーザ共振器中心
    から端面に向かって、基本周期からの差が次第に大きく
    なり、レーザ共振器中央を中心として符号が反転してい
    ることを特徴とする請求項５記載の分布帰還型半導体レ
    ーザ。
  8. 【請求項８】 前記の周期変動部分における回折格子の
    基本周期に対する変化量の絶対値は、レーザ共振器中心
    から端面に向かって、前記（式１）を満足するように基
    本周期からの差が次第に大きくなり、レーザ共振器中央
    を中心として符号が反転していることを特徴とする請求
    項７記載の分布帰還型半導体レーザ。
  9. 【請求項９】 レーザ共振器端面付近の回折格子周期
    が、基本周期と等しいことを特徴とする請求項１〜８の
    いずれかに記載の分布帰還型半導体レーザ。
  10. 【請求項１０】 レーザ共振器端面付近に、回折格子が
    存在しないことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに
    記載の分布帰還型半導体レーザ。
  11. 【請求項１１】 レーザ共振器の端面側部分の回折格子
    の分布帰還結合係数が、この端面側部分より中央側にあ
    る回折格子の分布帰還結合係数よりも大きいことを特徴
    とする請求項１〜１０のいずれかに記載の分布帰還型半
    導体レーザ。
  12. 【請求項１２】 前記回折格子は、レーザ共振器の一方
    端面から他方の端面方向に設けられた第１の回折格子、
    第２の回折格子、第３の回折格子および第４の回折格子
    からなり、 第２の回折格子と第３の回折格子の境界は共振器の中央
    にあり、この境界に基本周期の半周期分の位相シフトを
    有し、第２の回折格子と第３の回折格子はレーザ共振器
    方向に等しい長さを持ち、それぞれの回折格子周期の基
    本周期に対する変化量がレーザ共振器中央を中心として
    共振器の両方の端面方向に、互いに絶対値が等しくかつ
    符号が反転するように構成され、 第１の回折格子および第４の回折格子の周期は基本周期
    と等しい特徴とする請求項１記載の分布帰還型半導体レ
    ーザ。
  13. 【請求項１３】 前記の第２の回折格子と第３の回折格
    子の回折格子周期の基本周期に対する変化量の絶対値
    は、第２の回折格子全体、および第３の回折格子全体に
    わたって一定であることを特徴とする請求項１２記載の
    分布帰還型半導体レーザ。
  14. 【請求項１４】 前記の第２の回折格子と第３の回折格
    子の回折格子周期の基本周期に対する変化量の絶対値
    は、レーザ共振器中心から端面に向かって、基本周期か
    らの差が次第に大きくなることを特徴とする請求項１２
    記載の分布帰還型半導体レーザ。
  15. 【請求項１５】 前記の第２の回折格子と第３の回折格
    子の回折格子周期の基本周期に対する変化量の絶対値
    は、レーザ共振器中心から端面に向かって、前記（式
    １）を満足するように基本周期からの差が次第に大きく
    なることを特徴とする請求項１４記載の分布帰還型半導
    体レーザ。
  16. 【請求項１６】 前記回折格子は、レーザ共振器の一方
    端面から他方の端面方向に設けられた第１の回折格子お
    よび第２の回折格子からなり、 第１の回折格子と第２の回折格子の境界は共振器の中央
    にあり、この境界に基本周期の半周期分の位相シフトを
    有し、第１の回折格子と第２の回折格子はレーザ共振器
    方向に等しい長さを持ち、それぞれの回折格子周期の基
    本周期に対する変化量がレーザ共振器中央を中心として
    共振器の両方の端面方向に、互いに絶対値が等しくかつ
    符号が反転するように構成され、レーザ共振器中心から
    端面に向かって、前記（式１）を満足するように基本周
    期からの差が次第に大きくなることを特徴とする請求項
    １記載の分布帰還型半導体レーザ。
  17. 【請求項１７】 回折格子によって光帰還を行う分布帰
    還型半導体レーザにおいて、 この回折格子は、レーザ共振器の中央に半周期分の位相
    シフト構造を有しており、 共振器中央部分に回折格子のない部分を設け、この部分
    の両側に周期の等しい回折格子を位相シフト構造を対称
    の中心として共振器の両方の端面方向に設けたことを特
    徴とする分布帰還型半導体レーザ。
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