JPS5821832B2 - コウソクヘンチヨウヨウハンドウタイレ−ザソウチ - Google Patents
コウソクヘンチヨウヨウハンドウタイレ−ザソウチInfo
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- JPS5821832B2 JPS5821832B2 JP15887275A JP15887275A JPS5821832B2 JP S5821832 B2 JPS5821832 B2 JP S5821832B2 JP 15887275 A JP15887275 A JP 15887275A JP 15887275 A JP15887275 A JP 15887275A JP S5821832 B2 JPS5821832 B2 JP S5821832B2
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- Japan
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- semiconductor laser
- optical
- output
- light
- wavelength
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/14—External cavity lasers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は半導体レーザ特に信号パルス電流による光出
力直接変調に際して高速変調が可能な半導体レーザ装置
に関する。
力直接変調に際して高速変調が可能な半導体レーザ装置
に関する。
半導体レーザは小型、軽量、高効率、直接変調が容易等
の多くの利点を持っているため光通信や光情報処理等の
重要な光源となりつつあるが現状では信号パルス電流に
よる直接変調の上限は実用上毎秒４００メガビツト程度
にとどまっている。
の多くの利点を持っているため光通信や光情報処理等の
重要な光源となりつつあるが現状では信号パルス電流に
よる直接変調の上限は実用上毎秒４００メガビツト程度
にとどまっている。
その主な原因は光出力パルスにあられれるスパイ状の減
衰振動によって光出力パルスの波形が著しく乱される点
にある。
衰振動によって光出力パルスの波形が著しく乱される点
にある。
さらにこのスパイク状の振動に伴って、レーザの発振モ
ードの数が増大すること、つまり光出力の波長スペクト
ルの巾が増大することが知られており、これは光通信に
際して光出力が物質分散を持つ伝送路、例えば光ファイ
バ等によって伝送される場合には光の伝送速度が波長に
よって異るため光出力パルスの巾の増大を招き受信系に
おける信号の正確な判定を困難にする。
ードの数が増大すること、つまり光出力の波長スペクト
ルの巾が増大することが知られており、これは光通信に
際して光出力が物質分散を持つ伝送路、例えば光ファイ
バ等によって伝送される場合には光の伝送速度が波長に
よって異るため光出力パルスの巾の増大を招き受信系に
おける信号の正確な判定を困難にする。
また光情報処理に際してもしばしば高度の単色性を持つ
光源が要求されるがこの場合には上記の波長スペクトル
巾の増大は障害となる。
光源が要求されるがこの場合には上記の波長スペクトル
巾の増大は障害となる。
従来、上記のスパイク状の減衰振動（以下では緩和振動
と呼ぶ）による光出力パルス波形の劣化の改善のために
半導体レーザの光出力の一部を一定の時間を与えた上で
この半導体レーザに帰還する方法（以下では自己帰還法
と呼ぶ）等が考えられている。
と呼ぶ）による光出力パルス波形の劣化の改善のために
半導体レーザの光出力の一部を一定の時間を与えた上で
この半導体レーザに帰還する方法（以下では自己帰還法
と呼ぶ）等が考えられている。
この自己帰還法の原理および実現方法については特願昭
５０−５９００５を参照されたＧ）。
５０−５９００５を参照されたＧ）。
自己帰還法によれば、半導体レーザの変調出力の波形が
改善され、毎秒４００メガビツトないし１ギガビット程
度の高速直接変調が可能になる。
改善され、毎秒４００メガビツトないし１ギガビット程
度の高速直接変調が可能になる。
しかし自己帰還法は特願昭５０−５９００５におけるそ
の原理の説明から明らかなように緩和振動の発生を除去
するのではなく、むしろこれを積極的に利用するため、
上記の変調された光出力の波長スペクトル巾の増大は、
この方法のみでは取り除くことはできない。
の原理の説明から明らかなように緩和振動の発生を除去
するのではなく、むしろこれを積極的に利用するため、
上記の変調された光出力の波長スペクトル巾の増大は、
この方法のみでは取り除くことはできない。
さらに自己帰還法を効果的に実現するためには帰還され
る光出力に与えられる時間遅延が緩和振動の周期Ｔの１
１５ないし１／３であることが必要である。
る光出力に与えられる時間遅延が緩和振動の周期Ｔの１
１５ないし１／３であることが必要である。
また信号パルス電流の一つのパルスに対応する光出力パ
ルスの光量は動作中はぼ一定であることが望ましく、こ
のためには信号パルス電流のパルスの時間巾の緩和振動
の周期Ｔに対する比は、動作中はぼ一定であることが望
ましい。
ルスの光量は動作中はぼ一定であることが望ましく、こ
のためには信号パルス電流のパルスの時間巾の緩和振動
の周期Ｔに対する比は、動作中はぼ一定であることが望
ましい。
これらの理由から緩和振動の周期Ｔが動作中はぼ一定で
あることが望ましい。
あることが望ましい。
ところが緩和振動の周期Ｔは、半導体レーザ素子の劣化
により変化し、また、励起電流値すなわち信号パルス電
流のピーク値あるいは、これと、これに重畳されるバイ
アス電流値の和に依存する。
により変化し、また、励起電流値すなわち信号パルス電
流のピーク値あるいは、これと、これに重畳されるバイ
アス電流値の和に依存する。
一般に光信号の強度を動作中一定に保つ必要があるため
励起電流値は制御される。
励起電流値は制御される。
従って緩和振動の周期Ｔは動作中に変化する場合が多く
これによって自己帰還法の最も効果的な適用が困難にな
る。
これによって自己帰還法の最も効果的な適用が困難にな
る。
この発明の一つの目的は自己帰還法によって光出力パル
スの波形を改善し、しかも光出力の単色性を向上させ、
さらに光出力の波長の制御が可能な高速変調半導体レー
ザ装置を提供することにある。
スの波形を改善し、しかも光出力の単色性を向上させ、
さらに光出力の波長の制御が可能な高速変調半導体レー
ザ装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、自己帰還法によって光出力パル
スの波形を改善し、しかも励起電流値と独立な方法で光
出力における緩和振動の周期を制御することが可能な高
速変調半導体レーザ装置を提供することにある。
スの波形を改善し、しかも励起電流値と独立な方法で光
出力における緩和振動の周期を制御することが可能な高
速変調半導体レーザ装置を提供することにある。
この発明によれば、高速の信号パルス電流が印加される
半導体レーザ素子とその少くとも一方の出力側に設置さ
れその出力光に含まれる特定の波長を選択しており返し
て、その一部を一定の時間遅延を与えて前記レーザ素子
の活性領域・＼帰還させる光帰還回路とからなる半導体
レーザ装置が得られる。
半導体レーザ素子とその少くとも一方の出力側に設置さ
れその出力光に含まれる特定の波長を選択しており返し
て、その一部を一定の時間遅延を与えて前記レーザ素子
の活性領域・＼帰還させる光帰還回路とからなる半導体
レーザ装置が得られる。
次に図面を参照してこの発明の詳細な説明する。
第一の実施例の模式図である。
１は半導体レーザ素子であり、２および３は、へき開等
の方法によって構成されるＣの半導体レーザ素子の光学
的共振器を形成する反射面を示す。
の方法によって構成されるＣの半導体レーザ素子の光学
的共振器を形成する反射面を示す。
４は集束性光伝送体であり、半導体レーザ素子１の一方
の出力光１７をほぼ平行な光ビーム９に変換する。
の出力光１７をほぼ平行な光ビーム９に変換する。
光伝送体５は、用いなくても良いが、用いれば光学的配
列が容易になる。
列が容易になる。
６は回折格子であり、Ｃの回折格子の格子面と出力光ビ
ーム９とのなす角度を変化させるＣとができる支持台７
によって保持される。
ーム９とのなす角度を変化させるＣとができる支持台７
によって保持される。
回折格子６に入射する出力光ビーム９の一部はＣれを透
過して光検出器８によって検出され、半導体レーザ素子
１の劣化や周囲温度の変化に伴う出力光強度の変動を補
償するためのモニタ出力を与える。
過して光検出器８によって検出され、半導体レーザ素子
１の劣化や周囲温度の変化に伴う出力光強度の変動を補
償するためのモニタ出力を与える。
回折格子６は出力光ビーム９の中からこの回折格子６の
格子面と出力光ビーム９のなす角度で決る特定の波長の
成分を選択的に半導体レーザ素子１の活性領域に帰還す
る。
格子面と出力光ビーム９のなす角度で決る特定の波長の
成分を選択的に半導体レーザ素子１の活性領域に帰還す
る。
しかもこの帰還される光の時間遅延が緩和振動の周期の
１１５ないし１／３になるようにする。
１１５ないし１／３になるようにする。
Ｃの波長選択性の出力光の自己帰還によって半導体レー
ザ素子１の変調された光出力の波形は改善され、しかも
その光出力においては回折格子６によって選択された特
定の波長成分が波長選択性のない自己帰還法を用いる場
合に比べて増大する。
ザ素子１の変調された光出力の波形は改善され、しかも
その光出力においては回折格子６によって選択された特
定の波長成分が波長選択性のない自己帰還法を用いる場
合に比べて増大する。
さらに、半導体レーザ素子１に定常バイアス電流を印加
しこれによってこの半導体レーザ素子１が定常的に発振
している状態で、この定常バイアス電流に信号パルス電
流を重畳すれば、定常的な発振による光出力は回折格子
６の波長選択性により著しく単色性が高いが、−男子信
号出力も定常的な発振による光出力が増幅されたもので
あるため同様に単色性が著しく高い。
しこれによってこの半導体レーザ素子１が定常的に発振
している状態で、この定常バイアス電流に信号パルス電
流を重畳すれば、定常的な発振による光出力は回折格子
６の波長選択性により著しく単色性が高いが、−男子信
号出力も定常的な発振による光出力が増幅されたもので
あるため同様に単色性が著しく高い。
さらに光信号出力の波長は、支持台７を調整して、回折
格子６と出力光ビーム９とのなす角度を調製することに
より制御できる。
格子６と出力光ビーム９とのなす角度を調製することに
より制御できる。
また、このような波長制御を行うことによって次のよう
な理由で、緩和振動の周期Ｔは、光信号出力の一つの光
パルス内での平均値と、半導体レーザ素子１の光学的共
振器の損失の他にこの半導体レーザ素子１の活性領域に
おける光学的利得のこの活性領域における励起キャリア
密度についての微分係数の大きさに依存する。
な理由で、緩和振動の周期Ｔは、光信号出力の一つの光
パルス内での平均値と、半導体レーザ素子１の光学的共
振器の損失の他にこの半導体レーザ素子１の活性領域に
おける光学的利得のこの活性領域における励起キャリア
密度についての微分係数の大きさに依存する。
しかもこの微分係数の大きさは、波長に依存する。
そこで前記の方法で光出力の波長を制御することによっ
て緩和振動の周期が制御される。
て緩和振動の周期が制御される。
第２図はこの発明の第二の実施例の模式図である。
１０は半導体レーザ素子であり第１図の半導体レーザ素
子１と同様な方法で励振される。
子１と同様な方法で励振される。
１５はこの半導体レーザ素子１０の出力光ビームの中心
軸である。
軸である。
１１は集束性光伝送体であり、１４はその一方の端面に
設けられた回折格子、１６はこの集束性光伝送体１１の
中心軸を示す。
設けられた回折格子、１６はこの集束性光伝送体１１の
中心軸を示す。
また１２は、この集束性光伝送体１１の中心軸１６を光
出力ビームの中心軸１５に平行に保ったまま、それと垂
直方向に移動させることが可能な集束性光伝送体１１の
支持台である。
出力ビームの中心軸１５に平行に保ったまま、それと垂
直方向に移動させることが可能な集束性光伝送体１１の
支持台である。
また１３は回折格子１４を透過する光出力ビームの一部
を検出して光強度制御のためのモニタ出力を与える光検
出器である。
を検出して光強度制御のためのモニタ出力を与える光検
出器である。
この光検出器１３は集束性光伝送体１１に固定されてい
ても良い。
ても良い。
第２図に示された構成によって半導体レーザ素子１０の
活性領域に波長選択性の光出力帰還が行なわれることは
明らかである。
活性領域に波長選択性の光出力帰還が行なわれることは
明らかである。
この場合回折格子１４への光出力ビームの入射角、従っ
て帰還される光の波長および緩和振動の周期の制御は半
導体レーザ素子１０の出力光ビームの中心軸１５と、光
集束性伝送体１１の中心軸１６の軸ズレの大きさを支持
台１２の調整によって制御することによって行なわれる
。
て帰還される光の波長および緩和振動の周期の制御は半
導体レーザ素子１０の出力光ビームの中心軸１５と、光
集束性伝送体１１の中心軸１６の軸ズレの大きさを支持
台１２の調整によって制御することによって行なわれる
。
以上詳細に説明したように、この発明によれば出力光の
一部を波長選択して半導体レーザ素子に帰還せしめると
いう簡単な構成によって光出力パルスの波形が改善され
、高速の変調を可能にする半導体レーザ装置が得られる
。
一部を波長選択して半導体レーザ素子に帰還せしめると
いう簡単な構成によって光出力パルスの波形が改善され
、高速の変調を可能にする半導体レーザ装置が得られる
。
、
第１図および第２図は、それぞれこの発明の第一、第二
の実施例の模式図である。 図において１，１０は半導体レーザ素子、４は集束性光
伝送体、５は光伝送体、６は回折格子、８．１３は光検
出器、１１は一方の端面に回折格子１４を設けた集束性
光伝送体である。
の実施例の模式図である。 図において１，１０は半導体レーザ素子、４は集束性光
伝送体、５は光伝送体、６は回折格子、８．１３は光検
出器、１１は一方の端面に回折格子１４を設けた集束性
光伝送体である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高速の信号パルス電流によって駆動される半導体レ
ーザ素子と、その少なくとも一方の出力側に設置され、
前記半導体レーザ素子からの出力光に含まれる特定の波
長を選択しており返し、その出力光の一部を前記半導体
レーザ素子の光出力の緩和振動の周期の１１５ないし１
／３の時間遅延を与えて前記半導体レーザ素子の活性領
域へ帰還させる。 光帰還回路とからなる高速変調用半導体レーザ装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15887275A JPS5821832B2 (ja) | 1975-12-26 | 1975-12-26 | コウソクヘンチヨウヨウハンドウタイレ−ザソウチ |
| US05/685,915 US4079339A (en) | 1975-05-17 | 1976-05-12 | Light self-injecting semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15887275A JPS5821832B2 (ja) | 1975-12-26 | 1975-12-26 | コウソクヘンチヨウヨウハンドウタイレ−ザソウチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5279889A JPS5279889A (en) | 1977-07-05 |
| JPS5821832B2 true JPS5821832B2 (ja) | 1983-05-04 |
Family
ID=15681235
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15887275A Expired JPS5821832B2 (ja) | 1975-05-17 | 1975-12-26 | コウソクヘンチヨウヨウハンドウタイレ−ザソウチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5821832B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511342A (en) * | 1978-07-10 | 1980-01-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Laser diode single mode oscillation device |
| JPS57154291A (en) * | 1981-03-18 | 1982-09-24 | Hitachi Ltd | Liquid crystal display unit |
| JPS5829861U (ja) * | 1981-08-20 | 1983-02-26 | 日本電気株式会社 | 波長制御半導体レ−ザ装置 |
| JPS5960312A (ja) * | 1982-09-30 | 1984-04-06 | Fujitsu Ltd | 光フアイバ・ジヤイロ・システム |
| JPS60133776A (ja) * | 1983-12-21 | 1985-07-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
| JPS60136276A (ja) * | 1983-12-23 | 1985-07-19 | Fujitsu Ltd | 半導体レ−ザ装置 |
| JP2005159000A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-06-16 | Sony Corp | 半導体レーザ |
-
1975
- 1975-12-26 JP JP15887275A patent/JPS5821832B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5279889A (en) | 1977-07-05 |
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