JPS5878487A - 分布帰還形半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還形半導体レ−ザInfo
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- JPS5878487A JPS5878487A JP56172061A JP17206181A JPS5878487A JP S5878487 A JPS5878487 A JP S5878487A JP 56172061 A JP56172061 A JP 56172061A JP 17206181 A JP17206181 A JP 17206181A JP S5878487 A JPS5878487 A JP S5878487A
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- semiconductor laser
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- 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
- H01S5/12—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 the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] 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
- H01S2301/00—Functional characteristics
- H01S2301/14—Semiconductor lasers with special structural design for lasing in a specific polarisation mode
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、分布帰還形半導体レーザに関するものである
。
。
分布帰還形半導体レーザ（以後ｒＤＦＢレーザ」と略す
）は、活性層もしくはそれに隣接する層に周期的な屈折
率変化を与える凹、凸を有し、その周期で決まる波長で
安定な単一波長動作を行なうことから、高品質な光フア
イバ通信用光源として優れた特性を、有している。また
、発振波長も、凹凸の周期を作製１時に変化させること
により任意に調製できるとともに、従来の半導体レーザ
のように共振器に骨開面を必要としないことから集積レ
ーザとしても応用が可能である。
。
）は、活性層もしくはそれに隣接する層に周期的な屈折
率変化を与える凹、凸を有し、その周期で決まる波長で
安定な単一波長動作を行なうことから、高品質な光フア
イバ通信用光源として優れた特性を、有している。また
、発振波長も、凹凸の周期を作製１時に変化させること
により任意に調製できるとともに、従来の半導体レーザ
のように共振器に骨開面を必要としないことから集積レ
ーザとしても応用が可能である。
。
しかしながら、従来のＤＦＢレーザは、共振器内にＴＭ
姿態を抑圧する機構を有しないため、ＴＥ及びＴＭ姿姿
態看者発振はまぬがれ得なかった。通常ＴＭ姿態はＴＥ
姿態とわずかに発振波長が異なることや偏波面の相違か
ら、単一姿態ファイバ内を伝送させると種々の分散によ
プ伝送容量の低下を引き起す。
姿態を抑圧する機構を有しないため、ＴＥ及びＴＭ姿姿
態看者発振はまぬがれ得なかった。通常ＴＭ姿態はＴＥ
姿態とわずかに発振波長が異なることや偏波面の相違か
ら、単一姿態ファイバ内を伝送させると種々の分散によ
プ伝送容量の低下を引き起す。
他方、臂開面から成る通常の半導体レーザは、端面にお
ける反射率がＴＥ姿態とＴＭ姿態でわずかに異なり、Ｔ
Ｅ姿態のそれの方が大であるため、ＴＥ姿態のみで発振
する。しかし、軸モード制御さ、れていないため、多波
長で発振してしまうことは周知の通りで本る。
ける反射率がＴＥ姿態とＴＭ姿態でわずかに異なり、Ｔ
Ｅ姿態のそれの方が大であるため、ＴＥ姿態のみで発振
する。しかし、軸モード制御さ、れていないため、多波
長で発振してしまうことは周知の通りで本る。
また、分布反射形（ＤＢＲ）半導体レーザにおいては、
分布ブラッグ反射器上に金属膜を形成し、ＴＭ姿態に付
加的な損失を与えることによりＴＥ姿態半導体レーザに
おいて、偏波面まで含めた単一モード化は高品質光フア
イバ通信を実現する上で重要な条件である。
分布ブラッグ反射器上に金属膜を形成し、ＴＭ姿態に付
加的な損失を与えることによりＴＥ姿態半導体レーザに
おいて、偏波面まで含めた単一モード化は高品質光フア
イバ通信を実現する上で重要な条件である。
本発明は、この点にかんがみ、軸モード制御さ凸を形成
し、ＴＭ姿態に付加的な損失を与えることによりＴＥ姿
態のみで発振させることができる偏波面まで含めた単一
モード分布帰還形半導体レーザを提供するものである。
し、ＴＭ姿態に付加的な損失を与えることによりＴＥ姿
態のみで発振させることができる偏波面まで含めた単一
モード分布帰還形半導体レーザを提供するものである。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明の原理に関係する斜めの周期的゛な凹凸に入射し
た光波の振舞については、「米国電気電子学会ジャーナ
ルオプクウォンタムエレクトロニクス誌ＱＥ−１５巻７
号６３２〜６３７頁１９７９年」Ｋ述べられている。そ
の要点を以下に示す＠図Ｉ Ｉｌｌは周期Ａｌを有する
凹凸に入射角θ１で斜め入射する光波Ｉおよびその回折
波Ｒ２透過波Ｔの関係を示している。本構造に６いて、
ガラス導波路の場合の入射波■と回折波Ｒとの間の各々
の偏波についての結合係数にの入射角Ｃμ依存性を図１
１ｂｌＫ示す。
た光波の振舞については、「米国電気電子学会ジャーナ
ルオプクウォンタムエレクトロニクス誌ＱＥ−１５巻７
号６３２〜６３７頁１９７９年」Ｋ述べられている。そ
の要点を以下に示す＠図Ｉ Ｉｌｌは周期Ａｌを有する
凹凸に入射角θ１で斜め入射する光波Ｉおよびその回折
波Ｒ２透過波Ｔの関係を示している。本構造に６いて、
ガラス導波路の場合の入射波■と回折波Ｒとの間の各々
の偏波についての結合係数にの入射角Ｃμ依存性を図１
１ｂｌＫ示す。
この図より、入射角θμ＝４５°のとき、結合係数にと
しテＫｔｚ−ｒｍ ＝ Ｏｐ Ｋｒｈｉ−ｒｗ’ｘ＝
Ｏ＃ Ｋｒｘ−ｒｗ Ｓ Ｏが得られることがわかる。
しテＫｔｚ−ｒｍ ＝ Ｏｐ Ｋｒｈｉ−ｒｗ’ｘ＝
Ｏ＃ Ｋｒｘ−ｒｗ Ｓ Ｏが得られることがわかる。
なお、凹凸の周期Ａｌは入射波■の伝搬定数をβ１、回
折波Ｒの伝搬定数をβνとするとき、 １１＝π／（βμ（２）へ十βν■θν） 川明・・
（１）で表わされる。
折波Ｒの伝搬定数をβνとするとき、 １１＝π／（βμ（２）へ十βν■θν） 川明・・
（１）で表わされる。
本発明社上述した原理を分布帰還形半導体レーザに適用
したものであシ、その概念図を図２に示す。ＩＩにおい
て、破線は幅Ｗなるストライプ領域で周期Ａｌなる凹凸
はストライプ方向に対して４５゜傾いている。ここで、
（ａｌはＴＥ姿態が入射した場合で％Ｋｒｍ−ｔＭζ０
であムため、入射波の一部はＴＭ姿態に変換されストラ
イプ領域外に回折され損失となるが、ＫＴＥ−Ｔ鳶；０
よりＴＥ姿態について社太きな損失を受けずに透過する
ことになる。他方、７Ｍ姿態入射の場合は、＋ｂｌ Ｋ
示す如く、ＫＴＥ−ＴＭ”％ＯｅＫＴＭ−ＴＭ ’＜
Ｑよシ、ＴＥ及びＴＭ姿態となってストライプ領域外に
回折され、ＴＥ姿態に比べ“ＫｔＭ−ｔｕ Ｓ Ｏの分
だけ余分に損失をうけることとなる。 ゛図３は、ス
トライプ方向に垂直な周期Ａｏの凹凸により構成される
ＤＦＢレーザに、本発明の特徴である４５°に傾いた該
凹凸と異なる周期ＡＩの別の凹 −凸を形成した構成の
概念図を示す。上述のようにストライプ内のＴＭ姿態は
、斜めの凹凸によりＩＴＥ姿態に比べ付加的な損失を受
けるため発振しきい値が上昇し、ＴＥ姿態のみが選択的
に反射、増幅を受けて発振する・ ・ ＧａＩｎＡａＰ結晶を用い九本発明の実施例を図４に示
す。なお、基板上に形成された各凹凸がわかシ易いよう
に、一部を取り除いて示されている。ここで、１１ｄ
ｎ １１１ ＩｎＰ基板１２はｎ型ＧａｕＩｎｘ−ｍＡ
ａｖＰＨ−ｖから成る導波路層、３はアンドごプＱａｚ
Ｉｎｌ−ｘＡＩＩＦＰＩ−２から成る活性層、４はｐ型
Ｇａ、Ｉｎ１−ｐＡａｑ’ｐｌ−、から成るバッファ層
、５はｐ型１ｎＰ層、６はｐ型Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａｓ
Ｐから成るキャップ層であり、ｘ ＞ ｕ ｒｐ；’、
ｙ＞ｖ、ｑなる関係を持ち、これら半導体層は液相エピ
タキシャル法、気相エピタキシャル法、分子線エピタキ
シャル法などくよ、９形成することができる。７は基板
上に形成されたＤＦＢレーザの機能を）える周期Ａｏの
凹凸、８は本発明によるＴＭ姿態に付加的な損失を与え
るストライ・プ方向に対し４５°傾いた周期Ａ１の凹凸
、９，１ｏは電極、１１はＺｎ拡散領域である。
したものであシ、その概念図を図２に示す。ＩＩにおい
て、破線は幅Ｗなるストライプ領域で周期Ａｌなる凹凸
はストライプ方向に対して４５゜傾いている。ここで、
（ａｌはＴＥ姿態が入射した場合で％Ｋｒｍ−ｔＭζ０
であムため、入射波の一部はＴＭ姿態に変換されストラ
イプ領域外に回折され損失となるが、ＫＴＥ−Ｔ鳶；０
よりＴＥ姿態について社太きな損失を受けずに透過する
ことになる。他方、７Ｍ姿態入射の場合は、＋ｂｌ Ｋ
示す如く、ＫＴＥ−ＴＭ”％ＯｅＫＴＭ−ＴＭ ’＜
Ｑよシ、ＴＥ及びＴＭ姿態となってストライプ領域外に
回折され、ＴＥ姿態に比べ“ＫｔＭ−ｔｕ Ｓ Ｏの分
だけ余分に損失をうけることとなる。 ゛図３は、ス
トライプ方向に垂直な周期Ａｏの凹凸により構成される
ＤＦＢレーザに、本発明の特徴である４５°に傾いた該
凹凸と異なる周期ＡＩの別の凹 −凸を形成した構成の
概念図を示す。上述のようにストライプ内のＴＭ姿態は
、斜めの凹凸によりＩＴＥ姿態に比べ付加的な損失を受
けるため発振しきい値が上昇し、ＴＥ姿態のみが選択的
に反射、増幅を受けて発振する・ ・ ＧａＩｎＡａＰ結晶を用い九本発明の実施例を図４に示
す。なお、基板上に形成された各凹凸がわかシ易いよう
に、一部を取り除いて示されている。ここで、１１ｄ
ｎ １１１ ＩｎＰ基板１２はｎ型ＧａｕＩｎｘ−ｍＡ
ａｖＰＨ−ｖから成る導波路層、３はアンドごプＱａｚ
Ｉｎｌ−ｘＡＩＩＦＰＩ−２から成る活性層、４はｐ型
Ｇａ、Ｉｎ１−ｐＡａｑ’ｐｌ−、から成るバッファ層
、５はｐ型１ｎＰ層、６はｐ型Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａｓ
Ｐから成るキャップ層であり、ｘ ＞ ｕ ｒｐ；’、
ｙ＞ｖ、ｑなる関係を持ち、これら半導体層は液相エピ
タキシャル法、気相エピタキシャル法、分子線エピタキ
シャル法などくよ、９形成することができる。７は基板
上に形成されたＤＦＢレーザの機能を）える周期Ａｏの
凹凸、８は本発明によるＴＭ姿態に付加的な損失を与え
るストライ・プ方向に対し４５°傾いた周期Ａ１の凹凸
、９，１ｏは電極、１１はＺｎ拡散領域である。
なお、図中周期１１の第１の凹凸と周期４の第２の凹凸
は共に基板上に形成されているが、これらの第１の凹凸
と第２の凹凸は導波路に閉じ込められた光の電界が分布
す墨いかなる部分に設けられていても同様な効果を得る
ことが可能である・例えば、ＡＩの凹凸とΔ２の凹凸は
同一の層に設けられる必要はなく、光の電界が分布する
部分内ＫＡ１の！１ｌｌＩ！！ＩとＡ島凹凸とを別々に
設けても同一の効果を得る。
は共に基板上に形成されているが、これらの第１の凹凸
と第２の凹凸は導波路に閉じ込められた光の電界が分布
す墨いかなる部分に設けられていても同様な効果を得る
ことが可能である・例えば、ＡＩの凹凸とΔ２の凹凸は
同一の層に設けられる必要はなく、光の電界が分布する
部分内ＫＡ１の！１ｌｌＩ！！ＩとＡ島凹凸とを別々に
設けても同一の効果を得る。
またｔ周期Ａ１と周期Ａｏの凹凸が交差する角度は、図
１ ｌｂ＋かられかるようにＴＭ−’Ｉ’Ｍ姿態間の結
合係数がＴＥ−ＴＥ姿態間のそれと比べて十分大きくな
る角度範囲であれば、４５°にこだわるものではない。
１ ｌｂ＋かられかるようにＴＭ−’Ｉ’Ｍ姿態間の結
合係数がＴＥ−ＴＥ姿態間のそれと比べて十分大きくな
る角度範囲であれば、４５°にこだわるものではない。
また、（１）弐において、入射波の伝搬定数すと回折波
の伝搬定数β１が一般に異なる値を与える導波路構造、
例えば１埋め込み構造においては、ＴＥ−ＴＥ姿態間の
結合係数が０になる入射角θμは４５゜と異なる値を、
とることになる。
の伝搬定数β１が一般に異なる値を与える導波路構造、
例えば１埋め込み構造においては、ＴＥ−ＴＥ姿態間の
結合係数が０になる入射角θμは４５゜と異なる値を、
とることになる。
また、簡単のため電極ストライプ構造を実施例として示
したが、横モード制御さｈた埋め込み構造をはじめとし
たＤＦＢレーザが作製でき得るいかなる構造にも適応が
できる。
したが、横モード制御さｈた埋め込み構造をはじめとし
たＤＦＢレーザが作製でき得るいかなる構造にも適応が
できる。
以上の実施例ではＧａ ＩｎＡａＰ系混晶を用いたもの
について述べたが、その他ＡＡＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡ
Ｊ！Ａｌｌ系％ ＩｎＧａＳｂ系などの混晶でも本発明
の実施は可１ 能である。
について述べたが、その他ＡＡＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡ
Ｊ！Ａｌｌ系％ ＩｎＧａＳｂ系などの混晶でも本発明
の実施は可１ 能である。
以上説明したように１本発明によれば偏波面まで含めた
単一モードで動作する半導体レーザが得られ、高品質ｆ
７アイバ通信用光源として期待できる。
単一モードで動作する半導体レーザが得られ、高品質ｆ
７アイバ通信用光源として期待できる。
図１は凹凸に斜めに入射したときの各偏波間の結合係数
の入射角依存性を示す特性図、図２ｔＪＬｌ（ｔ＋１は
ストライプ方向に４５°傾いた凹凸を有するときの各偏
波の振舞を示す概念図、図３ｔｉＤＦＢレーザにおいて
ストライプ方向に４５°傾いた凹凸を有するときにＴＥ
姿態で発振する振舞の概念図、図４はＧａ ＩｎＡｓＰ
ｎＡｓ用いた本発明の実施例で一部を基板まで取り除い
たときの状態を示す斜視図である。 １− ＩｎＰ基板、 ２−・−Ｇａｕ Ｉｎｌ −ｕ
Ａａｖ Ｐｔ−ｖ導波路層、３− ＧａｘＩｎｌ−ｘ
Ａ８ｙＰｌ−Ｆ Ｑ’性層、 ４− ＧａｐＩｎｌ−ｐ
Ａｓｑｐｌ−、バッファ層、 ５・・・ＩｎＰクラッ
ド層、６・・’ ＧａＩｎＡａＰキャ、プ層、 ７・
・・ストライプ方向に垂直な凹凸、 ８・・・ストライ
プ方向に４５゜傾いた凹凸、９．１０・・・電極、１１
・・・Ｚｎｎ拡散領域 時許出願人 国際電信電話株式会社 代理人大塚 学 外１名
の入射角依存性を示す特性図、図２ｔＪＬｌ（ｔ＋１は
ストライプ方向に４５°傾いた凹凸を有するときの各偏
波の振舞を示す概念図、図３ｔｉＤＦＢレーザにおいて
ストライプ方向に４５°傾いた凹凸を有するときにＴＥ
姿態で発振する振舞の概念図、図４はＧａ ＩｎＡｓＰ
ｎＡｓ用いた本発明の実施例で一部を基板まで取り除い
たときの状態を示す斜視図である。 １− ＩｎＰ基板、 ２−・−Ｇａｕ Ｉｎｌ −ｕ
Ａａｖ Ｐｔ−ｖ導波路層、３− ＧａｘＩｎｌ−ｘ
Ａ８ｙＰｌ−Ｆ Ｑ’性層、 ４− ＧａｐＩｎｌ−ｐ
Ａｓｑｐｌ−、バッファ層、 ５・・・ＩｎＰクラッ
ド層、６・・’ ＧａＩｎＡａＰキャ、プ層、 ７・
・・ストライプ方向に垂直な凹凸、 ８・・・ストライ
プ方向に４５゜傾いた凹凸、９．１０・・・電極、１１
・・・Ｚｎｎ拡散領域 時許出願人 国際電信電話株式会社 代理人大塚 学 外１名
Claims (1)
- 活性層もしくはそれに隣接する層に光の進行方向に沿う
周期的な屈折率変化を与える凹凸を有しかつ核活性層部
分に電流注入することＫよってレーザ発振せしめる分布
帰還形半導体し〒ザにおいて、前記周期的な凹凸以外に
該凹凸に対し斜めに別の凹凸を形成してＴＭ姿態に付加
的な損失を与えることによりＴＥ姿態のみで発振し得る
ように構成したことを特徴とする分布帰還形半導体レー
ザ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56172061A JPS5878487A (ja) | 1981-10-29 | 1981-10-29 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
| GB08230098A GB2108753B (en) | 1981-10-29 | 1982-10-21 | Distributed feedback semiconductor laser |
| US06/436,928 US4516243A (en) | 1981-10-29 | 1982-10-27 | Distributed feedback semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56172061A JPS5878487A (ja) | 1981-10-29 | 1981-10-29 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5878487A true JPS5878487A (ja) | 1983-05-12 |
| JPS6250075B2 JPS6250075B2 (ja) | 1987-10-22 |
Family
ID=15934804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56172061A Granted JPS5878487A (ja) | 1981-10-29 | 1981-10-29 | 分布帰還形半導体レ−ザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4516243A (ja) |
| JP (1) | JPS5878487A (ja) |
| GB (1) | GB2108753B (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60149183A (ja) * | 1984-01-17 | 1985-08-06 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 分布帰還形半導体レ−ザ |
| GB8406432D0 (en) * | 1984-03-12 | 1984-04-18 | British Telecomm | Semiconductor devices |
| CH664044A5 (de) * | 1984-10-02 | 1988-01-29 | En Physiquedes Plasmas Crpp Ce | Vorrichtung zur fuehrung eines elektronenstrahls. |
| US4745617A (en) * | 1987-03-27 | 1988-05-17 | Hughes Aircraft Company | Ideal distributed Bragg reflectors and resonators |
| US4870649A (en) * | 1988-12-28 | 1989-09-26 | American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories | Tranverse mode control in solid state lasers |
| US5247536A (en) * | 1990-07-25 | 1993-09-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser distributed feedback laser including mode interrupt means |
| DE4432410B4 (de) * | 1994-08-31 | 2007-06-21 | ADC Telecommunications, Inc., Eden Prairie | Optoelektronisches Multi-Wellenlängen-Bauelement |
| EP1282208A1 (en) * | 2001-07-30 | 2003-02-05 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Semiconductor laser structure and method of manufacturing same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0000557B1 (en) * | 1977-08-01 | 1981-12-30 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
-
1981
- 1981-10-29 JP JP56172061A patent/JPS5878487A/ja active Granted
-
1982
- 1982-10-21 GB GB08230098A patent/GB2108753B/en not_active Expired
- 1982-10-27 US US06/436,928 patent/US4516243A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6250075B2 (ja) | 1987-10-22 |
| US4516243A (en) | 1985-05-07 |
| GB2108753A (en) | 1983-05-18 |
| GB2108753B (en) | 1985-07-10 |
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