JPS59217384A - 低雑音半導体レ−ザ - Google Patents
低雑音半導体レ−ザInfo
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- JPS59217384A JPS59217384A JP58091484A JP9148483A JPS59217384A JP S59217384 A JPS59217384 A JP S59217384A JP 58091484 A JP58091484 A JP 58091484A JP 9148483 A JP9148483 A JP 9148483A JP S59217384 A JPS59217384 A JP S59217384A
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- JP
- Japan
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- oscillation
- laser
- semiconductor laser
- amplification
- modulation
- Prior art date
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- Pending
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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
- H01S5/12—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
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
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】
の低雑音半導体レーザに関する。
従来からＧａＡ／Ａｓ ／ ＧａＡｓ 系またはＧｅＬ
ＩｎＡＢＰ／ＩｎＰ系などのダブルへテロ接合半導体レ
ーザが光通信などの光源として用いられてきた。そして
、光通信用の光源として半導体レーザを用いる場合には
、注入電流を伝送せんとする信号で変調する所謂直接変
調方式が採られている。しかし半導体レーザ直接変調に
伴う第１の欠点は、緩和振動が発生することである。
ＩｎＡＢＰ／ＩｎＰ系などのダブルへテロ接合半導体レ
ーザが光通信などの光源として用いられてきた。そして
、光通信用の光源として半導体レーザを用いる場合には
、注入電流を伝送せんとする信号で変調する所謂直接変
調方式が採られている。しかし半導体レーザ直接変調に
伴う第１の欠点は、緩和振動が発生することである。
これは半導体レーザ，固体レーザにしばしば現れる現象
であって、定常状態にあるレーザでは発生しない。しか
し、変調信号に応答して半導体レーザでは数百ｋＨｚ若
しくはそれ以上、ＹＡＧレーザ（固体レーザ）では数十
ｋＨｚの緩和振動と呼ばれる振動性雑音が発生する。な
お、この振動は場合によっては、共鳴振動とも呼ばれて
いる。
であって、定常状態にあるレーザでは発生しない。しか
し、変調信号に応答して半導体レーザでは数百ｋＨｚ若
しくはそれ以上、ＹＡＧレーザ（固体レーザ）では数十
ｋＨｚの緩和振動と呼ばれる振動性雑音が発生する。な
お、この振動は場合によっては、共鳴振動とも呼ばれて
いる。
緩和振動が発生すると、アナログ変調に対しては、これ
が雑音になると共に、共鳴的なピーク値を有した変調周
波数時−性を呈するよう拠なる。他方、パルス変調に対
しては、これが雑音になると同時に、変調し得るパルス
の上限周波数を制限することにもなる。
が雑音になると共に、共鳴的なピーク値を有した変調周
波数時−性を呈するよう拠なる。他方、パルス変調に対
しては、これが雑音になると同時に、変調し得るパルス
の上限周波数を制限することにもなる。
半導体レーザを直接変調する際に生じる第２の欠点は、
発振モードの多モード化が生じることである。
発振モードの多モード化が生じることである。
光通信などに利用される半導体レーザは単一モード発振
を行うものが優れているが、かかる単一モード発振のみ
を行う半導体レーザにおいても変調をかけることにより
多モード化することが知られている。そして、多モード
発振が生ずると発振波長幅が数人〜数十人に広がってし
まうので、このような広がシのある光を光ファイバに供
給すると、ファイバ材質の分散性に起因して群遅延によ
る歪が発生し、もって伝送帯域を狭まらせる結果になる
という欠点がある。
を行うものが優れているが、かかる単一モード発振のみ
を行う半導体レーザにおいても変調をかけることにより
多モード化することが知られている。そして、多モード
発振が生ずると発振波長幅が数人〜数十人に広がってし
まうので、このような広がシのある光を光ファイバに供
給すると、ファイバ材質の分散性に起因して群遅延によ
る歪が発生し、もって伝送帯域を狭まらせる結果になる
という欠点がある。
直接変調に伴う第３の欠点は、発振波長の変動が生じる
ことである。すなわち、各モードの波長が変調によって
揺らぐことが知られている。
ことである。すなわち、各モードの波長が変調によって
揺らぐことが知られている。
これは、半導体レーザを直接変調することにより活性領
域内のキャリア密度が変動し、自由ギヤリアのプラズマ
振動に起因して活性層の屈折率が時間的に変化し、共振
器の光路長が実効的に変わるからである。その結果とし
て、発揚波長が変動することＫなる。
域内のキャリア密度が変動し、自由ギヤリアのプラズマ
振動に起因して活性層の屈折率が時間的に変化し、共振
器の光路長が実効的に変わるからである。その結果とし
て、発揚波長が変動することＫなる。
以上述べた３つの効果は、いずれも半導体レーザを利用
する場合に伝送帯域の劣化、 Ｓ／Ｎ比の劣化を引き起
こし、伝送系の性能を低下させる原因となっていた。
する場合に伝送帯域の劣化、 Ｓ／Ｎ比の劣化を引き起
こし、伝送系の性能を低下させる原因となっていた。
これに対し、従来から緩和振動を低減させる方法として
、外部から光を注入する方法や磁場を加える方法などが
知られているが、いずれも操作や装置が複雑になるうえ
必ずしも充分な効果が得られていない。
、外部から光を注入する方法や磁場を加える方法などが
知られているが、いずれも操作や装置が複雑になるうえ
必ずしも充分な効果が得られていない。
マタ、多モード化の対策についてはＤＢＲレーザが提案
されているが、緩和振動や発振波長の変動を抑えること
はできない。
されているが、緩和振動や発振波長の変動を抑えること
はできない。
更に１発振波長の揺らぎについては、直接変調を行う場
合、現在のところ有効な対策が知られていない。
合、現在のところ有効な対策が知られていない。
本発明の目的は、上述した３つの欠点を除去し、もって
発振動作の安定化を図った低雑音半導体レーザを提供す
ることにある。
発振動作の安定化を図った低雑音半導体レーザを提供す
ることにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、単一モード
のレーザ光を発生する発振部と、前記発振部からのレー
ザ出力を導入すると共に外部信号に応じて増幅率を変化
させる増幅部とを、同一基板上に一体的に形成する。
のレーザ光を発生する発振部と、前記発振部からのレー
ザ出力を導入すると共に外部信号に応じて増幅率を変化
させる増幅部とを、同一基板上に一体的に形成する。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明を適用したレーザ発振器の一実施例を
示す。
示す。
本実施例では、共通ｎ型基板ヶの上方にｎ型領域６およ
びｐ型頭域ｔを設ける。そしてｎ型領域６とｐ型頭域ｔ
との接合部分を活性領域ｌθとする。
びｐ型頭域ｔを設ける。そしてｎ型領域６とｐ型頭域ｔ
との接合部分を活性領域ｌθとする。
また、基板ｑ上のｐ−ｎ接合半導体の一部をＤＢＲ（デ
ィストリビューテッド・ブラッグ・リフレクション）レ
ーザ部／２とするために、ｐ属領域ざの上側表面にＤＢ
Ｒ用格子／ｌおよび電極／ｌを設ける。
ィストリビューテッド・ブラッグ・リフレクション）レ
ーザ部／２とするために、ｐ属領域ざの上側表面にＤＢ
Ｒ用格子／ｌおよび電極／ｌを設ける。
基板を上の他の部分を、増幅／変調機能を有するＡＭＰ
レーザ部ｎとするために、ｐ属領域ｌの上部に電極〃を
設けると共にレーザ射出側に反射防止膜ｎをコーティン
グする。基板ｔの下部には、共通の電極２を設ける。
レーザ部ｎとするために、ｐ属領域ｌの上部に電極〃を
設けると共にレーザ射出側に反射防止膜ｎをコーティン
グする。基板ｔの下部には、共通の電極２を設ける。
そして、ＤＢＲレーザ部１２に設けた電極／にには直流
電流供給用のリード線２グを付着する。同様に、本図に
示した半導体レーザ発振器では、まずＤＢＲレーザ部１
２において単一モードのレーザ発振をさせ、そのレーザ
出力をＡＭＰレーザ部／ｌに導入して、誘導放出による
増幅および外部注入信号による変調を行う。
電流供給用のリード線２グを付着する。同様に、本図に
示した半導体レーザ発振器では、まずＤＢＲレーザ部１
２において単一モードのレーザ発振をさせ、そのレーザ
出力をＡＭＰレーザ部／ｌに導入して、誘導放出による
増幅および外部注入信号による変調を行う。
すなわち、ＤＢＲレーザ部／２では直流電流を供給して
励起を行い、安定な単一モード発振のみを行わせる。従
って、変調動作に伴う緩和振動も発振波長の揺らぎも、
このＤＢＲレーザ部１２では生じないことになる。
励起を行い、安定な単一モード発振のみを行わせる。従
って、変調動作に伴う緩和振動も発振波長の揺らぎも、
このＤＢＲレーザ部１２では生じないことになる。
また、ＤＢＲレーザ部１２の両側に設けた周期的な溝（
ＤＢＲ格子／４１）は分布ブラッグ反射器として作用す
る。いま、溝の周期をｄとすると、ｍλ／２ ＝ ｎ
ｄ （ｍは整数、ｎは屈折率）なる関係を満たす波長
λのレーザ光が発振するので、単一モード発振が実現さ
れる。
ＤＢＲ格子／４１）は分布ブラッグ反射器として作用す
る。いま、溝の周期をｄとすると、ｍλ／２ ＝ ｎ
ｄ （ｍは整数、ｎは屈折率）なる関係を満たす波長
λのレーザ光が発振するので、単一モード発振が実現さ
れる。
ＡＭＰレーザ部／ｌでは、外部からの変調信号に応じて
負の温度が変化するので、変調信号に応じた増幅度が得
られ、もってレーザ変調が行われる。
負の温度が変化するので、変調信号に応じた増幅度が得
られ、もってレーザ変調が行われる。
このように、発振部と変調部とを分離することＩ
Ｋよつ１・発振部では安定な単一″″−ド発振維持し、
増幅部では増幅度の制御によってレーザ出力を変調する
ことができる。しかも、この増幅部（ＡＭＰレーザ部ｎ
）では入力信号の強度（または振幅）のみを変化させ
るだけであるので、緩和振動や多モード化、発振波長の
揺らぎなどいずれも発生することがない。
Ｋよつ１・発振部では安定な単一″″−ド発振維持し、
増幅部では増幅度の制御によってレーザ出力を変調する
ことができる。しかも、この増幅部（ＡＭＰレーザ部ｎ
）では入力信号の強度（または振幅）のみを変化させ
るだけであるので、緩和振動や多モード化、発振波長の
揺らぎなどいずれも発生することがない。
ＡＭＰレーザ部／ｒにおける増幅度は時間的に変化する
ものであるが、いま最大増幅度を入力のａ倍とすると、
変調度ｍは次式で与えられる。
ものであるが、いま最大増幅度を入力のａ倍とすると、
変調度ｍは次式で与えられる。
ｍ ＝ （ａ ／）／ （ａ＋／）
よって、ａ＝ＩＯのときには約１０％の変調度を得るこ
とができる。
とができる。
また、既述の如く、ＡＭＰレーザ部／Ｉの出力端面（図
の右方）には反射防止膜ｎをコーティングして、レーザ
出力が出力端面の内側方向に反射されないようにしであ
る。すなわち、反射防止膜ｎが無い場合には、端面でレ
ーザ出力が反射されて共振器が形成されることになるの
で、緩和振動などの好ましくない効果を完全に取り除く
ことができない。
の右方）には反射防止膜ｎをコーティングして、レーザ
出力が出力端面の内側方向に反射されないようにしであ
る。すなわち、反射防止膜ｎが無い場合には、端面でレ
ーザ出力が反射されて共振器が形成されることになるの
で、緩和振動などの好ましくない効果を完全に取り除く
ことができない。
第２図は、本発明の別の実施例を示す。ここでは、第１
図に示したＤＢＲレーザ部／２の代シに１ＤＦＢレ一ザ
部（ディストリビューテッド・フィードバックレーザ部
）を形成しである。その発振動作については、第１図に
示した実施例と同様であるので、説明は省略する。なお
、第１図に示した構成要素と同一部分には、同一の番号
を付しである０ 以上説明したとおシ、本発明によれば、従来から半導体
レーザの変調時に発生していた緩和振動。
図に示したＤＢＲレーザ部／２の代シに１ＤＦＢレ一ザ
部（ディストリビューテッド・フィードバックレーザ部
）を形成しである。その発振動作については、第１図に
示した実施例と同様であるので、説明は省略する。なお
、第１図に示した構成要素と同一部分には、同一の番号
を付しである０ 以上説明したとおシ、本発明によれば、従来から半導体
レーザの変調時に発生していた緩和振動。
多モード化９発振波長の揺らぎを一挙に防止することが
できる。
できる。
かくして、雑音のない安定な単一モードの発振が得られ
るので、とのレーザ出力を光フアイバ伝送用の光源とし
て用いることにより、ＳＺＮ比を向上させた良質の伝送
が可能となる。また、広帯域の長距離伝送が可能となる
ので、元ファイバの伝送特性を飛躍的に増大させること
ができる。
るので、とのレーザ出力を光フアイバ伝送用の光源とし
て用いることにより、ＳＺＮ比を向上させた良質の伝送
が可能となる。また、広帯域の長距離伝送が可能となる
ので、元ファイバの伝送特性を飛躍的に増大させること
ができる。
その他、本発明によれば、
変調器付きレーザ発振器を同一基板上において一体的に
形成できる、 外部変調器が不要であるので効率の良い変調が可能であ
る、 といった効果を得ることができる。
形成できる、 外部変調器が不要であるので効率の良い変調が可能であ
る、 といった効果を得ることができる。
第１図は本発明の一実施例を示す断面構成図、第一図は
本発明の別実施例を示す断面構成図である。 コ・・・共通電極、 グ・・・基板、 ≦・・・ｎ型領域、 ｌ・・・ｐ型頭域、 り・・・屈折率の異なるｐ型頭域、 １０・・・活性領域、 ／λ・・・ＤＢＲレーザ部、 ｌグ・・・ＤＢＲ格了、 ／ｌ・−・電極、 １ｇ・・・ＡＭＰ （増幅／変調）レーザ部、〃・・・
電極、 〃・・・反射防止膜、 ２グ、左、２７・・・リード線、 ３θ・・・ＤＦＢレーザ部。
本発明の別実施例を示す断面構成図である。 コ・・・共通電極、 グ・・・基板、 ≦・・・ｎ型領域、 ｌ・・・ｐ型頭域、 り・・・屈折率の異なるｐ型頭域、 １０・・・活性領域、 ／λ・・・ＤＢＲレーザ部、 ｌグ・・・ＤＢＲ格了、 ／ｌ・−・電極、 １ｇ・・・ＡＭＰ （増幅／変調）レーザ部、〃・・・
電極、 〃・・・反射防止膜、 ２グ、左、２７・・・リード線、 ３θ・・・ＤＦＢレーザ部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）単一モードのレーザ光を発生する発振部と、前記発
振部からのレーザ出力を導入すると共に外部信号に応じ
て増幅率を変化させる増幅部とを、同一基板上に一体的
に形成したことを特徴とする半導体レーザ。 ２）前記発振部に分布ブラッグ反射器を設けて単一モー
ド発振を行わしめるようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の半導体レーザ。 ５）前記発振器を、分布帰還型半導体レーザにて構成し
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
レーザ。 ４）前記発振部と前記増幅部を、ダブルへテロ半導体レ
ーザにて構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
項ないし第５項いずれかに記載の半導体レーザ。 ５）前記ダブルへテロ半導体レーザをＧａＡｌＡｓ／Ｃ
ｒａＡｓ系またはＧａＩｎＡｓＰ／ Ｉ ｎ Ｐ系半導
体にて構成したととを特徴とする特許請求の範囲第１項
ないし第４項いずれかに記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091484A JPS59217384A (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | 低雑音半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58091484A JPS59217384A (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | 低雑音半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59217384A true JPS59217384A (ja) | 1984-12-07 |
Family
ID=14027680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58091484A Pending JPS59217384A (ja) | 1983-05-26 | 1983-05-26 | 低雑音半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59217384A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61163685A (ja) * | 1985-01-14 | 1986-07-24 | Nec Corp | レ−ザ光直接周波数変調方法 |
| JPS61198792A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-03 | Tokyo Inst Of Technol | 能動光集積回路 |
| EP0366135A2 (de) * | 1988-10-28 | 1990-05-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterlaseranordnung für hohe Ausgangsleistung im lateralen Grundmodus |
| US5548607A (en) * | 1994-06-08 | 1996-08-20 | Lucent Technologies, Inc. | Article comprising an integrated laser/modulator combination |
| JP2010199158A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光導波路型半導体及びその製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56116683A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-12 | Tokyo Inst Of Technol | Distribution reflecting type semiconductor laser having tuning and requency-modulating mechanism |
| JPS5844785A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-15 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ |
-
1983
- 1983-05-26 JP JP58091484A patent/JPS59217384A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56116683A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-12 | Tokyo Inst Of Technol | Distribution reflecting type semiconductor laser having tuning and requency-modulating mechanism |
| JPS5844785A (ja) * | 1981-08-27 | 1983-03-15 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> | 半導体レ−ザ |
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| JPS61198792A (ja) * | 1985-02-28 | 1986-09-03 | Tokyo Inst Of Technol | 能動光集積回路 |
| EP0366135A2 (de) * | 1988-10-28 | 1990-05-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleiterlaseranordnung für hohe Ausgangsleistung im lateralen Grundmodus |
| US5548607A (en) * | 1994-06-08 | 1996-08-20 | Lucent Technologies, Inc. | Article comprising an integrated laser/modulator combination |
| JP2010199158A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | National Institute Of Information & Communication Technology | 光導波路型半導体及びその製造方法 |
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