JPS60100491A - 分布帰還型半導体レ−ザ - Google Patents
分布帰還型半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS60100491A JPS60100491A JP20738883A JP20738883A JPS60100491A JP S60100491 A JPS60100491 A JP S60100491A JP 20738883 A JP20738883 A JP 20738883A JP 20738883 A JP20738883 A JP 20738883A JP S60100491 A JPS60100491 A JP S60100491A
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- JP
- Japan
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- waveguide
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- optical waveguide
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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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
Landscapes
- 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】
（産業上の利用分野）
本発明は、安定な単−縦モードで発振する分布帰還型（
以下ＤＦＢと云う）レーザに関するものである。
以下ＤＦＢと云う）レーザに関するものである。
（従来技術）
ＤＦＢレーザは、縦モード制御の可能なレーザとして研
究されて来たが、２波長発振になシｆすく、かつ発振し
きい値が高いなどの欠点があった。従来、この欠点を解
消するため片端面をミラー面として、２波長の内の１つ
を選択し、同時に発振しきい値を低下させ、他端面を非
反射面として通常の７アプリ・ベロー・モードでの発振
を防止する方法が用いられてきた。しかし、この方法で
はミラー面の位置の微少な相異によシ特性が大きく変化
し、歩留シの低下をもたらしていた。
究されて来たが、２波長発振になシｆすく、かつ発振し
きい値が高いなどの欠点があった。従来、この欠点を解
消するため片端面をミラー面として、２波長の内の１つ
を選択し、同時に発振しきい値を低下させ、他端面を非
反射面として通常の７アプリ・ベロー・モードでの発振
を防止する方法が用いられてきた。しかし、この方法で
はミラー面の位置の微少な相異によシ特性が大きく変化
し、歩留シの低下をもたらしていた。
（発明の目的）
本発明は、これらの欠点を除去するため、ＤＦＢレーザ
の端面に光学長を可変できる導波路を接続し、その先端
に反射面を形成し、その光学的な位置を調整可能とし、
同時に導波路長の変化によってＦＭ変調等の応用を可能
とする分布帰還型半導体レーザを提供することを目的と
するものである。
の端面に光学長を可変できる導波路を接続し、その先端
に反射面を形成し、その光学的な位置を調整可能とし、
同時に導波路長の変化によってＦＭ変調等の応用を可能
とする分布帰還型半導体レーザを提供することを目的と
するものである。
（発明の構成）
上記の目的を達成するため、本発明は半導体系板と、前
記の半導体基板上に形成された活＋１層と、前記の活性
層上に設けられ、かつ活性層よりも禁制帯幅が広い導波
路層と、前記の導波路Ｊ？ｆｊに形成された回折格子を
有する分布帰還型増幅領域と、前記の活性層の一方の側
に接合され、かつ前記の活性層よシ禁制帯幅の広い半導
体層よりなり、さらに前記の活性層側に接する側と反対
側に反射面を有する光導波路と、前記の導波路と光導波
路上に形成されたクラッド層と、前記のクラッド層上に
おいて、前記の活性層の上方に形成された主電極と、前
記の光導波路の上方に形成された制御１（１゜極とを備
え、前記の制御電極に寿える電流を制御することによシ
、前記の光導波路のカ（（折率を変化させることを特徴
とする分布帰還型半導体レーザを発明の要旨とするもの
である。
記の半導体基板上に形成された活＋１層と、前記の活性
層上に設けられ、かつ活性層よりも禁制帯幅が広い導波
路層と、前記の導波路Ｊ？ｆｊに形成された回折格子を
有する分布帰還型増幅領域と、前記の活性層の一方の側
に接合され、かつ前記の活性層よシ禁制帯幅の広い半導
体層よりなり、さらに前記の活性層側に接する側と反対
側に反射面を有する光導波路と、前記の導波路と光導波
路上に形成されたクラッド層と、前記のクラッド層上に
おいて、前記の活性層の上方に形成された主電極と、前
記の光導波路の上方に形成された制御１（１゜極とを備
え、前記の制御電極に寿える電流を制御することによシ
、前記の光導波路のカ（（折率を変化させることを特徴
とする分布帰還型半導体レーザを発明の要旨とするもの
である。
さらに本発明は半導体基板と、前記の半導体ス（−板上
に形成された活性層と、前記の活性層上に、前記の活性
層よりも禁制帯幅が広い導波路層と、前記の導波路層に
形成された回折格子を有する分布帰還型増幅領域と、前
記の導波路層上に形成されたクラッド層と、前記のクラ
ッド層上に形成された主電極と、さらに前記の半導体基
板上に形成され、かつ前記の活性層及び導波路層の片側
に接合され、かつ高濃度のｎ型半導体よシなシ、さらに
前記の活性層及び導波路層側と反対側に反射面を有する
光導波路と、前記の光導波路上に、かつ前記のクラッド
層とは空隙をおいて形成されたｐ型クラッド層と、前記
のｐ型クラッド層上に形成された制御電極とを備え、前
記の制御電極によシ前記のｐ型クラッド層とｎ型光導波
路との接合に逆バイアスを与え、制御電極に与える電圧
値を変化せしめることによシ前記の光導波路の屈折率を
変化せしめることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ
を発明の要旨とするものである。
に形成された活性層と、前記の活性層上に、前記の活性
層よりも禁制帯幅が広い導波路層と、前記の導波路層に
形成された回折格子を有する分布帰還型増幅領域と、前
記の導波路層上に形成されたクラッド層と、前記のクラ
ッド層上に形成された主電極と、さらに前記の半導体基
板上に形成され、かつ前記の活性層及び導波路層の片側
に接合され、かつ高濃度のｎ型半導体よシなシ、さらに
前記の活性層及び導波路層側と反対側に反射面を有する
光導波路と、前記の光導波路上に、かつ前記のクラッド
層とは空隙をおいて形成されたｐ型クラッド層と、前記
のｐ型クラッド層上に形成された制御電極とを備え、前
記の制御電極によシ前記のｐ型クラッド層とｎ型光導波
路との接合に逆バイアスを与え、制御電極に与える電圧
値を変化せしめることによシ前記の光導波路の屈折率を
変化せしめることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ
を発明の要旨とするものである。
次に本発明の実施例を添附図面について説明する。なお
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは云
うまでもない。
実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しな
い範囲で、種々の変更あるいは改良を行いうることは云
うまでもない。
第１図は本発明の分布帰還型半導体レーザの実施例を示
すもので、埋込型構造のレーザで、第１図はストライプ
方向の断面を示す。図において、１はｎｇｌ工ｎＰ基板
、２はＩｎＧａＡｓｊ活性層、３は上部に回折格子を設
け、かつ活性層ｌよシも禁制帯幅が広い工ｎＧａＡｓＰ
導波路層、４はｐ型工ｎＰクラッド層、５は主電極、６
はＩｎＧａＡｓＰ光導波路、７はへき開面、８は制御電
極である。１〜５でＤＦＢレーザを形成し、主電極５か
らの電流注入により、レーザ作用を行なう。光導波路６
は活性層２よりバンドギャップの大きい組成として、レ
ーザとへき開面７を低損失で結合させる。光導波路６に
は、制御電極８からの電流によシキャリアが注入されて
おシ、屈折率がキャリア密度の変化を通して電流によシ
変化する。従って制御型枠８の電流によシ光導波路６の
光学長は変化し、反射光の位相も変動する。キャリア密
度による屈折率の変化は、文献（昭和５８年３月開催の
「集積光エレク）。
すもので、埋込型構造のレーザで、第１図はストライプ
方向の断面を示す。図において、１はｎｇｌ工ｎＰ基板
、２はＩｎＧａＡｓｊ活性層、３は上部に回折格子を設
け、かつ活性層ｌよシも禁制帯幅が広い工ｎＧａＡｓＰ
導波路層、４はｐ型工ｎＰクラッド層、５は主電極、６
はＩｎＧａＡｓＰ光導波路、７はへき開面、８は制御電
極である。１〜５でＤＦＢレーザを形成し、主電極５か
らの電流注入により、レーザ作用を行なう。光導波路６
は活性層２よりバンドギャップの大きい組成として、レ
ーザとへき開面７を低損失で結合させる。光導波路６に
は、制御電極８からの電流によシキャリアが注入されて
おシ、屈折率がキャリア密度の変化を通して電流によシ
変化する。従って制御型枠８の電流によシ光導波路６の
光学長は変化し、反射光の位相も変動する。キャリア密
度による屈折率の変化は、文献（昭和５８年３月開催の
「集積光エレク）。
エックス研究会」第３回資料、「長波形集積レーザ及び
光集積回路に関する研究」）により −ｃ；、７ｘｉ
ｏ−” ｃｒｎ”が報告されておシ、キャリア密度が１
０−１８σ−３変化した時、屈折率は−６，７Ｘ １０
変化し５００μｍ長の光導波路では、光学長ｎＬが３
．３５μｍ変化することになｐ、１．５μｍ帯、１．３
μｍ帯、 ０．８３μｍ帯のいずれでも反射光の位相を
０〜２冗まで変化できる。
光集積回路に関する研究」）により −ｃ；、７ｘｉ
ｏ−” ｃｒｎ”が報告されておシ、キャリア密度が１
０−１８σ−３変化した時、屈折率は−６，７Ｘ １０
変化し５００μｍ長の光導波路では、光学長ｎＬが３
．３５μｍ変化することになｐ、１．５μｍ帯、１．３
μｍ帯、 ０．８３μｍ帯のいずれでも反射光の位相を
０〜２冗まで変化できる。
これまで分布反射型レーザでは回折格子反射器とへき開
面とで形成される共振器内に導波路を形成し、波長を制
御する構造が提案されているが、分布帰還型レーザでは
、共振器の内部全面に回折格子が存在するため、この様
な形での制御は不可能である。本発明は、分布帰還型レ
ーザの縦モードが外部反射光によシ変化する事を利用し
、電気的に光学長を変化できる導波路を用いて、外部反
射光の位相を制御する事によシ、波長を可変としたもの
である。
面とで形成される共振器内に導波路を形成し、波長を制
御する構造が提案されているが、分布帰還型レーザでは
、共振器の内部全面に回折格子が存在するため、この様
な形での制御は不可能である。本発明は、分布帰還型レ
ーザの縦モードが外部反射光によシ変化する事を利用し
、電気的に光学長を変化できる導波路を用いて、外部反
射光の位相を制御する事によシ、波長を可変としたもの
である。
本発明の分布帰還型半導体レーザを製造するには半導体
基板上に、活性層、導波層を通常の液相成長法で形成す
る。その後、導波層士にホログラフィック露光、エツチ
ングによシ回折格子を形成する。その上に液相成長法に
よシフラッド層を形成した後、一部をエツチングにより
基板面まで除去する。その後、エツチングした部分に液
相成長法によシ導波路層及びその上のクラッド層を形成
した後、通常の埋め込みプロセスによシ埋め込み構造と
して本発明の構造のレーザが完成する。
基板上に、活性層、導波層を通常の液相成長法で形成す
る。その後、導波層士にホログラフィック露光、エツチ
ングによシ回折格子を形成する。その上に液相成長法に
よシフラッド層を形成した後、一部をエツチングにより
基板面まで除去する。その後、エツチングした部分に液
相成長法によシ導波路層及びその上のクラッド層を形成
した後、通常の埋め込みプロセスによシ埋め込み構造と
して本発明の構造のレーザが完成する。
第２図（ａ）は、通常使われている片面へき開のＤＦＢ
レーザで、へき開面の回折格子に対する位相を変化させ
た時の発振周波数の変化、（ｂ）はそのときのしきい値
の変化を計算した一例である。一般的にへき開の面の位
置を精密に制御することは不可能であシ、通常のＤＦＢ
レーザではしきい値９発振周波数にバラツキが生じる。
レーザで、へき開面の回折格子に対する位相を変化させ
た時の発振周波数の変化、（ｂ）はそのときのしきい値
の変化を計算した一例である。一般的にへき開の面の位
置を精密に制御することは不可能であシ、通常のＤＦＢ
レーザではしきい値９発振周波数にバラツキが生じる。
本発明の構造では、導波路の光学長を変化させることに
よシ、へき開面の光学的位置を電流で昂゛密に制御でき
、最低しきい値の点ａで動作させることができる。ａ点
では他のモードのしきい値ゲインは高く、単一モード発
振を得られる。この領域内で制御電極８の電流を変調す
ることでＦＭ変調を行なう事ができる。
よシ、へき開面の光学的位置を電流で昂゛密に制御でき
、最低しきい値の点ａで動作させることができる。ａ点
では他のモードのしきい値ゲインは高く、単一モード発
振を得られる。この領域内で制御電極８の電流を変調す
ることでＦＭ変調を行なう事ができる。
第１図に示す実施例は工ｎ Ｇａ ＡＢｐ／工ｎ Ｐ系
レーザにｐするものであるが、 ＧａＡＪＡφａＡｓ系
レーザにおいても同様の構成が可能である。反射面７は
へき開面をそのまま用いるが、エツチング等で形成して
もよく、多層膜コーティング等によ）反射率を増減させ
てもよい。
レーザにｐするものであるが、 ＧａＡＪＡφａＡｓ系
レーザにおいても同様の構成が可能である。反射面７は
へき開面をそのまま用いるが、エツチング等で形成して
もよく、多層膜コーティング等によ）反射率を増減させ
てもよい。
第３図は本発明の他の実施例を示すもので、半導体基板
１上に活性層２を形成し、この活性層上に、この活性層
よシも禁制帯幅が広く、かつ回折格子を有する導波路層
３を形成し、この導波路層上のクラッド層４を形成し、
このクラッド層上に主電極５を設ける。又前記の半導体
基板１上に、活性層２と導波路層３の片側に接合して、
高濃度のｎ型光導波路６を形成し、この先導波路らの片
側に反射面７を形成し、この上にｐ型りラッド庵９を、
クラッド４と空隙をおいて形成し、このｐ型クラッド１
鹸上に制御電極８を形成する。しかしてｎ型半導体層ら
とｐＷ工ｎＰクラッド層９とのｐｎ接合に逆バイアスを
加え、これによシ空乏層脱を変化させることによ）光導
波路６の屈折率を咳化させたものである。
１上に活性層２を形成し、この活性層上に、この活性層
よシも禁制帯幅が広く、かつ回折格子を有する導波路層
３を形成し、この導波路層上のクラッド層４を形成し、
このクラッド層上に主電極５を設ける。又前記の半導体
基板１上に、活性層２と導波路層３の片側に接合して、
高濃度のｎ型光導波路６を形成し、この先導波路らの片
側に反射面７を形成し、この上にｐ型りラッド庵９を、
クラッド４と空隙をおいて形成し、このｐ型クラッド１
鹸上に制御電極８を形成する。しかしてｎ型半導体層ら
とｐＷ工ｎＰクラッド層９とのｐｎ接合に逆バイアスを
加え、これによシ空乏層脱を変化させることによ）光導
波路６の屈折率を咳化させたものである。
（発明の効果）
以上説明した様に、本発明の構成によれば、反射面の位
相の精密な調整が可能となり、電流の調整によ）安定な
単−縦モード発振を確実に得ることができ、歩留りの向
上が期待できる。
相の精密な調整が可能となり、電流の調整によ）安定な
単−縦モード発振を確実に得ることができ、歩留りの向
上が期待できる。
また、制御電流の変化によるＦＭ変１ｊｎ等が可能であ
シ、コヒーレント伝送用としての応用が可能である。
シ、コヒーレント伝送用としての応用が可能である。
制御電極に高周波′１１′ｉ、流を流し、レーザ電極に
変調電流を流せば発振スペクトルが高周波電流で広がっ
た状態で、変ＩＡＩ電流による１Ｍ変調ができ、アナロ
グ伝送でのモーダル・ノイズの除去に有効である。
変調電流を流せば発振スペクトルが高周波電流で広がっ
た状態で、変ＩＡＩ電流による１Ｍ変調ができ、アナロ
グ伝送でのモーダル・ノイズの除去に有効である。
第１図は本発明の分布帰還型半導体レーザの一実施例を
示し、第２図は本発明のもとになっている原理を示した
ものであシ、（ａ）は反射面の位置による発振周波数の
変化、（ｂ）はしきい値ゲインの変化を表わす。第３図
は本発明の他の実施例を示す。 １・・ｎ型工ｎＰ基板、２・・・工ｎＧａＡｓＰ活性層
、３・・・工ＨＧａＡ＋３Ｆ導波路層、４・・・ｐ型工
ｎＰクラッド層、５・・・主電極、６・・工ｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路、７・・へき開面、８・・・制御電極 特許出願人 第１図 第３図
示し、第２図は本発明のもとになっている原理を示した
ものであシ、（ａ）は反射面の位置による発振周波数の
変化、（ｂ）はしきい値ゲインの変化を表わす。第３図
は本発明の他の実施例を示す。 １・・ｎ型工ｎＰ基板、２・・・工ｎＧａＡｓＰ活性層
、３・・・工ＨＧａＡ＋３Ｆ導波路層、４・・・ｐ型工
ｎＰクラッド層、５・・・主電極、６・・工ｎＧａＡｓ
Ｐ光導波路、７・・へき開面、８・・・制御電極 特許出願人 第１図 第３図
Claims (2)
- （１）半導体基板と、前記の半導体基板上に形成された
活性層と、前記の活性層上に設けられ、かつ活性層よシ
も禁制帯幅が広い導波路層と、前記の導波路層に形成さ
れた回折格子を有する分布帰還型増幅領域と、前記の活
性層の一方の側に接合され、かつ前記の活性層よシ禁制
帯幅の広い半堺体層よシなシ、さらに前記の活性層側に
接する側と反対側に反射面を有する光導波路と、前記の
導波路と光導波路上に形成されたクラッド層と、前記の
クラッド層上において、前記の活性層の上方に形成され
た主電極と、前記の光導波路の上方に形成された制御電
極とを備え、前記の制御電極に与える電流を制御するこ
とによシ、前記の光導波路の屈折率を変化させることを
特徴とする分布帰還型半導体レーザ。 - （２）半導体基板と、前記の半導体基板上に形成された
活性層と、前記の活性層上に、前記の活性層よシも禁制
帯幅が広い導波路層と、前記の導波路層に形成された回
折格子を有する分布／（α還型増幅領域と、前記の導皺
路層上に形成されたクラッド層と、前記のクラッド層上
・に形成された主電極と、さらに前記の半導体基板上に
形成され、かつ前記の活性層及び導波路ＪｆＪの片側に
接合され、かつ高濃度のｎ型半導体よシなシ、さらに前
記の活性層及び導波路層側と反対側に反射面を有する光
導波路と、前記の光導波路上に、かつ前記のクラッド層
とは空隙をおいて形成されたｐ型クラッド層と、前記の
ｐ型クラッド層上に形成された制御電極とを備え、前記
の制御電極によシ前記のｐ型クラッド層とｎ型光導波路
との接合に逆バイアスを与え、制御電極に与える電圧値
を変化せしめることによシ前記の光導波路の屈折率を変
化せしめることを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20738883A JPS60100491A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20738883A JPS60100491A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100491A true JPS60100491A (ja) | 1985-06-04 |
| JPH0470794B2 JPH0470794B2 (ja) | 1992-11-11 |
Family
ID=16538905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20738883A Granted JPS60100491A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | 分布帰還型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100491A (ja) |
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| JPS61287187A (ja) * | 1985-06-13 | 1986-12-17 | Res Dev Corp Of Japan | 単一縦モ−ドモノリシツク分布帰還型レ−ザの製造方法 |
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| JPS63122188A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-26 | Hitachi Ltd | 光半導体装置 |
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-
1983
- 1983-11-07 JP JP20738883A patent/JPS60100491A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0470794B2 (ja) | 1992-11-11 |
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