JPS60154589A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS60154589A JPS60154589A JP1119984A JP1119984A JPS60154589A JP S60154589 A JPS60154589 A JP S60154589A JP 1119984 A JP1119984 A JP 1119984A JP 1119984 A JP1119984 A JP 1119984A JP S60154589 A JPS60154589 A JP S60154589A
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- Japan
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- semiconductor laser
- beams
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- light
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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
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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】
（産業上の利用分野）
本発明嘴光ファイバ通信用光源、特にアナログ光ファイ
バ通信用光源として使用される半導体レーザ装置に関す
る。
バ通信用光源として使用される半導体レーザ装置に関す
る。
（従来技術とその問題点）
半導体レーザは電流対光出力の関係の直線性が良く、か
つ大きな光出力が得られるという点で光アナログ光フア
イバ通信用光源として大いに期待されている。しかし、
半導体レーザ特有の性質であるレーザ光の可干渉性及び
元ファイバのモード分散のため、光フアイバ内でスペッ
クルパターンが生じ、これが変′ｆＪ！４信号に基づく
発振周波数変動等によって光フアイバ内でゆらぐことに
より、いわゆるモード雑音を引き起こしてアナログ光フ
ァイバ通信の障害の１つとなっていた。
つ大きな光出力が得られるという点で光アナログ光フア
イバ通信用光源として大いに期待されている。しかし、
半導体レーザ特有の性質であるレーザ光の可干渉性及び
元ファイバのモード分散のため、光フアイバ内でスペッ
クルパターンが生じ、これが変′ｆＪ！４信号に基づく
発振周波数変動等によって光フアイバ内でゆらぐことに
より、いわゆるモード雑音を引き起こしてアナログ光フ
ァイバ通信の障害の１つとなっていた。
このような問題を解決する装置の１つとして、従来ファ
プリーペロー型半導俸レーザに光帰還させる装置が、藤
田等により示されている（電子通信学会技術研究報告ｖ
ｏｌ 、 ８３ Ａ、 １８８． ｐｐ、 ３７〜４４
）。
プリーペロー型半導俸レーザに光帰還させる装置が、藤
田等により示されている（電子通信学会技術研究報告ｖ
ｏｌ 、 ８３ Ａ、 １８８． ｐｐ、 ３７〜４４
）。
しかし、この装置ではファプリーペロー型半導体レーザ
を用いているため、半導体レーザ固有のモードの中から
１本の軸モードを選択するには、光帰還のための鏡の角
度を極めて餓細に鯛整する必要があり、また、その状態
を保つには、波長オーダーで鏝位置を保持したり、ある
いは±０．５℃程度以下に温度変動を抑えなければなら
ないという欠点があった、さらには、該装置に変調電流
を印加して光出力の直接変調を行なった場合、変調度が
大きくなると半導体レーザ固有のモードの中の僅数のモ
ードで発振するため出方光の相対雑音強度がカタストロ
フィツクに劣化する（たとえば元帰還距Ｋ １０ ｃｍ
、変調周波数１００■１１そ例ζことると変日周度か約
０２５以上で−１００ｄＢ／Ｈｚ ＭＡ度＊ テ大きく
劣化する）という欠点があった。
を用いているため、半導体レーザ固有のモードの中から
１本の軸モードを選択するには、光帰還のための鏡の角
度を極めて餓細に鯛整する必要があり、また、その状態
を保つには、波長オーダーで鏝位置を保持したり、ある
いは±０．５℃程度以下に温度変動を抑えなければなら
ないという欠点があった、さらには、該装置に変調電流
を印加して光出力の直接変調を行なった場合、変調度が
大きくなると半導体レーザ固有のモードの中の僅数のモ
ードで発振するため出方光の相対雑音強度がカタストロ
フィツクに劣化する（たとえば元帰還距Ｋ １０ ｃｍ
、変調周波数１００■１１そ例ζことると変日周度か約
０２５以上で−１００ｄＢ／Ｈｚ ＭＡ度＊ テ大きく
劣化する）という欠点があった。
（発明のＮ的）
本発明の目的は、上述の欠点を除去し、半導体レーザへ
の光帰還が容易かつ安定で、しかも雰囲気温度の変化の
影響を受けず、さらには変調度を大きくしても半導体レ
ーザがらの出力光あ相対雑音強度か増加しない半導体レ
ーザ装ｍを提供することにある。
の光帰還が容易かつ安定で、しかも雰囲気温度の変化の
影響を受けず、さらには変調度を大きくしても半導体レ
ーザがらの出力光あ相対雑音強度か増加しない半導体レ
ーザ装ｍを提供することにある。
（発明の構ｂｙ、）
本発明の半導体レーザ装ｄ電は、発振周波数選択要素そ
有する半導体レーザ素子と該半導帰レーザ素子からの出
力光を反射して再び前記半導体レーザ素子の活性層ζこ
戻すための反射鏡と８備え、さらに、半導体レーザ素子
の活性層への戻り光量を該半導体レーザ固有の軸モード
数は１本ｌこ保ちっつ、該半導体レーザ素子と前記反射
鏡で構成される外部共振器の軸モードでは複数本で発振
するように定めた構成となっている。
有する半導体レーザ素子と該半導帰レーザ素子からの出
力光を反射して再び前記半導体レーザ素子の活性層ζこ
戻すための反射鏡と８備え、さらに、半導体レーザ素子
の活性層への戻り光量を該半導体レーザ固有の軸モード
数は１本ｌこ保ちっつ、該半導体レーザ素子と前記反射
鏡で構成される外部共振器の軸モードでは複数本で発振
するように定めた構成となっている。
（本発明の作用）
本発明は、上述の構成をとることにより従来技術の問題
点を解決した。即ち、発振周波数選択要素を有する半導
体レーザ素子を用いることにより、半導体レーザ固有の
モードはもともと１本に保たれているため、光帰還の状
態により半導体レーザ固有のモードが複数本になったり
、あるいは１本は保っているものの異なった軸モード間
で変動Ｔるという事態は生じない。
点を解決した。即ち、発振周波数選択要素を有する半導
体レーザ素子を用いることにより、半導体レーザ固有の
モードはもともと１本に保たれているため、光帰還の状
態により半導体レーザ固有のモードが複数本になったり
、あるいは１本は保っているものの異なった軸モード間
で変動Ｔるという事態は生じない。
葦た、帰還光量が少ない場合には、外部共振器（−Ｙ、
Ｔ： ｌ ；１Ｅｊｃｉ！Ｉ＃ＬｉＣ２ＬＴａＪｉ＃ｂ
’ｍＪｉ［−１４５ｄ）ｌ ”／Ｈｚ以下が得られるこ
とはあるものの、光帰還用の外部鏡の位置変化や、雰囲
気温良の変化などの外界変化の影・４を受けてモードポ
ツピングを生じ、相対雑音強度か一１００ｄＢ／Ｈｚ桿
度まで劣化することがあるが、帰還光１をある程度以上
に大きくすれば、外部共振器モードで多軸モード発振と
なること、及びそのとき前記外界変化の影Ｗそ受けにく
いことを見出した１、さらに、本構成によれは、光出力
を電流により直接変調したときの変調度を大きくしても
半導体レーザ固有の軸モードは１本に保たれるため、出
力光の相対ｍ１ｔｅ度は一１３５ｄ Ｂ／Ｈｚ 以下に
低く保たれる。
Ｔ： ｌ ；１Ｅｊｃｉ！Ｉ＃ＬｉＣ２ＬＴａＪｉ＃ｂ
’ｍＪｉ［−１４５ｄ）ｌ ”／Ｈｚ以下が得られるこ
とはあるものの、光帰還用の外部鏡の位置変化や、雰囲
気温良の変化などの外界変化の影・４を受けてモードポ
ツピングを生じ、相対雑音強度か一１００ｄＢ／Ｈｚ桿
度まで劣化することがあるが、帰還光１をある程度以上
に大きくすれば、外部共振器モードで多軸モード発振と
なること、及びそのとき前記外界変化の影Ｗそ受けにく
いことを見出した１、さらに、本構成によれは、光出力
を電流により直接変調したときの変調度を大きくしても
半導体レーザ固有の軸モードは１本に保たれるため、出
力光の相対ｍ１ｔｅ度は一１３５ｄ Ｂ／Ｈｚ 以下に
低く保たれる。
また、本構成によれは光帰還の作用により、変調信号に
基づく発振周波数の変動が小さく抑えられるため、多モ
ード光ファイバ伝送時のアナ０７１１号の歪を低減する
ことかできる。
基づく発振周波数の変動が小さく抑えられるため、多モ
ード光ファイバ伝送時のアナ０７１１号の歪を低減する
ことかできる。
（実施例）
以下本発明の実施例ｆこついて図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
（第１の実施例）
第１図は本発明のｆｌ ｌ Ｏ）実施例を説明するため
の構Ｆ１に図である。
の構Ｆ１に図である。
半導体レーザ素子ｌは、ｎ形ＩｎＰ基板２に形成した周
期３８００ Ａの回折格子３、さらにその上に順次形成
されたｎ形１ ｎ ＧａＡｓ Ｐの光ガイド層４、Ｉｎ
ＧａＡｓＰの活性層５、Ｐ形１ｎＰのクラッド層６から
なる埋め込み導波路ストライプ７と、蒸着により形成し
た第１．第２の電ｊｆＭ１４．１５とを含んでなる発光
素子である。この場合、回折格子３か発振周波数選択要
素に該当している。第１１第２の電極１４．１５を通じ
て、埋め込み導波路ストライプ７の中にある活性層５の
部分に電流を注入すると、レーザ発振が生じる。この半
導体レーザ素子ｌでは回折格子３の波長分解能のために
、１本の軸モードのみか選択的に励起されて発振してい
る。
期３８００ Ａの回折格子３、さらにその上に順次形成
されたｎ形１ ｎ ＧａＡｓ Ｐの光ガイド層４、Ｉｎ
ＧａＡｓＰの活性層５、Ｐ形１ｎＰのクラッド層６から
なる埋め込み導波路ストライプ７と、蒸着により形成し
た第１．第２の電ｊｆＭ１４．１５とを含んでなる発光
素子である。この場合、回折格子３か発振周波数選択要
素に該当している。第１１第２の電極１４．１５を通じ
て、埋め込み導波路ストライプ７の中にある活性層５の
部分に電流を注入すると、レーザ発振が生じる。この半
導体レーザ素子ｌでは回折格子３の波長分解能のために
、１本の軸モードのみか選択的に励起されて発振してい
る。
半導体レーザ素子１の後方出力光８はレンズ９により平
行ビーム１０に変換される。この平行ビーム１０は金属
族コートｌこより８０９ｂ以上の反射率を有する反射鏡
１１によって反射されて光量を逆にたどり、半導体レー
ザ素子ｌの活性層５に戻る。そのときの、活性ｊｉｉ
５へのもどり光量は前記後方出力光８の約２％以上であ
る。このような構成ｌこより、複数の外部共＋ｂ＝ ａ
ｇモードで発蛋し、かつ各個々の外部共振器モードのス
ペクトル幅が狭く、ざら暑こ、半導体レーザ素子１の固
有の軸モードは１本に保たれた前方出力光１２が得られ
る。なお、反射鏡１１の位置は半導体レーザ素子ｌから
２０ｃ１ｒＬの位置に置かれている。
行ビーム１０に変換される。この平行ビーム１０は金属
族コートｌこより８０９ｂ以上の反射率を有する反射鏡
１１によって反射されて光量を逆にたどり、半導体レー
ザ素子ｌの活性層５に戻る。そのときの、活性ｊｉｉ
５へのもどり光量は前記後方出力光８の約２％以上であ
る。このような構成ｌこより、複数の外部共＋ｂ＝ ａ
ｇモードで発蛋し、かつ各個々の外部共振器モードのス
ペクトル幅が狭く、ざら暑こ、半導体レーザ素子１の固
有の軸モードは１本に保たれた前方出力光１２が得られ
る。なお、反射鏡１１の位置は半導体レーザ素子ｌから
２０ｃ１ｒＬの位置に置かれている。
（第２の実施例）
第２図は本発明の第２の実施例を説明するための構成図
である。
である。
半導体レーザ素子２１は、ｎ形Ｇａ、Ａｓ基板２２の一
部に形成した周期２０００Ａの回折格子器、さらにその
上に順次形成されたｎ形Ｇ ａ Ａ ／ Ａ ｓの光ガ
イド層２４、Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓの活性／ｉｉ ２
５、Ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓのクラッドノー２６か
らなる埋め込み導波路ストライプ２７と、蒸着により形
成した第１１第２の電極１４．１５を含んでなる発光素
子である。第１％第２の電極１４．１５全通して埋め込
み導波路ストライプ２７の中にある宿性層２５の部分ζ
こ電流を注入するとレーザ発振が生じる。
部に形成した周期２０００Ａの回折格子器、さらにその
上に順次形成されたｎ形Ｇ ａ Ａ ／ Ａ ｓの光ガ
イド層２４、Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓの活性／ｉｉ ２
５、Ｐ形Ｇ ａ Ａ Ｉ Ａ ｓのクラッドノー２６か
らなる埋め込み導波路ストライプ２７と、蒸着により形
成した第１１第２の電極１４．１５を含んでなる発光素
子である。第１％第２の電極１４．１５全通して埋め込
み導波路ストライプ２７の中にある宿性層２５の部分ζ
こ電流を注入するとレーザ発振が生じる。
この半導体レーザ素子においても回折格子２３の波長分
解能のために１本の輔モードのみが選択的に励起されて
発振している。
解能のために１本の輔モードのみが選択的に励起されて
発振している。
半導体レーザ素子２１の後方出力光２８は先端を半球状
に加工した偏波面の保存が可能な長さ２０ ａｎの単一
モードの光ファイバ２９に結合して伝搬する。
に加工した偏波面の保存が可能な長さ２０ ａｎの単一
モードの光ファイバ２９に結合して伝搬する。
光ファイバ２９を伝搬する伝搬光３０は光ファイバ２９
のもう一方の端面に蒸着した反射鏡３０こよって反射さ
れて光路を逆にたどり、半導体レーザ素子２１の活性層
２５ｊこ戻る。そのときの光ファイバ２９への後方出力
光あの結合度は、活性層２５へのもどり元駕が前記後方
出力光あの約２の以上となるようにしである。このよう
な構成により、第２の実施例においても、複数の外部共
振器モードで発振し、かつ各個々の外部共振器モードの
スペクトル幅が狭く、さらに、半導体し、−ザ素子２１
周有の軸モードは１本に保たれた前方出力光３２が得ら
れた。本実施例の特徴は光学系の１ｉＩ４整か容易なこ
と、温度＊４ｔ＝ヤ＊ｍｆ、ＫｅｆＡｎ＄４ｔｌＣＭＴ
６’ｆｊ＃’ｆｊＵ５１１ｍＣ，１！： １などである
。
のもう一方の端面に蒸着した反射鏡３０こよって反射さ
れて光路を逆にたどり、半導体レーザ素子２１の活性層
２５ｊこ戻る。そのときの光ファイバ２９への後方出力
光あの結合度は、活性層２５へのもどり元駕が前記後方
出力光あの約２の以上となるようにしである。このよう
な構成により、第２の実施例においても、複数の外部共
振器モードで発振し、かつ各個々の外部共振器モードの
スペクトル幅が狭く、さらに、半導体し、−ザ素子２１
周有の軸モードは１本に保たれた前方出力光３２が得ら
れた。本実施例の特徴は光学系の１ｉＩ４整か容易なこ
と、温度＊４ｔ＝ヤ＊ｍｆ、ＫｅｆＡｎ＄４ｔｌＣＭＴ
６’ｆｊ＃’ｆｊＵ５１１ｍＣ，１！： １などである
。
以上、図面を用いて本発明を説明したが、本発明に関し
ては上記、実施例の他にさまざまな変形が可能である。
ては上記、実施例の他にさまざまな変形が可能である。
波長選択要素としては回折格子の例を示したが、その他
にも、波長選択用吸収物質の添加、ストライブ部の幅を
部分的に変えて波長選択性を出す構造の採用、ストライ
プの長手方向に半導体レーザ素子２個を直列に近接して
並べ２個の半導体レーザ素子の結合により波長選択性を
出す構造の採用等さまざまな方法がある。
にも、波長選択用吸収物質の添加、ストライブ部の幅を
部分的に変えて波長選択性を出す構造の採用、ストライ
プの長手方向に半導体レーザ素子２個を直列に近接して
並べ２個の半導体レーザ素子の結合により波長選択性を
出す構造の採用等さまざまな方法がある。
出力光を油性層に戻丁ための導波方法として、レンズ９
、光ファイバ２９を用いた例を示したが、平面先導波路
、集束性元伝送停等の光導波作用のあるものであればど
のようなものでも良い。才た、反射鏡１１の半導体レー
ザ素子１からの距離及び反射鏡３Ｉを形成したファイバ
の憂さをいずれも２０４としたが、この長さに限定され
ない。但し、外部鏡による外部共振器モード間のビート
が信号帯域にはいらないようｌこＴるため、半導体レー
ザと外部鏡の間の光学距離はある値以下にする必要があ
る。たとえは、信号周波数を１００ Ｍ Ｈ’ｚ とす
れば半導体レーザと外部銹の間の光学距離を約７５ｃＩ
ｒＬ以下にする必要がある。
、光ファイバ２９を用いた例を示したが、平面先導波路
、集束性元伝送停等の光導波作用のあるものであればど
のようなものでも良い。才た、反射鏡１１の半導体レー
ザ素子１からの距離及び反射鏡３Ｉを形成したファイバ
の憂さをいずれも２０４としたが、この長さに限定され
ない。但し、外部鏡による外部共振器モード間のビート
が信号帯域にはいらないようｌこＴるため、半導体レー
ザと外部鏡の間の光学距離はある値以下にする必要があ
る。たとえは、信号周波数を１００ Ｍ Ｈ’ｚ とす
れば半導体レーザと外部銹の間の光学距離を約７５ｃＩ
ｒＬ以下にする必要がある。
さらｌこ、本実施例では活性層へのもどり光量を約２％
以上としたが、たとえばレーザ端面に無反射コーティン
グを施すなど、活性層へ光がもどりやすくしである場合
には、本実施例の場合よりも少ないもどり光量でよい。
以上としたが、たとえばレーザ端面に無反射コーティン
グを施すなど、活性層へ光がもどりやすくしである場合
には、本実施例の場合よりも少ないもどり光量でよい。
（発明の効果）
このようｌこして得られた半導体レーザ装置を用いれば
、たとえばコア径５［］μｍ、開口角約０．２１、帯域
約５００ ＭＨｚ−ｋｍ、長さｌ ｋｍのグレーデッド
型光ファイバに、平均出力光５ｍＷ、変調度０．１のア
ナログ変調光を辿したところ、モーダル雑音による２次
高調波歪が約３０ ｄ Ｂ改善され、かつ、この状態が
、反射ＷＡ１１．３１の波長オーダの変化や、室温を中
心に±２０℃程度の雰囲気温度の変化に対してもその影
ｇを受けず、安定に得られた、また、変調度を約１．０
まで大きくしても、相対雑音強度か増大することはなく
、−１３５ｄ Ｂ／Ｈｚ桿度以丁度以下られる。
、たとえばコア径５［］μｍ、開口角約０．２１、帯域
約５００ ＭＨｚ−ｋｍ、長さｌ ｋｍのグレーデッド
型光ファイバに、平均出力光５ｍＷ、変調度０．１のア
ナログ変調光を辿したところ、モーダル雑音による２次
高調波歪が約３０ ｄ Ｂ改善され、かつ、この状態が
、反射ＷＡ１１．３１の波長オーダの変化や、室温を中
心に±２０℃程度の雰囲気温度の変化に対してもその影
ｇを受けず、安定に得られた、また、変調度を約１．０
まで大きくしても、相対雑音強度か増大することはなく
、−１３５ｄ Ｂ／Ｈｚ桿度以丁度以下られる。
第１図は本発明の第１の実施例を説明Ｔるための構成図
、第２図は同じく第２の実施例を説明するための構成図
である。 図において、 １．２１・・・・・・半導坏レーザ素子、２・・・・・
・ｎ型ＩｎＰ基板、２２・・・・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ
ｓ基板、 ３．２３・・・・−・回折格子、８、あ・・
・・・・後方出力光、１１．３１・・・・・・反射鏡。
、第２図は同じく第２の実施例を説明するための構成図
である。 図において、 １．２１・・・・・・半導坏レーザ素子、２・・・・・
・ｎ型ＩｎＰ基板、２２・・・・・・ｎ型Ｇ ａ Ａ
ｓ基板、 ３．２３・・・・−・回折格子、８、あ・・
・・・・後方出力光、１１．３１・・・・・・反射鏡。
Claims (1)
- 発振周波数選択要素を有する半導体レーザ素子と、該半
導体レーザ素子からの出力光を反射して再び前記半導体
レーザ素子の活性層に戻丁ための反射鏡とを備え、さら
を乙前記半導体レーザ素子の活性層に戻る光量を該半導
体レーザ固有の軸モード数は１本に保ちつつ、該半導体
レーザ素子と前記反射鏡で構成される外部共振器の軸モ
ードでは複数本で発振するように定めたことを特徴とす
る半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119984A JPS60154589A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1119984A JPS60154589A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154589A true JPS60154589A (ja) | 1985-08-14 |
Family
ID=11771367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1119984A Pending JPS60154589A (ja) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60154589A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294489A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-04-05 | Nec Corp | 光機能素子 |
-
1984
- 1984-01-24 JP JP1119984A patent/JPS60154589A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0294489A (ja) * | 1988-09-29 | 1990-04-05 | Nec Corp | 光機能素子 |
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