JPS60192378A - 分布帰還形レーザの製造方法 - Google Patents
分布帰還形レーザの製造方法Info
- Publication number
- JPS60192378A JPS60192378A JP59047389A JP4738984A JPS60192378A JP S60192378 A JPS60192378 A JP S60192378A JP 59047389 A JP59047389 A JP 59047389A JP 4738984 A JP4738984 A JP 4738984A JP S60192378 A JPS60192378 A JP S60192378A
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- JP
- Japan
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- alpha
- phase
- waveguide
- laser
- waveguides
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- Granted
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Classifications
-
- 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)
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- 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】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体レーザに関し、特に回折格子導波路をも
つ分布帰還（ＤＦＢ）形レーザにおける、単一モード発
振を実現するための製造容易な構造に関する。
つ分布帰還（ＤＦＢ）形レーザにおける、単一モード発
振を実現するための製造容易な構造に関する。
単一モード光ファイバにおける１、５〜１．６ μｍ帯
を用いた大容量長波長光伝送システムでは、高速直接変
調時にも屯−モード動作を維持することが可能なレーザ
光源が使用される。このようなレーザは動的単一モード
レーザと呼ばれ、たとえば分布反射形レーザ（ＤＢＲ＞
や分布帰還形レーザ（ＤＦＲ）などがある。
を用いた大容量長波長光伝送システムでは、高速直接変
調時にも屯−モード動作を維持することが可能なレーザ
光源が使用される。このようなレーザは動的単一モード
レーザと呼ばれ、たとえば分布反射形レーザ（ＤＢＲ＞
や分布帰還形レーザ（ＤＦＲ）などがある。
一般にファブリペロ−共振器形レーザでは、位相条件を
満足する多数の縦モードが存在し、しかも各縦モード間
には損失差がないため、一時的に単一モード動作が得ら
れても、高速直接変調を行った場合に利得分布が激しく
変動して、多モード動作やモー１゛のホッピングが生じ
る。多モード動作が生じると伝搬速度の異なる複数の波
長の光が同時に光フアイバ内を伝送されるため、信号の
分解能が低下し、またモードホッピングが生じるとモー
ド分配雑音となって伝送帯域が制限される結果となる。
満足する多数の縦モードが存在し、しかも各縦モード間
には損失差がないため、一時的に単一モード動作が得ら
れても、高速直接変調を行った場合に利得分布が激しく
変動して、多モード動作やモー１゛のホッピングが生じ
る。多モード動作が生じると伝搬速度の異なる複数の波
長の光が同時に光フアイバ内を伝送されるため、信号の
分解能が低下し、またモードホッピングが生じるとモー
ド分配雑音となって伝送帯域が制限される結果となる。
これに対して、分布反射形レーザや分布帰還形レーザは
、それぞれ第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、コラゲ
ーション（波形）構造、すなわち回折格子形の導波路を
そなえていて、損失が波長に依存し、格子間隔の大きさ
に基づいて定まる特定の波長で動的に安定な動作特性を
得ることができる（なお、図中の斜線部は活性領域を示
す）。
、それぞれ第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、コラゲ
ーション（波形）構造、すなわち回折格子形の導波路を
そなえていて、損失が波長に依存し、格子間隔の大きさ
に基づいて定まる特定の波長で動的に安定な動作特性を
得ることができる（なお、図中の斜線部は活性領域を示
す）。
しかし分布帰還形レーザは、本質的に２モ一ド動作を生
しる。すなわち理想的なブラッグ波長が得られるところ
の、隣接格子間で生じる位相差がπ／２の位置には動作
モードが存在せず、その前後（Ｄ±π（Ｄ 位％ｉに、
２つの等しい利得闇値をもつ動作モードが存在する。
しる。すなわち理想的なブラッグ波長が得られるところ
の、隣接格子間で生じる位相差がπ／２の位置には動作
モードが存在せず、その前後（Ｄ±π（Ｄ 位％ｉに、
２つの等しい利得闇値をもつ動作モードが存在する。
このため、第２図（ａ）に示すように、コラゲーション
を形成した導波路の中央部に、軸方向に対称に変化する
等偏屈折率Ｎ。９の分布を形成して、一方の動作モード
を選択する方法や、第２図（ｂ）に示すように、コラゲ
ーションを形成した導波路の中央部で左右のコラゲーシ
ョン間にたとえばπ／２の位相差を与え、レーザ発振波
長をブラッグ波長に一致させる方法などがとられている
。しかし前者の方法の場合、製造工程が複雑化する点に
問題があり、また後者の方法の場合コラゲーションパタ
ーンは半分ずつ位相がずれるため、レーザ干渉露光法を
用いて全コラケーションを一度に形成することができず
、電子ビーム露光法などによって描画する方法がとられ
、それだけ製造工程が面倒なものになり、時間とコスト
がかかるという問題があった。
を形成した導波路の中央部に、軸方向に対称に変化する
等偏屈折率Ｎ。９の分布を形成して、一方の動作モード
を選択する方法や、第２図（ｂ）に示すように、コラゲ
ーションを形成した導波路の中央部で左右のコラゲーシ
ョン間にたとえばπ／２の位相差を与え、レーザ発振波
長をブラッグ波長に一致させる方法などがとられている
。しかし前者の方法の場合、製造工程が複雑化する点に
問題があり、また後者の方法の場合コラゲーションパタ
ーンは半分ずつ位相がずれるため、レーザ干渉露光法を
用いて全コラケーションを一度に形成することができず
、電子ビーム露光法などによって描画する方法がとられ
、それだけ製造工程が面倒なものになり、時間とコスト
がかかるという問題があった。
本発明の目的は、レーザ干渉露光法を適用して容易に製
造できる位相シフト方式の分布帰還形レーザを提供する
ことにあり、そのため回折格子の位相はレーザ全面に亘
って屯−に整合されたものとし、π／２の位相シフトは
、中央部にコラゲーションをもたない平坦な層の導波路
域を設けて、その伝搬定数βおよび距離ｌのいずれ一方
あるいは双方を制御して、位相が±πからずれるような
位相条件 βｆｆ＝（Ｎ＋α）π ・・・・（１）がほぼ満足され
るようにすることにより与えるものである。ただし、Ｎ
は０．１．２． ・・・の整数、αはＯ〈α〈１である
ようなＯおよび１の近傍を除く小数である。
造できる位相シフト方式の分布帰還形レーザを提供する
ことにあり、そのため回折格子の位相はレーザ全面に亘
って屯−に整合されたものとし、π／２の位相シフトは
、中央部にコラゲーションをもたない平坦な層の導波路
域を設けて、その伝搬定数βおよび距離ｌのいずれ一方
あるいは双方を制御して、位相が±πからずれるような
位相条件 βｆｆ＝（Ｎ＋α）π ・・・・（１）がほぼ満足され
るようにすることにより与えるものである。ただし、Ｎ
は０．１．２． ・・・の整数、αはＯ〈α〈１である
ようなＯおよび１の近傍を除く小数である。
以下に、本発明の詳細を実施例にしたがって説明する。
第３図は本発明に基づく位相シフト方式の分布帰還形レ
ーザの概要図である。図中、１は活性層、２は平坦な結
合導波路、３および４はコラゲーションをもつ回折格子
導波路、β１は結合導波路２の伝搬定数、β２は回折格
子導波路３および４の伝搬定数、ｌは結合導波路２の長
さを表している。
ーザの概要図である。図中、１は活性層、２は平坦な結
合導波路、３および４はコラゲーションをもつ回折格子
導波路、β１は結合導波路２の伝搬定数、β２は回折格
子導波路３および４の伝搬定数、ｌは結合導波路２の長
さを表している。
ここで前述した位相条件＋１１により、β１７！＝（Ｎ
＋α）π、（０くα〈１）が満足されたとき、ブラッグ
波長λ８の近くで単一波長の発振が生じる。なおブラッ
グ波長λ８は、回折格子導波路３．４の等偏屈折率をｎ
。Ｑ、回折格子の周期を八とすると、 λＢ””２ｎｅｑＡ で与えられる。
＋α）π、（０くα〈１）が満足されたとき、ブラッグ
波長λ８の近くで単一波長の発振が生じる。なおブラッ
グ波長λ８は、回折格子導波路３．４の等偏屈折率をｎ
。Ｑ、回折格子の周期を八とすると、 λＢ””２ｎｅｑＡ で与えられる。
本発明によれば、結合導波路２と回折格子導波路３．４
の伝搬定数差Δβを、Δβ−（β２−β１）としたとき
、Δβ・β−απ、（０〈α〈１）となるように、追加
の位相シフトが導入される。
の伝搬定数差Δβを、Δβ−（β２−β１）としたとき
、Δβ・β−απ、（０〈α〈１）となるように、追加
の位相シフトが導入される。
Δルは結合導波路の厚さを若干変化させることによって
得ることができる。
得ることができる。
部分的にコラゲーションを形成した基板から結晶成長を
開始する場合には、導波路のコラゲーション領域の厚さ
が平坦な領域の厚さよりもほぼコラゲーションの深さの
半分だけ余分に厚くなることが考慮される必要がある。
開始する場合には、導波路のコラゲーション領域の厚さ
が平坦な領域の厚さよりもほぼコラゲーションの深さの
半分だけ余分に厚くなることが考慮される必要がある。
これは、各種の埋め込み構造（Ｂ Ｈ）レーザにおいて
観察されるように、みぞの部分の成長速度が、平坦な表
面の部分よりも大きくなることによるものである。
観察されるように、みぞの部分の成長速度が、平坦な表
面の部分よりも大きくなることによるものである。
第４図は、本発明に基づく分布帰還形レーザの１実施例
構造を示す。５はｎ−Ｔ、Ｐ基板、６はｎ−バッファ層
、７は活性層、８はｐ−ｒ、ｌｐクラソ１：層、９はｐ
−キャップ層、１０はＩｎＰのｐ−ｎ接合で形成した電
流狭窄および窓構造のブロックである。
構造を示す。５はｎ−Ｔ、Ｐ基板、６はｎ−バッファ層
、７は活性層、８はｐ−ｒ、ｌｐクラソ１：層、９はｐ
−キャップ層、１０はＩｎＰのｐ−ｎ接合で形成した電
流狭窄および窓構造のブロックである。
最初に、ｎ−Ｔ、Ｐ基板５には、周期２２５０Ａの回折
格子のコラゲーションが部分的に形成される。これは基
板５の必要部以外を５ｉ０２マスクで覆い、その上にポ
ログラフ技術を用いて露光し、さらに化学エツチングを
行うことにより得られる。図示の例では、中央の平坦領
域とコラゲーション領域のそれぞれの長さは、８０μｍ
および６２０１ｒｍである。
格子のコラゲーションが部分的に形成される。これは基
板５の必要部以外を５ｉ０２マスクで覆い、その上にポ
ログラフ技術を用いて露光し、さらに化学エツチングを
行うことにより得られる。図示の例では、中央の平坦領
域とコラゲーション領域のそれぞれの長さは、８０μｍ
および６２０１ｒｍである。
結晶成長は２段階で行われ、最初のＬＰＥ成長では、基
板上にｎ−バッファ層（λ９＝１．３５μｍ）、ドープ
なし活性層（λ９＝１．５０μｍ）、ｐ−ｒ、Ｐグラフ
ド層、ｐ−キャップ層（λ９−１．２ｐｍ）が順次的に
形成される。
板上にｎ−バッファ層（λ９＝１．３５μｍ）、ドープ
なし活性層（λ９＝１．５０μｍ）、ｐ−ｒ、Ｐグラフ
ド層、ｐ−キャップ層（λ９−１．２ｐｍ）が順次的に
形成される。
バッファ層の成長の後、コラゲーション領域の表面は平
坦になり、コラゲーション領域と中央の平坦領域のそれ
ぞれにおけるバッファ層の厚さの差は、前述したように
コラゲーションの深さの約半分となる。これにより付加
される位相シフトの大きさは、コラゲーションの深さを
５００Ａとして計算すると、約０．４ πすなわち、前
述した位相条件（］）において、α−０，４が得られる
。
坦になり、コラゲーション領域と中央の平坦領域のそれ
ぞれにおけるバッファ層の厚さの差は、前述したように
コラゲーションの深さの約半分となる。これにより付加
される位相シフトの大きさは、コラゲーションの深さを
５００Ａとして計算すると、約０．４ πすなわち、前
述した位相条件（］）において、α−０，４が得られる
。
次の２回目のＬ Ｐ Ｅ成長では、ウヱーハの各レーザ
端部がエツチングされ、そしてそごにｉ。Ｐの電流狭窄
および窓構造のブロックが再成長される。このようにし
て、図示された構造の分布帰還形レーザが得られる。
端部がエツチングされ、そしてそごにｉ。Ｐの電流狭窄
および窓構造のブロックが再成長される。このようにし
て、図示された構造の分布帰還形レーザが得られる。
なお、第４図で説明した分布帰還形レーザの構造は１例
にすぎないものであり、従来周知の製造技術を適用して
多くの変形を行うことが可能である。
にすぎないものであり、従来周知の製造技術を適用して
多くの変形を行うことが可能である。
第５図は、本発明の他の実施例を示し、回折格子導波路
３′、４′のうち一方のコラゲーション（３′）の深さ
を大きくして、レーザ光の反射特性を高め、出力に方向
選択性をもたせたものである。
３′、４′のうち一方のコラゲーション（３′）の深さ
を大きくして、レーザ光の反射特性を高め、出力に方向
選択性をもたせたものである。
以上のように、本発明によれば、極めて優れた動的型−
モード特性をもった分布帰還形レーザを実現することが
でき、単一のレーザ回折露光工程で全てのコラゲーショ
ンが形成可能であるため、製造コストの低減と時間の短
縮を図ることができる。
モード特性をもった分布帰還形レーザを実現することが
でき、単一のレーザ回折露光工程で全てのコラゲーショ
ンが形成可能であるため、製造コストの低減と時間の短
縮を図ることができる。
第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ分布反射形レーザおよ
び分布帰還形レーザの概要図、第２図（ａ）、（ｂ）は
それぞれ等偏屈折率を中央部で変化させた方式の分布帰
還形レーザおよびコラゲーションを中央部でπ／２だけ
ずらせた方式の分布帰還形レーザの概要図、第３図は本
発明による位相シフト方式の分布帰還形レーザの概要図
、第４図はその１実施例図、第５図は他の実施例の概要
図である。 図中、１は活性層、２は結合導波路、３および４は回折
格子導波路、β１．β２．はそれぞれ伝搬定数、ｌは結
合導波路の長さを表す。
び分布帰還形レーザの概要図、第２図（ａ）、（ｂ）は
それぞれ等偏屈折率を中央部で変化させた方式の分布帰
還形レーザおよびコラゲーションを中央部でπ／２だけ
ずらせた方式の分布帰還形レーザの概要図、第３図は本
発明による位相シフト方式の分布帰還形レーザの概要図
、第４図はその１実施例図、第５図は他の実施例の概要
図である。 図中、１は活性層、２は結合導波路、３および４は回折
格子導波路、β１．β２．はそれぞれ伝搬定数、ｌは結
合導波路の長さを表す。
Claims (1)
- 第１および第２の回折格子導波路と、該第１および第２
の回折格子導波路を結合する平坦な結合導波路とを同一
面に形成した一体構造の導波路をそなえ、上記第１およ
び第２の回折格子導波路の各回折格子は、仮想的な単一
の回折格子の一部を形成するように整合された位相を有
し、そして上記結合導波路において、該結合導波路が上
記第１および第２の回折格子導波路と同一構造をもって
いた場合に対して、伝送する光の位相をπの整数倍の近
傍を除く所定の大きさだけずらすことを特徴とする分布
帰還形レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047389A JPS60192378A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 分布帰還形レーザの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59047389A JPS60192378A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 分布帰還形レーザの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60192378A true JPS60192378A (ja) | 1985-09-30 |
| JPH0467356B2 JPH0467356B2 (ja) | 1992-10-28 |
Family
ID=12773748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59047389A Granted JPS60192378A (ja) | 1984-03-13 | 1984-03-13 | 分布帰還形レーザの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60192378A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1376789A2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-02 | Anritsu Corporation | Distributed Feedback Semiconductor Laser for Outputting Beam of Single Wavelength |
| US11374380B2 (en) * | 2017-12-15 | 2022-06-28 | Horiba, Ltd. | Semiconductor laser |
-
1984
- 1984-03-13 JP JP59047389A patent/JPS60192378A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1376789A2 (en) * | 2002-06-27 | 2004-01-02 | Anritsu Corporation | Distributed Feedback Semiconductor Laser for Outputting Beam of Single Wavelength |
| EP1376789A3 (en) * | 2002-06-27 | 2004-06-02 | Anritsu Corporation | Distributed Feedback Semiconductor Laser for Outputting Beam of Single Wavelength |
| EP1596481A1 (en) * | 2002-06-27 | 2005-11-16 | Anritsu Corporation | Distributed feedback semiconductor laser for outputting beam of single wavelength |
| US7065123B2 (en) | 2002-06-27 | 2006-06-20 | Anritsu Corporation | Distributed feedback semiconductor laser for outputting beam of single wavelength |
| US11374380B2 (en) * | 2017-12-15 | 2022-06-28 | Horiba, Ltd. | Semiconductor laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0467356B2 (ja) | 1992-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |