JPS61148890A - 分布帰還形半導体レ−ザ素子 - Google Patents
分布帰還形半導体レ−ザ素子Info
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- JPS61148890A JPS61148890A JP59269628A JP26962884A JPS61148890A JP S61148890 A JPS61148890 A JP S61148890A JP 59269628 A JP59269628 A JP 59269628A JP 26962884 A JP26962884 A JP 26962884A JP S61148890 A JPS61148890 A JP S61148890A
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- semiconductor laser
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- 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
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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
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- H01S5/04256—Electrodes, e.g. characterised by the structure characterised by the configuration
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
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- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、電気光学効果を有する結晶体を光共振器とし
て用いた分布帰還形半導体レーザ素子に係り、特に、複
数の発振波長の中から電気的に任意に選択した発振波長
のもとで動作することができる分布帰還形半導体レーザ
素子に関する。
て用いた分布帰還形半導体レーザ素子に係り、特に、複
数の発振波長の中から電気的に任意に選択した発振波長
のもとで動作することができる分布帰還形半導体レーザ
素子に関する。
従来から知られている半導体レーザは、その発振波長が
レーザ素子の仕様で決められており、異なった波長のレ
ーザ光を必要とする場合には、その必要とする波長ごと
に仕様を異にした半導体レーザ素子を用いる必要があっ
た。
レーザ素子の仕様で決められており、異なった波長のレ
ーザ光を必要とする場合には、その必要とする波長ごと
に仕様を異にした半導体レーザ素子を用いる必要があっ
た。
ところで、近年、従来の２枚の平′面反射面による光共
振器を用いた半導体レーザとは異なり、回折格子による
反射作用を利用した光共振器による半導体レーザ、いわ
ゆる分布帰還形半導体レーザが提案され使用されるよう
になり、その−例として、工業調査会／国際技術情報セ
ンター刊、「ＭＡＥＪ誌、１９８４年８月号（Ｐ４６．
Ｐ４７）を挙げることができ、この分布帰還形半導体
レーザによれば、その発振波長がレーザ素子の基板面に
形成した回折格子の格子定数によって一義的に決められ
るため、発振波長を正確に保つことができるなどの利点
が得られるようになってきた。
振器を用いた半導体レーザとは異なり、回折格子による
反射作用を利用した光共振器による半導体レーザ、いわ
ゆる分布帰還形半導体レーザが提案され使用されるよう
になり、その−例として、工業調査会／国際技術情報セ
ンター刊、「ＭＡＥＪ誌、１９８４年８月号（Ｐ４６．
Ｐ４７）を挙げることができ、この分布帰還形半導体
レーザによれば、その発振波長がレーザ素子の基板面に
形成した回折格子の格子定数によって一義的に決められ
るため、発振波長を正確に保つことができるなどの利点
が得られるようになってきた。
しかしながら、この分布帰還形半導体レーザにおいても
、レーザ素子が与えられてしまえば、その素子特誉の発
振波長でしか動作させることができず、従って、異なっ
た波長のし」ザ光を゛必要とするときには、それに対応
して異なった発振波長をもったレーザ素子をそれぞれ使
用しなければならない。
、レーザ素子が与えられてしまえば、その素子特誉の発
振波長でしか動作させることができず、従って、異なっ
た波長のし」ザ光を゛必要とするときには、それに対応
して異なった発振波長をもったレーザ素子をそれぞれ使
用しなければならない。
〔発明の目的〕
本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、ただ１個のレーザ素子でありながら
、予じめ決められている複数の興なつた発振波長のいず
れにおいても、それを任意に選択して動作が可能な分布
帰還形半導体レーザ素子を提供するにある。
的とするところは、ただ１個のレーザ素子でありながら
、予じめ決められている複数の興なつた発振波長のいず
れにおいても、それを任意に選択して動作が可能な分布
帰還形半導体レーザ素子を提供するにある。
゛この目的を達成するため、本発明は、分布帰還形半導
体レーザにおける光共振器を、電気光学効果を有する結
晶体中に電界によって格子状に形成した屈折率変化部か
らなる回折格子で構成し、これにより電界の加え方に応
じて回折格子の格子定数を任意に選択し得るようにした
点を特徴とする。
体レーザにおける光共振器を、電気光学効果を有する結
晶体中に電界によって格子状に形成した屈折率変化部か
らなる回折格子で構成し、これにより電界の加え方に応
じて回折格子の格子定数を任意に選択し得るようにした
点を特徴とする。
′ 【発明の実施例〕
以下、本発明による分布帰還形半導体レーザ素子につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。
て、図示の実施例により詳細に説明する。
第１図は本発明の基本的な一実施例を示したもので、こ
の第１図において、１はＮ型半導体層、２は活性層、３
はＰ型半導体層、４．５は電極、７は電気光学効果を有
する物質の結晶体層、８は格子電極である。
の第１図において、１はＮ型半導体層、２は活性層、３
はＰ型半導体層、４．５は電極、７は電気光学効果を有
する物質の結晶体層、８は格子電極である。
Ｎ型半導体層１．活性層２．それにＰ型半導体層３は周
知のレーザダイオードを構成し、電極４゜５に図示の極
性の電圧を印加すると活性層２で誘導放出光が生じる。
知のレーザダイオードを構成し、電極４゜５に図示の極
性の電圧を印加すると活性層２で誘導放出光が生じる。
結晶体層７は例えばニオブ酸リチウムＬＩＮｔｌＯｓな
どで作られ、その光学軸Ａを積層された半導体層と水平
方向にとっている。またそあ表□面社は複数本の細条導
体層を所定のとッチＰで竿杆に配置列してなろ格子電極
８が形成されている。そして、この格子電極８を構成し
ている複数本の細条導体層は′、それぞれ独立してレー
ザ素子の外部にまでリードが引出されており、それぞれ
独立゛に電圧が印加できるように積成しである。なお、
゛上記した電極４．５及びこの格子電極８の材質”どし
ては、例えばアルミニウムＡＩ、金Ａｎ 、Ｉ！Ａｇな
どが用いられ、さらに格子型１ｒ１８のパターンニング
には光エッチング、分子線エピタキシーなどの微細加工
技術を適用すればよい。
どで作られ、その光学軸Ａを積層された半導体層と水平
方向にとっている。またそあ表□面社は複数本の細条導
体層を所定のとッチＰで竿杆に配置列してなろ格子電極
８が形成されている。そして、この格子電極８を構成し
ている複数本の細条導体層は′、それぞれ独立してレー
ザ素子の外部にまでリードが引出されており、それぞれ
独立゛に電圧が印加できるように積成しである。なお、
゛上記した電極４．５及びこの格子電極８の材質”どし
ては、例えばアルミニウムＡＩ、金Ａｎ 、Ｉ！Ａｇな
どが用いられ、さらに格子型１ｒ１８のパターンニング
には光エッチング、分子線エピタキシーなどの微細加工
技術を適用すればよい。
次に、この実施例の動作“を第２図及び第３図によって
説明する。
説明する。
まず、第２図に示すように、格子電極８の各細条導体層
の全てに交互に正と負の電圧を印加したとする。
の全てに交互に正と負の電圧を印加したとする。
そうすると、これら格子電極８の各細条導体層による電
界のため、結晶体層７の中に電気光学効果による屈折率
変化′部分７ｅが加えられた電界に対応してピッチＰの
細条状にａｈれ、この結果、−導体層７の表面虚傍に格
子□定数Ｐの回折格子が形成されることに籠る。
界のため、結晶体層７の中に電気光学効果による屈折率
変化′部分７ｅが加えられた電界に対応してピッチＰの
細条状にａｈれ、この結果、−導体層７の表面虚傍に格
子□定数Ｐの回折格子が形成されることに籠る。
なｉ、このような電気光学効果を有する物質中゛に電界
によって回折格子を出現させる技術についそは、理工新
社発行の雑誌「オプトロニクス」の１９８２年、Ｎｏ、
２の４廿買に開示がある。
によって回折格子を出現させる技術についそは、理工新
社発行の雑誌「オプトロニクス」の１９８２年、Ｎｏ、
２の４廿買に開示がある。
また、このとき格子電極８によって与えられる電界の強
さは、回折格子としての機能を得るのに必要な屈折率変
化の割合と、結晶体層７の絶縁破壊電界強度との兼ね合
いで決定されるが、通常は最大値で１〔ｖ／μｍ〕程度
となる。
さは、回折格子としての機能を得るのに必要な屈折率変
化の割合と、結晶体層７の絶縁破壊電界強度との兼ね合
いで決定されるが、通常は最大値で１〔ｖ／μｍ〕程度
となる。
こうして結晶体層７の中に回折格子が出現する左、この
結晶体層７はその分散作用′によって光共振器として動
作し、その共振波長を格子定数（この場合にはＰ）で決
まる一定値に同調させることができる。
結晶体層７はその分散作用′によって光共振器として動
作し、その共振波長を格子定数（この場合にはＰ）で決
まる一定値に同調させることができる。
そこで、電極４と５に電圧を印加し、活性層２内で誘導
放出を行なわせれば、第２図のしで示すような誘導放出
光が作られ、活性層２での誘導放出による光の増幅度が
各種の損失を打消すとレーザ発振を生じ、レーザ光を得
ることができる。
放出を行なわせれば、第２図のしで示すような誘導放出
光が作られ、活性層２での誘導放出による光の増幅度が
各種の損失を打消すとレーザ発振を生じ、レーザ光を得
ることができる。
そして、このときに得られるレーザ光りの波長は、上記
した格子定数Ｐで定まる値となる。また偏光方向は電気
光学効果により結晶体層７の光学軸に沿う。
した格子定数Ｐで定まる値となる。また偏光方向は電気
光学効果により結晶体層７の光学軸に沿う。
次に、第３図に示すように、格子電極８の細条導体層を
１つおきに対にして電圧を印加したとすれば、このとき
には結晶体層７の中に形成される屈折率変化部分７ｅも
電圧が印加された細条導体層に対応してとッチ３Ｐをも
って形成され、従ってこのときに結晶体層７の中に出現
する回折格子の格子定数も３Ｐとなり、このときには、
この格子定数３Ｐで決まる発振波長で動作し、第２図の
ときとは異なった波長のレーザ光りが得られることにな
る。
１つおきに対にして電圧を印加したとすれば、このとき
には結晶体層７の中に形成される屈折率変化部分７ｅも
電圧が印加された細条導体層に対応してとッチ３Ｐをも
って形成され、従ってこのときに結晶体層７の中に出現
する回折格子の格子定数も３Ｐとなり、このときには、
この格子定数３Ｐで決まる発振波長で動作し、第２図の
ときとは異なった波長のレーザ光りが得られることにな
る。
従って、この実施例によれば、格子電極８に対する電圧
の印加態様を変えることにより、結晶体層７の中に出現
する回折格子の格子定数を、Ｐを最少値として２Ｐ、３
Ｐ・・・とその整数倍の値のものに任意に選択でき、こ
れに応じてレーザ光の波長を任意に選択することができ
る。
の印加態様を変えることにより、結晶体層７の中に出現
する回折格子の格子定数を、Ｐを最少値として２Ｐ、３
Ｐ・・・とその整数倍の値のものに任意に選択でき、こ
れに応じてレーザ光の波長を任意に選択することができ
る。
次に、第４図は、発振波長を１．０（μｍ）から順次、
１．２〔μｍ）、１．４（μｍ）、１．６（μｍ〕・・
・と０．２Ｃμｍ〕ステップで選択できるようにした本
発明の一実施例で、Ｎ型半導体層１はＮＩ ｎ Ｐ ＊
活性層２は厚さｔが約０．１ Ｃμｍ）のＩｎＰ、Ｐ型
半導体層３はＰ−１ｎＰ、電極４，５はＡｎ、電気光学
効果を有する結晶体層７はＬｉＮｂｏｓ 、光学軸Ａは
積層された半導体層と水平方向にとっである。格子電極
８ばＡｊで各細条導 ゛体層のピッチＰは０．５〔μ
ｍ〕である。また、この実施例はレーザダイオードがダ
ブルへテロ構造に作られ、Ｎ型のＩｎＧａＡｓＰクラッ
ド層ｌＯが設けられている。そして、活性層２の幅Ｗは
３〜５〔μｍ〕に作られている。
１．２〔μｍ）、１．４（μｍ）、１．６（μｍ〕・・
・と０．２Ｃμｍ〕ステップで選択できるようにした本
発明の一実施例で、Ｎ型半導体層１はＮＩ ｎ Ｐ ＊
活性層２は厚さｔが約０．１ Ｃμｍ）のＩｎＰ、Ｐ型
半導体層３はＰ−１ｎＰ、電極４，５はＡｎ、電気光学
効果を有する結晶体層７はＬｉＮｂｏｓ 、光学軸Ａは
積層された半導体層と水平方向にとっである。格子電極
８ばＡｊで各細条導 ゛体層のピッチＰは０．５〔μ
ｍ〕である。また、この実施例はレーザダイオードがダ
ブルへテロ構造に作られ、Ｎ型のＩｎＧａＡｓＰクラッ
ド層ｌＯが設けられている。そして、活性層２の幅Ｗは
３〜５〔μｍ〕に作られている。
この実施例によれば、格子電極８による電界が１ 〔ｖ
／μｍ〕になるような電圧を、それぞれ所定の態様で格
子電極８に印加し、これによって結晶体層７の中に出現
する回折格子の格子定数を０．５〔μｍ〕の倍数で選択
してやることにより、上記したように、発振波長を最低
値１．０〔μｍ〕から０．２Ｃμｍ〕ステップで任意に
選択することがてき、１個のレーザ素子から複数の波長
の異なったレーザ光を任意に、しかも精度よ（選択して
取り出すことができる。
／μｍ〕になるような電圧を、それぞれ所定の態様で格
子電極８に印加し、これによって結晶体層７の中に出現
する回折格子の格子定数を０．５〔μｍ〕の倍数で選択
してやることにより、上記したように、発振波長を最低
値１．０〔μｍ〕から０．２Ｃμｍ〕ステップで任意に
選択することがてき、１個のレーザ素子から複数の波長
の異なったレーザ光を任意に、しかも精度よ（選択して
取り出すことができる。
ところで、以上の実施例では、結晶体層７としてＬｉＮ
ｂ０！を用いているが、本発明はこれに限らず、必要な
電気光学効果特性と発振波長領域での透明性が得られる
ならどのような材料を用いてもよく、例えば、ＫＤＰ
（リン酸２水素カリウム）。
ｂ０！を用いているが、本発明はこれに限らず、必要な
電気光学効果特性と発振波長領域での透明性が得られる
ならどのような材料を用いてもよく、例えば、ＫＤＰ
（リン酸２水素カリウム）。
タンタル酸リチウム結晶、ＰＬＺＴ （Ｐｂ −Ｌａ
）・ （Ｚｒ −Ｔｉ ）Ｏｓなどが使用可能であ
る。
）・ （Ｚｒ −Ｔｉ ）Ｏｓなどが使用可能であ
る。
また、以上の実施例では、レーザダイオードの活性層２
と結晶体層７とが別々の材料で作られているが、半導体
としての特性と電気光学効果とを併わせもつ材料を用い
てこれらを同一の材質の層として形成してもよい、そし
て、このような材料としては、例えばガリウム砒素Ｇ
ａ Ａ ｍを挙げることができる。
と結晶体層７とが別々の材料で作られているが、半導体
としての特性と電気光学効果とを併わせもつ材料を用い
てこれらを同一の材質の層として形成してもよい、そし
て、このような材料としては、例えばガリウム砒素Ｇ
ａ Ａ ｍを挙げることができる。
さらに、以上の実施例では特に説明しなかったが、Ｌｉ
ＮｂＯ５などの電気光学効果を臂する結晶体では、その
電気光学効果に方向性がある。従って、上記した電界に
よる回折格子の出現を効率良く行なわせるためには、結
晶体層７の中での光学軸Ａと格子電極８により印加され
る電場の方向と誘導放出光りの電場の方向の３者が一致
するように構成してやればよい。
ＮｂＯ５などの電気光学効果を臂する結晶体では、その
電気光学効果に方向性がある。従って、上記した電界に
よる回折格子の出現を効率良く行なわせるためには、結
晶体層７の中での光学軸Ａと格子電極８により印加され
る電場の方向と誘導放出光りの電場の方向の３者が一致
するように構成してやればよい。
なお、格子電極８の形成についてさらに説明すると、こ
のような精密加工技術としては、レーザ光の干渉縞を用
いたフォトエツチング、上記した分子線エピタキシー、
それにレーザ光の干渉縞又はレーザビーム走査によるＣ
ＶＤなどが知られており、これらのうちのいずれの技術
°を用いてもよいことはいうまでもない。
のような精密加工技術としては、レーザ光の干渉縞を用
いたフォトエツチング、上記した分子線エピタキシー、
それにレーザ光の干渉縞又はレーザビーム走査によるＣ
ＶＤなどが知られており、これらのうちのいずれの技術
°を用いてもよいことはいうまでもない。
以上説明したように、本発明によれば、レーザ素子の特
定の電極に対する電圧の印加態様を変えるだけで、その
レーザ素子から発射されるレーザ光の波長を□任意に選
択できるから、ただ１個のレーザ素子により種種の波長
のレーザ光を得ることができ、光通信における波長多重
伝送、各種計測分野、情報処理分野などにおいて複数の
波長を異にするレーザ光を必要とする場合に適用して、
ローコスト化、システムの簡素化、小型化、保守の効率
化、汎用化、多目的化などに有用な上、レーザ素子製造
上での多品種、小ロフト化の防止に役立つ分布帰還形半
導体レーザ素子を容易に提供することができる。
定の電極に対する電圧の印加態様を変えるだけで、その
レーザ素子から発射されるレーザ光の波長を□任意に選
択できるから、ただ１個のレーザ素子により種種の波長
のレーザ光を得ることができ、光通信における波長多重
伝送、各種計測分野、情報処理分野などにおいて複数の
波長を異にするレーザ光を必要とする場合に適用して、
ローコスト化、システムの簡素化、小型化、保守の効率
化、汎用化、多目的化などに有用な上、レーザ素子製造
上での多品種、小ロフト化の防止に役立つ分布帰還形半
導体レーザ素子を容易に提供することができる。
そして、本発明によるレーザ素子によれば、複数の波長
を異にしたレーザ光を１個の素子から選択的に、しかも
極めて波長精度良く得ることができるから、上記した種
々の分野でさらに高い機能をもったシステムを容易に得
ることができる。
を異にしたレーザ光を１個の素子から選択的に、しかも
極めて波長精度良く得ることができるから、上記した種
々の分野でさらに高い機能をもったシステムを容易に得
ることができる。
第１図は本発明による分布帰還形半導体レーザ素子の一
実施例を示す断面図、第２図及び第３図はそれぞれ動作
説明用の断面図、第４図は本発明の他の一実施例を示す
断面図である。 １・・・Ｎ型半導体層、２・・・活性層、３・・・Ｐ型
半導体層、４．５−・・電極、７・・・電気光学効果を
有する材料の結晶層、８・・・格子電極、９・・・Ｎ型
半導体クラッド層、１０−Ｐ型半導体クラッド層。
実施例を示す断面図、第２図及び第３図はそれぞれ動作
説明用の断面図、第４図は本発明の他の一実施例を示す
断面図である。 １・・・Ｎ型半導体層、２・・・活性層、３・・・Ｐ型
半導体層、４．５−・・電極、７・・・電気光学効果を
有する材料の結晶層、８・・・格子電極、９・・・Ｎ型
半導体クラッド層、１０−Ｐ型半導体クラッド層。
Claims (3)
- （１）電気光学効果を有する結晶体の表面に複数の細条
導体からなる格子電極を形成し、これにより上記結晶体
中に格子状の屈折率変化部分からなる回折格子を形成さ
せて光共振器とした分布帰還形半導体レーザ素子におい
て、上記複数の細条導体のそれぞれに対するリード引出
部を独立させ、上記格子電極に対する電圧の印加態様を
変えることにより上記回折格子の格子定数を変化させる
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
ザ素子。 - （２）特許請求の範囲第１項において、上記結晶体の光
学軸を積層された半導体層と平行もしくは垂直方向に合
わせ、かつこの結晶体中での光の電場の偏光方向を、光
学軸と一致させたことを特徴とする分布帰還形半導体レ
ーザ素子。 - （３）特許請求の範囲第１項において、レーザ素子の光
増幅を行なう半導体の少くとも一部が、上記結晶体と同
一の物質で構成されていることを特徴とする分布帰還形
半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59269628A JPS61148890A (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 分布帰還形半導体レ−ザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59269628A JPS61148890A (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 分布帰還形半導体レ−ザ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61148890A true JPS61148890A (ja) | 1986-07-07 |
Family
ID=17474997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59269628A Pending JPS61148890A (ja) | 1984-12-22 | 1984-12-22 | 分布帰還形半導体レ−ザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61148890A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4952019A (en) * | 1988-10-27 | 1990-08-28 | General Electric Company | Grating-coupled surface-emitting superluminescent device |
| EP0660469A2 (en) * | 1993-12-21 | 1995-06-28 | AT&T Corp. | Method for fabrication of wavelength selective electro-optic grating for DFB/DBR lasers |
| GB2378036A (en) * | 2001-04-30 | 2003-01-29 | Jds Uniphase Corp | Multi-wavelength switchable laser system |
| US6529304B1 (en) | 1997-09-19 | 2003-03-04 | Hitachi, Ltd. | Optical communication equipment and system |
-
1984
- 1984-12-22 JP JP59269628A patent/JPS61148890A/ja active Pending
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