JPS6179283A - 分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ - Google Patents
分布ブラツグ反射型半導体レ−ザInfo
- Publication number
- JPS6179283A JPS6179283A JP20093384A JP20093384A JPS6179283A JP S6179283 A JPS6179283 A JP S6179283A JP 20093384 A JP20093384 A JP 20093384A JP 20093384 A JP20093384 A JP 20093384A JP S6179283 A JPS6179283 A JP S6179283A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- layer
- dbr
- semiconductor laser
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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
- H01S5/06—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
- H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
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ＤＢＲ反射領域の外部
に位相制御領域を有し、発振波長が制御可能な分布ブラ
ッグ反射型半導体レーザに関する。
に位相制御領域を有し、発振波長が制御可能な分布ブラ
ッグ反射型半導体レーザに関する。
（従来技術とその問題点） Ｇｂ１８レベルの超高速
変調時にも安定な単一軸モード動作を示す分布帰還型半
導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、分布ブラッグ反射型半導
体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ”）は長距離・大容量光ファイ
バ通信用光源として有望視されている。単一軸モード性
の良好なとれらの半導体レーザに波長制御機構を導入す
ることは、現在の長距離・大容量直接伝送方式のみなら
ず、将来の光ヘテ目ダイン通信、高密度波長多重伝送等
の分野への展開が期待され、きわめて有用と考えられる
。
変調時にも安定な単一軸モード動作を示す分布帰還型半
導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）、分布ブラッグ反射型半導
体レーザ（ＤＢＲ−ＬＤ”）は長距離・大容量光ファイ
バ通信用光源として有望視されている。単一軸モード性
の良好なとれらの半導体レーザに波長制御機構を導入す
ることは、現在の長距離・大容量直接伝送方式のみなら
ず、将来の光ヘテ目ダイン通信、高密度波長多重伝送等
の分野への展開が期待され、きわめて有用と考えられる
。
その−例として例えば東盛氏らはエレクトロニクス・レ
ターズ誌（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １９（１
９８３）−ｐｐ６５６）において報告しているような発
振波長の制御が可能な直接結合型のＤＢＲ−ＬＤを開発
した。東盛氏らは第２図に示すように活性領域１を素子
中央に、その両側にＤＢＲ領域２および位相制御領域３
を配置した発振波長制御可能なりＢＲ−ＬＤを試作し、
位相制御領域３に４ｍＡの電流注入を行なうことにより
、４λ程度の発振波長変化を実現した。第３図はその動
作原理を示すためのものである。第３図の横軸は波長、
たて軸はしきい値利得を与える反射損失を示す。すなわ
ち、たて軸は低い値はど反射損失が小さく、したがって
しきい値利得が小さく軸モードが発振しやすいことを示
す。東盛氏らによる波長制御ＤＢＲ−ＬＤにおいては第
３図に示した反射損失曲線は変化せず、この曲線上を各
軸モードが移動することになる。
ターズ誌（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ、 Ｌｅｔｔ、 １９（１
９８３）−ｐｐ６５６）において報告しているような発
振波長の制御が可能な直接結合型のＤＢＲ−ＬＤを開発
した。東盛氏らは第２図に示すように活性領域１を素子
中央に、その両側にＤＢＲ領域２および位相制御領域３
を配置した発振波長制御可能なりＢＲ−ＬＤを試作し、
位相制御領域３に４ｍＡの電流注入を行なうことにより
、４λ程度の発振波長変化を実現した。第３図はその動
作原理を示すためのものである。第３図の横軸は波長、
たて軸はしきい値利得を与える反射損失を示す。すなわ
ち、たて軸は低い値はど反射損失が小さく、したがって
しきい値利得が小さく軸モードが発振しやすいことを示
す。東盛氏らによる波長制御ＤＢＲ−ＬＤにおいては第
３図に示した反射損失曲線は変化せず、この曲線上を各
軸モードが移動することになる。
各軸モードの点はＤＢＲ領域２で決定される位相曲線と
活性領域１および位相制御領域３とで決定される位相曲
線との交点で決まる。位相制御領域３・に電流注入する
ことによシ後者の位相曲線が変化し、したがって２つの
位相曲線の交点が変化するために発振波長が変化するこ
とになる。例えば電流注入のないときに第３図に示した
ように３１゜３２．３３．３４のような軸モードがある
とすると、はじめは最も反射損失の小さな３２のモード
が発振する。位相制御領域に電流を注入することにより
位相曲線の交点で与えられる各軸モードは矢印の方向に
移動し、発振波長が短波長側に変化する。
活性領域１および位相制御領域３とで決定される位相曲
線との交点で決まる。位相制御領域３・に電流注入する
ことによシ後者の位相曲線が変化し、したがって２つの
位相曲線の交点が変化するために発振波長が変化するこ
とになる。例えば電流注入のないときに第３図に示した
ように３１゜３２．３３．３４のような軸モードがある
とすると、はじめは最も反射損失の小さな３２のモード
が発振する。位相制御領域に電流を注入することにより
位相曲線の交点で与えられる各軸モードは矢印の方向に
移動し、発振波長が短波長側に変化する。
ある程度電流を注入していくと３２のモードと３３のモ
ードとの反射損失が逆転し、そこでモードのとびが生じ
て、こんどは３３のモードが発振するようになる。
ードとの反射損失が逆転し、そこでモードのとびが生じ
て、こんどは３３のモードが発振するようになる。
以後同様の波長変化を示すことになる。ところがこの場
合には反射損失曲線は変化しな騒ので、最低のしきい値
利得を与えるブラッグ波長は変化しない。すなわち制御
可能な波長範囲は軸モード間隔で決定され、現実的な素
子寸法を考えるとたかだか数＾にとどまってしまう。将
来の高密度波長多重元通信等への適用を考えた場合数十
＾オーダーの波長制御が必要となる。同時にそのときの
微調も必要となってくる。
合には反射損失曲線は変化しな騒ので、最低のしきい値
利得を与えるブラッグ波長は変化しない。すなわち制御
可能な波長範囲は軸モード間隔で決定され、現実的な素
子寸法を考えるとたかだか数＾にとどまってしまう。将
来の高密度波長多重元通信等への適用を考えた場合数十
＾オーダーの波長制御が必要となる。同時にそのときの
微調も必要となってくる。
（発明の目的） 本発明の目的は上述の観点から、数十
大オーダーの波長制御と同時に発振モードの微調が可能
な新規な構造のＤＢＲ−ＬＤを提供することにある。
大オーダーの波長制御と同時に発振モードの微調が可能
な新規な構造のＤＢＲ−ＬＤを提供することにある。
（発明の構成） 本発明の構成による分布ブラッグ反射
型半導体レーザは、少なくとも活性層と、前記活性層よ
りもエネルギーギャップが大きく、かつ一方の面に回折
格子が形成されたガイド層とを有し、さらに少なくとも
前記活性層を有する活性領域、少なくとも前記ガイド層
を有するＤＢＲ領域領域２端射端接続している制御領域
とがレーザ共振軸（Ｃそって直列に接続形成され、それ
ぞれの領域に対応した独立の電極が形成され、活性領域
の一方の端面が出力端面となっている構成となって因る
。
型半導体レーザは、少なくとも活性層と、前記活性層よ
りもエネルギーギャップが大きく、かつ一方の面に回折
格子が形成されたガイド層とを有し、さらに少なくとも
前記活性層を有する活性領域、少なくとも前記ガイド層
を有するＤＢＲ領域領域２端射端接続している制御領域
とがレーザ共振軸（Ｃそって直列に接続形成され、それ
ぞれの領域に対応した独立の電極が形成され、活性領域
の一方の端面が出力端面となっている構成となって因る
。
（発明の作用・原理） 本発明によるＤＢＲ−ＬＤは活
性領域、ＤＢＲ領域のほかにＤＢＲ端面位相制御領域を
形成し、それぞれに独立の電極を形成した。この場合に
は第３図に示した反射損失曲線そのものが、ＤＢＨの端
面位相条件によって変化することになる。また同時にＤ
ＢＲ領域とＤＢＲ端面位相制御領域の両方で決定される
ＤＢＲ位相曲線も変化するので、各軸モードの発振波長
も変化することになる。波長変動は従来列の場合のよう
な単純なふるまいをしないが、ＤＢＲ端面位相制御領域
のみに電流注入して屈折率変化させることによシ数大オ
ーダーの波長制御が可能となる。さらにＤＢＲ領域に電
流注入することによりブラッグ波長そのものを数十＾オ
ーダー変化させることができるので、これら２つの領域
の注入電流を調節してやることによシ、数十＾オーダー
の広い波長範囲の制御と同時に数＾オーダーの微調が可
能となる。
性領域、ＤＢＲ領域のほかにＤＢＲ端面位相制御領域を
形成し、それぞれに独立の電極を形成した。この場合に
は第３図に示した反射損失曲線そのものが、ＤＢＨの端
面位相条件によって変化することになる。また同時にＤ
ＢＲ領域とＤＢＲ端面位相制御領域の両方で決定される
ＤＢＲ位相曲線も変化するので、各軸モードの発振波長
も変化することになる。波長変動は従来列の場合のよう
な単純なふるまいをしないが、ＤＢＲ端面位相制御領域
のみに電流注入して屈折率変化させることによシ数大オ
ーダーの波長制御が可能となる。さらにＤＢＲ領域に電
流注入することによりブラッグ波長そのものを数十＾オ
ーダー変化させることができるので、これら２つの領域
の注入電流を調節してやることによシ、数十＾オーダー
の広い波長範囲の制御と同時に数＾オーダーの微調が可
能となる。
（実施例） 第１図に本発明の一実施例である分布ブラ
ッグ反射型半導体レーザの断面模式図を示す。このよう
な素子を作製するにはまずＩｎＰ基板１１上に回折格子
１２を形成し、そのうえに全面に例えば波長１．３μｍ
Ｋ相当するＩｎ０．７２Ｇａ０．２８Ａ８０．６１ＰＱ
、３９光ガイド層１３等を積層した。そののち選択エツ
チング、選択エピタキシャル成長を行なって例エバ波長
１．５５ｊｊｍ相肖のＩｎ０．５９Ｇａ０．４１Ａ８０
．９０ＰＱ、１ Ｇ活性層１４等を光が直接結合するよ
うに積層し、横モード制御と電流とじ込めの目的で埋め
込み構造に形成した。その後回に示すようにそれぞれに
独立の電極を形成し、素子を作製した。ここでは活性領
域１とＤＢＲ端面位相制御領域４とに同じ組成のＩｎＧ
ａＡｓＰ層を用いたが、あらかじめ回折格子１２を部分
的に形成してＤＢＲ領域２とＤＢＲ端面位相制御領域４
とに同じ組成のＩｎＧａＡａＰ層を用いてもよい。この
ようにして作製した分布ブラッグ反射型半導体レーザに
おいて、全長６００／ｊｆｉの素子でＤＢＲ領域２に最
大６０ｍＡ、ＤＢＲ端面位相制御領Ｉ或４に最大４０ｍ
Ａ程度の電流を注入することによシ、最大６０大の波長
変化、および各軸モードに対し４５Ｌの範囲で副モード
との軸モード選択比３０ｄＢ程度と安定な単一軸モード
での波長変化をさせることができた。室温ＣＷ（おいて
も活性領域１だけに電流注入する場合にしきい値電流４
０ｍＡ、徽分量子効率１５％程度のものが再現性よぐ得
られた。光出力の点からも活性領域１側の出力端面６か
ら最大２０ｍＷまでの安定な単一軸モード発振が得られ
た。またＤＢＲ端面位相制御領域４側の端面にＡｕの高
反射膜コーティングを形成した素子においては、最大２
５ｍＷまでの安定な単一軸モード発揚が得られた。
ッグ反射型半導体レーザの断面模式図を示す。このよう
な素子を作製するにはまずＩｎＰ基板１１上に回折格子
１２を形成し、そのうえに全面に例えば波長１．３μｍ
Ｋ相当するＩｎ０．７２Ｇａ０．２８Ａ８０．６１ＰＱ
、３９光ガイド層１３等を積層した。そののち選択エツ
チング、選択エピタキシャル成長を行なって例エバ波長
１．５５ｊｊｍ相肖のＩｎ０．５９Ｇａ０．４１Ａ８０
．９０ＰＱ、１ Ｇ活性層１４等を光が直接結合するよ
うに積層し、横モード制御と電流とじ込めの目的で埋め
込み構造に形成した。その後回に示すようにそれぞれに
独立の電極を形成し、素子を作製した。ここでは活性領
域１とＤＢＲ端面位相制御領域４とに同じ組成のＩｎＧ
ａＡｓＰ層を用いたが、あらかじめ回折格子１２を部分
的に形成してＤＢＲ領域２とＤＢＲ端面位相制御領域４
とに同じ組成のＩｎＧａＡａＰ層を用いてもよい。この
ようにして作製した分布ブラッグ反射型半導体レーザに
おいて、全長６００／ｊｆｉの素子でＤＢＲ領域２に最
大６０ｍＡ、ＤＢＲ端面位相制御領Ｉ或４に最大４０ｍ
Ａ程度の電流を注入することによシ、最大６０大の波長
変化、および各軸モードに対し４５Ｌの範囲で副モード
との軸モード選択比３０ｄＢ程度と安定な単一軸モード
での波長変化をさせることができた。室温ＣＷ（おいて
も活性領域１だけに電流注入する場合にしきい値電流４
０ｍＡ、徽分量子効率１５％程度のものが再現性よぐ得
られた。光出力の点からも活性領域１側の出力端面６か
ら最大２０ｍＷまでの安定な単一軸モード発振が得られ
た。またＤＢＲ端面位相制御領域４側の端面にＡｕの高
反射膜コーティングを形成した素子においては、最大２
５ｍＷまでの安定な単一軸モード発揚が得られた。
本発明の実施例においてはＤＢＲ−ＬＤにおいて、ＤＢ
Ｒ領域２の外側にさらにＤＢＲ端面位相制御領域４を形
成し、それぞれに独立の電極を形成した。
Ｒ領域２の外側にさらにＤＢＲ端面位相制御領域４を形
成し、それぞれに独立の電極を形成した。
これによって６０又と大きな波長変化、および、ＤＢＲ
端面位相の制御によって各軸モードに対し、安定な単一
軸モード発振の状態で４λ程度の波長制御が行なえた。
端面位相の制御によって各軸モードに対し、安定な単一
軸モード発振の状態で４λ程度の波長制御が行なえた。
さらに単一軸モード時の発振スペクトル線幅もこれらの
制御状態に依存し、最も□ 安定な状態に設定するこ
とによ！７３ＭＨ２の発振スペクトル線幅が得られた。
制御状態に依存し、最も□ 安定な状態に設定するこ
とによ！７３ＭＨ２の発振スペクトル線幅が得られた。
なお本発明の実施例においては電流注入によるキャリア
のプラズマ効果を利用して屈折率変化させ、波長制御を
行なりたが、Ｐ−Ｎ接合に逆バイアスを印加し、空乏層
の拡がシを利用して屈折率変化させる等の手段を用いて
もよい。用いる半導体材料も実施例においてはＩｎＰを
基板、 ＩｎＧａＡａＰを活性層、光ガイド層とする波
長１μｍ帯の材料を用−たが、これに限ることなく、Ｇ
ａＡＩＡ！ｌ ＊Ｉｎ、ＧａＡＩＰ、 ＧａＡｓＳｂ系
等、他の半導体材料を周込てさしつかえない。
のプラズマ効果を利用して屈折率変化させ、波長制御を
行なりたが、Ｐ−Ｎ接合に逆バイアスを印加し、空乏層
の拡がシを利用して屈折率変化させる等の手段を用いて
もよい。用いる半導体材料も実施例においてはＩｎＰを
基板、 ＩｎＧａＡａＰを活性層、光ガイド層とする波
長１μｍ帯の材料を用−たが、これに限ることなく、Ｇ
ａＡＩＡ！ｌ ＊Ｉｎ、ＧａＡＩＰ、 ＧａＡｓＳｂ系
等、他の半導体材料を周込てさしつかえない。
（発明の効果） 本発明の特徴はＤＢＲ−ＬＤにおいて
、ＤＢＲ領域の外側にその端面位相制御領域を形成し、
それぞれに独立の電極を形成したことである。これによ
って数十λオーダーの大きな波長変化、さらに各軸モー
ドに対して、安定な単一軸モード動作において散大程度
の波長制御を行なうことが可能となりた。さらに元ヘテ
ロゲイン通信において重要な発振スペクトル線幅も制御
するととができ、光ヘテロダイン通信、超高密度波長多
重等将来の高級光フアイバ通信用光源として大きな発展
が期待できる。
、ＤＢＲ領域の外側にその端面位相制御領域を形成し、
それぞれに独立の電極を形成したことである。これによ
って数十λオーダーの大きな波長変化、さらに各軸モー
ドに対して、安定な単一軸モード動作において散大程度
の波長制御を行なうことが可能となりた。さらに元ヘテ
ロゲイン通信において重要な発振スペクトル線幅も制御
するととができ、光ヘテロダイン通信、超高密度波長多
重等将来の高級光フアイバ通信用光源として大きな発展
が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例であるＤＢＲ−ＬＤ 。
第２図は従来例のＤＢＲ−ＬＤの断面模式図、第３図は
動作原理を示すための発振波長とＤＢＲ反射損失との関
係を示す。図中１は活性領域、２はＤＢＲ領域、３は位
相制御領域、４はＤＢＲ端面位相制御領域、５は反射端
面、６は出力端面、１１はＩｎＰ基板、１２は回折格子
、１３は光ガイド層。 １４は活性層、３１，３２，３３．３４は発振軸モード
〜
〆−をそれぞれあられす・ え！Ｉヵ、ＰＮオ内
ｉ ’ｉａ＄−’介− 第１図 第２図
動作原理を示すための発振波長とＤＢＲ反射損失との関
係を示す。図中１は活性領域、２はＤＢＲ領域、３は位
相制御領域、４はＤＢＲ端面位相制御領域、５は反射端
面、６は出力端面、１１はＩｎＰ基板、１２は回折格子
、１３は光ガイド層。 １４は活性層、３１，３２，３３．３４は発振軸モード
〜
〆−をそれぞれあられす・ え！Ｉヵ、ＰＮオ内
ｉ ’ｉａ＄−’介− 第１図 第２図
Claims (1)
- 少なくとも活性層と、前記活性層よりもエネルギーギャ
ップが大きく、かつ一方の面に回折格子が形成されたガ
イド層とを有する分布ブラッグ反射型半導体レーザにお
いて、少なくとも前記活性層を有する活性領域、少なく
とも前記ガイド層を有するＤＢＲ領域、反射端面に接続
する制御領域とがレーザ共振軸にそって直列接続して形
成され、かつ、それぞれの領域に対応して独立の電極が
形成され、活性領域の一方の端面が出力端面となってい
ることを特徴とする分布ブラッグ反射型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20093384A JPS6179283A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | 分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20093384A JPS6179283A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | 分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6179283A true JPS6179283A (ja) | 1986-04-22 |
Family
ID=16432700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20093384A Pending JPS6179283A (ja) | 1984-09-26 | 1984-09-26 | 分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6179283A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0314490A2 (en) * | 1987-10-28 | 1989-05-03 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| JPH01199487A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-08-10 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置および光通信システム |
| US4920542A (en) * | 1988-11-25 | 1990-04-24 | Alcatel N.V. | Tunable semiconductor laser |
| EP0402907A2 (en) * | 1989-06-14 | 1990-12-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
| US5157681A (en) * | 1990-06-27 | 1992-10-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Wavelength-tunable distributed Bragg reflector semiconductor laser |
| GB2427075A (en) * | 2003-10-10 | 2006-12-13 | Avago Technologies Fiber Ip | Optoelectronic device selective area growth fabrication |
-
1984
- 1984-09-26 JP JP20093384A patent/JPS6179283A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01199487A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-08-10 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置および光通信システム |
| EP0314490A2 (en) * | 1987-10-28 | 1989-05-03 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser |
| US4920542A (en) * | 1988-11-25 | 1990-04-24 | Alcatel N.V. | Tunable semiconductor laser |
| EP0402907A2 (en) * | 1989-06-14 | 1990-12-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
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| GB2427075A (en) * | 2003-10-10 | 2006-12-13 | Avago Technologies Fiber Ip | Optoelectronic device selective area growth fabrication |
| GB2409570B (en) * | 2003-10-10 | 2007-02-14 | Agilent Technologies Inc | Optoelectronic device having a discrete bragg reflector and an electro-absorption modulator |
| GB2427075B (en) * | 2003-10-10 | 2007-02-21 | Avago Technologies Fiber Ip | Optoelectronic device having a discrete bragg reflector and an electro-absorption modulator |
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