JPS6195592A - 集積分布ブラツグ反射型半導体レ−ザ - Google Patents
集積分布ブラツグ反射型半導体レ−ザInfo
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- JPS6195592A JPS6195592A JP21680284A JP21680284A JPS6195592A JP S6195592 A JPS6195592 A JP S6195592A JP 21680284 A JP21680284 A JP 21680284A JP 21680284 A JP21680284 A JP 21680284A JP S6195592 A JPS6195592 A JP S6195592A
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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
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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)
本発明は発振波長が制御可能な半導体レーザ]こ関する
。
。
(従来技術とその問題点)
Gb/s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(DPB−LD)、
分布ブラック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これらの半導体レーザに
波長制御機講を4人することは、現在の長距離・大容量
直接伝送方式のみならず、将来の光ヘテロダイン通信、
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
。
動作を示す分布帰還型半導体レーザ(DPB−LD)、
分布ブラック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これらの半導体レーザに
波長制御機講を4人することは、現在の長距離・大容量
直接伝送方式のみならず、将来の光ヘテロダイン通信、
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 (1983) 、 pp 656
) jc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集積化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、その片側fこDBRB域2を、もう一方の側に位相
制御領域3を配置した全損波長制御可能な集積化DBR
−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、4μm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集積化D
B几−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iこな
る。各軸モードの点はDB几領領域2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きで決定される位
相曲線との交点で決まる6位相制御領域3に電流注入す
ることにより後者の位相曲線が変化し、したがって2つ
の位相曲線の支点が変化するため(こ発振波長が変化す
ることになる。
) jc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集積化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、その片側fこDBRB域2を、もう一方の側に位相
制御領域3を配置した全損波長制御可能な集積化DBR
−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、4μm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集積化D
B几−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iこな
る。各軸モードの点はDB几領領域2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きで決定される位
相曲線との交点で決まる6位相制御領域3に電流注入す
ることにより後者の位相曲線が変化し、したがって2つ
の位相曲線の支点が変化するため(こ発振波長が変化す
ることになる。
?lJ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
位相曲線の支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
おのモードが発振するようになる。以後、同罎の波長変
化を示すことになる。ところがこの場合(こは反射損失
曲線は窯化しないので、最低のしきい値利得を与えるブ
ラック波長は変化しない、すなわち制御9牝な波長範囲
は軸モード間隔で決定され、現実的な素子寸法を考える
とたかだか数人にとどまってしまう。将来の高密度波長
多重光通信等への適用を考えた場合、数十人オーダーの
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。
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
位相曲線の支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
おのモードが発振するようになる。以後、同罎の波長変
化を示すことになる。ところがこの場合(こは反射損失
曲線は窯化しないので、最低のしきい値利得を与えるブ
ラック波長は変化しない、すなわち制御9牝な波長範囲
は軸モード間隔で決定され、現実的な素子寸法を考える
とたかだか数人にとどまってしまう。将来の高密度波長
多重光通信等への適用を考えた場合、数十人オーダーの
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λオーダーの波長
制御と同時に発振モードの微調が可dヒな新規な構造の
集積化DBR−LD を提供することにある。
制御と同時に発振モードの微調が可dヒな新規な構造の
集積化DBR−LD を提供することにある。
(発明の構成)
本発明の構成fこよる集積分布ブラック反射型中4体レ
ーザは、半導体基板上に少なくとも活性層と、前記活性
層よりもエネルギーギヤ、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8層構造を備
え、少なくとも前記活性層を有する活性領域、レーザ光
に対して透明な位相制御領域、少なくとも前記ガイド層
を有するDBRB域がレーザ共逗軸方向につらなりて形
成さn、 r+”b記活性頌城の一方の端面が反射端面
となり、ポエ記積層構造上部に2つの独立な成績が形成
され、その1つの1螺が2つの領域にまたがって形成さ
れていることを特徴としている。
ーザは、半導体基板上に少なくとも活性層と、前記活性
層よりもエネルギーギヤ、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8層構造を備
え、少なくとも前記活性層を有する活性領域、レーザ光
に対して透明な位相制御領域、少なくとも前記ガイド層
を有するDBRB域がレーザ共逗軸方向につらなりて形
成さn、 r+”b記活性頌城の一方の端面が反射端面
となり、ポエ記積層構造上部に2つの独立な成績が形成
され、その1つの1螺が2つの領域にまたがって形成さ
れていることを特徴としている。
(発明の作用・原理)
本発明;こよる集積型DBR−LD は、活性領域。
位相TiU(1’D領域、DJ3fl領域が形成され、
少なくとも2つの独立の電極が形成されている。DBR
B域へのキャリア注入Iこより、第3図に示したブラッ
ク波長そのものが変化することになる。また同時に位相
制御領域へのキャリア注入により各軸モードの発振波長
も変化させることができる。前者の場合、数十へのオー
ダーのブラック波長変化が実現でき、また後者の場合数
十へオーダーのスムーズな波長変化が可能となるので、
例えばそれら2つの領域に同じ成極を形成する場合、2
つの領域の長さを適切に設定してやることtこより、数
十へオーダーの波長範囲をほぼ完全にカバーすることが
可能となる。
少なくとも2つの独立の電極が形成されている。DBR
B域へのキャリア注入Iこより、第3図に示したブラッ
ク波長そのものが変化することになる。また同時に位相
制御領域へのキャリア注入により各軸モードの発振波長
も変化させることができる。前者の場合、数十へのオー
ダーのブラック波長変化が実現でき、また後者の場合数
十へオーダーのスムーズな波長変化が可能となるので、
例えばそれら2つの領域に同じ成極を形成する場合、2
つの領域の長さを適切に設定してやることtこより、数
十へオーダーの波長範囲をほぼ完全にカバーすることが
可能となる。
(実施例)
以下実施例を示す図面を用いて本発明をより詳細に説明
する。
する。
第1図は本発明の一実施例である集積分布ブラック反射
型半導体レーザの断面模式図である。このような素子を
作製するtこはまずInP基板11上に部分的に回折格
子12を形成し、そのうえに全面に例えば波長1,3μ
mに相当するI n o、7z Ga IIL2. A
s o、5iP03.光ガイド層13等を積層した。そ
ののち選択エンチング、選択エピタキシャル成長を行な
って例えば波長1.55 μm相当のIn 、6.Ga
o4. As 、9゜Po、。
型半導体レーザの断面模式図である。このような素子を
作製するtこはまずInP基板11上に部分的に回折格
子12を形成し、そのうえに全面に例えば波長1,3μ
mに相当するI n o、7z Ga IIL2. A
s o、5iP03.光ガイド層13等を積層した。そ
ののち選択エンチング、選択エピタキシャル成長を行な
って例えば波長1.55 μm相当のIn 、6.Ga
o4. As 、9゜Po、。
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の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2つの一極を形成した。制御電
極20は位相制御領域3とDB几領領域2に対して共通
している。それぞれの領域の長さを適切Iこ設だしてや
ることにより数十への波長範囲をカバーして発振させる
ことができるし、すべての波長範囲を連続的fこ波長変
化しない才でもモードジャンプを生じない状態で数A程
度の連続波長変化が実現できることfこなる。−例とし
てDB几領領域2部分の位相変化分が活性領域1と位、
tllll−」岬領域3と力)ら成る部分の位相変化分
のほぼ2倍程度となるようにすればモードジャンプを含
めた全体の波長変化分のほぼ半分以上の波長領域にわた
って連続的な波長変化を実現することができ、FSKヘ
テロダイン光通信方式等への適用に11はぼ十分な波長
チューニングが行なえることにrlる。
ド制御と電流とじ込の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2つの一極を形成した。制御電
極20は位相制御領域3とDB几領領域2に対して共通
している。それぞれの領域の長さを適切Iこ設だしてや
ることにより数十への波長範囲をカバーして発振させる
ことができるし、すべての波長範囲を連続的fこ波長変
化しない才でもモードジャンプを生じない状態で数A程
度の連続波長変化が実現できることfこなる。−例とし
てDB几領領域2部分の位相変化分が活性領域1と位、
tllll−」岬領域3と力)ら成る部分の位相変化分
のほぼ2倍程度となるようにすればモードジャンプを含
めた全体の波長変化分のほぼ半分以上の波長領域にわた
って連続的な波長変化を実現することができ、FSKヘ
テロダイン光通信方式等への適用に11はぼ十分な波長
チューニングが行なえることにrlる。
本実施例ではDBRB域2の長さを300μm、僅相制
回領域3の憂さを150μm、活性領域1の長さ815
0μmとすることにより、5QmA程度の電流注入fこ
より45Aの波長変化が実現できた。軸モードとびを生
ずる前後の4A程度の範囲ではやや不安定な動作を示し
たが、それ以外の波長範囲では軸モード選択比が39d
B以上の良好な単一軸モード動作下で波長制御が行なえ
た。呈温CW動作においても活性領域1だけIこ電流注
入する場合に、しきい値′区流4QmA、微分童子効率
15チ程凌のものが再現性よく得られた。光出力の点か
らも活性領域1側の出力端面4から最大10rnWまで
の安定な単一軸モード全損が得られた。制御fii20
はDBB−領域2および位相制御領域3とに共通とした
が、DBRB域2のみ独立させ、活性領域1と位相制御
領域3とに共通の一極を形成してもよい、2つの独立な
成極だけで良好な波長制御が行なえる。活性領域1と位
相制御領域3を合わせた長さで、位相条件が決定され、
それとDBR立相面相曲線叉点が各弛モードの発振波長
を決定するので、それぞれの領域の長さや注入する電流
を適切に設定することにより、いずれの場合も40〜5
0A程度の範囲で波長制御が可能となる。
回領域3の憂さを150μm、活性領域1の長さ815
0μmとすることにより、5QmA程度の電流注入fこ
より45Aの波長変化が実現できた。軸モードとびを生
ずる前後の4A程度の範囲ではやや不安定な動作を示し
たが、それ以外の波長範囲では軸モード選択比が39d
B以上の良好な単一軸モード動作下で波長制御が行なえ
た。呈温CW動作においても活性領域1だけIこ電流注
入する場合に、しきい値′区流4QmA、微分童子効率
15チ程凌のものが再現性よく得られた。光出力の点か
らも活性領域1側の出力端面4から最大10rnWまで
の安定な単一軸モード全損が得られた。制御fii20
はDBB−領域2および位相制御領域3とに共通とした
が、DBRB域2のみ独立させ、活性領域1と位相制御
領域3とに共通の一極を形成してもよい、2つの独立な
成極だけで良好な波長制御が行なえる。活性領域1と位
相制御領域3を合わせた長さで、位相条件が決定され、
それとDBR立相面相曲線叉点が各弛モードの発振波長
を決定するので、それぞれの領域の長さや注入する電流
を適切に設定することにより、いずれの場合も40〜5
0A程度の範囲で波長制御が可能となる。
本発明の実施例ICおいては、活性領域12位相制御領
域2 、DBAB域3を形成し、DBRB域3Iこも制
御′1極20を形成した。これによって制御電流を変化
させることにより数十人程度の波長範囲をほぼ安定な単
一軸モード動作の状態で変化させることができた。さら
に単一軸モード発振時の発振スペクトル線幅も制御状態
に依存し、最も安定な状態に設定することにより4 M
Hzの発成スペクトル線幅が得られた。
域2 、DBAB域3を形成し、DBRB域3Iこも制
御′1極20を形成した。これによって制御電流を変化
させることにより数十人程度の波長範囲をほぼ安定な単
一軸モード動作の状態で変化させることができた。さら
に単一軸モード発振時の発振スペクトル線幅も制御状態
に依存し、最も安定な状態に設定することにより4 M
Hzの発成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Iこよるキャリ
アのプラズマ効果を利用して屈折率変化させ、波長制御
を行なったが、P−N接合に逆バイアスを印加し、空乏
層の拡がりを利用して屈折率変化させる等の手段上用い
てもよい、用いる半導体材料も実施例fこおいてはIn
Pを基板、 InGaAsPを活性層、光ガイド層とす
る波長1μm帯の材料を用いたが、これに限ることな(
、GaAgAs 。
アのプラズマ効果を利用して屈折率変化させ、波長制御
を行なったが、P−N接合に逆バイアスを印加し、空乏
層の拡がりを利用して屈折率変化させる等の手段上用い
てもよい、用いる半導体材料も実施例fこおいてはIn
Pを基板、 InGaAsPを活性層、光ガイド層とす
る波長1μm帯の材料を用いたが、これに限ることな(
、GaAgAs 。
InGaAJP 、 GaAsSb 系等、他の半導
体材料を用いてさしつかえない。実施例においてはDB
RB域2と位相制御領域3とに同じ組成の光ガイド層1
3を用いたが、これらは異なる組成の結晶であってもか
まわない、また独立な電極間には電気的絶縁を良好にす
るためにエツチング溝を形成したり、プロトン照射高抵
抗層を形成してもよい。
体材料を用いてさしつかえない。実施例においてはDB
RB域2と位相制御領域3とに同じ組成の光ガイド層1
3を用いたが、これらは異なる組成の結晶であってもか
まわない、また独立な電極間には電気的絶縁を良好にす
るためにエツチング溝を形成したり、プロトン照射高抵
抗層を形成してもよい。
(発明の効果)
本発明の特徴は集積型DBR−I、D において、活
性領域2位相制御領域、DBR領域を形成し、DBR領
域上にも制御電極を形成したことである。
性領域2位相制御領域、DBR領域を形成し、DBR領
域上にも制御電極を形成したことである。
これIζよって数十人の範囲で安定な単一軸モード状態
での発振波長制御が可能となった。さらに光ヘテロダイ
ン通信において重要な発振スペクトル線幅も制御するこ
とができ、光ヘテロダイン通信。
での発振波長制御が可能となった。さらに光ヘテロダイ
ン通信において重要な発振スペクトル線幅も制御するこ
とができ、光ヘテロダイン通信。
高密度波長多重通信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。
として大きな発展が期待できる。
第1図、第2図はそれぞれ本発明の一実施例である集積
DBR−LD 、従来例の集積DBB−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七DBR反
射損失との関係を示〒デ図中1は活性領域、2はDBR
,領域、3は位相制御領域。 4は出力端面、11はInP基板、12は回折格子、1
3は光ガイド層、14は活性層、20 it fffi
l #電極、31゜32 、33 、34は発振軸モー
ドをそれぞれあらゎす。 代温人弁理士内原 πl″。 ゝ、 第1図 第2図
DBR−LD 、従来例の集積DBB−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七DBR反
射損失との関係を示〒デ図中1は活性領域、2はDBR
,領域、3は位相制御領域。 4は出力端面、11はInP基板、12は回折格子、1
3は光ガイド層、14は活性層、20 it fffi
l #電極、31゜32 、33 、34は発振軸モー
ドをそれぞれあらゎす。 代温人弁理士内原 πl″。 ゝ、 第1図 第2図
Claims (1)
- 半導体基板上に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積層構造を備え、少な
くとも前記活性層を有する活性領域、レーザ光に対して
透明な位相制御領域、少なくとも前記ガイド層を有する
DBR領域がレーザ共振軸方向につらなって形成され、
前記活性領域の一方の端面が反射端面となり、前記積層
構造上部に2つの独立な電極が形成され、そのうちの1
つの電極が2つの領域にまたがって形成されていること
を特徴とする集積分布ブラック反射型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59216802A JPH0680857B2 (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 集積分布ブラッグ反射型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59216802A JPH0680857B2 (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 集積分布ブラッグ反射型半導体レーザ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6195592A true JPS6195592A (ja) | 1986-05-14 |
JPH0680857B2 JPH0680857B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=16694112
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59216802A Expired - Lifetime JPH0680857B2 (ja) | 1984-10-16 | 1984-10-16 | 集積分布ブラッグ反射型半導体レーザ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0680857B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63122188A (ja) * | 1986-11-12 | 1988-05-26 | Hitachi Ltd | 光半導体装置 |
JPS63253335A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-20 | Nec Corp | 光フイルタ素子 |
JPS649679A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Semiconductor laser of long resonator length |
EP0692853A1 (en) * | 1994-07-15 | 1996-01-17 | Nec Corporation | Wavelength-tunable semiconductor laser and fabrication process thereof |
JP2011253977A (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Dbrレーザ |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56116683A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-12 | Tokyo Inst Of Technol | Distribution reflecting type semiconductor laser having tuning and requency-modulating mechanism |
-
1984
- 1984-10-16 JP JP59216802A patent/JPH0680857B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS56116683A (en) * | 1980-02-20 | 1981-09-12 | Tokyo Inst Of Technol | Distribution reflecting type semiconductor laser having tuning and requency-modulating mechanism |
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JPS63253335A (ja) * | 1987-04-09 | 1988-10-20 | Nec Corp | 光フイルタ素子 |
JPS649679A (en) * | 1987-07-02 | 1989-01-12 | Kokusai Denshin Denwa Co Ltd | Semiconductor laser of long resonator length |
EP0692853A1 (en) * | 1994-07-15 | 1996-01-17 | Nec Corporation | Wavelength-tunable semiconductor laser and fabrication process thereof |
US5541945A (en) * | 1994-07-15 | 1996-07-30 | Nec Corporation | Wavelength-tunable semiconductor laser |
US5789274A (en) * | 1994-07-15 | 1998-08-04 | Nec Corporation | Wavelength-tunable semiconductor laser and fabrication process thereof |
JP2011253977A (ja) * | 2010-06-03 | 2011-12-15 | Mitsubishi Electric Corp | Dbrレーザ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0680857B2 (ja) | 1994-10-12 |
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