JPS6233489A - 発光装置 - Google Patents
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- JPS6233489A JPS6233489A JP60172476A JP17247685A JPS6233489A JP S6233489 A JPS6233489 A JP S6233489A JP 60172476 A JP60172476 A JP 60172476A JP 17247685 A JP17247685 A JP 17247685A JP S6233489 A JPS6233489 A JP S6233489A
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- light emitting
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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】
（発明の技術分野）
本発明は、半導体レーザを発光源とする発光装置に関す
るものであり、特にその雑音特性の改善に関するもので
ある。
るものであり、特にその雑音特性の改善に関するもので
ある。
（従来技術とその問題点）
半導体レーザは光通信はもとより、光ディスク。
光プリンタ等に幅広く応用されている。特に、注入電流
を変化させることにより容易に数１００メガビット／秒
以上の速度で、直接光出力を変調できるので、光フアイ
バ通信用光源として重要な役割を果たしている。しかし
ながら、半導体レーザは又端子素子であるため、反射光
の影響を受は易く、１％の反射光が戻っても光出力に大
きな雑音が現れる。反射光の影響は、出力光の可干渉性
が良くなればなる程顕著になり、分布帰還形（Ｄ Ｆ
Ｂ）レーザのような単一波長レーザでは重大な問題とな
っている。さらに、単一波長レーザの出力を外部の光変
調素子で変調して変調帯域の狭い発振線幅を得る場合に
反射光に起因する雑音対策は不可欠の技術となる。従っ
て、外部光変調素子を用いるギガビット／秒以上の高速
光伝送やコヒーレント光伝送などの将来の光伝送システ
ムでは、このような発光装置の反射光雑音対策がその成
否の鍵を握ると言っても過言ではない。
を変化させることにより容易に数１００メガビット／秒
以上の速度で、直接光出力を変調できるので、光フアイ
バ通信用光源として重要な役割を果たしている。しかし
ながら、半導体レーザは又端子素子であるため、反射光
の影響を受は易く、１％の反射光が戻っても光出力に大
きな雑音が現れる。反射光の影響は、出力光の可干渉性
が良くなればなる程顕著になり、分布帰還形（Ｄ Ｆ
Ｂ）レーザのような単一波長レーザでは重大な問題とな
っている。さらに、単一波長レーザの出力を外部の光変
調素子で変調して変調帯域の狭い発振線幅を得る場合に
反射光に起因する雑音対策は不可欠の技術となる。従っ
て、外部光変調素子を用いるギガビット／秒以上の高速
光伝送やコヒーレント光伝送などの将来の光伝送システ
ムでは、このような発光装置の反射光雑音対策がその成
否の鍵を握ると言っても過言ではない。
従来、反射光雑音対策としては、反射光の発生そのもの
を極力小さく抑えるか、又は発生した反射光を光アイソ
レータで低減するかしかなかった。
を極力小さく抑えるか、又は発生した反射光を光アイソ
レータで低減するかしかなかった。
しかるに、光アイソレータの導入は発光装置全体の信頼
性を損なうばかりでなく、光ファイバ等への光の結合効
率の低下を招いていた。また、反射光の低減にも限界が
あり現在の技術レベルでは０．１〜１％程度の反射光は
避けられなかった。従って、反射光の影響を受けにくい
発光装置が強く望まれている。
性を損なうばかりでなく、光ファイバ等への光の結合効
率の低下を招いていた。また、反射光の低減にも限界が
あり現在の技術レベルでは０．１〜１％程度の反射光は
避けられなかった。従って、反射光の影響を受けにくい
発光装置が強く望まれている。
（発明の目的と特徴）
本発明は、上述したような従来技術の欠点を解決するた
めになされたもので、結合効率の低下を来たさず、かつ
信頼性の良い素子を用いて反射光の影響を受けにくい発
光装置を実現することを目的としている。
めになされたもので、結合効率の低下を来たさず、かつ
信頼性の良い素子を用いて反射光の影響を受けにくい発
光装置を実現することを目的としている。
本発明の特徴は、少なくとも半導体レーザと光変調素子
を構成要素とする発光装置において、信頼性が良い容量
性の素子が半導体レーザ電流注入端子に並列の関係にな
るように配置されていることにある。
を構成要素とする発光装置において、信頼性が良い容量
性の素子が半導体レーザ電流注入端子に並列の関係にな
るように配置されていることにある。
（発明の原理）
本発明による発光装置の構成を説明する前に、反射光が
半導体レーザに帰還された場合に、雑音が増加する現象
について説明する。
半導体レーザに帰還された場合に、雑音が増加する現象
について説明する。
半導体レーザから出射された出力光は光ファイバへのカ
ンプリング時、光ファイバから受光素子へのカップリン
グ時等に入射光の一部が反射して、再び半導体レーザへ
反射光として入射される。半導体レーザへ入射されたこ
の反射光は、半導体レーザの中のキャリアと相互作用を
起こし、レーザ内のキャリア密度の不安定を生じさせ、
その結果として光出力の不安定性を招きこれが光出力の
雑音として現れる。
ンプリング時、光ファイバから受光素子へのカップリン
グ時等に入射光の一部が反射して、再び半導体レーザへ
反射光として入射される。半導体レーザへ入射されたこ
の反射光は、半導体レーザの中のキャリアと相互作用を
起こし、レーザ内のキャリア密度の不安定を生じさせ、
その結果として光出力の不安定性を招きこれが光出力の
雑音として現れる。
本発明者らは、このように半導体レーザに入射する反射
光による光出力の不安定性を抑制する手段について検討
を行った。その結果、反射光に基づ（キャリア密度の不
安定性を吸収する手段として蓄電効果のあるコンデンサ
あるいは半導体からなる逆バイアスｐｎ接合（以下これ
をまとめて「容量性素子」と称す）を半導体レーザの電
流注入電極と並列の関係になるように配置することによ
り効果があることが判明した。発光装置をこのような構
造にすることにより、反射光に基づくレーザ内キャリア
密度の不安定性の発生は半導体レーザの電流注入電極と
並列の関係になるように配置された容量性素子により効
果的に抑制される。従って、その結果として、半導体レ
ーザ中から出射される光出力の不安定性が抑制され、雑
音が生じにくくなる。
光による光出力の不安定性を抑制する手段について検討
を行った。その結果、反射光に基づ（キャリア密度の不
安定性を吸収する手段として蓄電効果のあるコンデンサ
あるいは半導体からなる逆バイアスｐｎ接合（以下これ
をまとめて「容量性素子」と称す）を半導体レーザの電
流注入電極と並列の関係になるように配置することによ
り効果があることが判明した。発光装置をこのような構
造にすることにより、反射光に基づくレーザ内キャリア
密度の不安定性の発生は半導体レーザの電流注入電極と
並列の関係になるように配置された容量性素子により効
果的に抑制される。従って、その結果として、半導体レ
ーザ中から出射される光出力の不安定性が抑制され、雑
音が生じにくくなる。
なお、逆バイアスｐｎ接合の静電容量は、不純物濃度と
ｐｎ接合の面積によって定まり、不純物濃度またはｐｎ
接合の面積を大きくすれば静電容量も大きくすることが
できる。
ｐｎ接合の面積によって定まり、不純物濃度またはｐｎ
接合の面積を大きくすれば静電容量も大きくすることが
できる。
本発明は以上のような原理に基づきなされたものである
。
。
（発明の構成と作用）
以下に図面を用いて本発明の装置構成を詳細に説明する
。
。
（実施例１）
第１図は本発明の一実施例であり、ハイブリッド発光装
置の斜視図である。ヒートシンク５と光゛変調素子３が
金メッキされた銅ブロツク６上にマウントされている。
置の斜視図である。ヒートシンク５と光゛変調素子３が
金メッキされた銅ブロツク６上にマウントされている。
ヒートシンク５の上には半導体レーザ１に近接して、コ
ンデンサまたは半導体ｐｎ接合素子から成る容量性の素
子２がマウントされており、電気的に並列に接続されて
いる。半導体レーザ１の出力光はロンドレンズ４で光変
調素子３に結合されている。７は半導体レーザ１の直流
電源、８は変調用信号源、９はリード線、１０は変調さ
れた出力光である。
ンデンサまたは半導体ｐｎ接合素子から成る容量性の素
子２がマウントされており、電気的に並列に接続されて
いる。半導体レーザ１の出力光はロンドレンズ４で光変
調素子３に結合されている。７は半導体レーザ１の直流
電源、８は変調用信号源、９はリード線、１０は変調さ
れた出力光である。
このような構成にすることにより、反射光があっても前
述の発明の原理で半導体レーザエからの出力光に雑音が
生じにくくなる。
述の発明の原理で半導体レーザエからの出力光に雑音が
生じにくくなる。
（実施例２）
第２図は本発明の第２の実施例であり、モノリシック発
光装置の断面模式図を示している。ｎ −ＩｎＰ基板１
１上に４分の１波長ソフト分布帰還形半導体レーザ（λ
／４シフトＤＦＢレーザ）、光変調素子および容量性の
素子をモノリシックに形成した例である。
光装置の断面模式図を示している。ｎ −ＩｎＰ基板１
１上に４分の１波長ソフト分布帰還形半導体レーザ（λ
／４シフトＤＦＢレーザ）、光変調素子および容量性の
素子をモノリシックに形成した例である。
最初に本発明の構造について説明する。まず、λ／４シ
フトＤＦＢレーザ領域Ｉではｎ −ＩｎＧａＡｓＰｇ波
路層１２、ノ波路−１２ｎＧａＡｓ Ｐ活性層１３、ｐ
−ＩｎＰクラッド層１４、およびｐ −ＩｎＧａＡｓ
ＰキャップＮ１５が形成されており、４分の１波長シフ
ト回折格子１６が基板Ｈと導波路層１２の境界に形成さ
れており、ブラッグ波長における安定な単一波長発振が
得られる構造になっている。なお、２１はノンドープＩ
ｎＰ層で窓領域を形成している。
フトＤＦＢレーザ領域Ｉではｎ −ＩｎＧａＡｓＰｇ波
路層１２、ノ波路−１２ｎＧａＡｓ Ｐ活性層１３、ｐ
−ＩｎＰクラッド層１４、およびｐ −ＩｎＧａＡｓ
ＰキャップＮ１５が形成されており、４分の１波長シフ
ト回折格子１６が基板Ｈと導波路層１２の境界に形成さ
れており、ブラッグ波長における安定な単一波長発振が
得られる構造になっている。なお、２１はノンドープＩ
ｎＰ層で窓領域を形成している。
次に、光変調素子領域■はノンドープＩｎＧａＡｓ Ｐ
４波路層１９、ノンドープＩｎ Ｐ ２０および亜鉛の
拡散されたｐ−１ｎＰ２２層から構成されており、半導
体レーザの出力光は電気光学効果あるいはフランツケル
ディシュ効果により変調される。
４波路層１９、ノンドープＩｎ Ｐ ２０および亜鉛の
拡散されたｐ−１ｎＰ２２層から構成されており、半導
体レーザの出力光は電気光学効果あるいはフランツケル
ディシュ効果により変調される。
次に本願の特徴である容量性の素子領域■はｐ−ＩｎＰ
層１層上７−ＩｎＰ層１８とのｐｎ接合素子がらなり、
電流注入電極２４．２６間に並列に接続されており、半
導体レーザへの順方向電流に対して逆バイアスｐｒ＋接
合となっているため、大きな容量を示す。
層１層上７−ＩｎＰ層１８とのｐｎ接合素子がらなり、
電流注入電極２４．２６間に並列に接続されており、半
導体レーザへの順方向電流に対して逆バイアスｐｒ＋接
合となっているため、大きな容量を示す。
なお、２３は絶縁膜、２７はレーザ用直流電源、２５゜
２８は光変調素子用の電極および信号源である。
２８は光変調素子用の電極および信号源である。
次に動作説明であるが、このような発光装置からの出力
光２９の一部が外部の伝送系で反射して戻され半導体レ
ーザの活性層１３に入射しても、半導体レーザの電極と
容量性の素子が並列に配置さているため、第１図の実施
例の場合と同様に活性層内のキャリア密度のゆらぎが抑
制され、従って、出力光の不安定や雑音を抑えることが
できる。
光２９の一部が外部の伝送系で反射して戻され半導体レ
ーザの活性層１３に入射しても、半導体レーザの電極と
容量性の素子が並列に配置さているため、第１図の実施
例の場合と同様に活性層内のキャリア密度のゆらぎが抑
制され、従って、出力光の不安定や雑音を抑えることが
できる。
（実施例３）
第３図は本発明の第３の実施例であり、第２図の発光装
置をさらに改善したモノリシック発光装置の断面模式図
である。
置をさらに改善したモノリシック発光装置の断面模式図
である。
第３図から明らかなように、容量性の素子が半導体レー
ザに直接結合した構成となっている。すなわち、半導体
レーザの一端のＩｎＧａＡｓ Ｐ活性層１３の延長上に
逆バイアスｐｎ接合をｐ−ＩｎＰ層１層上７−ＩｎＰ層
１８とにより構成し、その上に半導体レーザのｐ−１ｎ
Ｐ層１４とｐ −ＩｎＧａＡｓ Ｐキャン１層１５とを
積層した構造となっている。従って、第２図の実施例に
比べて製造方法が極めて簡単となる。なお、その他の動
作・機能等は第２図の実施例と全く同様である。
ザに直接結合した構成となっている。すなわち、半導体
レーザの一端のＩｎＧａＡｓ Ｐ活性層１３の延長上に
逆バイアスｐｎ接合をｐ−ＩｎＰ層１層上７−ＩｎＰ層
１８とにより構成し、その上に半導体レーザのｐ−１ｎ
Ｐ層１４とｐ −ＩｎＧａＡｓ Ｐキャン１層１５とを
積層した構造となっている。従って、第２図の実施例に
比べて製造方法が極めて簡単となる。なお、その他の動
作・機能等は第２図の実施例と全く同様である。
（発明の効果）
以上の説明のように、本発明は反射光により発生した雑
音成分が半導体レーザの電極と並列の関係になるように
設けた容量素子にバイパスされ、等価的に容量素子に吸
収されたと同等の効果となり、反射光による雑音の発生
を抑制することができる。また、従来の如き光の伝搬路
中に挿入する必要がないため、光の結合効率には何らの
影響を与えない。
音成分が半導体レーザの電極と並列の関係になるように
設けた容量素子にバイパスされ、等価的に容量素子に吸
収されたと同等の効果となり、反射光による雑音の発生
を抑制することができる。また、従来の如き光の伝搬路
中に挿入する必要がないため、光の結合効率には何らの
影響を与えない。
このように本発明によれば、光アイソレータを用いずに
結合効率の低下がなく、かつ信頼性の良い容量性素子を
用いて反射光の影響を受けにくい発光装置が実現される
ので、ギガビｙト光伝送。
結合効率の低下がなく、かつ信頼性の良い容量性素子を
用いて反射光の影響を受けにくい発光装置が実現される
ので、ギガビｙト光伝送。
コヒーレント光伝送等へ広く応用でき、その効果は極め
て大である。
て大である。
第１図は本発明によるハイブリッド発光装置例を示す斜
視図、第２図及び第３図は本発明によるモノリシック発
光装置の実施例を示す断面図である。 ■・・・半導体レーザ、 ２・・・コンデンサまたは
半導体ｐｎ接合素子、 ３・・・光変調素子、 ４・・
・ロッドレンズ、 ５・・・ヒートシンク、 ６・
・・銅ブロック、 ７，２７・・・レーザ用直流電源、
８．２８・・・変調用信号源、 ９・・・リード線、１
０、２９・・・出力光、 １１− ｎ −Ｉｎ Ｐ基板
、１２＝−ｎ −１ｎＧａＡｓ Ｐ導波路層、 １３−
・・ノンドープＩｎＧａＡｓ Ｐ活性層、 １４− ｐ
−Ｉｎ Ｐ層、 １５−ｆ）−ＩｎＧａＡｓ Ｐキヤ
ツプ層、 １６・・・４分の１波長シフト回折格子、
１７・・・ｐ −１ｎＰ層、 １８・・・ｎ−ＩｎＰ層
、 １９ ・・・ノンドープＩｎＧａＡｓ Ｐ導波路層
、２０、２１・・・ノンドープＩｎＰ層、 ２２・・・
亜鉛拡散ｐ−ＩｎＰ層、 ２３・・・絶縁膜、 ２４．
２５．２６−・・電極。
視図、第２図及び第３図は本発明によるモノリシック発
光装置の実施例を示す断面図である。 ■・・・半導体レーザ、 ２・・・コンデンサまたは
半導体ｐｎ接合素子、 ３・・・光変調素子、 ４・・
・ロッドレンズ、 ５・・・ヒートシンク、 ６・
・・銅ブロック、 ７，２７・・・レーザ用直流電源、
８．２８・・・変調用信号源、 ９・・・リード線、１
０、２９・・・出力光、 １１− ｎ −Ｉｎ Ｐ基板
、１２＝−ｎ −１ｎＧａＡｓ Ｐ導波路層、 １３−
・・ノンドープＩｎＧａＡｓ Ｐ活性層、 １４− ｐ
−Ｉｎ Ｐ層、 １５−ｆ）−ＩｎＧａＡｓ Ｐキヤ
ツプ層、 １６・・・４分の１波長シフト回折格子、
１７・・・ｐ −１ｎＰ層、 １８・・・ｎ−ＩｎＰ層
、 １９ ・・・ノンドープＩｎＧａＡｓ Ｐ導波路層
、２０、２１・・・ノンドープＩｎＰ層、 ２２・・・
亜鉛拡散ｐ−ＩｎＰ層、 ２３・・・絶縁膜、 ２４．
２５．２６−・・電極。
Claims (4)
- （１）少なくとも半導体レーザと該半導体レーザの出力
光を変調するための光変調素子とを含む発光装置におい
て、反射光に起因する前記半導体レーザの雑音を抑制す
るための容量性の素子が前記半導体レーザの電流注入端
子に並列の関係になるように配置されていることを特徴
とする発光装置。 - （２）前記容量性の素子がコンデンサであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の発光装置。 - （３）前記容量性の素子が半導体のｐｎ接合素子である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の発光装置
。 - （４）前記半導体レーザ、光変調素子及び容量性の素子
が同一の半導体基板上に形成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項又は第３項記載の発光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172476A JPS6233489A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 発光装置 |
| GB8618991A GB2178892B (en) | 1985-08-07 | 1986-08-04 | Light emitting device |
| US06/893,484 US4773075A (en) | 1985-08-07 | 1986-08-05 | Light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60172476A JPS6233489A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6233489A true JPS6233489A (ja) | 1987-02-13 |
| JPH0152914B2 JPH0152914B2 (ja) | 1989-11-10 |
Family
ID=15942692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60172476A Granted JPS6233489A (ja) | 1985-08-07 | 1985-08-07 | 発光装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4773075A (ja) |
| JP (1) | JPS6233489A (ja) |
| GB (1) | GB2178892B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01181495A (ja) * | 1988-01-08 | 1989-07-19 | Fujitsu Ltd | 半導体発光装置 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04101485A (ja) * | 1990-08-21 | 1992-04-02 | Hitachi Ltd | ビーム広がり角可変半導体レーザ装置およびそれを用いた情報処理装置 |
| US5151915A (en) * | 1990-12-27 | 1992-09-29 | Xerox Corporation | Array and method of operating a modulated solid state laser array with reduced thermal crosstalk |
| US6370290B1 (en) | 1997-09-19 | 2002-04-09 | Uniphase Corporation | Integrated wavelength-select transmitter |
| DE10051159C2 (de) * | 2000-10-16 | 2002-09-19 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | LED-Modul, z.B. Weißlichtquelle |
| FR2826789B1 (fr) * | 2001-07-02 | 2004-04-09 | Cit Alcatel | Laser integre a cavite de fabry perot |
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