JPS6255987A - 自己光注入型半導体レ−ザ装置 - Google Patents
自己光注入型半導体レ−ザ装置Info
- Publication number
- JPS6255987A JPS6255987A JP19701785A JP19701785A JPS6255987A JP S6255987 A JPS6255987 A JP S6255987A JP 19701785 A JP19701785 A JP 19701785A JP 19701785 A JP19701785 A JP 19701785A JP S6255987 A JPS6255987 A JP S6255987A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor laser
- laser element
- modulation
- active layer
- self
- 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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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
- H01S5/14—External cavity lasers
- H01S5/146—External cavity lasers using a fiber as external cavity
Landscapes
- 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、超高速の光フアイバ通信や光情報処理などに
光源として用いられる自己光注入型半導体レーザ装置に
関する。
光源として用いられる自己光注入型半導体レーザ装置に
関する。
半導体レーザは、小型、高効率、かつ直接変調が可能で
ある等の特徴を有することから、光フアイバ通信や光情
報処理用の光源として数多く用いられている。そして、
近年の光フアイバ通信の高速化と相まって、半導体レー
ザの高速変調に関する技術が進展し、最近半導体レーザ
単体で変調帯域１０ＧＨ２，程度の直接変調が実現され
た（アプライド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ 。
ある等の特徴を有することから、光フアイバ通信や光情
報処理用の光源として数多く用いられている。そして、
近年の光フアイバ通信の高速化と相まって、半導体レー
ザの高速変調に関する技術が進展し、最近半導体レーザ
単体で変調帯域１０ＧＨ２，程度の直接変調が実現され
た（アプライド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ 。
Ｌｅｔｔ、）第４６巻、１９８５年、３４４ページ）。
しかしながら、将来の超高速光フアイバ通信などへ応用
を考えた場合、上述の変調帯域ではまだ不十分であり、
さらに超高速変調のできる半導体レーザの開発が必要と
されている。その様な超高速変調を実現する有力な一手
段として、これまでに半導体レーザの出力光の一部を外
部鏡などを用いて半導体レーザに光帰還させるものがあ
る。これは、半導体レーザの出力光のうちの微弱光を独
自に発振している半導体レーザ自身に再注入する（自己
光注入と呼ばれている）ことによって変調特性を改善す
るものであり、スペクトル幅の低減などを目的とした外
部鏡と強く結合した複合共振器型半導体レーザ装置とは
その効果が根本的に異なる。この自己光注入型半導体レ
ーザ装置では、半導体レーザと外部鏡との間隔をＬＯと
すると、適切な光量の光帰還があるとき第３図に示す様
にｆＯ＝フ下（Ｃ：光の速度）の周波数の近傍でその変
調度を大幅に改善できることが知られている（アプライ
ド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ。
を考えた場合、上述の変調帯域ではまだ不十分であり、
さらに超高速変調のできる半導体レーザの開発が必要と
されている。その様な超高速変調を実現する有力な一手
段として、これまでに半導体レーザの出力光の一部を外
部鏡などを用いて半導体レーザに光帰還させるものがあ
る。これは、半導体レーザの出力光のうちの微弱光を独
自に発振している半導体レーザ自身に再注入する（自己
光注入と呼ばれている）ことによって変調特性を改善す
るものであり、スペクトル幅の低減などを目的とした外
部鏡と強く結合した複合共振器型半導体レーザ装置とは
その効果が根本的に異なる。この自己光注入型半導体レ
ーザ装置では、半導体レーザと外部鏡との間隔をＬＯと
すると、適切な光量の光帰還があるとき第３図に示す様
にｆＯ＝フ下（Ｃ：光の速度）の周波数の近傍でその変
調度を大幅に改善できることが知られている（アプライ
ド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ。
Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、） ４６巻、１９８５年、３２６
ページ）。
ページ）。
ここで、第３図において、５１は外部鏡を用いた従来装
置での変調特性を示す曲線、５２は半導体レーザ素子単
体での変調特性を示す曲線である。
置での変調特性を示す曲線、５２は半導体レーザ素子単
体での変調特性を示す曲線である。
また、ｆｏとしては、半導体レーザ単体での変調度が大
きく劣化する高い周波数域に、通常設定される。しかし
ながら、このような従来の自己光注入型半導体レーザ装
置では、変調度を改善できる周波数域は第３図に示した
様に周波数ｆＯの近傍に限られてしまうという欠点があ
り、特にパルス変調した場合には得られる光パルス波形
に大きな波型歪みが生ずるという欠点があった。
きく劣化する高い周波数域に、通常設定される。しかし
ながら、このような従来の自己光注入型半導体レーザ装
置では、変調度を改善できる周波数域は第３図に示した
様に周波数ｆＯの近傍に限られてしまうという欠点があ
り、特にパルス変調した場合には得られる光パルス波形
に大きな波型歪みが生ずるという欠点があった。
〔発明の目的〕
本発明は、上述の様な従来装置の欠点を除去し、光帰還
による変調度改善量の周波数依存性を大幅に低減した自
己光注入型半導体レーザ装置を提供することにある。
による変調度改善量の周波数依存性を大幅に低減した自
己光注入型半導体レーザ装置を提供することにある。
本発明は、半導体レーザ素子と１．この半導体レーザ素
子からの出力光の少なくとも一部を再び半導体レーザ素
子の活性層に帰還させる分布反射器とを備え、活性層に
帰還された光によって半導体レーザ素子の高速変調特性
を改善したことを構成上の特徴としている。
子からの出力光の少なくとも一部を再び半導体レーザ素
子の活性層に帰還させる分布反射器とを備え、活性層に
帰還された光によって半導体レーザ素子の高速変調特性
を改善したことを構成上の特徴としている。
分布反射器では、その内部の等価屈折率が光軸方向に周
期的に変調されておシ、分布反射器に入射された光は進
行方向とは逆方向にブラッグ反射される。このブラッグ
反射は、その性質上、分布反射器内部のあらゆる部分で
起きる。したがって、このような分布反射器を光帰還素
子として用いた本発明の装置では、光帰還はＬＩ≦Ｌ≦
Ｌｔ ＋Ｌ２で与えられるすべての位置から行なわれる
。ここで、Ｌ＋は半導体レーザ素子と分布反射器との間
隙の長さ、Ｌ２は分布反射器の長さ、Ｌは半導体レーザ
素子からブラッグ反射光が生ずる点までの距離である。
期的に変調されておシ、分布反射器に入射された光は進
行方向とは逆方向にブラッグ反射される。このブラッグ
反射は、その性質上、分布反射器内部のあらゆる部分で
起きる。したがって、このような分布反射器を光帰還素
子として用いた本発明の装置では、光帰還はＬＩ≦Ｌ≦
Ｌｔ ＋Ｌ２で与えられるすべての位置から行なわれる
。ここで、Ｌ＋は半導体レーザ素子と分布反射器との間
隙の長さ、Ｌ２は分布反射器の長さ、Ｌは半導体レーザ
素子からブラッグ反射光が生ずる点までの距離である。
その結果、本発明では、少なくとも連続的に変調度を改
善でき、従来に比べて変調度改善量の周波数依存性を大
幅に低減できる。
善でき、従来に比べて変調度改善量の周波数依存性を大
幅に低減できる。
次に、本発明の自己光注入型半導体レーザ装置について
１図面を参照して詳細に説明する。
１図面を参照して詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例を示した構成図である。こ
の図の半導体レーザ素子１において。
の図の半導体レーザ素子１において。
１０１はｎ形ＩｎＰの基板、１０２はＩ ｎ Ｇａ Ａ
ｓ Ｐ活性層、１０３はＰ形ＩｎＰのクラッド層、１０
５はＰ形ＩｎＰの第２のブロック層、１０６はＰ形Ｉｎ
Ｐの第３ブロツク層、１０７はノンドープＩｎＰの第４
のブロック層、１０８はｎ形ＩｎＰの第５のブロック層
、１０９はＰ形ＩｎＰの第６のブロック層、１１０はＰ
形ＩｎＧａＡｓＰの−＋ ヤップ層。
ｓ Ｐ活性層、１０３はＰ形ＩｎＰのクラッド層、１０
５はＰ形ＩｎＰの第２のブロック層、１０６はＰ形Ｉｎ
Ｐの第３ブロツク層、１０７はノンドープＩｎＰの第４
のブロック層、１０８はｎ形ＩｎＰの第５のブロック層
、１０９はＰ形ＩｎＰの第６のブロック層、１１０はＰ
形ＩｎＧａＡｓＰの−＋ ヤップ層。
１１１．１１２はＡｕ −Ｚｎからなるそレソレ第１、
第２の電極である。ここで、活性層１０２は、厚さが約
０．１μｍ１幅が約１．５μｍ、長さが約３００μｍと
なっている。この半導体レーザ素子１では、第１の電極
１１１から第２の電極１１２に向けて変調信号電流を注
入すると、上述の構造による電流閉じ込め効果によって
活性層１０２にこの変調信号電流が効率よく注入され、
変調レーザ光が得られる。また、この半導体レーザ素子
１のレーザ発振の中心波長は１．３２μｍである。
第２の電極である。ここで、活性層１０２は、厚さが約
０．１μｍ１幅が約１．５μｍ、長さが約３００μｍと
なっている。この半導体レーザ素子１では、第１の電極
１１１から第２の電極１１２に向けて変調信号電流を注
入すると、上述の構造による電流閉じ込め効果によって
活性層１０２にこの変調信号電流が効率よく注入され、
変調レーザ光が得られる。また、この半導体レーザ素子
１のレーザ発振の中心波長は１．３２μｍである。
分布反射器２は、コア径１０μｍ、長さ１０ｍｍのＧｅ
ドープ単一モードシリカファイバであシ、そのコア部に
は、 Ｇｅドープシリカのフォトセンシティブ効果（ア
プライド・フィツクス・レターズ（ＡＩ）Ｉ）１． Ｐ
ｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、第３２巻、１９７８年６４７ペー
ジ）を用いてファイバの長さ方向にピッチ０．６６μｍ
の回析格子が形成されている。この回析格子は、単一モ
ードシリカファイバの両端面から、各々２５０ ｍＷの
１．３２μｍ単一軸モードＹＡＧレーザ光を１０分間入
射させることにより形成した。まだ、Ｑｅドープ単一モ
ードシリカファイバの端面２１は、半球状に加工され集
光レンズとなっており、他方の端面２２には無反射コー
ティングが施されている。
ドープ単一モードシリカファイバであシ、そのコア部に
は、 Ｇｅドープシリカのフォトセンシティブ効果（ア
プライド・フィツクス・レターズ（ＡＩ）Ｉ）１． Ｐ
ｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、第３２巻、１９７８年６４７ペー
ジ）を用いてファイバの長さ方向にピッチ０．６６μｍ
の回析格子が形成されている。この回析格子は、単一モ
ードシリカファイバの両端面から、各々２５０ ｍＷの
１．３２μｍ単一軸モードＹＡＧレーザ光を１０分間入
射させることにより形成した。まだ、Ｑｅドープ単一モ
ードシリカファイバの端面２１は、半球状に加工され集
光レンズとなっており、他方の端面２２には無反射コー
ティングが施されている。
第１図において、半導体レーザ素子１の後方出力光は、
端面２１上に形成された集光レンズを通じてＧｅドープ
単一モードシリカファイバ２に結合され、その中を伝搬
する。このとき、伝搬光の一部は、コア内部の回折格子
によってブラッグ反射され、再び半導体レーザ素子１の
活性層に光帰還されている。本実施例では、後方出力光
の光帰還効率は約１％であった。また、半導体レーザ素
子１と分布反射器２の端面２１との間隔Ｌｌは、Ｌ＋＝
３０μｍである。
端面２１上に形成された集光レンズを通じてＧｅドープ
単一モードシリカファイバ２に結合され、その中を伝搬
する。このとき、伝搬光の一部は、コア内部の回折格子
によってブラッグ反射され、再び半導体レーザ素子１の
活性層に光帰還されている。本実施例では、後方出力光
の光帰還効率は約１％であった。また、半導体レーザ素
子１と分布反射器２の端面２１との間隔Ｌｌは、Ｌ＋＝
３０μｍである。
第２図は、本実施例の自己光注入型半導体レーザ装置で
得られた変調特性を示した図である。図において、４１
は分布反射器２を用いた本発明の一実施例での変調特性
を示す曲線、４２は半導体レーザ素子単体での変調特性
を示す曲線である。
得られた変調特性を示した図である。図において、４１
は分布反射器２を用いた本発明の一実施例での変調特性
を示す曲線、４２は半導体レーザ素子単体での変調特性
を示す曲線である。
第２図から、分布反射器２によって半導体レーザ素子１
に光帰還を行なうことによって、ｆ＞１０ＧＨｚの周波
数域で変調度が大幅に改善されていることが明らかにわ
かる。まだ、第３図に示した従来装置の場合と比較して
、変調度改善量の周波数依存性を大幅に低減できた。さ
らに、本実施例では、８Ｇｂ／ｓのランダムペルス変調
を行なった所、良好な波形の光パルス列を得ることがで
きた。
に光帰還を行なうことによって、ｆ＞１０ＧＨｚの周波
数域で変調度が大幅に改善されていることが明らかにわ
かる。まだ、第３図に示した従来装置の場合と比較して
、変調度改善量の周波数依存性を大幅に低減できた。さ
らに、本実施例では、８Ｇｂ／ｓのランダムペルス変調
を行なった所、良好な波形の光パルス列を得ることがで
きた。
上記においては、本発明による自己光注入型半導体レー
ザ装置について一実施例を用いて説明しだが、本発明は
この実施例に限定されることなくいくつかの変形が可能
である。例えば、この実施例では、半導体レーザ素子は
ＩｎＧａＡｓＰ系のものを用いたが、これに限定されず
ＡＩ ＧａＡｓ系などの他の組成のものでも良い。まだ
、分布反射器として、回折格子を形成した半導体光導波
路などを用いてもよい。さらに、半導体レーザ素子の発
振波長を１．３２μｍとしたが、半導体レーザ素子の発
振波長と、分布反射器のブラッグ波長が対応している限
り、いかなる波長でも良いことは明らかである。
ザ装置について一実施例を用いて説明しだが、本発明は
この実施例に限定されることなくいくつかの変形が可能
である。例えば、この実施例では、半導体レーザ素子は
ＩｎＧａＡｓＰ系のものを用いたが、これに限定されず
ＡＩ ＧａＡｓ系などの他の組成のものでも良い。まだ
、分布反射器として、回折格子を形成した半導体光導波
路などを用いてもよい。さらに、半導体レーザ素子の発
振波長を１．３２μｍとしたが、半導体レーザ素子の発
振波長と、分布反射器のブラッグ波長が対応している限
り、いかなる波長でも良いことは明らかである。
以上説明したように、本発明では、光帰還素子として分
布反射器を用いているので光帰還が分布反射器のあらゆ
る部分から行なわれる結果、従来に比べて変調度改善量
の周波数依存性を大幅に低減できる自己光注入型半導体
レーザ装置を得ることができる。
布反射器を用いているので光帰還が分布反射器のあらゆ
る部分から行なわれる結果、従来に比べて変調度改善量
の周波数依存性を大幅に低減できる自己光注入型半導体
レーザ装置を得ることができる。
第１図は、本発明による一実施例の構成図、第２図は、
本発明による一実施例において得られた変調特性を示す
図、第３図は、従来装置での変調特性を示す図である。 １・・・・・・半導体レーザ素子、２・・・・・・分布
反射器、３・・・・・・出力光、２１．２２・・・・・
・分布反射器２の端面、１０１・・・・・・基板、１０
２・・・・・・活性層、１０３・・・・・・ブラッド層
、１０４・・・・・−第１のブロック層、１０５・・・
・・・第２のブロック層、１０６・・・・・・第３のブ
ロック層、１０７・・・・−・第４のブロック層、１０
８・・・・・・第５のブロック層、１０９・・・・・・
第６のブロック層、１１０・・・・・・キャップ層、１
１１・・・・・・第１の電極、１１２・・・・・・第２
の電極。 代理人 弁理士 内 原 晋。 磐２ 面 Ｑ 変醇Ｕ叶表せ（ｌｒＨｚ）
本発明による一実施例において得られた変調特性を示す
図、第３図は、従来装置での変調特性を示す図である。 １・・・・・・半導体レーザ素子、２・・・・・・分布
反射器、３・・・・・・出力光、２１．２２・・・・・
・分布反射器２の端面、１０１・・・・・・基板、１０
２・・・・・・活性層、１０３・・・・・・ブラッド層
、１０４・・・・・−第１のブロック層、１０５・・・
・・・第２のブロック層、１０６・・・・・・第３のブ
ロック層、１０７・・・・−・第４のブロック層、１０
８・・・・・・第５のブロック層、１０９・・・・・・
第６のブロック層、１１０・・・・・・キャップ層、１
１１・・・・・・第１の電極、１１２・・・・・・第２
の電極。 代理人 弁理士 内 原 晋。 磐２ 面 Ｑ 変醇Ｕ叶表せ（ｌｒＨｚ）
Claims (1)
- 半導体レーザ素子と、この半導体レーザ素子からの出力
光の少なくとも一部を再び前記半導体レーザ素子の活性
層に帰還させる分布反射器とを備えたことを特徴とする
自己光注入型半導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19701785A JPS6255987A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 自己光注入型半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19701785A JPS6255987A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 自己光注入型半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6255987A true JPS6255987A (ja) | 1987-03-11 |
Family
ID=16367392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19701785A Pending JPS6255987A (ja) | 1985-09-05 | 1985-09-05 | 自己光注入型半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6255987A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4318752B4 (de) * | 1993-06-05 | 2004-02-05 | Robert Bosch Gmbh | Resonatorvorrichtung mit Lichtwellenleiter aus einem Polymer |
-
1985
- 1985-09-05 JP JP19701785A patent/JPS6255987A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4318752B4 (de) * | 1993-06-05 | 2004-02-05 | Robert Bosch Gmbh | Resonatorvorrichtung mit Lichtwellenleiter aus einem Polymer |
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