JPS6281784A - 半導体レ−ザの発光強度監視方法および半導体レ−ザ装置 - Google Patents

半導体レ−ザの発光強度監視方法および半導体レ−ザ装置

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JPS6281784A
JPS6281784A JP22256685A JP22256685A JPS6281784A JP S6281784 A JPS6281784 A JP S6281784A JP 22256685 A JP22256685 A JP 22256685A JP 22256685 A JP22256685 A JP 22256685A JP S6281784 A JPS6281784 A JP S6281784A
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JP
Japan
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laser
light
semiconductor laser
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JP22256685A
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English (en)
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Yoshiaki Yamabayashi
由明 山林
Seiji Nakagawa
清司 中川
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光フアイバ伝送方式の光源に利用する。特に
、光源として用いられる半導体レーザ素子の発光強度の
監視方法およびこの方法を実施する半導体レーザ装置に
関する。
(従来の技術〕 半導体レーザ素子の発光強度を監視することは、光伝送
における送信器の安定化を図るうえで不可欠である。現
在実用化されている監視方法では、レーザ素子とは別個
の部品として製造されたモニタ用の受光素子、例えばフ
第1・ダイオードを用い、レーザ素子の後ろ側から出射
される光を受光している。
また、レーザ素子とフォトダイオードとを一つのチップ
上に集積化するため、レーザ素子を光軸方向に対して垂
直に二分し、一方をレーザ素子、他方をフォトダイオー
ドとして利用する光集積素子が試作されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の発光強度監視方法では、受光素子の光軸をレーザ
素子の光軸と一致させ、レーザ素子の後ろ側端面からの
出力光を監視している。しかし、レーザ素子の出力を増
加させるために、レーザ素子の後ろ側端面の反射率を高
めることが望ましく、この場合には従来の監視方法を利
用できない欠点がある。
また、高速光伝送を行うファイバアレイ光伝送方式では
、レーザ素子の後ろ側端面での監視を行うことは望まし
くない。ファイバアレイ光伝送では、各チャネルの遅延
が一致しないことが問題となる。しかし、レーザ素子ア
レイの各レーザ素子の発振波長が同一であり、アレイに
用いるファイバの分散特性が同一でさえあれば、チャネ
ル間遅延差は生じない。各レーザ素子の発振波長を揃え
るためには、一台のマスタレーザ素子からの光を各レー
ザ素子に分配して注入同期させる方法が一般的である。
このためには、レーザ素子の後ろ側端面を注入用に利用
しなければならず、後ろ側端面を監視に利用することは
できない。
さらに、レーザ素子の前面側出力は可能な限り効率よく
伝送路ファイバに送出しなければならず、この一部を監
視用に分岐することは望ましくない。
本発明は、半導体レーザ素子の効率を低下させることな
しに発光強度を監視する方法、およびこの方法を実施す
る半導体レーザ装置を提供すること金目的とする。
C問題点を解決するための手段〕 本発明の半導体レーザの発光強度監視方法は、半導体レ
ーザ素子の発光強度を受光素子で検出して監視する半導
体レーザの発光強度監視方法において、同一の半導体基
板上に形成され互いに隣り合い横方向に漏れ光で結合す
るレーザ活性層を用い、このレーザ活性層の一つに順バ
イアスを印加して半導体レーザ素子として用い、このレ
ーザ活性層の隣りのレーザ活性層に逆バイアスを印加し
て受光素子として用いることを特徴とする。
また、本発明の半導体レーザ装置は、この方法を実施す
る装置であり、複数のレーザ活性層が互いに横方向の漏
れ光が結合する間隔で形成された半導体基板と、このレ
ーザ活性層の一つにレーザ発振バイアス電圧を印加する
手段と、このレーザ活性層の隣りのレーザ活性層に受光
素子として作動するバイアス電圧を印加する手段と、こ
の受光素子として作動するバイアス電圧が印加されたレ
ーザ活性層の受光出力を検出する回路とを備える。
ここで横方向とは、半導体レーザ素子の光軸方向に対し
て直交する方向である。
受光出力を検出する回路は、その検出出力に応じて発振
バイアス電圧を印加する手段の出力電圧を自動的に制御
する手段を含むことが望ましい。
〔作用〕
本発明の半導体レーザの発光強度監視方法では、二つの
レーザ活性層の横方向の漏れ光による結合を利用して、
一方のレーザ活性層の発光強度を他方のレーザ活性層を
用いて監視する。横方向の結合を利用するため、発光さ
せるレーザ活性層の端面の処理にかかわらず監視が可能
である。以下ではレーザ活性層を単に活性層という。
この方法を実施する半導体レーザ装置は、位相同期半導
体レーザアレイと同じ構造の光集積素子を用いるごとが
できる。ただし、各々の半導体レーザ素子は屈折率導波
型である必要がある。利得導波型では、逆バイアスを印
加しても導波路が形成されず、受光用に用いることがで
きない。
〔実施例〕 第1図は本発明第一実施例の半導体レーザ装置を示し、
半導体レーザアレイを含む光集積素子の断面図と、その
バイアス回路とを示す。
本実施例で用いる光集積素子は、InP系埋め込み型半
導体レーザ素子であり、その構成は以下のとおりである
。n型1nPの基板11に、紙面に対して垂直方向に伸
びるストライプ状のInGaAsP活性層12−1.1
2−2が設けられ、それぞれの上にさらにp型TnPの
キャップ層13暑、13−2が設けられる。
また、活性層12−1およびキャップ層13−1と活性
層12−2およびキャンプ13−2との間および両側に
は、p型1nPの埋め込み層14およびn型InPの埋
め込み層15が設けられる。キャップ層13−1.13
−2の上には、それぞれp側電極16−1.16−2が
設けられ、基板11の裏面には活性層12−1.12−
2に対して共通のn側電極17が設けられる。
埋め込み層14.15は抵抗値が高く、活性層12−1
.12−2を電気的に分離する。埋め込み層の抵抗を大
きくできないときには、エツチングにより埋め込み層1
4.15を分離するか、イオン注入により埋め込み層1
4.15を高抵抗化する。これに対して、キャップ層1
3−1.13−2は抵抗が小さく金属電極とのオーミッ
ク接触が可能である。活性層12−1.12−2は矩形
の導波路を形成している。活性層12−1と活性層rz
−zとの間隔は、横方向の漏れ光が結合できるように、
10μm程度以下が望ましい。
この光集積素子の構造は、従来から用いられている位相
同期半導体レーザアレイと同しであるが、本発明はその
バイアス方法および動作に特徴がある。すなわち、n側
電極17は接地され、p側電極16−1には電源18−
1により正電圧を供給し、p側電極16−2には電源1
8−2により負電圧を供給する。電1rua−2には受
光出力検出回路19が接続される。したがって、活性層
12−1にレーザ発振バイアス電圧を印加してレーザ素
子として用い、活性層I2−2に受光素子として作動す
るバイアス電圧を印加する。
活性層12−1.12−2の導波路形状と屈折率で決ま
る伝搬定数とがほとんど同じであれば、活性層12−1
で発光しているレーザ光の電界の一部が、受光側の活性
層12−2に結合する。活性層12−1.12−2はも
ともと同じ活性層として形成されているので、受光側の
活性層12−2に結合した光は吸収され、p側電極16
−2とn側電極17との間に光電流を生じる。
この光電流を受光出力検出回路19で測定することによ
り、活性層12−1によるレーザ発振の発光強度を監視
することができる。また、破線で示すように、受光出力
検出回路19の出力で活性層12−1の発光強度を直接
に変調し、発光強度を安定化させることもできる。
なお、この実施例のpn極性を反転した半導体レーザ素
子を用いても原理的に同しであり、本発明を同様に実施
できる。
また、各々の活性層に対して電極を別個に設ける必要が
あり、活性層の間隔を十分に接近させることができない
ことがある。この場合には、第2図および第3図に示す
ように、活性層21−1.21−2の間に、光の結合を
媒介するO型の受動導波路2゜またはX型の受動導波路
30を配置する。第2図および第3図はこのような光集
積素子の要部平面図を示す。これらの図面では、説明の
ため受vJ導波路20.30と電極22とを実線で示し
たが、受動導波路20.30が素子の表面に露出してい
るわけではなく、電極22に隣接しているわけでもない
また、活性層に相当する部分が利得をもたず単なる受動
ふ波路として用いる場合にも、この活性層に相当する部
分に光を入射した場合に、同様にこの光強度を監視する
ことができる。
第4図は本発明第二実施例の半導体レーザ装置のブロッ
ク構成図である。第一実施例の装置では二つの活性層を
備えた光集積素子を用いたが、本実施例は2N(Nは自
然数)本の活性層を備えた光集積素子を用いている。
2N本の活性層40〜1〜40〜2NをN個のブロック
に分け、それぞれの一方に順バイアスを印加して発光用
とし、他方に逆バイアスを印加して受光用とする。ここ
で、発光用と受光用とを交互に配置し、活性層40−1
.40−3、−240− (2N−1)を受光素子とし
て用いる。第4図では、活性層40−1〜4O−2Nに
対するバイアス回路は省略した。受光用の活性層40−
1.40−3、−140− (2N−1)は、自動強度
制御(APC、Δutomatic Power Co
ntrol)回路31に受光強度に関する情報を出力し
、自動強度制御回路31は発光用の活性層40−2.4
0−4、−・、4O−2N ノ発光強度を自動的に制御
する。
活性層40−1はレーザ発振を行う活性層4o−2の光
だC)を感知し、これの発光強度だけを監視する。
活性層40−3は活性層4o−2,4o−4の光を感知
するので、その監視出力は双方の和となる。活性層4o
−2による発光強度は活性層4o−1により知ることが
できるので、活性層4o−3の出力から活性層40−1
の出力を減算することにより、活性層4o−2の発光強
度を知ることができる。以下同様にして、レーザ発振を
行う活性層4o−2,4o−4、−140−2N O)
各々ニついて発光強度を求めることができる。自動強度
制御回路41は、発光強度に基づいて活性層40−2.
40−4、−140−2Nのレーザ光出方を安定化する
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置は、発
光素子と受光素子とを単一の基板状に設けらているので
、光送信部の光回路が簡単である。
この利点はアレイ数が増加するほど大きくなる。
また、発光素子と受光素子との光結合に漏れ光を利用し
たことにより、レーザ5素子の後ろ側端面の高反射率化
を行っても発光強度の監視を行うことができる利点があ
る。さらに、レーザ素子を逆バイアスして受光素子とし
て用いるため、製作時に電極分割された位相同期レーザ
素子アレイだけを作ればよく、別個に受光素子を設ける
必要がない。
したがって本発明は、特に新規の素子構成を設けること
なしに、高効率で安定なレーザ素子を実現できる効果が
あり、特にファイバアレイを用いた伝送用送信装置に用
いて経済的な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1回は本発明第二実施例半導体レーザ装置の構成図。 第2図は受動導波路を含む光集積素子の平面図。 第3図は受動導波路を含む光集積素子の平面図。 第4図は本発明第二実施例半導体レーザ装置のブロック
構成図。 11−・・基板、12−1.12−2.21−1.21
−2.40−1〜4O−2N・・・活性層、13−1.
13−2・・・キャップ層、14.15・・・埋め込み
層、16−1.16−2・・・p側電極、エフ・・・n
側電極、l8−1.18−2・・・電源、19・・・受
光出力検出回路、20.3o・・・受動導波路、22・
・・電極、41・・・自動強度制御回路。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 n−1nP          旦 第1図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体レーザ素子の発光強度を受光素子で検出し
    て監視する半導体レーザの発光強度監視方法において、 同一の半導体基板上に形成され互いに隣り合い横方向に
    漏れ光で結合するレーザ活性層を用い、このレーザ活性
    層の一つに順バイアスを印加して半導体レーザ素子とし
    て用い、 このレーザ活性層の隣りのレーザ活性層に逆バイアスを
    印加して受光素子として用いる ことを特徴とする半導体レーザの発光強度監視方法。
  2. (2)複数のレーザ活性層が互いに横方向の漏れ光が結
    合する間隔で形成された半導体基板と、このレーザ活性
    層の一つにレーザ発振バイアス電圧を印加する手段と、 このレーザ活性層の隣りのレーザ活性層に受光素子とし
    て作動するバイアス電圧を印加する手段と、 この受光素子として作動するバイアス電圧が印加された
    レーザ活性層の受光出力を検出する回路と を備えた半導体レーザ装置。
  3. (3)受光出力を検出する回路は、その検出出力に応じ
    て発振バイアス電圧を印加する手段の出力電圧を自動的
    に制御する手段を含む特許請求の範囲第(2)項に記載
    の半導体レーザ装置。
JP22256685A 1985-10-04 1985-10-04 半導体レ−ザの発光強度監視方法および半導体レ−ザ装置 Pending JPS6281784A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05251821A (ja) * 1990-03-28 1993-09-28 Xerox Corp 単一および複数ストライプ型集積レーザー

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5549586B2 (ja) * 1976-06-17 1980-12-12
JPS59135790A (ja) * 1983-01-24 1984-08-04 Mitsubishi Electric Corp 集積化半導体レ−ザ装置

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