JPS63152190A - Mode field conversion type semiconductor laser - Google Patents

Mode field conversion type semiconductor laser

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Publication number
JPS63152190A
JPS63152190A JP30045786A JP30045786A JPS63152190A JP S63152190 A JPS63152190 A JP S63152190A JP 30045786 A JP30045786 A JP 30045786A JP 30045786 A JP30045786 A JP 30045786A JP S63152190 A JPS63152190 A JP S63152190A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor laser
face
active layer
mode field
refractive index
Prior art date
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Pending
Application number
JP30045786A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masami Goto
後藤 正見
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS63152190A publication Critical patent/JPS63152190A/en
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Abstract

PURPOSE:To achieve improvement of the coupling efficiency with an optical fiber without using a complex optical system by making the refractive index waveguide take a predetermined shape. CONSTITUTION:A waveguide, formed by an active layer 1 and having a rectangular entrance end face, of a semiconductor laser 5 provided with a mode field conversion part 7 has a circular exit end face 3 on the conversion part 7 side. And, in the conversion part 7, a refractive index waveguide 4 is formed in which the rectangular part and the circular part are smoothly coupled, whereby the coupling efficiency with an optical fiber is enhanced without using a complex optical system.

Description

【発明の詳細な説明】 概  要 半導体レーザの方形の活性層端面に対向する方形の入射
面と円形の出射面とを連続した曲面で接続する周面を有
し、前記活性層端面におけるモードフィールドを円形の
モードフィールドに変換する導波路を有する変換部を一
体的に設け、光ファイバへの結合効率の高いモードフィ
ールド変換形半導体レーザを提供する。
Detailed Description of the Invention Overview A semiconductor laser has a circumferential surface that connects a rectangular incident surface and a circular exit surface opposite to a rectangular active layer end surface with a continuous curved surface, and a mode field at the active layer end surface. The present invention provides a mode field conversion type semiconductor laser which has a converting section having a waveguide that converts a circular mode field into a circular mode field, and which has a high coupling efficiency to an optical fiber.

産業上の利用分野 本発明は、方形の活性層端面を有する半導体レーザの構
造に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the structure of a semiconductor laser having rectangular active layer end faces.

実用化されている光通信の分野においては、一般に半導
体レーザを時系列の電気信号で直接変調し、この変調光
を伝送路としての光ファイバに導くようにしている。こ
のため、伝送損失の面に限って言うならば、光フアイバ
内に導< Oi ;−j光の強度が高いほど伝送距離が
増大し、中継手段が少なくてずむことになる。一方、半
導体レーデは、その発光ズを命を考慮すると、所定の上
限光出力電力値以下で動作させることが望ましく、従っ
て、半導体レーザの出力光を効率良く光フアイバ内に入
射させる必要がある。
In the field of optical communications that has been put to practical use, semiconductor lasers are generally directly modulated with time-series electrical signals, and this modulated light is guided to an optical fiber as a transmission path. Therefore, in terms of transmission loss, the higher the intensity of <Oi; On the other hand, in consideration of the life of the semiconductor laser, it is desirable to operate the semiconductor laser at a predetermined upper limit optical output power value or less, and therefore, it is necessary to efficiently input the output light of the semiconductor laser into the optical fiber.

従来の技術 第3図は、従来の埋込み型半導体レーザの一般的な構造
を模式的に示したものである。同図中11は活性層、1
2はn型半導体物質、13はn型半導体物質、14は電
極をそれぞれ示している。
BACKGROUND ART FIG. 3 schematically shows the general structure of a conventional buried semiconductor laser. In the figure, 11 is the active layer, 1
2 represents an n-type semiconductor material, 13 represents an n-type semiconductor material, and 14 represents an electrode.

発光部となる活性層11の端面形状は、通常細長い長方
形であり、その近視野像Aは、第4図に示ずように、活
性層11の幅方向に長径を有する略楕円形状となる。一
方、出射光の拡がりに関しては、活性層11の厚さ方向
への拡がりの方が幅方向への拡がりより大きなものであ
り、当該両方向に対する焦点距離が異なるレンズ、例え
ば円柱レンズ等を組合わせたレンズ系により、出射光を
円形断面を有する光ファイバのコアに入射させるように
していた。
The end face shape of the active layer 11 serving as a light emitting portion is usually an elongated rectangle, and its near-field image A is approximately elliptical with a major axis in the width direction of the active layer 11, as shown in FIG. On the other hand, regarding the spread of the emitted light, the spread in the thickness direction of the active layer 11 is larger than the spread in the width direction. A lens system causes the emitted light to enter the core of an optical fiber having a circular cross section.

発明が解決しようとする問題点 しかし、上述したような特殊な光学系を用いると、組立
て及び調整に繁雑な作業が要求され、かつレンズ系の非
点収差に起因して必ずしも十分な結合効率(半導体レー
ザから出射される光の全パワーに対する光フアイバ中に
入る光のパワーの比)が得られないことがあるという問
題があった。
Problems to be Solved by the Invention However, using the above-mentioned special optical system requires complicated assembly and adjustment work, and due to the astigmatism of the lens system, it is not always possible to achieve sufficient coupling efficiency ( There is a problem in that the ratio of the power of light entering the optical fiber to the total power of light emitted from the semiconductor laser may not be obtained.

本発明はこのような問題に鑑みて創作されたもので、そ
の目的は、複雑な光学系を用いることなく、光ファイバ
への結合効率を向上させたモードフィールド変換形半導
体レーデを提供することにある。
The present invention was created in view of these problems, and its purpose is to provide a mode field conversion type semiconductor radar that improves coupling efficiency to an optical fiber without using a complicated optical system. be.

問題点を解決するための手段 上述した従来技術の問題は、方形の活性層端面を有する
半導体レーザに、該活性層端面に対向する方形の入射面
と円形の出射面とが連続した曲面からなる周面で接続さ
れ、前記活性層端面におけるモードフィールドを円形の
モードフィールドに変換する屈折率導波路を有する変換
部を一体的に設けることにより解決される。
Means for Solving the Problems The problem with the prior art described above is that in a semiconductor laser having a rectangular active layer end face, a rectangular entrance face and a circular exit face facing the active layer end face are formed of continuous curved surfaces. This problem is solved by integrally providing a converting section having a refractive index waveguide that is connected at the peripheral surface and converts the mode field at the end face of the active layer into a circular mode field.

正−m−■ 本発明の七−ドフィールド変換形半導体レーザにあって
は、方形の活性層端面から出射された光は、屈折率導波
路の方形の入射面から入射されて円形の出射面まで伝播
する際に、円形のモードフィールドに変換される。この
ため、屈折率導波路の出射面と同心円状の光ファイバ=
17端面を該出射面に対向させることにより、レンズ系
を用いることなく、この半導体レーザと光ファイバを効
率良く結合することができる。
In the seven-field conversion type semiconductor laser of the present invention, the light emitted from the rectangular end face of the active layer is incident from the rectangular entrance surface of the refractive index waveguide and then passes through the circular exit surface. When propagating to , it is transformed into a circular mode field. Therefore, the optical fiber concentric with the exit surface of the refractive index waveguide =
By arranging the end face 17 to face the output surface, the semiconductor laser and the optical fiber can be efficiently coupled without using a lens system.

実  施  例 以下、本発明の実施例を図面にもとづいて詳細に説明す
る。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図は、本発明の望ましい実施例を承りモードフィー
ルド変換形半導体レーザの正面図(a)、側面図(b)
、及び背面図(C)である。1は半導体レーザ5の活性
層であり、この活性層1は長方形の端面を有している。
FIG. 1 shows a front view (a) and a side view (b) of a mode field conversion type semiconductor laser according to a preferred embodiment of the present invention.
, and a rear view (C). 1 is an active layer of a semiconductor laser 5, and this active layer 1 has a rectangular end face.

4は活性層1から延設される屈折率導波路である。この
屈折率導波路4の活性層1側の入射面2は、第2図に模
式的に示すように、活性層1同様に長方形をなしており
、屈折率導波路4の活性Jl11と反対側の出射面3は
、円形をなしている。屈折率導波路4は、入射面2と出
射面3を接続する連続したなめらかな曲面からなる周面
6を有しており、その内部の屈折率は、長手方向及び断
面径方向に所定の分布をなしている。当該屈折率分布は
、屈折率導波路4を伝播しで出射面3に達した光の出射
面3の任意の径方向の強度分布がガウス分布となるよう
に、つまり単−横モードで接続する光ファイバを励1f
ilるように設定することが望ましい。尚、屈折率導波
路4の周面6外部の屈折率は、屈折率導波路4より低い
ものであり、屈折率導波路4を含むモードフィールド変
換部7は、この屈折率導波路4内に光を閉じ込める。
4 is a refractive index waveguide extending from the active layer 1 . As schematically shown in FIG. 2, the entrance surface 2 of the refractive index waveguide 4 on the active layer 1 side is rectangular like the active layer 1, and the side opposite to the active layer 11 of the refractive index waveguide 4 The output surface 3 of is circular. The refractive index waveguide 4 has a peripheral surface 6 consisting of a continuous smooth curved surface connecting the entrance surface 2 and the exit surface 3, and the refractive index inside thereof has a predetermined distribution in the longitudinal direction and the cross-sectional radial direction. is doing. The refractive index distribution is such that the intensity distribution in any radial direction of the exit surface 3 of the light that has propagated through the refractive index waveguide 4 and reached the exit surface 3 becomes a Gaussian distribution, that is, connected in a single transverse mode. Pump optical fiber 1f
It is desirable to set it so that Note that the refractive index outside the circumferential surface 6 of the refractive index waveguide 4 is lower than that of the refractive index waveguide 4, and the mode field conversion section 7 including the refractive index waveguide 4 is located inside the refractive index waveguide 4. Contain light.

屈折率導波路4は、活性層1を半導体基板上に形成する
際に、活性層1と共に該半導体基板上に結晶成長さける
か、または、屈折率導波路4を形成づるべき位置を予め
中空にしておぎ、後で通常のマストランスファ一手段及
び熱処理等により、所定の屈折率分布をもつように形成
させればよい。
When forming the active layer 1 on a semiconductor substrate, the refractive index waveguide 4 is formed by either avoiding crystal growth on the semiconductor substrate together with the active layer 1, or by making the position where the refractive index waveguide 4 is to be formed hollow in advance. After that, it may be formed to have a predetermined refractive index distribution by normal mass transfer means, heat treatment, etc.

活性層1内で増幅された光は、水平(第1図(a)左右
方向)横モードと垂直(同図上下方向)横モードの強度
分布が異なり、このままの状gfgで円形断面を有する
光ファイバのコアに結合するには不適なものであるが、
屈折率導波路4を伝播してその出射面3から出射される
際には、円形のモードフィールドとなり、つまり出射面
3の任意の直径方向の強度分布が同一のガウス分布とな
る。
The light amplified within the active layer 1 has different intensity distributions in the horizontal (left-right direction in Figure 1(a)) transverse mode and the vertical (up-down direction in the same figure) transverse mode; Although unsuitable for coupling to the core of the fiber,
When the light propagates through the refractive index waveguide 4 and is emitted from the output surface 3, it becomes a circular mode field, that is, the intensity distribution in any diametrical direction of the output surface 3 becomes the same Gaussian distribution.

従って、出用面3と同一かそれ以上の直径のコア径を有
する図示しない光ファイバを出射面3に密着対向させる
ことにより、高結合効率で半導体レーザ5と該光ファイ
バの結合がなされるものである。
Therefore, by placing an optical fiber (not shown) having a core diameter equal to or larger than that of the output surface 3 in close contact with the output surface 3, the semiconductor laser 5 and the optical fiber can be coupled with high coupling efficiency. It is.

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、比較的簡単な構
成で、外部に複雑な光学系を用いることなく、光ファイ
バへの結合効率を向上させたモードフィールド変換形半
導体レーザを提供することが可能になるという効果を奏
する。
Effects of the Invention As detailed above, according to the present invention, there is provided a mode field conversion type semiconductor laser which has a relatively simple configuration and improves coupling efficiency to an optical fiber without using a complicated external optical system. This has the effect of making it possible to provide the following.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の望ましい実施例を示すモードフィー
ルド変換形半導体レーザの正面図(a)、側面図(b)
、及び背面図(C)、 第2図は、モードフィールド変換部の屈折率導波路の模
式的な斜視図、 第3図は、従来の一般的な半導体レーザの構造を模式的
に示ず図、 第4図は、同半導体レーザの近視野像を示す説明図であ
る。 1.11・・・活性層、4・・・屈折率導波路、5・・
・半導体レーザ、 7・・・モードフィールド変換部。 (a)         (b) (C) 本発明大大七イ列そ系すモード刀−ルド変寸交弔ギ博イ
本し−ナ°の正面図(q)、イルI節口(b)、臂ω区
(c)第1図 2: 入身引幻 3:れ耐鉛 4:X打牟J)液発 屈′F乍平専液惨かの1臭人的を子牛13凹第2図
FIG. 1 is a front view (a) and a side view (b) of a mode field conversion type semiconductor laser showing a preferred embodiment of the present invention.
, and a rear view (C), FIG. 2 is a schematic perspective view of the refractive index waveguide of the mode field conversion section, and FIG. 3 is a diagram not schematically showing the structure of a conventional general semiconductor laser. , FIG. 4 is an explanatory diagram showing a near-field image of the same semiconductor laser. 1.11... Active layer, 4... Refractive index waveguide, 5...
- Semiconductor laser, 7... mode field conversion section. (a) (b) (C) Front view of the sword (q), opening (b), and armpit of the present invention. ω-ku (c) Fig. 1 2: Nirishikigen 3: Resistance to lead 4:

Claims (1)

【特許請求の範囲】 方形の活性層(1)端面を有する半導体レーザにおいて
、 一方の端面に形成され該活性層(1)端面に対向する方
形面(2)と他方の端面に形成された円形面(3)と該
方形面(2)及び該円形面(3)を連続した曲面で接続
する周面とを有する導波路(4)が形成された変換部(
7)が一体的に設けられ、 前記活性層(1)端面におけるモードフィールドを円形
のモードフィールドに変換することを特徴とするモード
フィールド変換形半導体レーザ。
[Claims] In a semiconductor laser having a rectangular active layer (1) end face, a rectangular face (2) formed on one end face and facing the active layer (1) end face, and a circular face formed on the other end face. A conversion section (4) in which a waveguide (4) having a surface (3) and a peripheral surface connecting the square surface (2) and the circular surface (3) with a continuous curved surface is formed.
7) is integrally provided, and converts the mode field at the end face of the active layer (1) into a circular mode field.
JP30045786A 1986-12-16 1986-12-16 Mode field conversion type semiconductor laser Pending JPS63152190A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6022392A (en) * 1983-07-18 1985-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser and manufacture thereof

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6022392A (en) * 1983-07-18 1985-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor laser and manufacture thereof

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