JPS63244783A - 波長変換素子 - Google Patents

波長変換素子

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JPS63244783A JP62077670A JP7767087A JPS63244783A JP S63244783 A JPS63244783 A JP S63244783A JP 62077670 A JP62077670 A JP 62077670A JP 7767087 A JP7767087 A JP 7767087A JP S63244783 A JPS63244783 A JP S63244783A
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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］ この発明は、半導体素子、特に、通信、情報処理用の半
導体素子に係り、動作条件を選ぶことによって、入射光
の波長を任意波長の出射光に変換できるようにした波長
変換素子に関する。
［従来の技術］ 情報を持った光を電気信号に変換することなく、光のま
まで処理を行う光情報処理、光変換の分野において、あ
る波長の入射光を他の任意波長の出射光に変換する波長
変換素子が実現できたならば、波長多重による大容量情
報処理が可能となるため、この素子の実現が強く望まれ
ている。
このような波長変換素子は、現在のところ実現されてい
ない。しいてあげるとすれば、ニオブ酸リチウムによる
光非線形現象を利用した第２高調波への変換がある。
Ｅ発明が解決しようとする問題点］ ところで、上述したニオブ酸リチウムを利用した従来の
変換素子では、入射光の半分の波長への変換しかできな
いという欠点があった。
この発明は、このような背景の下になされたもので、入
射したある波長の光を、他の波長の光に変換できる波長
変換素子を提供することを特徴とする特に、単一の波長
をもっレーザ光を、他の任意の単一波長のレーザ光に変
換できる波長変換素子を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するためにこの発明は、単一モードで
発振し、動作条件を変えることによりその発振波長をあ
る波長範囲内で任意に設定できる可変波長レーザ部と、
この可変波長レーザ部と光学的に結合された可飽和吸収
領域部とを有し、前記可変波長レーザ部と可飽和吸収領
域部とが同一基板上に近接して集積化されたことを特徴
とする。
［作用　］ 上記構成において、可飽和吸収領域に入射光を供給する
と、可飽和吸収領域が飽和する間に、この可飽和吸収領
域から供給されるわずかな光により、可変波長レーザ部
が負温度状態となる。そして、可飽和吸収領域が飽和し
、その光出力が急激に増大すると、負温度状態となった
可変波長レーザ部から、予め選択された波長の出力光が
得られる。なお、この波長の選択は、可変波長レーザ部
への電流注入量を調整する等の、動作条件の変更により
行なわれる。
［実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。
第１図は、この発明の第１実施例の構成を示す縦断面図
である。図において、ｌはｎ型ＩｎＰ基板、２は１．５
μｎ帯Ｇ６ＪｎＡｇＰ活性層、３は１．３μ−帯Ｇａｒ
ｎＡｓＰ光導波路、４は先導波路３の上に形成された回
折格子、５はｐ型ｒｎＰクラッド層、６．７は、光軸方
向に分離してクラッドＢ５上に設けられている注入電極
、８は注入電極６．７と反対極性の注入電極、９．１０
は無反射コーテイング膜、１１は電気的絶縁の溝である
。
図中１２で示す、破線で囲んだ部分は、電流注入がない
ために、可飽和吸収領域として働く。この可飽和吸収領
域１２は、第２図に示すような特性を有するが、これに
ついては後述する。
また、この可飽和吸収領域１２を除いた部分は、多電極
分布帰還型半導体レーザとして、可変波長レーザの機能
を持っている（特願昭６０−１３３３４５号参照）つす
なわち、注入電極６に流ず電流■１と、注入電極７に流
す電流！、とを変えることにより、レーザ内部にキャリ
ヤ密度の分布差を生じさせると、キャリヤ密度による屈
折率の変化が形成される。これによって、回折格子４の
光学的なビツヂが光軸方向に変化して、単一モードでの
発振波長をある範囲内で連続的に変えることができる。
このような構成において、活性ＸＢ２に吸収される波長
を有する入射光Ｐｉｎを可飽和吸収領域１２に入射する
と、可飽和吸収領域Ｉ２からの光出力は第２図のように
なる。第２図は、横軸に入射光Ｐｉｎ人射後の経過時間
ｔをとり、縦軸に可飽和吸収領域１２からの光出力強度
をとっである。このグラフから分かるように、光出力強
度は、可飽和吸収領域１２の働きにより、ある時間ｔｄ
までは低出力で漸増し、時間ｔｄ後に急激に増大する。
この時間（ｄは、入射光強度に依存しており、入射光が
５０μＷのとき、０．８ｎｓであった。この場合、可変
波長レーザ部１３に供給する注入電流１．と１、との和
■を、レーザ部１３のしきい値Ｉｔｈの０．９４〜０．
９９８倍程度に設定しておくと、時間Ｌｄの間に入射光
Ｐｉｎを吸収して生じたキャリヤにより、レーザ部１３
が負温度状態となり、注入電流１．とＩ、との比で決定
される単一モードの発振を行う。
この発振波長は、注入電流Ｉ、と■、との比を変えるこ
とにより、活性層２がゲインを持つ波長範囲内で任意に
変えられる。よって、時系列的に注入電流１．とＩ、の
比を変えることにより、これに対応した波長のレーザ光
が時系列的に得られる。
上記の動作において、可飽和吸収領域１２の存在は、本
質的に重要である。もし、可飽和吸収領域１２がなく、
可変波長レーザ部１３だけの場合は、入射光の波長を光
増幅するだけで、波長変換素子としては機能しない。
第３図は、この発明の第２実施例の構成を示す縦断面図
である。この第２実施例が、第１図の第１実施例と異な
る点は、次の点である。
■上部の注入電極が３分割されており、これらが上部型
＋［ｉ２１．２２．２３を構成している。そして、電極
２１と電極２３とが電気的に結合され、これらの電極へ
の注入電流Ｉ、と、中心電極２２への注入電流■、との
比を変えることにより、変換波長を可変としている。
■回折格子４は一様でなく、中心電極２２の下方に、４
分の１位相シフトが入っている。なお、この位相シフト
はなくてもよいが、これを入れることにより、ブラッグ
波長の両側にある２つの縦モードのうち、いずれか一方
のみを確実に発振させることができる。
このような構成においても、第１図の第１実施例と同様
に波長変換素子として機能する。
本波長変換素子の可変波長レーザ部１３としては、いか
なる形態をもつものでもよい。第４図は、エレクトロニ
クスレターズ２２巻３号、１３８頁（１９８６年）に、
東盛らにより報告されている可変波長レーザを適用した
、この発明の第３実施例の構成を示すものである。
この波長変換素子の可変波長レーザ部１３は、いわゆる
分布反射型半導体レーザであり、回折格子を持たない活
性層２と、この活性Ｂ２の左側で、電極３１の下方にあ
たる位置にのみ設けらた回折格子４とを有している。こ
の回折格子４は光反射部として機能する。
この上うな構成において、電極３２への注入電流［ｔを
しきい値電流より少し下にし、電極３１への注入電流Ｉ
ｔを変えることにより、回折格子４の屈折率を変える。
これにより、発振波長が変化し、波長変換素子として機
能する。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、可変波長レーザ部と
可飽和吸収領域とを有し、可飽和吸収領域への入射光を
、ある波長Ｗ１囲で、他の任意波長のレーザ光に変換す
ることができる。したがって、情報の多重化や交換が可
能となる。これにより、波長多重化による大容量の情報
処理を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の第１実施例の構成を示す縦断面図、
第２図は可飽和吸収領域の時間に対する光出力変化を示
す図、第３図はこの発明の第２実施例の構成を示す縦断
面図、第４図はこの発明の第３実施例の構成を示す縦断
面図である。 １−−　ｎｌ！：Ｊ、　Ｉ　ｎＰ基板、２−１　、　５
　μｍ帯ＧａＩｎＡｓＰ活性層、３・・・・・・１．３
μ履帯Ｇａ１ｎＡｓＰ光導波路、４・・・・・・回折格
子、５・・・・・・ｐ型！ｎＰクラッド層、６．７，８
，２１，２２，２３．３１．３２・・・・・・電極、９
、ＩＯ・・・・・・無反射コーテイング膜、！■・・・
・・・Ｆ／ｌ、１２・・・・・・可飽和吸収領域Ｉ３・
・・・・・可変波長レーザ部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）単一モードで発振し、動作条件を変えることによ
    りその発振波長をある波長範囲内で任意に設定できる可
    変波長レーザ部と、この可変波長レーザ部と光学的に結
    合された可飽和吸収領域部とを有し、前記可変波長レー
    ザ部と可飽和吸収領域部とが同一基板上に近接して集積
    化されたことを特徴とする波長変換素子。
  2. （２）前記可変波長レーザ部は、独立に電流注入量を調
    整することのできる、光軸方向に配列された２個以上の
    電極と、光軸方向全長にわたって設けられた回折格子と
    を具備する多電極分布帰還型半導体レーザからなること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の波長変換素子
    。
  3. （３）前記可変波長レーザ部は、回折格子を持たない活
    性部と、回折格子からなる光反射部とを有し、電流注入
    量を変えることにより前記光反射部の屈折率を変えて、
    発振波長を可変とする分布反射型半導体レーザからなる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の波長変換
    素子。
  4. （４）前記可飽和吸収領域部は、可変波長レーザ部と同
    様の積層構造を持ち、該可飽和吸収領域の活性層は、前
    記可変波長レーザ部の活性層と連続的につながっており
    、かつ電流非注入領域となっていることを特徴とする特
    許請求の範囲第１項ないし第３項いずれかの項記載の波
    長変換素子。
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