JPS63274192A - 半導体発光装置 - Google Patents

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】 〔概　要〕 ＤＦＢレーザ部と、そのＤＦＢレーザ部から出力された
レーザ光の線幅を狭くする外部導波路とを有する半導体
発光装置であって、外部導波路に活性層を有する損失補
償部を設け、該損失補償部で外部導波路の光損失を補償
することによって、長い外部導波路を使用して狭線幅化
されたレーザ光の発生を可能とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体発光装置に関し、特に、ＤＦＢ　（Ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ　）レーザ部
と、そのＤＦＢレーザ部から出力されたレーザ光の線幅
を狭くする外部導波路とを有する半導体発光装置に関す
る。

〔従来の技術〕

近年、例えば、コヒーレント通信用光源として、線幅が
狭く単一波長のレーザ光を発生する半導体発光装置が要
望され、そのような半導体発光装置の研究開発が盛んに
行われている。

第４図は従来の半導体発光装置の一例を示す断面図であ
る。

この第４図に示す半導体発光装置は、ＤＦＢレーザ部１
０３およびＤＦＢレーザ部１０３から出力されたレーザ
光の線幅を狭くする外部導波路１０５を備えている。Ｄ
ＦＢレーザ部１０３は、レーザ共振器に波長選択性を持
たせて単一波長のレーザ光を出力するようにしたもので
ある。回折格子１０２が上面に設けられたＮ型１ｎＰ基
板１０８上にはＮ型ＩｎＧａＡｓＰより成る内部導波路
１０５ａ、　Ｎ型ＩｎＰバッファ層１１０　、ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層１０１およびＰ型ＩｎＰより成るクラッド
層１０９がそれぞれ積層されている。ここで、参照番号
１０９ａは分離溝である。

そして、基板１０８の下部に形成された電極１１１ａお
よびクラッドＮ１０９の上部に形成された電極１１１ｂ
により活性槽１０１に活性電流ｉを注入することによっ
て、ＤＦＢレーザ部１０３からレーザ光を出力させるよ
うにされている。ところで、半導体レーザの利得は比較
的広いスペクトル幅を持っているため、横モード制御さ
れていても軸モードは完全に単一とはならない。そこで
、ＤＦＢレーザ部１０３には内部導波路１０５ａの下部
に回折格子１０２が設けられており、この回折格子１０
２により利得スペクトル幅の範囲内で回折格子１０２の
ブラッグ波長に対応した１つの波長の光が選択的に反射
され、単一軸モードのレーザ光が得られるようになされ
ている。

上記したようなりＦＢレーザ部１０３で発生されたレー
ザ光は単一モードではあるものの、活性層１０１に注入
する活性電流ｉの変動や半導体発光装置を形成している
結晶の品質等のために、得られるレーザ光の線幅は、例
えば、コヒーレント通信用光源としては十分な狭線幅で
あるとはいえない。

第４図の半導体発光装置は、ＤＦＢレーザ部１０３から
出力されたレーザ光の線幅を狭くするために、一端に高
反射ミラー１０４が取付けられた外部導波路１０５を使
用するものである。すなわち、ＤＦＢレーザ部１０３か
ら出力されたレーザ光は、内部導波路１０５ａを介して
Ｎ型１ｎＧａＡｓＰより成る外部導波路１０５中を通っ
て高反射ミラー１０４に到る。

そして、高反射ミラー１０４で反射されて再び外部導波
路１０５中を通過して、ＤＦＢレーザ部１０３の内部導
波路１０５ａに戻る。これにより、狭線幅化されたレー
ザ光が得られることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述したように、第４図に示す従来の半導体発光装置は
、一端に高反射ミラー１０４が取付けられた外部導波路
１０５を使用し、ＤＦＢレーザ部１０３から出力された
レーザ光を高反射ミラー１０４で反射することにより、
半導体発光装置から得られるレーザ光の線幅を狭くする
ことができるものである。

ところで、この従来の半導体発光装置のように外部導波
路１０５を使用してレーザ光を狭線幅化する場合、半導
体発光装置から得られるレーザ光の線幅は、外部導波路
１０５の長さく　ＤＦＢレーザ部１０３と高反射ミラー
１０４との間の外部導波路１０５の長さ）ｌに応じて狭
くなることが知られている。

そして、この外部導波路の長さｌと得られるレーザ光の
線幅との関係は、理論上では、外部導波路の長さｌが長
ければ長い程、狭線幅化されたレーザ光が得られる。

しかし、実際には、外部導波路１０５はその外部導波路
に特有な値の単位長さ当たりの光損失を有しているため
、外部導波路１０５の長さｌを長くすると、外部導波路
１０５中を通過するレーザ光の光損失が大きくなり、半
導体発光装置から得られるレーザ光を狭線幅化すること
が不可能となる。これは、ＤＦＢレーザ部１０３で出力
されたレーザ光は外部４波路１０５を通って高反射ミラ
ー１０４に反射され、再び外＃導波路１０５を通ってＤ
ＦＢレーザ部１０３の内部導波路１０５ａに戻ることに
なるが、この戻って来るレーザ光の強度が外部導波路の
光損失のために減少してしまい、レーザ光の狭線幅化に
作用しなくなるからである。

このように、従来の外部導波路を使用してレーザ光を狭
線幅化する半導体発光装置は、外部導波路による狭線幅
化の作用を十分に活用することができず、例えば、コヒ
ーレント通信用光源に適した単一波長で十分に狭線幅化
されたレーザ光を発生することができなかった。

本発明は、上述した従来形の半導体発光装置の有する問
題点に鑑み、外部導波路に活性層を有する損失補償部を
設け、該損失補償部で外部導波路の光損失を補償するこ
とによって、長い外部導波路を使用してレーザ光の線幅
を狭くした半導体発光装置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〕

第１図は本発明に係る半導体発光装置の原理を示す図で
ある。

本発明によれば、第１の活性層１に活性電流Ｉ。

を注入し、該第１の活性層１から放出されたスペクトル
幅内の光を回折格子２を用いて選択し、単一波長のレー
ザ光を出力するＤＦＢレーザ部３と、該ＤＦＢレーザ部
３から出力されたレーザ光の線幅を狭くする一端に高反
射ミラー４が取付けられた外部導波路５とを具備する半
導体発光装置であって、前記外部導波路５に第２の活性
層６を備える損失補償部７を設け、該損失補償部７で前
記外部導波路５で生じる光損失を補償することを特徴と
する半導体発光装置が提供される。

〔作　用〕

上述した構成を有する本発明の半導体発光装置によれば
、ＤＦＢレーザ部３から放出されたレーザ光は一端に高
反射ミラー４が取付けられた外部導波路５中を伝わるが
、この外部導波路５には第２の活性層６を備える損失補
償部７が設けられていて外部導波路５で生じる光損失を
補償することができる。

これにより、長い外部導波路を使用して狭線幅化された
レーザ光を発生することができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る半導体発光装置の一
実施例を説明する。

第２図は本発明の半導体発光装置の一実施例を示す断面
図である。

この第２図に示す半導体発光装置は、ＤＦＢレーザ部３
、ＤＦＢレーザ部３から出力されたレーザ光の線幅を狭
くする外部導波路５および外部導波路５中の光損失を補
償する損失補償部７を備えている。

ＤＦＢレーザ部３は、レーザ共振器に波長選択性を持た
せて単一波長のレーザ光を出力するようにしたものであ
り、回折格子２が上面に設けられたＮ型１ｎＰ基板８上
にはＮ型１ｎＧａＡｓＰより成る内部導波路５ａ、Ｎ型
１ｎＰバッファ層ｔＯａ、ＩｎＧａＡｓＰ活性層ｌおよ
びＰ型ＩｎＰより成るクラッド層９がそれぞれ積層され
ている。このＤＦＢレーザ部３の構成は、第４図に示し
た従来の半導体発光装置におけるＤＦＢレーザ部１０３
と同様である。

そして、基板８の下部に形成された電極１１ａおよびク
ラフトＮ９の上部に形成された電極１１ｂにより活性層
ｌに活性電流１．を注入することによって、ＤＦＢレー
ザ部３から回折格子２のブラッグ波長に対応した波長の
単一軸モードのレーザ光が出力されるようにされている
。このＤＦＢレーザ部３から出力されたレーザ光は、内
部導波路５ａを介して基板８とクラッド層９との間に延
長されたＮ型１ｎＧａＡｓＰより成る外部導波路５に伝
えられる。

この外部導波路５の一端には高反射ミラー４が取付けら
れ、ＤＦＢレーザ部３から出力されたレーザ光を反射し
てその線幅を狭くするようになされている。すなわち、
ＤＦＢレーザ部３から出力されたレーザ光は、内部導波
路５ａを介して外部導波路５中を通って高反射ミラー４
に到り、この高反射ミラー４で反射されて再び外部導波
路５中を通過してＤＦＢレーザ部３の内部導波路５ａに
戻り、狭線幅化されたレーザ光が得られることになる。

さらに、本実施例の半導体発光装置は、ＤＦＢレーザ部
３と高反射ミラー４との間の外部導波路５の途中に、こ
の外部導波路５で生じるレーザ光の光損失を補償する損
失補償部７が設けられている。この損失補償部７は、外
部導波路５上にＮ型ＩｎＰバンファ層１０ｂを介して形
成されたＩｎＧａＡｓＰ活性層６を備えている。そして
、基板８の下部に形成された電極１１ａおよびクラッド
層９の上部に形成された電極１１ｃにより活性層６に損
失補償電流１．を注入することによって、外部導波路５
中の光を増幅するようになされている。ここで、損失補
償電流Ｉ、が注入された活性層６が放出する光は自然放
出光なので、半導体発光装置のレーザ特性に影響を及ぼ
すことはない。

ここで、光損失を補償するための活性層６の単位長さ当
たりの増幅率をｇ、活性層６の外部導波路方向の長さを
Ｌ２とし、また、ＤＦＢレーザ部３から活性層６のまで
の外部導波路５の長さをＬｌ。

活性層６から高反射ミラー４までの外部導波路５の長さ
をＬ３とし、さらに外部導波路５における単位長さ当た
りの光損失の値をαとする。第３図は第２図の半導体発
光装置における損失補償部の損失補償電流と利得との関
係を示す波形図である。

長さＬ２の活性層６による利得Ｇは、単位長さ当たりの
増幅率がｇなので、Ｇ＝ｇ−Ｌｚで表される。この活性
層６による利得Ｇが、外部導波路５の長さくＬＩ＋Ｌ３
）による光損失を補償すれば、見掛は上外部導波路５に
おいて光損失が存在しないことになる。ここで、外部導
波路５中を伝わるレーザ光は高反射ミラー４で反射され
るので長さくＬｌ　＋Ｌａ　）の２倍の長さの光損失を
考慮しなければならないが、活性層６による利得Ｇも高
反射ミラー４に反射される前の往路と反射された後の復
路とで２倍になるので、α（Ｌｌ　＋Ｌ３）−Ｇが成立
するように活性層６に損失補償電流１１を注入すれば外
部導波路６による光損失を補償することができる。第３
図から明らかなように、α（Ｌｌ　＋Ｌ３　）＝Ｇとす
るためには活性層６に対して■、。の損失補償電流を注
入すればよいことになる。

次に、第２図の半導体発光装置について、具体的な値を
示す。ＤＦＢレーザ部３から活性層６のまでの外部導波
路５の長さＬ　ｒ　＝　２　ｍＩＩ、活性層６の長さＬ
ｚ　”　０．３ｍ、活性層６から高反射ミラー４までの
外部導波路５の長さＬ３　＝　Ｉ　Ｍのとき、外部導波
路５の光損失は１０ｃｍ−’程度なので、ｇ＝１００Ｃ
ＩＩ−’となるように損失補償電流Ｉ、を注入すれば外
部導波路５の光損失を補償することができる。このとき
、得られるレーザ光の線幅減少率は０．０５程度である
。比較のために、第４図に示す従来の半導体発光装置で
外部導波路１０５の長さ！＝３１１ｍ程度のものにおい
ては、得られるレーザ光の線幅減少率は０．７程度であ
る。このように、本実施例の半導体発光装置によれば、
従来の半導体発光装置で得られるレーザ光よりも遥かに
狭線幅化されたレーザ光を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係る半導体発光装置は
、外部導波路に活性層を有する損失補償部を設け、該損
失補償部で外部導波路の光損失を補償することによって
、長い外部導波路を使用して狭線幅のレーザ光を発生す
る半導体発光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体発光装置の原理を示す図、 第２図は本発明の半導体発光装置の一実施例を示す断面
図、 第３図は第２図の半導体発光装置における損失補償部の
損失補償電流と利得との関係を示す波形図、 第４図は従来の半導体発光装置の一例を示す断面図であ
る。 （符号の説明） １・・・第１の活性層、 ２・・・回折格子、 ３・・・ＤＦＢレーザ、 ４・・・高反射ミラー、 ５・・・外部導波路、 ６・・・第２の活性層、 ７・・・損失補償部、 ■、・・・活性電流、 Ｉｂ・・・損失補償電流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１の活性層（１）に活性電流（Ｉ＿ａ）を注入し
   、該第１の活性層（１）から放出されたスペクトル幅内
   の光を回折格子（２）を用いて選択し、単一波長のレー
   ザ光を出力するＤＦＢレーザ部（３）と、該ＤＦＢレー
   ザ部（３）から出力されたレーザ光の線幅を狭くする一
   端に高反射ミラー（４）が取付けられた外部導波路（５
   ）とを具備する半導体発光装置であって、 前記外部導波路（５）に第２の活性層（６）を備える損
   失補償部（７）を設け、該損失補償部（７）で前記外部
   導波路（５）で生じる光損失を補償することを特徴とす
   る半導体発光装置。 ２、前記損失補償部（７）は、前記第２の活性層（６）
   に損失補償電流（Ｉ＿ｂ）を注入して前記外部導波路（
   ５）中の光を増幅するようになっている特許請求の範囲
   第１項に記載の装置。