JP2002296147A - 波長可変半導体レーザの検査方法及び検査装置、コヒーレント光源の検査方法 - Google Patents
波長可変半導体レーザの検査方法及び検査装置、コヒーレント光源の検査方法Info
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Abstract
でかつ高速に評価する方法を提供する。 【解決手段】 活性領域と位相調整領域とDBR領域か
ら構成される波長可変半導体レーザ1に電流を供給する
電源と、半導体レーザの出力強度を検出する受光素子3
と、受光素子までの光路上に挿入可能な透過型波長選択
素子6から構成される検査装置であり、活性領域に一定
の活性電流を注入し、半導体レーザから受光素子までの
光路上に透過型波長選択素子を挿入した状態で、位相調
整領域に注入する位相電流とDBR領域に注入するDB
R電流の少なくとも一方を変化させ、透過型波長選択素
子後の半導体レーザ光の出力強度を受光素子により検出
し、出力強度の変化点に対応する位相電流及びDBR電
流を求め、波長可変DBR半導体レーザの波長可変の安
定性などを簡単でかつ高速に検査することができる。
Description
波発生などに用いられる波長可変機能を有する半導体レ
ーザの検査装置及び検査方法に関するものである。
光通信分野や非線形効果を用いた第2高調波発生の基本
波として注目されている。半導体レーザ上にグレーティ
ングが集積化された、分布帰還型(distributed feedb
ack : DFB)半導体レーザ並びに分布反射型(distribut
ed Bragg reflector : DBR)半導体レーザは、レーザ
単体で単一縦モード発振が可能な半導体レーザである。
現在、DBR半導体レーザおよびDFB半導体レーザは、長距
離・大容量の光通信システムを実現する上で重要な光部
品と成っている。
上のDBR部に電流注入し、プラズマ効果や温度変化によ
り屈折率変化を与えることで、発振波長をチューニング
することが提案されている。
について説明する(横山他:電気学会論文誌C、Vol.12
0-C、P938、平成12年)。図14に、3電極構造のA
lGaAs系波長可変DBR半導体レーザの構成であ
る。波長可変DBR半導体レーザ34は、活性領域3
5、位相調整領域36、DBR領域37の3つの領域か
ら構成されている。n−GaAs基板上にMOCVD装
置を用いてエピタキシャル成長により、n−AlGaA
sを成長させた後、AlGaAsの活性領域を形成す
る。クラッド層としてp−AlGaAsを積層し、フォ
トリソグラフィー技術により、リブ構造の光導波路を形
成している。次に、光導波路上に電子ビーム描画により
1次のグレーティング(周期100nm)を形成し、グ
レーティングを形成したDBR領域と、位相調整領域に
は、シリコンを注入し、パッシブな光導波路を形成して
いる。第2の結晶成長を行い、クラッド層としてp−A
lGaAsを積層し、最後にn側及びp側には、電流注
入するための電極を形成している。
半導体レーザは、しきい値が25mAで、活性領域への
注入電流(動作電流)150mAに対し出力50mWが
得られている。図15にDBR領域へ電流注入を行った
場合の波長可変特性を示す。DBR領域への注入電流
(DBR電流)を変化させ、DBR領域の屈折率を熱的
に変化させることにより、波長可変が実現される。出射
された半導体レーザ光を光スペクトラムアナライザに導
き、発振波長を観測した。注入電流100mA、位相電
流0mAに対し、図15に示すように階段状の2nmの
波長可変幅が得られた。波長可変時においても発振波長
は単一縦モードに維持された。
にDBR電流を変化させた時の波長可変特性を測定し
た。さらに、位相電流を40mAに設定し、同様にDB
R電流を変化させた時の波長可変特性を測定した。得ら
れた結果をもとに、モードホップが生じたDBR電流値
(階段のステップとなる電流値A点)をプロットした結
果を図16に示す。このマップから、DBR電流(Id
br)と位相調整領域への注入電流(位相電流:Ip
h)をIdbr/Iph=0.5の関係を保持して、同
時に制御すると図17に示すような連続的な波長可変特
性が実現できる。
波長可変DBR半導体レーザやDFB半導体レーザにお
いては、その波長可変特性が重要である。波長可変特性
として重要な要素は、 1)単一縦モード性 2)波長可変再現性 3)連続波長可変に必要なIdbr/Iphの関係 である。1)単一モード性は、光通信用途や第2高調波
発生においては、最も要求される項目であり、第2高調
波発生などでは、縦モードがマルチモード化すると、変
換効率の大きな減少を招く。2)波長可変再現性は、波
長制御上重要な項目であり、まず図15に示すように単
調増加特性であり、また波長可変特性の再現性が優れて
いることが重要である。3)連続波長可変に必要なId
br/Iphの関係は、半導体レーザ間の個体ばらつき
を有するため、それぞれの半導体レーザに対して測定す
る必要がある。
ペクトラムアナライザなどを用いて測定を行っていて、
相当な作業量を必要としていた。波長可変DBR半導体
レーザの量産化などを考えると、検査工程の簡素化は重
要な課題であった。
単な構成、スピーディーで正確な波長可変機能を有する
半導体レーザの検査装置、及び簡便な検査方法を提供す
ることを目的とする。
め、本発明の波長可変半導体レーザの検査装置は、活性
領域と位相調整領域と分布ブラッグ反射(DBR)領域
を有する半導体レーザの検査装置であって、前記活性領
域と前記位相調整領域と前記DBR領域に電流を供給す
る電源と、前記半導体レーザから出射される光の出力強
度を検出するための受光素子と、前記半導体レーザから
前記受光素子までの光路上に挿入可能な透過型波長選択
素子から構成されていて、そのことによって、上記の目
的が達成される。
は、前記半導体レーザから前記受光素子までの光路上に
前記透過型波長選択素子を挿入した状態において、前記
活性領域に注入する所定の活性電流に対し、前記位相調
整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に注入する
DBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記透過型波
長選択素子後の前記半導体レーザ光の出力強度を前記受
光素子により検出することによって、上記目的が達成さ
れる。
は、波長可変半導体レーザ検査装置を用いて、前記半導
体レーザから前記受光素子までの光路上に前記透過型波
長選択素子を挿入しない状態において、前記活性領域に
注入する活性電流を変化させ、前記半導体レーザから出
射される光の出力強度を前記受光素子により検出し、前
記活性電流と前記出力強度の関係を求めることによっ
て、上記目的が達成される。
は、前記波長可変半導体レーザ検査装置を用いて、前記
活性領域に一定の活性電流を注入し、前記半導体レーザ
から前記受光素子までの光路上に前記透過型波長選択素
子を挿入した状態において、前記位相調整領域に注入す
る位相電流と前記DBR領域に注入するDBR電流の少
なくとも一方を変化させ、前記透過型波長選択素子後の
前記半導体レーザ光の出力強度を前記受光素子により検
出し、前記半導体レーザの所望の波長に対応する前記位
相電流及び前記DBR電流を求めることによって、上記
目的が達成される。
ーザの所望の波長が、前記透過型波長選択素子後の前記
半導体レーザ光の出力強度が最大になる波長であること
によって、上記目的が達成される。
査方法は、前記波長可変半導体レーザ検査装置を用い
て、前記活性領域に一定の電流を注入し、前記半導体レ
ーザから前記受光素子までの光路上に前記透過型波長選
択素子を挿入した状態において、前記位相調整領域に注
入する位相電流と前記DBR領域に注入するDBR電流
の少なくとも一方を変化させ、前記透過型波長選択素子
後の前記半導体レーザ光の出力強度を前記受光素子によ
り検出し、前記出力強度の変化点に対応する前記位相電
流及び前記DBR電流を求めることによって、上記目的
が達成される。
対応する前記位相電流及び前記DBR電流から、前記位
相電流と前記DBR電流の電流比を算出することによっ
て、上記目的が達成される。
を変化させた時に得られる前記変化点に対応する前記位
相電流の間隔△Iphと、前記DBR電流を変化させた
時に得られる前記変化点に対応する前記DBR電流の間
隔△Idbrから、前記位相電流と前記DBR電流の電
流比△Iph/△Idbrを算出することによって、上
記目的が達成される。
流の電流比△Iph/△Idbrを算出し、前記位相電
流と前記DBR電流を前記電流比△Iph/△Idbr
の関係で動作させることで、前記半導体レーザの波長が
連続的に変化することによって、上記目的が達成され
る。
長選択素子が、基板上に形成された誘電体多層膜からな
ることによって、上記目的が達成される。ある実施の形
態においては、前記透過型波長選択素子が、基板上に形
成された誘電体多層膜からなることによって、上記目的
が達成される。
査方法は、活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ反射
(DBR)領域を有する半導体レーザの検査装置であっ
て、前記活性領域と前記位相調整領域と前記DBR領域
に電流を供給する電源と、前記半導体レーザから出射さ
れる光の出力強度を検出するための受光素子を有し、前
記活性領域に所定の活性電流を注入し、前記位相調整領
域に注入する位相電流を変化させた時に得られる出力変
化点の位相電流間隔△Iphと、前記DBR領域に注入
するDBR電流を変化させた時に得られる出力変化点の
DBR電流間隔△Idbrを求め、前記位相電流間隔△
Iphと前記DBR電流間隔△Idbrの電流比△Ip
h/△Idbrを算出することによって、上記目的が達
成される。
を変化させた時に得られる出力変化点、及びDBR電流
を変化させた時に得られる出力変化点が、出力減少から
出力増加に変化する変化点であることによって、上記目
的が達成される。
と前記DBR電流を前記電流比△Iph/△Idbrの
関係で動作させることで、前記半導体レーザの波長が連
続的に変化することによって、上記目的が達成される。
査方法は、活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ反射
(DBR)領域を有する半導体レーザの検査装置であっ
て、前記活性領域と前記位相調整領域と前記DBR領域
に電流を供給する電源と、光の出力強度を検出するため
の受光素子と、前記半導体レーザから前記受光素子まで
の光路上に挿入可能な第2高調波発生素子から構成され
ていることによって、上記目的が達成される。
は、前記半導体レーザから前記受光素子までの光路上に
前記第2高調波発生素子を挿入した状態において、前記
活性領域に注入する所定の活性電流に対し、前記位相調
整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に注入する
DBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記第2高調
波発生素子により波長変換された高調波光の出力強度を
前記受光素子により検出することによって、上記目的が
達成される。
は、前記波長可変半導体レーザ検査装置を用いて、前記
半導体レーザから前記受光素子までの光路上に前記第2
高調波発生素子を挿入しない状態において、前記活性領
域に注入する活性電流を変化させ、前記半導体レーザか
ら出射される光の出力強度を前記受光素子により検出
し、前記活性電流と前記出力強度の関係を求めることに
よって、上記目的が達成される。
は、前記波長可変半導体レーザ検査装置を用いて、前記
活性領域に一定の電流を注入し、前記半導体レーザから
前記受光素子までの光路上に前記第2高調波発生素子を
挿入した状態において、前記位相調整領域に注入する位
相電流と前記DBR領域に注入するDBR電流の少なく
とも一方を変化させ、前記第2高調波発生素子により波
長変換された高調波光の出力強度を前記受光素子により
検出し、前記半導体レーザの所望の波長に対応する前記
位相電流及び前記DBR電流を求めることによって、上
記目的が達成される。
ーザの所望の波長が、前記第2高調波発生素子後の前記
高調波光の出力強度が最大になる波長であることによっ
て、上記目的が達成される。
半導体レーザ検査装置を用いて、前記活性領域に一定の
電流を注入し、前記半導体レーザから前記受光素子まで
の光路上に前記第2高調波発生素子を挿入した状態にお
いて、前記位相調整領域に注入する位相電流と前記DB
R領域に注入するDBR電流の少なくとも一方を変化さ
せ、前記第2高調波発生素子により波長変換された高調
波光の出力強度を前記受光素子により検出し、前記高調
波の出力強度の変化点に対応する前記位相電流及び前記
DBR電流を求めることによって、上記目的が達成され
る。
対応する前記位相電流及び前記DBR電流から、前記位
相電流と前記DBR電流の電流比を算出することによっ
て、上記目的が達成される。
を変化させた時に得られる前記変化点に対応する前記位
相電流の間隔△Iphと、前記DBR電流を変化させた
時に得られる前記変化点に対応する前記DBR電流の間
隔△Idbrから、前記位相電流と前記DBR電流の電
流比△Iph/△Idbrを算出することによって、上
記目的が達成される。
流の電流比△Iph/△Idbrを算出し、前記位相電
流と前記DBR電流を前記電流比△Iph/△Idbr
の関係で動作させることで、前記半導体レーザの波長が
連続的に変化することによって、上記目的が達成され
る。
波発生素子が、バルク型の擬似位相整合方式により波長
変換するものであることによって、上記目的が達成され
る。
波発生素子が、バルク型の擬似位相整合方式により波長
変換するものであることによって、上記目的が達成され
る。
検査方法は、活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ反
射(DBR)領域を有する半導体レーザと、第2高調波
発生(SHG)素子から構成されるコヒーレント光源に
おいて、前記活性領域に一定の活性電流を注入し、前記
位相調整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に注
入するDBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記第
2高調波発生素子により波長変換された高調波光の出力
強度を前記受光素子により検出し、前記半導体レーザの
所望の波長に対応する前記位相電流及び前記DBR電流
を求めることによって、上記目的が達成される。
ーザの所望の波長が、前記第2高調波発生素子後の前記
高調波光の出力強度が最大になる波長であることによっ
て、上記目的が達成される。
相調整領域と分布ブラッグ反射(DBR)領域を有する
半導体レーザと、第2高調波発生(SHG)素子から構
成されるコヒーレント光源において、前記位相調整領域
に注入する位相電流と前記DBR領域に注入するDBR
電流の少なくとも一方を変化させ、前記第2高調波発生
素子により波長変換された高調波光の出力強度を前記受
光素子により検出し、前記高調波の出力強度の変化点に
対応する前記位相電流及び前記DBR電流を求めること
によって、上記目的が達成される。
対応する前記位相電流及び前記DBR電流から、前記位
相電流と前記DBR電流の電流比を算出することによっ
て、上記目的が達成される。
を変化させた時に得られる前記変化点に対応する前記位
相電流の間隔△Iphと、前記DBR電流を変化させた
時に得られる前記変化点に対応する前記DBR電流の間
隔△Idbrから、前記位相電流と前記DBR電流の電
流比△Iph/△Idbrを算出することによって、上
記目的が達成される。
流の電流比△Iph/△Idbrを算出し、前記位相電
流と前記DBR電流を前記電流比△Iph/△Idbr
の関係で動作させることで、前記半導体レーザの波長が
連続的に変化することによって、上記目的が達成され
る。
形態を説明する。
変機能を有するDBR半導体レーザ(以下、波長可変D
BR半導体レーザとする)の検査装置の構成図である。
波長可変DBR半導体レーザ1から出射された光は、レ
ンズ2によりコリメートされ、レーザ光の出力強度を検
出するための受光素子3に導かれる。受光素子としては
帯域としてMHz程度まで有するものが用いられた。さ
らに高速のものを用いることで、光検出速度を向上させ
ることはできるが、受光面積が小さくなる。受光素子3
で検出された信号は、A/D変換器4によりディジタル
信号に変換され、制御回路5中のメモリーに蓄積され
る。制御用マイコンとしては、12bitのものが用い
られた。受光素子3とレンズ2の間には、透過型波長選
択素子6が挿入される。
素子6として石英ガラス基板上に形成された誘電体多層
膜が用いられた。誘電体多層膜はTiO2とSiO2との
積層構造になっている。誘電体多層膜から構成される透
過型波長選択素子では、光軸に対する角度を変化させる
ことで、透過ピーク波長を変化することができ、角度が
大きくなると透過ピーク波長は短波長側にシフトする。
本実施の形態で用いられた透過型波長選択素子6の角度
を固定して透過スペクトラムを評価した。本実施の形態
では3種類(サンプルA,B,C)の透過型波長選択素
子が用いられ、それぞれの最大透過率(%)及び透過率
が半分になる波長全幅(nm)は、サンプルA:50%
と0.15nm、サンプルB:70%と0.3nm、サ
ンプルC:90%と0.6nmであった。
域と位相調整領域と分布ブラッグ反射(DBR)領域の
3つの領域から構成される。活性領域は利得を発生させ
る領域である。DBR領域には、回折格子が形成されて
いてある特定の波長の光を反射することができる。その
ため、活性領域に電流注入(以下、活性電流とする)を
行うと、活性領域側の端面とDBR領域間で、レーザ発
振が生じる。DBR領域及び位相調整領域に電流(以
下、DBR電流及び位相電流とする)を注入すると、内
部抵抗があるため温度が上昇し、屈折率変化を生じる。
そのため、DBR領域では、反射する光の波長が変化
し、位相調整領域では端面とDBR領域で構成される共
振器の位相状態が変化する。
電流を一定にして、DBR電流を変化させると、階段状
の波長可変特性が得られる。さらに、位相電流を変化さ
せて、再度DBR電流を変化させて波長可変特性を得、
階段状のステップ(即ち、出力強度の変化点)となる電
流値A点をプロットすると従来例の図16に示すマップ
が得られる。このマップから、DBR電流(Idbr)
と位相調整領域への注入電流(位相電流:Iph)をI
dbr/Iph=0.5の関係を保持して、同時に制御
すると図17に示すような連続的な波長可変特性が実現
できる。
いた検査方法について説明する。
除去し、活性領域への注入電流に対する光出力強度を受
光素子3により検出する。透過型波長選択素子6がない
状態においては、活性領域に電流注入することにより、
図2に示す電流―出力特性が得られる。
Aに設定し、DBR電流を変化させた時の出力特性を受
光素子3により検出した。透過型波長選択素子(サンプ
ルC:0.6nm)の角度を調整し、透過ピーク波長を
820nmに設定した。本実施の形態では、所望の波長
として820±0.5nmと設定した。DBR電流を0
〜100mAまで変化した時に、発振波長が820nm
になると、透過型波長選択素子6後で検出した信号が最
も大きくなる。本実施の形態で用いられた波長可変DB
R半導体レーザ1の発振波長は、DBR電流が0mAの
時819.5nmで、50mAの時820.5nmまで
変化するものである。この時受光素子で検出した信号
(A/D変換する前の信号)を図3に示す。DBR電流
が25mAの時、最大の光出力を検出した。よって、本
実施の形態では半導体レーザの所望の波長に対応するD
BR電流が25mAであることが分かった。
素子6後の光出力強度の変化点(階段のステップとなる
電流値B1〜B5)は、波長がモードホップした点を示
している。即ち、図15のモードホップ点(例えば、A
点)に対応している。次に、位相電流を20mAに設定
し、同様にDBR電流を変化させた時の透過型波長選択
素子後の光出力を受光素子により検出する。位相電流を
大きくすることで、光導波路内の屈折率、即ち位相状態
が変化するので、変化点B1〜B5はシフトする。さら
に、位相電流を40mAに設定して、同様に変化点B1
〜B5を求めた。結果を図4にまとめる。
し、このマップからDBR電流(Idbr)と位相調整
領域への注入電流(位相電流:Iph)の電流比Idb
r/Iphを求め、この電流比でDBR電流(Idb
r)と位相調整領域へ電流注入することにより連続波長
可変を実現できる。本実施の形態では、図4よりIdb
r/Iph=0.5が算出でき、この電流比で制御する
ことにより連続的な波長可変を実現できた。
使ったデータ処理について説明する。12bitのマイ
コンを使用しているため、各領域への注入電流を0X0
00〜0XFFFまで4096段階に分割できる。0X
は16進数を意味する。位相電流及びDBR電流の最大
電流は約128mAとした。即ち、0X020が1mA
に相当する。活性領域への注入電流の最大電流は約25
6mAとした。即ち、0X010が1mAに相当する。
設定した。はじめ、位相電流を0X000(0mA)に
設定する。この位相電流を固定した状態で、DBR電流
を0X010(0.5mA)ずつ0X700(56m
A)まで変化させた。受光素子4で検出した信号をA/
D変換し、Pd(1)〜Pd(56)のデータをメモリ
ーに蓄積する。次に、位相電流を0X280(20m
A)、0X500(40mA)、それぞれに設定する。
同様に、DBR電流を変化させ、データを制御回路5内
のメモリーに蓄積する。
める。これにより、半導体レーザの所望の波長に対応す
るDBR電流が0X320(25mA)であることが分
かった。
なるIdbrδ(N)、即ち、出力強度の変化点を求め
る。δPは、使用される透過型波長選択素子の波長選択
性に依存する。本実施の形態においては、 δP=Pd(N)*0.05 と、最大出力の5%に設定した。
り、図4と同等のマップが得られる。このマップからD
BR電流(Idbr)と位相調整領域への注入電流(位
相電流:Iph)の電流比Idbr/Iphの平均値を
求め、この電流比でDBR電流(Idbr)と位相調整
領域へ電流注入することにより連続波長可変を実現でき
る。本実施の形態では、Idbr/Iph=0.5であ
った。
レーザの波長可変特性及び単一モード性などを検査する
ことも実施できる。図4より、受光素子で検出された信
号が最大となる0X320(25mA)以下では、得ら
れる信号が単調に増加し、0X320(25mA)以上
では得られる信号が単調に減少する。また、Pd(N+
1)−Pd(N)>δPとなる出力強度の変化点に対応
するDBR電流の間隔は、ほぼ一定である。測定する波
長可変DBR半導体レーザの波長可変特性が、 ・単調増加でない ・縦モードがマルチモード化する ・波長可変時のモードホップ点(出力変化点)が不安定 場合には、図4のような特性が得られない。
減少特性を評価 2)出力変化点の間隔が、間隔の平均値から大きくはず
れるもの(例えば、30%以上)を評価することによ
り、波長可変DBR半導体レーザの波長可変特性及び単
一モード性などを検査することができた。
長は、装置が安価で検査速度が高速であることである。
従来例で用いられているような光スペクトラムアナライ
ザは装置が高価で、またスキャンスピード及びデータ取
り込みが遅い。トリガからデータ出力までの時間は通常
数秒程度を必要とする。一方、本実施の形態の構成で
は、検査時間は波長可変DBR半導体レーザへの注入電
流のスピードと、フォトディテクタの応答速度に依存
し、μsec(μ秒)〜msec(ミリ秒)以下オーダ
ーで検査が可能となる。実際には、高速のフォトティテ
クタを用いれば、nsec(ナノ秒)〜μsec(マイ
クロ秒)以下も可能である。
の波長選択性を多層膜の構成により自由に設計できるこ
とであり、本実施の形態のように半値全幅を0.6nm
程度に設計することで、1nm程度の範囲での波長可変
特性を評価できる。そのため、本実施の形態の特長は、
波長可変特性、所望の波長に対するDBR電流、連続波
長可変に必要なIdbr/Iph=0.5が同時に測定
できることである。さらに、波長選択性の半値全幅を1
nm程度に設計することで、2nm程度の波長可変領域
における波長可変特性を検査することも可能である。し
かしながら、波長可変幅を広げると、出力変化点で検出
される受光素子での信号差が小さくなるため、検出分解
能に応じた波長選択幅に設定する必要がある。
傾きより算出) 波長可変DBR半導体レーザにおいて、位相電流をモー
ドホップ点の±10mA程度の範囲で変化させた場合、
その範囲ではモードホップ(出力変化点)は生じない。
この領域において、Idbr(max)の位相電流依存
性を測定すれば、より簡単に電流比Idbr/Iphが
求められる。本実施の形態においては、図1の構成にお
いて、透過型波長選択素子としてサンプルA(透過率5
0%と半値全幅0.15nm)が用いられた。
mW相当)に設定した。はじめに、位相電流を0X00
0(0mA)に設定し、次に、DBR電流を0X010
(0.5mA)ずつ0X700(56mA)まで変化さ
せた。受光素子3で検出した信号をA/D変換し、Pd
(1)−Pd(56)のデータを制御回路5内のメモリ
ーに蓄積する。位相電流を0X000(0mA)から0
X500(40mA)まで0.5mA(0X010)ず
つ上昇させた時のそれぞれの位相電流に対して、DBR
電流を0X010(0.5mA)ずつ0X700(56
mA)まで変化させた。
でディジタル信号に変換し、Pdn(1)−Pdn(5
6)のデータを制御回路5内のメモリーに蓄積する。こ
の時、メモリーに蓄積されたPd1(1)からPdn
(56)の中で最大値となる、位相電流とDBR電流
(Iph0、Idbr0)を求める。本実施の形態で
は、Iph0=20mA、Idbr0=25mAが最大
値となった。ここで、信号光が最大値となる位相電流を
求める理由は、DBR電流を変化させた時に得られるP
dn(1)−Pdn(56)において、出力強度の変化
点における変化量を大きくするためである。
流を0X280(20mA)に設定し、DBR電流を0
X010(0.5mA)ずつ0X700(56mA)ま
で変化させ、Pd1(1)−Pd1(56)のデータを
メモリーに蓄積する。位相電流を5mA小さくした0X
1E0(15mA)に設定し、同様にDBR電流を0X
010(0.5mA)ずつ0X700(56mA)まで
変化させ、Pd2(1)−Pd2(56)のデータをメ
モリーに蓄積する。さらに、位相電流を5mA大きくし
た0X320(25mA)に設定し、同様にDBR電流
を0X010(0.5mA)ずつ0X700(56m
A)まで変化させ、Pd3(1)−Pd3(56)のデ
ータを制御回路5内のメモリーに蓄積する。
に対して、Pd1(N+1)−Pd1(N)、Pd2
(N+1)−Pd2(N)、Pd3(N+1)−Pd3
(N)が最大値となる、即ち、出力強度の変化点に対応
するDBR電流を求める。(但し、本実施の形態ではマ
イナスになる値は無視する)結果を図5にプロットす
る。横軸が出力強度の変化点に対する位相電流で、縦軸
がDBR電流である。3点を結んだ直線の傾きが、電流
比Idbr/Iphとなり、Idbr/Iph=0.5
が求まった。
では、検査時間は波長可変DBR半導体レーザへの注入
電流のスピードと、フォトディテクタの応答速度に依存
し、msec(ミリ秒)以下オーダーで検査が可能とな
る。
5nmと非常に狭い波長選択幅である。また、位相電流
の最適点も検出する。波長可変幅を狭くすることで、出
力変化点で検出される受光素子での信号差が大きくな
り、信号差Pd(N+1)−Pd(N)の検出精度が向
上する。そのため、本実施の形態のように、信号差Pd
(N+1)−Pd(N)が最大となるIdbrを検出す
ることが可能となり、簡単に電流比Idbr/Iphを
算出することができるので、検査時間のさらなる短縮化
が期待できる。
点の間隔より電流比Idbr/Iphを算出する方法に
ついて説明する。この方法では、透過型波長選択素子と
して透過スペクトラムの半値全幅が0.3nmのサンプ
ルBが用いられた。
mW相当)に設定した。はじめに、位相電流を0X00
0(0mA)に設定し、次に、DBR電流を0X010
(0.5mA)ずつ0X700(56mA)まで変化さ
せた。受光素子で検出した信号をA/D変換し、Pd
(1)−Pd(56)のデータをメモリーに蓄積する。
Pd(N)が最大になるIdbrにDBR電流(25m
A)を固定する。
0(0.5mA)ずつ0X700(56mA)まで変化
させた。受光素子で検出した信号をA/D変換し、Pi
(1)〜Pi(56)のデータをメモリーに蓄積する。
す。図6(a)より、Pd(N+1)−Pd(N)>δ
PとなるIdbr(maxδ)、即ち、出力強度の変化
点を求め、その間隔の平均値δIdbr(maxδ)を
算出する。図6(b)より、Pi(N+1)−Pi
(N)>δPとなるIph(maxδ)を求め、その間
隔の平均値δIph(maxδ)を算出する。これらの
値から、連続波長可変に必要な電流比Idbr/Iph
=δIdbr(maxδ)/δIph(maxδ)を算
出する。δPは、使用される透過型波長選択素子の波長
選択性に依存する。本実施の形態においては、 δP=Pd(N)*0.1 と、最大出力の10%に設定した。図6の結果として、
電流比Idbr/Iph=0.5が求まった。
の構成では、検査時間は波長可変DBR半導体レーザへ
の注入電流のスピードと、フォトディテクタの応答速度
に依存し、msec(ミリ秒)以下オーダーで検査が可
能となる。本実施の形態の特長は、DBR電流を1回ス
キャンし、その後位相電流を1回スキャンするだけで、
電流比Idbr/Iphが算出できることである。その
ため、さらに高速の波長可変特性の検査が行え、その実
用的効果は大きい。
R半導体レーザのチップと波長変換デバイスをサブマウ
ント上に実装して、SHG青色光源を試作し、青色光を
検出して波長可変特性を検査する方法について説明す
る。光導波路型QPM−SHGデバイスを用いた青色光
源の概略構成図を図7に示す。半導体レーザとして、波
長可変DBR半導体レーザ7が用いられている。7は
0.85μm帯の100mW級AlGaAs系波長可変
DBR半導体レーザで、活性領域8と位相調整領域9と
DBR領域10から構成される。DBR領域10への注
入電流が変化させることにより、発振波長を変化させる
ことができる。
合方式(以下、QPMとする)第2高調波発生(以下、
SHGとする)デバイス11は、X板5mol%MgO
ドープLiNbO3基板上に形成された光導波路12と
周期分極反転領域13より構成されている。周期的分極
反転領域13は、+x表面に櫛形電極と平行電極を形成
し、5kV程度の電界を櫛形電極と平行電極の間に印加
することにより形成される。光導波路12は、ピロリン
酸中でプロトン交換し形成する。光導波路形成面にはS
iO2の保護膜が形成されている。光導波路型QPM−
SHGデバイス11は、基本波の波長を光導波路型QP
M−SHGデバイスの位相整合波長に一致させることに
より波長変換が実現される。この時、最大変換効率が得
られる波長に対して、変換効率が半分になる波長の許容
幅は0.1nm程度である。
型QPM−SHGデバイス11は、活性層及び光導波路
が形成された面がサブマウント14に接するように固定
され、波長可変DBR半導体レーザ7の出射面より得ら
れたレーザ光は、光導波路型QPM−SHGデバイス1
1の光導波路12に直接結合される。
整を行い、100mWのレーザ出力に対して60mWの
レーザ光を光導波路に結合させた。波長可変DBR半導
体レーザ7のDBR電流と位相電流を制御し、発振波長
を光導波路型QPM−SHGデバイス11の位相整合波
長許容度内に固定する。現在、波長425nmの青色光
が10mW程度得られている。
れた高調波光(青色光)の出力を検出して、連続波長可
変に必要なDBR電流と位相電流の電流比を検出する方
法について説明する。連続的な波長可変が実現される
と、青色光出力を安定に制御することが可能となる(横
山他:電気学会論文誌C、Vol.120-C、P938、平成12
年)。
位相整合に波長許容幅は0.1nm程度である。即ち、
青色光を検出することは、実施の形態1から3において
透過型波長選択素子後の半導体レーザ出力を検出するこ
とと同等であり、光導波路型QPM−SHGデバイス1
1は透過型波長選択素子の代替と考えられる。本実施の
形態では、波長可変DBR半導体レーザ7と光導波路型
QPM−SHGデバイス11から構成されるSHGレー
ザにおいて、波長可変DBR半導体レーザの波長可変特
性の検査方法について説明する。
説明する。図8の検査装置を用いた。SHG青色光源か
ら出射した青色光は、レンズによりコリメートし、受光
素子17に導かれる。受光素子17の前には、波長変換
されなかった半導体レーザ光(基本波)をカットするた
めの基本波カットフィルタ18が設置された。受光素子
の前には、基本波である半導体レーザ光を遮断し、波長
変換により得られた青色光を透過するフィルタが挿入さ
れた。受光素子では、波長変換により得られた青色光の
みを信号光として得る。受光素子17で検出された信号
は、A/D変換器19によりディジタル信号に変換さ
れ、制御回路20中のメモリーに蓄積される。
0mW相当)に設定した。波長変換により得られる青色
光は、100mWの半導体レーザ出力に対して10mW
程度なので、検出精度を向上させるため注入電流を大き
くした。はじめに、位相電流を0X000(0mA)に
設定し、次に、DBR電流を0X010(0.5mA)
ずつ0X700(56mA)まで変化させた。波長変換
により得られた青色光を受光素子で検出し、信号をA/
D変換し、Pd2ω(1)−Pd2ω(56)のデータを
メモリーに蓄積する。
500(40mA)まで0.5mA(0X010)ずつ
上昇させた時のそれぞれの位相電流に対して、DBR電
流を0X010(0.5mA)ずつ0X700(56m
A)まで変化させた。波長変換により得られた青色光を
受光素子で検出し、信号をA/D変換し、Pdn2ω
(1)−Pdn2ω(56)のデータをメモリーに蓄積
する。この時、メモリーに蓄積されたPd2ω1(1)
からPd2ωn(56)の中で最大値となる、位相電流
とDBR電流(Iph0、Idbr0)を求める。本実
施の形態では、Iph0=20mA、Idbr0=25
mAが最大値となった。ここで、信号光が最大値となる
位相電流を求める理由は、DBR電流を変化させた時に
得られるPd 2ωn(1)−Pd2ωn(56)におい
て、出力強度の変化点における変化量を大きくするため
である。
流を0X280(20mA)に設定し、DBR電流を0
X010(0.5mA)ずつ0X700(56mA)ま
で変化させ、Pd2ω1(1)−Pd2ω1(56)のデ
ータをメモリーに蓄積する。位相電流を5mA小さくし
た0X1E0(15mA)に設定し、同様にDBR電流
を0X010(0.5mA)ずつ0X700(56m
A)まで変化させ、Pd 2ω2(1)−Pd2ω2(5
6)のデータをメモリーに蓄積する。さらに、位相電流
を5mA大きくした0X320(25mA)に設定し、
同様にDBR電流を0X010(0.5mA)ずつ0X
700(56mA)まで変化させ、Pd2ω3(1)−
Pd2ω3(56)のデータをメモリーに蓄積する。
に対して、Pd2ω1(N+1)−Pd2ω1(N)、P
d2ω2(N+1)−Pd2ω2(N)、Pd2ω3(N
+1)−Pd2ω3(N)が最大値となる、即ち、出力
強度の変化点に対応するDBR電流を求める。(但し、
本実施の形態ではマイナスになる値は無視する)結果を
図9にプロットする。3点を結んだ直線の傾きが、電流
比Idbr/Iphとなり、Idbr/Iph=0.5
が求まった。
る。透過型波長選択素子を用いて波長可変DBR半導体
レーザの波長可変特性を求める代わりに、波長可変DB
R半導体レーザと光導波路型QPM−SHGデバイスか
ら構成されるSHGレーザにおいては、波長変換により
得られる青色光出力を検出することで、同様に波長可変
特性が得られ、また連続波長可変に必要とされる電流比
Idbr/Iphが容易に求めることができる。
方法を用いても、波長可変特性を検査できる。その方法
について説明する。実施の形態3に相当する検査法法で
は、位相電流を変化させた時に、出力強度の変化点が検
出される必要がある。そのため、光導波路型QPM−S
HGデバイスの位相整合に対する波長許容幅が小さい
と、検出できない。本実施の形態では、素子長5mm波
長許容幅0.2nmのものが用いられた。
0mW相当)に設定した。波長変換により得られる青色
光は、100mWの半導体レーザ出力に対して10mW
程度なので、検出精度を向上させるため注入電流を大き
くした。はじめに、位相電流を0X000(0mA)に
設定し、次に、DBR電流を0X010(0.5mA)
ずつ0X700(56mA)まで変化させた。受光素子
で検出した信号をA/D変換し、Pd2ω(1)−Pd2
ω(56)のデータをメモリーに蓄積する。Pd2ω
(N)が最大になるIdbrにDBR電流(25mA)
を固定する。
0(0.5mA)ずつ0X700(56mA)まで変化
させた。受光素子で検出した信号をA/D変換し、Pi
2ω(1)〜Pi2ω(56)のデータをメモリーに蓄積
する。
示す。図10(a)より、Pd2ω(N+1)−Pd2ω
(N)>δPとなるIdbr(maxδ)、即ち、出力
強度の変化点を求め、その間隔の平均値δIdbr(m
axδ)を算出する。また、図10(b)よりPi2ω
(N+1)−Pi2ω(N)>δPとなる、Iph(m
axδ)を求め、その間隔の平均値δIph(max
δ)を算出する。これらの値から、連続波長可変に必要
な電流比Idbr/Iph=δIdbr(maxδ)/
δIph(maxδ)を算出する。本実施の形態におい
ては、 δP=Pd(N)*0.2 と、最大出力の20%に設定した。図10の結果とし
て、電流比Idbr/Iph=0.5が求まった。
導体レーザと光導波路型QPM−SHGデバイスから構
成されるSHGレーザについて説明したが、波長可変D
BR半導体レーザとバルク型のQPM−SHGデバイス
に構成されるSHGレーザにおいても同様の効果が得ら
れる。さらに、複屈折率性を利用した位相整合型のSH
Gデバイスを用いても同様の効果が得られる。
と光導波路型QPM−SHGデバイスから構成されるS
HGレーザの検査において、波長可変DBR半導体レー
ザ単体の検査をする必要がなく、実装組立後のSHGレ
ーザの波長変換特性を評価することにより一括して、
1)波長可変DBR半導体レーザの出力、波長可変特性
など、2)波長変換特性、SHGレーザの出力安定化に
必要な連続波長可変に必要な電流比などを、検査するこ
とができるため、検査時間の短縮化も図れ、その実用的
効果は大きい。
ように、出力変化点での出力変化が大きいことである。
図6は、半導体レーザ光を直接受光した時の出力変化の
様子を示している。第2高調波発生では、得られる高調
波光出力が基本波である半導体レーザ光の出力変化の2
乗に比例する。そのため、第2高調波発生により得られ
た高調波光を信号光として受光する場合、出力変化点で
の出力変化を大きくすることができる。よって、検出精
度も向上することができる。
させただけの変化点検出方法 本実施の形態においては、透過型波長選択素子を用いな
いで、連続的波長可変に必要とされる位相電流とDBR
電流の電流比Idbr/Iphを求める方法について説
明する。
と位相調整領域と分布ブラッグ反射(DBR)領域の3
つの領域から構成される。DBR領域及び位相調整領域
に電流を注入すると、内部抵抗があるため温度が上昇
し、屈折率変化を生じるため、DBR領域では、反射す
る光の波長が変化し、位相調整領域では端面とDBR領
域で構成される共振器の位相状態が変化する。DBR電
流や位相電流を変化させると、階段状の波長可変特性が
得られるのは、位相状態が変化して共振器内の波の数が
変化するためである。共振器内の位相状態及び波の数が
変化すると、半導体レーザの発振状態も変化するため、
得られる出力強度にも変化を与える。
本実施の形態では、透過型波長選択素子を必要としな
い。波長可変DBR半導体レーザ21からのレーザ光を
レンズ22により平行光に変換された半導体レーザ光が
直接受光素子23に導かれる。受光素子23で検出され
た信号は、A/D変換器24によりディジタル信号に変
換され、制御回路25中のメモリーに蓄積される。
活性電流を100mAに設定し、DBR電流及び位相電
流を変化させた時の出力強度を示す。縦軸は相対強度で
示している。C点が、波の数が変化した点であり、従来
例の図15に示す階段状のA点に相当する。実施の形態
3で求めた出力強度の変化点は、図12のC点であるた
め、このC点の電流間隔を位相電流及びDBR電流に対
して求めることにより、連続的波長可変に必要とされる
位相電流とDBR電流の電流比Idbr/Iphを算出
することができる。
流を0X640(100mA、50mW相当)に設定し
た。はじめに、位相電流を0X000(0mA)に設定
し、DBR電流を0X010(0.5mA)ずつ0X7
00(56mA)まで変化させた。受光素子で検出した
信号をA/D変換し、Pd(1)−Pd(56)のデー
タをメモリーに蓄積する。次に、DBR電流を0X00
0(0mA)に設定し、0X010(0.5mA)ずつ
0X700(56mA)まで変化させた。受光素子で検
出した信号をA/D変換し、Pi(1)−Pi(56)
のデータをメモリーに蓄積する。
−Pd(56)及びPi(1)−Pi(56)の値が、
マイナスからプラスに変化する点である。マイナスから
プラスに変化する点を求め、その間隔の平均値δIdb
r(±)及びδIph(±)を算出する。これらの値か
ら、連続波長可変に必要な電流比Idbr/Iph=δ
Idbr(±)/δIph(±)を算出する。本実施の
形態では、電流比Idbr/Iph=0.5が求まっ
た。
可変DBR半導体レーザへの注入電流のスピードと、フ
ォトディテクタの応答速度に依存し、msec(ミリ
秒)以下オーダーで検査が可能となる。また、DBR電
流を1回スキャンし、その後位相電流を1回スキャンす
るだけで、電流比Idbr/Iphが算出できることで
ある。さらには、波長可変領域において、出力強度の変
化点の間隔が一定であることを検査することにより、概
ねの波長可変特性も検査することができる。この間隔が
不安定になることは、縦モードがマルチモード化してい
るか、波長可変が不安定であることを意味する。
波長選択素子も必要としないため、従来の半導体レーザ
の検査装置と同様の装置を利用できる、実用的な検査方
法である。但し、図12で示す出力変化は、波長可変D
BR半導体レーザの出射端面及びDBR領域の回折光量
に依存する。特に、高出力半導体レーザでは、出射端面
の反射率が小さいため、その出力変化を検出することが
困難となる。実施の形態1から4の構成では、検出でき
る信号が大きく、またその変化量も大きい。さらに、位
相整合波長など、所望の波長付近の電流比Idbr/I
phが求められる特長がある。
変DBR半導体レーザと光導波路型QPM−SHGデバ
イスから構成されるSHGレーザにおいても同様の効果
が得られる。しかしながら、SHGレーザにおいては、
波長可変DBR半導体レーザの波長が光導波路型QPM
−SHGデバイスの位相整合波長に一致した時、光導波
路の出射部から得られる半導体レーザ光が波長変換によ
り減少するため、その効果による出力変動も生じる。そ
のため、位相整合波長から離れた波長領域で検査する方
が、より高精度に検査することができる。波長変換によ
り得られる青色光出力を検出することで、同様に波長可
変特性が得られ、また連続波長可変に必要とされる電流
比Idbr/Iphが容易に求めることができる。
利用した構成 実施の形態1から3では、透過型波長選択素子を用い
て、波長可変DBR半導体レーザの波長可変特性を検査
する方法について説明した。実施の形態4では、光導波
路型QPM−SHGデバイスにより波長変換された青色
光を検出して、波長可変特性を検査する方法について説
明した。以上より、透過型波長選択素子の代わりにQP
M−SHGデバイスを用いても、波長可変DBR半導体
レーザの波長可変特性を検査できることが分かる。しか
しながら、光導波路型QPM−SHGデバイスでは、半
導体レーザ光を光導波路に光結合する必要があるため、
使用上不便である。本実施の形態では、バルク型のQP
M−SHGデバイスを用いた波長可変DBR半導体レー
ザの波長可変特性を検査する方法について説明する。
法について説明する。厚み1mmのzカットLiTaO
3基板上に周期的分極反転を形成する。+z表面に櫛形
電極と−z面に裏面電極を形成し、20kV程度の電界
を印加することにより形成する。反転周期は、10μm
であり3次の擬似位相整合条件とした。素子長は3mm
であり、最大変換効率が得られる波長に対して、変換効
率が半分になる波長の許容幅は0.3nm程度であっ
た。許容幅は素子長に依存し、長さを1mmにすること
で1nm程度まで広げることができる。
半導体レーザ26から出射された光は、レンズ27によ
りコリメートされ、バルク型QPM−SHGデバイス2
8に集光され、波長変換された青色光(高調波光)をレ
ンズ29によりコリメートし、受光素子31に導く。本
実施の形態では、素子長3mm、許容幅0.3nmのサ
ンプルが用いられた。半導体レーザ光は、基本波カット
フィルタ30により遮断され、青色光のみが受光素子3
1に導かれる。
−SHGデバイス28により得られる青色光出力が小さ
いため、受光素子31の付加抵抗を大きくし、感度を向
上させている。バルク型QPM−SHGデバイスに集光
される基本波は、光導波路型に対してパワー密度が小さ
く、また相互作用長が短いため、変換効率が小さくな
る。よって、受光素子の応答速度は、実施の形態1で用
いられたフォトディテクタと比較して、2桁程度遅くな
った。受光素子31で検出された信号は、A/D変換器
32によりディジタル信号に変換され、制御回路33内
のメモリーに蓄積される。制御用マイコンとしては、1
2bitのものが用いられた。
することは、実施の形態1から3において透過型波長選
択素子後の半導体レーザ出力を検出することと同等であ
り、光導波路型QPM−SHGデバイスは透過型波長選
択素子の代替と考えられる。そのため、本実施の形態4
と同様の方法により、波長可変DBR半導体レーザの波
長可変特性の検査方法ができる。
簡単に説明する。活性電流を出力100mWに設定す
る。波長変換により得られる青色光は、100mWの半
導体レーザ出力に対して100μW程度である。はじめ
に、DBR電流を0〜50mAまで変化させる。波長変
換により得られた青色光を受光素子で検出し、信号をA
/D変換し、Pd2ω(1)−Pd2ω(N)のデータを
メモリーに蓄積する。
時、それぞれの位相電流に対してDBR電流を0〜50
mAまで変化させた。波長変換により得られた青色光を
受光素子で検出し、信号をA/D変換し、Pdn2ω
(1)−Pdn2ω(N)のデータをメモリーに蓄積す
る。この時、メモリーに蓄積されたPd2ω1(1)か
らPd2ωn(N)の中で最大値となる、位相電流とD
BR電流(Iph0、Idbr0)を求める。
流を0〜50mAまで変化させ、Pd2ω1(1)−P
d2ω1(N)のデータをメモリーに蓄積する。次に、
位相電流をIdbr0−5mAに設定し、同様にDBR
電流を0〜50mAまで変化させ、Pd2ω2(1)−
Pd2ω2(N)のデータをメモリーに蓄積する。さら
に、位相電流をIdbr0+5mAに設定し、同様にD
BR電流を0〜50mAまで変化させ、Pd2ω3
(1)−Pd2ω3(N)のデータをメモリーに蓄積す
る。
に対して、Pd2ω1(N+1)−Pd2ω1(N)、P
d2ω2(N+1)−Pd2ω2(N)、Pd2ω3(N
+1)−Pd2ω3(N)が最大値となる、即ち、出力
強度の変化点に対応するDBR電流を求める。(但し、
本実施の形態ではマイナスになる値は無視する)図9と
同様の結果が得られ、3点を結んだ直線の傾きが、電流
比Idbr/Iphとなる。
も、波長可変特性を検査できる。活性電流を出力100
mWに設定する。はじめに、位相電流を0mAに設定
し、次にDBR電流を0〜50mAまで変化させた。受
光素子で検出した信号をA/D変換し、Pd2ω(1)
−Pd2ω(N)のデータをメモリーに蓄積する。Pd2
ω(N)が最大になるIdbrmaxに固定する。
せた。受光素子で検出した信号をA/D変換し、Pi2
ω(1)〜Pi2ω(N)のデータをメモリーに蓄積す
る。
同様の結果を示す。図10(a)より、Pd2ω(N+
1)−Pd2ω(N)>δPとなるIdbr(max
δ)、即ち、出力強度の変化点を求め、その間隔の平均
値δIdbr(maxδ)を算出する。また、図10
(b)よりPi2ω(N+1)−Pi2ω(N)>δPと
なる、Iph(maxδ)を求め、その間隔の平均値δ
Iph(maxδ)を算出する。これらの値から、連続
波長可変に必要な電流比Idbr/Iph=δIdbr
(maxδ)/δIph(maxδ)を算出する。
SHGデバイスを用いた波長可変DBR半導体レーザの
検査方法について説明した。バルク型QPM−SHGデ
バイスは、作製が容易であり安価なことである。また切
断研磨により、素子作製後に高精度に波長選択幅(許容
幅)を変化させられることである。波長可変DBR半導
体レーザの縦モード間隔(モードホップ間隔)は、共振
器長に依存する。そのため、最適な許容幅を選択する場
合、有効な方法である。
生を利用しているため、出力変化点での出力変化が大き
い特長を有する。第2高調波発生により得られた高調波
光を信号光として受光する場合、出力変化点での出力変
化を大きくすることができ、よって検出精度も向上する
ことができる。
性領域と位相調整領域と分布ブラッグ反射(DBR)領
域を有する波長可変DBR半導体レーザの検査装置が、
活性領域と位相調整領域とDBR領域に電流を供給する
電源と、前記半導体レーザから出射される光の出力強度
を検出するための受光素子と、前記半導体レーザから前
記受光素子までの光路上に挿入可能な透過型波長選択素
子から構成されていて、活性領域に一定の活性電流を注
入し、半導体レーザから受光素子までの光路上に透過型
波長選択素子を挿入した状態において、位相調整領域に
注入する位相電流とDBR領域に注入するDBR電流の
少なくとも一方を変化させ、透過型波長選択素子後の半
導体レーザ光の出力強度を受光素子により検出し、出力
強度の変化点に対応する位相電流及びDBR電流を求め
ることにより、波長可変DBR半導体レーザの波長可変
の安定性や、連続波長可変に必要なIdbr/Iphの
比などを簡単でかつ高速に検査することができる。
変化点に対応する位相電流の間隔△Iphと、DBR電
流を変化させた時に得られる変化点に対応するDBR電
流の間隔△Idbrから、連続波長可変に必要な位相電
流とDBR電流の電流比△Iph/△Idbrを、容易
にかつ高速に算出することができる。
構成図
関係を示す図
透過型波長選択素子後の出力の関係を示す図
関係を示す図
関係を示す図
流と、透過型波長選択素子後の出力の関係を示す図
(b)位相電流を変化させた時の、DBR電流と、透過
型波長選択素子後の出力の関係を示す図
色光源の概略構成図
構成図
関係を示す図
電流と、透過型波長選択素子後の出力の関係を示す図 (b)位相電流を変化させた時の、DBR電流と、透過
型波長選択素子後の出力の関係を示す図
略構成図
DBR電流と、透過型波長選択素子後の出力の関係を示
す図
略構成図
せた時の波長可変特性を示す図
電流の関係を示す図
示す図
ザ 2,16,22,27,29 レンズ 3,17,23,31 受光素子 4,19,24,32 A/D変換器 5,20,25,33 制御回路 6 透過型波長変換素子 8,35 活性領域 9,36 位相調整領域 10,37 DBR領域 11 光導波路型QPM−SHGデバイス 12 光導波路 13 周期的分極反転領域 14 サブマウント 15 SHG青色光源 18,30 基本波カットフィルタ 28 バルク型QPM−SHGデバイス
Claims (31)
- 【請求項1】活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ反
射(DBR)領域を有する半導体レーザの検査装置であ
って、前記活性領域と前記位相調整領域と前記DBR領
域に電流を供給する電源と、前記半導体レーザから出射
される光の出力強度を検出するための受光素子と、前記
半導体レーザから前記受光素子までの光路上に挿入可能
な透過型波長選択素子から構成されていることを特徴と
する波長可変半導体レーザの検査装置。 - 【請求項2】前記半導体レーザから前記受光素子までの
光路上に前記透過型波長選択素子を挿入した状態におい
て、前記活性領域に注入する所定の活性電流に対し、前
記位相調整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に
注入するDBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記
透過型波長選択素子後の前記半導体レーザ光の出力強度
を前記受光素子により検出することを特徴とする請求項
1記載の波長可変半導体レーザの検査装置。 - 【請求項3】請求項1記載の波長可変半導体レーザ検査
装置を用いて、前記半導体レーザから前記受光素子まで
の光路上に前記透過型波長選択素子を挿入しない状態に
おいて、前記活性領域に注入する活性電流を変化させ、
前記半導体レーザから出射される光の出力強度を前記受
光素子により検出し、前記活性電流と前記出力強度の関
係を求めることを特徴とする波長可変半導体レーザの検
査方法。 - 【請求項4】請求項1記載の波長可変半導体レーザ検査
装置を用いて、前記活性領域に一定の活性電流を注入
し、前記半導体レーザから前記受光素子までの光路上に
前記透過型波長選択素子を挿入した状態において、前記
位相調整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に注
入するDBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記透
過型波長選択素子後の前記半導体レーザ光の出力強度を
前記受光素子により検出し、前記半導体レーザの所望の
波長に対応する前記位相電流及び前記DBR電流を求め
ることを特徴とする波長可変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項5】前記半導体レーザの所望の波長が、前記透
過型波長選択素子後の前記半導体レーザ光の出力強度が
最大になる波長であることを特徴とする請求項4記載の
波長可変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項6】請求項1記載の波長可変半導体レーザ検査
装置を用いて、前記活性領域に一定の電流を注入し、前
記半導体レーザから前記受光素子までの光路上に前記透
過型波長選択素子を挿入した状態において、前記位相調
整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に注入する
DBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記透過型波
長選択素子後の前記半導体レーザ光の出力強度を前記受
光素子により検出し、前記出力強度の変化点に対応する
前記位相電流及び前記DBR電流を求めることを特徴と
する波長可変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項7】前記変化点に対応する前記位相電流及び前
記DBR電流から、前記位相電流と前記DBR電流の電
流比を算出することを特徴とする請求項6記載の波長可
変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項8】前記位相電流を変化させた時に得られる前
記変化点に対応する前記位相電流の間隔△Iphと、前
記DBR電流を変化させた時に得られる前記変化点に対
応する前記DBR電流の間隔△Idbrから、前記位相
電流と前記DBR電流の電流比△Iph/△Idbrを
算出することを特徴とする請求項6記載の波長可変半導
体レーザの検査方法。 - 【請求項9】前記DBR電流の電流比△Iph/△Id
brを算出し、前記位相電流と前記DBR電流を前記電
流比△Iph/△Idbrの関係で動作させることで、
前記半導体レーザの波長が連続的に変化することを特徴
とする請求項7または8記載の波長可変半導体レーザの
検査方法。 - 【請求項10】前記透過型波長選択素子が、基板上に形
成された誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項
1または2記載の波長可変半導体レーザの検査装置。 - 【請求項11】前記透過型波長選択素子が、基板上に形
成された誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項
3から9のいずれかに記載の波長可変半導体レーザの検
査方法。 - 【請求項12】活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ
反射(DBR)領域を有する半導体レーザの検査方法に
おいて、前記活性領域に所定の活性電流を注入し、得ら
れる光の出力強度を受光素子により検出し、前記位相調
整領域に注入する位相電流を変化させた時に得られる出
力変化点の位相電流間隔△Iphと、前記DBR領域に
注入するDBR電流を変化させた時に得られる出力変化
点のDBR電流間隔△Idbrを求め、前記位相電流間
隔△Iphと前記DBR電流間隔△Idbrの電流比△
Iph/△Idbrを算出することを特徴とする波長可
変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項13】前記位相電流を変化させた時に得られる
出力変化点、及びDBR電流を変化させた時に得られる
出力変化点が、出力減少から出力増加に変化する変化点
であることを特徴とする請求項12記載の波長可変半導
体レーザの検査方法。 - 【請求項14】前記位相電流と前記DBR電流を前記電
流比△Iph/△Idbrの関係で動作させることで、
前記半導体レーザの波長が連続的に変化することを特徴
とする請求項12記載の波長可変半導体レーザの検査方
法。 - 【請求項15】活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ
反射(DBR)領域を有する半導体レーザの検査装置で
あって、前記活性領域と前記位相調整領域と前記DBR
領域に電流を供給する電源と、光の出力強度を検出する
ための受光素子と、前記半導体レーザから前記受光素子
までの光路上に挿入可能な第2高調波発生素子から構成
されていることを特徴とする波長可変半導体レーザの検
査装置。 - 【請求項16】前記半導体レーザから前記受光素子まで
の光路上に前記第2高調波発生素子を挿入した状態にお
いて、前記活性領域に注入する所定の活性電流に対し、
前記位相調整領域に注入する位相電流と前記DBR領域
に注入するDBR電流の少なくとも一方を変化させ、前
記第2高調波発生素子により波長変換された高調波光の
出力強度を前記受光素子により検出することを特徴とす
る請求項15記載の波長可変半導体レーザの検査装置。 - 【請求項17】請求項15記載の波長可変半導体レーザ
検査装置を用いて、前記半導体レーザから前記受光素子
までの光路上に前記第2高調波発生素子を挿入しない状
態において、前記活性領域に注入する活性電流を変化さ
せ、前記半導体レーザから出射される光の出力強度を前
記受光素子により検出し、前記活性電流と前記出力強度
の関係を求めることを特徴とする波長可変半導体レーザ
の検査方法。 - 【請求項18】請求項15記載の波長可変半導体レーザ
検査装置を用いて、前記活性領域に一定の電流を注入
し、前記半導体レーザから前記受光素子までの光路上に
前記第2高調波発生素子を挿入した状態において、前記
位相調整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に注
入するDBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記第
2高調波発生素子により波長変換された高調波光の出力
強度を前記受光素子により検出し、前記半導体レーザの
所望の波長に対応する前記位相電流及び前記DBR電流
を求めることを特徴とする波長可変半導体レーザの検査
方法。 - 【請求項19】前記半導体レーザの所望の波長が、前記
第2高調波発生素子後の前記高調波光の出力強度が最大
になる波長であることを特徴とする請求項18記載の波
長可変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項20】請求項15記載の波長可変半導体レーザ
検査装置を用いて、前記活性領域に一定の電流を注入
し、前記半導体レーザから前記受光素子までの光路上に
前記第2高調波発生素子を挿入した状態において、前記
位相調整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に注
入するDBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記第
2高調波発生素子により波長変換された高調波光の出力
強度を前記受光素子により検出し、前記高調波の出力強
度の変化点に対応する前記位相電流及び前記DBR電流
を求めることを特徴とする波長可変半導体レーザの検査
方法。 - 【請求項21】前記変化点に対応する前記位相電流及び
前記DBR電流から、前記位相電流と前記DBR電流の
電流比を算出することを特徴とする請求項20記載の波
長可変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項22】前記位相電流を変化させた時に得られる
前記変化点に対応する前記位相電流の間隔△Iphと、
前記DBR電流を変化させた時に得られる前記変化点に
対応する前記DBR電流の間隔△Idbrから、前記位
相電流と前記DBR電流の電流比△Iph/△Idbr
を算出することを特徴とする請求項20記載の波長可変
半導体レーザの検査方法。 - 【請求項23】前記DBR電流の電流比△Iph/△I
dbrを算出し、前記位相電流と前記DBR電流を前記
電流比△Iph/△Idbrの関係で動作させること
で、前記半導体レーザの波長が連続的に変化することを
特徴とする請求項21または22記載の波長可変半導体
レーザの検査方法。 - 【請求項24】前記第2高調波発生素子が、バルク型の
擬似位相整合方式により波長変換するものであることを
特徴とする請求項15または16記載の波長可変半導体
レーザの検査装置。 - 【請求項25】前記第2高調波発生素子が、バルク型の
擬似位相整合方式により波長変換するものであることを
特徴とする請求項17から22のいずれかに記載の波長
可変半導体レーザの検査方法。 - 【請求項26】活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ
反射(DBR)領域を有する半導体レーザと、第2高調
波発生(SHG)素子から構成されるコヒーレント光源
において、前記活性領域に一定の活性電流を注入し、前
記位相調整領域に注入する位相電流と前記DBR領域に
注入するDBR電流の少なくとも一方を変化させ、前記
第2高調波発生素子により波長変換された高調波光の出
力強度を前記受光素子により検出し、前記半導体レーザ
の所望の波長に対応する前記位相電流及び前記DBR電
流を求めることを特徴とするコヒーレント光源の検査方
法。 - 【請求項27】前記半導体レーザの所望の波長が、前記
第2高調波発生素子後の前記高調波光の出力強度が最大
になる波長であることを特徴とする請求項26記載のコ
ヒーレント光源の検査方法。 - 【請求項28】活性領域と位相調整領域と分布ブラッグ
反射(DBR)領域を有する半導体レーザと、第2高調
波発生(SHG)素子から構成されるコヒーレント光源
において、前記位相調整領域に注入する位相電流と前記
DBR領域に注入するDBR電流の少なくとも一方を変
化させ、前記第2高調波発生素子により波長変換された
高調波光の出力強度を前記受光素子により検出し、前記
高調波の出力強度の変化点に対応する前記位相電流及び
前記DBR電流を求めることを特徴とするコヒーレント
光源の検査方法。 - 【請求項29】前記変化点に対応する前記位相電流及び
前記DBR電流から、前記位相電流と前記DBR電流の
電流比を算出することを特徴とする請求項28記載のコ
ヒーレント光源の検査方法。 - 【請求項30】前記位相電流を変化させた時に得られる
前記変化点に対応する前記位相電流の間隔△Iphと、
前記DBR電流を変化させた時に得られる前記変化点に
対応する前記DBR電流の間隔△Idbrから、前記位
相電流と前記DBR電流の電流比△Iph/△Idbr
を算出することを特徴とする請求項28記載のコヒーレ
ント光源の検査方法。 - 【請求項31】前記DBR電流の電流比△Iph/△I
dbrを算出し、前記位相電流と前記DBR電流を前記
電流比△Iph/△Idbrの関係で動作させること
で、前記半導体レーザの波長が連続的に変化することを
特徴とする請求項29または30記載のコヒーレント光
源の検査方法。
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