JP2003152274A - 半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器 - Google Patents

半導体レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器

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JP2003152274A JP2001347825A JP2001347825A JP2003152274A JP 2003152274 A JP2003152274 A JP 2003152274A JP 2001347825 A JP2001347825 A JP 2001347825A JP 2001347825 A JP2001347825 A JP 2001347825A JP 2003152274 A JP2003152274 A JP 2003152274A
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聡 入野
Naoki Tsukiji
直樹 築地
Jiyunji Yoshida
順自 吉田
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラマン増幅器などの励起用光源に適し、非電
流注入領域を確実に形成し、駆動電流の変化に伴うレー
ザ光出力の細かなふらつきをなくし、安定かつ高利得増
幅を可能にすること。 【解決手段】 レーザ光の出射端面に設けた出射側反射
膜１５と該レーザ光の反射端面に設けた反射膜１４との
間に形成されたＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の近
傍であって出射側反射膜１５側に回折格子１３を設け、
さらに回折格子１３の上部を覆うｎ−ＩｎＰ層８を設
け、ｎ−ＩｎＰ層８によってｐ側電極１０からの電流が
回折格子１３近傍に注入されないようにし、ｎ−ＩｎＰ
ＧａＡｓＰ拡散防止層８ａが、ｐ側電極１０との間の合
金化を抑えるようにして、非電流注入領域Ｅ１を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エルビウム添加
ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped FiberAmplif
ier）やラマン増幅器などの励起用光源に適した半導体
レーザ装置、半導体レーザモジュールおよびこれを用い
たラマン増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、インターネットをはじめとする様
々なマルチメディアの普及に伴って、光通信に対する大
容量化の要求が大きくなっている。従来、光通信では、
光ファイバによる光の吸収が少ない波長である１３１０
ｎｍもしくは１５５０ｎｍの帯域において、それぞれ単
一の波長による伝送が一般的であった。この方式では、
多くの情報を伝達するためには伝送経路に敷設する光フ
ァイバの芯数を増やす必要があり、伝送容量の増加に伴
ってコストが増加するという問題点があった。
【０００３】そこで、高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ：
Dense-Wavelength Division Multiplexing）通信方式が
用いられるようになった。このＤＷＤＭ通信方式は、主
にＥＤＦＡを用い、この動作帯域である１５５０ｎｍ帯
において、複数の波長を使用して伝送を行う方式であ
る。このＤＷＤＭ通信方式あるいはＷＤＭ通信方式で
は、１本の光ファイバを用いて複数の異なる波長の光信
号を同時に伝送することから、新たな線路を敷設する必
要がなく、ネットワークの伝送容量の飛躍的な増加をも
たらすことを可能としている。
【０００４】このＥＤＦＡを用いた一般的なＷＤＭ通信
方式では、利得平坦化の容易な１５５０ｎｍから実用化
され、最近では、利得係数が小さいために利用されてい
なかった１５８０ｎｍ帯にまで拡大している。しかしな
がら、ＥＤＦＡで増幅可能な帯域に比して光ファイバの
低損失帯域の方が広いことから、ＥＤＦＡの帯域外で動
作する光増幅器、すなわちラマン増幅器への関心が高ま
っている。
【０００５】ラマン増幅器は、エルビウムのような希土
類イオンを媒体とした光増幅器がイオンのエネルギー準
位によって利得波長帯が決まるのに対し、励起光の波長
によって利得波長帯が決まるという特徴を持ち、励起光
波長を選択することによって任意の波長帯を増幅するこ
とができる。
【０００６】ラマン増幅では、光ファイバに強い励起光
を入射すると、誘導ラマン散乱によって、励起光波長か
ら約１００ｎｍ程度長波長側に利得が現れ、この励起さ
れた状態の光ファイバに、この利得を有する波長帯域の
信号光を入射すると、この信号光が増幅されるというも
のである。したがって、ラマン増幅器を用いたＷＤＭ通
信方式では、ＥＤＦＡを用いた通信方式に比して、信号
光のチャネル数をさらに増加させることができる。
【０００７】図２２は、ＷＤＭ通信システムに用いられ
る従来のラマン増幅器の構成を示すブロック図である。
図２２において、ファブリペロー型の半導体発光素子１
８０ａ〜１８０ｄとファイバグレーティング１８１ａ〜
１８１ｄとがそれぞれ対となった半導体レーザモジュー
ル１８２ａ〜１８２ｄは、励起光のもとになるレーザ光
を偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂに出力する。各半導体
レーザモジュール１８２ａ，１８２ｂが出力するレーザ
光の波長は同じであるが、偏波合成カプラ６１ａによっ
て異なる偏波面をもった光を合成している。同様にし
て、各半導体レーザモジュール１８２ｃ，１８２ｄが出
力するレーザ光の波長は同じであるが、偏波合成カプラ
６１ｂによって異なる偏波面をもった光を合成してい
る。偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂは、それぞれ偏波合
成したレーザ光をＷＤＭカプラ６２に出力する。なお、
偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂから出力されるレーザ光
の波長は異なる。
【０００８】ＷＤＭカプラ６２は、アイソレータ６０を
介して偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂから出力されたレ
ーザ光を合波し、ＷＤＭカプラ６５を介し、励起光とし
て増幅用ファイバ６４に出力する。この励起光が入力さ
れた増幅用ファイバ６４には、増幅対象の信号光が、信
号光入力ファイバ６９からアイソレータ６３を介して入
力され、励起光と合波してラマン増幅される。
【０００９】増幅用ファイバ６４内においてラマン増幅
された信号光（増幅信号光）は、ＷＤＭカプラ６５およ
びアイソレータ６６を介してモニタ光分配用カプラ６７
に入力される。モニタ光分配用カプラ６７は、増幅信号
光の一部を制御回路６８に出力し、残りの増幅信号光を
出力レーザ光として信号光出力ファイバ７０に出力す
る。
【００１０】制御回路６８は、入力された一部の増幅信
号光をもとに各半導体発光素子１８０ａ〜１８０ｄの発
光状態、たとえば光強度を制御し、ラマン増幅の利得帯
域が平坦な特性となるようにフィードバック制御する。
【００１１】図２３は、ファイバグレーティングを用い
た半導体レーザモジュールの概要構成を示す図である。
図２３において、この半導体レーザモジュール２０１
は、半導体発光素子２０２と光ファイバ２０３とを有す
る。半導体発光素子２０２は、活性層２２１を有する。
活性層２２１は、一端に光反射面２２２が設けられ、他
端に光出射面２２３が設けられる。活性層２２１内で生
じた光は、光反射面２２２で反射して、光出射面２２３
から出力される。
【００１２】半導体発光素子２０２の光出射面２２３に
は、光ファイバ２０３が配置され、光出射面２２３と光
結合される。光ファイバ２０３内のコア２３２には、光
出射面２２３から所定位置にファイバグレーティング２
３３が形成され、ファイバグレーティング２３３は、特
性波長の光を選択的に反射する。すなわち、ファイバグ
レーティング２３３は、外部共振器として機能し、ファ
イバグレーティング２３３と光反射面２２２との間で共
振器を形成し、ファイバグレーティング２３３によって
選択された特定波長のレーザ光が増幅されて出力レーザ
光２４１として出力される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た半導体レーザモジュール２０１（１８２ａ〜１８２
ｄ）は、ファイバグレーティング２３３と半導体発光素
子２０２との間隔が長いため、ファイバグレーティング
２３３と光反射面２２２との間の共振によって相対強度
雑音（ＲＩＮ：Relative Intensity Noise）が大きくな
る。ラマン増幅では、増幅の生じる過程が早く起こるた
め、励起光強度が揺らいでいると、ラマン利得も揺らぐ
ことになり、このラマン利得の揺らぎがそのまま増幅さ
れた信号強度の揺らぎとして出力されてしまい、安定し
たラマン増幅を行わせることができないという問題点が
あった。
【００１４】ここで、ラマン増幅器としては、図２２に
示したラマン増幅器のように信号光に対して後方から励
起する後方励起方式のほかに、信号光に対して前方から
励起する前方励起方式および双方向から励起する双方向
励起方式がある。現在、ラマン増幅器として多用されて
いるのは、後方励起方式である。その理由は、弱い信号
光が強い励起光とともに同方向に進行する前方励起方式
では、励起光強度が揺らぐという問題があるからであ
る。したがって、前方励起方式にも適用できる安定した
励起光源の出現が要望されている。すなわち、従来のフ
ァイバグレーティングを用いた半導体レーザモジュール
を用いると、適用できる励起方式が制限されるという問
題点があった。
【００１５】また、上述した半導体レーザモジュール２
０１は、ファイバグレーティング２３３を有した光ファ
イバ２０３と、半導体発光素子２０２とを光結合する必
要があり、共振器内における機械的な光結合であるため
に、レーザの発振特性が機械的振動などによって変化し
てしまうおそれがあり、安定した励起光を提供すること
ができない場合が生じるという問題点があった。
【００１６】さらに、ラマン増幅器におけるラマン増幅
では、信号光の偏波方向と励起光の偏波方向とが一致す
ることを条件としている。すなわち、ラマン増幅では、
増幅利得の偏波依存性があり、信号光の偏波方向と励起
光の偏波方向とのずれによる影響を小さくする必要があ
る。ここで、後方励起方式の場合、信号光は、伝搬中に
偏波がランダムとなるため、問題は生じないが、前方励
起方式の場合、偏波依存性が強く、励起光の直交偏波合
成、デポラライズなどによって偏波依存性を小さくする
必要がある。すなわち、偏光度（ＤＯＰ：Degree Of Po
larization）を小さくする必要がある。
【００１７】なお、ラマン増幅などでは、ＷＤＭ通信方
式に用いられるため、入力される信号光の波長数などに
応じて増幅利得特性を変化させる場合があり、このため
に広いダイナミックレンジをもった高出力動作が要求さ
れる。しかし、この場合、実際にモニタ電流の駆動電流
依存性には細かなふらつきが生じ、安定した光増幅制御
を行うことが複雑あるいは困難になるという問題点があ
った。なお、モニタ電流とは、半導体レーザ装置の後方
端から漏れた光出力をフォトダイオード（ＰＤ）によっ
て受光した際に得られる電流である。
【００１８】たとえば、図２４は、モニタ電流（Ｉｍ）
の光出力（Ｌｏ）依存性を示す図である。図２４（ａ）
に示したモニタ電流の光出力依存性では、ある光出力以
上になると、光出力の増加に伴って波を打ち、ふらつき
が生じている。この場合、半導体レーザ装置の光増幅制
御は、モニタ電流をもとに行われるため、光出力との対
応関係が複雑となり、結果として光増幅制御も複雑なも
のとなる。一方、図２４（ｂ）に示したモニタ電流の光
出力依存性では、ある光出力以上になると、モニタ電流
が、光出力の増加に伴って段階的に増加している。この
場合、半導体レーザ装置の光増幅制御は、モニタ電流を
もとに行われるため、不安定なものとなる。
【００１９】この発明は上記に鑑みてなされたもので、
ラマン増幅器などの励起用光源に適し、光出力の変化に
伴うモニタ電流の細かなふらつきをなくし、安定かつ高
利得増幅を可能にするとともに、簡易かつ容易な増幅制
御を確実に行うことができる半導体レーザ装置、半導体
レーザモジュールおよびこれを用いたラマン増幅器を提
供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、レーザ光の
出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に
設けた第２反射膜との間に形成された活性層の近傍に沿
って部分的に設けられた回折格子を有し、少なくとも該
回折格子による波長選択特性によって所望の発振縦モー
ドをもつレーザ光を出力する際、前記回折格子を含む周
囲近傍への注入電流が抑制される非電流注入領域を形成
し、前記活性層内の光を閉じ込める上部クラッド層の上
層に設けられたコンタクト層と前記注入電流を加える電
極との間であって、前記回折格子の上部に対応する位置
に、前記上部クラッド層に対して前記電極から前記回折
格子の方向に向かう電流を阻止する電流ブロッキング層
を設けた半導体レーザ装置において、前記電流ブロッキ
ング層と前記電極との間に前記電流ブロッキング層と前
記電極との間の合金化を抑制する拡散防止層を設けたこ
とを特徴とする。
【００２１】この請求項１の発明によれば、レーザ光の
出射端面に設けた第１反射膜と該レーザ光の反射端面に
設けた第２反射膜との間に形成された活性層の近傍に回
折格子を部分的に設け、少なくとも該回折格子による波
長選択特性によって所望の発振縦モードをもつレーザ光
を出力する際、前記回折格子を含む周囲近傍への注入電
流が抑制される非電流注入領域を形成し、前記活性層内
の光を閉じ込める上部クラッド層の上層に設けられたコ
ンタクト層と前記注入電流を加える電極との間であっ
て、前記回折格子の上部に対応する位置に、前記上部ク
ラッド層に対して前記電極から前記回折格子の方向に向
かう電流を阻止するダイオード接合を形成する電流ブロ
ッキング層を設け、拡散防止層が、前記電流ブロッキン
グ層と前記電極との間に前記電流ブロッキング層と前記
電極との間の合金化を抑制し、コンタクト層と前記電極
との間の合金化のための熱処理時に、前記電流ブロッキ
ング層と前記電極との間に生じる合金化の進行が、電流
ブロッキング層とコンタクト層との界面にまで達するこ
とを確実に防止し、前記回折格子近傍の温度上昇を抑制
し、光出力の変化に対するモニタ電流の細かなふらつき
が発生しないようにしている。
【００２２】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、当該半導体レーザ装置は、ｎ
型半導体基板を用いて形成され、前記電流ブロッキング
層は、ｎ−ＩｎＰであり、前記拡散防止層は、前記電流
ブロッキング層に略格子整合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ、あるいは真性ＩｎＧａＡｓＰであ
ることを特徴とする。
【００２３】この請求項２の発明によれば、ｎ型半導体
基板を用いた場合、前記電流ブロッキング層を、ｎ−Ｉ
ｎＰとし、前記拡散防止層を、前記電流ブロッキング層
に略格子整合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ、あるいは真性ＩｎＧａＡｓＰとして、具体的に非
電流注入領域を確実に実現するようにしている。
【００２４】また、請求項３にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、当該半導体レーザ装置は、ｐ
型半導体基板を用いて形成され、前記電流ブロッキング
層は、ｐ−ＩｎＰであり、前記拡散防止層は、前記電流
ブロッキング層に略格子整合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ、あるいは真性ＩｎＧａＡｓＰであ
ることを特徴とする。
【００２５】この請求項３の発明によれば、ｐ型半導体
基板を用いた場合、前記電流ブロッキング層を、ｎ−Ｉ
ｎＰとし、前記拡散防止層を、前記電流ブロッキング層
に略格子整合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ、あるいは真性ＩｎＧａＡｓＰとして、具体的に非
電流注入領域を確実に実現するようにしている。
【００２６】また、請求項４にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記回折格子は、前記第１反
射膜側あるいは前記第１反射膜近傍に設けられることを
特徴とする。
【００２７】この請求項４の発明によれば、前記回折格
子が、前記第１反射膜側あるいは前記第１反射膜近傍に
設けられ、発振波長の波長選択と共振器の出射側反射面
との機能を持たせるとともに、回折格子近傍への電流の
注入を確実に抑止して、所望の発振縦モードのレーザ光
を出力するようにしている。
【００２８】また、請求項５にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記回折格子は、前記第２反
射膜側あるいは前記第２反射膜近傍に設けられることを
特徴とする。
【００２９】この請求項５の発明によれば、前記回折格
子は、前記第２反射膜側あるいは前記第２反射膜近傍に
設けられ、発振波長の波長選択と共振器の後方反射面と
の機能を持たせるとともに、回折格子近傍への電流の注
入を確実に抑止して、所望の発振縦モードのレーザ光を
出力するようにしている。
【００３０】また、請求項６にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記回折格子は、前記第１反
射膜側または前記第１反射膜近傍および前記第２反射膜
側または前記第２反射膜近傍に設けられることを特徴と
する。
【００３１】この請求項６の発明によれば、前記回折格
子は、前記第１反射膜側または前記第１反射膜近傍およ
び前記第２反射膜側または前記第２反射膜近傍に設けら
れ、発振波長の波長選択と共振器の出射側反射面および
後方反射面との機能を持たせるとともに、回折格子近傍
への電流の注入を確実に抑止して、所望の発振縦モード
のレーザ光を出力するようにしている。
【００３２】また、請求項７にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記所望の発振縦モードの本
数は、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含まれ
ることを特徴とする。
【００３３】この請求項７の発明によれば、前記回折格
子の波長選択特性によって、前記所望の発振縦モードの
本数を、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含ま
れるようにし、高出力のレーザ光を出力するようにして
いる。
【００３４】また、請求項８にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記回折格子は、回折格子長
が３００μｍ以下であることを特徴とする。
【００３５】この請求項８の発明によれば、第１反射膜
側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、３００μ
ｍ以下としている。
【００３６】また、請求項９にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記回折格子の回折格子長
を、前記共振器長の（３００／１３００）倍の値以下で
あることを特徴とする。
【００３７】この請求項９の発明によれば、第１反射膜
側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、前記共振
器長の（３００／１３００）倍の値以下としている。
【００３８】また、請求項１０にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記第１反射膜側または前
記第１反射膜近傍に設けられる回折格子は、該回折格子
の結合係数と回折格子長との乗算値が０．３以下である
ことを特徴とする。
【００３９】この請求項１０の発明によれば、前記回折
格子は、該回折格子の結合係数と回折格子長との乗算値
が０．３以下とし、駆動電流−光出力特性の線形性を良
好にし、光出力の安定性を高めるようにしている。
【００４０】また、請求項１１にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記回折格子は、グレーテ
ィング周期をランダムあるいは所定周期で変化させたこ
とを特徴とする。
【００４１】この請求項１１の発明によれば、前記回折
格子のグレーティング周期をランダムあるいは所定周期
で変化させ、回折格子の波長選択に揺らぎを発生させ、
発振波長スペクトルの半値幅を広げるようにしている。
【００４２】また、請求項１２にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記第１反射膜と前記第２
反射膜との間に形成された活性層によって形成された共
振器の長さは、８００μｍ以上であることを特徴とす
る。
【００４３】この請求項１２の発明によれば、前記第１
反射膜と前記第２反射膜との間に形成された活性層によ
って形成された共振器の長さを、８００μｍ以上とし、
高出力動作を可能としている。
【００４４】また、請求項１３にかかる半導体レーザモ
ジュールは、上記の発明において、請求項１〜１２に記
載の半導体レーザ装置と、前記半導体レーザ装置から出
射されたレーザ光を外部に導波する光ファイバと、前記
半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行う光
結合レンズ系とを備えたことを特徴とする。
【００４５】この請求項１３の発明によれば、ファイバ
グレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて該
半導体レーザ装置の共振器が物理的に分離されていない
ため、光軸合わせなどを行う必要がなく、半導体レーザ
モジュールの組立が容易になるとともに、機械的振動な
どによってレーザの発振特性が変化しにくくなり、安定
したレーザ光を信頼性高く、かつ安定して出力すること
ができる。
【００４６】また、請求項１４にかかる半導体レーザモ
ジュールは、上記の発明において、前記半導体レーザ装
置の温度を制御する温度制御装置と、前記光結合レンズ
系内に配置され、光ファイバ側からの反射戻り光の入射
を抑制するアイソレータとをさらに備えたことを特徴と
する。
【００４７】この請求項１４の発明によれば、ファイバ
グレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いてい
るため、インライン式のファイバ型と異なり、偏波無依
存アイソレータを使用することができ、挿入損失の小さ
い半導体レーザモジュールを実現することができる。
【００４８】また、請求項１５にかかるラマン増幅器
は、上記の発明において、請求項１〜１２に記載の半導
体レーザ装置、あるいは請求項１３または１４に記載の
半導体レーザモジュールを広帯域ラマン増幅用の励起光
源として用いたことを特徴とする。
【００４９】この請求項１５の発明によれば、請求項１
〜１２に記載の半導体レーザ装置、あるいは請求項１３
または１４に記載の半導体レーザモジュールを広帯域ラ
マン増幅用の励起光源として用い、上述した各半導体レ
ーザ装置あるいは各半導体レーザモジュールの作用効果
を奏するようにしている。
【００５０】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる半導体レーザ装置、半導体レーザモジュー
ルおよびラマン増幅器の好適な実施の形態について説明
する。
【００５１】(実施の形態１)まず、この発明の実施の形
態１について説明する。図１は、非電流注入領域を有し
た半導体レーザ装置の長手方向の縦断面図である。ま
た、図２は、図１に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線
断面図である。図１および図２において、この半導体レ
ーザ装置２０は、ｎ−ＩｎＰ基板１の（１００）面上
に、順次、ｎ−ＩｎＰによるバッファ層と下部クラッド
層とを兼ねたｎ−ＩｎＰバッファ層２、圧縮歪みをもつ
ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ（Graded Index-Separate Co
nfinementHeterostructure Multi Quantum Well）活性
層３、ｐ−ＩｎＰスペーサ層４、ｐ−ＩｎＰクラッド層
６、およびｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７が積層さ
れた構造を有する。
【００５２】ｐ−ＩｎＰスペーサ層４内には、膜厚２０
ｎｍを有し、出射側反射膜１５から反射膜１４側に向け
て長さＬｇ＝５０μｍの回折格子１３が設けられ、この
回折格子１３は、ピッチ約２２０ｎｍで周期的に形成さ
れ、中心波長１．４８μｍのレーザ光を波長選択する。
この回折格子１３を含むｐ−ＩｎＰスペーサ層４、ＧＲ
ＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３、およびｎ−ＩｎＰバッ
ファ層２の上部は、メサストライプ状に加工され、メサ
ストライプの長手方向の両側には、電流ブロッキング層
として形成されたｐ−ＩｎＰブロッキング層９ｂとｎ−
ＩｎＰブロッキング層９ａとによって埋め込まれてい
る。
【００５３】ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７の上面
であって、出射側反射膜１５から反射膜１４に向けて６
０μｍまでには、ｎ−ＩｎＰ層８が形成される。ｎ−Ｉ
ｎＰ層８とｐ−ＩｎＰクラッド層６との接合は、回折格
子１３方向に対してｎｐ接合となり、電流ブロッキング
層として機能する。したがって、回折格子１３への電流
注入が抑制され、光出力に対するモニタ電流が安定し、
高出力の半導体レーザ装置であって、光増幅制御が簡易
かつ容易になる。
【００５４】なお、この半導体レーザ装置２０では、ｎ
−ＩｎＰ層８とｐ側電極１０との間の接触抵抗が大きく
なることと、ｎ−ＩｎＰ層８とｐ−ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層７との間が逆バイアスになることによって、ｎ
−ＩｎＰ層８下部への電流流入が抑制されるようになっ
ている。したがって、ｎ−ＩｎＰ層８とｐ側電極１０と
の間のように、ｐ側電極１０に対して接触抵抗が大きく
なるｎ−ＩｎＰ層８に代えて、たとえばｉ−ＩｎＰ（真
性ＩｎＰ）層、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ層、ｉ−ＩｎＧａＡ
ｓＰ層、ｎ−ＩｎＧａＡｓ層、ｉ−ＩｎＧａＡｓ層を形
成し、接触抵抗を大きくして、回折格子１３近傍への電
流注入を抑制するようにしてもよい。なお、ｎ−ＩｎＰ
層８は、ｎ−ＩｎＰ層８の下方のメサストライプ構造に
電流が注入されないようにすれば良いため、メサストラ
イプ構造の幅を越える幅をもつストライプ形状としても
よい。
【００５５】ｎ−ＩｎＰ層８の上面、およびｎ−ＩｎＰ
層８によって覆われる以外領域のｐ−ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層７の上面には、ｐ側電極１０が形成される。
なお、ｐ側電極１０には、図示しないボンディングパッ
ドが形成されることが望ましい。このボンディングパッ
ドの厚さは、５μｍ程度の厚さとすることが望ましく、
たとえば半導体レーザ装置をジャンクションダウン方式
で組み立てる場合、このボンディングパッドは、この厚
さによって組立時の衝撃を和らげる緩衝材として機能
し、さらにこの厚さによってヒートシンクとの接合時に
おける半田の回り込みが防止され、この半田の回り込み
による短絡を防止することができる。一方、ｎ−ＩｎＰ
基板１の裏面には、ｎ側電極１１が形成される。これら
ｐ側電極１０およびｎ側電極１１が半導体ウェハ上に形
成された各半導体レーザ装置は、劈開によって分離され
る。
【００５６】その後、半導体レーザ装置２０の長手方向
の一端面である光反射端面には、反射率８０％以上、好
ましくは９８％以上の高光反射率をもつ反射膜１４が形
成され、他端面である光出射端面には、反射率が２％以
下、好ましくは０．１％以下の低光反射率をもつ出射側
反射膜１５が形成される。反射膜１４と出射側反射膜１
５とによって形成された光共振器のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−
ＭＱＷ活性層３内に発生した光は、反射膜１４によって
反射し、出射側反射膜１５を介し、レーザ光として出射
されるが、この際、回折格子１３によって波長選択され
て出射される。
【００５７】この半導体レーザ装置２０は、ラマン増幅
器の励起用光源として用いられることを前提とし、その
発振波長λ0は、１１００ｎｍ〜１５５０ｎｍであり、
共振器長Ｌは、８００μｍ以上３２００μｍ以下として
いる。ところで、一般に、半導体レーザ装置の共振器に
よって発生する縦モードのモード間隔Δλは、実効屈折
率を「ｎ」とすると、次式で表すことができる。すなわ
ち、 Δλ＝λ0 2／（２・ｎ・Ｌ） である。ここで、発振波長λ0を１４８０μｍとし、実
効屈折率を３．５とすると、共振器長Ｌが８００μｍの
とき、縦モードのモード間隔Δλは、約０．３９ｎｍと
なり、共振器長が３２００μｍのとき、縦モードのモー
ド間隔Δλは、約０．１ｎｍとなる。すなわち、共振器
長Ｌを長くすればするほど、縦モードのモード間隔Δλ
は狭くなり、単一縦モードのレーザ光を発振するための
選択条件が厳しくなる。
【００５８】一方、回折格子１３は、そのブラッグ波長
によって縦モードを選択する。この回折格子１３による
選択波長特性は、図３に示す発振波長スペクトル３０と
して表される。
【００５９】図３に示すように、この半導体レーザ装置
２０では、回折格子１３を有した半導体レーザ装置２０
による発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈで示され
る波長選択特性内に、発振縦モードを複数存在させるよ
うにしている。従来のＤＦＢ（Distributed Feedback）
半導体レーザ装置あるいはＤＢＲ（Distributed Bragg
Reflrector）半導体レーザ装置では、共振器長Ｌを８０
０μｍ以上とすると、単一縦モード発振が困難であった
ため、かかる共振器長Ｌを有した半導体レーザ装置は用
いられなかった。しかしながら、この半導体レーザ装置
２０では、共振器長Ｌを積極的に８００μｍ以上とする
ことによって、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈ内に
複数の発振縦モードを含ませてレーザ出力するようにし
ている。図３では、発振波長スペクトルの半値幅Δλｈ
内に３つの発振縦モード３１〜３３を有している。
【００６０】複数の発振縦モードを有するレーザ光を用
いると、単一縦モードのレーザ光を用いた場合に比し
て、レーザ出力のピーク値を抑えて、高いレーザ出力値
を得ることができる。たとえば、この半導体レーザ装置
では、図４（ｂ）に示すプロファイルを有し、低いピー
ク値で高レーザ出力を得ることができる。これに対し、
図４（ａ）は、同じレーザ出力を得る場合の単一縦モー
ド発振の半導体レーザ装置のプロファイルであり、高い
ピーク値を有している。
【００６１】ここで、半導体レーザ装置をラマン増幅器
の励起用光源として用いる場合、ラマン利得を大きくす
るために励起光出力パワーを増大することが好ましい
が、そのピーク値が高いと、誘導ブリルアン散乱が発生
し、雑音が増加するという不具合が発生する。誘導ブリ
ルアン散乱の発生は、誘導ブリルアン散乱が発生する閾
値Ｐthを有し、同じレーザ出力パワーを得る場合、図４
（ｂ）に示すように、複数の発振縦モードを持たせ、そ
のピーク値を抑えることによって、誘導ブリルアン散乱
の閾値Ｐth内で、高い励起光出力パワーを得ることがで
き、その結果、高いラマン利得を得ることが可能とな
る。
【００６２】また、発振縦モード３１〜３３の波長間隔
（モード間隔）Δλは、０．１ｎｍ以上としている。こ
れは、半導体レーザ装置２０をラマン増幅器の励起用光
源として用いる場合、モード間隔Δλが０．１ｎｍ以下
であると、誘導ブリルアン散乱が発生する可能性が高く
なるからである。この結果、上述したモード間隔Δλの
式によって、上述した共振器長Ｌが３２００μｍ以下で
あることが好ましいことになる。
【００６３】このような観点から、発振波長スペクトル
３０の半値幅Δλｈ内に含まれる発振縦モードの本数
は、複数であることが望ましい。ところで、ラマン増幅
では、増幅利得に偏波依存性があるため、信号光の偏波
方向と励起光の偏波方向とのずれによる影響を小さくす
る必要がある。このための方法として、励起光を無偏光
化（デポラライズ）する方法があり、具体的には、２台
の半導体レーザ装置２０からの出力光を方法のほか、デ
ポラライザとして所定長の偏波面保持ファイバを用い
て、１台の半導体レーザ装置２０から出射されたレーザ
光を、この偏波面保持ファイバに伝搬させる方法があ
る。無偏光化の方法として、後者の方法を使用する場合
には、発振縦モードの本数が増大するに従ってレーザ光
のコヒーレンシーが低くなるので、無偏光化に必要な偏
波面保持ファイバの長さを短くすることができる。特
に、発振縦モードが４，５本となると、急激に、必要な
偏波面保持ファイバの長さが短くなる。従って、ラマン
増幅器に使用するために半導体レーザ装置２０から出射
されるレーザ光を無偏光化する場合に、２台の半導体レ
ーザ装置の出射光を偏波合成して利用しなくても、１台
の半導体レーザ装置２０の出射レーザ光を無偏光化して
利用することが容易となるので、ラマン増幅器に使用さ
れる部品数の削減、小型化を促進することができる。
【００６４】ここで、発振波長スペクトル幅が広すぎる
と、波長合成カプラによる合波ロスが大きくなるととも
に、発振波長スペクトル幅内における波長の動きによっ
て、雑音や利得変動を発生させることになる。このた
め、発振波長スペクトル３０の半値幅Δλｈは、３ｎｍ
以下、好ましくは２ｎｍ以下とする必要がある。
【００６５】さらに、従来の半導体レーザ装置では、図
２３に示したように、ファイバグレーティングを用いた
半導体レーザモジュールとしていたため、ファイバグレ
ーティング２３３と光反射面２２２との間の共振によっ
て相対強度雑音（ＲＩＮ）が大きくなり、安定したラマ
ン増幅を行うことができないが、この半導体レーザ装置
２０では、ファイバグレーティング２３３を用いず、出
射側反射膜１５から出射したレーザ光をそのまま、ラマ
ン増幅器の励起用光源として用いているため、相対強度
雑音が小さくなり、その結果、ラマン利得の揺らぎが小
さくなり、安定したラマン増幅を行わせることができ
る。
【００６６】また、図２３に示した半導体レーザモジュ
ールでは、共振器内に機械的な結合を必要とするため、
振動などによってレーザの発振特性が変化する場合が発
生するが、この半導体レーザ装置では、機械的な振動な
どによるレーザの発振特性の変化がなく、安定した光出
力を得ることができる。
【００６７】ところで、この半導体レーザ装置では、回
折格子１３の上部であって、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層７とｐ側電極１０との間に、出射側反射膜１５か
ら反射膜１４に向けて長さＬｉ＝６０μｍのｎ−ＩｎＰ
層８が形成されている。このため、ｐ側電極１０からｎ
側電極１１に向けて加えられる注入電流は、ｎ−ＩｎＰ
層８によって覆われない領域の下方である電流注入領域
Ｅ２を流れ、ｎ−ＩｎＰ層８によって覆われた下方であ
る非電流注入領域Ｅ１への流入が抑制される。
【００６８】非電流注入領域Ｅ１内の回折格子１３近傍
への注入電流の抑制によって、図５に示すように、半導
体レーザ装置２０の後方端、すなわち反射膜１４側から
漏れたモニタ電流の光出力依存性における細かなふらつ
きが減少し、光増幅制御が簡易かつ容易となり、結果と
して、安定した光出力を容易に得ることができる。この
結果、この半導体レーザ装置２０は、ラマン増幅器の励
起用光源として用いた場合、増幅制御が容易になる。特
に、３００ｍＷ程度以上の大出力半導体レーザ装置で
は、特に注入電流の値が大きくなると、モニタ電流の光
出力特性に細かなふらつきが発生しやすくなるが、図５
に示すように、３００ｍＷの光出力近傍であっても、モ
ニタ電流に細かなふらつきが発生せず、光増幅制御が簡
易かつ容易になる。なお、非電流注入領域が形成されて
いない従来の半導体レーザ装置では、図５に示したモニ
タ電流の光出力依存性をもつ半導体レーザ装置を、約２
０％程度しか得ることができなかったが、この非電流注
入領域を形成することによって、図５に示したモニタ電
流の光出力依存性をもつ半導体レーザ装置を、約７０％
得ることができた。
【００６９】また、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３
の出射側反射膜１５端面では、ＣＯＤ（Catastrophic O
ptical Damage）が発生しやすい。ＣＯＤは、ＧＲＩＮ
−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層３の出射側反射膜１５端面にお
いて、端面温度の上昇→バンドギャップの縮小→光吸収
→再結合電流→端面温度の上昇という帰還サイクルが発
生し、このサイクルが正帰還となることによって、端面
が溶融し、瞬時にして劣化してしまう現象である。とこ
ろで、この半導体レーザ装置２０では、この出射側反射
膜１５端面は、非電流注入領域Ｅ１内であるため、注入
電流が抑制され、発熱の抑制によってＣＯＤの発生確率
を低減することが期待できる。ここで、ＩｎＰ系の半導
体レーザ装置では、ＧａＡｓ系に比してＣＯＤが発生し
難いが、３００ｍＷ程度以上の高出力半導体レーザ装置
では、たとえＩｎＰ系であったとしても、端面温度上昇
が大きくなるため、ＣＯＤが発生し易くなる。
【００７０】なお、電流注入領域Ｅ２のＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層３は、注入電流によって発光する一
方、非電流注入領域Ｅ１のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層３は、電流注入領域Ｅ２のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱ
Ｗ活性層３からの光によって、フォトンリサイクルを行
うため、注入電流がなくても、レーザ光を出射側反射膜
１５側に透過出力するバッファアンプとして機能し、レ
ーザ光を減衰させることはない。さらに、ｎ−ＩｎＰ層
８によって形成される非電流注入領域Ｅ１は、たかだか
７０μｍであり、共振器長Ｌが、３２００μｍ≧Ｌ≧８
００μｍであることを鑑みれば、小さな領域であり、こ
の実施の形態１による半導体レーザ装置２０のレーザ出
力は、非電流注入領域Ｅ１が形成されない半導体レーザ
装置とほぼ同じレーザ出力を得ることができる。
【００７１】また、ｎ−ＩｎＰ層８の長さＬｉは、回折
格子１３の長さＬｇを越える長さであることが好まし
い。ただし、ｎ−ＩｎＰ層８の長さＬｉを長くし過ぎる
と、電流注入領域Ｅ２のＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性
層３部分が少なくなり、レーザ光の出力低下をもたらす
ことになるため、ｎ−ＩｎＰ層８の長さＬｉは、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層７の反射膜１４側端点からｎ
側電極１１に向かう注入電流の拡散が回折格子１３に影
響を与えない程度に越える長さとするのが好ましい。こ
のため、この半導体レーザ装置２０では、ｎ−ＩｎＰ層
８の長さＬｉを、回折格子１３の長さＬｇ＝５０μｍに
対して１０μｍ分長い、６０μｍとしている。
【００７２】なお、図１および図２に示した半導体レー
ザ装置２０では、回折格子１３の長さＬｇ＝５０μｍと
し、ｎ−ＩｎＰ層８の長さＬｉ＝６０μｍとしていた
が、回折格子１３の長さを１００μｍと長くし、ｎ−Ｉ
ｎＰ層８の長さＬｉ＝１３０μｍとした場合であって
も、一定の効果が得られることがわかった。図６（ａ）
は、回折格子の長さＬｇ＝１００μｍとし、ｎ−ＩｎＰ
層８を設けない場合におけるモニタ電流の光出力依存性
を示す図である。この場合、モニタ電流Ｉｍは、光出力
Ｐｏの全域にわたり、光出力の増加に伴って段階的に変
化するふらつきが生じている。一方、図６（ｂ）は、回
折格子の長さＬｇ＝１００μｍとし、ｎ−ＩｎＰ層８の
長さＬｉ＝１３０μｍとした場合におけるモニタ電流の
光出力依存性を示す図である。図６（ｂ）に示すよう
に、回折格子の長さＬｇが１００μｍと長い場合であっ
ても、ｎ−ＩｎＰ層８を設けることによって、光出力Ｐ
ｏの高出力領域においてモニタ電流Ｉｍのふらつきがな
くなっている。したがって、光出力Ｐｏが低出力領域に
おいては実用に耐えないが、光出力Ｐｏを高出力領域に
おいて用いる場合には、実用に適した半導体レーザ装置
となる。すなわち、ｎ−ＩｎＰ層８を設けて非電流注入
領域を形成することによって、モニタ電流の光出力依存
性が改善されることがわかる。
【００７３】ところで、図１に示した半導体レーザ装置
２０の非電流注入領域では、ｎ−ＩｎＰ層８とｐ側電極
１０とが接触しているが、図７は、この接触する界面近
傍ＥＡの拡大した断面図である。図１において、ｐ側電
極１０とｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７との界面Ｓ
Ｓは、金属と半導体との接触であり、この界面ＳＳ近傍
で合金化を図るため、熱処理が施される。
【００７４】しかし、この熱処理による合金化は、ｎ−
ＩｎＰ層８とｐ側電極１０と界面Ｓ１でも生じ、ｎ−Ｉ
ｎＰ層８とｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７の界面で
あるブロッキング界面Ｓまで到達してしまう領域Ｅ１１
〜Ｅ１３を生じさせ、回折格子１３に電流を流入させて
しまう場合がある。これでは、電流ブロッキング層とし
て機能するｎ−ＩｎＰ層８による電流流入の抑制を確実
に行うことができない。
【００７５】そこで、この実施の形態１では、図８に示
すように、ｐ側電極１０とｎ−ＩｎＰ層８との間に、上
述した混晶化がブロッキング界面Ｓまで到達しないよう
に、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層８ａを設けている。
ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層８ａは、ｎ−ＩｎＰ層８
と略格子整合するために、バンドギャップ波長を１．１
０〜１．３５μｍとし、好ましくは１．２μｍとしてい
る。なお、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層８ａの膜厚
は、０．２μｍ程度としているが、０．１μｍ以上であ
ればよい。このｎ−ＩｎＧａＡｓｐ拡散防止層８ａを設
けることによって、Ａｕ合金であるｐ側電極１０と、ｎ
−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層８ａとの界面Ｓ２近傍で
は、熱処理によって合金化が施されるが、この合金部分
がｎ−ＩｎＰ層８，ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７
側に進行しない。このｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層８
ａを設けた全体構成は、図９に示した半導体レーザ装置
２１として示される。これによって、回折格子１３への
電流流入を確実に防止することができる非電流注入領域
を形成することができる。
【００７６】なお、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層８ａ
は、バンドギャップ波長が１．２μｍのｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰあるいはｉ−ＩｎＧａＡｓＰであってもよく、さら
には、ｎ−ＩｎＧａＡｓ、ｐ−ＩｎＧａＡｓ、ｉ−Ｉｎ
ＧａＡｓであってもよい。要は、ｎ−ＩｎＰ層８に略格
子整合し、ｐ側電極１０のＡｕ合金と界面Ｓ２のみで合
金化し、回折格子１３側にこの合金が進行しないもので
あればよい。
【００７７】また、この実施の形態１では、いずれも出
射側反射膜１５側に回折格子１３を設けるようにしてい
たが、反射膜１４側にも回折格子を設けるようにしても
よい。なお、上述した実施の形態１では、ｎ−ＩｎＰ基
板１を用い、電流ブロッキング層としてｎ−ＩｎＰ層８
を形成するようにしていたが、半導体基板としてｐ−Ｉ
ｎＰ基板を用いる場合には、ｎ型とｐ型の各層が反対に
なり、ｎ−ＩｎＰ層８の代わりにｐ−ＩｎＰ層が電流ブ
ロッキング層として配置される。
【００７８】図１０は、この発明の実施の形態１である
半導体レーザ装置の変形例の長手方向の縦断面図であ
る。図１０において、この半導体レーザ装置は、反射膜
１４側にも、反射膜１４側から長さＬｇａを有する回折
格子１３ａを設け、この回折格子１３ａの屈折率低下を
防ぐため、ｎ−ＩｎＰ層８´およびその上層にｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰ拡散防止層８´ａが設けられている。このｎ
−ＩｎＰ層８´およびｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層８
´ａは、ｎ−ＩｎＰ層８およびｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散
防止層８ａと同様に、回折格子１３ａの上部であって、
ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層７とｐ側電極１０との
間に設けられ、長さＬｉａを有する。この長さＬｉａ
は、長さＬｇと長さＬｉとの関係と同じであり、長さＬ
ｇａを覆うことができる程度であって最小限の長さに設
定される。なお、反射膜１４側の回折格子１３ａは、波
長選択性を持たせるとともに反射特性とを持たせるた
め、結合係数κと長さＬｇａとの積は、大きな値、たと
えば「２」以上に設定するとよい。
【００７９】これによって、回折格子１３ａ側にも非電
流注入領域Ｅ３を形成することができ、回折格子１３ａ
近傍に対する注入電流の流入が抑制されるので、実施の
形態１と同様に、光出力に対するモニタ電流が安定し、
高出力の半導体レーザ装置であっても、光増幅制御が簡
易かつ容易になる。また、反射膜１４側端面における端
面劣化をも防ぐことができる。なお、回折格子１３ａの
みを設けた半導体レーザ装置であっても、この実施の形
態１を適用することによって、光出力に対するモニタ電
流が安定し、高出力の半導体レーザ装置であっても、光
増幅制御が簡易かつ容易になる。
【００８０】この実施の形態１では、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
−ＭＱＷ活性層３に沿って部分的に設けられた回折格子
１３近傍に注入電流の流入を抑制するように、回折格子
１３の上部にｎ−ＩｎＰ層８を設け、さらにこのｎ−Ｉ
ｎＰ層８とｐ側電極１０との間にｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡
散防止層８ａを設けるようにしているので、光出力に対
するモニタ電流が安定し、高出力の半導体レーザ装置で
あっても、光増幅制御が簡易かつ容易になることを確実
にする。
【００８１】また、出射側反射膜１５から、回折格子１
３、ｎ−ＩｎＰ層８およびｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止
層８ａが延びる構成としているので、ＧＲＩＮ−ＳＣＨ
−ＭＱＷ活性層３の出射側反射膜１５端面に加えられる
注入電流も抑制され、ＣＯＤの発生確率を低減すること
が期待できる。
【００８２】さらに、半導体レーザ装置２０が回折格子
１３によって波長選択を行い、発振波長を１１００μｍ
〜１５５０μｍ帯とし、共振器長Ｌを８００μｍ〜３２
００μｍ帯とすることによって、発振波長スペクトル３
０の半値幅Δλｈ内に複数の発振縦モード、好ましくは
４本以上の発振縦モードをもつレーザ光を出力するよう
にしているので、ラマン増幅器の励起用光源として用い
た場合に、誘導ブリルアン散乱を発生せずに、安定し、
かつ高いラマン利得を得ることができる。
【００８３】また、ファイバグレーティングを用いた半
導体レーザモジュールのように、ファイバグレーティン
グをもつ光ファイバと半導体発光素子との光結合を共振
器内において行わないので、組立が容易となり、機械的
振動などによる不安定出力を回避することができる。
【００８４】なお、実施の形態１では、ＧＲＩＮ−ＳＣ
Ｈ−ＭＱＷ活性層３に沿って、回折格子１３が形成され
ている半導体レーザ装置２０であったが、これに限ら
ず、活性層に隣接する光導波路を有し、この光導波路に
沿って回折格子が形成される半導体レーザ装置において
も、同様に適用することができるのは明らかである。
【００８５】また、上述した実施の形態１では、回折格
子１３あるいは回折格子１３ａが中心波長に対して揺ら
ぎを持つ波長選択性によって、複数本の発振縦モードを
出力するようにしていたが、回折格子１３あるいは回折
格子１３ａに対して積極的に揺らぎをもたせ、発振縦モ
ードの数を増やすことができる半導体レーザ装置を得る
ようにしてもよい。
【００８６】図１１は、回折格子１３のグレーティング
周期の周期的変化を示す図である。この回折格子１３
は、グレーティング周期を周期的に変化させたチャープ
ドグレーティングとしている。図１１では、この回折格
子１３の波長選択性に揺らぎを発生させ、発振波長スペ
クトルの半値幅Δλhを広げ、半値幅Δλh内の発振縦モ
ードの本数を増大するようにしている。
【００８７】図１１に示すように、回折格子１３は、平
均周期が２２０ｎｍであり、±０．０２ｎｍの周期揺ら
ぎ（偏差）を周期Ｃで繰り返す構造を有している。この
±０．０２ｎｍの周期揺らぎによって、発振波長スペク
トルの半値幅Δλh内に３〜６本程度の発振縦モードを
もたせることができる。
【００８８】たとえば、図１２は、異なる周期Λ1，Λ2
の回折格子を有する半導体レーザ装置の発振波長スペク
トルを示す図である。図２８において、周期Λ1の回折
格子は、波長λ１の発振波長スペクトルを形成し、この
発振波長スペクトル内に３本の発振縦モードを選択す
る。一方、周期Λ2の回折格子は、波長λ２の発振波長
スペクトルを形成し、この発振波長スペクトル内に３本
の発振縦モードを選択する。したがって、周期Λ1，Λ2
の回折格子による複合発振波長スペクトル４５は、この
複合発振波長スペクトル４５内に４〜５本の発振縦モー
ドが含まれることになる。この結果、単一の発振波長ス
ペクトルを形成するときに比べ、一層多くの発振縦モー
ドを容易に選択出力することができ、光出力の増大をも
たらすことができる。
【００８９】なお、回折格子１３の構成としては、一定
の周期Ｃでグレーティング周期を変化させるチャープド
グレーティングに限らず、グレーティング周期を、周期
Λ1（２２０ｎｍ＋０．０２ｎｍ）と周期Λ2（２２０ｎ
ｍ−０．０２ｎｍ）との間でランダムに変化させるよう
にしてもよい。
【００９０】さらに、図１３（ａ）に示すように、周期
Λ1と周期Λ2とを一回ずつ交互に繰り返す回折格子とし
て、周期揺らぎを持たせるようにしてもよい。また、図
１３（ｂ）に示すように、周期Λ1と周期Λ2とをそれぞ
れ複数回、交互に繰り返す回折格子として、周期揺らぎ
を持たせるようにしてもよい。さらに、図１３（ｃ）に
示すように、連続する複数回の周期Λ1と連続する複数
回の周期Λ2とをもつ回折格子として、周期揺らぎを持
たせるようにしてもよい。また、周期Λ1と周期Λ2との
間の離散的な異なる値をもつ周期を補完して配置するよ
うにしてもよい。
【００９１】（実施の形態２）つぎに、この発明の実施
の形態２について説明する。この実施の形態４では、上
述した実施の形態１に示した半導体レーザ装置をモジュ
ール化したものである。
【００９２】図１４は、この発明の実施の形態２である
半導体レーザモジュールの構成を示す縦断面図である。
図１４において、この半導体レーザモジュール５０は、
上述した実施の形態１で示した半導体レーザ装置に対応
する半導体レーザ装置５１を有する。なお、この半導体
レーザ装置５１は、ｐ側電極がヒートシンク５７ａに接
合されるジャンクションダウン構成としている。半導体
レーザモジュール５０の筐体として、セラミックなどに
よって形成されたパッケージ５９の内部底面上に、温度
制御装置としてのペルチェ素子５８が配置される。ペル
チェ素子５８上にはベース５７が配置され、このベース
５７上にはヒートシンク５７ａが配置される。ペルチェ
素子５８には、図示しない電流が与えられ、その極性に
よって冷却および加熱を行うが、半導体レーザ装置５１
の温度上昇による発振波長ずれを防止するため、主とし
て冷却器として機能する。すなわち、ペルチェ素子５８
は、レーザ光が所望の波長に比して長い波長である場合
には、冷却して低い温度に制御し、レーザ光が所望の波
長に比して短い波長である場合には、加熱して高い温度
に制御する。この温度制御は、具体的に、ヒートシンク
５７ａ上であって、半導体レーザ装置５１の近傍に配置
されたサーミスタ５８ａの検出値をもとに制御され、図
示しない制御装置は、通常、ヒートシンク５７ａの温度
が一定に保たれるようにペルチェ素子５８を制御する。
また、図示しない制御装置は、半導体レーザ装置５１の
駆動電流を上昇させるに従って、ヒートシンク５７ａの
温度が下がるようにペルチェ素子５８を制御する。この
ような温度制御を行うことによって、半導体レーザ装置
５１の出力安定性を向上させることができ、歩留まりの
向上にも有効となる。なお、ヒートシンク５７ａは、た
とえばダイヤモンドなどの高熱伝導率をもつ材質によっ
て形成することが望ましい。これは、ヒートシンク５７
ａがダイヤモンドで形成されると、高電流印加時の発熱
が抑制されるからである。
【００９３】ベース５７上には、半導体レーザ装置５１
およびサーミスタ５８ａを配置したヒートシンク５７
ａ、第１レンズ５２、および電流モニタ５６が配置され
る。半導体レーザ装置５１から出射されたレーザ光は、
第１レンズ５２、アイソレータ５３、および第２レンズ
５４を介し、光ファイバ５５上に導波される。第２レン
ズ５４は、レーザ光の光軸上であって、パッケージ５９
上に設けられ、外部接続される光ファイバ５５に光結合
される。なお、電流モニタ５６は、半導体レーザ装置５
１の反射膜側から漏れた光をモニタ検出する。
【００９４】ここで、この半導体レーザモジュール５０
では、他の光学部品などによる反射戻り光が共振器内に
戻らないように、半導体レーザ装置５１と光ファイバ５
５との間にアイソレータ５３を介在させている。このア
イソレータ５３には、ファイバグレーティングを用いた
従来の半導体レーザモジュールと異なり、インライン式
のファイバ型でなく、半導体レーザモジュール５０内に
内蔵できる偏波無依存型のアイソレータを用いることが
できるため、アイソレータによる挿入損失を小さく、さ
らに低い相対強度雑音（ＲＩＮ）を達成することがで
き、部品点数も減らすことができる。
【００９５】この実施の形態２では、実施の形態１で示
した半導体レーザ装置をモジュール化しているため、偏
波無依存型のアイソレータを用いることができ、挿入損
失を小さくすることができ、低雑音化および部品点数の
減少を促進することができる。
【００９６】（実施の形態３）つぎに、この発明の実施
の形態３について説明する。この実施の形態３では、上
述した実施の形態２に示した半導体レーザモジュールを
ラマン増幅器に適用したものである。
【００９７】図１５は、この発明の実施の形態５である
ラマン増幅器の構成を示すブロック図である。このラマ
ン増幅器は、ＷＤＭ通信システムに用いられる。図１５
において、このラマン増幅器は、上述した実施の形態２
に示した半導体レーザモジュールと同一構成の半導体レ
ーザモジュール６０ａ〜６０ｄを用い、図２２に示した
半導体レーザモジュール１８２ａ〜１８２ｄを、上述し
た半導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄに置き換えた
構成となっている。
【００９８】各半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂ
は、偏波面保持ファイバ７１を介して、複数の発振縦モ
ードを有するレーザ光を偏波合成カプラ６１ａに出力
し、各半導体レーザモジュール６０ｃ，６０ｄは、偏波
面保持ファイバ７１を介して、複数の発振縦モードを有
するレーザ光を偏波合成カプラ６１ｂに出力する。ここ
で、半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂが発振する
レーザ光は、同一波長である、また、半導体レーザモジ
ュール６０ｃ，６０ｄが発振するレーザ光は、同一波長
であるが半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｂが発振
するレーザ光の波長とは異なる。これは、ラマン増幅が
偏波依存性を有するためであり、偏波合成カプラ６１
ａ，６１ｂによって偏波依存性が解消されたレーザ光と
して出力するようにしている。
【００９９】各偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂから出力
された異なる波長をもったレーザ光は、ＷＤＭカプラ６
２によって合成され、合成されたレーザ光は、ＷＤＭカ
プラ６５を介してラマン増幅用の励起光として増幅用フ
ァイバ６４に出力される。この励起光が入力された増幅
用ファイバ６４には、増幅対象の信号光が入力され、ラ
マン増幅される。
【０１００】増幅用ファイバ６４内においてラマン増幅
された信号光（増幅信号光）は、ＷＤＭカプラ６５およ
びアイソレータ６６を介してモニタ光分配用カプラ６７
に入力される。モニタ光分配用カプラ６７は、増幅信号
光の一部を制御回路６８に出力し、残りの増幅信号光を
出力レーザ光として信号光出力ファイバ７０に出力す
る。
【０１０１】制御回路６８は、入力された一部の増幅信
号光をもとに各半導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄ
のレーザ出力状態、たとえば光強度を制御し、ラマン増
幅の利得帯域が平坦な特性となるようにフィードバック
制御する。
【０１０２】この実施の形態３に示したラマン増幅器で
は、たとえば図２２に示した半導体発光素子１８０ａと
ファイバグレーティング１８１ａとが偏波面保持ファイ
バ７１ａで結合された半導体レーザモジュール１８２ａ
を用いず、実施の形態１で示した半導体レーザ装置が内
蔵された半導体レーザモジュール６０ａを用いるように
しているので、偏波面保持ファイバ７１の使用を削減す
ることができるとともに、ラマン増幅器の小型軽量化と
コスト低減を実現することができる。
【０１０３】なお、図１５に示したラマン増幅器では、
偏波合成カプラ６１ａ，６１ｂを用いているが、図１６
に示すように半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｃか
ら、それぞれ偏波面保持ファイバ７１を介して直接ＷＤ
Ｍカプラ６２に光出力するようにしてもよい。この場
合、半導体レーザモジュール６０ａ，６０ｃの偏波面
は、偏波面保持ファイバ７１に対して４５度となるよう
に入射する。ここで、上述したように、各半導体レーザ
モジュール６０ａ，６０ｃは、複数の発振縦モードを有
しているため、偏波面保持ファイバ長７１を短くするこ
とができる。これによって、偏波面保持ファイバ７１か
ら出力される光出力の偏波依存性をなくすことができ、
一層、小型かつ部品点数の少ないラマン増幅器を実現す
ることができる。
【０１０４】また、半導体レーザモジュール６０ａ〜６
０ｄ内に内蔵される半導体レーザ装置として発振縦モー
ド数が多い半導体レーザ装置を用いると、必要な偏波面
保持ファイバ７１の長さを短くすることができる。特
に、発振縦モードが４，５本になると、急激に、必要な
偏波面保持ファイバ７１の長さが短くなるため、ラマン
増幅器の簡素化と小型化を促進することができる。さら
に、発振縦モードの本数が増大すると、コヒーレント長
が短くなり、デポラライズによって偏光度（ＤＯＰ：De
gree Of Polarization）が小さくなり、偏波依存性をな
くすことが可能となり、これによっても、ラマン増幅器
の簡素化と小型化とを一層促進することができる。
【０１０５】また、このラマン増幅器では、ファイバグ
レーティングを用いた半導体レーザモジュールに比して
光軸合わせが容易であり、共振器内に機械的な光結合が
ないため、この点からも、ラマン増幅の安定性、信頼性
を高めることができる。
【０１０６】さらに、上述した実施の形態１の半導体レ
ーザ装置では、複数の発振モードを有しているため、誘
導ブリルアン散乱を発生させずに、高出力の励起光を発
生することができるので、安定し、かつ高いラマン利得
を得ることができる。
【０１０７】また、図１５および図１６に示したラマン
増幅器は、後方励起方式であるが、上述したように、半
導体レーザモジュール６０ａ〜６０ｄが安定した励起光
を出力するため、前方励起方式であっても、双方向励起
方式であっても、安定したラマン増幅を行うことができ
る。
【０１０８】たとえば、図１７は、前方励起方式を採用
したらラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図
１７に示したラマン増幅器は、図１５に示したラマン増
幅器にＷＤＭカプラ６５´をアイソレータ６３の近傍に
設けている。このＷＤＭカプラ６５´には、半導体レー
ザモジュール６０ａ〜６０ｄ、偏波合成カプラ６１ａ，
６１ｂおよびＷＤＭカプラ６２にそれぞれ対応した半導
体レーザモジュール６０ａ´〜６０ｄ´、偏波合成カプ
ラ６１ａ´，６１ｂ´およびＷＤＭカプラ６２´を有し
た回路が接続され、ＷＤＭカプラ６２´から出力される
励起光を信号光と同じ方向に出力する前方励起を行う。
この場合、半導体レーザモジュール６０ａ´〜６０ｄ´
は、上述した実施の形態１で用いられる半導体レーザ装
置を用いているため、ＲＩＮが小さく、前方励起を効果
的に行うことができる。
【０１０９】同様に、図１８は、前方励起方式を採用し
たラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図１８
に示したラマン増幅器は、図１６に示したラマン増幅器
にＷＤＭカプラ６５´をアイソレータ６３の近傍に設け
ている。このＷＤＭカプラ６５´には、半導体レーザモ
ジュール６０ａ，６０ｃおよびＷＤＭカプラ６２にそれ
ぞれ対応した半導体レーザモジュール６０ａ´，６０ｃ
´およびＷＤＭカプラ６２´を有した回路が接続され、
ＷＤＭカプラ６２´から出力される励起光を信号光と同
じ方向に出力する前方励起を行う。この場合、半導体レ
ーザモジュール６０ａ´，６０ｃ´は、上述した実施の
形態１で用いられる半導体レーザ装置を用いているた
め、ＲＩＮが小さく、前方励起を効果的に行うことがで
きる。
【０１１０】また、図１９は、双方向励起方式を採用し
たらラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図１
９に示したラマン増幅器は、図１５に示したラマン増幅
器の構成に、図１７に示したＷＤＭカプラ６５´、半導
体レーザモジュール６０ａ´〜６０ｄ´、偏波合成カプ
ラ６１ａ´，６１ｂ´およびＷＤＭカプラ６２´をさら
に設け、後方励起と前方励起とを行う。この場合、半導
体レーザモジュール６０ａ´〜６０ｄ´は、上述した実
施の形態１で用いられる半導体レーザ装置を用いている
ため、ＲＩＮが小さく、前方励起を効果的に行うことが
できる。
【０１１１】同様に、図２０は、双方向励起方式を採用
したラマン増幅器の構成を示すブロック図である。図１
９に示したラマン増幅器は、図１６に示したラマン増幅
器の構成に、図１８に示したＷＤＭカプラ６５´、半導
体レーザモジュール６０ａ´，６０ｃ´およびＷＤＭカ
プラ６２´をさらに設け、後方励起と前方励起とを行
う。この場合、半導体レーザモジュール６０ａ´，６０
ｃ´は、上述した実施の形態１〜４で用いられる半導体
レーザ装置を用いているため、ＲＩＮが小さく、前方励
起を効果的に行うことができる。
【０１１２】上述した図１７〜図２０に示したラマン増
幅器は、上述したようにＷＤＭ通信システムに適用する
ことができる。図２１は、図１７〜図２０に示したラマ
ン増幅器を適用したＷＤＭ通信システムの概要構成を示
すブロック図である。
【０１１３】図２１において、複数の送信機Ｔｘ１〜Ｔ
ｘｎから送出された波長λ1〜λnの光信号は、光合波器
８０によって合波され、１つの光ファイバ８５に集約さ
れる。この光ファイバ８５の伝送路上には、図１７〜図
２０に示したラマン増幅器に対応した複数のラマン増幅
器８１，８３が距離に応じて配置され、減衰した光信号
を増幅する。この光ファイバ８５上を伝送した信号は、
光分波器８４によって、複数の波長λ１〜λｎの光信号
に分波され、複数の受信機Ｒｘ１〜Ｒｘｎに受信され
る。なお、光ファイバ８５上には、任意の波長の光信号
を付加し、取り出したりするＡＤＭ（Add/Drop Multipl
exer）が挿入される場合もある。
【０１１４】なお、上述した実施の形態３では、実施の
形態１に示した半導体レーザ装置あるいは実施の形態２
に示した半導体レーザモジュールを、ラマン増幅用の励
起光源に用いる場合を示したが、これに限らず、たとえ
ば、９８０ｎｍ，１４８０ｎｍなどのＥＤＦＡ励起用光
源として用いることができるのは明らかである。
【０１１５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜と該レ
ーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形成され
た活性層の近傍に回折格子を部分的に設け、少なくとも
該回折格子による波長選択特性によって所望の発振縦モ
ードをもつレーザ光を出力する際、前記回折格子を含む
周囲近傍への注入電流が抑制される非電流注入領域を形
成し、前記活性層内の光を閉じ込める上部クラッド層の
上層に設けられたコンタクト層と前記注入電流を加える
電極との間であって、前記回折格子の上部に対応する位
置に、前記上部クラッド層に対して前記電極から前記回
折格子の方向に向かう電流を阻止するダイオード接合を
形成する電流ブロッキング層を設け、拡散防止層が、前
記電流ブロッキング層と前記電極との間に前記電流ブロ
ッキング層と前記電極との間の合金化を抑制し、コンタ
クト層と前記電極との間の合金化のための熱処理時に、
前記電流ブロッキング層と前記電極との間に生じる合金
化の進行が、電流ブロッキング層とコンタクト層との界
面にまで達することを確実に防止し、前記回折格子近傍
の温度上昇を抑制し、光出力の変化に対するモニタ電流
の細かなふらつきが発生しないようにしているので、高
出力の半導体レーザ装置であっても、光出力に対するモ
ニタ電流が安定し、光増幅制御が簡易かつ容易になると
いう効果を奏する。
【０１１６】また、請求項２の発明によれば、ｎ型半導
体基板を用いた場合、前記電流ブロッキング層を、ｎ−
ＩｎＰとし、前記拡散防止層を、前記電流ブロッキング
層に略格子整合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、ｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ、あるいは真性ＩｎＧａＡｓＰとして、具体的に
非電流注入領域を確実に実現するようにしているので、
高出力の半導体レーザ装置であっても、光出力に対する
モニタ電流が安定し、光増幅制御が簡易かつ容易になる
という効果を奏する。
【０１１７】また、請求項３の発明によれば、ｐ型半導
体基板を用いた場合、前記電流ブロッキング層を、ｎ−
ＩｎＰとし、前記拡散防止層を、前記電流ブロッキング
層に略格子整合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、ｐ−ＩｎＧａ
ＡｓＰ、あるいは真性ＩｎＧａＡｓＰとして、具体的に
非電流注入領域を確実に実現するようにしているので、
高出力の半導体レーザ装置であっても、光出力に対する
モニタ電流が安定し、光増幅制御が簡易かつ容易になる
という効果を奏する。
【０１１８】また、請求項４の発明によれば、前記回折
格子が、前記第１反射膜側あるいは前記第１反射膜近傍
に設けられ、発振波長の波長選択と共振器の出射側反射
面との機能を持たせるとともに、回折格子近傍への電流
の注入を確実に抑止して、所望の発振縦モードのレーザ
光を出力するようにしているので、光出力に対するモニ
タ電流が安定し、高出力の半導体レーザ装置であって
も、光増幅制御が簡易かつ容易になるとともに、活性層
の第１反射膜側端面に生じる端面劣化の発生の減少が期
待できるという効果を奏する。
【０１１９】また、請求項５の発明によれば、前記回折
格子は、前記第２反射膜側あるいは前記第２反射膜近傍
に設けられ、発振波長の波長選択と共振器の後方反射面
との機能を持たせるとともに、回折格子近傍への電流の
注入を確実に抑止して、所望の発振縦モードのレーザ光
を出力するようにしているので、光出力に対するモニタ
電流が安定し、高出力の半導体レーザ装置であっても、
光増幅制御が簡易かつ容易になるとともに、活性層の第
２反射膜側端面に生じる端面劣化の発生の減少が期待で
きるという効果を奏する。
【０１２０】また、請求項６の発明によれば、前記回折
格子は、前記第１反射膜側または前記第１反射膜近傍お
よび前記第２反射膜側または前記第２反射膜近傍に設け
られ、発振波長の波長選択と共振器の出射側反射面およ
び後方反射面との機能を持たせるとともに、回折格子近
傍への電流の注入を確実に抑止して、所望の発振縦モー
ドのレーザ光を出力するようにしているので、光出力に
対するモニタ電流が安定し、高出力の半導体レーザ装置
であっても、光増幅制御が簡易かつ容易になるととも
に、活性層の第１反射膜側端面および第２反射側端面に
生じる端面劣化の発生の減少が期待できるという効果を
奏する。
【０１２１】また、請求項７の発明によれば、前記回折
格子の波長選択特性によって、前記所望の発振縦モード
の本数を、発振波長スペクトルの半値幅内に２本以上含
まれるようにし、高出力のレーザ光を出力するようにし
ているので、光出力に対するモニタ電流が安定し、高出
力の半導体レーザ装置であっても、光増幅制御が簡易か
つ容易になり、特に、高出力が要求されるラマン増幅励
起用光源に適切な半導体レーザ装置を実現することがで
きるという効果を奏する。
【０１２２】また、請求項８の発明によれば、第１反射
膜側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、３００
μｍ以下としているので、２本以上の発振縦モードを容
易に生成でき、かつ光出力の効率を向上させることがで
きるという効果を奏する。
【０１２３】また、請求項９の発明によれば、第１反射
膜側に設けられる前記回折格子の回折格子長を、前記共
振器長の（３００／１３００）倍の値以下としているの
で、任意の発振波長に対しても、２本以上の発振縦モー
ドを容易に生成でき、かつ高出力の光出力効率を向上さ
せることができるという効果を奏する。
【０１２４】また、請求項１０の発明によれば、前記回
折格子は、該回折格子の結合係数と回折格子長との乗算
値が０．３以下とし、駆動電流−光出力特性の線形性を
良好にし、光出力の安定性を高めるようにしているの
で、さらに、発振波長の駆動電流依存性を小さくするこ
とができ、出力安定性の高い半導体レーザ装置を実現す
ることができるという効果を奏する。
【０１２５】また、請求項１１の発明によれば、前記回
折格子のグレーティング周期をランダムあるいは所定周
期で変化させ、回折格子の波長選択に揺らぎを発生さ
せ、発振波長スペクトルの半値幅を広げるようにしてい
るので、発振波長スペクトルの半値幅内に含まれる発振
縦モード数の増大を容易に行うことができ、安定かつ高
効率の半導体レーザ装置を実現することができるという
効果を奏する。
【０１２６】また、請求項１２の発明によれば、前記第
１反射膜と前記第２反射膜との間に形成された活性層に
よって形成された共振器の長さを、８００μｍ以上と
し、高出力動作を可能としているので、光出力に対する
モニタ電流が安定し、光増幅制御が簡易かつ容易になる
高出力動作の半導体レーザ装置を実現することができる
という効果を奏する。
【０１２７】また、請求項１３の発明によれば、ファイ
バグレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて
該半導体レーザ装置の共振器が物理的に分離されていな
いため、光軸合わせなどを行う必要がなく、半導体レー
ザモジュールの組立が容易になるとともに、機械的振動
などによってレーザの発振特性が変化しにくくなり、安
定したレーザ光を信頼性高く、かつ安定して出力するこ
とができる半導体レーザモジュールを実現することがで
きるという効果を奏する。
【０１２８】また、請求項１４の発明によれば、ファイ
バグレーティングを用いない半導体レーザ装置を用いて
該半導体レーザ装置の共振器が物理的に分離されていな
いため、光軸合わせなどを行う必要がなく、半導体レー
ザモジュールの組立が容易になるとともに、機械的振動
などによってレーザの発振特性が変化しにくくなり、安
定したレーザ光を信頼性高く、かつ安定して出力するこ
とができる半導体レーザモジュールを実現することがで
きるという効果を奏する。
【０１２９】また、請求項１５の発明によれば、請求項
１〜１２に記載の半導体レーザ装置、あるいは請求項１
３または１４に記載の半導体レーザモジュールを広帯域
ラマン増幅用の励起光源として用い、上述した各半導体
レーザ装置あるいは各半導体レーザモジュールの作用効
果を奏するようにし、安定かつ光利得のラマン増幅を行
うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体レーザ装置の構成を示す長手方向の縦断
面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザ装置のＡ−Ａ線断面
図である。
【図３】図１に示した半導体レーザ装置の発振波長スペ
クトルと発振縦モードとの関係を示す図である。
【図４】単一発振縦モードと複数発振縦モードとのレー
ザ光出力パワーの関係および誘導ブリルアン散乱の閾値
を示す図である。
【図５】図１に示した半導体レーザ装置におけるモニタ
電流の光出力依存性を示す図である。
【図６】回折格子長を１００μｍとした場合における非
電流注入領域の有無によるモニタ電流の光出力依存性の
違いを示す図である。
【図７】図１に示した半導体レーザ装置の非電流注入領
域の拡大した断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装
置の非電流注入領域の拡大した断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１である半導体レーザ装
置の構成を示す長手方向の縦断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１である半導体レーザ
装置の変形例の構成を示す長手方向の縦断面図である。
【図１１】回折格子に適用されるチャープドグレーティ
ングの構成を示す図である。
【図１２】回折格子にチャープドグレーティングを適用
した場合における発振波長スペクトルを示す図である。
【図１３】周期揺らぎのあるグレーティングの変形例を
示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態２である半導体レーザ
モジュールの構成を示す縦断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３であるラマン増幅器
の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５に示したラマン増幅器の応用例を示す
ブロック図である。
【図１７】図１５に示したラマン増幅器の変形例であっ
て、前方励起方式を採用したラマン増幅器の構成を示す
ブロック図である。
【図１８】図１７に示したラマン増幅器の応用例を示す
ブロック図である。
【図１９】図１５に示したラマン増幅器の変形例であっ
て、双方向励起方式を採用したラマン増幅器の構成を示
すブロック図である。
【図２０】図１９に示したラマン増幅器の応用例を示す
ブロック図である。
【図２１】図１５〜図２０に示したラマン増幅器を用い
たＷＤＭ通信システムの概要構成を示すブロック図であ
る。
【図２２】従来のラマン増幅器の概要構成を示すブロッ
ク図である。
【図２３】図２２に示したラマン増幅器に用いた半導体
レーザモジュールの構成を示す図である。
【図２４】従来の半導体レーザ装置におけるモニタ電流
の光出力依存性を示す図である。
【符号の説明】
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＰバッファ層 ３ ＧＲＩＮ−ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層 ４ ｐ−ＩｎＰスペーサ層 ６ ｐ−ＩｎＰクラッド層 ７ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ８，８´ ｎ−ＩｎＰ層 ８ａ，８´ａ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰ拡散防止層 ９ａ ｎ−ＩｎＰブロッキング層 ９ｂ ｐ−ＩｎＰブロッキング層 １０ ｐ側電極 １１ ｎ側電極 １３，１３ａ 回折格子 １４ 反射膜 １５ 出射側反射膜 ２０，２１ 半導体レーザ装置 ３０ 発振波長スペクトル ３１〜３３ 発振縦モード ４０，４１ 溝部 ４５ 複合発振波長スペクトル ５０，６０ａ〜６０ｄ 半導体レーザモジュール ５２ 第１レンズ ５３，６３，６６ アイソレータ ５４ 第２レンズ ５５ 光ファイバ ５６ 電流モニタ ５７ ベース ５７ａ ヒートシンク ５８ ペルチェ素子 ５８ａ サーミスタ ５９ パッケージ ６１ａ，６１ｂ 偏波合成カプラ ６２，６５ ＷＤＭカプラ ６４ 増幅用ファイバ ６７ モニタ用光分配カプラ ６８ 制御回路 ６９ 信号光入力ファイバ ７０ 信号光出力ファイバ ７１ 偏波面保存ファイバ ８１，８３ ラマン増幅器 Ｅ１ 非電流注入領域 Ｅ２ 電流注入領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/50 ６１０ Ｈ０１Ｓ 5/50 ６１０ (72)発明者 吉田 順自 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AA02 AB30 BA01 CA15 DA10 HA23 5F072 AB13 JJ02 JJ05 KK07 KK26 QQ07 RR01 TT05 YY17 5F073 AA21 AA55 AA65 AA83 AB27 AB28 AB30 BA01 CA01 CB02 EA15 FA02 FA25

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レーザ光の出射端面に設けた第１反射膜
    と該レーザ光の反射端面に設けた第２反射膜との間に形
    成された活性層の近傍に沿って部分的に設けられた回折
    格子を有し、少なくとも該回折格子による波長選択特性
    によって所望の発振縦モードをもつレーザ光を出力する
    際、前記回折格子を含む周囲近傍への注入電流が抑制さ
    れる非電流注入領域を形成し、前記活性層内の光を閉じ
    込める上部クラッド層の上層に設けられたコンタクト層
    と前記注入電流を加える電極との間であって、前記回折
    格子の上部に対応する位置に、前記上部クラッド層に対
    して前記電極から前記回折格子の方向に向かう電流を阻
    止する電流ブロッキング層を設けた半導体レーザ装置に
    おいて、 前記電流ブロッキング層と前記電極との間に前記電流ブ
    ロッキング層と前記電極との間の合金化を抑制する拡散
    防止層を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 当該半導体レーザ装置は、ｎ型半導体基
    板を用いて形成され、 前記電流ブロッキング層は、ｎ−ＩｎＰであり、 前記拡散防止層は、前記電流ブロッキング層に略格子整
    合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ、ある
    いは真性ＩｎＧａＡｓＰであることを特徴とする請求項
    １に記載の半導体レーザ装置。
  3. 【請求項３】 当該半導体レーザ装置は、ｐ型半導体基
    板を用いて形成され、 前記電流ブロッキング層は、ｐ−ＩｎＰであり、 前記拡散防止層は、前記電流ブロッキング層に略格子整
    合するｎ−ＩｎＧａＡｓＰ、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ、ある
    いは真性ＩｎＧａＡｓＰであることを特徴とする請求項
    １に記載の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 前記回折格子は、前記第１反射膜側ある
    いは前記第１反射膜近傍に設けられることを特徴とする
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体レーザ装
    置。
  5. 【請求項５】 前記回折格子は、前記第２反射膜側ある
    いは前記第２反射膜近傍に設けられることを特徴とする
    請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体レーザ装
    置。
  6. 【請求項６】 前記回折格子は、前記第１反射膜側また
    は前記第１反射膜近傍および前記第２反射膜側または前
    記第２反射膜近傍に設けられることを特徴とする請求項
    １〜３のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
  7. 【請求項７】 前記所望の発振縦モードの本数は、発振
    波長スペクトルの半値幅内に２本以上含まれることを特
    徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体レ
    ーザ装置。
  8. 【請求項８】 前記回折格子は、回折格子長が３００μ
    ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか
    一つに記載の半導体レーザ装置。
  9. 【請求項９】 前記回折格子の回折格子長は、前記共振
    器長の（３００／１３００）倍の値以下であることを特
    徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の半導体レ
    ーザ装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１反射膜側または前記第１反射
    膜近傍に設けられる回折格子は、該回折格子の結合係数
    と回折格子長との乗算値が０．３以下であることを特徴
    とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の半導体レー
    ザ装置。
  11. 【請求項１１】 前記回折格子は、グレーティング周期
    をランダムあるいは所定周期で変化させたことを特徴と
    する請求項１〜１０のいずれか一つに記載の半導体レー
    ザ装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１反射膜と前記第２反射膜との
    間に形成された活性層によって形成された共振器の長さ
    は、８００μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜
    １１のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。
  13. 【請求項１３】 請求項１〜１２に記載の半導体レーザ
    装置と、 前記半導体レーザ装置から出射されたレーザ光を外部に
    導波する光ファイバと、 前記半導体レーザ装置と前記光ファイバとの光結合を行
    う光結合レンズ系と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザモジュール。
  14. 【請求項１４】 前記半導体レーザ装置の温度を制御す
    る温度制御装置と、 前記光結合レンズ系内に配置され、光ファイバ側からの
    反射戻り光の入射を抑制するアイソレータと、 をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載の半
    導体レーザモジュール。
  15. 【請求項１５】 請求項１〜１２に記載の半導体レーザ
    装置、あるいは請求項１３または１４に記載の半導体レ
    ーザモジュールを広帯域ラマン増幅用の励起光源として
    用いたことを特徴とするラマン増幅器。
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