JP2006332375A - 半導体レーザ装置および波長制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電極107a、107bが形成された2つのDFB領域と、電極108が形成された波長制御領域とを有し、波長制御領域に電流IPhaseが注入されることによって波長が変化する波長可変な半導体レーザ素子1と、半導体レーザ素子1の光出力を受光するフォトダイオード2と、半導体レーザ素子1の光出力をほぼ一定に保つように、フォトダイオード2により受光された光出力に応じて、半導体レーザ素子1への注入電流の値を決定する光出力制御回路3と、注入電流の電流値を分配し、該分配された電流の値から前記利得領域に形成された電極107a、107bおよび位相制御領域に形成された電極108へと出力する電流の値をそれぞれ決定する電流分配回路4とを備える。
【選択図】 図4
Description
mλB=2nΛ (1)
に従って変化するためである。ここで、mは回折の次数、Λは回折格子の周期である。現在レーザの材料として用いられているInP系やGaAs系の半導体では、温度上昇に伴い屈折率が大きくなる。このため、InP系やGaAs系の半導体を用いたレーザにおいて、発振波長は、温度上昇と共に長波長側に変化していく。また、閾値電流は、通常温度上昇に伴って大きくなり、出力効率は低下する。したがって、ある一定の出力を得る場合、温度が上昇すると必要な電流値は大きくなる。
図1は、本発明の第1の実施形態に関わる半導体レーザ素子の光導波路方向に沿った断面図である。素子の両側の、第1および第2の分布帰還(DFB)領域においては、InP半導体基板101上にGaInAsP下部ガイド層102、GaInAsP活性層103、GaInAsP上部ガイド層104、InPクラッド105が順次積層されている。また、上部ガイド層104とクラッド105との間には回折格子が設けられている。素子中央部の位相制御領域(位相シフト領域とも呼ぶ)では、半導体基板101上にGaInAsPコア層106、クラッド105が積層されている。本実施形態では、位相制御領域を第1および第2のDFB領域にて挟むように形成されており、位相制御領域と第1および第2のDFB領域とは連続に形成されている。素子表面には、それぞれの領域の電極として、第1のDFB領域上には電極107aが形成され、第2のDFB領域上には107bが形成され、位相制御領域上には電極108が形成されている。InP半導体基板101の下部には下部電極109が形成されており、それぞれの領域において、下部電極109は共通となっている。
第1の実施形態では、2つのDFB領域により位相制御領域を挟んだ構造をした波長可変レーザを用いたが、電流注入により波長が連続的に変化する波長可変レーザであれば、本発明の原理を用い、アサーマルレーザとして用いることが可能である。また、完全なアサーマル化を目的とせず、例えば波長変化がある範囲内におさまれば良いような場合であれば、波長が連続的に変化する波長可変レーザで無くとも、電流注入によって波長が変化する方向が、波長の温度変化を補償する範囲において常に同じであるようなレーザであれば本発明の原理を利用できる。
第1および第2の実施形態では、波長の温度変化を打ち消す方向に電流分配している、すなわち、素子の温度上昇による波長変化を低減させるように電流分配を行っている。本実施形態では、これに限定されず、波長の温度変化を増加させるように、すなわち、素子の温度上昇による波長変化を大きくするように電流分配してもよい。
102,202,302 下部ガイド層
103,203,303 活性層
104,204,304 上部ガイド層
105,205,305 クラッド
106,206,306 コア層
107a,107b,207 DFB領域電極
108,208 位相制御領域電極
307 活性領域電流
307a,307b DFB領域電極
109,209,309 下部電極
210 高反射膜(HR膜)
Claims (9)
- 第1の電極が形成され、利得を調整する利得領域と、第2の電極が形成され、そこを通過する光の波長を調整する波長制御領域とを少なくとも1つ以上ずつ有し、前記第2の電極を介して前記波長制御領域に第1の電流が注入されることによって波長が変化する波長可変レーザと、
前記波長可変レーザの光出力を受光する受光部と、
前記波長可変レーザの光出力をほぼ一定に保つように、前記受光部により受光された光出力に応じて、前記波長可変レーザに注入する第2の電流の値を決定し、該第2の電流の値に関連する電流を出力する光出力制御回路と、
前記第2の電流の値に関連する電流が入力されると、前記光出力制御回路によって決定された第2の電流の値に基づいて、前記第2の電流の値を分配し、該分配された電流の値から前記利得領域に形成された第1の電極および前記位相制御領域に形成された第2の電極へと出力する電流の値をそれぞれ決定する電流分配回路と
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記第2の電流の値に関連する電流は、前記第2の電流の値に関する電気信号であることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
- 前記第2の電流の値に関連する電流は、前記第2の電流そのものであることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
- 前記電流分配回路は、前記波長可変レーザの温度上昇による波長変化を低減させるように、前記第2の電流の値を分配し、該分配された電流の値から前記利得領域および前記位相制御領域へと出力する電流の値をそれぞれ決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
- 前記電流分配回路は、前記波長可変レーザの温度上昇による波長変化を大きくするように、前記第2の電流の値を分配し、該分配された電流の値から前記利得領域および前記位相制御領域へと出力する電流の値をそれぞれ決定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
- 前記利得領域または前記波長制御領域のいずれか一方は、回折格子を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
- 前記回折格子の結合係数は、150cm−1以上であることを特徴とする請求項6記載の半導体レーザ装置。
- 前記電流分配回路は、前記波長可変レーザの素子抵抗の10倍以上の抵抗を有する抵抗素子を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
- 第1の電極が形成され、利得を調整する利得領域と、第2の電極が形成され、そこを通過する光の波長を調整する波長制御領域とを少なくとも1つ以上ずつ有し、前記第2の電極を介して前記波長制御領域に第1の電流が注入されることによって波長が変化する波長可変レーザの光出力を受光する受光工程と、
前記波長可変レーザの光出力をほぼ一定に保つように、前記受光された光出力に応じて、前記波長可変レーザに注入する第2の電流の値を決定し、該第2の電流の値に関連する電流を出力する第1の決定工程と、
前記第2の電流の値に関連する電流が入力されると、前記決定された第2の電流の値に基づいて、前記第2の電流の値を分配し、該分配された電流の値から前記利得領域および前記位相制御領域へと出力する電流の値をそれぞれ決定する第2の決定工程と
を有することを特徴とする波長制御方法。
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