JP2526806B2 - 半導体レ―ザおよびその動作方法 - Google Patents
半導体レ―ザおよびその動作方法Info
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
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- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信、光情報処理に
有用な超高速繰り返しの超短光パルス列を発生させる方
法に関する。
有用な超高速繰り返しの超短光パルス列を発生させる方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、超高速の光通信、光情報処理の基
本技術として数十GHzから百GHzを越える繰り返し
周波数を有する光パルス列の発生を可能にする技術の要
求が高まっている。高速光パルスを発生させる光オシレ
ータの1つとして、2セクションまたは3セクション構
造によりモード同期動作する半導体レーザが挙げられ
る。このデバイスでは、電極によって分離された1つの
セクションに逆バイアスを印加して可飽和吸収領域とし
て作用させることにより、100GHz以上の繰り返し
周波数での自励パルス発振が実現されることが報告され
ている。この技術については、たとえばチェン(Y.
K.Chen)らによるアイトリプルイー・ジャーナル
オブ カンタム エレクトロニクス(IEEE J.
QuantumElectron.)誌の第28巻10
号のp.2176からp.2185にわたって掲載され
た論文の中に述べられている。
本技術として数十GHzから百GHzを越える繰り返し
周波数を有する光パルス列の発生を可能にする技術の要
求が高まっている。高速光パルスを発生させる光オシレ
ータの1つとして、2セクションまたは3セクション構
造によりモード同期動作する半導体レーザが挙げられ
る。このデバイスでは、電極によって分離された1つの
セクションに逆バイアスを印加して可飽和吸収領域とし
て作用させることにより、100GHz以上の繰り返し
周波数での自励パルス発振が実現されることが報告され
ている。この技術については、たとえばチェン(Y.
K.Chen)らによるアイトリプルイー・ジャーナル
オブ カンタム エレクトロニクス(IEEE J.
QuantumElectron.)誌の第28巻10
号のp.2176からp.2185にわたって掲載され
た論文の中に述べられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】光通信応用では、光パ
ルスの繰り返し周波数の精度や動作の安定性を高めるた
めに、高周波での電気的な制御が必要である。上記のモ
ード同期半導体レーザにおいては、短共振器化して共振
器内の光パルスの周回時間を短くすることで繰り返し周
波数、すなわち基本モード同期周波数を高めており、電
気的変調による制御のためには数十GHz以上の高周波
を入力しなければならない。しかし、このような超高周
波を使用するにはきわめて特殊な機器や部品が必要とな
り、装置が高価かつ動作が難しいという問題が生じる。
ルスの繰り返し周波数の精度や動作の安定性を高めるた
めに、高周波での電気的な制御が必要である。上記のモ
ード同期半導体レーザにおいては、短共振器化して共振
器内の光パルスの周回時間を短くすることで繰り返し周
波数、すなわち基本モード同期周波数を高めており、電
気的変調による制御のためには数十GHz以上の高周波
を入力しなければならない。しかし、このような超高周
波を使用するにはきわめて特殊な機器や部品が必要とな
り、装置が高価かつ動作が難しいという問題が生じる。
【0004】本発明の目的は、上述した従来の超高速光
オシレータの持つ欠点を除去した、周波数の電気的制御
がしやすい超高速光オシレータを提供することにある。
オシレータの持つ欠点を除去した、周波数の電気的制御
がしやすい超高速光オシレータを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザは、単一の素子に長さの異なる2つの共振器を有し、
一方の共振器が他方の共振器の整数分の1の長さを有
し、かつ2つの共振器の共通の反射鏡が分布帰還型構造
からなることを特徴とする。そして、高周波変調を行う
ための領域を長い方の共振器内に配置したことを特徴と
する。さらに、可飽和吸収領域を長い方の共振内に配置
したことを特徴とする。また、その動作方法として、長
い方の共振器においてその基本モード同期周波数で高周
波変調を行うことを特徴とする。
ザは、単一の素子に長さの異なる2つの共振器を有し、
一方の共振器が他方の共振器の整数分の1の長さを有
し、かつ2つの共振器の共通の反射鏡が分布帰還型構造
からなることを特徴とする。そして、高周波変調を行う
ための領域を長い方の共振器内に配置したことを特徴と
する。さらに、可飽和吸収領域を長い方の共振内に配置
したことを特徴とする。また、その動作方法として、長
い方の共振器においてその基本モード同期周波数で高周
波変調を行うことを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明は、半導体レーザのモード同期発振が、
複合共振器によって高調波動作することを利用してい
る。すなわち、長い方の共振器内において1つの光パル
スが周回するような動作条件を整えてやると、共通の反
射鏡である分布帰還構造で結合した整数m分の1の共振
器において光パルスの繰り返し周波数が整数m倍され
る。定常状態では、複合共振器内を光パルスがその繰り
返し周波数で周回する動作となる。長い方の共振器内に
おいて1つの超短光パルスが周回するようなモード同期
動作を実現するには、長い共振器内に可飽和吸収領域を
設ければよい。また、その動作を安定化させるために
は、その光パルス周波数で利得もしくは損失を変調する
のが有効である。この結果、変調周波数の整数倍の繰り
返し周波数の光パルス列が得られる。この様子を時間領
域で図2に示す。
複合共振器によって高調波動作することを利用してい
る。すなわち、長い方の共振器内において1つの光パル
スが周回するような動作条件を整えてやると、共通の反
射鏡である分布帰還構造で結合した整数m分の1の共振
器において光パルスの繰り返し周波数が整数m倍され
る。定常状態では、複合共振器内を光パルスがその繰り
返し周波数で周回する動作となる。長い方の共振器内に
おいて1つの超短光パルスが周回するようなモード同期
動作を実現するには、長い共振器内に可飽和吸収領域を
設ければよい。また、その動作を安定化させるために
は、その光パルス周波数で利得もしくは損失を変調する
のが有効である。この結果、変調周波数の整数倍の繰り
返し周波数の光パルス列が得られる。この様子を時間領
域で図2に示す。
【0007】図2(a)は変調のための正弦波101を
示しており、変調周期201がTで与えられている。図
2(b)は、結合する短い共振器がないときに長い共振
器から発生するモード同期パルス列102を示してお
り、その基本モード同期周期202は変調周期201に
等しい。図2(c)は、整数m分の1の長さの共振器が
結合した場合に発生する高調波モード同期周期光パルス
列103を示しており、その高調波モード同期周期20
3は変調周期201の1/mとなる。つまり、光パルス
繰り返し周波数は変調周波数のm倍となる。
示しており、変調周期201がTで与えられている。図
2(b)は、結合する短い共振器がないときに長い共振
器から発生するモード同期パルス列102を示してお
り、その基本モード同期周期202は変調周期201に
等しい。図2(c)は、整数m分の1の長さの共振器が
結合した場合に発生する高調波モード同期周期光パルス
列103を示しており、その高調波モード同期周期20
3は変調周期201の1/mとなる。つまり、光パルス
繰り返し周波数は変調周波数のm倍となる。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して実施例
を示す。図1は、本発明の半導体レーザの構成の一実施
例を模式的に表している。半導体レーザ1は、活性層2
1を有し、端面A2および、もう一方の端面B3とその
間に設けた分布帰還構造4によって、2つの共振器が形
成されている複合共振器型のレーザである。端面A2と
分布帰還構造4によって構成される共振器長は、端面B
3と分布帰還構造4によって構成される共振器長の整数
m分の1である。また、端面B3と分布帰還構造4によ
って構成される共振器中には、可飽和吸収領域5、およ
び共振器損失の高周波変調領域6を設けている。利得領
域A7および利得領域B8に直流電源A11および直流
電源B12によって順電流を注入し、可飽和吸収領域5
に直流電源C13によって逆バイアス印加を行い、高周
波変調領域6には直流電源D14によって逆バイアス印
加を行うとともに高周波発生器15により高周波変調を
行う。この高周波変調の周波数を、端面B3と分布帰還
構造4によって構成される共振器内の光の周回周波数に
等しくする。
を示す。図1は、本発明の半導体レーザの構成の一実施
例を模式的に表している。半導体レーザ1は、活性層2
1を有し、端面A2および、もう一方の端面B3とその
間に設けた分布帰還構造4によって、2つの共振器が形
成されている複合共振器型のレーザである。端面A2と
分布帰還構造4によって構成される共振器長は、端面B
3と分布帰還構造4によって構成される共振器長の整数
m分の1である。また、端面B3と分布帰還構造4によ
って構成される共振器中には、可飽和吸収領域5、およ
び共振器損失の高周波変調領域6を設けている。利得領
域A7および利得領域B8に直流電源A11および直流
電源B12によって順電流を注入し、可飽和吸収領域5
に直流電源C13によって逆バイアス印加を行い、高周
波変調領域6には直流電源D14によって逆バイアス印
加を行うとともに高周波発生器15により高周波変調を
行う。この高周波変調の周波数を、端面B3と分布帰還
構造4によって構成される共振器内の光の周回周波数に
等しくする。
【0009】本実施例では、半導体レーザ1の全長を約
5mmとし、分布帰還構造4の中心位置を端面A2から約
1mmに合わせ、もう一方の端面B3に隣接する可飽和吸
収領域5の幅を200μm とし、共振器損失の高周波変
調領域6をやはり200μm幅にした。また、実施例で
は、半導体レーザ1の活性層21はInGaAs/In
GaAsP多重量子井戸構造とした。次にこの半導体レ
ーザの動作方法を説明する。図1の構成で、利得領域A
7および利得領域B8に、それぞれ約50mAおよび約
200mAの電流を注入し、可飽和吸収領域5に3Vの
逆バイアス印加を行い、高周波変調領域6には3Vの逆
バイアス印加を行いかつ約10GHzの高周波を加えた
ところ、光パルス幅が約2ps、繰り返し周波数が約4
0GHzの安定なモード同期動作が実現された。この光
パルス繰り返し周波数は変調周波数の4倍であり、本発
明の動作原理が有効に働いていることがわかる。
5mmとし、分布帰還構造4の中心位置を端面A2から約
1mmに合わせ、もう一方の端面B3に隣接する可飽和吸
収領域5の幅を200μm とし、共振器損失の高周波変
調領域6をやはり200μm幅にした。また、実施例で
は、半導体レーザ1の活性層21はInGaAs/In
GaAsP多重量子井戸構造とした。次にこの半導体レ
ーザの動作方法を説明する。図1の構成で、利得領域A
7および利得領域B8に、それぞれ約50mAおよび約
200mAの電流を注入し、可飽和吸収領域5に3Vの
逆バイアス印加を行い、高周波変調領域6には3Vの逆
バイアス印加を行いかつ約10GHzの高周波を加えた
ところ、光パルス幅が約2ps、繰り返し周波数が約4
0GHzの安定なモード同期動作が実現された。この光
パルス繰り返し周波数は変調周波数の4倍であり、本発
明の動作原理が有効に働いていることがわかる。
【0010】なお、本発明では、GaAs/AlGaA
s多重量子井戸構造を有し、3つの反射鏡のうち2つが
劈開面からなる半導体レーザを実施例に記載したが、原
理的な見地から特定の材料系に限定されず、また共振器
においてもすべての反射鏡を分布帰還構造によって構成
してもよいことは明らかである。
s多重量子井戸構造を有し、3つの反射鏡のうち2つが
劈開面からなる半導体レーザを実施例に記載したが、原
理的な見地から特定の材料系に限定されず、また共振器
においてもすべての反射鏡を分布帰還構造によって構成
してもよいことは明らかである。
【0011】
【発明の効果】以上、本発明の半導体レーザと動作方法
によれば、今後の超高速光通信応用上重要な数十GHz
以上の超高速の繰り返し周波数の光パルスが、10GH
z程度以下の高周波の制御により、かつ特殊な装置を付
加することなく、実現できる。
によれば、今後の超高速光通信応用上重要な数十GHz
以上の超高速の繰り返し周波数の光パルスが、10GH
z程度以下の高周波の制御により、かつ特殊な装置を付
加することなく、実現できる。
【図1】本発明を適用した半導体レーザの実施例の模式
的構成を示す図である。
的構成を示す図である。
【図2】本発明を適用した半導体レーザのモード同期動
作における、変調周波数と発生する光パルス列の時間的
関係を示す図である。
作における、変調周波数と発生する光パルス列の時間的
関係を示す図である。
【符号の説明】 1 半導体レーザ 2 端面A 3 端面B 4 分布帰還構造 5 可飽和吸収領域 6 高周波変調領域 7 利得領域A 8 利得領域B 11 直流電源A 12 直流電源B 13 直流電源C 14 直流電源D 15 高周波発生器 21 活性層 101 変調正弦波 102 基本モード同期光パルス列 103 高調波モード同期光パルス列 201 変調周期 202 基本モード同期周期 203 高調波モード同期周期
Claims (4)
- 【請求項1】単一の素子に長さの異なる2つの共振器を
有し、一方の共振器が他方の共振器の整数分の1の長さ
を有し、かつ2つの共振器の共通の反射鏡が分布帰還型
構造からなることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項2】単一の素子に長さの異なる2つの共振器を
有し、一方の共振器が他方の共振器の整数分の1の長さ
を有し、かつ2つの共振器の共通の反射鏡が分布帰還型
構造からなる半導体レーザであり、高周波変調を行うた
めの領域を長い方の共振器内に配置したことを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項3】単一の素子に長さの異なる2つの共振器を
有し、一方の共振器が他方の共振器の整数分の1の長さ
を有し、かつ2つの共振器の共通の反射鏡が分布帰還型
構造からなる半導体レーザであり、可飽和吸収領域を長
い方の共振器内に配置したことを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項4】単一の素子に長さの異なる2つの共振器を
有し、一方の共振器が他方の共振器の整数分の1の長さ
を有する半導体レーザの、長い方の共振器でその基本モ
ード同期周波数で高周波変調を行うことを特徴とする半
導体レーザの動作方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6088578A JP2526806B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 半導体レ―ザおよびその動作方法 |
US08/418,001 US5586138A (en) | 1994-04-26 | 1995-04-06 | Multiple-cavity semiconductor laser capable of generating ultrashort light pulse train with ultrahigh repetition rate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6088578A JP2526806B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 半導体レ―ザおよびその動作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07297477A JPH07297477A (ja) | 1995-11-10 |
JP2526806B2 true JP2526806B2 (ja) | 1996-08-21 |
Family
ID=13946735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6088578A Expired - Lifetime JP2526806B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 半導体レ―ザおよびその動作方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5586138A (ja) |
JP (1) | JP2526806B2 (ja) |
Families Citing this family (59)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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SE507376C2 (sv) * | 1996-09-04 | 1998-05-18 | Ericsson Telefon Ab L M | Våglängdsavstämbar laseranordning |
JP2973943B2 (ja) * | 1996-10-11 | 1999-11-08 | 日本電気株式会社 | モード同期半導体レーザ及びその駆動方法 |
US6256328B1 (en) * | 1998-05-15 | 2001-07-03 | University Of Central Florida | Multiwavelength modelocked semiconductor diode laser |
WO2001004999A1 (en) | 1999-07-07 | 2001-01-18 | Cyoptics Ltd. | Laser wavelength stabilization |
US7723642B2 (en) | 1999-12-28 | 2010-05-25 | Gsi Group Corporation | Laser-based system for memory link processing with picosecond lasers |
US6281471B1 (en) | 1999-12-28 | 2001-08-28 | Gsi Lumonics, Inc. | Energy-efficient, laser-based method and system for processing target material |
US7838794B2 (en) | 1999-12-28 | 2010-11-23 | Gsi Group Corporation | Laser-based method and system for removing one or more target link structures |
US7671295B2 (en) * | 2000-01-10 | 2010-03-02 | Electro Scientific Industries, Inc. | Processing a memory link with a set of at least two laser pulses |
KR100850262B1 (ko) | 2000-01-10 | 2008-08-04 | 일렉트로 싸이언티픽 인더스트리이즈 인코포레이티드 | 초단 펄스 폭을 가진 레이저 펄스의 버스트로 메모리링크를 처리하기 위한 레이저 시스템 및 방법 |
US6887804B2 (en) | 2000-01-10 | 2005-05-03 | Electro Scientific Industries, Inc. | Passivation processing over a memory link |
EP1130709A2 (en) * | 2000-01-20 | 2001-09-05 | Cyoptics (Israel) Ltd. | Monitoring of optical radiation in semiconductor devices |
US6777645B2 (en) | 2001-03-29 | 2004-08-17 | Gsi Lumonics Corporation | High-speed, precision, laser-based method and system for processing material of one or more targets within a field |
JP4239440B2 (ja) * | 2001-07-12 | 2009-03-18 | 日本電気株式会社 | 光クロックパルス列発生装置 |
US6862136B2 (en) | 2002-01-31 | 2005-03-01 | Cyoptics Ltd. | Hybrid optical transmitter with electroabsorption modulator and semiconductor optical amplifier |
JP3801073B2 (ja) * | 2002-03-11 | 2006-07-26 | 日本電気株式会社 | 外部共振器型波長可変パルス光源 |
GB0218548D0 (en) * | 2002-08-09 | 2002-09-18 | Intense Photonics Ltd | Multi-section laser with photonic crystal mirrors |
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KR100753816B1 (ko) * | 2005-10-25 | 2007-08-31 | 한국전자통신연구원 | 수동 모드 잠김을 일으키는 레이저 다이오드 및 그 다이오드를 이용한 광 펄스 생성 방법 |
WO2014079478A1 (en) | 2012-11-20 | 2014-05-30 | Light In Light Srl | High speed laser processing of transparent materials |
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EP2781296B1 (de) | 2013-03-21 | 2020-10-21 | Corning Laser Technologies GmbH | Vorrichtung und verfahren zum ausschneiden von konturen aus flächigen substraten mittels laser |
US10442719B2 (en) | 2013-12-17 | 2019-10-15 | Corning Incorporated | Edge chamfering methods |
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