JP3227701B2 - モード同期半導体レーザ - Google Patents
モード同期半導体レーザInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光通信、光計測、光情報処理に用いられる
モノリシック集積型モード同期半導体レーザに関する。
モノリシック集積型モード同期半導体レーザに関する。
（従来の技術） モード同期半導体レーザは、比較的容易に数10ps以下
の超短光パルスを発生できる小型の光源として、将来の
超高速光通信や光計測の分野において重要である。モー
ド同期半導体レーザは、通常、活性領域であるレーザチ
ップと外部に置かれた反射鏡およびレンズなどによって
レーザ共振器が構成される。そして光の共振器往復時間
にほぼ等しい時間周期で活性領域の駆動電流が変調され
ることで、強制モード同期が行われ、光パルスが発生す
る。しかしながら、このようなハイブリッド構成のモー
ド同期半導体レーザな機械的な安定性の点で実用的な光
源とは言えない。
の超短光パルスを発生できる小型の光源として、将来の
超高速光通信や光計測の分野において重要である。モー
ド同期半導体レーザは、通常、活性領域であるレーザチ
ップと外部に置かれた反射鏡およびレンズなどによって
レーザ共振器が構成される。そして光の共振器往復時間
にほぼ等しい時間周期で活性領域の駆動電流が変調され
ることで、強制モード同期が行われ、光パルスが発生す
る。しかしながら、このようなハイブリッド構成のモー
ド同期半導体レーザな機械的な安定性の点で実用的な光
源とは言えない。
そこで、活性領域と反射鏡とそれらを光学的に結合す
るための光導波路とを一つの半導体基板上にモノリシッ
ク集積することが試みられている。このようなモノリシ
ック集積型モード同期半導体レーザの例として、第７図
に示すようなR.S.タッカーらによって報告されたレーザ
がある（R.S.Tucker et.al.,エレクトロニクスレターズ
Electron.Lett.vol.25pp.621−623（1989））。このレ
ーザはInP基板10の上に活性領域100と光導波路領域200
とが集積化されている。反射鏡310は結晶のへき開面を
利用している。このレーザでは活性領域100と光導波路
領域200はレーザ光に対して透明な共通の光ガイド層20
を通して光学的に結合している。このレーザでは時間幅
4ps、繰り返し40GHzの光パルスが得られている。この他
のモノリシック集積型モード同期半導体レーザの例とし
ては、P.A.モートンらにより報告されたような、光導波
路の一部に過飽和吸収領域を加えて光パルス幅を狭くし
たレーザがある（P.A.Morton et.al.,アプライドフィジ
ックスレターズAppl.Phys.Lett.vol.56pp.111−113（19
90））。
るための光導波路とを一つの半導体基板上にモノリシッ
ク集積することが試みられている。このようなモノリシ
ック集積型モード同期半導体レーザの例として、第７図
に示すようなR.S.タッカーらによって報告されたレーザ
がある（R.S.Tucker et.al.,エレクトロニクスレターズ
Electron.Lett.vol.25pp.621−623（1989））。このレ
ーザはInP基板10の上に活性領域100と光導波路領域200
とが集積化されている。反射鏡310は結晶のへき開面を
利用している。このレーザでは活性領域100と光導波路
領域200はレーザ光に対して透明な共通の光ガイド層20
を通して光学的に結合している。このレーザでは時間幅
4ps、繰り返し40GHzの光パルスが得られている。この他
のモノリシック集積型モード同期半導体レーザの例とし
ては、P.A.モートンらにより報告されたような、光導波
路の一部に過飽和吸収領域を加えて光パルス幅を狭くし
たレーザがある（P.A.Morton et.al.,アプライドフィジ
ックスレターズAppl.Phys.Lett.vol.56pp.111−113（19
90））。
（発明が解決しようとする課題） 上述した従来例には以下のような問題点がある。まず
レーザ光のスペクトル幅を制御する機能がない点であ
る。そのために変調時にスペクトル幅が必要以上に広が
ってしまい、トランスフォームリミットに近い、狭いス
ペクトル幅を持った光パルスが得られない。よく知られ
ているように、スペクトル幅の広がりは、光パルスを分
散のある光ファイバーで伝送する場合に大きな障害とな
る。したがって必要とする光パルスの時間幅に対して最
小のスペクトル幅となように、スペクトル幅を制御する
ことが重要である。また逆に光パルスの時間幅を制御す
ることも応用上重要な機能である。これはスペクトル幅
を制御することで実現できる。
レーザ光のスペクトル幅を制御する機能がない点であ
る。そのために変調時にスペクトル幅が必要以上に広が
ってしまい、トランスフォームリミットに近い、狭いス
ペクトル幅を持った光パルスが得られない。よく知られ
ているように、スペクトル幅の広がりは、光パルスを分
散のある光ファイバーで伝送する場合に大きな障害とな
る。したがって必要とする光パルスの時間幅に対して最
小のスペクトル幅となように、スペクトル幅を制御する
ことが重要である。また逆に光パルスの時間幅を制御す
ることも応用上重要な機能である。これはスペクトル幅
を制御することで実現できる。
第２の問題点は、共振器周波数を制御する機能がない
点である。一般に強制モード同期レーザでは、超短光パ
ルスを発生させるために、光の共振器往復時間の逆数で
ある共振器周波数と極めて近い周波数（0.1％程度以下
の差）で変調を行う必要がある。一方、光通信において
は、通信システムのクロック周波数はあらかじめ厳密に
決まっている。したがってモード同期レーザを光通信に
用いる場合には、レーザの共振器周波数をクロック周波
数に厳密に合わせる必要がある。モノリシック集積化を
行っても、製作時に0.1％以下の精度での実際の共振器
長を制御することは非常に困難である。したがって、な
んらかの方法で共振器周波数、つまり共振器長を制御す
る機能が重要になる。
点である。一般に強制モード同期レーザでは、超短光パ
ルスを発生させるために、光の共振器往復時間の逆数で
ある共振器周波数と極めて近い周波数（0.1％程度以下
の差）で変調を行う必要がある。一方、光通信において
は、通信システムのクロック周波数はあらかじめ厳密に
決まっている。したがってモード同期レーザを光通信に
用いる場合には、レーザの共振器周波数をクロック周波
数に厳密に合わせる必要がある。モノリシック集積化を
行っても、製作時に0.1％以下の精度での実際の共振器
長を制御することは非常に困難である。したがって、な
んらかの方法で共振器周波数、つまり共振器長を制御す
る機能が重要になる。
以上、モード同期半導体レーザのスペクトル幅の制御
と共振器周波数の制御の必要性について述べた。モード
同期半導体レーザを光ファイバ通信に使用する場合、そ
れら以外の有効な機能として、波長チャープの制御があ
る。光パルスの波長チャープとは、光パルスの中で中心
波長が時間的に変化することである。一般に光パルスを
光ファイバで伝送するときは、光ファイバの波長分散に
より光パルスの時間幅の広がりが生じ伝送特性が劣化す
る。このため伝送可能な距離が制限される。そこであら
かじめ光パルスに分散を打ち消すような波長チャープを
与えておけば、分散の影響が低減し伝送距離を拡大する
ことができる。波長チャープの制御とは、モード同期半
導体レーザの光パルスに分散の影響を打ち消す様な波長
チャープを与える機能のことである。このような機能を
持ったモード同期半導体レーザはこれまでに報告されて
いない。
と共振器周波数の制御の必要性について述べた。モード
同期半導体レーザを光ファイバ通信に使用する場合、そ
れら以外の有効な機能として、波長チャープの制御があ
る。光パルスの波長チャープとは、光パルスの中で中心
波長が時間的に変化することである。一般に光パルスを
光ファイバで伝送するときは、光ファイバの波長分散に
より光パルスの時間幅の広がりが生じ伝送特性が劣化す
る。このため伝送可能な距離が制限される。そこであら
かじめ光パルスに分散を打ち消すような波長チャープを
与えておけば、分散の影響が低減し伝送距離を拡大する
ことができる。波長チャープの制御とは、モード同期半
導体レーザの光パルスに分散の影響を打ち消す様な波長
チャープを与える機能のことである。このような機能を
持ったモード同期半導体レーザはこれまでに報告されて
いない。
本発明の目的は、上述の従来例における問題点を解決
し、スペクトル幅や共振器周波数または波長チャープを
制御する機能を有する、モノリシック集積型モード同期
半導体レーザを提供することである。
し、スペクトル幅や共振器周波数または波長チャープを
制御する機能を有する、モノリシック集積型モード同期
半導体レーザを提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明のモード同期半導体レーザは、 （１）一つの半導体基板上に、利得を有する活性領域
と、発振光に対して透明な光導波路領域と、回折格子を
有する反射領域とが、光学的に結合して配置されてお
り、前記反射領域の反射波長幅が可変できることを特徴
とする。
と、発振光に対して透明な光導波路領域と、回折格子を
有する反射領域とが、光学的に結合して配置されてお
り、前記反射領域の反射波長幅が可変できることを特徴
とする。
（２）一つの半導体基板上に、利得を有する活性領域
と、発振光に対して透明な光導波路領域と、回折格子を
有する反射領域とが、光学的に結合して配置されてお
り、前記光導波路領域の光学長が可変であることを特徴
とする。
と、発振光に対して透明な光導波路領域と、回折格子を
有する反射領域とが、光学的に結合して配置されてお
り、前記光導波路領域の光学長が可変であることを特徴
とする。
（３）一つの半導体基板上に、利得を有する活性領域
と、発振光に対して透明な光導波路領域と、回折格子を
有する反射領域と、発振光の強度によって屈折率の変化
する非線形領域とが、光学的に結合して配置されている
ことを特徴とする。
と、発振光に対して透明な光導波路領域と、回折格子を
有する反射領域と、発振光の強度によって屈折率の変化
する非線形領域とが、光学的に結合して配置されている
ことを特徴とする。
（実施例） 次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明のモード同期半導体レーザの第
１の実施例を表す斜視図、第１図（ｂ）は（ａ）のAA′
線での構造断面図である。第１の実施例は、特許請求の
範囲第１項に記された反射波長幅を制御できるモード同
期半導体レーザであり、発振光のスペクトル幅を制御す
る機能を持っている。このレーザは利得を有する活性領
域100、光導波路領域200、回折格子90を有する反射領域
300とから構成されている。いわゆる分布ブラッグ反射
型レーザを基本とした構造になっている。レーザ共振器
は２つの反射器、つまり反射領域300の分布ブラッグ反
射器と活性領域100のへき開端面を含む。構造上の特徴
は、（１）反射領域300に電極80が設けられており、反
射領域300にある光ガイド層20に電流を注入することが
できること、（２）活性領域100と光導波路領域200と合
わせた共振器長に対応する共振器周波数が、必要とする
モード同期光パルスの周期に一致していることである。
回折格子90は、ブラッグ波長を中心としたある反射波長
幅の光だけを選択的に反射する。このためレーザ光のス
ペクトル幅は、この反射波長幅程度になる。反射波長幅
は回折格子90の長さや結合効率、あるいは導波路損失
（または利得）などのパラメータによって変化する。し
たがって、これらのいずれかのパラメータを制御するこ
とでスペクトル幅を制御することができる。またスペク
トル幅を変化させることで光パルスの時間幅を制御でき
る。第１の実施例においては、反射領域300の光ガイド
層20を注入する電流を制御することで導波路損失を変化
させ、反射波長幅を制御している。この様子を第２図に
模式的に示した。
１の実施例を表す斜視図、第１図（ｂ）は（ａ）のAA′
線での構造断面図である。第１の実施例は、特許請求の
範囲第１項に記された反射波長幅を制御できるモード同
期半導体レーザであり、発振光のスペクトル幅を制御す
る機能を持っている。このレーザは利得を有する活性領
域100、光導波路領域200、回折格子90を有する反射領域
300とから構成されている。いわゆる分布ブラッグ反射
型レーザを基本とした構造になっている。レーザ共振器
は２つの反射器、つまり反射領域300の分布ブラッグ反
射器と活性領域100のへき開端面を含む。構造上の特徴
は、（１）反射領域300に電極80が設けられており、反
射領域300にある光ガイド層20に電流を注入することが
できること、（２）活性領域100と光導波路領域200と合
わせた共振器長に対応する共振器周波数が、必要とする
モード同期光パルスの周期に一致していることである。
回折格子90は、ブラッグ波長を中心としたある反射波長
幅の光だけを選択的に反射する。このためレーザ光のス
ペクトル幅は、この反射波長幅程度になる。反射波長幅
は回折格子90の長さや結合効率、あるいは導波路損失
（または利得）などのパラメータによって変化する。し
たがって、これらのいずれかのパラメータを制御するこ
とでスペクトル幅を制御することができる。またスペク
トル幅を変化させることで光パルスの時間幅を制御でき
る。第１の実施例においては、反射領域300の光ガイド
層20を注入する電流を制御することで導波路損失を変化
させ、反射波長幅を制御している。この様子を第２図に
模式的に示した。
以下、製造手順を追いながら第１の実施例について詳
しく説明する。まずｎ型InP基板10の一部に周期240nmの
回折格子90を形成する。次に１回目の結晶成長によっ
て、この基板10の上に、ｎ型InGaAsP（λｇ＝1.3μｍ）
光ガイド層20、ｎ型InPストップ層30、InGaAsP（λｇ＝
1.55μｍ）活性層40、ｐ型InPクラッド層50を順次形成
する。次に、光導波路領域200と反射領域300の活性層40
を選択的に除去した後、２回目の結晶成長によってｐ型
InPクラッド層51、ｐ型InGaAsキャップ層60を順次形成
する。横モードを制御するために、ここでは埋め込み構
造を適用する。すなわち、レーザの光軸に沿ってメサ型
のエッチングを行った後、３回目の結晶成長で、InP高
抵抗層70を形成する。結晶成長はすべて有機金属気相成
長法を用いる。最後に、活性領域100と反射領域300に電
極80を形成する。活性領域100と反射領域300との電気的
な分離のために、光導波路領域200のキャップ層を除去
している。活性領域100、光導波路領域200、反射領域30
0の長さはそれぞれ250μｍ、1800μｍ、500μｍであ
る。このモード同期半導体レーザは活性領域100の駆動
電流を変調することで20GHzの繰り返しの光パルスを発
生する。反対領域300の注入電流を制御することで、ス
ペクトル幅を0.5nmから2nmまで制御する。これにともな
って光パルスの時間幅は10psから3psまで変化する。発
振光の中心波長は1.55μｍである。
しく説明する。まずｎ型InP基板10の一部に周期240nmの
回折格子90を形成する。次に１回目の結晶成長によっ
て、この基板10の上に、ｎ型InGaAsP（λｇ＝1.3μｍ）
光ガイド層20、ｎ型InPストップ層30、InGaAsP（λｇ＝
1.55μｍ）活性層40、ｐ型InPクラッド層50を順次形成
する。次に、光導波路領域200と反射領域300の活性層40
を選択的に除去した後、２回目の結晶成長によってｐ型
InPクラッド層51、ｐ型InGaAsキャップ層60を順次形成
する。横モードを制御するために、ここでは埋め込み構
造を適用する。すなわち、レーザの光軸に沿ってメサ型
のエッチングを行った後、３回目の結晶成長で、InP高
抵抗層70を形成する。結晶成長はすべて有機金属気相成
長法を用いる。最後に、活性領域100と反射領域300に電
極80を形成する。活性領域100と反射領域300との電気的
な分離のために、光導波路領域200のキャップ層を除去
している。活性領域100、光導波路領域200、反射領域30
0の長さはそれぞれ250μｍ、1800μｍ、500μｍであ
る。このモード同期半導体レーザは活性領域100の駆動
電流を変調することで20GHzの繰り返しの光パルスを発
生する。反対領域300の注入電流を制御することで、ス
ペクトル幅を0.5nmから2nmまで制御する。これにともな
って光パルスの時間幅は10psから3psまで変化する。発
振光の中心波長は1.55μｍである。
次に、第２の実施例について説明する。上述のよう
に、反射波長軸は反射領域の長さを変えることによって
も制御できる。第２の実施例は、反射領域の長さを実効
的に制御するモード同期半導体レーザであり、第１の実
施例と同様に、発振光のスペクトル幅を制御する機能を
持っている。第３図は、第２の実施例を示す断面図であ
る。構造上、第１の実施例と異なるのは、反射領域300
にも活性領域100と同様に活性層40があることと、反射
領域300の電極80が共振器軸方向に沿って複数に分けれ
ていることである。第３図の例では反射領域300を３つ
に分けている。他は第１の実施例とほとんど同じであ
る。実効的に反射領域300の長さを制御する方法は次の
通りである。反射領域300には活性層40があるため、反
射領域300にまったく電流を流さない場合は、活性領域1
00で発光した光は反射領域300ですべて吸収されてしま
うために、実効的な反射領域300の長さはゼロとみなす
ことができる。そこで第３図において、反射領域300の
電極１だけに電流を流して、この部分の利得と損失が等
しいようにして、ほぼ透明な光導波路と見なせるように
した場合、実効的な反射領域300の長さはL1となる。同
様に、電極１と電極２とに電流を流した場合、実効的な
反射領域300の長さはL1＋L2となる。このようにして、
複数に分割した電極80に部分的に電流を流すことで、実
効的な反射領域300の長さを制御することができる。反
射領域300の長さが変化すると反射波長幅が変化する。
この様子を第４図に模式的に示した。製造方法について
は第１の実施例とほぼ同じであるため、ここでは繰り返
さない。反射領域300の活性層40を残す点が主な違いで
ある。第２の実施例においても、第１の実施例とほぼ同
様の特性が得られる。
に、反射波長軸は反射領域の長さを変えることによって
も制御できる。第２の実施例は、反射領域の長さを実効
的に制御するモード同期半導体レーザであり、第１の実
施例と同様に、発振光のスペクトル幅を制御する機能を
持っている。第３図は、第２の実施例を示す断面図であ
る。構造上、第１の実施例と異なるのは、反射領域300
にも活性領域100と同様に活性層40があることと、反射
領域300の電極80が共振器軸方向に沿って複数に分けれ
ていることである。第３図の例では反射領域300を３つ
に分けている。他は第１の実施例とほとんど同じであ
る。実効的に反射領域300の長さを制御する方法は次の
通りである。反射領域300には活性層40があるため、反
射領域300にまったく電流を流さない場合は、活性領域1
00で発光した光は反射領域300ですべて吸収されてしま
うために、実効的な反射領域300の長さはゼロとみなす
ことができる。そこで第３図において、反射領域300の
電極１だけに電流を流して、この部分の利得と損失が等
しいようにして、ほぼ透明な光導波路と見なせるように
した場合、実効的な反射領域300の長さはL1となる。同
様に、電極１と電極２とに電流を流した場合、実効的な
反射領域300の長さはL1＋L2となる。このようにして、
複数に分割した電極80に部分的に電流を流すことで、実
効的な反射領域300の長さを制御することができる。反
射領域300の長さが変化すると反射波長幅が変化する。
この様子を第４図に模式的に示した。製造方法について
は第１の実施例とほぼ同じであるため、ここでは繰り返
さない。反射領域300の活性層40を残す点が主な違いで
ある。第２の実施例においても、第１の実施例とほぼ同
様の特性が得られる。
次に、第３の実施例について説明する。この実施例
は、特許請求の範囲第２項に記された、光導波路領域20
0の光学長を制御するモード同期半導体レーザであり、
レーザの共振器周波数を制御する機能を持っている。課
題のところで述べたように、モード同期半導体レーザを
光通信に用いる場合、共振器周波数をクロック周波数に
極めて厳密（0.1％程度以内）にあわせる必要がある。
第５図は、第３の実施例を示す断面図である。構造の上
で第１の実施例と異なるのは、光導波路領域200に活性
領域の電極とは分離した電極80が設けられていることで
ある。他の点では第１の実施例とほぼ同じである。光導
波路領域200の光ガイド層20へ電流を注入することで、
光ガイド層20の屈折率を変え、光導波路領域200の光学
長を制御することができる。電流注入による屈折率変化
は１％程度であるため、実効的な共振器長をやはり１％
程度変化させることができる。それによって共振器周波
数を制御できる。製造方法についても第１の実施例とほ
ぼ同じである。光導波路領域300への電極80の形成が主
な違いである。各領域の長さを第１の実施例と同じにし
た場合、クロック周波数20GHz±0.1GHzの範囲でモード
同期光パルスを発生させることが可能である。なお、第
３の実施例は第１または第２の実施例と組み合せること
も可能である。この場合の構造と製造方法は、これまで
の説明から容易に実現できる。
は、特許請求の範囲第２項に記された、光導波路領域20
0の光学長を制御するモード同期半導体レーザであり、
レーザの共振器周波数を制御する機能を持っている。課
題のところで述べたように、モード同期半導体レーザを
光通信に用いる場合、共振器周波数をクロック周波数に
極めて厳密（0.1％程度以内）にあわせる必要がある。
第５図は、第３の実施例を示す断面図である。構造の上
で第１の実施例と異なるのは、光導波路領域200に活性
領域の電極とは分離した電極80が設けられていることで
ある。他の点では第１の実施例とほぼ同じである。光導
波路領域200の光ガイド層20へ電流を注入することで、
光ガイド層20の屈折率を変え、光導波路領域200の光学
長を制御することができる。電流注入による屈折率変化
は１％程度であるため、実効的な共振器長をやはり１％
程度変化させることができる。それによって共振器周波
数を制御できる。製造方法についても第１の実施例とほ
ぼ同じである。光導波路領域300への電極80の形成が主
な違いである。各領域の長さを第１の実施例と同じにし
た場合、クロック周波数20GHz±0.1GHzの範囲でモード
同期光パルスを発生させることが可能である。なお、第
３の実施例は第１または第２の実施例と組み合せること
も可能である。この場合の構造と製造方法は、これまで
の説明から容易に実現できる。
次に、第４の実施例について説明する。この実施例
は、特許請求の範囲第３項に記された、発振光の強度に
よって屈折率の変化する非線形領域200を有するモード
同期半導体レーザであり、波長チャープを制御する機能
を持っている。第６図は、第４の実施例を示す断面図で
ある。構造上、第１の実施例と異なるのは、非線形領域
400と第２反射領域310が加わっている点である。ここで
は非線形領域400の端面は無反射コート膜が形成されて
いる。この非線形領域400はいわゆる進行波型の半導体
光アンプと同じである。半導体光アンプに強い光パルス
を注入すると、自己位相変調が生じて、光パルスの波長
が長波長側から短波長側に時間的にシフトする。この波
長チャープの大きさを、光パルスの時間幅に応じて制御
することで、光パルスを光ファイバで伝送するときに、
分散による光パルスの時間幅の広がりの影響を低減する
ことができる。波長チャープの大きさは、非線形領域40
0に注入する電流によって制御できる。半導体光アンプ
における自己位相変調についてはG.P.アグロワルらが詳
しく報告している。（G.P.Agrawal et.al.,アイイーイ
ーイージャーナルオブカンタムエレクトロニクスIEEE
J.Quantum Electron.vol.25,pp.2297−2306（198
9））。第２反射領域310は反射領域300と同じ層構造を
している。しかし、この領域は、これまで述べた実施例
における活性領域100側のへき開端面と同じで、レーザ
共振器の一方の反射器の機能を果たしているだけであ
る。第２反射領域310での反射率は10−20％程度に低く
してあるために、この領域の反射波長幅はあまりスペク
トル幅に影響しない。第４の実施例の製造方法は、第１
の実施例とほぼ同じである。非線形領域400と第２反射
領域310を形成すること、第２反射領域310にも回折格子
90を作ること、無反射コート膜95を形成することなどが
異なる。各領域の長さは、非線形領域400が200μｍ、第
２反射領域310が100μｍ、活性領域100が250μｍ、光導
波路領域200か3900μｍ、反射領域300が500μｍであ
る。このモード同期半導体レーザは活性領域100の駆動
電流を変調することで時間幅10ps、繰り返し10GHzの光
パルスを発生する。非線形領域400の注入電流を制御す
ることで、波長チャープを制御できる。非線形領域400
がない場合と比べて、光パルスを伝送できる距離を1.5
倍以上拡大できる。なお、第４の実施例は第１または第
２、および第３の実施例と組み合せることも可能であ
る。
は、特許請求の範囲第３項に記された、発振光の強度に
よって屈折率の変化する非線形領域200を有するモード
同期半導体レーザであり、波長チャープを制御する機能
を持っている。第６図は、第４の実施例を示す断面図で
ある。構造上、第１の実施例と異なるのは、非線形領域
400と第２反射領域310が加わっている点である。ここで
は非線形領域400の端面は無反射コート膜が形成されて
いる。この非線形領域400はいわゆる進行波型の半導体
光アンプと同じである。半導体光アンプに強い光パルス
を注入すると、自己位相変調が生じて、光パルスの波長
が長波長側から短波長側に時間的にシフトする。この波
長チャープの大きさを、光パルスの時間幅に応じて制御
することで、光パルスを光ファイバで伝送するときに、
分散による光パルスの時間幅の広がりの影響を低減する
ことができる。波長チャープの大きさは、非線形領域40
0に注入する電流によって制御できる。半導体光アンプ
における自己位相変調についてはG.P.アグロワルらが詳
しく報告している。（G.P.Agrawal et.al.,アイイーイ
ーイージャーナルオブカンタムエレクトロニクスIEEE
J.Quantum Electron.vol.25,pp.2297−2306（198
9））。第２反射領域310は反射領域300と同じ層構造を
している。しかし、この領域は、これまで述べた実施例
における活性領域100側のへき開端面と同じで、レーザ
共振器の一方の反射器の機能を果たしているだけであ
る。第２反射領域310での反射率は10−20％程度に低く
してあるために、この領域の反射波長幅はあまりスペク
トル幅に影響しない。第４の実施例の製造方法は、第１
の実施例とほぼ同じである。非線形領域400と第２反射
領域310を形成すること、第２反射領域310にも回折格子
90を作ること、無反射コート膜95を形成することなどが
異なる。各領域の長さは、非線形領域400が200μｍ、第
２反射領域310が100μｍ、活性領域100が250μｍ、光導
波路領域200か3900μｍ、反射領域300が500μｍであ
る。このモード同期半導体レーザは活性領域100の駆動
電流を変調することで時間幅10ps、繰り返し10GHzの光
パルスを発生する。非線形領域400の注入電流を制御す
ることで、波長チャープを制御できる。非線形領域400
がない場合と比べて、光パルスを伝送できる距離を1.5
倍以上拡大できる。なお、第４の実施例は第１または第
２、および第３の実施例と組み合せることも可能であ
る。
以下、上述の４つの実施例について若干の補足説明を
する。これらの実施例は、いずれも発振波長が1.55μｍ
帯のInGaAsP系のモード同期半導体レーザについてであ
るが、他の波長帯、例えば0.8μｍ帯のAlGaAs系のレー
ザについても、同様の効果が得られる。レーザの横モー
ド制御構造については、例えばリッジ導波路型のような
別の構造を適用することも可能である。また製造工程に
ついては、例えば、光導波路領域200の光カイド層20を
選択的に結晶成長する方法もある。この場合には、活性
領域100の光ガイド層20は必ずしも必要でない。
する。これらの実施例は、いずれも発振波長が1.55μｍ
帯のInGaAsP系のモード同期半導体レーザについてであ
るが、他の波長帯、例えば0.8μｍ帯のAlGaAs系のレー
ザについても、同様の効果が得られる。レーザの横モー
ド制御構造については、例えばリッジ導波路型のような
別の構造を適用することも可能である。また製造工程に
ついては、例えば、光導波路領域200の光カイド層20を
選択的に結晶成長する方法もある。この場合には、活性
領域100の光ガイド層20は必ずしも必要でない。
（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、スペクトル幅や
共振器周波数あるいは波長チャープが制御できるモノリ
シック集積型モード同期半導体レーザが実現できる。
共振器周波数あるいは波長チャープが制御できるモノリ
シック集積型モード同期半導体レーザが実現できる。
第１図（ａ）は本発明のモード同期半導体レーザの第１
の実施例を表す斜視図、第１図（ｂ）は（ａ）のAA′線
での断面図、第２図と第４図は反射領域の反射率特性を
説明するための図、第３図は第２の実施例の素子の断面
図、第５図は第３の実施例の素子の断面図、第６図は第
４の実施例の素子の断面図、第７図は従来例の素子の断
面図である。図において、100は活性領域、200は光導波
路領域、300は反射領域、310は第２反射領域、400は非
線形領域、10は半導体基板、20は光ガイド層、30はエッ
チングストップ層、40は活性層、50、51はクラッド層、
60はキャップ層、70は高抵抗層、80は電極、90は回折格
子、95は無反射コート膜、１、２、３は電極である。
の実施例を表す斜視図、第１図（ｂ）は（ａ）のAA′線
での断面図、第２図と第４図は反射領域の反射率特性を
説明するための図、第３図は第２の実施例の素子の断面
図、第５図は第３の実施例の素子の断面図、第６図は第
４の実施例の素子の断面図、第７図は従来例の素子の断
面図である。図において、100は活性領域、200は光導波
路領域、300は反射領域、310は第２反射領域、400は非
線形領域、10は半導体基板、20は光ガイド層、30はエッ
チングストップ層、40は活性層、50、51はクラッド層、
60はキャップ層、70は高抵抗層、80は電極、90は回折格
子、95は無反射コート膜、１、２、３は電極である。
Claims (1)
- 【請求項１】１つの半導体基板上に、利得を有する活性
領域と、発振光に対して透明な光導波路領域と、回折格
子を有する反射領域とが、光学的に結合して配置されて
おり、前記反射領域に複数に分割された電極が設けられ
ていることを特徴とするモード同期半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10245590A JP3227701B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | モード同期半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10245590A JP3227701B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | モード同期半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042190A JPH042190A (ja) | 1992-01-07 |
| JP3227701B2 true JP3227701B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=14327945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10245590A Expired - Lifetime JP3227701B2 (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | モード同期半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3227701B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102621826B1 (ko) * | 2021-04-14 | 2024-01-08 | 주식회사 화림에프포 | 쉴드 각도 조절이 가능한 안면보호용 쉴드 |
| KR102621821B1 (ko) * | 2021-04-14 | 2024-01-08 | 주식회사 화림에프포 | 안면보호용 쉴드 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6129860A (ja) * | 1984-07-23 | 1986-02-10 | Fuji Xerox Co Ltd | カラ−電子複写機の転写装置 |
| JP4595584B2 (ja) * | 2005-02-23 | 2010-12-08 | 沖電気工業株式会社 | 波長可変半導体レーザ |
| CN104756332B (zh) * | 2013-09-17 | 2017-12-15 | 华为技术有限公司 | 一种激光器、光信号调制方法和光网络*** |
| WO2016042888A1 (ja) * | 2014-09-18 | 2016-03-24 | ソニー株式会社 | 光半導体素子及びレーザ装置組立体 |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP10245590A patent/JP3227701B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102621826B1 (ko) * | 2021-04-14 | 2024-01-08 | 주식회사 화림에프포 | 쉴드 각도 조절이 가능한 안면보호용 쉴드 |
| KR102621821B1 (ko) * | 2021-04-14 | 2024-01-08 | 주식회사 화림에프포 | 안면보호용 쉴드 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH042190A (ja) | 1992-01-07 |
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