JPH01228189A - Method and apparatus for determining characteristics of optical parameter of semiconductor laser - Google Patents
Method and apparatus for determining characteristics of optical parameter of semiconductor laserInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
この発明は半導体レーザの光学的パラメータの特性を定
める方法およびそのための装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to a method and apparatus for characterizing optical parameters of a semiconductor laser.
［従来の技術］
光通信用の送信機モジュールは能動素子として半導体レ
ーザを含んでいる。従来半導体レーザの製造には次のよ
うな工程が含まれている。[Prior Art] A transmitter module for optical communication includes a semiconductor laser as an active element. Conventional semiconductor laser manufacturing includes the following steps.
ウェハ上に数百の半導体レーザまたはレーザチップが形
成され、それらは能動素子とモニター用ダイオードの両
者を含んでいる。ウェハは個々の半導体レーザまたはレ
ーザチップに分割される。Hundreds of semiconductor lasers or laser chips are formed on the wafer, including both active devices and monitoring diodes. The wafer is divided into individual semiconductor lasers or laser chips.
それから各個々の半導体レーザまたはレーザチップはま
ず粗テストを受ける。このテストに合格したユニットは
それぞれいわゆるサブマウントにはんだ付けされて結合
され、一つづつ光学的に特徴付けられる。特定の要求に
合致したユニットだけがレーザモジュールに組立てられ
る。組立て後、完成したレーザモジュールは所望の仕様
に適合しているか否かを決定するためにテストされる。Each individual semiconductor laser or laser chip is then first subjected to a rough test. Units that pass this test are each soldered to a so-called submount and optically characterized one by one. Only units that meet specific requirements are assembled into a laser module. After assembly, the completed laser module is tested to determine whether it meets desired specifications.
モジュールが仕様に適合していないならば、限定された
修正作用だけが行われる。個々のチップおよびレーザモ
ジュールの光学的特徴付けは時間がかかり、コストを増
加させる。If the module does not conform to specifications, only limited corrective action is taken. Optical characterization of individual chips and laser modules is time consuming and increases cost.
文献（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ ２４．１８７頁。Applied Physics Letter
s 24.187 pages.
１９７４年）には半導体レーザ中の光学的雑音の強度が
しきい値電流の領域において著しく増加することが記載
されている。(1974) describes that the intensity of optical noise in semiconductor lasers increases significantly in the region of threshold current.
文献（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １１ｔ
ｈ ＥｕｒｏｐｅａｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ ０
ｐｔｉｃａｌ Ｃｏｎ＋ｍｕｎｉｃａＮｏｎ、Ｖｅｎｉ
ｃｅ。Proceedings of the 11th
h European Conference on 0
ptical Con+municaNon,Veni
ce.
１９８５年ＩＯ月、７３３乃至７３Ｂ頁）には半導体レ
ーザの入力端子で測定した電気雑音スペクトル（ＴＥＮ
−ターミナル電気雑音）が半導体レーザの多数の光学的
パラメータの特性を定めるために使用できることが記載
されている。例えば、雑音スペクトルからレーザが単一
モード装置として動作しているか、多重モード装置とし
て動作しているかが推定できる。IO, 1985, pp. 733-73B) describes the electrical noise spectrum measured at the input terminal of a semiconductor laser (TEN
- terminal electrical noise) can be used to characterize a number of optical parameters of semiconductor lasers. For example, it can be estimated from the noise spectrum whether the laser is operating as a single mode device or a multimode device.
［発明の解決すべき課題］
従来使用されていた半導体レーザを特徴づける方法は非
常に時間がかかり、高価になる欠点があった。それ故、
この発明の目的は、大幅に自動化することのできる半導
体レーザの特性を定める低価格の方法を提供することで
ある。[Problems to be Solved by the Invention] Conventionally used methods for characterizing semiconductor lasers have the disadvantage of being extremely time consuming and expensive. Therefore,
It is an object of the invention to provide a low cost method for characterizing semiconductor lasers that can be largely automated.
［課題解決のための手段］
この目的は、この発明により半導体レーザがまだウェハ
上にある状態で半導体レーザの電気入力端子においてス
ペクトルが測定されることにって達成される。[Means for Solving the Problem] This object is achieved according to the invention in that the spectrum is measured at the electrical input terminal of the semiconductor laser while the semiconductor laser is still on the wafer.
この発明の方法は、半導体レーザの特性を定めるために
光学的測定は必要ではなく、純粋に電気的な測定だけで
よいという利点がある。純粋に電気的な１ｌＰ１定であ
るから、各レーザの光学的性質について非常に正確な結
論を引出すことができる。The method of the invention has the advantage that no optical measurements are necessary to characterize the semiconductor laser, but only purely electrical measurements. Since it is a purely electrical 1lP1 constant, very accurate conclusions can be drawn about the optical properties of each laser.
この方法は送信機モジュールの組立てに適用できるとい
う付加的な利点を有している。送信機モジュールの光学
的特性は電気雑音スペクトルに基づいて最適にされる。This method has the additional advantage of being applicable to the assembly of transmitter modules. The optical characteristics of the transmitter module are optimized based on the electrical noise spectrum.
この方法で、例えばレーザ光の背面散乱を最少にするこ
とができる。In this way, for example, back scattering of the laser light can be minimized.
［実施例］ 以下添附図面を参照にして実施例で詳細に説明する。[Example] Examples will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第１図は半導体レーザの端子で測定された電気雑音電力
と周波数との関係を示したグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between electrical noise power measured at a terminal of a semiconductor laser and frequency.
図にはそれぞれ１，２．３として示された３個の曲線が
ある。これらの曲線におけるパラメータはしきい値電流
に対して正規化したレーザ電流である。曲線１はレーザ
電流がしきい値電流よりも小さい場合に適用される。し
きい値電流よりも低い動作状態において、雑音電力は明
瞭な極大を有しておらず、ある限度以上では周波数の増
加と共に単調に減少する。符号２はレーザ電流がしきい
値電流と等しい場合の曲線を示す。曲線１と異なって曲
線２は弱い極大を示す。しきい値電流よりも大きい電流
では（曲線３）、この弱い極大は非常に明瞭な極大に変
化する。光放射が刺激されたものであるか、自然発生的
なものであるかによるこのような雑音スペクトル間の差
は顕著なものである。これは例えばレーザしきい値を正
確に決定するために使用することができる。There are three curves in the figure, labeled 1, 2.3, respectively. The parameter in these curves is the laser current normalized to the threshold current. Curve 1 applies when the laser current is less than the threshold current. In operating conditions below the threshold current, the noise power has no clear maximum and, above a certain limit, decreases monotonically with increasing frequency. Reference numeral 2 indicates a curve when the laser current is equal to the threshold current. Unlike curve 1, curve 2 shows a weak maximum. At currents larger than the threshold current (curve 3), this weak maximum changes to a very sharp maximum. The difference between such noise spectra depending on whether the light emission is stimulated or spontaneous is significant. This can be used, for example, to accurately determine the laser threshold.
第２図では、正規化されたレーザ電流に対する雑音電力
が示されている。パラメータは周波数である。曲線４は
１０ＭＨｚに対するものであり、曲線５は１００ Ｍ）
Ｉｚに対するものである。両方の曲線はレーザ電流がし
きい値電流に等しい位置における異なった極大特性を示
している。これはしきい値電流の正確な決定を可能にす
る。In FIG. 2, the noise power versus normalized laser current is shown. The parameter is frequency. Curve 4 is for 10 MHz and curve 5 is for 100 M)
This is for Iz. Both curves show different maximum characteristics at the position where the laser current is equal to the threshold current. This allows accurate determination of threshold current.
第３図は、第１図および第２図の雑音スペクトルを測定
するために必要な装置の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the equipment necessary to measure the noise spectra of FIGS. 1 and 2.
図で６は半導体レーザ、７はスペクトルアナライザ、８
は直流電源、９は高周波バイアス“Ｔ”である。直流電
源８は非常に低雑音の電流源であることが好ましい。そ
れは例えば温度の安定されたヒートシンクに取付けられ
た半導体レーザ６を給電する。レーザを駆動する電流の
雑音スペクトルは高周波バイアス“Ｔ゛を介して得られ
る。このスペクトルはスペクトルアナライザ７において
解析される。使用に応じて第１図または第２図に示され
るような曲線が得られる。第３図のレーザ６はチップ上
の装置であってもよい。電気量の測定だけで、光学的な
量の測定は行われないから、装置（半導体レーザまたは
モニタダイオードを有する半導体レーザ）が使用できる
ものか、廃棄されるべきものかの決定がウェハ上で直接
行われることができる。雑音スペクトルの測定はもちろ
ん任意の半導体レーザについて行うことができる。In the figure, 6 is a semiconductor laser, 7 is a spectrum analyzer, and 8 is a semiconductor laser.
9 is a DC power supply, and 9 is a high frequency bias "T". The DC power supply 8 is preferably a very low noise current source. It powers, for example, a semiconductor laser 6 mounted on a temperature stabilized heat sink. The noise spectrum of the current driving the laser is obtained via the radio frequency bias "T". This spectrum is analyzed in a spectrum analyzer 7. Depending on the use, a curve as shown in Figure 1 or Figure 2 is obtained. The laser 6 in Fig. 3 may be a device on a chip.Since only electrical quantities are measured and optical quantities are not measured, the device (semiconductor laser or semiconductor laser with a monitor diode) is used. The decision as to whether a laser can be used or should be discarded can be made directly on the wafer.Measurements of the noise spectrum can of course be performed on any semiconductor laser.
雑音スペクトルから例えば次のようなレーザパラメータ
を推定することができる。For example, the following laser parameters can be estimated from the noise spectrum.
＊ しきい値電流 本 量子効率 ＊ 光学的フィードバック感度 ＊ モードスペクトル ＊ 緩和周波数 ＊ エージング特性 ＊ ライン幅*Threshold current Book Quantum Efficiency *Optical feedback sensitivity *Mode spectrum *Relaxation frequency *Aging characteristics *Line width
第１図は、雑音電力対周波数の特性であり、パラメータ
はしきい値電流で正規化されたレーザ電流である。
第２図は、雑音電力対正規化されたレーザ電流の特性で
あり、パラメータは周波数である。
第３図は、半導体レーザの電気雑音スペクトルを、９１
定するための装置を示す。
６・・・半導体レーザ、７・・・スペクトルアナライザ
、８・・・直流電源、９・・・高周波バイアス。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦FIG. 1 is a characteristic of noise power versus frequency, where the parameter is the laser current normalized by the threshold current. FIG. 2 is a characteristic of noise power versus normalized laser current, where the parameter is frequency. Figure 3 shows the electrical noise spectrum of a semiconductor laser at 91
The device for determining the 6... Semiconductor laser, 7... Spectrum analyzer, 8... DC power supply, 9... High frequency bias. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue
Claims (12)
ザの光学的パラメータの特性を定める方法において、 半導体レーザがまだウェハ上にある状態で半導体レーザ
の電気入力端子において電気雑音スペクトルが測定され
ることを特徴とする半導体レーザの光学的パラメータの
特性を定める方法。(1) In the method of characterizing the optical parameters of a semiconductor laser based on the evaluation of the electrical noise spectrum, the electrical noise spectrum is measured at the electrical input terminal of the semiconductor laser while the semiconductor laser is still on the wafer. A method for characterizing the optical parameters of a featured semiconductor laser.
つて測定されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の方法。(2) The method according to claim 1, wherein the electrical noise spectrum is measured by a spectrum analyzer.
ザ電流において測定されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の方法。(3) A method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical noise spectrum is measured at a constant frequency and variable laser current.
らしきい値電流の上の値まで変化されることを特徴とす
る特許請求の範囲第３項記載の方法。4. A method according to claim 3, characterized in that the laser current is varied from a value well below the threshold current to a value above the threshold current.
周波数において測定されることを特徴とする特許請求の
範囲第１項または第２項記載の方法。(5) A method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrical noise spectrum is measured at constant laser current and variable frequency.
ら推定されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第５項のいずれか１項記載の方法。(6) The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the presence of a single mode laser is estimated from an electrical noise spectrum.
値電流、量子効率、モードスペクトル、緩和周波数、お
よびライン幅の中の１以上のパラメータが電気雑音スペ
クトルから推定されることを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第６項のいずれか１項記載の方法。(7) A patent characterized in that one or more of the following parameters characterizing a laser, namely threshold current, quantum efficiency, mode spectrum, relaxation frequency, and line width, is estimated from the electrical noise spectrum. A method according to any one of claims 1 to 6.
ら推定されることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第７項のいずれか１項記載の方法。(8) The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the aging characteristics of the laser are estimated from the electrical noise spectrum.
ザの光学的パラメータの特性を定める方法において、 電気雑音スペクトルが半導体レーザモジュールの入力端
子において測定されることを特徴とする半導体レーザの
光学的パラメータの特性を定める方法。(9) A method for determining characteristics of optical parameters of a semiconductor laser based on evaluation of an electrical noise spectrum, characterized in that the electrical noise spectrum is measured at an input terminal of a semiconductor laser module. How to define characteristics.
に基づいて最適化されることを特徴とする特許請求の範
囲第９項記載の方法。(10) The method according to claim 9, characterized in that the optical properties of the module are optimized based on the electrical noise spectrum.
この電流源からレーザに流れる電流の雑音特性がスペク
トルアナライザによつて検査されることを特徴とする特
許請求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項記載の方
法を行う装置。(11) A semiconductor laser on the wafer is connected to a current source,
9. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the noise characteristics of the current flowing from the current source to the laser are examined by means of a spectrum analyzer.
ザが電流源に接続され、この電流源からレーザに流れる
電流の雑音特性がスペクトルアナライザによって検査さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第９項または第１
０項記載の方法を行う装置。(12) The semiconductor laser included in the semiconductor laser module is connected to a current source, and the noise characteristics of the current flowing from the current source to the laser are inspected by a spectrum analyzer. 1st
An apparatus for carrying out the method described in item 0.
Applications Claiming Priority (2)
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