JPH01231387A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JPH01231387A JPH01231387A JP5611688A JP5611688A JPH01231387A JP H01231387 A JPH01231387 A JP H01231387A JP 5611688 A JP5611688 A JP 5611688A JP 5611688 A JP5611688 A JP 5611688A JP H01231387 A JPH01231387 A JP H01231387A
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- light
- reflection film
- lens
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- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 19
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 16
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- 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
- H01S5/14—External cavity lasers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体発光素子の発光機構、特にその発振波長の波長i
j< JR機構に関し、 従来のレーザダイオード(LD)の外部に共振器を設け
ることにより、発振波長を単一モード化させる半導体発
光素子を提供することを目的とし、半導体レーザダイオ
ードに面するレンズの片端面は凹型に加工され、当該面
に該レーザダイオードの出光面の第1の反射膜よりもよ
り高い反射率の第2の反射膜を付加して半導体レーザダ
イオードの外部共振器を構成し半導体レーザダイオード
の出力光を単一波長の光となし、該単一波長光をレンズ
にて集光して単一モード光ファイバに入射する構成とし
たことを特徴とする半導体発光素子を含み構成する。
j< JR機構に関し、 従来のレーザダイオード(LD)の外部に共振器を設け
ることにより、発振波長を単一モード化させる半導体発
光素子を提供することを目的とし、半導体レーザダイオ
ードに面するレンズの片端面は凹型に加工され、当該面
に該レーザダイオードの出光面の第1の反射膜よりもよ
り高い反射率の第2の反射膜を付加して半導体レーザダ
イオードの外部共振器を構成し半導体レーザダイオード
の出力光を単一波長の光となし、該単一波長光をレンズ
にて集光して単一モード光ファイバに入射する構成とし
たことを特徴とする半導体発光素子を含み構成する。
本発明は、半導体発光素子の発光機構、特にその発振波
長の波長選択機構に関する。
長の波長選択機構に関する。
従来の半導体レーザダイオード(以下単にLDと略記す
る)とその発光パターンは第3図に示され、図中、31
はLDチップ、32はヒートシンク、33は出力光であ
る。光伝送用光源としてLDは単一モードで発振される
ことが望ましく、そのために横モード制御と軸モード制
御について研究がなされている。レーザを発振器として
mノかせるためには光の帰還作用を可能とする機構が必
要で、光発振器として2枚の鏡を向かい合わせたファブ
リペロ共振器、さらには2枚の凹面反射鏡を用いるレー
ザ共振器が開発され、かかる共振器内の共振モードおよ
び共振器から放出される光ビームの電界強度分布の分析
がなされ、このような光ビームはガウシアンビームと呼
ばれている。
る)とその発光パターンは第3図に示され、図中、31
はLDチップ、32はヒートシンク、33は出力光であ
る。光伝送用光源としてLDは単一モードで発振される
ことが望ましく、そのために横モード制御と軸モード制
御について研究がなされている。レーザを発振器として
mノかせるためには光の帰還作用を可能とする機構が必
要で、光発振器として2枚の鏡を向かい合わせたファブ
リペロ共振器、さらには2枚の凹面反射鏡を用いるレー
ザ共振器が開発され、かかる共振器内の共振モードおよ
び共振器から放出される光ビームの電界強度分布の分析
がなされ、このような光ビームはガウシアンビームと呼
ばれている。
半導体発光素子は、大容量光伝送システムの光源として
、高速直接変調時にも動的単一モード性が要求されてい
るが、従来のLDは多モード発振であるという問題点が
あった。
、高速直接変調時にも動的単一モード性が要求されてい
るが、従来のLDは多モード発振であるという問題点が
あった。
半導体レーザは、第4図に示すように軸方向多モード発
振するのが普通であり、同図(8)は横方向基本モード
で発振している場合、同図(blは横方向高次モードも
発振している場合を示す。光ファイバには分散があって
波長によって伝搬速度が違うので、波長の異なった光が
信号に含まれていると受信端で信号が拡がる。そして高
ビツトレイトの信号を送る場合、受信端で信号が重なり
合って識別できなくなる。そこで高速変人容量の光伝達
では軸方向単一モードで発振するレーザが必要である。
振するのが普通であり、同図(8)は横方向基本モード
で発振している場合、同図(blは横方向高次モードも
発振している場合を示す。光ファイバには分散があって
波長によって伝搬速度が違うので、波長の異なった光が
信号に含まれていると受信端で信号が拡がる。そして高
ビツトレイトの信号を送る場合、受信端で信号が重なり
合って識別できなくなる。そこで高速変人容量の光伝達
では軸方向単一モードで発振するレーザが必要である。
通常のス(・ライブ形レーザで単一モード発振するよう
なレーザは現在稀にしか得られない。
なレーザは現在稀にしか得られない。
そこで本発明は、従来のレーザダイオード(LD)外部
に共振器を設けることにより、発振波長を単一モード化
させる半導体発光素子を提供することを目的とする。
に共振器を設けることにより、発振波長を単一モード化
させる半導体発光素子を提供することを目的とする。
上記課題は、半導体レーザダイオードに面するレンズの
片端面は凹型に加工され、当該面に該レーザダイオード
の出光面の第1の反射膜よりもより高い反射率の第2の
反射膜を付加して半導体レーザダイオードの外部共振器
を構成し半導体レーザダイオードの出力光を単一波長の
光となし、該単一波長光をレンズにて築光して単一モー
ド光ファイバに入射する構成としたことを特徴とする半
導体発光素子によって解決される。
片端面は凹型に加工され、当該面に該レーザダイオード
の出光面の第1の反射膜よりもより高い反射率の第2の
反射膜を付加して半導体レーザダイオードの外部共振器
を構成し半導体レーザダイオードの出力光を単一波長の
光となし、該単一波長光をレンズにて築光して単一モー
ド光ファイバに入射する構成としたことを特徴とする半
導体発光素子によって解決される。
従来の問題点はLDが多モード発振することにある。
この問題点は発振波長を単一波長にすることにより解決
できる。その方法は本発明LDの発振原理図に示され、
共振器1 (第2図のLDヂンプ11)および2 (第
2図に外部共振器長19で示す。)にはそれぞれ単独で
発振可能な波長が図に示す点で存在しているが、共振器
1および2を組み合せたときに、その損失曲線は図のよ
うになる。このとき発振可能な利得中、損失の最も小さ
くなる波長は1点のみとなり、単一モード発振が起きる
ことになる。
できる。その方法は本発明LDの発振原理図に示され、
共振器1 (第2図のLDヂンプ11)および2 (第
2図に外部共振器長19で示す。)にはそれぞれ単独で
発振可能な波長が図に示す点で存在しているが、共振器
1および2を組み合せたときに、その損失曲線は図のよ
うになる。このとき発振可能な利得中、損失の最も小さ
くなる波長は1点のみとなり、単一モード発振が起きる
ことになる。
以下、本発明を図示の実施例により具体的に説明する。
第2図に本発明Lllの構造図および発光パターンを示
し、図中、11はLDチップ(例えばファブリペロ・レ
ーザ)、I2はヒートシンク、13は反射膜、14は低
反射膜、15は出力光、16はレンズ(例えばセルフメ
ックレンズ)、17は高反射膜、18はLDの共振器長
、19は外部共振器長、20は単一モードファイバ、2
1はヒートシンク12とレンズ16が固定されたステム
である。
し、図中、11はLDチップ(例えばファブリペロ・レ
ーザ)、I2はヒートシンク、13は反射膜、14は低
反射膜、15は出力光、16はレンズ(例えばセルフメ
ックレンズ)、17は高反射膜、18はLDの共振器長
、19は外部共振器長、20は単一モードファイバ、2
1はヒートシンク12とレンズ16が固定されたステム
である。
本発明実施例においては、従来構造のLDの発光端面に
第2図に示すように高反射膜13および低反射膜14を
設け、さらに凹型面に高反射膜17をもつレンズ16を
設置することにより、このLDは2つの共振器を有する
ことになる。すなわち、LIJチンブ11の発振する光
は該チップ内で高反射膜13と低反射膜14の間で共振
し、低反射膜14から発光する光15は、高反射膜17
を介しレンズ16によって築光されて単一モードファイ
バ20に入射される。LDO共振器長は例えば300μ
mと定められたものであるから、その共振器長、反射1
1Q13.14.17の反射率を調整することによって
外部共振器長19を計算し、第1図に示される如くに損
失カーブの最も低いところが利得カーブと接触し、単一
モードの光が出力されるようにする。
第2図に示すように高反射膜13および低反射膜14を
設け、さらに凹型面に高反射膜17をもつレンズ16を
設置することにより、このLDは2つの共振器を有する
ことになる。すなわち、LIJチンブ11の発振する光
は該チップ内で高反射膜13と低反射膜14の間で共振
し、低反射膜14から発光する光15は、高反射膜17
を介しレンズ16によって築光されて単一モードファイ
バ20に入射される。LDO共振器長は例えば300μ
mと定められたものであるから、その共振器長、反射1
1Q13.14.17の反射率を調整することによって
外部共振器長19を計算し、第1図に示される如くに損
失カーブの最も低いところが利得カーブと接触し、単一
モードの光が出力されるようにする。
外部共振器長を求めるには、
λ=2ηL /m 、、、、、、、、 (1まただし、
λ=発振波長 り一共振器長 m一定在波数 η−屈折率 の関係により、 L=mλ/2η 、、、、、、、、 +21が得られる
。
λ=発振波長 り一共振器長 m一定在波数 η−屈折率 の関係により、 L=mλ/2η 、、、、、、、、 +21が得られる
。
ここで、発振波長を1.3μm、定在波数を1384、
外部共振器の屈折率を1.3とすると、L=mλ/2η −(1384x1.3 Xl0−6) / (2x1.
3)=692(μm) それ故に、外部共振器長−692μm が得られる。但し、外部の反射膜17の反射率は60〜
70%とした。
外部共振器の屈折率を1.3とすると、L=mλ/2η −(1384x1.3 Xl0−6) / (2x1.
3)=692(μm) それ故に、外部共振器長−692μm が得られる。但し、外部の反射膜17の反射率は60〜
70%とした。
なお、第2図に示される実施例に代えて、図示のステム
21のLDチップ11に面する側に例えばフィルタを配
置し、そのフィルタのLDチップ11に対向する面に高
反射膜17を配置することが提案された。
21のLDチップ11に面する側に例えばフィルタを配
置し、そのフィルタのLDチップ11に対向する面に高
反射膜17を配置することが提案された。
しかし、その構造では、反射膜13と17の間に構成さ
れる外部共振器において、本発明の例では反射膜17に
照射された光はすべて反射膜I3に向けて反射されるの
に対し、提案される例では平らな反射膜に照射された光
の一部しか反射1漠13に向けて反射されないので、結
果的にファイバ20に入射される光の借が本発明の場合
に比べてきわめて小であり、実用的でないことが確認さ
れた。
れる外部共振器において、本発明の例では反射膜17に
照射された光はすべて反射膜I3に向けて反射されるの
に対し、提案される例では平らな反射膜に照射された光
の一部しか反射1漠13に向けて反射されないので、結
果的にファイバ20に入射される光の借が本発明の場合
に比べてきわめて小であり、実用的でないことが確認さ
れた。
以上のように、本発明LDの出力光は2つの共振器を有
することにより、単一モード発振となる。
することにより、単一モード発振となる。
外部共振器のミラーにレンズを用いることによりミラー
効果に加えてレンズ効果を一素子により満たすことがで
き、多モード発振のLDは単一モード発振レーザに比べ
て著しく安価であるので、本発明によると既存のLDを
用い低コストで単一モード発振可能な発光素子が得られ
る効果がある。
効果に加えてレンズ効果を一素子により満たすことがで
き、多モード発振のLDは単一モード発振レーザに比べ
て著しく安価であるので、本発明によると既存のLDを
用い低コストで単一モード発振可能な発光素子が得られ
る効果がある。
第1図は本発明1.Dの発振ノ5iτ理図、第2図は本
発明LDの構造図、 第3図は従来のLDの構造図、 第4図は半導体レーザの発振スペクトルの図である。 第2図において、 11はLDチップ、 12はヒートシンク、 13は高反射膜、 14は低反射膜、 15は出力光、 16はレンズ、 17は高反射膜、 18はLDの共振器長、 19は外部共振器−長、 20は単一モード光ファイバ、 21はステム を示す。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 久木元 彰 九=1 本発明LDの発ルん4理コ 第 1図 遺長久
発明LDの構造図、 第3図は従来のLDの構造図、 第4図は半導体レーザの発振スペクトルの図である。 第2図において、 11はLDチップ、 12はヒートシンク、 13は高反射膜、 14は低反射膜、 15は出力光、 16はレンズ、 17は高反射膜、 18はLDの共振器長、 19は外部共振器−長、 20は単一モード光ファイバ、 21はステム を示す。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 久木元 彰 九=1 本発明LDの発ルん4理コ 第 1図 遺長久
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体レーザダイオード(11)に面するレンズ(16
)の片端面は凹型に加工され、 当該面に該レーザダイオードの出光面の第1の反射膜(
14)よりもより高い反射率の第2の反射膜(17)を
付加して外部共振器を構成し半導体レーザダイオードの
出力光(15)を単一波長の光となし、 該単一波長光をレンズにて集光して単一モード光ファイ
バ(20)に入射する構成としたことを特徴とする半導
体発光素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5611688A JPH01231387A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5611688A JPH01231387A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 半導体発光素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01231387A true JPH01231387A (ja) | 1989-09-14 |
Family
ID=13018101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5611688A Pending JPH01231387A (ja) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | 半導体発光素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01231387A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0456293A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-24 | Matsushita Electron Corp | 超短パルスレーザ光発生装置 |
EP1053577A1 (en) * | 1998-01-28 | 2000-11-22 | The University Of Utah Research Foundation | Gaussian profile promoting cavity for semiconductor laser |
FR2828960A1 (fr) * | 2001-08-23 | 2003-02-28 | Teem Photonics | Source laser en optique guidee |
-
1988
- 1988-03-11 JP JP5611688A patent/JPH01231387A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0456293A (ja) * | 1990-06-25 | 1992-02-24 | Matsushita Electron Corp | 超短パルスレーザ光発生装置 |
EP1053577A1 (en) * | 1998-01-28 | 2000-11-22 | The University Of Utah Research Foundation | Gaussian profile promoting cavity for semiconductor laser |
EP1053577A4 (en) * | 1998-01-28 | 2006-11-08 | Univ Utah Res Found | CAVITE PROMOTING A GAUSSIAN PROFILE FOR SEMICONDUCTOR LASER |
FR2828960A1 (fr) * | 2001-08-23 | 2003-02-28 | Teem Photonics | Source laser en optique guidee |
WO2003019737A3 (fr) * | 2001-08-23 | 2003-11-06 | Teem Photonics | Source laser en optique guidee |
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