JPH069283B2 - A method for characterizing the optical parameters of semiconductor lasers. - Google Patents
A method for characterizing the optical parameters of semiconductor lasers.Info
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 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。The present invention relates to a method for characterizing the optical parameters of a semiconductor laser and an apparatus therefor.
[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. Conventionally, the manufacturing of a semiconductor laser includes the following steps.
ウエ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。ウエ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。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。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。Hundreds of semiconductor lasers or laser chips are formed on a wafer, which include both active devices and monitoring diodes. The wafer is divided into individual semiconductor lasers or laser chips. Then each individual semiconductor laser or laser chip is first subjected to a rough test. Each unit that passes this test is soldered and bonded to a so-called submount and is 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 if it meets the desired specifications. If the module does not meet specifications, only limited corrective action will be taken. Optical characterization of individual chips and laser modules is time consuming and adds cost.
文献(Applied Physics Letters 24,187頁,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。References (Applied Physics Letters 24, 187 pages, 1974
Et al.) That the intensity of optical noise in a semiconductor laser increases significantly in the region of threshold current.
文献(Proceedings of the 11th European Conference
on Optical Communication,Venice,1985年10月,733乃
至736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。Literature (Proceedings of the 11th European Conference
on Optical Communication, Venice, October 1985, pages 733 to 736), in which the electrical noise spectrum (TEN = terminal electrical noise) measured at the input terminal of a semiconductor laser defines the characteristics of many optical parameters of the semiconductor laser. It can be used for. 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つた。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
体レーザの特徴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] The conventionally used methods for characterizing semiconductor lasers have the drawback of being very time consuming and expensive. Therefore,
It is an object of this invention to provide a low cost method of characterizing a semiconductor laser that can be highly automated.
[課題解決するための手段] この目的は、この発明により半導体レーザがまたウエハ
上にある状態で半導体レーザ電気入力端子においてスペ
クトルが測定されていることにつて達成される。This object is achieved according to the invention in that the spectrum is measured at the semiconductor laser electrical input with the semiconductor laser also 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。純粋に電気的な測定であるか
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。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。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。The method of the invention has the advantage that no optical measurements are required to characterize the semiconductor laser, only purely electrical measurements are necessary. Being a purely electrical measurement, very accurate conclusions can be drawn about the optical properties of each laser. 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. In this way, for example, backscattering of 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。[Embodiment] An embodiment 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。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。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the electric noise power measured at the terminals of a semiconductor laser and the frequency. There are three curves shown as 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. At operating conditions below the threshold current, the noise power does not have a clear maximum and above a certain limit decreases monotonically with increasing frequency. Reference numeral 2 shows a curve when the laser current is equal to the threshold current. Unlike curve 1, curve 2 exhibits a weak maximum. At currents above the threshold current (curve 3), this weak maximum changes to a very distinct 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100MHz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 with respect to the normalized laser current is shown. The parameter is frequency. Curve 4
Curve 10 is for 100 MHz and curve 5 is for 100 MHz. Both curves show different maxima at the position where the laser current is equal to the threshold current. This allows an accurate determination of the 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。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図に示されたような曲線が
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エ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。FIG. 3 is a circuit diagram of an apparatus required for measuring the noise spectrum of FIGS. 1 and 2. In the figure, 6 is a semiconductor laser, 7 is a spectrum analyzer, 8 is a DC power supply, and 9 is
Is the 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 high frequency bias "T". This spectrum is analyzed by the spectrum analyzer 7. Depending on the use, a curve like that shown in FIG. 1 or 2 is obtained. The laser 6 of FIG. 3 may be an on-chip device. Since only electrical quantities are measured, not optical quantities, it is possible to directly determine on the wafer whether the device (semiconductor laser or semiconductor laser with monitor diode) can be used or should be discarded. Can be done. The measurement 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。The following laser parameters can be estimated from the noise spectrum.
* しきい値電流 * 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 * 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測定す
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。FIG. 1 shows the characteristics of noise power vs. frequency, and the parameter is the laser current normalized by the threshold current. FIG. 2 is a characteristic of the noise power versus the normalized laser current, and the parameter is the frequency. FIG. 3 shows an apparatus for measuring the electrical noise spectrum of a semiconductor laser. 6 ... Semiconductor laser, 7 ... Spectrum analyzer, 8 ... DC power supply, 9 ... High frequency bias.
Claims (10)
体レー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エ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. A method for characterizing optical parameters of a semiconductor laser based on an evaluation of the electrical noise spectrum, the electrical noise spectrum being measured at an electrical input terminal of the semiconductor laser while the semiconductor laser is still on a wafer. A method for determining characteristics of optical parameters of a semiconductor laser, which is characterized by the above.
ザによっ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. Method according to claim 1, characterized in that the electrical noise spectrum is measured by a spectrum analyzer.
変レー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 at a variable laser current.
い値か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.
び可変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 a constant laser current and a variable frequency.
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5項のいずれか1項記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein the presence of a single mode laser is estimated from the electrical noise spectrum.
しきい値電流、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. One or more of the following parameters characterizing the laser: threshold current, quantum efficiency, mode spectrum, relaxation frequency, and line width, are estimated from the electrical noise spectrum. The method according to any one of claims 1 to 6, which comprises:
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7項のいずれか1項記載の方法。8. A method according to claim 1, wherein the aging characteristics of the laser are estimated from the electrical noise spectrum.
体レー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 characterizing optical parameters of a semiconductor laser based on an evaluation of the electrical noise spectrum, characterized in that the electrical noise spectrum is measured at an input terminal of the semiconductor laser module. A method of defining the characteristics of parameters.
クトル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. Method according to claim 9, characterized in that the optical properties of the module are optimized on the basis of the electrical noise spectrum.
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