JPH07307530A - 偏波変調可能な半導体レーザ - Google Patents

偏波変調可能な半導体レーザ

Info

Publication number
JPH07307530A
JPH07307530A JP7063356A JP6335695A JPH07307530A JP H07307530 A JPH07307530 A JP H07307530A JP 7063356 A JP7063356 A JP 7063356A JP 6335695 A JP6335695 A JP 6335695A JP H07307530 A JPH07307530 A JP H07307530A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
quantum well
laser according
well
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7063356A
Other languages
English (en)
Inventor
Mamoru Uchida
護 内田
Toshihiko Onouchi
敏彦 尾内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP7063356A priority Critical patent/JPH07307530A/ja
Priority to EP95103866A priority patent/EP0674372B1/en
Priority to DE69510257T priority patent/DE69510257T2/de
Publication of JPH07307530A publication Critical patent/JPH07307530A/ja
Priority to US08/769,319 priority patent/US5699373A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4031—Edge-emitting structures
    • H01S5/4043—Edge-emitting structures with vertically stacked active layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • 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
    • H01S5/12—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
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • 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
    • H01S2301/00—Functional characteristics
    • H01S2301/14—Semiconductor lasers with special structural design for lasing in a specific polarisation mode
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
    • H01S5/06236—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the polarisation, e.g. TM/TE polarisation switching
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06256—Controlling the frequency of the radiation with DBR-structure
    • 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
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
    • H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
    • H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
    • H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3403—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3403—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation
    • H01S5/3404—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers having a strained layer structure in which the strain performs a special function, e.g. general strain effects, strain versus polarisation influencing the polarisation
    • 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
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/3408—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers characterised by specially shaped wells, e.g. triangular
    • 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
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • 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
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/5009—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30 the arrangement being polarisation-insensitive

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】チャーピングを抑えることができ、作製の容易
な半導体レーザとそれを用いた光ネットワークである。 【構成】分布反射器が形成されている半導体レーザであ
って、活性層１０４の構造が複数の量子井戸から成る。
各々の量子井戸のウエル層あるいはバリア層あるいは両
方の構造が他の量子井戸のそれと異なる非対称量子井戸
である。半導体レーザの層構成で誘起され偏波方向が互
いに直交する２つの導波モードに対して、活性層１０４
に注入するキャリアの密度を変化させることにより、活
性層１０４の生成する利得スペクトルが前記２つのモー
ドのしきい発振利得に選択的に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信および光情報処
理（メモリ、光演算、光コンピュータなど）等に用いら
れる偏波変調可能な光源である半導体レーザに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザなどを用いることによる光
通信技術の大容量化に伴い、従来存在していた多くの問
題点が解決されてきた。しかしながら、信号発振におい
て、いわゆるチャーピングと呼ばれる、高速強度変調時
のデバイス内のキャリア不均一分布による屈折率変動が
発振波形を歪ませる現象は必ずしも解決されるに至って
いない。これを解決する為に現在用いられている主流の
方法は、半導体レーザをＣＷ（連続）で駆動し、誘電体
や半導体を用いた外部変調器により該連続光の強度変調
を行うものである。しかし、この方法では、デバイスの
小型化や低価格化には限界があるとともに、光ネットワ
ークの柔軟性（速度が大きく異なる信号を同時に伝送で
きる能力の高さなど）も高いとはいえない。
【０００３】一方、別の方法として、発振光の偏波面を
信号に応じてスイッチングさせる方法、いわゆる直接偏
波変調法がある。この方法は、たとえば、特開昭６２−
４２５９３号明細書、特開昭６２−１４４４２６号明細
書に開示されている。この骨子は以下のようなものであ
る。図１３に示す様に、或る電流値でＴＭモードからＴ
Ｅモードへ偏波が反転する特性を有する半導体レーザを
用いて、ＴＥモードとＴＭモードが同時発振する電流値
をバイアス点として信号電流によってＴＥとＴＭのしき
い値利得をスイッチし、偏光子によって特定方向に偏光
した光のみを送出するものである。しかしながら、この
ようなレーザの具体的構造についてはなんら明示されて
いない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の直接偏波変調方
式の場合、ＴＥモードとＴＭモードのしきい値利得の差
が大きかったために、偏波スイッチングさせるのにデバ
イス内の大きなキャリア密度の変化を必要とする。従っ
て、結果的に、発振スペクトル線幅の上昇を招き上記の
様なレーザは実用的なシステムに適用されるに至ってい
ない。
【０００５】よって、本発明の目的は、チャーピングを
抑えることができ、作製の容易な偏波変調可能な半導体
レーザとそれを用いた光ネットワークを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の半導体レーザは、分布反射器が形成されている半導
体レーザであって、活性層の構造が複数の量子井戸から
なり、かつ各々の量子井戸のウエル層あるいはバリア層
あるいは両方の構造が他の量子井戸のそれと異なる非対
称量子井戸であり、該半導体レーザの層構成で誘起され
偏波方向が互いに直交する２つの導波モードに対して、
該活性層に注入するキャリアの密度を変化させることに
より、該活性層が生成する利得スペクトルを前記２つの
モードのしきい発振利得に選択的に制御し得る構造を有
することを特徴とする。
【０００７】より具体的には、以下の構成にしても良
い。少なくとも第１クラッド層、光ガイド層、活性層お
よび第２クラッド層を有する層構成であって、該光ガイ
ド層にグレーティング状の反射器が形成されている。前
記非対称量子井戸を構成する少なくとも一つのウエル層
あるいはバリア層に層方向に垂直に歪応力がかけられて
いる。デバイスを共振器方向に複数に分割し、それぞれ
に互いに独立な電極を形成し、分割された各領域に独立
にキャリアを注入して該キャリアの注入レベルを変化さ
せる。前記分布反射器のブラッグ波長が、前記非対称量
子井戸の基底準位のエネルギー近傍に設定されている。
前記分布反射器の２つの導波モードのブラッグ波長の少
なくとも一方が、前記非対称量子井戸の利得スペクトル
ピーク波長近傍に設定されている。
【０００８】また、本発明の光ネットワーク（バス、ル
ープ型など）は、上記の半導体レーザに対し、該レーザ
の出射面に検光子を配置して特定の偏波のみを利用する
ことを特徴とする。また、上記の半導体レーザから出射
される偏波が互いに直交する光を伝送路に同時に送出し
て、受信側では該偏波の異なる光を同時に受信すること
を特徴とする。
【０００９】換言すれば、本発明の光源では、非対称量
子井戸活性層を適用し、ＴＥモードとＴＭモードの利得
プロファイルを制御することによって直接偏波変調可能
としている。その骨子は以下のようである。 １）ＴＥモードとＴＭモードのしきい利得差を小さくす
るために非対称量子井戸構造を用いる。 ２）ＴＥモードとＴＭモード間の注入電流によるしきい
利得スイッチにより直接偏波変調する。 ３）活性層以外の構造については作製技術の確立された
通常の半導体レーザ構造を用いうる。
【００１０】
【作用】非対称量子井戸構造は通常の量子井戸構造に比
べ、バンドギャップの可変自由度が大きく、更に非対称
歪み量子井戸構造は非対称量子井戸構造に比べ、バンド
ギャップの可変自由度がある。さらに、歪みを非対称に
導入することでＴＥモードとＴＭモードに対して選択的
に（即ち独立に）バンドギャップを可変できる。このこ
とは、同一の注入キャリア密度で同一の活性層に生成さ
れる利得を、ＴＥモードとＴＭモードそれぞれのしきい
利得に設定できることを意味する。この結果、しきいキ
ャリア密度（注入電流）を偏波変調バイアス点に設定
し、注入電流に信号を重畳することで、偏波スイッチン
グした光出力を得ることができる。重畳される信号の変
化は小さいのでレーザ共振器内のキャリア変動はほとん
どなく、偏波スイッチングの前後でトータルの光出力は
ほとんど変化しないことから、チャーピングを抑えるこ
とができる。
【００１１】
【第１実施例】 （単電極非対称量子井戸構造）図２は本実施例の共振器
方向の断面構造を示す模式図である。図２において、１
０１はｎ型ＩｎＰ基板、１０２はｎ型ＩｎＰクラッド
層、１０３はｎ型ＩｎＧａＡｓＰ光ガイド層、１０４は
アンドープ活性層、１０５はｐ型ＩｎＰクラッド層、１
０６はｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。更に、
１０７はｎ型クラッド層１０２とｎ型光ガイド層１０３
の境界に形成された位相シフト領域１１０を有するグレ
ーティング（ブラッグ波長１．５５０μｍ）であり、１
０８は正電極、１０９は負電極である。活性層１０４以
外は通常の位相シフトＤＦＢ（分布帰還型）半導体レー
ザと同構造である。図１に活性層１０４のバンド構造の
模式図を示す。量子井戸１および量子井戸２のフォトル
ミネッセンスのピーク波長λ１、λ２をそれぞれ１．５
５０μｍおよび１．５５５μｍに設定した。この結果、
キャリア注入量によって利得が増えるが、通常のバルク
結晶や量子井戸層の利得とは異なり、利得プロファイル
（利得スペクトル）のキャリア密度依存性が大きい。図
５は利得プロファイルをキャリア注入量をパラメータに
とって表わしたものである。このように波長λ1および
波長λ2における利得の大小関係をキャリア注入密度で
制御できる。
【００１２】一方、通常の半導体レーザで励起される導
波モードは偏波方向が直交しているＴＥモードとＴＭモ
ードがあることが知られている。一般的には、利得、閉
じ込め係数および反射率のそれぞれの偏波依存性によ
り、ＴＥモードが発振しやすい。即ち、発振条件式 Г・ｇ＝Г・α＋１／２Ｌ・Ｉｎ（１／Ｒ1・１／Ｒ2） Г：活性層の閉じ込め係数 ｇ：利得 α：内部損失 Ｒ1，Ｒ2：共振器内１点からみた両方向の実効的な反射
率 Ｌ：共振器長 において、各パラメータは偏波依存性をもっている。
【００１３】図６は本実施例の或るキャリア密度（注入
電流）におけるＴＥモードおよびＴＭモードに対する閉
じ込め係数の偏波依存性を考慮したしきい利得（Г・
ｇ）のプロファイルを示している。ＴＥモードおよびＴ
Ｍモードに対するブラッグ波長λTE Bragg、λTM Braggは
等価屈折率の偏波依存性によりスプリットしており、利
得プロファイルはこの差を考慮して設定されている（図
６中、簡単のために、共振器損失の偏波依存性を無視
し、かつ一方のモードのブラッグ波長と利得ピークは一
致している場合を示した）。図７に上記のキャリア注入
量を変調バイアス点として、微小な信号電流を重畳させ
たときの電流対光出力特性を示す。従来例（図１３参
照）に比べ、わずかな電流変化でＴＥおよびＴＭモード
間でスイッチングできることが大きな特徴である。この
結果、本実施例では、変調中にトータルの光出力の変化
がないことと相俟ってチャーピングの影響がほとんど見
られない。
【００１４】
【第２実施例】 （単電極非対称量子井戸構造）第１実施例ではＴＭ利得
及びＴＥ利得の利得プロファイルを井戸幅だけで同時に
制御する必要があるので、単純である反面、高性能化や
再現性の点で問題がある。これを改善する為、量子井戸
の偏波依存性を積極的に利用した実施例について述べ
る。
【００１５】一般に量子井戸に歪み応力を加えると価電
子帯の縮退が解け、無歪み系とはかなり異なる性質が現
れる。例えば、通常の量子井戸では、ＴＥモードの利得
がＴＭモードよりもやや大きいが、圧縮歪みを与えるこ
とでこの傾向が強調され、引っ張り歪みを与えることで
逆にＴＭモードの利得を大きくすることができる。即
ち、偏波依存性を制御出来る。また、同時に微分利得
（キャリア変化量対利得変化量の比）も大きくできるこ
とから、低しきい値化や変調限界周波数の向上などが可
能であることが知られている。
【００１６】本実施例の設計指針は以下の通りである。 （１）無歪みの状態で、ＤＦＢブラッグ波長のＴＭモー
ド及びＴＥモードの波長が、夫々、高エネルギー側及び
低エネルギー側の量子井戸の基底準位とほぼ等しくなる
ように非対称量子井戸層の層厚を設定する（歪みを与え
た場合にはバンドギャップも変わる為、（２）及び
（３）を考慮した後、井戸幅を再設定する必要がある場
合がある。） （２）高エネルギー側の量子井戸層がＴＭモードの利得
に寄与する為、引っ張り歪みをこの量子井戸層に与え
る。 （３）低エネルギー側の量子井戸層がＴＥモードの利得
に寄与する為、この量子井戸には無歪み或は圧縮歪みを
与える。
【００１７】図８は第２の実施例の歪みを導入した活性
層１０４を示している。図８において量子井戸１（高エ
ネルギー側の量子井戸層）にのみ−２．０％の歪み（引
っ張り歪み）を導入している。この時の或るキャリア密
度（注入電流）におけるГ・ｇの利得スペクトルを図９
に示す。第１の実施例にくらべ、以下の新たな効果があ
る。 （１）利得プロファイルの制御を、井戸層厚と歪み量の
２つで行っている為、設計の自由度や再現性が高い。特
に、第１実施例ではキャリア密度によって利得プロファ
イルが大きく変化する為、偏波変調可能なバイアス点の
範囲が狭いが、本実施例では、２つのパラメーターで制
御するので広い領域で偏波変調が可能である。 （２）しきいキャリア密度が低い（ｋ空間におけるエネ
ルギーバンド構造の形態変化による）。 （３）変調効率が高くなる（有効質量が小さくなってキ
ャリアが動き易くなることによる）。 （４）利得スペクトルの偏波依存性を大きくすることが
できてＴＥモードとＴＭモードの発振波長差を可変でき
る。
【００１８】本実施例では、複数の量子井戸に非対称に
歪みを与える方法として、高エネルギー側にのみ引っ張
り歪みを導入したが、目的に応じて、先に述べた設計指
針に基づき変更を行っても良い。例えば、低エネルギー
側の量子井戸のみに圧縮歪みを導入したり、高低エネル
ギーの量子井戸それぞれに引っ張り歪みおよび圧縮歪み
を導入することも可能である。更に、２層の量子井戸で
は、利得の飽和が問題になる場合もある為、上記実施例
の活性層を多段に重ねた非対称多重歪み量子井戸層とし
ても良い。本実施例の作用動作は第１実施例と実質的に
同じである。
【００１９】
【第３実施例】 （２電極構成）単電極構成の場合、任意の光出力で偏波
変調を行うことは困難な場合がある（図７に示す如く、
変調バイアス点の箇所が限られている）。２電極構成に
することでこの制限を緩和することができる。図３は、
２電極１０８ａ，１０８ｂ構成の第３実施例の構造模式
図である。図３において、図２と同符号のものは同一要
素を示す。
【００２０】領域１および領域２は複合共振器を形成
し、双方の共通の発振モードで発振する。領域１および
領域２の注入電流Ｉ1およびＩ2を独立に可変したときの
ＴＥモードとＴＭモードのマッピング例を図１０に示
す。Ａ−ＢのラインはＴＥ−ＴＭが同時発振する変調バ
イアスラインであり、Ｂ方向に向かうにつれ高出力が得
られる。この状態で、Ｉ1，Ｉ2のいずれか一方あるいは
両方に変調電流を重畳することで、ＴＥ−ＴＭのスイッ
チング出力が得られる。図１０中、Ｍ点はＩ2のみに変
調電流を重畳した例、Ｎ点はＩ1、Ｉ2両方に（位相は変
えて（例えば、逆位相））変調電流を重畳した例であ
る。前者は、電子回路が簡単になるという利点があり、
後者は変調効率を最適化できる長所がある。本実施例の
作用動作も第１実施例と実質的に同じである。
【００２１】
【第４実施例】 （３電極波長可変構成（分布反射型（ＤＢＲ）半導体レ
ーザ））次に波長可変を行いつつ偏波変調を行なう場合
について述べる。図４は波長可変機能を持つ本発明の３
電極１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ構成の第４実施例の
共振器方向の断面模式図である。図４中、領域１は第１
実施例或は第２実施例で述べた活性層１０４構造をも
ち、領域２は位相調整領域、領域３はブラッグ波長制御
領域である。領域３の注入電流Ｉ3を制御することによ
り、１．５５０μｍから１．５５５まで５ｎｍ連続波長
可変しつつ、偏波変調することができた。図４におい
て、図２と同符号のものは同一要素を示す。本実施例の
作用動作も第１実施例と実質的に同じである。
【００２２】
【第５実施例】 （ネットワークへの応力（偏光子あり））次に上記のデ
バイスを光ネットワークへ適用した例について述べる。
【００２３】第１実施例〜第４実施例で述べたデバイス
の出射面に偏光子を配置し、特定偏波光のみを取り出す
ことができて、振幅変調信号を送出することができる。
図１１および図１２はバス型光ネットワークおよびリン
グ型光ネットワークへの適用例であり、光ノード４０１
〜４０６に上記デバイスが搭載されている。図１１、１
２において、４００は光バスライン、４１１〜４１６は
端末装置である。
【００２４】
【第６実施例】 （ネットワークへの応用（偏光子なし））偏光子を使用
しなければ異なる偏波の光を同時に送出できることか
ら、上記デバイスを用いてネットワークの多機能化をは
かることができる。例えば、波長可変レーザと波長可変
フィルタを用いた波長多重システムにおいて、波長可変
フィルタに偏波依存性がある場合には、偏波ダイバーシ
ティ用の光源として非常に単純な構成で上記デバイスを
使用できる。この場合、受信光を２つに分けて夫々波長
可変フィルタで受ける。そして、両フィルタの偏波依存
性が実質的に直交する様にしておいて信号を受けると、
同時に送出された異なる偏波の光は受信側でその方向が
変動しても両フィルタの出力を処理することで安定して
復調することが出来る。
【００２５】以上は１．５μｍ帯で説明してきたが、本
発明は他の波長帯や材料系でも同様に成り立つ。
【００２６】
【発明の効果】本発明の効果は以下のとおりである。 １）チャーピングが低減でき、高速変調に対応できる。 ２）極めて簡単な構成で作製できる。 ３）種々のネットワーク形態に適用でき、高機能化が図
れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の半導体レーザの活性層の
バンド図。
【図２】第１実施例の半導体レーザの模式図。
【図３】第２実施例の半導体レーザの模式図。
【図４】第３実施例の半導体レーザの模式図。
【図５】キャリア注入量を変化させた時の利得プロファ
イルの変化の様子を示す図。
【図６】Г・ｇのプロファイルを示す図。
【図７】電流対光出力変調特性を示す図。
【図８】本発明の第２実施例の半導体レーザの活性層の
バンド図。
【図９】Г・ｇのプロファイルを示す図。
【図１０】２電極構成を有する実施例の偏波モードマッ
ピングを示す図。
【図１１】バス型ネットワークへの適用例の図。
【図１２】ループ型ネットワークへの適用例の図。
【図１３】従来例の説明図。
【符号の説明】
１０１ 基板 １０２，１０５ グラッド層 １０３ ガイド層 １０４ 活性層 １０６ キャップ層 １０７ グレーティング １０８，１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０９
電極 １１０ 位相シフト領域 ４００ 光バスライン ４０１〜４０６ 光ノード ４１１〜４１６ 端末装置

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分布反射器が形成されている半導体レー
    ザであって、活性層の構造が複数の量子井戸からなり、
    かつ各々の量子井戸のウエル層あるいはバリア層あるい
    は両方の構造が他の量子井戸のそれと異なる非対称量子
    井戸であり、該半導体レーザの層構成で誘起され偏波方
    向が互いに直交する２つの導波モードに対して、該活性
    層に注入するキャリアの密度を変化させることにより、
    該活性層が生成する利得スペクトルを前記２つのモード
    のしきい発振利得に選択的に制御し得る構造を有するこ
    とを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 少なくとも第１クラッド層、光ガイド
    層、活性層および第２クラッド層を有する層構成であっ
    て、該光ガイド層にグレーティング状の反射器が形成さ
    れていることを特徴とする請求項１記載の半導体レー
    ザ。
  3. 【請求項３】 前記非対称量子井戸を構成する少なくと
    も一つのウエル層あるいはバリア層に層方向に垂直に歪
    応力がかけられていることを特徴とする請求項１記載の
    半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 前記非対称量子井戸を構成する高エネル
    ギー側のウエル層に引っ張り歪応力がかけられているこ
    とを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ。
  5. 【請求項５】 前記非対称量子井戸を構成する低エネル
    ギー側のウエル層に圧縮歪応力がかけられていることを
    特徴とする請求項３記載の半導体レーザ。
  6. 【請求項６】 前記非対称量子井戸を構成する高エネル
    ギー側のウエル層に引っ張り歪応力がかけられ、低エネ
    ルギー側のウエル層に圧縮歪応力がかけられていること
    を特徴とする請求項３記載の半導体レーザ。
  7. 【請求項７】 デバイスを共振器方向に複数に分割し、
    それぞれに互いに独立な電極を形成し、分割された各領
    域に独立にキャリアを注入して該キャリアの注入レベル
    を変化させることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
    ーザ。
  8. 【請求項８】 前記分布反射器のブラッグ波長が、前記
    非対称量子井戸の基底準位のエネルギー近傍に設定され
    ていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載
    の半導体レーザ。
  9. 【請求項９】 前記分布反射器の２つの導波モードのブ
    ラッグ波長の少なくとも一方が、前記非対称量子井戸の
    利得スペクトルピーク波長近傍に設定されていることを
    特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の半導体レー
    ザ。
  10. 【請求項１０】 請求項１乃至９の何れかに記載の半導
    体レーザに対し、該レーザの出射面に偏光子を配置して
    特定の偏波のみを利用することを特徴とする光ネットワ
    ーク。
  11. 【請求項１１】 請求項１乃至９の何れかに記載の半導
    体レーザから出射される偏波が互いに直交する光を伝送
    路に同時に送出して、受信側では該偏波の異なる光を同
    時に受信することを特徴とする光ネットワーク。
JP7063356A 1994-03-17 1995-02-27 偏波変調可能な半導体レーザ Pending JPH07307530A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7063356A JPH07307530A (ja) 1994-03-17 1995-02-27 偏波変調可能な半導体レーザ
EP95103866A EP0674372B1 (en) 1994-03-17 1995-03-16 Oscillation polarization selective semiconductor laser and optical communication system using the same
DE69510257T DE69510257T2 (de) 1994-03-17 1995-03-16 Polarisationsselektiver Halbleiterlaser und optisches Kommunikationssystem unter Verwendung dieses Lasers
US08/769,319 US5699373A (en) 1994-03-17 1996-12-19 Oscillation polarization selective semiconductor laser and optical communication system using the same

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6-72481 1994-03-17
JP7248194 1994-03-17
JP7063356A JPH07307530A (ja) 1994-03-17 1995-02-27 偏波変調可能な半導体レーザ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07307530A true JPH07307530A (ja) 1995-11-21

Family

ID=26404468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7063356A Pending JPH07307530A (ja) 1994-03-17 1995-02-27 偏波変調可能な半導体レーザ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5699373A (ja)
EP (1) EP0674372B1 (ja)
JP (1) JPH07307530A (ja)
DE (1) DE69510257T2 (ja)

Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5841799A (en) * 1994-12-17 1998-11-24 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor laser, modulation method therefor and optical communication system using the same
JPH08172237A (ja) * 1994-12-17 1996-07-02 Canon Inc 半導体レーザ、その変調方式およびそれを用いた光通信システム
JP3204485B2 (ja) * 1995-03-31 2001-09-04 キヤノン株式会社 光半導体装置及びその作製方法
JP3323725B2 (ja) * 1995-12-08 2002-09-09 キヤノン株式会社 偏波変調レーザ、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム
US5946336A (en) * 1996-01-11 1999-08-31 Canon Kabushiki Kaisha Optical semiconductor apparatus, fabrication method thereof, modulation method therefor, light source apparatus and optical communication system or method using the same
EP0825689A3 (en) * 1996-08-22 2001-05-09 Canon Kabushiki Kaisha Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device
JP3518837B2 (ja) * 1996-08-22 2004-04-12 キヤノン株式会社 出力光の偏波を切り換えることができる半導体レーザ及び半導体レーザ装置及びその駆動方法
US6075799A (en) * 1996-08-28 2000-06-13 Canon Kabushiki Kaisha Polarization selective semiconductor laser, optical transmitter using the same, optical communication system using the same and fabrication method of the same
JPH118442A (ja) * 1996-10-07 1999-01-12 Canon Inc 光半導体デバイス、それを用いた光通信システム及び方法
JP2001042170A (ja) 1999-07-28 2001-02-16 Canon Inc 光配線装置、その駆動方法およびそれを用いた電子機器
US6963598B1 (en) 2000-05-23 2005-11-08 Finisar Corporation System and method for VCSEL polarization control
US6905900B1 (en) 2000-11-28 2005-06-14 Finisar Corporation Versatile method and system for single mode VCSELs
US7065124B2 (en) 2000-11-28 2006-06-20 Finlsar Corporation Electron affinity engineered VCSELs
US6990135B2 (en) 2002-10-28 2006-01-24 Finisar Corporation Distributed bragg reflector for optoelectronic device
TWI227799B (en) * 2000-12-29 2005-02-11 Honeywell Int Inc Resonant reflector for increased wavelength and polarization control
US6836501B2 (en) * 2000-12-29 2004-12-28 Finisar Corporation Resonant reflector for increased wavelength and polarization control
TWI225723B (en) * 2002-04-12 2004-12-21 Univ Nat Taiwan Two-pole different width multi-layered semiconductor quantum well laser with carrier redistribution to modulate light-emission wavelength
US6965626B2 (en) 2002-09-03 2005-11-15 Finisar Corporation Single mode VCSEL
US6813293B2 (en) 2002-11-21 2004-11-02 Finisar Corporation Long wavelength VCSEL with tunnel junction, and implant
JP3897688B2 (ja) * 2002-12-11 2007-03-28 キヤノン株式会社 光電融合配線基板
US7298942B2 (en) 2003-06-06 2007-11-20 Finisar Corporation Pluggable optical optic system having a lens fiber stop
US7433381B2 (en) 2003-06-25 2008-10-07 Finisar Corporation InP based long wavelength VCSEL
KR100760231B1 (ko) * 2003-06-25 2007-09-20 캐논 가부시끼가이샤 고주파 전기 신호 제어 장치 및 센싱 시스템
US7054345B2 (en) 2003-06-27 2006-05-30 Finisar Corporation Enhanced lateral oxidation
US7075962B2 (en) 2003-06-27 2006-07-11 Finisar Corporation VCSEL having thermal management
US7277461B2 (en) 2003-06-27 2007-10-02 Finisar Corporation Dielectric VCSEL gain guide
US7210857B2 (en) 2003-07-16 2007-05-01 Finisar Corporation Optical coupling system
US6887801B2 (en) 2003-07-18 2005-05-03 Finisar Corporation Edge bead control method and apparatus
JP4533044B2 (ja) * 2003-08-27 2010-08-25 キヤノン株式会社 センサ
JP4136858B2 (ja) * 2003-09-12 2008-08-20 キヤノン株式会社 位置検出装置、及び情報入力装置
US7031363B2 (en) 2003-10-29 2006-04-18 Finisar Corporation Long wavelength VCSEL device processing
JP4250573B2 (ja) * 2004-07-16 2009-04-08 キヤノン株式会社 素子
JP4546326B2 (ja) * 2004-07-30 2010-09-15 キヤノン株式会社 センシング装置
US7596165B2 (en) 2004-08-31 2009-09-29 Finisar Corporation Distributed Bragg Reflector for optoelectronic device
US7920612B2 (en) 2004-08-31 2011-04-05 Finisar Corporation Light emitting semiconductor device having an electrical confinement barrier near the active region
US7829912B2 (en) 2006-07-31 2010-11-09 Finisar Corporation Efficient carrier injection in a semiconductor device
KR100594109B1 (ko) 2005-01-20 2006-06-30 삼성전자주식회사 단일 모드 반도체 레이저
JP4290128B2 (ja) * 2005-02-25 2009-07-01 キヤノン株式会社 センサ
JP4402026B2 (ja) * 2005-08-30 2010-01-20 キヤノン株式会社 センシング装置
JP4773839B2 (ja) * 2006-02-15 2011-09-14 キヤノン株式会社 対象物の情報を検出する検出装置
JP5132146B2 (ja) * 2006-03-17 2013-01-30 キヤノン株式会社 分析方法、分析装置、及び検体保持部材
JP4481946B2 (ja) 2006-03-17 2010-06-16 キヤノン株式会社 検出素子及び画像形成装置
JP4898472B2 (ja) 2006-04-11 2012-03-14 キヤノン株式会社 検査装置
JP5196750B2 (ja) 2006-08-25 2013-05-15 キヤノン株式会社 発振素子
JP4873746B2 (ja) * 2006-12-21 2012-02-08 キヤノン株式会社 発振素子
US7809040B2 (en) * 2007-02-14 2010-10-05 Canon Kabushiki Kaisha Red surface emitting laser element, image forming device, and image display apparatus
US8031752B1 (en) 2007-04-16 2011-10-04 Finisar Corporation VCSEL optimized for high speed data
JP5144175B2 (ja) * 2007-08-31 2013-02-13 キヤノン株式会社 電磁波を用いる検査装置及び検査方法
JP5665305B2 (ja) * 2008-12-25 2015-02-04 キヤノン株式会社 分析装置
JP5612842B2 (ja) 2009-09-07 2014-10-22 キヤノン株式会社 発振器
JP2014120633A (ja) 2012-12-17 2014-06-30 Canon Inc スーパールミネッセントダイオード、スーパールミネッセントダイオードを備えている光干渉断層撮像装置、及びスーパールミネッセントダイオードの制御方法
JP6927153B2 (ja) * 2018-05-30 2021-08-25 日本電信電話株式会社 半導体レーザ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60189981A (ja) * 1984-03-12 1985-09-27 Nec Corp 単一軸モ−ド半導体レ−ザ
JPS6242593A (ja) * 1985-08-20 1987-02-24 Fujitsu Ltd 半導体発光装置
JPS62144426A (ja) * 1985-12-19 1987-06-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光伝送装置
JP2876605B2 (ja) * 1988-11-25 1999-03-31 東陶機器株式会社 ワンタッチ着脱式自動水栓
JPH02159781A (ja) * 1988-12-14 1990-06-19 Toshiba Corp 光通信装置
US5033053A (en) * 1989-03-30 1991-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device having plurality of layers for emitting lights of different wavelengths and method of driving the same
DE69101693T2 (de) * 1990-11-07 1994-08-11 Nippon Telegraph & Telephone Halbleiter-Wellenlängenwandler.
US5117469A (en) * 1991-02-01 1992-05-26 Bell Communications Research, Inc. Polarization-dependent and polarization-diversified opto-electronic devices using a strained quantum well
US5438584A (en) * 1992-09-22 1995-08-01 Xerox Corporation Dual polarization laser diode with quaternary material system
US5390209A (en) * 1994-01-05 1995-02-14 At&T Corp. Article comprising a semiconductor laser that is non-degenerate with regard to polarization

Also Published As

Publication number Publication date
DE69510257T2 (de) 2000-05-31
US5699373A (en) 1997-12-16
EP0674372A1 (en) 1995-09-27
EP0674372B1 (en) 1999-06-16
DE69510257D1 (de) 1999-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH07307530A (ja) 偏波変調可能な半導体レーザ
US5764670A (en) Semiconductor laser apparatus requiring no external modulator, method of driving semiconductor laser device, and optical communication system using the semiconductor laser apparatus
US5648978A (en) Oscillation polarization mode selective semiconductor laser, modulation method therefor and optical communication system using the same
EP0735635B1 (en) Optical semiconductor apparatus, driving method therefor, light source apparatus and optical communication system using the same
US6031860A (en) Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device
US5757832A (en) Optical semiconductor device, driving method therefor and light source and opitcal communication system using the same
US6252895B1 (en) Distributed feedback semiconductor laser in which light intensity distributions differ in different polarization modes, and driving method therefor
EP0668642B1 (en) Oscillation polarization mode selective semiconductor laser, light transmitter and optical communication system using the laser
JPH06103778B2 (ja) 半導体分布帰還形レーザを含む光学装置およびその駆動方法
US6337868B1 (en) Distributed feedback semiconductor laser and a driving method therefor
JPH11312846A (ja) 偏波依存性を持つ位相シフト領域を有する分布帰還型半導体レーザ、それを用いた光送信機及び光通信システム
JPH08172237A (ja) 半導体レーザ、その変調方式およびそれを用いた光通信システム
JPH09148684A (ja) 半導体光デバイス及びそれを用いた光ネットワーク
JP3246703B2 (ja) 偏波変調可能な半導体レーザおよびこれを用いた光通信方式
JP3397511B2 (ja) 偏波変調可能な半導体レーザ
JP3287443B2 (ja) 偏波変調可能な半導体レーザおよびこれを用いた光通信方式
JP3420407B2 (ja) 偏波制御および波長制御可能な半導体光デバイスおよびそれを用いた光ネットワーク
JPH0722702A (ja) 半導体レーザ装置、その駆動方法とそれを用いた光通信方式
JP3387722B2 (ja) 半導体レーザ装置及びそれを用いた光通信システム
JPS61107781A (ja) 単一軸モ−ド半導体レ−ザ装置
JPH08111561A (ja) 半導体波長変換素子
JPH09331112A (ja) 偏波依存性を持つ回折格子を含む半導体レーザ装置
JP3303653B2 (ja) 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム
JPH07231133A (ja) 偏波変調可能な半導体レーザとその使用法
JPH08172234A (ja) 光伝送装置およびその変調方式