JPH07326820A - 波長可変半導体レーザ装置 - Google Patents
波長可変半導体レーザ装置Info
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- JPH07326820A JPH07326820A JP6116556A JP11655694A JPH07326820A JP H07326820 A JPH07326820 A JP H07326820A JP 6116556 A JP6116556 A JP 6116556A JP 11655694 A JP11655694 A JP 11655694A JP H07326820 A JPH07326820 A JP H07326820A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 狭いスペクトル線幅のレーザ光を出射でき、
波長可変幅の広い波長可変半導体レーザ装置を得る。 【構成】 電界印加型のＴＴＧ構造波長可変半導体レー
ザ装置において、共振器端面を非対称コーティングして
その反射率を前端面と後端面とで異なるものとするとと
もに、チューニング層８に電界を印加する電極を共振器
長方向に複数に分割されたもの（１２ａ，１２ｂ）と
し、それぞれの電界印加用電極に、電界印加により共振
器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加する電
界の総和の大きさに関わらず一定となるように、電圧が
与えられる構成とした。 【効果】 電界印加による吸収損失増大によって負の屈
折率変化が生じることを防止でき、波長可変幅を広くす
ることができる。
波長可変幅の広い波長可変半導体レーザ装置を得る。 【構成】 電界印加型のＴＴＧ構造波長可変半導体レー
ザ装置において、共振器端面を非対称コーティングして
その反射率を前端面と後端面とで異なるものとするとと
もに、チューニング層８に電界を印加する電極を共振器
長方向に複数に分割されたもの（１２ａ，１２ｂ）と
し、それぞれの電界印加用電極に、電界印加により共振
器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加する電
界の総和の大きさに関わらず一定となるように、電圧が
与えられる構成とした。 【効果】 電界印加による吸収損失増大によって負の屈
折率変化が生じることを防止でき、波長可変幅を広くす
ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体レーザ装置に
関し、特に、コヒーレント光通信システム等に用いられ
る，その発振波長を任意に可変することができる波長可
変半導体レーザ装置に関するものである。
関し、特に、コヒーレント光通信システム等に用いられ
る，その発振波長を任意に可変することができる波長可
変半導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、コヒーレント光通信システムにお
ける，異なった周波数の光を多重化して伝送容量を増大
させる光周波数分割多重方式において、その光源，ある
いは受信用局発光源として用いられる波長可変半導体レ
ーザ装置の研究開発が盛んに行われている。特に、外部
反射鏡などを用いない、単体の波長可変半導体レーザと
して、素子内部に回折格子を作りつけた、分布帰還型
（ＤＦＢ），分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）をベースと
した構造のレーザ素子の検討が盛んである。
ける，異なった周波数の光を多重化して伝送容量を増大
させる光周波数分割多重方式において、その光源，ある
いは受信用局発光源として用いられる波長可変半導体レ
ーザ装置の研究開発が盛んに行われている。特に、外部
反射鏡などを用いない、単体の波長可変半導体レーザと
して、素子内部に回折格子を作りつけた、分布帰還型
（ＤＦＢ），分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ）をベースと
した構造のレーザ素子の検討が盛んである。
【０００３】図１９は、例えばＩＥＥＥ フォトニクス
テクノロジー レターズ，５巻，３号，２７３〜２７
５頁（IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.5,No.
3, March 1993, p.p.273〜p.p.275, "Tunable Twin-Gui
de Lasers with Improved Performance Fabricated by
Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy" T.Wolf,S.Illek,
J.Rieger,B.Borchert,and W.Thulke) に掲載された、従
来の波長可変半導体レーザ装置を示す図であり、図２０
はその動作を説明するための、共振器長方向に対し垂直
な面での断面図である。
テクノロジー レターズ，５巻，３号，２７３〜２７
５頁（IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS, Vol.5,No.
3, March 1993, p.p.273〜p.p.275, "Tunable Twin-Gui
de Lasers with Improved Performance Fabricated by
Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy" T.Wolf,S.Illek,
J.Rieger,B.Borchert,and W.Thulke) に掲載された、従
来の波長可変半導体レーザ装置を示す図であり、図２０
はその動作を説明するための、共振器長方向に対し垂直
な面での断面図である。
【０００４】図において、２０１はｐ型（以下ｐ−と記
す）ＩｎＰ基板、２０２はｐ−ＩｎＰバッファ層、２０
３はバンドギャップ波長λg ＝１．３μｍに相当する組
成のＩｎＧａＡｓＰからなるチューニング層、２０４は
ｎ型（以下ｎ−と記す）ＩｎＰスペーサ層、２０５はバ
ンドギャップ波長λg ＝１．５５μｍに相当する組成の
ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層、２０６はｐ−ＩｎＰガ
イド層、２０７は回折格子層、２０８はｐ−ＩｎＰバッ
ファ層、２０９はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、２１０はｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。また、２１１は絶
縁膜、２１２は共通ｎ側電極、２１３はレーザ駆動用の
ｐ側電極、２１４は波長チューニング用のｐ側電極であ
る。また、２２０はｐ側電極２１３から注入された電流
のうちレーザ発光に寄与する電流の経路、２２１はｐ側
電極２１３から注入された電流のうちレーザ発光に寄与
しない無効電流の経路、２２２はｐ側電極２１４から注
入された波長チューニング用電流の経路をそれぞれ示
す。
す）ＩｎＰ基板、２０２はｐ−ＩｎＰバッファ層、２０
３はバンドギャップ波長λg ＝１．３μｍに相当する組
成のＩｎＧａＡｓＰからなるチューニング層、２０４は
ｎ型（以下ｎ−と記す）ＩｎＰスペーサ層、２０５はバ
ンドギャップ波長λg ＝１．５５μｍに相当する組成の
ＩｎＧａＡｓＰからなる活性層、２０６はｐ−ＩｎＰガ
イド層、２０７は回折格子層、２０８はｐ−ＩｎＰバッ
ファ層、２０９はｎ−ＩｎＰ埋め込み層、２１０はｐ−
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層である。また、２１１は絶
縁膜、２１２は共通ｎ側電極、２１３はレーザ駆動用の
ｐ側電極、２１４は波長チューニング用のｐ側電極であ
る。また、２２０はｐ側電極２１３から注入された電流
のうちレーザ発光に寄与する電流の経路、２２１はｐ側
電極２１３から注入された電流のうちレーザ発光に寄与
しない無効電流の経路、２２２はｐ側電極２１４から注
入された波長チューニング用電流の経路をそれぞれ示
す。
【０００５】この従来の波長可変半導体レーザ装置は、
ＴＴＧ（Tunable Twin-Guide）構造と呼ばれるもので、
この構造において、以下に説明するような、チューニン
グ層に電流を注入する電流注入型のものが、現在のとこ
ろ、原理上最大の連続波長可変幅が得られるものであ
る。
ＴＴＧ（Tunable Twin-Guide）構造と呼ばれるもので、
この構造において、以下に説明するような、チューニン
グ層に電流を注入する電流注入型のものが、現在のとこ
ろ、原理上最大の連続波長可変幅が得られるものであ
る。
【０００６】次にこの従来例の製造工程について説明す
る。まず、ｐ−ＩｎＰ基板２０１上に、有機金属気相成
長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて、ｐ−ＩｎＰバッファ層２
０２，ＩｎＧａＡｓＰチューニング層２０３，ｎ−Ｉｎ
Ｐスペーサ層２０４，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２０５，ｐ
−ＩｎＰガイド層２０６，及び回折格子形成層２０７を
形成した後、回折格子形成層２０７を、写真製版とエッ
チングの技術を用いて共振器長方向（光の伝搬方向）に
周期的に配置された複数のストライプに成形する。この
後、回折格子形成層２０７を埋め込むようにｐ−ＩｎＰ
バッファ層２０８ａを結晶成長する。そして、該ｐ−Ｉ
ｎＰバッファ層２０８ａ上面にＳｉＯ2膜をスパッタ法
により成膜した後、該ＳｉＯ2 膜を写真製版及び反応性
イオンエッチング（以下、ＲＩＥと記す）技術を用いて
共振器長方向に延びるストライプ形状に成形し、このス
トライプ状のＳｉＯ2 膜をマスクとして、引き続いてＲ
ＩＥにより、ｐ−ＩｎＰバッファ層２０８ａからｐ−Ｉ
ｎＰバッファ層２０２に達するように、半導体積層構造
の一部をエッチング除去して、活性層幅が１．２μｍの
リッジ形状の導波路を形成する。そして、上記ストライ
プ状のＳｉＯ2 膜を選択成長のマスクとして用いて、リ
ッジ導波路の両脇にｎ−ＩｎＰ埋込層２０９を埋め込み
成長し、マスクとして用いたＳｉＯ2 膜を除去した後、
該ｎ−ＩｎＰ埋込層２０９上，及びマスクされていたｐ
−ＩｎＰバッファ層２０８ａ上に、ｐ−ＩｎＰバッファ
層２０８ｂを結晶成長し、さらにバッファ層２０８ｂ上
にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２１０を結晶成長す
る。そして、コンタクト層２１０，及びバッファ層２０
８ｂの所定部分をｎ−ＩｎＰ埋込層２０９の表面が露出
するまで除去した後、ウエハ表面全面にＳｉＯ2 からな
る絶縁膜２１１を成膜する。次に、この絶縁膜２１１
に、リッジ導波路の直上のｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層２１０表面を露出させる開口，及びｎ−ＩｎＰ埋込
層２０９を露出させる開口をそれぞれ形成する。そし
て、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２１０の露出部分
の表面に接するように上面ｐ側電極２１３を，ｎ−Ｉｎ
Ｐ埋込層２０９の露出部分の表面に接するようにｎ側電
極２１２を，及びｐ−ＩｎＰ基板２０１の裏面に裏面ｐ
側電極２１４をそれぞれ形成する工程等を経て、図１９
に示すＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザ装置が完成す
る。
る。まず、ｐ−ＩｎＰ基板２０１上に、有機金属気相成
長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて、ｐ−ＩｎＰバッファ層２
０２，ＩｎＧａＡｓＰチューニング層２０３，ｎ−Ｉｎ
Ｐスペーサ層２０４，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２０５，ｐ
−ＩｎＰガイド層２０６，及び回折格子形成層２０７を
形成した後、回折格子形成層２０７を、写真製版とエッ
チングの技術を用いて共振器長方向（光の伝搬方向）に
周期的に配置された複数のストライプに成形する。この
後、回折格子形成層２０７を埋め込むようにｐ−ＩｎＰ
バッファ層２０８ａを結晶成長する。そして、該ｐ−Ｉ
ｎＰバッファ層２０８ａ上面にＳｉＯ2膜をスパッタ法
により成膜した後、該ＳｉＯ2 膜を写真製版及び反応性
イオンエッチング（以下、ＲＩＥと記す）技術を用いて
共振器長方向に延びるストライプ形状に成形し、このス
トライプ状のＳｉＯ2 膜をマスクとして、引き続いてＲ
ＩＥにより、ｐ−ＩｎＰバッファ層２０８ａからｐ−Ｉ
ｎＰバッファ層２０２に達するように、半導体積層構造
の一部をエッチング除去して、活性層幅が１．２μｍの
リッジ形状の導波路を形成する。そして、上記ストライ
プ状のＳｉＯ2 膜を選択成長のマスクとして用いて、リ
ッジ導波路の両脇にｎ−ＩｎＰ埋込層２０９を埋め込み
成長し、マスクとして用いたＳｉＯ2 膜を除去した後、
該ｎ−ＩｎＰ埋込層２０９上，及びマスクされていたｐ
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層２０８ｂを結晶成長し、さらにバッファ層２０８ｂ上
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る。そして、コンタクト層２１０，及びバッファ層２０
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するまで除去した後、ウエハ表面全面にＳｉＯ2 からな
る絶縁膜２１１を成膜する。次に、この絶縁膜２１１
に、リッジ導波路の直上のｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層２１０表面を露出させる開口，及びｎ−ＩｎＰ埋込
層２０９を露出させる開口をそれぞれ形成する。そし
て、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２１０の露出部分
の表面に接するように上面ｐ側電極２１３を，ｎ−Ｉｎ
Ｐ埋込層２０９の露出部分の表面に接するようにｎ側電
極２１２を，及びｐ−ＩｎＰ基板２０１の裏面に裏面ｐ
側電極２１４をそれぞれ形成する工程等を経て、図１９
に示すＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザ装置が完成す
る。
【０００７】次に、動作原理について説明する。本従来
例による波長可変半導体レーザ装置は、チューニング層
２０３に電流を注入する電流注入型の波長可変半導体レ
ーザ装置であり、以下のように動作する。
例による波長可変半導体レーザ装置は、チューニング層
２０３に電流を注入する電流注入型の波長可変半導体レ
ーザ装置であり、以下のように動作する。
【０００８】本従来例による波長可変半導体レーザ装置
では、図２０に示すように、レーザ光の発生に寄与する
電流２２０は、ｐ側電極２１３からｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層２１０，ｐ−ＩｎＰバッファ層２０８，ｐ−
ＩｎＰガイド層２０６，活性層２０５，ｎ−ＩｎＰスペ
ーサ層２０４，及びｎ−ＩｎＰ埋込層２０９を経てｎ側
電極２１２へと流れる。また、波長チューニング用の電
流２２２は、ｐ側電極２１４からｐ−ＩｎＰ基板２０
１，ｐ−ＩｎＰバッファ層２０２，チューニング層２０
３，ｎ−ＩｎＰスペーサ層２０４，及びｎ−ＩｎＰ埋込
層２０９を経てｎ側電極２１２へと流れる。このよう
に、電流注入型のＴＴＧ構造においては、ｎ−ＩｎＰス
ペーサ層２０４を挟んで配置された活性層２０５とチュ
ーニング層２０３は、電気的に独立に制御される。ま
た、ＴＴＧ構造においては、活性層２０５で発生するレ
ーザ光の電界の主要部は、回折格子層２０７，チューニ
ング層２０３にまで拡がって分布する。従って、活性層
２０５に流すレーザ駆動電流を一定、つまり、レーザ光
の利得を一定に保った状態で上記チューニング層２０３
に流すチューニング電流を変化させると、プラズマ効果
により、上記チューニング層２０３の屈折率が変化し、
光が感じる等価屈折率が変化し、これにより、上記レー
ザ光の発振波長を変化させることができる。
では、図２０に示すように、レーザ光の発生に寄与する
電流２２０は、ｐ側電極２１３からｐ−ＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層２１０，ｐ−ＩｎＰバッファ層２０８，ｐ−
ＩｎＰガイド層２０６，活性層２０５，ｎ−ＩｎＰスペ
ーサ層２０４，及びｎ−ＩｎＰ埋込層２０９を経てｎ側
電極２１２へと流れる。また、波長チューニング用の電
流２２２は、ｐ側電極２１４からｐ−ＩｎＰ基板２０
１，ｐ−ＩｎＰバッファ層２０２，チューニング層２０
３，ｎ−ＩｎＰスペーサ層２０４，及びｎ−ＩｎＰ埋込
層２０９を経てｎ側電極２１２へと流れる。このよう
に、電流注入型のＴＴＧ構造においては、ｎ−ＩｎＰス
ペーサ層２０４を挟んで配置された活性層２０５とチュ
ーニング層２０３は、電気的に独立に制御される。ま
た、ＴＴＧ構造においては、活性層２０５で発生するレ
ーザ光の電界の主要部は、回折格子層２０７，チューニ
ング層２０３にまで拡がって分布する。従って、活性層
２０５に流すレーザ駆動電流を一定、つまり、レーザ光
の利得を一定に保った状態で上記チューニング層２０３
に流すチューニング電流を変化させると、プラズマ効果
により、上記チューニング層２０３の屈折率が変化し、
光が感じる等価屈折率が変化し、これにより、上記レー
ザ光の発振波長を変化させることができる。
【０００９】ここで、上記レーザ光の発振波長をλ、上
記等価屈折率をｎeff とすると、該発振波長λと、等価
屈折率ｎeff との関係は、次式で示すようになる。 λ＝２ｎeff Λ （Λ：回折格子の周期） このため、上記チューニング層２０３にチューニング電
流を注入することによって生じる等価屈折率の変化をΔ
ｎeff とすると、得られる波長変化量Δλは、次式のよ
うになる。 Δλ＝２Δｎeff Λ 上記文献では、活性層２０５に流すレーザ駆動電流を１
２０ｍＡとし、チューニング層２０３に５０ｍＡのチュ
ーニング電流を注入することにより、最大レーザ出力を
３ｍＷに保ったまま、４．７ｎｍの波長変化量が得ら
れ、さらに、上記レーザ駆動電流を６０ｍＡにし、上記
チューニング電流を７０ｍＡにすると、５．１ｎｍの最
大波長可変幅が得られることが示されている。
記等価屈折率をｎeff とすると、該発振波長λと、等価
屈折率ｎeff との関係は、次式で示すようになる。 λ＝２ｎeff Λ （Λ：回折格子の周期） このため、上記チューニング層２０３にチューニング電
流を注入することによって生じる等価屈折率の変化をΔ
ｎeff とすると、得られる波長変化量Δλは、次式のよ
うになる。 Δλ＝２Δｎeff Λ 上記文献では、活性層２０５に流すレーザ駆動電流を１
２０ｍＡとし、チューニング層２０３に５０ｍＡのチュ
ーニング電流を注入することにより、最大レーザ出力を
３ｍＷに保ったまま、４．７ｎｍの波長変化量が得ら
れ、さらに、上記レーザ駆動電流を６０ｍＡにし、上記
チューニング電流を７０ｍＡにすると、５．１ｎｍの最
大波長可変幅が得られることが示されている。
【００１０】しかし、この従来例のように、チューニン
グ層２０３に電流を注入することによるプラズマ効果を
利用して、チューニング層２０３の屈折率を変化させる
と、注入したキャリアがランダムに再結合することによ
るキャリア密度のゆらぎが発生し、上記レーザ光のスペ
クトル線幅が増大するため、光周波数分割多重方式にお
けるスペクトル線幅は、数ＭＨｚ以下にする必要がある
にもかかわらず、波長可変幅を大きくするほどスペクト
ル線幅が増大するということが起こる。例えば、上記文
献に示されている波長可変半導体レーザ装置では、波長
可変幅に応じて５．４〜５０ＭＨｚの線幅となり、３ｎ
ｍの可変幅で２６．５ＭＨｚの線幅となることが記載さ
れている。
グ層２０３に電流を注入することによるプラズマ効果を
利用して、チューニング層２０３の屈折率を変化させる
と、注入したキャリアがランダムに再結合することによ
るキャリア密度のゆらぎが発生し、上記レーザ光のスペ
クトル線幅が増大するため、光周波数分割多重方式にお
けるスペクトル線幅は、数ＭＨｚ以下にする必要がある
にもかかわらず、波長可変幅を大きくするほどスペクト
ル線幅が増大するということが起こる。例えば、上記文
献に示されている波長可変半導体レーザ装置では、波長
可変幅に応じて５．４〜５０ＭＨｚの線幅となり、３ｎ
ｍの可変幅で２６．５ＭＨｚの線幅となることが記載さ
れている。
【００１１】このようなスペクトル線幅の増大を防ぐ方
法として、チューニング層に逆電界を印加することによ
り、チューニング層がバルクの場合にはフランツ・ケル
ディッシュ効果を、また、チューニング層が多重量子井
戸構造の場合には量子閉じ込めシュタルク効果をそれぞ
れ利用して上記チューニング層の屈折率を変化させ、こ
れによりレーザ光の波長を変化させることが考えられて
いる。例えばアプライド フィジックス レターズ，５
９巻，２１号（Applied Physics Letters 59(21),18 No
vember 1991, P.2721 〜P.2723 "Optical moduration c
haracteristicsof a twin-guide laser by an electric
field"）, 及びアプライド フィジックス レター
ズ，６０巻，２０号（Applied Physics Letters 60(2
0),18 May 1992, P.2472〜P.2474 "Tunable twin-guide
lasers with flat frequency moduration responce by
quantum confined Stark effect" ）には、このような
電界印加型のＴＴＧ構造を有する波長可変半導体レーザ
装置が記載されている。
法として、チューニング層に逆電界を印加することによ
り、チューニング層がバルクの場合にはフランツ・ケル
ディッシュ効果を、また、チューニング層が多重量子井
戸構造の場合には量子閉じ込めシュタルク効果をそれぞ
れ利用して上記チューニング層の屈折率を変化させ、こ
れによりレーザ光の波長を変化させることが考えられて
いる。例えばアプライド フィジックス レターズ，５
９巻，２１号（Applied Physics Letters 59(21),18 No
vember 1991, P.2721 〜P.2723 "Optical moduration c
haracteristicsof a twin-guide laser by an electric
field"）, 及びアプライド フィジックス レター
ズ，６０巻，２０号（Applied Physics Letters 60(2
0),18 May 1992, P.2472〜P.2474 "Tunable twin-guide
lasers with flat frequency moduration responce by
quantum confined Stark effect" ）には、このような
電界印加型のＴＴＧ構造を有する波長可変半導体レーザ
装置が記載されている。
【００１２】図２１は電界印加型の波長可変半導体レー
ザ装置の動作を説明するための図である。電界印加型の
波長可変半導体レーザ装置の素子構造は図１９に示す電
流注入型の波長可変半導体レーザ装置の素子構造と同一
である。図２１は導波路部分における、共振器長方向に
沿った断面を示す。図において、図１９と同一符号は同
一又は相当部分であり、５０は活性層２０５にレーザ駆
動電流を与える電源であり、５１は電源５０とレーザ素
子との間に直列に接続された抵抗である。また４０はチ
ューニング層２０３に電界を印加する可変電源であり、
４１はレーザ素子と並列に電源４０に接続された抵抗で
ある。図２１において、スペーサ層２０４に接続される
電源端子は、実際には、図１９に示すｎ側電極２１２に
接続される。
ザ装置の動作を説明するための図である。電界印加型の
波長可変半導体レーザ装置の素子構造は図１９に示す電
流注入型の波長可変半導体レーザ装置の素子構造と同一
である。図２１は導波路部分における、共振器長方向に
沿った断面を示す。図において、図１９と同一符号は同
一又は相当部分であり、５０は活性層２０５にレーザ駆
動電流を与える電源であり、５１は電源５０とレーザ素
子との間に直列に接続された抵抗である。また４０はチ
ューニング層２０３に電界を印加する可変電源であり、
４１はレーザ素子と並列に電源４０に接続された抵抗で
ある。図２１において、スペーサ層２０４に接続される
電源端子は、実際には、図１９に示すｎ側電極２１２に
接続される。
【００１３】次に動作について説明する。電界印加型の
波長可変半導体レーザ装置は、駆動電源５０から抵抗５
１を介したレーザ駆動電流を活性層２０５に注入してレ
ーザ光を発生させると同時に、ｎ側電極２１２と、裏面
ｐ側電極２１４との間に可変電圧源４０及び抵抗４１に
より逆バイアス電圧をかけて、チューニング層２０３に
逆方向の電界を印加することにより、フランツ−ケルデ
ィッシュ効果，もしくは量子閉じ込めシュタルク効果を
利用して、該チューニング層２０３の屈折率を変化さ
せ、これにより、上記レーザ光の波長を可変させるもの
である。
波長可変半導体レーザ装置は、駆動電源５０から抵抗５
１を介したレーザ駆動電流を活性層２０５に注入してレ
ーザ光を発生させると同時に、ｎ側電極２１２と、裏面
ｐ側電極２１４との間に可変電圧源４０及び抵抗４１に
より逆バイアス電圧をかけて、チューニング層２０３に
逆方向の電界を印加することにより、フランツ−ケルデ
ィッシュ効果，もしくは量子閉じ込めシュタルク効果を
利用して、該チューニング層２０３の屈折率を変化さ
せ、これにより、上記レーザ光の波長を可変させるもの
である。
【００１４】このような電界印加型の波長可変半導体レ
ーザ装置では、チューニング層でのキャリアのランダム
な再結合によるキャリア密度のゆらぎは生じないので、
上述した電流注入型の波長可変半導体レーザ装置におけ
る問題は生じない。
ーザ装置では、チューニング層でのキャリアのランダム
な再結合によるキャリア密度のゆらぎは生じないので、
上述した電流注入型の波長可変半導体レーザ装置におけ
る問題は生じない。
【００１５】しかし、この電界印加型の波長可変半導体
レーザ装置では、上記Applied Physics Letters 59(2
1),18 November 1991, P.2721 〜P.2723, および、Appl
ied Physics Letters 60(20),18 May 1992, P.2472〜P.
2474に示されているように、以下の理由から、大きな波
長可変幅を得ることができないという問題が生じる。
レーザ装置では、上記Applied Physics Letters 59(2
1),18 November 1991, P.2721 〜P.2723, および、Appl
ied Physics Letters 60(20),18 May 1992, P.2472〜P.
2474に示されているように、以下の理由から、大きな波
長可変幅を得ることができないという問題が生じる。
【００１６】即ち、図２１において、チューニング層２
０３に逆方向電界を印加すると、図２２(b) の実線ｋ’
で示すようなチューニング層２０３の屈折率の変化が生
じるが、この時、クラマース・クローニヒの関係から、
同時に、図２２(a) の実線ｋで示すようなチューニング
層２０３における光吸収量の変化が生じる。
０３に逆方向電界を印加すると、図２２(b) の実線ｋ’
で示すようなチューニング層２０３の屈折率の変化が生
じるが、この時、クラマース・クローニヒの関係から、
同時に、図２２(a) の実線ｋで示すようなチューニング
層２０３における光吸収量の変化が生じる。
【００１７】図２２(b) において、レーザ発振波長１．
５５μｍ近傍では、チューニング層２０３に逆電界を印
加することによる屈折率変化Δｎ1 は、Δｎ1 ＞０であ
り、屈折率が増大する方向にあることが判る。一方、図
２２(a) に示すように光の吸収量がΔα2 分増大する
と、これにより、レーザの発振に必要なしきい値電流が
増大、つまり発振に必要なキャリア密度が増大して、レ
ーザ共振器中のキャリア密度が増大する。このため、プ
ラズマ効果により、屈折率が減少の方向にある負の屈折
率変化Δｎ2 （Δｎ2 ＜０）が生じ、この屈折率変化Δ
ｎ2 が上記逆電界印加による屈折率変化Δｎ1 を打ち消
すこととなるため、レーザ共振器全体における屈折率変
化が小さくなってしまい、得られる波長可変幅が小さく
なってしまうという問題があった。
５５μｍ近傍では、チューニング層２０３に逆電界を印
加することによる屈折率変化Δｎ1 は、Δｎ1 ＞０であ
り、屈折率が増大する方向にあることが判る。一方、図
２２(a) に示すように光の吸収量がΔα2 分増大する
と、これにより、レーザの発振に必要なしきい値電流が
増大、つまり発振に必要なキャリア密度が増大して、レ
ーザ共振器中のキャリア密度が増大する。このため、プ
ラズマ効果により、屈折率が減少の方向にある負の屈折
率変化Δｎ2 （Δｎ2 ＜０）が生じ、この屈折率変化Δ
ｎ2 が上記逆電界印加による屈折率変化Δｎ1 を打ち消
すこととなるため、レーザ共振器全体における屈折率変
化が小さくなってしまい、得られる波長可変幅が小さく
なってしまうという問題があった。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】従来の波長可変半導体
レーザ装置は、以上のように構成されており、電流注入
型のＴＴＧ構造にすると大きな波長可変幅を得ることが
できるが、電流を注入することによりノイズが発生する
ため、鋭い光のスペクトルとすることが難しく、かつ波
長可変幅の増大にともなってスペクトル線幅も増大する
ため、レーザ光を多重化して伝送する上で隣あったスペ
クトル同士が影響しあい、伝送品質が悪く実用に適さな
いという問題があった。
レーザ装置は、以上のように構成されており、電流注入
型のＴＴＧ構造にすると大きな波長可変幅を得ることが
できるが、電流を注入することによりノイズが発生する
ため、鋭い光のスペクトルとすることが難しく、かつ波
長可変幅の増大にともなってスペクトル線幅も増大する
ため、レーザ光を多重化して伝送する上で隣あったスペ
クトル同士が影響しあい、伝送品質が悪く実用に適さな
いという問題があった。
【００１９】一方、このスペクトル線幅が増大する問題
を解決するために、上記ＴＴＧ構造の波長可変半導体レ
ーザ装置を電界印加型にすると、電界印加によるチュー
ニング層の吸収量の増加に起因して、屈折率変化が減殺
され、大きな波長可変幅を得ることができないという問
題点があった。
を解決するために、上記ＴＴＧ構造の波長可変半導体レ
ーザ装置を電界印加型にすると、電界印加によるチュー
ニング層の吸収量の増加に起因して、屈折率変化が減殺
され、大きな波長可変幅を得ることができないという問
題点があった。
【００２０】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたもので、狭いスペクトル線幅のレーザ
光を出射し、かつ該レーザ光の発振波長の可変幅が広い
波長可変半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
るためになされたもので、狭いスペクトル線幅のレーザ
光を出射し、かつ該レーザ光の発振波長の可変幅が広い
波長可変半導体レーザ装置を提供することを目的とす
る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる波長可
変半導体レーザ装置は、第１導電型半導体基板上に配置
され、電流注入により光を発生する半導体活性層と、第
２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層
と積層され、電界が印加されることによる屈折率変化に
より、レーザの発振波長を可変とする半導体チューニン
グ層と、上記半導体活性層及び半導体チューニング層の
両端に、相互に対向して設けられた前端面と後端面の反
射率が相互に異なる一対の共振器端面と、上記半導体チ
ューニング層に電界を印加する、共振器長方向に複数に
分割された第１導電側の電界印加用電極と、上記半導体
活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用電極
と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、上記
第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側の電
流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを備え
たものである。
変半導体レーザ装置は、第１導電型半導体基板上に配置
され、電流注入により光を発生する半導体活性層と、第
２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層
と積層され、電界が印加されることによる屈折率変化に
より、レーザの発振波長を可変とする半導体チューニン
グ層と、上記半導体活性層及び半導体チューニング層の
両端に、相互に対向して設けられた前端面と後端面の反
射率が相互に異なる一対の共振器端面と、上記半導体チ
ューニング層に電界を印加する、共振器長方向に複数に
分割された第１導電側の電界印加用電極と、上記半導体
活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用電極
と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、上記
第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側の電
流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを備え
たものである。
【００２２】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記分割されたそれぞれの第１導電側の電界印加用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、電界印加により
共振器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加す
る電界の総和の大きさにかかわらず一定となるように、
電圧を与える可変電圧源を備えたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記分割されたそれぞれの第１導電側の電界印加用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、電界印加により
共振器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加す
る電界の総和の大きさにかかわらず一定となるように、
電圧を与える可変電圧源を備えたものである。
【００２３】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体チューニング層が上記半導体活性層の上側に
積層された構成としたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体チューニング層が上記半導体活性層の上側に
積層された構成としたものである。
【００２４】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、第１導電型半導体基板上に配置され、電流
注入により光を発生する半導体活性層と、第２導電型の
半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層と積層さ
れ、電界が印加されることによる屈折率変化により、レ
ーザの発振波長を可変とする半導体チューニング層と、
上記半導体活性層及び半導体チューニング層の両端に、
相互に対向して設けられた前端面と後端面の反射率が相
互に異なる一対の共振器端面と、上記半導体チューニン
グ層に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、
上記半導体活性層に電流を注入する、共振器長方向に複
数に分割された第１導電側の電流注入用電極と、上記半
導体スペーサ層に電気的に接続された、上記第１導電側
の電界印加用電極，及び上記第１導電側の電流注入用電
極と対となる第２導電側の共通電極とを備えたものであ
る。
ーザ装置は、第１導電型半導体基板上に配置され、電流
注入により光を発生する半導体活性層と、第２導電型の
半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層と積層さ
れ、電界が印加されることによる屈折率変化により、レ
ーザの発振波長を可変とする半導体チューニング層と、
上記半導体活性層及び半導体チューニング層の両端に、
相互に対向して設けられた前端面と後端面の反射率が相
互に異なる一対の共振器端面と、上記半導体チューニン
グ層に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、
上記半導体活性層に電流を注入する、共振器長方向に複
数に分割された第１導電側の電流注入用電極と、上記半
導体スペーサ層に電気的に接続された、上記第１導電側
の電界印加用電極，及び上記第１導電側の電流注入用電
極と対となる第２導電側の共通電極とを備えたものであ
る。
【００２５】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記分割されたそれぞれの第１導電側の電流注入用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、共振器全体のし
きい値キャリア密度が上記電界印加用電極による電界印
加により共振器全体で生じる吸収損失の大きさにかかわ
らず一定となるように、電圧を与える駆動電源を備えた
ものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記分割されたそれぞれの第１導電側の電流注入用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、共振器全体のし
きい値キャリア密度が上記電界印加用電極による電界印
加により共振器全体で生じる吸収損失の大きさにかかわ
らず一定となるように、電圧を与える駆動電源を備えた
ものである。
【００２６】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体チューニング層が上記半導体活性層の下側に
積層された構成としたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体チューニング層が上記半導体活性層の下側に
積層された構成としたものである。
【００２７】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、第１導電型半導体基板上に配置され、電流
注入により光を発生する半導体活性層と、第２導電型の
半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層と積層され
た、電界印加による屈折率変化，吸収変化が異なる複数
の領域を共振器長方向に配置してなり、電界が印加され
ることによる屈折率変化により、レーザの発振波長を可
変とする半導体チューニング層と、上記半導体活性層及
び半導体チューニング層の両端に、相互に対向して設け
られた前端面，及び後端面からなる一対の共振器端面
と、上記半導体チューニング層の各領域に対応して分割
され、上記半導体チューニング層に電界を印加する、第
１導電側の電界印加用電極と、上記活性層に電流を注入
する第１導電側の電流注入用電極と、上記半導体スペー
サ層に電気的に接続された、上記第１導電側の電界印加
用電極，及び上記第１導電側の電流注入用電極と対とな
る第２導電側の共通電極とを備えたものである。
ーザ装置は、第１導電型半導体基板上に配置され、電流
注入により光を発生する半導体活性層と、第２導電型の
半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層と積層され
た、電界印加による屈折率変化，吸収変化が異なる複数
の領域を共振器長方向に配置してなり、電界が印加され
ることによる屈折率変化により、レーザの発振波長を可
変とする半導体チューニング層と、上記半導体活性層及
び半導体チューニング層の両端に、相互に対向して設け
られた前端面，及び後端面からなる一対の共振器端面
と、上記半導体チューニング層の各領域に対応して分割
され、上記半導体チューニング層に電界を印加する、第
１導電側の電界印加用電極と、上記活性層に電流を注入
する第１導電側の電流注入用電極と、上記半導体スペー
サ層に電気的に接続された、上記第１導電側の電界印加
用電極，及び上記第１導電側の電流注入用電極と対とな
る第２導電側の共通電極とを備えたものである。
【００２８】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記分割されたそれぞれの第１導電側の電界印加用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、電界印加により
共振器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加す
る電界の総和の大きさに関わらず一定となるように、電
圧を与える可変電圧源を備えたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記分割されたそれぞれの第１導電側の電界印加用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、電界印加により
共振器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加す
る電界の総和の大きさに関わらず一定となるように、電
圧を与える可変電圧源を備えたものである。
【００２９】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、電流注入により光を発生する半導体活性層
と、電界が印加されることによる屈折率変化により、レ
ーザの発振波長を可変とする半導体チューニング層と、
共振器長方向に周期性を持つ回折格子を形成する半導体
層と、上記半導体チューニング層に電界を印加する第１
導電側の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を
注入する第１導電側の電流注入用電極と、上記回折格子
を形成する半導体層に、回折格子の結合定数を増加させ
上記半導体チューニング層に電界を印加することにより
生ずる吸収損失を補償するように電界を印加する第１導
電側の電極と、上記第１導電側の電界印加用電極，上記
第１導電側の電流注入用電極，及び上記回折格子に電界
を印加する第１導電側の電極と対となる第２導電側の共
通電極とを備えたものである。
ーザ装置は、電流注入により光を発生する半導体活性層
と、電界が印加されることによる屈折率変化により、レ
ーザの発振波長を可変とする半導体チューニング層と、
共振器長方向に周期性を持つ回折格子を形成する半導体
層と、上記半導体チューニング層に電界を印加する第１
導電側の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を
注入する第１導電側の電流注入用電極と、上記回折格子
を形成する半導体層に、回折格子の結合定数を増加させ
上記半導体チューニング層に電界を印加することにより
生ずる吸収損失を補償するように電界を印加する第１導
電側の電極と、上記第１導電側の電界印加用電極，上記
第１導電側の電流注入用電極，及び上記回折格子に電界
を印加する第１導電側の電極と対となる第２導電側の共
通電極とを備えたものである。
【００３０】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体活性層が、第１導電型半導体基板上に配置さ
れたものであり、上記半導体チューニング層が、第２導
電型の半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層と積
層されたものであり、上記回折格子を形成する半導体層
が、上記半導体チューニング層に接して配置されたもの
であり、上記第２導電側の共通電極が、上記半導体スペ
ーサ層に電気的に接続されたものであり、上記第１導電
側の電界印加用電極が、上記回折格子を形成する半導体
層に電界を印加する第１導電側の電極と兼用される構成
としたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体活性層が、第１導電型半導体基板上に配置さ
れたものであり、上記半導体チューニング層が、第２導
電型の半導体スペーサ層を挟んで上記半導体活性層と積
層されたものであり、上記回折格子を形成する半導体層
が、上記半導体チューニング層に接して配置されたもの
であり、上記第２導電側の共通電極が、上記半導体スペ
ーサ層に電気的に接続されたものであり、上記第１導電
側の電界印加用電極が、上記回折格子を形成する半導体
層に電界を印加する第１導電側の電極と兼用される構成
としたものである。
【００３１】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体活性層，上記半導体チューニング層，及び上
記回折格子を形成する半導体層が、第２導電型基板上
に、共振器長方向に位置的に直列して配置されたもので
あり、上記第１導電側の電界印加用電極，上記第１導電
側の電流注入用電極，及び上記回折格子に電界を印加す
る第１導電側の電極が、上記半導体活性層，上記半導体
チューニング層，及び上記回折格子を形成する半導体層
に対応して位置的に直列して配置されたものであり、上
記第２導電側の共通電極が、上記第２導電型基板裏面に
設けられた構成としたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記半導体活性層，上記半導体チューニング層，及び上
記回折格子を形成する半導体層が、第２導電型基板上
に、共振器長方向に位置的に直列して配置されたもので
あり、上記第１導電側の電界印加用電極，上記第１導電
側の電流注入用電極，及び上記回折格子に電界を印加す
る第１導電側の電極が、上記半導体活性層，上記半導体
チューニング層，及び上記回折格子を形成する半導体層
に対応して位置的に直列して配置されたものであり、上
記第２導電側の共通電極が、上記第２導電型基板裏面に
設けられた構成としたものである。
【００３２】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、電流注入により光を発生する半導体活性層
と、電界が印加されることによる屈折率変化により、レ
ーザの発振波長を可変とする半導体チューニング層と、
上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導電側
の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注入す
る第１導電側の電流注入用電極と、上記第１導電側の電
界印加用電極，及び上記第１導電側の電流注入用電極と
対となる第２導電側の共通電極と、上記半導体活性層で
発生し導波される光の量を、上記半導体チューニング層
に電界を印加することにより生ずる吸収損失を補償する
ように制御する光変調器とを備えたものである。
ーザ装置は、電流注入により光を発生する半導体活性層
と、電界が印加されることによる屈折率変化により、レ
ーザの発振波長を可変とする半導体チューニング層と、
上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導電側
の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注入す
る第１導電側の電流注入用電極と、上記第１導電側の電
界印加用電極，及び上記第１導電側の電流注入用電極と
対となる第２導電側の共通電極と、上記半導体活性層で
発生し導波される光の量を、上記半導体チューニング層
に電界を印加することにより生ずる吸収損失を補償する
ように制御する光変調器とを備えたものである。
【００３３】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記光変調器を、上記半導体活性層とは異なる基板上に
設けたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記光変調器を、上記半導体活性層とは異なる基板上に
設けたものである。
【００３４】また、この発明にかかる波長可変半導体レ
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記光変調器を、上記半導体活性層と同一基板上に集積
化して設けたものである。
ーザ装置は、上記波長可変半導体レーザ装置において、
上記光変調器を、上記半導体活性層と同一基板上に集積
化して設けたものである。
【００３５】
【作用】この発明においては、第１導電型半導体基板上
に配置され、電流注入により光を発生する半導体活性層
と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上記半導体
活性層と積層され、電界が印加されることによる屈折率
変化により、レーザの発振波長を可変とする半導体チュ
ーニング層と、上記半導体活性層及び半導体チューニン
グ層の両端に、相互に対向して設けられた前端面と後端
面の反射率が相互に異なる一対の共振器端面と、上記半
導体チューニング層に電界を印加する、共振器長方向に
複数に分割された第１導電側の電界印加用電極と、上記
半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用
電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、
上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側
の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを
備えた構成としたので、分割された各電界印加用電極に
対応する上記チューニング層の領域に印加する電界を調
節することにより、共振器全体での吸収損失を一定に保
ったままチューニング層に印加する電界の総和を増大さ
せることができ、これにより、負の屈折率変化による減
殺を生じることなく、チューニング層への電界印加によ
る正の屈折率変化を取り出すことができ、上記活性層で
発生させた光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに
大きな幅で可変することができる。
に配置され、電流注入により光を発生する半導体活性層
と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上記半導体
活性層と積層され、電界が印加されることによる屈折率
変化により、レーザの発振波長を可変とする半導体チュ
ーニング層と、上記半導体活性層及び半導体チューニン
グ層の両端に、相互に対向して設けられた前端面と後端
面の反射率が相互に異なる一対の共振器端面と、上記半
導体チューニング層に電界を印加する、共振器長方向に
複数に分割された第１導電側の電界印加用電極と、上記
半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用
電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、
上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側
の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを
備えた構成としたので、分割された各電界印加用電極に
対応する上記チューニング層の領域に印加する電界を調
節することにより、共振器全体での吸収損失を一定に保
ったままチューニング層に印加する電界の総和を増大さ
せることができ、これにより、負の屈折率変化による減
殺を生じることなく、チューニング層への電界印加によ
る正の屈折率変化を取り出すことができ、上記活性層で
発生させた光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに
大きな幅で可変することができる。
【００３６】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの
第１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電
極との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損
失がこれら電極により印加する電界の総和の大きさにか
かわらず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を
備えた構成としたので、負の屈折率変化による減殺を生
じることなく、チューニング層への電界印加による正の
屈折率変化を取り出すことができ、上記活性層で発生さ
せた光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに大きな
幅で可変することができる波長可変半導体レーザ装置を
実現できる。
半導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの
第１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電
極との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損
失がこれら電極により印加する電界の総和の大きさにか
かわらず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を
備えた構成としたので、負の屈折率変化による減殺を生
じることなく、チューニング層への電界印加による正の
屈折率変化を取り出すことができ、上記活性層で発生さ
せた光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに大きな
幅で可変することができる波長可変半導体レーザ装置を
実現できる。
【００３７】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層
が上記半導体活性層の上側に積層された構成としたの
で、上記活性層で発生させた光の波長を、スペクトル線
幅を増大させずに大きな幅で可変することができる波長
可変半導体レーザ装置を半導体チューニング層が上側の
構造で実現できる。
半導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層
が上記半導体活性層の上側に積層された構成としたの
で、上記活性層で発生させた光の波長を、スペクトル線
幅を増大させずに大きな幅で可変することができる波長
可変半導体レーザ装置を半導体チューニング層が上側の
構造で実現できる。
【００３８】また、この発明においては、第１導電型半
導体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半
導体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで
上記半導体活性層と積層され、電界が印加されることに
よる屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする
半導体チューニング層と、上記半導体活性層及び半導体
チューニング層の両端に、相互に対向して設けられた前
端面と後端面の反射率が相互に異なる一対の共振器端面
と、上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導
電側の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注
入する、共振器長方向に複数に分割された第１導電側の
電流注入用電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接
続された、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記
第１導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共
通電極とを備えた構成としたので、上記チューニング層
に電界を印加するに従い、共振器全体でのしきい値キャ
リア密度が一定となるように各電流注入用電極からの注
入電流の量を調節することができ、これにより電界印加
型のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折
率変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペ
クトルを出力することができる。
導体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半
導体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで
上記半導体活性層と積層され、電界が印加されることに
よる屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする
半導体チューニング層と、上記半導体活性層及び半導体
チューニング層の両端に、相互に対向して設けられた前
端面と後端面の反射率が相互に異なる一対の共振器端面
と、上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導
電側の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注
入する、共振器長方向に複数に分割された第１導電側の
電流注入用電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接
続された、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記
第１導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共
通電極とを備えた構成としたので、上記チューニング層
に電界を印加するに従い、共振器全体でのしきい値キャ
リア密度が一定となるように各電流注入用電極からの注
入電流の量を調節することができ、これにより電界印加
型のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折
率変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペ
クトルを出力することができる。
【００３９】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの
第１導電側の電流注入用電極と上記第２導電側の共通電
極との間に、共振器全体のしきい値キャリア密度が上記
電界印加用電極による電界印加により共振器全体で生じ
る吸収損失の大きさにかかわらず一定となるように、電
圧を与える駆動電源を備えた構成としたので、電界印加
型のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折
率変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペ
クトルを出力する波長可変半導体レーザ装置を実現でき
る。
半導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの
第１導電側の電流注入用電極と上記第２導電側の共通電
極との間に、共振器全体のしきい値キャリア密度が上記
電界印加用電極による電界印加により共振器全体で生じ
る吸収損失の大きさにかかわらず一定となるように、電
圧を与える駆動電源を備えた構成としたので、電界印加
型のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折
率変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペ
クトルを出力する波長可変半導体レーザ装置を実現でき
る。
【００４０】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層
が上記半導体活性層の下側に積層された構成としたの
で、広い波長範囲で先鋭なスペクトルを出力する波長可
変半導体レーザ装置を、半導体活性層が上側の構造で実
現できる。
半導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層
が上記半導体活性層の下側に積層された構成としたの
で、広い波長範囲で先鋭なスペクトルを出力する波長可
変半導体レーザ装置を、半導体活性層が上側の構造で実
現できる。
【００４１】また、この発明においては、第１導電型半
導体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半
導体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで
上記半導体活性層と積層された、電界印加による屈折率
変化，吸収変化が異なる複数の領域を共振器長方向に配
置してなり、電界が印加されることによる屈折率変化に
より、レーザの発振波長を可変とする半導体チューニン
グ層と、上記半導体活性層及び半導体チューニング層の
両端に、相互に対向して設けられた前端面，及び後端面
からなる一対の共振器端面と、上記半導体チューニング
層の各領域に対応して分割され、上記半導体チューニン
グ層に電界を印加する、第１導電側の電界印加用電極
と、上記活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入
用電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続され
た、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導
電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極
とを備えた構成としたので、チューニング層の一の領域
に電界を印加することにより生じる，上記活性層で発生
させた光に対する吸収損失を、チューニング層の他の領
域に印加する電界強度を調節して共振器全体の吸収損失
が変化しないようにすることができ、これにより吸収量
の変化による負の屈折率変化をなくすことができ、チュ
ーニング層の一の領域による正の屈折率変化よる広い波
長可変幅を維持することができ、広い範囲でその波長を
可変できる。
導体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半
導体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで
上記半導体活性層と積層された、電界印加による屈折率
変化，吸収変化が異なる複数の領域を共振器長方向に配
置してなり、電界が印加されることによる屈折率変化に
より、レーザの発振波長を可変とする半導体チューニン
グ層と、上記半導体活性層及び半導体チューニング層の
両端に、相互に対向して設けられた前端面，及び後端面
からなる一対の共振器端面と、上記半導体チューニング
層の各領域に対応して分割され、上記半導体チューニン
グ層に電界を印加する、第１導電側の電界印加用電極
と、上記活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入
用電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続され
た、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導
電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極
とを備えた構成としたので、チューニング層の一の領域
に電界を印加することにより生じる，上記活性層で発生
させた光に対する吸収損失を、チューニング層の他の領
域に印加する電界強度を調節して共振器全体の吸収損失
が変化しないようにすることができ、これにより吸収量
の変化による負の屈折率変化をなくすことができ、チュ
ーニング層の一の領域による正の屈折率変化よる広い波
長可変幅を維持することができ、広い範囲でその波長を
可変できる。
【００４２】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの
第１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電
極との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損
失がこれら電極により印加する電界の総和の大きさに関
わらず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を備
えた構成としたので、吸収量の変化による負の屈折率変
化をなくすことができ、チューニング層の一の領域によ
る正の屈折率変化よる広い波長可変幅を維持することが
でき、広い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体
レーザ装置を実現できる。
半導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの
第１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電
極との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損
失がこれら電極により印加する電界の総和の大きさに関
わらず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を備
えた構成としたので、吸収量の変化による負の屈折率変
化をなくすことができ、チューニング層の一の領域によ
る正の屈折率変化よる広い波長可変幅を維持することが
でき、広い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体
レーザ装置を実現できる。
【００４３】また、この発明においては、電流注入によ
り光を発生する半導体活性層と、電界が印加されること
による屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とす
る半導体チューニング層と、共振器長方向に周期性を持
つ回折格子を形成する半導体層と、上記半導体チューニ
ング層に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極
と、上記半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電
流注入用電極と、上記回折格子を形成する半導体層に、
回折格子の結合定数を増加させ上記半導体チューニング
層に電界を印加することにより生ずる吸収損失を補償す
るように電界を印加する第１導電側の電極と、上記第１
導電側の電界印加用電極，上記第１導電側の電流注入用
電極，及び上記回折格子に電界を印加する第１導電側の
電極と対となる第２導電側の共通電極とを備えた構成と
したので、吸収量の変化による負の屈折率変化をなくす
ことができ、広い範囲でその波長を可変できる波長可変
半導体レーザ装置を実現できる。
り光を発生する半導体活性層と、電界が印加されること
による屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とす
る半導体チューニング層と、共振器長方向に周期性を持
つ回折格子を形成する半導体層と、上記半導体チューニ
ング層に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極
と、上記半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電
流注入用電極と、上記回折格子を形成する半導体層に、
回折格子の結合定数を増加させ上記半導体チューニング
層に電界を印加することにより生ずる吸収損失を補償す
るように電界を印加する第１導電側の電極と、上記第１
導電側の電界印加用電極，上記第１導電側の電流注入用
電極，及び上記回折格子に電界を印加する第１導電側の
電極と対となる第２導電側の共通電極とを備えた構成と
したので、吸収量の変化による負の屈折率変化をなくす
ことができ、広い範囲でその波長を可変できる波長可変
半導体レーザ装置を実現できる。
【００４４】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記半導体活性層が、第１
導電型半導体基板上に配置されたものであり、上記半導
体チューニング層が、第２導電型の半導体スペーサ層を
挟んで上記半導体活性層と積層されたものであり、上記
回折格子を形成する半導体層が、上記半導体チューニン
グ層に接して配置されたものであり、上記第２導電側の
共通電極が、上記半導体スペーサ層に電気的に接続され
たものであり、上記第１導電側の電界印加用電極が、上
記回折格子を形成する半導体層に電界を印加する第１導
電側の電極と兼用される構成としたので、広い範囲でそ
の波長を可変できるＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザ
装置を実現できる。
半導体レーザ装置において、上記半導体活性層が、第１
導電型半導体基板上に配置されたものであり、上記半導
体チューニング層が、第２導電型の半導体スペーサ層を
挟んで上記半導体活性層と積層されたものであり、上記
回折格子を形成する半導体層が、上記半導体チューニン
グ層に接して配置されたものであり、上記第２導電側の
共通電極が、上記半導体スペーサ層に電気的に接続され
たものであり、上記第１導電側の電界印加用電極が、上
記回折格子を形成する半導体層に電界を印加する第１導
電側の電極と兼用される構成としたので、広い範囲でそ
の波長を可変できるＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザ
装置を実現できる。
【００４５】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記半導体活性層，上記半
導体チューニング層，及び上記回折格子を形成する半導
体層が、第２導電型基板上に、共振器長方向に位置的に
直列して配置されたものであり、上記第１導電側の電界
印加用電極，上記第１導電側の電流注入用電極，及び上
記回折格子に電界を印加する第１導電側の電極が、上記
半導体活性層，上記半導体チューニング層，及び上記回
折格子を形成する半導体層に対応して位置的に直列して
配置されたものであり、上記第２導電側の共通電極が、
上記第２導電型基板裏面に設けられた構成としたので、
広い範囲でその波長を可変できるＤＢＲ構造の波長可変
半導体レーザ装置を実現できる。
半導体レーザ装置において、上記半導体活性層，上記半
導体チューニング層，及び上記回折格子を形成する半導
体層が、第２導電型基板上に、共振器長方向に位置的に
直列して配置されたものであり、上記第１導電側の電界
印加用電極，上記第１導電側の電流注入用電極，及び上
記回折格子に電界を印加する第１導電側の電極が、上記
半導体活性層，上記半導体チューニング層，及び上記回
折格子を形成する半導体層に対応して位置的に直列して
配置されたものであり、上記第２導電側の共通電極が、
上記第２導電型基板裏面に設けられた構成としたので、
広い範囲でその波長を可変できるＤＢＲ構造の波長可変
半導体レーザ装置を実現できる。
【００４６】また、この発明においては、電流注入によ
り光を発生する半導体活性層と、電界が印加されること
による屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とす
る半導体チューニング層と、上記半導体チューニング層
に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、上記
半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用
電極と、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第
１導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通
電極と、上記半導体活性層で発生し導波される光の量
を、上記半導体チューニング層に電界を印加することに
より生ずる吸収損失を補償するように制御する光変調器
とを備えた構成としたので、吸収量の変化による負の屈
折率変化をなくすことができ、広い範囲でその波長を可
変できる波長可変半導体レーザ装置を実現できる。
り光を発生する半導体活性層と、電界が印加されること
による屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とす
る半導体チューニング層と、上記半導体チューニング層
に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、上記
半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用
電極と、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第
１導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通
電極と、上記半導体活性層で発生し導波される光の量
を、上記半導体チューニング層に電界を印加することに
より生ずる吸収損失を補償するように制御する光変調器
とを備えた構成としたので、吸収量の変化による負の屈
折率変化をなくすことができ、広い範囲でその波長を可
変できる波長可変半導体レーザ装置を実現できる。
【００４７】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導
体活性層とは異なる基板上に設けた構成としたので、吸
収量の変化による負の屈折率変化をなくすことができ、
広い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体レーザ
装置を実現できる。
半導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導
体活性層とは異なる基板上に設けた構成としたので、吸
収量の変化による負の屈折率変化をなくすことができ、
広い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体レーザ
装置を実現できる。
【００４８】また、この発明においては、上記波長可変
半導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導
体活性層と同一基板上に集積化して設けた構成としたの
で、広い範囲でその波長を可変できる集積型の波長可変
半導体レーザ装置を実現できる。
半導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導
体活性層と同一基板上に集積化して設けた構成としたの
で、広い範囲でその波長を可変できる集積型の波長可変
半導体レーザ装置を実現できる。
【００４９】
実施例１．図１は本発明の第１の実施例による波長可変
半導体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図で
あり、図２は本第１の実施例による波長可変半導体レー
ザ装置の構造を示す斜視図である。図１では図２中のＡ
−Ａ線における断面を示している。これら図において、
１はｐ−ＩｎＰ基板であり、第１のｐ−ＩｎＰバッファ
層２は基板１上に配置され、ＩｎＧａＡｓＰを用いたＭ
ＱＷ構造を有する発振波長１．５５μｍの活性層６は第
１のｐ−ＩｎＰバッファ層２上に配置され、ｎ−ＩｎＰ
スペーサ層７は活性層６上に配置される。バンドギャッ
プ波長λｇ＝１．４μｍに相当する組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐからなるチューニング層８はスペーサ層７上に配置さ
れ、ｐ−ＩｎＰガイド層４ａはチューニング層８上に配
置され、複数のストライプに成形されたＩｎＧａＡｓＰ
回折格子形成層５はガイド層４ａ上に配置される。ま
た、第２のｐ−ＩｎＰバッファ層４ｂは、ｐ−ＩｎＰガ
イド層４ａ上，及び回折格子形成層５上に回折格子形成
層５を埋め込むように配置される。ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層１３は第２のｐ−ＩｎＰバッファ層４ｂ上
に配置される。コンタクト層１３上には、チューニング
層８に電界を印加するためのｐ側電極（以下、チューニ
ング電極とも記す）１２ａ，１２ｂが配置される。チュ
ーニング電極１２ａとチューニング電極１２ｂの間のコ
ンタクト層１３は電気的な独立性を持たせるために除去
されている。また、基板１裏面にはレーザ駆動用のｐ側
電極１０が設けられる。また、１４はレーザの前端面
（出射端面）に設けられた低反射率のＡＲコーティング
層、１５はレーザの後端面に設けられた高反射率のＨＲ
コーティング層である。
半導体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図で
あり、図２は本第１の実施例による波長可変半導体レー
ザ装置の構造を示す斜視図である。図１では図２中のＡ
−Ａ線における断面を示している。これら図において、
１はｐ−ＩｎＰ基板であり、第１のｐ−ＩｎＰバッファ
層２は基板１上に配置され、ＩｎＧａＡｓＰを用いたＭ
ＱＷ構造を有する発振波長１．５５μｍの活性層６は第
１のｐ−ＩｎＰバッファ層２上に配置され、ｎ−ＩｎＰ
スペーサ層７は活性層６上に配置される。バンドギャッ
プ波長λｇ＝１．４μｍに相当する組成のＩｎＧａＡｓ
Ｐからなるチューニング層８はスペーサ層７上に配置さ
れ、ｐ−ＩｎＰガイド層４ａはチューニング層８上に配
置され、複数のストライプに成形されたＩｎＧａＡｓＰ
回折格子形成層５はガイド層４ａ上に配置される。ま
た、第２のｐ−ＩｎＰバッファ層４ｂは、ｐ−ＩｎＰガ
イド層４ａ上，及び回折格子形成層５上に回折格子形成
層５を埋め込むように配置される。ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層１３は第２のｐ−ＩｎＰバッファ層４ｂ上
に配置される。コンタクト層１３上には、チューニング
層８に電界を印加するためのｐ側電極（以下、チューニ
ング電極とも記す）１２ａ，１２ｂが配置される。チュ
ーニング電極１２ａとチューニング電極１２ｂの間のコ
ンタクト層１３は電気的な独立性を持たせるために除去
されている。また、基板１裏面にはレーザ駆動用のｐ側
電極１０が設けられる。また、１４はレーザの前端面
（出射端面）に設けられた低反射率のＡＲコーティング
層、１５はレーザの後端面に設けられた高反射率のＨＲ
コーティング層である。
【００５０】次に、本実施例１による波長可変半導体レ
ーザ装置の製造工程について説明する。まず、ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、第１のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層６，ｎ−ＩｎＰ
スペーサ層７，ＩｎＧａＡｓＰチューニング層８，ｐ−
ＩｎＰガイド層４ａ，及びＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成
層５を形成した後、回折格子形成層５を、写真製版とエ
ッチングの技術を用いて共振器長方向（光の伝搬方向）
に周期的に配置された複数のストライプに成形する。こ
の後、回折格子形成層５を埋め込むように第２のｐ−Ｉ
ｎＰバッファ層４ｂを結晶成長する。そして、第２のｐ
−ＩｎＰバッファ層４ｂ上面に、図示しないＳｉＯ2 膜
をスパッタ法により成膜した後、該ＳｉＯ2 膜を写真製
版及びＲＩＥ技術を用いて共振器長方向に延びるストラ
イプ形状に成形し、このストライプ状のＳｉＯ2 膜をマ
スクとして、引き続いてＲＩＥにより、第２のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層４ｂから第１のｐ−ＩｎＰバッファ層２に
達するように、半導体積層構造の一部をエッチング除去
して、活性層幅が１．２μｍのリッジ形状の導波路を形
成する。そして、上記ストライプ状のＳｉＯ2 膜を選択
成長のマスクとして用いて、リッジ導波路の両脇にｎ−
ＩｎＰ埋込層３を埋め込み成長し、マスクとして用いた
ＳｉＯ2 膜を除去した後、該ｎ−ＩｎＰ埋込層３上，及
びマスクされていたｐ−ＩｎＰバッファ層４ｂ上に、第
３のｐ−ＩｎＰバッファ層４ｃを結晶成長し、さらにバ
ッファ層４ｃ上にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１３
を結晶成長する。
ーザ装置の製造工程について説明する。まず、ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板１上に、ＭＯＶＰＥ法を用いて、第１のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層６，ｎ−ＩｎＰ
スペーサ層７，ＩｎＧａＡｓＰチューニング層８，ｐ−
ＩｎＰガイド層４ａ，及びＩｎＧａＡｓＰ回折格子形成
層５を形成した後、回折格子形成層５を、写真製版とエ
ッチングの技術を用いて共振器長方向（光の伝搬方向）
に周期的に配置された複数のストライプに成形する。こ
の後、回折格子形成層５を埋め込むように第２のｐ−Ｉ
ｎＰバッファ層４ｂを結晶成長する。そして、第２のｐ
−ＩｎＰバッファ層４ｂ上面に、図示しないＳｉＯ2 膜
をスパッタ法により成膜した後、該ＳｉＯ2 膜を写真製
版及びＲＩＥ技術を用いて共振器長方向に延びるストラ
イプ形状に成形し、このストライプ状のＳｉＯ2 膜をマ
スクとして、引き続いてＲＩＥにより、第２のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層４ｂから第１のｐ−ＩｎＰバッファ層２に
達するように、半導体積層構造の一部をエッチング除去
して、活性層幅が１．２μｍのリッジ形状の導波路を形
成する。そして、上記ストライプ状のＳｉＯ2 膜を選択
成長のマスクとして用いて、リッジ導波路の両脇にｎ−
ＩｎＰ埋込層３を埋め込み成長し、マスクとして用いた
ＳｉＯ2 膜を除去した後、該ｎ−ＩｎＰ埋込層３上，及
びマスクされていたｐ−ＩｎＰバッファ層４ｂ上に、第
３のｐ−ＩｎＰバッファ層４ｃを結晶成長し、さらにバ
ッファ層４ｃ上にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１３
を結晶成長する。
【００５１】次に、コンタクト層１３，及び第３のｐ−
ＩｎＰバッファ層４ｃの所定部分をｎ−ＩｎＰ埋込層３
の表面が露出するまで除去する。また、第１のチューニ
ング電極１２ａが形成される領域と第２のチューニング
電極１２ｂが形成される領域の電気的な独立性を得るた
め、リッジ導波路上のコンタクト層１３の一部を除去す
る。ここで、第１のチューニング電極１２ａが形成され
る領域と第２のチューニング電極１２ｂが形成される領
域の電気的な分離は、リッジ導波路上のコンタクト層１
３，及びバッファ層４ｃの所定部分にエッチングにより
溝を形成し、該溝内に例えばＦｅをドープしたＩｎＰ等
を埋め込み成長することによっても達成できる。
ＩｎＰバッファ層４ｃの所定部分をｎ−ＩｎＰ埋込層３
の表面が露出するまで除去する。また、第１のチューニ
ング電極１２ａが形成される領域と第２のチューニング
電極１２ｂが形成される領域の電気的な独立性を得るた
め、リッジ導波路上のコンタクト層１３の一部を除去す
る。ここで、第１のチューニング電極１２ａが形成され
る領域と第２のチューニング電極１２ｂが形成される領
域の電気的な分離は、リッジ導波路上のコンタクト層１
３，及びバッファ層４ｃの所定部分にエッチングにより
溝を形成し、該溝内に例えばＦｅをドープしたＩｎＰ等
を埋め込み成長することによっても達成できる。
【００５２】この後、ウエハ表面全面にＳｉＯ2 からな
る絶縁膜９を成膜した後、この絶縁膜９に、リッジ導波
路の直上のｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１３表面を
露出させる開口，及びｎ−ＩｎＰ埋込層３を露出させる
開口をそれぞれ形成する。そして、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層２１０の露出部分の表面に接するようにチ
ューニング電極１２ａ，及び１２ｂを，ｎ−ＩｎＰ埋込
層３の露出部分の表面に接するようにｎ側電極１１をそ
れぞれ形成し、また、ｐ−ＩｎＰ基板１の裏面にレーザ
駆動用ｐ側電極１０を形成する。この後、劈開によって
レーザ端面を形成し、前端面にＡＲコーティング層１４
を、後端面にＨＲコーティング層１５を形成する工程等
を経て、本実施例１による波長可変半導体レーザ装置の
レーザ素子が完成する。
る絶縁膜９を成膜した後、この絶縁膜９に、リッジ導波
路の直上のｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１３表面を
露出させる開口，及びｎ−ＩｎＰ埋込層３を露出させる
開口をそれぞれ形成する。そして、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層２１０の露出部分の表面に接するようにチ
ューニング電極１２ａ，及び１２ｂを，ｎ−ＩｎＰ埋込
層３の露出部分の表面に接するようにｎ側電極１１をそ
れぞれ形成し、また、ｐ−ＩｎＰ基板１の裏面にレーザ
駆動用ｐ側電極１０を形成する。この後、劈開によって
レーザ端面を形成し、前端面にＡＲコーティング層１４
を、後端面にＨＲコーティング層１５を形成する工程等
を経て、本実施例１による波長可変半導体レーザ装置の
レーザ素子が完成する。
【００５３】次に、本第１の実施例による波長可変半導
体レーザ装置の動作について説明する。レーザ駆動電流
は、レーザ駆動電源５０により、ｎ側電極１１，及びレ
ーザ駆動用ｐ側電極１０間にｐｎ接合に対して順方向の
バイアスを印加することにより、活性層６に注入され
る。一方、チューニング層８のうち、レーザの前端面側
（ＡＲコーティング層を設けた端面側）に位置する領域
には、第１の可変電圧源４１ａにより、ｎ側電極１１，
チューニング電極１２ａ間に電圧をかけることによって
電界Ｅｆが印加され、チューニング層８のうち、レーザ
の後端面側（ＨＲコーティング層を設けた端面側）に位
置する領域には、第２の可変電圧源４１ｂにより、ｎ側
電極１１，チューニング電極１２ｂ間に電圧をかけるこ
とによって電界Ｅｒが印加される。
体レーザ装置の動作について説明する。レーザ駆動電流
は、レーザ駆動電源５０により、ｎ側電極１１，及びレ
ーザ駆動用ｐ側電極１０間にｐｎ接合に対して順方向の
バイアスを印加することにより、活性層６に注入され
る。一方、チューニング層８のうち、レーザの前端面側
（ＡＲコーティング層を設けた端面側）に位置する領域
には、第１の可変電圧源４１ａにより、ｎ側電極１１，
チューニング電極１２ａ間に電圧をかけることによって
電界Ｅｆが印加され、チューニング層８のうち、レーザ
の後端面側（ＨＲコーティング層を設けた端面側）に位
置する領域には、第２の可変電圧源４１ｂにより、ｎ側
電極１１，チューニング電極１２ｂ間に電圧をかけるこ
とによって電界Ｅｒが印加される。
【００５４】ところで、コーティング仕様をＡＲ／ＨＲ
と非対称にした半導体レーザでは、ＡＲコーティング側
に吸収損失がある場合とＨＲコーティング側に吸収損失
がある場合とで共振器全体におけるしきい値キャリア密
度が異なり、一般に、ＡＲコーティング側に吸収損失が
ある場合の方が、ＨＲコーティング側に吸収損失がある
場合に比べ、しきい値キャリア密度が小さくなる。これ
は、ＡＲコーティングが施された端面に向かって進行す
る光は、その殆どが端面で反射されることなく外部に出
射するので、ＡＲコーティング側では吸収を一度しか受
けないが、ＨＲコーティングが施された端面に向かって
進行する光は、その殆どが端面で反射されるのでＨＲコ
ーティング側では吸収を二度受けることとなるため、Ｈ
Ｒコーティング側に吸収損失がある場合の方が吸収損失
が高くなるからである。
と非対称にした半導体レーザでは、ＡＲコーティング側
に吸収損失がある場合とＨＲコーティング側に吸収損失
がある場合とで共振器全体におけるしきい値キャリア密
度が異なり、一般に、ＡＲコーティング側に吸収損失が
ある場合の方が、ＨＲコーティング側に吸収損失がある
場合に比べ、しきい値キャリア密度が小さくなる。これ
は、ＡＲコーティングが施された端面に向かって進行す
る光は、その殆どが端面で反射されることなく外部に出
射するので、ＡＲコーティング側では吸収を一度しか受
けないが、ＨＲコーティングが施された端面に向かって
進行する光は、その殆どが端面で反射されるのでＨＲコ
ーティング側では吸収を二度受けることとなるため、Ｈ
Ｒコーティング側に吸収損失がある場合の方が吸収損失
が高くなるからである。
【００５５】本実施例１では、チューニング層８に電界
を印加して波長チューニングを行なう際に、最初は第２
の可変電圧源４１ｂから、ｎ側電極１１，チューニング
電極１２ｂ間に電圧をかけて、チューニング層８のＨＲ
コーティング膜１５側の領域に電界Ｅｒを印加してい
き、その後は、第１の可変電圧源４１ａから上記ｎ側電
極１１，チューニング電極１２ａ間に電圧をかけて、上
記チューニング層８のＡＲコーティング膜１４側の領域
に電界Ｅｆを印加する。このとき、電界Ｅｆを増大させ
るにつれて、徐々に電界Ｅｒを減らし、共振器全体で生
じる吸収損失が一定に保たれるように調節する。これに
より、上記Applied Physics Letters 59(21),18 Novemb
er 1991,および、Applied Physics Letters 60(20),18
May 1992に指摘されているような電界印加による吸収損
失の増大による負の屈折率変化をなくす。
を印加して波長チューニングを行なう際に、最初は第２
の可変電圧源４１ｂから、ｎ側電極１１，チューニング
電極１２ｂ間に電圧をかけて、チューニング層８のＨＲ
コーティング膜１５側の領域に電界Ｅｒを印加してい
き、その後は、第１の可変電圧源４１ａから上記ｎ側電
極１１，チューニング電極１２ａ間に電圧をかけて、上
記チューニング層８のＡＲコーティング膜１４側の領域
に電界Ｅｆを印加する。このとき、電界Ｅｆを増大させ
るにつれて、徐々に電界Ｅｒを減らし、共振器全体で生
じる吸収損失が一定に保たれるように調節する。これに
より、上記Applied Physics Letters 59(21),18 Novemb
er 1991,および、Applied Physics Letters 60(20),18
May 1992に指摘されているような電界印加による吸収損
失の増大による負の屈折率変化をなくす。
【００５６】このように、上記チューニング層８のＨＲ
コーティング膜１５側の印加電界Ｅｒと上記ＡＲコーテ
ィング膜１４側の印加電界Ｅｆとを、その比率を適切に
調節して印加するようにすれば、共振器全体での吸収損
失を変化させることなく、チューニング層８に印加する
電界強度の和Ｅｆ＋Ｅｒを大きくすることができ、電界
印加によるしきい値キャリア密度の変動を抑えることが
できる。従って、プラズマ効果による負の屈折率変化を
抑えることができ、上記チューニング層８に２つの電界
の和Ｅｆ＋Ｅｒを印加したことによる正の屈折率変化
が、負の屈折率変化により打ち消されることなく取り出
されることとなり、広い波長可変幅を得ることができ
る。
コーティング膜１５側の印加電界Ｅｒと上記ＡＲコーテ
ィング膜１４側の印加電界Ｅｆとを、その比率を適切に
調節して印加するようにすれば、共振器全体での吸収損
失を変化させることなく、チューニング層８に印加する
電界強度の和Ｅｆ＋Ｅｒを大きくすることができ、電界
印加によるしきい値キャリア密度の変動を抑えることが
できる。従って、プラズマ効果による負の屈折率変化を
抑えることができ、上記チューニング層８に２つの電界
の和Ｅｆ＋Ｅｒを印加したことによる正の屈折率変化
が、負の屈折率変化により打ち消されることなく取り出
されることとなり、広い波長可変幅を得ることができ
る。
【００５７】このように、本実施例１では、電気的に独
立して制御することができる活性層とチューニング層と
を備えたＴＴＧ構造を有し、チューニング層に電界を印
加することにより波長を変化させる印加型のＴＴＧ構造
波長可変半導体レーザ装置において、レーザの前端面，
及び後端面にそれぞれＡＲコーティング，及びＨＲコー
ティングを施した非対称コーティング構造とし、かつ、
チューニング層８に電界を印加するために用いる電極を
第１，及び第２のチューニング電極１２ａ，１２ｂに分
割して、該電極１２ａ，１２ｂに対応した上記チューニ
ング層８の各領域に各々独立して電界を印加することが
できる構造としたので、上記チューニング層８における
上記ＡＲコーティング膜１４側，上記ＨＲコーティング
膜１５側の各領域に印加する電界を調節することによ
り、共振器全体での吸収損失を一定に保ったままチュー
ニング層に印加する電界の総和を増大させることがで
き、これにより、負の屈折率変化による減殺を生じるこ
となく、チューニング層８への電界印加による正の屈折
率変化を取り出すことができ、上記活性層６で発生させ
た光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに大きな幅
で可変することができる。
立して制御することができる活性層とチューニング層と
を備えたＴＴＧ構造を有し、チューニング層に電界を印
加することにより波長を変化させる印加型のＴＴＧ構造
波長可変半導体レーザ装置において、レーザの前端面，
及び後端面にそれぞれＡＲコーティング，及びＨＲコー
ティングを施した非対称コーティング構造とし、かつ、
チューニング層８に電界を印加するために用いる電極を
第１，及び第２のチューニング電極１２ａ，１２ｂに分
割して、該電極１２ａ，１２ｂに対応した上記チューニ
ング層８の各領域に各々独立して電界を印加することが
できる構造としたので、上記チューニング層８における
上記ＡＲコーティング膜１４側，上記ＨＲコーティング
膜１５側の各領域に印加する電界を調節することによ
り、共振器全体での吸収損失を一定に保ったままチュー
ニング層に印加する電界の総和を増大させることがで
き、これにより、負の屈折率変化による減殺を生じるこ
となく、チューニング層８への電界印加による正の屈折
率変化を取り出すことができ、上記活性層６で発生させ
た光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに大きな幅
で可変することができる。
【００５８】なお、上記実施例では、チューニング用電
極を２つに分割したものについて示したが、チューニン
グ用電極を３つ以上に分割してさらに細かい制御が可能
な構造としてもよい。
極を２つに分割したものについて示したが、チューニン
グ用電極を３つ以上に分割してさらに細かい制御が可能
な構造としてもよい。
【００５９】また、上記実施例ではＩｎＰ基板を用いた
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
【００６０】実施例２．図３は本発明の第２の実施例に
よる波長可変半導体レーザ装置の構造及び動作を説明す
るための図であり、図５は本第２の実施例による波長可
変半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。図３で
は図５中のＢ−Ｂ線における断面を示している。これら
図において、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分
である。また、１０ａは活性層６のうち、レーザの前端
面側（ＡＲコーティング層１４を設けた端面側）に位置
する領域に対応して設けられた第１のレーザ駆動用ｐ側
電極であり、１０ｂは活性層６のうち、レーザの後端面
側（ＨＲコーティング層１５を設けた端面側）に位置す
る領域に対応して設けられた第２のレーザ駆動用ｐ側電
極である。チューニング用電極１２は基板１裏面に設け
られる。
よる波長可変半導体レーザ装置の構造及び動作を説明す
るための図であり、図５は本第２の実施例による波長可
変半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。図３で
は図５中のＢ−Ｂ線における断面を示している。これら
図において、図１，図２と同一符号は同一又は相当部分
である。また、１０ａは活性層６のうち、レーザの前端
面側（ＡＲコーティング層１４を設けた端面側）に位置
する領域に対応して設けられた第１のレーザ駆動用ｐ側
電極であり、１０ｂは活性層６のうち、レーザの後端面
側（ＨＲコーティング層１５を設けた端面側）に位置す
る領域に対応して設けられた第２のレーザ駆動用ｐ側電
極である。チューニング用電極１２は基板１裏面に設け
られる。
【００６１】本実施例２では、上記実施例１の活性層６
とチューニング層８を入れ換えた構造とし、レーザ駆動
用のｐ側電極を二つに分割して、前端面側の活性層と後
端面側の活性層にそれぞれ独立に電流注入を行なうこと
ができるものとしている。
とチューニング層８を入れ換えた構造とし、レーザ駆動
用のｐ側電極を二つに分割して、前端面側の活性層と後
端面側の活性層にそれぞれ独立に電流注入を行なうこと
ができるものとしている。
【００６２】本実施例２による波長可変半導体レーザ装
置の素子製造程は、一回目の結晶成長工程で、基板１上
に、バッファ層２，活性層６，スペーサ層７，チューニ
ング層８，ガイド層４ａ，回折格子形成層５の順に成長
する代わりに、バッファ層２，チューニング層８，スペ
ーサ層７，活性層６，ガイド層４ａ，回折格子形成層５
の順に成長する点が異なるが、その他の工程は上記実施
例１による波長可変半導体レーザ装置の素子を製造する
工程と同じである。
置の素子製造程は、一回目の結晶成長工程で、基板１上
に、バッファ層２，活性層６，スペーサ層７，チューニ
ング層８，ガイド層４ａ，回折格子形成層５の順に成長
する代わりに、バッファ層２，チューニング層８，スペ
ーサ層７，活性層６，ガイド層４ａ，回折格子形成層５
の順に成長する点が異なるが、その他の工程は上記実施
例１による波長可変半導体レーザ装置の素子を製造する
工程と同じである。
【００６３】次に、動作について説明する。活性層６の
うち、レーザの前端面側（ＡＲコーティング層を設けた
端面側）に位置する領域には、第１の駆動電流５１ａか
らレーザ駆動電流Ｉｆが、レーザの後端面側（ＨＲコー
ティング層を設けた端面側）に位置する領域には、第２
の駆動電流５１ｂからレーザ駆動電流Ｉｒがそれぞれ独
立に注入される。バンドギャップ波長λｇ＝１．４μｍ
に相当する組成のＩｎＧａＡｓＰからなるチューニング
層８には、可変電圧源４１により、ｎ側電極１１，チュ
ーニング電極１２間に電圧をかけることによって電界が
印加される。
うち、レーザの前端面側（ＡＲコーティング層を設けた
端面側）に位置する領域には、第１の駆動電流５１ａか
らレーザ駆動電流Ｉｆが、レーザの後端面側（ＨＲコー
ティング層を設けた端面側）に位置する領域には、第２
の駆動電流５１ｂからレーザ駆動電流Ｉｒがそれぞれ独
立に注入される。バンドギャップ波長λｇ＝１．４μｍ
に相当する組成のＩｎＧａＡｓＰからなるチューニング
層８には、可変電圧源４１により、ｎ側電極１１，チュ
ーニング電極１２間に電圧をかけることによって電界が
印加される。
【００６４】ところで、コーティング仕様をＡＲ／ＨＲ
と非対称にした半導体レーザ装置では、ＡＲコーティン
グ側の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｆと、ＨＲコーティ
ング側の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｒの比を変化させ
ることにより、共振器全体のしきい値キャリア密度を変
化させることができる。図４は活性層に注入するレーザ
駆動電流の総和Ｉｆ＋Ｉｒに対するＡＲコーティング側
の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｆの割合と、共振器全体
のしきい値キャリア密度との関係を示す図である。図４
からわかるように、一般に、しきい値キャリア密度は、
Ｉｆ＋Ｉｒに対するＩｆの割合を小さくすることにより
小さくすることができる。
と非対称にした半導体レーザ装置では、ＡＲコーティン
グ側の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｆと、ＨＲコーティ
ング側の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｒの比を変化させ
ることにより、共振器全体のしきい値キャリア密度を変
化させることができる。図４は活性層に注入するレーザ
駆動電流の総和Ｉｆ＋Ｉｒに対するＡＲコーティング側
の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｆの割合と、共振器全体
のしきい値キャリア密度との関係を示す図である。図４
からわかるように、一般に、しきい値キャリア密度は、
Ｉｆ＋Ｉｒに対するＩｆの割合を小さくすることにより
小さくすることができる。
【００６５】従って、チューニング層８に電界を印加す
るにつれて、上記活性層６に注入する２つのレーザ駆動
電流Ｉｆ，Ｉｒの比を変化させて、注入電流比Ｉｆ／Ｉ
ｆ＋Ｉｒを小さくすれば、上記チューニング層８に電界
を印加することによって生じる吸収損失の増大に伴うし
きい値キャリア密度の増加を防ぐことができ、これによ
り、プラズマ効果による負の屈折率変化をなくすことが
でき、チューニング層８に電界を印加して発生させた正
の屈折率変化を負の屈折率変化による減殺を受けること
なく取り出すことができ、広い波長可変幅を得ることが
できる。
るにつれて、上記活性層６に注入する２つのレーザ駆動
電流Ｉｆ，Ｉｒの比を変化させて、注入電流比Ｉｆ／Ｉ
ｆ＋Ｉｒを小さくすれば、上記チューニング層８に電界
を印加することによって生じる吸収損失の増大に伴うし
きい値キャリア密度の増加を防ぐことができ、これによ
り、プラズマ効果による負の屈折率変化をなくすことが
でき、チューニング層８に電界を印加して発生させた正
の屈折率変化を負の屈折率変化による減殺を受けること
なく取り出すことができ、広い波長可変幅を得ることが
できる。
【００６６】このように、本実施例２によれば、電気的
に独立して制御することができる活性層とチューニング
層とを備えたＴＴＧ構造を有し、チューニング層に電界
を印加することにより波長を変化させる印加型のＴＴＧ
構造波長可変半導体レーザ装置において、レーザの前端
面，及び後端面にそれぞれＡＲコーティング，及びＨＲ
コーティングを施した非対称コーティング構造とし、か
つ活性層６に電流注入するための電極を、ＡＲコーティ
ング膜１４側と、ＨＲコーティング膜１５側とで電気的
に独立して電流注入が行えるように第１のレーザ駆動用
ｐ側電極１０ａと、第２のレーザ駆動用ｐ側電極１０ｂ
とに分割して設けたので、上記チューニング層８に電界
を印加するに従い、上記活性層６の駆動電流に占める，
該層６のＡＲコーティング膜１４側の領域に注入する駆
動電流の割合が少なくなるように変化させて、レーザ発
光，及び該光の波長可変を行うことにより、電界印加型
のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折率
変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペク
トルを出力することができる波長可変半導体レーザ装置
を得ることができる。
に独立して制御することができる活性層とチューニング
層とを備えたＴＴＧ構造を有し、チューニング層に電界
を印加することにより波長を変化させる印加型のＴＴＧ
構造波長可変半導体レーザ装置において、レーザの前端
面，及び後端面にそれぞれＡＲコーティング，及びＨＲ
コーティングを施した非対称コーティング構造とし、か
つ活性層６に電流注入するための電極を、ＡＲコーティ
ング膜１４側と、ＨＲコーティング膜１５側とで電気的
に独立して電流注入が行えるように第１のレーザ駆動用
ｐ側電極１０ａと、第２のレーザ駆動用ｐ側電極１０ｂ
とに分割して設けたので、上記チューニング層８に電界
を印加するに従い、上記活性層６の駆動電流に占める，
該層６のＡＲコーティング膜１４側の領域に注入する駆
動電流の割合が少なくなるように変化させて、レーザ発
光，及び該光の波長可変を行うことにより、電界印加型
のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折率
変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペク
トルを出力することができる波長可変半導体レーザ装置
を得ることができる。
【００６７】なお、上記実施例では、レーザ駆動用電極
をＡＲコーティング膜側と、ＨＲコーティング膜側との
２つに分割したものについて示したが、レーザ駆動用電
極を共振器長方向で３つ以上に分割してさらに細かく制
御するようにすることも可能である。
をＡＲコーティング膜側と、ＨＲコーティング膜側との
２つに分割したものについて示したが、レーザ駆動用電
極を共振器長方向で３つ以上に分割してさらに細かく制
御するようにすることも可能である。
【００６８】また、上記実施例ではＩｎＰ基板を用いた
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
【００６９】実施例３．図６は本発明の第３の実施例に
よる波長可変半導体レーザ装置の構造及び動作を説明す
るための図であり、図８は本第３の実施例による波長可
変半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。図６で
は図８中のＣ−Ｃ線における断面を示している。
よる波長可変半導体レーザ装置の構造及び動作を説明す
るための図であり、図８は本第３の実施例による波長可
変半導体レーザ装置の構造を示す斜視図である。図６で
は図８中のＣ−Ｃ線における断面を示している。
【００７０】図において図１，図２は同一符号は同一又
は相当部分である。また、８ａはバンドギャップ波長λ
ｇ＝１．４μｍに相当する組成のＩｎＧａＡｓＰからな
る第１のチューニング層、８ｂはバンドギャップ波長λ
ｇ＝１．５μｍに相当する組成のＩｎＧａＡｓＰからな
る第２のチューニング層である。
は相当部分である。また、８ａはバンドギャップ波長λ
ｇ＝１．４μｍに相当する組成のＩｎＧａＡｓＰからな
る第１のチューニング層、８ｂはバンドギャップ波長λ
ｇ＝１．５μｍに相当する組成のＩｎＧａＡｓＰからな
る第２のチューニング層である。
【００７１】また、図７(a),(b) は第１，第２のチュー
ニング層８ａ，８ｂに電界を印加したときのそれぞれの
吸収，及び屈折率の変化を示す図である。図に示すよう
に、第１のチューニング層８ａは、波長１．５５μｍの
光に対し、電界印加により屈折率変化Δｎは大きいが、
吸収量変化Δαが小さく、また、第２のチューニング層
８ｂは、波長１．５５μｍの光に対し、電界印加により
屈折率変化Δｎは小さいが、吸収量変化Δαが大きい。
ニング層８ａ，８ｂに電界を印加したときのそれぞれの
吸収，及び屈折率の変化を示す図である。図に示すよう
に、第１のチューニング層８ａは、波長１．５５μｍの
光に対し、電界印加により屈折率変化Δｎは大きいが、
吸収量変化Δαが小さく、また、第２のチューニング層
８ｂは、波長１．５５μｍの光に対し、電界印加により
屈折率変化Δｎは小さいが、吸収量変化Δαが大きい。
【００７２】次に、動作について説明する。レーザ駆動
電流は、レーザ駆動電源５０により、ｎ側電極１１，及
びレーザ駆動用ｐ側電極１０を介して、活性層６に注入
される。一方、チューニング層８ａには、第１の可変電
圧源４１ａを用いて、ｎ側電極１１，チューニング電極
１２ａ間に電圧をかけることによって電界が印加され、
チューニング層８ｂには、第２の可変電圧源４１ｂを用
いて、ｎ側電極１１，チューニング電極１２ｂ間に電圧
をかけることによって電界が印加される。
電流は、レーザ駆動電源５０により、ｎ側電極１１，及
びレーザ駆動用ｐ側電極１０を介して、活性層６に注入
される。一方、チューニング層８ａには、第１の可変電
圧源４１ａを用いて、ｎ側電極１１，チューニング電極
１２ａ間に電圧をかけることによって電界が印加され、
チューニング層８ｂには、第２の可変電圧源４１ｂを用
いて、ｎ側電極１１，チューニング電極１２ｂ間に電圧
をかけることによって電界が印加される。
【００７３】まず、チューニング層８ｂに所定の電界を
印加し、チューニング層８ａには電界を印加しない状態
で、活性層６に電流を注入して波長１．５５μｍでレー
ザ発振させる。
印加し、チューニング層８ａには電界を印加しない状態
で、活性層６に電流を注入して波長１．５５μｍでレー
ザ発振させる。
【００７４】第２のチューニング層８ｂは、図７(a) の
破線ｍのような特性を示すため、この状態で、波長１．
５５μｍのレーザ光は第２のチューニング層８ｂである
程度吸収を受ける。
破線ｍのような特性を示すため、この状態で、波長１．
５５μｍのレーザ光は第２のチューニング層８ｂである
程度吸収を受ける。
【００７５】そして、第１の可変電圧源４１ａを用い
て、第１のチューニング層８ａに電界を印加し、この印
加する電界強度に応じて、上記第２のチューニング層８
ｂに印加していた電界強度を減らし、上記活性層６で発
生したレーザ光に対する共振器全体の吸収損失が変化し
ないように調整する。これにより、上記Applied Physic
s Letters 59(21),18 November 1991,および、Applied
Physics Letters 60(20),18 May 1992に指摘されている
ような電界印加による吸収損失の増大による負の屈折率
変化をなくす。
て、第１のチューニング層８ａに電界を印加し、この印
加する電界強度に応じて、上記第２のチューニング層８
ｂに印加していた電界強度を減らし、上記活性層６で発
生したレーザ光に対する共振器全体の吸収損失が変化し
ないように調整する。これにより、上記Applied Physic
s Letters 59(21),18 November 1991,および、Applied
Physics Letters 60(20),18 May 1992に指摘されている
ような電界印加による吸収損失の増大による負の屈折率
変化をなくす。
【００７６】ここで、上記第２のチューニング層８ｂ
は、図７(b) の破線ｍ’で示すような屈折率変化特性を
有するので、第２のチューニング層８ｂに印加していた
電界強度を減らすことによる、波長１．５５μｍにおけ
る第２のチューニング層８ｂの負の屈折率変化はほとん
どない。
は、図７(b) の破線ｍ’で示すような屈折率変化特性を
有するので、第２のチューニング層８ｂに印加していた
電界強度を減らすことによる、波長１．５５μｍにおけ
る第２のチューニング層８ｂの負の屈折率変化はほとん
どない。
【００７７】従って、図７(b) の実線ｌ’で示すような
屈折率変化特性を有する上記第１のチューニング層８ａ
に電界を印加することにより、上記発振波長１．５５μ
ｍで生じる正の屈折率変化Δｎは、その値がキャンセル
されることなく取り出せるため、波長可変幅が狭くなる
ことを抑制できる。
屈折率変化特性を有する上記第１のチューニング層８ａ
に電界を印加することにより、上記発振波長１．５５μ
ｍで生じる正の屈折率変化Δｎは、その値がキャンセル
されることなく取り出せるため、波長可変幅が狭くなる
ことを抑制できる。
【００７８】このように、本実施例３によれば、電気的
に独立して制御することができる活性層とチューニング
層とを備えたＴＴＧ構造を有し、チューニング層に電界
を印加することにより波長を変化させる印加型のＴＴＧ
構造波長可変半導体レーザ装置において、上記チューニ
ング層を、各々異なった特性を示す第１のチューニング
層８ａと、第２のチューニング層８ｂとからなるものと
し、該２種類の層８ａ，８ｂのそれぞれに対応し、互い
に電気的に独立させた第１のｐ側電極１２ａと、第２の
ｐ側電極１２ｂとを備えたものとしたので、上記第１の
チューニング層８ａに電界を印加することにより生じ
る，上記活性層６で発生させた光に対する吸収損失を、
上記第２のチューニング層８ｂに印加する電界強度を調
節して共振器全体の吸収損失が変化しないようにするこ
とにより、吸収量の変化による負の屈折率変化をなくす
ことができ、上記第１のチューニング層８ａによる正の
屈折率変化よる広い波長可変幅を維持することができ、
これにより、先鋭なスペクトルを、広い範囲でその波長
を可変することができる波長可変半導体レーザ装置を得
ることができる。
に独立して制御することができる活性層とチューニング
層とを備えたＴＴＧ構造を有し、チューニング層に電界
を印加することにより波長を変化させる印加型のＴＴＧ
構造波長可変半導体レーザ装置において、上記チューニ
ング層を、各々異なった特性を示す第１のチューニング
層８ａと、第２のチューニング層８ｂとからなるものと
し、該２種類の層８ａ，８ｂのそれぞれに対応し、互い
に電気的に独立させた第１のｐ側電極１２ａと、第２の
ｐ側電極１２ｂとを備えたものとしたので、上記第１の
チューニング層８ａに電界を印加することにより生じ
る，上記活性層６で発生させた光に対する吸収損失を、
上記第２のチューニング層８ｂに印加する電界強度を調
節して共振器全体の吸収損失が変化しないようにするこ
とにより、吸収量の変化による負の屈折率変化をなくす
ことができ、上記第１のチューニング層８ａによる正の
屈折率変化よる広い波長可変幅を維持することができ、
これにより、先鋭なスペクトルを、広い範囲でその波長
を可変することができる波長可変半導体レーザ装置を得
ることができる。
【００７９】なお、第１，第２のチューニング層８ａ，
８ｂは、バルク層，あるいはＭＱＷ層のいずれの構造で
あってもよく、上記第１のチューニング層８ａは、活性
層で発生する光に対し、電界印加により屈折率変化Δｎ
は大きいが、吸収量変化Δαが小さい層であり、上記第
２のチューニング層８ｂは、活性層で発生する光に対
し、電界印加により屈折率変化Δｎは小さいが、吸収量
変化Δαが大きい層であればよい。
８ｂは、バルク層，あるいはＭＱＷ層のいずれの構造で
あってもよく、上記第１のチューニング層８ａは、活性
層で発生する光に対し、電界印加により屈折率変化Δｎ
は大きいが、吸収量変化Δαが小さい層であり、上記第
２のチューニング層８ｂは、活性層で発生する光に対
し、電界印加により屈折率変化Δｎは小さいが、吸収量
変化Δαが大きい層であればよい。
【００８０】また、上記第１，及び第２のチューニング
層８ａ，８ｂは、上述のように互いに異なった特性を有
するものであることが必要であるが、これらの層は、材
料組成の異なる層をそれぞれの層８ａ，８ｂとして別々
の結晶成長によって形成するようにしてもよく、また、
マスクされた部分と開口部分（チューニング層が成長す
る部分）の面積比がそれぞれの層が形成される領域で異
なるマスクを用いた選択成長を行なって、ＭＱＷ構造の
チューニング層８ａ，８ｂを同時に結晶成長するように
してもよい。後者の場合はＭＱＷ構造を構成する各層の
層厚が、チューニング層８ａと８ｂとで異なったものと
なることによって、その特性が相互に異なるものとなる
ものである。
層８ａ，８ｂは、上述のように互いに異なった特性を有
するものであることが必要であるが、これらの層は、材
料組成の異なる層をそれぞれの層８ａ，８ｂとして別々
の結晶成長によって形成するようにしてもよく、また、
マスクされた部分と開口部分（チューニング層が成長す
る部分）の面積比がそれぞれの層が形成される領域で異
なるマスクを用いた選択成長を行なって、ＭＱＷ構造の
チューニング層８ａ，８ｂを同時に結晶成長するように
してもよい。後者の場合はＭＱＷ構造を構成する各層の
層厚が、チューニング層８ａと８ｂとで異なったものと
なることによって、その特性が相互に異なるものとなる
ものである。
【００８１】また、上記実施例では、２種類のチューニ
ング層を設けて、これらを独立に制御するようにしたも
のについて示したが、３種類以上のチューニング層を設
けてその各々を独立に制御するようにしてもよい。
ング層を設けて、これらを独立に制御するようにしたも
のについて示したが、３種類以上のチューニング層を設
けてその各々を独立に制御するようにしてもよい。
【００８２】また、上記実施例ではＩｎＰ基板を用いた
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
【００８３】実施例４．図９はこの発明の実施例４によ
る波長可変半導体レーザ装置を説明するための図であ
り、図において、図１，あるいは図３と同一符号は同一
又は相当部分を示し、５ａはバンドギャップ波長λｇ＝
１．４μｍに相当する組成で、ピッチが２４００オング
ストロームの回折格子層であり、これは、第１のＰ−Ｉ
ｎＰバッファ層２を形成した後、該層２上に形成し、こ
の上にチューニング層８を形成してなるものである。こ
こで上記回折格子層５ａは、バルク型であっても、ＭＱ
Ｗ型であっても良い。
る波長可変半導体レーザ装置を説明するための図であ
り、図において、図１，あるいは図３と同一符号は同一
又は相当部分を示し、５ａはバンドギャップ波長λｇ＝
１．４μｍに相当する組成で、ピッチが２４００オング
ストロームの回折格子層であり、これは、第１のＰ−Ｉ
ｎＰバッファ層２を形成した後、該層２上に形成し、こ
の上にチューニング層８を形成してなるものである。こ
こで上記回折格子層５ａは、バルク型であっても、ＭＱ
Ｗ型であっても良い。
【００８４】次に、動作原理について説明する。本実施
例４による波長可変半導体レーザ装置は、チューニング
層８に電界を印加すると同時に、回折格子層５ａにも電
界を印加するようにしたものである。回折格子層５ａに
電界を印加すると、回折格子層５ａ部分の屈折率が増大
して、回折格子の結合定数ｋが増大する。結合定数ｋが
増大すると、回折格子層５ａによる光の反射率が増大す
るため、回折格子ミラーによる反射損失を低減すること
ができる。従って、本実施例では、上記チューニング層
８に電界を印加したことによる吸収損失の増大を、同時
に回折格子層５ａに電界印加することによる反射損失の
低減によってキャンセルすることができる。
例４による波長可変半導体レーザ装置は、チューニング
層８に電界を印加すると同時に、回折格子層５ａにも電
界を印加するようにしたものである。回折格子層５ａに
電界を印加すると、回折格子層５ａ部分の屈折率が増大
して、回折格子の結合定数ｋが増大する。結合定数ｋが
増大すると、回折格子層５ａによる光の反射率が増大す
るため、回折格子ミラーによる反射損失を低減すること
ができる。従って、本実施例では、上記チューニング層
８に電界を印加したことによる吸収損失の増大を、同時
に回折格子層５ａに電界印加することによる反射損失の
低減によってキャンセルすることができる。
【００８５】このように、本実施例４においては、活性
層に隣接して配置されたチューニング層に電界を印加す
ることにより、レーザの発振波長を可変する波長可変半
導体レーザ装置において、電界印加による上記チューニ
ング層８での吸収損失の増大を、回折格子層５ａに電界
印加することによる反射損失の低減によってキャンセル
する構成としたので、広い波長可変幅を有する波長可変
半導体レーザ装置を得ることができる。
層に隣接して配置されたチューニング層に電界を印加す
ることにより、レーザの発振波長を可変する波長可変半
導体レーザ装置において、電界印加による上記チューニ
ング層８での吸収損失の増大を、回折格子層５ａに電界
印加することによる反射損失の低減によってキャンセル
する構成としたので、広い波長可変幅を有する波長可変
半導体レーザ装置を得ることができる。
【００８６】なお、上記実施例ではＩｎＰ基板を用いた
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できることは言うまでもな
い。
【００８７】実施例５．図１０はこの発明の第５の実施
例による波長可変半導体レーザ装置を説明するための図
であり、図において、１０１はｐ型半導体基板、１０２
はｐ型半導体バッファ層、１０５は回折格子形成層、１
０６は活性層、１０８はチューニング層、１０９はｎ型
半導体バッファ層、１１３はｎ型半導体コンタクト層で
ある。また、１１０ａはレーザ駆動用ｎ側電極、１１０
ｂはチューニング用ｎ側電極、１１０ｃは回折格子電界
印加用ｎ側電極、１２０は共通ｐ側電極である。
例による波長可変半導体レーザ装置を説明するための図
であり、図において、１０１はｐ型半導体基板、１０２
はｐ型半導体バッファ層、１０５は回折格子形成層、１
０６は活性層、１０８はチューニング層、１０９はｎ型
半導体バッファ層、１１３はｎ型半導体コンタクト層で
ある。また、１１０ａはレーザ駆動用ｎ側電極、１１０
ｂはチューニング用ｎ側電極、１１０ｃは回折格子電界
印加用ｎ側電極、１２０は共通ｐ側電極である。
【００８８】本実施例５は、上記実施例４と同様、チュ
ーニング層に対する電界印加による吸収損失の増大を、
回折格子に電界を印加することによる反射損失の低減に
より補うようにしたものであり、その共振器構造を、上
記第４の実施例のようなＴＴＧ構造ではなく、図に示す
ようなＤＢＲ(Distributed Bragg Riflector) 構造とし
たものである。
ーニング層に対する電界印加による吸収損失の増大を、
回折格子に電界を印加することによる反射損失の低減に
より補うようにしたものであり、その共振器構造を、上
記第４の実施例のようなＴＴＧ構造ではなく、図に示す
ようなＤＢＲ(Distributed Bragg Riflector) 構造とし
たものである。
【００８９】即ち、本実施例５の波長可変半導体レーザ
装置では、活性層１０６，チューニング層１０８，回折
格子１０５の各領域の上方に、各々電気的に独立させた
ｎ側電極１１０ａ〜１１０ｃを設け、活性層１０６で発
生させた光の波長を、チューニング層１０８に電界を印
加することによりチューニング層１０８の屈折率を変化
させて可変し、チューニング層１０８に対する電界印加
による吸収損失の増大を、回折格子１０５に電界を印加
することによる反射損失の低減により補うようにしたも
のである。このような本第５の実施例によっても、上記
第４の実施例と同様、広い波長可変幅を得ることができ
る。
装置では、活性層１０６，チューニング層１０８，回折
格子１０５の各領域の上方に、各々電気的に独立させた
ｎ側電極１１０ａ〜１１０ｃを設け、活性層１０６で発
生させた光の波長を、チューニング層１０８に電界を印
加することによりチューニング層１０８の屈折率を変化
させて可変し、チューニング層１０８に対する電界印加
による吸収損失の増大を、回折格子１０５に電界を印加
することによる反射損失の低減により補うようにしたも
のである。このような本第５の実施例によっても、上記
第４の実施例と同様、広い波長可変幅を得ることができ
る。
【００９０】実施例６．図１１はこの発明の実施例６に
よる波長可変半導体レーザ装置を説明するための図であ
る。図において、１００は図１９に示した従来例と同様
の構造を有するＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザであ
る。即ち、１７１はｐ−ＩｎＰ基板であり、第１のｐ−
ＩｎＰバッファ層１７２は基板１７１上に配置される。
チューニング層１７８は第１のｐ−ＩｎＰバッファ層１
７２上に配置され、ｎ−ＩｎＰスペーサ層１７７はチュ
ーニング層１７８上に配置され、活性層１７６はスペー
サ層１７７上に配置される。ｐ−ＩｎＰガイド層１７４
ａは活性層１７６上に配置され、回折格子形成層１７５
はガイド層１７４ａ上に配列される。第２のｐ−ＩｎＰ
バッファ層１７４ｂはガイド層１７４ａ上に回折格子形
成層１７５を埋め込むように配置され、第３のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層１７４ｃは第２のｐ−ＩｎＰバッファ層１
７４ｂ上，及び回折格子形成層１７５上に配置される。
ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８３は第３のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層１７４ｃ上に配置される。レーザ駆動用ｐ
側電極１８０はコンタクト層１８３に接して設けられ、
チューニング用ｐ側電極１８２は基板１７１裏面に設け
られる。
よる波長可変半導体レーザ装置を説明するための図であ
る。図において、１００は図１９に示した従来例と同様
の構造を有するＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザであ
る。即ち、１７１はｐ−ＩｎＰ基板であり、第１のｐ−
ＩｎＰバッファ層１７２は基板１７１上に配置される。
チューニング層１７８は第１のｐ−ＩｎＰバッファ層１
７２上に配置され、ｎ−ＩｎＰスペーサ層１７７はチュ
ーニング層１７８上に配置され、活性層１７６はスペー
サ層１７７上に配置される。ｐ−ＩｎＰガイド層１７４
ａは活性層１７６上に配置され、回折格子形成層１７５
はガイド層１７４ａ上に配列される。第２のｐ−ＩｎＰ
バッファ層１７４ｂはガイド層１７４ａ上に回折格子形
成層１７５を埋め込むように配置され、第３のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層１７４ｃは第２のｐ−ＩｎＰバッファ層１
７４ｂ上，及び回折格子形成層１７５上に配置される。
ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１８３は第３のｐ−Ｉｎ
Ｐバッファ層１７４ｃ上に配置される。レーザ駆動用ｐ
側電極１８０はコンタクト層１８３に接して設けられ、
チューニング用ｐ側電極１８２は基板１７１裏面に設け
られる。
【００９１】また、６０は外部変調器であり、これは、
光位相変調器６０ａと、光強度変調器６０ｂとからな
り、波長可変半導体レーザ１００の一方のレーザ端面か
ら出射したレーザ光を光ファイバ７０を介して受光し、
変調して反射させたレーザ光を、上記レーザ端面から上
記波長可変半導体レーザ１００に戻すものである。
光位相変調器６０ａと、光強度変調器６０ｂとからな
り、波長可変半導体レーザ１００の一方のレーザ端面か
ら出射したレーザ光を光ファイバ７０を介して受光し、
変調して反射させたレーザ光を、上記レーザ端面から上
記波長可変半導体レーザ１００に戻すものである。
【００９２】図１２は上記外部変調器６０の一例の具体
的な構造を示す斜視図である。この外部変調器６０は、
一方の端面にＨＲコーティング膜６５を設けた誘電体基
板（ＬｉＮｂＯ3 ）６１の所定位置に所定の形状でＴｉ
拡散導波路６２を形成し、該導波路６２の入出力端側に
光位相変調器側電極６３と、上記ＨＲコーティング膜６
５側に光強度変調器側電極６４とを設けてなるものであ
る。
的な構造を示す斜視図である。この外部変調器６０は、
一方の端面にＨＲコーティング膜６５を設けた誘電体基
板（ＬｉＮｂＯ3 ）６１の所定位置に所定の形状でＴｉ
拡散導波路６２を形成し、該導波路６２の入出力端側に
光位相変調器側電極６３と、上記ＨＲコーティング膜６
５側に光強度変調器側電極６４とを設けてなるものであ
る。
【００９３】また、図１３は上記外部変調器６０の他の
例の具体的な構造を示す斜視図であり、図１４は図１３
のＤ−Ｄ線における断面図である。図において、１３１
はｐ−ＩｎＰ基板、１３２はｐ−ＩｎＰバッファ層、１
３３は光導波層である。ここで、光導波層１３３はＩｎ
ＧａＡｓＰを用いて構成した多重量子井戸（ＭＱＷ）構
造を有し、位相変調器側の光導波層１３３ａのバンドギ
ャップ波長λｇが１．３μｍ、強度変調器側の光導波層
１３３ｂのバンドギャップ波長λｇが１．５μｍとなる
ように設計されている。また、１３４はｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、１３５は半絶縁性ＩｎＰ埋込層、１３６はｎ−
ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１３７は絶縁膜、１３８ａ
は光位相変調器側ｎ側電極、１３８ｂは光強度変調器側
ｎ側電極、１３９はｐ側電極、１４０はＨＲコーティン
グ膜である。
例の具体的な構造を示す斜視図であり、図１４は図１３
のＤ−Ｄ線における断面図である。図において、１３１
はｐ−ＩｎＰ基板、１３２はｐ−ＩｎＰバッファ層、１
３３は光導波層である。ここで、光導波層１３３はＩｎ
ＧａＡｓＰを用いて構成した多重量子井戸（ＭＱＷ）構
造を有し、位相変調器側の光導波層１３３ａのバンドギ
ャップ波長λｇが１．３μｍ、強度変調器側の光導波層
１３３ｂのバンドギャップ波長λｇが１．５μｍとなる
ように設計されている。また、１３４はｎ−ＩｎＰバッ
ファ層、１３５は半絶縁性ＩｎＰ埋込層、１３６はｎ−
ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１３７は絶縁膜、１３８ａ
は光位相変調器側ｎ側電極、１３８ｂは光強度変調器側
ｎ側電極、１３９はｐ側電極、１４０はＨＲコーティン
グ膜である。
【００９４】また、図１５は上記外部変調器６０のさら
に他の例の具体的な構造を示す斜視図であり、図１６は
図１５のＥ−Ｅ線における断面図である。図において、
１５１はｐ−ＩｎＰ基板である。第１のｐ−ＩｎＰバッ
ファ層１５２は基板１５１上に配置され、ｎ−ＩｎＰ層
１６１は第１のｐ−ＩｎＰバッファ層１５２上に配置さ
れる。光導波層１５３はｎ−ＩｎＰ層１６１上に配置さ
れる。ここで、光導波層１５３は位相変調器側の光導波
層１５３ａのバンドギャップ波長λｇが１．３μｍ、強
度変調器側の光導波層１５３ｂのバンドギャップ波長λ
ｇが１．５μｍとなるように設計されている。また、１
５４は第２のｐ−ＩｎＰバッファ層、１５５はｎ−Ｉｎ
Ｐ埋込層、１５６はｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１
５７は絶縁膜、１５８ａは光位相変調器側ｐ側電極、１
５８ｂは光強度変調器側ｐ側電極、１５９はｐ側電極、
１６０はＨＲコーティング膜である。
に他の例の具体的な構造を示す斜視図であり、図１６は
図１５のＥ−Ｅ線における断面図である。図において、
１５１はｐ−ＩｎＰ基板である。第１のｐ−ＩｎＰバッ
ファ層１５２は基板１５１上に配置され、ｎ−ＩｎＰ層
１６１は第１のｐ−ＩｎＰバッファ層１５２上に配置さ
れる。光導波層１５３はｎ−ＩｎＰ層１６１上に配置さ
れる。ここで、光導波層１５３は位相変調器側の光導波
層１５３ａのバンドギャップ波長λｇが１．３μｍ、強
度変調器側の光導波層１５３ｂのバンドギャップ波長λ
ｇが１．５μｍとなるように設計されている。また、１
５４は第２のｐ−ＩｎＰバッファ層、１５５はｎ−Ｉｎ
Ｐ埋込層、１５６はｎ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１
５７は絶縁膜、１５８ａは光位相変調器側ｐ側電極、１
５８ｂは光強度変調器側ｐ側電極、１５９はｐ側電極、
１６０はＨＲコーティング膜である。
【００９５】本実施例６による波長可変半導体レーザ装
置は、電界印加型のＴＴＧ構造を有する波長可変半導体
レーザ１００と、図１２ないし図１６に示したような外
部変調器６０を備え、上記波長可変半導体レーザ１００
からのレーザ光を光ファイバ７０を介して、該レーザ光
を受光，反射する上記外部変調器６０に入力し、チュー
ニング層１７８に電界を印加することにより吸収損失が
増加するにつれて、外部変調器６０の光強度を調節する
ことにより、該外部変調器６０から上記波長可変半導体
レーザ本体に戻す光の強度を増加させる。これにより、
上記チューニング層１７８で生じる吸収損失を補うこと
ができ、広い波長可変幅を得ることができる。
置は、電界印加型のＴＴＧ構造を有する波長可変半導体
レーザ１００と、図１２ないし図１６に示したような外
部変調器６０を備え、上記波長可変半導体レーザ１００
からのレーザ光を光ファイバ７０を介して、該レーザ光
を受光，反射する上記外部変調器６０に入力し、チュー
ニング層１７８に電界を印加することにより吸収損失が
増加するにつれて、外部変調器６０の光強度を調節する
ことにより、該外部変調器６０から上記波長可変半導体
レーザ本体に戻す光の強度を増加させる。これにより、
上記チューニング層１７８で生じる吸収損失を補うこと
ができ、広い波長可変幅を得ることができる。
【００９６】なお、上記実施例ではＩｎＰ基板を用いた
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できる。
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できる。
【００９７】実施例７．図１７は本発明の第７の実施例
による波長可変半導体レーザ装置を示す斜視図であり、
図１８は図１７のＦ−Ｆ線における断面図である。図に
おいて、図１１，図１５と同一符号は同一又は相当部分
である。
による波長可変半導体レーザ装置を示す斜視図であり、
図１８は図１７のＦ−Ｆ線における断面図である。図に
おいて、図１１，図１５と同一符号は同一又は相当部分
である。
【００９８】本実施例７による波長可変半導体レーザ装
置は、上記実施例６において波長可変半導体レーザ１０
０に光ファイバ７０を介して結合させていた図１５に示
した半導体型の外部変調器６０を、波長可変半導体レー
ザ１００と同一基板上に集積化して形成したものであ
る。
置は、上記実施例６において波長可変半導体レーザ１０
０に光ファイバ７０を介して結合させていた図１５に示
した半導体型の外部変調器６０を、波長可変半導体レー
ザ１００と同一基板上に集積化して形成したものであ
る。
【００９９】このような本実施例７の波長可変半導体レ
ーザ装置においても、波長可変半導体レーザ１００に戻
す光の強度を変調器６０によって制御することにより、
該波長可変半導体レーザ１００のチューニング層１７８
で生じる吸収損失を補うことができ、広い波長可変幅を
得ることができる。
ーザ装置においても、波長可変半導体レーザ１００に戻
す光の強度を変調器６０によって制御することにより、
該波長可変半導体レーザ１００のチューニング層１７８
で生じる吸収損失を補うことができ、広い波長可変幅を
得ることができる。
【０１００】なお、上記実施例ではＩｎＰ基板を用いた
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できる。
半導体レーザに適用したものについて示したが、ＧａＡ
ｓ基板を用いた他のIII-Ｖ族化合物半導体からなる半導
体レーザにも本発明を適用できる。
【０１０１】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第１
導電型半導体基板上に配置され、電流注入により光を発
生する半導体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層
を挟んで上記半導体活性層と積層され、電界が印加され
ることによる屈折率変化により、レーザの発振波長を可
変とする半導体チューニング層と、上記半導体活性層及
び半導体チューニング層の両端に、相互に対向して設け
られた前端面と後端面の反射率が相互に異なる一対の共
振器端面と、上記半導体チューニング層に電界を印加す
る、共振器長方向に複数に分割された第１導電側の電界
印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注入する第１
導電側の電流注入用電極と、上記半導体スペーサ層に電
気的に接続された、上記第１導電側の電界印加用電極，
及び上記第１導電側の電流注入用電極と対となる第２導
電側の共通電極とを備えた構成としたので、分割された
各電界印加用電極に対応する上記チューニング層の領域
に印加する電界を調節することにより、共振器全体での
吸収損失を一定に保ったままチューニング層に印加する
電界の総和を増大させることができ、これにより、負の
屈折率変化による減殺を生じることなく、チューニング
層への電界印加による正の屈折率変化を取り出すことが
でき、上記活性層で発生させた光の波長を、スペクトル
線幅を増大させずに大きな幅で可変することができる効
果がある。
導電型半導体基板上に配置され、電流注入により光を発
生する半導体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層
を挟んで上記半導体活性層と積層され、電界が印加され
ることによる屈折率変化により、レーザの発振波長を可
変とする半導体チューニング層と、上記半導体活性層及
び半導体チューニング層の両端に、相互に対向して設け
られた前端面と後端面の反射率が相互に異なる一対の共
振器端面と、上記半導体チューニング層に電界を印加す
る、共振器長方向に複数に分割された第１導電側の電界
印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注入する第１
導電側の電流注入用電極と、上記半導体スペーサ層に電
気的に接続された、上記第１導電側の電界印加用電極，
及び上記第１導電側の電流注入用電極と対となる第２導
電側の共通電極とを備えた構成としたので、分割された
各電界印加用電極に対応する上記チューニング層の領域
に印加する電界を調節することにより、共振器全体での
吸収損失を一定に保ったままチューニング層に印加する
電界の総和を増大させることができ、これにより、負の
屈折率変化による減殺を生じることなく、チューニング
層への電界印加による正の屈折率変化を取り出すことが
でき、上記活性層で発生させた光の波長を、スペクトル
線幅を増大させずに大きな幅で可変することができる効
果がある。
【０１０２】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの第
１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電極
との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損失
がこれら電極により印加する電界の総和の大きさにかか
わらず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を備
えた構成としたので、負の屈折率変化による減殺を生じ
ることなく、チューニング層への電界印加による正の屈
折率変化を取り出すことができ、上記活性層で発生させ
た光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに大きな幅
で可変することができる波長可変半導体レーザ装置を実
現できる効果がある。
導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの第
１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電極
との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損失
がこれら電極により印加する電界の総和の大きさにかか
わらず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を備
えた構成としたので、負の屈折率変化による減殺を生じ
ることなく、チューニング層への電界印加による正の屈
折率変化を取り出すことができ、上記活性層で発生させ
た光の波長を、スペクトル線幅を増大させずに大きな幅
で可変することができる波長可変半導体レーザ装置を実
現できる効果がある。
【０１０３】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層が
上記半導体活性層の上側に積層された構成としたので、
上記活性層で発生させた光の波長を、スペクトル線幅を
増大させずに大きな幅で可変することができる波長可変
半導体レーザ装置を半導体チューニング層が上側の構造
で実現できる効果がある。
導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層が
上記半導体活性層の上側に積層された構成としたので、
上記活性層で発生させた光の波長を、スペクトル線幅を
増大させずに大きな幅で可変することができる波長可変
半導体レーザ装置を半導体チューニング層が上側の構造
で実現できる効果がある。
【０１０４】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半導
体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上
記半導体活性層と積層され、電界が印加されることによ
る屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする半
導体チューニング層と、上記半導体活性層及び半導体チ
ューニング層の両端に、相互に対向して設けられた前端
面と後端面の反射率が相互に異なる一対の共振器端面
と、上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導
電側の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注
入する、共振器長方向に複数に分割された第１導電側の
電流注入用電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接
続された、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記
第１導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共
通電極とを備えた構成としたので、上記チューニング層
に電界を印加するに従い、共振器全体でのしきい値キャ
リア密度が一定となるように各電流注入用電極からの注
入電流の量を調節することができ、これにより電界印加
型のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折
率変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペ
クトルを出力することができる効果がある。
体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半導
体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上
記半導体活性層と積層され、電界が印加されることによ
る屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする半
導体チューニング層と、上記半導体活性層及び半導体チ
ューニング層の両端に、相互に対向して設けられた前端
面と後端面の反射率が相互に異なる一対の共振器端面
と、上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導
電側の電界印加用電極と、上記半導体活性層に電流を注
入する、共振器長方向に複数に分割された第１導電側の
電流注入用電極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接
続された、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記
第１導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共
通電極とを備えた構成としたので、上記チューニング層
に電界を印加するに従い、共振器全体でのしきい値キャ
リア密度が一定となるように各電流注入用電極からの注
入電流の量を調節することができ、これにより電界印加
型のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折
率変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペ
クトルを出力することができる効果がある。
【０１０５】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの第
１導電側の電流注入用電極と上記第２導電側の共通電極
との間に、共振器全体のしきい値キャリア密度が上記電
界印加用電極による電界印加により共振器全体で生じる
吸収損失の大きさにかかわらず一定となるように、電圧
を与える駆動電源を備えた構成としたので、電界印加型
のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折率
変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペク
トルを出力する波長可変半導体レーザ装置を実現できる
効果がある。
導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの第
１導電側の電流注入用電極と上記第２導電側の共通電極
との間に、共振器全体のしきい値キャリア密度が上記電
界印加用電極による電界印加により共振器全体で生じる
吸収損失の大きさにかかわらず一定となるように、電圧
を与える駆動電源を備えた構成としたので、電界印加型
のＴＴＧ構造で生じる吸収損失の増大による負の屈折率
変化をなくすことができ、広い波長範囲で先鋭なスペク
トルを出力する波長可変半導体レーザ装置を実現できる
効果がある。
【０１０６】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層が
上記半導体活性層の下側に積層された構成としたので、
広い波長範囲で先鋭なスペクトルを出力する波長可変半
導体レーザ装置を半導体活性層が上側の構造で実現でき
る効果がある。
導体レーザ装置において、上記半導体チューニング層が
上記半導体活性層の下側に積層された構成としたので、
広い波長範囲で先鋭なスペクトルを出力する波長可変半
導体レーザ装置を半導体活性層が上側の構造で実現でき
る効果がある。
【０１０７】また、この発明によれば、第１導電型半導
体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半導
体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上
記半導体活性層と積層された、電界印加による屈折率変
化，吸収変化が異なる複数の領域を共振器長方向に配置
してなり、電界が印加されることによる屈折率変化によ
り、レーザの発振波長を可変とする半導体チューニング
層と、上記半導体活性層及び半導体チューニング層の両
端に、相互に対向して設けられた前端面，及び後端面か
らなる一対の共振器端面と、上記半導体チューニング層
の各領域に対応して分割され、上記半導体チューニング
層に電界を印加する、第１導電側の電界印加用電極と、
上記活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用電
極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、上
記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側の
電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを備
えた構成としたので、チューニング層の一の領域に電界
を印加することにより生じる，上記活性層で発生させた
光に対する吸収損失を、チューニング層の他の領域に印
加する電界強度を調節して共振器全体の吸収損失が変化
しないようにすることができ、これにより吸収量の変化
による負の屈折率変化をなくすことができ、チューニン
グ層の一の領域による正の屈折率変化よる広い波長可変
幅を維持することができ、広い範囲でその波長を可変で
きる効果がある。
体基板上に配置され、電流注入により光を発生する半導
体活性層と、第２導電型の半導体スペーサ層を挟んで上
記半導体活性層と積層された、電界印加による屈折率変
化，吸収変化が異なる複数の領域を共振器長方向に配置
してなり、電界が印加されることによる屈折率変化によ
り、レーザの発振波長を可変とする半導体チューニング
層と、上記半導体活性層及び半導体チューニング層の両
端に、相互に対向して設けられた前端面，及び後端面か
らなる一対の共振器端面と、上記半導体チューニング層
の各領域に対応して分割され、上記半導体チューニング
層に電界を印加する、第１導電側の電界印加用電極と、
上記活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用電
極と、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、上
記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側の
電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを備
えた構成としたので、チューニング層の一の領域に電界
を印加することにより生じる，上記活性層で発生させた
光に対する吸収損失を、チューニング層の他の領域に印
加する電界強度を調節して共振器全体の吸収損失が変化
しないようにすることができ、これにより吸収量の変化
による負の屈折率変化をなくすことができ、チューニン
グ層の一の領域による正の屈折率変化よる広い波長可変
幅を維持することができ、広い範囲でその波長を可変で
きる効果がある。
【０１０８】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの第
１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電極
との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損失
がこれら電極により印加する電界の総和の大きさに関わ
らず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を備え
た構成としたので、吸収量の変化による負の屈折率変化
をなくすことができ、チューニング層の一の領域による
正の屈折率変化よる広い波長可変幅を維持することがで
き、広い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体レ
ーザ装置を実現できる効果がある。
導体レーザ装置において、上記分割されたそれぞれの第
１導電側の電界印加用電極と上記第２導電側の共通電極
との間に、電界印加により共振器全体で生じる吸収損失
がこれら電極により印加する電界の総和の大きさに関わ
らず一定となるように、電圧を与える可変電圧源を備え
た構成としたので、吸収量の変化による負の屈折率変化
をなくすことができ、チューニング層の一の領域による
正の屈折率変化よる広い波長可変幅を維持することがで
き、広い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体レ
ーザ装置を実現できる効果がある。
【０１０９】また、この発明によれば、電流注入により
光を発生する半導体活性層と、電界が印加されることに
よる屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする
半導体チューニング層と、共振器長方向に周期性を持つ
回折格子を形成する半導体層と、上記半導体チューニン
グ層に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、
上記半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注
入用電極と、上記回折格子を形成する半導体層に、回折
格子の結合定数を増加させ上記半導体チューニング層に
電界を印加することにより生ずる吸収損失を補償するよ
うに電界を印加する第１導電側の電極と、上記第１導電
側の電界印加用電極，上記第１導電側の電流注入用電
極，及び上記回折格子に電界を印加する第１導電側の電
極と対となる第２導電側の共通電極とを備えた構成とし
たので、吸収量の変化による負の屈折率変化をなくすこ
とができ、広い範囲でその波長を可変できる波長可変半
導体レーザ装置を実現できる効果がある。
光を発生する半導体活性層と、電界が印加されることに
よる屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする
半導体チューニング層と、共振器長方向に周期性を持つ
回折格子を形成する半導体層と、上記半導体チューニン
グ層に電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、
上記半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注
入用電極と、上記回折格子を形成する半導体層に、回折
格子の結合定数を増加させ上記半導体チューニング層に
電界を印加することにより生ずる吸収損失を補償するよ
うに電界を印加する第１導電側の電極と、上記第１導電
側の電界印加用電極，上記第１導電側の電流注入用電
極，及び上記回折格子に電界を印加する第１導電側の電
極と対となる第２導電側の共通電極とを備えた構成とし
たので、吸収量の変化による負の屈折率変化をなくすこ
とができ、広い範囲でその波長を可変できる波長可変半
導体レーザ装置を実現できる効果がある。
【０１１０】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記半導体活性層が、第１導
電型半導体基板上に配置されたものであり、上記半導体
チューニング層が、第２導電型の半導体スペーサ層を挟
んで上記半導体活性層と積層されたものであり、上記回
折格子を形成する半導体層が、上記半導体チューニング
層に接して配置されたものであり、上記第２導電側の共
通電極が、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された
ものであり、上記第１導電側の電界印加用電極が、上記
回折格子を形成する半導体層に電界を印加する第１導電
側の電極と兼用される構成としたので、広い範囲でその
波長を可変できるＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザ装
置を実現できる効果がある。
導体レーザ装置において、上記半導体活性層が、第１導
電型半導体基板上に配置されたものであり、上記半導体
チューニング層が、第２導電型の半導体スペーサ層を挟
んで上記半導体活性層と積層されたものであり、上記回
折格子を形成する半導体層が、上記半導体チューニング
層に接して配置されたものであり、上記第２導電側の共
通電極が、上記半導体スペーサ層に電気的に接続された
ものであり、上記第１導電側の電界印加用電極が、上記
回折格子を形成する半導体層に電界を印加する第１導電
側の電極と兼用される構成としたので、広い範囲でその
波長を可変できるＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザ装
置を実現できる効果がある。
【０１１１】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記半導体活性層，上記半導
体チューニング層，及び上記回折格子を形成する半導体
層が、第２導電型基板上に、共振器長方向に位置的に直
列して配置されたものであり、上記第１導電側の電界印
加用電極，上記第１導電側の電流注入用電極，及び上記
回折格子に電界を印加する第１導電側の電極が、上記半
導体活性層，上記半導体チューニング層，及び上記回折
格子を形成する半導体層に対応して位置的に直列して配
置されたものであり、上記第２導電側の共通電極が、上
記第２導電型基板裏面に設けられた構成としたので、広
い範囲でその波長を可変できるＤＢＲ構造の波長可変半
導体レーザ装置を実現できる効果がある。
導体レーザ装置において、上記半導体活性層，上記半導
体チューニング層，及び上記回折格子を形成する半導体
層が、第２導電型基板上に、共振器長方向に位置的に直
列して配置されたものであり、上記第１導電側の電界印
加用電極，上記第１導電側の電流注入用電極，及び上記
回折格子に電界を印加する第１導電側の電極が、上記半
導体活性層，上記半導体チューニング層，及び上記回折
格子を形成する半導体層に対応して位置的に直列して配
置されたものであり、上記第２導電側の共通電極が、上
記第２導電型基板裏面に設けられた構成としたので、広
い範囲でその波長を可変できるＤＢＲ構造の波長可変半
導体レーザ装置を実現できる効果がある。
【０１１２】また、この発明によれば、電流注入により
光を発生する半導体活性層と、電界が印加されることに
よる屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする
半導体チューニング層と、上記半導体チューニング層に
電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、上記半
導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用電
極と、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１
導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電
極と、上記半導体活性層で発生し導波される光の量を、
上記半導体チューニング層に電界を印加することにより
生ずる吸収損失を補償するように制御する光変調器とを
備えた構成としたので、吸収量の変化による負の屈折率
変化をなくすことができ、広い範囲でその波長を可変で
きる波長可変半導体レーザ装置を実現できる効果があ
る。
光を発生する半導体活性層と、電界が印加されることに
よる屈折率変化により、レーザの発振波長を可変とする
半導体チューニング層と、上記半導体チューニング層に
電界を印加する第１導電側の電界印加用電極と、上記半
導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用電
極と、上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１
導電側の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電
極と、上記半導体活性層で発生し導波される光の量を、
上記半導体チューニング層に電界を印加することにより
生ずる吸収損失を補償するように制御する光変調器とを
備えた構成としたので、吸収量の変化による負の屈折率
変化をなくすことができ、広い範囲でその波長を可変で
きる波長可変半導体レーザ装置を実現できる効果があ
る。
【０１１３】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導体
活性層とは異なる基板上に設けた構成としたので、吸収
量の変化による負の屈折率変化をなくすことができ、広
い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体レーザ装
置を実現できる効果がある。
導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導体
活性層とは異なる基板上に設けた構成としたので、吸収
量の変化による負の屈折率変化をなくすことができ、広
い範囲でその波長を可変できる波長可変半導体レーザ装
置を実現できる効果がある。
【０１１４】また、この発明によれば、上記波長可変半
導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導体
活性層と同一基板上に集積化して設けた構成としたの
で、広い範囲でその波長を可変できる集積型の波長可変
半導体レーザ装置を実現できる効果がある。
導体レーザ装置において、上記光変調器を、上記半導体
活性層と同一基板上に集積化して設けた構成としたの
で、広い範囲でその波長を可変できる集積型の波長可変
半導体レーザ装置を実現できる効果がある。
【図１】 この発明の第１の実施例による波長可変半導
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
【図２】 第１の実施例による波長可変半導体レーザ装
置の構造を示す斜視図である。
置の構造を示す斜視図である。
【図３】 この発明の第２の実施例による波長可変半導
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
【図４】 第２の実施例において、活性層に注入するレ
ーザ駆動電流の総和Ｉｆ＋Ｉｒに対するＡＲコーティン
グ側の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｆの割合と共振器全
体のしきい値キャリア密度との関係を示す図である。
ーザ駆動電流の総和Ｉｆ＋Ｉｒに対するＡＲコーティン
グ側の活性層へのレーザ駆動電流Ｉｆの割合と共振器全
体のしきい値キャリア密度との関係を示す図である。
【図５】 第２の実施例による波長可変半導体レーザ装
置の構造を示す斜視図である。
置の構造を示す斜視図である。
【図６】 この発明の第３の実施例による波長可変半導
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
【図７】 第３の実施例において、第１，第２のチュー
ニング層８ａ，８ｂに電界を印加したときのそれぞれの
吸収，及び屈折率の変化を示す図である。
ニング層８ａ，８ｂに電界を印加したときのそれぞれの
吸収，及び屈折率の変化を示す図である。
【図８】 第３の実施例による波長可変半導体レーザ装
置の構造を示す斜視図である。
置の構造を示す斜視図である。
【図９】 この発明の第４の実施例による波長可変半導
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
【図１０】 この発明の第５の実施例による波長可変半
導体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
導体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
【図１１】 この発明の第６の実施例による波長可変半
導体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
導体レーザ装置の構造及び動作を説明するための図であ
る。
【図１２】 第６の実施例による波長可変半導体レーザ
装置の外部変調器の一例を示す図である。
装置の外部変調器の一例を示す図である。
【図１３】 第６の実施例による波長可変半導体レーザ
装置の外部変調器の他の例を示す図である。
装置の外部変調器の他の例を示す図である。
【図１４】 図１３に示す外部変調器の光導波の方向に
沿った断面を示す図である。
沿った断面を示す図である。
【図１５】 第６の実施例による波長可変半導体レーザ
装置の外部変調器のさらに他の例を示す図である。
装置の外部変調器のさらに他の例を示す図である。
【図１６】 図１５に示す外部変調器の光導波の方向に
沿った断面を示す図である。
沿った断面を示す図である。
【図１７】 この発明の第７の実施例による波長可変半
導体レーザ装置を示す斜視図である。
導体レーザ装置を示す斜視図である。
【図１８】 図１７のXVIII-XVIII 線における断面図で
ある。
ある。
【図１９】 従来のＴＴＧ構造の波長可変半導体レーザ
装置を示す斜視図である。
装置を示す斜視図である。
【図２０】 従来の電流注入型のＴＴＧ構造の波長可変
半導体レーザ装置の動作を説明するための図である。
半導体レーザ装置の動作を説明するための図である。
【図２１】 従来の電圧印加型のＴＴＧ構造の波長可変
半導体レーザ装置の動作を説明するための図である。
半導体レーザ装置の動作を説明するための図である。
【図２２】 従来の電圧印加型のＴＴＧ構造の波長可変
半導体レーザ装置の問題点を説明するための図である。
半導体レーザ装置の問題点を説明するための図である。
１ ｐ−ＩｎＰ基板、２ 第１のｐ−ＩｎＰバッファ
層、３ ｎ−ＩｎＰ埋込層、４ａ ｐ−ＩｎＰガイド
層、４ｂ 第２のｐ−ＩｎＰバッファ層、４ｃ 第３の
ｐ−ＩｎＰバッファ層、５，５ａ 回折格子形成層、６
活性層、７ ｎ−ＩｎＰスペーサ層、８ チューニン
グ層、８ａ 第１のチューニング層、８ｂ第２のチュー
ニング層、９ 絶縁膜、１０ レーザ駆動用ｐ側電極、
１０ａ 第１のレーザ駆動用ｐ側電極、１０ｂ 第２の
レーザ駆動用ｐ側電極、１１ ｎ側電極、１２ チュー
ニング用ｐ側電極、１２ａ 第１のチューニング用ｐ側
電極、１２ｂ 第２のチューニング用ｐ側電極、１３
ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１３ａ 第２電導体型
半導体コンタクト層、１４ ＡＲコーティング層、１５
ＨＲコーティング層、４０ 可変電源、４０ａ 第１
の可変電源、４０ｂ第２の可変電源、４１，４１ａ，４
１ｂ，５１，５１ａ，５１ｂ 抵抗、５０駆動電源、５
０ａ 第１の駆動電源、５０ｂ 第２の駆動電源、６０
外部光変調器、６０ａ 光位相変調器、６０ｂ 光強
度変調器、６１ 誘電体基板、６２Ｔｉ拡散導波路、６
３ 光位相変調器側電極、６４ 光強度変調器側電極、
６５ ＨＲコーティング膜、７０ 光ファイバ、１００
ＴＴＧ構造波長可変半導体レーザ、１０１ ｐ型半導
体基板、１０２ ｐ型半導体バッファ層、１０５回折格
子、１０６ 活性層、１０８ チューニング層、１０９
ｎ型半導体バッファ層、１１０ａ レーザ駆動用ｎ側
電極、１１０ｂ チューニング用ｎ側電極、１１０ｃ
回折格子電界印加用ｎ側電極、１１３ ｎ型半導体コン
タクト層、１２０ 共通ｐ側電極、１３１ ｐ型半導体
基板、１３２ ｐ型半導体バッファ層、１３３ 光導波
層、１３３ａ 光導波層（位相変調器側）、１３３ｂ
光導波層（強度変調器側）、１３４ ｎ型半導体バッフ
ァ層、１３５ 半絶縁性埋込層、１３６ ｎ型半導体コ
ンタクト層、１３７ 絶縁膜、１３８ａ 光位相変調器
側ｎ側電極、１３８ｂ 光強度変調器側ｎ側電極、１３
９ ｐ側電極、１４０ＨＲコーティング膜、１５１ ｐ
型半導体基板、１５２ 第１のｐ型半導体バッファ層、
１５３ 光導波層、１５３ａ 光導波層（位相変調器
側）、１５３ｂ光導波層（強度変調器側）、１５４ 第
２のｐ型半導体バッファ層、１５５ｎ型半導体埋込層、
１５６ ｐ型半導体コンタクト層、１５７ 絶縁膜、１
５８ａ 光位相変調器側ｐ側電極、１５８ｂ 光強度変
調器側ｐ側電極、１５９ ｎ側電極、１６０ ＨＲコー
ティング膜、１６１ ｎ型半導体層、１７１ ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板、１７２ 第１のｐ−ＩｎＰバッファ層、１７３
ｎ−ＩｎＰ埋込層、１７４ａ ｐ−ＩｎＰガイド層、
１７４ｂ 第２のｐ−ＩｎＰバッファ層、１７４ｃ 第
３のｐ−ＩｎＰバッファ層、１７５ 回折格子形成層、
１７６ 活性層、１７７ ｎ−ＩｎＰスペーサ層、１７
８ チューニング層、１７９ 絶縁膜、１８０ レーザ
駆動用ｐ側電極、１８１ ｎ側電極、１８２ チューニ
ング用ｐ側電極、１８３ ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層。
層、３ ｎ−ＩｎＰ埋込層、４ａ ｐ−ＩｎＰガイド
層、４ｂ 第２のｐ−ＩｎＰバッファ層、４ｃ 第３の
ｐ−ＩｎＰバッファ層、５，５ａ 回折格子形成層、６
活性層、７ ｎ−ＩｎＰスペーサ層、８ チューニン
グ層、８ａ 第１のチューニング層、８ｂ第２のチュー
ニング層、９ 絶縁膜、１０ レーザ駆動用ｐ側電極、
１０ａ 第１のレーザ駆動用ｐ側電極、１０ｂ 第２の
レーザ駆動用ｐ側電極、１１ ｎ側電極、１２ チュー
ニング用ｐ側電極、１２ａ 第１のチューニング用ｐ側
電極、１２ｂ 第２のチューニング用ｐ側電極、１３
ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１３ａ 第２電導体型
半導体コンタクト層、１４ ＡＲコーティング層、１５
ＨＲコーティング層、４０ 可変電源、４０ａ 第１
の可変電源、４０ｂ第２の可変電源、４１，４１ａ，４
１ｂ，５１，５１ａ，５１ｂ 抵抗、５０駆動電源、５
０ａ 第１の駆動電源、５０ｂ 第２の駆動電源、６０
外部光変調器、６０ａ 光位相変調器、６０ｂ 光強
度変調器、６１ 誘電体基板、６２Ｔｉ拡散導波路、６
３ 光位相変調器側電極、６４ 光強度変調器側電極、
６５ ＨＲコーティング膜、７０ 光ファイバ、１００
ＴＴＧ構造波長可変半導体レーザ、１０１ ｐ型半導
体基板、１０２ ｐ型半導体バッファ層、１０５回折格
子、１０６ 活性層、１０８ チューニング層、１０９
ｎ型半導体バッファ層、１１０ａ レーザ駆動用ｎ側
電極、１１０ｂ チューニング用ｎ側電極、１１０ｃ
回折格子電界印加用ｎ側電極、１１３ ｎ型半導体コン
タクト層、１２０ 共通ｐ側電極、１３１ ｐ型半導体
基板、１３２ ｐ型半導体バッファ層、１３３ 光導波
層、１３３ａ 光導波層（位相変調器側）、１３３ｂ
光導波層（強度変調器側）、１３４ ｎ型半導体バッフ
ァ層、１３５ 半絶縁性埋込層、１３６ ｎ型半導体コ
ンタクト層、１３７ 絶縁膜、１３８ａ 光位相変調器
側ｎ側電極、１３８ｂ 光強度変調器側ｎ側電極、１３
９ ｐ側電極、１４０ＨＲコーティング膜、１５１ ｐ
型半導体基板、１５２ 第１のｐ型半導体バッファ層、
１５３ 光導波層、１５３ａ 光導波層（位相変調器
側）、１５３ｂ光導波層（強度変調器側）、１５４ 第
２のｐ型半導体バッファ層、１５５ｎ型半導体埋込層、
１５６ ｐ型半導体コンタクト層、１５７ 絶縁膜、１
５８ａ 光位相変調器側ｐ側電極、１５８ｂ 光強度変
調器側ｐ側電極、１５９ ｎ側電極、１６０ ＨＲコー
ティング膜、１６１ ｎ型半導体層、１７１ ｐ−Ｉｎ
Ｐ基板、１７２ 第１のｐ−ＩｎＰバッファ層、１７３
ｎ−ＩｎＰ埋込層、１７４ａ ｐ−ＩｎＰガイド層、
１７４ｂ 第２のｐ−ＩｎＰバッファ層、１７４ｃ 第
３のｐ−ＩｎＰバッファ層、１７５ 回折格子形成層、
１７６ 活性層、１７７ ｎ−ＩｎＰスペーサ層、１７
８ チューニング層、１７９ 絶縁膜、１８０ レーザ
駆動用ｐ側電極、１８１ ｎ側電極、１８２ チューニ
ング用ｐ側電極、１８３ ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層。
Claims (14)
- 【請求項１】 第１導電型半導体基板上に配置され、電
流注入により光を発生する半導体活性層と、 上記半導体活性層との間に第２導電型の半導体スペーサ
層を挟んで積層され、電界が印加されることによる屈折
率変化により、レーザの発振波長を可変とする半導体チ
ューニング層と、 上記半導体活性層及び半導体チューニング層の両端に、
相互に対向して設けられた前端面と後端面の反射率が相
互に異なる一対の共振器端面と、 上記半導体チューニング層に電界を印加する、共振器長
方向に複数に分割された第１導電側の電界印加用電極
と、 上記半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注
入用電極と、 上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、上記第１
導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側の電流注
入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを備えたこ
とを特徴とする波長可変半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の波長可変半導体レーザ装
置において、 上記分割されたそれぞれの第１導電側の電界印加用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、電界印加により
共振器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加す
る電界の総和の大きさにかかわらず一定となるように、
電圧を与える可変電圧源を備えたことを特徴とする波長
可変半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 請求項２記載の波長可変半導体レーザ装
置において、 上記半導体チューニング層は上記半導体活性層の上側に
積層されたものであることを特徴とする波長可変半導体
レーザ装置。 - 【請求項４】 第１導電型半導体基板上に配置され、電
流注入により光を発生する半導体活性層と、 上記半導体活性層との間に第２導電型の半導体スペーサ
層を挟んで積層され、電界が印加されることによる屈折
率変化により、レーザの発振波長を可変とする半導体チ
ューニング層と、 上記半導体活性層及び半導体チューニング層の両端に、
相互に対向して設けられた前端面と後端面の反射率が相
互に異なる一対の共振器端面と、 上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導電側
の電界印加用電極と、 上記半導体活性層に電流を注入する、共振器長方向に複
数に分割された第１導電側の電流注入用電極と、 上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、上記第１
導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側の電流注
入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを備えたこ
とを特徴とする波長可変半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 請求項４記載の波長可変半導体レーザ装
置において、 上記分割されたそれぞれの第１導電側の電流注入用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、共振器全体のし
きい値キャリア密度が上記電界印加用電極による電界印
加により共振器全体で生じる吸収損失の大きさにかかわ
らず一定となるように、電圧を与える駆動電源を備えた
ことを特徴とする波長可変半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 請求項５記載の波長可変半導体レーザ装
置において、 上記半導体チューニング層は上記半導体活性層の下側に
積層されたものであることを特徴とする波長可変半導体
レーザ装置。 - 【請求項７】 第１導電型半導体基板上に配置され、電
流注入により光を発生する半導体活性層と、 上記半導体活性層との間に第２導電型の半導体スペーサ
層を挟んで積層された、電界印加による屈折率変化，吸
収変化が異なる複数の領域を共振器長方向に配置してな
り、電界が印加されることによる屈折率変化により、レ
ーザの発振波長を可変とする半導体チューニング層と、 上記半導体活性層及び半導体チューニング層の両端に、
相互に対向して設けられた前端面，及び後端面からなる
一対の共振器端面と、 上記半導体チューニング層の各領域に対応して分割さ
れ、上記半導体チューニング層に電界を印加する、第１
導電側の電界印加用電極と、 上記活性層に電流を注入する第１導電側の電流注入用電
極と、 上記半導体スペーサ層に電気的に接続された、上記第１
導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側の電流注
入用電極と対となる第２導電側の共通電極とを備えたこ
とを特徴とする波長可変半導体レーザ装置。 - 【請求項８】 請求項７記載の波長可変半導体レーザ装
置において、 上記分割されたそれぞれの第１導電側の電界印加用電極
と上記第２導電側の共通電極との間に、電界印加により
共振器全体で生じる吸収損失がこれら電極により印加す
る電界の総和の大きさに関わらず一定となるように、電
圧を与える可変電圧源を備えたことを特徴とする波長可
変半導体レーザ装置。 - 【請求項９】 電流注入により光を発生する半導体活性
層と、 電界が印加されることによる屈折率変化により、レーザ
の発振波長を可変とする半導体チューニング層と、 共振器長方向に周期性を持つ回折格子を形成する半導体
層と、 上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導電側
の電界印加用電極と、 上記半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注
入用電極と、 上記回折格子を形成する半導体層に、回折格子の結合定
数を増加させ上記半導体チューニング層に電界を印加す
ることにより生ずる吸収損失を補償するように電界を印
加する第１導電側の電極と、 上記第１導電側の電界印加用電極，上記第１導電側の電
流注入用電極，及び上記回折格子に電界を印加する第１
導電側の電極と対となる第２導電側の共通電極とを備え
たことを特徴とする波長可変半導体レーザ装置。 - 【請求項１０】 請求項９記載の波長可変半導体レーザ
装置において、 上記半導体活性層は、第１導電型半導体基板上に配置さ
れたものであり、 上記半導体チューニング層は、第２導電型の半導体スペ
ーサ層を挟んで上記半導体活性層と積層されたものであ
り、 上記回折格子を形成する半導体層は、上記半導体チュー
ニング層に接して配置されたものであり、 上記第２導電側の共通電極は上記半導体スペーサ層に電
気的に接続されたものであり、 上記第１導電側の電界印加用電極は、上記回折格子を形
成する半導体層に電界を印加する第１導電側の電極と兼
用されるものであることを特徴とする波長可変半導体レ
ーザ装置。 - 【請求項１１】 請求項９記載の波長可変半導体レーザ
装置において、 上記半導体活性層，上記半導体チューニング層，及び上
記回折格子を形成する半導体層は、第２導電型基板上
に、共振器長方向に位置的に直列して配置されたもので
あり、 上記第１導電側の電界印加用電極，上記第１導電側の電
流注入用電極，及び上記回折格子に電界を印加する第１
導電側の電極は、上記半導体活性層，上記半導体チュー
ニング層，及び上記回折格子を形成する半導体層に対応
して位置的に直列して配置されたものであり、 上記第２導電側の共通電極は、上記第２導電型基板裏面
に設けられたものであることを特徴とする波長可変半導
体レーザ装置。 - 【請求項１２】 電流注入により光を発生する半導体活
性層と、 電界が印加されることによる屈折率変化により、レーザ
の発振波長を可変とする半導体チューニング層と、 上記半導体チューニング層に電界を印加する第１導電側
の電界印加用電極と、 上記半導体活性層に電流を注入する第１導電側の電流注
入用電極と、 上記第１導電側の電界印加用電極，及び上記第１導電側
の電流注入用電極と対となる第２導電側の共通電極と、 上記半導体活性層で発生し導波される光の量を、上記半
導体チューニング層に電界を印加することにより生ずる
吸収損失を補償するように制御する光変調器とを備えた
ことを特徴とする波長可変半導体レーザ装置。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の波長可変半導体レー
ザ装置において、 上記光変調器は、上記半導体活性層とは異なる基板上に
設けられたものであることを特徴とする波長可変半導体
レーザ装置。 - 【請求項１４】 請求項１２記載の波長可変半導体レー
ザ装置において、 上記光変調器は、上記半導体活性層と同一基板上に集積
化して設けられたものであることを特徴とする波長可変
半導体レーザ装置。
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