JPS63119284A - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPS63119284A JPS63119284A JP26455286A JP26455286A JPS63119284A JP S63119284 A JPS63119284 A JP S63119284A JP 26455286 A JP26455286 A JP 26455286A JP 26455286 A JP26455286 A JP 26455286A JP S63119284 A JPS63119284 A JP S63119284A
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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
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/026—Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
-
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- 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
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- H01S5/0262—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices
- H01S5/0264—Photo-diodes, e.g. transceiver devices, bidirectional devices for monitoring the laser-output
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光通信用伝送部品あるいは光集積回路素子と
して用いる半導体レーザに関するもので２ ベーン ある。
して用いる半導体レーザに関するもので２ ベーン ある。
従来の技術
近年、半導体レーザー作製技術の向上に伴ない、光情報
処理・光通信等の幅広い分野においてその実用化が図ら
れてきた。なかでも長波長帯光通信分野では、ＩｎＰ系
ＤＦＢレーザーの特性改善が著しく、発振波長の絶対安
定化を前提とした超波長多重伝送方式の検討も行われつ
つある。この伝送方式では発振波長を数人ないし数十λ
間隔で精密に制御し、光ファイバーの波長分散が影響を
及ぼさない程度の非常に狭い波長帯域で多重伝送を行う
もので、この方式を用いることによって伝送容量を従来
の数倍ないし数十倍に高めることができるものと期待さ
れている。
処理・光通信等の幅広い分野においてその実用化が図ら
れてきた。なかでも長波長帯光通信分野では、ＩｎＰ系
ＤＦＢレーザーの特性改善が著しく、発振波長の絶対安
定化を前提とした超波長多重伝送方式の検討も行われつ
つある。この伝送方式では発振波長を数人ないし数十λ
間隔で精密に制御し、光ファイバーの波長分散が影響を
及ぼさない程度の非常に狭い波長帯域で多重伝送を行う
もので、この方式を用いることによって伝送容量を従来
の数倍ないし数十倍に高めることができるものと期待さ
れている。
発明が解決しようとする問題点
ところが、一般に半導体レーザーは、その構造上発振波
長が変化してしまうという問題点を有している。発振波
長の変動要因として大きく以下の二点があげられる。
長が変化してしまうという問題点を有している。発振波
長の変動要因として大きく以下の二点があげられる。
一１温度変化によるもの
３１・−ノ
半導体レーザーは、キャリアを活性領域へ注入し、キャ
リアの再結合による発光・増幅を行ないレーザー発振を
得ている。しかし、光エネルギーへの変換効率は１００
％とはならず、注入キャリアの一部が熱エネルギーにも
変換されて活性層の温度上昇を引き起こしてしまう。そ
の結果、活性層の発振波長を左右するバンドギャップエ
ネルギーを変化させ発振波長の温度ドリフトを起こして
しまう。１．３μｍμｍ−ザーの場合、ＦＰ型レーザー
ではその変化量は５ Ａ ／ ｄｅｇ程度、ＤＦＢレー
ザーではＩ Ａ ／ ｄｅｇ程度となっている。
リアの再結合による発光・増幅を行ないレーザー発振を
得ている。しかし、光エネルギーへの変換効率は１００
％とはならず、注入キャリアの一部が熱エネルギーにも
変換されて活性層の温度上昇を引き起こしてしまう。そ
の結果、活性層の発振波長を左右するバンドギャップエ
ネルギーを変化させ発振波長の温度ドリフトを起こして
しまう。１．３μｍμｍ−ザーの場合、ＦＰ型レーザー
ではその変化量は５ Ａ ／ ｄｅｇ程度、ＤＦＢレー
ザーではＩ Ａ ／ ｄｅｇ程度となっている。
二、キャリア濃度変化によるもの
半導体レーザーを高速変調した場合、チャーピングと呼
ばれる現象が生じる。これは、光強度の直接変調によっ
て引き起こされる活性層内キャリア濃度変化が、活性層
の実効的屈折率を変化させ、その結果、活性層の実効的
屈折率が変動してしまい発振波長のスペクトル幅を増加
させるとともに、中心波長のゆらぎを引き起こしてしま
う。コヒーレント通信用光源としては、このチャーピン
グをいかに抑え、スペクトル幅の狭い安定なレーザー光
を得るかが大きな課題となっておシ様々な方式で精力的
に開発が行なわれている。発振波長の絶対安定化を図る
上では、ハイブリッド構成よりはむしろ、モノリシック
な構成が有望であると考えられている。従来のレーザー
では、発振パワーのモニター機能は有していても発振波
長のモニター機能は有しておらず、上述のような理由に
ょシ超波長多重伝送用光源やコヒーレント通信用光源と
しては、発振波長の制御性という点で問題があった。よ
って本発明の目的は、上述の欠点を除去することのでき
る、すなわち発振波長のモニター機能を有する半導体レ
ーザー装置を提供することにある。
ばれる現象が生じる。これは、光強度の直接変調によっ
て引き起こされる活性層内キャリア濃度変化が、活性層
の実効的屈折率を変化させ、その結果、活性層の実効的
屈折率が変動してしまい発振波長のスペクトル幅を増加
させるとともに、中心波長のゆらぎを引き起こしてしま
う。コヒーレント通信用光源としては、このチャーピン
グをいかに抑え、スペクトル幅の狭い安定なレーザー光
を得るかが大きな課題となっておシ様々な方式で精力的
に開発が行なわれている。発振波長の絶対安定化を図る
上では、ハイブリッド構成よりはむしろ、モノリシック
な構成が有望であると考えられている。従来のレーザー
では、発振パワーのモニター機能は有していても発振波
長のモニター機能は有しておらず、上述のような理由に
ょシ超波長多重伝送用光源やコヒーレント通信用光源と
しては、発振波長の制御性という点で問題があった。よ
って本発明の目的は、上述の欠点を除去することのでき
る、すなわち発振波長のモニター機能を有する半導体レ
ーザー装置を提供することにある。
問題点を解決するための手段
上記の問題点を解決するだめに、本発明では基板面に形
成された半導体レーザーと、前記半導体レーザーに結合
された光導波路と、前記光導波路上に形成され波長選択
反射機能を有する導波路型光分波器と、前記導波路型光
分波器より所定の位５１・−ヅ 置に設置された少なくとも１つ以上の受光素子を備えて
おり、これらをモノリシックに集積化して形成する。ま
た前記半導体レーザーは分布帰還型あるいはブラッグ反
射型構造をとってお９、レーザー発振光の一部は前記導
波路型光分波器によって回折を受け、所定の位置に設置
された受光素子によって検出される。ブラッグ条件によ
りその発振波長をモニターすることができる。
成された半導体レーザーと、前記半導体レーザーに結合
された光導波路と、前記光導波路上に形成され波長選択
反射機能を有する導波路型光分波器と、前記導波路型光
分波器より所定の位５１・−ヅ 置に設置された少なくとも１つ以上の受光素子を備えて
おり、これらをモノリシックに集積化して形成する。ま
た前記半導体レーザーは分布帰還型あるいはブラッグ反
射型構造をとってお９、レーザー発振光の一部は前記導
波路型光分波器によって回折を受け、所定の位置に設置
された受光素子によって検出される。ブラッグ条件によ
りその発振波長をモニターすることができる。
作 用
本発明は、狭帯域光学フィルターとして光導波路上にグ
レーティングを形成した導波路型光分波器を用いておｐ
１適当々設計を施せばフィルターのバンド巾は１Å以下
の特性も可能となり、レーザーの発振波長の微細な変化
に対しても十分なモニター機能を有することになる。
レーティングを形成した導波路型光分波器を用いておｐ
１適当々設計を施せばフィルターのバンド巾は１Å以下
の特性も可能となり、レーザーの発振波長の微細な変化
に対しても十分なモニター機能を有することになる。
実施例
次に図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第１
図は本発明の一実施例を示し、図中１はＩｎＰ基板、２
はＢＨ槽構造ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰＤＦＢレーザー、
３は３次元閉じ込め構造の光導６ ページ 波路、４は光導波路上に形成されたグレーティング、５
はＤＦＢレーザーの埋込領域の一部に適当な配置で作製
された受光素子、６はレーザー出力光、７はグレーティ
ング４によって回折されたレーザー光である。ＤＦＢレ
ーザーの発振出力光は、端面に直接結合された光導波路
３へ結合される。
図は本発明の一実施例を示し、図中１はＩｎＰ基板、２
はＢＨ槽構造ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰＤＦＢレーザー、
３は３次元閉じ込め構造の光導６ ページ 波路、４は光導波路上に形成されたグレーティング、５
はＤＦＢレーザーの埋込領域の一部に適当な配置で作製
された受光素子、６はレーザー出力光、７はグレーティ
ング４によって回折されたレーザー光である。ＤＦＢレ
ーザーの発振出力光は、端面に直接結合された光導波路
３へ結合される。
光導波路の組成としては通常、レーザー光に対して透明
なバンドギャップを有する組成のＩ ｎＧａＡｓ Ｐ層
が用いられる。光導波層を伝搬する発振出力光の一部は
、グレーティング４によってブラッグ条件を満足する角
度で回折される。この時の条件は、レーザーの発振波長
：λ、グレーティングの周期：Ａ、グレーティングへの
入射角二〇等によって決定される。今、定常状態での発
振波長に対して、その回折光が受光素子５へ入射するよ
うな設計を行うと回折光は透明な特性の埋込領域を通過
した後、受光素子５によって検出されることになる。
なバンドギャップを有する組成のＩ ｎＧａＡｓ Ｐ層
が用いられる。光導波層を伝搬する発振出力光の一部は
、グレーティング４によってブラッグ条件を満足する角
度で回折される。この時の条件は、レーザーの発振波長
：λ、グレーティングの周期：Ａ、グレーティングへの
入射角二〇等によって決定される。今、定常状態での発
振波長に対して、その回折光が受光素子５へ入射するよ
うな設計を行うと回折光は透明な特性の埋込領域を通過
した後、受光素子５によって検出されることになる。
レーザーの発振波長が外的要因で変化すると、グレーテ
ィング４によるブラッグ条件が変化し、受光素子への入
射条件が変化することになる。つま７、、−＞ ｐ、ある間隔で並置された受光素子のそれぞれの出力を
モニターすることによって、定常状態からの発振波長の
シフトを観測することができる。レーザーの発振波長は
、温度あるいは電界等によって外的に制御を行うことが
できるため、これらの制御系へ受光素子の出力をフィー
ドバックすることによって、絶対的な発振波長の安定化
を図ることが可能になる。また、レーザー素子、光導波
路。
ィング４によるブラッグ条件が変化し、受光素子への入
射条件が変化することになる。つま７、、−＞ ｐ、ある間隔で並置された受光素子のそれぞれの出力を
モニターすることによって、定常状態からの発振波長の
シフトを観測することができる。レーザーの発振波長は
、温度あるいは電界等によって外的に制御を行うことが
できるため、これらの制御系へ受光素子の出力をフィー
ドバックすることによって、絶対的な発振波長の安定化
を図ることが可能になる。また、レーザー素子、光導波
路。
分波器、受光素子等の機能素子をモノリシックに集積化
しているために、光学素子のアライメントの必要もなく
、丑だ安定性に極めて優れた構成となっている。
しているために、光学素子のアライメントの必要もなく
、丑だ安定性に極めて優れた構成となっている。
なお、本実施例ではＩｎＰ系材系材用いた構成で説明を
行なったが、他の材料、例えばＧ ａ Ａ ｓ系の半導
体材料、あるいはＬ ｉ Ｎ ｂ ０３等の強誘電体材
料にも応用できることは言うまでもない。
行なったが、他の材料、例えばＧ ａ Ａ ｓ系の半導
体材料、あるいはＬ ｉ Ｎ ｂ ０３等の強誘電体材
料にも応用できることは言うまでもない。
本発明は、狭帯域光学フィルターとして光導波路上にグ
レーティングを形成した導波路型光分波器を用いており
、適当な設計を施せばフィルターのバンド巾は１Å以下
の特性も可能となり、レーザーの発振波長の微細な変化
に対しても十分なモニター機能を有することになる。第
２図にその代表的な導波路型分波器の斜視図を示す。図
中１１は基板、１２は光導波層、１３は光導波層上に形
成された分波作用を持つグレーティングである。
レーティングを形成した導波路型光分波器を用いており
、適当な設計を施せばフィルターのバンド巾は１Å以下
の特性も可能となり、レーザーの発振波長の微細な変化
に対しても十分なモニター機能を有することになる。第
２図にその代表的な導波路型分波器の斜視図を示す。図
中１１は基板、１２は光導波層、１３は光導波層上に形
成された分波作用を持つグレーティングである。
光導波路１２に結合された入力光１４は導波路中のグレ
ーティング１３によって回折作用を受は偏向される。こ
の関係はブラッグ条件によって示される。第３図に示す
ように入射角二〇、媒質中における波長：λの光に対し
て、Ａ−λ／ ２ ｓｉｎθ で与えられる格子定数を
もつ回折格子１３はブラッグ条件を満足することから、
入射光１５は格子面に対して反射角θの方向へ回折を起
こしフィルターとして作用する。同時に、回折された光
の進行方向上に光を検出する受光素子を設置することに
よって、光波のモニターとして機能させることができる
。
ーティング１３によって回折作用を受は偏向される。こ
の関係はブラッグ条件によって示される。第３図に示す
ように入射角二〇、媒質中における波長：λの光に対し
て、Ａ−λ／ ２ ｓｉｎθ で与えられる格子定数を
もつ回折格子１３はブラッグ条件を満足することから、
入射光１５は格子面に対して反射角θの方向へ回折を起
こしフィルターとして作用する。同時に、回折された光
の進行方向上に光を検出する受光素子を設置することに
よって、光波のモニターとして機能させることができる
。
発明の効果
以上述べたように本発明によれば、超波長多重伝送用光
源として非常に特性に優れた半導体レー９１・−ノ ザー装置を実現できるものであり、その実用上の効果は
大である。
源として非常に特性に優れた半導体レー９１・−ノ ザー装置を実現できるものであり、その実用上の効果は
大である。
第１図は本発明の実施例の半導体レーザー装置の構造を
示す斜視図、第２図は導波路型分波器の構造を示す斜視
図、第３図はブラッグ回折条件の説明図である。 １・・・・・・基板、２・・−・・ＤＦＢレーザー、３
・・・・・・光導波路、４・・・・・・グレーティング
、５・・・・・・受光素子、６・・・・・・レーザー出
力光、７・・・・・・レーザー光。
示す斜視図、第２図は導波路型分波器の構造を示す斜視
図、第３図はブラッグ回折条件の説明図である。 １・・・・・・基板、２・・−・・ＤＦＢレーザー、３
・・・・・・光導波路、４・・・・・・グレーティング
、５・・・・・・受光素子、６・・・・・・レーザー出
力光、７・・・・・・レーザー光。
Claims (2)
- （１）基板面上に形成された半導体レーザと、前記半導
体レーザに結合された光導波路と、前記光導波路上に形
成され波長選択反射機能を有する導波路型光分波器と、
前記導波路型光分波器より所定の位置に設置され少なく
とも１つ以上の受光素子とをモノリシックに集積化し、
前記導波路型分波器および前記受光素子を用いて前記半
導体レーザの発振状態をモニターするようにした半導体
レーザ装置。 - （２）半導体レーザが分布帰還型あるいはブラッグ反射
型構造を有する特許請求の範囲第１項に記載の半導体レ
ーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26455286A JPS63119284A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26455286A JPS63119284A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63119284A true JPS63119284A (ja) | 1988-05-23 |
Family
ID=17404856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26455286A Pending JPS63119284A (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63119284A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998043327A3 (de) * | 1997-03-26 | 1998-12-23 | Siemens Ag | Verfahren zur wellenlängenstabilisierung eines lasers und anordnung zur durchführung des verfahrens |
| JP2012151141A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-09 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JP2017161765A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | 光素子及び光生成装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59154086A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Nec Corp | 周波数安定化半導体レ−ザ |
| JPS61168957A (ja) * | 1985-01-07 | 1986-07-30 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 二方向光通信装置とその製法 |
| JPS61208281A (ja) * | 1985-03-13 | 1986-09-16 | Canon Inc | 半導体レ−ザ装置 |
-
1986
- 1986-11-06 JP JP26455286A patent/JPS63119284A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59154086A (ja) * | 1983-02-22 | 1984-09-03 | Nec Corp | 周波数安定化半導体レ−ザ |
| JPS61168957A (ja) * | 1985-01-07 | 1986-07-30 | シーメンス、アクチエンゲゼルシヤフト | 二方向光通信装置とその製法 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| WO1998043327A3 (de) * | 1997-03-26 | 1998-12-23 | Siemens Ag | Verfahren zur wellenlängenstabilisierung eines lasers und anordnung zur durchführung des verfahrens |
| JP2012151141A (ja) * | 2011-01-14 | 2012-08-09 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ |
| JP2017161765A (ja) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | 光素子及び光生成装置 |
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