JPS63185A - 半導体レ−ザ - Google Patents
半導体レ−ザInfo
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- JPS63185A JPS63185A JP61143604A JP14360486A JPS63185A JP S63185 A JPS63185 A JP S63185A JP 61143604 A JP61143604 A JP 61143604A JP 14360486 A JP14360486 A JP 14360486A JP S63185 A JPS63185 A JP S63185A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
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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
- H01S5/10—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
Landscapes
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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】
〔概要〕
この発明は、分布帰還形半導体レーザにおいて、ブラッ
ク波長の光波に対して２πの位相差に相当する位相シフ
トを、そのコルゲーションに複数かつ奇数個設けること
により、 発振が成長した状態でも共振器内の界強度差、屈折率差
を抑制してモード選択性を確保し、安定した単一波長の
光出力を得るものである。
ク波長の光波に対して２πの位相差に相当する位相シフ
トを、そのコルゲーションに複数かつ奇数個設けること
により、 発振が成長した状態でも共振器内の界強度差、屈折率差
を抑制してモード選択性を確保し、安定した単一波長の
光出力を得るものである。
本発明は半導体レーザ、特に単一波長の光出力を得る分
布帰還形半導体レーザの構造に関する。
布帰還形半導体レーザの構造に関する。
° 光を情報（皆号の媒体とする光通信システムなどの
高度化及び多様化を推進するために、単一波長発振に適
する分布帰還形（ＤＦＢ） レーザに期待が寄せられて
いるが、従来のＤＦＢレーザで高出力を求めればその発
振モードの安定性が低下し易く、その改善が要望されて
いる。
高度化及び多様化を推進するために、単一波長発振に適
する分布帰還形（ＤＦＢ） レーザに期待が寄せられて
いるが、従来のＤＦＢレーザで高出力を求めればその発
振モードの安定性が低下し易く、その改善が要望されて
いる。
発振波長すなわち縦モードの制御に適する半導体レーザ
として、光導波領域に設けた回折格子によって選択的に
帰還を行うＤＦＢレーザが最も期待されている。
として、光導波領域に設けた回折格子によって選択的に
帰還を行うＤＦＢレーザが最も期待されている。
この回折格子はブラック波長λ、において光波の反射率
が極大となるが、回折格子による反射ではこのブラック
波長λ、の光波は１回の反射でその位相がＡπ変化し、
１往復では位相変化がπすなわち反転するためにこのブ
ラック波長では発振せず、共振器の１端面から他の端面
までの伝搬中に回折格子に対してほぼ士（〃±ｎ）πの
位相のずれを生ずる波長で正帰還となりレーザ発振が行
われる。この発振条件のうちｎ＝０の２波長の闇値電流
が最も小さく、通常のＤＦＢレーザの縦モードはこの２
波長λいλ２を含む、或いはその一方から他方に変動し
易い不安定なモードとなる。
が極大となるが、回折格子による反射ではこのブラック
波長λ、の光波は１回の反射でその位相がＡπ変化し、
１往復では位相変化がπすなわち反転するためにこのブ
ラック波長では発振せず、共振器の１端面から他の端面
までの伝搬中に回折格子に対してほぼ士（〃±ｎ）πの
位相のずれを生ずる波長で正帰還となりレーザ発振が行
われる。この発振条件のうちｎ＝０の２波長の闇値電流
が最も小さく、通常のＤＦＢレーザの縦モードはこの２
波長λいλ２を含む、或いはその一方から他方に変動し
易い不安定なモードとなる。
上述の性質を有するＤＦＢレーザの縦モードを単一にす
るために第３図に示す如き構造が知られている０図にお
いて、２６は活性層、２５はガイド層、２３及び２７は
クラッド層であり、ガイド層２５とクラッド層２３との
界面に１次の回折格子２４を形成し、中央からみて左側
と右側で、回折格子２４のコルゲージランの位相をその
周期への２シフトさせることにより所要の位相差を与、
えている。
るために第３図に示す如き構造が知られている０図にお
いて、２６は活性層、２５はガイド層、２３及び２７は
クラッド層であり、ガイド層２５とクラッド層２３との
界面に１次の回折格子２４を形成し、中央からみて左側
と右側で、回折格子２４のコルゲージランの位相をその
周期への２シフトさせることにより所要の位相差を与、
えている。
この構造を実際に製造するには、例えば位相を％Δ飛曜
させる位置を界面として一方にポジレジスト他方にネガ
レジストを塗布し、これを２光束干渉法で露光してレジ
ストマスクを形成する方法、或いは位相マスク法などが
適用されている。
させる位置を界面として一方にポジレジスト他方にネガ
レジストを塗布し、これを２光束干渉法で露光してレジ
ストマスクを形成する方法、或いは位相マスク法などが
適用されている。
上述の如くコルゲーションにブラック波長の光波に対し
て１／２πの位相差に相当する位相シフト、例えば１次
の回折格子の場合にはその周期への各の位相シフトを設
けることにより単一波長発振が実現されるが、この構造
のＤＰＢレーザでも回折格子の結合係数にが比較的に太
き（、共振器長（光導波領域長）Ｌとの積にＬが１．５
〜２６０程度以上の低閾値レーザなどでは、発振の成長
に伴って多モード化することがありその対策が要望され
ている。
て１／２πの位相差に相当する位相シフト、例えば１次
の回折格子の場合にはその周期への各の位相シフトを設
けることにより単一波長発振が実現されるが、この構造
のＤＰＢレーザでも回折格子の結合係数にが比較的に太
き（、共振器長（光導波領域長）Ｌとの積にＬが１．５
〜２６０程度以上の低閾値レーザなどでは、発振の成長
に伴って多モード化することがありその対策が要望され
ている。
この現象は第４図（ａｌに界強度（光強度）分布、同図
（ｂ）に屈折率分布を何れも共振器長方向について例示
する如く、発振が成長し光出力が増大するに伴って、光
導波領域のコルゲーション位相シフト位置近傍で界強度
が特に強くなり、この位置で誘導放出が増加してキャリ
ア密度が減少し共振器内の屈折率分布に僅かながら差異
を生じて、モード選択性すなわちモード相互間の最低閾
値の差が減少することによる。
（ｂ）に屈折率分布を何れも共振器長方向について例示
する如く、発振が成長し光出力が増大するに伴って、光
導波領域のコルゲーション位相シフト位置近傍で界強度
が特に強くなり、この位置で誘導放出が増加してキャリ
ア密度が減少し共振器内の屈折率分布に僅かながら差異
を生じて、モード選択性すなわちモード相互間の最低閾
値の差が減少することによる。
前記問題点は、光波を選択的に帰還するコルゲーション
に、ブラック波長の光波に対して２πの位相差に相当す
る位相シフトが複数かつ奇数個設けられてなる本発明に
よる半導体レーザにより解決される。
に、ブラック波長の光波に対して２πの位相差に相当す
る位相シフトが複数かつ奇数個設けられてなる本発明に
よる半導体レーザにより解決される。
本発明によれば、上述の２π位相シフトを奇数個配置す
ることにより光波からみた位相調整量の合計値Δψを、 Δψ＝±−±ｎπ （ｎは整数） としてブラック波長λＢの単−縦モードを得、かつ複数
個分散配置することにより、第２図（ａｌ、（ｂｌの共
振器長方向の異強度分布、屈折率分布の如く、共振器内
の界強度差、屈折率差を実線で例示する様に破線の従来
例より大幅に抑制してモード選択性を確保する。
ることにより光波からみた位相調整量の合計値Δψを、 Δψ＝±−±ｎπ （ｎは整数） としてブラック波長λＢの単−縦モードを得、かつ複数
個分散配置することにより、第２図（ａｌ、（ｂｌの共
振器長方向の異強度分布、屈折率分布の如く、共振器内
の界強度差、屈折率差を実線で例示する様に破線の従来
例より大幅に抑制してモード選択性を確保する。
なおこの複数のＡπ位相シフトを光導波方向の中心に関
して対称的に配設すれば、界強度、屈折率を平均化し、
変動を抑制する効果が大きい。
して対称的に配設すれば、界強度、屈折率を平均化し、
変動を抑制する効果が大きい。
以下本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明の実施例の模式側断面図であり、１はｎ
串型ＩｎＰ基板、３はｎ型ＴｎＰクラッド層、４はコル
ゲーション、５は例えばルミネセンスビーク波長λｇ＝
１．０−１厚さ０．２−程度のｎ型１ｎＧａＡｓＰガイ
ド層、６は例えばルミネセンスビーク波長λｇ＝１．３
−１厚さ０．１５−程度でノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
活性層、７はｐ型！ｎＰクラッド層、８はｐ＋型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層、９はｎ側電極、１０はｐ側電極
である。
串型ＩｎＰ基板、３はｎ型ＴｎＰクラッド層、４はコル
ゲーション、５は例えばルミネセンスビーク波長λｇ＝
１．０−１厚さ０．２−程度のｎ型１ｎＧａＡｓＰガイ
ド層、６は例えばルミネセンスビーク波長λｇ＝１．３
−１厚さ０．１５−程度でノンドープのＩｎＧａＡｓＰ
活性層、７はｐ型！ｎＰクラッド層、８はｐ＋型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層、９はｎ側電極、１０はｐ側電極
である。
本実施例のコルゲーション４は、ｎ型［ｎＧａＡｓＰガ
イド層５のエピタキシャル成長に先立って、ｎ型１ｎＰ
クラツドＮ３の上面に例えばポジレジストとネガレジス
トとを縞状に交互に塗布し、ヘリウム−カドミウム（Ｈ
ｅ −Ｃｄ）レーザ光による２光束干渉法により露光し
てマスクを形成し、次数ｍ−１に該当する周期Ａ＝２０
０ｎｍで、中央（％Ｌ）と各端面からの距離Ｓの位置（
ＳＳＬ−Ｓ）にそれぞれ〃への位相シフトを設けている
。ただし例えば共振器長Ｌ −３Ｏ０ｎｍ、 Ｓ５−１
Ｏ０ｎ、結合係数に＝６０ｃｍ−’とし、にＬ＝１．８
となっている。
イド層５のエピタキシャル成長に先立って、ｎ型１ｎＰ
クラツドＮ３の上面に例えばポジレジストとネガレジス
トとを縞状に交互に塗布し、ヘリウム−カドミウム（Ｈ
ｅ −Ｃｄ）レーザ光による２光束干渉法により露光し
てマスクを形成し、次数ｍ−１に該当する周期Ａ＝２０
０ｎｍで、中央（％Ｌ）と各端面からの距離Ｓの位置（
ＳＳＬ−Ｓ）にそれぞれ〃への位相シフトを設けている
。ただし例えば共振器長Ｌ −３Ｏ０ｎｍ、 Ｓ５−１
Ｏ０ｎ、結合係数に＝６０ｃｍ−’とし、にＬ＝１．８
となっている。
本実施例は発振が成長した後の界分布及び屈折率分布が
第２図の如く改善され、大出力でもブラック波長λ８の
単−縦モードが安定に保たれている。
第２図の如く改善され、大出力でもブラック波長λ８の
単−縦モードが安定に保たれている。
なお前記実施例のコルゲーション４は次数ｍ＝１に該当
する周期Ａ＃２００ｎｍとし、％Ａの位相シフトを設け
ているが、次数ｍ＝２に該当する周期Δ”１１００ｎの
コルゲーションを用いる場合には、χΔ”の位相シフト
を設ける。この様な位相シフトを設けたコルゲーション
は、例えば電子ビーム、イオンビーム等によりレジスト
にパターンを描画して形成することができる。
する周期Ａ＃２００ｎｍとし、％Ａの位相シフトを設け
ているが、次数ｍ＝２に該当する周期Δ”１１００ｎの
コルゲーションを用いる場合には、χΔ”の位相シフト
を設ける。この様な位相シフトを設けたコルゲーション
は、例えば電子ビーム、イオンビーム等によりレジスト
にパターンを描画して形成することができる。
以上説明した如く本発明によれば、ＤＦＢレーザのにＬ
が大きい場合にもそのモード選択性が発振成長後も確保
されて、大出力の単一波長光を安定して得ることが可能
となり、光を情報信号の媒体とする光通信等のシステム
の高速、大容量化などの進展に大きく寄与する。
が大きい場合にもそのモード選択性が発振成長後も確保
されて、大出力の単一波長光を安定して得ることが可能
となり、光を情報信号の媒体とする光通信等のシステム
の高速、大容量化などの進展に大きく寄与する。
第１図は本発明の実施例を示す図、
第２図は本発明による界強度及び屈折率の共振器長方向
の分布の例を示す図、 第３図はコルゲーション位相シフトの従来例の模式図、 第４図は従来の界強度及び屈折率の共振器長方向の分布
の例を示す図である。 図において、 １は♂型１ｎＰ基板、 ３はｎ型ＩｎＰクラッド層、 ４はコルゲーション、 ５はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、 ６はＩｎＧａＡｓＰ活性層、 ７はｐ型１ｎＰクラッド層、 ８はｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、９はｎ側電極
、 １０はｐ側電極を示す。 草 ２ 回 革 ２ 図 （ｂ） ＄４＠
の分布の例を示す図、 第３図はコルゲーション位相シフトの従来例の模式図、 第４図は従来の界強度及び屈折率の共振器長方向の分布
の例を示す図である。 図において、 １は♂型１ｎＰ基板、 ３はｎ型ＩｎＰクラッド層、 ４はコルゲーション、 ５はｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、 ６はＩｎＧａＡｓＰ活性層、 ７はｐ型１ｎＰクラッド層、 ８はｐ＋型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層、９はｎ側電極
、 １０はｐ側電極を示す。 草 ２ 回 革 ２ 図 （ｂ） ＄４＠
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）光波を選択的に帰還するコルゲーションに、ブラッ
ク波長の光波に対して１／２πの位相差に相当する位相
シフトが複数かつ奇数個設けられてなることを特徴とす
る半導体レーザ。 ２）前記位相シフトが光導波方向の中心に関して対称的
に配設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143604A JPS63185A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 半導体レ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61143604A JPS63185A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 半導体レ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185A true JPS63185A (ja) | 1988-01-05 |
Family
ID=15342589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61143604A Pending JPS63185A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | 半導体レ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63185A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0289250A2 (en) * | 1987-04-27 | 1988-11-02 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Phase-shift distributed-feedback semiconductor laser |
| JPH0225086A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
| US5012484A (en) * | 1990-01-02 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Analog optical fiber communication system, and laser adapted for use in such a system |
| CN102377109A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-03-14 | 中国科学院半导体研究所 | 抑制空间烧孔效应的分布反馈激光器的制作方法 |
| JP2016072608A (ja) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよびこれを備える光集積光源 |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP61143604A patent/JPS63185A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0289250A2 (en) * | 1987-04-27 | 1988-11-02 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Phase-shift distributed-feedback semiconductor laser |
| EP0289250A3 (en) * | 1987-04-27 | 1989-04-05 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Phase-shift distributed-feedback semiconductor laser |
| JPH0225086A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ装置 |
| US5012484A (en) * | 1990-01-02 | 1991-04-30 | At&T Bell Laboratories | Analog optical fiber communication system, and laser adapted for use in such a system |
| CN102377109A (zh) * | 2011-11-11 | 2012-03-14 | 中国科学院半导体研究所 | 抑制空间烧孔效应的分布反馈激光器的制作方法 |
| JP2016072608A (ja) * | 2014-09-30 | 2016-05-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体レーザおよびこれを備える光集積光源 |
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