JP2000077784A - ファイバグレーティング半導体レーザ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速度の変調に対して発振波長の安定化が可
能なファイバグレーティング半導体レーザを提供する。 【解決手段】 キャリア注入によって光の発生と光の増
幅とが行われる光導波路４２、並びにこの光導波路４２
の対向する端面に設けられた光出射面４４および光反射
面４６、を有する半導体光増幅器１８と、光出射面４４
から隔てて配置され、コア部の所定部位にこのコア部の
長手方向に沿って設けられた回折格子２０を有し、この
回折格子２０と光反射面４６とにより所定の波長におい
て光共振を可能になるように光出射面４４と光学的に結
合する光ファイバグレーティング２２と、を備え、光フ
ァイバグレーティング２２は、所定の波長において６０
％より高い反射率を有する。
能なファイバグレーティング半導体レーザを提供する。 【解決手段】 キャリア注入によって光の発生と光の増
幅とが行われる光導波路４２、並びにこの光導波路４２
の対向する端面に設けられた光出射面４４および光反射
面４６、を有する半導体光増幅器１８と、光出射面４４
から隔てて配置され、コア部の所定部位にこのコア部の
長手方向に沿って設けられた回折格子２０を有し、この
回折格子２０と光反射面４６とにより所定の波長におい
て光共振を可能になるように光出射面４４と光学的に結
合する光ファイバグレーティング２２と、を備え、光フ
ァイバグレーティング２２は、所定の波長において６０
％より高い反射率を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ファイバグレーテ
ィング半導体レーザに関し、特に高周波特性が優れたフ
ァイバグレーティング半導体レーザに関する。
ィング半導体レーザに関し、特に高周波特性が優れたフ
ァイバグレーティング半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信伝送容量の増大と共に、大容量通
信システムとして波長多重（ＷＤＭ）システムが注目を
あびている。現在、ＩＴＵ規格のＷＤＭ波長間隔は、約
０．８ｎｍである。このようなＷＤＭシステムの光源と
して、ＬｉＮｂＯ3外部変調器を使用した分布帰還型半
導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）等が使用されている。これ
らの光源では、レーザ発振の波長はＤＦＢ−ＬＤに設け
られた回折格子によって決定されている。
信システムとして波長多重（ＷＤＭ）システムが注目を
あびている。現在、ＩＴＵ規格のＷＤＭ波長間隔は、約
０．８ｎｍである。このようなＷＤＭシステムの光源と
して、ＬｉＮｂＯ3外部変調器を使用した分布帰還型半
導体レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）等が使用されている。これ
らの光源では、レーザ発振の波長はＤＦＢ−ＬＤに設け
られた回折格子によって決定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＷＤＭシステムの光源
としては、ファイバグレーティング半導体レーザ（ＦＧ
Ｌ）もまた注目されている。このＦＧＬは、半導体光増
幅器とこの一端面に面して配置された光ファイバグレー
ティングを備え、光ファイバグレーティングは、半導体
光増幅器の他端面およびファイバグレーティングの回折
格子が光共振器を構成するように配置されている。
としては、ファイバグレーティング半導体レーザ（ＦＧ
Ｌ）もまた注目されている。このＦＧＬは、半導体光増
幅器とこの一端面に面して配置された光ファイバグレー
ティングを備え、光ファイバグレーティングは、半導体
光増幅器の他端面およびファイバグレーティングの回折
格子が光共振器を構成するように配置されている。
【０００４】ＷＤＭシステムの波長間隔は既に述べたよ
うに約０．８ｎｍであり、今後さらに波長間隔が狭くな
ることが考えられる。このように波長が高密度に多重化
されたＷＤＭシステムを実現するに際して、ＦＧＬは、
その発振波長がファイバグレーティング内の回折格子の
Ｂｒａｇｇ波長によって決定される等の理由のため、Ｗ
ＤＭ用の光源としてＤＦＢ−ＬＤに比べて有利な点を有
している。
うに約０．８ｎｍであり、今後さらに波長間隔が狭くな
ることが考えられる。このように波長が高密度に多重化
されたＷＤＭシステムを実現するに際して、ＦＧＬは、
その発振波長がファイバグレーティング内の回折格子の
Ｂｒａｇｇ波長によって決定される等の理由のため、Ｗ
ＤＭ用の光源としてＤＦＢ−ＬＤに比べて有利な点を有
している。
【０００５】しかしながら、今後のさらなる波長の多重
化を鑑みると、高速の信号変調に対して発振波長の安定
性がより優れた光源が必要とされる。このため、発明者
は、ＦＧＬの発振波長の安定性を更に向上させることが
必要であると考えている。
化を鑑みると、高速の信号変調に対して発振波長の安定
性がより優れた光源が必要とされる。このため、発明者
は、ＦＧＬの発振波長の安定性を更に向上させることが
必要であると考えている。
【０００６】そこで、本発明の目的は、発振波長の安定
化が可能なファイバグレーティング半導体レーザを提供
することにある。
化が可能なファイバグレーティング半導体レーザを提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このような必要性に基づ
いて、発明者はＦＧＬの発振波長を安定化することに関
して検討を重ねてきた。この検討によって、発明者は次
にような結論に至った。
いて、発明者はＦＧＬの発振波長を安定化することに関
して検討を重ねてきた。この検討によって、発明者は次
にような結論に至った。
【０００８】ＦＧＬの発振波長を安定化するためには、
ＦＧＬが高速で変調されるので、ＤＣ的な波長安定性だ
けでなく、ＡＣ的な波長安定性もまた必要である。そし
て、このようなＡＣ的波長安定性として、半導体光増幅
器の変調特性としてチャープ特性が重要な役割を演ず
る。つまり、高速で変調される半導体光増幅器は、変調
周波数で活性層のキャリア濃度が変化するので、この濃
度変化によって活性層の屈折率が変化する。チャープ特
性が顕著であれば、変調されているときの光スペクトル
は、変調されていないときのＤＣ光スペクトルに比べ
て、半値幅（ＦＷＨＭ）がより広がる。信号光用の光源
が広い半値幅を持つと、波長間隔を短くできないので、
波長が多重化される光通信に使用する光源として好まし
くない。
ＦＧＬが高速で変調されるので、ＤＣ的な波長安定性だ
けでなく、ＡＣ的な波長安定性もまた必要である。そし
て、このようなＡＣ的波長安定性として、半導体光増幅
器の変調特性としてチャープ特性が重要な役割を演ず
る。つまり、高速で変調される半導体光増幅器は、変調
周波数で活性層のキャリア濃度が変化するので、この濃
度変化によって活性層の屈折率が変化する。チャープ特
性が顕著であれば、変調されているときの光スペクトル
は、変調されていないときのＤＣ光スペクトルに比べ
て、半値幅（ＦＷＨＭ）がより広がる。信号光用の光源
が広い半値幅を持つと、波長間隔を短くできないので、
波長が多重化される光通信に使用する光源として好まし
くない。
【０００９】発明者は、更に、ＦＧＬにおいてチャープ
特性を向上させるための検討を引き続き行った。その結
論として、ＦＧＬにおいてチャープ特性は、ＦＧＬの緩
和振動周波数を高くすることによってＦＧＬの変調帯域
を広くすれば改善可能であるとの結論に至った。
特性を向上させるための検討を引き続き行った。その結
論として、ＦＧＬにおいてチャープ特性は、ＦＧＬの緩
和振動周波数を高くすることによってＦＧＬの変調帯域
を広くすれば改善可能であるとの結論に至った。
【００１０】この結論に基づき、ＦＧＬの緩和振動周波
数を高くするための様々な試行錯誤を行った結果、本発
明を次のような構成とすることとした。
数を高くするための様々な試行錯誤を行った結果、本発
明を次のような構成とすることとした。
【００１１】本発明に係わるファイバグレーティング半
導体レーザは、キャリア注入によって光の発生と光の増
幅とが行われる光導波路、並びにこの光導波路の対向す
る端面に設けられた光出射面および光反射面、を有する
半導体光増幅器と、コア部の所定部位にこのコア部の長
手方向に沿って設けられた回折格子を有し、この回折格
子と光反射面とにより所定の波長において光共振を可能
になるように光出射面と光学的に結合し、光出射面から
隔てて配置された光ファイバグレーティングと、を備
え、光ファイバグレーティングは、所定の波長において
６０％より高い反射率を有する。
導体レーザは、キャリア注入によって光の発生と光の増
幅とが行われる光導波路、並びにこの光導波路の対向す
る端面に設けられた光出射面および光反射面、を有する
半導体光増幅器と、コア部の所定部位にこのコア部の長
手方向に沿って設けられた回折格子を有し、この回折格
子と光反射面とにより所定の波長において光共振を可能
になるように光出射面と光学的に結合し、光出射面から
隔てて配置された光ファイバグレーティングと、を備
え、光ファイバグレーティングは、所定の波長において
６０％より高い反射率を有する。
【００１２】このように、回折格子と光反射面とによっ
て所定の波長において光共振を可能になるように、光出
射面と光ファイバグレーティングと光学的に結合させ、
且つ光ファイバグレーティングの反射率を共振波長にお
いて６０％より高くなるようにした。このため、光子密
度が増加する。したがって、緩和振動周波数を高くでき
る。
て所定の波長において光共振を可能になるように、光出
射面と光ファイバグレーティングと光学的に結合させ、
且つ光ファイバグレーティングの反射率を共振波長にお
いて６０％より高くなるようにした。このため、光子密
度が増加する。したがって、緩和振動周波数を高くでき
る。
【００１３】本発明に係わるファイバグレーティング半
導体レーザでは、光導波路は光反射面から光出射面に至
る直線状の軸に沿って延び、この軸と光出射面の外向き
法線の成す角が０度より大きい所定の角度であるように
してもよい。
導体レーザでは、光導波路は光反射面から光出射面に至
る直線状の軸に沿って延び、この軸と光出射面の外向き
法線の成す角が０度より大きい所定の角度であるように
してもよい。
【００１４】このように、かかる直線軸と光出射面の法
線との成す角を０度より大きい所定の角度にしたので、
半導体光増幅器自体が有する光共振器によるレーザ発振
が抑制される。
線との成す角を０度より大きい所定の角度にしたので、
半導体光増幅器自体が有する光共振器によるレーザ発振
が抑制される。
【００１５】本発明に係わるファイバグレーティング半
導体レーザでは、半導体光増幅器の光出射面と対面した
光ファイバグレーティングの一端部は、光出射面からの
光を集光可能にする形状を備えるようにしてもよい。
導体レーザでは、半導体光増幅器の光出射面と対面した
光ファイバグレーティングの一端部は、光出射面からの
光を集光可能にする形状を備えるようにしてもよい。
【００１６】このように、光ファイバグレーティングの
一端部に光出射面からの光を集束させるレンズ機能を有
する形状を備えれば、半導体光増幅器の光出射面との結
合効率を別個の集光レンズを設けることなく高めること
ができる。また、別個の集光レンズを設ける空間を設け
る必要がないので、半導体光増幅器と光ファイバグレー
ティングを光学的に直接に結合させることができる。こ
のため、当該ファイバグレーティング半導体レーザの共
振器長が長くなることが防止される。
一端部に光出射面からの光を集束させるレンズ機能を有
する形状を備えれば、半導体光増幅器の光出射面との結
合効率を別個の集光レンズを設けることなく高めること
ができる。また、別個の集光レンズを設ける空間を設け
る必要がないので、半導体光増幅器と光ファイバグレー
ティングを光学的に直接に結合させることができる。こ
のため、当該ファイバグレーティング半導体レーザの共
振器長が長くなることが防止される。
【００１７】本発明に係わるファイバグレーティング半
導体レーザでは、光導波路は光反射面から光出射面に至
る軸に沿って延びこの軸と前記光出射面の外向き法線の
成す角が０度より大きい所定の角度であり、且つ光出射
面がこの光出射面の反射率を減少させる反射防止膜で覆
われているようにしてもよい。
導体レーザでは、光導波路は光反射面から光出射面に至
る軸に沿って延びこの軸と前記光出射面の外向き法線の
成す角が０度より大きい所定の角度であり、且つ光出射
面がこの光出射面の反射率を減少させる反射防止膜で覆
われているようにしてもよい。
【００１８】このように、かかる軸と光出射面とのなす
角度を０度より大きい所定の角度にすると共に、光出射
面が反射防止膜で覆われるようにしたので、半導体光増
幅器自体が有する光共振器によるレーザ発振が更に抑制
される。
角度を０度より大きい所定の角度にすると共に、光出射
面が反射防止膜で覆われるようにしたので、半導体光増
幅器自体が有する光共振器によるレーザ発振が更に抑制
される。
【００１９】本発明に係わるファイバグレーティング半
導体レーザでは、半導体光増幅器を搭載するペルチェ素
子を更に備えるようにしてもよい。
導体レーザでは、半導体光増幅器を搭載するペルチェ素
子を更に備えるようにしてもよい。
【００２０】このようにペルチェ素子を備えるようにす
れば、ＦＬＧがモードホッピングしない温度範囲内に半
導体光増幅器の温度を制御できる。
れば、ＦＬＧがモードホッピングしない温度範囲内に半
導体光増幅器の温度を制御できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る本発明
に係わるファイバグレーティング半導体レーザ（以下、
ＦＧＬと記す）について図面を参照しながら詳細に説明
する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。図１（ａ）は、ＦＧＬ１を上
面から見た一部断面図であり、光ファイバグレーティン
グの配置が明確に示されるように該当部分について断面
が示されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’
断面における縦断面図である。
に係わるファイバグレーティング半導体レーザ（以下、
ＦＧＬと記す）について図面を参照しながら詳細に説明
する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。図１（ａ）は、ＦＧＬ１を上
面から見た一部断面図であり、光ファイバグレーティン
グの配置が明確に示されるように該当部分について断面
が示されている。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’
断面における縦断面図である。
【００２２】図１（ａ）および図１（ｂ）を参照する
と、ＦＧＬ１の主要部は、搭載部材に収納されている。
搭載部材としては、例えばバタフライ型パッケージ（以
下、ＰＫＧと記す）１０があり、以下、このＰＫＧ１０
を使用する場合について説明を行う。
と、ＦＧＬ１の主要部は、搭載部材に収納されている。
搭載部材としては、例えばバタフライ型パッケージ（以
下、ＰＫＧと記す）１０があり、以下、このＰＫＧ１０
を使用する場合について説明を行う。
【００２３】ＰＫＧ１０は、一の面に光ファイバクレー
ティング挿入面を有し、これに隣接する２側面に複数の
リードピン３６を有する。また、ＰＫＧ１０は、この２
側面および光ファイバクレーティング挿入面の両方に隣
接する底面を有し、その底面の内側面上にＰＫＧの接地
端子に接続されている接地導電層を有する。この導電層
上には、ペルチェ素子１２がその下面電極を対面させて
搭載されている。ペルチェ素子１２は、上面電極と下面
電極との間に電流を流すことによって冷却素子として作
動する。ペルチェ素子１２への電流の供給は、ＰＫＧの
側面に設けられたリードピン３６を介して外部から行わ
れる。ペルチェ素子１２の上面電極上には、導電性の搭
載部材１４を挟んでチップキャリア１６、２４が搭載さ
れている。
ティング挿入面を有し、これに隣接する２側面に複数の
リードピン３６を有する。また、ＰＫＧ１０は、この２
側面および光ファイバクレーティング挿入面の両方に隣
接する底面を有し、その底面の内側面上にＰＫＧの接地
端子に接続されている接地導電層を有する。この導電層
上には、ペルチェ素子１２がその下面電極を対面させて
搭載されている。ペルチェ素子１２は、上面電極と下面
電極との間に電流を流すことによって冷却素子として作
動する。ペルチェ素子１２への電流の供給は、ＰＫＧの
側面に設けられたリードピン３６を介して外部から行わ
れる。ペルチェ素子１２の上面電極上には、導電性の搭
載部材１４を挟んでチップキャリア１６、２４が搭載さ
れている。
【００２４】チップキャリア１６上には、半導体光増幅
器１８が搭載されている。このチップキャリア１６は、
良熱伝導体材料、例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）によって形成されているため、半導体光
増幅器１８の動作中に発生した熱は、チップキャリア１
６を伝導してペルチェ素子１２に到達し、電気的にＰＫ
Ｇ１０外に排出される。半導体光増幅器１８は、その第
１の端面をＰＫＧ１０の光ファイバグレーティング挿入
面に面して配置されている。本実施の形態においては、
半導体光増幅器１８は、いわゆる斜め導波路構造を有す
るため、光ファイバグレーティング２２が延びる方向の
軸３４の方向と第１の端面の法線とが成す角度を０度よ
り大きい所定の角度にして配置される。
器１８が搭載されている。このチップキャリア１６は、
良熱伝導体材料、例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）、アルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）によって形成されているため、半導体光
増幅器１８の動作中に発生した熱は、チップキャリア１
６を伝導してペルチェ素子１２に到達し、電気的にＰＫ
Ｇ１０外に排出される。半導体光増幅器１８は、その第
１の端面をＰＫＧ１０の光ファイバグレーティング挿入
面に面して配置されている。本実施の形態においては、
半導体光増幅器１８は、いわゆる斜め導波路構造を有す
るため、光ファイバグレーティング２２が延びる方向の
軸３４の方向と第１の端面の法線とが成す角度を０度よ
り大きい所定の角度にして配置される。
【００２５】光ファイバグレーティング２２は２つの端
部を有し、これらの端部の一方は半導体光増幅器１８の
第１の端面と対面していて、この端部と第１の端面とが
光学的に結合可能な位置に光ファイバグレーティング２
２が配置されている。第１の端面と光学的に結合してい
る端部が、半導体光増幅器１８の第１の端面から出射さ
れた光がその端部から入射してコア部内に集束可能な所
定の形状、つまりレンズ機能を有する形状、を備える
と、この端部と半導体光増幅素子１８との間には光学的
に高い結合効率が実現されるので好ましい。このような
光を集束可能な形状は、曲面および平面の少なくとも何
れかの面を有し、詳述すれば、曲率が一定の単一凸曲
面、異なる曲率の複数の凸曲面、複数の平面、またはこ
れらの組み合わせ、によって構成されることができる。
これらの加工は、研磨、エッチング、溶融等によって形
成可能であるが、この加工方法の一例を詳述すれば、治
具を用いて光ファイバグレーティング２２の先端部近傍
を固定して、この先端部を研磨することによって形成す
る方法がある。なお、このような先端を形成することを
先球加工するという。
部を有し、これらの端部の一方は半導体光増幅器１８の
第１の端面と対面していて、この端部と第１の端面とが
光学的に結合可能な位置に光ファイバグレーティング２
２が配置されている。第１の端面と光学的に結合してい
る端部が、半導体光増幅器１８の第１の端面から出射さ
れた光がその端部から入射してコア部内に集束可能な所
定の形状、つまりレンズ機能を有する形状、を備える
と、この端部と半導体光増幅素子１８との間には光学的
に高い結合効率が実現されるので好ましい。このような
光を集束可能な形状は、曲面および平面の少なくとも何
れかの面を有し、詳述すれば、曲率が一定の単一凸曲
面、異なる曲率の複数の凸曲面、複数の平面、またはこ
れらの組み合わせ、によって構成されることができる。
これらの加工は、研磨、エッチング、溶融等によって形
成可能であるが、この加工方法の一例を詳述すれば、治
具を用いて光ファイバグレーティング２２の先端部近傍
を固定して、この先端部を研磨することによって形成す
る方法がある。なお、このような先端を形成することを
先球加工するという。
【００２６】このように、光ファイバグレーティング２
２の一端部に集束可能なレンズを備えれば、別個の凸レ
ンズを設けること無く、半導体光増幅器１８からの光を
光ファイバグレーティング２２のコア部へ集光できる。
このため、光ファイバグレーティング２２と光出射面と
の光結合効率を高めることができる。また、ＦＧＬの構
成部品の削減できるので、ＦＧＬを小型化する上に好ま
しい。更に、別個のレンズが不要になるため、半導体光
増幅器１８と光ファイバグレーティング２２とを光学的
に直接結合することが可能になる。このため、レーザの
共振器長の増加を抑えることができるので、ＦＧＬの高
周波特性の劣化を抑えることができる。
２の一端部に集束可能なレンズを備えれば、別個の凸レ
ンズを設けること無く、半導体光増幅器１８からの光を
光ファイバグレーティング２２のコア部へ集光できる。
このため、光ファイバグレーティング２２と光出射面と
の光結合効率を高めることができる。また、ＦＧＬの構
成部品の削減できるので、ＦＧＬを小型化する上に好ま
しい。更に、別個のレンズが不要になるため、半導体光
増幅器１８と光ファイバグレーティング２２とを光学的
に直接結合することが可能になる。このため、レーザの
共振器長の増加を抑えることができるので、ＦＧＬの高
周波特性の劣化を抑えることができる。
【００２７】光ファイバグーレティング２２には、レン
ズ形状を有する一の端部から所定の距離離れたコア部内
の位置に回折格子２２が設けられている。このような回
折格子２２を形成するために好適な光ファイバは、酸化
ゲルマニウムを所定量含むと共に所定の屈折率を有する
コア部と、このコア部の周囲に設けられコア部より小さ
い屈折率を有するクラッド部とを備えている。そして、
この光ファイバに紫外線を照射することによってコア部
に屈折率の異なる領域を複数の箇所に設けたものであ
る。このような領域は、周期的に設けられていることが
好ましい。このようにして形成された光ファイバグーレ
ティング２２は、反射率、線幅、回折格子長によって特
徴づけられる。このような特性の一例を示せば、 反射率Ｒｆｇ： ８０％ 光波長＝１．５５μｍ 線幅δλ ： ０．２ｎｍ 回折格子長Ｌ： ５ｍｍ となる。このように、６０％を越える反射率の光ファイ
バグーレティングを用いてＦＧＬを作製すると、光子密
度を増加させることができる。
ズ形状を有する一の端部から所定の距離離れたコア部内
の位置に回折格子２２が設けられている。このような回
折格子２２を形成するために好適な光ファイバは、酸化
ゲルマニウムを所定量含むと共に所定の屈折率を有する
コア部と、このコア部の周囲に設けられコア部より小さ
い屈折率を有するクラッド部とを備えている。そして、
この光ファイバに紫外線を照射することによってコア部
に屈折率の異なる領域を複数の箇所に設けたものであ
る。このような領域は、周期的に設けられていることが
好ましい。このようにして形成された光ファイバグーレ
ティング２２は、反射率、線幅、回折格子長によって特
徴づけられる。このような特性の一例を示せば、 反射率Ｒｆｇ： ８０％ 光波長＝１．５５μｍ 線幅δλ ： ０．２ｎｍ 回折格子長Ｌ： ５ｍｍ となる。このように、６０％を越える反射率の光ファイ
バグーレティングを用いてＦＧＬを作製すると、光子密
度を増加させることができる。
【００２８】光ファイバグレーティング２２は、フェル
ール２８の中央部に設けられた開口部に挿入され、その
先端部分は、フェルール２８の一の端面から所定の長さ
だけ突出している。フェルール２８は、スリーブ３０に
支持されている。スリーブ３０は、ＰＫＧ１０の光ファ
イバグレーティング挿入面に固定されている光ファイバ
グレーティング導入部材の内側のスリーブ挿入部に固定
されている。
ール２８の中央部に設けられた開口部に挿入され、その
先端部分は、フェルール２８の一の端面から所定の長さ
だけ突出している。フェルール２８は、スリーブ３０に
支持されている。スリーブ３０は、ＰＫＧ１０の光ファ
イバグレーティング挿入面に固定されている光ファイバ
グレーティング導入部材の内側のスリーブ挿入部に固定
されている。
【００２９】また、フェルール２８は、搭載部材１４の
フェルール支持部に固定されている。これによって、半
導体光増幅器１８の第１の端面と光ファイバグレーティ
ング２２との位置関係が固定される。すなわち、半導体
光増幅器１８の第１の端面が、光ファイバグレーティン
グ２２の端部と光学的に結合可能なように、半導体光増
幅器１８および光ファイバグレーティング２２のそれぞ
れの光軸が調芯される。
フェルール支持部に固定されている。これによって、半
導体光増幅器１８の第１の端面と光ファイバグレーティ
ング２２との位置関係が固定される。すなわち、半導体
光増幅器１８の第１の端面が、光ファイバグレーティン
グ２２の端部と光学的に結合可能なように、半導体光増
幅器１８および光ファイバグレーティング２２のそれぞ
れの光軸が調芯される。
【００３０】チップキャリア２４上には、フォトダイオ
ード（以下、ＰＤと記す）２６が搭載されている。ＰＤ
２６の受光面は、半導体光増幅器１８の第１の端面と対
向する第２の端面に対面している。このため、半導体光
増幅器１８の出射光の強度を検知するためのモニタＰＤ
として作動する。この信号も、またリードピン３６を介
して外部へ取り出される。
ード（以下、ＰＤと記す）２６が搭載されている。ＰＤ
２６の受光面は、半導体光増幅器１８の第１の端面と対
向する第２の端面に対面している。このため、半導体光
増幅器１８の出射光の強度を検知するためのモニタＰＤ
として作動する。この信号も、またリードピン３６を介
して外部へ取り出される。
【００３１】また、ペルチェ素子１２上に配置された搭
載部材１４上には、チップキャリア１６を挟んで半導体
光増幅器１８が設けらている。このため、ＦＬＧ１がモ
ードホッピングしない温度範囲内に半導体光増幅器１８
の温度を制御できるので、ＦＧＬ１の発振特性は温度に
よる変動が低減される。加えて、光ファイバグレーティ
ング２２もまた、フェルール２８に挿入された状態で搭
載部材１４に対して固定されている。このため、半導体
光増幅器１８および光ファイバグレーティング２２の両
方をペルチェ素子１２を用いて同時に温度制御すること
ができるので、半導体光増幅器１８および光ファイバグ
レーティング２２をほぼ同じ温度に保つことが可能にな
る。故に、半導体光増幅器１８、光ファイバグレーティ
ング２２、およびこれらの支持部材の熱的な形状の変化
に伴う光学的な結合の変動を抑制することができる。し
たがって、ＦＧＬ１の内部損失の増加を抑制して、温度
の変動に対して安定したＦＧＬを提供できる。
載部材１４上には、チップキャリア１６を挟んで半導体
光増幅器１８が設けらている。このため、ＦＬＧ１がモ
ードホッピングしない温度範囲内に半導体光増幅器１８
の温度を制御できるので、ＦＧＬ１の発振特性は温度に
よる変動が低減される。加えて、光ファイバグレーティ
ング２２もまた、フェルール２８に挿入された状態で搭
載部材１４に対して固定されている。このため、半導体
光増幅器１８および光ファイバグレーティング２２の両
方をペルチェ素子１２を用いて同時に温度制御すること
ができるので、半導体光増幅器１８および光ファイバグ
レーティング２２をほぼ同じ温度に保つことが可能にな
る。故に、半導体光増幅器１８、光ファイバグレーティ
ング２２、およびこれらの支持部材の熱的な形状の変化
に伴う光学的な結合の変動を抑制することができる。し
たがって、ＦＧＬ１の内部損失の増加を抑制して、温度
の変動に対して安定したＦＧＬを提供できる。
【００３２】図２は、図１に示されたＦＧＬ１に使用さ
れる半導体光増幅器１８および光ファイバグレーティン
グ２２のみを特に示したＦＧＬの斜視図である。
れる半導体光増幅器１８および光ファイバグレーティン
グ２２のみを特に示したＦＧＬの斜視図である。
【００３３】図２を参照すると、半導体光増幅器１８
は、回折格子２０を備えた光ファイバグレティング２２
と組み合わされてＦＧＬの主要部を構成している。半導
体光増幅器１８は、キャリア注入によって光の発生およ
び増幅が行なわれる光導波路４２を備え、その光導波路
４２は、光出射面４４および光反射面４６に挟まれてい
る。光出射面４４は、半導体光増幅器１８の第１の端面
に設けられ、光ファイバグレーティング２２の一端部４
８と対面している。光反射面４６は、半導体光増幅器１
８の第２の端面に設けられ、ＰＤ２６の受光面と対面し
ている。
は、回折格子２０を備えた光ファイバグレティング２２
と組み合わされてＦＧＬの主要部を構成している。半導
体光増幅器１８は、キャリア注入によって光の発生およ
び増幅が行なわれる光導波路４２を備え、その光導波路
４２は、光出射面４４および光反射面４６に挟まれてい
る。光出射面４４は、半導体光増幅器１８の第１の端面
に設けられ、光ファイバグレーティング２２の一端部４
８と対面している。光反射面４６は、半導体光増幅器１
８の第２の端面に設けられ、ＰＤ２６の受光面と対面し
ている。
【００３４】また、光導波路４２は、半導体光増幅器１
８の第１の端面から第２の端面に至る方向に延び、光導
波路４２内の光の信号方向に平行な一直線軸６４に沿っ
て設けられている。図２に示した本実施の形態では、こ
の両面４４、４６が略平行になるように光導波路４２の
対向する端面が構成され、また光出射面４４および光反
射面４６のそれぞれの法線と軸６４との成す角度はθ
（≧０°）である。
８の第１の端面から第２の端面に至る方向に延び、光導
波路４２内の光の信号方向に平行な一直線軸６４に沿っ
て設けられている。図２に示した本実施の形態では、こ
の両面４４、４６が略平行になるように光導波路４２の
対向する端面が構成され、また光出射面４４および光反
射面４６のそれぞれの法線と軸６４との成す角度はθ
（≧０°）である。
【００３５】このような半導体光増幅器１８としては、
例えば、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのダブルヘテロ構造の
ファブリペロ型半導体レーザチップと類似の半導体層の
積層構成を有している。ｎ型ＩｎＰ半導体基板５０の一
主面上には、半導体光増幅器１８の第１の端面から第２
の端面に至る方向の軸に沿って延びる帯状に設けられた
ｎ型ＩｎＰ半導体クラッド部５２、アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ半導体光導波路４２、およびｐ型ＩｎＰ半導体ク
ラッド部５４がこの順に設けられ、これらは、基板５０
の主面上にメサ状に形成されたストライプ部４２、５
２、５４を構成する。電流ブロック部５６は、光出射面
４４および光反射面４６と異なる一対の対向面において
にストライプ部４２、５２、５４を挟むように基板５０
上に設けられている。このため、ストライプ部４２、５
２、５４は電流ブロック層５６によって埋め込まれてい
る。ストライプ部４２、５２、５４および電流ブロック
部５６上には、ストライプ部４２、５２、５４が延びる
方向に沿って設けられた開口部を有する絶縁層５８が設
けられ、この開口部上にはｐ型半導体部に対する電極６
０が設けられている。一方、基板５０の一主面と対向す
る面（裏面）にはｎ型半導体部に対する電極６２が設け
られている。
例えば、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰのダブルヘテロ構造の
ファブリペロ型半導体レーザチップと類似の半導体層の
積層構成を有している。ｎ型ＩｎＰ半導体基板５０の一
主面上には、半導体光増幅器１８の第１の端面から第２
の端面に至る方向の軸に沿って延びる帯状に設けられた
ｎ型ＩｎＰ半導体クラッド部５２、アンドープＩｎＧａ
ＡｓＰ半導体光導波路４２、およびｐ型ＩｎＰ半導体ク
ラッド部５４がこの順に設けられ、これらは、基板５０
の主面上にメサ状に形成されたストライプ部４２、５
２、５４を構成する。電流ブロック部５６は、光出射面
４４および光反射面４６と異なる一対の対向面において
にストライプ部４２、５２、５４を挟むように基板５０
上に設けられている。このため、ストライプ部４２、５
２、５４は電流ブロック層５６によって埋め込まれてい
る。ストライプ部４２、５２、５４および電流ブロック
部５６上には、ストライプ部４２、５２、５４が延びる
方向に沿って設けられた開口部を有する絶縁層５８が設
けられ、この開口部上にはｐ型半導体部に対する電極６
０が設けられている。一方、基板５０の一主面と対向す
る面（裏面）にはｎ型半導体部に対する電極６２が設け
られている。
【００３６】なお、光導波路４２は、発生させる光の波
長に応じて、半導体レーザ等において採用されている任
意の層構造、例えばＭＱＷ、を有することができ、また
キャリア閉じ込め部と光閉じ込め部を分離することもで
き、発光する光の波長に応じて所定のバンドギャップの
半導体層が選択される。
長に応じて、半導体レーザ等において採用されている任
意の層構造、例えばＭＱＷ、を有することができ、また
キャリア閉じ込め部と光閉じ込め部を分離することもで
き、発光する光の波長に応じて所定のバンドギャップの
半導体層が選択される。
【００３７】光導波路４２は、光出射面４４および光反
射面４６と異なる一対の対向面においてそれぞれｎ型ク
ラッド層５２およびｐ型クラッド層５４と接して、且つ
この対向面と異なる一対の対向面において電流ブロック
部５６と接している。また、ｎ型クラッド部５２、ｐ型
クラッド部５４、および電流ブロック部５６は、光導波
路４４より屈折率の小さい。このため、光導波路４４に
おいて発生した光を光導波路４４内に閉じ込めることが
可能となる。
射面４６と異なる一対の対向面においてそれぞれｎ型ク
ラッド層５２およびｐ型クラッド層５４と接して、且つ
この対向面と異なる一対の対向面において電流ブロック
部５６と接している。また、ｎ型クラッド部５２、ｐ型
クラッド部５４、および電流ブロック部５６は、光導波
路４４より屈折率の小さい。このため、光導波路４４に
おいて発生した光を光導波路４４内に閉じ込めることが
可能となる。
【００３８】光出射面４４は、半導体光増幅器１８の光
導波路４２の一方の端面に設けられている。光出射面４
４は、例えば半導体光増幅器１８の劈開を利用して形成
されたものであって、直線軸６４とこの面４６の外向き
法線との成す角度としては０度より大きい所定の角度θ
が好ましい。このように、角度θを設定することによっ
て、光出射面４４と光反射面４６との間の光の寄生共振
を十分に低く抑えることができるからである。このよう
な角度としては、低反射博形成後の反射率０．１％が再
現性良く得られる７°〜１５°の範囲が好ましい。ま
た、光出射面４４には、更に光の反射を抑えるために光
反射防止膜を設けることが好ましい。光反射防止膜とし
ては、例えば誘電体膜（ＳｉＮ膜）がある。このように
反射防止膜を設けることによって、光出射面４４におけ
る反射率を１０-3程度まで低くすることが可能である、
更に、光出射面４４に対して、例えば７°程度の角度を
もって形成された光導波路４２を併用すれば、１０-5程
度まで反射率を低下させることができるので、光の寄生
共振を十分に抑圧できる。
導波路４２の一方の端面に設けられている。光出射面４
４は、例えば半導体光増幅器１８の劈開を利用して形成
されたものであって、直線軸６４とこの面４６の外向き
法線との成す角度としては０度より大きい所定の角度θ
が好ましい。このように、角度θを設定することによっ
て、光出射面４４と光反射面４６との間の光の寄生共振
を十分に低く抑えることができるからである。このよう
な角度としては、低反射博形成後の反射率０．１％が再
現性良く得られる７°〜１５°の範囲が好ましい。ま
た、光出射面４４には、更に光の反射を抑えるために光
反射防止膜を設けることが好ましい。光反射防止膜とし
ては、例えば誘電体膜（ＳｉＮ膜）がある。このように
反射防止膜を設けることによって、光出射面４４におけ
る反射率を１０-3程度まで低くすることが可能である、
更に、光出射面４４に対して、例えば７°程度の角度を
もって形成された光導波路４２を併用すれば、１０-5程
度まで反射率を低下させることができるので、光の寄生
共振を十分に抑圧できる。
【００３９】光反射面４６は、光出射面４４が形成され
る光導波路４２の他方の端面に設けられている。光反射
面４６は、例えば半導体光増幅器１８の劈開を利用して
形成されたものであって、直線軸６４と光反射面４６の
外向き法線との成す角度は０度以上の所定の角度にする
ことが可能であり、特に反射率を高めるために０°が好
ましい。本実施の形態では、半導体光増幅器１８の製造
が容易になるので、その角度を光出射と同じθとした。
一般には、光出射面４４の外向き法線と軸６４とが成す
角度、および、光反射面４６の外向き法線と軸６４とが
成す角度を、それぞれ独立して決定することができる。
光反射面４６は光導波路４２を伝搬する光を反射するよ
うに光出射面に比べて高い反射率を有する面であって、
このため、その表面に光反射膜を設けることが好まし
い。光反射膜として、例えば誘電体多層膜（ＳｉＮ／α
−Ｓｉ膜）がある。
る光導波路４２の他方の端面に設けられている。光反射
面４６は、例えば半導体光増幅器１８の劈開を利用して
形成されたものであって、直線軸６４と光反射面４６の
外向き法線との成す角度は０度以上の所定の角度にする
ことが可能であり、特に反射率を高めるために０°が好
ましい。本実施の形態では、半導体光増幅器１８の製造
が容易になるので、その角度を光出射と同じθとした。
一般には、光出射面４４の外向き法線と軸６４とが成す
角度、および、光反射面４６の外向き法線と軸６４とが
成す角度を、それぞれ独立して決定することができる。
光反射面４６は光導波路４２を伝搬する光を反射するよ
うに光出射面に比べて高い反射率を有する面であって、
このため、その表面に光反射膜を設けることが好まし
い。光反射膜として、例えば誘電体多層膜（ＳｉＮ／α
−Ｓｉ膜）がある。
【００４０】このような構成の半導体光増幅器１８の動
作を図３を参照しながら簡単に説明する。図３は、図２
の半導体光増幅器１８において特に反射防止膜６６およ
び光反射膜６８を備えたＦＧＬの主要部を図２のＣ−
Ｃ’断面線に対応する断面図であり、光導波路４４およ
び光ファイバグレーティング２２のコア部および回折格
子を含む平面を表している。
作を図３を参照しながら簡単に説明する。図３は、図２
の半導体光増幅器１８において特に反射防止膜６６およ
び光反射膜６８を備えたＦＧＬの主要部を図２のＣ−
Ｃ’断面線に対応する断面図であり、光導波路４４およ
び光ファイバグレーティング２２のコア部および回折格
子を含む平面を表している。
【００４１】図３を参照すると、光ファイバグレーティ
ング２２は、軸３４に沿って設けられ、また光導波路４
２は、光出射面４４の法線と角度θを成す軸６４に沿っ
て光出射面４４から光反射面４６まで延びている。光フ
ァイバグレーティング２２の一端部７０は、光出射面４
４から隔置されている。軸３４と軸６４との成す角度は
αであり、この角度αは、光出射面４４において屈折の
法則を適用することによって決定される。
ング２２は、軸３４に沿って設けられ、また光導波路４
２は、光出射面４４の法線と角度θを成す軸６４に沿っ
て光出射面４４から光反射面４６まで延びている。光フ
ァイバグレーティング２２の一端部７０は、光出射面４
４から隔置されている。軸３４と軸６４との成す角度は
αであり、この角度αは、光出射面４４において屈折の
法則を適用することによって決定される。
【００４２】半導体光増幅器１８は、光導波路４４を挟
んで両側にｐ型半導体層およびｎ型半導体層を備えたｐ
ｎダイオードを有している。このため、このダイオード
を順方向にバイアスすることによって、クラッド層５
２、５４から光導波路４４へ電子およびホールが注入さ
れる。これらのキャリアは、再結合することによってあ
る波長の自然放出光を発生する。この自然放出光は、光
導波路４２に閉じ込められ、光導波路４２においては誘
導放出を引き起こして、この誘導放出光と共に伝搬する
（図３のＡ、Ｂ）。これらの光は、反射率の高い光反射
面４６においてはほぼ反射され（Ｃ）、一方、光出射面
４４においてはほぼ透過する（Ｄ）。透過光（Ｄ ）
は、光ファイバグレーティング２２の端部に達して
（Ｅ）、レンズ形状にされた端部７０を有するコア部７
２に集光される。この光はコア部７２の周囲にクラッド
部７４にが設けられているので、コア部７２に閉じ込め
られて伝搬する。コア部７２に設けられた回折格子２０
に達すると、回折格子２０の波長選択特性に従って波長
選択され、また回折格子２０の反射率に応じて、光の一
部は反射され（Ｆ）、また残りは透過して引き続きコア
部７２を伝搬し（Ｇ）、所望のレーザ光として出力され
る。回折格子２０によって反射された光（Ｆ）は、端部
７０から半導体光増幅器１８の光出射面４４に向けて放
出される（Ｈ）。この光は、光出射面４４から半導体光
増幅器１８に入射して（Ｉ）、光導波路４２を伝搬し
（Ａ，Ｂ）、引き続き誘導放出を引き起こして、また新
たな自然放出光と一緒になって、光増幅される。
んで両側にｐ型半導体層およびｎ型半導体層を備えたｐ
ｎダイオードを有している。このため、このダイオード
を順方向にバイアスすることによって、クラッド層５
２、５４から光導波路４４へ電子およびホールが注入さ
れる。これらのキャリアは、再結合することによってあ
る波長の自然放出光を発生する。この自然放出光は、光
導波路４２に閉じ込められ、光導波路４２においては誘
導放出を引き起こして、この誘導放出光と共に伝搬する
（図３のＡ、Ｂ）。これらの光は、反射率の高い光反射
面４６においてはほぼ反射され（Ｃ）、一方、光出射面
４４においてはほぼ透過する（Ｄ）。透過光（Ｄ ）
は、光ファイバグレーティング２２の端部に達して
（Ｅ）、レンズ形状にされた端部７０を有するコア部７
２に集光される。この光はコア部７２の周囲にクラッド
部７４にが設けられているので、コア部７２に閉じ込め
られて伝搬する。コア部７２に設けられた回折格子２０
に達すると、回折格子２０の波長選択特性に従って波長
選択され、また回折格子２０の反射率に応じて、光の一
部は反射され（Ｆ）、また残りは透過して引き続きコア
部７２を伝搬し（Ｇ）、所望のレーザ光として出力され
る。回折格子２０によって反射された光（Ｆ）は、端部
７０から半導体光増幅器１８の光出射面４４に向けて放
出される（Ｈ）。この光は、光出射面４４から半導体光
増幅器１８に入射して（Ｉ）、光導波路４２を伝搬し
（Ａ，Ｂ）、引き続き誘導放出を引き起こして、また新
たな自然放出光と一緒になって、光増幅される。
【００４３】以下、本発明に係わるＦＧＬの特性につい
て、図４〜図６を参照しながら説明する。
て、図４〜図６を参照しながら説明する。
【００４４】図４は、ＦＧＬの強度変調特性を示した特
性図であり、横軸には変調周波数がＧＨｚで、縦軸には
光出力の応答特性がｄＢ単位で示されている。この特性
は、あるバイアス電流において、この電流値に０．１％
の強度変調をかけた変調電流に対する光出力の周波数応
答特性を求めることによって得られる。図４を参照する
と、反射率Ｒｆｇ＝２０％、５０％、８０％を有する光
ファイバグレーティングの特性が示され、−３ｄＢの帯
域で比較すると、Ｒｆｇ＝２０％では３ＧＨｚ程度、Ｒ
ｆｇ＝５０％では６ＧＨｚ程度であるが、反射率が６０
％を越えたＲｆｇ＝８０％においては帯域は７．５ＧＨ
ｚ程度まで広くなっている。
性図であり、横軸には変調周波数がＧＨｚで、縦軸には
光出力の応答特性がｄＢ単位で示されている。この特性
は、あるバイアス電流において、この電流値に０．１％
の強度変調をかけた変調電流に対する光出力の周波数応
答特性を求めることによって得られる。図４を参照する
と、反射率Ｒｆｇ＝２０％、５０％、８０％を有する光
ファイバグレーティングの特性が示され、−３ｄＢの帯
域で比較すると、Ｒｆｇ＝２０％では３ＧＨｚ程度、Ｒ
ｆｇ＝５０％では６ＧＨｚ程度であるが、反射率が６０
％を越えたＲｆｇ＝８０％においては帯域は７．５ＧＨ
ｚ程度まで広くなっている。
【００４５】このように、反射率を高くして６０％を越
えるようにすると、レーザの高周波特性を向上できるこ
と、つまり広帯域化を達成できることを示している。
えるようにすると、レーザの高周波特性を向上できるこ
と、つまり広帯域化を達成できることを示している。
【００４６】図５は、ＦＧＬのチャープ特性を示した特
性図であり、横軸には変調周波数がＧＨｚで、縦軸には
チャープ特性がＭＨｚ／ｍＡ単位で示されている。この
特性は、あるバイアス電流において、この電流に小信号
（例えば、バイアス電流の０．１％）の強度変調をかけ
た変調電流に対する光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）
の広がりを測定することによって得られる。図５を参照
すると、反射率Ｒｆｇ＝２０％、５０％、８０％を有す
る光ファイバグレーティングの特性が示され、半値幅の
最大値、および最大値をとる周波数において比較する
と、Ｒｆｇ＝２０％では約２ＧＨｚにおいてピーク値９
００ＭＨｚ／ｍＡをとり、Ｒｆｇ＝５０％では約３．５
ＧＨｚにおいて約７２０ＭＨｈｚ／ｍＡであるが、反射
率が６０％を越えたＲｆｇ＝８０％においては約４ＧＨ
ｚにおいて約６８０ＭＨｚである。
性図であり、横軸には変調周波数がＧＨｚで、縦軸には
チャープ特性がＭＨｚ／ｍＡ単位で示されている。この
特性は、あるバイアス電流において、この電流に小信号
（例えば、バイアス電流の０．１％）の強度変調をかけ
た変調電流に対する光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）
の広がりを測定することによって得られる。図５を参照
すると、反射率Ｒｆｇ＝２０％、５０％、８０％を有す
る光ファイバグレーティングの特性が示され、半値幅の
最大値、および最大値をとる周波数において比較する
と、Ｒｆｇ＝２０％では約２ＧＨｚにおいてピーク値９
００ＭＨｚ／ｍＡをとり、Ｒｆｇ＝５０％では約３．５
ＧＨｚにおいて約７２０ＭＨｈｚ／ｍＡであるが、反射
率が６０％を越えたＲｆｇ＝８０％においては約４ＧＨ
ｚにおいて約６８０ＭＨｚである。
【００４７】このように、反射率が高くなるにつれて、
半値幅のピーク値が小さくなるだけでなく、ピーク値を
とる周波数も高くできる。つまり、この特性は反射率を
高くして６０％を越えるようにすれば、高い周波数で変
調されているレーザのチャープ特性を向上できることを
示している。
半値幅のピーク値が小さくなるだけでなく、ピーク値を
とる周波数も高くできる。つまり、この特性は反射率を
高くして６０％を越えるようにすれば、高い周波数で変
調されているレーザのチャープ特性を向上できることを
示している。
【００４８】図６は、ＦＧＬのチャープ特性を示した特
性図であり、横軸には光ファイバグレーティングの反射
率が示され、縦軸には、２．５ＧｐｓＮＲＺ伝送および
５ＧｐｓＮＲＺ伝送におけるチャープ特性がＭＨｚ／ｍ
Ａ単位で示されている。この特性は、あるバイアス電流
において、この電流値の０．１％の強度変調をかけた変
調電流に対する光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）の広
がりを測定することによって得られる。図６の場合も、
また反射率Ｒｆｇが高くして６０％を越えるようにする
と、チャープ特性（光スペクトルの半値幅）を小さくす
ることができることを示している。つまり、５Ｇｂｐｓ
ＮＲＺ伝送を行う場合においても、反射率を６０％より
大きいＦＧＬを使用すれば、反射率２０％のＦＧＬを用
いて２．５ＧｐｓＮＲＺ伝送を行う場合のチャープ特性
よりも優れた特性が達成されるのである。図６に示した
チャープ特性を具体的に記載すれば、 のそれぞれに対して、２．５ＧｂｐｓＮＲＺ伝送の場合
においては、 ５ＧｂｐｓＮＲＺ伝送の場合においては、 となる。なお、単位は、ＭＨｚ／ｍＡである。
性図であり、横軸には光ファイバグレーティングの反射
率が示され、縦軸には、２．５ＧｐｓＮＲＺ伝送および
５ＧｐｓＮＲＺ伝送におけるチャープ特性がＭＨｚ／ｍ
Ａ単位で示されている。この特性は、あるバイアス電流
において、この電流値の０．１％の強度変調をかけた変
調電流に対する光スペクトルの半値幅（ＦＷＨＭ）の広
がりを測定することによって得られる。図６の場合も、
また反射率Ｒｆｇが高くして６０％を越えるようにする
と、チャープ特性（光スペクトルの半値幅）を小さくす
ることができることを示している。つまり、５Ｇｂｐｓ
ＮＲＺ伝送を行う場合においても、反射率を６０％より
大きいＦＧＬを使用すれば、反射率２０％のＦＧＬを用
いて２．５ＧｐｓＮＲＺ伝送を行う場合のチャープ特性
よりも優れた特性が達成されるのである。図６に示した
チャープ特性を具体的に記載すれば、 のそれぞれに対して、２．５ＧｂｐｓＮＲＺ伝送の場合
においては、 ５ＧｂｐｓＮＲＺ伝送の場合においては、 となる。なお、単位は、ＭＨｚ／ｍＡである。
【００４９】また、図４〜図６の特性を総合すると、反
射率が高くなるにつれて帯域が広がり、また半値幅のピ
ーク値が小さくなると共に、さらにそのピーク値をとる
周波数も高くなる。このような特性は、反射率を高くす
ることによって、高周波数で変調されているレーザのチ
ャープ特性が向されたことを示している。
射率が高くなるにつれて帯域が広がり、また半値幅のピ
ーク値が小さくなると共に、さらにそのピーク値をとる
周波数も高くなる。このような特性は、反射率を高くす
ることによって、高周波数で変調されているレーザのチ
ャープ特性が向されたことを示している。
【００５０】半導体光アンプ（半導体光増幅器）のバイ
アス電流としては、熱の影響を考慮すると高々１００ｍ
Ａ程度に制限される。一方、波長間隔５０ＧＨｚのＷＤ
Ｍシステムを考えた場合に許される波長の広がりは、５
０／２＝２５ＧＨｚとなり、１００％の変調をかけた場
合、チャープ量は、２５／１００＝０．２５ＧＨｚ／ｍ
Ａ程度以下にする必要がある。したがって、反射率が６
０％を越えたファイバグレーティングのチャープ量は、
２６０ＭＨｚ／ｍＡであるから、このファイバグレーテ
ィングを用いてＧＬを構成すると、２．５ＧｂｐｓＮＺ
Ｒ信号のＷＤＭ（５０ＧＨｚ間隔）用のレーザモジュー
ルが作成可能となる。
アス電流としては、熱の影響を考慮すると高々１００ｍ
Ａ程度に制限される。一方、波長間隔５０ＧＨｚのＷＤ
Ｍシステムを考えた場合に許される波長の広がりは、５
０／２＝２５ＧＨｚとなり、１００％の変調をかけた場
合、チャープ量は、２５／１００＝０．２５ＧＨｚ／ｍ
Ａ程度以下にする必要がある。したがって、反射率が６
０％を越えたファイバグレーティングのチャープ量は、
２６０ＭＨｚ／ｍＡであるから、このファイバグレーテ
ィングを用いてＧＬを構成すると、２．５ＧｂｐｓＮＺ
Ｒ信号のＷＤＭ（５０ＧＨｚ間隔）用のレーザモジュー
ルが作成可能となる。
【００５１】ファイバグレーティング半導体レーザにお
いて、光ファイバグレーティングに形成された回折格子
の反射率を高くすることは、レーザの出力光が減少する
ために光通信システムの光源として好ましくないと一般
に信じられていた。このため、今まで試みられていなか
った。しかしながら、発明者は、回折格子の反射率を高
くすることによって、このようなレーザの緩和振動周波
数を高くできることに着目し、ＷＤＭシステムに必要と
される波長多重化に好適な、高速度の変調に対して発振
波長の安定性がより優れた光源を実現した。
いて、光ファイバグレーティングに形成された回折格子
の反射率を高くすることは、レーザの出力光が減少する
ために光通信システムの光源として好ましくないと一般
に信じられていた。このため、今まで試みられていなか
った。しかしながら、発明者は、回折格子の反射率を高
くすることによって、このようなレーザの緩和振動周波
数を高くできることに着目し、ＷＤＭシステムに必要と
される波長多重化に好適な、高速度の変調に対して発振
波長の安定性がより優れた光源を実現した。
【００５２】
【発明の効果】以上、図面を参照しながら本発明を詳細
に説明したように、本発明に係わるファイバグレーティ
ング半導体レーザは、光ファイバグレーティング内に設
けられる回折格子の反射率を６０％より大きくしたの
で、緩和振動周波数を大きくすることができる。このた
め、変調可能な周波数帯域が広くできると共に、レーザ
のチャープ特性が改善され変調時のチャープ量を小さく
できる。
に説明したように、本発明に係わるファイバグレーティ
ング半導体レーザは、光ファイバグレーティング内に設
けられる回折格子の反射率を６０％より大きくしたの
で、緩和振動周波数を大きくすることができる。このた
め、変調可能な周波数帯域が広くできると共に、レーザ
のチャープ特性が改善され変調時のチャープ量を小さく
できる。
【００５３】したがって、ＷＤＭシステムに使用される
信号変調用光源として好適なファイバグレーティング半
導体レーザが提供される。
信号変調用光源として好適なファイバグレーティング半
導体レーザが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、ＦＧＬ１を上面から見た一部断
面図であり、光ファイバグレーティングの配置が明確に
示されるように該当部分について断面が示されている。
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面における縦断
面図である。
面図であり、光ファイバグレーティングの配置が明確に
示されるように該当部分について断面が示されている。
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面における縦断
面図である。
【図２】図２は、図１に示されたＦＧＬ１に使用される
半導体光増幅器１８および光ファイバグレーティング２
２のみを特に示したＦＧＬの斜視図である。
半導体光増幅器１８および光ファイバグレーティング２
２のみを特に示したＦＧＬの斜視図である。
【図３】図３は、図２のＦＧＬの主要部を図２のＣ−
Ｃ’断面に対応する断面にて示した断面図である。
Ｃ’断面に対応する断面にて示した断面図である。
【図４】図４は、ＦＧＬの強度変調特性を示した特性図
である。
である。
【図５】図５は、ＦＧＬのチャープ特性を示した特性図
である。
である。
【図６】図６は、ＦＧＬのチャープ特性を示した特性図
である。
である。
１…ＦＧＬ（光ファイバグレーティング半導体レー
ザ）、１０…バタフライ型パッケージ（ＰＫＧ）、１２
…ペルチェ素子、１４…搭載部材、１６、２４…チップ
キャリア、１８…半導体光増幅器、２２…光ファイバグ
レーティング、２６…フォトダイオード（ＰＤ）、３０
…スリーブ、３６…リードピン、４２…光導波路、４４
…光出射面、４６…光反射面、５０…ｎ型ＩｎＰ半導体
基板５０、５２…ｎ型ＩｎＰ半導体クラッド部、５６…
電流ブロック部、５８…絶縁層５８、６６…反射防止
膜、６８…光反射膜、７０…レンズ形状にされた端部、
７２…コア部、７４…クラッド部７４、
ザ）、１０…バタフライ型パッケージ（ＰＫＧ）、１２
…ペルチェ素子、１４…搭載部材、１６、２４…チップ
キャリア、１８…半導体光増幅器、２２…光ファイバグ
レーティング、２６…フォトダイオード（ＰＤ）、３０
…スリーブ、３６…リードピン、４２…光導波路、４４
…光出射面、４６…光反射面、５０…ｎ型ＩｎＰ半導体
基板５０、５２…ｎ型ＩｎＰ半導体クラッド部、５６…
電流ブロック部、５８…絶縁層５８、６６…反射防止
膜、６８…光反射膜、７０…レンズ形状にされた端部、
７２…コア部、７４…クラッド部７４、
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩崎 学 神奈川県横浜市栄区田谷町１番地 住友電 気工業株式会社横浜製作所内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA02 CA01 CA08 DA03 5F073 AA63 AA74 AA83 AB28 BA02 CA12 EA14 FA02 FA07 FA15 FA25
Claims (5)
- 【請求項１】 キャリア注入によって光の発生と光の増
幅とが行われる光導波路、並びにこの光導波路の対向す
る端面に設けられた光出射面および光反射面、を有する
半導体光増幅器と、 コア部の所定部位にこのコア部の長手方向に沿って設け
られた回折格子を有し、この回折格子と前記光反射面と
により所定の波長において光共振を可能になるように前
記光出射面と光学的に結合し、前記光出射面から隔てて
配置された光ファイバグレーティングと、を備え、 前記光ファイバグレーティングは、前記所定の波長にお
いて６０％より高い反射率を有する、ファイバグレーテ
ィング半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記光導波路は前記光反射面から前記光
出射面に至る直線状の軸に沿って延び、この軸と前記光
出射面の外向き法線の成す角が０度より大きい所定の角
度である、ことを特徴とする請求項１に記載のファイバ
グレーティング半導体レーザ。 - 【請求項３】 前記半導体光増幅器の光出射面と対面し
た前記光ファイバグレーティングの一端部は、前記光出
射面からの光を集光可能にする形状を備える、ことを特
徴とする請求項１に記載のファイバグレーティング半導
体レーザ。 - 【請求項４】 前記光導波路は前記光反射面から前記光
出射面に至る軸に沿って延びこの軸と前記光出射面の外
向き法線の成す角が０度より大きい所定の角度であり、
且つ前記光出射面がこの光出射面の反射率を減少させる
反射防止膜で覆われている、ことを特徴とする請求項１
に記載のファイバグレーティング半導体レーザ。 - 【請求項５】 前記半導体光増幅器を搭載するペルチェ
素子を更に備える、ことを特徴とする請求項１に記載の
ファイバグレーティング半導体レーザ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10241665A JP2937196B1 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | ファイバグレーティング半導体レーザ |
| US09/384,405 US6273620B1 (en) | 1998-08-27 | 1999-08-27 | Semiconductor light emitting module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10241665A JP2937196B1 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | ファイバグレーティング半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2937196B1 JP2937196B1 (ja) | 1999-08-23 |
| JP2000077784A true JP2000077784A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17077707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10241665A Expired - Fee Related JP2937196B1 (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | ファイバグレーティング半導体レーザ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6273620B1 (ja) |
| JP (1) | JP2937196B1 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001094205A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 発光デバイス、信号光を発生する方法、信号光を送出する方法、光通信システム、並びにアイソレーション値を決定する方法 |
| JP4629852B2 (ja) * | 2000-11-02 | 2011-02-09 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュールとそれを用いた光増幅器 |
| JP3788249B2 (ja) * | 2001-02-23 | 2006-06-21 | 住友電気工業株式会社 | 発光モジュール |
| JP2002261385A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Mitsubishi Electric Corp | レーザダイオードモジュール |
| WO2002103867A1 (de) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Infineon Technologies Ag | Opto-elektronisches lasermodul |
| JP2003014988A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Ykk Corp | 光コネクタ及びそれに用いる光コネクタ用フェルール |
| JP4007118B2 (ja) * | 2002-08-12 | 2007-11-14 | 住友電気工業株式会社 | 発光デバイス、光モジュール、およびグレーティングチップ |
| JP3994839B2 (ja) * | 2002-09-25 | 2007-10-24 | 住友電気工業株式会社 | 光モジュール |
| US6827505B2 (en) * | 2002-12-16 | 2004-12-07 | International Business Machines Corporation | Optoelectronic package structure and process for planar passive optical and optoelectronic devices |
| JP2005197659A (ja) * | 2003-12-08 | 2005-07-21 | Sony Corp | 光学装置及び画像生成装置 |
| KR100647904B1 (ko) * | 2004-12-20 | 2006-11-23 | 한국전자통신연구원 | 광섬유 브라그 격자 외부 공진기를 갖는 레이저의제조방법 및 이에 의해 제조된 레이저 |
| MX2009006872A (es) * | 2006-12-22 | 2009-08-31 | Schering Corp | Sistemas de empaquetado farmaceutico para el cumplimiento mejorado del paciente. |
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| US5485481A (en) | 1994-06-28 | 1996-01-16 | Seastar Optics Inc. | Fibre-grating-stabilized diode laser |
| US5659559A (en) | 1994-06-28 | 1997-08-19 | Sdl, Inc. | Apparatus for generating a stabilized laser source |
| US5724377A (en) | 1996-02-29 | 1998-03-03 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for improving the instability of a laser |
| JP3120828B2 (ja) * | 1996-04-08 | 2000-12-25 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザモジュール |
| US5717804A (en) | 1996-04-30 | 1998-02-10 | E-Tek Dynamics, Inc. | Integrated laser diode and fiber grating assembly |
| US5930430A (en) * | 1997-04-02 | 1999-07-27 | E-Tek Dynamics, Inc. | Integrated laser diode and fiber grating assembly |
-
1998
- 1998-08-27 JP JP10241665A patent/JP2937196B1/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-08-27 US US09/384,405 patent/US6273620B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054621A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 波長変換光源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6273620B1 (en) | 2001-08-14 |
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