JP2000307187A - ハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レーザ - Google Patents
ハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レーザInfo
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- JP2000307187A JP2000307187A JP11117494A JP11749499A JP2000307187A JP 2000307187 A JP2000307187 A JP 2000307187A JP 11117494 A JP11117494 A JP 11117494A JP 11749499 A JP11749499 A JP 11749499A JP 2000307187 A JP2000307187 A JP 2000307187A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 注入光パルス列の偏波モードが変動しても、
出力光パルス列の光強度が変化しないようにすること。 【解決手段】 可飽和吸収体を、井戸層及び障壁層がそ
れぞれ引張歪状態及び圧縮歪状態となっている多重量子
井戸層構造１８Ｂとする。
出力光パルス列の光強度が変化しないようにすること。 【解決手段】 可飽和吸収体を、井戸層及び障壁層がそ
れぞれ引張歪状態及び圧縮歪状態となっている多重量子
井戸層構造１８Ｂとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ハーモニック光
シンクロナスモード同期半導体レーザ、特に、注入光パ
ルス列の偏波モードが変動しても、出力光パルス列に対
するジッタ低減効果が変化しないハーモニック光シンク
ロナスモード同期半導体レーザに関する。
シンクロナスモード同期半導体レーザ、特に、注入光パ
ルス列の偏波モードが変動しても、出力光パルス列に対
するジッタ低減効果が変化しないハーモニック光シンク
ロナスモード同期半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光通信の分野で、モード同期半導
体レーザの研究・開発が進められている。モード同期半
導体レーザとは、周期的な光パルス列から成るレーザ光
を発生させる半導体レーザである。
体レーザの研究・開発が進められている。モード同期半
導体レーザとは、周期的な光パルス列から成るレーザ光
を発生させる半導体レーザである。
【０００３】このモード同期半導体レーザの１つに、受
動モード同期半導体レーザがある。受動モード同期半導
体レーザとは、利得媒質と共に、可飽和吸収体（吸収係
数が入力光強度の増加と共に減少する特性を有する材
料）が組み込まれている半導体レーザである。具体的に
は、利得媒質の活性層を分割して、その一方を可飽和吸
収体として用いる。この可飽和吸収体に逆バイアス電圧
を印加することにより、可飽和吸収特性が制御される。
動モード同期半導体レーザがある。受動モード同期半導
体レーザとは、利得媒質と共に、可飽和吸収体（吸収係
数が入力光強度の増加と共に減少する特性を有する材
料）が組み込まれている半導体レーザである。具体的に
は、利得媒質の活性層を分割して、その一方を可飽和吸
収体として用いる。この可飽和吸収体に逆バイアス電圧
を印加することにより、可飽和吸収特性が制御される。
【０００４】この受動モード同期半導体レーザによれ
ば、先ず、利得媒質に順バイアス電圧を印加することに
より、利得媒質の活性層から光が発生する。この光は、
多数の縦モードの光から成る。当初、これらの縦モード
の位相は互いに揃っていない為、これらの縦モードの合
成波である光の強度は、小さい。よって、この光は、可
飽和吸収体に吸収されてしまう。そして、時間の経過と
共に、これらの縦モードの光の位相が互いに揃ってくる
と、これらの縦モードの合成波である光の強度は、大き
くなり、従って、この光は、可飽和吸収体を透過するよ
うになる。可飽和吸収体を透過した光は、反射鏡の間を
１往復（距離を２Ｌとおく。）する度に、光強度が増幅
し、然る後、この受動モード同期半導体レーザから、光
パルス列（以下、出力光パルス列と言う。）となって外
部に出力される。この状態を、モード同期と言う。この
出力光パルス列の周波数は、ｃ／２ｎＬで表される（ｃ
は光の速度、及びｎは光導波層の屈折率）。
ば、先ず、利得媒質に順バイアス電圧を印加することに
より、利得媒質の活性層から光が発生する。この光は、
多数の縦モードの光から成る。当初、これらの縦モード
の位相は互いに揃っていない為、これらの縦モードの合
成波である光の強度は、小さい。よって、この光は、可
飽和吸収体に吸収されてしまう。そして、時間の経過と
共に、これらの縦モードの光の位相が互いに揃ってくる
と、これらの縦モードの合成波である光の強度は、大き
くなり、従って、この光は、可飽和吸収体を透過するよ
うになる。可飽和吸収体を透過した光は、反射鏡の間を
１往復（距離を２Ｌとおく。）する度に、光強度が増幅
し、然る後、この受動モード同期半導体レーザから、光
パルス列（以下、出力光パルス列と言う。）となって外
部に出力される。この状態を、モード同期と言う。この
出力光パルス列の周波数は、ｃ／２ｎＬで表される（ｃ
は光の速度、及びｎは光導波層の屈折率）。
【０００５】この受動モード同期半導体レーザから出力
された光パルス列の繰り返し周波数は、数百ＧＨｚ〜数
ＴＨｚの範囲内の値まで増大でき、電気的な変調速度を
大幅に上回っている。又、１本の光パルスのパルス幅
は、フェムト秒〜ピコ秒のオーダーに達している。従っ
て、受動モード同期半導体レーザは、超高速光通信の要
求に適うものである。
された光パルス列の繰り返し周波数は、数百ＧＨｚ〜数
ＴＨｚの範囲内の値まで増大でき、電気的な変調速度を
大幅に上回っている。又、１本の光パルスのパルス幅
は、フェムト秒〜ピコ秒のオーダーに達している。従っ
て、受動モード同期半導体レーザは、超高速光通信の要
求に適うものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、受動モ
ード同期半導体レーザには、ジッタ（外部に出力される
光パルス列を構成する各光パルスの正しい時間位置から
のずれ）が大きくなる問題点があった。
ード同期半導体レーザには、ジッタ（外部に出力される
光パルス列を構成する各光パルスの正しい時間位置から
のずれ）が大きくなる問題点があった。
【０００７】そこで、外部から、モード同期している受
動モード同期半導体レーザに、出力光パルス列の繰り返
し周波数と同一の周波数でありかつ低ジッタの、電気信
号又は光信号を注入することにより、出力光パルス列の
ジッタを低減する技術の研究・開発が進められている。
この電気信号が注入される受動モード同期半導体レーザ
を、ハイブリッドモード同期半導体レーザと言う。又、
上述の光信号が注入される受動モード同期半導体レーザ
を、光シンクロナスモード同期半導体レーザと言う。
動モード同期半導体レーザに、出力光パルス列の繰り返
し周波数と同一の周波数でありかつ低ジッタの、電気信
号又は光信号を注入することにより、出力光パルス列の
ジッタを低減する技術の研究・開発が進められている。
この電気信号が注入される受動モード同期半導体レーザ
を、ハイブリッドモード同期半導体レーザと言う。又、
上述の光信号が注入される受動モード同期半導体レーザ
を、光シンクロナスモード同期半導体レーザと言う。
【０００８】ハイブリッドモード同期半導体レーザで
は、外部から、出力光パルス列の繰り返し周波数と同一
の周波数の交流信号の逆バイアス電圧が、可飽和吸収体
を含む領域に印加される。又、光シンクロナスモード同
期半導体レーザでは、外部から、出力光パルス列の繰り
返し周波数と同一の繰り返し周波数の光パルス列（以
下、注入光パルス列と言う。）が、可飽和吸収体及び活
性層内に注入される。いずれの場合でも、可飽和吸収体
の吸収損失を変調することにより、出力光パルス列のジ
ッタを低減できる。
は、外部から、出力光パルス列の繰り返し周波数と同一
の周波数の交流信号の逆バイアス電圧が、可飽和吸収体
を含む領域に印加される。又、光シンクロナスモード同
期半導体レーザでは、外部から、出力光パルス列の繰り
返し周波数と同一の繰り返し周波数の光パルス列（以
下、注入光パルス列と言う。）が、可飽和吸収体及び活
性層内に注入される。いずれの場合でも、可飽和吸収体
の吸収損失を変調することにより、出力光パルス列のジ
ッタを低減できる。
【０００９】しかしながら、ハイブリッドモード同期半
導体レーザでは、変調逆バイアス電圧を印加する電極間
に介在する半導体のキャパシタンスが大きい為に、この
変調逆バイアス電圧が減衰してしまう。この結果、出力
光パルス列のジッタを十分に低減できないという問題が
あった。一方、光シンクロナスモード同期半導体レーザ
では、このような電気的な問題がないから、出力光パル
ス列のジッタを十分低減できる。従って、光シンクロナ
スモード同期半導体レーザは、ハイブリッドモード同期
半導体レーザより、出力光パルス列のジッタを低減でき
る。
導体レーザでは、変調逆バイアス電圧を印加する電極間
に介在する半導体のキャパシタンスが大きい為に、この
変調逆バイアス電圧が減衰してしまう。この結果、出力
光パルス列のジッタを十分に低減できないという問題が
あった。一方、光シンクロナスモード同期半導体レーザ
では、このような電気的な問題がないから、出力光パル
ス列のジッタを十分低減できる。従って、光シンクロナ
スモード同期半導体レーザは、ハイブリッドモード同期
半導体レーザより、出力光パルス列のジッタを低減でき
る。
【００１０】又、出力光パルス列の繰り返し周波数が電
気信号の周波数を上回っている場合は、モード同期して
いる受動モード同期半導体レーザに、この繰り返し周波
数と同一の周波数の電気信号を注入することができな
い。
気信号の周波数を上回っている場合は、モード同期して
いる受動モード同期半導体レーザに、この繰り返し周波
数と同一の周波数の電気信号を注入することができな
い。
【００１１】そこで、外部から、モード同期している受
動モード同期半導体レーザに、出力光パルス列の繰り返
し周波数の自然数分の１の周波数でありかつ低ジッタの
電気信号を印加することにより、この出力光パルス列の
ジッタを低減する技術の研究・開発が進められている。
この電気信号が印加される受動モード同期半導体レーザ
を、サブハーモニックハイブリッドモード同期半導体レ
ーザと言う。又、このサブハーモニックハイブリッドモ
ード同期半導体レーザに習って、出力光パルス列の繰り
返し周波数の自然数分の１の繰り返し周波数でありかつ
低ジッタの注入光パルス列が注入されるサブハーモニッ
ク光シンクロナスモード同期半導体レーザの研究・開発
も進められている（例えば、文献：Shin Arahira and Y
oh Ogawa,"Synchronous Mode-Locking in Passively Mo
de-Locked Semiconductor LaserDiodes Using Optical
Short Pulses Repeated at Subharmonics of the Cavit
yRound-Trip Frequency," IEEE Photon. Lett., 8 .,N
o.2(1996) pp.191-193 ）。
動モード同期半導体レーザに、出力光パルス列の繰り返
し周波数の自然数分の１の周波数でありかつ低ジッタの
電気信号を印加することにより、この出力光パルス列の
ジッタを低減する技術の研究・開発が進められている。
この電気信号が印加される受動モード同期半導体レーザ
を、サブハーモニックハイブリッドモード同期半導体レ
ーザと言う。又、このサブハーモニックハイブリッドモ
ード同期半導体レーザに習って、出力光パルス列の繰り
返し周波数の自然数分の１の繰り返し周波数でありかつ
低ジッタの注入光パルス列が注入されるサブハーモニッ
ク光シンクロナスモード同期半導体レーザの研究・開発
も進められている（例えば、文献：Shin Arahira and Y
oh Ogawa,"Synchronous Mode-Locking in Passively Mo
de-Locked Semiconductor LaserDiodes Using Optical
Short Pulses Repeated at Subharmonics of the Cavit
yRound-Trip Frequency," IEEE Photon. Lett., 8 .,N
o.2(1996) pp.191-193 ）。
【００１２】しかしながら、サブハーモニックハイブリ
ッドモード同期半導体レーザでは、可飽和吸収体に印加
される変調逆バイアス電圧が大きくなると、出力光パル
ス列がこの変調逆バイアス電圧の影響を受け、その結
果、パルス振幅が変動してしまうという問題があった。
一方、サブハーモニック光シンクロナスモード同期半導
体レーザでは、このような電気的な問題がないから、出
力光パルス列のパルス振幅が変動してしまうことはな
い。従って、サブハーモニック光シンクロナスモード同
期半導体レーザは、サブハーモニックハイブリッドモー
ド同期半導体レーザより、パルス振幅が変動しない安定
した光パルス列を発生させることができる。
ッドモード同期半導体レーザでは、可飽和吸収体に印加
される変調逆バイアス電圧が大きくなると、出力光パル
ス列がこの変調逆バイアス電圧の影響を受け、その結
果、パルス振幅が変動してしまうという問題があった。
一方、サブハーモニック光シンクロナスモード同期半導
体レーザでは、このような電気的な問題がないから、出
力光パルス列のパルス振幅が変動してしまうことはな
い。従って、サブハーモニック光シンクロナスモード同
期半導体レーザは、サブハーモニックハイブリッドモー
ド同期半導体レーザより、パルス振幅が変動しない安定
した光パルス列を発生させることができる。
【００１３】以上の点を踏まえると、受動モード同期半
導体レーザに、外部から、電気信号を印加するより注入
光パルス列を注入した方が、出力光パルス列のジッタを
低減できるだけでなく、この出力光パルス列のパルス振
幅の変動を抑えることができる。以下、光シンクロナス
モード同期半導体レーザ又はサブハーモニック光シンク
ロナスモード同期半導体レーザを総称して、ハーモニッ
ク光シンクロナスモード同期半導体レーザと言う。
導体レーザに、外部から、電気信号を印加するより注入
光パルス列を注入した方が、出力光パルス列のジッタを
低減できるだけでなく、この出力光パルス列のパルス振
幅の変動を抑えることができる。以下、光シンクロナス
モード同期半導体レーザ又はサブハーモニック光シンク
ロナスモード同期半導体レーザを総称して、ハーモニッ
ク光シンクロナスモード同期半導体レーザと言う。
【００１４】しかしながら、ハーモニック光シンクロナ
スモード同期半導体レーザにおいて、上述の可飽和吸収
体は、偏波特性を有する。すなわち、注入光パルス列の
偏波モードに応じて、可飽和吸収体の吸収係数が変化す
る。例えば、同一波長の光に対して、ＴＥモードの吸収
係数は、ＴＭモードの吸収係数より大きい。この為、注
入光パルス列の偏波モードが変動すると、出力光パルス
列のジッタに、ばらつきが出る。このジッタの増大は、
光通信において、通信エラーを生じさせうるので、好ま
しくない。
スモード同期半導体レーザにおいて、上述の可飽和吸収
体は、偏波特性を有する。すなわち、注入光パルス列の
偏波モードに応じて、可飽和吸収体の吸収係数が変化す
る。例えば、同一波長の光に対して、ＴＥモードの吸収
係数は、ＴＭモードの吸収係数より大きい。この為、注
入光パルス列の偏波モードが変動すると、出力光パルス
列のジッタに、ばらつきが出る。このジッタの増大は、
光通信において、通信エラーを生じさせうるので、好ま
しくない。
【００１５】そこで、従来、このジッタ低減の不安定性
を防ぐために、注入光パルス列の偏波モードを、例えば
偏波面制御器によって、例えば、ＴＥモード又はＴＭモ
ードに予め揃えて、ハーモニック光シンクロナスモード
同期半導体レーザに注入している。
を防ぐために、注入光パルス列の偏波モードを、例えば
偏波面制御器によって、例えば、ＴＥモード又はＴＭモ
ードに予め揃えて、ハーモニック光シンクロナスモード
同期半導体レーザに注入している。
【００１６】しかしながら、この偏波面制御器の制御が
煩雑になる問題があった。
煩雑になる問題があった。
【００１７】そこで、注入光パルス列の偏波モードの変
動があっても、出力光パルス列の光強度が変化しないハ
ーモニック光シンクロナスモード同期半導体レーザの出
現が求められていた。
動があっても、出力光パルス列の光強度が変化しないハ
ーモニック光シンクロナスモード同期半導体レーザの出
現が求められていた。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、この発明のハーモニック光シンクロナスモード同期
半導体レーザは、連続光を発生させる利得領域と、この
連続光から強振幅の光を光パルスとして透過させる可飽
和吸収体とを具える。
に、この発明のハーモニック光シンクロナスモード同期
半導体レーザは、連続光を発生させる利得領域と、この
連続光から強振幅の光を光パルスとして透過させる可飽
和吸収体とを具える。
【００１９】この光パルスを、一定の繰り返し周波数ｍ
・ｆ（ｍは自然数）の出力光パルス列としてこのレーザ
から外部に出力させ、然る後、外部から低ジッタの一定
の繰り返し周波数ｆの注入光パルス列をこのレーザに注
入することにより、出力光パルス列のジッタを低減させ
る。
・ｆ（ｍは自然数）の出力光パルス列としてこのレーザ
から外部に出力させ、然る後、外部から低ジッタの一定
の繰り返し周波数ｆの注入光パルス列をこのレーザに注
入することにより、出力光パルス列のジッタを低減させ
る。
【００２０】上述の可飽和吸収体を、井戸層及び障壁層
で構成される多重量子井戸層構造とする。注入光パルス
列の偏波モードの変動があっても、出力光パルス列の光
強度が変化しないように、井戸層を引張歪状態とし、か
つ障壁層を圧縮歪状態とする。
で構成される多重量子井戸層構造とする。注入光パルス
列の偏波モードの変動があっても、出力光パルス列の光
強度が変化しないように、井戸層を引張歪状態とし、か
つ障壁層を圧縮歪状態とする。
【００２１】この発明の構成によれば、注入光パルス列
の偏波モードの変動があっても、出力光パルス列の光強
度が変化しない。
の偏波モードの変動があっても、出力光パルス列の光強
度が変化しない。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の
大きさ、形状及び配置関係は、この発明が理解できる程
度に概略的に示してあるにすぎず、従って、この発明
は、図示例に限定されるものではない。
実施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の
大きさ、形状及び配置関係は、この発明が理解できる程
度に概略的に示してあるにすぎず、従って、この発明
は、図示例に限定されるものではない。
【００２３】図１を参照して、この発明のハーモニック
光シンクロナスモード同期半導体レーザ１０の構成につ
き、説明する。
光シンクロナスモード同期半導体レーザ１０の構成につ
き、説明する。
【００２４】図１は、この発明のハーモニック光シンク
ロナスモード同期半導体レーザの構成の一例を示す断面
図である。
ロナスモード同期半導体レーザの構成の一例を示す断面
図である。
【００２５】このハーモニック光シンクロナスモード同
期半導体レーザ１０（以下、レーザ１０と言う。）は、
利得領域１２及び可飽和吸収領域１４から構成される。
利得領域１２とは、レーザ光（連続光）を発生させる領
域である。又、可飽和吸収領域１４とは、このレーザ光
の中から光パルスのみを透過させる領域である。
期半導体レーザ１０（以下、レーザ１０と言う。）は、
利得領域１２及び可飽和吸収領域１４から構成される。
利得領域１２とは、レーザ光（連続光）を発生させる領
域である。又、可飽和吸収領域１４とは、このレーザ光
の中から光パルスのみを透過させる領域である。
【００２６】このレーザ１０の導波層部分に、外部か
ら、低ジッタの一定の繰り返し周波数ｆの光パルス列
（以下、注入光パルス列Ｐ１と言う。）を注入させるこ
とにより、外部に出力される、一定の繰り返し周波数ｍ
・ｆ（ｍは自然数）の光パルス列（以下、出力光パルス
列Ｐ２と言う。）のジッタを低減させる。この実施の形
態では、注入光パルス列Ｐ１及び出力光パルス列Ｐ２の
繰り返し周波数を、それぞれ、４０／４ＧＨｚ及び４０
ＧＨｚとする。すなわち、ｍ＝４の場合である。このジ
ッタを低減させる技術については公知であるから、詳細
な説明は省略する。
ら、低ジッタの一定の繰り返し周波数ｆの光パルス列
（以下、注入光パルス列Ｐ１と言う。）を注入させるこ
とにより、外部に出力される、一定の繰り返し周波数ｍ
・ｆ（ｍは自然数）の光パルス列（以下、出力光パルス
列Ｐ２と言う。）のジッタを低減させる。この実施の形
態では、注入光パルス列Ｐ１及び出力光パルス列Ｐ２の
繰り返し周波数を、それぞれ、４０／４ＧＨｚ及び４０
ＧＨｚとする。すなわち、ｍ＝４の場合である。このジ
ッタを低減させる技術については公知であるから、詳細
な説明は省略する。
【００２７】この構成例では、このレーザ１０を、Ｉｎ
Ｐ系半導体から構成する。
Ｐ系半導体から構成する。
【００２８】具体的には、上述の利得領域１２及び可飽
和吸収領域１４は、共通の基板を有し、この基板を、ｎ
−ＩｎＰ基板１６とする。このｎ−ＩｎＰ基板１６は、
ｎ−クラッド層に相当する。
和吸収領域１４は、共通の基板を有し、この基板を、ｎ
−ＩｎＰ基板１６とする。このｎ−ＩｎＰ基板１６は、
ｎ−クラッド層に相当する。
【００２９】このｎ−ＩｎＰ基板１６上に、ノンドープ
ＩｎＰ多重量子井戸層１８が形成されている。この構成
例では、このノンドープＩｎＰ多重量子井戸層１８は、
１０層の井戸層及び９層の障壁層から成る。１層当たり
の膜厚は、井戸層が８．０ｎｍ、障壁層が６．０ｎｍで
ある。又、井戸層及び障壁層のバンドギャップ波長は、
それぞれ１．５５μｍ及び１．１６μｍである。又、井
戸層及び障壁層を、それぞれ、引張歪状態及び圧縮歪状
態とする。具体的には、この引張歪及び圧縮歪の割合
を、ｎ−ＩｎＰ基板１６に対して、それぞれ、−０．４
７％及び＋０．５２％とする。尚、井戸層の引張歪と
は、ｎ−ＩｎＰ基板１６の格子定数に対する、格子定数
の歪割合である。又、障壁層の圧縮歪とは、ｎ−ＩｎＰ
基板１６の格子定数に対する、格子定数の歪割合であ
る。
ＩｎＰ多重量子井戸層１８が形成されている。この構成
例では、このノンドープＩｎＰ多重量子井戸層１８は、
１０層の井戸層及び９層の障壁層から成る。１層当たり
の膜厚は、井戸層が８．０ｎｍ、障壁層が６．０ｎｍで
ある。又、井戸層及び障壁層のバンドギャップ波長は、
それぞれ１．５５μｍ及び１．１６μｍである。又、井
戸層及び障壁層を、それぞれ、引張歪状態及び圧縮歪状
態とする。具体的には、この引張歪及び圧縮歪の割合
を、ｎ−ＩｎＰ基板１６に対して、それぞれ、−０．４
７％及び＋０．５２％とする。尚、井戸層の引張歪と
は、ｎ−ＩｎＰ基板１６の格子定数に対する、格子定数
の歪割合である。又、障壁層の圧縮歪とは、ｎ−ＩｎＰ
基板１６の格子定数に対する、格子定数の歪割合であ
る。
【００３０】ノンドープＩｎＰ多重量子井戸層１８のパ
ラメータを上記のように設定することにより、後述のよ
うに、利得領域１２におけるノンドープＩｎＰ多重量子
井戸層１８Ａは、活性層（兼導波層）に相当する。又、
後述のように、可飽和吸収領域１４におけるノンドープ
ＩｎＰ多重量子井戸層１８Ｂは、可飽和吸収体（兼導波
層）に相当する。しかも、この可飽和吸収体は、注入光
パルス列Ｐ１の偏波モードが、例えば、ＴＥモードから
ＴＭモードに変動しても、同一の繰り返し周波数ｆに対
して、この可飽和吸収体の吸収係数が、実質的に変化し
ない。従って、出力光パルス列Ｐ２の光強度に、ばらつ
きが出ない。
ラメータを上記のように設定することにより、後述のよ
うに、利得領域１２におけるノンドープＩｎＰ多重量子
井戸層１８Ａは、活性層（兼導波層）に相当する。又、
後述のように、可飽和吸収領域１４におけるノンドープ
ＩｎＰ多重量子井戸層１８Ｂは、可飽和吸収体（兼導波
層）に相当する。しかも、この可飽和吸収体は、注入光
パルス列Ｐ１の偏波モードが、例えば、ＴＥモードから
ＴＭモードに変動しても、同一の繰り返し周波数ｆに対
して、この可飽和吸収体の吸収係数が、実質的に変化し
ない。従って、出力光パルス列Ｐ２の光強度に、ばらつ
きが出ない。
【００３１】この多重量子井戸層１８上に、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層２０が、形成されている。このｐ−ＩｎＰク
ラッド層２０の格子定数は、ｎ−ＩｎＰ基板１６の格子
定数と同一である。
クラッド層２０が、形成されている。このｐ−ＩｎＰク
ラッド層２０の格子定数は、ｎ−ＩｎＰ基板１６の格子
定数と同一である。
【００３２】このｐ−ＩｎＰクラッド層２０上に、ｐ+
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２２が形成されている。但
し、このｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層２２は、利得
領域１２及び可飽和吸収領域１４の境界上で、分断され
ている。この分断幅は、例えば、３μｍである。以下、
利得領域１２及び可飽和吸収領域１４におけるｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層２２を、２２Ａ及び２２Ｂと称
する。
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層２２が形成されている。但
し、このｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層２２は、利得
領域１２及び可飽和吸収領域１４の境界上で、分断され
ている。この分断幅は、例えば、３μｍである。以下、
利得領域１２及び可飽和吸収領域１４におけるｐ+ −Ｉ
ｎＧａＡｓコンタクト層２２を、２２Ａ及び２２Ｂと称
する。
【００３３】このｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層２２
Ａ及び２２Ｂ上に、又、Ａｕ電極２４Ａ及び２４Ｂ（Ａ
ｕＺｎでも良い。）が、個別に付着されている。従っ
て、利得領域１２及び可飽和吸収領域１４に対して、電
圧を個別に印加することができる。具体的には、利得領
域１２に対しては、順バイアス電圧を印加する。これに
より、利得領域１２における多重量子井戸層１８Ａは、
上述のように、活性層になる。又、可飽和吸収領域１４
に対しては、逆バイアス電圧を印加する。これにより、
可飽和吸収領域１４における多重量子井戸層１８Ｂは、
上述のように、可飽和吸収体になる。又、ｎ−ＩｎＰ基
板１６の背面には、ＡｕＧｅＮｉ電極２６（Ａｕでも良
い。）が付着されている。
Ａ及び２２Ｂ上に、又、Ａｕ電極２４Ａ及び２４Ｂ（Ａ
ｕＺｎでも良い。）が、個別に付着されている。従っ
て、利得領域１２及び可飽和吸収領域１４に対して、電
圧を個別に印加することができる。具体的には、利得領
域１２に対しては、順バイアス電圧を印加する。これに
より、利得領域１２における多重量子井戸層１８Ａは、
上述のように、活性層になる。又、可飽和吸収領域１４
に対しては、逆バイアス電圧を印加する。これにより、
可飽和吸収領域１４における多重量子井戸層１８Ｂは、
上述のように、可飽和吸収体になる。又、ｎ−ＩｎＰ基
板１６の背面には、ＡｕＧｅＮｉ電極２６（Ａｕでも良
い。）が付着されている。
【００３４】又、この構成例では、この積層構造体の第
１端面Ｔ１及び第２端面Ｔ２には、それぞれ、Ａｌ2 Ｏ
3 高反射コーディング板２８、３０（Ａｕでも良い。）
が付着されている。Ａｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板２
８は、利得領域１２側に付着されている。又、Ａｌ2 Ｏ
3 高反射コーディング板３０は、可飽和吸収領域１４側
に付着されている。
１端面Ｔ１及び第２端面Ｔ２には、それぞれ、Ａｌ2 Ｏ
3 高反射コーディング板２８、３０（Ａｕでも良い。）
が付着されている。Ａｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板２
８は、利得領域１２側に付着されている。又、Ａｌ2 Ｏ
3 高反射コーディング板３０は、可飽和吸収領域１４側
に付着されている。
【００３５】但し、Ａｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板２
８の反射率が１００％であるのに対して、Ａｌ2 Ｏ3 高
反射コーディング板３０の反射率は、９８％となってい
る。従って、多重量子井戸層１８内を伝搬する光パルス
列は、Ａｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板３０から、出力
光パルス列Ｐ２として、外部に出力される。又、このＡ
ｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板３０からレーザ１０内
に、注入光パルス列Ｐ１が注入される。
８の反射率が１００％であるのに対して、Ａｌ2 Ｏ3 高
反射コーディング板３０の反射率は、９８％となってい
る。従って、多重量子井戸層１８内を伝搬する光パルス
列は、Ａｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板３０から、出力
光パルス列Ｐ２として、外部に出力される。又、このＡ
ｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板３０からレーザ１０内
に、注入光パルス列Ｐ１が注入される。
【００３６】尚、レーザ１０は、公知の技術（例えば、
有機金属気相成長法）を利用して製造できるから、この
レーザ１０の製造方法に係る説明を省略する。因みに、
井戸層及び障壁層を形成するとき、例えば、これらの層
を構成するＩｎ（インジウム）及びＰ（リン）の供給量
を極微量だけ互いに違えることにより、井戸層は引張歪
状態になり、かつ障壁層は圧縮歪状態になる。
有機金属気相成長法）を利用して製造できるから、この
レーザ１０の製造方法に係る説明を省略する。因みに、
井戸層及び障壁層を形成するとき、例えば、これらの層
を構成するＩｎ（インジウム）及びＰ（リン）の供給量
を極微量だけ互いに違えることにより、井戸層は引張歪
状態になり、かつ障壁層は圧縮歪状態になる。
【００３７】次に、このレーザ１０の動作につき、説明
する。
する。
【００３８】先ず、このレーザ１０の外部に、レーザ１
００（図示せず。）を用意する。このレーザ１００と
は、低ジッタの一定の繰り返し周波数ｆの注入光パルス
列Ｐ１を発生させて、レーザ１０のＡｌ2 Ｏ3 高反射コ
ーディング板３０に向かって出力させる為のレーザであ
る。因みに、レーザ１００及びレーザ１０は、一般的
に、それぞれ、マスターレーザ及びスレーブレーザと言
われる。
００（図示せず。）を用意する。このレーザ１００と
は、低ジッタの一定の繰り返し周波数ｆの注入光パルス
列Ｐ１を発生させて、レーザ１０のＡｌ2 Ｏ3 高反射コ
ーディング板３０に向かって出力させる為のレーザであ
る。因みに、レーザ１００及びレーザ１０は、一般的
に、それぞれ、マスターレーザ及びスレーブレーザと言
われる。
【００３９】次に、レーザ１０の利得領域１２にあるＡ
ｕ電極２４Ａに対して、順バイアス電圧を印加すると同
時に、可飽和吸収領域１４にあるＡｕ電極２４Ｂに対し
て、逆バイアス電圧を印加する。これにより、利得領域
１２にある多重量子井戸層１８Ａは、光を発生させる活
性層となる。この光は、多数の縦モードから成る連続光
である。一方、Ａｕ電極２４Ｂには逆バイアスが印加さ
れているから、この多重量子井戸層１８Ｂは、可飽和吸
収体となる。
ｕ電極２４Ａに対して、順バイアス電圧を印加すると同
時に、可飽和吸収領域１４にあるＡｕ電極２４Ｂに対し
て、逆バイアス電圧を印加する。これにより、利得領域
１２にある多重量子井戸層１８Ａは、光を発生させる活
性層となる。この光は、多数の縦モードから成る連続光
である。一方、Ａｕ電極２４Ｂには逆バイアスが印加さ
れているから、この多重量子井戸層１８Ｂは、可飽和吸
収体となる。
【００４０】当初、上述の縦モードの位相は互いに揃っ
ていない為、これらの縦モードの合成波である光の強度
は、小さい。よって、この光は、可飽和吸収体（多重量
子井戸層１８Ｂ）に吸収される。そして、時間の経過と
共に、これらの縦モードの光の位相が互いに揃ってくる
と、これらの縦モードの合成波である光の強度は、大き
くなり、従って、この光は、可飽和吸収体を透過するよ
うになる。可飽和吸収体を透過した光は、反射鏡の間を
１往復する度に、光強度が増幅し、然る後、このレーザ
１０から、出力光パルス列Ｐ２となって外部に出力され
る。この構成例では、上述のように、出力光パルス列Ｐ
２の繰り返し周波数ｍ・ｆは、上述のように、４０ＧＨ
ｚである。
ていない為、これらの縦モードの合成波である光の強度
は、小さい。よって、この光は、可飽和吸収体（多重量
子井戸層１８Ｂ）に吸収される。そして、時間の経過と
共に、これらの縦モードの光の位相が互いに揃ってくる
と、これらの縦モードの合成波である光の強度は、大き
くなり、従って、この光は、可飽和吸収体を透過するよ
うになる。可飽和吸収体を透過した光は、反射鏡の間を
１往復する度に、光強度が増幅し、然る後、このレーザ
１０から、出力光パルス列Ｐ２となって外部に出力され
る。この構成例では、上述のように、出力光パルス列Ｐ
２の繰り返し周波数ｍ・ｆは、上述のように、４０ＧＨ
ｚである。
【００４１】次に、上述のレーザ１００から、多重量子
井戸層１８Ｂ（可飽和吸収体）に、低ジッタであって、
一定の繰り返し周波数ｆの注入光パルス列Ｐ１を注入す
る。この構成例では、上述のように、４０／４ＧＨｚで
ある。すなわち、ｍ＝４である。これにより、出力光パ
ルス列Ｐ２のジッタは、低減される。
井戸層１８Ｂ（可飽和吸収体）に、低ジッタであって、
一定の繰り返し周波数ｆの注入光パルス列Ｐ１を注入す
る。この構成例では、上述のように、４０／４ＧＨｚで
ある。すなわち、ｍ＝４である。これにより、出力光パ
ルス列Ｐ２のジッタは、低減される。
【００４２】ところで、レーザ１００内には、偏波面制
御器が含まれる。この偏波面制御器とは、注入光パルス
列Ｐ１の偏波モードを、予めＴＥモード又はＴＭモード
に揃える為の装置である。従来、この偏波面制御器によ
って、注入光パルス列Ｐ１の偏波モードを、予めＴＥモ
ード又はＴＭモードに揃えて、レーザ１０内に注入して
いた。なぜならば、上述のように、この注入光パルス列
Ｐ１の偏波モードの影響を受けて、レーザ１０内に含ま
れる可飽和吸収体の吸収係数（すなわち吸収特性）が変
化してしまうからである。
御器が含まれる。この偏波面制御器とは、注入光パルス
列Ｐ１の偏波モードを、予めＴＥモード又はＴＭモード
に揃える為の装置である。従来、この偏波面制御器によ
って、注入光パルス列Ｐ１の偏波モードを、予めＴＥモ
ード又はＴＭモードに揃えて、レーザ１０内に注入して
いた。なぜならば、上述のように、この注入光パルス列
Ｐ１の偏波モードの影響を受けて、レーザ１０内に含ま
れる可飽和吸収体の吸収係数（すなわち吸収特性）が変
化してしまうからである。
【００４３】そこで、図２を参照して、この発明のレー
ザ１０では、可飽和吸収体の吸収係数が、この注入光パ
ルス列Ｐ１の偏波モードに依存しない（よって、出力光
パルス列Ｐ２の光強度が変化しない）ことにつき、説明
する。
ザ１０では、可飽和吸収体の吸収係数が、この注入光パ
ルス列Ｐ１の偏波モードに依存しない（よって、出力光
パルス列Ｐ２の光強度が変化しない）ことにつき、説明
する。
【００４４】図２は、出力光パルス列Ｐ２の光強度の実
験データの一例を示す図である。縦軸及び横軸は、それ
ぞれ、出力光パルス列Ｐ２の光強度（単位：ｄＢｍ）及
びＡｕ電極２４Ｂに印加される逆バイアスの大きさ（単
位：Ｖ）を表す。又、実線は、注入光パルス列Ｐ１をＴ
Ｅモードに偏向した場合における出力光パルス列Ｐ２の
光強度曲線である。又、点線は、注入光パルス列Ｐ１を
ＴＭモードに偏向した場合における出力光パルス列Ｐ２
の光強度曲線である。
験データの一例を示す図である。縦軸及び横軸は、それ
ぞれ、出力光パルス列Ｐ２の光強度（単位：ｄＢｍ）及
びＡｕ電極２４Ｂに印加される逆バイアスの大きさ（単
位：Ｖ）を表す。又、実線は、注入光パルス列Ｐ１をＴ
Ｅモードに偏向した場合における出力光パルス列Ｐ２の
光強度曲線である。又、点線は、注入光パルス列Ｐ１を
ＴＭモードに偏向した場合における出力光パルス列Ｐ２
の光強度曲線である。
【００４５】図２に示すように、ＴＥモードの光及びＴ
Ｍモードの光の光強度曲線は、印加した逆バイアスの範
囲内において、実質的に一致している。このことから、
可飽和吸収体の吸収係数が、注入光パルス列Ｐ１の偏波
モードに依存していないことが分かる。すなわち、注入
光パルス列Ｐ１の偏波モードが変動しても、出力光パル
ス列Ｐ２の光強度に、ばらつきが出ない。従って、この
レーザ１０を使用すれば、従来レーザ１００内に含まれ
ていた偏波面制御器が不要になる。
Ｍモードの光の光強度曲線は、印加した逆バイアスの範
囲内において、実質的に一致している。このことから、
可飽和吸収体の吸収係数が、注入光パルス列Ｐ１の偏波
モードに依存していないことが分かる。すなわち、注入
光パルス列Ｐ１の偏波モードが変動しても、出力光パル
ス列Ｐ２の光強度に、ばらつきが出ない。従って、この
レーザ１０を使用すれば、従来レーザ１００内に含まれ
ていた偏波面制御器が不要になる。
【００４６】この発明は、上述の実施の形態にのみ限定
されるものではなく、設計に応じて種々の変更を加える
ことができる。
されるものではなく、設計に応じて種々の変更を加える
ことができる。
【００４７】例えば、上述の構成例では、ハーモニック
光シンクロナスモード同期半導体レーザは、ＩｎＰ系半
導体から構成してあるが、ＧａＡｓ系半導体から構成し
ても良い。
光シンクロナスモード同期半導体レーザは、ＩｎＰ系半
導体から構成してあるが、ＧａＡｓ系半導体から構成し
ても良い。
【００４８】又、例えば、上述の構成例では、井戸層の
引張歪割合を−０．４７％、及び障壁層の圧縮歪割合を
＋０．５２％としているが、各歪割合は、それぞれこの
値に限定されるものではない。
引張歪割合を−０．４７％、及び障壁層の圧縮歪割合を
＋０．５２％としているが、各歪割合は、それぞれこの
値に限定されるものではない。
【００４９】
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明のハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レー
ザによれば、注入光パルス列の偏波モードが変動して
も、出力光パルス列の光強度に、ばらつきが出ない。
明のハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レー
ザによれば、注入光パルス列の偏波モードが変動して
も、出力光パルス列の光強度に、ばらつきが出ない。
【図１】本願発明のレーザの構成の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図２】出力光パルス列の光強度の実験データの一例を
示す図である。
示す図である。
１０：ハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レ
ーザ １２：利得領域 １４：可飽和吸収領域 １６：ｎ−ＩｎＰ基板 １８Ａ、１８Ｂ：ノンドープＩｎＰ多重量子井戸層 ２０：ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２２Ａ、２２Ｂ：ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ２４Ａ、２４Ｂ：Ａｕ電極 ２６：ＡｕＧｅＮｉ電極 ２８、３０：Ａｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板 Ｐ１：注入光パルス列 Ｐ２：出力光パルス列 Ｔ１：第１端面 Ｔ２：第２端面
ーザ １２：利得領域 １４：可飽和吸収領域 １６：ｎ−ＩｎＰ基板 １８Ａ、１８Ｂ：ノンドープＩｎＰ多重量子井戸層 ２０：ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２２Ａ、２２Ｂ：ｐ+ −ＩｎＧａＡｓコンタクト層 ２４Ａ、２４Ｂ：Ａｕ電極 ２６：ＡｕＧｅＮｉ電極 ２８、３０：Ａｌ2 Ｏ3 高反射コーディング板 Ｐ１：注入光パルス列 Ｐ２：出力光パルス列 Ｔ１：第１端面 Ｔ２：第２端面
Claims (1)
- 【請求項１】 連続光を発生させる利得領域と、該連続
光から強振幅の光を光パルスとして透過させる可飽和吸
収体とを具え、 前記光パルスを、一定の繰り返し周波数ｍ・ｆ（ｍは自
然数）の出力光パルス列として当該レーザから外部に出
力させ、然る後、外部から低ジッタの一定の繰り返し周
波数ｆの注入光パルス列を該レーザに注入することによ
り、前記出力光パルス列のジッタを低減させるハーモニ
ック光シンクロナスモード同期半導体レーザにおいて、 前記可飽和吸収体を、井戸層及び障壁層で構成される多
重量子井戸層構造とし、 前記注入光パルス列の偏波モードの変動があっても、前
記出力光パルス列の光強度が変化しないように、 前記井戸層を引張歪状態とし、かつ前記障壁層を圧縮歪
状態とすることを特徴とするハーモニック光シンクロナ
スモード同期半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117494A JP2000307187A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | ハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117494A JP2000307187A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | ハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000307187A true JP2000307187A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14713130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11117494A Withdrawn JP2000307187A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | ハーモニック光シンクロナスモード同期半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000307187A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165608A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 受動モード同期半導体レーザ及び光クロック信号抽出装置 |
| JP2007242794A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 受動モード同期半導体レーザ装置及び光クロック信号抽出装置 |
-
1999
- 1999-04-26 JP JP11117494A patent/JP2000307187A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007165608A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Oki Electric Ind Co Ltd | 受動モード同期半導体レーザ及び光クロック信号抽出装置 |
| JP2007242794A (ja) * | 2006-03-07 | 2007-09-20 | Oki Electric Ind Co Ltd | 受動モード同期半導体レーザ装置及び光クロック信号抽出装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060704 |