JPH01194380A - 分布帰還型半導体レーザ - Google Patents
分布帰還型半導体レーザInfo
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- JPH01194380A JPH01194380A JP63017388A JP1738888A JPH01194380A JP H01194380 A JPH01194380 A JP H01194380A JP 63017388 A JP63017388 A JP 63017388A JP 1738888 A JP1738888 A JP 1738888A JP H01194380 A JPH01194380 A JP H01194380A
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- semiconductor laser
- chirp
- wavelength
- diffraction grating
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- 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
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- Optics & Photonics (AREA)
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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】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は先導波路に沿って設けられた回折格子を利用し
て光帰還を行う分布帰還型半導体レーザに関する。
て光帰還を行う分布帰還型半導体レーザに関する。
（従来の技術）
分布帰還型（［）Ｆ３：［）ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ
Ｆｅｅｄｂａｃｋ）半導体レーザは、安定な単一縦モー
ドで発（辰することが可能である。この性質を利用して
、よりコヒーレントな光が要求される光通信の分野でそ
の光源として地位が安定しつつおる。特にその男開端面
の反射を無灰ｔＪＪ （ＡＲ：Ａｎｔｉ −Ｒｅｆ！ｅ
ｃｔｉｏｎ ）コート等により抑制し、且つ先導波路中
の回折格子にその位相が不連続な部分（位相シフタ）を
設けた構造は、ブラッグ波長近傍で発振すると同時に、
主モード以外の縦モードを十分に抑制できるため、有望
視されている。
Ｆｅｅｄｂａｃｋ）半導体レーザは、安定な単一縦モー
ドで発（辰することが可能である。この性質を利用して
、よりコヒーレントな光が要求される光通信の分野でそ
の光源として地位が安定しつつおる。特にその男開端面
の反射を無灰ｔＪＪ （ＡＲ：Ａｎｔｉ −Ｒｅｆ！ｅ
ｃｔｉｏｎ ）コート等により抑制し、且つ先導波路中
の回折格子にその位相が不連続な部分（位相シフタ）を
設けた構造は、ブラッグ波長近傍で発振すると同時に、
主モード以外の縦モードを十分に抑制できるため、有望
視されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかし、この様に優れた特性を有するＤＦＢレーザにお
いても、次の様な問題点が指摘されていた。即ち、例え
ば笠田他、電子情報通信学会、光量子エレクトロニクス
研究会、０ＱＥ８６−７゜Ｄり、 ４９−５６． （
１９８６年）で指摘されている、共振器軸方向の空間的
ホールバーニングである。
いても、次の様な問題点が指摘されていた。即ち、例え
ば笠田他、電子情報通信学会、光量子エレクトロニクス
研究会、０ＱＥ８６−７゜Ｄり、 ４９−５６． （
１９８６年）で指摘されている、共振器軸方向の空間的
ホールバーニングである。
これは、共振器中、軸方向における一点（位相シフタ付
ＤＦＢレーザの場合は位相シフタの位置）に光強度が集
中し、このためこの部分の注入キャリア密度が減少する
ことである。このキャリア密度の相対的減少は活性層の
屈折率の増加を誘起する。この屈折率の変化によって、
導波光の管内波長が軸方向について空間的に不均一にな
り、ＤＦＢレーザの構造を変化させる。従って、ＤＦＢ
レーザのしきい値ゲインαｔｈ（内部ミラー損に相当）
とブラッグ条件（位相定数：βＯ）からの位相定数のず
れδ（δ＝β−β０）が刻々変化していく。
ＤＦＢレーザの場合は位相シフタの位置）に光強度が集
中し、このためこの部分の注入キャリア密度が減少する
ことである。このキャリア密度の相対的減少は活性層の
屈折率の増加を誘起する。この屈折率の変化によって、
導波光の管内波長が軸方向について空間的に不均一にな
り、ＤＦＢレーザの構造を変化させる。従って、ＤＦＢ
レーザのしきい値ゲインαｔｈ（内部ミラー損に相当）
とブラッグ条件（位相定数：βＯ）からの位相定数のず
れδ（δ＝β−β０）が刻々変化していく。
この連続的な変化が副モード抑圧比を小ざくする方向に
働いた場合、最後には副モード抑圧比が零となり、伯の
縦モードへのモードジャンプが起ってしまう。従って、
この軸方向ホールバーニング現象はＤＦＢレーザの単一
縦モード性を著しく劣化させるものである。
働いた場合、最後には副モード抑圧比が零となり、伯の
縦モードへのモードジャンプが起ってしまう。従って、
この軸方向ホールバーニング現象はＤＦＢレーザの単一
縦モード性を著しく劣化させるものである。
ところで、半導体レーザにおいては、高速でパルス変調
した場合に、その発振波長が時間的に変化する現象が知
られている。この現象は波長チャープと呼ばれ、その時
間平均スペクトルは、著しく線幅が広がって観測される
。この現象もキャリア密度の変化に対する屈折率の変化
、即ちホールバーニングに起因している。通常の男開面
を用いたファブリベロー型半導体レーザでは利得の飽和
を通してスペクトル上での不均一によって誘発されるた
め、スペクトルホールバーニングによる波長チャープで
ある。
した場合に、その発振波長が時間的に変化する現象が知
られている。この現象は波長チャープと呼ばれ、その時
間平均スペクトルは、著しく線幅が広がって観測される
。この現象もキャリア密度の変化に対する屈折率の変化
、即ちホールバーニングに起因している。通常の男開面
を用いたファブリベロー型半導体レーザでは利得の飽和
を通してスペクトル上での不均一によって誘発されるた
め、スペクトルホールバーニングによる波長チャープで
ある。
これに対し、ＤＦＢレーザでは軸方向の空間的ホールバ
ーニングが顕著な影響を与えるため、波長チャーピング
現象はかなり複雑なメカニズムで発生する。すなわち、
ＤＦＢレーザの場合はその設計パラメータが多いために
、チャープの程度も千差万別である。そして中にはチャ
ープ量の非常に大きいものが得られる場合がある。それ
らパラメータとは例えば、両端面の反射率及びその位相
、位相シフタのシフト量とその数および位置、ざらに回
折格子による導波光の光帰還量を表す結合係数にと共振
器長しとの積κＬ等である。
ーニングが顕著な影響を与えるため、波長チャーピング
現象はかなり複雑なメカニズムで発生する。すなわち、
ＤＦＢレーザの場合はその設計パラメータが多いために
、チャープの程度も千差万別である。そして中にはチャ
ープ量の非常に大きいものが得られる場合がある。それ
らパラメータとは例えば、両端面の反射率及びその位相
、位相シフタのシフト量とその数および位置、ざらに回
折格子による導波光の光帰還量を表す結合係数にと共振
器長しとの積κＬ等である。
波長分散を有する光ファイバーで伝送した場合には、チ
ャープによる発振線幅の等価的な広がりによって、伝送
パルス波形が歪んでしまう。このため、チャープの大き
い素子は長距離高速光通信に大きなペナルティを与えて
いた。
ャープによる発振線幅の等価的な広がりによって、伝送
パルス波形が歪んでしまう。このため、チャープの大き
い素子は長距離高速光通信に大きなペナルティを与えて
いた。
本発明は、この様なパルス変調時に起る波長チャープを
制御し、チャーピングの少ないＤＦＢレーザを提供する
ものである。
制御し、チャーピングの少ないＤＦＢレーザを提供する
ものである。
［発明の構成コ
（課題を解決するための手段）
本発明は、内部に作りつけた回折格子によって光帰還を
行う分布帰還型半導体レーザにおいて、パルス変調にお
ける緩和振動による波長の赤方偏移チャープを補償する
ように所定の値に設定された反射端面位相若しくは回折
格子の位相不連続を有する分布帰還型半導体レーザであ
る。
行う分布帰還型半導体レーザにおいて、パルス変調にお
ける緩和振動による波長の赤方偏移チャープを補償する
ように所定の値に設定された反射端面位相若しくは回折
格子の位相不連続を有する分布帰還型半導体レーザであ
る。
（作用）
本発明は、ＤＦＢレーザにおける波長チャープのメカニ
ズムの解明に関する鋭意研究の成果を土台としてなされ
たものである。即ち、本発明では、分布帰還型レーザに
おけるチャープの発生機構が２つ以上の要因から成立し
ていることに着目し、それぞれの波長変動が互いにキャ
ンセルする様にＤＦＢレーザのパラメータを設定する。
ズムの解明に関する鋭意研究の成果を土台としてなされ
たものである。即ち、本発明では、分布帰還型レーザに
おけるチャープの発生機構が２つ以上の要因から成立し
ていることに着目し、それぞれの波長変動が互いにキャ
ンセルする様にＤＦＢレーザのパラメータを設定する。
例えば、要因１による波長チャープが長波長側に移動（
レッドシフト）するものであれば、要因２によるチャー
プが短波長側へ移動（ブルーシフト）するように調整す
る。
レッドシフト）するものであれば、要因２によるチャー
プが短波長側へ移動（ブルーシフト）するように調整す
る。
次に、上述のＤＦＢレーザ特有の波長チャーピング機構
を図面を参照しながら詳細に説明する。
を図面を参照しながら詳細に説明する。
第５図はチャーピングのメカニズムを示すブロック線図
である。
である。
図中経路ａは従来の７アブリペロー型レーザでみられる
スペクトルホールバーニングによるチャープの因果関係
を示している。
スペクトルホールバーニングによるチャープの因果関係
を示している。
図中経路すはキャリア密度の空間的分布によって発生す
るもの、即ち光子とキャリアの相互作用の減少による利
得飽和によるものである。
るもの、即ち光子とキャリアの相互作用の減少による利
得飽和によるものである。
本発明では、屈折率の軸方向の分布によって生じるチャ
ープが重要である。この経路は２種類あり、しきい値ゲ
インα抽の変動を介してブラッグ波長自身の変動を誘発
する経路Ｃと、位相条件δを変化させてブラッグ条件か
らの波長のずれ（Δλ：△λα−δ）を介して直接チャ
ープに寄与する経路ｄが必る。
ープが重要である。この経路は２種類あり、しきい値ゲ
インα抽の変動を介してブラッグ波長自身の変動を誘発
する経路Ｃと、位相条件δを変化させてブラッグ条件か
らの波長のずれ（Δλ：△λα−δ）を介して直接チャ
ープに寄与する経路ｄが必る。
この様にＤＦ８半導体レーザにおいては、ａ乃至ｄの４
種類の経路のメカニズムの結果としてチャープが起こる
。
種類の経路のメカニズムの結果としてチャープが起こる
。
そこで、この経路の１つによる波長の動きが他の経路の
動きと逆の場合は、波長の動きをキャンセルして結果的
に波長の動き（チャープ）を非常に小さくすることが可
能となる。即ち、短波長側へのシフト（ブルーシフト）
と長波長側へのシフト（レッドシフト）を互いに補償す
ることができる。
動きと逆の場合は、波長の動きをキャンセルして結果的
に波長の動き（チャープ）を非常に小さくすることが可
能となる。即ち、短波長側へのシフト（ブルーシフト）
と長波長側へのシフト（レッドシフト）を互いに補償す
ることができる。
この様な補償を実現するにはＤＦＢレーザ特有の設計パ
ラメータの組み合せを最適化することにより達成できる
。なお、ＤＦＢレーザ特有の設計パラメータとは前述し
た、両端面の反射率とその位相１位相シフタの数量及び
共振器軸方向での位置、κＬの値等である。
ラメータの組み合せを最適化することにより達成できる
。なお、ＤＦＢレーザ特有の設計パラメータとは前述し
た、両端面の反射率とその位相１位相シフタの数量及び
共振器軸方向での位置、κＬの値等である。
以下、端面の反射が無視できる場合（反射率３％以下）
について、計算結果を用いて説明する。
について、計算結果を用いて説明する。
計算は発明者らの鋭意研究によって導かれた軸方向ホー
ルバーニングの影響を考慮したレート方程式を解いて得
られたものである。
ルバーニングの影響を考慮したレート方程式を解いて得
られたものである。
さて、共振器軸方向における分布帰還型レーザ素子の模
式図を第４図に示す。このレーザ素子は、共振器長さｌ
＝ ３ｏｏμｎのＢＨ梨型Ｇａ１ｎＡＳＰ／ＩｎＰ半導
体レーザで、発振波長は１．５５４μｍ付近である。Ｉ
ｎＰ基板上に回折格子１が形成され、共振器中央部に回
折格子の不連続部（位相シフタ）２を形成している。ま
た、両端面３，３′には無反射（ＡＲ）コートを施し、
反射率を３％以下に低減している。
式図を第４図に示す。このレーザ素子は、共振器長さｌ
＝ ３ｏｏμｎのＢＨ梨型Ｇａ１ｎＡＳＰ／ＩｎＰ半導
体レーザで、発振波長は１．５５４μｍ付近である。Ｉ
ｎＰ基板上に回折格子１が形成され、共振器中央部に回
折格子の不連続部（位相シフタ）２を形成している。ま
た、両端面３，３′には無反射（ＡＲ）コートを施し、
反射率を３％以下に低減している。
半導体レーザ素子をこの構造に固定した場合、結合係数
にと、共振器長りとの積κＬと、位相シフトの量△θが
変化させ得る設計パラメータとなる。
にと、共振器長りとの積κＬと、位相シフトの量△θが
変化させ得る設計パラメータとなる。
ところで、共振器軸方向の光強度分布については、共振
器中央にλ／４（λ：管内波長；即ち△θ＝０，５π）
の位相シフタが存在しているときには、κＬ＝ １．２
５で共振器軸方向の分布が最も平坦になると言われてい
る（笠田他、前述）。また、共振器中央にλ／８位相シ
フタ（△θ＝０．２５π）若しくは３λ／８位相シフタ
（０，７５π）があるときには、にｌ＝ １．３５で最
も平坦化される。従って、軸方向の光強度分布はκＬ〜
１．３付近で平坦化されると考えてよい。
器中央にλ／４（λ：管内波長；即ち△θ＝０，５π）
の位相シフタが存在しているときには、κＬ＝ １．２
５で共振器軸方向の分布が最も平坦になると言われてい
る（笠田他、前述）。また、共振器中央にλ／８位相シ
フタ（△θ＝０．２５π）若しくは３λ／８位相シフタ
（０，７５π）があるときには、にｌ＝ １．３５で最
も平坦化される。従って、軸方向の光強度分布はκＬ〜
１．３付近で平坦化されると考えてよい。
この場合は、軸方向の光強度の不均一性が少ないために
、軸方向の空間的ホールバーニングは殆ど起こらず、こ
れに起因するチャープは起こらない。即ち、スペクトル
ホールバーニングの影響だけであるため、チセープ量は
比較的小さい。しかし、パルス立上がり時の緩和振動に
伴う（スペクトルホールバーニングの影響と言っても良
い）レッドシフトチャーピングは存在している。逆にκ
Ｌ〜１．３では、この緩和振動に伴うレッドシフトを除
くことは出来ない。この現象は、利得飽和のパラメータ
（ゲインコンプレッション因子）εの値と関係しており
、材料に依存しているからである。
、軸方向の空間的ホールバーニングは殆ど起こらず、こ
れに起因するチャープは起こらない。即ち、スペクトル
ホールバーニングの影響だけであるため、チセープ量は
比較的小さい。しかし、パルス立上がり時の緩和振動に
伴う（スペクトルホールバーニングの影響と言っても良
い）レッドシフトチャーピングは存在している。逆にκ
Ｌ〜１．３では、この緩和振動に伴うレッドシフトを除
くことは出来ない。この現象は、利得飽和のパラメータ
（ゲインコンプレッション因子）εの値と関係しており
、材料に依存しているからである。
一方、光強度分布は、κＬ〜１．３付近を境界に小さい
場合は共振器中央で窪み、大きい場合には中央で大きく
凸となることは良く知られている。
場合は共振器中央で窪み、大きい場合には中央で大きく
凸となることは良く知られている。
従って、κＬ〜１．３付近を境界として、軸方向ホール
バーニングによる屈折率の相対変化が逆になるため、チ
ャープの傾向もκＬ〜１．３付近を境界として逆になる
。これらのκＬの値が１，３より大きいか若しくは小さ
い場合には、κＬ〜１．３付近の場合と異なり、位相シ
フト量を調整して、パルス立上がり時の緩和振動に伴う
レッドシフトを補償し、極めて小さいチャープに抑える
ことができる。但し、このシフト量の調整を誤ると、逆
にチャープ量が大きくなることがあるため、適正なシフ
ト量とすることが必要となる。
バーニングによる屈折率の相対変化が逆になるため、チ
ャープの傾向もκＬ〜１．３付近を境界として逆になる
。これらのκＬの値が１，３より大きいか若しくは小さ
い場合には、κＬ〜１．３付近の場合と異なり、位相シ
フト量を調整して、パルス立上がり時の緩和振動に伴う
レッドシフトを補償し、極めて小さいチャープに抑える
ことができる。但し、このシフト量の調整を誤ると、逆
にチャープ量が大きくなることがあるため、適正なシフ
ト量とすることが必要となる。
第３図にκＬ＝１ （＜ １．３＞で、λ／８の位相シ
フトを共振器中央に持ち、両端面無反射を仮定した構造
の分布帰還型レーザの波長と光出力の時間変化を計算し
た一例を示す。尚、印加パルスは立上り、立ち下りとも
１００ｐｓｅｃ、幅５００ｐｓｅｃのものを仮定した。
フトを共振器中央に持ち、両端面無反射を仮定した構造
の分布帰還型レーザの波長と光出力の時間変化を計算し
た一例を示す。尚、印加パルスは立上り、立ち下りとも
１００ｐｓｅｃ、幅５００ｐｓｅｃのものを仮定した。
同図から分るように、光出力波形（図中ａ）と波長の時
間変化（チャープ） （図中ｂ）とは、光出力の小さい
とき（領域■および■）はチャープは目立たないという
点で関連が深い。つまり、時間的には光出力の大きな領
域■のチャープが観測され得るものと考えて良い。
間変化（チャープ） （図中ｂ）とは、光出力の小さい
とき（領域■および■）はチャープは目立たないという
点で関連が深い。つまり、時間的には光出力の大きな領
域■のチャープが観測され得るものと考えて良い。
同図中、ハツチングで示した領１ｔｉＡはスペクトルホ
ールバーニングによる利得飽和（第５図ａのメカニズム
）に光子とキャリアの相互作用の減少（別なメカニズム
による利得飽和：第５図すのメカニズムに対応）を考慮
した場合の寄与、領域Ｂはしきい値ゲインαｔｈの変動
（第５図Ｃのメカニズム）による寄与、領域Ｃは位相定
数のずれδの変動（第５図ｄのメカニズム）による寄与
を示している。なお、それぞれの原因のチャープに寄与
する量が分るように描いである。一番上の曲線Ｘは全体
チャープの合計である。なお、全く空間的ホールバーニ
ングが無ければ、実際には一番下の曲線Ｙとなる。
ールバーニングによる利得飽和（第５図ａのメカニズム
）に光子とキャリアの相互作用の減少（別なメカニズム
による利得飽和：第５図すのメカニズムに対応）を考慮
した場合の寄与、領域Ｂはしきい値ゲインαｔｈの変動
（第５図Ｃのメカニズム）による寄与、領域Ｃは位相定
数のずれδの変動（第５図ｄのメカニズム）による寄与
を示している。なお、それぞれの原因のチャープに寄与
する量が分るように描いである。一番上の曲線Ｘは全体
チャープの合計である。なお、全く空間的ホールバーニ
ングが無ければ、実際には一番下の曲線Ｙとなる。
さて、全く空間的ホールバーニングが無ければ、チャー
プが顕著に観測できる領域■において、まず緩和振動に
伴う（スペクトルホールバーニング）レッドシフト（長
波長側へのシフト） （図中Ｈ）が起こる。次にそのま
まの状態が続いた後、光出力の立下がり時に再びレッド
シフト（図中Ｋ）が起こる。
プが顕著に観測できる領域■において、まず緩和振動に
伴う（スペクトルホールバーニング）レッドシフト（長
波長側へのシフト） （図中Ｈ）が起こる。次にそのま
まの状態が続いた後、光出力の立下がり時に再びレッド
シフト（図中Ｋ）が起こる。
第３図に示す特性のレーザ素子では、これに対して、上
記全ての要因がブルーシフトを起こす方に作用するため
、曲線Ｘに示されるように立上がり時のレッドシフトは
目立たなくなり、またパルスの中央付近でブルーシフト
を起こす。つまり、緩和振動によるレッドシフトは補償
されるが、ブルーシフト量が大き過ぎ、チャープを小ざ
ぐすることが出来ない。
記全ての要因がブルーシフトを起こす方に作用するため
、曲線Ｘに示されるように立上がり時のレッドシフトは
目立たなくなり、またパルスの中央付近でブルーシフト
を起こす。つまり、緩和振動によるレッドシフトは補償
されるが、ブルーシフト量が大き過ぎ、チャープを小ざ
ぐすることが出来ない。
次に、κＬの値を変化させ、かつ共振器中央の位相シフ
ト量をλ／８．λ／４，３λ／８としたときのチャープ
の計算例を第２図に示す。なお、各曲線は第３図の曲線
Ｘ′に相当する全体のチャープを示すものである。また
曲線ａは光出力を示す。
ト量をλ／８．λ／４，３λ／８としたときのチャープ
の計算例を第２図に示す。なお、各曲線は第３図の曲線
Ｘ′に相当する全体のチャープを示すものである。また
曲線ａは光出力を示す。
まず、κＬ−１のときは、領域■（光出力の大きい領域
）の時間内で波長の変動量が小さいのは、λ／４ （、
０，５π）よりも、３λ／８ （０，７５π）に近い位
相シフト量のものである。λ／８ （０，２５π）では
前述の様にブルーシフトが大き過ぎて逆効果である。
）の時間内で波長の変動量が小さいのは、λ／４ （、
０，５π）よりも、３λ／８ （０，７５π）に近い位
相シフト量のものである。λ／８ （０，２５π）では
前述の様にブルーシフトが大き過ぎて逆効果である。
また、κＬ＝２のときは、λ／８シフト構造ではレッド
シフトが大き過ぎ、やはり３λ／８が変動量が少ない。
シフトが大き過ぎ、やはり３λ／８が変動量が少ない。
更に、κＬ ＝ ３ではλ／８シフタでのレッドシフト
が極端に大きくなるため、λ／４より大きく３λ／８よ
り小さい値で領域■の波長変動量が少ない。
が極端に大きくなるため、λ／４より大きく３λ／８よ
り小さい値で領域■の波長変動量が少ない。
なお、ＤＦＢレーザにおいては、位相シフト量△θがλ
／４（ｎπ＋〇、５π）から大きく離れてｎπとなると
、２本の縦モードで発撮し、単一縦モード性が崩れる。
／４（ｎπ＋〇、５π）から大きく離れてｎπとなると
、２本の縦モードで発撮し、単一縦モード性が崩れる。
しかし、３λ／８（△θ＝ｎπ＋０．７５π）では、０
．８＜κＬ＜３．０の範囲でΔαＬ〜０．４（Δα：主
モードと副モードのしきい値ゲイン差、Ｌ；共振器長）
となり単一縦モード性は十分である。なお、ΔαＬ＞０
．２あれば高速変調時でも単一縦モード性が保障できる
。
．８＜κＬ＜３．０の範囲でΔαＬ〜０．４（Δα：主
モードと副モードのしきい値ゲイン差、Ｌ；共振器長）
となり単一縦モード性は十分である。なお、ΔαＬ＞０
．２あれば高速変調時でも単一縦モード性が保障できる
。
以上説明したように両端面の反射が小ざい場合（５３，
０％）には、κＬが１．３付近を除いて、０５８＜κＬ
＜３．０の範囲で共振器中央部の位相シフト量△θがｎ
π＋〇、５π〈△θくｎπ＋〇、７５π、即ちλ／４〈
△θ〈３λ、／８）であれば、単一縦モード性を損なう
ことなく、パルス変調時の波長の変動を最も小ざくでき
る。
０％）には、κＬが１．３付近を除いて、０５８＜κＬ
＜３．０の範囲で共振器中央部の位相シフト量△θがｎ
π＋〇、５π〈△θくｎπ＋〇、７５π、即ちλ／４〈
△θ〈３λ、／８）であれば、単一縦モード性を損なう
ことなく、パルス変調時の波長の変動を最も小ざくでき
る。
なお、上記説明は、回折格子に位相の不連続部による位
相シフタを設けたものについて述べたが、端面反射位相
を制御することによっても実現できる。即ち、端面に反
射が必ると、反射面と回折格子の位相の相対位置関係に
より、反射前後の光か回折格子の位相を不連続に変化し
て感じることになり、等価的に位相シフタを設けたこと
と同様の効果を生じる。またその効果は反射前後の光量
の差（反射率）と端面位置と回折格子位相の相対関係に
よる。
相シフタを設けたものについて述べたが、端面反射位相
を制御することによっても実現できる。即ち、端面に反
射が必ると、反射面と回折格子の位相の相対位置関係に
より、反射前後の光か回折格子の位相を不連続に変化し
て感じることになり、等価的に位相シフタを設けたこと
と同様の効果を生じる。またその効果は反射前後の光量
の差（反射率）と端面位置と回折格子位相の相対関係に
よる。
［実施例］
共振器長さＬ＝ ３ｏｏμｎのＢＨ型ＧａＩｎＡｓＰ／
ＩｎＰ系半導体レーザで、発振波長は１．５５４μｍ付
近のものを試作した。ＩｎＰ基板上に回折格子が形成さ
れ、共振器中央部に回折格子の不連続部（位相シフタ）
を形成している。また、両端面には無反射コートを施し
、反射率を１％以下とした。試作したＤＦＢレーザは、
κＬ〜１で３λ／８位相シフトを持つものと、λ／８位
相シフトを持つものでおる。
ＩｎＰ系半導体レーザで、発振波長は１．５５４μｍ付
近のものを試作した。ＩｎＰ基板上に回折格子が形成さ
れ、共振器中央部に回折格子の不連続部（位相シフタ）
を形成している。また、両端面には無反射コートを施し
、反射率を１％以下とした。試作したＤＦＢレーザは、
κＬ〜１で３λ／８位相シフトを持つものと、λ／８位
相シフトを持つものでおる。
これらの半導体レーザ素子を１，８Ｇｂｐｓ 、 ＮＲ
Ｚパルスで変調したときの時間平均スペクトルを第１図
に示す。なあ、変調電流は３０ｍＡでバイアス電流は２
８ｍＡである。また、画素子ともしきい値は２０ＴｒＬ
八前後である。
Ｚパルスで変調したときの時間平均スペクトルを第１図
に示す。なあ、変調電流は３０ｍＡでバイアス電流は２
８ｍＡである。また、画素子ともしきい値は２０ＴｒＬ
八前後である。
同図ａから明らかなように本発明の３λ／８シフトレー
ザでは１Ａ以下の半値幅が得られたのに対し、λ／８シ
フトレーザでは同図すに示すようにブルーシフトチャー
プにより、２八以上の幅の広いスペクトルが得られた。
ザでは１Ａ以下の半値幅が得られたのに対し、λ／８シ
フトレーザでは同図すに示すようにブルーシフトチャー
プにより、２八以上の幅の広いスペクトルが得られた。
なお、この結果は計算結果と良い一致を示した。
［発明の効果］
この様に本発明によれば、波長チャープ量の少ないＤＦ
Ｂレーザが再説性良く得られた。
Ｂレーザが再説性良く得られた。
第１図は本発明のＤＦＢレーザと、本発明を適用してい
ないＤＦＢレーザの出力の時間平均スペクトルを示すス
ペクトル図、第２図はκＬとシフト量を変化させた場合
の波長の時間的変化を示す図、第３図はκＬ＝１のλ／
８シフト溝造のＤＦＢレーザの波長変化を原因別に示し
た図、第４図は位相シフタ付ＤＦＢレーザの構造を示す
模式断面図、第５図はＤＦ８半導体レーザ特有の波長チ
ャープの因果関係を示すブロック線図である。 （臥Ｖ：公臼〕 １・・・回折格子 ２・・・位相シフタ（回折格子位相不連続部）３．３′
・・・端面
ないＤＦＢレーザの出力の時間平均スペクトルを示すス
ペクトル図、第２図はκＬとシフト量を変化させた場合
の波長の時間的変化を示す図、第３図はκＬ＝１のλ／
８シフト溝造のＤＦＢレーザの波長変化を原因別に示し
た図、第４図は位相シフタ付ＤＦＢレーザの構造を示す
模式断面図、第５図はＤＦ８半導体レーザ特有の波長チ
ャープの因果関係を示すブロック線図である。 （臥Ｖ：公臼〕 １・・・回折格子 ２・・・位相シフタ（回折格子位相不連続部）３．３′
・・・端面
Claims (2)
- （１）内部に作りつけた回折格子によつて光帰還を行う
分布帰還型半導体レーザにおいて、パルス変調における
緩和振動による波長の赤方偏移チャープを補償するよう
に所定の値に設定された反射端面位相若しくは前記回折
格子の位相不連続を有する分布帰還型半導体レーザ。 - （２）請求項１記載の分布帰還型半導体レーザにおいて
、両反射端の反射率が３％より小さく、且つ前記回折格
子の位相の不連続部が共振器の中央部に位置し、かつ前
記回折格子による光波の結合係数κと前記共振器の長さ
Ｌの積κＬが１．３付近を除いて、０．８＜κＬ＜３．
０の範囲にあり、前記中央部の位相の不連続部の位相シ
フト量△θを、ｎπ＋０．５π＜△θ＜ｎπ＋０．７５
πとしたことを特徴とする分布帰還型半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63017388A JP2635649B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分布帰還型半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63017388A JP2635649B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分布帰還型半導体レーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01194380A true JPH01194380A (ja) | 1989-08-04 |
| JP2635649B2 JP2635649B2 (ja) | 1997-07-30 |
Family
ID=11942616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63017388A Expired - Lifetime JP2635649B2 (ja) | 1988-01-29 | 1988-01-29 | 分布帰還型半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2635649B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6330268B1 (en) | 1998-08-27 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| US6574261B2 (en) | 1998-08-27 | 2003-06-03 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| US8477819B2 (en) | 2009-12-03 | 2013-07-02 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor laser diode device and method of fabrication thereof |
-
1988
- 1988-01-29 JP JP63017388A patent/JP2635649B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6330268B1 (en) | 1998-08-27 | 2001-12-11 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| US6574261B2 (en) | 1998-08-27 | 2003-06-03 | Nec Corporation | Distributed feedback semiconductor laser |
| US8477819B2 (en) | 2009-12-03 | 2013-07-02 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor laser diode device and method of fabrication thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2635649B2 (ja) | 1997-07-30 |
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