JPH01312881A - 可変波長変換素子 - Google Patents
可変波長変換素子Info
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- JPH01312881A JPH01312881A JP63142999A JP14299988A JPH01312881A JP H01312881 A JPH01312881 A JP H01312881A JP 63142999 A JP63142999 A JP 63142999A JP 14299988 A JP14299988 A JP 14299988A JP H01312881 A JPH01312881 A JP H01312881A
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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
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
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- Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光伝送、光交換、光情報処理等に用いられる
可変波長変換素子に関する。
可変波長変換素子に関する。
可変波長変換素子は、入射光信号に対し任意の波長の光
信号を出射する機能を有する素子で、光伝送、光交換、
光情報処理等において広範な用途に応用可能なキーデバ
イスの一つである。いずれの用途においても、可変波長
変換素子の特性として入射光信号に対する高速応答特性
と出射波長の広い可変同調幅が必要とされている。また
、構造として光集積回路化が不可欠なことから、透過型
の波長変換素子であることが望ましい。従来から、透過
型の波長変換素子としては、いくつかの検討がされてい
る。その中で、半導体を用いた可変波長変換素子として
は、可飽和吸収領域をレーザ共振器内に含む多電極分布
帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ ＬＤ）や分布ブラッグ
反射型半導体レーザ（ＤＢＲＬＤ）を利用した報告があ
る。前者の文献として河口他著の昭和６２年電子情報通
信学会半導体・材料部門全国大会講演論文集２９３に記
載の論文をあげることが出来る。また、後者の文献とし
て久野他著の前述の論文集２９２に記載の論文をあげる
ことができる。この可変波長変換素子では可飽和吸収領
域に外部から信号光を入射したときのみレーザ発振する
。そして、駆動電流の空間分布を変化させることにより
、発振波長を掃引することが出来る。可飽和吸収領域で
は、入射光強度が強くなると吸収係数が減少り１、電流
−光出力特性にヒステリシスが生ずる。発振が停止する
しきい値よりもわずかに小さくバイアスし、可飽和吸収
量域に光を注入して得られる光出力特性にも双安定性か
生ずる６可飽和吸収領域では、バンド間の吸収によって
吸収の飽和が起きているので、広い波長範囲の入射光に
対して、双安定動作が起こる。すなわち、素子の発振波
長と入射光の波長とが、異なっていても双安定動作が起
きるので、波長変換が実現される。−方、波長可変動作
は、電流の空間分布を変えることによって、実現してい
る。
信号を出射する機能を有する素子で、光伝送、光交換、
光情報処理等において広範な用途に応用可能なキーデバ
イスの一つである。いずれの用途においても、可変波長
変換素子の特性として入射光信号に対する高速応答特性
と出射波長の広い可変同調幅が必要とされている。また
、構造として光集積回路化が不可欠なことから、透過型
の波長変換素子であることが望ましい。従来から、透過
型の波長変換素子としては、いくつかの検討がされてい
る。その中で、半導体を用いた可変波長変換素子として
は、可飽和吸収領域をレーザ共振器内に含む多電極分布
帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ ＬＤ）や分布ブラッグ
反射型半導体レーザ（ＤＢＲＬＤ）を利用した報告があ
る。前者の文献として河口他著の昭和６２年電子情報通
信学会半導体・材料部門全国大会講演論文集２９３に記
載の論文をあげることが出来る。また、後者の文献とし
て久野他著の前述の論文集２９２に記載の論文をあげる
ことができる。この可変波長変換素子では可飽和吸収領
域に外部から信号光を入射したときのみレーザ発振する
。そして、駆動電流の空間分布を変化させることにより
、発振波長を掃引することが出来る。可飽和吸収領域で
は、入射光強度が強くなると吸収係数が減少り１、電流
−光出力特性にヒステリシスが生ずる。発振が停止する
しきい値よりもわずかに小さくバイアスし、可飽和吸収
量域に光を注入して得られる光出力特性にも双安定性か
生ずる６可飽和吸収領域では、バンド間の吸収によって
吸収の飽和が起きているので、広い波長範囲の入射光に
対して、双安定動作が起こる。すなわち、素子の発振波
長と入射光の波長とが、異なっていても双安定動作が起
きるので、波長変換が実現される。−方、波長可変動作
は、電流の空間分布を変えることによって、実現してい
る。
しかしながら、上述の多電極分布帰還型半導体レーザ（
ＤＦＢ ＬＤ）を利用した可変波長変換素子には次の
ような欠点が存在する。この可変波長変換素子は発振し
きい値以下にバイアスして使用される。出射波長の同調
のなめに活性層への注入キャリア密度を調整しているが
、出射波長と同時に光利得が同時に変化してしまう。従
って、活性層への注入キャリア密度が原理上狭く限定さ
れていた。そのため、出射波長の可変幅が数人と狭かっ
た。
ＤＦＢ ＬＤ）を利用した可変波長変換素子には次の
ような欠点が存在する。この可変波長変換素子は発振し
きい値以下にバイアスして使用される。出射波長の同調
のなめに活性層への注入キャリア密度を調整しているが
、出射波長と同時に光利得が同時に変化してしまう。従
って、活性層への注入キャリア密度が原理上狭く限定さ
れていた。そのため、出射波長の可変幅が数人と狭かっ
た。
本発明の目的は、上記の欠点を克服し、出射波長の可変
同調幅の大きな可変波長変換素子を提供することにある
。
同調幅の大きな可変波長変換素子を提供することにある
。
本発明の可変波長変換素子は、複数の分布帰還領域と、
前記複数の分布帰還領域の間に配置され、前記分布帰還
領域と光学的に結合し、かつ外部から位相シフト量を制
御可能な位相制御領域と、前記分布帰還領域と前記位相
制御領域と光学的に結合した可飽和吸収領域から構成さ
れ、かつ素子の両端面が低反射構造となっており、さら
に、前記分布帰還領域の活性層の禁制帯幅Ｅｇ＋と前記
位相制御領域のクラッド層の禁制帯幅Ｅｇ２との間にＥ
ｇ１＜Ｅｇ２なる関係が成り立つことを特徴とする。
前記複数の分布帰還領域の間に配置され、前記分布帰還
領域と光学的に結合し、かつ外部から位相シフト量を制
御可能な位相制御領域と、前記分布帰還領域と前記位相
制御領域と光学的に結合した可飽和吸収領域から構成さ
れ、かつ素子の両端面が低反射構造となっており、さら
に、前記分布帰還領域の活性層の禁制帯幅Ｅｇ＋と前記
位相制御領域のクラッド層の禁制帯幅Ｅｇ２との間にＥ
ｇ１＜Ｅｇ２なる関係が成り立つことを特徴とする。
本発明の可変波長変換素子は、波長可変動作と光利得の
調整をほぼ独立に制御できることを特徴としている。波
長変換素子としての動作は、従来の技術と同様に可飽和
吸収領域を内蔵することによって実現している。以下で
は、波長可変動作の原理を中心に述べる。位相シフト分
布帰還形半導体レーザ（ＤＦＤ ＬＤ）の発振波長は
、分布帰還構造の両端面の反射率が小さい場合、位相シ
フト量によって大きく変わることが知られている。
調整をほぼ独立に制御できることを特徴としている。波
長変換素子としての動作は、従来の技術と同様に可飽和
吸収領域を内蔵することによって実現している。以下で
は、波長可変動作の原理を中心に述べる。位相シフト分
布帰還形半導体レーザ（ＤＦＤ ＬＤ）の発振波長は
、分布帰還構造の両端面の反射率が小さい場合、位相シ
フト量によって大きく変わることが知られている。
第３図に位相シフト量による発振波長の変化の計算例を
示す。横軸は波長、縦軸は、光強度（任意スケール）で
ある。第３図から位相シフト量によって発振波長が変化
することがわかる。すなわち、位相シフト量を制御する
ことによって可変波長動作が実現できる。本発明では、
位相シフト量を制御するために、複数の分布帰還領域の
間に位相制御領域を設けた。この位相制御領域は、入射
光のエネルギーよりも禁制帯幅の広い、すなわち入射光
に対して透明な光ガイドから構成されている。このため
、位相制御領域にキャリアを注入するとプラズマ効果に
よって光ガイドの等偏屈折率を大きく変化させることが
出来る。従って、等測的な位相シフト量が大きく変化し
、ストップバンド（バンド幅２５〜４０人）内で発振波
長を同調することが出来る。すなわち、従来の可変波長
変換素子の波長可変幅（数人）の約１０倍の波長可変幅
が得られる。一方、光利得は、分布帰還領域への注入キ
ャリアによって制御することが出来る９ 〔実施例〕 図面を参照して、本実施例を詳細に説明する。
示す。横軸は波長、縦軸は、光強度（任意スケール）で
ある。第３図から位相シフト量によって発振波長が変化
することがわかる。すなわち、位相シフト量を制御する
ことによって可変波長動作が実現できる。本発明では、
位相シフト量を制御するために、複数の分布帰還領域の
間に位相制御領域を設けた。この位相制御領域は、入射
光のエネルギーよりも禁制帯幅の広い、すなわち入射光
に対して透明な光ガイドから構成されている。このため
、位相制御領域にキャリアを注入するとプラズマ効果に
よって光ガイドの等偏屈折率を大きく変化させることが
出来る。従って、等測的な位相シフト量が大きく変化し
、ストップバンド（バンド幅２５〜４０人）内で発振波
長を同調することが出来る。すなわち、従来の可変波長
変換素子の波長可変幅（数人）の約１０倍の波長可変幅
が得られる。一方、光利得は、分布帰還領域への注入キ
ャリアによって制御することが出来る９ 〔実施例〕 図面を参照して、本実施例を詳細に説明する。
第１図は、本発明の一実施例の可変波長フィルタの構造
を示す斜視図である。以下、製作手順にしたがって本実
施例の構造について説明する。
を示す斜視図である。以下、製作手順にしたがって本実
施例の構造について説明する。
まず、ｎ形ＩｎＰ基板１１０の分布帰還領域１００に周
期２３８０人の回折格子を形成する。
期２３８０人の回折格子を形成する。
次に、１回目のＬＰＥ成長によって、ノンドープＩｎＧ
ａＡｓＰ光ガイド層１２０ （λｇ＝１．３μｍ、厚さ
０．３μｍ）、ｎ形ＩｎＰバッファ層１３０（厚さ０．
１μｍ）、ノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ活性層１４０（
λｇ＝１．．５３μｍ、厚さ０．１μｍ）、ｐ形ＩｎＰ
クラッド１１５０（厚さ０．２μｍ）を順次成長する。
ａＡｓＰ光ガイド層１２０ （λｇ＝１．３μｍ、厚さ
０．３μｍ）、ｎ形ＩｎＰバッファ層１３０（厚さ０．
１μｍ）、ノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ活性層１４０（
λｇ＝１．．５３μｍ、厚さ０．１μｍ）、ｐ形ＩｎＰ
クラッド１１５０（厚さ０．２μｍ）を順次成長する。
位相制御領域２００のＪｎＰクラッド層１５０と活性層
１４０とを選択的に除去した後、２回目のＬＰＥ成長に
よって全体にｐ形１ｎＰクラッド層１６０を形成する。
１４０とを選択的に除去した後、２回目のＬＰＥ成長に
よって全体にｐ形１ｎＰクラッド層１６０を形成する。
キャリアの閉じ込めと横モード制御のために埋め込み構
造とする。メザエッチングを行った後、３回目のＬ Ｐ
Ｅ成長によって埋め込み成長を行う。ここでは、埋め
込み構造として、二重チャンネルブレーナ埋め込み構造
を用いた。基板側と成長層側とに電極３００，３１０を
形成した後、分帰還領域１００，１０１、可飽和吸収領
域１０２と位相制御領域２００との間の電気的な分離を
行うために中央のメサ付近を除いて幅２０μｍの溝を形
成する。分布帰還領域、可飽和吸収領域、位相制御領域
の長さは、各々２００μｍ、１００μｍ、１００μｍで
あり、素子の全長は６６０μｍである。へき開後、素子
の両端面に５ｉＮｘ４００．４１０を用いて、低反射コ
ートを行−つな。反射率は、２％以下であった。
造とする。メザエッチングを行った後、３回目のＬ Ｐ
Ｅ成長によって埋め込み成長を行う。ここでは、埋め
込み構造として、二重チャンネルブレーナ埋め込み構造
を用いた。基板側と成長層側とに電極３００，３１０を
形成した後、分帰還領域１００，１０１、可飽和吸収領
域１０２と位相制御領域２００との間の電気的な分離を
行うために中央のメサ付近を除いて幅２０μｍの溝を形
成する。分布帰還領域、可飽和吸収領域、位相制御領域
の長さは、各々２００μｍ、１００μｍ、１００μｍで
あり、素子の全長は６６０μｍである。へき開後、素子
の両端面に５ｉＮｘ４００．４１０を用いて、低反射コ
ートを行−つな。反射率は、２％以下であった。
こうして試作した素子の特性の一例を第２図に示す。素
子の可飽和吸収領域１０２に波長１．５４〜１．５５μ
ｍの光を入射したところ、２０μＷ以下の入射光強度に
対してＯＮ状態にな−）な。
子の可飽和吸収領域１０２に波長１．５４〜１．５５μ
ｍの光を入射したところ、２０μＷ以下の入射光強度に
対してＯＮ状態にな−）な。
この状態で、位相制御領域２００に電流を５０ｍＡ注入
すると発振波長は、連続して２５人短波側に変化した。
すると発振波長は、連続して２５人短波側に変化した。
これは、従来の可変同調幅の約１０倍である。この間、
分布帰還領域１００．１０】への注入電流は、発振しき
い値電流の０．９８倍となるように調整しておいた。ま
た、可飽和吸収領域１０２へは電流を注入せず、可飽和
領域とし動作させた。
分布帰還領域１００．１０】への注入電流は、発振しき
い値電流の０．９８倍となるように調整しておいた。ま
た、可飽和吸収領域１０２へは電流を注入せず、可飽和
領域とし動作させた。
なお、素子の材料及び組成は、上述の実施例に限定する
必要はなく、他の半導体材料（例えばＧａＡｓ系の材料
）や誘電体材料（例えば、Ｔｉ（’）２．ＡＩ。Ｏ８）
などであってもよい。低反射構造も、低反射膜として、
ＳｉＮｘ以外の誘電体材料（例えばＴｉＯ２、ＡＩ２０
３）などを用いたり、ウィンドウ構造であってもよい。
必要はなく、他の半導体材料（例えばＧａＡｓ系の材料
）や誘電体材料（例えば、Ｔｉ（’）２．ＡＩ。Ｏ８）
などであってもよい。低反射構造も、低反射膜として、
ＳｉＮｘ以外の誘電体材料（例えばＴｉＯ２、ＡＩ２０
３）などを用いたり、ウィンドウ構造であってもよい。
また、先導路構造も光を導波する機能を持つならば、プ
レーナ構造や埋め込み構造に限ちず、現在利用されてい
る如何なるストライブ構造であってもよい。
レーナ構造や埋め込み構造に限ちず、現在利用されてい
る如何なるストライブ構造であってもよい。
従来の可変波長変換素子では、可変同調幅は数人であっ
たが、本発明の可変波長変換素子によって約１０倍の２
５人の可変同調幅が実現された。
たが、本発明の可変波長変換素子によって約１０倍の２
５人の可変同調幅が実現された。
第１図は１本発明の一実施例を示す斜視図である。第２
図は、本実施例の可変波長変換素子の透過特性を示す図
である。第３図は位相シフト量による発振波長の変化の
計算例を示す図である５、図において。 １００．１０】−分布帰還領域、１０２〜町飽和吸収領
域、１】０〜基板、１２０〜光ガイド層、１３０〜バッ
ファ層、１４０〜活性層、１５０．１６０〜クラッド層
、２００〜位相制御領域、３００．３１０〜電極、４０
０．４１０〜低反射膜。 である。
図は、本実施例の可変波長変換素子の透過特性を示す図
である。第３図は位相シフト量による発振波長の変化の
計算例を示す図である５、図において。 １００．１０】−分布帰還領域、１０２〜町飽和吸収領
域、１】０〜基板、１２０〜光ガイド層、１３０〜バッ
ファ層、１４０〜活性層、１５０．１６０〜クラッド層
、２００〜位相制御領域、３００．３１０〜電極、４０
０．４１０〜低反射膜。 である。
Claims (1)
- 活性層及び回折路を内包する半導体多層構造から成る
複数の分布帰還領域と、前記複数の分布帰還領域の間に
配置され、前記分布帰還領域と光学的に結合し、かつ外
部から位相シフト量を制御可能な半導体多層構造から成
る位相制御領域と、前記分布帰還領域または前記位相制
御領域と光学的に結合し、かつ、活性層を内包する半導
体多層構造から成る可飽和吸収領域から構成され、前記
分布帰還領域の活性層の禁制帯幅Ｅｇ＿１と前記位相制
御領域のクラッド層の禁制帯幅Ｅｇ＿２との間にＥｇ＿
１＜Ｅｇ＿２なる関係が成り立ち、かつ、素子の両端面
が低反射構造となっていることを特徴とする可変波長変
換素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142999A JPH01312881A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 可変波長変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63142999A JPH01312881A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 可変波長変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01312881A true JPH01312881A (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=15328587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63142999A Pending JPH01312881A (ja) | 1988-06-09 | 1988-06-09 | 可変波長変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01312881A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6177381A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | Nec Corp | 集積化分布帰還型半導体レ−ザ |
| JPS6281086A (ja) * | 1985-10-04 | 1987-04-14 | Nec Corp | 光送信装置 |
| JPS6297386A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Nec Corp | 分布帰還型双安定半導体レ−ザ |
-
1988
- 1988-06-09 JP JP63142999A patent/JPH01312881A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6177381A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | Nec Corp | 集積化分布帰還型半導体レ−ザ |
| JPS6281086A (ja) * | 1985-10-04 | 1987-04-14 | Nec Corp | 光送信装置 |
| JPS6297386A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Nec Corp | 分布帰還型双安定半導体レ−ザ |
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