JPH03195076A - 外部共振器型波長可変半導体レーザ - Google Patents
外部共振器型波長可変半導体レーザInfo
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- JPH03195076A JPH03195076A JP33583789A JP33583789A JPH03195076A JP H03195076 A JPH03195076 A JP H03195076A JP 33583789 A JP33583789 A JP 33583789A JP 33583789 A JP33583789 A JP 33583789A JP H03195076 A JPH03195076 A JP H03195076A
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- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 abstract description 12
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、コヒーレント光通信、干渉型光ファイバセン
サ、光応用測定器等の光源として使用される、外部共振
器型波長可変半導体レーザに関する。
サ、光応用測定器等の光源として使用される、外部共振
器型波長可変半導体レーザに関する。
活性層端面の片側に反射防止膜を形成した半導体レーザ
と回折格子より構成される外部共振器型波長可変半導体
レーザは、反射防止膜での反射率が反射防止膜厚に依存
するため、特に低反射を実現しようとする場合、製作上
膜厚の制御が難しい。
と回折格子より構成される外部共振器型波長可変半導体
レーザは、反射防止膜での反射率が反射防止膜厚に依存
するため、特に低反射を実現しようとする場合、製作上
膜厚の制御が難しい。
例えば１．３μｍ帯では、反射率を０．１％以下にする
ために反射防止膜厚の誤差を±６０人（約３％）以内に
しなければならず、また波長帯域幅は最適膜厚条件に於
いても４０ｎｍ程度であった。そのため反射防止膜の反
射率がばらつき、外部共振器型波長可変半導体レーザは
安定した緒特性を得ることができなかった。
ために反射防止膜厚の誤差を±６０人（約３％）以内に
しなければならず、また波長帯域幅は最適膜厚条件に於
いても４０ｎｍ程度であった。そのため反射防止膜の反
射率がばらつき、外部共振器型波長可変半導体レーザは
安定した緒特性を得ることができなかった。
従来の、端面に反射防止膜を施しただけの半導体レーザ
を用いた場合、反射防止膜のみで低反射率を実現しなけ
ればならなかった。しかしながら、低反射率を実現でき
る反射防止膜の膜厚の一許容範囲が狭く、実用が可能な
波長範囲が狭く、また反耐重のばらつきが生じやすい等
の問題があり、そのため、半導体素子の広帯域の利得を
十分に活用することが出来ず、また波長範囲がばらつ（
事が多かった。
を用いた場合、反射防止膜のみで低反射率を実現しなけ
ればならなかった。しかしながら、低反射率を実現でき
る反射防止膜の膜厚の一許容範囲が狭く、実用が可能な
波長範囲が狭く、また反耐重のばらつきが生じやすい等
の問題があり、そのため、半導体素子の広帯域の利得を
十分に活用することが出来ず、また波長範囲がばらつ（
事が多かった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、広帯域で低反射な窓端面構造半導体レーザを用いた外
部共振器型波巻可変半導体レーザを提供することを課題
とする。
、広帯域で低反射な窓端面構造半導体レーザを用いた外
部共振器型波巻可変半導体レーザを提供することを課題
とする。
上記課題を解決するために本発明の外部共振器型波長可
変半導体レーザに於いては、 ■出射端面から延びる活性層と、活性層に続く領域を窓
端面構造とした半導体素子とし、■その半導体素子の窓
端面構造の外側に反射防止膜を備え、 ■窓端面構造と反射防止膜を通過して放出された光のう
ち所定の波長のみを選択して帰還させる構造をとった。
変半導体レーザに於いては、 ■出射端面から延びる活性層と、活性層に続く領域を窓
端面構造とした半導体素子とし、■その半導体素子の窓
端面構造の外側に反射防止膜を備え、 ■窓端面構造と反射防止膜を通過して放出された光のう
ち所定の波長のみを選択して帰還させる構造をとった。
なお、波長選択の手段は、所定の波長のみを選択するよ
うに制御することとした。
うに制御することとした。
Ｃ作用〕
このように三つの構成要件を備えた外部共振器型波長可
変半導体レーザによれば、窓端面構造の領域で相対反射
率を０．３％に低減できるので、反射防止膜の反射率へ
の性能要求を低減できる。すなわち、反射防止膜厚の許
容範囲が広がり、例えば反射防止膜の反射率が３０％以
下であれば窓端面構造と合わせた端面反射率を０．１％
以下にすることが出来るので、反射率のばらつきを抑え
ることができる。また窓端面構造の精度、反射防止膜の
反射率の精度を製造上緩和できるようになる。具体的に
は、窓端面構造によれば広帯域で反射率が低減でき、反
射防止膜との組合せによってｏ、ｏｏｓ％以下の反射率
が１００ｎ ｍ程度の波長範囲で得られる。
変半導体レーザによれば、窓端面構造の領域で相対反射
率を０．３％に低減できるので、反射防止膜の反射率へ
の性能要求を低減できる。すなわち、反射防止膜厚の許
容範囲が広がり、例えば反射防止膜の反射率が３０％以
下であれば窓端面構造と合わせた端面反射率を０．１％
以下にすることが出来るので、反射率のばらつきを抑え
ることができる。また窓端面構造の精度、反射防止膜の
反射率の精度を製造上緩和できるようになる。具体的に
は、窓端面構造によれば広帯域で反射率が低減でき、反
射防止膜との組合せによってｏ、ｏｏｓ％以下の反射率
が１００ｎ ｍ程度の波長範囲で得られる。
以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
（第一の実施例）
第１図は本発明の外部共振器型波長可変半導体レーザの
第一の実施例を示す構造図である。第一の実施例では、
波長選択手段として回折格子、制御手段として回折格子
を回転する回折格子走査手段を用いたものである。
第一の実施例を示す構造図である。第一の実施例では、
波長選択手段として回折格子、制御手段として回折格子
を回転する回折格子走査手段を用いたものである。
電極１と電極２間に電流を注入することにより、活性層
３で発生した光子は活性Ｎ３に沿って導波し、一方の光
子はへき開面４で反射して活性層３に戻り、他方の光子
は窓端面構造５と反射防止膜６を透過し、その透過した
光子は集光手段としての凸レンズ７で集光され、回折格
子８で選択的に反射して再び活性層３に戻り、へき開面
４と回折格子８とで多重反射をして発振する。その発振
した光がへき開面４から出射される。なお、所望の波長
のみを選択的に反射しうるように回折格子８は、回折格
子走査手段９により制御される。具体的には、回折格子
８を回転し回折格子８の法線に対する光の入射角を制御
する。
３で発生した光子は活性Ｎ３に沿って導波し、一方の光
子はへき開面４で反射して活性層３に戻り、他方の光子
は窓端面構造５と反射防止膜６を透過し、その透過した
光子は集光手段としての凸レンズ７で集光され、回折格
子８で選択的に反射して再び活性層３に戻り、へき開面
４と回折格子８とで多重反射をして発振する。その発振
した光がへき開面４から出射される。なお、所望の波長
のみを選択的に反射しうるように回折格子８は、回折格
子走査手段９により制御される。具体的には、回折格子
８を回転し回折格子８の法線に対する光の入射角を制御
する。
第２図は本発明の外部共振器型波長可変半導体レーザの
半導体素子の製造工程を示す図である。
半導体素子の製造工程を示す図である。
１回目の成長として液相成長（ＬＰＥ）法、気相成長（
ＶＰＥ、ＭＯ−ＣＶＤ）法、または分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法等により、ｐ形１ｎＰ基板１０上にｐ形Ｉ
ｎＰバッファ層１１、ノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ活性
層（λ： １．３μｍ組成）３、その上にｎ形ＩｎＰ
クラッド層１２を薄（成長させる（第２図（ａ））、基
板表面全体に５ｉＮｘｌｌを蒸着し、窓端面構造を形成
する部分の５ｉＮｘｌｉを除去することにより、５ｊＮ
ｘｌｌのマスク１３をバターニングする。マスク１３に
より覆われていない部分のｎ型ＩｎＰクラッド層１２、
ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３をエツチングにより
除去する（第２図（ｂ））、マスク１３を除去した後（
第２図（ｃ））、２回目の成長としてｎ型１ｎＰを成長
し、窓端面構造５および厚クラッド層１２を成長させる
（第２図（ｄ））。
ＶＰＥ、ＭＯ−ＣＶＤ）法、または分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法等により、ｐ形１ｎＰ基板１０上にｐ形Ｉ
ｎＰバッファ層１１、ノンドープＩ ｎＧａＡｓＰ活性
層（λ： １．３μｍ組成）３、その上にｎ形ＩｎＰ
クラッド層１２を薄（成長させる（第２図（ａ））、基
板表面全体に５ｉＮｘｌｌを蒸着し、窓端面構造を形成
する部分の５ｉＮｘｌｉを除去することにより、５ｊＮ
ｘｌｌのマスク１３をバターニングする。マスク１３に
より覆われていない部分のｎ型ＩｎＰクラッド層１２、
ノンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３をエツチングにより
除去する（第２図（ｂ））、マスク１３を除去した後（
第２図（ｃ））、２回目の成長としてｎ型１ｎＰを成長
し、窓端面構造５および厚クラッド層１２を成長させる
（第２図（ｄ））。
次に、導波路、埋め込み層を形成するために、ＳｉＮｘ
膜のパターニング、メサエッチング、３回目の成長とし
て、電流障壁層の埋め込み成長を行う（第２図（ｅ））
、成長の終わった基板の両面には電極１および電極２を
蒸着しく第２図（ｆ））、チップ状にスクライプし、反
射防止膜６を形成する（第２図（ｇ））、このような工
程で製造された半導体素子を外部共振器に組み込み外部
共振器型波長可変半導体レーザを形成する。
膜のパターニング、メサエッチング、３回目の成長とし
て、電流障壁層の埋め込み成長を行う（第２図（ｅ））
、成長の終わった基板の両面には電極１および電極２を
蒸着しく第２図（ｆ））、チップ状にスクライプし、反
射防止膜６を形成する（第２図（ｇ））、このような工
程で製造された半導体素子を外部共振器に組み込み外部
共振器型波長可変半導体レーザを形成する。
（第二の実施例）
第３図は本発明の外部共振器型波長可変半導体レーザの
第二の実施例を示す構造図である。第一の実施例は、回
折格子の入射角による波長選択性を利用したものである
が、第二の実施例では、回折格子および回折格子走査手
段の代わりに帯域フィルタ１４と反射装置１５を用いて
、所定の波長のみを選択し、その波長で発振させるよう
にしたものである。
第二の実施例を示す構造図である。第一の実施例は、回
折格子の入射角による波長選択性を利用したものである
が、第二の実施例では、回折格子および回折格子走査手
段の代わりに帯域フィルタ１４と反射装置１５を用いて
、所定の波長のみを選択し、その波長で発振させるよう
にしたものである。
電極１と電極２間に電流を注入することにより、活性層
３で発生した光子は活性層３に沿って導波し、一方の光
子はへき開面４で反射して活性層３に戻り、他方の光子
は窓端面構造５と反射防止膜６を透過し、その透過した
光子は集光手段としての凸レンズ７で集光され、帯域フ
ィルタ１４により透過波長が選択され、反射装置１５で
反射して再び活性層３に戻り、へき開面４と反射装置１
５とで多重反射をして発振する。その発振した光がへき
開面４から出射される。なお、所望の波長のみを選択的
に透過し、反射装置１５で反射しうるように帯域フィル
タ１４は、手動または自動により交換するように制御さ
れる。帯域フィルタ１４の例として、具体的には多層膜
干渉フィルタがある。また、分光特性としてはバンドパ
スフィルタ、ロングウェーブフィルタ、ショートウェー
ブフィルタ等がある。また、帯域フィルタＩ４として連
続波長可変フィルタを使用し、その連続波長可変フィル
タの透過中心波長を所定の値にするよう制御することも
できる。さらに、反射袋２１５の例として、全反射器等
がある。
３で発生した光子は活性層３に沿って導波し、一方の光
子はへき開面４で反射して活性層３に戻り、他方の光子
は窓端面構造５と反射防止膜６を透過し、その透過した
光子は集光手段としての凸レンズ７で集光され、帯域フ
ィルタ１４により透過波長が選択され、反射装置１５で
反射して再び活性層３に戻り、へき開面４と反射装置１
５とで多重反射をして発振する。その発振した光がへき
開面４から出射される。なお、所望の波長のみを選択的
に透過し、反射装置１５で反射しうるように帯域フィル
タ１４は、手動または自動により交換するように制御さ
れる。帯域フィルタ１４の例として、具体的には多層膜
干渉フィルタがある。また、分光特性としてはバンドパ
スフィルタ、ロングウェーブフィルタ、ショートウェー
ブフィルタ等がある。また、帯域フィルタＩ４として連
続波長可変フィルタを使用し、その連続波長可変フィル
タの透過中心波長を所定の値にするよう制御することも
できる。さらに、反射袋２１５の例として、全反射器等
がある。
（第三の実施例）
第４図は本発明の外部共振器型波長可変半導体レーザの
第三の実施例を示す構造図である。第三の実施例は、波
長選択手段として光学的圧電結晶１６および反射装置１
７、制御手段として電圧供給装置１８を用いたものであ
る。つまり、光学的圧電結晶１６の表面に格子状の電極
を設置して電圧を加え、電界効果により電極直下の結晶
内に生じた格子状の屈折率変化部分の中に光を通過させ
、回折効果を利用して光路を波長選択的に偏向させ、反
射装置１７で反射し、その選択された波長で発振させる
ようにしたものである。
第三の実施例を示す構造図である。第三の実施例は、波
長選択手段として光学的圧電結晶１６および反射装置１
７、制御手段として電圧供給装置１８を用いたものであ
る。つまり、光学的圧電結晶１６の表面に格子状の電極
を設置して電圧を加え、電界効果により電極直下の結晶
内に生じた格子状の屈折率変化部分の中に光を通過させ
、回折効果を利用して光路を波長選択的に偏向させ、反
射装置１７で反射し、その選択された波長で発振させる
ようにしたものである。
電極１と電極２間に電流を注入することにより、活性層
３で発生した光子は活性層３に沿って導波し、一方の光
子はへき開面４で反射して活性層３に戻り、他方の光子
は窓端面構造５と反射防止膜６を透過し、その透過した
光子は集光手段としての凸レンズ７で集光され、光学的
圧電結晶１６により回折波長が選択され、反射装置１７
で反射して再び活性層３に戻り、へき開面４と反射装置
１７とで多重反射をして発振する。その発振した光がへ
き開面４から出射される。なお、所望の波長のみを選択
的に反射装置１７の方向に偏向するように、電極入力端
子間の電圧を電圧供給装置１８を制御することにより、
電極直下の結晶内に生した格子状の部分の屈折率が変化
する。
３で発生した光子は活性層３に沿って導波し、一方の光
子はへき開面４で反射して活性層３に戻り、他方の光子
は窓端面構造５と反射防止膜６を透過し、その透過した
光子は集光手段としての凸レンズ７で集光され、光学的
圧電結晶１６により回折波長が選択され、反射装置１７
で反射して再び活性層３に戻り、へき開面４と反射装置
１７とで多重反射をして発振する。その発振した光がへ
き開面４から出射される。なお、所望の波長のみを選択
的に反射装置１７の方向に偏向するように、電極入力端
子間の電圧を電圧供給装置１８を制御することにより、
電極直下の結晶内に生した格子状の部分の屈折率が変化
する。
以上説明したように本発明の外部共振器型波長可変半導
体レーザは出射端面から延びる活性層と、活性層に続く
窓端面構造を備えた半導体素子と、窓端面構造の外側に
備えられた反射防止膜と、窓端面構造と反射防止膜を通
過して放出された光を集光する集光手段と、集光手段に
よって集光された光を入射し所定の波長のみを選択し入
射光とは逆向きに送出する波長選択手段と、波長選択手
段を所定の波長ρみを選択するように制御する制御手段
とを備えたものである。そのため、窓端面側の半導体レ
ーザ端面の反射率を０．００３χ程度に低減することが
でき、しかも、広帯域で低反射な端面を安定して実現で
きる。このような窓端面構造半導体レーザを用いること
により、狭スペクトル線幅、低ノイズ、広帯域で波長可
変な外部共振器型波長可変半導体レーザを安定に生産す
ることができる。
体レーザは出射端面から延びる活性層と、活性層に続く
窓端面構造を備えた半導体素子と、窓端面構造の外側に
備えられた反射防止膜と、窓端面構造と反射防止膜を通
過して放出された光を集光する集光手段と、集光手段に
よって集光された光を入射し所定の波長のみを選択し入
射光とは逆向きに送出する波長選択手段と、波長選択手
段を所定の波長ρみを選択するように制御する制御手段
とを備えたものである。そのため、窓端面側の半導体レ
ーザ端面の反射率を０．００３χ程度に低減することが
でき、しかも、広帯域で低反射な端面を安定して実現で
きる。このような窓端面構造半導体レーザを用いること
により、狭スペクトル線幅、低ノイズ、広帯域で波長可
変な外部共振器型波長可変半導体レーザを安定に生産す
ることができる。
第１図は本発明の第一の実施例を示す構造図、第２図は
本発明の製造工程を示す図、 第３図は本発明の第二の実施例を示す構造図、第４図（
ａ）、第４図（ｂ）は本発明の第三の実施例を示す構造
図の側面図および平面図。 活性層、４・ 窓端面構造、６ 集光手段、８・ 制御手段。 ・へき開面、 ・・・反射防止膜、 ・波長選択手段、
本発明の製造工程を示す図、 第３図は本発明の第二の実施例を示す構造図、第４図（
ａ）、第４図（ｂ）は本発明の第三の実施例を示す構造
図の側面図および平面図。 活性層、４・ 窓端面構造、６ 集光手段、８・ 制御手段。 ・へき開面、 ・・・反射防止膜、 ・波長選択手段、
Claims (1)
- 出射端面から延びる活性層と、該活性層に続く窓端面構
造を備えた半導体素子と、前記窓端面構造の外側に備え
られた反射防止膜と、前記窓端面構造と前記反射防止膜
を通過して放出された光を集光する集光手段と、該集光
手段によって集光された光を入射し所定の波長のみを選
択し入射光とは逆向きに送出する波長選択手段と、該波
長選択手段を所定の波長のみを選択するように制御する
制御手段とを備えたことを特徴とする外部共振器型波長
可変半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33583789A JPH03195076A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 外部共振器型波長可変半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33583789A JPH03195076A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 外部共振器型波長可変半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03195076A true JPH03195076A (ja) | 1991-08-26 |
Family
ID=18292959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33583789A Pending JPH03195076A (ja) | 1989-12-25 | 1989-12-25 | 外部共振器型波長可変半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03195076A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0776075A1 (fr) * | 1995-11-21 | 1997-05-28 | Alcatel Optronics | Dispositif laser, notamment pour pompage optique, et son procédé de fabrication |
| EP0717302A3 (en) * | 1994-12-15 | 1997-08-13 | Anritsu Corp | External stabilization of the output power of a light source with tunable wavelength |
| EP1128507A3 (en) * | 1999-12-22 | 2003-10-15 | Anritsu Corporation | Tunable laser source apparatus |
| JP2012089776A (ja) * | 2010-10-22 | 2012-05-10 | Sony Corp | 半導体レーザ装置組立体 |
| WO2015019650A1 (ja) * | 2013-08-06 | 2015-02-12 | 株式会社 東芝 | 呼気診断装置 |
| WO2024180728A1 (ja) * | 2023-03-01 | 2024-09-06 | 三菱電機株式会社 | レーザー光源装置及びレーザー光源装置適用機器 |
-
1989
- 1989-12-25 JP JP33583789A patent/JPH03195076A/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
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