JPH03274784A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、波長を可変でき、かつ、狭いスペクトル線幅
を有する半導体レーザ装置に関する。

〔従来の技術］ 半導体レーザの波長を変化させる方法の一つとして、第
７図に示したように、回折格子などを用いて発光部から
の特定の波長の光を帰還する方法がある。上面電極と下
面電極間に電流を注入することにより、活性層で発生し
た光子は活性層に沿って導波し、一方の光子はへき開面
で反射して活性層に戻り、他方の光子は無反射膜を透過
し、その透過した光子は凸レンズで集光され、回折格子
で選択的に反射して再び活性層に戻り、へき開面と回折
格子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は、回転機構により制御さ
れる。具体的には、回折格子を回転し回折格子の法線に
対する光の入射角を制御し、帰還する光の波長が変化し
、共振器損失に強い波長依存性が導入されるため発振波
長を変化させることができる。

なお、この方法は無反射膜が理想的な特性をもっていれ
ば、へきかい面と回折格子との光学的距離で決まる共振
器のモードの全てで発振する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従来技術では無反射膜の特性が不十分で
ありこれが原因で波長可変帯域中にモードジャンプを起
こすなど調整出来ない領域ができることがあり、発振波
長を連続的に変化させるには、半導体レーザの温度を変
えたりして調整していた。

また、回折格子の微動によって特定の発振モードを選ぶ
ことは再現性に欠けていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、発振波長を利得帯域内で自由に調整でき、かつ狭いス
ペクトル線幅を有する半導体レーザ装置を提供すること
を課題とする。

［問題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために本発明の半導体レーザ装置に
おいては、 ■２個以上の半導体レーザから槽底する複合共振器とし
、 ■複合共振器から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。

さらに、本発明においては上記複合共振器レーザにＣ３
（Ｃ１ｅａｖｅｄ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｃａｖｉｔｙ）レ
ーザと呼ばれる素子を用いている。このＣ３レーザは文
献ｒＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒ　
　４８（１８）、５　Ｍａｙ　１９８６ＰＰ１１９０〜
１１９２ＪやｒＡｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅ
ｔｔｅｒ　４２（８）、１５　Ａｐｒｉｌ　１９８３　
ＰＰ６５０〜６５２　Ｊにその構造と原理が示されてい
るように極めて接近して存在する２つの半導体レーザの
活性層が光学的に強く結合している。したがって、いわ
ゆる複合共振器レーザとして動作するが通常のものと異
なり、２つの半導体レーザへの注入電流を制御すること
で発振波長を電気的に変化させることができる。

本発明の特徴は構成要素の２つの半導体レーザの内一方
を、該半導体レーザの利得帯域内の特定の波長の光を活
性層内に帰還させる手段を備えた構造としている点にあ
る。

〔作用〕

このように構成された半導体レーザ装置によれば、前記
文献の構造ではレーザ発振と発振波長の電気的制御は利
得のピーク付近でしか行えないが、本発明では、選択的
な波長のフィードバックにより利得スペクトルの非常に
広い範囲にわたって発振及び発振波長の電気的制御が可
能になる。

〔実施例〕

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、本発明の半導体レーザ装置の第一の実施例を
示す構成国である。本実施例では複合共振器レーザｌと
して、ＩｎＰ基板上に形威されたＤ　Ｈ（Ｄｏｕｂｌｅ
　Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）レーザをわずかな
隙間を置いて配置するＣ３レーザを用いる。また、特定
の波長の光を半導体レーザの活性層内に帰還させる手段
として、回折格子とその回転機構を用いる。

具体的に説明すると、この複合共振器レーザ１の片面に
無反射膜２を形威し、対物レンズ３を用いて外部の回折
格子４とを結合させ光を活性層５に帰還させると、選択
された波長の光で狭いスペクトル線幅を持つ単一モード
発振が得られる。回転機構６により回折格子４の角度を
変えると帰還する波長が変化するために、半導体レーザ
１ａおよび半導体レーザ１ｂの利得帯域内で波長を変化
させることができる。このとき半導体レーザ１ａおよび
半導体レーザ１ｂの各部への電流を調整することにより
、選択できる波長を連続的に変えることができる。その
一実施例を第２図に示す。これは、２個の半導体レーザ
ｌａ、１ｂから槽底される複合共振器レーザ１であって
、レーザ光の出射側の半導体レーザ１ａの上面の電極７
と下面の電極８との間に注入する注入電流Ｉｆ・５０ｍ
Ａと一定に保ち、回折格子側の半導体レーザ１ｂの上面
の電極９と下面の電極１０との間に注入する注入電流を
Ｉｒ＝４０ｍＡからＩｒ・１０ｍＡと可変した時の発振
波長を測定した画面である。これによると発振波長が１
．２８０３２５μｍから１．２７９９７５μｍまで０．
０００３５μｍ変化しているのが判る。

（第二の実施例） 第３図は、本発明の半導体レーザ装置の第二の実施例を
示す構成国である。第一の実施例と同様に両端面に無反
射膜２．１１を形成し、片端面に対物レンズ３を介して
回折格子４を結合し、他方の端面にも対物レンズ１２を
介してハーフミラ−１３を結合する。このとき、両者の
外部ミラーまでの距離Ｌ１、Ｌ２をほぼ等しくなるよう
に設置する。この距離をほぼ等しく設定することにより
、位相関係を調整でき、隣あう複合共振モードを利得帯
域外にもっていくことができるから、発振スペクトルの
単一モード性（サイドモード抑圧比）を最大にすること
ができる。

（第三の実施例） 第４図は、本発明の半導体レーザ装置の第三の実施例を
示す構成図である。第一の実施例の回折格子５の代わり
として、バンドパスフィルタ１４、ファイバ１５、ファ
イバ１６とファイバ１６に付加された全反射ミラー１７
を使用したものである。この場合、バンドパスフィルタ
１４の特性を可変することにより、第５図に示す範囲（
１，２３７μｍから１．３２１μｍ）に可変することが
できる。

また、無反射膜２とファイバ１５の結合の距離Ｌ３を調
整し、ファイバ１５との結合モードを変えることにより
、発振スペクトルの単一モード性（サイドモード抑圧比
）を最大にすることができる。つまり、複合共振器レー
ザ１に帰還する光の強度を調整する手段を用いればよい
。具体的には、上記距離Ｌ３を調整する手段の他に、 ■ファイバ１５との結合モードを最大となるように距Ｍ
Ｌ３を調整し、ファイバ１５とバンドパスフィルタ１４
の間に光減衰器を備えて、光の強度を調整する手段、 ■ファイバエ５を光増幅器として用い、光の強度を調整
する手段、 等がある。

以上の各実施例では、ＩｎＰ基板上に形成したＣ３レー
ザの例を示したが、この構造、材料に限定されるもので
はなく、第６図（ａ）、第６図（ｂ）の示す２つ以上の
分離された電極を持つ構造の素子を用いても良い。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の半導体レーザ装置は、２個
以上の半導体レーザから構成される複合共振器レーザと
、複合共振器レーザと光学的に結合し半導体レーザの利
得帯域内の特定の波長の光を半導体レーザの活性層内に
帰還させる手段を備えた。そのため、サイドモード抑圧
比の大きい単一モード発振の状態で大きな発振波長可変
幅を有し、かつ発振波長の電気的制御が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第一の実施例で電流を可変したときの発振波長
を測定した図、 第３図は本発明の第二の実施例を示す構成図、第４図は
本発明の第三の実施例を示す構成図、第５図は本発明の
第三の実施例のフィルタ特性を可変したときの発振波長
を測定した図、第６図は他の複合共振器レーザの構造図
、第７図は従来の複合共振器モードを用いた構成図。 １・・・複合共振器レーザ、 ｌａ、　ｌｂ・・・半導体レーザ、 ２．１１・・・無反射膜、 ３、１２・ ４　・　・　・ ５　・　・　・ ６　・　・　・ ７、８゜ １３・　・　・ １４・　・　・ １５、１６・ １７・　・　・ ・対物レンズ、 回折格子、 活性層、 回転機構。 ９．１０・・・電極、 ハーフミラ− バンドパスフィルタ、 ・ファイバ、 全反射ミラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２個以上の半導体レーザから構成される複合共振
   器レーザと、該複合共振器レーザと光学的に結合し前記
   半導体レーザの利得帯域内の特定の波長の光を前記半導
   体レーザの活性層内に帰還させる手段を備えたことを特
   徴とする半導体レーザ装置。
2. （２）前記半導体レーザ装置が、独立に注入電流を制御
   できる２個以上の電極からなる半導体レーザから構成さ
   れることを特徴とした請求項１記載の半導体レーザ装置
   。