JPH0387087A

JPH0387087A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH0387087A
Application number: JP14863990A
Authority: JP
Inventors: Makoto Okai; 誠岡井; Naoki Kayane; 茅根　直樹; Shinji Sakano; 伸治坂野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-06-29
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1991-04-11

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、スペクトル線幅を狭く保ったまま、発振波長
が自由に変化できる半導体レーザ装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

スペクトル線幅を狭く保ったままで、発振波長を自由に
変化させることができる半導体レーザについては、電子
情報通信学会春季全国大会（１９８９年）、Ｃ−３９４
に論じられている。すなわち、長共振器１７４波長シフ
ト分布帰還型半導体レーザの、活性領域に近い側に３つ
の電極を設け、中央と両端に流す電流の比率を変化させ
て位相シフト量を制御することにより、発振波長を自由
に変化させるというものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、原理的に波長可変幅が狭く、１〜２ｎ
ｍの可動幅が限度であった。

本発明の目的は、スペクトル線幅を狭く保ったままで、
広い波長可変幅を有する半導体レーザ装置を得ることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕上記目的は、レーザ共振器の軸方向に沿った活性領域近
傍に、屈折率が攝動する領域を有する分布帰還型半導体
レーザ装置において、上記共振器の片端あるいは両端付
近の攝動の大きさを、その他の部分の攝動の大きさに較
べて小さくシ、上記片端あるいは両端の端面近傍の結合
係数を小さくすることにより達成される。

〔作用〕

分布帰還型半導体レーザ装置においては、端面付近の結
合係数を他の部分に較べて小さくすることにより、主モ
ードとサイドモードとの波長間隔を拡げ、さらに単一モ
ード発振の安定性を向上させることができる。これによ
り、スペクトル線幅を細く保ったままで、広い波長可変
幅を有する半導体レーザ装置を得ることができる。第７
図は工／４波長シフト分布帰還型半導体レーザ装置の軸
方向光強度分布を計算したものである。このように主モ
ード（０次モード）は、共振器の中央付近に光強度が集
中し、サイドモード（±１次モード）は逆に端面付近に
光強度が集中する。したがって、端面付近の結合係数を
小さくすると、上記サイドモードが感じる結合係数は特
に小さくなるため、サイドモードが発振しにくくなると
ともに、波長間隔が拡がる。その結果、相対的に安定な
主モード発振を得ることができる。つぎに、上記半導体
レーザ装置の右側に、光増幅領域を同一導波路内で直列
に設けた場合の軸方向光強度分布を、計算した結果を第
８図に示した。上記のように、分布帰還型半導体レーザ
装置に接続して光増幅領域を設けることにより、その端
面から出射する光出力を増大することができる。上記計
算は、すべての領域を均一に励起した場合を示したが、
不均一に励起した場合にも、同様に光増幅領域によって
光出力を増大することができるので、大きな光出力を保
ったままで、発振波長を変化させることが可能である。

つぎに、上記のような光増幅領域を設けた場合にもすぐ
れた縦モード安定性を有することを、第９図を用いて説
明する。第９図は個々の縦モードの発振しやすさを光波
結合理論によって計算した結果である。横軸は、回折格
子の周期で決まるブラッグ波長λＢと発振波長λとのず
れδβ＝２７ｃた値を示す。縦軸は規格化しきい値利得
αＬを示している。第７図に示した１７４波長シフト分
布帰還型半導体レーザ装置と、第８図に示した光増幅器
付き１／４波長シフト分布帰還型半導体レーザ装置との
２つについて計算した。両者とも発振モード、つまりα
ｔｈＬが最も小さいモードはブラッグ波長で発振する。

さらに、上記発振モードの安定性を表わすっぎのモード
との規格化しきい値利得差ΔαｔｈＬは、光増幅器なし
の場合は０．７王であるのに対し、光増幅器付きの場合
は、０．９４に増加し、縦モード安定性は上記光増幅器
を付けることによりさらに向上した。また、発振モード
とつぎのモードとの波長間隔も、光増幅器を付けること
により拡がり、波長可変幅も大きくなる。

さらに、多電極化により主モードは、両サイドモードの
間で自由に波長を動かすことができるので、両サイドモ
ードの波長間隔が拡がった分だけ、波長可変幅を拡げる
ことができる。

〔実施例〕

つぎに、本発明の実施例を図面とともに説明する。第１
図は本発明による半導体レーザ装置の第１実施例を示す
断面図、第２図は本発明における第２実施例を示す断面
図、第３図は本発明における第３実施例を示す断面図、
第４図は本発明における第４実施例を示す断面図、第５
図は本発明における第５実施例を示す断面図、第６図は
本発明における実施例を示すブロック図である。

第１実施例本発明の第１実施例を示す第１図において、ｎ型ＩｎＰ
基板１の表面に、回折格子２を部分的に作成する。上記
回折格子２の周期は２４０ｎｍであり、中央付近に１／
４波長シフト構造９を有している。上記回折格子２の上
に、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層３．ＩｎＧａＡｓ／Ｉ
ｎＧａＡｓＰ多重量子井戸活性層４、ｐ型ＩｎＰクラッ
ド層５を、減圧気相成長法によって順次多層に成長した
。その後、ｎ電極６、ｐ電極７１，７２．７３をそれぞ
れ蒸着により形成し、さらに、反射防止膜１０をスパッ
タリング法によって付けることで、半導体レーザ装置の
構造を形成した。上記半導体レーザ装置は、安定な縦単
一モードで発振する。そして、上記３つのＰ電極７１．
７２．７３にそれぞれ加える電流を調整することによっ
て、波長可変幅５．０ｎｍを得た。また、上記範囲内で
スペクトル線幅をＩＭＨｚ以下に保つことができた。ま
た、ｐ電極７２あるいは電極７３に加える電流を変調す
ることによって、１ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域で
平坦なＦＭ変調特性を得ることができた。

第２実施例つぎに第２図を用いて、本発明の第２実施例を説明する
。上記第１実施例において回折格子がなかった領域にも
、浅い回折格子２１を設けたことが、上記第１実施例と
異なっている。この半導体レーザ装置は安定な縦単一モ
ードで発振する。そして、３つのｐ電極７１．７２．７
３に加える電流をそれぞれ調整することにより、波長可
変幅５ｎｍを得た。また、その範囲内でスペクトル線幅
をＩＭＨｚ以下に保つことができた。また、ｐ電極７２
あるいは７３に加える電流を調整することにより、１ｋ
Ｈｚ〜１０ＧＨｚの周波数帯域で平坦なＦＭ変調特性を
得ることができた。

第３実施例つぎに第３図を用いて、本発明の第３実施例を説明する
。第３実施例は上記回折格子２の中央付近に１、他の部
分に較べて僅かに短い周期を有する回折格子２２を設け
たことが、上記第１実施例とは異なっている。上記半導
体レーザ装置も安定な縦単一モードで発振する。そして
、３つのｐ電極７１．７２．７３に加える電流をそれぞ
れ調整することにより、波長可変幅５ｎｍを得た。また
。

その範囲内でスペクトル線幅をＩＭＨｚ以下に保つこと
ができた。また、ｐ電極７２あるいは７３に加える電流
をそれぞれ変調することにより、１ｋＨｚ−１０ＧＨｚ
の周波数帯域で、平坦なＦＭ変調特性を得ることができ
た。

第４実施例本発明の第４実施例を第４図を用いて説明する。

回折格子としては均一な回折格子２を用い、上記回折格
子がない領域に近い端面だけに反射防止膜１０を蔽って
いることが、上記第１実施例とは異なっている。上記半
導体レーザ装置も安定な縦単一モードで発振する。そし
て、３つのｐ電極７１．７２．７３に加える電流をそれ
ぞれ調整することにより、波長可変幅５ｎｍを得た。ま
た、その範囲内でスペクトル線幅をＩＭＨｚ以下に保つ
ことができた。また、ｐ電極７２あるいは７３に加える
電流を変調することにより、１に＆〜１０ＧＨｚの周波
数帯域で、平坦なＦＭ変調特性を得ることができた。

第５実施例つぎに第５図を用いて、本発明の第５実施例を説明する
０本実施例はＰ電極に７１と７２との２電極を設けたこ
とが、上記第４実施例とは異なっている。この半導体レ
ーザ装置は、安定な縦単一モードで発振し、さらに上記
ｐ電極７１と７２とに加える電流の比率をそれぞれ変化
させることにより、波長可変幅５ｎｍを得た。また、そ
の範囲内でスペクトル線幅をＩＭ＆以下に押えることが
できた。さらに、ｐ電１７エあるいは７２に加える電流
を変調することにより、１ｋＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内
で、平坦なＦＭ変調特性を得ることができた。

上記各実施例は、ＩｎＰ系の半導体レーザ装置を例にし
て説明したが、本発明はあらゆる材質系の半導体レーザ
装置についても適用可能である。

さらに、いかなる横モード制御構造を有する半導体レー
ザ装置についても適用可能である。

第６実施例つぎに第６図を用いて、本発明の第６実施例を説明する
。第６図は光多重コヒーレント通信システムを示すブロ
ック図である９発振波長がそれぞれ異なる半導体レーザ
装置１１．１２・・・・・・から発する光を１本の光フ
ァイバに結合し、受信側では波長可変のローカル光源工
４を用いて工っの波長を選択し、信号を復調するという
システムである。

このシステムにおいて、本発明の半導体レーザ装置を上
記ローカル光源１４として用いることにより、５０チヤ
ンネルで２Ｇｂ／ｓの伝送を行うことができた。

〔発明の効果〕

上記のように本発明による半導体レーザ装置は、レーザ
共振器の軸方向に沿った活性領域近傍に、屈折率が攝動
する領域を有する分布帰還型半導体レーザ装置において
、上記共振器の片端あるいは両端付近の揚動の大きさが
、その他の部分の攝動の大きさに較べて小さいことによ
り、スペクトル線幅を狭く保ったままで、広い波長可変
幅を有する半導体レーザ装置を得ることができ、コヒー
レント光通信システムにおける局発光源として有用であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体レーザ装置の第１実施例を
示す断面図、第２図は本発明による第２実施例を示す断
面図、第３図は本発明による第３実施例を示す断面図、
第４図は本発明による第４実施例を示す断面図、第５図
は本発明による第５実施例を示す断面図、第６図は本発
明による第６実施例を示すブロック図、第７図は本発明
の詳細な説明する図、第８図は光増幅器付き１／４波長
シフト分布帰還型半導体レーザ装置の光強度分布を示す
図、第９図は上記光増幅器付き半導体レーザ装置の縦モ
ード安定性を示す図である。２・・・屈折率が攝動する領域９・・・１７４波長シフト構造１０・・・無反射膜７１．７２．７３・・・ｐ型電極

Claims

【特許請求の範囲】１、レーザ共振器の軸方向に沿った活性領域近傍に、屈
折率が攝動する領域を有する分布帰還型半導体レーザ装
置において、上記共振器の片端あるいは両端付近の攝動
の大きさが、その他の部分の攝動の大きさに較べて、小
さいことを特徴とする半導体レーザ装置。２、上記共振器の片端あるいは両端付近は、屈折率の攝
動がない領域であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載した半導体レーザ装置。３、上記屈折率の攝動は、周期性を有することを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項に記載した半導
体レーザ装置。４、上記屈折率の攝動は、周期的位相が不連続に変化す
る領域を、１つ以上有することを特徴とする特許請求の
範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載した半導体レ
ーザ装置。５、上記屈折率の攝動は、周期が異なる領域
を２個所以上有することを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第４項のいずれかに記載した半導体レーザ装
置。６、上記共振器は、片端面あるいは両端面を無反射コー
ティングしたものであることを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項に記載した半導体レーザ装置。７、上記共振器は、電気的に分離された２つ以上の電極
を、活性領域に近い側に有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項または第６項に記載した半
導体レーザ装置。８、特許請求の範囲第１項ないし第７項のいずれかに記
載した半導体レーザ装置を使用したコヒーレント通信シ
ステム。