JPH0745905A - 双安定半導体レーザ - Google Patents
双安定半導体レーザInfo
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- JPH0745905A JPH0745905A JP18649093A JP18649093A JPH0745905A JP H0745905 A JPH0745905 A JP H0745905A JP 18649093 A JP18649093 A JP 18649093A JP 18649093 A JP18649093 A JP 18649093A JP H0745905 A JPH0745905 A JP H0745905A
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- JP
- Japan
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- bistable
- gain
- region
- wavelength
- quenching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 クエンチングを生ずるために必要な最小スイ
ッチングを低減することが可能な双安定半導体レーザを
提供することを目的とする。 【構成】 本発明に基づく双安定半導体レーザは、活性
層として多重量子井戸構造を有する双安定レーザ部と、
該双安定レーザ部と交差する少なくとも２本の光導波路
とを有し、さらに交差部分に可飽和吸収領域と利得クエ
ンチング領域とが設けられた双安定レーザ部において、
可飽和吸収領域は、印加電圧の変化による制御を行うも
ので、吸収端の波長が双安定レーザ部の吸収端の波長よ
り短波であり、かつ微分利得係数が双安定レーザ部の微
分利得係数より大きい活性層構造を有し、また利得クエ
ンチング領域は、電流注入による制御を行うもので、吸
収端の波長が双安定レーザ部の吸収端の波長より短波で
あり、かつ微分利得係数が双安定レーザ部の微分利得係
数より大きい活性層構造を有することを特徴とする。
ッチングを低減することが可能な双安定半導体レーザを
提供することを目的とする。 【構成】 本発明に基づく双安定半導体レーザは、活性
層として多重量子井戸構造を有する双安定レーザ部と、
該双安定レーザ部と交差する少なくとも２本の光導波路
とを有し、さらに交差部分に可飽和吸収領域と利得クエ
ンチング領域とが設けられた双安定レーザ部において、
可飽和吸収領域は、印加電圧の変化による制御を行うも
ので、吸収端の波長が双安定レーザ部の吸収端の波長よ
り短波であり、かつ微分利得係数が双安定レーザ部の微
分利得係数より大きい活性層構造を有し、また利得クエ
ンチング領域は、電流注入による制御を行うもので、吸
収端の波長が双安定レーザ部の吸収端の波長より短波で
あり、かつ微分利得係数が双安定レーザ部の微分利得係
数より大きい活性層構造を有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光通信・光情報システ
ムを構成すると期待される光交換・光中継器などに利用
可能な光論理・光スイッチング動作を行う双安定半導体
レーザに関するものである。
ムを構成すると期待される光交換・光中継器などに利用
可能な光論理・光スイッチング動作を行う双安定半導体
レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電流対光出力特性および光入出力特性に
ヒステリシスを持つ双安定半導体レーザは、高速光スイ
ッチ，光論理演算，光メモリなどの特徴を持つため光通
信・光情報システムを構成する機能デバイスとして期待
されている。
ヒステリシスを持つ双安定半導体レーザは、高速光スイ
ッチ，光論理演算，光メモリなどの特徴を持つため光通
信・光情報システムを構成する機能デバイスとして期待
されている。
【０００３】双安定レーザ部に対して、直角あるいは角
度をもって交差する光導波路を二つ以上有する双安定半
導体レーザ（特開平３−６６１８９号）の従来の構造図
（表面図）を図９に示す。簡単化のために光導波路部分
を二ケ所としたが、それ以上でも同様にして動作させる
ことが可能である。また光導波路と双安定レーザの交差
角を直角に設定しているが、それ以外の角度で交差する
場合も同様に議論し得る。参照符号１５Ａ，１６Ａは光
導波路Ａ、１５Ｂ，１６Ｂは光導波路Ｂ、１７Ａ〜１７
Ｃは双安定レーザの利得領域、１８は可飽和吸収領域、
１９は利得クエンチング領域、２０Ａ〜２０Ｄおよび２
１Ａ〜２１Ｄは前記光導波路と可飽和吸収領域・利得ク
エンチング領域・利得領域を電気的に絶縁することを目
的として形成された溝である。図１０は図９の双安定レ
ーザ部分Ｃ−Ｃ′の断面を示したものであり、参照符号
２２は利得領域のｐ側電極、２３は可飽和吸収領域のｐ
側電極、２４は利得クエンチング領域のｐ側電極であ
る。また、参照符号２５はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
層、２６はｐ形ＩｎＰクラッド層、２７はＭＱＷ導波路
層（ＩｎＧａＡｓ井戸層，ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰ
障壁層より構成される）、２８はｎ形ＩｎＰクラッド
層、２９はｎ形ＩｎＰ基板、そして３０はｎ側電極であ
る。利得領域２２と可飽和吸収領域２３、あるいは利得
領域２２と利得クエンチング領域２４の間の溝２０Ｂ，
２０Ｄ，２１Ｂ，２１Ｄは、ＩｎＧａＡｓキャップ層と
ｐ形ＩｎＰクラッド層の一部を化学的エッチングなどの
手段で除去するか、あるいはプロトン注入やＧａ−ＦＩ
Ｂ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）注入による高
抵抗化により形成する。図１１は図９の光導波路部分Ｂ
−Ｂ′の断面を示したものである。参照符号３１は光導
波路に利得を持たせて損失を低減するために電流を注入
するための電極、２４は利得クエンチング領域のｐ側電
極であり、その間の溝の形成方法は上記溝２０Ｂ，２０
Ｄ，２１Ｂ，２１Ｄの場合と同様である。また、参照符
号３２は光導波路部分での光の共振を防ぎ、入力光の波
長に対するスイッチングあるいはクエンチングの閾値パ
ワーの依存性を抑制するために設ける無反射コートであ
る。さらに、参照符号３３は光導波路に外部注入を結合
させるための先球ファイバである。この従来例では光導
波路層が双安定レーザの活性層と同じ構造となっている
が、これは導波路あるいはレーザ構造の形成が同じ結晶
成長で行うことができるためであり、その代わり導波路
層での損失を補償するため導波路部分で発振しない程度
の電流を流す必要がある。
度をもって交差する光導波路を二つ以上有する双安定半
導体レーザ（特開平３−６６１８９号）の従来の構造図
（表面図）を図９に示す。簡単化のために光導波路部分
を二ケ所としたが、それ以上でも同様にして動作させる
ことが可能である。また光導波路と双安定レーザの交差
角を直角に設定しているが、それ以外の角度で交差する
場合も同様に議論し得る。参照符号１５Ａ，１６Ａは光
導波路Ａ、１５Ｂ，１６Ｂは光導波路Ｂ、１７Ａ〜１７
Ｃは双安定レーザの利得領域、１８は可飽和吸収領域、
１９は利得クエンチング領域、２０Ａ〜２０Ｄおよび２
１Ａ〜２１Ｄは前記光導波路と可飽和吸収領域・利得ク
エンチング領域・利得領域を電気的に絶縁することを目
的として形成された溝である。図１０は図９の双安定レ
ーザ部分Ｃ−Ｃ′の断面を示したものであり、参照符号
２２は利得領域のｐ側電極、２３は可飽和吸収領域のｐ
側電極、２４は利得クエンチング領域のｐ側電極であ
る。また、参照符号２５はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ
層、２６はｐ形ＩｎＰクラッド層、２７はＭＱＷ導波路
層（ＩｎＧａＡｓ井戸層，ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰ
障壁層より構成される）、２８はｎ形ＩｎＰクラッド
層、２９はｎ形ＩｎＰ基板、そして３０はｎ側電極であ
る。利得領域２２と可飽和吸収領域２３、あるいは利得
領域２２と利得クエンチング領域２４の間の溝２０Ｂ，
２０Ｄ，２１Ｂ，２１Ｄは、ＩｎＧａＡｓキャップ層と
ｐ形ＩｎＰクラッド層の一部を化学的エッチングなどの
手段で除去するか、あるいはプロトン注入やＧａ−ＦＩ
Ｂ（Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｉｏｎ Ｂｅａｍ）注入による高
抵抗化により形成する。図１１は図９の光導波路部分Ｂ
−Ｂ′の断面を示したものである。参照符号３１は光導
波路に利得を持たせて損失を低減するために電流を注入
するための電極、２４は利得クエンチング領域のｐ側電
極であり、その間の溝の形成方法は上記溝２０Ｂ，２０
Ｄ，２１Ｂ，２１Ｄの場合と同様である。また、参照符
号３２は光導波路部分での光の共振を防ぎ、入力光の波
長に対するスイッチングあるいはクエンチングの閾値パ
ワーの依存性を抑制するために設ける無反射コートであ
る。さらに、参照符号３３は光導波路に外部注入を結合
させるための先球ファイバである。この従来例では光導
波路層が双安定レーザの活性層と同じ構造となっている
が、これは導波路あるいはレーザ構造の形成が同じ結晶
成長で行うことができるためであり、その代わり導波路
層での損失を補償するため導波路部分で発振しない程度
の電流を流す必要がある。
【０００４】同図の素子に外部から光を注入した場合
の、外部注入光強度に対する出力光強度の関係を図１２
および図１３に示す。Ｌth1 およびＬth2 は光強度の閾
値、Ｌout は双安定レーザの光出力、ＬinＡおよびＬin
Ｂは矩形で示した入力光強度である。同一注入光波長に
対してスイッチング（図１２）および利得のクエンチン
グ（図１３）が行えるため、注入光強度を大小調整する
ことにより全光入力によるメモリ動作が可能となる。
の、外部注入光強度に対する出力光強度の関係を図１２
および図１３に示す。Ｌth1 およびＬth2 は光強度の閾
値、Ｌout は双安定レーザの光出力、ＬinＡおよびＬin
Ｂは矩形で示した入力光強度である。同一注入光波長に
対してスイッチング（図１２）および利得のクエンチン
グ（図１３）が行えるため、注入光強度を大小調整する
ことにより全光入力によるメモリ動作が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし一般に、利得の
クエンチングはすでに注入されているキャリアを光によ
って奪う現象であり、キャリアを励起して吸収飽和を起
こす可飽和吸収の場合と比較して大きな外部注入光が必
要となる。また、双安定レーザ部に対して直交方向から
光を注入する場合には、光の相互作用長がリッジ構造幅
で規定されて数μｍ程度と短く、クエンチングに必要な
光強度がスイッチングの場合と比較して１桁以上必要と
なる問題点を有する。さらに、クエンチング・スイッチ
ング光強度はそれぞれ利得クエンチング領域・可飽和吸
収領域の構造（吸収スペクトルに反映される）と入力光
波長の関係により大きく依存する。従って図１０に示す
従来構造のように全体が同一の活性媒質で形成されてい
る構造の場合、閾値の低減のための手段は入力光用光導
波路の構造を変化させるか注入電流のバイアス点を調整
する程度であり、大きな自由度が期待できない。そこで
本発明は、全光入力動作を行う双安定半導体レーザにお
いて、クエンチングを生じるために必要な最小スイッチ
ング光強度を低減する構造を有する双安定半導体レーザ
を提供することを目的とする。
クエンチングはすでに注入されているキャリアを光によ
って奪う現象であり、キャリアを励起して吸収飽和を起
こす可飽和吸収の場合と比較して大きな外部注入光が必
要となる。また、双安定レーザ部に対して直交方向から
光を注入する場合には、光の相互作用長がリッジ構造幅
で規定されて数μｍ程度と短く、クエンチングに必要な
光強度がスイッチングの場合と比較して１桁以上必要と
なる問題点を有する。さらに、クエンチング・スイッチ
ング光強度はそれぞれ利得クエンチング領域・可飽和吸
収領域の構造（吸収スペクトルに反映される）と入力光
波長の関係により大きく依存する。従って図１０に示す
従来構造のように全体が同一の活性媒質で形成されてい
る構造の場合、閾値の低減のための手段は入力光用光導
波路の構造を変化させるか注入電流のバイアス点を調整
する程度であり、大きな自由度が期待できない。そこで
本発明は、全光入力動作を行う双安定半導体レーザにお
いて、クエンチングを生じるために必要な最小スイッチ
ング光強度を低減する構造を有する双安定半導体レーザ
を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に基づく双安定半導体レーザは、活性層とし
て多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する双安定レーザ部
と、該双安定レーザ部と交差する少なくとも２本の光導
波路とを有し、さらに前記交差部分に可飽和吸収領域と
利得クエンチング領域とが設けられた双安定半導体レー
ザにおいて、可飽和吸収領域は、印加電圧の変化による
制御を行うもので、吸収端の波長が双安定レーザ部の吸
収端の波長より短波であり、かつ微分利得係数が双安定
レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を有し、
また利得クエンチング領域は、電流注入による制御を行
うもので、吸収端の波長が双安定レーザ部の吸収端の波
長より短波であり、かつ微分利得係数が双安定レーザ部
の微分利得係数より大きい活性層構造を有することを特
徴とする。
に、本発明に基づく双安定半導体レーザは、活性層とし
て多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する双安定レーザ部
と、該双安定レーザ部と交差する少なくとも２本の光導
波路とを有し、さらに前記交差部分に可飽和吸収領域と
利得クエンチング領域とが設けられた双安定半導体レー
ザにおいて、可飽和吸収領域は、印加電圧の変化による
制御を行うもので、吸収端の波長が双安定レーザ部の吸
収端の波長より短波であり、かつ微分利得係数が双安定
レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を有し、
また利得クエンチング領域は、電流注入による制御を行
うもので、吸収端の波長が双安定レーザ部の吸収端の波
長より短波であり、かつ微分利得係数が双安定レーザ部
の微分利得係数より大きい活性層構造を有することを特
徴とする。
【０００７】
【作用】本発明において、可飽和吸収領域は、印加電圧
の変化による制御を行うもので、吸収端の波長が双安定
レーザ部の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利得
係数が双安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性層
構造を有し、また利得クエンチング領域は、電流注入に
よる制御を行うもので、吸収端の波長が双安定レーザ部
の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利得係数が双
安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を有
するため、クエンチエングを生ずるために必要な最小ス
イッチングを低減することができる。
の変化による制御を行うもので、吸収端の波長が双安定
レーザ部の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利得
係数が双安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性層
構造を有し、また利得クエンチング領域は、電流注入に
よる制御を行うもので、吸収端の波長が双安定レーザ部
の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利得係数が双
安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を有
するため、クエンチエングを生ずるために必要な最小ス
イッチングを低減することができる。
【０００８】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
する。
【０００９】本発明に基づく双安定半導体レーザは、活
性層として多重量子井戸構造を有する双安定レーザ部
と、このレーザ部に対して直角あるいは所定の角度でも
って交差する光導波路を少なくとも２本有し、この交差
部分に可飽和吸収領域と利得クエンチング領域とを有す
る。
性層として多重量子井戸構造を有する双安定レーザ部
と、このレーザ部に対して直角あるいは所定の角度でも
って交差する光導波路を少なくとも２本有し、この交差
部分に可飽和吸収領域と利得クエンチング領域とを有す
る。
【００１０】まず、双安定レーザ部分の構成を図１に基
づいて説明する。参照符号１は利得領域のｐ側電極、２
は可飽和吸収領域のｐ側電極、３は利得クエンチング領
域ｐ側電極、４はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層、５は
ｐ形ＩｎＰクラッド層、６はＭＱＷ導波路層（ＩｎＧａ
Ａｓ井戸層，ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰ障壁層より構
成される）。７はｎ形ＩｎＰクラッド層、８はｎ形Ｉｎ
Ｐ基板、９はｎ側電極、１０は可飽和吸収領域、そして
１１は利得クエンチング領域である。次に、利得クエン
チング領域を含む光導波路部分の断面を図２に示す。こ
の図において参照符号１２は光導波路に利得を持たせて
損失を低減するために電流を注入するための電極、１３
は光導波路部分での光の共振を防ぎ、入力光の波長に対
するスイッチングあるいはクエンチングの閾値パワーの
依存性を抑制するために設ける無反射コート、そして１
４は光導波路に外部注入光を結合させるための先球ファ
イバである。
づいて説明する。参照符号１は利得領域のｐ側電極、２
は可飽和吸収領域のｐ側電極、３は利得クエンチング領
域ｐ側電極、４はｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層、５は
ｐ形ＩｎＰクラッド層、６はＭＱＷ導波路層（ＩｎＧａ
Ａｓ井戸層，ＩｎＧａＡｓＰまたはＩｎＰ障壁層より構
成される）。７はｎ形ＩｎＰクラッド層、８はｎ形Ｉｎ
Ｐ基板、９はｎ側電極、１０は可飽和吸収領域、そして
１１は利得クエンチング領域である。次に、利得クエン
チング領域を含む光導波路部分の断面を図２に示す。こ
の図において参照符号１２は光導波路に利得を持たせて
損失を低減するために電流を注入するための電極、１３
は光導波路部分での光の共振を防ぎ、入力光の波長に対
するスイッチングあるいはクエンチングの閾値パワーの
依存性を抑制するために設ける無反射コート、そして１
４は光導波路に外部注入光を結合させるための先球ファ
イバである。
【００１１】双安定レーザ部分の利得領域への注入電流
（以下、利得電流と称す）に対する光出力の関係を図３
に示す。双安定レーザの発振波長は、バンドギャップ縮
小効果によって２次元励起子吸収ピーク波長よりも長波
長側に位置している。ここで、可飽和吸収領域または利
得クエンチング領域への印加電圧（それぞれＶA ，ＶB
と表す）を順バイアスから逆バイアスへと変化させてい
くと、量子閉じ込めシュタルク効果によって２次元励起
子の吸収ピーク波長が長波長側にシフトし、吸収量が増
加する。従って、可飽和吸収領域あるいは利得クエンチ
ング領域への印加電圧を減少させると、図中の特性曲線
，，およびに示すようにその減少にともなって
発振閾値電流およびヒステリシス幅ともに増加する特性
を示す。この際、２次元励起子が可飽和吸収体としての
役割を果たしている。ここではメモリ動作を行わせるこ
とを目的として、ヒステリシスを生じるように可飽和吸
収領域、利得クエンチング領域の印加電圧を設定する。
そこで、可飽和吸収領域１０，利得クエンチング領域１
１の印加電圧ＶA ，ＶB を、双安定レーザの電流対光出
力特性が特性曲線のようにヒステリシスを示す値（Ｖ
1 ，Ｖ2 ）に設定する。Ｖ1 は外部の注入光によって吸
収の飽和が起こるような値、Ｖ2 は外部の注入光によっ
て利得のクエンチングの起こる値であり、一般的にはそ
れぞれ電流対電圧特性の立ち上がり電圧以下（電流の注
入されない領域）、立ち上がり電圧以上（電流の注入さ
れている領域）の値である。
（以下、利得電流と称す）に対する光出力の関係を図３
に示す。双安定レーザの発振波長は、バンドギャップ縮
小効果によって２次元励起子吸収ピーク波長よりも長波
長側に位置している。ここで、可飽和吸収領域または利
得クエンチング領域への印加電圧（それぞれＶA ，ＶB
と表す）を順バイアスから逆バイアスへと変化させてい
くと、量子閉じ込めシュタルク効果によって２次元励起
子の吸収ピーク波長が長波長側にシフトし、吸収量が増
加する。従って、可飽和吸収領域あるいは利得クエンチ
ング領域への印加電圧を減少させると、図中の特性曲線
，，およびに示すようにその減少にともなって
発振閾値電流およびヒステリシス幅ともに増加する特性
を示す。この際、２次元励起子が可飽和吸収体としての
役割を果たしている。ここではメモリ動作を行わせるこ
とを目的として、ヒステリシスを生じるように可飽和吸
収領域、利得クエンチング領域の印加電圧を設定する。
そこで、可飽和吸収領域１０，利得クエンチング領域１
１の印加電圧ＶA ，ＶB を、双安定レーザの電流対光出
力特性が特性曲線のようにヒステリシスを示す値（Ｖ
1 ，Ｖ2 ）に設定する。Ｖ1 は外部の注入光によって吸
収の飽和が起こるような値、Ｖ2 は外部の注入光によっ
て利得のクエンチングの起こる値であり、一般的にはそ
れぞれ電流対電圧特性の立ち上がり電圧以下（電流の注
入されない領域）、立ち上がり電圧以上（電流の注入さ
れている領域）の値である。
【００１２】図４は可飽和吸収領域の吸収係数の波長依
存性を示したものである。点線は印加電圧ＶA がゼロの
場合、実線は逆バイアスを印加したときのものである。
可飽和吸収領域への外部注入光によるスイッチング閾値
パワーを低減するには、同図に示すように、図３の電流
対光出力特性を示す印加電圧において、外部注入光の
波長が２次元励起子のピーク波長と一致することが条件
となる。従って、その条件を満たすようなＭＱＷ構造を
可飽和吸収領域に形成すればよい。
存性を示したものである。点線は印加電圧ＶA がゼロの
場合、実線は逆バイアスを印加したときのものである。
可飽和吸収領域への外部注入光によるスイッチング閾値
パワーを低減するには、同図に示すように、図３の電流
対光出力特性を示す印加電圧において、外部注入光の
波長が２次元励起子のピーク波長と一致することが条件
となる。従って、その条件を満たすようなＭＱＷ構造を
可飽和吸収領域に形成すればよい。
【００１３】図５は利得クエンチング領域の利得スペク
トルを示したものである。利得クエンチング特性は、注
入されているキャリアが外部注入光の増幅のために消費
されるため、発振波長での利得が減少し、発振が停止す
る現象である。この効果は、利得ピーク波長（ほとんど
発振波長に等しい）よりも長波長側で大きいため、例え
ば外部注入光の波長が可飽和吸収領域への注入光の波長
と同じにする必要があるなどの制約がある場合、利得ク
エンチング領域のバイアス電圧における利得ピーク波長
が外部注入光の波長よりも短波長となるようなＭＱＷ構
造を形成すれば、発振を停止させるために要する光パワ
ーを低減することができる。
トルを示したものである。利得クエンチング特性は、注
入されているキャリアが外部注入光の増幅のために消費
されるため、発振波長での利得が減少し、発振が停止す
る現象である。この効果は、利得ピーク波長（ほとんど
発振波長に等しい）よりも長波長側で大きいため、例え
ば外部注入光の波長が可飽和吸収領域への注入光の波長
と同じにする必要があるなどの制約がある場合、利得ク
エンチング領域のバイアス電圧における利得ピーク波長
が外部注入光の波長よりも短波長となるようなＭＱＷ構
造を形成すれば、発振を停止させるために要する光パワ
ーを低減することができる。
【００１４】図６は注入キャリア密度に対するモード利
得の依存性を表している。同じモード利得（すなわち共
振器損失）で比較すると、ＭＱＷの井戸数が増加するに
従って必要とされるキャリア密度が多くなるとともに得
られる利得も大きくなることがわかる。キャリア密度の
変化に対する利得の変化量（微分利得係数）も同時に大
きくなり、その結果、スイッチングおよびクエンチング
閾値パワーを減少させることができる。
得の依存性を表している。同じモード利得（すなわち共
振器損失）で比較すると、ＭＱＷの井戸数が増加するに
従って必要とされるキャリア密度が多くなるとともに得
られる利得も大きくなることがわかる。キャリア密度の
変化に対する利得の変化量（微分利得係数）も同時に大
きくなり、その結果、スイッチングおよびクエンチング
閾値パワーを減少させることができる。
【００１５】本発明による光入出力特性を従来技術と比
較したものが図７および図８である。実線が本発明によ
る光入出力特性を示し、点線が従来技術による光入出力
特性を示している。本発明によれば、従来に比べ、小さ
い外部注入光のパワーでスイッチング（図７）とクエン
チング（図８）が起こる。
較したものが図７および図８である。実線が本発明によ
る光入出力特性を示し、点線が従来技術による光入出力
特性を示している。本発明によれば、従来に比べ、小さ
い外部注入光のパワーでスイッチング（図７）とクエン
チング（図８）が起こる。
【００１６】上記可飽和吸収領域、利得クエンチング領
域を形成する方法としては、両領域に相当する部分を化
学的エッチングまたは反応性イオン・エッチング法（Ｒ
ＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）、
反応性イオンビーム・エッチング法（ＲＩＢＥ：Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ）など
で除去した後、［１］分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装
置により両領域をそれぞれ成長してから利得領域上に成
長された不必要な結晶除去するか、［２］両領域以外の
結晶表面にＳｉＯ2 ，ＳｉＮX 膜を選択成長用のマスク
として有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置を用いて両
領域を成長するなどで実現できる。
域を形成する方法としては、両領域に相当する部分を化
学的エッチングまたは反応性イオン・エッチング法（Ｒ
ＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）、
反応性イオンビーム・エッチング法（ＲＩＢＥ：Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｂｅａｍ ｅｔｃｈｉｎｇ）など
で除去した後、［１］分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装
置により両領域をそれぞれ成長してから利得領域上に成
長された不必要な結晶除去するか、［２］両領域以外の
結晶表面にＳｉＯ2 ，ＳｉＮX 膜を選択成長用のマスク
として有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）装置を用いて両
領域を成長するなどで実現できる。
【００１７】結晶の材料としてＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
系について述べてきたが、ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ（Ｇａ）
ＡｌＡｓ系，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系，ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓ歪超格子系，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ
歪超格子系においても同様の効果が実現できることは言
うまでもない。
系について述べてきたが、ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ（Ｇａ）
ＡｌＡｓ系，ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系，ＩｎＧａＡｓ
／ＧａＡｓ歪超格子系，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ
歪超格子系においても同様の効果が実現できることは言
うまでもない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明に基づく双安
定半導体レーザは、活性層として多重量子井戸構造を有
する双安定レーザ部と、該双安定レーザ部と交差する少
なくとも２本の光導波路とを有し、さらに交差部分に可
飽和吸収領域と利得クエンチング領域とが設けられた双
安定半導体レーザにおいて、可飽和吸収領域は、印加電
圧の変化による制御を行うもので、吸収端の波長が双安
定レーザ部の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利
得係数が双安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性
層構造を有し、また利得クエンチング領域は、電流注入
による制御を行うもので、吸収端の波長が双安定レーザ
部の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利得係数が
双安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を
有することを特徴とするものなので、クエンチングを生
ずるために必要な最小スイッチングを低減することがで
きる。
定半導体レーザは、活性層として多重量子井戸構造を有
する双安定レーザ部と、該双安定レーザ部と交差する少
なくとも２本の光導波路とを有し、さらに交差部分に可
飽和吸収領域と利得クエンチング領域とが設けられた双
安定半導体レーザにおいて、可飽和吸収領域は、印加電
圧の変化による制御を行うもので、吸収端の波長が双安
定レーザ部の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利
得係数が双安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性
層構造を有し、また利得クエンチング領域は、電流注入
による制御を行うもので、吸収端の波長が双安定レーザ
部の吸収端の波長より短波であり、かつ微分利得係数が
双安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を
有することを特徴とするものなので、クエンチングを生
ずるために必要な最小スイッチングを低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく双安定半導体レーザの双安定レ
ーザ部の構成を説明するための断面図である。
ーザ部の構成を説明するための断面図である。
【図２】本発明に基づく双安定半導体レーザの光導波路
部の構成を説明するための断面図である。
部の構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明に基づく双安定半導体レーザの利得電流
対光出力特性を示す図である。
対光出力特性を示す図である。
【図４】本発明に基づく双安定半導体レーザの可飽和吸
収領域の吸収係数の波長依存性を示す図である。
収領域の吸収係数の波長依存性を示す図である。
【図５】本発明に基づく双安定半導体レーザの利得クエ
ンチング領域の利得スペクトルを示す図である。
ンチング領域の利得スペクトルを示す図である。
【図６】本発明に基づく双安定半導体レーザのモード利
得の注入キャリア密度依存性を示す図である。
得の注入キャリア密度依存性を示す図である。
【図７】本発明に基づく双安定半導体レーザの光入出力
特性（スイッチング）を示す図である。
特性（スイッチング）を示す図である。
【図８】本発明に基づく双安定半導体レーザの光入出力
特性（クエンチング）を示す図である。
特性（クエンチング）を示す図である。
【図９】従来の双安定半導体レーザの表面構造を示す図
である。
である。
【図１０】従来の双安定半導体レーザの双安定レーザ部
分の構成を説明するための断面図である。
分の構成を説明するための断面図である。
【図１１】従来の双安定半導体レーザの光導波路部分の
構成を説明するための断面図である。
構成を説明するための断面図である。
【図１２】従来の双安定半導体レーザの光入出力特性
（スイッチング）を示す図である。
（スイッチング）を示す図である。
【図１３】従来の双安定半導体レーザの光入出力特性
（クエンチング）を示す図である。
（クエンチング）を示す図である。
１ 利得領域の電極 ２ 可飽和吸収領域の電極 ３ 利得クエンチング領域の電極 ４ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層 ５ ｐ形ＩｎＰクラッド層 ６ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ ＭＱＷ活性層 ７ ｎ形ＩｎＰクラッド層 ７Ａ，８Ａ 光導波路部分の電極 ８ ＩｎＰ基板 ９ ｎ側電極 ９Ａ 可飽和吸収領域の電極 ９Ｂ 利得クエンチング領域の電極 １０ 可飽和吸収領域 １１ 利得クエンチング領域 １２ 光導波路部分の電極 １３ 無反射コート １４ 先球ファイバ １５Ａ，１６Ａ 光導波路Ａ １５Ｂ，１６Ｂ 光導波路Ｂ １７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 双安定レーザの利得領域 １８ 可飽和吸収領域 １９ 利得クエンチング領域 ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２
１Ｃ，２１Ｄ 光導波路・利得領域・可飽和吸収領域・
利得クエンチング領域を電気的に分離するための溝 ２２ 利得領域の電極 ２３ 可飽和吸収領域の電極 ２４ 利得クエンチング領域の電極 ２５ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層 ２６ ｐＩｎＰクラッド層 ２７ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ ＭＱＷ活性層 ２８ ｎ形ＩｎＰクラッド層 ２９ ＩｎＰ基板 ３０ ｎ側電極 ３１ 光導波路部分の電極 ３２ 無反射コート ３３ 先球ファイバ
ａＡｓＰ ＭＱＷ活性層 ７ ｎ形ＩｎＰクラッド層 ７Ａ，８Ａ 光導波路部分の電極 ８ ＩｎＰ基板 ９ ｎ側電極 ９Ａ 可飽和吸収領域の電極 ９Ｂ 利得クエンチング領域の電極 １０ 可飽和吸収領域 １１ 利得クエンチング領域 １２ 光導波路部分の電極 １３ 無反射コート １４ 先球ファイバ １５Ａ，１６Ａ 光導波路Ａ １５Ｂ，１６Ｂ 光導波路Ｂ １７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 双安定レーザの利得領域 １８ 可飽和吸収領域 １９ 利得クエンチング領域 ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２１Ａ，２１Ｂ，２
１Ｃ，２１Ｄ 光導波路・利得領域・可飽和吸収領域・
利得クエンチング領域を電気的に分離するための溝 ２２ 利得領域の電極 ２３ 可飽和吸収領域の電極 ２４ 利得クエンチング領域の電極 ２５ ｐ+ −ＩｎＧａＡｓキャップ層 ２６ ｐＩｎＰクラッド層 ２７ ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰまたはＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ ＭＱＷ活性層 ２８ ｎ形ＩｎＰクラッド層 ２９ ＩｎＰ基板 ３０ ｎ側電極 ３１ 光導波路部分の電極 ３２ 無反射コート ３３ 先球ファイバ
Claims (1)
- 【請求項１】 活性層として多重量子井戸構造を有する
双安定レーザ部と、該双安定レーザ部と交差する少なく
とも２本の光導波路とを有し、さらに前記交差部分に可
飽和吸収領域と利得クエンチング領域とが設けられた双
安定半導体レーザにおいて、 前記可飽和吸収領域は、印加電圧の変化による制御を行
うもので、吸収端の波長が前記双安定レーザ部の吸収端
の波長より短波であり、かつ微分利得係数が前記双安定
レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を有し、
また前記利得クエンチング領域は、電流注入による制御
を行うもので、吸収端の波長が前記双安定レーザ部の吸
収端の波長より短波であり、かつ微分利得係数が前記双
安定レーザ部の微分利得係数より大きい活性層構造を有
することを特徴とする双安定半導体レーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18649093A JPH0745905A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 双安定半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18649093A JPH0745905A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 双安定半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745905A true JPH0745905A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16189405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18649093A Pending JPH0745905A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 双安定半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106329310A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-01-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种基于多模干涉结构的锁模半导体激光器 |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP18649093A patent/JPH0745905A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106329310A (zh) * | 2016-11-15 | 2017-01-11 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种基于多模干涉结构的锁模半导体激光器 |
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