JPH09121071A - 半導体レーザおよび半導体レーザの動作方法 - Google Patents
半導体レーザおよび半導体レーザの動作方法Info
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- JPH09121071A JPH09121071A JP27851895A JP27851895A JPH09121071A JP H09121071 A JPH09121071 A JP H09121071A JP 27851895 A JP27851895 A JP 27851895A JP 27851895 A JP27851895 A JP 27851895A JP H09121071 A JPH09121071 A JP H09121071A
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- electrode
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作後に可飽和吸収領域の位置や長さを任意
に変更可能なモード同期動作を行う半導体レーザを提供
する。 【解決手段】 電極１６1 は電流注入を行い利得領域を
形成するためのものである。逆バイアスを印加し可飽和
吸収領域を形成するための電極は、複数の電極１６2 〜
１６4 に分割されている。電極１６2 〜１６4 のうち実
際に逆バイアスを印加する電極およびその数を選択する
ことによって、可飽和吸収領域の形成される位置および
長さをデバイスの製作後に任意に変更することができ
る。これにより最適なモード同期動作を得ることができ
る。
に変更可能なモード同期動作を行う半導体レーザを提供
する。 【解決手段】 電極１６1 は電流注入を行い利得領域を
形成するためのものである。逆バイアスを印加し可飽和
吸収領域を形成するための電極は、複数の電極１６2 〜
１６4 に分割されている。電極１６2 〜１６4 のうち実
際に逆バイアスを印加する電極およびその数を選択する
ことによって、可飽和吸収領域の形成される位置および
長さをデバイスの製作後に任意に変更することができ
る。これにより最適なモード同期動作を得ることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高速の光計測、
光通信、光情報処理などに用いられる超短光パルス列を
発生するモード同期型の半導体レーザおよびその動作方
法に係わり、特にモード同期動作の最適化を図ることの
できる半導体レーザおよびその動作方法に関する。
光通信、光情報処理などに用いられる超短光パルス列を
発生するモード同期型の半導体レーザおよびその動作方
法に係わり、特にモード同期動作の最適化を図ることの
できる半導体レーザおよびその動作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、超高速の光計測、光通信、光情報
処理の基本技術として数十ＧＨｚ（ギガヘルツ）から百
ＧＨｚを越える繰り返し周波数を有する超短光のパルス
列を発生する技術が求められている。高速光パルスを発
生させる光オシレータの１つとして、モード同期動作を
行う半導体レーザがある。このような半導体レーザは、
モード同期半導体レーザと呼ばれている。
処理の基本技術として数十ＧＨｚ（ギガヘルツ）から百
ＧＨｚを越える繰り返し周波数を有する超短光のパルス
列を発生する技術が求められている。高速光パルスを発
生させる光オシレータの１つとして、モード同期動作を
行う半導体レーザがある。このような半導体レーザは、
モード同期半導体レーザと呼ばれている。
【０００３】モード同期半導体レーザの１つとして、電
極を２つまたは３つの領域に分けた構造を有するものが
ある。この半導体レーザでは、１つの領域の電極に逆バ
イアスを印加し、対応する領域を可飽和吸収領域として
作用させ、他の領域の電極から電流注入を行い利得領域
を形成している。可飽和吸収領域により多モードで発振
する各モード間の周波数間隔や位相間隔を揃えること
で、１００ＧＨｚ以上の繰り返し周波数の自励パルス発
振を可能にしている。
極を２つまたは３つの領域に分けた構造を有するものが
ある。この半導体レーザでは、１つの領域の電極に逆バ
イアスを印加し、対応する領域を可飽和吸収領域として
作用させ、他の領域の電極から電流注入を行い利得領域
を形成している。可飽和吸収領域により多モードで発振
する各モード間の周波数間隔や位相間隔を揃えること
で、１００ＧＨｚ以上の繰り返し周波数の自励パルス発
振を可能にしている。
【０００４】モード同期半導体レーザには、可飽和吸収
領域を光導波路の一端部から所定の長さ分設け、残りの
領域に利得領域を形成したものがある。この半導体レー
ザでは、一端部に設けられた可飽和吸収領域によって、
モードの周波数間隔と位相間隔が調整されるようになっ
ている。
領域を光導波路の一端部から所定の長さ分設け、残りの
領域に利得領域を形成したものがある。この半導体レー
ザでは、一端部に設けられた可飽和吸収領域によって、
モードの周波数間隔と位相間隔が調整されるようになっ
ている。
【０００５】特開平４−１３３４８７号公報には、強制
同期によるモード同期半導体レーザが開示されている。
この半導体レーザでは、光導波路の両端に、高周波によ
って利得を強制的に変更するための電極を備えている。
また、光導波路の中央部分には、可飽和吸収領域を形成
するために逆バイアスを印加する電極が設けられてい
る。そして、両端の電極と中央の電極の間にそれぞれ、
利得領域を形成するための電極を備えている。
同期によるモード同期半導体レーザが開示されている。
この半導体レーザでは、光導波路の両端に、高周波によ
って利得を強制的に変更するための電極を備えている。
また、光導波路の中央部分には、可飽和吸収領域を形成
するために逆バイアスを印加する電極が設けられてい
る。そして、両端の電極と中央の電極の間にそれぞれ、
利得領域を形成するための電極を備えている。
【０００６】この半導体レーザは、両端の電極から与え
る電流によって強制的に発振モードを設定している。ま
た、この半導体レーザは左右対象な形状をしており、利
得領域で発生した２つの光パルスは、波形、振幅、速度
が同一である。このため、２つの光パルスは中央の可飽
和吸収領域で衝突する。可飽和吸収領域は、光の吸収損
失が入射光の強度が増加するに従って減少する性質があ
る。このため、中央の可飽和吸収領域においてパルスは
より急峻なものになり、パルス幅の短い超短光パルスを
得ることができるようになっている。これまで説明した
モード同期半導体レーザについては、Ｙ．Ｋ．チェンら
によってアイ・イー・イー・イー・ジャーナル・オブ・
カンタム・エレクトロニクス、第２８巻１０号、２１７
６〜２１８５頁（Y.K.Chen and M.C.Wu, IEEE Journal
of Quantum Electronics vol.28,no10,pp.2176〜2185,1
992)に開示されている。
る電流によって強制的に発振モードを設定している。ま
た、この半導体レーザは左右対象な形状をしており、利
得領域で発生した２つの光パルスは、波形、振幅、速度
が同一である。このため、２つの光パルスは中央の可飽
和吸収領域で衝突する。可飽和吸収領域は、光の吸収損
失が入射光の強度が増加するに従って減少する性質があ
る。このため、中央の可飽和吸収領域においてパルスは
より急峻なものになり、パルス幅の短い超短光パルスを
得ることができるようになっている。これまで説明した
モード同期半導体レーザについては、Ｙ．Ｋ．チェンら
によってアイ・イー・イー・イー・ジャーナル・オブ・
カンタム・エレクトロニクス、第２８巻１０号、２１７
６〜２１８５頁（Y.K.Chen and M.C.Wu, IEEE Journal
of Quantum Electronics vol.28,no10,pp.2176〜2185,1
992)に開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】モード同期半導体レー
ザは、可飽和吸収領域の長さおよびその位置によって動
作特性が左右される。また、最適な可飽和吸収領域の長
さは層構造や材料系によってそれぞれ異なる。また、フ
ァブリペロー共振器を構成するために光導波路の両端は
通常、へき開される。可飽和吸収領域の長さや位置を最
適に設計しても、へき開される位置を正確に定めること
が難しいので、可飽和吸収領域の長さや位置が設計値か
らずれてしまうことがある。
ザは、可飽和吸収領域の長さおよびその位置によって動
作特性が左右される。また、最適な可飽和吸収領域の長
さは層構造や材料系によってそれぞれ異なる。また、フ
ァブリペロー共振器を構成するために光導波路の両端は
通常、へき開される。可飽和吸収領域の長さや位置を最
適に設計しても、へき開される位置を正確に定めること
が難しいので、可飽和吸収領域の長さや位置が設計値か
らずれてしまうことがある。
【０００８】可飽和吸収領域を備えた従来からのモード
同期半導体レーザでは、可飽和吸収領域や利得領域を形
成するための電極を領域ごとにそれぞれ１つずつ設けて
いる。このため、へき開によって設計からずれた場合で
も、一度製作された半導体レーザの可飽和吸収領域の位
置や長さを製作後に調整することができないという問題
がある。また、材料系などを変更したときには、可飽和
吸収領域を形成するための電極の位置や長さをその都度
変えなければならないという問題がある。
同期半導体レーザでは、可飽和吸収領域や利得領域を形
成するための電極を領域ごとにそれぞれ１つずつ設けて
いる。このため、へき開によって設計からずれた場合で
も、一度製作された半導体レーザの可飽和吸収領域の位
置や長さを製作後に調整することができないという問題
がある。また、材料系などを変更したときには、可飽和
吸収領域を形成するための電極の位置や長さをその都度
変えなければならないという問題がある。
【０００９】そこで本発明の第１の目的は、製作後に可
飽和吸収領域の位置や長さを任意に変更することのでき
る半導体レーザを提供することにある。
飽和吸収領域の位置や長さを任意に変更することのでき
る半導体レーザを提供することにある。
【００１０】本発明の第２の目的は、製作後に可飽和吸
収領域の位置や長さを任意に変更することのできる半導
体レーザを適切に動作させることにある。
収領域の位置や長さを任意に変更することのできる半導
体レーザを適切に動作させることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、活性層をこれと屈折率の異なるクラッド層でその両
側から挟んだ光導波路と、この光導波路の一部の領域に
電流を注入し利得領域を形成するための電極と、この電
極によって電流の注入される領域以外の領域を複数に分
割した小領域ごとにそれぞれ設けられ任意の小領域に逆
バイアスを与えて任意の長さの可飽和吸収領域を任意の
位置に形成するための複数の電極とを半導体レーザに具
備させている。
は、活性層をこれと屈折率の異なるクラッド層でその両
側から挟んだ光導波路と、この光導波路の一部の領域に
電流を注入し利得領域を形成するための電極と、この電
極によって電流の注入される領域以外の領域を複数に分
割した小領域ごとにそれぞれ設けられ任意の小領域に逆
バイアスを与えて任意の長さの可飽和吸収領域を任意の
位置に形成するための複数の電極とを半導体レーザに具
備させている。
【００１２】すなわち請求項１記載の発明では、利得領
域を形成するための電極と、逆バイアスを印加して可飽
和吸収領域を形成するための複数の電極を光導波路上に
設けている。可飽和吸収領域を形成する複数の電極のう
ち任意のものを用いて逆バイアスを印加すれば、可飽和
吸収領域の長さおよび位置を適宜調整することができ
る。
域を形成するための電極と、逆バイアスを印加して可飽
和吸収領域を形成するための複数の電極を光導波路上に
設けている。可飽和吸収領域を形成する複数の電極のう
ち任意のものを用いて逆バイアスを印加すれば、可飽和
吸収領域の長さおよび位置を適宜調整することができ
る。
【００１３】請求項２記載の発明では、活性層をこれと
屈折率の異なるクラッド層でその両側から挟んだ光導波
路と、この光導波路の一部の領域に電流を注入して利得
領域を形成するための電極と、この電極によって電流の
注入される領域以外の領域を複数に分割した小領域ごと
にそれぞれ設けられた複数の電極とを有する半導体レー
ザの複数の電極のうちの１または２以上の電極に逆バイ
アスを与えて可飽和吸収領域を形成し、複数の電極のう
ち逆バイアスを与えた電極以外の他の電極と利得領域を
形成するための電極とから電流注入を行い可飽和吸収領
域の長さを調整している。
屈折率の異なるクラッド層でその両側から挟んだ光導波
路と、この光導波路の一部の領域に電流を注入して利得
領域を形成するための電極と、この電極によって電流の
注入される領域以外の領域を複数に分割した小領域ごと
にそれぞれ設けられた複数の電極とを有する半導体レー
ザの複数の電極のうちの１または２以上の電極に逆バイ
アスを与えて可飽和吸収領域を形成し、複数の電極のう
ち逆バイアスを与えた電極以外の他の電極と利得領域を
形成するための電極とから電流注入を行い可飽和吸収領
域の長さを調整している。
【００１４】すなわち請求項２記載の発明では、可飽和
吸収領域を形成するための複数の電極のうち１または２
以上の電極から逆バイアスを与え、可飽和吸収領域を形
成するために用意された他の電極と利得領域を形成する
ための電極とから電流注入を行うことで可飽和吸収領域
の長さを最適なものに調整する。逆バイアスを印加する
電極の数を調整することによって、デバイスの製作後で
あっても可飽和吸収領域の長さを容易に変更することが
できる。
吸収領域を形成するための複数の電極のうち１または２
以上の電極から逆バイアスを与え、可飽和吸収領域を形
成するために用意された他の電極と利得領域を形成する
ための電極とから電流注入を行うことで可飽和吸収領域
の長さを最適なものに調整する。逆バイアスを印加する
電極の数を調整することによって、デバイスの製作後で
あっても可飽和吸収領域の長さを容易に変更することが
できる。
【００１５】請求項３記載の発明では、活性層をこれと
屈折率の異なるクラッド層でその両側から挟んだ光導波
路と、この光導波路の一部の領域に電流を注入して利得
領域を形成するための電極と、この電極によって電流の
注入される領域以外の領域を複数に分割した小領域ごと
にそれぞれ設けられた複数の電極とを有する半導体レー
ザの複数の電極のうち１または２以上の電極に逆バイア
スを与えて可飽和吸収領域を形成し、複数の電極のうち
逆バイアスを与えた電極以外の他の電極と利得領域を形
成するための電極とから電流注入を行い光導波路内での
可飽和吸収領域の位置を調整している。
屈折率の異なるクラッド層でその両側から挟んだ光導波
路と、この光導波路の一部の領域に電流を注入して利得
領域を形成するための電極と、この電極によって電流の
注入される領域以外の領域を複数に分割した小領域ごと
にそれぞれ設けられた複数の電極とを有する半導体レー
ザの複数の電極のうち１または２以上の電極に逆バイア
スを与えて可飽和吸収領域を形成し、複数の電極のうち
逆バイアスを与えた電極以外の他の電極と利得領域を形
成するための電極とから電流注入を行い光導波路内での
可飽和吸収領域の位置を調整している。
【００１６】すなわち請求項３記載の発明では、可飽和
吸収領域を形成するための複数の電極のうち１または２
以上の電極から逆バイアスを与え、可飽和吸収領域を形
成するために用意された他の電極と利得領域を形成する
ための電極とから電流注入を行うことで可飽和吸収領域
の位置を最適に調整する。複数用意された電極のうちい
ずれを使用して逆バイアスを印加するかによって、デバ
イスの製作後であっても光導波路における可飽和吸収領
域の位置を変更することができる。たとえば、可飽和吸
収領域の位置を光導波路の中央に精度良く設けることが
できる。
吸収領域を形成するための複数の電極のうち１または２
以上の電極から逆バイアスを与え、可飽和吸収領域を形
成するために用意された他の電極と利得領域を形成する
ための電極とから電流注入を行うことで可飽和吸収領域
の位置を最適に調整する。複数用意された電極のうちい
ずれを使用して逆バイアスを印加するかによって、デバ
イスの製作後であっても光導波路における可飽和吸収領
域の位置を変更することができる。たとえば、可飽和吸
収領域の位置を光導波路の中央に精度良く設けることが
できる。
【００１７】請求項４記載の発明では、可飽和吸収領域
を形成するために用意された複数の電極のうち電流注入
の行われる電極は、利得領域を形成するために用意され
た電極に隣接する電極を含めた任意数の連続して配置さ
れた電極を用いている。
を形成するために用意された複数の電極のうち電流注入
の行われる電極は、利得領域を形成するために用意され
た電極に隣接する電極を含めた任意数の連続して配置さ
れた電極を用いている。
【００１８】すなわち請求項４記載の発明では、利得領
域用の電極に隣接する電極を含めた任意数の連続して配
置された可飽和吸収領域用の電極と、利得領域用の電極
によって電流を注入している。これにより、本来の利得
領域と可飽和吸収領域用の電極を利用して連続した利得
領域を得ることができる。光導波路において可飽和吸収
領域と利得領域との境界位置が変更されることになり、
領域数を変えずに可飽和吸収領域の長さや位置の調整を
行うことができる。
域用の電極に隣接する電極を含めた任意数の連続して配
置された可飽和吸収領域用の電極と、利得領域用の電極
によって電流を注入している。これにより、本来の利得
領域と可飽和吸収領域用の電極を利用して連続した利得
領域を得ることができる。光導波路において可飽和吸収
領域と利得領域との境界位置が変更されることになり、
領域数を変えずに可飽和吸収領域の長さや位置の調整を
行うことができる。
【００１９】請求項５記載の発明では、可飽和吸収領域
を形成するための複数の電極は、光導波路の中央部およ
びその近傍に連続して配置されている。
を形成するための複数の電極は、光導波路の中央部およ
びその近傍に連続して配置されている。
【００２０】すなわち請求項５記載の発明では、可飽和
吸収領域を形成するための電極群は、光導波路の中央付
近に配置されている。これら電極のうち、製作後に実際
に共振器の中央に位置する電極を用いて可飽和吸収領域
を形成すれば、光導波路の中央に正確に可飽和吸収領域
を設けることができる。
吸収領域を形成するための電極群は、光導波路の中央付
近に配置されている。これら電極のうち、製作後に実際
に共振器の中央に位置する電極を用いて可飽和吸収領域
を形成すれば、光導波路の中央に正確に可飽和吸収領域
を設けることができる。
【００２１】請求項６記載の発明では、可飽和吸収領域
を形成するための複数の電極は、光導波路の一端部から
連続して配置されている。
を形成するための複数の電極は、光導波路の一端部から
連続して配置されている。
【００２２】すなわち請求項６記載の発明では、可飽和
吸収領域を形成するための複数の電極が、光導波路の一
端部から連続して設けられている。これら電極のうち、
端部から必要な長さに相当する個数の電極から逆バイア
スを印加すれば、端部から最適な長さの可飽和吸収領域
をデバイスの製作後に形成することができる。
吸収領域を形成するための複数の電極が、光導波路の一
端部から連続して設けられている。これら電極のうち、
端部から必要な長さに相当する個数の電極から逆バイア
スを印加すれば、端部から最適な長さの可飽和吸収領域
をデバイスの製作後に形成することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態に
おける半導体レーザの断面を表わしたものである。この
半導体レーザは、基板１１上にｎ側クラッド層１２、活
性層１３、ｐ側クラッド層１４が順に積層されている。
さらに、ｐ側クラッド層１４上には、複数の分割された
キャップ層１５1 〜１５4 が形成されている。また、キ
ャップ層１５と同一の箇所で複数に分割された複数のｐ
側電極１６1 〜１６4 がキャップ層１５上に形成されて
いる。基板１１のｎ側クラッド層１２と反対側には、ｎ
側電極１７が設けられている。
おける半導体レーザの断面を表わしたものである。この
半導体レーザは、基板１１上にｎ側クラッド層１２、活
性層１３、ｐ側クラッド層１４が順に積層されている。
さらに、ｐ側クラッド層１４上には、複数の分割された
キャップ層１５1 〜１５4 が形成されている。また、キ
ャップ層１５と同一の箇所で複数に分割された複数のｐ
側電極１６1 〜１６4 がキャップ層１５上に形成されて
いる。基板１１のｎ側クラッド層１２と反対側には、ｎ
側電極１７が設けられている。
【００２４】ｐ側電極１６1 は、電流注入を行い利得領
域２１を形成するための電極である。ｐ側電極１６2 〜
１６4 の下部の領域２２、２３、２４は、対応する電極
に逆バイアスが印加されたときは可飽和吸収領域を形成
する。一方、対応する電極から電流が注入されたときは
利得領域を形成する。ｐ側電極１６2 〜１６4 のうちの
少なくとも光導波路の端に位置するｐ側電極１６4 には
逆バイアスが印加され可飽和吸収領域が形成される。残
りのｐ側電極１６2 、１６3 は、電流注入あるいは逆バ
イアス印加のいずれかに用いられる。これらｐ側電極１
６2 、１６3 を電流注入用と逆バイアス印加用のいずれ
に用いるかによって、可飽和吸収領域の長さが調整され
る。
域２１を形成するための電極である。ｐ側電極１６2 〜
１６4 の下部の領域２２、２３、２４は、対応する電極
に逆バイアスが印加されたときは可飽和吸収領域を形成
する。一方、対応する電極から電流が注入されたときは
利得領域を形成する。ｐ側電極１６2 〜１６4 のうちの
少なくとも光導波路の端に位置するｐ側電極１６4 には
逆バイアスが印加され可飽和吸収領域が形成される。残
りのｐ側電極１６2 、１６3 は、電流注入あるいは逆バ
イアス印加のいずれかに用いられる。これらｐ側電極１
６2 、１６3 を電流注入用と逆バイアス印加用のいずれ
に用いるかによって、可飽和吸収領域の長さが調整され
る。
【００２５】基板１１、ｎ側クラッド層１２、ｐ側クラ
ッド層１４はＩｎＰ（インジウムリン）で形成されてい
る。活性層１３は、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム
砒素）／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リ
ン）による量子井戸により構成されている。またキャッ
プ層１５1 〜１５4 はＩｎＧａＡｓで構成されている。
キャップ層１５1 〜１５4 は、ｐ側電極１６1 〜１６4
から注入される電流をその下部の層に流れ易くする働き
を備えている。また、ｐ側電極１６1 〜１６4 と同一の
箇所で除去されることにより、電極間の絶縁を図ってい
る。
ッド層１４はＩｎＰ（インジウムリン）で形成されてい
る。活性層１３は、ＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム
砒素）／ＩｎＧａＡｓＰ（インジウムガリウム砒素リ
ン）による量子井戸により構成されている。またキャッ
プ層１５1 〜１５4 はＩｎＧａＡｓで構成されている。
キャップ層１５1 〜１５4 は、ｐ側電極１６1 〜１６4
から注入される電流をその下部の層に流れ易くする働き
を備えている。また、ｐ側電極１６1 〜１６4 と同一の
箇所で除去されることにより、電極間の絶縁を図ってい
る。
【００２６】図２は、図１に示した半導体レーザに電流
注入および逆バイアスを印加する際の配線の一例を表わ
したものである。図１と同一の部分には同一の符号を付
してあり、それらの説明を適宜省略する。また、図中の
符号３１で示した層は、図１におけるｎ側電極１７、基
板１１、ｎ側クラッド層１２をまとめて表わしている。
ｐ側電極１６1 には、定電流源３２が接続されている。
一方、ｐ側電極１６2〜１６4 には、逆バイアスを与え
るための定電圧源３３が接続されている。これにより、
領域２１は利得領域として作用する。また、領域２２、
２３、２４は共に可飽和吸収領域として作用する。領域
２１〜２４の各長さをＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とする
と、利得領域の長さはＬ１に、可飽和吸収領域の長さは
（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）になる。
注入および逆バイアスを印加する際の配線の一例を表わ
したものである。図１と同一の部分には同一の符号を付
してあり、それらの説明を適宜省略する。また、図中の
符号３１で示した層は、図１におけるｎ側電極１７、基
板１１、ｎ側クラッド層１２をまとめて表わしている。
ｐ側電極１６1 には、定電流源３２が接続されている。
一方、ｐ側電極１６2〜１６4 には、逆バイアスを与え
るための定電圧源３３が接続されている。これにより、
領域２１は利得領域として作用する。また、領域２２、
２３、２４は共に可飽和吸収領域として作用する。領域
２１〜２４の各長さをＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４とする
と、利得領域の長さはＬ１に、可飽和吸収領域の長さは
（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）になる。
【００２７】図３は、図１に示した半導体レーザに電流
注入および逆バイアスを印加する際の配線の他の例を表
わしたものである。図２と同一部分には同一の符号を付
してある。ここでは、定電流源３２は、ｐ側電極１６1
および１６2 と接続されており、これらの電極から電流
が注入される。一方、定電圧源３３はｐ側電極１６3、
１６4 に接続されており、これらの電極から逆バイアス
が印加される。したがって、領域２１、２２は利得領域
として作用しその長さは（Ｌ１＋Ｌ２）になる。また領
域２３、２４は可飽和吸収領域として働きその長さは
（Ｌ３＋Ｌ４）になる。
注入および逆バイアスを印加する際の配線の他の例を表
わしたものである。図２と同一部分には同一の符号を付
してある。ここでは、定電流源３２は、ｐ側電極１６1
および１６2 と接続されており、これらの電極から電流
が注入される。一方、定電圧源３３はｐ側電極１６3、
１６4 に接続されており、これらの電極から逆バイアス
が印加される。したがって、領域２１、２２は利得領域
として作用しその長さは（Ｌ１＋Ｌ２）になる。また領
域２３、２４は可飽和吸収領域として働きその長さは
（Ｌ３＋Ｌ４）になる。
【００２８】図４は、図１に示した半導体レーザに電流
注入および逆バイアスを印加する際の配線のさらに他の
例を表わしたものである。図２と同一部分には同一の符
号を付してある。ここでは、定電流源３２は、ｐ側電極
１６1 、１６2 、１６3 と接続されており、これらの電
極から電流が注入される。一方、定電圧源３３はｐ側電
極１６4 だけに接続されており、この電極だけから逆バ
イアスが印加される。したがって、領域２１、２２、２
３は利得領域として作用しその長さは（Ｌ１＋Ｌ２Ｌ
３）になる。また領域２４は可飽和吸収領域として働き
その長さはＬ４になる。
注入および逆バイアスを印加する際の配線のさらに他の
例を表わしたものである。図２と同一部分には同一の符
号を付してある。ここでは、定電流源３２は、ｐ側電極
１６1 、１６2 、１６3 と接続されており、これらの電
極から電流が注入される。一方、定電圧源３３はｐ側電
極１６4 だけに接続されており、この電極だけから逆バ
イアスが印加される。したがって、領域２１、２２、２
３は利得領域として作用しその長さは（Ｌ１＋Ｌ２Ｌ
３）になる。また領域２４は可飽和吸収領域として働き
その長さはＬ４になる。
【００２９】たとえば、共振器長（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋
Ｌ４）が４４０μｍ（マイクロメートル）あり、領域２
２、２３の長さがそれぞれ２５μｍ、領域２４の長さが
５０μｍであり、領域２４のみに逆バイアスを印加して
可飽和吸収領域とするように当初設計したものとする。
しかし、素子の製作過程において、端面のへき開を行っ
た際、可飽和吸収領域とすべき領域２４の長さが２５μ
ｍになった。そこで、図３に示したようにｐ側電極１６
3 および１６4 を接続し、これらから逆バイアス電圧と
して約０．５Ｖ（ボルト）を印加し、領域２３および領
域２４を可飽和吸収領域にした。
Ｌ４）が４４０μｍ（マイクロメートル）あり、領域２
２、２３の長さがそれぞれ２５μｍ、領域２４の長さが
５０μｍであり、領域２４のみに逆バイアスを印加して
可飽和吸収領域とするように当初設計したものとする。
しかし、素子の製作過程において、端面のへき開を行っ
た際、可飽和吸収領域とすべき領域２４の長さが２５μ
ｍになった。そこで、図３に示したようにｐ側電極１６
3 および１６4 を接続し、これらから逆バイアス電圧と
して約０．５Ｖ（ボルト）を印加し、領域２３および領
域２４を可飽和吸収領域にした。
【００３０】また、ｐ側電極１６1 とｐ側電極１６2 と
を接続し、これらから５０ｍＡ（ミリアンペア）の電流
を注入し、領域２１と領域２２とを利得領域にした。領
域２４の長さはへき開によって２５μｍになっているの
で、領域２３と領域２４の合計の長さが丁度、設計値の
５０μｍになる。このような配線により、光パルス列の
繰り返し周波数が約１００ＧＨｚで、そのパルス幅が約
２ｐｓ（ピコ・セカンド）のモード同期動作が観測され
た。
を接続し、これらから５０ｍＡ（ミリアンペア）の電流
を注入し、領域２１と領域２２とを利得領域にした。領
域２４の長さはへき開によって２５μｍになっているの
で、領域２３と領域２４の合計の長さが丁度、設計値の
５０μｍになる。このような配線により、光パルス列の
繰り返し周波数が約１００ＧＨｚで、そのパルス幅が約
２ｐｓ（ピコ・セカンド）のモード同期動作が観測され
た。
【００３１】また、材料系を変更したときは、最適な可
飽和吸収領域の長さが異なってくるが、このような場合
でも、逆バイアスを印加するｐ側電極の数を適宜変更す
ることによって、可飽和吸収領域の長さを調整できる。
これにより、材料系が変更されても新たに設計し直す部
分が少なくなり、設計の省力化、迅速化を図ることがで
きる。
飽和吸収領域の長さが異なってくるが、このような場合
でも、逆バイアスを印加するｐ側電極の数を適宜変更す
ることによって、可飽和吸収領域の長さを調整できる。
これにより、材料系が変更されても新たに設計し直す部
分が少なくなり、設計の省力化、迅速化を図ることがで
きる。
【００３２】変形例
【００３３】これまで説明した半導体レーザは、可飽和
吸収領域を光導波路の端部に備えていたが、変形例の半
導体レーザでは、可飽和吸収領域を光導波路のほぼ中央
部分に備えている。
吸収領域を光導波路の端部に備えていたが、変形例の半
導体レーザでは、可飽和吸収領域を光導波路のほぼ中央
部分に備えている。
【００３４】図５は、変形例における半導体レーザの断
面を表わしたものである。この半導体レーザでは、中央
部分に配置された電極によって可飽和吸収領域を形成す
るようになっている。光導波路の両端からそれぞれ利得
領域を形成するためのｐ側電極４１1 、４１5 が設けら
れている。また、中央部分には、ｐ側電極４１2 、４１
3 、４１4 が設けられている。キャップ層は、これらｐ
側電極に対応して５つの部分４２1 〜４２5 に分割され
ている。他の層の積層構造は、図１に示したものと同一
である。これらには、図１と同一の符号を付してありそ
の説明を省略する。各電極の下部に位置する領域４３の
長さをＬ１、領域４４の長さをＬ２、領域４５の長さを
Ｌ３、領域４６の長さをＬ４、領域４７の長さをＬ５と
表わす。
面を表わしたものである。この半導体レーザでは、中央
部分に配置された電極によって可飽和吸収領域を形成す
るようになっている。光導波路の両端からそれぞれ利得
領域を形成するためのｐ側電極４１1 、４１5 が設けら
れている。また、中央部分には、ｐ側電極４１2 、４１
3 、４１4 が設けられている。キャップ層は、これらｐ
側電極に対応して５つの部分４２1 〜４２5 に分割され
ている。他の層の積層構造は、図１に示したものと同一
である。これらには、図１と同一の符号を付してありそ
の説明を省略する。各電極の下部に位置する領域４３の
長さをＬ１、領域４４の長さをＬ２、領域４５の長さを
Ｌ３、領域４６の長さをＬ４、領域４７の長さをＬ５と
表わす。
【００３５】可飽和吸収領域が中央に配置された半導体
レーザを用いてモード同期動作を行う場合、可飽和吸収
領域が正確に共振器の中央に位置することが重要にな
る。たとえば、電極４１3 に対応する領域４５が丁度、
共振器の中央に位置するように設計したが、端面のへき
開によって、実際に製作された共振器の中心位置が、電
極４１2 の部分であったとする。このような場合には、
素子中央に位置した電極４１2 にのみ逆バイアスを印加
し、電極４１1 および電極４１3 〜４１5 を互いに接続
し、これらから電流注入を行う。これにより、可飽和吸
収領域を丁度素子の中央に設け、その両側の領域を利得
領域にすることができ、領域を左右対象に構成すること
ができる。
レーザを用いてモード同期動作を行う場合、可飽和吸収
領域が正確に共振器の中央に位置することが重要にな
る。たとえば、電極４１3 に対応する領域４５が丁度、
共振器の中央に位置するように設計したが、端面のへき
開によって、実際に製作された共振器の中心位置が、電
極４１2 の部分であったとする。このような場合には、
素子中央に位置した電極４１2 にのみ逆バイアスを印加
し、電極４１1 および電極４１3 〜４１5 を互いに接続
し、これらから電流注入を行う。これにより、可飽和吸
収領域を丁度素子の中央に設け、その両側の領域を利得
領域にすることができ、領域を左右対象に構成すること
ができる。
【００３６】半導体レーザの共振器長が８８０μｍで、
可飽和吸収領域用に素子の中央部に設けられた電極４１
2 、４１3 、４１4 がそれぞれ２０μｍの長さであるも
のとする。素子端面のへき開の際に、領域４７の長さが
設計値よりも短くなり、電極４１2 の部分が素子中央に
位置した。そこで、電極４１2 にのみ逆バイアスとして
０．５Ｖを印加し、他の電極４１1 および４１3 〜４１
5 を互いに接続し、これらから約７０ｍＡの電流注入を
行った。その結果、繰り返し周波数が約１００ＧＨｚの
モード同期動作が確認された。
可飽和吸収領域用に素子の中央部に設けられた電極４１
2 、４１3 、４１4 がそれぞれ２０μｍの長さであるも
のとする。素子端面のへき開の際に、領域４７の長さが
設計値よりも短くなり、電極４１2 の部分が素子中央に
位置した。そこで、電極４１2 にのみ逆バイアスとして
０．５Ｖを印加し、他の電極４１1 および４１3 〜４１
5 を互いに接続し、これらから約７０ｍＡの電流注入を
行った。その結果、繰り返し周波数が約１００ＧＨｚの
モード同期動作が確認された。
【００３７】このように、へき開によって設計と異なる
電極部分が素子中央に位置した場合であっても、素子中
央付近の電極を小さい領域ごとに分割しておけば、実際
に素子中央に位置した電極によって可飽和吸収領域を構
成することで、適切なモード同期動作を得ることができ
る。
電極部分が素子中央に位置した場合であっても、素子中
央付近の電極を小さい領域ごとに分割しておけば、実際
に素子中央に位置した電極によって可飽和吸収領域を構
成することで、適切なモード同期動作を得ることができ
る。
【００３８】また、図５に示した半導体レーザにおいて
電極４１2 および電極４１3 を接続して逆バイアスを印
加することにより、可飽和吸収領域の長さを（Ｌ２＋Ｌ
３）にすることができる。電極４１2 〜４１4 を接続し
て逆バイアスを印加すれば、可飽和吸収領域の長さを
（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）に設定することができる。このよ
うに、逆バイアスを印加する電極の数を変更すること
で、可飽和吸収領域の長さを調整することもできる。
電極４１2 および電極４１3 を接続して逆バイアスを印
加することにより、可飽和吸収領域の長さを（Ｌ２＋Ｌ
３）にすることができる。電極４１2 〜４１4 を接続し
て逆バイアスを印加すれば、可飽和吸収領域の長さを
（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）に設定することができる。このよ
うに、逆バイアスを印加する電極の数を変更すること
で、可飽和吸収領域の長さを調整することもできる。
【００３９】可飽和吸収領域を素子中央に配置するばか
りでなく、半導体レーザの任意の位置に配置する場合で
も、その近傍の電極を細かく分割しておけば、へき開に
よる設計とのずれをデバイスの製作後に補正することが
できる。たとえば、共振器長の３分の１の位置、あるい
は４分の１の位置など共振器長の整数分の１の位置に可
飽和吸収領域を形成することがある。共振器長の３分の
１の位置に可飽和吸収領域を形成すると、パルス間隔が
変わり、繰り返し周波数を共振器周回周波数の３倍にす
ることができる。このようなモード周期動作を行う場
合、３分の１の位置およびその近傍の領域の電極を複数
に分割しておけば、へき開による設計とのずれをデバイ
スの製作後に補正し、丁度３分の１に位置する部分を可
飽和吸収領域にすることができる。
りでなく、半導体レーザの任意の位置に配置する場合で
も、その近傍の電極を細かく分割しておけば、へき開に
よる設計とのずれをデバイスの製作後に補正することが
できる。たとえば、共振器長の３分の１の位置、あるい
は４分の１の位置など共振器長の整数分の１の位置に可
飽和吸収領域を形成することがある。共振器長の３分の
１の位置に可飽和吸収領域を形成すると、パルス間隔が
変わり、繰り返し周波数を共振器周回周波数の３倍にす
ることができる。このようなモード周期動作を行う場
合、３分の１の位置およびその近傍の領域の電極を複数
に分割しておけば、へき開による設計とのずれをデバイ
スの製作後に補正し、丁度３分の１に位置する部分を可
飽和吸収領域にすることができる。
【００４０】以上説明した実施の形態および変形例で示
した半導体レーザの各層の材料系は、例示したものに限
定されない。また、各電極の長さも、実施の形態等で示
した値以外であってもよく、へき開による誤差を吸収で
きる大きさに、可飽和吸収領域の近傍の電極が分割され
ていればよい。
した半導体レーザの各層の材料系は、例示したものに限
定されない。また、各電極の長さも、実施の形態等で示
した値以外であってもよく、へき開による誤差を吸収で
きる大きさに、可飽和吸収領域の近傍の電極が分割され
ていればよい。
【００４１】
【発明の効果】このように請求項１記載の発明によれ
ば、可飽和吸収領域を複数電極によって小領域に分けた
ので、これらのうち任意のものを用いて逆バイアスを印
加すれば、可飽和吸収領域の長さおよびその位置を適宜
調整することができる。これにより、デバイスの製作後
において可飽和吸収領域を設計通りの位置に形成するこ
とができ、最適なモード同期動作を得ることができる。
ば、可飽和吸収領域を複数電極によって小領域に分けた
ので、これらのうち任意のものを用いて逆バイアスを印
加すれば、可飽和吸収領域の長さおよびその位置を適宜
調整することができる。これにより、デバイスの製作後
において可飽和吸収領域を設計通りの位置に形成するこ
とができ、最適なモード同期動作を得ることができる。
【００４２】また請求項２記載の発明によれば、逆バイ
アスを印加する電極の数を調整することによって、デバ
イスの製作後であっても可飽和吸収領域の長さを容易に
変更することができる。
アスを印加する電極の数を調整することによって、デバ
イスの製作後であっても可飽和吸収領域の長さを容易に
変更することができる。
【００４３】さらに請求項３記載の発明によれば、複数
用意された電極のうちいずれを使用して逆バイアスを印
加するかによって、デバイスの製作後であっても可飽和
吸収領域の位置を容易に変更することができる。たとえ
ば、可飽和吸収領域の位置を光導波路の中央に精度良く
設けることができる。
用意された電極のうちいずれを使用して逆バイアスを印
加するかによって、デバイスの製作後であっても可飽和
吸収領域の位置を容易に変更することができる。たとえ
ば、可飽和吸収領域の位置を光導波路の中央に精度良く
設けることができる。
【００４４】また請求項４記載の発明によれば、本来の
利得領域に連続して利得領域を形成することができるの
で、可飽和吸収領域と利得領域との境界位置を変更する
ことができ、領域数を変えずに可飽和吸収領域の長さや
位置の調整を行うことができる。
利得領域に連続して利得領域を形成することができるの
で、可飽和吸収領域と利得領域との境界位置を変更する
ことができ、領域数を変えずに可飽和吸収領域の長さや
位置の調整を行うことができる。
【００４５】さらに請求項５記載の発明によれば、可飽
和吸収領域を形成するための電極群は、光導波路の中央
付近に配置されている。これら電極のうち、製作後に実
際に共振器の中央に位置する電極を用いて可飽和吸収領
域を形成すれば、光導波路の中央に正確に可飽和吸収領
域を設けることができる。
和吸収領域を形成するための電極群は、光導波路の中央
付近に配置されている。これら電極のうち、製作後に実
際に共振器の中央に位置する電極を用いて可飽和吸収領
域を形成すれば、光導波路の中央に正確に可飽和吸収領
域を設けることができる。
【００４６】また請求項６記載の発明によれば、可飽和
吸収領域を形成するための複数の電極が、光導波路の一
端部から連続して設けられている。これら電極のうち、
端部から必要な長さに相当する個数の電極から逆バイア
スを印加すれば、端部から最適な長さの可飽和吸収領域
をデバイスの製作後に形成することができる。
吸収領域を形成するための複数の電極が、光導波路の一
端部から連続して設けられている。これら電極のうち、
端部から必要な長さに相当する個数の電極から逆バイア
スを印加すれば、端部から最適な長さの可飽和吸収領域
をデバイスの製作後に形成することができる。
【図１】本発明の一実施の形態における半導体レーザの
断面の構造を表わした断面図である。
断面の構造を表わした断面図である。
【図２】図１に示した半導体レーザに電流注入および逆
バイアスを印加する際の配線の一例を表わした説明図で
ある。
バイアスを印加する際の配線の一例を表わした説明図で
ある。
【図３】図１に示した半導体レーザに電流注入および逆
バイアスを印加する際の配線の他の一例を表わした説明
図である。
バイアスを印加する際の配線の他の一例を表わした説明
図である。
【図４】図１に示した半導体レーザに電流注入および逆
バイアスを印加する際の配線の他の一例を表わした説明
図である。
バイアスを印加する際の配線の他の一例を表わした説明
図である。
【図５】変形例における可飽和吸収領域を中央部分に配
置した半導体レーザの断面の構造を表わした断面図であ
る。
置した半導体レーザの断面の構造を表わした断面図であ
る。
１１ 基板 １２ ｎ側クラッド層 １３ 活性層 １４ ｐ側クラッド層 １５、４２ キャップ層 １６、１７、４１ 電極 ３２ 定電流源 ３３ 定電圧源
Claims (6)
- 【請求項１】 活性層をこれと屈折率の異なるクラッド
層でその両側から挟んだ光導波路と、 この光導波路の一部の領域に電流を注入し利得領域を形
成するための電極と、 この電極によって電流の注入される領域以外の領域を複
数に分割した小領域ごとにそれぞれ設けられ任意の小領
域に逆バイアスを与えて任意の長さの可飽和吸収領域を
任意の位置に形成するための複数の電極とを具備するこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項２】 活性層をこれと屈折率の異なるクラッド
層でその両側から挟んだ光導波路と、この光導波路の一
部の領域に電流を注入して利得領域を形成するための電
極と、この電極によって電流の注入される領域以外の領
域を複数に分割した小領域ごとにそれぞれ設けられた複
数の電極とを有する半導体レーザの前記複数の電極のう
ちの１または２以上の電極に逆バイアスを与えて可飽和
吸収領域を形成し、前記複数の電極のうち逆バイアスを
与えた電極以外の他の電極と前記利得領域を形成するた
めの電極とから電流注入を行い可飽和吸収領域の長さを
調整することを特徴とする半導体レーザの動作方法。 - 【請求項３】 活性層をこれと屈折率の異なるクラッド
層でその両側から挟んだ光導波路と、この光導波路の一
部の領域に電流を注入して利得領域を形成するための電
極と、この電極によって電流の注入される領域以外の領
域を複数に分割した小領域ごとにそれぞれ設けられた複
数の電極とを有する半導体レーザの前記複数の電極のう
ち１または２以上の電極に逆バイアスを与えて可飽和吸
収領域を形成し、前記複数の電極のうち逆バイアスを与
えた電極以外の他の電極と前記利得領域を形成するため
の電極とから電流注入を行い光導波路内での可飽和吸収
領域の位置を調整することを特徴とする半導体レーザの
動作方法。 - 【請求項４】 前記可飽和吸収領域を形成するために用
意された複数の電極のうち電流注入の行われる電極は、
前記利得領域を形成するために用意された電極に隣接す
る電極を含めた任意数の連続して配置された電極である
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載のレーザ
動作方法。 - 【請求項５】 前記可飽和吸収領域を形成するための複
数の電極は、前記光導波路の中央部およびその近傍に連
続して配置されていることを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザ。 - 【請求項６】 前記可飽和吸収領域を形成するための複
数の電極は、前記光導波路の一端部から連続して配置さ
れていることを特徴とする請求項１記載の半導体レー
ザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27851895A JP2836545B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 半導体レーザおよび半導体レーザの動作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27851895A JP2836545B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 半導体レーザおよび半導体レーザの動作方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09121071A true JPH09121071A (ja) | 1997-05-06 |
| JP2836545B2 JP2836545B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=17598409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27851895A Expired - Fee Related JP2836545B2 (ja) | 1995-10-26 | 1995-10-26 | 半導体レーザおよび半導体レーザの動作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2836545B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057402A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| WO2016042888A1 (ja) * | 2014-09-18 | 2016-03-24 | ソニー株式会社 | 光半導体素子及びレーザ装置組立体 |
| CN120999401A (zh) * | 2025-10-22 | 2025-11-21 | 湖南汇思光电科技有限公司 | 一种重频可调谐的高阶碰撞锁模激光器和光学频率梳 |
-
1995
- 1995-10-26 JP JP27851895A patent/JP2836545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002057402A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-02-22 | Sony Corp | 半導体発光素子 |
| WO2016042888A1 (ja) * | 2014-09-18 | 2016-03-24 | ソニー株式会社 | 光半導体素子及びレーザ装置組立体 |
| CN120999401A (zh) * | 2025-10-22 | 2025-11-21 | 湖南汇思光电科技有限公司 | 一种重频可调谐的高阶碰撞锁模激光器和光学频率梳 |
| CN120999401B (zh) * | 2025-10-22 | 2026-01-30 | 湖南汇思光电科技有限公司 | 一种重频可调谐的高阶碰撞锁模激光器和光学频率梳 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2836545B2 (ja) | 1998-12-14 |
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