JPH09162502A - 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム - Google Patents
半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システムInfo
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- JPH09162502A JPH09162502A JP7346524A JP34652495A JPH09162502A JP H09162502 A JPH09162502 A JP H09162502A JP 7346524 A JP7346524 A JP 7346524A JP 34652495 A JP34652495 A JP 34652495A JP H09162502 A JPH09162502 A JP H09162502A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザ作製上の設計値からのずれに特性が大き
く左右されることがなく、安定に歩留まり良く偏波スイ
ッチング可能な半導体レーザ装置、その駆動方法及びそ
れを用いた光通信システムである。 【解決手段】半導体レーザ装置において、２つの偏波モ
ードであるＴＥモードとＴＭモードの少なくとも一方の
光の光導波路への閉じ込め係数が、光導波路の光の進行
方向における一部の領域で他の領域と異なっている。閉
じ込め係数の異なる領域に注入する電流を変化させるこ
とで、２つの偏波モードのしきい値利得の大小関係を変
化させ、半導体レーザの発振モードを２つの偏波間でス
イッチングできる。
く左右されることがなく、安定に歩留まり良く偏波スイ
ッチング可能な半導体レーザ装置、その駆動方法及びそ
れを用いた光通信システムである。 【解決手段】半導体レーザ装置において、２つの偏波モ
ードであるＴＥモードとＴＭモードの少なくとも一方の
光の光導波路への閉じ込め係数が、光導波路の光の進行
方向における一部の領域で他の領域と異なっている。閉
じ込め係数の異なる領域に注入する電流を変化させるこ
とで、２つの偏波モードのしきい値利得の大小関係を変
化させ、半導体レーザの発振モードを２つの偏波間でス
イッチングできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速変調時等にお
いても動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長多重光
通信を実現するための光通信用等の光源装置ないし半導
体レーザ装置、その駆動法及びそれを用いた光通信方
式、光通信システムに関する。
いても動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長多重光
通信を実現するための光通信用等の光源装置ないし半導
体レーザ装置、その駆動法及びそれを用いた光通信方
式、光通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量の拡
大が望まれており、複数の波長あるいは光周波数を１本
の光ファイバに多重させた光周波数多重（光ＦＤＭ）伝
送の開発が行なわれている。その光ＦＤＭにおいて、伝
送容量をなるべく多くするためには、波長間隔を小さく
することが重要である。その為には、光源となるレーザ
の占有周波数帯域あるいはスペクトル線幅が小さいこと
が望ましい。しかし、現状の光通信に用いられている信
号で、直接、光源を駆動して出力強度を変調する直接強
度変調方式は、変調時のスベクトル線幅が０．３ｎｍ程
度に広がってしまい、光ＦＤＭには向かない方式である
ことが指摘されている。
大が望まれており、複数の波長あるいは光周波数を１本
の光ファイバに多重させた光周波数多重（光ＦＤＭ）伝
送の開発が行なわれている。その光ＦＤＭにおいて、伝
送容量をなるべく多くするためには、波長間隔を小さく
することが重要である。その為には、光源となるレーザ
の占有周波数帯域あるいはスペクトル線幅が小さいこと
が望ましい。しかし、現状の光通信に用いられている信
号で、直接、光源を駆動して出力強度を変調する直接強
度変調方式は、変調時のスベクトル線幅が０．３ｎｍ程
度に広がってしまい、光ＦＤＭには向かない方式である
ことが指摘されている。
【０００３】これに対して、変調時にスペクトル線幅が
広がらない方式として、外部変調方式や直接偏波変調方
式（特開昭６２−４２５９３、特開昭６２−１４４４２
６、特開平２−１５９７８１等を参照）などが提案され
ている。ここでは、偏波変調方式に関して扱う。
広がらない方式として、外部変調方式や直接偏波変調方
式（特開昭６２−４２５９３、特開昭６２−１４４４２
６、特開平２−１５９７８１等を参照）などが提案され
ている。ここでは、偏波変調方式に関して扱う。
【０００４】この偏波変調方式は、図１１（ｂ）のよう
にＴＥとＴＭモードがスイッチングする点にバイアス電
流を固定し、Ｉ1を微小矩形電流△Ｉ1で変調すると、図
１１（ｃ）のように発振光の偏波面がスイッチングし、
図１１（ａ）のようにレーザ１０００の出力端に偏光子
１００１を置いてどちらかの偏波面のみを選択的に取り
出すことで、ＡＳＫを行なうものである。通常のＤＦＢ
レーザ（分布帰還型レーザ）の構造を工夫するだけで、
直接変調するにもかかわらず波長変動が外部変調方式に
比べてさらに小さい。
にＴＥとＴＭモードがスイッチングする点にバイアス電
流を固定し、Ｉ1を微小矩形電流△Ｉ1で変調すると、図
１１（ｃ）のように発振光の偏波面がスイッチングし、
図１１（ａ）のようにレーザ１０００の出力端に偏光子
１００１を置いてどちらかの偏波面のみを選択的に取り
出すことで、ＡＳＫを行なうものである。通常のＤＦＢ
レーザ（分布帰還型レーザ）の構造を工夫するだけで、
直接変調するにもかかわらず波長変動が外部変調方式に
比べてさらに小さい。
【０００５】原理を簡単に述べる。図１１（ａ）のＩ1
に変調電流△Ｉ1を流すことで、ＤＦＢレーザ内のｒｏ
ｕｎｄ ｔｒｉｐの位相差（位相変化量）が変化する。
それによって回折格子による損失が変化、すなわちしき
い値利得が変化するが、ＴＥモードとＴＭモードでは導
波路の有効屈折率が異なるため、位相差の変化の仕方、
すなわちしきい値利得の変化の仕方が異なる。従って、
ＴＥモードとＴＭモードのしきい値利得の大小関係を変
化させることができ、これによって偏波変調が可能とな
る（小さい方のしきい値利得のモードで発振が起こ
る）。
に変調電流△Ｉ1を流すことで、ＤＦＢレーザ内のｒｏ
ｕｎｄ ｔｒｉｐの位相差（位相変化量）が変化する。
それによって回折格子による損失が変化、すなわちしき
い値利得が変化するが、ＴＥモードとＴＭモードでは導
波路の有効屈折率が異なるため、位相差の変化の仕方、
すなわちしきい値利得の変化の仕方が異なる。従って、
ＴＥモードとＴＭモードのしきい値利得の大小関係を変
化させることができ、これによって偏波変調が可能とな
る（小さい方のしきい値利得のモードで発振が起こ
る）。
【０００６】
【発明が解決しようとしている諜題】この様に、従来提
案されている偏波変調ＤＦＢレーザは、位相を制御する
ことにより偏波スイッチングを実現しており、利得自体
はあまり変化できない。従って、ＤＦＢモードの発振波
長近傍（ブラッグ波長近傍）において、ＴＥ／ＴＭの利
得が近くなるように精度良く作製しなければならない。
具体的には、活性層においてＴＥ／ＴＭの利得ピークを
一致させたり、利得ピークと回折格子のブラッグ波長の
位置関係を数ｎｍオーダーで一致させる必要があり、再
現性良く作製するのが難しい。また、回折格子の位相シ
フト量や端面反射による影響も大きいため、位相シフト
量、端面の無反射コーテイング等も精度を要求される。
案されている偏波変調ＤＦＢレーザは、位相を制御する
ことにより偏波スイッチングを実現しており、利得自体
はあまり変化できない。従って、ＤＦＢモードの発振波
長近傍（ブラッグ波長近傍）において、ＴＥ／ＴＭの利
得が近くなるように精度良く作製しなければならない。
具体的には、活性層においてＴＥ／ＴＭの利得ピークを
一致させたり、利得ピークと回折格子のブラッグ波長の
位置関係を数ｎｍオーダーで一致させる必要があり、再
現性良く作製するのが難しい。また、回折格子の位相シ
フト量や端面反射による影響も大きいため、位相シフト
量、端面の無反射コーテイング等も精度を要求される。
【０００７】また、ある程度精度良く作製したとして
も、作製誤差によって、素子間でＴＥ／ＴＭのしきい値
利得差や、回折格子の初期位相差などがばらつく。その
結果、偏波スイッチングするためのレーザバイアス電流
や、変調振幅などにばらつきが生じるため、生産性が良
くない。
も、作製誤差によって、素子間でＴＥ／ＴＭのしきい値
利得差や、回折格子の初期位相差などがばらつく。その
結果、偏波スイッチングするためのレーザバイアス電流
や、変調振幅などにばらつきが生じるため、生産性が良
くない。
【０００８】このような課題に鑑み、本発明の目的を各
請求項に対応して以下に述べる。１）の目的は、レーザ
の２つの偏波モードであるＴＥ、ＴＭのしきい値利得の
変化を、位相制御ではなく、光導波路の一部の電流によ
って２つのモードの利得を制御して行なうレーザ構造を
提供することである（請求項１に対応）。２）から６）
の目的は、１）の２つの偏波モードの利得制御を効果的
に行なうことができるレーザ構造を提供することである
（請求項２から６に対応）。７）、１４）、１５）の目
的は、ＴＥ／ＴＭの偏波スイッチングを効果的に行なう
ための活性層の構造を提供することである（請求項７、
１４、１５に対応）。８）の目的は、変形例の活性層を
持つ構造を提供することである（請求項８に対応）。
９）の目的は、ファブリペロー型の１）のようなレーザ
を提供することである（請求項９に対応）。１０）、１
３）の目的は、単一縦モード発振可能な１）のようなレ
ーザを提供することである（請求項１０、１３に対
応）。１１）、１２）の目的は、単一モード性を向上さ
せた構造を提供することである（請求項１１、１２に対
応）。１６）、１８）、１９）の目的は、発振波長を変
化できる偏波スイッチング可能なレーザおよびその駆動
方法を提供することである（請求項１６、１８、１９に
対応）。１７）の目的は、１）のレーザを偏波スイッチ
ングするための駆動方法を提供することである（請求項
１７に対応）。２０）の目的は１）のようなレーザでチ
ャーピングの少ない偏波変調伝送を提供することである
（請求項２０に対応）。２１）の目的は、偏波変調伝送
によって高密度な波長多重伝送を提供することである
（請求項２１に対応）。２２）の目的は、２１）の伝送
などで用いられる光源を提供することである（請求項２
２に対応）。２３）、２４）の目的は、２２）のような
伝送方式で用いられる光−電気変換装置及びその伝送方
式を用いた光通信システムを提供することである（請求
項２３、２４に対応）。
請求項に対応して以下に述べる。１）の目的は、レーザ
の２つの偏波モードであるＴＥ、ＴＭのしきい値利得の
変化を、位相制御ではなく、光導波路の一部の電流によ
って２つのモードの利得を制御して行なうレーザ構造を
提供することである（請求項１に対応）。２）から６）
の目的は、１）の２つの偏波モードの利得制御を効果的
に行なうことができるレーザ構造を提供することである
（請求項２から６に対応）。７）、１４）、１５）の目
的は、ＴＥ／ＴＭの偏波スイッチングを効果的に行なう
ための活性層の構造を提供することである（請求項７、
１４、１５に対応）。８）の目的は、変形例の活性層を
持つ構造を提供することである（請求項８に対応）。
９）の目的は、ファブリペロー型の１）のようなレーザ
を提供することである（請求項９に対応）。１０）、１
３）の目的は、単一縦モード発振可能な１）のようなレ
ーザを提供することである（請求項１０、１３に対
応）。１１）、１２）の目的は、単一モード性を向上さ
せた構造を提供することである（請求項１１、１２に対
応）。１６）、１８）、１９）の目的は、発振波長を変
化できる偏波スイッチング可能なレーザおよびその駆動
方法を提供することである（請求項１６、１８、１９に
対応）。１７）の目的は、１）のレーザを偏波スイッチ
ングするための駆動方法を提供することである（請求項
１７に対応）。２０）の目的は１）のようなレーザでチ
ャーピングの少ない偏波変調伝送を提供することである
（請求項２０に対応）。２１）の目的は、偏波変調伝送
によって高密度な波長多重伝送を提供することである
（請求項２１に対応）。２２）の目的は、２１）の伝送
などで用いられる光源を提供することである（請求項２
２に対応）。２３）、２４）の目的は、２２）のような
伝送方式で用いられる光−電気変換装置及びその伝送方
式を用いた光通信システムを提供することである（請求
項２３、２４に対応）。
【０００９】
【諜題を解決するための手段】そこで、本発明では、位
相を変化させるかわりに、ＴＥ／ＴＭの利得を積極的に
変化させることで偏波スイッチングを行なえるようにす
る。本発明による素子構造の原理を、図１の斜視図に沿
って具体例で説明する。ここでは、ＤＦＢレーザにおい
て共振器の方向に埋め込み導波路の幅を変え、両端の
ａ、ｃ領域では２．５μｍで同じ幅、中央部のｂ領域で
は１．０μｍと細い幅にしてある。この場合、ａ、ｃ領
域（広い領域）では導波路への閉じ込め係数の偏波依存
性が大きく、ＴＥモードの閉じ込め係数＞ＴＭモードの
閉じ込め係数であるのに対し、ｂ領域（狭い領域）では
両偏波の閉じ込め係数はほは等しくなっている。
相を変化させるかわりに、ＴＥ／ＴＭの利得を積極的に
変化させることで偏波スイッチングを行なえるようにす
る。本発明による素子構造の原理を、図１の斜視図に沿
って具体例で説明する。ここでは、ＤＦＢレーザにおい
て共振器の方向に埋め込み導波路の幅を変え、両端の
ａ、ｃ領域では２．５μｍで同じ幅、中央部のｂ領域で
は１．０μｍと細い幅にしてある。この場合、ａ、ｃ領
域（広い領域）では導波路への閉じ込め係数の偏波依存
性が大きく、ＴＥモードの閉じ込め係数＞ＴＭモードの
閉じ込め係数であるのに対し、ｂ領域（狭い領域）では
両偏波の閉じ込め係数はほは等しくなっている。
【００１０】ここで、レーザのしきい値条件は、 （Γ・ｇ―α）Ｌ−ｌｎ（１／Ｒ）＝Ｇ＞０ ただし、Γ：閉じ込め係数、ｇ：利得、α：損失、Ｌ：
共振器長、Ｒ：反射率（両端で等しいとしている）であ
る。上の式で、ＴＥモードとＴＭモードでそれぞれの値
は異なり、上式を満たし、しかもＧの値の大きい方の偏
波モードで発振する。そこで、それぞれの値にＴＥ、Ｔ
Ｍのサフィックスを付けて差を取ると、次の様になる。 ＧTE−ＧTM＝（Γ(1) TE・ｇ(1) TE―Γ(1) TM・ｇ(1) TM）
Ｌ1＋（Γ(2) TE・ｇ(2) TE―Γ(2) TM・ｇ(2) TM）Ｌ2−
（αTE―αTM）（Ｌ1＋Ｌ2）−｛ｌｎ（１／ＲTE−ｌｎ
（１／ＲTM）｝ ただし、Ｌ1はａ、ｃ領域の合計の長さ、Ｌ2はｂ領域の
長さで、Γ、ｇにつけた番号もそれぞれの領域のもので
あることを示している。
共振器長、Ｒ：反射率（両端で等しいとしている）であ
る。上の式で、ＴＥモードとＴＭモードでそれぞれの値
は異なり、上式を満たし、しかもＧの値の大きい方の偏
波モードで発振する。そこで、それぞれの値にＴＥ、Ｔ
Ｍのサフィックスを付けて差を取ると、次の様になる。 ＧTE−ＧTM＝（Γ(1) TE・ｇ(1) TE―Γ(1) TM・ｇ(1) TM）
Ｌ1＋（Γ(2) TE・ｇ(2) TE―Γ(2) TM・ｇ(2) TM）Ｌ2−
（αTE―αTM）（Ｌ1＋Ｌ2）−｛ｌｎ（１／ＲTE−ｌｎ
（１／ＲTM）｝ ただし、Ｌ1はａ、ｃ領域の合計の長さ、Ｌ2はｂ領域の
長さで、Γ、ｇにつけた番号もそれぞれの領域のもので
あることを示している。
【００１１】ここで、図１のものでは、 Γ(1) TE＞Γ(1) TM、Γ(2) TE〜Γ(2) TM となっていることを既に述べた。そこで、ある状態でＧ
TE−ＧTM＞０でＴＥモード発振しているときに、領域ｂ
の電流を増加させてｇ(2) TMを大きくさせＧTE−ＧTM＜
０としてＴＭモード発振させることが可能である。すな
わち、ｂ領域の注入電流によって偏波スイッチングがで
きる。このような動作をさせるためには、活性層の利得
としてはＴＭモードの方がＴＥモードより大きい構造で
あることが望ましい。
TE−ＧTM＞０でＴＥモード発振しているときに、領域ｂ
の電流を増加させてｇ(2) TMを大きくさせＧTE−ＧTM＜
０としてＴＭモード発振させることが可能である。すな
わち、ｂ領域の注入電流によって偏波スイッチングがで
きる。このような動作をさせるためには、活性層の利得
としてはＴＭモードの方がＴＥモードより大きい構造で
あることが望ましい。
【００１２】一方、図２のようなリッジ型導波路で、一
部の領域のリッジ周辺部のＭＱＷ（多重量子井戸）活性
層をＳｉＮなどをつけた混晶化でＴＭモードの閉じ込め
係数を悪くさせた構造でもよい。この場合は例えば、 Γ(1) TE〜Γ(1) TM、Γ(2) TE＞Γ(2) TM として、上記と同様のこと（ＴＥモード発振からＴＭモ
ード発振への偏波スイッチング）が可能である。
部の領域のリッジ周辺部のＭＱＷ（多重量子井戸）活性
層をＳｉＮなどをつけた混晶化でＴＭモードの閉じ込め
係数を悪くさせた構造でもよい。この場合は例えば、 Γ(1) TE〜Γ(1) TM、Γ(2) TE＞Γ(2) TM として、上記と同様のこと（ＴＥモード発振からＴＭモ
ード発振への偏波スイッチング）が可能である。
【００１３】このように、共振器の一部でＴＥモードと
ＴＭモードの閉じ込め係数の大小関係を他の部分と変化
させることで、注入電流によって利得を制御することに
よる安定な偏波変調レーザが提供できる。
ＴＭモードの閉じ込め係数の大小関係を他の部分と変化
させることで、注入電流によって利得を制御することに
よる安定な偏波変調レーザが提供できる。
【００１４】各請求項に対応した、目的を達成するため
の手段、作用をまとめると以下のようになる。 １）レーザの光導波路の一部に閉じ込め係数を変化させ
た領域を設けて、そこの領域の電流を増減することで２
つの偏波モードのしきい値利得の大小関係を変化させ
て、利得制御による偏波スイッチングが可能となる。詳
細には、半導体レーザ装置において、２つの偏波モード
であるＴＥモードとＴＭモードの少なくとも一方の光の
光導波路への閉じ込め係数が、該光導波路の光の進行方
向における一部の領域で他の領域と異なっており、該閉
じ込め係数の異なる領域に注入する電流を変化させるこ
とで該２つの偏波モードのしきい値利得の大小関係が変
化し、該半導体レーザの発振モードを該２つの偏波間で
スイッチングできることを特徴とする。
の手段、作用をまとめると以下のようになる。 １）レーザの光導波路の一部に閉じ込め係数を変化させ
た領域を設けて、そこの領域の電流を増減することで２
つの偏波モードのしきい値利得の大小関係を変化させ
て、利得制御による偏波スイッチングが可能となる。詳
細には、半導体レーザ装置において、２つの偏波モード
であるＴＥモードとＴＭモードの少なくとも一方の光の
光導波路への閉じ込め係数が、該光導波路の光の進行方
向における一部の領域で他の領域と異なっており、該閉
じ込め係数の異なる領域に注入する電流を変化させるこ
とで該２つの偏波モードのしきい値利得の大小関係が変
化し、該半導体レーザの発振モードを該２つの偏波間で
スイッチングできることを特徴とする。
【００１５】２）光導波路の幅を変えることで閉じ込め
係数を変化させた領域を設けて、利得制御による偏波ス
イッチングが可能となる。
係数を変化させた領域を設けて、利得制御による偏波ス
イッチングが可能となる。
【００１６】３）光導波路の厚さを変えることで閉じ込
め係数を変化させた領域を設けて、利得制御による偏波
スイッチングが可能となる。
め係数を変化させた領域を設けて、利得制御による偏波
スイッチングが可能となる。
【００１７】４）光導波路の幅および厚さを共に変える
ことで閉じ込め係数を変化させた領域を設けて、利得制
御による偏波スイッチングが可能となる。
ことで閉じ込め係数を変化させた領域を設けて、利得制
御による偏波スイッチングが可能となる。
【００１８】５）多重量子井戸活性層をもつリッジ導波
路型レーザで、リッジ外側の活性層を混晶化することで
ＴＭモードの閉じ込め係数の小さい領域を設けて、利得
制御による偏波スイッチングが可能となる。詳細には、
光導波路が上部クラッド層に段差を設けたリッジ型であ
つて、半導体レーザ装置の活性層が多重量子井戸で形成
され、リッジ外部の多重量子井戸を混晶化することで閉
じ込め係数の異なる領域を設けることを特徴とする。
路型レーザで、リッジ外側の活性層を混晶化することで
ＴＭモードの閉じ込め係数の小さい領域を設けて、利得
制御による偏波スイッチングが可能となる。詳細には、
光導波路が上部クラッド層に段差を設けたリッジ型であ
つて、半導体レーザ装置の活性層が多重量子井戸で形成
され、リッジ外部の多重量子井戸を混晶化することで閉
じ込め係数の異なる領域を設けることを特徴とする。
【００１９】６）上記リッジ外側はＳｉＯxあるいはＳ
ｉＮxを成膜して加熱処理して混晶化することで、ＴＭ
モードの閉じ込め係数の小さい領域を設ける。
ｉＮxを成膜して加熱処理して混晶化することで、ＴＭ
モードの閉じ込め係数の小さい領域を設ける。
【００２０】７）活性層に引っ張り歪みをもつ多重量子
井戸を用いることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得を
近接させて偏波スイッチングが効率よく行なえるように
する。詳細には、半導体レーザ装置の活性層は引っ張り
歪が導入された多重量子井戸で構成され、ヘビーホール
の基底準位とライトホールの基底準位がほは等しいか若
しくは後者の方が電子の基底準位に近い構成としたこと
を特徴とする。
井戸を用いることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得を
近接させて偏波スイッチングが効率よく行なえるように
する。詳細には、半導体レーザ装置の活性層は引っ張り
歪が導入された多重量子井戸で構成され、ヘビーホール
の基底準位とライトホールの基底準位がほは等しいか若
しくは後者の方が電子の基底準位に近い構成としたこと
を特徴とする。
【００２１】８）活性層を半導体化合物の単層にもでき
る。
る。
【００２２】９） 半導体レーザ装置は、両端面へき開
のファブリペローレーザにできる。
のファブリペローレーザにできる。
【００２３】１０）回折格子を設けてＤＦＢレーザとす
ることで２つの偏波モードがそれぞれ単一モード発振す
る。
ることで２つの偏波モードがそれぞれ単一モード発振す
る。
【００２４】１１）半導体レーザ装置は、回折格子を具
備した分布帰還型レーザであり、さらに該回折格子が位
相シフト領域を有することで単一モード性を向上でき
る。
備した分布帰還型レーザであり、さらに該回折格子が位
相シフト領域を有することで単一モード性を向上でき
る。
【００２５】１２）端面に無反射コーティングを施すこ
とで単一モード性を向上できる。詳細には、半導体レー
ザ装置は、回折格子を具備した分布帰還型レーザであ
り、さらに端面に無反射コーティングが施されているを
特徴とする。
とで単一モード性を向上できる。詳細には、半導体レー
ザ装置は、回折格子を具備した分布帰還型レーザであ
り、さらに端面に無反射コーティングが施されているを
特徴とする。
【００２６】１３）分布反射器を設けてＤＢＲレーザと
することで２つの偏波モードがそれぞれ単一モード発振
する。詳細には、半導体レーザ装置は、共振器方向に直
列に回折格子を具備した分布反射器を持つ分布反射型レ
ーザであることを特徴とする。
することで２つの偏波モードがそれぞれ単一モード発振
する。詳細には、半導体レーザ装置は、共振器方向に直
列に回折格子を具備した分布反射器を持つ分布反射型レ
ーザであることを特徴とする。
【００２７】１４）ＤＦＢレーザあるいはＤＢＲレーザ
において、ブラッグ波長をＴＭモードのゲインピーク近
傍にすることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得を近接
させて偏波スイッチングが効率よく行なえるようにす
る。詳細には、半導体レーザ装置の活性層において、主
にＴＭモードに利得を与えるライトホールの基底準位と
電子の基底準位間のエネルギーバンドギャップに対応す
る波長の近傍に、ブラッグ波長が来るように前記回折格
子のピッチを設定し、ブラッグ波長でのしきい値利得が
ＴＥモードとＴＭモードでほは等しくなる様に構成され
ている分布帰還型レーザまたは分布反射型レーザである
ことを特徴とする。
において、ブラッグ波長をＴＭモードのゲインピーク近
傍にすることで、ＴＥモードとＴＭモードの利得を近接
させて偏波スイッチングが効率よく行なえるようにす
る。詳細には、半導体レーザ装置の活性層において、主
にＴＭモードに利得を与えるライトホールの基底準位と
電子の基底準位間のエネルギーバンドギャップに対応す
る波長の近傍に、ブラッグ波長が来るように前記回折格
子のピッチを設定し、ブラッグ波長でのしきい値利得が
ＴＥモードとＴＭモードでほは等しくなる様に構成され
ている分布帰還型レーザまたは分布反射型レーザである
ことを特徴とする。
【００２８】１５）活性層は無歪みの多重量子井戸構造
にもできる。詳細には、活性層は無歪みの多重量子井戸
構造から成り、該活性層において、主にＴＭモードに利
得を与えるライトホールの基底準位と電子の基底準位間
のエネルギーバンドギャップに対応する波長の近傍に、
ブラッグ波長が来るように回折格子のピッチが設定され
ていることを特徴とする。
にもできる。詳細には、活性層は無歪みの多重量子井戸
構造から成り、該活性層において、主にＴＭモードに利
得を与えるライトホールの基底準位と電子の基底準位間
のエネルギーバンドギャップに対応する波長の近傍に、
ブラッグ波長が来るように回折格子のピッチが設定され
ていることを特徴とする。
【００２９】１６）レーザの導波方向の複数の電極にお
ける注入電流量の比を変えることで、波長を変化させる
と共に偏波スイッチングできるようにする。詳細には、
電極を光導波路の光の進行方向に複数設け、光導波路の
光の進行方向に不均一に電流注入することが可能であ
り、該活性層の電流の不均一注入によってレーザ発振波
長を変化せしめ、該閉じ込め係数の異なる領域の電流を
変化させることで偏波スイッチングせしめることを特徴
とする。
ける注入電流量の比を変えることで、波長を変化させる
と共に偏波スイッチングできるようにする。詳細には、
電極を光導波路の光の進行方向に複数設け、光導波路の
光の進行方向に不均一に電流注入することが可能であ
り、該活性層の電流の不均一注入によってレーザ発振波
長を変化せしめ、該閉じ込め係数の異なる領域の電流を
変化させることで偏波スイッチングせしめることを特徴
とする。
【００３０】１７）上記の半導体レーザ装置の駆動方法
において、該閉じ込め係数の異なる領域の電流を変化さ
せることで偏波スイッチングせしめることを特徴とす
る。
において、該閉じ込め係数の異なる領域の電流を変化さ
せることで偏波スイッチングせしめることを特徴とす
る。
【００３１】１８）レーザの導波方向の複数の電極にお
ける注入電流量の比を変えることで、波長を変化させる
と共に偏波スイッチングできるようにする。
ける注入電流量の比を変えることで、波長を変化させる
と共に偏波スイッチングできるようにする。
【００３２】１９）ＤＢＲレーザとすることで、単一モ
ードを維持したまま波長を変えて、偏波スイッチングで
きる。詳細には、分布反射器の部分に注入する電流によ
って発振波長を変化せしめ、それ以外の光導波路の部分
において、偏波スイッチングせしめることを特徴とす
る。
ードを維持したまま波長を変えて、偏波スイッチングで
きる。詳細には、分布反射器の部分に注入する電流によ
って発振波長を変化せしめ、それ以外の光導波路の部分
において、偏波スイッチングせしめることを特徴とす
る。
【００３３】２０）偏波スイッチングを変調信号により
行ない、片方の偏波のみを偏光子で取り出して直接検波
することで光通信を行なう。詳細には、上記半導体レー
ザ装置の駆動方法で偏波スイッチングによる変調を行な
い、偏光子によっていずれか一方の偏波モードのみを取
り出して信号検波することを特徴とする。
行ない、片方の偏波のみを偏光子で取り出して直接検波
することで光通信を行なう。詳細には、上記半導体レー
ザ装置の駆動方法で偏波スイッチングによる変調を行な
い、偏光子によっていずれか一方の偏波モードのみを取
り出して信号検波することを特徴とする。
【００３４】２１）波長を変えながら偏波変調を行な
い、波長多重伝送を行なう。詳細には、上記半導体レー
ザ装置の駆動方法で波長を変えることができ、偏波スイ
ッチングによる変調を行なってその出力端に偏光子を配
して一方の偏波モードのみ取り出す光通信用光源装置
を、１本の光ファイバに複数接続して複数の波長の光を
それぞれ伝送させ、受信装置において波長可変光バンド
パスフィルタを通して所望の波長の光にのせた信号のみ
を取り出して信号検波するように、波長分割多重伝送す
ることを特徴とする。
い、波長多重伝送を行なう。詳細には、上記半導体レー
ザ装置の駆動方法で波長を変えることができ、偏波スイ
ッチングによる変調を行なってその出力端に偏光子を配
して一方の偏波モードのみ取り出す光通信用光源装置
を、１本の光ファイバに複数接続して複数の波長の光を
それぞれ伝送させ、受信装置において波長可変光バンド
パスフィルタを通して所望の波長の光にのせた信号のみ
を取り出して信号検波するように、波長分割多重伝送す
ることを特徴とする。
【００３５】２２）半導体レーザ装置と、その出力端に
配されて一方の偏波モードのみ取り出す偏光子とを有す
る光通信用光源装置であることを特徴とする。
配されて一方の偏波モードのみ取り出す偏光子とを有す
る光通信用光源装置であることを特徴とする。
【００３６】２３）送信器と受信器を１つにまとめてた
光−電気変換装置であり、波長多重偏波変調伝送を行な
い光ＬＡＮシステムを構築する為のものである。
光−電気変換装置であり、波長多重偏波変調伝送を行な
い光ＬＡＮシステムを構築する為のものである。
【００３７】２４）送信器と受信器を１つにまとめて、
波長多重偏波変調伝送を行ない光ＬＡＮシステムを構築
する。詳細には、上記光通信用光源装置、及び波長可変
光バンドパスフィルタを通して所望の波長の光にのせた
信号のみを取り出して信号検波する受信装置を１つにま
とめた光−電気変換装置を用い、上記光通信方式による
光送受信を行なうことを特徴とする。
波長多重偏波変調伝送を行ない光ＬＡＮシステムを構築
する。詳細には、上記光通信用光源装置、及び波長可変
光バンドパスフィルタを通して所望の波長の光にのせた
信号のみを取り出して信号検波する受信装置を１つにま
とめた光−電気変換装置を用い、上記光通信方式による
光送受信を行なうことを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】第１実施例 本発明による第１の実施例を説明する。図１は本発明に
よるＤＦＢレーザの斜視図である。層構成を以下に詳し
く述べる。図１において、１０１は表面に回折格子を形
成したｎ−ＩｎＰ基板、１０２は厚さ０．２μｍでバン
ドギャップ波長λｇ＝１．１５μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光ガイド層、１０３は井戸層ｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉ
ｃ）―Ｉｎ0.28Ｇａ0.72Ａｓ（厚さ１０ｎｍ）、バリア
層ｉ―ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１０
ｎｍ）夫々ｌ０層、ＳＣＨ層ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ
＝１．１５μｍ、厚さ１５０ｎｍ）からなる歪み多重量
子井戸構造の活性層、１０４はｐ−ＩｎＰクラッド層、
１０５はｐ―Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層、１０
６は高抵抗のＩｎＰ埋め込み層、１０７、１０８、１０
９はｐ側の電極であるＣｒ／ＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ層、１
１０はｎ側の電極であるＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ層である。
よるＤＦＢレーザの斜視図である。層構成を以下に詳し
く述べる。図１において、１０１は表面に回折格子を形
成したｎ−ＩｎＰ基板、１０２は厚さ０．２μｍでバン
ドギャップ波長λｇ＝１．１５μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓ
Ｐ光ガイド層、１０３は井戸層ｉ（ｉｎｔｒｉｎｓｉ
ｃ）―Ｉｎ0.28Ｇａ0.72Ａｓ（厚さ１０ｎｍ）、バリア
層ｉ―ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ＝１．１５μｍ、厚さ１０
ｎｍ）夫々ｌ０層、ＳＣＨ層ｉ−ＩｎＧａＡｓＰ（λｇ
＝１．１５μｍ、厚さ１５０ｎｍ）からなる歪み多重量
子井戸構造の活性層、１０４はｐ−ＩｎＰクラッド層、
１０５はｐ―Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓコンタクト層、１０
６は高抵抗のＩｎＰ埋め込み層、１０７、１０８、１０
９はｐ側の電極であるＣｒ／ＡｕＺｎＮｉ／Ａｕ層、１
１０はｎ側の電極であるＡｕＧｅＮｉ／Ａｕ層である。
【００３９】ここで、このＤＦＢレーザは活性層１０３
が引っ張り歪みをもつ多重量子井戸層になっており、Ｅ
ｈｈ０−Ｅｅ０（ヘビーホールの基底準位と電子の基底
準位間のエネルギーバンドギャップ）よりもＥｌｈ０−
Ｅｅ０（ライトホールの基底準位と電子の基底準位間の
エネルギーバンドギャップ）の遷移エネルギーを低く設
計してある。ここにおいて、ＤＦＢモードの発振波長す
なわちブラッグ波長が、ＴＭモードでＥｌｈ０−Ｅｅ０
の遷移エネルギーと等しく１．５５８μｍになるよう
に、回折絡子のピッチを２４０ｎｍに設定し、ＴＥモー
ドのプラッグ波長が１．５６２μｍになるようにしたた
め、ＴＭモードの利得がＴＥモードの利得よりもわずか
に大きい構造となっている。
が引っ張り歪みをもつ多重量子井戸層になっており、Ｅ
ｈｈ０−Ｅｅ０（ヘビーホールの基底準位と電子の基底
準位間のエネルギーバンドギャップ）よりもＥｌｈ０−
Ｅｅ０（ライトホールの基底準位と電子の基底準位間の
エネルギーバンドギャップ）の遷移エネルギーを低く設
計してある。ここにおいて、ＤＦＢモードの発振波長す
なわちブラッグ波長が、ＴＭモードでＥｌｈ０−Ｅｅ０
の遷移エネルギーと等しく１．５５８μｍになるよう
に、回折絡子のピッチを２４０ｎｍに設定し、ＴＥモー
ドのプラッグ波長が１．５６２μｍになるようにしたた
め、ＴＭモードの利得がＴＥモードの利得よりもわずか
に大きい構造となっている。
【００４０】また、導波路はａ、ｃ領域で幅２．５μ
ｍ、長さ２００μｍ、ｂ領域で幅１．０μｍ、長さ３０
０μｍとし、全長が７００μｍの埋め込み導波路構造に
なっている。導波路幅と各偏波モードの有効屈折率の関
係を図３に示す。幅２．５μｍ（ａ、ｃ領域）ではＴＥ
モードの有効屈折率がＴＭモードに比べて大きく、Ｉｎ
Ｐ埋め込み層１０６との屈折率差が大きくなって導波路
への閉じ込め係数はＴＥモードの方が大きくなる。一
方、幅１．０μｍ（ｂ領域）では両モードの有効屈折率
にあまり差がなく、閉じ込め係数の差も小さくなってい
る。
ｍ、長さ２００μｍ、ｂ領域で幅１．０μｍ、長さ３０
０μｍとし、全長が７００μｍの埋め込み導波路構造に
なっている。導波路幅と各偏波モードの有効屈折率の関
係を図３に示す。幅２．５μｍ（ａ、ｃ領域）ではＴＥ
モードの有効屈折率がＴＭモードに比べて大きく、Ｉｎ
Ｐ埋め込み層１０６との屈折率差が大きくなって導波路
への閉じ込め係数はＴＥモードの方が大きくなる。一
方、幅１．０μｍ（ｂ領域）では両モードの有効屈折率
にあまり差がなく、閉じ込め係数の差も小さくなってい
る。
【００４１】次に駆動方法を説明する。両側のａ、ｃ領
域に同じ電流２０ｍＡを流しておいて、中央領域のｂ領
域に２５ｍＡ流すとＴＥモードで発振する。ｂ領域の電
流Ｉbを増加させていくと光出力が増加するが、上記ｇ
(2) TMが大きくなっていき４０ｍＡでＴＥモードからＴ
Ｍモードに偏波がスイッチングし始める。この時の電流
−光出力特性を図４に示す。ＴＥモードからＴＭモード
に遷移する幅は約２ｍＡであつた。
域に同じ電流２０ｍＡを流しておいて、中央領域のｂ領
域に２５ｍＡ流すとＴＥモードで発振する。ｂ領域の電
流Ｉbを増加させていくと光出力が増加するが、上記ｇ
(2) TMが大きくなっていき４０ｍＡでＴＥモードからＴ
Ｍモードに偏波がスイッチングし始める。この時の電流
−光出力特性を図４に示す。ＴＥモードからＴＭモード
に遷移する幅は約２ｍＡであつた。
【００４２】そこで、中央領域の電極１０８に振幅２ｍ
Ａのディジタル信号を印加させると、ＴＥ／ＴＭの偏波
変調ができる。このときの時間波形を図５に示す。１）
は変調電流波形、２）はレーザの出力光、３）はＴＥ偏
光の光、４）はＴＭ偏光の光を表している。この図のよ
うに、レーザ出力光は変調によって大きく変化しない
が、偏光分離後はＴＥ偏光とＴＭ偏光においてそれぞれ
逆相で変調されていることがわかる。この時、変調帯域
はＤＣ〜３ＧＨｚであつた。
Ａのディジタル信号を印加させると、ＴＥ／ＴＭの偏波
変調ができる。このときの時間波形を図５に示す。１）
は変調電流波形、２）はレーザの出力光、３）はＴＥ偏
光の光、４）はＴＭ偏光の光を表している。この図のよ
うに、レーザ出力光は変調によって大きく変化しない
が、偏光分離後はＴＥ偏光とＴＭ偏光においてそれぞれ
逆相で変調されていることがわかる。この時、変調帯域
はＤＣ〜３ＧＨｚであつた。
【００４３】この偏波変調光を伝送する場合には、例え
ばレーザ出射端面に偏光子を置いて、ＴＥモードまたは
ＴＭモードの一方を選択して、強度変調光として取り出
せばよい。このとき、発振波長の動的変動すなわちチャ
ーピングは０．０ｌｎｍ以下であつた。
ばレーザ出射端面に偏光子を置いて、ＴＥモードまたは
ＴＭモードの一方を選択して、強度変調光として取り出
せばよい。このとき、発振波長の動的変動すなわちチャ
ーピングは０．０ｌｎｍ以下であつた。
【００４４】本素子では、ａ、ｃ領域に流す電流を変化
させることで発振波長を変化させることができる。図７
に、ａ、ｃ領域に流す電流（Ｉa＝Ｉc）を横軸に、ｂ領
域に流す電流（Ｉb）を縦軸にとって発振モードおよび
発振波長の変化する様子を示す。Ｉaを大きくすると偏
波がスイッチングするＩbの点も大きくなり、発振波長
もそれにつれて長波長側にシフトしていく様子がわか
る。これは、電流の熱作用により屈折率が変化してブラ
ッグ波長が長波長側にシフトしていくからである。本素
子では、Ｉaを２０ｍＡから８０ｍＡまで変化させるこ
とで、それぞれの偏波モードで単一モードを保って波長
を２ｎｍ（１５６２ｎｍから１５６４ｎｍ）変化させる
ことができた。このような波長可変特性は、波長多重伝
送を行なううえで有効である。
させることで発振波長を変化させることができる。図７
に、ａ、ｃ領域に流す電流（Ｉa＝Ｉc）を横軸に、ｂ領
域に流す電流（Ｉb）を縦軸にとって発振モードおよび
発振波長の変化する様子を示す。Ｉaを大きくすると偏
波がスイッチングするＩbの点も大きくなり、発振波長
もそれにつれて長波長側にシフトしていく様子がわか
る。これは、電流の熱作用により屈折率が変化してブラ
ッグ波長が長波長側にシフトしていくからである。本素
子では、Ｉaを２０ｍＡから８０ｍＡまで変化させるこ
とで、それぞれの偏波モードで単一モードを保って波長
を２ｎｍ（１５６２ｎｍから１５６４ｎｍ）変化させる
ことができた。このような波長可変特性は、波長多重伝
送を行なううえで有効である。
【００４５】本実施例では、レーザの活性層１０３とし
て引っ張り歪みＭＱＷを用いたが、バンドギャップ波長
１．５６μｍのＩｎＧａＡｓＰ単層や、歪みなしのＭＱ
Ｗでブラッグ波長をＥｅ０−Ｅｌｈ０（ＴＭモードに関
係する）のバンドギャップ波長近傍に設定したものでも
よい。もちろん、回折格子にλ／４シフト構造を導入し
たり、端面に無反射コーテイングを施して単一モード性
を向上させることも有用である。また、ａ又はｃ領域を
なくして導波路幅の広い領域と狭い領域を１つずつ設け
た構成としてもよい。但し、この場合、両端面から出射
される光が非対称となる。
て引っ張り歪みＭＱＷを用いたが、バンドギャップ波長
１．５６μｍのＩｎＧａＡｓＰ単層や、歪みなしのＭＱ
Ｗでブラッグ波長をＥｅ０−Ｅｌｈ０（ＴＭモードに関
係する）のバンドギャップ波長近傍に設定したものでも
よい。もちろん、回折格子にλ／４シフト構造を導入し
たり、端面に無反射コーテイングを施して単一モード性
を向上させることも有用である。また、ａ又はｃ領域を
なくして導波路幅の広い領域と狭い領域を１つずつ設け
た構成としてもよい。但し、この場合、両端面から出射
される光が非対称となる。
【００４６】本実施例では、従来の位相制御方式による
偏波変調レーザに比べ、活性層の利得ピークとブラッグ
波長の関係や無反射コーティングなどに要求される作製
精度が緩和される。
偏波変調レーザに比べ、活性層の利得ピークとブラッグ
波長の関係や無反射コーティングなどに要求される作製
精度が緩和される。
【００４７】第２実施例 本発明による第２の実施例は、第１実施例とほは同じ構
成のレーザで、導波路幅の細い領域で導波路の厚さも変
えて、ここでのＴＭの閉じ込め係数をさらに大きくする
ことでしきい値の低減を図るものである。
成のレーザで、導波路幅の細い領域で導波路の厚さも変
えて、ここでのＴＭの閉じ込め係数をさらに大きくする
ことでしきい値の低減を図るものである。
【００４８】図６に第２の実施例のＤＦＢレーザの断面
図を示す。活性層６０３の構造等は第１実施例と同じで
あるが、回折格子ｇは活性層６０３上部のＳＣＨ層６０
４を０．２μｍに厚くしてそこに形成してある。また、
活性層６０３下部の光ガイド層６０２はａ、ｃ領域では
０．ｌμｍの厚さ、ｂ領域では０．３μｍの厚さとして
ある。ｂ領域の光ガイド層厚は、基板６０１を０．２μ
ｍの深さだけエッチングし、成長時に平坦化することで
厚くしている。なお、図６のａ、ｂ、ｃ領域と図１のそ
れぞれの領域は対応しており、光ガイド層６０２の厚い
傾域が導波路幅が細くなっている。６０５はクラッド
層、６０６はコンタクト層、６０７、６０８、６０９は
ｐ側の電極、６１０はｎ側の電極である。
図を示す。活性層６０３の構造等は第１実施例と同じで
あるが、回折格子ｇは活性層６０３上部のＳＣＨ層６０
４を０．２μｍに厚くしてそこに形成してある。また、
活性層６０３下部の光ガイド層６０２はａ、ｃ領域では
０．ｌμｍの厚さ、ｂ領域では０．３μｍの厚さとして
ある。ｂ領域の光ガイド層厚は、基板６０１を０．２μ
ｍの深さだけエッチングし、成長時に平坦化することで
厚くしている。なお、図６のａ、ｂ、ｃ領域と図１のそ
れぞれの領域は対応しており、光ガイド層６０２の厚い
傾域が導波路幅が細くなっている。６０５はクラッド
層、６０６はコンタクト層、６０７、６０８、６０９は
ｐ側の電極、６１０はｎ側の電極である。
【００４９】本実施例では、ＴＭモードの閉じ込め係数
がｂ領域で大きくなるため、第１実施例よりもＴＥモー
ドからＴＭモードにスイッチングする電流Ｉbが小さ
く、３３ｍＡでスイッチングする。これによって、第１
実施例と比べると変調時のＤＣバイアス電流の値が小さ
くなって、消費電力を低減できる。
がｂ領域で大きくなるため、第１実施例よりもＴＥモー
ドからＴＭモードにスイッチングする電流Ｉbが小さ
く、３３ｍＡでスイッチングする。これによって、第１
実施例と比べると変調時のＤＣバイアス電流の値が小さ
くなって、消費電力を低減できる。
【００５０】第３実施例 本発明による第３の実施例は、第２実施例とほは同じ層
構成のレーザを、活性領域と位相調整領域とＤＢＲ領域
を持つＤＢＲレーザに適用したものである。図８におい
て、７０１はＤＢＲ領域に回折格子ｇが形成された基
板、７０２はｂ領域を厚くした光ガイド層、７０３は活
性領域に形成された歪み多重量子井戸構造の活性層、７
０４はクラッド層、７０５はコンタクト層、７０６はｐ
側の電極、７０７はｎ側の電極である。ＤＢＲレーザの
共振器に平行な断面と垂直な断面すなわち埋め込みヘテ
ロ構造については第１実施例とほぼ同じである。
構成のレーザを、活性領域と位相調整領域とＤＢＲ領域
を持つＤＢＲレーザに適用したものである。図８におい
て、７０１はＤＢＲ領域に回折格子ｇが形成された基
板、７０２はｂ領域を厚くした光ガイド層、７０３は活
性領域に形成された歪み多重量子井戸構造の活性層、７
０４はクラッド層、７０５はコンタクト層、７０６はｐ
側の電極、７０７はｎ側の電極である。ＤＢＲレーザの
共振器に平行な断面と垂直な断面すなわち埋め込みヘテ
ロ構造については第１実施例とほぼ同じである。
【００５１】本実施例でも、ＴＭモードの閉じ込め係数
がｂ領域で大きくなるため、ｂ領域への変調電流の注入
でＴＥモードとＴＭモードの間でスイッチングでき、Ｄ
ＢＲ領域への電流注入で波長が可変できる。動作原理は
上記実施例と同じである。本実施例の活性領域の構成は
第１実施例の様に構成してもよい。
がｂ領域で大きくなるため、ｂ領域への変調電流の注入
でＴＥモードとＴＭモードの間でスイッチングでき、Ｄ
ＢＲ領域への電流注入で波長が可変できる。動作原理は
上記実施例と同じである。本実施例の活性領域の構成は
第１実施例の様に構成してもよい。
【００５２】第４実施例 本発明による第４の実施例は、第１の実施例のレーザで
導波構造を図２（ｂ）のようにリッジ型にしたものであ
る。図２（ａ）はレーザを上面から見た図である。
導波構造を図２（ｂ）のようにリッジ型にしたものであ
る。図２（ａ）はレーザを上面から見た図である。
【００５３】本レーザでは、ｂ領域のリッジ外側部分の
活性層２０５を、ＳｉＯ2膜２０４を形成して８００°
Ｃで１分アニールして混晶化することで、ＴＥモードの
屈折率は低下し、ＴＭモードの屈折率は上昇する。これ
によって、ＴＥモードについてはリッジ導波路とその外
側で屈折率差が大きくなって閉じ込め係数が増大し、Ｔ
Ｍモードについてはその逆で閉じ込め係数が減少する。
活性層２０５を、ＳｉＯ2膜２０４を形成して８００°
Ｃで１分アニールして混晶化することで、ＴＥモードの
屈折率は低下し、ＴＭモードの屈折率は上昇する。これ
によって、ＴＥモードについてはリッジ導波路とその外
側で屈折率差が大きくなって閉じ込め係数が増大し、Ｔ
Ｍモードについてはその逆で閉じ込め係数が減少する。
【００５４】駆動方法は、第１実施例と同様であるが、
本素子でははじめに発振する偏波モードが異なる。図２
で、電極２１０および２１２に同じ電流３０ｍＡを流
し、電極２１１に３５ｍＡを流すと、ＴＭモードで発振
する。電極２１１の電流を増加させて、４２ｍＡで発振
モードがＴＭモードからＴＥモードにスイッチングす
る。本素子では、第１実施例１に比べると、絶縁層２０
６の存否、ｐｎ界面の存否等の関係で寄生容量が低減さ
れるので、変調帯域が神びて１０ＧＨｚまでの変調が可
能となる。尚、２０１はリッジ部の活性層、２０２はク
ラッド層、２０３はコンタクト層である。本実施例も第
４実施例のＤＢＲレーザの形態にできる。
本素子でははじめに発振する偏波モードが異なる。図２
で、電極２１０および２１２に同じ電流３０ｍＡを流
し、電極２１１に３５ｍＡを流すと、ＴＭモードで発振
する。電極２１１の電流を増加させて、４２ｍＡで発振
モードがＴＭモードからＴＥモードにスイッチングす
る。本素子では、第１実施例１に比べると、絶縁層２０
６の存否、ｐｎ界面の存否等の関係で寄生容量が低減さ
れるので、変調帯域が神びて１０ＧＨｚまでの変調が可
能となる。尚、２０１はリッジ部の活性層、２０２はク
ラッド層、２０３はコンタクト層である。本実施例も第
４実施例のＤＢＲレーザの形態にできる。
【００５５】第５実施例 実施例１から４まで、回折格子を有した動的単一モード
レーザの実施例を示してきたが、回折格子がなく両端面
へき開のファブリペローレーザにも適用できる。構造は
図１とほぼ同じで、光ガイド層１０２の下のｐ−ＩｎＰ
基板１０１に回折格子は作製していない。単一モード性
は良くないが、第１実施例と同様に偏波変調することが
できる。本実施例では、変調電流が大きくなり、また、
へき開端面に偏波依存性（ＴＥモードの方が一般的に反
射率が大きい）があるので活性層を工夫して（例えば、
引っ張り歪み量子井戸構造とする）ＴＭモードの利得を
大きくする必要性が生じることもある。
レーザの実施例を示してきたが、回折格子がなく両端面
へき開のファブリペローレーザにも適用できる。構造は
図１とほぼ同じで、光ガイド層１０２の下のｐ−ＩｎＰ
基板１０１に回折格子は作製していない。単一モード性
は良くないが、第１実施例と同様に偏波変調することが
できる。本実施例では、変調電流が大きくなり、また、
へき開端面に偏波依存性（ＴＥモードの方が一般的に反
射率が大きい）があるので活性層を工夫して（例えば、
引っ張り歪み量子井戸構造とする）ＴＭモードの利得を
大きくする必要性が生じることもある。
【００５６】本実施例は、波長多重を必要としない簡易
的な光通信や、空間伝搬光通信、光情報処理などに適用
することができる。
的な光通信や、空間伝搬光通信、光情報処理などに適用
することができる。
【００５７】第６実施例 図９に、本発明による半導体レーザを用いた偏波変調光
伝送を波長多重光ＬＡＮシステムに応用する場合の、各
端末に接続される光−電気変換部（ノード）の構成例を
示す。図１０にそのノードを用いた光ＬＡＮシステムの
構成例を示す。
伝送を波長多重光ＬＡＮシステムに応用する場合の、各
端末に接続される光−電気変換部（ノード）の構成例を
示す。図１０にそのノードを用いた光ＬＡＮシステムの
構成例を示す。
【００５８】各部に接続された光ファイバ９０１を媒体
として、光信号がノードに取り込まれ、分岐部９０２に
よりその一部が波長可変フィルタを備えた受信装置９０
３に入射する。波長可変フィルタとしては、ファイバフ
ァブリペロフィルタを用いたが、その他にマッハツェン
ダフィルタや干渉膜フィルタ等でもよい。この受信装置
により所望の波長の光信号のみを取り出して信号検波を
行なう。一方、ノードから光信号を送信する場合には、
実施例１から実施例４までのいずれかのＤＦＢ或はＤＢ
Ｒレーザ９０４を偏波変調し、偏光子９０５で強度変調
に変換された光を分岐部９０７を介して光伝送路９０１
に入射せしめる。このとき、レーザ９０４ヘの戻り光の
影響を避けるために、アイソレータ９０６を入れてもよ
い。
として、光信号がノードに取り込まれ、分岐部９０２に
よりその一部が波長可変フィルタを備えた受信装置９０
３に入射する。波長可変フィルタとしては、ファイバフ
ァブリペロフィルタを用いたが、その他にマッハツェン
ダフィルタや干渉膜フィルタ等でもよい。この受信装置
により所望の波長の光信号のみを取り出して信号検波を
行なう。一方、ノードから光信号を送信する場合には、
実施例１から実施例４までのいずれかのＤＦＢ或はＤＢ
Ｒレーザ９０４を偏波変調し、偏光子９０５で強度変調
に変換された光を分岐部９０７を介して光伝送路９０１
に入射せしめる。このとき、レーザ９０４ヘの戻り光の
影響を避けるために、アイソレータ９０６を入れてもよ
い。
【００５９】波長可変範囲をさらに広げる必要がある場
合には、複数のＤＦＢ或はＤＢＲレーザを設けてやれば
よい。
合には、複数のＤＦＢ或はＤＢＲレーザを設けてやれば
よい。
【００６０】光ＬＡＮシステムのネットワークとして、
図１０に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向に
ノードを接続しネットワーク化された多数の端末および
センタを設置することができる。ただし、多数のノード
を接続するためには、光の減衰を補償するために光増幅
器を伝送路９０１上に直列に設置する必要がある。ま
た、各端末にノードを２つ接続し伝送路を２本にするこ
とでＤＱＤＢ方式による双方向の光伝送が可能となる。
図１０に示すものはバス型であり、ＡおよびＢの方向に
ノードを接続しネットワーク化された多数の端末および
センタを設置することができる。ただし、多数のノード
を接続するためには、光の減衰を補償するために光増幅
器を伝送路９０１上に直列に設置する必要がある。ま
た、各端末にノードを２つ接続し伝送路を２本にするこ
とでＤＱＤＢ方式による双方向の光伝送が可能となる。
【００６１】本発明による偏波変調では、第１実施例に
述べたように変調時の波長変動が０．０ｌｎｍ以下であ
るため、波長可変幅２ｎｍの場合、２／０．０１＝２０
０チャンネルの高密度波長多重伝送による光ネットワー
クシステムを構築できる。
述べたように変調時の波長変動が０．０ｌｎｍ以下であ
るため、波長可変幅２ｎｍの場合、２／０．０１＝２０
０チャンネルの高密度波長多重伝送による光ネットワー
クシステムを構築できる。
【００６２】また、ネットワークの形態として、図１０
のＡとＢを接続したループ型や、スター型、あるいはそ
れらを複合した形態のものでもよい。
のＡとＢを接続したループ型や、スター型、あるいはそ
れらを複合した形態のものでもよい。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によって各
請求項に対応して次のような効果がある。１）によれ
ば、レーザ作製上の設計値からのずれに特性が大きく左
右されることがなく、安定に歩留まり良く偏波スイッチ
ング可能な半導体レーザを提供することができる。２）
から９）によれば、偏波スイッチング制御をより効率的
に行ない得る１）のような半導体レーザを提供できる。
７）、１４）によれば、１）のような半導体レーザで偏
波スイッチングを効率よく行なう為にＴＥモードとＴＭ
モードの利得を近くするための手段を提供できる。１
０）から１３）によれば、単一縦モード発振可能な１）
のような半導体レーザで提供できる。１６）、１８）、
１９）によれば、１）のような半導体レーザで発振波長
を変えながら偏波変調させるレーザ及び駆動方法を提供
でき、波長多重光伝送の光源として適用できる。１７）
によれば、１）のような半導体レーザで偏波変調させる
駆動方法を提供できる。２０）、２２）によれば、１）
のような半導体レーザを駆動して、簡単に安価な光通信
を行なうことができる。２１）によれば、１）のような
半導体レーザで低コストで多重度の高い波長多重光伝送
を実現できる。２３）、２４）によれば、２１）のよう
な高密度波長多重光伝送を用いて、低コストでスループ
ットの高い光ＡＮシステムを構築できる。
請求項に対応して次のような効果がある。１）によれ
ば、レーザ作製上の設計値からのずれに特性が大きく左
右されることがなく、安定に歩留まり良く偏波スイッチ
ング可能な半導体レーザを提供することができる。２）
から９）によれば、偏波スイッチング制御をより効率的
に行ない得る１）のような半導体レーザを提供できる。
７）、１４）によれば、１）のような半導体レーザで偏
波スイッチングを効率よく行なう為にＴＥモードとＴＭ
モードの利得を近くするための手段を提供できる。１
０）から１３）によれば、単一縦モード発振可能な１）
のような半導体レーザで提供できる。１６）、１８）、
１９）によれば、１）のような半導体レーザで発振波長
を変えながら偏波変調させるレーザ及び駆動方法を提供
でき、波長多重光伝送の光源として適用できる。１７）
によれば、１）のような半導体レーザで偏波変調させる
駆動方法を提供できる。２０）、２２）によれば、１）
のような半導体レーザを駆動して、簡単に安価な光通信
を行なうことができる。２１）によれば、１）のような
半導体レーザで低コストで多重度の高い波長多重光伝送
を実現できる。２３）、２４）によれば、２１）のよう
な高密度波長多重光伝送を用いて、低コストでスループ
ットの高い光ＡＮシステムを構築できる。
【図１】図１は本発明によるＤＦＢレーザの斜視図。
【図２】図２は本発明によるリッジ導波路型ＤＦＢレー
ザの平面図およびＡ−Ａ’断面図。
ザの平面図およびＡ−Ａ’断面図。
【図３】図３は光導波路の幅と有効屈折率の関係の偏波
依存性を説明する図。
依存性を説明する図。
【図４】図４は本発明による第１の実施例の半導体レー
ザの電流−光出力特性のグラフ図。
ザの電流−光出力特性のグラフ図。
【図５】図５は変調波形と偏波変調波形を説明する図。
【図６】図６は本発明による第２の実施例のＤＦＢレー
ザの断面図。
ザの断面図。
【図７】図７は注入電流と発振偏波モードの領域および
発振波長を示す図。
発振波長を示す図。
【図８】図８は本発明による第３の実施例のＤＢＲレー
ザの断面図。
ザの断面図。
【図９】図９は本発明によるレーザを用いた光ＬＡＮシ
ステムに用いられる光−電気変換部の構成例を示す図。
ステムに用いられる光−電気変換部の構成例を示す図。
【図１０】図１０は光ＬＡＮシステムのネットワークを
説明する図。
説明する図。
【図１１】図１１は偏波変調レーザ及びその駆動方法の
従来例を説明する図。
従来例を説明する図。
１０１、６０１、７０１ 基板 １０２、６０２、６０４、７０２ 光ガイド層 １０３、２０１、６０３、７０３ ＳＣＨ−ＭＱＷ活
性層 １０４、２０２、６０５、７０４ クラッド層 １０５、２０３、６０６、７０５ コンタクト層 １０６ 埋め込み層 １０７、１０８、１０９、１１０、２１０、２１１、２
１２、６０７、６０８、６０９、６１０、７０６、７０
７ 電極 ２０６ 絶縁膜 ２０４ ＳｉＯ2 ２０５ ＭＱＷ活性層を混晶化した領域 ６０４ ＳＣＨ層 ｇ 回折格子 ９０１ 光ファイバ ９０２、９０７ 光分岐器 ９０３ 波長選択受信器 ９０４、１０００ 半導体レーザ ９０５、１００１ 偏光子 ９０６ 光アイソレータ
性層 １０４、２０２、６０５、７０４ クラッド層 １０５、２０３、６０６、７０５ コンタクト層 １０６ 埋め込み層 １０７、１０８、１０９、１１０、２１０、２１１、２
１２、６０７、６０８、６０９、６１０、７０６、７０
７ 電極 ２０６ 絶縁膜 ２０４ ＳｉＯ2 ２０５ ＭＱＷ活性層を混晶化した領域 ６０４ ＳＣＨ層 ｇ 回折格子 ９０１ 光ファイバ ９０２、９０７ 光分岐器 ９０３ 波長選択受信器 ９０４、１０００ 半導体レーザ ９０５、１００１ 偏光子 ９０６ 光アイソレータ
Claims (24)
- 【請求項１】半導体レーザ装置において、２つの偏波モ
ードであるＴＥモードとＴＭモードの少なくとも一方の
光の光導波路への閉じ込め係数が、該光導波路の光の進
行方向における一部の領域で他の領域と異なっており、
該閉じ込め係数の異なる領域に注入する電流を変化させ
ることで該２つの偏波モードのしきい値利得の大小関係
が変化し、該半導体レーザの発振モードを該２つの偏波
間でスイッチングできることを特徴とする半導体レーザ
装置。 - 【請求項２】前記閉じ込め係数の異なる領域を設ける手
段が、前記光導波路の幅を変化させることで構成されて
いることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項３】前記閉じ込め係数の異なる領域を設ける手
段が、前記光導波路の厚さを変化させることで構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項４】前記閉じ込め係数の異なる領域を設ける手
段が、前記光導波路の幅および厚さを変化させることで
構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体
レーザ装置。 - 【請求項５】前記光導波路が上部クラッド層に段差を設
けたリッジ型であつて、半導体レーザ装置の活性層が多
重量子井戸で形成され、リッジ外部の多重量子井戸を混
晶化することで閉じ込め係数の異なる領域を設けること
を特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】多重量子井戸を混晶化する手段が、ＳｉＯ
xあるいはＳｉＮxを成膜して加熱処理することであるこ
とを特徴とする請求項５記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項７】半導体レーザ装置の活性層は引っ張り歪が
導入された多重量子井戸で構成され、ヘビーホールの基
底準位とライトホールの基底準位がほは等しいか若しく
は後者の方が電子の基底準位に近い構成としたことを特
徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項８】半導体レーザ装置の活性層は半導体化合物
の単層から成ることを特徴とする請求項１記載の半導体
レーザ装置。 - 【請求項９】半導体レーザ装置は、両端面へき開のファ
ブリペローレーザであることを特徴とする請求項１乃至
８の何れかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１０】半導体レーザ装置は、回折格子を具備し
た分布帰還型レーザであることを特徴とする請求項１乃
至８の何れかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１１】半導体レーザ装置は、回折格子を具備し
た分布帰還型レーザであり、さらに該回折格子が位相シ
フト領域を有することを特徴とする請求項１０記載の半
導体レーザ装置。 - 【請求項１２】半導体レーザ装置は、回折格子を具備し
た分布帰還型レーザであり、さらに端面に無反射コーテ
ィングが施されているを特徴とする請求項１０記載の半
導体レーザ装置。 - 【請求項１３】半導体レーザ装置は、共振器方向に直列
に回折格子を具備した分布反射器を持つ分布反射型レー
ザであることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記
載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１４】半導体レーザ装置の活性層において、主
にＴＭモードに利得を与えるライトホールの基底準位と
電子の基底準位間のエネルギーバンドギャップに対応す
る波長の近傍に、ブラッグ波長が来るように前記回折格
子のピッチを設定し、ブラッグ波長でのしきい値利得が
ＴＥモードとＴＭモードでほは等しくなる様に構成され
ている分布帰還型レーザまたは分布反射型レーザである
ことを特徴とする請求項１０乃至１３の何れかに記載の
半導体レーザ装置。 - 【請求項１５】半導体レーザ装置の活性層は無歪みの多
重量子井戸構造から成り、該活性層において、主にＴＭ
モードに利得を与えるライトホールの基底準位と電子の
基底準位間のエネルギーバンドギャップに対応する波長
の近傍に、ブラッグ波長が来るように回折格子のピッチ
が設定されていることを特徴とする請求項１０乃至１３
の何れかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項１６】電極を光導波路の光の進行方向に複数設
け、光導波路の光の進行方向に不均一に電流注入するこ
とが可能であり、該活性層の電流の不均一注入によって
レーザ発振波長を変化せしめ、該閉じ込め係数の異なる
領域の電流を変化させることで偏波スイッチングせしめ
ることを特徴とする請求項１乃至１５の何れかに記載の
半導体レーザ装置。 - 【請求項１７】請求項１乃至１６の何れかに記載の半導
体レーザ装置の駆動方法において、該閉じ込め係数の異
なる領域の電流を変化させることで偏波スイッチングせ
しめることを特徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。 - 【請求項１８】請求項１乃至１６の何れかに記載の半導
体レーザ装置の駆動方法において、光導波路の光の進行
方向に対して、活性層への電流の不均一注入によってレ
ーザ発振波長を変化せしめ、該閉じ込め係数の異なる領
域の電流を変化させることで偏波スイッチングせしめる
ことを特徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。 - 【請求項１９】請求項１３記載の分布反射型半導体レー
ザ装置の駆動方法において、分布反射器の部分に注入す
る電流によって発振波長を変化せしめ、それ以外の光導
波路の部分において、偏波スイッチングせしめることを
特徴とする分布反射型半導体レーザ装置の駆動方法。。 - 【請求項２０】請求項１７、１８又は１９記載の半導体
レーザ装置の駆動方法で偏波スイッチングによる変調を
行ない、偏光子によっていずれか一方の偏波モードのみ
を取り出して信号検波することを特徴とする光通信方
式。 - 【請求項２１】請求項１８又は１９記載の半導体レーザ
装置の駆動方法で波長を変えることができ、偏波スイッ
チングによる変調を行なってその出力端に偏光子を配し
て一方の偏波モードのみ取り出す光通信用光源装置を、
１本の光ファイバに複数接続して複数の波長の光をそれ
ぞれ伝送させ、受信装置において波長可変光バンドパス
フィルタを通して所望の波長の光にのせた信号のみを取
り出して信号検波するように、波長分割多重伝送するこ
とを特徴とする光通信方式。 - 【請求項２２】請求項１乃至１６の何れかに記載の半導
体レーザ装置と、その出力端に配されて一方の偏波モー
ドのみ取り出す偏光子とを有することを特徴とする光通
信用光源装置。 - 【請求項２３】請求項２２記載の光通信用光源装置、及
び波長可変光バンドパスフィルタを通して所望の波長の
光にのせた信号のみを取り出して信号検波する受信装置
を１つにまとめ、請求項２１記載の光通信方式による光
送受信を行なうことを特徴とする光−電気変換装置。 - 【請求項２４】請求項２２記載の光通信用光源装置、及
び波長可変光バンドパスフィルタを通して所望の波長の
光にのせた信号のみを取り出して信号検波する受信装置
を１つにまとめた光−電気変換装置を用い、請求項２１
記載の光通信方式による光送受信を行なうことを特徴と
する波長分割多重光伝送システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7346524A JPH09162502A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7346524A JPH09162502A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162502A true JPH09162502A (ja) | 1997-06-20 |
Family
ID=18384012
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7346524A Pending JPH09162502A (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | 半導体レーザ装置、その駆動方法及びそれを用いた光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09162502A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116569430A (zh) * | 2020-12-03 | 2023-08-08 | Ams-欧司朗国际有限公司 | 辐射发射激光二极管、用于选择辐射发射激光二极管的波导层序列的折射率的方法和用于生产辐射发射激光二极管的方法 |
-
1995
- 1995-12-12 JP JP7346524A patent/JPH09162502A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116569430A (zh) * | 2020-12-03 | 2023-08-08 | Ams-欧司朗国际有限公司 | 辐射发射激光二极管、用于选择辐射发射激光二极管的波导层序列的折射率的方法和用于生产辐射发射激光二极管的方法 |
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