JPH1022571A - Teモード損失選択制御偏波変調半導体レーザ - Google Patents
Teモード損失選択制御偏波変調半導体レーザInfo
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- JPH1022571A JPH1022571A JP19140396A JP19140396A JPH1022571A JP H1022571 A JPH1022571 A JP H1022571A JP 19140396 A JP19140396 A JP 19140396A JP 19140396 A JP19140396 A JP 19140396A JP H1022571 A JPH1022571 A JP H1022571A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】TEモードの損失を選択的に制御することによ
り、損失制御部のTE損失が大きい状態では確実にTM
モード発振が起こり、TE損失が小さい状態では確実に
TEモード発振が起こる様にする作製容易で歩留まりの
良い偏波変調レーザ装置である。 【解決手段】導波路13の端面14におけるTE偏波と
TM偏波の端面反射率が異なることを利用する。端面1
4近傍に電気的に絶縁された電極10を設け、注入電流
または電圧印加で導波光のTEモード損失を選択的に制
御する。この導波光の損失制御により、端面14で反射
されるTE偏波の光量を変化させ、レーザ発振光の偏波
をスイッチングさせる。
り、損失制御部のTE損失が大きい状態では確実にTM
モード発振が起こり、TE損失が小さい状態では確実に
TEモード発振が起こる様にする作製容易で歩留まりの
良い偏波変調レーザ装置である。 【解決手段】導波路13の端面14におけるTE偏波と
TM偏波の端面反射率が異なることを利用する。端面1
4近傍に電気的に絶縁された電極10を設け、注入電流
または電圧印加で導波光のTEモード損失を選択的に制
御する。この導波光の損失制御により、端面14で反射
されるTE偏波の光量を変化させ、レーザ発振光の偏波
をスイッチングさせる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信において使
用される高速変調時でも波長チャーピングの小さい半導
体レーザ等の半導体装置に関しており、特に、注入電流
或は電界印加によりレーザ発振のTE偏波とTM偏波が
スイッチングする偏波変調レーザ、それを用いた通信シ
ステム等に関するものである。
用される高速変調時でも波長チャーピングの小さい半導
体レーザ等の半導体装置に関しており、特に、注入電流
或は電界印加によりレーザ発振のTE偏波とTM偏波が
スイッチングする偏波変調レーザ、それを用いた通信シ
ステム等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、レーザ発振の偏光状態をTE偏波
とTM偏波の間で切り換え可能な半導体レーザとして、
特開昭62−42593号明細書及び特開平2−159
781号明細書等に記載されているものがある。
とTM偏波の間で切り換え可能な半導体レーザとして、
特開昭62−42593号明細書及び特開平2−159
781号明細書等に記載されているものがある。
【0003】特開平2−159781号明細書に記載さ
れている半導体レーザの構成を図7に示す。同図の半導
体レーザは、λ/4シフトを有する分布帰還型半導体レ
ーザであり、λ/4シフトがある部分とそれ以外の部分
とに別々に電流注入を行える電極構造となっている。
れている半導体レーザの構成を図7に示す。同図の半導
体レーザは、λ/4シフトを有する分布帰還型半導体レ
ーザであり、λ/4シフトがある部分とそれ以外の部分
とに別々に電流注入を行える電極構造となっている。
【0004】図7において、1110はn−InP基
板、1112は1次の回折格子、1114は光導波路
層、1116はアンドープInGaAs活性層(バンド
ギャップ波長1.55μm、厚さ0.1μm)、111
8はp−GaInAsPアンチメルトバック層、111
9はp−InPクラッド層、1120はp+−InGa
AsPキャップ層、1122はp−InP層、1123
はn−InP層、1124はアンドープGaInAsP
キャップ層、1126、1128は電極、1127はλ
/4シフト部分を含む領域へ電流を注入するための電
極、1129は反射防止膜である。
板、1112は1次の回折格子、1114は光導波路
層、1116はアンドープInGaAs活性層(バンド
ギャップ波長1.55μm、厚さ0.1μm)、111
8はp−GaInAsPアンチメルトバック層、111
9はp−InPクラッド層、1120はp+−InGa
AsPキャップ層、1122はp−InP層、1123
はn−InP層、1124はアンドープGaInAsP
キャップ層、1126、1128は電極、1127はλ
/4シフト部分を含む領域へ電流を注入するための電
極、1129は反射防止膜である。
【0005】図8を用いて、図7に示した分布帰還型半
導体レーザの動作を説明する。図8(a)、(b)、
(c)はαL(モードゲインαと共振器長Lとの積)と
波長(ブラッグ波長からのずれ)との関係をTEモード
とTMモードについて示してある。図8(a)では、共
振器中央部へ電極1127を用いて電流を注入し、TM
モードで3λ/4条件であるが、TEモードでは3λ/
4条件から離れた量となるように調整してある(各モー
ドは○印で示してある)。この状態では、TMモードに
対する必要なゲインが小さくなるためTM光が発振す
る。この状態から電極1127へ注入する電流量を変化
させ上記シフト量を変化させると、TMモードのしきい
値は増加し、TEモードのしきい値は減少する。よっ
て、図8(b)のように、両モードでほぼしきい値が一
致した状態を経て、図8(c)のようにTEモードのし
きい値の方が小さくなる状態となり、TE光が発振す
る。
導体レーザの動作を説明する。図8(a)、(b)、
(c)はαL(モードゲインαと共振器長Lとの積)と
波長(ブラッグ波長からのずれ)との関係をTEモード
とTMモードについて示してある。図8(a)では、共
振器中央部へ電極1127を用いて電流を注入し、TM
モードで3λ/4条件であるが、TEモードでは3λ/
4条件から離れた量となるように調整してある(各モー
ドは○印で示してある)。この状態では、TMモードに
対する必要なゲインが小さくなるためTM光が発振す
る。この状態から電極1127へ注入する電流量を変化
させ上記シフト量を変化させると、TMモードのしきい
値は増加し、TEモードのしきい値は減少する。よっ
て、図8(b)のように、両モードでほぼしきい値が一
致した状態を経て、図8(c)のようにTEモードのし
きい値の方が小さくなる状態となり、TE光が発振す
る。
【0006】以上のように電極1127へ注入する電流
量を変化させることにより、出力光の偏光方向をTEと
TMの間で切り換えることができる。
量を変化させることにより、出力光の偏光方向をTEと
TMの間で切り換えることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では位相シフト量を調整して発振光の偏光をTEと
TMの間で選択するために、各偏光状態に対する波長と
αLの関係(図8の破線)が、位相シフト量を調整して
偏光を切り換えられる範囲内でなければならず、素子作
製上、導波路の幅や厚さと回折格子のブラッグ波長を精
度よく合わせなければならなかった。
来例では位相シフト量を調整して発振光の偏光をTEと
TMの間で選択するために、各偏光状態に対する波長と
αLの関係(図8の破線)が、位相シフト量を調整して
偏光を切り換えられる範囲内でなければならず、素子作
製上、導波路の幅や厚さと回折格子のブラッグ波長を精
度よく合わせなければならなかった。
【0008】よって、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、TEモードの損失を選択的に制御することにより、
損失制御部のTE損失が大きい状態では確実にTMモー
ドで発振し、TE損失が小さい状態では確実にTEモー
ドで発振し、しかも、素子作製が容易で歩留まりの良い
偏波変調レーザ、それを用いた通信システム等を提供す
ることにある。
み、TEモードの損失を選択的に制御することにより、
損失制御部のTE損失が大きい状態では確実にTMモー
ドで発振し、TE損失が小さい状態では確実にTEモー
ドで発振し、しかも、素子作製が容易で歩留まりの良い
偏波変調レーザ、それを用いた通信システム等を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為の
本発明の構成を、各請求項に対応して以下に述べる。
本発明の構成を、各請求項に対応して以下に述べる。
【0010】本発明の第1の構成(請求項1に対応)で
は、導波路端面におけるTE偏波とTM偏波の端面反射
率が異なることを利用して、端面近傍に電気的に絶縁さ
れた電極を設け、注入電流または電圧印加で導波光のT
Eモード損失を選択的に制御する。この導波光の損失制
御により、端面で反射されるTE偏波の光量を変化さ
せ、レーザ発振光の偏波をスイッチングさせるものであ
る。即ち、半導体レーザ構造の共振器方向の端面近傍に
電気的に分離されている電極が設けられ、該電極への電
流注入又は電界印加により、導波光のTEモードの損失
を選択的に制御する損失制御部が設けられ、該損失制御
部を制御することにより、レーザ発振光の偏光状態をT
E、TM間でスイッチングさせることを特徴とする偏波
変調半導体レーザである。
は、導波路端面におけるTE偏波とTM偏波の端面反射
率が異なることを利用して、端面近傍に電気的に絶縁さ
れた電極を設け、注入電流または電圧印加で導波光のT
Eモード損失を選択的に制御する。この導波光の損失制
御により、端面で反射されるTE偏波の光量を変化さ
せ、レーザ発振光の偏波をスイッチングさせるものであ
る。即ち、半導体レーザ構造の共振器方向の端面近傍に
電気的に分離されている電極が設けられ、該電極への電
流注入又は電界印加により、導波光のTEモードの損失
を選択的に制御する損失制御部が設けられ、該損失制御
部を制御することにより、レーザ発振光の偏光状態をT
E、TM間でスイッチングさせることを特徴とする偏波
変調半導体レーザである。
【0011】本発明の第2の構成(請求項2に対応)で
は、損失制御部の導波路を、無歪の多重量子井戸、また
は圧縮歪が導入された多重量子井戸で構成することによ
り、導波光のTEモード損失を選択的に制御するもので
ある。
は、損失制御部の導波路を、無歪の多重量子井戸、また
は圧縮歪が導入された多重量子井戸で構成することによ
り、導波光のTEモード損失を選択的に制御するもので
ある。
【0012】本発明の第3の構成(請求項3に対応)で
は、DBR領域(またはDFB領域)の端面近傍に設け
られた電気的に絶縁された電極への電流注入または電圧
印加で導波光のTEモード損失を制御する。この導波光
の損失制御により、端面で反射されるTE偏波の光量を
増加させることで、回折格子によるブラッグ反射光(ま
たは帰還光)と合わせた反射光のTE偏波の割合が増加
し、DBR(DFB)モードのレーザ発振をTMからT
Eヘスイッチングさせる。即ち、前記半導体レーザ構造
が、分布帰還又は分布ブラッグ反射型半導体レーザであ
り、前記損失制御部の導波損失を制御するための電極
が、分布帰還部又は分布ブラッグ反射部の端面近傍に形
成されていることを特徴とする偏波変調半導体レーザで
ある。
は、DBR領域(またはDFB領域)の端面近傍に設け
られた電気的に絶縁された電極への電流注入または電圧
印加で導波光のTEモード損失を制御する。この導波光
の損失制御により、端面で反射されるTE偏波の光量を
増加させることで、回折格子によるブラッグ反射光(ま
たは帰還光)と合わせた反射光のTE偏波の割合が増加
し、DBR(DFB)モードのレーザ発振をTMからT
Eヘスイッチングさせる。即ち、前記半導体レーザ構造
が、分布帰還又は分布ブラッグ反射型半導体レーザであ
り、前記損失制御部の導波損失を制御するための電極
が、分布帰還部又は分布ブラッグ反射部の端面近傍に形
成されていることを特徴とする偏波変調半導体レーザで
ある。
【0013】本発明の第4の構成(請求項4に対応)で
は、端面に誘電体多層膜で高反射面を形成しTEモード
の反射光量を増大させるものである。即ち、前記損失制
御部の端面に高反射コーティングを施し、端面反射率を
増大させたことを特徴とする偏波変調半導体レーザであ
る。
は、端面に誘電体多層膜で高反射面を形成しTEモード
の反射光量を増大させるものである。即ち、前記損失制
御部の端面に高反射コーティングを施し、端面反射率を
増大させたことを特徴とする偏波変調半導体レーザであ
る。
【0014】本発明の第5の構成(請求項5に対応)で
は、端面反射の寄与がない状態で、TM発振を確実に生
じさせるためのものである。即ち、半導体レーザ構造の
活性層に引つ張り歪を導入することにより、利得のTE
成分とTM成分がほぼ等しいか、TM成分がTE成分よ
り大きい様に設定されていることを特徴とする偏波変調
半導体レーザである。
は、端面反射の寄与がない状態で、TM発振を確実に生
じさせるためのものである。即ち、半導体レーザ構造の
活性層に引つ張り歪を導入することにより、利得のTE
成分とTM成分がほぼ等しいか、TM成分がTE成分よ
り大きい様に設定されていることを特徴とする偏波変調
半導体レーザである。
【0015】本発明の第6、7の構成(請求項6、7に
対応)では、注入電流による位相及び利得の制御を端面
付近の損失制御と同期させることにより、TE/TMス
イッチングを確実に行なわせるものである。即ち、半導
体レーザ構造の他の少なくとも1つの電極への変調電流
と損失制御部への変調電流注入または電圧印加を同期さ
せて偏波スイッチングを行なう様に構成されていること
を特徴とする偏波変調半導体レーザである。また、TM
利得が優勢な活性領域とTE利得が優勢な活性領域が夫
々独立な電極を有しており、TE利得活性領域への変調
電流注入と損失制御部への変調電流注入または電圧印加
を同期させて偏波スイッチングを行なう様に構成されて
いることを特徴とする偏波変調半導体レーザである。
対応)では、注入電流による位相及び利得の制御を端面
付近の損失制御と同期させることにより、TE/TMス
イッチングを確実に行なわせるものである。即ち、半導
体レーザ構造の他の少なくとも1つの電極への変調電流
と損失制御部への変調電流注入または電圧印加を同期さ
せて偏波スイッチングを行なう様に構成されていること
を特徴とする偏波変調半導体レーザである。また、TM
利得が優勢な活性領域とTE利得が優勢な活性領域が夫
々独立な電極を有しており、TE利得活性領域への変調
電流注入と損失制御部への変調電流注入または電圧印加
を同期させて偏波スイッチングを行なう様に構成されて
いることを特徴とする偏波変調半導体レーザである。
【0016】更に、本発明の第8の構成(請求項8に対
応)は、上記の偏波変調半導体レーザと、半導体レーザ
から出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発
振による光のみを取り出す偏光子などの偏光選択手段と
から成ることを特徴とする光源装置である。これによ
り、高速変調時でもチャーピングの少ない強度変調信号
が得られる。
応)は、上記の偏波変調半導体レーザと、半導体レーザ
から出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発
振による光のみを取り出す偏光子などの偏光選択手段と
から成ることを特徴とする光源装置である。これによ
り、高速変調時でもチャーピングの少ない強度変調信号
が得られる。
【0017】本発明の第9の構成(請求項9に対応)
は、上記の偏波変調半導体レーザと、半導体レーザから
出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発振に
よる光のみを取り出す偏光子などの偏光選択手段とから
成る光源装置を備えた光送信機、前記偏光選択手段によ
って取り出された光を伝送する伝送手段、及び伝送手段
によって伝送された光を受信する光受信機から成ること
を特徴とする光通信システムである。
は、上記の偏波変調半導体レーザと、半導体レーザから
出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発振に
よる光のみを取り出す偏光子などの偏光選択手段とから
成る光源装置を備えた光送信機、前記偏光選択手段によ
って取り出された光を伝送する伝送手段、及び伝送手段
によって伝送された光を受信する光受信機から成ること
を特徴とする光通信システムである。
【0018】本発明の第10の構成(請求項10に対
応)は、上記の偏波変調半導体レーザと、半導体レーザ
から出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発
振による光のみを取り出す偏光子などの偏光選択手段と
から成る光源装置を用い、所定のバイアス電流に送信信
号に応じて変調された電流または所定のバイアス電圧に
送信信号に応じて変調された電圧を重畳して半導体レー
ザに供給することによって、偏光選択手段から送信信号
に応じて強度変調された信号光を取り出し、この信号光
を光受信機に向けて送信することを特徴とする光通信方
法である。
応)は、上記の偏波変調半導体レーザと、半導体レーザ
から出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発
振による光のみを取り出す偏光子などの偏光選択手段と
から成る光源装置を用い、所定のバイアス電流に送信信
号に応じて変調された電流または所定のバイアス電圧に
送信信号に応じて変調された電圧を重畳して半導体レー
ザに供給することによって、偏光選択手段から送信信号
に応じて強度変調された信号光を取り出し、この信号光
を光受信機に向けて送信することを特徴とする光通信方
法である。
【0019】
第1実施例 図1は、本発明によるチューナブルDBR構造を用いた
偏波変調レーザの第1実施例の部分断面を含む斜視図で
ある。同図において、1は下部共通電極、2はn−In
P基板及びn−InP下部クラッド層、3は高抵抗In
P埋込み層、4は活性層となるバンド端波長略1.55
μmのInGaAsP層、5はp−InP上部クラッド
層、6はp−InGaAsコンタクト層、7は活性領域
(最も左側の領域)に電流を注入するための電極、8は
位相調整領域の電極、9はDBR領域の電極、10は本
発明の特徴である吸収領城(最も右側の領域)の電極、
11は光導波層となるバンド端波長略1.45μmのI
nGaAsP層、12は光導波層に形成されたピッチ略
240nmの回折格子、13は導波光のTEモード選択
吸収層となる圧縮歪InGaAsと無歪InGaAsP
で構成されるバンド端波長略1.60μmの多重量子井
戸層、14は端面に誘電体多層膜で形成された高反射膜
である。また、電極9のDBR領域は、ブラッグ反射器
として有効な長さ(有効DBR長)より短く設定されて
いる。
偏波変調レーザの第1実施例の部分断面を含む斜視図で
ある。同図において、1は下部共通電極、2はn−In
P基板及びn−InP下部クラッド層、3は高抵抗In
P埋込み層、4は活性層となるバンド端波長略1.55
μmのInGaAsP層、5はp−InP上部クラッド
層、6はp−InGaAsコンタクト層、7は活性領域
(最も左側の領域)に電流を注入するための電極、8は
位相調整領域の電極、9はDBR領域の電極、10は本
発明の特徴である吸収領城(最も右側の領域)の電極、
11は光導波層となるバンド端波長略1.45μmのI
nGaAsP層、12は光導波層に形成されたピッチ略
240nmの回折格子、13は導波光のTEモード選択
吸収層となる圧縮歪InGaAsと無歪InGaAsP
で構成されるバンド端波長略1.60μmの多重量子井
戸層、14は端面に誘電体多層膜で形成された高反射膜
である。また、電極9のDBR領域は、ブラッグ反射器
として有効な長さ(有効DBR長)より短く設定されて
いる。
【0020】上記構成において、電極10の吸収領域へ
の電流注入量を、吸収層13の吸収損失が大きい状態に
設定し、電極7の活性領域および電極8の位相調整領域
へしきい電流値以上の電流を注入すると、吸収層13で
TEモードが選択的に吸収されることにより、回折格子
12のブラッグ波長付近でTMモードのレーザ発振を生
じる。
の電流注入量を、吸収層13の吸収損失が大きい状態に
設定し、電極7の活性領域および電極8の位相調整領域
へしきい電流値以上の電流を注入すると、吸収層13で
TEモードが選択的に吸収されることにより、回折格子
12のブラッグ波長付近でTMモードのレーザ発振を生
じる。
【0021】次に、吸収領域の電極10に電流を注入す
ると、吸収層13の吸収が減少し、導波光は反射膜14
が形成された高反射端面まで到達するので、活性層4へ
のブラッグ波長の反射率は、電極9のDBR領域の反射
率に高反射端面の反射率を加えた値となる。この時、D
BR領域のTE、TMモードの反射率はほは同じである
が、高反射端面の反射率は、吸収層13の厚さが略0.
5μm、幅が略2μmであるため、TEモードの反射率
が高くなる。したがって、全体として活性層4へ反射さ
れる光量はTEモードの割合が高くなるので、レーザ発
振はTMモードがらTEモードヘ偏波がスイッチングす
る。
ると、吸収層13の吸収が減少し、導波光は反射膜14
が形成された高反射端面まで到達するので、活性層4へ
のブラッグ波長の反射率は、電極9のDBR領域の反射
率に高反射端面の反射率を加えた値となる。この時、D
BR領域のTE、TMモードの反射率はほは同じである
が、高反射端面の反射率は、吸収層13の厚さが略0.
5μm、幅が略2μmであるため、TEモードの反射率
が高くなる。したがって、全体として活性層4へ反射さ
れる光量はTEモードの割合が高くなるので、レーザ発
振はTMモードがらTEモードヘ偏波がスイッチングす
る。
【0022】この際、電極10のTE/TMの吸収制御
部への電流注入に同期して、電極8の位相調整領域への
電流注入によって調整される位相条件を、TM発振の最
適条件からTE発振の最適条件へ変化させることによ
り、単一モード性に優れた偏波スイッチングが可能であ
る。
部への電流注入に同期して、電極8の位相調整領域への
電流注入によって調整される位相条件を、TM発振の最
適条件からTE発振の最適条件へ変化させることによ
り、単一モード性に優れた偏波スイッチングが可能であ
る。
【0023】また、DBR領域の電極9への電流注入量
を制御することで、発振波長をチューニングすることが
できる。
を制御することで、発振波長をチューニングすることが
できる。
【0024】本実施例では、活性層4としてバンド端波
長略1.55μmのInGaAsPを使用することによ
り、TEとTMの利得をほぼ等しくして、電極10の吸
収制御部に損失を持たせた状態で、TM発振を実現し
た。しかし、活性層4として引っ張り歪みを導入した量
子井戸構造を使用することにより、TMの利得をTEの
利得より大きくし、前記吸収損失を持たせた状態でTM
モード発振を確実に生じさせることができる。
長略1.55μmのInGaAsPを使用することによ
り、TEとTMの利得をほぼ等しくして、電極10の吸
収制御部に損失を持たせた状態で、TM発振を実現し
た。しかし、活性層4として引っ張り歪みを導入した量
子井戸構造を使用することにより、TMの利得をTEの
利得より大きくし、前記吸収損失を持たせた状態でTM
モード発振を確実に生じさせることができる。
【0025】更に、吸収層13のバンド端波長を略1.
50μmとして、電界印加による吸収端シフト(Qua
ntum Confined Stark Effec
t)を利用すれば(電界を印加した時、吸収層13のバ
ンド端波長が長くなりTEモード光が吸収されるのでT
Mモードで発振し、電界を印加しない時にはTEモード
で発振する)、高速の偏波スイッチングが可能となる。
50μmとして、電界印加による吸収端シフト(Qua
ntum Confined Stark Effec
t)を利用すれば(電界を印加した時、吸収層13のバ
ンド端波長が長くなりTEモード光が吸収されるのでT
Mモードで発振し、電界を印加しない時にはTEモード
で発振する)、高速の偏波スイッチングが可能となる。
【0026】第2実施例 図2は、本発明によるチューナブルDFB構造を用いた
偏波変調レーザの第2実施例の共振器方向の断面図であ
る。図2において、図1と同じ機能部は同一番号を付し
た。図2において、1は下部共通電極、2はn−InP
基板及びn−InP下部クラッド層、4は活性層となる
バンド端波長略1.55μmのInGaAsP層、5は
p−InP上部クラッド層、6はp−InGaAsコン
タクト層、201、203は電流を注入するための電
極、202はλ/4位相シフト212を含む領域へ電流
を注入するための電極、10は本発明の特徴である吸収
領城の電極、11は光導波層となるバンド端波長略1.
15μmのInGaAsP層、12は光導波層に形成さ
れたビッチ略240nmの回折格子、212は回折格子
21のλ/4位相シフト部、13は導波光のTEモード
選択吸収層となる圧縮歪InGaAsと無歪InGaA
sPで構成されるバンド端波長略1.60μmの多重量
子井戸層、14は誘電体多層膜で形成された高反射膜、
215は誘電体多層膜で形成された低反射膜である。
偏波変調レーザの第2実施例の共振器方向の断面図であ
る。図2において、図1と同じ機能部は同一番号を付し
た。図2において、1は下部共通電極、2はn−InP
基板及びn−InP下部クラッド層、4は活性層となる
バンド端波長略1.55μmのInGaAsP層、5は
p−InP上部クラッド層、6はp−InGaAsコン
タクト層、201、203は電流を注入するための電
極、202はλ/4位相シフト212を含む領域へ電流
を注入するための電極、10は本発明の特徴である吸収
領城の電極、11は光導波層となるバンド端波長略1.
15μmのInGaAsP層、12は光導波層に形成さ
れたビッチ略240nmの回折格子、212は回折格子
21のλ/4位相シフト部、13は導波光のTEモード
選択吸収層となる圧縮歪InGaAsと無歪InGaA
sPで構成されるバンド端波長略1.60μmの多重量
子井戸層、14は誘電体多層膜で形成された高反射膜、
215は誘電体多層膜で形成された低反射膜である。
【0027】動作は第1実施例と実質的に同じで、吸収
層13の吸収損失が大きい状態で、電極201、203
および202にしきい電流値以上の電流を注入し、回折
格子12のブラッグ波長付近でTMモードのレーザ発振
を生じさせる。
層13の吸収損失が大きい状態で、電極201、203
および202にしきい電流値以上の電流を注入し、回折
格子12のブラッグ波長付近でTMモードのレーザ発振
を生じさせる。
【0028】次に、吸収領域の電極10に電流注入また
は電界印加により、吸収層13の吸収を減少させ、DF
Bの帰還光に、端面からの反射率の高いTE成分が上乗
せされ、TEモードが優位となってレーザ発振がTMモ
ードからTEモードにスイッチングする。
は電界印加により、吸収層13の吸収を減少させ、DF
Bの帰還光に、端面からの反射率の高いTE成分が上乗
せされ、TEモードが優位となってレーザ発振がTMモ
ードからTEモードにスイッチングする。
【0029】第3実施例 図3は、チューナブルDBR構造を用いた偏波変調レー
ザの第3の実施例の共振器方向の断面図である。図3に
おいて、図1と同じ機能部は同一番号を付した。第1実
施例との違いは、活性領域が独立な2電極71、72で
構成されており、電流注入によって活性層41はTM利
得がTE利得より大きく、活性層42はTE利得がTM
利得より大きくなるように形成されている。
ザの第3の実施例の共振器方向の断面図である。図3に
おいて、図1と同じ機能部は同一番号を付した。第1実
施例との違いは、活性領域が独立な2電極71、72で
構成されており、電流注入によって活性層41はTM利
得がTE利得より大きく、活性層42はTE利得がTM
利得より大きくなるように形成されている。
【0030】このような状態は、活性層41、42の積
層方向に引っ張り歪と圧縮歪を導入し、注入電流でTE
とTMの利得の大小関係が逆転する構成や、活性層41
のウェル層に引っ張り歪、活性層42のウェル層に圧縮
歪を導入する構成で実現できる。
層方向に引っ張り歪と圧縮歪を導入し、注入電流でTE
とTMの利得の大小関係が逆転する構成や、活性層41
のウェル層に引っ張り歪、活性層42のウェル層に圧縮
歪を導入する構成で実現できる。
【0031】動作は、吸収層13に吸収損失が存在する
ように吸収領域の電極10に電流注入または電界印加し
た状態で、電極71、72、8および9に電流を注入
し、回折格子12のブラッグ波長付近でTMモードのレ
ーザ発振を生じさせる。本構造では、TM利得領城とT
E利得領域が独立の電極71、72を有しているので、
それぞれの電極への電流を調整することにより、TMモ
ードの発振を確実に達成できる。
ように吸収領域の電極10に電流注入または電界印加し
た状態で、電極71、72、8および9に電流を注入
し、回折格子12のブラッグ波長付近でTMモードのレ
ーザ発振を生じさせる。本構造では、TM利得領城とT
E利得領域が独立の電極71、72を有しているので、
それぞれの電極への電流を調整することにより、TMモ
ードの発振を確実に達成できる。
【0032】次に、吸収領域の電極10のバイアスを変
化させて吸収層13の吸収損失を減少させると同時に、
電極72のTE利得領域への注入電流を増加させるか、
または、電極71のTM利得領域への注入電流を減少さ
せることにより、TEモードの反射光(電極9のDBR
領域のブラッグ反射と誘電体多層膜14の端面反射の
和)の増大とTE利得の増大により、レーザ発振がTM
モードからTEモードにスイッチングする。この際、T
MモードとTEモードの位相の違いを調整するために、
位相調整領域の電極8のバイアス条件を同時に変化させ
ることは、安定なTM/TEスイッチングに有効であ
る。
化させて吸収層13の吸収損失を減少させると同時に、
電極72のTE利得領域への注入電流を増加させるか、
または、電極71のTM利得領域への注入電流を減少さ
せることにより、TEモードの反射光(電極9のDBR
領域のブラッグ反射と誘電体多層膜14の端面反射の
和)の増大とTE利得の増大により、レーザ発振がTM
モードからTEモードにスイッチングする。この際、T
MモードとTEモードの位相の違いを調整するために、
位相調整領域の電極8のバイアス条件を同時に変化させ
ることは、安定なTM/TEスイッチングに有効であ
る。
【0033】第4実施例 図4に、本発明による半導体レーザを波長多重光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)の構成例を示し、図5、図6にそのノ
ード501を用いた光LANシステムの構成例を示す。
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)の構成例を示し、図5、図6にそのノ
ード501を用いた光LANシステムの構成例を示す。
【0034】外部に接続された光ファイバ500を媒体
として光信号がノード501に取り込まれ、分岐部50
2によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置503に入射する。この受信装置503により所望
の波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。一方、
ノード501から光信号を送信する場合には、上記実施
例の半導体レーザ装置504を信号に従って制御回路で
適当な方法で駆動し、偏波変調して、偏光板507(こ
れにより偏波変調信号が振幅強度変調信号に変換され
る)を通して(更にアイソレータを入れてもよい)出力
光を合流部506を介して光伝送路500に入射せしめ
る。また、半導体レーザ及び波長可変光フィルタを2つ
以上の複数設けて、波長可変範囲を広げることもでき
る。
として光信号がノード501に取り込まれ、分岐部50
2によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置503に入射する。この受信装置503により所望
の波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。一方、
ノード501から光信号を送信する場合には、上記実施
例の半導体レーザ装置504を信号に従って制御回路で
適当な方法で駆動し、偏波変調して、偏光板507(こ
れにより偏波変調信号が振幅強度変調信号に変換され
る)を通して(更にアイソレータを入れてもよい)出力
光を合流部506を介して光伝送路500に入射せしめ
る。また、半導体レーザ及び波長可変光フィルタを2つ
以上の複数設けて、波長可変範囲を広げることもでき
る。
【0035】光LANシステムのネットワークとして、
図5に示すものはバス型であり、AおよびBの方向にノ
ード801〜805を接続しネットワーク化された多数
の端末及びセンタ811〜815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800上に直列に
配することが必要となる。また、各端末811〜815
にノード801〜805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伝送が可能とな
る。また、ネットワークの方式として、図5のAとBを
つなげたループ型(図6に示す)やスター型あるいはそ
れらを複合した形態等のものでも良い。
図5に示すものはバス型であり、AおよびBの方向にノ
ード801〜805を接続しネットワーク化された多数
の端末及びセンタ811〜815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800上に直列に
配することが必要となる。また、各端末811〜815
にノード801〜805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伝送が可能とな
る。また、ネットワークの方式として、図5のAとBを
つなげたループ型(図6に示す)やスター型あるいはそ
れらを複合した形態等のものでも良い。
【0036】図6において、900は光伝送路、901
〜906は光ノード、911〜914は端末である。
〜906は光ノード、911〜914は端末である。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の各構成に
より以下の様な効果が奏される。
より以下の様な効果が奏される。
【0038】請求項1の構成では、端面近傍に電気的に
絶縁された電極を設け、注入電流或は電圧印加で導波光
のTEモード損失を選択的に制御することにより、レー
ザ発振光の偏波スイッチングを安定的に可能にしてい
る。
絶縁された電極を設け、注入電流或は電圧印加で導波光
のTEモード損失を選択的に制御することにより、レー
ザ発振光の偏波スイッチングを安定的に可能にしてい
る。
【0039】請求項2の構成では、損失制御部の導波路
を、無歪の多重量子井戸又は圧縮歪が導入された多重量
子井戸で構成することにより、導波光のTEモード損失
を選択的に確実に制御可能にしている。
を、無歪の多重量子井戸又は圧縮歪が導入された多重量
子井戸で構成することにより、導波光のTEモード損失
を選択的に確実に制御可能にしている。
【0040】請求項3の構成では、DBR領域(または
DFB領域)の端面近傍の損失制御部により導波光のT
E損失制御を行い、回折格子によるブラッグ反射光(ま
たは帰還光)と合わせた反射光のTE偏波の割合を増加
させ、DBR(DFB)モードのレーザ発振の偏波をT
MからTEモードに確実にスイッチング可能にしてい
る。
DFB領域)の端面近傍の損失制御部により導波光のT
E損失制御を行い、回折格子によるブラッグ反射光(ま
たは帰還光)と合わせた反射光のTE偏波の割合を増加
させ、DBR(DFB)モードのレーザ発振の偏波をT
MからTEモードに確実にスイッチング可能にしてい
る。
【0041】請求項4の構成では、端面に誘電体多層膜
で高反射面を形成しTEモードの反射光量を増大させ、
TEモードヘのスイッチングを容易にした。
で高反射面を形成しTEモードの反射光量を増大させ、
TEモードヘのスイッチングを容易にした。
【0042】請求項5の構成では、端面反射の寄与がな
い状態で、TMモード発振を確実に生じさせることを可
能にしている。
い状態で、TMモード発振を確実に生じさせることを可
能にしている。
【0043】請求項6、7の構成では、注入電流による
位相及び利得の制御を端面付近の損失制御と同期させる
ことにより、TE/TMスイッチングを確実に実現する
ものである。
位相及び利得の制御を端面付近の損失制御と同期させる
ことにより、TE/TMスイッチングを確実に実現する
ものである。
【0044】また、請求項8の構成により、上記の偏波
変調半導体レーザと偏光選択手段を用いて、強度変調信
号を扱う通信システムに適したチャーピングの小さい光
源装置を容易に実現できる。
変調半導体レーザと偏光選択手段を用いて、強度変調信
号を扱う通信システムに適したチャーピングの小さい光
源装置を容易に実現できる。
【0045】また、請求項9の構成により、上記の光源
装置を備えた光送信機、伝送手段、及び伝送手段によっ
て伝送された光を受信する光受信機から成る強度変調信
号を扱う高性能の光通信システムを実現できる。
装置を備えた光送信機、伝送手段、及び伝送手段によっ
て伝送された光を受信する光受信機から成る強度変調信
号を扱う高性能の光通信システムを実現できる。
【0046】また、請求項10の構成により、上記の光
源装置を用い、送信信号に応じて前記半導体レーザを制
御することによって、前記偏光選択手段から送信信号に
応じて強度変調された信号光を取り出し、この信号光を
光受信機に向けて送信する光通信方法が確実に達成され
る。
源装置を用い、送信信号に応じて前記半導体レーザを制
御することによって、前記偏光選択手段から送信信号に
応じて強度変調された信号光を取り出し、この信号光を
光受信機に向けて送信する光通信方法が確実に達成され
る。
【図1】図1は、本発明の第1実施例の部分断面を含む
斜視図である。
斜視図である。
【図2】図2は、本発明の第2実施例の断面図である。
【図3】図3は、本発明の第3実施例の断面図である。
【図4】図4は図5、図6のシステムにおけるノードの
構成例を示す模式図である。
構成例を示す模式図である。
【図5】図5は本発明の半導体レーザを用いたバス型光
LANシステムの構成例を示す模式図である。
LANシステムの構成例を示す模式図である。
【図6】図6は本発明の半導体レーザを用いたループ型
光LANシステムの構成例を示す模式図である。
光LANシステムの構成例を示す模式図である。
【図7】図7は、従来例の断面図である。
【図8】図8は、従来例の位相制御によるTM/TE変
調動作を説明するための模式図である。
調動作を説明するための模式図である。
【符号の説明】 1 下部共通電極 2 InP基板及びInP下部クラッド層 3 高抵抗InP埋込み層 4 TE/TM両者に利得を有する活性層 5 InP上部クラッド層 6 InGaAsコンタクト層 7 活性領域用電極 8,202 位相調整領域用電極 9 DBR領域用電極 10 吸収領域用電極 11 導波層 12 一次回折格子 13 吸収層 14 誘電体多層膜の高反射層 41 TM利得が優位な活性層 42 TE利得が優位な活性層 71 TM利得が優位な活性層への電流注入用電極 72 TE利得が優位な活性層への電流注入用電極 201,203 DFB領域用電極 215 誘電体多層膜の低反射層 212 λ/4シフト部 500,800,900 光伝送路 501,801〜805,901〜906 ノード 502 光分岐部 503 受信装置 504 本発明の半導体レーザ 506 合流部 507 偏光子 811〜815,911〜916 端末
Claims (10)
- 【請求項1】半導体レーザ構造の共振器方向の端面近傍
に電気的に分離されている電極が設けられ、該電極への
電流注入又は電界印加により、導波光のTEモードの損
失を選択的に制御する損失制御部が設けられ、該損失制
御部を制御することにより、レーザ発振光の偏光状態を
TE、TM間でスイッチングさせることを特徴とする偏
波変調半導体レーザ。 - 【請求項2】前記TEモードの損失制御部の導波路が、
無歪の多重量子井戸又は圧縮歪が導入された多重量子井
戸で構成されていることを特徴とする請求項1記載の偏
波変調半導体レーザ。 - 【請求項3】前記半導体レーザ構造が、分布帰還又は分
布ブラッグ反射型半導体レーザであり、前記損失制御部
の導波損失を制御するための電極が、分布帰還部又は分
布ブラッグ反射部の端面近傍に形成されていることを特
徴とする請求項1または2記載の偏波変調半導体レー
ザ。 - 【請求項4】前記損失制御部の端面に高反射コーティン
グを施し、端面反射率を増大させたことを特徴とする請
求項1、2または3記載の偏波変調半導体レーザ。 - 【請求項5】半導体レーザ構造の活性層に引つ張り歪を
導入することにより、利得のTE成分とTM成分がほぼ
等しいか、TM成分がTE成分より大きい様に設定され
ていることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載
の偏波変調半導体レーザ。 - 【請求項6】半導体レーザ構造の他の少なくとも1つの
電極への変調電流と損失制御部への変調電流注入または
電圧印加を同期させて偏波スイッチングを行なう様に構
成されていることを特徴とする請求項請求項1乃至5の
何れかに記載の偏波変調半導体レーザ。 - 【請求項7】TM利得が優勢な活性領域とTE利得が優
勢な活性領域が夫々独立な電極を有しており、TE利得
活性領域への変調電流注入と損失制御部への変調電流注
入または電圧印加を同期させて偏波スイッチングを行な
う様に構成されていることを特徴とする請求項1乃至4
の何れかに記載の偏波変調半導体レーザ。 - 【請求項8】請求項1乃至7の何れかに記載の偏波変調
半導体レーザと、該半導体レーザから出射する光の内、
前記2つの偏波モードの一方の発振による光のみを取り
出す偏光子などの偏光選択手段とから成ることを特徴と
する光源装置。 - 【請求項9】請求項1乃至7の何れかに記載の偏波変調
半導体レーザと、該半導体レーザから出射する光の内、
前記2つの偏波モードの一方の発振による光のみを取り
出す偏光子などの偏光選択手段とから成る光源装置を備
えた光送信機、前記偏光選択手段によって取り出された
光を伝送する伝送手段、及び前記伝送手段によって伝送
された光を受信する光受信機から成ることを特徴とする
光通信システム。 - 【請求項10】請求項1乃至7の何れかに記載の偏波変
調半導体レーザと、該半導体レーザから出射する光の
内、前記2つの偏波モードの一方の発振による光のみを
取り出す偏光子などの偏光選択手段とから成る光源装置
を用い、所定のバイアス電流に送信信号に応じて変調さ
れた電流または所定のバイアス電圧に送信信号に応じて
変調された電圧を重畳して前記半導体レーザに供給する
ことによって、前記偏光選択手段から送信信号に応じて
強度変調された信号光を取り出し、この信号光を光受信
機に向けて送信することを特徴とする光通信方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19140396A JPH1022571A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Teモード損失選択制御偏波変調半導体レーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19140396A JPH1022571A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Teモード損失選択制御偏波変調半導体レーザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022571A true JPH1022571A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=16274032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19140396A Pending JPH1022571A (ja) | 1996-07-02 | 1996-07-02 | Teモード損失選択制御偏波変調半導体レーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1022571A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006011370A1 (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Nec Corporation | 偏光変調レーザ装置 |
| JP2011249619A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変半導体レーザ |
-
1996
- 1996-07-02 JP JP19140396A patent/JPH1022571A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006011370A1 (ja) * | 2004-07-30 | 2006-02-02 | Nec Corporation | 偏光変調レーザ装置 |
| JP2011249619A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 波長可変半導体レーザ |
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