JPH11340566A

JPH11340566A - 分布反射型偏波変調半導体レーザ

Info

Publication number: JPH11340566A
Application number: JP15994998A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Sekiguchi; 芳信関口
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】構成や作製プロセスに対して許容度が大きい偏
波変調半導体レーザである。【解決手段】偏波変調半導体レーザは、ＴＥ偏波モード
とＴＭ偏波モードの利得差が小さい活性層３を有するＤ
ＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部が光の共振器方向に配置さ
れた分布反射型半導体レーザである。ＤＢＲ反射部から
ＤＦＢレーザ部への反射光を制御できる構成を持ち、そ
れによりレーザ発振をＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モード
間でスイッチングさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信等に使用さ
れる半導体レーザに関し、特に、レーザ発振の偏波がＴ
ＥモードとＴＭモード間でスイッチングできる構造を持
つ半導体レーザ、それを用いた装置等に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発振モードがＴＥ偏波とＴＭ偏波
の間でスイッチングする偏波スイッチング半導体レーザ
について、特開平２−１５９７８１に記載された様な構
成がある（図６）。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。

【０００３】同図において、１０はｎ−ＩｎＰ基板、１
２は中央にλ／４位相シフト部を有する１次の回折格
子、１４は厚さ０．１μｍのｎ−ＩｎＧａＡｓＰ光導波
層（バンドギャップ波長λｇ≒１．２７μｍ）、１６は
アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層（バンドギャップ波長
λｇ≒１．５５μｍ、厚さ０．１μｍ）、１８はｐ−Ｇ
ａＩｎＡｓＰアンチメルトバック層、１９はｐ−ＩｎＰ
クラッド層、２０はｐ−ＩｎＧａＡｓＰオーミックコン
タクト層、２２はｐ−ＩｎＰ層、２３はｎ−ＩｎＰ層、
２４はアンドープＩｎＧａＡｓＰキャップ層、２６、２
８は電極、２７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、２９は反射防止膜、３０は分布帰
還型半導体レーザからの光の一方の偏波成分のみを通す
偏光子である。

【０００４】更に、図示する様に、横方向の光と電流の
閉じ込めは、メサストライプ構造で行なっている。ま
た、中央の位相シフトを設けた部分には、上記の様に、
他の部分と独立に電流注入可能とするための電極２７が
設けられている。本従来例では、活性層１６がＩｎＧａ
ＡｓＰのバルクであるため、ＴＥ偏波とＴＭ偏波に対す
る利得がほぼ同じである。そのため、しきい値以上の電
流を電極２６（中央の位相シフト部以外の部分）に流す
ことにより、ＴＥ偏波とＴＭ偏波間の利得のわずかな
差、導波路や回折格子の偏波依存性によってＤＦＢレー
ザは何れか一方の偏波モードで発振する。この状態にお
いて、位相シフト部に電流を注入すると、位相が、レー
ザ発振している一方の偏波モードに対する整合条件を満
たす状態から他方の偏波モードに対する整合条件を満た
す状態にスイッチングし、ＤＦＢレーザの発振モードが
一方の偏波から他方の偏波にスイッチングするものであ
る。

【０００５】

【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、共振方向に均一な構成（均一な活性層、均一
な回折格子）であり、位相シフト部への注入電流で位相
整合条件のみを制御して、偏波スイッチングを実現して
いた。このため、半導体レーザのＴＥ利得とＴＭ利得
は、非常に接近していることが重要な要件となるが、レ
ーザの総合的な利得は活性層のＴＥ／ＴＭ利得だけでな
く、導波路の断面形状、無反射コーティング端面の残留
反射率、回折格子の形状、素子温度、注入電流等によっ
ても変化するため、特性の揃った偏波変調レーザを作製
することは容易ではなかった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来例の課題を解決
するためになされたもので、半導体レーザの構成や作製
プロセスに対して許容度が大きい偏波変調ないし偏波ス
イッチング可能な構成の半導体レーザ及びそれを用いた
装置等を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決する為の手段及び作用】上記目的を実現す
る為に、本発明の偏波変調半導体レーザは、ＴＥ偏波モ
ードとＴＭ偏波モードの利得差が小さい活性層を有する
ＤＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部が光の共振器方向に配置
された分布反射型半導体レーザにおいて、ＤＢＲ反射部
からＤＦＢレーザ部への反射光を制御できる様に構成さ
れ、それによりレーザ発振をＴＥ偏波モードとＴＭ偏波
モード間でスイッチングさせることを特徴とする。即
ち、ＤＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部（回折格子と導波光
の結合係数がＤＦＢレーザ部より大きい）が共振器方向
に配置されており、それぞれに独立に電流注入或は電圧
印加が可能な構成となっている。更に、ＤＦＢレーザ部
の活性層は、ＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モードの利得差
が小さいので、ＤＦＢレーザ部にしきい電流値以上の電
流を注入すると、両方の偏波モードで発振可能となる
が、それぞれの偏波モードの波長とＤＢＲ反射部からの
反射波長（言い換えれば、反射偏波モード或はブラッグ
波長）との差異、両方の偏波モード間の活性層の利得
差、両方の偏波モード間の端面反射の差、両方の偏波モ
ードの端面位相の差により一方の偏波モードでレーザ発
振が生じる。

【０００８】上記状態において、ＤＢＲ反射部への電流
注入又は電界印加の制御を行なうことで、ＤＢＲ反射部
からＤＦＢレーザ部への反射光の波長をＤＦＢレーザ部
のＴＥ偏波モードの波長又はＴＭ偏波モードの波長に近
付けることで、レーザ発振の偏波をＴＥ／ＴＭ間でスイ
ッチングさせるものである。

【０００９】より具体的には、以下の如き態様が可能で
ある。第１には、ＤＢＲ反射部が、注入電流または印加
電界の制御によって、一方の偏波モード光を反射する状
態と他方の偏波モード光を反射する状態の間で変化でき
る様に構成され、それによりレーザ発振をＴＥ偏波モー
ドとＴＭ偏波モード間でスイッチングさせる。即ち、Ｄ
ＢＲ反射部への電流注入又は電界印加の制御によって、
ＤＢＲ反射部の導波路の実効屈折率を変化させることに
より、ＤＢＲ反射部のブラッグ波長（反射波長、反射偏
波モード）をＤＦＢレーザ部の一方の偏波モードの波長
から他方の偏波モードの波長へ変化させ、レーザ発振の
偏波をＴＥ／ＴＭ間でスイッチングさせるものである。

【００１０】第２には、ＤＢＲ反射部を、反射波長がＤ
ＦＢモードの一方の偏波モードに一致している様に制御
できる第１ＤＢＲ領域と、反射波長がＤＦＢモードの他
方の偏波モードに一致している様に制御できる第２ＤＢ
Ｒ領域で構成し、ＤＦＢレーザ部への反射光を、第１Ｄ
ＢＲ領域の一方の偏波モードと第２ＤＢＲ領域の他方の
偏波モードの間で切り替えることにより、レーザ発振を
ＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モード間でスイッチングさせ
る。即ち、ＤＢＲ反射部が一方の偏波モードを反射する
為の第１反射部と他方の偏波モードを反射する為の第２
反射部から構成されている。ＤＦＢレーザ部の活性層
は、ＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モードの利得差が小さ
く、しきい電流値以上の電流を注入するとＤＦＢレーザ
部に近い側の第１反射部のブラッグ反射波長の偏波モー
ドで発振する。更に、この第１反射部への電流注入又は
電界印加の制御により実効屈折率を変化させ第１反射部
のブラッグ反射波長を一方の偏波モードからシフトさせ
ることで、発振波長（両偏波モードの）に対してこの領
域を透明にし、ＤＦＢレーザ部から遠い側の第２反射部
を機能させ、レーザ発振の偏波モードをＤＦＢレーザ部
から遠い側の第２反射部の偏波モードにスイッチングさ
せるものである。

【００１１】第１及び第２の態様では、ＤＦＢレーザ部
の活性層においてＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モードの利
得差が小さくなる様に設定されている。

【００１２】第３には、ＤＢＲ反射部が、注入電流また
は印加電界の制御によって、一方の偏波モード光を反射
する状態と該偏波モード光を吸収する状態または透過す
る状態の間で変化できる様に構成され、それによりレー
ザ発振をＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モード間でスイッチ
ングさせる。即ち、ＤＦＢレーザ部の活性層の利得を一
方の偏波モードに対して僅かに優位にし、ＤＢＲ反射部
のブラッグ波長は両方の偏波モードを反射しない状態
（該偏波モードを吸収する状態または透過する状態）に
設定する。ＤＦＢレーザ部への電流注入により、活性層
利得が僅かに優位な一方の偏波モードでレーザ発振が生
じる。この状態から、ＤＢＲ反射部への電流注入又は電
界印加の制御によって、ＤＢＲ反射部のブラッグ波長を
他方の偏波モードを反射する状態とすることにより、レ
ーザ発振の偏波モードをスイッチングさせるものであ
る。

【００１３】第４には、ＤＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部
の間に、電流注入または電界印加の制御によって屈折率
を変化できる様に構成された位相調整領域が設けられ、
該屈折率変化により位相整合波長をＤＢＲ反射部の一方
の偏波モード光の反射波長に一致させることでレーザ発
振を他の偏波モードから該一方の偏波モードにスイッチ
ングさせる。ＤＦＢレーザ部の活性層の利得を一方の偏
波モードに対して僅かに優位にし、ＤＢＲ反射部のブラ
ッグ波長は他方の偏波モードを反射する状態に設定す
る。ＤＦＢレーザ部への電流注入により、活性層利得が
僅かに優位な一方の偏波モードでレーザ発振を生じる。
この状態から、位相調整領域への電流注入又は電界印加
の制御による屈折率変化により、位相整合波長をＤＢＲ
反射部のブラッグ反射波長に一致させることにより、レ
ーザ発振をＤＢＲ反射部の反射偏波モードへスイッチン
グさせるものである。

【００１４】第３及び第４の態様では、ＤＦＢレーザ部
の活性層において一方の偏波モードの利得が前記他方の
偏波モードの利得より大きくなる様に設定されている。

【００１５】以上の構成において、ＤＢＲ反射部の回折
格子の結合係数を比較的大きく設定することで、ＤＢＲ
反射部の長さを小さくできて光損失を少なくでき、効率
的なレーザ発振が可能になる。この際、ＤＢＲ反射部の
反射波長の線幅は比較的広くなり、ＤＦＢレーザ部の線
幅の狭いＤＦＢモードとの重なり具合の制御が容易にな
り、偏波スイッチングがより確実且つ安定的にできる様
になる。ＤＢＲ反射部の反射波長の線幅は比較的広くな
るが、発振の線幅はＤＦＢモードで規定されるので問題
はない。

【００１６】本発明の偏波変調半導体レーザの駆動方法
は、上記の偏波変調半導体レーザのＤＢＲ反射部または
位相調整領域に印加する電流或は電圧を制御することに
より、レーザ発振をＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モード間
でスイッチングさせることを特徴とする。

【００１７】本発明の光通信ネットワークでは、光通信
ネットワークに接続された少なくとも一台の端末が、送
信信号を光信号に変換する為に本発明の偏波変調半導体
レーザを使うものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体レーザを偏
波変調レーザに適用した実施の形態、その駆動方法及び
それを光通信システムに用いた具体例を説明する。

【００１９】第１実施例図１は、本実施例の特徴を最も良く表わす偏波変調レー
ザの一部破断した概略構成斜視図である。本偏波変調レ
ーザは、導波光と回折格子の結合係数が比較的小さい３
０ｃｍ^-1程度の分布帰還（ＤＦＢ）領域（通常のＤＦＢ
レーザにおける結合係数の大きさと同程度である）と、
結合係数が比較的大きい２００ｃｍ^-1程度のブラッグ反
射（ＤＢＲ）領域で構成されている。

【００２０】同図において、１は共通電極、２はｎ−Ｉ
ｎＰ基板及び下部光閉じ込め層、３はＤＦＢレーザ部の
活性層である。活性層３は、厚さほぼ１３ｎｍのＩｎＧ
ａＡｓ（引っ張り歪み≒−０．６％）５層と厚さほぼ１
０ｎｍでバンド端波長１．１５μｍのＩｎＧａＡｓＰ４
層で構成されており、ＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モード
の利得差が小さくなっている（ＴＥ偏波モードの利得が
ＴＭ偏波モードの利得より若干大きい）。また、４は厚
さ２００ｎｍでバンド端波長１．１５μｍのｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰで構成される光導波層、５は導波光と注入電流
をストライプ内に閉じ込める為の高抵抗ＩｎＰで構成さ
れる狭窄層、６はｐ−ＩｎＰ上部光閉じ込め層、７は金
属電極８、１０との電気的接続の為の低抵抗ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓで構成されるコンタクト層、９はＤＦＢレーザ部
とＤＢＲ反射部を電気的に分離し、夫々に独立に電流注
入を可能にする為の分離溝、１１は光導波層４と上部光
閉じ込め層６の界面に形成されたＤＦＢレーザ部の回折
格子（周期≒２３８ｎｍ）であり、導波光と回折格子１
１の結合係数は３０ｃｍ^-1程度である。

【００２１】更に、１２はＤＢＲ反射部の回折格子（周
期≒２３８ｎｍ）であり、その結合係数は２００ｃｍ^-1
程度である。１３はＤＢＲ領域の導波路内にあるコアで
あり、本実施例ではＤＦＢ領域の活性層３と同じ構成で
ある。ＤＦＢレーザ部、ＤＢＲ反射部の共振器方向の長
さは、それぞれ３００μｍであり、ストライプ導波路の
幅は、およそ２μｍである。

【００２２】上記構成において、ＤＦＢレーザ部にしき
い電流値以上の電流を流すと、活性層３はＴＥ偏波とＴ
Ｍ偏波間の利得差が小さいので、両方の偏波モードで発
振可能な状態となる。ＴＥ偏波とＴＭ偏波のＤＦＢモー
ド（この場合、回折格子１１に位相シフト部が設けられ
ていないので、ＤＦＢモードはそれぞれの偏波のストッ
プバンドの長波長側或は短波長側に立つ。回折格子１１
に位相シフト部を設ければＤＦＢモードはそれぞれの偏
波のブラッグ波長に一致する）は、導波路の実効屈折率
の偏波分散が０．０１程度あるので、およそ４ｎｍの波
長差が生じる。ここで、ＤＢＲ反射部の反射ピーク波長
を長波長側の偏波波長に一致させておくことにより、こ
の波長のＤＦＢレーザ部への反射量が大きくなり、長波
側の偏波のＤＦＢモードでレーザ発振する。ＤＢＲ反射
部での光損失を少なくする為にＤＢＲ反射部の結合係数
を大きくしてある。

【００２３】ここでＤＢＲ反射部に電流を注入するとプ
ラズマ効果で実効屈折率が減少し、ＤＢＲ反射波長が短
波長側にシフトする。電流注入により屈折率をおよそ
０．０１変化させると、ＤＢＲ反射部のブラッグ波長が
約４ｎｍ短波長側にシフトするので、ＤＢＲ反射部の反
射波長が短波長側のＤＦＢモード（通常はＴＭモード）
に一致する。このため、ＤＦＢレーザ部への反射波長
は、長波長側から短波長側にスイッチし、これに伴いレ
ーザ発振がＤＦＢモードの長波側の偏波（通常はＴＥモ
ード）から短波側の偏波（通常はＴＭモード）にスイッ
チングする。

【００２４】ところで、ＤＢＲ反射部での注入電流によ
る導波光に対する実効屈折率の変化は、波長依存性があ
り、コア層１３のバンド端波長からの離調に大きく依存
するが、同一活性層（本実施例ではＤＢＲ領域のコア層
１３とＤＦＢ領域の活性層３と同じ構成である）のレー
ザ発振波長において、キャリヤ濃度１×１０¹⁸／ｃｍ³
の変化に対し０．０２程度変化する。したがって、ＤＢ
Ｒ反射部へのキャリヤ注入による屈折率変化は、ＤＢＲ
反射部の反射波長をＴＥ偏波モードからＴＭ偏波モード
に変化させるのに充分である。

【００２５】図４は、本発明の偏波変調レーザを光通信
の為の送信部として使用する場合の概略構成を示すもの
である。駆動回路に入力された電気信号は、バイアス電
流に重畳されて分布反射型半導体レーザのＤＢＲ反射部
に印加され、一方、ＤＦＢレーザ部には、駆動回路から
バイアス電流のみが供給される。ＤＦＢレーザ部端面か
ら出力されるレーザ光は、駆動回路に入力された電気信
号に対応して、偏波モードがＴＥ／ＴＭ間でスイッチン
グしており、偏光子等の偏光選択手段により一方の偏波
モードを分離することにより、他方の偏波モード光のオ
ン／オフ信号が得られる。なお、図４には記載されてい
ないが、必要に応じて、集光のためのレンズ光学系を偏
光選択手段とレーザ素子との間に設けてもよい。

【００２６】図５は、本発明の偏波変調レーザを送信部
に使用した波長多重通信ネットワークの概略構成図であ
る。送信側では、波長の異なる光信号を送出する送信器
に本発明の偏波変調レーザを使用している。各送信器か
ら出力された波長の異なる光信号（λ１、λ２、・・・
・λｎ）は、合流器によって波長多重され、一本の光フ
ァイバで、受信側に伝送される。受信側では、波長多重
された信号を分岐器により各受信端末に分配し、各端末
の受信部で波長フィルターにより特定の波長または任意
の波長を分離／受信するものである。

【００２７】第２実施例第２の実施例は、ＤＢＲ反射部が電流非注入状態でＤＦ
Ｂレーザ部からの導波光を吸収し、ＤＢＲ反射部への電
流注入によりここの損失を低減させることにより、ＤＢ
Ｒ反射部を一方の偏波モードの反射器として作用させて
偏波スイッチングを実現するものである。

【００２８】構成上第１実施例と異なる部分は、ＤＦＢ
レーザ部の活性層３およびＤＢＲ反射部の導波路のコア
１３である。第１実施例と同じく図１を用いて説明する
と、ＤＦＢレーザ部の活性層３は、厚さほぼ１１ｎｍ
（第１実施例ではほぼ１３ｎｍである。従って、量子準
位間の間隔が若干大きくなっており発振波長が若干短く
なる）のＩｎＧａＡｓ（引っ張り歪≒−０．４％）５層
と厚さほぼ１０ｎｍでバンド端波長１．１５μｍのＩｎ
ＧａＡｓＰ４層で構成されており、第１実施例の活性層
よりＴＥ利得がＴＭ利得よりより大きくなるように構成
されている（第１実施例より引っ張り歪の量が若干小さ
い）。したがって、ＤＢＲ反射部が非注入状態で、ＴＥ
偏波で発振する（ＤＦＢレーザ部が独立で動作している
ような状態である）。

【００２９】一方、ＤＢＲ反射部の導波路のコア１３
は、厚さほぼ１３ｎｍのＩｎＧａＡｓ（引っ張り歪≒−
０．４％）１５層と厚さほぼ１０ｎｍでバンド端波長
１．１５μｍのＩｎＧａＡｓＰ１４層で構成されてい
る。量子準位がＤＦＢレーザ部の活性層３より若干小さ
くなっており、ＤＦＢレーザ部の発振波長を吸収する関
係にある。従って、ＤＢＲ反射部は、非注入状態では、
ＤＦＢレーザ部からの導波光を吸収するが、電流注入に
より吸収損失を減少させる。ＤＢＲ反射部が、非注入状
態におけるＴＥ偏波モード発振から、電流注入により、
ＤＦＢレーザ部のＴＭ偏波モード光に対するＤＢＲ反射
器として作用すると（この電流注入状態でＤＢＲ反射部
の反射波長がＤＦＢレーザ部のＴＭ偏波モードに一致す
る様に回折格子のピッチ等を設定しておく）、ＤＦＢレ
ーザ部へのＴＭ偏波モード光の反射光量が増大し、発振
がＴＥ偏波からＴＭ偏波へスイッチングする。

【００３０】ＤＢＲ反射部への電圧印加で量子閉込めシ
ュタルク効果（ＱＣＳＥ）により制御する場合は、電圧
印加でＤＦＢレーザ部からの導波光を吸収し、電圧非印
加状態で発振がＴＥ偏波からＴＭ偏波へスイッチングす
る様に設計する。

【００３１】以上の説明では、ＴＥ偏波からＴＭ偏波へ
のスイッチングであるが、ＤＦＢレーザ部の活性層をＴ
Ｍ利得がＴＥ利得より大きくなる様に設定し、次の様に
することも可能である。即ち、ＤＢＲ反射部が非注入状
態で、ＴＭ偏波で発振するように構成し、ＤＢＲ反射部
への電流注入により、ＤＢＲ反射部を吸収状態からＴＥ
偏波の反射器として作用させ、ＴＥ偏波にスイッチング
させることも可能である。

【００３２】第３実施例図２は、本発明の第３の実施例の光伝搬方向の概略構成
断面図であり、端面に反射防止膜２０１の形成されたＤ
ＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部の間に、位相調整領域を設
けている。位相調整領域は、分離溝２９１、２９２によ
り独立に電流注入可能に構成されている。ＤＦＢレーザ
部の活性層３の構成は、第２実施例と同様であり、位相
調整領域の導波層２４１とＤＢＲ反射部の導波路のコア
２４２は、第２実施例のＤＢＲ反射部の導波路コア１３
と同じ構成である。図２において、図１の符号と同符号
で示すものは同じ機能の部分であることを示す。

【００３３】上記構成において、ＤＦＢレーザ部へしき
い電流値以上の電流を注入すると、活性層３はＴＥ利得
がＴＭ利得よりわずかに大きいので、ＴＥ偏波モードで
発振する状態になる（ＤＦＢレーザ部が単独でレーザ発
振している状態である）。この状態において、ＤＢＲ反
射部の反射波長は、ＴＭ偏波モードに設定されているの
で（この様に設計しておく）、周回位相が一致しないた
めに、ＤＢＲ反射部は反射器として機能しない。

【００３４】次に、電極２９３を介して位相調整領域へ
電流注入して、ここの屈折率を変化させ（プラズマ効果
で減少させる）、ＴＭ偏波モードであるＤＢＲ反射波長
に対して合わせる。このことにより、ＤＢＲ反射部をＤ
ＢＲ反射器として機能させ、ＴＭ偏波モード光をＤＦＢ
レーザ部へ反射させて、レーザ発振の偏波をＴＭ偏波モ
ードにスイッチングさせる。

【００３５】第２実施例と同様、ＤＦＢレーザ部の活性
層のＴＭ偏波の利得をＴＥ偏波利得より大きくし、ＤＢ
Ｒ反射部の反射波長をＴＥ偏波モードに設定することに
より、ＴＭ偏波からＴＥ偏波へのスイッチングも可能で
ある。

【００３６】第４実施例図３は、本発明の第４の実施例の光伝搬方向の概略構成
断面図であり、端面に反射防止膜２０１の形成されたＤ
ＦＢレーザ部と２つのＤＢＲ反射部で構成される。ＤＦ
Ｂレーザ部の活性層３は第１実施例と同じ構成であり、
ＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モード間の利得差は小さい。
２つのＤＢＲ反射部は、電極分離溝３０９で分離された
電極３１０、３１１を夫々有すると共に、周期の異なる
回折格子３１２、３１３を夫々有する。図３において、
図１の符号と同符号で示すものは同じ機能の部分である
ことを示す。

【００３７】ＤＦＢレーザ部にしきい値以上の電流を注
入すると、活性層３の両偏波モード間の利得差は小さい
ので、両方の偏波モードの利得がともに増大する。一
方、ＤＦＢレーザ部に近い第１ＤＢＲ反射部の反射波長
はＤＦＢレーザ部のＴＭ偏波モードに一致し、ＤＦＢレ
ーザ部から遠い第２ＤＢＲ反射部の反射波長はＤＦＢレ
ーザ部のＴＥ偏波モードに一致する様に設定されてい
る。したがって、第１ＤＢＲ反射部からＴＭ偏波モード
の光波が反射される為、ＴＭ偏波でレーザ発振する。

【００３８】次に、第１ＤＢＲ反射部に電流を注入して
ここの屈折率を減少させ、ブラッグ波長をＴＭ偏波モー
ドから短波長側にずらすと、第１ＤＢＲ反射部がＴＭ偏
波モードの波長に対して透明となるので、第２ＤＢＲ反
射部からＴＥ偏波モードの光波が反射されることにな
る。このことにより、ＤＦＢレーザ部へのＴＥ偏波の反
射量が増大し、レーザ発振がＴＭ偏波からＴＥ偏波にス
イッチングする。注入キャリヤによる導波層の屈折率変
化は、前述した様に１×１０¹⁸／ｃｍ³に対し０．０２
程度変化するので、第１ＤＢＲ反射部をレーザ発振波長
に対して透明とするのに充分である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明した様に、ＴＥ偏波モードとＴ
Ｍ偏波モードの利得差が小さい活性層を有するＤＦＢレ
ーザ部とＤＢＲ反射部が光の共振器方向に配置された分
布反射型半導体レーザにおいて、ＤＢＲ反射部からのブ
ラッグ反射光のＤＦＢレーザ部への反射量を制御して、
レーザ発振をＴＥ偏波／ＴＭ偏波モード間でスイッチン
グさせることが可能となった。この様に、本発明では、
位相整合条件のみを制御するのではなく、ＤＦＢレーザ
部の各偏波モードとＤＢＲ反射部の反射波長の重なり具
合を主として制御することで、レーザ発振をＴＥ偏波／
ＴＭ偏波モード間でスイッチングする原理を用いてい
る。これにより、偏波変調レーザを作製する上で必要で
あったＴＥ利得とＴＭ利得が殆ど一致していると言う条
件が、ＴＥ利得とＴＭ利得の差が小さいことで充分とな
ったので、従来、偏波変調レーザを作製する上で課題で
あった活性層のＴＥ利得とＴＭ利得の一致、導波路の断
面形状、無反射コーティング端面の残留反射率、回折格
子の形状、素子温度、注入電流等の偏波依存性に対して
許容度が大きくなり、特性の揃った偏波変調レーザを作
製することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例である偏波変調レ
ーザの部分的に破断された概略構成斜視図である。

【図２】図２は、本発明の第３実施例である偏波変調レ
ーザの概略構成断面図である。

【図３】図３は、本発明の第４実施例である偏波変調レ
ーザの概略構成断面図である。

【図４】図４は、本発明の偏波変調レーザを送信部とし
て使う場合の概略構成図である。

【図５】図５は、本発明の偏波変調レーザを送信部に使
用した波長多重通信ネットワークの概略構成図である。

【図６】図６は、偏波変調レーザの従来例を説明する図
である。

【符号の説明】

１、８、１０、２９３、３１０、３１１電極２ＩｎＰ基板及びＩｎＰ下部クラッド層３活性層４、１３、２４１、２４２光導波層５高抵抗ＩｎＰ埋込み層６ＩｎＰ上部クラッド層７ＩｎＧａＡｓオーミックコンタクト層９、２９１、２９２、３０９電極分離溝１１、１２、３１２、３１３回折格子２０１反射防止膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モードの利得差
が小さい活性層を有するＤＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部
が光の共振器方向に配置された分布反射型半導体レーザ
において、ＤＢＲ反射部からＤＦＢレーザ部への反射光
を制御できる様に構成され、それによりレーザ発振をＴ
Ｅ偏波モードとＴＭ偏波モード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】ＤＢＲ反射部が、注入電流または印加電界
の制御によって、一方の偏波モード光を反射する状態と
他方の偏波モード光を反射する状態の間で変化できる様
に構成され、それによりレーザ発振をＴＥ偏波モードと
ＴＭ偏波モード間でスイッチングさせることを特徴とす
る請求項１記載の偏波変調半導体レーザ。
【請求項３】ＤＢＲ反射部を、反射波長がＤＦＢモード
の一方の偏波モードに一致している様に制御できる第１
ＤＢＲ領域と、反射波長がＤＦＢモードの他方の偏波モ
ードに一致している様に制御できる第２ＤＢＲ領域で構
成し、ＤＦＢレーザ部への反射光を、第１ＤＢＲ領域の
一方の偏波モードと第２ＤＢＲ領域の他方の偏波モード
の間で切り替えることにより、レーザ発振をＴＥ偏波モ
ードとＴＭ偏波モード間でスイッチングさせることを特
徴とする請求項１記載の偏波変調半導体レーザ。
【請求項４】ＤＦＢレーザ部の活性層のＴＥ偏波モード
とＴＭ偏波モードの利得差が小さくなる様に構成されて
いることを特徴とする請求項２または３記載の偏波変調
半導体レーザ。
【請求項５】ＤＢＲ反射部が、注入電流または印加電界
の制御によって、一方の偏波モード光を反射する状態と
該偏波モード光を吸収する状態または透過する状態の間
で変化できる様に構成され、それによりレーザ発振をＴ
Ｅ偏波モードとＴＭ偏波モード間でスイッチングさせる
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６】ＤＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部の間に、電
流注入または電界印加の制御によって屈折率を変化でき
る様に構成された位相調整領域が設けられ、該屈折率変
化により位相整合波長をＤＢＲ反射部の一方の偏波モー
ド光の反射波長に一致させることでレーザ発振を他の偏
波モードから該一方の偏波モードにスイッチングさせる
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７】前記位相調整領域が位相シフト構成を有す
ることを特徴とする請求項６記載の偏波変調半導体レー
ザ。
【請求項８】ＤＢＲ反射部の回折格子の結合係数は、Ｄ
ＦＢレーザ部の回折格子の結合係数より大きく設定され
ていることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載
の偏波変調半導体レーザ。
【請求項９】請求項１乃至８の何れかに記載の偏波変調
半導体レーザの駆動方法において、ＤＢＲ反射部または
位相調整領域に印加する電流または電圧を制御すること
によって、レーザ発振をＴＥ偏波モードとＴＭ偏波モー
ド間でスイッチングさせることを特徴とする偏波変調半
導体レーザの駆動方法。
【請求項１０】光を使って通信を行なう光通信ネットワ
ークにおいて、前記ネットワークに接続された少なくと
も一台の端末が、光信号発生の手段として請求項１乃至
８の何れかに記載の偏波変調半導体レーザを備えている
ことを特徴とする光通信ネットワーク。