JPS59500248A - 半導体レ−ザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 半導体レーデ この発明は外部空洞を具備した半導体レーデの温度効果補償に関するものである 。外部空洞を持つ半導体レーデの作動は、「オゾチカル・コミュニケーションズ 」、第３１巻、第１号、第８１−４頁（１９７９年１０月）においてティー・カ ナダ（Ｔ、　Ｋａｎａｄａ　）およびケー・ナワタ（Ｋ、　Ｎａ１ａｔ＆　）に より、また「エレクトロニクス・レターズ」、第１５巻、第６号、第７３−４頁 （１９７９年２月）においてディー・レーナー（Ｄ、　Ｒｅｎｎｅｒ　）および ジエー・イー・カロール（Ｊ、Ｅ。

Ｃａｒｒｏｌ　）によって説明されている。

本発明の第一面により、レーず光帰還の少なくとも一部が半導体材料により与え られる半導体部分と、半導体材料および外部反射面の間の空間により与えられる より短い光通路、長さの外部部分とから成る合成光空洞を構成するようにレーデ の半導体材料から隔離された外部反射器によって提供される半導体レーデにおい て、前記外部反射器は温度変化に応じて半導体材料の隣接面に関して外部反射器 を移動し、空洞の内部部分のモード波長膨張係数と事実上釣り合った熱膨張係数 を持つ空洞の外部部分を提供するように作られたマウントの上に支持されること を特徴とする前記半導体レーデが提ｇｌ：さｎる〇 本発明の第二面により、レーず光帰還の少なくとも一部が半導体材料により与え られる半導体部分と、半導体材料および外部反射面の間の空間により与えられる より短い光通路長さの外部部分とから成る合成光空洞を構成するようにレーデの 半導体材料から隔離さ肚た外部反射器によって提供される半導体レーデにお（・ て、前記外部反射器ま温度変ｆヒに応じて半導体材料の隣接面に関して外部反射 器を移動し、最大利得線長膨張係数と事実上にり合った熱膨張係数を持つ空洞の 外部部分を提供するように作られたマウントの上に支持されることを特徴とする 前記半導体レーデが提供される。

本発明の第三面ｌてより、レーデ光帰還が半導体材料により与えられる半導体部 分と、半導体材料および外部反射面の１間の空、間尺より与えられる外部部分と から成る合成光空洞を構成するよ５１／ｃレーサ８の半導体材料から隔離された 外部反射器によって提供さるる半導体レーデにおいて、＠記外部反射器は温度変 化に応じて半導体材料の反射防止被覆を施された隣接面に関して外部反射器を移 動し、事実上ピロに等しいモード波膨張係数を持つ合成空洞を与える熱膨張係数 を持つ空）同の外部部分を提供するよ５　：／ｃ作しれたマウントの上に支持さ れることを特徴とする前記半導体レーずが提供される。

不発明の、ｇ四面により、レーデ光帰還が半導体材料により与えられる半導体部 分と、半導体材４＋名よび外部反射面の間の空１間により与えられる外部部分と から成る合成光空洞を構成するようにレーデの半導体材料から隔離された外部反 射器によって提供される半導体レーずにおいて、前記外部反射器は温度変化に応 じて半導体材料の反射防止被覆？施された隣接面に関して外部反射器を移動し、 最大利得波長膨張係数に事実上等しいモード波長膨張係数を持つ合成空洞を与え る熱膨張係数を持つ空洞の外部部分を提供するように作られたマウントの上に支 持されることを特徴とする前記半導体レーデが提供される。

本発明の背景説明２よび本発明の説明のための実施例が以下に示される。

第１ａ図から第１ｄ図までは半導体レーデのスペクトル出力が短い外部空洞を作 る外部反射器の追加によって変形される状況を示すグラフである。

第２図は半導体レ−ずの出力が温度と共に変化する状況を示すグラフである。

第６図および第４図はそれぞれ本発明の原理によって取り付けられた外部反射器 を有するレーデの平面図ならびに側面図である。

第５図および第６図はそれぞれ多層誘電被覆またはファプリ　ベローの干渉計お よび回折格子を有するスペクトル選択外部反射器の代替特殊形式を示す。

半導体レーずの縦モートス保りトルは、長距離光通信装置において極めて重要で ある。レーデ空洞の異なるモード間のスペクトルすなわちモード・シャンピング の全幅がしばしば装置の最大データ・レートを決定するのは、ファイツクの色分 散がレーデ・パルスを時間的ＩＣ広げるからひある。理想化された半導体レーデ では、作動する縦モードの選択はほとんど不要である。

レーずのファブリ・ペロー・モードは空洞の長さ、屈折率および中ＩＣｒ波長に よって定められる波長δλによって分離される。空洞長さ３００μｍの異なる波 長のレーデに関する標準値が第１表に与えられている。例えば長さ３００μｍで 放射波長１．３　μｍのレーデば、約０．６ａｍ、の縦モード分離を有する。作 動モードを選択スる利得スペクトルは極めて広く、電流密度次第でＫＴと５　Ｋ Ｔとの間である（ＫＴ＝熱エネルぞ＝室温で０．０２５　ｅＶ）。１．３　μｍ の波長では、利得スペクトルはほぼ放物線であり、第１ａ図罠示される通り１． ３μｍ　でピーク、１．２７μｍおよび１．３３μｍでゼロ利得１で降下する。

利得スペクトルが１．３０００　μｍで７アグリ・ペローモードの中心・に！か れると、１．５０’０６　μｍにおける次のモードの利得は中央モードに比べて 分数（０，６／ｌ　Ｄ　）２＝０．Ｄ　４チだけ減少されるにすき゛ない。中心 モードから整数ｒｎＪ個のモードだけ離れている七−ｒは、その利得が分数（０ ，６ｎ　；／　５　Ｄ　）２＝４　ｘ　１０−４ｎ２　だけ減少される（この規 則が０．８５．１．３または１．５５μｍで長さ３［］０　μｍのあらゆる半導 体レーデに大体適用するのは、利得スペクトルの幅と７アプリ・ペロー・モード の間隔がいずれも波長の二乗と共に増加するからである）。

利得ス（クトルの選択は非常に弱いので、半導体レーずの出カスベクトルは、波 長の関数としてレーデの端面の有効反射率を変えることができるわずかな外部反 射によってさえ容易に影響されることがある。これは、半導体レーデの出カスベ クトルがそれらの最も変化しやすいパラメータの１つであるという理由でもある 。外部反射が皆無であっても、最良の半導体レーデは直流の下でのみ単−縦モー ドで作動する。変調が加えられると（特にドライブ・レベルが限界以下に降下す ると）、スペクトルは第１ｇ図に示される通り数個のモードに通常広げられる。

外部空洞を構成するようにレーデ光空洞を形成するレーデの反射小面の１つの後 ろに置かれる外部鏡の効果は、その小面の有効反射率Ｒ８ｆｆを変える効果を持 つ。最小有効反射率は外部空洞の長さがＮ（λ／２）のときに生じるが、ただし Ｎは整数でありかつ連続最小ば２／２Ｌｏ　だけ波長が分離され、Ｌｏは外部空 洞の長さである。ごくわずかな反射率でも、外部空洞の極めて高い損失と組み合 わされたとき、”’ｅｆｆにしたがってレーデの作動に最大な影響を及ぼすこと がある。

かくて、外部望洞鏡の反射率４％（例えば空気／シリカ境界面における反射によ って与えられる）、およびレーず空洞へもどされる外部反射電力の結合効率５０ ヂで、Ｒｅｆｆ″の値は外部空洞が存在しないとき２２．５係から３７．５％ま での範囲内で約３０％の値から外部空洞長さまたは波長と共に変化することが計 算されている。レーデの外部空洞と利得スペクトルとの組合せ効果が多かれ少な かれ２個以上のモードの同じラウンに・ドリッグ利得を与えるべき場合、モード ・ホッピングは生じやすい。

かくてこの効果は光フアイバ通信装置の作動の潜在的に重大な欠点であるが、ン ーずの外部反射器と半導体材料の本体との間の間隔を適当に選択すると、その効 果は縦モー−間の選択性を与えることによって利点に変えることができる。この 間隔はＬ８、すなわち半導体の本体の光通路長さに比較して短く、普通その長さ の１１５””　／２５の範囲内にある。（光通路長さは構造上の長さと屈折率と の積として定義される。）第１ａ図および第１ｂ図に関して前に言及された１、 ３μｍで作動する長さく構造上の長さ）３００μｍのレーデの場合、半導体の本 体の光通路長さの１／／２０の外部空洞を構成する外部鏡の追加は＠接手導体の 小面の有効反射率Ｒ８ｆｆを第１Ｃ図に示されるような波長の関数にすることで あり、これは順次第１ｄ図に示されたレーデ・スペクトル幅を、前に考慮した５ ０％の効率で半導体に敵方をもどす４％の反射器結合の列で計算された通り約１ １５に減少させる効果がある。

もう１つの複雑な問題は、外部空洞のない半導体レーデ（すなわち半導体小面に よって形成される空洞を持つレーデ）において、個々のモードの波長μｍが温度 の関数であり、かつピーク利得波長λ、が温度の異なる関数であるということで ある。λ、　＝　１．３μｍでｄλｐ／ｄＴ−０，５ａｍ℃およびａ−／、ａＴ ＝　０．１２　ｎｍ　’Ｃである。これらの効果は第２図に示されている。

本発明は、外部反射器と隣接半導・体の小面との間隔も温度の関数であるように 外部反射器を直くことに関係があり、この関数は合成温度依存の可能な４つの面 の１つを補償するように選択される。これらの４つの面は２つの平行な群に分ゆ られる。

第１群では、外部反射器に隣接する半導体の小面における反射は全面的に抑制さ れず、外部空洞膨張は作動が特定モードを中心としたりピーク利得波長を中心と するように選択される。特定モ〜１を中心とする選択は、作動の温度が規定の範 囲に制限され、それを越えるとそのモードの波長が持続すべきレーず作用のピー ク利得波長からはるか洗遠くなったり、それに代わる別のモードの利得よりも通 常多く減少されるという欠点を持つ。ピーク利得波長を中心とする選択は、作動 の温度範囲を広げるという利点を持つが、温度の。増減につれて作動が１つの縦 モードから＠接モードへ周期的に飛び越すこと、ならびにモードがその最も近い ライパルよりもピーク利得波長から遠く変位されると２ける反射は、合成レーデ 用のｄへ／ｄＴＯ値を変更させるように抑制される。外部反射器のないレーデで は、６２０７６丁の値は半導体の熱膨張によって作られる２つの反射する牛導体 小面間の光通路の長さによって決定され、温度による有効屈折率を変化させる。

この第２群での第１選択は、合成レーデ用のｄλ］Ｉｌ／ｄＴがゼロであるよう に半導体内の光通路の長さにお℃・て膨張を平衡させるように外部空洞の膨張が 反対の符号となるように選択することである。これは一定の波長および周波数で 単一モードの作動を与えるが、第１群での第１選択のように、作動の温度範囲が 制限され、実際には前よりも小となる。第２群の第２選択は、ｄλ、／ｄＴに釣 り合う合成レーデ用のｄ−／ｄＴの値を与える膨張係数を選択することである。

これは、装置が第１群の第２選択の延長さねた温度範囲を持つが、どんなモード ・ホッピングもないことを意味する。

すべての４つの選択は、外部反射器と隣接半導体小面との間の空間が膨張係数の 特定な値を持つような方法で、外部反射器を取り付けることを含むものと思われ る。これが達成される一般的な方法は、熱膨張差にたよる第６図および第４図の マウントに示されて（・る。

第３図２よび第４図のマウントにおいて、半導体ンーず・チップ３０はサブマウ ント３１の上に置かれている。サブマウントはレーデ　テップのどんな変形をも 最小にするようにテップの膨張係数と釣り合った膨張係数を持つ材料で作られる べきであり、その材料は高い熱伝導度をも持つべきである。基板３２には２個の レグ３３が具備され、その両側には基板３２の熱膨張係数と異なる熱膨張係数を 持つ材料で作られた全体としてＵ形の反射器支持部材３４が固定されている。反 射器３５ば、レーデ・チップの光空洞と整列するように支持部材のＵの基部に直 接または間接に置かれる。

反射器の面３６とレーデ・チップの隣接小面３７との間の空間の合成膨張係数は かくて本質的には、基板の膨張係数の関数であり、かつ反射器支持部材の膨張係 数ならびにこれらの材料間の結合点から小面３７までの距離および結合点から反 射器までの距離の関数である。

第１群の前述の第１選択にさらに注意を向けてみると、その補償は特定の縦モー −の温度による波長変化を追尾するように設計されている。このため、反射器の 面３６とレーず・チップの小面３７との間の距離ＬＡ　の膨張係数は温度だよる モード波長の比例する変化率に釣り合わなければならず、すなわち（ｄＬＡ／ｄ Ｔ）（１／ＬＡ）−（ｄ〜／ａＴ）　（１／λｍ）　第１式波長１．６　μｍで 作動する長さ５００　μｍのレーザ・チップの場島、半導体チップの光通路の長 さＬ８は約１．４鰻であり、したがって距離ＬＡはレーず・チップの光通路の長 さの約１／２ｏの光通路の長さを持つ外部空洞を与えるように約７０μｍとされ る。これは利得反射率曲線のスペクトル幅を、反射器３５がない場合のレーずの それに比較して約１１５にする。これはあらゆる作動乗件の下で放射のスペクト ル幅を同様な量だけ減少させ、それによって事実上無条件な単−縦モード作釘セ 保証する効果を持つ。第１式への代入により、ＬＡ　に必要な膨張係数は約９． ２　Ｘ　１０−５／’Ｃであり、これ、ま銅の膨張係数の約６倍であることを示 す。したがって、基板３２が熱膨張係数ゼロの合釜で作られカ・つＵ形支持部材 ３４が銅で作られるならば、ラフ゛３３の前面３８は７０μｍの約６倍に等しい 反射面３６の後ろの位置に精確に買かれる必要がある。

この配列の制限は、光空洞が単一モードの波長の変化を追尾するが、ピーク利得 波長は温度の増力口と共に速（・割オで変化することである。これは、温度カー 上昇するにつｎて選択さｎたモードが利得特性のピークを経て長波長側から短彼 長側に移動することを表わす。

結局、利得特性は外部空洞を通される次の低位モー１に達し、その増加する利得 が原モードの減少する利得を越えるとぎ、レーデの作動、・よその新しいモード に飛び越す。外部空洞は０．６　Ｍのモード分離を有するレーザ８　チノ７°の 光通路の長さの１／２゜であり、した力；って飛越しの犬ささば１００ｍである 。この数字を第１表からのｄλ、／ｄＴおよびｄλｍ／ｄＴと関係づけると、か かるモード飛越しが約３１．４６Ｃの温度間隔で生じることが分かる。かくて、 温度範囲は設定温度の上下１５．７°Ｃに制限される。温度間隔はＬＡに反比例 するので、明らかにこれは選択性に対する兼ね合いで拡大することができる。

前記の制限された温度範囲が特定の応用に受け入れらない場合は、第１群の前述 の第２選択の？ようが受け入れられるかも知れない。これは、その応用が半導体 チップの光通路の長さＬｓニよって定められるより小さな間隔での早−モード飛 越しン許すことができるように提供、されるかも知れない。構造上の長さ３００ μｍ　を有する波長１．６μｍのレーデ８では、これらのモード飛越しはδλ＝ 　０．６　ｎ：ｎだげ隔離される。この例では、外部空洞ＬＡの膨張は千−一波 長の代わりにピーク利得波長を追尾するようになっており、かくて関連式はＦ記 の通りである （ａＬＡ／ａＴ）　（１／ＬＡ）　−（ｄ句／ｄＴ）（１／す）　第２式要求さ れる膨張係数は第１選択の場合よりも４倍をちょっと上回る太さであり、したが ってＬ８−２０ＬＡと考えれば、４倍をちょっと上回る長さのリムを持つ反射器 支持部材３４の使用が必要である。レーず・モードが外部反射器を持たない普通 のレーずと同じ温度間隔で飛び越す場合のほか、ライン幅は基本的に極めて狭い 。この例では、間隔は δλ（ａλｐ　／ｄ　Ｔ　ｄ　’ｍ／ＣＩ　Ｔ　）−１す１．６　’Ｃによって 与えられる。

モード飛越しの問題を最小にするため、半導体チップはより長く、例えば（ＳＯ Ｄｌｔｍに作ることができ、こねは波長１．５５　ｍのレーデの興味ある場合に ついて０．８℃ごとに０．５　ｎｍのモード飛越しを与える。外部空洞は、モー ド飛越しが一度に単一モードの飛越しに制限され、それ（・てよって最悪の場合 のタイム・ジッタを１５　ｐｓ　／　ｎ＝ｐ゛に：ｎのファイバの１００　ｋｍ にわたって７５Ｄｐｓに制限し、ピント・レートを約３００メガビツト／秒に制 限する、ことを常時保証すると思わする。広い温度範囲にかんがみて、これは海 底用として魅力のある解決である。

反射器３５は特に鏡であることができるが、検光器を用いてレーデ出力を監視す るとき、１つの別法は反射器として検光器自体を使用することである。これは第 ４図に示される特定の配列である。半導体チップ３０の能動層３９から出される 光は、サグマウント３５ａＫ固定されている検光器の基板に当たるように配列さ れている。光の若干は小面３６で反射されるが、若干は検光器のボデーに送り込 まれ、ここでそれが基板材料によって吸収されないのはこれがレーず・チップの 能動層よりも高い帯キ゛ヤツゾを持つように選択されているからである。送られ た部分の若干はエピタキシャル成長層４０の低い帯ギャップ材料に達し、ここで それは吸収されて必要な検光出力信号を出すように使用される。この層４０に達 する光の部分は、検光器基板の下側にある横溝４１を腐食することによって強め られる。

これから、第２群の選択に注目を移すことにする。

この例では、小面３７は反射防止被覆を施されていて、光通路の長さＬ８および ＬＡをそれぞれ有する前述の２つの異なる光空洞は単一空洞に併合されるように なっている。ＬＡの膨張係数は、合成空洞用のモード波長膨張係数の特定値を与 えるようにＬ８の膨張係数に関して選択される。

第２群の第１選択では、ＬＡの膨張は合成空洞のモード波長膨張係数をゼロに等 しくするようにＬｓの膨張を相殺するように選択され、またそれによって制限さ ｎた温度範囲内で固定波長幅の出力を作る。この条件は下記によって表わされる 。

ｄＬＡ／ａＴ−−ｄＬｓ／ｄＴ　第３式Ｌ８　の膨張は明らかにモード波長に直 接関係があるので ｄＬ８／ｄＴ−（６箱７ｄｒ　）　（Ｌ８／λＩｌ［］）したがって１．３μｍ で作動する長さ３００μｍのレーデ・チップの場合には、ＬＡの所要絶対熱膨張 ／℃は約０．１μｍ　／　’Ｃである。（関連パラメータは熱膨張係数ではなく 絶対熱膨張／℃であることが認めら肚ると思う。）これは基板３２を高膨張係数 の材料で作りかつ反射器支持部材を低膨張係数の材料で作ることによって、第３ 図および第４図の基本構造物によって適応することができる。こｎらの材料がそ れぞれ銅および熱膨張係数ゼロの合金である場合は、ラグ３３の前面３８は約６ ．２脇に等しい反射防止被覆小面３７の後ろの精確な距離に置かｎ俗必粛がある 。

第１群の前述の選択に２いては、反射器３５２よび小面３７は単一モード作動を 保証する所要のスペクトル選択性を与える遭い光空洞を構成するように共動する が、この例では小面３７に具痛される反射防止被覆はこの選択性の発生を防止し 、したがって選択性は代替装賀によって達成される必要がある。二の選択性を４ 成する１つの方法は、スペクトル選択反射器として格子を使用することである。

この目的で、小面３γからの放射は平行にされて、間にある反射防止被覆レンズ （Ａ示されていない）によって、適当に置かれた面回折格子３５に向けられる。

選択性を達成するもう１つの方法は、平行にされたビームを、約７０μｍの空気 間隔を持つファブリ　ペローのエタロンから成る反射器３５に向けることである 。もう１つの方法は、小面３７から、７アグリ・波ローのエタロンに比較すれる と忠われる多層誘准スタックを持つレンズ式単一モード　ファイバ（第３Ａには 示されていない〕に光を打ち込む二とである。このような配列は第５図に概略で 示され、半導体チップ３０の小面３７から出る光は、適当に定められた環状スペ ーサによって分離された２個の多層スタックを含むエタロン５２で終わるファイ バ５１に打ち込まれる。ファイバの端５３は、ファイバに打ち込まれる光の効率 を改良するようにレンズの形に作られている。このレンズは、われわれの特許出 願４８，１３６．２０１号（われわれによってティー・グリチェノ６　（Ｔ、　 Ｂｒ１ｃｈｅｎ○６）として識別されている）の明細書に記載された方法で作ら れる。不用の光サグ空洞の形成を抑制するために、反射防止被覆を持つ小面３７ を提供することが必要であり、また同じ理由で同様な反射防止被覆を持つレンズ 端５２を提供することも望ましい。

別法として第６図に概略で示される通り、光はレンズ式単−′モード・ファイバ ６１に打ち込まれるが、このファイバは格子がファイバ内の伝搬モードの消えや すいフィールドと相互作用するようにファイバの光クラッドが除去される領域で ファイバの側部に対向して置かれたり側部に腐食される回折格子６２の効果によ って選択性反射器として作用する。

−単一干一ド・ファイバ法は、それによって、レーデの直接変調特性を著しくそ こなわないように長さＬＡを数Ｓ　リメートル以内に一般に容易に保つという利 点を持っている。

第２群のこの第１選択によって、波長は一定の温度範囲で安定するが、これは標 準として温度範囲を約士２０℃に制限し、それを越えるとレーず限界が不当に増 大するこのピーク利得波長の温度依存によって制限される。

第２群の第２選択では、温度範囲の制限は除去されるが、弧の膨張はぎ−り利得 波長膨張係数（ａ７．／ａＴ）（１／λｐ）に等しい熱膨張係数を持つ合成空洞 を提供するようにり。の膨張に関して選択される。温度が上昇するときこれらの 条件の下で、選択されたモードの波長はピーク利得のより長い波長への移動に合 わせて拡大し、その結果モード飛越しが除去される。第１表を見ると、ピーク利 得波長の膨張係数は卑金属の熱膨張係数と比べて相対的に大きく、かくて弧の膨 張係数は相対的に大きくなければならないことが分かる。第２群のこの第２選択 の所要関係は次の通りである。

（ａＬｃ／ｄＴ　）　（１／Ｌ　ｃ　）　−（ｄ　２ｐ／ｄ　Ｔ）　（１／λ） 　第４式ただしり。は合成空洞の光通路の長さでありかくて牧とＬ５との和に等 しい。

第４式から明らかに、 （ｄＬｏ／ｄＴ）二ｄＬｓ／ｄＴ＋ｄＬＡ／ｄＴ＝（Ｌｃ／λ）（ｄλ、／ａＴ ）さらに、 ａＬ３／ｄ’ｒ＝（ＬＳ／））（ａ−／’ａＴ）であるから、外部空洞ＬＡの熱 膨張係数が下記によって与えられることは容易に示される。

（づり、／ｄＴ）　（１／Ｌρ二１／λ（ｄ鈴／ｄＴ＋（Ｌｓ／Ｌρ（ｄλｐ／ ＋−ｄ儒／ｄＴ：＋１纂５式 第５式をよ（調べると、Ｌｓに比べてはるかに太きり・牧の制限内で、ＬＡの熱 膨張係数は３．８Ｘ１０−’／’Ｃに向って減少するが、これは銅のそれの約２ ４倍である。ＬＡ−ＬＳならばこの係数は６．８　Ｘ　Ｉ　Ｄ−’　／’Ｃにな り、これは銅のそれの約４４倍であるが、ＬＡ−５Ｌならばそれは４．４　Ｘ　 Ｉ　Ｄ−４／’Ｃであり、これは銅のそれの約２８倍である。

牧の膨張係数の大きさは第６図および第４図に行されたマウント構造によって得 ることができるが、これはいくぶん不便な長いリムを持つ高い膨張係数のＵ形支 持部材を必要とする。この問題は例えば第７図に概略で示されているような交互 の高低膨張ビームのうず巻構造を採用することによって改善される。この構造で は、半導体レーザ゛・テン７’３０は高膨張材料のＵ形ビーム７１が固定されて いる低膨張基板７０の上に置かれる。反対端でビーム１１は、低膨張材料のフレ ーム形ビーム配列７２の一端に接続されている。フレーム７２の反対端に第２フ レーム７３が接続されている。このフレーム７３は高膨張材料であり、外部反射 器３５を取り付けてい８°へ 小面３７の上に反射防止被覆があることは、長さＬＡにかかわらず、単−縦モー ドの作動を保証するために反射のスペクトル選択性のある形を特に用意する必要 があることを示す。これは反射器３５として回折８ 格子を用いる−とによって達成されるが、この例ではそのピーク反射率が温度整 合ｄ句／ｄＴの関数である必要があることが認められるはずである。これは１回 折格子を温度と共に回転するために差膨張係数のマウントを用いて取り付けるこ とにより達成される。格子の代わりにエタロンを用いることができるが、これも 温度整合ｄλｐ／ｄＴの関数とされるその反射率を付つことが必要になる。これ は、エタロンの２個の反射器間のギヤングを定めるために温度係数ゼロのスペー サを用いる代わり、で、このスペーサは（ｄλ／ｄＴ）（１／ｌｐ）の膨張係数 を持たなけｔばならないことを表わす。こねは、第３図名よび第４図のマウント でＬＡを制御するのに用いた同じ設計原理に基づく差膨張マウントによって提供 される。

これまで説明した方法は完全受動であり、すなわち外部空洞とレーデ空洞との間 の同調は温度の変化につれて整列を保つ膨張係数修正にたよりながら、組立て中 の初度整列によって達成される。この方法のも５１つり改良は、外部空洞または レーデ周波数を相互に関して「精密同調」するように電子制御回路を使用するこ とである。これは例えば、レーずの前面からの出力を最大にするように配列され た電子帰還信号により制ｉされる圧電変（ずｒ変換器の使用によって達成される 。本例＠書の前項に記載された修正の熱膨張係数は、精密制御を与える電子制御 装置によって粗位置セツティングを与える。電子制御装置のみが外部鏡をごくわ ずかな距離だけ移動しなければならず、したがって全体の補償を作ることが要求 さ扛た場合に必要なものに比べて低い電圧要求または成力要求もしくはその両方 を持つ。

精密同調の１つの別法は、駆動眠流を制御することによってレーデ・テップの精 密な光通路の長さを同調することである。在米の２端子レーデでは、これは波長 と出力が一定温度で独自に制御し得ないので出力レベルに制限を課す。この制限 は「６端子」レーデでは除去され、精密なレーデ・チップの光通路の長さの独自 な制５ｉ９ｒま１個の空洞が受動でありかつその屈折率を持つ双仝凋配列によっ て提供され、したがって電気光学効果により制御される光通路の長さは例えば逆 バイアスされた接続点によって作られる。かかるレーデは温度補償された外部空 洞と共に使用される。

・浄フ（内容に変更なしで 手続補正書（方式） 昭和５８年　１２月　２− 特許庁長官殿 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和５８年　１１月　８日 ６、補正により増加する発明の数 目際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　レーデ光帰還の少なくとも一部が半導体材料により与えられる半導体部分と 、半導体材料および外部反射面の間の空間により与えられるより短い光通路長さ の外部部分とから成る合成光空洞を構成するようにレーデの半導体材料から隔離 された外部反射器によって提供される半導体レーデにおいて、前記外部反射器は 温度変化に応じて半導体材料の隣接面に関して外部反射器を移動し、空洞の内部 部分のモード波長膨張係数と事実上釣り合った熱膨張係数を持つ空洞の外部部分 を提供するように作られたマウントの上に支持されることを特鼾する前記半導体 レーデ。 ２　レーデ光帰還の少なくとも一部が半導体材料により与えられる半導体部分と 、半導体材料および外部反射面の間の空間により与えられるより短い光通路長さ の外部部分とから成る合成光空洞を構成するようにレーデの半導体材料から隔離 された外部反射器によって提供される半導体レーず゛において、前記外部反射器 は温度変化に応じて半導体材料の隣接面に関して外部反射器を移動し、最大利得 波長膨張係数と事実上釣り合った熱膨張係数を持つ空洞の外部部分を提供するよ うに作られたマウントの上に支持されることを特徴とする前記半導体レーデ。 ろ　レーデ光帰還が半導体材料により与えられる半導より与えられる外部部分と から成る合成光空洞を構成するようにレーデの半導体材料から隔離された外部反 射器によって提供される半導体レーデにおいて、前記外部反射器は温度変化に応 じて半導体材料の反射防止被覆を施された隣接面に関して外部反射器を廊動し、 事実上ゼロ等しいモード波長膨張係数を持つ合成空洞を与える熱膨張係数を持つ 空洞の外部部分を提供するように作られたマウントの上に支持されることを特徴 とする前記半導体レーデ。 ４　レーデ光帰還が半導体材料により与えられる半導体部分と、半導体材料およ び外部反射面の間の空間により与えられる体部部分とがら成る合成光空洞を構成 するようにレーデ半導体材料から隔離された外部反射器によって提供される半導 体レーデにおいて、前記外部反射器は温度変化に応じて半導体材料の反射防止被 覆を施された隣接面に関して外部反射器を移動し、最大利得波長膨張係数に事実 上等しいモード波長膨張係数を持つ合成空洞を与える熱膨張係数を持つ空洞の外 部部分を提供するように作ら扛たマウント、の上に支持されることを特徴とする 半導体レーデ。 ５　前記請求の範囲第１項または第２項記載による半導体レーデにおいて、合成 光空洞の外部部分の光通路長さは半導体部分の光通路長さの１１５〜１／２．で あることを特徴とする前記半導体レーデ。 ６　前記請求の範囲第６項または第４項記載による半導体レーデにおいて、外部 反射器は隣接モード数の縦モード間で区別される反射のスペクトル選択性を与え る格子から成りまたはその格子を組み込むことを特徴とする前記半導体レーデ。 ７　前記請求の範囲第６項または第４項記載による半導体レーデにお、いて、外 部反射器は隣接モード数の縦モード間で区別される反射のスペクトル選択性を与 えるエタロンから成りまたはそのエタロンを組み込むことを特徴とする前記半導 体レーデ。 ８前記請求の範囲第３項記載による半導体レーデにおいて、外ｆｉ又射器は光空 洞の半導体部分により近い端でレンズを持つ単一モード・ファイバを組み込み、 また外部反射器による反射のスペクトル選択性は他端のエタロンによりまたはフ ァイバ伝搬モードの消えるようなフィールドと相互作用する格子により提供され ることを特徴とする前記半導体レーデ。 ９前記請求の範囲第１項、第２項または第５項記載による半導体レーデにおいて 、外部反射面はレーデの出力を監視するようにされた検光器の表面により提供さ れることを特徴とする前記半導体レーデ。 １０　付図について事実上これまで説明されたような半導体レーデ。 打１り：、（内′：）ｉにＡ更なしン