JPS6242593A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
- Publication number
- JPS6242593A JPS6242593A JP18219485A JP18219485A JPS6242593A JP S6242593 A JPS6242593 A JP S6242593A JP 18219485 A JP18219485 A JP 18219485A JP 18219485 A JP18219485 A JP 18219485A JP S6242593 A JPS6242593 A JP S6242593A
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- JP
- Japan
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- mode
- light
- laser
- junction
- current
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
- H01S5/062—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes
- H01S5/06233—Controlling other output parameters than intensity or frequency
- H01S5/06236—Controlling other output parameters than intensity or frequency controlling the polarisation, e.g. TM/TE polarisation switching
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ｐｎ接合に注入する光を変化させると、レーザ共振器内
でのレーザ光の偏波面が、ＴＥモードからＴＭモード或
いはＴＭモードからＴＥモードへ変化する半導体レーザ
と、ＴＥモード或いはＴＭモードのどちらか一方の偏波
を持つレーザ光のみを透過させるような検光子と、該半
導体レーザから放射される光を該検光子を通して外部に
取出す手段を有し、注入電流の変化により、ＴＥモード
、ＴＭモモ−間でモードを変化させ、外部へ取出される
光の強度を変化させ高速で消光比の大きな光パルスを得
る。
でのレーザ光の偏波面が、ＴＥモードからＴＭモード或
いはＴＭモードからＴＥモードへ変化する半導体レーザ
と、ＴＥモード或いはＴＭモードのどちらか一方の偏波
を持つレーザ光のみを透過させるような検光子と、該半
導体レーザから放射される光を該検光子を通して外部に
取出す手段を有し、注入電流の変化により、ＴＥモード
、ＴＭモモ−間でモードを変化させ、外部へ取出される
光の強度を変化させ高速で消光比の大きな光パルスを得
る。
本発明は半導体発光装置に係り、特に、ＴＥモード、Ｔ
Ｍモモ−間で偏波が変化するレーザを利用し、高速で消
光比の大きな光パルスを得る発光装置に関する。
Ｍモモ−間で偏波が変化するレーザを利用し、高速で消
光比の大きな光パルスを得る発光装置に関する。
第８図（ａ）に典型的な半導体レーザのしきい値１．ｔ
ｈを有する電流−光出力特性を示す。このような特性を
持つレーザに図（ｂ）に示したように、Ｉ ｂ ／１ｔ
ｈ ＝０．８〜１．０の直流バイアス電流Ｉｂを流し、
これに、変調電流Ｉｓを重ねて光出力を変調する。
ｈを有する電流−光出力特性を示す。このような特性を
持つレーザに図（ｂ）に示したように、Ｉ ｂ ／１ｔ
ｈ ＝０．８〜１．０の直流バイアス電流Ｉｂを流し、
これに、変調電流Ｉｓを重ねて光出力を変調する。
ところが、この方式では第８図（ｃ）の変調電流の振幅
と光の消光比の関係から明らかのように、伝送距離を長
くし、且つ消光比を大きくするためには変調電流を大き
くし、光出力の変化を大きくしなければならない。しか
しながら、このために必要となる大電力変調器を作製す
ることはむづかしい。また、大電力変調はレーザに与え
るストレスが大きくなり、信頼性が低下する。又、変調
電力を大きくするためには大電力トランジスタを用いる
必要があるが、大電力トランジスタは接合容量が大きい
ため、応答速度が悪くなり、高速化に通さない。
と光の消光比の関係から明らかのように、伝送距離を長
くし、且つ消光比を大きくするためには変調電流を大き
くし、光出力の変化を大きくしなければならない。しか
しながら、このために必要となる大電力変調器を作製す
ることはむづかしい。また、大電力変調はレーザに与え
るストレスが大きくなり、信頼性が低下する。又、変調
電力を大きくするためには大電力トランジスタを用いる
必要があるが、大電力トランジスタは接合容量が大きい
ため、応答速度が悪くなり、高速化に通さない。
さらに、レーザ自体も大振幅になる程変調かがかりにく
くなる。これは、第８図（ｄ）の如くレーザのカットオ
フ周波数Ｆｃが低下するためである。
くなる。これは、第８図（ｄ）の如くレーザのカットオ
フ周波数Ｆｃが低下するためである。
又、レーザの振幅変調幅を大きくするとレーザ内のキャ
リア密度のゆらぎが生じ、レーザの単白色が低下し、ス
ペクトル幅が拡がる。ファイバ内を進む光の波は波長に
よって異なるため（ファイバの波長分散）、スペクトル
幅がひろくなると、長距離の伝送によって波形が歪み、
伝送距離と変調周波数との積が低い値に制限される。
リア密度のゆらぎが生じ、レーザの単白色が低下し、ス
ペクトル幅が拡がる。ファイバ内を進む光の波は波長に
よって異なるため（ファイバの波長分散）、スペクトル
幅がひろくなると、長距離の伝送によって波形が歪み、
伝送距離と変調周波数との積が低い値に制限される。
そのため、伝送距離を長くするために、振幅を大きくす
るとスペクトルの拡がりにより、距離が制限され、スペ
クトルを小さくするため振幅を小さくすると、光出力が
小さくなりファイバの損失により伝送距離が制限される
という欠点が生じる（第７図（ａ）の■のスペクトル幅
と変調振幅の関係を参照）。
るとスペクトルの拡がりにより、距離が制限され、スペ
クトルを小さくするため振幅を小さくすると、光出力が
小さくなりファイバの損失により伝送距離が制限される
という欠点が生じる（第７図（ａ）の■のスペクトル幅
と変調振幅の関係を参照）。
一方、第８図（ｂ）に示したバイアス電流ｒｂをＬ４い
値１ｔｈより高くすることにより、第７図（ｂ）に示す
ようにレーザ自体の周波数特性を良くすることができる
。更に、第７図（ａ）の■のようスペクトルの拡がりを
小さくするたことができるが、第７図（ｅ）のようにＩ
ｂ／Ｉｔｈが１より大きくなると、信号の０レベルでも
レーザ発振状態となるため、０と１との光強度の比（消
光比）が小さくなり、この方法による高速化は困難であ
るという欠点がある。
値１ｔｈより高くすることにより、第７図（ｂ）に示す
ようにレーザ自体の周波数特性を良くすることができる
。更に、第７図（ａ）の■のようスペクトルの拡がりを
小さくするたことができるが、第７図（ｅ）のようにＩ
ｂ／Ｉｔｈが１より大きくなると、信号の０レベルでも
レーザ発振状態となるため、０と１との光強度の比（消
光比）が小さくなり、この方法による高速化は困難であ
るという欠点がある。
従来においては、以上のように、伝送距離を長くし、且
つ消光比を大きくするためには変調電流を大きくし、光
出力の変化を大きくしなければならない。しかしながら
、このために必要となる大電力変調器を作製することは
むづかしく、また、大電力変調はレーザに与えるストレ
スが大きくなり、信頼性が低下する。さらに、レーザ自
体も大振幅になる程周波数特性が劣化し変調がかかりに
くくなったり、スペクトル幅が拡がり、伝送距離が短く
なる等種々の欠点があった。
つ消光比を大きくするためには変調電流を大きくし、光
出力の変化を大きくしなければならない。しかしながら
、このために必要となる大電力変調器を作製することは
むづかしく、また、大電力変調はレーザに与えるストレ
スが大きくなり、信頼性が低下する。さらに、レーザ自
体も大振幅になる程周波数特性が劣化し変調がかかりに
くくなったり、スペクトル幅が拡がり、伝送距離が短く
なる等種々の欠点があった。
本発明は、ｐｎ接合に注入する光を変化させると、レー
ザ共振器内でのレーザ光の偏波面が、ＴＥモードからＴ
Ｍモード或いは７ＭモードからＴＥモードへ変化する半
導体レーザにおいて、ＴＥとＴＭの偏波の移行が、非常
に少ない電流で起ることに着目し、これを利用するもの
で、ＴＥモード或いは７Ｍモードのどちらか一方の偏波
を持つレーザ光のみを透過させるような検光子と、該半
導体レーザから放射される光を該検光子を通して外部に
取出す手段を有し、注入電流の変化により、ＴＥモード
、ＴＭモード間でモードを変化させ、外部へ取出される
光の強度を変化させることにより、高速で消光比の大き
な光パルスを得る。
ザ共振器内でのレーザ光の偏波面が、ＴＥモードからＴ
Ｍモード或いは７ＭモードからＴＥモードへ変化する半
導体レーザにおいて、ＴＥとＴＭの偏波の移行が、非常
に少ない電流で起ることに着目し、これを利用するもの
で、ＴＥモード或いは７Ｍモードのどちらか一方の偏波
を持つレーザ光のみを透過させるような検光子と、該半
導体レーザから放射される光を該検光子を通して外部に
取出す手段を有し、注入電流の変化により、ＴＥモード
、ＴＭモード間でモードを変化させ、外部へ取出される
光の強度を変化させることにより、高速で消光比の大き
な光パルスを得る。
ＤＦＢレーザにおいては、偏波選択性が悪いため、第３
図（ａ）（ｂ）にＴＭ、ＴＥの発振波長とレーザの利得
の相互関係を示すように利得の大きさがＴＥ、ＴＭの双
方に同程度となるようにすると発振モードがＴＥモード
−ＴＭモモ−間で変化することが報告されている（昭和
５８年秋、応用物理学会学術講演会予稿集、 ｐ ９
９２，５ ｐ −Ｐ −１２、関雅文他、ＤＦＢ−ＤＣ
−ＰＢＨＬＤのＴＥ、７Ｍモード発振、昭和５９年度電
子通信学会光・電波部門全国大会、２６０ 田渕晴彦他
。
図（ａ）（ｂ）にＴＭ、ＴＥの発振波長とレーザの利得
の相互関係を示すように利得の大きさがＴＥ、ＴＭの双
方に同程度となるようにすると発振モードがＴＥモード
−ＴＭモモ−間で変化することが報告されている（昭和
５８年秋、応用物理学会学術講演会予稿集、 ｐ ９
９２，５ ｐ −Ｐ −１２、関雅文他、ＤＦＢ−ＤＣ
−ＰＢＨＬＤのＴＥ、７Ｍモード発振、昭和５９年度電
子通信学会光・電波部門全国大会、２６０ 田渕晴彦他
。
ＤＦＢレーザの発振軸モードの飛び参照）特に、第３図
（Ｃ）のように発振しきい値付近でＴＥに比べＴＭのほ
うがやや大きいように設定すると、しきい値付近では７
Ｍモードで発振する。
（Ｃ）のように発振しきい値付近でＴＥに比べＴＭのほ
うがやや大きいように設定すると、しきい値付近では７
Ｍモードで発振する。
次に、電流を増加させると、利得が長波長側に移るため
、ある出力で発振モードはＴＥモードへ移動する。ＴＥ
モードは通常７Ｍモードより第３図（ａ）（ｃ）に示す
ように２０〜３０人長波長に位置するためである。
、ある出力で発振モードはＴＥモードへ移動する。ＴＥ
モードは通常７Ｍモードより第３図（ａ）（ｃ）に示す
ように２０〜３０人長波長に位置するためである。
このようなレーザを用い、バイアス電流Ｉｂを７Ｍモー
ドからＴＥモードへ移る直前に設定すると、僅かな変調
電流でＴＥモード、７Ｍモード間変調が可能となる。
ドからＴＥモードへ移る直前に設定すると、僅かな変調
電流でＴＥモード、７Ｍモード間変調が可能となる。
この変調された光を、ＴＥ波、ＴＭ波のみを選択するよ
うな検光子を通して外部へ取出すようにすることにより
、■ＴＥモード、７Ｍモードの偏波の移行は非常に少な
い電流でおこるので、少ない変調電流でＴＥモード、７
Ｍモード間変調を行なうことができ、周波数特性の低下
と、スペクトルの拡がりを抑圧可能となる、■検光子と
ＴＥモード、７Ｍモード間変調を用いることにより、ｒ
ｂ／ｒｔｈが１より十分大きいときでも高い消光比が得
られ、バイアス電流Ｉｂの増加によるレーザの周波数特
性を改善することにより、高速な光変調を可能とする。
うな検光子を通して外部へ取出すようにすることにより
、■ＴＥモード、７Ｍモードの偏波の移行は非常に少な
い電流でおこるので、少ない変調電流でＴＥモード、７
Ｍモード間変調を行なうことができ、周波数特性の低下
と、スペクトルの拡がりを抑圧可能となる、■検光子と
ＴＥモード、７Ｍモード間変調を用いることにより、ｒ
ｂ／ｒｔｈが１より十分大きいときでも高い消光比が得
られ、バイアス電流Ｉｂの増加によるレーザの周波数特
性を改善することにより、高速な光変調を可能とする。
本実施例においては、第２図に示す７ＭモードからＴＥ
モードへバイアスの増加で移行するレーザを用いる。第
１図に本実施例の光学系を示し、１が該レーザチップで
レンズ２を介してＴＥ波のみを通過する検光子３（ＰＢ
Ｓ：プリスムビームスプリノタ）に導〃く。ＰＢＳ３を
出た光はレンズ５をへて６の光ファイバに入射する。尚
、４は光モニタ用受光素子である。
モードへバイアスの増加で移行するレーザを用いる。第
１図に本実施例の光学系を示し、１が該レーザチップで
レンズ２を介してＴＥ波のみを通過する検光子３（ＰＢ
Ｓ：プリスムビームスプリノタ）に導〃く。ＰＢＳ３を
出た光はレンズ５をへて６の光ファイバに入射する。尚
、４は光モニタ用受光素子である。
第２図において、Ｐ点にバイアスして、信号電流（変調
電流）Ｉｓで変調すると、ファイバ６にはＴＥ光の変化
Ｐｓのみが入射される。本実施例では、Ｉｓとしては、
５ｍＡ（ピーク−ピーク）程度で十分高い消光比が得ら
れる。
電流）Ｉｓで変調すると、ファイバ６にはＴＥ光の変化
Ｐｓのみが入射される。本実施例では、Ｉｓとしては、
５ｍＡ（ピーク−ピーク）程度で十分高い消光比が得ら
れる。
本発明に用られるＴＥモード、ＴＭモード間移行が生じ
るレーザは一般にコルゲーションを持ち、端面反射をな
くしたレーザ、例えばＤＦＢレーザにみられる。その構
造を第４図に示してあり、ソド層２１、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層２２が形成されたストライプ状のメサ
構造を有し、これをｐ−１ｎＰ１２．ｎ−１ｎＰ１３．
ｎ−ＩｎＧａＡｓ Ｐ １４で埋め込んでいる。ガイド
層１９にそって形成されるコルゲーションの深さＤは５
０〜１５０ｎｓ 、ピッチは４００ｎｍである。又レー
ザ長ＬＬは４００μｍである。そして、端面には反射を
なくすためＡ１２Ｑ３のコーティング１８が施しである
。尚、１５は５ｉ０２膜、１６．１７はレーザの電橋で
ある。
るレーザは一般にコルゲーションを持ち、端面反射をな
くしたレーザ、例えばＤＦＢレーザにみられる。その構
造を第４図に示してあり、ソド層２１、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層２２が形成されたストライプ状のメサ
構造を有し、これをｐ−１ｎＰ１２．ｎ−１ｎＰ１３．
ｎ−ＩｎＧａＡｓ Ｐ １４で埋め込んでいる。ガイド
層１９にそって形成されるコルゲーションの深さＤは５
０〜１５０ｎｓ 、ピッチは４００ｎｍである。又レー
ザ長ＬＬは４００μｍである。そして、端面には反射を
なくすためＡ１２Ｑ３のコーティング１８が施しである
。尚、１５は５ｉ０２膜、１６．１７はレーザの電橋で
ある。
以上ＴＭモードーＴＥモードに移行するレーザを用いた
例を示したが、ＴＥモード−７Ｍモードの移行を示すレ
ーザもみられる。例えば、第５図に示す半導体レーザの
特性ではＴＥモード−７Ｍモードの移行が観測される。
例を示したが、ＴＥモード−７Ｍモードの移行を示すレ
ーザもみられる。例えば、第５図に示す半導体レーザの
特性ではＴＥモード−７Ｍモードの移行が観測される。
第６図にはそのレーザのスペクトルを示し、Ｉ／Ｉｔｈ
＝０．８では発振しきい値以下でＴＥ、ＴＭを分離した
スペクトルを示し、Ｉ／Ｉｔｈ＝１．８ではＴＥモード
のみで発振しており、Ｉ／Ｉｔｈ＝２．０ではＴＥモー
ドの短波長側に７Ｍモードが現れていることがわかる。
＝０．８では発振しきい値以下でＴＥ、ＴＭを分離した
スペクトルを示し、Ｉ／Ｉｔｈ＝１．８ではＴＥモード
のみで発振しており、Ｉ／Ｉｔｈ＝２．０ではＴＥモー
ドの短波長側に７Ｍモードが現れていることがわかる。
本発明においては、このようなレーザを用い、光の実施
例と逆に７Ｍモードの偏波のみを通す検光子を通し、注
入電流の変化でＴＥモ−ドーＴＭモード変化を起こさせ
、外部へ取出す光の強度を変調することができる。
例と逆に７Ｍモードの偏波のみを通す検光子を通し、注
入電流の変化でＴＥモ−ドーＴＭモード変化を起こさせ
、外部へ取出す光の強度を変調することができる。
以上のように、本発明によれば次に示す効果が得られる
。
。
■変調電流Ｉｓが小さくても、高い消光比が得られ、Ｓ
／Ｎ比が向上し伝送距離が長く出来る。
／Ｎ比が向上し伝送距離が長く出来る。
■変調電流の振幅が小さいため、比較的簡単に高速変調
ができ、スペクトル幅の拡がりもちいさくできる為、高
速で長距離の伝送が可能となる。
ができ、スペクトル幅の拡がりもちいさくできる為、高
速で長距離の伝送が可能となる。
■バイアス電流をｒｔｈより十分大きな位置に設定でき
るため、レーザの周波数特性が向上し、高速変調するこ
とにより、通信容量の大容量化が可能になる。
るため、レーザの周波数特性が向上し、高速変調するこ
とにより、通信容量の大容量化が可能になる。
第１図は本発明の実施例の構成図、第２図は本発明の実
施例の動作説明図、第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）はそれぞ
れ本発明に用いるレーザの特性図、第４図は実施例に用
いる素子の要部断面図、第５図、第６図はＴＥ−ＴＭに
移行するレーザの特性図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）及
び第８図（ａ）〜（ｄ）は従来の半導体発光装置の特性
図である。 主な符号 １・・・レーザチップ ２．５・・・レンズ ３・・・ＰＢＳ ４・・・光モニタ ６・・・光ファイバ
施例の動作説明図、第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）はそれぞ
れ本発明に用いるレーザの特性図、第４図は実施例に用
いる素子の要部断面図、第５図、第６図はＴＥ−ＴＭに
移行するレーザの特性図、第７図（ａ）（ｂ）（ｃ）及
び第８図（ａ）〜（ｄ）は従来の半導体発光装置の特性
図である。 主な符号 １・・・レーザチップ ２．５・・・レンズ ３・・・ＰＢＳ ４・・・光モニタ ６・・・光ファイバ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 電流を注入することによって電子と正孔の再結合により
光を発生する半導体のｐｎ接合と、そのｐｎ接合より発
生した光を導波、増幅するレーザ共振器とを有し、該ｐ
ｎ接合に注入する光を変化させると、レーザ共振器内で
のレーザ光の偏波面が、ＴＥモードからＴＭモード或い
はＴＭモードからＴＥモードへ変化する半導体レーザと
、該半導体レーザから放射されるレーザ光のうち、ＴＥ
モード或いはＴＭモードのどちらか一方の偏波を持つレ
ーザ光のみを透過させるような検光子と、 該半導体レーザから放射される光を該検光子を通して外
部に取出す手段を有し、 注入電流の変化により、ＴＥモード、ＴＭモード間でモ
ードを変化させ、外部へ取出される光の強度を変化させ
るようにしたことを特徴とする半導体発光装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18219485A JPS6242593A (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18219485A JPS6242593A (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6242593A true JPS6242593A (ja) | 1987-02-24 |
Family
ID=16113985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18219485A Pending JPS6242593A (ja) | 1985-08-20 | 1985-08-20 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6242593A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0717481A1 (en) | 1994-12-17 | 1996-06-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser, modulation method therefor and optical communication system using the same |
| US5586131A (en) * | 1993-12-10 | 1996-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Oscillation polarization mode selective semiconductor laser, light source apparatus and optical communication system using the laser |
| US5590145A (en) * | 1994-02-23 | 1996-12-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Light-emitting apparatus capable of selecting polarization direction, optical communication system, and polarization modulation control method |
| JPH0969671A (ja) * | 1995-08-30 | 1997-03-11 | Canon Inc | 偏波変調可能な分布帰還型半導体レーザ |
| US5699373A (en) * | 1994-03-17 | 1997-12-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Oscillation polarization selective semiconductor laser and optical communication system using the same |
| US5757832A (en) * | 1995-04-27 | 1998-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical semiconductor device, driving method therefor and light source and opitcal communication system using the same |
| US5757828A (en) * | 1995-12-08 | 1998-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device, method for driving the same, and optical communication system using the same |
| US5764670A (en) * | 1995-02-27 | 1998-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser apparatus requiring no external modulator, method of driving semiconductor laser device, and optical communication system using the semiconductor laser apparatus |
| US5841799A (en) * | 1994-12-17 | 1998-11-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser, modulation method therefor and optical communication system using the same |
| US6031860A (en) * | 1996-08-22 | 2000-02-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device |
-
1985
- 1985-08-20 JP JP18219485A patent/JPS6242593A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5757840A (en) * | 1994-12-17 | 1998-05-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser modulation method therefor and optical communication system using the same |
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| US6031860A (en) * | 1996-08-22 | 2000-02-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical device capable of switching output intensity of light of predetermined polarized wave, optical transmitter using the device, network using the transmitter, and method of driving optical device |
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