JPS6322637B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6322637B2 JPS6322637B2 JP56176436A JP17643681A JPS6322637B2 JP S6322637 B2 JPS6322637 B2 JP S6322637B2 JP 56176436 A JP56176436 A JP 56176436A JP 17643681 A JP17643681 A JP 17643681A JP S6322637 B2 JPS6322637 B2 JP S6322637B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- emitting layer
- electrode
- light
- central region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/12—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region the resonator having a periodic structure, e.g. in distributed feedback [DFB] lasers
-
- 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
- H01S5/0625—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium by varying the potential of the electrodes in multi-section lasers
- H01S5/06255—Controlling the frequency of the radiation
- H01S5/06258—Controlling the frequency of the radiation with DFB-structure
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は安定な単一発振波長が得られる分布帰
還形半導体レーザ（以下「DFBレーザ」と称す）
の駆動方法に関するものである。
還形半導体レーザ（以下「DFBレーザ」と称す）
の駆動方法に関するものである。
（従来技術とその問題点）
DFB（distributed feed back）レーザは、電流
を注入する部分に周期的な屈折率変化を与えるこ
とにより、分布的な光の帰還を生じさせ発振を得
るものである。第１図は前記周期的な屈折率変化
を模式図的に表したものであるが、DFBレーザ
において得られる発振波長λは図に示す屈折率変
化の周期Λによつて決定される。（一般的にλ＝
2neg、neg：導波路の等価的な屈折率。）このた
め、通常の平行平板反射鏡によるレーザと比べる
と発振波長は極めて安定である。
を注入する部分に周期的な屈折率変化を与えるこ
とにより、分布的な光の帰還を生じさせ発振を得
るものである。第１図は前記周期的な屈折率変化
を模式図的に表したものであるが、DFBレーザ
において得られる発振波長λは図に示す屈折率変
化の周期Λによつて決定される。（一般的にλ＝
2neg、neg：導波路の等価的な屈折率。）このた
め、通常の平行平板反射鏡によるレーザと比べる
と発振波長は極めて安定である。
しかるに、例えば1976年のIEEEジヤーナルオ
プクオンタムエレクトロニクス、第QE−12巻、
No.９、ページ532〜539には、第１図に示したよう
な周期構造について発振しきい値利得を詳細に検
討すると、第３図の破線で示すように所要の波長
λ0に極めて近い２つの波長λ1、λ2に対して同時に
最低値をとることが述べられている。このことは
単なる周期構造ではこれらのλ1とλ2の２波長で発
振する可能性があり、発振波長の不安定性を招く
ことを意味している。この問題の解決のために、
前記論文には、第２図に示すように、周期構造の
中間にΛ／２の長さの平坦部を設け、周期構造の
中央部分で入射波と反射波の位相をπ／２ずらし
てやると、発振しきい値利得特性は第３図の実線
のようになり、波長λ0においてのみ発振しきい値
利得が最低値となり、かつその利得が第１図の周
期構造に比べて数分の１に改善されることが述べ
られている。従つて、この構造によれば発振しき
い値電流の大幅な低減と極めて安定な単一波長発
振が同時に実現される。
プクオンタムエレクトロニクス、第QE−12巻、
No.９、ページ532〜539には、第１図に示したよう
な周期構造について発振しきい値利得を詳細に検
討すると、第３図の破線で示すように所要の波長
λ0に極めて近い２つの波長λ1、λ2に対して同時に
最低値をとることが述べられている。このことは
単なる周期構造ではこれらのλ1とλ2の２波長で発
振する可能性があり、発振波長の不安定性を招く
ことを意味している。この問題の解決のために、
前記論文には、第２図に示すように、周期構造の
中間にΛ／２の長さの平坦部を設け、周期構造の
中央部分で入射波と反射波の位相をπ／２ずらし
てやると、発振しきい値利得特性は第３図の実線
のようになり、波長λ0においてのみ発振しきい値
利得が最低値となり、かつその利得が第１図の周
期構造に比べて数分の１に改善されることが述べ
られている。従つて、この構造によれば発振しき
い値電流の大幅な低減と極めて安定な単一波長発
振が同時に実現される。
しかし、周期構造はホログラフイーの原理を用
いて大きな面積に亘つて一度に作製されるのが通
常であり、現実的な問題として第２図のように微
小部分だけが変則的な周期構造を有する如く作製
するのは極めて困難であり、上述の原理を適用し
た半導体レーザは実現されるに至つていない。
いて大きな面積に亘つて一度に作製されるのが通
常であり、現実的な問題として第２図のように微
小部分だけが変則的な周期構造を有する如く作製
するのは極めて困難であり、上述の原理を適用し
た半導体レーザは実現されるに至つていない。
（発明の目的）
本発明は、半導体レーザに設ける周期構造は従
来から用いられている構造のままとし、活性領域
に注入する電流を制御して活性領域の光の進行方
向に対して新たに実質的な屈折率差を生じさせ、
この屈折率差を利用して入射波と反射波の位相を
π／２ずらせるように注入電流を制御するように
したことを特徴とする分布帰還形半導体レーザの
駆動方法を提供するものである。
来から用いられている構造のままとし、活性領域
に注入する電流を制御して活性領域の光の進行方
向に対して新たに実質的な屈折率差を生じさせ、
この屈折率差を利用して入射波と反射波の位相を
π／２ずらせるように注入電流を制御するように
したことを特徴とする分布帰還形半導体レーザの
駆動方法を提供するものである。
（発明の構成）
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第４図は本発明の実施例であり、ａはストライ
プ形半導体レーザの断面図を示し、ｂは平面図を
示す。図において、１はｎ形InP基板、２は周期
凹凸構造８を有するｎ形InGaAsP層、３はｎ形
InP層、４はInGaAsP発光層、５はInGaAsPバ
ツフア層、６はｐ形InP層、７はｎ形InGaAsP
層、９〜１２は電極である。このうち、ｎ形InP
層３は周期的凹凸構造８がｎ形InP基板１に直接
設けられた場合には必要でない。また、
InGaAsPバツフア層５は、InGaAsP発光層４の
上にｐ形InP層６を成長させる場合の緩衝層であ
り原理的には必須ではない。
プ形半導体レーザの断面図を示し、ｂは平面図を
示す。図において、１はｎ形InP基板、２は周期
凹凸構造８を有するｎ形InGaAsP層、３はｎ形
InP層、４はInGaAsP発光層、５はInGaAsPバ
ツフア層、６はｐ形InP層、７はｎ形InGaAsP
層、９〜１２は電極である。このうち、ｎ形InP
層３は周期的凹凸構造８がｎ形InP基板１に直接
設けられた場合には必要でない。また、
InGaAsPバツフア層５は、InGaAsP発光層４の
上にｐ形InP層６を成長させる場合の緩衝層であ
り原理的には必須ではない。
本実施例の構全上の特徴は、原理的には２重ヘ
テロ構造の上にｎ形の層７を設け、そこにZn等
を図中点々で示した領域に拡散させて電流通路を
形成し、かつこの電流通路に対応して両端部電極
９，１０，１１を設けかつ電極９及び１１が同図
ｂの如く接続したことにある。ここで、第１領域
の長さをl1、中央領域の長さをl2、第３領域の長
さをl3とすれば、l1l3≫l2である。
テロ構造の上にｎ形の層７を設け、そこにZn等
を図中点々で示した領域に拡散させて電流通路を
形成し、かつこの電流通路に対応して両端部電極
９，１０，１１を設けかつ電極９及び１１が同図
ｂの如く接続したことにある。ここで、第１領域
の長さをl1、中央領域の長さをl2、第３領域の長
さをl3とすれば、l1l3≫l2である。
以上のような構成のもとで、例えば第１領域及
び第２領域の電極９，１１に同等なある電流I1を
流し、中央領域の電極１０にこれと異なる電流I2
を流すと、キヤリア密度の差が生じ、中央領域の
屈折率が両端部分の第１領域及び第２領域と比べ
て僅かに異なつてくる。従つて、両端領域の電流
９，１１と中央領域の電極１０との電流を加減し
て、発光層４の中央領域で光の位相がπ／２だけ
異なるようにすれば、第２図の変則周期構造と同
様な効果が得られることになる。この効果が顕著
に現れているかどうかは、電極９，１０，１１を
共通にした場合とそうでない場合とで発振しきい
値に大なる変化が生じるかどうか観測することに
よつて調べることができる。
び第２領域の電極９，１１に同等なある電流I1を
流し、中央領域の電極１０にこれと異なる電流I2
を流すと、キヤリア密度の差が生じ、中央領域の
屈折率が両端部分の第１領域及び第２領域と比べ
て僅かに異なつてくる。従つて、両端領域の電流
９，１１と中央領域の電極１０との電流を加減し
て、発光層４の中央領域で光の位相がπ／２だけ
異なるようにすれば、第２図の変則周期構造と同
様な効果が得られることになる。この効果が顕著
に現れているかどうかは、電極９，１０，１１を
共通にした場合とそうでない場合とで発振しきい
値に大なる変化が生じるかどうか観測することに
よつて調べることができる。
λ／４シフト条件は、l2（電流I2）部分でl1部分
に比べて屈折率が異なる必要があり、その屈折率
差Δnとl2の関係は Δn・l2＝λ／４ （λ：波長） …(1) 一方、電流注入I1、I2によるキヤリア密度N1、
N2は、 N1＝τsI1／edwl1 N2＝τsI2／edwl2 …(2) （ｅ：電子の電荷、ｄ：発光層の深さ、ｗ：スト
ライプ幅、τs：注入キヤリアの寿命時間） このキヤリア密度の変動あるいは差によつて屈
折率が次のように変わる。
に比べて屈折率が異なる必要があり、その屈折率
差Δnとl2の関係は Δn・l2＝λ／４ （λ：波長） …(1) 一方、電流注入I1、I2によるキヤリア密度N1、
N2は、 N1＝τsI1／edwl1 N2＝τsI2／edwl2 …(2) （ｅ：電子の電荷、ｄ：発光層の深さ、ｗ：スト
ライプ幅、τs：注入キヤリアの寿命時間） このキヤリア密度の変動あるいは差によつて屈
折率が次のように変わる。
Δn＝−1.2×10-26 （N1−N2） …(3)
例えば、第１及び第３領域の長さ（l1、l3）を
それぞれ150μｍ、中央領域の長さ（l2）を50μｍ、
InGaAsP発光層の層厚(d)を0.1μｍ、ストライプ
の幅（ｗ）を1μｍ、注入キヤリアの寿命時間
（τs）を1nsとすれば、(2)式及び(3)式よりI1＝6I2−
3.12（mA）の関係が得られる。
それぞれ150μｍ、中央領域の長さ（l2）を50μｍ、
InGaAsP発光層の層厚(d)を0.1μｍ、ストライプ
の幅（ｗ）を1μｍ、注入キヤリアの寿命時間
（τs）を1nsとすれば、(2)式及び(3)式よりI1＝6I2−
3.12（mA）の関係が得られる。
従つて、１例としてI1を20（mA）、I2を3.85
（mA）にすれば、本発明の特徴である低発振し
きい値で、かつ安定な発振波長が得られる。
（mA）にすれば、本発明の特徴である低発振し
きい値で、かつ安定な発振波長が得られる。
また第４図ｃのように中央領域の電極１０は設
けず中央領域を非励起領域としても、電極９，１
１の電流と長さl1、l2、l3を適当に選ぶことによ
り、同様な効果が期待できる。
けず中央領域を非励起領域としても、電極９，１
１の電流と長さl1、l2、l3を適当に選ぶことによ
り、同様な効果が期待できる。
例えば、第１及び第３領域の長さ（l1、l3）を
それぞれ150μｍ、電流I1を31mAとした場合、中
央領域の長さ（l2）は、(1)式より5μｍが得られ
る。
それぞれ150μｍ、電流I1を31mAとした場合、中
央領域の長さ（l2）は、(1)式より5μｍが得られ
る。
但し、発光層の層厚(d)等は第４図ｂと同一条件
にし、発振波長（λ）を1.55μｍで求めた。
にし、発振波長（λ）を1.55μｍで求めた。
なお、第２図では特にストライプ構造について
は触れなかつたが、平凸導波路形や埋め込み形を
はじめあらゆるストライプ構造に容易に応用でき
る。
は触れなかつたが、平凸導波路形や埋め込み形を
はじめあらゆるストライプ構造に容易に応用でき
る。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の分布帰還形半導
体レーザの注入電流制御方法は、従来の周期的な
凹凸構造を変えることなく、発振しきい値を低減
し、発振波長の安定性も極めて優れたものであ
り、かつ製作上の困難もほとんどないDFBレー
ザを用いることができる。従つて、本発明の注入
電流の制御方法は高性能の単一波長光源用とし
て、低損失光フアイバ通信をはじめ光計測などの
広い分野に適用でき、その効果は極めて大であ
る。
体レーザの注入電流制御方法は、従来の周期的な
凹凸構造を変えることなく、発振しきい値を低減
し、発振波長の安定性も極めて優れたものであ
り、かつ製作上の困難もほとんどないDFBレー
ザを用いることができる。従つて、本発明の注入
電流の制御方法は高性能の単一波長光源用とし
て、低損失光フアイバ通信をはじめ光計測などの
広い分野に適用でき、その効果は極めて大であ
る。
第１図は本発明の原理説明に用いる一様な周期
的屈折率分布特性図、第２図は本発明の原理説明
に用いるΛ／２の平坦部を有する変則的な周期的
屈折分布特性図、第３図は本発明の原理説明に用
いる発振波長と発振利得をそれぞれ示す特性図、
第４図ａ，ｂ，ｃは本発明の一実施例の横断面図
及び平面図である。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形InGaAsP層、
３……ｎ形InP層、４……InGaAsP発光層、５…
…InGaAsPバツフア層、６……ｐ形InP層、７…
…ｎ形InGaAsP層、８……周期的凹凸構造、９，
１０，１１，１２……電極。
的屈折率分布特性図、第２図は本発明の原理説明
に用いるΛ／２の平坦部を有する変則的な周期的
屈折分布特性図、第３図は本発明の原理説明に用
いる発振波長と発振利得をそれぞれ示す特性図、
第４図ａ，ｂ，ｃは本発明の一実施例の横断面図
及び平面図である。 １……ｎ形InP基板、２……ｎ形InGaAsP層、
３……ｎ形InP層、４……InGaAsP発光層、５…
…InGaAsPバツフア層、６……ｐ形InP層、７…
…ｎ形InGaAsP層、８……周期的凹凸構造、９，
１０，１１，１２……電極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 発光層又は該発光層に近接する層に光の進行
方向に沿う周期的な凹凸構造を備えることによつ
て等価的に周期的な屈折率変化を与えかつ前記発
光層に電極を介して電流を注入することにより発
振せしめるように構成された分布帰還形半導体レ
ーザにおいて、 前記発光層の上にバツフア層、前記発光層の禁
制帯幅よりも大なる禁制帯幅を有する半導体層、
該半導体層の導電型と異なる導電型を有するキヤ
ツプ層が形成され、前記発光層に電流を注入する
該電極が該キヤツプ層の表面の中央領域の一部で
接続されている凹状の形状を有して前記キヤツプ
層に配置され、該凹状の電極の形状に合わせて前
記キヤツプ層を前記半導体層の一部に達するよう
に亜鉛拡散を施して電流通路を形成し、前記周期
的な凹凸構造の中央領域で入射波と反射波の位相
がπ／２だけ異なるように前記凹状の電極と前記
中央領域に配置された他の電極とに注入する電流
を制御するか、または前記中央領域を非励起領域
にして、該非励起領域と前記凹状の電極が配置さ
れた領域の長さとを調整してかつ前記凹状の電極
に注入する電流を制御することを特徴とする分布
帰還形半導体レーザの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56176436A JPS5878488A (ja) | 1981-11-05 | 1981-11-05 | 分布帰還形半導体レーザの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56176436A JPS5878488A (ja) | 1981-11-05 | 1981-11-05 | 分布帰還形半導体レーザの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5878488A JPS5878488A (ja) | 1983-05-12 |
| JPS6322637B2 true JPS6322637B2 (ja) | 1988-05-12 |
Family
ID=16013667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56176436A Granted JPS5878488A (ja) | 1981-11-05 | 1981-11-05 | 分布帰還形半導体レーザの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5878488A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60178685A (ja) * | 1984-02-27 | 1985-09-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ装置 |
| GB8406432D0 (en) * | 1984-03-12 | 1984-04-18 | British Telecomm | Semiconductor devices |
| JPS61255086A (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-12 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH0642577B2 (ja) * | 1985-06-19 | 1994-06-01 | 日本電信電話株式会社 | 多電極分布帰還型半導体レーザの駆動方法 |
| JPS62245690A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体レ−ザ装置 |
| FR2598862B1 (fr) * | 1986-05-16 | 1994-04-08 | Bouley Jean Claude | Laser a semi-conducteur a reaction distribuee et a longueur d'onde continument accordable. |
| GB2197531B (en) * | 1986-11-08 | 1991-02-06 | Stc Plc | Distributed feedback laser |
| JP2533355B2 (ja) * | 1988-03-11 | 1996-09-11 | 国際電信電話株式会社 | 分布帰還形半導体レ―ザ装置およびその電流注入方法 |
| JP2631716B2 (ja) * | 1988-09-20 | 1997-07-16 | 富士通株式会社 | 半導体発光装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5513976Y2 (ja) * | 1975-01-17 | 1980-03-29 |
-
1981
- 1981-11-05 JP JP56176436A patent/JPS5878488A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5878488A (ja) | 1983-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4689797A (en) | High power single spatial mode semiconductor laser | |
| US4829535A (en) | Variable wavelength semiconductor laser | |
| US4803692A (en) | Semiconductor laser devices | |
| US5347526A (en) | Wavelength-tunable semiconductor laser | |
| EP1130716A2 (en) | Distributed feedback semiconductor laser and method for producing the same | |
| EP0300790B1 (en) | Semiconductor laser | |
| JPH07105571B2 (ja) | 個別にアドレス可能な半導体レーザーアレー | |
| JP2804838B2 (ja) | 波長可変半導体レーザ | |
| JPS6322637B2 (ja) | ||
| JPH0732279B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| JPS6332988A (ja) | 分布帰還形半導体レ−ザ | |
| JPH0194689A (ja) | 光半導体素子 | |
| JPH09270568A (ja) | 多重波長発振レーザ | |
| JPH04783A (ja) | 半導体光素子 | |
| JP3169202B2 (ja) | 連続波長可変半導体レーザ | |
| JPH0139232B2 (ja) | ||
| JPH0697604A (ja) | 分布反射型半導体レーザ | |
| JP2839397B2 (ja) | 波長可変型半導体レーザ装置 | |
| JP2751558B2 (ja) | 集積型光半導体装置およびその駆動方法 | |
| JPS60178685A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ装置 | |
| JP2666297B2 (ja) | 波長可変型半導体レーザ | |
| JPH06177481A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JPH0582888A (ja) | 分布帰還型半導体レーザ | |
| JPS59184585A (ja) | 単一軸モ−ド半導体レ−ザ | |
| JPH06105817B2 (ja) | 量子井戸型光変調器つき半導体レ−ザ |