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JP4116463B2 - Semiconductor laser device - Google Patents
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JP4116463B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

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JP4116463B2
JP4116463B2 JP2003041229A JP2003041229A JP4116463B2 JP 4116463 B2 JP4116463 B2 JP 4116463B2 JP 2003041229 A JP2003041229 A JP 2003041229A JP 2003041229 A JP2003041229 A JP 2003041229A JP 4116463 B2 JP4116463 B2 JP 4116463B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性層で生起した光を一方の端面から主光として出射すると共に他方の端面からモニタ光として出射する半導体レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光通信システムに組込まれている各光通信機器や光伝送路の特性を測定する光計測器内には、光通信機器や光伝送路に送出する計測用の光信号の光源として、半導体レーザ装置が組込まれている。計測用の光信号の信号レベルは厳格に制御される必要があるので、光源として半導体レーザ装置から出射される光(主光)の光強度を正確に制御する必要がある。
【0003】
この半導体レーザ装置から出射される光を(主光)の光強度を正確に制御するために、図6に示すように、内部に活性層2が形成された半導体レーザ装置1の一方の端面3aから出射されてレンズ4を介して光ファイバ5へ導かれる主光6の光強度Paを、半導体レーザ装置1の他方の端面3bから出射されたモニタ光8の光強度Pbを受光素子(PD)7で検出する。主光6が出射される端面3aには反射率Raが例えば2%前後に設定された主光側反射膜9が形成され、モニタ光8が出射される端面3bには反射率Rbが例えば95%以上に設定されたモニタ光側反射膜10が形成されている。
【0004】
したがって、活性層2で生起された光の大部分は主光側反射膜9が形成された端面3aから主光6として出射され、活性層2で生起された光の一部はモニタ光側反射膜10が形成された端面3bからモニタ光8として出射される。
【0005】
主光6の光強度Paとモニタ光8の光強度Pbとの比(Pb/Pa)はほぼ一定とみなされるので、受光素子(PD)7で検出されたモニタ光8の光強度Pbで、主光6の光強度Paを目的の光強度Paに制御する。具体的には、半導体レーザ装置1に供給する電流Iを制御する。
【0006】
反射率Rbが例えば95%以上に設定されたモニタ光側反射膜10は、例えば図7に示すような干渉型波長フィルタで構成されている。そして、この干渉型波長フィルタで構成されたモニタ光側反射膜10は、図8に示すように、このモニタ光側反射膜10へ入射した光(入射光)13の波長λに対して、反射率Rbは山形の特性を有する。この反射率Rbが最大となる入射光13の波長をλMとする。
【0007】
波長λMで反射率Rbが最大となる干渉型波長フィルタにおいては、図7に示すように、光の屈折率n1の低屈折率層11と光の屈折率n2の高屈折率層12とが交互に複数積層されている(n2>n1)。そして、各低屈折率層11の厚みt1、及び各高屈折率層12の厚みt2は、周知のように、以下のように設定されている。
【0008】
1=λM/4n1
2=λM/4n2
そして、低屈折率層11と高屈折率層12との積層数を増加すれば、反射率Rbは上昇する。
【0009】
一般に、このモニタ光側反射膜10を最大効率で使用するために、反射率Rbが最大となる入射光13の波長λMをモニタ光8(主光6)の波長(使用波長)に合わせるようにしている。
【0010】
なお、干渉型波長フィルタを半導体レーザ装置の光が出射される一方の端面に取付ける技術は既に特許文献1に報告されている。
【0011】
このように、活性層2で生起された光の一部を一方の端面3bからモニタ光側反射膜10を介してモニタ光8として取出すことにより、このモニタ光8の光強Pbを用いて他方の端面3aから主光側反射膜9を介して出射される主光6の光強度Paを制御可能である。
【0012】
【特許文献1】
特開平9―129979号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図6に示した半導体レーザ装置1においてもまだ改良すべき次のような課題があった。
【0014】
活性層2で生起される光の強度は一定であると仮定し、かつ、主光側反射膜9の反射率Raが一定であれば、モニタ光側反射膜10の反射率Rbが変化すれば、図9に示すように、主光6の光強度Paに対するモニタ光8の光強度Pbの割合Pb/Paが変化する。
【0015】
一方、半導体レーザ装置1に供給する電流Iを増加すれば、活性層2で生起される光の強度は上昇するので、図10(a)に示すように、端面2aから主光側反射膜9を介して出射される主光6の光強度Paも増加する。
【0016】
しかしながら、半導体レーザ装置1に供給する電流Iを増加すれば、半導体レーザ装置1の温度が上昇するので、図10(b)に示すように、この温度上昇に伴って、活性層2で生起される光の波長λが長波長側へ変化する。
【0017】
近年、半導体レーザ装置1から出射される主光6の光強度Paの向上が求められ、主光6の光強度Paは低い光強度Paから高い光強度Paまで、広い光強度範囲で使用される。したがって、モニタ光8(主光6)の波長λの使用波長範囲(λS〜λL)も、図10(b)に示すように、使用最短波長λSから使用最長波長λLまで広範囲に亘る。
【0018】
前述したモニタ光側反射膜10における反射率Rbが最大となる入射光13の波長λMは、図11に示すように、主光6の高出力が得られる主な使用波長である使用波長範囲(λS〜λL)の使用最長波長λLに設定されている。また、使用最長波長λLよりさらに長波長に設定される場合もある。
【0019】
しかし、このように、反射率Rbが最大となる入射光13の波長λMを使用波長範囲(λS〜λL)の使用最長波長λL又はさらに長波長に設定すると、モニタ光側反射膜10における反射率Rbが使用波長範囲(λS〜λL)において、増加関数となる。このことは、主光6の光強度Paを増加すると、図9に示すように、主光6の光強度Paに対するモニタ光8の光強度Pbの割合Pb/Paが低下する。その結果、図12に示すように、主光6の光強度Paが使用最長波長λLに対応する光強度Paまで増加したとしても、モニタ光側反射膜10を透過したモニタ光8の光強度Pbは、主光6の光強度Paの増加に対応して増加せずに飽和する。
【0020】
なお、図12においては、説明を簡単にするために、モニタ光8の光強度Pbを拡大表示している。
【0021】
このように、モニタ光8の光強度Pbが主光6の光強度Paの増加に対応して増加しないと、モニタ光8の光強度Pbで主光6の光強度Paを正確に制御できない。
【0022】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、モニタ光の光強度が主光の光強度の増加に対応して増加し、モニタ光の光強度で主光の光強度を正確に制御でき、高い光強度の光を高い精度で出力できる半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明は、InPからなる半導体基板の上方に形成された活性層で生起した光が一方の端面から主光として出射されると共に他方の端面から主光の出力特性をモニタするモニタ光として出射され、かつ主光が出射される端面に主光側反射膜が形成されると共にモニタ光が出射される端面に主光側反射膜より反射率が高いモニタ光側反射膜が形成され、供給される電流の増加に伴って、出射される主光の光強度が増加するとともに活性層の温度が上昇し、この温度上昇に伴って、活性層で生起され出射される光の波長が長波長側へ変化し、この出射される光の波長範囲が、主光の使用波長範囲の使用最短波長である1450nmから使用最長波長である1480nmの範囲である半導体レーザ装置に適用される。
そして、モニタ光側反射膜における光の95%以上の反射率は入射光の波長に依存して変化し、光の反射率が最大となる入射光の波長は主光における使用波長範囲の使用最短波長より短く設定されている。
【0024】
このように構成された半導体レーザ装置において、半導体レーザ装置のモニタ光が出射される端面に形成された高反射率を有するモニタ光側反射膜における反射率が最大となる入射光の波長は使用波長範囲の使用最短波長より短く設定されている。したがって、モニタ光側反射膜における反射率は、使用波長範囲内において、波長の増加に対して、減少関数となる。
【0025】
その結果、主光の光強度が上昇して波長が長くなったとしても、モニタ光側反射膜を透過するモニタ光の光強度は、低下又は飽和することはなく、主光の光強度の上昇に伴って上昇する。よって、モニタ光の光強度は、広い使用波長範囲内において、主光の光強度変化に対応して変化するので、モニタ光の光強度で主光の光強度を正確に制御できる。
【0026】
また別の発明は、上述した発明の半導体レーザ装置において、モニタ光側反射膜は、光の反射率が最大となる入射光の波長をλMとし、低屈折率層の屈折率をn1とし、高屈折率層の屈折率をn2とすると、厚さがλM/4n1である低屈折率層と厚さがλM/4n2である高屈折率層とが交互に複数積層された干渉型波長フィルタで構成されている。
【0027】
モニタ光側反射膜として、このような構成の干渉型波長フィルタを採用することによって、高い精度で光の反射率が最大となる入射光の波長λMを設定可能である。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る半導体レーザ装置の概略構成を示す模式図であり、図2は図1に示す半導体レーザ装置をA―A’線で切断した場合における断面図である。図6に示す従来の半導体レーザ装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。
【0029】
この実施形態においては、内部に活性層2が形成された半導体レーザ装置20の一方の端面3aには反射率Raが例えば2%前後に設定された主光側反射膜9が形成されている。端面3aから主光側反射膜9を介して光強度Paを有する主光6が出射されてレンズ4を介して光ファイバ5へ導かれる。半導体レーザ装置20の他方の端面3bには反射率Rbが例えば95%以上に設定されたモニタ光側反射膜21が形成されている。端面3bからモニタ用反射膜21を介して光強度Pbを有するモニタ光8が出射されて受光素子(PD)7へ入射される。
【0030】
受光素子(PD)7で検出されたモニタ光8の光強度Pbで、主光6の光強度Paを目的の光強度Paに制御する。具体的には、半導体レーザ装置1に供給する電流Iを制御する。
【0031】
図2の断面図において、n型InPからなる半導体基板22上に、n型InPからなる下部クラッド層23、InGaAsPからなる活性層2が順番に積層されている。なお、下部クラッド層23の一部及び活性層2はメサ型に形成されている。このメサ型の両側にp型InPからなる下部埋込層25及びn型InPからなる上部埋込層26が形成されている。
【0032】
さらに、活性層2の上面及び上部埋込層26の上面にp型InPからなる上部クラッド層24が形成されている。この上部クラッド層24の上面にp型コンタクト層27が形成されている。そして、このp型コンタクト層9の上面にp電極28が取付けられ、半導体基板22の下面にn電極29が取付けられている。
そしてp電極28とn電極29との間に直流電圧を印加すると、活性層2は光を生起する。
【0033】
この実施形態の半導体レーザ装置20の端面3bに形成されたモニタ光側反射膜21は、図3に示すように、図7に示す従来の半導体レーザ装置1の端面3bに形成されたモニタ光側反射膜10と同様に、干渉型波長フィルタで構成されている。
【0034】
すなわち、反射率Rbが最大となる入射光13の波長をλMとすると、図3に示すように、光の屈折率n1の低屈折率層11と光の屈折率n2の高屈折率層12とが交互に複数積層されている(n2>n1)。そして、各低屈折率層11の厚みt1、及び各高屈折率層12の厚みt2は以下のように設定されている。
【0035】
1=λM/4n1
2=λM/4n2
そして、低屈折率層11と高屈折率層12との積層数を増加すれば、反射率Rbは上昇する。
【0036】
半導体レーザ装置20においては、モニタ光側反射膜21における反射率Rbが最大となる入射光13の波長λMは、図4に示すように、この半導体レーザ装置20から出射される主光6(モニタ光8)の使用波長範囲(λS〜λL)の使用最短波長λSより短く設定されている。
【0037】
この実施形態の半導体レーザ装置20においては、主光6(モニタ光8)の使用波長範囲の使用最短波長λSを1450nmとし、使用最長波長λLを1480とし、モニタ光側反射膜21における反射率Rbが最大となる入射光13の波長λMを1430nmに設定している。
【0038】
この入射光13の波長λM=1430nmで反射率Rbが最大となるために、この実施形態においては、低屈折率層11として屈折率n1=1.45で厚みt1=240nmの酸化シリコン(SiO2)を採用し、高屈折率層12として屈折率n2=2.15で厚みt2=165nmの二酸化チタン(TiO2)を採用している。そして、図4に示すように、波長λM=1430nmにおける最大の反射率Rbが98.5%になるように、低屈折率層11と高屈折率層12との積層数を設定している。
【0039】
このように反射率Rbが最大となる入射光13の波長λMが使用波長範囲(λS〜λL)の使用最短波長λSより短く設定されているので、図4に示すように、主光6(モニタ光8)の使用波長範囲(λS〜λL)内においては、モニタ光側反射膜21における反射率Rbは、波長λの増加に応じて低下する。この実施形態においては、波長λが使用最短波長λS=(1450nm)から使用最長波長λL(=1480)まで増加すると、反射率Rbは98.45%から98.30%まで低下する。
【0040】
なお、主光6が出射される端面3aに形成された主光側反射膜9も、モニタ光8が出射される端面3bに形成されたモニタ用反射膜21と同様に、干渉型波長フィルタで構成されているが、その反射率Raは2%前後に設定されている。
【0041】
このように構成された半導体レーザ装置20において、この半導体レーザ装置20に供給する電流Iを増加すると、図5に示すように、端面3aから主光側反射膜9を介して出射される主光6の光強度Paも上昇する。電流Iを増加して主光6の光強度Paを上昇させると、主光6(モニタ光8)の波長λも使用波長範囲(λS〜λL)内において長波長側へ移動する。主光6(モニタ光8)の波長λが長波長側へ移動すると、図4に示すように、モニタ光側反射膜21における反射率Rbが低下する。反射率Rbが低下すると、モニタ光8の光強度Pbが上昇する。
【0042】
したがって、図5に示すように、主光6の光強度Paが上昇して波長λが使用波長範囲(λS〜λL)の使用最長波長λL(=1480)まで長くなったとしても、モニタ光側反射膜21を透過するモニタ光8の光強度Pbは、低下又は飽和することはなく、主光6の光強度Paの上昇に伴って上昇する。よって、モニタ光8の光強度Pbは、広い使用波長範囲(λS〜λL)内において、主光6の光強度変化に対応して変化するので、モニタ光8の光強度Pbで主光6の光強度Paを正確に制御できる。
【0043】
なお、モニタ光側反射膜21として周知の干渉型波長フィルタを採用しているので、反射率Rbが最大となる入射光13の波長λMを高い精度で設定可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体レーザ装置においては、モニタ光側反射膜における光の反射率が最大となる入射光の波長を主光における使用波長範囲の使用最短波長より短く設定している。したがって、モニタ光の光強度が主光の光強度の増加に対応して増加し、モニタ光の光強度で主光の光強度を正確に制御でき、高い光強度の光を高い精度で出力できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係わる半導体レーザ装置の概略構成を示す模式図
【図2】 同実施形態に係わる半導体レーザ装置の概略構成を示す断面図
【図3】 同実施形態に係わる半導体レーザ装置のモニタ光側反射膜の概略構成図
【図4】 同実施形態に係わる半導体レーザ装置のモニタ光側反射膜の反射率特性図
【図5】 同実施形態に係わる半導体レーザ装置の主光の光強度とモニタ光の光強度との関係を示す特性図
【図6】 従来の半導体レーザ装置の概略構成を示す模式図
【図7】 同従来の半導体レーザ装置におけるモニタ光側反射膜の概略構成図
【図8】 一般的なモニタ光側反射膜の反射率特性図
【図9】 モニタ光側反射膜の反射率と光強度比との関係を示す図
【図10】 供給電流と出力される光の光強度及び波長との関係を示す図
【図11】 同従来の半導体レーザ装置におけるモニタ光側反射膜の反射率特性図
【図12】 同従来の半導体レーザ装置における主光の光強度とモニタ光の光強度との関係を示す特性図
【符号の説明】
1,20…半導体レーザ装置、2…活性層、3a,3b…端面、6…主光、8…モニタ光、9…主光側反射膜、10,21…モニタ用反射膜、11…低屈折率層、12…高屈折率層、22…半導体基板、23…下部クラッド層、24…上部クラッド層、25…下部埋込層、26…上部埋込層、27…p型コンタクト層、28…p電極、29…n電極
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor laser device that emits light generated in an active layer as main light from one end face and emits light as monitor light from the other end face.
[0002]
[Prior art]
In an optical measuring instrument that measures the characteristics of each optical communication device or optical transmission line incorporated in the optical communication system, a semiconductor laser device is used as a light source of an optical signal for measurement transmitted to the optical communication device or optical transmission line. Is incorporated. Since the signal level of the measurement optical signal needs to be strictly controlled, it is necessary to accurately control the light intensity of the light (main light) emitted from the semiconductor laser device as the light source.
[0003]
In order to accurately control the intensity of the light emitted from the semiconductor laser device (main light), as shown in FIG. 6, one end face 3a of the semiconductor laser device 1 in which the active layer 2 is formed is formed. The light intensity Pa of the main light 6 emitted from the optical fiber 5 and guided to the optical fiber 5 through the lens 4 and the light intensity Pb of the monitor light 8 emitted from the other end face 3b of the semiconductor laser device 1 are received by a light receiving element (PD). 7 to detect. A main light-side reflecting film 9 having a reflectance Ra set to about 2%, for example, is formed on the end face 3a from which the main light 6 is emitted, and a reflectance Rb is, for example, 95 at the end face 3b from which the monitor light 8 is emitted. The monitor light side reflective film 10 set to be equal to or greater than% is formed.
[0004]
Therefore, most of the light generated in the active layer 2 is emitted as the main light 6 from the end face 3a on which the main light side reflection film 9 is formed, and a part of the light generated in the active layer 2 is reflected on the monitor light side. The light is emitted as monitor light 8 from the end surface 3b on which the film 10 is formed.
[0005]
Since the ratio (Pb / Pa) between the light intensity Pa of the main light 6 and the light intensity Pb of the monitor light 8 is considered to be substantially constant, the light intensity Pb of the monitor light 8 detected by the light receiving element (PD) 7 The light intensity Pa of the main light 6 is controlled to the target light intensity Pa. Specifically, the current I supplied to the semiconductor laser device 1 is controlled.
[0006]
The monitor light-side reflection film 10 having a reflectance Rb set to 95% or higher, for example, includes an interference type wavelength filter as shown in FIG. As shown in FIG. 8, the monitor light side reflection film 10 constituted by this interference type wavelength filter reflects the wavelength λ of the light (incident light) 13 incident on the monitor light side reflection film 10. The rate Rb has a mountain-shaped characteristic. The wavelength of the incident light 13 that maximizes the reflectance Rb is λ M.
[0007]
In the interference type wavelength filter in which the reflectance Rb is maximum at the wavelength λ M , as shown in FIG. 7, the low refractive index layer 11 having the refractive index n 1 of light and the high refractive index layer 12 having the refractive index n 2 of light. Are alternately stacked (n 2 > n 1 ). As is well known, the thickness t 1 of each low refractive index layer 11 and the thickness t 2 of each high refractive index layer 12 are set as follows.
[0008]
t 1 = λ M / 4n 1
t 2 = λ M / 4n 2
If the number of layers of the low refractive index layer 11 and the high refractive index layer 12 is increased, the reflectance Rb increases.
[0009]
In general, in order to use the monitor light side reflective film 10 with the maximum efficiency, the wavelength λ M of the incident light 13 having the maximum reflectance Rb is matched with the wavelength (use wavelength) of the monitor light 8 (main light 6). I have to.
[0010]
A technique for attaching the interference type wavelength filter to one end face from which the light of the semiconductor laser device is emitted has already been reported in Patent Document 1.
[0011]
In this way, a part of the light generated in the active layer 2 is taken out as the monitor light 8 from the one end face 3b through the monitor light side reflection film 10, so that the other light intensity Pb of the monitor light 8 is used. It is possible to control the light intensity Pa of the main light 6 emitted from the end face 3a through the main light-side reflecting film 9.
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-129799 [0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the semiconductor laser device 1 shown in FIG. 6 still has the following problems to be improved.
[0014]
Assuming that the intensity of light generated in the active layer 2 is constant, and the reflectance Ra of the main light side reflecting film 9 is constant, the reflectance Rb of the monitor light side reflecting film 10 changes. As shown in FIG. 9, the ratio Pb / Pa of the light intensity Pb of the monitor light 8 to the light intensity Pa of the main light 6 changes.
[0015]
On the other hand, if the current I supplied to the semiconductor laser device 1 is increased, the intensity of the light generated in the active layer 2 is increased. Therefore, as shown in FIG. The light intensity Pa of the main light 6 emitted through the light also increases.
[0016]
However, if the current I supplied to the semiconductor laser device 1 is increased, the temperature of the semiconductor laser device 1 rises. Therefore, as shown in FIG. The wavelength λ of the light changes to the long wavelength side.
[0017]
In recent years, improvement in the light intensity Pa of the main light 6 emitted from the semiconductor laser device 1 is required, and the light intensity Pa of the main light 6 is used in a wide light intensity range from a low light intensity Pa to a high light intensity Pa. . Accordingly, the use wavelength range (λ S to λ L ) of the wavelength λ of the monitor light 8 (main light 6) also covers a wide range from the use minimum wavelength λ S to the use maximum wavelength λ L as shown in FIG. It spans.
[0018]
The wavelength λ M of the incident light 13 at which the reflectance Rb in the monitor light-side reflective film 10 is maximized is a used wavelength range that is a main used wavelength for obtaining a high output of the main light 6 as shown in FIG. The longest use wavelength λ L of (λ S to λ L ) is set. In some cases, the wavelength is set longer than the longest wavelength λ L used.
[0019]
However, when the wavelength λ M of the incident light 13 having the maximum reflectance Rb is set to the longest wavelength λ L of the used wavelength range (λ S to λ L ) or even longer, as described above, the monitor light side reflection film The reflectance Rb at 10 is an increasing function in the use wavelength range (λ S to λ L ). When the light intensity Pa of the main light 6 is increased, the ratio Pb / Pa of the light intensity Pb of the monitor light 8 to the light intensity Pa of the main light 6 decreases as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 12, even if the light intensity Pa of the main light 6 increases to the light intensity Pa corresponding to the longest wavelength λ L used, the light intensity of the monitor light 8 transmitted through the monitor light side reflection film 10 Pb saturates without increasing corresponding to the increase in the light intensity Pa of the main light 6.
[0020]
In FIG. 12, the light intensity Pb of the monitor light 8 is enlarged and displayed for the sake of simplicity.
[0021]
Thus, if the light intensity Pb of the monitor light 8 does not increase corresponding to the increase of the light intensity Pa of the main light 6, the light intensity Pa of the main light 6 cannot be accurately controlled by the light intensity Pb of the monitor light 8.
[0022]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the light intensity of the monitor light increases corresponding to the increase of the light intensity of the main light, and the light intensity of the main light is accurately determined by the light intensity of the monitor light. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that can be controlled and can output light of high light intensity with high accuracy.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, light generated in an active layer formed above a semiconductor substrate made of InP is emitted as main light from one end face and emitted as monitor light for monitoring the output characteristics of the main light from the other end face. In addition, a main light side reflection film is formed on the end face from which the main light is emitted, and a monitor light side reflection film having a higher reflectance than the main light side reflection film is formed and supplied to the end face from which the monitor light is emitted. As the current increases, the light intensity of the emitted main light increases and the temperature of the active layer rises. With this temperature rise, the wavelength of the light generated and emitted from the active layer moves to the longer wavelength side. The wavelength range of the emitted light changes and is applied to a semiconductor laser device whose range is 1450 nm which is the shortest use wavelength of the use wavelength range of the main light to 1480 nm which is the longest use wavelength .
Then, the reflectance of 95% or more of the light in the monitor light side reflective film changes depending on the wavelength of the incident light, and the wavelength of the incident light at which the light reflectance is maximum is the shortest use wavelength range of the main light. It is set shorter than the wavelength.
[0024]
In the semiconductor laser device configured as described above, the wavelength of the incident light having the maximum reflectance in the monitor light-side reflective film having a high reflectance formed on the end face from which the monitor light of the semiconductor laser device is emitted is the wavelength used. It is set shorter than the shortest usable wavelength in the range. Therefore, the reflectance of the monitor light side reflective film becomes a decreasing function with respect to an increase in wavelength within the wavelength range used.
[0025]
As a result, even if the light intensity of the main light increases and the wavelength becomes longer, the light intensity of the monitor light transmitted through the monitor light side reflective film does not decrease or saturate, and the light intensity of the main light increases. As you go up. Therefore, since the light intensity of the monitor light changes corresponding to the change in the light intensity of the main light within a wide use wavelength range, the light intensity of the main light can be accurately controlled by the light intensity of the monitor light.
[0026]
According to another invention, in the semiconductor laser device according to the invention described above, the monitor light-side reflection film has a wavelength of incident light that maximizes the light reflectance as λ M , and the refractive index of the low refractive index layer as n 1. When the refractive index of the high refractive index layer is n 2 , a plurality of low refractive index layers having a thickness of λ M / 4n 1 and high refractive index layers having a thickness of λ M / 4n 2 are alternately stacked. And an interference type wavelength filter.
[0027]
By adopting the interference type wavelength filter having such a configuration as the monitor light side reflection film, it is possible to set the wavelength λ M of the incident light that maximizes the light reflectivity with high accuracy.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device shown in FIG. 1 taken along the line AA ′. The same parts as those of the conventional semiconductor laser device shown in FIG.
[0029]
In this embodiment, a main light-side reflecting film 9 having a reflectance Ra set to about 2%, for example, is formed on one end face 3a of the semiconductor laser device 20 in which the active layer 2 is formed. The main light 6 having the light intensity Pa is emitted from the end face 3 a through the main light side reflection film 9 and guided to the optical fiber 5 through the lens 4. On the other end face 3b of the semiconductor laser device 20, a monitor light side reflective film 21 having a reflectance Rb set to, for example, 95% or more is formed. The monitor light 8 having the light intensity Pb is emitted from the end face 3b through the monitor reflection film 21 and is incident on the light receiving element (PD) 7.
[0030]
The light intensity Pa of the main light 6 is controlled to the target light intensity Pa by the light intensity Pb of the monitor light 8 detected by the light receiving element (PD) 7. Specifically, the current I supplied to the semiconductor laser device 1 is controlled.
[0031]
In the cross-sectional view of FIG. 2, a lower cladding layer 23 made of n-type InP and an active layer 2 made of InGaAsP are sequentially laminated on a semiconductor substrate 22 made of n-type InP. A part of the lower cladding layer 23 and the active layer 2 are formed in a mesa shape. A lower buried layer 25 made of p-type InP and an upper buried layer 26 made of n-type InP are formed on both sides of the mesa type.
[0032]
Further, an upper cladding layer 24 made of p-type InP is formed on the upper surface of the active layer 2 and the upper surface of the upper buried layer 26. A p-type contact layer 27 is formed on the upper surface of the upper cladding layer 24. A p-electrode 28 is attached to the upper surface of the p-type contact layer 9, and an n-electrode 29 is attached to the lower surface of the semiconductor substrate 22.
When a DC voltage is applied between the p electrode 28 and the n electrode 29, the active layer 2 generates light.
[0033]
As shown in FIG. 3, the monitor light side reflecting film 21 formed on the end face 3b of the semiconductor laser device 20 of this embodiment has a monitor light side formed on the end face 3b of the conventional semiconductor laser device 1 shown in FIG. Like the reflective film 10, it is composed of an interference wavelength filter.
[0034]
That is, when the reflectivity Rb is the wavelength lambda M of the incident light 13 becomes the maximum, as shown in FIG. 3, the low refractive index layer with a refractive index n 1 of the light 11 and the high refractive index of the refractive index n 2 of the light A plurality of layers 12 are alternately stacked (n 2 > n 1 ). The thickness t 1 of each low refractive index layer 11 and the thickness t 2 of each high refractive index layer 12 are set as follows.
[0035]
t 1 = λ M / 4n 1
t 2 = λ M / 4n 2
If the number of layers of the low refractive index layer 11 and the high refractive index layer 12 is increased, the reflectance Rb increases.
[0036]
In the semiconductor laser device 20, the wavelength λ M of the incident light 13 at which the reflectance Rb in the monitor light side reflective film 21 is maximized is the main light 6 (emission from the semiconductor laser device 20 as shown in FIG. It is set shorter than the shortest usable wavelength λ S in the usable wavelength range (λ S to λ L ) of the monitor light 8).
[0037]
In the semiconductor laser device 20 of this embodiment, the shortest usable wavelength λ S in the usable wavelength range of the main light 6 (monitor light 8) is 1450 nm, the longest usable wavelength λ L is 1480, and the reflection on the monitor light side reflecting film 21 is reflected. The wavelength λ M of the incident light 13 that maximizes the rate Rb is set to 1430 nm.
[0038]
Since the reflectance Rb becomes maximum at the wavelength λ M = 1430 nm of the incident light 13, in this embodiment, the low refractive index layer 11 is a silicon oxide having a refractive index n 1 = 1.45 and a thickness t 1 = 240 nm. (SiO 2 ) is used, and titanium dioxide (TiO 2) having a refractive index n 2 = 2.15 and a thickness t 2 = 165 nm is used as the high refractive index layer 12. Then, as shown in FIG. 4, the number of layers of the low refractive index layer 11 and the high refractive index layer 12 is set so that the maximum reflectance Rb at the wavelength λ M = 1430 nm is 98.5%. .
[0039]
Since the wavelength λ M of the incident light 13 that maximizes the reflectance Rb is set to be shorter than the shortest usable wavelength λ S in the usable wavelength range (λ S to λ L ), as shown in FIG. In the use wavelength range (λ S to λ L ) of the light 6 (monitor light 8), the reflectance Rb of the monitor light side reflective film 21 decreases as the wavelength λ increases. In this embodiment, when the wavelength λ increases from the shortest usable wavelength λ S = (1450 nm) to the longest usable wavelength λ L (= 1480), the reflectance Rb decreases from 98.45% to 98.30%.
[0040]
The main light-side reflection film 9 formed on the end face 3a from which the main light 6 is emitted is also an interference wavelength filter, similarly to the monitor reflection film 21 formed on the end face 3b from which the monitor light 8 is emitted. Although configured, the reflectance Ra is set to around 2%.
[0041]
In the semiconductor laser device 20 configured as described above, when the current I supplied to the semiconductor laser device 20 is increased, as shown in FIG. 5, the main light emitted from the end surface 3a through the main light side reflection film 9 The light intensity Pa of 6 also increases. When the current I is increased to increase the light intensity Pa of the main light 6, the wavelength λ of the main light 6 (monitor light 8) also moves to the longer wavelength side within the use wavelength range (λ S to λ L ). When the wavelength λ of the main light 6 (monitor light 8) moves to the longer wavelength side, the reflectivity Rb in the monitor light side reflective film 21 decreases as shown in FIG. When the reflectance Rb decreases, the light intensity Pb of the monitor light 8 increases.
[0042]
Therefore, as shown in FIG. 5, even if the light intensity Pa of the main light 6 increases and the wavelength λ becomes longer to the longest usable wavelength λ L (= 1480) in the usable wavelength range (λ S to λ L ), The light intensity Pb of the monitor light 8 that passes through the monitor light-side reflecting film 21 does not decrease or saturate, but increases as the light intensity Pa of the main light 6 increases. Therefore, the light intensity Pb of the monitor light 8 changes corresponding to the light intensity change of the main light 6 within a wide wavelength range (λ S to λ L ). 6 can be accurately controlled.
[0043]
Since a known interference wavelength filter is employed as the monitor light side reflection film 21, the wavelength λ M of the incident light 13 at which the reflectance Rb is maximized can be set with high accuracy.
[0044]
【The invention's effect】
As described above, in the semiconductor laser device of the present invention, the wavelength of incident light that maximizes the reflectance of light in the monitor light side reflective film is set to be shorter than the shortest usable wavelength in the usable wavelength range of the main light. . Therefore, the light intensity of the monitor light increases corresponding to the increase of the light intensity of the main light, the light intensity of the main light can be accurately controlled by the light intensity of the monitor light, and light with high light intensity can be output with high accuracy. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor laser device according to the embodiment. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a monitor light side reflective film of the semiconductor laser device. FIG. 4 is a reflectance characteristic diagram of a monitor light side reflective film of the semiconductor laser device according to the embodiment. FIG. 6 is a characteristic diagram showing a relationship between the light intensity of light and the light intensity of monitor light. FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional semiconductor laser device. FIG. Schematic configuration diagram [FIG. 8] Reflectivity characteristic diagram of a general monitor light side reflection film [FIG. 9] A diagram showing the relationship between the reflectance of the monitor light side reflection film and the light intensity ratio [FIG. 10] Supply current and output The relationship between the light intensity and wavelength FIG. 11 is a reflectance characteristic diagram of the reflection light-side reflection film in the conventional semiconductor laser device. FIG. 12 shows the relationship between the light intensity of the main light and the light intensity of the monitor light in the conventional semiconductor laser device. Characteristics [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,20 ... Semiconductor laser device, 2 ... Active layer, 3a, 3b ... End face, 6 ... Main light, 8 ... Monitor light, 9 ... Main light side reflection film, 10, 21 ... Monitor reflection film, 11 ... Low refraction Index layer, 12 ... high refractive index layer, 22 ... semiconductor substrate, 23 ... lower cladding layer, 24 ... upper cladding layer, 25 ... lower buried layer, 26 ... upper buried layer, 27 ... p-type contact layer, 28 ... p electrode, 29 ... n electrode

Claims (2)

InPからなる半導体基板(22)の上方に形成された活性層(2)で生起した光が一方の端面(3a)から主光(6)として出射されると共に他方の端面(3b)から前記主光の出力特性をモニタするモニタ光(8)として出射され、かつ前記主光が出射される端面に主光側反射膜(9)が形成されると共に前記モニタ光が出射される端面に前記主光側反射膜より反射率が高いモニタ光側反射膜(21)が形成され、
供給される電流の増加に伴って、出射される主光の光強度が増加するとともに前記活性層の温度が上昇し、この温度上昇に伴って、前記活性層で生起され出射される光の波長が長波長側へ変化し、この出射される光の波長範囲が、前記主光の使用波長範囲の使用最短波長である1450nmから使用最長波長である1480nmの範囲である半導体レーザ装置(20)において、
前記モニタ光側反射膜における光の95%以上の反射率(Rb)は入射光の波長(λ)に依存して変化し、前記光の反射率が最大となる入射光の波長(λM)は前記主光における使用波長範囲の使用最短波長(λS)より短く設定されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
Light generated in the active layer (2) formed above the semiconductor substrate (22) made of InP is emitted as main light (6) from one end face (3a) and the main face from the other end face (3b). A main light-side reflecting film (9) is formed on the end face from which the main light is emitted and is emitted as monitor light (8) for monitoring the output characteristics of the light, and the main face is formed on the end face from which the monitor light is emitted. A monitor light side reflection film (21) having a higher reflectance than the light side reflection film is formed,
As the supplied current increases, the light intensity of the emitted main light increases and the temperature of the active layer rises. With this temperature rise, the wavelength of the light generated and emitted from the active layer In the semiconductor laser device (20), the wavelength range of the emitted light is in the range from 1450 nm which is the shortest use wavelength of the use wavelength range of the main light to 1480 nm which is the longest use wavelength . ,
The reflectance (Rb) of 95% or more of the light in the monitor light side reflective film varies depending on the wavelength (λ) of the incident light, and the wavelength (λ M ) of the incident light that maximizes the reflectance of the light. Is set shorter than the shortest usable wavelength (λ S ) in the usable wavelength range of the main light.
前記モニタ光側反射膜(21)は、前記光の反射率が最大となる入射光の波長をλMとし、低屈折率層(11)の屈折率をn1とし、高屈折率層(12)の屈折率をn2とすると、厚さがλM/4n1である低屈折率層と厚さがλM/4n2である高屈折率層とが交互に複数積層された干渉型波長フィルタであることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。The monitor light side reflective film (21) has a wavelength of incident light that maximizes the reflectance of the light as λ M , a refractive index of the low refractive index layer (11) as n 1 , and a high refractive index layer (12 the refractive index of) When n 2, interferometric wavelength are stacked high refractive index layers are alternately located in the low refractive index layer and the thickness of λ M / 4n 2 with a thickness of λ M / 4n 1 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is a filter.
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