JPH0636459B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- JPH0636459B2 JPH0636459B2 JP17439688A JP17439688A JPH0636459B2 JP H0636459 B2 JPH0636459 B2 JP H0636459B2 JP 17439688 A JP17439688 A JP 17439688A JP 17439688 A JP17439688 A JP 17439688A JP H0636459 B2 JPH0636459 B2 JP H0636459B2
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 5
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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
- H01S5/125—Distributed Bragg reflector [DBR] 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
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- H01S5/1206—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 having a non constant or multiplicity of periods
- H01S5/1215—Multiplicity of periods
-
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、安定化された多波長同時発振を行う半導体
レーザに関するものであり、特に、いわゆる分布反射型
（ＤＢＲ）半導体レーザの反射部が、多波長において同
時に高い反射率を得るべく、その構造が単一周期ではな
く、多波長に対応する周期を合成したフーリェ合成波形
構造を有する半導体レーザ装置に関するものである。
レーザに関するものであり、特に、いわゆる分布反射型
（ＤＢＲ）半導体レーザの反射部が、多波長において同
時に高い反射率を得るべく、その構造が単一周期ではな
く、多波長に対応する周期を合成したフーリェ合成波形
構造を有する半導体レーザ装置に関するものである。
〔従来の技術〕 従来の多波長同時発振半導体レーザは、第４図のごと
く、１枚の基板１上に各々異なる場所に１波長に対し１
個ずつ半導体レーザの活性部２と分布反射部３を作り、
それぞれに設けた電極リード線４から独立に電流を供給
して発振させていた。これにより、比較的小サイズで多
波長同時発振が得られる。第４図の場合はλ１，λ２，
λ３，λ４，λ５の５波長が得られる。なお，ｌ１，…
…，ｌ５は分布反射部３の周期を示す。
く、１枚の基板１上に各々異なる場所に１波長に対し１
個ずつ半導体レーザの活性部２と分布反射部３を作り、
それぞれに設けた電極リード線４から独立に電流を供給
して発振させていた。これにより、比較的小サイズで多
波長同時発振が得られる。第４図の場合はλ１，λ２，
λ３，λ４，λ５の５波長が得られる。なお，ｌ１，…
…，ｌ５は分布反射部３の周期を示す。
しかしながら、上記従来技術においては、以下のような
問題点があった。
問題点があった。
各々の波長用の半導体レーザの活性部２および分布
反射部３は基板１上の別位置に作製されるため、活性部
２および分布反射部３の結晶の不均一性、加工の精度の
限界および熱分布のくいちがいのため、各々の発振波長
λ１，……，λ５の精度にばらつきがあり、そのため実
際上は波長間隔を５Å以下にはできなかった。また、発
熱のため、同一の基板１上には５波長程度しか組み込め
なかった。
反射部３は基板１上の別位置に作製されるため、活性部
２および分布反射部３の結晶の不均一性、加工の精度の
限界および熱分布のくいちがいのため、各々の発振波長
λ１，……，λ５の精度にばらつきがあり、そのため実
際上は波長間隔を５Å以下にはできなかった。また、発
熱のため、同一の基板１上には５波長程度しか組み込め
なかった。
独立の位置に１波長ずつレーザを作るため、より多
波長（１００〜１０００）にするためにはサイズが巨大
化してしまう。
波長（１００〜１０００）にするためにはサイズが巨大
化してしまう。
この発明は、上記の問題点を解消するためになされたも
ので、小型でかつ多波長の発振を可能とした半導体レー
ザ装置を提供することを目的とする。
ので、小型でかつ多波長の発振を可能とした半導体レー
ザ装置を提供することを目的とする。
この発明にかかる半導体レーザ装置は、分布反射部ある
いは分布帰還部の周期構造を、多波長用のフーリェ合成
波形構造としたものである。
いは分布帰還部の周期構造を、多波長用のフーリェ合成
波形構造としたものである。
この発明においては、分布反射部あるいは分布帰還部の
周期構造が、多波長用のフーリェ合成波形構造となって
いるために、このフーリエ合成波形に含まれる多波長の
レーザ光が出力される。
周期構造が、多波長用のフーリェ合成波形構造となって
いるために、このフーリエ合成波形に含まれる多波長の
レーザ光が出力される。
第１図はこの発明の一実施例を示す側面図である。この
実施例は簡単化するため、２波長同時発振の場合を示し
ている。分布反射型半導体レーザ（ＤＢＲ）において
は、その発振波長λは、分布反射部３の周期をｌとする
と、 で与えられる。ここで、ｎｅは分布反射部３の屈折率で
ある。したがって、周期ｌを変えればそれに応じて異な
る波長で発振する。
実施例は簡単化するため、２波長同時発振の場合を示し
ている。分布反射型半導体レーザ（ＤＢＲ）において
は、その発振波長λは、分布反射部３の周期をｌとする
と、 で与えられる。ここで、ｎｅは分布反射部３の屈折率で
ある。したがって、周期ｌを変えればそれに応じて異な
る波長で発振する。
もし、この分布反射部３の周期構造を第２図のように、
つまり、第２図(i) と(ii)とを合わせた(iii) のように の２周期 の合成波になるように構成すれば、この部分の活性部２
側から見た反射率は、波長λ１およびλ２で高くなるこ
とは容易に理解される。このような構造は、電子ビーム
画法，パターン縮小フォトエッチング法などで容易に作
製し得る。さらに、この構造は２波長に限らず、最大１
０００波長程度まで構成可能であり、結果として最大１
０００波長程度までの同時多重発振が可能である。この
ようにして得た反射体とレーザの組み合わせにおいて、
λ１，λ２の間隔がある程度（いわゆる均一広がり幅１
〜３ＧＨＺ）より大きければ、波長λ１，λ２，……の
光は同時発振が可能となり、かつ波長λ１，λ２，……
は独立して設定（加工段階で）可能である。
つまり、第２図(i) と(ii)とを合わせた(iii) のように の２周期 の合成波になるように構成すれば、この部分の活性部２
側から見た反射率は、波長λ１およびλ２で高くなるこ
とは容易に理解される。このような構造は、電子ビーム
画法，パターン縮小フォトエッチング法などで容易に作
製し得る。さらに、この構造は２波長に限らず、最大１
０００波長程度まで構成可能であり、結果として最大１
０００波長程度までの同時多重発振が可能である。この
ようにして得た反射体とレーザの組み合わせにおいて、
λ１，λ２の間隔がある程度（いわゆる均一広がり幅１
〜３ＧＨＺ）より大きければ、波長λ１，λ２，……の
光は同時発振が可能となり、かつ波長λ１，λ２，……
は独立して設定（加工段階で）可能である。
第２図に示したごとく、２（多）周期の合成であるよう
な構造をしたＤＢＲ部をもった分布反射部３の反射率
は、各々の周期ｌ１，ｌ２，……に相当する波長λ１，
λ２，……で高い反射率を示す。一方、半導体レーザの
活性部２の増幅度はかなりの、いわゆる不均一広がり
（１０ＴＨＺ以上）を示す。この不均一広がりによっ
て、波長λ１，λ２，……の光は、その間隔が充分広け
れば独立に発振し得る。通常の分布反射部をもたない端
面反射型レーザにおいては、しばしば多重軸モード発振
を示す。その理由は半導体物質の不均一広がり現象によ
る。この場合、その発振波長は λ＝２Ｌ・ｎｅ／ｍ で決る。ここでＬは半導体レーザの両端の距離、ｎｅは
屈折率、ｍはある整数である。これを第３図に示す。
な構造をしたＤＢＲ部をもった分布反射部３の反射率
は、各々の周期ｌ１，ｌ２，……に相当する波長λ１，
λ２，……で高い反射率を示す。一方、半導体レーザの
活性部２の増幅度はかなりの、いわゆる不均一広がり
（１０ＴＨＺ以上）を示す。この不均一広がりによっ
て、波長λ１，λ２，……の光は、その間隔が充分広け
れば独立に発振し得る。通常の分布反射部をもたない端
面反射型レーザにおいては、しばしば多重軸モード発振
を示す。その理由は半導体物質の不均一広がり現象によ
る。この場合、その発振波長は λ＝２Ｌ・ｎｅ／ｍ で決る。ここでＬは半導体レーザの両端の距離、ｎｅは
屈折率、ｍはある整数である。これを第３図に示す。
第３図で、は適当な注入電流を与えたときの半導体レ
ーザの増幅度、は半導体レーザの両端面を反射面とし
たときの多重発振の様子を示す。
ーザの増幅度、は半導体レーザの両端面を反射面とし
たときの多重発振の様子を示す。
このように、半導体レーザの活性部２の増幅度は不均一
広がりをもつので、その不均一広がりの範囲内ではある
が、異なる波長λ１，λ２，……で高い反射率をもつ反
射体を所要のレーザ本体に装着すれば、波長λ１，
λ２，……で同時に発振する。
広がりをもつので、その不均一広がりの範囲内ではある
が、異なる波長λ１，λ２，……で高い反射率をもつ反
射体を所要のレーザ本体に装着すれば、波長λ１，
λ２，……で同時に発振する。
なお、第３図において、増幅度は波長によって変化する
ので、各々の波長λ１，λ２，……に対する分布反射部
３の反射率が一定なら、出力は増幅度に略比例すること
になり、中心部と周辺部とでは出力に大きな差を生ず
る。このような出力特性は実用上好ましくない。この発
明によれば、簡単な工夫によりこれを解消できる。すな
わち、第２図おいて、波長λ１に対する周期構造の振幅
ａ１，λ１に対する振幅ａ２などを、各々その波長に対
する活性部２の増幅度に反比例する反射率を与えるべ
く、各々異なる値とする。そうすれば、その反射率を含
めた全体の増幅度を各波長に対して、略一定となし得
る。結果として出力を波長λ１，λ２，……に対してほ
ぼ一定に設定できる。
ので、各々の波長λ１，λ２，……に対する分布反射部
３の反射率が一定なら、出力は増幅度に略比例すること
になり、中心部と周辺部とでは出力に大きな差を生ず
る。このような出力特性は実用上好ましくない。この発
明によれば、簡単な工夫によりこれを解消できる。すな
わち、第２図おいて、波長λ１に対する周期構造の振幅
ａ１，λ１に対する振幅ａ２などを、各々その波長に対
する活性部２の増幅度に反比例する反射率を与えるべ
く、各々異なる値とする。そうすれば、その反射率を含
めた全体の増幅度を各波長に対して、略一定となし得
る。結果として出力を波長λ１，λ２，……に対してほ
ぼ一定に設定できる。
この発明は以上説明したように、分布反射部あるいは分
布帰還部の周期構造を、多波長用のフーリェ合成波形構
造としたので、従来不可能であった半導体レーザの超多
重発振ができる。すなわち、第４図の従来例のように、
同一基板上に構成したレーザでは、波長間隔５Åでせい
ぜい５多重発振が限度であったが、この発明によれば、
０．０５Å間隔で１０００多重まで可能となる。なぜな
ら、同一基板上の同一位置にレーザおよび分布反射部を
作製するために、結晶の歪、熱効果はすべての波長に対
し、同一の効果を与えるため、発振波長が設計値に対し
てランダムに変動し、たがいに重なり合って干渉するこ
とはあり得ない。変動は存在するにしても、すべての発
振線に対して、同時に同一の方向に変動する。さらに、
ＤＢＲあるいはＤＦＢレーザにおいては単一波長動作を
させると、第３図中の１本だけが発振するため、それ以
外の波長領域のエネルギーは、実はすべて無駄になって
いる。この発明によれば、この部分もすべて発振に寄与
するため、全体としてエネルギー利用効率は極めて高く
なる。
布帰還部の周期構造を、多波長用のフーリェ合成波形構
造としたので、従来不可能であった半導体レーザの超多
重発振ができる。すなわち、第４図の従来例のように、
同一基板上に構成したレーザでは、波長間隔５Åでせい
ぜい５多重発振が限度であったが、この発明によれば、
０．０５Å間隔で１０００多重まで可能となる。なぜな
ら、同一基板上の同一位置にレーザおよび分布反射部を
作製するために、結晶の歪、熱効果はすべての波長に対
し、同一の効果を与えるため、発振波長が設計値に対し
てランダムに変動し、たがいに重なり合って干渉するこ
とはあり得ない。変動は存在するにしても、すべての発
振線に対して、同時に同一の方向に変動する。さらに、
ＤＢＲあるいはＤＦＢレーザにおいては単一波長動作を
させると、第３図中の１本だけが発振するため、それ以
外の波長領域のエネルギーは、実はすべて無駄になって
いる。この発明によれば、この部分もすべて発振に寄与
するため、全体としてエネルギー利用効率は極めて高く
なる。
第１図はこの発明の一実施例を示す側面図、第２図はこ
の発明の分布反射部の構成を説明する図、第３図は半導
体レーザの多重軸モード発振の説明図、第４図は従来の
多波長同時発振半導体レーザの一例を示す斜視図であ
る。 図中、１は基板、２は半導体レーザの活性部、３は分布
反射部、４は電極リード線である。
の発明の分布反射部の構成を説明する図、第３図は半導
体レーザの多重軸モード発振の説明図、第４図は従来の
多波長同時発振半導体レーザの一例を示す斜視図であ
る。 図中、１は基板、２は半導体レーザの活性部、３は分布
反射部、４は電極リード線である。
Claims (1)
- 【請求項１】分布ブラッグ反射型あるいは分布帰還型の
半導体レーザ装置において、多波長同時発振を得るため
に、分布反射部あるいは分布帰還部の同期構造を、多波
長用のフーリェ合成波形構造としたことを特徴とする半
導体レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17439688A JPH0636459B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 半導体レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17439688A JPH0636459B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 半導体レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225087A JPH0225087A (ja) | 1990-01-26 |
| JPH0636459B2 true JPH0636459B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=15977852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17439688A Expired - Lifetime JPH0636459B2 (ja) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | 半導体レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636459B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2832920B2 (ja) * | 1992-03-06 | 1998-12-09 | 日本電信電話株式会社 | 波長掃引機能付き半導体レーザ |
| JP2770898B2 (ja) * | 1992-08-12 | 1998-07-02 | 日本電信電話株式会社 | 可変波長半導体レーザ |
| WO2001011401A1 (en) * | 1999-08-05 | 2001-02-15 | Daniel Levner | Synthesis of supergratings by fourier methods |
-
1988
- 1988-07-13 JP JP17439688A patent/JPH0636459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0225087A (ja) | 1990-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |