JPH0666524B2 - 半導体レ−ザ装置 - Google Patents
半導体レ−ザ装置Info
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- JPH0666524B2 JPH0666524B2 JP21068787A JP21068787A JPH0666524B2 JP H0666524 B2 JPH0666524 B2 JP H0666524B2 JP 21068787 A JP21068787 A JP 21068787A JP 21068787 A JP21068787 A JP 21068787A JP H0666524 B2 JPH0666524 B2 JP H0666524B2
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- JP
- Japan
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- semiconductor laser
- dbr
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- distributed bragg
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 29
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
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- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
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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
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】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体レーザ装置に関する。
（従来の技術） 光伝送システムの拡大に伴い、伝送システムの大容量化
の必要性がますます高まりつつある。光の利点を生かし
た波長（周波数）の異なる幾つかの光を束ねて伝送する
周波数分割多重（FDM）方式では、１チャンネルあたり2
Gb／ｓとすると、50チャンネルで100Gb／ｓ以上となる
など超大容量伝送の可能性を有しており、将来の光伝送
システムの主要な方式となることが期待されている。そ
の中でも、光源となる半導体レーザの直接変調による伝
送が可能なFSKヘテロダイン包絡線検波方式のような周
波数変調（FM）方式は、最も有望な方式の１つである。
このようなFM方式に用いる半導体レーザに要求される機
能としては、広い周波数範囲に渡って周波数が可変で、
かつFMの際に高い変調効率と高周波までの良好な応答特
性が得られることなどがある。これまで、このような条
件をすべて満足するような素子は実現されていないが、
1987年１月に米国ネバダ州リノ市で開催されたOFC／IOO
C′87で村田らによって発表された位相制御領域付分布
ブラッグ反射形半導体レーザは連続波長可変範囲が58Å
と広く大変期待されている。この文献はOFC／IOOC′87
Technical Digest WC3に記載されている。
の必要性がますます高まりつつある。光の利点を生かし
た波長（周波数）の異なる幾つかの光を束ねて伝送する
周波数分割多重（FDM）方式では、１チャンネルあたり2
Gb／ｓとすると、50チャンネルで100Gb／ｓ以上となる
など超大容量伝送の可能性を有しており、将来の光伝送
システムの主要な方式となることが期待されている。そ
の中でも、光源となる半導体レーザの直接変調による伝
送が可能なFSKヘテロダイン包絡線検波方式のような周
波数変調（FM）方式は、最も有望な方式の１つである。
このようなFM方式に用いる半導体レーザに要求される機
能としては、広い周波数範囲に渡って周波数が可変で、
かつFMの際に高い変調効率と高周波までの良好な応答特
性が得られることなどがある。これまで、このような条
件をすべて満足するような素子は実現されていないが、
1987年１月に米国ネバダ州リノ市で開催されたOFC／IOO
C′87で村田らによって発表された位相制御領域付分布
ブラッグ反射形半導体レーザは連続波長可変範囲が58Å
と広く大変期待されている。この文献はOFC／IOOC′87
Technical Digest WC3に記載されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら前述の位相制御領域付分布ブラッグ反射形
半導体レーザを含む従来の分布ブラッグ反射形（DBR）
半導体レーザには次のような欠点がある。
半導体レーザを含む従来の分布ブラッグ反射形（DBR）
半導体レーザには次のような欠点がある。
まず、従来のDBR半導体レーザの構造を第４図に示す。
1.5μｍ帯のDBR半導体レーザでは、活性層114ではλｇ
＝1.53μｍ、光ガイド層112ではλｇ＝1.3μｍとしてい
ることが多い。DBR半導体レーザでは波長を変化させる
ときにDBR領域130に電流を注入する。そのため、1.5μ
ｍ帯の光だけでなく光ガイド層のλｇに対応する1.3μ
ｍの光も同時に放出される。
1.5μｍ帯のDBR半導体レーザでは、活性層114ではλｇ
＝1.53μｍ、光ガイド層112ではλｇ＝1.3μｍとしてい
ることが多い。DBR半導体レーザでは波長を変化させる
ときにDBR領域130に電流を注入する。そのため、1.5μ
ｍ帯の光だけでなく光ガイド層のλｇに対応する1.3μ
ｍの光も同時に放出される。
従って、1.3μｍの自然放出光が1.5μｍの活性層に吸収
されてキャリアを発生させ、LDにとっての雑音源とな
る。その結果、スペクトル線幅が広がる等の影響が出て
しまい、コヒーレント伝送にとって好ましくない結果と
なっていた。
されてキャリアを発生させ、LDにとっての雑音源とな
る。その結果、スペクトル線幅が広がる等の影響が出て
しまい、コヒーレント伝送にとって好ましくない結果と
なっていた。
本発明の目的は、DBR領域に電流を注入してもガイド層
のλｇに対応する光が放出されず、その結果線幅の狭い
DBR半導体レーザを提供することにある。
のλｇに対応する光が放出されず、その結果線幅の狭い
DBR半導体レーザを提供することにある。
（問題点を解決するための手段） 本発明の半導体レーザ装置は、分布ブラッグ反射形半導
体レーザ装置であって、活性領域と分布ブラッグ反射領
域との間に、活性領域の禁制帯幅Ｅg1よりも大きく、か
つ分布ブラッグ反射領域の導波路層の禁制帯幅Ｅg3より
も小さい禁制帯幅Ｅg2を有する層を含む領域が挿入さ
れ、前記活性領域と、前記分布ブラッグ反射領域と、前
記活性領域と分布ブラッグ反射領域との間に挿入された
前記禁制帯幅Ｅg2の層を含む領域とが互いに電気的に分
離されていることを特徴とする。
体レーザ装置であって、活性領域と分布ブラッグ反射領
域との間に、活性領域の禁制帯幅Ｅg1よりも大きく、か
つ分布ブラッグ反射領域の導波路層の禁制帯幅Ｅg3より
も小さい禁制帯幅Ｅg2を有する層を含む領域が挿入さ
れ、前記活性領域と、前記分布ブラッグ反射領域と、前
記活性領域と分布ブラッグ反射領域との間に挿入された
前記禁制帯幅Ｅg2の層を含む領域とが互いに電気的に分
離されていることを特徴とする。
（作用） 半導体に周波数νｉ の光が入射するとき、この半導体
の禁制帯幅Ｅｇ と周波数νｉ との間には次のような関
係が存在する。
の禁制帯幅Ｅｇ と周波数νｉ との間には次のような関
係が存在する。
ここで、ｈはブランク定数である。従って、活性領域
（禁制帯幅Ｅg1）とDBR領域（禁制帯幅Ｅg3）との間に
禁制帯幅Ｅg2なる雑音吸収領域を設け、 Ｅg1＜Ｅg2＜Ｅg3 とすれば、DBR領域で発生した光（禁制帯幅Ｅg3に対
応）雑音吸収領域で吸収され、一方、活性領域で発生し
た誘導放出光（禁制帯幅Ｅg1に対応）は、雑音吸収領域
で吸収されることなく、DBR半導体レーザから放出され
る。
（禁制帯幅Ｅg1）とDBR領域（禁制帯幅Ｅg3）との間に
禁制帯幅Ｅg2なる雑音吸収領域を設け、 Ｅg1＜Ｅg2＜Ｅg3 とすれば、DBR領域で発生した光（禁制帯幅Ｅg3に対
応）雑音吸収領域で吸収され、一方、活性領域で発生し
た誘導放出光（禁制帯幅Ｅg1に対応）は、雑音吸収領域
で吸収されることなく、DBR半導体レーザから放出され
る。
（実施例） 次に図面を参照して本発明を詳細に説明する。第１図
は、本発明の第１実施例のDBR半導体レーザの構造を示
す斜視図である。また、第２図はこの実施例の製作プロ
セスを示す図である。以下、製作手順に従いながら本実
施例の構造について説明する。
は、本発明の第１実施例のDBR半導体レーザの構造を示
す斜視図である。また、第２図はこの実施例の製作プロ
セスを示す図である。以下、製作手順に従いながら本実
施例の構造について説明する。
まず、第２図（ａ）ではｎ型InP基板111上のDBR領域130
に周期2400Åの回折格子を形成する。次に第２図（ｂ）
では、１回目のLPE成長によって、ノンドープInGaAsP光
ガイド層112（λｇ＝1.3μm,厚さ0.3μｍ）、ｎ型InPバ
ッファ層113（厚さ0.1μｍ）、ノンドープ活性層114
（λｇ＝1.53μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ型InPクラッド層11
5（厚さ0.2μｍ）を順次成長する。次に第２図（ｃ）で
は雑音吸収領域120とDBR領域130のInPクラッド層115と
活性層114とを選択的に除去する。第２図（ｄ）では２
回目の成長において雑音吸収領域120に選択的にノンド
ープ雑音吸収層121（λｇ＝1.4μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ
型InPクラッド層116（厚さ0.2μｍ）を順次成長する。
次に第２図（ｅ）では、３回目のLPE成長において、全
体にｐ形InPクラッド層117を形成する。
に周期2400Åの回折格子を形成する。次に第２図（ｂ）
では、１回目のLPE成長によって、ノンドープInGaAsP光
ガイド層112（λｇ＝1.3μm,厚さ0.3μｍ）、ｎ型InPバ
ッファ層113（厚さ0.1μｍ）、ノンドープ活性層114
（λｇ＝1.53μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ型InPクラッド層11
5（厚さ0.2μｍ）を順次成長する。次に第２図（ｃ）で
は雑音吸収領域120とDBR領域130のInPクラッド層115と
活性層114とを選択的に除去する。第２図（ｄ）では２
回目の成長において雑音吸収領域120に選択的にノンド
ープ雑音吸収層121（λｇ＝1.4μm,厚さ0.1μｍ）、ｐ
型InPクラッド層116（厚さ0.2μｍ）を順次成長する。
次に第２図（ｅ）では、３回目のLPE成長において、全
体にｐ形InPクラッド層117を形成する。
次に埋め込み構造とするために、メサエッチングを行っ
た後、４回目のLPE成長によって埋め込み成長を行な
う。ここでは、埋め込み構造として二重チャンネルプレ
ーナ埋め込み構造を用いた。最後に基板側と成長層側と
に電極を形成した後、活性領域110,雑音吸収領域120,DB
R領域130の間の電気的な分離を行なうために、中央のメ
サ付近を除いて幅20μｍの溝を形成する。活性領域110,
雑音吸収領域120,DBR領域130の長さは、それぞれ100μ
m,100μm,500μｍである。この構造の斜視図が第１図に
示されている。
た後、４回目のLPE成長によって埋め込み成長を行な
う。ここでは、埋め込み構造として二重チャンネルプレ
ーナ埋め込み構造を用いた。最後に基板側と成長層側と
に電極を形成した後、活性領域110,雑音吸収領域120,DB
R領域130の間の電気的な分離を行なうために、中央のメ
サ付近を除いて幅20μｍの溝を形成する。活性領域110,
雑音吸収領域120,DBR領域130の長さは、それぞれ100μ
m,100μm,500μｍである。この構造の斜視図が第１図に
示されている。
このDBR半導体レーザを発振させる時には、雑音吸収領
域120には電流を流さず、活性領域110およびDBR領域130
に電流を流して使う。例えば、第４図のような通常のDB
R半導体レーザではDBR領域130のみに電流を250mA流すと
0.75mWの1.3μｍの光が出たが、第１図のような雑音吸
収領域120を設けたDBR半導体レーザではDBR領域130のみ
に電流を250mA流しても1.3μｍの光は観測されず、雑音
吸収領域120で1.3μｍの光が吸収されたことを確認し
た。
域120には電流を流さず、活性領域110およびDBR領域130
に電流を流して使う。例えば、第４図のような通常のDB
R半導体レーザではDBR領域130のみに電流を250mA流すと
0.75mWの1.3μｍの光が出たが、第１図のような雑音吸
収領域120を設けたDBR半導体レーザではDBR領域130のみ
に電流を250mA流しても1.3μｍの光は観測されず、雑音
吸収領域120で1.3μｍの光が吸収されたことを確認し
た。
また、線幅は通常のDBR半導体レーザでは約20MHZであっ
たが、雑音吸収領域付DBR半導体レーザでは10MHzと半分
に低減することができ、雑音吸収領域を設けた効果が確
認された。
たが、雑音吸収領域付DBR半導体レーザでは10MHzと半分
に低減することができ、雑音吸収領域を設けた効果が確
認された。
第３図に本発明の第２図の実施例を斜視図で示す。本実
施例は位相制御領域140を設けたDBR半導体レーザであ
り、この実施例では、位相制御領域140とDBR領域130と
に注入する電流を調節することによって連続に波長を変
えることができるが、その際雑音吸収領域があるために
線幅の増大を低減することができた。
施例は位相制御領域140を設けたDBR半導体レーザであ
り、この実施例では、位相制御領域140とDBR領域130と
に注入する電流を調節することによって連続に波長を変
えることができるが、その際雑音吸収領域があるために
線幅の増大を低減することができた。
（発明の効果） DBR半導体レーザにおいて雑音吸収領域を設けることに
よって、DBR領域における自然放出光が活性領域に注入
されなくなり、その結果線幅の狭い半導体レーザを得る
ことができた。
よって、DBR領域における自然放出光が活性領域に注入
されなくなり、その結果線幅の狭い半導体レーザを得る
ことができた。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の第１の実施例であるDBR半導体レー
ザの構造を示す斜視図である。第２図は第１図実施例の
製作工程を示す図である。第３図は、本発明の第２の実
施例である位相制御領域付DBR半導体レーザの構造を示
す斜視図である。第４図は、従来のDBR半導体レーザの
構造を示す斜視図である。 110……活性領域、111……基板、112……光ガイド層、1
13……バッファ層、114……活性層、115,116,117……ク
ラッド層、120……雑音吸収領域、121……雑音吸収層、
130……DBR領域、140……位相制御領域。
ザの構造を示す斜視図である。第２図は第１図実施例の
製作工程を示す図である。第３図は、本発明の第２の実
施例である位相制御領域付DBR半導体レーザの構造を示
す斜視図である。第４図は、従来のDBR半導体レーザの
構造を示す斜視図である。 110……活性領域、111……基板、112……光ガイド層、1
13……バッファ層、114……活性層、115,116,117……ク
ラッド層、120……雑音吸収領域、121……雑音吸収層、
130……DBR領域、140……位相制御領域。
Claims (1)
- 【請求項１】分布ブラッグ反射形半導体レーザ装置にお
いて、活性領域と分布ブラッグ反射領域との間に、活性
領域の禁制帯幅Ｅg1よりも大きく、かつ分布ブラッグ反
射領域の導波路層の禁制帯幅Ｅg3よりも小さい禁制帯幅
Ｅg2を有する層を含む領域が挿入され、 前記活性領域と、前記分布ブラッグ反射領域と、前記活
性領域と分布ブラッグ反射領域との間に挿入された前記
禁制帯幅Ｅg2の層を含む領域とが互いに電気的に分離さ
れている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 |
|---|---|---|---|
| JP21068787A JPH0666524B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21068787A JPH0666524B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6453486A JPS6453486A (en) | 1989-03-01 |
| JPH0666524B2 true JPH0666524B2 (ja) | 1994-08-24 |
Family
ID=16593441
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21068787A Expired - Lifetime JPH0666524B2 (ja) | 1987-08-24 | 1987-08-24 | 半導体レ−ザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0666524B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6057903A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-03 | 三井金属鉱業株式会社 | サ−ミスタ |
-
1987
- 1987-08-24 JP JP21068787A patent/JPH0666524B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6453486A (en) | 1989-03-01 |
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