(57)【要約】      （修正有）【課題】動作帯域幅の拡大が期待できる光注入レーザにおいて、注入レーザからの光を主レーザに効率的に吸収させることができる半導体レーザを提供する。【解決手段】主レーザ１０と、主レーザ１０に光を注入する注入レーザ１２とが同一基板１４上に集積化されている。注入レーザ１２の共振器方向は主レーザ１０の共振器方向と異なる。注入レーザ１２は単一モードレーザである。注入レーザ１２の発振波長は、主レーザ１０の吸収波長のピークである。これにより、注入レーザ１２からの光を主レーザ１０に効率的に吸収させることができる。また、注入レーザ１２が複数のレーザからなり、その複数のレーザの注入光の強度は、主レーザ１０の共振器方向の電界分布が一様となるように、それぞれ主レーザ１０の共振器方向で異なることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主レーザと、前記主レーザに光を注入する注入レーザとが同一基板上に集積化され、
前記注入レーザの共振器方向は前記主レーザの共振器方向と異なり、
前記注入レーザは単一モードレーザであり、
前記注入レーザの発振波長は、前記主レーザの吸収波長のピークであることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記注入レーザは複数のレーザからなり、
前記複数のレーザの注入光の強度は、前記主レーザの共振器方向の電界分布が一様となるように、それぞれ前記主レーザの共振器方向で異なることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
主レーザと、前記主レーザに光を注入する注入レーザとが同一基板上に集積化され、
前記注入レーザは、共振器方向が前記主レーザと同じであり、前記主レーザの後端面側に配置され、
前記主レーザと前記注入レーザはそれぞれ回折格子を有し、
前記主レーザの前記回折格子は前記注入レーザの前記回折格子より結合定数が大きいことを特徴とする半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主レーザと、主レーザに光を注入する注入レーザとが同一基板上に集積化され、注入レーザの共振器方向が主レーザと異なる半導体レーザに関し、特に注入レーザからの光を主レーザに効率的に吸収させることができる半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ（主レーザ）に光サーキュレータを介して別のレーザ光源（注入レーザ）のレーザ光を注入して、動作帯域幅を３．１ＧＨｚから４．９ＧＨｚに向上させる技術が報告されている（例えば、非特許文献１参照）。このように主レーザに光を注入することにより活性層内の光子密度が増加し、動作帯域幅が増加する。この技術により、注入電流量を増すのに比べて、帯域幅が増加することが理論的に示されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００３】
従来は、主レーザと注入レーザが同一基板上に集積化されておらず、回路構成が複雑で装置が大きくなるという問題があった。これに対し、注入レーザを主レーザの後端面側に直列に配置して同一基板上に集積化した半導体レーザが提案されている。しかし、注入レーザからの反射戻り光が主レーザの発振スペクトルの乱れ（特に多モード化）や雑音の増加等を引き起こすという問題があった。これらの問題を回避するため、主レーザと注入レーザを同一基板上に集積化し、注入レーザの共振器方向が主レーザと異なる半導体レーザが提案されている（例えば、特許文献１〜７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０１−２９１４７６号公報
【特許文献２】特開昭５９−０４４８８５号公報
【特許文献３】特開平０３−１１６１２２号公報
【特許文献４】特開平０３−０１１７８４号公報
【特許文献５】特開平０７−２４９８２４号公報
【特許文献６】特開２００２−２３７６６２号公報
【特許文献７】特開平０１−２７０３７９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】A． Shen et al， Alcatel， “Injection Locked DBR Laser Diode module for Access Applications”， ECOC 2007， P052
【非特許文献２】J． Wang et al， National University of Singapore， “Enhancement of Modulation Bandwidth of Laser Diodes by Injection Locking”， IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTERS， VOL．8， NO．1， JANUARY 1996
【非特許文献３】T． Okuda et al， “Novel partially corrugated waveguide laser diode with low modulation distortion characteristics for subcarrier multiplexing”， ELECTRONICS LETTERS， 26th， MAY 1994， Vol．30， No．11
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような主レーザと注入レーザとが同一基板上に集積化され、注入レーザの共振器方向が主レーザと異なる半導体レーザにおいて、注入レーザからの光を主レーザに効率的に吸収させたいという要求があった。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は注入レーザからの光を主レーザに効率的に吸収させることができる半導体レーザを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、主レーザと、前記主レーザに光を注入する注入レーザとが同一基板上に集積化され、前記注入レーザの共振器方向は前記主レーザの共振器方向と異なり、前記注入レーザは単一モードレーザであり、前記注入レーザの発振波長は、前記主レーザの吸収波長のピークであることを特徴とする半導体レーザである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、注入レーザからの光を主レーザに効率的に吸収させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１に係る半導体レーザを示す斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体レーザの製造工程を示す斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る半導体レーザの製造工程を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１に係る半導体レーザの製造工程を示す斜視図である。
【図５】実施の形態１に係る半導体レーザの製造工程を示す斜視図である。
【図６】実施の形態２に係る半導体レーザを模式的に示す断面図である。
【図７】共振器方向に一様に回折格子が形成された一般的なＤＦＢ半導体レーザを模式的に示す断面図である。
【図８】実施の形態３に係る半導体レーザを示す斜視図である。
【図９】実施の形態３に係る半導体レーザを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
［構造］
図１は、実施の形態１に係る半導体レーザを示す斜視図である。主レーザ１０と、主レーザ１０に光を注入する注入レーザ１２とが同一基板１４上に集積化されている。注入レーザ１２は主レーザ１０に対して垂直方向を向いている。即ち、注入レーザ１２の共振器方向は主レーザ１０の共振器方向と異なる。そして、注入レーザ１２は単一モードレーザであり、注入レーザ１２の発振波長は主レーザ１０の吸収波長のピークである。
【００１２】
［製造工程］
実施の形態１に係る半導体レーザの製造工程について説明する。図２〜図５は、実施の形態１に係る半導体レーザの製造工程を示す斜視図である。
【００１３】
まず、図２に示すように、第１導電型の基板１４上に第１導電型クラッド層１６、活性層１８、第２導電型クラッド層２０及び回折格子層２２を順次形成する。そして、主レーザ１０や注入レーザ１２の下方領域の回折格子層２２を周期的にエッチング加工して、それぞれ回折格子２４，２６を形成する。この際、注入レーザ１２の下方領域に形成した回折格子２６の周期を、主レーザ１０の吸収波長のピークに合わせる。
【００１４】
次に、図３に示すように、第２導電型クラッド層２８及び第２導電型コンタクト層３０を順次形成する。
【００１５】
次に、図４に示すように、第２導電型クラッド層２８を数百ｎｍ残すように第２導電型クラッド層２８及び第２導電型コンタクト層３０をエッチングして、主レーザ１０と注入レーザ１２のリッジ（レーザストライプ）を形成する。この際、リッジの幅を１〜２μｍ、リッジの高さを１〜２μｍとする。
【００１６】
次に、図５に示すように、絶縁膜３２を全面に形成する。そして、リッジ上において電極コンタクト用の開口を絶縁膜３２に形成する。その後、図１に示すように、絶縁膜３２の開口において、主レーザ１０と注入レーザ１２の第２導電型コンタクト層３０にそれぞれ接続された電極３４，３６を形成する。そして、基板１４の下面に電極３８を形成する。電極３４，３６，３８の長さは通常の半導体レーザの長さである数百μｍである。その後、劈開によるレーザ端面の形成などを経て、実施の形態１に係る半導体レーザが製造される。
【００１７】
［効果］
注入レーザ１２で主レーザ１０に光を注入することにより、帯域幅の増大、変調歪の低減、戻り光耐性の向上を図ることができる。そして、主レーザ１０と注入レーザ１２を同一の基板１４上に集積化することにより、回路構成を簡略化し、装置を小さくすることができる。
【００１８】
また、実施の形態１では、注入レーザ１２の共振器方向は主レーザ１０の共振器方向と異なる。これにより、両レーザの光の伝播方向が異なるため、主レーザ１０のレーザ光が注入レーザ１２で反射されて主レーザ１０に戻ることがなく、特性劣化を防ぐことができる。
【００１９】
また、活性層１８を加工しないリッジ型半導体レーザであるため、主レーザ１０と注入レーザ１２の距離を数μｍから数十μｍにすれば、主レーザ１０のリッジ下部の活性層１８に注入レーザ１２のレーザ光を照射することができる。従って、注入レーザ１２から主レーザ１０へ余分な接続用導波路を設ける必要がない。
【００２０】
また、注入レーザ１２は単一モードレーザであり、注入レーザ１２の発振波長は主レーザ１０の吸収波長のピークである。これにより、注入レーザ１２からの光を主レーザ１０に効率的に吸収させることができる。
【００２１】
［その他］
なお、注入レーザ１２が主レーザ１０に垂直方向から光を注入する構成に限らず、戻り光の影響がなければ、注入レーザ１２が主レーザ１０の端面の斜め前や斜め後ろから光を注入する構成にしても良い。
【００２２】
また、注入レーザ１２の数には制限は無く、１つ以上であれば良い。そして、注入レーザ１２の配置は、主レーザ１０の両サイドで同じ（左右対称）でも良いし、異なっていても良い。
【００２３】
また、主レーザ１０は、回折格子２４を有する単一モードレーザに限らず、回折格子２４を有しないレーザでも良い。そして、主レーザ１０の回折格子２４は、共振器方向において部分的に形成されていても良い。さらに、回折格子２４，２６は活性層１８の下部にあっても良い。
【００２４】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る半導体レーザを模式的に示す断面図である。基本構成は実施の形態１と同様であるが、実施の形態２では、複数の注入レーザ１２の注入光の強度が、主レーザ１０の共振器方向の電界分布が一様となるように、それぞれ主レーザ１０の共振器方向で異なる。
【００２５】
図７は、共振器方向に一様に回折格子が形成された一般的なＤＦＢ半導体レーザを模式的に示す断面図である。レーザ内部において共振器方向の電界分布が不均一である。このため、高周波で変調した場合に変調歪が発生する。そこで、回折格子を部分的に形成することにより、電界分布を一様にして変調歪を抑制する技術が報告されている（例えば、非特許文献３参照）。
【００２６】
これに対して実施の形態２では、主レーザ１０の共振器方向の電界強度が小さい領域に照射する注入レーザ１２の注入光の強度を強くしている。これにより、回折格子を部分的に形成しなくても、主レーザ１０の共振器方向の電界分布を一様にして変調歪を抑制することができる。
【００２７】
実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る半導体レーザを示す斜視図である。図９は、実施の形態３に係る半導体レーザを示す断面図である。実施の形態１と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００２８】
実施の形態１と同様に、主レーザ１０と、主レーザ１０に光を注入する注入レーザ１２とが同一基板１４上に集積化されている。ただし、実施の形態３では、注入レーザ１２は、共振器方向が主レーザ１０と同じであり、主レーザ１０の後端面側に配置されている。主レーザ１０と注入レーザ１２はそれぞれ回折格子２４，２６を有する。
【００２９】
実施の形態３の主な特徴として、主レーザ１０の回折格子２４は注入レーザ１２の回折格子２６より結合定数が大きい。これにより、主レーザ１０は光の閉じ込めが大きい。従って、注入レーザ１２で反射された戻り光が主レーザ１０の内部に進入し難いため、特性劣化を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１０  主レーザ
１２  注入レーザ
１４  基板
２４，２６  回折格子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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