(57)【要約】【課題】良好なアイ開口を得ることができる直接変調型半導体レーザを提供する。【解決手段】伝送速度Ｘ１の信号光を出力する直接変調型半導体レーザにおいて、ｐ側電極及びｎ側電極を共に接地しないように形成し、ｐ側電極に伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号を印加し、ｎ側電極に伝送速度Ｘ１の１ビット分の時間幅を１周期とする周波数Ｘ２の電気正弦波信号を印加すると共に、ｐ側電極に印加した電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中心に、ｎ側電極に印加した電気正弦波信号の極小点が来るようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送速度Ｘ１の信号光を出力する直接変調型半導体レーザにおいて、
ｐ側電極及びｎ側電極を共に接地しないように形成し、
前記ｐ側電極、前記ｎ側電極の一方の電極に伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号を印加し、他方の電極に前記伝送速度Ｘ１の１ビット分の時間幅を１周期とする周波数Ｘ２の電気正弦波信号を印加すると共に、
前記電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、前記電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の内側に、前記電気正弦波信号の極小点が来るようにしたことを特徴とする直接変調型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信機を構成する直接変調型半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速・広帯域でかつ小型の光伝送システムを実現するため、直接変調を行う半導体レーザ（直接変調型半導体レーザ）を複数個並列に並べ、波長多重方式で伝送する方式の開発が進んでいる。この例として、現在規格策定が進む２５Ｇｂ／ｓ×４波長のＬＡＮＷＤＭ（Local Area Network Wavelength Division Multiplexing）伝送技術が、従来技術として知られている。
【０００３】
図３は、従来の直接変調型半導体レーザを示す概略構成図である。
図３を参照して、従来の直接変調型半導体レーザを説明すると、ｎ型ＩｎＰ基板１０００上のｎ型のＩｎＰクラッド１００１上に、回折格子１００２を形成し、順次、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１００３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１００４、ｐ型のＩｎＰクラッド１００５、キャップ層１００６を設け、更に、ｎ型ＩｎＰ基板１０００の裏面側にｎ側電極１００７を、キャップ層１００６上にｐ側電極１００８を設けている。
【０００４】
ｎ側電極１００７をアース１０１２に接地し、ｐ側電極１００８をバイアスＴ１００９に接続し、バイアスＴ１００９を通して、ＣＷ電流１０１０、信号電流１０１１を注入することで、レーザ発振光１０１３が信号電流１０１１によって変調されて、光の送信信号となる。ここで、例えば、ＣＷ電流１０１０は７５ｍＡ、信号電流１０１１の振幅は５０ｍＡ、レーザ発振光１０１３の平均光出力強度は５ｄＢｍ、その発振波長は１３１０ｎｍ、伝送速度は２５Ｇｂ／ｓ、光送信信号の消光比は４ｄＢである。そして、信号電流１０１１として、ビットパターン［１０１１０］の電気信号を印加すると、レーザ発振光１０１３として、ビットパターン［１０１１０］の信号光が送信されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−２８３８４１号公報
【特許文献２】特開２００３−１１５８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の直接変調型半導体レーザは、きれいなアイ開口が得られない問題があった。図４（ａ）、（ｂ）に直接変調型半導体レーザの変調波形を示す。図４（ａ）は１０Ｇｂ／ｓ、図４（ｂ）は２５Ｇｂ／ｓの波形例である。ここでは、アイパターンのｏｎレベルが大きく変形していることがわかる。
【０００７】
この理由としては２点あり、一つは緩和振動よる半導体レーザの出力光強度の振動であり、一旦は光強度がオーバーシュートした半導体レーザが、キャリアの不足から出力光強度を減少させるためである。
【０００８】
もう一つは図５に示すように、電気信号波形自体が一度立ちあがってから出力が減少する傾向を持つためであり、この結果としてキャリアが不足するために、信号光のｏｎレベルが波うつようになる。
【０００９】
なお、図４（ｂ）では、入力される電気信号波形のアンダーシュートにより、ｏｆｆレベルも振動しているが、一般にｏｆｆレベルの振動の方がｏｎレベルの振動よりも影響が少ないため、無視することができる。
【００１０】
以上説明したように、従来の直接変調型半導体レーザでは、キャリア不足からきれいなアイ開口が得られない問題があった。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、良好なアイ開口を得ることができる直接変調型半導体レーザを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する第１の発明に係る直接変調型半導体レーザは、
伝送速度Ｘ１の信号光を出力する直接変調型半導体レーザにおいて、
ｐ側電極及びｎ側電極を共に接地しないように形成し、
前記ｐ側電極、前記ｎ側電極の一方の電極に伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号を印加し、他方の電極に前記伝送速度Ｘ１の１ビット分の時間幅を１周期とする周波数Ｘ２の電気正弦波信号を印加すると共に、
前記電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、前記電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の内側に、前記電気正弦波信号の極小点が来るようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号と、伝送速度Ｘ１の１ビット分の時間幅を１周期とする周波数Ｘ２の電気正弦波信号とを、各電極に印加すると共に、電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の内側に、電気正弦波信号の極小点が来るようにしたので、ｐ側電極に印加した信号とｎ側電極に印加した信号との電位差が大きくなるピークが、電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中に必ず存在するので、直接変調型半導体レーザのキャリア密度をあげて、キャリア密度の不足を解消することができ、その結果、良好なアイ開口を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る直接変調型半導体レーザの実施形態の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した直接変調型半導体レーザのｐ側電極、ｎ側電極に印加する信号を示す図である。
【図３】従来の直接変調型半導体レーザを示す概略構成図である。
【図４】従来の直接変調型半導体レーザにおける変調波形であり、（ａ）は１０Ｇｂ／ｓ、（ｂ）は２５Ｇｂ／ｓの波形例である。
【図５】従来の直接変調型半導体レーザに印加する電気信号波形である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１〜図２を用いて、本発明に係る直接変調型半導体レーザの実施形態を説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は、本実施例の直接変調型半導体レーザを示す斜視図である。
本実施例の直接変調型半導体レーザでは、絶縁基板（若しくは半絶縁基板）１０１上に、ｎ−ＩｎＰ層１０２、ｎ型のキャップ層１０３、ｎ−ＩｎＰ１０４、活性層１０６、ガイド層１０７を順次形成すると共に、ガイド層１０７上に回折格子１０８を形成し、更にその上に、ｐ−ＩｎＰ１０９、ｐ型のキャップ層１１０を順次形成している。又、ｎ−ＩｎＰ１０４の上層部分、活性層１０６、ガイド層１０７、ｐ−ＩｎＰ１０９の下層部分はメサ構造に形成されており、その側面は埋込層１０５で埋め込まれている。
【００１７】
そして、ｎ側電極１１２の取り出しのため、素子表面側からキャップ層１０３まで到達する深さの電極取り出し用溝１１４を形成しており、又、素子分離のため、素子表面側から絶縁基板１０１まで到達する深さの素子分離溝１１５を形成している。
【００１８】
電極取り出し用溝１１４、素子分離溝１１５の形成後、素子表面に絶縁膜１１３を形成し、その後、キャップ層１０３及びキャップ層１１０上の絶縁膜１１３の一部を剥離し、剥離後のキャップ層１０３上にはｎ側電極１１２を、剥離後のキャップ層１１０上にはｐ側電極１１１を形成している。
【００１９】
通常、直接変調型半導体レーザは、光送信機を構成する際に、基板側が金属等の台座に取り付けられるが、本実施例の場合、ｐ側電極１１１及びｎ側電極１１２が共に接地されないようにするため、絶縁基板１０１（若しくは半絶縁基板）上に直接変調型半導体レーザの素子部分を形成しており、これにより、後述する電気信号の印加を可能としている。なお、ｐ側電極１１１及びｎ側電極１１２が共に接地されなければ、絶縁基板（若しくは半絶縁基板）に限らず、半導体基板上に直接変調型半導体レーザを形成してもよい。
【００２０】
なお、埋込層１０５としては、ルテニウム（Ｒｕ）をドープしたＩｎＰ、鉄（Ｆｅ）をドープしたＩｎＰ、プロトン（Ｈ+）を注入したＩｎＰ、又は、ｎ−ＩｎＰとｐ−ＩｎＰを上下に配したｐｎ接合、ポリイミド埋込等を利用できる。
【００２１】
そして、本実施例の直接変調型半導体レーザでは、ｐ側電極１１１、ｎ側電極１１２に各々独立して、後述する電気信号を印加することにより、直接変調型半導体レーザのキャリア密度をあげて、キャリア密度の不足を解消している。
【００２２】
具体的には、本実施例では、上記構成の直接変調型半導体レーザにおいて、伝送速度Ｘ１の信号光を出力するため、ｐ側電極１１１、ｎ側電極１１２の一方側に、伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号を印加し、他方側に伝送速度Ｘ１の１ビット分の時間幅を１周期とする周波数Ｘ２の電気正弦波信号を印加している。加えて、電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の内側に、電気正弦波信号の極小点が来るようにしている。
【００２３】
例えば、本実施例の直接変調型半導体レーザから伝送速度Ｘ１＝２５Ｇｂ／ｓの信号光を得るために、ｐ側電極１１１に伝送速度Ｘ１＝２５Ｇｂ／ｓの電気ＮＲＺ信号を印加する場合、ｎ型電極１１２に周波数Ｘ２＝２５ＧＨｚの電気正弦波信号を印加している。つまり、伝送速度Ｘ１の１ビット分の時間幅を１周期とする周波数Ｘ２とは、数字だけ見れば、Ｘ１＝Ｘ２である。
【００２４】
又、電気ＮＲＺ信号と電気正弦波信号との間の位相については、例えば、図２に示すように、ｐ側電極１１１に印加した電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中心に、ｎ側電極１１２に印加した電気正弦波信号の極小点がくるようにしている。この位相は多少ずれても良く、電気ＮＲＺ信号及び電気正弦波信号は共に同じ周期と言えるので、電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の内側に、電気正弦波信号の極小点があればよい。なお、この位相は、ｐ側電極１１１及びｎ型電極１１２までの配線長により設定可能であり、所望の位相となるように、ｐ側電極１１１及びｎ型電極１１２までの配線長を形成すればよい。
【００２５】
このようにすると、ｐ側電極１１１に印加した信号とｎ側電極１１２に印加した信号との電位差が大きくなるピークが、電気ＮＲＺ信号の各ビットの時間幅の中に必ず存在することになる。すると、電気ＮＲＺ信号の各ビットの中心又は時間幅内において、つまり、直接変調型半導体レーザから出力される信号光の各ビットの中心又は時間幅内において、活性層１０６に加わる電界が大きくなり、キャリアが増加することになる。これによりキャリア密度不足を解消することができ、良好なアイ開口を得ることになる（波形整形効果）。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、光送信機を構成する直接変調型半導体レーザに好適なものである。
【符号の説明】
【００２７】
１０１  絶縁基板
１０２  ｎ−ＩｎＰ
１０３  キャップ層
１０４  ｎ−ＩｎＰ
１０５  埋込層
１０６  活性層
１０７  ガイド層
１０８  回折格子
１０９  ｐ−ＩｎＰ
１１０  キャップ層
１１１  ｐ側電極
１１２  ｎ側電極
１１３  絶縁膜
１１４  電極取り出し溝
【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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