(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】第１の信号光１１７を出力する第１の半導体レーザ１２８と、第１の半導体レーザ１２８の活性層１２２に吸収される波長を含む第２の信号光１１３を出力する第２の半導体レーザ１２７とを独立して有し、第２の信号光１１３が活性層１２２に入射するように、第１の半導体レーザ１２８と第２の半導体レーザ１２７とを直列に配置し、伝送速度Ｘ１のＮＲＺ信号電流１２９を入力し、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の正弦波信号電流１１１を入力すると共に、ＮＲＺ信号電流１２９及び正弦波信号電流１１１の位相を、第１の信号光１１７の各ビットの時間幅の中心に正弦波となる第２の信号光１１３の強度の極大点がくるようにした。制御する。【選択図】図１
2010278397.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体レーザを直接変調する直接変調型半導体レーザにおいて、
第１の電気信号に応じた第１の信号光を出力する第１の半導体レーザと、前記第１の半導体レーザの活性層に吸収される波長を含み、第２の電気信号に応じた第２の信号光を出力する第２の半導体レーザとを独立して有し、
前記第２の信号光が前記第１の半導体レーザの活性層に入射するように、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとを直列に配置し、
前記第１の電気信号として、伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号を入力し、前記第２の電気信号として、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入力すると共に、
前記電気ＮＲＺ信号及び前記電気正弦波信号の位相を、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の内側に、前記第２の信号光の強度の極大点がくるような位相にしたことを特徴とする直接変調型半導体レーザ。
【請求項２】
半導体レーザを直接変調する直接変調型半導体レーザにおいて、
第１の電気信号に応じた第１の信号光を出力する第１の半導体レーザと、前記第１の半導体レーザの活性層に吸収される波長を含み、第２の電気信号に応じた第２の信号光を出力する第２の半導体レーザとを有し、
前記第２の信号光が前記第１の半導体レーザの活性層に入射するように、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとを、電気的に分離して、同一基板上に直列に配置し、
前記第１の電気信号として、伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号を入力し、前記第２の電気信号として、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入力すると共に、
前記電気ＮＲＺ信号及び前記電気正弦波信号の位相を、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の内側に、前記第２の信号光の強度の極大点がくるような位相にしたことを特徴とする直接変調型半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の直接変調型半導体レーザにおいて、
前記第２の信号光を増幅する増幅領域を、独立して、又は、電気的に分離して設け、
前記増幅領域を間に挟んで、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとを直列に配置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５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５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に接続し、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（Continuous Wave）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６（ａ）、（ｂ）に直接変調型半導体レーザの変調波形を示す。図６（ａ）は１０Ｇｂ／ｓ、図６（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７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６（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、
半導体レーザを直接変調する直接変調型半導体レーザにおいて、
第１の電気信号に応じた第１の信号光を出力する第１の半導体レーザと、前記第１の半導体レーザの活性層に吸収される波長を含み、第２の電気信号に応じた第２の信号光を出力する第２の半導体レーザとを独立して有し、
前記第２の信号光が前記第１の半導体レーザの活性層に入射するように、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとを直列に配置し、
前記第１の電気信号として、伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号を入力し、前記第２の電気信号として、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入力すると共に、
前記電気ＮＲＺ信号及び前記電気正弦波信号の位相を、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の内側に、前記第２の信号光の強度の極大点がくるような位相にしたことを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決する第２の発明に係る直接変調型半導体レーザは、
半導体レーザを直接変調する直接変調型半導体レーザにおいて、
第１の電気信号に応じた第１の信号光を出力する第１の半導体レーザと、前記第１の半導体レーザの活性層に吸収される波長を含み、第２の電気信号に応じた第２の信号光を出力する第２の半導体レーザとを有し、
前記第２の信号光が前記第１の半導体レーザの活性層に入射するように、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとを、電気的に分離して、同一基板上に直列に配置し、
前記第１の電気信号として、伝送速度Ｘ１の電気ＮＲＺ信号を入力し、前記第２の電気信号として、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入力すると共に、
前記電気ＮＲＺ信号及び前記電気正弦波信号の位相を、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、前記第１の信号光の各ビットの時間幅の内側に、前記第２の信号光の強度の極大点がくるような位相にしたことを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決する第３の発明に係る直接変調型半導体レーザは、
上記第１又は第２の発明に記載の直接変調型半導体レーザにおいて、
前記第２の信号光を増幅する増幅領域を、独立して、又は、電気的に分離して設け、
前記増幅領域を間に挟んで、前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとを直列に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１、第２の発明によれば、吸収される波長を含む第２の信号光を第１の半導体レーザの活性層に入射すると共に、第１の信号光の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、第１の信号光の各ビットの時間幅の内側に、正弦波となる第２の信号光の強度の極大点がくるようにしたので、第１の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。
【００１６】
第３の発明によれば、第１の半導体レーザと第２の半導体レーザとの間に増幅領域を設けたので、第１の半導体レーザ、第２の半導体レーザ間の相互作用を調整して、よりよい動作条件を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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（実施例１）を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した直接変調型半導体レーザにおける信号光を示す図である。
【図３】本発明に係る直接変調型半導体レーザの実施形態の他の一例（実施例２）を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る直接変調型半導体レーザの実施形態の他の一例（実施例３）を示す概略構成図である。
【図５】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６】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７】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】
【００１８】
以下、図１〜図４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。
【００１９】
（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概略構成図である。
図１に示すように、本実施例の直接変調型半導体レーザは、第１の半導体レーザ１２８と第２の半導体レーザ１２７とを独立して有し、これらを直列に配置したものである。
【００２０】
第２の半導体レーザ１２７では、ＩｎＰ基板１０上に形成したｎ−ＩｎＰクラッド層１０１上に、回折格子１０２を形成し、順次、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１０３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層１０５、キャップ層１０６を設け、更に、ＩｎＰ基板１０の裏面側にｎ側電極１０７を、キャップ層１０６上にｐ側電極１０８を設けている。第２の半導体レーザ１２７は、後述する第１の半導体レーザ１２８のＩｎＧａＡｓＰ活性層１２２が吸収する波長を含む波長を出力するように構成されており、この波長に対応して、回折格子１０２が形成されている。
【００２１】
又、第２の半導体レーザ１２７の出射側端面（第１の半導体レーザ１２８側の端面）には、第２の信号光１１３を透過して、第１の信号光１１６を反射する反射防止膜１３２が設けられており、その反対側の端面には、第２の信号光１１３を反射する高反射膜１３１が設けられている。
【００２２】
そして、ｎ側電極１０７をアース１１２に接地し、ｐ側電極１０８をバイアスＴ１０９に接続し、バイアスＴ１０９を通して、ＣＷ電流１１０、正弦波信号電流１１１（第２の電気信号）を注入することで、正弦波信号電流１１１に応じた正弦波の第２の信号光１１３が第２の半導体レーザ１２７から出力される。
【００２３】
なお、バイアスＴ１０９は、コンデンサとコイルをＴ字状に接続した３ポートの回路であり、入力電気信号にＤＣバイアスを印加して出力するものである。これは、後述する他のバイアスＴも同様である。
【００２４】
一方、第１の半導体レーザ１２８では、ＩｎＰ基板１１上に形成したｎ−ＩｎＰクラッド層１１９上に、回折格子１２０を形成し、順次、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２１、ＩｎＧａＡｓＰ活性層１２２、ｐ−ＩｎＰクラッド層１２３、キャップ層１２４を設け、更に、ＩｎＰ基板１１の裏面側にｎ側電極１３０を、キャップ層１２４上にｐ側電極１２５を設けている。第１の半導体レーザ１２８は、光送信機として使用する波長を出力するように構成されており、この波長に対応して、回折格子１２０が形成されている。
【００２５】
又、第１の半導体レーザ１２８の一方の端面（第２の半導体レーザ１２７側の端面）には、第２の信号光１１３を透過して、第１の信号光１１６を反射する反射防止膜１３３が設けられており、その反対側の端面（第１の半導体レーザ１２８の出射側端面）には、第１の信号光１１７を透過して、第２の信号光１１３を反射する反射防止膜１３４が設けられている。なお、第１の半導体レーザ１２８の出射側端面の前面に、第１の信号光１１７を透過して、第２の信号光１１３を反射するフィルタ１２６を更に設けてもよく、フィルタ１２６により、第１の半導体レーザ１２８を抜けてきた第２の信号光１１３をカットすることができる。
【００２６】
そして、ｎ側電極１３０をアース１１８に接地し、ｐ側電極１２５をバイアスＴ１１４に接続し、バイアスＴ１１４を通して、ＣＷ電流１１５、ＮＲＺ（Non Return to Zero）信号電流１２９（第１の電気信号）を注入することで、ＮＲＺ信号電流１２９に応じた第１の信号光１１７が第１の半導体レーザ１２８から出力される。
【００２７】
本実施例の直接変調型半導体レーザにおいて、メインとなるのは第１の半導体レーザ１２８であり、ＮＲＺ信号電流１２９に従って、ＮＲＺ光送信信号となる第１の信号光１１７を得ることになる。この第１の半導体レーザ１２８のみでは、前述したように、アイパターンの中央付近において、キャリア不足によりｏｎレベルが振動する傾向にある。
【００２８】
そこで、本実施例の直接変調型半導体レーザでは、伝送速度Ｘ１のＮＲＺ信号電流１２９をｐ側電極１２５に印加し、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の正弦波信号電流１１１をｐ側電極１０８に印加している。更に、正弦波信号電流１１１とＮＲＺ信号電流１２９の位相を、第１の信号光１１７の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、第１の信号光１１７の各ビットの時間幅の内側に、正弦波である第２の信号光１１３の強度のピーク（極大点）が来るような位相にしている。そして、この第２の信号光１１３を、直列に配置した第２の半導体レーザ１２７から第１の半導体レーザ１２８のＩｎＧａＡｓＰ活性層１２２へ入力している。
【００２９】
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の第１の信号光１１７を得るために、ｐ側電極１２５に伝送速度Ｘ１＝２５Ｇｂ／ｓのＮＲＺ信号電流１２９を印加する場合、ｐ型電極１０６に周波数Ｘ２＝２５ＧＨｚの正弦波信号電流１１１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。
【００３０】
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、第１の信号光１１７の各ビットの時間幅の中心に、正弦波である第２の信号光１１３の強度の極大点がくるようにしている。この位相は多少ずれても良く、第１の信号光１１７の各ビットの時間幅の内側に、第２の信号光１１３の強度の極大点があればよい。なお、電気ＮＲＺ信号と電気正弦波信号との間の位相は、ｐ側電極１２５及びｐ型電極１０６までの配線長により設定可能であり、上記関係となるように、ｐ側電極１２５及びｐ型電極１０６までの配線長を形成すればよい。
【００３１】
従って、第１の信号光１１７の各ビットの時間幅の中心又は内側に、第２の信号光１１３の強度の極大点があるので、各ビットの時間幅の内側において、第１の半導体レーザ１２８のＩｎＧａＡｓＰ活性層１２２が第２の信号光１１３をより吸収し、キャリアへと変換することになり、キャリアが補充され、キャリアの不足が解消されることになる。これにより、キャリア不足が解消され、良好なアイ開口を得ることができる（波形整形機能）。
【００３２】
（実施例２）
図３は、本実施例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に示すように、本実施例の直接変調型半導体レーザは、第１の半導体レーザ３１８と第２の半導体レーザ３１７とを、同一基板上に直列に配置したものである。
【００３３】
第１の半導体レーザ３１８及び第２の半導体レーザ３１７では、同一のＩｎＰ基板３０上に形成したｎ−ＩｎＰクラッド層３０１上に、回折格子３０２ａ、３０２ｂを各々形成し、その後、順次、ＩｎＧａＡｓＰガイド層３０３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０５（３０５ａ、３０５ｂ）、キャップ層３０６（３０６ａ、３０６ｂ）を設けている。
【００３４】
本実施例では、分離溝３１６を設けることにより、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３０４より上層が、ｐ−ＩｎＰクラッド層３０５ａ、３０５ｂ、キャップ層３０６ａ、３０６ｂに分離されており、この分離溝３１６により、第１の半導体レーザ３１８と第２の半導体レーザ３１７を、電気的に分離して構成することになる。従って、ＩｎＰ基板３０の裏面側には共通のｎ側電極３０７を設けているが、キャップ層３０６ａ、３０６ｂ上には、ｐ側電極３０８ａ、３０８ｂを各々独立して設けている。このｐ側電極３０８ａ、３０８ｂには、後述するバイアスＴ３０９、３１４を各々接続し、独立して、電気信号を注入することが可能である。
【００３５】
又、第２の半導体レーザ３１７は、第１の半導体レーザ３１８におけるＩｎＧａＡｓＰ活性層３０４が吸収する波長を含む波長となるように構成されており、この波長に対応して、回折格子３０２ａが形成されている。一方、第１の半導体レーザ３１８は、光送信機として使用する波長となるように構成されており、この波長に対応して、回折格子３０２ｂが形成されている。
【００３６】
又、第１の半導体レーザ３１８の出射側端面には、第１の半導体レーザ３１８からの第１の信号光３１３を透過して、第２の半導体レーザ３１７からの第２の信号光（図示せず）を反射する反射防止膜３２２が設けられており、その反対側の端面には、第２の信号光を反射する高反射膜３２１が設けられている。なお、第１の半導体レーザ３１８の出射側端面の前面に、第１の信号光３１３を透過して、第２の信号光を反射するフィルタ３２６を更に設けてもよく、フィルタ３２６により、第１の半導体レーザ３１８を抜けてきた第２の信号光をカットすることができる。
【００３７】
そして、ｎ側電極３０７をアース３１２に接地し、ｐ側電極３０８ａをバイアスＴ３０９に接続し、ｐ側電極３０８ｂをバイアスＴ３１４に接続しており、バイアスＴ３０９を通して、ＣＷ電流３１０、正弦波信号電流３１１（第２の電気信号）を注入することで、正弦波信号電流３１１に応じて、正弦波となる第２の信号光が第２の半導体レーザ３１７から出力され、バイアスＴ３１４を通して、ＣＷ電流３１９、ＮＲＺ信号電流３１５（第１の電気信号）を注入することで、ＮＲＺ信号電流３１５に応じた第１の信号光３１３が第１の半導体レーザ３１８から出力される。
【００３８】
本実施例の直接変調型半導体レーザにおいても、メインとなるのは第１の半導体レーザ３１８であり、ＮＲＺ信号電流３１５に従って、ＮＲＺ光送信信号となる第１の信号光３１３を得ることになる。
【００３９】
そして、本実施例の直接変調型半導体レーザでも、伝送速度Ｘ１のＮＲＺ信号電流３１５をｐ側電極３０８ｂに印加し、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の正弦波信号電流３１１をｐ側電極３０８ａに印加している。更に、正弦波信号電流３１１とＮＲＺ信号電流３１５の位相を、第１の信号光３１３の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、第１の信号光３１３の各ビットの時間幅の内側に、正弦波である第２の信号光の強度のピーク（極大点）が来るような位相にしている。そして、この第２の信号光を、直列に配置した第２の半導体レーザ３１７から第１の半導体レーザ３１８におけるＩｎＧａＡｓＰ活性層３０４へ入力している。
【００４０】
従って、第１の信号光３１３の各ビットの時間幅の中心又は内側に、第２の信号光の強度の極大点があるので、各ビットの時間幅の内側において、第１の半導体レーザ３１８におけるＩｎＧａＡｓＰ活性層３０４が第２の信号光をより吸収し、キャリアへと変換することになり、キャリアが補充され、キャリアの不足が解消されることになる。これにより、キャリア不足が解消され、良好なアイ開口を得ることができる（波形整形機能）。
【００４１】
（実施例３）
図４は、本実施例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に示すように、本実施例の直接変調型半導体レーザは、第１の半導体レーザ４１９と第２の半導体レーザ４２１と増幅領域４２０とを有し、増幅領域４２０を間に挟んで、これらを同一基板上に直列に配置したものである。
【００４２】
第１の半導体レーザ４１９、第２の半導体レーザ４２１及び増幅領域４２０では、同一のＩｎＰ基板４０上に形成したｎ−ＩｎＰクラッド層４０１上に、第２の半導体レーザ４２１における回折格子４０２ａ、第１の半導体レーザ４１９における回折格子４０２ｂを形成し（増幅領域４２０には回折格子を形成していない。）、その後、順次、ＩｎＧａＡｓＰガイド層４０３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４０４、ｐ−ＩｎＰクラッド層４０５（４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ）、キャップ層４０６（４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ）を設けている。
【００４３】
本実施例では、分離溝４１６、４１７を設けることにより、ＩｎＧａＡｓＰ活性層４０４より上層が、ｐ−ＩｎＰクラッド層４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ、キャップ層４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃに分離されており、この分離溝４１６、４１７により、第１の半導体レーザ４１９、第２の半導体レーザ４２１及び増幅領域４２０を、電気的に分離して構成することになる。従って、ＩｎＰ基板４０の裏面側には共通のｎ側電極４０７を設けているが、キャップ層４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ上には、ｐ側電極４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃを各々独立して設けている。このｐ側電極４０８ａ、４０８ｂには、後述するバイアスＴ４０９、４１４を各々接続し、ｐ側電極４０８ｃには、増幅領域４２０にＣＷ電流４１８を印加する配線を接続し、独立して、電気信号を注入することが可能である。
【００４４】
又、第２の半導体レーザ４２１は、第１の半導体レーザ４１９におけるＩｎＧａＡｓＰ活性層４０４が吸収する波長を含む波長となるように構成されており、この波長に対応して、回折格子４０２ａが形成されている。一方、第１の半導体レーザ４１９は、光送信機として使用する波長となるように構成されており、この波長に対応して、回折格子４０２ｂが形成されている。
【００４５】
又、第１の半導体レーザ４１９の出射側端面には、第１の半導体レーザ４１９からの第１の信号光４１３を透過して、第２の半導体レーザ４２１からの第２の信号光（図示せず）を反射する反射防止膜４３２が設けられており、その反対側の端面には、第２の信号光を反射する高反射膜４３１が設けられている。なお、第１の半導体レーザ４１９の出射側端面の前面に、第１の信号光４１３を透過して、第２の信号光を反射するフィルタ４２２を更に設けてもよく、フィルタ４２２により、第１の半導体レーザ４１９を抜けてきた第２の信号光をカットすることができる。
【００４６】
そして、ｎ側電極４０７をアース４１２に接地し、ｐ側電極４０８ａをバイアスＴ４０９に接続し、ｐ側電極４０８ｂをバイアスＴ４１４に接続している。従って、第２の半導体レーザ４２１では、バイアスＴ４０９を通して、ＣＷ電流４１０、正弦波信号電流４１１（第２の電気信号）を注入することで、正弦波となる第２の信号光が出力される。又、増幅領域４２０では、ＣＷ電流４１８を注入することで、第２の半導体レーザ４２１から出射された第２の信号光の強度が調整される。又、第１の半導体レーザ４１９では、バイアスＴ４１４を通して、ＣＷ電流４２５、ＮＲＺ信号電流４１５（第１の電気信号）を注入することで、第１の信号光４１３が第１の半導体レーザ４１９から出力される。
【００４７】
本実施例の直接変調型半導体レーザにおいても、メインとなるのは第１の半導体レーザ４１９であり、ＮＲＺ信号電流４１５に従って、ＮＲＺ光送信信号となる第１の信号光４１３を得ることになる。
【００４８】
そして、本実施例の直接変調型半導体レーザでは、伝送速度Ｘ１のＮＲＺ信号電流４１５をｐ側電極４０８ｂに印加し、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の正弦波信号電流４１１をｐ側電極４０８ａに印加している。更に、正弦波信号電流４１１とＮＲＺ信号電流４１５の位相を、第１の信号光４１３の各ビットの時間幅の中心に、若しくは、第１の信号光４１３の各ビットの時間幅の内側に、正弦波である第２の信号光の強度のピーク（極大点）がくるような位相にしている。そして、この第２の信号光を、直列に配置した第２の半導体レーザ４２１から第１の半導体レーザ４１９におけるＩｎＧａＡｓＰ活性層４０４へ入力しているが、この第２の信号光の強度が増幅領域４２０で調整されて、入力されることになる。
【００４９】
従って、第１の信号光４１３の各ビットの時間幅の中心又は内側に、第２の信号光の強度の極大点があるので、各ビットの時間幅の内側において、第１の半導体レーザ４１９におけるＩｎＧａＡｓＰ活性層４０４が第２の信号光をより吸収し、キャリアへと変換することになり、キャリアが補充され、キャリアの不足が解消されることになる。これにより、キャリア不足が解消され、良好なアイ開口を得ることができる（波形整形機能）。
【００５０】
又、増幅領域４２０において、ＣＷ電流４１８を調節することにより、通過するレーザ光の強度を調整することができ、第１の半導体レーザ４１９、第２の半導体レーザ４２１間の相互作用を調整することが可能となり、よりよい動作条件を得ることができる。
【００５１】
なお、上記実施例１〜３において、半導体レーザの活性層として、ＩｎＧａＡｓＰ組成のものを例示したが、ＩｎＧａＡｓＰ組成以外でも、例えば、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＡｓ、ＩｎＧａＡｌ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＮ等、半導体レーザとして機能する組成のものもよい。
【００５２】
又、活性層の横方向を閉じこめるために、埋込層を用いるようにしてもよい。埋込層としては、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、または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。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
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】
【００５４】
１０、１１、３０、４０  ＩｎＰ基板
１０１、１１９、３０１、４０１  ｎ−ＩｎＰクラッド
１０２、１２０、３０２ａ、３０２ｂ、４０２ａ、４０２ｂ  回折格子
１０３、１２１、３０３、４０３  ＩｎＧａＡｓＰガイド層
１０４、１２２、３０４、４０４  ＩｎＧａＡｓＰ活性層
１０５、１２３、３０５ａ、３０２５、４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ  ｐ−ＩｎＰクラッド
１０６、１２４、３０６ａ、３０６ｂ、４０６ａ、４０６ｂ、４０６ｃ  キャップ層
１０７、１３０、３０７、４０７  ｎ側電極
１０８、１２５、３０８ａ、３０８ｂ、４０８ａ、４０８ｂ、４０８ｃ  ｐ側電極
１０９、１１４、３０９、３１４、４０９、４１４  バイアスＴ
【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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