(57)【要約】【課題】  比較的単純な構造を有し、製作及び量産に有利であるうえ、光帯域波長可変が可能で出力光効率に優れた、抽出格子ブラッグ反射器に結合された抽出格子分布帰還波長可変半導体レーザを提供する。【解決手段】  光波を生成し、第１周期の抽出格子が形成された利得領域及び位相制御領域を備えるＳＧ−ＤＦＢ構造部と、該ＳＧ−ＤＦＢ構造部と共に集積されて形成され、第２周期の抽出格子が形成されたＳＧ−ＤＢＲ領域を備えるＳＧ−ＤＢＲ構造部と、前記ＳＧ−ＤＦＢ構造部及び前記ＳＧ−ＤＢＲ構造部の各端面に形成された無反射薄膜とを含んでなるが、前記位相制御領域及び／又は前記ＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率の変化に応じて、発振する波長が可変するように構成される。【選択図】  図６
2004336002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波を生成し、第１周期の抽出格子が形成された利得領域及び位相制御領域を備えるＳＧ−ＤＦＢ構造部と、
前記ＳＧ−ＤＦＢ構造部と共に集積されて形成され、第２周期の抽出格子が形成されたＳＧ−ＤＢＲ領域を備えるＳＧ−ＤＢＲ構造部と、
前記ＳＧ−ＤＦＢ構造部及び前記ＳＧ−ＤＢＲ構造部の各端面に形成された無反射薄膜とを含んでなるが、
前記位相制御領域及び／又は前記ＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率の変化に応じて、発振する波長が可変するように構成されたことを特徴とする波長可変半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１周期の抽出格子と前記第２周期の抽出格子とは互いに同一のピッチを有することを特徴とする請求項１に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項３】
前記位相制御領域及び前記ＳＧ−ＤＢＲ領域は電流の印加によって屈折率が変化するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項４】
前記発振する波長は連続的又は不連続的に可変することを特徴とする請求項１に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項５】
前記波長可変半導体レーザは一つの半導体基板に光変調器と共に集積されて具現されたことを特徴とする請求項１に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項６】
下部クラッド層の基板と、
前記基板上に、それぞれ異なる導波路層で形成された利得領域、位相制御領域及びＳＧ−ＤＢＲ領域と、
全体構造上に形成された上部クラッド層と、
前記基板下部及び前記利得領域、前記位相制御領域及び前記ＳＧ−ＤＢＲ領域に独立的に電圧を印加するための電極と、
各端面に形成された無反射薄膜とを含んでなるが、
前記利得領域及び前記位相制御領域はＳＧ−ＤＦＢ構造部を構成して第１周期の抽出格子を備え、前記ＳＧ−ＤＢＲ領域はＳＧ−ＤＢＲ構造部を構成して第２周期の抽出格子を備え、
前記位相制御領域及び／又は前記ＳＧ−ＤＢＲ領域に前記電極を介して印加される電流によって発生する屈折率の変化に応じて発振する波長が連続的又は不連続的に可変するように構成されたことを特徴とする波長可変半導体レーザ。
【請求項７】
前記第１周期の抽出格子のピッチと前記第２周期の抽出格子のピーチとが互いに同一であり、第１周期と第２周期とがそれぞれ異なるように構成されたことを特徴とする請求項６に記載の波長可変半導体レーザ。
【請求項８】
前記基板はｎ型ＩｎＰ基板であり、前記導波路層等はＩｎＧａＡｓＰ系列からなり、前記上部クラッド層はｐ型ＩｎＰであることを特徴とする請求項６に記載の波長可変半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長可変半導体レーザ構造に関し、より詳細には、ＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部を共に集積させて波長可変が可能に構成した半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットの普及に伴い、通信の内容もテキストからマルチメディアを主とした形に漸次変わり、要求される伝送速度と量も増加しつつある。伝送帯域幅を増やす方法の一環として、波長分割方式の光信号伝送が使用されている。この方式は一つの光ファイバを介して互いに異なる波長にそれぞれ異なる情報を同時に乗せて送るもので、単一光ファイバの帯域幅を画期的に広めることが可能な方式である。また、光ファイバ包設コストを節減することができ、より柔軟で拡張可能な光ネットワークを実現することができるから、これからの光通信ネットワークにおける必須的な伝送方式である。
【０００３】
このようなＷＤＭ光通信システムにおいて、光源を固定された波長の半導体レーザダイオードの代わりに波長可変半導体レーザダイオードで構成すると、いろいろの利点を持つことができる。具体的にはシステム維持、保守のためのバックアップ用光源の数を減らすことができ、動的に波長を提供することができるうえ、ネットワーク制御ソフトウェアを単純化することができる。また、ＷＤＭ光通信システム波長間の間隔が０.８ｎｍ又は０.４ｎｍの高密度波長分割方式(Dense WDM:ＤＷＤＭ)へ段々発展するにつれて、それぞれの固定された波長を発生させる単一波長のレーザダイオードに比べて波長可変レーザダイオードはいろいろの経済的な利点をもつ。
【０００４】
現在まで提案された代表的な波長可変レーザダイオードには、抽出格子分布ブラッグ反射(Sampled grating distributed Bragg Reflector:ＳＧ−ＤＢＲ)レーザダイオード、周期的に格子周期が変調されたブラッグ反射器 (Super-structure grating distributed Bragg reflector：ＳＳＧ−ＤＢＲ) レーザダイオード、抽出格子反射器に結合された格子援助方向性結合器(grating-assisted codirectional-coupler with sampled grating reflector:ＧＣＳＲ) レーザダイオードなどがある。
【０００５】
以下、添付の図面に基づいて従来の技術に係る波長可変半導体レーザを説明する。図１は特許文献１に開示されたＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードの構成を示す図である。
【０００６】
図１の波長可変レーザダイオードは、両端のＳＧ−ＤＢＲ領域１４０、１４２、光波が生成される利得領域１３６及び位相調節領域１３２の４つの領域から構成されている。このようなＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードを波長可変させるためには、連続的な波長可変のためのバーニヤ制御回路(Vernier control circuit)１４８、不連続的な波長移動のためのオフセット制御回路(Offset control circuit)１５０、位相領域の位相制御回路(Phase control circuit)１４６及び利得制御回路(Gain control circuit)１４４などが必要である。
【０００７】
このようなレーザダイオードの基本的な動作原理は、利得領域１３６で生成された広い波長範囲に渡って分布した光波を特定の波長帯域のみ共振させて特定の波長で発振させる。すなわち、特定の波長のみを選択して共振させ、波長可変を行うために利得領域の両端にＳＧ−ＤＢＲ領域１４０、１４２を集積した。
【０００８】
ＳＧ−ＤＢＲ領域１４０、１４２は図２のような抽出格子構造を有し、図３のような反射スペクトル特性を有する。反射スペクトルの中心ピークは格子ピッチ（周期）(Lamda)によって決定されるブラッグ波長λＢであり、各ピーク間の間隔はＳＧ（抽出格子）の周期Ｚによって決定される。すなわち、互いに異なるＳＧ周期ＺのＳＧ−ＤＢＲ領域を両端に集積させることにより、両端のいろいろのピークのうち一致するピークでレーザダイオードを発振させることができる。
【０００９】
ＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率を変化させることにより、一致する反射ピークを変化させて発振波長を可変させることができる。位相調節領域１３２は、ＳＧ−ＤＢＲによって生成された利得領域１３６の縦モード(Longitudinal mode)間の間隔を調節して連続的な波長可変又は反射ピークに縦モードを一致させて発振波長のパワーを極大化させる役割を果たす。このような原理で両端のＳＧ−ＤＢＲ領域１４０、１４２と位相調節領域１３２の屈折率を電流によって適切に調節することにより、連続的／不連続的な波長可変が可能である。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第４,８９６,３２５号明細書
【特許文献２】米国特許第５,３２５,３９２号明細書
【特許文献３】特開平１１−３４０５６６号公報
【非特許文献１】Sang  Wan  Ryu，“Asymmetric  Sampled  Grating  Laser  Array  for  a  Multiwavelength  WDM”，IEEE  Photonics  Technology,  Vol．１４  No．１２，ｐｐ．１６５６−１６５８，２００２．２．２７．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、このようなＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードを波長可変させるためには、バーニヤ制御回路１４８、不連続的な波長移動のためのオフセット制御回路１５０、位相領域の位相制御回路１４６及び利得制御回路１４４などいろいろの制御回路が必要なので、レーザダイオードモジュール又はシステムの回路構成が複雑になるという問題点がある。
【００１２】
また、光出力効率が両端のＳＧ−ＤＢＲ領域１４０、１４２にて発生する損失によって低くなる構造的な限界が存在する。このような限界を克服するために、ＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードに半導体光増幅器(Semiconductor optical amplifier:ＳＯＡ)を集積する研究が活発に行われているが、レーザダイオードの構造が一層複雑になって製作上困難さが伴うという問題点がある。
【００１３】
一方、図４及び図５を参照して特許文献２に開示されたＳＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードについて説明する。
【００１４】
特許文献２のＳＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードは、図１のＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードと同様に、波長可変のための両端のＳＳＧ−ＤＢＲ領域、利得領域及び位相調節領域からなっており、このＳＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードのＳＳＧ−ＤＢＲの格子を図４の如く特定の周期Ｚを繰り返して格子周期を変調させた構造にしている。したがって、このような構造により、反射スペクトルは図５での如く周期Ｚによって決定される反射ピーク間の間隔をもってそれぞれの反射ピーク値が周期の変調によって小さい結合係数にも大きくて一定の値を有することになる。ところが、このようなＳＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードは、広い波長可変領域と波長可変により一定のパワーを出すことができるが、ＳＧ−ＤＢＲレーザダイオードと同様に、両端のＳＳＧ−ＤＢＲによる構造的な限界を有し、複雑な格子構造によって製作上多くの難しさを伴うという問題点がある。
【００１５】
上述した波長可変レーザダイオードの他にも、従来の技術による波長可変レーザダイオードとしてはＧＣＳＲレーザダイオードや波長可変対誘導(Tunable twin-guide)レーザダイオードなどがある。ところが、このような構造のレーザダイオードは製作するために再成長(Re-growth)とエッチング(Etching)を繰り返し行わなければならないため、製作が難しくて量産に適さないという問題点がある。
【００１６】
要するに、従来の技術の波長可変レーザダイオードは、構造が複雑で、出力光効率が低く、波長可変制御が複雑であるという欠点を持っている。
【００１７】
ＤＦＢレーザ部とＤＢＲ反射部が光の共振器の方向に配置された分布反射型半導体レーザを利用して偏波変調ないし偏波スイチッングの可能な半導体レーザに関して記載されている(特許文献３参照)。
【００１８】
４００ＧＨｚ(3.2nm)間隔を有する４−チャンネルＷＤＭ光源の製作に関して記載されている(非特許文献１参照)。
【００１９】
従って、本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、ＷＤＭ光通信システム用光源に使用できる新しい構造の波長可変半導体レーザを提供することにある。
【００２０】
本発明の他の目的は、比較的単純な構造を有し、製作及び量産に有利であり、製作方法が検証された従来の方法からあまり逸脱しないようにする波長可変半導体レーザを提供することにある。
【００２１】
本発明のさらに他の目的は、光帯域波長可変が可能で出力光効率に優れた半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明は、第１周期の抽出格子(ＳＧ：Sampled Grating)が形成された利得領域と、抽出格子の間に形成された位相制御領域とを備えるＳＧ−ＤＦＢ構造部、及びこれと共に集積されて形成され、第２周期の抽出格子が形成されたＳＧ−ＤＢＲ構造部とからなる。また、全体構造上に形成された上部クラッド層と、基板下部及び利得領域、位相制御領域及びＳＧ−ＤＢＲ領域に独立的に電圧を印加するための電極とから構成される。このように構成されたレーザダイオードの左右端面には無反射薄膜を形成する。位相制御領域及び／又はＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率の変化に応じて、発振する波長が連続的又は不連続的に可変可能である。基板はｎ型ＩｎＰ基板であり、前記導波路層はＩｎＧａＡｓＰ系列からなり、上部クラッド層はｐ型ＩｎＰである。
【００２３】
好ましくは、前記第１周期の抽出格子のピッチと前記第２周期の抽出格子のピッチとは互いに同一であるとともに、第１周期と第２周期とはそれぞれ異なるように構成する。
【００２４】
好ましくは、位相制御領域及び／又はＳＧ−ＤＢＲ領域は電流の印加によって屈折率が変化するように構成する。
【００２５】
一方、必要に応じて、上述した波長可変半導体レーザは一つの半導体基板に光変調器や光増幅器などを共に集積して構成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面に基づいて本発明の好適な一実施例を説明する。しかし、本発明は、下記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形形態が可能である。これらの実施例は本発明の開示を完全にし、当業者に本発明の範囲を知らせるために提供されるものである。
【００２７】
図６は本発明の好適な一実施例に係る波長可変半導体レーザの概略構成図であって、ＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部を集積させた半導体レーザを示す。
【００２８】
本波長可変半導体レーザはＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域とＳＧ−ＤＢＲ構造部のＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率変化によって連続的／不連続的に広範囲の波長可変が可能である。
【００２９】
図６を参照すると、本実施例の半導体レーザダイオードは、ＳＧ−ＤＦＢ構造部が実現された領域とＳＧ−ＤＢＲ構造部が実現された領域とに分けられている。
【００３０】
ＳＧ−ＤＦＢ構造部は、下部クラッド層として用いられるｎ型ＩｎＰ基板３１が形成され、その上に抽出格子３９が形成され、その上にＩｎＧａＡｓＰ導波路層３４の位相制御領域と多重量子井戸構造などが可能な活性層３５の利得領域とが形成されている。そして、上部クラッド層として用いられるｐ型ＩｎＰクラッド層３２がその上に形成されている。ｐ型ＩｎＰクラッド層３２の上部には電極が形成され、位相制御領域の上部には位相制御領域電極３６、利得領域の上部には利得領域電極３７が形成されている。半導体レーザダイオードの端面には無反射薄膜３３が形成されている。利得領域と位相制御領域は例えばＩｎＧａＡｓＰ系列の物質で実現可能である。この両領域におけるバンドギャップが異なりうる。たとえば、利得領域は１.５５μｍのバッドギャップ波長を有するＩｎＧａＡｓＰで実現可能であり、位相制御領域は１.３μｍのバンドギャップ波長を有するＩｎＧａＡｓＰで実現可能である。
【００３１】
ＳＧ−ＤＦＢ構造部は、下部クラッド層として用いられるｎ型ＩｎＰ基板３１が形成され、その上に抽出格子が形成され、その上にＩｎＧａＡｓＰ導波路層３４の位相制御領域と、上部クラッド層として用いられるｐ型ＩｎＰクラッド層３２とが形成されている。位相制御領域の上部にはＳＧ−ＤＢＲの電極３８が形成されており、半導体レーザの端面には無反射薄膜３３をさらに含むことができる。
【００３２】
半導体レーザの利得領域は自然放出(Spontaneous emission)によって光波を発生する。このように発生した光波は特定の波長を中心として広い波長領域にわたってエネルギーが分布している。特定の波長にエネルギーが集中する光波を生成するためには誘導放出(Stimulated emission)によって光波を発生させなければならない。誘導放出はレーザダイオードの内部で光波の共振によって発生し、共振条件はレーザダイオードの有効反射率の特性で決定される。すなわち、レーザダイオードは有効反射率の最も高い波長で発振し、周辺モードに該当する波長の有効反射率と差異が大きいほど単一モードで発振することになる。また、有効反射率スペクトルのピークの位置変化によってレーザダイオードの発振波長を可変させることができる。
【００３３】
一方、ＤＦＢ半導体レーザは利得領域内に図７のような一定のピッチ（周期）を有する格子を形成した構造であり、このような格子の反射スペクトルは図８のようにブラッグ波長（λＢ）で反射率の大きい特性を有する。共振器の両端に無反射コーティング膜を形成すると、反射は格子でのみ発生し、有効反射率はブラッグ波長の近くで最も高いため、ブラッグ波長の近くで発振することになる。ところが、これとは異なり、共振器の内部の格子構造が図２の如く抽出格子(Sampled grating:ＳＧ)である抽出格子分布帰還(Sampled grating distributed feedback:ＳＧ−ＤＦＢ)レーザの場合は、反射スペクトルが図３に示されている通りなので、それぞれの反射ピークで発振可能になる。すなわち、多重モードで発振する可能性があり、各モード間の間隔はＳＧの反射スペクトルの反射ピーク間の間隔と同一であり、次の数式１で求めることができる。
【００３４】
【数１】
2004336002.tif 000003
【００３５】
一方、このように構成されたＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域は、その屈折率を変化させるにつれて、反射ピークを移動させる役割を行って発振波長を移動させることができる。また、ＳＧ−ＤＢＲ構造部の屈折率を変化させてブラッグ反射器の反射ピークを移動させる役割を行うこともできる。これについては詳細に後述する。抽出格子ＳＧの周期は数十μｍ以上なので、通常の写真転写方法で調節することができる。互いに異なるＳＧ周期によって、ＳＧ−ＤＦＢ構造部における反射ピークの間隔（発振モードの間隔）とＳＧ−ＤＢＲ構造部における反射スペクトルのピーク間の間隔とが互いに異なることになる。
【００３６】
次に、図９ないし図１１を参照して本波長可変半導体レーザの動作原理を詳細に説明する。
【００３７】
図９はＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域とＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率の変化がない場合のＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部における反射スペクトルを示す図である。位相制御領域とＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率の変化がない場合は、ＳＧ−ＤＦＢ構造部の反射ピークとＳＧ−ＤＢＲ構造部の反射ピークとが一致する波長で発振することになる。ここで、両領域の格子ピッチ（周期）(Lambda)は同一であるが、媒質の特性が互いに異なるため、それぞれの反射スペクトルのブラッグ波長（λＢ）、すなわち最大反射ピークの位置は図９での如く互いに異なる。
【００３８】
図１０はＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率のみが変化した場合のＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部における概略的な反射スペクトルを示す図である。ＳＧ−ＤＢＲ領域に電流を印加して媒質の屈折率を変化させると、ＳＧ−ＤＢＲ領域の反射ピークを移動することが可能になる。図１０では反射ピークが右側に移動した場合を示している。したがって、このようなＳＧ−ＤＢＲ領域の反射ピークの位置変化に応じて一致するピークも変化し、発振する波長も変化することになる。このような方法でＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率を変えることにより、ＳＧ−ＤＦＢ構造部の発振モードを順次選択することができ、これにより発振波長も順次変化することになる。
【００３９】
図１１はＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域とＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率が変化した場合のＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部の概略的な反射スペクトルを示す図である。ＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域の屈折率を変化させるにつれて反射ピークは移動し、ＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率も共に適切に変化させてＳＧ−ＤＦＢ構造部の反射ピークの変化分だけＳＧ−ＤＢＲ構造部の反射ピークを移動させると、一致する波長は図１１の如く変化することになる。このような原理で連続的／不連続的な波長可変を実現することができる。
【００４０】
図１２は通常の埋込み型レーザダイオードで本実施例による波長可変半導体レーザを実現した断面図である。図１２で使用された図面番号の構成要素は図６の図面符号の構成要素と同一である。
【００４１】
この波長可変半導体レーザは、ｎ型電極５３上にＳＧ−ＤＦＢ構造部が実現された領域とＳＧ−ＤＢＲ構造部が実現された領域とに分けられており、たとえばＩｎＧａＡｓＰ導波路層３４、活性層３５、抽出格子３９が形成されたｎ型ＩｎＰ基板３１、ｐ型ＩｎＰクラッド層３２及び電極３６、３７、３８を含んでなる。一方、ｎ型ＩｎＰ基板３１、ｐ型ＩｎＰクラッド層３２それぞれの端面の付近にはｎ型電流遮断層５１、ｐ型電流遮断層５２が形成されている。半導体レーザの各端面には無反射薄膜（図示せず）を形成することができる。
【００４２】
一方、ＳＧ−ＤＦＢ構造部が実現された領域とＳＧ−ＤＢＲ構造部が実現された領域とに形成された格子のピッチ（周期）は同一であるとともに、ＳＧの周期（Ｚ）は適切に互いに異なるように構成する。
【００４３】
図１３は電算模擬実験によってＳＧ−ＤＢＲ構造部のＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率を変化させた場合の発振波長の変化を示すグラフである。前述した波長可変特性を持っているかを確認するために使用した電算模擬実験の種類は、演算子分離時の領域モデル［Split-step time-domain model, B.-S. Kim; Y. Chung: J.-S. Lee, “An efficient split-step time-domain dynamic modeling of DFB/DBR laser diodes”, IEEE J. of Quantum Electronics, Vol. 36, No. 7, pp. 787-794, Jul 2000.］を利用した。前記モデルはＤＦＢ／ＤＢＲレーザダイオードを解釈する効果的なモデルとして知られている。
【００４４】
具体的な模擬実験条件は、ＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部のＳＧ周期をそれぞれ２０２.５μｍ、１９２μｍと仮定し、各領域におけるＳＧ個数を３とし、格子のピッチ(周期)を２４０ｎｍとし、全体素子の長さを１１８３.５μｍと仮定した。そして、ＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率を−０.０１５から０.０１５に変化させながら発振波長の変化を観察した。
【００４５】
図１３に示すように、屈折率の変化に応じて、発振波長は２００ＧＨｚ（１.６ｎｍ）だけ間隔をおいて発振したが、このような結果は数式１によってＳＧ−ＤＦＢ構造部の反射ピーク間隔と同一であることを確認することができた。
【００４６】
本発明の他の変形として本発明の波長可変レーザダイオードに光変調器(Optical modulator)を集積させて一つの半導体基板に実現することができる。すなわち、提案されたレーザダイオードの出力部分に電界吸収(Electro-absorber)領域を集積してこの領域に信号を印加させることにより変調された光信号は、周波数チャーピング(Frequency chirping)に対する影響が殆どないため、長距離通信用光源として使用することができる。
【００４７】
本発明の技術思想を前記の好適な実施例によって記述したが、これらの実施例は本発明を説明するためであり、本発明を制限するものではない。また、当業者であれば、本発明の技術思想の範囲から逸脱することなく様々に実施することができることを理解すべきである。
【００４８】
上述したように、本発明は、ＳＧの周期が適切に調節されたＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部を共に集積し、ＳＧ−ＤＦＢ構造部に位相制御領域を置いて波長可変が可能な構造の半導体レーザを提案した。
【００４９】
このような半導体レーザは、従来の半導体レーザに比べて簡単な構造を有し、新しい工程過程なしで既存の方法で製作可能である。特に、利得領域で生成された光波を光ファイバに直ちに結合させることが可能な構造であって、既存の波長可変レーザダイオードに比べて出力光効率に優れるという効果がある。
【００５０】
また、このような半導体レーザは、広い波長可変が可能であるとともに、ＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域とＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率の変化によって連続的／不連続的な波長可変が可能なので、簡単な回路で波長制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】従来の技術に係る抽出格子分布ブラッグ反射ＳＧ−ＤＢＲ半導体レーザの概略構成図である。
【図２】図１のＳＧ−ＤＢＲ半導体レーザの格子の概念図である。
【図３】図１のＳＧ−ＤＢＲ半導体レーザ構造における反射スペクトルを概略的に示す図である。
【図４】従来の技術に係る格子周期が周期的に変調されたブラッグ反射器(ＳＳＧ−ＤＢＲ)半導体レーザの抽出格子の概念図である。
【図５】図４のＳＳＧ−ＤＢＲ半導体レーザの反射スペクトルを概略的に示す図である。
【図６】本発明の好適な一実施例に係る波長可変半導体レーザの概略構成図である。
【図７】分布帰還（ＤＦＢ）半導体レーザの格子の概念図である。
【図８】図７の分布帰還半導体レーザの反射スペクトルを概略的に示す図である。
【図９】ＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域とＳＧ−ＤＢＲ領域との屈折率の変化がない場合のＳＧ−ＤＦＢ構造部とＳＧ−ＤＢＲ構造部における概略的な反射スペクトルを示す図である。
【図１０】ＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率のみが変化した場合の概略的な反射スペクトルを示す図である。
【図１１】ＳＧ−ＤＦＢ構造部の位相制御領域とＳＧ−ＤＢＲ領域との屈折率が変化した場合の反射スペクトルを概略的に示す図である。
【図１２】通常の埋込み型レーザダイオードで本実施例による波長可変半導体レーザを実現した断面図である。
【図１３】電算模擬実験によってＳＧ−ＤＢＲ領域の屈折率を変化させた場合の発振波長の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５２】
３１  ｎ型ＩｎＰ基板
３２  ｐ型ＩｎＰクラッド層
３３  無反射薄膜
３４  ＩｎＧａＡｓＰ導波路層
３５  活性層
３６  位相制御領域電極
３７  利得領域電極
３８  電極
３９  抽出格子
５１  ｎ型電流遮断層
５２  ｐ型電流遮断層
５３  ｎ型電極
【図１】
2004336002.tif 000004
【図２】
2004336002.tif 000005
【図３】
2004336002.tif 000006
【図４】
2004336002.tif 000007
【図５】
2004336002.tif 000008
【図６】
2004336002.tif 000009
【図７】
2004336002.tif 000010
【図８】
2004336002.tif 000011
【図９】
2004336002.tif 000012
【図１０】
2004336002.tif 000013
【図１１】
2004336002.tif 000014
【図１２】
2004336002.tif 000015
【図１３】
2004336002.tif 000016