(57)【要約】　　　（修正有）【課題】高出力が得られ、波長可変領域が広く、増幅された自発放出光の発生を抑える波長可変型レーザ装置を提供する。【解決手段】波長可変型レーザ装置は、光を発振する第１活性層と、第１活性層で生成された光をフィルタリングする第１格子と、第１活性層と第１格子を間に挟んで配置された上部クラッド層および下部クラッド層と、を含んでなる分配反射鏡領域と、分配反射鏡領域の一側に隣接し、光の利得を調節するために上部クラッド層と下部クラッド層との間に配置された第２活性層を含んでなる利得領域と、利得領域の一側に隣接し、光の一部を固定された利得で増幅するために上部クラッド層と下部クラッド層との間に配置された第３活性層と、第３活性層を通過する光をフィルタリングする第２格子と、を含んでなる利得固定された半導体光増幅器領域と、を備えることを特徴とする。【選択図】　図１
2004006698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長可変型レーザ装置において、
光を発振する第１活性層と、前記第１活性層で生成された光をフィルタリングする第１格子と、前記第１活性層と第１格子を間に挟んで配置された上部クラッド層および下部クラッド層と、を含んでなる分配反射鏡領域と；
前記分配反射鏡領域の一側に隣接し、前記光の利得を調節するために前記上部クラッド層と下部クラッド層との間に配置された第２活性層を含んでなる利得領域と；
前記利得領域の一側に隣接し、前記光の一部を固定された利得で増幅するために前記上部クラッド層と下部クラッド層との間に配置された第３活性層と、前記第３活性層を通過する光をフィルタリングする第２格子と、を含んでなる利得固定された半導体光増幅器領域と；を備えることを特徴とする波長可変型レーザ装置。
【請求項２】
前記分配反射鏡領域の一端に配置されたパワーブースティングを具現する高反射層と、前記利得固定された半導体光増幅器の一端に配置された無反射層と、をさらに備える請求項１記載の波長可変型レーザ装置。
【請求項３】
前記第２活性層は、ＩｎＧａＡｓＰ材質からなり、量子井戸構造を有する請求項１記載の波長可変型レーザ装置。
【請求項４】
前記第２活性層は、既設定されたレベルの電流にしたがって前記第１活性層で生成された光の利得を調節する請求項３記載の波長可変型レーザ装置。
【請求項５】
前記第２格子は、自動パワー補償を可能にするため前記分配反射鏡領域の発信波長と既設定された差を有する前記利得固定された半導体光増幅器領域の発振波長を調節する請求項１記載の波長可変型レーザ装置。
【請求項６】
分配反射鏡領域と、利得領域と、利得固定された半導体光増幅器領域と、を備えてなり、前記利得領域は前記分配反射鏡領域と前記利得固定された半導体光増幅器領域に隣接して前記分配反射鏡領域から生成された光の利得を調節するために前記分配反射鏡領域のクラッド層間に配置される活性層を含んでなることを特徴とする波長可変型レーザ装置。
【請求項７】
前記分配反射鏡領域の一端に配置されたパワーブースティングを具現する高反射層と、前記利得固定された半導体光増幅器領域の一端に配置された無反射層と、をさらに備える請求項６記載の波長可変型レーザ装置。
【請求項８】
前記利得領域に隣接した前記利得固定された半導体光増幅器領域はモノリシック集積される請求項６記載の波長可変型レーザ装置。
【請求項９】
前記各クラッド層は、前記活性層の屈折率よりも低い屈折率を有する請求項６記載の波長可変型レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに関し、特に、光通信システムに使用される半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光通信システムでは波長分割多重化（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｄｉｖｉｓｉｏｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＷＤＭ）方式を採用しているが、この波長分割多重化方式は、光ファイバの低損失波長帯域を多数のチャネルに分割し、それらチャネルを多重化して一つの光ファイバに同時に伝送する方式である。大容量波長分割多重化光ネットワークにおいて、光ネットワークーを構成する多数のアド／ドロップマルチプレックス（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ：ＡＤＭ）ノードで選択的なＷＤＭ波長を除去または置換できる機能は多様な付加価値通信サービスに必須である。
【０００３】
分配ブラッグ反射鏡（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　Ｂｒａｇｇ　ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ：ＤＢＲ）を有する半導体レーザの一例には、Ｆｒａｎｋ　Ｄｅｌｏｒｍｅ等によって発明され特許された米国特許番号第５，７４８，６６０号（ＳＡＭＰＬＥ　ＧＲＡＩＮＧ　ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ　ＢＲＡＧＧ　ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ　ＬＡＳＥＲ，　ＶＥＲＹ　ＷＩＤＥＬＹ　ＭＡＴＣＨＡＢＬＥ　ＢＹ　ＰＨＡＳＥ　ＶＡＲＩＡＴＩＯＮ　ＡＮＤ　ＰＲＯＣＥＳＳ　ＦＯＲ　ＵＳＩＮＧ　ＴＨＩＳ　ＬＡＳＥＲ）があり、活性領域（ａｃｔｉｖｅ　ｓｅｃｔｉｏｎ）と、該活性領域の両側に位置した二つのサンプル格子領域を含む半導体レーザが開示されている。
【０００４】
また、分配ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を備え、入力電流にしたがって出力波長を変化させ得る半導体レーザの一例には、Ｔｏｈｍｏｒｙ　Ｙｕｉｃｈｉ等によって発明され特許された米国特許番号第５，３２５，３９２号（ＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤ　ＲＥＦＬＥＣＴＯＲ　ＡＮＤ　ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ−ＴＵＮＡＢＬＥ　ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ　ＬＡＳＥＲ）があり、分配反射型または分配フィードバック（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｆｅｅｄｂａｃｋ）型からなり得る分配反射鏡を備え、分配反射鏡領域と位相調節領域を含む波長可変型レーザが開示されている。
【０００５】
従来の波長可変型レーザは、活性分配ブラッグ反射鏡レーザ構造を用いて、電流注入により活性分配ブラッグ反射鏡領域の屈折率を変化させることによって発振波長を変化させる方式で製作される。かかる方式の波長可変型レーザは電流の注入により発振波長が短波長側に変り、このような波長変化が大きいほど光出力が急減するので、別途に半導体光増幅器（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｏｐｔｉｃａｌ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）を備えることによってパワーブースティング（ｐｏｗｅｒ　ｂｏｏｓｔｉｎｇ）を行うことになる。
【０００６】
しかし、波長可変型レーザの一側に半導体光増幅器を連結することによってパワーブースティングは可能になるが、飽和出力パワーレベル（ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ　ｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ　ｌｅｖｅｌ）が低く、内部反射によって増幅された自発放出光（ａｍｐｌｉｆｉｅｄ　ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ）の雑音増加問題が起こる。また、十分な利得を得るためには素子の長さを増加しなければならないという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の従来技術における問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、高出力が得られ、波長可変領域が広く、増幅された自発放出光の発生を抑えることができる波長可変型レーザ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による波長可変型レーザ装置は、光を発振する第１活性層と、第１活性層で生成された光をフィルタリングする第１格子と、第１活性層と第１格子を間に挟んで配置された上部クラッド層および下部クラッド層と、を含んでなる分配反射鏡領域と；分配反射鏡領域の一側に隣接し、光の利得を調節するために上部クラッド層と下部クラッド層との間に配置された第２活性層を含んでなる利得領域と；利得領域の一側に隣接し、光の一部を固定された利得で増幅するために上部クラッド層と下部クラッド層との間に配置された第３活性層と、第３活性層を通過する光をフィルタリングする第２格子と、を含んでなる利得固定された半導体光増幅器領域と；を備えることを特徴とする。
【０００９】
この波長可変型レーザ装置は、分配反射鏡領域の一端に配置されたパワーブースティングを具現する高反射層と、利得固定された半導体光増幅器の一端に配置された無反射層と、をさらに備えるとよい。
【００１０】
第２活性層は、ＩｎＧａＡｓＰ材質からなり、量子井戸構造を有するとよい。また、第２活性層は、既設定されたレベルの電流にしたがって第１活性層で生成された光の利得を調節すると好ましい。
【００１１】
第２格子は、自動パワー補償を可能にするため分配反射鏡領域の発信波長と既設定された差を有する前記利得固定された半導体光増幅器領域の発振波長を調節するようにするとよい。
【００１２】
また、本発明では、分配反射鏡領域と、利得領域と、利得固定された半導体光増幅器領域と、を備えてなり、利得領域が前記分配反射鏡領域と前記利得固定された半導体光増幅器領域に隣接して分配反射鏡領域から生成された光の利得を調節するために分配反射鏡領域のクラッド層間に配置される活性層を含んでなることを特徴とする波長可変型レーザ装置を提供する。
【００１３】
この波長可変型レーザ装置は、分配反射鏡領域の一端に配置されたパワーブースティングを具現する高反射層と、利得固定された半導体光増幅器領域の一端に配置された無反射層と、をさらに備えるとよい。
【００１４】
利得領域に隣接した利得固定された半導体光増幅器領域はモノリシック集積されると好ましい。
【００１５】
各クラッド層は、活性層の屈折率よりも低い屈折率を有するとなおよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい一実施例を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図面中、同一構成には同一符号および番号を共通使用する。なお、周知技術については適宜説明を省略するものとする。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい一実施例による波長可変型レーザ装置の構成を示す断面図である。レーザ装置は大きく分けて、分配ブラッグ反射鏡領域２４０と、利得領域（ｇａｉｎ　ｓｅｃｔｉｏｎ）２５０と、利得固定された半導体光増幅器（ＳＯＡ）領域２６０と、から構成され、下部クラッド層１２０、下部電極１１０、第１格子１３０、第２格子１４０、第１〜第３活性層１５０、１６０、１７０、上部クラッド層１８０、第１〜第３上部電極１９０、２００、２１０、高反射層（ｈｉｇｈ　ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｌａｙｅｒ）２２０、および無反射層（ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｌａｙｅｒ）２３０をさらに含む。
【００１８】
分配ブラッグ反射鏡領域２４０は、下部電極１１０と、下部クラッド層１２０と、第１格子１３０と、第１活性層１５０と、上部クラッド層１８０と、第１上部電極１９０と、高反射層２２０と、から構成される。
【００１９】
下部クラッド層１２０は、ｎ型ＩｎＰ材質の基板であり、第１〜第３活性層１５０、１６０、１７０に比べて相対的に低い屈折率を有する。下部電極１１０は、下部クラッド層１２０の下面に積層される。
【００２０】
上部クラッド層１８０は、ｐ型ＩｎＰ材質からなり，第１〜第３活性層１５０、１６０、１７０に比べて相対的に低い屈折率を有する。下部クラッド層１２０および上部クラッド層１８０は、第１活性層１５０、第２活性層１６０または第３活性層１７０に入射された光がその内部に入射されないように相対的に低い屈折率を有する。
【００２１】
第１活性層１５０はＩｎＧａＡｓＰ材質からなり、量子井戸（ｑｕａｎｔｕｍ　ｗｅｌｌ）構造を有する。第１上部電極１９０に所定レベルの電流が印加されて分配ブラッグ反射鏡領域２４０内に電場が形成されると、下部クラッド層１２０からの電子が第１活性層１５０に移動し、上部クラッド層１８０からの正孔が第１活性層１５０に移動し、電子と正孔の再結合によって第１活性層１５０内に光が発生する。
【００２２】
第１格子１３０は、第１活性層１５０と下部クラッド層１２０との間に挿入され、分配ブラッグ反射鏡領域２４０の発振波長を調節する機能を果たす。すなわち、第１活性層１５０から発生した光は、第１格子１３０によって既設定された波長にフィルタリングされる。特に、第１格子１３０に入射される光のうち既設定された波長を有する光は、第１格子１３０によって反射され、既設定された波長から外れた波長を有する光は、第１格子１３０を透過、つまり、下部クラッド層１２０に入射されて消滅する。
【００２３】
高反射層２２０は、利得領域２５０から離れた分配ブラッグ反射鏡領域２４０の一端に位置し、好ましくは、相対的に高い反射率を有するように一以上の薄膜から構成される。高反射層２２０は相対的に反射率の低い無反射層２３０とともに波長可変形レーザ装置のパワーブースティングを具現する。
【００２４】
利得領域２５０は、分配ブラッグ反射鏡領域２４０の一側に接して形成され、下部電極１１０と、下部クラッド層１２０と、第２活性層１６０と、上部クラッド層１８０と、第２上部電極２００と、から構成される。
【００２５】
第２活性層１６０は、ＩｎＧａＡｓＰ材質からなり、量子井戸構造を有する。また、第２活性層１６０は、第２上部電極２００に印加された所定レベルの電流にしたがって第１活性層１５０で発生され第２活性層１６０に入射された光の利得を調節する。
【００２６】
利得固定された半導体光増幅器領域２６０は、分配フィードバック形態を有し、下部電極１１０と、下部クラッド層１２０と、第２格子１４０と、第３活性層１７０と、上部クラッド層１８０と、第３上部電極２１０と、無反射層２３０と、から構成される。
【００２７】
第３活性層１７０は、ＩｎＧａＡｓＰ材質からなり、量子井戸構造を有する。また第３活性層１７０は、第３上部電極２１０に印加された所定レベルの電流にしたがって第１活性層１５０で発生され第３活性層１７０に入射された光の利得を調節する。
【００２８】
第２格子１４０は、第３活性層１７０と下部クラッド層１２０との間に挿入され、利得固定された半導体光増幅器領域２６０の発振波長を調節する機能を行う。このとき、自動パワー補償（ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）のために利得固定された半導体光増幅器領域２６０の発振波長は分配ブラッグ反射鏡領域２４０の発振波長と所定の差を有するように設定される。
【００２９】
利得領域２５０と利得固定された半導体光増幅器領域２６０の利得中心波長は、選択領域成長（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　ａｒｅａ　ｇｒｏｗｔｈ：ＳＡＧ）によって調節される。選択領域成長はマスクを用いて異なる組成を有する２つの層を同時に成長させる場合に使用される工程である。この選択領域成長によってマスクの露出領域には非露出領域よりもバンドギャップの狭い層が成長する。両層間のバンドギャップエネルギーは露出領域の幅とマスク自体の幅によって決定される。
【００３０】
図２は、図１に示した波長可変型レーザ装置の出力特性を表している。ここで利得曲線は、選択領域成長を用いて利得領域２５０および利得固定された半導体光増幅器領域２６０の利得中心波長を１５４０ｎｍに設定することで得られる。図２から確認できるように、利得領域２５０及び利得固定された半導体光増幅器領域２６０は、第１格子１３０を用いて分配ブラッグ反射鏡領域２４０の発振波長３２０を１５６５ｎｍに初期設定した後の３ｄＢ帯域幅（約５０ｎｍと仮定）に相当する短波長化（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｈｏｒｔｅｎｉｎｇ）（１５６５ｎｍ→１５１５ｎｍ）による出力パワーの低下を補償する。したがって、波長可変型レーザ装置の発振波長３２０が短波長化されても常に一定レベル以上の高出力を具現できる。
【００３１】
【発明の効果】
上述の如く、本発明による波長可変型レーザ装置は、高出力の得られる波長可変領域が広く、利得領域の一側に利得固定された半導体光増幅器領域をモノリシック集積（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ　ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）することによって増幅された自発放出光の発生を抑えることができる利点を有する。
【００３２】
以上、具体的な一実施例を挙げて本発明を説明したが、特許請求の範囲によって定められる本発明の思想を外れない範囲内でさまざまな変形が可能であることは当業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい一実施例による波長可変型レーザ装置の構成を示す断面図。
【図２】図１に示した波長可変型レーザ装置の出力特性を説明するための図。
【符号の説明】
１１０　下部電極
１２０　下部クラッド層
１３０　第１格子
１４０　第２格子
１５０　第１活性層
１６０　第２活性層
１７０　第３活性層
１８０　上部クラッド層
１９０　第１上部電極
２００　第２上部電極
２１０　第３上部電極
２２０　高反射層
２３０　無反射層
２４０　分配ブラッグ反射鏡領域
２５０　利得領域
２６０　半導体光増幅器領域
【図１】
2004006698.tif 000003
【図２】
2004006698.tif 000004