(57)【要約】【課題】モード同期半導体レーザの繰り返し周波数の選別をより簡便な方法で，部材を浪費することなく行うことができる選別方法を提供する。【解決手段】可飽和吸収領域電極１３と共通電極１５を介して可飽和吸収領域１１に逆方向の電圧を印加する工程と，利得領域電極１４と共通電極１５を介して利得領域１２に順方向の電圧を印加する工程と，可飽和吸収領域１１に発生する繰り返し周波数と同じ周波数を有するフォトカレントを可飽和吸収領域電極１３から高周波プローブ３１で検出する工程と，フォトカレントを電気増幅器３２で増幅する工程と，増幅されたフォトカレントの周波数を電気スペクトルアナライザ３３で測定して選別する工程を有する選別方法により，簡便に，低コストに，モード同期半導体レーザの繰り返し周波数の選別が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可飽和吸収領域と利得領域とを有する受動モード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法において；
前記可飽和吸収領域に逆方向の電圧を印加する第１工程と，
前記利得領域に順方向の電圧を印加する第２工程と，
前記可飽和吸収領域に発生する，前記繰り返し周波数と同じ周波数を有するフォトカレントを高周波プローブで検出する第３工程と，
前記フォトカレントを電気増幅器で増幅する第４工程と，
増幅された前記フォトカレントの周波数を電気スペクトルアナライザで測定して選別する第５工程と，
を含むことを特徴とするモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項２】
前記第１工程において，前記可飽和吸収領域のＰ型電極である可飽和吸収領域電極と，前記可飽和吸収領域と前記利得領域とに共通のＮ型電極である共通電極との間に逆方向の電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項３】
前記第２工程において，前記利得領域のＰ型電極である利得領域電極と前記共通電極との間に順方向の電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項４】
前記第３工程において，前記フォトカレントは，前記可飽和吸収領域電極に前記高周波プローブを接触することにより検出することを特徴とする請求項１または２に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項５】
前記第５工程において，前記フォトカレントを前記電気スペクトルアナライザで測定することにより，前記モード同期半導体レーザの出力光強度の選別も行うことを特徴とする請求項１に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項６】
可飽和吸収領域と利得領域とを有する受動モード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法おいて；
前記可飽和吸収領域に逆方向の電圧を印加する第１工程と，
前記利得領域に順方向の電圧を印加する第２工程と，
前記可飽和吸収領域に発生する，前記繰り返し周波数と同じ周波数を有するフォトカレントを高周波プローブで検出する第３工程と，
前記フォトカレントを狭帯域フィルタに入力し，所望の周波数のみをフィルタリングする第４工程と，
前記狭帯域フィルタから出力された前記フォトカレントの出力強度をパワーメータで検出して選別する第５工程と，
を含むことを特徴とするモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項７】
前記第１工程において，前記可飽和吸収領域のＰ型電極である可飽和吸収領域電極と，前記可飽和吸収領域と前記利得領域とに共通のＮ型電極である共通電極との間に逆方向の電圧を印加することを特徴とする請求項６に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項８】
前記第２工程において，前記利得領域のＰ型電極である利得領域電極と前記共通電極との間に順方向の電圧を印加することを特徴とする請求項６に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項９】
前記第３工程において，前記フォトカレントは，前記可飽和吸収領域電極に前記高周波プローブを接触することにより検出することを特徴とする請求項６または７に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【請求項１０】
前記第４工程において，前記所望の周波数は，選別良品規格の周波数であることを特徴とする請求項６に記載のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，大容量光ファイバ通信などに用いる光短パルスを発生するモード同期半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
モード同期半導体レーザは，小型で安定かつ低消費電力な点で優れた特長を有する光短パルス光源である。また，モード同期半導体レーザにおいては，数ＧＨｚ〜１ＴＨｚ程度のパルス繰り返し周波数で，周波数チャープの小さい，高品質な光短パルス列を発生させることができる。
【０００３】
このような特長から，モード同期半導体レーザは，どのようなビットパターンの信号であっても，連接するビット間で光強度が必ずゼロに戻る信号発生方式であるリターン・トゥ・ゼロ方式による光ファイバ通信方式や，同方式の一種であるところの光ファイバ中を波形歪みなく伝送できる光ソリトンを用いた長距離光ファイバ通信，さらには光時分割多重方式による大容量光ファイバ通信などへの応用が期待されている。
【０００４】
光ファイバ通信への実用化を考えた場合，発生する光パルス列の繰り返し周波数は所望のクロック周波数に合致する必要がある。モード同期半導体レーザの場合，パルス繰り返し周波数（モード同期周波数ｆＭＬと定義する）はレーザ共振器の共振器内周回周波数（ｆｒｔ），あるいはその自然数倍の近傍にほぼ限定される。ｆｒｔ  は次式で表される。
【０００５】
ｆｒｔ＝ｃ／（２ｎＬ），ここでｃは真空中での光速，ｎは共振器内での平均群速度屈折率，Ｌは共振器長である。ｆＭＬの変化や所望値からのずれは，式に表されるような，ｎおよびＬの変化やバラツキ，さらには，非特許文献１に開示されるような，動的デチューニング量の変化によってもたらされる。
【０００６】
ｎのバラツキはレーザを構成する材料の違いや，光閉じ込めのために形成される光導波路の形状，つまり幅や厚さの違いによって生じる。またＬのバラツキは，半導体レーザの共振器を形成する際に用いられるへき開プロセスのへき開誤差によって生じる。また，動的デチューニング量の変化は，利得や吸収係数など素子の物理的パラメータの微小な差による。
【０００７】
これらのバラツキのうち，共振器長Ｌについては素子の外観検査といった簡便な方法で判別が可能であるが，ｎと動的デチューニング量の変化については簡便な検査方法がない。
【０００８】
従って，モード同期半導体レーザが所望のクロック周波数で動作しているかどうかを検査するために，従来は，モード同期半導体レーザから発生する光パルスのパルス繰り返し周波数を直接測定する方法が取られていた。代表的な方法は，モード同期半導体レーザからの出力光パルス列をフォトダイオードで  Ｏ／Ｅ変換し，その電気スペクトルを観測し，スペクトル上に現れるピーク周波数から測定する方法である。
【０００９】
【非特許文献１】Ｓ．Ａｒａｈｉｒａ  ａｎｄ  Ｙ．Ｏｇａｗａ，Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｔｕｎｉｎｇ  ｏｆ  ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ｐａｓｓｉｖｅｌｙ  ｍｏｄｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｌａｓｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｃａｖｉｔｉｅｓ，ＩＥＥＥ  Ｊ．Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，ｖｏｌ．３３，ｐｐ．２５５−２６４，１９９７．
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの方法では，レーザ出力光をフォトダイオードに入力するための光学系が必要で，また，そのような光学結合をするためのレーザ素子のマウントが必要である。従って検査方法が煩雑であり手間がかかり，また，不合格であった場合の部材の浪費といった問題があった。
【００１１】
本発明は，従来のモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法に関する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，より簡便な方法で，部材を浪費することなく，モード同期半導体レーザのｆＭＬの選別が可能となる，新規かつ改良されたモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，可飽和吸収領域を有する受動モード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法おいて，可飽和吸収領域に逆方向の電圧を印加する工程と，利得領域に順方向の電圧を印加する工程と，可飽和吸収領域に発生する繰り返し周波数と同じ周波数を有するフォトカレントを可飽和吸収領域から高周波プローブで検出する工程と，フォトカレントを電気増幅器で増幅する工程と，増幅されたフォトカレントの周波数を電気スペクトルアナライザで測定して選別する工程と，を含むことを特徴とするモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法が提供される。
【００１３】
こうして，モード同期半導体レーザの繰り返し周波数の測定を，可飽和吸収領域に発生して光パルスと同じ繰り返し周波数を有するフォトカレントを高周波プローブで検出し，増幅した後のスペクトルを測定することにより行う。これにより，出力光パルスを直接測定しないので，受光素子への入力や，光学結合させるための光学系の整備や調整の手間が省け，また部材の浪費もなくなるので，選別コストを大幅に削減することができる。
【００１４】
また，フォトカレントを電気スペクトルアナライザで測定することにより，モード同期半導体レーザの周波数の選別ができるだけでなく，電気スペクトルアナライザでの出力レベルは，フォトカレントの出力レベルすなわちモード同期光パルスの強度に対応するため，出力光強度も測定し選別を行うことができる。
【００１５】
また，本発明の第２の観点によれば，可飽和吸収領域電極に逆方向の電圧を印加する工程と，利得領域電極に順方向の電圧を印加する工程と，可飽和吸収領域に発生するフォトカレントを可飽和吸収領域電極から高周波プローブで検出する工程と，フォトカレントを狭帯域フィルタに入力し，選別良品規格の周波数のみをフィルタリングする工程と，狭帯域フィルタから出力されたフォトカレントの出力強度をパワーメータで検出して，その強度の大小により選別を行う工程と，を含むことを特徴とするモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法が提供される。
【００１６】
第１の観点による効果と同様に，測定方法が簡便になる。また，高周波プローブからの出力を所望の繰り返し周波数と合致した周波数成分のみを出力するフィルタに入力し，その出力強度を検出して選別しており，電気スペクトルアナライザのような高価で大型の装置を用いないので，更に選別コストを削減でき，加えて測定系を小型化することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかるモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態における，モード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法についての説明図を図１に示す。ここで１は可飽和吸収領域を有する受動モード同期半導体レーザの一例である。受動モード同期半導体レーザ１は，一般的に可飽和吸収領域１１，利得領域１２から成り，各領域は，クラッド層に挟まれた多重量子井戸構造からなる可飽和吸収層，活性層から成るが，詳細については省略する。可飽和吸収層は，光の強度に応じて吸収係数が変化する非線形性を有しており，光強度が弱い場合には吸収され，光強度が強い場合には吸収が弱くなることにより，縦モード間に相関が現れ，モード同期が起こる。
【００１９】
機能性を向上させるために，電流注入などにより屈折率を変化させ周波数を変化させる受動導波路領域や，回折格子を有してブラッグ反射を用いて発振波長の制御を行うＤＢＲ領域を付加したものもある。
【００２０】
また，半導体レーザ基板の上側には，可飽和吸収領域１１のＰ型電極として可飽和吸収領域電極１３と利得領域１２のＰ型電極として利得領域電極１４とが形成されており，半導体レーザ基板の下側には，Ｎ可飽和吸収領域１１と利得領域１２とに共通のＮ型電極として共通電極１５が形成されている。
【００２１】
素子には直流電源２１，２２により，それぞれ可飽和吸収領域電極１３，利得領域電極１４と共通電極１５を介して，可飽和吸収領域１１には逆バイアス電圧，利得領域１２には順バイアス電圧を印加して電流注入することにより，受動モード同期動作を生じさせ，光短パルスを発生させる。
【００２２】
次に，可飽和吸収領域電極１３に高周波プローブ３１を接触させる。高周波プローブ３１からの出力を，発生した光パルスに好適な周波数帯域，利得を有する電気増幅器３２で検出可能なレベルまで増幅したのち，電気スペクトルアナライザ３３でスペクトルを測定する。
【００２３】
可飽和吸収領域１１に逆バイアス電圧を印加する動作は，すなわち，ｐｉｎ接合に逆バイアス電圧を印加することと同様であり，可飽和吸収領域１１はフォトダイオードと同様な働きを有する。従って，素子が受動モード同期動作を生じて光短パルスが発生しているとき，可飽和吸収領域１１は発生している光短パルスを受光して，その結果フォトカレントが生じる。
【００２４】
発生するフォトカレントは，モード同期半導体レーザ１が発生する光パルスと同じ繰り返し周波数を有しているため，フォトカレントを高周波プローブ３１で出力して，その電気スペクトルを電気スペクトルアナライザで測定することで，モード同期周波数ｆＭＬが検出できる。また，そのときの出力レベルは，フォトカレントの出力レベル，すなわち発生しているモード同期光パルス強度に対応するため，同時に，出力光強度の判別も可能となる。
【００２５】
こうして第１の実施の形態によれば，なんらの光学的結合手段やそのためのマウント用デバイスも必要とせずに，モード同期半導体レーザのｆＭＬを簡便に測定できる。その結果，所望の周波数で動作するモード同期半導体レーザの選別が容易になり，検査時間や部材の浪費が省ける。その結果，コストダウンや，素子をパッケージ化したときの周波数歩留まりの向上といった効果が得られる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態における，モード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法についての説明図を図２に示す。ここで１は可飽和吸収領域を有する受動モード同期半導体レーザの一例である。受動モード同期半導体レーザ１は可飽和吸収領域１１，利得領域１２から成っており，素子基板上面には可飽和吸収領域１１に対応する可飽和吸収領域電極１３，利得領域１２に対応する利得領域電極１４が形成されており，基板下面には可飽和吸収領域１１と利得領域１２とに共通の共通電極１５が形成されている。
【００２７】
第１の実施の形態と同様に，素子は直流電源２１，２２により，それぞれ可飽和吸収領域電極１３，利得領域電極１４ならびに共通電極１５を介して，可飽和吸収領域１１には逆バイアス電圧，利得領域１２には電流注入することにより，受動モード同期動作を生じさせ，光短パルスを発生させる。
【００２８】
次に，可飽和吸収領域電極１３に高周波ブローブ３１を接する。高周波プローブ３１からの出力を，例えば繰り返し周波数の選別良品とする周波数規格と合致した周波数成分のみを出力する狭帯域の電気フィルタ４１に入力し，フィルタリングして出力し，その出力強度をパワーメータ４２で検出する。
【００２９】
第１の実施の形態と同様，高周波プローブ３１からは，モード同期半導体レーザが発生する光パルスと同じ繰り返し周波数を有するフォトカレントが出力される。ｆＭＬが所望の繰り返し周波数と合致する場合，電気フィルタ４１から有意なレベルの出力が得られるのに対し，合致していない場合，電気フィルタ４１から出力が得られない。従って，電気フィルタ４１からの出力をパワーメータ４２で測定して，その強度を選別することで，ｆＭＬの選別を行うことができる。
【００３０】
第２の実施の形態によれば，第１の実施の形態の効果と同様に，光学的結合手段やマウント用デバイスも必要とせずに，ｆＭＬを簡便に測定できる。また，第１の実施の形態で用いる電気スペクトルアナライザのような高価で大型の装置を必要としないため，測定システムを更に安価，かつ小型なものとすることができる。
【００３１】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるモード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３２】
可飽和吸収領域，利得領域以外に，受動導波路領域やブラッグ反射器を有する受動モード同期半導体レーザにおいても，同様の効果が期待できる。またそれらの各領域の配置を変えて，例えば，利得領域，可飽和吸収領域，利得領域，受動導波路領域の順に並んだモード同期半導体レーザにおいても，可飽和吸収領域電極から高周波プローブにて検知することにより，同様の効果が得られる。
【００３３】
また，単体の素子でなく，半導体レーザ素子をアレイ状につなげた，いわゆる半導体レーザバーの状態でも測定，選別が可能で，同様の効果を得ることができる。さらに加えて，この場合，多数の素子選別に要する時間が短縮化されるという効果が期待できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば，モード同期半導体レーザの繰り返し周波数選別方法に関して，出力光パルスを直接測定せずに，可飽和吸収領域に発生して，光パルスと同じ繰り返し周波数を有するフォトカレントを高周波プローブで検出することにより測定する。これにより，出力光パルスを受光素子に入力し，光学結合させるための光学系の整備やその調整の手間が省け，また部材の浪費もなくなる。更には素子をパッケージ化した際の周波数歩留まりの向上といった効果が得られ，選別コストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる選別方法の説明図である。
【図２】第２の実施の形態にかかる選別方法の説明図である。
【符号の説明】
１        受動モード同期半導体レーザ
１１      可飽和吸収領域
１２      利得領域
１３      可飽和吸収領域電極
１４      利得領域電極
１５      共通電極
２１      直流電源
２２      直流電源
３１      高周波プローブ
３２      電気増幅器
３３      電気スペクトルアナライザ
【図１】
2004153192.tif 000003
【図２】
2004153192.tif 000004