JPH0969666A - 半導体レーザ装置及びその動作方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその動作方法Info
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- JPH0969666A JPH0969666A JP22508395A JP22508395A JPH0969666A JP H0969666 A JPH0969666 A JP H0969666A JP 22508395 A JP22508395 A JP 22508395A JP 22508395 A JP22508395 A JP 22508395A JP H0969666 A JPH0969666 A JP H0969666A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チャープグレーティングを有する半導体レー
ザ装置と同様の特性を具える半導体レーザ装置を、製造
効率を劣化することなく得る方法とその装置。 【解決手段】 下部電極１０の上にｎ−ＩｎＰクラッド
層１２があり、ｎ−ＩｎＰクラッド層１２の導波路領域
１６が形成される部分には、一定のピッチのグレーティ
ングが形成されており、そのグレーティング上に導波路
領域１６が形成される。ｎ−ＩｎＰクラッド層１２のグ
レーティングが形成されていない部分には、活性領域１
４が形成されて、活性領域１４と導波路領域１６とから
共振器３２がなる。共振器３２の上にｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１８があり、その上にキャップ層２０がある。活性
領域１４の上方のキャップ層２０の部分に、上部電極２
２があり、導波路領域１６の上方のキャップ層２０の部
分に、絶縁膜２４がある。そして、絶縁膜２４の上に、
抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 が形成される。
ザ装置と同様の特性を具える半導体レーザ装置を、製造
効率を劣化することなく得る方法とその装置。 【解決手段】 下部電極１０の上にｎ−ＩｎＰクラッド
層１２があり、ｎ−ＩｎＰクラッド層１２の導波路領域
１６が形成される部分には、一定のピッチのグレーティ
ングが形成されており、そのグレーティング上に導波路
領域１６が形成される。ｎ−ＩｎＰクラッド層１２のグ
レーティングが形成されていない部分には、活性領域１
４が形成されて、活性領域１４と導波路領域１６とから
共振器３２がなる。共振器３２の上にｐ−ＩｎＰクラッ
ド層１８があり、その上にキャップ層２０がある。活性
領域１４の上方のキャップ層２０の部分に、上部電極２
２があり、導波路領域１６の上方のキャップ層２０の部
分に、絶縁膜２４がある。そして、絶縁膜２４の上に、
抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 が形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、光通信、光情報
処理に用いて好適な半導体レーザ装置、特に分布反射器
を有する半導体レーザ装置に関する。
処理に用いて好適な半導体レーザ装置、特に分布反射器
を有する半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】分布反射器を有する半導体レーザとし
て、従来、分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）や分布反
射型レーザ（ＤＢＲレーザ）がある。ここで、分布反射
器とは、凹凸を周期的に付した導波路のことをいう。分
布帰還型レーザとは、活性領域付近に分布反射器を設け
た半導体レーザであり、分布反射型レーザとは、活性領
域の外に分布反射器を設けた半導体レーザである。どち
らの型の半導体レーザも、変調したり、温度変化があっ
ても、単一縦モード発振させることが可能であり、動的
単一モードレーザとして適当である。
て、従来、分布帰還型レーザ（ＤＦＢレーザ）や分布反
射型レーザ（ＤＢＲレーザ）がある。ここで、分布反射
器とは、凹凸を周期的に付した導波路のことをいう。分
布帰還型レーザとは、活性領域付近に分布反射器を設け
た半導体レーザであり、分布反射型レーザとは、活性領
域の外に分布反射器を設けた半導体レーザである。どち
らの型の半導体レーザも、変調したり、温度変化があっ
ても、単一縦モード発振させることが可能であり、動的
単一モードレーザとして適当である。
【０００３】分布反射器には、一定の間隔の凹凸を付し
たものの他に、例えば、文献１「電子情報通信学会秋季
大会論文集第４分冊Ｃ−１５２」に開示されているもの
がある。この文献１の分布反射器によれば、分布反射器
の一部の領域の凹凸の間隔を、一定の規則で徐々に変化
させ、この領域と同じ領域が繰り返される構造の分布反
射器である。すなわち、凹凸の間隔が周期的に変調され
た構造となっている。この構造の分布反射器または回折
格子は、チャープグレーティングと呼ばれている。この
チャープグレーティングと同様にして、間隔が周期的に
変調された凹凸を具える分布反射器を形成することによ
り、広帯域に渡って均一な複数の高反射ピークを有する
反射特性が得られる（尚、以下、「チャープグレーティ
ング」を、分布反射器の凹凸の間隔が周期的に変調され
た構造の「分布反射器」または「回折格子」のことを指
すとする。）。
たものの他に、例えば、文献１「電子情報通信学会秋季
大会論文集第４分冊Ｃ−１５２」に開示されているもの
がある。この文献１の分布反射器によれば、分布反射器
の一部の領域の凹凸の間隔を、一定の規則で徐々に変化
させ、この領域と同じ領域が繰り返される構造の分布反
射器である。すなわち、凹凸の間隔が周期的に変調され
た構造となっている。この構造の分布反射器または回折
格子は、チャープグレーティングと呼ばれている。この
チャープグレーティングと同様にして、間隔が周期的に
変調された凹凸を具える分布反射器を形成することによ
り、広帯域に渡って均一な複数の高反射ピークを有する
反射特性が得られる（尚、以下、「チャープグレーティ
ング」を、分布反射器の凹凸の間隔が周期的に変調され
た構造の「分布反射器」または「回折格子」のことを指
すとする。）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チャー
プグレーティングを導波路領域に形成するためには、電
子ビーム露光法を用いる必要がある。この電子ビーム露
光法は、通常、半導体レーザ装置の製造工程では用いら
れず、よって、チャープグレーティングを作成するため
に、新たな製造工程が必要となり、半導体レーザ装置の
作成効率が悪くなるという問題がある。
プグレーティングを導波路領域に形成するためには、電
子ビーム露光法を用いる必要がある。この電子ビーム露
光法は、通常、半導体レーザ装置の製造工程では用いら
れず、よって、チャープグレーティングを作成するため
に、新たな製造工程が必要となり、半導体レーザ装置の
作成効率が悪くなるという問題がある。
【０００５】従って、従来から、チャープグレーティン
グを有する半導体レーザ装置と同様の特性を具える出射
光を容易に得る方法と、その方法を実現するための半導
体レーザ装置とが望まれていた。
グを有する半導体レーザ装置と同様の特性を具える出射
光を容易に得る方法と、その方法を実現するための半導
体レーザ装置とが望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体レーザ
装置によれば、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置において、導波路領域
の温度を変化させ、この導波路方向に周期的な熱勾配を
生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設けてなること
を特徴とする。
装置によれば、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置において、導波路領域
の温度を変化させ、この導波路方向に周期的な熱勾配を
生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設けてなること
を特徴とする。
【０００７】この半導体レーザ装置の分布反射器の凹凸
は一定間隔に形成されており、従って、この分布反射器
の作成には、電子ビーム露光法を必要としない。この半
導体レーザ装置は、分布反射器を有している導波路領域
に、導波路方向に周期的な熱勾配を与えるために、複数
個の発熱体を一定間隔で設けている。これにより、この
導波路領域の屈折率は、導波路方向に周期的に変化する
分布を有するようになる。そして、この屈折率分布の周
期に対応した周期で分布反射器の凹凸の間隔が変調され
るチャープグレーティングと実質的に同様の特性が得ら
れる。従って、チャープグレーティングを実際に作成す
ることなく、これを有する半導体レーザ装置と同様の出
射光特性を得ることが出来る。
は一定間隔に形成されており、従って、この分布反射器
の作成には、電子ビーム露光法を必要としない。この半
導体レーザ装置は、分布反射器を有している導波路領域
に、導波路方向に周期的な熱勾配を与えるために、複数
個の発熱体を一定間隔で設けている。これにより、この
導波路領域の屈折率は、導波路方向に周期的に変化する
分布を有するようになる。そして、この屈折率分布の周
期に対応した周期で分布反射器の凹凸の間隔が変調され
るチャープグレーティングと実質的に同様の特性が得ら
れる。従って、チャープグレーティングを実際に作成す
ることなく、これを有する半導体レーザ装置と同様の出
射光特性を得ることが出来る。
【０００８】また、この発明の半導体レーザ装置の動作
方法によれば、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置の導波路領域を、この
導波路領域外から加熱することにより、導波路領域の導
波路方向の温度分布を周期的な温度分布にし、これによ
って、この周期的温度分布の周期と実質的に同じ周期の
屈折率分布を導波路領域に生じさせ、よってチャープグ
レーティングを有する半導体レーザ装置の出射光と同様
の特性を持つ出射光を得ることを特徴とする。
方法によれば、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置の導波路領域を、この
導波路領域外から加熱することにより、導波路領域の導
波路方向の温度分布を周期的な温度分布にし、これによ
って、この周期的温度分布の周期と実質的に同じ周期の
屈折率分布を導波路領域に生じさせ、よってチャープグ
レーティングを有する半導体レーザ装置の出射光と同様
の特性を持つ出射光を得ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。
実施の形態について説明する。
【００１０】尚、図は、この発明が理解できる程度に概
略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値
的およびその他の条件は単なる好適例であり、この発明
はこの実施の形態にのみ何等限定されるものではない。
略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数値
的およびその他の条件は単なる好適例であり、この発明
はこの実施の形態にのみ何等限定されるものではない。
【００１１】図１の（Ａ）は、この発明の実施の形態の
構成を説明するための半導体レーザ装置の平面図であ
り、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＩ−Ｉ線における
断面図である。図１は、この発明の半導体レーザ装置を
理解するために必要な要素を示したものであり、他の構
成要素、例えば基板等を省略して示してある。
構成を説明するための半導体レーザ装置の平面図であ
り、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）のＩ−Ｉ線における
断面図である。図１は、この発明の半導体レーザ装置を
理解するために必要な要素を示したものであり、他の構
成要素、例えば基板等を省略して示してある。
【００１２】先ず、この発明の半導体レーザ装置は、導
波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布反射器を有する。
この実施の形態の半導体レーザ装置は、図１に示される
ように、活性領域１４の外の導波路領域１６に分布反射
器を備えている分布反射型レーザである。下部電極１０
の上に、クラッド層１２が形成され、このクラッド層の
導波路領域１６が形成される部分に、一定の間隔の凹凸
をもつ回折格子（以下、一定のピッチをもつ回折格子と
呼ぶ）が形成されている。このクラッド層１２の上に活
性領域１４と導波路領域１６とが、互いに連続した領域
として、それぞれ形成される。そして、これら１４と１
６からなる共振器３２の上にクラッド層１８が形成され
る。従って、共振器３２は、クラッド層１２とクラッド
層１８とに挟まれた構成を取る。この実施の形態におい
ては、クラッド層１２とクラッド層１８とを、それぞれ
ｎ−ＩｎＰクラッド層１２、ｐ−ＩｎＰクラッド層１８
とする。また、活性領域１４は、１．５５μｍのバンド
ギャップ波長を持つＩｎＧａＡｓＰであり、導波路領域
１６は、１．２μｍのバンドギャップ波長を持つＩｎＧ
ａＡｓＰである。
波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布反射器を有する。
この実施の形態の半導体レーザ装置は、図１に示される
ように、活性領域１４の外の導波路領域１６に分布反射
器を備えている分布反射型レーザである。下部電極１０
の上に、クラッド層１２が形成され、このクラッド層の
導波路領域１６が形成される部分に、一定の間隔の凹凸
をもつ回折格子（以下、一定のピッチをもつ回折格子と
呼ぶ）が形成されている。このクラッド層１２の上に活
性領域１４と導波路領域１６とが、互いに連続した領域
として、それぞれ形成される。そして、これら１４と１
６からなる共振器３２の上にクラッド層１８が形成され
る。従って、共振器３２は、クラッド層１２とクラッド
層１８とに挟まれた構成を取る。この実施の形態におい
ては、クラッド層１２とクラッド層１８とを、それぞれ
ｎ−ＩｎＰクラッド層１２、ｐ−ＩｎＰクラッド層１８
とする。また、活性領域１４は、１．５５μｍのバンド
ギャップ波長を持つＩｎＧａＡｓＰであり、導波路領域
１６は、１．２μｍのバンドギャップ波長を持つＩｎＧ
ａＡｓＰである。
【００１３】クラッド層１８の上には、キャップ層２０
として、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層が形成されている。この
キャップ層２０の上に、上部電極２２と絶縁膜２４がそ
れぞれ活性領域１４と導波路領域１６の上方にあるよう
に形成される。
として、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ層が形成されている。この
キャップ層２０の上に、上部電極２２と絶縁膜２４がそ
れぞれ活性領域１４と導波路領域１６の上方にあるよう
に形成される。
【００１４】この実施の形態においては、下部電極１０
としてはＡｕＧｅＮｉを用い、上部電極２２としてはＡ
ｕまたはＡｕＺｎを用いている。絶縁膜２４としては、
例えばＳｉＯ2 を用いる。
としてはＡｕＧｅＮｉを用い、上部電極２２としてはＡ
ｕまたはＡｕＺｎを用いている。絶縁膜２４としては、
例えばＳｉＯ2 を用いる。
【００１５】そして、この発明の半導体レーザ装置は、
導波路領域の温度を変化させ、この導波路方向に周期的
な熱勾配を生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設け
てなるという特徴を有する。絶縁膜２４の上には発熱体
として抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2、Ｈ3 が形成される。これ
らの抵抗加熱膜の両端には、電極パッド２６、２８、３
０が備えられ、これにより電流が供給される。この実施
の形態においては、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 として
はＰｔを用い、電極パッド２６、２８、３０としてはＡ
ｕを用いている。
導波路領域の温度を変化させ、この導波路方向に周期的
な熱勾配を生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設け
てなるという特徴を有する。絶縁膜２４の上には発熱体
として抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2、Ｈ3 が形成される。これ
らの抵抗加熱膜の両端には、電極パッド２６、２８、３
０が備えられ、これにより電流が供給される。この実施
の形態においては、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 として
はＰｔを用い、電極パッド２６、２８、３０としてはＡ
ｕを用いている。
【００１６】抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 は図１の
（Ａ）に示されるように、共振器３２（図の点線で示さ
れる部分）の導波路領域１６の導波路方向に対して直角
に電流が流れるように設けられており、また、Ｈ1 、Ｈ
2 、Ｈ3 はそれぞれ一定の間隔を空けて配置されてい
る。この実施の形態においては、３個の抵抗加熱膜を設
けたが、複数個であればこれ以外でもよい。
（Ａ）に示されるように、共振器３２（図の点線で示さ
れる部分）の導波路領域１６の導波路方向に対して直角
に電流が流れるように設けられており、また、Ｈ1 、Ｈ
2 、Ｈ3 はそれぞれ一定の間隔を空けて配置されてい
る。この実施の形態においては、３個の抵抗加熱膜を設
けたが、複数個であればこれ以外でもよい。
【００１７】次に、この実施の形態の半導体レーザ装置
の製造方法について説明する。
の製造方法について説明する。
【００１８】抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 と電極パッド
２６、２８、３０とを除く半導体レーザ装置は、従来通
りの製造方法により形成すればよい。ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層１２の導波路領域１６を形成する面には、通常のグ
レーティングを、例えば、二光束干渉露光法によりパタ
ーンを描き、エッチングを行って形成し、このグレーテ
ィング上に導波路領域１６を結晶成長させる。このよう
に、チャープグレーティングをｎ−ＩｎＰクラッド層１
２に作成する必要はないので、グレーティングの形成に
は、電子ビーム露光法を用いる必要はない。従って、全
ての工程を従来の半導体レーザ装置の製造方法により容
易に行える。
２６、２８、３０とを除く半導体レーザ装置は、従来通
りの製造方法により形成すればよい。ｎ−ＩｎＰクラッ
ド層１２の導波路領域１６を形成する面には、通常のグ
レーティングを、例えば、二光束干渉露光法によりパタ
ーンを描き、エッチングを行って形成し、このグレーテ
ィング上に導波路領域１６を結晶成長させる。このよう
に、チャープグレーティングをｎ−ＩｎＰクラッド層１
２に作成する必要はないので、グレーティングの形成に
は、電子ビーム露光法を用いる必要はない。従って、全
ての工程を従来の半導体レーザ装置の製造方法により容
易に行える。
【００１９】次に、この発明の半導体レーザ装置の動作
について説明する。
について説明する。
【００２０】図２は、この実施の形態の半導体レーザ装
置の動作について説明するための図である。横軸は導波
路領域の共振器方向の位置でありこれをｘで示す。縦軸
はその位置ｘにおける分布反射器のピッチに対応する波
長λB である。
置の動作について説明するための図である。横軸は導波
路領域の共振器方向の位置でありこれをｘで示す。縦軸
はその位置ｘにおける分布反射器のピッチに対応する波
長λB である。
【００２１】この実施の形態の半導体レーザ装置の分布
反射器のピッチは、図１の（Ｂ）に示されるように、一
定のピッチをもつ。また、このピッチに対応する波長
（入射光が導波路方向に平行に入射するとき、同方向に
回折されるようなブラック回折角の光の波長；以下、こ
の波長を記号λB で表す）は一定であり、図２に示すよ
うに、その波長は１．５５μｍになるようにピッチが設
定されている。このような、一定のピッチの分布反射器
の反射特性は、式（１）により表され、その様子は図３
に示される。反射率Ｒと光波長λとの関係は、 Ｒ＝( κtanhγLB)2/{ (γ + (α/2)tanh γLB)2+(δtanhγLB)2}2 （１） で表され、ここで、 δ＝２ｎπ（１／λ−１／λB ） γ2 ＝（α/2＋ｊδ）2 ＋κ2 である。式（１）中の各パラメータは、κが結合係数で
あり、αが損失係数である。λB はブラック波長であ
り、ｎは分布反射器の屈折率である。また、ＬB は分布
反射器の長さであり、ｊは虚数定数である。式（１）
は、例えば文献２「半導体レーザと光集積回路、末松安
晴著、オーム社発行（１９８４）、ｐ３２７」に開示さ
れている。
反射器のピッチは、図１の（Ｂ）に示されるように、一
定のピッチをもつ。また、このピッチに対応する波長
（入射光が導波路方向に平行に入射するとき、同方向に
回折されるようなブラック回折角の光の波長；以下、こ
の波長を記号λB で表す）は一定であり、図２に示すよ
うに、その波長は１．５５μｍになるようにピッチが設
定されている。このような、一定のピッチの分布反射器
の反射特性は、式（１）により表され、その様子は図３
に示される。反射率Ｒと光波長λとの関係は、 Ｒ＝( κtanhγLB)2/{ (γ + (α/2)tanh γLB)2+(δtanhγLB)2}2 （１） で表され、ここで、 δ＝２ｎπ（１／λ−１／λB ） γ2 ＝（α/2＋ｊδ）2 ＋κ2 である。式（１）中の各パラメータは、κが結合係数で
あり、αが損失係数である。λB はブラック波長であ
り、ｎは分布反射器の屈折率である。また、ＬB は分布
反射器の長さであり、ｊは虚数定数である。式（１）
は、例えば文献２「半導体レーザと光集積回路、末松安
晴著、オーム社発行（１９８４）、ｐ３２７」に開示さ
れている。
【００２２】図３は、ピッチが一定の分布反射器の反射
特性を示す図であり、横軸に光の波長を取り、縦軸に反
射率を取って示す図である。図３は、式（１）におい
て、各パラメータの値を以下のように定め計算して求め
た図である。
特性を示す図であり、横軸に光の波長を取り、縦軸に反
射率を取って示す図である。図３は、式（１）におい
て、各パラメータの値を以下のように定め計算して求め
た図である。
【００２３】ＬB ＝４００（μｍ） κ ＝２０（ｃｍ-1） α ＝５（ｃｍ-1） ｎ ＝３．２ λB ＝１．５５（μｍ） 反射率は、分布反射器の導波路方向に平行に光を入射さ
せたときに、この方向に反射（回折）される光に対する
反射率である。図３に示されるように、この分布反射器
の反射特性は、ひとつの大きな反射ピークを持ち、この
反射ピークの裾付近に比較的小さな複数の反射ピークが
あるといった特性である。このように、この実施の形態
の半導体レーザ装置は、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に
電流が流れていない時には、従来の分布反射型レーザ装
置と同様に動作する。
せたときに、この方向に反射（回折）される光に対する
反射率である。図３に示されるように、この分布反射器
の反射特性は、ひとつの大きな反射ピークを持ち、この
反射ピークの裾付近に比較的小さな複数の反射ピークが
あるといった特性である。このように、この実施の形態
の半導体レーザ装置は、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に
電流が流れていない時には、従来の分布反射型レーザ装
置と同様に動作する。
【００２４】次に、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に電流
を流したときの半導体レーザの動作について説明する。
を流したときの半導体レーザの動作について説明する。
【００２５】この発明の半導体レーザ装置の動作方法に
よれば、先ず、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置の導波路領域を、この
導波路領域外から加熱することにより、導波路領域の導
波路方向の温度分布を周期的な温度分布にする。
よれば、先ず、導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置の導波路領域を、この
導波路領域外から加熱することにより、導波路領域の導
波路方向の温度分布を周期的な温度分布にする。
【００２６】図４は、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に電
流を流したときの分布反射器の温度分布を模式的に示し
た図である。図４の横軸は、導波路領域１６の共振器方
向の位置ｘであり、縦軸はその位置ｘの導波路領域（分
布反射器）の温度Ｔ（単位は℃）である。横軸のＨ1 、
Ｈ2 、Ｈ3 は、導波路領域１６の上部に具えられている
抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 がある位置を示している。
図４に示すとおり、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 によ
り、それぞれの抵抗加熱膜の直下の導波路領域１６は高
温であり、この実施の形態においては１２０℃に設定さ
れている。また、低温部分は室温であり２５℃である。
この図から明らかなように、導波路領域１６の温度分布
は、導波路方向に周期的な温度分布となっている。ま
た、各熱ピークのクロストークは良好であり、各抵抗加
熱膜の幅を３０μｍとし、各抵抗加熱膜間の間隔（図１
の（Ａ）のＫで示される間隔）を１００μｍとすれば問
題ない。文献３「電子情報通信学会秋季大会論文集第４
分冊Ｃ−１４９」によれば、抵抗加熱膜の温度を１００
℃以上に上げた場合に、その抵抗加熱膜から５０μｍ離
れた位置の温度は３０〜４０℃であり、よって、それぞ
れの抵抗加熱膜の間隔を１００μｍにすれば熱的なクロ
ストークは問題ないといえる。同様にして、活性領域１
４への熱の散逸も問題ない。
流を流したときの分布反射器の温度分布を模式的に示し
た図である。図４の横軸は、導波路領域１６の共振器方
向の位置ｘであり、縦軸はその位置ｘの導波路領域（分
布反射器）の温度Ｔ（単位は℃）である。横軸のＨ1 、
Ｈ2 、Ｈ3 は、導波路領域１６の上部に具えられている
抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 がある位置を示している。
図４に示すとおり、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 によ
り、それぞれの抵抗加熱膜の直下の導波路領域１６は高
温であり、この実施の形態においては１２０℃に設定さ
れている。また、低温部分は室温であり２５℃である。
この図から明らかなように、導波路領域１６の温度分布
は、導波路方向に周期的な温度分布となっている。ま
た、各熱ピークのクロストークは良好であり、各抵抗加
熱膜の幅を３０μｍとし、各抵抗加熱膜間の間隔（図１
の（Ａ）のＫで示される間隔）を１００μｍとすれば問
題ない。文献３「電子情報通信学会秋季大会論文集第４
分冊Ｃ−１４９」によれば、抵抗加熱膜の温度を１００
℃以上に上げた場合に、その抵抗加熱膜から５０μｍ離
れた位置の温度は３０〜４０℃であり、よって、それぞ
れの抵抗加熱膜の間隔を１００μｍにすれば熱的なクロ
ストークは問題ないといえる。同様にして、活性領域１
４への熱の散逸も問題ない。
【００２７】次に、この発明の半導体レーザ装置の動作
方法によれば、導波路領域の導波路方向の温度分布を周
期的な温度分布にすることにより、この周期的温度分布
の周期と実質的に同じ周期の屈折率分布を導波路領域に
生じさせる。
方法によれば、導波路領域の導波路方向の温度分布を周
期的な温度分布にすることにより、この周期的温度分布
の周期と実質的に同じ周期の屈折率分布を導波路領域に
生じさせる。
【００２８】図５は、この実施の形態の半導体レーザ装
置の導波路領域の屈折率の分布を模式的に示した図であ
る。図５の横軸は、導波路領域１６の共振器方向の位置
ｘであり、縦軸はその位置ｘの導波路領域（分布反射
器）の屈折率ｎである。尚、この実施の形態において
は、導波路領域１６の屈折率は温度に比例すると仮定し
ている。図５に示すとおり、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ
3 により生じた周期的な温度分布のピークに実質的に対
応している屈折率の分布が形成される。すなわち、抵抗
過熱膜の直下の導波路領域１６においては、高温である
からその位置における導波路領域１６の屈折率は大き
い。また、温度分布のピークとピークの中間位置におけ
る低温領域では、導波路領域１６の屈折率は小さい。こ
の実施の形態における導波路領域の屈折率は、１００℃
の温度変化に対して約０．０２の屈折率変化を示す。
置の導波路領域の屈折率の分布を模式的に示した図であ
る。図５の横軸は、導波路領域１６の共振器方向の位置
ｘであり、縦軸はその位置ｘの導波路領域（分布反射
器）の屈折率ｎである。尚、この実施の形態において
は、導波路領域１６の屈折率は温度に比例すると仮定し
ている。図５に示すとおり、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ
3 により生じた周期的な温度分布のピークに実質的に対
応している屈折率の分布が形成される。すなわち、抵抗
過熱膜の直下の導波路領域１６においては、高温である
からその位置における導波路領域１６の屈折率は大き
い。また、温度分布のピークとピークの中間位置におけ
る低温領域では、導波路領域１６の屈折率は小さい。こ
の実施の形態における導波路領域の屈折率は、１００℃
の温度変化に対して約０．０２の屈折率変化を示す。
【００２９】このように、屈折率が周期的温度分布の周
期と実質的に同じ周期の屈折率分布が導波路領域に生じ
ることにより、式（１）の屈折率ｎは、一定ではなくな
り共振器（導波路領域）中の位置に応じて変化する量と
なる。よって、式（１）により、反射率特性は変化し、
その様子は図６に示すとおりである。
期と実質的に同じ周期の屈折率分布が導波路領域に生じ
ることにより、式（１）の屈折率ｎは、一定ではなくな
り共振器（導波路領域）中の位置に応じて変化する量と
なる。よって、式（１）により、反射率特性は変化し、
その様子は図６に示すとおりである。
【００３０】図６は、この実施の形態の半導体レーザ装
置の分布反射器の、抵抗加熱膜に電流を流したときの反
射特性を示す図であり、横軸に光の波長を取り、縦軸に
反射率を取って示した図である。反射率は、分布反射器
の導波路方向に平行に光を入射させたときに同方向に反
射される光に対する反射率である。図に示すとおり、こ
の反射特性は、広帯域に渡って鋭い高反射ピークを有す
る特性である。文献１に記載されるように、この反射特
性はフーリエ変換を用いて予測が可能であり、波長λa
＝２ｎΛa からλb ＝２ｎΛb の帯域に渡って波長間隔
Δλ＝λ0 2／（２ｎΛs ）で複数の高反射ピークを持つ
特性になる。ここで、ｎは導波路領域の屈折率であり、
Λa はチャープグレーティングの最大ピッチであり、Λ
b は最小ピッチである。また、Λs はピッチがΛa から
Λb まで変化する領域の長さであり、λ0 は発振波長で
ある。ｎは温度に比例すると仮定すると、反射ピークの
間隔は温度に反比例して変化し、また、反射帯域（λb
−λa ）は温度に比例して広くなる。この実施の形態に
おける半導体レーザ装置の抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3
に電流を流すとき、図３に示される反射特性は、図６に
示す反射特性に変換される。抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ
3 に電流を流したときの、分布反射器の実効的なピッチ
は、周期的に変化し、その周期はΛs である。この周期
Λs に実質的に対応して、分布反射器のピッチに対応す
る波長λB は変化し、よってチャープグレーティングと
同様の特性を得ることが出来る。
置の分布反射器の、抵抗加熱膜に電流を流したときの反
射特性を示す図であり、横軸に光の波長を取り、縦軸に
反射率を取って示した図である。反射率は、分布反射器
の導波路方向に平行に光を入射させたときに同方向に反
射される光に対する反射率である。図に示すとおり、こ
の反射特性は、広帯域に渡って鋭い高反射ピークを有す
る特性である。文献１に記載されるように、この反射特
性はフーリエ変換を用いて予測が可能であり、波長λa
＝２ｎΛa からλb ＝２ｎΛb の帯域に渡って波長間隔
Δλ＝λ0 2／（２ｎΛs ）で複数の高反射ピークを持つ
特性になる。ここで、ｎは導波路領域の屈折率であり、
Λa はチャープグレーティングの最大ピッチであり、Λ
b は最小ピッチである。また、Λs はピッチがΛa から
Λb まで変化する領域の長さであり、λ0 は発振波長で
ある。ｎは温度に比例すると仮定すると、反射ピークの
間隔は温度に反比例して変化し、また、反射帯域（λb
−λa ）は温度に比例して広くなる。この実施の形態に
おける半導体レーザ装置の抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3
に電流を流すとき、図３に示される反射特性は、図６に
示す反射特性に変換される。抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ
3 に電流を流したときの、分布反射器の実効的なピッチ
は、周期的に変化し、その周期はΛs である。この周期
Λs に実質的に対応して、分布反射器のピッチに対応す
る波長λB は変化し、よってチャープグレーティングと
同様の特性を得ることが出来る。
【００３１】図７は、抵抗加熱膜Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 に電
流を流したときの、分布反射器のピッチに対応する波長
λB の様子を模式的に示す図である。λB は周期的に変
化して、図に示すように、その変化範囲は、１．５５μ
ｍと１．５６μｍとの間である。このような、ピッチの
分布反射器の反射特性の様子は図６に示したとおりであ
る。このλB の変化範囲の大きさは、温度を変えること
により変化できるので、図６の反射ピークの数を自由に
変えることが出来る。尚、図７においては、λB は滑ら
かに連続的に変化するとしたが、周期的であり、図６の
反射特性と実質的に同様の特性が得られるのならこの形
状に限らない。また、図４と図５に対しても同様であ
る。
流を流したときの、分布反射器のピッチに対応する波長
λB の様子を模式的に示す図である。λB は周期的に変
化して、図に示すように、その変化範囲は、１．５５μ
ｍと１．５６μｍとの間である。このような、ピッチの
分布反射器の反射特性の様子は図６に示したとおりであ
る。このλB の変化範囲の大きさは、温度を変えること
により変化できるので、図６の反射ピークの数を自由に
変えることが出来る。尚、図７においては、λB は滑ら
かに連続的に変化するとしたが、周期的であり、図６の
反射特性と実質的に同様の特性が得られるのならこの形
状に限らない。また、図４と図５に対しても同様であ
る。
【００３２】以上の説明から明らかなように、この実施
の形態の半導体レーザ装置によれば、この半導体レーザ
装置は、通常の半導体レーザ装置の製造方法により作成
できる。そして、チャープグレーティングを分布反射器
として備える半導体レーザ装置と同様の特性機能を得る
ことが可能である。また、抵抗加熱膜に流す電流を制御
することにより、分布反射器の温度を変え、従って屈折
率の大きさを変化させ、分布反射器の反射特性を変化さ
せることが可能である。
の形態の半導体レーザ装置によれば、この半導体レーザ
装置は、通常の半導体レーザ装置の製造方法により作成
できる。そして、チャープグレーティングを分布反射器
として備える半導体レーザ装置と同様の特性機能を得る
ことが可能である。また、抵抗加熱膜に流す電流を制御
することにより、分布反射器の温度を変え、従って屈折
率の大きさを変化させ、分布反射器の反射特性を変化さ
せることが可能である。
【００３３】
【発明の効果】上述の説明から明らかなように、この発
明の半導体レーザ装置及びその動作方法によれば、チャ
ープグレーティングを導波路領域に形成することなく、
通常のグレーティングを導波路領域に形成すればよいの
で、従来の半導体レーザ装置の製造方法により作成する
ことが可能である。よって、半導体レーザ装置の作成効
率を劣化させることなく、チャープグレーティングを分
布反射器として具える半導体レーザ装置と同様の特性機
能を得ることが出来る。また、発熱体の温度を制御する
ことにより、分布反射器の温度を変え、従って屈折率の
大きさを変化させ、分布反射器の反射特性を変化させる
ことが出来る。
明の半導体レーザ装置及びその動作方法によれば、チャ
ープグレーティングを導波路領域に形成することなく、
通常のグレーティングを導波路領域に形成すればよいの
で、従来の半導体レーザ装置の製造方法により作成する
ことが可能である。よって、半導体レーザ装置の作成効
率を劣化させることなく、チャープグレーティングを分
布反射器として具える半導体レーザ装置と同様の特性機
能を得ることが出来る。また、発熱体の温度を制御する
ことにより、分布反射器の温度を変え、従って屈折率の
大きさを変化させ、分布反射器の反射特性を変化させる
ことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の実施の形態の構成を示す平
面図であり、（Ｂ）はこの発明の実施の形態の構成を示
す断面図である。
面図であり、（Ｂ）はこの発明の実施の形態の構成を示
す断面図である。
【図２】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。
明に供する図である。
【図３】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。
明に供する図である。
【図４】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。
明に供する図である。
【図５】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。
明に供する図である。
【図６】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。
明に供する図である。
【図７】この実施の形態の半導体レーザ装置の動作の説
明に供する図である。
明に供する図である。
１０：下部電極 １２：ｎ−ＩｎＰクラッド層 １４：活性領域 １６：導波路領域 １８：ｐ−ＩｎＰクラッド層 ２０：キャップ層 ２２：上部電極 ２４：絶縁膜 ２６、２８、３０：電極パッド ３２：共振器 Ｈ1 、Ｈ2 、Ｈ3 ：抵抗加熱膜
Claims (2)
- 【請求項１】 導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置において、 導波路領域の温度を変化させ、該導波路方向に周期的な
熱勾配を生じさせる複数個の発熱体を一定間隔で設けて
なることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 導波路領域に一定間隔の凹凸を持つ分布
反射器を有する半導体レーザ装置の当該導波路領域の該
導波路方向の温度分布を当該導波路領域外から加熱して
周期的な温度分布にすることによって、 該周期的温度分布の周期と実質的に同じ周期の屈折率分
布を前記導波路領域に生じさせ、よってチャープグレー
ティングを有する半導体レーザ装置の出射光と同様の特
性を持つ出射光を得ることを特徴とする半導体レーザ装
置の動作方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22508395A JPH0969666A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 半導体レーザ装置及びその動作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22508395A JPH0969666A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 半導体レーザ装置及びその動作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0969666A true JPH0969666A (ja) | 1997-03-11 |
Family
ID=16823752
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22508395A Withdrawn JPH0969666A (ja) | 1995-09-01 | 1995-09-01 | 半導体レーザ装置及びその動作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0969666A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273650A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置 |
| JP2012524409A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-11 | コーニング インコーポレイテッド | Ｄｂｒ回折格子の前方および後方部分の分割制御 |
| JP2013172026A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フィルタ及び半導体レーザ装置 |
| JP2014017481A (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-30 | Jds Uniphase Corp | チューナブル・ブラッグ・グレーティング、およびそれを用いたチューナブル・レーザ・ダイオード |
| CN104185932A (zh) * | 2011-11-09 | 2014-12-03 | 康宁股份有限公司 | 用于多波长dbr激光器的发热元件 |
| JP2015535143A (ja) * | 2012-11-01 | 2015-12-07 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 半導体ｄｂｒレーザ |
| WO2019196931A1 (zh) * | 2018-04-12 | 2019-10-17 | 华为技术有限公司 | 一种反射装置及可调谐激光器 |
-
1995
- 1995-09-01 JP JP22508395A patent/JPH0969666A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007273650A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Eudyna Devices Inc | 光半導体装置 |
| JP2012524409A (ja) * | 2009-04-14 | 2012-10-11 | コーニング インコーポレイテッド | Ｄｂｒ回折格子の前方および後方部分の分割制御 |
| CN104185932A (zh) * | 2011-11-09 | 2014-12-03 | 康宁股份有限公司 | 用于多波长dbr激光器的发热元件 |
| EP2777105A4 (en) * | 2011-11-09 | 2015-11-25 | Corning Inc | RADIATOR FOR DBR LASER WITH SEVERAL WAVELENGTHS |
| JP2013172026A (ja) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フィルタ及び半導体レーザ装置 |
| JP2014017481A (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-30 | Jds Uniphase Corp | チューナブル・ブラッグ・グレーティング、およびそれを用いたチューナブル・レーザ・ダイオード |
| JP2015535143A (ja) * | 2012-11-01 | 2015-12-07 | オクラロ テクノロジー リミテッド | 半導体ｄｂｒレーザ |
| WO2019196931A1 (zh) * | 2018-04-12 | 2019-10-17 | 华为技术有限公司 | 一种反射装置及可调谐激光器 |
| CN110376766A (zh) * | 2018-04-12 | 2019-10-25 | 海思光电子有限公司 | 一种反射装置及可调谐激光器 |
| CN110376766B (zh) * | 2018-04-12 | 2021-03-30 | 海思光电子有限公司 | 一种反射装置及可调谐激光器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |