JP2002064241A - Optical transmitter and optical transmission system - Google Patents
Optical transmitter and optical transmission systemInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本願発明は低コストで伝送距離が従来より拡
大できる光送信装置を提供する。
【解決手段】 本願発明は、光源とその光源の駆動部と
を有し、前記光源が、その信号光が波長1.24μm以
上のマルチモード発振であり、且つその伝送速度が1G
bit/s以上であり、且つ前記マルチモード発振の信
号光が有する隣接するモードの波長間隔が0.5nm以
下であることを可能とする半導体レーザ装置である光送
信装置である。
(57) [Summary] The present invention provides an optical transmission device capable of extending the transmission distance at low cost compared to the conventional one. SOLUTION: The present invention has a light source and a driving unit of the light source, wherein the light source has a multimode oscillation whose signal light has a wavelength of not less than 1.24 μm and a transmission speed of 1G.
An optical transmitter, which is a semiconductor laser device capable of transmitting light at a bit rate of not less than bit / s and having a wavelength interval between adjacent modes of the multimode oscillation signal light of 0.5 nm or less.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本願発明は半導体レ−ザ装置
を用いた光信号送信装置及び光伝送システムに関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical signal transmitting device and an optical transmission system using a semiconductor laser device.
【0002】[0002]
【従来の技術】光通信用の送信光源として用いられてい
る半導体レーザは主に、ファブリ・ペロ型共振器を有す
る半導体レーザ装置(以下、Fabry−Perotレ
ーザ:以下FPレーザと略記する)とDFB(Dist
ributed Feedback:分布帰還型)レーザ
に区別される。FPレーザは半導体の両端の劈開面を反
射鏡として共振器構造を形成するために低コストという
特徴をもつ。しかし、一般には共振器長、すなわち、両
端面の反射鏡の間隔はレーザの発振波長より長いために
複数の光モードが存在し、複数のレーザ光が発振するい
わゆる多モード発振となる。そのため、高速の変調動作
では主にモード分配雑音により光ファイバーの伝送距離
が制限されてしまう。この事実は、例えばIEEE J
ournal of Quantum electron
ics、Vol.QE−18、 No.5、pp.84
9-855、1982に報告されている。2. Description of the Related Art Semiconductor lasers used as transmission light sources for optical communication are mainly composed of a semiconductor laser device having a Fabry-Perot type resonator (hereinafter abbreviated as a Fabry-Perot laser: hereinafter abbreviated as an FP laser) and a DFB. (Dist
laser (Returned Feedback: distributed feedback) laser. The FP laser has a feature of low cost because a cavity structure is formed using the cleavage planes at both ends of the semiconductor as a reflecting mirror. However, in general, the cavity length, that is, the interval between the reflecting mirrors on both end faces is longer than the oscillation wavelength of the laser, so that there are a plurality of optical modes, and so-called multi-mode oscillation in which a plurality of laser beams oscillates. Therefore, in a high-speed modulation operation, the transmission distance of an optical fiber is limited mainly by mode distribution noise. This fact, for example, IEEE J
own of Quantum electron
ics, Vol. QE-18, no. 5, pp. 84
9-855, 1982.
【0003】図1はモード分配雑音を考慮した場合、伝
送波長と伝送距離の関係についての計算結果である。図
1に示された各曲線A、B、及びCの下部領域が、その
該当波長の伝搬が可能な領域である。即ち、図1は、よ
り具体的には、本例はFPレーザを、下記の伝送速度で
駆動した場合に、発振スペクトルの分散ΔλRMS(Ha
lf Spectrum width /root m
ean squuare)の2.5nm及び4nmとな
る時の光ファイバーの伝送可能距離を示したものであ
る。発振スペクトル分散ΔλRMSとは多モードで発振し
ている各スペクトル強度の波長依存性をガウス分布で近
似した場合の分散値である。曲線Aは伝送速度が2.5
Gbit/s、ΔλRMSが2.5nmの場合、曲線Bは
伝送速度が2.5Gbit/s、ΔλRMSが4nmの場
合、及び曲線Cは伝送速度が10Gbit/s、Δλ
RMSが2.5nmの場合の各特性を示すものである。ま
た、図1では光ファイバーの零分散波長は1.31μm
とした。前述したように、図1において、各曲線の下部
領域が伝送可能な範囲であり、同図より最大の伝送距離
は発振波長に強く依存することがわかる。図1に示した
伝送波長と伝送距離の関係は、当然伝送速度に依存して
いる。こうした関係については、例えばIEEE、JO
URNAL OF QUANTUM ELECTRON
ICS、Vol.、QE−18、No.5、MAY,1
982、pp.849−855などに報告されている。FIG. 1 shows a calculation result on a relationship between a transmission wavelength and a transmission distance in consideration of mode distribution noise. The lower region of each of the curves A, B, and C shown in FIG. 1 is a region where the corresponding wavelength can be propagated. That is, FIG. 1 shows more specifically, in this example, when the FP laser is driven at the following transmission speed, the dispersion Δλ RMS (Ha
If Spectrum width / root m
5 shows the transmission possible distance of the optical fiber when the wavelength is 2.5 nm and 4 nm, respectively. The oscillation spectrum dispersion Δλ RMS is a dispersion value when the wavelength dependence of each spectrum intensity oscillating in multiple modes is approximated by a Gaussian distribution. Curve A shows that the transmission speed is 2.5
When Gbit / s and Δλ RMS are 2.5 nm, curve B shows a transmission rate of 2.5 Gbit / s and Δλ RMS is 4 nm, and curve C shows a transmission rate of 10 Gbit / s and Δλ.
This shows each characteristic when the RMS is 2.5 nm. In FIG. 1, the zero-dispersion wavelength of the optical fiber is 1.31 μm.
And As described above, in FIG. 1, the lower region of each curve is a transmittable range, and it can be seen from FIG. 1 that the maximum transmission distance strongly depends on the oscillation wavelength. The relationship between the transmission wavelength and the transmission distance shown in FIG. 1 naturally depends on the transmission speed. For example, IEEE, JO
URNAL OF QUANTUM ELECTRON
ICS, Vol. , QE-18, No. 5, MAY, 1
982, pp. 849-855.
【0004】他方、現実の光伝送の場合、実際に敷設さ
れている光ファイバーの零分散は1.29μmから1.3
3μmの範囲でばらついている。この為、実用上の伝送
距離範囲は図2に例示され、単純な条件の図1の場合に
比較して、伝送の可能な範囲は、さらに発振波長依存性
が強くなる。図2は図1と同様に伝送波長と伝送距離の
関係を示す図である。横軸が波長、縦軸が伝送距離を示
す。曲線aは光ファイバーの零分散が1.29μmの場
合の関係、曲線bは光ファイバーの零分散が1.31μ
mの場合の関係、更に、曲線cは光ファイバーの零分散
が1.33μmの場合の関係を示すもので、各曲線に対
して図1の場合と同様にその曲線の下部領域が伝送可能
な領域を示している。尚、この例は、伝送速度が2.5
Gbit/s、ΔλRMSが4nmの場合の例である。光
伝送系において、こうした、零分散にばらつきを有する
光ファイバーが多数用いられた場合、全区間において光
伝送が可能な領域は、光ファイバーの零分散のばらつき
の範囲で、且つ全ての光ファイバーで伝送が可能な領域
が、当該光伝送系において、伝送可能な範囲となる。従
って、本例では、図2の斜線を施した領域のみが伝送可
能な領域となる。従って、最大の伝送距離は極めて限ら
れた距離となる。On the other hand, in actual optical transmission, the zero dispersion of an actually laid optical fiber is from 1.29 μm to 1.3.
It varies in the range of 3 μm. For this reason, the practical transmission distance range is illustrated in FIG. 2, and the range in which transmission is possible is more dependent on the oscillation wavelength than in the case of FIG. 1 under simple conditions. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the transmission wavelength and the transmission distance as in FIG. The horizontal axis indicates the wavelength, and the vertical axis indicates the transmission distance. Curve a shows the relationship when the zero dispersion of the optical fiber is 1.29 μm, and curve b shows the relationship when the zero dispersion of the optical fiber is 1.31 μm.
m, and the curve c shows the relationship when the zero dispersion of the optical fiber is 1.33 μm. For each curve, as in the case of FIG. Is shown. In this example, the transmission speed is 2.5
This is an example when Gbit / s and Δλ RMS are 4 nm. When a large number of optical fibers having variations in zero dispersion are used in an optical transmission system, the area where optical transmission is possible in the entire section is within the range of zero dispersion of the optical fibers, and transmission is possible with all optical fibers. This area is a transmittable range in the optical transmission system. Therefore, in this example, only the shaded area in FIG. 2 is the area that can be transmitted. Therefore, the maximum transmission distance is a very limited distance.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前述したような伝送の
特性は特に最近、低コストで小型が特徴であるペルチェ
冷却素子がついていない送信モジュールでは、特に難点
を有する。つまり、FPレーザは環境温度の変化により
半導体レーザの発振波長が最大0.55nm/℃で変化
する。従って、実際の使用条件の一例である0℃から8
0℃の範囲では発振波長は47nm変化する。さらに、
FPレーザの製造ばらつきによる発振波長のばらつき範
囲が現状では、約15nmあるためにFPレーザの発振
波長変動範囲を62nmとしなければならない。即ち、
前述の環境温度の変化による発振波長の変化、47n
mに加えて、FPレーザの製造ばらつきによる発振波長
のばらつき範囲、約15nmを、更に考慮しなければな
らないのである。よって図2のようにFPレーザによる
最大伝送距離は約2.8km程度に留まる。FPレーザ
で伝送距離を伸ばすためには発振スペクトルの分散を小
さくする必要がある。The transmission characteristics as described above are particularly disadvantageous especially in a transmission module without a Peltier cooling element which is characterized by low cost and small size. That is, in the FP laser, the oscillation wavelength of the semiconductor laser changes at a maximum of 0.55 nm / ° C. due to a change in the environmental temperature. Therefore, from 0 ° C., which is an example of actual use conditions, to 8 ° C.
In the range of 0 ° C., the oscillation wavelength changes by 47 nm. further,
At present, the variation range of the oscillation wavelength due to the manufacturing variation of the FP laser is about 15 nm, so the oscillation wavelength variation range of the FP laser must be 62 nm. That is,
The change of the oscillation wavelength due to the change of the environmental temperature, 47n
In addition to m, the variation range of the oscillation wavelength due to the manufacturing variation of the FP laser, about 15 nm, must be further considered. Therefore, as shown in FIG. 2, the maximum transmission distance by the FP laser remains at about 2.8 km. In order to extend the transmission distance with the FP laser, it is necessary to reduce the dispersion of the oscillation spectrum.
【0006】図3は図2による伝送距離の求め方に基づ
いて算出した伝送距離の発振スペクトル幅依存性であ
る。図2と同様に、各特性は、光ファイバーのゼロ分散
は1.29〜1.33μmを仮定し、FPレーザは0〜8
0℃の範囲の変動幅での概略特性である。更に、伝送速
度は、622Mbit/sより10Gbit/sの範囲
内の諸駆動条件である。例えば、図のように10km以
上の伝送には1.2nm以下の発振スペクトル分散が必
要である。FIG. 3 shows the oscillation spectrum width dependence of the transmission distance calculated based on the method of obtaining the transmission distance shown in FIG. As in FIG. 2, each characteristic assumes that the zero dispersion of the optical fiber is 1.29 to 1.33 μm, and that the FP laser is 0 to 8 μm.
It is a rough characteristic in the fluctuation range of 0 degreeC. Further, the transmission speed is various driving conditions in the range of 622 Mbit / s to 10 Gbit / s. For example, as shown in the figure, transmission over 10 km requires oscillation spectrum dispersion of 1.2 nm or less.
【0007】さらなる長距離の光通信を行うためには単
一モード発振が可能でモード分配雑音の影響を受けない
DFBレーザが使用される。DFBレーザはレーザの光
導波路に沿って回折格子を設けるため、単一モードでレ
ーザ発振することができる。しかし、回折格子作製に高
度な技術を要し、一周期が200nmから240nm程
度の回折格子の位相をレーザ端面で制御できないため、
原理的に単一モードではなく2つのモードで発振するレ
ーザが確率的に存在する。よって単一モードの歩留まり
低く、上記のFPレーザよりコストが上昇してしまう。
さらに、DFBレーザは自身が発光した光が戻ってきた
場合には動作が不安定になるため、これを防止するため
光アイソレータを必要とする。一般に光アイソレータは
半導体レーザ自体よりはるかに高価であり、DFBレー
ザを光源とする光モジュールのコストを引き上げてしま
う課題があった。In order to perform optical communication over a longer distance, a DFB laser that can perform single mode oscillation and is not affected by mode distribution noise is used. Since the DFB laser has a diffraction grating provided along the optical waveguide of the laser, laser oscillation can be performed in a single mode. However, it requires advanced technology to manufacture the diffraction grating, and the phase of the diffraction grating whose one cycle is about 200 nm to 240 nm cannot be controlled by the laser end face.
In principle, there is a stochastic laser that oscillates in two modes instead of a single mode. Therefore, the yield of the single mode is low, and the cost is higher than that of the FP laser.
Furthermore, the operation of the DFB laser becomes unstable when the light emitted by the DFB laser returns, and therefore requires an optical isolator to prevent this. Generally, an optical isolator is much more expensive than a semiconductor laser itself, and there is a problem that the cost of an optical module using a DFB laser as a light source is increased.
【0008】本願発明の目的は、光通信用光源である半
導体レーザ装置を使用し、低コストで、且つ光ファイバ
を用いた光伝送に対して、これまで以上に長距離の伝送
を確保するに有用な光信号送信装置及び光伝送システム
を提供するものである。An object of the present invention is to use a semiconductor laser device, which is a light source for optical communication, to ensure long-distance transmission at a low cost and for optical transmission using an optical fiber. An object of the present invention is to provide a useful optical signal transmission device and an optical transmission system.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本願発明の第1の主な形
態は、光源とその光源の駆動部とを有し、前記光源が、
その信号光が波長1.24μm以上のマルチモード発振
であり、且つその伝送速度が1Gbit/s以上であ
り、且つ前記マルチモード発振の信号光が有する隣接す
るモードの波長間隔が0.5nm以下であることを可能
とする半導体レーザ装置であることを特徴とする光送信
装置である。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light source and a driving unit for the light source.
The signal light is multi-mode oscillation having a wavelength of 1.24 μm or more, the transmission speed is 1 Gbit / s or more, and the wavelength interval between adjacent modes of the multi-mode oscillation signal light is 0.5 nm or less. An optical transmission device characterized by being a semiconductor laser device capable of performing certain functions.
【0010】本願発明では、装置を安価に提供する為、
マルチモード発振の半導体レーザ装置を用いる。そし
て、当該マルチモード発振モードの波長間隔が0.5n
m以下となすことが肝要である。後述するように、マル
チモード発振のモードの波長間隔が0.5nm以下とな
すことよって、発振スペクトルの分散幅を小さいものと
することが可能となる。そして、結果として、光通信用
に用いられている、波長1.24μm以上の信号光、1
Gbit/s以上の伝送速度において光の伝送距離をよ
り長距離となすことが出来る。In the present invention, in order to provide an apparatus at low cost,
A multimode oscillation semiconductor laser device is used. The wavelength interval of the multimode oscillation mode is 0.5n
It is important to make it less than m. As described later, by setting the wavelength interval of the multi-mode oscillation mode to 0.5 nm or less, the dispersion width of the oscillation spectrum can be reduced. As a result, signal light having a wavelength of 1.24 μm or more, which is used for optical communication,
At a transmission speed of Gbit / s or more, the transmission distance of light can be made longer.
【0011】本願発明の第2の主な形態は、光源とその
光源の駆動部とを有し、前記光源がファブリ・ペロ(F
abry−Perot)型共振器を有する半導体レーザ
装置であり、且つ半導体レーザ装置が、その信号光が波
長1.24μm以上のマルチモード発振であり、且つそ
の伝送速度が1Gbit/s以上であり、且つ前記マル
チモード発振の信号光が有する隣接するモードの波長間
隔が0.5nm以下であることを可能とすることを特徴
とする光送信装置である。A second main aspect of the present invention has a light source and a driving unit for the light source, and the light source is a Fabry-Perot (F
a semiconductor laser device having an (abry-Perot) type resonator, wherein the semiconductor laser device has a multimode oscillation whose signal light has a wavelength of 1.24 μm or more, and a transmission speed of 1 Gbit / s or more, and An optical transmission device characterized in that the wavelength interval between adjacent modes of the multi-mode oscillation signal light can be 0.5 nm or less.
【0012】わけても、本願発明には、前記マルチモー
ド発振の信号光が有する隣接するモードの波長間隔が
0.5nm以下であるファブリ・ペロ型共振器半導体レ
ーザ装置は、ファブリ・ペロ型共振器が有用である。そ
れは、ファブリ・ペロ型共振器がその構造から極めて安
価に製造され、実用上わけても有用である。即ち、共振
器の反射面はへき開によって形成できるのである。In particular, the present invention provides a Fabry-Perot resonator semiconductor laser device in which the wavelength spacing between adjacent modes of the multi-mode oscillation signal light is 0.5 nm or less. Useful. That is, the Fabry-Perot resonator is manufactured very inexpensively from its structure, which is particularly useful in practical use. That is, the reflection surface of the resonator can be formed by cleavage.
【0013】本願発明に有用な半導体レーザ装置は、フ
ァブリ・ペロ型の共振器及び多重量子井戸構造を有する
活性領域を有し、前記ファブリ・ペロ型共振器の共振器
の長さより前記活性領域の長さが短い半導体レーザ装置
であり、且つ当該半導体レーザ装置よりの信号光が波長
1.24μm以上のマルチモード発振であり、且つその
伝送速度が1Gbit/s以上であり、且つ前記マルチ
モード発振の信号光が有する隣接するモードの波長間隔
が0.5nm以下であると言うことが出来る。A semiconductor laser device useful in the present invention has a Fabry-Perot resonator and an active region having a multiple quantum well structure, and the active region of the Fabry-Perot resonator depends on the length of the resonator. A semiconductor laser device having a short length, wherein the signal light from the semiconductor laser device is a multi-mode oscillation having a wavelength of 1.24 μm or more, the transmission speed is 1 Gbit / s or more, and It can be said that the wavelength interval between adjacent modes of the signal light is 0.5 nm or less.
【0014】ファブリ・ペロ型共振器の共振器の長さよ
り前記活性領域の長さが短い構造を実現する代表的で実
用的な構造の例は、バットジョイントと通称される構造
である。即ち、この構造は、光射出部と、前記光射出部
と結晶学的に接合された第1の光導波路と、前記第1の
光導波路の出射端面側に結晶学的に接合された第2の光
導波路を少なくとも有する構造を有するものである。そ
して、前記第1及び第2の光導波路がクラッド領域によ
って光導波する構成となっていることが有用である。An example of a typical and practical structure for realizing a structure in which the length of the active region is shorter than the length of the resonator of the Fabry-Perot type resonator is a structure commonly called a butt joint. That is, this structure comprises a light emitting portion, a first optical waveguide crystallographically bonded to the light emitting portion, and a second optical crystallographically bonded to the light emitting end face of the first optical waveguide. Has a structure having at least the optical waveguide described above. It is useful that the first and second optical waveguides have a configuration in which the optical waveguide is guided by the cladding region.
【0015】この構造の別な例は、光射出部と、前記光
射出部と結晶学的に接合された第1の光導波路と、前記
第1の光導波路の出射端面側に結晶学的に接合された第
2の光導波路を少なくとも有し、少なくとも前記第1お
よび第2の光導波路の膜厚が出射端面に向かって連続的
に減少する構造を有するものである。このようなバット
ジョイント部は、前記第2の光導波路内に複数個用いる
ことも可能である。即ち、更に別な例は、光射出部と、
前記光射出部とバットジョイントを構成するビームスポ
ット変換器部と有し、前記ビームスポット変換器部の光
導波路の膜厚が出射端面に向かって連続的に減少し且つ
当該ビームスポット変換器部の光導波路内部にバットジ
ョイントを1個以上有するものである。Another example of this structure includes a light emitting portion, a first optical waveguide that is crystallographically joined to the light emitting portion, and a crystallographically disposed light emitting end face of the first optical waveguide. At least a bonded second optical waveguide is provided, and at least the first and second optical waveguides have a structure in which the film thickness decreases continuously toward the emission end face. It is also possible to use a plurality of such butt joints in the second optical waveguide. That is, still another example is a light emitting unit,
A beam spot converter that forms the butt joint with the light emitting unit, wherein the thickness of the optical waveguide of the beam spot converter is continuously reduced toward the emission end face, and It has one or more butt joints inside the optical waveguide.
【0016】こうした第2の光導波路の膜厚が出射端面
に向かって連続的に減少する諸構造は、レーザ光のビー
ム・スポットの拡大がなされ、射出部より光ファイバと
の結合効率を向上させることが出来る。In the various structures in which the film thickness of the second optical waveguide is continuously reduced toward the emission end face, the beam spot of the laser light is enlarged, and the coupling efficiency with the optical fiber from the emission portion is improved. I can do it.
【0017】前記ファブリ・ペロ型共振器の2つの反射
面は、通例のファブリ・ペロ型共振器をもって実現し充
分である。代表的には、当該半導体レーザ装置を構成す
る半導体積層体の所定の表面に形成されている形態であ
り、第2には前記ファブリ・ペロ型共振器の2つの反射
面の、少なくとも1つが当該半導体レーザ装置を構成す
る半導体積層体の表面より離間して形成されている形態
である。第2の形態は、通例外部共振器と称されている
ものである。The two reflecting surfaces of the Fabry-Perot resonator are sufficient to be realized with a customary Fabry-Perot resonator. Typically, the semiconductor laser device is formed on a predetermined surface of a semiconductor laminate constituting the semiconductor laser device. Secondly, at least one of the two reflecting surfaces of the Fabry-Perot resonator is used as the semiconductor laser device. This is an embodiment in which the semiconductor laser device is formed so as to be spaced apart from the surface of the semiconductor laminate constituting the semiconductor laser device. The second mode is what is usually called an external resonator.
【0018】尚、前記ファブリ・ペロ型共振器の共振器
長が500μm以上、わけても600μm以上が好まし
く、実用的である。又、前記活性領域の長さが400μ
m以下であること好ましく、実用的である。更には、前
記活性領域の長さは300μmから400μm程度が、
高出力の観点から好ましい。又、緩和発振振動数の観点
からは、、前記活性領域の長さは100μmから200
μm程度が好ましい。これら場合、いずれの活性領域の
長さを選択するにせよ、前記ファブリ・ペロ型共振器の
共振器の長さより前記活性領域の長さが短いことが必要
なことは言うまでもない。The Fabry-Perot resonator preferably has a resonator length of 500 μm or more, especially 600 μm or more, which is practical. The length of the active region is 400 μm.
m or less, which is practical. Further, the length of the active region is about 300 μm to 400 μm,
It is preferable from the viewpoint of high output. From the viewpoint of the relaxation oscillation frequency, the length of the active region is from 100 μm to 200 μm.
It is preferably about μm. In these cases, it goes without saying that regardless of the length of the active region, the length of the active region must be shorter than the length of the resonator of the Fabry-Perot resonator.
【0019】本願発明の半導体レーザ装置は、通例の光
通信用の半導体レーザ装置に供される半導体材料、わけ
ても化合物半導体材料、なかんずくIII−V族化合物
半導体材料を用いて構成出来る。現在の光ファイバに適
合するものとして、InP系化合物半導体材料を用いた
半導体レーザが代表的なものである。前記多重量子井戸
構造が、In、Ga、As、Pを有して構成された多重
量子井戸構造、In、Ga、Al、Asを有して構成さ
れた多重量子井戸構造のいずれかであるのが代表的な例
である。即ち、半導体レーザの活性領域にはInGaA
sPあるいはInGaAlAsが多用される。The semiconductor laser device of the present invention can be constituted by using a semiconductor material provided for a general semiconductor laser device for optical communication, particularly, a compound semiconductor material, especially, a group III-V compound semiconductor material. A semiconductor laser using an InP-based compound semiconductor material is typical as a material suitable for the current optical fiber. The multiple quantum well structure is any one of a multiple quantum well structure including In, Ga, As, and P, and a multiple quantum well structure including In, Ga, Al, and As. Is a typical example. That is, InGaAs is formed in the active region of the semiconductor laser.
sP or InGaAlAs is frequently used.
【0020】尚、ここで、多重量子井戸構造自体は通例
の構成を用いて充分である。Here, it is sufficient for the multiple quantum well structure itself to use an ordinary structure.
【0021】又、前記多重量子井戸構造を構成する複数
の半導体層の内にp型の半導体層を有することが有利で
ある。多重量子井戸構造の一部、特に、障壁層にp型の
ドーピングを施す構造は、p型変調ドーピングとして知
られている。この構造は、利得スペクトルが狭くなる。
従って、この構造を採用した本願発明は、更に発振スペ
クトルの分散ΔλRMSを小さくすることが出来る。Further, it is advantageous to have a p-type semiconductor layer among the plurality of semiconductor layers constituting the multiple quantum well structure. Part of the multiple quantum well structure, in particular, a structure in which the barrier layer is doped with p-type doping is known as p-type modulation doping. This structure has a narrow gain spectrum.
Therefore, the present invention employing this structure can further reduce the dispersion Δλ RMS of the oscillation spectrum.
【0022】本願発明の第3の主な形態は、光源、その
光源の駆動部、および当該光源に光学的に接続された光
ファイバとを有し、前記光源が、その信号光が波長1.
24μm以上のマルチモード発振であり、且つその伝送
速度が1Gbit/s以上であり、且つ前記マルチモー
ド発振の信号光が有する隣接するモードの波長間隔が
0.5nm以下である半導体レーザ装置であることを特
徴とする光伝送システムである。現在、光通信用の代表
的な光ファイバは、1.29μmより1.55μm程度
の零分散値を有する。本願発明によれば、こうした光通
信用の光ファイバを用いて、これまで以上の長距離の光
伝送を実現することが出来る。さらには、この形態にお
いては、安価なp−i−n受光器を用いても、十分光通
信システムを実現することが可能となる。A third main aspect of the present invention comprises a light source, a driving section of the light source, and an optical fiber optically connected to the light source, wherein the light source has a signal light having a wavelength of 1.
A semiconductor laser device which has a multi-mode oscillation of 24 μm or more, has a transmission speed of 1 Gbit / s or more, and has a wavelength interval of adjacent modes of the multi-mode oscillation signal light of 0.5 nm or less. An optical transmission system characterized by the following. At present, a typical optical fiber for optical communication has a zero dispersion value of about 1.29 μm to about 1.55 μm. According to the present invention, it is possible to realize optical transmission over a longer distance than before using such an optical fiber for optical communication. Further, in this embodiment, even if an inexpensive pin photodetector is used, it is possible to sufficiently realize an optical communication system.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本願諸発明の要点は次の諸点に要
約される。第1は高速伝送且つ長距離伝送を可能ならし
める為、半導体レーザ装置をマルチモード発振となし、
且つ隣接するモードの波長間隔δλを小ならしめること
である。この場合、高速伝送の為に基本的に留意すべき
点として、半導体レーザ装置の緩和振動周波数を十分に
大ならしめ、高速伝送における光応答を十分ならしめる
ことが必要である。本願発明はマルチモード発振の半導
体レーザ装置を用いることによって安価な装置を提供す
ることが出来る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The gist of the present invention is summarized in the following points. First, in order to enable high-speed transmission and long-distance transmission, the semiconductor laser device is set to multi-mode oscillation,
In addition, it is to reduce the wavelength interval δλ of the adjacent modes. In this case, as a point to be basically noted for high-speed transmission, it is necessary to sufficiently increase the relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser device and sufficiently increase the optical response in high-speed transmission. The present invention can provide an inexpensive device by using a multimode oscillation semiconductor laser device.
【0024】こうした諸条件で、始めて、1Gbit/
s以上の高速伝送において、良好な光応答を確保しつ
つ、光通信で用いる1.24μm以上の伝送波長、且つ
光ファイバのゼロ分散のばらつきなどにも対応しつつ、
これまでより長距離の光伝送が可能となるのである。現
在、敷設されている光ファイバは1.29μmから1.
33μmまでのゼロ分散のバラツキを有しているが、本
願発明によれば、こうした状況にも十分対応が可能であ
る。Under these conditions, for the first time, 1 Gbit /
In high-speed transmission of s or more, while ensuring good optical response, while responding to transmission wavelengths of 1.24 μm or more used in optical communication, and variations in zero dispersion of optical fibers,
Optical transmission over longer distances is now possible. Currently, the installed optical fibers are from 1.29 μm to 1.29 μm.
Although it has a dispersion of zero dispersion up to 33 μm, the present invention can sufficiently cope with such a situation.
【0025】上述の本願発明の諸特徴点は、技術的に代
表的な手段として、次の手段を例示することが出来る。
第1の観点は、前記の活性領域の共振器での長さを所定
の長さに確保しつつ、且つ当該活性領域に接続して第2
の光導波路を有し、当該活性領域の長さより長い共振器
長を確保するのである。このことによって、前記隣接す
るモードの波長間隔δλを小ならしめることが可能とな
る。更に、半導体レーザの活性領域に多重量子井戸構造
を用いることで活性領域の共振器内での長さを所定の長
さに確保することが出来、結果として緩和振動周波数の
低下を抑えることである。多重量子井戸構造を用いるこ
とで、特に、高温での緩和振動周波数の低下を抑えるこ
とが出来る。こうして、当該半導体レーザ装置を用い
て、摂氏0度より80度の素子温度の範囲で、高速動作
での伝送が可能となる。尚、図10はマルチモード発振
での波形の例を示す。図中に隣接するモードの波長間隔
δλが例示されている。The above features of the present invention can be exemplified by the following means as technically representative means.
A first aspect is that while maintaining the length of the active region in the resonator at a predetermined length, and connecting the active region to the second region,
And a resonator length longer than the length of the active region is ensured. This makes it possible to reduce the wavelength interval δλ of the adjacent modes. Further, by using a multiple quantum well structure in the active region of the semiconductor laser, the length of the active region in the resonator can be secured to a predetermined length, and as a result, the reduction of the relaxation oscillation frequency is suppressed. . The use of the multiple quantum well structure makes it possible to suppress a decrease in the relaxation oscillation frequency particularly at a high temperature. Thus, using the semiconductor laser device, high-speed transmission can be performed in a device temperature range of 0 to 80 degrees Celsius. FIG. 10 shows an example of a waveform in multi-mode oscillation. In the drawing, the wavelength interval δλ of adjacent modes is illustrated.
【0026】光の伝送距離(L)は、伝送波長(λ)、
伝送速度(v)、及び光源の発振スペクトルの分散幅
(ΔλRMS)の関数になっている。即ち、下記に式と表
すことが出来る。The transmission distance (L) of light is represented by a transmission wavelength (λ),
It is a function of the transmission speed (v) and the dispersion width (Δλ RMS ) of the oscillation spectrum of the light source. That is, it can be represented by the following equation.
【0027】L=f(λ、v、ΔλRMS) わけても、光の伝送距離(L)が、マルチモード発振の
光源の発振スペクトルの分散幅(ΔλRMS)に関与して
いることが重要である。L = f (λ, v, Δλ RMS ) In particular, it is important that the light transmission distance (L) contributes to the dispersion width (Δλ RMS ) of the oscillation spectrum of the multimode oscillation light source. .
【0028】伝送距離は、一般に伝送の為の波長と伝送
速度に依存するが、更に、光源の発振スペクトルの分散
幅(ΔλRMS)が小さくなると伝送距離が増大する。そ
して、本願発明者らは、このマルチモード発振の光源の
発振スペクトルの分散幅(ΔλRMS)は、マルチモード
発振の発振スペクトルの波長間隔(δλ)に依存してい
ることを見出した。即ち、マルチモード発振の発振スペ
クトルの波長間隔(δλ)が小さくなると、発振スペク
トルの分散幅(ΔλRMS)が小さくなることを見出し
た。伝送距離を増大させる為に、光源の発振スペクトル
の分散幅(ΔλRM S)を小さくすることが肝要なのであ
る。Although the transmission distance generally depends on the wavelength and transmission speed for transmission, the transmission distance increases as the dispersion width (Δλ RMS ) of the oscillation spectrum of the light source decreases. The inventors of the present application have found that the dispersion width (Δλ RMS ) of the oscillation spectrum of the light source of the multimode oscillation depends on the wavelength interval (δλ) of the oscillation spectrum of the multimode oscillation. That is, it has been found that when the wavelength interval (δλ) of the oscillation spectrum of the multi-mode oscillation decreases, the dispersion width (Δλ RMS ) of the oscillation spectrum decreases. In order to increase the transmission distance, it is the is important to reduce the dispersion width of an oscillation spectrum of the light source (Δλ RM S).
【0029】当然、このマルチモード発振の光源の発振
スペクトルの分散幅(ΔλRMS)と発振スペクトルの波
長間隔(δλ)の関係自体は、又、伝送速度に依存して
いる。即ち、発振スペクトルの分散幅(ΔλRMS)と発
振スペクトルの波長間隔(δλ)の関係は、伝送速度を
パラメータとしている。従って、今、伝送速度(v)と
伝送距離(L)の関係を、マルチモード発振の発振スペ
クトルの波長間隔(δλ)をパラメータとして検討する
と、例えば、波長間隔(δλ)が0.5nm以下におい
て、1Gbit/s以上での伝送速度を持って光を伝送
することが出来るのである。尚、伝送速度(v)と伝送
距離(L)をマルチモード発振の発振スペクトルの波長
間隔(δλ)をパラメータとした具体的な関係は、後述
の図9に例示される。Naturally, the relationship between the dispersion width (Δλ RMS ) of the oscillation spectrum of the light source of the multi-mode oscillation and the wavelength interval (δλ) of the oscillation spectrum itself also depends on the transmission speed. That is, the relationship between the dispersion width of the oscillation spectrum (Δλ RMS ) and the wavelength interval of the oscillation spectrum (δλ) uses the transmission speed as a parameter. Therefore, when the relationship between the transmission speed (v) and the transmission distance (L) is examined using the wavelength interval (δλ) of the oscillation spectrum of multimode oscillation as a parameter, for example, when the wavelength interval (δλ) is 0.5 nm or less, Light can be transmitted at a transmission speed of 1 Gbit / s or more. The specific relationship between the transmission speed (v) and the transmission distance (L) using the wavelength interval (δλ) of the oscillation spectrum of multimode oscillation as a parameter is illustrated in FIG. 9 described later.
【0030】この伝送速度(v)と伝送距離(L)との
関係は、現在、敷設されている1.29μmから1.3
3μmまでのゼロ分散のバラツキを有している光ファイ
バに対して十分対応出来るものであった。そして、その
条件によって、伝送速度が1Gbit/sにおいて、例
えば伝送距離30Kmをも確保することが出来た。この
伝送距離、30Kmは、現在使用されるp−i−nシリ
コン・ダイオードで受信した場合の光ファイバの損失の
限界の距離である。光通信システムを構築する上で、こ
の受光器との整合性を確保できることは極めて重要であ
る。この観点で、伝送速度が1Gbit/s以上で、伝
送距離30Kmを確保することが出来たことは、本願発
明の極めて大きな実用的な利点である。なお、こうした
関係は、光源の半導体レーザ装置の環境温度が摂氏0度
から80度に至る範囲で、確保される。The relationship between the transmission speed (v) and the transmission distance (L) is from the currently laid 1.29 μm to 1.3.
This was sufficient for an optical fiber having a dispersion of zero dispersion up to 3 μm. Then, under the conditions, for example, a transmission distance of 30 km could be secured at a transmission speed of 1 Gbit / s. This transmission distance, 30 km, is the limit distance of the loss of the optical fiber when receiving with currently used pin silicon diodes. In constructing an optical communication system, it is extremely important to ensure the consistency with the light receiver. From this viewpoint, the fact that the transmission speed is 1 Gbit / s or more and the transmission distance is 30 Km is a very great practical advantage of the present invention. Note that such a relationship is ensured when the ambient temperature of the semiconductor laser device as the light source ranges from 0 degrees Celsius to 80 degrees Celsius.
【0031】半導体レーザ装置の緩和振動周波数を十分
に大ならしめ、高速伝送における光応答を十分ならしめ
ることは、伝送速度が1Gbit/s以上となす為の前
提技術である。Making the relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser device sufficiently large and making the optical response in high-speed transmission sufficient are prerequisite technologies for achieving a transmission speed of 1 Gbit / s or more.
【0032】尚、これまで、安価なFPレーザ装置をも
ってしては、伝送速度が1Gbit/s以上で、伝送距
離30Kmを確保することが出来なかったのである。こ
の伝送速度、伝送距離を確保した光伝送は、本願発明が
初めて実現したものである。Heretofore, with an inexpensive FP laser device, a transmission speed of 1 Gbit / s or more and a transmission distance of 30 km could not be secured. The optical transmission in which the transmission speed and the transmission distance are secured is the first one realized by the present invention.
【0033】次に、本願発明の代表例たる光送信装置の
例を例示する。次いで、この代表例の装置による諸実験
の結果を基に、上に要約した本願発明の基本的事項につ
いて詳細に説明する。Next, an example of an optical transmission apparatus as a typical example of the present invention will be described. Next, the basic matter of the present invention summarized above will be described in detail based on the results of various experiments using the representative apparatus.
【0034】本願発明の光通信用送信装置の第1の実施
例の模式図を図4に示す。図4において、符号1は1.
3μm帯のマルチモードで発振し、隣合う波長の間隔が
0.39nmの半導体レーザ、2は2.5Gbit/sで
動作するレーザ駆動回路、6は半導体レーザの温度を測
定するための温度センサー、3は温度補償回路、4はモ
ニター用フォトダイオード、7は半導体レーザと8の光
ファイバーを光結合するためのレンズである。前記温度
補償回路3は温度センサー6により得られた半導体レー
ザの温度を用いて半導体レーザ1の駆動条件を調整し、
レーザ駆動回路2に伝える。モニター用フォトダイオー
ド4は半導体レーザ1の後方からの光出力をモニターす
るためのフォトダイオードで、半導体レーザ前方の平均
光出力を一定にするようにレーザ駆動回路2で駆動電流
を調整する。FIG. 4 is a schematic diagram of a first embodiment of the optical communication transmitting apparatus according to the present invention. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes 1.
A semiconductor laser that oscillates in a multi-mode of 3 μm band and has an interval of 0.39 nm between adjacent wavelengths, 2 is a laser driving circuit that operates at 2.5 Gbit / s, 6 is a temperature sensor for measuring the temperature of the semiconductor laser, Reference numeral 3 denotes a temperature compensation circuit, 4 denotes a monitor photodiode, and 7 denotes a lens for optically coupling the semiconductor laser and the optical fiber of 8. The temperature compensation circuit 3 adjusts the driving conditions of the semiconductor laser 1 using the temperature of the semiconductor laser obtained by the temperature sensor 6,
The information is transmitted to the laser drive circuit 2. The monitoring photodiode 4 is a photodiode for monitoring the light output from the rear of the semiconductor laser 1, and the driving current is adjusted by the laser drive circuit 2 so that the average light output in front of the semiconductor laser is constant.
【0035】本願発明においては、前記半導体レーザ装
置1の特性、わけても、マルチモード発振の隣接する波
長を0.5nm以下となすことが肝要である。本例で
は、具体的には、例えば、ファブリ・ペロー型半導体レ
ーザ装置を用い、マルチモード発振の隣接する波長の波
長間隔δλは0.39nmとした。In the present invention, it is important that the characteristics of the semiconductor laser device 1, particularly the adjacent wavelength of the multi-mode oscillation, be 0.5 nm or less. In this example, specifically, for example, a Fabry-Perot type semiconductor laser device was used, and the wavelength interval δλ between adjacent wavelengths of multimode oscillation was set to 0.39 nm.
【0036】図5は前記半導体レーザ1の光軸方向に平
行な中心の断面図である。図5において、21はInG
aAsP半導体からなる多重量子井戸活性層で、22は
InGaAsP半導体の光導波路層である。光導波路層
は21の活性層からのレーザ光が吸収しないようレーザ
光の光エネルギーよりも高いバンドギャップでまわりの
InP上部クラッド層27とInP下部クラッド層26
より屈折率が大きくなるように設定する。FIG. 5 is a sectional view of the center of the semiconductor laser 1 parallel to the optical axis direction. In FIG. 5, reference numeral 21 denotes InG
A multiple quantum well active layer made of an aAsP semiconductor, 22 is an optical waveguide layer made of an InGaAsP semiconductor. The optical waveguide layer has an InP upper cladding layer 27 and an InP lower cladding layer 26 around which the band gap is higher than the light energy of the laser light so that the laser light from the active layer 21 is not absorbed.
It is set so that the refractive index becomes larger.
【0037】次に、図14Aより図14Dを参酌し、製
造工程に従って、本願発明の構成を説明する。尚、工程
に従って説明される、本願発明に係わる諸事項は、本願
発明に関する本例以外の実施の形態にも適用できること
は言うまでもない。Next, the configuration of the present invention will be described in accordance with the manufacturing steps with reference to FIGS. 14A to 14D. It goes without saying that the matters relating to the present invention, which are described in accordance with the steps, can be applied to embodiments other than the present example relating to the present invention.
【0038】結晶成長では、まず多重量子井戸(MQ
W)活性層を成長し、その後、活性層部を絶縁体でマス
クし、活性層領域に接続される光導波路層を成長した。
まず、通例のMOCVD法により、n型(100)In
P基板25上にn型InPの基板側のクラッド層(厚さ
0.1μm)25、活性層領域21、及び絶縁膜90を
形成する。ここで、活性層領域21は、第1の光閉じ込
め層(組成波長:1.05μm、50nm厚)33、M
QW活性層(発振波長1.3μm)、および第2の光閉
じ込め層(組成波長:1.05μm、50nm厚)34
を有する。当該歪MQW活性層の例は、InGaAsP
(6nm厚)を井戸層31としInGaAsP(組成波
長1.10μm、10nm厚)を障壁層32とする歪M
QW活性層で、その周期は9周期である。図6に多重量
子井戸構造の構成を例示する。尚、本例では、厚さ70
nmの光閉じ込め層33が設けられ量子井戸層へ光が効
率よく閉じ込められるように配慮されている。この光閉
じ込め層33、34は原理的に必ずしも必要ではない
が、実用的には、光閉じ込めの為に用いられる。又、原
理的に量子井戸構造の上下に必ずしも必要ないが、実用
的に多用される。In the crystal growth, first, a multiple quantum well (MQ)
W) An active layer was grown, and thereafter, the active layer portion was masked with an insulator, and an optical waveguide layer connected to the active layer region was grown.
First, an n-type (100) In is formed by a usual MOCVD method.
An n-type InP substrate-side cladding layer (thickness: 0.1 μm) 25, an active layer region 21, and an insulating film 90 are formed on a P substrate 25. Here, the active layer region 21 includes a first optical confinement layer (composition wavelength: 1.05 μm, 50 nm thick) 33, M
QW active layer (oscillation wavelength: 1.3 μm) and second optical confinement layer (composition wavelength: 1.05 μm, 50 nm thick) 34
Having. An example of the strained MQW active layer is InGaAsP
(6 nm thick) as well layer 31 and InGaAsP (composition wavelength 1.10 μm, 10 nm thick) as barrier layer 32
The period of the QW active layer is nine. FIG. 6 illustrates a configuration of the multiple quantum well structure. In this example, the thickness is 70
A light confinement layer 33 of nm is provided so that light is efficiently confined in the quantum well layer. The light confinement layers 33 and 34 are not necessarily required in principle, but are practically used for light confinement. In addition, although it is not necessarily required in principle above and below the quantum well structure, it is often used practically.
【0039】本願発明において、実用的には半導体レー
ザ装置は量子井戸構造を有する活性層領域、多重量子井
戸構造の活性層領域、あるいは歪多重量子井戸構造の活
性層領域などが用いられる。これらの構造は通例のもの
を用いて十分である。その他の実施の形態においても同
様である。In the present invention, a semiconductor laser device practically uses an active layer region having a quantum well structure, an active layer region having a multiple quantum well structure, or an active layer region having a strained multiple quantum well structure. Conventional structures are sufficient for these structures. The same applies to other embodiments.
【0040】尚、多重量子井戸構造の井戸層は概ね3n
mより7nm程度の範囲の厚さ、障壁層は概ね6nmよ
り12nm程度の範囲の厚さを多用する。多重量子井戸
構造の積層は概ね3周期より12周期の範囲が多用され
る。井戸層や障壁層の選択も通例の方法に従って十分で
ある。勿論、井戸層や障壁層の厚みや材料の諸選択が、
装置に要請される諸特性に応じて設定されることは言う
までもない。The well layer of the multiple quantum well structure has a thickness of about 3n.
The thickness in the range of about 7 nm to about 7 nm and the thickness of the barrier layer in the range of about 6 nm to about 12 nm are frequently used. The stacking of the multiple quantum well structure generally uses a range of about 12 to 3 periods. The selection of well layers and barrier layers is also sufficient according to customary methods. Of course, the selection of the thickness and material of the well layer and barrier layer
Needless to say, it is set according to various characteristics required for the device.
【0041】本願発明に用いる半導体レーザは、InP
系化合物半導体材料を用いた半導体レーザが代表的なも
のである。半導体レーザの活性領域にはInGaAsP
あるいはInGaAlAsが多用される。又、必要に応
じて、例えば、InGaP、InGaAs、InAlA
s、GaAsP、GaAsPなどのIII−V族化合物
半導体材料を用いることが出来る。半導体レーザ装置の
活性層領域の井戸層としては、InGaAs、InGa
AsP、InGaAlAsなどが多用される。又、その
障壁層としては、InGaAsP、InGaP、InG
aAlAs,InAlAsなどが多用される。そして、
この場合、活性層領域の組成は、その組成波長が1.2
μmより1.68μmの範囲が、光通信用として多用さ
れる。The semiconductor laser used in the present invention is InP
A typical example is a semiconductor laser using a compound semiconductor material. The active region of the semiconductor laser is InGaAsP
Alternatively, InGaAlAs is frequently used. If necessary, for example, InGaP, InGaAs, InAlA
III-V compound semiconductor materials such as s, GaAsP, and GaAsP can be used. As the well layer in the active layer region of the semiconductor laser device, InGaAs, InGa
AsP, InGaAlAs, and the like are frequently used. In addition, as the barrier layer, InGaAsP, InGaP, InG
aAlAs, InAlAs and the like are frequently used. And
In this case, the composition of the active layer region has a composition wavelength of 1.2.
The range of 1.68 μm to μm is frequently used for optical communication.
【0042】次に、このMQW層の活性層領域に対応す
る領域上に絶縁体層(例えば、SiN層)90を形成す
る。本願発明に係わる追加的な光導波路を形成する領域
を開口部とする所望の形状のSiNパターン90を作製
する。こうして、この絶縁体層のパターン領域をマスク
される領域として、マスク開口部のMQW層をエッチン
グにより除去する(図14B)。Next, an insulator layer (for example, a SiN layer) 90 is formed on a region corresponding to the active layer region of the MQW layer. A SiN pattern 90 having a desired shape is formed with an opening in a region where an additional optical waveguide according to the present invention is formed. Thus, the MQW layer in the mask opening is removed by etching using the pattern region of the insulator layer as a region to be masked (FIG. 14B).
【0043】さらに、この絶縁体層90のパターン領域
をマスクされる領域として周知のMOCVD法選択成長
により、InGaAsP光導波路層(バット・ジョイン
ト:Butt Joint)部の組成波長1.10μ
m、厚さ300nm)22を成長する(図14C)。Further, the composition wavelength of the InGaAsP optical waveguide layer (But Joint) portion is 1.10 μm by the well-known MOCVD selective growth using the pattern region of the insulator layer 90 as a region to be masked.
m, thickness 300 nm) 22 (FIG. 14C).
【0044】その後、絶縁膜90は一旦除去し、通常の
BH型の(Buried Hetero struct
ure type)レーザ構造を形成する為、図15に
示すようなストライプ状の絶縁膜91を形成する。図1
5はレーザ光の進行方向と交差する面での光共振器の断
面図である。この絶縁膜91の領域をマスク領域とし
て、前記活性層領域21、n型の基板側のクラッド層2
6をエッチングによって除去する。こうして、図15
に、符号26及び21で示される積層体のメサストライ
プが形成される。次いで、前記メサストライプの両側に
p型InP層45、及びn型InP層46を形成する。
これらの各層はいわゆる埋め込み層である。埋込み層は
必ずしも、p型とn型の複数層を必要としまいが、一般
にリーク電流を阻止する為に、埋込み層領域内にpn接
合を有せしめる。この場合、埋込み層領域内に複数のp
n都合を有せしめる場合もある。尚、この埋め込み層領
域は、前記の光導波路層22の両側にも、当然設けられ
る。Thereafter, the insulating film 90 is once removed, and a normal BH type (Buried Heterostructure) is used.
ure type) In order to form a laser structure, a striped insulating film 91 as shown in FIG. 15 is formed. FIG.
5 is a cross-sectional view of the optical resonator on a plane intersecting the direction of travel of the laser light. Using the region of the insulating film 91 as a mask region, the active layer region 21 and the cladding layer 2 on the n-type substrate side are formed.
6 is removed by etching. Thus, FIG.
Then, the mesa stripes of the laminate indicated by reference numerals 26 and 21 are formed. Next, a p-type InP layer 45 and an n-type InP layer 46 are formed on both sides of the mesa stripe.
Each of these layers is a so-called buried layer. The buried layer always requires a plurality of p-type and n-type layers, but generally a pn junction is provided in the buried layer region in order to prevent leakage current. In this case, a plurality of p
In some cases, it may have n conveniences. The buried layer region is naturally provided on both sides of the optical waveguide layer 22.
【0045】次いで、前記工程でマスクとして用いた絶
縁体層を除去し、こうして準備した半導体積層体上に、
第2のクラッド層27としてp−InP層(厚さ:4μ
m)を、通例のMOCVD法(Metal−Organ
ic Chemical Vapor Deposit
ion Method)によって結晶成長する(図14
D)。Next, the insulator layer used as a mask in the above step is removed, and on the semiconductor laminate thus prepared,
A p-InP layer (thickness: 4 μm) as the second cladding layer 27
m) is replaced by a conventional MOCVD method (Metal-Organ
ic Chemical Vapor Deposit
(Ion Method) (FIG. 14)
D).
【0046】こうして、いわゆるBH型の光閉じ込め領
域が形成される。Thus, a so-called BH type light confinement region is formed.
【0047】尚、本例では、発光部が、半導体材料で埋
め込んだ、いわゆる埋め込み型(BH型 )の半導体レ
ーザ装置の例を示している。本例のBH型半導体レーザ
装置はレーザ発振の横モードの制御が良好である。This embodiment shows an example of a so-called buried type (BH type) semiconductor laser device in which the light emitting section is buried with a semiconductor material. The BH type semiconductor laser device of this example has good control of the transverse mode of laser oscillation.
【0048】その後、SiO2マスクを除去して、LD
部直上部にコンタクト層48及びp型電極35を形成し
た。さらに、基板裏面にn型電極36を形成した後、両
端面の劈開を行う。本願発明においては、当該半導体積
層体の全面ではなく、前記活性層領域に対応する領域に
一対の電極35、36が設けられる。電極35の形成に
際しては、その下部にいわゆるコンタクト層48が通例
形成される。このコンタクト層48は上部電極35とオ
ーミック接合を取る為の層である。尚、このコンタクト
層は本願発明の主要部分でないので、図5の本願発明の
基本的な説明図からは省略されている。After that, the SiO 2 mask is removed and LD
A contact layer 48 and a p-type electrode 35 were formed immediately above the portion. Furthermore, after the n-type electrode 36 is formed on the back surface of the substrate, both end faces are cleaved. In the present invention, the pair of electrodes 35 and 36 are provided not in the entire surface of the semiconductor laminate but in a region corresponding to the active layer region. When the electrode 35 is formed, a so-called contact layer 48 is generally formed below the electrode 35. This contact layer 48 is a layer for forming an ohmic junction with the upper electrode 35. Since this contact layer is not a main part of the present invention, it is omitted from the basic explanatory view of the present invention in FIG.
【0049】結晶のへき開面には、通例の誘電体による
反射膜23、24が設けられる。On the cleavage plane of the crystal, reflection films 23 and 24 made of a usual dielectric are provided.
【0050】図7はこうして製造された半導体レーザ装
置のレーザ光の進行方向と交差する面での断面図であ
る。図7において、41は多重量子井戸構造の活性層領
域、42は基板側の下部クラッド層、43は上部の第1
のクラッド層、44は上部の第2のクラッド層である。
本例の埋込み層は、p−InP層45、n−InP層4
6、及びp−InP層47の3層で構成され、内部にp
−n−pの接合が形成されている。この為、この埋込み
層領域は、活性層領域よりのリーク電流を低減する効果
を有している。FIG. 7 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device thus manufactured, taken along a plane intersecting the direction of travel of the laser beam. In FIG. 7, reference numeral 41 denotes an active layer region having a multiple quantum well structure; 42, a lower cladding layer on the substrate side;
Is a second upper cladding layer.
The buried layers in this example are a p-InP layer 45 and an n-InP layer 4.
6, and three layers of a p-InP layer 47.
A -np junction is formed. Therefore, the buried layer region has an effect of reducing a leak current from the active layer region.
【0051】次に、上述の光源を用いた諸実験結果を基
に、本願発明の基本的な事項について、詳細に説明す
る。Next, the basic matters of the present invention will be described in detail based on the results of various experiments using the above light source.
【0052】先ず、前記の第1の観点である。即ち、半
導体レーザ装置のマルチ・モード発振における、発振モ
ードでのモード間の波長間隔δλと発振スペクトルの分
散幅ΔλRMSの問題である。即ち、δλが小さくなるに
従って、ΔλRMSが小さくなるのである。First, the first viewpoint will be described. That is, in the multi-mode oscillation of the semiconductor laser device, there are problems of the wavelength interval δλ between the oscillation modes and the dispersion width Δλ RMS of the oscillation spectrum. That is, as δλ decreases, Δλ RMS decreases.
【0053】本実施例の半導体レーザの共振器長、すな
わち、図5の例では、La+Lbは600μmであり、
活性層長Laは200μmである。The cavity length of the semiconductor laser of this embodiment, that is, La + Lb is 600 μm in the example of FIG.
The active layer length La is 200 μm.
【0054】一般にマルチモードで発振するFPレーザ
の隣接するモードの波長間隔δλはλ0 2/(2nrL)で
表される。ここでλ0は半導体レーザの発振中心波長、
nrは分散を考慮した光導波路の実効屈折率である。L
は共振器長であり、ここではLa+Lbとなる。本実施
例ではλ0=1.31μm、nr=3.7、L=600μm
なので、波長間隔δλは0.39nmとなる。In general, the wavelength interval δλ between adjacent modes of an FP laser oscillating in a multimode is represented by λ 0 2 / (2n r L). Where λ 0 is the oscillation center wavelength of the semiconductor laser,
n r is the effective refractive index of the optical waveguide in consideration of dispersion. L
Is the resonator length, which is La + Lb here. In this embodiment, λ 0 = 1.31 μm, n r = 3.7, L = 600 μm
Therefore, the wavelength interval δλ is 0.39 nm.
【0055】図8は半導体レーザ装置を用いた実験によ
り得られた発振スペクトル幅ΔλR MSとマルチモードの
隣接するモードの波長間隔δλとの相関の例を示す図で
ある。図8では、横軸が波長間隔δλ、縦軸が発振スペ
クトル幅ΔλRMS 、パラメータが伝送速度である。尚、波
長間隔δλは共振器長に換算することが出来るので、こ
の値を図の上段の横軸に示した。この実験に用いた半導
体レーザ装置の反射面の反射率及び活性層長と共振器長
の比の各々の例は、例えば次の通りである。前面の反射
率が30%、後面の反射率が90%、活性層長/共振器
長が0.33である。その他の反射率や活性層長/共振
器長を有する半導体レーザ装置においても概ね類似特性
を示す。反射率が違うと半導体レーザのしきい電流密
度、内部のフォトンの寿命時間等が変わるが、発振スペ
クトル幅はそれらのパラメータにはあまり依存しないこ
とが判る。また、この発振スペクトル分散は駆動駆動電
流にはほとんど依存せずにほぼ一定の値を示した。図8
の測定は、バイアス電流はしきい電流の0.9倍であ
り、駆動電流はしきい電流密度の4倍とした。[0055] FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a correlation between the wavelength interval δλ between adjacent modes of the obtained oscillation spectrum width [Delta] [lambda] R MS and a multimode Experiments using semiconductor laser device. In FIG. 8, the horizontal axis represents the wavelength interval δλ, the vertical axis represents the oscillation spectrum width Δλ RMS , and the parameter is the transmission rate. Since the wavelength interval δλ can be converted to the length of the resonator, this value is shown on the horizontal axis at the top of the figure. Examples of the reflectance of the reflection surface of the semiconductor laser device and the ratio of the active layer length to the resonator length used in this experiment are as follows, for example. The reflectance of the front surface is 30%, the reflectance of the rear surface is 90%, and the ratio of active layer length / resonator length is 0.33. Other semiconductor laser devices having other reflectivities and active layer lengths / resonator lengths generally show similar characteristics. If the reflectivity is different, the threshold current density of the semiconductor laser, the lifetime of internal photons, etc. change, but it can be seen that the oscillation spectrum width does not depend much on those parameters. Further, this oscillation spectrum dispersion showed a substantially constant value almost independent of the driving current. FIG.
In the measurement, the bias current was 0.9 times the threshold current, and the drive current was 4 times the threshold current density.
【0056】図8の各曲線において、点線の領域は活性
層長と共振器長とが同じ長さの場合の特性である。一
方、実線の領域は本願発明の特徴たる活性層長が共振器
長より短い長さの場合の特性である。従って、例えば、
1Gbit/sの特性では、本願発明の適用によって、
波長間隔δλが0.5nm以下の特性を始めて実現した
ものである。活性層長と共振器長とが同じ長さである通
例の半導体レーザ装置においては、こうした特性を実現
出来ない。In each curve of FIG. 8, the area indicated by the dotted line is a characteristic when the active layer length and the resonator length are the same. On the other hand, the region indicated by the solid line is a characteristic in the case where the active layer length characteristic of the present invention is shorter than the resonator length. So, for example,
In the characteristic of 1 Gbit / s, by applying the present invention,
This is the first realization of the characteristic that the wavelength interval δλ is 0.5 nm or less. Such characteristics cannot be realized in a typical semiconductor laser device in which the active layer length and the resonator length are the same.
【0057】この図8より、波長間隔δλが小さいほど
発振スペクトル幅ΔλRMSが小さくなることが理解され
る。From FIG. 8, it is understood that the smaller the wavelength interval δλ, the smaller the oscillation spectrum width Δλ RMS .
【0058】これら一連の実験結果は、マルチモードの
モード間の波長間隔が小さくなると当該発振スペクトル
の分散幅ΔλRMSが小さくなると言う特性は、いずれの
マルチモード発振の半導体レーザ装置においても同様で
あることが確認された。A series of these experimental results show that the characteristic that the dispersion width Δλ RMS of the oscillation spectrum becomes smaller as the wavelength interval between the multimodes becomes smaller is the same in any multimode oscillation semiconductor laser device. It was confirmed that.
【0059】これまで、光源側の条件、即ち、半導体レ
ーザ装置の発振条件について検討を加えてきた。一方、
光ファイバによる光伝送の観点を考察する。即ち、簡潔
に結論を述べれば、前記の発振スペクトルの分散幅Δλ
RMSが小さくなると伝送距離が増大するのである。So far, the conditions on the light source side, that is, the oscillation conditions of the semiconductor laser device have been studied. on the other hand,
Consider the viewpoint of optical transmission by optical fiber. That is, to conclude briefly, the dispersion width Δλ of the oscillation spectrum
As the RMS decreases, the transmission distance increases.
【0060】そして、一連の実験結果を整理すると、こ
の伝送速度と発振スペクトル分散幅ΔλRMSとの関係か
ら、発振スペクトル分散幅ΔλRMSの低減の効果によっ
て、伝送速度が1Gbit/s以上において、これまで
以上の伝送距離を実現することが明らかにされた。The results of a series of experiments are summarized below. From the relationship between the transmission speed and the oscillation spectrum dispersion width Δλ RMS , when the transmission speed is 1 Gbit / s or more due to the effect of reducing the oscillation spectrum dispersion width Δλ RMS. It has been shown that transmission distances longer than this can be achieved.
【0061】図9は、実験で得られた結果に基づく最大
伝送可能な距離と伝送速度の関係図である。横軸が伝送
速度、縦軸が伝送距離、パラメータが波長間隔δλであ
る。この結果は、光ファイバーのゼロ分散が1.29μ
mから1.33μmまでに対応すると仮定した場合のも
のである。半導体レーザ装置は0℃〜80℃の温度範囲
で測定を行った。図9の各曲線において、点線の領域は
活性層長と共振器長とが同じ長さの場合の特性である。
一方、実線の領域は本願発明の特徴たる活性層長が共振
器長より短い長さの場合の特性である。従って、本願発
明を用いることによって、例えば、波長間隔δλが1.
0nmの特性では、伝送速度が5Gbit/sで2.7
Kmを得ることが出来る。更にこれ以上の伝送速度、例
えば6Gbit/sや10Gbit/sにおいても所定
の伝送距離を確保することが出来る。又、波長間隔δλ
が0.5nmの特性では、伝送速度が1Gbit/sの
特性においては、22Kmの伝送距離を得ることが出来
る。更には、この特性においては、これまで実現するこ
とが出来なかった伝送速度の大きい領域で、より長伝送
距離を得ることが出来る。又、波長間隔δλが0.4n
mの特性では、伝送速度が0.8Gbit/sの特性に
おいては、42Kmの伝送距離を得ることが出来る。更
には、この特性においては、これまで実現することが出
来なかった伝送速度の大きい領域で、より長伝送距離を
得ることが出来る。例えば、前記の伝送速度が1Gbi
t/sにおいて、34Km伝送距離を得ることが出来
る。一方、10Gbit/sにおいて、2.7Km伝送
距離を得ることが出来る。本願発明の適用によって、波
長間隔δλをより小さくすることで、伝送速度が10G
bit/s以上、例えば20Gbit/sなどにおいて
も所定の伝送距離を確保することが出来る。こうした伝
送距離は、この例にみられるような高い伝送速度におい
ては確保出来無かったものである。FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the maximum transmittable distance and the transmission speed based on the results obtained in the experiment. The horizontal axis is the transmission speed, the vertical axis is the transmission distance, and the parameter is the wavelength interval δλ. This result indicates that the zero dispersion of the optical fiber is 1.29μ.
This is a case where it is assumed that the distance corresponds to m to 1.33 μm. The semiconductor laser device was measured in a temperature range of 0 ° C to 80 ° C. In each curve of FIG. 9, the area indicated by the dotted line is a characteristic when the active layer length and the resonator length are the same.
On the other hand, the region indicated by the solid line is a characteristic in the case where the active layer length characteristic of the present invention is shorter than the resonator length. Therefore, by using the present invention, for example, when the wavelength interval δλ is 1.
In the characteristic of 0 nm, the transmission speed is 2.7 at 5 Gbit / s.
Km can be obtained. Further, a predetermined transmission distance can be secured even at a higher transmission speed, for example, 6 Gbit / s or 10 Gbit / s. Also, the wavelength interval δλ
Is 0.5 nm, a transmission speed of 1 Gbit / s can provide a transmission distance of 22 km. Further, with this characteristic, a longer transmission distance can be obtained in a region where the transmission speed is high, which has not been realized until now. Also, the wavelength interval δλ is 0.4n
With a characteristic of m, a transmission distance of 42 Km can be obtained in a characteristic of a transmission speed of 0.8 Gbit / s. Further, with this characteristic, a longer transmission distance can be obtained in a region where the transmission speed is high, which has not been realized until now. For example, if the transmission speed is 1 Gbi
At t / s, a transmission distance of 34 km can be obtained. On the other hand, at 10 Gbit / s, a transmission distance of 2.7 km can be obtained. By applying the present invention to make the wavelength interval δλ smaller, the transmission speed becomes 10G.
A predetermined transmission distance can be ensured even at a bit rate of more than bit / s, for example, 20 Gbit / s. Such a transmission distance cannot be ensured at a high transmission speed as seen in this example.
【0062】従って、図9に即して、本願発明によっ
て、特性の向上が見られるのは、次のような伝送の方法
であると言うことが出来る。即ち、それは、光源、その
光源の駆動部、および当該光源に光学的に接続された光
ファイバとを有し、前記光源が、その信号光が波長1.
24μm以上のマルチモード発振であり、且つ前記マル
チモード発振の信号光が有する隣接するモードの波長間
隔(δλ)が少なくとも1.0nm以下であり、その伝
送速度と前記δλとの関係が、伝送速度が5Gbit/
sの場合にδλが1.0nm、伝送速度が1Gbit/
sの場合にδλが0.5nm、及び、伝送速度が0.8
Gbit/sの場合にδλが0.4nmでの各特性点を
結んだ直線及びこの直線と結んだδλが1.0nmの特
性線に対して、前記δλが小さく且つ伝送速度が大きい
範囲に設定されて、前記光ファイバに光伝送がなされる
ことを特徴とする光伝送システムである。言い換える
と、図9において、線A(線Aは一点鎖線で示される)
とδλが1.0nmの特性線の実線を結んだ線及び当該
接続された線より上部の範囲に伝送の条件を設定するこ
とである。Therefore, it can be said that the improvement of the characteristics according to the present invention according to FIG. 9 is achieved by the following transmission method. That is, it has a light source, a driving part of the light source, and an optical fiber optically connected to the light source, and the light source has a signal light having a wavelength of 1.
It is a multi-mode oscillation of 24 μm or more, and the wavelength interval (δλ) of adjacent modes of the signal light of the multi-mode oscillation is at least 1.0 nm or less, and the relationship between the transmission speed and the δλ is the transmission speed Is 5Gbit /
In the case of s, δλ is 1.0 nm and the transmission rate is 1 Gbit /
In the case of s, δλ is 0.5 nm and the transmission rate is 0.8
In the case of Gbit / s, with respect to a straight line connecting each characteristic point when δλ is 0.4 nm and a characteristic line connecting δλ to 1.0 nm with this straight line, the range where the above δλ is small and the transmission speed is large is set. The optical transmission system is characterized in that optical transmission is performed to the optical fiber. In other words, in FIG. 9, line A (line A is indicated by a dashed line)
And δλ are to set the transmission conditions in a range connecting the solid line of the characteristic line of 1.0 nm and a range above the connected line.
【0063】尚、受信器は低コストなp−i−n型フォ
トダイオード受信器を使った場合を想定すると、受信限
界感度は−18dBm程度となる。光ファイバーの損失
は0.6dB/kmであり、半導体レーザにより光ファ
イバーに入力する光出力は約0dbmなので、(0dB
m−(−18dBm))÷0.6dB/kmで損失限界
による最大伝送距離は30kmとなる。フォトダイオー
ド受信器は、InGaAs、あるいはInGaAlAs
を用いたものが多用される。Assuming that a low-cost pin-type photodiode receiver is used as the receiver, the reception limit sensitivity is about -18 dBm. Since the loss of the optical fiber is 0.6 dB / km and the optical output input to the optical fiber by the semiconductor laser is about 0 dBm, (0 dB
m − (− 18 dBm)) ÷ 0.6 dB / km, and the maximum transmission distance due to the loss limit is 30 km. The photodiode receiver is InGaAs or InGaAlAs
Are frequently used.
【0064】図9の結果から、発振スペクトル分散は伝
送速度の増大により、いずれの伝送速度でも大きくなる
が、隣接するモード間隔δλが小さいほうが、より伝送
距離が大きくなることを理解することが出来る。このよ
うに、本願発明は、これまでほとんど伝送距離を確保す
ることが出来なかった1Gbit/s以上の伝送速度に
おいても、実用に供し得る伝送距離をした。From the results shown in FIG. 9, it can be understood that the oscillation spectral dispersion increases at any transmission speed due to the increase in the transmission speed, but the shorter the adjacent mode interval δλ, the longer the transmission distance. . As described above, the present invention has a practically usable transmission distance even at a transmission speed of 1 Gbit / s or more, at which the transmission distance could hardly be secured until now.
【0065】尚、ここで、高速伝送、わけても1Gbi
t/s以上の高速動作と半導体レーザ装置の光応答につ
いて言及しなければならない。前記本願発明の第2の観
点である。これまでの考察では、半導体レーザ装置は所
望の高速動作が可能なものであると言う前提でなされて
きた。しかし、現実には、光ファイバの伝送特性とは別
に、半導体レーザ装置自体の高速動作をも確保しておか
ねばならない。Here, high-speed transmission, in particular, 1 Gbi
It is necessary to refer to the high-speed operation of t / s or more and the optical response of the semiconductor laser device. This is a second aspect of the present invention. The considerations so far have been based on the premise that the semiconductor laser device can operate at a desired high speed. However, in reality, apart from the transmission characteristics of the optical fiber, it is necessary to ensure high-speed operation of the semiconductor laser device itself.
【0066】1Gbit/s以上で良好な光応答波形を
得るためには半導体レーザの緩和振動周波数が駆動速度
の2〜3倍必要である。ここで緩和振動周波数とは半導
体レーザに電流を注入したときに光出力応答に起こる振
動的な過渡応答特性での周波数のことである。この緩和
振動周波数は活性層の長さLaの増加により減少してし
まう。In order to obtain a good optical response waveform at 1 Gbit / s or more, the relaxation oscillation frequency of the semiconductor laser needs to be two to three times the driving speed. Here, the relaxation oscillation frequency refers to a frequency having an oscillatory transient response characteristic that occurs in an optical output response when a current is injected into a semiconductor laser. This relaxation oscillation frequency decreases with an increase in the length La of the active layer.
【0067】一般に光共振器長を長くすると、前記マル
チモード発振の隣接するモード間隔Δλが小さくなる。
従って、共振器の長さがすべて活性層となっている半導
体レーザ、すなわち、Lb=0では共振器長を長くして
隣接するモード間隔Δλを小さくすると、緩和振動周波
数が減少してしまう。よって、活性層の長さより共振器
長を長くする必要がある。発振スペクトルの分散が活性
層の長さではなく、隣接するモード間隔δλに依存する
ことは図8の菱形のように実験的に実証した。但し、光
出力を得るためにはある程度の活性層長さが必要なた
め、緩和振動周波数は駆動速度の2〜3倍程度が望まし
い。In general, when the optical resonator length is increased, the adjacent mode interval Δλ of the multi-mode oscillation is reduced.
Accordingly, when the length of the resonator is a semiconductor laser in which the entire length of the resonator is an active layer, that is, in Lb = 0, if the length of the resonator is increased and the interval between adjacent modes Δλ is reduced, the relaxation oscillation frequency is reduced. Therefore, it is necessary to make the resonator length longer than the length of the active layer. The fact that the dispersion of the oscillation spectrum depends not on the length of the active layer but on the adjacent mode interval δλ has been experimentally verified as shown by the diamond in FIG. However, since a certain length of the active layer is required to obtain an optical output, the relaxation oscillation frequency is desirably about 2 to 3 times the driving speed.
【0068】本実施例の光通信用送信装置ではマルチモ
ードで発振する半導体レーザの隣り合う波長間隔が0.
4nmと狭いことを反映し、2.5Gbit/sでの動
作時の発振スペクトルの分散は1.2nmと極めて小さ
い値となった。そして、分散が0となる波長が、1.3
15μmの光ファイバーを使用したときの伝送距離は半
導体レーザの動作温度範囲が0〜80℃で17kmとな
った。この伝送距離限界はモード分散雑音を考慮した計
算結果とほぼ一致している。この結果は、現在、敷設さ
れているゼロ分散が1.29μmから1.33μmまでの
光ファイバーに対しても、10kmの伝送が可能である
ことを裏付ている。このように、本願発明によれば、従
来の伝送距離の3.6倍の伝送が可能となった。In the transmitting apparatus for optical communication according to the present embodiment, the interval between adjacent wavelengths of the semiconductor laser oscillating in the multi-mode is set to 0.1.
Reflecting the narrowness of 4 nm, the dispersion of the oscillation spectrum during operation at 2.5 Gbit / s was as extremely small as 1.2 nm. The wavelength at which the dispersion becomes 0 is 1.3.
The transmission distance when using an optical fiber of 15 μm was 17 km when the operating temperature range of the semiconductor laser was 0 to 80 ° C. This transmission distance limit almost coincides with the calculation result in consideration of the mode dispersion noise. This result confirms that transmission of 10 km is possible even with the currently installed optical fiber having a zero dispersion of 1.29 μm to 1.33 μm. As described above, according to the present invention, it is possible to perform transmission 3.6 times the conventional transmission distance.
【0069】尚、本実施例では半導体レーザの活性層に
InGaAsP半導体を使用したが、InP半導体基板
上のInGaAlAsの多重量子井戸活性層を使用して
も良い。Although an InGaAsP semiconductor is used for the active layer of the semiconductor laser in this embodiment, an InGaAlAs multiple quantum well active layer on an InP semiconductor substrate may be used.
【0070】本願発明を光通信用送信装置に適用した第
2の実施例の模式図を図11に示す。実施例1との違い
は、発光面自体が集光性の半導体レーザ装置を用いるこ
とである。その他の構造は実施例1と同様であるので、
それらの詳細の説明は省略する。FIG. 11 is a schematic diagram of a second embodiment in which the present invention is applied to a transmission device for optical communication. The difference from the first embodiment is that a light emitting surface itself uses a condensing semiconductor laser device. Other structures are the same as those in the first embodiment.
A detailed description thereof will be omitted.
【0071】本例の特徴部分は、具体的には、半導体レ
ーザ1の活性層領域に接続する光導波路層28が、光射
出部に向かってテーパー状に上下幅が狭くなっているこ
とである。このため、この導波路層で光のビームが拡大
しレンズ無しに光ファイバーに結合することができるこ
とである。従って、光送信モジュールのコストを低減す
ることができる。ジョイント・バット構造と称されてい
るこの構造自体は通例の方法で形成して十分である。The feature of this embodiment is, specifically, that the optical waveguide layer 28 connected to the active layer region of the semiconductor laser 1 has a tapered vertical width narrower toward the light emitting portion. . Therefore, the light beam expands in the waveguide layer and can be coupled to the optical fiber without a lens. Therefore, the cost of the optical transmission module can be reduced. The structure itself, referred to as the joint butt structure, is sufficient to be formed in a customary manner.
【0072】本願諸発明は、次ぎの2つのジョイント・
バット構造を有する光半導体装置に適用して有用であ
る。The present invention relates to the following two joints:
It is useful when applied to an optical semiconductor device having a butt structure.
【0073】その第1は、実施例2に示した例である。
即ち、それは、光射出部と、前記光射出部と結晶学的に
接合された第1の光導波路と、前記第1の光導波路の出
射端面側に結晶学的に接合された第2の光導波路を少な
くとも有し、少なくとも前記第1および第2の光導波路
の膜厚が出射端面に向かって連続的に減少することを特
徴とする光半導体装置である。The first is the example shown in the second embodiment.
That is, it comprises a light emitting portion, a first optical waveguide crystallographically joined to the light emitting portion, and a second optical waveguide crystallographically joined to the exit end face side of the first optical waveguide. An optical semiconductor device having at least a waveguide, wherein at least the thickness of the first and second optical waveguides decreases continuously toward the emission end face.
【0074】第2の例は、光射出部と、前記光射出部と
バットジョイントを構成するビームスポット変換器部と
有し、前記ビームスポット変換器部の光導波路の膜厚が
出射端面に向かって連続的に減少し且つ当該ビームスポ
ット変換器部の光導波路内部にバットジョイントを1個
以上有することを特徴とする光半導体装置である。The second example has a light emitting section, a beam spot converter section forming a butt joint with the light emitting section, and the film thickness of the optical waveguide of the beam spot converter section is directed toward the emission end face. An optical semiconductor device characterized by having one or more butt joints inside the optical waveguide of the beam spot converter section.
【0075】この光導波路の膜厚が出射端面に向かって
連続的に減少する方式は、ビームスポット変換部での損
失が小さく、有機金属気相成長(MOCVD)法による
選択成長技術を用いることにより半導体レーザ装置等の
光素子との集積化も容易であるという特徴がある。この
膜厚テーパ型ビームスポット変換器においては、光導波
路のコア内を伝搬してきた光がコア膜厚の減少によりコ
ア内に閉じ込められずにコアの外部にまで広がり、出射
端面においてビームスポット径が拡大される。その結
果、出射端面からのレーザ光の広がり角が狭くなり、光
ファイバ等との結合効率を向上させる機能を有するもの
である。The method in which the film thickness of the optical waveguide is continuously reduced toward the emission end face is such that the loss at the beam spot conversion portion is small, and the selective growth technique by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is used. There is a feature that integration with an optical element such as a semiconductor laser device is easy. In this film thickness tapered beam spot converter, the light propagating in the core of the optical waveguide spreads to the outside of the core without being confined in the core due to the decrease in the core film thickness, and the beam spot diameter at the emission end face is reduced. It is enlarged. As a result, the divergence angle of the laser light from the emission end face is reduced, and the function of improving the coupling efficiency with an optical fiber or the like is provided.
【0076】MOCVD法選択成長による膜厚テーパ形
成の原理は、誘電体マスク近傍において成長に用いる有
機金属原料がマスク上を横方向に拡散し、マスク開口領
域の成長速度が増大することを利用している。この為、
選択成長による誘電体マスク周辺の膜厚分布は指数関数
的な分布形状となる。従って、通常のMOCVD成長条
件において得られる膜厚は誘電体マスク近傍を1とした
場合、誘電体マスクから無限に離れた位置において1/
3程度である。尚、この膜厚テーパ形成の原理は既に知
られたものである。即ち、図13Dの例のように、光導
波路22の膜厚にテーパを持たせる場合、結晶成長の為
の誘電体によるマスクの面積を、光導波路の内部より出
射面に向って減少させれば良い。この減少の度合などに
よって、光導波路22の膜厚にテーパの度合が制御され
る。The principle of film thickness taper formation by MOCVD selective growth is based on the fact that the organic metal material used for growth is diffused in the lateral direction on the mask near the dielectric mask and the growth rate of the mask opening region is increased. ing. Because of this,
The film thickness distribution around the dielectric mask by the selective growth has an exponential distribution shape. Therefore, when the film thickness obtained under normal MOCVD growth conditions is 1 near the dielectric mask, it is 1 / at a position infinitely distant from the dielectric mask.
It is about 3. The principle of the formation of the film thickness taper is already known. That is, when the thickness of the optical waveguide 22 is tapered as in the example of FIG. 13D, the area of the mask made of a dielectric for crystal growth can be reduced from the inside of the optical waveguide toward the emission surface. good. The degree of taper in the film thickness of the optical waveguide 22 is controlled by the degree of the decrease or the like.
【0077】尚、本例を具体的に例示する。SiNマス
ク開口部には膜厚が連続的に減少するInGaAsP膜
厚テーパ光導波路層6が形成される。この膜厚テーパ光
導波路層の第1のバットジョイント部から150μmの
位置での膜厚は約150nm、組成波長は約1.07μ
mである。This example will be specifically described. In the SiN mask opening, an InGaAsP thickness tapered optical waveguide layer 6 whose thickness is continuously reduced is formed. The thickness of the tapered optical waveguide layer at a position 150 μm from the first butt joint is about 150 nm, and the composition wavelength is about 1.07 μm.
m.
【0078】実施例1と同様に結晶成長ではまず多重量
子井戸活性層を成長し、その後、活性層部を絶縁体でマ
スクし光導波路層を成長した。膜厚テーパ光導波路層6
の形成の為のマスクの形状以外は、前記の実施例の手順
と基本的に同様である。図13Aより図13Dを参酌
し、製造工程に従って、本願発明の構成を説明する。As in Example 1, in the crystal growth, a multiple quantum well active layer was first grown, and then the active layer was masked with an insulator to grow an optical waveguide layer. Tapered optical waveguide layer 6
The procedure is basically the same as that of the above embodiment, except for the shape of the mask for forming the mask. The configuration of the present invention will be described according to the manufacturing process with reference to FIGS. 13A to 13D.
【0079】結晶成長では、まず多重量子井戸(MQ
W)活性層を成長し、その後、活性層部を絶縁体でマス
クし、活性層領域に接続される光導波路層を成長した。
まず、通例のMOCVD法により、n型(100)In
P基板25上にn型InPの基板側のクラッド層(厚さ
0.1μm)25、活性層領域21、及び絶縁膜90を
形成する。ここで、活性層領域21は、第1の光閉じ込
め層、MQW活性層(発振波長1.3μm)、および第
2の光閉じ込め層を有する。当該歪MQW活性層の例
は、InGaAsP(6nm厚)を井戸層31としIn
GaAsP(組成波長1.10μm、10nm厚)を障
壁層32とする歪MQW活性層で、その周期は9周期で
ある。本願発明において、実用的には半導体レーザ装置
は量子井戸構造を有する活性層領域、多重量子井戸構造
の活性層領域、あるいは歪多重量子井戸構造の活性層領
域などが用いられる。これらの構造は通例のものを用い
て十分である。その他の実施の形態においても同様であ
る。In crystal growth, first, a multiple quantum well (MQ
W) An active layer was grown, and thereafter, the active layer portion was masked with an insulator, and an optical waveguide layer connected to the active layer region was grown.
First, an n-type (100) In is formed by a usual MOCVD method.
An n-type InP substrate-side cladding layer (thickness: 0.1 μm) 25, an active layer region 21, and an insulating film 90 are formed on a P substrate 25. Here, the active layer region 21 has a first optical confinement layer, an MQW active layer (with an oscillation wavelength of 1.3 μm), and a second optical confinement layer. In the example of the strained MQW active layer, InGaAsP (6 nm thick) is
A strained MQW active layer using GaAsP (having a composition wavelength of 1.10 μm and a thickness of 10 nm) as a barrier layer 32, and its period is nine. In the present invention, a semiconductor laser device practically uses an active layer region having a quantum well structure, an active layer region having a multiple quantum well structure, or an active layer region having a strained multiple quantum well structure. Conventional structures are sufficient for these structures. The same applies to other embodiments.
【0080】尚、多重量子井戸構造の井戸層は概ね3n
mより7nm程度の範囲の厚さ、障壁層は概ね6nmよ
り12nm程度の範囲の厚さを多用する。多重量子井戸
構造の積層は概ね3周期より12周期の範囲が多用され
る。The well layer of the multiple quantum well structure has a thickness of about 3n.
The thickness in the range of about 7 nm to about 7 nm and the thickness of the barrier layer in the range of about 6 nm to about 12 nm are frequently used. The stacking of the multiple quantum well structure generally uses a range of about 12 to 3 periods.
【0081】次に、このMQW層の活性層領域に対応す
る領域上に絶縁体層(例えば、SiN層)90を形成す
る。本願発明に係わる追加的な光導波路を形成する領域
を開口部とする所望の形状のSiNパターン90を作製
する。こうして、この絶縁体層のパターン領域をマスク
される領域として、マスク開口部のMQW層をエッチン
グにより除去する(図13B)。Next, an insulator layer (for example, a SiN layer) 90 is formed on a region corresponding to the active layer region of the MQW layer. A SiN pattern 90 having a desired shape is formed with an opening in a region where an additional optical waveguide according to the present invention is formed. Thus, the MQW layer at the mask opening is removed by etching, using the pattern region of the insulator layer as a masked region (FIG. 13B).
【0082】さらに、この絶縁体層90のパターン領域
をマスクされる領域として周知のMOCVD法選択成長
により、InGaAsP光導波路層(バット・ジョイン
ト:Butt Joint)部の組成波長1.10μ
m、厚さ300nm)22を成長する(図13C)。Further, the composition wavelength of the InGaAsP optical waveguide layer (But Joint: Butt Joint) portion is 1.10 μm by the well-known MOCVD selective growth using the pattern region of the insulator layer 90 as a region to be masked.
m, thickness 300 nm) 22 (FIG. 13C).
【0083】その後、絶縁膜90は一旦除去し、通常の
BH型の(Buried Hetero struct
ure type)レーザ構造を形成する為、実施例1
の場合と同様に、ストライプ状の絶縁膜を形成する。こ
の絶縁膜91の領域をマスク領域として、前記活性層領
域21、n型の基板側のクラッド層26をエッチングに
よって除去する。こうして、メサストライプが形成され
る。次いで、前記メサストライプの両側にp型InP層
45、及びn型InP層46を形成する。これらの各層
はいわゆる埋め込み層である。Thereafter, the insulating film 90 is once removed, and a normal BH type (Buried Heterostructure) is used.
Example 1 for forming a laser structure
As in the case of (1), a striped insulating film is formed. Using the region of the insulating film 91 as a mask region, the active layer region 21 and the cladding layer 26 on the n-type substrate side are removed by etching. Thus, a mesa stripe is formed. Next, a p-type InP layer 45 and an n-type InP layer 46 are formed on both sides of the mesa stripe. Each of these layers is a so-called buried layer.
【0084】次いで、前記工程でマスクとして用いた絶
縁体層を除去し、こうして準備した半導体積層体上に、
第2のクラッド層27としてp−InP層(厚さ:4μ
m)を、通例のMOCVD法(Metal−Organ
ic Chemical Vapor Deposit
ion Method)によって結晶成長する(図13
D)。Next, the insulator layer used as a mask in the above step is removed, and the thus prepared semiconductor laminate is
A p-InP layer (thickness: 4 μm) as the second cladding layer 27
m) is replaced by a conventional MOCVD method (Metal-Organ
ic Chemical Vapor Deposit
(Ion Method) for crystal growth (FIG. 13)
D).
【0085】その後、SiO2マスクを除去して、LD
部直上部にコンタクト層48及びp型電極35を形成し
た。さらに、基板裏面にn型電極36を形成した後、両
端面の劈開を行う。本願発明においては、当該半導体積
層体の全面ではなく、前記活性層領域に対応する領域に
一対の電極35、36が設けられる。電極35の形成に
際しては、その下部にいわゆるコンタクト層48が通例
形成される。After that, the SiO 2 mask is removed, and the LD
A contact layer 48 and a p-type electrode 35 were formed immediately above the portion. Furthermore, after the n-type electrode 36 is formed on the back surface of the substrate, both end faces are cleaved. In the present invention, the pair of electrodes 35 and 36 are provided not in the entire surface of the semiconductor laminate but in a region corresponding to the active layer region. When the electrode 35 is formed, a so-called contact layer 48 is generally formed below the electrode 35.
【0086】本実施例では10層の多重量子井戸層を用
い、La=300μm、Lb=400μmの構造とし
た。このため、マルチモードの隣り合う波長間隔δλが
0.34nmとなった。この例では、1Gbit/sで
の動作時の発振スペクトル分散は0.87nmと小さか
った。図12の本実施例の光通信装置の構成例を示す。
図4の例とは、光源自体の構成が異なる為、レンズ7が
省略されている点が異なる。他の点は基本的に図4の例
と同様であるので、その詳細説明は省略する。In the present embodiment, a structure in which La = 300 μm and Lb = 400 μm is used using 10 multiple quantum well layers. Therefore, the adjacent wavelength interval δλ of the multimode was 0.34 nm. In this example, the oscillation spectrum dispersion during operation at 1 Gbit / s was as small as 0.87 nm. 13 illustrates a configuration example of the optical communication device according to the present embodiment of FIG.
The difference from the example of FIG. 4 is that the lens 7 is omitted because the configuration of the light source itself is different. The other points are basically the same as those in the example of FIG. 4, and the detailed description thereof will be omitted.
【0087】本例では、駆動回路は1Gb/sで動作
し、このときの光ファイバーの伝送距離は損失限界の3
0kmと従来の3倍の伝送が可能となった。In this example, the drive circuit operates at 1 Gb / s, and the transmission distance of the optical fiber at this time is 3 which is the loss limit.
Transmission of 0 km, which is three times that of conventional transmission, has become possible.
【0088】尚、本実施例では、多重量子井戸活性層に
ドーピングをしない半導体レーザを使用した送信装置に
ついて述べたが多重量子井戸活性層の障壁層のみにp型
のドーパントを導入するp型変調ドープ構造でも同様の
効果が得られることは言うまでもない。In this embodiment, the transmitting apparatus using the semiconductor laser in which the multiple quantum well active layer is not doped has been described. However, p-type modulation in which a p-type dopant is introduced only into the barrier layer of the multiple quantum well active layer is described. Needless to say, the same effect can be obtained even with a doped structure.
【0089】次に、外部共振器を用いた本願発明の例を
説明する。図16は外部共振器を用いた半導体レーザ装
置の例を示す概略説明図である。本例では活性領域を有
する部分は通例の半導体レーザ素子の構成を有する。即
ち、半導体基板、例えばInP基板25上に第1のクラ
ッド層26、活性領域として多重量子井戸活性層21、
第2のクラッド層27が形成される。こうした半導体積
層体の端面をへき開した後、一方のへき開面に誘電体反
射膜23及び他方に誘電体の低反射膜24bが配され
る。尚、符号35は上部の第1の電極、36は下部の第
2の電極である。前記の低反射膜24bに対向してレン
ズ53及び半反射鏡54が配される。この例では、誘電
体反射鏡23と半反射鏡54によって、当該共振器の反
射面が構成され、ファブリ・ペロー共振器が構成され
る。レーザ光は前記半反射鏡54側より、共振器の外部
に取り出される。従って、本例では、半導体積層体に内
蔵される活性領域の共振器の長さ方向の長さがLa、一
方、低反射膜24bと半反射鏡(ハーフミラー)54と
の距離がLbに相当する。Next, an example of the present invention using an external resonator will be described. FIG. 16 is a schematic explanatory view showing an example of a semiconductor laser device using an external resonator. In this example, the portion having the active region has the structure of a general semiconductor laser device. That is, a first cladding layer 26 on a semiconductor substrate, for example, an InP substrate 25, a multiple quantum well active layer 21 as an active region,
A second cladding layer 27 is formed. After cleaving the end face of such a semiconductor laminate, the dielectric reflection film 23 is disposed on one cleavage surface and the dielectric low reflection film 24b is disposed on the other. Reference numeral 35 denotes an upper first electrode, and reference numeral 36 denotes a lower second electrode. A lens 53 and a semi-reflective mirror 54 are arranged facing the low reflection film 24b. In this example, the dielectric reflecting mirror 23 and the semi-reflecting mirror 54 form the reflecting surface of the resonator, and form a Fabry-Perot resonator. The laser light is taken out of the resonator from the semi-reflective mirror 54 side. Therefore, in this example, the length in the longitudinal direction of the resonator of the active region incorporated in the semiconductor laminate is La, and the distance between the low reflection film 24b and the semi-reflection mirror (half mirror) 54 is Lb. I do.
【0090】本例によっても、低コスト化ならびに伝送
距離を拡大せしめ得る光送信装置を提供することが出来
る。According to the present embodiment, it is also possible to provide an optical transmitter capable of reducing the cost and extending the transmission distance.
【0091】[0091]
【発明の効果】本願発明は、1Gb/s以上の高速で動
作で、且つ光ファイバによる伝送のより長距離を確保し
た光通信に供し得る光送信装置を提供することが出来
る。且つ、本願発明は低コストで提供することが可能で
ある。According to the present invention, it is possible to provide an optical transmission device which can operate at a high speed of 1 Gb / s or more and which can be used for optical communication in which transmission over an optical fiber has a longer distance. In addition, the present invention can be provided at low cost.
【図1】図1は光ファイバにおける伝送波長と伝送距離
の関係の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a relationship between a transmission wavelength and a transmission distance in an optical fiber.
【図2】図2は複数のゼロ分散波長を有する光ファイバ
における伝送波長と伝送距離の関係の例を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a relationship between a transmission wavelength and a transmission distance in an optical fiber having a plurality of zero dispersion wavelengths.
【図3】図3は半導体レーザの発振スペクトル分散幅と
伝送距離の関係の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a relationship between an oscillation spectrum dispersion width of a semiconductor laser and a transmission distance;
【図4】図4は本願発明の光通信装置の例を示す構成図
である。FIG. 4 is a configuration diagram illustrating an example of an optical communication device according to the present invention.
【図5】図5は本願発明の係る半導体レーザ装置の例の
光の進行方向に平行な面での断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to a light traveling direction of an example of a semiconductor laser device according to the present invention.
【図6】図6は多重量子井戸構造の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a multiple quantum well structure.
【図7】図7は本願発明の係る半導体レーザ装置の例の
光の進行方向に交差する面での断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, taken along a plane intersecting the light traveling direction.
【図8】図8はマルチモード発振のモードの波長間隔と
発振スペクトルの分散幅との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between a wavelength interval of a multi-mode oscillation mode and a dispersion width of an oscillation spectrum.
【図9】図9は光ファイバを用いた光伝送における伝送
速度と伝送距離の関係の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a relationship between a transmission speed and a transmission distance in optical transmission using an optical fiber.
【図10】図10はマルチモード発振の波形の例を示す
図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a multi-mode oscillation waveform.
【図11】図11は本願発明の係る半導体レーザ装置の
別な例の光の進行方向に平行な面での断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of another example of the semiconductor laser device according to the present invention, taken along a plane parallel to a light traveling direction.
【図12】図12は本願発明の光通信装置の別な例を示
す構成例である。FIG. 12 is a configuration example showing another example of the optical communication device of the present invention.
【図13】図13は本願発明に係る半導体レーザ装置を
製造工程順に示した断面図である。FIG. 13 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to the present invention in the order of manufacturing steps.
【図14】図14は本願発明に係る半導体レーザ装置を
別な製造工程順に示した断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing the semiconductor laser device according to the present invention in another manufacturing process order;
【図15】図15は本願発明の係る半導体レーザ装置の
例の製造工程中の状態の光の進行方向に平行な面での断
面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to a light traveling direction during a manufacturing process of the example of the semiconductor laser device according to the present invention.
【図16】図16は本願発明の係る半導体レーザ装置の
例の光の進行方向に平行な面での断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to a light traveling direction of an example of a semiconductor laser device according to the present invention.
1:半導体レーザ、1':モード拡大器付半導体レー
ザ、2:レーザ駆動回路、3:温度補償回路、4:受光
器、5:抵抗、6:温度センサ、7:レンズ、8:光フ
ァイバ、21、41:多重量子井戸活性層、22:半導
体導波路層、23、24b:誘電体反射鏡、25:半導
体基板、26:第1のクラッド層、27:第2のクラッ
ド層、28:テーパー状半導体導波路層、31:井戸
層、32:障壁層、33:光閉じ込め層、35:第1の
電極、36:第2の電極、42:第1のクラッド層、4
3:第2のクラッド層、44:別な第2のクラッド層、
45:p−InP埋め込み層、46:第1の埋め込み
層、47:第2の埋め込み層、48:コンタクト層、4
9:p−InP基板、50:第1の電極、51:第2の
電極、52:絶縁膜、53:レンズ、54:半反射鏡、
90:絶縁膜、91:ストライプ状の絶縁膜。1: semiconductor laser, 1 ': semiconductor laser with mode expander, 2: laser drive circuit, 3: temperature compensation circuit, 4: light receiver, 5: resistance, 6: temperature sensor, 7: lens, 8: optical fiber, 21, 41: multiple quantum well active layer, 22: semiconductor waveguide layer, 23, 24b: dielectric reflector, 25: semiconductor substrate, 26: first cladding layer, 27: second cladding layer, 28: taper Semiconductor waveguide layer, 31: well layer, 32: barrier layer, 33: light confinement layer, 35: first electrode, 36: second electrode, 42: first cladding layer, 4
3: a second cladding layer, 44: another second cladding layer,
45: p-InP buried layer, 46: first buried layer, 47: second buried layer, 48: contact layer, 4
9: p-InP substrate, 50: first electrode, 51: second electrode, 52: insulating film, 53: lens, 54: semi-reflective mirror,
90: Insulating film, 91: Striped insulating film.
Claims (10)
光源が、その信号光が波長1.24μm以上のマルチモ
ード発振であり、且つその伝送速度が1Gbit/s以
上であり、且つ前記マルチモード発振の信号光が有する
隣接するモードの波長間隔が0.5nm以下であること
を可能とする半導体レーザ装置であることを特徴とする
光送信装置。1. A light source comprising: a light source; and a driving unit for the light source, wherein the light source is a multi-mode oscillator whose signal light has a wavelength of 1.24 μm or more, and has a transmission speed of 1 Gbit / s or more, and An optical transmission device, which is a semiconductor laser device that enables a wavelength interval between adjacent modes of the multi-mode oscillation signal light to be 0.5 nm or less.
光源がファブリ・ペロ型共振器を有する半導体レーザ装
置であり、且つ半導体レーザ装置が、その信号光が波長
1.24μm以上のマルチモード発振であり、且つその
伝送速度が1Gbit/s以上であり、且つ前記マルチ
モード発振の信号光が有する隣接するモードの波長間隔
が0.5nm以下であることを可能とすることを特徴と
する光送信装置。2. A semiconductor laser device having a light source and a driving unit for the light source, wherein the light source has a Fabry-Perot type resonator, and the semiconductor laser device has a signal light having a wavelength of 1.24 μm or more. Multi-mode oscillation, a transmission speed of 1 Gbit / s or more, and a wavelength interval between adjacent modes included in the multi-mode oscillation signal light can be 0.5 nm or less. Optical transmitter.
光源がファブリ・ペロ型の共振器及び多重量子井戸構造
を有する活性領域を有し、前記ファブリ・ペロ型共振器
の共振器の長さより前記活性領域の長さが短い半導体レ
ーザ装置であり、且つ当該半導体レーザ装置よりの信号
光が波長1.24μm以上のマルチモード発振であり、
且つその伝送速度が1Gbit/s以上であり、且つ前
記マルチモード発振の信号光が有する隣接するモードの
波長間隔が0.5nm以下であることを可能とすること
を特徴とする光送信装置。3. A Fabry-Perot resonator comprising a Fabry-Perot resonator and an active region having a multiple quantum well structure. A semiconductor laser device in which the length of the active region is shorter than the length of the semiconductor laser device, and the signal light from the semiconductor laser device is multi-mode oscillation having a wavelength of 1.24 μm or more;
In addition, the transmission speed is 1 Gbit / s or more, and the wavelength interval between adjacent modes included in the multi-mode oscillation signal light can be 0.5 nm or less.
射面が、当該半導体レーザ装置を構成する半導体積層体
の所定の表面に形成されていることを特徴とする請求項
第2項より第3項のいずれかに記載の光送信装置。4. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein the two reflection surfaces of the Fabry-Perot resonator are formed on predetermined surfaces of a semiconductor laminate constituting the semiconductor laser device. 4. The optical transmission device according to claim 3.
射面の、少なくとも1つが当該半導体レーザ装置を構成
する半導体積層体の表面より離間して形成されているこ
とを特徴とする請求項第2項より第3項のいずれかに記
載の光送信装置。5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein at least one of the two reflecting surfaces of the Fabry-Perot resonator is formed apart from the surface of the semiconductor laminate constituting the semiconductor laser device. 4. The optical transmission device according to any one of items 2 to 3.
が500μm以上であることを特徴とする請求項第2項
より第5項のいずれかに記載の光送信装置。6. The optical transmission device according to claim 2, wherein the Fabry-Perot resonator has a resonator length of 500 μm or more.
あることを特徴とする請求項第2項より第6項のいずれ
かに記載の光送信装置。7. The optical transmission device according to claim 2, wherein a length of said active region is 400 μm or less.
物半導体材料を有して構成された多重量子井戸構造のい
ずれかであることを特徴とする請求項第3項より第7項
のいずれかに記載の光送信装置。8. The multiple quantum well structure according to claim 3, wherein the multiple quantum well structure is any one of a multiple quantum well structure including an InP-based compound semiconductor material. The optical transmission device according to claim 1.
源に光学的に接続された光伝送路とを有し、前記光源
が、その信号光が波長1.24μm以上のマルチモード
発振であり、且つその伝送速度が1Gbit/s以上で
あり、且つ前記マルチモード発振の信号光が有する隣接
するモードの波長間隔が0.5nm以下であることを可
能とする半導体レーザ装置であることを特徴とする光伝
送システム。9. A light source comprising: a light source; a driving unit of the light source; and an optical transmission line optically connected to the light source, wherein the light source is a multi-mode oscillator whose signal light has a wavelength of 1.24 μm or more. And a semiconductor laser device having a transmission speed of 1 Gbit / s or more, and a wavelength interval between adjacent modes of the multimode oscillation signal light of 0.5 nm or less. Optical transmission system.
光源に光学的に接続された光ファイバとを有し、前記光
源が、その信号光が波長1.24μm以上のマルチモー
ド発振であり、且つ前記マルチモ−ド発振の信号光が有
する隣接するモ−ドの波長間隔が少なくとも1.0nm
以下であり、その伝送速度と前記マルチモ−ド発振の信
号光が有する隣接するモ−ドの波長間隔との関係が、伝
送速度が5Gbit/sの場合に前記隣接するモ−ドの
波長間隔が1.0nm、伝送速度が1Gbit/sの場
合に前記隣接するモ−ドの波長間隔が0.5nm、及び
伝送速度が0.8Gbit/sの場合に前記隣接するモ
−ドの波長間隔が0.4nmでの各特性点を結んだ直線
及びこの直線と結んだ前記隣接するモ−ドの波長間隔が
1.0nmの特性線に対して、前記隣接するモ−ドの波
長間隔が小さく且つ伝送速度が大きい範囲に設定され
て、前記光ファイバに光伝送がなされることを可能とす
ることを特徴とする光伝送システム。10. A light source, a driving unit of the light source, and an optical fiber optically connected to the light source, wherein the light source is a multi-mode oscillation whose signal light has a wavelength of 1.24 μm or more; In addition, the wavelength interval between adjacent modes of the multi-mode oscillation signal light is at least 1.0 nm.
The relationship between the transmission speed and the wavelength interval between adjacent modes of the multi-mode oscillation signal light is as follows. When the transmission speed is 5 Gbit / s, the wavelength interval between adjacent modes is 1.0 nm, when the transmission rate is 1 Gbit / s, the wavelength interval between the adjacent modes is 0.5 nm, and when the transmission rate is 0.8 Gbit / s, the wavelength interval between the adjacent modes is 0. In contrast to a straight line connecting each characteristic point at 4 nm and a characteristic line having a wavelength interval of 1.0 nm between the adjacent modes connected to the straight line, the wavelength interval between the adjacent modes is small and transmission is performed. An optical transmission system, wherein a speed is set in a large range to enable optical transmission to the optical fiber.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285665A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Toyota Motor Corp | Regeneration method of electrochemical device provided with solid electrolyte membrane and electrochemical device provided with solid electrolyte membrane |
| JP2011119312A (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
| JP2017005127A (en) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 株式会社島津製作所 | Laser device |
| JP6210186B1 (en) * | 2017-03-23 | 2017-10-11 | 三菱電機株式会社 | Optical semiconductor device |
-
2001
- 2001-06-27 JP JP2001194055A patent/JP2002064241A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285665A (en) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Toyota Motor Corp | Regeneration method of electrochemical device provided with solid electrolyte membrane and electrochemical device provided with solid electrolyte membrane |
| JP2011119312A (en) * | 2009-12-01 | 2011-06-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Semiconductor laser device |
| JP2017005127A (en) * | 2015-06-11 | 2017-01-05 | 株式会社島津製作所 | Laser device |
| JP6210186B1 (en) * | 2017-03-23 | 2017-10-11 | 三菱電機株式会社 | Optical semiconductor device |
| WO2018173215A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | 三菱電機株式会社 | Optical semiconductor element |
| CN110431720A (en) * | 2017-03-23 | 2019-11-08 | 三菱电机株式会社 | Optical semiconductor element |
| CN110431720B (en) * | 2017-03-23 | 2021-01-08 | 三菱电机株式会社 | Optical semiconductor element |
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