JPH09199806A - Polarization-modulatable semiconductor laser, light source device using the same, optical communication system, and optical communication system - Google Patents
Polarization-modulatable semiconductor laser, light source device using the same, optical communication system, and optical communication systemInfo
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- JPH09199806A JPH09199806A JP8023176A JP2317696A JPH09199806A JP H09199806 A JPH09199806 A JP H09199806A JP 8023176 A JP8023176 A JP 8023176A JP 2317696 A JP2317696 A JP 2317696A JP H09199806 A JPH09199806 A JP H09199806A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】レーザ発振の偏波モードを、電流注入量によっ
て制御するための生産性の良い半導体レーザである。
【解決手段】半導体レーザは、3つ以上に分割した電流
注入領域を有する。電流注入領域の少なくとも1つは非
電流注入状態における活性層2、3が、TMモード光に
対しては水平方向の屈折率導波構造を形成し、TEモー
ド光に対しでは水平方向の屈折率導波構造を形成しな
い。電流注入領域の他の少なくとも1つは非電流注入状
態における活性層2、3が、TEモード光に対しては水
平方向の屈折率導波構造を形成し、TMモード光に対し
では水平方向の屈折率導波構造を形成しない。
(57) Abstract: A semiconductor laser with good productivity for controlling the polarization mode of laser oscillation by the amount of current injection. A semiconductor laser has a current injection region divided into three or more. In at least one of the current injection regions, the active layers 2 and 3 in the non-current injection state form a horizontal refractive index waveguide structure for TM mode light and a horizontal refractive index for TE mode light. Does not form a waveguide structure. In at least one of the current injection regions, the active layers 2 and 3 in the non-current injection state form a refractive index waveguide structure in the horizontal direction for TE mode light, and in the horizontal direction for TM mode light. No index-guiding structure is formed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、高速変調時におい
ても動的波長変動を抑え、安定に高密度の波長多重光通
信を実現するための光通信用光源装置などとして用いら
れる偏波変調可能な半導体レーザおよびそれを用いた光
通信方式、光通信システムなどに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention enables polarization modulation used as a light source device for optical communication for suppressing dynamic wavelength fluctuation even during high-speed modulation and stably realizing high-density wavelength-division multiplexed optical communication. Semiconductor laser, an optical communication system using the same, and an optical communication system.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、光通信分野において伝送容量の拡
大が望まれており、複数の波長あるいは光周波数を1本
の光ファイバに多重させた光周波数多重(光FDM)伝
送の開発が行なわれている。その光FDMにおいて、伝
送容量をなるべく多くするためには、波長間隔を小さく
することが重要である。2. Description of the Related Art In recent years, there has been a demand for expansion of transmission capacity in the field of optical communications, and development of optical frequency division multiplexing (optical FDM) transmission in which a plurality of wavelengths or optical frequencies are multiplexed in one optical fiber has been carried out. ing. In the optical FDM, it is important to reduce the wavelength interval in order to increase the transmission capacity as much as possible.
【0003】そのためには、光源となるレーザの占有周
波数帯域あるいはスペクトル線幅が小さいことが望まし
い。しかし、現状の光通信に用いられている直接強度変
調方式は、変調時のスペクトル線幅が0.3nm程度に
広がってしまい、光FDMには向かない方式であること
が指摘されている。For that purpose, it is desirable that the occupied frequency band or spectrum line width of the laser as the light source is small. However, it is pointed out that the direct intensity modulation method used in the current optical communication is not suitable for optical FDM because the spectrum line width at the time of modulation spreads to about 0.3 nm.
【0004】変調時にスベクトル線幅が広がらない方式
として、外部変調方式や直接偏波変調方式(特開昭62
−42593、特開昭62−144426、特開平2−
159781等)などが考案されている。ここでは、偏
波変調方式に関することを扱おうとしている。As a method for preventing the spread of the vector line width during modulation, an external modulation method or a direct polarization modulation method (JP-A-62-62)
-42593, JP-A-62-144426, JP-A-2-
159781) and the like have been devised. Here, we are trying to deal with the polarization modulation method.
【0005】この偏波変調は以下の如きものである。す
なわち、図34(b)のようにTEとTMモードがスイ
ッチングする点にバイアス電流を固定し、I1を微小矩
形電流△I1で変調すると、図34(c)のように偏波
面がスイッチングする。そして、図34(a)のように
レーザ1000の出力端に偏光子1001を置いてどち
らかの偏波面のみを選択的に取り出すことで、振幅シフ
トキーイング(ASK)変調を行なうものである。この
方式では、通常のDFBレーザ(分布帰還型レーザ)の
構造を工夫するだけで、直接変調するにもかかわらず波
長変動が外部変調方式に比べてさらに小さい。This polarization modulation is as follows. That is, the bias current is fixed to the point of switching TE and TM modes as shown in FIG. 34 (b), when modulating the I 1 a minute rectangular current △ I 1, is polarization as shown in FIG. 34 (c) switching To do. Then, as shown in FIG. 34A, a polarizer 1001 is placed at the output end of the laser 1000 to selectively extract only one of the polarization planes to perform amplitude shift keying (ASK) modulation. In this method, the wavelength variation is smaller than that in the external modulation method, even though direct modulation is performed, only by devising the structure of an ordinary DFB laser (distributed feedback laser).
【0006】原理を簡単に述べる。図34(a)のI1
に変調電流△I1を重畳して流すことで、DFBレーザ
1000内のround tripの位相差が変化す
る。それによって回折格子gによる損失が変化、すなわ
ちしきい値利得が変化するが、TEモードとTMモード
では導波路の有効屈折率が異なるため、位相差の変化の
仕方、すなわちしきい値利得の変化の仕方が異なる。従
って、TEモードとTMモードのしきい値の大小関係を
変化させることができ、これによって偏波変調が可能と
なる。The principle will be briefly described. I 1 in FIG. 34 (a)
The phase difference of the round trip in the DFB laser 1000 is changed by causing the modulation current ΔI 1 to flow in superposition. As a result, the loss due to the diffraction grating g changes, that is, the threshold gain changes. However, since the effective refractive index of the waveguide is different between the TE mode and the TM mode, the phase difference is changed, that is, the threshold gain is changed. The way is different. Therefore, it is possible to change the magnitude relation between the threshold values of the TE mode and the TM mode, which enables polarization modulation.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとしている課題】ところで、従来提
案されている偏波変調DFBレーザは、位相を制御する
ことにより偏波スイッチングを実現しており、利得自体
はあまり変化できない。従って、DFBモードの発振波
長近傍(ブラッグ波長近傍)において、TE/TMの利
得が近くなるように精度良く作製しなければならない。
具体的には、活性層においてTE/TMの利得ピークを
一致させたり、利得ピークと回折格子のブラッグ波長の
位置関係を数nmオーダーで一致させる必要があり、再
現性よく作製するのが難しい。また、回折格子の位相シ
フト量や端面反射による影響も大きいため、シフト量、
無反射コーティング等も精度を要求される。By the way, the conventionally proposed polarization modulation DFB laser realizes polarization switching by controlling the phase, and the gain itself cannot be changed so much. Therefore, in the vicinity of the oscillation wavelength of the DFB mode (in the vicinity of the Bragg wavelength), it is necessary to accurately manufacture the TE / TM so that the gain of TE / TM becomes close.
Specifically, it is necessary to match the TE / TM gain peaks in the active layer, or to match the positional relationship between the gain peaks and the Bragg wavelength of the diffraction grating on the order of several nm, which makes it difficult to manufacture with good reproducibility. Moreover, since the influence of the phase shift amount of the diffraction grating and the end face reflection is large, the shift amount,
Precision is also required for non-reflective coatings.
【0008】また、ある程度精度よく作製したとして
も、作製誤差によって、素子間でTE/TMのしきい値
利得差や初期位相差などがばらつく。その結果、偏波ス
イッチングするためのレーザバイアス電流や、変調振幅
などにばらつきが生じるため生産性がよくない。Even if the devices are manufactured with a certain degree of accuracy, the TE / TM threshold gain difference, the initial phase difference, and the like vary among the elements due to manufacturing errors. As a result, the laser bias current for switching the polarization, the modulation amplitude, and the like vary, resulting in poor productivity.
【0009】よって、本出願に係る第1の発明の目的
は、レーザ発振の偏波モードを、電流注入量によって制
御するための基本的な半導体レーザ構造を提供すること
である(請求項1、2、3、4に対応)。Therefore, an object of the first invention of the present application is to provide a basic semiconductor laser structure for controlling the polarization mode of laser oscillation by the amount of current injection (claim 1, It corresponds to 2, 3, 4).
【0010】本出願に係る第2の発明の目的は、偏波依
存性を有する屈折率導波構造を実現する一手段を提供す
ることである(請求項5に対応)。A second object of the present invention is to provide one means for realizing a refractive index waveguide structure having polarization dependence (corresponding to claim 5).
【0011】本出願に係る第3の発明の目的は、偏波依
存性を有する屈折率導波構造を実現する一手段を提供す
ることである(請求項6に対応)。A third object of the present invention is to provide one means for realizing a refractive index waveguide structure having polarization dependence (corresponding to claim 6).
【0012】本出願に係る第4の発明の目的は、いずれ
の偏波モードにおいても発振する半導体レーザを得るた
めの活性層構造を提供することである(請求項7に対
応)。A fourth object of the present invention is to provide an active layer structure for obtaining a semiconductor laser which oscillates in any polarization mode (corresponding to claim 7).
【0013】本出願に係る第5の発明の目的は、上記構
造の半導体レーザを有する光源装置を提供することであ
る(請求項8に対応)。A fifth object of the present invention is to provide a light source device having the semiconductor laser having the above structure (corresponding to claim 8).
【0014】本出願に係る第6の発明の目的は、上記構
造の半導体レーザを有する光通信システムを提供するこ
とである(請求項9に対応)。A sixth object of the present invention is to provide an optical communication system having the semiconductor laser having the above structure (corresponding to claim 9).
【0015】本出願に係る第7の発明の目的は、上記構
造の半導体レーザを用いた光通信方法を提供することで
ある(請求項10に対応)。A seventh object of the present invention is to provide an optical communication method using the semiconductor laser having the above structure (corresponding to claim 10).
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の半導体
レーザでは、位相を変化させるかわりに、導波路構造を
部分的に変化させることで偏波スイッチングを行えるよ
うにしている。Therefore, in the semiconductor laser of the present invention, polarization switching can be performed by partially changing the waveguide structure instead of changing the phase.
【0017】詳細には、上記目的を達成する第1の発明
の半導体レーザは、電流注入領域を3つ以上に分割した
構造を有し、電流注入領域の少なくとも1つは非電流注
入状態における活性層が、TMモード光に対しては水平
方向の屈折率導波構造を形成し、TEモード光に対して
は水平方向の屈折率導波構造を形成せず、そして電流注
入領域の他の少なくとも1つは非電流注入状態における
活性層が、TEモード光に対しては水平方向の屈折率導
波構造を形成し、TMモード光に対しては水平方向の屈
折率導波構造を形成しないことを特徴とする。More specifically, the semiconductor laser of the first invention for achieving the above object has a structure in which the current injection region is divided into three or more, and at least one of the current injection regions is active in the non-current injection state. The layer forms a horizontal refractive index guiding structure for TM mode light, does not form a horizontal refractive index guiding structure for TE mode light, and at least other of the current injection regions. One is that the active layer in the non-current injection state forms a horizontal refractive index waveguide structure for TE mode light and does not form a horizontal refractive index waveguide structure for TM mode light. Is characterized by.
【0018】以下の如き構成にしてもよい。共振器方向
に少なくとも3つに分割し独立に電流注入可能な構造を
有する半導体レーザにおいて、1つは電流注入により光
を発生する量子井戸活性層を有し、また別の1つは前記
利得領域の量子井戸活性層と同一平面上に、ストライプ
状に量子井戸活性層の平均組成の混晶があり、ストライ
プ状の部分以外は量子井戸構造である導波層を有し、ま
た他の別の1つは前記利得領域の量子井戸活性層と同一
平面上に、ストライプ状に量子井戸構造である導波層を
有し、ストライプ状の部分以外は量子井戸活性層の平均
組成の混晶がある。上記半導体レーザにおいて、電流注
入領域を3つ以上に分割した回折格子を持つ分布帰還構
造(DFB構造)を有する。電流注入により光を発生す
る量子井戸活性層をもつ利得領域と、分布反射器となる
回折格子領域(DBR構造)とを有する半導体レーザに
おいて、前記回折格子領域は前記利得領域を共振器方向
に挟んで2つあり、一方の回折格子領域は前記利得領域
の量子井戸活性層と同一平面上に、ストライプ状に量子
井戸活性層の平均組成の混晶があり、ストライプ状の部
分以外は量子井戸構造である導波層を有し、他方の回折
格子領域は前記利得領域の量子井戸活性層と同一平面上
に、ストライプ状に量子井戸構造があり、ストライプ状
の部分以外は量子井戸活性層の平均組成の混晶である導
波層を有し、前記回折格子領域のストライプ状部分並び
に利得領域内のストライプの延長上の部分に電流注入可
能で、前記回折格子領域と前記利得領域はいずれも独立
に電流制御可能なように共振器方向に3つに電極分離し
ている。The following configuration may be adopted. In a semiconductor laser having a structure capable of independently injecting current into at least three in the cavity direction, one has a quantum well active layer that generates light by current injection, and another one is the gain region. On the same plane as the quantum well active layer, there is a mixed crystal of the average composition of the quantum well active layer in a stripe shape, and a waveguide layer having a quantum well structure other than the stripe-shaped portion is provided. One has a waveguide layer having a quantum well structure in a stripe shape on the same plane as the quantum well active layer in the gain region, and there is a mixed crystal having an average composition of the quantum well active layer except the stripe shape portion. . The above semiconductor laser has a distributed feedback structure (DFB structure) having a diffraction grating in which the current injection region is divided into three or more. In a semiconductor laser having a gain region having a quantum well active layer for generating light by current injection and a diffraction grating region (DBR structure) serving as a distributed reflector, the diffraction grating region sandwiches the gain region in the cavity direction. There are two diffraction grating regions, and one of the diffraction grating regions has a mixed crystal of the average composition of the quantum well active layer in a stripe shape on the same plane as the quantum well active layer of the gain area. And the other diffraction grating region has a quantum well structure in a stripe shape on the same plane as the quantum well active layer of the gain region, and the average of the quantum well active layer except for the stripe-shaped portion. It has a waveguiding layer which is a mixed crystal of composition, and current can be injected into the stripe-shaped portion of the diffraction grating region and a portion on the extension of the stripe in the gain region. Are electrodes separated into three in the resonator direction as is available current controlled independently.
【0019】また、上記目的を達成する第2の発明の半
導体レーザは、前記屈折率導波構造を作製する手段とし
て、活性層の量子井戸構造の部分的無秩序化による屈折
率制御を用いることを特徴とする。In the semiconductor laser of the second invention for achieving the above object, the refractive index control by partially disordering the quantum well structure of the active layer is used as a means for producing the refractive index guiding structure. Characterize.
【0020】また、上記目的を達成する第3の発明の半
導体レーザは、前記屈折率導波構造を作製する手段とし
て、活性層の量子井戸構造を部分的に該量子井戸構造の
平均組成を有するバルク材料で置換することによる屈折
率制御を用いることを特徴とする。In the semiconductor laser of the third invention for achieving the above object, the quantum well structure of the active layer partially has an average composition of the quantum well structure as means for producing the refractive index guiding structure. It is characterized by using refractive index control by replacing with a bulk material.
【0021】また、上記目的を達成する第4の発明の半
導体レーザは、前記半導体レーザの活性層の量子井戸構
造に引っ張り歪量子井戸構造を用いることを特徴とす
る。The semiconductor laser of the fourth invention for achieving the above object is characterized in that a tensile strain quantum well structure is used as the quantum well structure of the active layer of the semiconductor laser.
【0022】また、上記目的を達成する第5の発明の光
源装置は、上記の半導体レーザと、該半導体レーザから
出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発振に
よる光のみを取り出す偏光子とから成ることを特徴とす
る。The light source device of the fifth invention for achieving the above object takes out only the semiconductor laser and the light emitted from the semiconductor laser, and only the light emitted by one of the two polarization modes. And a polarizer.
【0023】また、上記目的を達成する第6の発明の光
通信システムは、上記の半導体レーザと、該半導体レー
ザから出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の
発振による光のみを取り出す偏光子とから成る光源装置
を備えた光送信機、前記偏光板によって取り出された光
を伝送する伝送手段、及び前記伝送手段によって伝送さ
れた光を受信する光受信機から成ることを特徴とする。The optical communication system according to the sixth aspect of the present invention which achieves the above object, is the above semiconductor laser and only the light emitted from one of the two polarization modes of the light emitted from the semiconductor laser. An optical transmitter including a light source device including a polarizer to be extracted, a transmission unit that transmits the light extracted by the polarizing plate, and an optical receiver that receives the light transmitted by the transmission unit. To do.
【0024】また、上記目的を達成する第7の発明の光
通信方法は、上記の半導体レーザと、該半導体レーザか
ら出射する光の内、前記2つの偏波モードの一方の発振
による光のみを取り出す偏光子とから成る光源装置を用
い、所定のバイアス電流に送信信号に応じて変調された
電流を重畳して前記半導体レーザに供給することによっ
て、前記偏光板から送信信号に応じて強度変調された信
号光を取り出し、この信号光を光受信機に向けて送信す
ることを特徴とする。Further, the optical communication method of the seventh invention for attaining the above object is such that only the light emitted by one of the two polarization modes among the light emitted from the semiconductor laser and the semiconductor laser is emitted. Using a light source device composed of a polarizer to be extracted, a current biased according to a transmission signal is superimposed on a predetermined bias current and supplied to the semiconductor laser, whereby the intensity is modulated from the polarizing plate according to the transmission signal. It is characterized in that the extracted signal light is taken out and the signal light is transmitted to an optical receiver.
【0025】具体例に沿って原理を詳細に説明すると、
量子井戸活性層と、無秩序化した量子井戸活性層或は量
子井戸活性層の平均組成と同じ組成で同じ厚さのバルク
活性層(まとめて言えば、量子井戸活性層の平均組成の
混晶)とでは、光の偏波モードに対する屈折率が異なる
ことを利用して、特定の偏波モード光のみ導波する屈折
率導波構造を半導体レーザの導波路の一部に設ける。こ
れまで量子井戸構造ならびに無秩序化した量子井戸構造
の偏波モードに対する屈折率変化が研究されており、そ
の成果は例えば、Y.Suzuki et al.,
AppliedPhysics Letters,
p.2745,Volume 57(1990)などに
おいて述べられている。The principle will be described in detail with reference to specific examples.
A quantum well active layer and a disordered quantum well active layer or a bulk active layer having the same composition and the same thickness as the quantum well active layer (collectively, a mixed crystal of the average composition of the quantum well active layer). In and, utilizing the fact that the refractive index of light with respect to the polarization mode is different, a refractive index waveguide structure that guides only a specific polarization mode light is provided in a part of the waveguide of the semiconductor laser. Up to now, the change of the refractive index of the quantum well structure and the disordered quantum well structure with respect to the polarization mode has been studied. Suzuki et al. ,
Applied Physics Letters,
p. 2745, Volume 57 (1990) and the like.
【0026】論文によれば、以下のようになる。量子井
戸活性層のTEモード光に対する屈折率をnTE QW、量子
井戸活性層のTMモード光に対する屈折率をnTM QW、バ
ルク活性層のTEモード光に対する屈折率をnTE Bulk、
バルク活性層のTMモード光に対する屈折率をnTM Bulk
とする。バルク活性層では屈折率の偏波依存性は少な
く、ほぼnTE Bulk=nTM Bulkであり、これをnBulkとす
る。これらの屈折率の間には以下のような関係がある。 nTE QW>nBulk>nTM QW したがって、中心に量子井戸活性層を用い、周囲にバル
ク活性層を用いた場合はTEモード光の閉じ込めが行わ
れて導波し、TMモード光は散乱する。According to the paper, it is as follows. The refractive index of the quantum well active layer for TE mode light is n TE QW , the refractive index of the quantum well active layer for TM mode light is n TM QW , and the refractive index of the bulk active layer for TE mode light is n TE Bulk ,
The refractive index of the bulk active layer for TM mode light is n TM Bulk
And In the bulk active layer, the polarization dependence of the refractive index is small, and n TE Bulk = n TM Bulk, which is referred to as n Bulk . There is the following relationship between these refractive indices. n TE QW > n Bulk > n TM QW Therefore, when the quantum well active layer is used in the center and the bulk active layer is used in the periphery, TE mode light is confined and guided, and TM mode light is scattered. .
【0027】逆に、中心にバルク活性層を用い、周囲に
量子井戸活性層を用いた場合は、TMモード光の光の閉
じ込めが行われて導波し、TEモード光は散乱する。た
だし、半導体レーザにこの構造を導入しても、単に偏波
フィルタとしてしか機能しないため、偏波スイッチング
は行えない。On the contrary, when the bulk active layer is used in the center and the quantum well active layer is used in the periphery, the TM mode light is confined and guided, and the TE mode light is scattered. However, even if this structure is introduced into the semiconductor laser, polarization switching cannot be performed because it only functions as a polarization filter.
【0028】そこで本発明では、全体に量子井戸活性層
をもつ利得領域と、活性層平面上にストライプ状のバル
ク活性層があり周囲に量子井戸活性層で構成したTMモ
ード光に好適な屈折率導波領域或は屈折率導波構造を有
する回折格子領域と、活性層平面上にストライプ状の量
子井戸活性層があり周囲にバルク活性層で構成したTE
モード光に好適な屈折率導波領域或は屈折率導波構造を
有する回折格子領域とを設け、利得領域と屈折率導波領
域或は各回折格子領域を独立に電流注入可能なように電
極を設ける。屈折率導波領域或は各回折格子領域では、
ストライプ状の領域に電流が集中するような電流狭窄を
行う。Therefore, in the present invention, a gain region having a quantum well active layer as a whole, and a stripe-shaped bulk active layer on the plane of the active layer and a refractive index suitable for the TM mode light constituted by the quantum well active layer in the periphery. A TE having a waveguide region or a diffraction grating region having a refractive index waveguide structure, a stripe-shaped quantum well active layer on the plane of the active layer, and a bulk active layer surrounding the TE region.
A refractive index waveguide region or a diffraction grating region having a refractive index waveguide structure suitable for mode light is provided, and an electrode is provided so that current can be independently injected into the gain region and the refractive index waveguide region or each diffraction grating region. To provide. In the refractive index guiding region or each diffraction grating region,
The current is narrowed so that the current is concentrated in the stripe region.
【0029】屈折率導波領域或は各回折格子領域は電流
注入した場合、利得導波が屈折率導波の効果を上まわ
る。利得導波になった場合、導波光の偏波依存性はな
い。すなわち、利得領域及びTMモード用屈折率導波領
域或はTMモード用屈折率導波構造を有する回折格子領
域に電流注入した場合は、偏波依存性のない領域とTE
モード用の屈折率導波路を持った半導体レーザ(或は偏
波依存性のない導波構造を有する回折格子領域とTEモ
ード用の屈折率導波構造を有する回折格子領域を共振器
とする分布反射型半導体レーザ)になるので、TMモー
ド光はTEモード用の屈折率導波路領域或はTEモード
用の屈折率導波構造を有する回折格子領域で散乱損失
し、半導体レーザはTEモードで発振する。When current is injected into the refractive index guiding region or each diffraction grating region, the gain guiding exceeds the effect of the refractive index guiding. When gain-guided, there is no polarization dependence of the guided light. That is, when current is injected into the gain region and the TM mode refractive index waveguide region or the diffraction grating region having the TM mode refractive index waveguide structure, a region having no polarization dependence and TE
A semiconductor laser having a refractive index waveguide for mode (or a distribution having a diffraction grating region having a waveguide structure having no polarization dependence and a diffraction grating region having a refractive index waveguide structure for TE mode as a resonator) Since it becomes a reflection type semiconductor laser), TM mode light is scattered and lost in the TE mode refractive index waveguide region or the diffraction grating region having the TE mode refractive index waveguide structure, and the semiconductor laser oscillates in the TE mode. To do.
【0030】逆に、利得領域及びTEモード用屈折率導
波領域或はTEモード用屈折率導波構造を有する回折格
子領域に電流注入した場合は、偏波依存性のない領域と
TMモード用の屈折率導波路を持った半導体レーザ(或
は偏波依存性のない導波構造を有する回折格子領域とT
Mモード用の屈折率導波構造を有する回折格子領域を共
振器とする分布反射型半導体レーザ)になるので、TE
モード光はTMモード用の屈折率導波領域或はTMモー
ド用の屈折率導波構造を有する回折格子領域で散乱損失
し、半導体レーザはTMモードで発振する。On the contrary, when current is injected into the gain region and the TE mode refractive index waveguide region or the diffraction grating region having the TE mode refractive index waveguide structure, there is no polarization dependence and TM mode refractive index region. A semiconductor laser having a refractive index waveguide (or a diffraction grating region having a waveguide structure having no polarization dependence and T
TE becomes a distributed reflection type semiconductor laser in which a diffraction grating region having a refractive index guiding structure for M mode is used as a resonator.
The mode light is scattered and lost in the TM mode refractive index waveguide region or the diffraction grating region having the TM mode refractive index waveguide structure, and the semiconductor laser oscillates in the TM mode.
【0031】このことを利用し、利得領域への注入電流
値は一定にし、各屈折率導波領域或は各回折格子領域へ
の電流注入量を交互に変調することにより、発振光の偏
波を変調することができる。この場合、発振モードの変
調をする為の変調電流の振幅をなるべく小さくする為
に、各屈折率導波領域或は各回折格子領域への電流注入
量は少ない量(ゼロではない)と大きな量との間で交互
に変調してもよい。By utilizing this fact, the injection current value to the gain region is made constant, and the amount of current injection to each refractive index guiding region or each diffraction grating region is alternately modulated, whereby the polarization of the oscillated light is changed. Can be modulated. In this case, in order to reduce the amplitude of the modulation current for modulating the oscillation mode as much as possible, the current injection amount into each refractive index waveguide region or each diffraction grating region is small (not zero) and large. And may be alternately modulated.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】実施例1 本発明の第1の実施例を説明する。まず本実施例の半導
体レーザの構成を説明する。図1は本発明によるファブ
リペロー型半導体レーザの基本構成を示す斜視図であ
る。図1においてA−A′断面は図2に示すようになっ
ている。図1においてB−B′断面は図3に示すように
なっている。図1においてC−C′断面は図4に示すよ
うになっている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiment 1 A first embodiment of the present invention will be described. First, the structure of the semiconductor laser of this embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view showing the basic structure of a Fabry-Perot type semiconductor laser according to the present invention. In FIG. 1, the AA 'cross section is as shown in FIG. The BB 'cross section in FIG. 1 is as shown in FIG. The CC ′ cross section in FIG. 1 is as shown in FIG.
【0033】各図において、符号は、1がp型あるいは
n型のいずれかの導電型のInP基板、2が無秩序化し
ていない量子井戸活性層、3が無秩序化した量子井戸活
性層、5が1のInP基板とは逆の導電型を有するIn
Pクラッド層、6がInGaAsキャップ層、7が高抵
抗InP層あるいは1のInP基板と同じ導電型を有す
るInP層、8が絶縁保護膜、91、92、93および
94が電極である。In each drawing, reference numeral 1 denotes a p-type or n-type conductivity type InP substrate, 2 has a disordered quantum well active layer, 3 has disordered quantum well active layers, and 5. In having a conductivity type opposite to that of the InP substrate of No. 1
A P clad layer, 6 is an InGaAs cap layer, 7 is a high resistance InP layer or an InP layer having the same conductivity type as the InP substrate of 1, 8 is an insulating protective film, and 91, 92, 93 and 94 are electrodes.
【0034】本実施例の半導体レーザが偏波変調に好適
なように、構造上、以下に示すような工夫を行ってい
る。この半導体レーザの上面電極は3つに分割され、電
極91下、電極92下および電極93下の領域毎に独立
に電流制御が可能になっている。また、この半導体レー
ザは、量子井戸活性層2、3の無秩序化の有無による水
平方向のわずかな屈折率差を利用するため、活性層の上
下は全体で実質的に均一な厚みのInPで構成し、垂直
方向の有効屈折率分布が場所によって変化しないように
している。In order to make the semiconductor laser of this embodiment suitable for polarization modulation, the following structure has been devised. The upper surface electrode of this semiconductor laser is divided into three parts, and the current can be controlled independently for each of the regions under the electrode 91, the electrode 92 and the electrode 93. Further, since this semiconductor laser utilizes a slight difference in the refractive index in the horizontal direction depending on whether or not the quantum well active layers 2 and 3 are disordered, the upper and lower sides of the active layer are made of InP having a substantially uniform thickness as a whole. However, the effective refractive index distribution in the vertical direction is prevented from changing depending on the place.
【0035】図2、図3および図4に図示したように、
活性層2、3の上側のクラッド5は電流狭窄のため、リ
ッジ型にするが、その脇を高抵抗あるいは基板1と同一
の導電型のInP7で埋めこんで平坦にして、活性層
2、3上が均一な厚みのInPで構成されるようにして
いる。As shown in FIGS. 2, 3 and 4,
The clad 5 on the upper side of the active layers 2 and 3 is of a ridge type because of current confinement, but the sides thereof are filled with InP7 of high resistance or the same conductivity type as the substrate 1 to be flat to form the active layers 2, 3 The upper part is made of InP having a uniform thickness.
【0036】次に、本実施例の半導体レーザの動作を説
明する。説明のために電極92下の領域を利得領域、電
極91下の領域をTMモード用屈折率導波領域、電極9
3下の領域をTEモード用屈折率導波領域と呼ぶ。最初
に無通電状態における各領域の動作について述べる。Next, the operation of the semiconductor laser of this embodiment will be described. For the sake of explanation, the region under the electrode 92 is the gain region, the region under the electrode 91 is the TM mode refractive index waveguide region, and the electrode 9 is
The region under 3 is called the TE mode refractive index guiding region. First, the operation of each region in the non-energized state will be described.
【0037】無通電状態では、電極91下のTMモード
用屈折率導波領域での活性層2、3付近での屈折率分布
の偏波依存性は、図5に示すようになっている。TMモ
ード用屈折率導波領域では電流注入しない場合、垂直方
向の屈折率分布は偏波依存性が無い(図5(c)参
照)。しかし、活性層2、3での水平方向での屈折率分
布は偏波依存性がある。図5で活性層の中心のストライ
プ状に無秩序化した量子井戸活性層部分3と周囲の無秩
序化していない量子井戸活性層部分2では、偏波によつ
て、屈折率の大小関係が逆転している。TEモード光に
対しては、中心のストライプ状に無秩序化した量子井戸
活性層部分3より周囲の無秩序化していない量子井戸活
性層部分2のほうが図5(b)の上部に示すように屈折
率が大きく、TMモード光に対しては、周囲の無秩序化
していない量子井戸活性層部分2より中心のストライプ
状に無秩序化した量子井戸活性層部分3のほうが図5
(b)の下部に示すように屈折率が大きい。In the non-energized state, the polarization dependence of the refractive index distribution near the active layers 2 and 3 in the TM mode refractive index waveguide region under the electrode 91 is as shown in FIG. When current is not injected in the TM mode refractive index guiding region, the vertical refractive index distribution has no polarization dependence (see FIG. 5C). However, the refractive index distribution in the active layers 2 and 3 in the horizontal direction has polarization dependency. In FIG. 5, in the quantum well active layer portion 3 which is disordered in a stripe shape at the center of the active layer and the surrounding undisordered quantum well active layer portion 2, the magnitude relationship of the refractive index is reversed due to polarization. There is. For TE mode light, the surrounding non-disordered quantum well active layer portion 2 has a higher refractive index than that of the central striped quantum well active layer portion 3 as shown in the upper part of FIG. 5 (b). For the TM mode light, the quantum well active layer portion 3 disordered in the central stripe shape is better than the surrounding undisordered quantum well active layer portion 2 in FIG.
As shown in the lower part of (b), the refractive index is large.
【0038】導波光は屈折率の大きな部分に導波するた
め、この場合、TEモード光は周囲の無秩序化していな
い量子井戸活性層部分2に導波し、TMモード光は中心
のストライプ状に無秩序化した量子井戸活性層部分3を
導波する。周囲の無秩序化していない量子井戸活性層部
分2は横幅が広く、スラブ導波路と考えてよいので、T
Eモード光は散乱し導波路に結合しないため損失する。
TMモード光は、中心のストライプ状に無秩序化した量
子井戸活性層部分3に閉じこめられて導波するので、損
失を受けない。Since the guided light is guided to a portion having a large refractive index, in this case, the TE mode light is guided to the surrounding undisordered quantum well active layer portion 2, and the TM mode light is formed in the central stripe shape. Waveguide the disordered quantum well active layer portion 3. Since the surrounding non-disordered quantum well active layer portion 2 has a wide width and can be considered as a slab waveguide,
The E-mode light is scattered and is lost because it is not coupled to the waveguide.
The TM mode light is confined in the quantum well active layer portion 3 which is disordered in the shape of a stripe in the center and is guided, so that no loss occurs.
【0039】無通電状態での電極93下のTEモード用
屈折率導波領域での活性層2、3付近での屈折率分布の
偏波依存性は、図6に示すようになっている。TEモー
ド用屈折率導波領域でも、電流注入しない場合、垂直方
向の屈折率分布は偏波依存性が無い(図6(c)参
照)。しかし、活性層2、3での水平方向での屈折率分
布は偏波依在性がある。図6で活性層の中心のストライ
プ状の無秩序化していない量子井戸活性層部分2と周囲
の無秩序化した量子井戸活性層部分3では、偏波によつ
て、屈折率の大小関係が逆転している。TMモード光に
対しては、中心のストライプ状の無秩序化していない量
子井戸活性層部分2より周囲の無秩序化した量子井戸活
性層部分3のほうが図6(b)の下部に示すように屈折
率が大きく、TEモード光に対しては、周囲の無秩序化
した量子井戸活性層部分3より中心のストライプ状の無
秩序化していない量子井戸活性層部分2のほうが図6
(b)の上部に示すように屈折率が大きい。The polarization dependence of the refractive index distribution in the vicinity of the active layers 2 and 3 in the TE mode refractive index waveguide region under the electrode 93 in the non-energized state is as shown in FIG. Even in the TE mode refractive index waveguide region, the refractive index distribution in the vertical direction has no polarization dependence when no current is injected (see FIG. 6C). However, the refractive index distribution in the horizontal direction in the active layers 2 and 3 has polarization dependence. In FIG. 6, in the striped non-disordered quantum well active layer portion 2 at the center of the active layer and the surrounding disordered quantum well active layer portion 3, the magnitude relationship of the refractive index is reversed due to polarization. There is. For TM mode light, the surrounding disordered quantum well active layer portion 3 has a higher refractive index than the central striped non-disordered quantum well active layer portion 2 as shown in the lower part of FIG. 6 (b). For a TE mode light, the stripe-shaped undisordered quantum well active layer portion 2 in the center of FIG.
As shown in the upper part of (b), the refractive index is large.
【0040】導波光は屈折率の大きな部分に導波するた
め、この場合、TMモード光は周囲の無秩序化した量子
井戸活性層部分3に導波し、TEモード光は中心のスト
ライプ状の無秩序化していない量子井戸活性層部分2を
導波する。周囲の無秩序化した量子井戸活性層部分3は
横幅が広く、スラブ導波路と考えてよいので、TMモー
ド光は散乱し導波路に結合しないため損失する。TEモ
ード光は中心のストライプ状の無秩序化していない量子
井戸活性層部分2に閉じこめられて導波するので、損失
を受けない。Since the guided light is guided to a portion having a large refractive index, in this case, the TM mode light is guided to the surrounding disordered quantum well active layer portion 3, and the TE mode light is disordered in the central stripe shape. The quantum well active layer portion 2 which is not formed is guided. Since the surrounding disordered quantum well active layer portion 3 has a large width and can be considered as a slab waveguide, TM mode light is scattered and is not coupled to the waveguide, and thus is lost. The TE mode light is confined in the central striped non-disordered quantum well active layer portion 2 and guided, so that no loss occurs.
【0041】次に、通電状態における動作について述べ
る。電極91下のTMモード用屈折率導波領域および電
極93下のTEモード用屈折率導波領域は、図5および
図6に示す中心のストライプ状の領域に電流を流すと、
もともと量子井戸活性層の無秩序化で生じた水平方向の
屈折率差はわずかなので、屈折率による水平方向閉じ込
めの結果生じる屈折率導波より、電流注入による利得導
波の効果が顕著になる。利得導波の場合、偏波依存性は
無いので、TEモード光とTMモード光は同じように活
性層の中心部を量子井戸活性層の無秩序化の有無にかか
わらず導波する。Next, the operation in the energized state will be described. In the TM mode refractive index waveguide region under the electrode 91 and the TE mode refractive index waveguide region under the electrode 93, when a current is applied to the central striped region shown in FIGS. 5 and 6,
Since the difference in the refractive index in the horizontal direction originally caused by disordering the quantum well active layer is small, the effect of the gain guiding by the current injection becomes more remarkable than the refractive index guiding caused by the horizontal confinement due to the refractive index. In the case of gain guiding, since there is no polarization dependence, TE mode light and TM mode light are similarly guided through the central portion of the active layer regardless of whether the quantum well active layer is disordered or not.
【0042】半導体レーザ全体の駆動は以下のように行
う。TMモード光で発振させる場合には、利得領域およ
び電極93下のTEモード用屈折率導波領域に通電し、
電極91下のTMモード用屈折率導波領域は無通電とす
る。この場合、TMモード用屈折率導波領域におけるT
Eモード光の散乱損失が多く、半導体レーザはTMモー
ドで発振する。TEモード光で発振させる場合には、利
得領域および電極91下のTMモード用屈折率導波領域
に通電し、電極93下のTEモード用屈折率導波領域は
無通電とする。この場合、TEモード用屈折率導波領域
におけるTMモード光の散乱損失が多く、半導体レーザ
はTEモードで発振する。The entire semiconductor laser is driven as follows. When oscillating with TM mode light, current is applied to the gain region and the TE mode refractive index waveguide region below the electrode 93,
The TM mode refractive index waveguide region below the electrode 91 is not energized. In this case, T in the TM mode refractive index guiding region
The E-mode light has a large scattering loss, and the semiconductor laser oscillates in the TM mode. When oscillating with TE mode light, the gain region and the TM mode refractive index waveguide region under the electrode 91 are energized, and the TE mode refractive index waveguide region under the electrode 93 is non-energized. In this case, the scattering loss of TM mode light in the TE mode refractive index waveguide region is large, and the semiconductor laser oscillates in TE mode.
【0043】したがって、利得領域を定電流で駆動し、
電極91下のTMモード用屈折率導波領域と電極93下
のTEモード用屈折率導波領域に交互に電流を流せば、
半導体レーザの発振光の偏波が変化する偏波変調が行え
る。Therefore, the gain region is driven with a constant current,
If a current is alternately applied to the TM mode refractive index waveguide region below the electrode 91 and the TE mode refractive index waveguide region below the electrode 93,
Polarization modulation that changes the polarization of the oscillation light of the semiconductor laser can be performed.
【0044】なお、本実施例では偏波依存のある屈折率
導波構造を得るために、無秩序化していない量子井戸活
性層2とこれを無秩序化した量子井戸活性層3の組みあ
わせを用いたが、符号3に量子井戸活性層2の平均組成
を持つバルク結晶を用いても同様の結果が得られる。即
ち、平均組成をもつ混晶が用いられる。又、量子井戸活
性層2に引っ張り歪み量子井戸構造を採用すると、TE
モードとTMモードの利得差を小さくできる為、より偏
波変調し易い半導体レーザを得ることができる。In this embodiment, in order to obtain a polarization-dependent refractive index guiding structure, a combination of the non-disordered quantum well active layer 2 and the disordered quantum well active layer 3 was used. However, the same result can be obtained by using a bulk crystal having the average composition of the quantum well active layer 2 as reference numeral 3. That is, a mixed crystal having an average composition is used. When a tensile strained quantum well structure is adopted for the quantum well active layer 2, TE
Since the gain difference between the mode and the TM mode can be reduced, it is possible to obtain a semiconductor laser that is more easily polarization-modulated.
【0045】ところで、本実施例はファブリペロー型の
半導体レーザであるが、活性層の上か下にガイド層を設
けそこに回折格子を形成してDFB構造にすることも出
来る。この場合、利得領域と各屈折率導波領域の回折格
子のピッチは、通常、適当に変える必要がある。例え
ば、TMモード用屈折率導波領域に電流を注入しない状
態でTMモードで発振するときは、電流を注入する利得
領域(必要な場合は、電流を少し注入するTEモード用
屈折率導波領域も)の回折格子の実効的なピッチと電流
を注入しないTMモード用屈折率導波領域の回折格子の
実効的なピッチが、TMモードにおいて一致するように
各領域の回折格子のピッチを変える。この際、TEモー
ド用屈折率導波領域に電流を注入しない状態でTEモー
ドで発振するときは、電流を注入する利得領域(必要な
場合は、電流を少し注入するTMモード用屈折率導波領
域も)の回折格子の実効的なピッチと電流を注入しない
TEモード用屈折率導波領域の回折格子の実効的なピッ
チが、TEモードにおいて一致するようになっているの
がよい。しかし、利用する発振モードにおいてのみ、各
領域の回折格子の実効的なピッチを一致させておけばよ
い場合もある。電流注入量が少なくて、各領域の実効的
なピッチが各モードにおいて実質的に等しいときは、回
折格子のピッチは全領域で等しくしてもよい。By the way, although the present embodiment is a Fabry-Perot type semiconductor laser, it is also possible to form a DFB structure by providing a guide layer above or below the active layer and forming a diffraction grating there. In this case, the pitch of the diffraction grating in the gain region and each refractive index guiding region usually needs to be changed appropriately. For example, when oscillating in the TM mode without injecting current into the TM mode refractive index guiding region, a gain region into which current is injected (if necessary, a small amount of current is injected into the TE mode refractive index guiding region Also, the pitch of the diffraction grating of each region is changed so that the effective pitch of the diffraction grating of (2) and the effective pitch of the diffraction grating of the TM mode refractive index guiding region in which no current is injected match in the TM mode. At this time, when oscillating in TE mode without injecting current into the TE mode refractive index guiding region, a gain region into which current is injected (if necessary, a small amount of current is injected into the TM mode refractive index guiding region It is preferable that the effective pitch of the diffraction grating in the region (1) and the effective pitch of the diffraction grating in the TE mode refractive index waveguide region in which no current is injected coincide with each other in the TE mode. However, there is a case where the effective pitches of the diffraction gratings in the respective regions may be matched only in the oscillation mode to be used. When the current injection amount is small and the effective pitch of each region is substantially equal in each mode, the pitch of the diffraction grating may be equal in all regions.
【0046】実施例2 本発明の第2の実施例を説明する。まず本実施例の半導
体レーザの構成を説明する。図7は本発明による分布反
射器を持つ半導体レーザの基本構成を示す斜視図であ
る。図7においてA−A′断面は図8に示すようになっ
ている。図7においてB−B′断面は図9に示すように
なっている。図7においてC−C′断面は図10に示す
ようになっている。 Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described. First, the structure of the semiconductor laser of this embodiment will be described. FIG. 7 is a perspective view showing the basic structure of a semiconductor laser having a distributed reflector according to the present invention. In FIG. 7, the AA 'cross section is as shown in FIG. The BB 'cross section in FIG. 7 is as shown in FIG. In FIG. 7, the CC ′ cross section is as shown in FIG.
【0047】構成は第1の実施例とほぼ同様であるが、
各図に沿って説明すると以下のようになる。各図におい
て、符号は、101がp型あるいはn型のいずれかの導
電型のInP基板、102が無秩序化していない量子井
戸活性層、103が無秩序化した量子井戸活性層、14
1が光ガイド層、105が101のInP基板とは逆の
導電型を有するInPクラッド層、106がInGaA
sキャップ層、107が高抵抗InP層あるいは101
のInP基板と同じ導電型を有するInP層、108が
絶縁保護膜、191、192、193および194が電
極、161および163が回折格子である。The structure is almost the same as that of the first embodiment,
It will be as follows when it explains along each figure. In each drawing, reference numeral 101 is a p-type or n-type conductivity type InP substrate, 102 is an undisordered quantum well active layer, 103 is a disordered quantum well active layer, 14
1 is an optical guide layer, 105 is an InP clad layer having a conductivity type opposite to that of the InP substrate 101, and 106 is InGaA.
s cap layer, 107 is a high resistance InP layer or 101
InP layer having the same conductivity type as that of the InP substrate, 108 is an insulating protective film, 191, 192, 193 and 194 are electrodes, and 161 and 163 are diffraction gratings.
【0048】本実施例の半導体レーザでも、偏波変調に
好適なように、構造上、以下に示すような工夫を行って
いる。この半導体レーザの上面電極は3つに分割され、
電極191下、電極192下および電極193下の領域
毎に独立に電流制御が可能になっている。またこの半導
体レーザは量子井戸活性層102、103の無秩序化の
有無による水平方向のわずかな屈折率差を利用するた
め、活性層の上下は全体で実質的に均一な厚みのInP
で構成し、垂直方向の有効屈折率分布が場所によって変
化しないようにしている。Also in the semiconductor laser of this embodiment, the following structure is devised so that it is suitable for polarization modulation. The top electrode of this semiconductor laser is divided into three,
It is possible to independently control the current for each region under the electrode 191, the electrode 192, and the electrode 193. Further, since this semiconductor laser utilizes a slight difference in the refractive index in the horizontal direction depending on whether or not the quantum well active layers 102 and 103 are disordered, InP having a substantially uniform thickness above and below the active layer as a whole.
In order to prevent the effective refractive index distribution in the vertical direction from changing depending on the location.
【0049】図8、図9および図10に図示したよう
に、活性層102、103の上側のクラッド105は電
流狭窄のため、リッジ型にするが、その脇を高抵抗ある
いは基板101と同一の導電型のInPで埋めこんで平
坦にして、活性層102、103上が均一な厚みのIn
Pで構成されるようにしている。As shown in FIGS. 8, 9 and 10, the clad 105 on the upper side of the active layers 102 and 103 is of a ridge type because of current constriction, but the side thereof has a high resistance or is the same as the substrate 101. The active layers 102 and 103 have a uniform thickness by being filled with a conductive type InP so as to be flat.
It is composed of P.
【0050】次に本実施例の半導体レーザの動作を説明
する。説明のために電極191下の領域を領域イ(或は
TMモード用分布反射領域)、電極192下の領域を領
域ロ(或は利得領域)、電極193下の領域を領域ハ
(或はTEモード用分布反射領域)と呼ぶ。Next, the operation of the semiconductor laser of this embodiment will be described. For the sake of explanation, the area under the electrode 191 is area A (or the TM mode distributed reflection area), the area under the electrode 192 is area B (or the gain area), and the area under the electrode 193 is area C (or TE). This is called a mode distributed reflection area).
【0051】最初に無通電状態における各領域の動作に
ついて述べる。無通電状態では、領域イでの活性層付近
での屈折率分布の偏波依存性は図11に示すようになっ
ている。領域イでは、電流注入しない場合、垂直方向の
屈折率分布は偏波依存性が無い(図11(c)参照)。
しかし、活性層102、103での水平方向での屈折率
分布は偏波依存性がある。図11で、活性層の中心のス
トライプ状に無秩序化した量子井戸活性層部分103と
周囲の無秩序化していない量子井戸活性層部分102で
は、偏波によつて、屈折率の大小関係が逆転している。
TEモード光に対しては、中心のストライプ状に無秩序
化した量子井戸活性層部分103より周囲の無秩序化し
ていない量子井戸活性層部分102のほうが図11
(b)に示すように屈折率が大きく、TMモード光に対
しては、周囲の無秩序化していない量子井戸活性層部分
102より中心のストライプ状に無秩序化した量子井戸
活性層部分103のほうが図11(c)に示すように屈
折率が大きい。First, the operation of each region in the non-energized state will be described. In the non-energized state, the polarization dependence of the refractive index distribution near the active layer in the area B is as shown in FIG. In the area B, the refractive index distribution in the vertical direction has no polarization dependence when no current is injected (see FIG. 11C).
However, the refractive index distribution in the horizontal direction in the active layers 102 and 103 has polarization dependency. In FIG. 11, in the quantum well active layer portion 103 which is disordered in a stripe shape at the center of the active layer and the surrounding undisordered quantum well active layer portion 102, the magnitude relationship of the refractive index is reversed by polarization. ing.
For TE-mode light, the surrounding undisordered quantum well active layer portion 102 is shown in FIG. 11 rather than the central stripe-disordered quantum well active layer portion 103.
As shown in (b), in the case of TM mode light, the quantum well active layer portion 103 which is disordered in the shape of a stripe at the center is better than the surrounding undisordered quantum well active layer portion 102. As shown in 11 (c), the refractive index is large.
【0052】導波光は屈折率の大きな部分に導波するた
め、この場合、TEモード光は周囲の無秩序化していな
い量子井戸活性層部分102に導波し、TMモード光は
中心のストライプ状に無秩序化した量子井戸活性層部分
103を導波する。周囲の無秩序化していない量子井戸
活性層部分102は横幅が広く、スラブ導波路と考えて
よいので、TEモード光は散乱し導波路に結合しないた
め損失する。TMモード光は中心のストライプ状に無秩
序化した量子井戸活性層部分103に閉じこめられて導
波するので、損失を受けない。Since the guided light is guided to a portion having a large refractive index, in this case, the TE mode light is guided to the surrounding undisordered quantum well active layer portion 102, and the TM mode light is formed in the central stripe shape. Waveguide through the disordered quantum well active layer portion 103. Since the surrounding non-disordered quantum well active layer portion 102 has a wide width and can be considered as a slab waveguide, TE mode light is scattered and is not coupled to the waveguide, and thus is lost. The TM mode light is confined in the quantum well active layer portion 103 which is disordered in the shape of a stripe in the center and is guided, so that it does not suffer a loss.
【0053】無通電状態での領域ハでの活性層102、
103付近での屈折率分布の偏波依存性は図12に示す
ようになっている。領域ハでも、電流注入しない場合、
垂直方向の屈折率分布は偏波依存性が無い(図12
(c)参照)。しかし、活性層102、103での水平
方向での屈折率分布は偏波依在性がある。図12で、活
性層の中心のストライプ状の無秩序化していない量子井
戸活性層部分102と周囲の無秩序化した量子井戸活性
層部分103では、偏波によつて、屈折率の大小関係が
逆転している。TMモード光に対しては、中心のストラ
イプ状の無秩序化していない量子井戸活性層部分102
より周囲の無秩序化した量子井戸活性層部分103のほ
うが図12(c)に示すように屈折率が大きく、TEモ
ード光に対しては、周囲の無秩序化した量子井戸活性層
部分103より中心のストライプ状の無秩序化していな
い量子井戸活性層部分102のほうが図12(b)に示
すように屈折率が大きい。The active layer 102 in the region C in the non-energized state,
The polarization dependence of the refractive index distribution near 103 is as shown in FIG. Even in area C, if current is not injected,
The vertical refractive index distribution has no polarization dependence (Fig. 12).
(C)). However, the refractive index distribution in the horizontal direction in the active layers 102 and 103 has polarization dependence. In FIG. 12, in the stripe-shaped non-disordered quantum well active layer portion 102 in the center of the active layer and the surrounding disordered quantum well active layer portion 103, the magnitude relationship of the refractive index is reversed by polarization. ing. For TM mode light, the central stripe-shaped non-disordered quantum well active layer portion 102
The surrounding disordered quantum well active layer portion 103 has a larger refractive index as shown in FIG. 12C, and is more centered on the TE-mode light than the surrounding disordered quantum well active layer portion 103. The stripe-shaped non-disordered quantum well active layer portion 102 has a larger refractive index as shown in FIG.
【0054】導波光は屈折率の大きな部分に導波するた
め、この場合、TMモード光は周囲の無秩序化した量子
井戸活性層部分103に導波し、TEモード光は中心の
ストライプ状の無秩序化していない量子井戸活性層部分
102を導波する。周囲の無秩序化した量子井戸活性層
部分103は横幅が広く、スラブ導波路と考えてよいの
で、TMモード光は散乱し導波路に結合しないため損失
する。TEモード光は中心のストライプ状の無秩序化し
ていない量子井戸活性層部分102に閉じこめられて導
波するので、損失を受けない。Since the guided light is guided to a portion having a large refractive index, in this case, the TM mode light is guided to the surrounding disordered quantum well active layer portion 103, and the TE mode light is disordered in the central stripe shape. The quantum well active layer portion 102 which has not been converted is guided. Since the surrounding disordered quantum well active layer portion 103 has a wide width and can be considered as a slab waveguide, the TM mode light is scattered and is not coupled to the waveguide, and thus is lost. The TE-mode light is confined in the central stripe-shaped non-disordered quantum well active layer portion 102 and guided, so that no loss occurs.
【0055】次に、通電状態における動作について述べ
る。領域イおよび領域ハは、図11および図12に示す
中心のストライプ状の領域に電流を流すと、もともと量
子井戸活性層の無秩序化で生じた水平方向の屈折率差は
わずかなので、屈折率による水平方向閉じ込めの結果生
じる屈折率導波より、電流注入による利得導波の効果が
顕著になる。利得導波の場合、偏波依存性は無いので、
TEモード光とTMモード光は同じように活性層10
2、103の中心部を量子井戸活性層の無秩序化の有無
にかかわらず導波する。Next, the operation in the energized state will be described. Regions a and c have a small difference in the refractive index in the horizontal direction originally caused by disordering the quantum well active layer when a current is applied to the central striped region shown in FIGS. The effect of gain guiding due to current injection is more pronounced than the index guiding resulting from horizontal confinement. In the case of gain waveguide, since there is no polarization dependence,
The TE mode light and the TM mode light are the same as in the active layer 10.
Waveguiding is performed through the central portions of 2 and 103 regardless of whether the quantum well active layer is disordered or not.
【0056】半導体レーザ全体の駆動は以下のように行
う。TMモード光で発振させる場合には、領域ロおよび
領域ハに通電し、領域イは無通電とする。利得領域であ
る領域ロで発生した光は、共振器を構成する回折格子1
61、163がある領域イおよび領域ハに導波する。The entire semiconductor laser is driven as follows. When oscillating with the TM-mode light, the regions b and c are energized, and the region a is de-energized. The light generated in the region B, which is the gain region, is generated by the diffraction grating 1 that constitutes the resonator.
Waveguides 61 and 163 are provided in regions a and c.
【0057】先に説明したように領域ハでは偏波依存性
がなくTE光およびTM光の両方が反射して帰還する
が、領域イではTEモード光の散乱損失が多いためTE
光の帰還はほとんどなく、相対的にTM光の帰還量が増
すため、半導体レーザはTMモードで発振する。TEモ
ード光で発振させる場合には、領域ロおよび領域イに通
電し、領域ハは無通電とする。利得領域である領域ロで
発生した光は、共振器を構成する回折格子161、16
3がある領域イおよび領域ハに導波する。領域イでは偏
波依存性がなくTE光およTM光の両方が反射して帰還
するが、領域ハではTMモード光の散乱損失が多いため
TM光の帰還はほとんどなく、相対的にTE光の帰還量
が増すため、半導体レーザはTEモードで発振する。As described above, in the area C, there is no polarization dependence and both TE light and TM light are reflected and returned. However, in the area B, TE mode light has a large scattering loss, so TE
The semiconductor laser oscillates in the TM mode because there is almost no feedback of light, and the amount of TM light feedback relatively increases. When oscillating with TE mode light, current is applied to the areas B and A, and no current is applied to the area C. The light generated in the area B, which is the gain area, is transmitted to the diffraction gratings 161 and 16 forming the resonator.
3 propagates to a certain area B and area C. In region B, there is no polarization dependence and both TE light and TM light are reflected and returned, but in region C, there is almost no TM light return because there is a large scattering loss of TM mode light, and TE light is relatively Therefore, the semiconductor laser oscillates in the TE mode.
【0058】したがって、利得領域である領域ロを定電
流で駆動し、領域イと領域ハに交互に電流を流せば、半
導体レーザの発振光の偏波が変化する偏波変調が行え
る。なお、本実施例では偏波依存のある屈折率導波構造
を得るために、無秩序化していない量子井戸活性層10
2とこれを無秩序化した量子井戸活性層103の組みあ
わせを用いたが、符号103に量子井戸活性層102の
平均組成をもつバルク結晶を用いても同様の結果が得ら
れる。Therefore, if the region b, which is the gain region, is driven with a constant current and the current is alternately passed through the regions a and c, the polarization modulation in which the polarization of the oscillation light of the semiconductor laser changes can be performed. In this example, the quantum well active layer 10 which is not disordered in order to obtain a refractive index waveguiding structure having polarization dependence.
Although the combination of 2 and the quantum well active layer 103 in which this is disordered was used, the same result can be obtained by using a bulk crystal having the average composition of the quantum well active layer 102 at 103.
【0059】実施例3 第2の実施例を変形した実施例として活性層付近の層構
成を変えたものを説明する。図13の第3の実施例で
は、活性層102、103の上下に光ガイド層141、
142を備えている。活性層上下に光ガイド層を設け
て、活性層上下の構造を対称にすることにより、導波す
る光のモードの上下方向の強度ピーク位置を活性層10
2、103付近にすることが可能になっている。これに
より、しきい値を小さくすることができる。図13にお
いてA−A′断面は図14に示すようになっている。図
13においてB−B′断面は図15に示すようになって
いる。図13においてC−C′断面は図16に示すよう
になっている。 Example 3 As a modified example of the second example, a modification of the layer structure near the active layer will be described. In the third embodiment of FIG. 13, the light guide layers 141 are formed above and below the active layers 102 and 103, respectively.
142 is provided. By providing an optical guide layer above and below the active layer and making the structures above and below the active layer symmetrical, the vertical intensity peak position of the mode of the guided light can be determined.
It can be around 2,103. As a result, the threshold value can be reduced. A cross section taken along the line AA 'in FIG. 13 is as shown in FIG. The BB 'cross section in FIG. 13 is as shown in FIG. A cross section taken along the line CC 'in FIG. 13 is as shown in FIG.
【0060】電極191下における電流を注入しない状
態での屈折率分布偏波依存性は図17に図示してある。
電極193下における電流を注入しない状態での屈折率
分布偏波依存性は図18に図示してある。The polarization dependence of the refractive index distribution under the condition that the current is not injected under the electrode 191 is shown in FIG.
The polarization dependence of the refractive index distribution under the condition that no current is injected under the electrode 193 is shown in FIG.
【0061】図13乃至図18において、図7での符号
と同じものは同一機能部であることを示す。その他、動
作等は第2の実施例と同じである。13 to 18, the same parts as those in FIG. 7 indicate the same functional parts. The other operations are the same as those in the second embodiment.
【0062】実施例4 図19は、活性層102、103の上側のみ光ガイド層
142があり、その光ガイド層142に回折格子16
1、163が形成されている。 Embodiment 4 In FIG. 19, the light guide layer 142 is provided only above the active layers 102 and 103, and the diffraction grating 16 is provided on the light guide layer 142.
1, 163 are formed.
【0063】平坦な基板101に活性層102、103
および光ガイド層142を形成した後、回折格子16
1、163を加工するので、回折格子上に活性層を形成
する図7や図13の例に比べて、量子井戸構造の平坦性
がよい。これにより、量子効果をより発揮することが出
来、しきい値を小さく更に量子効率を上げることができ
る。図19においてA−A′断面は図20に示すように
なつている。図19においてB−B′断面は図21に示
すようになっている。図19においてC−C′断面は図
22に示すようになっている。電極191下における電
流を注入しない状態での屈折率分布偏波依存性は図23
に図示してある。電極193下における電流を注入しな
い状態での屈折率分布偏波依存性は図24に図示してあ
る。The active layers 102 and 103 are formed on the flat substrate 101.
And after forming the light guide layer 142, the diffraction grating 16
Since 1 and 163 are processed, the flatness of the quantum well structure is better than that of the example of FIGS. 7 and 13 in which the active layer is formed on the diffraction grating. As a result, the quantum effect can be more exerted, the threshold value can be made smaller, and the quantum efficiency can be further increased. In FIG. 19, the AA 'cross section is as shown in FIG. The BB 'cross section in FIG. 19 is as shown in FIG. The CC ′ cross section in FIG. 19 is as shown in FIG. FIG. 23 shows the polarization distribution dependence of the refractive index distribution under the condition that no current is injected under the electrode 191.
Is shown in FIG. The polarization dependence of the refractive index profile under the condition that no current is injected under the electrode 193 is shown in FIG.
【0064】図19乃至図24においても、図7での符
号と同じものは同一機能部であることを示す。その他、
動作等は第2の実施例と同じである。19 to 24, the same symbols as those in FIG. 7 indicate the same functional units. Other,
The operation and the like are the same as those in the second embodiment.
【0065】実施例5 図25は、活性層102、103上下に光ガイド層14
1、142を設けてあり、活性層上側の光ガイド層14
2に回折格子161、163が形成されている。活性層
上下に光ガイド層141、142を設けて、活性層上下
の構造を対称にすることにより、導波する光のモードの
上下方向の強度ピーク位置を活性層102、103付近
にすることが可能になっているうえ、平坦な基板101
に活性層102、103および光ガイド層141、14
2を形成した後、回折格子161、163を加工するの
で、量子井戸構造の平坦性がよい。これにより、第3、
第4の実施例の効果を同時に奏することができる。 Example 5 FIG. 25 shows that the light guide layer 14 is formed above and below the active layers 102 and 103.
1, 142 are provided, and the light guide layer 14 above the active layer is provided.
In FIG. 2, diffraction gratings 161 and 163 are formed. By providing the light guide layers 141 and 142 above and below the active layer and making the structures above and below the active layer symmetrical, the vertical intensity peak position of the mode of the guided light can be near the active layers 102 and 103. Enables and is a flat substrate 101
The active layers 102, 103 and the light guide layers 141, 14
Since the diffraction gratings 161 and 163 are processed after forming 2, the quantum well structure has good flatness. As a result,
The effects of the fourth embodiment can be achieved at the same time.
【0066】図25においてA−A′断面は図26に示
すようになっている。図25においてB−B′断面は図
27に示すようになっている。図25においてC−C′
断面は図28に示すようになっている。電極191下に
おける電流を注入しない状態での屈折率分布偏波依存性
は図29に図示してある。電極193下における電流を
注入しない状態での屈折率分布偏波依存性は図30に図
示してある。In FIG. 25, the AA ′ cross section is as shown in FIG. The BB 'cross section in FIG. 25 is as shown in FIG. In FIG. 25, C-C '
The cross section is as shown in FIG. The polarization dependence of the refractive index profile under the condition that no current is injected under the electrode 191 is shown in FIG. The polarization dependence of the refractive index profile under the condition that no current is injected under the electrode 193 is shown in FIG.
【0067】図25乃至図30においても、図7での符
号と同じものは同一機能部であることを示す。その他、
動作等は第2の実施例と同じである。25 to 30, the same symbols as those in FIG. 7 indicate the same functional units. Other,
The operation and the like are the same as those in the second embodiment.
【0068】次に、分布反射器の回折格子周期の設定に
ついて説明する。通常、半導体レーザを偏波変調して用
いる場合は、(あ)半導体レーザの出射部に偏光子を設
けてTEモード光を出力光として利用する、(い)半導
体レーザの出射部に偏光子を設けてTMモード光を出力
光として利用する、(う)半導体レーザの両偏光モード
を出力光として利用する、という3つの形態がある。Next, the setting of the diffraction grating period of the distributed reflector will be described. Usually, when a semiconductor laser is polarization-modulated and used, (a) a polarizer is provided at the emission part of the semiconductor laser to utilize the TE mode light as output light. (Ii) a polarizer is provided at the emission part of the semiconductor laser. There are three modes in which the TM mode light is provided and used as the output light and both polarization modes of the semiconductor laser are used as the output light.
【0069】(あ)の場合は、得たいTEモード光の波
長及び電流注入する利得領域の導波路、TMモード用分
布反射領域の導波路と電流注入しないTEモード用分布
反射領域の導波路の有効屈折率から各領域の回折格子周
期を計算する。即ち、上記第2乃至第5の実施例の半導
体レーザがTEモード光で発振するときは、TMモード
用分布反射器領域に電流注入が行われている。分布反射
器領域の導波路の有効屈折率は電流注入により0.1%
程度変化する。したがって、この変化分を見積って回折
格子周期を計算すればよい。In the case of (a), the wavelength of the desired TE mode light and the waveguide in the gain region where the current is injected, the waveguide in the TM mode distributed reflection region and the waveguide in the TE mode distributed reflection region where the current is not injected are provided. The diffraction grating period of each region is calculated from the effective refractive index. That is, when the semiconductor lasers of the second to fifth embodiments oscillate in TE mode light, current is injected into the TM mode distributed reflector region. The effective refractive index of the waveguide in the distributed reflector region is 0.1% due to current injection.
The degree changes. Therefore, the diffraction grating period may be calculated by estimating this variation.
【0070】(い)の場合は、得たいTMモード光の波
長及び電流注入する利得領域の導波路、TEモード用分
布反射領域の導波路と電流注入しないTMモード用分布
反射領域の導波路の有効屈折率から各領域の回折格子周
期を計算する。即ち、上記第2乃至第5の実施例の半導
体レーザがTMモード光で発振するときは、TEモード
用分布反射器領域に電流注入が行われている。したがっ
て、電流注入状態でのTEモード用分布反射器領域の導
波路及び電流非注入状態でのTMモード用分布反射器領
域の導波路の有効屈折率を用いて回折格子周期を計算す
ればよい。In the case of (i), the wavelength of the desired TM mode light and the waveguide of the gain region for injecting current, the waveguide of the TE mode distributed reflection region and the waveguide of the TM mode distributed reflection region for no current injection are selected. The diffraction grating period of each region is calculated from the effective refractive index. That is, when the semiconductor lasers of the second to fifth embodiments oscillate in TM mode light, current is injected into the TE mode distributed reflector region. Therefore, the diffraction grating period may be calculated using the effective refractive indices of the waveguide in the TE mode distributed reflector region in the current injection state and the waveguide in the TM mode distributed reflector region in the current non-injection state.
【0071】(う)の場合は、両偏光モードの発振波長
を厳密に一致させることはできないので、目的に応じ
て、いずれかの偏光モードにあわせる。各場合におい
て、電流注入量が比較的少なくて、各領域の実効的なピ
ッチが各モードにおいて実質的に等しいときは、回折格
子のピッチは両分布反射領域で等しくしてもよい。In the case of (u), since the oscillation wavelengths of both polarization modes cannot be exactly matched, either polarization mode is adjusted according to the purpose. In each case, when the current injection amount is relatively small and the effective pitch of each region is substantially equal in each mode, the pitch of the diffraction grating may be equal in both distributed reflection regions.
【0072】ここで(い)および(う)のようにTMモ
ード光の発振を得たい場合に、通常の量子井戸構造では
TEモードとTMモードの利得差が大きすぎて、TMモ
ードで発振しずらい場合がある。これは、通常の量子井
戸構造では伝導帯の電子は主に禁制帯の重い正孔と結合
するため、TEモードの利得が高いからである。このよ
うな場合には、利得領域の活性層に引っ張り歪み量子井
戸構造を採用するとよい。引っ張り歪み量子井戸構造で
は、伝導帯の電子は主に禁制帯の軽い正孔と結合するた
め、TMモードの利得が高くなる。量子井戸に与える引
っ張り歪みの程度により、TEモードとTMモードの利
得の大小関係を変え、目的に応じた半導体レーザを得る
ことができる。Here, when it is desired to obtain TM mode light oscillation as in (i) and (u), the gain difference between the TE mode and the TM mode is too large in the ordinary quantum well structure, and the oscillation occurs in the TM mode. It can be difficult. This is because in the ordinary quantum well structure, the electrons in the conduction band mainly combine with the heavy holes in the forbidden band, so that the TE mode gain is high. In such a case, a tensile strain quantum well structure may be adopted for the active layer in the gain region. In the tensile strained quantum well structure, electrons in the conduction band mainly combine with holes in the forbidden band, so that the TM mode gain increases. Depending on the degree of tensile strain applied to the quantum well, the magnitude relationship between the TE mode gain and the TM mode gain can be changed to obtain a semiconductor laser suitable for the purpose.
【0073】実施例6 図32に、本発明による半導体レーザを波長多重光LA
Nシステムに応用する場合の各端末に接続される光−電
気変換部(ノード)の構成例を示し、図31にそのノー
ド281を用いた光LANシステムの構成例を示す。 Embodiment 6 FIG. 32 shows a semiconductor laser according to the present invention as a wavelength division multiplexed light LA.
FIG. 31 shows a configuration example of an optical-electrical conversion unit (node) connected to each terminal when applied to the N system, and FIG. 31 shows a configuration example of an optical LAN system using the node 281.
【0074】外部に接続された光ファイバ280を媒体
として光信号がノード281に取り込まれ、分岐部27
2によりその一部が波長可変光フィルタ等を備えた受信
装置273に入射する。この受信装置273により所望
の波長の光信号だけ取り出して信号検波を行う。一方、
ノード281から光信号を送信する場合には、上記実施
例の半導体レーザ装置274を信号に従って適当な方法
で駆動し、偏波変調して、偏光板277(これにより偏
波変調信号が振幅強度変調信号に変換される)及びアイ
ソレータ275を通して出力光を分岐部276を介して
光伝送路280に入射せしめる。また、半導体レーザ及
び波長可変光フィルタを2つ以上の複数設けて、波長可
変範囲を広げることもできる。An optical signal is taken into the node 281 by using the optical fiber 280 connected to the outside as a medium, and the branch unit 27
2 causes a part of the light to enter the receiving device 273 equipped with a variable wavelength optical filter or the like. The receiving device 273 extracts only an optical signal having a desired wavelength and performs signal detection. on the other hand,
When the optical signal is transmitted from the node 281, the semiconductor laser device 274 of the above embodiment is driven by an appropriate method in accordance with the signal, polarization modulation is performed, and the polarization plate 277 (which causes the polarization modulation signal to be amplitude intensity modulated). (Converted into a signal) and the output light through the isolator 275 are incident on the optical transmission line 280 through the branching unit 276. Further, the wavelength tunable range can be widened by providing two or more semiconductor lasers and a plurality of wavelength tunable optical filters.
【0075】光LANシステムのネットワークとして、
図31に示すものはバス型であり、AおよびBの方向に
ノードを接続しネットワーク化された多数の端末及びセ
ンタ282を設置することができる。ただし、多数のノ
ードを接続するためには、光の減衰を補償するために光
増幅器を伝送路280上に直列に配することが必要とな
る。また、各端末282にノード281を2つ接続し伝
送路を2本にすることでDQDB方式による双方向の伝
送が可能となる。また、ネットワークの方式として、図
31のAとBをつなげたループ型やスター型あるいはそ
れらを複合した形態のものでも良い。As a network of the optical LAN system,
The one shown in FIG. 31 is a bus type, and a large number of networked terminals and a center 282 can be installed by connecting nodes in the directions A and B. However, in order to connect a large number of nodes, it is necessary to arrange optical amplifiers in series on the transmission line 280 in order to compensate for optical attenuation. In addition, by connecting two nodes 281 to each terminal 282 and using two transmission paths, bidirectional transmission by the DQDB method becomes possible. Further, as a network system, a loop type in which A and B in FIG. 31 are connected, a star type, or a combination thereof may be used.
【0076】実施例7 図33は、本発明の半導体レーザを用いた双方向光CA
TVシステムの構成例を示す模式図である。図33にお
いて、290はCATVセンタ、292は夫々光ファイ
バ291によってセンタ290と接続されたサブセン
タ、293はサブセンタに接続された、各加入者の受像
機である。センタ290は、本発明の光源装置を備え、
複数の画像信号を夫々波長の異なる信号光に載せて、受
像機293に送信する。受像機293は、波長可変光フ
ィルタ及び光検出器を含み、入射した信号光の内、所望
の波長の信号光だけを検出して、モニタに画像を再生す
る。加入者は、波長可変光フィルタの透過波長を変化さ
せることによって、チャネルを選択し、所望の画像を得
ることが出来る。 Example 7 FIG. 33 shows a bidirectional light CA using the semiconductor laser of the present invention.
It is a schematic diagram which shows the structural example of a TV system. In FIG. 33, 290 is a CATV center, 292 is a sub-center connected to the center 290 by an optical fiber 291, and 293 is a receiver of each subscriber connected to the sub-center. The center 290 includes the light source device of the present invention,
A plurality of image signals are mounted on signal lights having different wavelengths and transmitted to the receiver 293. The image receiver 293 includes a variable wavelength optical filter and a photodetector, detects only the signal light of a desired wavelength among the incident signal lights, and reproduces an image on the monitor. The subscriber can select a channel and obtain a desired image by changing the transmission wavelength of the variable wavelength optical filter.
【0077】従来は、DFBレーザの動的波長変動の影
響により、DFBフィルタをこのようなシステムに用い
ることが困難であったが、本発明により可能となった。Conventionally, it was difficult to use the DFB filter in such a system due to the influence of the dynamic wavelength fluctuation of the DFB laser, but the present invention makes it possible.
【0078】さらに、加入者に外部変調器を持たせ、加
入者からの信号をその変調器からの反射光で受け取り
(簡易型双方向光CATVの一形態、例えば、石川、古
田“光CATV加入者系における双方向伝送用LN外部
変調器”,OCS91−82,p.51)、図33のよ
うなスター型ネットワークを構築することで、双方向光
CATVが可能となり、サービスの高機能化が図れる。Further, the subscriber is provided with an external modulator, and the signal from the subscriber is received by the reflected light from the modulator (one form of the simplified type bidirectional optical CATV, for example, Ishikawa, Furuta "optical CATV subscription" By constructing a star type network as shown in FIG. 33, an LN external modulator for two-way transmission in a human system ", OCS91-82, p.51), a two-way optical CATV becomes possible and the service is highly functionalized. Can be achieved.
【0079】[0079]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下に述べるような効果がある。本出願に係る第1の発明
によれば、レーザ発振の偏波モードを、電流注入量によ
って制御できる生産性の良い半導体レーザが得られる。
本出願に係る第2、第3の発明によれば、偏波依存性を
有する屈折率導波構造を実現する一手段が得られる。本
出願に係る第4の発明によれば、いずれの偏波モードに
おいても発振する半導体レーザを得るための活性層構造
が得られる。本出願に係る第5、第6、第7の発明によ
れば、レーザ発振の偏波モードを、電流注入量によって
制御できる生産性の良い半導体レーザを用いて、性能の
良い光源装置、光通信システム、光通信方法を比較的容
易に実現できる。As described above, the present invention has the following effects. According to the first invention of the present application, it is possible to obtain a highly productive semiconductor laser in which the polarization mode of laser oscillation can be controlled by the amount of current injection.
According to the second and third inventions of the present application, one means for realizing a refractive index waveguide structure having polarization dependence can be obtained. According to the fourth invention of the present application, an active layer structure for obtaining a semiconductor laser that oscillates in any polarization mode can be obtained. According to the fifth, sixth, and seventh inventions of the present application, a light source device and optical communication having good performance are achieved by using a semiconductor laser having high productivity, which can control the polarization mode of laser oscillation by the amount of current injection. The system and the optical communication method can be realized relatively easily.
【図1】本発明による第1の実施例であるファブリペロ
ー型半導体レーザの基本構成を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a basic configuration of a Fabry-Perot type semiconductor laser which is a first embodiment according to the present invention.
【図2】図1のA−A′断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1;
【図3】図1のB―B′断面図。3 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG.
【図4】図1のC―C′断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along line CC ′ of FIG.
【図5】図1のA―A′断面における電流を注入しない
状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す図。FIG. 5 is a view showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state of not injecting current in the AA ′ cross section of FIG. 1.
【図6】図1のC―C′断面における電流を注入しない
状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す図。6 is a diagram showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the CC ′ cross section of FIG. 1.
【図7】本発明による第2の実施例である分布反射器を
有する半導体レーザの基本構成を示す斜視図。FIG. 7 is a perspective view showing the basic structure of a semiconductor laser having a distributed reflector according to a second embodiment of the present invention.
【図8】図7のA−A′断面図。8 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
【図9】図7のB−B′断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 7;
【図10】図7のC−C′断面図。10 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 7.
【図11】図7のA−A′断面における電流を注入しな
い状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す図。11 is a view showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the AA ′ cross section of FIG. 7.
【図12】図7のC−C′断面における電流を注入しな
い状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す図。12 is a diagram showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the CC ′ cross section of FIG. 7.
【図13】本発明による第3の実施例である分布反射器
を有する半導体レーザの基本構成を示す斜視図。FIG. 13 is a perspective view showing a basic configuration of a semiconductor laser having a distributed reflector that is a third embodiment according to the present invention.
【図14】図13のA−A′断面図。FIG. 14 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 13;
【図15】図13のB−B′断面図。FIG. 15 is a sectional view taken along line BB ′ of FIG. 13;
【図16】図13のC−C′断面図。16 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
【図17】図13のA−A′断面における電流を注入し
ない状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す
図。FIG. 17 is a diagram showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the AA ′ cross section of FIG. 13;
【図18】図13のC−C′断面における電流を注入し
ない状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す
図。FIG. 18 is a view showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the CC ′ cross section of FIG. 13;
【図19】本発明による第4の実施例である分布反射器
を有する半導体レーザの基本構成を示す斜視図。FIG. 19 is a perspective view showing the basic structure of a semiconductor laser having a distributed reflector according to a fourth embodiment of the present invention.
【図20】図19のA−A′断面図。FIG. 20 is a sectional view taken along line AA ′ of FIG. 19;
【図21】図19のB−B′断面図。21 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
【図22】図19のC−C′断面図。22 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
【図23】図19のA−A′断面における電流を注入し
ない状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す
図。23 is a diagram showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the AA ′ cross section of FIG. 19;
【図24】図19のC−C′断面における電流を注入し
ない状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す
図。24 is a diagram showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the CC ′ cross section of FIG. 19;
【図25】本発明による第5の実施例である分布反射器
を有する半導体レーザの基本構成を示す斜視図。FIG. 25 is a perspective view showing the basic structure of a semiconductor laser having a distributed reflector that is a fifth embodiment according to the present invention.
【図26】図25のA−A′断面図。26 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG.
【図27】図25のB−B′断面図。27 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
【図28】図25のC−C′断面図。28 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 25.
【図29】図25のA−A′断面における電流を注入し
ない状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す
図。29 is a view showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state of not injecting current in the AA ′ cross section of FIG. 25.
【図30】図25のC−C′断面における電流を注入し
ない状態の水平方向及び垂直方向の屈折率分布を示す
図。FIG. 30 is a diagram showing the refractive index distributions in the horizontal direction and the vertical direction in the state in which no current is injected in the CC ′ cross section of FIG. 25.
【図31】本発明の半導体レーザを用いた光LANシス
テムの構成例を示す模式図。FIG. 31 is a schematic diagram showing a configuration example of an optical LAN system using the semiconductor laser of the present invention.
【図32】図31のシステムにおけるノードの構成例を
示す模式図。32 is a schematic diagram showing a configuration example of a node in the system of FIG.
【図33】本発明の半導体レーザを用いた双方向光CA
TVシステムの構成例を示す模式図。FIG. 33 is a bidirectional light CA using the semiconductor laser of the present invention.
The schematic diagram which shows the structural example of a TV system.
【図34】従来例を説明する図。FIG. 34 is a diagram illustrating a conventional example.
l、101 p型あるいはn型のいずれかの導電型
のInP基板 2、102 無秩序化していない量子井戸活性層 3、103 無秩序化した量子井戸活性層 5、105 InP基板とは逆の導電型を有するI
nPクラッド層 6、106 InGaAsキャップ層 7、107 高抵抗InP層あるいはInP基板と
同じ導電型を有するInP層 8、108 絶縁保護膜 91、92、93、94、191、192、193、1
94 電極 141、142 光ガイド層 161、163、g 回折格子 272、276 光分岐部 273 受信装置 274 本発明の半導体レーザ 275 アイソレータ 277、1001 偏光子 280、291 光伝送路 281 ノード 282 端末 290 センタ 292 サブセンタ 293 受像機 1000 半導体レーザ1, 101 p-type or n-type conductivity type InP substrate 2, 102 non-disordered quantum well active layer 3, 103 disordered quantum well active layer 5, 105 opposite conductivity type to InP substrate Have I
nP clad layer 6, 106 InGaAs cap layer 7, 107 High resistance InP layer or InP layer having the same conductivity type as the InP substrate 8, 108 Insulation protective film 91, 92, 93, 94, 191, 192, 193, 1
94 electrodes 141, 142 optical guide layers 161, 163, g diffraction grating 272, 276 optical branching unit 273 receiver 274 semiconductor laser 275 isolator 277, 1001 polarizer 280, 291 optical transmission line 281 node 282 terminal 290 center 292 of the present invention Sub-center 293 Receiver 1000 Semiconductor laser
Claims (10)
つ以上に分割した構造を有し、電流注入領域の少なくと
も1つは非電流注入状態における活性層が、TMモード
光に対しては水平方向の屈折率導波構造を形成し、TE
モード光に対しては水平方向の屈折率導波構造を形成せ
ず、そして電流注入領域の他の少なくとも1つは非電流
注入状態における活性層が、TEモード光に対しては水
平方向の屈折率導波構造を形成し、TMモード光に対し
ては水平方向の屈折率導波構造を形成しないことを特徴
とする半導体レーザ。1. A semiconductor laser comprising a current injection region of 3
The active layer in a non-current-injected state has a structure in which at least one of the current-injected regions is divided into two or more, and forms a horizontal refractive index waveguide structure for the TM mode light.
It does not form a horizontal refractive index guiding structure for mode light, and at least one of the current injection regions has an active layer in a non-current injection state, and a horizontal refraction index for TE mode light. A semiconductor laser characterized in that a refractive index waveguide structure is formed and a horizontal refractive index waveguide structure is not formed for TM mode light.
に電流注入可能な構造を有する半導体レーザにおいて、
1つは電流注入により光を発生する量子井戸活性層を有
し、また別の1つは前記利得領域の量子井戸活性層と同
一平面上に、ストライプ状に量子井戸活性層の平均組成
の混晶があり、ストライプ状の部分以外は量子井戸構造
である導波層を有し、また他の別の1つは前記利得領域
の量子井戸活性層と同一平面上に、ストライプ状に量子
井戸構造である導波層を有し、ストライプ状の部分以外
は量子井戸活性層の平均組成の混晶があることを特徴と
する請求項1記載の半導体レーザ。2. A semiconductor laser having a structure capable of independently injecting current into at least three parts in the cavity direction,
One has a quantum well active layer that generates light by current injection, and the other is a mixture of the average composition of the quantum well active layer in a stripe pattern on the same plane as the quantum well active layer of the gain region. And a waveguide layer having a quantum well structure except for the stripe-shaped portion, and another one is a stripe-shaped quantum well structure on the same plane as the quantum well active layer of the gain region. 2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser has a waveguide layer, and a mixed crystal having an average composition of the quantum well active layer except the stripe-shaped portion.
つ以上に分割した回折格子を持つ分布帰還構造を有する
ことを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ。3. A semiconductor laser comprising a current injection region of 3
2. The semiconductor laser according to claim 1, having a distributed feedback structure having a diffraction grating divided into two or more.
層をもつ利得領域と、分布反射器となる回折格子領域と
を有する半導体レーザにおいて、前記回折格子領域は前
記利得領域を共振器方向に挟んで2つあり、一方の回折
格子領域は前記利得領域の量子井戸活性層と同一平面上
に、ストライプ状に量子井戸活性層の平均組成の混晶が
あり、ストライプ状の部分以外は量子井戸構造である導
波層を有し、他方の回折格子領域は前記利得領域の量子
井戸活性層と同一平面上に、ストライプ状に量子井戸構
造があり、ストライプ状の部分以外は量子井戸活性層の
平均組成の混晶である導波層を有し、前記回折格子領域
のストライプ状部分並びに利得領域内のストライプの延
長上の部分に電流注入可能で、前記回折格子領域と前記
利得領域はいずれも独立に電流制御可能なように共振器
方向に3つに電極分離していることを特徴とする請求項
1記載の半導体レーザ。4. A semiconductor laser having a gain region having a quantum well active layer for generating light by current injection and a diffraction grating region serving as a distributed reflector, wherein the diffraction grating region has the gain region in the cavity direction. There are two sandwiched ones, and one of the diffraction grating regions has a mixed crystal of the average composition of the quantum well active layer in a stripe shape on the same plane as the quantum well active layer of the gain area. The structure has a waveguiding layer, and the other diffraction grating region has a quantum well structure in a stripe shape on the same plane as the quantum well active layer of the gain region. It has a waveguide layer which is a mixed crystal with an average composition, and current can be injected into the stripe-shaped portion of the diffraction grating region and a portion on the extension of the stripe in the gain region. The semiconductor laser of claim 1, wherein the independent electrode separated into three in the resonator direction as current control as possible.
て、活性層の量子井戸構造の部分的無秩序化による屈折
率制御を用いることを特徴とする請求項1乃至4の何れ
かに記載の半導体レーザ。5. The refractive index control by partially disordering a quantum well structure of an active layer is used as a means for producing the refractive index guiding structure, according to any one of claims 1 to 4. Semiconductor laser.
て、活性層の量子井戸構造を部分的に該量子井戸構造の
平均組成を有するバルク材料で置換することによる屈折
率制御を用いることを特徴とする請求項1乃至4の何れ
かに記載の半導体レーザ。6. As a means for producing the refractive index guiding structure, using refractive index control by partially substituting a quantum well structure of an active layer with a bulk material having an average composition of the quantum well structure. 5. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is a semiconductor laser.
に引っ張り歪量子井戸構造を用いることを特徴とする請
求項1乃至6の何れかに記載の半導体レーザ。7. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a tensile strain quantum well structure is used as a quantum well structure of an active layer of the semiconductor laser.
ーザと、該半導体レーザから出射する光の内、前記2つ
の偏波モードの一方の発振による光のみを取り出す偏光
子とから成ることを特徴とする光源装置。8. A semiconductor laser according to any one of claims 1 to 7, and a polarizer for extracting only the light emitted from one of the two polarization modes out of the light emitted from the semiconductor laser. A light source device characterized by the above.
ーザと、該半導体レーザから出射する光の内、前記2つ
の偏波モードの一方の発振による光のみを取り出す偏光
子とから成る光源装置を備えた光送信機、前記偏光板に
よって取り出された光を伝送する伝送手段、及び前記伝
送手段によって伝送された光を受信する光受信機から成
ることを特徴とする光通信システム。9. A semiconductor laser according to any one of claims 1 to 7, and a polarizer for extracting only the light emitted from one of the two polarization modes out of the light emitted from the semiconductor laser. An optical communication system comprising an optical transmitter having a light source device, a transmission means for transmitting the light extracted by the polarizing plate, and an optical receiver for receiving the light transmitted by the transmission means.
レーザと、該半導体レーザから出射する光の内、前記2
つの偏波モードの一方の発振による光のみを取り出す偏
光子とから成る光源装置を用い、所定のバイアス電流に
送信信号に応じて変調された電流を重畳して前記半導体
レーザに供給することによって、前記偏光板から送信信
号に応じて強度変調された信号光を取り出し、この信号
光を光受信機に向けて送信することを特徴とする光通信
方法。10. The semiconductor laser according to claim 1, and 2 of the light emitted from the semiconductor laser.
Using a light source device consisting of a polarizer that extracts only light oscillated in one of the two polarization modes, and supplying to the semiconductor laser by superimposing a current modulated according to a transmission signal on a predetermined bias current, An optical communication method, wherein signal light whose intensity is modulated according to a transmission signal is taken out from the polarizing plate, and the signal light is transmitted to an optical receiver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023176A JPH09199806A (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Polarization-modulatable semiconductor laser, light source device using the same, optical communication system, and optical communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023176A JPH09199806A (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Polarization-modulatable semiconductor laser, light source device using the same, optical communication system, and optical communication system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09199806A true JPH09199806A (en) | 1997-07-31 |
Family
ID=12103335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8023176A Pending JPH09199806A (en) | 1996-01-16 | 1996-01-16 | Polarization-modulatable semiconductor laser, light source device using the same, optical communication system, and optical communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09199806A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6760355B2 (en) | 2000-07-27 | 2004-07-06 | The University Court Of The University Of Glasgow | Semiconductor laser |
-
1996
- 1996-01-16 JP JP8023176A patent/JPH09199806A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6760355B2 (en) | 2000-07-27 | 2004-07-06 | The University Court Of The University Of Glasgow | Semiconductor laser |
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