米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社日立製作所

発明の名称 半導体レ−ザ装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−164050
公開日 平成6年(1994)6月10日
出願番号 特願平4−306677
出願日 平成4年(1992)11月17日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】薄田 利幸
発明者 岡井 誠
要約 目的
アナログ信号伝送システムに必要な低変調歪みかつ高光出力の半導体レ−ザを実現する。

構成
n型InP基板10表面に周期が240nmの回折格子1を作製する。回折格子1上に規格化結合係数を0.8から1.0に設定する結晶成長を行う。成長する層は以下の通りである。n型InGaAsPガイド層2、InGaAsP活性層3、p型InGaAsPガイド層4、p型InPクラッド層5、InGaAsPキャップ層6。次に端面をへき開で作製した後、前端面に無反射コ−ティング7(反射率1%)、後端面に反射コ−ティング8(反射率90%)を施す。
特許請求の範囲
【請求項1】光の伝播する方向に均一な周期の屈折率の摂動を有する分布帰還型半導体レ−ザ装置において、前端面の反射率が1%以下、後端面の反射率が90%以上であり、上記屈折率の摂動の強さを表わす規格化結合係数が0.8から1.0であることを特徴とする半導体レ−ザ装置。
【請求項2】請求項1に記載した半導体レ−ザ装置において、半導体レ−ザの活性層が量子井戸構造を有することを特徴とする半導体レ−ザ装置。
【請求項3】請求項1又は2に記載した半導体レ−ザ装置を送信用光源として用いたことを特徴とするアナログ伝送システム。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体レ−ザ装置、更に詳しく言えば、光の伝播する方向に均一な周期の屈折率の摂動を有する分布帰還型半導体レ−ザ装置、特にアナログ光伝送の送信用光源として使用される半導体レ−ザ装置及びそれを用いたアナログ伝送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、アナログ光通信では、音声や画像信号を直接光源で光信号に変換して送信し、受信側で原信号に復調する。アナログ光通信は伝送に要する帯域が狭くてよいので周波数分割多重により伝送情報量を多くすることができ、また、送受信装置の回路規模が小さくて経済的であり、短距離の伝送に使用されている。アナログ光通信の送信用光源として分布帰還型半導体レ−ザが用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】アナログ光通信の送信用光源には種々の条件が要求されるが、特に変調歪を少なくすること及び高光出力をえることが極めて重要である。しかしながら、分布帰還型半導体レ−ザ装置について、低変調歪み化及び高光出力化という観点から、端面反射率を考慮に入れた構造最適化の例はない。
【0004】従って、本発明の目的は、素子構造の最適化により、アナログ信号伝送システムに必要な低変調歪かつ高光出力の半導体レ−ザ装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明の半導体レ−ザ装置においては、分布帰還型半導体レ−ザ装置において、前端面の反射率が1%以下、後端面の反射率が90%以上とし、上記屈折率の摂動の強さを表わす規格化結合係数を0.8から1.0とする。分布帰還型半導体レ−ザにおいて、変調歪みを与える本質的な原因は、共振器方向での光の不均一な分布である。本発明では、屈折率の摂動の強さを表わす規格化結合係数を最適化することにより、光の分布を平坦化して変調歪みを低減する。
【0006】
【作用】分布帰還型半導体レ−ザ−では、その共振器方向に不均一な光の分布が本質的に存在する。この不均一な光分布のために、駆動電流の変化とともに閾値利得、αth(レーザ発振のし安さの目安となるキャリアの量)が変化する。そのため光出力−電流特性に非線形が現われ変調歪みの原因となる。この光分布は、レーザ端面の反射率と規格化結合係数κLの値により変化する。そこで、本発明は、レーザ端面の反射率が実現可能で、かつ理想状態に近い状態におけるレーザ端面の反射率と規格化結合係数κLの最適化を求めた。
【0007】図2は、駆動電流の変化に対する閾値利得αthの変化を、規格化結合係数κLの関数として示す。縦軸は閾値電流で駆動した場合の規格化閾値利得と閾値の4倍で駆動した場合の閾値利得の差δαthLである。閾値利得の差δαthLが小さいほど、変調歪みが少ない。すなわち、規格化結合係数が0.8から1.0の時に、変調歪みが低く抑えられることがわかる。図2は、レーザ端面の反射率を高光出力化のために前端面の反射率を1%、後端面の反射率を90%とした場合の関係を示す。また、両端面での回折格子の位相の組み合わせ144通りについてδαthLを計算し、最高値と最低値をプロットした。ここでは安定に縦単一モ−ドで発振する場合(主モ−ドと副モ−ドの規格化閾値利得差が0.3以上)についてのみプッロトした。
【0008】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明による半導体レ−ザ−装置の一実施例の側断面図である。n型InP基板表面に周期が240nmの回折格子1を作製する。次に有機金属気層成長法により、基板上にエピタキシャル成長を行なう。 結晶成長前の昇温時に流すガス量を調整することにより、規格化結合係数を0.8から1.0に設定する。成長する層は以下の通りである。n型InGaAsPガイド層2、InGaAsP活性層3、p型InGaAsPガイド層4、p型InPクラッド層5、InGaAsPキャップ層6。次に、端面をへき開で作製した後、前端面に無反射コ−ティング7(反射率1%)、後端面に反射コ−ティング8(反射率90%)を施す。これにより、高光出力で低変調歪みを得ることができた。周波数f1=500MHzと周波数f2=550MHzのサイン波で、上記半導体レ−ザを直接変調した場合、2f2−f1=600MHzに現われる3次歪みの強度は信号波に比べ、−80dB以下であった。また、この時の平均光出力は20mWである。
【0009】図2は本発明による半導体レ−ザ−装置の他の実施例の側断面図である。本実施例では,活性層として、InGaAs/InGaAsP多重量子井戸活性層9を有する点が図1の実施例と異なる。多重量子井戸構造を導入することにより、スペクトル線幅増大係数が減少し、共振器方向の光強度分布がさらに均一化される。このため、変調歪みをさらに低減することができた。周波数f1=500MHzと周波数f2=550MHzのサイン波でこのレ−ザを直接変調した場合、2f2−f1=600MHzに現われる3次歪みの強度は信号波に比べ、 −90dB以下であった。また、この時の平均光出力は20mWである。
【0010】図4は上記図1又は2に示した分布型半導体レ−ザ装置を送信光源として用いたアナログ信号伝送システムの構成を示す。光送信機10は上記分布型半導体レ−ザ装置を送信光源とし、50チャンネル分の電気信号で直接アナログ変調して周波数分割多重を行う。変調された光信号を光ファイバ11を通じて伝送した後、光受信器12で電気信号に変換したのち復調する。伝送後の3次変調歪みは、信号レベルに対して、−70dB以下であった。
【0011】
【発明の効果】本発明により、アナログ伝送システムにおける送信用光源として最適な低変調歪みかつ高光出力半導体レ−ザを得ることができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013