JP2770900B2 - 分布反射器及びそれを用いた波長可変半導体レーザ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信分野での光波長
（周波数）多重通信システムにおける送信用光源や、同
期検波用可同調光源および光計測用光源に好適な、波長
可変半導体レーザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】将来の通信情報量の増大に対して、光波
長（周波数）多重通信システムの研究が行われている
が、送信用光源及び同期検波用可同調光源として広範囲
な波長掃引機能が要求されており、また、光計測の分野
からも広域波長帯をカバーする可変波長光源の実現が望
まれている。可変波長光源としては、電流注入により簡
単に波長を掃引できる分布反射型・分布帰還型半導体レ
ーザが数多く研究されている。波長掃引機能付き分布反
射型半導体レーザの実現例として、図５にその構造断面
図を示す（例えば東盛らによるエレクトロニクス・レタ
ーズ（ElectronicsLetters）２４巻２４号、１４８１〜
１４８２頁、１９８８年参照）。図５において、２は活
性導波路層、３は非活性導波路層、１０は回折格子、１
０１は活性領域、１０２及び１０３はそれぞれ前側及び
後側の分布反射領域を示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術においては、分布反射器領域における回折格子のピ
ッチは単一であるため、λ＝２Λｎ_eq（Λ：回折格子の
ピッチ、ｎ_eq：等価屈折率）で決まるブラッグ波長λ近
傍の発振波長は、導波路の等価屈折率ｎ_eqの電気的な等
価屈折率変化量Δｎ_eqで決まっていた。したがって、通
常電流注入による半導体の最大屈折率変化量Δｎ／ｎは
１％程度であるため、上記従来例に示した分布反射型半
導体レーザの波長掃引幅は１００Å程度にとどまり、光
波長多重通信システム用光源としては不十分であるとい
う問題があった。

【０００４】本発明の目的は上記問題を解決し、非活性
導波路領域の等価屈折率変化量Δｎ_eqが従来と同程度
（約１％）でも、活性導波路領域の利得帯域幅（約１０
００Å）にわたって広帯域波長掃引が可能な波長可変半
導体レーザを得ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体基板
上に、該半導体基板より光学的屈折率が大きい光導波路
層と、該光導波路層より屈折率が小さい光閉じ込め層を
それぞれ１層以上含む光導波路で、該光導波路を形成す
る１層以上の層に、周期的な凹凸の形成または周期的な
組成の変化を形成することにより、上記光導波路の等価
屈折率を周期的に変化させて回折格子を形成し、上記回
折格子の周期からＢｒａｇｇの回折条件で決定される波
長をもつ光に対して反射作用を行う分布反射器におい
て、一定領域のなかに回折格子の１周期の長さが微小に
異なる位相シフトが、少なくとも１個所以上存在し、上
記位相シフトを含む回折格子が、上記領域の長さを周期
として少なくとも２周期以上連続して、周期的に形成さ
れた分布反射器を用いた波長可変半導体レーザによって
達成される。

【０００６】

【作用】上記目的を達成するために、回折格子のピッチ
を連続的または断続的に変化し、上記のピッチ変化が回
折格子のピッチより十分長い周期で繰り返し形成した回
折格子を、活性導波路領域の両わきにもつ分布反射構造
の半導体レーザが提案されている（東盛他：特願平４−
４９４２５号）。この方法による分布反射型レーザの構
成例を図６（ａ）に示す。この例の分布反射型半導体レ
ーザでは、前及び後の非活性導波路領域に１０２および
１０３に回折格子１０ａおよび１０ｂが形成されてい
て、前側の非活性導波路領域に形成される回折格子１０
ａは図６（ｂ）に示すようにピッチがΛ_aからΛ_bまで連
続的に変化する領域が、周期Ｍ_f（ただしＭ_f＞Λ_a、
Λ_b）で繰り返し形成されており、同様に後側の非活性
導波路領域に形成される回折格子１０ｂは、ピッチがΛ
_a′からΛ_b′まで連続的に変化領域が周期Ｍ_r（ただし
Ｍ_r＞Λ_a′、Λ_b′）で繰り返し形成されている。前側
の分布反射器の反射特性は図７（ａ）に示すように、波
長λ_a＝２Λ_aｎ_eqから波長λ_b＝２Λ_bｎ_eqまでの間に波
長間隔Δλ_f＝λ₀ ²／２ｎ_eqＭ_f（λ₀＝ｎ_eq（Λ_a＋
Λ_b））で周期的に反射ピークをもつ特性になる。そこ
で、便宜的にこの反射ピーク点の波長をλ₁〜λ_nとす
る。同様に、後側の分布反射器の反射特性は、図７
（ｂ）に示す波長λ_a′＝２Λ_a′ｎ_eqから波長λ_b′＝
２Λ_b′ｎ_eqまでの間に波長間隔Δλ_r＝λ₀ ²／２ｎ_eqＭ
_rで周期的に反射ピークλ₁′〜λ_k′をもつ特性にな
る。ここで、前後の分布反射領域の回折格子のピッチ変
調の周期Ｍ_f及びＭ_rはそれぞれ異なっている。そこで、
上記前及び後側の分布反射領域の屈折率をそれぞれ電気
的に独立に制御すると、λ₁〜λ_nのうちの１波長λ
_i（ｉ＝１−ｎ）にλ₁′〜λ_k′のうちの１つを同調さ
せて、そのλ_i近傍だけでレーザ発振させることができ
る。図７（ｃ）および（ｄ）は、λ₁とλ₂との発振例、
すなわちｉが１及び２の場合を示したものである。この
ように本方法による分布反射型半導体レーザでは、回折
格子を有する前側の非活性導波路領域に形成された電極
に、それぞれ独立に電流を流すかまたは電圧を加えるこ
とによって発振波長を制御するものであり、回折格子の
反射ピーク間の大きな波長跳びを利用して、波長可変範
囲を大幅に拡大できる。

【０００７】しかしながら、上記方法では回折格子のピ
ッチをÅ単位で細かく、しかも数１００μｍの長さにわ
たり正確に描画しなければならない。現在このような回
折格子を形成できるのは、電子ビーム露光方式による微
細加工法だけであるが、この方法でも極めて長い露光時
間を必要とし量産技術としては問題があった。

【０００８】本発明は、上記発明と同等の効果を均一ピ
ッチの回折格子で実現するものであり、電子ビーム露光
における露光時間の大幅な短縮および干渉露光等の量産
性が優れた加工技術の使用を可能にし、上記方法に比べ
大幅に低コストで広帯域波長可変半導体レーザの作製を
可能にするものである。

【０００９】本発明による回折格子の構成の一例を図８
（ａ）に示す。回折格子はある長さＭ_fを単位として周
期的な繰り返し構造になっている。図８（ｂ）に繰り返
しの単位領域構成を示す。回折格子は一定の繰り返しピ
ッチΛ_aで形成されているが、回折格子の数か所で、ピ
ッチが他の部分に比べて長いかまたは短い格子が刻まれ
ている。この部分の前後で回折格子の位相は−あるいは
＋にシフトしており、位相制御領域になっている。
（ｂ）のｐ及びｍで示した部分でそれぞれ＋および−の
位相シフトする。Ａ、Ｂ、Ｃで示した部分の回折格子の
拡大図を図８（ｃ）に示す。Ａ部では回折格子が一定ピ
ッチで形成されている。Ｂ部では中央部にピッチが小さ
い格子が１周期だけ形成され、この点から回折格子のピ
ーク位置はＡに比べて前方にシフトしている。この位相
シフトによって回折格子には位相変調がかかり、等価的
に回折格子のピッチが短くなったのと同様な効果が得ら
れる。Ｃ部では中央にピッチが大きい回折格子が同期形
成され、上記Ｂ部とは逆にピーク位置が後方にシフトし
ている。このため、回折格子はピッチが等価的に長くな
った効果を与える。位相シフトが挿入される間隔は図８
（ｂ）に示すように位置によって変化しており、また中
央部を境に左側で＋の位相シフト、右側で−の位相シフ
トになっているため、等価的には回折格子のピッチが少
しづつ長くなったのと同様な効果を与えている。

【００１０】図９は各単位領域でのｎ番目の回折格子の
ピーク位置をｎに対して描いたものであり、実線で示し
たのが図９における回折格子、破線で示したのが本発に
基づく図 に示す回折格子の場合である。回折格子のピ
ッチが一定の場合には、ピークの位置がｎに対して直線
的に増加する。図６に示す回折格子ではピッチが連続的
に減少しているため、曲線の傾きは次第にゆるやかにな
り全体としては放物線を描く。一方、図８に示す回折格
子では、ピッチが一定であるため傾きが一定の直線にな
るが、位相シフトの部分で不連続に変化し、全体として
図６の回折格子の場合の曲線を直線近似する形になる。
したがって、位相シフトの大きさおよび位相シフトを入
れる間隔を十分小さくすれば、上記実線と破線とはほぼ
一致し、図８の回折格子は図６の回折格子と同様の特性
を示すことがわかる。本発明に基づく図８の回折格子は
ピッチが一定であるため、図６の回折格子に比べてずっ
と容易に形成でき、しかも図６の回折格子と同様な効果
があり、分布反射あるいは分布帰還型半導体レーザの分
布反射器として用いれば、波長可変範囲の大幅な拡大が
可能である。

【００１１】

【実施例】つぎに本発明の実施例を図面とともに説明す
る。図１は本発明の第１実施例として分布反射器を示す
図で、（ａ）は外観図、（ｂ）１単位を構成するユニッ
トを示す図、（ｃ）は各ユニットの構成を示す図、
（ｄ）は光透過特性を示す図である。図１（ａ）におい
て、１はｎ型ＩｎＰ基板、３はバンドギャップ波長が
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、４はｐ型
ＩｎＰクラッド層、１０は位相シフト領域を周期的に含
んだ回折格子である。５はエッチングによって形成され
た装荷型導波路であり、これにより等価屈折率約３．２
の光導波路を形成している。回折格子は２３８０Åの一
定ピッチで形成されており、３３．３６μｍを周期とし
て位相シフトを含んだ構造が周期的に２０周期繰り返さ
れ、全長約６６６μｍの回折格子を形成している。図１
（ｂ）は３３．３６μｍの繰り返しの単位を拡大したも
のであり、１単位は１７のユニットで構成されている。
各ユニットは（ｃ）に示す３種類のユニットで形成され
ている。Ｎｎと記したユニットはピッチが２３８０Åが
ｎ周期で構成される。Ｍｎと記した部分では最初の回折
格子のピッチが１９０４Åになっており、これにより回
折格子の位相がシフトしている。２番目以降の回折格子
は２３８０Åであり全体でｎ周期の回折格子を含む。Ｐ
ｎと記したユニットは先頭のピッチが２８５６Åになっ
ている。図１（ｄ）は（ａ）に示す分布反射器の光透過
特性を光波長に対して測定した結果である。光透過率は
１から光反射率を引いたものにほぼ等しく、上記測定か
ら反射特性を見積ることができる。透過率は約１００Å
間隔で大幅に低下しており、１００Å間隔で反射率のピ
ークが現われていることが判る。上記特性は図６（ｂ）
に示した回折格子の反射特性と同様であり、本発明の分
布反射器の構成によって同様の特性が得られていること
が判る。

【００１２】図２に本発明の第２実施例として波長掃引
機能付き分布反射型半導体レーザを示す。図２におい
て、（ａ）は平面図、（ｂ）は上記平面図に示すＡ−
Ａ′断面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−Ｂ′断面
図、（ｄ）は回折格子の単位構成を示す図である。図２
において、１はｎ型ＩｎＰ基板、２はバンドギャップ波
長が１．５５μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、３は
バンドギャップ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活
性導波路層、４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ（＋）
型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層、６はｐ型ＩｎＰ電流ブロ
ック層、７はｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、８はｎ型電
極、９ａは活性領域１０１に設けたｐ型電極、９ｂは前
側の分布反射器領域１０２に設けたｐ型電極、９ｃは後
側の分布反射器領域１０３に設けたｐ型電極、１０ａは
位相シフトを含む回折格子の領域が周期Ｍ_fで繰り返し
形成された部分、１０ｂは位相シフトを含む回折格子の
領域が周期Ｍ_rで繰り返し形成された部分、１１は上記
活性導波路層２と非活性導波路層３との結合部分であ
る。上記回折格子１０ａは第１実施例と同一の構成で３
３．３６μｍの位相シフトを含む回折格子が２０周期で
約６７０μｍの回折格子を形成している。回折格子１０
ｂの構成は（ｄ）に示すとおりで、３５．７μｍの位相
シフトを含む回折格子が２０周期で約７１０μｍの回折
格子を形成している。

【００１３】上記波長掃引機能付き分布反射型半導体レ
ーザの作製方法を簡単に説明する。最初に有機金属気相
エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ基板１上に
活性導波路層２と非活性導波路層３とを作製する。その
後、上記非活性導波路層３の表面に塗布したレジスト
に、電子ビーム露光法によりピッチが変調された回折格
子のパタンを転写し、該転写パタンをマスクとしてエッ
チングを行い１０ａ及び１０ｂの回折格子を形成する。
そして、横モードを制御するためにストライプ状に導波
路を加工し、再度有機金属気相エピタキシャル成長法を
用いて、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層６、ｎ型ＩｎＰ電流
ブロック層７、ｐ型ＩｎＰクラッド層４およびｐ（＋）
型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次積層したのち、ｐ
型電極９ａ、９ｂ、９ｃおよびｎ型電極８を形成し、さ
らに活性領域１０１に設けたｐ型電極９ａと、回折格子
が形成された部分１０ａ及び１０ｂを有する分布反射器
領域１０２及び１０３に設けたｐ型電極９ｂ、９ｃと
を、それぞれ互いに電気的に分離するために、それらの
結合部分の上方のｐ型電極とｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰ
キャップ層５とを除去する。

【００１４】上記半導体レーザの回折格子では、１０ａ
の部分で位相シフトを含む回折格子構造の繰り返し周期
が３３．３６μｍ、１０ｂの部分では３５．７μｍで繰
り返し形成されている。

【００１５】上記構成の分布反射型半導体レーザでは活
性領域１０１に電流を流すことによってレーザ発振が生
じ、分布反射器領域１０２及び１０３、あるいは位相調
整領域にそれぞれ独立に電流を流したり、電圧を印加す
ることによって発振波長を変化させることができる。上
記活性領域１０１に一定電流を流し、前後の分布反射器
領域１０２及び１０３に設けた電極のうちの９ｂには電
流を流さない状態で、分布反射器領域１０３に設けた電
極９ｃに流す電流を変化させたときの、発振波長の変化
の様子を図８に示す。上記半導体レーザでは図２に示す
ように、分布反射器領域１０３に電流を流すことによっ
て、発振波長が１．５００μｍから１．６００μｍまで
約１００Åおきに変化させることができる。また、上記
状態において、電極９ｂと９ｃに流す電流の差を調整し
て約１００Åおきに変化する発振波長のうちの１つの波
長を選択し、両電極９ｂ、９ｃに流す電流の差を一定に
したままで、両電極の電流を同時に増減することによ
り、発振波長を微調整することが可能である。電極９ｂ
と９ｃに流す電流を同時に変化させたときの発振波長の
変化の様子を図１０に実線で示す。図示のように本半導
体レーザでは、電極９ｂと９ｃとに同時に電流を流すこ
とによって、波長跳びを起しながら発振波長を１００Å
程度変化させることができる。ｐ型電極９ｂ、９ｃに流
す電流を上記手順によって調整することにより、発振波
長の粗調整、微調整を行い、１０００Åの波長範囲にわ
たって任意の発振波長を選択することが可能になる。

【００１６】本実施例では、平坦な透明導波路で形成さ
れ電流注入によって回折格子からの反射光の位相を調整
する、いわゆる位相調整領域を設けていないが、本実施
例の活性領域１０１と分布帰還領域１０２または１０３
の間に、位相調整領域を付加すればより細かい波長調整
が可能になる。

【００１７】本発明による波長掃引機能付き分布帰還型
半導体レーザを第３実施例として図３に示す。図４にお
ける（ａ）は上記分布帰還型半導体レーザの平面図、
（ｂ）は上記平面図に示すＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は上
記平面図に示すＢ−Ｂ′断面図である。図において、１
はｎ型ＩｎＰ基板、２はバンドギャップ波長が１．５５
μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性導波路層、３はバンドギャッ
プ波長が１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ非活性導波路層、
４はｐ型ＩｎＰクラッド層、５はｐ（＋）型ＩｎＧａＡ
ｓＰキャップ層、６はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、７は
ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、８はｎ型電極、９ｄ、９ｅ
は前側の分布帰還領域１０２′に設けた１組の櫛型ｐ電
極、９ｆ、９ｇは後側の分布帰還領域１０３′に設けた
１組の櫛型ｐ電極、１０ａは位相シフトを含む回折格子
の領域が周期Ｍ_fで繰り返し形成された部分、１０ｂは
位相シフトを含む回折格子の領域が周期Ｍ_rで繰り返し
形成された部分である。

【００１８】上記半導体レーザの作製方法を簡単に説明
する。最初に有機金属気相エピタキシャル成長法を用い
て、ｎ型ＩｎＰ基板１上に活性層２と光閉じ込め層３を
作製する。その後、光閉じ込め層３の表面に塗布したレ
ジストに、電子ビーム露光法によりピッチが変調された
回折格子のパタンを転写し、該転写パタンをマスクとし
てエッチングを行い１０ａ及び１０ｂの回折格子を形成
する。つぎに、横モードを制御するためにストライプ状
に導波路を加工し、再度有機金属気相エピタキシャル成
長法を用いて、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層６、ｎ型Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層７、ｐ型ＩｎＰクラッド層４及びｐ
（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ層５を順次作製する。
その後、ｐ型電極９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ及びｎ型電極
８を形成し、さらに、回折格子が形成された部分１０ａ
及び１０ｂを有する分布帰還領域１０２′及び１０３′
に設けられた櫛型ｐ電極９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇとをそ
れぞれ互いに電気的に分離するために、それらの結合部
の上方のｐ型電極及びｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層５を除去する。

【００１９】本実施例の波長掃引機能付き分布反射型半
導体レーザにおける回折格子では、１０ａの部分で位相
シフトを含む回折格子構造の繰り返し周期が３３．３６
μｍ、１０ｂの部分では３５．７μｍで繰り返し形成さ
れている。

【００２０】上記構成の分布帰還型半導体レーザでは、
分布帰還領域１０２′、１０３′に電流を流すことによ
ってレーザ発振が生じ、１組の櫛型ｐ電極９ｄと９ｅ、
または９ｆと９ｇ間の電流の比を調整することでキャリ
ア密度の空間的な分布を作り屈折率を変化させ、これに
よって発振波長を調整することができる。前後の分布帰
還領域１０２′及び１０３′に設けた櫛型電極のうちの
９ｄ、９ｅ、９ｆに一定電流を流してレーザ発振を起し
た状態で、上記分布帰還領域１０３′に設けた櫛型ｐ電
極９ｇに流す電流を変化させたときの、発振波長の変化
は図２と同様になり、１．５００μｍから１．６００μ
ｍまで１００Å間隔で発振波長を変えることができる。

【００２１】また、櫛型ｐ電極９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ
に流す電流値を同時に変化させることにより、図１０の
実線及び破線で示すような波長の微調整も可能である。
このように本実施例の分布帰還型半導体レーザでは、ｐ
型電極９ｄ〜９ｇに流す電流を上記手順で調整すること
によって、発振波長の粗調整、微調整を行い、１０００
Åの波長範囲にわたって任意の発振波長を選択すること
が可能になる。

【００２２】本発明の第４実施例として図４に波長掃引
機能付き分布帰還型半導体レーザの他の例を示す。図に
おいて、（ａ）は上記半導体レーザの平面図、（ｂ）は
上記平面図におけるＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は上記平面
図におけるＢ−Ｂ′断面図である。図において、１′は
ｐ型ＩｎＰ基板、２はバンドギャップ波長が１．５５μ
ｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層、３はバンドギャップ波長が
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ光閉じ込め層、４はｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層、５はｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャッ
プ層、６はｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、７はｎ型ＩｎＰ
電流ブロック層、８′はｐ型電極、９ｄは前側の分布帰
還領域１０２′に設けたｐ型波長制御用電極、９ｆは後
側の分布帰還領域１０３′に設けたｐ型波長制御用電
極、９ｈはｎ型半導体上に形成された共通ｎ電極、１０
ａは位相シフトを含む回折格子の領域が周期Ｍ_fで繰り
返し形成された部分、１０ｂは位相シフトを含む回折格
子の領域が周期Ｍ_rで繰り返し形成された部分、１２は
ｎ型ＩｎＰ導電層である。

【００２３】上記半導体レーザの作製方法を簡単に説明
する。最初に有機金属気相エピタキシャル成長法を用い
て、ｐ型ＩｎＰ基板１′上に活性層２、ｎ型ＩｎＰ導電
層１２、光閉じ込め層３を作製する。その後、上記光閉
じ込め層３の表面に塗布したレジストに、電子ビーム露
光法によりピッチが変調された回折格子のパタンを転写
し、該転写パタンをマスクにしてエッチングを行い１０
ａ及び１０ｂの回折格子を形成する。つぎに横モードを
制御するためにストライプ状に導波路を加工し、再度有
機金属気相エピタキシャル成長法を用いて、ｎ型ＩｎＰ
電流ブロック層７、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層６、ｐ型
ＩｎＰクラッド層４及びｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャ
ップ層５を順次作成する。その後、ｐ型ＩｎＰ電流ブロ
ック層６の一部をエッチングにより除去し、ｎ型ＩｎＰ
電流ブロック層７を露出させ、その上にｎ型共通電極９
ｈを形成する。つぎにｐ型電極９ｄ、９ｆを形成し、さ
らに回折格子が形成された部分１０ａ及び１０ｂを有す
る分布帰還領域１０２′及び１０３′に設けたｐ型電極
９ｄ、９ｆをそれぞれ互いに電気的に分離するために、
それらの中間部分をｐ（＋）型ＩｎＧａＡｓＰキャップ
層５まで除去する。本実施例の波長掃引機能付き分布帰
還型半導体レーザにおける回折格子では、１０ａの部分
では位相シフトを含む回折格子構造の繰り返し周期が３
３．３６μｍ、１０ｂの部分では３５．７μｍで繰り返
し形成されている。

【００２４】上記構成の分布帰還型半導体レーザでは、
基板側ｐ型電極８′とｎ型共通電極９ｈとの間に電流を
流すことにより、活性層２にキャリアが注入され、それ
によってもたらされた光学利得によって分布帰還領域１
０２′、１０３′により決定される波長で発振する。分
布帰還領域１０２′、１０３′の屈折率は、ｐ電極９
ｄ、９ｆと共通電極９ｈとの間の電流による該当領域へ
のキャリア注入によって変化するから、ｐ電極９ｄ、９
ｆへの電流注入によって発振波長を制御することができ
る。

【００２５】基板側ｎ電極に一定電流を流してレーザ発
振を起した状態で、分布帰還領域１０３′に設けた電極
９ｆに流す電流を変化させたときの発振波長の変化は図
２の第２実施例と同様になり１．５００μｍから１．６
００μｍまでの１００Å間隔で発振波長を変えることが
できる。

【００２６】また、電極９ｄ、９ｆに流す電流値を同時
に変化させることにより、図３の実線及び破線で示すよ
うな波長の微調整も可能である。このように本実施例の
分布帰還型半導体レーザでは、ｐ型電極９ｄ、９ｆに流
す電流を上記手順で調整することによって、発振波長の
粗調整、微調整を行い、１０００Åの波長範囲にわたっ
て任意の発振波長を選択することが可能になる。

【００２７】

【発明の効果】上記のように本発明による分布反射器及
びそれを用いた波長可変半導体レーザは、基板上に、該
基板より光学的屈折率が大きい光導波路層と、該光導波
路層より屈折率が小さい光閉じ込め層をそれぞれ１層以
上含む光導波路で、該光導波路を形成する１層以上の層
に、周期的な凹凸の形成または周期的な組成の変化を形
成することにより、上記光導波路の等価屈折率を周期的
に変化させて回折格子を形成し、上記回折格子の周期か
らＢｒａｇｇの回折条件で決定される波長の光に対して
反射作用をもつ分布反射器において、一定長さの領域の
なかに回折格子の１周期の長さが微小に異なる位相シフ
トが少なくとも１個所以上存在し、上記位相シフトを含
む回折格子が、上記領域の長さを周期として少なくとも
２周期以上連続して周期的に形成された分布反射器を用
いて波長可変半導体レーザを構成したことにより、活性
導波路層の利得帯域幅にわたって、広帯域の波長掃引が
制御性よく行える波長可変半導体レーザを得ることがで
きるとともに、上記分布反射器は波長フィルタとして用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である分布反射器を示す図
で、（ａ）は外観図、（ｂ）は回折格子の１単位を構成
するユニットを示す図、（ｃ）は各ユニットの構成を示
す図、（ｄ）は光透過特性を示す図である。

【図２】本発明の第２実施例である波長掃引機能付き分
布反射型半導体レーザを示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は上記平面図に示すＡ−Ａ′断面図、（ｃ）は上
記平面図に示すＢ−Ｂ′断面図、（ｄ）は回折格子のユ
ニット構成を示す図である。

【図３】本発明の第３実施例である波長掃引機能付き分
布帰還型半導体レーザを示す図で、（ａ）は上記半導体
レーザの平面図、（ｂ）は上記平面図に示すＡ−Ａ′断
面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−Ｂ′断面図であ
る。

【図４】本発明の第４実施例である波長掃引機能付き分
布帰還型半導体レーザを示す図で、（ａ）は上記半導体
レーザの平面図、（ｂ）は上記平面図に示すＡ−Ａ′断
面図、（ｃ）は上記平面図に示すＢ−Ｂ′断面図であ
る。

【図５】従来の分布反射型半導体レーザの断面図であ
る。

【図６】参考文献記載の分布反射型半導体レーザを示す
図で、（ａ）は構造図、（ｂ）は回折格子の概念を示す
図である。

【図７】従来の分布反射型半導体レーザによる発振波長
設定方法を示す図で、（ａ）は前側分布反射器領域の反
射ピーク、（ｂ）は後側分布反射器領域の反射ピーク、
（ｃ）はλ₁の発振例、（ｄ）はλ₂の発振例をそれぞれ
示す図である。

【図８】本発明による分布反射器の概念図で、（ａ）は
回折格子の構成、（ｂ）は繰り返し単位、（ｃ）は上記
繰り返し単位における回折格子をそれぞれ示す図であ
る。

【図９】本発明における作用の説明図である。

【図１０】本発明における発振波長の調整の様子を示す
図で、（ａ）は粗調整を示す図、（ｂ）は微調整を示す
図である。

【符号の説明】

１、１′ 基板 ２ 活性導波路層、活性層 ３ 非活性導波路層、光閉じ込め層 １０ 回折格子 １０ａ 回折格子領域が周期Ｍ_fで形成された部分 １０ｂ 回折格子領域が周期Ｍ_rで形成された部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 啓之 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−174181（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−62501（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−61183（ＪＰ，Ａ) 電子情報通信学会技術研究報告 ＯＱ Ｅ92−131（1992）Ｐ．39−44 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上に、該半導体基板より光学的
   屈折率が大きい光導波路層と、該光導波路層より屈折率
   が小さい光閉じ込め層をそれぞれ１層以上含む光導波路
   で、該光導波路を形成する１層以上の層に、周期的な凹
   凸の形成または周期的な組成の変化を形成することによ
   り、上記光導波路の等価屈折率を周期的に変化させて回
   折格子を形成し、上記回折格子の周期からＢｒａｇｇの
   回折条件で決定される波長をもつ光に対して反射作用を
   行う分布反射器において、一定長さの領域のなかに回折
   格子の１周期の長さが微小に異なる位相シフトが、少な
   くとも１個所以上存在し、上記位相シフトを含む回折格
   子が、上記領域の長さを周期として少なくとも２周期以
   上連続して、周期的に形成されていることを特徴とする
   分布反射器。
2. 【請求項２】半導体導波路の所定の領域に形成した活性
   導波路層と、該活性導波路層の前後少なくとも一方に、
   上記活性導波路層に光学的に結合した非活性導波路層を
   有し、非活性導波路領域の一部または全部に回折格子を
   有する分布反射器を形成した波長可変半導体レーザにお
   いて、上記分布反射器の少なくとも１つが、請求項１に
   記載した分布反射器で構成されていることを特徴とする
   波長可変半導体レーザ。
3. 【請求項３】上記請求項１に記載した分布反射器を形成
   する半導体層のうち少なくとも１層が、上記分布反射器
   が反射作用を行う波長帯の光に対して、光学利得を有す
   る活性導波路層により形成されており、上記活性導波路
   層の光増幅作用によって、上記分布反射器の反射波長の
   １つで発振することを特徴とする波長可変半導体レー
   ザ。
4. 【請求項４】上記請求項３に記載した波長可変半導体レ
   ーザにおいて、発振光に対し透明で電流注入によるキャ
   リア密度変化により屈折率を制御できる波長制御層を有
   しており、上記波長制御層への電流注入により発振波長
   を掃引することを特徴とする波長可変半導体レーザ。