JPH03274784A - Semiconductor laser - Google Patents
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、波長を可変でき、かつ、狭いスペクトル線幅
を有する半導体レーザ装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser device that is tunable in wavelength and has a narrow spectral linewidth.
〔従来の技術]
半導体レーザの波長を変化させる方法の一つとして、第
7図に示したように、回折格子などを用いて発光部から
の特定の波長の光を帰還する方法がある。上面電極と下
面電極間に電流を注入することにより、活性層で発生し
た光子は活性層に沿って導波し、一方の光子はへき開面
で反射して活性層に戻り、他方の光子は無反射膜を透過
し、その透過した光子は凸レンズで集光され、回折格子
で選択的に反射して再び活性層に戻り、へき開面と回折
格子とで多重反射をして発振する。その発振した光がへ
き開面から出射される。なお、所望の波長のみを選択的
に反射しうるように回折格子は、回転機構により制御さ
れる。具体的には、回折格子を回転し回折格子の法線に
対する光の入射角を制御し、帰還する光の波長が変化し
、共振器損失に強い波長依存性が導入されるため発振波
長を変化させることができる。[Prior Art] One method of changing the wavelength of a semiconductor laser is to use a diffraction grating or the like to feed back light of a specific wavelength from a light emitting section, as shown in FIG. By injecting a current between the top electrode and the bottom electrode, photons generated in the active layer are guided along the active layer, one photon is reflected from the cleavage plane and returns to the active layer, and the other photon is lost. The photons transmitted through the reflective film are collected by a convex lens, selectively reflected by a diffraction grating, returned to the active layer, and undergo multiple reflections by the cleavage plane and the diffraction grating, causing oscillation. The oscillated light is emitted from the cleavage plane. Note that the diffraction grating is controlled by a rotation mechanism so that only desired wavelengths can be selectively reflected. Specifically, the diffraction grating is rotated to control the incident angle of the light relative to the normal line of the diffraction grating, which changes the wavelength of the feedback light and introduces a strong wavelength dependence to the resonator loss, thereby changing the oscillation wavelength. can be done.
なお、この方法は無反射膜が理想的な特性をもっていれ
ば、へきかい面と回折格子との光学的距離で決まる共振
器のモードの全てで発振する。Note that in this method, if the non-reflection film has ideal characteristics, oscillation will occur in all of the resonator modes determined by the optical distance between the cleavage surface and the diffraction grating.
しかしながら、従来技術では無反射膜の特性が不十分で
ありこれが原因で波長可変帯域中にモードジャンプを起
こすなど調整出来ない領域ができることがあり、発振波
長を連続的に変化させるには、半導体レーザの温度を変
えたりして調整していた。However, in the conventional technology, the characteristics of the anti-reflection film are insufficient, which may cause a region in the wavelength tunable band that cannot be adjusted, such as a mode jump, to continuously change the oscillation wavelength. It was adjusted by changing the temperature.
また、回折格子の微動によって特定の発振モードを選ぶ
ことは再現性に欠けていた。Furthermore, selecting a specific oscillation mode by micro-movement of the diffraction grating lacks reproducibility.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり
、発振波長を利得帯域内で自由に調整でき、かつ狭いス
ペクトル線幅を有する半導体レーザ装置を提供すること
を課題とする。The present invention has been made in view of these circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device whose oscillation wavelength can be freely adjusted within a gain band and which has a narrow spectral linewidth.
[問題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために本発明の半導体レーザ装置に
おいては、
■2個以上の半導体レーザから槽底する複合共振器とし
、
■複合共振器から放出された光のうち所定の波長のみを
選択して帰還させる構造をとった。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, in the semiconductor laser device of the present invention, ■ a composite resonator is formed from two or more semiconductor lasers at the bottom, and ■ light emitted from the composite resonator is The structure is such that only a predetermined wavelength is selected and fed back.
さらに、本発明においては上記複合共振器レーザにC3
(C1eaved Coupled Cavity)レ
ーザと呼ばれる素子を用いている。このC3レーザは文
献rApplied Physics Letter
48(18)、5 May 1986PP1190〜
1192JやrApplied Physics Le
tter 42(8)、15 April 1983
PP650〜652 Jにその構造と原理が示されてい
るように極めて接近して存在する2つの半導体レーザの
活性層が光学的に強く結合している。したがって、いわ
ゆる複合共振器レーザとして動作するが通常のものと異
なり、2つの半導体レーザへの注入電流を制御すること
で発振波長を電気的に変化させることができる。Furthermore, in the present invention, C3
(Cleaved Coupled Cavity) An element called a laser is used. This C3 laser is described in the Applied Physics Letter
48(18), 5 May 1986PP1190~
1192J and rApplied Physics Le
tter 42(8), 15 April 1983
As shown in the structure and principle of PP650-652J, the active layers of two semiconductor lasers that are located very close to each other are optically strongly coupled. Therefore, although it operates as a so-called composite cavity laser, unlike a normal laser, the oscillation wavelength can be electrically changed by controlling the currents injected into the two semiconductor lasers.
本発明の特徴は構成要素の2つの半導体レーザの内一方
を、該半導体レーザの利得帯域内の特定の波長の光を活
性層内に帰還させる手段を備えた構造としている点にあ
る。A feature of the present invention is that one of the two component semiconductor lasers has a structure that includes means for returning light of a specific wavelength within the gain band of the semiconductor laser into the active layer.
このように構成された半導体レーザ装置によれば、前記
文献の構造ではレーザ発振と発振波長の電気的制御は利
得のピーク付近でしか行えないが、本発明では、選択的
な波長のフィードバックにより利得スペクトルの非常に
広い範囲にわたって発振及び発振波長の電気的制御が可
能になる。According to the semiconductor laser device configured in this way, in the structure of the above-mentioned document, laser oscillation and electrical control of the oscillation wavelength can only be performed near the peak of the gain, but in the present invention, the gain can be controlled by selective wavelength feedback. Electrical control of oscillation and oscillation wavelength over a very wide range of the spectrum becomes possible.
以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第一の実施例)
第1図は、本発明の半導体レーザ装置の第一の実施例を
示す構成国である。本実施例では複合共振器レーザlと
して、InP基板上に形威されたD H(Double
Heterostructure)レーザをわずかな
隙間を置いて配置するC3レーザを用いる。また、特定
の波長の光を半導体レーザの活性層内に帰還させる手段
として、回折格子とその回転機構を用いる。(First Embodiment) FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of a semiconductor laser device of the present invention. In this example, a DH (Double
(Heterostructure) A C3 laser is used in which the lasers are arranged with a slight gap. Furthermore, a diffraction grating and its rotation mechanism are used as means for returning light of a specific wavelength into the active layer of the semiconductor laser.
具体的に説明すると、この複合共振器レーザ1の片面に
無反射膜2を形威し、対物レンズ3を用いて外部の回折
格子4とを結合させ光を活性層5に帰還させると、選択
された波長の光で狭いスペクトル線幅を持つ単一モード
発振が得られる。回転機構6により回折格子4の角度を
変えると帰還する波長が変化するために、半導体レーザ
1aおよび半導体レーザ1bの利得帯域内で波長を変化
させることができる。このとき半導体レーザ1aおよび
半導体レーザ1bの各部への電流を調整することにより
、選択できる波長を連続的に変えることができる。その
一実施例を第2図に示す。これは、2個の半導体レーザ
la、1bから槽底される複合共振器レーザ1であって
、レーザ光の出射側の半導体レーザ1aの上面の電極7
と下面の電極8との間に注入する注入電流If・50m
Aと一定に保ち、回折格子側の半導体レーザ1bの上面
の電極9と下面の電極10との間に注入する注入電流を
Ir=40mAからIr・10mAと可変した時の発振
波長を測定した画面である。これによると発振波長が1
.280325μmから1.279975μmまで0.
00035μm変化しているのが判る。Specifically, if a non-reflection film 2 is formed on one side of this composite cavity laser 1, and the light is returned to the active layer 5 by coupling it with an external diffraction grating 4 using an objective lens 3, the selected Single-mode oscillation with a narrow spectral linewidth can be obtained with light at a given wavelength. When the angle of the diffraction grating 4 is changed by the rotation mechanism 6, the feedback wavelength changes, so that the wavelength can be changed within the gain bands of the semiconductor lasers 1a and 1b. At this time, by adjusting the current to each part of the semiconductor laser 1a and the semiconductor laser 1b, the selectable wavelengths can be changed continuously. One embodiment is shown in FIG. This is a composite cavity laser 1 whose bottom is formed by two semiconductor lasers la and 1b, and an electrode 7 on the top surface of the semiconductor laser 1a on the laser beam emission side.
The injection current If・50m injected between the electrode 8 and the lower surface electrode 8
A screen showing the measurement of the oscillation wavelength when the current injected between the electrode 9 on the top surface of the semiconductor laser 1b on the diffraction grating side and the electrode 10 on the bottom surface was varied from Ir=40mA to Ir・10mA while keeping constant A. It is. According to this, the oscillation wavelength is 1
.. 0.0 from 280325μm to 1.279975μm.
It can be seen that there is a change of 00035 μm.
(第二の実施例)
第3図は、本発明の半導体レーザ装置の第二の実施例を
示す構成国である。第一の実施例と同様に両端面に無反
射膜2.11を形成し、片端面に対物レンズ3を介して
回折格子4を結合し、他方の端面にも対物レンズ12を
介してハーフミラ−13を結合する。このとき、両者の
外部ミラーまでの距離L1、L2をほぼ等しくなるよう
に設置する。この距離をほぼ等しく設定することにより
、位相関係を調整でき、隣あう複合共振モードを利得帯
域外にもっていくことができるから、発振スペクトルの
単一モード性(サイドモード抑圧比)を最大にすること
ができる。(Second Embodiment) FIG. 3 shows the configuration of a second embodiment of the semiconductor laser device of the present invention. As in the first embodiment, anti-reflection films 2.11 are formed on both end faces, a diffraction grating 4 is coupled to one end face via an objective lens 3, and a half mirror is coupled to the other end face via an objective lens 12. Combine 13. At this time, they are installed so that the distances L1 and L2 to the external mirrors are approximately equal. By setting these distances approximately equal, the phase relationship can be adjusted and adjacent compound resonance modes can be brought out of the gain band, thereby maximizing the single mode property (side mode suppression ratio) of the oscillation spectrum. be able to.
(第三の実施例)
第4図は、本発明の半導体レーザ装置の第三の実施例を
示す構成図である。第一の実施例の回折格子5の代わり
として、バンドパスフィルタ14、ファイバ15、ファ
イバ16とファイバ16に付加された全反射ミラー17
を使用したものである。この場合、バンドパスフィルタ
14の特性を可変することにより、第5図に示す範囲(
1,237μmから1.321μm)に可変することが
できる。(Third Embodiment) FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the semiconductor laser device of the present invention. As a substitute for the diffraction grating 5 of the first embodiment, a bandpass filter 14, a fiber 15, a fiber 16, and a total reflection mirror 17 added to the fiber 16
This is what was used. In this case, by varying the characteristics of the bandpass filter 14, the range (
(1,237 μm to 1.321 μm).
また、無反射膜2とファイバ15の結合の距離L3を調
整し、ファイバ15との結合モードを変えることにより
、発振スペクトルの単一モード性(サイドモード抑圧比
)を最大にすることができる。つまり、複合共振器レー
ザ1に帰還する光の強度を調整する手段を用いればよい
。具体的には、上記距離L3を調整する手段の他に、
■ファイバ15との結合モードを最大となるように距M
L3を調整し、ファイバ15とバンドパスフィルタ14
の間に光減衰器を備えて、光の強度を調整する手段、
■ファイバエ5を光増幅器として用い、光の強度を調整
する手段、
等がある。Further, by adjusting the coupling distance L3 between the anti-reflection film 2 and the fiber 15 and changing the coupling mode with the fiber 15, the single mode property (side mode suppression ratio) of the oscillation spectrum can be maximized. In other words, it is sufficient to use means for adjusting the intensity of the light that returns to the composite resonator laser 1. Specifically, in addition to the means for adjusting the distance L3 mentioned above, (1) adjusting the distance M to maximize the coupling mode with the fiber 15;
Adjust L3, fiber 15 and bandpass filter 14
There is a means for adjusting the intensity of light by providing an optical attenuator between them, and a means for adjusting the intensity of light by using the fiber optic 5 as an optical amplifier.
以上の各実施例では、InP基板上に形成したC3レー
ザの例を示したが、この構造、材料に限定されるもので
はなく、第6図(a)、第6図(b)の示す2つ以上の
分離された電極を持つ構造の素子を用いても良い。In each of the above embodiments, an example of a C3 laser formed on an InP substrate was shown, but the structure and material are not limited to this. An element having a structure having two or more separated electrodes may also be used.
以上説明したように本発明の半導体レーザ装置は、2個
以上の半導体レーザから構成される複合共振器レーザと
、複合共振器レーザと光学的に結合し半導体レーザの利
得帯域内の特定の波長の光を半導体レーザの活性層内に
帰還させる手段を備えた。そのため、サイドモード抑圧
比の大きい単一モード発振の状態で大きな発振波長可変
幅を有し、かつ発振波長の電気的制御が可能である。As explained above, the semiconductor laser device of the present invention includes a composite cavity laser composed of two or more semiconductor lasers, and a composite cavity laser that is optically coupled to the composite cavity laser and emits a specific wavelength within the gain band of the semiconductor laser. A means for returning light into the active layer of the semiconductor laser is provided. Therefore, it has a large oscillation wavelength tuning range in a single mode oscillation state with a large side mode suppression ratio, and the oscillation wavelength can be electrically controlled.
第1図は本発明の第一の実施例を示す構成図、第2図は
本発明の第一の実施例で電流を可変したときの発振波長
を測定した図、
第3図は本発明の第二の実施例を示す構成図、第4図は
本発明の第三の実施例を示す構成図、第5図は本発明の
第三の実施例のフィルタ特性を可変したときの発振波長
を測定した図、第6図は他の複合共振器レーザの構造図
、第7図は従来の複合共振器モードを用いた構成図。
1・・・複合共振器レーザ、
la、 lb・・・半導体レーザ、
2.11・・・無反射膜、
3、12・
4 ・ ・ ・
5 ・ ・ ・
6 ・ ・ ・
7、8゜
13・ ・ ・
14・ ・ ・
15、16・
17・ ・ ・
・対物レンズ、
回折格子、
活性層、
回転機構。
9.10・・・電極、
ハーフミラ−
バンドパスフィルタ、
・ファイバ、
全反射ミラーFig. 1 is a block diagram showing the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the measurement of the oscillation wavelength when the current is varied in the first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a diagram showing the oscillation wavelength of the first embodiment of the present invention. Fig. 4 is a block diagram showing the second embodiment of the present invention, Fig. 4 is a block diagram showing the third embodiment of the present invention, and Fig. 5 shows the oscillation wavelength when the filter characteristics of the third embodiment of the present invention are varied. 6 is a structural diagram of another composite resonator laser, and FIG. 7 is a diagram showing a configuration using a conventional composite resonator mode. 1... Compound cavity laser, la, lb... semiconductor laser, 2.11... Anti-reflection film, 3, 12. 4 . . . 5 . . . 6 . . . 7, 8° 13・ ・ 14. . . 15, 16. 17. . . . Objective lens, diffraction grating, active layer, rotation mechanism. 9.10... Electrode, half mirror, band pass filter, fiber, total reflection mirror
Claims (2)
器レーザと、該複合共振器レーザと光学的に結合し前記
半導体レーザの利得帯域内の特定の波長の光を前記半導
体レーザの活性層内に帰還させる手段を備えたことを特
徴とする半導体レーザ装置。(1) A composite resonator laser composed of two or more semiconductor lasers, and an active layer of the semiconductor laser that is optically coupled to the composite resonator laser and transmits light of a specific wavelength within the gain band of the semiconductor laser to the active layer of the semiconductor laser. What is claimed is: 1. A semiconductor laser device characterized by comprising means for returning the laser beam to the interior of the semiconductor laser.
できる2個以上の電極からなる半導体レーザから構成さ
れることを特徴とした請求項1記載の半導体レーザ装置
。(2) The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is constituted by a semiconductor laser composed of two or more electrodes whose injection current can be independently controlled.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7518190A JPH03274784A (en) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | Semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7518190A JPH03274784A (en) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | Semiconductor laser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03274784A true JPH03274784A (en) | 1991-12-05 |
Family
ID=13568782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7518190A Pending JPH03274784A (en) | 1990-03-24 | 1990-03-24 | Semiconductor laser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03274784A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6141360A (en) * | 1995-08-25 | 2000-10-31 | Anritsu Corporation | Tunable wavelength laser light source apparatus using a compound cavity such as a compound cavity semiconductor laser |
WO2009017398A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Technische Universiteit Eindhoven | Semiconductor laser device |
-
1990
- 1990-03-24 JP JP7518190A patent/JPH03274784A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6141360A (en) * | 1995-08-25 | 2000-10-31 | Anritsu Corporation | Tunable wavelength laser light source apparatus using a compound cavity such as a compound cavity semiconductor laser |
WO2009017398A1 (en) * | 2007-08-02 | 2009-02-05 | Technische Universiteit Eindhoven | Semiconductor laser device |
US8571084B2 (en) | 2007-08-02 | 2013-10-29 | Technische Universiteit Eindhoven | Semiconductor laser device |
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