反射戻り光耐性、超低チャ-ピング性を特長とする新構造分布帰還型半導体レ-ザの開発

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01850014
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 多田 邦雄 東京大学, 工学部, 教授 (00010710)
• 研究分担者: 岩岡 秀人 光計測技術開発株式会社, 中央研究所, 主任研究員 ; 本杉 常治 NTT通信網総合研究所, 主幹研究員 ; 村井 徹 東京大学, 工学部, 助手 (60107571) ; 中野 義昭 東京大学, 工学部, 講師 (50183885)
• キーワード: 半導体レ-ザ / 分布帰還型レ-ザ / DFBレ-ザ / 利得結合 / ストライプ幅変調 / 集積化光素子 / 反射戻り光 / チャ-ピング

研究概要

<1.利得結合分布帰還型(DFB)レ-ザの外部反射戻り光耐性>___ー標記レ-ザの強度雑音の反射戻り光依存性を測定し、従来のDFBレ-ザと比較した。その結果、反射戻り光が1%未満であれば、それにより誘起される過剰雑音が、遠端反射の場合で従来のDFBレ-ザに比べ10〜20dB程度小さいこと、また近端反射の場合は過剰雑音はほとんど無視し得る程度であること等を明らかにした。<2.利得結合DFBレ-ザによる超低チャ-ピング単一モ-ド光短パルス発生>___ー標記レ-ザにおいて、電気パルス利得スイッチングによる光短パルス発生を試み、半値全幅16psの光パルスを得た。これは、通常のDFBレ-ザの利得スイッチングで得られた値の中で最小である。さらに、光パルスの時間平均スペクトルを測定したところ、半値全幅0.12nm程度の単一モ-ドスペクトルが維持されていた。この結果から見積った本レ-ザの線幅増大係数は、1.6と極めて小さい。<3.分布電極構造の併用によるストライプ幅変調DFBレ-ザの低チャ-プ化>___ー新たに提案した分布電極構造とストライプ幅変調構造を併用すると、軸方向空間ホ-ルバ-ニングに起因する波長ドリフトを完全に消去でき、また緩和振動に伴うチャ-ピングも相動低減できることを数値解析により示した。有限要素法を用いて、櫛形分布電極の最適設計を行なった。この結果に従えば、1GHz変調時のチャ-ピングをλ/4位相シフト構造DFBレ-ザに比べ約1/7に低減できることが予測された。<4.光変調器/増幅器のモノリシック集積化によるDFBレ-ザの低チャ-プ化>___ー外部変調器としても用い得る進行波型光増幅器をモノリシックにDFBレ-ザに集積化することにより、等価的な低チャ-プ化を図った。素子間の光学的クロスト-クを防止する方法として、反応性イオンエッチングで形成した斜交端面の利用を提案した。集積化素子を試作し、発振閾値20mA、光利得10dB以上などの実用上十分な性能を得た。クロスト-クによる発振波長変動は0.1nm以内であった。

研究成果

• [文献書誌] Yi LUO: "Purely gainーcoupled distributed feedback semiconductor lasers" Applied Physics Letters. 56(17). 1620-1622 (1990)
• [文献書誌] Yoshiaki NAKANO: "Short wavelength distributed feedback diode as a light source in optical computing" Optical Computing in Japan,ed.S.Ishihara,Nova Science Publishers,Inc.,New York. 393-405 (1990)
• [文献書誌] Yoshiaki NAKANO: "Fabrication of an integrated DFB laser/amplifier with reactiveーionーetched tilte facets for reduction of optical crosstalk" Extended Abstracts of the 22nd (1990 International) Conference on Solid State Devices and Materials,Sendai. 22. 557-560 (1990)
• [文献書誌] Yi LUO: "Low threshold cw poeration in a novel gainーcoupled distributed feedback semiconductor laser" Conference Digest,12th IEEE International Semiconductor Laser Conference,Davos,Switzerland. 12. 70-71 (1990)
• [文献書誌] Yoshiaki NAKANO: "Resistance to external optical feedback in a gainーcoupled semiconductor DFB laser" Conference Digest,12th IEEE International Semiconductor Laser Conference,Davos,Switzerland. 12. 72-73 (1990)
• [文献書誌] Yoshiaki NAKANO: "Fabrication and characteristics of an integrated DFB laser/amplifier having reactiveーionーetched tilted facets" Japanese Journal of Applied Physics. 29(12). L2430-L2433 (1990)
• [文献書誌] Yoshiaki NAKANO: "(Invited Paper) Laser diodes with gainーcoupled distributed optical feedback" to appear in Proceedings of SPIE.Laser Diode Techology and Applications III. 1418. (1991)
• [文献書誌] Yoshiaki NAKANO: "Reduction of excess intensity noise induced by external reflection in a gainーcoupled distributed feedback semiconductor laser" to appear in IEEE Journal of Quantum Electronics. 27(6). (1991)
• [文献書誌] Yi LUO: "Fabrication and characteristics of gainーcoupled distributed feedback semiconductor lasers with a corrugated active layer" to appear in IEEE Journal of Quantum Electronics. 27(6). (1991)
• [文献書誌] Junーichi HASHIMOTO: "Influence of facet reflection on the performance of a DFB laser integrated with an optical amplifier/modulator" submitted to IEEE Journal of Quantum Electronics.
• [文献書誌] Yi LUO: "Ultralow chirping short optical pulse (16ps) generation in gainーcoupled distributed feedback semiconductor lasers" submitted to Applied Physics Letters.
• [文献書誌] Yi LUO: "Short pulse single mode operation of gainーcoupled distributed feedback semiconductor lasers" Submitted to 11th Conference on Lasers and ElectroーOptics (CLEO'91),Baltimore,May 1991.
• [文献書誌] Yi LUO: "Fabrication of GaAlas/GaAs single quantum well gainーcoupled distributed feedback lasers" submitted 2nd International Meeting on Advanced Processing and Characterization technologies (APCT'91),Clearwater Beach,May 1991.
• [文献書誌] Yoshiaki NAKANO: "Highly efficient single longitudinal mode oscillation capability of gainーcoupled distributed feedback semiconductor lasers ーadvantage of asymmetric facet coating" in preparation for submission to IEEE Photonics Technology Letters.