專利名稱：激光器組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由法布里佩洛型半導(dǎo)體激光元件和光學(xué)反饋部件構(gòu)成外部諧振器的激光器組件，特別是涉及作為光放大器用的激勵(lì)光源最合適的激光器組件。
背景技術(shù)：
由互聯(lián)網(wǎng)的迅速普及和企業(yè)內(nèi)LAN間連接的劇增等而數(shù)據(jù)傳輸量的增加成為問題，為了防止通信性能降低，高密度波長分割多路傳輸(DWDMDense-Wavelength Division Multiplexing)的傳送系統(tǒng)得到顯著的發(fā)展普及。
DWDM傳送系統(tǒng)通過把多個(gè)光信號(hào)載置在各自不同的波長上而用一根光纖實(shí)現(xiàn)達(dá)到現(xiàn)有100倍的大容量傳送。DWDM傳送系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)寬頻帶傳送和長距離傳送則必須使用光放大裝置。特別是作為在DWDM傳送系統(tǒng)中使用的光放大裝置，添加了鉺的光纖放大器(以下叫做EDFA)被廣泛知曉。EDFA是應(yīng)用在添加了鉺元素的特殊光纖中使波長1480nm頻帶或波長980nm頻帶的激勵(lì)用激光通過，而利用該光的通過使1550nm頻帶的光在所述特殊光纖中應(yīng)用放大原理的光纖放大裝置。
因此，這種光纖放大裝置具備有生成激勵(lì)用激光用的激光器組件。DWDM傳送系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量且高可靠性的光通信就需要對(duì)傳送信號(hào)光進(jìn)行穩(wěn)定的光放大，結(jié)果是這就意味著要求所述激光器組件有高質(zhì)量。
作為激勵(lì)光源用激光器組件中滿足高質(zhì)量的條件之一，可舉出單一縱模的高單色性。作為激光器組件的光源通常采用半導(dǎo)體激光元件，但法布里佩洛型的半導(dǎo)體激光元件是用多個(gè)縱模(多模)振蕩，不充分滿足單色性。單色性的要求對(duì)信號(hào)光源用的激光器組件也同樣，特別是激勵(lì)光源用的激光器組件若單色性不被滿足時(shí)，則放大頻帶對(duì)傳送信號(hào)光變動(dòng)，使波長多路復(fù)用的信號(hào)光難于按照設(shè)計(jì)放大。
為了滿足單色性，換言之為了實(shí)現(xiàn)用單一縱模的振蕩，在從半導(dǎo)體激光元件射出的激光的傳送路上，設(shè)置具有規(guī)定反射頻帶寬度的光纖布拉格光柵(Fiber Bragg GratingFBG)的系統(tǒng)被實(shí)用化。
簡單說明使用的FBG結(jié)構(gòu)的動(dòng)作，則是從半導(dǎo)體激光元件射出的激光中的在FBG反射頻帶寬度的特定波長頻帶的部分反射而成為返回光，該返回光再次向半導(dǎo)體激光元件反饋。即在半導(dǎo)體激光元件的反射端面(后端面)與FBG間形成外部諧振器。這樣，從半導(dǎo)體激光元件射出的激光的波長，即從激光器組件射出的激勵(lì)用激光的波長在特定值處穩(wěn)定。
所述EDFA的情況是作為激光器組件的要求規(guī)格，要求在低頻區(qū)域(100KHz以下左右)有穩(wěn)定的應(yīng)答頻率特性。即希望是能低頻噪聲小的光輸出的激光器組件。因此對(duì)作為激光器組件的光源而通常采用的半導(dǎo)體激光元件中實(shí)施為降低低頻噪聲用的處置。
作為在半導(dǎo)體激光元件光輸出中產(chǎn)生低頻噪聲的原因，被廣泛知道的有振蕩波長的變動(dòng)和跳模。振蕩波長的變動(dòng)主要是由溫度變化引起的諧振器長度變化而產(chǎn)生的。振蕩波長光的強(qiáng)度是根據(jù)半導(dǎo)體激光元件的放大頻譜，所以振蕩波長有變動(dòng)時(shí)其光輸出強(qiáng)度也變化。該光輸出強(qiáng)度的變化作為所述低頻噪聲來表現(xiàn)。在此，F(xiàn)BG折射率的溫度變化率和線膨脹系數(shù)與半導(dǎo)體的這些相比低，所以只要采用FBG就能在某種程度上防止由所述諧振器長度變化引起的振蕩波長的變動(dòng)。
另一方面，即使采用了FBG，也還殘留有所述跳模問題。半導(dǎo)體激光元件的放大峰值(放大頻譜的中心波長)通常隨溫度變化和注入電流的變化而變化。因此該放大峰值有時(shí)位于由諧振器長度所規(guī)定的鄰接兩個(gè)縱模的大致中間，這時(shí)兩縱模相互作為振蕩波長而轉(zhuǎn)換。這是被叫做所述跳模的現(xiàn)象。通常在不同的縱模間其振蕩強(qiáng)度不同，所以在振蕩波長轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生根據(jù)其強(qiáng)度差的噪聲。該噪聲作為所述低頻噪聲表現(xiàn)。
為了抑制產(chǎn)生由跳模引起的低頻噪聲，與所述單色性要求相反，知道用多個(gè)縱模(多模)振蕩是有效的。(參照IEEE Journal of QuarrtumElectronics，Vol QE-18 No4，April 1982)。具體說就是隨光反饋、溫度變化、或向半導(dǎo)體激光元件注入電流的變化而使半導(dǎo)體激光元件內(nèi)部的載流子狀態(tài)變化，使單一縱模的時(shí)間相干性被破壞，把縱模的相關(guān)性長度變得非常短。一般把這種隨光反饋、溫度變化、或向半導(dǎo)體激光元件注入電流的變化而用多個(gè)縱模(多模)振蕩的現(xiàn)象叫做“相關(guān)性崩潰”。因此只要使該相關(guān)性崩潰發(fā)生就難于產(chǎn)生跳模，就能使光輸出的低頻區(qū)域穩(wěn)定。
但對(duì)相關(guān)性崩潰發(fā)生到哪種程度時(shí)光輸出的低頻區(qū)域就穩(wěn)定，并不明確?，F(xiàn)狀是完成激光器組件后使光輸出射出某固定時(shí)間并觀測其時(shí)間變動(dòng)，只是檢查光輸出的低頻區(qū)域穩(wěn)定度是否在規(guī)定范圍內(nèi)，并沒得到?jīng)Q定在相關(guān)性崩潰低頻區(qū)域的穩(wěn)定度的指標(biāo)。因此有必要對(duì)完成了的激光器組件進(jìn)行穩(wěn)定度的檢查，在生產(chǎn)階段初期進(jìn)行合格品的選擇是困難的，而且檢查也耗費(fèi)時(shí)間。
施加所述多個(gè)縱模(多模)的振蕩，使用FBG滿足單色性時(shí)，最好使FBG(主模)以外的縱模，特別是半導(dǎo)體激光元件的振蕩波長(邊模)的強(qiáng)度小。換言之，主模與邊模的比(邊模壓抑比SMSR)是重要的指標(biāo)。激光器組件中各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)不是獨(dú)立的，參數(shù)之間具有密切的關(guān)系。因此當(dāng)為了提高某特性而改變某參數(shù)時(shí)，為此而引起其他特性變壞的情況是多的。根據(jù)這種理由，找出使對(duì)通過光纖傳播而變化的激光各種偏振狀態(tài)經(jīng)常是一定以上的SMSR和所述相關(guān)性崩潰的低頻區(qū)域穩(wěn)定化同時(shí)滿足的設(shè)計(jì)參數(shù)是困難的。
在使用GaAs系半導(dǎo)體激光元件的激光器組件時(shí)，其射出的激光光輸出的變動(dòng)通常被限制在0.5％以下而標(biāo)準(zhǔn)化了。因此為了滿足該標(biāo)準(zhǔn)，所述不穩(wěn)定的光輸出是不合適的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述而開發(fā)的，其目的在于提供一種具備光輸出的低頻區(qū)域穩(wěn)定化和滿足SMSR特性的激光器組件。
本發(fā)明的激光器組件具備半導(dǎo)體激光元件和在與該半導(dǎo)體激光元件間構(gòu)成外部諧振器的反饋光學(xué)部件，其特征在于，該激光組件根據(jù)來自反饋光學(xué)部件返回光的偏振狀態(tài)而變化的該激光器組件電流閾值的對(duì)半導(dǎo)體激光元件電流閾值的比例即使在規(guī)定范圍內(nèi)的某范圍中，在根據(jù)外部諧振器的諧振器長度而定的至少是激光利用頻帶以上的第一頻率與用規(guī)定數(shù)乘第一頻率算出的第二頻率整個(gè)間產(chǎn)生的相對(duì)噪音強(qiáng)度的累計(jì)值在-40dB以上。
本發(fā)明的激光器組件是具備所述半導(dǎo)體激光元件具有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，在用多個(gè)縱模進(jìn)行振蕩的同時(shí)通過外部諧振器的作用射出滿足了單色性的激光，把量子阱結(jié)構(gòu)每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，Γ/d≤1.3×10-3nm-1的關(guān)系成立。


圖1是實(shí)施例1激光器組件的縱剖面圖；圖2是表示實(shí)施例1激光器組件的半導(dǎo)體激光元件結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3是表示有關(guān)DCH結(jié)構(gòu)的頻帶結(jié)構(gòu)圖一例的概略圖；圖4是樣品2半導(dǎo)體激光元件的電流-光輸出特性圖；圖5是表示組裝了樣品2半導(dǎo)體激光元件的激光器組件的Pf變化率與Im變化率的圖；圖6是對(duì)不同注入電流的振蕩頻譜圖；圖7是表示從圖6的振蕩頻譜圖感應(yīng)的注入電流與頻譜寬度關(guān)系的圖；圖8是表示電流封塞層的條紋寬度與彎折輸出關(guān)系的圖；圖9是對(duì)多模振蕩的樣品5～15的半導(dǎo)體激光元件中的把諧振器長度(L)與Γ/d值在坐標(biāo)上畫曲線的圖；圖10是表示高頻區(qū)域的RIN與注入電流關(guān)系的圖；圖11是表示低頻區(qū)域的輸出光變動(dòng)率與注入電流關(guān)系的圖；圖12是表示低頻區(qū)域的輸出光變動(dòng)率與注入電流關(guān)系的圖；圖13是表示半導(dǎo)體激光元件的閾值電流與射入光纖的激光偏振角對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖；圖14是把光輸出的低頻區(qū)域變動(dòng)率與注入電流的關(guān)系按不同偏振角表示的圖；圖15是表示對(duì)每不同偏振角的注入電流與溫度與SMSR相互關(guān)系的圖；圖16是說明實(shí)施例2激光器組件的SCH結(jié)構(gòu)用的立體圖；圖17是表示有關(guān)SCH結(jié)構(gòu)的頻帶結(jié)構(gòu)圖一例的概略圖。
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明激光器組件的實(shí)施例。本發(fā)明并不由該
(實(shí)施例1)首先說明實(shí)施例1的激光器組件。實(shí)施例1的激光器組件的特征是，把采用了后述完全分離封閉結(jié)構(gòu)(Decoupled ConfinementHeterostructureDCH結(jié)構(gòu))的半導(dǎo)體激光元件作為激勵(lì)光源的同時(shí)其光輸出的高頻區(qū)域相對(duì)噪聲強(qiáng)度(RIN)在規(guī)定值以上。特別是發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)了該高頻區(qū)域規(guī)定值以上的RIN帶來由相關(guān)性崩潰現(xiàn)象出現(xiàn)的低頻區(qū)域的穩(wěn)定性。實(shí)施例1的激光器組件是根據(jù)其見解，即高頻區(qū)域的RIN與在光輸出低頻區(qū)域的穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)性而設(shè)計(jì)的。
圖1是實(shí)施例1激光器組件的縱剖面圖。圖1中實(shí)施例1的激光器組件在殼體20的底版上配置冷卻半導(dǎo)體激光元件100用的珀耳帖組件21，在珀耳帖組件21的上面配置例如由科瓦鐵鎳鈷合金(Kovar)構(gòu)成的底座22。半導(dǎo)體激光元件100通過托架23配置在底座22的上面，該半導(dǎo)體激光元件100其前端是透鏡狀，且與具有FBG24a的光纖24進(jìn)行光結(jié)合。
光纖24通過金屬箍25固定在底座22上，且其射出端側(cè)通過氣密安裝在殼體20筒狀孔部內(nèi)的套管26從殼體20被引出。半導(dǎo)體激光元件100的背面?zhèn)扰渲糜泄怆姸O管27，通過該光電二極管27控制激光器組件光輸出的大小。
代替光纖24也可以使用具有FBG24a但其前端不是透鏡狀的光纖。這時(shí)為了提高半導(dǎo)體激光元件100與光纖的光結(jié)合效率，在半導(dǎo)體激光元件100與光纖之間放置透鏡。在作為光纖而使用了楔形光纖時(shí)，能提供高的光結(jié)合效率和組裝所需要的零件個(gè)數(shù)少的激光器組件，其結(jié)果是能降低綜合制造成本。
下面說明所述半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)。圖2是表示所述半導(dǎo)體激光元件100結(jié)構(gòu)的剖面圖。特別表示了與射出端面平行的剖面。圖2所示的半導(dǎo)體激光元件100具有所謂的SAS(Self-aligned Structure)結(jié)構(gòu)，其長度方向與規(guī)定諧振器長度的法布里佩洛型半導(dǎo)體激光元件相同。
如圖2所示，該半導(dǎo)體激光元件100在例如由n-GaAs構(gòu)成的基板1之上形成由n-GaAs構(gòu)成的下部包層2A，再在其上面形成后述的層結(jié)構(gòu)D。然后在該層結(jié)構(gòu)D的上面依次形成由p-AlGaAs構(gòu)成上部包層2B、由n-GaAs構(gòu)成的接觸層3，分別在基板1的背面形成n型電極4A和在接觸層3的上面形成p型電極4B。
所述層結(jié)構(gòu)D是在文獻(xiàn)“機(jī)能材料vol17、№8、pp26-33(1997年8月號(hào))”中作為完全分離封閉結(jié)構(gòu)(Decoupled ConfinementHeterostructureDCH結(jié)構(gòu))被提案的層結(jié)構(gòu)。即如圖2所示，層結(jié)構(gòu)D具有量子阱結(jié)構(gòu)的活性層5，活性層5包括由InGaAs形成的兩個(gè)阱層5A1、5A2，和由AlGaAs形成并配置在各阱層兩側(cè)的三個(gè)阻擋層5B0、5B1、5B2。
在位于活性層5最下層的阻擋層5B1的外側(cè)配置有由與其他層相比其頻帶間隔能量大的n-AlGaAs形成的下部載流子封塞層6A，同樣地在位于活性層5最上層的阻擋層5B2的外側(cè)配置有由與其他層相比其頻帶間隔能量大的p-AlGaAs形成的上部載流子封塞層6B。而且在下部載流子封塞層6A的外側(cè)配置有由n-GaAs構(gòu)成的下部光封閉層7A，在上部載流子封塞層6B的外側(cè)配置有由p-GaAs構(gòu)成的上部光封閉層7B。在以下的說明中把位于活性層5兩端的阻擋層5B1、5B2分別叫做側(cè)阻擋層。
在上部光封閉層7B厚度方向的中間位置，并且把上部光封閉層7B寬度方向的中央部除外的位置配置有由n-AlGaAs形成的電流封塞層8，這樣就能實(shí)現(xiàn)從p型電極4B向活性層5的高效率注入。
圖3是表示有關(guān)所述層結(jié)構(gòu)D的頻帶結(jié)構(gòu)圖一例的概略圖。是用圖3頻帶結(jié)構(gòu)圖表示的層結(jié)構(gòu)D時(shí)，向活性層5注入的載流子由位于兩側(cè)載流子封塞層6A、6B的高的頻帶間隔而不向外側(cè)擴(kuò)散，被高效率封閉在活性層5中，有利于激光的振蕩。而且激光作為整體被封閉在DCH結(jié)構(gòu)中進(jìn)行波導(dǎo)。即在該DCH結(jié)構(gòu)中位于載流子封塞層6A、6B兩側(cè)的光封閉層7A、7B還作為光波導(dǎo)層在起作用。
下面對(duì)具有以上DCH結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件100的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行說明。首先當(dāng)把阱層5A1、5A2各自的厚度都設(shè)為d(nm)、把每一個(gè)阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ時(shí)，這些厚度d和光封閉系數(shù)定Γ設(shè)計(jì)成使下式(1)表示的關(guān)系成立的值。
Γ/d≤1.3×10-3nm-1(1)該關(guān)系成立時(shí)后則如后述，具備半導(dǎo)體激光元件100的激光器組件對(duì)所有向半導(dǎo)體激光元件100注入的電流用多個(gè)縱模(多模)進(jìn)行振蕩，其光輸出在時(shí)間上是穩(wěn)定的。
在把上述式(1)成立作為前提的基礎(chǔ)上，最好把阱層5A1、5A2的厚度(d)設(shè)計(jì)成在8.5nm以上。當(dāng)把阱層設(shè)為這種厚度，則在形成的量子阱上加上基底能級(jí)并且存在有高次能級(jí)。從p型電極4B注入的載流子的一部分被所述高諧振波能級(jí)捕獲，其結(jié)果是對(duì)電流注入量來說純的放大增加率變小。換言之，厚度d越厚，根據(jù)返回光的振蕩放大微小變化引起的對(duì)半導(dǎo)體激光元件的干擾就越被擴(kuò)大，相關(guān)性崩潰現(xiàn)象容易出現(xiàn)，結(jié)果是能用多個(gè)縱模(多模)進(jìn)行振蕩。
阱層厚度的上限由形成阱層所用的半導(dǎo)體材料的臨界膜厚所規(guī)定，但即使比該臨界膜厚薄時(shí)，也由于若過厚則第二量子能級(jí)的振蕩產(chǎn)生后招致激光的惡化，所以最好把12nm左右的厚度設(shè)為上限。
決定了該阱層的厚度d，則根據(jù)該值把阱層光封閉系數(shù)定Γ設(shè)為滿足所述式(1)的值來決定，進(jìn)而選擇阱層成膜時(shí)所用的半導(dǎo)體材料的種類和組成等。
最好把如圖3所示層結(jié)構(gòu)D的活性層5內(nèi)阻擋層5B0(5B1、5B2)傳導(dǎo)帶的頻帶間隔能量與阱層5A1(5A2)的傳導(dǎo)帶的頻帶間隔能量的差ΔEc設(shè)計(jì)成170meV以下。
該傳導(dǎo)帶頻帶間隔能量的差ΔEc的值越小則與返回光的相關(guān)性崩潰現(xiàn)象容易出現(xiàn)，能用多個(gè)縱模(多模)進(jìn)行振蕩。但ΔEc的值若過小，則注入的載流子溢出，所以ΔEc值的下限最好設(shè)定在95meV左右。
半導(dǎo)體激光元件100的諧振器長度L雖然沒有特別的限制，但希望其高輸出化，最好把其諧振器長度L設(shè)計(jì)在1500μm以上。
在本發(fā)明半導(dǎo)體激光元件時(shí)，電流封塞層的條紋寬度進(jìn)行最優(yōu)化以包括在振蕩激光的分布區(qū)域中注入載流子的大部分。具體說就是條紋寬度設(shè)計(jì)成3.5μm以下。其設(shè)計(jì)思想在以下進(jìn)行說明。
如前所述，本發(fā)明激光元件的設(shè)計(jì)思想是通過把活性層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成難于激光振蕩的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)振蕩激光的多?；＿@時(shí)正因?yàn)楦鶕?jù)所述的設(shè)計(jì)思想，對(duì)制作的激光元件才需要考慮使其保持高的彎折輸出。
例如，如本發(fā)明的激光元件那樣設(shè)計(jì)成Γ值小且d值大(阱層厚)時(shí)，所謂的振蕩界限載流子密度變高。因此與層結(jié)構(gòu)無關(guān)系地對(duì)載流子密度的變動(dòng)，相對(duì)地折射率的變動(dòng)變大。這樣總的來說，所謂的燒孔效應(yīng)變顯著，其結(jié)果是從低輸出驅(qū)動(dòng)階段開始橫振蕩模不穩(wěn)定化，彎折現(xiàn)象容易出現(xiàn)。
根據(jù)這點(diǎn)，在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光元件中，謀求對(duì)燒孔效應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)對(duì)方法。具體說就是把配置在活性層5上方的電流封塞層8的條紋寬度(W)進(jìn)行最優(yōu)化，以抑制燒孔效應(yīng)現(xiàn)象的出現(xiàn)。
振蕩激光分布區(qū)域的大小是由在其激光元件內(nèi)形成的條紋寬度的寬窄和電流封塞層的形成等，主要是由通過激光結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的條紋內(nèi)部與其以外區(qū)域間的實(shí)效折射率差來決定的。是具有電流封塞層的半導(dǎo)體激光元件時(shí)其電流封塞層的條紋寬度一般來說設(shè)計(jì)成4～6μm左右。
但根據(jù)IEEE、Photonics Technology Letters vol.6，№12，p1409～p1411，1994，在這種半導(dǎo)體激光元件時(shí)，注入載流子向活性層的橫方向擴(kuò)散，其載流子分布的區(qū)域比振蕩激光的分布區(qū)域還寬闊。而且以此作為起點(diǎn)，該半導(dǎo)體激光元件在高輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)其振蕩激光的曲線變得不穩(wěn)定。即該半導(dǎo)體激光元件的高輸出特性被損。
根據(jù)這種情況，為了在高輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)也使振蕩激光的曲線穩(wěn)定化，考慮只要實(shí)現(xiàn)在振蕩激光的分布區(qū)域內(nèi)包含注入載流子的分布區(qū)域的狀態(tài)，就能抑制燒孔效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高的彎折輸出。
這是考慮通過把電流封塞層的條紋寬度充分變窄，把注入的載流子分布區(qū)域變窄就可能實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)該觀點(diǎn)，如后所述只要在調(diào)查條紋寬度與彎折輸出的關(guān)系時(shí)，在本發(fā)明的半導(dǎo)體激光元件中，把條紋寬度設(shè)計(jì)在3.5μm以下，就能發(fā)現(xiàn)即使在例如200mW以上的高輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)也能有效地抑制燒孔效應(yīng)。
這時(shí)為了把振蕩激光分布區(qū)域的大小大致保持固定，需要把條紋內(nèi)部與其以外區(qū)域間的實(shí)效折射率差與所述條紋寬度對(duì)應(yīng)地適當(dāng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
選擇形成各層的半導(dǎo)體材料以在半導(dǎo)體激光元件100的制作中滿足以上列記的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。作為能使用的半導(dǎo)體材料，例如能舉出GaAs系、AlGa系、AlGaAs系、InGaNAs系等。通過適當(dāng)選擇這些材料的種類、組成、成膜時(shí)的厚度而能滿足上述的各設(shè)計(jì)項(xiàng)目。
例如作為活性層5內(nèi)的側(cè)阻擋層5B1、5B2，當(dāng)使用AlXGa1-XCAs(x是0以上不到0.1的數(shù))時(shí)，能實(shí)現(xiàn)用多個(gè)縱模(多模)的振蕩，即能實(shí)現(xiàn)光輸出的穩(wěn)定化。特別是用GaAs形成側(cè)阻擋層，是恰當(dāng)?shù)摹?br> 作為具有DCH結(jié)構(gòu)的整體，制作圖2所示的層結(jié)構(gòu)的激光元件Al。這時(shí)各層的規(guī)格表示在表1。且諧振器長度(L)都是2100μm。任一個(gè)激光元件的情況都是設(shè)定成前端面的反射率是2％、后端面的反射率是95％。電流封塞層8的條紋寬度都被設(shè)定成3.2μm。
表1


(*)在圖2中是夾住電流封塞層的整體的厚度因此樣品1～3和比較例的各半導(dǎo)體激光元件的Γ值和Γ/d值成為用表2表示的值。
表2

使用樣品1～3的各半導(dǎo)體激光元件組裝圖1表示的激光器組件。與半導(dǎo)體激光元件光結(jié)合的FBG設(shè)計(jì)成具有反射率是4％，反射頻帶寬度是0.5nm，中心波長975nm的波長選擇特性。
圖4是表示用組裝了所述樣品2半導(dǎo)體激光元件的激光器組件測量半導(dǎo)體激光元件的電流-光輸出特性結(jié)果的圖。從圖4可明了該激光元件直到注入電流800mA都以極穩(wěn)定的狀態(tài)射出高光輸出的激光。
圖5是表示把所述樣品2半導(dǎo)體激光元件的注入電流以5mA的間隔增加下去，這時(shí)測量來自激光器組件的光輸出(Pf)與控制光強(qiáng)度(Im)，并算出其變化率(％)結(jié)果的圖。
從圖5可明了該半導(dǎo)體激光元件即使其注入電流變化，其光輸出的變化率也在0.5％以下，對(duì)注入電流值光輸出的穩(wěn)定性良好。
圖6是表示使向所述樣品2半導(dǎo)體激光元件注入的電流變化，在各個(gè)注入電流中，元件開始驅(qū)動(dòng)后經(jīng)過5秒這時(shí)刻的振蕩激光振蕩頻譜的測量結(jié)果的圖。從圖6可明了該半導(dǎo)體激光元件對(duì)注入電流所有的值都用多個(gè)縱模(多模)振蕩。
圖7是在圖6的振蕩頻譜中讀出光輸出距其峰值低10dB位置的頻譜寬度(nm)，并把它對(duì)備注入電流畫曲線，而表示其結(jié)果的圖。
圖7對(duì)比較例激光元件也與上述同樣地表示讀出距振蕩頻譜峰值低10dB位置的頻譜寬度的結(jié)果。
從圖7可明了在樣品2半導(dǎo)體激光元件時(shí)，即使注入電流變化，所述頻譜寬度的變動(dòng)也少，維持多模振蕩。與此相反，是比較例激光元件時(shí)，其頻譜寬度大幅度變動(dòng)，不斷出現(xiàn)單振蕩模振蕩。
對(duì)樣品1、3的半導(dǎo)體激光元件進(jìn)行同樣的試驗(yàn)時(shí)，得到幾乎相同的結(jié)果。
在樣品2的層結(jié)構(gòu)中，使電流封塞層8的條紋寬度變化來制作半導(dǎo)體激光元件。圖8是測量這些半導(dǎo)體激光元件的電流-光輸出特性而把彎折輸出(PkmW)作為與條紋寬度的關(guān)系圖進(jìn)行表示的圖。
樣品1、3半導(dǎo)體激光元件的情況也得到與圖8幾乎相同的結(jié)果。
在表1所示具有DCH結(jié)構(gòu)的樣品2半導(dǎo)體激光元件中，通過變化阱層的厚度而使Γ/d值變化，且也變化諧振器的長度(L)來制作表3～5所示的各種激光元件。使用這些半導(dǎo)體激光元件組裝與樣品1～3情況同樣的激光器組件。
表3


(*)在圖2中是夾住電流封塞層的整體的厚度表4



(*)在圖2中是夾住電流封塞層的整體的厚度表5


(*)在圖2中是夾住電流封塞層的整體的厚度然后使激光元件振蕩，測量其振蕩激光的振蕩頻譜，觀察有無多?；悠?～15的半導(dǎo)體激光元件全部表示出圖6所示的振蕩頻譜。
圖9是表示在把諧振器長度(L)和Γ/d(×10-3nm-1)作為坐標(biāo)軸的坐標(biāo)上畫曲線結(jié)果的圖。圖中表示□標(biāo)記是樣品5，+標(biāo)記是樣品6、13，△標(biāo)記是樣品7、10，×標(biāo)記是樣品8，*標(biāo)記是樣品9，-標(biāo)記是樣品11，○標(biāo)記是樣品12，▲標(biāo)記是樣品14，■標(biāo)記是樣品15。為了參考，把樣品4半導(dǎo)體激光元件情況的結(jié)果也在圖9中設(shè)為◆標(biāo)記進(jìn)行表示。
從圖9可明了，Γ/d值被設(shè)計(jì)成1.3-3nm-1以下的各樣品半導(dǎo)體激光元件對(duì)諧振器長度(L)的長短沒依賴，都如圖6所示那樣用多個(gè)縱模(多模)振蕩，而且其光輸出穩(wěn)定。根據(jù)這點(diǎn)就明確了為了實(shí)現(xiàn)振蕩頻譜的多模化，即光輸出的穩(wěn)定化，而把Γ/d值設(shè)計(jì)成1.3-3nm-1以下是有效的。
下面說明是本發(fā)明特點(diǎn)的在高頻區(qū)域的RIN與在低頻區(qū)域的輸出變動(dòng)的關(guān)系。圖10是表示高頻區(qū)域的RIN與注入電流關(guān)系的圖。特別是圖10是把高頻區(qū)域10MHz～1GHz的RIN累計(jì)的值(以下叫做高頻RIN)與向半導(dǎo)體激光元件注入電流的關(guān)系按每個(gè)不同的激光組件M1-a、M1-b、M2-a、M2-b、M3-a、M3-b、M4-a、M4-b表示。且圖10中M2(M2-a和M2-b)、M3(M3-a和M3-b)、M4(M4-a和M4-b)是用相同設(shè)計(jì)參數(shù)制作的激光器組件，而M1(M1-a和M1-b)是用與上述激光器組件不同設(shè)計(jì)參數(shù)制作的激光器組件。而且M1-a與M1-b之間在FBG與半導(dǎo)體激光元件間傳播的激光的偏振狀態(tài)不同。具體說就是M1-a是其來自FBG的返回光偏振狀態(tài)與從半導(dǎo)體激光元件剛射出的激光的偏振狀態(tài)是一致的情況，而M1-b是它們最偏離的狀態(tài)。M2-a和M2-b、M3-a和M3-b、M4-a和M4-b也是一樣。
用圖10以后圖號(hào)表示的所有圖都是對(duì)具有設(shè)計(jì)成具有反射率是4％，反射頻帶寬度是0.5nm，中心波長975nm的波長選擇特性的FBG的激光器組件進(jìn)行測量的結(jié)果。圖10所示的圖是把來自半導(dǎo)體激光器組件的光輸出用PD(Discovery semiconductor社制PIN diode DSC40S)檢測，分別把10MHz到1GHz的AC成分的光輸出用功率計(jì)(Agilent制E4418 EPMseries powermeter，E4412A E series CW power senser)、把DC成分的光輸出用數(shù)字萬用表(Advantest社制TR6846)讀出并計(jì)算出RIN(相對(duì)噪聲強(qiáng)度)值的結(jié)果。
圖11(a)和圖11(b)分別是表示圖10所示激光器組件M1-a和M1-b在低頻區(qū)域的光輸出變化率與注入電流關(guān)系的圖。圖12(a)和圖12(b)分別是表示圖10所示激光器組件M2-a和M2-b在低頻區(qū)域的光輸出變化率與注入電流關(guān)系的圖。這些圖11和圖12所示的圖是用PD檢測來自半導(dǎo)體激光器組件的光輸出，把其光輸出和圖1光電二極管27的監(jiān)控電流分別一邊用示波器監(jiān)控一邊測量輸出時(shí)間變動(dòng)的結(jié)果，Pf(t)、Im(t)分別表示光輸出變動(dòng)和監(jiān)控電流變動(dòng)。偏振狀態(tài)是把偏振波面控制器(GeneralPhotonics社制Pola RITE)設(shè)置在FBG與半導(dǎo)體激光元件間進(jìn)行調(diào)整的。
首先在此知道產(chǎn)生相關(guān)性崩潰現(xiàn)象時(shí)，就發(fā)生依賴于半導(dǎo)體激光元件與FBG間距離的高頻噪聲。即能判斷高頻噪聲越大，相關(guān)性崩潰現(xiàn)象發(fā)生的程度就大。從該見解，也可以說圖10表示的是相關(guān)性崩潰現(xiàn)象的程度。
而圖11和圖12表示的是低頻區(qū)域的光輸出和監(jiān)控電流的時(shí)間變動(dòng)，當(dāng)把光輸出時(shí)間變動(dòng)的容許范圍定在0.5％以下，把控制電流的時(shí)間變動(dòng)定在1％以下時(shí)，如圖12(a)和圖12(b)所示，即使在激光器組件M2的任意偏振狀態(tài)中只要注入電流是在100mA附近以上，就是變動(dòng)小的穩(wěn)定動(dòng)作。M3和M4激光器組件由于使用了與M2激光器組件相同的設(shè)計(jì)參數(shù)，所以表示出與M2同樣的特性。但激光器組件M1盡管如圖11(a)所示符合偏振狀態(tài)的M1-a情況滿足了穩(wěn)定性，但從圖11(b)就知道偏離偏振狀態(tài)的M1-b的情況不滿足要求規(guī)格。再看圖10，在圖11和圖12中收容在容許范圍內(nèi)的M1-a、M2-a、M2-b、M3-a、M3-b、M4-a、M4-b都是高頻RIN在-40以上。根據(jù)該結(jié)果，發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)只要是累計(jì)高頻區(qū)域10MHz～1GHz的RIN值是-40dB以上，就能得到穩(wěn)定的低頻區(qū)域的光輸出。
下面對(duì)如所述激光器組件M2、M3、M4那樣出現(xiàn)相關(guān)性崩潰現(xiàn)象的同時(shí)實(shí)現(xiàn)在低頻區(qū)域穩(wěn)定光輸出的激光器組件，說明其光輸出與向光纖24射入的激光的偏振角的關(guān)系。
圖13是表示半導(dǎo)體激光元件100的閾值電流(Ith)與向光纖24射入的激光的偏振角對(duì)應(yīng)關(guān)系的圖。一般知道如圖13所示，向光纖24射入的激光的偏振角作為與半導(dǎo)體激光元件100的閾值電流不同來表現(xiàn)。特別是圖13，其是根據(jù)幾個(gè)偏振角與閾值電流的實(shí)測值制作的測量數(shù)據(jù)，下面把與偏振角是0°、35°、45°順序?qū)?yīng)的閾值電流64.9mA、71.0mA、78.1mA看作是偏振角并進(jìn)行解析。
圖14是把光輸出低頻區(qū)域的變動(dòng)率與注入電流的關(guān)系按每個(gè)不同的偏振角表示的圖。如圖14所示，了解到除了閾值電流是64.9mA時(shí)，即偏振角是0°時(shí)以外，對(duì)任一注入電流其光輸出的變動(dòng)率都收納在0.5％以內(nèi)，能得到非常穩(wěn)定的激光。而且即使偏振角在0°時(shí)，注入電流是100mA以上時(shí)也是穩(wěn)定的，這就意味著在激光器組件高輸出時(shí)任一偏振角都能在低頻區(qū)域得到穩(wěn)定的光輸出。
圖15是對(duì)所述各偏振角表示注入電流與溫度與SMSR相互關(guān)系的圖。特別是圖15(a)是表示閾值電流是64.9mA時(shí)，即偏振角是0°時(shí)的SMSR，圖15(b)是表示閾值電流是71.0mA時(shí)，即偏振角是35°時(shí)的SMSR，圖15(c)是表示閾值電流是78.1mA時(shí)，即偏振角是45°時(shí)的SMSR。
如圖15所示，所有的偏振狀態(tài)在實(shí)用的環(huán)境溫度范圍中SMSR都比0dB大。因此本發(fā)明的激光器組件即使在偏振狀態(tài)不同的情況下也能同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖14和圖15光輸出的低頻區(qū)域穩(wěn)定化和以FBG作為主模的振蕩。
特別是根據(jù)圖15了解到，返回光的偏振角在0°～45°間變化時(shí)，換言之，根據(jù)這些偏振狀態(tài)而激光器組件的電流閾值變化時(shí)，本激光器組件也表示出穩(wěn)定的特性。特別是發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，即使根據(jù)返回光的偏振狀態(tài)激光器組件的電流閾值表示出作為半導(dǎo)體激光元件電流閾值的90～95％以下算出的任一電流值時(shí)，本發(fā)明的激光器組件也表示出穩(wěn)定的特性。在圖15所示的例中，偏振角從0°到45°變化，隨之激光器組件的電流閾值即使變化到半導(dǎo)體激光元件電流閾值的約83％(64.9mA/78.1mA)時(shí)，激光器組件也表示出穩(wěn)定的動(dòng)作。
發(fā)明者等發(fā)現(xiàn)通過使用滿足所述設(shè)計(jì)參數(shù)的本激光器組件，能得到即使對(duì)與FBG間形成的外部諧振器參數(shù)也有利的使用條件。所說的該有利的使用條件是指把光纖布拉格光柵的有效反射率Reff通過半導(dǎo)體激光元件與光纖間的結(jié)合效率η和FBG的反射率Rg表示成Reff＝η2Rg，把半導(dǎo)體激光元件前端面(射出端面)的反射率設(shè)為Rchip時(shí)，有效反射率Reff與前端面反射率Rchip間的關(guān)系不象現(xiàn)有這樣被限制。一般知道與FBG光結(jié)合的現(xiàn)有的激光器組件若不滿足Rchip≥3Reff關(guān)系，則得不到按照標(biāo)準(zhǔn)的特性。與此相反，本發(fā)明的激光器組件不但Rchip≥3Reff的關(guān)系，而且即使?jié)M足Rchip＜3Reff(2)的關(guān)系時(shí)也能實(shí)現(xiàn)按照要求標(biāo)準(zhǔn)的激光振蕩。
如以上所說明，根據(jù)實(shí)施例1，至少具備DCH結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光元件100和FBG24a的激光器組件中，通過滿足高頻RIN的累計(jì)值是規(guī)定值以上的條件，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)相關(guān)性崩潰現(xiàn)象和充分單色化，能充分穩(wěn)定得到低頻區(qū)域的光輸出。以同條件制作的激光器組件即使對(duì)由光纖扭曲等產(chǎn)生的任何返回光的偏振狀態(tài)，即，即使對(duì)伴隨的閾值電流變動(dòng)也能具有滿足SMSR的特性。
所述實(shí)施例1的說明表示的是FBG24a與半導(dǎo)體激光元件100間諧振器長度fd是1m時(shí)的測量結(jié)果。因此其諧振器長度fd不同時(shí)，實(shí)現(xiàn)光輸出低頻區(qū)域穩(wěn)定的條件就不同。例如上述例表示的是把RIN從高頻區(qū)域10MHz到1GHz累計(jì)的值是-40dB以上的激光器組件，諧振器長度是2m時(shí)，把RIN在高頻區(qū)域5MHz～500MHz累計(jì)的值是-40dB以上就成為條件。這樣根據(jù)諧振器長度就需要變更累計(jì)RIN的高頻區(qū)域范圍，但總之只要規(guī)定高頻區(qū)域的RIN累計(jì)值是-40dB以上，就能在低頻區(qū)域得到穩(wěn)定的光輸出的關(guān)聯(lián)不變。但所述高頻范圍的下限至少必須是對(duì)射出激光的利用頻帶沒有影響程度的高頻。
(實(shí)施例2)下面說明實(shí)施例2的激光器組件。實(shí)施例2的激光器組件與實(shí)施例1的激光器組件具備DCH結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光元件的情況相對(duì)，其特點(diǎn)是具備SCH結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光元件的結(jié)構(gòu)。特別是實(shí)施例2維持如上所述的只要規(guī)定高頻區(qū)域的RIN累計(jì)值是-40dB以上，就能維持在低頻區(qū)域得到穩(wěn)定的光輸出的關(guān)聯(lián)，因此，必要的設(shè)計(jì)參數(shù)在實(shí)施例1詳述的范圍內(nèi)就能容易決定。因此，在此只進(jìn)行SCH結(jié)構(gòu)的說明，而效果等根據(jù)實(shí)施例1。
圖16是說明實(shí)施例2激光器組件SCH結(jié)構(gòu)用的立體圖。如圖16所示，實(shí)施例2激光器組件中具備的半導(dǎo)體激光元件200，其上部是脊形波導(dǎo)路形狀，整體具有規(guī)定的諧振器長度L。在由n-GaAs構(gòu)成的基板10上形成由n-AlGaAs構(gòu)成的下部包層11A，且在其上面形成后述的層結(jié)構(gòu)E，在基板10的背面形成n型電極12A，在層結(jié)構(gòu)E的上面通過由氮化硅(SiNX)等構(gòu)成的保護(hù)膜13形成p型電極12B。
層結(jié)構(gòu)E具有由InGaAs構(gòu)成的3個(gè)阱層14A0、14A1、14A2和位于各阱層的兩側(cè)且由GaAsP構(gòu)成的4個(gè)阻擋層14B1、14B2、14B3、14B4所構(gòu)成的量子阱結(jié)構(gòu)的活性層14。在位于活性層14兩端的阻擋層14B1、14B4的兩側(cè)分別配置有由AlGaAs構(gòu)成的下部光封閉層15A和由AlGaAs構(gòu)成的上部光封閉層15B。
該層結(jié)構(gòu)E被叫做分離封閉結(jié)構(gòu)(Separated ConfinementHeterostructureSCH)。圖17是表示關(guān)于所述層結(jié)構(gòu)E頻帶結(jié)構(gòu)圖一例的概略圖。本實(shí)施例在是具有該SCH結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光元件200的情況下，SCH結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)成滿足實(shí)施例1所說明的設(shè)計(jì)項(xiàng)目。
具體說就是，半導(dǎo)體激光元件200按照下面表6所示的設(shè)計(jì)項(xiàng)目制作。且諧振器長度(L)有1500μm和2000μm兩種。這些激光元件被設(shè)定成前端面的反射率是1％，后端面的反射率是92％。
表6


這些激光元件中的阱層光封閉系數(shù)(Γ)是0.011，因此Γ/d的值是1.2×10-3nm-1。
對(duì)該半導(dǎo)體激光元件也能確認(rèn)與表1所示樣品1～3的情況同樣地用多個(gè)縱模(多模)進(jìn)行振蕩。
該半導(dǎo)體激光元件200的情況是各阱層的厚度d是規(guī)定振蕩激光振蕩頻譜的多?；闹饕蛩?。具體說就是把各阱層的厚度d加厚對(duì)振蕩頻譜的多?；怯杏玫?。而且該激光元件200的情況是能調(diào)整脊形波導(dǎo)路的寬度，控制來自p型電極12B的注入電流。
在以上說明的實(shí)施例1和2中，是把構(gòu)成外部諧振器的反饋光學(xué)部件作為FBG，但只要具有同樣的功能也可以采用半透半反鏡等其他的反饋光學(xué)部件。
如以上所說明，根據(jù)本發(fā)明的激光器組件，只要在具備半導(dǎo)體激光元件和構(gòu)成外部諧振器的FBG等反饋光學(xué)部件的激光器組件中，通過滿足高頻區(qū)域RIN的累計(jì)值是-40dB以上的條件，就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)出現(xiàn)相關(guān)性崩潰現(xiàn)象和充分的單色化，能足夠穩(wěn)定地得到低頻區(qū)域的光輸出，進(jìn)而有對(duì)根據(jù)返回光的偏振狀態(tài)變化的所有閾值電流的變化，也能得到滿足SMSR特性的效果。
如上所述，本發(fā)明的激光器組件作為穩(wěn)定的光放大器用激勵(lì)光源而利用是合適的。
權(quán)利要求
1.一種激光器組件，其特征在于，其具備半導(dǎo)體激光元件和在與所述半導(dǎo)體激光元件間構(gòu)成外部諧振器的反饋光學(xué)部件，其特征在于，根據(jù)來自所述反饋光學(xué)部件返回光的偏振狀態(tài)而變化的該激光器組件電流閾值的、對(duì)所述半導(dǎo)體激光元件電流閾值的比例即使是規(guī)定范圍內(nèi)的任一范圍，在根據(jù)所述外部諧振器的諧振器長度而定的至少是激光利用頻帶以上的第一頻率與用規(guī)定數(shù)乘以該第一頻率算出的第二頻率之間產(chǎn)生的相對(duì)噪音強(qiáng)度的累計(jì)值在-40dB以上。
2.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述規(guī)定范圍是所述半導(dǎo)體激光元件電流閾值95％以下的所有范圍。
3.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述規(guī)定范圍是所述半導(dǎo)體激光元件電流閾值90％以下的所有范圍。
4.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述諧振器長度是1m的情況下，所述第一頻率是10MHz，所述第二頻率是1GHz。
5.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，從所述半導(dǎo)體激光元件射出的激光和通過所述反饋光學(xué)部件的激光這兩者或一者與光纖進(jìn)行光結(jié)合。
6.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述反饋光學(xué)部件是光纖布拉格光柵。
7.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述反饋光學(xué)部件是光纖布拉格光柵，當(dāng)把所述光纖布拉格光柵的反射率設(shè)為Rg，把所述光纖布拉格光柵與所述半導(dǎo)體激光元件間的結(jié)合效率設(shè)為η，把所述光纖布拉格光柵的有效反射率設(shè)為Reff＝η2Rg，把所述半導(dǎo)體激光元件前端面的反射率設(shè)為Rchip時(shí)，滿足Rchip＜3Reff。
8.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述反饋光學(xué)部件是光纖布拉格光柵，從所述半導(dǎo)體激光元件射出的激光和通過所述光纖布拉格光柵的激光這兩者或一者與光纖進(jìn)行光結(jié)合，即使在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)通過所述光纖傳播的激光的偏振狀態(tài)而變化的所述激光器組件電流閾值對(duì)所述半導(dǎo)體激光元件電流閾值的比例在95％以下的所有范圍內(nèi)，邊模抑壓比(SMSR)比0dB大。
9.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述反饋光學(xué)部件是光纖布拉格光柵，從所述半導(dǎo)體激光元件射出的激光和通過所述光纖布拉格光柵的激光這兩者或一者與光纖進(jìn)行光結(jié)合，即使在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)通過所述光纖傳播的激光的偏振狀態(tài)而變化的所述激光器組件電流閾值對(duì)所述半導(dǎo)體激光元件電流閾值的比例在90％以下的所有范圍內(nèi)，邊模抑壓比(SMSR)比0dB大。
10.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出。
11.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，在所述活性層的兩側(cè)形成光封閉層，在所述活性層與所述光封閉層之間形成具有比所述活性層的阻擋層和所述光封閉層的各傳導(dǎo)帶中的頻帶間隔能量大的頻帶間隔能量的載流子封塞層。
12.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，在所述活性層的兩側(cè)形成具有所述活性層的阻擋層傳導(dǎo)帶中的頻帶間隔能量以上的頻帶間隔能量的光封閉層。
13.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，所述活性層由InGaAs的斜量子阱構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，在所述活性層的兩側(cè)形成光封閉層，在所述活性層與所述光封閉層之間形成具有比所述活性層的阻擋層和所述光封閉層的各傳導(dǎo)帶中的頻帶間隔能量大的頻帶間隔能量的載流子封塞層，所述光封閉層由不包含Al的GaAs構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，在所述活性層的兩側(cè)形成具有所述活性層的阻擋層傳導(dǎo)帶中的頻帶間隔能量以上的頻帶間隔能量的光封閉層，所述光封閉層由不包含Al的GaAs構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，當(dāng)把所述量子阱結(jié)構(gòu)每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，Γ/d≤1.3×10-3nm-1的關(guān)系成立。
17.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，當(dāng)把所述量子阱結(jié)構(gòu)每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，Γ/d≤1.3×10-3nm-1的關(guān)系成立，所述一層阱層的厚度是8.5nm以上。
18.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，當(dāng)把所述量子阱結(jié)構(gòu)每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，Γ/d≤1.3×10-3nm-1的關(guān)系成立，所述活性層中的阻擋層傳導(dǎo)帶的頻帶間隔能量與阱層的傳導(dǎo)帶的頻帶間隔能量的差是170meV以下。
19.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，當(dāng)把所述量子阱結(jié)構(gòu)每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，Γ/d≤1.3×10-3nm-1的關(guān)系成立，注入載流子的主要部分在振蕩激光的分布區(qū)域內(nèi)被最優(yōu)化。
20.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，當(dāng)把所述量子阱結(jié)構(gòu)每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，Γ/d≤1.3×10-3nm-1的關(guān)系成立，通過選擇電流封塞層的條紋寬度而使注入載流子的主要部分在振蕩激光的分布區(qū)域內(nèi)被最優(yōu)化。
21.如權(quán)利要求1所述的激光器組件，其特征在于，所述半導(dǎo)體激光元件是具備有由量子阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性層的層結(jié)構(gòu)的法布里佩洛型，其用多個(gè)縱模振蕩的同時(shí)通過所述外部諧振器的作用把滿足單色性的激光射出，當(dāng)把所述量子阱結(jié)構(gòu)每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，Γ/d≤1.3×10-3nm-1的關(guān)系成立，注入載流子的主要部分在振蕩激光的分布區(qū)域內(nèi)被最優(yōu)化，在所述活性層的兩側(cè)形成光封閉層，在所述活性層與所述光封閉層之間形成具有比所述活性層的阻擋層和所述光封閉層的各傳導(dǎo)帶中的頻帶間隔能量大的頻帶間隔能量的載流子封塞層。
全文摘要
一種激光器組件，其被設(shè)計(jì)成高頻區(qū)域10MHz～1GHz的相對(duì)噪聲強(qiáng)度(RIN)的累計(jì)值(以下叫做高頻RIN)是－40dB以上。在具備該激光器組件且具有量子阱結(jié)構(gòu)活性層的半導(dǎo)體激光元件中，當(dāng)把每一層阱層的光封閉系數(shù)設(shè)為Γ，把一層阱層的厚度設(shè)為d(nm)時(shí)，用Γ/d≤1.3×10
文檔編號(hào)H01S5/022GK1653659SQ0381040
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月8日
發(fā)明者早水尚樹, 大木泰, 青柳秀雄, 小磯武, 山形友二, 室清文 申請(qǐng)人:古河電氣工業(yè)株式會(huì)社, 三井化學(xué)株式會(huì)社