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JP2001144367A - 半導体レーザ装置及びその駆動方法 - Google Patents

半導体レーザ装置及びその駆動方法

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Publication number
JP2001144367A
JP2001144367A JP32107099A JP32107099A JP2001144367A JP 2001144367 A JP2001144367 A JP 2001144367A JP 32107099 A JP32107099 A JP 32107099A JP 32107099 A JP32107099 A JP 32107099A JP 2001144367 A JP2001144367 A JP 2001144367A
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JP
Japan
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laser
wavelength
unit
semiconductor laser
modulator
Prior art date
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Application number
JP32107099A
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English (en)
Inventor
Keisuke Matsumoto
啓資 松本
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US09/547,864 priority patent/US6516017B1/en
Publication of JP2001144367A publication Critical patent/JP2001144367A/ja
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    • H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 広い波長範囲（例えば１２ｎｍ以上の範囲）
において、１つの変調器でＤＦＢレーザの発振波長とバ
ンドギャップ波長との波長差Δλが同一となるように変
調することができる半導体レーザ装置及びその駆動方法
を得る。 【解決手段】 ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８における各
発振波長と光変調器１４におけるバンドギャップ波長と
の波長差Δλが一定になるように、光変調器１４に対す
るオフセットバイアスの印加、及び半導体レーザチップ
１５の温度制御を行うようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光波長多重通信シ
ステム等の送信器に使用する、高速動作可能な外部変調
器集積型の半導体レーザ装置に関し、特に複数の波長を
選択できる構成の半導体レーザ装置及びその駆動方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ファイバの伝送容量を高める波
長分割（ＷＤＭ）技術が注目されている。該ＷＤＭ技術
を使用することにより、敷設済みの光ファイバの伝送能
力を一気に数十倍以上に高めることができる。このよう
な技術を使用したシステムの光源として半導体レーザと
変調器を集積化した変調器集積半導体レーザを使用した
半導体レーザ装置の開発が進められている。該半導体レ
ーザ装置は、分布帰還型半導体レーザ（ＤＦＢ‐ＬＤ：
Distributed Feedback Laser Diode）を直流動作させ、
該半導体レーザから放射された光を電界吸収型変調器で
高速に変調させるものである。
【０００３】ここで、電界吸収型変調器の動作原理につ
いて簡単に説明する。電界吸収型変調器の吸収層を多重
量子井戸（ＭＱＷ）構造又は歪み多重量子井戸（歪みＭ
ＱＷ）構造にする。該吸収層に逆方向電界を印加すると
量子井戸内に閉じ込められた電子‐ホール対であるエキ
シトンのエネルギーレベルが変化する現象を量子閉じ込
めシュタルク効果といい、図３１はその模式図を示して
いる。エキシトンによる吸収波長が変化し、その結果光
の透過量が変化する。図３２は、エキシトンによる吸収
波長の変化例を示した図であり、図３２では、エキシト
ンのエネルギーレベルが変化すると、エキシトンによる
吸収波長が長波長へシフトする。このような効果を使用
して光変調を行う。
【０００４】図３２において、レーザの発振波長をλと
すると、変調器への逆方向電界の有無により、波長λの
吸収係数ａがΔａ変化し、電界を印加しないときは変調
器を透過するが、逆方向電界を印加するとレーザからの
光が変調器で吸収される。エキシトンのエネルギーシフ
ト量を考慮して、変調器の吸収層の等価的なバンドギャ
ップ波長を短波に設定する必要がある。通常、レーザの
発振波長は１５５０ｎｍ程度であり、変調器の吸収層に
おける等価的なバンドギャップ波長は１５００ｎｍ程度
であることから、これらの差であるΔλが約５０ｎｍで
あり、該Δλだけ短波長に設定する必要がある。
【０００５】図３３は、従来の変調器集積半導体レーザ
装置の例を示した概略の構成図であり、図３４は、光変
調器１０２に入力されるオフセットバイアスと、光変調
器１０２から出力される光出力を示した図である。な
お、図３４(ａ)はオフセットバイアスを、図３４(ｂ)は
光出力を示している。図３３及び図３４において、半導
体基板１０１上に光変調器１０２及び半導体レーザ１０
３がモノリシックに集積され、半導体レーザチップ１０
４を形成している。該チップ１０４は、炭化けい素(Ｓi
Ｃ)等で形成されたサブマウント１０５を介して金属ブ
ロック１０６上に固着され、該金属ブロック１０６の相
対する面に固着された温度制御用のペルチェ素子１０７
を介して、モジュール用パッケージを構成するパッケー
ジ金属１０８上に固着される。
【０００６】ペルチェ素子１０７は、温度制御に一般的
に使用されているペルチェ効果を使用した固体冷却素子
で、該素子に流す電流の極性を変えることによって、加
熱又は冷却を行う。半導体レーザチップ１０４の温度検
出はサーミスタ（図示せず）で行い、該サーミスタで検
出された温度に基づいて、半導体レーザチップ１０４の
温度が所望の温度になるようにペルチェ素子１０７に流
す電流を制御する。半導体レーザ１０３には、順方向に
電圧が印加され、一定出力で駆動される。
【０００７】半導体レーザ１０３から光変調器１０２に
入力された光は、高周波方形波の信号電圧で駆動される
光変調器１０２によって、該信号電圧に応じた光出力に
変調される。光変調器１０２は、例えば通常２〜３Ｖの
逆方向の電圧が印加されると、光が吸収されて外部への
レーザ光の放射が停止する。また、光変調器１０２は、
光が透過する状態で、場合によっては、例えば通常１Ｖ
以下の任意のオフセット電圧Ｖoffsetが印加される。
【０００８】一方、近年、更に波長多重度が増すにつれ
て、単体の変調器集積半導体レーザを用いてＷＤＭシス
テムのすべての波長を揃えるのではなく、１つの半導体
レーザチップで多くの波長に対応することができる波長
可変光源、又は多波長の半導体レーザをアレイ化して同
一チップに集積化した光源が求められている。これら
は、各種システムの光源として使用されるだけではな
く、ＷＤＭ伝送装置のバックアップ光源として多くの光
源を１つのチップで確保することができれば、コストメ
リットが大きくなる。また、レーザの出力波長を変える
ことでネットワークの異なった地点に波長ルーティング
といったルーティングを行う等、将来におけるすべての
光ネットワークの構築に重要となる。
【０００９】このように、１つのチップで多くの波長に
対応できる波長可変光源、又は異なった波長の各半導体
レーザをアレイ化して同一チップに集積化した光源にそ
れぞれ変調器を集積化したデバイスの研究が盛んに行わ
れている。例えば、Ｌｕｃｅｎｔ社が報告した論文
（「Six-Channel WDM Transmitter Module with Ultra-
Low Chirp and Stable λ Selection」、ECOC 1995 Th.
B.3.4）では、図３５に示すように、６種類の波長の半
導体レーザを１.６ｎｍ間隔にアレイ状に集積化すると
共に、該各半導体レーザのそれぞれの出力を１つの出力
に束ねる結合器、半導体増幅器、及び変調器を集積化し
たものが報告されている。図３５で示した半導体レーザ
チップでは、６波長の内、任意の波長が選択され動作さ
れる。
【００１０】上記のように、半導体レーザの発振波長と
光変調器のバンドギャップ波長との差Δλは、光変調器
の吸収特性に大きな影響を与え、ひいては半導体レーザ
の発振波長での伝送特性に大きな影響を与える。Ｌｕｃ
ｅｎｔ社の上記例では、２.５ＧＨｚ‐６００ｋｍ伝送
（Ｖoffset＝−１.５Ｖ，３.５Ｖp-p）を２波のみで評
価（３.２ｎｍ間隔）しており、ＢＥＲ（Bit Error Rat
e）が１Ｅ−９での最小受信感度は、波長１５５９.７１
ｎｍで−３１.２ｄＢｍ、及び波長１５５６.４９ｎｍで
−３０.４ｄＢｍを得ているが、波長依存性が大きいも
のと推測される。
【００１１】また、ＵＣＳＢが報告した論文（「Widely
Tunable Sampled Grating DBR Laser with Integrated
Electroabsorption Modulator」、PTL VOL.11 NO.6 19
99 p638-640）では、広い波長範囲で波長可変な半導体
レーザ（Tunable Sampled Grating DBR Laser）（５１
波長、０.８ｍ間隔）と変調器を集積している。上記と
同様に、変調器はバルク活性層（バンドギャップ波長λ
g＝１.４３μｍ）が使用され、消光比の波長依存性のみ
評価を行っているが、かなり波長依存性が大きいものと
なっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の多
波長のレーザ光を束ねて１つの電界吸収型変調器で変調
する場合、広い波長範囲に対応するため、変調器にバル
ク吸収層を使用する必要があった。しかし、該バルク吸
収層を使用した場合においても、波長によってΔλが異
なっており、伝送特性が異なることから例えば１２ｎｍ
を超える広い波長範囲に対応することは困難であった。
【００１３】本発明は、上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、広い波長範囲（例えば１２ｎ
ｍ以上の範囲）において、１つの変調器で同一のΔλで
変調することが可能となる変調器集積多波長半導体レー
ザを使用した半導体レーザ装置及びその駆動方法を得る
ことを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、発振波長がそれぞれ異なる複数の単一発振
波長の半導体レーザで構成されるレーザ部と、該レーザ
部からのレーザ光に対して光変調を行って外部へ放射す
る１つの電界吸収型変調器を有する光変調部と、各半導
体レーザからのレーザ光が該電界吸収型変調器に入射さ
れるように、レーザ部と光変調部とを結合させる結合部
と、レーザ部及び光変調部に対して加熱又は冷却を行っ
て温度制御する温度制御部と、レーザ部の各半導体レー
ザのいずれか１つを選択して動作させるレーザ選択部
と、光変調部の電界吸収型変調器に対して、オフセット
バイアスの印加制御を行うオフセットバイアス制御部
と、レーザ選択部に対して外部からの指令に基づいて動
作させる半導体レーザの指定を行うと共に、該指定した
半導体レーザの発振波長と電界吸収型変調器のバンドギ
ャップ波長との波長差が所定値で一定となるように温度
制御部及びオフセットバイアス制御部の動作制御を行う
制御部とを備えるものである。
【００１５】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、１つで複数の異なる波長で発振可能な単一発振波長
の半導体レーザで構成されるレーザ部と、該レーザ部か
らのレーザ光に対して光変調を行って外部へ放射する１
つの電界吸収型変調器を有する光変調部と、各半導体レ
ーザからのレーザ光が該電界吸収型変調器に入射される
ように、レーザ部と光変調部とを結合させる結合部と、
レーザ部及び光変調部に対して加熱又は冷却を行って温
度制御する温度制御部と、レーザ部の半導体レーザを所
望の発振波長で発振させる波長選択駆動部と、光変調部
の電界吸収型変調器に対して、オフセットバイアスの印
加制御を行うオフセットバイアス制御部と、波長選択駆
動部に対して外部からの指令に基づいて半導体レーザの
発振波長を指定すると共に、該指定した発振波長と電界
吸収型変調器のバンドギャップ波長との波長差が所定値
で一定となるように温度制御部及びオフセットバイアス
制御部の動作制御を行う制御部とを備えるものである。
【００１６】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、レーザ
部、結合部及び光変調部は、半導体基板上に集積されて
半導体レーザチップを形成し、温度制御部は、該半導体
レーザチップの温度制御を行うものである。
【００１７】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、レーザ
部、結合部及び光変調部は、同一基板上に実装されて混
成集積回路を形成し、温度制御部は、該混成集積回路の
温度制御を行うものである。
【００１８】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、請求項１又は請求項２のいずれかにおいて、レーザ
部、結合部及び光変調部は、それぞれ独立したモジュー
ルをなし、温度制御部は、該各モジュールの温度制御を
行うものである。
【００１９】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、請求項１から請求項５のいずれかにおいて、光変調
部における電界吸収型変調器は、多重量子井戸構造をな
す光吸収層を有するものである。
【００２０】また、この発明に係る半導体レーザ装置
は、請求項１から請求項５のいずれかにおいて、光変調
部における電界吸収型変調器は、歪み多重量子井戸構造
をなす光吸収層を有するものである。
【００２１】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
駆動方法は、発振波長がそれぞれ異なる複数の単一発振
波長の半導体レーザで構成されるレーザ部と、該レーザ
部からのレーザ光に対して光変調を行って外部へ放射す
る１つの電界吸収型変調器を有する光変調部と、該電界
吸収型変調器に対するオフセットバイアスの印加制御を
行うオフセットバイアス制御部と、レーザ部及び該光変
調部に対して加熱又は冷却を行って温度制御する温度制
御部とを備える半導体レーザ装置の駆動方法において、
レーザ部における半導体レーザの発振波長と電界吸収型
変調器のバンドギャップ波長との波長差が所定値で一定
となるように、レーザ部及び光変調部の温度制御を行う
と共に、光変調部の電界吸収型変調器に対してオフセッ
トバイアスの印加制御を行うようにした。
【００２２】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
駆動方法は、１つで複数の異なる波長で発振可能な単一
発振波長の半導体レーザで構成されるレーザ部と、該レ
ーザ部からのレーザ光に対して光変調を行って外部へ放
射する１つの電界吸収型変調器を有する光変調部と、該
電界吸収型変調器に対するオフセットバイアスの印加制
御を行うオフセットバイアス制御部と、レーザ部及び該
光変調部に対して加熱又は冷却を行って温度制御する温
度制御部とを備える半導体レーザ装置の駆動方法におい
て、レーザ部における半導体レーザの発振波長と電界吸
収型変調器のバンドギャップ波長との波長差が所定値で
一定となるように、レーザ部及び光変調部の温度制御を
行うと共に、光変調部の電界吸収型変調器に対してオフ
セットバイアスの印加制御を行うようにした。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に、図面に示す実施の形態に基
づいて、本発明を詳細に説明する。 実施の形態１．図１は、本発明の実施の形態１における
半導体レーザ装置の例を示した概略の構成図である。な
お、図１では、８つの異なる波長の半導体レーザを使用
した場合を例にして説明する。
【００２４】図１において、半導体レーザ装置１０は、
発振波長の異なる複数の分布帰還型レーザ（以下、ＤＦ
Ｂレーザと呼ぶ）と光変調器とを備えた変調器集積半導
体レーザ１と、該変調器集積半導体レーザ１の各ＤＦＢ
レーザのいずれか１つを選択して電源の供給を行うレー
ザ選択回路２と、変調器集積半導体レーザ１の光変調器
に対するオフセットバイアスの制御を行うオフセットバ
イアス制御回路３と、変調器集積半導体レーザ１の温度
制御を行う温度制御回路４と、レーザ選択回路２、オフ
セットバイアス制御回路３及び温度制御回路４の動作制
御を行う制御回路５とを備えている。
【００２５】変調器集積半導体レーザ１は、半導体基板
１１上に、異なる発振波長λ１〜λ８の例えばλ／４シ
フトＤＦＢレーザアレイをなす８つのＤＦＢレーザＬＤ
１〜ＬＤ８と、分岐導波路で構成された結合器をなすカ
ップラ１２と、該カップラ１２を介して入力されるレー
ザ光を増幅をする半導体光アンプ１３と、電界吸収型変
調器である光変調器１４とがモノリシックに集積されて
なる半導体レーザチップ１５を備えている。ＤＦＢレー
ザＬＤ１〜ＬＤ８には、一定出力で駆動するように順方
向の電圧が印加され、半導体光アンプ１３においても、
順方向の電圧を印加して光増幅が行われるようにする。
【００２６】半導体光アンプ１３で増幅された光は、光
変調器１４によって高周波の方形波信号電圧で駆動さ
れ、該方形波信号電圧に応じて変調される。光変調器１
４は、逆方向電圧が印加されて光が透過するＯＮ状態で
は、場合によって任意のオフセットバイアス電圧Ｖoffs
et（例えば通常１Ｖ以下）が印加される。また、光変調
器１４は、例えば通常２〜３Ｖの逆方向電圧が印加され
ると、光を吸収するＯＦＦ状態となる。
【００２７】該半導体レーザチップ１５の裏面には、炭
化けい素(ＳiＣ)等で形成されたサブマウント１６及び
金属ブロック１７を介して、半導体レーザチップ１５の
温度調整を行う、パッケージ金属１９上に固着されたペ
ルチェクーラ１８が設けられている。ペルチェクーラ１
８は、ペルチェ効果を利用した固体冷却素子で形成さ
れ、該素子に流す電流の極性を変えて加熱又は冷却を行
うものであり、半導体基板１１上のすべての構成要素を
同一の温度に保つことができる。該温度の検出は、サー
ミスタ等の温度センサ（図示せず）を使用して行われ
る。
【００２８】変調器集積半導体レーザ１において、各Ｄ
ＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８はレーザ選択回路２に、光変
調器１４はオフセットバイアス制御回路３にそれぞれ接
続されると共に、ペルチェクーラ１８の＋電極及び−電
極は温度制御回路４に、光変調器１４はオフセットバイ
アス制御回路３に、半導体光アンプ１３は直流電源ＤＣ
にそれぞれ接続されている。レーザ選択回路２、オフセ
ットバイアス制御回路３及び温度制御回路４は、制御回
路５にそれぞれ接続されている。
【００２９】このような構成において、制御回路５は、
レーザ光の外部から入力される指定波長に対して、あら
かじめ設定されたデータにしたがって、ＤＦＢレーザＬ
Ｄ１〜ＬＤ８の内の最も近い波長のＤＦＢレーザをレー
ザ選択回路２に指定し、オフセットバイアス制御回路３
にオフセットバイアス値の印加の有無を指定すると共
に、温度制御回路４に対して温度を指定する。
【００３０】以下、本実施の形態１では、１つのＤＦＢ
レーザに対して温度を変えることにより２種類の波長の
レーザ光を得る場合を例にして説明する。この場合、オ
フセットバイアス制御回路３は、制御回路５の指令に基
づいて所定のオフセットバイアスを光変調器１４に印加
するか、又は印加しないかの制御を行う。一方、１つの
ＤＦＢレーザに対して温度を変えることにより３種類の
波長のレーザ光を得る場合、オフセットバイアス値を例
えば０Ｖ，０.３Ｖ，０.６Ｖといったように可変して光
変調器１４に印加する。このように、１つのＤＦＢレー
ザから得るレーザ光の波長の種類数に応じてオフセット
バイアス値の種類数が決まる。
【００３１】レーザ選択回路２は、ＤＦＢレーザＬＤ１
〜ＬＤ８の内、制御回路５から指定されたＤＦＢレーザ
に対して電流の注入を行って発振させる。レーザ選択回
路２によって電流の注入が行われたＤＦＢレーザから放
射されるレーザ光は、カップラ１２を介して半導体光ア
ンプ１３で増幅され、更に光変調器１４で光変調されて
外部へ放射される。オフセットバイアス制御回路３は、
制御回路５から指定された電圧のオフセットバイアスを
光変調器１４に印加し、温度制御回路４は、半導体レー
ザチップ１５が制御回路５から指定された温度になるよ
うにペルチェクーラ１８に流す電流の制御を行う。
【００３２】次に、制御回路５にあらかじめ設定され
た、光変調器１４に対するオフセットバイアス値及び半
導体レーザチップ１５に対する温度の算出方法について
説明する。所望のレーザ光の波長に応じてＤＦＢレーザ
の発振波長と、光変調器１４におけるバンドギャップ波
長との差Δλが変化するため、所望のレーザ光の波長に
よって伝送特性に差が生じる。このことから、外部から
の指定波長に対して、波長差Δλが一定となるように光
変調器１４へのオフセットバイアス及び半導体レーザチ
ップ１５の温度を算出する。
【００３３】図２は、ＤＦＢレーザの発振波長と光変調
器１４のバンドギャップ波長における半導体レーザチッ
プ１５の温度との関係を示した図である。図２では、Ｄ
ＦＢレーザＬＤ１を例にして、ΔＷだけ離れた２つの波
長λ１及びλ２で使用する場合を示し、波長差Δλと光
変調器１４に印加するオフセット電圧印加量Ｖoffsetと
の関係を示している。
【００３４】図２において、ＤＦＢレーザＬＤ１は、温
度がＴ１のとき発振波長がλ１となり、温度Ｔ２（Ｔ２
＜Ｔ１）のとき発振波長がλ２となる。ＤＦＢレーザＬ
Ｄ１〜ＬＤ８の発振波長の温度係数ＫLD（ｎｍ／℃）及
び光変調器１４のバンドギャップ波長の温度係数ＫEAM
（ｎｍ／℃）は、実験結果から得られた所定値であり、
波長差Δλは、ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８と光変調器
１４の構造に応じて、最適な実験値が与えられているも
のとする。また、発振波長λ１及びλ２とも同一の波長
差Δλで使用することが望ましく、λ１は、ＤＦＢレー
ザＬＤ１〜ＬＤ８の各発振波長における最長波長設計値
であり、温度Ｔ１は、半導体レーザチップ１５における
最高使用温度設計値を示している。ΔＷは、各ＤＦＢレ
ーザＬＤ１〜ＬＤ８におけるチャンネル間の所定の波長
間隔設計値を示している。
【００３５】まず、発振波長λ１及び温度Ｔ１を基にし
て、発振波長λ２及び温度Ｔ２を算出する。チャンネル
波長間隔ΔＷより、発振波長λ２は下記（１）式より得
られる。 λ２＝λ１−ΔＷ………………（１） また、ＤＦＢレーザＬＤ１における発振波長の温度係数
ＫLDの関係から、温度Ｔ２は下記（２）式より得られ
る。 Ｔ２＝Ｔ１−ΔＷ／ＫLD………………（２）
【００３６】光変調器１４に印加するオフセットバイア
スが０Ｖの状態で発振波長λ１のレーザ光を使用し、こ
のときの波長差Δλを、発振波長λ２のレーザ光を使用
する場合においても同一にするためには、光変調器１４
にオフセットバイアス電圧Ｖoffsetを印加して使用する
必要があり、該オフセットバイアス電圧Ｖoffsetを印加
したときの波長差Δλの変化量をΔλoffsetとすると、
該Δλoffsetは、光変調器１４のバンドギャップ波長の
温度係数ＫEAMを考慮すると下記（３）式のようにな
る。 Δλoffset＝ΔＷ×(ＫEAM／ＫLD−１)………………（３）
【００３７】次に、ＤＦＢレーザＬＤ２における温度Ｔ
３での発振波長をλ３とし、オフセットバイアスが０Ｖ
の状態で発振波長λ３のレーザ光を使用するように設定
する。図３は、ＤＦＢレーザＬＤ１及びＬＤ２を例にし
て、２つの波長λ１及びλ３で使用する場合を示し、波
長差Δλと光変調器１４に印加するオフセット電圧印加
量Ｖoffsetとの関係を示している。図３から、波長λ３
は、下記（４）式のようになる。 λ３＝λ２−ΔＷ＝λ１−２ΔＷ………………（４）
【００３８】光変調器１４のバンドギャップ波長の温度
係数ＫEAMを考慮すると、温度Ｔ３は下記（５）式のよ
うになる。 Ｔ３＝Ｔ１−２ΔＷ／ＫEAM………………（５） 以下、同様にして各ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８の各発
振波長及び半導体レーザチップ１５の温度を算出するこ
とができる。
【００３９】一般式として、ｎを１〜１６の自然数とす
ると、レーザの発振波長λｎ及び該発振波長λｎに対す
る半導体レーザチップ１５の温度Ｔｎは、下記（６）式
から（８）式のようになる。 λｎ＝λ１−(ｎ−１)ΔＷ………………（６） ｎが奇数の場合、 Ｔｎ＝Ｔ１−(ｎ−１)ΔＷ／ＫEAM………………（７） ｎが偶数の場合、 Ｔｎ＝Ｔ１−(ｎ−２)ΔＷ／ＫEAM−ΔＷ／ＫLD………………（８）
【００４０】これらのことから、上記（７）式及び
（８）式から温度制御回路部４に指示する半導体レーザ
チップ１５の温度が設定される。また、１つのＤＦＢレ
ーザにおける２つの発振波長に対して波長の小さい方を
使用する場合は、オフセットバイアス制御回路３に対し
て、光変調器１４へオフセットバイアスを印加するよう
に設定する。
【００４１】例えば、ＫLD＝０.１ｎｍ／℃、ＫEAM＝
１.０ｎｍ／℃、Δλ＝５０ｎｍ、λ１＝１５５４.８ｎ
ｍ、Ｔ１＝２９.８℃、ΔＷ＝０.８ｎｍとすると、１６
チャンネルの波長と半導体レーザチップ１５の設定温度
は、図４及び図５のようになる。また、上記（３）式か
ら、Δλoffset＝７.２ｎｍとなり、これはオフセット
バイアス電圧約０.３Ｖに相当する。なお上記ｎは、図
５におけるチャンネル番号を示しており、例えば外部か
ら入力された波長が１５５２.４ｎｍであると、制御回
路５は、レーザ選択回路２に対してＤＦＢレーザＬＤ２
を指定し、オフセットバイアス制御回路３に対してオフ
セットバイアス電圧の印加を指示すると共に、温度制御
回路４に対して２０.２℃を指定する。
【００４２】なお、図４及び図５では、チャンネル２及
び１１、チャンネル４及び１３、並びにチャンネル６及
び１５は、温度が同じになっており、これは、ＫEAM／
ＫLD＝１０と整数になっている特別な場合であると考え
ることができ、図６で示すように、すべてのチャンネル
の波長で、温度とオフセット電圧値の組み合わせが異な
るようにしてもよい。なお、図６では、ＤＦＢレーザＬ
Ｄ５〜ＬＤ８の場合を省略して示している。
【００４３】次に、ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８を形成
するに当たって、ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８における
温度Ｔ１での各発振波長λＮ(Ｔ１)を算出する。なお、
Ｎは、ＤＦＢレーザの数を示しており、この場合、Ｎ＝
１〜８である。ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８において、
オフセットバイアスを印加しない条件は、ｎが奇数であ
ることからｎ＝２Ｎ−１と表すことができ、上記（６）
式から、ＤＦＢレーザＬＤＮの温度Ｔｎにおける発振波
長λＮ(Ｔｎ)は、下記（９）式のようになる。但し、該
（９）式は、上記（７）式における温度Ｔｎの場合を示
している。 λＮ(Ｔｎ)＝λ１−２(Ｎ−１)ΔＷ………………（９）
【００４４】また、上記（７）式より、 Ｔｎ＝Ｔ１−２(Ｎ−１)ΔＷ／ＫEAM………………（１０） となる。よって、温度Ｔ１との温度差は該（１０）式よ
り、 Ｔ１−Ｔｎ＝２(Ｎ−１)ΔＷ／ＫEAM………………（１１） となる。
【００４５】このことから、温度Ｔ１での波長との差
は、 λ１(Ｔ１)−λＮ(Ｔ１)＝２ΔＷ(Ｎ−１)ＫLD／ＫEAM………………（１２） となる。なお、λ１(Ｔ１)＝λ１である。よって、式
（９）及び式（１２）から、 λＮ(Ｔ１)＝λ１−２(Ｎ−１)ΔＷ−２ΔＷ(Ｎ−１)ＫLD／ＫEAM ＝λ１−２(Ｎ−１)ΔＷ(１−ＫLD／ＫEAM)………………（１３） となる。
【００４６】ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８の温度Ｔ１に
おける発振波長λＮ(Ｔ１)の算出例を図７で示してい
る。図７において、波長間隔はＴ１＝２９.８℃の同一
温度で１.４４ｎｍとなるように各ＤＦＢレーザＬＤ１
〜ＬＤ８が形成されている。
【００４７】次に、図８〜図２４は、図１で示した半導
体レーザチップ１５の製造方法を示した図であり、図８
〜図２４を用いて半導体レーザチップ１５の製造方法に
ついて説明する。なお、図８〜図２４において、ＤＦＢ
レーザＬＤ１〜ＬＤ８が形成される部分をＬＤ部、カッ
プラ１２が形成されている部分をカップラ部、半導体光
アンプ１３が形成される部分をＳＯＡ部、光変調器１４
が形成される部分をＥＡＭ部としている。製造工程は、
図８から図２４まで順に行われる。また、図８(ａ)から
図１６(ａ)、図１７及び図１８(ａ)から図２４(ａ)はそ
れぞれ平面図を示しており、図８(ｂ)は図８(ａ)の部分
断面を、図９(ｂ)から図１６(ｂ)及び図１８(ｂ)から図
２４(ｂ)は、対応する平面図で示した箇所の断面図を示
している。
【００４８】最初に、図８で示すように、ｎ形半導体基
板１１であるｎ‐ＩnＰ基板２１に全層厚約０.２μｍの
ｎ‐ＩnＰクラッド層を含むＬＤ部活性層（歪ＭＱＷ構
造）２２、膜厚約０.２μｍのｐ‐ＩnＰクラッド層２
３、膜厚約４０ｎｍのｐ‐ＩnＧaＡsＰ回析格子層２４
及び膜厚約５ｎｍのｐ‐ＩnＰキャップ層２５を全面に
成長させる。
【００４９】次に、図９で示すように、ＬＤ部及びＳＯ
Ａ部に絶縁膜２６でマスクしてエッチングを行い、ＬＤ
部活性層２２、ｐ‐ＩnＰクラッド層２３、ｐ‐ＩnＧa
ＡsＰ回析格子層２４及びｐ‐ＩnＰキャップ層２５を除
去する。その後、図１０で示すように、全層厚約０.２
μｍのＥＡＭ部吸収層２７、及び膜厚約０.２μｍのｐ
‐ＩnＰクラッド層２３ａを選択成長させ、図１１で示
すように、回析格子層２４を周期的にエッチングして、
ＬＤ部に回析格子を形成する。
【００５０】次に、図１２で示すように、全面に膜厚約
０.７μｍのｐ‐ＩnＰクラッド層２３ｂを成長させた
後、図１３で示すように、ＬＤ部、ＳＯＡ部及びＥＡＭ
部を絶縁膜２６ａでマスクしてエッチングを行い、カッ
プラ部に成長されていたＥＡＭ部吸収層２７及びｐ‐Ｉ
nＰクラッド層２３ａを除去する。更に、図１４で、膜
厚約０.２μｍのアンドープＩnＧaＡsＰ導波層２８及び
膜厚約０.７μｍのアンドープｐ‐ＩnＰ層２９を選択成
長させる。
【００５１】次に、図１５で示すように、絶縁膜マスク
２６ｂを用いて、幅約１.５μｍ、深さ約３.５μｍの導
波路リッジを形成する。ＥＡＭ部の前面の出射部分で長
さ約１５μｍにわたって導波路を除去し、該除去した部
分を埋込成長で埋め込み、埋込窓構造とする。更に図１
６で、導波路リッジの両脇を膜厚約２.５μｍのＦeドー
プ半絶縁性ＩnＰ３０及び膜厚約０.５μｍのｎ‐ＩnＰ
電流ブロック層３１で埋込成長を行う。
【００５２】次に、図１７で示すように、高周波の漏れ
を防ぐため、ＥＡＭ部とＬＤ部のｎ‐ＩnＰ電流ブロッ
ク層３１を分断するためにアイソレーション部で電流ブ
ロック層３１のエッチングを行う（深さ約０.５μ
ｍ）。更に図１８で示すように、膜厚約２.５μｍのｐ
‐ＩnＰ層２３ｃ、膜厚約０.５μｍのｐ‐ＩnＧaＡsコ
ンタクト層３２の成長を行う。また、図１９で、ＬＤ
部、ＥＡＭ部及びＳＯＡ部の電極とコンタクトを取る以
外の部分のｐ‐ＩnＧaＡsコンタクト層３２をエッチン
グして除去する。
【００５３】次に、図２０で示すようにＬＤ部、ＥＡＭ
部及びＳＯＡ部のメサ幅が約８μｍとなるように深さ約
７μｍのエッチングを行う。更に、ＥＡＭ部及びＳＯＡ
部のボンディングパッド形成部分の回りをメサエッチン
グする。また図２１で示すように、全面に絶縁膜３３を
形成し、ＬＤ部、ＥＡＭ部及びＳＯＡ部の電極コンタク
ト部分に絶縁膜３３の開口部を形成する。更に図２２で
示すように、コンタクト用電極３４ａを形成し、必要部
分のみを残して電極メタルを除去する。
【００５４】次に、図２３で示すようにコンタクト用電
極３４ａの上部に多層配線できるように、絶縁膜又はポ
リイミド３５を形成する。また図２４で示すように、多
層配線用電極３４ｂをＬＤ部上部とボンディングパッド
間に形成し、半導体基板２１を研磨して１００μｍ程度
に薄くし、半導体基板２１の裏面に電極を形成する。こ
のようにして、図２５で示したような構造の半導体レー
ザチップ１５が形成される。
【００５５】次に、図２６は、半導体レーザ装置１にお
ける動作例を示した図であり、図２６を用いて半導体レ
ーザ装置１の動作の流れを説明する。なお、図２６で
は、レーザ選択回路２、オフセットバイアス制御回路
３、温度制御回路４及び制御回路５の動作について示し
ている。図２６において、制御回路５は、ステップＳ１
で、発振させる波長の指定命令（例１：チャンネル８…
波長１５４９.２ｎｍ、例２：チャンネル１５…波長１
５４３.６ｎｍ）が外部から入力される。
【００５６】入力された指定命令にしたがって、制御回
路５は、ステップＳ２で、レーザ選択回路２に対して電
流の注入を行って動作させるＤＦＢレーザを指定（例
１：ＬＤ４指定、例２：ＬＤ８指定）し、オフセットバ
イアス制御回路３に対してオフセットバイアスの印加の
有無を指定（例１：所定のＶoffset＞０印加、例２：Ｖ
offset＝０）する。更に、制御回路５は、温度制御回路
４に対して温度の指定（例１：１７.０℃、例２：１８.
６℃）を行う。
【００５７】次に、ステップＳ３で、レーザ選択回路２
は、各ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８に流す電流値を決定
（例１：ＬＤ４に１００ｍＡ及びＬＤ４以外に０ｍＡ、
例２：ＬＤ８に１００ｍＡ及びＬＤ８以外に０ｍＡ）
し、ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８に流す。オフセットバ
イアス制御回路３は、光変調器１４に対して指定された
オフセットバイアス電圧Ｖoffsetの印加を行う。更に、
温度制御回路４は、半導体レーザチップ１５が指定され
た温度になるようにペルチェクーラ１８に流す電流値を
決定し、ペルチェクーラ１８に流す。
【００５８】なお、本実施の形態１では、８つの異なる
波長のＤＦＢレーザを使用した場合を例にして説明した
が、これは一例であり、本発明は、異なる波長の複数の
ＤＦＢレーザを使用した半導体レーザ装置に適用するも
のである。また、本実施の形態１では、半導体光アンプ
１３を使用する場合を例にして説明したが、半導体光ア
ンプ１３を使用せず、光変調器１４にカップラ１２を介
してレーザ光が入力される構成であってもよい。
【００５９】一方、本実施の形態１では、半導体レーザ
チップをモノリシック集積化を行って形成したが、ＤＦ
Ｂレーザ、カップラ及び光変調器（場合によっては半導
体光アンプも含めて）をそれぞれ同一基板上に実装して
ハイブリッド集積化を行うようにしてもよい。更に、Ｄ
ＦＢレーザ、カップラ及び光変調器（場合によっては半
導体光アンプも含めて）を集積化せずに各モジュールと
して構成するようにしてもよく、このようにした場合の
概略のブロック図を図２７で示している。
【００６０】図２７において、半導体レーザ装置１０ａ
は、発振波長の異なる単一波長のＤＦＢレーザモジュー
ルＬＤ１ａ〜ＬＤ８ａと、図１のカップラ１２の働きを
する光ファイバカップラ等からなるカップラ１２ａと、
カップラ１２ａを介して入力されるレーザ光の増幅を行
う光ファイバ増幅器等で構成された半導体光増幅器モジ
ュール１３ａと、図１の光変調器１４の働きをする単体
電界吸収型変調器モジュール１４ａとを備えている。Ｄ
ＦＢレーザモジュールＬＤ１ａ〜ＬＤ８ａ、カップラ１
２ａ、半導体光増幅器モジュール１３ａ、単体電界吸収
型変調器モジュール１４ａは、光送信器を構成すること
ができる。なお、半導体光増幅器モジュール１３ａは、
上記半導体光アンプ１３と同様、場合によってはなくて
もよい。
【００６１】更に、半導体レーザ装置１０ａは、各ＤＦ
ＢレーザモジュールＬＤ１ａ〜ＬＤ８ａのいずれか１つ
を選択して電源の供給を行うレーザ選択回路２ａと、単
体電界吸収型変調器モジュール１４ａに対するオフセッ
トバイアスの制御を行うオフセットバイアス制御回路３
ａと、各ＤＦＢレーザモジュールＬＤ１ａ〜ＬＤ８ａ及
び単体電界吸収型変調器モジュール１４ａの温度制御を
行う温度制御回路４ａと、レーザ選択回路２ａ、オフセ
ットバイアス制御回路３ａ及び温度制御回路４ａの動作
制御を行う制御回路５ａとを備えている。なお、各ＤＦ
ＢレーザモジュールＬＤ１ａ〜ＬＤ８ａ及び単体電界吸
収型変調器モジュール１４ａには温度調整を行う手段を
備えており、温度制御回路４ａは、該温度調整手段に対
して温度制御を行う。
【００６２】このような構成の半導体レーザ装置１０ａ
は、図１で示した半導体レーザ装置１０と同様の効果を
得ることができ、光送信器を用いた光通信システムを構
成することができる。
【００６３】このように、本実施の形態１における半導
体レーザ装置は、ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８における
各発振波長と光変調器１４におけるバンドギャップ波長
との波長差Δλが一定になるように、光変調器１４に対
するオフセットバイアスの印加、及び半導体レーザチッ
プ１５の温度制御を行うようにした。このことから、例
えば１２ｎｍ以上の広い波長範囲において、１つの光変
調器で同一の状態で変調を行うことができる。更に、光
送信器を用いた光通信システムにも応用することができ
る。
【００６４】実施の形態２．上記実施の形態１では、単
一波長のＤＦＢレーザを複数使用したが、発振波長可変
の単一波長ＤＦＢレーザを使用してもよく、このように
したものを本発明の実施の形態２とする。図２８は、本
発明の実施の形態２における半導体レーザ装置の例を示
した概略の構成図である。なお、図２８では、図１と同
じものは同じ符号で示しており、ここではその説明を省
略する。
【００６５】図２８において、半導体レーザ装置４０
は、発振波長可変の単一波長ＤＦＢレーザと光変調器と
を備えた変調器集積半導体レーザ４１と、該変調器集積
半導体レーザ４１のＤＦＢレーザに対して所望の波長で
発振させるように駆動制御する波長選択駆動回路４２
と、オフセットバイアス制御回路３と、温度制御回路４
と、波長選択駆動回路４２、オフセットバイアス制御回
路３及び温度制御回路４の動作制御を行う制御回路４３
とを備えている。
【００６６】変調器集積半導体レーザ４１は、半導体基
板１１上に、発振波長可変の波長可変レーザＬＤＸと、
光変調器１４とが集積化されてなる半導体レーザチップ
４５を備えている。半導体レーザチップ４５の裏面に
は、サブマウント１６及び金属ブロック１７を介して、
パッケージ金属１９上に固着されたペルチェクーラ１８
が設けられている。
【００６７】波長可変単一波長レーザＬＤＸは、例えば
２〜５といった複数のセクションに電極を分割し、該各
電極に流す電流を変えることによって、発振波長を変え
ることができるものであり、本実施の形態２では、３つ
の電極を有したものを例にして説明する。このような波
長可変単一波長レーザは、各種の研究機関から報告され
ており、例えばＮＴＴ光エレクトロニクス研究所が報告
した論文（「波長可変レーザの発振周波数安定化」、信
学技報、OPE97-151(1998-02)）や、「IEEE PHOTONICS T
ECHNOLOGY LETTERS Vol.7 No.7 JULY 1995」等で示され
ており、公知であることからその説明を省略する。
【００６８】半導体レーザ装置４０において、波長可変
単一波長レーザＬＤＸの各電極５１〜５３は波長選択駆
動回路４２に接続され、波長選択駆動回路４２、オフセ
ットバイアス制御回路３及び温度制御回路４は、制御回
路４３にそれぞれ接続されている。このような構成にお
いて、制御回路４３は、レーザ光における外部から入力
される指定波長に対して、あらかじめ設定されたデータ
にしたがって、波長可変単一波長レーザＬＤＸの各電極
５１〜５３に流す電流値を波長選択駆動回路４２に指定
し、オフセットバイアス制御回路３にオフセットバイア
ス値の印加の有無を指定すると共に、温度制御回路４に
対して温度を指定する。なお、制御回路４３によるオフ
セットバイアス制御回路３及び温度制御回路４に対する
制御は、図１の制御回路５と同様であるのでその説明を
省略する。
【００６９】次に、図２９は、半導体レーザ装置４０に
おける動作例を示した図であり、図２９を用いて半導体
レーザ装置４０の動作の流れを説明する。なお、図２９
では、波長選択駆動回路４２、オフセットバイアス制御
回路３、温度制御回路４及び制御回路４３の動作につい
て示している。図２９において、制御回路４３は、ステ
ップＳ１１で、発振させる波長の指定命令（例えば、波
長１５５０ｎｍ）が外部から入力される。
【００７０】入力された指定命令にしたがって、制御回
路４３は、ステップＳ１２で、波長選択駆動回路４２に
対して波長可変単一波長レーザＬＤＸの各電極５１〜５
３に流す電流値を指定（例えば、電極５１への電流ｉ１
＝５０ｍＡ、電極５２への電流ｉ２＝７０ｍＡ、電極５
３への電流ｉ３＝１００ｍＡ）し、オフセットバイアス
制御回路３に対してオフセットバイアスの印加の有無を
指定（例えば、所定のＶoffset＞０印加）する。更に、
制御回路４３は、温度制御回路４に対して温度の指定
（例えば、２５℃）を行う。
【００７１】次に、ステップＳ１３で、波長選択駆動回
路４２は、波長可変単一波長レーザＬＤＸの各電極５１
〜５３に指定された電流値の電流を流す。オフセットバ
イアス制御回路３は、光変調器１４に対して指定された
オフセットバイアス電圧Ｖoffsetの印加を行う。更に、
温度制御回路４は、半導体レーザチップ４５が指定され
た温度になるようにペルチェクーラ１８に流す電流値を
決定し、ペルチェクーラ１８に流す。
【００７２】なお、本実施の形態２では、図１で示した
半導体光アンプ１３を使用しない場合を例にして説明し
たが、図１と同様に波長可変単一波長レーザＬＤＸと光
変調器１４との間に半導体光アンプ１３を設けるように
してもよい。
【００７３】一方、本実施の形態２においても、半導体
レーザチップをモノリシック集積化を行って形成した
が、ＤＦＢレーザ及び光変調器（場合によっては半導体
光アンプも含めて）をそれぞれ同一基板上に実装してハ
イブリッド集積化を行うようにしてもよい。更に、ＤＦ
Ｂレーザ及び光変調器（場合によっては半導体光アンプ
も含めて）を集積化せずに各モジュールとして構成する
ようにしてもよく、このようにした場合の概略のブロッ
ク図を図３０で示している。。なお、図３０では、図２
７と同じものは同じ符号で示している。
【００７４】図３０において、半導体レーザ装置４０ａ
は、発振波長可変のＤＦＢレーザモジュールＬＤａと、
単体電界吸収型変調器モジュール１４ａとを備えてい
る。ＤＦＢレーザモジュールＬＤａ及び単体電界吸収型
変調器モジュール１４ａは、光送信器を構成することが
できる。なお、場合によっては、ＤＦＢレーザモジュー
ルＬＤａと単体電界吸収型変調器モジュール１４ａとの
間に、半導体光増幅器モジュール１３ａを設けるように
してもよい。
【００７５】更に、半導体レーザ装置４０ａは、ＤＦＢ
レーザモジュールＬＤａに対して所望の波長で発振させ
るように駆動制御する波長選択駆動回路４２ａと、単体
電界吸収型変調器モジュール１４ａに対するオフセット
バイアスの制御を行うオフセットバイアス制御回路３ａ
と、各ＤＦＢレーザモジュールＬＤａ及び単体電界吸収
型変調器モジュール１４ａの温度制御を行う温度制御回
路４ａと、波長選択駆動回路４２ａ、オフセットバイア
ス制御回路３ａ及び温度制御回路４ａの動作制御を行う
制御回路４３ａとを備えている。なお、ＤＦＢレーザモ
ジュールＬＤａ及び単体電界吸収型変調器モジュール１
４ａには温度調整を行う手段を備えており、温度制御回
路４ａは、該温度調整手段に対して温度制御を行う。
【００７６】このような構成において、半導体レーザ装
置４０ａは、図２７で示した半導体レーザ装置４０と同
様の効果を得ることができ、光送信器を用いた光通信シ
ステムを構成することができる。
【００７７】このように、本実施の形態２における半導
体レーザ装置は、発振波長可変な波長可変レーザＬＤＸ
における各発振波長と光変調器１４におけるバンドギャ
ップ波長との波長差Δλが一定になるように、光変調器
１４に対するオフセットバイアスの印加制御、及び半導
体レーザチップ４５の温度制御を行うようにした。この
ことから、発振波長可変なＤＦＢレーザを使用した場合
も、広い波長範囲（例えば１２ｎｍ以上の範囲）におい
て、１つの光変調器で同一の状態で変調を行うことがで
きる。更に、光送信器を用いた光通信システムにも応用
することができる。
【００７８】なお、上記実施の形態１及び実施の形態２
では、光変調器における吸収層として歪みＭＱＷ構造で
ある場合例にして説明したが、ＭＱＷ構造であってもよ
い。
【００７９】
【発明の効果】請求項１に係る半導体レーザ装置は、各
半導体レーザにおけるそれぞれの発振波長と電界吸収型
変調器におけるバンドギャップ波長との波長差が一定に
なるように、電界吸収型変調器に対するオフセットバイ
アスの印加、並びにレーザ部及び光変調部の温度制御を
それぞれ行うようにした。このことから、例えば１２ｎ
ｍ以上の広い波長範囲において、１つの変調器で同一の
状態で変調を行うことができる。
【００８０】請求項２に係る半導体レーザ装置は、発振
波長可変な半導体レーザにおける各発振波長と電界吸収
型変調器におけるバンドギャップ波長との波長差が一定
になるように、電界吸収型変調器に対するオフセットバ
イアスの印加制御、並びにレーザ部及び光変調部の温度
制御をそれぞれ行うようにした。このことから、発振波
長可変な半導体レーザを使用した場合も、例えば１２ｎ
ｍ以上の広い波長範囲において、１つの変調器で同一の
状態で変調を行うことができる。
【００８１】請求項３に係る半導体レーザ装置は、請求
項１又は請求項２のいずれかにおいて、具体的には、レ
ーザ部、結合部及び光変調部は、半導体基板上に集積さ
れて半導体レーザチップを形成し、温度制御部は、該半
導体レーザチップの温度制御を行うようにした。このこ
とから、このことから、半導体レーザチップを使用した
場合においても、１つの変調器で同一の状態で、例えば
１２ｎｍ以上の広い波長範囲で変調を行うことができ
る。
【００８２】請求項４に係る半導体レーザ装置は、請求
項１又は請求項２のいずれかにおいて、具体的には、レ
ーザ部、結合部及び光変調部は、同一基板上に実装され
て混成集積回路を形成し、温度制御部は、該混成集積回
路の温度制御を行うようにした。このことから、混成集
積回路を使用した場合においても、１つの変調器で同一
の状態で、例えば１２ｎｍ以上の広い波長範囲で変調を
行うことができる。
【００８３】請求項５に係る半導体レーザ装置は、請求
項１又は請求項２のいずれかにおいて、具体的には、レ
ーザ部、結合部及び光変調部は、それぞれ独立したモジ
ュールをなし、温度制御部は、該各モジュールの温度制
御を行うようにした。このことから、例えば１２ｎｍ以
上の広い波長範囲において、１つの変調器で同一の状態
で変調を行うことができると共に、光送信器を用いた光
通信システムにも応用することができる。
【００８４】請求項６に係る半導体レーザ装置は、請求
項１から請求項５のいずれかにおいて、具体的には、電
界吸収型変調器は、多重量子井戸構造をなす光吸収層を
有するようにした。このことから、バルク活性層を使用
することなく、例えば１２ｎｍ以上の広い波長範囲にお
いて、１つの変調器で同一の状態で変調を行うことがで
きる。
【００８５】請求項７に係る半導体レーザ装置は、請求
項１から請求項５のいずれかにおいて、具体的には、電
界吸収型変調器は、歪み多重量子井戸構造をなす光吸収
層を有するようにした。このことから、バルク活性層を
使用することなく、例えば１２ｎｍ以上の広い波長範囲
において、１つの変調器で同一の状態で変調を行うこと
ができる。
【００８６】請求項８に係る半導体レーザ装置の駆動方
法は、各半導体レーザの発振波長と電界吸収型変調器の
バンドギャップ波長との波長差が所定値で一定となるよ
うに、各半導体レーザ及び電界吸収型変調器の温度制御
を行うと共に、電界吸収型変調器に対してオフセットバ
イアスの印加制御を行うようにした。このことから、例
えば１２ｎｍ以上の広い波長範囲において、１つの変調
器で同一の状態で変調を行うことができる。
【００８７】請求項９に係る半導体レーザ装置の駆動方
法は、発振波長可変の半導体レーザの発振波長と電界吸
収型変調器のバンドギャップ波長との波長差が所定値で
一定となるように、発振波長可変の半導体レーザ及び電
界吸収型変調器の温度制御を行うと共に、電界吸収型変
調器に対してオフセットバイアスの印加制御を行うよう
にした。このことから、発振波長可変な半導体レーザを
使用した場合も、例えば１２ｎｍ以上の広い波長範囲に
おいて、１つの変調器で同一の状態で変調を行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における半導体レーザ
装置の例を示した概略の構成図である。
【図２】 ＤＦＢレーザの発振波長及び光変調器１４の
バンドギャップ波長における温度との関係をそれぞれ示
した図である。
【図３】 ＤＦＢレーザの発振波長及び光変調器１４の
バンドギャップ波長における温度との関係をそれぞれ示
した図である。
【図４】 図１の各ＤＦＢレーザにおける発振波長とチ
ップ温度と関係例を示した図である。
【図５】 図１の各ＤＦＢレーザにおける発振波長とチ
ップ温度と関係例を示した図である。
【図６】 図１の各ＤＦＢレーザにおける発振波長とチ
ップ温度と関係例を示した図である。
【図７】 ＤＦＢレーザＬＤ１〜ＬＤ８の温度Ｔ１にお
ける発振波長の算出例を示した図である。
【図８】 図１の半導体レーザチップ１５における製造
過程の状態を示した図である。
【図９】 図１の半導体レーザチップ１５における製造
過程の状態を示した図である。
【図１０】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１１】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１２】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１３】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１４】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１５】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１６】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１７】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１８】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図１９】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図２０】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図２１】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図２２】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図２３】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図２４】 図１の半導体レーザチップ１５における製
造過程の状態を示した図である。
【図２５】 図１の半導体レーザチップ１５を示した図
である。
【図２６】 半導体レーザ装置１における動作例を示し
た図である。
【図２７】 本発明の実施の形態１における半導体レー
ザ装置の変形例を示した概略のブロック図である。
【図２８】 本発明の実施の形態２における半導体レー
ザ装置の例を示した概略の構成図である。
【図２９】 半導体レーザ装置４０における動作例を示
した図である。
【図３０】 本発明の実施の形態２における半導体レー
ザ装置の変形例を示した概略のブロック図である。
【図３１】 量子閉じ込めシュタルク効果の模式図であ
る。
【図３２】 量子井戸の吸収スペクトルを説明した図で
ある。
【図３３】 従来の変調器集積半導体レーザ装置の例を
示した概略の構成図である。
【図３４】 図３３の光変調器１０２に入力されるオフ
セットバイアスと、光変調器１０２から出力される光出
力を示した図である。
【図３５】 従来の半導体レーザの例を示した構造図で
ある。
【符号の説明】
１，４１ 変調器集積半導体レーザ、 ２，２ａ レー
ザ選択回路、 ３，３ａ オフセットバイアス制御回
路、 ４，４ａ 温度制御回路、 ５，５ａ，４３，４
３ａ 制御回路、 １０，１０ａ，４０，４０ａ 半導
体レーザ装置、１１ 半導体基板、 １２，１２ａ カ
ップラ、 １３ 半導体光アンプ、 １３ａ 半導体光
増幅器モジュール、 １４ 光変調器、 １４ａ 単体
電界吸収型変調器モジュール、 １５，４５ 半導体レ
ーザチップ、 １８ ペルチェ素子、 ４２，４２ａ
波長選択駆動回路、 ＬＤ１〜ＬＤ８ ＤＦＢレーザ、
ＬＤＸ 波長可変単一波長レーザ、 ＬＤ１ａ〜ＬＤ８
ａ，ＬＤａ ＤＦＢレーザモジュール。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 発振波長がそれぞれ異なる複数の単一発
    振波長の半導体レーザで構成されるレーザ部と、 該レーザ部からのレーザ光に対して光変調を行って外部
    へ放射する１つの電界吸収型変調器を有する光変調部
    と、 上記各半導体レーザからのレーザ光が該電界吸収型変調
    器に入射されるように、上記レーザ部と光変調部とを結
    合させる結合部と、 上記レーザ部及び光変調部に対して加熱又は冷却を行っ
    て温度制御する温度制御部と、 上記レーザ部の各半導体レーザのいずれか１つを選択し
    て動作させるレーザ選択部と、 上記光変調部の電界吸収型変調器に対して、オフセット
    バイアスの印加制御を行うオフセットバイアス制御部
    と、 上記レーザ選択部に対して外部からの指令に基づいて動
    作させる半導体レーザの指定を行うと共に、該指定した
    半導体レーザの発振波長と上記電界吸収型変調器のバン
    ドギャップ波長との波長差が所定値で一定となるように
    温度制御部及びオフセットバイアス制御部の動作制御を
    行う制御部と、を備えることを特徴とする半導体レーザ
    装置。
  2. 【請求項２】 １つで複数の異なる波長で発振可能な単
    一発振波長の半導体レーザで構成されるレーザ部と、 該レーザ部からのレーザ光に対して光変調を行って外部
    へ放射する１つの電界吸収型変調器を有する光変調部
    と、 上記各半導体レーザからのレーザ光が該電界吸収型変調
    器に入射されるように、上記レーザ部と光変調部とを結
    合させる結合部と、 上記レーザ部及び光変調部に対して加熱又は冷却を行っ
    て温度制御する温度制御部と、 上記レーザ部の半導体レーザを所望の発振波長で発振さ
    せる波長選択駆動部と、 上記光変調部の電界吸収型変調器に対して、オフセット
    バイアスの印加制御を行うオフセットバイアス制御部
    と、 上記波長選択駆動部に対して外部からの指令に基づいて
    半導体レーザの発振波長を指定すると共に、該指定した
    発振波長と上記電界吸収型変調器のバンドギャップ波長
    との波長差が所定値で一定となるように温度制御部及び
    オフセットバイアス制御部の動作制御を行う制御部と、
    を備えることを特徴とする半導体レーザ装置。
  3. 【請求項３】 上記レーザ部、結合部及び光変調部は、
    半導体基板上に集積されて半導体レーザチップを形成
    し、上記温度制御部は、該半導体レーザチップの温度制
    御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２のいず
    れかに記載の半導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 上記レーザ部、結合部及び光変調部は、
    同一基板上に実装されて混成集積回路を形成し、上記温
    度制御部は、該混成集積回路の温度制御を行うことを特
    徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の半導
    体レーザ装置。
  5. 【請求項５】 上記レーザ部、結合部及び光変調部は、
    それぞれ独立したモジュールをなし、上記温度制御部
    は、該各モジュールの温度制御を行うことを特徴とする
    請求項１又は請求項２のいずれかに記載の半導体レーザ
    装置。
  6. 【請求項６】 上記光変調部における電界吸収型変調器
    は、多重量子井戸構造をなす光吸収層を有することを特
    徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導
    体レーザ装置。
  7. 【請求項７】 上記光変調部における電界吸収型変調器
    は、歪み多重量子井戸構造をなす光吸収層を有すること
    を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の
    半導体レーザ装置。
  8. 【請求項８】 発振波長がそれぞれ異なる複数の単一発
    振波長の半導体レーザで構成されるレーザ部と、該レー
    ザ部からのレーザ光に対して光変調を行って外部へ放射
    する１つの電界吸収型変調器を有する光変調部と、該電
    界吸収型変調器に対するオフセットバイアスの印加制御
    を行うオフセットバイアス制御部と、上記レーザ部及び
    該光変調部に対して加熱又は冷却を行って温度制御する
    温度制御部とを備える半導体レーザ装置の駆動方法にお
    いて、 上記レーザ部における半導体レーザの発振波長と上記電
    界吸収型変調器のバンドギャップ波長との波長差が所定
    値で一定となるように、上記レーザ部及び光変調部の温
    度制御を行うと共に、上記光変調部の電界吸収型変調器
    に対してオフセットバイアスの印加制御を行うことを特
    徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。
  9. 【請求項９】 １つで複数の異なる波長で発振可能な単
    一発振波長の半導体レーザで構成されるレーザ部と、該
    レーザ部からのレーザ光に対して光変調を行って外部へ
    放射する１つの電界吸収型変調器を有する光変調部と、
    該電界吸収型変調器に対するオフセットバイアスの印加
    制御を行うオフセットバイアス制御部と、上記レーザ部
    及び該光変調部に対して加熱又は冷却を行って温度制御
    する温度制御部とを備える半導体レーザ装置の駆動方法
    において、 上記レーザ部における半導体レーザの発振波長と上記電
    界吸収型変調器のバンドギャップ波長との波長差が所定
    値で一定となるように、上記レーザ部及び光変調部の温
    度制御を行うと共に、上記光変調部の電界吸収型変調器
    に対してオフセットバイアスの印加制御を行うことを特
    徴とする半導体レーザ装置の駆動方法。
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