Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JPH0621571A - Bistable semiconductor laser - Google Patents

Bistable semiconductor laser

Info

Publication number
JPH0621571A
JPH0621571A JP17854692A JP17854692A JPH0621571A JP H0621571 A JPH0621571 A JP H0621571A JP 17854692 A JP17854692 A JP 17854692A JP 17854692 A JP17854692 A JP 17854692A JP H0621571 A JPH0621571 A JP H0621571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gain
optical waveguide
region
bistable
quenching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP17854692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Uenohara
裕行 植之原
Hidetoshi Iwamura
英俊 岩村
Koji Nonaka
弘二 野中
Hiroyuki Tsuda
裕之 津田
Takashi Kurokawa
隆志 黒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP17854692A priority Critical patent/JPH0621571A/en
Publication of JPH0621571A publication Critical patent/JPH0621571A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the minimum switching light intensity necessary to generate quenching, in a bistable semiconductor laser performing total light input operation. CONSTITUTION:The title bistable semiconductor laser consists of the following; a bistable laser part having a multiple quantum well structure as an active layer, two or more optical waveguides intersecting the laser part, and a saturable absorption region 4A and a gain quenching region 4B which are formed at the intersecting parts. In the bistable semiconductor laser, the optical waveguides 1B, 2B which have the gain quenching region 4B are larger than the optical wavequides 1A, 2A which have the saturable absorption region 4A.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光通信・光情報システ
ムを構成すると期待される光交換・光中継器などに利用
可能な光論理・光スイッチング動作を行う双安定半導体
レーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bistable semiconductor laser capable of optical logic / optical switching operation which can be used in optical switching / optical repeaters expected to constitute optical communication / optical information systems. .

【0002】[0002]

【従来の技術】電流対光出力特性および光入出力特性に
ヒステリシスを持つ双安定半導体レーザは、高速光スイ
ッチ、光論理演算、光メモリなどの特徴を持つため光通
信・光情報システムを構成する機能デバイスとして期待
されている。
2. Description of the Related Art Bistable semiconductor lasers having hysteresis in current-to-optical output characteristics and optical input / output characteristics have features such as a high-speed optical switch, optical logic operation, and optical memory, and therefore have a function of forming an optical communication / optical information system. Expected as a device.

【0003】双安定レーザ部に対して、直角あるいは角
度をもって交差する光導波路を二つ以上有する双安定半
導体レーザ(特開平3−66189号)の従来の構造図
(表面図)を図16に示す。簡略化のために光導波路部
分を二カ所としたが、それ以上でも同様にして動作させ
ることが可能である。また光導波路と双安定レーザの交
差角を直角に設定しているが、それ以外の角度で交差す
る場合も同様に論議し得る。42A,43Aは光導波路
A,42B,43Bは光導波路B、44A〜44Cは双
安定レーザの利得領域、45Aは可飽和吸収領域、45
Bは利得クエンチング領域、46A〜46D、47A〜
47Dは前記光導波路と可飽和吸収領域・利得クエンチ
ング領域・利得領域を電気的に絶縁することを目的とし
て形成された溝である。図17は図16の光導波路部分
A−A′の断面を示したものである。48A,49Aは
光導波路に利得をもたせて損失を低減するために電流を
注入するための電極、50Aは可飽和吸収領域のp側電
極、52はp+ −InGaAsキャップ層、53はp形
InPクラッド層、54はMQW導波路層(InGaA
s井戸層、InGaAsPまたはInP障壁層より構成
される)、55はn形InPクラッド層、56はn形I
nP基板、57はn側電極、58はレンズ、59は外部
注入光である。溝51A,51Cは、InGaAsキャ
ップ層とp形InPクラッド層の一部を化学的エッチン
グなどの手段で除去するか、あるいはプロトン注入やG
a FIB(Focused Ion Beam)注入
による高抵抗化により形成する。図18は図16の双安
定レーザ部分B−B′の断面を示したものであり、60
A〜60Cは利得領域のp側電極、61Aは可飽和吸収
領域のp側電極、61Bは利得クエンチング領域のp側
電極である。溝62B,62D,63B,63Dの形成
方法は溝51A,51Cの場合と同様である。この例で
は光導波路層が双安定レーザの活性層と同じ構造となっ
ているが、これは導波路あるいはレーザの形成が同じ結
晶成長内に行うことができるためであり、その代わり導
波路層での損失を補償するため導波路部分で発振しない
程度の電流を流す必要がある。
FIG. 16 shows a conventional structural view (surface view) of a bistable semiconductor laser (Japanese Patent Laid-Open No. 3-66189) having two or more optical waveguides intersecting the bistable laser section at a right angle or at an angle. . Although two optical waveguide portions are provided for simplification, it is possible to operate in the same manner even if the number of optical waveguide portions is two or more. Further, although the crossing angle between the optical waveguide and the bistable laser is set to be a right angle, the same discussion can be made when crossing at other angles. 42A and 43A are optical waveguides A, 42B and 43B are optical waveguides B, 44A to 44C are gain regions of bistable lasers, 45A is a saturable absorption region, 45A
B is a gain quenching region, 46A to 46D, 47A to
Reference numeral 47D is a groove formed for the purpose of electrically insulating the optical waveguide from the saturable absorption region / gain quenching region / gain region. FIG. 17 shows a cross section of the optical waveguide portion AA 'of FIG. Reference numerals 48A and 49A are electrodes for injecting a current in order to give a gain to the optical waveguide to reduce the loss, 50A is a p-side electrode in the saturable absorption region, 52 is a p + -InGaAs cap layer, and 53 is p-type InP. The cladding layer 54 is an MQW waveguide layer (InGaA
s well layer, InGaAsP or InP barrier layer), 55 is an n-type InP cladding layer, and 56 is an n-type I
An nP substrate, 57 is an n-side electrode, 58 is a lens, and 59 is external injection light. The grooves 51A and 51C are formed by removing a part of the InGaAs cap layer and the p-type InP clad layer by chemical etching or the like, or by proton implantation or G
a FIB (Focused Ion Beam) injection is performed to increase the resistance. FIG. 18 shows a cross section of the bistable laser section BB ′ of FIG.
A to 60C are p-side electrodes in the gain region, 61A is a p-side electrode in the saturable absorption region, and 61B is a p-side electrode in the gain quenching region. The method of forming the grooves 62B, 62D, 63B, 63D is the same as that of the grooves 51A, 51C. In this example, the optical waveguide layer has the same structure as the active layer of the bistable laser, but this is because the waveguide or laser can be formed within the same crystal growth. In order to compensate for the loss, it is necessary to pass a current that does not oscillate in the waveguide.

【0004】図16〜18に示した素子に外部から光を
注入した場合の、外部注入光強度に対する出力光強度の
関係を図19に示す。同一注入光波長に対してスイッチ
ング、利得のクエンチングが行えるため、注入光強度を
大小調整することにより全光入力によるメモリ動作が可
能となる。
FIG. 19 shows the relationship between the intensity of externally injected light and the intensity of output light when light is externally injected into the elements shown in FIGS. Since switching and gain quenching can be performed for the same injection light wavelength, the memory operation can be performed by all-optical input by adjusting the injection light intensity.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし一般に、利得の
クエンチングはすでに注入されているキャリアを光によ
って奪う現象であり、キャリアを励起して吸収飽和を起
こす可飽和吸収の場合と比較して大きな外部注入光が必
要となる。さらに、図16のように双安定レーザ部に対
して直交方向から光を注入する場合には、光の相互作用
長がリッジ構造幅で規定されて数μm程度と短く、クエ
ンチングに必要な光強度がスイッチングの場合と比較し
て1桁以上必要となる問題点を有する。
However, in general, gain quenching is a phenomenon in which already injected carriers are deprived of by light, and is larger than saturable absorption in which carriers are excited to cause absorption saturation. External injection light is required. Further, when light is injected into the bistable laser portion in the orthogonal direction as shown in FIG. 16, the interaction length of light is as short as several μm as defined by the ridge structure width, and the light required for quenching is There is a problem that the intensity needs to be one digit or more as compared with the case of switching.

【0006】本発明は、全光入力動作を行う双安定半導
体レーザにおいて、クエンチングを生じるために必要な
最小スイッチングを光強度を低減する構造を有する双安
定半導体レーザを提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a bistable semiconductor laser having an all-optical input operation, which has a structure for reducing the light intensity of the minimum switching required to cause quenching. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の双安定半導体レ
ーザは、上記の課題を解決するために、活性層として多
重量子井戸構造を有する双安定レーザ部と、該レーザ部
と交差する二つ以上の光導波路を有し、かつ、該交差部
分に可飽和吸収領域と利得クエンチング領域を有する双
安定半導体レーザにおいて、前記利得クエンチング領域
をその一部に有する光導波路が前記可飽和吸収領域をそ
の一部に有する光導波路よりも大きいことを特徴とする
In order to solve the above-mentioned problems, a bistable semiconductor laser of the present invention comprises a bistable laser section having a multiple quantum well structure as an active layer and two bistable laser sections intersecting the laser section. In the bistable semiconductor laser having the above-mentioned optical waveguide and having a saturable absorption region and a gain quenching region at the intersection, the optical waveguide having the gain quenching region as a part thereof is the saturable absorption region. Is larger than the optical waveguide that has

【0008】[0008]

【作用】本発明においては、電流がほとんど注入されず
印加電圧の変化によって吸収量を制御する可飽和吸収領
域と、電流が注入される利得クエンチング領域を同一基
板上に有し、利得クエンチング領域をその一部に有する
光導波路が可飽和吸収領域をその一部に有する光導波路
よりも大きいのでクエンチングのための最小スイッチン
グ光強度を低減することができる。
According to the present invention, a saturable absorption region in which almost no current is injected and the amount of absorption is controlled by a change in applied voltage is controlled, and a gain quenching region into which current is injected are provided on the same substrate. Since the optical waveguide having a region as a part thereof is larger than the optical waveguide having a saturable absorption region as a part thereof, the minimum switching light intensity for quenching can be reduced.

【0009】[0009]

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明による双安定半導体レーザの
実施例の表面図を示したものである。簡単化のために光
導波路部分を二カ所としたが、それ以上でも同様にして
動作させることが可能である。また光導波路と双安定レ
ーザの交差角を直角に設定しているが、それ以外の角度
で交差する場合も同様に論議し得る。1A,2Aは光導
波路Aで有る。1B,2Bは光導波路Bであり、その幅
を光導波路Aよりも大きく設定してある。光導波路での
入射光の吸収を防ぎ、増幅効果を得るため、光導波路1
A,2Aおよび2A,2Bの領域に電流を注入する。3
A〜3Cは双安定レーザの利得領域、4Aは可飽和吸収
領域、4Bは利得クエンチング領域、5A〜5D、6A
〜6Dは前記光導波路と可飽和吸収領域・利得クエンチ
ング領域・利得領域を電気的に絶縁することを目的とし
て形成された溝である。同図の双安定レーザ部および光
導波路部の断面構造は、図17,18と基本的には同様
である。双安定レーザ部分の利得領域への注入電流(以
下、利得電流と称す)に対する光出力の関係を図2に示
す。双安定レーザの発振波長は、バンドギャップ縮小効
果によって2次元励起子吸収ピーク波長よりも長波長側
に位置している。ここで、可飽和吸収領域または利得ク
エンチング領域への印加電圧(それぞれVA、VB と表
す)を順バイアスから逆バイアスへと変化させていく
と、量子閉じ込めシュタルク効果によって2次元励起子
の吸収ピーク波長が長波長側にシフトし、吸収量が増加
する。従って、可飽和吸収領域あるいは利得クエンチン
グ領域への印加電圧を減少させると、図に特性曲線,
,およびで示すように発振閾値電流・ヒステリシ
ス幅ともに増加する特性を示す。この際、2次元励起子
が可飽和吸収体としての役割を果している。ここで、可
飽和吸収領域4A、利得クエンチング領域4Bの印加電
圧VA 、VB を、双安定レーザの電流対光出力特性が特
性曲線のようにヒステリシスを示す値(V1 、V2
に設定する。V1 は外部の注入光によって吸収の飽和が
起こるような値、V2 は外部の注入光によって利得のク
エンチングの起こる値であり、一般的にはそれぞれ電流
対電圧特性の立ち上がり電圧以下(電流の注入されない
領域)、立ち上がり電圧以上(電流の注入されている領
域)の値である。同図ではメモリ動作を行わせることを
目的として、ヒステリシスを生じるように可飽和吸収領
域、利得クエンチング領域の印加電圧を設定している。
いま、双安定レーザの利得電流をIg に設定した時の、
光入出力特性を図3に示す。各光導波路への入射光強度
inA ,LinB を同図中に矩形にて示した。同図(a)
は光導波路Aへの注入光に対する双安定レーザ部分の光
入出力特性、同図(b)は光導波路Bへの注入光に対す
る双安定レーザ部分の光入出力特性を表している。光導
波路Bの幅が光導波路Aよりも大きいために、双安定レ
ーザ部と光導波路部での交差部分、すなわち外部注入光
の結合長を長くとることができるため、クエンチング光
強度の閾値を矢印のように低減している。ここで、光導
波路Aの幅は1〜3μm、光導波路Bの幅は5〜10μ
mとする。光導波路Bの幅を10μm以上とすると、双
安定レーザ部の発振閾値の上昇を招き、光導波路幅増大
の効果が薄くなる。図4は図3の設定条件における本素
子の動作例である。まず光導波路Aへの入力光LinA
よって双安定レーザがスイッチングを起こし、発振状態
となる。利得電流の設定値Ig がヒステリシスの内部に
あるため、入力光がなくなった後でも双安定レーザは発
振状態を維持する。次に、光導波路Bへの入力光LinB
によってクエンチングが起こり、双安定レーザが非発振
状態へと遷移する。スイッチング動作の時と同様にし
て、入力光がなくなった後でも双安定レーザは非発振状
態を維持する。Lout は双安定レーザの光出力である。
FIG. 1 shows a surface view of an embodiment of a bistable semiconductor laser according to the present invention. Although two optical waveguide portions are provided for simplification, it is possible to operate in the same manner even if the number of optical waveguide portions is two or more. Further, although the crossing angle between the optical waveguide and the bistable laser is set to be a right angle, the same discussion can be made when crossing at other angles. Optical waveguides 1A and 2A are provided. Reference numerals 1B and 2B are optical waveguides B, and the width thereof is set larger than that of the optical waveguide A. In order to prevent the absorption of incident light in the optical waveguide and obtain the amplification effect, the optical waveguide 1
Current is injected into the regions A, 2A and 2A, 2B. Three
A to 3C are gain regions of a bistable laser, 4A is a saturable absorption region, 4B is a gain quenching region, 5A to 5D, 6A.
Reference numerals 6D to 6D are grooves formed for the purpose of electrically insulating the optical waveguide from the saturable absorption region / gain quenching region / gain region. The sectional structures of the bistable laser section and the optical waveguide section in the figure are basically the same as those in FIGS. FIG. 2 shows the relationship between the optical output and the injection current (hereinafter referred to as the gain current) injected into the gain region of the bistable laser portion. The oscillation wavelength of the bistable laser is located on the longer wavelength side than the two-dimensional exciton absorption peak wavelength due to the bandgap reduction effect. Here, when the applied voltage (expressed as V A and V B , respectively) to the saturable absorption region or the gain quenching region is changed from the forward bias to the reverse bias, the two-dimensional excitons of the two-dimensional excitons are generated by the quantum confined Stark effect. The absorption peak wavelength shifts to the long wavelength side, and the absorption amount increases. Therefore, if the applied voltage to the saturable absorption region or the gain quenching region is reduced, the characteristic curve,
As shown by and, the characteristics show that both the oscillation threshold current and the hysteresis width increase. At this time, the two-dimensional excitons play a role as a saturable absorber. Here, the applied voltages V A and V B of the saturable absorption region 4A and the gain quenching region 4B are values (V 1 and V 2 ) in which the current-optical output characteristics of the bistable laser show a hysteresis like a characteristic curve.
Set to. V 1 is a value at which absorption saturation occurs due to external injection light, and V 2 is a value at which gain quenching occurs due to external injection light. Generally, V 1 is lower than the rising voltage of the current-voltage characteristic (current Is not injected), and the value is equal to or higher than the rising voltage (area where current is injected). In the figure, the applied voltages in the saturable absorption region and the gain quenching region are set so as to cause hysteresis for the purpose of performing the memory operation.
Now, when the gain current of the bistable laser is set to I g ,
The light input / output characteristics are shown in FIG. The incident light intensities L inA and L inB to each optical waveguide are shown by rectangles in the figure. The same figure (a)
Shows the light input / output characteristics of the bistable laser portion with respect to the light injected into the optical waveguide A, and FIG. 7B shows the light input / output characteristics of the bistable laser portion with respect to the light injected into the optical waveguide B. Since the width of the optical waveguide B is larger than that of the optical waveguide A, the crossing portion between the bistable laser portion and the optical waveguide portion, that is, the coupling length of the externally injected light can be made longer, so that the threshold value of the quenching light intensity can be increased. It is decreasing as shown by the arrow. Here, the width of the optical waveguide A is 1 to 3 μm, and the width of the optical waveguide B is 5 to 10 μm.
m. If the width of the optical waveguide B is 10 μm or more, the oscillation threshold of the bistable laser section is increased, and the effect of increasing the optical waveguide width is reduced. FIG. 4 shows an operation example of this element under the setting conditions of FIG. First, the bistable laser causes switching by the input light L inA to the optical waveguide A, and becomes an oscillating state. Since the set value I g of the gain current is inside the hysteresis, the bistable laser maintains the oscillation state even after the input light disappears. Next, input light L inB to the optical waveguide B
Causes quenching, causing the bistable laser to transition to the non-oscillating state. Similar to the switching operation, the bistable laser maintains the non-oscillation state even after the input light disappears. L out is the optical output of the bistable laser.

【0011】この素子構造によれば、スイッチング部と
クエンチング部が別の領域であるためため、二つの動作
を同時に起こす波長を選択する必要性がなく、それだけ
入力光の波長に対する許容度が大きい。
According to this element structure, since the switching section and the quenching section are in different regions, there is no need to select a wavelength that causes two operations at the same time, and the tolerance for the wavelength of the input light is correspondingly large. .

【0012】光導波路A,Bの端面を劈開面にて形成
し、光導波路の電極に利得を発生する程度の電流を注入
した場合、最小スイッチング・クエンチング光強度の波
長依存性は、図5のように光導波路の共振器モードに対
応した狭い波長感度特性を示す。一方、端面に無反射コ
ートあるいは光導波路の一部に吸収体を形成した場合、
図6に示すように平坦な波長感度特性を得ることができ
る。
When the end faces of the optical waveguides A and B are formed as cleavage planes and a current is injected into the electrodes of the optical waveguides to the extent that a gain is generated, the wavelength dependence of the minimum switching / quenching light intensity is shown in FIG. As described above, the narrow wavelength sensitivity characteristic corresponding to the resonator mode of the optical waveguide is shown. On the other hand, when an antireflection coating is formed on the end face or an absorber is formed on part of the optical waveguide,
As shown in FIG. 6, a flat wavelength sensitivity characteristic can be obtained.

【0013】同素子の他の動作例を図7〜図10に示
す。Lout は双安定レーザの光出力である。図7の場
合、図1の光導波路Aに二つの入力光LinA1、LinA2
時間的に同時に注入する。ここで、光導波路Aの途中に
存在する可飽和吸収領域4Aの印加電圧は、外部からの
注入光によって双安定レーザがスイッチング動作を起こ
す電圧値に設定する。同図中に示された入力光強度Lin
では、図1の2本の光導波路に入射光がない場合、ある
いはいずれか一方にのみ光が入射された状態では、双安
定レーザは発振に至らない。光導波路に同時に二つの入
射光が注入された場合(2×Lin)にのみ、双安定レー
ザが発振する、いわゆるAND動作が実現できることと
なる。次に、発振した双安定レーザの発振を停止するた
めには、利得電流をヒステリシスの内部に設定してある
ため、光導波路Bに入力光LinB を注入すればよい。
Other operation examples of the same element are shown in FIGS. L out is the optical output of the bistable laser. In the case of FIG. 7, two input lights L inA1 and L inA2 are simultaneously injected into the optical waveguide A of FIG. Here, the applied voltage of the saturable absorption region 4A existing in the middle of the optical waveguide A is set to a voltage value at which the bistable laser causes a switching operation by the injection light from the outside. Input light intensity L in shown in FIG.
Then, the bistable laser does not oscillate when there is no incident light in the two optical waveguides of FIG. 1 or when light is incident on only one of them. The so-called AND operation in which the bistable laser oscillates can be realized only when two incident lights are simultaneously injected into the optical waveguide (2 × L in ). Next, in order to stop the oscillation of the oscillated bistable laser, since the gain current is set inside the hysteresis, the input light L inB may be injected into the optical waveguide B.

【0014】また、図8のように、光導波路Aへの二つ
の入射光強度LinA1,LinA2を光入出力特性の閾値以上
に設定しておき、二つの入力のうち少なくとも一方が入
力した場合に双安定レーザが発振する、いわゆるOR動
作を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 8, the two incident light intensities L inA1 and L inA2 to the optical waveguide A are set to be equal to or higher than the threshold value of the light input / output characteristic, and at least one of the two inputs is input. In this case, a so-called OR operation in which the bistable laser oscillates can be performed.

【0015】光導波路Aの替わりに光導波路Bに二つの
入力光を結合させた場合が図9および図10である。こ
こで、光導波路Bの途中に存在する利得クエンチング領
域4Bの印加電圧は、外部からの注入光によって双安定
レーザがクエンチング動作を起こす電圧値に設定する。
図7および図8と同様にして、それぞれNAND動作、
OR動作が実現できる。ただし、図9,図10では図2
と同様に利得電流をヒステリシスの内部に設定するた
め、発振の停止した双安定レーザを再び発振状態に戻す
ために、光導波路Aに入力光LinA を注入する。
9 and 10 show a case where two input lights are coupled to the optical waveguide B instead of the optical waveguide A. Here, the applied voltage of the gain quenching region 4B existing in the middle of the optical waveguide B is set to a voltage value at which the bistable laser causes the quenching operation by the injection light from the outside.
Similarly to FIGS. 7 and 8, NAND operation,
An OR operation can be realized. However, in FIG. 9 and FIG.
Similarly, the gain current is set within the hysteresis, and the input light L inA is injected into the optical waveguide A in order to return the bistable laser whose oscillation has stopped to the oscillation state again.

【0016】図11は外部からの注入光17を光導波路
に結合させる構造として2次回折格子を用いた実施例で
ある。19が2次回折格子であり、それ以外の構成は図
1と同様である。1次回折格子に対して垂直方向に入射
された光は、その一部が導波路方向に回折されて結合
し、可飽和吸収領域・利得クエンチング領域に到達す
る。その光によって可飽和吸収領域の吸収飽和・利得ク
エンチング領域の利得クエンチングをおこし、その結果
としてスイツチON,OFF動作を起こす。
FIG. 11 shows an embodiment in which a secondary diffraction grating is used as a structure for coupling the injected light 17 from the outside with the optical waveguide. Reference numeral 19 is a second-order diffraction grating, and the other configurations are the same as those in FIG. A part of the light incident in the direction perpendicular to the first-order diffraction grating is diffracted in the waveguide direction and coupled, and reaches the saturable absorption region / gain quenching region. The light causes absorption saturation in the saturable absorption region and gain quenching in the gain quenching region, and as a result, a switch ON / OFF operation occurs.

【0017】図12は外部からの注入光17を光導波路
に結合させる構造として45度ミラーを用いた実施例で
ある。20が45度ミラーであり、それ以外の構成は図
1と同様である。
FIG. 12 shows an embodiment in which a 45-degree mirror is used as a structure for coupling the injected light 17 from the outside with the optical waveguide. 20 is a 45-degree mirror, and other configurations are the same as those in FIG.

【0018】図13は外部からの注入光17を光導波路
に結合させる構造として、レンズ16を用いて結晶成長
面に対して垂直に結合させる構成を示したものである。
FIG. 13 shows, as a structure for coupling the externally injected light 17 to the optical waveguide, a configuration in which the lens 16 is used to couple the light 17 perpendicularly to the crystal growth surface.

【0019】図14は、図13と同様の構成をとるが、
16′はInP基板を化学的エッチングなどの方法にて
モノリシックに形成したレンズとなっている。
FIG. 14 has the same configuration as that of FIG.
16 'is a lens in which an InP substrate is monolithically formed by a method such as chemical etching.

【0020】図15はこれまで述べてきた双安定半導体
レーザを同一基板上にアレー状に配列した構造を示した
ものである。21A〜21C、28A〜28C、35A
〜35Cはそれぞれ双安定レーザの利得領域、22A,
22B,23A,23B,29A,29B,30A,3
0B,36A,36B,37A,37Bはそれぞれ光導
波路、24,31,38はそれぞれ可飽和吸収領域、2
5,32,39はそれぞれ利得クエンチング領域、2
6,27,33,34,40,41はそれぞれ2次回折
格子または45度ミラーである。
FIG. 15 shows a structure in which the bistable semiconductor lasers described above are arrayed on the same substrate. 21A-21C, 28A-28C, 35A
~ 35C is the gain region of the bistable laser, 22A,
22B, 23A, 23B, 29A, 29B, 30A, 3
0B, 36A, 36B, 37A and 37B are optical waveguides, 24, 31 and 38 are saturable absorption regions, 2
5, 32, 39 are gain quenching regions, 2 respectively
Reference numerals 6, 27, 33, 34, 40, 41 are second-order diffraction gratings or 45-degree mirrors, respectively.

【0021】以上、双安定半導体レーザの構造としてフ
ァブリ・ペロー型のものについて述べてきたが、DFB
あるいはDBR型のものについても同様の効果が実現で
きることは言うまでもない。
The Fabry-Perot type bistable semiconductor laser structure has been described above.
Alternatively, it goes without saying that the same effect can be realized with the DBR type.

【0022】外部入力光を注入する光導波路として、双
安定レーザの活性層と同じMQW構造を持つ場合につい
て説明してきたが、光導波路を構成する結晶として双安
定レーザの発光波長よりも短波長のバンド・ギャップを
持つInGaAsP4元混晶でも同様の効果が実現でき
ることは言うまでもない。また、光導波路を双安定半導
体レーザの活性層と同様のMQW構造にて構成した後、
光導波路に相当する部分のみに窒化シリコン膜を形成し
て繰り返し急加熱法(宮澤ら、Japanese Jo
urnal of Applied Physics、
p.L1039、1989年)によってMQWを混晶化
することにより、双安定半導体レーザの発振波長に対し
て透明な導波路を形成した場合にも、同様の効果が実現
できることは言うまでもない。
Although the optical waveguide for injecting the external input light has been described as having the same MQW structure as the active layer of the bistable laser, the crystal forming the optical waveguide has a wavelength shorter than the emission wavelength of the bistable laser. It goes without saying that the same effect can be realized even with an InGaAsP quaternary mixed crystal having a band gap. In addition, after the optical waveguide has the same MQW structure as the active layer of the bistable semiconductor laser,
A silicon nitride film is formed only on the portion corresponding to the optical waveguide, and the rapid heating method is repeated (Miyazawa et al., Japane Jo.
internal of Applied Physics,
p. It is needless to say that the same effect can be realized even when a waveguide transparent to the oscillation wavelength of the bistable semiconductor laser is formed by mixing the MQW with L1039, 1989).

【0023】結晶の材料としてInGaAsP/InP
系について述べてきたが、InGaAs/In(Ga)
AlAs系、AlGaAs/GaAs系、InGaAs
/GaAs歪超格子系、InGaAs/InGaAsP
歪超格子系においても同様の効果が実現できることは言
うまでもない。
InGaAsP / InP as a crystal material
I have described the system, but InGaAs / In (Ga)
AlAs system, AlGaAs / GaAs system, InGaAs
/ GaAs strained superlattice system, InGaAs / InGaAsP
It goes without saying that the same effect can be realized even in the strained superlattice system.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、双安定レ
ーザ部に対して直角あるいは角度をもって交差する光導
波路を二つ以上有する双安定半導体レーザにおいて、利
得クエンチング領域をその一部に有する光導波路を、可
飽和吸収領域をその一部に有する光導波路よりも大きく
することにより、クエンチングのための最小スイッチン
グ光強度を低減することができる。
As described above, the present invention is a bistable semiconductor laser having two or more optical waveguides intersecting the bistable laser section at a right angle or at an angle, and has a gain quenching region in a part thereof. The minimum switching light intensity for quenching can be reduced by making the optical waveguide larger than the optical waveguide having a saturable absorption region in a part thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による双安定レーザの実施例の表面を示
す図である。
FIG. 1 shows the surface of an example of a bistable laser according to the present invention.

【図2】本発明の双安定レーザ部の利得電流対光出力特
性図である。
FIG. 2 is a gain current vs. optical output characteristic diagram of the bistable laser section of the present invention.

【図3】双安定レーザ部の光入出力特性図である。FIG. 3 is a light input / output characteristic diagram of a bistable laser unit.

【図4】本発明の動作例を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing an operation example of the present invention.

【図5】端面劈開の場合、入力光波長に対する最小スイ
ッチング入力光強度(スイッチングおよびクエンチン
グ)の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the minimum switching input light intensity (switching and quenching) with respect to the input light wavelength in the case of end face cleavage.

【図6】端面無反射コートあるいは吸収体を光導波路の
一部に有する場合、入力光波長に対する最小スイッチン
グ入力光強度(スイッチングおよびクエンチング)の関
係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the minimum switching input light intensity (switching and quenching) with respect to the input light wavelength when the end face non-reflection coat or the absorber is provided in a part of the optical waveguide.

【図7】本発明の動作例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an operation example of the present invention.

【図8】本発明の動作例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an operation example of the present invention.

【図9】本発明の動作例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an operation example of the present invention.

【図10】本発明の動作例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an operation example of the present invention.

【図11】2次回折格子を同一基板状に形成した双安定
レーザの光導波路部分の断面構造を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a cross-sectional structure of an optical waveguide portion of a bistable laser in which a second-order diffraction grating is formed on the same substrate.

【図12】45度ミラーを同一基板上に形成した双安定
レーザの光導波路部分の断面構造を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a sectional structure of an optical waveguide portion of a bistable laser in which a 45-degree mirror is formed on the same substrate.

【図13】レンズを用いて可飽和吸収領域(または利得
クエンチング領域)に外部注入光を結晶面に対して垂直
方向に結合させる双安定レーザの断面構造を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing a cross-sectional structure of a bistable laser that uses a lens to couple externally injected light into a saturable absorption region (or a gain quenching region) in a direction perpendicular to a crystal plane.

【図14】レンズをInP基板にモノリシックに形成し
た構造の断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a structure in which a lens is monolithically formed on an InP substrate.

【図15】本発明のアレー構造の外観図である。FIG. 15 is an external view of an array structure of the present invention.

【図16】従来の双安定レーザの表面構造を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing a surface structure of a conventional bistable laser.

【図17】従来の双安定レーザの光導波路部分の断面構
造を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a sectional structure of an optical waveguide portion of a conventional bistable laser.

【図18】従来の双安定レーザの双安定レーザ部分の断
面構造を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a cross-sectional structure of a bistable laser portion of a conventional bistable laser.

【図19】従来の双安定レーザの光入出力特性を示す図
である。
FIG. 19 is a diagram showing light input / output characteristics of a conventional bistable laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A,2A 光導波路A 1B,2B 光導波路B 3A,3B,3C 双安定レーザの利得領域 4A 可飽和吸収領域 4B 利得クエンチング領域 5A,5B,5C,5D,6A,6B,6C,6D 光
導波路・利得領域・可飽和吸収領域・利得クエンチング
領域を電気的に分離するための溝 7A,8A 光導波路部分の電極 9A 可飽和吸収領域の電極 9B 利得クエンチング領域の電極 10 p+ −InGaAsキャップ層 11 p形InPクラッド層 12 InGaAs/InPまたはInGaAs/In
GaAsP MQW活性層 13 n形InPクラッド層 14 InP基板 15 n側電極 16 レンズ 16′ InP基板上にモノリシック形成されたレンズ 17 外部注入光 18A,18B,18C 利得領域の電極 19 2次回折格子 20 45度ミラー 21A,21B,21C,28A,28B,28C,3
5A,35B,35C双安定レーザの利得領域 22A,22B,23A,23B,29A,29B,3
0A,30B,36A,36B,37A,37B 光導
波路 24,31,38 可飽和吸収領域 25,32,39 利得クエンチング領域 26,27,33,34,40,41 外部入力光の結
合部(2次回折格子または45度ミラー) 42A,43A 光導波路A 42B,43B 光導波路B 44A,44B,44C 双安定レーザの利得領域 45A 可飽和吸収領域 45B 利得クエンチング領域 46A,46B,46C,46D,47A,47B,4
7C,47D 光導波路・利得領域・可飽和吸収領域・
利得クエンチング領域を電気的に分離するための溝 48A,49A 光導波路部分の電極 50A 可飽和吸収領域の電極 51A,51C 光導波路・利得領域・可飽和吸収領域
・利得クエンチング領域を電気的に分離するための溝 52 p+ −InGaAsキャップ層 53 p形InPクラッド層 54 InGaAs/InPまたはInGaAs/In
GaAsP MQW活性層 55 n形InPクラッド層 56 InP基板 57 n側電極 58 レンズ 59 外部注入光 60A,60B,60C 双安定レーザの利得領域 61A 可飽和吸収領域の電極 61B 利得クエンチング領域 62B,62D,63B,63D 光導波路・利得領域
・可飽和吸収領域・利得クエンチング領域を電気的に分
離するための溝
1A, 2A Optical waveguide A 1B, 2B Optical waveguide B 3A, 3B, 3C Gain region of bistable laser 4A Saturable absorption region 4B Gain quenching region 5A, 5B, 5C, 5D, 6A, 6B, 6C, 6D Optical waveguide -Gain region-Saturable absorption region-Groove for electrically separating gain-quenching region 7A, 8A Electrode of optical waveguide portion 9A Saturable absorption region electrode 9B Gain-quenching region electrode 10p + -InGaAs cap Layer 11 p-type InP clad layer 12 InGaAs / InP or InGaAs / In
GaAsP MQW active layer 13 n-type InP clad layer 14 InP substrate 15 n-side electrode 16 lens 16 ′ lens monolithically formed on an InP substrate 17 external injection light 18A, 18B, 18C gain region electrode 19 second-order diffraction grating 20 20 45 Degree mirror 21A, 21B, 21C, 28A, 28B, 28C, 3
Gain regions of 5A, 35B, 35C bistable lasers 22A, 22B, 23A, 23B, 29A, 29B, 3
0A, 30B, 36A, 36B, 37A, 37B Optical waveguide 24, 31, 38 Saturable absorption region 25, 32, 39 Gain quenching region 26, 27, 33, 34, 40, 41 External input light coupling part (2 Next-order diffraction grating or 45-degree mirror) 42A, 43A Optical waveguide A 42B, 43B Optical waveguide B 44A, 44B, 44C Bistable laser gain region 45A Saturable absorption region 45B Gain quenching region 46A, 46B, 46C, 46D, 47A , 47B, 4
7C, 47D optical waveguide, gain region, saturable absorption region,
Grooves for electrically separating the gain quenching region 48A, 49A Electrodes in the optical waveguide part 50A Electrodes in the saturable absorption region 51A, 51C Electrically connecting the optical waveguide, the gain region, the saturable absorption region, and the gain quenching region Groove for separation 52 p + -InGaAs cap layer 53 p-type InP clad layer 54 InGaAs / InP or InGaAs / In
GaAsP MQW active layer 55 n-type InP clad layer 56 InP substrate 57 n-side electrode 58 lens 59 external injection light 60A, 60B, 60C bistable laser gain region 61A saturable absorption region electrode 61B gain quenching region 62B, 62D, 63B, 63D Groove for electrically separating optical waveguide, gain region, saturable absorption region, and gain quenching region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 津田 裕之 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 黒川 隆志 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Hiroyuki Tsuda 1-16 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Telegraph and Telephone Corporation (72) Takashi Kurokawa 1-1-6 Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層として多重量子井戸構造を有する
双安定レーザ部と、該レーザ部と交差する二つ以上の光
導波路を有し、かつ、該交差部分に可飽和吸収領域と利
得クエンチング領域を有する双安定半導体レーザにおい
て、前記利得クエンチング領域をその一部に有する光導
波路が前記可飽和吸収領域をその一部に有する光導波路
よりも大きいことを特徴とする双安定半導体レーザ。
1. A bistable laser section having a multiple quantum well structure as an active layer, and two or more optical waveguides intersecting with the laser section, and a saturable absorption region and gain quenching at the intersection. A bistable semiconductor laser having a region, wherein an optical waveguide having the gain quenching region in a part thereof is larger than an optical waveguide having the saturable absorption region in a part thereof.
JP17854692A 1992-07-06 1992-07-06 Bistable semiconductor laser Pending JPH0621571A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17854692A JPH0621571A (en) 1992-07-06 1992-07-06 Bistable semiconductor laser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17854692A JPH0621571A (en) 1992-07-06 1992-07-06 Bistable semiconductor laser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0621571A true JPH0621571A (en) 1994-01-28

Family

ID=16050377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP17854692A Pending JPH0621571A (en) 1992-07-06 1992-07-06 Bistable semiconductor laser

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0621571A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115815798A (en) * 2022-07-14 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 Laser welding method, laser welding apparatus, and laser welding assembly

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115815798A (en) * 2022-07-14 2023-03-21 宁德时代新能源科技股份有限公司 Laser welding method, laser welding apparatus, and laser welding assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5305412A (en) Semiconductor diode optical switching arrays utilizing low-loss, passive waveguides
US5539571A (en) Differentially pumped optical amplifer and mopa device
US4985897A (en) Semiconductor laser array having high power and high beam quality
US5400353A (en) Tapered semiconductor laser gain structure with cavity spoiling grooves
US20060165363A1 (en) Semiconductor optical amplifier and optical module using the same
US6252895B1 (en) Distributed feedback semiconductor laser in which light intensity distributions differ in different polarization modes, and driving method therefor
JPH08116124A (en) Semiconductor optical element
US5155737A (en) Semiconductor wavelength conversion device
EP0690533B1 (en) Semiconductor laser having integrated waveguiding lens
JP2937148B2 (en) Semiconductor integrated polarization mode converter
US4888783A (en) Semiconductor laser device
US4468772A (en) Bistable optical device
US6792025B1 (en) Wavelength selectable device
US5555544A (en) Tapered semiconductor laser oscillator
EP0283248B1 (en) Laser devices
JPS58196088A (en) Semiconductor laser element
JP3630977B2 (en) Laser having phase adjustment region and use thereof
US4730326A (en) Semiconductor laser array device
US5675602A (en) Optical integrated circuit device and driving method therefor
JPH0621571A (en) Bistable semiconductor laser
EP0491152B1 (en) Semiconductor laser devices with a plurality of light emitting layers having different bands gaps and methods for driving the same
Kojima et al. Fast beam switching in surface‐emitting distributed Bragg reflector laser
JP3397511B2 (en) Semiconductor laser capable of polarization modulation
JPH0513868A (en) Wavelength conversion laser
JPH0513867A (en) Bistable semiconductor laser