半导体激光元件、衍射光栅结构以及衍射光栅制造技术

半导体激光元件是具备光谐振器的游标型且波长可变型的半导体激光元件，该光谐振器由具有在波长轴上大致周期性地配置有反射峰值的反射梳光谱、且所述周期彼此不同的第一反射要件、第二反射要件构成，所述第一反射要件、第二反射要件中的至少一个具备取样光栅结构，该取样光栅结构具有各反射峰值的反射相位一致、且设定好的激光振荡波段外的反射峰值的强度小于所述激光振荡波段内的反射峰值的强度的反射梳光谱。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体激光元件、衍射光栅结构以及衍射光栅
本专利技术涉及半导体激光元件、衍射光栅结构以及衍射光栅。
技术介绍
以往，使用组合两个反射要件而成的波长可变激光元件，该两个反射要件具有在波长轴上大致周期性地配置有反射峰值的反射梳光谱。若组合反射峰值之间的波长间隔彼此稍微不同的两个反射梳光谱来使用，则通过被称作游标效应的效应，能够实现较宽的波段的波长可变。所谓游标效应如下所述。由于两个反射要件中的反射梳光谱的反射峰值间的波长间隔不同，因此，两者所具有的多个反射峰值中的、同时一致的峰值仅为任意一个，由该波长形成光谐振器，产生激光振荡。而且，当通过折射率变化而从该状态起稍微改变一方的反射梳光谱的波长时，与另一方的反射梳光谱一致的反射峰值成为另外的波长的峰值。于是，由与之前的波长较大不同的波长形成光谐振器，产生激光振荡。通过折射率变化产生的波长特性的变化即使很小，根据以上的游标效应，也能得到比波长特性的变化大的激光振荡波长变化。由于实用上能得到的折射率变化量有限，因此，使用了这样的游标效应的波长可变技术是对具有较宽的波段的波长可变激光元件来说有效性非常高的技术。作为使用了这样的游标效应的波长可变激光元件的一种，提出了被称为CSG-DR激光器的方式(专利文献1、非专利文献1等)。以往使用了游标效应的波长可变激光元件主要使用DBR激光器，该DBR激光器使用基于两个取样光栅(SampledGrating：SG)的分布布拉格反射鏡(DistributedBraggReflector：DBR)。SG是利用在空间上周期性地(以后，将该周期称为取样周期)配置了较短的衍射光栅而成的衍射光栅来实现反射梳光谱的技术之一。与这样的以往的DBR激光器相比，CSG-DR激光器的特征在于，将一方的SG作为包含活性层的有源区域。若为以往的DBR激光器，则有源区域(增益部)位于两个SG之间。因此，在两个SG之间需要具有某种程度的长度。于是，难以在两个SG之间使光的相位条件一致，因此，在SG之间需要进行相位调整的相位调整区域。该相位调整区域必须一边监控激光器的动作一边始终进行相位调整控制，因此，存在控制变得复杂、制造时的检查工序变得繁杂这样的问题。另一方面，CSG-DR激光器的有源区域包含在SG中，因此，不需要相位调整区域，具有不存在上述的问题的优点。但是，理论上，通常的SG的反射梳光谱的各反射峰值的反射率不均匀，越为反射梳光谱整体的波段的中心的反射峰值则反射率越高，越为脱离波段的中心的反射峰值则反射率越低。通过缩短构成SG的各衍射光栅的长度(减少周期数)，能够降低反射梳光谱中的各反射峰值的反射率的偏差，从而使各反射峰值的反射率更均匀。但是，在如此减小了反射率的偏差的情况下，会导致期望的波段外的反射峰值的反射率也同样地变高。在此，期望的波段是欲使激光元件产生激光振荡的波段，以下称为激光振荡波段。如此，当激光振荡波段外的反射峰值变高时，可能由激光振荡波段外的反射峰值的波长产生激光振荡。例如，在波长可变激光器中，在欲使激光振荡波段即波长可变波段的短波长侧产生振荡时，可能由长波长侧的激光振荡波段外的波长产生振荡。这是由于，在两个反射梳光谱形成了游标时，产生被称为回归模式的、在期望的波段(激光振荡波段)外两个反射梳光谱的反射峰值一致的现象。为了避免该回归模式中的振荡，在CSG-DR激光器中，使用专利文献2记载的技术。即，将SG中的、与有源区域不同的一侧的无源区域的SG做成为连结取样周期不同的多个SG而成的结构。将该结构称为CSG-DBR结构。这样，能够抑制回归模式。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015-106664号公报专利文献2：日本特许第4283869号公报专利文献3：美国特许6，141，370号说明书专利文献4：日本特许第5692330号公报非专利文献非专利文献1：2013年7月，SEITechnicalReview，第183号50页～非专利文献2：IEEEJOURNALOFQUANTUMELECTRONICS，VOL.34，NO.4，pp.729-非专利文献3：IEEEPHOTONICSTECHNOLOGYLETTERS，VOL.10，NO.6，pp.842-非专利文献4：古河电工时报第112号(平成15年7月)5页～
技术实现思路
专利技术要解决的课题就CSG-DR激光器而言，如上述说明的那样，成为在无源区域的SG内部包含取样周期不同的多个SG的CSG-DBR结构。该取样周期不同的SG典型地如专利文献1记载那样使用三种。即，CSG-DR激光器是利用由四个反射梳光谱构成的游标的激光器，该四个反射梳光谱由有源区域的SG与无源区域的CSG-DBR所包含的三种SG构成。因此，通过以使这四种SG中的反射峰值完全一致的方式控制的波长而产生激光振荡。但是，在该结构的情况下，需要像这样控制多个反射梳光谱，因此，难以进行控制，结果存在根据波长可变激光器的波长信道而使特性容易产生偏差这样的课题。在无法使各反射梳光谱的反射峰值完全一致的情况下，由于反射率比期望的值小，因此，激光器的振荡阈值增大。最近，就通信用的波长可变激光器而言，在相干传输用途中要求振荡频率线宽较窄，但若这样振荡阈值由于某信道而增大，则其频率线宽也增大，不适于相干传输。因此，欲求代替由四个反射梳光谱构成的游标，而通过更少的反射梳光谱的种类来实现基于游标的波长可变。本来，在无源区域使用三种SG是为了抑制回归模式。即，若能用其他的手段解决回归模式的问题，则能够通过更少的反射梳光谱的种类来形成游标，从而控制变得容易，能够减少各信道的特性偏差。作为代替以往的SG且抑制了反射梳光谱的激光振荡波段外的反射峰值的SG，有专利文献3及非专利文献2记载的BSG(BinarySuperimposedGrating)。这是将通过加算将多个周期的衍射光栅重合而成的形状作为包含了多个相位偏移的衍射光栅来实现的。BSG通过设计而能够仅在期望的激光振荡波段内具有反射梳的峰值，能够具有抑制了波段外的反射峰值的特性。若使用这样的BSG的特性，则由于原本就没有激光振荡波段外的反射峰值，因此，能够避免回归模式的问题。实际上，在专利文献4中公开了将认为是与BSG同样的结构的、称为PG的衍射光栅用于DR激光器的无源区域的构成。但是，专利文献4所记载的DR激光器的特征在于具有注入控制电流的相位偏移部。即，在使用了BSG(或PG)的激光器构成中，相位调整区域是必须的，虽然游标控制变得简单，但存在相位控制的繁杂度增大这样的问题。在专利文献4中记载了通过设置相位调整区域而使竞争模式之间的阈值增益差变得良好的说明，但原本就没有进行为什么若使用BSG(或PG)则需要相位调整区域的考虑。即，使用BSG(或PG)那样的抑制了激光振荡波段外的反射峰值的反射梳光谱且不需要相位调整区域的构成尚不可知，且在什么样的条件下能够实现也尚不可知。本专利技术是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供也可以不具备相位调整区域的半导体激光元件、及用于实现该半导体激光元件的衍射光栅结构以及衍射光栅。用于解决课题的手段为了解决上述课题、达到目的，本专利技术的一方案涉及的半导体激光元件是具备光谐振器的游标型且波长可变型的半导体激光元件，该光谐振器由具有在波长轴上大致周期性地配置有反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体激光元件，其是具备光谐振器的游标型且波长可变型的半导体激光元件，该光谐振器由具有在波长轴上大致周期性地配置有反射峰值的反射梳光谱、且所述周期彼此不同的第一反射要件、第二反射要件构成，所述半导体激光元件的特征在于，所述第一反射要件、第二反射要件中的至少一个具备取样光栅结构，该取样光栅结构具有各反射峰值的反射相位一致、且设定好的激光振荡波段外的反射峰值的强度小于所述激光振荡波段内的反射峰值的强度的反射梳光谱。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.12 JP 2016-0253151.一种半导体激光元件，其是具备光谐振器的游标型且波长可变型的半导体激光元件，该光谐振器由具有在波长轴上大致周期性地配置有反射峰值的反射梳光谱、且所述周期彼此不同的第一反射要件、第二反射要件构成，所述半导体激光元件的特征在于，所述第一反射要件、第二反射要件中的至少一个具备取样光栅结构，该取样光栅结构具有各反射峰值的反射相位一致、且设定好的激光振荡波段外的反射峰值的强度小于所述激光振荡波段内的反射峰值的强度的反射梳光谱。2.一种半导体激光元件，其是具备光谐振器的游标型且波长可变型的半导体激光元件，该光谐振器由具有在波长轴上大致周期性地配置有反射峰值的反射梳光谱、且所述周期彼此不同的第一反射要件、第二反射要件构成，所述半导体激光元件的特征在于，所述第一反射要件、第二反射要件中的至少一个为包含多个衍射光栅结构的取样光栅结构的衍射光栅，各所述衍射光栅结构具有在光的行进方向上大致中心对称的结构，并且，所述取样光栅结构具有设定好的激光振荡波段外的反射峰值的强度小于所述激光振荡波段内的反射峰值的强度的反射梳光谱。3.一种半导体激光元件，其是具备光谐振器的游标型且波长可变型的半导体激光元件，该光谐振器由具有在波长轴上大致周期性地配置有反射峰值的反射梳光谱、且所述周期彼此不同的第一反射要件、第二反射要件构成，所述半导体激光元件的特征在于，所述第一反射要件、第二反射要件中的至少一个为包含多个衍射光栅结构的取样光栅结构的衍射光栅，所述衍射光栅结构通过在规定的方向上交替地配置多组高折射率部与折射率比所述高折射率部低的低折射率部而成，若以周期性地交替配置多组所述高折射率部与所述低折射率部而成的结构为基本结构，则所述衍射光栅结构具有如下结构：该结构通过从所述基本结构中间隔剔除所述高折射率部的至少一个、间隔剔除所述低折射率部的至少一个、间隔剔除所述高折射率部与所述低折射率部的边界的至少一个、或组合这些间隔剔除而形成，并且，所述衍射光栅结构具有包含如下多个部分的结构：该多个部分是所述高折射率部与所述低折射率部的交替配置从所述基本结构相位偏移了1/2周期的部分。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体激光元件，其特征在于，所述第一反射要件、第二反射要件中的至少一个具有发光区域。5.一种半导体激光元件，其特征在于，所述半导体激光元件具备：第一反射膜；反射率比所述第一反射膜高的第二反射膜；配置于所述第一反射膜与所述第二反射膜之间的活性层；以及在所述活性层的附近沿着所述活性层设置的、包含衍射光栅结...

【专利技术属性】
技术研发人员：清田和明，川北泰雅，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP