[發明專利]波長可調半導體激光元件及其控制裝置、控制方法

有效

• 申請號: 201210085505.3
• 申請日: 2008-03-07
• 公開（公告）號: CN102637997A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 藤原直樹;石井啟之;大橋弘美;岡本浩
• 申請（專利權）人: 日本電信電話株式會社
• 主分類號: H01S5/0625
• 分類號: H01S5/0625;H01S5/024;H01S5/125
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳秋明

本申請是2008年3月7日遞交的題為“波長可調半導體激光元件及其控制裝置、控制方法”的申請No.200880006573.8的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種用作波長可調光源的波長可調半導體激光元件及其控制裝置、控制方法。

背景技術

分布反射型激光器(后面稱為DBR激光器。DBR：Distributed?Bragg?Reflector)通過向構成分布反射器的DBR區域或相位調整區域注入電流，用作高速波長可調激光器(非專利文獻1)。若向DBR區域或相位調整區域注入電流，則由于等離子體效應，波導路徑核心層的折射率減少，可將振蕩波長移位到短波長側。基于等離子體效應的波長調諧的響應速度非常高，原理上為10^-9秒級。但是，隨著電流注入，由于半導體元件具有的電阻部分產生的發熱，振蕩波長會慢慢變化，振蕩波長穩定需要10^-3秒左右。10^-3秒級的熱造成的波長漂移與基于等離子體效應的響應速度相比，非常慢，成為使波長可調速度下降的大問題，為了解決該問題，提議多種方案(專利文獻1、2、非專利文獻2、3)。

為了解決上述問題，在非專利文獻2中，計算使注入元件的電流變化時元件表面的溫度上升，但不能直接監視結(junction)電壓，另外，還必需調查元件表面的光波導路徑與下表面的熱沉(heat?sink)的熱阻，不利于批量生產。

另外，在非專利文獻3中，為了防止波長漂移，使用由分光器和延遲光纖構成的裝置，執行細微的時間上的控制。實際上，在切出波長穩定的部分后，再分波后，使分波的一方延遲，在最終級合成分支后的光的彼此。為了利用該方法使溫度恒定，必需事先求出被稱為投入熱量、熱容量和熱阻的排熱速度等參數，為了正確控制，必需多做準備。另外，為了構成光源，必需分光器或延遲光纖等裝置，不利于成本節約。

另外，在專利文獻1中，利用熱補償控制用電極執行熱補償，使用補正系數，確定熱補償區域的電流值。在專利文獻1的段落0024中，記載有利用裝置來自動確定該補正系數，但為了確定補正系數，必須邊使熱補償電流細微變化，邊監視靜態驅動時和高速波長切換時的激光振蕩波長，根據監視到的結果，求出參數，補正系數的確定花費大量的時間。另外，控制用的擬合(fitting)式中不包含1次項或常數項，不能正確擬合。

另外，在專利文獻2中也利用熱補償控制用電極執行熱補償，但在專利文獻2中，控制要素中不包含波長可調區域與熱補償區域的元件電阻。因此，該熱補償區域需要具有與波長可調區域同等的電阻，因此，熱補償用區域與波長可調區域必須具有相同的形狀和相同的電阻。由此，該控制方法僅能對應于特定元件，若元件電阻不同，則存在不能防止波長漂移的問題。另外，就元件制作過程而言，必需高精度、高均勻性和高再現性，產生元件制作過程中合格率低下、成本增加的問題。另外，控制用的擬合式中不包含2次項與常數項，不能正確擬合。

這樣，此前提出的方案中存在種種問題，沒有能夠提出關系實用化的方法。

這里，在示出現有DBR激光器的構成的同時，示出成為問題的熱所引起的波長漂移的實測結果。作為現有的DBR激光器，圖27中示出簡化了活性區域與DBR區域共計兩個區域的構造的2-section?DBR激光器的頂視圖，沿圖27的XXVIIIA-XXVIIIA線、XXVIIIB-XXVIIIB線、XXVIIIC-XXVIIIC線的截面圖分別示于圖28A、圖28B和圖28C中。

圖27、圖28A、圖28B和圖28C所示的現有的DBR激光器由振蕩激光的活性區域173和移位激光波長的DBR區域175構成。活性區域173具有在構成下部包層171的基板上形成為直線狀的活性層172、和在活性層172的上部形成為凸狀的上部包層177。DBR區域175具有形成于下部包層171上的非活性層174、在與活性層172構成同一直線的部分的非活性層174的上面形成的衍射光柵176、和在衍射光柵176上形成為凸狀的上部包層177。另外，利用這種構成，活性區域173和DBR區域175的光波導路徑由臺面構造構成。