[发明专利]波长可调半导体激光元件及其控制装置、控制方法

说明书

本申请是2008年3月7日递交的题为“波长可调半导体激光元件及其控制装置、控制方法”的申请No.200880006573.8的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用作波长可调光源的波长可调半导体激光元件及其控制装置、控制方法。

背景技术

分布反射型激光器(后面称为DBR激光器。DBR：Distributed Bragg Reflector)通过向构成分布反射器的DBR区域或相位调整区域注入电流，用作高速波长可调激光器(非专利文献1)。若向DBR区域或相位调整区域注入电流，则由于等离子体效应，波导路径核心层的折射率减少，可将振荡波长移位到短波长侧。基于等离子体效应的波长调谐的响应速度非常高，原理上为10^-9秒级。但是，随着电流注入，由于半导体元件具有的电阻部分产生的发热，振荡波长会慢慢变化，振荡波长稳定需要10^-3秒左右。10^-3秒级的热造成的波长漂移与基于等离子体效应的响应速度相比，非常慢，成为使波长可调速度下降的大问题，为了解决该问题，提议多种方案(专利文献1、2、非专利文献2、3)。

为了解决上述问题，在非专利文献2中，计算使注入元件的电流变化时元件表面的温度上升，但不能直接监视结(junction)电压，另外，还必需调查元件表面的光波导路径与下表面的热沉(heat sink)的热阻，不利于批量生产。

另外，在非专利文献3中，为了防止波长漂移，使用由分光器和延迟光纤构成的装置，执行细微的时间上的控制。实际上，在切出波长稳定的部分后，再分波后，使分波的一方延迟，在最终级合成分支后的光的彼此。为了利用该方法使温度恒定，必需事先求出被称为投入热量、热容量和热阻的排热速度等参数，为了正确控制，必需多做准备。另外，为了构成光源，必需分光器或延迟光纤等装置，不利于成本节约。

另外，在专利文献1中，利用热补偿控制用电极执行热补偿，使用补正系数，确定热补偿区域的电流值。在专利文献1的段落0024中，记载有利用装置来自动确定该补正系数，但为了确定补正系数，必须边使热补偿电流细微变化，边监视静态驱动时和高速波长切换时的激光振荡波长，根据监视到的结果，求出参数，补正系数的确定花费大量的时间。另外，控制用的拟合(fitting)式中不包含1次项或常数项，不能正确拟合。

另外，在专利文献2中也利用热补偿控制用电极执行热补偿，但在专利文献2中，控制要素中不包含波长可调区域与热补偿区域的元件电阻。因此，该热补偿区域需要具有与波长可调区域同等的电阻，因此，热补偿用区域与波长可调区域必须具有相同的形状和相同的电阻。由此，该控制方法仅能对应于特定元件，若元件电阻不同，则存在不能防止波长漂移的问题。另外，就元件制作过程而言，必需高精度、高均匀性和高再现性，产生元件制作过程中合格率低下、成本增加的问题。另外，控制用的拟合式中不包含2次项与常数项，不能正确拟合。

这样，此前提出的方案中存在种种问题，没有能够提出关系实用化的方法。

这里，在示出现有DBR激光器的构成的同时，示出成为问题的热所引起的波长漂移的实测结果。作为现有的DBR激光器，图27中示出简化了活性区域与DBR区域共计两个区域的构造的2-section DBR激光器的顶视图，沿图27的XXVIIIA-XXVIIIA线、XXVIIIB-XXVIIIB线、XXVIIIC-XXVIIIC线的截面图分别示于图28A、图28B和图28C中。

图27、图28A、图28B和图28C所示的现有的DBR激光器由振荡激光的活性区域173和移位激光波长的DBR区域175构成。活性区域173具有在构成下部包层171的基板上形成为直线状的活性层172、和在活性层172的上部形成为凸状的上部包层177。DBR区域175具有形成于下部包层171上的非活性层174、在与活性层172构成同一直线的部分的非活性层174的上面形成的衍射光栅176、和在衍射光栅176上形成为凸状的上部包层177。另外，利用这种构成，活性区域173和DBR区域175的光波导路径由台面构造构成。