[发明专利]半导体激光元件

说明书

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。

本申请是申请号为201780010513.2、申请日为2017年2月13日、发明名称为“半导体激光元件、衍射光栅结构以及衍射光栅”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及半导体激光元件、衍射光栅结构以及衍射光栅。

背景技术

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(Sampled Grating：SG)的分布布拉格反射鏡(Distributed BraggReflector：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。