【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置に係り、特に光通信システムの信号伝送容量の向上を実現するに好ましい送信光源（短パルス光源）としてのモードロック半導体レーザ装置に関する。 また、送信光源の短パルス発振化により実現される大容量光通信システムの構成にも関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多電極の分布反射型半導体レーザを用いてパッシブモードロック（受動的モード同期）により1.54THzの繰り返し周波数を有する短パルスを発生させる技術が、IEEE Journal of Quantum Electronics
誌のvol.32, pp.1211-1224 (1996)に報告されている。

【０００３】図１０は、その構成を概略的に示したもので、ｎ型のInP基板１上に有機金属気相成長法によりInG
aAs量子井戸層とInGaAsP障壁層とを交互に積層してなる多重量子井戸構造の活性領域（多重量子井戸活性層）31
とInGaAsP光導波領域（光導波層）30とがレーザ共振器方向に直列に並ぶように形成されている。 双方の領域上にはp型InPクラッド層6とp型InGaAsPコンタクト層7が積層され、 共振器端面側のInGaAsP光導波層30とp型InPクラッド層6との界面には回折格子50が形成されている。
この半導体レーザ素子は、光導波領域30側の端面から共振器方向に沿って光導波領域30とクラッド層6との界面に回折格子50が形成されたＤＢＲ（分布ブラッグ反射鏡）領域、回折格子が形成されない位相調整領域、活性領域31を有する利得領域、吸収領域の４領域に分けられる。 利得領域と吸収領域は半導体層の積層構造では大差ないものの、素子動作時の電圧印加方向が異なる。 即ち、利得領域をはじめ、ＤＢＲ領域や位相調整領域では
p型コンタクト層7からｎ型InP基板１に至るpin接合方向に対して夫々順バイアス電圧が印加された状態で電流が注入されるのに対し、吸収領域では逆バイアス電圧が印加される。 このような動作上の要請から、n側電極8が各領域に共通に設けられるのに対して、p側電極はＤＢ
Ｒ領域用91、位相調整領域用94、利得領域用92、及び吸収領域用93に別れている。 吸収領域側の共振器端面には、高反射膜10が形成され、レーザ光はＤＢＲ領域側の共振器端面から発振される。

【０００４】この素子の機能は、発光現象を利得領域への利得電流注入により行い、複数の縦モードのレーザ光のパルスを安定且つ連続的に発振させるためにＤＢＲ領域並びに位相調整領域への注入電流が調節される。 また、吸収領域に印加される逆バイアス電圧は、閾値電流の上昇と閾値電流注入時における出力増大を促す。 利得電流を閾値電流値付近に設定すると基本モードでのレーザ発振が、閾値電流より更に大きくしていくと多重縦モードのレーザ発振が夫々生じ、多重縦モードパルスの時間軸幅は基本モードに比べて狭まる（時間軸方向に並ぶパルス列の間隔が短くなる）。

【０００５】通常、レーザ発振においては基本モードＴ
ＥＭ ₀₀の条件でも、レーザ共振器内に多数の縦モードの波長成分が存在する。 即ち、波数νの基本モード光に対しν＋ｎΔν（ｎは整数）の光が存在する。 一方、通常パルス光の時間幅Δｔと波長幅Δλの積ΔｔΔλはパルス波形によって決まる定数Ｃ以上の値となる。 ΔｔΔλ
＝Ｃなる条件を略満たすパルス光はトランスフォーム・
リミット・パルス（ＴＬパルス）と呼ばれ、上記共振器内のレーザ光がＴＬパルス又はこれに近いパルスの場合、時間軸方向に並ぶレーザパルス列の間隔はΔν（モード間隔）に依存する。 ところが、現実にはレーザ媒質の非直線性によりモード間隔は個々に少しずつ異なる（ずれが生じる）ため、レーザ出力に雑音、即ち望ましくない波長又は時刻におけるレーザ出力が生じる。 モードロックとは、このようなモード間隔のずれを回避するものであり、図１０の素子では周波数成分を持つ外部信号を与えることなく、共振器内部のレーザ光に生じる位相遅れを利用するパッシブ・モードロックが採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の方法では、分布反射鏡の反射特性が端面の回折格子の位相により大きく変化するため、高次のモードロック（多重縦モード発振）でTHz（テラヘルツ＝10 ¹² Hz）級の繰り返し周波数を有する短パルス列を得るためには、位相調整領域と分布反射領域への注入電流を微妙に調整する必要があった。 また、分布反射鏡の透過特性がブロードであるため、どの高次モードでモードロックが起こるかがあいまいで、素子設計により所望の繰り返し周波数を得ることが困難であった。

【０００７】本発明は、微妙な電流調整なしに安定にかつ、分布反射領域の回折格子の設計により、所望の繰り返し周波数を有する短パルス列を発生させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本目的を達成するために、共振器方向に分布反射領域と活性領域（発光領域）
を直列に配してなる所謂分布ブラッグ反射型（ＤＢＲ
型）の半導体レーザ装置において、分布反射領域に周期的な鋭い反射特性を有する特殊な構造の回折格子を設ける。 この回折格子のフィルター効果により、このピーク間隔で決まる繰り返し周波数を有する短パルス列をパッシブモードロックにより、実現することができる。

【０００９】上述の機能を実現する本発明の一実施形態の半導体レーザ装置は、等間隔の縦モード反射特性を持つように設計した回折格子を有する分布反射領域と、活性領域からなる分布反射型半導体レーザ領域と、その共振器方向に吸収領域を集積化したことを特徴とするモードロック半導体レーザ装置の構成を有する。

【００１０】本発明の具体的な一実施態様としての半導体レーザ装置は、周期が共振器方向に沿って徐々に変化した回折格子の単位が当該共振器方向に直列に配置した回折格子領域（分布反射領域）と活性領域からなる分布反射型半導体レーザ領域と、当該共振器方向に吸収領域を集積化したことを特徴とするモードロック半導体レーザ装置の構成（以下、第１の構成）を有する。 また、本発明の具体的な他の実施態様としての半導体レーザ装置は、一定周期の回折格子部と平坦部がペアー（一対）となった単位が共振器方向に直列に配置した回折格子領域（分布反射領域）と活性領域からなる分布反射型半導体レーザ領域と、その共振器方向に吸収領域を集積化したことを特徴とするモードロック半導体レーザ装置の構成（以下、第２の構成）を有する。 いずれの実施態様においても、活性領域にて発光に係る半導体層（活性層、多重量子井戸型活性層等）は分布反射領域及び吸収領域を通して共振器端面に延在させるが、分布反射領域の活性層を当該活性層と組成又は積層構造の異なる光導波層としてもよい（この場合、活性層と光導波層の光学的結合に注意を要する）。 なお、第２の構成の場合、回折格子領域の周期を共振器方向に沿って徐々に変化させてもよい（以下、第３の構成）。

【００１１】本発明の半導体レーザ装置では、上記従来技術の半導体レーザ装置で必要とされた位相調整領域を省いても（ＤＢＲ領域と利得領域とを隣接させた構成としても）モード同期されたレーザ光のパルスを発振できることに特徴がある。 即ち、本発明では、従来ＤＢＲ領域と位相調整領域に注入する電流のバランスを微妙に調整しないと得られなかった多重縦モードのレーザパルス列をＤＢＲ領域の注入電流調整だけで実現できる。

【００１２】このような効果を実現する鍵の一つとして、ＤＢＲ領域の回折格子の形状を種々の先行技術を参照して検討した。 上記第１の構成に相当する回折格子の仕様は、特開平６-53616号、特開平６-61572号、特開平６-61577号、並びに特開平６-69586号の各公報、及びＮ
ＴＴ技術ジャーナル誌1994年７月号第82頁乃至第85頁の記載を参照した。 これらの文献には、光の導波方向に周期が徐々に変化していく回折格子（超周期構造回折格子：Super Structure Grating）が略等しい波長間隔で導波光を反射する知見が記載されている。 これらの文献には、上記超周期構造回折格子を図１１（ａ）に示すように光の導波方向（共振器方向）の長さＭ、一端の周期をΛ _a 、他端の周期をΛ _b （但し、Λ _a ＞Λ _b ）として回折格子の周期Λを光の導波方向に沿って連続的又は断続的に減少（又は、増加）させて構成すると、波長λ _a ＝２
Λ _a ｎ _eqから波長λ _b ＝２Λ _b ｎ _eqの間に間隔Δλ _a ＝λ ₀ ²
／２ｎ _eq Ｍで複数の反射波長が現れることが教示される。 ここで、連続的と断続的の違いは、夫々の周期が規則性を以て設定されるか否かにあり、また、ｎ _eqは等価屈折率又は実効屈折率、λ ₀ ＝ｎ _eq （Λ _a ＋Λ _b ）である。 また、これらの文献には、周期の変化態様が異なる超周期構造回折格子（又はこれに相当する機能を有する構造）を有する分布反射領域で活性領域を挟んで分布ブラッグ反射型の半導体レーザ装置を構成し、一方の分布反射領域の反射波長の一つを他方の分布反射領域の反射波長の一つに合わせて所望の波長のレーザ光を発振させる技術が開示される。

【００１３】本発明の半導体レーザ装置は、上記超周期構造回折格子を図１０に示すモードロック半導体レーザ装置のＤＢＲ領域に適用したところ、モード同期のためのＤＢＲ領域並びに位相調整領域に注入する電流の調整条件がかなり緩和されたことから着想された。 即ち、複数の超周期構造回折格子を光の導波方向（共振器方向）
に各々の周期の増減傾向が揃うように直列に配置し、図１に示すモードロック半導体レーザ装置を構成し、レーザ光を発振させてスペクトル（波長プロファイル）を測定したところ、図１１（ｂ）に示す縦多重モードのレーザ発振が認められた（レーザ・スペクトルは回折格子の反射特性に対応するため、図の縦軸は反射強度と記した）。 スペクトルが示すように、反射波長間に現れるバックグラウンド出力は上記従来技術に比較して非常に小さく、モード同期が確実に行われていることを示した。
また、活性領域への注入電流を変えながらスペクトルとパルス列の相関を調べたところ、スペクトル上の波長間隔とパルス列の形状に相関が認められ、500GHz以上の周波数のパルス列を生成する条件においても、発振されるレーザ光がＴＬパルスであることを確認した（図１１
（ｃ）は、測定されたパルス列の一例を示す）。 この結果に基づき、分布反射領域の回折格子が等間隔の縦モード反射特性を示せば位相調整領域無しでもモード同期が可能という仮説をたて、上記複数の超周期構造回折格子に等価な機能を示す分布反射領域の形状を検討した。 その結果、上記第２の構成、即ち一定周期の複数の回折格子部を平坦部を介して（離間して）共振器方向（光の導波方向）に直列に配した分布反射型領域構成を採用してもよいという結果に至った（ここで、一定周期とは現在の回折格子作製技術における製造誤差を許容するものである）。 このような回折格子構成は、例えば特開昭64-5
4790号公報において単一縦モードでのレーザ光発振に好適と教示されているが、多重縦モード発振をモード同期条件で行うに好適とは教示されていない。

【００１４】第２の構成において超周期構造回折格子を導入した第３の構成には、次の利点がある。 図１２に示すように、複数の超周期構造回折格子を光の導波方向に各々の周期の増減傾向が揃うように離間させて（平坦部を介して）配置すると、回折格子長さＬｇに対する離間長さ（平坦部長さ）Ｌｆの増大に伴い、第１の構成で超周期構造回折格子の形状に依存する反射波長間隔が縮まり、所定の波長間に第１の構成よりも多数の反射波長が存在する。 この知見は、本発明者他による欧州特許出願第95307107号を基礎とした国際出願PCT/GB96/02424号の明細書に記載されている。 第１の構成で反射波長間隔を縮めるには、上記λ ₀を低減する、即ち回折格子の周期Λ _a及びΛ _bの微細化が要請される。 しかし、微細加工上の誤差から所望の超周期構造回折格子を再現性よく形成することは難しく、周期の増減オーダの乱れや各回折格子において隣接する周期差の減少により一定周期を有する回折格子と同じ機能を持たざるを得ない結果を招く。
これに対し、第３の構成は第１の構成に用いられる回折格子製造技術で、これ以上の多重化された縦モードレーザ発振をモード同期状態で行える半導体レーザ装置を実現できる。 第３の構成が奏する縦モード多重化効果は、
レーザ光の短パルス化に好適であり、特に１THz以上の短パルス光源に有効である。 なお、本発明の第３の構成でも上記第１の構成と同様に、光の導波方向（共振器方向）に直列に配置される複数の超周期構造回折格子の各々の周期の光の導波方向の増減傾向を揃えることが望ましい。

【００１５】上述の本発明の半導体レーザ装置の分布反射領域並びに活性領域への電流注入、及び吸収領域への電界印加を行うための電極は、互いに電気的に絶縁されて独立した構成とすることが推奨されるが、分布反射領域への電流注入又は吸収領域への電界注入を行わずに利用する場合は、この限りでない。

【００１６】また、本発明のモードロック半導体レーザの分布反射領域の回折格子は、活性層又はこれに光学的に結合された光導波層の上部又は下部のいずれに設けてもよく、その態様は活性層又は光導波層とこれに接合されて当該活性層又は光導波層に光を閉じ込める第１の半導体層との接合界面、第１の半導体層とその活性層又は光導波層とは反対側に接合される第２の半導体層の接合界面に形成しても、或いは第１又は第２の半導体層内に回折格子に等価な機能を示す屈折率の異なる領域を形成してもよい。 後者の一例としては、図１３（上記第２の構成における分布反射領域の拡大図）に示すように光ガイド層４（光導波層31より小さく且つクラッド層６より大きい屈折率を有する）中に光ガイド層とは屈折率の異なる半導体層55を複数埋め込む。 各々の半導体層55は、
光の導波方向及び図面の夫々に垂直な方向にバー状に延伸した形状を有し、光の導波方向に沿って直列に配置される（図１３には、半導体層55を光導波方向に5箇所配置して一回折格子単位56を構成している）。 上記第１及び第３の構成では、夫々の半導体層55の光導波方向の長さが光導波方向（共振器方向）に沿って増加又は減少するように構成される。

【００１７】上述のように本発明の半導体レーザ装置では基本的に位相調整領域が不要となるが、発振レーザ光の短パルス化にともない、発振条件の微調整を行う上で分布反射領域と活性領域の間に発振波長に対して透明な導波路を有する位相調整領域を設け、その位相調整領域に他の電極と電気的に絶縁された単独の電極を配置して電流を注入するように構成してもよい。

【００１８】本発明の半導体レーザ装置の分布反射領域からのレーザ光発振効率を高める上で、吸収領域側の端面は高反射コーティングするとよいが、吸収端面側にモニタ用受光素子を配置する場合はこの限りでない。

【００１９】以上に概要を説明した本発明の半導体レーザ装置（モードロック半導体レーザ装置）を送信用光源として採用することで、光通信システムの伝送容量を安定な伝送条件で大容量化することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、実施例１乃至９とその関連図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。
なお、各実施例において同一又は類似の構成要素については同一の参照番号を付す。

【００２１】＜実施例１＞本発明の第一の実施例を図１
を用いて説明する。 n型InP基板１の上に、有機金属気相成長法によりn型InGaAsP光ガイド層２、InGaAs/InGaAsP
多重量子井戸活性層３1、InGaAs/I nGaA多重量子井戸光導波層３２、p型InGaAsP光ガイド層４を順次エピタキシャル成長する。 InGaAs/I nGaA多重量子井戸光導波層３
２は発振波長に対して透明であり、選択成長法を用いることによりInGaAs/InGaAsP多重量子井戸活性層３1と同時に作製することができる。 次に、p型InGaAsP光ガイド層４の表面に電子線直接描画法により、回折格子５１を作製する。 回折格子の周期は図の左から右にかけて、24
5nmから235nmに徐々に短くなるように描画した長さ95ミクロンの単位が共振器方向に６個直列に並んだ構造となっている。 これにより、4nm (1THz)間隔の周期に鋭いピークを有する反射特性を実現できた（ここで4nmはレーザ光のスペクトルにおける反射波長の間隔で、パルスの発振周期に対応するものである）。

【００２２】次に再び有機金属気相成長法により、p型I
nPクラッド層６、p型InGaAsPコンタクト層７を順次エピタキシャル成長した。 次にn側電極８とp側電極を蒸着により形成し、p側電極を分布反射領域p電極９１、活性領域p電極９２、および吸収領域p電極９３にエッチングにより分離した。 その後、メサ構造を形成し、鉄ドープIn
Pで埋め込んだ後、劈開によりレーザチップを得た。 分布反射領域長は570ミクロン、活性領域長は400ミクロン、吸収領域長は60ミクロンであり、素子全体の長さは
1030ミクロンである。

【００２３】この素子の活性領域に100mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルス（ＴＬパルス）であることを確認した。 平均光出力は20mW、ピーク出力は65mWであった。

【００２４】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００２５】＜実施例２＞第二の実施例を図２を用いて説明する。 第二の実施例では分布反射領域の回折格子構造が第一の実施例と異なる。 周期240nmの均一な周期を有する長さ25ミクロンの回折格子領域と75ミクロン長の平坦領域をペアーとした単位を共振器方向に六個直列に並べた構造となっている。 これにより、4nm (1Thz)間隔の周期に鋭いピークを有する透過特性を実現できた。

【００２６】この素子の分布帰還領域に130mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルスであることを確認した。 平均光出力は12mW、ピーク出力は50mWであった。

【００２７】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００２８】＜実施例３＞第三の実施例を図３を用いて説明する。 第三の実施例ではn型InGaAsP光ガイド層２の表面に回折格子構造を形成した点が第一の実施例と異なる。

【００２９】この素子の活性領域に100mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルスであることを確認した。 平均光出力は20mW、ピーク出力は65mWであった。

【００３０】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００３１】＜実施例４＞第四の実施例を図４を用いて説明する。 第四の実施例ではn型InGaAsP光ガイド層２の表面に回折格子構造を形成した点が第二の実施例と異なる。

【００３２】この素子の分布帰還領域に130mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルスであることを確認した。 平均光出力は12mW、ピーク出力は50mWであった。

【００３３】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００３４】＜実施例５＞第五の実施例を図５を用いて説明する。 第五の実施例では、分布反射領域と活性領域の間に、位相調整領域を設け、さらにその領域に電気的に絶縁された独立のp電極を形成した点が第一の実施例と異なる。

【００３５】この素子の分布帰還領域に120mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルスであることを確認した。 平均光出力は20mW、ピーク出力は75mWであった。 さらに、位相調整領域に電流を注入することにより、プラズマ効果で屈折率が変化し、繰り返し周波数を0.1%変化させることができた。

【００３６】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００３７】＜実施例６＞第六の実施例を図６を用いて説明する。 第六の実施例では、分布反射領域と活性領域の間に、位相調整領域を設け、さらにその領域に電気的に絶縁された独立のp電極を形成した点が第一の実施例と異なる。

【００３８】この素子の分布帰還領域に120mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルスであることを確認した。 平均光出力は20mW、ピーク出力は75mWであった。 さらに、位相調整領域に電流を注入することにより、プラズマ効果で屈折率が変化し、繰り返し周波数を0.1%変化させることができた。

【００３９】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００４０】＜実施例７＞第七の実施例を図７を用いて説明する。 第七の実施例では、吸収領域側の端面に、Si
O ₂ /SiN _xによる高反射膜１０を設けた点が第五の実施例と異なるこの素子の分布帰還領域に 80mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルスであることを確認した。 平均光出力は22mW、ピーク出力は79mWであった。 さらに、位相調整領域に電流を注入することにより、プラズマ効果で屈折率が変化し、繰り返し周波数を0.1%変化させることができた。

【００４１】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００４２】＜実施例８＞第八の実施例を図８を用いて説明する。 第八の実施例では、吸収領域側の端面に、Si
O ₂ /SiN _xによる高反射膜１０を設けた点が第六の実施例と異なるこの素子の分布帰還領域に 80mAの電流を注入し、吸収領域にはバイアスしない状態で、1THzの繰り返し周波数のモードロックパルス列を得た。 また、パルス幅は0.3ps以下であり、トランスフォームリミットのパルスであることを確認した。 平均光出力は22mW、ピーク出力は79mWであった。 さらに、位相調整領域に電流を注入することにより、プラズマ効果で屈折率が変化し、繰り返し周波数を0.1%変化させることができた。

【００４３】また、吸収領域に逆バイアスをかけた時にも、同様のモードロックパルスを得ることができた。

【００４４】以上InP系の半導体により構成されるレーザ装置について述べてきたが、本発明は他のあらゆる半導体材料系により構成される半導体レーザについても適応可能である。 また、あらゆる埋め込み構造を有する半導体レーザ装置においても適応可能である。 また、多層成長薄膜の格子定数が基板のそれとずれている場合にも適応可能である。

【００４５】また、分布反射領域、位相調整領域、活性領域、および吸収領域の配置順はどうであっても、実施例と同様の効果を得ることができる。

【００４６】＜実施例９＞第九の実施例を図９を用いて説明する。 送信光源６１として本発明のモードロック半導レーザを用いる。 この光源から出る1THzの光パルス列を変調装置６２により変調して変調し信号をのせる。 変調装置は複数の遅延ファイバと複数の変調器を用いて、
時分割方式で変調する。 また、高速のドライバーが利用できるようになれば、単体の変調器で変調することも可能である。 この信号を光ファイバ６３により、200km伝送し受信装置６４により信号を受信し復調する。 受信装置は複数の遅延ファイバと複数の受光器により、時分割方式で受信する。 高速の受光器が利用できるようになれば、単体の受光器で受信することも可能である。 これにより、1Tb/s, 200kmの大容量長距離光通信が可能となった。

【００４７】図１４は、光通信システムに用いる光信号伝送装置の別の一例を具体的に示すブロック図である。
この光通信システムでは、送信光源61から常時、図１１
（ｃ）に示すような一定周期のレーザ光パルスを発振し（パルス列を生成し）、伝送すべき信号に合わせて変調装置62でこれらのパルスレーザ光のオン・オフ（パルスレーザ光の通過・遮断）を制御する。 伝送すべき信号は、端末から変調装置ドライバ69に入力される。 このとき、変調装置ドライバ69から変調装置62に送られる変調制御電気信号のパルスを送信光源61からのレーザ光パルスに同期させる必要がある。 変調制御電気信号の周波数は、送信光源61の動作条件から設定することができるが、レーザ光の短パルス化が進むにつれて、その位相をレーザ光パルスに合わせる（同期させる）ことは困難となる。 レーザ光のパルス幅がある程度大きい場合は、送信光源のモニタ用受光素子（以下、受光素子）67からの電気信号を変調装置ドライバ69のクロック発生装置68に入力することで、この電気信号をトリガに変調制御電気信号をレーザ光パルスに同期させて変調装置62に送ることができる。 しかし、レーザ光の短パルス化に伴い、受光素子67の応答性が時間軸上に隣接し合うレーザ光パルスを判別できなくなる（上記クロック発生装置68に送られる電気信号がレーザ光パルスに対応できなくなる）という問題が起きる。 極端な場合を想定すれば、受光素子
67からクロック発生装置68に送られる電気信号が、レーザ光パルス毎にパルス状に分離せず、略一定の電圧値を示すこともあり得る。

【００４８】そこで、図１４の光信号伝送装置の送信光源61と変調装置62の間にハーフ・ミラー又はこれに相当する光学装置65を設け、これにより分波されるレーザ光パルスをモニタする受光素子67と当該光学装置65との間に光スイッチ66を設ける。 光スイッチ66に要請される条件は、これを透過するレーザ光のオン・オフを受光素子
67の信号応答より速くスイッチすることであり、その光導波路の光吸収率がこれに印加される電界に対して殆ど遅延なく変化する、例えば超格子構造の半導体光導波路を有するものが推奨される。 光スイッチ66の光導波オン時間は送信光源からの光パルスの時間幅以下に設定することが要請されるが、スイッチング動作を周辺機器と同期させる必要はない。 即ち、光スイッチ66を受光素子67
に対してストロボ・スコープの様に働かせ、或るレーザ光パルス（例えば、図１１（ｃ）の遅延時刻＝０のパルス）をこれに時間軸上にて隣接するレーザ光パルスから分離して受光素子67に送ることで、このレーザ光パルスに対応する電気信号を受光素子67で発生させ、クロック発生装置68に送るようにする。 これにより、送信光源61
から発振されるレーザ光を受光素子67の応答時間未満に短パルス化しても、レーザ光発振と変調装置62動作との同期が可能となり、その結果、短パルスのレーザ光による大容量の光信号送信が確実に行える。

【００４９】図１４に示す構成では、送信光源61からのレーザ光パルスのモニタをレーザ光出射端面（半導体レーザ装置の分布反射領域）側から行ったが、レーザ光パルスのモニタは反対側の端面（吸収領域側端面）から行ってもよく、この場合、光学装置65は不要となる。 その一方、送信光源61として図７又は図８に示す吸収領域側端面に高反射膜10を有する半導体レーザ装置を利用する場合、受光素子67をアバランシェ型ホト・ダイオード（ＡＰＤ）のような高感度の機種としたほうが無難である（但し、ＡＰＤは応答時間が長いので光スイッチ66の制御に注意を要する）。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、THz級の繰り返し周波数を有する短パルス列を安定に発生させることができ、
大容量光通信システムの送信用光源として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図２】本発明の実施例２の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図３】本発明の実施例３の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図４】本発明の実施例４の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図５】本発明の実施例５の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図６】本発明の実施例６の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図７】本発明の実施例７の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図８】本発明の実施例８の半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図９】本発明の実施例９の光通信システムのブロック図である。

【図１０】従来のモードロック型半導体レーザ装置の共振器方向に沿った断面図である。

【図１１】本発明の第１の構成として分布反射領域に採用される回折格子に関し、（ａ）回折格子の共振器方向に沿った断面図を、（ｂ）当該回折格子を採用した本発明の半導体レーザ装置の多重縦モード発振時の波長プロファイル（スペクトル）を、（ｃ）多重縦モード発振により生成される短パルス列の一例を、夫々示すものである。

【図１２】本発明の第３の構成として分布反射領域に採用される回折格子の共振器方向に沿った断面図である。

【図１３】本発明の第２の構成として分布反射領域に採用される回折格子を、光ガイド層中にこれとは屈折率の異なる半導体層を複数箇所離間して配置して形成した一構成例の共振器方向に沿った断面図である。

【図１４】本発明の実施例９の光通信システムにおける光信号送信装置の一構成例を示すブロック図である。

【符号の説明】

1…n型InP基板、2…n型InGaAsPガイド層、31…InGaAs/I
nGaAsP多重量子井戸活性層、32…InGaAs/InGaAsP多重量子井戸光導波層、4…p型InGaAsPガイド層、51…回折格子、52…回折格子、6…p型InPクラッド層、7…p型InGaA
sPコンタクト層、8…n側電極、91…分布帰還領域p側電極、92…活性領域p側電極、93…吸収領域p側電極、94…
位相調整領域p側電極、10…高反射膜、61…送信光源、6
2…変調装置、63…光ファイバ、64…受信装置。