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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Halbleiterlaservorrichtung und insbesondere auf eine solche
Vorrichtung, die ein einzelnes Element aufweist, das dazu
in der Lage ist, mit zwei oder mehr unterschiedlichen
Wellenlängen zu oszillieren.
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Fig. 5(a) zeigt eine Struktur einer Halbleiterlaser-
Struktur zum Oszillieren mit zwei Wellenlängen nach dem
Stand der Technik, die z. B. im "Y. Tokuda et al., Appl.
Phys. Lett. 49(24), S. 1629-1631, (1986)" genannt ist. Fig.
5(b) zeigt die Kennlinien des Lichtausgangs über dem Strom
von dieser; Fig. 5(c) zeigt ein Energiebanddiagramm in der
Nähe der aktiven Schicht von dieser. In Fig. 5 sind auf ein
Substrat 701 vom p-Typ oder n-Typ, eine Pufferschicht 702
vom p-Typ oder n-Typ, eine untere Plattierschicht 703 vom
p-Typ oder n-Typ, eine Lichtbegrenzungsschicht 704 vom p-
Typ oder n-Typ, eine undotierte aktive Quantumwellschicht
705, eine Lichtbegrenzungsschicht 706 vom n-Typ oder p-Typ,
eine obere Plattierschicht 707 vom n-Typ oder p-Typ und
eine Kontaktschicht 708 vom n-Typ oder p-Typ
aufeinanderfolgend aufgebracht. Ein SiO&sub2;-Film 709 ist auf einen
Bereich auf der oberen Plattierschicht 707 aufgebracht, an
dem die streifenförmige Kontaktschicht 708 nicht
ausgebildet ist. Eine Elektrode 710 befindet sich an der hinteren
Fläche des Substrates 701; eine Elektrode 711 befindet sich
auf der Kontakschicht 708 und dem SiO&sub2;-Film 709. Das
Bezugszeichen 712 bezeichnet einen
Verunreinigungsdiffusionsbereich.
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Es wird die Beschreibung des Betriebes vorgenommen.
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Wenn in die Halbleiterlaservorrichtung ein Strom
eingespeist wird, wird als erstes spontanes Emissionslicht (i in
Fig. 5(b)) ausgesendet. Dann wird der Strom weiter
eingespeist
und es tritt Emission auf, wenn die Verstärkung, die
durch die Stromeinspeisung verursacht wird, und der
Gesamtverlust im Haibleiterlaser einander gleich sind (ii in Fig.
5(b)). Dann wird durch den Übergang des Quantumwells auf
den untersten Zustand (n=1) eine Oszillation erhalten, wie
es in Fig. 5(c) gezeigt ist. Wenn der Strom noch weiter
eingespeist wird, erhöht sich die Anzahl an Elektronen und
Löchern, die den Zustand von n=2 des Quantumwells
einnehmen; eine durch den Übergang zu n=2, der in Fig. 5(c)
gezeigt ist, verursachte Oszillation wird erhalten (iii in
Fig. 5(b)).
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Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Matrix-
Halbleiterlaservorrichtung nach dem Stand der Technik, die
eine Vielzahl von Laserlicht mit unterschiedlichen
Wellenlängen aussendet und z. B. in der japanischen
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 61-242093 genannt ist. In Fig. 8 sind
auf ein GaAs-Substrat 110 vom n-Typ eine GaAs-Pufferschicht
111 vom n-Typ, eine AlxGa1-xAs(x=0,4)-Schicht 112 vom n-Typ,
eine AlyGa1-yAs(y=0,2)-Schicht 113, eine AlzGa1-zAs(z=0,1 bis
1)-Schicht 114, eine AlyGa1-yAs(y=0,2)-Schicht 115, eine
AlxGa1-xAs(x=0,4)-Schicht 116 vom p-Typ und eine GaAs-
Schicht 117 vom p&spplus;-Typ aufeinanderfolgend aufgebracht.
Ferner befindet sich eine gemeinsame n-Seiten-Elektrode 118 an
der hinteren Fläche des Substrates 110 und
p-Seiten-Elektroden 119 und 120 auf der GaAs-Schicht 117 vom p&spplus;-Typ.
Diese Matrix-Halbleiterlaservorrichtung ist mit einem
ersten Laserlichterzeugungsbereich 121 und einem zweiten
Laserlichterzeugungsbereich 122 versehen; am Abschnitt 123a
des ersten Laserlichterzeugungsbereiches 121 ist an der
Vorrichtungsbegrenzungsfläche 124 eine
Reflexionsbeschichtung 125 ausgeführt, während am Abschnitt 123b des zweiten
Laserlichterzeugungsbereiches 122 an der
Vorrichtungsbegrenzungsfläche 124 keine Reflexionsbeschichtung ausgeführt
ist.
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Es wird der Betrieb dieser
Matrix-Halbleiterlaservorrichtung beschrieben.
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Da gemäß Vorbeschreibung die Reflexionsbeschichtung 125
an der Begrenzungsfläche 123a des ersten
Laserlichterzeugungsbereiches 121 ausgeführt ist, während an der
Begrenzungsfläche 123b des zweiten Laserlichterzeugungsbereiches
122 keine Reflexionsbeschichtung ausgeführt ist, ist der
optische Verlust im ersten Laserlichterzeugungsbereich 121
größer als der im zweiten-Laserlichterzeugungsbereich 122.
Als Ergebnis tritt im zweiten Laserlichterzeugungsbereich
122 der einen niedrigeren optischen Verlust hat, eine
Oszillation mit der Wellenlänge λ&sub1; auf dem Quantenniveau von
n=1 auf, während im ersten Laserlichterzeugungsbereich 121
der einen hohen optischen Verlust hat, eine Oszillation mit
der Wellenlänge λ&sub2; auf dem Quantenniveau von n=2 auftritt.
Auf diese Weise wird der optische Verlust in den jeweiligen
Laserlichterzeugungsbereichen 121 und 122 verändert, indem
das Reflexionsvermögen an den jeweiligen
Laserbegrenzungsflächen 123a und 123b geändert wird, wodurch eine
monolithische Vorrichtung, die mit einer Vielzahl von
Wellenlängen oszilliert, umgesetzt wird.
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Fig. 7 zeigt eine Querschnittsansicht einer
Halbleiterlaservorrichtung nach dem Stand der Technik, die eine
Vielzahl von Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen
aussendet und in z. B. der japanischen
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-312688 genannt ist. In Fig. 9 sind auf ein
GaAs-Substrat 201 vom n&spplus;-Typ eine AlzGa1-zAs-Plattierschicht
202 vom n-Typ, eine AlzGa1-zAs(z T
y)-Beugungsindex-Verteilungsschicht 203 vom n-Typ und parabolischen Typ, eine
aktive AlxGa1-xAs-Schicht 204a, eine AlyGa1-yAs-Sperrschicht
205, eine aktive AlxGa1-xAs-Schicht 204b, eine AlzGa1-zAs(z T
y)-Beugungsindex-Verteilungsschicht 206 vom p-Typ und
parabolischen Typ und eine AlzGa1-zAs-Plattierschicht 207 vom p-
Typ aufeinanderfolgend aufgebracht. Eine n-Seiten-Elektrode
211 befindet sich an der gesamten hinteren Fläche des
Substrates 201. Ferner befindet sich eine
GaAs-Abdeckungsschicht 208a vom p&spplus;-Typ an einem A-Bereich auf der
Plattierschicht 207 und eine GaAs-Abdeckungsschicht 208b vom
p&spplus;-Typ am B-Bereich auf der Plattierschicht 207. P-Seiten-
Elektroden 212a und 212b befinden sich auf den
Abdeckungsschichten 208a bzw. 208b. Diese Halbleiterlaservorrichtung
weist einen aktiven Quantumwellschichtabschnitt A und einen
Lichtabsorptionsmengensteuerabschnitt B auf, der die
Oszillation steuert, indem an den Steuerabschnitt B unter
Verwendung von Elektroden 211 und 212b ein elektrisches Feld
angelegt wird.
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Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Matrix-
Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik, die eine
Vielzahl von Laserlicht mit unterschiedlichen Wellenlängen
aussendet und z. B. in der japanischen
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-32986 genannt ist. In Fig. 10 sind auf ein
GaAs-Substrat 305 vom n-Typ eine AlGaAs-Plattierschicht 306
vom n-Typ, eine aktive Quantumwellschicht 307 und eine
AlGaAs-Plattierschicht 308 vom p-Typ aufeinanderfolgend
aufgebracht; auf die Plattierschicht 308 sind
GaAs-Kontaktschichten 309a, 309b und 309c vom p-Typ parallel zueinander
aufgebracht. Auf Bereiche auf der Plattierschicht 308, an
denen sich die Kontaktschichten 309a, 309b und 309c nicht
befinden, sind Isolierfilme 310 aufgebracht. Eine n-Seiten-
Elektrode 303 befindet sich an der gesamten hinteren Fläche
des Substrates 5; p-Seiten-Elektroden 304a, 304b und 304c
von denen jede eine andere Länge hat, sind entsprechend den
Kontaktschichten 309a, 309b bzw. 309c angeordnet.
Stromanschlüsse 301, 302a, 302b und 302c sind entsprechend mit der
n-Seiten-Elektrode 303 und den p-Seiten-Elektroden 304a,
304b und 304c verbunden. Außerdem zeigt die gestrichelte
Linie 311 einen Diffusionsbereich mit p-Verunreinigungen.
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Es ist bekannt, daß beim Einspeisen eines Stromes in
die aktive Quantumwellschicht und bei der Erhöhung der
Einspeisungsladungsdichte zum Erzeugen des Bandfüllens, wenn
das Energieniveau des Quantenniveaus höher ist, der
Verstärkungsfaktor höher ist. Bei einer Lasermatrix, bei der
jedes Laserelement die gleiche Hohlraumlänge hat, ist die
Längenänderung des Verstärkungsbereiches durch
Längenänderung der Elektrode gleich der Verluständerung; bei kürzerer
Elektrodenlänge des Lasers ist ein höherer
Verstärkungsfaktor zum Oszillieren erforderlich. Dementsprechend ist bei
kürzerer Länge der Elektrode das höhere
Energiequantenniveau erforderlich, um eine Laseroszillation zu erhalten.
Bei dieser Matrix-Halbleiterlaservorrichtung oszilliert der
Laser, der eine kürzere Elektrode zum Einspeisen von Strom
hat, bei höherem Quantenniveau, wodurch die
Oszillationswellenlängen von entsprechenden Lasern verändert werden
können.
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Fig. 9 zeigt eine Schnittansicht einer
Halbleiter-Quantumwell-Laservorrichtung, die bei einer Erhöhung des
Hohlraumverlustes auf einem hohen Quantenniveau oszilliert und
die z. B. in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr.
63-54794 genannt ist. In Fig. 9 sind auf ein GaAs-Substrat
402 vom n-Typ eine AlGaAs-Plattierschicht 403 vom n-Typ,
eine aktive GaAs-Quantumwellschicht 404, eine
AlGaAs-Plattierschicht 405 vom p-Typ und eine GaAs-Kontaktschicht 406
vom p-Typ aufeinanderfolgend aufgebracht. Eine
n-Seiten-Elektrode 401 befindet sich auf der hintere Fläche des
Substrates 402; eine p-Seiten-Elektrode 407 befindet sich
mit Ausnahme des Absorptionsbereiches 409 auf der
Kontaktschicht 406.
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Bei dieser Halbleiterlaservorrichtung ist der
Absorptionsbereich 409 auf einem Teil der Vorrichtung vorgesehen,
um den Verlust der gesamten Vorrichtung zu erhöhen, wodurch
eine Oszillation mit höherem Energieniveau des Quantumwells
ermöglicht wird. Wenn die Größe dieses Absorptionsbereiches
409 eingestellt wird, ist es möglich, das Licht von beiden
Wellenlängen von n=1 und n=2 zu schalten oder das Licht von
beiden Wellenlängen von n=1 und n=2 gleichzeitig
auszugeben, indem die Größe des Speisestromes geändert wird.
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Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer
Halbleiterlaservorrichtung nach dem Stand der Technik, bei der
die Stromeinspeisungselektrode in eine Vielzahl von
Elektroden unterteilt ist und der Strompegel, der in die
unterteilten Elektroden eingespeist werden soll, gesteuert wird,
um die Oszillation bei unterschiedlichen Quantenniveaus zu
ermöglichen, und die in der japanischen
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 63-32985 genannt ist. In Fig. 10 sind auf
ein GaAs-Substrat 505 vom n&spplus;-Typ eine
AlGaAs-Plattierschicht 506 vom n-Typ, eine aktive Quantumwellschicht 507,
eine AlGaAs-Plattierschicht 508 vom p-Typ und eine GaAs-
Kontaktschicht 509 vom p-Typ aufeinanderfolgend
aufgebracht. Eine n-Seiten-Elektrode 503 befindet sich an der
hinteren Seite des Substrates 505; p-Seiten-Elektroden 504A
und 504B befinden sich auf der Kontaktschicht 509. Mit
diesen Elektroden 503, 504a bzw. 504b sind Stromanschlüsse
501, 502A und 502B verbunden. Außerdem zeigt die
gestrichelte Linie 513 einen Diffusionsbereich von
p-Verunreinigungen.
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Bei dieser Halbleiterlaservorrichtung wird die Größe
des Einspeisungsstroms aus der Elektrode 504B verändert, um
zu steuern, ob die Oszillation auf dem Quantenniveau von
n=1 oder dem Quantenniveau von n=2 in der aktiven
Quantumwellschicht 507 auftritt. Das heißt, daß, wenn kein Strom
in die Elektrode 504 eingespeist wird, bei einer
Verstärkung für das Quantenniveau von n=1 keine Oszillation
auftritt. Wenn die Große des Stromes, der in der Elektrode
504A eingespeist wird, erhöht wird, erhöht sich die
Verstärkung für das Quantenniveau von n=2; bei einer
Wellenlänge, die dem Quantenniveau von n=2 entspricht, tritt eine
Laseroszillation auf. Wenn in diesem Zustand Strom in die
Elektrode 504B gespeist wird, verringert sich der Verlust
im Laserelement und die Verstärkung für das Quantenniveau
von n=1 übersteigt den Verlust; dann tritt bei einer
Wellenlänge, die dem Quantenniveau von n=1 entspricht, eine
Laseroszillation auf. Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung
wird der Strompegel, der in die Stromeinspeisungselektrode
gespeist wird, die in eine Vielzahl von Elektroden
unterteilt ist, gesteuert, wodurch Oszillationen bei einer
Vielzahl von Wellenlängen umgesetzt werden.
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Fig. 11 zeigt eine Halbleiterlaservorrichtung nach dem
Stand der Technik, bei der die Oszillationswellenlänge
verändert wird, indem der Brechungsindex des elektrooptischen
Kristalls, der an der Laserbegrenzungsfläche vorgesehen
ist, geändert wird und die in der japanischen
Patent-Offenlegungsschrift Nr. 1-208884 genannt ist. In Fig. 11 ist ein
Reflexionsspiegel 602 an einer Seitenbegrenzungsfläche
einer Laserdiode 601 vorgesehen; ein elektrooptischer
Kristall 603 ist an der anderen Begrenzungsfläche vorgesehen.
Eine Steuerschaltung 604, die den Brechungsindex des
elektrooptischen Kristalls 603 steuert, ist mit dem,
elektrooptischen Kristall 603 verbunden.
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In dieser Halbleiterlaservorrichtung wird die
Oszillationswellenlänge durch den Oszillationsmodus der Laserdiode
601 und den Oszillationsmodus des elektrooptischen
Kristalls 603 bestimmt. Der Oszillationsmodus des
elektrooptischen Kristalls 603 kann geändert werden, indem an den
elektrooptischen Kristall 603 über die Steuerschaltung 604
eine Spannung angelegt wird, um den Brechungsindex des
elektrooptischen Kristalls 603 zu ändern, wodurch die
Oszillationswellenlänge des Lasers verändert werden kann.
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Die Halbleiterlaservorrichtungen nach dem Stand der
Technik, die in der Lage sind, mit zwei oder mehr
Wellenlängen zu oszillieren, sind so aufgebaut, daß sich die
Oszillationswellenlänge durch den Strom ändert, der in das
Laserelement oder den Wellenlängensteuerbereich, der mit
dem Laserelement einstückig ausgebildet ist, gespeist wird,
oder daß Oszillationen mit unterschiedlichen Wellenlängen
in unterschiedlichen Lichtemissionsbereichen der
Matrix-Laservorrichtung auftreten. Bei einer solchen
Laservorrichtung ist kein Element vorgesehen, das vom
Halbleiterlaserelement getrennt ist, um das Oszillieren des
Halbleiterlaserelements mit unterschiedlicher Wellenlänge
hervorzurufen.
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Die US-A-4589115 offenbart eine
Quantumwell-Halbleiterlaser-Vorrichtung, die über ein äußeres Gitter abgestimmt
wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Halbleiterlaservorrichtung für die Oszillation mit mehreren
Wellenlängen vorzusehen, die in der Lage ist, mit zwei oder
mehr Wellenlängen von einem Halbleiterlaserelement zu
oszillieren und einen gewünschten Lichtausgang bei jeweiligen
Wellenlängen zu erreichen, indem ein Element vorgesehen
wird, das vom Halbleiterlaserelement getrennt ist.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Halbleiterlaservorrichtung für die Oszillation
mit mehreren Wellenlängen vorzusehen, die dazu in der Lage
ist, die wellenlänge mit hoher Geschwindigkeit zu ändern.
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung, die
nachstehend angeführt ist, deutlich; es ist jedoch
verständlich, daß die detaillierte Beschreibung und das spezifische
Ausführungsbeispiel nur illustrativen Charakter haben, da
aus dieser detaillierten Beschreibung zahlreiche Änderungen
und Abwandlungen im Geltungsbereich der Erfindung für den
Fachmann deutlich werden.
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Halbleiterlaservorrichtungen entsprechend der
vorliegenden Erfindung sind in den beiliegenden Ansprüchen 1 und
2 definiert.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine
Struktur einer Halbleiterlaservorrichtung entsprechend
einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
zeigt;
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Fig. 2 ist eine graphische Darstellung, die eine
perspektivische Ansicht einer Struktur einer
Halbleiterlaservorrichtung, die in einem Experiment zur Erläuterung des
Betriebsprinzips der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
und das Experimentierergebnis von diesem zeigt;
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Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die die
Beziehung zwischen dem Speisestrom und der Verstärkung im
jeweiligen Quantenniveau zeigt, wenn das Reflexionsvermögen der
Begrenzungsflächen des Laserelements (Spiegelverlust an der
Begrenzungsfläche) geändert wird;
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Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine
Alternative des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung zeigt; und
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die Fig. 5 bis 11 sind graphische Darstellungen, die
Halbleiterlaservorrichtung nach dem Stand der Technik
zeigen.
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Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine Halbleiterlaservorrichtung
entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein
Halbleiterlaserelement mit einer aktiven Quantumwell- oder
Multiquantumwellschicht, die zwei oder mehr Quantenzustände
gestattet. Eine aktive Quantumwell- oder
Multiquantumwellschicht 2 befindet sich in der Mitte des Laserelements 1.
Eine Unterseiten-Elektrode 3 befindet sich an der unteren
Fläche des Halbleiterlaserelements 1; eine
Oberseiten-Elektrode 4 befindet sich an der oberen Fläche des
Halbleiterelements 1. Ein Film 5 mit niedrigem Reflexionsvermögen
oder ohne Reflexionsvermögen (Anti-Reflexions (AR)-Film)
oder mit vorbestimmtem Reflexionsvermögen befindet sich an
der vorderen Begrenzungsfläche des Halbleiterelements 1,
deren Reflexionsvermögen Rf beträgt. Ein Film 6 mit hohem
Reflexionsvermögen oder vorbestimmtem Reflexionsvermögen
befindet sich an der hinteren Begrenzungsfläche des
Halbleiterlaserelements 1, deren Reflexionsvermögen Rr beträgt.
Ein Reflexionsspiegel 8 mit dem Reflexionsvermögen Rm
befindet sich in der Nachbarschaft der vorderen
Begrenzungsfläche des Halbleiterlaserelements 1. Dieser Spiegel 8 ist
in der Nachbarschaft der vorderen Begrenzungsfläche des
Halbleiterlaserelementes 1 angeordnet oder wird von diesem
durch einen Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) entfernt.
Eine Metallverdrahtung 7 zum Einspeisen des Stromes
befindet sich an der Oberseiten-Elektrode 4. Dieses
Halbleiterlaserelement ist auf einem leitfähigem Grundmaterial (nicht
gezeigt) montiert; der elektrische Strom fließt von der
Metallverdrahtung 7 durch das Laserelement 1 zum leitfähigen
Grundmaterial. In Fig. 1 sind die Schichten mit Ausnahme
der aktiven Schicht 2, die die Laserstruktur des
Laserelementes 1 bildet, aus Gründen der Einfachheit nicht gezeigt.
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Eine Halbleiterlaservorrichtung entsprechend einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird
im Anschluß detailliert beschrieben. Aus Gründen der
Einfachheit werden Oszillationen mit zwei Wellenlängen aus der
Oszillation bei einer Wellenlänge, die dem untersten Niveau
(n=1) entspricht, und der Oszillation bei einer
Wellenlänge, die dem nächsten Niveau (n=2) entspricht,
betrachtet. Die Laseroszillationszustände für das Niveau n=1 und
das Niveau n=2 sind in den folgenden Formeln (1) und (2)
dargestellt:
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Hierbei sind gth&sub1; und gth&sub2; Schwellverstärkungen, die
für jeweilige Niveaus erforderlich sind, αi1 und αi2 sind
innere Verluste des Halbleiterlaserelements, die den
Wellenlängen der entsprechenden Niveaus entsprechen, L ist
eine Hohlraumlänge des Halbleiterlaser und Rf und Rr sind
ein Reflexionsvermögen der vorderen Begrenzungsfläche bzw.
ein Reflexionsvermögen der hinteren Begrenzungsfläche des
Halbleiterlasers. Obwohl sich Rf von Rr entsprechend den
Wellenlängen des entsprechenden Niveaus in Wirklichkeit
unterscheiden, wird angenommen, daß diese aufgrund der Nähe
der jeweiligen Wellenlänge gleich sind.
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Fig. 2(a) zeigt eine Struktur eines Planarstreifen-
Halbleiterlasers, der in einem Experiment verwendet wird,
um den Betrieb dieses Ausführungsbeispiels zu erläutern;
Fig. 2(b) zeigt eine graphische Darstellung, die die
Änderung der Oszillationswellenlänge bestätigt, wenn das
Reflexionsvermögen der beiden Begrenzungsflächen der
Halbleiterlaservorrichtung von Fig. 2(a) geändert werden. In der
Halbleiterlaservorrichtung von Fig. 2(a) ist die aktive
Schicht eine AlGaAs-Quantumwellschicht mit einer Dicke von
ungefähr 150 Å. Wie es Fig. 2(b) entnommen werden kann,
tritt, wenn das Produkt des Reflexionsvermögens der
vorderen Begrenzungsfläche und des Reflexionsvermögens der
hinteren Begrenzungsfläche einen bestimmten Wert (ungefähr
0,07 in der Fig.) überschreitet, eine Oszillation bei einer
langen Wellenlänge von n=1 auf. Wenn das Produkt unterhalb
dieses Wertes ist, tritt eine Oszillation bei einer kurzen
Wellenlänge von n=2 auf. Dieser Wert ist ein
Schwell-Reflexionsvermögen Rth1,2, das dem Zustand von n=1 und dem
Zustand von n=2 entspricht.
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Fig. 3 ist eine graphische Darstellung, die das Prinzip
dieser Wellenlängenänderung erläutert. Fig. 3(a) zeigt
einen Fall, in dem Rf Rr < Rth1,2 ist. In diesem Zustand
erreicht, wenn der Speisestrom erhöht wird, der Zustand von
n=1 als erstes die Schwellverstärkung gth&sub1;; im Zustand von
n=1 tritt eine Oszillation auf. Andererseits werden, wie in
Fig. 3(b) gezeigt ist, in einem Fall, in dem Rf Rr <
Rth1,2 ist, die Schwellverstärkungen gth&sub1; und gth&sub2; insgesamt
groß; wenn der Speisestrom erhöht wird, wird die Verstär
kung gegen den Zustand von n=1 auf diese Weise gesättigt
und erreicht nicht die Schwellverstärkung gth&sub1;.
Andererseits ist die Verstärkung gegen den Zustand von n=2 nicht
gesättigt und erreicht die Schwellverstärkung von gth&sub2;;
dann oszilliert der Laser im Zustand von n=2.
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Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung verwendet dieses Prinzip. In dieser Vorrichtung des
Ausführungsbeispiels haben das Reflexionsvermögen Rf des
Reflexionsfilms 5 der vorderen Begrenzungsfläche und das
Reflexionsvermögen Rr des Reflexionsfilmes 6 der hinteren
Begrenzungsfläche des Halbleiterlaserelementes 1 solche
Werte, daß diese Rf Rr < Rth1,2 erfüllen; ein Spiegel 8
mit dem Reflexionsvermögen Rm ist in der Nachbarschaft der
vorderen Begrenzungsfläche des Halbleiterlaserelements 1
angeordnet. Hierbei hat Rm einen Wert, der näherungsweise
Rm Rr > Rth1,2 erfüllt. In diesem Fall tritt, wenn der
Spiegel 8 vorgesehen ist, eine Oszillation bei einer langen
Wellenlänge des Zustandes von n=1 auf; wenn der Spiegel 8
nicht vorgesehen ist, tritt eine Oszillation bei der kurzen
Wellenlänge des Zustandes n=2 auf. Durch die Bewegung
dieses Spiegels 8 mit hoher Geschwindigkeit ist es möglich,
das Schalten der Wellenlängen einfach vorzunehmen. Hierbei
können Rf, Rr und Rm beliebig eingestellt werden, solange
diese die vorstehende Bedingung erfüllen.
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Fig. 4 zeigt eine Halbleiterlaservorrichtung als ein
zweites Ausführungsbeispiel Diese Laservorrichtung
oszilliert mit drei oder mehr unterschiedlichen Wellenlängen.
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Bei dem Laserelement 1 dieser Laservorrichtung wird
angenommen, daß Quantenniveaus von i-Niveaus oder mehr
gestattet sind. Die Bezugszeichen 8a, 8b, 8c, 8d...
bezeichnen Spiegel mit dem Reflexionsvermögen Rmi-1, Rmi-2, Rmi-3...,
die in gerader Linie kontinuierlich angeordnet sind und
verschiebbar sind. Wenn die Schwellreflexionsvermögen
zwischen dem Zustand von n=i und dem Zustand von n=i-1,
zwischen dem Zustand von n=i-1 und dem Zustand von n=i-2,
zwischen dem Zustand von n=i-2 und dem Zustand n=i-3... Rthi-
1,i, Rthi-2,i-1, Rthi-3,i-2... sind, hat das
Reflexionsvermögen der jeweiligen Spiegel Rmi-1, Rmi-2, Rmi-3... Werte, die
der folgenden Formel genügen:
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Rmi-1 Rr < Rthi-1,i
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Rthi-1,i < Rmi-2 Rr< Rthi-2,i-1
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Rthi-2,i-1 < Rmi-3 Rr < Rthi-3,i-2
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.
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.
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.
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Wenn kein Spiegel vorhanden ist, tritt eine Oszillation
auf dem höchsten Niveau von n=i auf. Wenn die Spiegel 8a,
8b, 8c... der Reflexionsvermögen Rmi-1, Rmi-2, Rmi-3... in der
Nachbarschaft der vorderen Begrenzungsfläche des
Laserelements angeordnet sind, werden Oszillationen auf dem Niveau
von n=i-1, dem Niveau von n=i-2, dem Niveau,von n=i-3...
erhalten.
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Da diese Spiegel verschiebbar sind, um sich einfach
bewegen zu lassen, werden Oszillationen auf dem Niveau von
n=1 zum Niveau von n=i einfach erhalten, indem die Spiegel
bewegt werden. Obwohl die Spiegel in der Figur in gerader
Linie angeordnet sind, damit diese verschiebbar sind,
können diese in Kreisform angeordnet sein, um drehbar zu sein.