JP2003229643A - 偏波制御面型半導体レーザ及びその駆動方法 - Google Patents
偏波制御面型半導体レーザ及びその駆動方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 偏波制御面型半導体レーザ及びその駆動方法
に関し、面発光の光源としての特性を維持したまま所望
の偏波モードで発振させる。 【解決手段】 活性層６の上下に反射鏡４を有する垂直
共振器を持つ面型半導体レーザの少なくとも一部を、少
なくともＭｎ，Ｃｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのい
ずれかを構成元素として含む磁性半導体層２で構成す
る。
に関し、面発光の光源としての特性を維持したまま所望
の偏波モードで発振させる。 【解決手段】 活性層６の上下に反射鏡４を有する垂直
共振器を持つ面型半導体レーザの少なくとも一部を、少
なくともＭｎ，Ｃｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのい
ずれかを構成元素として含む磁性半導体層２で構成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は偏波制御面型半導体
レーザ及びその駆動方法に関するものであり、特に、光
情報処理技術分野において光源として用いる面型半導体
レーザから出射されるレーザ光の偏波モードを制御する
ための材料構成及び磁場印加方法に特徴のある偏波制御
面型半導体レーザ及びその駆動方法に関するものであ
る。
レーザ及びその駆動方法に関するものであり、特に、光
情報処理技術分野において光源として用いる面型半導体
レーザから出射されるレーザ光の偏波モードを制御する
ための材料構成及び磁場印加方法に特徴のある偏波制御
面型半導体レーザ及びその駆動方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】現在、光コンピューティングや光インタ
ーコネクション等の光情報処理技術分野への用途に期待
される光源として面型半導体レーザが開発されているの
で、図４を参照してこの面型半導体レーザの一例を説明
する。
ーコネクション等の光情報処理技術分野への用途に期待
される光源として面型半導体レーザが開発されているの
で、図４を参照してこの面型半導体レーザの一例を説明
する。
【０００３】図４参照図４は、従来の面型半導体レーザ
の概略的斜視図であり、（００１）面を主面とするｎ型
ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型ＡｌＡｓ層３２とｎ型Ｇａ
Ａｓ層３３をλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）相
当の厚さで、例えば、２５ペア堆積させて下側分布反射
鏡３４を構成する。
の概略的斜視図であり、（００１）面を主面とするｎ型
ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型ＡｌＡｓ層３２とｎ型Ｇａ
Ａｓ層３３をλ／４ｎ（λは発振波長、ｎは屈折率）相
当の厚さで、例えば、２５ペア堆積させて下側分布反射
鏡３４を構成する。
【０００４】次いで、Ａｌ組成比が０．２のｉ型ＡｌＧ
ａＡｓ層３５を介して４層のｉ型ＧａＡｓバリア層３６
及びＩｎ組成比が０．２の３層のｉ型ＩｎＧａＡｓウエ
ル層３７を交互に堆積させてＭＱＷ活性層を形成したの
ち、再び、Ａｌ組成比が０．２のｉ型ＡｌＧａＡｓ層３
８を堆積させて共振器３９を構成する。
ａＡｓ層３５を介して４層のｉ型ＧａＡｓバリア層３６
及びＩｎ組成比が０．２の３層のｉ型ＩｎＧａＡｓウエ
ル層３７を交互に堆積させてＭＱＷ活性層を形成したの
ち、再び、Ａｌ組成比が０．２のｉ型ＡｌＧａＡｓ層３
８を堆積させて共振器３９を構成する。
【０００５】次いで、ｐ型ＡｌＡｓ層４０とｐ型ＧａＡ
ｓ層４１をλ／４ｎ相当の厚さで、例えば、２３ペア堆
積させて上側分布反射鏡４２を構成したのち、ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層（図示を省略）を堆積させ、次いで、
例えば、直径が５〜１０μｍの円筒状になるようにエッ
チングするとともに、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を円環
状にエッチングし、最後に、ｎ型ＧａＡｓ基板３１及び
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層に夫々オーミック電極（図示
を省略）を形成することによって、円型半導体レーザの
基本構造が完成する。
ｓ層４１をλ／４ｎ相当の厚さで、例えば、２３ペア堆
積させて上側分布反射鏡４２を構成したのち、ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層（図示を省略）を堆積させ、次いで、
例えば、直径が５〜１０μｍの円筒状になるようにエッ
チングするとともに、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層を円環
状にエッチングし、最後に、ｎ型ＧａＡｓ基板３１及び
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層に夫々オーミック電極（図示
を省略）を形成することによって、円型半導体レーザの
基本構造が完成する。
【０００６】この様な面型半導体レーザは光の出射方向
が基板に垂直方向であるために２次元アレイ化が可能で
あるという特徴があり、また、光ファイバとの結合効率
が大きいとともに、共振器体積が小さいために消費電力
が小さい等さまざまな特徴を有する光源である。
が基板に垂直方向であるために２次元アレイ化が可能で
あるという特徴があり、また、光ファイバとの結合効率
が大きいとともに、共振器体積が小さいために消費電力
が小さい等さまざまな特徴を有する光源である。
【０００７】しかし、この面型半導体レーザでは、出射
断面形状の対称性から、それぞれ直交した偏波ベクトル
を持つ２つの偏波（ここではｐｏｌ1 、ｐｏｌ2 と呼
ぶ）が等確率で発振する可能性がある。
断面形状の対称性から、それぞれ直交した偏波ベクトル
を持つ２つの偏波（ここではｐｏｌ1 、ｐｏｌ2 と呼
ぶ）が等確率で発振する可能性がある。
【０００８】しかし、現実問題としては、通常、面型半
導体レーザを作製すると、作製プロセス時にかかる応力
や微妙な形状の非対称性から、どちらか一方が優先的に
発振することになるが、この場合の発振する偏波モード
は最初から予期できるものではなく、また、注入電流を
上げていくと発振モードが他の発振モードにスイッチし
てしまう現象が起きるので、図５を参照して、この事情
を説明する。
導体レーザを作製すると、作製プロセス時にかかる応力
や微妙な形状の非対称性から、どちらか一方が優先的に
発振することになるが、この場合の発振する偏波モード
は最初から予期できるものではなく、また、注入電流を
上げていくと発振モードが他の発振モードにスイッチし
てしまう現象が起きるので、図５を参照して、この事情
を説明する。
【０００９】図５参照図５は、従来の面型半導体レーザ
の光出力−電流特性図であり、発振直後はｐｏｌ1 のモ
ードであったものが注入電流を上げていくと、ある電流
値でｐｏｌ2にスイッチしてしまう。
の光出力−電流特性図であり、発振直後はｐｏｌ1 のモ
ードであったものが注入電流を上げていくと、ある電流
値でｐｏｌ2にスイッチしてしまう。
【００１０】このスイッチングを起こす電流値もまた予
期できないため、注入電流の変化とともに、突然、偏波
モードが変化するという問題が発生するとともに、この
スイッチングの起こるところでは多大な雑音を発生し、
応用上問題となる。
期できないため、注入電流の変化とともに、突然、偏波
モードが変化するという問題が発生するとともに、この
スイッチングの起こるところでは多大な雑音を発生し、
応用上問題となる。
【００１１】そこで、この偏波モードを制御する手段と
して、面型半導体レーザの作製に使用する基板を通常の
（００１）面と異なる面方位のものにする方法が提案さ
れた（必要ならば、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．３
７，ｐｐ．Ｌ６４０−Ｌ６４２，１９９８参照）。
して、面型半導体レーザの作製に使用する基板を通常の
（００１）面と異なる面方位のものにする方法が提案さ
れた（必要ならば、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ｖｏｌ．３
７，ｐｐ．Ｌ６４０−Ｌ６４２，１９９８参照）。
【００１２】即ち、通常、化合物半導体光デバイスや電
子デバイスは（００１）面を主面とする基板上に作製さ
れているが、上記の提案においては（３１１）Ｂ面とい
ういわゆる高指数面を持つ基板を用いており、このよう
な高指数面基板を用いると、この基板上に作製された活
性層は光学利得に異方性を持つようになり、一方の偏波
モードが直交する偏波モードよりも大きな光学利得を得
ることができ、発振する偏波モードを確定することがで
きる。
子デバイスは（００１）面を主面とする基板上に作製さ
れているが、上記の提案においては（３１１）Ｂ面とい
ういわゆる高指数面を持つ基板を用いており、このよう
な高指数面基板を用いると、この基板上に作製された活
性層は光学利得に異方性を持つようになり、一方の偏波
モードが直交する偏波モードよりも大きな光学利得を得
ることができ、発振する偏波モードを確定することがで
きる。
【００１３】また、他の手段として上側反射鏡上部に金
属グレーティングを備える方法も提案されており（必要
ならば、特開平８−５６０４９号公報参照）、この方法
では、金属グレーティングに平行な偏波を持つ電界は大
きな損失を受け、垂直な偏波のものはほとんど損失を受
けないことを利用し、片方の偏波モードのみ発振させる
ことを狙っている。
属グレーティングを備える方法も提案されており（必要
ならば、特開平８−５６０４９号公報参照）、この方法
では、金属グレーティングに平行な偏波を持つ電界は大
きな損失を受け、垂直な偏波のものはほとんど損失を受
けないことを利用し、片方の偏波モードのみ発振させる
ことを狙っている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の高指数
面を持つ基板を用いる方法では、従来の基板面方位と異
なるため、成長条件が従来のものよりも厳しくなってし
まうという問題があり、また、特殊な基板のためコスト
も上昇することが避けられないという問題がある。
面を持つ基板を用いる方法では、従来の基板面方位と異
なるため、成長条件が従来のものよりも厳しくなってし
まうという問題があり、また、特殊な基板のためコスト
も上昇することが避けられないという問題がある。
【００１５】また、発振可能な偏波モードは一方に決定
されるものの、自由に偏波モードを制御することはでき
ないという問題もある。
されるものの、自由に偏波モードを制御することはでき
ないという問題もある。
【００１６】また、上述の金属グレーティングを設ける
方法の場合にも、偏波方向は予め決まってしまい、さら
に、金属グレーティングの周期は発振させようとしてい
る光の波長と同じオーダーにする必要があるため、作製
が非常に困難になるという問題がある。
方法の場合にも、偏波方向は予め決まってしまい、さら
に、金属グレーティングの周期は発振させようとしてい
る光の波長と同じオーダーにする必要があるため、作製
が非常に困難になるという問題がある。
【００１７】したがって、本発明は、面発光の光源とし
ての特性を維持したまま所望の偏波モードで発振させる
ことを目的とする。
ての特性を維持したまま所望の偏波モードで発振させる
ことを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成図であり、この図１を参照して本発明における課題を
解決するための手段を説明する。 図１（ａ）及び（ｂ）参照 上記目的を達成するため、本発明は、活性層６の上下に
反射鏡４を有する垂直共振器を持つ偏波制御面型半導体
レーザにおいて、少なくとも一部を少なくともＭｎ，Ｃ
ｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれかを構成元素
として含む磁性半導体層２で構成したことを特徴とす
る。
成図であり、この図１を参照して本発明における課題を
解決するための手段を説明する。 図１（ａ）及び（ｂ）参照 上記目的を達成するため、本発明は、活性層６の上下に
反射鏡４を有する垂直共振器を持つ偏波制御面型半導体
レーザにおいて、少なくとも一部を少なくともＭｎ，Ｃ
ｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれかを構成元素
として含む磁性半導体層２で構成したことを特徴とす
る。
【００１９】この様に、少なくとも一部を少なくともＭ
ｎ，Ｃｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれかを構
成元素として含む磁性半導体層２で構成することによっ
て、磁場印加時に磁性半導体の磁気光学効果によって複
屈折率性が現れ、印加磁場に沿った方向の偏波モードに
対する屈折率と、それに垂直な方向の偏波モード屈折率
が異なるため、偏波モードの選択性が得られる。
ｎ，Ｃｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれかを構
成元素として含む磁性半導体層２で構成することによっ
て、磁場印加時に磁性半導体の磁気光学効果によって複
屈折率性が現れ、印加磁場に沿った方向の偏波モードに
対する屈折率と、それに垂直な方向の偏波モード屈折率
が異なるため、偏波モードの選択性が得られる。
【００２０】この場合、磁性半導体層２が、少なくとも
一方の分布反射鏡４を構成していることが望ましい。
一方の分布反射鏡４を構成していることが望ましい。
【００２１】即ち、図１（ａ）に示すように、磁場Ｂが
印加されない状態においては、二つの偏波モードｐｏｌ
1 及びｐｏｌ2 に対する磁性半導体層２の屈折率ｎ1 ，
ｎ2は等しいものの、図１（ｂ）に示すように、磁場Ｂ
を印加した状態においては、磁場Ｂの方向に沿った偏波
モードｐｏｌ2 に対する屈折率が変化してｎ1 ≠ｎ2と
なる。
印加されない状態においては、二つの偏波モードｐｏｌ
1 及びｐｏｌ2 に対する磁性半導体層２の屈折率ｎ1 ，
ｎ2は等しいものの、図１（ｂ）に示すように、磁場Ｂ
を印加した状態においては、磁場Ｂの方向に沿った偏波
モードｐｏｌ2 に対する屈折率が変化してｎ1 ≠ｎ2と
なる。
【００２２】その結果、元々λ／４ｎの膜厚にあった磁
性半導体層２は、この厚さからズレることになり、分布
反射鏡４の反射スペクトルの中心波長が設計値と異なる
波長になり、ｐｏｌ2 の損失が大きくなり屈折率が変化
しないｐｏｌ1 の偏波モードが優勢となって発振を開始
することになる。実際、｜ｎ1 −ｎ2 ｜〜０．０１で偏
波モード間の閾値利得差は５ｃｍ-1以上となり、単一偏
波動作が可能となる。
性半導体層２は、この厚さからズレることになり、分布
反射鏡４の反射スペクトルの中心波長が設計値と異なる
波長になり、ｐｏｌ2 の損失が大きくなり屈折率が変化
しないｐｏｌ1 の偏波モードが優勢となって発振を開始
することになる。実際、｜ｎ1 −ｎ2 ｜〜０．０１で偏
波モード間の閾値利得差は５ｃｍ-1以上となり、単一偏
波動作が可能となる。
【００２３】しかも、分布反射鏡４を構成する通常の半
導体層３と磁性半導体層２との２つの材料の膜厚のデュ
ーティ比も、磁性半導体層２の屈折率は変化することに
よって１：１からズレるために最大反射率が低下し、損
失が大きくなるのでこの事情を図２を参照して説明す
る。
導体層３と磁性半導体層２との２つの材料の膜厚のデュ
ーティ比も、磁性半導体層２の屈折率は変化することに
よって１：１からズレるために最大反射率が低下し、損
失が大きくなるのでこの事情を図２を参照して説明す
る。
【００２４】図２参照
図２は、磁場印加による反射スペクトルの変化を示す図
であり、磁場の印加によって、磁場の印加方向に沿った
偏波モードであるｐｏｌ2 に対する屈折率が変化して、
ｐｏｌ2 に対する反射率がｐｏｌ1 に対する反射率より
低下することになる。
であり、磁場の印加によって、磁場の印加方向に沿った
偏波モードであるｐｏｌ2 に対する屈折率が変化して、
ｐｏｌ2 に対する反射率がｐｏｌ1 に対する反射率より
低下することになる。
【００２５】また、本発明は、少なくとも一部が磁性半
導体層２で構成される偏波制御面型半導体レーザの駆動
方法において、基板１に平行な方向に磁場を印加するこ
とによって偏波モードを選択することを特徴とする。
導体層２で構成される偏波制御面型半導体レーザの駆動
方法において、基板１に平行な方向に磁場を印加するこ
とによって偏波モードを選択することを特徴とする。
【００２６】この様に、磁場を印加する方向を制御する
ことによって、所望する偏波モードでレーザ発振させる
ことができ、注入電流を変化させても偏波モードが変化
することがなく、したがって、途中で多大な雑音が発生
することもない。
ことによって、所望する偏波モードでレーザ発振させる
ことができ、注入電流を変化させても偏波モードが変化
することがなく、したがって、途中で多大な雑音が発生
することもない。
【００２７】
【発明の実施の形態】ここで、図３を参照して、本発明
の実施の形態の面型半導体レーザを説明するが、ここで
は、０．９８μｍ帯で発振する面型半導体レーザとして
説明する。 図３参照 図３は、本発明の実施の形態の面型半導体レーザの概略
的斜視図であり、（００１）面を主面とするｎ型ＧａＡ
ｓ基板１１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）
を用いて、（Ｉｎ0.47Ａｌ0.53）0.97Ｍｎ0.03Ｐ組成の
ｎ型ＩｎＡｌＭｎＰ層１２とｎ型ＧａＡｓ層１２をλ／
４ｎ（λ＝０．９８μｍ、ｎは屈折率）相当の厚さで、
例えば、２５ペア堆積させて下側分布反射鏡１４を構成
する。
の実施の形態の面型半導体レーザを説明するが、ここで
は、０．９８μｍ帯で発振する面型半導体レーザとして
説明する。 図３参照 図３は、本発明の実施の形態の面型半導体レーザの概略
的斜視図であり、（００１）面を主面とするｎ型ＧａＡ
ｓ基板１１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）
を用いて、（Ｉｎ0.47Ａｌ0.53）0.97Ｍｎ0.03Ｐ組成の
ｎ型ＩｎＡｌＭｎＰ層１２とｎ型ＧａＡｓ層１２をλ／
４ｎ（λ＝０．９８μｍ、ｎは屈折率）相当の厚さで、
例えば、２５ペア堆積させて下側分布反射鏡１４を構成
する。
【００２８】次いで、Ａｌ組成比が０．３で、厚さが、
例えば、１１２．８ｎｍのｉ型ＡｌＧａＡｓ層１５を介
して厚さが、例えば、１０ｎｍの４層のｉ型ＧａＡｓバ
リア層１６及びＩｎ組成比が０．２で、厚さが、例え
ば、８ｎｍの３層のｉ型ＩｎＧａＡｓウエル層１７を交
互に堆積させてＭＱＷ活性層を形成したのち、再び、Ａ
ｌ組成比が０．３で、厚さが、例えば、１１２．８ｎｍ
のｉ型ＡｌＧａＡｓ層１８を堆積させて共振器１９を構
成する。
例えば、１１２．８ｎｍのｉ型ＡｌＧａＡｓ層１５を介
して厚さが、例えば、１０ｎｍの４層のｉ型ＧａＡｓバ
リア層１６及びＩｎ組成比が０．２で、厚さが、例え
ば、８ｎｍの３層のｉ型ＩｎＧａＡｓウエル層１７を交
互に堆積させてＭＱＷ活性層を形成したのち、再び、Ａ
ｌ組成比が０．３で、厚さが、例えば、１１２．８ｎｍ
のｉ型ＡｌＧａＡｓ層１８を堆積させて共振器１９を構
成する。
【００２９】次いで、（Ｉｎ0.47Ａｌ0.53）0.97Ｍｎ
0.03Ｐ組成のｐ型ＩｎＡｌＭｎＰ層２０とｐ型ＧａＡｓ
層２１をλ／４ｎ相当の厚さで、下側分布反射鏡のペア
数より少なく、例えば、２３ペア堆積させて上側分布反
射鏡２２を構成する。この様に、上下の分布反射鏡を非
対称にし上側の反射率を低減することによって、上側か
ら優先的にレーザ光を出力することができる。
0.03Ｐ組成のｐ型ＩｎＡｌＭｎＰ層２０とｐ型ＧａＡｓ
層２１をλ／４ｎ相当の厚さで、下側分布反射鏡のペア
数より少なく、例えば、２３ペア堆積させて上側分布反
射鏡２２を構成する。この様に、上下の分布反射鏡を非
対称にし上側の反射率を低減することによって、上側か
ら優先的にレーザ光を出力することができる。
【００３０】次いで、厚さが、例えば、２００ｎｍのｐ
型ＧａＡｓコンタクト層２３を堆積させ、次いで、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層２３を円環状にエッチングすると
ともに、全体を直径が５〜１０μｍ、例えば、１０μｍ
の円筒状になるようにエッチングする。
型ＧａＡｓコンタクト層２３を堆積させ、次いで、ｐ型
ＧａＡｓコンタクト層２３を円環状にエッチングすると
ともに、全体を直径が５〜１０μｍ、例えば、１０μｍ
の円筒状になるようにエッチングする。
【００３１】最後に、ｎ型ＧａＡｓ基板１１及びｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層２３に夫々オーミック性のｎ側電極
２５及びｐ側電極２４を形成したのち、上側分布反射鏡
２２の露出面に単層膜からなる反射防止膜（図示を省
略）を設けることによって、円型半導体レーザの基本構
造が完成する。
ａＡｓコンタクト層２３に夫々オーミック性のｎ側電極
２５及びｐ側電極２４を形成したのち、上側分布反射鏡
２２の露出面に単層膜からなる反射防止膜（図示を省
略）を設けることによって、円型半導体レーザの基本構
造が完成する。
【００３２】この様に作製した面型半導体レーザの活性
層の主面と平行な方向に、上記の図１（ｂ）に示すよう
に磁場Ｂを印加することによって、レーザ光の偏波モー
ドを一方のモードに制御することができる。
層の主面と平行な方向に、上記の図１（ｂ）に示すよう
に磁場Ｂを印加することによって、レーザ光の偏波モー
ドを一方のモードに制御することができる。
【００３３】この本発明の実施の形態においては、基板
に特殊な面方位のものを使う必要がなく、且つ、構造も
特殊では無いため、プロセスの難易度が従来を上回るこ
ともなく、偏波モードを任意に制御することが可能にな
る。
に特殊な面方位のものを使う必要がなく、且つ、構造も
特殊では無いため、プロセスの難易度が従来を上回るこ
ともなく、偏波モードを任意に制御することが可能にな
る。
【００３４】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の実施の形態においては磁性半導体の例としてＩｎＡｌ
ＭｎＰをを挙げたが、これに限らずＧａＡｓ基板に格子
整合する結晶構造であれば、任意の磁性半導体材料が可
能であり、ＩｎＧａＭｎＰ、ＩｎＡｌＭｎＡｓ、ＩｎＧ
ａＭｎＡｓ等の、ＩｎＡｌＭｎＰにおけるＭｎ以外のII
I 族元素或いはＶ族元素を他のIII 族元素或いはＶ族元
素に置き換えた磁性半導体を用いても良いものである。
本発明は実施の形態に記載した構成及び条件に限られる
ものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記
の実施の形態においては磁性半導体の例としてＩｎＡｌ
ＭｎＰをを挙げたが、これに限らずＧａＡｓ基板に格子
整合する結晶構造であれば、任意の磁性半導体材料が可
能であり、ＩｎＧａＭｎＰ、ＩｎＡｌＭｎＡｓ、ＩｎＧ
ａＭｎＡｓ等の、ＩｎＡｌＭｎＰにおけるＭｎ以外のII
I 族元素或いはＶ族元素を他のIII 族元素或いはＶ族元
素に置き換えた磁性半導体を用いても良いものである。
【００３５】また、上記の磁性半導体は閃亜鉛鉱型結晶
構造の半導体であるが、下記のカルコパイライト構造を
有する磁性半導体を用いても良いものである。例えば、 （Ｔ0.5 IV0.5 ）x III1-xＶ型半導体 （Ｍｎ0.5 Ｓｉ0.5 ）x Ｉｎ1-x Ｐ；ｘ＝０．６８±
０．１ （Ｍｎ0.5 Ｇｅ0.5 ）x Ｉｎ1-x Ｐ；ｘ＝０．８２±
０．１ （Ｍｎ0.5 Ｓｎ0.5 ）x Ｇａ1-x Ｐ；ｘ＝０．５４±
０．１ Ｔ0.5 （IVx IV'1-x）0.5 Ｖ型半導体 Ｍｎ0.5 （Ｓｉx Ｓｎ1-x ）0.5 Ｐ；ｘ＝０．５９±
０．１ Ｍｎ0.5 （Ｇｅx Ｓｎ1-x ）0.5 Ｐ；ｘ＝０．７６±
０．１ Ｔ0.5 IV0.5 Ｖx Ｖ'1-x型半導体 Ｍｎ0.5 Ｓｉ0.5 Ｐx Ａｓ1-x ；ｘ＝０．４１±０．１ Ｍｎ0.5 Ｓｉ0.5 Ｐx Ｓｂ1-x ；ｘ＝０．８２±０．１ Ｍｎ0.5 Ｇｅ0.5 Ｐx Ａｓ1-x ；ｘ＝０．７３±０．１ Ｍｎ0.5 Ｇｅ0.5 Ｐx Ｓｂ1-x ；ｘ＝０．９２±０．１ （IIx Ｔ1-x ）0.5 IV0.5 Ｖ型半導体 （Ｚｎx Ｍｎ1-x ）0.5 Ｓｉ0.5 Ａｓ；ｘ＝０．６２±
０．１ （Ｃｄx Ｍｎ1-x ）0.5 Ｇｅ0.5 Ｐ；ｘ＝０．６９±
０．１ 等の四元混晶、或いは、これらの四元混晶を基にした五
元混晶を用いても良いものである。なお、上記各混晶の
おける組成比ｘについての各数値は、ＧａＡｓ基板と構
成整合する組成比ｘの値である。
構造の半導体であるが、下記のカルコパイライト構造を
有する磁性半導体を用いても良いものである。例えば、 （Ｔ0.5 IV0.5 ）x III1-xＶ型半導体 （Ｍｎ0.5 Ｓｉ0.5 ）x Ｉｎ1-x Ｐ；ｘ＝０．６８±
０．１ （Ｍｎ0.5 Ｇｅ0.5 ）x Ｉｎ1-x Ｐ；ｘ＝０．８２±
０．１ （Ｍｎ0.5 Ｓｎ0.5 ）x Ｇａ1-x Ｐ；ｘ＝０．５４±
０．１ Ｔ0.5 （IVx IV'1-x）0.5 Ｖ型半導体 Ｍｎ0.5 （Ｓｉx Ｓｎ1-x ）0.5 Ｐ；ｘ＝０．５９±
０．１ Ｍｎ0.5 （Ｇｅx Ｓｎ1-x ）0.5 Ｐ；ｘ＝０．７６±
０．１ Ｔ0.5 IV0.5 Ｖx Ｖ'1-x型半導体 Ｍｎ0.5 Ｓｉ0.5 Ｐx Ａｓ1-x ；ｘ＝０．４１±０．１ Ｍｎ0.5 Ｓｉ0.5 Ｐx Ｓｂ1-x ；ｘ＝０．８２±０．１ Ｍｎ0.5 Ｇｅ0.5 Ｐx Ａｓ1-x ；ｘ＝０．７３±０．１ Ｍｎ0.5 Ｇｅ0.5 Ｐx Ｓｂ1-x ；ｘ＝０．９２±０．１ （IIx Ｔ1-x ）0.5 IV0.5 Ｖ型半導体 （Ｚｎx Ｍｎ1-x ）0.5 Ｓｉ0.5 Ａｓ；ｘ＝０．６２±
０．１ （Ｃｄx Ｍｎ1-x ）0.5 Ｇｅ0.5 Ｐ；ｘ＝０．６９±
０．１ 等の四元混晶、或いは、これらの四元混晶を基にした五
元混晶を用いても良いものである。なお、上記各混晶の
おける組成比ｘについての各数値は、ＧａＡｓ基板と構
成整合する組成比ｘの値である。
【００３６】また、上述の磁性半導体としては、Ｍｎを
必須の構成元素としているが、Ｍｎは必ずしも必須では
なく、Ｍｎを含まない場合には、Ｍｎの代わりに、Ｃ
ｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれかを含んでい
れば良い。
必須の構成元素としているが、Ｍｎは必ずしも必須では
なく、Ｍｎを含まない場合には、Ｍｎの代わりに、Ｃ
ｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれかを含んでい
れば良い。
【００３７】また、上記の実施の形態においては、磁性
半導体を分布反射鏡の構成部材として用いているが、分
布反射鏡に限られるものではなく、共振器内を伝搬する
光電界の全体若しくは一部分との重なりを有する場所で
あれば良く、それによって、所定の効果が得られるもの
である。
半導体を分布反射鏡の構成部材として用いているが、分
布反射鏡に限られるものではなく、共振器内を伝搬する
光電界の全体若しくは一部分との重なりを有する場所で
あれば良く、それによって、所定の効果が得られるもの
である。
【００３８】また、上記の実施の形態においては、活性
層を３層のウエル層からなるＭＱＷ活性層としている
が、ウエル層は３層に限られるものではなく、バルク活
性層を含めてどの様な構成でも良いが、所定の出力を得
るためには３層以上が好適であり、また、ウエル層を光
電界分布の腹の近傍に位置させるためには５層以下が好
適である。
層を３層のウエル層からなるＭＱＷ活性層としている
が、ウエル層は３層に限られるものではなく、バルク活
性層を含めてどの様な構成でも良いが、所定の出力を得
るためには３層以上が好適であり、また、ウエル層を光
電界分布の腹の近傍に位置させるためには５層以下が好
適である。
【００３９】また、上記の実施の形態の形態において
は、分布反射鏡を構成するＩｎＡｌＭｎＰや共振器を構
成するＡｌＧａＡｓのＡｌが酸化して円筒状共振器の周
側面には電流が流れないようになっているが、酸素イオ
ン等を注入して積極的に電流狭窄機構を設けても良いも
のである。
は、分布反射鏡を構成するＩｎＡｌＭｎＰや共振器を構
成するＡｌＧａＡｓのＡｌが酸化して円筒状共振器の周
側面には電流が流れないようになっているが、酸素イオ
ン等を注入して積極的に電流狭窄機構を設けても良いも
のである。
【００４０】また、上記の実施の形態においては、発振
波長λを０．９８μｍ帯としているが、１．５５μｍ帯
等の他の発振波長の場合にも適用されるものであり、そ
の場合には、基板としてＩｎＰ基板を用いるとともに、
活性層としてＩｎＧａＡｓＰ等を用いれば良く、分布反
射鏡としてはＩｎＰ基板に格子整合する組成比の磁性半
導体を用いれば良い。
波長λを０．９８μｍ帯としているが、１．５５μｍ帯
等の他の発振波長の場合にも適用されるものであり、そ
の場合には、基板としてＩｎＰ基板を用いるとともに、
活性層としてＩｎＧａＡｓＰ等を用いれば良く、分布反
射鏡としてはＩｎＰ基板に格子整合する組成比の磁性半
導体を用いれば良い。
【００４１】また、上記の実施の形態においては、全体
の形状を円筒状にしているが、円筒状である必要は必ず
しもなく、例えば、四角柱状等の多角形柱状の形状を採
用しても良いものである。
の形状を円筒状にしているが、円筒状である必要は必ず
しもなく、例えば、四角柱状等の多角形柱状の形状を採
用しても良いものである。
【００４２】また、上記の実施の形態においては、単体
の面型半導体レーザとして説明しているが、モノリシッ
クにアレイ状に配置しても良いものである。
の面型半導体レーザとして説明しているが、モノリシッ
クにアレイ状に配置しても良いものである。
【００４３】また、上記の実施の形態においては、磁場
印加手段は一つであるが、２つの磁場印加手段を互いの
磁場印加方向が直交するように配置し、磁場印加手段を
選択することによって、偏波モードを選択するようにし
ても良いものである。
印加手段は一つであるが、２つの磁場印加手段を互いの
磁場印加方向が直交するように配置し、磁場印加手段を
選択することによって、偏波モードを選択するようにし
ても良いものである。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、面型半導体レーザにお
いて、磁性半導体層を導入することにより、任意の方向
に偏波を制御することが可能になり、これによって、偏
波のスイッチングに伴う雑音のない安定した偏波を持つ
面型半導体レーザを容易に作製することができ、ひいて
は、光情報処理技術分野の発展に寄与するところが大き
い。
いて、磁性半導体層を導入することにより、任意の方向
に偏波を制御することが可能になり、これによって、偏
波のスイッチングに伴う雑音のない安定した偏波を持つ
面型半導体レーザを容易に作製することができ、ひいて
は、光情報処理技術分野の発展に寄与するところが大き
い。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】磁場印加による反射スペクトル変化の説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の実施の形態の面型半導体レーザの概略
的斜視図である。
的斜視図である。
【図４】従来の面型半導体レーザの概略的斜視図であ
る。
る。
【図５】従来の面型半導体レーザの光出力−電流特性図
である。
である。
１ 基板
２ 磁性半導体層
３ 半導体層
４ 分布反射鏡
５ 分布反射鏡
６ 活性層
１１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１２ ｎ型ＩｎＡｌＭｎＰ層
１３ ｎ型ＧａＡｓ層
１４ 下側分布反射鏡
１５ ｉ型ＡｌＧａＡｓ層
１６ ｉ型ＧａＡｓバリア層
１７ ｉ型ＩｎＧａＡｓウエル層
１８ ｉ型ＡｌＧａＡｓ層
１９ 共振器
２０ ｐ型ＩｎＡｌＭｎＰ層
２１ ｐ型ＧａＡｓ層
２２ 上側分布反射鏡
２３ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
２４ ｐ側電極
２５ ｎ側電極
３１ ｎ型ＧａＡｓ基板
３２ ｎ型ＡｌＡｓ層
３３ ｎ型ＧａＡｓ層
３４ 下側分布反射鏡
３５ ｉ型ＡｌＧａＡｓ層
３６ ｉ型ＧａＡｓバリア層
３７ ｉ型ＩｎＧａＡｓウエル層
３８ ｉ型ＡｌＧａＡｓ層
３９ 共振器
４０ ｐ型ＡｌＡｓ層
４１ ｐ型ＧａＡｓ層
４２ 上側分布反射鏡
Claims (5)
- 【請求項１】 活性層の上下に反射鏡を有する垂直共振
器を持つ面型半導体レーザにおいて、少なくとも一部を
少なくともＭｎ，Ｃｄ，Ｃｏ，Ｖ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅの
いずれかを構成元素として含む磁性半導体層で構成した
ことを特徴とする偏波制御面型半導体レーザ。 - 【請求項２】 上記磁性半導体層が、少なくとも一方の
分布反射鏡を構成していることを特徴とする請求項１記
載の偏波制御面型半導体レーザ。 - 【請求項３】 上記活性層の近傍に、前記活性層の主面
の平行な方向に磁場を印加する手段を、互いに直交する
ように２つ設けたことを特徴とする請求項２記載の面型
半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
偏波制御面型半導体レーザの駆動方法において、基板に
平行な方向に磁場を印加することによって偏波モードを
選択することを特徴とする偏波制御面型半導体レーザの
駆動方法。 - 【請求項５】 上記磁場を、上記磁性半導体層と面型半
導体レーザを構成する前記磁性半導体層２以外の半導体
層との屈折率変化の差の絶対値が０．０１以上になるよ
うに印加することを特徴とする請求項４記載の面型半導
体レーザの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002026517A JP3911665B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 偏波制御面型半導体レーザ及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002026517A JP3911665B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 偏波制御面型半導体レーザ及びその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003229643A true JP2003229643A (ja) | 2003-08-15 |
| JP3911665B2 JP3911665B2 (ja) | 2007-05-09 |
Family
ID=27748325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002026517A Expired - Lifetime JP3911665B2 (ja) | 2002-02-04 | 2002-02-04 | 偏波制御面型半導体レーザ及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3911665B2 (ja) |
-
2002
- 2002-02-04 JP JP2002026517A patent/JP3911665B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3911665B2 (ja) | 2007-05-09 |
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